JP2015510889A - 中枢神経系障害を治療するための核酸ナノ粒子を中枢神経系へ送達する方法 - Google Patents

中枢神経系障害を治療するための核酸ナノ粒子を中枢神経系へ送達する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、核酸ナノ粒子で中枢神経系の疾患を治療するための方法および組成物を開示する。本明細書では、パーキンソン病等の病態を治療するために核酸ナノ粒子を使用する組成物も開示する。さらに、脳内の治療目的で、圧縮された核酸ナノ粒子を鼻腔内に投与する方法を開示する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、それぞれ、2012年3月9日に提出した米国仮出願第61/609,042号、2012年11月13日に提出した61/725,662号、および2013年2月25日に提出した61/768,895号の利益を主張するものであり、該仮出願は、参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。
本発明は、医薬分野に関する。より具体的には、本発明は中枢神経系の疾患を治療し、または予防するために、遺伝子治療および当該治療薬を中枢神経系に送達することに関する。
大部分の中枢神経系(「CNS」)疾患の治療は2つの事柄に直面している。それは、(1)疾患の実際の原因を治療する治療薬の開発および(2)血液脳関門(「BBB」)を通って、CNSに治療薬を届けることである。最初の事柄については、大部分の薬剤は、病態の実際の原因を治療するより、正常な脳機能に必要な特定のニューロンの喪失、または異常な活動であったりし得る特定の疾患の影響を寛解しようと努力している。例えば、パーキンソン病について市場で利用可能な薬剤は、失われたドーパミンを模倣し、または置き換えるが、ドーパミンニューロンの進行性の喪失という問題の核心に触れない(例えば、LeWitt and Taylor,(2008)Neurotherapeutics.5:210−225を参照のこと)。このように、ニューロン集団の喪失に対抗して保護する療法は、多くの疾患に利用可能な現行の療法より進歩したものになると思われる。
可能性のある療法の1つは遺伝子治療である。遺伝子治療は、異常な細胞を正常に機能させることによって、特定の疾患を治療するのに効果的であることが示されている。当該療法は遺伝子置換であり得、疾患原因の遺伝子の正常なコピーが、疾患に冒された細胞に導入される。このような疾患原因の遺伝子は遺伝子変異によって典型的に異常であるが、遺伝子発現制御領域、または転写因子の変異による遺伝子発現のレベルは、疾患を発症することになり得る。あるいは、遺伝子治療は、疾患の遠因を修正することなく、疾患の経過に対して脆弱な細胞の生存または機能を向上させる治療的タンパク質を発現する核酸を導入することができる。このような疾患を修正する核酸は遺伝子置換ではない。遺伝子治療は、アンチセンス部分を導入しまたは発現させることもでき、疾患を誘導するRNAおよびタンパク質のレベルを減少させることもできる。遺伝子置換治療の例は、嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子(CFTR)遺伝子を、当該遺伝子の正常なコピーを有さない肺細胞に与えることによって、嚢胞性繊維症を治療することである(Griesenbachら(2004)Gene Therapy 11:S43−S50;Konstan MW、Davis PB、Wagener JS、Hilliard KA、Stern RC、Milgram LJH、Kowalczyk TH、Hyatt SL、Fink TL、Gedeon CR、Oette SM、Payne JM、Muhammad O、Ziady AG、Moen RC、and Cooper MJ.(2004)Human Gene Ther、15:1255−1269を参照のこと)。脆弱または損傷を受けた細胞の生存を向上させる遺伝子治療の例は、神経栄養因子に関する遺伝子でパーキンソン病を治療することである(Bjorklundら,(2000)Brain Res.886:82−98;Hurelbrink and Barker,(2004)Exp.Neurol.185:1−6を参照のこと)。それでもやはり、治療薬を適切な細胞に届けることに対する障壁として作用するBBBが無くとも、これらの療法は、遺伝子治療を適切な細胞に届け、適切なレベルで治療的タンパク質を細胞に生成させるというハードルに直面した(同書)。
BBBの事柄に関して、先行技術に使用された技術の1つは、治療薬の脳への頭蓋内注入であった。例えば、グリア細胞株由来神経栄養因子(「GDNF」)タンパク質をパーキンソン病患者の脳に注入した(例えば、Gillら(2003)Nature Med.9:589−595;Langら(2006)Ann.Neurol.59:459−466を参照のこと)。同様に、GDNF類似体のニュールツリンについての遺伝子もパーキンソン病患者の脳に注入した(例えば、Marks Jrら(2010)Lancet Neurology 9:1164−1172を参照のこと)。大部分の遺伝子治療では、ニュールツリン遺伝子を細胞に届けることを助けるウイルスベクターに同遺伝子を挿入した。頭蓋内注入の技術およびウイルスベクターの使用は、脳組織への潜在的損傷、出血、ウイルスベクターへの免疫反応、および感染に関係する事柄、および脳手術に関連する固有の外傷等の安全性リスクを提起する。さらに、当該注入は、注入トラックの数ミリメートルの範囲の細胞しか治療しないことが多い。より広範囲を治療するためには複数の注入トラックが必要となり、これは出血および脳組織への損傷等の特定の安全性リスクの可能性を増加させることになる。CNSの広い切片を治療する必要のある疾患の場合、特に、小脳、脳幹、および大脳等の複数の構築物を含む1つ以上の広い領域を治療する必要がある場合に、多くの注入リスクが懸念される。
したがって、脳への直接注入(小さく定められた治療領域であっても複数の注入トラックが必要とされる)またはウイルスベクターを必要としないで、神経変性疾患の原因を治療することのできる方法および製剤が必要とされている。さらに、CNSに安全、効果的に治療薬を届けるために、BBBを回避することのできる方法および製剤が必要とされている。
LeWitt and Taylor,(2008)Neurotherapeutics.5:210−225 Griesenbachら(2004)Gene Therapy 11:S43−S50 Konstan MW、Davis PB、Wagener JS、Hilliard KA、Stern RC、Milgram LJH、Kowalczyk TH、Hyatt SL、Fink TL、Gedeon CR、Oette SM、Payne JM、Muhammad O、Ziady AG、Moen RC、and Cooper MJ.(2004)Human Gene Ther、15:1255−1269 Bjorklundら,(2000)Brain Res.886:82−98;Hurelbrink and Barker,(2004)Exp.Neurol.185:1−6 Gillら(2003)Nature Med.9:589−595;Langら(2006)Ann.Neurol.59:459−466 Marks Jrら(2010)Lancet Neurology 9:1164−1172
本開示はCNSへ遺伝子配列を送達するための方法および組成物を提供する。具体的には、開示される方法および組成物は鼻腔内投与ができる。本明細書に開示の方法および組成物は、GDNF活性をコードする遺伝子等の遺伝子治療を、BBBを横切って通過すること、および発現することを改善することができる。さらに、本明細書に開示の方法および組成物は、パーキンソン病等の疾患の治療を改善することができる。
本明細書に開示の態様は、核酸配列を脳内に送達し、発現する方法に関する。方法は、核酸ナノ粒子の鼻腔内投与を含み、ナノ粒子は1つのナノ粒子あたり約1つの比率で核酸分子を含む。
ある実施形態では、核酸配列は治療的タンパク質をコードする。他の実施形態では、核酸配列は治療的アンチセンス部分をコードする。特定の実施形態では、核酸配列は治療的アンチセンス部分を含む。ある実施形態では、核酸ナノ粒子はポリカチオンをさらに含む。特定の実施形態では、ポリカチオンはポリリジンである。
いくつかの実施形態では、核酸ナノ粒子はプラスミドDNAを含む。特定の実施形態では、核酸配列は配列番号1の核酸配列を含む。より特定の実施形態では、核酸配列はGDNF活性を有するポリペプチドをコードする。より特定の実施形態では、ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を有する。
さらなる態様では、開示の方法は対象のニューロンを細胞死から保護することに関する。方法は、有効量の治療的核酸ナノ粒子を対象に投与することを含み、ナノ粒子は、ニューロンを細胞損傷から保護し、または細胞損傷からの回復を促進する生成物を発現する。ある実施形態では、生成物はポリペプチドである。特定の実施形態では、ポリペプチドはGDNF活性を有するポリペプチドである。更なる実施形態では、ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を有する。さらなる実施形態では、ポリペプチドは、ニュールツリン、アルテミン、パーセフィン、SDF−1、脳由来神経栄養因子(BDNF);活性依存性神経栄養因子(ADNP)、神経成長因子(NGF);インスリン、インスリン様成長因子−1(IGF−1)、オキシトシン、ニューロテンシン;コレシストキニン;神経ペプチドY;黄体形成ホルモン放出ホルモン;成長ホルモン;アルギニンバソプレシン;インターフェロン;IL−1、IL−2、IL−4、IL−6、IL−12、IL−17、TNF、およびTGFを含むサイトカイン;抗−VEGFポリペプチド;抗腫瘍活性を有するペプチド;並びに直接的に細胞成分そのものを標的にすること、または神経系細胞、およびサイトカイン若しくはオートクリン因子等の非神経系細胞の両方の様々なシグナル伝達機構と相互作用することによって、様々な生物学的機能を調節することのできるscFvペプチドから成る群から選択される活性を有するポリペプチドである。
他の実施形態では、対象のニューロンはドーパミン作動性神経である。さらなる実施形態では、対象のニューロンは黒質に位置する。さらなる実施形態では、対象のニューロンは海馬に位置する。さらなる実施形態では、対象のニューロンは、内側前頭葉前部皮質を含む大脳皮質に位置する。他の実施形態では、対象のニューロンは運動ニューロンである。当該技術分野に周知の神経栄養因子は他にも多くあり、当該因子は開示の方法の範囲内にある。
ある実施形態では、ナノ粒子はポリカチオンをさらに含む。特定の実施形態では、ポリカチオンはポリリジンである。より特定の実施形態では、ナノ粒子はCK−PEG−GDNFナノ粒子である。
他の実施形態では、有効量のナノ粒子の鼻腔内投与は、パーキンソン病を罹患している対象を治療する。その他の実施形態では、有効量のナノ粒子の鼻腔内投与は、ハンチントン病、アルツハイマー病、痴呆、バッテン病、テイ・サックス病、多発性硬化症、うつ病、アルコール依存症、物質依存症、自閉症圏障害、心的外傷後ストレス症候群(PTSD)、外傷性脳損傷(TBI)、慢性外傷性脳症(CTE)、中枢神経系ループス、中枢神経系の自己免疫疾患、てんかん、脳卒中、筋萎縮性側索硬化症、疼痛性障害、および神経筋疾患から成る群から選択される疾患を罹患している対象を治療する。
ある実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の有効量は0.1ng〜1.0ugである。いくつかの実施形態では、核酸ナノ粒子有効量は1.0μg〜1mgである。追加の実施形態では、治療的核酸ナノ粒子有効量は1.0mg〜1gmである。
特定の実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の投与量は、液滴として、スプレーミストとしてエアロゾル化され、数分から数時間で送達するためにポンプを使用して鼻腔内投与される。より特定の実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の投与量は、定められた時間経過にわたって複数回、鼻腔内投与される。さらに特定の実施形態では、各CK−PEG−GDNFナノ粒子は、配列番号1の核酸配列を有するプラスミドを含む。さらに特定の実施形態では、配列番号1は配列番号2のアミノ酸配列でポリペプチドを発現する。
いくつかの実施形態では、ポリペプチドはニューロンを細胞死から保護する。ある実施形態では、生成物はアンチセンスRNAである。
本明細書に開示されるさらなる態様は、脳または脳幹障害を罹患している対象を治療する方法に関する。当該方法は、有効量の圧縮された核酸ナノ粒子を対象に鼻腔内投与することを含み、ナノ粒子の集団は、1つのナノ粒子あたり約1つの比率で核酸分子を含み、当該核酸は治療的部分をコードし、または含む。ある実施形態では、ナノ粒子は脳または脳幹障害を治療する。
特定の実施形態では、ナノ粒子は生成物をコードする核酸を含む。より特定の実施形態では、生成物はポリペプチドである。ある実施形態では、生成物は、GDNF、ニュールツリン、パーセフィン、アルテミン、SDF−1、脳由来神経栄養因子(BDNF)、インスリン、インスリン様成長因子−1(IGF−1)、神経成長因子(NGF)、活性依存性神経栄養因子(ADNP)、インスリン、インスリン様成長因子−1(IGF−1)、オキシトシン、およびβインターフェロン、ニューロテンシン、コレシストキニン、神経ペプチドY、黄体形成ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、アルギニンバソプレシン、インターフェロン、IL−1、IL−2、IL−4、IL−6、IL−12、IL−17、TNF、およびTGFを含むサイトカイン、抗−VEGFポリペプチド;抗腫瘍活性を有するペプチド;並びに直接的に細胞成分そのものを標的にすること、または神経系細胞、およびサイトカイン若しくはオートクリン因子等の非神経系細胞の両方の様々なシグナル伝達機構と相互作用することによって、様々な生物学的機能を調節することのできるscFvペプチドから成る群から選択される活性を有するポリペプチドである。
いくつかの実施形態では、ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を有する。他の実施形態では、生成物はアンチセンスRNAである。さらに他の実施形態では、ナノ粒子はRNA分子を含む。さらなる実施形態では、ナノ粒子はmRNA分子を含む。さらなる実施形態では、ナノ粒子はアンチセンス分子を含む。
ある実施形態では、脳または脳幹障害は、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、痴呆、バッテン病、テイ・サックス病、多発性硬化症、うつ病、アルコール依存症、物質依存症、自閉症圏障害、心的外傷後ストレス症候群(PTSD)、外傷性脳損傷(TBI)、慢性外傷性脳症(CTE)、中枢神経系ループス、中枢神経系の自己免疫疾患、てんかん、脳卒中、筋萎縮性側索硬化症、疼痛性障害、および神経筋疾患から成る群から選択される。
特定の実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の有効量は1.0μg〜1mgである。より特定の実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の有効量は1.0mg〜1gmである。より特定の実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の投与量は、液滴として、スプレーミストとしてエアロゾル化され、数分から数時間で送達するためにポンプを使用して鼻腔内投与される。ある実施形態では、治療的核酸ナノ粒子の投与量は、定められた時間経過にわたって複数回、鼻腔内投与される。
以下の図は説明のためだけにあるものであり、限定することを意図しない。
ラットの実験に使用されたpGDNF−1bプラスミドの構造を示す。 ラットの実験に使用されたpUGGプラスミドの構造を示す。 屠殺される7日前にpUGGの鼻腔内投与を受けたラットから調製された組織ブロックの図を示す。「A」から「F/G」と示される脳ブロックは、プレキシガラスのラットの脳マトリックスを用いて前頭面に沿ってレーザーカットすることによって調製された。黒い線によって切断部の位置を示した。各ブロックの脳領域を図の下に挙げる。 切片AのGFP発現のグラフを示し、88ugの圧縮されたpUGGナノ粒子(n=4個体)と裸のpUGG(n=4個体)を鼻腔内投与されてから7日後のラットの嗅球(OB)および前頭皮質に対応する。GFP発現はELISAで確認した。 鼻腔内投与(88ug)から7日後の切片BからF/GについてGFP−ELISA結果を示す。2要因分散分析では、治療(p<0.0001)および切片(p<0.0056)による有意な効果を示す。ボンフェローニポストテストでは、圧縮されたpUGGナノ粒子と裸のpUGGとの間に有意差を示す(p<0.01、#p<0.05)。 アンフェタミン投与後30分間の6−ヒドロキシドパミン(6−OHDA)損傷ラットの同側性回転を示す。ラットは、左内側前脳束に6−OHDA(2mg/mLの4μL;総用量8μg)を片側注射される1週間前に、生理食塩水、裸のpGDNF−1b、または圧縮されたpGDNF−1bナノ粒子(NP)の鼻腔内投与を受けた。3〜4週間後、損傷のあるラットに5mg/kg用量のd−アンフェタミンを与えた。pGDNF−1b(裸またはNP)は、生理食塩水の対照群と比較して同側性回転が有意に減少した。1要因分散分析では、群間に有意差を示した(p=0.01)。ダネットポストテストでは、pGDNF NP対生理食塩水(p<0.05)、および裸のpGDNF対生理食塩水(p<0.05)について差を示した。 6−OHDA病変から3〜4週間後のラットの体重増加の差を示す。実験条件は図5と同じであった。 6−OHDA注射の7日前に、生理食塩水(上)若しくは88ugの裸のpGDNF−1b(中)、またはpGDNF−1b NP(下)の鼻腔内(IN)投与を受けたラットの損傷(左)および非損傷(右)黒質(SN)の代表的な脳切片を示す。ラットは6−OHDA注射を受けてから3〜4日後に屠殺された。茶色の染色は、ドーパミンニューロンのチロシンヒドロキシラーゼ(TH)免疫組織化学的染色を示す。 裸または圧縮されたpGDNF−1bの鼻腔内投与を受けたラット、および生理食塩水の鼻腔内投与を受けた対照の6−OHDA損傷黒質(SN)内の病変の割合を示す。実験条件は図5、6、7と同じであった。1治療群あたり7〜8個体のラットの左側(損傷)と右側(非損傷)のチロシンヒドロキシラーゼ(TH)染色密度を比較することによって、病変重症度(%病変)を評価した。1要因分散分析では、治療による有意な効果を示した(p=0.0081)。チューキーポストテストでは、pGDNF−1b NPと生理食塩水との間に有意差を示した(p<0.01)。 裸または圧縮されたpGDNF−1bの鼻腔内投与を受けたラット、および生理食塩水の鼻腔内投与を受けた対照の6−OHDA損傷黒質(SN)内の細胞喪失の割合を示す。実験条件は図5、6、7、8と同じであった。1治療群あたり7〜8個体のラットの損傷ありと無傷の黒質内のTHポジティブ(ドーパミン)ニューロンの数を比較することによって、病変重症度(%細胞喪失)を評価した。1要因分散分析では、治療による有意な効果を示した(p=0.0008)。チューキーポストテストでは、pGDNF−1b NP対生理食塩水(p<0.001)、および裸のpGDNF−1b対生理食塩水との間に有意差を示した(#p<0.05)。 PEG化ポリリジンDNAナノ粒子(左)の電子顕微鏡写真を示す(スケールバー=200nm)。さらに、どのようにしてこれらのナノ粒子が細胞に入りこんだのかを説明した理論を示す(右)。 pGDNF−1bの配列(配列番号1)を示す。 GDNF−1bのアミノ酸配列(配列番号2)を示す。
GenBankデータベースを含む刊行物、特許出願、および本明細書に言及されるその他の参考文献は全て、参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。矛盾が生じる場合は、定義を含む本発明の明細書が調整する。さらに、材料、方法、および例は、説明のためだけにあるものであり、限定することを意図しない。
他に定義されない限り、本明細書に使用される技術用語および科学用語は全て、本発明が属する技術分野の当業者によって共通して理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものとほぼ同じまたは等価の方法および材料を、本発明を実践または試験するために使用することができるが、以下に適切な方法および材料を記す。
1.定義
便宜上、明細書、実施例および請求項に使用される用語をここにまとめる。他に定義されない限り、本明細書に使用される技術用語および科学用語は全て、本開示が属する技術分野の当業者によって共通して理解されるものと同じ意味を有する。本開示内で提供される群または用語にあてがわれる最初の定義は、個々に本開示全体にわたる群または用語に、または他に断りがない限り、別の群の一部として適用される。
用語「グリア細胞株由来神経栄養因子」および「GDNF」は、本開示に使用されるとき、グリア細胞株由来神経栄養因子活性を表すポリペプチド配列または部分的なポリペプチド配列を意味する。さらに、用語は自然発生する遺伝子の核酸配列を含み、プロモーターおよびその他の制御配列を含むことができ、グリア細胞株由来神経栄養因子活性を有するポリペプチドをコードする。用語は組換え核酸配列、およびグリア細胞株由来神経栄養因子活性を表すポリペプチドをコードするPCRによって生成された核酸配列を含む。
本開示では、物品の「1つ」(英語の「a」および「an」)は、物品の文法的な対象の1つまたは複数(すなわち、少なくとも1つ)を意味する。実施例では、「1つの要素」は1つの要素または複数の要素を意味する。
用語「または」は、本開示に使用されるとき、他に断りがない限り、用語「および/または」を意味し、それと互換的に使用される。
用語「約」は、本開示に使用されるとき、所与の数値の−(マイナス)または+(プラス)20%を意味する。そのため、「約60%」は60の60マイナス12%、および60の60プラス12%の間の値(すなわち48%と72%の間)を意味する。
2.ナノ粒子の投与方法
本開示は、部分的に、対象のニューロンを細胞死から保護する方法を提供する。本明細書に開示のある実施形態では、方法は、有効量のCK−PEG−GDNFナノ粒子を対象に鼻腔内投与することを含む。「CK−PEG−GDNFナノ粒子」は、本明細書に使用されるとき、プラスミドがGDNF活性を有するポリペプチドをコードする核酸配列を運ぶポリカチオン性のペプチドを含むナノ粒子に圧縮されたプラスミドDNAである。ある実施形態では、CK−PEG−GDNFナノ粒子は、システイン残基を含み、PEGと結合するポリリジンペプチドをさらに含む。様々な方法で、圧縮されたプラスミドDNAナノ粒子の鼻腔内投与を実施することができる。例えば、ポンプまたはナノ粒子をミストにエアロゾル化するスプレーを送るその他の機器を使用して、ナノ粒子を鼻腔に投与することができる。さらに、点滴器、またはシリンジ、またはナノ粒子を分散し、鼻腔に直接適用する機器を使用して、液滴としてナノ粒子を投与することができる。
特定の理論に縛られることを望むものではないが、本明細書に開示のナノ粒子は、細胞の表面でヌクレオリン受容体と結合することによって、細胞に入り込むことができる(図10;Chen X、Kube DM、Cooper MJ、and Davis PB.(2008)Mol Ther.16(2):333−342;Chen X、Shank S、Davis PB、and Ziady AG.(2011)Mol.Ther.19(1):93−102も参照のこと)。ナノ粒子は、核膜孔複合体(「NPC」)によって、微小管を経由して細胞核に内部移行および輸送される(同書)。しかしながら、ナノ粒子に圧縮されていない裸のプラスミドは、ヌクレオリンに結合せず、容易に細胞に形質移入しない。したがって、圧縮されたナノ粒子が、目的の遺伝子の有用な治療的送達剤になり得る。しかしながら、その他の内部移行および細胞輸送経路が、様々な組織に適用されるナノ粒子にとって、有効になり得ることを注意することが重要である。DNAナノ粒子のヌクレオリン媒介性内部移行および輸送経路は、肺遺伝子の移動に最適であると評され、CNS細胞内の厳密な機序は、ヌクレオリン媒介性であってもよく、またはその他の取り込みおよび内部移行経路を経由してもよい。
本明細書に開示されるある実施形態では、ナノ粒子は、対象に治療効果をもたらすために有効量を投与される。対象に投与されるナノ粒子の量は、遺伝子によって生成される望ましい量のタンパク質を必要なだけ脳内の所望の位置に産生するように、対象の年齢、体重、およびその他の因子を考慮して調節することができる。例えば、いくつかの実施形態では、約0.01ngのナノ粒子〜約100ngのナノ粒子の有効量のナノ粒子を、対象に投与する。他の実施形態では、約0.1ngのナノ粒子〜約10ngのナノ粒子の有効量の核酸ナノ粒子を、対象に投与する。特定の実施形態では、有効量の核酸ナノ粒子は、約100ngのナノ粒子〜約1.0μgのナノ粒子、約1.0μgのナノ粒子〜約100μgのナノ粒子、または約100μgのナノ粒子〜約1.0mgのナノ粒子である。ある例では、有効量の核酸ナノ粒子は約1.0mgのナノ粒子〜約10mgのナノ粒子、約10mgのナノ粒子〜約100mgのナノ粒子であり、および有効量の核酸ナノ粒子は約100mgのナノ粒子〜1.0gのナノ粒子である。
さらなる実施形態では、有効量のナノ粒子を、約0.1ng/ml〜約10ng/ml、約10ng/ml〜約100ng/ml、約100ng/ml〜約1.0μg/ml、約1.0μg/ml〜約100μg/ml、約100μg/ml〜約1.0mg/ml、または約1.0mg/ml〜約10mg/mlの濃度で提供する。
本明細書に開示の方法の態様は、液体の形態で有効量の核酸ナノ粒子を対象に提供することを含む。特定の実施形態では、核酸ナノ粒子はCK−PEG−GDNFナノ粒子を含む。ある実施形態では、有効量のナノ粒子は水溶液中に提供される。水溶液の例は純水である。いくつかの実施形態では、水溶液は生理食塩水溶液である。溶液を血液と等張させる量で、塩化ナトリウムを提供することができる(例えば約300mOs/L)。
より多くの実施形態では、NaCl溶液をブドウ糖またはその他の糖類と組み合わせて使用することができる。特定の実施形態では、ブドウ糖は5%の濃度で溶液中にある。より特定の実施形態では、生理食塩水溶液は39mEq/LのNaおよびCIおよび5%のブドウ糖を含む。他の実施形態では、生理食塩水溶液は77mEq/LのNaおよびCI、並びに最大50g/Lのグルコースを含む。
追加の水溶液は、水溶液のpHを6.5〜7.5に保つ緩衝液である。緩衝液の例として、当該技術分野に周知のトリス緩衝またはリン酸緩衝塩類溶液が挙げられる。
溶液は、ニッキングを減少させることによって、ナノ粒子内のDNAの統合性を保持する剤を含むことができる。当該剤として、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)またはジエチレントリアミペンタアセテート酸(DTPA)等の抗酸化剤およびキレート剤が挙げられる。
開示される方法の態様は、GDNF活性を有するポリペプチドをコードする核酸配列の少なくとも1つのコピーを含む圧縮されたプラスミドDNAのナノ粒子を投与することを含む。特定の実施形態では、核酸配列は配列番号1である。他の実施形態では、核酸配列はGenBank寄託番号NM001190468、NM000514、NM001190469、NM_199231、およびNG_011675から成る群から選択される。
ある実施形態では、核酸配列は配列番号2のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする。他の実施形態では、核酸配列は、寄託番号P39905、NP_000505、NP_001177397、NP_001177398、およびNP_954701から成る群から選択されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする。
方法の態様は、プラスミドDNAがGDNF活性を有するポリペプチドを発現することができるCK−PEG−GDNFナノ粒子を、対象に投与することを含む。ある実施形態では、核酸は配列番号1の配列を有する。CK−PEG−GDNFナノ粒子から治療上の利益を得るために、本明細書に開示の任意のGDNF配列と同一の絶対配列を必要としない。例えば、GDNF活性を有するポリペプチドをコードする核酸配列は、配列番号1から選択される配列と85%〜95%の同一性を有することができる。他の実施形態では、核酸は、NM_001143805,NM_001143806、NM_001143808、NM_001143809、NM_001143810、NM_001143811、NM_001143812、NM_001143813、NM_001143814、NM_001143816、NM_001709,NMJ70731、NMJ70732、NMJ70733、NMJ70734、NM001190468、NM_000514、NM001190469、NMl99231、およびNG011675から成る群から選択される配列と85%〜95%の同一性を有することができる。これは、部分的に、当該技術分野によく述べられるように、アミノ酸をコードする核酸配列内に「ゆらぎ」が存在することに起因する。
開示の方法の態様は、配列番号2の部分配列をコードする核酸配列も許容する。さらに、本明細書に開示のポリペプチド配列のアミノ酸配列からの偏差も許容されることも認識されるべきである。例えば、ポリペプチドのアミノ酸配列は、本明細書に開示の配列と85%〜95%の同一性を有することができる。
3.疾患の治療
開示される方法の態様は治療的ナノ粒子を使用して神経疾患を治療することに関する。方法は、疾患を罹患している対象を治療するために、有効量の圧縮された核酸ナノ粒子を鼻腔内投与することを含む。特定の実施形態では、圧縮されたプラスミドDNAナノ粒子が、ポリペプチドをコードするDNAで細胞を形質移入(トランスフェクト)する。ポリペプチドは正常な細胞機能または健康に必要な活性を有するポリペプチドを含むことができる。例えば、ポリペプチドはGDNF活性を有することができる。ポリペプチドは、損傷を受けた、または死んでいる細胞が位置する脳の領域に、内因性GDNF活性を交換し、または補うことができ、そうすることによって、正常な機能を回復し、取り戻すことを促進する。ある実施形態では、GDNF活性を有するポリペプチドは、ニューロンを細胞死から保護し、それによって疾患を治療する。神経幹細胞を脳に補充するのに、GDNFまたはその他のタンパク質も効果的であり得る。
他の実施形態では、核酸ナノ粒子は、損傷を受けた、または死んでいる細胞の遺伝子生成物の活性を補う。当該生成物の例として、GDNF、ニュールツリン、パーセフィン、アルテミン、脳由来神経栄養因子(BDNF)、SDF−1、神経成長因子(NGF)、活性依存性神経栄養因子(ADNP)、インスリン、インスリン様成長因子−1(IGF−1)、オキシトシン、およびβインターフェロン、ニューロテンシン、コレシストキニン、神経ペプチドY、黄体形成ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、アルギニンバソプレシン、インターフェロン、IL−1、IL−2、IL−4、IL−6、IL−12、IL−17、TNF、およびTGFを含むサイトカイン、抗−VEGFポリペプチド;抗腫瘍活性を有するペプチド;並びに直接的に細胞成分そのものを標的にすること、または神経系細胞、およびサイトカイン若しくはオートクリン因子等の非神経系細胞の両方の様々なシグナル伝達機構と相互作用することによって、様々な生物学的機能を調節することのできるscFvペプチドが挙げられる。
いくつかの態様では、核酸はmRNAおよびアンチセンスRNA等のRNAである。いくつかの実施形態では、目的の遺伝子からの核酸切片は、プラスミドDNA分子等のDNAを含むナノ粒子から発現し、そのため、RNAのアンチセンス鎖が転写される。他の実施形態では、ナノ粒子はアンチセンスRNAそのものを含む。当該アンチセンスRNAが遺伝子機能を抑圧できることは当該技術分野で周知である。例えば、ハンチントン病をアンチセンスRNA技術で治療した(例えば、Eversら(2011)PLoS ONE.6(9):e24308、1−11;McBrideら(2011)19(12):2152−2162を参照のこと)。当該実施形態では、アンチセンスRNAは、抑圧される遺伝子の配列全体に相補的である必要はないが、抑圧される遺伝子の少なくとも一部と実質的に同一である。一般的に、相同性が高いものほど、より短い配列の使用を代償して使用することができる。ある実施形態では、少なくとも30ヌクレオチドの配列を使用する(例えば、少なくとも40、50、80、100、200、500ヌクレオチドまたはそれ以上)。
本明細書に開示の方法は、失われた遺伝子機能を補い、または遺伝子の遺伝子異常発現を抑圧することのいずれかによって、疾患を治療する。本開示の方法によって治療される疾患の例として、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、痴呆、うつ病、アルコール依存症、物質依存症、自閉症圏障害、心的外傷後ストレス障害(PTSD)、外傷性脳損傷(TBI)、慢性外傷性脳症(CTE)、中枢神経系ループス、中枢神経系の自己免疫疾患、てんかん、脳卒中、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、疼痛性障害、および神経筋疾患が挙げられる。具体的には、遺伝子疾患は、開示される方法による治療を受け入れられる。中枢神経系の症状を伴う遺伝子疾患の例として、アイカルディ症候群、アルパーズ症候群、バース症候群(BTHS)、バッテン病、脳梁欠損、ファーブリ病、ファール症候群、ガラクトース血症、2型または3型ゴーシェ病、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病、GM1ガングリオシドーシス、リー症候群、レッシュ・ナイハン症候群、メープルシロップ病、メンケス病、モヤモヤ病、ニーマン・ピック病、レット症候群、尿素回路障害、およびテイ・サックス病,およびツェルベルガー症候群が挙げられる。ここに挙げられていない、またはまだ記載されていない多くの疾患は、本開示の方法による治療に奏効し得る。本開示の方法によって、腫瘍の治療も効果的であり得る。当該腫瘍はニューロンおよびグリア細胞に由来する。さらに、神経またはグリア細胞起源の腫瘍は、悪性または良性の可能性がある。ある実施形態では、腫瘍は、その他の組織からの転移性細胞の増殖したものである。転移は、肺、骨、膵臓、結腸、胃、皮膚、および血液等のその他の組織から拡散する可能性がある。追加の実施形態では、方法によって治療されるニューロンは、ドーパミン作動性神経、コリン作動性ニューロン、グルタミン酸作動性ニューロンGABA作動性ニューロンおよびセロトニン作動性ニューロンから成る群から選択される。他の実施形態では、特定のタイプのニューロン、星状細胞、またはグリア細胞等の特定の細胞タイプの発現は、遺伝子発現制御成分を適切に使用することによって選択され得る。制御成分の例として、ドーパミン作動性神経に対してTHプロモーターが、グリア細胞に対してグリア線維酸性タンパク質(GFAP)プロモーターが発現を抑制するはずである。
本開示の方法の態様は、併用療法を含む。当該併用療法として、第二治療薬と共に、ナノ粒子を鼻腔内投与することを含む。治療薬として、神経疾患または精神疾患を治療するのに有用な薬剤が挙げることができる。例えば、パーキンソン病を治療するために、対象にレボドパを投与しながら、GDNF活性を有するポリペプチド(例えば、CK−PEG−GDNF)をコードする核酸を含む圧縮されたプラスミドDNAナノ粒子を投与することができる。併用療法では、圧縮されたプラスミドDNAナノ粒子の鼻腔内投与の前、同時、または後に、第二治療薬を投与することができる。
4.組成物
本明細書に開示の態様は、核酸ナノ粒子を含む組成物に関する。当該ナノ粒子は、本質的に、mRNA、アンチセンスRNA、またはプラスミドDNA等の単一の核酸分子を含む。ナノ粒子は、ホストmRNAおよび/またはタンパク質を減少させるために、アンチセンス部分を含む、または発現し得る。
1つのベクター(pGDNF−1b)を図1に示す。pGDNF−1bプラスミドは、複製起源(R6K ori)、SV40ポリ−A末端コード配列(SV40pA)、およびプラスミドを含む細菌のzeocin(商標)抵抗性(ZeoR)を与える遺伝子を含む。さらに、プラスミドはhGDNF−1b遺伝子配列を含む。プラスミドは、hGDNF核酸配列を恒常的に発現するために、UbCプロモーター(UbC prom)も含む。
図1に示されるように、本開示の範囲のプラスミドは、追加の配列を含むこともできる。例えば、プラスミドはスキャフォールド/マトリックス付着領域("S/MAR"または"MAR")を含むことができる(図1;Fletcher AM、Kowalczyk TH、Padegimas L、Cooper MJ、and Yurek DM.(2011)Neuroscience、194:220−226も参照のこと)。当該領域はクロマチンの構造組織化を仲介し、遺伝子発現の役割を担うことができる。
CK−PEG−GDNFナノ粒子等のCK−PEGナノ粒子の作製方法は、米国特許第8,017,577号、6,506,890号、6,281,005号、5,844,107号、5,877,302号、6,008,336号、6,077,835号、5,972,901号、6,200,801号、および5,972,900号に開示され、その全ては参照により取り込まれる。注目すべきことは、CK−PEG−GDNFナノ粒子が、ポリリジンおよびポリリジンの誘導体を含むことができることである。ある実施形態では、ポリリジンは15〜60個のリジン残基を含む。特定の実施形態では、ポリリジンは、それぞれ、15〜30、30〜45、または45〜60個の残基の範囲のリジン残基を含む。特定の実施形態では、CK−PEG−GDNFナノ粒子のポリリジンの誘導体は、それぞれ、長さが15、30、および45個の残基のポリリジンポリマーに付着される追加のシステイン残基を有する、CK15、CK30、CK45である。その他のアミノ酸は、本発明の精神から逸脱することなく、ポリリジンに容易に付着することができる。
本明細書に開示の組成物の態様は、代替の修飾された、または代替のアミノ酸を含むポリリジンペプチドを含むCK−PEG−GDNFナノ粒子を含む。例えば、ポリリジンの個々のリジン残基は、アセチルリジンへのアセチル化,メチルリシンへのメチル化、ユビキチン化、SUMO化、NEDD化、ビオチン化、PUP化、およびカルボキシル化によって修飾することができる。
さらに、ポリエチレングリコールに結合したシステイン−ポリリジンペプチドを有するCK−PEG−GDNFナノ粒子の作製方法は、当該技術分野に周知である(例えば、Liuら(2003)J.Biol.Chem.278(35):32578−32586を参照のこと)。本明細書に開示のナノ粒子の酸性のために、ポリリジンを含むポリペプチドのPEG化は、単一のシステイン(CK)およびメトキシPEG10K−マレイミドで終止する精製ポリペプチドを混合することを含む(同書)。マレイミドおよびシステイン残基は、ペグ化ペプチドを形成する。
ある実施形態では、CK−PEG−GDNFナノ粒子は、1.0mg/ml〜20mg/mlのポリエーテル結合ポリペプチドに加えられた、0.1mg/ml〜10mg/mlのDNAを使用して作製される。特定の実施形態では、最終混合物のDNA濃度は0.05mg/ml〜2.0mg/mlである。より特定の実施形態では、正電荷と負電荷の比は約2:1である(米国特許第8,017,577号参照;Fink TL、Klepcyk PJ、Oette SM、Gedeon CR、Hyatt SL、Kowalczyk TH、Moen RC、and Cooper、MJ.(2006)Gene Ther、13:1048−1051;Ziady AG、Gedeon CR、Miller T、Quan W、Payne JM、Hyatt SL、Fink TL、Muhammad O、Oette S、Kowalczyk T、Pasumarthy MK、Moen RC、Cooper MJ、andDavis PB:(2003)Mol Ther、8:936−947も参照のこと)。
さらなる実施形態では、二官能性PEG化をポリペプチド上で実施する。当該二官能性PEG化は、PEG−[OPSS](二硫化オルト−ピリジル)を使用して実施することができる(例えば、Sun W and Ziady AG.(2009)Methods Mol Biol.544:525−546を参照のこと)。当該二官能性PEG化は、標的薬剤をPEG化ポリペプチドに結合させることができる。標的薬剤として、リガンド、ペプチド模倣化合物、受容体刺激薬、受容体遮断薬、および低分子化合物が挙げられる。標的薬剤の例は、ナノ粒子をドーパミン受容体に向けるために、二官能性PEGに付着されたドーパミンである。
本明細書に開示の組成物の態様は、サイズが500ナノメートル以下のナノ粒子を含む。他の実施形態では、ナノ粒子は100ナノメートル以下である。特定の実施形態では、ナノ粒子は50ナノメートル以下である。さらに特定の実施形態では、ナノ粒子は25ナノメートル以下である。これらの実施形態で使用される棒状形態(図10)等、使用されることの多いナノ粒子の最小の断面径は、約9〜11nmである(Fink TL、Klepcyk PJ、Oette SM、Gedeon CR、Hyatt SL、Kowalczyk TH、Moen RC、and Cooper、MJ.(2006)Gene Ther、13:1048−1051を参照のこと)。
等価物
当業者は、通例に過ぎない実験を使用して、本明細書に詳細に記載された特定の実施形態と等価な多くのものを認識し、または確認することができるだろう。当該等価物は、以下の請求項の範囲に包含されることを意図する。
本開示に記載の非限定的な代表的ナノ粒子を調製し、使用した。
材料と機器
ヒトGDNF遺伝子を有するプラスミドDNAの本質的に単一の分子から成るCK30PEG10kナノ粒子をCopernicus Therapeutics社(クリーブランド、オハイオ州)から入手した(図1、2、および10を参照)。Copernicus Therapeutics社は、この調査のために2つの発現プラスミドを提供してくれた:pUGG(ポリユビキチンCプロモーターによる転写制御の下、高感度緑色蛍光タンパク質(eGFP)に結合されたhGDNFバリアントlb)およびpGDNF−1b(同プロモーターの下、hGDNF−1b)(同書)。pUGGはGFP−GDNF融合タンパク質を生成し、脳内の形質移入および発現を検出することができる。GFP配列を欠損するpGDNF−1bを、6−OHDA神経保護の試験に使用した。実験に使用されるSD系ラットは、Taconic Farms、ジャーマンタウン、ニューヨーク州から入手した。
CK 30 PEG10Kナノ粒子の分析
PEG化ポリリジンDNAナノ粒子の電子顕微鏡写真は、ナノ粒子が溶解素について対イオン酢酸塩を使用して形成した場合に、ロッド様形状を有することを示し(図10;スケールバー=200nm)、Fink TL、Klepcyk PJ、Oette SM、Gedeon CR、Hyatt SL、Kowalczyk TH、Moen RC、and Cooper、MJ.(2006)Gene Ther、13:1048−1051を参照されたい。
ラットの脳のプラスミドナノ粒子の形質移入および発現の試験
ラットに、5mmの長さのポリエチレン管を備えた10マイクロメーターのハミルトン・シリンジを使用して、pUGGナノ粒子または裸のプラスミドを鼻腔内投与した(88μgのDNA;両側交互に2.5μlずつ増加して20μl)。7日後、動物を屠殺し、脳を冠状の切片に切り分けた。脳切片のそれぞれの発現はGFP−ELISAによって確認された。捕捉抗体はマウスの抗GFP抗体であった(SigmaG6539、1:4000)。eGFP標準および脳のホモジネートを加え、プレートを室温で2時間インキュベートした。ウサギ抗GFP抗体(Abcam290,1:4,000)およびHRPに結合された抗ウサギ第二抗体(GE NA0340、1:4,000)を使用してeGFPの検出を行った。発色させるためにSureBlueTMB基質(KPL#52−00−01)を加えた。Gen5ソフトウェアを備えたBioTek ELx800プレートリーダーに光学濃度を読んだ。鼻腔内投与から7日後、pUGGナノ粒子を与えられたラットの脳の吻側-尾側軸の全てに沿ってGFPが検出され、鼻腔のちょうど背後にある前頭皮質および嗅球で値が最も高かった(図3Aおよび3B)。この結果は、pUGGナノ粒子が鼻腔内送達の後に、首尾よく脳内の細胞を形質移入することを示し、この形質移入がコードされたタンパク質を発現させる。
前頭皮質に対して尾側の脳領域では、一般的にGFP値が低かったが、圧縮されたpUGGナノ粒子を与えられたラットの方が、裸のプラスミドを与えられたラットよりGFP値は有意に高いままであった(図4)。重要なことに、pUGGナノ粒子を与えられたラットの線条体および中脳の両方で、GFP値が有意に上昇した。この領域は、パーキンソン病の治療について、タンパク質が発現されなければならない脳領域である。
パーキンソン病モデルのpGDNFナノ粒子の効果の試験
ラット6−OHDAモデルでパーキンソン病の試験を行った。ラットにpGDNF−1bナノ粒子ナノ粒子(NP)、若しくは裸のプラスミド(88μgのDNA;両側交互に2.5μlずつ増加させて20μl、n=7〜8/群)、またはリン酸緩衝塩類溶液のいずれかを鼻腔内投与した。7日後、GDNFが発現しているときに、ラットに麻酔をかけ、6−OHDA(2mg/mlの4μl;総用量8μg)を、左内側前脳束に外科的注入した。以下の定位座標に注入した:−1.2mm側部、ラムダ縫合に対して+0.44mm前部、および頭蓋表面に対して−8.3mm腹部。
ノルエピネフリンニューロンに神経毒が及ばないようにするために、手術30分前にデシプラミン(15mg/kg、腹腔内)を投与した。この手順は、黒質(SN)ドーパミンニューロンの片側の病変を産生した。動物はさらに3〜4週間で回復し、その後、アンフェタミン曝露を用いて行動的評価をした。アンフェタミン(5mg/kg、腹腔内)は、損傷を受けた側と受けていない側に放出されるドーパミンとに不均衡が生じるために、片側6−OHDA病変のあるラットに回転行動を引き起こす。重症病変のあるラットは、病変に対して(反時計回りに)同側で回転し、その回転頻度は通常、病変の重症度に相関した。図5は、アンフェタミンを与えてから30分間隔のラットの正味の同側回転数を示す。生理食塩水を鼻腔内投与されたラットが多く回転する傾向があった(病変の重症度もそれだけ大きい)。このことは、pGDNF−1bを鼻腔内投与されたラットの損傷を受けた側で、ドーパミンニューロンが保護されていたことを示唆する。
体重増加はもう1つ別の神経保護の考えられる指標であり(すなわち病変の重症度を減少させる)、pGDNF−1b NP治療群の方が、生理食塩水対照群および裸のpGDNF−1b群より、6−OHDA病変から屠殺される間の3〜4週間で、体重増加が大きかった(図6)。一方向分散分析では、治療による有意性を示し(p=0.0035)、テューキーポストテストでは、生理食塩水とpGDNF−1b NPとの間(p<0.05)、並びに裸のpGDNF−1bとpGDNF−1b NPとの間に有意差が示された(同書)。
治療を受けたラットの脳切片のpGDNFナノ粒子の効果の根拠
アンフェタミン曝露の完了後、ラットに深く麻酔をかけ、4%のパラホルムアルデヒドの経心腔的灌流によって、屠殺した。チロシンヒドロキシラーゼ(TH)免疫組織化学(IHC)のために、各ラットの線条体および黒質(SN)から切片を回収した。THはドーパミンニューロンのためのマーカーである。代表的なSN切片を図7に示す。BIOQUANT画像分析ソフトウェアを使用して、%病変を計算するために100から減算されたパーセンテージで、各ラットの損傷を受けたSNと損傷を受けていないSNの両方のTH免疫染色密度を測定した。各動物について、当該値は、吻側に沿った6つの切片からSNの尾側の軸までの平均の染色を示す。
結果は、損傷の前に1週間、圧縮されたpGDNF−1bを鼻腔内投与されたラットの方が、裸のpGDNF−1bまたは鼻腔内に生理食塩水を与えられたラットより、SNのTH染色密度が有意に高いことを示した。これらの結果は、6−OHDAモデルの鼻腔内pGDNF−1bナノ粒子の神経保護効果と一致している(図8および9)。
pGDNF−1bを鼻腔内(IN)投与されたラットの6−OHDA−損傷SNの方が、生理食塩水を鼻腔内(IN)投与された対照群よりも、TH染色密度が高く、ドーパミン細胞数が多かった。病変の重症度は、左側(損傷を受けた)対右側(無傷)のTH染色密度を比較することによって評価した(図8)。生理食塩水を鼻腔内(IN)投与されたラットの平均病変は77.7%であり、裸のpGDNF−1bおよびpGDNF−1bNPを鼻腔内(IN)投与されたラットの病変は、それぞれ、たったの45.0%と28.9%であった。一方向分散分析では、治療群から有意な効果を示し(p=0.0081)、テューキーポストテストでは、pGDNF−1b NPと生理食塩水との間に有意差が示された(p<0.01)(同書)。
損傷を受けたTHポジティブの(すなわちドーパミン)ニューロンと無傷のSNの数を比較することによって、病変の重症度も評価した(図9)。鼻腔内にpGDNF−1bを与えられたラットの損傷を受けたSNの%ドーパミン細胞喪失が有意に低かった。保護効果は、鼻腔内pGDNF−lナノ粒子を与えられたラットの方が、裸のプラスミドを与えられたラットより大きかった。一方向分散分析では、治療群から有意な効果を示し(p=0.0008)、テューキーポストテストでは、pGDNF−1b NP対生理食塩水について(p<0.001)、および裸のpGDNF−1b対生理食塩水について(#p<0.05)、有意差を示した(同書)。

Claims (53)

  1. 脳内に核酸を送達し発現させる方法であって、核酸ナノ粒子を鼻腔内投与することを含み、投与されるナノ粒子は、1つのナノ粒子あたり約1つの比率で核酸分子を含む、前記方法。
  2. 核酸配列は治療的タンパク質をコードする請求項1に記載の方法。
  3. 核酸配列は治療的アンチセンス部分をコードする請求項1に記載の方法。
  4. 核酸配列は治療的アンチセンス部分を含む請求項1に記載の方法。
  5. 核酸ナノ粒子はポリカチオンをさらに含む請求項1に記載の方法。
  6. ポリカチオンはポリリジンである請求項5に記載の方法。
  7. 核酸ナノ粒子はプラスミドDNAを含む請求項1に記載の方法。
  8. 核酸配列は配列番号1の核酸配列を含む請求項1に記載の方法。
  9. 核酸配列はGDNF活性を有するポリペプチドをコードする請求項8に記載の方法。
  10. ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を有する請求項9に記載の方法。
  11. 対象のニューロンを細胞死から保護する方法であって、有効量の治療的核酸ナノ粒子を対象に鼻腔内投与することを含み、該ナノ粒子は細胞損傷からニューロンを保護し、または細胞損傷からの回復を促進する生成物を発現しまたは含む、前記方法。
  12. 生成物はポリペプチドである請求項11に記載の方法。
  13. ポリペプチドはGDNF活性を有するポリペプチドである請求項12に記載の方法。
  14. ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を有する請求項12に記載の方法。
  15. ポリペプチドは、GDNF、ニュールツリン、パーセフィン、アルテミン、BDNF、SDF−1、神経成長因子(NGF)、活性依存性神経栄養因子(ADNP)、インスリン、インスリン様成長因子1(IGF−1)、オキシトシン、βインターフェロン、ニューロテンシン、コレシストキニン、神経ペプチドY、黄体形成ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、アルギニンバソプレシン、インターフェロン、IL−1、IL−2、IL−4、IL−6、IL−12、IL−17、TNF、およびTGF、抗−VEGF、サイトカインまたはオートクリン因子から成る群から選択される活性を有するポリペプチドである、請求項12に記載の方法。
  16. 対象のニューロンはドーパミン作動性神経である請求項11に記載の方法。
  17. 対象のニューロンは黒質に位置する請求項16に記載の方法。
  18. 対象のニューロンは海馬に位置する請求項11に記載の方法。
  19. 対象のニューロンは大脳皮質に位置する請求項11に記載の方法。
  20. 対象のニューロンは運動ニューロンである請求項11に記載の方法。
  21. ナノ粒子はポリカチオンをさらに含む請求項11に記載の方法。
  22. ポリカチオンはポリリジンである請求項21に記載の方法。
  23. ナノ粒子はCK−PEG−GDNFナノ粒子である請求項13に記載の方法。
  24. 有効量のナノ粒子を鼻腔内投与することによってパーキンソン病を罹患している対象を治療する、請求項11に記載の方法。
  25. 有効量のナノ粒子を鼻腔内投与することによって、ハンチントン病、アルツハイマー病、痴呆、バッテン病、テイ・サックス病、多発性硬化症、うつ病、アルコール依存症、物質依存症、自閉症圏障害、心的外傷後ストレス症候群(PTSD)、外傷性脳損傷(TBI)、慢性外傷性脳症(CTE)、中枢神経系ループス、中枢神経系の自己免疫疾患、てんかん、脳卒中、筋萎縮性側索硬化症、疼痛性障害、および神経筋疾患から成る群から選択される疾患に罹患している対象を治療する、請求項11に記載の方法。
  26. 治療的核酸ナノ粒子の有効量は0.1ng〜1.0μgである請求項11に記載の方法。
  27. 治療的核酸ナノ粒子の有効量は1.0μg〜1mgである請求項11に記載の方法。
  28. 治療的核酸ナノ粒子の有効量は1.0mg〜1gmである請求項11に記載の方法。
  29. 治療的核酸ナノ粒子の投与量が、液滴として、スプレーミストとしてエアロゾル化され、または数分から数時間で送達するためにポンプを用いて、鼻腔内投与される、請求項11に記載の方法。
  30. 治療的核酸ナノ粒子の投与量が、定められた時間経過にわたって複数回、鼻腔内投与される、請求項11に記載の方法。
  31. 各ナノ粒子は、配列番号1の核酸配列を有するプラスミドを含む、請求項11に記載の方法。
  32. 配列番号1は、配列番号2のアミノ酸配列を有するポリペプチドを発現する請求項11に記載の方法。
  33. ポリペプチドはニューロンを細胞死から保護し、またはその回復および再生を促進する、請求項1または11のいずれかに記載の方法。
  34. 生成物はアンチセンスRNAである請求項11に記載の方法。
  35. 脳または脳幹障害を罹患している対象を治療する方法であって、有効量の圧縮された核酸ナノ粒子を対象に鼻腔内投与することを含み、投与されるナノ粒子は、1つのナノ粒子あたり約1つの比率で核酸分子を含み、当該核酸は治療的部分をコードしまたは含み、ここでナノ粒子は脳または脳幹障害を治療する、前記方法。
  36. ナノ粒子は生成物をコードする核酸を含む請求項35に記載の方法。
  37. 生成物はポリペプチドである請求項36に記載の方法。
  38. 生成物は、GDNF、ニュールツリン、パーセフィン、アルテミン、活性依存性神経栄養因子(ADNP)、インスリン、インスリン様成長因子1(IGF−1)、オキシトシン、およびβインターフェロン、BDNF、SDF−1、神経成長因子(NGF)、ニューロテンシン、コレシストキニン、神経ペプチドY、黄体形成ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、アルギニンバソプレシン、インターフェロン、IL−1、IL−2、IL−4、IL−6、IL−12、IL−17、TNF、およびTGF、抗−VEGF、サイトカインまたはオートクリン因子から成る群から選択される活性を有するポリペプチドである、請求項37に記載の方法。
  39. ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を有する請求項37に記載の方法。
  40. 生成物はアンチセンスRNAである請求項35に記載の方法。
  41. ナノ粒子はRNA分子を含む請求項35に記載の方法。
  42. ナノ粒子はmRNA分子を含む請求項35に記載の方法。
  43. ナノ粒子はアンチセンス分子を含む請求項35に記載の方法。
  44. 脳または脳幹障害は、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、痴呆、バッテン病、テイ・サックス病、多発性硬化症、うつ病、アルコール依存症、物質依存症、自閉症圏障害、心的外傷後ストレス症候群(PTSD)、外傷性脳損傷(TBI)、慢性外傷性脳症(CTE)、中枢神経系ループス、中枢神経系の自己免疫疾患、てんかん、脳卒中、筋萎縮性側索硬化症、疼痛性障害、および神経筋疾患から選択される、請求項35に記載の方法。
  45. 治療的核酸ナノ粒子の有効量は1.0ng〜1mgである請求項35に記載の方法。
  46. 治療的核酸ナノ粒子の有効量は1.0mg〜1gmである請求項35に記載の方法。
  47. 治療的核酸ナノ粒子の投与量が、液滴として、スプレーミストとしてエアロゾル化され、または数分から数時間で送達するためにポンプを用いて、鼻腔内投与される、請求項35に記載の方法。
  48. 治療的核酸ナノ粒子の投与量が、定められた時間経過にわたって複数回、鼻腔内投与される、請求項35に記載の方法。
  49. 脳または脳幹障害が腫瘍によって引き起こされる請求項35に記載の方法。
  50. 腫瘍は神経性またはグリア細胞の増殖である請求項49に記載の方法。
  51. 腫瘍は臓器からの転移である請求項49に記載の方法。
  52. 核酸ナノ粒子は組織特異的プロモーターによって制御される生成物を発現する、請求項2、11、または35のいずれかの方法。
  53. プロモーターは、THプロモーターまたはグリア線維酸性タンパク質(GFAP)プロモーターである、請求項52に記載の方法。
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PHARM RES, vol. 28, no. 9, JPN6016047179, 2011, pages 2130 - 2139, ISSN: 0003455907 *

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