JP2014500233A - オリゴヌクレオチドの送達のための新規な低分子量カチオン性脂質 - Google Patents
オリゴヌクレオチドの送達のための新規な低分子量カチオン性脂質 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図1
Description
(式中:
R1およびR2は、独立して、H、(C1〜C6)アルキル、ヘテロシクリルおよびポリアミンから選択され、ここで、前記アルキル、ヘテロシクリルおよびポリアミンは、R’から選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよく、あるいはR1およびR2は、これらが結合している窒素と一体となって、該窒素に加えてN、OおよびSから選択される1個または2個のさらなるヘテロ原子を含むものであってもよい4〜7員の単環式複素環を形成していてもよく、前記単環式複素環は、R’から選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよく;
R3は、独立してHおよび(C1〜C6)アルキルから選択され、前記アルキルは、R’から選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよく;
R’は、独立して、ハロゲン、R”、OR”、SR”、CN、CO2R”またはCON(R”)2から選択され;
R”は、独立して、Hおよび(C1〜C6)アルキルから選択され、ここで、前記アルキルはハロゲンおよびOHで置換されていてもよく;
nは、0、1、2、3、4または5であり;
L1はC4〜C24アルキルおよびC4〜C24アルケニルから選択され、前記アルキルおよびアルケニルは、R’から選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよく;
L2は、C3〜C9アルキルおよびC3〜C9アルケニルから選択され、前記アルキルおよびアルケニルは、R’から選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよい)
で示されるもの、またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体である。
R1およびR2が各々メチルであり;
R3がHであり;
nが0であり;
L1が、C4〜C24アルキルおよびC4〜C24アルケニルから選択され;
L2が、C3〜C9アルキルおよびC3〜C9アルケニルから選択される、
式Aを有する化合物またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体を特色とする。
R1およびR2が各々メチルであり;
R3がHであり;
nが2であり;
L1が、C4〜C24アルキルおよびC4〜C24アルケニルから選択され;
L2が、C3〜C9アルキルおよびC3〜C9アルケニルから選択される、
式Aを有する化合物またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体を特色とする。
(20Z,23Z)−N,N−ジメチルノナコサ−20,23−ジエン−10−アミン(化合物1);
(17Z,20Z)−N,N−ジメチルヘキサコサ−17,20−ジエン−9−アミン(化合物2);
(16Z,19Z)−N,N−ジメチルペンタコサ−16,19−ジエン−8−アミン(化合物3);
(13Z,16Z)−N,N−ジメチルドコサ−13,16−ジエン−5−アミン(化合物4);
(12Z,15Z)−N,N−ジメチルヘニコサ−12,15−ジエン−4−アミン(化合物5);
(14Z,17Z)−N,N−ジメチルトリコサ−14,17−ジエン−6−アミン(化合物6);
(15Z,18Z)−N,N−ジメチルテトラコサ−15,18−ジエン−7−アミン(化合物7);
(18Z,21Z)−N,N−ジメチルヘプタコサ−18,21−ジエン−10−アミン(化合物8);
(15Ζ,18Ζ)−N,N−ジメチルテトラコサ−15,18−ジエン−5−アミン(化合物9);
(14Z,17Z)−N,N−ジメチルトリコサ−14,17−ジエン−4−アミン(化合物10);
(19Z,22Z)−N,N−ジメチルオクタコサ−19,22−ジエン−9−アミン(化合物11);
(18Z,21Z)−N,N−ジメチルヘプタコサ−18,21−ジエン−8−アミン(化合物12);
(17Z,20Z)−N,N−ジメチルヘキサコサ−17,20−ジエン−7−アミン(化合物13);
(16Z,19Z)−N,N−ジメチルペンタコサ−16,19−ジエン−6−アミン(化合物14);
(22Z,25Z)−N,N−ジメチルヘントリアコンタ−22,25−ジエン−10−アミン(化合物15);
(21Z,24Z)−N,N−ジメチルトリアコンタ−21,24−ジエン−9−アミン(化合物16);
(18Z)−N,N−ジメチルヘプタコス−18−エン−10−アミン(化合物17);
(17Z)−N,N−ジメチルヘキサコス−17−エン−9−アミン(化合物18);
(19Z,22Z)−N,N−ジメチルオクタコサ−19,22−ジエン−7−アミン(化合物19);および
N,N−ジメチルヘプタコサン−10−アミン(化合物20);
(20Z,23Z)−N−エチル−N−メチルノナコサ−20,23−ジエン−10−アミン(化合物21);
1−[(11Z,14Z)−1−ノニリコサ−11,14−ジエン−1−イル]ピロリジン(化合物22);
(20Z)−N,N−ジメチルヘプタコス−20−エン−10−アミン(化合物23);
(15Z)−N,N−ジメチルヘプタコス−15−エン−10−アミン(化合物24);
(14Z)−N,N−ジメチルノナコス−14−エン−10−アミン(化合物25);
(17Z)−N,N−ジメチルノナコス−17−エン−10−アミン(化合物26);
(24Z)−N,N−ジメチルトリトリアコント−24−エン−10−アミン(化合物27);
(20Z)−N,N−ジメチルノナコス−20−エン−10−アミン(化合物28);
(22Z)−N,N−ジメチルヘントリアコント−22−エン−10−アミン(化合物29);
(16Z)−N,N−ジメチルペンタコス−16−エン−8−アミン(化合物30);
(12Z,15Z)−N,N−ジメチル−2−ノニルヘニコサ−12,15−ジエン−1−アミン(化合物31);
(13Z,16Z)−N,N−ジメチル−3−ノニルドコサ−13,16−ジエン−1−アミン(化合物32);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘプタデカン−8−アミン(化合物33);
1−[(1S,2R)−2−ヘキシルシクロプロピル]−N,N−ジメチルノナデカン−10−アミン(化合物34);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ノナデカン−10−アミン(化合物35);
N,N−ジメチル−21−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘニコサン−10−アミン(化合物36);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2S)−2−{[(1R,2R)−2−ペンチルシクロプロピル]メチル}シクロプロピル]ノナデカン−10−アミン(化合物37);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘキサデカン−8−アミン(化合物38);
N,N−ジメチル−1−[(1R,2S)−2−ウンデシルシクロプロピル]テトラデカン−5−アミン(化合物39);
N,N−ジメチル−3−{7−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘプチル}ドデカン−1−アミン(化合物40)
1−[(1R,2S)−2−ヘプチルシクロプロピル]−N,N−ジメチルオクタデカン−9−アミン(化合物41);
1−[(1S,2R)−2−デシルシクロプロピル]−N,N−ジメチルペンタデカン−6−アミン(化合物42);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ペンタデカン−8−アミン(化合物43);ならびに
(11E,20Z,23Z)−N,N−ジメチルノナコサ−11,20,23−トリエン−10−アミン(化合物44)
またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体である。
単一炭素ホモログ化カチオン性脂質Vの合成は、脂質ケトン(III)を出発物質とする線形プロセスである。該ケトンのニトリル(V)への変換は、TOSMICおよびカリウムtert−ブトキシドでの処理によって行われる。該ニトリルを第1級アミンに還元した後、還元的アミノ化を行うと最終のカチオン性脂質VIが得られる。
二炭素ホモログ化カチオン性脂質IXの合成は、脂質ケトン(III)を出発物質とする線形プロセスである。該ケトンのα,β−不飽和アミドVIIへの変換は、ピーターソン条件下で行われる。該α,β−不飽和の共役還元は、LS−セレクトリドを用いて行われ、アミドVIIIが得られる。該アミドを水素化アルミニウムリチウムで還元すると、最終のカチオン性脂質IXが得られる。
シクロプロピル含有脂質は一般スキーム4に従って調製される。不飽和ワインレブアミドIIをシモンズ・スミスシクロプロパン化条件に供すると、シクロプロピル含有ワインレブアミドXが得られる。これを、一般スキーム1〜3に概略を示したようにして最終生成物にする。
アリル型アミンカチオン性脂質XVIの合成は、アルデヒドXIを出発物質とする線形プロセスである。酢酸t−ブチルを付加すると、β−ヒドロキシエステルXIIが生成される。該ヒドロキシル官能部をフルオロ基に変換させた後、酸処理を行うと、β−フルオロ酸XIIIが生成される。この酸をワインレブアミドに変換させた後、グリニャール付加を行うと、β−フルオロケトンXVが得られる。還元的アミノ化によって同時に脱離がもたらされ、所望のアリル型アミンXVIが生成される。
11,14−エイコサジエン酸,(11Z,14Z)−(50g,162mmol)、N,O−ジメチルヒドロキシルアミン塩酸塩(31.6g,324mmol)、HOAt(44.1g,324mmol)、Et3N(45.2mL,324mmol)、およびEDC(62.1g,324mmol)をDCM(810mL)中で混合し、周囲温度で一晩撹拌した。次いで、反応液を5×700mLの水で洗浄し、次いで1×600mLの1M NaOH洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、セライトに通して濾過し、エバポレートし、53.06g(93%)の11,14−エイコサジエンアミド,N−メトキシ−N−メチル−,(11Z,14Z)を透明な金色の油状物として得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 5.35(m,4H)、3.68(s,3H)、3.18(s,3H)、2.77(m,2H)、2.41(t,J=7Hz,2H)、2.05(m,4H)、1.63(m,2H)、1.40−1.26(m,18H)、0.89(t,J=7Hz,3H)。
11,14−エイコサジエンアミド,N−メトキシ−N−メチル−,(11Z,14Z)−1(4g,11.38mmol)を、250mL容フラスコ内の乾燥THF(50.0ml)に溶解させ、次いで、1Mのノニルマグネシウムブロミド(22.76ml,22.76mmol)を窒素下、周囲温度で添加した。10分後、過剰の飽和水性NH4Clで反応液をゆっくりクエンチした。反応液を分液漏斗内でヘキサンと水にて洗浄し、振り、下側の水層を廃棄し、上側の層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、エバポレートし、粗製ケトンを金色の油状物として得た。上記の粗製ケトンに、ジメチルアミン(THF中2M)(14.22ml,28.4mmol)を添加した後、Ti(O−i−Pr)4(6.67ml,22.76mmol)を添加し、一晩撹拌状態にした。翌日、EtOH(50ml)を添加した後、NaBH4(0.646g,17.07mmol)を添加した。5分間の撹拌後、全反応液を、330gシリカカラムとインラインの40gシリカカラムに直接注入した。10分間は100%DCMで、次の30分間は0から15%のMeOH/DCMで溶出させると、20,23−ノナコサジエン−10−アミン,N,N−ジメチル−,(20Z,23Z)(1)(2.45g,5.47mmol,48.1%収率)がかすかに金色の油状物として収集された。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 5.35(m,4H)、2.78(m,2H)、2.23(m,1H)、2.21(s,6H)、2.05(m,4H)、1.45−1.16(m,38H)、0.89(m,6H).HRMS C31H61Nの計算値448.4877,実測値448.4872。
ケトンiii(4.0g,9.55mmol)、TOSMIC(2.4g,12.4mmol)を含むジメトキシエタン(45mL)の溶液を0℃まで冷却し、カリウムtert−ブトキシド(19.1mmol,19.1mLの1MのtBuOH溶液)で処理した。90分後、反応液をヘキサンと水間に分配した。有機部分を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。この物質をフラッシュクロマトグラフィーによって精製し(0から5%までのEtOAc/ヘキサン)、所望の生成物を得た(約20%の出発物質(s.m.)を含有)。この混合物を、そのままの状態で次の工程に持ち越した。LC/MS(M+H)=430.6。
水素化アルミニウムリチウム(23.9mmol,23.9mLの1MのTHF溶液)をニトリルv(3.42g,8mmol)に直接、周囲温度で添加し、反応液を20分間撹拌した。反応液を100mLのTHFで希釈し、0℃まで冷却し、硫酸ナトリウム十水和物溶液を用いて注意深くクエンチした。固形物を濾別し、THFで洗浄した。濾液を真空にてエバポレートし、直接、次の反応に粗製状態で持ち越した。LC/MS(M+H)=434.6。
第1級アミン(3.45g,6.2mmol)のジクロロエタン(100mL)溶液をホルムアルデヒド(1.6mL,21.7mmol)で処理した後、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム(6.6g,31mmol)で処理した。5分後、反応液をジクロロメタンと1N NaOH間に分配した。有機部分を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。粗製混合物を分取用逆相クロマトグラフィー(C8カラム)によって精製し、(12Z,15Z)−N,N−ジメチル−2−ノニルヘニコサ−12,15−ジエン−1−アミンを得た。HRMS 計算値462.5033,実測値462.5026。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 5.35(m,4H)、2.78(2H,t,J=5.6Hz)、2.18(s,6H)、2.05(m,6H)、1.3(m,39H)、0.89(m,6H)。
(13Z,16Z)−N,N−ジメチル−3−ノニルドコサ−13,16−ジエン−1−アミン(化合物32)
シリルアミドのピーターソン試薬(3.1g,16.7mmol)をTHF(35mL)に溶解させ、−63℃まで冷却した。この溶液にnBuLi(16.7mmol,6.7mLの2.5M溶液)を添加した。反応液を周囲温度まで30分間昇温させた。ケトン(5.0g,11.9mmol)を第2のフラスコ内のTHF(25mL)に溶解させた。このケトン溶液をピーターソン試薬に、温度を−60℃〜−40℃に維持しながら30分間にわたって移した。反応液を−40℃まで1時間昇温させ、次いで、0℃まで30分間昇温させた。重炭酸ナトリウムを用いて反応液をクエンチし、さらに水で希釈し、水/ヘキサン間に分配した。有機部分をブラインで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。フラッシュクロマトグラフィーによって精製し(0から40%までのMTBE/ヘキサン)、α,β−不飽和アミドviiを得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 5.75(s,1H)、5.36(m,4H)、3.01(s,3H)、2.99(s,3H)、2.78(t,2H)、2.28(t,2H)、2.05(m,6H)、1.35(m,34H)、0.89(m,6H)。
α,β−不飽和アミドvii(1g,2.1mmol)とLS−セレクトリド(4.1mmol,4.1mLの1M溶液)を密封チューブ内で合わせ、60℃まで24時間加熱した。反応液を周囲温度まで冷却し、塩化アンモニウム溶液とヘプタン間に分配した。有機部分を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートし、アミドviiiを得た。この中間体を直接、次の反応に粗製状態で持ち越した。α,β−不飽和アミドviiの択一的な共役還元は、水素化銅での還元の使用を伴うものである。
5L容RB内で、銅触媒(9.77g,17.13mmol)を窒素下でトルエン(1713ml)に溶解させた。これに、PMHS(Aldrich製)(304ml,1371mmol)を一気に添加した。反応液を5分間熟成させた。この溶液に、α,β−不飽和アミドvii(167.16g、343mmol)を添加した。次いで、この混合物にt−アミルアルコール(113ml,1028mmol)をシリンジポンプによって3時間にわたって添加した。添加終了後、この溶液に約1700mLの20%NH40Hを少量に分けて添加して反応(rxn)させた。注意:クエンチの初めに激しい発泡および起泡が見られ、これは、しっかりとモニタリングしなければならず、水酸化アンモニウムは少量に分けてゆっくり添加しなければならない。反応液を水とヘキサン間に分配した。有機部分をセライトに通して濾過し、真空にてエバポレートした。得られたゴム状固形物質を、機械的撹拌器を用いてヘキサン中で粉砕し、小さな粒状物を得、次いで、これを濾過し、ヘキサンで洗浄した。次いで、有機部分を真空にてエバポレートし、フラッシュクロマトグラフィーによって精製し(シリカ,0から15%までの酢酸エチル/ヘキサン)、所望のアミドviiiを得た。LC/MS(M+H)=490.7。
アミドviii(2.85g,5.8mmol)の溶液に、水素化アルミニウムリチウム(8.7mmol,8.7mLの1M溶液)を添加した。反応液を周囲温度で10分間撹拌し、次いで、硫酸ナトリウム十水和物溶液をゆっくり添加することによってクエンチした。固形物を濾過し、THFで洗浄し、濾液を真空にてエバポレートした。粗製混合物を分取用逆相クロマトグラフィー(C8カラム)によって精製し、(13Z,16Z)−N,N−ジメチル−3−ノニルドコサ−13,16−ジエン−1−アミン(化合物32)を油状物として得た。HRMS(M+H)計算値476.5190,実測値476.5189。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 5.37(m,4H)、2.78(t,2H)、2.42(m,8H)、2.05(q,4H)、1.28(m,41H)、0.89(m,6H)。
N,N−ジメチル−1−(2−オクチルシクロプロピル)ヘプタデカン−8−アミン(化合物33)
0℃まで冷却したオレイン酸(1g,3.5mmol)のDCM(500mL)溶液に、CDI(0.63g,3.9mmol)を添加した。反応液を周囲温度まで30分間昇温させた後、0℃まで冷却し、まずトリエチルアミン(0.39g,3.9mmol)で、次いでジメチルヒドロキシルアミン塩酸塩(0.38g,3.9mmol)で処理した。1時間後、反応液を水とヘプタン間に分配した。有機部分を硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートし、粗製ワインレブアミドiiを得、これを直接、次の反応に持ち越した。
ジエチル亜鉛(70.3mmol,70.3mLの1M溶液)のジクロロメタン(130mL)溶液を−1℃まで冷却し、TFA(8.0g,70.3mmol)の滴下にて処理した。30分後、ジヨードメタン(18.8g,70.3mmol)を添加し、これを氷浴内で30分間熟成させた。この溶液に、ワインレブアミドii(7.6g,23.4mmol)を添加した。反応液を周囲温度まで昇温させ、1時間撹拌した。塩化アンモニウム溶液(100mL)を用いて反応液をクエンチし、有機層を分配して取り出し、10%チオ硫酸ナトリウムで洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。精製はフラッシュクロマトグラフィーとし(0から30%までのMTBE/ヘプタン)、所望の生成物xを得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 3.72(s,3H)、3.22(s,3H)、2.48(t,2H)、1.65(m,2H)、1.39(m,22H)、1.18(m,2H)、0.91(t,3H)、0.68(m,2H)、0.59(m,1H)、−0.32(m,1H)。
ワインレブアミドxの化合物33への変換は、上記の化合物1について記載のものと同様の様式で行った(ノニルグリニャール付加の後、還元的アミノ化)。LC/MS(M+H)=436.6.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 2.25(s,6H)、1.30(m,45H)、0.91(m,6H)、0.68(m,2H)、0.59(m,1H)、−0.31(m,1H)。
−78℃まで冷却したLDA(95mmol,47.5mLの2M溶液)のTHF(127mL)溶液に、酢酸t−ブチルを添加した。反応液を15分間撹拌した後、アルデヒドxiを添加した。直ちに塩化アンモニウム溶液を用いて反応液をクエンチし、周囲温度まで昇温させ、水/ペンタン間に分配した。有機部分を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。LC/MS(M+H−tBu)=325.4。
ヒドロキシケトンxii(7g,18.4mmol)をジクロロメタン(150mL)に溶解させ、0℃まで冷却し、デオキソフルオル(7.3g,33.1mmol)で処理した。反応液を撹拌しながら16時間、周囲温度まで昇温させた後、重炭酸ナトリウム溶液を用いてクエンチした。反応液を分配し、有機部分を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。フラッシュカラムクロマトグラフィー(chromotagraphy)(0から5%までの酢酸エチル/ヘキサン)により、β−フルオロエステルを得た。
フルオロカルボン酸xiii(5.1g,15.7mmol)、EDC(6.0g,31.4mmol)、N,O−ジメチルヒドロキシルアミン塩酸塩(3.1g,31.4mmol)、トリメチルアミン(4.0g,39.2mmol)、およびHOAt(4.3g,31.4mmol)をDCM(78mL)中で合わせ、周囲温度で16時間撹拌した。反応液を水/DCM間に分配し、有機部分を水(3×)とNaOH溶液(1×)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。粗製物質を分取用逆相クロマトグラフィーによって精製し、所望のワインレブアミドxivを得た。LC/MS(M+H)=370.4。
ワインレブアミドxiv(4.3g,11.7mmol)のTHF(50mL)溶液を、ノニルマグネシウムブロミド(23.4mmol,23.4mLの1M溶液)で周囲温度にて処理した。1時間後に塩化アンモニウム溶液を用いて反応液をクエンチし、水とペンタン間に分配した。有機部分を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空にてエバポレートした。この物質を次の工程に粗製状態で持ち越した。
ケトンxv(5.1g,11.7mmol)をジメチルアミン(29.3mmol,14.7mLの2MのTHF溶液)とチタン(IV)イソプロポキシド(6.7g,23.5mmol)で処理し、反応液を周囲温度で16時間撹拌した。反応混合物にエタノール(50mL)を添加した後、水素化ホウ素ナトリウム(0.67g,17.6mmol)を添加した。反応液を直接シリカカラムに負荷し、フラッシュクロマトグラフィーによって精製した(0から15%までのMeOH/DCM)。この物質は、(11E,20Z,23Z)−N,N−ジメチルノナコサ−11,20,23−トリエン−10−アミンを得るために分取用逆相クロマトグラフィーによる2回目の精製が必要であった。HRMS 計算値446.4720,実測値446.4724。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 5.48(m,1H)、5.37(m,4H)、5.23(m,1H)、2.78(t,2H)、2.58(m,1H)、2.22(s,6H)、2.04(m,6H)、1.56(m,1H)、1.30(m,31H)、0.89(m,6H)。
LNP組成物
以下の本発明の脂質ナノ粒子組成物(LNP):
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG 56.6/38/5.4;
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG 60/38/2;
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG 67.3/29/3.7;
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG 49.3/47/3.7;
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG 50.3/44.3/5.4;
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−C−DMA/DSPC 40/48/2/10;
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG/DSPC 40/48/2/10;および
カチオン性脂質/コレステロール/PEG−DMG/DSPC 58/30/2/10
は、オリゴヌクレオチド、具体的にはsiRNAおよびmiRNAの送達に有用である。
LNPプロセスの説明:
脂質ナノ粒子(Lipid Nano−Particles(LNP))は、衝突噴流プロセスによって調製される。この粒子は、アルコールに溶解させた脂質を、クエン酸バッファーに溶解させたsiRNAと混合することにより形成される。siRNAに対する脂質の混合比は、脂質が45〜55%およびsiRNAが65〜45%を目標にする。脂質溶液は、本発明の新規なカチオン性脂質、ヘルパー脂質(コレステロール)、PEG(例えば、PEG−C−DMA、PEG−DMG)脂質およびDSPCを、アルコール(例えば、エタノール)中に5〜15mg/mL(目標9〜12mg/mL)の濃度で含むものにする。脂質の比率は、カチオン性脂質が25〜98(目標35〜65)のモルパーセント範囲を有し、ヘルパー脂質は0〜75(目標30〜50)のモルパーセント範囲を有し、PEG脂質は1〜15(目標1〜6)のモルパーセント範囲を有し、DSPCは0〜15(目標0〜12)のモルパーセント範囲を有するようにする。siRNA溶液は、1種類以上のsiRNA配列を、クエン酸ナトリウム緩衝塩溶液(3.5〜5の範囲のpHを有する)中に0.3〜1.0mg/mLの(目標0.3〜0.9mg/mL)の濃度範囲で含むものにする。この2つの溶液を15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲の温度まで加熱し、次いで、衝突噴流混合機内で混合すると、即座にLNPが形成される。T字部内径(teeID)は0.25〜1.0mmの範囲であり、総流速は10〜600mL/分にする。流速とチューブ内径の組合せは、LNPの粒径を30〜200nmに制御する効果を有する。次いで、この溶液を緩衝溶液と高pHで、1:1〜1:3(vol:vol)(だが1:2(vol:vol)を目標にする)の範囲の混合比で混合する。この緩衝溶液を15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲の温度にする。混合LNPを30分間〜2時間保持した後、アニオン交換濾過工程を行う。インキュベーション中の温度は15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲にする。インキュベーション後、この溶液を0.8umフィルターに通して濾過する(アニオン交換分離工程を含む)。このプロセスでは、1mm ID〜5mm IDの範囲のチューブ内径および10〜2000mL/分の流速が使用される。LNPは濃縮され、限外濾過プロセスによってダイアフィルトレーションされ、このとき、アルコールが除去され、クエン酸バッファーが最終バッファー溶液(リン酸緩衝生理食塩水など)と交換される。限外濾過プロセスには、タンジェンシャルフロー濾過形式(TFF)が使用される。このプロセスでは、30〜500KDの公称分子量カットオフ範囲の膜が使用される。膜形式は、中空繊維であってもフラットシートカセットであってもよい。適正な分子量カットオフを用いたTFFプロセスにより、LNPが保持液中に保持され、濾液または透過液中にアルコール;クエン酸バッファー;および最終バッファー廃物が含有される。TFFプロセスは、初期濃度からsiRNA濃度1〜3mg/mLまでの多工程プロセスである。濃縮後、LNP溶液を最終バッファーに対して10〜20容量でダイアフィルトレーションしてアルコールを除去し、バッファー交換を行う。次いで、この物質をさらに1〜3倍に濃縮する。LNPプロセスの最終工程は、濃縮LNP溶液の滅菌濾過および生成物のバイアル封入である。
解析手順:
1)siRNA濃度
siRNA二本鎖の濃度は、強アニオン交換高速液体クロマトグラフィー(SAX−HPLC)により、2996 PDA検出器を備えたWaters 2695 Allianceシステム(Water Corporation,Milford MA)を用いて測定される。LNP(あるいは、RNAi送達媒体(RDV)とも称する)を、0.5%Triton X−100で処理して全siRNAを遊離させ、SAX分離により、Dionex BioLC DNAPac PA 200(4×250mm)カラムを用いて解析する(254nmでUV検出)。移動相は、A:25mM NaClO4,10mM Tris,20%EtOH,pH7.0と、B:250mM NaClO4,10mM Tris,20%EtOH,pH7.0を0分から15分までの線形勾配で構成し、流速を1ml/分とする。siRNA量は、siRNA標準曲線との比較によって求められる。
2)封入速度
蛍光試薬SYBR GoldをRNA定量に使用し、RDVの封入速度をモニタリングする。Triton X−100とともに、またはなしでRDVを使用し、遊離siRNAおよび全siRNAの量を調べる。アッセイは、SpectraMax M5eマイクロプレート分光測光器(Molecular Devices(Sunnyvale,CA)製)を用いて行う。試料を485nmで励起し、蛍光放射を530nmで測定した。siRNA量は、siRNA標準曲線との比較によって求められる。
3)粒径および多分散性
1μgのsiRNAを内包しているRDVを、1×PBSで最終容量3mlまで希釈する。試料の粒径および多分散性を、動的光散乱法によりZetaPALS機器(Brookhaven Instruments Corporation,Holtsville,NY)を用いて測定する。散乱強度は、He−Neレーザーを用いて25℃にて90°の散乱角で測定する。
4)ゼータ電位の解析
1μgのsiRNAを内包しているRDVを、1mMのTrisバッファー(pH7.4)で最終容量2mlまで希釈する。試料の電気泳動移動度をZetaPALS機器(Brookhaven Instruments Corporation,Holtsville,NY)(電極および光源としてHe−Neレーザーを有する)を用いて調べる。ゼータ電位の計算には、スモルコフスキー限界を想定する。
5)脂質の解析
個々の脂質濃度を、逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)により、コロナ荷電化粒子検出器(CAD)(ESA Biosciences,Inc,Chelmsford,MA)を備えたWaters 2695 Allianceシステム(Water Corporation,Milford MA)を用いて測定する。RDV内の個々の脂質を、CADを備えたAgilent Zorbax SB−C18(50×4.6mm,1.8μm粒径)カラムを用いて60℃で解析する。移動相は、A:0.1%TFA(H2O中)とB:0.1%TFA(IPA中)で構成する。勾配は、60%の移動相Aと40%の移動相Bで時間0から1.00分のとき40%の移動相Aと60%の移動相Bまで;40%の移動相Aと60%の移動相Bで1.00から5.00分まで;40%の移動相Aと60%の移動相Bで5.00分から10.00分のとき25%の移動相Aと75%の移動相Bまで;25%の移動相Aと75%の移動相Bで10.00分から15.00分のときに5%の移動相Aと95%の移動相Bまで;および5%の移動相Aと95%の移動相Bで15.00から20.00分のときに60%の移動相Aと40%の移動相Bまで変化させ、流速は1ml/分にする。個々の脂質濃度は、RDV内の全脂質成分での標準曲線と比較して二次曲線フィットにより求める。各脂質のモル百分率を、その分子量に基づいて計算する。
化合物32の配合物の一般的なLNPプロセスの説明:
脂質ナノ粒子を衝突噴流プロセスによって調製した。この粒子は、アルコールに溶解させた脂質を、クエン酸バッファーに溶解させたsiRNAと混合することにより形成した。脂質溶液は、カチオン性脂質、ヘルパー脂質(コレステロール)、PEG(例えば、PEG−C−DMA、PEG−DMG)脂質およびDSPCを、アルコール(例えば、エタノール)中に5〜15mg/mL(目標9〜12mg/mL)の濃度で含むものとした。脂質の比率は、カチオン性脂質が25〜98(目標35〜65)のモルパーセント範囲を有し、ヘルパー脂質は0〜75(目標30〜50)のモルパーセント範囲を有し、PEG脂質は1〜15(目標1〜6)のモルパーセント範囲を有し、DSPCは0〜15(目標0〜12)のモルパーセント範囲を有するようにした。siRNA溶液は、1種類以上のsiRNA配列を、クエン酸ナトリウム緩衝塩溶液(3.5〜5の範囲のpHを有する)中に0.3〜0.6mg/mLの(目標0.3〜0.9mg/mL)の濃度範囲で含むものとした。この2つの溶液を15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲の温度まで加熱し、次いで、衝突噴流混合機内で混合すると、即座にLNPが形成された。T字部内径(teeID)は0.25〜1.0mmの範囲とし、総流速は10〜600mL/分とした。流速とチューブ内径の組合せは、LNPの粒径を30〜200nmに制御する効果を有した。次いで、LNP懸濁液を緩衝溶液と高pHで、1:1〜1:3(vol:vol)(だが1:2(vol:vol)を目標にする)の範囲の混合比で混合した。この緩衝溶液を15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲の温度にした。さらに、このLNP懸濁液を緩衝溶液と高pHで、1:1〜1:3(vol:vol)(だが1:2(vol:vol)を目標にする)の範囲の混合比で混合した。この緩衝溶液を15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲の温度にした。混合LNPを30分間〜2時間保持した後、アニオン交換濾過工程を行った。インキュベーション中の温度は15〜40℃(目標30〜40℃)の範囲にした。インキュベーション後、LNP懸濁液を0.8umフィルターに通して濾過した(アニオン交換分離工程を含む)。このプロセスでは、1mm ID〜5mm IDの範囲のチューブ内径および10〜2000mL/分の流速を使用した。LNPを濃縮し、限外濾過プロセスによってダイアフィルトレーションし、このとき、アルコールが除去され、クエン酸バッファーが最終バッファー溶液(リン酸緩衝生理食塩水など)と交換された。限外濾過プロセスには、タンジェンシャルフロー濾過形式(TFF)を使用した。このプロセスでは、30〜500KDの公称分子量カットオフ範囲の膜を使用した。膜形式は、中空繊維またはフラットシートカセットとした。適正な分子量カットオフを用いたTFFプロセスにより、LNPが保持液中に保持され、濾液または透過液中にアルコール;クエン酸バッファー;および最終バッファー廃物が含有された。TFFプロセスは、初期濃度からsiRNA濃度1〜3mg/mLまでの多工程プロセスである。濃縮後、LNP懸濁液を最終バッファーに対して10〜20容量でダイアフィルトレーションしてアルコールを除去し、バッファー交換を行った。次いで、この物質をさらに1〜3倍に濃縮した。LNPプロセスの最終工程は、濃縮LNP溶液の滅菌濾過および生成物のバイアル封入とした。
解析手順:
siRNA濃度
siRNA二本鎖の濃度を、強アニオン交換高速液体クロマトグラフィー(SAX−HPLC)により、2996 PDA検出器を備えたWaters 2695 Allianceシステム(Water Corporation,Milford MA)を用いて測定した。LNP(あるいは、RNAi送達媒体(RDV)とも称する)を、0.5%Triton X−100で処理して全siRNAを遊離させ、SAX分離により、Dionex BioLC DNAPac PA 200(4×250mm)カラムを用いて解析した(254nmでUV検出)。移動相は、A:25mM NaClO4,10mM Tris,20%EtOH,pH7.0と、B:250mM NaClO4,10mM Tris,20%EtOH,pH7.0を0分から15分までの線形勾配で構成し、流速を1ml/分とした。siRNA量を、siRNA標準曲線との比較によって求めた。
封入速度
蛍光試薬SYBR GoldをRNA定量に使用し、RDVの封入速度をモニタリングした。Triton X−100とともに、またはなしでRDVを使用し、遊離siRNAおよび全siRNAの量を調べた。アッセイは、SpectraMax M5eマイクロプレート分光測光器(Molecular Devices(Sunnyvale,CA)製)を用いて行う。試料を485nmで励起し、蛍光放射を530nmで測定した。siRNA量は、siNA標準曲線との比較によって求められる。
粒径および多分散性
1μgのsiRNAを内包しているRDVを、1×PBSで最終容量3mlまで希釈した。試料の粒径および多分散性を、動的光散乱法によりZetaPALS機器(Brookhaven Instruments Corporation,Holtsville,NY)を用いて測定した。散乱強度は、He−Neレーザーを用いて25℃にて90°の散乱角で測定した。
ゼータ電位の解析
1μgのsiRNAを内包しているRDVを、1mMのTrisバッファー(pH7.4)で最終容量2mlまで希釈した。試料の電気泳動移動度をZetaPALS機器(Brookhaven Instruments Corporation,Holtsville,NY)(電極および光源としてHe−Neレーザーを有する)を用いて調べた。ゼータ電位の計算には、スモルコフスキー限界を想定した。
脂質の解析
個々の脂質濃度を、逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)により、コロナ荷電化粒子検出器(CAD)(ESA Biosciences,Inc,Chelmsford,MA)を備えたWaters 2695 Allianceシステム(Water Corporation,Milford MA)を用いて測定した。RDV内の個々の脂質を、CADを備えたAgilent Zorbax SB−C18(50×4.6mm,1.8μm粒径)カラムを用いて60℃で解析した。移動相は、A:0.1%TFA(H2O中)とB:0.1%TFA(IPA中)で構成した。勾配は、60%の移動相Aと40%の移動相Bで時間0から1.00分のとき40%の移動相Aと60%の移動相Bまで;40%の移動相Aと60%の移動相Bで1.00から5.00分まで;40%の移動相Aと60%の移動相Bで5.00分から10.00分のとき25%の移動相Aと75%の移動相Bまで;25%の移動相Aと75%の移動相Bで10.00分から15.00分のときに5%の移動相Aと95%の移動相Bまで;および5%の移動相Aと95%の移動相Bで15.00から20.00分のときに60%の移動相Aと40%の移動相Bまで変化させ、流速は1ml/分とした。個々の脂質濃度は、RDV内の全脂質成分での標準曲線と比較して二次曲線フィットにより求めた。各脂質のモル百分率を、その分子量に基づいて計算した。
表1の種々の配合物のための一般的なLNP調製物
表1のsiRNAナノ粒子懸濁液は、siRNAおよび/または担体分子を20mMクエン酸ナトリウムバッファー(pH5.0)に約0.40mg/mLの濃度で溶解させることにより調製される。脂質溶液は、カチオン性脂質(例えば、32,表2の構造参照)、DSPC、コレステロールおよびPEG−DMG(表1に示した比率)の混合物を無水エタノールに、約8mg/mLの濃度で溶解させることにより調製される。リン酸部に対する窒素の比率は6:1と概算される。
LNP製造プロセス
非限定的な例において、LNPは、バルクで以下のようにして調製される。このプロセスは、(1)脂質溶液の調製;(2)siRNA/担体溶液の調製;(3)混合/粒子の形成;(4)インキュベーション;(5)希釈;(6)限外濾過および濃縮からなる。
脂質溶液の調製
2L容のガラス試薬ビンとメスシリンダーを脱パイロジェン処理する。脂質を室温まで昇温させる。このガラス試薬ビン内に、8.0gの化合物32をピペットで移し、1.2gのDSPC、3.5gのコレステロール、0.9gのPEG−DMGを添加する。この混合物に1Lのエタノールを添加する。試薬ビンを、加熱した水浴(50℃を超えない温度)中に入れる。脂質懸濁液を撹拌バーで撹拌する。この懸濁液中に、丸底フラスコの口の1つから密封アダプターを付けて熱電対プローブを入れる。懸濁液を透明になるまで30〜40℃で加熱する。この溶液を室温まで放冷する。
siRNA/担体溶液の調製
滅菌容器内(Corning保存ビンなど)に、水補正率(およそ1.2)の0.4倍のg数のsiRNA−1粉末を量り入れる。このsiRNAを、脱パイロジェン処理した2L容ガラス試薬ビンに移す。この秤量容器をクエン酸バッファー(20mM,pH5.0)で3回すすぎ洗浄し、すすぎ液をこの2L容ガラスビンに入れ、1Lになるまでクエン酸バッファーで分量供給(QS)する。siRNA溶液の濃度は、UV分光計により以下の手順を用いて測定される。該溶液から20μLを取り出し、50倍に希釈して1000μLにし、クエン酸バッファーでのブランク測定後にUV読み値をA260nmで記録する。これを繰り返す。2つの試料の読み値が整合している場合は、平均をとり、siRNAの消散係数に基づいて濃度を計算する。最終濃度が0.40±0.01mg/mLの範囲外である場合、さらにsiRNA/担体粉末を添加すること、またはさらにクエン酸バッファーを添加することにより濃度を調整する。適用可能な場合は、このプロセスを第2のsiRNAで反復する。
粒子の形成−混合工程
ツーバレルシリンジ駆動型ポンプ(Harvard 33 Twin Syringe)を使用し、滅菌脂質/エタノール溶液と、滅菌siRNA/担体またはsiRNA/担体カクテル/クエン酸バッファー(20mMクエン酸バッファー,pH5.0)溶液を、0.5mm ID T−混合機(混合ステージI)内で、等しいまたはほぼ等しい流速で混合する。得られた排出LNP懸濁液には、40〜50vol%のエタノールが含まれていた。45vol%エタノール排出懸濁液が所望される場合、滅菌脂質/エタノールと、滅菌siRNA/担体またはsiRNA/担体カクテル/クエン酸バッファー溶液を、それぞれ、54mL/分および66mL/分の流速で、排出混合物の総流速が120mL/分となるように混合する。
希釈
混合ステージIの排出流は直接、4mm ID T−混合機(混合ステージII)内に供給され、ここで、高pHの緩衝溶液(20mMクエン酸ナトリウム,300mM塩化ナトリウム,pH6.0)により1:1(vol:vol%)の比率で希釈される。この緩衝溶液は30〜40℃の範囲の温度であり、4mm T−混合機に蠕動ポンプ(Cole Parmer MasterFlex L/S 600 RPM)によって120mL/分の流速で送達される。
インキュベーションおよび遊離siRNAの除去
混合ステージIIIの排出流は、30分間のインキュベーションのための混合後、保持される。インキュベーションは35〜40℃の温度で行われ、プロセス内懸濁液を光から保護した。インキュベーション後、遊離の(封入されていない)siRNAを、Mustang Qクロマトグラフィーフィルター(カプセル)でのアニオン交換によって除去する。使用前、クロマトグラフィーフィルターを、逐次、1N NaOH、1M NaCl、および最後に12.5vol%エタノール溶液(PBS中)のフラッシュ液で前処理する。最後のフラッシュ液のpHは、pH<8が確実であることを確認する。次いで、インキュベーションしたLNP流を、Mustang Qフィルターによって蠕動ポンプ(Cole Parmer MasterFlex L/S 600 RPM)によっておよそ100mL/分の流速で濾過する。濾過流を、以下の限外濾過および濃縮のために滅菌ガラス容器内に受容する。
限外濾過、濃縮および滅菌濾過
限外濾過プロセスは時限的プロセスであり、流速は注意深くモニタリングしなければならない。これは2工程プロセスであり;最初は、希釈物質を採取し、siRNAをおよそ0.3〜0.6mg/mLの濃度までおよそ8倍に濃縮する濃縮工程である。
オリゴヌクレオチドの合成は当該技術分野でよく知られている(米国特許出願:米国特許出願公開第同第2006/0083780号明細書、同第2006/0240554号明細書、同第2008/0020058号明細書、同第2009/0263407号明細書および同第2009/0285881号明細書ならびにPCT特許出願:国際公開第2009/086558号パンフレット、同第2009/127060号パンフレット、同第2009/132131号パンフレット、同第2010/042877号パンフレット、同第2010/054384号パンフレット、同第2010/054401号パンフレット、同第2010/054405号パンフレットおよび同第2010/054406号パンフレット参照)。本実施例において開示し、使用したsiRNAは標準的な固相手順によって合成した。
マウスでの有効性のインビボ評価
化合物1〜44を使用したすぐ上に示した公称組成のLNPを、インビボ有効性について評価した。siRNAは、ホタル(Photinus pyralis)ルシフェラーゼ遺伝子(受託番号M15077)のmRNA転写物を標的化するものである。ルシフェラーゼsiRNAの一次配列と化学修飾パターンは上記に示している。インビボルシフェラーゼモデルには、ホタルルシフェラーゼコード配列がすべての細胞内に存在するトランスジェニックマウスを使用する。ROSA26−LoxP−Stop−LoxP−Luc(LSL−Luc)トランスジェニックマウス(Dana Farber Cancer Instituteから実施許諾を得た)を、最初に組換えAd−Creウイルス(Vector Biolabs)を用いてLSL配列を除去することにより、ルシフェラーゼ遺伝子が発現されるように誘導する。該ウイルスの臓器向性の性質のため、尾静脈注射によって送達すると、発現は肝臓に限定される。肝臓内ルシフェラーゼ発現レベルを、ルシフェリン基質(Caliper Life Sciences)の投与後にIVIS撮像装置(Xenogen)を用いて光出力を測定することにより定量する。RDVの投与前に投与前発光レベルを測定する。ルシフェリン(PBS中(15mg/mL))を150μLの容量で腹腔内(IP)注射する。4分間のインキュベーション期間後、マウスをイソフルランで麻酔し、IVIS撮像装置内に置く。RDV(siRNAを含有)(PBSビヒクル中)を0.2mLの容量で尾静脈注射した。最終用量レベルを0.1〜0.5mg/kg siRNAの範囲とした。対照としてPBSビヒクル単独を投与した。投与の48時間後、上記の方法を用いてマウスの画像を撮影した。ルシフェリンの光出力の変化は、ルシフェラーゼのmRNAレベルと直接的に相関しており、ルシフェラーゼsiRNA活性の間接的は尺度を表す。インビボ有効性の結果を投与前発光レベルに対する発光阻害%として示す。ルシフェラーゼsiRNA RDVを全身投与すると、ルシフェラーゼ発現が用量依存的様式で減少した。RDVを内包している化合物1を投与したマウスでは、RDV含有オクチル−CLinDMA(OCD)カチオン性脂質の場合よりも大きな有効性が観察された(図1)。OCDは既知であり、国際公開第2010/021865号パンフレットに記載されている。RDVを内包している化合物32および33を投与したマウスでも、MC3(化合物46)カチオン性脂質を含有するRDVと比べて同様の有効性が観察された(図11)。
インビトロApoE結合アッセイ
LNPを、90%アカゲザル血清中、4ug/mLの最終LNP濃度で37℃にてインキュベートする。インキュベーションは、軌道回転により20分間とする。インキュベーション後、試料をPBS中で1:20に希釈し、100uLの各希釈試料を、抗PEG抗体コート96ウェルプレート(Life Diagnosticsカタログ番号P−0001PLのウェルにアリコートに分ける。室温で1時間のインキュベーション後、プレートを300uLのPBSで5回洗浄する。洗浄後、50uLの0.2%Triton X−100を各ウェルに添加し、プレートを37℃で10分間インキュベートした後、プレート振盪機で750rpmにて1分間振盪する。試料のApoE ELISAおよびステムループPCR解析を行う前に、試料を凍結させる。
ステムループRT−PCRプロトコル
抗PEG抗体プレートに結合させた量のLNPに結合しているApoEに対して標準化するため、抗PEG抗体ウェル内に保持されたsiRNAの量をステムループPCRによって定量し、LNP1つあたりに封入されたsiRNA数と関連付け、ウェル1つあたりの結合LNP粒子の総数の概算測定値を得る。
スパイク標準曲線試料の調製:
標準曲線は、siRNAの分子量(ApoB 17063は13693g/mol)を用いてコピー数を計算して作成する。高度標準は1011コピー/3μlを含むものとするのがよい。一連のアッセイプレートにおいて、最低標準が102コピー/3μ1を含むまで10倍連続希釈を行う。0.2%Triton X−100を水中で1:80に希釈し、20uLの希釈Triton X−100を96ウェルプレートの10個のウェル内にピペッティングする。30uLの連続希釈標準曲線およびミックスをプレートの各ウェルに添加する。10uLのスパイク標準曲線を逆転写反応に使用する。
ステムループRT−PCR−試験試料および標準曲線:
PEG抗体プレート捕捉によるTritonライセートをヌクレアーゼ無含有水中で1対2000に希釈する。10μLの‘RT−Primer Mix’(Applied Biosystem’s TaqMan MicroRNA Reverse Transcription Kitカタログ番号4366596)を96ウェルMicro−Amp QPCRプレート(ABI カタログ番号N801−0560)の各ウェルに添加する。
10uLの各試験試料(1対2000に希釈)またはスパイク標準曲線(上記)を96ウェルプレート内にアリコートに分ける。プレートをマット(ABI カタログ番号N801−0550)で覆い、蒸発を最小限にする。プレートを800rpmで1分間、手短に遠心分離する。次に、このプレートに対して、サーモサイクラーにおいて以下のサイクルパラメータを用いて操作する。
次に、10uLの‘RT Mix’を各ウェル(Applied Biosystem’s TaqMan MicroRNA Reverse Transcription Kitカタログ番号4366596)に添加する。
RTサイクル反応液は、10uLの試験試料、10uLのRTプライマーミックスおよび10uLのRTミックス成分で総容量30uLで構成する。総量30uLの総RTミックス中のRT−プライマーの終濃度は200nMとする。次いで、プレートを同じプレートマットで封止し、800rpmで1分間、手短に遠心分離し、次いで、サーモサイクラーで以下のサイクルパラメータを用いて実施する。
次に、15uLの高速酵素/プライマー−プローブミックスを、新たな高速96ウェルプレート(Applied Biosystem’s TaqMan Fast Universal PCR Master Mix,カタログ番号4352042)の各ウェルに添加する。
5uLの各RT反応液を高速酵素ミックスプレートに添加する。プレートを1000rpmで1分間遠心分離し、高速ブロック(Fast Block)を有するABI7900でQPCR解析を行う。サイクルパラメータは:1サイクル−95℃で20秒間、続いて40サイクル−95℃で1秒間、60℃で20秒間とする。
LNP1つあたりに結合しているApoE分子の数
実施例3
ヘパリンセファロースHI−TRAPTM結合アッセイ
中性表面電荷を有する脂質ナノ粒子(LNP)は、ヘパリンセファロース(泳動バッファーとして1×ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(DPBS)を含む)への注入後、保持されずにカラム空隙容積内に溶出される。血清アポリポタンパク質E(ApoE)は、ヘパリン硫酸との高親和性結合を示し、LNPは、精製および/または組換えヒトApoEまたは血清試料とのインキュベーション後、ヘパリンセファロースに、ApoEに結合するその固有の能力(脂質ナノ粒子の組成とApoEの濃度の両方に依存)に依存する程度に結合することが示された。表面にApoEが結合している脂質ナノ粒子は、ヘパリンセファロースに高親和性で結合し、高塩度(1M NaCl)でのみ溶出される。
インキュベーション
脂質ナノ粒子を、37℃で20分間、50μg/mLの最終siRNA濃度で、種々の濃度の精製もしくは組換えヒトアポリポタンパク質Eまたは0.1〜50%のラット/マウス/アカゲザル/ヒト血清(1×ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(DPBS)中)のいずれかとともにインキュベートした。ApoEまたは血清とのインキュベーション後、LNP試料を1×DPBSを用いて10倍に希釈し、ヘパリンセファロースクロマトグラフィーによって解析した。保持されたLNPのピーク面積(適切なブランクシグナルの減算後)をApoEおよび/または血清とのインキュベーションなしのLNP対照の総ピーク面積と比較し、ApoE/血清とのインキュベーション後に高親和性ヘパリン相互作用へのシフトが起こったLNPのパーセンテージを求める。
ヘパリンセファロースHI−TRAPTMクロマトグラフィー条件
ヘパリンセファロースHI−TRAPTMクロマトグラフィーカラム(GE Healthcare;1mLの床容量)を1倍または2倍いずれかのダルベッコPBSで平衡化する;高い方の2倍塩濃度を、ヘパリンセファロース上への固有保持力が高い方(おそらく、プラスの表面電荷が高いため)のLNPに使用する。
移動相A:1×または2×DPBS
移動相B:1M NaCl含有10mMリン酸ナトリウムバッファー(pH7.0)
100%のAを定組成的に10分間送達後、100%のBまでの段階的勾配;さらに10分間保持;段階的勾配で100%のAに戻し、さらに10分間再平衡化した後、次の試料のインジェクション
流速:1mL/分
試料のインジェクション容量:50μL
検出:UV(260nm)
アカゲザル血清とのインキュベーション(2×DPBS条件)でのHI−TRAPTM結合の結果
実施例4
ラットでの有効性および毒性のインビボ評価
該化合物を上記の公称組成で用いたLNPを、インビボ有効性ならびにアラニンアミノトランスフェラーゼおよびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼの増大について、Sprague−Dawley(Crl:CD(SD)雌ラット(Charles River Labs)において評価した。siRNAは、ApoB遺伝子(受託番号NM019287)のmRNA転写物を標的化するものである。ApoB siRNAの一次配列と化学修飾パターンは上記に示している。RDV(siRNAを含有)(PBSビヒクル中)を1〜1.5mLの容量で尾静脈注射した。注入速度はおよそ3ml/分にする。各投与群には5匹のラットを使用した。LNP投与後、ラットを、通常の飼料と水を存在させたケージ内に入れる。投与の6時間後、食糧をケージから除く。LNP投与の24時間後、動物の剖検を行う。ラットをイソフルラン下で5分間麻酔し、次いで、イソフルランの送達を継続しながらノーズコーン内に入れることにより、放血が完了するまで麻酔下に維持する。大静脈からの血液を、23ゲージのバタフライ型静脈穿刺セットを用いて収集し、血清化学解析のために血清分離器バキュテイナーにアリコートに分ける。切除した肝臓の尾状葉の円筒形切片(punch)を作製し、mRNA解析のためにRNALater(Ambion)内に入れる。保存した肝臓組織をホモジナイズし、QiagenビーズミルおよびQiagen miRNA−Easy RNA単離キットを製造業者の使用説明書に従って用いて全RNAを単離した。肝臓ApoB mRNAレベルを定量的RT−PCRによって測定した。メッセージを精製RNAから、ラットApoBの市販のプローブセット(Applied Biosystemsカタログ番号RN01499054_ml)を用いて増幅した。PCR反応は、96ウェル高速ブロックを有するABI 7500機器で行った。ApoB mRNAレベルをハウスキーピングPPIB(NM011149)mRNAに対して標準化する。PPIB mRNAレベルは、RT−PCRにより、市販のプローブセット(Applied Biosytemsカタログ番号Mm00478295_ml)を用いて測定した。結果をApoB mRNA/PPIB mRNA比として示す。mRNAのデータはすべて、PBS投与対照に相対して示したものである。血清ALTおよびAST解析はSiemens Advia 1800 Clinical Chemistry Analyzerで、Siemensアラニンアミノトランスフェラーゼ(カタログ番号03039631)およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(カタログ番号03039631)試薬を用いて行った。RDVを内包している化合物32または33を投与したラットにおいて、RDVを内包しているカチオン性脂質DLinKC2DMA(化合物45)またはMC3(化合物46,図2)の場合よりも、同様の有効性および耐容性の改善が観察された。
ラット/サルの肝臓内カチオン性脂質レベルの測定
肝臓組織を20ml容バイアル内に量り入れ、9v/wの水中でGenoGrinder 2000(OPS Diagnostics,1600ストローク/分,5分間)を用いてホモジナイズした。各組織ホモジネートの50μLアリコートを300μLの抽出/タンパク質析出溶媒(500nMの内部標準を含有する50/50のアセトニトリル/メタノール)と混合し、プレートを遠心分離して析出し、タンパク質を沈降させた。次いで、200μL容量の各上清みを96ウェルプレートの別々のウェルに移し、10μLの試料をLC/MS−MSによって直接解析した。
アカゲザルでのApoB有効性のインビボ評価
化合物を上記の公称組成で用いたLNPを、インビボ有効性について、雄または雌のアカゲザル(Macaca mulatta(rhesus)monkey)において評価した。siRNAは、ApoB遺伝子(受託番号XM 001097404)のmRNA転写物を標的化するものである。ApoB siRNAの一次配列と化学修飾パターンは上記に示している。RDV(siRNAを含有)(PBSビヒクル中)を静脈内注射によって伏在静脈に、20mL/分の注入速度で0.25mg/キログラムsiRNAの用量レベルまで投与した。注射容量は1.9〜2.1mL/キログラムとし、サルの体重は2.5〜4.5キログラムの範囲であった。RDVまたはPBS対照を3匹のサルに投与した。投与後、複数の日に、血清化学検査用解析のために1mLの血液試料を大腿動脈から採取した。サルは、血液採取の前に一晩絶食させた。有効性の尺度として、LDL−Cを、ApoB mRNA減少の下流サロゲートマーカーとしてモニタリングした。RDVを内包している化合物32および33(0.25mg/kg)の全身投与の4日後、LDL−Cの血清レベルは、投与前レベルの30%未満まで低減された(図4)。
アカゲザルでのβ−カテニンの有効性のインビボ評価
試験の−7日目、投与前肝臓生検試料(約0.5〜lグラム/試料)を雄アカゲザルから、腹腔鏡下での外科的切除によって収集した(サル1匹あたり、無作為に選択した肝葉の1つの外縁から1例の生検試料を切除)。各投与前生検からの約50mgの3つの非隣接試料の標本抽出には、5mmの組織円筒形切片を使用した。試料は、後のCTNNB1 mRNA解析のためにRNAlaterTM(Ambion)中に保存した。
BSA(m2)=0.11*BW(単位:kg)0.65
にしたがって推定した。
mRNA(ノックダウン%)=100−(100/2−ΔΔCt)
を用いて算出した。
(1)FDA指針書:「Guidance for Industry:Estimating the Maximum Safe Starting Dose in Initial Clinical Trials for Therapeutics in Adult Healthy Volunteers」2005年7月,米保健社会福祉省,食品医薬品局−医薬品評価センター(Center for Drug Evaluation and Research)(CDER)
実施例8
アカゲザルでのALT増加のインビボ評価
アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)を、サル全血の血餅から遠心分離後に収集した血清において測定する。Roche Modular System自動化学検査用解析装置により、該血清中のALTの酵素活性を、国際臨床化学連合(International Federation of Clinical Chemistry)の標準化された手順および試薬を使用することにより測定する。解析者のコンピュータで吸光度の測定値を用いて、標準曲線と比較したときの試料中のALT活性を算出する。ALT活性を1リットルあたりの国際単位(IU/L)で報告する。
肝細胞癌マウスモデルにおける評価
肝細胞癌へのβ−カテニンsiRNA(siRNAβ−cat)の送達におけるLNP活性を、TRE−METと命名されたマウス肝細胞癌(HCC)モデルにおいて評価した。TRE−METマウスは、ヒトMET導入遺伝子が、七量体化上流tet−オペレータを有するhCMVプロモーター下で発現されるFVB/N遺伝的背景のトランスジェニックマウスである。TRE−METマウスをLAP−tTA系統と交配すると、ダブルトランスジェニック(TRE−MET/LAP−tTA)マウスは、METを肝臓特異的様式で発現し、これはドキシサイクリンの投与によって抑制され得る。このマウスは、約3ヶ月齢のときにHCCを発症し、肝臓表面上に目視で確認可能な腫瘍小結節があり、腫瘍は、HCCに典型的な散在性で小柱状の増殖パターンを示し、HCC腫瘍マーカーであるα−フェトプロテイン(AFP)を発現する。また、TRE−METマウスの腫瘍における変異解析によっても、腫瘍のおよそ95%においてβ−カテニン遺伝子の変異の活性化が確認されている。このような特徴のため、TRE−MET HCCマウスモデルは、β−カテニンsiRNAのLNP媒介性送達およびその結果もたらされる腫瘍増殖に対する有効性の評価に適している。
Claims (10)
- 式A:
(式中:
R1およびR2は、独立して、H、(C1〜C6)アルキル、ヘテロシクリルおよびポリアミンから選択され、ここで、前記アルキル、ヘテロシクリルおよびポリアミンは、R’から選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよく、あるいはR1およびR2は、これらが結合している窒素と一体となって、該窒素に加えてN、OおよびSから選択される1個または2個のさらなるヘテロ原子を含むものであってもよい4〜7員の単環式複素環を形成していてもよく、前記単環式複素環は、R’から選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよく;
R3は、独立して、Hおよび(C1〜C6)アルキルから選択され、前記アルキルは、R’から選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよく;
R’は、独立して、ハロゲン、R”、OR”、SR”、CN、CO2R”またはCON(R”)2から選択され;
R”は、独立して、Hおよび(C1〜C6)アルキルから選択され、ここで、前記アルキルはハロゲンおよびOHで置換されていてもよく;
nは、0、1、2、3、4または5であり;
L1はC4〜C24アルキルおよびC4〜C24アルケニルから選択され、前記アルキルおよびアルケニルは、R’から選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよく;
L2は、C3〜C9アルキルおよびC3〜C9アルケニルから選択され、前記アルキルおよびアルケニルは、R’から選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよい)
のカチオン性脂質またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体。 - R1およびR2が各々メチルであり;
R3がHであり;
nが0であり;
L1が、C4〜C24アルキルおよびC4〜C24アルケニルから選択され;
L2が、C3〜C9アルキルおよびC3〜C9アルケニルから選択される、
請求項1に記載の式Aのカチオン性脂質またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体。 - R1およびR2が各々メチルであり;
R3がHであり;
nが2であり;
L1が、C4〜C24アルキルおよびC4〜C24アルケニルから選択され;
L2が、C3〜C9アルキルおよびC3〜C9アルケニルから選択される、
請求項1に記載の式Aのカチオン性脂質またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体。 - (20Z,23Z)−N,N−ジメチルノナコサ−20,23−ジエン−10−アミン(化合物1);
(17Z,20Z)−N,N−ジメチルヘキサコサ−17,20−ジエン−9−アミン(化合物2);
(16Z,19Z)−N,N−ジメチルペンタコサ−16,19−ジエン−8−アミン(化合物3);
(13Z,16Z)−N,N−ジメチルドコサ−13,16−ジエン−5−アミン(化合物4);
(12Z,15Z)−N,N−ジメチルヘニコサ−12,15−ジエン−4−アミン(化合物5);
(14Z,17Z)−N,N−ジメチルトリコサ−14,17−ジエン−6−アミン(化合物6);
(15Z,18Z)−N,N−ジメチルテトラコサ−15,18−ジエン−7−アミン(化合物7);
(18Z,21Z)−N,N−ジメチルヘプタコサ−18,21−ジエン−10−アミン(化合物8);
(15Ζ,18Ζ)−N,N−ジメチルテトラコサ−15,18−ジエン−5−アミン(化合物9);
(14Z,17Z)−N,N−ジメチルトリコサ−14,17−ジエン−4−アミン(化合物10);
(19Z,22Z)−N,N−ジメチルオクタコサ−19,22−ジエン−9−アミン(化合物11);
(18Z,21Z)−N,N−ジメチルヘプタコサ−18,21−ジエン−8−アミン(化合物12);
(17Z,20Z)−N,N−ジメチルヘキサコサ−17,20−ジエン−7−アミン(化合物13);
(16Z,19Z)−N,N−ジメチルペンタコサ−16,19−ジエン−6−アミン(化合物14);
(22Z,25Z)−N,N−ジメチルヘントリアコンタ−22,25−ジエン−10−アミン(化合物15);
(21Z,24Z)−N,N−ジメチルトリアコンタ−21,24−ジエン−9−アミン(化合物16);
(18Z)−N,N−ジメチルヘプタコス−18−エン−10−アミン(化合物17);
(17Z)−N,N−ジメチルヘキサコス−17−エン−9−アミン(化合物18);
(19Z,22Z)−N,N−ジメチルオクタコサ−19,22−ジエン−7−アミン(化合物19);および
N,N−ジメチルヘプタコサン−10−アミン(化合物20);
(20Z,23Z)−N−エチル−N−メチルノナコサ−20,23−ジエン−10−アミン(化合物21);
1−[(11Z,14Z)−1−ノニリコサ−11,14−ジエン−1−イル]ピロリジン(化合物22);
(20Z)−N,N−ジメチルヘプタコス−20−エン−10−アミン(化合物23);
(15Z)−N,N−ジメチルヘプタコス−15−エン−10−アミン(化合物24);
(14Z)−N,N−ジメチルノナコス−14−エン−10−アミン(化合物25);
(17Z)−N,N−ジメチルノナコス−17−エン−10−アミン(化合物26);
(24Z)−N,N−ジメチルトリトリアコント−24−エン−10−アミン(化合物27);
(20Z)−N,N−ジメチルノナコス−20−エン−10−アミン(化合物28);
(22Z)−N,N−ジメチルヘントリアコント−22−エン−10−アミン(化合物29);
(16Z)−N,N−ジメチルペンタコス−16−エン−8−アミン(化合物30);
(12Z,15Z)−N,N−ジメチル−2−ノニルヘニコサ−12,15−ジエン−1−アミン(化合物31);
(13Z,16Z)−N,N−ジメチル−3−ノニルドコサ−13,16−ジエン−1−アミン(化合物32);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘプタデカン−8−アミン(化合物33);
1−[(1S,2R)−2−ヘキシルシクロプロピル]−N,N−ジメチルノナデカン−10−アミン(化合物34);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ノナデカン−10−アミン(化合物35);
N,N−ジメチル−21−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘニコサン−10−アミン(化合物36);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2S)−2−{[(1R,2R)−2−ペンチルシクロプロピル]メチル}シクロプロピル]ノナデカン−10−アミン(化合物37);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘキサデカン−8−アミン(化合物38);
N,N−ジメチル−1−[(1R,2S)−2−ウンデシルシクロプロピル]テトラデカン−5−アミン(化合物39);
N,N−ジメチル−3−{7−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ヘプチル}ドデカン−1−アミン(化合物40)
1−[(1R,2S)−2−ヘプチルシクロプロピル]−N,N−ジメチルオクタデカン−9−アミン(化合物41);
1−[(1S,2R)−2−デシルシクロプロピル]−N,N−ジメチルペンタデカン−6−アミン(化合物42);
N,N−ジメチル−1−[(1S,2R)−2−オクチルシクロプロピル]ペンタデカン−8−アミン(化合物43);ならびに
(11E,20Z,23Z)−N,N−ジメチルノナコサ−11,20,23−トリエン−10−アミン(化合物44)
から選択されるカチオン性脂質またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体。 - (13Z,16Z)−N,N−ジメチル−3−ノニルドコサ−13,16−ジエン−1−アミン(化合物32);
であるカチオン性脂質またはその任意の薬学的に許容され得る塩もしくは立体異性体。 - 請求項1に記載の式Aのカチオン性脂質、コレステロール、DSPCおよびPEG−DMGを含むLNP組成物。
- カチオン性脂質(13Z,16Z)−N,N−ジメチル−3−ノニルドコサ−13,16−ジエン−1−アミン(化合物32)、コレステロール、DSPCおよびPEG−DMGを含むLNP組成物。
- 脂質ナノ粒子の調製のための請求項1に記載のカチオン性脂質の使用。
- オリゴヌクレオチドの送達のための脂質ナノ粒子中の一成分としての請求項1に記載のカチオン性脂質の使用。
- オリゴヌクレオチドがsiRNAである、請求項9に記載の使用。
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