JP2016535058A - 腫瘍細胞へのRNAiトリガーのインビボ送達のためのポリ結合体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、インテグリン陽性腫瘍細胞へのRNA干渉(RNAi)トリガーのインビボ送達のための組成物に関する。本組成物は、酵素切断可能なジペプチド−アミドベンジル−カルボナートマスキング剤で可逆的に修飾した、RGDリガンド標的化両親媒性膜活性ポリアミンを含む。修飾がポリマーの膜活性を遮蔽する一方で、可逆性が生理学的反応性をもたらす。可逆的に修飾したポリアミン(動的ポリ結合体または結合体)は、さらにRNAiトリガーに共有結合される。

Description

発明の背景
RNAiトリガーおよび他の実質的に細胞膜不透過性である化合物を生細胞中に送達することは、細胞の膜系が複雑なことから、非常に制限される。アンチセンス、RNAiおよび遺伝子治療にて使用される薬物は、比較的大きな親水性ポリマーであり、高い負電荷を帯びていることが多い。これらの物理的特性の双方により、これらの物質が細胞膜を通過して直接的に分散することは著しく制限されている。したがって、RNAiトリガー送達の主な障壁は、RNAiトリガーを、細胞膜を通過させ、細胞の細胞質または核に送達することである。
インビトロでポリヌクレオチドをほぼ効率的に細胞に送達することができる、多数のトランスフェクション試薬も開発されてきた。しかしながら、同じトランスフェクション試薬を使用してのポリヌクレオチドのインビボ送達は、インビボ毒性、血清との不利な相互作用および標的化能の低下から、複雑であり、かつ効果的でない。インビトロで良好に働くトランスフェクション試薬であるカチオン性ポリマーおよび脂質は、一般に、大きなカチオン性静電粒子を形成し、細胞膜を不安定化する。インビトロトランスフェクション試薬の正電荷は、電荷−電荷(静電)相互作用を介した核酸との会合を促進し、これにより、核酸/トランスフェクション試薬複合体を形成する。正電荷はまた、ビヒクルの細胞への非特異的結合および膜の融合、不安定化または破壊にも有益である。膜の不安定化により、実質的に細胞膜不透過性であるポリヌクレオチドが細胞膜を通過して送達されやすくなる。これらの特性は、インビトロでの核酸移動を促進するが、インビボにおいては、毒性をもたらし、標的化を無効にする。カチオン電荷は、血清成分との相互作用をもたらし、ポリヌクレオチド−トランスフェクション試薬相互作用の不安定化、バイオアベイラビリティの低減および標的化能の低下を招く。トランスフェクション試薬の膜活性は、インビトロでは効果的であり得るが、インビボでは毒性を生じることが多い。
インビボ送達のためには、ビヒクル(核酸および会合した送達物質)が直径で100nm未満、好ましくは50nm未満の小ささでなければならない。さらにより小さい複合体、20nm未満または10nm未満の複合体は、より有用であろう。100nmより大きい送達ビヒクルは、インビボにおいて、血管細胞以外の細胞にはほとんど接近できない。静電相互作用によって形成された複合体は、生理学的塩濃度または血清成分にさらされると、凝集したり、崩壊する傾向がある。さらに、インビボ送達ビヒクルのカチオン電荷は、血清との不利な相互作用を生じるため、バイオアベイラビリティに劣る。興味深いことに、高い負電荷もまた、標的化に必要な相互作用、すなわち、標的化リガンドの細胞受容体への結合を妨げることによって、標的化インビボ送達を阻害し得る。したがって、インビボでの分布および標的化には、中性に近いビヒクルが望まれている。膜の破壊または不安定化作用は、慎重に調節しなければ、インビボで用いる場合、毒性である。ビヒクル毒性と核酸送達とのバランスは、インビボよりもインビトロのほうがより達成しやすい。
Rozemaら(米国特許公報第20080152661号(特許文献1)、同20110207799号(特許文献2)、同20120165393号(特許文献3)および同20120172412号(特許文献4))は、ポリヌクレオチドのインビボ送達に適した結合体を開発した。これらの結合体は、生理学的に不安定な可逆的マスキングを用いた、膜活性ポリアミンの膜破壊活性の可逆的調節を特徴とした。Rozemaらは、標的化リガンドとして非電荷性ガラクトースまたはコレステロールを用いることで、これらの結合体を用いたポリヌクレオチドの肝細胞へのインビボ送達を明らかにした。これらの結合体をRNAiトリガーの癌細胞標的化に適応させることは、癌との戦いにおける別の治療法を提供と思われる。
インテグリンは、細胞接着を仲介する細胞表面糖タンパク質の一群である。インテグリンは、αおよびβのポリペプチドサブユニットから構成されるヘテロ二量体である。現在、11個の異なるαサブユニットと、6個の異なるβサブユニットが特定されている。種々のαサブユニットは、種々のβサブユニットと結合して異なるインテグリンを形成する。αβインテグリン(ビトロネクチンレセプター)は、腫瘍転移、固形腫瘍成長(新形成)および腫瘍性血管新生に関与することが示されている。インテグリンαβは、血管新生にて重要な役割を担っている。腫瘍内皮細胞上だけでなく、一部の腫瘍細胞上にも発現する。たとえば、Seftorら(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,Vol.89(1992)1557−1561)(非特許文献1)は、黒色腫浸潤におけるαβインテグリンの役割を明らかにした。Brooksら(Cell,Vol.79(1994)1157−1164)(非特許文献2)は、αβアンタゴニストの全身投与が組織学に異なる種々のヒト腫瘍の著しい退縮をもたらすことを実証した。
インテグリンαβの腫瘍細胞発現は、種々の腫瘍型における疾患進行と相関関係にある。αβインテグリンは、ヒト腫瘍生検サンプルの血管上で広く発現しているが、正常組織内の血管上では発現していない。乳癌において、αβインテグリンの過剰発現は、骨転移に関係し、オステオポンチンに対して、腫瘍の成長および浸潤の増大を誘発する。膠芽腫において、αβインテグリンは、腫瘍の侵襲性辺縁部で過剰発現し、フィブロネクチンの量が上昇する。これは、細胞運動性およびアポトーシス抵抗性の増大に関係する。膵臓腫瘍において、αβインテグリンの発現上昇は、MMP−2の活性化およびリンパ節転移の増大に関係する。前立腺癌細胞において、αβインテグリンが発現すると、インテグリン間の結合、ならびにラミニン、フィブロネクチンおよびオステオポンチンが関与する接着および移動のプロセスのために、骨への転移がもたらされる。
αβインテグリンは、多数のArg−Gly−Asp(RGD)含有マトリックス高分子に結合する。このRGDペプチド配列は、αβインテグリン結合をもたらす他の様々な化合物と関連づけられている。したがって、RGDペプチドは、αβインテグリン陽性腫瘍に対する標的化合物として研究されている。しかしながら、多くのRGDペプチドはまた、比較的親和性が低いことに加え、RGD依存性インテグリンに対して比較的非選択的である。たとえば、αβに結合する大部分のRGDペプチドは、αβ、αβおよびαIIbβのインテグリンにも結合する。
米国特許公報第20080152661号 米国特許公報第20110207799号 米国特許公報第20120165393号 米国特許公報第20120172412号
Seftorら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,Vol.89(1992)1557−1561 Brooksら、Cell,Vol.79(1994)1157−1164)
RNAiトリガーに共有結合した、インテグリンを標的にする可逆的にマスクした膜活性ポリアミンを含む、哺乳動物の腫瘍細胞にRNAiトリガーをインビボで送達するための組成物について記載する。本記載の組成物は、腫瘍細胞にRNAiトリガーを送達し、そのRNAiトリガーが細胞の内因性RNA干渉経路と相互に作用して、標的遺伝子の発現を阻害する。
本発明は、マスクした両親媒性膜活性ポリアミン(送達ポリマー)およびRNAiトリガーを含み、RNAiトリガーが送達ポリマーに共有結合している、腫瘍細胞にRNA干渉(RNAi)トリガーをインビボで送達するための組成物を特徴とする。本送達ポリマーは、両親媒性膜活性ポリアミンであって、1つまたは複数のRGDジペプチドマスキング剤および任意で1つまたは複数のPEGジペプチドマスキング剤を用いて、当該ポリマーアミンの少なくとも50%または少なくとも80%が修飾されるような、ポリマーアミンの可逆的修飾によりマスクされたポリアミンを含む。送達ポリマーのRNAiトリガーへの共有結合の好ましい連結は、生理学的に不安定な連結である。一実施形態において、この連結は、ジペプチドマスキング剤の連結に対して直交である。本送達結合体は、薬学的に許容可能な担体または希釈剤中で哺乳動物に投与される。
好ましい実施形態において、a)ジペプチド−アミドベンジル−カルバマートの生理学的に不安定な可逆的連結を介して複数のRGDリガンドおよび立体安定化剤と、b)1つまたは複数の不安定な共有結合を介して1つまたは複数のRNAiトリガーとに共有結合している、両親媒性膜活性ポリアミンを含む組成物について記載する。一実施形態において、ジペプチド−アミドベンジル−カルバマートは、不安定な共有結合に対して直交である。本RNAiトリガー−ポリマー結合体は、薬学的に許容可能な担体または希釈剤中で哺乳動物に投与される。
好ましい実施形態において、可逆的にマスクした膜活性ポリアミン(送達ポリマー)は、RGDマスキング剤および立体安定化マスキング剤を用いて、ポリアミンのアミンの反応によって可逆的に修飾した、両親媒性膜活性ポリアミンを含む。ポリマーアミンとマスキング剤との反応により、アミンが可逆的に修飾されて、生理学的に不安定な可逆的共有結合が形成される。修飾基の切断によりアミンが復元するのであれば、アミンは可逆的に修飾されている。膜活性ポリアミンの可逆的修飾は、膜活性ポリアミンの膜活性を可逆的に抑制し、ポリアミンと血清成分との相互作用を阻害し、これにより、循環特性を向上させ、ポリアミンが腫瘍細胞へとインビボで標的化される。可逆的にマスクした膜活性ポリアミンは、マスクした状態では、膜破壊活性を示さない。本膜活性ポリアミンの膜活性抑制および/またはインビボ標的化には、当該ポリマーアミンの50%を超える修飾が必要である。最適な送達ポリマーを生成するために、ポリアミン上のアミンの50%超、55%超、60%超、65%超、70%超、75%超、80%超、85%超または90%超のマスキング剤による可逆的修飾が必要とされ得る。
本発明の送達ポリマーの修飾ポリマーアミンは、以下の式によって表される。
Figure 2016535058
式中、Rは、RGDリガンドまたは立体安定化剤を含み、RおよびRは、アミノ酸側鎖である。Rは、好ましくは、疎水性アミノ酸の側基である。好ましい疎水性アミノ酸は、アラニンである。Rは、好ましくは、中性pHで非荷電の親水性アミノ酸の側鎖である。好ましい非荷電親水性アミノ酸は、シトルリンである。ジペプチドの後のアミノ酸とアミドベンジル基との間にてインビボで酵素的切断が生じると、Rがポリマーから外れ、脱離反応が開始し、アミドベンジル−カルバマートが自然転位して、その結果ポリマーアミンが復元される。
本送達ポリマーは、さらにRNAiトリガーに共有結合される。一実施形態において、RNAiトリガーは、生理学的に不安定な結合を介して送達ポリマーに連結される。好ましい実施形態において、RNAiトリガーと送達ポリマーを接続する不安定な結合は、マスキング剤とポリアミンを接続する不安定な結合に対して直交である。したがって、本発明の結合体は、以下の式によって表される一般式を有する可逆的に修飾された両親媒性膜活性ポリアミンに共有結合したRNAiトリガーを含む。
Figure 2016535058
式中、Nは、RNAiトリガーを含み、Lは、A−アミドベンジル−カルバマートなどの生理学的に不安定な可逆的連結であり、Pは、両親媒性膜活性ポリアミンを含み、Rは、RGDリガンドを含み、それぞれは本明細書に記載する通りであり、PEGは、ポリエチレングリコールまたは他の立体安定化剤を含み、Lは、生理学的に不安定な連結であり、yは、ゼロより大きい整数であり、zは、ゼロ(0)より大きい整数であり、yとzの和の値は、修飾されていない膜活性ポリアミン中のアミンの数により求めたポリアミンP上に存在するアミンの数の50%よりも大きい。
本発明に係る化合物は、通常、有機化学または医薬品化学の当業者に知られている方法を用いて得ることができる。本発明のさらなる目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面とあわせて理解することで、明らかになるであろう。
好ましい実施形態において、−L−Rおよび−L−PEGのポリマー修飾は、以下の一般式を有する。
R−A−アミドベンジル−カルバマート−(式2a)
および
PEG−A−アミドベンジル−カルバマート−(式2b)
式中、Aはジペプチドであり、Aはアミノ酸であり、Aはアミノ酸である。RGDリガンドは、PEGリンカーなどのリンカーを介してジペプチドに連結され得る。好ましい立体安定化剤は、ポリエチレングリコール(PEG)である。Aは、好ましくは、疎水性アミノ酸である。Aは、好ましくは、非荷電親水性アミノ酸である。AおよびAは、好ましくは、アミド結合を介して連結される。好ましいアミドベンジル基は、p−アミドベンジル基である。カルバマートは、カルボナートとポリマーアミンとの反応によって生成される。好ましいカルボナートは、活性化したアミン反応性カルボナートである。A−アミノベンジル−カルバマート連結は、そのジペプチドが内因性プロテアーゼによりインビボで切断されるまで、したがって、立体安定化剤またはRGDリガンドのポリアミンからの切断まで、安定である。ジペプチドの後(Aとアミドベンジルの間)の酵素的切断後、アミドベンジル−カルバマートが自然転位して、その結果ポリマーアミンが復元される。
一実施形態において、RGDリガンドは、RGDリガンドのジペプチドへの連結およびマスキング剤の可溶性を助長するリンカーを用いてジペプチドに連結される。好ましいマスキング剤は、一般式:RGDリガンド−PEG1−ジアリールヒドラゾン−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートを有する。各要素は、アミド結合の形成などの当該技術分野にて標準的な方法を用いて連結することができる。ジアリールヒドラゾンは、HyNic(ヒドラジノ−ニコチンアミド)とアリールアルデヒドとの反応によって生成することができる。PEG1は、(CH−CH−O)を含み、PEG2は(CH−CH−O)を含む。nおよびmは、独立して、4以上の整数であり、nとmの和は、12〜48である。PEG基は、RGDリガンドの溶解性および提示を助長し、これにより、修飾ポリアミンの腫瘍標的化が向上する。驚くべきことに、ジアリールヒドラゾンはまた、修飾ポリアミンのインビボ機能も向上させる。一実施形態において、アリールアルデヒド−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートを、初めにポリアミンと反応させて、アリールアルデヒド−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルバマート−ポリアミンを生成する。次いで、この化合物をRGDリガンド−PEG1−HyNicと反応させて、RGDリガンド−PEG1−ジアリールヒドラゾン−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルボマート−ポリアミンを生成する。
(図1)(A)ジペプチドマスキング剤または(B)ポリアミンに連結したジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。RおよびRはアミノ酸のR基であり、RはRGDリガンドまたは立体安定化剤を含み、−X−は−NH−、−O−または−CH−であり、−Y−は−NH−または−O−であり、−Rは2、4または6位であり、かつ−CH−O−C(O)−O−Zで、式中Zはカルボナートであり、−Rは、独立して、Rにより占有されている位置を除く2、3、4、5または6位のそれぞれで、水素、アルキルまたはハロゲン化物である。
(図2A)種々のPEGジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。(A)PEG−GlyGly−PABC−PNP。
(図2B)種々のPEGジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。(B)PEG−AsnGly−PABC−PNP。
(図2C)種々のPEGジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。(C)PEG−PheLys−PABC−PNP。
(図2D)種々のPEGジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。(D)PEG−ValCit−PABC−PNP。
(図2E)種々のPEGジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。(E)PEG−AlaAsn−PABC−PNP。
(図2F)種々のPEGジペプチドマスキング剤の構造を示す図である。(F)PEG−PheLys(CH3)2−PABC−PNP。
(図3)ジペプチドマスキング剤を用いるポリアミンの可逆的修飾を示す図である。Rは、RGDリガンドまたはPEGを含み、AAは、ジペプチドであり(保護基ありまたは保護基なしのいずれか)であり、Rは、アミン反応性カルボナートであり、ポリアミンは、両親媒性膜活性ポリアミンである。
(図4)アミドベンジル−カルバマートが自然転位して、その結果ポリマーアミンが復元される脱離反応を示す図である。AA(A)はジペプチドであり、RはRGDリガンドまたは立体安定化剤を含む。
(図5)PEGジペプチドマスキング剤の合成を示す図である。RはPEGを含み、AおよびAはアミノ酸(保護または非保護のいずれか)である。
(図6)(A)ジペプチドのNHSエステル、(B)Fmoc保護誘導体からのH−Asn(DMCP)−OHおよびH−Lys(MMT)−OHのアミノ酸、ならびに(C)Fmoc−A−OHの生成を示す図である。A、AおよびAはアミノ酸である。
(図7)(A)Fmoc−AA−PABAおよびFmoc−A−PABAの生成、ならびに(B)H−Lys(CH−PABAとFmoc−Phe−NHSの結合を示す図である。
(図8)H−A−PABAおよびH−A−PABAの生成を示す図である。
(図9)PEG−A−PABAの生成を示す図である。
(図10)PEG−AA−PABC−PNP(A)および(B)の生成を示す図である。
(図11)N−Boc−エチルエトキシアクリラートとプロピルメタクリラートのRAFT共重合を示す図である。
(図12)アジド−PEG−アミンを用いたポリマー末端修飾を示す図である。
(図13)RGDマスキング剤の一例によって修飾したポリアミンを示す図である。RGDリガンド−PEG1−ジアミン−ジアリールヒドラゾン−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルボマート−ポリアミン。
Figure 2016535058
によって単位の一部(すなわち、RGDリガンド、PEG1など)として明示されていない原子は、連結原子とみなされ、両側の表示を付けた単位の一部とみなされ得る。
発明の詳細な説明
本発明は、インテグリン発現腫瘍細胞にRNA干渉(RNAi)トリガーをインビボで送達するための結合体および方法を提供する。本記載の結合体は、送達対象のRNAiトリガーに共有結合した、インテグリンを標的にする可逆的に修飾した膜活性ポリアミンを含む。インテグリン標的化は、本明細書にて記載されるRGDリガンドによってもたらされる。膜活性ポリアミンの可逆的修飾は、本明細書にて記載されるRNAリガンドおよび立体安定化ペプチダーゼ切断可能マスキング剤によってもたらされる。ペプチダーゼで切断可能な連結は、プロテアーゼ不存在下での加水分解に対して安定であり、保存およびインビボ循環にて長期間の安定性をもたらす。循環における半減期の向上(長期化)により、腫瘍組織などの組織におけるRGDリガンドを介した累積の可能性が時間的に広がりやすくなる。RNAiトリガーのインビボ送達は、遺伝子発現の治療的阻害(ノックダウン)に有用である。
本発明は、以下の一般構造の結合体送達系を含む。
Figure 2016535058
式中、Nは、RNAiトリガーであり、Lは、生理学的に不安定な連結であり、Pは、両親媒性膜活性ポリアミンであり、Mは、ジペプチド−アミドベンジル−カルバマート連結を介してPに連結したRGDリガンド(RGDマスキング剤)を含み、Mは、ジペプチド−アミドベンジル−カルバマート連結を介してPに連結した立体安定化剤(PEGマスキング剤)を含む。yおよびzはそれぞれ、いかなるマスキング剤もないポリアミンP上のアミンの量によって求めた場合で、y+zの値が、P上にある第一級アミンの数の50%より大きい値、60%より大きい値、70%より大きい値、80%より大きい値、または90%より大きい値を有することを条件とし、ゼロより大きい整数である。Pは、修飾されていない状態において、膜活性ポリアミンである。送達ポリマーのM −P−M は膜活性ではない。MおよびMを連結することによるPの第一級アミンの可逆的修飾は、Pの膜活性を可逆的に抑制または不活性化する。一部の小さな両親媒性膜活性ポリアミン、たとえばメリチンペプチドなどは、わずか3〜5個の第一級アミンしか含まないことに留意されたい。アミンのある百分率の修飾は、ポリマーの集団におけるアミンの百分率の修飾を反映することになる。MおよびMが切断されると、ポリアミンのアミンが復元され、これにより、Pは、修飾されていない膜活性状態に戻る。
腫瘍送達のために、yは、ポリマーP上の第一級アミンの数の2〜20%に相当する値を有する。より好ましくは、yは、ポリマーP上の第一級アミンの数の2〜10%に相当する値を有する。したがって、zは、ポリマーP上の第一級アミンの数の80〜98%に相当する値を有する。y(RGD):z(立体安定化剤)の比は、好ましくは約1〜12:50、より好ましくは約1:20である。
可逆的にマスクした膜活性ポリアミンは、マスクした状態では、膜破壊活性を示さない。膜活性を抑制し、細胞標的化機能をもたらすために、すなわち、可逆的にマスクした膜活性ポリマー(送達ポリマー)を生成するために、ポリアミン上のアミンの50%超、55%超、60%超、65%超、70%超、75%超、80%超、85%超または90%超のジペプチドマスキング剤による可逆的修飾が必要とされ得る。
一実施形態において、RNAiトリガーは、生理学的に不安定な共有結合を介して、本発明の送達ポリマーに連結される。生理学的に不安定な連結を用いることで、RNAiトリガーがポリマーから切断され、RNAiトリガーが放出されて、細胞成分との機能的相互作用への関与が可能になる。
マスキングは、本記載のマスキング剤を膜活性ポリアミンに可逆的に連結させ、可逆的にマスクした膜活性ポリマー、すなわち送達ポリマーを生成することにより達成される。膜活性を抑制することに加えて、マスキング剤は、ポリマーを非特異的相互作用から遮蔽し、血清相互作用を低減し、循環時間を増加させ、かつ/または細胞特異性相互作用、すなわち標的化能をもたらす。
全般的に、ポリマーの膜活性を抑制することがマスキング剤の本質的な特徴である。マスキング剤は、ポリマーを非特異的相互作用から遮蔽し得る(血清相互作用を低減し、循環時間を増加させ得る)。膜活性ポリアミンは、非修飾(マスクしていない)状態で膜活性であり、修飾(マスクした)状態で膜活性でない(不活化されている)。所望の不活性レベルを得るために、十分な数のマスキング剤をポリマーに連結する。マスキング剤の連結による所望のポリマー修飾レベルは、適切なポリマー活性アッセイを用いて容易に決定される。たとえば、所与のアッセイでポリマーが膜活性を有するのであれば、そのアッセイにおいて、膜活性の所望の抑制レベルを達成するのに十分な量のマスキング剤がポリマーに連結されている。マスキングには、いかなるマスキング剤もないポリマー上の第一級アミンの量によって求めた場合で、ポリマー集団における第一級アミン基の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上または90%以上の修飾が必要である。マスクしたポリマーは、水溶性を保持していることが望ましい。
全般的に、送達ポリマーのαβインテグリン陽性腫瘍細胞への標的化がRGDマスキング剤の本質的な特徴である。腫瘍細胞標的化を達成するために、十分な数のマスキング剤をポリマーに連結する。標的化には、いかなるマスキング剤もないポリマー上の第一級アミンの数によって求めた場合で、ポリマー集団における第一級アミン基の約2%〜約20%、約2%〜約10%または約3%〜約6%の修飾が必要であり得る。
一実施形態において、インテグリン標的化送達ポリマーを生成するためのポリアミンの修飾に好適なRGDマスキング剤は、ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートに共有結合したRGDリガンド(RGDジペプチドマスキング剤)を含む。同様に、インテグリン標的化送達ポリマーを生成するためのポリアミンの修飾に好適な立体安定化ジペプチドマスキング剤は、ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートに共有結合した立体安定化剤を含む。マスキング剤は、以下の一般式を有する。
(RまたはPEG)−A−アミドベンジル−カルボナート
式中、Rは、RGDリガンドを含み、PEGは、他の立体安定化剤のポリエチレングリコールを含み、Aは、第1のアミノ酸Aおよび第2のアミノ酸Aを含むジペプチドであり、カルボナートは、活性化アミン反応性カルボナートである。マスキング剤カルボナートとポリマーアミンとの反応により、カルバマート連結が生じる。RNAリガンドまたは立体安定化剤は、カルボナートとポリマーアミンとの反応前またはカルバマート連結の生成後に、ジペプチドに接続され得る。マスキング剤は、そのジペプチドが内因性プロテアーゼによりインビボで切断されるまで、したがって、RGDリガンドまたは立体安定化剤のポリアミンからの切断まで、ポリマーに安定的に連結している。ジペプチドの後(Aとアミドベンジルの間)の酵素的切断後、アミドベンジル−カルバマートが自然転位して、その結果ポリマーアミンが復元される。RGDリガンドは、PEGリンカーなどのリンカーを介してジペプチドに連結され得る。好ましい立体安定化マスキング剤は、非荷電である。好ましい非荷電性立体安定化剤は、ポリエチレングリコール(PEG)である。好ましいジペプチドは、非荷電親水性アミノ酸(A)にアミド結合を介して連結した疎水性のアミノ酸(A)からなる。好ましいアミドベンジル基は、p−アミドベンジル基である。好ましいカルボナートは、活性化アミン反応性カルボナートである。
本発明のインテグリン標的化送達ポリマーの生成に好適なマスキング剤は、以下の一般構造を有する。
Figure 2016535058
式中、Rは、RGDリガンドまたは立体安定化剤を含み、Rは、アミン反応性カルボナート部分を含み、RおよびRは、アミノ酸側鎖である。Rは、好ましくは、疎水性アミノ酸の側基である。好ましい疎水性アミノ酸は、アラニンである。Rは、好ましくは、非荷電親水性アミノ酸の側鎖である。好ましい非荷電親水性アミノ酸は、シトルリンである。好ましい活性化カルボナートは、パラ−ニトロフェノールである。しかしながら、パラ−ニトロフェノールの代わりに、当該技術分野にて知られている他のアミン反応性カルボナートを問題なく使用できる。以下で表されるように、活性化カルボナートとアミンとの反応により、RGDリガンドまたは立体安定化剤が、ペプチダーゼで切断可能なジペプチド−アミドベンジルカルバマート連結を介して、膜活性ポリアミンに接続される。
Figure 2016535058
式中、R、RおよびRは、上述の通りである。ジペプチドの後のアミノ酸とアミドベンジル基との間にて酵素的切断が生じると、Rがポリマーから外れ、脱離反応を誘発し、アミドベンジル−カルバマートが自然転位して、その結果ポリマーアミンが復元される。
別の実施形態において、生理学的に不安定な可逆的連結を介したRGDリガンドのポリアミンへの連結は、初めに、ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートを用いてアミンを可逆的に修飾することによって達成され、以下の一般構造を有する。
Figure 2016535058
式中、Rは、RGDリガンド含有部分との反応に適し、Rのカルボナートよりもアミン反応性が小さい反応性基を含む。R、RおよびRは、上記で定義した通りである。一実施形態において、Rは、PEG連結部分(本明細書にてPEG2とも称される)をさらに含む。本発明者らは、ジペプチドと反応性基との間にPEG連結部分を挿入すると、組み合わせた後のRGDマスキング剤の溶解性およびインビボ機能が向上することを見出した。好ましいPEG連結部分は、(CH−CH−O)4−44である。ポリマーアミンを反応性基(R)含有ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートで修飾した後、反応性基Rとの反応を介して、RGDリガンド含有部分を共有結合させる。ジペプチドとRGDリガンド含有部分を連結させるのに適した例示の反応性基部分には、HyNicおよびアルデヒド(アリールアルデヒドを含む)、「クリック」ケミストリー架橋剤(ある特定のアジドおよびアルキン)が挙げられるが、これらに限定されない。式3の例示的な分子は、(4−ホルミルベンズアルデヒド)−PEG−Ala−Cit−ara−アミノベンジルカルボナートである。
本明細書にてA(またはAA)で表される、ジペプチドマスキング剤のジペプチドは、アミド結合を介して接続されたアミノ酸の二量体である。αおよびβアミノ酸を含むアミノ酸は、生物学および化学においてよく知られており、アミン基、カルボン酸基および種々のアミノ酸で異なる側鎖を含有する分子である。好ましいアミノ酸は、一般式HNCHRCOOH(式中、R(式3のRおよびR)は、有機置換基または側基である)を有するL α−アミノ酸である。好ましいL α−アミノ酸は、非荷電の天然アミノ酸である。好ましいジペプチドにおいて、Aは疎水性アミノ酸であり、Aは、非荷電の親水性アミノ酸である。好ましい疎水性アミノ酸は、フェニルアラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、アラニンまたはトリプトファンである。好ましい非荷電親水性アミノ酸は、アスパラギン、グルタミンまたはシトルリンである。より好ましい疎水性アミノ酸は、アラニンまたはフェニルアラニンである。より好ましい非荷電親水性アミノ酸は、シトルリンである。ジペプチドが好ましいが、AとRの間に、さらなるアミノ酸を挿入することも可能である。ジペプチドの代わりに、アミノ酸Aをなくしてアミノ酸を1つだけ用いることもできる。本明細書中、本発明にて用いる天然アミノ酸はいずれもその一般的略語により示す。
好ましい実施形態において、両親媒性膜活性ポリアミンを、所望のジペプチド−アミドベンジル−カルボナートマスキング剤との反応により可逆的に修飾して、膜不活性の送達ポリマーを得る。ジペプチドマスキング剤は、ポリマーを非特異的相互作用から遮蔽し、循環時間を増加させ、特異的相互作用を増強し、毒性を阻害し、またはポリマーの電荷を変更する。
本発明の可逆的にマスクしたポリマーは、以下の構造を含む。
Figure 2016535058
式中、
Xは−NH−、−O−または−CH−であり、
Yは−NH−または−O−であり、
は、好ましくは、−(CH−フェニル(kは1、2、3、4、5、6であり、k=1の場合フェニルアラニン)、−CH−(CH(バリン)、−CH−CH−(CH(ロイシン)、−CH(CH)−CH−CH(イソロイシン)、−CH(アラニン)、または
Figure 2016535058
であり、
は、好ましくは、水素(グリシン)、−(CH−NH−C(O)−NH(シトルリン)、−CH−C(O)−NH(アスパラギン)、−(CH−C(O)−NH(グルタミン)、−(CH−N−(CH(リシン(CH)、−(CH2)−C(O)−NH(kは1、2、3、4、5、6である)、−CH−C(O)−NR'R''(アスパラギン酸アミド)、−(CH−C(O)−NR'R''(グルタミン酸アミド)、−CH−C(O)−OR'(アスパラギン酸エステル)または−(CH−C(O)−OR'(グルタミン酸エステル)であり、式中、R'およびR''はアルキル基であり、
は、RGDリガンドまたはポリエチレングリコールを含み、
ポリアミンは、両親媒性膜活性ポリアミンである。
上記構造は、ポリマーに連結した1つのジペプチドマスキング剤を示しているが、本発明の実施において、ポリマーアミンの50%〜100%がジペプチドマスキング剤により修飾される。
好ましい実施形態において、本発明の可逆的にマスクしたポリマーは、以下の構造を含む。
Figure 2016535058
式中、R、R、Rおよびポリアミンは、上述の通りである。
本発明の可逆的にマスクしたポリマーは、本発明のジペプチドマスキング剤とポリマーのアミンとの反応により生成することができる。本発明のジペプチドマスキング剤は、以下の構造を有する。
Figure 2016535058
式中、
X、Y、R、RおよびRは、上述の通りであり、
は、2、4または6位であり、かつ−CH−O−C(O)−O−Zであり、式中、Zは、
−ハロゲン化物、
Figure 2016535058
であり、
は、独立して、Rにより占有されている位置を除く2、3、4、5または6位のそれぞれで、水素、アルキル、−(CH−CH(式中n=0〜4)、−(CH)−(CHまたはハロゲン化物である。
好ましい実施形態において、以下に示すように、Xは−NH−であり、Yは−NH−であり、RはRGDリガンドまたはPEG基を含み、Rは4位であり、Rは水素である。
Figure 2016535058
別の実施形態において、式4のRは、R−(O−CH−CH−O−Y−であり、式中、Rは水素、メチルまたはエチルであり、sは、1〜150の整数であり、Yは、PEG基をジペプチドに接続するために当該技術分野において好適なリンカーである。好適なリンカーYには、−(CH1−3−C(O)−、−Y−NH−C(O)−(CH−C(O)−(式中、Yは−(CH−)および−C(O)−N−(CH−CH−O)−CH−CH−(pは1〜20の整数である)が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用する場合、RGDリガンドは、アルファv/ベータ3(αvβ3またはαβ)インテグリンに結合する(親和性を有する)、1500kDa未満の大きさの双性イオンRGDペプチドまたはRGD模倣体を含む。
本明細書で使用する場合、RGDペプチドは、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸のトリペプチドを含む。RGDペプチドは、そのRGD配列に、追加のアミノ酸アミノ末端またはカルボキシ末端をさらに含み得る。追加のアミノ酸が存在する場合、連続的なペプチド配列がRGDペプチドを構成する。RGDペプチドは、立体配置的に制限され得る。立体配置的制限は、通常、システインアミノ酸をRGD配列のアミノ末端およびカルボキシ末端に加え、そのシステインチオールの間にジスルフィド結合を形成することなどのペプチドの環化によって行われる。好ましい制限RGDペプチドは、
Figure 2016535058
のアミノ酸配列からなり、式中、Xは天然アミノ酸であり、mはゼロ(0)または1であり、n1〜n6は独立して0、1、2または3である。存在する場合(n=1、2または3)、各Xの1つまたは複数のアミノ酸は、他の位置のアミノ酸の選択に依存しない。一実施形態において、m、n1、n2およびn5はそれぞれ1であり、n3、n4およびn6はそれぞれゼロ(0)である。別の実施形態において、mは1であり、Xn1はアラニンであり、Xn2はアスパラギン酸であり、Xn5はフェニルアラニンであり、n3、n4およびn6はそれぞれゼロ(0)である
Figure 2016535058
。RGDペプチドは、RGDアミノ酸配列に連結した非ペプチド成分を有し得る。たとえば、ペプチドのアミノ末端がアシル化されてもよいし、またはリンカーがペプチドのカルボキシ末端に接続していてもよい。別の実施形態において、mは1であり、Xn1はアシル化されたアラニンであり、Xn2はアスパラギン酸であり、Xn5はフェニルアラニンであり、n3、n4およびn6はそれぞれゼロ(0)である。
本明細書で使用する場合、RGD模倣体は、RDGペプチド以外の非ペプチド合成分子であって、RGDペプチドの活性決定基、インテグリン結合タンパク質のインテグリン結合RGD部分またはαβインテグリン結合RGDモチーフを生物学的に再現する分子である。RGD模倣体は、アミド結合を介して連結した1つまたは2つの天然アミノ酸を含有し得る。RGD模倣体は、修飾されたペプチドであってよく、特殊アミノ酸または特殊アミノ酸側鎖を含み得る。RGD模倣体は、以下の構造によって表されるペプチド骨格を有し得る。
Figure 2016535058
式中、nは整数である。
一実施形態において、RGDリガンドは、グリシン−アスパラギン酸ジペプチドにアミド結合を介して連結したグアニジニウム基を含む。本発明のグアニジニウム基は、以下の式によって表される構造を有する。
Figure 2016535058
式中、RおよびR10は、独立して、水素またはアルキルであり、連結して環を形成してよい。R11は、グアニジニウム基をグリシン−アスパラギン酸ジペプチドに連結するリンカーである。グアニジニウム基は、上記で示した構造とその共鳴構造の両方を含む。好ましいリンカーは、
−(CRR)−(CRR)−(CRR)−または−(CRR)−(CRR)−(CRR)−(CRR')−
であり、式中、a)各Rは、独立して、任意であり、存在する場合は、独立して、水素、アルキルまたはアリールであり、b)R'は水素、アルキル、アリールまたはNHであり、c)C、CおよびCは、単結合、単結合と二重結合または芳香族結合によって連結され得る。
本明細書にて示すRGDリガンド構造中には明記していないが、グアニジニウム基が中性または中性に近いpH(pH6.5〜7.5)で正に帯電していることはよく知られており、そのように理解される。
Figure 2016535058
同様に、本明細書にて示すRGDリガンド構造中には明記していないが、アミノ酸のアスパラギン酸が中性または中性に近いpH(pH6.5〜7.5)で負に帯電していることはよく知られており、そのように理解される。
Figure 2016535058
RGDリガンドのアスパラギンアミノ酸に連結したフェノキシ基が、インビボでのポリアミンの腫瘍細胞標的化を向上させることがわかった。好ましいRGDリガンドは、クアニジニウム−グリシン−アスパラギン酸−4−アミノフェノキシ化合物を含む。好ましいクアニジニウム−グリシン−アスパラギン酸−4−アミノフェノキシ化合物は、以下の式によって表される構造を含む。
Figure 2016535058
式中、R13は、
Figure 2016535058
である。
好ましいグアニジニウムは、
Figure 2016535058
およびこれらの共鳴構造である。
別の実施形態において、RGDリガンド含有部分は、以下の式によって表される構造を含む。
Figure 2016535058
式中、
14は、
Figure 2016535058
であり、
Aは、リンカーを含む。リンカーは、RGD模倣体をジペプチドアミドベンジル−カルボナートなどの別の分子に接続するか、溶解性の向上をもたらすか、または別の分子への共有結合の手段を提供する。
一実施形態において、リンカーAは、以下を含む。
Figure 2016535058
式中、
nは、0、1、2または3であり、
Yは、不在か、
Figure 2016535058
であり、
Zは、不在か、
Figure 2016535058
であり、
mは、0、1、2、3または4であり、
PEG(図13中のPEG1)は(CH−CH−O)4−44であり、
12は、Rと反応して共有結合を形成できる反応性基を含む。
個別の要素、PEG、反応性基などのそれぞれは、限定するものではないが、アミド結合の形成を含む、当該技術分野において容易に利用できる方法を用いて連結する(共有結合させる)ことが可能である。一実施形態において、反応性基R12は、リシンなどのジアミンを介してPEGと連結することができる。リシンのカルボキシル基は、固相担体への連結が可能であり、R GDリガンドの合成に役立つ。次いで、末端およびεアミンを用いてPEG基と反応性基を連結する。反応性基R12は、式3の反応性基Rと速やかに反応して、共有結合を形成するように選択される。R12およびRに使用するのに好適な反応性基のペアは、アジドとホスフィン、アジドとアルキン、ニトロンとアルキン、テトラジンとオクタン、テトラジンとシクロプロペン、テトラジンとイソニトリル、ジエンとアルケン、アルデヒドとヒドラジン、アルデヒドとアミノオキシ、アルデヒドとヒドラジド、ケトンとヒドラジン、ケトンとアミノオキシおよびケトンとヒドラジドからなるペアから選択することができる。好ましい反応性基は、
Figure 2016535058
である。
好ましい実施形態において、RGDリガンド含有部分は、以下の式によって表される構造を含む。
Figure 2016535058
式中、R14、n、Y、Z、m、PEGおよびR12はそれぞれ上記で定義した通りである。
反応性基R12を用いて、RGDリガンドをジペプチドリンカーなどの生理学的に不安定な可逆的リンカーに連結させて、RGDマスキング剤を得ることができる。一実施形態において、RGDマスキング剤は、以下の式によって表される構造を含む。
Figure 2016535058
式中、R14は、上記で定義したグアニジニウム含有部分であり、A'は、PEG含有リンカーを含み、Rは、好ましくは、疎水性アミノ酸の側基であり、Rは、好ましくは、(中性pHで)非荷電の親水性アミノ酸の側鎖であり、Rは、アミン反応性カルボナートである。一実施形態において、リンカーA'は、4〜48のエトキシ単位を有するPEG基を含む。別の実施形態において、リンカーA'は、ジアシルヒドラジンまたは他の連結化学により隔てられた、4〜44のエチレン単位を有する第1のPEG(PEG1)基と、4〜44のエチレン基を有する第2のPEG(PEG2)基とを含む。一実施形態において、ジアシルヒドラゾンは、リシンなどのジアミンを介して第1のPEG基と連結している。ジアリールヒドラゾンは、HyNic(ヒドラジノ−ニコチンアミド)とアリールアルデヒドとの反応によって生成することができる。
別の実施形態において、リンカーA'は、アジドとホスフィン、アジドとアルキン、ニトロンとアルキン、テトラジンとオクタン、テトラジンとシクロプロペン、テトラジンとイソニトリル、ジエンとアルケン、アルデヒドとヒドラジン、アルデヒドとアミノオキシ、アルデヒドとヒドラジド、ケトンとヒドラジン、ケトンとアミノオキシまたはケトンとヒドラジドの反応により形成される連結を含む。
RGDマスキング剤の連結により膜活性ポリアミンを修飾することにより、可逆的に修飾したポリアミンが得られる。一実施形態において、RGDマスキング剤により修飾した膜活性ポリアミンは、以下の式によって表される構造を含む。
Figure 2016535058
式中、R14、R、RおよびA'は、上記で定義した通りである。一実施形態において、RGDは、ジペプチドを両親媒性膜活性ポリアミンに連結した後、ジペプチドに連結する。一実施形態において、アリールアルデヒド−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルボナートを、初めにポリアミンと反応させて、アリールアルデヒド−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルバマート−ポリアミンを生成する。次いで、この化合物をRGDリガンド−PEG1−ジアミン−HyNicと反応させて、RGDリガンド−PEG1−ジアミン−ジアリールヒドラゾン−PEG2−ジペプチド−アミドベンジル−カルボマート−ポリアミンを生成する(図13参照)。
本明細書で使用する場合、ペプチドという用語は、当該技術分野における通常の意味を有し、ペプチド(アミド)結合、すなわち、1つのアミノ酸のカルボキシル基がもう1つのアミノ酸のアミノ基と反応して形成される共有化学結合によって連結された短鎖のL αアミノ酸単量体を意味する。
本明細書で使用する場合、天然アミノ酸という用語は、当該技術分野における通常の意味を有する。本明細書で使用する場合、一般アミノ酸という語句は、当該技術分野における通常の意味を有し、遺伝子コード中のトリプレットコドンによって直接コードされた天然L αアミノ酸を意味する。本発明による使用に好適な膜活性ポリマーの非限定的な例は、米国特許公開のUS20080152661、US20090023890、US20080287630、US20110207799、US20130121954およびUS20130317079に先に記載されている(これらの各特許公報は参照により本明細書に援用する)。好適な両親媒性膜活性ポリアミンはまた、メリチンペプチドなどの小さなペプチドであってもよい。
ポリマーアミンは、本明細書に記載のペプチダーゼ切断可能リンカーを用いて可逆的に修飾される。修飾基の切断によりアミンの再生がもたらされるのであれば、アミンは可逆的に修飾されている。図3に示すように、マスキング剤の活性化カルボナートとポリマーアミンとの反応により、RGDリガンドまたは立体安定化剤が、ペプチダーゼで切断可能なジペプチド−アミドベンジルカルバマート連結を介して、ポリマーに接続される。
RGDリガンドとジペプチドマスキング剤の合成および結合の際には保護基を用いてよい。保護基が存在する場合、両親媒性膜活性ポリアミンの修飾前または修飾後にその保護基を除去することができる。
ジペプチドマスキング剤を用いたポリマーアミンの十分な百分率の可逆的修飾は、膜活性ポリアミンの膜活性を抑制する。ジペプチド−アミドベンジル−カルバマート連結は、プロテアーゼ(またはペプチダーゼ)切断に感受性である。プロテアーゼの存在下で、アニリド結合が切断されて中間体を生じ、これが直ちに1,6脱離反応を起こし、遊離ポリマーを放出する(図4参照)。脱離反応後の遊離ポリマーは非修飾であり、膜活性が復元される。
膜活性ポリアミンは、過剰なマスキング剤の存在下にて、マスキング剤に結合され得る。過剰なマスキング剤は、送達ポリマーの投与前に、結合させた送達ポリマーから除去することができる。
本明細書で使用する場合、「立体安定化剤」とは、立体安定化剤を含有しないポリマーと比較して、立体安定化剤が連結しているポリマーの分子内または分子間相互作用を防止または阻害する、非イオン性親水性ポリマー(天然、合成または非天然のいずれか)である。立体安定化剤は、立体安定化剤が連結しているポリマーの静電相互作用への関与を妨げる。静電相互作用は、正電荷と負電荷との間の引力に起因する2つまたはそれ以上の物質の非共有結合である。立体安定化剤は、血液成分との相互作用を阻害することができ、したがって、細網内皮系によるオプソニン作用、食作用および取込みを阻害することができる。このため、立体安定化剤は、立体安定化剤が連結している分子の循環時間を増加することができる。立体安定化剤はまた、ポリマーの凝集も阻害することができる。好ましい立体安定化剤は、ポリエチレングリコール(PEG)またはPEG誘導体である。本明細書で使用する場合、好ましいPEGは、約1〜500または2〜25のエチレングリコールグリコールモノマーを有し得る。本明細書で使用する場合、好ましいPEGはまた、約85〜20,000ダルトン(Da)、約85〜1000Daの分子量平均を有する。本明細書で使用する場合、立体安定化剤は、立体安定化剤を含有しないポリマーと比較して、立体安定化剤が連結しているポリマーの水溶液中における分子内または分子間相互作用を防止または阻害する。
「リガンド」は、リガンドが連結している結合体の薬物動態または生体内分布の特性を向上させ、結合体の細胞または組織特異的分布および細胞特異的取込みを改善する。リガンドは、分子の標的細胞との結合を増強する。したがって、リガンドは、リガンドが連結している結合体の薬物動態または生体内分布の特性を向上させ、結合体の細胞分布および細胞取込みを改善する。リガンドの細胞または細胞受容体への結合により、エンドサイトーシスが開始し得る。リガンドは、一価、二価、三価、四価またはそれ以上の結合価を有し得る。
本明細書で使用する場合、膜活性ポリアミンは、原形質膜またはリソソーム/エンドサイトーシス膜を破壊することができる。この膜活性は、RNAiトリガーの細胞送達にとって必須の特徴である。しかしながら、膜活性は、そのポリマーをインビボで投与する場合、毒性をもたらす。ポリアミンはまた、インビボで多くのアニオン成分とも容易に相互作用し、望ましくない生体内分布を招く。したがって、ポリアミンの膜活性の可逆的マスキングは、インビボ用途に必要である。
一実施形態において、膜活性ポリアミンは、アミン含有モノマーと疎水性基含有モノマーとのランダム重合によって生成された両親媒性ポリマーを含む。アミン含有モノマーは、ペンダント第一級アミン基を含有する。疎水性モノマーは、ペンダント疎水性基を含有する。疎水性基は、1〜6個の炭素原子を有する低級疎水性基であってもよいし、6個を超える炭素原子を有する高級疎水性基であってもよい。好ましい疎水性基は、プロピル、ブチル、イソプロピルおよびイソブチルからなるリストから選択され得る。アミン基と疎水性基の比は、膜破壊活性を有する水溶性ポリマーを形成するように選択され、好ましくは疎水性モノマー1つ当たり1以上のアミンモノマーである。一実施形態において、本ポリマーは、50〜80%のアミンモノマー、より好ましくは55〜75%のアミンモノマーを有する。疎水性基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アラルケニル基およびアラルキニル基からなる群から選択され得、いずれも直鎖状、分枝状または環状であってよい。疎水性基は、好ましくは、炭素原子および水素原子のみを含有する炭化水素である。しかしながら、疎水性を維持し、たとえばフッ素を含む、置換またはヘテロ原子は許容され得る。
「両親媒性(amphipathic)」または両親媒性(amphiphilic)ポリマーは、当該技術分野においてよく知られ、認識されており、親水性(極性、水溶性)と疎水性(非極性、親油性、非水溶性)の基または部分の両方を有するものである。
「親水性基」は、定性的な用語であり、化学的部分が水を好むことを示す。典型的には、かかる化学基は水溶性であり、水との水素結合供与体または受容体である。親水性基は、荷電または非荷電であり得る。荷電基は、正に荷電(アニオン)もしくは負に荷電(カチオン)または両方(双性イオン)であり得る。親水性基の例には、炭水化物、ポリオキシエチレン、特定のペプチド、オリゴヌクレオチド、アミン、アミド、アルコキシアミド、カルボン酸、硫黄およびヒドロキシルの化学的部分が挙げられる。
「疎水性基」は、定性的な用語であり、化学的部分が水を避けることを示す。通常は典型的には、かかる化学基は水溶性ではなく、水素結合を形成しない傾向にある。親油性の基は、脂肪、油、脂質および非極性溶媒に溶解し、水素結合を形成する能力をほとんど有していない。2つまたはそれ以上の炭素原子を含有する炭化水素、特定の置換炭化水素、コレステロールおよびコレステロール誘導体が疎水性の基および化合物の例である。
疎水性基は、好ましくは、炭素原子および水素原子のみを含有する炭化水素である。しかしながら、疎水性を維持し、たとえばフッ素を含む、非極性置換または非極性ヘテロ原子は許容され得る。当用語には、脂肪族基、芳香族基、アシル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アラルケニル基およびアラルキニル基が挙げられ、いずれも直鎖状、分枝状または環状であってよい。疎水性基という用語はまた、ステロール、ステロイド、コレステロールならびにステロイド誘導体およびコレステロール誘導体も含まれる。
両親媒性ポリマーに関して、本明細書で使用する場合、ある部分であって、1つの共有結合が切断され、水素に置換されたときに誘導される分子として定義する。たとえば、ブチルアミンにおいて、炭素と窒素の間の結合が切れ、水素に置換されると、アンモニア(親水性)とブタン(疎水性)が生じる。1,4−ジアミノブタンが窒素−炭素結合で切断され、水素で置換されると、得られる分子は、同様にアンモニア(2×)とブタンである。しかしながら、1,4,−ジアミノブタンは、疎水性部分の形成に2つの結合の切断を要するため、両親媒性とはみなされない。
本明細書で使用する場合、表面活性ポリマーは、水の表面張力および/または他の相との界面張力を低減するものであり、これにより、液体/気体界面で積極的に吸着される。表面活性の性質は、通常、その物質の分子が両親媒性(amphipathic)または両親媒性(amphiphilic)であるという事実による。
本明細書で使用する場合、「膜活性」ポリマーは、生体膜に対して、膜透過性でない分子を細胞に侵入もしくは膜通過させられる膜の改変もしくは破壊、膜の孔形成、膜の分断、または膜の破壊もしくは溶解の効果のうち1つまたは複数を誘起することができる表面活性両親媒性ポリマーである。本明細書で使用する場合、膜、すなわち細胞膜は、脂質二重層を含む。膜の改変または破壊は、赤血球溶解(溶血)、リポソーム漏出、リポソーム融合、細胞融合、細胞溶解およびエンドソーム放出の少なくとも1つのアッセイにて、ポリマーの活性により機能的に定めることができる。細胞膜の溶解を引き起こすことができる膜活性ポリマーはまた、膜溶解性ポリマーとも呼ばれる。原形質膜よりもエンドソームまたはリソソームの破壊を優先的に引き起こすポリマーは、エンドソーム溶解性と考えられる。膜活性ポリマーの細胞膜への作用は、一過性であり得る。膜活性は、膜に対する親和性を有し、二重膜構造の変性または変形を引き起こす。膜活性ポリマーは、合成または非天然の両親媒性ポリマーであり得る。
本明細書で使用する場合、膜活性ポリマーは、細胞透過ペプチドと呼ばれるポリマー、すなわちHIV TATタンパク質由来のアルギニンに富むペプチド、アンテナペディアペプチド、VP22ペプチド、トランスポータン、アルギニンに富む人工ペプチド、小さいグアニジニウムに富む人工ポリマーなどの化合物によって表されるポリマーの種類とは異なる。細胞透過化合物は、見かけ上エンドサイトーシスを要することなく、かつ膜の完全性を妨げることなく、一部の分子を、脂質二重膜の一方の側から脂質二重膜の他方の側へと膜を通過させて輸送すると思われるが、これらの機序はわかっていない。
RNAiトリガーの細胞への送達は、原形質膜または内部小胞膜(エンドソームまたはリソソームなど)を破壊または不安定化し(膜に孔を形成すること、またはエンドソームもしくはリソソーム小胞を破壊することを含む)、これにより、小胞内の内容物を細胞質中に放出させる膜活性ポリマーによって仲介される。
本発明の両親媒性膜活性ポリアミンコポリマーは、2つまたはそれ以上のモノマー種の共重合の生成物である。一実施形態において、本発明の両親媒性膜活性ヘテロポリマーは、以下の一般構造を有する。
−(A)−(B)
式中、Aは、ペンダント第一級アミン官能基を含み、Bは、ペンダント疎水性基を含む。aおよびbは、0を超える整数である。ポリマーは、ランダム、ブロックまたは交互であってよい。追加モノマーの組み込みは、許容される。
本明細書で使用する場合、「エンドソーム溶解性ポリマー」とは、溶解性酵素の存在などのエンドソーム特異的環境因子に応じて、エンドソームの破壊もしくは溶解を引き起こすか、またはエンドソームもしくはリソソームなどの細胞内部の膜で囲まれた小胞からRNAiトリガーなどの通常は細胞膜非透過性である化合物の放出をもたらすことができるポリマーである。エンドソーム溶解性ポリマーは、エンドソーム中でその物理化学性質を変化させる。この変化は、電荷、疎水性または親水性の変化による、ポリマーの溶解性または他の化合物もしくは膜との相互作用能における変更であり得る。本発明の可逆的にマスクした膜活性ポリアミンは、エンドソーム溶解性ポリマーであるとみなされる。
本明細書で使用する場合、「メリチン」は、ハチ毒素中で自然発生する小さい両親媒性膜活性ペプチドである(米国特許公開第20120165393号)。メリチンは、生物源から単離することもできるし、合成物であってもよい。合成ポリマーは、「人による」化学的プロセスによって配合または製造されるものであり、天然の生体内プロセスによって生成されるものではない。本明細書で使用する場合、メリチンは、たとえば、セイヨウミツバチ(Apis mellifera)、トウヨウミツバチ(Apis cerana)、クロスズメバチ(Vespula maculifrons)、スズメバチ(Vespa magnifica)、ツマアカスズメバチ(Vespa velutina nigrithorax)、アシナガバチ(Polistes sp.HQL−2001)、コミツバチ(Apis florae)、オオミツバチ(Apis dorsata)、トウヨウミツバチ(Apis cerana cerana)、アシナガバチ(Polistes hebraeus)の種の毒素中に見出すことができるメリチン類の天然ハチ毒素ペプチドを包含する。本明細書で使用する場合、メリチンはまた、天然メリチンペプチドと同一または類似のアミノ酸配列を有する合成ペプチドを包含する。具体的には、メリチンアミノ酸配列は、表1に示す配列を包含する。合成メリチンペプチドは、天然L型アミノ酸または鏡像異性のD型アミノ酸(インベルソ)を含み得る。しかしながら、メリチンペプチドは、本質的に全L型または本質的に全D型のいずれかのアミノ酸を含むべきであるが、アミノ末端またはカルボキシ末端のいずれかに付属した反対の立体中心のアミノ酸を有してもよい。メリチンアミノ酸配列は、逆であってもよい(レベルソ)。レベルソメリチンは、L型アミノ酸またはD型アミノ酸を有し得る(レトロインベルソ)。2つのメリチンペプチドを共有結合させてメリチン二量体を生成することもできる。メリチンは、組織標的化を向上させるか、またはインビボ循環を促進させる、アミノ末端またはカルボキシ末端のいずれかに連結させたマスキング剤以外の修飾基を有し得る。
連結または「リンカー」は、対象の1つの化学基またはセグメントを対象のもう1つの化学基またはセグメントに、1つまたは複数の共有結合を介して連結する、2つの原子の間の接続である。たとえば、連結は、マスキング剤、ポリヌクレオチドまたはRNAiトリガーをポリマーに接続することができる。不安定な連結は、不安定な結合を含む。連結は、つなぎ合わせた2つの原子の間の距離を増加させるスペーサを任意で含み得る。スペーサにより、連結に柔軟性および/または長さがさらに追加され得る。スペーサには、限定するものではないが、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アラルケニル基、アラルキニル基を挙げることができ、これらはいずれも1つまたは複数のヘテロ原子、複素環、アミノ酸、ヌクレオチドおよび糖類を含み得る。スペーサ基は、当該技術分野においてよく知られており、前述の列挙は本発明の範囲を制限する意図はない。
「不安定な結合」とは、水素原子への共有結合以外の共有結合であって、同一分子内の他の共有結合を分解または切断しない条件下で、選択的に分解または切断することができる結合である。より具体的には、不安定な結合は、適切な条件下で、同一分子内の他の不安定でない共有結合に比べて安定性が低い(熱力学的)か、またはより速やかに分解される(動力学的)共有結合である。分子内の不安定な結合の切断により、2つの分子が生成し得る。当業者では、結合の切断または不安定性は、通常、結合切断の半減期(t1/2)(結合の半分が切断されるのに要する時間)を基準にして議論される。したがって、不安定な結合は、分子内の他の結合よりも速やかに選択的に切断され得る結合を包含する。
本明細書で使用する場合、「生理学的に不安定な結合」とは、哺乳動物の体内で通常遭遇する条件下または遭遇するものに類似の条件下にて切断され得る不安定な結合である。生理学的に不安定な連結基は、特定の生理学的条件下にあるときに化学的変化(たとえば切断)を生じるように選択される。
本明細書で使用する場合、細胞生理学的に不安定な結合とは、哺乳動物の細胞内条件下にて切断可能である不安定な結合である。哺乳動物の細胞内条件には、哺乳動物の細胞内に見られるまたは当該細胞内で遭遇するものに類似する、pH、温度、酸化もしくは還元の条件または物質および塩濃度などの化学的条件が含まれる。哺乳動物の細胞内条件には、タンパク質分解酵素または加水分解酵素などの哺乳動物の細胞内に通常存在する酵素活性の存在も含まれる。また、細胞生理学的に不安定な結合は、薬学的に許容可能な外因性物質の投与に反応して切断され得る。
「ポリヌクレオチド」または核酸もしくはポリ核酸という用語は、少なくとも2つのヌクレオチドを含有する重合体を指す技術用語である。ヌクレオチドは、ポリヌクレオチド重合体の単量体単位である。120未満の単量体単位を有するポリヌクレオチドは、オリゴヌクレオチドと呼ばれることが多い。天然核酸は、デオキシリボース−またはリボース−リン酸骨格を有する。非天然または合成ポリヌクレオチドは、インビトロまたは無細胞系で合成されるポリヌクレオチドであり、同じまたは類似の塩基を含有するが、天然リボースまたはデオキシリボース−リン酸骨格とは異なる型の骨格を有し得る。ポリヌクレオチドは、当該技術分野にて知られている任意の技術を用いて合成することができる。当該技術分野にて知られているポリヌクレオチド骨格には、PNA(ペプチド核酸)、ホスホロチオエート、ホスホロジアミデート、モルホリノおよび天然核酸のリン酸骨格の他の変異型が挙げられる。塩基にはプリンおよびピリミジンが挙げられ、これらにはアデニン、チミン、グアニン、シトシン、ウラシル、イノシンの天然化合物および天然類縁体がさらに含まれる。プリンおよびピリミジンの合成誘導体には、限定するものではないが、アミン、アルコール、チオール、カルボキシレートおよびハロゲン化アルキルなどの新しい反応性基をヌクレオチド上に配置する修飾が挙げられるが、これらに限定されない。塩基という用語は、DNAおよびRNAの公知の塩基類縁体のいずれかを包含する。ポリヌクレオチドは、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、合成ヌクレオチドまたは任意の好適な組み合わせを含み得る。ポリヌクレオチドは、インビトロで重合してもよく、組み換えでもよく、キメラ配列またはこれらの基の誘導体を含み得る。ポリヌクレオチドは、5'末端、3'末端または5'と3'の両末端に末端キャップ部分を含み得る。キャップ部分には、逆向きデオキシ脱塩基部分、逆方向デオキシチミジン部分、チミジン部分または3'グリセリル修飾が挙げられるが、これらに限定されない。
RNAiトリガーは、RNA干渉(RNAi)の生物学的プロセスを通じて遺伝子発現を阻害する。RNAiトリガーは、通常15〜50の塩基対、好ましくは18〜25の塩基対を含有し、細胞内に発現した標的遺伝子のコード配列と同一(完全に相補的)またはほぼ同一(実質的に相補的)の核酸塩基を有する二本鎖RNAまたはRNA様構造を含む。RNAiトリガーには、低分子干渉RNA(siRNA)、二重鎖RNA(dsRNA)、マイクロRNA(miRNA)、小ヘアピンRNA(shRNA)、メロデュプレックスおよびダイサ−基質(米国特許第8,084,599号、同第8,349,809号および同8,513,207号)が挙げられるが、これらに限定されない。
RNAiトリガーは、部分的、実質的または完全に互いに相補的である少なくとも2つの配列を含む。一実施形態において、2つのRNAiトリガー配列は、第1の配列を含有するセンス鎖と、第2の配列を含有するアンチセンス鎖とを含む。別の実施形態において、2つのRNAiトリガー配列は、第1の配列と、第2の配列を含有するアンチセンス鎖とを一緒に含む、2つのセンス鎖を含む。この場合、センス鎖とアンチセンス鎖は一緒にメロデュプレックスを形成する(表2および4)。ポリヌクレオチドリンカーまたは非ヌクレオチドリンカーなどのリンカー分子を介して、センス鎖をアンチセンス鎖に接続してよい。
アンチセンス鎖は、標的遺伝子がコードするmRNAの一部に相補的であるヌクレオチド配列を含み、その相補性領域は、最も好ましくは、30未満のヌクレオチド長である。RNAiトリガーのセンス鎖は、AAT mRNAの少なくとも一部に少なくとも90%の同一性を有する配列を含む。RNAiトリガーは、標的遺伝子を発現する細胞に送達されると、インビトロまたはインビボで、当該標的遺伝子の発現を阻害する。
RNAiトリガー分子は、天然ヌクレオチドから構成されてもよいし、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドまたはヌクレオチド模倣体から構成されてもよい。本発明のRNAiトリガーのセンス鎖およびアンチセンス鎖は、当該技術分野において十分に確立されている方法により合成および/または修飾することができる。RNAiトリガー分子のヌクレオシドまたはヌクレオチド塩基は、リン酸含有(天然)または非リン酸含有(非天然)のヌクレオシド間共有結合により連結され得る。すなわち、RNAiトリガー分子は、天然または非天然オリゴヌクレオチド骨格を有し得る。別の実施形態において、RNAiトリガーは、ヌクレオチド塩基間に特殊(非リン酸)連結を含む。
修飾ヌクレオチドには、2'修飾、2'−O−メチルヌクレオチド、2'−デオキシ−2'−フルオロヌクレオチド、2'−デオキシヌクレオチド、2'−アミノヌクレオチド、2'−アルキルヌクレオチド、3'−3'末端連結、逆向きデオキシチミジン、5'−ホスホロチオエート基、チオホスフェート連結、ホスホロジチオエート基を含有するヌクレオチド、非天然塩基含有ヌクレオチド、ロックドヌクレオチド、架橋型ヌクレオチド、ペプチド核酸、非ロックドヌクレオチド(本明細書中NUNAと表す)、モルホリノヌクレオチド、および脱塩基ヌクレオチドが挙げられるが、これらに限定されない。所与の化合物中のすべての位置が均一に修飾されている必要はない。逆に、2つ以上の修飾が単一のRNAiトリガー化合物中またはさらにその単一のヌクレオチド中に組み込まれてもよい。リボースの2'修飾と修飾ヌクレオシド連結とを組み合わせてもよい。
RNAiトリガー分子はまた、突出、すなわち、本明細書にて定めるセンス鎖とアンチセンス鎖の対のコア配列によって通常形成される二重螺旋構造に直接関与しない、通常、突出した不対のヌクレオチドを含み得る。
RNAiトリガーは、センス鎖およびアンチセンス鎖のそれぞれに独立して1〜5塩基の3'および/または5'突出を含み得る。一実施形態において、センス鎖とアンチセンス鎖の両鎖が3'および5'突出を含む。一実施形態において、一方の鎖塩基の3'突出ヌクレオチドのうちの1つまたは複数は、他方の鎖の1つまたは複数の5'突出ヌクレオチドと対になる。別の実施形態において、一方の鎖塩基の3'突出ヌクレオチドのうちの1つまたは複数は、他方の鎖の1つまたは複数の5'突出ヌクレオチドと対にならない。RNAiトリガーのセンス鎖およびアンチセンス鎖は、同じ数のヌクレオチド塩基を有してもよいし、有してなくてもよい。アンチセンス鎖およびセンス鎖は、5'末端のみが平滑末端を有するか、3'末端のみが平滑末端を有するか、5'と3'の両末端が平滑末端であるか、または5'末端も3'末端も平滑末端でない、二重構造を形成してよい。別の実施形態において、突出中のヌクレオチドのうちの1つまたは複数は、チオホスフェート、ホスホロチオエート、デオキシヌクレオチドを逆向きにした(3'−3'連結)ヌクレオチドを含むか、修飾されたリボヌクレオチドまたはデオキシヌクレオチドである。
公知のmiRNA配列の一覧は、特に、Wellcome Trust Sanger Institute,Penn Center for Bioinformatics,Memorial Sloan Kettering Cancer CenterおよびEuropean Molecule Biology Laboratoryなどの研究機関によって管理されているデータベースにて確認することができる。公知の有効なsiRNA配列および同種の結合部位も関連文献にて詳しく示されている。RNAi分子は、当該技術分野において知られている技術によって容易に設計され、作製される。さらに、有効かつ特異的な配列モチーフを見出す可能性を高めるコンピュータツールがある(Pei et al.2006,Reynolds et al.2004,Khvorova et al.2003,Schwarz et al.2003,Ui−Tei et al.2004,Heale et al.2005,Chalk et al.2004,Amarzguioui et al.2004)。
RNAiトリガーは、遺伝子がコードするRNAの発現を調節する。複数の遺伝子が互いにある程度の配列相同性を共有し得るため、RNAiトリガーは、十分な配列相同性を有する遺伝子の一種を標的にするように設計することができる。このため、RNAiトリガーは、異なる遺伝子標的間で共有されている配列または特定の遺伝子標的に特有である配列に対して相補性を有する配列を含み得る。したがって、RNAiトリガーは、複数の遺伝子間で相同性を有するRNA配列の保存領域を標的にし、これにより遺伝子ファミリーの複数の遺伝子(たとえば、異なる遺伝子のアイソフォーム、スプライスバリアント、突然変異遺伝子など)を標的にするように設計することができる。別の実施形態において、RNAiトリガーは、1つの遺伝子の特定のRNA配列に特有である配列を標的にするように設計することができる。
「相補性」という用語は、ポリヌクレオチドが、従来のワトソン−クリックまたは他の非従来型のいずれかによって、もう1つのポリヌクレオチド配列と水素結合を形成する能力を指す。本発明のポリヌクレオチド分子に関して、ポリヌクレオチド分子とその標的(エフェクター結合部位)または相補的配列との結合自由エネルギーは、ポリヌクレオチドの関連する機能、たとえば酵素的mRNA切断または翻訳阻害を進行させるのに十分である。核酸分子の結合自由エネルギーの決定は、当該技術分野においてよく知られている(Frier et al.1986,Turner et al.1987)。相補性パーセントは、第2のポリヌクレオチド配列と水素結合(たとえば、ワトソン−クリック塩基対)を形成することができる第1のポリヌクレオチド分子における連続鎖中の塩基の百分率(たとえば、10のうち5、6、7、8、9、10である場合、50%、60%、70%、80%、90%および100%の相補性)を示す。完全な相補とは、ポリヌクレオチド配列の連続鎖中のすべての塩基が、第2のポリヌクレオチド配列中の連続する同数の塩基と水素結合することを意味する。
遺伝子発現を阻害すること、下方調節することまたはノックダウンすることとは、遺伝子の発現が、遺伝子から転写されたRNAのレベルまたはRNAから翻訳されたポリペプチド、タンパク質もしくはタンパク質サブユニットのレベルにより評価して、本発明のRNAiトリガー結合体の不存在下にて観察されるものよりも低減されることを意味する。本発明の組成物によって送達されるRNAiトリガーを用いる遺伝子発現の阻害、下方調節またはノックダウンは、好ましくは、対照の不活性核酸、スクランブル配列もしくは不活性化ミスマッチを有する核酸の存在下にて、またはマスクしたポリマーへのRNAiトリガーの結合の不存在下にて観察される量を下回るものである。
RNAiトリガーの送達ポリマーへの連結
一実施形態において、RNAiトリガーは、生理学的に不安定な結合またはリンカーを介して送達ポリマーに連結される。生理学的に不安定なリンカーは、特定の生理学的条件下にあるときに化学的変化(たとえば切断)を生じるように選択される(たとえば、細胞質の還元環境におけるジスルフィド結合の切断)。生理学的に不安定な連結の切断によるトリガーのポリマーからの放出は、トリガーと適切な細胞成分との活性のための相互作用を促す。
RNAiトリガー−ポリマー結合体は、トリガーをポリマーに共有結合させることにより生成される。当該ポリマーは、反応性基Aを含むように重合または修飾される。当該RNAiトリガーも同じく、反応性基Bを含むように重合または修飾される。反応性基AおよびBは、当該技術分野において知られている方法を用いて、可逆的共有結合を介して連結できるように選択される。
RNAiトリガーのポリマーへの結合は、過剰のポリマーの存在下にて実施することができる。RNAiトリガーおよびポリマーは、結合中に反対の電荷を帯びる場合があるため、過剰のポリマーを存在させることで、結合体の凝集を低減または排除することができる。あるいは、ポリカチオンなどの過剰の担体ポリマーを用いることができる。過剰なポリマーは、動物または細胞培養物への結合体の投与前に、結合させたポリマーから除去することができる。あるいは、過剰なポリマーは、動物または細胞培養物に、結合体とともに同時投与することができる。
インビボ投与
薬理学および毒物学において、投与経路とは、薬物、流体、毒または他の物質が体に接触する経路である。一般に、哺乳動物の治療のための薬物および核酸の投与方法は、当該技術分野においてよく知られており、本発明の組成物の投与に適用することができる。本発明の化合物は、任意の好適な経路を介して、最も好ましくは非経口により、当該経路に適切に合わせた調製物で投与することができる。したがって、本発明の化合物は、注入により、たとえば静脈内、筋肉内、皮内、皮下または腹腔内投与することができる。そのため、本発明はまた、薬学的に許容可能な担体または賦形剤を含む医薬組成物も提供する。
投与の非経口経路には、シリンジと針またはカテ−テルを用いる、脈管内(静脈内、動脈内)、筋肉内、実質内、皮内、真皮下、皮下、腫瘍内、腹腔内、髄腔内、硬膜下、硬膜外およびリンパ管内の注入が挙げられる。本明細書における脈管内とは、体内で組織または器官に接続されている管と呼ばれる管状構造内を意味する。この管状構造の空洞内を、体液が体内部からまたは体内部へと流動する。体液の例には、血液、脳脊髄液(CSF)、リンパ液または胆汁が挙げられる。管の例には、動脈、細動脈、毛細血管、細静脈、洞様血管、静脈、リンパ管、胆管および唾液腺または他の外分泌腺の管が挙げられる。脈管内経路には、動脈または静脈などの血管を介した送達が含まれる。血管循環系は、薬剤の全身拡散をもたらす。
本記載の組成物は、薬学的に許容可能な担体溶液中で注入される。薬学的に許容可能とは、薬理学的/毒物学的観点から哺乳動物にとって許容される特性および/または物質を指す。薬学的に許容可能という用語は、哺乳動物に投与されたときに、生理学的に耐容でき、通常、アレルギー性または他の有害性もしくは毒性反応を生じない分子体、組成物および特性を指す。好ましくは、本明細書で使用する場合、薬学的に許容可能という用語は、動物での使用、より具体的にはヒトでの使用について、連邦政府もしくは州政府の規制機関によって承認されていること、または米国薬局方もしくは他の一般に認められた薬局方に記載されていることを意味する。
これらの担体はまた、保存料、湿潤剤、乳化剤および分散剤などの補助剤を含み得る。微生物の存在の防止は、上記の滅菌手順と、種々の抗菌剤および抗真菌剤、たとえば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸などの包含の両方により確実になされ得る。糖類、塩化ナトリウムなどの等張化剤を本組成物中に含めることが望ましい場合もある。さらに、モノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンなどの吸収を遅延させる物質の包含により、注入可能な薬剤の持続的吸収をもたらしてもよい。
治療効果
RNAiトリガーは、研究目的のために、または細胞内に治療的である変化をもたらすために送達することができる。RNAiトリガーのインビボ送達は、研究試薬として、ならびに種々の治療、診断、標的確認、ゲノム発見、遺伝子工学および薬理ゲノムの各用途に有用である。本発明者らは、肝細胞において内因性遺伝子発現の阻害をもたらすRNAiトリガー送達を開示している。RNAiトリガーの送達後に測定したレポータ(マーカ)遺伝子発現のレベルでは、他のRNAiトリガーの送達後における遺伝子発現と類似レベルの合理的な予想が示されている。当業者によって有益とみなされる治療レベルは、疾患ごとに異なる。たとえば、血友病AおよびBはそれぞれX連鎖凝固第VIII因子および第IX因子の欠乏によって引き起こされる。その臨床経過は、第VIII因子または第IX因子の正常血清レベルのパーセンテージに大きく左右され、2%未満は重症、2〜5%は中等症、5〜30%は軽症とされる。したがって、重症患者における循環因子を正常レベルの1%から2%へ増加することは、有益であるとみなすことができる。6%を超えるレベルでは、自然出血を防げるが、手術または傷害に伴うものは防げない。同様に、遺伝子の阻害は、治療上の効果をもたらすために、100%である必要はない。遺伝子治療の当業者であれば、十分なレベルのマーカ遺伝子の結果に基づいて、疾患に特異的な遺伝子発現の有益なレベルを合理的に予想するであろう。血友病の例において、マーカ遺伝子が発現されて第VIII因子の正常レベルの2体積%に匹敵するレベルでタンパク質を産生する場合、第VIII因子をコードする遺伝子も同様のレベルで発現していることが合理的に予想できる。したがって、レポータまたはマーカ遺伝子は、細胞内タンパク質全体の発現の有用な実例として役立つ。
本発明の医薬組成物中の活性成分の実用量レベルは、特定の患者、組成物および投与方法に関して、患者に対して毒性にならずに、所望の治療反応を達成するのに有効な活性成分量を得るために変わり得る。選択される用量レベルは、用いられる本発明の特定の組成物の活性、投与経路、投与時間、用いられている特定の化合物の排出速度、治療期間、用いられる特定の組成物と組み合わせて使用される他の薬物、化合物および/または物質、治療を受ける患者の年齢、性別、体重、状態、身体全体の健康および既往歴、ならびに医学分野でよく知られている同様の因子を含めた、種々の薬物動態学因子に依存する。
本明細書で使用する場合、インビボとは、生物内部で生じること、より具体的には、部分的なものまたは死滅したものではなく、哺乳動物などの生きている完全な多細胞生物(動物)の生きている組織内または組織上で行われるプロセスを意味する。
本明細書で使用する場合、「医薬組成物」は、本発明の結合体、薬学的担体または希釈剤および製剤に必要な任意の他の媒体または剤を含む。
本明細書で使用する場合、「薬学的担体」は、生理学的に適合性のあるあらゆるすべての溶媒、分散媒、コーティング剤、抗菌剤、抗真菌剤、等張化剤および吸収遅延剤などを含む。好ましくは、担体は、静脈内、筋肉内、皮下、非経口、脊髄または表皮の投与(たとえば注射または注入)に適するものである。
実施例1 PEGプロテアーゼ(ペプチダーゼ)で切断可能なマスキング剤の合成
NaHCO水溶液中のアミノ酸カップリングおよびシリル基の脱保護を除き、すべての反応を新しい無水溶媒を用いて無水条件で実施した。カラム精製は、明記した溶離液を用いてシリカゲル上で行った。質量スペクトル(MS)は、エレクトロスプレーイオン化を用いて取得した。
PEGの活性p−ニトロフェニル−p−アシルアミドベンジルカルボナート誘導体(PEG−AA−PABC−PNP)の調製において、PEGのNHSエステルを用いてジペプチド−p−アシルアミドベンジルアルコール前駆体のアミノ末端をアシル化した。続く工程で、ベンジルのヒドロキシル基をp−ニトロフェニルカルボナートに変換し、続いてアミノ酸から保護基を除去した。いくつかの用途において、特定のポリマーの修飾にパラニトロフェノール(PNP)−カルボナートを用いた場合、保護基はポリマー修飾の前に除去した(図5参照)。
当合成は、H−A−PABA(表2)誘導体の調製から開始する。これらの付加物は、Dubowchikら(2002)が記載した合成スキームに一部修正を加えたものを用いて取得した。Fmoc保護アミノ酸のFmoc−A−OHをジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびN−ヒドロキシククシンイミド(NHS)との反応において、N−ヒドロキシククシンイミドエステルのFmoc−A−NHSに変換することにより活性化した。これらの反応性NHSエステルを、アミノ基の反応性を保つために加えたNaHCO水溶液の存在下で、保護アミノ酸Aにカップリングした。1eおよび1f(表2)の調製では、NHSエステルの代わりに、市販のペンタフルオロフェニルエステル(OPfp)をカップリングのために用いた。
Fmoc ジペプチド1a〜hの合成
a)AAのNHSエステルを、対応するアミノ酸からNHSおよびDCCを用いて調製し、さらに精製することなく用いた(図5A)。
Fmoc−Ala−NHSを得るために、DCM(13ml)中のFmoc−Ala−OH(412mg、1.32mmol)およびNHS(160mg、1.38mmol)の氷冷溶液にDCC(286mg、1.38mmol)を加え、30分間撹拌し、次いで20℃で16時間撹拌した。固体のジシクロヘキシル尿素(DCU)を濾去し、溶媒を減圧下で除去した。
Fmoc−Asn(DMCP)−NHSを得るために、DCM(13ml)中のFmoc−Asn(DMCP)−OH(298mg、0.68mmol)およびNHS(83mg、0.72mmol)の氷冷溶液にDCC(148mg、0.72mmol)を加え、30分間撹拌し、次いで20℃で16時間撹拌した。固体のDCUを濾去し、溶媒を減圧下で除去した。
Fmoc−Gly−NHSを得るために、Fmoc−Gly−OH(891mg、3mmol)およびNHS(380mg、3.3mmol)をTHF(10ml)中で0℃にて5分間撹拌し、THF(5ml)中のDCC溶液(650mg、3.15mmol)で処理した。冷却浴を30分で取り除き、反応混合物を20℃で10時間攪拌した。固体のDCUを濾去し、THFで洗浄し、溶媒をロータリーエバポレータで除去した。この生成物を秤量し、DME中に溶解して0.2mM溶液を作製した。
Fmoc−Glu(O−2PhiPr)−NHSを得るために、THF(5ml)中のFmoc−Glu(O−2PhiPr)−OH(487mg、1mmol)およびNHS(127mg、1.1mmol)の氷冷溶液にDCC(217mg、1.05mmol)を加え、15分間撹拌し、次いで20℃で10時間撹拌した。後の処理は、Fmoc−Gly−NHSに関して記載した通りに行った。
Fmoc−Phe−NHSを得るために、DCM(50ml)中のFmoc−Phe−OH(2.11g、5.45mmol)およびNHS(664mg、5.77mmol)の氷冷溶液にDCC(1.181g、5.72mmol)を加え、30分間撹拌し、次いで20℃で10時間撹拌した。固体のDCUを濾去し、溶媒を減圧下で除去した。
Fmoc−Val−NHSを得るために、DCM(13ml)中のFmoc−Val−OH(339mg、1mmol)およびNHS(127mg、1.1mmol)の氷冷溶液にDCC(227mg、1.1mmol)を加え、30分間撹拌し、次いで20℃で16時間撹拌した。固体のDCUを濾去し、溶媒を減圧下で除去した。
b)アミノ酸のH−Asn(DMCP)−OHおよびH−Lys(MMT)−OHを入手可能なFmoc保護誘導体から調製した(図5B参照)。
H−Asn(DMCP)−OH。Fmoc−Asn(DMCP)−OH(576mg、1.32mmol)をDMF(9ml)中でEtN(3.7ml、26.4mmol)とともに15時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をエーテル(30ml)で3回トリチュレートし、減圧下で乾燥させた。収率271mg(96%)。MS:643.6[3M+1];451.3[2M+Na];429.5[2M+1];236.7[M+Na];215.3[M+1];132.8[M−DMCP+1]
H−Lys(MMT)−OH。Fmoc−Lys(MMT)−OH(4.902g、7.65mmol)をDMF(100ml)中でEtN(32ml、30当量、229.4mmol)とともに10時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をエーテルで2回トリチュレートし、減圧下で乾燥させた。収率3.1g(97%)。MS(ネガティブモード):455、453.3[M+Cl];417.8[M−1]
c)Fmoc−A−OHの合成(図5C)
Fmoc−GlyGly−OH 1aを得るために、グリシン(75mg、1mmol)およびNaHCO(100mg、1.2mmol)をHO(10ml)およびジメトキシエタン(DME)(5ml)中に溶解した。DME中のFmoc−Gly−NHS溶液(5ml、1mmol)を加えた。THF(2.5ml)を加え、混合物を超音波処理して均質にし、20時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、残留物をEtOAcおよびHO中5%KHCO溶液で処理した。生成物をEtOAcで4回抽出し、pH=3のブラインで洗浄し、乾燥させ(NaSO)、濃縮し、減圧下で乾燥させた。収率321mg(90%)。MS:775.0[2M+2Na];377.4[M+Na];355.1[M+1]
Fmoc−Glu(O−2PhiPr)Gly−OH 1bを得るために、グリシン(75mg、1mmol)およびNaHCO(84mg、1mmol)をHO(2ml)、THF(4ml)およびDME(5ml)の混合物中に溶解した。DME中Fmoc−Glu(O−2PhiPr)−NHS溶液(5ml、1mmol)を加え、10時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、20mlの0.1M MES緩衝液(pH=5)を加え、続いてEtOAc(25ml)を加えた。この反応混合物を氷上で撹拌し、KHSOの5%溶液でpH=5まで酸性化した。生成物をEtOAcで4回抽出し、pH=5のブラインですすぎ、乾燥させ(NaSO)、濃縮し、減圧下で乾燥させた。収率528mg(96%)。MS:567[M+Na];562[M+NH;545.0[M+1];427.1[M−2PhiPr]
Fmoc−Asn(DMCP)Gly−OH 1cを、1bについて上述した通りに、Fmoc−Asn(DMCP)−NHSおよびH−Gly−OHから調製した。収率96%。MS:987.4[2M+1];516.3[M+Na];494.4[M+1];412.2[M−DMCP+1]
Fmoc−PheLys(MMT)−OH 1dを、1bについて上述した通りに、Fmoc−Phe−NHSおよびH−Lys(MMT)−OHから調製した。収率94%。MS:788.5[M+1]、273.1[M−MMT+1]
Fmoc−PheCit−OH 1eに関して:
i)DME(40ml)中のFmoc−Phe−NHS(4.96g、10.26mmol)を、HO(40ml)およびTHF(20ml)の混合物中にL−シトルリン(1.80g、10.26mmol)およびNaHCO(0.86g、10.26mmol)を含む溶液に加えた。反応物を15時間撹拌した。活性化によるDCCの残渣を濾過し、有機溶媒をロータリーエバポレータで除去した。残留物にHO(100ml)およびiPrOH(10ml)を加えた。懸濁液を5%KHSOでpH=3まで酸性化し、生成物をEtOAc:iPrOH=9:1溶液(3×、500ml)で抽出し、ブライン:iPrOH=9:1(2×、50ml)の混合物で洗浄し、乾燥させ(NaSO)、濾過して濃縮し、オイルポンプで乾燥させた。エーテルでトリチュレートして、純粋な生成物1eを得た。収率3.84g(68%)。MS:545.6[M+Na];528.5[M−HO];306.3[M−Fmoc+HO]
ii)THF(5ml)中のFmoc−Phe−OPfp(553mg、1mmol)の溶液を、HO(2.6ml)中のH−Cit−OH(184mg、1.05mmol)およびNaHCO(88.2mg、1.05mmol)の溶液に加えた。THF(2ml)を加えて溶液を均質にし、10時間撹拌した。THFをロータリーエバポレータで除去し、残留物をHO(10ml)およびiPrOH(1ml)で希釈し、3%HClでpH=1まで酸性化した。生成物をEtOAc:iPrOH=9:1溶液で5回抽出し、ブライン:iPrOH=9:1の混合物ですすぎ、乾燥させ(NaSO)、減圧下で濃縮した。エーテルでトリチュレートして、313mgの純粋な生成物1eを得た(57%)。
Fmoc−AlaCit−OH 1fを、1e−(a)について上述した通りに、Fmoc−Ala−NHSおよびH−Cit−OHから調製した。収率77%。MS:959.8[2M+Na];938.1[2M+1];491.4[M+Na];469.9[M+1]
粗製Fmoc−ValCit−OH 1gを、1bについて上述した通りに、Fmoc−Val−NHSおよびH−Cit−OHから調製した。最終精製をエーテルでのトリチュレートによって行った。全収率76%。MS:1060.3[2M+3Na];1015.7[2M+Na];519.7[M+Na];497.9[M+1]
Fmoc−Ala−Asn(DMCP)−OH 1hを、1bについて上述した通りに、Fmoc−Ala−NHSおよびH−Asn(DMCP)−OHから調製した。収率95%。MS:530.2[M+Na];508.2[M+1];426.0[M−DMCP+1]
p−アミノベンジルアルコールとのカップリング、Fmoc−AA−PABAおよびFmoc−A−PABA 2a〜mの調製
生成物1a〜hを、2−エトキシ−1−エトキシカルボニル−1,2−ジヒドロキノリン(EEDQ)の存在下で、p−アミノベンジルアルコール(PABA)とカップリングし、2a〜hを生成した。PABA部分にアミノ酸を1つしか連結していない4つの代表的化合物3j〜lも調製した(図7A)。
Fmoc−GlyGly−PABA 2aを得るために、DCM(17ml)およびMeOH(6ml)中の1a(318mg、0.9mmol)およびPABA(220mg、1.8mmol)の溶液をEEDQ(444mg、1.8mmol)とともに10時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、残留物をEtOでトリチュレートし、生成物を濾過し、減圧下で乾燥させた。収率348mg(84%)。
Fmoc−Glu(O−2PhiPr)Gly−PABA 2bを得るために、DCM(10ml)中の1b(524mg、0.96mmol)およびPABA(142mg、1.55mmol)の溶液をEEDQ(357mg、1.44mmol)とともに10時間撹拌した。後の処理は、2aについて上述した通りに行った。収率462mg(74%)。
Fmoc−Asn(DMCP)Gly−PABA 2cを2aについて上述した通りに調製した。収率64%。MS:621.5[M+22];599.3[M+1]
Fmoc−PheLys(MMT)−PABA 2dを2bについて上述した通りに調製した。収率70%。
Fmoc−PheCit−PABA 2eを得るために、DCM(150ml)およびMeOH(50ml)中の1e(5.98g、10.97mmol)およびPABA(2.70g、21.95mmol)の溶液をEEDQ(5.43g、21.95mmol)で処理し、15時間撹拌した。後の処理は、2aについて上述した通りに行った。収率6.14g(86%)。MS:650.7[M+1];527.3[M−PABA+1]
Fmoc−AlaCit−PABA 2fを得るために、DCM(45ml)およびMeOH(15ml)中の1f(2.89g、6.17mmol)およびPABA(1.52g、12.34mmol)の溶液をEEDQ(3.05g、12.34mmol)で処理し、15時間撹拌した。後の処理は、2aについて上述した通りに行った。収率4.56g(74%)。MS(ES、ネガティブモード):307.4[M−263.6−1];349.9[M−Fmoc−1];610、608.4[M+HCl−1]
Fmoc−ValCit−PABA 2gを2bについて上述した通りに調製した。(98%).
Fmoc−AlaAsn(DMCP)−PABA 2hを2aについて上述した通りに調製した。収率59%。MS:613.2[M+1];531.4[M−DMCP+1];408.2[M−205+1]
Fmoc−Lys(CH−PABA 2iを得るために、Fmoc−Lys(CH−OHHCl塩(433mg、1mmol)およびPABA(246mg、2mmol)をDCM(10ml)およびMeOH(1.5ml)中に溶解し、5℃に冷却し、EEDQ(495mg、2mmol)を加えた。冷却浴を取り除き、混合物を室温(RT)で10時間攪拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、残留物をEtOでトリチュレートし、粗生成物を濾過した。これをDCM(2ml)およびMeOH(1ml)の混合物中に再度溶解し、EtO(40ml)中に滴加することにより再度沈殿させた。生成物を濾過し、減圧下で乾燥させた。収率448mg(83%)。
Fmoc−Leu−PABA 2jを得るために、DCM(10ml)中のFmoc−Leu−OH(353mg、1mmol)、EEDQ(495mg、2mmol)およびPABA(222mg、1.8mmol)の溶液を10時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、残留物をEtO(40ml)中に溶解し、ドライアイス上で2時間冷却し、固体を遠心分離により分離した。得られた粗製材料をカラムによりCHCl中MeOH(1〜2%)の溶離グラジエントで精製した。収率444mg(97%)。MS:459.4[M+1]
Fmoc−Asn(DMCP)−PABA 2kを2jについて上述した通りに調製した。後の処理において、DCM除去後のカラム精製の代わりに、残留物をEtOでトリチュレートし、0℃まで冷却し、粗生成物を濾過した。この処理をもう一度繰り返し、続いて減圧下で乾燥させた。収率77%。MS:542.5[M+1]
Fmoc−Cit−PABA 2lを得るために、DCM(10ml)およびMeOH(4ml)中のFmoc−Cit−OH(345.7mg、0.87mmol)およびPABA(214mg、1.74mmol)の溶液をEEDQ(430mg、1.74mmol)で処理し、15時間撹拌した。固体生成物をエーテルで3回トリチュレートし、この生成物を濾過し、乾燥させた。収率288mg(67%)。MS:502.3[M+1];485.5[M−HO+1];263[M−Fmoc−HO+1];179.0[M−306+1];120.2[M−365.3+1]
生成物2mをH−Lys(CH−PABA誘導体3とFmoc−Phe−NHSのカップリングという異なるスキームを用いて調製した(図7B)。
Fmoc−PheLys(CH)−PABA 2mを得るために、Fmoc−Lys(CH−PABA(2i)(448mg、0.83mmol)をDMF(11ml)中でEtN(3.5ml)とともに10時間撹拌することによりFmocを脱保護した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去し、粗生成物3iを得た。この生成物をDMF(7ml)中に溶解し、Fmoc−Phe−NHS(482mg、0.996mmol)と、続けてDIEA(0.42ml、2.2mmol)を加え、この混合物を10時間撹拌した。DIEAを含む溶媒をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去し、粗製物2mを得て、これをさらに精製することなく用いた。MS:549.4[M+1]
H−AA−PABA 3a〜h、mおよびH−A−PABA 3j〜lの調製(図7)
Fmoc誘導体2a〜h、j〜lを、3iについて上述した通りにDMF中でEtNにより処置し、続いて濃縮し、減圧下にて乾燥させた。粗生成物をDMF中に溶解して0.1M溶液を作製し、さらに精製することなく用いた。
(表2)H−A−PABA(1〜3)の中間体
Figure 2016535058
プロテアーゼで切断可能なPEGマスキング試薬の調製
H−AA−PABA 3b、e、g、h、j、k〜mのいずれかのアミノ基をPEG酸のNHSエステルでアシル化して(DIEA、DMF、5〜10時間)、22a〜kを得た。次いで、生成物22a〜kのヒドロキシル基をp−ニトロフェニルカルボナート((PNP)CO、ジオキサンまたはTHF、40〜60℃、10時間)に変換して23a〜kを得た。23a、d、gを得るために、TFA水溶液(TFA/HO=3:1、5℃、2〜3時間)を用いる処理によりAsnおよびGluから保護基を除去し、所望の生成物24a〜cを得た。
PEG−AA−PABA 22a〜kの調製(図9)
生成物22a(n=11、AA=GluGly)。DMF中の3bの0.1M溶液(3.5ml、0.35mmol)をPEG11−NHSエステル(240mg、0.35mmol)およびDIEA(0.061ml、0.35mmol)とともに10時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプにて除去し、生成物をカラムにより溶離液CHCl:MeOH:AcOH=38:2:1で精製した。収率274mg(78%)。MS:1015.6[M+NH、998.7[M+1]
生成物22b(n=11、AA=PheCit)。DMF(3ml)中の3e(0.88mmol)およびDIEA(167μl、0.96mmol)の溶液にDMF(3ml)中のPEG11−NHSエステル(0.80mmol)の溶液を加えた。混合物を16時間撹拌し、濾過し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。粗製物をCHCl:MeOH(5ml)からEtO(45ml)中に沈殿させ、カラムによりCHCl中のMeOH(10〜16%)のグラジエントで溶出して精製した。収率420mg(53%)。MS:1015.9[M+HO];998.8[M+1];981.1[M−HO]
生成物22c(n=11、AA=ValCit)。生成物22fを、22aについて記載した通りに、粗製物3g(300mg、0.5mmolの2gから取得)、PEG11−NHSエステル(298mg、0.435mmol)およびDIEA(0.09ml、0.522mmol)から調製した。ロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプにて濃縮した後、生成物をMeOH:DCM=1:1混合物(6ml)に懸濁し、超音波処理し、濾過し、EtO(50ml)中に沈殿させた。固体を分離し、この手順を再度繰り返した。残留溶媒を減圧下で除去した。収率283mg(60%)。MS:951.5[M+1]
生成物22d(n=11、AA=AlaAsn(DMCP))。DMF(3ml)中の3h(0.56mmol)およびDIEA(116μl、0.67mmol)の溶液にDMF(3ml)中のPEG11−NHSエステル(0.56mmol)の溶液を加えた。混合物を16時間撹拌し、濾過し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をCHCl:MeOH=1:1混合物(5ml)に溶解し、冷却した(0°C)EtO(45ml)中に沈殿させた。固体をカラムによりDCM中のMeOH(3〜14%)の溶離グラジエントで精製した。収率261mg(49%)。MS:983.7[M+Na];979.1[M+NH;961.8[M+1];943.9[M−HO+1]
生成物22e(n=11、AA=PheLys(Me))。生成物22eを22aについて記載した通りに調製した。精製は、HPLCカラムNucleodur C−18、250×4.6、溶離液ACN−HO(0.1%TFA)、勾配15〜30%を用いて行った。MS:998.1[M+1]。単離した生成物をDowex 1×8樹脂、溶離液HOで脱塩した。収率40%。
生成物22f(n=11、AA=Leu)。生成物22fを22aについて記載した通りに調製し、カラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH:AcOH=9:7:2:0.04で精製した。収率48%。MS:824.9[M+NH
生成物22g(n=11、AA=Asn(DMCP)。粗製物3k(419mg、0.77mmolの2kから取得)、Peg11NHSエステル(200mg、0.292mmol)およびDIEA(0.06ml、0.35mmol)をDCM(5ml)中で10時間撹拌した。溶媒をロータリーエバポレータで除去し、生成物をカラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH AcOH=4.5:3.5:1:0.02で精製した。収率254mg(37%)。MS:891.1[M+1]
生成物22h(n=11 AA=Cit)。DMF(2.5ml)中の3l(0.50mmol)およびDIEA(104μl、0.60mmol)の溶液にDMF(2.5ml)中のPEG11−NHSエステル(0.50mmol)の溶液を加えた。混合物を16時間撹拌し、濾過し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をCHCl:MeOH=1:1混合物(5ml)に溶解し、EtO(45ml)中に沈殿させた。沈殿をさらに2回繰り返し、生成物をさらに精製することなく用いた。収率340mg(80%)。MS:869.4[M+NH;851.9[M+1]
生成物22i(n=23、AA=PheCit)。DMF(3ml)中の3e(0.72mmol)およびDIEA(130μl、0.74mmol)の溶液にDMF(3ml)中のPEG23−NHSエステル(0.60mmol)の溶液を加えた。混合物を16時間撹拌し、濾過し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をCHCl:MeOH=1:1混合物(5ml)に溶解し、EtO(45ml)中に沈殿させた。固体生成物をカラムによりCHCl中MeOH(7〜12%)の溶離グラジエントで精製した。収率487mg(53%)。MS:1555.2[M+Na];1544.7[M+NH;1527.7[M+1]
生成物22j(平均MW1000のPEG、AA=PheCit)。mPEG−1000−アルコール(Fluka)(0.173g、0.173mmol)、N,N−ジスクシンイミジルカルボナート(62mg、0.242mmol)およびTEA(0.101ml、0.726mmol)の混合物をMeCN(1ml)中で16時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、粗残留物をCHCl(10ml)に溶解した。有機層をHO(1ml、pH=5)と、次いでブラインで洗浄し、NaSOで乾燥させ、濃縮してPEG−1000−NHSカルボナートを得た。この生成物をDMF(1ml)中で3e(0.121mmol)およびDIEA(30μl、0.173mmol)とともに16時間撹拌し、濾過し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をCHCl:MeOH=1:1混合物(5ml)に溶解し、EtO(45ml)中に沈殿させた。沈殿をさらに2回繰り返し、生成物をさらに精製することなく用いた。収率134mg(79%)。
生成物22k(n=23、AA=ValCit)。DMF(4ml)中の3g(1.0mmol)およびDIEA(183μl、1.04mmol)の溶液にDMF(4ml)中のPEG23−NHSエステル(0.87mmol)の溶液を加えた。混合物を16時間撹拌し、濾過し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去した。残留物をCHCl:MeOH=1:1混合物(5ml)に溶解し、EtO(45ml)中に沈殿させた。沈殿をさらに2回繰り返し、生成物をさらに精製することなく用いた。収率1.0g(77%)。MS:1496.1[M+NH;1479.3[M+1]
PEG−AA−PABC−PNP 23a−k(図10A)
生成物23a(n=11、AA=Glu(2PhiPr)Gly)を得るために、DCM(15ml)中の生成物22a(274mg、0.274mmol)を(PNP)CO(418mg、1.372mmol)およびDIEA(0.143ml、0.823mmol)とともに暗所で15時間撹拌した。溶媒をロータリーエバポレータで除去し、生成物をカラムによりCHCl中の4%MeOH、0.2%AcOHの溶離液で精製した。収率260mg(81%)。MS:1180.7[M+NH
生成物23b(n=11、AA=PheCit)を得るために、ジオキサン(4ml)中の22b(419mg、0.42mmol)、(PNP)CO(766mg、2.52mmol)およびDIEA(263μl、1.52mmol)の溶液を暗所で50℃にて15時間撹拌し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去した。残留DIEAをロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にてDMFを2回連続蒸発させることにより除去し、生成物をカラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH(4.5:5:0.5)と、続いてCHCl:MeOH(9:1)で精製した。収率390mg(80%)。MS:1181.2[M+NH,1164.2[M+1]
生成物23c(n=11、AA=ValCit)を得るために、1,4−ジオキサン(22ml)中の22c(273mg、0.287mmol)、(PNP)CO(874mg、2.88mmol)およびDIEA(0.3ml、1.72mmol)の溶液を暗所で50℃にて24時間撹拌した。溶媒をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプにて除去し、生成物をカラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH=16:3:1と、続いてCHCl中12〜15%MeOHで精製した。収率163mg(51%)。MS:1116.0[M+1]
生成物23d(n=11、AA=AlaAsn(DMCP))を23bの調製において記載した通りに調製した。生成物をカラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH(9:2:1)で精製した。収率77%。MS:1144.0[M+NH;1127.3[M+1]
生成物23e(n=11、AA=PheLys(Me))を23aについて記載した通りに調製し、カラムによりCHCl中の10%MeOH、0.2%AcOHの溶離液で精製した。収率63%。MS:1163.1[M+1]
生成物23f(n=11、AA=Leu)を、5当量の(PNP)COおよび3当量のDIEAのみを用いて、24時間加熱し、23cについて記載した通りに調製した。生成物をカラムによりCHCl中MeOH(7〜12%)の溶離グラジエントで精製した。収率75%。MS:972[M+1]
生成物23g(n=11、AA=Asn(DMCP))を23fについて記載した通りに調製し、粗生成物をさらに精製することなく次の工程で用いた。MS:1073.4[M+18]
生成物23h(n=11、AA=Cit)を得るために、DCM(4ml)中の22h(340mg、0.40mmol)、(PNP)CO(608mg、2.00mmol)およびDIEA(208μl、1.20mmol)の溶液を暗所で30℃にて15時間撹拌し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去した。残留DIEAをロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にてDMFを2回連続蒸発させることにより除去し、生成物をカラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH(7:2.5:0.5)と、続いてCHCl中MeOH(8〜14%)のグラジエントで精製した。収率390mg(80%)。MS:1034.3[M+NH;1016.9[M+1]
生成物23i(n=23、AA=PheCit)を23bの調製において記載した通りに調製し、カラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH(4.5:5:0.5)と、続いてCHCl中MeOH(6〜12%)のグラジエントで精製した。収率86%。MS:1711.4[M+NH;1694.4[M+1]
生成物23j(PEG1000K AA=PheCit)を23bの調製において記載した通りに調製し、カラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH(4.5:5:0.5)と、続いてCHCl中MeOH(6〜12%)のグラジエントで精製した。収率72%。
生成物23k(n=23、AA=ValCit)を23bの調製において記載した通りに調製し、生成物をHPLCで精製した。カラム:Luna(Phenomenex)5u、C−8、100 A。移動相:ACN−HO(FCOH0.01%)、ACNグラジエント30〜37%、31分。収率:530mg(48%)。MS:1666.4[M+Na];1644.2[M+1]
PEG−AA−PABC−PNP 24a〜c、AA脱保護(図10B)
生成物24a(n=11、AA=GluGly)。生成物23a(250mg、0.215mmol)をCHClの3%TFA溶液(16ml)中で35分間撹拌し、ロータリーエバポレータで濃縮し、減圧下にて乾燥させた。収率224mg(100%)。(MS:1062.6[M+NH ;1045.9[M+1]
生成物24b(n=11、AA=AlaAsn−PABC−PNP)。化合物23dをTFA:DCM(3:1)の混合物中で1.5時間撹拌し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで20℃にて除去した。生成物をカラムによりCHCl中MeOH(6〜12%)の溶離グラジエントで精製した。収率30%。MS:1066.7[M+Na]、1062.0[M+NH;1045.2[M+1]
生成物24c(n=11、AA=Asn)。23g(160mg、0.143mmol)を含む反応フラスコを0℃まで冷却し、TFA:HO(9:1)の冷混合物(12.5ml)を加えた。混合物を1.5時間撹拌し、冷HO(50ml)で希釈した。撹拌を20℃で20分間続けた。沈殿物を濾過し、HOですすいだ。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃にて除去し、生成物をカラムにより溶離液CHCl:EtOAc:MeOH:AcOH=4.5:3.5:1.2:0.02で精製した。収率43mg(30%)。MS:974.0[M+1]
(表3)結合体調製のために用いた最終PEG−L−A−PABC
Figure 2016535058
実施例2 RGDリガンドの合成
A.RGD−PEG−チオエート:
1.RGD模倣体#1−PEG−チオエート、MW982.1
Figure 2016535058
2.RGD模倣体#2−PEG−チオエート、MW1022.2
Figure 2016535058
3.RGD模倣体#3−PEG−チオエート、MW1080.2
Figure 2016535058
4.RGD模倣体#3−PEG12−チオエート、MW1212.4
Figure 2016535058
B.RGD−HyNic:
1.RGD模倣体#1−PEG12−HyNic、MW1272
Figure 2016535058
2.RGD模倣体#1a−HyNic、MW802.8
Figure 2016535058
3.RGD模倣体#1b−HyNic、MW830.9(RGD)
Figure 2016535058
C.RGE−PEG12−HyNic(対照)MW1282
Figure 2016535058
D.RGDペプチド−HyNic:RGD4C、[NH−ACDCRGDCFCG−Lys(e−6−HyNic);SEQ ID NO:5]、MW1407.83
Figure 2016535058
実施例3 両親媒性膜活性ポリアミンの可逆的修飾
プロテアーゼで切断可能なマスキング剤のアミン含有ポリマーへの連結−p−アシルアミドベンジルカルバマート連結の形成
A.RGD−PEG−チオエート
100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、Cy3標識ポリマーをSPDP−PEG24−FCit−パラ−ニトロフェノールと所望の比率で室温にて1時間合わせた。次いで、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、SPDP−PEG24−FCit−修飾ポリマーをPEG12−FCitと1:8(ポリマー:PEG12−FCit)の重量比で室温にて1時間反応させた。その後、修飾したポリマーをsephadex G−50スピンカラムを用いて精製した。
Figure 2016535058
RGD−PEG−チオエート模倣体をヒドロキシルアミンを用いて、PBS pH7.4中で、1:5(RGD−PEG−チオエート模倣体:ヒドロキシルアミン)のモル比で室温にて2時間脱アセチル化した。
修飾したポリマーを脱アセチル化したRGD−PEG−チオエート模倣体と、PBS pH7.4中で、1:1(ポリマー:RGD)の重量比で室温にて最低4時間合わせ、ポリマーRGD結合体を生成した。sephadex G−50スピンカラムを用いてポリマー−RGD結合体を精製した。
ポリマー−RGD結合体の343nmでの吸光度を測定し、ピリジン2−チオンの減衰係数8.08×10−1cm−1を用いることにより、結合の効率を定量化した。
Figure 2016535058
sephadex G−50精製前)
Figure 2016535058
ポリマー−RGD結合体を等張グルコース溶液で所望の濃度まで希釈した。
Figure 2016535058
B.RGD−PEG−HyNic
100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、Cy3標識ポリマーをアルデヒド−PEG12/24−TFP(Quanta Biodesign #10082)と所望の比率で室温にて1時間合わせた。次いで、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、アルデヒド−PEG12/24−TFP−修飾ポリマーをPEG12−FCitと1:8(ポリマー:PEG12−FCit)の重量比で室温にて1時間反応させた。その後、修飾したポリマーをsephadex G−50スピンカラムを用いて精製した。
Figure 2016535058
修飾したポリマーをRGD−HyNic模倣体と、50mMのMES pH5.0緩衝液中で、1:0.7(ポリマー:RGD)の重量比で室温にて最低4時間合わせ、ポリマーRGD結合体を生成した。sephadex G−50スピンカラムを用いてポリマー−RGD結合体を精製した。
ポリマー−RGD結合体の354nmでの吸光度を測定し、ビス−アリールヒドラゾン結合の減衰係数2.9×10−1cm−1を用いることにより、結合の効率を定量化した。
Figure 2016535058
ポリマー−RGD結合体を等張グルコース溶液で所望の濃度まで希釈した。
Figure 2016535058
実施例4 PEGプロテアーゼで切断可能なマスキング剤によるポリアミンの修飾
p−アシルアミドベンジルアルコール誘導体の活性化(アミン反応性)カルボナートをpH>8のHO中で両親媒性膜活性ポリアミンのアミノ基と反応させて、p−アシルアミドベンジルカルバマートを得る。
Figure 2016535058
はPEGを含み、
は両親媒性膜活性ポリアミンであり、
AAはジペプチド(保護ありまたは保護なしのいずれか)、
Zはアミン反応性カルボナートである。
×mgのポリマーに等張グルコース中の12×mgのHEPES遊離塩基を加える。緩衝化ポリマー溶液にDMF中の2×〜16×mgの200mg/mlのジペプチドマスキング剤を加える。一部の用途において、2×mgのジペプチドマスキング剤で修飾し、続いてsiRNAを連結する。次いで、ポリマー−siRNA結合体を、6×〜8×mgのジペプチドマスキング剤でさらに修飾する。
実施例5 結合体形成
A.RGD−PEG−チオエートおよびPEG−ジペプチドマスキング剤を用いたsiRNA送達結合体の生成
示したポリマーを、5mMのHEPES pH8.0緩衝液中で、SMPTと1:0.015(ポリマー:SMPT)の重量比で室温にて1時間反応させた。
次いで、SMPT修飾ポリマーをSPDP−PEG24−FCitと所望の比率で室温にて1時間反応させた。その後、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをPEG12−FCitと1:2(ポリマー:PEG12−FCit)の重量比で室温にて1時間反応させた。次いで、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをSATA−siRNAと1:0.2(ポリマー:SATA−siRNA)の重量比で室温にて終夜反応させ、siRNAを連結した。次に、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをPEG12−FCitと1:6(ポリマー:PEG12−FCit)の重量比で室温にて1時間反応させた。得られた結合体をsephadex G−50スピンカラムを用いて精製した。
脱アセチル化したRGD−PEG−チオエートを、PBS pH7.4中で、修飾ポリマーと1:1(ポリマー:RGD−PEG−チオール)の重量比で室温にて最低4時間反応させることにより、修飾ポリマーに結合させ、RGD−結合体を生成した。この結合体をsephadex G−50スピンカラムを用いて精製した。RGD標的化リガンドの結合効率を上述の通りに求めると、42Kの未修飾ポリマー当たり3.5および21のRGDリガンドであることがわかった。
B.RGD−PEG−HyNicおよびPEG−ジペプチドマスキング剤を用いたsiRNA送達結合体の生成
1)プロトコール1。示したポリマーを、5mMのHEPES pH8.0緩衝液中で、SMPTと1:0.015(ポリマー:SMPT)の重量比で室温にて1時間反応させた。
次いで、SMPT修飾ポリマーをアルデヒド−PEG−ジペプチドマスキング剤(アルデヒド−PEG12−FCitまたはアルデヒド−PEG24−ACit)と所望の比率で室温にて1時間反応させた。その後、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをPEG12−ジペプチドマスキング剤(PEG12−FCit、PEG12−ACitまたはPEG24−ACit)と1:2(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。次いで、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをSATA−siRNAと1:0.2(ポリマー:SATA−siRNA)の重量比で室温にて終夜反応させ、siRNAを連結した。次に、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをプロテアーゼ切断可能PEG(PEG12−FCitまたはPEG12−ACitまたはPEG24−ACit)と1:6(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。得られた結合体をsephadex G−50スピンカラムを用いて精製した。
RGD−HyNic(実施例2B)を、50mMのMES pH5.0緩衝液中で、修飾ポリマーと1:0.7(ポリマー:RGD−HyNic模倣体)の重量比で室温にて最低4時間反応させることにより、修飾ポリマーに連結し、完全な送達結合体を生成した。この結合体をsephadex G−50スピンカラムを用いて精製した。RGDリガンドの結合効率を上述の通りに求めた。
2)プロトコール2
示したポリマーを、5mMのHEPES pH8.0緩衝液中で、SMPTと1:0.015(ポリマー:SMPT)の重量比で室温にて1時間反応させた。
次いで、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、SMPT修飾ポリマーをアルデヒド−PEG−ジペプチドマスキング剤(アルデヒド−PEG24−ACit)と1:0.5(ポリマー:PEG)の重量比で、PEG−ジペプチドマスキング剤(PEG12−FCit、PEG12−ACitまたはPEG24−ACit)と1:2(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。次いで、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをSATA−siRNAと1:0.2(ポリマー:SATA−siRNA)の重量比で室温にて終夜反応させ、siRNAを連結した。次に、100mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをプロテアーゼ切断可能PEG(PEG12−FCitまたはPEG12−ACitまたはPEG24−ACit)と1:6(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。
RGD−HyNic(実施例2B)を、69mMの塩化水素溶液(HCl)中で、修飾ポリマーと1:0.7(ポリマー:RGD−HyNic)の重量比で室温にて終夜反応させることにより、修飾ポリマーに連結し、完全な結合体を生成した。RGDリガンドの結合効率を上述の通りに求めた。
3)プロトコール3
示したポリマーを、5mMのHEPES pH8.0緩衝液中で、SMPTと1:0.015(ポリマー:SMPT)の重量比で室温にて1時間反応させた。
次いで、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、SMPT修飾ポリマーをアルデヒド−PEG−ジペプチドマスキング剤(アルデヒド−PEG24−ACit)と1:0.5(ポリマー:PEG)の重量比で、PEG−ジペプチドマスキング剤(PEG12−FCit、PEG12−ACitまたはPEG24−ACit)と1:2(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。次いで、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをSATA−siRNAと1:0.2(ポリマー:SATA−siRNA)の重量比で室温にて終夜反応させ、siRNAを連結した。次に、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをプロテアーゼ切断可能PEG(PEG12−FCitまたはPEG12−ACitまたはPEG24−ACit)と1:6(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。
RGD−HyNic(実施例2B)を、100mMのMES遊離酸溶液中で、修飾ポリマーと1:0.7(ポリマー:RGD−HyNic模倣体)の重量比で室温にて終夜反応させることにより、修飾ポリマーに連結し、完全な送達結合体を生成した。RGD標的化リガンドの結合効率を上述の通りに求めた。
4)プロトコール4
示したポリマーを、5mMのHEPES pH8.0緩衝液中で、アジド−PEG4−NHSと1:0.015(ポリマー:アジド)の重量比で室温にて1時間反応させた。
次いで、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、アジド修飾ポリマーをアルデヒド−PEG−ジペプチドマスキング剤(アルデヒド−PEG24−ACit)と1:0.5(ポリマー:PEG)の重量比で、PEG−ジペプチドマスキング剤(PEG12−ACit)と1:2(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。次いで、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをアルキン−siRNAと1:0.2(ポリマー:アルキン−siRNA)の重量比で室温にて終夜反応させ、siRNAを連結した。次に、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをプロテアーゼ切断可能PEG(PEG12−ACit)と1:6(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。
RGD−HyNic(実施例2B)を、100mMの酢酸ナトリウム−酢酸緩衝溶液pH5.0中で、修飾ポリマーと1:0.7(ポリマー:RGD−HyNic模倣体)の重量比で室温にて終夜反応させることにより、修飾ポリマーに連結し、完全な送達結合体を生成した。RGD標的化リガンドの結合効率を上述の通りに求めた。
5)プロトコール5
モノアジドポリマーを、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、アルデヒド−PEG−ジペプチドマスキング剤(アルデヒド−PEG24−ACit)と1:0.5(ポリマー:PEG)の重量比で、PEG−ジペプチドマスキング剤(PEG12−ACit)と1:2(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。次いで、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをアルキン−siRNAと1:0.2(ポリマー:アルキン−siRNA)の重量比で室温にて終夜反応させ、siRNAを連結した。次に、50mMのHEPES pH9.0緩衝液中で、修飾ポリマーをプロテアーゼ切断可能PEG(PEG12−ACit)と1:6(ポリマー:PEG)の重量比で室温にて1時間反応させた。
RGD−HyNic(実施例2B)を、100mMの酢酸ナトリウム−酢酸緩衝溶液pH5.0中で、修飾ポリマーと1:0.7(ポリマー:RGD−HyNic模倣体)の重量比で室温にて終夜反応させることにより、修飾ポリマーに連結し、完全な送達結合体を生成した。RGD標的化リガンドの結合効率を上述の通りに求めた。
実施例6 インビトロ細胞結合
腫瘍細胞を2ml中50,000/mlで6ウェルプレート中のカバーガラス上に24時間播種した。5μg/mlのCy3標識RGD−PEG−チオエートまたはCy3標識RGD−PEG−HyNic(プロトコール1〜5)修飾ポリマー(0.2mg/mlの50μl、RGD−PEG、RGD#1)を細胞に滴加し、細胞を37℃で24時間インキュベートした。細胞をPBSで2回洗浄し、10%ホルマリン溶液で30分間固定した。固定後、細胞をPBSで2回洗浄した。
細胞をAlexa Fluor 488ファロイジン(2単位/ml)およびToPro−3ヨウ化物(0.2μM)で20分間染色してアクチンおよび核をそれぞれ染色し、続いてPBSで2回洗浄した。カバーガラスをVectashield封入剤とともにスライドに取り付け、次いで、Zeiss LSM 710レーザー走査型共焦点顕微鏡を用いて蛍光シグナルを得た。RDG修飾ポリアミンの細胞取込みを細胞内のCy3蛍光の存在により決定した。各種腫瘍細胞におけるCy3シグナル強度を以下の表4にまとめる(5:最大、1:最小)。
(表4)RDG修飾ポリアミンの腫瘍細胞取込み
Figure 2016535058
実施例7 インビボ腫瘍トラッキング
等張グルコース100〜200μg中のCy3−標識RGD(チオール−RGD#1)/PEG修飾Lau1005−116C−1(エチルエトキシアミンアクリラート54%/ブチルアクリラート46%のRAFTコポリマー、分画1、保護基ありのMW104k、保護基なしのMW76k、PDI1.2)(0.5または1mg/mlの200μl)を、ヒト腫瘍異種移植片を有する免疫不全マウスに尾静脈投与により注入した。注入から4時間後、動物を屠殺し、腫瘍を採取した。腫瘍全体を10%ホルマリン溶液中で最低4時間インキュベーションして固定した。次いで、腫瘍を30%スクロース溶液に終夜または平衡になるまで浸した。飽和した腫瘍を液体窒素で急速凍結し、スライドガラス(VWR superfrost plus micro slide)上で7μmスライスの凍結切片にした。次いで、切片をAlexa Fluor 488 ファロイジン(2単位/ml)およびToPro−3ヨウ化物(0.2μM)で室温にて20分間染色した。染色後、切片をPBSで2回洗浄し、Vectashield封入剤を用いて上部にカバーガラスを取り付け、Zeiss LSM 710レーザー走査型レーザー共焦点顕微鏡で観察した。代表的な画像を撮り、組織およびCy3蛍光の細胞分布を示した。A498腫瘍モデルにおいて、RGD修飾ポリマーは、腫瘍の移植場所(皮下、肝臓または腎臓)にかかわらず、腫瘍組織に深く浸透し、腫瘍細胞中に入っていた。対照ポリマー(RGDなし(PEGのみ)またはRGE修飾のいずれか)は、腫瘍細胞中に入ることなく、主に脈管構造中にとどまった。肝臓移植したHepG2腫瘍モデルにおいて、RGD結合体の腫瘍組織への強い浸透が認められた。
実施例8 インビボ腫瘍のmRNAノックダウン
等張グルコース中のRGD標的化結合体(500μg、1.67mg/mlの300μl)をヒト腫瘍異種移植片を有する免疫不全マウスに尾静脈投与により注入した。注入から72時間後、動物を屠殺し、腫瘍を採取した。腫瘍組織をTri試薬(Molecular Research Center)中で均質化して全RNAを単離した。関連するmRNAノックダウンを定量的RT−PCRを用いて決定した。
実施例9 同所移植腎細胞癌(RCC)腫瘍マウスモデル
A498細胞(ATCC)を10%FBS(Invitrogen)を添加したMEM(Invitrogen)中で培養した。786−O RCC細胞(ATCC)を1×MEM非必須アミノ酸溶液(Invitrogen)および10%FBSを添加したRPMI(Invitrogen)中で培養した。細胞を回収し、計測し、氷上でマトリゲルマトリックスHC(BD Biosciences、30体積%)と混合した。
メスの無胸腺ヌードマウスに約3%イソフルランで麻酔をかけ、右側臥位にして置いた。左脇腹に小さな0.5〜1cmの腹部縦切開を施した。湿った綿棒を用いて、左腎臓を腹膜から引き上げ、ゆっくり固定した。注入の直前に、1.0mlのシリンジに細胞/マトリゲル混合物を入れ、27ゲージのニードルカテーテルをシリンジ先端に取り付けた。次いで、充填したシリンジをシリンジポンプ(Harvard Apparatus、モデルPHD2000)に取り付け、空気を抜くためにプライミングした。シリンジに取り付けた27ゲージのニードルカテーテルの先端を尾極近くの腎被膜の真下に挿入し、次いで、針の先端を腎被膜に沿って3〜4mm頭方に注意深く進めた。2.5:1(vol:vol)の約200,000細胞を含有する細胞/マトリゲル混合物の10μlのアリコートをシリンジポンプを用いて腎実質にゆっくり注入した。確実に注入が完了するように、針を15〜20秒腎臓内に残したままにした。その後、針を腎臓から抜き、注入部位に綿棒を30秒間置いて、細胞の漏出または出血を防いだ。次いで、腎臓を腹部内にゆっくり戻し、腹壁を閉じた。移植から3週間後、腫瘍の進行を安楽死後の目視検査および測定により評価した。ほとんどの研究に関して、腫瘍測定値が概して約4〜8mmであった移植後5〜6週間の腫瘍マウスを使用した。
実施例10 皮下(SQ)腫瘍
SQ腫瘍移植のために、マウスを導入室内に置くことにより3%イソフルランで麻酔を導入した。麻酔後、マウスをドレープ上に置き、3%イソフルランの麻酔をノーズコーンから追加した。マウスを腹臥位(右または左)にして置き、逆の脇腹に注入を施した。注入の直前に、1.0mlのシリンジに細胞/マトリゲル混合物を入れ、27ゲージのニードルカテーテルをシリンジ先端に取り付けた。次いで、充填したシリンジをシリンジポンプ(Harvard Apparatus、モデルPHD2000)に取り付け、空気を抜くためにプライミングした。針を脇腹の皮膚層の真下に挿入し、細胞(10μlまたは20μl)を毎分250μlの速度で注入した。注入後、針を抜き、マウスを、ケージの下に配置されたウォータージャケット加熱パッドにより熱供給される回復ケージ内に置いた。通常の活動レベルに回復したら、動物を飼育ラックに戻した。
実施例11 肝臓腫瘍モデル
HepG2細胞に、ヒト胎盤分泌型アルカリホスファターゼ(SEAP)ベクターpMIR85およびネオマイシン/カナマイシン耐性遺伝子ベクターpMIR3の2つの発現ベクターをコトランスフェクトし、安定してSEAPを発現する細胞株を作製した。10%FBSおよび300μg/mlのG418を添加したDMEM中で細胞を培養した。10%FBSを添加したMcCoy 5A培地中でHT−29結腸癌細胞を培養した。腫瘍移植のために、細胞を回収し、計測し、マトリゲル(BD Biosciences、40体積%)と混合した。無胸腺ヌードマウスに約3%イソフルランで麻酔をかけ、胸骨臥位にして置いた。剣状突起の直下に小さな1〜2cmの腹部正中線切開を施した。湿った綿棒を用いて、肝左葉をゆっくり体外に出した。肝左葉をゆっくり収縮させ、シリンジ針を左葉の中央に挿入した。注入の直前に、1.0mlのシリンジに細胞/マトリゲル混合物を入れ、27ゲージのニードルカテーテルをシリンジ先端に取り付けた。次いで、充填したシリンジをシリンジポンプ(Harvard Apparatus、モデルPHD2000)に取り付け、空気を抜くためにプライミングした。肝臓被膜のすぐ下約0.5cmにシリンジ針を斜め下にして挿入した。100,000細胞を含有する細胞/マトリゲル混合物10μlをシリンジポンプを用いて肝臓に注入した。確実に注入が完了するように、針を15〜20秒肝臓内に残したままにした。その後、針を肝臓から抜き、注入部位に綿棒を置いて、細胞の漏出または出血を防いだ。マトリゲル/細胞混合物は視認可能な塊を形成し、針の除去後も消失しなかった。次いで、肝葉を腹部内にゆっくり戻し、腹壁を閉じた。HepG2腫瘍マウスについては、腫瘍移植後、1週間に1回血清を採取し、腫瘍成長を観察するためにSEAPアッセイにかけた。ほとんどの研究に関して、SEAP値に基づいて、腫瘍測定値が約4〜8mmと推定される移植後4〜5週間の腫瘍マウスを使用した。HT−29腫瘍マウスについては、組織観察に基づいて、腫瘍が概して長さおよび幅4〜8mmに達した移植後5〜6週間の腫瘍マウスを使用した。
実施例12 定量的リアルタイムPCRアッセイ
定量的PCRに備えて、製造業者のプロトコールに従ってTriReagent(Molecular Research Center,Cincinnati,OH)中で均質化した組織サンプルから全RNAを単離した。High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(Life Technologies)を用いて、約500ngのRNAを逆転写した。ヒト(腫瘍)Aha1発現には、TaqMan Gene Expression Master Mix(Life Technologies)またはVeriQuest Probe Master Mix(Affymetrix)を用いる、ヒトAha1(アッセイID:Hs00201602_m1)およびCycA(Part#:4326316E)用に事前に製造されたTaqMan遺伝子発現アッセイを3連のbiplex反応に用いた。ヒト(腫瘍)EG5発現には、TaqMan Gene Expression Master Mix(Life Technologies)またはVeriQuest Probe Master Mix(Affymetrix)を用いる、ヒトEG5(アッセイID:Hs00189698_m1)およびCycA(Part#:4326316E)用に事前に製造されたTaqMan遺伝子発現アッセイを3連のbiplex反応に用いた。定量的PCRは、7500 FastまたはStepOnePlus Real−Time PCRsystem(Life Technologies)を用いて実施した。ΔΔC法を用いて、相対遺伝子発現を算出した。
実施例13 腎細胞癌腫瘍細胞のインビボノックダウン
RGD標的化siRNA送達結合体をRGD模倣体#1−PEG−チオエートまたはRGD模倣体#1−PEG−HyNicを用いて生成した。500μgのLau 41648−106ポリマーを8×PEG12−FCit/0.5×アルデヒド−PEG24−FCit(プロトコール1を用いたRGD模倣体#1−PEG−HyNicを含有)またはSPDP−PEG24−FCit(RGD−PEG−チオエート含有)および100μgのAha1 siRNAで修飾した。腎臓RCC腫瘍マウスを記載の通りに作製し、Aha1結合体の単回尾静脈注入により処置した。注入後72時間でマウスを安楽死させ、Trizol試薬を製造業者の推奨に従って用いて、全RNAを腎臓腫瘍から調製した。相対Aha1 mRNAレベルをRT−qPCRにより記載の通りに送達緩衝液のみで処置したマウスと比較して決定した。標的リガンドまたはRGE対照リガンドなしで生成した結合体は、25〜35%の遺伝子発現の減少を示した。RGD標的化結合体は、腫瘍Aha1発現において、50〜70%の遺伝子減少を示した(n=3または4)。
(表5)単回用量のAha1 siRNA結合体で処置した後のマウスにおける正所性腎臓RCC腫瘍中の相対腫瘍Aha1 mRNAレベル
Figure 2016535058
非標的化結合体(リガンドなしまたはRGE模倣体(陰性対照リガンド)で処置した動物の遺伝子ノックダウンは、透過性および滞留性の亢進(EPR)効果(Torchilin,2011)により、腫瘍中に結合体の受動的蓄積が生じたと思われる。結合体の長期の血清安定化および循環により、EPRを介した腫瘍中の有意な蓄積が可能となる。依然として、RGD標的化結合体は、受動的標的化結合体に比べて、さらに20〜40%の遺伝子発現の減少を示した。
実施例14 腎細胞癌腫瘍細胞のインビボノックダウン
RGD模倣体#1−PEGおよびプロトコール1を用いて、RGD模倣体#1標的化siRNA送達結合体を生成した。500μgのLau 41648−106ポリマーを8×PEG12−FCit/0.5×アルデヒド−PEG24−FCitおよび100μgのAha1 siRNAで修飾した。RGD模倣体#1−PEG−HyNicをこれらのサンプルの標的リガンドとして使用した。転移性(皮下)および正所性腎臓RCC腫瘍の両方を有するマウスを上述の通りに作製し、Aha1結合体の単回尾静脈注入により処置した。注入後72時間でマウスを安楽死させ、Trizol試薬を製造業者の推奨に従って用いて、全RNAを腎臓腫瘍から調製した。腫瘍移植部位における相対ヒト(腫瘍)Aha1 mRNAレベルをRT−qPCRにより上述の通りに決定し、送達緩衝液のみを注入したマウスに対して正規化した。RGD−標的化結合体は、腫瘍Aha1発現において40〜50%の遺伝子減少を示した(n=3または4)。
(表6)単回用量のAha1 siRNA結合体で処置した後のマウスにおける正所性腎臓または転移性皮下RCC腫瘍中の相対腫瘍Aha1 mRNAレベル
Figure 2016535058
実施例15 複数の腫瘍型へのRDG標的化siRNA送達結合体のsiRNA送達
肝臓に影響を及ぼす癌には、肝細胞(たとえば、肝細胞癌、HCC)に由来する癌および結腸、肺、腎臓または胸部などの他の組織に由来する転移性癌が含まれる。αβインテグリンを発現することおよびRGD結合体にインビトロで結合することが知られている種々の癌細胞型を肝臓に移植した。RGD標的化siRNA送達結合体をRGD模倣体#1−HyNicまたはRDG模倣体#1−PEG−チオエートを用いて生成した。500μgのLau 41648−106ポリマーを8×PEG12−FCit/0.5×アルデヒド−PEG24−FCit(プロトコール1または5)または8×PEG12−FCit−/0.5×SPDP−PEG24−FCit(RGD−PEG−チオエートプロトコール使用)および100μgのAha1 siRNAで修飾した。次いで、担腫瘍マウスに単回用量のAha1 siRNA送達結合体を尾静脈注入により投与して処置した。注入後72時間でマウスを安楽死させ、Trizol試薬を製造業者の推奨に従って用いて、全RNAを肝臓腫瘍から調製した。各腫瘍型について、腫瘍Aha1 mRNAレベルを、送達緩衝液のみを与えたマウスの腫瘍に対して正規化した。RGD標的化結合体は、腫瘍Aha1遺伝子発現において50〜60%の減少を示した(n=3または4)。
(表7)単回用量のAha1 siRNA結合体で処置した後のマウスにおける各種肝臓腫瘍中の相対腫瘍Aha1 mRNAレベル
Figure 2016535058
実施例16 異なるポリマー種を用いたRGD結合体生成
ポリマーEmi 1034−68C−1
ポリマーEmi 1034−81F−1
ポリマーLH 1073−20C−1
RGD模倣体#1bおよびプロトコール2を用いて、RGD模倣体#1標的化siRNA送達結合体を生成し、400μgのEmi 1034−68C−1、Emi 1034−81F−1またはLH 1073−20C−1ポリマーを8×PEG12ACit/0.5×アルデヒド−PEG24−ACitおよび80μgのAha1 siRNAで修飾した。RGD模倣体#1bをこれらの生成物の標的リガンドとして使用した。次いで、正所性RCC腫瘍マウスに単回用量のAha1結合体を尾静脈注入により投与して処置した。注入後72時間でマウスを安楽死させ、Trizol試薬を製造業者の推奨に従って用いて、全RNAを肝臓腫瘍から調製した。腫瘍Aha1 mRNAレベルを、送達緩衝液のみを与えたマウスの腫瘍に対して正規化した。
(表8)単回用量のAha1 siRNA結合体で処置した後のマウスにおける正所性腎臓RCC腫瘍中の相対腫瘍Aha1 mRNAレベル
Figure 2016535058
実施例17 ACitまたはFCitジペプチドマスキング試薬を用いたRGD複合体生成
RGD模倣体#1bおよびプロトコール2を用いて、RGD模倣体#1標的化siRNA送達結合体を生成した。8×PEG12−FCit/0.5×アルデヒド−PEG12−FCit(FCitジペプチドでマスクした送達結合体の場合)または8×PEG12−ACit/0.5×アルデヒド−PEG24−ACit(ACitジペプチドでマスクした送達結合体の場合)および80μgのAha1 siRNAを用いて、400μgのEmi 1034−68C−1ポリマーを修飾した。RGD模倣体#1b−HyNicをこれらの生成物の標的リガンドとして使用した。次いで、正所性RCC腫瘍マウスに単回用量のAha1 siRNA送達結合体を尾静脈注入により投与して処置した。注入後72時間でマウスを安楽死させ、Trizol試薬を製造業者の推奨に従って用いて、全RNAを肝臓腫瘍から調製した。腫瘍Aha1 mRNAレベルを、送達緩衝液のみを与えたマウスの腫瘍に対して正規化した。ACitまたはFCitのsiRNA送達結合体の間で遺伝子ノックダウンの有効性に有意差はなかった。RGD標的化結合体は、ACitまたはFCit結合体のそれぞれに関して、腫瘍Aha1遺伝子発現(n=3)において51%または53%の低減を示した。
(表9)単回用量のAha1 siRNA結合体で処置した後のマウスにおける正所性腎臓RCC腫瘍中の相対腫瘍Aha1 mRNAレベル
Figure 2016535058
実施例18 siRNA
siRNAは、以下の配列を有していた。
AhaI siRNA:
Figure 2016535058
p=ホスフェート
ヌクレオチドの前のd=2'−デオキシ
s=ホスホロチオエート連結
ヌクレオチドの後のf=2'−F置換
小文字=2'−O−CH置換
RNA合成は、固相上で、AKTA Oligopilot 100(GE Healthcare,Freiburg,Germany)またはMermade 12(Bioautomation,Plano Texas)および固相担体として多孔性ガラス(CPG)を用い、従来のホスホラミダイト化学により実施した。
実施例19 アルキンジスルフィドセンス鎖RNA結合体の合成
5'にC−6アミノ修飾を有する粗製のセンス鎖RNA(3.4mg、506nmol)を−80℃のEtOH中の酢酸ナトリウム(0.3M)を用いて沈殿させ、凍結乾燥し、300μLの0.2M NaHCO(pH8〜9)中に溶解した。ジベンゾシクロオクチン−N−ヒドロキシスクシンイミジル(ジベンゾシクロオクチン−S−S−N−ヒドロキシスクシンイミジルエステル(DBCO−NHS)、品番761532 Aldrich)(2.86mg、5060nmol)を286μLのDMF中に溶解し、RNA溶液を加えた。反応混合物をよく混合し、室温で2時間進行させた。反応をRP−HPLCを用いてモニターした。反応完了後、反応混合物を乾燥させ、RP−HPLCを用いて精製した。RNA結合体が収率45%(229nmol)で調製された。RNA結合体の純度をRP−HPLCにより決定し(純度:96.6%)、密度をMALDI−TOF/TOFにより確認した(質量計算値:7164.0、質量実測値:7164.8)。
実施例20 4−(Fmoc−4−アミノフェノキシ)酪酸の合成
Figure 2016535058
A.3の合成:p−ニトロ−フェノール(2)(7.5g、53.9mmol)を4−ブロモ酪酸エチル(8.45ml、5.9mmol)およびDMF(75ml)中のKCO(7.5g、5.4mmol)と合わせ、100℃で2時間撹拌した。DMFを除去し、粗製物を2N NaOHおよびメタノールの3:1混合物の混合物に希釈し、室温で4時間撹拌した。反応混合物を6M HClで酸性化した。白色沈殿物を回収した(10.9g 90%収率)。
Figure 2016535058
B.4の合成:3(37.1g,mmol)をギ酸アンモニウム(35g,mmol)とともにMeOH(1L)中に溶解し、10%Pd/C(Degussa Type)(3.5g)を加えた。混合物を65℃で終夜還流させた。反応物をセライトで濾過し、赤褐色の固体を得た(30.5g、95%収率)。
Figure 2016535058
C.4−(Fmoc−4−アミノフェノキシ)酪酸(1)の合成:4(5.1g、26mmol)を6:4の飽和重炭酸ナトリウム水溶液およびTHFの混合物(300ml)中に溶解し、白色のスラリーを作製した。Fmoc−OSu(8.82g、26.1mmol)を加え、反応物を4時間撹拌した。アセトンを除去し、反応物を酸性化し、オフホワイトの沈殿物を回収し、1N HClでトリチュレートし、9.6gの生成物を得た(収率88%、分子量389.40066)。
Figure 2016535058
用いた試薬:ジメチルホルムアミド(DMF)、ジクロロメタン(DCM)、メタノール(MeOH)、HO(HPLC等級)、アセトン、p−ニトロフェノール、4−ブロモ酪酸エチル、炭酸カリウム、Pd/C(Degussa type)は、Sigma Aldrichから購入し、そのまま使用した。Fmoc−OSuは、Novabiochemから購入した。
実施例21 グアナジノ−Gly−Asp(OH)−APOA−PEG12−HyNic−Bocの合成
Figure 2016535058
A.Fmoc−Gly−Asp(O−2PhiPr)−OH(2)
Fmoc−Gly−OH(CAS 29022−11−5)(1.57g、5.28mmol)をTHF(30ml)中に溶解し、撹拌するために氷水浴中に置いた。NHS(0.668g、5.81mmol)およびDCC(1.2g、5.81mmol)を溶液に加え、5分間撹拌し、氷浴を取り外した。反応混合物を20℃で16時間撹拌し、0℃まで1時間冷却し、次いで濾過し、濃縮し、真空下で乾燥させた。粗生成物をTHF(20ml)中に溶解し、HO(30ml)中のH−Asp(2−PhiPr)−OH(CAS 200336−86−3)(1.328g、5.28mmol)およびNaHCO(600mg、7.14mmol)の溶液に加えた。1,2−ジメトキシエタン(DME、30ml)を加えて溶液を均質にし、16時間撹拌した。THFおよびDMEをロータリーエバポレータで除去し、残留物をHO(150ml)で希釈し、3%HClでpH=3まで酸性化し、Fmoc−Gly−Asp(O−2PhiPr)−OH(2)を得た。生成物をEtOAcで5回抽出し、ブラインですすぎ、乾燥させ(NaSO)、濃縮し、真空下で乾燥させた。収量2.54g。粗生成物を次工程で使用した。収率は100%と推測される。
Figure 2016535058
B.Fmoc−Gly−Asp(O−2PhiPr)−BAPOA−Boc(3)
ジペプチド2(1.168g、2.2mmol)をDCM(20ml)中に溶解し、撹拌するために氷水浴に置いた。NHS(291mg、2.53mmol)およびDCC(522mg、2.53mmol)を溶液に加え、0℃で5分間、次いで20℃で16時間撹拌した。反応混合物を氷浴で1時間冷却し、濾過し、濃縮し、真空下で乾燥させた。取得したNHS誘導体をDCM(15ml)中に溶解し、4−[3−(Boc−アミノ)プロパン−1−イルオキシ]−アニリン(APOA−Boc、644mg、2.42mmol)(Quelever,Frederic,and KrausOrganic&Biomolecular Chemistry,1(10),1676−1683;2003)およびTEA(175μl、1.25mmol)の溶液に加えた。反応物を20℃で3時間撹拌し、1,4−ジオキサン(10ml)を加えた。すべての揮発性物質を減圧下で除去した。残留物をEtOAc(200ml)中に溶解し、5%KHSO(2×40ml)、水(1×40ml)、高濃度の重炭酸ナトリウム溶液(1×40ml)およびブライン(1×40ml)で洗浄した。有機層を乾燥させ(NaSO)、次いで濃縮し、真空下で乾燥させた。収量1.714g。粗生成物のFmoc−Gly−Asp(O−2PhiPr)−BAPOA−Boc(3)を次工程で使用した。収率は100%と推定される。
Figure 2016535058
C.Fmoc−Gly−Asp(OH)−APOA HCl塩(4)
化合物3(800mg、1.02mmol)をHClのジオキサン中氷冷溶液(4M、22ml)で処理し、0℃で45分間撹拌した。冷却浴を取り外し、懸濁液を濃縮した。残留物をCHCl(2.5ml)中に懸濁し、ジエチルエーテル(45ml)を加え、固体を分離した。4−[3−(アミノ)プロパン−1−イルオキシ]−アニリン(APOA)誘導体のHCl塩の再沈殿手順を2回繰り返し、生成物を減圧下で乾燥させた。収率:557mg(92%)。
Figure 2016535058
D.Fmoc−Gly−Asp(OH)−APOA−PEG12−NH−Boc(5)
DCM(8ml)中にBoc−Peg12−COH(Quanta Biodesign Limited 10761、803mg、1.12mmol)を含む0℃の溶液に、NHS(193mg、1.68mmol)と、続いてDCC(346mg、1.68mmol)を加えた。冷却を取り外し、24時間撹拌し続けた。反応混合物を−20℃まで冷却し、濾過し、濃縮した。NHS誘導体をDMF(14ml)中の化合物4(667mg、1.12mmol)およびDIEA(154μl、0.89mmol)の溶液で処理し、16時間撹拌し、濾過し、濃縮した。得られた粗残留物をSiOフラッシュクロマトグラフィーによりDCM:MeOH:酢酸(92.5:7:0.5)で溶出して精製した。収率:575mg(41%)。
Figure 2016535058
E.Fmoc−Gly−Asp(OH)−APOA−PEG12−NH(6)
化合物5(140mg、0.11mmol)をTFA(3ml)およびHO(1ml)で処置した。混合物を20分間撹拌し、冷HOで希釈し、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去した。残留物をEtOで3回トリチュレートし、減圧下で乾燥させ、さらに精製することなく使用した。収率:115mg(90%)。
Figure 2016535058
F.HN−Gly−Asp(OH)−APOA−PEG12−HyNic−Boc(7)
DCM(3ml)中に6(105mg、0.091mmol)およびDIEA(31μl、0.18mmol)を含有する溶液に、Boc−HyNic−NHS(Abrams,M.J.,Juweid,M.,Tenkate,C.I.,Schwartz,D.A.,Hauser,M.M..Gaul,F.E.,Fuccello,A.J.,Rubin,R.H.,Strauss,H.W.,Fischmann,A.J.J.Nucl.Med.31,2022−2028,1990.)(35mg、0.10mmol)を加えた。
Figure 2016535058
混合物を16時間撹拌し、MeOH中のエチルアミン(30μl、2.0M)で処理し、さらに3時間撹拌した(過剰の未反応Boc−HyNic−NHSをクエンチした)。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去した。粗残留物をDMF(3ml)中に溶解し、次いでTEA(400μl)で処置し、16時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータでオイルポンプ減圧下にて除去した。粗生成物を、分取HPLCにより、Thermo Aquasil C18カラム(5u、100Å)を用いて、HO(0.1%ギ酸)中ACN(0.1%ギ酸)のグラジエント(18〜43%)で30分間かけて溶出して精製した。収率:36mg(34%)。
Figure 2016535058
G.3−グアナジノ安息香酸−NHSエステル(1)
NHS(589mg、5.12mmol)をDMF(25ml)中の3−グアニジノ安息香酸(1g、4.65mmol;Chandrakumar,N.,et al.US Pat.5,773,646)の撹拌溶液に加え、5分間撹拌し、次いで、DCC(1.056g、5.12mmol)を反応混合物に加えた。撹拌を2時間続け、次いで、この反応混合物を−20℃に30分間冷却し、生成物を濾過し、冷DMFで洗浄し、オイルポンプを用いて減圧下にて乾燥させた。収率:1.283g(100%)。
Figure 2016535058
H.グアナジノ−Gly−Asp(OH)−APOA−PEG12−HyNic−Boc(8)
7(36mg、0.031mmol)およびNaHCO(13mg、0.155mmol)を含むHO(1ml)およびTHF(0.9ml)の混合物を3−グアナジノ安息香酸(1)(19.5mg、0.071mmol)のNHSエステルで処理し、22時間撹拌した。次いで、混合物をHOで希釈し、THFをロータリーエバポレータで除去した。残留物をpH=3(1%HCl)の水(3ml)中に懸濁させ、固形不純物を濾去した。生成物を減圧下で濃縮し、粗残留物をHO(0.8ml)、アセトン(0.8ml)およびTFA(1.8ml)の混合物で処理し、40分間撹拌した。アセトン(2ml)による溶液の希釈が完了したら、すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去した。得られた粗生成物を、分取HPLCにより、Thermo Aquasil C18カラム(5u、100Å)を用いて、HO(0.1%ギ酸)中ACN(0.1%ギ酸)のグラジエント(18〜43%)で30分間かけて溶出して精製した。収率:34mg(89%)。
実施例22 RGDリガンドの固相合成
Figure 2016535058
ジメチルホルムアミド(DMF)、ピペリジン、ジクロロメタン(DCM)、ジエチルエーテル(EtO)、HO(HPLC等級)、アセトニトリル(ACN)(HPLC等級)、トリエチルアミン(TEA)、FCCOH(TFA)およびトリイソプロピルシラン(TIPS)。PyBOP(ベンゾトリアゾール−1−イル−オキシトリピロリジノ−ホスホニウムヘキサフルオロホスファート)をOakwood Products Inc.から購入した。リンクアミドMBHA樹脂、Fmoc−Gly−OHおよびFmoc−Asp(tBu)−OHをNovabiochemから購入した。4−(N−Fmocパラ−アミノフェノキシ)−酪酸およびジ−boc m−グアニジノ安息香酸を当該技術分野の標準的な技術を用いて合成した。フリット化ポリプロピレン製シリンジをTorviqから購入した。溶媒AはHO:FCCOH 100:0.1v/vであり、溶媒BはCHCN:FCCOH 100:0.1v/vである。Fmoc−Lys(HyNic)−OHを先に記載の通りに合成した。
Figure 2016535058
Figure 2016535058
A.ペプチド合成
リンクアミドMBHA樹脂をフリット化ポリプロピレン製シリンジ内に入れ、使用前にDCM中で2時間かき混ぜた。以下の標準固相ペプチド合成条件を用いた。Fmoc脱保護は、10ml(樹脂1mmol当たり)のピペリジン:DMF溶液(20:80v/v)に20分間浸すことにより実施した。アミドカップリングは、樹脂を、0.1M濃度のDMF中の4当量のFmocアミノ酸、4当量のPyBOPおよび10当量のトリエチルアミンに40分間浸すことにより実施した。
Fmoc−Lys(HyNic)−OH、4−(N−Fmocパラ−アミノフェノキシ)−酪酸、Fmoc−Asp(tBu)−OH、Fmoc−Gly−OHおよびFmoc−3−アミノ安息香酸を樹脂に順次カップリングさせた。アミドカップリングの経過は、MALDI−TOF分析を用いて確認した。Fmoc脱保護を確実に完了させるために、4−(N−Fmocパラ−アミノフェノキシ)−酪酸のFmoc脱保護を40分間実施した。Fmoc−Asp(tBu)−OH残部を二重カップリングしてFmocアスパラギン酸と4−(アミノフェノキシ)−酪酸残部のアミノ部分の間のアミド形成を確実にした。樹脂からの切断をTFA:HO:TIPS:アセトン(92.5:2.5:2.5:2.5v/v/v/v)溶液中で2時間行った。空気の吹き込みを用いてTFA溶液を約10%体積まで減少させ、ペプチドをEtO中に沈殿させた。沈殿物をA:B(1:1v/v)溶媒混合物に再度溶解し、逆相HPLCを用いて精製した。
B.ペプチド精製
精製(90%を超える均質性まで)を、Phenomenex Gemini C18(250×21.2mm、粒径5μm)カラムを備えた分取型Shimadzu HPLCにより、10〜30%のB溶媒グラジエントを用いて20分かけて実施した。Waters xBridge C18(4.6×250mm、粒径5μm)カラムを備える分析用Shimadzu HPLCにより、10〜60%のBグラジエントを用いて50分間かけて、純度を評価した。HPLC分画の凍結乾燥により、TFA塩の精製ペプチドを得た。
実施例23
A.PEG12/24−FCit−PABOC−PNPの合成
Figure 2016535058
1)ジペプチド前駆体の調製:
a)Fmoc−FCit−OH
Figure 2016535058
THF(5ml)中のFmoc−Phe−OPfp(EMD NovaBiochem 852226)(553mg、1mmol)の溶液を、HO(2.6ml)中のH−Cit−OH(Sigma−Aldrich C7629)(184mg、1.05mmol)およびNaHCO(88.2mg、1.05mmol)の溶液に加えた。THF(2ml)を加えて溶液を均質にし、10時間撹拌した。THFをロータリーエバポレータで除去し、残留物をHO(10ml)およびiPrOH(1ml)で希釈し、3%HClでpH=1まで酸性化した。生成物を9:1のEtOAc:iPrOH溶液で5回抽出し、ブライン:iPrOHの9:1混合物ですすぎ、乾燥させ(NaSO)、濃縮し、減圧下で乾燥させた。エーテルでトリチュレートして、313mgの純粋な生成物を得た(57%)。類似の条件をFmoc−ACit−OHの調製に用いることができる。
b)Fmoc−FCit−PAB−OH
Figure 2016535058
DCM(150ml)およびMeOH(50ml)中のFmoc−FCit−OH(5.98g、10.97mmol)およびPABA(2.70g、21.95mmol)の溶液をEEDQ(5.43g、21.95mmol)で処理し、20℃で15時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、残留物をEtOでトリチュレートし、生成物を濾過し、減圧下で乾燥させた。収率6.14g(86%)。類似の条件をFmoc−ACit−PAB−OHの調製に用いることができる。
c)HN−FCit−PAB−OH(HN−A−Cit−PAB−OHの調製についても同じ条件)
Figure 2016535058
Fmoc−FCit−PAB−OH(0.83mmol)をDMF(11ml)中のEtN(3.5ml)とともに10時間撹拌することによりFmoc脱保護した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで40℃/オイルポンプ減圧下にて除去し、粗生成物を得て、これをさらに精製することなく用いた。
B.PEG12−FCit−PABC−PNP(FCit=フェニルアラニン−シトルリン)の調製
Quanta Biodesign 製品番号:10262
Figure 2016535058
Quanta Biodesign 製品番号:10304
Figure 2016535058
1.PEG12−FCit−PAB−OH
Figure 2016535058
DMF(3ml)中のHN−FCit−PAB−OH(0.88mmol)およびDIEA(167μl、0.96mmol)の溶液に、DMF(3ml)中のPEG12−NHS(Quanta Biodesign 10262)またはPEG24−NHS(Quanta Biodesign 10304)(0.8mmol)の溶液を加えた。混合物を16時間撹拌し、濾過し、濃縮した。粗製物をCHCl:MeOH(1:1、5ml)からEtO(45ml)中に沈殿させ、さらに精製することなく用いた。収率:420mg(53%)。
ii)PEG12−FCit−PABC−PNP
Figure 2016535058
ジオキサン(4ml)中にPEG12/24−FCit−PAB−OH(419mg、0.42mmol)、(PNP)CO(Sigma−Aldrich 161691)(766mg、2.52mmol)およびDIEA(263μl、1.52mmol)を含む溶液を暗所で50℃にて15時間撹拌した。すべての揮発性物質をロータリーエバポレータで除去し、残留DIEAをDMFからの蒸発により除去した。生成物をカラムによりCHCl:EtOAc:MeOH=4.5:5:0.5、続いてCHCl中MeOH(12〜15%)のグラジエントの溶出で精製した。収率:390mg(80%)。
実施例24 両親媒性膜活性ポリアミンの合成
A.N−Boc−エチルエトキシアクリラートとプロピルメタクリラートのRAFT共重合(図11)
他の膜活性ポリマーを得るために、Aは、保護されたエチル、プロピルまたはブチルアミノアクリラートであってもよい。Bは、疎水性のより高い(10〜24個の炭素原子、C18を示す)アクリラート、疎水性のより低い(1〜6個の炭素原子、C4を示す)アクリラートまたは疎水性の高いアクリラートと疎水性の低いアクリラートとの組み合わせであり得る。
アミンアクリラート/C3メタクリラートからなるコポリマーを以下のように合成した。モノマーおよびRAFT剤を秤量し、示した比率で酢酸ブチル中に加えた。AIBN(アゾビス−イソブチロニトリル)を加え、窒素を反応物に通して室温で1時間バブリングした。次いで、反応混合物を80℃の油浴中に15時間置いた。その後、ポリマーをヘキサンで沈殿させ、DCM/ヘキサン溶媒系を用いてさらに分別沈殿させた(下記参照)。次いで、ポリマーを減圧下で乾燥させた。ポリマーを酢酸中2M HCl7mlで室温にて30分間脱保護した。30分後、水15mlを反応混合物に加え、この混合物を3.5kDa MWCO透析チューブに移した。ポリマーをNaClで終夜透析し、次いでdHOでもう1日透析した。その後、水を凍結乾燥により除去し、ポリマーをdHO中に溶解した。
B.N−Boc−エチルエトキシアクリラートおよびプロピルメタクリラートのランダム共重合
アミンアクリラート/Cメタクリラートからなるコポリマーを以下のように合成した。モノマーを秤量し、示した比率でジオキサン中に加えた。AIBN(アゾビス−イソブチロニトリル)を加え、窒素を反応物に通して室温で1時間バブリングした。次いで、反応混合物を60℃の油浴中に3時間置いた。次いで、ポリマーを減圧下で乾燥させた。ポリマーをGPCにより精製した。その後、ポリマー画分を酢酸中2M HCl7mlで室温にて30分間脱保護した。30分後、水15mlを反応混合物に加え、この混合物を3.5kDa MWCO透析チューブに移した。ポリマーをNaClで終夜透析し、次いでdHOでもう1日透析した。その後、水を凍結乾燥により除去し、ポリマーをdHO中に溶解した。
C.水溶性両親媒性膜活性ポリ(ビニルエーテル)ポリアミンターポリマーの合成
Xmol%のアミン保護ビニルエーテル(たとえば、2−ビニルオキシエチルフタルイミド)をオーブンで乾燥した丸底フラスコの無水ジクロロメタン中に窒素雰囲気下で加える。この溶液に、Ymol%の低級疎水性基(たとえば、プロピル、ブチル)ビニルエーテルおよび任意でmol%の高級疎水性基(たとえば、ドデシル、オクタデシル)ビニルエーテルを加える(図1)。溶液を−50〜−78℃の浴中に置き、2−ビニルオキシエチルフタルイミドを沈殿させる。この溶液に10mol%のBF・(OCHCHを加え、反応を−50〜−78℃で2〜3時間進行させる。メタノール中の水酸化アンモニウム溶液の添加により重合を停止させる。ポリマーを減圧下で乾燥させ、次いで、1,4−ジオキサン/メタノール(2/1)に加える。フタルイミドに対して20mol当量のヒドラジンを加えてアミンから保護基を除去する。溶液を3時間還流させ、次いで、減圧下で乾燥させる。得られた固体を0.5mol/LのHClに溶解し、15分間還流させてポリマーの塩酸塩を生成し、蒸留水で希釈し、さらに1時間還流させる。次いで、溶液をNaOHで中和し、室温まで冷却し、分子セルロースチューブに移し、蒸留水で透析し、凍結乾燥させる。サイズ排除または他のクロマトグラフィーを用いてポリマーをさらに精製することができる。ポリマーの分子量は、分析用サイズ排除クロマトグラフィーおよび多角度光散乱を用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC−MALS)を含めた標準的な手順に従ってカラムを用いて評価する。
D.ポリマーAnt−41658−111:
1)モノマー合成
2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN、ラジカル反応開始剤)、4−シアノ−4−(フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸(CPCPA、RAFT剤)および酢酸ブチルをSigma Aldrichから購入した。プロピルメタクリラートモノマー(Alfa Aesar)を濾過して阻害剤を除去した。
攪拌棒を取り付けた2Lの丸底フラスコ中で、2−(2−アミノエトキシ)エタノール(21.1g、202.9mmol、Sigma Aldrich)をジクロロメタン350mlに溶解した。別の1Lフラスコ中で、BOC無水物(36.6g、169.1mmol)をジクロロメタン660mlに溶解した。2Lの丸底フラスコに滴下漏斗を取り付け、BOC無水物溶液をフラスコに6時間かけて添加した。反応物を終夜撹拌した。2Lの分液漏斗で、生成物を10%クエン酸、10%KCO、飽和NaHCO、飽和NaCl各300mlで洗浄した。生成物のBOC保護2−(2−アミノエトキシ)エタノールをNaSOで乾燥させ、重力濾過し、DCMをロータリーエバポレーションおよび高真空を用いて蒸発させた。
攪拌棒を取り付け、アルゴンを流した500mlの丸底フラスコ中に、BOC保護2−(2−アミノエトキシ)エタノール(27.836g、135.8mmol)と、続いて無水のジクロロメタン240mlを加えた。ジイソプロピルエチルアミン(35.5ml、203.7mmol)を加え、この系をドライアイス/アセトン浴中に置いた。塩化アクリロイル(12.1ml、149.4mmol)を10mlのジクロロメタンを用いて希釈し、アルゴンを流した系に滴加した。系をアルゴン下に維持し、室温に戻し、終夜撹拌した。生成物をdHO、10%クエン酸、10%KCO、飽和NaHCOおよび飽和NaCl各100mlで洗浄した。生成物のBOC−アミノエチルエトキシアクリラート(BAEEA)をNaSOで乾燥させ、重力濾過し、DCMをロータリーエバポレーションを用いて蒸発させた。生成物を直径7.5cmカラムを用いる29cmのシリカによるカラムクロマトグラフィーで精製した。用いた溶媒系は、ヘキサン中30%酢酸エチルであった。Rf:0.30。分画を回収し、ロータリーエバポレーションおよび高真空を用いて溶媒を除去した。BAEEAを74%の収率で得た。BAEEAを凍結機に保存した。
Figure 2016535058
2)重合:酢酸ブチル中のAIBN(1.00mg/ml)およびRAFT剤の(4−シアノ−4(フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸(CPCPA)、10.0mg/ml)の溶液を調製した。モノマーのモル供給比は、75 BAEEA:25 プロピルメタクリラート(CAS:2210−28−8)と、0.108 CPCPA RAFT剤および0.016 AIBN触媒(合計0.00562mol)であった。
BAEEA(1.09g、4.21mmol)(A)、プロピルメタクリラート(0.180g、1.41mmol)(B)、CPCPA溶液(0.170ml、0.00609mmol)(C)、AIBN溶液(0.150ml、0.000915mmol)および酢酸ブチル(5.68ml)を攪拌子を入れた20mlガラスバイアルに加えた。バイアルをゴム栓で密閉し、長いシリンジ針と出口として第2の短いシリンジ針を用いて、溶液を窒素で1時間バブリングした。シリンジ針を外し、油浴を用いて系を80℃で15時間加熱した。溶液を室温まで冷却し、50mlの遠心チューブに移した後、ヘキサン(35ml)を溶液に加えた。溶液を4,400rpmで2分間遠心分離した。上澄み層を慎重にデカントし、下層(固体またはゲル様)をヘキサンですすいだ。次いで、下層をDCM(7ml)に再度溶解し、ヘキサン(35ml)中に沈殿させ、もう一度遠心分離した。上澄みをデカントし、下層をヘキサンですすいだ後、ポリマーを減圧下で数時間乾燥させた。MALSにより得た分子量:73,000(PDI1.7)、HNMRを用いて取得したポリマー組成:69:31 アミン:アルキル。
分別沈殿
乾燥させた沈殿生成物をDCM(100mg/ml)に溶解した。曇点に到達する直後までヘキサンを加えた(約20ml)。得られた乳状溶液を遠心分離した。下層(約60%のポリマーである濃稠な液体)を抽出し、ヘキサン中に完全に沈殿させた。ヘキサンをさらに添加することにより、残りの上部の溶液も同様に完全に沈殿させた。両方の分画を遠心分離にかけ、その後、ポリマーを単離し、減圧下で乾燥させた。分画1:MW87,000(PDI1.5)、分画2:MW52,000(PDI1.5〜1.6)。
MALS分析
約10mgのポリマーを0.5mlの89.8%ジクロロメタン、10%テトラヒドロフラン、0.2%トリエチルアミンに溶解した。分子量および多分散度(PDI)を、Shimadzu Prominence HPLCに接続したWyatt Helos II多角度光散乱検出器を用い、Jordi 5μ 7.8×300 Mixed Bed LS DVBカラムを用いて測定した。粗製ポリマー:MW:73,000(PDI1.7),分画1:MW87,000(PDI:1.5)、分画2:MW52,000(PDI1.5〜1.6)
精製したBOC保護ポリマーを酢酸中2M HCl(7ml)と0.5時間反応させてBOC保護基を除去し、アミンを生じさせた。dHO15mlを反応物に加え、この溶液を3500MWカットオフのセルロースチューブに移し、高濃度の塩で24時間、次いでdHOで18時間透析した。内容物を凍結乾燥し、次いで、DI HOに20mg/mlの濃度で溶解した。ポリマー溶液を2〜8℃で保存した。
E.モノマー供給比を72.5 BAEEA:27.5 プロピルメタクリラートにした以外は、上述の通りにしてポリマーLau24Bを調製した。
F.以下のモノマーを用いた以外は、基本的に上述の通りにして、Ant−129−1を作製した。
Figure 2016535058
(表10)Ant−129−1ポリマー合成反応物
Figure 2016535058
N−Boc−アミノ−プロピル−アクリラート(BAPA)を得るために、攪拌棒を取り付け、アルゴンを流した500mlの丸底フラスコ中に、3−(BOC−アミノ)1−プロパノール(TCI)(135.8mmol)と、続いて無水のジクロロメタン240mlを加えた。ジイソプロピルエチルアミン(203.7mmol)を加え、この系をドライアイス/アセトン浴中に置いた。塩化アクリロイル(149.4mmol)を10mlのジクロロメタンを用いて希釈し、アルゴンを流した系に滴加した。系をアルゴン下に維持し、室温に戻し、終夜撹拌した。生成物をdHO、10%クエン酸、10%KCO、飽和NaHCOおよび飽和NaCl各100mlで洗浄した。生成物のBOC−アミノプロピルアクリラート(BAPA)をNaSOで乾燥させ、重力濾過し、DCMをロータリーエバポレーションを用いて蒸発させた。生成物を直径7.5cmカラムを用いる29cmのシリカによるカラムクロマトグラフィーで精製した。用いた溶媒系は、ヘキサン中30%酢酸エチルであった。Rf:0.30。分画を回収し、ロータリーエバポレーションおよび高真空を用いて溶媒を除去した。BAPAを74%の収率で得た。BAPAを凍結機に保存した。
G.ポリマーLau41648−106
モノマーのモル供給比は、80 BAEEA:20 プロピルメタクリラート(CAS:2210−28−8)およびモノマーの合計モルを基準にして3%のAIBN触媒であった。BAEEA(6.53g、25.2mmol)(A)、プロピルメタクリラート(0.808g、6.3mmol)(B)、AIBN(0.155g、0.945mmol)およびジオキサン(34.5ml)を攪拌子を入れた50mlのガラスチューブに加えた。化合物AおよびBを実施例16Aiにて前述した通りに調製した。反応は3連で設定した。各溶液を長いピペットを用いて窒素で1時間バブリングした。ピペットを外し、各チューブに慎重に栓をした。各溶液を油浴を用いて60℃で3時間加熱した。各溶液を室温まで冷却し、丸底中で合わせた。粗製ポリマーを減圧下で乾燥させた。MALSにより得た分子量:55,000(PDI2.1)、HNMRを用いて取得したポリマー組成:74:26 アミン:アルキル。
Figure 2016535058
GPC分別
乾燥させた粗製ポリマーを75%ジクロロメタン、25%テトラヒドロフランおよび0.2%トリエチルアミン中に50mg/mlで加えた。次いで、ポリマーをJordi Gel DVB 10Å〜500mm/22mmカラムで、流速5ml/分および注入10mlを用いて分別した。先の分画を15〜17分で回収し、後の分画を17〜19分で回収した。分画15〜17:MW138,000(PDI1.1)、分画17〜19:MW64,000(PDI1.2)。
MALS分析
約10mgのポリマーを0.5mlの89.8%ジクロロメタン、10%テトラヒドロフラン、0.2%トリエチルアミンに溶解した。分子量および多分散度(PDI)を、Shimadzu Prominence HPLCに接続したWyatt Helos II多角度光散乱検出器を用い、Jordi 5μ 7.8×300 Mixed Bed LS DVBカラムを用いて測定した。粗製ポリマー:MW:55,000(PDI2.1)、分画15〜17:MW138,000(PDI:1.1)、分画17〜19:MW64,000(PDI1.2)
精製したBOC保護ポリマーを酢酸中2M HCl(7ml)と0.5時間反応させてBOC保護基を除去し、アミンを生じさせた。dHO15mlを反応物に加え、この溶液を3500MWカットオフのセルロースチューブに移し、高濃度の塩で24時間、次いでdHOで18時間透析した。内容物を凍結乾燥し、次いで、DI HOに20mg/mlの濃度で溶解した。ポリマー溶液を2〜8℃で保存した。
H.ポリマーDW1360
アミン/ブチル/オクタデシルポリ(ビニルエーテル)ターポリマーを、2−ビニルオキシエチルフタルイミド(5g、23.02mmol)、ブチルビニルエーテル(0.665g、6.58mmol)およびオクタデシルビニルエーテル(0.488g、1.64mmol)のモノマーから合成した。2−ビニルオキシエチルフタルイミドを、電磁攪拌棒を入れ、オーブンで乾燥した200mlの丸底フラスコの無水ジクロロメタン36ml中にアルゴン雰囲気下で加えた。この溶液にブチルビニルエーテルおよびn−オクタデシルビニルエーテルを加えた。モノマーを室温(RT)で完全に溶解し、澄明な均質溶液を得た。次いで、この澄明溶液を含む反応容器を、ACS等級の変性アルコールおよびエチレングリコールの1:1溶液にドライアイスを添加することにより作製した−50℃の浴中に置き、フタルイミドモノマーの視認可能な沈殿を生成させた。約1.5分間の冷却後、BF・(OCHCH(0.058g、0.411mmol)を加えて重合反応を開始した。重合が開始すると、フタルイミドモノマーが溶解した。反応を−50℃で3時間進行させた。5mlのメタノール中1%水酸化アンモニウムを添加することにより重合を停止した。次いで、溶媒をロータリーエバポレーションにより除去した。
その後、ポリマーを30mlの1,4−ジオキサン/メタノール(2/1)に溶解した。この溶液にヒドラジン(0.147g、46mmol)を加え、混合物を3時間加熱還流させた。次いで、溶媒をロータリーエバポレーションにより除去し、その後、得られた固体を20mlの0.5mol/LのHClに加え、15分間還流させ、20mlの蒸留水で希釈し、さらに1時間還流させた。次いで、この溶液をNaOHで中和し、室温まで冷却し、3,500分子量のセルロースチューブに移し、蒸留水で24時間透析し(2×20L)、凍結乾燥させた。
I.ポリマーEmi 1034−68C
モノマーのモル供給比は、52.5 BAEAA:47.5 プロピルアクリラート(CAS:925−60−0)およびCTA(CPCPA)の反応開始剤(AIBN)に対する比は、6.66:1であった。BAEAA(2.6851g、10.35mmol)、プロピルアクリラート(1.0742g、9.41mmol)、CPCPA(0.0105g、0.0375mmol)、AIBN(0.000924g、0.00563mmol)および酢酸ブチル(15.9ml)を攪拌子を入れた40mlのガラスバイアルに加えた。セプタムキャップ付きの長い皮下注射針を用いて、溶液を窒素で1時間バブリングした。針を外し、油浴を用いて溶液を80℃で16時間加熱した。各溶液を室温まで冷却した。粗製ポリマーをヘキサン(約8倍量)を用いて沈殿させ、遠心分離にかけた。溶媒をデカントし、ポリマーをヘキサンですすぎ、DCM中に溶解した。溶解したポリマーをヘキサン(約8倍量)で再度沈殿させた。遠心分離後、溶媒をデカントし、ポリマーを減圧下で乾燥させた。MALSにより得た分子量:59,640(PDI1.328)、HNMRを用いて取得したポリマー組成:55.4:44.6 アミン:アルキル。
Figure 2016535058
分別沈殿
50mlの遠心チューブ中で、60%ヘプタン/40%ジオキサンに、試料を溶媒1ml当たり試料25mgで超音波処理を用いて溶解した。試料を10秒間ボルテックス処理し、4時間静置した。上部から溶媒をピペットで除き、沈殿したポリマーをヘキサンで2回すすいだ。試料を高真空を用いて乾燥させた。
MALS分析
少量のポリマーを10mg/mlで、75%DCM、20%THFおよび5%ACNに溶解した。分子量および多分散度(PDI)を、Shimadzu Prominence HPLCに接続したWyatt Helos II多角度光散乱検出器を用い、Phenogel 5μ Linear(2)7.8×300カラムを用いて測定した。粗製ポリマー:MW:59,640(PDI1.328)、分画1:MW80,540(PDI:1.120)。
Boc脱保護
精製したBOC保護ポリマーを酢酸中2M HCl(7ml)と0.5時間反応させてBOC保護基を除去し、アミンを生じさせた。dHO15mlを反応物に加え、この溶液を3500MWカットオフのセルロースチューブに移し、高濃度の塩で24時間、次いでdHOで18時間透析した。内容物を凍結乾燥し、次いで、DI HOに20mg/mlの濃度で溶解した。ポリマー溶液を2〜8℃で保存した。
J.ポリマーEmi1034−81F
モノマーのモル供給比は、65 BAEAA:35 ブチルアクリラート(CAS:141−32−2)およびCTA(CPCPA)の反応開始剤(AIBN)に対する比は、6.66:1であった。BAEAA(0.9876g、3.809mmol)、ブチルアクリラート(0.2607g、2.034mmol)、CPCPA(0.0035g、0.0125mmol)、AIBN(0.000308g、0.00188mmol)および酢酸ブチル(5.3ml)を攪拌子を入れた20mlのガラスバイアルに加えた。セプタムキャップ付きの長い皮下注射針を用いて、溶液を窒素で1時間バブリングした。針を外し、油浴を用いて溶液を80℃で16時間加熱した。各溶液を室温まで冷却した。粗製ポリマーをヘキサン(約8倍量)を用いて沈殿させ、遠心分離にかけた。溶媒をデカントし、ポリマーをヘキサンですすぎ、DCM中に溶解した。溶解したポリマーをヘキサン(約8倍量)で再度沈殿させた。遠心分離後、溶媒をデカントし、ポリマーを減圧下で乾燥させた。MALSにより得た分子量:63,260(PDI1.318)、HNMRを用いて取得したポリマー組成:68.7:31.3 アミン:アルキル。
Figure 2016535058
分別沈殿
50mlの遠心チューブ中で、60%ヘプタン/40%ジオキサンに、試料を溶媒1ml当たり試料25mgで超音波処理を用いて溶解した。試料を10秒間ボルテックス処理し、4時間静置した。上部から溶媒をピペットで除き、沈殿したポリマーをヘキサンで2回すすいだ。試料を高真空を用いて乾燥させた。
MALS分析
少量のポリマーを10mg/mlで、75%DCM、20%THFおよび5%ACNに溶解した。分子量および多分散度(PDI)を、Shimadzu Prominence HPLCに接続したWyatt Helos II多角度光散乱検出器を用い、Phenogel 5μ Linear(2)7.8×300カラムを用いて測定した。粗製ポリマー:MW:63,260(PDI1.318)、分画1:MW65,990(PDI:1.246)。
Boc脱保護
精製したBOC保護ポリマーを酢酸中2M HCl(7ml)と0.5時間反応させてBOC保護基を除去し、アミンを生じさせた。dHO15mlを反応物に加え、この溶液を3500MWカットオフのセルロースチューブに移し、高濃度の塩で24時間、次いでdHOで18時間透析した。内容物を凍結乾燥し、次いで、DI HOに20mg/mlの濃度で溶解した。ポリマー溶液を2〜8℃で保存した。
K.ポリマーLH1073−20C−1:モノマー供給比は、55 BAPVE(Boc−アミノプロピルビニルエステル):45 酪酸ビニル(CAS:123−20−6)および連鎖移動剤(MDPD)の反応開始剤(AIBN)に対する比は、10:1であった。BAPVE(0.8g、3.72mmol)、MDPD(9.26mg、0.0229mmol)、AIBN(0.21mg、0.00229mmol)および酢酸ブチル(0.5ml)を攪拌子を入れた20mlのガラスバイアルに加えた。この溶液を、セプタムキャップ付きの長い皮下注射針を用いて、窒素で1時間バブリングした。個別のバイアルの過剰酪酸ビニルを同様に脱気した。針/窒素を取り除き、酪酸ビニル(0.35g、3.04mmol)をハミルトンシリンジを用いて反応溶液に加えた。溶液を80℃で4時間撹拌し、次いで室温まで冷却した。得られた粘稠な溶液をDCM5mlに溶解し、ポリマーをヘキサン40mlの添加により沈殿させた。遠心分離後、上部の溶媒をデカントし、ポリマーを5mlのヘキサンですすいだ。すすいだポリマーをDCM5mlに再度溶解し、ヘキサン40mlでもう一度沈殿させ、遠心分離し、上部の溶媒をデカントした。次いで、ポリマーを高真空下で乾燥させた。MALSにより得た分子量:42,230(PDI1.205)、HNMRを用いて取得したポリマー組成:57.5:42.5 アミン:アルキル。
分別沈殿:50mlの遠心チューブ中で、ポリマーをDCM10mlに溶解し、十分なヘキサンを加えて、溶液が曇点を超えるようにした(約30ml)。曇った混合物を遠心分離にかけると、2つの液体層を形成した。より粘稠な下層を取り出し、DCM5mlで希釈し、40mlのヘキサンで完全に沈殿させ、分画1を得た。この分画を遠心分離した後、溶媒をデカントし、ポリマーを減圧下で乾燥させた。MALSにより得た分子量:61,350(PDI1.205)。
MALS分析:少量のポリマーを10mg/mlになるように、75%DCM、20%THFおよび5%ACNに溶解した。分子量および多分散度(PDI)を、Shimadzu Prominence HPLCに接続したWyatt Helos II多角度光散乱検出器を用い、Phenogel 5u Linear(2)7.8×300カラムで測定した。分子量は上記を参照されたい。
Boc脱保護:分画したBOC保護ポリマーを酢酸中2N HCl(5ml)と反応させ、1時間撹拌してBOC基を除去し、アミンを生じさせた。溶液を水(30ml)で希釈し、NaCl水溶液と、次いで脱イオン水で2日かけて透析した(3500MWCOセルロースチューブ)。内容物を凍結乾燥し、次いで、DI水に20mg/mlの濃度で溶解した。ポリマーを2〜8℃で保存した。
Figure 2016535058
L.メリチン
すべてのメリチンペプチドは、当該技術分野において標準的なペプチド合成技術を用いて作製した。好適なメリチンペプチドは、全L型アミノ酸、全D型アミノ酸(インベルソ)であり得る。L型またはD型とは別に、メリチンペプチド配列は逆であってよい(レトロ)。
実施例25 アジド−PEG−アミンによるポリマー末端修飾
セプタムキャップおよび撹拌子を備えた40mlのシンチレーションバイアル中で、ポリマー(Emi 1034−68C等級、1g、0.0143mmol)を無水ジクロロメタン(Sigma)20mlに溶解した。ペンタフルオロフェノール(Sigma、26.3mg、0.143mmol)およびN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(Sigma、29.5mg、0.143mmol)を撹拌しながらフラスコに加えた。脱気用のNガスラインおよび針を用いて、Nで系を約10分間パージした。反応物を室温で終夜撹拌した。追加のペンタフルオロフェノール(Sigma、26.3mg、0.143mmol)およびN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(Sigma、29.5mg、0.143mmol)をフラスコに加え、系をNガスでパージし、反応物を室温で3時間撹拌した。ポリマーをヘキサン(約10倍量、Sigma)で沈殿させ、遠心分離し、溶媒をデカントした。ポリマーを微量のジクロロメタンに溶解し、ヘキサン(約10倍量)で沈殿させ、遠心分離し、溶媒をデカントした。ポリマーを微量の酢酸エチル(Sigma)に溶解し、ヘキサン(約10倍量)で沈殿させ、遠心分離し、溶媒をデカントした。ポリマー沈殿物を、固体が一定の重量に達するまで高真空下で乾燥させた。
セプタムキャップおよび撹拌子を備えた40mlのシンチレーションバイアル中で、先の工程のポリマー(Emi 1034−68C等級、1g、0.0143mmol)を無水ジクロロメタン20mlに溶解した。アジドPEGアミン(PurePeg、37.5mg、0.143mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(Sigma、20.3mg、0.157mmol)を撹拌しながらフラスコに加えた。系をNガスで約10分間パージし、反応物を室温で終夜撹拌した。追加のアジドPEGアミン(PurePeg、37.5mg、0.143mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(Sigma、20.3mg、0.157mmol)をフラスコに加え、系をNガスでパージし、反応物を室温で3時間撹拌した。ポリマーをヘキサン(約10倍量)で沈殿させ、遠心分離し、溶媒をデカントした。ポリマーを微量のジクロロメタンに溶解し、ヘキサン(約10倍量)で沈殿させ、遠心分離し、溶媒をデカントした。ポリマー沈殿物を、固体が一定の重量に達するまで高真空下で乾燥させた(図12)。

Claims (20)

  1. 次式によって表される構造を含む、インテグリン陽性腫瘍細胞にRNAiトリガーをインビボで送達するための化合物:
    R−A−アミドベンジル−カルバマート−P
    式中、Rは、RGDリガンドを含み、Aは、疎水性アミノ酸であり、Aは、アミド結合を介してAに連結した非荷電親水性アミノ酸であり、該非荷電親水性アミノ酸は、中性pHで非荷電であり、Pは、膜活性ポリアミンを含む。
  2. が、アラニン、フェニルアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、およびトリプトファンからなる群から選択される、請求項1に記載の化合物。
  3. が、シトルリン、グリシン、スレオニン、アスパラギン、およびグルタミンからなる群から選択される、請求項1〜2のいずれか一項に記載の化合物。
  4. 前記インテグリンがαβインテグリンである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. R−A−アミドベンジル−カルバマート−Pが、次式によって表される構造を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物:
    Figure 2016535058
    式中、Rは、RGDリガンドを含み、Rは、疎水性アミノ酸の側基であり、Rは、非荷電親水性アミノ酸の側基であり、ポリアミンは、膜活性ポリアミンPである。
  6. 前記RGDリガンドがRGD模倣体を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. 前記RGD模倣体が、アミド結合を介してグリシン−アスパラギン酸ジペプチドに連結したグアニジニウム基を含む、請求項6に記載の化合物。
  8. 前記RGD模倣体が、次式によって表される構造を含む、請求項7に記載の化合物:
    Figure 2016535058
  9. 前記グアニジニウムが、
    Figure 2016535058
    およびその共鳴構造、ならびに
    Figure 2016535058
    およびその共鳴構造から選択される、請求項8に記載の化合物。
  10. Rが、
    RGD模倣体−PEG1−ジアリールヒドラゾン−PEG2を含み、
    式中、
    PEG1は(CH−CH−O)を含み、
    PEG2は(CH−CH−O)を含み、
    nおよびmは、独立して、4以上の整数であり、
    nとmの和は、12〜48であり、
    RGD模倣体は、次式によって表される構造からなり、
    Figure 2016535058
    式中、R14は、
    Figure 2016535058
    およびその共鳴構造、ならびに
    Figure 2016535058
    およびその共鳴構造からなる群から選択される、
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  11. 生理学的に不安定な可逆的共有結合を介して前記膜活性ポリアミンに連結したポリエチレングリコールをさらに含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の化合物。
  12. 前記RNAiトリガーが前記膜活性ポリアミンに共有結合している、請求項1〜11のいずれか一項に記載の化合物。
  13. 次式によって表される構造を有する、請求項12に記載の化合物:
    Figure 2016535058
    式中、Nは、RNAiトリガーであり、Lは、生理学的に不安定な連結であり、PEGは、ポリエチレングリコールを含み、Lは、A−アミドベンジル−カルバマートであり、yは、ゼロより大きい整数であり、zは、ゼロより大きい整数であり、yとzの和の値は、修飾されていない膜活性ポリアミン上のアミンの数により求めた膜活性ポリアミンP上に存在するアミンの数の50%よりも大きい。
  14. P−L−Rが、
    R−PEG'−ジアリールヒドラゾン−PEG''−AA−アミドベンジルカルバマート−ポリアミンを含み、
    式中、
    Rは、次式によって表される構造を有し、
    Figure 2016535058
    PEG'は、次式によって表される構造を有し、
    Figure 2016535058
    式中、N=4〜44であり、
    ジアリールヒドラゾンは、次式によって表される構造を有し、
    Figure 2016535058
    PEG''は、次式によって表される構造を有し、
    Figure 2016535058
    式中、mは4〜44であり、
    AA−アミドベンジルカルバマート−ポリアミンは、次式によって表される構造を有し、
    Figure 2016535058
    式中、ポリアミンは、膜活性ポリアミンPである、
    請求項13に記載の化合物。
  15. 以下の段階を含む、インテグリン陽性腫瘍細胞にRNAiトリガーをインビボで送達するための化合物を生成するために、膜活性ポリアミンを可逆的に修飾するための方法:
    (a)前記ポリアミン上の1つまたは複数のアミンを、次式によって表される構造をそれぞれ有する1つまたは複数の第1の化合物と反応させることにより、前記1つまたは複数のアミンを可逆的に修飾する段階:
    Figure 2016535058
    式中、Rは、前記アミンと反応してカルバマートを生成することができるアミン反応性カルボナート部分を含み、Rは、前記アミン反応性カルボナートよりもアミン反応性の低い第1の反応性基を含み、Rは、疎水性アミノ酸の側基であり、Rは、非荷電親水性アミノ酸の側鎖であり、ならびに
    (b)Rを、次式によって表される構造を有する第2の化合物と反応させる段階:
    Figure 2016535058
    式中、R14は、
    Figure 2016535058
    からなる群から選択され、
    Aは、前記R7の第1の反応性基と反応して共有結合を形成することができる第2の反応性基に連結した、4〜44のエトキシ単位を有するポリエチレングリコールを含む。
  16. が、4〜44のエトキシ単位を有するポリエチレングリコール基をさらに含む、請求項15に記載の方法。
  17. 前記ポリアミン上の1つまたは複数のアミンを、次式によって表される構造をそれぞれ有する1つまたは複数の化合物と反応させることにより、前記1つまたは複数のアミンを可逆的に修飾する段階をさらに含む、請求項15〜16のいずれか一項に記載の方法:
    PEG−A−アミドベンジル−カルボナート
    PEGは、ポリエチレングリコールを含み、Aは、疎水性アミノ酸であり、Aは、アミド結合を介してAに連結した非荷電親水性アミノ酸であり、該非荷電親水性アミノ酸は、中性pHで非荷電である。
  18. 前記ポリアミン上のアミンの数の80%以上が可逆的に修飾され、該修飾されたポリアミンが膜活性でない、請求項15〜17のいずれか一項に記載の方法。
  19. RNAiトリガー分子が、生理学的に不安定な結合を介して前記ポリアミンに共有結合される、請求項15〜18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記インテグリンがαβインテグリンである、請求項15〜19のいずれか一項に記載の方法。
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