JP2012533587A - 自然に存在する細胞内輸送経路を介して化合物を送達するための送達システム及びコンジュゲート - Google Patents

自然に存在する細胞内輸送経路を介して化合物を送達するための送達システム及びコンジュゲート Download PDF

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Abstract

本発明は、特に生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチド等の化合物の細胞への送達を容易にするコンジュゲートを含む送達システムに関する。本発明は、化合物、例えば生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチドを細胞に送達するための上記コンジュゲートにも関する。本発明は更に、上記コンジュゲートを含む医薬組成物及びその使用に関する。本発明は、細胞又は生物、好ましくは患者に化合物を送達する方法にも関する。コンジュゲートは、(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュールと、(b)小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュールと、(c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュールと、(d)送達対象の少なくとも1つの化合物とを含み、モジュール(a)〜モジュール(c)及び化合物(d)が任意の配置で互いに結合する。
【選択図】図1A

Description

本発明は、特に生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチド等の化合物の細胞への送達を容易にするコンジュゲートを含む送達システムに関する。本発明は、化合物、例えば生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチドを細胞に送達するための上記コンジュゲートにも関する。本発明は更に、上記コンジュゲートを含む医薬組成物及びその使用に関する。本発明は、細胞又は生物、例えば患者に化合物を送達する方法にも関する。
分子レベルで疾患状態に対処しようとする新規の治療法が開発中である。これらの新規の治療用化合物のうちの多くの実用化における主な課題は、該化合物が細胞膜を容易には通過せず、そのためその作用部位があると考えられる細胞内のコンパートメントに到達することができないことである。
ほとんどの大型分子が動物細胞の原形質膜を効率的に通過することができないことから、ほとんどの場合細胞表面上の相互作用により細胞の外側で起こる作用メカニズムを伴う動物細胞に対する調査目的及び治療目的でのこれらの大型分子の適用が通常制限されている。しかしながら、目的の生物学的効果を得るためには、或る特定のタイプの生物学的に活性のある巨大分子、例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム、siRNA等のRNAi誘導性の核酸二本鎖、及びプラスミド等のより長い核酸が、サイトゾル又は核等の細胞内コンパートメント内に存在しなければならない。残念なことに、細胞膜の疎水性環境の通過に関してこのような分子が通常有する高い正味電荷によって起こる問題に加えて、これらの分子の外形寸法は、単独で(unassisted:支援なしで)これらの膜に容易に拡散することができる寸法の上限(一般的におよそ500Daと推測される)を大きく上回る。このため、調査用途及び治療用途の両方に関するこれらの分子の有用性は、それらの目的の活性部位での効率的な蓄積を容易にするように設計された送達技術の使用に強く依存する。
培養細胞におけるin vitroでの適用には、この送達プロセスが、無傷で成長培地を通る巨大分子の移送も含むことが要求され、生きている動物におけるin vivoでの適用では多くの場合、より困難な経路を強いられる。この経路は身体への導入から始まり、様々な体液、組織及び構造(そのいずれかが重大な化学障壁又は物理障壁を示し得る)の通過が続き、結果として標的細胞に侵入し、目的の作用部位に到達することで終了する。in vivoでは、このプロセスは、標的細胞への有用な量の該分子の取り込みを可能にするのに十分長い間、身体からの排出を避ける又は少なくとも遅らせる必要があることも示唆している。全ての文脈において、送達の解決策は、導入される分子、又は途中にある組織、体液、構造及び細胞のいずれに対する不要な変更も最小限に抑えなければならない。例えば、多くの脂質ベースのナノ粒子及びリポソーム製剤は、その制限された生体分布(主に肝臓に蓄積する)及びその細胞毒性効果を引き起こす固有のリスクにより適用性が大きく限定される(非特許文献1)。
また場合によっては、望ましくない二次的影響のリスクを最小限に抑えることが、途中での送達される巨大分子と意図されない結合パートナーとの不要な相互作用を避けることを意図する場合もある。この例には、或る特定の核酸構築物により意図せず誘発する可能性がある非特異的な免疫刺激が含まれる。送達技術によっては、通過中は巨大分子を物理的に遮断又は封入し、適切な時間/位置で該巨大分子を放出又は活性化させるだけで、この課題を解決するのに役立つものもあれば(例えば特許文献1を参照されたい)、この機能がなく、分子自体をこの問題点に対処するように最適化させることに依るものもある。siRNA及び他のRNAi誘導性の作用物質の場合、より高い免疫刺激のリスクを有することが知られている配列モチーフを避けること、及び核酸骨格に対する化学的変化の両方により、実際に該分子の最適化が可能になり、これにより標的化機構(例えばRNA誘導型サイレンシング複合体(RISC))により最大限の活性を保持しながら、意図されない経路(例えばToll様受容体(TLR)ベースの免疫応答)ではこのような分子は機能の乏しい(poor)基質となる。
最終的に、送達ビヒクル(vehicle)がその送達物(cargo)を標的細胞の表面へと運ぶことに成功すると、上述のように、大きく、かつ/又は高電荷の巨大分子が通常単独では通過することのできない、全ての送達経路に共通の最も厄介な障壁の1つ、すなわち標的細胞の原形質膜に更に直面する。一部の送達技術は、エンドサイトーシス、ピノサイトーシス又はファゴサイトーシス等の自然の内部移行プロセスにより、細胞取り込みを誘起することでこれに対処しようと試みているが、サイトゾルへの接近には依然として、結果として生じるエンドサイトーシス小胞、ピノサイトーシス小胞又はファゴサイトーシス小胞内から同様の膜を通過する必要があるため、このような現在利用可能な解決策は全て、課題を実際に解決することなく、先延ばししているにすぎない。実際、この極めて重要な生体膜の通過の成功が、該通過が細胞表面上で起こるか又はこのような細胞内小胞内から起こるかにかかわらず、これまでに試験されたほぼ全ての送達技術の特に困難な律速段階であることが証明されている。
この課題に対処する一般的なアプローチの1つは、ほぼ全ての細胞がエンドサイトーシス起源、ピノサイトーシス起源又はファゴサイトーシス起源の多くの新たに内部移行した小胞(通常これらはリソソーム運命(lysosomal fate)に分類される)内で自然に駆動する酸性化プロセスを利用している。このためこれらの送達技術は、適切な酸性条件下で、望ましくは送達される分子がリソソーム内で損傷を受ける前に、これらの小胞膜の不安定化又は透過化を「強いる」pH依存性の能力を有する様々な分子を組み合わせている。「エンドソーム分解(endosomolytic)活性」と称されることもある、この形態のエンドソーム脱出(endosomalescape)は近年幾つかの異なる戦略で実現されている(リポソーム及びいわゆる安定した核酸脂質粒子(SNALP)内への融合脂質の封入を含む、特許文献2で述べられている)。別の例は、巨大分子又はウイルス全体のような更に大きい送達物の細胞膜を通る移送(エンドソームの酸性化(acidication)により活性化されることが知られているものを含む)を媒介するように自然に進化した様々なタンパク質に由来する、いわゆるペプチド形質導入ドメイン(PTD)を利用する(特許文献3)。第3の顕著な例は、エンドソーム分解活性が酸に不安定なマレアメート(maleamate)結合により結合したPEG基により可逆的に遮断された両親媒性のポリ(ビニルエーテル)であるPBAVEの使用である(非特許文献2及び特許文献4)。しかしながら、これまでにこのような技術と共に言及された変動的な成功にもかからわず、これらの「強制的なエンドソーム脱出」プロセスは、これらの解決策の全てではないがほとんどで依然として重要な律速段階であり、このことはこれらのアプローチが未だ最適にはこの課題に対処していないことを示している。
最後に、送達の解決策の設計における重要であるが、見過ごされることの多い問題点は、そのミッションが完了した際に送達ビヒクル又は構築物で起こることについての問題である。これらの送達分子が代謝されないために標的細胞内に蓄積する可能性が、特に反復又は持続的な長期治療に関するこれらの分子の設計に対する更なる要件を課す。とりわけ、送達ビヒクル又は構築物内で使用される構成要素はこれに関していかなる有害な効果をも引き起こさないものでなければならない。結果として、標的細胞によって容易にかつ安全に代謝されることが知られている送達分子は好ましい解決策を提示し、長期的な効果が十分に特徴付けられてはいない人工の非生分解性の化学物質又は分子を利用するものは高いリスクを示す。
国際公開第2009/045457号 米国特許出願公開第2008/0200661号 米国特許出願公開第2006/0222657号 米国特許出願公開第2007/0036865号
Behlke, MA (2006). MolTher, 13:644-670. Rozema, D. B., D. L.Lewis, et al. (2007). Proc Natl Acad Sci U S A 104(32): 12982-7.
このため、特に生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチド等の化合物を生きている細胞へと効率的に送達することができる送達システムに対する緊急の必要性がある。細胞内でいかなる有害な副作用をも引き起こさない送達システムに対しても緊急の必要性がある。標的細胞により容易にかつ安全に代謝される構成要素を利用する送達システムも強く望まれている。
本発明は、特に生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチド等の化合物の、対象となる生きている細胞、好ましくは対象となる上記の生きている細胞のサイトゾル又は核への送達を容易にするコンジュゲートを含む送達システムに関する。本発明の送達システム及びコンジュゲートは、初期の細胞の標的化及び内部移行、続く膜コンパートメントを通る小胞体(ER)への逆行性の(retrograde)輸送及びERからサイトゾルへのER関連分解(ERAD)経路を介した逆行転位(retro-translocation)のために完全な自然経路を利用する(harnessand/or exploit)ように設計される。本発明の送達システム及びコンジュゲートは、サイトゾルに到達すると、化合物をサイトゾルへと送達するか、又は続いて化合物を核へと送達することができる。
このため本発明は、全ての細胞内で遍在的に発生する内因性プロセスを用いることにより、特に生物学的に活性のある巨大分子、核酸又はペプチド等の化合物を標的となるサイトゾル又は核へと効果的に送達することができる送達システム及びコンジュゲートを提供する。本発明のコンジュゲートは、完全に自然のものであり、かつ進化的に最適化させたこれらの内因性プロセスの利点を最大限利用しており、このため該送達システム及び該コンジュゲートは高い効率、低い毒性及び広範な用途で化合物を標的細胞へと送達することができる。本発明により提供される送達システム及びコンジュゲートは、調査目的、治療目的及び診断目的で生物学的に活性のある化合物を培養細胞及び生きている生物の両方へと効果的に送達することを可能にする。本発明により提供されるコンジュゲートは、分解されるため標的細胞内で蓄積しないように設計される。このため、本発明の送達システム及びコンジュゲートは少なくとも、当該技術分野におけるサイトゾル送達問題に対する解決策と、標的細胞における代謝されない又は非分解性の送達ビヒクル/構築物の蓄積に起因する当該技術分野における毒性問題に対する解決策とを提供する。
第1の態様では、本発明は、少なくとも1つのコンジュゲートを含むか又はそれからなる、細胞に化合物を送達するための送達システムであって、該コンジュゲートが、
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなり、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合する、細胞に化合物を送達するための送達システムに関する。本発明の送達システムは任意に、核局在化シグナルを含む。
第2の態様では、本発明は、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートであって、
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)ERへの輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなり、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合する、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートに関する。本発明のコンジュゲートは任意に、核局在化シグナルを含む。
第3の態様では、本発明は、本発明の送達システム又はコンジュゲートを調製する方法に関する。
第4の態様では、本発明は、医薬品としての本発明の送達システム又はコンジュゲートの使用に関する。
第5の態様では、本発明は、本発明の送達システム又はコンジュゲートと、薬学的に許容可能な賦形剤、担体、及び/又は希釈剤とを含む医薬組成物に関する。
第6の態様では、本発明は、診断用試薬としての本発明の送達システム又はコンジュゲートの使用に関する。
第7の態様では、本発明は、薬剤の製造のための本発明の送達システム又はコンジュゲートの使用に関する。
第8の態様では、本発明は、本発明の送達システム又はコンジュゲートを使用して、化合物(d)を細胞へと送達する方法に関する。
第9の態様では、本発明は、本発明の送達システム又はコンジュゲートを使用して、化合物(d)を生物へと送達する方法に関する。
第10の態様では、本発明は、本発明の送達システム又はコンジュゲートを使用して、化合物(d)を患者へと送達する方法に関する。
本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態を含む図である。モジュール同士、又はモジュールと化合物とを、共有結合的に、非共有結合的に、アダプタ分子を介して、又はアダプタ分子を最適には含むリンカー分子を介して互いに結合することができる。 本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態を含む図である。モジュール同士、又はモジュールと化合物とを、共有結合的に、非共有結合的に、アダプタ分子を介して、又はアダプタ分子を最適には含むリンカー分子を介して互いに結合することができる。 本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態を含む図である。モジュール同士、又はモジュールと化合物とを、共有結合的に、非共有結合的に、アダプタ分子を介して、又はアダプタ分子を最適には含むリンカー分子を介して互いに結合することができる。 本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態を含む図である。モジュール同士、又はモジュールと化合物とを、共有結合的に、非共有結合的に、アダプタ分子を介して、又はアダプタ分子を最適には含むリンカー分子を介して互いに結合することができる。 実施例1に記載のコンジュゲートR−AK−CXの詳細な図である。図2Aは本発明のコンジュゲートを示し、ここで細胞の標的化/取り込みペプチド(モジュール(a))はリシン毒素サブユニットBであり、ERAD標的化/識別ペプチド(モジュール(c))はCOX2由来であり、ER標的化ペプチド(モジュール(b))はAKDELであり、送達物(化合物(d))はsiRNAである。RTbは生分解性のジスルフィド結合によりカルボキシ末端にモジュール(c)及びモジュール(b)を有する結合ペプチドのN末端と連結する。siRNA送達物は、生分解性(還元性)ジスルフィド結合とアミノリンカーとを含有するセンス鎖の5’末端を介して、スクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合する。連結はホルミル基と分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。 実施例1に記載のコンジュゲートR−AK−CXの詳細な図である。図2Bは図2Aに記載のものと同じ分子を示しているが、この分子は細胞のサイトゾルへと放出された際にsiRNAの検出を可能にするために、siRNAのセンス鎖の5’末端に蛍光色素を含む。 3aは、モジュール及び化合物(d)が以下の配置で互いに結合する、本発明によるコンジュゲートを示す図である:モジュール(a)は分岐点としてシステイン側鎖と、分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介してモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)はモジュール(b)と共有結合し、化合物(d)はジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合する。3bは、モジュール及び化合物(d)が以下の配置で互いに結合する、本発明によるコンジュゲートを示す図である:モジュール(a)は分岐点としてシステイン側鎖と、分岐点の上流に切断部位とを含む第1のペプチドリンカー分子を介してモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)は第2のペプチドリンカー分子を介してモジュール(b)と共有結合し、化合物(d)はジスルフィド結合により分岐点のシステイン側鎖と共有結合する。3cは、化合物(d)がジスルフィド結合の代わりに酵素切断部位を介してシステイン側鎖と結合する、別の好ましい実施形態を示す図である。好ましくは、モジュール(a)がエンドソーム又はTGN内でコンジュゲートから切断され、それによりモジュール(b)が細胞受容体又は細胞受容体と結合し、それによりERへの更なる輸送を容易にする他の細胞タンパク質に利用可能となる。3dは少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)が以下の配置で互いに結合する、本発明によるコンジュゲートを示す図である:少なくとも1つのモジュール(a)は分岐点としてシステイン側鎖と、分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介して少なくとも1つのモジュール(c)と共有結合し、少なくとも1つのモジュール(c)は少なくとも1つのモジュール(b)と共有結合し、少なくとも1つの化合物(d)はジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合したDRBDとのイオン(静電)結合により分岐点と非共有結合する。3eはモジュール及び化合物が以下の配置又は組合せで互いに結合する、本発明によるコンジュゲートを示す図である:モジュール(a)は分岐点としてシステイン側鎖と、分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介してモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)はペプチドリンカー分子を介してモジュール(b)と共有結合し、化合物(d)はジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合したDRBDとのイオン結合により分岐点と非共有結合する。 モジュール(a)が非毒性のリシン毒素サブユニットB(RTb)であり、モジュール(b)が別個のモジュールとしては存在しないが、RTbの一部であり、モジュール(c)が別個のモジュールとしては存在しないが、RTbの一部により与えられる、本発明のコンジュゲートを示す図である。概して、化合物(複数も可)(d)として1個〜4個のsiRNAがリジン側鎖上のアミノ基等の接近可能なアミノ基とN末端アミノ基とを介して各RTB分子とカップリングすることができる。この図に示される構築物はDARE(商標)1.01/DARE−R1/RTB−siRNA(Lys経由)と称される。簡潔にいうと、初めにCys−4の遊離チオールがN−エチルマレイミドによる処理により不活性化し、RTbが活性化ジスルフィドを含有する過剰量の二官能性架橋剤、例えばスルホ−LC−SMPTとの反応により活性化する。この中間体をアンチセンス鎖の5’末端上に遊離チオールを有するsiRNAで処理することで、単純なジスルフィド交換反応で示されたコンジュゲートが生成される。siRNAカップリングの位置及び数はこの図に示される例に限定されない。RTBが過剰量の二官能性架橋剤スルホ−LC−SPDP(又はスルホ−LC−SMPT)により活性化されるので、1つのRTBモノマー当たり数分子のsiRNAを付加することができる。アニオン交換HPLCにより複数のsiRNAが結合したエンティティを分離することができる。この図の「N」は例示的なものにすぎず、遊離アミノ側基の実際の位置を表していない(N末端を除く)。 モジュール(a)が非毒性のリシン毒素サブユニットB(RTb)であり、モジュール(b)が別々のモジュールとしては存在しないが、RTbの一部であり、モジュール(c)が別々のモジュールとしては存在しないが、RTbの一部として与えられる、本発明のコンジュゲートを示す図である。送達物である化合物(d)は、センス鎖の5’末端を介して生分解性(還元性)ジスルフィド結合によりRTb分子の4位でシステイン残基と直接結び付いたsiRNAである。この図に示される構築物はDARE(商標)1.02/DARE−R2/RTB−siRNA(Cys経由)と称される。 細胞の標的化/取り込みペプチドであるモジュール(a)がリシン毒素サブユニットBであり、ERAD標的化/識別ペプチドであるモジュール(c)がCOX2由来であり、モジュール(b)のER標的化機能がRTbによって与えられ、送達物である化合物(d)がsiRNAである、本発明のコンジュゲートを示す図である。RTbは生分解性のジスルフィド結合により、C末端にモジュール(c)を有する結合ペプチドのN末端でシステイン残基と連結する。siRNA送達物は、生分解性(還元性)ジスルフィド結合とアミノリンカーとを含有するセンス鎖の5’末端を介して、スクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合する。連結はホルミル基と分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。この図に示される構築物はDARE(商標)−2.01/DARE−R−CX/RTB−Cox2−ERSTEL−siRNAと称される。 (SG)スペーサーをPEGスペーサーに置き換えている以外は、図6Aに記載のものと同じ分子を示す図である。合成は実施例2に記載している。この図に示される構築物はDARE(商標)−2.02/DARE−R−CXpeg/RTB−peg−Cox2−ERSTEL−siRNAと称される。 細胞の標的化/取り込みタンパク質又はペプチドであるモジュール(a)がリシン毒素サブユニットBであり、ERAD標的化/識別ペプチドであるモジュール(c)がCOX2由来であり、ER標的化ペプチドであるモジュール(b)がKDELであり、送達物である化合物(d)がsiRNAである、本発明のコンジュゲートを示す図である。RTbは生分解性のジスルフィド結合により、C末端にモジュール(c)とモジュール(b)とを有する結合ペプチドのN末端と連結する。siRNA送達物は、生分解性(還元性)ジスルフィド結合とアミノリンカーとを含有するセンス鎖の5’末端を介して、スクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合する。連結はホルミル基と分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。この図に示される構築物はDARE(商標)−2.03/DARE−R−AK−CX/RTB−Cox2−AKDEL−siRNAと称される。 ERAD標的化ペプチドであるモジュール(c)が取り除かれていることを除いて、図7に示されるものと同一の本発明のコンジュゲートを示す図である。この図に示される構築物はDARE(商標)−2.04/DARE−R−AK/RTB−AKDEL−siRNAと称される。 細胞の標的化/取り込みペプチドであるモジュール(a)がリシン毒素サブユニットBであり、ERAD標的化/識別ペプチドであるモジュール(c)がSgk1由来であり、ER標的化ペプチドであるモジュール(b)がKDELであり、送達物である化合物(d)がsiRNAである、本発明のコンジュゲートを示す図である。RTbは生分解性のジスルフィド結合により、モジュール(b)とモジュール(c)とを有する結合ペプチドのN末端でシステイン残基と連結する。siRNA送達物は、生分解性(還元性)ジスルフィド結合とアミノリンカーとを含有するセンス鎖の5’末端を介して、スクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合する。連結はホルミル基と分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。この図に示される構築物はDARE(商標)2.05/DARE−R−AK−SGK/RTB−Sgk1−AKDEL−siRNAと称される。 モジュール(a)がトランスフェリン受容体結合ペプチドであり、モジュール(b)がKDELであり、モジュール(c)がCox2ペプチドである、本発明のコンジュゲートを示す図である。3つのモジュールが全て連続ペプチドとして結合している。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。化合物(d)はsiRNAである。siRNA送達物は、生分解性(還元性)ジスルフィド結合を含有するセンス鎖の5’末端を介して、2つの(SG)スペーサー間に位置するペプチドのシステイン残基と結合している。この図に示される構築物はDARE(商標)−3.01a/DARE−T−AK−CX_NC/TfR−Cox2−AKDEL−siRNA(N→C)と称される。 モジュールは、構築物がモジュール(a)及びモジュール(b)の両方のC末端が非結合型(free)であるようなものである以外は図10Aと同じである、本発明のコンジュゲートを示す図である。モジュール(a)は、2つのシステイン残基により形成されるジスルフィド結合によりそのN末端で分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基と連結している。化合物(d)はsiRNAである。siRNA送達物は、アミノリンカーを含有するセンス鎖の5’末端を介してスクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合している。連結はアダプタのホルミル基と分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。この図に示される構築物はDARE(商標)−3.01b/DARE−T−AK−CX_CC/TfR−Cox2−AKDEL−siRNA(→C;→C)と称される。 モジュール(a)がトランスフェリン受容体結合ペプチドであり、モジュール(b)がKDELであり、モジュール(c)がSgk1ペプチドである、本発明のコンジュゲートを示す図である。3つのモジュール全てが連続ペプチドとして結合しており、N末端にモジュール(c)を、C末端にモジュール(b)を有する。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。化合物(d)はsiRNAであり、センス鎖の5’末端を介して生分解性(還元性)ジスルフィド結合により、2つの(SG)スペーサー間に位置するペプチドのシステイン残基と結合している。この図に示される構築物はDARE(商標)−3.02/DARE−T−AK−SGK/Sgk1−TfR−AKDEL−siRNAと称される。 モジュール(a)がトランスフェリン受容体結合ペプチドであり、モジュール(b)がKDELであり、モジュール(a)とC末端で結合し、モジュール(c)がIgM(μ)である、本発明のコンジュゲートを示す図である。モジュール(a)は2つのシステイン残基により形成されるジスルフィド結合によりそのN末端で分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基と連結している。化合物(d)はsiRNAであり、アミノリンカーを含有するセンス鎖の5’末端を介してスクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合している。連結はアダプタのホルミル基と分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。(SG)ユニットは様々なモジュールが互いに干渉しない状態を確保するスペーサーとして機能する。この図に示される構築物はDARE(商標)−3.03/DARE−T−AK−IgM/TfR−AKDEL−IgM(μ)−siRNAと称される。 ここではモジュール(b)(この例ではKDELモチーフである)がモジュール(c)(IgM(μ)配列である)のC末端に存在することを除いて図12に示されるコンジュゲートと同一の構成を有するコンジュゲートを示す図である。この図に示される構築物はDARE(商標)−3.04/DARE−T−IgM−AK/TfR−IgM(μ)−AKDEL−siRNAと称される。 2つの送達物分子である2つの化合物(d)が生分解性ジスルフィド結合により結合している、本発明のコンジュゲートを示す図である。細胞の標的化/取り込みペプチドであるモジュール(a)がリシン毒素サブユニットBであり、ERAD標的化/識別ペプチドであるモジュール(c)及びER標的化ペプチドであるモジュール(b)は、本発明のコンジュゲートに使用される任意のモジュール(c)及びモジュール(b)であり得るが、結合ペプチドのC末端に位置する。RTbであるモジュール(a)は、生分解性(還元性)ジスルフィド結合により、dPEG12スペーサーにより隔てられた2つの分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基を含有する結合ペプチドのN末端でシステイン残基と連結している。送達物分子である2つの化合物(d)はsiRNAであり、そのそれぞれがアミノリンカーを含有するセンス鎖の5’末端を介してスクシンイミジル4−ホルミルベンゾエートに由来するアダプタにより結合ペプチドと結合している。連結はアダプタのホルミル基と2つの分岐点のN−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基のアミノオキシ基との反応により生じた安定したオキシム結合により起こる。例示的な構築物(ここでモジュール(c)はCox2ペプチドであり、モジュール(b)はKDELである)の合成を実施例19に記載する。 実施例20に記載のように、DARE(商標)3.02構築物である、送達物としてfLuc−siRNAを有するDARE(商標)−T−AK−SGKの分取アニオン交換HPLC追跡結果(trace)を示す図である。分離を流速3mL/分で60分間、6Mの尿素を含有する25mMのトリス−HClバッファー(pH7.4)中での0Mから0.8Mまでの臭化ナトリウムの線形勾配溶出で1mLのResource Qカラムにより行った。カラム溶出液を260nm及び550nmのUVでモニタリングした。x軸は時間(分)であり、y軸は260nmでの吸光度(mAU)である。第1のピークは所望のDARE(商標)3.02構築物である。 実施例20に記載のように、DARE(商標)3.02構築物である、送達物としてGAPDH−siRNAを有するDARE(商標)−T−AK−SGKの分取アニオン交換HPLC追跡結果を示す図である。分離を流速3mL/分で60分間、6Mの尿素を含有する25mMのトリス−HClバッファー(pH7.4)中での0Mから0.8Mまでの臭化ナトリウムの線形勾配溶出で1mLのResource Qカラムにより行った。カラム溶出液を260nm及び550nmのUVでモニタリングした。x軸は時間(分)であり、y軸は260nmでの吸光度(mAU)である。第1のピークは所望のDARE(商標)3.02構築物である。 実施例20に記載のように、HPLCで精製した、fLuc siRNA送達物を有するDARE(商標)3.02構築物、及びGAPDH siRNA送達物を有するDARE(商標)3.02構築物のPAGE分析を示す図である。15%PAGEゲル(8cm×6.5cm)を、6Mの尿素を含有するトリスホウ酸塩泳動バッファーを用いて、1時間〜1.5時間、220V及び25mAで泳動させた。 HPLCで精製した、fLuc−siRNA送達物を有するDARE(商標)3.02構築物のMALDI−TOF質量スペクトルを示す図である(実施例20を参照されたい)。構築物はMS条件に完全には安定ではなく、そのため20544Daの算出質量の領域でm/zを有する弱い分子イオンのみを観察することができる。6830のm/zで観察された主要ピークはfLuc−siRNAのアンチセンス鎖によるものであり(算出質量 6827Da)、約13700のm/zに中心がある(centered)広範なピークはペプチドとコンジュゲートしたセンス鎖によるものである。 HPLCで精製した、GAPDH−siRNA送達物を有するDARE(商標)3.02構築物のMALDI−TOF質量スペクトルを示す図である(実施例20を参照されたい)。構築物はMS条件に完全には安定ではなく、そのため20577Daの算出質量の領域でm/zを有する弱い分子イオンのみを観察することができる。6799のm/zで観察された主要ピークはGAPDH−siRNAのアンチセンス鎖によるものであり(算出質量 6796Da)、約13800のm/zに中心がある広範なピークはペプチドとコンジュゲートしたセンス鎖によるものである(算出質量 13781Da)。
図1
Legend 注釈
cell targetingmodule a 細胞標的化モジュールa
retrogradetransport module b (must be at C-term of peptide) 逆行性輸送モジュールb(ペプチドのC末端に存在しなければならない)
ERAD module c(must be peptide) ERADモジュールc(ペプチドでなければならない)
compound(cargo) 化合物(送達物)
covalent link 共有結合
non-covalentlink 非共有結合
linkermolecule (possibly adaptor) リンカー分子(アダプタである可能性もある)
図2
Ricin リシン
図3
Legend 注釈
celltargeting module a 細胞標的化モジュールa
retrogradetransport module b 逆行性輸送モジュールb
ERAD module c ERADモジュールc
compound(cargo) 化合物(送達物)
covalent link 共有結合
peptide/linker ペプチド/リンカー
cleavage site 切断部位

図5
(Cys at pos.4) (4位にCys)
図6
(Cys at pos.4) (4位にCys)
図7
(Cys at pos.4) (4位にCys)
図8
(Cys at pos.4) (4位にCys)
図9
(Cys at pos.4) (4位にCys)
図10
siRNA w/ リンカー リンカーを有するsiRNA
図11
siRNA w/ リンカー リンカーを有するsiRNA
図14
Ricin リシン
peptide ペプチド
図17
HPLC purified HPLC精製
図18
% intensity 強度(%)
Mass (m/z) 質量(m/z)
図19
% intensity 強度(%)
Mass (m/z) 質量(m/z)
本発明を以下で詳細に説明する前に、本明細書に記載の特定の方法論、プロトコル及び試薬は変化し得るため、本発明は、これらの方法論、プロトコル及び試薬に限定されないことを理解するべきである。本明細書で使用される専門用語は特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の範囲の限定を意図しないことも理解すべきである。他に特に規定がなければ、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は概して、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。概して、本明細書で使用される命名法、並びに細胞培養、分子遺伝学、有機化学及び核酸化学及びハイブリダイゼーションにおける実験手順は当該技術分野でよく知られており、かつ一般的に利用されるものである。標準的な技法を核酸及びペプチドの合成に使用する。これらの技法及び手順は一般的に、当該技術分野での従来方法及び本文書全体を通して提示される様々な一般参考文献、例えば[3]に従って行われる。本明細書で使用される命名法、並びに以下に記載の分析化学及び有機合成に使用される実験手順は当該技術分野でよく知られており、かつ一般的に利用されるものである。標準的な技法又はその変法を化学合成及び化学分析に使用する。
好ましくは、本明細書で使用される用語は過去に記載のように規定される[4]。
冠詞「a」及び「an」は、1つ又は2つ以上(すなわち少なくとも1つ)の該冠詞の文法上の対象物を表すために本明細書で使用される。例えば、「要素(an element)」は1つの要素又は2つ以上の要素を意味する。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、「含む(comprise)」という言葉及びその変化形(variations such as"comprises" and "comprising")は、記載の整数若しくは工程、又は整数群若しくは工程群を包含するが、任意の他の整数若しくは工程、又は整数群若しくは工程群を排除しないことを意図することを理解されたい。
一部の文献は本明細書の本文全体を通して引用される。本明細書で引用される文献(全ての特許、特許出願、科学出版物、製造業者の仕様書、説明書、GenBankアクセッション番号寄託配列(sequence submissions)等を含む)はそれぞれ、上記又は下記にかかわらず、その全体が参照により本明細書に援用される。本明細書において、本発明には先行発明に基づくかかる開示に先行する権利がないことを認めるものとして解釈されるものはない。
以下において、本発明の要素を説明する。これらの要素を特定の実施形態と共に挙げるが、これらは任意の様式でかつ任意の数を組み合わせて、更なる実施形態を作製してもよいことを理解すべきである。様々に記載された実施例及び好ましい実施形態は、明示的に記載された実施形態のみに本発明を限定するものとは解釈されないものとする。この記載は、明示的に記載された実施形態と任意の数の開示された及び/又は好ましい要素とを組合せた実施形態を支持及び包含することを理解すべきである。さらに、文脈上他の意味を示す場合を除き、本願に記載の全ての要素の任意の置換及び組合せが本願の記載により開示されていると解釈するものとする。
本明細書ではポリヌクレオチド配列を記載するのに従来の表記法が使用される:一本鎖ポリヌクレオチド配列の左端が5’末端であり、二本鎖ポリヌクレオチド配列の左方向は5’方向と表す。DNA上の基準点に対して5’側に位置しているDNA鎖上の配列は「上流配列」と表し、DNA上の基準点に対して3’側に位置しているDNA鎖上の配列は「下流配列」と表す。
「ポリヌクレオチド」は、核酸の一本鎖又は平行鎖及び逆平行鎖を意味する。このためポリヌクレオチドは一本鎖核酸又は二本鎖核酸のいずれかであり得る。
「核酸」という用語は通常、ポリヌクレオチドを指す。好ましくは、本発明のコンジュゲートの核酸は、一本鎖DNA又は二本鎖DNA、一本鎖RNA又は二本鎖RNA、siRNA、tRNA、mRNA、マイクロRNA(miRNA)、核内低分子RNA(snRNA)、低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、モルホリノ修飾iRNA(米国特許出願公開第2010/0076056号及び米国特許第7,745,608号においてManoharan et al.により説明されるようなもの)、アンチジーン(anti-gene)RNA(agRNA)等である。
「相同な(Homologous)」は本明細書で使用する場合、2つのポリマー分子間、例えば2つの核酸分子、例えば2つのDNA分子若しくは2つのRNA分子間、又は2つのペプチド分子間のサブユニット配列類似性を指す。2つの分子両方のサブユニット位置が同じモノマーサブユニットで占められている場合、例えば2つのDNA分子のそれぞれの位置がアデニンで占められている場合、これらの分子はこの位置で相同である。2つの配列間の相同性は一致する又は相同な位置の数の一次関数である。例えば、2つの化合物配列における位置の半分(例えば10サブユニット長のポリマーにおける5つの位置)が相同である場合、2つの配列は50%相同であり、90%(例えば10個のうち9個)の位置が一致しているか又は相同である場合、2つの配列は90%の相同性を共有している。例として、DNA配列5'ATTGCC3'と5'TATGGC3'とは50%の相同性を共有している。
本明細書で使用する場合、「相同性」は「同一性」と同意語として使用される。2つのヌクレオチド配列又はアミノ酸配列間の同一性(%)の測定は数学アルゴリズムを用いて達成することができる。例えば、2つの配列を比較するのに有用な数学アルゴリズムはKarlin and Altschul, 1993[6]等で修正されたKarlinand Altschul, 1990[5]のアルゴリズムである。このアルゴリズムはAltschul, etal., 1990[7]のNBLASTプログラム及びXBLASTプログラムに組み込まれており、例えばURL(universalresource locator)が「http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/」である全米バイオテクノロジー情報センター(National Center for Biotechnology Information)(NCBI)のワールドワイドウェブサイトでアクセスすることができる。BLASTヌクレオチド検索は、本明細書に記載の核酸と相同なヌクレオチド配列を得るために以下のパラメータ(ギャップペナルティ=5、ギャップ延長ペナルティ=2、ミスマッチペナルティ=3、マッチリワード(match reward)=1、期待値10.0、及びワードサイズ=11)を用いて、NBLASTプログラム(NCBIウェブサイトでは「blastn」を指定する)により行うことができる。BLASTタンパク質検索を、本明細書に記載のタンパク質分子と相同なアミノ酸配列を得るために以下のパラメータ(期待値10.0、BLOSUM62スコアリングマトリクス(scoring matrix))を用いて、XBLASTプログラム(NCBIウェブサイトでは「blastn」を指定する)又はNCBI「blastp」プログラムにより行うことができる。比較目的でギャップのあるアラインメントを得るために、Gapped BLASTをAltschul et al., 1997[8]に記載のように利用することができる。代替的に、PSI−Blast又はPHI−Blastを、分子間の距離関係(同上)、及び共通のパターンを共有する分子間の関係を検出する反復サーチ(iterated search)を行うのに使用することができる。BLAST、Gapped BLAST、PSI−Blast及びPHI−Blastプログラムを利用する場合、各プログラム(例えばXBLAST及びNBLAST)のデフォルトパラメータを使用することができる。http://www.ncbi.nlm.nih.govを参照されたい。
2つの配列間の同一性(%)を、ギャップを許容して又は許容せずに、上記の技法と同様の技法を用いて測定することができる。同一性(%)を算出する際には、通常、正確な一致数を計測する。
本発明による「タンパク質」は、自然に存在し得るアミノ酸残基、又は自然に存在するアミノ酸残基の誘導体(好ましくはペプチド結合により結合する)の鎖を表し、このタンパク質は少なくとも251個のアミノ酸残基又はアミノ酸残基誘導体からなる。
本発明による「ペプチド」は、自然に存在し得るアミノ酸残基、又は自然に存在するアミノ酸残基の誘導体(好ましくはペプチド結合により結合する)の鎖を表し、このペプチドは250個以下のアミノ酸残基又はアミノ酸残基誘導体からなる。好ましくは、本発明で使用されるペプチドは、10個〜250個のアミノ酸残基又はアミノ酸残基誘導体の長さである。より好ましくは、本発明で使用されるペプチドは、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、178、179、180、181、182、183、184、185、186、187、188、189、190、191、192、193、194、195、196、197、198、199、200、201、202、203、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234、235、236、237、238、239、240、241、242、243、244、245、246、247、248、249又は250アミノ酸長である。
「アミノ酸」という用語は、自然に存在するアミノ酸及び合成アミノ酸、並びに自然に存在するアミノ酸と同じように機能するアミノ酸類似体及びアミノ酸模倣体を表す。自然に存在するアミノ酸は遺伝子コードによりコードされるもの、並びに後に修飾されるこれらのアミノ酸、例えばヒドロキシプロリン、γ−カルボキシグルタメート及びO−ホスホセリンである。
本明細書で使用する場合、アミノ酸は、以下の表1に示すように、そのフルネームにより、それに対応する3文字コードにより、又はそれに対応する1文字コードにより表される:
表1.アミノ酸及びそれらの3文字コード及び1文字コード
Figure 2012533587
「アミノ酸類似体」は、自然に存在するアミノ酸と同じ基本的な化学構造、すなわち水素、カルボキシル基、アミノ基及びA基と結合するα炭素を有する化合物、例えばホモセリン、ノルロイシン、メチオニンスルホキシド、メチオニンメチルスルホニウムを表す。このような類似体は、修飾R基(例えばノルロイシン)又は修飾ペプチド骨格を有するが、自然に存在するアミノ酸と同じ基本的な化学構造を保持している。
「アミノ酸模倣体」は、アミノ酸の一般的な化学構造とは異なる構造を有するが、自然に存在するアミノ酸と同じように機能する化合物を表す。
本発明は、本明細書に記載のようなタンパク質又はペプチドの類似体を含むコンジュゲートも提供する。類似体は、自然に存在するタンパク質又はペプチドとは、保存的なアミノ酸配列の差異、又は配列に影響を与えない修飾、又はその両方により異なり得る。例えば、保存的なアミノ酸変化を行うことができ、該変化はタンパク質又はペプチドの一次配列を変更するが、通常その機能を変更しない。保存的なアミノ酸置換には通常、以下の群の中での置換が含まれる:グリシン、アラニン;バリン、イソロイシン、ロイシン;アスパラギン酸、グルタミン酸;アスパラギン、グルタミン;セリン、スレオニン;リジン、アルギニン;及びフェニルアラニン、チロシン。
本発明は、修飾タンパク質又は修飾ペプチドを含むコンジュゲートも提供する。一次配列を通常変更しない修飾には、タンパク質及びペプチドのin vivo又はin vitroでの化学的誘導体化、例えばアセチル化又はカルボキシル化が含まれる。グリコシル化した修飾タンパク質又は修飾ペプチド、例えば合成中及びプロセシング中に又は更なるプロセシング工程において、例えばタンパク質又はペプチドを、グリコシル化に影響を与える酵素、例えば哺乳動物のグリコシル化酵素又は脱グリコシル化酵素に曝すことによって、タンパク質又はペプチドのグリコシル化パターンを変えることにより作製されるものも本発明に含まれる。リン酸化アミノ酸残基、例えばホスホチロシン、ホスホセリン又はホスホスレオニンを有するタンパク質又はペプチドも本発明に包含される。
当然のことながら、本発明のコンジュゲートにおいて使用されるタンパク質及びペプチドに、活性に影響を与えることなく修飾されたアミノ酸残基を組み込むことができることも理解されよう。例えば末端を、ブロッキング基、すなわちN末端及びC末端を「不要な分解」(この用語には化合物の機能に影響を与えると考えられる末端での化合物の任意のタイプの酵素的分解、化学的分解又は生化学的分解、すなわちその末端での化合物の逐次分解を包含するような意味がある)から保護及び/又は安定化するのに好適な化学的置換基を含むように誘導体化することができる。
ブロッキング基には、ペプチドのin vivo活性に悪影響を与えないペプチド化学の技術分野で従来的に使用される保護基が含まれる。例えば、好適なN末端ブロッキング基を、N末端のアルキル化又はアシル化により導入することができる。好適なN末端ブロッキング基の例としては、分岐又は非分岐のC〜Cアルキル基、ホルミル基及びアセチル基等のアシル基、並びにそれらの置換形態、例えばアセトアミドメチル(Acm)基、Fmoc基又はBoc基が挙げられる。アミノ酸のデスアミノ類似体も有用なN末端ブロッキング基であり、ペプチドのN末端とカップリングさせることができるか、又はN末端残基(reside)の代わりに使用することができる。好適なC末端ブロッキング基(C末端のカルボキシル基が組み込まれているか又は組み込まれていない)は、エステル類、ケトン類又はアミド類を含む。エステル形成アルキル基又はケトン形成アルキル基、特にメチル、エチル及びプロピル等の低級アルキル基、並びに第一級アミン(−NH)等のアミド形成アミノ基、並びにメチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルエチルアミノ等のモノアルキルアミノ基及びジアルキルアミノ基等が、C末端ブロッキング基の例である。アグマチン等のデスカルボキシル化アミノ酸類似体も有用なC末端ブロッキング基であり、ペプチドのC末端残基とカップリングさせることができるか、又はその代わりに使用することができる。さらに、末端の遊離アミノ基及び遊離カルボキシル基をペプチドから完全に取り除き、ペプチド活性に影響を与えることなくそのデスアミノ形態及びデスカルボキシル化形態を得ることができることが理解されよう。
他の修飾を活性に悪影響を与えることなく組み込むこともでき、これらの他の修飾には、天然のL−異性体型のアミノ酸のうちの1つ又は複数とD−異性体型のアミノ酸との置換が含まれるが、これらに限定されない。このため本発明のコンジュゲートに使用されるタンパク質又はペプチドには、1つ又は複数のD−アミノ酸残基が含まれ得るか、又は全てがD型のアミノ酸が含まれ得る。本発明によるタンパク質又はペプチドのレトロ−インベルソ(Retro-inverso)型、例えば全てのアミノ酸がD−アミノ酸型に置換された逆ペプチドも考慮される。
本発明のコンジュゲートに使用されるタンパク質又はペプチドの酸付加塩も機能的等価物として考慮される。このため、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、ヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸等の無機酸、又は酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、ピルビン酸、シュウ酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、酒石(tataric)酸、クエン酸、安息香酸、トリフルオロ酢酸、桂皮酸、マンデル酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、サリチル(salicyclic)酸等の有機酸で処理した本発明によるタンパク質又はペプチドが、本発明のコンジュゲートに使用するのに好適なペプチドの水溶性塩をもたらす。
タンパク質分解に対する耐性を改善する、又は溶解性を最適化する、又は治療剤としてより好適なものとするように(例えば本発明のコンジュゲートにおける化合物(d)として使用する場合)、通常の分子生物学的技法を用いて修飾されたタンパク質及びペプチドも含まれる。このようなペプチドの類似体には、自然に存在するL−アミノ酸以外の残基を含有するもの、例えばD−アミノ酸又は自然には存在しない合成アミノ酸が含まれる。
また、タンパク質分解に対する感受性を増大させるように(例えば本発明のコンジュゲートにおいてモジュール(a)、モジュール(b)及び/又はモジュール(c)として使用する場合)、通常の分子生物学的技法を用いて修飾されたタンパク質及びペプチドも本発明のコンジュゲートに使用される。好ましくは、タンパク質分解に感受性のあるタンパク質又はペプチドはユビキチン化部位又はユビキチン化モチーフを含む。このようなモチーフの同定に関しては、http://iclab.life.nctu.edu.tw/ubipred/を参照されたい[9、10]。好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートに使用されるモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)のタンパク質又はペプチドはユビキチン化部位又はユビキチン化モチーフを含み、そのためポリユビキチン鎖がモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)のタンパク質又はペプチド上に形成される。好ましくは、ポリユビキチン鎖はユビキチンのリジン11又はリジン48に生成される[11、12]。好ましくは、少なくとも4つのユビキチン分子がタンパク質分解に感受性のあるモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)上のリジン残基(複数も可)に結合し、それにより26S−プロテアソームによるその認識及び分解の可能性を増大させる。付加的に又は代替的に、タンパク質分解に感受性があるタンパク質又はペプチドを、1つ又は複数のリジン残基を付加するように修飾するか、かつ/又はそのアミノ酸のうち1つ又は複数を1つ又は複数のリジン残基で置換し、これによりタンパク質分解に感受性があるタンパク質又はペプチド内にユビキチン化部位を作製する。
本発明のコンジュゲートに使用されるタンパク質及びペプチドが、本明細書に挙げられる特定の例示的なプロセスのうちのいずれの生成物にも限定されないことを理解すべきである。
本明細書で使用される場合、本発明に使用されるペプチド又はポリペプチドの「変異体」は、そのアミノ酸配列において少なくとも1つの変化を含み、ここで該少なくとも1つの変化はアミノ酸の置換、挿入、欠失、N末端の切断、C末端の切断、又はこれらの変化の任意の組合せである。本発明に使用されるペプチド又はポリペプチドの変異体は、そのアミノ酸残基の2つ以上における変化を含み得る。好ましい実施形態では、本発明に使用することができる変異体は、アミノ酸配列における総数200個まで(1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、130個、135個、140個、145個、150個、155個、160個、165個、170個、175個、180個、185個、190個、195個又は200個まで)の変化(すなわち置換、挿入、欠失、N末端切断、C末端切断、及び/又はそれらの任意の組合せ)を示す。アミノ酸置換は保存的であっても又は非保存的であってもよい。好ましい実施形態では、本発明に使用することができる変異体は、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個又は100個までのアミノ酸置換、好ましくは保存的なアミノ酸変化により得られるタンパク質又はドメインと異なる。変異体は、付加的に又は代替的にアミノ酸の欠失(N末端切断、C末端切断若しくは内部欠失、又はこれらの任意の組合せであり得る)を含み得る。N末端切断、C末端切断及び/又は内部欠失を含むこのような変異体は、本願との関連では「欠失変異体」又は「断片」と称される。「欠失変異体」及び「断片」という用語は、本明細書で区別なく使用される。欠失変異体は自然に存在していても(例えばスプライス変異体であっても)よく、又は好ましくは組換えDNA技法を用いた遺伝子操作手段により、人工的に構築してもよい。
本発明による「コンジュゲート」は、対象となる化合物(d)(例えば核酸分子又はペプチド)と、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)との物理的結び付き(assciation)を指す。幾つかの実施形態では、「コンジュゲート」は、上述の構成要素の非共有結合的な結び付き(例えば静電相互作用、水素結合相互作用又は疎水性相互作用)又は共有結合的な結び付きを指す。他の実施形態では、コンジュゲートの構成要素が全て互いに共有結合していてもよく、他の実施形態では、構成要素の1つのサブセットのみが互いに共有結合している。
本発明による「送達」は、化合物を細胞に、例えば好ましくは細胞のサイトゾル(細胞質)に、又は細胞小器官、好ましくは核に輸送するプロセスを指す。
本発明との関連では「化合物」は、生物学的に活性のある化合物、すなわち生物学的構成要素との反応性を有する化合物を指す。より具体的には、本発明に使用される化合物は、生きている細胞に関連する天然の細胞プロセスを変化させるように設計される。本明細書では、天然の細胞プロセスは、生物学的に活性のある化合物を送達する前の細胞に関連するプロセスである。本発明では、送達される生物学的に活性のある化合物の一例である、in vivo又はin vitroで細胞へと送達される本発明の化合物により、タンパク質又はmRNA等の物質の細胞産生又は阻害が引き起こされる。医薬品、ペプチド、タンパク質及び核酸、細胞毒性剤、放射性作用物質及び他の治療成分(moieties)又は診断成分が本発明の化合物の例である。
本明細書に使用される場合、「生物学的に活性のある化合物」は、それが特徴とする特性を示す形態の生体分子である。機能的酵素は例えば、該酵素が特徴とする特徴的な触媒活性を示すものである。
本発明との関連では、「結合した」という用語は、モジュールと化合物とが互いに物理的に結合しているか、又は互いに結び付いていることを意味する。幾つかの実施形態では、「結合した」は、上述の構成要素の非共有結合的な結び付き(例えば静電相互作用、水素結合相互作用又は疎水性相互作用)又は共有結合的な結び付きを指す。他の実施形態では、全ての構成要素が互いに共有結合していてもよく、他の実施形態では、構成要素の1つのサブセットのみが互いに共有結合している。
「任意の配置で互いに結合する」という用語は、モジュール及び化合物が、互いに線形に及び/又は非線形に、互いに等しい又は異なる化学量論で結合することができることを更に意味する。
本明細書で「細胞標的化モジュール」又は「モジュール(a)」とも称される「細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にするモジュール」という語句は、本発明との関連では、(i)対象となる細胞の表面に特異的に結合すること(ここで好ましくは細胞は、脊椎動物細胞、より好ましくは哺乳動物細胞、例えばマウス、ラット、ヤギ、ヒツジ、イヌ、ネコ、ブタ、ウシ、ウマ、霊長類又はヒトの細胞等、更により好ましくはヒトの細胞である)、及び(ii)エンドサイトーシスプロセス(細胞内の膜結合小器官又は膜結合小胞への接近を可能にする、受容体媒介性の取り込み、ピノサイトーシス、ファゴサイトーシス、マクロピノサイトーシス又は液相エンドサイトーシスであり得る)であり得る天然プロセスによる、モジュール及びそれに結合したコンジュゲートの更なる構成要素の無傷細胞への侵入を媒介することが可能な化学エンティティ、例えばポリペプチド又はオリゴペプチド、好ましくはポリペプチドを指す。好ましくは、細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にするモジュールは、細胞内の膜結合小胞、膜結合小管又は膜結合管状小胞構造を生じるプロセスで、細胞により取り込まれる)。モジュールと特異的に結合する構造は好ましくは、細胞表面受容体である。当業者は、例えば(i)上記モジュールを、例えば放射性マーカー又は蛍光マーカーで標識すること、(ii)標識化されたモジュールを無傷細胞、好ましくは哺乳動物細胞、例えばヒト細胞と共にインキュベートすること、及び(iii)細胞内で、すなわち無傷細胞の細胞質における細胞内の膜結合小器官又は膜結合小胞において、例えば蛍光顕微鏡検査法により、標識化されたモジュールを検出することができるかを評価することにより、モジュールが細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にするかを容易に評価することができる(例えば[13〜15]を参照されたい)。
本明細書において「ER標的化モジュール」又は「モジュール(b)」とも称される「小胞体(ER)への輸送を容易にするモジュール」という語句は、本発明との関連では、モジュール、及びそれに結合したコンジュゲートの更なる構成要素のERへの輸送を媒介することが可能な化学エンティティ、例えばポリペプチド又はオリゴペプチド、好ましくはオリゴペプチドを指す。ゴルジ装置を介したERへの輸送は、ERからゴルジ装置へと、更には原形質膜へと分泌されることになっている分子を送達する生合成分泌輸送とは反対の方向にあり、そのためERへの逆行性の輸送経路としても知られている。当業者は、例えば(i)上記モジュールを、例えば放射性マーカー又は蛍光マーカーで標識すること、(ii)上記の標識化されたモジュールと、細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にするモジュール(モジュール(a))とを結合すること、(iii)両方のモジュールを無傷細胞、好ましくは哺乳動物細胞、例えばヒト細胞と共にインキュベートすること、及び(iv)例えば蛍光顕微鏡検査法又はN−グリコシル化状態の評価により、上記の標識化されたモジュールを細胞のERで検出することができるかを評価することにより、モジュールがERへの輸送を容易にするかを容易に評価することができる[14、16]。
本明細書で「ERAD標的化モジュール」又は「モジュール(c)」とも称される「ERからサイトゾルへの転位を媒介するモジュール」という語句は、本発明との関連では、例えばER関連分解(ERAD)の基質として作用することにより、モジュール、及びそれに結合したコンジュゲートの更なる構成要素のERの内腔からサイトゾルへの侵入を媒介することが可能な化学エンティティ、好ましくはポリペプチド又はオリゴペプチドを指す。ERからサイトゾルへの輸送は逆行転位としても知られている。ERAD経路は、ユビキチン化、及び続くプロテアソームと呼ばれるタンパク質分解複合体による分解に関してミスフォールドした(misfolded)又は誤ったグリコシル化が行われた(misglycosylated)タンパク質を通常標的とする細胞経路である。ERからサイトゾルへの転位を媒介するモジュールを使用したERAD経路を利用することにより、本発明のコンジュゲートは、化合物を細胞質へと送達することができ、コンジュゲートの細胞標的化モジュール、ER標的化モジュール及びERAD標的化モジュールが残っている場合、それらはプロテオソームにより分解されるのが好ましい。当業者は、例えば(i)上記モジュールを、例えば放射性マーカー又は蛍光マーカーで標識すること、(ii)上記の標識化されたモジュールと、細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にするモジュール(モジュール(a))及びERへの輸送を容易にするモジュール(モジュール(b))とを結合すること、(iii)コンジュゲートされたモジュールを無傷細胞、好ましくは哺乳動物細胞、例えばヒト細胞と共にインキュベートすること、並びに(iv)例えば蛍光顕微鏡検査法又はウェスタンブロッティングにより、上記の標的化されたモジュールを細胞のサイトゾルで検出することができるか、またおそらくはプロテオソームにより、経時的に分解されるかを評価することにより、モジュールがERからサイトゾルへの転位を媒介するかを容易に評価することができる(例えば[17]を参照されたい)。
また当業者は、(i)モジュール及び化合物(d)を、例えば異なる放射性マーカー又は蛍光マーカーで標識すること、(ii)モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)を互いに結合すること、(iii)コンジュゲートされたモジュール及び化合物を無傷細胞、好ましくは哺乳動物細胞、例えばヒト細胞と共にインキュベートすること、並びに(iv)例えば蛍光顕微鏡検査法により、化合物(d)及びモジュールを細胞のサイトゾルで検出することができるかを評価することにより、上述の機能性を有するモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)が化合物を細胞へと送達することができるかを容易に評価することができる。
また当業者は、すなわちコンジュゲートのモジュール(a);モジュール(a)及びモジュール(b);モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c);並びにモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)の細胞内識別を求めるのに細胞の同時染色を使用することができる。例えば、モジュール、複数のモジュール、又はコンジュゲートを含む細胞を、以下の実施例7に記載のように免疫組織化学を用いて細胞内コンパートメント、例えばエンドソーム、リソソーム、トランスゴルジネットワーク、ゴルジ装置、ER、カベオラ及び細胞質に関して同時染色することができる。
第1の態様では、本発明は、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートを含むか又はそれからなる送達システムであって、該コンジュゲートが、
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなり、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合する、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートを含むか又はそれからなる送達システムに関する。
好ましくは、本発明による、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートを含むか又はそれからなる送達システムは、
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)モジュール(b)及びモジュール(c)、並びに化合物(d)、並びに任意でモジュール(a)の小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)少なくとも1つの化合物(d)、及び任意でモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)のうちの1つ又は複数のERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなり、
モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合する。
好ましい実施形態では、本発明の送達システムは核局在化シグナルを更に含む。
好ましくは、本発明の第1の態様による送達システムは、本発明の第2の態様のコンジュゲートを含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなる。
第2の態様では、本発明は、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートであって、
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなり、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合する、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートに関する。
好ましくは、本発明による細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートは、
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)モジュール(b)及びモジュール(c)、並びに化合物(d)、並びに任意でモジュール(a)の小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)少なくとも1つの化合物(d)、及び任意でモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)のうちの1つ又は複数のERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなり、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合する。
好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは核局在化シグナルを更に含む。
本発明によるコンジュゲートは、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなる。本発明のコンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)は、任意の配置、組合せ又は化学量論で互いに結合する。
本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態では、コンジュゲートの2個以上のモジュールが、単一のタンパク質又はペプチド、すなわち細胞標的化/取り込み機能性(モジュール(a))とER輸送機能性(モジュール(b))とを含むタンパク質若しくはペプチド、細胞標的化/取り込み機能性(モジュール(a))とERからサイトゾルへの転位機能性(モジュール(c))とを含むタンパク質若しくはペプチド、ER輸送機能性(モジュール(b))とERからサイトゾルへの転位機能性(モジュール(c))とを含むタンパク質若しくはペプチド、又は細胞標的化/取り込み機能性(モジュール(a))とER輸送機能性(モジュール(b))とERからサイトゾルへの転位機能性(モジュール(c))とを含むタンパク質若しくはペプチド内に含まれ得る、又は含有され得る。これらの実施形態内では、2つ以上のモジュールが任意の配置、組合せ又は化学量論で連続したタンパク質又はペプチドとして互いに結合する。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及び化合物(d)は、以下の配置又は組合せのうちの1つで互いに結合する:(a)、(b)、(c)及び(d);(b)、(a)、(c)及び(d);(b)、(c)、(a)及び(d);(c)、(b)、(a)及び(d);(a)、(c)、(b)及び(d);(c)、(a)、(b)及び(d);(c)、(d)、(b)及び(a);(d)、(c)、(b)及び(a);(b)、(d)、(c)及び(a);(d)、(b)、(c)及び(a);(b)、(c)、(d)及び(a);(c)、(b)、(d)及び(a);(c)、(d)、(a)及び(b);(d)、(c)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(d)、(a)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);(c)、(a)、(d)及び(b);(b)、(d)、(a)及び(c);(d)、(b)、(a)及び(c);(a)、(d)、(b)及び(c);(d)、(a)、(b)及び(c);(a)、(b)、(d)及び(c);又は(b)、(a)、(d)及び(c)(ここでそれぞれの配置又は組合せにおいて、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)が存在する)。モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)のそれぞれの示される順番は、それぞれモジュールと化合物との間の結合を表す。このため、配置(a)、(b)、(c)及び(d)では、(a)が(b)と結合し、(b)が(c)と結合し、(c)が(d)と結合する。この文脈での「結合した」という用語は、上で定義され、以下でより具体的に教示されるような意味を有し、例えば共有結合、非共有結合及びリンカー分子を介した結合を包含する。
本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及び化合物(d)が以下の配置又は組合せのうちの1つで互いに結合するのが特に好ましい:(a)、(b)、(c)及び(d);(b)、(a)、(c)及び(d);(b)、(c)、(a)及び(d);(c)、(b)、(a)及び(d);(a)、(c)、(b)及び(d);(c)、(a)、(b)及び(d);(c)、(d)、(b)及び(a);(d)、(c)、(b)及び(a);(b)、(d)、(c)及び(a);(d)、(b)、(c)及び(a);(b)、(c)、(d)及び(a);(c)、(b)、(d)及び(a);(c)、(d)、(a)及び(b);(d)、(c)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(d)、(a)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);(c)、(a)、(d)及び(b);(b)、(d)、(a)及び(c);(d)、(b)、(a)及び(c);(a)、(d)、(b)及び(c);(d)、(a)、(b)及び(c);(a)、(b)、(d)及び(c);又は(b)、(a)、(d)及び(c)(ここでxは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、yは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、zは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、nは1〜50、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は50、好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9又は10、より好ましくは2、3、4又は5の整数である)。
2つ以上の化合物(d)を含む本発明によるコンジュゲートは、より多くの化合物(d)を細胞に送達することができ、このためモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びにただ1つの化合物(d)を含む本発明によるコンジュゲートと比較して化合物(d)を送達する効率を増大させることができる。好ましくは、本発明によるコンジュゲートは、少なくとも2個〜50個の化合物(d)を含む。より好ましくは本発明によるコンジュゲートは、少なくとも2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、31個、32個、33個、34個、35個、36個、37個、38個、39個、40個、41個、42個、43個、44個、45個、46個、47個、48個、49個又は50個の化合物(d)を含む。より好ましくは、本発明によるコンジュゲートは、少なくとも2個、3個、4個又は5個の化合物(d)を含む。好ましくは、2つ以上の化合物(d)を含むコンジュゲートは、同じか又は異なる少なくとも2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、31個、32個、33個、34個、35個、36個、37個、38個、39個、40個、41個、42個、43個、44個、45個、46個、47個、48個、49個又は50個の化合物(d)を含む。
好ましい実施形態では、2つ以上の化合物(d)を含むコンジュゲートは、少なくとも2個の同じ化合物(d)を含む。好ましくは、少なくとも2個の同じ化合物(d)は、2個の核酸、2個のタンパク質、2個のペプチド、2個の抗原、2個の酵素、2個の小分子、2個の治療用分子、2個の診断用分子及び2個の画像化分子からなる群から選択される。好ましくは、少なくとも2個の同じ化合物(d)は、少なくとも2個の同じ核酸を含む。より好ましくは、少なくとも2個の同じ化合物(d)は、少なくとも2個の同じsiRNAを含む。
別の好ましい実施形態では、2つ以上の化合物(d)を含むコンジュゲートは、少なくとも2個の異なる化合物(d)を含む。好ましくは、少なくとも2個の異なる化合物(d)は、核酸、タンパク質、ペプチド、抗原、酵素、小分子、治療用分子、診断用分子及び画像化分子からなる群から選択される第1の化合物(d)と、核酸、タンパク質、ペプチド、抗原、酵素、小分子、治療用分子、診断用分子及び画像化分子からなる群から選択される第2の化合物(d)とを含む(ここで第1の化合物(d)及び第2の化合物(d)は互いに異なっている)。好ましい実施形態では、少なくとも2個の異なる化合物(d)は、少なくとも2個の異なる核酸を含む。好ましくは、少なくとも2個の異なる化合物(d)は、同じ標的に指向性を有する少なくとも2個の異なるsiRNAを含む。別の好ましい実施形態では、少なくとも2個の異なる化合物(d)は、少なくとも2個の異なる標的に指向性を有する少なくとも2個の異なるsiRNAを含む。別の好ましい実施形態では、少なくとも2個の異なる化合物(d)は、少なくとも1つの核酸と、少なくとも1つのタンパク質又はペプチドとを含む。好ましくは、少なくとも1つの核酸がsiRNAであり、少なくとも1つのタンパク質又はペプチドがRISCタンパク質又はペプチドである。
モジュール(b)(単数又は複数)がただ1つの他のモジュール又は化合物と結合するように該配置内に位置している本発明のコンジュゲートが、コンジュゲートの他のモジュール及び/又は化合物(複数も可)による立体障害又は他の不要な相互作用を避ける又は少なくとも最小限に抑えることが好ましい。このため、本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態は、(c)、(d)、(a)及び(b);(d)、(c)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(d)、(a)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);並びに(c)、(a)、(d)及び(b)であり、ここでそれぞれの実施形態には少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)及び少なくとも1つのモジュール(c)並びに少なくとも1つの化合物(d)が存在する。指定した位置におけるモジュール(b)の存在には、モジュール(b)が非結合型であり、他のモジュール(a)及びモジュール(c)並びに化合物(d)による障害を受けず、そのため立体障害又は他の不要な相互作用を避ける又は少なくとも最小限に抑えることができるという利点がある。モジュール(b)がオリゴペプチドを含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなる場合、このようなオリゴペプチドのC末端が非結合型であり、更なるモジュール、化合物(複数も可)又はリンカー分子との任意の結合(共有結合又は非共有結合)がこのようなオリゴペプチドのN末端で又はN末端付近で起こることが好ましい。
本発明のコンジュゲートの特に(Particulary)好ましい実施形態は以下の配置である:(c)、(d)、(a)及び(b);(d)、(c)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(d)、(a)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);並びに(c)、(a)、(d)及び(b)(ここでxは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、yは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、zは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、nは1〜10、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10、好ましくは3の整数である)。したがって、xが1であり、yが1であり、zが1であり、nが1〜50、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は50、好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9又は10、より好ましくは2、3、4又は5の整数である(is is)のが特に好ましい。
化合物(d)(単数又は複数)が第2の位置又は第3の位置に位置しており、モジュール(b)(単数又は複数)がただ1つの他のモジュール又は化合物と結合するように該配置内に位置している、例えば該配置の最後の位置に位置している(すなわちモジュール(b)(単数又は複数)のC末端が非結合型である)本発明のコンジュゲートが好ましい。したがって、本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態は、(c)、(d)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);並びに(c)、(a)、(d)及び(b)であり、ここでそれぞれの実施形態には少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)が存在する。第2の位置又は第3の位置における化合物(d)の存在には、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)の生物学的作用に対する化合物(d)による立体障害を避けることにより化合物(d)の細胞への、及び更には細胞内への侵入が容易になるという利点がある。また、モジュール(b)は非結合型であり、他のモジュール(a)及びモジュール(c)並びに化合物(d)による障害を受けず、そのため立体障害及び他の不要な相互作用を避ける又は少なくとも最小限に抑えることができる。
本発明のコンジュゲートの特に(Particulary)好ましい実施形態は、(c)、(d)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);並びに(c)、(a)、(d)及び(b)であり、ここでxは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、yは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、zは1〜5、すなわち1、2、3、4又は5、好ましくは1の整数であり、nは1〜50、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は50、好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9又は10、より好ましくは2、3、4又は5の整数である。したがって、xが1であり、yが1であり、zが1であり、nが1〜50、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は50、好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9又は10、より好ましくは2、3、4又は5の整数である(is is)のが特に好ましい。
モジュール(b)が末端に、好ましくは最後の位置に配置され、そのC末端が非結合型であり、化合物(d)が第2の位置又は第3の位置に位置する、本発明のコンジュゲートの最も好ましい実施形態では、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)の配置、並びにモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)の数は以下の通りである:
(i)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここでxは1の整数であり、zは1の整数であり、nは1の整数であり、yは1の整数である)、
(ii)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここでxは1の整数であり、zは1の整数であり、nは2の整数であり、yは1の整数である)、
(iii)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここでxは1の整数であり、zは1の整数であり、nは3の整数であり、yは1の整数である)、
(iv)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここでxは1の整数であり、nは1の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)、
(v)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここでxは1の整数であり、nは2の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)、又は
(vi)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここでxは1の整数であり、nは3の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)。
好ましくは、本発明のコンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)(任意の順番、組合せ又は化学量論で互いに配置されている)は、共有結合により互いに結合している、非共有結合により互いに結合している、少なくとも1つのアダプタ分子を介して互いに結合している、かつ/又は少なくとも1つのアダプタ分子を任意で含む少なくとも1つのリンカー分子を介して互いに結合している。
「共有結合」という用語は、結合対の各原子が1つの電子を提供し、化学結合において電子対を形成するタイプの化学結合を意味する。
「非共有結合」という用語は、典型的には巨大分子間における、電子対の共有を伴わないが電磁相互作用のより多くの分散した変動(more dispersed variations)を伴うタイプの化学結合を意味する。
「リンカー分子」という用語は、本発明との関連では、2つの分子又は化合物を互いに結合又はコンジュゲートさせることができる分子を表す。この結合又はコンジュゲーションは共有結合により達成することができる。このため、上述の特徴を有する任意の分子を用いて、本発明のコンジュゲートのモジュール及び化合物を互いに結合することができる。好ましくは、リンカー分子は、モジュールと化合物との間の立体障害を避けるために様々なモジュールと化合物(複数も可)とを空間的に分離するのに役立つ。このような立体障害は、モジュールが結合又は相互作用し、本明細書で概説されるような各機能を発揮しなければならない、細胞構造、例えばタンパク質、脂質又は炭水化物鎖への接近及び/又はこれらとの相互作用を阻害する可能性がある。
「アダプタ分子」という用語は、本発明との関連では、例えばモジュール(例えばモジュール(a))と化合物(d)との間で間接的かつ非共有的な結合を形成する分子を指す。例えば、アダプタ分子(モジュール(a)と共有結合している)を用いて、モジュール(a)と化合物(d)とを間接的かつ非共有的に結合することができる(アダプタ分子が化合物(d)と非共有結合を形成する)。このため、アダプタ分子は、化合物(d)をモジュール(a)から一定の距離に維持するスペーサーとしても機能する。間接的かつ非共有的な結合はイオン(静電)相互作用又は疎水性相互作用をベースにしている。
モジュール(a)と化合物(d)とのコンジュゲーションに関して、様々なタイプの結合を以下の記載で例示する。この例示は任意のモジュール−モジュール、任意のモジュール−化合物(d)、又は任意の化合物(d)−化合物(d)のコンジュゲーションに適用可能であることを理解されたい。例えば、本発明のコンジュゲートのモジュール(a)を、非共有結合により化合物(d)と直接結合することができる。また本発明のコンジュゲートのモジュール(a)を、共有結合により化合物(d)と直接結合することができる。本発明のコンジュゲートのモジュール(a)を、モジュール(a)及び化合物(d)と共有結合を形成するリンカー分子を介して、化合物(d)と間接的かつ共有的に更に結合することができる。また、化合物(d)を、アダプタ分子を介してモジュール(a)と間接的に結合することができ、アダプタ分子と化合物(d)とが非共有結合により互いに連結し、アダプタ分子はモジュール(a)と共有結合する。さらに、化合物(d)を、アダプタ分子及びリンカー分子を介してモジュール(a)と間接的に結合することができ、アダプタ分子と化合物(d)とが非共有結合により互いに連結し、アダプタ分子がモジュール(a)と隣接するモジュール(例えばモジュール(c)又はモジュール(b))とを結合するリンカー分子と共有結合する。
本発明のコンジュゲートのモジュール及び化合物を、様々な結合タイプにより互いに結合することができる。このため、本発明のコンジュゲートは、必ずしも同じ結合タイプにより互いに結合したモジュール及び化合物を含む訳ではない。例えば、共有結合を、非共有結合と共に、及び/又はリンカー分子若しくはアダプタ分子を介した共有結合と共に使用することができる。所望の標的細胞送達戦略に応じて、特異的な共有結合及び/又は非共有結合と共に、アダプタ分子及び/又はリンカー分子を用いて又は用いずに、コンジュゲートを設計することができる。このようにして、当業者は、異なる用途に有用な異なるタイプのコンジュゲートを作製することができる。
好ましくは、本発明によるコンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)を、好ましくはジスルフィド結合、アミド結合、オキシム結合及び/又はヒドラゾン結合により、互いに共有結合する。
「ジスルフィド結合("disulfide-linkage"(disulfide-bond))」という用語は、2つのチオール基のカップリングにより通常得られる化学結合を指す。該結合はSS結合又はジスルフィド架橋とも呼ばれる。タンパク質におけるジスルフィド結合は、システイン残基のチオール基の間に形成される。
「アミド結合」(ペプチド結合)という用語は、或る分子のカルボキシル基が他の分子のアミン基と反応することにより水分子(HO)が放出される場合に2つのタンパク質又はペプチド間に形成される化学結合を指す。
「オキシム結合」という用語は、グリオキシル酸(aglyoxylic)アルデヒド官能基を有するタンパク質又はペプチドと、アミノオキシ基で官能基化された(functionalized)タンパク質又はペプチドとのカップリングにより得られる化学結合を指す。オキシム結合は、アルデヒド又はケトンとヒドロキシルアミン又はアミノオキシで修飾された構成要素との反応により得られる。オキシム結合を用いて、全ての形態の分子、すなわち小分子、糖、ペプチド、タンパク質、オリゴヌクレオチド等を一緒に結合することができる。これらの官能基が本発明のコンジュゲートの合成された構成要素に存在していてもよく、又は1つ若しくは両方の官能基を本発明のコンジュゲートの構成要素に導入してもよい。本発明のコンジュゲートを調製する好ましい方法では、アミノオキシ修飾が合成ペプチドに含まれ、ベンズアルデヒド官能基(function)がsiRNAに結合する。
「ヒドラゾン結合("hydrazone-linkage"(hydrazone-bond))」という用語は、平均3個〜6個のアリールアルデヒド基又はアシルヒドラジド基を含有するようにアミノ基で修飾された、タンパク質又はペプチドを互いに縮合させることにより得られる化学結合を指す。ヒドラゾン結合は、アルデヒド又はケトンと、ヒドラジン又はアシルヒドラジンで修飾した構成要素との反応により得られる。「アシルヒドラゾン結合」はアルデヒド又はケトンとアシルヒドラジンで修飾された構成要素との反応により得られる。市販の試薬キットが利用可能であり、本発明のコンジュゲートに使用される2つの生体分子をカップリング又は連結させる本発明の方法内において使用することができる。
4つの一般的に知られるタイプの非共有結合的な相互作用がある:水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力、及び疎水性相互作用。これらを本発明のコンジュゲートに使用されるモジュール及び/又は化合物(複数も可)の相互作用のベースとすることができる。
好ましくは、本発明によるコンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び/又は少なくとも1つの化合物(d)を、非共有結合、好ましくはイオン(静電)結合により及び/又は疎水性結合により互いに結合する。
「疎水性相互作用」(疎水性結合)という用語は、炭化水素(又は溶質中の脂溶性炭化水素様の基)が水性媒体中で分子間凝集物を形成する傾向に応じた相互作用を指す。
「イオン(静電)結合」(イオン結合又は静電結合)という用語は、或る原子が電子を失って陽イオンを形成し、他の原子が電子を受け取って陰イオンを形成する非共有結合を指す。生体系では、ほとんどの静電結合又は相互作用が、プロトン化した基と脱プロトン化した基との間、すなわちタンパク質のカルボン酸基又はDNA分子若しくはRNA分子におけるリン酸基のいずれかと相互作用するリジン側鎖アミノ基又はアルギニン側鎖アミノ基に存在する。
本発明による特に好ましいリンカー分子は、ペプチド、修飾ペプチド、アミノ酸残基、修飾アミノ酸残基、又は親水性の炭水化物鎖、好ましくは1個〜20個の反復単位、すなわち1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個又は20個の好ましくはポリエチレングリコール(PEG)(ここで1個〜20個、すなわち1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個又は20個のエチレングリコール単位が互いに連結している)を有するポリジオール鎖である。これらのリンカー分子が、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び/又は少なくとも1つの化合物(d)と共有結合により、好ましくはアミド結合若しくはジスルフィド結合により互いに結合する。
上記リンカー分子を互いに組み合わせることもでき、例えば1)少なくとも1つのモジュール(a)を少なくとも1つのモジュール(b)若しくは少なくとも1つのモジュール(c)と;2)少なくとも1つのモジュール(b)を少なくとも1つのモジュール(a)若しくは少なくとも1つのモジュール(c)と;3)少なくとも1つのモジュール(a)を少なくとも1つのモジュール(b)及び少なくとも1つのモジュール(c)と;又は4)少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)及び/若しくは少なくとも1つのモジュール(c)を少なくとも1つの化合物(d)と共有結合するために、ペプチドリンカーを修飾アミノ酸残基リンカーと組み合わせることができるか、又は修飾アミノ酸残基リンカーを修飾ペプチドリンカーと組み合わせることができる。好ましくは、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、又は少なくとも1つのモジュール(c)をアミド結合により共有結合する。好ましくは、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)及び/又は少なくとも1つのモジュール(c)を、ジスルフィド結合により少なくとも1つの化合物(d)と共有結合する。
本発明による「ペプチドリンカー」という用語は、自然に存在し得るアミノ酸残基、又は自然に存在するアミノ酸残基の誘導体(好ましくはペプチド結合又はジスルフィド結合により結合する)の鎖を意味する。
好ましくは、本発明のペプチドリンカーは、2個〜50個若しくは2個〜30個のアミノ酸残基若しくはアミノ酸残基誘導体、好ましくは2個〜20個若しくは2個〜15個のアミノ酸残基若しくはアミノ酸残基誘導体、より好ましくは2個〜10個、2個〜5個、又は2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個若しくは10個のアミノ酸残基若しくはアミノ酸残基誘導体からなる。好ましくは、リンカー配列は柔軟(flexible)であり、そのためコンジュゲートの単一の固定した立体構造を保持しない。ペプチドリンカーを用いて、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)を互いに離し、かつ/又はモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)を化合物(d)から離すことができる。例えば、第1のペプチドリンカーがモジュール(a)と化合物(d)との間に位置し、第2のペプチドリンカーが化合物(d)とモジュール(c)との間に位置し、それにより化合物(d)の及び/又は化合物(d)周辺の分子の柔軟性(flexiblity)を与えるように、モジュール(a)、第1のペプチドリンカー、化合物(d)、第2のペプチドリンカー、モジュール(c)及びモジュール(b)という正確な配置を有する本発明のコンジュゲートに2つのペプチドリンカーを位置付けることができる。当業者は、必要に応じてコンジュゲート内に、コンジュゲートのモジュール、化合物及び使用目的に特異的なペプチドリンカー(単数又は複数)を、過度の実験を行うことなく位置付けることができる。ペプチドリンカーの長さを、化合物を含むコンジュゲートの生体活性を最適化するように選択し、過度の実験を行うことなく経験的に決定することができる。リンカーペプチドは、モジュール及び化合物の官能基の障害を除去し、立体的な又は不要な相互作用を避けるのに十分長く、かつ十分柔軟であるものとする。ペプチドリンカーの例としては、GGGGS(配列番号1)、GKSSGSGSESKS(配列番号2)、GSTSGSGKSSEGKG(配列番号3)、GSTSGSGKSSEGSGSTKG(配列番号4)、GSTSGSGKPGSGEGSTKG(配列番号5)、EGKSSGSGSESKEF(配列番号6)及びSGSGSG((SG)、配列番号7)が挙げられるが、これらに限定されない。他の好適なリンカーペプチドは、文献[18〜20]及び米国特許第4,751,180号、米国特許第4,935,233号等でこれまでに説明されているようなものである。
本発明による「修飾ペプチドリンカー」という用語は、自然に存在し得るアミノ酸残基、又は更に化学修飾した、自然に存在するアミノ酸残基の誘導体(好ましくはペプチド結合により結合する)の鎖を意味する。好ましい修飾ペプチドリンカーは、ポリエチレングリコール(PEG)と共有結合したペプチドである。このような修飾ペプチドリンカーは主に、合成を容易にする短いポリエチレングリコール(polyethelenglycol)(PEG)反復からなり得る。PEGはペプチド系治療薬の送達及び安定化に関して既に認可されており、非毒性である。例えば、N−Fmoc−アミド−dPEG12−酸を、合成を単純化し、溶解性を改善し、合成ペプチド内の様々な機能ドメインと連結するリンカーの柔軟性を確保するために幾つかのアミノ酸残基の反復を置き換えるスペーサーとして利用することができる。
「アミノ酸残基リンカー」という用語は、自然に存在するアミノ酸及びアミノ酸誘導体を包含する。好ましくは、アミノ酸リンカーのアミノ酸は、低分子アミノ酸又は疎水性の非芳香族アミノ酸である。本発明との関連では、低分子アミノ酸は好ましくは、分子量が125ダルトン未満のアミノ酸である。好ましくは、低分子アミノ酸は、グリシン、アラニン、セリン、システイン、スレオニン、バリンのアミノ酸、及びその誘導体からなる群から選択される。本発明との関連では、疎水性の非芳香族アミノ酸は好ましくは、カイト・ドーリットル疎水性親水性指数が0.5を超え、より好ましくは1.0を超え、更に好ましくは1.5を超え、かつ芳香族ではない任意のアミノ酸である。好ましくは、本発明との関連では疎水性の非芳香族アミノ酸は、アラニン(カイト・ドーリットル疎水性親水性指数1.8)、メチオニン(カイト・ドーリットル疎水性親水性指数1.9)、イソロイシン(カイト・ドーリットル疎水性親水性指数4.5)、ロイシン(カイト・ドーリットル疎水性親水性指数3.8)、バリン(カイト・ドーリットル疎水性親水性指数4.2)のアミノ酸、及び上に規定のようなカイト・ドーリットル疎水性親水性指数を有するそれらの誘導体からなる群から選択される。
「修飾アミノ酸残基リンカー」という用語は、化学修飾した自然に存在するアミノ酸及びアミノ酸誘導体を包含する。例えば、修飾アミノ酸は、単一のアミノ酸をアシル化剤又はスルホン化剤(アミノ酸に存在する遊離アミノ部分と反応し、それぞれアミド類又はスルホンアミド類を形成する)と反応させることにより調製される。好ましい修飾アミノ酸リンカーは、アセチル化又はスルホン化したアミノ酸である。修飾アミノ酸リンカーとして活性化システイン(C(NPyS))の使用も好ましい。
アダプタ分子は、好ましくはイオン(静電)相互作用又は疎水性相互作用により、例えばモジュール(例えばモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)、好ましくはモジュール(a))と化合物(d)との間に間接的かつ非共有的な結合を形成する。
本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態では、アダプタ分子は、例えば疎水性相互作用により、化合物(d)との非共有結合を形成することでモジュール(a)と化合物(d)とを間接的かつ非共有的に結合し、ここでアダプタ分子はモジュール(a)と共有結合する。また、モジュール(a)はモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)はモジュール(b)と共有結合する。
本発明のコンジュゲートの別の好ましい実施形態では、アダプタ分子はイオン(例えば静電)相互作用又は疎水性相互作用により化合物(d)と相互作用し、ここでアダプタ分子はモジュール(a)とモジュール(c)とを連結させるリンカー分子と共有結合する。また、モジュール(c)はモジュール(b)と共有結合する。結果として、モジュール(a)及び化合物(d)はアダプタ分子を介して互いに間接的かつ非共有的に結合する。このため、本発明のコンジュゲートは好ましくは、モジュール(a)とモジュール(c)との間にリンカー分子を含み、ここでリンカー分子は化合物(d)と非共有結合するアダプタ分子と共有結合する。好ましくは、アダプタ分子はリンカー分子の側鎖から分岐する。
一般的に、1つ又は複数のアダプタ分子を用いて、例えば化合物(d)とモジュール、例えばモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)、好ましくはモジュール(a)とを互いに間接的かつ非共有的に結合することができる。本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態では、2つ、3つ、4つ又は5つのアダプタ分子を用いて、化合物(d)とモジュール、例えばモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)、好ましくはモジュール(a)とを互いに間接的かつ非共有的に結合する。より好ましくは、本発明のコンジュゲートにおいて2つのアダプタ分子を用いて、化合物(d)とモジュール、例えばモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)、好ましくはモジュール(a)とを互いに間接的かつ非共有的に結合する。
例えば好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは、イオン(静電)相互作用及び/又は疎水性相互作用により化合物(d)とそれぞれ相互作用する2つのアダプタ分子を含み、ここで2つのアダプタ分子はそれぞれコンジュゲートのモジュール(a)と共有結合する。また、モジュール(a)はモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)はモジュール(b)と共有結合する。このため結果として、モジュール(a)と化合物(d)とが2つのアダプタ分子を介して互いに間接的かつ非共有的に結合する。好ましくは、2つのアダプタ分子は同じである。本発明のこの好ましい実施形態の得られるコンジュゲートは、送達ビヒクル(すなわち、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c))に対する化合物(d)の比が増大している。
好ましくは、モジュール(b)及びモジュール(c)を用いずに、アダプタ分子と共有結合させ、それにより官能基に干渉するリスクを最小限に抑える。
好ましいアダプタ分子は、RNA結合タンパク質若しくは二本鎖RNA(dsRNA)結合タンパク質(DRBP)、二本鎖DNA(dsDNA)結合タンパク質(DDBP)等のタンパク質の核酸結合ドメイン、一本鎖抗体、又は表面受容体のリガンド結合ドメインである。モジュールと化合物とを互いに間接的かつ非共有的に結合又はコンジュゲートさせるために本発明のコンジュゲートに使用することができるより好ましいアダプタ分子は、二本鎖RNA結合タンパク質(DRBP)である。DRBPを様々な機能のために本発明で使用することができる。DRBPは化合物(d)をモジュール(a)、モジュール(b)及び/又はモジュール(c)(複数も可)から一定の距離に保つスペーサーとして機能することができる。DRBPは化合物(d)とモジュール、例えばモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)、好ましくはモジュール(a)との間に安定した間接的かつ非共有的な結合を形成することもできる。DRBPはモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)を用いて送達される化合物(d)のアニオン電荷を中和又は低減させるのにも役立ち得る。DRBPは、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)のカチオン電荷がエンドサイトーシス事象により細胞に侵入するのに十分となるように、化合物(d)のアニオン電荷を十分に低減させることにより本発明のコンジュゲートの取り込みを更に促進させることができる。
化合物(d)が核酸である場合、DRBPアダプタ(複数も可)又はDDBPアダプタ(複数も可)の使用が好ましい。化合物(d)が二本鎖RNA(dsRNA)である場合、本発明のコンジュゲートはDRBPアダプタ(複数も可)を含む。化合物(d)が二本鎖DNA(dsDNA)である場合、本発明のコンジュゲートはDDBPアダプタ(複数も可)を含む。
本発明のコンジュゲートにおいてアダプタ分子として利用することができる好ましいdsRNA結合タンパク質(DRBP)及び括弧内のそのアクセッション番号には、PKR(AAA36409、AAA61926、Q03963)、TRBP(P97473、AAA36765)、PACT(AAC25672、AAA49947、NP609646)、スタウフェン(Staufen)(AAD17531、AAF98119、AAD17529、P25159)、NFAR1(AF167569)、NFAR2(AF167570、AAF31446、AAC71052、AAA19960、AAA19961、AAG22859)、SPNR(AAK20832、AAF59924、A57284)、RHA(CAA71668、AAC05725、AAF57297)、NREBP(AAK07692、AAF23120、AAF54409、T33856)、カナダプチン(kanadaptin)(AAK29177、AAB88191、AAF55582、NP499172、NP198700、BAB19354)、HYLL(NP563850)、hyponastic leaves(CAC05659、BAB00641)、ADAR1(AAB97118、P55266、AAK16102、AAB51687、AF051275)、ADAR2(P78563、P51400、AAK17102、AAF63702)、ADAR3(AAF78094、AAB41862、AAF76894)、TENR(XP059592、CAA59168)、RNaseIII(AAF80558、AAF59169、Z81070、Q02555/S55784、P05797)、及びDicer(BAA78691、AF408−401、AAF56056、S44849、AAF03534、Q9884)、RDE−4(AY071926)、FLJ20399(NP060273、BAB26260)、CG1434(AAF48360、EAA12065、CAA21662)、CG13139(XP059208、XP143416、XP110450、AAF52926、EEA14824)、DGCRK6(BAB83032、XP110167)、CG1800(AAF57175、EAA08039)、FLJ20036(AAH22270、XP134159)、MRP−L45(BAB14234、XP129893)、CG2109(AAF52025)、CG12493(NP647927)、CG10630(AAF50777)、CG17686(AAD50502)、T22A3.5(CAB03384)及びアクセッション番号EAA14308が含まれる。このようなDRBPの配列は当該技術分野で既知であり、それらの対応するアクセッション番号から得ることができる。
本発明に使用されるDRBP配列は、FFMEELNTYRQKQGVVLKYQELPNSGPPHDRRFTFQVIIDGREFPEGEGRSKKEAKNAAAKLAVEILNKE(配列番号8、[21、22]も参照されたい)である。この好ましいDRBP配列は、完全DRBP配列ではなくdsRNA結合ドメイン(DRBD)配列であり、PKR(アクセッション番号AAA36409、AAA61926、Q03963)からの切断により得られる。
より好ましいアダプタ分子は、上述の自然に存在するDRBPそれぞれよりもdsRNAとの結合能が低減し、そのため細胞における化合物の目的の生体活性に干渉しにくい野生型二本鎖RNA結合タンパク質の変異体(DRBP変異体)である。
本発明でより好ましいDRBP変異体は、アミノ酸配列における1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、130個、135個、140個、145個又は150個までのアミノ酸変化(すなわち、置換、挿入、欠失、N末端切断及び/又はC末端切断)により、該DRBP変異体が誘導されるDRBPタンパク質と異なる。アミノ酸置換は保存的であっても又は非保存的であってもよい。本発明で好ましいDRBP変異体は、該DRBP変異体が誘導されるDRBPタンパク質に対する或る特定の程度の配列同一性により代替的に又は付加的に特徴付けることができる。このため、本発明で好ましいDRBP変異体は、それぞれの参照(すなわち野生型)DRBPに対して少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%又は少なくとも99%の配列同一性を有する。
また、DRBP変異体は、野生型DRBPタンパク質の活性の少なくとも30%程度の関連する生体活性を示す場合にのみ、本発明との関連ではDRBP変異体とみなす。本発明との関連では、関連する「生体活性」は「結合活性」、すなわちDRBP変異体が化合物と結合する能力である。当業者は、DRBP変異体が低減したdsRNA結合活性、すなわち野生型DRBPタンパク質の活性の少なくとも30%を有するかを容易に評価することができる。野生型DRBPの結合活性と比較したDRBP変異体の「結合活性」を求めるのに好適なアッセイ、例えば結合アッセイが当業者にとって既知である[22、23]。
本発明のコンジュゲートにおけるアダプタ分子として利用することができる好ましいdsDNA結合タンパク質(DDBP)は、以下の既知のDNA結合モチーフのうちの1つを含む任意のタンパク質又はタンパク質ドメインである:ヘリックス−ターン−ヘリックスモチーフ、亜鉛フィンガーモチーフ、ロイシンジッパーモチーフ、ウィングドヘリックス(ターンヘリックス)モチーフ、ヘリックス−ループ−ヘリックスモチーフ又はHMG−ボックスモチーフ。特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、HMGB1/2(高移動度群ボックス1タンパク質及び高移動度群ボックス2タンパク質、それぞれGeneID 3146及び3148)、crp(GeneID 947867)、Egr1(GeneID 1958)、Jun(GeneID 3725)、FOXA1(フォークヘッドボックスA1、GeneID 3169)、ETS1(GeneID 2113)、Twist1(GeneID 22160)、HIST2H2AC(ヒストンクラスター2、GeneID 8338)等からなる群から選択されるDDBPを含む。
本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及び化合物(d)が以下の配置又は組合せを有し、かつ以下の結合タイプを含むのが特に好ましい:
(i)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(d)が(b)と共有結合する)、
(ii)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(d)が(b)と非共有結合する)、
(iii)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(d)と共有結合し、(d)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する)、
(iv)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(d)と非共有結合し、(d)が(c)と非共有結合し、(c)が(b)と共有結合する)、
(v)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、
(vi)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)が(b)と非共有結合する)、
(vii)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、
(viii)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(d)と非共有結合し、(d)が(c)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、又は
(ix)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(a)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(d)が(c)と共有結合するアダプタ分子を介して(c)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)
(ここで、
xは1〜5、好ましくは1の整数であり、
yは1〜5、好ましくは1の整数であり、
zは1〜5、好ましくは1の整数であり、
nは1〜50、好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9又は10の整数である)。
より好ましい実施形態に関して上記又は下記で具体的に示される結合以外には、それぞれのモジュールの間に他の結合、好ましくは共有結合が存在しないことが好ましい。
このため、末端位置に、好ましくは最後の(すなわちC末端)位置にモジュール(b)を有し、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)と化合物(d)とが互いに完全に共有結合するか、又は互いに部分的に共有結合する本発明によるコンジュゲート、例えばコンジュゲート:(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(d)が(b)と共有結合する)、又はコンジュゲート:(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)は(c)と共有結合し、(c)は(d)と共有結合し、(d)は(b)と非共有結合する)が特に好ましい。これらの例では、モジュール(b)は、他のモジュール(a)及びモジュール(c)並びに化合物(d)による障害を受けない。モジュール(b)は他のモジュールの結合によって伸長してもいない。このため立体障害又は他の不要な相互作用を避ける又は少なくとも最小限に抑えることができる。
in vivoでの適用では、C末端位置にモジュール(b)を含み、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が互いに完全に共有結合する、及び/又はリンカー分子を介して互いに共有結合するコンジュゲート、例えばコンジュゲート:(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)は(c)と共有結合し、(c)は(d)と共有結合し、(d)は(b)と共有結合する)、又はコンジュゲート:(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)はリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)はリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)はリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、又はコンジュゲート:(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)は(d)と共有結合し、(d)は(c)と共有結合し、(c)は(b)と共有結合する)を使用するのが好ましい。これらの例示的なコンジュゲートは、互いに非共有的にのみ結合した又は部分的に非共有的に結合したモジュール及び化合物を含むコンジュゲートと比較してより安定であり、このためin vivoでの適用により好ましい。
in vitroでの適用では、例えば細胞培養物において、C末端位置にモジュール(b)を含み、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)が一部だけ共有結合したコンジュゲート、例えばコンジュゲート:(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)は(d)と非共有結合し、(d)は(c)と非共有結合し、(c)はリンカー分子を介して(b)と共有結合する)を使用するのが好ましい。この例示的なコンジュゲートはあまり複雑ではなく、合成するのがより容易であるため、主要な試験システムとしてのin vitroでの適用により好ましい。この例示的なコンジュゲートにおける核酸化合物は、細胞におけるその生体活性に関して化合物分子のライブラリを試験するためにより容易に交換することもできる。このため、本発明のコンジュゲートはスクリーニングアッセイにも有用である。
第2の位置又は第3の位置に化合物(d)を含み、化合物(d)がモジュール(a)又はモジュール(c)と直接的に共有結合した又は結合(linkage)分子を介して間接的に共有結合したコンジュゲート、例えばコンジュゲート:(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)は(d)と共有結合し、(d)は(c)と共有結合し、(c)は(b)と共有結合する)、又はコンジュゲート:(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)はリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)はリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)はリンカー分子を介して(b)と共有結合する)も好ましい。これらの例示的なコンジュゲートは、化合物(d)の柔軟性を確保する。また、化合物(d)とモジュール(a)及びモジュール(c)とを連結するリンカー分子はスペーサー機能を有し、この機能によりモジュール(a)及びモジュール(c)が化合物(d)から安全に離れた状態が維持される。このため立体障害及び他の不要な相互作用を避ける又は少なくとも最小限に抑えることができる。
以下の配置を含む本発明によるコンジュゲートがより好ましい:
(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)は(d)と共有結合し、(d)は(c)と共有結合し、(c)は(b)と共有結合し、xは1の整数であり、nは2又は3の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)、又は
(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)はリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)はリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)はリンカー分子を介して(b)と共有結合し、xは1の整数であり、nは2、3、4、5、6、7、8、9又は10の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)。
本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及び化合物(d)が以下の配置(arragements)で互いに結合するのが特に好ましい:
(i)(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(ii)(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と非共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(iii)(a)が(d)と共有結合し、(a)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(iv)(a)が(d)と非共有結合し、(a)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(v)(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;
(vi)(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)が(c)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;
(vii)(a)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;又は
(viii)(a)が(a)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する。
それぞれ具体的に上に記された共有結合及び非共有結合以外には、それぞれのモジュールの間に他の結合、好ましくは共有結合が存在しないことが好ましい。
より好ましい本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及び化合物(d)は以下の配置で互いに結合する:
(i)(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(ii)(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と非共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(iii)(a)が(d)と共有結合し、(a)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(iv)(a)が(d)と非共有結合し、(a)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
(v)(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;
(vi)(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)が(c)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;
(vii)(a)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;又は
(viii)(a)が(a)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)
(ここで、
xは1〜5、好ましくは1の整数であり、
yは1〜5、好ましくは1の整数であり、
zは1〜5、好ましくは1の整数であり、
nは1〜50、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は50、好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9又は10の整数である)。
それぞれ具体的に上記された共有結合及び非共有結合以外には、それぞれのモジュールの間に他の結合、好ましくは共有結合が存在しないことが好ましい。
本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態を、図1A〜図1D、図2A及び図2B、図3の3a〜3e、図4、図5、図6A及び図6B、図7、図8、図9、図10A及び図10B、図11、図12、図13及び図14で例示する。図1A〜図1Dは、モジュール(互いに別々に、又は化合物(d)と共に)が共有結合的に、非共有結合的に、アダプタ分子を介して、又はアダプタ分子を最適には含むリンカー分子を介して結合し得る、本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態を例示する。図2A及び図2B、図3の3a〜3e、図4、図5、図6A及び図6B、図7、図8、図9、図10A及び図10B、図11、図12、図13及び図14は、本明細書に及び以下の実施例に記載のような本発明のコンジュゲートの更なる好ましい実施形態を例示する。
別の好ましい実施形態では、任意の組合せ、順番又は化学量論で互いに配置された、少なくとも1つのモジュール(a)及び/又は少なくとも1つのモジュール(b)及び/又は少なくとも1つのモジュール(c)及び/又は少なくとも1つの化合物(d)を共有結合させる、本発明のコンジュゲートのリンカー分子、例えばペプチド、修飾ペプチド、アミノ酸残基又は修飾アミノ酸残基は更に、
(i)少なくとも1つの分岐点、好ましくはシステイン側鎖、リジン側鎖、若しくは側鎖上にアミノオキシ部分を含有する非天然アミノ酸、及び/又は
(ii)少なくとも1つの切断部位、好ましくはエンドソーム酵素、トランスゴルジネットワーク酵素、ゴルジ酵素、ER酵素、サイトゾル酵素若しくは核内酵素の切断部位、
を含む。
本発明との関連では「分岐点」という用語は、分子、好ましくは化合物又はアダプタ分子が結合又はカップリングすることができる、リンカー分子、例えばペプチドリンカー(liker)、好ましくはアミノ酸側鎖の位置を意味する。
本発明との関連では「切断部位」という用語は、例えば化学的切断によって又は酵素による切断によって、例えば特定の配列を認識するプロテアーゼ若しくはペプチダーゼによって、又は特定の化学結合を認識する酵素によって切断可能なコンジュゲート内の特定のアミノ酸配列(例えばペプチドリンカー分子のアミノ酸配列内の特定の配列)又は特定の化学結合(例えばジスルフィド結合(S−S))を意味する。
本発明のコンジュゲートのリンカー分子が分岐点と切断部位との両方を含む場合、切断部位が分岐点の上流、例えば3’側に位置するのが好ましい。
任意の順番、組合せ又は化学量論で互いに配置させることがきる、本発明のコンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び/又は少なくとも1つの化合物(d)を連結させるリンカー分子における切断部位の存在により、化合物(d)の細胞への送達中に、例えば細胞取り込み後に、小胞体(ER)の標的化後に、サイトゾルへの送達後に、又は核への送達後に1つ又は複数のモジュール及び/又は少なくとも1つの化合物(d)の分離が可能になる。好ましくは、本発明のコンジュゲートは、少なくとも1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個又は10個の切断部位を含む。より好ましくは、コンジュゲートは少なくとも1個、2個、3個、4個又は5個の切断部位を含む。更に好ましくは、コンジュゲートは1個、2個、3個、4個又は5個の切断部位を含む。
好ましくは、本発明のコンジュゲートは、切断部位でコンジュゲートを切断する酵素によって認識される切断部位を含む。コンジュゲートは、細胞の特定のコンパートメント若しくは小器官に又は細胞のサイトゾルに位置し、そこで活性のある酵素により好ましくは認識され、切断される切断部位を伴って調製することができる。好ましい実施形態では、コンジュゲートは、標的細胞のエンドソーム、トランスゴルジネットワーク、ゴルジ体、ER、サイトゾル又は核に位置し、そこで活性のある酵素により認識され、切断される切断部位を含む。別の好ましい実施形態では、コンジュゲートは、少なくとも2つの切断部位(それぞれの切断部位は、それぞれ標的細胞の異なるコンパートメント、小器官又はサイトゾルに位置し、そこで活性のある少なくとも2個の異なる酵素により認識され、切断される)を含む。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、好ましくは初期/回収エンドソームに位置し、そこで活性のあるエンドソーム酵素により認識され、切断される切断部位を含む。好ましくは、切断部位は、フューリン、CHMP1A、ECE1、STAMBP、USP10、USP6、ZFYVE9等により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、トランスゴルジネットワーク酵素により認識され、切断される切断部位を含む。好ましくは、切断部位はフューリン等により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、ゴルジ酵素により認識され、切断される切断部位を含む。好ましくは、切断部位は、ADAM10、BACE1、CAPN8、CTSC、ECE2、MBTPS1、NCSTN、PCSK1、PCSK6、PCSK7、PSEN1、PSEN2、RHBDF1、Site−1プロテアーゼ(S1P)、Site−2プロテアーゼ(S2P)、SPPL2B、ZMPSTE24等により認識され、切断される。特に好ましい実施形態では、切断部位はゴルジ体特異的酵素ECE2、PCSK7、SPPL2B等により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、ER酵素により認識され、切断される切断部位を含む。好ましくは、切断部位は、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ(PDI)ファミリー由来のタンパク質、BACE1、BACE2、CASP7、CTSA、CTSC、CTSH、CTSZ、システインプロテアーゼER−60、DPP4、ERAP2、ERMP1、HTRA2、KLK6、MBTPS1、NCLN、NCSTN、PCSK、PRSS50、RCE1、SPCS、TMPRSS3、ZMPSTE24等により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、サイトゾル酵素により認識され、切断される切断部位を含む。好ましくは、切断部位は、カルパイン等により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、核内酵素により認識され、切断される切断部位を含む。好ましくは、切断部位は、CAPN7、CASP1、CASP2、CASP3、CASP6、CASP7、CASP8、CASP14、GZMB、LONP2、PITRM1、PSMA1、PSMB1、PSMC1、PSME3、SENP1等により認識され、切断される。
好ましい実施形態では、切断部位は、酵素により切断されると、コンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(a)がコンジュゲートから放出されるようにコンジュゲート内に位置している。この実施形態では、切断部位は好ましくは、モジュール(a)とモジュール(c)若しくはモジュール(b)との間、又はモジュール(a)と化合物(d)との間に位置している。好ましくは、コンジュゲートからモジュール(a)を放出させる切断部位は、標的細胞のエンドソーム、トランスゴルジネットワーク、ゴルジ体、ER、サイトゾル又は核に位置し、そこで活性のある酵素により認識され、切断される。より好ましくは、コンジュゲートからモジュール(a)を放出させる切断部位は、エンドソーム酵素、トランスゴルジネットワーク酵素、ゴルジ酵素、ER酵素、サイトゾル酵素又は核内酵素により認識され、切断される。
別の好ましい実施形態では、切断部位は、酵素により切断されると、コンジュゲートの少なくとも1つのモジュール(b)がコンジュゲートから放出されるようにコンジュゲート内に位置している。この実施形態では、切断部位は好ましくは、モジュール(b)とモジュール(a)若しくはモジュール(c)との間、又はモジュール(b)と化合物(d)との間に位置している。好ましくは、コンジュゲートからモジュール(b)を放出させる切断部位は、ER、サイトゾル又は核に位置し、そこで活性のある酵素(例えばカルパイン、PDIファミリータンパク質、BACE1、BACE2、CAPN7、CASP1、CASP2、CASP3、CASP6、CASP7、CASP8、CASP14、CTSA、CTSC、CTSH、CTSZ、DPP4、システインプロテアーゼER−60、ERAP2、ERMP1、GZMB、HTRA2、KLK6、LONP2、MBTPS1、NCLN、NCSTN、PCSK、PITRM1、PSMA1、PSMB1、PSMC1、PSME3、PRSS50、RCE1、SENP1、SPCS、TMPRSS3、ZMPSTE24等)により認識され、切断される。好ましくは、ER、サイトゾル及び/又は核で活性のある酵素は、コンジュゲートがER、サイトゾル又は核に到達するまでコンジュゲートからモジュール(b)を切り離さない。より好ましくは、コンジュゲートからモジュール(b)を放出させる切断部位は、ER、サイトゾル及び/又は核に位置し、そこで活性があるが、本発明のコンジュゲートがER、サイトゾル又は核に到達する前に通る(travels)細胞コンパートメント又は小器官のいずれにおいても位置しないか、又は活性がない酵素により認識され、切断される。更に好ましくは、コンジュゲートからモジュール(b)を放出させる切断部位は、ER、サイトゾル及び/又は核にのみ位置し、そこでのみ活性がある酵素により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、ER、サイトゾル及び/又は核に位置し、そこで活性があるが、本発明のコンジュゲートがER、サイトゾル又は核に到達する前に通る(すなわちER、サイトゾル又は核の上流にある)細胞コンパートメント又は細胞小器官(例えばエンドソーム、ゴルジ体等)のいずれにおいても位置しないか、又は活性がない酵素により認識され、切断される切断部位をペプチドリンカー内に含む。好ましくは、切断部位は、CASP7、CTSA、CTSH、CTSZ、ER−60、HTRA2、KLK6、NCLN、PDIファミリータンパク質、PRSS50、RCE1、TOR1A等により認識され、切断される。
別の特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、ERにのみ位置し、そこでのみ活性がある酵素により認識され、切断される切断部位をペプチドリンカー内に含む。好ましくは、切断部位は、ER−60、ERMP1、PDIファミリータンパク質、SPCS1、TMPRSS3等により認識され、切断される。
別の好ましい実施形態では、切断部位は、酵素により切断されると、コンジュゲートの少なくとも1つの化合物(d)がコンジュゲートから放出されるようにコンジュゲート内に位置している。この実施形態では、切断部位は、好ましくは化合物(d)とモジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)との間に位置する。化合物(d)が核へと送達されることが望まれ、コンジュゲートが核局在化シグナルを含む場合、酵素により切断されると、少なくとも1つの化合物(d)及び核局在化シグナルがコンジュゲートから放出されるように、切断部位は、化合物(d)及び核局在化シグナルと、モジュール(a)、モジュール(b)又はモジュール(c)との間に位置するのが好ましい。好ましくは、コンジュゲートから化合物(d)又は化合物(d)及び核局在化シグナルを放出させる切断部位は、サイトゾル又は核に位置し、そこで活性のある酵素により認識され、切断される。
好ましい実施形態では、サイトゾル又は核で活性のある酵素は、コンジュゲートがサイトゾル又は核に到達するまで、コンジュゲートから化合物(d)又は化合物(d)及び核局在化シグナルを切り離さない。より好ましくは、コンジュゲートから化合物(d)又は化合物(d)及び核局在化シグナルを放出させる切断部位は、サイトゾル及び/又は核にのみ位置し、そこでのみ活性のある酵素により認識され、切断される。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、サイトゾル及び/又は核に位置し、そこで活性があるが、本発明のコンジュゲートがサイトゾル又は核に到達する前に通る(すなわちサイトゾル又は核の上流にある)細胞コンパートメント又は細胞小器官(例えばエンドソーム、トランスゴルジネットワーク、ゴルジ体、ER)のいずれにおいても位置しないか、又は活性がない酵素により認識され、切断される切断部位をペプチドリンカー内に含む。好ましくは、ペプチドリンカー内の切断部位は、カルパイン、ATG4A、CAPN10、CASP2、CASP3、CASP6、CASP9、GZMB、PREP、PREPL等により認識され、切断される。
好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは、サイトゾルにのみ位置し、そこでのみ活性のある酵素により認識され、切断される切断部位をペプチドリンカー内に含む。好ましくは、ペプチドリンカー内の切断部位は、カルパイン、PREPL等により認識され、切断される。
別の好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは、核にのみ位置し、そこでのみ活性のある酵素により認識され、切断される切断部位をペプチドリンカー内に含む。好ましくは、ペプチドリンカー内の切断部位は、CAPN7、PITRM1等により認識され、切断される。
本発明の代替的な実施形態では、コンジュゲートが切断部位での切断が望まれる目的のコンパートメント、小器官又はサイトゾルに到達するまで切断部位が切断に利用不可能なように、コンジュゲート内の切断部位は遮蔽される。切断部位の遮蔽は、コンジュゲート内の切断部位と結合又は相互作用する分子により達成することができ、これにより、コンジュゲートの切断が望まれる目的のコンパートメント、小器官又はサイトゾルにコンジュゲートが到達した時に遮蔽分子がコンジュゲートから放出され、切断部位が曝露される。コンジュゲートからの遮蔽分子の放出により、切断酵素が切断部位を認識し、切断して、細胞内の所望の位置で目的のモジュール、化合物(d)、又は化合物(d)及び核局在化シグナルを放出することが可能になる。代替的には、本発明のコンジュゲート(conjuigate)内の切断部位の遮蔽は、コンジュゲートの三次元(3D)構造によるものであり得る。この代替的な実施形態では、切断部位はコンジュゲート内に位置し、そのため該切断部位がコンジュゲートの3D構造の内部にあり(すなわち遮蔽されており)、好ましくはコンジュゲートの一部を除去することにより切断に利用可能となる(例えば、モジュール(a)及び/又はモジュール(b)がコンジュゲートから切り離されると、モジュール(c)と化合物(d)との間に位置する切断部位がもはや遮蔽されなくなり、その対応する酵素による切断に利用可能である)。好ましくは、遮蔽分子又は内部の切断部位を遮蔽するコンジュゲートの一部分は、エンドソーム、TGN/ゴルジ装置、ER、サイトゾル又は核において放出される。
本発明のコンジュゲートの好ましい実施形態は例えば、以下の構成を含む:(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)は切断部位を含むリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)は異なる切断部位を含むリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)は(b)と共有結合し、xは1の整数であり、nは1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)。このため、例えばコンジュゲートの細胞取り込み後に、モジュール(a)とモジュール(d)との間の切断部位を介して、モジュール(a)を化合物(d)と、並びにモジュール(c)及びモジュール(b)と分離することが可能である。モジュール(a)は細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にするため、その機能は細胞侵入後にはもはや必要なく、このためモジュール(a)の存在はもはや必要とされない。例えばサイトゾルへの移送後に、化合物(d)とモジュール(c)との間の切断部位を介して、化合物(d)をモジュール(b)及びモジュール(c)と分離することが更に可能である。
本発明の好ましい実施形態では、細胞への取り込み後、及び/又はゴルジ装置への到達時に、モジュール(a)を化合物(d)と、並びにモジュール(c)及び/又はモジュール(b)と分離するために、ペプチドリンカー分子内、好ましくはモジュール(a)と化合物(d)及びモジュール(c)又はモジュール(b)とを共有結合させるペプチドリンカー分子内にフューリン切断部位を付加することが好ましい。最小フューリン切断部位はArg-X-X-Arg(配列番号9)である。しかしながら、フューリン酵素はArg-X-(Lys/Arg)-Arg部位(配列番号10)を好む。フューリンは分泌経路の主要なプロセシング酵素であり、トランスゴルジネットワークに位置する。フューリンはArg-X-X-Arg(配列番号9)配列又はArg-X-(Lys/Arg)-Arg(配列番号10)配列を有するタンパク質又はペプチド、そのためペプチドリンカーも切断する。結果として、フューリンは、TGN/ゴルジ装置を介したコンジュゲートのERへの輸送中にモジュール(a)と、化合物(d)及びモジュール(c)又はモジュール(b)との間のフューリン切断部位でペプチドリンカーを切断し、これによりモジュール(a)を化合物(d)と、並びにモジュール(c)及び/又はモジュール(b)と分離する。サイトゾルへの移送後に化合物(d)をモジュール(c)及び/又はモジュール(b)と分離するため、ペプチドリンカー分子内、好ましくは化合物(d)とモジュール(c)又はモジュール(b)とを共有結合させるペプチドリンカー分子内にカルパイン切断部位を付加することが好ましい。ペプチドTPLKSPPPSPR(配列番号11)はカルパイン切断部位として作用し得る[24]。
別の好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは、表2等に挙げられる配列を含むカルパイン切断部位を代替的に又は付加的に含んでいてもよい。
表2.本発明のコンジュゲートに使用されるカルパイン切断部位
Figure 2012533587
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Figure 2012533587
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当業者は、本明細書で言及される切断部位の代わりに又はそれに加えて別の切断部位(複数も可)を容易に使用することができる。他の酵素に関する切断認識配列がいずれの当業者にも利用可能であり、入手可能(accessible)である。
好ましくは、本発明のコンジュゲートの化合物が分岐点と、好ましくはリジン側鎖とのアミド結合により、システイン側鎖とのジスルフィド結合により、又は側鎖上にアミノオキシ部分を含有する非天然アミノ酸を介して共有結合する。
このため、本発明によるコンジュゲートの好ましい実施形態では、モジュール及び化合物(d)が以下の配置で互いに結合する:モジュール(a)は分岐点としてシステイン側鎖と分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介してモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)はモジュール(b)と共有結合し、化合物(d)はジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合する(例えば図3の3aを参照されたい)。
本発明によるコンジュゲートの別の好ましい実施形態では、モジュール及び化合物が以下の配置で互いに結合する:モジュール(a)は分岐点としてシステイン側鎖と分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介してモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)はペプチドリンカー分子を介してモジュール(b)と共有結合し、化合物(d)はジスルフィド結合により分岐点のシステイン側鎖と共有結合する(例えば図3の3bを参照されたい)。
モジュール(a)とモジュール(c)とを連結させるペプチドリンカー分子における切断部位により、例えば細胞侵入後にモジュール(a)をモジュール(c)及びモジュール(b)と分離することが可能になる。切断部位が、化合物(d)が共有結合したペプチドリンカーの分岐点の上流に位置しているため、化合物(d)並びにモジュール(c)及びモジュール(b)をモジュール(a)と分離することができる。
別の好ましい実施形態では、化合物(d)がシステイン側鎖とのジスルフィド結合の代わりに酵素切断部位を介して結合する(例えば図3の3cを参照されたい)。好ましくは、モジュール(a)をエンドソーム又はTGNにおいてコンジュゲートと切り離し、モジュール(b)を、細胞受容体、又は細胞受容体と結合することによりERへの更なる輸送を容易にする他の細胞タンパク質に利用可能にする。好ましい実施形態では、フューリン(エンドソーム及びTGNで活性のある)切断部位又は別の前駆タンパク質転換酵素の切断部位を、細胞内で更なる輸送がもはや必要とされないモジュール(複数も可)を切り離すように本発明のペプチドリンカー分子において設計することができる。このような切断は任意の細胞小器官(例えばエンドソーム、TGN、ゴルジ体等)で起こすことができ、当業者は標準的な方法を用いて、過度の実験を行うことなく所望の切断部位を含むペプチドリンカー分子を合成することが可能である。
好ましくは、本発明のコンジュゲートの化合物(d)は、システイン側鎖とのジスルフィド結合により共有結合したDRBD又はその変異体とのイオン結合により又は疎水性結合により分岐点と非共有結合する。
このため、本発明によるコンジュゲートの好ましい実施形態では、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)が以下の配置で互いに結合する:少なくとも1つのモジュール(a)が分岐点としてシステイン側鎖と分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介して少なくとも1つのモジュール(c)と共有結合し、少なくとも1つのモジュール(c)が少なくとも1つのモジュール(b)と共有結合し、少なくとも1つの化合物(d)がジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合したDRBDとのイオン(静電)結合により分岐点と非共有結合する(例えば図3の3dを参照されたい)。
別の好ましい実施形態では、少なくとも2つの化合物(d)が、ジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合したDRBDとのイオン結合により分岐点と非共有結合する。
本発明によるコンジュゲートの別の好ましい実施形態では、例えばモジュール及び化合物が以下の配置又は組合せで互いに結合する:モジュール(a)が分岐点としてシステイン側鎖と分岐点の上流に切断部位とを含むペプチドリンカー分子を介してモジュール(c)と共有結合し、モジュール(c)がペプチドリンカー分子を介してモジュール(b)と共有結合し、化合物(d)がジスルフィド結合によりシステイン側鎖と共有結合したDRBDとのイオン結合により分岐点と非共有結合する(例えば図3の3eを参照されたい)。
図1A〜図1D、図2A及び図2B、図3の3a〜3e、図4、図5、図6A及び図6B、図7、図8、図9、図10A及び図10B、図11、図12、図13及び図14に記載のコンジュゲートは本発明のコンジュゲートの考え得る構成のごく一部しか表さないことを理解されたい。当業者は過度の実験を行うことなく他の構成のコンジュゲートを作製することができ、これらのコンジュゲートも本発明の範囲内に包含される。
本発明のコンジュゲートは、予期せぬ免疫反応のリスクを最小限に抑えるために内因性起源のモジュールを含むのが好ましい。外因性起源のモジュールも本発明のコンジュゲート内で使用することができる。外因性起源のモジュール(複数も可)を本発明のコンジュゲート内で使用する場合、外因性モジュールが、毒性、又は免疫活性化等の他の不要な活性、又は発癌性に関する最小限のリスクを有するのが好ましい。
本発明のコンジュゲートは、細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にし、好ましくはヒト起源である、少なくとも1つのモジュール(モジュール(a)と表される)を含む。
基本的には、標的細胞の表面上の1つ又は2つ以上の分子又は構造と結合する高い親和性を有する任意の分子又は構造がモジュール(a)として好適であり、好ましくは逆行性の輸送を受けることが可能な小胞コンパートメントへの内部移行を誘起する。代替的には、モジュール(a)は標的細胞の外側での(すなわち、使用前のプレインキュベーションにおける、細胞培養培地での、又は生物の血液、髄液、間質液等での、「間接的な標的化アダプタ分子」と本明細書で規定される)分子との結合により間接的にこの標的細胞取り込み機能性を与えることができ、標的細胞が間接的な標的化アダプタ分子を直接認識し、間接的な標的化アダプタ分子は好ましくは逆行性の輸送を受けることが可能な小胞コンパートメントへの内部移行を誘起する。
好ましい実施形態では、二重特異性抗体(例えばダイアボディ又は一本鎖抗体)を、所望の標的細胞上でコンジュゲートのモジュール(a)と細胞表面受容体との両方を結合するのに使用する。簡潔にいうと、標的細胞へのコンジュゲートの曝露又は投与前に、二重特異性抗体を二重特異性抗体により認識されるモジュール(a)を含むコンジュゲートと共にプレインキュベートする。標的細胞に曝露又は投与すると、二重特異性抗体−コンジュゲート複合体は、二重特異性抗体により認識される細胞表面受容体と結合する。細胞表面受容体との結合の結果として、二重特異性抗体−コンジュゲート複合体が好ましくは小胞コンパートメントへの内部移行を誘起し、それにより逆行性の輸送を開始することができる。別の実施形態では、モジュール(a)は所望の標的細胞上で細胞表面受容体と結合する抗体と結合することができる抗体(免疫グロブリン、Ig)結合ドメインを含み、それにより対象となる細胞に対して本発明のコンジュゲートを間接的に標的化する。別の好ましい実施形態では、モジュール(a)は、対象となる細胞に対して本発明のコンジュゲートを間接的に標的化するために、所望の標的細胞上で細胞表面受容体と結合するビオチン化リガンドと結合することができるビオチンアクセプタペプチドを含む。
このため、エンドサイトーシスを用いて細胞に侵入することができ、逆行性の輸送を受けることが可能な小胞コンパートメントへの内部移行を好ましくは誘起する任意のリガンド又は結合粒子を、所望の細胞に対して本発明のコンジュゲートを標的化するのに利用することができるため、本発明は細胞の標的化に関する柔軟なプラットフォームを提供する。実際、このような標的化アプローチが、ウイルスベクターを標的化するのに一般的に使用され、文献に十分に記載されている(例えば[25]を参照されたい)。また、この間接的な標的化アプローチは、本発明の送達システム若しくはコンジュゲートと共に使用する試薬、又はそれを含むキットの開発に有利である。このため当業者は、対象となる細胞に対して本発明に包含されるコンジュゲートを間接的に標的化するために、過度の実験を行うことなく、モジュール(a)と間接的な標的化アダプタ分子との様々な組合せを認識し、使用することができるであろう。
特に好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは、トランスサイトーシス機能性を直接又は間接的に与えるモジュール(a)を含み、これによりコンジュゲートが、組織、腫瘍、内皮細胞等を貫通することができるか、又は組織、腫瘍、内皮細胞等内へと浸透することができる。トランスサイトーシス(trancytosis)機能性のためのモジュール(a)として使用することができる分子の例としては、アルブミン、オロソムコイド、IgG、低密度リポタンパク質(LDL)コレステロール(LDL受容体を介さない)、ゴナドトロフィン、トランスフェリン(トランスフェリン受容体を介さない)、メラノトランスフェリン(p97、[26])、インスリン、LDL、dIgA(二量体免疫グロブリン(Ig)A)、ビタミンB12、ビタミンD、ビタミンA、鉄、HRP(ホースラディッシュペルオキシダーゼ)、フェリチン、サイログロブリン等が挙げられるが、これらに限定されない(総説に関しては[27]を参照されたい)。代替的に、本発明のコンジュゲートに使用されるトランスサイトーシス機能性を含むモジュール(a)として、アルブミン、オロソムコイド、IgG、LDLコレステロール(LDL受容体を介さない)、ゴナドトロフィン、トランスフェリン(トランスフェリン受容体を介さない)、メラノトランスフェリン(p97)、インスリン、LDL、dIgA、ビタミンB12、ビタミンD、ビタミンA、鉄、HRP、フェリチン、サイログロブリン等に指向性を有する抗体を使用することができる。
高い効率及び速い動態で任意の細胞に自然に取り込まれる分子全てを、モジュール(a)として又は間接的にモジュール(a)と結合させるために使用することができる(ただし、該分子は、細胞内の膜状小器官内に内部移行するか又はそこに到達する)。このような分子は、免疫応答又は毒性を誘発するリスクが低いのが好ましい。細胞に取り込まれることが知られているが、或る特定の二次活性、例えば増大した免疫刺激リスクも有する他の分子も、モジュール(a)として使用することができる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、又はモジュール(a)が結合した間接的な標的化アダプタ分子は、特異的な細胞の標的化及び細胞取り込みを可能にする、引き起こす、及び/又はもたらす細胞表面マーカーのリガンドを含む。好ましくは、細胞表面マーカーの上記リガンドは、好ましくはヒト起源の細胞表面受容体リガンド、抗体、糖、脂質又はナノ粒子である。
細胞表面受容体リガンドが、成長因子、自己分泌型運動因子(AMF)、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン、毒素、その断片、及びその変異体からなる群から選択されるリガンドであるのが特に好ましい。
好ましくは、細胞表面受容体リガンドは、EGF、VEGF、BMP、FGF、G−CSF、GM−CSF、HGF、GDF、IGF、NGF、TGF、PGF及びPDGFからなる群から選択される成長因子である。
好ましい実施形態では、細胞表面受容体リガンドは、自己分泌型運動因子(AMF、グルコースリン酸イソメラーゼ(isomerse)(GPI)としても知られる)である。AMF、又はAMF受容体と結合し、その内部移行を誘起する他のペプチド、タンパク質及び小分子は、本発明の好ましい細胞表面受容体リガンドである。好ましくは、本発明のコンジュゲートに使用されるAMFペプチドは、配列番号118(完全長ヒトAMF)を含むアミノ酸配列、又はその断片若しくは変異体を含む。別の実施形態では、本発明のコンジュゲートに使用されるAMFペプチドは、配列番号119(完全長マウスAMF)を含むアミノ酸配列、又はその断片若しくは変異体を含む。
別の好ましい実施形態では、細胞表面受容体リガンドは、スルファターゼ修飾因子(SUMF)である。SUMF、又はSUMF受容体と結合し、その内部移行を誘起する他のペプチド、タンパク質及び小分子が、本発明の好ましい細胞表面受容体リガンドである。好ましくは、本発明のコンジュゲートに使用されるSUMFペプチド又はタンパク質は、ヒトSUMF1タンパク質(配列番号120、UniProtKB/Swiss−Prot Q8NBK3[28])を含むアミノ酸配列、又はその断片若しくは(of)変異体を含む。
好ましくは、細胞表面リガンドは、高密度リポタンパク質(HDL)受容体/スカベンジャ受容体ファミリーリポタンパク質及び低密度リポタンパク質(LDL)受容体ファミリーリポタンパク質からなる群から選択されるリポタンパク質である。
好ましくは、細胞表面リガンドは、THRPPMWSPVWP(配列番号121、[29]及び米国特許第6743893号)、GHKVKRPKG(配列番号122;[30]及び国際公開第2003/050238号)、及びHAIYPRH(配列番号123;[29])からなる群から選択されるトランスフェリン受容体(TfR)結合ペプチドである。
好ましくは、細胞表面リガンドは、可溶性レクチン、コレクチン及びインテレクチン(ITLN)からなる群から選択されるレクチンである。
好ましくは、細胞表面リガンドは、LGALS1、LGALS2、LGALS3、LGALS4、LGALS5、LGALS6、LGALS7、LGALS8、LGALS9、LGALS10、LGALS11、LGALS12及びLGALS13からなる群から選択されるガレクチンである。
好ましくは、細胞表面リガンドは、細菌毒素及び植物毒素からなる群から選択される毒素である。好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートのモジュール(a)は、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、志賀毒素(STx)B−サブユニット、志賀様毒素(SLT)B−サブユニット(ベロ毒素(VT)B−サブユニット)、大腸菌易熱性エンテロトキシン(LT)B−サブユニット、アブリン毒素B−サブユニット、百日咳毒素B−サブユニット、アブリンB−サブユニット、モデシンB−サブユニット、ボルケンシンB−サブユニット、シュードモナス外毒素AドメインI、シュードモナス外毒素AドメインII、及びシュードモナス外毒素AドメインIVからなる群から選択される毒素タンパク質又はペプチドを含むか又はそれらからなる。好ましくは、モジュール(a)は、リシン毒素B−サブユニットペプチド(配列番号124、又は国際公開第2008/157263号に記載のような組換えにより生成されたリシン毒素B−サブユニット)、コレラ毒素B−サブユニットペプチド(配列番号125)、Stx B−サブユニットペプチド(配列番号126)、STx1(SLT−I又はVT1)B−サブユニットペプチド(配列番号127)、SLT−Ib B−サブユニットペプチド(配列番号128)、SLT−Ic B−サブユニットペプチド(VT1cペプチド)(配列番号129)、SLT−IIb−サブユニットペプチド(VT2ペプチド)(配列番号130)、SLT−IIc B−サブユニットペプチド(VT2cペプチド)(配列番号131)、SLT−IId B−サブユニットペプチド(VT2dペプチド)(配列番号132)、SLT−IIe B−サブユニットペプチド(VT2eペプチド)(配列番号133)、SLT−IIf B−サブユニットペプチド(VT2fペプチド)(配列番号134)、LT B−サブユニットペプチド(配列番号135又は配列番号136)、LTIIa B−サブユニットペプチド(配列番号137)、LTIIb B−サブユニットペプチド(配列番号138)、又はアブリン毒素B−サブユニットペプチド(配列番号139)を含む。
成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素の変異体は、アミノ酸配列における1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、110個、120個、130個、140個、150個、200個、250個、300個、350個、400個、450個、500個、550個又は600個までのアミノ酸変化(すなわち置換、挿入、欠失、N末端切断及び/又はC末端切断)により、該変異体が誘導される野生型の成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質と異なる。このような変異体は、該変異体が誘導される野生型タンパク質に対する或る特定の程度の配列同一性により代替的に又は付加的に特徴付けることができる。このため、成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素の変異体は、それぞれの参照(野生型)成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素に対して少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%又は少なくとも99%の配列同一性を有する。
成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の断片(すなわち欠失変異体)は好ましくは、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、110個、120個、130個、140個、150個、170個、200個、250個、300個、350個、400個、450個、500個、550個又は600個までのアミノ酸の欠失を有する。
また、成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の変異体又は断片は、野生型の成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の活性の少なくとも3%〜50%、好ましくは少なくとも3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%又は50%程度の関連する生体活性を示す場合にのみ、本発明との関連では成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の変異体又は断片とみなされる。好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートに使用される成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の変異体又は断片は、野生型の成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の活性の少なくとも4%〜50%、少なくとも5%〜50%、少なくとも10%〜50%、少なくとも20%〜50%、少なくとも30%〜50%、少なくとも40%〜50%、又は少なくとも45%〜50%程度のその関連する生体活性を示す。これとの関連では、関連する「生体活性」は「細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする活性」、すなわち細胞と接触し、該細胞に侵入する変異体又は断片の能力である。当業者は、成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の変異体又は断片が、細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする能力、すなわち野生型の成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の活性の少なくとも3%〜50%、少なくとも4%〜50%、少なくとも5%〜50%、少なくとも10%〜50%、少なくとも20%〜50%、少なくとも30%〜50%、少なくとも40%〜50%、又は少なくとも45%〜50%、好ましくは少なくとも3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%又は50%を有するかを容易に評価することができる。それぞれの野生型タンパク質の結合活性と比較した成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン又は毒素タンパク質の変異体又は断片の「細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする活性」を求めるのに好適なアッセイ、例えば蛍光標識した変異体又は断片のin vitro追跡が当業者にとって既知である。本発明と共に使用される好適な野生型の活性標準/in vitro追跡アッセイの例が、十分に記載されている(例えば[14]、[16]及び[31]〜[34](その全体が本明細書に援用される)等)。
本発明の別の実施形態では、モジュール(a)、又はモジュール(a)が結合する間接的な標的化アダプタ分子は抗体を含む。好ましくは、該抗体は、抗TGN38/46、抗トランスフェリン受容体及び抗成長因子受容体からなる群から選択される。
本発明の別の実施形態では、モジュール(a)、又はモジュール(a)が結合する間接的な標的化アダプタ分子は糖を含む。好ましくは、該糖は、グルコース、マンノース、ガラクトース、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルガラクトサミン、フコース、N−アセチルノイラミン酸及びキシロースからなる群から選択される。
本発明の別の実施形態では、モジュール(a)、又はモジュール(a)が結合する間接的な標的化アダプタ分子は脂質を含む。好ましくは、該脂質は、リン脂質、糖脂質、スフィンゴ脂質及びステロール脂質からなる群から選択される。
本発明の別の実施形態では、モジュール(a)、又はモジュール(a)が結合する間接的な標的化アダプタ分子はナノ粒子を含む。好ましくは、該ナノ粒子は、金属、シリケート及びポリマーからなる群から選択される。より好ましくは、該ナノ粒子は、ポリ(ウレタン)、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(エチレン)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリラクチド(PLA)、ポリグリコリド(PGA)、ポリ(ラクチド−co−グリコリド)(PLGA)、ポリ酸無水物及びポリオルトエステルからなる群から選択されるポリマーである。
本発明の別の実施形態では、モジュール(a)、又はモジュール(a)が結合する間接的な標的化アダプタ分子は、特異的な細胞の標的化及び細胞取り込みを引き起こす、及び/又はもたらすウイルスペプチドを含む。好ましくは、上記ウイルスペプチドはポリオーマウイルス由来である。より好ましくは、上記ウイルスペプチドは、SV40、ネズミ(murine)ポリオーマウイルス、BKウイルス、JCウイルス、KIウイルス、WUウイルス及びメルケル細胞ポリオーマウイルス由来である。SV40の場合、GM1上のその細胞表面受容体であるシアル酸及びその共受容体であるMHC Iと結合し、その後カベオラへ、またそこからカベオソーム(caveosomes)へと輸送され、更なる輸送によりSV40が滑面ERへと運ばれることが分かっている[35]。カベオソームからERへと輸送するのに、SV40がカベオラを回避するがカベオソームを利用する二次経路も説明されている[36]。同様の細胞内輸送経路が、マウスポリオーマウイルス(mPyV)に関して及び他のポリオーマウイルスに関して説明されている[37]。このため、SV40、ネズミポリオーマウイルス、BKウイルス、JCウイルス、KIウイルス、WUウイルス又はメルケル細胞ポリオーマウイルス由来のウイルスペプチド、断片又は変異体を、本発明のコンジュゲートにおいてモジュール(a)として使用することができるか、又はモジュール(a)と結合させることができる。
本発明のコンジュゲートは、小胞体(ER)への輸送を容易にし、好ましくはヒト起源である少なくとも1つのモジュール(モジュール(b)と表される)を含む。基本的には、ERへの輸送を容易にする任意の分子又は構造がモジュール(b)として好適である。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(b)は、ERへの輸送を容易にする、好ましくはヒト起源のオリゴペプチドである。本発明のコンジュゲートでは、モジュール(b)は、ERへの輸送を容易にするオリゴペプチドを含むことにより直接的に、又はERへの輸送を容易にする、内因性のタンパク質、ペプチド若しくはオリゴペプチド(本明細書では「内因性のER輸送タンパク質、ER輸送ペプチド又はER輸送オリゴペプチド」として規定される)と結合することにより間接的に逆行性の輸送機能性を与えることができる。
本発明との関連では「オリゴペプチド」という用語は、2個〜9個のアミノ酸残基を含むか又はそれからなるアミノ酸配列を意味する。好ましくは、本発明のコンジュゲートと共に使用されるオリゴペプチドは、2アミノ酸残基長〜9アミノ酸残基長を含む。より好ましくは、本発明のコンジュゲートと共に使用されるオリゴペプチドは、4アミノ酸残基長〜9アミノ酸残基長を含む。より好ましくは、本発明のコンジュゲートと共に使用されるオリゴペプチドは、2アミノ酸残基長、3アミノ酸残基長、4アミノ酸残基長、5アミノ酸残基長、6アミノ酸残基長、7アミノ酸残基長、8アミノ酸残基長又は9アミノ酸残基長である。
本発明のコンジュゲートのモジュール(b)、又はモジュール(b)が結合する内因性のER輸送タンパク質、ER輸送ペプチド若しくはER輸送オリゴペプチドは、アミノ酸配列X1X2X3X4(配列番号140)(ここでXがE、H、K、N、P、Q、R又はS、好ましくはK又はRであり、XがD、E、A、T、V、G、S又はN、好ましくはD又はEであり、XがE又はD、好ましくはEであり、XがL又はF、好ましくはLである)を1つ又は複数含み、任意でN末端及び/又はC末端に1個〜3個の更なるアミノ酸残基が含まれる、オリゴペプチドを含むことが特に好ましい。
より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(b)、又はモジュール(b)が結合する内因性のER輸送タンパク質、ER輸送ペプチド若しくはER輸送オリゴペプチドは、EDEL(配列番号141)、HDEL(配列番号142)、HEEL(配列番号143)、KAEL(配列番号144)、KDEF(配列番号145)、KEDL(配列番号146)、KEEL(配列番号147)、KTEL(配列番号148)、KVEL(配列番号149)、NEDL(配列番号150)、PDEL(配列番号151)、PGEL(配列番号152)、QEDL(配列番号153)、QSEL(配列番号154)、REDL(配列番号155)、RNEL(配列番号156)、RTDL(配列番号157)、RTEL(配列番号158)、ERSTEL(配列番号159)、KDEL(配列番号160)、AKDEL(配列番号161)、PTEL(配列番号162)及び/若しくはSTEL(配列番号163)モチーフ、又はその変異体を1つ又は複数含むオリゴペプチドを含む[38、39]。
EDEL(配列番号141)、HDEL(配列番号142)、HEEL(配列番号143)、KAEL(配列番号144)、KDEF(配列番号145)、KEDL(配列番号146)、KEEL(配列番号147)、KTEL(配列番号148)、KVEL(配列番号149)、NEDL(配列番号150)、PDEL(配列番号151)、PGEL(配列番号152)、QEDL(配列番号153)、QSEL(配列番号154)、REDL(配列番号155)、RNEL(配列番号156)、RTDL(配列番号157)、RTEL(配列番号158)、ERSTEL(配列番号159)、KDEL(配列番号160)、AKDEL(配列番号161)、PTEL(配列番号162)及び/若しくはSTEL(配列番号163)モチーフの変異体は、モチーフ配列における1個、2個又は3個までのアミノ酸変化(すなわち置換、挿入、欠失、N末端切断及び/又はC末端切断)、好ましくは保存的置換により、該変異体が誘導されるそれぞれの野生型モチーフと異なる。
また上記モチーフ変異体は、それぞれの野生型モチーフの活性の少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%程度の関連する生体活性を示す場合にのみ、本発明との関連でモチーフ変異体とみなされる。この文脈での関連する「生体活性」は「小胞体(ER)への輸送を容易にする活性」、すなわち変異体が小胞体(endoplasmicrecticulum)(ER)に対してコンジュゲートを標的化する能力である。当業者はEDEL(配列番号141)、HDEL(配列番号142)、HEEL(配列番号143)、KAEL(配列番号144)、KDEF(配列番号145)、KEDL(配列番号146)、KEEL(配列番号147)、KTEL(配列番号148)、KVEL(配列番号149)、NEDL(配列番号150)、PDEL(配列番号151)、PGEL(配列番号152)、QEDL(配列番号153)、QSEL(配列番号154)、REDL(配列番号155)、RNEL(配列番号156)、RTDL(配列番号157)、RTEL(配列番号158)、ERSTEL(配列番号159)、KDEL(配列番号160)、AKDEL(配列番号161)、PTEL(配列番号162)及び/又はSTEL(配列番号163)モチーフ変異体が、モチーフ変異体がERへの輸送を容易にする能力、すなわちそれぞれの野生型モチーフの活性の少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%を有するかを容易に評価することができる。EDEL(配列番号141)、HDEL(配列番号142)、HEEL(配列番号143)、KAEL(配列番号144)、KDEF(配列番号145)、KEDL(配列番号146)、KEEL(配列番号147)、KTEL(配列番号148)、KVEL(配列番号149)、NEDL(配列番号150)、PDEL(配列番号151)、PGEL(配列番号152)、QEDL(配列番号153)、QSEL(配列番号154)、REDL(配列番号155)、RNEL(配列番号156)、RTDL(配列番号157)、RTEL(配列番号158)、ERSTEL(配列番号159)、KDEL(配列番号160)、AKDEL(配列番号161)、PTEL(配列番号162)及び/又はSTEL(配列番号163)変異体のそれぞれの野生型モチーフの結合活性と比較した「小胞体(ER)への輸送を容易にする活性」を求めるのに好適なアッセイ、例えば蛍光標識した変異体のin vitro追跡が当業者にとって既知である(例えば[31]を参照されたい)。
別の実施形態では、本発明のコンジュゲートのモジュール(b)、又は好ましくはモジュール(b)が結合する内因性のER輸送タンパク質、ペプチド若しくはオリゴペプチドは、ソルチリン、SorLA若しくはSorCSタンパク質、ペプチド若しくはオリゴペプチド、又はその断片若しくは変異体である[40]。
別の実施形態では、本発明のコンジュゲートのモジュール(b)、又はモジュール(b)が結合する内因性のER輸送タンパク質、ペプチド若しくはオリゴペプチドは、ERへの輸送を容易にするウイルスペプチドを含む。好ましくは、上記ウイルスペプチドはポリオーマウイルス由来である。より好ましくは、上記ウイルスペプチドはSV40、ネズミポリオーマウイルス、BKウイルス、JCウイルス、KIウイルス、WUウイルス及びメルケル細胞ポリオーマウイルス由来である。上記のように、SV40はその細胞表面受容体であるGM1上のシアル酸及びその共受容体であるMHC Iと結合し、カベオラへ、そこからカベオソームへ、また最終的に滑面ERへと輸送されることが分かっている[35]。SV40はカベオソームからERへと輸送されるのにカベオラを回避するが、カベオソームを利用することも分かっている[36]。同様の細胞内輸送経路がマウスポリオーマウイルス(mPyV)に関して及び他のポリオーマウイルスに関して説明されている[37]。このため、SV40、ネズミポリオーマウイルス、BKウイルス、JCウイルス、KIウイルス、WUウイルス又はメルケル細胞ポリオーマウイルス由来のウイルスペプチド、断片又は変異体をモジュール(b)として使用することができるか、又は本発明のコンジュゲートにおいてモジュール(b)と結合させることができる。
本発明のコンジュゲートは小胞体(ER)からサイトゾルへの転位(すなわち、ERAD標的化)を容易にする、少なくとも1つのモジュール(モジュール(c)と表される)を含むか又はそれからなり、マウス又はヒト起源であるのが好ましい。代替的に、モジュール(c)は標的細胞においてERADを受けることが可能な又は受けている内因性分子と結合することにより間接的にこのERからサイトゾルへの転位機能を与えることができる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)と結合することができる内因性の細胞分子の例としては、COX2、Sgk1、α1−抗トリプシン(α1−AT)のヌルホンコン(null Hong Kong)(NHK)変異体、ASGPR H2a(アシアログリコタンパク質受容体のサブユニット)、BACE457(β−セクレターゼ(BACE)の膵臓アイソフォーム)、CD3δ、TCRα、CFTR(嚢胞性線維症コンダクタンス制御因子)のΔF508、HMG−CoAレダクターゼ(3−ヒドロキシ−3−メチル−グルタリル−CoAレダクターゼ)、Igκ LC NS(輸送能力のない(transport-incompetent)免疫グロブリン軽鎖)、KAI1(CD82としても知られる)、MHC(主要組織適合性複合体)クラスI分子、Pael−R(Pael受容体)、トランスサイレチン(TTR[41])等が挙げられるが、これらに限定されない(例えば[42]を参照されたい)。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は迅速なERAD媒介性の分解のために自然状態で半減期が短い細胞分子と結合する。好ましくは、モジュール(c)は内因性COX2又はSgk1タンパク質又はペプチドと結合する。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、シクロオキシゲナーゼ−2(COX2)、免疫グロブリンM重鎖(IgM(μ))、Igh6(IgM(μ)に対するラットホモログ)、血清/グルココルチコイド調節キナーゼ1(Sgk1)、MATα2、Deg1、接合フェロモンα−因子1タンパク質(MFα1、酵母プレプロ−α因子とも称される)、酵母カルボキシペプチダーゼ(CPY)、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、志賀毒素(STx)B−サブユニット、志賀様毒素(SLT)B−サブユニット(ベロ毒素(VT)B−サブユニット)、大腸菌易熱性エンテロトキシン(LT)B−サブユニット、及びアブリン毒素B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、志賀毒素A1−サブユニット、志賀様毒素Aサブユニット(VT A−サブユニット)、志賀様毒素A1サブユニット(VT A1−サブユニット)、大腸菌易熱性エンテロトキシン(entertoxin)A−サブユニット、アブリンA−サブユニット、そのペプチド断片及びその変異体からなる群から選択されるペプチドを含むか又はそれからなる。
別の実施形態では、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、CL1(配列番号164)、CL2(配列番号165)、CL6(配列番号166)、CL9(配列番号167)、CL10(配列番号168)、CL11(配列番号169)、CL12(配列番号170)、CL15(配列番号171)、CL16(配列番号172)、SL17(配列番号173)からなるC末端脱安定化オリゴペプチド、その断片、及びその変異体からなる群から選択されるのが好ましい。好ましくは、CL1はアミノ酸配列ACKNWFSSLSHFVIHL(配列番号164)を有し、CL2はアミノ酸配列SLISLPLPTRVKFSSLLLIRIMKIITMTFPKKLRS(配列番号165)を有し、CL6はアミノ酸配列FYYPIWFARVLLVHYQ(配列番号166)を有し、CL9はアミノ酸配列SNPFSSLFGASLLIDSVSLKSNWDTSSSSCLISFFSSVMFSSTTRS(配列番号167)を有し、CL10はアミノ酸配列CRQRFSCHLTASYPQSTVTPFLAFLRRDFFFLRHNSSAD(配列番号168)を有し、CL11はアミノ酸配列GAPHVVLFDFELRITNPLSHIQSVSLQITLIFCSLPSLILSKFLQV(配列番号169)を有し、CL12はアミノ酸配列NTPLFSKSFSTTCGVAKKTLLLAQISSLFFLLLSSNIAV(配列番号170)を有し、CL15はアミノ酸配列PTVKNSPKIFCLSSSPYLAFNLEYLSLRIFSTLSKCSNTLLTSLS(配列番号171)を有し、CL16はアミノ酸配列SNQLKRLWLWLLEVRSFDRTLRRPWIHLPS(配列番号172)を有し、SL17はアミノ酸配列SISFVIRSHASIRMGASNDFFHKLYFTKCLTSVILSKFLIHLLLRSTPRV(配列番号173)を有する。
より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、
(a)(COX2)、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニット、その断片及びその変異体からなる群から選択されるタンパク質のペプチド、又は
(b)アミノ酸配列CL1(配列番号164)、CL2(配列番号165)、CL6(配列番号166)、CL9(配列番号167)、CL10(配列番号168)、CL11(配列番号169)、CL12(配列番号170)、CL15(配列番号171)、CL16(配列番号172)、SL17(配列番号173)又はその断片若しくは変異体を含むか、それから本質的になるか又はそれからなるペプチド
を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなる。
COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットの変異体は、それぞれの野生型のCOX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのペプチド又はタンパク質とそれぞれ、変異体がその対応する野生型のタンパク質/ペプチドのアミノ酸配列と比較して、変異体のアミノ酸配列において1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、130個、135個、140個、145個、148個、150個、160個、170個、180個、190個、200個、220個、250個、270個、300個、331個、350個、368個、370個、371個、387個、400個、410個、415個、417個、420個、422個、424個、435個、440個、450個、470個、500個、504個、505個、510個、515個、520個、550個、560個、570個、579個、585個又は590個までのアミノ酸変化(すなわち置換、挿入、欠失、N末端切断及び/又はC末端切断)を含むアミノ酸配列を含むという点で異なる。このような変異体は、その元となる野生型タンパク質に対する或る特定の程度の配列同一性により代替的に又は付加的に特徴付けることができる。このため、COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質変異体又はペプチド変異体は、それぞれの参照(すなわち野生型)COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのアミノ酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%又は少なくとも99%の配列同一性を有する。
COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質又はペプチドのペプチド断片(又は欠失変異体)は好ましくは、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、130個、135個、140個、145個、148個、150個、160個、170個、180個、190個、200個、220個、250個、270個、300個、331個、350個、368個、370個、371個、387個、400個、410個、415個、417個、420個、422個、424個、435個、440個、450個、470個、500個、504個、505個、510個、515個、520個、550個、560個、570個、579個、585個又は590個までのアミノ酸の欠失を有する。
またCOX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質/ペプチド、タンパク質/ペプチド変異体又はタンパク質/ペプチド断片は、対応する野生型のCOX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質/ペプチドそれぞれの活性の少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%程度の関連する生体活性を示す場合にのみ、本発明との関連ではCOX2、IgM(μ)、Sgk1、MATアルファ2、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質/ペプチド、タンパク質/ペプチド変異体又はタンパク質/ペプチド断片とみなされる。この文脈での関連する「生体活性」は「小胞体(ER)からサイトゾルへの転位を媒介する活性」、すなわち変異体又は断片がERの内腔から細胞のサイトゾルへと転位させる能力である。
当業者は、COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質/ペプチド、タンパク質/ペプチド変異体又はタンパク質/ペプチド断片が、ERの内腔からサイトゾルへと転位させる能力、すなわち野生型のCOX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質/ペプチドの活性の少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%を有するかを容易に評価することができる。COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MFα1、Igh6、Deg1、CPY、Slt−I A−サブユニット、SLt−I B−サブユニット、Slt−II A−サブユニット、SLt−II B−サブユニット、Stx 1 A−サブユニット、Stx1 B−サブユニット、リシン毒素A−サブユニット、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、LT A−サブユニット、LT B−サブユニット、LT−IIa A−サブユニット、LTIIa B−サブユニット、LTIIb A−サブユニット、LTIIb B−サブユニット、アブリンA−サブユニット、アブリンB−サブユニットのタンパク質/ペプチド、タンパク質/ペプチド変異体又はタンパク質/ペプチド断片のそれぞれの野生型タンパク質/ペプチドの結合活性と比較した「小胞体(ER)からサイトゾルへの転位を媒介する能力」を求めるのに好適なアッセイ、変異体又は断片のin vitro追跡が当該技術分野で既知である(例えば[17]を参照されたい)。
COX2タンパク質のペプチド断片は、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に、好ましくはそのN末端に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、120個、150個、170個、200個、220個、250個、270個、300個、350個、370個、400個、420個、450個、470個、500個、504個、520個、550個、560個、570個、579個、585個又は590個までのアミノ酸の欠失を有するのが好ましい。
IgM(μ)タンパク質のペプチド断片は、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に、好ましくはそのN末端に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、120個、150個、170個、200個、220個、250個、270個、300個、320個、350個、360個、370個、380個、390個、400個、410個、420個、435個又は440個までのアミノ酸の欠失を有するのが好ましい。
Sgk1タンパク質のペプチド断片は、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に、好ましくはそのC末端に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、120個、150個、170個、200個、220個、250個、270個、300個、320個、325個、331個、350個、360個、368個、371個、380個、387個、400個、410個、415個、417個、422個又は424個までのアミノ酸の欠失を有するのが好ましい。
MATα2ペプチドのペプチド断片は、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に、好ましくはそのC末端に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、135個、140個、148個、150個又は160個までのアミノ酸の欠失を有するのが好ましい。
MFα1ペプチドのペプチド断片は、そのN末端に及び/又はそのC末端に及び/又は内部に、好ましくはそのC末端に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、135個、140個、148個、150個又は160個までのアミノ酸の欠失を有するのが好ましい。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)はヒトCOX2タンパク質(UniProt P35354、配列番号174)のペプチドを含むか又はそれからなる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)がヒトCOX2のアミノ酸504〜アミノ酸604(配列番号175)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなるヒトCOX2タンパク質のC末端ペプチド断片を含むか又はそれからなることが特に好ましい。より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)はヒトCOX2タンパク質のアミノ酸580〜アミノ酸598(配列番号176)又はアミノ酸580〜アミノ酸604(配列番号177)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなるヒトCOX2タンパク質のC末端ペプチド断片を含むか又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、COX2のアミノ酸配列NX1SX2X3X4X5X6X7X8X9INPTX10X11X12X13(配列番号178)(ここでXはA、S又はVであり、XはS、A又はTであり、XはS又はVであり、XはR、H又はNであり、XはS又はTであり、XはG、R、T又はAであり、XはL、V又はMであり、XはD、N又はEであり、XはD又はNであり、X10はV又はLであり、X11はL又はVであり、X12はL又はIであり、X13はK又はNである)を含むか若しくはそれからなるペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、COX2のアミノ酸配列NASSSRSGLDDINPTVLLK(配列番号176)、NASASHSRLDDINPTVLIK(配列番号179)、又はNASSSHSGLDDINPTVLLK(配列番号180)を含むか若しくはそれからなるペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、アミノ酸配列NX1SSX2X3SX4X5DDINPTVLLK(配列番号181)(ここでXはA、G又はVであり、XはS又はAであり、XはR、H又はNであり、XはG、R又はAであり、XはL又はSである)を含むか若しくはそれからなるペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、ヒトCOX2のアミノ酸配列NASSSRSGLDDINPTVLLKERSTEL(配列番号177)を含むか若しくはそれからなるペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、マウスIgM(μ)タンパク質(アクセッション番号CAA27326、配列番号182)のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)がマウスIgM(μ)のアミノ酸421〜アミノ酸455(配列番号183)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、マウスIgM(μ)タンパク質のC末端ペプチド断片を含むか又はそれからなるのが特に好ましい。より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、マウスIgM(μ)のアミノ酸436〜アミノ酸455(配列番号184)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、マウスIgM(μ)タンパク質のC末端ペプチド断片を含むか又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、IgM(μ)のアミノ酸配列GKPTLYNVSLIMSDTGGTCY(配列番号184)、GKPTLYNVSLVMSDTAGTCY(配列番号185)、GKPTLYQVSLIMSDTGGTCY(配列番号186)又はGKPTLYQVSSLIMSDTGGTSY(配列番号187)を含むか若しくはそれからなるペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、ヒトIgM(μ)タンパク質(アクセッション番号CAC20458、配列番号188)のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)がヒトIgM(μ)のアミノ酸421〜アミノ酸455(配列番号189)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、ヒトIgM(μ)タンパク質のC末端ペプチド断片を含むか又はそれからなるのが特に好ましい。より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、ヒトIgM(μ)のアミノ酸436〜アミノ酸455(配列番号185)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、ヒトIgM(μ)タンパク質のC末端ペプチド断片を含むか又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、IgM(μ)のアミノ酸配列GKPTLYX1VSLX2MSDTX3GTX4Y(配列番号190)(ここでXはN又はQであり、XはI又はVであり、XはG又はAであり、XはC又はSである)を含むか若しくはそれからなるペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、マウスSgk1タンパク質(UniProt Q9WVC6、配列番号191)のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)がマウスSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸100(配列番号192)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、マウスSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなるのが特に好ましい。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、マウスSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸60(配列番号193)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、マウスSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、マウスSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸33(配列番号194)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、マウスSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、ヒトSgk1タンパク質(UniProtアクセッション番号O0014、配列番号195)のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)がヒトSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸100(配列番号196)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、ヒトSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなるのが特に好ましい。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、ヒトSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸60(配列番号197)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、ヒトSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、ヒトSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸33(配列番号198)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、ヒトSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、ヒトSgk1タンパク質のアミノ酸1〜アミノ酸30(配列番号199)を含むか若しくはそれからなる、好ましくはそれからなる、ヒトSgk1タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、マウスSgk1タンパク質のアミノ酸配列MTX1X2X3X4EX5X6X7X8X9X10X11LTYSX12X13RGX14VAX15LX16AFMKQRX17MGLNDFIQKX18X19X20NX21YACKHX22EVQSX23LX24X25(配列番号200)(ここでXはV又はIであり、XはK又はQであり、XはA又はTであり、XはX(Xは0個のアミノ酸である)又はAであり、XはA又はTであり、XはA又はSであり、XはR、K、G又はVであり、XはS、G又はPであり、XはT、P又はAであり、X10はX又はPであり、X11はX又はDであり、X12はR又はKであり、X13はM又はTであり、X14はM又はLであり、X15はI又はNであり、X16はI又はSであり、X17はR又はKであり、X18はI又はLであり、X19はA又はSであり、X20はS、N、A又はTであり、X21はT又はSであり、X22はA、P又はTであり、X23はI又はYであり、X24はK又はNであり、X25はM、I又はLである)を含むペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、マウスSgk1のMTVKAEAARSTLTYSRMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIASNTYACKHAEVQSILKM(配列番号193)、ヒトSgk1のMTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIANNSYACKHPEVQSILKI(配列番号197)、ヒトSgk1のMTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQ(配列番号199)、ラットSgk1のMTVKTEAARSTLTYSRMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKLANNSYACKHPEVQSYLKI(配列番号201)(Igh6とも称される、アクセッション番号AAI05826)、ウサギSgk1のMTVKTEAARGPLTYSRMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIANNSYACKHTEVQSILKI(配列番号202)、ニワトリSgk1のMTVKAAEASGPALTYSKMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIATNSYACKHPEVQSILK(配列番号203)、又はゼブラフィッシュSgk1のMTIQTETSVSAPDLTYSKTRGLVANLSAFMKQRKMGLNDFIQKLSANSYACKHPEVQSIL(配列番号204)のアミノ酸配列を含むペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、Sgk1のMTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQ(配列番号199)、MRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIASNTYACKHAEVQSILKM(配列番号205)、MRGMVAILIAFMKQ(配列番号206)、GMVAILIAF(配列番号207)、MRGMVAILIAFMKQRRM(配列番号208)、GMVAILI(配列番号209)又はMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIANNSYACKHPEVQSILKI(配列番号210)のアミノ酸配列を含むペプチド(Sgk1ペプチド断片と表される)を含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、酵母由来のMATα2ペプチド(NCBI RefSeq NP_009868)(配列番号211)のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。本発明のコンジュゲートのモジュール(c)がアミノ酸1〜アミノ酸100(配列番号212)を含む、酵母由来のMATα2ペプチドのN末端ペプチド断片を含むか又はそれからなるのが特に好ましい。より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、MATα2のアミノ酸1〜アミノ酸62(配列番号213、Deg1分解シグナルとも称される)を含む、酵母由来のMATα2タンパク質のN末端ペプチド断片を含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、MATα2のアミノ酸配列MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILX1FLSRAN(配列番号214)(ここでXはG、V又はLである)を含むペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、MATα2のアミノ酸配列MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILGFLSRAN(配列番号213)、MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILVFLSRAN(配列番号215)、又はMNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILLFLSRAN(配列番号216)を含むペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、MATα2のアミノ酸配列ITDEFKSSILDINKKLFSI(配列番号217)又はITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESV(配列番号218)を含むペプチド(MATα2ペプチド断片と表される)を含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、酵母のMFα1ペプチド(配列番号219[9]、UniProt P01149、アクセッション番号CAA25738、AAA88727)を含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートの特に好ましい実施形態では、モジュール(c)は、MFα1のアミノ酸配列MRFPSIFTAVLFAASSALAAPVX1TTTEDETAQIPAEAVIGYLDLEGDFDVAVLPFSX1STNNGLLFIX1TTIASIAAKEEGVSLDKREAEAWHWLQLKPGQPMYKREAEAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMY(配列番号220)(ここでXはN又はQである)を含むペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
本発明のコンジュゲートのより好ましい実施形態では、モジュール(c)は、MFα1のアミノ酸配列MRFPSIFTAVLFAASSALAAPVQTTTEDETAQIPAEAVIGYLDLEGDFDVAVLPFSQSTNNGLLFIQTTIASIAAKEEGVSLDKREAEAWHWLQLKPGQPMYKREAEAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMY(配列番号221)、MRFPSIFTAVLFAASSALAAPVNTTTEDETAQIPAEAVIGYLDLEGDFDVAVLPFSNSTNNGLLFINTTIASIAAKEEGVSLDKREAEAWHWLQLKPGQPMYKREAEAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMY(配列番号219)、MRFPSIFTAVLFAASSALAAPVNTTTEDETAQIPAEAVIGYLDLEGDFDVAVLPFSNSTNNGLLFIQTTIASIAAKEEGVSLDKREAEAWHWLQLKPGQPMYKREAEAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMY(配列番号222)、又はMRFPSIFTAVLFAASSALAAPVQTTTEDETAQIPAEAVIGYLDLEGDFDVAVLPFSNSTNNGLLFINTTIASIAAKEEGVSLDKREAEAWHWLQLKPGQPMYKREAEAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMY(配列番号223)を含むペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、酵母のCPYタンパク質(アクセッション番号P52710、配列番号224)のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。
別の好ましい実施形態では、CPYタンパク質のペプチド断片は、そのN末端に、そのC末端に及び/又は内部に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、135個、140個、148個、150個、160個、170個、180個、190個、200個、220個、250個、270個、300個、350個、370個、400個、420個、450個、470個、500個、505個、510個、515個、520個までのアミノ酸の欠失を有する。
好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、毒素タンパク質のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか又はそれからなる。毒素タンパク質のペプチド断片は好ましくは、そのN末端に、そのC末端に及び/又は内部に、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、105個、110個、115個、120個、125個、135個、140個、148個、150個、160個、170個、180個、190個、200個、220個、250個、251個、258個、259個、270個、300個、315個、319個、350個、370個、400個、420個、450個、470個、500個、505個、510個、515個、520個、541個までのアミノ酸の欠失を有する。
好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、リシン毒素B−サブユニット、コレラ毒素B−サブユニット、志賀毒素(STx)B−サブユニット、志賀様毒素(SLT)B−サブユニット(ベロ毒素(VT)B−サブユニット)、大腸菌易熱性エンテロトキシン(LT)B−サブユニット、及びアブリン毒素B−サブユニットからなる群から選択される毒素タンパク質のペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなる。好ましくは、モジュール(c)は、リシン毒素B−サブユニットペプチド、組換えにより生成されたリシン毒素B−サブユニット由来のペプチド(例えば国際公開第2008/157263号に記載のような)、コレラ毒素B−サブユニットペプチド、Stx B−サブユニットペプチド、STx1(SLT−I又はVT1)B−サブユニットペプチド、SLT−Ib B−サブユニットペプチド、SLT−Ic B−サブユニットペプチド(VT1cペプチド)、SLT−IIb−サブユニットペプチド(VT2ペプチド)、SLT−IIc B−サブユニットペプチド(VT2cペプチド)、SLT−IId B−サブユニットペプチド(VT2dペプチド)、SLT−IIe B−サブユニットペプチド(VT2eペプチド)、SLT−IIf B−サブユニットペプチド(VT2fペプチド)、LT B−サブユニットペプチド、LTIIa B−サブユニットペプチド、LTIIb B−サブユニットペプチド、又はアブリン毒素B−サブユニットペプチドを含む。
リシン毒素B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号124によるアミノ酸配列FSVYDVSILIPIIALMVYRCAPPPSSQF(配列番号225)又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
コレラ毒素B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号125によるアミノ酸配列YGLAGFPPPEHRAWREEPWIHHAPPGCGNAPRSS(配列番号226)又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
志賀毒素(Stx)B−サブユニット(Stx)のペプチドは好ましくは、配列番号126によるアミノ酸配列ISFNNISAILGTVAVILNCHHQGARSVR(配列番号227)又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Stx1 B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号127によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−Ib B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号128によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−Ic B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号129によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−II B−サブユニットのペプチドは好ましくは、ISFNNISAILGTVAVILNCHHQGARSVRによるアミノ酸配列(配列番号228)又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−IIb B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号130によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−IIc B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号131によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−IId B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号132によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−IIe B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号133によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
Slt−IIf B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号134を含むアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含む。
LT−B B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号135、配列番号136によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
LT−IIa B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号137によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
LT−IIb B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号138によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
アブリン毒素B−サブユニットのペプチドは好ましくは、配列番号139によるアミノ酸配列又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる、好ましくはそれからなる。
別の実施形態では、本発明のコンジュゲートは、毒素のAサブユニット又はA1サブユニットのペプチド(該ペプチドは非毒性であるのが好ましい)を含むか、本質的にそれからなるか、又はそれからなるモジュール(c)を含む。好ましくは、モジュール(c)は、リシン毒素A−サブユニット、コレラ毒素A−サブユニット、志賀毒素(STx)A−サブユニット、志賀様毒素(SLT)A−サブユニット(ベロ毒素(VT)A−サブユニット)、大腸菌易熱性エンテロトキシン(LT)A−サブユニット、アブリン毒素A−サブユニット、百日咳毒素A−サブユニット、モデシンA−サブユニット、ボルケンシンA−サブユニット及びシュードモナス外毒素Aサブユニットからなる群から選択される毒素タンパク質又はペプチド(該毒素タンパク質又はペプチドは非毒性であるのが好ましい)を含むか又はそれからなる。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、リシン毒素、コレラ毒素、志賀毒素(Stx)、志賀様毒素(SLT)I(STx1、SLT−I又はVT1)、SLT−Ib、SLT−Ic(VT1c)、SLT−IIb(Stx2又はVT2)、SLT−IIc(Stx2c又はVT2c)、SLT−IId(Stx2d又はVT2d)、SLT−IIe(Stx2e又はVT2e)、SLT−IIf(Stx2f又はVT2f)、LT、LTIIa、LTIIb若しくはアブリン毒素のA又はA1サブユニットの非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。より好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、志賀毒素(Stx)、志賀様毒素(SLT)又は大腸菌易熱性エンテロトキシン(LT)のA又はA1サブユニットの非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)はリシン毒素A1−サブユニット(配列番号282、リシン毒素A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)はコレラ毒素A1−サブユニット(配列番号283、コレラ毒素A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀毒素(STx)A1−サブユニット(配列番号229、STx A1)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀様毒素I A1−サブユニット(配列番号230、STx1 A1(SIt−I A1又はVT1 A1)[43])の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。好ましくは、SIt−I A1のペプチドは、ISFGSINAILGSVALILNCHHHASRVAR(配列番号231、SIt−I A1のアミノ酸224〜アミノ酸251)、ISFGSINAILGSVALILNCHHH(配列番号232、SIt−I A1アミノ酸224〜アミノ酸245)、ISFGSINAILGSVALIL(配列番号233、SIt−I A1のアミノ酸224〜アミノ酸240)によるアミノ酸配列、又はその断片若しくは変異体を含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀様毒素Ic A−サブユニットペプチド(配列番号234、VT1c A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀様毒素IIb A1−サブユニット(配列番号235、SLT−IIb A1、Stx2 A1、又はVT2 A1)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀様毒素IId A−サブユニット(配列番号236、SLT−IId A、Stx2d A、又はVT2d A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀様毒素IIe A−サブユニット(配列番号237、SLT−IIe A、Stx2e A、又はVT2e A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は志賀様毒素IIf A−サブユニット(配列番号238、SLT−IIf A、Stx2f A、又はVT2f A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は、大腸菌易熱性エンテロトキシンLT A−サブユニット(配列番号239(LT Aヒト株)又は配列番号240(LT Aブタ株))の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は、大腸菌易熱性エンテロトキシンLT−IIa A−サブユニット(配列番号241、LT−IIa A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。好ましくは、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)は、YQLAGFPSNFPAWREMPWSTFAPEQCVPNNK(配列番号242)によるアミノ酸配列を含むLT−IIa Aを含む非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
好ましい実施形態では、モジュール(c)は大腸菌易熱性エンテロトキシンLT−IIb A−サブユニット(配列番号243、LT−IIb A)の非毒性ペプチドを含むか又はそれからなる。
別の実施形態では、本発明のコンジュゲートのモジュール(c)はERからサイトゾルへの転位を容易にするウイルスペプチドを含むか又はそれからなる。好ましくは、上記ウイルスペプチドはポリオーマウイルス由来である。より好ましくは、上記ウイルスペプチドはSV40、ネズミポリオーマウイルス、BKウイルス、JCウイルス、KIウイルス、WUウイルス及びメルケル細胞ポリオーマウイルス由来である。更に好ましくは、上記ウイルスペプチドはSV40又はネズミポリオーマウイルス由来である。ポリオーマウイルス(例えばmPyV及びSV40)はER関連の分解機構によりER内でミスフォオールドしたタンパク質として認識され、続いてERADによりサイトゾルへと輸送されることが分かっている[37]。このため、SV40、ネズミポリオーマウイルス、BKウイルス、JCウイルス、KIウイルス、WUウイルス又はメルケル細胞ポリオーマウイルス由来のウイルスペプチド、断片又は変異体を本発明のコンジュゲートにおいてモジュール(c)として使用することができる。
当業者は本発明によるモジュール(c)を作製する方法を熟知している。例えば、モジュール(c)を例えば液相又は固相ペプチド合成により化学合成することができるか、又はペプチドを組換えDNA技法及び細胞発現系、例えば細菌、例えば大腸菌、酵母細胞、昆虫細胞、哺乳動物細胞等、又はin vitro発現系を用いて遺伝子操作することができる。
好ましい実施形態では、モジュール(b)及びモジュール(c)が単一の連続ペプチド内に含まれる。好ましくは、モジュール(b)及びモジュール(c)を含む単一の連続ペプチドはNASSSRSGLDDINPTVLLKERSTEL(CX1a、配列番号177)、NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL(CX2a、配列番号244)、及びGKPTLYQVSLIMSDTGGTSYKDEL(配列番号245)からなる群から選択される。
本発明との関連では、「少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)及び少なくとも1つのモジュール(c)」は本発明の「送達担体」としても規定されている。好ましくは、送達担体は少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)及び少なくとも1つのモジュール(c)を含み、ここで少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)及び少なくとも1つのモジュール(c)が任意の配置で互いに結合する。より好ましくは、本発明の送達担体は、RTB、RTB−COX2ペプチド、RTB−COX2ペプチド−AKDELペプチド、RTB−AKDELペプチド、RTB−Sgk1ペプチド−AKDELペプチド、TfRペプチド−COX2ペプチド−AKDELペプチド、Sgk1ペプチド−TfRペプチド−AKDELペプチド、TfRペプチド−AKDELペプチド−IgM(μ)ペプチド、又はTfRペプチド−IgM(μ)ペプチド−AKDELペプチドを含む。
本発明のコンジュゲートは少なくとも1つの化合物(d)を含む。該化合物(d)は核酸、ペプチド、タンパク質、医薬品、細胞毒性剤、放射性作用物質、又は別の治療成分若しくは診断成分であるのが好ましい。
好ましい実施形態では、化合物(d)は核酸である。好ましくは、核酸は、一本鎖若しくは二本鎖DNA、一本鎖若しくは二本鎖RNA、siRNA、tRNA、mRNA、マイクロRNA(miRNA)、核内低分子RNA(snRNA)、低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、モルホリノ修飾iRNA(例えば、米国特許出願公開第2010/0076056号、米国特許第7,745,608号に記載のようなもの)、アンチジーンRNA(agRNA、例えば[44])等である。
好ましくは、本発明のコンジュゲートは、RTB−siRNA、リジン結合によりsiRNAと結合したRTB(例えば図4を参照されたい)、システイン結合によりsiRNAと結合したRTB(例えば図5を参照されたい)、RTB−COX2ペプチド−siRNA(例えば図6A及び図6Bを参照されたい)、RTB−COX2ペプチド−AKDELペプチド−siRNA(例えば図7を参照されたい)、RTB−AKDELペプチド−siRNA(例えば図8を参照されたい)、RTB−Sgk1ペプチド−AKDELペプチド−siRNA(例えば図9を参照されたい)、TfRペプチド−COX2ペプチド−AKDELペプチド−siRNA(例えば図10A及び図10Bを参照されたい)、Sgk1ペプチド−TfRペプチド−AKDELペプチド−siRNA(例えば図11を参照されたい)、TfRペプチド−AKDELペプチド−IgM(μ)ペプチド−siRNA(例えば図12を参照されたい)、TfRペプチド−IgM(μ)ペプチド−AKDELペプチド−siRNA(例えば図13を参照されたい)、又はRTB−COX2ペプチド−AKDELペプチド−2つのsiRNA(例えば図14を参照されたい)を含むように構成される。
好ましくは、本発明のコンジュゲートは図4、図5、図6A、図6B、図7、図8、図9、図10A、図10B、図11、図12、図13、又は図14に示されるような構成を含む。
先に述べられるように、核酸分子を細胞へと送達するには課題があることが多い。本発明のコンジュゲートの使用により、核酸分子を細胞へと、好ましくは細胞の細胞質へと送達するのに好適な送達システムが提供される。本発明のコンジュゲートにより送達される核酸分子を、例えば植物からヒト細胞までの広範な実験系において標的化遺伝子サイレンシングを達成するのに使用することができる。好ましくは、本発明のコンジュゲートにより送達される核酸分子は、例えば生物(該生物は哺乳動物、好ましくはヒトである)において標的化遺伝子サイレンシングを達成するのに使用することができる治療用の核酸分子である。
RNAi、すなわちRNA媒介性の干渉は、植物からヒト細胞までの広範な実験系において標的化遺伝子サイレンシングを達成するために選択される方法である。siRNA又はmiRNAを細胞の細胞質へ導入すると、これらの二本鎖RNA構築物はRISCと呼ばれるタンパク質に結合することができる。siRNA又はmiRNAのセンス鎖がRISC複合体から外れ、結合したsiRNA又はmiRNAの配列に相補的な配列を有するmRNAを認識し、結合することができる鋳型がRISC内に与えられる。相補的なmRNAに結合すると、RISC複合体はmRNAを切断し、切断された鎖を放出する。RNAiは、タンパク質合成をコードする対応するmRNAの特異的な破壊を標的とすることにより特異的なタンパク質の下方調節をもたらすことができる。
好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートはsiRNAである化合物(d)を含む。より好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは、siRNAである化合物(d)を少なくとも2つ含む。好ましくは、コンジュゲートは少なくとも2個〜20個のsiRNA、すなわち少なくとも2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個又は20個のsiRNAを含む。好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは少なくとも2個〜10個のsiRNAを含む。別の好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは2個〜10個、すなわち1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個又は10個のsiRNAを含む。本発明の或る特定の好ましい実施形態内では、当該技術分野で利用可能な方法を用いて、本発明のコンジュゲート内に含まれる少なくとも2個〜20個のsiRNAの電荷を中和する必要があることもある。
上述のように、本発明の好ましいコンジュゲートは化合物(d)を少なくとも2つ含む。好ましい実施形態では、コンジュゲートは少なくとも2つの化合物(d)(少なくとも2つの化合物(d)のうちの一部(first)がsiRNAであり、少なくとも2つの化合物(d)のうちの残り(second)がRISC構成要素である)を含む。この好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートにおける化合物(d)としての少なくとも1つの標的化siRNA及び少なくとも1つのRISC構成要素の同時送達は、標的細胞において、特にRNAi機構が内因的に又は複数のsiRNA/コンジュゲートが標的細胞に送達された結果として制限された標的細胞においてRNAiの効率を高めるのに有効である。
「RISC構成要素」という用語はRISC複合体の構成要素又は関連するタンパク質である任意のタンパク質又はペプチドを意味する。本発明のコンジュゲートに使用されるRISC構成要素の例としては、Dicer(例えばDicer−1、Dicer−2等)、Argonauteファミリータンパク質(例えばArgonaute 2等)、トランス活性化応答RNA結合タンパク質(TRBP)、二本鎖RNA結合ドメインタンパク質及びペプチド(例えばR2D2、R3D1等)、タンパク質キナーゼRのタンパク質活性化因子(PACT)、Argonaute関連タンパク質(例えばPiwi等)、ヘリカーゼ及びヌクレアーゼが挙げられるが、これらに限定されない。
アンチセンス構築物はmRNAのタンパク質への翻訳を阻害することもできる。アンチセンス構築物は一本鎖オリゴヌクレオチドであり、非コードである。これらの一本鎖オリゴヌクレオチドは、標的タンパク質のmRNAの配列と相補的な配列を有し、ワトソン・クリック塩基対合によりそのmRNAと結合することができる。この結合がアンチセンス構築物に使用される化学修飾のタイプに応じて、標的mRNAの翻訳を妨げ、かつ/又はmRNA転写産物のRNase H分解を誘起する。結果として、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、作用の特異性(すなわち特定の疾患関連タンパク質の下方調節)に関して大きな可能性を有する。これまで、これらの化合物は一部のin vitroモデル、並びに炎症性疾患、がん及びHIVのモデルを含むin vivoモデルでは有望であった([45]に掲載される)。アンチセンス構築物は染色体DNAと特異的にハイブリダイズすることによっても細胞活性に影響を与えることができる。
コーディング核酸分子も使用することができる。関連のRNAポリメラーゼ又はリボソームの基質として機能し、その配列内に含まれるコードされた産物の転写又は翻訳を直接誘導するように設計されたコーディング核酸分子(例えばDNA)は通常、オープンリーディングフレームと適切な調節モチーフ(例えばプロモータ配列、開始シグナル、停止シグナル、ポリAシグナル等)とを含有する。
好ましくは、本発明のコンジュゲートの核酸は化学修飾される。ホスホジエステル骨格の、又は骨格、糖、及び/若しくは核酸塩基の単一又は複合的な修飾を含む核酸が本発明に使用されるのが好ましい。これらの化学修飾(chemically modification)は核酸を安定化させるという正の効果を有し、かつそれらの活性にはほとんど影響を与えない。さらにこれらの化学修飾は、TLR及び/又はインターフェロン経路を介して免疫反応のような核酸の望ましくない副作用又は意図されない標的遺伝子の発現調節(すなわち、オフターゲット効果(OTE))を防ぐことができる。
ホスホジエステル骨格の好ましい修飾としては、例えばホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、3’−アルキレンホスホネート及びキラルホスホネートを含むメチルホスホネート及び他のアルキルホスホネート、ホスフィネート、3’−アミノホスホルアミデート及びアミノアルキルホスホルアミデートを含むホスホルアミデート、チオノホスホルアミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステル、ホスホロセレネート、メチルホスホネート、又はO−アルキルホスホトリエステル結合、並びに通常の3’−5’結合を有するボラノホスフェート、これらの2’−5’結合した類似体、及び反対の極性を有するもの(ここでヌクレオシド単位の隣接対は3’−5’から5’−3’又は2’−5’から5’−2’結合している)が挙げられる。
修飾された核酸塩基には、5−メチルシトシン(5−Me−C又はm5C)、5−ヒドロキシメチルシトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、2−アミノアデニン、アデニン及びグアニンの6−メチル誘導体及び他のアルキル誘導体、アデニン及びグアニンの2−プロピル誘導体及び他のアルキル誘導体、2−チオウラシル、2−チオチミン及び2−チオシトシン、5−ハロウラシル及び5−ハロシトシン、5−プロピニルウラシル及び5−プロピニルシトシン、6−アザウラシル、6−アザシトシン及び6−アザチミン、5−ウラシル(シュードウラシル)、4−チオウラシル、8−ハロ、8−アミノ、8−チオール、8−チオアルキル、8−ヒドロキシル及び他の8−置換アデニン及びグアニン、5−ハロ、特に5−ブロモ、5−トリフルオロメチル及び他の5−置換ウラシル及びシトシン、7−メチルグアニン及び7−メチルアデニン、8−アザグアニン及び8−アザアデニン、7−デアザグアニン及び7−デアザアデニン、並びに3−デアザグアニン及び3−デアザアデニン等の他の合成及び天然の核酸塩基が含まれる。
修飾された核酸は、1つ又は複数の置換糖部分も含有していてもよい。例えば本発明は、2’位に以下のうちの1つを含む核酸を包含する:OH、F、O−アルキル、S−アルキル若しくはN−アルキル、O−アルキル−O−アルキル、O−アルケニル、S−アルケニル若しくはN−アルケニル、又はO−アルキニル、S−アルキニル若しくはN−アルキニル(ここで、アルキル、アルケニル及びアルキニルは置換又は非置換のC〜C10アルキル、又はC〜C10アルケニル及びアルキニルであり得る)。O[(CHO]CH、O(CHOCH、O(CHON(CH、O(CHNH、O(CHCH、O(CHONH及びO(CHON[(CHCH)](ここでn及びmは1〜約10である)が特に好ましい。他の好ましい修飾された核酸は、2’位に以下のうちの1つを含む核酸を包含する:C〜C10低級アルキル、置換低級アルキル、アルカリル、アラルキル、O−アルカリル又はO−アラルキル、SH、SCH、OCN、Cl、Br、CN、CF、OCF、SOCH、SOCH、ONO、NO、N、NH、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、RNA切断群、レポーター基、挿入因子、オリゴヌクレオチドの薬物動態特性を改善する基、又はオリゴヌクレオチドの薬力学的特性を改善する基、同様の特性を有する他の置換基。更なる糖修飾には、例えば2’−O−メチル、ロックド核酸(LNA)、2’−F、アンロックド核酸(UNA)等が含まれる。好ましい骨格修飾には、例えばペプチド核酸(PNA)、モルホリノ等が含まれる。
本発明による「ロックド核酸」(LNA)(接近不可能なRNAと称されることも多い)は修飾RNAヌクレオチドである。LNAヌクレオチドのリボース部分が2’酸素と4’炭素とを連結する追加の架橋で修飾される。架橋が3’内(-endo)(North)立体構造にリボースを「固定する」。
本発明による「アンロックド核酸」(UNA)は、RNAのリボース環のC2’−C3’結合を欠くRNAの非環式誘導体であるモノマーから構成される。
本発明による「ペプチド核酸」(PNA)はペプチド結合により結合した反復N−(2−アミノエチル)−グリシン単位から構成される骨格を有する。
別の好ましい実施形態では、化合物(d)はタンパク質又はペプチドである。送達することができるタンパク質及びペプチドには好ましくは、一本鎖抗体、キナーゼ、ホスファターゼ、ヌクレアーゼ、炎症性タンパク質、抗感染性タンパク質、抗血管形成タンパク質、抗炎症性タンパク質、又は細胞、好ましくは細胞のサイトゾルへと送達されるのが望まれる任意の他のタンパク質若しくはペプチド若しくは小分子が含まれる。
好ましくは、タンパク質又はペプチドを含む化合物(d)は、上記及び実施例内に記載のsiRNAと同じようにジスルフィド結合によりモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)とカップリングし、細胞質に到達すると、コンジュゲートの送達モジュールからタンパク質又はペプチドが切断され、標的細胞内でその意図される機能を発揮することができる。代替的な好ましい実施形態では、上記のような酵素切断部位が、標的細胞の所望のコンパートメント、小器官若しくはサイトゾルでの化合物(d)の放出を可能にする、又は化合物(d)をコンジュゲートモジュールと分離するように、コンジュゲート内に存在するのが好ましい。特に好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートはタンパク質又はペプチドを含む化合物(d)(該化合物(d)はジスルフィド結合によりモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)とカップリングする)を含み、酵素切断部位がコンジュゲート内に位置し、酵素により切断されると、コンジュゲートから化合物(d)を放出する。
好ましい実施形態では、化合物(d)はサイトゾルへと送達されるのが望ましい抗原である。この実施形態内では、酵素切断部位が、標的細胞のサイトゾルにおける抗原の放出を可能にするようにコンジュゲート内に存在するのが好ましい。好ましくは、化合物(d)が抗原である場合、モジュール(a)は毒素のB−サブユニット、又はその断片若しくは変異体を含む。好ましくは、毒素のB−サブユニットはリシンB−サブユニット(RTB)又は志賀毒素B−サブユニットである。本発明のコンジュゲートを含むこのようなB−サブユニット毒素−抗原は動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはヒトを免疫化するワクチンとして有用である(例えば[46、47]を参照されたい)。
別の好ましい実施形態では、モジュール(a)は非毒性ホロトキシンを含む。非毒性ホロトキシンは非毒性リシンホロトキシン又は非毒性志賀ホロトキシンであるのが好ましい。好ましくは、非毒性ホロトキシンはホロトキシンの毒性を排除するか又は大きく低減させる突然変異を含むA−サブユニットを含む。突然変異したA−サブユニットを含む非毒性ホロトキシンは本発明のコンジュゲートのモジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)の機能性を与えることが可能である。好ましくは、非毒性ホロトキシンは非毒性リシンホロトキシンであり、リシンA−サブユニットはリシンA−サブユニット(配列番号282)のアミノ酸180でのR→H置換突然変異(R180H突然変異)を含む。
好ましくは、モジュール(a)及びモジュール(b)の機能性が非毒性ホロトキシンB−サブユニット内に含まれ、モジュール(c)の機能性が非毒性ホロトキシン突然変異A−サブユニット内に含まれる。好ましくは、化合物(d)は非毒性ホロトキシンの突然変異A−サブユニット(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c))とカップリングする抗原である。本発明のコンジュゲートを含むホロトキシン−抗原を含むこのような突然変異A−サブユニットは、動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはヒトを免疫化するワクチンとして有用である(例えば[48]を参照されたい)。
本発明を用いた送達が考慮される抗原としては、NSP4、インフルエンザ核タンパク質NP、LCMV糖タンパク質1、hTRT、CYFRA 21−1、p53、ras、β−カテニン、CDK4、CDC27、αアクチニン−4、チロシナーゼ、TRP1/gp75、TRP2、gp100、Melan−A/MART1、ガングリオシド、PSMA、HER2、WT1、EphA3、EGFR、CD20、MAGE、BAGE、GAGE、NY−ESO−1及びスルビビンが挙げられるが、これらに限定されない。
別の好ましい実施形態では、化合物(d)はタンパク質又はペプチドを含む。該タンパク質又はペプチドは標的細胞のプロテアソームによる分解のリスクを避ける又は大きく低減するために組換えられている。好ましくは、化合物(d)は、活性部位がサイトゾルに、又は本発明のコンジュゲートが通る標的細胞のコンパートメント若しくは小器官のうちの1つにあるタンパク質又はペプチドを含む。この実施形態内では、酵素切断部位は、標的細胞の所望のコンパートメント、小器官又はサイトゾルでのタンパク質又はペプチドの放出を可能にするようにコンジュゲート内に存在するのが好ましい。
本発明の別の実施形態では、小分子(すなわち薬物)、治療用分子、診断/画像化分子等が、特定の細胞のサイトゾルに、又は本発明のコンジュゲートが通る標的細胞のコンパートメント若しくは小器官のうちの1つに送達されることが望まれる。この実施形態内では、上記のように、酵素切断部位は、標的細胞の所望のコンパートメント、小器官又はサイトゾルでの小分子、治療用分子、診断用分子等の放出を可能にするようにコンジュゲート内に存在するのが好ましい。
本発明を用いて送達されることが考慮される小分子としては、タモキシフェン、デキサメタゾン、タキソール、パクリタキセル、シスプラチン、オキサリプラチン及びカルボプラチンが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明を用いて送達されることが考慮される治療用分子としては、抗体、抗体断片、ペプチド、ペプトイド及びデコイオリゴヌクレオチドが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明を用いて送達されることが考慮される診断又は画像化分子としては、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV1−TK、すなわち腫瘍細胞診断/画像化用)、蛍光色素、量子ドット(超)(常)磁性ナノ粒子、標識化抗体、標識化抗体断片、分子指標、バイオセンサ(例えば炭酸脱水酵素)、プロテアーゼ活性検出用のオリゴペプチドベースのプローブ、タンパク質キナーゼ活性のペプチドベースの蛍光センサ、放射標識化代謝産物及びD2Rが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に従って送達することができる腫瘍抑制タンパク質及びペプチドとしては、p53、p21、p15、BRCA1、BRCA2、IRF−1、PTEN、RB、APC、DCC、NF−1、NF−2、WT−1、MEN I、MEN−II、zacl、p73、VHL、MMAC1、FCC及びMCCペプチドが挙げられるが、これらに限定されない。
様々な酵素も対象であり、本発明を用いて送達することができる。このような酵素としては、シトシンデアミナーゼ、アデノシンデアミナーゼ、ヒポキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ、ガラクトース−1−ホスフェートウリジルトランスフェラーゼ、フェニルアラニンヒドロキシラーゼ、グルコセレブロシダーゼ、スフィンゴミエリナーゼ、a−L−イズロニダーゼ、グルコース−6−ホスフェートデヒドロゲナーゼ、HSVチミジンキナーゼ及びヒトチミジンキナーゼが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明を用いて送達されることが考慮される別の群のタンパク質には、インターロイキン(IL)及びサイトカインが含まれる。これらとしては、インターロイキン1(IL−1)、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−13、IL−14、IL−15、P−インターフェロン、α−インターフェロン、β−インターフェロン、γ−インターフェロン、アンギオスタチン、トロンボスポンジン、エンドスタチン、METH−1、METH−2、GM−CSF、G−CSF、M−CSF及び腫瘍壊死因子が挙げられるが、これらに限定されない。
細胞周期調節因子も本発明を用いて送達することができる。このような細胞周期調節因子としては、p27、p16、p21、p57、p18、p73、p19、p15、E2F−1、E2F−2、E2F−3、p107、p130及びE2F−4が挙げられるが、これらに限定されない。
好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートは核局在化シグナルを更に含む。化合物(d)の核への送達が望まれる場合、本発明のコンジュゲート内での核局在化シグナルペプチドの使用が好ましい。本発明のコンジュゲートに使用される核局在化シグナルの例としては、SV40ラージT−抗原のPKKKRKV(配列番号246)又はヌクレオプラスミンのKRPAATKKAGQAKKKK(配列番号247)が挙げられるが、これらに限定されない[49]。コンジュゲート内の切断部位での酵素的切断又は化学的切断によりコンジュゲートから送達担体モジュール(a)、送達担体モジュール(b)又は送達担体モジュール(c)のいずれかが放出される場合、核局在化シグナルが化合物(d)と結合したままとなるように、核局在化シグナルがコンジュゲート内に位置しているのが好ましい。別の好ましい実施形態では、コンジュゲート内の切断部位での酵素的切断又は化学的切断によりコンジュゲートから化合物(d)が放出される場合、核局在化シグナルが化合物(d)と結合したままとなるように、核局在化シグナルがコンジュゲート内に位置している。
別の好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートを調製し、ER及び核の結合膜を利用することにより、ERから直接核へと化合物(d)を送達するのに使用することができる(例えば[50]を参照されたい)。好ましくは、コンジュゲートはDNA分子、転写因子又は転写を変調する小分子を包含する化合物(d)を含む。特に好ましい実施形態では、コンジュゲートは少なくとも2つの化合物(d)(第1の化合物(d)がDNA分子であり、第2の化合物(d)が転写因子又は転写を変調する小分子である)を含む。
第3の態様では、本発明は本発明の送達システム又はコンジュゲートを調製する方法に関する。好ましい実施形態では、本発明のコンジュゲートを調製する方法は、少なくとも1つのモジュール(a)(細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする)、少なくとも1つのモジュール(b)(小胞体(ER)への輸送を容易にする)、少なくとも1つのモジュール(c)(ERからサイトゾルへの転位を媒介する)、及び少なくとも1つの化合物(d)のカップリング(すなわち、共有結合又は非共有結合、合成、組換えによる生成等)を含み、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置及び任意の化学量論で互いに結合する。本発明は本発明のコンジュゲートの少なくとも1つの構成要素を含むキットも提供する。好ましくは、本発明のキットはモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)、及び/又は化合物(d)を含む。キットは任意でペプチドリンカー及び/又は切断部位を含むペプチドを含む。
第4の態様では、本発明は医薬品としての本発明の送達システム又はコンジュゲートの使用に関する。
第5の態様では、本発明は本発明のコンジュゲート又はその薬学的に許容可能な塩と、薬学的に許容可能な賦形剤、担体及び/又は希釈剤とを含む医薬組成物に関する。好ましくは、医薬組成物は、薬学的に許容可能な賦形剤、担体及び/又は希釈剤と、少なくとも1つのモジュール(a)、少なくとも1つのモジュール(b)、少なくとも1つのモジュール(c)及び少なくとも1つの化合物(d)を含む本発明のコンジュゲートとを含み、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置及び任意の化学量論で互いに結合する。
任意の本発明のコンジュゲートを薬学的に許容可能な賦形剤、担体若しくは希釈剤、又はその混合物と混ぜ合わせることができる。本発明のコンジュゲート(その薬学的に許容可能な塩、エステル及び薬学的に許容可能な溶媒和物を含む)は単独で投与することができるが、一般的に特にヒト治療では、医薬バッファー、希釈剤又は賦形剤と混ぜ合わせて投与する。
「賦形剤」という用語は、本明細書で使用される場合、医薬品製剤における、例えば結合剤、滑剤、増粘剤、界面活性剤、保存剤、乳化剤、バッファー、放電剤(decharging agents)、香料添加剤又は着色剤等の活性成分ではない全ての物質を示すことが意図される。本明細書に記載の様々な異なる形態の医薬組成物に好適なこのような賦形剤の例がこれまでに記載されている[51]。好ましくは、本発明のコンジュゲート内で核酸の高い負電荷を中和するために、ヒトプロタミン、スペルミン、スペルミジン又は他のポリカチオンを本発明のコンジュゲート又は本発明のコンジュゲートの製剤に添加することができる。
医薬品担体、賦形剤又は希釈剤を意図される投与経路及び標準的な薬務に応じて選択することができる。医薬組成物は、担体、賦形剤若しくは希釈剤として、又は担体、賦形剤若しくは希釈剤に加えて任意の好適な結合剤(複数も可)、滑剤(複数も可)、懸濁化剤(複数も可)、コーティング剤(複数も可)、可溶化剤(複数も可)を含むことができる。好適な結合剤の例には、デンプン、ゼラチン、グルコース等の天然糖、無水ラクトース、易流動性(free-flow)ラクトース、β−ラクトース、コーンシロップ、天然ゴム及び合成ゴム、例えばアカシア、トラガカント又はアルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース及びポリエチレングリコールが含まれる。好適な滑剤の例には、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム等が含まれる。保存剤、安定化剤、染料及び更には香料添加剤を医薬組成物に加えることができる。保存剤の例には、安息香酸ナトリウム、ソルビン酸及びp−ヒドロキシ安息香酸のエステルが含まれる。抗酸化剤及び懸濁化剤も使用することができる。
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容可能な担体」には、コンジュゲートと組合せてもコンジュゲートの活性を保持し、被験体の免疫系と非反応性である任意の物質が含まれる。例としては、リン酸緩衝生理食塩溶液等の標準的な医薬担体、水、油/水エマルション等のエマルション、グリセロール、エタノール及び様々なタイプの湿潤剤のいずれかが挙げられるが、これらに限定されない。他の担体には、滅菌溶液、コーティング錠を含む錠剤及びカプセルも含まれ得る。通常、このような担体は、デンプン、ミルク、糖、グルコース、ラクトース、或る特定のタイプの粘土、ゼラチン、ステアリン酸若しくはその塩、メチルセルロース、ステアリン酸マグネシウム、マンニトール、ソルビトール、ステアリン酸マグネシウム若しくはステアリン酸カルシウム、タルク、植物油脂、ゴム、グリコール、又は他の既知の賦形剤等の賦形剤を含有する。このような担体には、香り及び色の添加剤又は他の成分も含まれ得る。このような担体を含む組成物は既知の従来方法により配合される。
「薬学的に許容可能な塩」という用語は本発明のコンジュゲートの塩を表す。好適な薬学的に許容可能な塩には、本発明のコンジュゲートの溶液を塩酸、硫酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酢酸、安息香酸、クエン酸、酒石酸、炭酸又はリン酸等の薬学的に許容可能な酸の溶液と混合することにより形成することができる酸付加塩が含まれる。薬学的に許容可能な塩の例示的な例としては、酢酸塩、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスコルビン酸塩、アスパラギン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸塩、重炭酸塩、重硫酸塩、重酒石酸塩、ホウ酸塩、臭化物、酪酸塩、エデト酸カルシウム、樟脳酸塩、カンファースルホン酸塩、カンシル酸塩、炭酸塩、塩化物、クエン酸塩、クラブラン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、二塩酸塩、ドデシル硫酸塩、エデト酸塩、エジシル酸塩、エストレート(estolate)、エシレート(esylate)、エタンスルホン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、グルセプテート(gluceptate)、グルコヘプトン酸塩、グルコン酸塩、グルタル酸塩、グリセロリン酸塩、グリコリルアルサニレート(glycolylarsanilate)、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、ヘキシルレゾルシネート(hexylresorcinate)、ヒドラバミン、臭化水素酸塩、塩化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、2−ヒドロキシ−エタンスルホン酸塩、ヒドロキシナフトエ酸塩、ヨウ化物、イソチオネート(isothionate)、乳酸塩、ラクトビオン酸塩、ラウリン酸塩、ラウリル硫酸塩、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マロン酸塩、マンデル酸塩、メシル酸塩、メタンスルホン酸塩、メチル硫酸塩、ムケート(mucate)、2−ナフタレンスルホン酸塩、ナプシル酸塩、ニコチン酸塩、硝酸塩、N−メチルグルカミンアンモニウム塩、オレイン酸塩、シュウ酸塩、パモ酸塩(エンボネート(embonate))、パルミチン酸塩、パントテン酸塩、ペクチン酸塩、過硫酸塩、3−フェニルプロピオン酸塩、リン酸塩/二リン酸塩、ピクリン酸塩、ピバル酸塩、ポリガラクツロン酸塩、プロピオン酸塩、サリチル酸塩、ナトリウム、ステアリン酸塩、硫酸塩、塩基性酢酸塩、コハク酸塩、タンニン酸塩、酒石酸塩、テオクル酸塩、トシル酸塩、トリエチオジド(triethiodide)、ウンデカン酸塩、吉草酸塩等が挙げられるが、これらに限定されない(例えば[52]を参照されたい)。本発明のコンジュゲートの化合物(d)が核酸である場合、薬学的に許容可能な塩はナトリウム塩であるのが好ましい。
本発明の医薬品組成物は多種多様の薬物送達システムに使用するのに好適である。本発明に使用するのに好適な製剤(治療的使用に許容可能な担体又は希釈剤を含む)が医薬分野で既知であり、薬物送達方法が説明されている(例えば[53及び54]を参照されたい)。
医薬組成物を、生物、好ましくは哺乳動物、更に好ましくはヒトへの任意の適切な投与様式で配合することができる。本明細書で使用される場合、「投与(administering)」には、被験体への局所投与、経皮投与、皮内投与、経口投与、経鼻投与、吸入投与、経粘膜投与、静脈内投与、動脈内投与、血管内投与、心内投与、骨内投与、髄腔内投与、頭蓋内投与、硬膜外投与、脳内投与、脳室内投与、嚢内投与、腹腔内投与、病巣内投与、膀胱内投与、硝子体内投与、空洞内投与、膣内投与、膣投与、子宮内投与、直腸投与、皮下投与又は筋内投与、及び持続放出装置、例えば浸透圧ポンプの手段又はその埋め込みが含まれる。医薬組成物における本発明のコンジュゲートの濃度は特定の用途、疾患の性質、投与頻度等によって変わる。
一般的に、医薬組成物は非経口投与、例えば静脈内投与される。このため、本発明は許容可能な担体、好ましくは水性担体、例えば水、緩衝水、生理食塩水、PBS、アルコール等に溶解又は懸濁させた本発明のコンジュゲートを含む非経口投与用の医薬組成物を提供する。医薬組成物は、例えばpH調整剤及び緩衝剤、等張化剤(tonicity adjusting agents)、湿潤剤、洗浄剤等の生理条件に近づけるために必要とされる薬学的に許容可能な補助物質を更に含むことができる。
これらの医薬組成物を従来の滅菌技法により滅菌しても、又は濾過滅菌してもよい。得られた水溶液をそのままパッケージングしても、又は凍結乾燥して、投与前に凍結乾燥した調製物を滅菌水性担体と合わせてもよい。調製物のpHは通常3〜11、より好ましくは5〜9、最も好ましくは7〜8である。
幾つかの実施形態では、本発明のコンジュゲートを標準的な小胞形成脂質から形成されるリポソームへと組み込むことができる。例えば[55〜57]、米国特許第4,235,871号、同第4,501,728号及び同第4,837,028号に記載のような多種多様な方法がリポソームを調製するのに利用可能である。多種多様な標的化剤を用いたリポソームの標的化が当該技術分野で既知である(例えば米国特許第4,957,773号及び同第4,603,044号を参照されたい)。標的化剤をリポソームとカップリングさせる標準的な方法を使用することができる。これらの方法は一般的に脂質成分、例えばホスファチジルエタノールアミン(標的化剤、又は誘導体化された脂溶性化合物、例えば本発明の脂質により誘導体化されたペプチドの結合に対して活性化させることができる)のリポソームへの組み込みを伴う。標的化機構は一般的に、標的部分が標的、例えば細胞表面受容体との相互作用に利用可能となるように、標的化剤がリポソームの表面上に位置することを要求する。siRNAを送達するのに一般的に使用される脂質送達方法はこれまでに説明されており、本発明のコンジュゲートと共に使用することができる[58〜61]。
好ましい実施形態では、特に化合物(d)としてsiRNAを含む本発明のコンジュゲートは、治療用siRNAで現在使用されている方法を用いてin vivoで投与される。このような方法としては、コンジュゲートとのコレステロールのコンジュゲーション、標的細胞上の受容体と結合する細胞表面リガンドを介してコンジュゲートを標的細胞へと送達するためのポリカチオンナノ粒子の使用、拡散性PEG−脂質コンジュゲートによりコーティングされたSNALP(安定した核酸脂質粒子)、特異的な細胞に対してコンジュゲートを標的化するためのリガンドを含む遮蔽エンドソーム分解剤(maskedendosomolytic agent)(MEA)−動的ポリコンジュゲート(DPC)を使用するカチオン性又は中性脂質二重層へのコンジュゲートの封入、受容体媒介性の取り込みのために特異的な細胞に対してコンジュゲートを標的化するためのプロタミンによりタグ付けられた(又は任意の他の正に荷電した分子によりタグ付けられた)特異的抗体の使用、特異的な細胞に対してコンジュゲートを標的化するためのRNAアプタマーの使用、免疫リポソーム、Trans−IT TKO、LF2000等の使用が挙げられるが、これらに限定されない[62〜64]。
本発明のコンジュゲートの投与に関する投与量範囲は、治療対象の疾患又は病態の症状が或る程度の緩和を示すという所望の効果を生じるのに十分大きいものである。投与量は有害な副作用を引き起こすほどには大きくないものとする。一般的には、投与量は被験体又は患者の年齢、状態、性別及び疾患の程度に応じて変わり、当業者が決定することができる。投与計画を最適な所望の応答(例えば治療応答)を与えるように調整する。例えば、単回ボーラス投与を行っても、何回かに分けて徐々に投与を行っても、又は用量を治療状況に応じて比例的に増減させてもよい。投与の簡便性及び投与量の均一性のために、単位剤形において非経口組成物を配合することが特に有益である。
好ましくは、本発明のコンジュゲートは、約1nmol/kg〜約4000nmol/kg、約1nmol/kg〜約3000nmol/kg、約1nmol/kg〜2000nmol/kg、約1nmol/kg〜約1000nmol/kg、約100nmol/kg〜約4000nmol/kg、約100nmol/kg〜約3000nmol/kg、約100nmol/kg〜約2000nmol/kg、約100nmol/kg〜約1000nmol/kg、約200nmol/kg〜約4000nmol/kg、約200nmol/kg〜約3000nmol/kg、約200nmol/kg〜約2000nmol/kg、約200nmol/kg〜約1000nmol/kg、約300nmol/kg〜約4000nmol/kg、約300nmol/kg〜約3000nmol/kg、約300nmol/kg〜約2000nmol/kg、約300nmol/kg〜約1000nmol/kg、約500nmol/kg〜約4000nmol/kg、約500nmol/kg〜約3000nmol/kg、約500nmol/kg〜約2000nmol/kg、約500nmol/kg〜約1000nmol/kg、約1000nmol/kg〜約4000nmol/kg、約1000nmol/kg〜約3000nmol/kg、約1000nmol/kg〜約2000nmol/kg、約2000nmol/kg〜約4000nmol/kg、約2000nmol/kg〜約3000nmol/kg、約3000nmol/kg〜約4000nmol/kg、約1nmol/kg〜約500nmol/kg、約1nmol/kg〜約400nmol/kg、約1nmol/kg〜約300nmol/kg、約1nmol/kg〜約200nmol/kg、約1nmol/kg〜約100nmol/kg、約10nmol/kg〜約500nmol/kg、約10nmol/kg〜約400nmol/kg、約10nmol/kg〜約300nmol/kg、約10nmol/kg〜約200nmol/kg、約10nmol/kg〜約100nmol/kg、約100nmol/kg〜約500nmol/kg、約100nmol/kg〜約400nmol/kg、約100nmol/kg〜約300nmol/kg、約100nmol/kg〜約200nmol/kg、約200nmol/kg〜約500nmol/kg、約200nmol/kg〜約400nmol/kg、約200nmol/kg〜約300nmol/kg、約300nmol/kg〜約500nmol/kg、約300nmol/kg〜約400nmol/kg、約400nmol/kg〜約500nmol/kg、約1nmol/kg〜約50nmol/kg、約1nmol/kg〜約40nmol/kg、約1nmol/kg〜約30nmol/kg、約1nmol/kg〜約20nmol/kg、約1nmol/kg〜約10nmol/kg、約1nmol/kg〜約5nmol/kg、約1nmol/kg〜約4nmol/kg、約1nmol/kg〜約3nmol/kg、約1nmol/kg〜約2nmol/kg、約2nmol/kg〜約5nmol/kg、約2nmol/kg〜約4nmol/kg、約2nmol/kg〜約3nmol/kg、約3nmol/kg〜約5nmol/kg、又は約3nmol/kg〜約4nmol/kgの範囲の用量で静脈投与される。
好ましくは、本発明のコンジュゲートは、約0.001nmol〜約10nmol、約0.001nmol〜約5nmol、約0.001nmol〜約3nmol、約0.001nmol〜約2nmol、約0.001nmol〜約1nmol、約0.001nmol〜約0.5nmol、約0.001nmol〜約0.3nmol、約0.001nmol〜約0.2nmol、約0.001nmol〜約0.1nmol、約0.001nmol〜約0.05nmol、約0.001nmol〜約0.03nmol、約0.001nmol〜約0.02nmol、約0.001nmol〜約0.01nmol、約0.001nmol〜約0.005nmol、約0.001nmol〜約0.003nmol、約0.001nmol〜約0.002nmol、約0.002nmol〜約10nmol、約0.002nmol〜約5nmol、約0.002nmol〜約3nmol、約0.002nmol〜約2nmol、約0.002nmol〜約1nmol、0.002nmol〜約0.5nmol、約0.002nmol〜約0.3nmol、約0.002nmol〜約0.2nmol、約0.002nmol〜約0.1nmol、約0.002nmol〜約0.05nmol、約0.002nmol〜約0.03nmol、約0.002nmol〜約0.02nmol、約0.002nmol〜約0.01nmol、約0.002nmol〜約0.005nmol、約0.002nmol〜約0.003nmol、約0.003nmol〜約10nmol、約0.003nmol〜約5nmol、約0.003nmol〜約3nmol、約0.003nmol〜約2nmol、約0.003nmol〜約1nmol、0.003nmol〜約0.5nmol、約0.003nmol〜約0.3nmol、約0.003nmol〜約0.2nmol、約0.003nmol〜約0.1nmol、約0.003nmol〜約0.05nmol、約0.003nmol〜約0.03nmol、約0.003nmol〜約0.02nmol、約0.003nmol〜約0.01nmol、約0.003nmol〜約0.005nmol、約0.005nmol〜約10nmol、約0.005nmol〜約5nmol、約0.005nmol〜約3nmol、約0.005nmol〜約2nmol、約0.005nmol〜約1nmol、0.005nmol〜約0.5nmol、約0.005nmol〜約0.3nmol、約0.005nmol〜約0.2nmol、約0.005nmol〜約0.1nmol、約0.005nmol〜約0.05nmol、約0.005nmol〜約0.03nmol、約0.005nmol〜約0.02nmol、約0.005nmol〜約0.01nmol、約0.01nmol〜約10nmol、約0.01nmol〜約5nmol、約0.01nmol〜約3nmol、約0.01nmol〜約2nmol、約0.01nmol〜約1nmol、約0.01nmol〜約0.5nmol、約0.01nmol〜約0.3nmol、約0.01nmol〜約0.2nmol、約0.01nmol〜約0.1nmol、約0.01nmol〜約0.05nmol、約0.01nmol〜約0.03nmol、約0.01nmol〜約0.02nmol、約0.02nmol〜約10nmol、約0.02nmol〜約5nmol、約0.02nmol〜約3nmol、約0.02nmol〜約2nmol、約0.02nmol〜約1nmol、約0.02nmol〜約0.5nmol、約0.02nmol〜約0.3nmol、約0.02nmol〜約0.2nmol、約0.02nmol〜約0.1nmol、約0.02nmol〜約0.05nmol、約0.02nmol〜約0.03nmol、約0.03nmol〜約10nmol、約0.03nmol〜約5nmol、約0.03nmol〜約3nmol、約0.03nmol〜約2nmol、約0.03nmol〜約1nmol、約0.03nmol〜約0.5nmol、約0.03nmol〜約0.3nmol、約0.03nmol〜約0.2nmol、約0.03nmol〜約0.1nmol、約0.03nmol〜約0.05nmol、約0.05nmol〜約10nmol、約0.05nmol〜約5nmol、約0.05nmol〜約3nmol、約0.05nmol〜約2nmol、約0.05nmol〜約1nmol、約0.05nmol〜約0.5nmol、約0.05nmol〜約0.3nmol、約0.05nmol〜約0.2nmol、約0.05nmol〜約0.1nmol、約0.1nmol〜約10nmol、約0.1nmol〜約5nmol、約0.1nmol〜約3nmol、約0.1nmol〜約2nmol、約0.1nmol〜約1nmol、約0.1nmol〜約0.5nmol、約0.1nmol〜約0.3nmol、約0.1nmol〜約0.2nmol、約0.2nmol〜約10nmol、約0.2nmol〜約5nmol、約0.2nmol〜約3nmol、約0.2nmol〜約2nmol、約0.2nmol〜約1nmol、約0.2nmol〜約0.5nmol、約0.2nmol〜約0.3nmol、約0.3nmol〜約10nmol、約0.3nmol〜約5nmol、約0.3nmol〜約3nmol、約0.3nmol〜約2nmol、約0.3nmol〜約1nmol、約0.3nmol〜約0.5nmol、約0.5nmol〜約10nmol、約0.5nmol〜約5nmol、約0.5nmol〜約3nmol、約0.5nmol〜約2nmol、約0.5nmol〜約1nmol、約1nmol〜約10nmol、約1nmol〜約5nmol、約1nmol〜約3nmol、約1nmol〜約2nmol、約2nmol〜約10nmol、約2nmol〜約5nmol、約2nmol〜約3nmol、約3nmol〜約10nmol、約3nmol〜約5nmol、又は約5nmol〜約10nmolの範囲の用量で頭蓋内に又は浸透圧ポンプにより投与される。
より好ましくは、本発明のコンジュゲートは、浸透圧ポンプにより投与される場合、約3nmolの1日用量で投与される。
更なる調剤方法を、作用期間を制御するのに利用することができる。制御放出調製物は、本発明のコンジュゲートをコンジュゲートする、複合体化する(complex)又は吸着させるのにポリマーを使用することにより得ることができる。制御送達は、放出を制御するために適切な巨大分子(例えばポリエステル、ポリアミノカルボキシメチルセルロース及び硫酸プロタミン)及び巨大分子の濃度、並びに組み込み方法を選択することにより行うことができる。制御放出調製物により作用期間を制御するための可能な別の方法は、コンジュゲートをポリエステル、ポリアミノ酸、ヒドロゲル、ポリ(乳酸)又はエチレン酢酸ビニルコポリマー等のポリマー物質の粒子に組み込むことである。
本発明のコンジュゲート、及び上記コンジュゲート内に含まれるペプチド又はタンパク質を血漿タンパク質との結合から保護するためには、コンジュゲートが、例えばコアセルベーション技法により若しくは界面重合により調製されたマイクロカプセル、例えばそれぞれヒドロキシメチルセルロース若しくはゼラチン−マイクロカプセル及びポリ(メチルメタクリレート(methymethacrylate))マイクロカプセルに、又はコロイド薬物送達システム、例えばリポソーム、アルブミンミクロスフェア、マイクロエマルション、ナノ粒子及びナノカプセルに、又はマクロエマルションに封入されているのが好ましい。このような教示はこれまでに説明されている[53]。
本発明のコンジュゲートは、巨大分子の複合体、ナノカプセル、ミクロスフェア又はビーズ、メソ粒子(meso-particles)の形態の合成ポリマー又は天然ポリマー等の標的化可能な薬物送達システム、及び水中油型エマルション、ミセル、混合ミセル、リポソーム及び再封(resealed)赤血球を含む脂質ベースのシステムに使用するのに十分に適している。これらのシステムはまとめて、コロイド薬物送達システムとして知られている。通常、分散したコンジュゲートを含有するこのようなコロイド粒子の直径は約50nm〜2μmである。このコロイド粒子のサイズにより、コロイド粒子を注射等により静脈投与するか、又はエアロゾルとして投与することができる。コロイドシステムの調製に使用される物質(例えばアルブミン、エチルセルロース、カゼイン、ゼラチン、レシチン、リン脂質及びダイズ油)は通常、濾過滅菌により滅菌可能であり、非毒性でかつ生分解性である。重合コロイドシステムはマイクロ封入のコアセルベーションと同様のプロセスにより調製される。標的化送達システム−封入コンジュゲートを必要に応じて他の化合物を含む製剤、及び生理学的に許容可能な水性媒体、例えば生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水等に加えることができる。
例示的な実施形態では、本発明のコンジュゲートは標的化送達システムとして使用されるリポソームの構成要素である。リン脂質は水性媒体に徐々に分散させると、膨張し、水和して、脂質二重層を隔てる水性媒体層を備える多層の同心円状の二重層小胞を自然形成する。このようなシステムは通常、多層リポソーム又は多層小胞(MLV)と称され、直径が約100nm〜約4μmの範囲である。MLVを超音波分解すると、直径が約20nm〜約50nmの範囲である小単層小胞(SUV)が形成され、SUVのコアには水溶液が含有されている。
リポソーム作製に有用な脂質の例としては、ホスファチジル化合物、例えばホスファチジルグリセロール、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン及びホスファチジルエタノールアミンが挙げられる。ジアシルホスファチジルグリセロール(脂質部分が14個〜18個の炭素原子、特に16個〜18個の炭素原子を含み、飽和状態である)が特に有用である。例示的なリン脂質には、卵黄ホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン及びジステアロイルホスファチジルコリンが含まれる。
第6の態様では、本発明のコンジュゲートは診断用試薬として有用であり得る。例えば、標識化された化合物を、炎症を有する疑いのある患者において炎症又は腫瘍転移の領域を特定するのに使用することができる。この使用に関して、化合物を125I、14C又はトリチウムで標識化することができる。
第7の態様では、本発明は薬剤(すなわち医薬組成物)の製造のための本発明の送達システム又はコンジュゲートの使用に関する。医薬組成物を、人間医学及び獣医学それぞれにおいてヒト又は動物を治療するのに使用することができる。
第8の態様では、本発明は、細胞に化合物(d)を送達する方法であって、
(a)細胞を準備する工程と、
(b)本発明のコンジュゲートを上記細胞に、該細胞により該コンジュゲートが内部移行され、それにより化合物(d)が該細胞に送達される条件下で接触させる工程と、
を含む、細胞に化合物(d)を送達する方法に関する。一実施形態では、細胞は単離細胞又は培養細胞である。
好ましくは、細胞は真核細胞、無脊椎動物細胞、脊椎動物細胞、線形動物細胞、真菌細胞、アスペルギルス属の細胞、酵母細胞、サッカロミセス属(Sacchromyces)細胞、ピチア属の細胞、昆虫細胞、Sf9細胞、動物細胞、非ヒト動物細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、哺乳動物細胞、非ヒト哺乳動物細胞、霊長類細胞、非ヒト霊長類細胞、ヒト細胞又は植物細胞である。好ましい実施形態では、細胞に化合物(d)を送達する方法により、細胞における遺伝子発現及び/又はタンパク質生成の増減がもたらされる。
特に好ましい実施形態では、細胞に化合物(d)を送達する方法は、
(a)細胞を準備する工程と、
(b)本発明のコンジュゲートを上記細胞に、該細胞により該コンジュゲートが内部移行され、それにより化合物(d)が送達される条件下で接触させる工程であって、上記細胞の遺伝子発現が変更され(すなわち増大又は低減し)かつ/又は上記細胞におけるタンパク質生成が変更される(すなわち増大又は低減する)、接触させる工程とを含む。これにより、本発明の送達システム又はコンジュゲートを用いて細胞における遺伝子発現及び/又はタンパク質生成を変更する方法も提供される。好ましくは、細胞は単離細胞又は培養細胞である。より好ましくは、細胞は、組換え遺伝子発現、タンパク質生成、及び/又は薬物、小分子若しくは生体分子のスクリーニングに用いられる単離細胞又は培養細胞である。好ましくは、単離細胞又は培養細胞は、真核細胞、無脊椎動物細胞、脊椎動物細胞、線形動物細胞、真菌細胞、アスペルギルス属の細胞、酵母細胞、サッカロミセス属の細胞、ピチア属の細胞、昆虫細胞、昆虫細胞、動物細胞、非ヒト動物細胞、CHO細胞、哺乳動物細胞、非ヒト哺乳動物細胞、霊長類細胞、非ヒト霊長類細胞、ヒト細胞又は植物細胞である。
第9の態様では、本発明は、生物に化合物(d)を送達する方法であって、
(a)十分量の本発明のコンジュゲートを患者に投与し、それにより化合物(d)が生物に送達される、投与する工程を含む、生物に化合物(d)を送達する方法に関する。
好ましくは、生物は動物、哺乳動物、ヒト又は植物である。好ましい実施形態では、生物に化合物(d)を送達する方法により、生物の細胞における遺伝子発現及び/又はタンパク質生成の増減がもたらされる。別の好ましい実施形態では、生物に化合物(d)を送達する方法により、生物において免疫の増大又は免疫応答の増大がもたらされる。
第10の態様では、本発明は、患者に化合物(d)を送達する方法であって、
(a)十分量の本発明のコンジュゲートを患者に投与し、それにより化合物(d)が患者に送達される、投与する工程を含む、生物に化合物(d)を送達する方法に関する。
本明細書で使用される場合、「患者」は障害、疾患又は病態を患う、及び/又はその治療を受ける生物を表す。患者は任意の動物であり得るが、好ましくは哺乳動物、例えばウシ、ウマ、マウス、ラット、ネコ、イヌ、ブタ、ヤギ、ヒツジ、ニワトリ又は霊長類である。好ましい実施形態では、患者はヒトである。好ましくは、患者は動物、非ヒト動物、哺乳動物、非ヒト哺乳動物又はヒトである。より好ましくは、患者は、増大した、低減した、不十分な、異常な又は望ましくない標的遺伝子発現又はタンパク質生成により媒介される障害、疾患又は病態を患う、及び/又はその治療を受けるヒトである。別の実施形態では、患者は免疫の低下、不十分な免疫、又は免疫の喪失により媒介される障害、疾患又は病態を患う、及び/又はその治療を受ける。
好ましい実施形態では、患者に化合物(d)を送達する方法は、十分量の
(a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、
(b)小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、
(c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、
(d)少なくとも1つの化合物(d)と、
を含む、それから本質的になる、又はそれからなる、コンジュゲートを患者に投与する工程であって、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で互いに結合し、コンジュゲートが任意で核局在化シグナルを含む、投与する工程と、それにより
患者に化合物(d)を送達する工程と、
を含む。
好ましくは、本発明による方法を用いて患者に送達される化合物(d)はsiRNAである。
更なる態様では、本発明は少なくとも1つの化合物(d)の送達により予防又は治療することができる疾患の治療及び予防に使用される本発明のコンジュゲートに関する。
「疾患」は、生物が恒常性を維持できず、疾患が緩和されなければ、生物の健康が悪化し始めるか、又は悪化し続ける生物の健康状態である。
RNAi媒介性のサイレンシングは化合物(d)としてsiRNAを含む本発明によるコンジュゲートを投与した後、数日間持続することが期待されるので、多くの場合1日につき1回未満の頻度で、又は場合によっては治療計画全体を通して1回だけ本発明のコンジュゲートを投与することが可能である。例えば、一部のがん細胞の治療が単回ボーラス投与により媒介され得る一方、慢性ウイルス感染では、規則的な、例えば1週間に1回又は1ヶ月に1回の投与が要求され得る。
本発明は、全ての細胞内で遍在的に起こる内因性プロセスを用いることにより、生物学的に活性のある巨大分子、核酸又は特にペプチド等の化合物を、培養物中の又は生物内の細胞へと効果的に送達することができるコンジュゲートを提供する。
本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の様々な修正形態及び変更形態が当業者にとって明らかであろう。本発明は特定の好ましい実施形態に関連して説明されているが、クレームされる発明がこのような特定の実施形態に過度に限定されないものとすることを理解されたい。実際に、関連分野の当業者にとって明らかである、本発明を実施するための記載の様式の様々な修正形態が本発明に包含されることが意図される。
これより本発明を以下の実施例を参照して説明する。これらの実施例は例示目的のみで提示され、本発明がこれらの実施例に限定されるとは解釈されず、むしろ本明細書で提示される教示により明らかになるあらゆる変更形態を包含すると解釈されるものとする。
本明細書で使用される略語には、キログラム(kg)、ミリグラム(mg)、ミリリットル(mL)、マイクロリットル(μL)、モーラー(M)、ミリモーラー(mM)、マイクロモーラー(μM)、マイクロモル(μmol)、ナノモル(nmol)、時間(h)、キロダルトン(kDa)、セルシウス度(℃)、分(min)、ミリメートル(mm)、ミクロン(μm)、ナノメートル(nm)、アミノ酸(aa)、野生型(wt)、重力(g)及び腹腔内(i.p.)が含まれる。
実施例1:DARE(商標)送達システムの送達モジュールの合成、及びモジュール−siRNAコンジュゲートのDARE(商標)−R−CX(図2、DARE(商標)2.01)及びDARE(商標)−R−AK−CX(DARE(商標)Delivery Vehicle Design 2.03)の調製
(i)送達モジュール(b)及び送達モジュール(c)を含有する結合分子の合成:
2つの(「モジュール(b)+モジュール(c)」+リンカー)分子:HN−C(NPyS)(S−G)(DprAoa)(S−G)NASSSRSGLDDINPTVLLKERSTEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」官能基が配列番号177(CX1)を含むアミノ酸配列を含むヒトCOX2ペプチドにより与えられる)及びHN−C(NPyS)(S−G)(DprAoa)(S−G)NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」が配列番号244(CX2a)を含む)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により商業的に合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相高速液体クロマトグラフィ(HPLC)により純度が95%を超えるまで精製する。構成単位としてBoc−Cys(NPys)−OH(Bachem、製品番号A−2825)を用いて活性化システイン残基を導入する。Fmoc−Dpr(Boc−Aoa)−OH(Novabiochem、製品番号04−12−1185)を用いて、N−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基を導入する。精製ペプチドの品質管理(QC)を、アミノ酸分析、エレクトロスプレー質量分析(ESMS)及び分析逆相HPLCにより行う。
(ii)モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びにリンカーを含む送達担体の合成:
モジュール(a)を調製するために、組換えリシン毒素Bサブユニット(配列番号124を含むリシンB、Vector Laboratories, Inc.からカタログ番号L−1290で商業的に得られ、又は組換えにより調製され、0.08%アジ化ナトリウムと50mMの2−メルカプトエタノールとを含有する、10mMのリン酸ナトリウム水溶液、0.15MのNaCl(pH7.5)における1mg/mL溶液として供給又は調製される)に、50mMの新たな2−メルカプトエタノールを添加し、室温(RT)で1時間インキュベートして、C末端から4位にあるCys残基を完全に完全還元型にする。それから溶液を分子量カットオフ値10kDa、容量0.5mL〜3mLのSlide−A−Lyzer透析カセット(Pierce、番号66380)において10mMの脱気したリン酸ナトリウムバッファー、150mMのNaCl(pH7.5)に対して透析する。室温で各2時間2回の透析を行った後、4℃で一晩最後の透析を行った。リシンBを含有する溶液を1.1モル当量の上記の実施例1(i)のモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する結合分子を含有するリン酸緩衝生理食塩水(PBS)溶液と窒素下で室温で一晩反応させる。それから所望の担体(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c))を、流速1mL/分で50mMのリン酸二水素ナトリウムバッファー、100mMのNaCl、2μMのEDTA(pH5.0)で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用(prep grade)カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)を用いて分取ゲル濾過(サイズ排除クロマトグラフィ(SEC))により精製する。所望の担体ピークの同定は、実施例1(i)のリシンB及びリンカー−ペプチドエンティティを用いてSECカラムを較正することにより可能となる。生成物をESMSにより、及びネイティブゲル電気泳動(native gel electrophoresis)により分析し、リシンB及びリンカー−ペプチドと比較する。
(iii)送達物化合物(d)(siRNA)の調製:
19ヌクレオチド長の二本鎖領域と、各鎖の3’末端に突出し、グリセルアルデヒド3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ(GAPDH)を標的とする、2つのヌクレオチドとを有する、2つの21mer鎖から構成される二本鎖RNA分子(ここではセンス鎖がCCAuCUUCCAGGAGCgAGAuu(配列番号248)(ここで、小文字のu又はgは2’−O−Me−修飾ヌクレオチドを表す)を含み、アンチセンス鎖がUCUCGCUCCUGgAAGAuGGdTdG(配列番号249)(ここで小文字のu又はgは2’−O−Me−修飾ヌクレオチドを表す)を含み、アンチセンス鎖がその3’末端に5’−ホスフェートとデオキシヌクレオチドとを有する(dNdN))を、センス鎖の5’末端が5’−(C6アミノリンカー)−ホスフェート−(C6−SS−C6スペーサー)−ホスフェート−Cy3により修飾されるように合成する。Cy3色素は蛍光による追跡を目的とし、ジスルフィド結合により、最終的に送達物を細胞の還元環境内で放出させることができる。一本鎖をQCのためにESMS及び分析HPLCにより分析した後、アニーリングを行った。脱塩処理した凍結乾燥siRNAを滅菌四ホウ酸ナトリウムバッファー(pH8.5)に溶解し、室温で3時間、10体積%のDMSOに溶解させた、10モル当量のアダプタ分子SFB(スクシンイミジル4−ホルミルベンゾエート、Thermo Scientific、カタログ番号22419)と反応させる。ベンズアルデヒド官能基(function)を有するsiRNAを、分子量カットオフ値3.5kDa、容量0.5mL〜3mLのSlide−A−Lyzer透析カセット(Pierce、番号66330)を用いた50mMのリン酸ナトリウム、100mMのNaCl、2μMのEDTA(pH5)に対する透析により単離する。室温で各2時間2回の透析を行った後、4℃で一晩3回目の透析を行う。最終的な溶液を、小型限外濾過セルを用いておよそ1mLの最終体積まで濃縮する。アダプタ修飾siRNAのQCをESMS及び分析HPLCにより行う。少量のサンプルを一定量、バッファー(pH5)中で過剰量のCascade Blueヒドラジド(Molecular Probes、カタログ番号C−687)との反応により、アルデヒド部分の存在に関して分析し、エタノール沈殿により脱塩処理して、多波長検出(RNAに関しては260nm、Cascade Blueに関しては399nm及びCy3に関しては550nm)を用いたMonoQカラム(GE Healthcare)上でのネイティブアニオン交換HPLCにより分析する。
(iv)送達物(化合物(d))と送達担体(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c)及びリンカー)とのカップリング:
上記の実施例1(ii)の担体を、およそ等モル量の上記の実施例1(iii)のアダプタ−siRNA構成要素(送達物)と混合し、室温で数時間維持した。所望のコンジュゲートを、滅菌PBS(pH7.4)により1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)上での分取SECにより精製する。カラム溶出液を260nm及び550nmでモニタリングする。カラムの較正を行った後に、個々の反応構成要素を用いて予備精製を行う。コンジュゲートを含有するこれらの画分を合わせて、限外濾過(Amicon装置)により濃縮し、最終濃縮物を4℃で保存する。QCをネイティブゲル電気泳動及びSuperdex 75 10/300 GLカラム(GE Healthcare、商品番号17−5174−01)上での分析SECにより行う。
DARE(商標)構築物がともに(ほとんどの場合、2つのジスルフィド結合により)共有結合した幾つかの構成要素を含み、かつポリペプチド及び送達物分子を含むため、これらをMALDI−TOF又はESMS等の標準的なMS技法を用いて分子量により単一のエンティティとして特徴付けることは困難であり得る。PAGE又はゲル濾過による特徴づけにより、確実にその均一性の一般的指標が与えられ、それにより単離した分子が期待される構成要素部分を全て含むことが確認されるが、DARE(商標)構築物をジチオスレイトール(DTT)又はトリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)等の還元剤とインキュベートし、接近可能なジスルフィド結合を全て切断するのが好ましい。これにより、2つのジスルフィド(S−S)結合の場合に3つの分子が生成し、これはイオン対逆相HPLC(UPLC)により分離し、またESMSにより特徴付けることができる。必要に応じて、個々の構成要素をMS−MSによりシークエンシングしてもよいが、ほとんどの場合、構成要素の測定質量が期待(算出)質量に適合させるのに十分であるとする。
また、少量の生成物を一定量、ジチオスレイトール(DTT)で処理し、2つの接近可能なジスルフィド結合を還元して、3つの反応生成物(すなわち、リシンB、リンカー−ペプチド構築物+アダプタ、及びHS−(CH−OP(O)−O−Cy3−siRNA)を生成し、これをESMS及びPBSで溶出させるSuperdex 75 10/300 GLカラムを用いる分析SECにより分析する。
本実施例に記載のアプローチを用いて、他の送達物、例えば二本鎖DNA、一本鎖miRNAアンタゴニスト(アンタゴmir(antagomir))、アンチセンスオリゴヌクレオチド等を本発明の送達担体(すなわち(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c)))に結合させることができることは当業者にとって明らかであろう。一本鎖送達物を3’末端で結合させるのが有益であり得る。3’修飾された一本鎖は当業者にとって標準的な手順により作製される。
実施例1に記載のようなコンジュゲートDARE(商標)−R−AK−CXの詳細図をCy3を有しないDARE(商標)−R−AK−CX/2.03として図2Aに、またCy3を有するDARE(商標)−R−AK−CX/2.03として図2Bに示す。
実施例2:DARE(登録商標)送達モジュールの合成及び送達siRNAコンジュゲートDARE(商標)−R−CXpeg(DARE(商標)Delivery Vehicle Design 2.0)の調製
(i)モジュール及びモジュール(c)を含有する結合分子の合成:
モジュール(b)+モジュール(c)+リンカーペプチドHN−C(NPyS)(dPEG12)(DprAoa)(dPEG12)NASSSRSGLDDINPTVLLKERSTEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」官能基が配列番号177(CXpeg)を含むアミノ酸配列を含むヒトCOX2ペプチドにより与えられる)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により商業的に合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。構成単位としてBoc−Cys(NPys)−OH(Bachem、製品番号A−2825)を用いて活性化システイン残基を導入する。Fmoc−Dpr(Boc−Aoa)−OH(Novabiochem、製品番号04−12−1185)を用いて、N−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基を導入する。dPEG12を、Fmoc−dPEG12酸(Quanta BioDesign、製品番号10283)を用いて導入する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(ii)送達担体(リンカー+モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c))の合成:
リシンBからの送達担体及び上記の実施例2(i)のリンカー−ペプチドの合成は上記の1(ii)に記載されている。簡潔にいうと、リシンB(モジュール(a))を実施例1(ii)に記載のように調製した後、窒素下で室温で一晩、1.1モル当量の実施例2(i)の(リンカー−モジュール(c)−モジュール(b))生成物を含有するPBS溶液と反応させる。送達担体(モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)、並びにリンカー)を上記の実施例1(ii)に記載のように精製及び分析する。
(iii)送達物siRNA(化合物(d))の調製:
送達物siRNA(化合物(d))を上記の実施例1(iii)に記載のように調製する。
(iv)化合物(d)と担体モジュールとのカップリング:
上記の実施例2(ii)及び実施例2(iii)の構成要素を合わせて、DARE(商標)−R−CXpegコンジュゲートを上記の実施例1(iv)に記載のように単離及び分析する。
実施例3:siRNA送達物を送達するモジュール(a)としてTet1ペプチドを有するDARE(商標)Delivery Vehicle Design 3.1の合成
本実施例はモジュール(a)として神経細胞標的化ペプチドTet1[65、66]を含むコンジュゲートの調製を説明する。Tet1タンパク質はニューロンを標的とし、破傷風毒素と同じ結合特徴を有する[65、66]。
(i)Tet1ペプチドベースのモジュール(a)の合成:
Tet1ペプチドHLNILSTLWKYR−(柔軟性リンカー)−C(配列番号250)(ここで柔軟性リンカーはGGG、SGSG又はSGSGSGである)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。精製ペプチドのQCをアミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(ii)モジュール(b)及びモジュール(c)を含有する結合分子の合成:
(モジュール(b)+モジュール(c)+リンカー)ペプチドHN−C(NPyS)(dPEG12)(DprAoa)(dPEG12)NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」を含むペプチドは配列番号244を含むアミノ酸配列を含む)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。構成単位としてBoc−Cys(NPys)−OH(Bachem、製品番号A−2825)を用いて活性化システイン残基を導入する。Fmoc−Dpr(Boc−Aoa)−OH(Novabiochem、製品番号04−12−1185)を用いて、N−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基を導入する。dPEG12を、Fmoc−dPEG12酸(Quanta BioDesign、製品番号10283)を用いて導入する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(iii)モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びにリンカーを含む送達担体の合成:
上記の実施例3(i)のモジュール(a)を100mMのリン酸ナトリウム、150mMのNaCl、2mMのEDTA(pH7.5)中に含有する溶液を、窒素下で室温で一晩、同じバッファー中に上記の実施例3(ii)のモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する1.1モル当量の結合分子を含有する溶液と反応させる。それから所望の担体を、流速1mL/分で100mMのリン酸二水素ナトリウムバッファー、100mMのNaCl、2μMのEDTA(pH5.0)で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)を用いた分取ゲル濾過(SEC)により調製する。所望の担体ピークの同定は、2つの個々の出発材料を用いてSECカラムを較正することにより可能となる。生成物をESMS、ネイティブゲル電気泳動及び分析逆相HPLCにより分析する。
(iv)送達物siRNA(化合物(d))の調製:
センス鎖の5’末端が5’−(C6アミノリンカー)−ホスフェート−(C6−SS−C6スペーサー)−ホスフェート−Cy3で修飾された、TuschlスタイルのsiRNA標的化GAPDHを、実施例1(iii)に記載のように合成、精製及び分析する。
(v)化合物(d)と送達担体とのカップリング:
上記の実施例3(iii)の送達担体を、およそ等モル量の上記の実施例3(iv)のアダプタ−siRNA構成要素(送達物)と混合し、室温で数時間維持した。所望のコンジュゲートを、滅菌PBS(pH7.4)により1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)上での分取SECにより精製する。カラム溶出液を260nm及び550nmでモニタリングする。カラムの較正を行った後に、個々の反応構成要素を用いて予備精製を行う。コンジュゲートを含有するこれらの画分を合わせて、限外濾過(Vivaspin装置)により濃縮し、最終濃縮物を4℃で保存する。QCをネイティブゲル電気泳動及びSuperdex 75 10/300 GLカラム(GE Healthcare、商品番号17−5174−01)上での分析SECにより行う。また、少量の生成物を一定量、DTTで処理し、2つの接近可能なジスルフィド結合を還元して、3つの反応生成物(すなわち、モジュール(a)、リンカー−ペプチド構築物+アダプタ、及びHS−(CH−OP(O)−O−Cy3−siRNA)を生成し、これをESMS、PBSで溶出させるSuperdex 75 10/300 GLカラムを用いる分析SEC、及び分析逆相HPLCにより分析する。
実施例4:モジュール(a)として一本鎖抗体とsiRNA送達物とを有するDARE(商標)Delivery Vehicle Design 3.2の合成
(i)モジュール(a)の合成:
C末端に更なるシステインを有する抗EGFR一本鎖抗体(配列番号251)を、固相Fmoc化学を用いて合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(ii)モジュール(b)及びモジュール(c)を含有する結合分子の合成:
(モジュール(b)+モジュール(c)+リンカー)ペプチドN−アセチル−C(NPyS)(dPEG12)(DprAoa)(dPEG12)NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」を含むペプチドは配列番号244を含むアミノ酸配列を含む)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。構成単位としてBoc−Cys(NPys)−OH(Bachem、製品番号A−2825)を用いて活性化システイン残基を導入する。Fmoc−Dpr(Boc−Aoa)−OH(Novabiochem、製品番号04−12−1185)を用いて、N−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基を導入する。dPEG12を、Fmoc−dPEG12酸(Quanta BioDesign、製品番号10283)を用いて導入する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(iii)モジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及びリンカーを含む送達担体の合成:
100mMのリン酸ナトリウム、150mMのNaCl、2mMのEDTA(pH7.5)中に上記の実施例4(i)のモジュール(a)を含有する溶液を、窒素下で室温で一晩、同じバッファー中に上記の実施例4(ii)のモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する1.1モル当量の結合分子を含有し、また両方の構成要素の溶解性を確保するのに十分なN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を含有する溶液と反応させる。それから所望の担体を、流速1mL/分で100mMのクエン酸バッファー、2μMのEDTA(pH6.0)で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)を用いて分取ゲル濾過(SEC)により精製する。所望の担体ピークの同定は、2つの個々の出発材料を用いてSECカラムを較正することにより可能となる。生成物をESMS、ネイティブゲル電気泳動及び分析逆相HPLCにより分析する。
(iv)送達物siRNA(化合物(d))の調製:
TuschlスタイルのsiRNA標的化GAPDHを、センス鎖の5’末端が5’−(C6アミノリンカー)−ホスフェート−(C6−SS−C6スペーサー)−ホスフェート−Cy3で修飾された、実施例1(iii)に記載のように合成、精製及び分析する。
(v)化合物(d)と送達担体とのカップリング:
上記の実施例4(iii)の担体を、およそ等モル量の上記の実施例4(iv)のアダプタ−siRNA(送達物)と混合し、室温で一晩維持する。所望のコンジュゲートを上記の実施例3(v)に記載のように精製及び分析する。少量の生成物を一定量、DTTで処理し、2つの接近可能なジスルフィド結合を還元して、3つの反応生成物、すなわちモジュール(a)、リンカー−ペプチド構築物+アダプタ、及びHS−(CH−OP(O)−O−Cy3−siRNAを生成する。これらをESMS、PBSで溶出させるSuperdex 75 10/300 GLカラムを用いる分析SEC、及び分析逆相HPLCにより分析する。
実施例5:非共有結合したsiRNA送達物を送達するためのDARE(商標)Delivery Vehicle Design 3.3aの合成
(i)モジュール(a)としてのアルデヒド修飾トランスフェリンの構築
ヒト血清トランスフェリン(配列番号252、Sigma,Invitrogen)を穏和な条件下で過ヨウ素酸ナトリウムと反応させ、d'Alessandro et al.[67]の公開プロトコルを用いて炭水化物部分上で反応性のアルデヒド官能基を生成する。ペルオキシダーゼヒドラジドとアルデヒド修飾トランスフェリンとのコンジュゲーションにより、抗トランスフェリン抗体と抗ペルオキシダーゼ抗体との両方により完全に認識可能なバイオコンジュゲートが得られることがこれまでに分かっている[67]。
(ii)モジュール(b)及びモジュール(c)を含有する分岐ペプチド部分を含む結合分子の合成
(モジュール(b)+モジュール(c)+リンカー)ペプチド構築物12−(アミノオキシ)ドデカノイル−(dPEG12)−bLys−(dPEG12)NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OHを含有するPEG(「モジュール(b)+モジュール(c)」を含むペプチドは配列番号244を含むアミノ酸配列を包含する)(また分岐リジン(bLys)残基の側鎖アミンは配列(dPEG12)Cys(NPys)を有する)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により商業的に合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。N末端の12−(アミノオキシ)ドデカノイル部分を12−(Boc−アミノオキシ)−ドデカン酸(Bachem、カタログ番号A−4720)を用いて導入する。dPEG12を、Fmoc−dPEG12酸(Quanta BioDesign、製品番号10283)を用いて導入する。分岐点のリジン残基を、Fmoc−Lys(ivDde)−OH(Merck Novabiochem、製品番号04−121193)構成単位を用いて導入する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(iii)N末端システインを有する遺伝子操作したDRBDの作製:
二本鎖RNA結合ドメイン(DRBD):FFMEELNTYRQKQGVVLKYQELPNSGPPHDRRFTFQVIIDGREFPEGEGRSKKEAKNAAAKLAVEILNKE(配列番号8)を、N末端のCys残基による組換え操作により遺伝的に生成するか(CFFMEELNTYRQKQGVVLKYQELPNSGPPHDRRFTFQVIIDGREFPEGEGRSKKEAKNAAAKLAVEILNKE(配列番号253))、又は代替的にC末端の更なるシステインにより、固相Fmocペプチド化学を用いて合成し(FFMEELNTYRQKQGVVLKYQELPNSGPPHDRRFTFQVIIDGREFPEGEGRSKKEAKNAAAKLAVEILNKEC(配列番号254))、標準的なやり方で脱保護して、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(iv)識別モジュール((b)及び(c))及びDRBDアダプタと結合した標的化モジュール(a)を含むsiRNA送達物結合構築物の調製:
上記の実施例5(i)のアルデヒド修飾トランスフェリンを初めに、pH6の脱気した100mMのクエン酸バッファー中で上記の実施例5(ii)のモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する2モル当量のアミノオキシ保持結合分子と反応させ、4℃で一晩維持する。所望の中間体を、滅菌PBS(pH7.4)により1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)上での分取SECにより調製する。それからこの中間体を、4℃のPBS中での一晩の反応におけるCys(NPys)残基とのジスルフィド交換により、上記の実施例5(iii)のN末端システインを含有するDRBDにコンジュゲートさせる。所望の送達物結合モダリティ(modality)を、滅菌PBS(pH7.4)により1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 200調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1069−01)上での分取SECにより精製する。最後のQC分析を、ゲル電気泳動及びESMS、更にDTTによる構築物の切断及び2つの構成要素の分析により行う。
実施例6:非共有結合したdsDNA送達物を送達するためのDARE(商標) Delivery Vehicle Design 3.3bの合成
(i)モジュール(a)としてのアルデヒド修飾トランスフェリンの構築
ヒト血清トランスフェリン(配列番号252、Sigma,Invitrogen)を、穏和な条件下で過ヨウ素酸ナトリウムと反応させ、d'Alessandro et al.[67]の公開プロトコルを用いて炭水化物部分上で反応性のアルデヒド官能基を生成する。ペルオキシダーゼヒドラジドとアルデヒド修飾トランスフェリンとのコンジュゲーションにより、抗トランスフェリン抗体と抗ペルオキシダーゼ抗体との両方により完全に認識可能なバイオコンジュゲートが得られることがこれまでに分かっている[67]。
(ii)モジュール(b)及びモジュール(c)を含有する分岐ペプチド部分を含む結合分子の合成
(モジュール(b)+モジュール(c)+リンカー)ペプチド構築物12−(アミノオキシ)ドデカノイル−(dPEG12)−bLys−(dPEG12)NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OHを含有するPEG(「モジュール(b)+モジュール(c)」を含むペプチドは配列番号244を含むアミノ酸配列を包含する)(また分岐リジン(bLys)残基の側鎖アミンは配列(dPEG12)を有する)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。N末端の12−(アミノオキシ)ドデカノイル部分を12−(Boc−アミノオキシ)−ドデカン酸(Bachem、カタログ番号A−4720)を用いて導入する。dPEG12を、Fmoc−dPEG12酸(Quanta BioDesign、製品番号10283)を用いて導入する。分岐点のリジン残基を、Fmoc−Lys(ivDde)−OH(Merck Novabiochem、製品番号04−121193)構成単位を用いて導入する。精製ペプチドのQCを、アミノ酸分析、ESMS及び分析逆相HPLCにより行う。
(iii)識別モジュール((b)及び(c))及びリンカーと結合した標的化モジュール(a)を含むアリールヒドラジン含有構築物の調製:
上記の実施例6(i)のアルデヒド修飾トランスフェリンを初めに、pH6の脱気した100mMのクエン酸バッファー中で上記の実施例6(ii)のモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する2モル当量のアミノオキシ保持結合分子と反応させ、4℃で一晩維持する。所望の中間体を、滅菌PBS(pH7.4)により1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)上での分取SECにより精製する。それからこの中間体のdPEG12上の第1級アミノ基を、100mMのHepes、150mMのNaCl(pH8.0)中の4モル当量のスルホスクシンイミジル6−ヒドラジンニコチン酸アセトンヒドラゾン(スルホ−S−HyNic、スルホ−SANH、SoluLink、製品番号S−1011−010)と室温で2時間反応させ、アセトンヒドラゾンとして保護されたアリールヒドラジン官能基を導入する。それから活性化構築物をVivaspin 2ポリエーテルスルホン(PES)限外濾過スピンカラム(分子量カットオフ値 5kDa、Sartorius Stedim Biotech、商品番号VS0211)を用いて脱塩処理し、100mMのクエン酸バッファー(pH6.0)にバッファーを交換する。
(iv)N末端にSV40 NLSを有する、ヒト高移動度群タンパク質HMGB2(DDBP)に由来する芳香族アルデヒド修飾アダプタ分子の合成
SV40NLS−HMGB2186をSloots et al.[68](その全体が参照により本明細書に援用される)の公開プロトコルを用いて大腸菌で発現させる。精製タンパク質を室温で2時間、100mMのクエン酸バッファー(pH6.0)中で2モル当量のMTFB(SoluLink、製品番号S−1035)と反応させ、これによりシステインチオールが(PEG)スペーサーを介して4−ホルミルベンズアミド部分で官能基化される。それから所望の活性化構築物を、Vivaspin 2ポリエーテルスルホン(PES)限外濾過スピンカラム(分子量カットオフ値 5kDa、Sartorius Stedim Biotech、商品番号VS0211)を用いて脱塩処理し、100mMのクエン酸バッファー(pH6.0)を用いて洗浄する。
(v)識別モジュール(b)及び識別モジュール(c)と、NLSタグ付きDDBPアダプタとに結合するモジュール(a)を含むdsDNA送達物結合送達構築物の合成
上記の実施例6(iii)のアリールヒドラジン修飾された標的化及び識別構築物を100mMのクエン酸バッファー(pH6.0)中で、等モル量の上記の実施例6(iv)のアルデヒド修飾アダプタ構築物と混合し、室温で一晩インキュベートして、安定したビス−アリールヒドラゾン結合により2つの構成要素を連結させる。所望のdsDNA送達物結合送達構築物を、滅菌PBS(pH7.4)により1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 200調製用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1069−01)上での分取SECにより精製する。最終的なQC分析をゲル電気泳動により行う。
(vi)dsDNA送達物を有するdsDNA送達物結合送達構築物による充填
上記の実施例6(v)のdsDNA送達物結合送達構築物をPBS(pH7.4)中でdsDNA(例えば転写因子デコイ)と混合し、室温で30分間インキュベートする。結合することができるdsDNAの量は配列の長さによって変わり、滴定実験及びPAGEによる反応のモニタリングにより求めることができる。最終的なDARE(商標)構築物を分取ゲル上で又はイオン交換HPLCにより精製する。
任意的な生分解性ジスルフィド結合を、第1級アミンを修飾するための芳香族アルデヒド含有エンティティとして、例えばS−SS−4FB(SoluLink、製品番号S−1037−010)を使用することにより、標的化又は識別構成要素とDDBPアダプタとを共有結合的に連結させるヒドラゾンリンカー断片に含有させることもできる。
実施例7:培養した哺乳動物細胞中でのsiRNA誘導性のサイレンシングを誘発するための本発明の標的化送達担体−送達物コンジュゲートの使用
(i)タンパク質モジュール蛍光標識化
顕微鏡検査によりモジュール(a)単独、並びにモジュール(b)及びモジュール(c)を伴うモジュール(a)の細胞内輸送(trafficking)をモニタリングするために、ペプチド又はタンパク質のモジュール(a)を蛍光色素で標識化することができる。例えば、リシンBを、製造業者のプロトコルに従ってCy3 Maleimide Monoreactive色素(GE Healthcare、PA23031)で標識化する。簡潔にいうと、1mg/mLの完全長リシンB−サブユニット(Vector Laboratories)を1mMのEDTAを添加したPBSに対して透析する。リシンB上の末端スルフヒドリル基は100×モル過剰量のTCEPによる還元により利用可能となる。バイアルを窒素ガスでフラッシングし、蓋を閉じる。サンプルを十分に混合し、室温で10分間インキュベートする。1mgのタンパク質の標識に十分な一定量のCy3 maleimide monofunctional色素を無水ジメチルホルムアミドに溶解する。バイアルを窒素ガスでフラッシングし、蓋を閉じる。サンプルを十分に混合し、室温で2時間インキュベートし、30分毎に混合する。反応を4℃で一晩放置する。遊離色素からのリシンBの分離をPBSに対する多段階透析により行う。552nm及び280nmでのサンプルの吸光を分光光度計で読み取り、最終的な色素/タンパク質又は色素/ペプチド比を算出する。
(ii)色素で標識化したモジュール(a)+モジュール(b)構築物の調製
リシンBサブユニット(配列番号124、モジュール(a))をCy3 NHSエステルで標識化し、それからジスルフィド結合により遊離C末端を有するKDELペプチド(配列番号160)を含むモジュール(b)と結合させる。簡潔にいうと、50mMの2−メルカプトエタノール(2−ME)を含有するPBS中で1mg/mLの完全長リシンBサブユニット(Vector Laboratories)0.5mLを脱塩処理し、それからVivaspin 2ポリエーテルスルホン(PES)限外濾過スピンカラム(分子量カットオフ値 5kDa、Sartorius Stedim Biotech、商品番号VS0211)を用いて、5mMのラクトースを含有する滅菌した100mMの四ホウ酸ナトリウムバッファー(pH8.5)にバッファーを交換し、それから空気中で撹拌し、二量体化することにより、続く反応においてチオールが潜在的にCy3 NHSエステルと反応するのを防ぐ。それからリシンB二量体を、10℃で3時間、25μLの純粋なDMSO中に溶解した4モル当量(リシンBモノマーに対して)のCy3 NHSエステル(GE Healthcare、カタログ番号PA13101)との反応により蛍光標識化する。それから該溶液をVivaspin 2 PES(5kDa 分子量カットオフ値)スピンカラム上で脱塩処理し、5mMのラクトースと1mMのEDTA(pH7)とを含有するPBSに移す。Cy3で標識化したリシンB二量体を新たな50mMの2−MEで還元し、室温で1時間インキュベートする。Cy3で標識化したリシンBをVivaspin 2 PES(5kDa 分子量カットオフ値)スピンカラムを用いて回収し、バッファーを5mMのラクトースと1mMのEDTA(pH7)とを含有する脱気PBSに交換し、それから標準的な固相Fmocペプチド化学により調製した1.1モル当量のモジュール(b)ペプチド、HN−Cys(NPys)−(SG)−KDEL−OHとアルゴン雰囲気下で10℃で一晩反応させる。色素で標識化したモジュール(a)+モジュール(b)構築物をゲル電気泳動により精製する。
(iii)培養細胞におけるDARE(商標)モジュールの細胞内識別のモニタリング
以下のモジュール及びコンジュゲートをモニタリングする:
上記の実施例7(i)に記載のようにCy3で蛍光標識化したリシンB(モジュール(a))、
上記の実施例7(ii)に記載のように調製し、かつCy3で蛍光標識化したリシンB(モジュール(a))(C末端に結合したKDEL配列(配列番号160、モジュール(b))を含む)、
上記の実施例7(ii)に記載のようにCy3で蛍光標識化したリシンB(モジュール(a))(実施例1(i)及び実施例1(ii)に記載のようにモジュール(b)及びモジュール(c)を含む)、
実施例1に記載のようにsiRNA分子とコンジュゲートしたリシンB(モジュール(a))(モジュール(b)及びモジュール(c)を含む)、ここでsiRNAは、
特異的でGAPDHを標的とする、又は
非特異的でホタルルシフェラーゼfLucを含む:
センス:5’−CUUACgCUGAGuACUUCGAuu−3’(配列番号255)、及び
アンチセンス:5’−UCGAAGUACUCAgCGUAAgdTdG−3’(配列番号256)
(ここで小文字u又はgは2’−O−Me−修飾ヌクレオチドを表し、アンチセンス鎖はその3’末端に5’−ホスフェートと2つのデオキシヌクレオチドとを有する(dTdT))である。
HeLa細胞(ヒト)、U2−OS細胞(ヒト)及びNIH−3T3細胞(ネズミ)を、それぞれ標準的な条件下で4mMのグルタミン(Invitrogen)と10%ウシ胎児血清(Invitrogen)とを添加したダルベッコ変性イーグル培地(DMEM)を用いて顕微鏡検査に好適なコラーゲンでコーティングした384ウェルプレート(Aurora Biotechnologies)上で成長させる。DARE(商標)モジュール及びコンジュゲートの内部移行及び細胞内輸送をモニタリングするために、細胞を1μg/mL〜100μg/mLの範囲の蛍光標識化したモジュール/コンジュゲートで氷上で30分間処理し、続いて冷培地で2回〜3回の洗浄工程を行った後、30分から数時間(例えば0.5時間、1時間、2時間、4時間、6時間、8時間、16時間)及び数日(例えば1日、2日、3日、4日、5日、6日、7日)までの様々な期間、37℃まで温める。代替的に細胞を、先の氷上での結合及び洗浄工程を行わず、指定期間、37℃で同量のモジュール/コンジュゲートとインキュベートする。指定時間で、細胞をPBSで5回洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで45分間固定する。細胞膜を、室温で最大30分間、PBS中での0.1%〜0.2%のTriton X−100及び0.01%〜0.02%のサポニンとのインキュベーションにより透過処理する。非特異的な結合部位を、30分間、PBS中での10%ウシ胎児血清(Invitrogen)とのインキュベーションによりブロッキングする。この工程を任意で透過処理と組み合わせることができる。透過処理した細胞を以下で挙げられる一次抗体とインキュベートする。抗体のインキュベーションを4℃で最大16時間、ブロッキングバッファー中で行う。それから細胞をPBSで洗浄し、室温で2時間、一次抗体に指向性を有する適切に(好ましくはFITC又はAlexa 488により)蛍光標識化した標準二次抗体とインキュベートし、それからPBSで洗浄する。モジュール/コンジュゲートの細胞内識別を以下の細胞内コンパートメントに対する細胞の同時染色により求める:
エンドソーム:
初期及び回収エンドソームコンパートメントを、モジュール及びコンジュゲートに関して記載されたものと同じ実験条件を用いて、10μg/mL〜100μg/mLでの蛍光標識化したトランスフェリン(Invitrogen、Alexa−633コンジュゲート、カタログ番号T−23362)の同時内部移行により同定する。
後期エンドソームコンパートメントを、モジュール及びコンジュゲートに関して記載されたものと同じ実験条件を用いて、5μg/mL〜20μg/mLでの蛍光標識化したLDL粒子(LDL−DiI、bti inc. Stoughton MA, USA)の同時内部移行により同定する。
リソソーム:
リソソームを0.1μg/mL〜0.5μg/mLでネズミLAMP1(リソソーム関連膜タンパク質1)に対するラットモノクローナル抗体(1D4B、ABCAM, Cambridge UK)を用いた抗体染色により同定する。ヒトLAMP1を1:500でウサギポリクローナル抗体(Abcam、ab24170)を用いた染色により検出することができる。
トランスゴルジネットワーク:
トランスゴルジネットワーク(TGN)を1:100〜1:500の希釈率でTGN46(46kDaのトランスゴルジネットワークタンパク質)に対するマウスモノクローナル抗体(2F7.1、ABCAM, Cambridge UK)を用いた抗体染色により同定する。
ゴルジ装置:
ゴルジ装置をマウス細胞において1:100〜1:1000の希釈率でマンノシダーゼIIに対する抗体(ab12277、ABCAM, Cambridge UK)を用いた抗体染色により同定する。ヒト細胞において、ゴルジ装置をおよそ1μg/mLでGolgin−97に対するマウスモノクローナル抗体(Invitrogen、A−21270)を用いた染色により検出することができる。
小胞体(ER):
ERを1:500の希釈率でカルレチクリンに対するニワトリポリクローナル抗体(ABCAM, Cambridge UK、ab14234)を用いた抗体染色により同定する。代替的に、ER出口部位を1:200の希釈率でDerlin−1に対するウサギポリクローナル抗体(Sigma、D4443)を用いることにより染色することができる。
カベオラ:
カベオラを1:500の希釈率でCaveolin−1に対するウサギモノクローナル抗体(New England Biolabs、D46G3)を用いた抗体染色により同定する。代替的に、カベオラの内部移行を、蛍光標識化したAMF(alias GPI、GeneID:100008744)との同時内部移行により視覚化することができる。AMF標識化をフルオレセイン−EX標識化キット(Invitrogen)を用いて行う。細胞を50μg/mLで標識化したAMFとインキュベートする[69、70]。
細胞質
siRNA(化合物(d))の細胞質への送達を、siRNAのセンス鎖の5’末端に結合した蛍光色素により顕微鏡検査で追跡する。好ましくは蛍光色素はCy3又はCy5である。
画像を自動顕微鏡(ImageExpress、MolecularDevices)又はLSM510共焦点顕微鏡(Zeiss)を用いて取得し、モジュール/コンジュゲート及び様々な細胞の小器官/コンパートメント間の共局在化を自動画像分析(Cellenger、Definiens)により求める。
代替的に、多変数(multiparametric)アプローチが、本発明のコンジュゲート及び/又はモジュール及び/又は化合物(d)の共局在化を検出するのに用いられ、3つの異なる分析技法を伴う。共局在化を同定するための基礎的な定性的アプローチに加えて、2つの統計的方法がDefiniens Enterprise社の画像分析ソフトウェアを用いて共局在化を定量化するのに利用される。
共局在化の定性的分析のために、グレースケールをカラーに変換するため(灰色の色合いxが色yと等しい)、捕捉チャネルに、画像分析ソフトウェアを備えた適切なカラー・ルックアップ・テーブルを用いて、擬似的に色を付ける。Definiensのシステムは例えば、グレースケール画像を赤色、緑色、青色、黄色、紫色又は青緑色に変換することができる。このためピクセルを赤色及び緑色で同時染色する場合、黄色に色が付いたピクセルが共局在化を示す。
また強度相関係数ベースの技法を用いた定量的な統計分析を、2つのアプローチ、ピアソン係数の改良版であるマンデル係数及びLiのアプローチを用いて行う。係数の算出の前に、初めに蛍光強度閾値を用いてバックグラウンドを排除し、それにより対象の領域を同定する。このバックグラウンド閾値は各アッセイに対して手動で設定する。それから各画像において残りのピクセル全てに対してマンデル係数(m及びm)を算出する:
Figure 2012533587
(式中、S1i,colocはチャネル2と共局在化するチャネル1の強度の合計であり、S1iはチャネル1の強度の合計である。同様に、S2i,colocはチャネル1と共局在化するチャネル2の強度の合計であり、S2iはチャネル2の強度の合計である。算出した際、マンデル係数が1であると完全な共局在化を示し、係数が0であると完全な排除を示す)。
これに対して、Liのアプローチにより、N個のピクセルのランダム染色強度の2つのセットに関して、それらの差の積和は0へと近づくと推測される:
Figure 2012533587
(式中、a又はbはそれぞれ個々のピクセルの強度であるN個のA又はBの値の平均分布強度である)。そのため各画像での各ピクセルに対する強度のカウント数を0〜1の値を与えるように正規化し、各ピクセルに対する(A−a)(B−b)の積(これは−1〜+1の間で変動する)に対してグラフにプロットする。これらのグラフでは、x=0の右側のピクセルが共局在化を示し、x=0の左側のピクセルが完全な排除を示す。
上記の3つの方法全てを用いた正の結果が共局在化の非常に良好な評価をもたらす[71〜74]。
(iv)送達担体モジュールの分解に関する試験
細胞を1日〜7日の範囲の様々な期間、上記の実施例7(iii)に記載の一連の滴定した(titrations)モジュール/コンジュゲートで処理する。指定時間(1時間、8時間、1日、2日、3日、4日、5日、6日又は7日)、細胞を溶解し、同量の総タンパク質をSDS−PAGEにより分離する。送達担体モジュールの分解をウェスタンブロッティング及びリシンBに指向性を有する抗体(ABCAM(Cambridge, UK)から入手、ab48415、1:100〜1:1000の希釈率で使用する)によるプロービングによってモニタリングする。
(v)DARE(商標)送達の機能的試験
細胞を1日〜7日の範囲の様々な期間、上記の実施例7(iii)に記載の一連の滴定したモジュール/コンジュゲートで処理する。比較のために、細胞を等モル量の標的化siRNA及び非標的化対照で、市販のトランスフェクション試薬、例えばDharmafect(ThermoFisher)又はRNAiMax(Invitrogen)を用いてトランスフェクトする。指示期間(1日、2日、3日、4日、5日、6日又は7日)後、細胞を溶解し、製造業者の推奨に従って、定量的RT−PCR(qRT−PCR)(これは遺伝子特異的な有効なTaqManプローブ(Applied Biosystems)又は遺伝子特異的なプライマーを用いてSDS7900 Thermocycler(Applied Biosystems)で行う)及びSyBr−Green法により標的遺伝子のサイレンシングに関して試験する。遺伝子発現をハウスキーピング遺伝子(例えば18SリボソームRNA、RPL13A、又は必要に応じてハウスキーピング遺伝子の特異的に選択されたセット[75])に対して正規化する。
(vi)DARE(商標)送達により引き起こされるインターフェロン応答に関する試験
インターフェロン経路の活性化を、上記の実施例7(v)に記載のようにqRT−PCRにより非処理細胞と比較して処理細胞においてOAS1、OAS2、STAT1、IFNB1及びIFIT2の発現レベルを求めることによりモニタリングする。OAS1、OAS2、STAT1、IFN−β及びIFIT2のqRT−PCRによりインターフェロン応答を検出するのに使用されるプライマー配列には、市販のヒトTaqManプローブ:OAS1(Hs00973637_m1)、OAS2(Hs00942643_m1)、STAT1(Hs01014002_m1)、IFN−β(Hs00277188_s1)、IFIT1(Hs01911452_s1)及びIFIT2(Hs00533665_m1)、並びにマウスTaqManプローブ:OAS1(Mm00449297_m1)、OAS2(Mm00460961_m1)、STAT1(Mm00439518_m1)、IFN−β(Mm00439552_s1)、IFIT1(Mm00515153_m1)及びIFIT2(Mm00492606_m1)(Applied Biosystems/LifeTechnologies, Inc.)が含まれる。
本実施例は本発明のリシンB(モジュール(a))標的化コンジュゲートの調製、使用及び特性化を説明するが、本実施例の教示は本発明のいずれのコンジュゲートにも適用可能である。したがって当業者は過度の実験を行うことなく実施例の教示をどのように修正すべきか認識しているであろう。
実施例8:化合物(d)として標的siRNAを有するが、細胞の標的化/取り込みモジュール(a)を有しないDARE(商標)送達構築物の合成
(i)モジュール(b)及びモジュール(c)を含む結合分子の合成
(モジュール(b)+モジュール(c)+リンカー)ペプチドHN−(SG)−C−(SG)−NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」は配列番号244を含む)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により合成し、標準的なやり方で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。ペプチドのQCをアミノ酸分析、質量分析及び分析逆相HPLCにより行う。精製ペプチドの遊離チオールの活性化を、ピリジンにおける1.5モル当量の2,2’−ジチオビス(5−ニトロピリジン)(DTNP、Sigma-Aldrich、製品番号158194)との反応により行い、HN−(SG)−C(pNpys)−(SG)−NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OHを得て、これを分取逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製し、上述のように分析する。
(ii)送達物siRNA(化合物(d))の調製
TuschlスタイルのsiRNA標的化GAPDHを、センス鎖の5’末端を5’−(C−SS−C)−ホスフェート−Cy3エンティティで修飾したことを除いて、実施例1(iii)に記載のように合成、精製及び分析する。
(iii)(モジュール(b)+モジュール(c)+モジュール(d))構築物((d)がsiRNAである)の調製
上記の実施例8(ii)の送達物siRNAを37℃で1時間、1mMのEDTAを含有するPBS中で100mMのDTTで処理し、ジスルフィド結合を切断する。それからsiRNAを含有する遊離チオールを、溶出液として1mMのEDTA(pH7)を含有する脱気PBSを用いて、Vivaspin 2ポリエーテルスルホン(3kDa 分子量カットオフ値)限外濾過スピンカラム(Sartorius Stedim Biotech、商品番号VS0292)で脱塩処理する。続いてチオール−iRNAをアルゴン下で一晩、1mMのEDTA(pH7)を含有するPBS中で上記の実施例8(i)のモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する1.1モル当量の結合分子と反応させる。所望のモジュール(b)+モジュール(c)+モジュール(d)構築物を逆相HPLCにより精製する。生成物をESMS、ネイティブゲル電気泳動及び分析HPLCにより分析する。更なる分析を、DTT切断を用いて行い、2つの断片、モジュール(b)及びモジュール(c)を含む分子と、HS−(CH−OP(O)−O−Cy3−siRNAとが得られる(それぞれMSにより別々に同定することができる)。
この具体例はERAD標的化モジュール(c)としてのCOX2ペプチド、ER転位モジュール(b)としてのAKDELペプチド(配列番号161)の使用、及びジスルフィド結合によるsiRNAとシステイン残基との結合を説明しているが、当業者は、他のペプチド(複数も可)を含み、異なる結合及び/又は異なる構成を用いるコンジュゲートを過度な実験(expeirmentation)を行うことなく想定し、作製することができる。このコンジュゲートも本発明の実施形態である。例えば、(SG)(配列番号7)をdPEG12に置き換えることができ、siRNAをDprAoa残基上でアミノオキシ基を用いてオキシム結合により(すなわち、本実施例でのシステインの代わりに)結合することができる。
実施例9:DARE(商標)送達コンジュゲートの薬効
本発明のDARE(商標)送達コンジュゲートのin vivo活性を評価するため、全身適用後に薬効を試験する。本発明のDARE(商標)送達構築物を、マウスの尾静脈に静脈内(又は代替的に腹腔内)投与する。生体分布を2つの異なるマウスモデルで求める。1つのモデルでは、内因的に発現した遺伝子(GAPDH)を標的とし、第2のモデルでは、外から導入されたレポーター導入遺伝子(ホタルルシフェラーゼ、fLuc)を標的とする。また非サイレンシングsiRNAコンジュゲート及び非標的化(すなわちモジュール(a)がない)コンジュゲートを対照として調製する。
(i)コンジュゲートの合成
全てのコンジュゲートを実施例1及び実施例6に記載のように調製し、好ましくは以下のsiRNA配列を用いる:
GAPDH:
センス:配列番号248、及び
アンチセンス:配列番号249
fLuc:
センス:配列番号255、及び
アンチセンス:配列番号256
非サイレンシング対照(インフルエンザウイルスの核タンパク質であるNP番号2を標的とする):
センス:5'-GGAuCUUAUUUCUuCGGAGuu-3'(配列番号257)、及び
アンチセンス:5'-CUCCGAAGAAAuAAGAuCCdTdT-3'(配列番号258)(ここで、「u」及び「g」は2’−O−Me−修飾ヌクレオチドを表し、全てのアンチセンス鎖が5’−ホスフェートを有する)。
(ii)in vivo試験
GAPDH標的化コンジュゲートをBalb/cマウス(JacksonLaboratories(www.jax.org)、CharlesRiver(www.criver.com)、Taconic(www.taconic.com)又はHarlan(www.harlan.com)から入手可能)においてGAPDH特異的なノックダウンに関して試験するのに対し、ルシフェラーゼノックダウンを、ホタルルシフェラーゼ(Promega、pGL3)を遺伝子導入し、ほぼ全ての組織で高いレベルの酵素を発現するマウス株で評価する[76]。性別を適合させた6週齢〜10週齢のマウスを使用する。
例えば100nmol/kg〜2000nmol/kgの範囲を用いて、DARE(商標)送達構築物の用量の漸増を行う。それからDARE(商標)送達構築物の用量を、容量100μL〜300μLのPBS(又は他の生理学的バッファー)に注入する。本実施例内に記載されるように、致死を回避しつつもfLucの最大のノックダウンが達成される用量を求める。この用量は続いて全ての他の全身適用に使用するのが好ましい。
各実験は、n=10(マウス/群)である以下の群からなる。
1.実施例1に記載のように調製された、化合物(d)として標的siRNA(GAPDH又はルシフェラーゼに指向性を有し、使用されるin vivoモデルに対応する)を有するDARE(商標)送達構築物、
2.実施例1に記載のように調製された、化合物(d)として非標的siRNAを有するDARE(商標)送達構築物、
3.上記の実施例8に記載のように調製された、化合物(d)として標的siRNAを有するが、細胞の標的化/取り込みモジュール(a)を有しないDARE(商標)送達構築物。
マウスをDARE(商標)送達構築物の用量注射の24時間後〜72時間後に安楽死させ、対象の組織(例えば脳、肺、心臓、肝臓、腎臓、脾臓、筋肉、卵巣、子宮、乳腺、膵臓、リンパ節、骨、及び任意の他の対象の組織)をサンプリングし、下記のように分析する。
ルシフェラーゼ測定:
ルシフェラーゼタンパク質測定のために、組織溶解/混合(lyser/mixer)ミル(Qiagen)、金属ビーズ及びルシフェラーゼ細胞培養物溶解試薬(例えばPromega、PR−E1531)を用いて組織をホモジナイズし、それから卓上遠心分離機において最大速度(約13000g)で5分間遠心分離した後、上清を新しい反応管に移す。上清を−80℃で保存するか、又はすぐに使用して、製造業者の取扱説明書に従ってルシフェラーゼアッセイシステム(例えばPromega)を用いて照度計でルシフェラーゼタンパク質レベルを測定する。
RNA単離:
組織サンプルを、続くqRT−PCR及び5’−RACE分析のためにRNAlater(Qiagen)で保存するか、又は続くルシフェラーゼ及び組織タンパク質の定量化(タンパク質1mg当たりのルシフェラーゼ活性について正規化するため)のために液体窒素で凍結する。安楽死の後、対象の組織/器官を取り出し、すぐに液体窒素で凍結する。RNAを製造業者の取扱説明書に従ってRNeasyキット(Qiagen)を用いて組織サンプルから単離し、RNAの質を、製造業者の取扱説明書に従ってRNA 6000 Nanoキット(Agilent)を用いてAgilent 2100 Bioanalyzerにより求める。
5’RACE−PCR:
5’RACEを、RNAi特異的なRNA分解産物を検出するために行う。検出は以前に記載されたように修正GeneRacer PCR(Invitrogen, Calsbad, CA)により行う[77〜79]。簡潔にいうと、予め設計されたキット構成要素(GeneRacer(商標)RNA Oligo)である44mer RNA−オリゴを、5’末端にキャップのない(uncapped)分解されたRNAにライゲートした後、逆転写を行う。この後に、siRNA認識部位の遺伝子特異的な3’プライマーと、44mer RNA−Oligo配列と結合する相補的プライマーとからなるプライマーセットを用いてPCRを行う。
GAPDH(ヒト及びマウス)に関して、配列は以下の通りである:
GAPDH siRNA標的配列:5'-GGTCATCCATGACAACTTT-3'(配列番号259)、
GeneRacer 5’プライマー:5'-CGACTGGAGCACGAGGACACTGA-3'(配列番号260)、
GAPDH 3’プライマー:5'-ACGCCTGCTTCACCACCTTCTTGATGTC-3'(配列番号261)、
GeneRacer 5’ネステッドプライマー:5'-GGACACTGACATGGACTGAAGGAGTA-3'(配列番号262)、及び
GAPDH 3’ネステッドプライマー:5'-AGGCCATGCCAGTGAGCTTCCCGTTCAG-3'(配列番号263)。
それから増幅DNAのアガロースゲル分析及びシークエンシングを用いて、対象の遺伝子のRNAi特異的な分解産物として得られるDNA断片を同定する。分解産物があまり豊富ではない場合、一次PCRの後に、ネステッドPCRを行う。
RT−qPCR:
RT−qPCRを、製造業者の推奨に従って遺伝子特異的な有効なTaqManプローブ(Applied Biosystems)を用いてSDS7900 Thermocycler(AppliedBiosystems)で行う。遺伝子発現を、in vivoでの自然の発現変化に対して正規化するために、マウス組織における遺伝子発現分析に関して選択されたハウスキーピング遺伝子(例えば、18S rRNA、RPLPO、Hmbs、Ppib及び/又はPgk1)のプールに対して正規化する[75]。
GAPDH ELISA及びウェスタンブロット法:
GAPDHタンパク質の発現を、標準的なGAPDH特異的なELISAアッセイ(例えばBIOO Scientific製)を用いて求める。組織をRIPA(放射免疫沈降アッセイ、SigmaAldrich)バッファーの添加により溶解させ、総タンパク質濃度をBCAアッセイ(ビシンコニン酸、Perbio)により測定した後、製造業者の取扱説明書に従ってELISAによる分析、又は標準的な手順に従ってウェスタンブロット分析を行う。
RNAのin situハイブリダイゼーション:
in situでのRNA検出を、プロテイナーゼK消化及び無水酢酸の前処理を含む確立された手順に従って行う。抽出後24時間〜30時間、組織サンプルを4%のPFAに固定し、その後24時間〜30時間、30%スクロースに浸漬させる。それからこれをイソペンタンで−70℃まで冷却させ、5μm厚の切片を低温槽−ミクロトームで切り出す。GAPDH特異的なジゴキシゲニンで標識化したプローブを、製造業者の推奨に従って、以前に記載されたように、DIG RNA標識化キット(Roche Applied Science)を用いてSP6又はT7 RNAポリメラーゼによりGAPDH cDNAを含有するプラスミドから調製する[80]。該プローブを65℃で一晩、加湿チャンバにおいて組織切片上でインキュベートする。DIGで標識化したプローブをアルカリホスファターゼ(AP、Roche)とコンジュゲートしたヒツジ抗DIG抗体を用いて検出する。それから切片をBMパープル(Roche)又は別のAP基質の添加により発色させる。
免疫組織化学検査及び組織学的検査:
蛍光(例えばCy3)標識化したDARE(商標)送達構築物の分布分析及び免疫組織化学検査による標的タンパク質の発現の分析のために、組織を24時間、PBS中の4%のパラホルムアルデヒド、0.05%のグルタルアルデヒドで固定し、それから36時間、30%のスクロースに浸漬させる。それから保存のために組織を−80℃で凍結し、7μmの切片を−20℃で切り出し、スライド上に置く。顕微鏡分析を上記の実施例7に記載のように行う。
抗体染色及び組織学的検査のために、組織を10%の緩衝ホルマリンで一晩固定した後、パラフィン包埋及びミクロトームでの切片化を行う。GAPDHタンパク質の発現を、GAPDH特異的抗体(ウサギmAB 14C10(Cell Signaling)等)を用いて検出する。クエン酸バッファーを用いるマイクロ波による(microwave assisted)抗原回復の後、抗原検出を製造業者の推奨に従って行う。一次抗体の検出を抗ウサギHRP又はフルオロフォアで標識化した二次抗体(Abcam)を用いて行った後、標準的なプロトコルを用いて、又はフルオロフォアで標識化した二次抗体の場合、上記の実施例7に記載のように、顕微鏡検査分析を行う。
実施例10:DARE(商標)送達構築物の薬物動態
経時的なノックダウン効果を求めるために、凝血因子である第VII因子(FVII)を本発明によるDARE(商標)送達構築物を用いて肝臓で標的化する。FVIIに対して公開されたsiRNA配列[81]又はこれまでにFVIIに対してin vitroで最適化したsiRNAを、DARE(商標)送達構築物における化合物(d)として使用し、上記の実施例に記載のように作製する。得られるDARE(商標)−FVIIコンジュゲートの最適なノックダウン用量を、実施例9に記載のような実験において肝臓で求める。それからDARE(商標)−FVIIコンジュゲートを、in vivoにおいてこの最適なノックダウン用量で試験する。
全ての手順を、正常なC57BL/6マウス又はBalb/cマウス(性別及び年齢を適合させた6週齢〜10週齢のもの、Charles Riverから入手)で行う。DARE(商標)−FVIIの最適なノックダウン用量を、尾静脈注射によりマウスに静脈内投与する。対照マウスは、対照DARE(商標)構築物がFVIIに対するsiRNAの代わりに化合物(d)として対照の非標的化siRNAを含むこと以外は、DARE(商標)−FVIIと同じDARE(商標)送達構築物を尾静脈に注射する。DARE(商標)−FVIIで処理したマウス及び対照処理マウスの後眼窩から繰返し、1週間に2回、注射後40日まで血液サンプルを採取し、FVIIタンパク質の血清レベルを活性ベースの発色アッセイ(Biophen FVII、Aniara, Mason, OH)[81]を用いて測定して、FVIIタンパク質レベルが対照マウスのもの未満にノックダウンされた状態である時間の長さを求める。DARE(商標)−FVIIで処理したマウスの循環FVIIタンパク質レベルが対照処理マウスの循環FVIIタンパク質レベル(すなわち、ベースラインのFVIIレベル)に達するのにかかる時間の長さに基づき、反復投与時間を算出することができる。例えば、DARE(商標)−FVIIで処理したマウスの循環FVIIタンパク質レベルが注射の30日後にベースラインのFVIIレベルに達した場合、DARE(商標)−FVIIの用量の反復注射液を30日毎に作製し、後眼窩の血液サンプルを1週間に2回取得し、分析する。循環FVIIレベルがDARE(商標)−FVIIの2回目及び3回目の注射の後に同様に増減する場合、これはDARE(商標)−FVIIに対する強い免疫応答が存在しないことを示す。
実施例11:DARE(商標)送達コンジュゲートの免疫刺激効果に関する試験
siRNA分子は、toll様受容体TLR3、TLR7及び/又はTLR8との相互作用により免疫系を刺激することが分かっている[82]。TLR7/8に対する免疫応答はsiRNAを化学修飾することにより克服するか、又は少なくとも最小限に抑えることができる。このような相互作用により生じる免疫応答を、ヒトPBMC(末梢血単球)で記載のように調べることができる[83、84]。簡潔にいうと、軟膜はヒトドナーの血液から得る。PBMCをフィコール密度遠心分離により軟膜から精製する。それから精製PBMCを、2×10細胞/ウェル又は様々なこれまでに最適化された密度で96ウェルプレートに播種する。それから細胞を37℃でsiRNAと共にインキュベートし、これがトランスフェクション試薬と複合体を形成するか、又はトランスフェクションを可能にする他の分子、すなわちDARE(商標)送達コンジュゲート(最終濃度:最大1μM)と結び付く。様々な時点で(例えばトランスフェクションの4時間及び24時間後)、上清を取り出し、TNFα及び/又はIFNα濃度をELISAにより求め、非処理PBMCと比較する。ELISAを、市販のELISAキット(TNFα Elisa Jumboキット、番号IM11121、Beckman Coulter、及びヒトIFNa ELISA(多種)、番号3169016、Thermo Fisher Scientific)を用いて行う。
TLR7及びTLR8は、先天性免疫応答の活性化により引き起こされる炎症応答を媒介する[82]。TLR8(ヒト細胞における非特異的なsiRNA免疫効果の重要な媒介因子である)は、マウスでは十分に機能的ではない[83]。結果として、TLR8に関連する効果はマウス研究とは関連がない。可能性のあるTLR8媒介性の効果を評価するために、ヒトPBMCを上記のように使用することができる。これらの細胞は、オリゴヌクレオチドがTLR8のみを刺激し、TLR7を刺激しない場合であっても、TNFαを産生するであろう[83]。このため、ヒトPBMCをDARE(商標)構築物(最大1μMの最終濃度)と共にインキュベートした後でTNFα ELISAを行うことが、TLR7及びTLR8媒介性の応答を評価するのに十分であろう。
また、免疫応答は、siRNAを輸送するDARE(商標)モジュール(複数も可)によっても生じ得る。即時型の免疫応答では、siRNAに関して上で記載のものと同じアッセイがこれらの特性化に十分であろう。例えば抗体により媒介される遅延型の免疫応答が起こる場合、これは、動物実験においておよそ30日後に2回目のDARE(商標)コンジュゲートが投与され、ノックダウン効果が顕著に低減すると、検出される(実施例9及び実施例10の(re:)in vivoノックダウンを参照されたい)。
上記、及び本発明のDARE(商標)送達コンジュゲートで観察される効果がDARE(商標)−送達コンジュゲートのsiRNA(化合物(d))により配列特異的に媒介され、siRNA又はDARE(商標)モジュール若しくは送達コンジュゲートに対する標的非関連の反応によっては媒介されないことを更に確認することに加えて、関連するTLR3受容体及びTLR7受容体のノックアウト(k.o.)マウスを使用することができる(TLR3 k.o.マウス:B6;129S1−Tlr3tm1Flv/J、http://jaxmice.jax.org/strain/005217.html及びTLR7 k.o.マウス:B6.129S1−Tlr7tm1Flv/J、http://jaxmice.jax.org/strain/008380.html(両方ともJackson Laboratories))。DARE(商標)送達コンジュゲートのsiRNAによる特異的な効果は、同じ株のTLRに関してはwtマウスとk.o.マウスとで同じである(C57BL/6は、Jackson Laboratories(www.jax.org)、Charles River(www.criver.com)、Taconic(www.taconic.com)又はHarlan(www.harlan.com)から入手可能な上記のk.o.株に対応するwt株である)。全ての実験で、性別及び年齢を適合させたマウス(6週齢〜10週齢)を使用する。これらの動物実験は、siRNA(化合物(d))に起因する効果と、免疫系により生じ得る効果又は抗血管形成効果とを区別するのを助ける。
特に、GAPDH(又は別の内因性遺伝子)を、本発明によるDARE(商標)送達構築物のsiRNA(化合物(d))で標的化する。上記のk.o.マウス又は細胞を用いて、TLRにより媒介される効果を評価する。マウス又は細胞実験結果を、GAPDH発現に関してqRT−PCR、5’RACE、ウェスタンブロット法及び/又は酵素アッセイ(例えばInvitrogen/Life TechnologiesのKDalert(商標) GAPDHアッセイキット)により上記の実施例に記載のように分析する。
本発明の異なるバージョンのモジュールDARE(商標)コンジュゲートを実施例1に従って調製し、マウスへの尾静脈注射により全身に送達する。各実験群は10匹の動物からなる。各実験には以下の群が含まれる:
1.化合物(d)として非標的siRNAを有するDARE(商標)送達構築物
2.化合物(d)として標的siRNAを有するDARE(商標)送達構築物
3.siRNAを有しない(すなわち化合物(d)がない)DARE(商標)送達構築物
4.ネイキッド標的siRNA(すなわち化合物(d)のみ)。
上記の実施例9で求められるような最適なDARE(商標)用量を、本発明のDARE(商標)構築物の観察される効果のいずれもがTLRにより媒介されるかを判断するために本明細書で用いる。マウス(又は細胞)は、siRNA媒介性の効果が生じることが期待される時間(when)に応じて2日間〜60日間維持される。GAPDHを用いる場合、マウスを48時間後に分析し、その時点でマウスを安楽死させ、組織サンプルを主要器官(すなわち肝臓、脾臓、腎臓、脳、心臓)から回収する。腫瘍モデルを使用する場合、マウスを最大60日間観察する。各時点で、動物を安楽死させ、対象の組織及び腫瘍サンプルを回収する。回収した組織及び腫瘍サンプルを処理し、上記の実施例9に記載のように、qRT−PCR、5’RACE及びウェスタンブロット分析により、標的化遺伝子(すなわちGAPDH)のノックダウン発現に関して分析する。
実施例12:DARE(商標)送達コンジュゲートの毒性の分析
本発明のDARE(商標)送達コンジュゲートの潜在的な毒性を、注射の48時間後まで繰り返して肝臓酵素及びサイトカインの血清レベルを測定することにより評価する。化合物(d)として非標的化siRNAを有するDARE(商標)構築物、及びsiRNAを有しない(すなわち化合物(d)がない)DARE(商標)構築物をPBS注入に対して比較する。DARE(商標)送達構築物を上記の実施例9に記載のように尾静脈注射により注入する。血液サンプルを注射後48時間まで繰り返してマウスの後眼窩から回収し、血清を得る。マウスサイトカインTNF−α及びIL−6の血清レベルを、製造業者の取扱説明書(R&D Systems, Minneapolis, MN)による試薬を用いたサンドイッチELISAにより測定する。マウスIFN−αの血清レベルを、製造業者の取扱説明書(PBL Biomedical, Piscataway, NJ)に従ってサンドイッチELISAキットを使用することにより測定する。アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)及びアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)の血清レベルを、獣医診断研究所で自動化されたシステムを用いることにより測定する。肝臓酵素及び/又はサイトカインの任意の統計的に有意な増大が検出される場合、コンジュゲートの毒物学的影響を完全に求めるために、更なる研究を実施するものとする。
実施例13:in vivoでの化合物(d)としてVEGF特異的なsiRNAを有するDARE(商標)送達コンジュゲートの調製及び投与:腫瘍学の異種移植モデル
腫瘍モデルにおいて本発明のDARE(商標)送達構築物の有効性を実証するために、十分に確立された異種移植腫瘍モデルを用いて、腫瘍関連標的のノックダウンを研究する。
本実施例では、VEGF(血管内皮成長因子)の発現をノックダウンし、腫瘍の血管新生及び成長に対するこのノックダウンの効果を評価する[85〜92]。実験は性別及び年齢を適合させた(6週齢〜10週齢)免疫インコンピテント(immunoincompetent)マウス(好ましくは胸腺欠損ヌードマウス、Harlan-Winkelmann)の2つの独立した腫瘍モデルにおいて行う。PC−3前立腺腺癌細胞(ATCC CRL 1435)を、血清無含有F−12K培地(Invitrogen)0.1mL中3×10個でマウスの背側(dorsalflank)部に皮下注射する。腫瘍がはっきりと確立され、体積が50mm〜100mmに達した後、対照siRNA及びDARE(商標)送達コンジュゲート製剤を、独立した実験において尾静脈注射により全身に又は腫瘍内に送達する。
以下の構築物及びコンジュゲートを実施例1及び実施例5の教示に従って調製する。各実験は5つの群(n=14(マウス/群))からなる:
1.siRNAを有しない(すなわち化合物(d)がない)DARE(商標)送達構築物
2.5'-GGAGUACCCUGAUGAGAUCdTdT-3'(配列番号264)を含むセンス鎖と、5'-GAUCUCAUCAGGGUACUCCdTdT-3'(配列番号265)を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッドVEGF標的siRNA配列
3.配列番号255を含むセンス鎖と、配列番号256を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッド非標的(ルシフェラーゼ)siRNA
4.配列番号264を含むセンス鎖と、配列番号265を含むアンチセンス鎖とを含むVEGF siRNAを含む、化合物(d)を有するDARE(商標)送達構築物
5.配列番号257を含むセンス鎖と、配列番号258を含むアンチセンス鎖とを含む非標的siRNAを含む、化合物(d)を有するDARE(商標)送達構築物
VEGFを標的とするsiRNA配列を公開配列に基づき選択する[92、93]。用量は、全身送達では100μL中100nmol/kg〜2000nmol/kg、及び局所腫瘍内送達では25μL中0.05nmol〜5nmolの範囲である。
以前に報告されたように血管新生に対する免疫原性効果を最小限に抑えるために[94]、2’−O−Meヌクレオシドのアンチセンス鎖への選択的導入を含む化学修飾siRNA配列を使用する[95、96]。VEGF標的化siRNAの免疫刺激効果を適合させるために、非標的化siRNA対照をこのシステムに最適化させる[97]。siRNAの免疫刺激能を評価するために、マウス血清及び標的組織由来のサイトカイン及びサイトカインにより誘起されるmRNAのパネルをそれぞれ測定する。免疫マーカーとしては、インターフェロン−α(IFNα)、IL−6、IFNγ、腫瘍壊死因子−α(TNFα)、IL−12及びインターフェロン誘導性のテトラトリコペプチド反復タンパク質1(IFIT−I又はp56)mRNAが挙げられるが、これらに限定されない[98、99]。マウス血清を、siRNA注射後1時間〜48時間で標準的な手順に従って市販のELISAアッセイを用いてサイトカインに関して分析する。IFIT mRNAレベルを、実施例9に記載のように市販のTaqManプローブを用いたRT−qPCRによりsiRNA注入後1時間〜48時間で評価する。
この研究の第1部では、1群当たり6匹の動物を分子分析に使用する。動物を処理の2日後に安楽死させる。この研究の第2部では、腫瘍成長/寛解及び血管新生を分析するのに、1群当たり8匹の動物を使用する。動物を最大3ヶ月間、又は瀕死になるまで観察する。分子分析を以下のように、又は実施例9に記載のように行う。
RNA単離:
安楽死させた後、腫瘍を取り出し、すぐに液体窒素で凍結させる。RNAを製造業者のマニュアルに従ってRNeasyキット(Qiagen)を用いて腫瘍組織から単離し、RNAの質を製造業者の取扱説明書に従ってRNA 6000 Nanoキット(Agilent)を用いたAgilent 2100 Bioanalyzerにより求める。
5’RACE−PCR:
5’RACE−PCRを、VEGF特異的な5’プライマー及び3’プライマー並びにネステッドプライマーを用いて上記の実施例9に記載のように個々の腫瘍サンプルに対して行う。
RT−qPCR:
RT−qPCRを、製造業者の推奨に従って、遺伝子特異的な有効なVEGF TaqManプローブ(Hs00900055_m1、Applied Biosystems)によりSDS7900 Thermocycler(AppliedBiosystems)を用いて個々の腫瘍サンプルで行う。遺伝子発現を、過去に記載されたように、in vivoでの自然の発現変化について正規化するために、PC3腫瘍における遺伝子発現分析に関して選択されるハウスキーピング遺伝子(例えば、18S rRNA、RPLPO、Hmbs、Ppib及び/又はPgk1)のプールに対して正規化する[75]。
VEGF ELISA:
VEGFタンパク質の発現を、標準的なELISAアッセイを用いて個々の腫瘍サンプルで求める。腫瘍組織をRIPAバッファー(Sigma Aldrich)の添加により溶解し、製造業者の取扱説明書に従って、濃度をBCAアッセイ(Perbio)により測定する。VEGF ELISAを、製造業者の取扱説明書に従って市販のQuantikineヒトVEGFイムノアッセイキット(R&D systems)を用いて行う。
RNAのin situハイブリダイゼーション:
RNAのin situハイブリダイゼーションのために、腫瘍を取り出し、すぐに液体窒素で凍結する。10μmのミクロトーム切片を顕微鏡スライド上に置き、4%のPFAで固定する。検出を、プロテイナーゼK消化及び無水酢酸の前処理を含む確立された手順に従って行う。VEGF特異的DIG標識化プローブを、前に公開されたように製造業者の推奨に従ってDIG RNA標識化キット(Roche Applied Science)を用いてVEGF cDNAを含有するプラスミドから調製する[80]。プローブを65℃で一晩加湿チャンバにおいて組織切片上でインキュベートする。DIGで標識化したプローブを、アルカリホスファターゼ(AP、Roche)とコンジュゲートしたヒツジ抗DIG抗体を用いて検出する。それから切片をBMパープル(Roche)又は別のAP基質の添加により発色させる。
有効性の研究:
化合物(d)としてVEGF siRNAを含むDARE(商標)送達コンジュゲートの有効性を求めるために、処理後の腫瘍サイズ及び腫瘍の血管新生の程度を求める。全ての対照群を、比較のために同様にモニタリングする。
腫瘍成長/寛解:
腫瘍サイズを、処理日から始めて1日おきにノギスを用いて測定する。
腫瘍の血管新生:
DARE(商標)−siRNA処理に応答する腫瘍成長を評価する実験の終了後、腫瘍の血管新生の程度を、前に記載のように評価する[86、100]。腫瘍を10%の緩衝ホルマリンで固定した後、パラフィン包埋し、ミクロトームで切り出して、5μm〜15μmの切片を得る。ヘマトキシリン及びエオシン(H&E)染色並びにCD31(血管を視覚化するために)発現に関する免疫組織化学検査を行う。腫瘍組織切片を37℃で10分間〜15分間、0.1%のトリプシンで前処理した後、4℃で一晩、1:500の希釈率でラット抗マウスCD31(mAb MEC13.3、PharMingen, San Diego, CA)と共にインキュベーションを行う。免疫反応性を、色原体としてジアミノベンジジンを含むVectastain Elite ABCキット(Vector Laboratories, Burlingame, CA)を用いたアビジン−ビオチン複合体技法、又は代替的には免疫蛍光により可視化するのが好ましい。血管新生の比較のために、視野1つ当たりの腫瘍内のCD31陽性の血管数を計測する。
実施例14:in vivoでの化合物(d)としてBcl−xL特異的siRNAを有するDARE(商標)送達コンジュゲートの調製及び投与:腫瘍学の異種移植モデル
本実施例では、抗アポトーシスタンパク質Bcl−xLの発現を十分に確立した異種移植腫瘍モデルにおいてノックダウンし、腫瘍成長及びアポトーシスに対するその効果を求める[101、102]。実験を、上記の実施例13に記載のようにPC−3前立腺腺癌細胞(ATCC CRL 1435)を用いて性別及び年齢を適合させた免疫インコンピテントマウスにおいて行う。
構築物及びコンジュゲートを実施例1及び実施例5の教示に従って調製する。各実験は5つの群(n=14(マウス/群))からなる:
1.siRNAを有しない(すなわち化合物(d)がない)DARE(商標)送達構築物
2.5'-GGUAUUGGUGAGUCGGAUCdTdT-3'(配列番号266)を含むセンス鎖と、5'-GAUCCGACUCACCAAUACCdTdT-3'(配列番号267)を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッド標的Bcl−xL siRNA
3.配列番号255を含むセンス鎖と、配列番号256を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッド非標的(ルシフェラーゼ)siRNA
4.配列番号266を含むセンス鎖と、配列番号267を含むアンチセンス鎖とを含む標的Bcl−xL siRNAを含む、化合物(d)を有するDARE(商標)送達構築物
5.配列番号257を含むセンス鎖と、配列番号258を含むアンチセンス鎖とを含む非標的siRNAを含む、化合物(d)を有するDARE(商標)送達構築物
用量は、全身送達では100μL中100nmol/kg〜2000nmol/kg、及び局所腫瘍内送達では25μL中0.05nmol〜5nmolの範囲である。
この研究の第1部では、1群当たり6匹の動物を分子ノックダウン分析に使用し、動物を処理の2日後に安楽死させる。この研究の第2部では、腫瘍成長/寛解及びアポトーシスを分析するのに、1群当たり8匹の動物を使用する。動物を、少なくとも週2回、最大3ヶ月間、又は瀕死になるまで観察する。分子分析を、以下のように、又は実施例9及び実施例13に記載のように行う。
RNA単離:
安楽死させた後、腫瘍を取り出し、すぐに液体窒素で凍結させる。RNAを製造業者のマニュアルに従ってRNeasyキット(Qiagen)を用いて腫瘍組織から単離し、RNAの質を製造業者の取扱説明書に従ってRNA 6000 Nanoキット(Agilent)を用いたAgilent 2100 Bioanalyzerにより求める。
5’RACE−PCR:
5’RACE−PCRを、Bcl−xL特異的な5’プライマー及び3’プライマー並びにネステッドプライマーを用いて上記の実施例9に記載のように個々の腫瘍サンプルで行う。
RT−qPCR:
RT−qPCRを、製造業者の推奨に従って、遺伝子特異的な有効なBcl−xL TaqManプローブ(Hs00236329_m1、Applied Biosystems)によりSDS7900 Thermocycler(AppliedBiosystems)を用いて個々の腫瘍サンプルで行う。遺伝子発現を、過去に記載されたように、in vivoでの自然の発現変化について正規化するために、PC−3腫瘍における遺伝子発現分析に関して選択されるハウスキーピング遺伝子(例えば、18S rRNA、RPLPO、Hmbs、Ppib及び/又はPgk1)のプールに対して正規化する[75]。
Bcl−xL ELISA:
Bcl−xLタンパク質の発現を、標準的なELISAアッセイを用いて個々の腫瘍サンプルで求める。腫瘍組織をRIPAバッファー(Sigma Aldrich)の添加により溶解し、製造業者の取扱説明書に従って、濃度をBCAアッセイ(Perbio)により測定する。腫瘍中のBcl−xLタンパク質レベルを、製造業者の取扱説明書に従って市販のhuman Total Bcl−xL DuoSet ELISAキット(R&D systems)を使用して求める。
RNAのin situハイブリダイゼーション:
RNAのin situハイブリダイゼーションのために、腫瘍を取り出し、すぐに液体窒素で凍結する。10μmのミクロトーム切片を顕微鏡スライド上に置き、4%のPFAで固定する。検出を、プロテイナーゼK消化及び無水酢酸の前処理を含む確立された手順に従って行う。Bcl−xL特異的DIG標識化プローブを、Bcl−xL cDNAを含有するプラスミドから調製する。これは、前に記載されたように製造業者の推奨に従ってDIG RNA標識化キット(Roche Applied Science)を用いて行う[80]。プローブを、65℃で一晩加湿チャンバにおいて組織切片上でインキュベートする。DIGで標識化したプローブを、アルカリホスファターゼ(AP、Roche)とコンジュゲートしたヒツジ抗DIG抗体を用いて検出する。それから切片を、BMパープル(Roche)又は別のAP基質の添加により発色させる。
有効性の研究:
化合物(d)としてBcl−xL siRNAを含むDARE(商標)送達コンジュゲートの有効性を求めるために、処理後の腫瘍サイズ及び腫瘍細胞のアポトーシスの程度を求める。全ての対照群を比較のために同様にモニタリングする。
腫瘍成長/寛解:
腫瘍サイズを、処理日から始めて1日おきにノギスを用いて測定する。
腫瘍細胞のアポトーシス:
DARE(商標)−siRNA処理に応答する腫瘍成長を評価する実験の終了後、腫瘍細胞のアポトーシスを、以前に記載されたようにTUNELアッセイ(末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ媒介性のdUTPニック末端標識化)を用いて分析する[102、103]。このために、腫瘍を抽出後すぐに凍結させる。4μmの切片を低温槽で切り出し、アセトンで固定した後、TUNEL染色を行う。総細胞数をDAPI(Invitrogen)核染色により求め、切片の画像を蛍光顕微鏡検査法により取得する。アポトーシス(TUNEL陽性)細胞の断片を、Definiens社のソフトウェア(Definiens)を用いた自動化分析により算出する。
実施例15:in vivoでの化合物(d)を送達するためのDARE(商標)送達コンジュゲートの投与:腫瘍学の同系モデル
実施例13及び実施例14における異種移植モデルに加えて、本発明のDARE(商標)送達コンジュゲートを同系腫瘍モデルで調べ、異種移植モデルと比較してより自然な血管新生を伴う免疫コンピテントマウスモデルにおけるその活性及び分布を評価する。このために、FVB/Nマウスに、ホタルルシフェラーゼを発現するDB7腫瘍細胞を接種する。DB7腫瘍細胞は元々、FVB/NTg(MMTV−PyVmT Y315F/Y322F)マウスに由来し、以前に記載されている[104]。腫瘍の取り込み(take)を増大させるために、埋め込み前に、FVB/Nマウスにおいて細胞を継代する。画像化のため、DB7細胞を、β−アクチンプロモータ及びサイトメガロウイルスエンハンサ(CAGS)からなるハイブリッドプロモータにより駆動される、ホタルルシフェラーゼ(fLuc)及び緑色蛍光タンパク質(GFP)で構成された二元機能レポーター遺伝子(L2G)を発現するレトロウイルスベクター[105]で形質導入した。形質導入細胞をIVIS 50システム(Caliper LifeSciences, Hopkinton, MA)を用いてfLuc発現に関してスクリーニングし、25個の陽性クローンを選択して、これらを組み合わせることにより、親集団を代表する集団を得る(DB7luc+)。
本発明のDARE(商標)−siRNA送達コンジュゲートの腫瘍浸透及び有効性を研究するために、性別及び年齢を適合させたマウス(6週齢〜10週齢)に2.5×10個のDB7luc+細胞を皮下注射する。腫瘍を2週間定着させた後、コンジュゲートを注入する。
ルシフェラーゼに対するsiRNA配列をin vitroで最適化するか、又は既に記載の配列[76]を使用する。siRNAを実施例11に記載のように免疫刺激効果に関して制御する。
siRNA及びDARE(商標)構築物製剤を実施例1及び実施例5に記載のように調製し、独立した実験において尾静脈注射により全身に又は腫瘍内に送達する。各実験は5つの群(n=5(マウス/群))からなる:
1.siRNAを有しない(すなわち化合物(d)がない)DARE(商標)送達構築物、
2.配列番号255を含むセンス鎖と、配列番号256を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッドfLuc siRNA、
3.配列番号257を含むセンス鎖と、配列番号258を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッド非標的siRNA、
4.配列番号255を含むセンス鎖と、配列番号256を含むアンチセンス鎖とを含むfLuc siRNAを化合物(d)として有するDARE(商標)送達構築物、及び
5.配列番号257を含むセンス鎖と、配列番号258を含むアンチセンス鎖とを含む非標的siRNAを化合物(d)として有するDARE(商標)送達構築物。
使用される用量は、全身送達では100μL中100nmol/kg〜2000nmol/kg、及び局所腫瘍内送達では25μL中0.05nmol〜5nmolの範囲である。マウスをDARE(商標)注入後様々な時点(1日〜7日の範囲)で安楽死させ、腫瘍を以下のように又は上記の実施例9に記載のように分子分析のために取り出す。腫瘍を、qRT−PCRによるfLuc mRNAレベル、並びにfLuc特異的な5’プライマー及び3’プライマー並びにネステッドプライマーを用いた5’−RACEによるfLuc mRNAのRNAi特異的な分解に関するその後の分析のためにRNAlater(Qiagen)で保存する。ルシフェラーゼ及び総組織タンパク質レベルの定量化のため(タンパク質組織1つ当たりのルシフェラーゼ量を得るため)、腫瘍を液体窒素で凍結させる。ルシフェラーゼ酵素活性の測定のために、組織溶解/混合ミル(Qiagen)、金属ビーズ及びルシフェラーゼ細胞培養物溶解試薬(Promega、PR−E1531)を用いて腫瘍をホモジナイズし、卓上遠心分離機において最大速度(約13000g)で5分間遠心分離した後、上清を新しい反応管に移す。上清を−80℃で保存するか、又はすぐに使用して、製造業者の取扱説明書に従ってルシフェラーゼアッセイシステム(Promega)を用いて照度計でルシフェラーゼを測定する。
実施例16:in vivoでのDARE(商標)コンジュゲート送達の実証:中枢神経系(CNS)への局所送達
本発明の種々のバージョンのモジュールDARE(商標)送達コンジュゲートを、マウスモデルにおいて脳に送達する。
以下のsiRNA配列を用いるのが好ましい:
GAPDH:
センス:配列番号248、及び
アンチセンス:配列番号249
非サイレンシング対照:
センス:配列番号257、及び
アンチセンス:配列番号258
構築物及びコンジュゲートを実施例1に記載のように調製する。GAPDH特異的なノックダウンをBalb/cマウスで試験する。性別及び年齢を適合させたマウス(6週齢〜10週齢)を使用する。単回注射及び長期注入を行う。各実験には、以下の群(n=10(マウス/群))が含まれる:
1.siRNAを有しない(すなわち化合物(d)がない)DARE(商標)送達構築物、
2.配列番号248を含むセンス鎖と、配列番号249を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッドGAPDH siRNA、
3.配列番号257を含むセンス鎖と、配列番号258を含むアンチセンス鎖とを含むネイキッド非標的siRNA、
4.配列番号248を含むセンス鎖と、配列番号249を含むアンチセンス鎖とを含むGAPDH siRNAを化合物(d)として有するDARE(商標)送達構築物、及び
5.配列番号257を含むセンス鎖と、配列番号258を含むアンチセンス鎖とを含む非標的siRNAを化合物(d)として有するDARE(商標)送達構築物。
尾状核被殻への局所送達のために、PBS中で1μLのDARE(商標)の単回注射(総用量は0.05nmol〜5nmolの範囲である)を行う。注射の前に、好ましくはHO中での3.6%の抱水クロラール(10mL/kg)の腹腔内注射により動物を麻酔し、動物が覚醒し始めた場合は半分の用量で再適用する。その後、注射に備えて、動物を定位固定装置(Axel Semrau, Sprockhoevel, Germany)に位置付ける。外科用メスによる切開により皮膚を開いた後、頭蓋骨を洗浄し、ハミルトンシリンジによる注射に備えて微細ドリル(0.5mm径)を用いて穴を開ける。穿孔及び注射を、以前に記載された定位固定座標に従って行う[106、107]。尾状核被殻への注射では、シリンジの先端の座標は(ブレグマから)、側方に−1.6mm、背腹側に−3.8mm、前後に−0.5mmである。
長期送達のために、本発明のDARE(商標)コンジュゲートを、以前に記載されたように、浸透圧ポンプ(Alzet脳注入キット)により、ブレグマに対してAP:−0.5mm、ML:0mm、DV:−3mmで第3脳室へと送達する[108、109]。簡潔にいうと、動物を単回注射に関して上述のように準備した後、適切な座標にカニューレ端(ending)を埋め込み、頭蓋骨に固定する。浸透圧ポンプを本発明のDARE(商標)コンジュゲートで満たし、2週間の注入期間、1日の容量5μL中で0.01nmol/日〜0.5nmol/日の送達速度を達成する。ポンプを動物の頸部に皮下から埋め込み、シリコーンチューブを介してカニューレと連結する。
単回注射の後、動物を注射後1日目〜7日目に安楽死させる。注入の場合、動物を2週間の注入の直後に安楽死させる。各動物の脳をすぐに取り出し、以下のように又は上記の実施例7及び実施例9に記載のように、DARE(商標)分布及び有効性の分析のために処理する。RNA及びタンパク質分析のために、脳を動物の死亡後すぐに解剖し、対象の様々な領域から組織を回収し、すぐに液体窒素で凍結する。RNAを製造業者のマニュアルに従ってQiagenのRNeasy Lipid組織キットを用いて単離する。RT−PCR及び5’−RACEを上記の実施例9に記載のように行う。
免疫組織化学検査:
Cy3により標識化したDARE(商標)構築物の分布分析及び免疫組織化学検査によるタンパク質の発現の分析のために、各動物の脳を24時間、PBS中の4%のPFA、0.05%のグルタルアルデヒドで固定した後、36時間、30%のスクロースに浸漬させる。それから保存のために脳組織を−80℃で凍結し、7μmの切片を−20℃で切り出し、顕微鏡分析のためにスライド上に置く。GAPDHタンパク質の発現を、GAPDH特異的抗体(ウサギmAB 14C10(Cell Signaling)等)を用いて検出する。クエン酸バッファーを用いてマイクロ波による抗原回復を行った後、製造業者の推奨に従って抗原検出を行う。一次抗体の検出を抗ウサギホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)又はフルオロフォアで標識化した二次抗体(Abcam)を用いて行った後、標準的なプロトコルを用いて、又はフルオロフォアで標識化した二次抗体の場合、上記の実施例7に記載のように、顕微鏡検査により分析する。
RNAのin situハイブリダイゼーション:
in situでのRNA検出を、プロテイナーゼK消化及び無水酢酸の前処理を含む確立された手順に従って行う。抽出後24時間〜30時間、脳組織を4%のPFAに固定し、その後24時間〜30時間、30%スクロースに浸漬する。それからこれをイソペンタン中で−70℃まで冷却し、5μm厚の切片を低温槽−ミクロトームで切り出す。標的特異的なジゴキシゲニンで標識化したプローブを、製造業者の推奨に従って、以前に記載されたように、DIG RNA標識化キット(Roche Applied Science)を用いてSP6又はT7 RNAポリメラーゼによりGAPDH cDNAを含有するプラスミドから調製する[110]。プローブを65℃で一晩、加湿チャンバにおいて組織切片上でインキュベートする。DIGで標識化したプローブを、アルカリホスファターゼ(AP、Roche)とコンジュゲートしたヒツジ抗DIG抗体を用いて検出する。それから切片を、BMパープル(Roche)又は別のAP基質の添加により発色させる。
本実施例は、化合物(d)としてGAPDHで標的化したsiRNAを送達するために、本発明の特異的なリシンB(すなわちモジュール(a))標的化コンジュゲートの調製、使用及び特性化を説明するが、本実施例の教示は、本発明の任意のコンジュゲートに適用可能である。とりわけ当業者は、GAPDHで標的化したsiRNAをCNS遺伝子発現ノックダウンが望まれる標的に指向性を有する別のsiRNAに置き換えることができる。また当業者は、本実施例に記載のコンジュゲートのGAPDHで標的化したsiRNAを、CNSにおいて細胞に送達されることが望まれる別の化合物(d)に置き換えることができる。したがって上記のように、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)を、意図される目的及びCNS内の標的細胞に適するように当業者が変更することもできる。これらの実施形態は、過度の実験を行うことなく準備することができ、本発明の範囲内に包含される。
実施例17:逆行性輸送によるDARE(商標)コンジュゲート送達をモニタリングするための逆行性経路の化学的阻害剤の使用
逆行性輸送によるDARE(商標)コンジュゲート送達をモニタリングするために、これらの経路に干渉する化学的阻害剤又は薬物を使用することができる。これらの薬物は、文献において一般的に使用されており、ブレフェルジンA(ゴルジ体を破壊する)及びモネンシン(ゴルジ体への輸送を変調する、例えば低濃度ではリシン毒性が増大し、より高濃度ではリシン毒性に対して保護する)を含む[111]。このため、様々な小器官に対する同時染色により細胞を通るDARE(商標)コンジュゲートを追跡することができる。
逆行性経路阻害剤は、エンドソームからゴルジ体への輸送を妨げることが期待される。阻害剤が実際に本発明のコンジュゲートの輸送を阻害する(すなわち蛍光標識化したDARE(商標)構築物がもはやERに達することができない)場合(このことはRNAi効果の低減により及び/又は共焦点顕微鏡検査により示される)、この結果は、DARE(商標)コンジュゲートにより逆行性経路が使用され、それによりその化合物(d)をサイトゾルへと送達することを示す。このため、本発明によるDARE(商標)コンジュゲートが逆行性経路を通って輸送され、ERに到達する場合、DARE(商標)コンジュゲート添加前の逆行性経路阻害剤による細胞の前処理により、細胞のERにおいて蛍光標識化したDARE(商標)コンジュゲートの低減がもたらされるものとする。さらに、阻害剤による前処理がRNAi効果の低減をもたらす場合、DARE(商標)コンジュゲートは、逆行性経路を使用することにより、その化合物(d)(すなわちsiRNA送達物)をサイトゾルへと送達する可能性が最も高い。
ブレフェルジンA(BFA、Sigma-Aldrich、製品番号B5936)を、最終濃度5μg/mLで細胞に添加する。この濃度が30分以内のゴルジ体とERとの迅速な融合をもたらす[111、112]。しかしながら、0.5μg/mL〜1μg/mLのより低濃度のBFAであっても細胞株によっては、1日間〜3日間の細胞生存を高めつつも逆行性輸送を阻害するのに十分である[111、112]。BFAは、初期エンドソーム及びTGNの融合も引き起こす。
代替的に、リポキシゲナーゼ阻害剤であるノルジヒドログアイアレト酸(NDGA、Sigma-Aldrich、製品番号74540)を、25μMの最終濃度で細胞に(血清無含有培地中で)添加する。この濃度が、30分以内のゴルジ体とERとの迅速な融合をもたらす[113〜115]。
代替的に、非ステロイド系エストロゲンであるシクロフェニルジフェノール(CFD、Sigma-Aldrich、製品番号C3490−10MG)を、25μMの最終濃度で細胞に添加する。この濃度が30分以内のゴルジ体とERとの迅速な融合をもたらす。
代替的に、Retro−1又はRetro−2(Chembridge、www.chembridge.com)を25μMの最終濃度で細胞に添加する。これらの先の2つの阻害剤は細胞小器官の融合を引き起こさないが、毒素(シリン、志賀毒等)がエンドソームからTGNへと輸送されるのを特異的に阻害する[116]。
上記の阻害剤の更なる代替として、ゴルギシドA(Sigma-Aldrich、製品番号G0923−5MG、[117])又は逆行性輸送の他の阻害剤を使用することができる。
逆行性輸送の阻害剤を、DARE(商標)−siRNA構築物の添加の30分前に添加する。標的mRNA及び標的タンパク質(例えばGAPDH又はルシフェラーゼ)のノックダウンを、実施例9に記載のように、RT−qPCR及び適切なタンパク質アッセイ、例えば標準的なGAPDH酵素活性アッセイ又はルシフェラーゼ活性アッセイを使用して6時間後、24時間後及び48時間後に評価する。阻害剤が過剰な細胞毒性を示す場合、インキュベーション期間が終わる前に培地を交換することにより阻害剤とのインキュベーションを停止させることができる。例えば培地を交換することにより阻害剤を6時間後(又はそれより早く)に取り除いても、RT−qPCR及びタンパク質アッセイは24時間後及び48時間後に行われる。
上記のRNAi実験に加えて又はその代わりに、逆行性輸送を免疫組織化学分析により実証することもできる。NIH−3T3細胞株、HeLa細胞株又は他の適切な細胞株を、Cy3等のフルオロフォアを有するDARE(商標)−siRNA構築物と共に15分間〜60分間インキュベートし、その後培地を交換する。その後幾つかの時点(例えば30分、1時間、2時間、4時間、6時間及び24時間)で、細胞を固定し、様々な細胞小器官に対する抗体により染色して、共焦点顕微鏡検査により調べる。DARE(商標)−siRNAとのインキュベーション中に、阻害剤を半分のウェルに加え、DARE(商標)−siRNAの輸送のために逆行性経路が使用されることを実証する。小器官マーカーに関しては、以下のものを使用する:初期及び回収エンドソームを染色するためのフルオロフォアとコンジュゲートしたトランスフェリン(DARE(商標)−siRNAを添加する際に細胞に添加する);リソソームを染色するためのLAMP1抗体;ゴルジ装置を染色するためのマンノシダーゼII抗体;ERを染色するための、カルレチクリン、カルネキシリン(又はDerlin−1)抗体;及び、Hoechst色素(Invitrogen)により核を染色することができる。
実施例18:逆行性経路の重要な遺伝子に対するsiRNA
これらの重要な構成要素を標的とするsiRNA(複数も可)による逆行性経路及びERADの重要な構成要素のノックダウンを用いて、本発明のコンジュゲートの経路を追跡することもできる。逆行性経路の化学的阻害剤の実施例17での使用の代わりに、DARE(商標)−siRNAの逆行性輸送に重要なタンパク質もsiRNAでノックダウンすることができる。これらの分析は上記の実施例17に記載のものと同一である、すなわちDARE(商標)−siRNAによるノックダウンを低減し、DARE(商標) siRNAの逆行性輸送を阻害する。DARE(商標)−siRNAの細胞への添加の1〜2日前、細胞を以下の遺伝子のうちの1つ又は幾つかに対するsiRNAでトランスフェクトする:KDELR−1(アクセッション番号10945)、KDELR−2(アクセッション番号11014)、KDELR−3(アクセッション番号11015)、Sec61a1(アクセッション番号29927)、Derlin−1(DERL−1とも称される、アクセッション番号79139)、PDIA2(アクセッション番号64714)及びEro1L(アクセッション番号30001)(当業者により調製されるような以下のsiRNA配列(複数又は単数)のうちの1つを含む):
KDELR−1:
センス:5'-CUACCUCUAUAUCACCAAATT-3'(配列番号268)、
アンチセンス:5'-UUUGGUGAUAUAGAGGUAGAA-3'(配列番号269)、
KDELR−2:
センス:5'-AUAGGAGCAGGCAAGGUAGAT-3'(配列番号270)、
アンチセンス:5'-CUACCUUGCCUGCUCCUAUTT-3'(配列番号271)、
KDELR−3:
センス:5’-ACUGAUUCCAGAUAGAUAGAG-3'(配列番号272)、
アンチセンス:5'-CUAUCUAUCUGGAAUCAGUTT-3'(配列番号273)、
Sec61a:
センス:5'-GGAAUUUGCCUGCUAAUCATT-3'(配列番号274)、
アンチセンス:5'-UGAUUAGCAGGCAAAUUCCAG-3'(配列番号275)、
Derlin−1:
センス:5'-GCUUAGCAAUGGAUAUGCATT-3'(配列番号276)、
アンチセンス:5'-UGCAUAUCCAUUGCUAAGCCA-3'(配列番号277)、
PDIA2:
センス:5'-GUCGGAAGGUGAUUGAAUATT-3'(配列番号278)、
アンチセンス:5'-UAUUCAAUCACCUUCCGACCT-3'(配列番号279)、
Ero1L:
センス:5'-GGAAUGUCAUCUACGAAGATT-3'(配列番号280)、及び
アンチセンス:5'-UCUUCGUAGAUGACAUUCCAT-3'(配列番号281)。
実施例19:コンジュゲート1つ当たり少なくとも2つの化合物(d)分子を含むDARE(商標)コンジュゲート
本実施例は、2つの化合物(d)(2つの同じ標的siRNAである)を含むコンジュゲートの調製を説明する(図14を参照されたい)。当業者は、本発明のコンジュゲートとコンジュゲートした化合物(d)分子の数を増大させることにより、本発明のコンジュゲート、ひいては送達システムの効力を増大することができることを理解することができる。少なくとも2つの化合物(d)がsiRNAである場合、複数のsiRNAによる負電荷の増大を補うため、正に荷電した分子(すなわちスペルミン、スペルミジン又は正に荷電したペプチド)を、製剤に添加する必要があることがある、又は単一の本発明のsiRNA−コンジュゲートで要求される濃度よりも製剤においてより高い濃度で使用する必要があることがある。
(i)モジュール(b)及びモジュール(c)を含む結合分子の合成:
(モジュール(b)+モジュール(c)+2つのリンカー)ペプチドHN−C(NPys)−(SG)−(DprAoa)(dPEG12)(DprAoa)−(SG)−NASSSRSGLDDINPTVLLKAKDEL−OH(「モジュール(b)+モジュール(c)」を含むペプチドは、配列番号244を含むアミノ酸配列を含む)を、標準的な固相Fmocペプチド化学により商業的に合成し、標準的な方法で脱保護し、逆相HPLCにより純度が95%を超えるまで精製する。ペプチドのQCを、アミノ酸分析、質量分析及び分析用逆相HPLCにより行う。構成単位としてBoc−Cys(NPys)−OH(Bachem、製品番号A−2825)を用いて活性化システイン残基を導入する。Fmoc−Dpr(Boc−Aoa)−OH(Novabiochem、製品番号04−12−1185)を用いて、N−β−アミノオキシアセチルL−ジアミノプロピオニル残基を導入する。dPEG12を、Fmoc−dPEG12酸(Quanta BioDesign、製品番号10283)を用いて導入する。精製ペプチドのQCを、ESMS及び分析用逆相HPLCにより行う。
(ii)モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)と2つのリンカーとを含む送達担体の合成:
モジュール(a)を調製するために、組換えリシン毒素Bサブユニット(配列番号124、Vector Laboratories, Inc.、カタログ番号L−1290)(0.08%アジ化ナトリウムと50mMの2−MEとを含有する、10mMのリン酸ナトリウム水溶液、0.15MのNaCl(pH7.5)における1mg/mL溶液として供給される)に、新たな50mMの2−MEを添加し、室温で1時間インキュベートして、確実に、4位のCys残基を完全に還元する。サンプルを、Vivaspin 2ポリエーテルスルホン(PES)限外濾過スピンカラム(分子量カットオフ値 5kDa、Sartorius Stedim Biotech、商品番号VS0211)を用いて脱塩処理し、脱気した10mMのリン酸バッファー、150mMのNaCl、1mMのEDTA(pH7)にバッファーを交換する。得られるリシンB溶液を、アルゴン下で10℃で一晩、上記の実施例19(i)によるモジュール(b)及びモジュール(c)を含有する、1.1モル当量の結合分子と反応させる。それから所望の送達担体を、流速1mL/分で50mMのリン酸二水素ナトリウムバッファー、100mMのNaCl、2μMのEDTA(pH5.0)で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75分取用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)を用いて分取ゲル濾過により精製する。所望の担体ピークの同定は、実施例19(i)のリシンB及びリンカー−ペプチドエンティティを用いてSECカラムを予め較正することにより可能となる。生成物を、ネイティブゲル電気泳動により及び2つの構成要素(そのそれぞれを個々に分析する)へのDTT切断により分析する。
(iii)送達物siRNA(化合物(d))の調製:
TuschlスタイルのsiRNA標的化GAPDHを、センス鎖の5’末端を5’−(C−アミノリンカー)−ホスフェート−(C−SS−C)−ホスフェート−Cy3エンティティで修飾したことを除いて、実施例1(iii)に記載されるのと全く同様に合成、精製及び分析する。第1級アミンを、実施例1(iii)の手順に従ってアダプタ分子SFBと更に反応させ、脱塩処理して、バッファーを交換する。
(iv)二重のsiRNA送達物(2つの化合物(d))と送達担体(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c)及び2つのリンカー)とのカップリング:
上記の実施例19(ii)由来の送達担体を、10℃で一晩、リン酸バッファー(pH5)中で上記の実施例19(iii)由来の3モル当量のアダプタ−siRNA送達物と反応させる。所望のモジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c)+化合物(d)コンジュゲートを、滅菌PBS(pH7.4)を用いて1mL/分で溶出させるHiLoad 16/60 Superdex 75分取用カラム(GE Healthcare、商品番号17−1068−01)上での分取SECにより精製する。QCを、ネイティブゲル電気泳動及びSuperdex 75 10/300 GLカラム(GE Healthcare、商品番号17−5174−01)上での分析用SECにより行う。更なる分析を、生成物をDTT又はTCEPと共にインキュベートすることにより行い、2つの接近可能なジスルフィド結合を切断し、3つの分子を得て、それらのそれぞれをHPLCにより単離し、ESMSにより個々に特徴付けて、必要に応じてシークエンシグすることができる。
本実施例内に記載のアプローチを用いて、他の送達物、例えば核酸、タンパク質、ペプチド、治療成分等を本発明の送達担体(すなわち(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c))に結合させることができることは当業者にとって明らかであろう。
実施例20:それぞれfLuc及びGAPDH標的化siRNAを有する、DARE(商標)3.02構築物(DARE(商標)−T−AK−SGK)、Sgk1−TfR−AKDEL−siRNA(図11を参照されたい)の合成
(i)モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)、すなわちSgk1−TfR−AKDELを含有する結合分子の合成
配列MTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQ−(S−G)−Cys−(S−G)−THRPPMWSPVWPAKDELの(モジュール(a)(配列番号121)+モジュール(b)(配列番号161)+モジュール(c)(配列番号199)+リンカーペプチド(配列番号7))を、標準的な固相Fmoc化学により合成し、標準的な方法で脱保護し、分取逆相HPLCにより2回精製する。純度は、1mL/分で溶出される、0.1%のTFA水溶液から60%アセトニトリル中の0.1%のTFAまでの40分間の勾配を用いるVydac 218TP54カラム上の分析用逆相HPLCにより57%〜84%(ピーク前後のショルダーによる)と推定された。陽イオンモードでのマトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI−MS)により測定された質量は、M+Hに関して6346.81Daであった。C2754427882の算出質量は6345.41Daである。それからシステインチオールを、撹拌しながら室温で2時間の、ピリジン(5mL)中での精製ペプチド(50mg、約7μmol)と5−二トロ−2−[(5−二トロピリジン−2−イル)ジスルファニル]ピリジン(6.2mg、20μmol、Sigma-Aldrich、カタログ番号43765)との反応により活性化し、2回の分取RP−HPLC精製後に11mgの所望のMTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQ−(S−G)−Cys(pNPys)−(S−G)−THRPPMWSPVWPAKDELを得た。活性化ペプチドの純度は逆相HPLCにより78.8%であった。MALDI−TOF MSはm/z 6500.64での正確なM+Hイオンを示した。C2804448084の算出質量は6499.56Daである。
(ii)siRNA送達物化合物(d)の調製
19ヌクレオチド長の二本鎖領域と、各鎖の3’末端で突出し、グリセルアルデヒド3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ(GAPDH)を標的とする、2つのヌクレオチドとを有する、2つの21mer鎖から構成される二本鎖RNA分子(ここではセンス鎖が5'-CCAuCUUCCAGGAGCgAGAuu(配列番号248)(ここで、小文字のu又はgは2’−O−メチルリボヌクレオチドを表す)を含み、アンチセンス鎖が5'-UCUCGCUCCUGgAAGAuGGdTdT(配列番号249)(ここで小文字のu又はgは2’−O−メチルリボヌクレオチドを表す)を含み、アンチセンス鎖がその3’末端に5’−ホスフェート及びデオキシヌクレオチドを有する(dNdN))を、センス鎖の5’末端が5−(C6−SS−C6スペーサー)−ホスフェート−Cy3部分により修飾されるように合成した。また、19ヌクレオチド長の二本鎖領域と、各鎖の3’末端で突出し、ホタルルシフェラーゼ(fLuc)を標的とする、2つのヌクレオチドとを有する、2つの21mer鎖から構成される二本鎖RNA分子(ここではセンス鎖が5'-CUUACgCUGAGuACUUCGAuu(配列番号255)(ここで、小文字のu又はgは2’−O−メチルリボヌクレオチドを表す)を含み、アンチセンス鎖が5'-UCGAAGUACUCAgCGUAAgdTdG(配列番号256)(ここで小文字のgは2’−O−メチルリボヌクレオチドを表す)を含み、アンチセンス鎖がその3’末端に5’−ホスフェート及びデオキシヌクレオチドを有する(dNdN))を、センス鎖の5’末端が5−(C6−SS−C6スペーサー)−ホスフェート−Cy3部分により修飾されるように合成した。4つのHPLCで精製した個々の一本鎖を、全てHPLC及びMALDI−TOF MSにより分析した。モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)を含有する活性化結合分子を用いて、ジスルフィド交換反応のための2つの二本鎖を調製するために、50個のA260ユニットの各二本鎖を、100mMのジチオスレイトール(DTT)を含有する0.5mLの0.2Mの滅菌酢酸ナトリウム水溶液(pH6)に溶解し、37℃で2時間維持して、ジスルフィド結合を切断した。それから溶液を、溶出液として脱気した水を用いて脱塩処理し、凍結乾燥した。
(iii)siRNA送達物(化合物(d))と送達担体(モジュール(a)+モジュール(b)+モジュール(c)及びリンカー)とのカップリング
上記の実施例20(ii)由来のfLuc−siRNA(10個のA260ユニット、約25nmol)を、アルゴン下で100μLの滅菌リン酸緩衝生理食塩水(PBS)(pH7.4)中の8Mの塩化グアニジンに溶解した。上記の実施例20(i)由来のMTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQ−(S−G)−Cys(pNPys)−(S−G)−THRPPMWSPVWPAKDEL(0.5mg、約72nmol)を、100μLの脱気した滅菌水中の8Mの塩化グアニジンに溶解した。ペプチド溶液をfLuc−siRNA溶液に添加し、反応を22℃で17時間、進行させた。それから溶液を50mMの滅菌酢酸アンモニウムで1mLまで希釈し、スピンカラム(0.5mL、Ultracel 10kDaメンブレンを備えたAmicon Ultra)に充填した。カラムを50mMの酢酸アンモニウムで1回、その後水で洗浄した。脱塩処理したサンプルを取り出し、凍結乾燥し、それから6Mの尿素(バッファーA)を含有する25mMの滅菌トリス−HClバッファー(pH7.4)0.5mLに溶解し、1mLのResource Qアニオン交換HPLCカラム(GE Healthcare、商品番号17−1177−01)に充填した。カラムを、流速3mL/分を用いて180カラム容積(CV)中で0%から80%までのバッファーBの線形勾配で溶出した。バッファーBは、Akta purifier HPLC(GE Healthcare)を用いて、25mMのトリス−HCl、1Mの臭化ナトリウム及び6Mの尿素(pH7.4)とした。カラム溶出液を260nm及び550nm(Cy3吸収)でモニタリングし、3つのピークを観察し、第1の(主要)ピークを、質量分析により所望のコンジュゲートと同定した。分取アニオン交換HPLC追跡結果を図15に示す。同一の実験をGAPDH−siRNAに関して行い、分取アニオン交換HPLC追跡結果を図16に示す。ピークを含有する産物をスピンカラムを用いて十分に脱塩処理し、それから凍結乾燥した。2つの精製DARE(商標)3.02構築物の収率は、3nmol〜7nmolの範囲であった。図17は、プレキャスト8cm×6.5cmのゲル(Biostep、商品番号95−70−181)と、6Mの尿素を含有する標準的なトリスホウ酸塩泳動バッファーとを使用して1時間〜1.5時間の泳動時間で220V及び25mAで行った、fLuc−siRNAを含有するDARE(商標)3.02構築物及びGAPDH−siRNAを含有するDARE(商標)3.02構築物の15%PAGEゲルを示す。構築物の同一性の確認を、Voyagerの機器でのMALDI−TOF質量分析により行った。図18(3.03−fLuc)及び図19(3.02−GAPDH)を参照されたい。
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Claims (29)

  1. 細胞に化合物を送達するためのコンジュゲートであって、
    (a)細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュールと、
    (b)小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュールと、
    (c)ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュールと、
    (d)少なくとも1つの化合物と、
    を含むか又はそれらからなり、モジュール(a)〜モジュール(c)及び化合物(d)が任意の配置で互いに結合する、細胞に化合物を送達するためのコンジュゲート。
  2. モジュール及び化合物が、以下の配置:(a)、(b)、(c)及び(d);(b)、(a)、(c)及び(d);(b)、(c)、(a)及び(d);(c)、(b)、(a)及び(d);(a)、(c)、(b)及び(d);(c)、(a)、(b)及び(d);(c)、(d)、(b)及び(a);(d)、(c)、(b)及び(a);(b)、(d)、(c)及び(a);(d)、(b)、(c)及び(a);(b)、(c)、(d)及び(a);(c)、(b)、(d)及び(a);(c)、(d)、(a)及び(b);(d)、(c)、(a)及び(b);(a)、(d)、(c)及び(b);(d)、(a)、(c)及び(b);(a)、(c)、(d)及び(b);(c)、(a)、(d)及び(b);(b)、(d)、(a)及び(c);(d)、(b)、(a)及び(c);(a)、(d)、(b)及び(c);(d)、(a)、(b)及び(c);(a)、(b)、(d)及び(c);又は(b)、(a)、(d)及び(c)(ここで
    xは1〜5、又は1の整数であり、
    yは1〜5、又は1の整数であり、
    zは1〜5、又は1の整数であり、
    nは1〜50、又は1、2、3、4、5、6、7、8、9若しくは10の整数である)のうちの1つで互いに結合する、請求項1に記載のコンジュゲート。
  3. モジュール及び化合物が互いに結合する該配置が、
    (i)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここでxは1の整数であり、zは1の整数であり、nは1の整数であり、yは1の整数である)、
    (ii)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここでxは1の整数であり、zは1の整数であり、nは2の整数であり、yは1の整数である)、
    (iii)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここでxは1の整数であり、zは1の整数であり、nは3の整数であり、yは1の整数である)、
    (iv)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここでxは1の整数であり、nは1の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)、
    (v)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここでxは1の整数であり、nは2の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)、
    (vi)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここでxは1の整数であり、nは3の整数であり、zは1の整数であり、yは1の整数である)、
    である、請求項2に記載のコンジュゲート。
  4. モジュール及び化合物が、
    (i)共有結合により互いに結合する、
    (ii)非共有結合により互いに結合する、
    (iii)少なくとも1つのアダプタ分子を介して互いに結合する、及び/又は
    (iv)少なくとも1つのアダプタ分子を任意で含む少なくとも1つのリンカー分子を介して互いに結合する、請求項1又は3に記載のコンジュゲート。
  5. モジュール及び化合物が互いに結合する該配置が、
    (i)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(d)が(b)と共有結合する)、
    (ii)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(d)が(b)と非共有結合する)、
    (iii)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(d)と共有結合し、(d)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する)、
    (iv)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(d)と非共有結合し、(d)が(c)と非共有結合し、(c)が(b)と共有結合する)、
    (v)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、
    (vi)(a)、(c)、(d)及び(b)(ここで(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)が(b)と非共有結合する)、
    (vii)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(d)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、
    (viii)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(d)と非共有結合し、(d)が(c)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、又は
    (ix)(a)、(d)、(c)及び(b)(ここで(a)が(a)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(d)が(c)と共有結合するアダプタ分子を介して(c)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する)、
    である、請求項2〜4のいずれか一項に記載のコンジュゲート。
  6. モジュール及び化合物が以下の配置で互いに結合する、請求項1及び4に記載のコンジュゲート:
    (i)(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
    (ii)(a)が(c)と共有結合し、(c)が(d)と非共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
    (iii)(a)が(d)と共有結合し、(a)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
    (iv)(a)が(d)と非共有結合し、(a)が(c)と共有結合し、(c)が(b)と共有結合する;
    (v)(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;
    (vi)(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)が(c)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;
    (vii)(a)がリンカー分子を介して(d)と共有結合し、(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する;又は
    (viii)(a)が(a)と共有結合するアダプタ分子を介して(d)と非共有結合し、(a)がリンカー分子を介して(c)と共有結合し、(c)がリンカー分子を介して(b)と共有結合する。
  7. 共有結合が、ジスルフィド結合、アミド結合、オキシム結合又はヒドラゾン結合であり、非共有結合が、イオン結合又は疎水性結合である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のコンジュゲート。
  8. リンカー分子がペプチド若しくは修飾ペプチド、又はポリエチレングリコール(PEG)と共有結合したペプチドであり、アダプタ分子が二本鎖RNA結合タンパク質(DRBP)又はその変異体である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のコンジュゲート。
  9. リンカー分子が、
    (i)少なくとも1つの分岐点、若しくはリジン側鎖、システイン側鎖、若しくは側鎖上にアミノオキシ部分を含有する非天然アミノ酸、及び/又は
    (ii)少なくとも1つの切断部位、若しくはフューリン切断部位若しくはカルパイン切断部位、
    を含む、請求項4〜8のいずれか一項に記載のコンジュゲート。
  10. 切断部位が、モジュール(a)とモジュール(c)との間、又はモジュール(a)と化合物(d)との間に存在する、請求項9に記載のコンジュゲート。
  11. 化合物が、該分岐点と共有結合する、又は該リジン側鎖とのアミド結合により、該システイン側鎖とのジスルフィド結合により、若しくは側鎖上にアミノオキシ部分を含有する非天然アミノ酸を介して該分岐点と共有結合する、請求項9又は10に記載のコンジュゲート。
  12. 化合物が、該システイン側鎖とのジスルフィド結合により共有結合したDRBD又はその変異体とのイオン結合又は疎水性結合により該分岐点と非共有結合する、請求項9又は10に記載のコンジュゲート。
  13. (i)モジュール(a)が細胞表面受容体リガンド、抗体、糖、脂質又はナノ粒子を含み、
    (ii)モジュール(b)がアミノ酸配列X1X2X3X4(配列番号140)(ここで、
    がE、H、K、N、P、Q、R若しくはS、又はK若しくはRであり、
    がD、E、A、T、V、G、S若しくはN、又はD若しくはEであり、
    がE若しくはD、又はEであり、
    がL若しくはF、又はLである)を1つ又は複数含むオリゴペプチドを含み、任意でN末端及び/又はC末端が1個〜3個の更なるアミノ酸残基を含み、
    (iii)モジュール(c)が、
    (a)COX2、IgM(μ)、Sgk1、MATα2、MF(α)1、CPY、毒素サブユニットA、その断片若しくはその変異体からなる群から選択されるタンパク質のペプチド、又は
    (b)CL1(配列番号164)、CL2(配列番号165)、CL6(配列番号166)、CL9(配列番号167)、CL10(配列番号168)、CL11(配列番号169)、CL12(配列番号170)、CL15(配列番号171)、CL16(配列番号172)若しくはSL17(配列番号173)を含むアミノ酸配列、
    を含み、
    (iv)化合物(d)が核酸又はペプチドを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のコンジュゲート。
  14. (i)細胞表面受容体リガンドが、成長因子、リポタンパク質、トランスフェリン、表面結合レクチン、ガレクチン、c型レクチン、毒素、その断片及びその変異体からなる群から選択され、
    (ii)抗体が、抗TGN38/46、抗トランスフェリン受容体及び抗成長因子受容体からなる群から選択され、
    (iii)脂質が、リン脂質、糖脂質、スフィンゴ脂質及びステロール脂質からなる群から選択され、
    (iv)ナノ粒子が、金属、シリケート及びポリマーからなる群から選択される、請求項13に記載のコンジュゲート。
  15. 細胞表面受容体リガンドが、リシンのB鎖、アブリンのB鎖、モデシンのB鎖、ボルケンシンのB鎖、コレラ毒素のB鎖、志賀毒素のB鎖、ベロ毒素のB鎖、シュードモナス外毒素AのドメインI、ドメインII及びドメインIV、並びに大腸菌の易熱性腸毒素のB鎖からなる群から選択される毒素である、請求項14に記載のコンジュゲート。
  16. モジュール(c)が、
    (i)NX1SX2X3X4X5X6X7X8X9INPTX10X11X12X13(配列番号178)(ここでXがA、S又はVであり、XがS、A又はTであり、XがS又はVであり、XがR、H又はNであり、XがS又はTであり、XがG、R、T又はAであり、XがL、V又はMであり、XがD、N又はEであり、XがD又はNであり、X10がV又はLであり、X11がL又はVであり、X12がL又はIであり、X13がK又はNである)、
    (ii)GKPTLYX1VSLX2MSDTX3GTX4Y(配列番号190)(ここでXがN又はQであり、XがI又はVであり、XがG又はAであり、XがC又はSである)、
    (iii)MTX1X2X3X4EX5X6X7X8X9X10X11LTYSX12X13RGX14VAX15LX16AFMKQRX17MGLNDFIQKX18X19X20NX21YACKHX22EVQSX23LX24X25(配列番号200)(ここでXがV又はIであり、XがK又はQであり、XがA又はTであり、XがX(Xは0個のアミノ酸である)又はAであり、XがA又はTであり、XがA又はSであり、XがR、K、G又はVであり、XがS、G又はPであり、XがT、P又はAであり、X10がX又はPであり、X11がX又はDであり、X12がR又はKであり、X13がM又はTであり、X14がM又はLであり、X15がI又はNであり、X16がI又はSであり、X17がR又はKであり、X18がI又はLであり、X19がA又はSであり、X20がS、N、A又はTであり、X21がT又はSであり、X22がA、P又はTであり、X23がI又はYであり、X24がK又はNであり、X25がM、I又はLである)、
    (iv)MRFPSIFTAVLFAASSALAAPVX1TTTEDETAQIPAEAVIGYLDLEGDFDVAVLPFSX1STNNGLLFIX1TTIASIAAKEEGVSLDKREAEAWHWLQLKPGQPMYKREAEAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMYKREADAEAWHWLQLKPGQPMY(配列番号220)(ここでXがN又はQである)、並びに
    (v)MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILX1FLSRAN(配列番号214)(ここでXがG、V又はLである)、
    からなる群から選択される、請求項13に記載のコンジュゲート。
  17. モジュール(c)が、
    (i)NASSSRSGLDDINPTVLLK(配列番号176)、
    (ii)NASASHSRLDDINPTVLIK(配列番号179)、
    (iii)NASSSHSGLDDINPTVLLK(配列番号180)、
    (iv)GKPTLYNVSLIMSDTGGTCY(配列番号184)、
    (v)GKPTLYNVSLVMSDTAGTCY(配列番号185)、
    (vi)GKPTLYQVSLIMSDTGGTCY(配列番号186)、
    (vii)GKPTLYQVSLIMSDTGGTSY(配列番号187)、
    (viii)MTVKAEAARSTLTYSRMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIASNTYACKHAEVQSILKM(配列番号193)、
    (ix)MTVKTEAAKGTLTYSRMRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIANNSYACKHPEVQSILKI(配列番号197)、
    (x)MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILGFLSRAN(配列番号212)、
    (xi)MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILVFLSRAN(配列番号215)、又は
    (xii)MNKIPIKDLLNPQITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESVTTEEEVELRDILLFLSRAN(配列番号216)、
    である、請求項16に記載のコンジュゲート。
  18. モジュール(c)が、
    (i)MRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIASNTYACKHAEVQSILKM(配列番号205)、
    (ii)MRGMVAILIAFMKQ(配列番号206)、
    (iii)GMVAILIAF(配列番号207)、
    (iv)MRGMVAILIAFMKQRRMGLNDFIQKIANNSYACKHPEVQSILKI(配列番号210)、
    (v)ITDEFKSSILDINKKLFSI(配列番号217)、又は
    (vi)ITDEFKSSILDINKKLFSICCNLPKLPESV(配列番号218)、
    である、請求項17に記載のコンジュゲート。
  19. 核酸が、一本鎖DNA、二本鎖DNA、一本鎖RNA、二本鎖RNA、siRNA、トランスファーRNA(tRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、マイクロRNA(miRNA)、核内低分子RNA(snRNA)、低分子ヘアピン型RNA(shRNA)又はモルホリノ修飾iRNAである、請求項13に記載のコンジュゲート。
  20. 核酸が化学修飾されている、請求項13に記載のコンジュゲート。
  21. 医薬品として使用される、請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲート。
  22. 医薬組成物であって、
    (i)請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートと、
    (ii)薬学的に許容可能な賦形剤、担体及び/又は希釈剤と、
    を含む、医薬組成物。
  23. 細胞に化合物(d)を送達する方法であって、
    (a)細胞を準備する工程と、
    (b)化合物(d)を含む請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートを前記細胞に、該細胞により該コンジュゲートが内部移行され、それにより該化合物(d)が該細胞に送達される条件下で接触させる工程と、
    を含む、細胞に化合物(d)を送達する方法。
  24. 細胞が、真核細胞、無脊椎動物細胞、脊椎動物細胞、線形動物細胞、真菌細胞、アスペルギルス属の細胞、酵母細胞、サッカロミセス属の細胞、ピチア属の細胞、昆虫細胞、Sf9細胞、動物細胞、非ヒト動物細胞、哺乳動物細胞、非ヒト哺乳動物細胞、CHO、霊長類細胞、非ヒト霊長類細胞、ヒト細胞又は植物細胞である、請求項23に記載の方法。
  25. 患者に化合物(d)を送達する方法であって、
    (a)十分量の請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートを患者に投与し、それにより該化合物(d)が該患者に送達される、投与する工程を含む、患者に化合物(d)を送達する方法。
  26. 細胞における遺伝子発現を変更する方法であって、
    (a)細胞を準備する工程と、
    (b)化合物(d)を含む請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートを前記細胞に、該細胞により該コンジュゲートが内部移行され、該コンジュゲートの該化合物(d)が該細胞のサイトゾル又は核に送達される条件下で接触させる工程であって、該化合物(d)が該細胞における遺伝子発現を変更することが可能な核酸又はペプチドである、接触させる工程と、
    を含み、
    (c)該化合物(d)が、該細胞のサイトゾル又は核に達すると、該細胞における遺伝子発現を変更する、
    細胞における遺伝子発現を変更する方法。
  27. コンジュゲートを調製する方法であって、細胞の標的化を媒介し、細胞取り込みを容易にする少なくとも1つのモジュール(a)と、小胞体(ER)への輸送を容易にする少なくとも1つのモジュール(b)と、ERからサイトゾルへの転位を媒介する少なくとも1つのモジュール(c)と、少なくとも1つの化合物(d)とをカップリングすることを含み、モジュール(a)、モジュール(b)及びモジュール(c)並びに化合物(d)が任意の配置で及び任意の化学量論で互いに結合する、コンジュゲートを調製する方法。
  28. 請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートを調製するための構成要素を含むキットであって、該キットがモジュール(a)、モジュール(b)、モジュール(c)及び/又は化合物(d)を含み、該キットが任意的なペプチドリンカー及び/又は切断部位を含む任意的なペプチドを含む、請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートを調製するための構成要素を含むキット。
  29. 請求項1〜20のいずれか一項に記載のコンジュゲートを含む送達システムを含むキット。
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