JP2023517757A - 所望の作用部位への薬剤の導入のためのコロイド担体系 - Google Patents
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Abstract
本発明は、コロイド薬物担体を含む薬物送達組成物、医薬品として、かつアルツハイマー病等の神経疾患及び神経血管疾患の処置において使用される組成物及びポリペプチド、並びに薬物送達組成物の製造のためのコロイド薬物担体の使用に関する。
Description
本発明は、コロイド薬物担体を含む薬物送達組成物、医薬品として、かつアルツハイマー病等の神経疾患及び神経血管疾患の処置において使用される組成物及びポリペプチド、並びに薬物送達組成物の製造のためのコロイド薬物担体の使用に関する。
薬物送達系として様々な化合物及び系が検討され、標的部位の具体的な選択に応じて用いられている。当該技術分野において集中的な研究及び目下の議論の対象となる1つの標的部位は、中枢神経系(CNS)である。薬物の中枢神経系(CNS)への到達は、血液脳関門(BBB)の存在により非常に制限される。
主に密着結合により連結された毛細管内皮細胞からなるため、CNSと血液との間でのほとんどの化合物の交換が妨げられる。CNS機能のための必須栄養素は、膜輸送タンパク質、例えば、グルコース輸送体又はアミノ酸輸送タンパク質により輸送される。これにより、脳間質液の恒常性が保証されている。
BBBの特別なバリア機能は、密着結合に加えて、毛細管内皮細胞の内腔膜のABC輸送タンパク質、例えば、P糖タンパク質(P-gp、ABCB1)、乳癌耐性タンパク質(BCRP、ABCG2)、又は多剤耐性タンパク質ファミリー(MRP)により提供される。脂溶性化合物は受動拡散により膜を通過することができるが、それらのほとんどを上述の輸送体が外来物質として認識し、それらを血液中へと戻す。多数の薬剤、例えば、モルヒネ及びフェニトインが、CNSにおけるそれらの利用能を大幅に低減するP-gpの基質である。
薬剤活性を有するものが含まれる、親水性タンパク質及びポリペプチド又はタンパク質の中枢神経系への標的化は、更なる困難に直面する。多数のCNS関連疾患においてこれが大きな問題となる。
かかるCNS関連疾患の1つの例として、アルツハイマー病は、薬学的活性タンパク質又はポリペプチドの脳への直接的な投与及び標的化を伴う処置戦略の恩恵を受けると考えられる。
612アミノ酸のタンパク質である分泌型アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)は、神経栄養性、神経保護性、神経原生、及びシナプス形成誘導特性を有し、シナプス結合(樹状突起スパイン)の密度を刺激し、シナプス可塑性(長期増強=LTP)を促進することが知られている。加えて、APPsαは認知能力を増強し、患者の短期記憶及び長期記憶の両方を刺激する。
アルツハイマー病の有望な新規治療手段は、APPsα又はそれに由来する機能的ポリペプチドの脳内濃度を増加させることであり得る。動物モデルは、APPsαの脳内濃度の増加が、アルツハイマー病の臨床症状の発症に寄与するアミロイドβにより誘発される効果を打ち消すことが可能であることを示した。他の動物モデルでも、シナプス密度の減少、LTPの減少、及び記憶能力の減少に関して類似した改善が観察された。
しかしながら、ポリペプチド及びタンパク質の血液脳関門への導入及び血液脳関門を通した導入の問題に起因して、以前の手法は、かかるポリペプチド又はタンパク質をコードするAAVベクターの脳への直接注入又は頭蓋内注射に限られていた。明らかなように、これらの戦略は、重篤な合併症の可能性及び患者だけでなく臨床スタッフの多大な労力を伴う。
したがって、利用可能な薬物送達手法に関する上述の問題を考慮して、多量のタンパク質又はポリペプチドのそれらの標的部位への標的化送達のための新規かつ有益な薬物送達組成物を提供することが本発明の目的である。さらに、脳又は頭蓋内への注射又は他の侵襲性の手段を回避し、中枢神経系への標的化を達成する全身投与を可能にする脳への薬物送達手段を提供することが本発明の目的である。本発明の別の目的は、アルツハイマー病等の神経疾患及び神経血管疾患の処置のための新規の製品を提供することである。
本発明の発明者らは、本発明の問題を解決することに専念し、タンパク質又はポリペプチドの標的化送達のためのコロイド薬物担体に基づく、既知の方法の不利な点及び欠点を克服する新規かつ有用な薬物送達組成物を発見することに成功した。
上述の目的は、請求項13に記載されるような医薬品としての使用並びに請求項14に記載されるような神経疾患及び神経血管疾患の処置における使用が更に特許請求される請求項1に記載の薬物送達組成物により、請求項15に記載されるような薬物送達組成物の製造のためのコロイド薬物担体の使用により、並びに請求項16に記載されるような医薬品としての使用するための、並びに請求項17に記載されるように神経疾患及び神経血管疾患の処置に使用するためのポリペプチドにより達成される。有利な発展形態が従属請求項の主題である。
本発明の第1の態様によれば、ナノ粒子及びリポソームを含む群から選択されるコロイド薬物担体と薬剤とを含む薬物送達組成物であって、コロイド薬物担体が所望の作用部位への能動的標的化のために表面修飾されており、薬剤がタンパク質又はポリペプチドである、薬物送達組成物が提供される。
本発明の第1の態様の好ましい実施の形態によれば、薬剤はコロイド薬物担体と会合しており、より好ましくは、薬剤はコロイド薬物担体内にカプセル化されている。
本発明の第1の態様の別の好ましい実施の形態によれば、コロイド薬物担体はナノ粒子である。
本発明の第1の態様の好ましい一実施の形態によれば、コロイド薬物担体はポリマーソーム又はナノ球体を含む群から選択される。
本発明の第1の態様の上記の実施の形態の好ましい一実施の形態によれば、ナノ球体はポリブチルシアノアクリレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、又はポリ乳酸/グリコール酸から形成される。
本発明の第1の態様の上記の実施の形態の代替的な好ましい実施の形態によれば、ポリマーソームはポリエチレングリコール及びポリカプロラクトンのコポリマー(PEG-b-PCL)を含み、より好ましくは、ポリマーソームは二重非対称遠心分離により得られる。
本発明の第1の態様の別の好ましい実施の形態によれば、コロイド薬物担体はリポソームであり、より好ましくは、リポソームはコレステロール及びジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)を含む。
本発明の第1の態様の更に別の好ましい実施の形態によれば、コロイド薬物担体は血液脳関門を通過するための標的化のために修飾されており、より好ましくは、コロイド薬物担体は、ApoE、ApoE断片、カチオン化アルブミン、細胞透過性ペプチドを含む群のいずれか1つで、及び/又はLRP1受容体に対して指向された抗体、トランスフェリン受容体に対して指向された抗体、インスリン受容体に対して指向された抗体、若しくはMfsd2a輸送体に対して指向された抗体で修飾されており、更により好ましくは、ApoE又はApoE断片で、更により好ましくは、配列番号5の配列を含むApoE4断片で、特に好ましくは、配列番号5の配列を有するApoE4断片で修飾されている。
本発明の第1の態様の更に別の好ましい実施の形態によれば、薬剤はアミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又はそのポリペプチドであり、より好ましくは、薬剤はAPPsαのC末端16アミノ酸を含むポリペプチドであり、更により好ましくは、薬剤は配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列を含むポリペプチドである。
より好ましい実施形態によれば、薬剤は配列番号3の配列又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列からなり、特に好ましくは、薬剤は配列番号3の配列からなる。
本発明の第1の態様の好ましい実施の形態によれば、薬物送達組成物は哺乳動物、特にヒトへの、より好ましくは、静脈内投与による投与に好適である。
本発明の第2の態様によれば、より好ましくは、組成物が大脳内又は頭蓋内に薬剤を放出するために使用される、医薬品として使用するための本発明の第1の態様による薬物送達組成物が提供される。
本発明の第3の態様によれば、神経疾患又は神経血管疾患の処置に使用するための、より好ましくは、アルツハイマー病の処置に使用するための本発明の第1の態様による薬物送達組成物が提供される。
本発明の第3の態様の好ましい実施の形態によれば、薬物送達組成物は、アルツハイマー病の処置に使用するためのものであり、ここで、この組成物は、アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又はそのポリペプチドの脳内濃度を上昇させために使用される。
本発明の第4の態様によれば、薬剤、より好ましくは、中枢神経系に標的化されているポリペプチド又はタンパク質を含む薬物送達組成物の製造のための、ナノ粒子及びリポソームを含む群から選択されるコロイド薬物担体の使用が提供される。
本発明の第5の態様によれば、医薬品として使用するための配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列を含むポリペプチドであって、ポリペプチドが全身投与、好ましくは、非経口投与され、ポリペプチドが中枢神経系に標的化される、ポリペプチドが提供される。
本発明の第6の態様によれば、神経疾患又は神経血管疾患の処置に使用するための配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列を含むポリペプチドであって、ポリペプチドが全身投与、好ましくは、非経口投与され、ポリペプチドが中枢神経系に標的化され、好ましくは、アルツハイマー病の処置に使用するためのものである、ポリペプチドが提供される。
本発明は、コロイド担体系がタンパク質又はポリペプチド等の薬学的活性薬剤の、それらの作用部位、特に中枢神経系への標的化送達に使用され得るという認識に基づく。これにより達成される効率的な標的化は、有利にかつより容易な方法で疾患に対抗するために用いられ得る。
本発明によれば、ペプチド又はタンパク質は、例えば、ポリブチルシアノアクリレート又はポリ乳酸又はポリグリコール酸又はポリ乳酸/グリコール酸からなるナノ粒子、ポリマーソーム、又はリポソームに包まれている。全てのコロイド担体は、血液脳関門への能動的標的化が達成されるように表面修飾されている(表面修飾:例えば、ApoE若しくはApoE断片、抗体(LRP1受容体、トランスフェリン受容体、インスリン受容体、Mfsd2a輸送体に対する抗体)、又はカチオン化アルブミン若しくは細胞透過性ペプチド)。これは、ポリペプチド又はタンパク質を患者の身体の中枢神経系又は他の部位に標的化する新規かつ有利な方法である。
本発明の具体的な実施形態において、コロイド薬物担体は、好ましくは、細胞透過性ペプチド(CPPとも称される)で表面修飾されており、ここで、1種以上の細胞透過性ペプチドは、直鎖状又は環化ペネトラチン(配列番号6;RQIKIWFQNRRMKWKK、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)に由来する)、TAT(転写のトランス活性化因子)ペプチド(配列番号7;CGRKKKRRQRRRPPQC、HIV-1に由来する)、MAP(モデル両親媒性ペプチド)(配列番号8;GALFLGFLGAAGSTMGAWSQPKSKRKV、人工ペプチド)、R9(配列番号9;RRRRRRRRR、人工ペプチド)、pVEC(配列番号10;LLIILRRRIRKQAHAHSK-アミド、マウス血管内皮カドヘリンに由来するCPP)、トランスポータン(配列番号11;GWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKISIL-アミド、ヒト神経ペプチドのガラニンに由来する)、及びMPG(配列番号12;GALFLGFLGAAGSTMGAWSQPKSKRKV、HIVに由来する)、それらの組み合わせ、及びそれらの二量体からなる群から選択される。この文脈において、全ての上記ペプチドは、直鎖状形態又は環化形態で存在し得る。
本発明の一実施形態によれば、かかるCPPは、コロイド薬物担体の外層の一部である化合物に結合され得る。この文脈において、用語「コロイド薬物担体の外層の一部である」とは、上記化合物が上記外層に組み込まれているという事実を示すことを意図する。リポソームの場合、CPP(複数の場合もある)は、リポソームの脂質二重層に組み込まれたリン脂質に結合していてもよい。
好ましくは、結合は共有結合である。CPPが結合しており、コロイド薬物担体の外層の一部である化合物は、好ましくは、上記に記載される好適な脂質又はポリマーである。好ましくは、CPPは、リンカーを介して上記化合物に結合している。この文脈において、単量体CPPは、リンカーを介してリン脂質若しくはポリマーに共有結合していてもよく、又はホモ及びヘテロ二量体が可能である二量体化CPPは、リンカーを介してリン脂質若しくはポリマーに共有結合している。
本発明を創造する過程で、本発明者らは、本明細書においてCTα16と称されるAPPsαの16アミノ酸C末端断片が、長期増強の観点で完全タンパク質のAPPsαと同じ効果を有するという認識を更に利用した(Richter MC et al., 2018 EMBO J, 37, e98335)。612アミノ酸の全長配列を有するAPPsαは、神経栄養性、神経保護性、神経原性、及びシナプス形成誘導特性を有し、シナプス結合(樹状突起スパイン)の密度を刺激し、シナプス可塑性を促進することが以前に発見された(長期増強=LTP;Fol R et al., 2016 Acta Neuropathol, 131, 247-266;Mueller UC et al., 2017 Nat Rev Neurosci 18: 281-298を参照のこと)。
加えて、APPsαは認知能力を増強し、短期記憶及び長期記憶の両方を刺激する。これら全ての有益な効果が16アミノ酸断片により引き起こされることも発見された。したがって、アルツハイマー病に罹患している患者は、上記断片の脳への適切な投与により顕著な利益を得られ得る。
さらに本発明の発明者らは、CTα16がAβにより誘発される病理に対してだけでなく、ADの他の主要な病理学的特徴であるtau病理に対しても治療能力を有することを示唆する証拠を発見した。これは、CTα16ペプチド(APPsαに由来する)のAD、さらにはおそらく、シナプス欠損を伴う他の神経変性疾患に対する高い治療能力の妥当性を更に支持する。
活性薬剤を脳に標的化する本発明による上記の16アミノ酸断片の投与は、皮質及び海馬等の重要な領域の全体にわたる均一な分布を提供する。短い16アミノ酸断片は、完全なAPPsαと同様に明白な効果を引き起こし、in vitroで脳切片に適用される場合に、シナプス可塑性を増強することが観察された(Richter et al., 2018(前出))。
ELISAを使用して、AAV-CTα16注射の6週間後の海馬におけるCTα16の濃度を解析するために、興奮性前脳神経細胞においてAPP及び関連するAPLP2(APP様タンパク質2)を欠く、NexCre cDKOマウスと称されるコンディショナルダブルノックアウトマウスモデル系統(Hick M et al, 2015 Acta Neuropathol, 129, 21-37)を使用して、かかるNexCre cDKOマウスの海馬にAAVベクターを定位的に注入した(図6Aを参照のこと)。
図6Bに見られるように、この方法で得られたCTα16濃度は、以前にin vitroでLTPをレスキューするために使用された範囲(10nM)と同程度の20nMであった。さらに、NexCre cDKOマウスへのAAV-Venusの注入がスパイン密度を改善しないが、AAV-CTα16及びそれにより得られた濃度が、NexCre cDKOマウスの基底樹状突起及び先端樹状突起の両方においてcDKOマウスを正常なスパイン密度に完全に回復させたことを実証することができた(図6C及び図6Dを参照のこと)。
本発明によるHA-CTα16ペプチドを含有するナノ粒子の注入を使用して、CTα16は注入の1時間後の約30nMから注入の2時間後の約80nM~100nMまでの範囲の更に高レベルに達することができた(図7)。したがって、ナノ粒子投与により到達する濃度は、AAV-CTα16の送達を使用して薬理学的効果(スパインレスキュー)をもたらすことが示された20nM濃度を超過する。
これらの実験は、CTα16ペプチドが、組換えペプチドとして脳切片上に適用される場合に、LTPを改善できるだけでなく、CTα16ペプチドを発現するAAV-CTa16ベクターをNexCre-cDKOマウスの海馬に頭蓋内注入した際にin vivoで正常なスパイン密度に回復させるのにも十分であることを示す(図6及び図7)。
図6B及び図7に示す海馬におけるCTα16濃度の分析により観察されたように、AAV-CTa16ベクターからのCTα16の頭蓋内発現は、本発明の組成物による投与と同等であると考えられる。これらの新規の発見は、CTα16がスパイン密度をレスキューするのに十分であることを更に実証し、低分子ペプチドがAPPsa内の主要な機能ドメインであることを確証する。
容易な投与及び広範かつ均一な分布に起因して、神経疾患及び神経血管疾患に罹患している患者は、本発明による新規の投与経路により顕著な利益を得ると予想され得る。
この新規な戦略は、全ての臨床試験の失敗が見られている技術分野及びこの分野に関する全ての事業単位を断念している製薬会社における有望な治療手段である。
上記で前述したように、本発明により、ナノ粒子及びリポソームを含む群から選択されるコロイド薬物担体と薬剤とを含む薬物送達組成物が提供され、ここで、このコロイド薬物担体は、所望の作用部位への能動的標的化のために表面修飾されており、この薬剤は、タンパク質又はポリペプチドである。
本発明の文脈において、薬剤は、好ましくはコロイド薬物担体と会合している。会合は、好ましくは、薬剤とコロイド薬物担体の外部表面との間の会合を意味し得る。薬剤とコロイド薬物担体の外部表面との間のかかる会合は、吸着、可逆的な相互作用、例えば、ファンデルワールス相互作用、疎水性相互作用、又は親油性相互作用;共有結合;水素結合;イオン間の相互作用、静電的相互作用、及び芳香族相互作用を含む群のうちの1つ以上に基づいてもよい。
より好ましくは、薬剤とコロイド薬物担体との会合は、薬剤がコロイド薬物担体内にカプセル化されていることを意味する。
本発明の好適な実施形態によれば、コロイド薬物担体は、ポリマーソーム又はナノ球体を含む群から選択される。好ましくは、ナノ球体は、ポリブチルシアノアクリレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、又はポリ乳酸/グリコール酸、より好ましくは、ポリブチルシアノアクリレートから形成される。
ポリブチルシアノアクリレートから形成されるナノ球体は、好ましくは、ミニエマルション重合を使用することにより、代替的に好ましくはナノ沈殿により形成され得る。
代替的な好ましい実施形態において、ナノ球体は、米国特許出願公開第2017/189345号の開示に従って、特に、その中の段落[0024]~[0027]に記載のポリマー成分を使用して形成され得る。
本発明によるコロイド薬物担体は、好ましくは、界面活性剤、例えば、ポリソルベート(特に、ポリソルベート80)又はポロキサマー(特に、P188)により表面修飾され得る。
本発明のポリマーソームは、好ましくは、ジブロックコポリマー、例えば、ポリエチレングリコール-b-ポリカプロラクトン(PEG-b-PCL)、ポリエチレングリコール-b-ポリ乳酸(PEG-b-PLA)、ポリエチレングリコール-b-ポリ乳酸-グリコール酸コポリマー(PEG-b-PLGA)、ポリエチレングリコール-b-ポリグリコリド(PEG-b-PGA)、ポリ(ジメチルシロキサン)-b-ポリ(2-メチルオキサゾリン)(PDMS-b-PMOXA)、ポリ(3-カプロラクトン)-b-ポリ(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)(PCL-b-PMPC)、ポリ乳酸-b-ポリ(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)(PLA-b-PMPC)、ポリエチレングリコール-b-ポリブタジエン(PEG-b-PBD)、ポリエチレングリコール-b-ポリエチルエチレン(PEG-b-PEE)、ポリエチレングリコール-b-ポリフェニレンスルフィド(PEG-b-PPS)、ポリエチレングリコール-b-ポリトリメチレンカーボネート(PEG-b-PTMC)等、又はトリブロックコポリマー、例えば、ポリ乳酸-グリコール酸コポリマー-b-ポリエチレングリコール-ポリ乳酸-グリコール酸コポリマー(PLGA-PEG-PLGA)、ポリ(ジメチルシロキサン)-b-ポリ(2-メチルオキサゾリン)-b-ポリ(ジメチルシロキサン)(PMOXA-b-PDMS-b-PMOXA)、ポリエチレングリコール-b-ポリプロピレングリコール-b-ポリエチレングリコール(PEG-PPO-PEG)等を含む群のうちの1つ以上、より好ましくは、ジブロックコポリマーのポリエチレングリコール-b-ポリカプロラクトン(PEG-b-PCL)を含む。
ポリマーソーム製造に使用されるコポリマーの親水性ブロック部分の平均ポリマー分子量分率は、14%~45%、より好ましくは、約20%である。本発明の文脈において、コポリマーのブロック部分の平均ポリマー分子量分率は、コポリマーの平均ポリマー総分子量に対する重量百分率である。
好ましくは、コポリマーは、乾燥粉末の形態であるか、又は例えば、PEG-b-PCLを塩化メチレン中に溶解し、膜が形成されるまで上記溶液を蒸発させることにより形成され得る膜である。ポリマーソームは、好ましくは、水性溶媒、上記のようなコポリマー、及び分散助剤を含む混合物を調製する工程、その後の混合物を均質化し、混合物中のコポリマーを水和させる任意の工程、及び前の工程で調製された混合物を二重遠心分離機(DC)、好ましくは、二重非対称遠心分離機(DAC)で処理して、本発明によるポリマーソームを得る後続の工程を含む方法により形成され得る。
さらに、混合物を調製する工程において、分散助剤は、ガラス、金属、又は上記から選択される異なる材料のコンポジット材料から製造された球状ビーズであり得て、ビーズの体積平均粒径(d50)は、0.1mm~2mmが好ましい。より好ましくは、分散助剤は、1.0mm~1.2mmの体積平均粒径(d50)を有する球状セラミックビーズであり得る。
本発明の文脈において、体積平均粒径(d50)は、好ましくは、ISO規格13320(2009)に記載されているように、hydro LVサンプラー及び分散剤として脱塩水(屈折率=1.33)を備えたMalvern Mastersizer 3000 Particle Size Analyzerを用いたレーザー回折を使用して解析される。材料設定:1.35の屈折率、0.60の吸収指数、及び1g/cm3の密度。試料は、連続超音波(50%で設定)を使用し、赤色光(630nm)を使用する30秒及び青色光(470nm)を使用する30秒の測定ループを用いて3回測定される。平均結果は、体積平均粒径d50として報告される。d50は、50体積パーセントの粒子がこのd50未満のサイズを有する粒子サイズとして定義される。
例えば、Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th edition, John Wiley & Sons, New York (US), 1997, vol. 22、256~278ページにおいて示されるような、当該技術分野において一般的に既知であり、一般的知識の一部を形成する、粒子サイズを決定するための他の方法が本明細書において使用されてもよい。
ポリマーソームを製造するための混合物の調製のために、好ましくは、0.5重量%~40重量%のコポリマー、4.5重量%~60重量%の水溶液、及び20重量%~95重量%の分散助剤、より好ましくは、3.64重量%のコポリマー、例えば、PEG-b-PCL、23.64重量%の水溶液、例えば、PBS、及び72.73重量%の分散助剤、例えば、セラミックビーズを含む混合物の組成物、又は6.67重量%のコポリマー、43.33重量%の水溶液、及び50重量%の分散助剤を含む混合物の別の好ましい組成物を使用することができ、ここで、重量%は、質量分率、すなわち、混合物の総質量に対する混合物の個々の添加剤の質量の百分率を表す。
DC又はDACは、試料が配置されているローターの回転軸の周りを該試料が離心的に回転するのみである従来の遠心分離機とは対照的に、ローター内で離心的に配置されている、従来は該ローターの回転軸の周りを回転する該試料が更にそれ自身の回転軸の周りを回転することを特徴とする。試料は、それ自身の回転軸の周りの第2の回転によりローターの回転軸に対して内部に押し付けられ、これにより、完全に混合される。DC及びDACは、DCでは、試料が配置されているローターと同様の回転方向を試料が有するが、DACでは、試料がローターの回転方向と実質的に反対の回転方向を有するという点で異なる。
混合物を均質化する工程において、混合物は、配置された後に、続いて、好ましくは、毎分回転数(rpm)に換算した回転速度で回転されることにより均質化され得る。より好ましくは、混合物が均質化される均質化時間は、少なくとも1分であり、回転速度は、2000rpm~5000rpmである。特に好ましくは、混合物が均質化される均質化時間は、少なくとも5分であり、混合物が回転される回転速度は、約3540rpmである。
混合物中のコポリマーを水和させる任意の工程において、好ましくは、混合物は、PEG-b-PCLが混合物を処理する工程の前に水和されるように、10分間以上室温に置かれる。より好ましくは、コポリマーが水和される時間は、少なくとも30分であるか、又はPEG-b-PCL(又は任意の他のコポリマー)が適切に水和されている限り、混合物中のコポリマーを水和する工程は省略される。
好ましくは、混合物を処理する工程において、混合物を均質化する上記の工程と同様に、混合物は、好ましくは、DC、より好ましくは、DACに配置される。その結果として、混合物は、2000~5000の回転速度で回転されることにより少なくとも10分間処理される。より好ましくは、混合物が処理される時間は、少なくとも20分、特に好ましくは30分であり、混合物が回転される回転速度は、3000rpm~4000rpm、特に好ましくは約3540rpmである。
混合物を処理する間に、混合物中の個々のコポリマー、特に好ましくはジブロックコポリマーのPEG-b-PCLは、層(通常、トリブロックコポリマーの場合は単層及びジブロックコポリマーの場合は二重層)として自己集合し、その結果、球状に閉じ、これにより、ポリマーソーム形成する。
ポリマーソームを組み立てるこの過程において、ポリマーソーム形成の完了前に、好ましくは、ポリマーソームに封入されるか、又は結合されるのに適した薬剤が混合物に添加される。より好ましくは、薬剤は、上記の方法の任意の段階で混合物に添加され得る。
好ましくは、ポリマーソームは、本明細書で使用する場合、最大1000nm、より好ましくは、最大600nm、更により好ましくは、最大400nmのZ平均サイズ及び最大0.5、より好ましくは、最大0.3の多分散性指数(PDI)を有する。特に好ましくは、対象の細胞外空間又は細胞内空間へのポリマーソームの投与、すなわち、全身投与に関して、ポリマーソームは、最大200nmのZ平均サイズ及び最大0.2のPDIを有し、このことは、細胞膜を通過できるための、したがって、薬物送達系として特に関心対象となるための必要条件である。
Z平均は、動的光散乱法を使用することにより測定され、ISO22412により「調和強度平均粒径(harmonic intensity averaged particle diameter)」、すなわち、流体力学的平均粒径として定義されるパラメータであり、一方、多分散性指数(PDI)は、同じく動的光散乱法を使用することにより計算される無次元数であり、これは粒子サイズ分布の不均一性の程度を表現し、0.05より小さい値は高度に単分散の粒子サイズを示し、0.7より大きい値は非常に広範な粒子サイズを示す(Danaei, M.;Dehghankhold, M.;Ataei, S.;Hasanzadeh Davarani, F.;Javanmard, R.;Dokhani, A.;Khorasani, S.;Mozafari, M.R. Impact of Particle Size and Polydispersity Index on the Clinical Applications of Lipidic Nanocarrier Systems. Pharmaceutics 2018, 10, 57)。
従来技術に開示されるような、本発明において使用され得る好適なコポリマーの更なる例は、Discher, D.E. and Eisenberg, A., Science 2002, 297, 967-973、Meng, F. et al., Macromolecules 2003, 36, 3004-3006、Lee, J.S. and Feijen, J., Journal of Controlled Release 2012, 16, 1473-483、Qi, W et al., Nanoscale, 2013, 5, 10908-10915から引用され得る。
本発明の好ましい一実施形態において、コロイド薬物担体は、リポソームである。リポソームは、異なる鎖長及び/又は飽和度を有するリン脂質から調製され得る。好ましくは、本発明によるリポソームは、例えば、Marsh, D. 2012 Biophys J, 102, 1079-1087の開示に従って、DLPC、DMPC、DPPC、DSPC、DOPC、DMPE、DPPE、DOPE、DMPA・Na、DPPA・Na、DOPA・Na、DMPG・Na、DPPG・Na、DOPG・Na、DMPS・Na、DPPS・Na、DOPS・Na、DOPE-グルタリル・(Na)2、テトラミリストイルカルジオリピン・(Na)2、DSPE-mPEG-2000・Na、DSPE-mPEG-5000・Na、DSPE-マレイミドPEG-2000・Na、DOTAP・Cl等を含む群のうちの1種以上のリン脂質を含み得る。
また好ましくは、米国特許出願公開第2017/0143629号、特にその中の段落[0032]に開示されるようなリン脂質が用いられ得る。本発明の範囲内では、PEG化された脂質及びテトラエーテル脂質も包含される。
本発明の好ましい一実施形態によれば、コロイド薬物担体として使用されるリポソームは、コレステロール及びジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)を含む。本発明によるコロイド薬物担体としてのリポソームは、好ましくは、二重対称遠心分離及び二重非対称遠心分離が含まれる方法のうちの1つ、より好ましくは、二重非対称遠心分離を使用することにより調製され得る。リポソームを調製する方法は、好ましくは、Massing U et al., 2008 J of Contr Release, 125, 16-24、又はMassing U et al., 2017 Liposomes, Angel Catala, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.68523)に開示される技術に従って実施され得る。
リポソームの調製のために、好ましくは、有機溶媒中に溶解した異なる脂質が組み合わされ、脂質膜を形成させるために、有機溶媒の蒸発により分離される。好ましくは、ペプチド又はタンパク質薬剤が、この乾燥脂質膜上に量り取られ、次いで、緩衝液が再水和のために添加される。上記のようなポリマーソームの調製における様に、好ましくは、セラミックビーズが添加され、遠心分離機で生じる剪断力によりペプチドを封入する小胞が形成される。
好ましい一実施形態によれば、リポソームは、38モル%のコレステロール及び56モル%のジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)からなる。加えて、好ましくは、5モル%のPEG化されたジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(PEG2000-PE)が、細網内皮系によるリポソームの認識を防止するために添加され、これにより、血流におけるリポソームのより長い循環がもたらされる。
本発明のコロイド薬物担体を血液脳関門に標的化するために、コロイド薬物担体は、好ましくは、血液脳関門を通過するための標的化のために修飾される。より好ましくは、コロイド薬物担体は、アポリポタンパク質E(ApoE)、ApoE断片、カチオン化アルブミン、細胞侵入ペプチドを含む群のいずれか1つで、及び/又はLRP1受容体に対して指向された抗体、トランスフェリン受容体に対して指向された抗体、インスリン受容体に対して指向された抗体、若しくはMfsd2a輸送体に対して指向された抗体で、更により好ましくは、ApoE又はApoE断片で修飾される。
特定の一実施形態によれば、コロイド薬物担体は、好ましくは、配列番号5の配列を含むApoE4断片、特に好ましくは、配列番号5の配列を有するApoE4断片で修飾される。
本発明の一実施形態によれば、ApoE脂質(好ましくは、配列番号5を含む)の合成は、使用された脂質(好ましくは、DSPE-PEG(2000)-マレイミド)のマレイミド基とApoE断片の一部であるシステインのチオール基との間のいわゆるクリック反応により実施された。反応の副産物が分離され、得られたApoE-脂質コンジュゲートが本発明の修飾されたコロイド薬物担体を調製するために使用された。好ましくは、1モル%の自身で合成したApoE脂質(より好ましくは、配列番号5を含む)がそこで使用される。
本発明の好適な実施形態によれば、薬剤は、アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又はそのポリペプチドであり、より好ましくは、薬剤は、APPsαのC末端に由来するポリペプチドであり、更により好ましくは、薬剤は、APPsαのC末端16アミノ酸を含むポリペプチドであり、ここで、更により好ましくは、薬剤は、配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列を含むポリペプチドである。好ましくは、アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)は、哺乳動物起源、より好ましくは、ヒト又はマウス起源、特に好ましくは、ヒト起源のものである。
より好ましい実施形態によれば、薬剤は配列番号3の配列又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列からなり、ここで、特に好ましくは、薬剤は配列番号3の配列からなる。配列番号3により表される配列は、ヒト起源のものであり、APPsαのC末端16アミノ酸に相当し、3文字表記でAsp Ala Glu Phe Arg His Asp Ser Gly Tyr Glu Val His His Gln Lys及び1文字表記でDAEFRHDSGYEVHHQKのペプチド配列を有する。代替的に、好ましくは、薬剤は、2×HAタグを有する配列番号3の上述のペプチドである配列番号4の配列からなる。
好ましい一実施形態によれば、薬剤は、アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又は上記のようなそのポリペプチドであり、ここで、このポリペプチドは、アミノ末端の2つのヘマグルチニン(2×HA)タグにより標識されており、好ましくは、薬剤は配列番号4の配列(1文字表記でYPYDVPDYAYPYDVPDYADAEFRHDSGYEVHHQK)からなる。
本明細書で用いられる2つの配列間の同一性パーセントの決定は、好ましくは、Karlin及びAltschulの数学アルゴリズムを使用することにより達成される(Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1993) 90: 5873-5877)。かかるアルゴリズムは、AltschulらのBLASTN及びBLASTPプログラムの基礎である(J. Mol. Biol. (1990) 215: 403-410)。BLASTポリペプチド検索は、BLASTPプログラムにより実行される。比較目的でギャップ付きアライメントを取得するために、Altschulら(Nucleic Acids Res. (1997) 25: 3389-3402)により記載されるように、Gapped BLASTが利用される。BLAST及びGapped BLASTプログラムを利用する場合、各プログラムのデフォルトのパラメータが使用される。
本発明の好適な実施形態によれば、本明細書において開示される個別のタンパク質又はポリペプチド配列と少なくとも80%同一な、より好ましくは、少なくとも85%同一な、更により好ましくは、少なくとも90%同一な、特に好ましくは、少なくとも95%同一な核酸配列からなるか、又はそれを含むポリペプチド配列は、本発明の一部をなすものである。当然のことながら、100%同一な配列が本明細書において最も好ましい。
本発明の一実施形態によれば、80%、85%、90%、又は95%の所与の同一性により包含されるポリペプチド配列は、本明細書において開示される配列のアミノ酸のうちの80%、85%、90%、又は95%が依然として同一である限り、本明細書において開示される個別のタンパク質又はポリペプチド配列と長さが異なっていてもよく、例えば、1アミノ酸以上短いか、又は長い。
本発明の一部として開示されるポリペプチドに関して、N末端及び/又はC末端アミノ酸が修飾され得る。例えば、ポリペプチドのN末端アミノ酸は、N末端アミノ(H2N-)基でアルキル化、アミド化、又はアシル化することができ、例えば、ペプチドのC末端アミノ酸は、C末端カルボキシル(-COOH)基でアミド化又はエステル化され得る。
例えば、N末端アミノ基は、アミドを形成させるために、アセチル基(すなわち、CH3-C(=O)-)又はミリストイル基が含まれる、任意のアシル基又は脂肪族アシル基を含むようにアシル化により修飾され得る。幾つかの実施形態において、N末端アミノ基は、式-C(O)R(式中、Rは、1個~15個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖アルキル基である)を有するアシル基を含むように修飾され得るか、又は式-C(O)R1(式中、R1は、1個~15個の炭素原子を有する直鎖アルキル基である)を有するアシル基を含むように修飾され得る。
ペプチドのC末端アミノ酸も化学修飾され得る。例えば、C末端アミノ酸のC末端カルボキシル基は、ヒドロキシル基の代わりにアミノ基を含むように化学修飾(すなわち、アミド化)され得る。一実施形態において、C末端は、式NH3又はRNH2又はR2NHのアミンによりアミド化され得る。C末端が式CONH2を有するアミド化された形態のペプチドが好ましい。
また本明細書に記載されるポリペプチドのC末端は、遊離酸又は許容される塩、例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、又は他の無機イオンの塩若しくは有機イオンの塩のいずれかのような、誘導体化されていないカルボキシル基の形態であり得る。カルボキシル末端は、式ROHのアルコールとのエステルの形成により誘導体化されてもよい。
本発明の一実施形態において、配列番号3のC末端がアミド化される。本発明の他の実施形態において、配列番号4のC末端がアミド化される。
さらに本発明は、抗体、酵素、増殖因子、及びペプチド等の薬剤にまで及ぶ。
特に酵素は、好ましくは、イズロニダーゼ、アリールスルファターゼ、ヘパラン硫酸スルファミダーゼ、アセチルグルコサミダーゼ、グルクロニダーゼ、及びグルコセレブロシダーゼから選択され得る。増殖因子は、好ましくは、グリア由来神経栄養因子(GDNF)及び脳由来神経栄養因子(BDNF)から選択され得る。本発明の文脈において使用されるペプチドは、好ましくは、血管作用性小腸ペプチドであり得る。更に好ましくは、薬剤は、TNF受容体(デコイ受容体)及びTNFα阻害剤から選択され得る。
一実施形態によれば、薬剤は、最大15kDa、好ましくは、最大10kDa、より好ましくは、最大5kDa、特に好ましくは、最大3kDaの分子量を有するタンパク質薬剤である。別の実施形態によれば、薬剤は、最長150アミノ酸、好ましくは、最長100アミノ酸、より好ましくは、最長50アミノ酸、特に好ましくは、最長20アミノ酸を有するタンパク質薬剤である。
好ましくは、使用され得る他の薬剤は、ヒト成長ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン放出ペプチド、インターフェロン、コロニー刺激因子、インターロイキン、マクロファージ活性化因子、マクロファージペプチド、B細胞因子、T細胞因子、プロテインA、アレルギー抑制因子、細胞壊死糖タンパク質、免疫毒素、リンホトキシン、腫瘍壊死因子、腫瘍抑制因子、転移増殖因子、α1アンチトリプシン、アルブミン及びそのポリペプチド断片、アポリポタンパク質E、エリスロポエチン、第VII因子、第VIII因子、第IX因子、プラスミノーゲン活性化因子、ウロキナーゼ、ストレプトキナーゼ、プロテインC、C反応性タンパク質、レニン阻害剤、コラゲナーゼ阻害剤、スーパーオキシドジスムターゼ、血小板由来増殖因子、上皮成長因子、骨形成性増殖因子、骨刺激タンパク質、カルシトニン、インスリン、アトリオペプチン、軟骨誘導因子、結合組織活性化因子、卵胞刺激ホルモン、黄体形成ホルモン、黄体形成ホルモン放出ホルモン、神経成長因子、副甲状腺ホルモン、リラキシン、セクレチン、ソマトメジン、インスリン様増殖因子、副腎皮質ホルモン、グルカゴン、コレシストキニン、膵臓ポリペプチド、ガストリン放出ペプチド、コルチコトロピン放出因子、甲状腺刺激ホルモン、様々なウイルス、細菌、又は毒素に対するモノクローナル又はポリクローナル抗体、ウイルス由来のワクチン抗原、オクトレオチド、シクロスポリン、リファンピシン、ロピナビル、リトナビル、バンコマイシン、テラバンシン、オリタバンシン、ダルババンシン、ビスホスホネート、イトラコナゾール、ダナゾール、パクリタキセル、シクロスポリン、ナプロキセン、カプサイシン、アルブテロール硫酸塩、テルブタリン硫酸塩、ジフェンヒドラミン塩酸塩、クロルフェニラミンマレイン酸塩、ロラタジン塩酸塩、フェキソフェナジン塩酸塩、フェニルブタゾン、ニフェジピン、カルバマゼピン、ナプロキセン、シクロスポリン、ベタメタゾン、ダナゾール、デキサメタゾン、プレドニゾン、ヒドロコルチゾン、17β-エストラジオール、ケトコナゾール、メフェナム酸、ベクロメタゾン、アルプラゾラム、ミダゾラム、ミコナゾール、イブプロフェン、ケトプロフェン、プレドニゾロン、メチルプレドニゾン、フェニトイン、テストステロン、フルニソリド、ジフルニサル、ブデソニド、フルチカゾン、インスリン、アシル化インスリン、グルカゴン様ペプチド、アシル化グルカゴン様ペプチド、エキセナチド、リキシセナチド、デュラグルチド、リラグルチド、アルビグルチド、タスポグルチド、C-ペプチド、エリスロポエチン、カルシトニン、黄体形成ホルモン、プロラクチン、副腎皮質刺激ホルモン、ロイプロリド、インターフェロンα-2b、インターフェロンβ-1a、サルグラモスチム、アルデスロイキン、インターフェロンα-2a、インターフェロンα-n3、α-プロテイナーゼ阻害剤、エチドロネート、ナファレリン、絨毛性ゴナドトロピン、プロスタグランジンE2、エポプロステノール、アカルボース、メトホルミン、デスモプレシン、シクロデキストリン、抗生物質、抗真菌薬、ステロイド、抗癌薬、鎮痛薬、抗炎症剤、駆虫薬、抗不整脈薬、ペニシリン、抗凝血剤、抗うつ薬、抗糖尿病薬、抗てんかん薬、抗ヒスタミン薬、血圧降下薬、抗ムスカリン剤、抗マイコバクテリア剤、抗腫瘍剤、免疫抑制薬、抗甲状腺薬、抗ウイルス剤、抗不安鎮静薬、催眠薬、神経遮断薬、収れん剤、β-アドレナリン受容体遮断剤、血液製剤及び代替物、強心剤(cardiacinotropic agents)、造影剤、コルチコステロイド、鎮咳薬、去痰薬、粘液溶解薬、利尿薬、CNS作用化合物、ドーパミン作用薬、抗パーキンソン病薬、止血薬、免疫学的薬剤、脂質制御薬、筋弛緩薬、副交感神経刺激薬、副甲状腺カルシトニン、プロスタグランジン、放射性医薬品、性ホルモン、ステロイド、抗アレルギー薬、刺激剤、食欲抑制薬、交感神経作用薬、甲状腺薬、血管拡張剤、キサンチン、ヘパリン、治療用オリゴヌクレオチド、ソマトスタチン及びその類似体、並びにそれらの薬学的に許容される有機塩及び無機塩又は金属錯体を含む群から選択される。
他の好ましい実施形態において、特許請求される組成物は、好ましくは、全身投与による、より好ましくは、静脈内投与又は鼻腔内投与による哺乳動物、特にヒトへの投与に好適である。好ましい一実施形態によれば、特許請求される組成物は、静脈内投与による投与に好適である。代替実施形態によれば、特許請求される組成物は、鼻腔内投与による投与に好適である。好ましい一実施形態において、「投与に好適」とは、組成物が前述の経路により投与されることを意味する。
本発明は、医薬品として使用するための本発明による薬物送達組成物を提供し、ここで、好ましくは、組成物は、大脳内又は頭蓋内に薬剤を放出するために使用される。他の一態様によれば、薬物送達組成物は、神経疾患又は神経血管疾患の処置、好ましくは、アルツハイマー病の処置に使用するために提供される。
本発明による神経疾患又は神経血管疾患は、好ましくは、アルツハイマー病、脳腫瘍、転移、神経膠芽腫、多発性硬化症、リソソーム蓄積症、脳卒中、パーキンソン病、片頭痛、血管拡張、虚血性脳損傷、外傷性脳損傷、神経変性、うつ病、HIV関連脳炎、てんかん、白質ジストロフィー、及び中枢神経系の疾患を含む群から選択され得る。本発明の好適な実施形態によれば、本発明の薬物送達組成物で処置される神経疾患又は神経血管疾患は、シナプス修復が依然として可能な神経疾患又は神経血管疾患である。
本発明は、医薬品としての、かつ神経疾患又は神経血管疾患の処置、好ましくは、アルツハイマー病の処置における本発明による薬物送達組成物の使用も包含する。
本発明において言及されるアルツハイマー病の処置の文脈において、薬物送達組成物は、好ましくは、アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又はそのペプチドの脳内濃度を上昇させるために使用される。
本発明は、上記で定義されたようなコロイド薬物担体の、同様に上記で更に定義されたような、好ましくは、中枢神経系に標的化される薬剤を含む薬物送達組成物の製造のための使用を更に提供する。
本発明は、医薬品として使用するための配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一な配列を含むポリペプチドを更に提供し、ここで、このポリペプチドは、全身投与、好ましくは、非経口投与され、このポリペプチドは、中枢神経系に標的化される。
本発明は、神経疾患又は神経血管疾患の処置に使用するための、好ましくは、アルツハイマー病の処置に使用するための配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一な配列を含むポリペプチドを更に提供し、ここで、このポリペプチドは、全身投与、好ましくは、非経口投与される場合に中枢神経系に標的化されるように適合されている。
本発明の他の一態様によれば、医薬品としてのポリペプチドの使用が提供され、神経疾患又は神経血管疾患の処置、好ましくは、アルツハイマー病の処置における使用が提供され、ここで、このポリペプチドは、全身投与、好ましくは、非経口投与され、中枢神経系に標的化されるように適合されている。
本明細書に記載される本発明の全ての実施形態は、任意の組み合わせで組み合わせ可能であると、当業者がこのような組み合わせの技術的意味を理解できないとみなさない限り、みなされる。
1)ポリマーソームの調製
コポリマーとして、5-b-20kDaの平均ポリマー分子量及び1.57のPDIを有するPEG-b-PCLを乾燥粉末形態又は膜形態で使用した。2mLの反応チューブ中でPEG-b-PCLを100mg/mLで塩化メチレン中に溶解し、窒素下で50℃にて蒸発させることにより膜を形成させた。残留溶媒、特にあらゆる有機溶媒を真空下で少なくとも1時間除去した。水溶液としてPBS及び分散助剤としてセラミックビーズ(SiLi Beads Type ZY-E 1.0mm~1.2mm、Sigmund-Lindner GmbH、ドイツ)を使用した。
コポリマーとして、5-b-20kDaの平均ポリマー分子量及び1.57のPDIを有するPEG-b-PCLを乾燥粉末形態又は膜形態で使用した。2mLの反応チューブ中でPEG-b-PCLを100mg/mLで塩化メチレン中に溶解し、窒素下で50℃にて蒸発させることにより膜を形成させた。残留溶媒、特にあらゆる有機溶媒を真空下で少なくとも1時間除去した。水溶液としてPBS及び分散助剤としてセラミックビーズ(SiLi Beads Type ZY-E 1.0mm~1.2mm、Sigmund-Lindner GmbH、ドイツ)を使用した。
PEG-b-PCL(5-b-20kDa)を含む混合物を調製するために、20mgのPEG-b-PCL、130μLのPBS、及び400mgのセラミックビーズを一緒に添加した。
PEG-b-PCL(5-b-20kDa)を含む別の混合物を調製するために、20mgのPEG-b-PCL、130μLのPBS、及び150mgのセラミックビーズを一緒に添加した。
PEG-b-PCL(2-b-20 7.5kDa)を含む混合物を調製するために、20mgのPEG-b-PCL、130μLのPBS、及び150mgのセラミックビーズを一緒に添加した。
1.1)混合物の均質化及び混合物中のコポリマーの水和
得られた混合物をDACに配置し、その後に、3540rpmの回転速度で5分間均質化した。その後、混合物を室温に30分間置いて、水和した。この手法は、PEG-b-PCLが適切に水和されることを確実にする。
得られた混合物をDACに配置し、その後に、3540rpmの回転速度で5分間均質化した。その後、混合物を室温に30分間置いて、水和した。この手法は、PEG-b-PCLが適切に水和されることを確実にする。
1.2)DACでの混合物の処理
均質化し、水和するために置いた後、混合物をDACに配置し、3540rpmの回転速度で30分間処理した。
均質化し、水和するために置いた後、混合物をDACに配置し、3540rpmの回転速度で30分間処理した。
20mgのPEG-b-PCL(5-b-20kDa)、130μLのPBS、及び400mgのセラミックビーズを含む混合物で、183±4nmのZ平均サイズ及び0.140±0.003のPDIを有するポリマーソームを得た。
20mgのPEG-b-PCL(5-b-20kDa)、130μLのPBS、及び150mgのセラミックビーズを含む混合物で、147±4nmのZ平均サイズ及び0.083±0.007のPDIを有するポリマーソームを得た。
20mgのPEG-b-PCL(2-b-7.5kDa)、130μLのPBS、及び150mgのセラミックビーズを含む混合物で、190±5nmのZ平均サイズ及び0.27±0.01のPDIを有するポリマーソームを得た。
1.3)ポリマーソームのよるカプセル化
カプセル化工程のために、上記の方法と異なる混合物を使用してポリマーソームを調製した。
カプセル化工程のために、上記の方法と異なる混合物を使用してポリマーソームを調製した。
ポリマーソームにより投与される薬剤として、配列番号2に記載の34アミノ酸の配列を有する2×HAタグを有する16アミノ酸のマウスCTα16ペプチド(配列番号1の配列を有する)を、PBS添加前に2mgの上記ペプチドを膜に添加すること又は1.8mg/mLの溶液としてそれをPBS中に溶解することによりカプセル化した。相同性に起因して、同様の効果がヒト当量で観察されると合理的に想定され得る。
2)ナノ球体/ナノ粒子の調製
いわゆるミニエマルションアニオン重合によるPBCAナノ粒子の調製のために、最初に水中油型のナノスケールエマルションを2つの液体から作製した。油相は、1mlの水不溶性の単量体である2-ブチルシアノアクリレート(BCA)及び86μlの大豆油を含有していた。エマルションの水相は、5.2mlの0.1Mリン酸中に溶解した26mgのラウリル硫酸ナトリウム、65mgのポロキサマーP188、及び5.2mgのカプセル化されるペプチド(配列番号2、34アミノ酸ペプチド)からなった。
いわゆるミニエマルションアニオン重合によるPBCAナノ粒子の調製のために、最初に水中油型のナノスケールエマルションを2つの液体から作製した。油相は、1mlの水不溶性の単量体である2-ブチルシアノアクリレート(BCA)及び86μlの大豆油を含有していた。エマルションの水相は、5.2mlの0.1Mリン酸中に溶解した26mgのラウリル硫酸ナトリウム、65mgのポロキサマーP188、及び5.2mgのカプセル化されるペプチド(配列番号2、34アミノ酸ペプチド)からなった。
油相を水相に添加し、繰り返し上下にピペッティングすることにより界面活性剤により安定化されたマクロエマルションを形成させた。このマクロエマルションを氷冷却下で4分間超音波照射した(超音波ニードル、70%振幅)。この処理の間、キャビテーションに起因する局所的に発生する高エネルギーの衝撃波によりエマルション液滴が縮小され、ナノメートル範囲に統一される。
含有される界面活性剤は、新たに形成される液滴を安定化し、これはミニエマルションと一般に称される(Limouzin C et al., 2003 Macromolecules, 36, 667-674)。その後に、一定の撹拌(300rpm)下の1.5mlの完成したミニエマルションを、24Gカニューレを備えた2mlのシリンジによりpH5の2.5ml水溶液(0.1MのNaOH+0.1MのH3PO4)を含有するクリンプトップガラスに滴下した。
得られた分散体のpH値は約3であり、その後に、緩徐なかつ制御されたナノ粒子形成を確実にするために分散体を4℃で一晩保存した。その翌日、常に撹拌しながら(300rpm)、1.3mlの0.1M水酸化ナトリウム溶液を添加することによりpH値を中和するまで増加させた。中和したナノ粒子懸濁液を4℃で一晩保存して、残存単量体を重合させた。翌日、完成したナノ粒子懸濁液の特性を評価し、これを使用した。
3)リポソームの調製
二重非対称遠心分離(DAC)又は二重対称遠心分離(DC)の方法をこの目的のために使用した。
二重非対称遠心分離(DAC)又は二重対称遠心分離(DC)の方法をこの目的のために使用した。
最初に以下の脂質をそれらの貯蔵液(9部のクロロホルム+1部のメタノール)からピペット操作により反応容器中で一緒に混合した:
38モル%のコレステロール(Sigma Aldrich、タウフキルヘン、ドイツ)
56モル%のジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC、Lipoid、ルートウィヒスハーフェン、ドイツ)
5モル%のPEG化されたジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(DSPE-PEG2000、Lipoid、ルートウィヒスハーフェン、ドイツ)
1モル%の標的化脂質(=DSPE-PEG2000脂質に共有結合したアポリポタンパク質E4ペプチド断片、下記参照のこと)。
38モル%のコレステロール(Sigma Aldrich、タウフキルヘン、ドイツ)
56モル%のジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC、Lipoid、ルートウィヒスハーフェン、ドイツ)
5モル%のPEG化されたジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(DSPE-PEG2000、Lipoid、ルートウィヒスハーフェン、ドイツ)
1モル%の標的化脂質(=DSPE-PEG2000脂質に共有結合したアポリポタンパク質E4ペプチド断片、下記参照のこと)。
有機溶媒を継続的な窒素流下で50℃にて混合物から除去し、その後に真空下で少なくとも30分間乾燥した。この処理の間に、脂質膜が容器の内側端部に形成された。カプセル化されるペプチド(2mg、上記に示されるペプチド配列)をこの乾燥脂質膜上に添加した。次いで、緩衝液(DPBS、Gibco)を添加して、脂質を再水和し、ペプチドを溶解/懸濁した。400mgのセラミックビーズ(SiLi Beads Type ZY-E 1.0mm~1.2mm、Sigmund Lindner GmbH、ドイツ)を添加した。
ここで、3回の遠心分離のうちの1回目を実行した。二重非対称遠心分離により調製する場合、最初にビーズを3540rpmで30分間遠心分離し、次いで、緩衝液を再び添加し、混合物を3540rpmで更に5分間遠心分離した。ここで、緩衝液を再び添加し、混合物を3540rpmで再び5分間遠心分離した。3回目の遠心分離後、既定の脂質濃度を達成するために必要とされる総容量まで緩衝液を添加した。全ての実験において、これは100mMであり、必要な容量は190μlであった。
二重非対称遠心分離のための装置は、より長い遠心分離時間のために改良された、Hauschild GmbH & Co KG(ハム、ドイツ)製のSpeedMixer(商標)(DAC 150 FVZ)であった。二重遠心分離機を使用した場合は、Hettich Zentrifugen社(トゥットリンゲン、ドイツ)の装置であるZentriMix(商標)を使用した。作製は二重非対称遠心分離と同様に3回の遠心分離工程で実施した。しかしながら、遠心分離時間は、15分、3分、及び3分であった。この装置の回転速度は、2500rpmであった。
遠心分離の間、その過程で生じる剪断力により、使用される脂質から小胞(リポソーム)が形成される。封入されたペプチドの量をサイズ排除クロマトグラフィー(Sepharose CL-4B)及びHPLC分析により決定した。
4)コロイド担体の血液脳関門への標的化
本発明のコロイド担体の血液脳関門への標的化及び血液脳関門を通した標的化は、以下の通りに合成されたApoE-脂質により引き起こされた:
本発明のコロイド担体の血液脳関門への標的化及び血液脳関門を通した標的化は、以下の通りに合成されたApoE-脂質により引き起こされた:
各脂質(例えば、DSPE-PEG(2000)-マレイミド;Avanti Polar Lipid、アラバスター、アラバマ州、USA)のマレイミド基と配列番号5のApoE4断片の一部であるシステインのチオール基との間のいわゆるクリック反応によりApoE4-脂質の合成を実行した。この目的のために、脂質及びペプチドを1:1.25のモル比でメタノール中に溶解し、軽く振盪(300rpm)しながら室温で48時間互いに反応させた。半分取HPLC法を使用して反応の副生成物を分離でき、これにより精製されたApoE-脂質コンジュゲートを凍結乾燥した。
血液脳関門に標的化されるように適合された担体の調製のために、凍結乾燥品をメタノール中に溶解し、所望の比率での他の脂質との貯蔵液(5mM)として混合した(上記を参照のこと)。
5)試験動物への投与
このようにして作製したリポソーム(図1Aを参照のこと)を180μlの調製物としてインスリン用シリンジ(BD Microfine+、U100、0.3ml)に充填し、このうちの150μlを、尾静脈を介していわゆるBlack 6マウスに静脈内投与した。ELISAにより所定時点でのマウスの脳をペプチドの存在について、かつ異なる領域にて別々に分析した(皮質、小脳、及び海馬;図1B、図2、及び図4を参照のこと)。使用された抗体には、ハイブリドーマM3.2(Ulrike Mueller教授の研究室、ハイデルベルク)の上澄み由来の抗msCTα16抗体又は抗msAPPsα抗体、ニワトリ抗HAタグ抗体(Abcam、商品番号ab9111)、及び交差反応性の低いHRPヤギ抗マウスIgG(BioLegend、商品番号405306)が含まれた。
このようにして作製したリポソーム(図1Aを参照のこと)を180μlの調製物としてインスリン用シリンジ(BD Microfine+、U100、0.3ml)に充填し、このうちの150μlを、尾静脈を介していわゆるBlack 6マウスに静脈内投与した。ELISAにより所定時点でのマウスの脳をペプチドの存在について、かつ異なる領域にて別々に分析した(皮質、小脳、及び海馬;図1B、図2、及び図4を参照のこと)。使用された抗体には、ハイブリドーマM3.2(Ulrike Mueller教授の研究室、ハイデルベルク)の上澄み由来の抗msCTα16抗体又は抗msAPPsα抗体、ニワトリ抗HAタグ抗体(Abcam、商品番号ab9111)、及び交差反応性の低いHRPヤギ抗マウスIgG(BioLegend、商品番号405306)が含まれた。
B)装置及び実験方法
二重非対称遠心分離機(DAC)
実施例で使用されたDACは、SpeedMixer(商標)(DAC 150 FVZ)(Hauschild GmbH & Co KG、ハム、ドイツ)であり、ローターの回転軸と試料の回転軸との間の4.5cmの距離、ローターの回転と試料の回転との約4:1の比率、及び試料の回転軸の約600の最大相対遠心力又は重力加速度を有する。
二重非対称遠心分離機(DAC)
実施例で使用されたDACは、SpeedMixer(商標)(DAC 150 FVZ)(Hauschild GmbH & Co KG、ハム、ドイツ)であり、ローターの回転軸と試料の回転軸との間の4.5cmの距離、ローターの回転と試料の回転との約4:1の比率、及び試料の回転軸の約600の最大相対遠心力又は重力加速度を有する。
動的光散乱法(DLS)
173度後方散乱方式の633nmレーザーを備えたZetasizer Nano ZS(Malvern Instruments Ltd.、ウースターシャー、イギリス)を用いたDLSを使用して、生成されたポリマーソームをサイズ及びPDIについて評価した。Z平均粒子サイズ及びPDIを計算するために、幾つかの測定を行い、DLSを使用して測定した。
173度後方散乱方式の633nmレーザーを備えたZetasizer Nano ZS(Malvern Instruments Ltd.、ウースターシャー、イギリス)を用いたDLSを使用して、生成されたポリマーソームをサイズ及びPDIについて評価した。Z平均粒子サイズ及びPDIを計算するために、幾つかの測定を行い、DLSを使用して測定した。
透過型低温電子顕微鏡検査によるイメージング(低温TEMイメージング)
ポリマーソームのナノ粒子構造の形態を適切に表現するために、異なる混合物から得られたポリマーソームを、低温TEMイメージングを使用して調べた。これを行うために、ポリマーソーム試料の4μlアリコートをホーリーカーボンコートグリッド(Lacey、Tedpella、USA)に吸着させ、Whatman濾紙グレード1で3秒吸い取り、Vitrobot(FEI社、ヒルズボロ、USA)を使用して-180℃の液体エタンでプランジ凍結した。凍結したグリッドをGatan 626クライオホルダー(GATAN、プレザントン、USA)を使用してCM FEG顕微鏡(Philips、アムステルダム、オランダ)に移した。低照射システム(20e-/Å2~30e-/Å2)を使用して200KVの加速電圧で、かつ試料を-175℃に維持しながら電子顕微鏡写真を記録した。デフォーカス値は-4μmであった。顕微鏡写真は、4K×4K TemCam-F CMOSカメラ(TVIPS、ガウティング、ドイツ)で記録した。公称倍率は、高倍率画像で50000倍及び低倍率画像で5000倍であった。優勢な粒子形態を決定するために、低倍率画像で粒子を計数し、顕微鏡写真でのそれらの形態に応じて単胞性、中実、及び「その他」に分類した。GIMP 2.8(https://www.gimp.org/)でピクセル厚を測定し、スケールバーのピクセル幅を使用してnmに変換することによりポリマーソーム壁の厚さを評価した(データ及び画像は示さず)。
ポリマーソームのナノ粒子構造の形態を適切に表現するために、異なる混合物から得られたポリマーソームを、低温TEMイメージングを使用して調べた。これを行うために、ポリマーソーム試料の4μlアリコートをホーリーカーボンコートグリッド(Lacey、Tedpella、USA)に吸着させ、Whatman濾紙グレード1で3秒吸い取り、Vitrobot(FEI社、ヒルズボロ、USA)を使用して-180℃の液体エタンでプランジ凍結した。凍結したグリッドをGatan 626クライオホルダー(GATAN、プレザントン、USA)を使用してCM FEG顕微鏡(Philips、アムステルダム、オランダ)に移した。低照射システム(20e-/Å2~30e-/Å2)を使用して200KVの加速電圧で、かつ試料を-175℃に維持しながら電子顕微鏡写真を記録した。デフォーカス値は-4μmであった。顕微鏡写真は、4K×4K TemCam-F CMOSカメラ(TVIPS、ガウティング、ドイツ)で記録した。公称倍率は、高倍率画像で50000倍及び低倍率画像で5000倍であった。優勢な粒子形態を決定するために、低倍率画像で粒子を計数し、顕微鏡写真でのそれらの形態に応じて単胞性、中実、及び「その他」に分類した。GIMP 2.8(https://www.gimp.org/)でピクセル厚を測定し、スケールバーのピクセル幅を使用してnmに変換することによりポリマーソーム壁の厚さを評価した(データ及び画像は示さず)。
サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)による分離
ポリマーソームに封入された後に、ポリマーソーム及び物質又は成分を含む50μLの各々の混合物を各カラム内のゲル濾過媒体に加えることによりSECを使用して、実質的にあらゆる遊離物質又は成分とポリマーソームとを分離した。ペプチドを含む混合物を、Sepharose CL-4Bカラム(内径15mm、長さ90mm)内のゲル濾過媒体に加えた。結果として、それぞれのカラムをPBSで水和し、溶出させることにより各カラムの画分を集め、ペプチド濃度についてHPLC分析を使用することにより分画を確認し、物質又は成分の含量を分析した。
ポリマーソームに封入された後に、ポリマーソーム及び物質又は成分を含む50μLの各々の混合物を各カラム内のゲル濾過媒体に加えることによりSECを使用して、実質的にあらゆる遊離物質又は成分とポリマーソームとを分離した。ペプチドを含む混合物を、Sepharose CL-4Bカラム(内径15mm、長さ90mm)内のゲル濾過媒体に加えた。結果として、それぞれのカラムをPBSで水和し、溶出させることにより各カラムの画分を集め、ペプチド濃度についてHPLC分析を使用することにより分画を確認し、物質又は成分の含量を分析した。
カプセル化の測定 - HPLC分析
画分中のペプチド濃度を決定するために、UV検出を備えたAgilent HP 0 HPLCシステム(Agilent Technologies、パロアルト、カリフォルニア州、USA)を逆相カラムで使用した。曲線フィッティングを1/x加重最小二乗線形回帰を使用して実行した(R2>0.99)。
画分中のペプチド濃度を決定するために、UV検出を備えたAgilent HP 0 HPLCシステム(Agilent Technologies、パロアルト、カリフォルニア州、USA)を逆相カラムで使用した。曲線フィッティングを1/x加重最小二乗線形回帰を使用して実行した(R2>0.99)。
カプセル化効率(EE)及び担持量の計算
図5Aは、異なる混合物のポリマーソームによりどのくらいのペプチドがカプセル化されたかをEEによって示す。全ての希釈物での補正後に以下の方程式を使用してEEを計算した:
EE[%]=100×(粒子画分での濃度)/(試料全体での濃度)
粒子画分での濃度は、SECにより得られた画分中の各物質の濃度であり、試料全体での濃度は、混合物中の最初に設定された物質の濃度である。
図5Aは、異なる混合物のポリマーソームによりどのくらいのペプチドがカプセル化されたかをEEによって示す。全ての希釈物での補正後に以下の方程式を使用してEEを計算した:
EE[%]=100×(粒子画分での濃度)/(試料全体での濃度)
粒子画分での濃度は、SECにより得られた画分中の各物質の濃度であり、試料全体での濃度は、混合物中の最初に設定された物質の濃度である。
図5Bは、ペプチドを含有する異なる混合物の絶対担持量、すなわち、コポリマーの質量に対するペプチドの含量を示し、これは以下の方程式を使用して計算した:
担持量[%]=100×((粒子画分での濃度)×(粒子画分の容量))/(ポリマーの質量)。
担持量[%]=100×((粒子画分での濃度)×(粒子画分の容量))/(ポリマーの質量)。
ポリマーの質量は画分中のポリマーの質量である。
C)CTα16ペプチドの投与
ドイツ動物保護法及びドイツのカールスルーエ行政区本庁により記載されるガイドライン及び規則に従って動物実験を実行した。NexCre cDKOマウス(更にcDKOマウスと称される)の作製及び遺伝子型判定は、以前に記載された通りのものであった(Hick et al, 2015(前出))。実験動物の遺伝子型:NexCre cDKO(cDKO)、APPflox/floxAPLP2-/-NexCre+/T及び同腹仔対照(LM対照)、APP-WT(=APPflox/flox)APLP2-/-。
ドイツ動物保護法及びドイツのカールスルーエ行政区本庁により記載されるガイドライン及び規則に従って動物実験を実行した。NexCre cDKOマウス(更にcDKOマウスと称される)の作製及び遺伝子型判定は、以前に記載された通りのものであった(Hick et al, 2015(前出))。実験動物の遺伝子型:NexCre cDKO(cDKO)、APPflox/floxAPLP2-/-NexCre+/T及び同腹仔対照(LM対照)、APP-WT(=APPflox/flox)APLP2-/-。
AAVプラスミド設計及びベクター作製
マウスAPPsα又はCTα16をコードする配列(Uniprot:P12023-2に由来する)をコドン最適化し(Geneart、ドイツ)、次いで、以前に記載されたように、一本鎖rAAV2ベースのシャトルベクターのシナプシンプロモーターの制御下でクローニングした(Fol et al, 2016(前出))。
マウスAPPsα又はCTα16をコードする配列(Uniprot:P12023-2に由来する)をコドン最適化し(Geneart、ドイツ)、次いで、以前に記載されたように、一本鎖rAAV2ベースのシャトルベクターのシナプシンプロモーターの制御下でクローニングした(Fol et al, 2016(前出))。
要約すると、バイシストロン性DNA構築物は、lckVenus及びmuAPPsα又はCTα16のcDNAを連結する2A部位を含む。Venusは、リンパ球特異的タンパク質チロシンキナーゼ(lck)由来のペプチドモチーフを含有し、これはlckを形質膜に係留する。容易な検出のために、N末端ダブルHAタグをAPPシグナルペプチド(SP)の下流、APPsα又はCTα16のN末端に挿入した。
CTα16について、低分子CTα16ペプチドの適切な生成を確実にするために、プレプロTRH部位をHAタグの前に導入した。モノシストロン性対照ベクター(AAV-Venus)は、黄色蛍光タンパク質のVenusのみをコードする。全ての構築物がAAV9カプシドにパッケージングされた。要約すると、ウイルス粒子は、上述の発現カセットを含有する導入ベクター及びヘルパープラスミドpDP9rsを用いたHEK-293細胞の一過性同時形質移入により生成された。
形質移入の72時間後、イオジキサノール密度勾配超遠心分離、続いて、100kDa Amicon遠心式フィルターユニットにより0.01%のプルロニック(登録商標)/リン酸緩衝食塩水(PBS)に緩衝液交換することにより細胞溶解物及び上澄みからウイルス粒子を精製及び濃縮した。遊離末端逆位配列(ITR)特異的な定量的TaqMan PCRによりベクター貯蔵液中のゲノムコピーを決定し、記載されるように濃縮貯蔵液の1μl当たりのゲノムコピー数(gc/μl)として表現した(D'Costa S et al, 2016 Mol Ther Methods Clin Dev;5: 16019)。
AAVの定位的注入
麻酔混合物(NaCl等張液中のメデトミジン:500μg/kg、ミダゾラム:5mg/kg、フェンタニル:50μg/kg)の腹腔内注射によりマウスに麻酔をかけ、定位フレーム(World Precision Instruments、USA)に配置した。1箇所当たり1μlのベクター貯蔵液(力価:1×109gc/μl)を使用して、ベクター粒子(AAV-Venus、AAV-APPsα、又はAAV-CTα16のいずれか)を半球当たり2つの注射箇所に0.2μl/分の速度で海馬に注入した。
麻酔混合物(NaCl等張液中のメデトミジン:500μg/kg、ミダゾラム:5mg/kg、フェンタニル:50μg/kg)の腹腔内注射によりマウスに麻酔をかけ、定位フレーム(World Precision Instruments、USA)に配置した。1箇所当たり1μlのベクター貯蔵液(力価:1×109gc/μl)を使用して、ベクター粒子(AAV-Venus、AAV-APPsα、又はAAV-CTα16のいずれか)を半球当たり2つの注射箇所に0.2μl/分の速度で海馬に注入した。
注入が完了したら、カニューレを1分間静置して、ウイルスベクター溶液の流出を防止した。ブレグマからの注入部位の定位座標は以下の通りであった:前後方向(A/P):2mm、中外側(M/L):±1mm、背腹側(D/V):-2.25mm及び-1.75mm。
スパイン密度の解析(Richter et al., 2018(前出)に基づく)
ゴルジ染色
Rapid Golgi Staining Kit(FD NeuroTechnologies、USA)を製造者の使用説明書に従って使用してゴルジ染色を実行した。全ての手順を暗条件下で実行した。各マウスの一方の半球をウェスタンブロット分析に使用し、他方の半球をゴルジ染色に使用した。
ゴルジ染色
Rapid Golgi Staining Kit(FD NeuroTechnologies、USA)を製造者の使用説明書に従って使用してゴルジ染色を実行した。全ての手順を暗条件下で実行した。各マウスの一方の半球をウェスタンブロット分析に使用し、他方の半球をゴルジ染色に使用した。
半球を等量のキットの溶液A及びBの2.5mlの混合物中に浸漬し、室温で2週間インキュベートした。24時間後、溶液A+Bを入れ替えた。その後、脳組織を溶液C中で4℃にて少なくとも72時間保存し、24時間後に一度交換した。脳をドライアイスで瞬間凍結し、100μmの冠状切片をクライオトーム(Hyrax C50、Zeiss、ドイツ)を用いて切り出した。各切片を両面が1%のゼラチン/0.1%のクロムミョウバンで事前にコーティングされた接着用顕微鏡スライド上に溶液Cと共にマウントし、RotiClear(Roth、ドイツ)をキシレンの代わりに使用したことを除いて製造者のプロトコルに従って染色した。最後に、Permount(Thermo Fisher Scientific、USA)を用いて切片にカバーガラスを載せた。
ゴルジ染色後のスパイン密度のイメージング及び解析
CA1領域の海馬錐体神経細胞の二次又は三次樹状突起分枝のイメージングを、Axio Observer Z1(Zeiss、ドイツ)を用いて63×油浸対物レンズを使用してゴルジで染色した神経細胞について実行した。Zスタックの厚さを130nmで一定に保った。先端及び基底区画における樹状突起長(神経細胞1個当たり合計100μm)の1マイクロメーター当たりのスパイン数を、Neurolucidaソフトウェア(MicroBrightField、USA)を使用して決定した。分岐位置及び細胞体の周囲領域におけるスパインを解析から除外した。遺伝子型当たりの5匹の動物及び動物当たりの3個~4個の神経細胞を、遺伝子型及び注入されたウイルスベクターに対して盲検化して解析した。
CA1領域の海馬錐体神経細胞の二次又は三次樹状突起分枝のイメージングを、Axio Observer Z1(Zeiss、ドイツ)を用いて63×油浸対物レンズを使用してゴルジで染色した神経細胞について実行した。Zスタックの厚さを130nmで一定に保った。先端及び基底区画における樹状突起長(神経細胞1個当たり合計100μm)の1マイクロメーター当たりのスパイン数を、Neurolucidaソフトウェア(MicroBrightField、USA)を使用して決定した。分岐位置及び細胞体の周囲領域におけるスパインを解析から除外した。遺伝子型当たりの5匹の動物及び動物当たりの3個~4個の神経細胞を、遺伝子型及び注入されたウイルスベクターに対して盲検化して解析した。
スパインの計数
基底樹状突起スパイン密度の評価について、基底樹状突起分枝の少なくとも3つの異なるランダムに選択された樹状突起区間をイメージングした。それらは以下の基準を満たさなければならなかった:(1)切片表面とほとんど水平の状態である、(2)細胞体から少なくとも20μm離れている、(3)同等の厚さを有する。イメージングされた神経細胞1個当たりの基底樹状突起最小長は、100μmであった。
基底樹状突起スパイン密度の評価について、基底樹状突起分枝の少なくとも3つの異なるランダムに選択された樹状突起区間をイメージングした。それらは以下の基準を満たさなければならなかった:(1)切片表面とほとんど水平の状態である、(2)細胞体から少なくとも20μm離れている、(3)同等の厚さを有する。イメージングされた神経細胞1個当たりの基底樹状突起最小長は、100μmであった。
中先端樹状突起スパイン密度の評価について、先端ツリーの少なくとも3つの異なる樹状突起区間をイメージングした。中先端は、細胞体からの先端樹状突起の起点からタフトの端点までで測定される先端樹状突起の全長の中部3分の1として定義した。
評価に使用された樹状突起区間は、以下の基準を満たさなければならなかった:(1)同等の軸の厚さを確実にするために二次又は三次のものである、(2)主先端樹状突起の中部3分の1に存在する、(3)10μm超である。イメージングされた神経細胞1個当たりの中先端樹状突起最小長は、100μmであった。BioFormats Importerを使用してzvi形式のファイルをImageJ(NIH)にインポートした。調整後、画像をTIFF形式で保存した。
Neurolucida及びNeuroExplorerソフトウェア(MicroBrightField、USA)を使用して、軽微な変更を加えた以下のHoltmaatの基準(Holtmaat et al, 2009)に従って樹状突起スパインを手作業で計数した。(1)樹状突起軸から側方に突出し、0.4μmの長さを超過していた全てのスパインを計数した。(2)z平面に突出していたスパインは、それらが0.4μmを超えて樹状突起軸から外側に突出していた場合にのみ計数した。(3)2つに分かれたスパインを2つのスパインとして計数した。(4)スパインは分岐点及び細胞体から少なくとも10μm離れていなければならなかった。スパイン密度を1μmの樹状突起当たりのスパインとして表現した。
統計解析及び遺伝子型に対する盲検化の前に、画像品質がスパインの計数又はデコンボリューションに十分でない(不良なシグナル対ノイズ比である)場合、神経細胞を除外した。
Claims (17)
- ナノ粒子及びリポソームを含む群から選択されるコロイド薬物担体と薬剤とを含む薬物送達組成物であって、
前記コロイド薬物担体が所望の作用部位への能動的標的化のために表面修飾されており、
前記薬剤がタンパク質又はポリペプチドである、薬物送達組成物。 - 前記薬剤が前記コロイド薬物担体と会合しており、
好ましくは、前記薬剤が前記コロイド薬物担体内にカプセル化されている、請求項1に記載の薬物送達組成物。 - 前記コロイド薬物担体がナノ粒子である、請求項1又は2に記載の薬物送達組成物。
- 前記コロイド薬物担体がポリマーソーム又はナノ球体を含む群から選択され、好ましくは、前記ナノ球体がポリブチルシアノアクリレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、又はポリ乳酸/グリコール酸から形成される、請求項1~3のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。
- 前記ポリマーソームがポリエチレングリコール及びポリカプロラクトンのコポリマー(PEG-b-PCL)を含み、
好ましくは、前記ポリマーソームが二重非対称遠心分離により得られる、請求項4に記載の薬物送達組成物。 - 前記コロイド薬物担体がリポソームであり、
好ましくは、前記リポソームがコレステロール及びジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)を含む、請求項1又は2に記載の薬物送達組成物。 - 前記コロイド薬物担体が血液脳関門を通過するための標的化のために修飾されており、
好ましくは、前記コロイド薬物担体が、ApoE、ApoE断片、カチオン化アルブミン、細胞透過性ペプチドを含む群のいずれか1つで、及び/又はLRP1受容体に対して指向された抗体、トランスフェリン受容体に対して指向された抗体、インスリン受容体に対して指向された抗体、若しくはMfsd2a輸送体に対して指向された抗体で修飾されており、
より好ましくは、ApoE又はApoE断片で、更により好ましくは、配列番号5の配列を含むApoE4断片で、特に好ましくは、配列番号5の配列を有するApoE4断片で修飾されている、請求項1~6のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。 - 前記コロイド薬物担体が細胞透過性ペプチドで表面修飾されており、
好ましくは、前記細胞透過性ペプチドが直鎖又は環化ペネトラチン(配列番号6;RQIKIWFQNRRMKWKK)からなる群より選択される、請求項1~7のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。 - 前記薬剤がアミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又はそのポリペプチドであり、
好ましくは、前記薬剤がAPPsαのC末端16アミノ酸を含むポリペプチドであり、さらにより好ましくは、前記薬剤が配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列を含むポリペプチドである、請求項1~8のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。 - 前記薬剤が配列番号3の配列又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列からなり、好ましくは、前記薬剤が配列番号3の配列からなる、請求項9に記載の薬物送達組成物。
- 前記薬物送達組成物が哺乳動物、特にヒトへの、好ましくは、静脈内投与による投与に好適である、請求項1~10のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。
- 前記コロイド薬物担体がペネトラチン(配列番号6;RQIKIWFQNRRMKWKK)で表面修飾されているリポソームであり、前記薬剤が配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一なポリペプチド配列を含むポリペプチドである、請求項1~11のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。
- 好ましくは、前記組成物が大脳内又は頭蓋内に前記薬剤を放出するために使用される、医薬品として使用するための請求項1~12のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。
- より好ましくは、前記組成物が、アミロイド前駆体タンパク質α(APPsα)又はそのペプチドの脳内濃度を増加させるために使用される、神経疾患又は神経血管疾患の処置に使用するための、好ましくは、アルツハイマー病の処置に使用するための請求項1~13のいずれか1項に記載の薬物送達組成物。
- 薬剤、好ましくは、ペプチド又はタンパク質、より好ましくは、中枢神経系に標的化されているペプチド又はタンパク質を含む薬物送達組成物の製造のための、ナノ粒子及びリポソームを含む群から選択されるコロイド薬物担体の使用。
- 医薬品として使用するための配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一な配列を含むポリペプチドであって、前記ポリペプチドが全身投与、好ましくは、非経口投与され、前記ポリペプチドが中枢神経系に標的化されるように適合されている、ポリペプチド。
- 神経疾患又は神経血管疾患の処置に使用するための配列番号3の配列及び/又は配列番号3と少なくとも80%同一な配列を含むポリペプチドであって、
前記ポリペプチドが全身投与、好ましくは、非経口投与され、前記ポリペプチドが中枢神経系に標的化されるように適合されており、
好ましくは、アルツハイマー病の処置に使用するためのものである、ポリペプチド。
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