JP2019521652A - 球状核酸のtlr9アゴニスト - Google Patents
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Abstract
本発明の側面は、リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるCpGオリゴヌクレオチドをもつオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸(SNA)の組成物に関する。本発明はまた、対象を処置する方法にも、および本明細書に記載の組成物を使用して対象におけるサイトカインの発現を誘発する方法にも関する。
Description
関連出願
本出願は、2016年5月6日に出願された米国仮出願シリアル番号62/333,074の35 U.S.C.§119(e)下での優先権を主張するものであり、本明細書中にその全内容は、参照によって組み込まれる。
本出願は、2016年5月6日に出願された米国仮出願シリアル番号62/333,074の35 U.S.C.§119(e)下での優先権を主張するものであり、本明細書中にその全内容は、参照によって組み込まれる。
発明の背景
トール様受容体(TLR)9は、エンドソームの受容体であって、DNA中の非メチル化CGモチーフ(CpG)を認識し、Th1型免疫応答を刺激する。先に同定された合成オリゴヌクレオチドのTLR9アゴニストは、直鎖または分枝オリゴヌクレオチドである。直鎖オリゴヌクレオチドのTLR9アゴニストは、配列特性および生物的効果の組み合わせに基づいて、大きく3つのクラスに分けられる。AクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、ホスホジエステル(PO)骨格とともに中心に自己相補的な領域、およびホスホロチオアート(PS)連結とともに5’および3’末端の反復≧3個のGを有し、高レベルのIFNα生成を刺激するが、NF−κBの低活性化を刺激する。BクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、PS骨格、最小限の自己相補性を有し、低レベルのIFNαを刺激するが、NF−κBの高活性化を刺激する。CクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、PS骨格および高い自己相補性を有し、中程度のレベルのIFNαおよびNF−κBを誘発する。直鎖オリゴヌクレオチドのTLR9アゴニストは、TLR9の活性化のために、配列のモチーフおよび長さの厳密な要件を有し、典型的には、BおよびCクラスのオリゴヌクレオチドのために24ヌクレオチド長を、およびヒトTLR9の最適な活性化のために5’TCGを要求する。
トール様受容体(TLR)9は、エンドソームの受容体であって、DNA中の非メチル化CGモチーフ(CpG)を認識し、Th1型免疫応答を刺激する。先に同定された合成オリゴヌクレオチドのTLR9アゴニストは、直鎖または分枝オリゴヌクレオチドである。直鎖オリゴヌクレオチドのTLR9アゴニストは、配列特性および生物的効果の組み合わせに基づいて、大きく3つのクラスに分けられる。AクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、ホスホジエステル(PO)骨格とともに中心に自己相補的な領域、およびホスホロチオアート(PS)連結とともに5’および3’末端の反復≧3個のGを有し、高レベルのIFNα生成を刺激するが、NF−κBの低活性化を刺激する。BクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、PS骨格、最小限の自己相補性を有し、低レベルのIFNαを刺激するが、NF−κBの高活性化を刺激する。CクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、PS骨格および高い自己相補性を有し、中程度のレベルのIFNαおよびNF−κBを誘発する。直鎖オリゴヌクレオチドのTLR9アゴニストは、TLR9の活性化のために、配列のモチーフおよび長さの厳密な要件を有し、典型的には、BおよびCクラスのオリゴヌクレオチドのために24ヌクレオチド長を、およびヒトTLR9の最適な活性化のために5’TCGを要求する。
いくつかの側面において、本発明は、リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるBクラスのCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体を包含する球状核酸(spherical nucleic acid)(SNA)であり、ここでBクラスのCpGオリゴヌクレオチドは、4〜16ヌクレオチド長であるか、および/または5’TCGモチーフを有さない。
一態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、8〜14ヌクレオチド長である。別の態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、5’TCGモチーフを有さない。
いくつかの態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、リポソームまたはリポプレックスへアンカー基を通して付着している。一態様において、アンカー基は、脂質アンカー基である。別の態様において、アンカー基は、コレステロールである。別の態様において、アンカー基は、トコフェロールであるが、これは、アルファ−トコフェロール、ベータ−トコフェロール、ガンマ−トコフェロールまたはデルタ−トコフェロールであってもよい。別の態様において、アンカー基は、ステロール、パルミトイル、ジパルミトイル、ステアリル、ジステアリル、C16アルキル鎖、胆汁酸、コール酸、タウロコール酸、デオキシコレート、オレイルリトコール酸、オレオイルコレン酸、糖脂質、リン脂質、スフィンゴ脂質、ステロイドなどのイソプレノイド、ビタミンEなどのビタミン、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、トリグリセリドなどの脂肪酸エステル、ピレン、ポルフィリン、テキサフィリン、アダマンタン、アクリジン、ビオチン、クマリン、フルオレセイン、ローダミン、テキサスレッド、ジオキシゲニン、ジメトキシトリチル、t−ブチルジメチルシリル、t−ブチルジフェニルシリル、シアニン色素(例として、Cy3またはCy5)、Hoechst33258色素、ソラレン、およびイブプロフェンまたは他の親油性部分から選択されることがある。
他の態様において、オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドは、外側へ放射状に配向されている。いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドシェルは、1SNAにつき5〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する。さらなる態様において、オリゴヌクレオチドシェルは、1SNAにつき500〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する。
いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドは、少なくとも1つのヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有する。他の態様において、オリゴヌクレオチドは、ヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有さない。別の態様において、オリゴヌクレオチドは、すべてのヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有する。別の態様において、オリゴヌクレオチドは、少なくとも1つのヌクレオシド間に立体性に富んだホスホロチオアート連結を有する。別の態様において、オリゴヌクレオチドは、すべてのヌクレオシド間に立体性に富んだホスホロチオアート連結を有する。立体性に富んだホスホロチオアート連結は、RpジアステレオマーまたはSpジアステレオマーであってもよい。
いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドは、10〜12ヌクレオチドの長さを有する。
別の態様において、オリゴヌクレオチドの少なくとも25パーセントは、SNAの外側表面にさらされる5’末端を有する。他の態様において、オリゴヌクレオチドシェルのすべてのオリゴヌクレオチドは、SNAの外側表面にさらされる5’末端を有する。いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドのうち少なくとも25%は、SNAの外側表面にさらされる3’末端を有する。
他の側面において、本発明は、リポソームまたはリポプレックスの外側に位置したCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有するリポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸(SNA)を包含する組成物であって、ある同等の物質量において同じ配列の直鎖CpGオリゴヌクレオチドよりも著しく多量のサイトカインの生成を刺激する前述の組成物である。
他の側面において、本発明は、リポソームまたはリポプレクスの外側に位置した非伝統的なCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有するリポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸を含有する組成物である。
いくつかの態様において、サイトカインはIL−6である。別の一態様において、サイトカインはIL−12である。別の一態様において、サイトカインは、インターフェロン−アルファ(IFN−α)、インターフェロン−ガンマ(IFN−γ)、インターロイキン−8(IL8)、IL18、腫瘍壊死因子(TNF)、および一部のTh1型またはTh2型免疫反応として発現されることが知られている他のサイトカインの1種以上であってもよい。
一態様において、サイトカイン生成はin vitroである。別の態様において、サイトカイン生成はin vivoである。
いくつかの態様において、CpGオリゴヌクレオチドはBクラスCpGオリゴヌクレオチドである。該CpGオリゴヌクレオチドは、別の態様において、CクラスCpGオリゴヌクレオチドである。他の態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、AクラスCpGオリゴヌクレオチドである。さらなる態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、AクラスCpGオリゴヌクレオチドと、BクラスCpGオリゴヌクレオチドと、CクラスCpGオリゴヌクレオチドとの混合物である。
一態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、4〜16ヌクレオチドの長さがある。いくつかの態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、5’TCGモチーフを有さない。
別の態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、外側へ放射状に配向されている。いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドシェルは、1SNAにつき5〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する。他の態様において、オリゴヌクレオチドシェルは、1SNAにつき100〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する。別の態様において、オリゴヌクレオチドシェルは、1SNAにつき500〜1,000オリゴヌクレオチドの密度が有する。
いくつかの態様において、CpGオリゴヌクレオチドは少なくとも1つのヌクレオシド間のホスホロチオアート連結を有する。別の態様において、CpGオリゴヌクレオチドはヌクレオシド間のホスホロチオアート連結を有さない。他の態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、すべてのヌクレオシド間においてホスホロチオアート連結を有する。
他の一態様において、CpGオリゴヌクレオチドは10から16ヌクレオチドの長さを有する。
さらなる態様において、少なくとも25パーセントのCpGオリゴヌクレオチドがSNAの外側にさらした5’末端を有する。いくつかの態様において、少なくとも25パーセントのCpGオリゴヌクレオチドがSNAの外側の表面にさらした3’末端を有する。
本開示の別の側面は、リポソームまたはリポプレックスの外側に位置するAクラスCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有するリポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸(SNA)を含む組成物を包含する。
他の側面において、本発明は、対象においてサイトカインの発現を誘導するための方法を包含し、すなわち、対象にIL−6またはIL−12の発現を誘導するために有効量のリポソームまたはリポプレックスの外側に位置するCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有するリポソームまたはリポプレックス複合体の球状核酸(SNA)を含む組成物を投与することを含む。いくつかの態様において、該SNAとはあるSNAまたは上に記載された組成物である。
本発明は、別の側面において、以下を含む対象を処置するための方法:リポソームまたはリポプレックスの外部に位置付けられるCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有するリポソームまたはリポプレックス複合体の球状核酸(SNA)を含む組成物の、対象を処置するために有効量を、対象へ投与すること、を包含する。いくつかの態様において、前記SNAは、上記のSNAまたは組成物である。一態様において、対象はがんを有する。別の態様において、対象は感染症を有する。他の態様において、対象はアレルギー疾患または免疫疾患を有する。
本発明の限定の各々は、本発明の様々な態様を網羅できる。したがって、いずれか1つの要素または要素の組み合わせを伴う本発明の限定の各々は、本発明の各側面に包含され得ると予想される。本発明は、その適用を以下の記述または図解された図面により発表される、構造の詳細および成分の配合に限定されない。本発明は、他の態様であることおよび実践されること、または様々なやり方で実施されるということが可能である。
図面の簡単な記載
添付の図面は比率に合わせて描かれることを意図されていない。図面において、様々な図において図解されるそれぞれ同一またはほぼ同一の構成物は数などで表される。明確さのために、必ずしもすべての構成物がすべての図面においてラベル付けされていないことがある。図面において:
添付の図面は比率に合わせて描かれることを意図されていない。図面において、様々な図において図解されるそれぞれ同一またはほぼ同一の構成物は数などで表される。明確さのために、必ずしもすべての構成物がすべての図面においてラベル付けされていないことがある。図面において:
詳細な記載
CpGオリゴヌクレオチドが免疫賦活性であることが見出されたものの、in vivoでの治療学的な利点を有する特異的なオリゴヌクレオチドは、好適な長さ、および特異的な構造を有する、比較的に狭い範囲のオリゴヌクレオチドに限定された。CpGオリゴヌクレオチドは、より低いin vitroでの活性を有し典型的に治療学的に意味のあるin vivoでの免疫反応を産生するために、十分な活性を有さない。それらの至適以下のCpGオリゴヌクレオチドは典型的に24ヌクレオチドの長さより短く、5’TCGなどの決定的なモチーフを包含しない。本発明に従って、至適以下のCpGオリゴヌクレオチドが球状核酸(SNA)として組み立てられた場合、in vivoでの治療学的な免疫を生成することができることが発見された。
CpGオリゴヌクレオチドが免疫賦活性であることが見出されたものの、in vivoでの治療学的な利点を有する特異的なオリゴヌクレオチドは、好適な長さ、および特異的な構造を有する、比較的に狭い範囲のオリゴヌクレオチドに限定された。CpGオリゴヌクレオチドは、より低いin vitroでの活性を有し典型的に治療学的に意味のあるin vivoでの免疫反応を産生するために、十分な活性を有さない。それらの至適以下のCpGオリゴヌクレオチドは典型的に24ヌクレオチドの長さより短く、5’TCGなどの決定的なモチーフを包含しない。本発明に従って、至適以下のCpGオリゴヌクレオチドが球状核酸(SNA)として組み立てられた場合、in vivoでの治療学的な免疫を生成することができることが発見された。
球状核酸は、高密度に充填された、放射状に配向している核酸からなる。この構築はそれらに独自の性質を与え、スカベンジャー受容体に媒体されるSNAの細胞的な吸収を可能にする。細胞的なSNAの吸収は速く、効果的で、エンドソームへの集積を導く。SNAにおいて組み立てられたCpGオリゴヌクレオチドが、より良い細胞的吸収を有し、より多量のSNA−オリゴヌクレオチドが、オリゴヌクレオチド単独に比べて細胞の中に取り込まれるということが、発見された。
本発明のSNAはCpGオリゴヌクレオチドを包含する。いくつかの態様において、それらのCpGオリゴヌクレオチドは、至適以下または非伝統的CpGオリゴヌクレオチドである。「非伝統的」CpGオリゴヌクレオチドは、in vitroでの免疫賦活性がin vivoで治療学的な利点を持つほどの十分な免疫反応を生成しない、メチル化されていないCpGモチーフを含有するオリゴヌクレオチドである。いくつかの態様において、非伝統的CpGオリゴヌクレオチドが24ヌクレオチドより短い長さを有する。他の態様において、非伝統的CpGオリゴヌクレオチドは、伝統的なAクラス、Bクラス、CクラスCpGオリゴヌクレオチドから、構造上の特徴の欠損を1つ以上有する。
CpGオリゴヌクレオチドが、いくつかの態様において、24ヌクレオチドの長さの知られている治療学的なオリゴヌクレオチドより短い。オリゴヌクレオチドは、好ましくは4から20ヌクレオチドの範囲の長さである。好ましくは、オリゴヌクレオチドは、6から16の間の範囲内であり、およびいくつかの態様において、8から12の間、8から10、10から12、6から12、4から14、または6から10ヌクレオチドのサイズである。
CpGオリゴヌクレオチドは、例えばAクラス、Bクラス、およびCクラス免疫賦活性のCpGオリゴヌクレオチドを包含する。本明細書で使用されるように、「免疫賦活性のCpG核酸」、または「免疫賦活性のCpGオリゴヌクレオチド」という用語は、CpGを含有するいかなるオリゴヌクレオチドで免疫細胞を活性化する能力のあるものを指す。少なくとも、CpGジヌクレオチドのCは、典型的に非メチル化である。免疫賦活性のCpGオリゴヌクレオチドは数々の、発行された特許および出版された特許出願において記述され、本明細書に参照として組み込まれた米国特許番号6,194,388;6,207,646;6,218,371;6,239,116;6,339,068;6,406,705;および6,429,19を含有する。
ある態様において、免疫賦活性のオリゴヌクレオチドは、修飾された骨格、例えばホスホロチオアート(PS)骨格を有する。他の態様において、免疫賦活性のオリゴヌクレオチドは、ホスホジエステル(PO)骨格を有する。しかし、他の態様において、免疫賦活性のオリゴヌクレオチドは、混合のPOおよびPS骨格を有する。
CpGオリゴヌクレオチドは、Aクラスオリゴヌクレオチド、Bクラスオリゴヌクレオチド、またはCクラスのCpGオリゴヌクレオチドであることがある。「Aクラス」CpG免疫賦活性の核酸は、出版されたPCT出願、WO01/22990に記述されている。それらの核酸は、B細胞の活性化に最小の効果を有すものの、高度のインターフェロンαを誘発する能力によって特徴づけられる。AクラスCpG免疫賦活性の核酸はYamamotoおよび同僚により記述された六量体の回文構造、GACGTC、AGCGCT、またはAACGTTを含有することがある。Yamamoto S et al. J Immunol 148:4072-6 (1992)。伝統的なAクラスオリゴヌクレオチドはポリGリッチ5’および3’末端を有し、および回文構造の中心領域を有する。典型的に、5’および3’末端におけるヌクレオチドは、安定化されたヌクレオチド間連結、および中心の回文構造の領域のホスホジエステル連結(キメラ型の)を有する。非伝統的なAクラスオリゴヌクレオチドは1つ以上のポリG末端および回文構造の中心を欠落する。代わりに、非伝統的なAクラスオリゴヌクレオチドはすべてホスホロチオアートまたはすべてホスホジエステルのヌクレオチド間連結を有することがある。
BクラスCpG免疫賦活性核酸は、人間のB細胞を強く活性化するが、しかしさらなる修飾なしでは、インターフェロンを誘発することには最小の効果を有する。伝統的に、Bクラスオリゴヌクレオチドは、5’TCN1TX1X2CGX3X43’(配列番号77)の配列を包含し、X1はGまたはA;X2はT、GまたはA;X3はTまたはC、およびX4は、TまたはC;およびNはいかなるヌクレオチド、およびN1とN2は約0〜25Nの核酸配列である。典型的に完全ホスホロチアート化され、および、特定の好ましい塩基の状況の中で非メチル化されたCpGジヌクレオチドを含有するBクラスCpGオリゴヌクレオチドは、B細胞および形質細胞様の樹状細胞を活性化することに強力であるが、しかしIFN−αおよびNK細胞の活性化を誘発することは比較的弱い。例としては、米国特許番号6,194,388;6,207,646;6,214,806;6,218,371;6,239,116;および6,339,068を参照。
一態様において、非伝統的BクラスCpGオリゴヌクレオチドは、少なくとも、式によって表され、
5’ X1X2CGX3X4 3’
式中、X1、X2、X3、およびX4はヌクレオチドである。一態様において、X2はアデニン、グアニン、またはチアミンである。別の態様において、X3はサイトシン、アデニン、またはチアミンである。いくつかの態様において、非伝統的BクラスCpGオリゴヌクレオチドは、5’TCGを欠落する。
5’ X1X2CGX3X4 3’
式中、X1、X2、X3、およびX4はヌクレオチドである。一態様において、X2はアデニン、グアニン、またはチアミンである。別の態様において、X3はサイトシン、アデニン、またはチアミンである。いくつかの態様において、非伝統的BクラスCpGオリゴヌクレオチドは、5’TCGを欠落する。
別の態様において、本発明は少なくとも公式により表された単離されたBクラスCpGオリゴヌクレオチドを提供し、
5’ N1X1X2CGX3X4N2 3’(配列番号78)
式中、X1、X2、X3およびX4はヌクレオチド、Nはいかなるヌクレオチドであり、およびN1とN2は、各々約0〜25Nから構成される核酸配列である。一態様において、X1X2は、GpT、GpG、GpA、ApA、ApT、ApG、CpT、CpA、CpG、TpA、TpT、およびTpGからなる群から選択されるジヌクレオチドであり;およびX3X4は、TpT、ApT、TpG、ApG、CpG、TpC、ApC、CpC、TpA、ApA、および CpAからなる群から選択されるジヌクレオチドである。好ましくは、X1X2はGpAまたはGpTおよびX3X4はTpTである。他の態様において、X1またはX2が、または両方がプリンでありおよびX3またはX4が、または両方がピリミジンまたは、X1X2がGpA、およびX3またはX4または情報がピリミジンである。別の好ましい態様において、X1X2は、TpA、ApA、ApC、ApG、およびGpGからなる群から選択されるジヌクレオチドである。しかし別の態様において、X3X4は、TpT、TpA、TpG、ApA、ApG、GpAおよびCpAからなる群から選択されるジヌクレオチドである。X1X2は、別の態様において、TpT、TpG、ApT、GpC、CpC、CpT、TpC、GpTおよびCpGからなる群から選択されるジヌクレオチドであり、X3はAおよびTからなる群から選択されるヌクレオチドであり、X4はヌクレオチドである。しかしX1X2は、TpC、GpT、またはCpGであり、X3X4は、TpC、ApTまたはApCではない。いくつかの態様において、非伝統的なBクラスCpGオリゴヌクレオチドは5’TCGを欠落する。
5’ N1X1X2CGX3X4N2 3’(配列番号78)
式中、X1、X2、X3およびX4はヌクレオチド、Nはいかなるヌクレオチドであり、およびN1とN2は、各々約0〜25Nから構成される核酸配列である。一態様において、X1X2は、GpT、GpG、GpA、ApA、ApT、ApG、CpT、CpA、CpG、TpA、TpT、およびTpGからなる群から選択されるジヌクレオチドであり;およびX3X4は、TpT、ApT、TpG、ApG、CpG、TpC、ApC、CpC、TpA、ApA、および CpAからなる群から選択されるジヌクレオチドである。好ましくは、X1X2はGpAまたはGpTおよびX3X4はTpTである。他の態様において、X1またはX2が、または両方がプリンでありおよびX3またはX4が、または両方がピリミジンまたは、X1X2がGpA、およびX3またはX4または情報がピリミジンである。別の好ましい態様において、X1X2は、TpA、ApA、ApC、ApG、およびGpGからなる群から選択されるジヌクレオチドである。しかし別の態様において、X3X4は、TpT、TpA、TpG、ApA、ApG、GpAおよびCpAからなる群から選択されるジヌクレオチドである。X1X2は、別の態様において、TpT、TpG、ApT、GpC、CpC、CpT、TpC、GpTおよびCpGからなる群から選択されるジヌクレオチドであり、X3はAおよびTからなる群から選択されるヌクレオチドであり、X4はヌクレオチドである。しかしX1X2は、TpC、GpT、またはCpGであり、X3X4は、TpC、ApTまたはApCではない。いくつかの態様において、非伝統的なBクラスCpGオリゴヌクレオチドは5’TCGを欠落する。
別の好ましい態様において、CpGオリゴヌクレオチドは、5’TCN1TX1X2CGX3X43’(SEQID番号:77)という配列を有し、長さは24ヌクレオチドの長さ未満である。本発明のCpGオリゴヌクレオチドは、いくつかの態様において、GpT、GpG、GpAおよびApAからなる群から選択されるX1X2、およびTpT、CpTおよびTpCからなる群から選択されるX3X4を包含する。
いくつかの態様において、1つ以上のBクラスCpGオリゴヌクレオチドは、2〜20、5〜20、10〜20、15〜20、2〜20、5〜30、10〜30、15〜30、20〜30、25〜30、2〜40、5〜40、10〜40、15〜40、20〜40、25〜40、30〜40、35〜40、2〜50、5〜50、10〜50、15〜50、20〜50、25〜50、30〜50、35〜50、2〜100、5〜100、10〜100、15〜100、20〜100、25〜100、30〜100、35〜100ヌクレオチドの長さがある。いくつかの態様において、1つ以上のBクラスCpGオリゴヌクレオチドはは4〜16ヌクレオチドの長さがある。
Cクラス免疫賦活性の核酸は、少なくとも2つの明白なモチーフを含有し、および独特のおよび望ましい免疫システムの細胞への刺激効果を有する。それらODNのうちいくつかは、伝統的な「刺激」、CpG配列および「GCリッチ」、または「B細胞中和化」モチーフを有する。それらの組み合わせモチーフの核酸は、免疫刺激効果を有する。ここにおける免疫刺激効果は、伝統的な「クラスB」CpGODNに関連されるB細胞の活性化と樹状細胞(DC)の活性化の強い誘導者としての効果と、AクラスCpGODNに関連されるIFN−αおよびナチュラルキラー細胞の活性化の強い誘導者であるもののB細胞およびDCの活性化の比較的乏しい誘導者としての効果の間のどこかに当たる。Krieg AM et al. (1995) Nature 374:546-9;Ballas ZK et al. (1996) J Immunol 157:1840-5;Yamamoto S et al. (1992) J Immunol 148:4072-6を参照。好ましいクラスB CpG ODNは頻繁にホスホロチオアート骨格を有し、好ましいクラスA CpG ODNは、混合またはキメラ型骨格を有し、組み合わせモチーフの免疫刺激核酸のCクラスは安定化された、例えばホスホロチオアート、キメラ型、またはホスホジエステル骨格を有し、いくつかの好ましい態様において、それらはセミソフトな骨格、例としては、CとGヌクレオチドとの間にホスホジエステルのヌクレオチド間連結、およびホスホロチオアート連結を有する、他のヌクレオチド間連結を有することがある。
刺激ドメインまたはモチーフは式:5’X1DCGHX23’によって定義される。DはC以外のヌクレオチドである。Cはサイトシンである。Gはグアニンである。HはG以外のヌクレオチドである。
X1およびX2はいかなる核酸配列で0から10ヌクレオチドの長さである。X1はCGを包含し、その場合好ましくは、TがCGのすぐ直前にある。いくつかの態様において、DCGはTCGである。X1は好ましくは0から6ヌクレオチドの長さである。いくつかの態様において、X2はいかなるポリGまたはポリAモチーフをも含有しない。他の態様において、免疫賦活性の核酸は5’末端または3’末端にポリT配列を有する。本明細書で使われるとき「ポリA」または「ポリT」は、3つ以上の連続するそれぞれのA’sまたはT’sの一続きを指すことになっており、例としては5’AAAA3’または5’TTTT3’である。
本明細書で使われるとき、「ポリG末端」とは一続きの3つ以上の連続するG’s例としては、核酸の5’末端または3’末端で生じる5’GGG3’を指すことになっている。本明細書で使われるとき、「ポリG核酸」とは、公式5’X1X2GGGX3X43’を有する核酸を指すことになっており、式中、X1、X2、X3およびX4はヌクレオチドであり、および好ましくは少なくとも1つのX3およびX4はGである。
この式に準ずるもので、B細胞刺激ドメインのためのいくつかの好ましいデザインは、TTTTTCG、TCG、TTCG、TTTCG、TTTTCG、TCGT、TTCGT、TTTCGT、TCGTCGTを含む。
核酸の2番目のモチーフは、PまたはNのいずれかで指され、およびすぐX1の5’側、すぐX2の3’側に位置される。
NはB細胞を中和する配列で、CGGトリヌクレオチドで始まりおよび少なくとも10ヌクレオチドの長さである。B細胞を中和するモチーフは少なくとも1つのCpG配列を包含し、そのなかでCGはCに先行され、またはGによって後続され、(Krieg AM et al. (1998) Proc Natl Acad Sci USA 95:12631-12636)または、CGを含有するDNA配列であり、その中でCGのCはメチル化されている。本明細書で使われるとき、「CpG」は、5’サイトシン(C)と指されることになっており、3’グアニン(G)によって後続され、およびリン酸結合によって連結される。少なくとも5’CG3’のCは非メチル化されてなければならない。中和するモチーフは、ある程度の免疫賦活性能力を有し、それ以外において存在するときは、非刺激モチーフであるが、しかし、他の免疫賦活性のモチーフという文脈で存在するとき、他のモチーフの免疫賦活性の潜在性を減少させるように作用する。
Pは、少なくとも10ヌクレオチドの長さを含有するGCリッチの回文構造である。本明細書で使われるとき、「回文構造」および同等に「回文構造の配列」は、逆にされたリピート、言い換えれば例えばABCDEE’D’C’B’A’の配列で、AとA’、BとB’等が、通常のワトソン・クリック塩基対を形成する能力のある塩基である。Pもまた断続性の回文構造であることがあり、言い換えれば、ABCDENNNNE’D’C’B’A’のような配列で、AとA’、BとB’等が、通常のワトソン・クリック塩基対を形成する能力がある塩基であり、およびNはいかなる塩基でもある。
本明細書に使用されるとき、「GCリッチな回文構造」は、少なくとも3分の2がG’sとC’sである塩基組成物を有する回文構造のことを指すことになっている。いくつかの態様において、GCリッチなドメインは好ましくは「B細胞刺激ドメイン」の3’側にある。10塩基の長さのGCリッチな回文構造の場合において、回文構造、それゆえ少なくとも8つG’sおよびC’sを含有する。12塩基の長さのGCリッチな回文構造、回文構造もまた少なくとも8つG’sおよびC’sを含有する。14塩基の長さのGCリッチな回文構造における場合において、少なくとも回文構造の10塩基はG’sおよびC’sである。いくつかの態様において、CGリッチな回文構造は専らG’sおよびC’sから作り上げられる。
ある態様において、CGリッチな回文構造は、少なくとも、81%がG’sおよびC’sの塩基組成物を有する。そのような10塩基の長さのCGリッチな回文構造場合において、回文構造はそれ故、専らG’sおよびC’sによって作られる。そのような12塩基の長さのCGリッチな回文構造の場合において、回文構造の少なくとも10の塩基が(83%)がG’sおよびC’sであることが好まれる。いくつかの好ましい態様において、12の塩基の長さがあるGCリッチの回文構造は、専らG’sおよびC’sによって作られる。14塩基の長さのGCリッチな回文構造における場合は、回文構造の少なくとも12塩基(86%)は、G’sおよびC’sである。いくつかの好ましい態様において、14塩基の長さのGCリッチな回文構造は、専らG’sとC’sにより作られる。GCリッチな回文構造のC’sは非メチル化されるか、またはメチル化されることが可能である。
一般に、このドメインは少なくとも3つのCおよびGを、さらに好ましくは各々を4ずつ、および最も好ましくは各々を5つ以上有する。このドメインにおけるCとGの数は、同一であることは必要ない。CおよびGが自己相補二重鎖、または例えばCCGCGCGGのような回文構造を形成することができるように配置されていることが好まれる。これはAまたはTによる断続性であり、しかし自己相補は例えばモチーフCGACGTTCGTCG(配列番号79)またはCGGCGCCGTGCCG(配列番号80)の中に少なくとも部分的に保存されることが好まれる。自己相補が保存されないときは、非相補の塩基対はTGであることが好ましい。好ましい態様において、回文構造の部分ではない塩基であり、3つより多く連続するものはなく、好ましくは2つ以下および最も好ましくはたった1つである。いくつかの態様において、GCリッチな回文構造は、少なくとも1つのCGGトリマー、少なくとも1つのCCGトリマー、または少なくとも1つのCGCGテトラマーを包含する。
いくつかの態様において、非伝統的なCクラスCpGオリゴヌクレオチドは、ヌクレオチド配列や好まれた長さまたは骨格の修飾を包含する、伝統的Cクラスオリゴヌクレオチドの、上の特徴のいかなる1つ以上をも欠落している。
球状核酸(SNA)は、はっきり定義された高分子のクラスであり、核酸を放射状にナノ粒子コア、言い換えれば無機金属コア、の周りに組織化することにより形成される(Mirkin CA,et.al.(1996) A DNA-based method for rationally assembling nanoparticles into macroscopic materials. Nature 382(6592):607-609.)。それらの構造は、補助の運搬媒体、またはクラスAスカベンジャー受容体(SR−A)および脂質ラフトを関与することによるトランスフェクション試薬を必要としない状態で、細胞へ入る能力を見せる(Rosi NL, et. al. (2006) Oligonucleotide-modified gold nanoparticles for intracellular gene regulation. Science 312: 1027-1031; Patel PC, et al. (2010))。スカベンジャー受容体は、機能化された金ナノ粒子の多価のオリゴヌクレオチドの細胞的な吸収を媒体する。Bioconjugate chemistry 21(12):2250-2256.)。細胞内に入ると直ちに、伝統的なSNAの核酸成分がヌクレアーゼ解重合に抵抗し、より長い細胞内的生存期間に至る。さらにまた、SNAはそれらの多機能の化学構造により、それらの標的を多価的な傾向で接着する能力を有する(Choi CH, et. al. (2013) Mechanism for the endocytosis of spherical nucleic acid nanoparticle conjugates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110(19):7625-7630; Wu XA, et. al. (2014) Intracellular fate of spherical nucleic acid nanoparticle conjugates. Journal of the American Chemical Society 136(21):7726-7733)。
本明細書では、SNA脂質を基にした運搬システムとして組み立てられるCpGオリゴヌクレオチドは、高められた治療学的な性質を有することが発見された。CpGオリゴヌクレオチドSNAは、脂質ナノ粒子を高密度に充填されたCpGオリゴヌクレオチドシェルに合体させる本発明に従って進行された。それらの独特の分子は、いかなる型の治療学的または診断学的試薬を、細胞におよびとりわけ細胞に効率の良い仕方で、効率よく運搬するために使用されることができ、治療学的な反応を高めるという結果となる。選択の治療薬剤がそれらの中に取り入れられたリポソームまたはリポプレックス脂質抱合型の核酸を外側の表面の中に挿入することにより、SNAの中へ機能化されることができる。結果として生じるSNAは脂質および外側へ放射状に配向した核酸分子を含有する。上述のSNAが充填された分子は、スカベンジャー受容体が媒体するエンドサイトーシスを介して細胞の中へ取り込まれるだろうし、それは他のSNAの特徴である効率の良くおよび速いエンドソームへの集積という結果になる。リポソーム/リポプレックスをSNAとして機能化することは吸収のルートを変化する。リポソーム/リポプレックスをSNAとして機能化することは効率、力学、またはエンドソームでのリポソーム/リポプレックスの集積を増加させる。リポソーム/リポプレックスの表面をSNAの中に機能化することにより、細胞的な運搬のルートはスカベンジャー受容体によって方向づけられ、in vitroおよびin vivoでのエンドソームでの吸収を高める。
本発明のナノ構造は典型的には、CpGオリゴヌクレオチドをコアから放射状に外側へ向くように並べることによって形成されたオリゴヌクレオチドのシェルを有する相互転換可能なナノ粒子コアから構成される。いくつかの側面において、ナノ粒子コアは、脂質ナノ粒子であることがある。代わりにナノ粒子コアはニオソームから成り立っていることがある。オリゴヌクレオチドの、5’または3’末端のいずれかに結着された疎水性(例としては脂質)アンカー基は、オリゴヌクレオチドが5’または3’末端をコアから外側に面するように配置されるかどうかに依存し、好ましくは脂質ナノ粒子の中のオリゴヌクレオチドを包理するために使われる。アンカーは脂質ナノ粒子中への挿入を駆動し、およびオリゴヌクレオチドを脂質へ結着するように作用する。
ニオソームは、二重層内に向けられる非イオン化界面活性物質から形成された媒体である。ニオソームは一般的に賦形剤として足されているコレステロールを有するが、他の脂質ベースのおよび非脂質ベースの組成物もまた包含することができる。ニオソームの調整のための方法は当該技術分野において知られている。いくつかの態様において、ポリエチレングリコール(PEG)は、ニオソームの調整の間または後に含有されるニオソーム媒体は構造的におよび機能的にリポソームと相似するが、脂質というよりは、非イオン化界面活性物質を主要な組成物として基づく。一般的な非イオン化界面活性物質で使用されるものはソルビタン(spans)またはポリソルベート(tween)を含有する。しかし、広く多様な非イオン化界面活性物質がニオソームの調整に使用されることができる。
脂質ナノ粒子は、当該技術分野における者にリポソームまたはリポプレックスを生成すると知られる、広く多様な脂質から作成されることができる。リポソームは少なくとも1つの内部区画を取り囲む脂質二重膜構造から成り立つ。リポソームは膜のタイプ、および大きさに従って特徴づけられることがある。小ユニラメラー媒体(SUVs)は単一の膜で、および典型的に直径0.02と0.05pmの間にわたるものを有し、大ユニラメラー媒体(LUVS)は典型的に0.05pmより大きい。オリゴラメラー大媒体および、複数ラメラー媒体は数枚の通常的に同心性の膜層を有し、および典型的に0.1pmより大きい。数枚の非同心性膜を持つリポソームは、言いかえれば、大きな媒体に含有される数個のより小さな媒体は、多胞体の媒体と定義付けられる。
本発明のナノ構造は、コアを含有することがある。コアは、凹窩コアであることがあり、少なくともシェルの材料の中心領域にいくらかの空間を有することがある。凹窩コアはリポソームのコアも含有する。
本明細書で使われるとき、脂質二重層を形成する脂質またはリン酸脂質の構成物により形成されるリポソームのコアは中央に位置されるコア区画を指す。脂質二重層は2つの層の脂質分子から成り立っている。各々の層における脂質分子は、実質的に隣接する脂質二重層に平行に向けられ、および、それらの分子の水性の領域にさらされる極性末端、およびお互いに隣接する無極性末端を有する2つの層を形成する二重層を有する。リポソームのコアの中央の水性の領域は空であることもあれば、完全にまたは部分的に水、水性の乳化液、オリゴヌクレオチド、または他の治療学的または診断的な薬剤によって満たされることもある。
リポプレックスは、特異的に核酸を脂質核酸複合体に取り入れる、脂質ナノ粒子の1つのタイプである。リポプレックスは、核酸脂質粒子とも言及されるが、典型的に陽イオン性の脂質または非陽イオン性の脂質および選択的なステロールおよび/または、粒子の凝縮を阻止する脂質(例としては、PEG脂質抱合体)を含有する。いくつかの例において、リポプレックスは陽イオン性脂質、非陽イオン性脂質、ステロールおよび脂質を含有する。
他の脂質が、多様な目的のために脂質ナノ粒子に包含されることがあり、例えば脂質の酸化を阻止するため、または脂質ナノ粒子表面のリガンドと結着するためである。両親性、中性、陽イオン性、および陰イオン性脂質を含有するいかなるメンバーの脂質もが存在することがある。そのような脂質は、単独でまたは組み合わせで使用されることができる。脂質ナノ粒子において、存在することのある追加の成分は、ポリアミドオリゴマー、ペプチド、タンパク質、洗浄剤、脂質由来成分、二重層を安定化する成分で例えばホスファチジルエタノールアミンと共役するPEG、およびセラミドに抱合されるPEGである。 脂質ナノ粒子は、1つ以上の第2アミノ脂質または陽イオン性脂質、陽イオン性脂質、中性脂質、ステロール、および形成の間の脂質粒子の凝集を減少させるために選ばれた脂質をも包含することがあり、それは粒子の形成の間に電荷により誘発される凝集を阻止する、粒子の立体的安定化の結果によることがある。本明細書で使われるとき、用語「アミノ脂質」は、生理的pHにおいて陽イオン性の脂質を形成するようにプロトン化されることがある1つまたは2つの脂肪酸または脂肪アリキル鎖、およびアミノ頭部(アルキルアミノまたはジアリキルアミノ群を包含する)を有するような脂質を包含することが意味される。
脂質ナノ粒子またはニオソームは、平均直径で約10nmから約150nm、さらに典型的には約60nmから約130nm、さらに典型的には約70nmから約110nm、最も典型的には約70nmから約90nmを有することがある。ある態様において、脂肪ナノ粒子またはニオソームの直径は、平均直径で1nmから約250nmであり、平均直径で約1nmから約240nm、平均直径で約1nmから約230nm、平均直径で約1nmから約220nm、平均直径で約1nmから約210nm、平均直径で約1nmから約200nm、平均直径で約1nmから約190nm、平均直径で約1nmから約180nm、平均直径で約1nmから約170nm、平均直径で約1nmから約160nm、平均直径で約1nmから約150nm、平均直径で約1nmから約140nm、平均直径で約1nmから約130nm、平均直径で約1nmから約120nm、平均直径で約1nmから約110nm、平均直径で約1nmから約100nm、平均直径で約1nmから約90nm、平均直径で約1nmから約80nm、平均直径で約1nmから約70nm、平均直径で約1nmから約60nm、平均直径で約1nmから約50nm、平均直径で約1nmから約40nm、平均直径で約1nmから約30nm、または平均直径で約1nmから約20nm、または平均直径で約1nmから約10nmである。
オリゴヌクレオチドは、脂質ナノ粒子またはニオソームの外側、コアの壁の中、および/またはコアの中心に位置されることがある。コアの上に位置されるオリゴヌクレオチドは、典型的にコアと共役すると言及される。共役されたものは直接的または間接的であることがある。いくつかの態様において、少なくとも5、10、15、25、50、75、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、5000、または10,000オリゴヌクレオチドまたはいかなる範囲のそれらの組み合わせがコアの外側の上にある。いくつかの態様において、1-1000、10-500、50-250、または50-300オリゴヌクレオチドが表面に存在する。
脂質ナノ粒子は中性の脂質を含有することがある。中性の脂質は、例としては、1,2−ジオレオイル−sn-グリセロ−3−ホスホコリン(DOPC)、1,2−ジミリストイル−sn−ホスファチジルコリン(DMPC)、1−パルミトイル−2−オレオイル−sn−ホスファチジルコリン(POPC)、1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスホ−(1’−rac−グリセリン)(DSPG)、1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホ−(1’−rac−グリセリン)(DOPG)、1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DSPC)、1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DPPC)、1,2−ジ−(9Z−オクタデセノイル)−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DOPE)、および1,2−ジヘキサデカノイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノラミン(DPPE)、いかなる関連のホスホタイデルコリンまたは商業的な売り手から入手できる中性脂質であることがある。
脂質ナノ粒子は陽イオン性脂質を含有することがある。陽イオン性脂質は、例えば、N,N−ジオレイル−N,N−ジメチルアンモニウム塩化物(DODAC)、N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウム臭化物(DDAB)、N−(1−(2,3 N,N−トリメチルアンモニウム塩化物(DOTAP)、N−(1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル)−N,N、N−トリメチルアンモニウム塩化物(DOTMA)、N,N−ジメチル−2,3−ジオレイルオキシ)プロピルアミン(DODMA)、1,2−ジリノレイルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLinDMA)、1,2−ジリノレニルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLenDMA)、1,2−ジリノレイルカルバモイルオキシ−3−ジメチルアミノプロパン(DLin−C−DAP)、1,2−ジリノレオオキシ−3−(ジメチルアミノ)アセトキシプロパン(DLin−DAC)、1,2−ジリノレオイルオキシ−3−モルホリノプロパン(DLin−MA)、1,2−ジリノレオイル−3−ジメチルアミノプロパン(DLinDAP)、1,2−ジリノレイルチオ−3−ジメチルアミノプロパン(DLin−S−DMA)、1−リノレオイル−2−リノレイルオキシ−3−ジメチルアミノプロパン(DLin−2−DMAP)、1,2−トキリノレオキシ―3−トリメチルアミノプロパンクロライド塩(DLin−TMA.C1)、1,2−ジリノレオイル−3−トリメチルアミノプロパンクロライド塩(DLin−TAP.C1)、1,2−ジリノレイルオキシ−3−(N−メチルピペラジノ)プロパン(DLin−MPZ)、または3−(N,N−ジリノレイルアミノ)−1,2−プロパンジオール(DLinAP)、3−(N,N−ジオレイルアミノ)−1,2−プロパネジオ(DOAP)、3−(2−N,N−ジメチルアミノ)エトキシプロパン(DLin−EG−DMA)、1,2−ジリノレニルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLinDMA)、2,2−ジリノレニル−4−ジメチルアミノメチル−[1,3]−ジオキソラン(DLin−K−DMA)またはその類似体、(3aR、5S、6aS)−N,N−ジメチル−2,2−ジ((9Z、12Z)−オクタデカ−9,12−ジエニル)テトラヒドロ−3aH−シクロペンタ[d][1,3]ジオキソール−5−アミン、(6Z、9Z、28Z、31Z)−ヘプタトリアセトン−6,9,28,31−テトラエン−19−イル−4−(ジメチルアミノ)ブタノエート、またはそれらの混合物であることがある。
他の陽イオン性の脂質で、およその生理的pHにおいて正味プラス電位を運び、それらの特異的に上に記載されたものに加えて、脂質ナノ粒子もまた含有することができることがある。かかる陽イオン性の脂質は、これらに限定されないが、N,N−ジオレイル−N,N−ジメチルアンモニウム塩化物(「DODAC」);N−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル−N,N−N−トリエチルアンモニウム塩化物(「DOTMA」);N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウム臭化物(「DDAB」);N−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム塩化物(「DOTAP」);1,2−ジオレイルオキシ−3−トリメチルアミノプロパンクロリド塩(「DOTAP.Cl」)、3.ベータ−(N−−(N’,N’−ジメチルアミノエタン)−カルバモイル)コレステロール(「DC−Chol」)、N−(1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル)−N−2−スペルミンカルボキサミド)エチル−N,N−ジメチル−トリフルオル酢酸アンモニウム(「DOSPA」)、ジオクタデシルアミドグリシルカルボキシスペルミン(「DOGS」)、1,2−ジレオイル−sn−3−ホスホエタノールアミン(「DOPE」)、1,2−ジオレオイル−3−ジメチルアンモニウムプロパン(「DODAP」)、N,N−ジメチル−2,3−ジオレイルオキシ)プロピルアミン(「DODMA」)およびN−(1,2−ジミリスチルオキシプロパ−3−イル)−N,N−ジメチル−N−ハイドロキシエチルアンモニウム臭化物(「DMRIE」)である。
「両親性脂質」はいかなる適切な材料をも指し、脂質材料の疎水性の部分は、疎水性の領域を向き一方で親水性の部分は水性の領域を向く。そのような組成物にはリン酸脂質、アミノ酸脂質およびスフィンゴ脂質を包含するが、それらに限定されない。代表的なリン酸脂質は、スフィンゴミエリン、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸、パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン、リゾホスファチジルコリン、リゾホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジステアロイルホスファチジルコリンまたはジノニルホスファチジルコリンを包含する。
本発明において記載される脂質ナノ粒子は、変化する割合の陽イオン脂質、中性脂質、ステロールおよびPEG修飾脂質を包含することがある。
治療的な薬剤がSNAの中へ取り入れられることもある。それらは小分子、タンパク質、核酸、機体(例えばNO)、染色物、ビタミン、栄養素、抗生物質、抗真菌剤および抗ウイルス剤、化学療法剤、ステロイド、ホルモン、磁性および常磁性粒子、カプセル包治療薬、プロドラックまたは分子、水溶性、または非水溶性分子、および、エンドソームの中でも機能するタンパク質で特にエンドソームでの蓄積の病気に関連するものを包含するタンパク質を包含するが、それらに限定されない。
リポソーム/リポプレックスは、アプタマー、抗体、タンパク質、ペプチド、脂質由来物、小分子、および磁性/常磁性粒子を包含し、またそれらに限定されない他の表面の要素を含有するように構築されている。それらは様々な目的のために使われることがある。
オリゴヌクレオチドシェルは、本明細書に記載されるように、広く多様なCpGオリゴヌクレオチドから作成されることができる。好ましくは、CpGオリゴヌクレオチドは一本鎖デオキシリボヌクレオチドである。しかしながらオリゴヌクレオチドはリボヌクレオチドであることもあり、および他の一本鎖オリゴヌクレオチドで当該技術分野において知られる1つ、または複数の修飾を取り入れるでいるもの、二重鎖デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、および他の二重鎖オリゴヌクレオチドで、当該技術分野において知られる1つまたは複数の修飾を取り入れるもの、三重のオリゴヌクレオチドで、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、またはオリゴヌクレオチドで、当該技術分野において知られる1つまたは複数の修飾を取り込んでいるものである。それらのオリゴヌクレオチドは、タンパク質、ポリマー体またはプロタミンを包含するキャリアーと前に複合されていることもありされてないこともある。
いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドシェルは25、50、75、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、2,000、3,000、4,000、5,000、6,000、7,000、8,000、9,000または10,000オリゴヌクレオチドの、またはそれらの中での組み合わせの密度を有する。他の態様において、オリゴヌクレオチドシェルは、1〜10,000、1〜9,000、1〜8,000、1〜7,000、1〜6,000、1〜5,000、1〜4,000、1〜3,000、1〜2,000、1〜1,000、5〜10,000、5〜9,000、5〜8,000、5〜7,000、5〜6,000、5〜5,000、5〜4,000、5〜3,000、5〜2,000、5〜1,000、100〜10,000、100〜9,000、100〜8,000、100〜7,000、100〜6,000、100〜5,000、100〜4,000、100〜3,000、100〜2,000、100〜1,000、500〜10,000、500〜9,000、500〜8,000、500〜7,000、500〜6,000、500〜5,000、500〜4,000、500〜3,000、500〜2,000、500〜1,000、10〜10,000、10〜500、50〜10,000、50〜300、または50〜250オリゴヌクレオチドの密度を有する。
いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドは、構造的にオリゴヌクレオチドと同一である。他の態様において、オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドは少なくとも2つの構造に異なるオリゴヌクレオチドを有する。ある態様において、オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドは2〜50、2〜40、2〜30、2〜20または2〜10の異なるヌクレオチド配列を有する。
いくつかの態様において、少なくとも、オリゴヌクレオチドの60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%がナノ構造の表面に位置されている。
いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドはオリゴヌクレオチドシェルを形成する。少なくとも、リポソームコアの外側表面の10%の空き表面面積がオリゴヌクレオチドを包含しているときにオリゴヌクレオチドシェルが形成される。いくつかの態様において、リポソームコアの外側表面の空き表面面積の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%がオリゴヌクレオチドを包含する。オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドは、多様な方向に向けられることがある。いくつかの態様においてオリゴヌクレオチドは放射状に外側に向けられる。
いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドシェルの少なくとも10%のオリゴヌクレオチドは、脂質アンカー基を介してナノ粒子に結着されている。脂質アンカーは、オリゴヌクレオチドまたは核酸を、脂質膜へ挿入することまたは据え付けることを可能にする疎水基から構成される。いくつかの態様において、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、または100%のオリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドが、脂質アンカー基を通して、脂質ナノ粒子に結着される。いくつかの態様において、脂質アンカー基はコレステロールである。他の態様において、脂質アンカー基は、ステロール、パルミトイル、ジパルミトイル、ステアリル、ジステアリル、C16アルキル鎖、胆汁酸、コール酸、タウロコール酸、デオキシコラート、オレイルリトコール酸、オレオイルコレン酸、糖脂質、リン脂質、スフィンゴ脂質、ステロイドなどのイソプレノイド、ビタミンEなどのビタミン、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、脂肪酸エステルまたは当該技術分野において知られている他の脂質である。
「オリゴヌクレオチド」および「核酸」という用語は、複数のヌクレオチド(すなわち、ホスファート基へ、および交換可能な有機塩基へ連結された糖類(例として、リボースまたはデオキシリボース)を含む分子であるが、前記有機塩基は、置換ピリミジン(例として、シトシン(C)、チミジン(T)またはウラシル(U))または置換プリン(例として、アデニン(A)またはグアニン(G)のいずれかである)を意味するために、相互転換可能に使用される。よって、この用語は、DNAおよびRNAオリゴヌクレオチドの両方を含む。この用語はまた、ポリヌクレオシド(すなわち、ホスファートを差し引いたポリヌクレオチド)および他の有機塩を含有するポリマー体をも包含することになっている。オリゴヌクレオチドは既存の核酸源(例として、ゲノムのまたはcDNA)から得ることができ、しかし好ましくは合成性である(例えば、核酸合成により生成される)。「ヌクレオシド」という用語は、糖類部分、好ましくはリボースまたはデオキシリボースへ共有結合的に付着されている塩基を包含する。ヌクレオチドという用語は、ホスファート基またはホスファート類似体をさらに含むヌクレオシドを包含する。
本発明に関連するオリゴヌクレオチドは、例えば糖類部分、ホスホジエステル連結、および/または塩基において修飾されることができる。本明細書で使われるとき「糖類部分」は自然の非修飾のペントース、リボースおよびデオキシリボースを包含する糖類、修飾された糖類および糖類似化合物を包含する。糖部分の修飾は、ヒドロキシル基をハロゲン、ヘテロ原子、両親性基と交換することを包含することができ、およびヒドロキシル基を機能化すること、例としては、エステル、アミンまたはチオールを包含することができる。
糖類の修飾は、2’−O−メチルヌクレオチドを包含することができ、それはメチル化されたと言及される。いくつかの例において、本発明に関連するオリゴヌクレオチドは、修飾されたまたは非修飾された糖類部分のみを含有し、一方で他の例において、オリゴヌクレオチドは、修飾されたいくつかの糖部分およびそうではないいくつかを含有する。
いくつかの例において、修飾されたヌクレオチドは、糖または背骨格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を包含する。修飾されたリボまたはデオキシリボヌクレオチドは、自然には生じない塩基、例えば、5’の位置で修飾されたウリジンまたはシチジン、例えば5’−(2−アミノ)プロピルウリジン、および5’−ブロモウリジン;アデノシンおよび8−の位置で修飾されたグアノシン、例えば8−ブロモグアノシン、デアザヌクレオチド、例えば7−デアザヌクレオチドおよびN−アルキルアテドヌクレオチド、例えばN6−メチルアデノシンを包含する。また、糖類修飾されたリボヌクレオチドはH、アルコシル(またはOR)、Rまたはアリキル、ハロゲン、SH、SR、アミン(例えばNH2、NHR、NR2)またはCN基と交換された2’−OH基を有することができ、Rは低アルキル、アルケニルまたはアルキニル基である。いくつかの態様において、修飾されたリボヌクレオチドは、ホスホロチオアート基などの修飾基により交換された隣接するリボヌクレオチドとつながるホスホジエステル基を有することができる。
修飾された糖類はD−リボース、2’−O−アルキル(2’−O−メチルおよび2’−O−エチルを包含する)、言い換えれば、2’−アルコキシ、2’−アミノ、2’−S−アルキル、2’−ハロ(2’−フルオロを包含する)、2’−メトキシエトキシ、2’−アリルオキシ(−OCH2CH=CH2)、2’−プロパルギル、2’−プロピル、2’アミン、エチニル、エテニル、プロペニルおよびシアノ等を包含することができる。糖類部分はヘキソースでもまたあり得る。
「疎水修飾」という用語は、全体の疎水性が増加しおよび塩基がいまだに規則的なワトソン−クリック相互作用を形成することが可能であるような修飾を指す。塩基修飾の非限定例は、フェニル、4−ピリジル、2−ピリジル、インドリル、およびイソブチル、フェニル(C6H5OH)トリプトファニル(C8H6N)CH2CH(NH2)CO)、イソブチル、ブチル、アミノベンジル;フェニル;およびナフチルなどの5位ウリジンおよびシチジン修飾物が包含される。
いくつかの側面において、本発明のオリゴヌクレオチドは、3’および5’末端を含む。オリオゴヌクレオチドの3’および5’末端は、例えば3’または5’連結を修飾することによって、ヌクレアーゼから実質的に保護されることができる。(例として、米国特許番号5,849,902およびWO98/13526)オリゴヌクレオチドは、「ブロック基」の包括によって耐性にされることができる。「ブロック基」という用語は、本明細書に使用されるとき、保護基または合成のための共役基のいずれかとして、オレオゴヌクレオチドまたはヌクレオモノマーに結着することができる置換基(例えば、OH基以外)を指す。(例えば、FITC、プロピル(CH2−CH2−CH3)、グリコール(−O−CH2−CH2−O−)ホスフェート(PO3 2−)、ホスホン酸水素ホスホネートまたはホスホラミダイト)「ブロック基」には、修飾ヌクレオオチドおよび非ヌレオチドエキソヌクレアーゼ耐性構造を包含するオリゴヌクレオチドの5’および3’末端を保護する「エンドブロック基」または「エキソヌクレアーゼブロック基」もまた包含する。
例示的な末端ブロッキング基には、キャップ構造(例えば、7−メチルグアノシンキャップ)、例えば3’−3’または5’−5’末端反転を有する逆に変化するヌクレオモノマー、例えば3’−3’または5’−5’末端倒置を持つ(Ortiagao et al. 1992. Antisense Res. Dev. 2:129)、メチルホスホン酸、亜ホスホルアミド酸、2’→5’ヌクレオチド間連結非ヌクレオチド基(例として、非ヌクレオチドリンカー、アミノリンカー、抱合体)等が包含される。3’末端ヌクレオチドは、修飾された糖類部分を含むことができる。3’末端ヌクレオチドはオリオゴヌクレオチドの3’−エキソヌクレアーゼ解重合を阻止するブロッキング基で選択的に置換することができる3’−Oを含む。例としては、3’ヒドロキシルは3’→3’ヌクレオチド間連結を介してエステル化されることができる。例としては、アルキルオキシ基は、メトキシ、エトキシまたはイソプロポキシおよび好ましくはエトキシであり得る。選択的に、3’末端において3’→3’連結されるヌクレオチドは置換連結により連結されることができる。ヌクレアーゼ解重合を減少するために、最も5′側の3’→5’連結は、修飾連結であることができ、例えばホスホロチオアートまたはP−アルキル酸化リン酸トリエステル連結である。好ましくは、2つの最も5’側の3’→5’連結は修飾連結である。選択的に5’末端ヒドロキシル部分はリンを含有する部分、例えばリン酸、ホスホチオアートまたはP−エソキシリン酸、でエステル化されることができる。
いくつかの側面において、オリゴヌクレオチドは、DNAおよびRNA両方を含むことができる。
いくつかの側面において、少なくともオリゴヌクレオチドの一部分は置換連結、例えばホスホロチオアート連結により連結される。置換連結の存在は、血清タンパク質へのより高い結合性のため、薬物動態を改善することができる。
オリゴヌクレオチドの表面密度は、コアの大きさおよび型、およびオリゴヌクレオチドの長さ、配列および濃度に依存することがある。ナノ粒子を安定した状態にするのに十分な表面密度、およびそれを望ましい組み合わせのナノ粒子およびオリゴヌクレオチドのために得るために必要な状態は、経験的に決定されることができる。一般的に、少なくとも1粒子当たり100オリゴヌクレオチドの表面密度は安定したコア−オリゴヌクレオチド抱合体を提供するのに十分であるだろう。好ましくは、表面密度は少なくとも1ナノ粒子当たり5、10、15、20、25、50、75、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、1,200、1,400、1,600、1,800、2,000、5,000、または10,000オリゴヌクレオチドである。
本発明の他の1つの側面に従って、免疫反応を刺激する方法が提供される。方法は、対象において免疫反応を誘発するための有効量の、CpG免疫賦活性のオリゴヌクレオチドを含むSNAを対象に投与することを関与する。好ましくは、CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドは経口で、局所的に、持続性放出装置において、粘膜で、全身性に、非経口で、鼻腔内で、眼球内に、または筋肉内に投与される。CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドを含むSNAが、粘膜の表面に投与されるとき、粘膜の免疫反応または全身性の免疫反応を誘発するための有効量が運搬される。
本明細書に記載の化合物の対象への用量は、典型的には約0.1μgから10,000mgまで、より典型的には約1μg/日から8000mgまで、最も典型的には約10μgから100μgまでに及ぶ。対象の体重の観点から述べると、典型的な投薬量は、1投与当たり、約1マイクログラム/kg/体重、約5マイクログラム/kg/体重、約10マイクログラム/kg/体重、約50マイクログラム/kg/体重、100マイクログラム/kg/体重、約200マイクログラム/kg/体重、約350マイクログラム/kg/体重、約500マイクログラム/kg/体重、約1ミリグラム/kg/体重、約5ミリグラム/kg/体重、約10ミリグラム/kg/体重、約50ミリグラム/kg/体重、約100mg/kg/体重、約200ミリグラム/kg/体重、約350ミリグラム/kg/体重、約500ミリグラム/kg/体重から、約1000ミリグラム/kg/体重またはこれより多くまで、およびこれらから誘導可能ないずれの範囲に及ぶ。
本明細書において、列挙した数からの推論可能範囲の非限定的な例において、約5mg/kg/体重から約100mg/kg/体重まで、約5μg/kg/体重から約500mg/kg/体重までなどが、前記述の数値に基づいて投与されることができる。絶対量は、同時進行の処置、投与の回数、および年齢、体の状態、大きさ、重さを包含する個々の患者のパラメーターを包含する多様な要素に依存するだろう。それらの要素は当該技術分野において、普通の技術を持つ人々に熟知されている要素であり、および単なるルーチンな実験法のみで対処され得る。最大容量が使われるとき、健全な医療判断に従った最も高い安全用量であることが一般的に好まれる。
本開示は、他の側面において、がんを有する対象への静脈内、腫瘍内または皮下注射による投与を包含する、がんを処置するための方法を提供する。本明細書に記載された本発明。
いくつかの態様において、方法は免疫反応が抗原特異的な免疫反応である場合、対象を抗原にさらすことを関与する。いくつかの態様において、抗原は、腫瘍抗原、ウイルス抗原、バクテリア抗原、寄生虫抗原およびペプチド抗原からなる群から選択される。他の態様において、抗原はCpGオリゴヌクレオチドを含むSNAの中に取り入れられる。
CpG免疫賦活のオリゴヌクレオチドを含むSNAは、広範囲の免疫反応を扇動する能力がある。例としては、これらのSNAを含むCpG免疫活性活性化オリゴヌクレオチドは、Th2をTh1免疫反応に向けなおすために使用することができる。CpG免疫賦活のオリゴヌクレオチドはまた免疫細胞、例えばリンパ球(例えば、B細胞およびT細胞)、樹状細胞、およびNK細胞を活性化するために使用されることがある。活性化はin vivo、in vitroまたはex vivoにおいて実施されることができ、言い換えれば、免疫細胞を対象から単離させること、免疫細胞を活性化するための有効量のCpG免疫賦活性のオリゴヌクレオチドを免疫細胞に接触させること、および対象に活性化された免疫細胞を再投与することによる。いくつかの態様において、樹状細胞ががん抗原を提示する。樹状細胞は、ex vivoでがん抗原へさらされ得る。
CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドを含むSNAによって生成される免疫反応はまた、サイトカインの生成、例として、IL−6、IL−8、IL−12、IL−18,TNF,IFN−α、ケモカイン、およびIFN−γの生成の誘発をももたらすことがある。
さらに別の態様において、CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドを含むSNAは、がんを処置するのに有用である。CpG免疫賦活性のオリゴヌクレオチドはまた、本発明の他の側面に従って、がんが発生するリスクのある対象におけるがんを予防する(例として、がんが発生するリスクを低減させる)のにも有用である。がんは、胆道がん、乳がん、子宮頸がん、絨毛癌、大腸がん、子宮内膜がん、胃がん、上皮内新生物、B細胞およびT細胞リンパ腫、肝臓がん、肺がん(例として、小細胞および非小細胞)、メラノーマ、神経芽細胞腫、口腔がん(oral cancer)、卵巣がん、膵臓がん、前立腺がん、直腸がん、肉腫、甲状腺がん、および尿道がん、卵巣がん、ならびに他の癌および肉腫からなる群から選択されてもよい。いくつかの重要な態様において、がんは、骨がん、脳およびCNSがん、結合組織がん、食道がん、眼のがん、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、喉頭がん、口腔がん(oral cavity cancer)、メラノーマおよび他の皮膚がん、および精巣がんからなる群から選択される。
CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドを含むSNAはまた、任意にCpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドが抗がん治療と併せて施されるとき、がん治療(例として、抗がん治療)に対するがん細胞の応答性を増大させるためにも使用されてもよい。抗がん治療は、化学治療、ワクチン(例として、in vitroでプライムされた樹状細胞ワクチンまたはがん抗原ワクチン)または抗体ベースの治療であってもよい。この後者の治療はまた、細胞表面抗原(例えば、がん細胞の)に特異的な抗体を投与することも伴ってもよく、ここで免疫応答は、抗体依存性細胞毒性(ADCC)をもたらす。一態様において、抗体は、リブタキシン(Ributaxin)、ハーセプチン、クアドラメット、キイトルーダ、オプジーボ、ベキサール、ベクチビックス、アーゼラ、ヤーボイ、ゼヴァリンダラザレックス、アービタックス、アドセトリス、アバスチン、キャンパス、パノレックス(Panorex)、IDEC-Y2B8、BEC2、C225、オンコリム(Oncolym)、SMART M195、アトラゲン(ATRAGEN)、オバレックス(Ovarex)、ベキサール、LDP-03、ior t6、MDX-210、MDX-11、MDX-22、OV103、3622W94、抗VEGF、ゼナパックス、MDX-220、MDX-447、メルイミューン2(MELIMMUNE-2)、メルイミューン1(MELIMMUNE-1)、シーサイド(CEACIDE)、プレターゲット(Pretarget)、NovoMAb-G2、TNT、Gliomab-H、GNI-250、EMD-72000、リンホシド(LymphoCide)、CMA 676、Monopharm-C、4B5、ior egf.r3、ior c5、BABS、抗FLK-2、MDX-260、ANA Ab、SMART 1D10 Ab、SMART ABL 364 Ab、ImmuRAIT-CEA、チェックポイント阻害剤または免疫系を刺激する抗体を包含する他の抗がん抗体からなる群から選択されてもよい。がん治療は、いくつかの態様において、SNAへ組み込まれてもよい。
よって、本発明のいくつかの側面に従うと、がんを有するかまたはがんを有するリスクのある対象は、CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドおよび抗がん治療を施される。いくつかの態様において、抗がん治療は、化学治療剤、免疫治療剤、チェックポイント阻害剤、免疫系のアゴニスト、抗体断片、二重特異性抗体、およびがんワクチンからなる群から選択される。
チェックポイント阻害剤は、CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、TIM3、GAL9、LAG3、VISTA、KIR、2B4、CD160、CGEN-15049、CHK1、CHK2、A2aR、B-7ファミリーリガンドまたはこれらの組み合わせからなる群から選択されるチェックポイントタンパク質を阻害する。チェックポイント阻害剤は、いくつかの態様において、抗PD−1抗体である。いくつかの態様において、抗PD−1抗体は、BMS-936558(ニボルマブ)である。別の態様において、チェックポイント阻害剤は、抗CTLA−4抗体である。他の態様において、抗CTLA−4抗体は、イピリムマブである。
免疫系のアゴニストは、CD27、CD28、B7.1、CD137、CD137L、OX40、OX40L、HVEN、およびGITRをアゴナイズする(agonize)化合物から選択されてもよい。
本発明は、他の側面において、対象における疾患を予防するための方法に関する。方法は、免疫系の応答性を促進することで対象における疾患が予防されるように、CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドを含むSNAを対象へ定期的に投与することを伴う。本発明の予防的方法を使用して予防されるようにする疾患または状態の例は、微生物感染(例として、性感染病)および食物アレルギーからのアナフィラキシーショックを包含する。
他の側面において、本発明は、CpG免疫賦活性オリゴヌクレオチドを含むSNAを、自然免疫応答を活性化するのに有効な量で対象へ投与することによって、自然免疫応答を誘発するための方法である。
本発明の別の側面に従うと、ウイルス感染またはレトロウイルス感染を処置または予防するための方法が提供される。方法は、本発明の組成物のいずれかの、ウイルス感染またはレトロウイルス感染を処置または予防するのに有効な量を、ウイルス感染またはレトロウイルス感染を有するかまたは有するリスクのある対象へ投与することを伴う。いくつかの態様において、ウイルスは、肝炎ウイルス、例として、B型肝炎、C型肝炎、HIV、ヘルペスウイルス、またはパピローマウイルスによって引き起こされる。
細菌感染を処置または予防するための方法は、本発明の別の側面に従い提供される。方法は、本発明の組成物のいずれかの、細菌感染を処置または予防するのに有効な量を、細菌感染を有するかまたは有するリスクのある対象へ投与することを伴う。一態様において、細菌感染は、細胞内細菌に起因する。
別の側面において、本発明は、本発明の組成物のいずれかの、寄生体感染を処置または予防するのに有効な量を、寄生体感染を有するかまたは有するリスクのある対象へ投与することによって、寄生体感染を処置または予防するための方法である。一態様において、寄生体感染は、細胞内寄生体に起因する。別の態様において、寄生体感染は、非蠕虫寄生体に起因する。
いくつかの態様において、対象はヒトであり、他の態様において、対象は、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、シチメンチョウ、ヤギ、魚類、サル、ニワトリ、ラット、マウス、およびヒツジからなる群から選択される非ヒト脊椎動物である。
別の側面において、本発明は、本発明の組成物のいずれかを、Th1免疫応答を生成するのに有効な量で対象へ投与することによって、Th1免疫応答を誘発するための方法に関する。
本発明は、その適用において、構築物の詳細および以下の記載に明記されるかまたは図面中に説明される成分の配合には限定されない。本発明は、他の態様が、および様々なやり方で実践または実行されることが可能である。また、本明細書に使用される言い回しおよび専門用語は、記載を目的としており、限定するものとして見なすべきではない。「包含すること」、「含むこと」、または「有すること」、「含有すること」、「伴うこと」、および本明細書中これらの変形は、この後に列挙される事項およびこれらの均等物ならびに付加的事項を網羅することが意味される。
当業者は、単なるルーチンな実験法のみを使用して、本明細書に記載の本発明の特定の態様との多くの均等物を認識するか、または解明することができるであろう。かかる均等物は、以下のクレームによって網羅されることが意図される。
本明細書に開示される、特許書類を包含するすべての参考文献は、それらの全体が参照によって組み込まれる。
例
核酸ベースの新規TLR9アゴニストの特徴付け
背景
球状核酸(SNA)は、球状の脂質二重層上に放射状に配向され、密に充填されたオリゴヌクレオチドを含有する。この構造によって、SNAは、直鎖オリゴヌクレオチドと比較して、増強された細胞取り込みおよびエンドソームの受容体活性化の動態を包含する独特の特性が与えられる。
核酸ベースの新規TLR9アゴニストの特徴付け
背景
球状核酸(SNA)は、球状の脂質二重層上に放射状に配向され、密に充填されたオリゴヌクレオチドを含有する。この構造によって、SNAは、直鎖オリゴヌクレオチドと比較して、増強された細胞取り込みおよびエンドソームの受容体活性化の動態を包含する独特の特性が与えられる。
SNA形式の核酸ベースのTLR9アゴニストの特徴付けを記載する。CpGモチーフの長さおよび数が変動するオリゴヌクレオチドを、レポーター細胞、ヒトPBMCを使用して、およびマウスにおいてin vivoにて特徴付けした。直鎖CpGオリゴヌクレオチドとは違い、12マーと同程度に短いCpGオリゴヌクレオチドをSNA形式で試験し、TLR9を活性化することを見出した。これは、5’−TCGモチーフを要求しない。TLR9アゴニストのSNAは、TLR9に対して高特異性を保持し、ヒトPBMC中への取り込みを増大し、直鎖CpGオリゴヌクレオチドと比較して増大したTh1型サイトカインを誘発する。強力なサイトカイン誘発が、マウスにおいて全身投与の後に観察された。SNA構造は、TLR9特異性を損なうことなくTLR9アゴニスト合成オリゴヌクレオチドのための長さおよびモチーフの要求を低減させ、細胞取り込みを増大する。SNAのこれらの際立った特性は、治療への適用のための免疫賦活性SNAの有用性を強調する。
結果
レポーター細胞におけるNF−κBの活性化
核酸のTLR9賦活活性を、ヒトRamos Bリンパ球およびマウスRAWマクロファージに由来するNF−κBレポーター細胞株において査定した。SNA構築物は、直鎖形式の同じ配列より強力であった。より短い長さ(例えば、配列6を参照)または5’TCGの欠如(例えば、配列2および配列4を参照)に起因する直鎖オリゴヌクレオチドとしての、TLR9を十分には刺激しない配列は、SNAとしては高度に活性があった。BクラスとCクラスとの両CpGは、SNA形式で活性があった。NF−κBの活性化がTLR9依存性であるか確認するため、同様の実験を、外生的なTLR発現がないHEK細胞株(ヌル(null))、またはヒトTLR9、マウスTLR9、ヒトTLR3、ヒトTLR7、またはヒトTLR8を発現するよう安定的に形質転換されたHEK細胞株において実施した。TLR9しか発現しない細胞株は、CpGオリゴヌクレオチドでの処置に応答した。
レポーター細胞におけるNF−κBの活性化
核酸のTLR9賦活活性を、ヒトRamos Bリンパ球およびマウスRAWマクロファージに由来するNF−κBレポーター細胞株において査定した。SNA構築物は、直鎖形式の同じ配列より強力であった。より短い長さ(例えば、配列6を参照)または5’TCGの欠如(例えば、配列2および配列4を参照)に起因する直鎖オリゴヌクレオチドとしての、TLR9を十分には刺激しない配列は、SNAとしては高度に活性があった。BクラスとCクラスとの両CpGは、SNA形式で活性があった。NF−κBの活性化がTLR9依存性であるか確認するため、同様の実験を、外生的なTLR発現がないHEK細胞株(ヌル(null))、またはヒトTLR9、マウスTLR9、ヒトTLR3、ヒトTLR7、またはヒトTLR8を発現するよう安定的に形質転換されたHEK細胞株において実施した。TLR9しか発現しない細胞株は、CpGオリゴヌクレオチドでの処置に応答した。
ヒトPBMCにおけるサイトカイン応答
核酸に対するヒトサイトカイン応答を、培養下のヒト末梢血単核細胞(hPBMC)を使用してモデル化した。核酸ベースのTLR9アゴニストでの処置の後、hPMBC培養上清のサイトカインレベルを定量化した(表2)。SNA構築物は、直鎖形式の同じ配列より強力であった。より長さが短い配列(例えば、配列6、配列9、および配列14を参照)または5’TCGを欠如する配列(例えば、配列4および配列5を参照)は、直鎖オリゴヌクレオチドとしてよりSNAとしての方がより活性であった。12ntと同程度に短い配列(配列9を参照)は、SNAとしては高度に活性であった。Aクラス、Bクラス、およびCクラスのCpGは、SNA形式で活性であった。
核酸に対するヒトサイトカイン応答を、培養下のヒト末梢血単核細胞(hPBMC)を使用してモデル化した。核酸ベースのTLR9アゴニストでの処置の後、hPMBC培養上清のサイトカインレベルを定量化した(表2)。SNA構築物は、直鎖形式の同じ配列より強力であった。より長さが短い配列(例えば、配列6、配列9、および配列14を参照)または5’TCGを欠如する配列(例えば、配列4および配列5を参照)は、直鎖オリゴヌクレオチドとしてよりSNAとしての方がより活性であった。12ntと同程度に短い配列(配列9を参照)は、SNAとしては高度に活性であった。Aクラス、Bクラス、およびCクラスのCpGは、SNA形式で活性であった。
ヒトPBMCにおけるオリゴヌクレオチド取り込み
ヒトPBMCによる蛍光標識核酸の取り込みを、フローサイトメトリーによって査定した(図1)。直鎖オリゴヌクレオチドと比較すると、より高いパーセンテージの細胞がSNAを取り込んだ。オリゴヌクレオチドを取り込む細胞のうち、1細胞当たりより多くのSNAが取り込まれた。
ヒトPBMCによる蛍光標識核酸の取り込みを、フローサイトメトリーによって査定した(図1)。直鎖オリゴヌクレオチドと比較すると、より高いパーセンテージの細胞がSNAを取り込んだ。オリゴヌクレオチドを取り込む細胞のうち、1細胞当たりより多くのSNAが取り込まれた。
in vivoでのサイトカイン応答
マウスにおけるCpGオリゴヌクレオチドの皮下注射の後、より高い血清サイトカインレベルが、直鎖オリゴヌクレオチドよりSNAで観察された(図2)。
マウスにおけるCpGオリゴヌクレオチドの皮下注射の後、より高い血清サイトカインレベルが、直鎖オリゴヌクレオチドよりSNAで観察された(図2)。
材料および方法
SNA調製。
ヌクレオチド間連結にホスホロチオアート(PS)をもつDNAオリゴヌクレオチドを合成した。SNA形式のDNAオリゴヌクレオチドのために、コレステロール部分(3’−Chol)を、2つのヘキサエチレングリコール(sp18)部分を介して3’末端へ付着させた。SNA化合物を、50nm DOPCリポソーム(LSNA)上へ、100オリゴヌクレオチド分子/リポソームの比率にて、機能化した。
SNA調製。
ヌクレオチド間連結にホスホロチオアート(PS)をもつDNAオリゴヌクレオチドを合成した。SNA形式のDNAオリゴヌクレオチドのために、コレステロール部分(3’−Chol)を、2つのヘキサエチレングリコール(sp18)部分を介して3’末端へ付着させた。SNA化合物を、50nm DOPCリポソーム(LSNA)上へ、100オリゴヌクレオチド分子/リポソームの比率にて、機能化した。
レポーター細胞におけるNF−κB活性化。
NF−κBレポーター細胞(ヒトRamos Bリンパ球、マウスRAW マクロファージ、ヒトTLR9−HEK、マウスTLR9−HEK、ヌル1−HEK、ヒトTLR3−HEK、ヒトTLR7−HEK、およびヒトTLR8−HEK;Invivogen)を、DMEM、4.5g/lグルコース、10%(v/v)ウシ胎仔血清、50U/mLペニシリン、50μg/mLストレプトマイシン、100μg/mL Normocin、100μg/mLゼオシン、10μg/mLブラストサイジン、2mM L−グルタミンから構成される成長培地中で培養した。細胞培養物を、CorningからのT75フラスコ(非パイロジェン性のポリスチレン)中37℃および5%CO2にて保管した。
NF−κBレポーター細胞(ヒトRamos Bリンパ球、マウスRAW マクロファージ、ヒトTLR9−HEK、マウスTLR9−HEK、ヌル1−HEK、ヒトTLR3−HEK、ヒトTLR7−HEK、およびヒトTLR8−HEK;Invivogen)を、DMEM、4.5g/lグルコース、10%(v/v)ウシ胎仔血清、50U/mLペニシリン、50μg/mLストレプトマイシン、100μg/mL Normocin、100μg/mLゼオシン、10μg/mLブラストサイジン、2mM L−グルタミンから構成される成長培地中で培養した。細胞培養物を、CorningからのT75フラスコ(非パイロジェン性のポリスチレン)中37℃および5%CO2にて保管した。
核酸の添加から24時間後にて、NF−κBの活性化を、QuantiBlue試薬(Invivogen)を使用して査定した。160μLのQuantiBlueを滅菌96ウェルプレートの各ウェルへ加え、40μLの細胞上清をそれらの対応するウェルへ加えることで、総体積が200μLになった。すべての試験化合物を撒いたら、プレートを37℃および5%CO2にて30分間インキュベーター中に置いた。色の進行を、30分間のインキュベーション時間の後、15分毎にチェックした。参照としての標準曲線を使用する色の進展後、プレートを、蛍光プレートリーダー(Synergy 4)を使用して650nmの吸光度にて読み取った。
ヒトPBMCにおけるサイトカイン応答。
ヒト末梢血単核細胞(PBMC)培養のため、バフィーコートをZen Bio and AllCellsから購入した。バフィーコートをさらに、塩化アンモニウムを使用して処理することで、赤血球を溶解し除去した。細胞を、収集から24時間以内に新鮮な状態で(fresh)使用した。PBMCを、補充されたRPMI成長培地(フェノールレッド(Corning)、4.5g/lグルコース、10%(v/v)ウシ胎仔血清、50U/mlペニシリン、および50mg/mlストレプトマイシンをもつRPMI)中で37℃および5%CO2にて培養した。核酸の添加から24時間後にて、PBMC培養上清中のサイトカインレベルを、マルチプレックスサイトカインELISAキット(Quansys)を使用して査定した。標準曲線を、キット中に提供されていた試料の希釈剤を使用して調製した。
ヒト末梢血単核細胞(PBMC)培養のため、バフィーコートをZen Bio and AllCellsから購入した。バフィーコートをさらに、塩化アンモニウムを使用して処理することで、赤血球を溶解し除去した。細胞を、収集から24時間以内に新鮮な状態で(fresh)使用した。PBMCを、補充されたRPMI成長培地(フェノールレッド(Corning)、4.5g/lグルコース、10%(v/v)ウシ胎仔血清、50U/mlペニシリン、および50mg/mlストレプトマイシンをもつRPMI)中で37℃および5%CO2にて培養した。核酸の添加から24時間後にて、PBMC培養上清中のサイトカインレベルを、マルチプレックスサイトカインELISAキット(Quansys)を使用して査定した。標準曲線を、キット中に提供されていた試料の希釈剤を使用して調製した。
トランスフェクトされた細胞から収集された上清を、試料の希釈剤を使用して1:2に希釈した。50μLの標準および試料を、Q-Plex96ウェルプレートへ加えた。プレートを密封して1時間シェイカー上(に置いた500rpmおよび20℃)。次いでプレートを洗浄緩衝液で3回洗浄した。50μLの検出ミックス(Detection mix)を各ウェルへ加えた。再びプレートを密封して1時間シェイカー上に置いた(500rpmおよび20℃)。次いでプレートを3回洗浄した。50μLのストレプトアビジン−HRP(1×)を各ウェルへ加え、プレートを密封し、15分間シェイカーに戻した(500rpmおよび20℃)。このとき混合された基質が調製される間、UV光からそれを保護することに気を付ける。次いでプレートを6回洗浄した。50μLの基質ミックスを各ウェルへ加え、プレートを、Q-View LSイメージャー(imager)を使用して15分以内に読み取った。
ヒトPBMCにおけるオリゴヌクレオチド取り込み。
ヒトPBMCを上記のとおりに培養した。PBMCを、FITC標識オリゴヌクレオチドで処置し、24時間後にフローサイトメトリーを使用してオリゴヌクレオチドの取り込みを査定した。
ヒトPBMCを上記のとおりに培養した。PBMCを、FITC標識オリゴヌクレオチドで処置し、24時間後にフローサイトメトリーを使用してオリゴヌクレオチドの取り込みを査定した。
in vivoでのサイトカイン応答。
参照BクラスCpG(ヒト)直鎖オリゴヌクレオチドまたはSNAを、10週齢オスC57BL/6マウス中へ皮下注射した。注射から4時間後、全血を収集し処理して血清を得た。サイトカインを、上記のとおりのマルチプレックスサイトカインELISAキットを使用して査定した。
参照BクラスCpG(ヒト)直鎖オリゴヌクレオチドまたはSNAを、10週齢オスC57BL/6マウス中へ皮下注射した。注射から4時間後、全血を収集し処理して血清を得た。サイトカインを、上記のとおりのマルチプレックスサイトカインELISAキットを使用して査定した。
オリゴヌクレオチド配列
表3.
表3.
均等物
当業者は、単なるルーチンな実験法のみを使用して、本明細書に記載の本発明の特定の態様との多くの均等物を認識するか、または解明することができるであろう。かかる均等物は、以下のクレームによって網羅されることが意図される。
本明細書に開示される、特許書類を包含するすべての参考文献は、それらの全体が参照によって組み込まれる。
当業者は、単なるルーチンな実験法のみを使用して、本明細書に記載の本発明の特定の態様との多くの均等物を認識するか、または解明することができるであろう。かかる均等物は、以下のクレームによって網羅されることが意図される。
本明細書に開示される、特許書類を包含するすべての参考文献は、それらの全体が参照によって組み込まれる。
Claims (64)
- リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるBクラスCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体を含む球状核酸(SNA)であって、BクラスCpGオリゴヌクレオチドが、4〜16ヌクレオチド長であるか、および/または5’TCGモチーフを有さない、前記SNA。
- CpGオリゴヌクレオチドが、8〜14ヌクレオチド長である、請求項1に記載のSNA。
- CpGオリゴヌクレオチドが、5’TCGモチーフを有さない、請求項1または2に記載のSNA。
- CpGオリゴヌクレオチドが、リポソームまたはリポプレックスへ、脂質アンカー基を通して付着させられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のSNA。
- アンカー基が、コレステロールまたはトコフェロールである、請求項4に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルのオリゴヌクレオチドが、外側へ放射状に配向されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のSNA。
- リポソームコアが、2〜200nmの平均直径を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルが、1SNAにつき5〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルが、1SNAにつき100〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルが、1SNAにつき500〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドが、少なくとも1つのヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドが、ヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有さない、請求項1〜10いずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドが、すべてのヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドが、10〜12ヌクレオチドの長さを有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載のSNA。
- 少なくとも25パーセントのオリゴヌクレオチドが、SNAの外部表面へさらされる5’末端を有する、請求項1〜14のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルのすべてのオリゴヌクレオチドが、SNAの外部表面へさらされる5’末端を有する、請求項1〜14のいずれか一項に記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルのうち少なくとも25パーセントのオリゴヌクレオチドが、SNAの外部表面へさらされる3’末端を有する、請求項1〜14項のいずれか一項に記載のSNA。
- リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸(SNA)を含む組成物であって、組成物が、等モル濃度の同じ配列の直鎖CpGオリゴヌクレオチドより高いレベルの1種以上のサイトカインの生成を刺激する、前記組成物。
- リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるこれまでにないCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸(SNA)を含む、組成物。
- サイトカインが、IL−6である、請求項18または19に記載の組成物。
- サイトカインが、IL−12である、請求項18または19に記載の組成物。
- サイトカインが、IFN−αである、請求項18または19に記載の組成物。
- サイトカインが、IFN−γである、請求項18または19に記載の組成物。
- サイトカインの生成が、in vitroである、請求項18または19の組成物。
- サイトカインの生成が、in vivoである、請求項18または19の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、BクラスCpGオリゴヌクレオチドである、請求項18〜25いずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、二次構造のないCpGオリゴヌクレオチドである、請求項18〜25のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドがCクラスCpGオリゴヌクレオチドである、請求項18〜25いずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、二次構造のあるCpGオリゴヌクレオチドである、請求項18〜25いずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、AクラスCpGオリゴヌクレオチドである請求項18〜25いずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、Gリッチな配列からなるCpGオリゴヌクレオチドである、請求項18〜25のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、AクラスCpGオリゴヌクレオチド、BクラスCpGオリゴヌクレオチドおよびCクラスCpGオリゴヌクレオチドの混合物である、請求項18〜25いずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、4〜16ヌクレオチド長である、請求項18〜32のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、5’TCGモチーフを有さない、請求項18〜33のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、外側へ放射状に配向している、請求項18〜34のいずれか一項に記載の組成物。
- リポソームコアが、2〜200nmの平均直径を有する、請求項18〜34いずれかに記載のSNA。
- オリゴヌクレオチドシェルが、1SNAにつき5〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する、請求項18〜34いずれか一項に記載の組成物。
- オリゴヌクレオチドシェルが、1SNAにつき100〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する、請求項18〜34いずれか一項に記載の組成物。
- オリゴヌクレオチドシェルが、1SNAにつき500〜1,000オリゴヌクレオチドの密度を有する、請求項18〜34いずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、少なくとも1つのヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有する、請求項18〜34のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、ヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有さない、請求項18〜34のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、すべてのヌクレオシド間にホスホロチオアート連結を有する、請求項18〜34のいずれか一項に記載の組成物。
- CpGオリゴヌクレオチドが、10〜16ヌクレオチドの長さを有する、請求項18〜34のいずれか一項に記載の組成物。
- 少なくとも25%のCpGオリゴヌクレオチドが、SNAの外部表面へさらされる5’末端を有する、請求項18〜34いずれか一項に記載の組成物。
- 少なくとも25%のCpGオリゴヌクレオチドが、SNAの外部表面へさらされる3’末端を有する、請求項18〜34いずれか一項に記載の組成物。
- リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるAクラスCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体から構成される球状核酸(SNA)を含む、組成物。
- IL−6またはIL−12の発現を誘発するのに有効な量の、リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体の球状核酸(SNA)を含む組成物を対象へ投与することを含む、対象におけるサイトカインの発現を誘発するための方法。
- SNAが、請求項1〜16のいずれか一項に記載のSNAであるか、または請求項17〜42のいずれか一項に記載の組成物である、請求項47の方法。
- 対象を処置するのに有効な量の、リポソームまたはリポプレックス複合体の外部に位置付けられるCpGオリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドシェルを有する前記リポソームまたはリポプレックス複合体の球状核酸(SNA)を含む組成物を、対象へ投与することを含む、対象を処置するための方法。
- SNAが、請求項1〜16いずれか一項に記載のSNAであるか、または請求項18〜45のいずれか一項に記載の組成物である、請求項49に記載の方法。
- 対象が、がんを有する、請求項49に記載の方法。
- 対象が、感染症を有する、請求項49に記載の方法。
- 対象が、アレルギー疾患を有する、請求項49に記載の方法。
- チェックポイント阻害剤を対象へ投与することをさらに含む、請求項49または51に記載の方法。
- チェックポイント阻害剤が、モノクローナル抗体、ヒト化抗体、完全ヒト抗体、抗体断片、二重特異性抗体、抗体薬物複合体、融合タンパク質、またはそれらの組み合わせ、および小分子からなる群から選択される、請求項48に記載の方法。
- チェックポイント阻害剤が、CTLA−4、PDL1、PDL2、PD1、B7−H3、B7−H4、BTLA、HVEM、TIM3、GAL9、LAG3、VISTA、KIR、2B4、CD160、CGEN−15049、CHK 1、CHK2、A2aR、およびB−7ファミリーリガンド、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるチェックポイントタンパク質を阻害する、請求項55に記載の方法。
- チェックポイント阻害剤が、抗PD−1抗体である、請求項56に記載の方法。
- 抗PD−1抗体が、BMS-936558(ニボルマブ)である、請求項57の方法。
- 抗PD−1抗体が、ペンブロリズマブである、請求項57に記載の方法。
- チェックポイント阻害剤が、抗CTLA−4抗体である、請求項56に記載の方法。
- 抗CTLA−4抗体が、イピリムマブである、請求項60に記載の方法。
- チェックポイント阻害剤が、抗PD−L1抗体である、請求項56に記載の方法。
- 抗PD−L1抗体が、MPDL3280A(アテゾリズマブ)である、請求項62に記載の方法。
- がんが、胆道がん;脳がん;乳がん;子宮頸がん;絨毛癌;大腸がん;子宮内膜がん;食道がん;胃がん;上皮内新生物;B細胞リンパ腫;T細胞リンパ腫;肝臓がん;肺がん(例として、小細胞および非小細胞);メラノーマ;神経芽細胞腫;口腔がん(oral cancer);卵巣がん;膵臓がん;前立腺がん;直腸がん;肉腫;皮膚がん;精巣がん;甲状腺がん;および尿道がんからなる群から選択される、請求項49〜51および54〜63のいずれか一項に記載の方法。
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