JP2023518902A - 標的化ポリ(β-アミノエステル) - Google Patents
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Abstract
クリックケミストリーを用いて標的部位に結合することで、無毒性の標的化ポリβ-アミノエステル(PBAE)が合成される。クリックケミストリーは、歪んだアルケン環などのジエノフィルとテトラジンなどのジエンを用いて、PBAEポリマーやそれを含むナノ粒子表面に標的部位を迅速に結合させるものである。アプタマー、抗体、抗体様タンパク質などの標的部位を、PBAEに迅速かつ安全に結合させることができ、遺伝子治療や治療薬の標的送達のために、ナノ粒子の高度な特異的局在化を実現することができる。
Description
本技術は、標的化遺伝子治療用として、ほとんどあらゆる標的部位を、ポリベータアミノエステルまたはその他のポリマー骨格に素早く結合する、逆電子需要ディールス-アルダー・クリックケミストリーに関する。
関連出願の相互参照
本出願は、2020年3月27日に出願の米国仮出願第63/001,209号の優先権を主張し、同出願はその全体が本明細書に参照により組み込まれる。
本出願は、2020年3月27日に出願の米国仮出願第63/001,209号の優先権を主張し、同出願はその全体が本明細書に参照により組み込まれる。
遺伝子治療は、幅広い遺伝性または非遺伝性の状態の処置のための、新規の治療的手法を提案している。遺伝子治療領域においては、いくつかのウイルスベクターおよび非ウイルスベクターが探索されている。遺伝子送達システムの最大の課題の1つは、標的特異性を達成することである。現在までに開発されたナノ粒子ベースの遺伝子送達システムの大部分は、受動的な標的化手法を使用しているが、該手法は、かかる系の有効性を高めるのには十分でないことが多い。最近では、細胞/組織特異的な遺伝子/薬剤送達システムの開発のために、ナノ粒子表面上に細胞または組織特異的標的部位をグラフトすることが導入されている。
遺伝子治療分野では、カチオン性合成ポリマー、多糖類およびポリペプチドを含むいくつかのポリマー系がすでに適用されている(Lv, H et al.2006)。ポリ(β-アミノエステル)(PBAE)は、生分解性およびpH感受性の特性のために、ポリマーベースの遺伝子送達システムにおいては、ここ数十年間、有望な候補として認識されている。異なるジアクリレートモノマーおよびアミンモノマーを使用して、2000種を超えるPBAEが合成されている。さらに、PBAEナノ粒子送達システムの有効性を高めるために、細胞特異的な標的リガンドが使用されている。細胞標的部位は、PBAE末端基の官能化を介して、PBAEに結合されている。例えば、マンノースは、抗原提示細胞を標的とするのに使用されている(Jones, CH et al.2015)。加えて、PBAE骨格を標的部位によって修飾するのに適用されているその他2つの手法は、共重合技法(Fornaguera C et al.2019)、および古典的なN,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)カップリング反応(Zhang J et al.2015)の使用である。あるいは、標的リガンド(RGDペプチド、マンノースまたは抗体)は、レイヤーバイレイヤー(layer-by-layer)コーティング戦略を介して、リガンド結合ポリグルタミン酸を用いて、PBAEナノ粒子内に導入されている(Green JJ et al.2007, Zhang F et al.2019, Smith TT et al. 2017)。
ここ数十年間、薬物送達分野において、ナノ粒子表面上に標的リガンドを直交的に導入するために、クリックケミストリーが大きな注目を集めている。クリックケミストリーの概念は、2000年代初めに、Sharplessによって最初に導入された。「クリックケミストリー」という用語は、モジュール式、立体特異的であり、高収率の速い反応速度を有し、大きな労力を要する技法なしで容易に除去可能な無視できる副生成物、および/または無害な副生成物をもたらす反応を定義するために使用された。加えて、反応条件が単純であることができ、容易に入手可能な試薬を使用する、最終生成物を容易に単離できる反応である(Kolb HC et al.2001)。クリックケミストリー技法としては、銅(Cu)触媒を用いるアジド-アルキン付加環化(Cu-AAC)、歪み促進型アジド-アルキン付加環化(SPAAC)、および逆電子需要ディールス-アルダー(IEDDA)付加環化(電子が豊富なジエノフィル(例えばノルボルネン、シクロプロペンまたはシクロオクテン化合物)と、電子不足のジエン(例えばテトラジン)との間の環化付加反応)が挙げられる。ノルボルネンテトラジンベースのIEDDAクリックケミストリーは、ペプチド(US20150005481A1)、抗体(Meyer C et al.2016)および核酸(Schoch J et al 2011)の標識化に適用されている。
遺伝子送達システムの最大の課題の1つは、標的特異性を達成することである。
本技術は、標的化遺伝子治療用として、ほとんどあらゆる標的部位を、PBAEまたはその他のポリマー骨格に素早く結合するIEDDAクリックケミストリーを提供する。オリゴペプチド修飾PBAE(OM-PBAE)への、アプタマー、抗体または抗体様タンパク質の迅速な結合を進めるために、後続の大規模な精製を必要としない、生体適合性溶液におけるクリックケミストリーを可能にする戦略が提供される。アプタマーの解明が急速に進むにつれて、本技術は、送達を導くアプタマーを利用した、各種の遺伝子(または、その他の)療法用のペイロード送達を提供することができる。
本技術は、以下の特徴一覧にさらに要約され得る。
1.標的化ポリ(β-アミノエステル)(PBAE)化合物の合成方法であって、IEDDAクリックケミストリーを用いて、テトラジン官能性標的部位を歪んだアルケン環官能性PBAEにカップリングすることを含む、方法。
1.標的化ポリ(β-アミノエステル)(PBAE)化合物の合成方法であって、IEDDAクリックケミストリーを用いて、テトラジン官能性標的部位を歪んだアルケン環官能性PBAEにカップリングすることを含む、方法。
2.歪んだアルケン環が、ノルボルネン、歪んだアルケンを含む炭素含有環、架橋結合と歪んだアルケンを含む炭素含有環、シクロプロペン、シクロブテンおよびトランス-シクロオクテンからなる群から選択される、特徴1に記載の方法。
3.歪んだアルケン環がノルボルネンである、特徴2に記載の方法。
4.テトラジン官能性標的部位が、1,2,3,5-テトラジンを含む、先行する特徴のいずれかに記載の方法。
5.テトラジン官能性標的部位が式10による構造を含む、特徴4に記載の方法であって、
式中、Li2は、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、
、またはそれらの組み合わせであり、式中、Aにおける各原子は独立してC、N、O、SおよびBから選ばれ、*における各結合は独立して単結合、共鳴および/または半共鳴芳香族結合、または二重結合であり、
式中、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせであり、
式中、R3は水素または置換基であり、
式中、hは3以上であり、および
式中、TMは標的部位である、方法。
式中、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせであり、
式中、R3は水素または置換基であり、
式中、hは3以上であり、および
式中、TMは標的部位である、方法。
6.R3が結合、-H、-(CH2)-、-O-、-OCH3、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、-(C=O)-O-CH3、CH3-(C=O)-O-、-SO2CH3-、-SCH3-、-(C=O)-CH3(アセチル、Ac)、-(C=O)-O-tert-ブチル(BOC)、-NHAc、-NHBOC、
、またはそれらの組み合わせであり、式中、Aにおける各原子は、独立して、C、N、O、S、およびBから選択され、*における各結合は、独立して、単結合、共鳴芳香族結合、または二重結合である、特徴5に記載の方法。
9.標的部位がアプタマー、多特異性アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv抗体、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、細胞表面受容体のリガンド、またはこれらの組み合わせを含む、先行する特徴のいずれかに記載の方法。
10.カップリングが、水溶液中で、約15℃~約30℃の範囲の任意の温度で行われる、先行する特徴のいずれかに記載の方法。
11.約70%、80%、90%、95%、または99%(モル%)を超えるテトラジン官能性標的部位が、約15分未満で歪んだアルケン環官能性PBAEにカップリングする、先行する特徴のいずれかに記載の方法。
12.以下のステップを含む方法によって官能性PBAEを合成することをさらに含む、先行する特徴のいずれかに記載の方法。
アミンとジアクリレートモノマーを重合して、PBAEジアクリレート前駆体を得ること、および
PBAEジアクリレート骨格の-OH側鎖に、ノルボルネンカルボン酸を含む歪んだアルケン環をDCCカップリングでグラフトし、ノルボルネン官能性PBAEを得ること。
アミンとジアクリレートモノマーを重合して、PBAEジアクリレート前駆体を得ること、および
PBAEジアクリレート骨格の-OH側鎖に、ノルボルネンカルボン酸を含む歪んだアルケン環をDCCカップリングでグラフトし、ノルボルネン官能性PBAEを得ること。
13.以下をさらに含む、先行する特徴のいずれかに記載の方法;
チオール-マイケル付加反応を用いた、システイン含有オリゴペプチドを用いたノルボルネン官能性PBAEを修飾すること。
チオール-マイケル付加反応を用いた、システイン含有オリゴペプチドを用いたノルボルネン官能性PBAEを修飾すること。
14.オリゴペプチドが、Cys-Arg-Arg-Arg(配列番号4)、Cys-Lys-Lys-Lys(配列番号7)、Cys-His-His-His(配列番号1)、Cys-Glu-Glu-Glu(配列番号10)およびCys-Asp-Asp-Asp(配列番号13)からなる群より選ばれる、特徴13に記載の方法。
15.クリックケミストリー反応が、当該テトラジン官能性標的部位と、ナノ粒子の表面にノルボルネン官能性PBAEを含むナノ粒子とを反応させることによって行われる、先行する特徴のいずれかに記載の方法。
16.先行する特徴のいずれかに記載の方法によって得られる標的化PBAE。
17.特徴16に記載の標的化PBAEを含む、標的化ナノ粒子。
18.標的化PBAEの当該標的部位が、アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、または腫瘍細胞もしくは免疫細胞に特異的な抗原を結合する細胞表面受容体のためのリガンドである、特徴17に記載の標的化ナノ粒子。
19.アプタマーが抗CD3アプタマーである、特徴18に記載の標的化ナノ粒子。
20.標的化ポリ(β-アミノエステル)化合物(PBAE)を合成するためのキットであって、キットは以下のものを含む;
ノルボルネン官能性PBAE、および
特徴1~15のいずれかに記載の方法を実施するための指示書。
ノルボルネン官能性PBAE、および
特徴1~15のいずれかに記載の方法を実施するための指示書。
21.以下をさらに含む、特徴20に記載のキット、
テトラジン官能性標的部位。
テトラジン官能性標的部位。
22.ノルボルネン官能性PBAEがナノ粒子で存在する、特徴20または21に記載のキット。
23.以下を含む、標的化ポリ(β-アミノエステル)(PBAE)であって、
式中、G1およびG3は、各出現時に独立して、-H、H3C-(CH2)(2-9)-、およびHO-(CH2)(3-10)-からなる群より選択され、
R1およびR2は、それぞれ独立して、原子vまたは原子wにC=C二重結合を有するCH2、
、配列番号4、配列番号7、配列番号1、配列番号10、および配列番号13からなる群から選択され、
Raは、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群より各出現時に独立して選択され、Li1は、結合、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-および-(CH2)-からなる群より各出現時に独立して選択され、
aは3~10の範囲の整数、pは1~3の範囲の整数、nは1~500の範囲の整数、yは1~500の範囲の整数、mは1~500の範囲の整数、xは5~10000の範囲の整数であり、
1以上の出現時において、1つ以上のTは、それぞれ独立して、歪んだアルケン環(SAR):
を含む。
R1およびR2は、それぞれ独立して、原子vまたは原子wにC=C二重結合を有するCH2、
Raは、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群より各出現時に独立して選択され、Li1は、結合、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-および-(CH2)-からなる群より各出現時に独立して選択され、
aは3~10の範囲の整数、pは1~3の範囲の整数、nは1~500の範囲の整数、yは1~500の範囲の整数、mは1~500の範囲の整数、xは5~10000の範囲の整数であり、
1以上の出現時において、1つ以上のTは、それぞれ独立して、歪んだアルケン環(SAR):
24.歪んだアルケン環(SAR)が、ノルボルネン、歪んだアルケンを含む炭素含有環、架橋結合と歪んだアルケンを含む炭素含有環、シクロプロペン、シクロブテンまたはトランスシクロオクテンを含む、特徴23に記載のPBAE。
25.R1および/またはR2が、チオエーテル-S-を含む共有結合を介してポリマー鎖に結合している、特徴23または24に記載のPBAE。
26.標的部位(TM)を含むテトラジン官能性標的部位(TFM)をさらに含む、特徴23~25のいずれかに記載の標的化PBAE。
27.テトラジン官能性標的部位(TFM)が、以下を含む、特徴26に記載のPBAEであって、
式中、Li2は、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、
、またはそれらの組み合わせを含み、式中、Aにおける各原子は独立してC、N、O、SおよびBから選ばれ、*における各結合は独立して単結合、共鳴および/または半共鳴芳香族結合、または二重結合であり、
また、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせを含み、
R3は水素または置換基であり、
hは3以上であり、および
TMは標的部位である、PBAE。
また、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせを含み、
R3は水素または置換基であり、
hは3以上であり、および
TMは標的部位である、PBAE。
28.R3が、結合、-H、-(CH2)-、-O-、-OCH3、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、-(C=O)-O-CH3、CH3-(C=O)-O-、-SO2CH3-、-SCH3-、-(C=O)-CH3(アセチル、Ac)、-(C=O)-O-tert-ブチル(BOC)、-NHAc、-NHBOC、
、またはそれらの組み合わせを含み、式中、Aにおける各原子は、独立して、C、N、O、S、およびBから選択され、*における各結合は、独立して、単結合、共鳴芳香族結合、または二重結合である、特徴27に記載のPBAE。
30.テトラジン官能性標的部位(TFM)が、以下を含む、特徴29に記載のPBAEであって、
式中、R3は、Hまたは置換基であり、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせを含み、hは3以上であり、
TMは標的部位である、PBAE。
TMは標的部位である、PBAE。
31.R3が、結合、-H、-(CH2)-、-O-、-OCH3、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、-(C=O)-O-CH3、CH3-(C=O)-O-、-SO2CH3-、-SCH3-、-(C=O)-CH3(アセチル、Ac)、-(C=O)-O-tert-ブチル(BOC)、-NHAc、-NHBOC、
、またはそれらの組み合わせを含み、式中、Aにおける各原子は、独立して、C、N、O、S、およびBから選択され、*における各結合は、独立して、単結合、共鳴芳香族結合、または二重結合である、特徴30に記載のPBAE。
32.以下を含むことを特徴とする標的化PBAEであって、
式中、G1およびG3は、各出現時に独立して、-H、H3C-(CH2)(2-9)-、およびHO-(CH2)(3-10)-からなる群より選択され、
R1およびR2は、それぞれ独立して、原子vまたは原子wにC=C二重結合を有するCH2、
、
、配列番号4、配列番号7、配列番号1、配列番号10、および配列番号13からなる群から選択され、
Raは、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群より各出現時に独立して選択され、Li1は、結合、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-および-(CH2)-からなる群より各出現時に独立して選択され、
aは3~10の範囲の整数、pは1~3の範囲の整数、nは1~500の範囲の整数、yは1~500の範囲の整数、mは1~500の範囲の整数、xは5~10000の範囲の整数であり、
TMは、アプタマー、多特異性アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、細胞表面受容体のリガンド、配列番号6、またはそれらの組み合わせを含む標的部位である、PBAE。
R1およびR2は、それぞれ独立して、原子vまたは原子wにC=C二重結合を有するCH2、
Raは、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群より各出現時に独立して選択され、Li1は、結合、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-および-(CH2)-からなる群より各出現時に独立して選択され、
aは3~10の範囲の整数、pは1~3の範囲の整数、nは1~500の範囲の整数、yは1~500の範囲の整数、mは1~500の範囲の整数、xは5~10000の範囲の整数であり、
TMは、アプタマー、多特異性アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、細胞表面受容体のリガンド、配列番号6、またはそれらの組み合わせを含む標的部位である、PBAE。
本技術は、IEDDAクリックケミストリーを利用して、PBAE骨格上に官能基を導入する。歪んだアルケン、例えばノルボルネンは、テトラジン官能基と極めて急速かつ選択的に反応し、確立されたクリックケミストリープロトコルよりもはるかに速い速度定数を有する、安定な付加物を形成する。さらに、IEDDAクリックケミストリーを介した、部位特異的で、直交的な様式での標的リガンドの複合化は、水溶液中で、室温、例えば約15℃~約30℃の範囲で、ノルボルネンとテトラジン官能基との間の反応を介して実行できる。IEDDAクリックケミストリーの最終的な付加物は、反応中、追加の試薬を使用しないため、さらなる処理または精製なしでそのまま使用できる。
標的リガンド結合OM-PBAEポリマーは、4段階の合成手順を使用して合成できる。第1の工程は、アミンモノマーとジアクリレートモノマーを重合させ、PBAEジアクリレート前駆体を得ることを含む。第2の工程は、DCCカップリングを介して、PBAEジアクリレート骨格上の-OH側鎖の1つに、ノルボルネンカルボン酸をグラフトすることを伴う。第3の工程は、システイン含有テトラペプチドを使用し、チオール-マイケル付加反応を介したポリマー末端基修飾である。最後の工程は、1つ以上のテトラジン官能性標的リガンド(例えば、アプタマー、多特異性アプタマー、または抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー)を、IEDDAクリックケミストリーを介して、ノルボルネン修飾OM-PBAE上にグラフトすることを含む(図2)。あるいは3段階合成においては、第1の工程は省略でき、PBAEジアクリレートが出発物質として提供される。別の代替的実施形態では、工程3のクリックケミストリーは、ノルボルネンまたは別の歪んだアルケンを、PBAEジアクリレート骨格上にグラフトする第2の工程の前に実行できる。
上で議論したように、IEDDAクリックケミストリーの最終的な付加物はそのまま使用でき、図3に示した「精製工程3」(および凍結乾燥、再構成)は、最小化、任意選択とする、または回避し、OM-PBAEへの標的部位の結合のための、すぐに使えるキットを提供することができる。本明細書にて開示した、水溶性の手法を利用することで、有機溶媒の使用を部分的に、または完全に回避できる。例えば、OM-PBAEのDMSOを含まない合成は、WO2021/053400A2に記載され、同明細書はその全体が本明細書に参照により組み込まれる。
PBAEジアクリレート前駆体の構造の例を、下記の式1に示す。
側鎖G1、G2およびG3は、それぞれ独立して、Hまたは下記の式2に示す構造から選択できるが、G1、G2およびG3のうち少なくとも1つは式2による構造を有し、式中、Tは水素、歪んだアルケン、歪んだアルケン環、-N-アジド、アジドまたは-OHであることができ、「a」は3、4、5、6、7、8、9または10であることができる。
結合したカルボン酸を含有する歪んだアルケン環を使用して、下記の反応2に図示するように、エステルを形成することができる。歪んだアルケン環は異なる大きさであり得るから、エステルを形成するカルボン酸を含む歪んだアルケン環の反応手法に際して、上記の「a」の最小値は立体効果を考慮に入れて決定する。エステルは、歪んだアルケン環(または歪んだアルケン)と、PBAEジアクリレート前駆体の1つ以上の側鎖との間に、下記の反応2の例に図示するように、形成することができる。
反応2にはエキソ-ノルボルネンが図示されているが、エステル形成には任意の歪んだアルケンが含まれ得る。反応2の利点は、PBAE末端での反応(例えば、エステル形成)を回避するために末端ジアクリレートを利用していることである。IEDDAでは、各種の歪んだアルケンまたは歪んだアルケン環を利用し、また歪んだアルケン環として導入して、続いて使用可能となったクリックケミストリーの後続の反応副生成物を回避することができる。反応2においては、単純な試薬(例えば水溶液)を用いた、後続の高収率でのクリックケミストリーを可能にする高度に歪んだアルケン環が示されている。この反応は、例えば、著しい副生成物を生成することなく、PBAEに選択した標的部位を結合するための、すぐに利用可能なキットに使用され得る。反応2に示した歪んだアルケン環は、エキソ-5-ノルボルネンカルボン酸である。
環系上の歪みは、環内にまたは環系において微妙な違いを伴い得る。歪んだアルケン環の立体化学の効果は、エンド-5-ノルボルネンカルボン酸が、1,2,4,5-テトラジンと、エキソ-5-ノルボルネンカルボン酸よりも著しく遅く反応することによって示される。その他の好適な、カルボン酸を含む歪んだアルケン(SA)の例は、電子豊富なジエノフィル(シクロプロペンまたはシクロオクテン化合物)であり、その異なる縮合環誘導体を有するトランスシクロオクテンおよびメチルシクロプロペンなどが挙げられる。一例では、歪んだアルケンまたは歪んだアルケン環は、ノルボルネンのみを含むことができる。エキソ-5-ノルボルネンカルボン酸および5つの炭素(式2の「a」=5)を用いる例を図1に図示する。歪んだアルケンの結合後、末端ジアクリレートは、例えば式3に示すように末端修飾され得る。
式3に示すR1基およびR2基は、独立してアクリレート(末端H2を含む)であることができ、または後続のクリックケミストリーと競合しないもしくは妨げない任意の化学構造から選択することができる。式3に示すR1基およびR2基は、独立して、任意の所望のポリマー、例えば生体分子、核酸、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、糖、または多糖類などから選択され得る。好ましくは、R1およびR2はオリゴペプチドから選択され、より好ましくはテトラペプチドから選択される。
オリゴペプチドは、任意のアミノ酸配列を有することができる。この配列は、例えば、N末端システインと、H、RおよびKの任意の組み合わせなどの1つ以上の正電荷を帯びたアミノ酸と、最大で20個のアミノ酸残基を含有することができる。この配列は、例えば、N末端システインと、DおよびEの任意の組み合わせなどの1つ以上の負電荷を帯びたアミノ酸と、最大で20個のアミノ酸残基を含有することができる。この配列は、例えば、N末端システインと、H、RおよびKなどの1つ以上の正電荷を帯びたアミノ酸とを、任意の順序でDまたはEなどの任意の負電荷を帯びたアミノ酸と組み合わせて、最大で20個のアミノ酸残基を含有することができる。例示的なアミノ酸配列としては、CH、CHH、CHHH(配列番号1)、CHHHH(配列番号2)、CHHHHH(配列番号3)、CR、CRR、CRRR(配列番号4)、CRRRR(配列番号5)、CRRRRR(配列番号6)が挙げられる。CK、CKK、CKKK(配列番号7)、CKKKK(配列番号8)、CKKKKK(配列番号9)、CE、CEE、CEEE(配列番号10)、CEEEE(配列番号11)、CEEEEE(配列番号12)、CD、CDD、CDDD(配列番号13)、CDDDD(配列番号14)、CDDDDD(配列番号15)、CHRH(配列番号16)、CHRR(配列番号17)、CHKH(配列番号18)、CHKK(配列番号19)、CHEH(配列番号20)、CHEE(配列番号21)、CHDH(配列番号22)、CHDD(配列番号23)、CRHR(配列番号24)、CRHH(配列番号25)、CRKR(配列番号26)、CRKK(配列番号27)、CRER(配列番号28)、CREE(配列番号29)、CRDR(配列番号30)、CRDD(配列番号31)、CKHK(配列番号32)、CKHH(配列番号33)、CKRK(配列番号34)、CKRR(配列番号35)、CDHD(配列番号36)、CDHH(配列番号37)、CDRD(配列番号38)、CDRR(配列番号39)、CDKD(配列番号40)、CDKK(配列番号41)、CEHE(配列番号42)、CEHH(配列番号43)、CERE(配列番号44)、CERR(配列番号45)、CEDE(配列番号46)およびCEDD(配列番号47)。本技術のオリゴペプチドはまた、細胞膜透過性ペプチド、例えば、GRKKRRQRRRPQ(TAT)(配列番号48)、RQIKIWFQNRRMKWKKGG(penetratin)(配列番号49)、CGYGPKKKRKVGG(NLS配列)(配列番号50)、AGYLLGKINLKALAALAKKIL(transportan10)(配列番号51)、KETWWETWWTEWSQPKKKRRV(pep-1)(配列番号52)、KLALKLALKALKAALKLA(MAP)(配列番号53)、RRRRNRTRRNRRRVR(FHV coat)(配列番号54)、およびLLIILRRRIRKQAHAHSK(pVEC)(配列番号55)であることができる。本技術のオリゴペプチドはまた、インテグリン結合ペプチド、例えばRGDまたはその他のインテグリン結合ペプチドであることができる。
オリゴペプチドをPBAEジアクリレートに付加するには、チオール-マイケル付加反応を利用することができる。一例では、CRRR(配列番号4)を、下記の式4にて図示するように、システインの硫黄を介してチオール-エーテルを形成して結合する。チオール-エーテルは必須ではなく、ペプチドはペプチド結合を介して結合される場合があり、従って配列番号4は式4のように図示される。R1基およびR2基のその他の例を、式5および式6に示す。R1基およびR2基を選択した後の、電子不足のジエンの例としての1,2,4,5-テトラジン、および電子豊富なジエノフィルの、クリックケミストリーのための使用を図2に図示する。
式6の例において、pは19以下であることができ、Raは、各出現時に、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群から選択され得る。
一例では、ナノ粒子を含有する製剤は、正味の負電荷を有する1種以上のOM-PBAEと、正味の正電荷を有する1種以上のOM-PBAEとを組み合わせることによって形成され得る。OM-PBAEまたはナノ粒子の個別の電荷を変えて、ナノ粒子またはOM-PBAEのゼータ電位を調整することができる。
図2に示した3-フェニル-1,2,4,5-テトラアジン(すなわちテトラジン)は、例えば、アプタマー、標的部位、多特異性アプタマーまたは抗体(図2において星で示す)が結合されるときの反応速度に応じた立体障害を考慮に入れるために、フェニルを含有する。3-メチル-6-フェニル-1,2,4,5-テトラジンを使用することができ、または任意のその他の好適な1,2,4,5-テトラジンを実施することができる(例えば、式10)。図2に示した例によって、クリックケミストリー用の水溶性キットが可能になり得る。
図3においては、「骨格C6の重合」は、第1級アミンモノマーおよびジアクリレート官能性モノマーを使用して、PBAEジアクリレートポリマー(例えば、式1)を合成することによって達成できる。例えば、5-アミノ-1-ペンタノール、1-ヘキシルアミンおよび1,4-ブタンジオールジアクリレートを、第1級アミン基に対するアクリレートのモル比が2.2:1で、約90℃で約20時間、混合され得る。精製工程1は、ヘプタンまたはその他の好適な溶媒中での沈殿および任意の洗浄によって達成できる。歪んだアルケン(例えば、反応2)の付加は、「Nb修飾C6骨格の合成」として、図3に示す。PBAEジアクリレートポリマーは、当該技術分野において既知の任意の化学、例えば-OHまたは側鎖からのアジド(式2)の間の好適な付加反応を用いて、歪んだアルケンに結合され得る。エステル形成は、本明細書においては、使いやすい手法として示される。
-OHの場合、好適な塩基を用いた、PBAEの1つ以上の側鎖上の-OH基と、歪んだアルケンのカルボン酸基との間のエステル化は、カップリング試薬、例えばDCCを用いて、好適な溶媒(例えば、THF)中で利用できる。後続の精製は、例えば、DCC添加後に、沈殿、遠心分離および溶媒除去によって達成できる。
R1基およびR2基の付加は、例えばアセトニトリル中にPBAEジアクリレートポリマーを溶解することによって達成できる。DMSOを使用することもできるが、DMSOは除去が困難であり、その後の生体不適合性につながり得る。それとは別に、選択したR1基およびR2基は、pH約5で、水溶性クエン酸塩緩衝液に溶解され得る。アセトニトリルは、これらの基の溶解後、クエン酸塩に添加できる。クエン酸塩緩衝液が、アセトニトリル中のPBAEジアクリレートポリマーと混合されるとき、R1基およびR2基は、末端ビニル炭素に結合して末端修飾ポリマーを形成する(式3)。その後に溶媒除去が続く。精製した試料、これはすぐに使用できるクリックケミストリーの第1の試薬として提供され得るものであり、反応1および式3の例に示す。別個の分取反応において、クリックケミストリーの第2の試薬として、1,2,4,5-テトラジンを標的部位に結合する。
図3において、「クリックケミストリーを介したアプタマーOM-PBAE複合体の合成」は、単一のクリックケミストリー工程で達成でき、任意の後続の工程はこの技術によって回避できる。アプタマーまたは抗体は、図2に示すクリックケミストリーの前に1,2,4,5-テトラジンに結合される。アプタマーは、特定の標的分子に結合するオリゴヌクレオチドである。合成の1本鎖(ss)DNA、XNA(核酸アナログ)、または特定の二次および三次構造を形成するRNA分子が例である。例えば、DNAアプタマーは、末端ホスフェートにアミノ修飾剤を結合することによって、5’末端において官能化され得る。任意の適切な結合化学を使用できる。アミノ修飾剤の例を式7に示す。式中、fは、アプタマーの末端ホスフェート(例えば、5’)に関する立体効果を考慮して、約3~約5以上であることができる。
アミン結合の後、テトラジン官能基を、テトラジン-PEG-NHS(N-ヒドロキシスクシンイミド)エステルとして、NHS/EDC(エチル-ジメチルアミノプロピルカルボジイミド)化学によって結合し、それによって混合極性スペーサーを、アプタマー配列と1,2,4,5-テトラジンの間に導入できる。このとき、立体障害を考慮するべきである。いろいろな鎖長のエステル、例えばペンタまたはヘキサエチレングリコールなど、3~12のエチレングリコール単位を有するエステルの使用が熟慮される。その他のより短いエステル、例えばテトラジン-NHSエステル、メチルテトラジン-NHSエステル、メチルテトラジン-スルホ-NHSエステルおよびメチルテトラジン-PEG5-NHSエステルなども使用可能である。アプタマー次第で、遊離3’ヒドロキシル基が存在する場合、後続の3’修飾を利用してヌクレアーゼ分解への耐性を高めることができる。
異なるクラスの抗体またはそれらのフラグメントを、抗原結合部位から離れたテトラジンに結合することで1,2,4,5-テトラジンで官能化して、活性の低下を防ぐことができる。抗体、抗体フラグメント、単鎖可変フラグメント、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、または細胞表面受容体のリガンド(例えば、標的部位)は、同様に反応させることができる。一例では、1,2,4,5-テトラジンは、2-メルカプトエタンスルホネート(メスナ)を用いたチオール-ジスルフィド交換による単鎖可変フラグメントのリリースによって、標的部位に結合させることができる。 N末端ペプチドにおける開裂反応およびカルボキシ末端におけるメスナとのチオエステルの形成を利用して、チオエステルを第1級アミンおよびリンカーと反応させることができる。式7に示すリン酸エステルは、通常式8に示すように、スルホン酸エステルとして考慮でき、アプタマーは抗体またはその他の部分であり、eは約3~5以上である。続いて、テトラジン含有部位は、上述のように、テトラジン-PEG-N-NHSエステルを介して第1級アミンに結合することができる。
組み合わせたアプタマーまたは多特異性アプタマーは、1,2,4,5-テトラジンの結合の前または後に、2か所以上を連結することによって利用できる。例えば、2つ以上の標的に結合するアプタマーを使用することにより、それぞれが異なる標的に対する結合特異性を有し、リンカーがアプタマーを連結する。SELEX手法(systematic evolution of ligands by exponential enrichment)またはこの変種を介して開発し、PCRを介して増幅した任意のアプタマーは、例えば式7に示すように、リン酸エステルを介して結合することができる。アプタマーは、任意の所望の長さを有することができる。アプタマーは、少なくとも約8、最大で約130のヌクレオチドを含有してよい。
その他のクリックケミストリー手法、例えばアジド、すなわち式2の「T」を利用するような手法も使用できるが、IEDDAクリックケミストリー技術は、標的部位が迅速にOM-PBAEに結合できるように、クリックケミストリー反応の後のさらなる工程を回避する。
IEDDAクリックケミストリーは、触媒または別の試薬を必要としないため、極めて速い反応速度を有し、水溶性条件において即座に起こる。図4においては、1,2,4,5-テトラジン(Tz)官能性スルホ-Cy5色素およびNb官能性CEEE-PBAE(Nb-CEEE-PBAE(Nb-配列番号10-PBAE))を使用して、反応溶媒としての蒸留水を用いて、20mgの規模で実施するIEDDAクリックケミストリーの反応を、3%アガロースゲル電気泳動を使用して測定する。Nb-CEEE-PBAE(Nb-配列番号10-PBAE)およびTz官能性スルホ-Cy5を、Nb/Tz比が5:1(右から2番目のレーン)および10:1(最も右側のレーン)、蒸留水中0.5mMのスルホ-Cy5濃度で、100μlの最終容量で、15分間反応させる。Nb-CEEE-PBAEと、Tz官能性スルホ-Cy5との間のクリックケミストリーは、15分で完了に達する。図4の中央のレーンはt=0を示し、遊離のスルホ-Cy5バンドが観察されるが、クリックケミストリー付加物の形成に相当するバンドがすでに存在する。左から2番目のレーンは、スルホ-Cy5(Cy5)用の対照であり、最も左側のレーンはNb-CEEE-PBAEの対照である。
クリックケミストリーによって標的部位を結合した後、歪んだアルケン環(SAR)を鎖に組み込む。選択した官能基をSARに含まれ得るが、得られる標的化OM-PBAEの無毒性または水素結合を損い得る官能基(例えば-CNニトリルまたは帯電した基)は、想定し、回避することができる。免疫応答を引き起こす置換基は避けることができる。
本技術は、アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマーおよび細胞表面受容体のリガンドの、OM-PBAEへの迅速な結合を可能にする。1種以上の標的部位およびOM-PBAEを含むキットが提供され得る。水溶性の化学を用いることで、最小限の後続の浄化、または後続の浄化を回避してクリックケミストリーを行うことができ、またこの技術を前進させるための送達ツールが提供される。
標的部位の結合後、本明細書にて提供されるナノ粒子またはOM-PBAEは、送達システム、例えば免疫療法または遺伝子治療における適用のためのシステムとして利用することができる。このようなナノ粒子を含有する組成物または製剤は、増殖性疾患、腫瘍性疾患、炎症性疾患、免疫機能障害、自己免疫疾患、感染症、ウイルス性疾患、アレルギー反応、寄生中性反応、移植片対宿主病または宿主対移植片病、代謝性疾患、神経性疾患、眼の疾患の、必要とする対象における予防、処置または改善に用いられる医薬品として機能し得る。別の例では、この技術は、診断での適用、医療用画像化での適用、精製系、および細胞選別または濃縮での適用において利用することができる。
いくつかの実施形態では、本技術により作られた標的化PBAEを含有するナノ粒子を使用して、免疫エフェクター細胞をがん細胞にリダイレクトすることが可能となり得る。標的部位は、CD3、CD8、CD4またはその他のT細胞特異的抗原を発現する免疫エフェクターT細胞を、関心対象であるその他の細胞標的、例えばCD19、上皮細胞接着性分子、CD20、CD22、CD123、BCMA、B7H3、CEA、PSMA、Her2、CD33、CD38、DLL3、EGF-R、MHCクラスI関連タンパク質MR1またはメソテリンにリダイレクトできる。いくつかの実施形態では、標的部位は、例えばCD16A、NKG2Dまたはその他のNK細胞特異的抗原を介する免疫エフェクターNK細胞を、関心対象であるその他の細胞標的、例えばCD30、CD19、上皮細胞接着性分子、CD20、CD22、CD123、BCMA、B7H3、CEA、PSMA、Her2、CD33、CD38、DLL3、EGF-R、MHCクラスI関連タンパク質MR1またはメソテリンにリダイレクトできる。標的部位は、標的、例えばPD-1、PD-L1、CTLA04、Lag-3、TIM-3またはOX40および腫瘍微小環境(TME)調節因子、例えばCD47またはVEGFに結合することができ、あるいは1種以上の腫瘍関連抗原、例えばPRAME、NY-ESO-1、MAGE A4、MAGE A3/A6、MAGE A10、AFPを標的とすることができる。標的部位は、炎症性疾患または自己免疫疾患、心代謝性疾患、呼吸器疾患、眼の疾患、神経性疾患または感染症に関与する抗原を標的とすることができる。
いくつかの実施形態では、標的部位は、免疫エフェクター細胞を活性化および刺激して、特定の標的化抗原を発現する細胞を殺傷することができる。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、送達システムとして機能することができる(例えば、遺伝子治療での適用)。いくつかの実施形態では、標的化ナノ粒子は、診断用での適用において使用できる。いくつかの実施形態では、標的化PBAEは、精製系、例えば細胞選別または濃縮での適用において使用できる。
実施例1:IEDDAクリックケミストリーのための、ノルボルネン修飾OM-PBAEポリマーおよびテトラジン修飾標的剤の合成および精製
PBAEジアクリレートポリマーの合成、精製およびキャラクタリゼーション
付加型の重合を介して、第1級アミンモノマーおよびジアクリレート官能性モノマーを使用して、ポリ(β-アミノエステル)-ジアクリレート(PBAEジアクリレート)ポリマーを合成した。5-アミノ-1-ペンタノール(Sigma-Aldrich、95.7%の純度、3.9g、36.2mmol)、1-ヘキシルアミン(Sigma-Aldrich、99.9の純度、3.8g、38mmol)および1,4-ブタンジオールジアクリレート(Sigma-Aldrich、89.1%の純度、18g、81mmol)を、第1級アミン基に対するアクリレートのモル比2.2:1で、丸底フラスコ中で混合した。混合物を90℃で20時間撹拌した。続いて、反応混合物を室温まで冷却することによって、粗生成物、すなわち薄黄色の粘性の油状物を得た。合成されたPBAEジアクリレートポリマーを、ヘプタン中の沈殿によって精製した。粗生成物を酢酸エチルに溶解し、これを過剰量のヘプタン(1/10、v/v)に滴下して添加し、この手順を2回繰り返した。酢酸エチル/ヘプタン(1/10、v/v)を用いた精製PBAEジアクリレートは、86%の収率を有する50gの規模で得られ、溶離液としてTHFを使用するゲル浸透クロマトグラフィーによって、それぞれ5300g/molおよび3100g/molのMwおよびMnを有すると特徴付けされた。
PBAEジアクリレートポリマーの合成、精製およびキャラクタリゼーション
付加型の重合を介して、第1級アミンモノマーおよびジアクリレート官能性モノマーを使用して、ポリ(β-アミノエステル)-ジアクリレート(PBAEジアクリレート)ポリマーを合成した。5-アミノ-1-ペンタノール(Sigma-Aldrich、95.7%の純度、3.9g、36.2mmol)、1-ヘキシルアミン(Sigma-Aldrich、99.9の純度、3.8g、38mmol)および1,4-ブタンジオールジアクリレート(Sigma-Aldrich、89.1%の純度、18g、81mmol)を、第1級アミン基に対するアクリレートのモル比2.2:1で、丸底フラスコ中で混合した。混合物を90℃で20時間撹拌した。続いて、反応混合物を室温まで冷却することによって、粗生成物、すなわち薄黄色の粘性の油状物を得た。合成されたPBAEジアクリレートポリマーを、ヘプタン中の沈殿によって精製した。粗生成物を酢酸エチルに溶解し、これを過剰量のヘプタン(1/10、v/v)に滴下して添加し、この手順を2回繰り返した。酢酸エチル/ヘプタン(1/10、v/v)を用いた精製PBAEジアクリレートは、86%の収率を有する50gの規模で得られ、溶離液としてTHFを使用するゲル浸透クロマトグラフィーによって、それぞれ5300g/molおよび3100g/molのMwおよびMnを有すると特徴付けされた。
ノルボルネン(Nb)修飾PBAEジアクリレートの合成、精製およびキャラクタリゼーション
PBAEの側鎖上の-OH基と、Nbのカルボン酸との間のエステル化反応を介して、PBAEジアクリレートポリマーをノルボルネン(Nb)基によって修飾した。精製PBAEジアクリレート(1g、0.33mmol)、エキソ-ノルボルネンカルボン酸(Sigma-Aldrich、97%の純度、69mg、0.5mmol)および4-ジメチルアミノピリジン(Sigma-Aldrich、98%の純度、6mg、0.05mmol)を反応器に添加し、9mlの無水THF中で10分間撹拌した。続いて、反応混合物を氷上で0℃まで冷却し、さらに30分間撹拌した。次に、DCC試薬(Sigma-Aldrich、99%の純度、103mg、0.5mmol)を0℃で反応混合物に添加し、1時間撹拌し、続いて反応混合物を25℃まで徐々に加熱し、さらに20時間撹拌した。
PBAEの側鎖上の-OH基と、Nbのカルボン酸との間のエステル化反応を介して、PBAEジアクリレートポリマーをノルボルネン(Nb)基によって修飾した。精製PBAEジアクリレート(1g、0.33mmol)、エキソ-ノルボルネンカルボン酸(Sigma-Aldrich、97%の純度、69mg、0.5mmol)および4-ジメチルアミノピリジン(Sigma-Aldrich、98%の純度、6mg、0.05mmol)を反応器に添加し、9mlの無水THF中で10分間撹拌した。続いて、反応混合物を氷上で0℃まで冷却し、さらに30分間撹拌した。次に、DCC試薬(Sigma-Aldrich、99%の純度、103mg、0.5mmol)を0℃で反応混合物に添加し、1時間撹拌し、続いて反応混合物を25℃まで徐々に加熱し、さらに20時間撹拌した。
反応完了後、副生成物の沈殿物1,3-ジシクロヘキシル尿素(DCU)を、遠心分離を介して溶液から取り除いた。THFを、減圧下で蒸発させた。得られた5gの生成物を2mlの酢酸エチル中に再溶解し、再び遠心分離にかけて残留DCU沈殿物を除去した。酢酸エチルを減圧下で除去し、PBAE骨格上へのNbのグラフトを確認するために、1H-NMR、13C-APTおよび2D COSY NMR技術を使用して、最終生成物をキャラクタリゼーションした。構造はMALDI-TOF分析により確認した。
Nb修飾PBAEジアクリレートからのOM-PBAEの合成、精製およびキャラクタリゼーション
遊離チオール含有テトラペプチド、すなわちCys-Glu-Glu-Glu(CEEE、配列番号10)(2.8当量)を用いて、チオール-マイケル付加反応を介して、Nb修飾PBAEジアクリレートポリマー(1当量)を末端封鎖した。DMSOを含まない条件下で、アセトニトリル/クエン酸塩(25mM、pH5.0)(3/2、v/v)を使用して、不活性窒素雰囲気下でカップリング反応を実施した。反応後、減圧下、40℃で、アセトニトリル/クエン酸塩混合物を除去した。さらに、溶離液としてMilliQ水を使用して、80mg/mlの濃度でSephadex G-10充填カラムを介して、粗生成物を精製した。1g規模の回分の精製生成物を凍結乾燥によって回収し、さらなる使用のために-20℃で保管した。Nb-CEEE-PBAE(Nb-配列番号10-PBAE)生成物を、1H-NMRおよびGPC(Mn=4900g/mol、Mw=11400g/mol、PDI=2.3)を使用してキャラクタリゼーションし、構造を確認し、またC18 BEHカラムを使用するHPLCで、残留遊離ペプチドを決定した。構造はMALDI-TOF分析により確認した。
遊離チオール含有テトラペプチド、すなわちCys-Glu-Glu-Glu(CEEE、配列番号10)(2.8当量)を用いて、チオール-マイケル付加反応を介して、Nb修飾PBAEジアクリレートポリマー(1当量)を末端封鎖した。DMSOを含まない条件下で、アセトニトリル/クエン酸塩(25mM、pH5.0)(3/2、v/v)を使用して、不活性窒素雰囲気下でカップリング反応を実施した。反応後、減圧下、40℃で、アセトニトリル/クエン酸塩混合物を除去した。さらに、溶離液としてMilliQ水を使用して、80mg/mlの濃度でSephadex G-10充填カラムを介して、粗生成物を精製した。1g規模の回分の精製生成物を凍結乾燥によって回収し、さらなる使用のために-20℃で保管した。Nb-CEEE-PBAE(Nb-配列番号10-PBAE)生成物を、1H-NMRおよびGPC(Mn=4900g/mol、Mw=11400g/mol、PDI=2.3)を使用してキャラクタリゼーションし、構造を確認し、またC18 BEHカラムを使用するHPLCで、残留遊離ペプチドを決定した。構造はMALDI-TOF分析により確認した。
テトラジン修飾アプタマーの合成、精製およびキャラクタリゼーション
DNAアプタマーCD3_CELTIC_core40HEGt(GGGTTTGGCATCGGGTCTGGC、配列番号56)を、ヒトCD3に対してあらかじめ選択している。Eurogentec Kaneka(Liege Belgium)から、標準的な固相ホスホラミダイトケミストリーを介して合成されたHPLC-RP精製1本鎖オリゴとして、10mg回分を入手した。その他のアプタマーは、CD3または別の所望の標的に特定の結合親和性を有する配列番号56で置き換えることができる。続いて、アプタマーの5’末端を、末端ホスフェートに付加したC6アミノ修飾剤を介して、第1級アミンで官能化した。テトラジンの後続の結合を容易にするために5’アミノ修飾剤を使用し、修飾剤の長さは立体効果を踏まえて考慮した。アプタマー配列とテトラジンフラッグの間に16原子の混合極性スペーサーを導入しつつ、テトラジン官能基を、テトラジン-PEG5-NHSエステルとして、標準的なNHS/EDC化学を介して付加した。ヌクレアーゼ分解への抵抗性を高める戦略として、3’-3’デオキシチミジン修飾を付加した。修飾アプタマーの分子量、純度および完全性を、HPLC-MSによって検証した。抗CD3アプタマーの親和性および特異性を、CD3陽性およびCD3陰性細胞上で評価した。この抗CD3アプタマーは、共刺激性抗CD28抗体と組み合わせても、サイトカイン分泌または表面マーカーの発現を活性化せず、抗CD3モノクローナル抗体とは異なっていた(データは図示せず)。
DNAアプタマーCD3_CELTIC_core40HEGt(GGGTTTGGCATCGGGTCTGGC、配列番号56)を、ヒトCD3に対してあらかじめ選択している。Eurogentec Kaneka(Liege Belgium)から、標準的な固相ホスホラミダイトケミストリーを介して合成されたHPLC-RP精製1本鎖オリゴとして、10mg回分を入手した。その他のアプタマーは、CD3または別の所望の標的に特定の結合親和性を有する配列番号56で置き換えることができる。続いて、アプタマーの5’末端を、末端ホスフェートに付加したC6アミノ修飾剤を介して、第1級アミンで官能化した。テトラジンの後続の結合を容易にするために5’アミノ修飾剤を使用し、修飾剤の長さは立体効果を踏まえて考慮した。アプタマー配列とテトラジンフラッグの間に16原子の混合極性スペーサーを導入しつつ、テトラジン官能基を、テトラジン-PEG5-NHSエステルとして、標準的なNHS/EDC化学を介して付加した。ヌクレアーゼ分解への抵抗性を高める戦略として、3’-3’デオキシチミジン修飾を付加した。修飾アプタマーの分子量、純度および完全性を、HPLC-MSによって検証した。抗CD3アプタマーの親和性および特異性を、CD3陽性およびCD3陰性細胞上で評価した。この抗CD3アプタマーは、共刺激性抗CD28抗体と組み合わせても、サイトカイン分泌または表面マーカーの発現を活性化せず、抗CD3モノクローナル抗体とは異なっていた(データは図示せず)。
実施例2:IEDDAクリックケミストリーを介したノルボルネン修飾OM-PBAEポリマーの官能化
Nb-OM-PBAEおよびテトラジン(Tz)官能性スルホ-Cy5を使用したクリックケミストリー
1,2,4,5-テトラジン(Tz)官能性スルホ-Cy5色素(SulfoCy5-テトラジン、Broadpharm)およびNb官能性CEEE-PBAE(Nb-CEEE-PBAE、Nb-配列番号10-PBAE)を使用して、20mgの規模でIEDDAクリックケミストリーを実施した。反応溶媒として蒸留水を用いた。(Nb-配列番号10-PBAE)Nb-CEEE-PBAEおよびTz官能性スルホ-Cy5を、5:1および10:1のNb/Tz比、0.5mMのスルホ-Cy5濃度、100μLの最終容量で、蒸留水中で15分間反応させた。Nb-CEEE-PBAEとTz官能性スルホ-Cy5との間のクリックケミストリーは15分で完了に達し、これは3%アガロースゲル電気泳動によって確認した(図4)。3%アガロースゲルを1xTBE緩衝液中で調製し、電気泳動を100Vで25分間実行した。Nb-CEEE-PBAE、スルホ-Cy5-テトラジン、およびt=0でNb/Tz比5のNb-CEEE-PBAEとスルホ-Cy5-テトラジンとの混合物もまた、対照群として3%アガロースゲルにロードした(図4)。t=0でNb/Tz比5のNb-CEEE-PBAEとスルホ-Cy5-テトラジンとの混合物の場合に、遊離スルホ-Cy5バンドを観察する可能性があった。しかし同時に、クリックケミストリー付加物の形成に相当するバンドがすでに存在した。概して、これらの結果は、IEDDAクリックケミストリーが、触媒または別の試薬を必要としないため、極めて速い反応速度を有し、水溶性条件において即座に起こることを示している。
Nb-OM-PBAEおよびテトラジン(Tz)官能性スルホ-Cy5を使用したクリックケミストリー
1,2,4,5-テトラジン(Tz)官能性スルホ-Cy5色素(SulfoCy5-テトラジン、Broadpharm)およびNb官能性CEEE-PBAE(Nb-CEEE-PBAE、Nb-配列番号10-PBAE)を使用して、20mgの規模でIEDDAクリックケミストリーを実施した。反応溶媒として蒸留水を用いた。(Nb-配列番号10-PBAE)Nb-CEEE-PBAEおよびTz官能性スルホ-Cy5を、5:1および10:1のNb/Tz比、0.5mMのスルホ-Cy5濃度、100μLの最終容量で、蒸留水中で15分間反応させた。Nb-CEEE-PBAEとTz官能性スルホ-Cy5との間のクリックケミストリーは15分で完了に達し、これは3%アガロースゲル電気泳動によって確認した(図4)。3%アガロースゲルを1xTBE緩衝液中で調製し、電気泳動を100Vで25分間実行した。Nb-CEEE-PBAE、スルホ-Cy5-テトラジン、およびt=0でNb/Tz比5のNb-CEEE-PBAEとスルホ-Cy5-テトラジンとの混合物もまた、対照群として3%アガロースゲルにロードした(図4)。t=0でNb/Tz比5のNb-CEEE-PBAEとスルホ-Cy5-テトラジンとの混合物の場合に、遊離スルホ-Cy5バンドを観察する可能性があった。しかし同時に、クリックケミストリー付加物の形成に相当するバンドがすでに存在した。概して、これらの結果は、IEDDAクリックケミストリーが、触媒または別の試薬を必要としないため、極めて速い反応速度を有し、水溶性条件において即座に起こることを示している。
Nb-CEEE-PBAEおよびTz官能性CD3標的アプタマーを使用したクリックケミストリー
200μMのアプタマーおよび5mMのNb-CEEE-PBAE(Nb-配列番号10-PBAE)の原液を、全ての反応において使用した。第1セットの反応は、50μLの反応容量で行った。その後に、精製試験のために100μLの反応容量を使用し、さらなるキャラクタリゼーションのために、反応容量を2mLまで増加させた。Nb-CEEE-PBAEの全体的な溶解度を改善するために、反応媒体中に異なる量のDMSOが含まれた。
200μMのアプタマーおよび5mMのNb-CEEE-PBAE(Nb-配列番号10-PBAE)の原液を、全ての反応において使用した。第1セットの反応は、50μLの反応容量で行った。その後に、精製試験のために100μLの反応容量を使用し、さらなるキャラクタリゼーションのために、反応容量を2mLまで増加させた。Nb-CEEE-PBAEの全体的な溶解度を改善するために、反応媒体中に異なる量のDMSOが含まれた。
従って、反応でさらに使用するために、50%のDMSO中、5mMのNb-CEEE-PBAE溶液を調製した。従って、蒸留水中、2%、4%、10%および15%の最終DMSO濃度で、2、4、10および15の比のNb/Tzを試験した。アガロースゲル分析により、Nb/Tz比を高めると、遊離の、非結合アプタマー分子に相当するバンドの強度が低下することが示された。さらに、クリックケミストリー反応生成物のUV信号もまた、遊離ポリマーおよびアプタマー種と比較して違いを示した。
反応混合物を、6kDaのMWCOを有するBioSpin6サイズ排除カラムを使用してさらに精製し、反応後のDMSOおよび遊離ポリマーを除去した。BioSpin6カラムは、SCC緩衝液中であった。それゆえに、緩衝液交換ステップを適用した。最初に、保管緩衝液を1000xgで2分間溶出した。次に、500μLのDNase/RNaseフリー水を適用し、1000xgで1分間遠心分離にかけた。この第2工程を4回繰り返した。次に、40または50μLの試料をロードし、1000xgで4分間遠心分離にかけ、50または60μLを回収した。試料を2回精製した。10および15のNb/Tz比を試験した。反応媒体に添加され得る、相当するDMSO濃度が限定されていたため、Nb/Tz比は15に限定された。IEDDAクリックケミストリー効率は、Nb/Tz比を高めることによって向上した。UV-visスペクトルによって、約260nmで相当するアプタマーのピーク強度が低下することが示された(図5A)。加えて、アガロースゲル上で検出された遊離アプタマーの量は、Nb/Tz比10と比較して、Nb/Tz比15で著しく低下した(図5B)。
さらに、クリックケミストリー反応を、Nb/Tz比15で、1.5mgのアプタマーを含む2mLの規模で実施し、サイズ排除カラムによって精製し、凍結乾燥によって最終生成物を回収し、さらなる使用のために-20℃で保管した。RP-HPLC(Vydac C18カラムを使用)を用いて、遊離アプタマーおよび遊離ポリマーをアプタマーポリマー複合体と比較することで、最終生成物をキャラクタリゼーションした(図6)。
実施例3:IEDDAクリックケミストリーを介して、ノルボルネン修飾OM-PBAEポリマー上に共有結合でグラフトした抗CD3標的剤の生物的性質および無毒性の維持
IEDDAクリックケミストリーによって標的剤をカップリングしたOM-PBAEポリマーの生物学的機能性を、Nb-CEEE-PBAEポリマー(Nb-配列番号10-PBAE)上にグラフトしたテトラジン修飾抗CD3アプタマー、すなわちCD3_CELTIC_core40HEGt(配列番号6)を用いて、ヒト末梢白血球(PBMC)上でインビトロ評価した。このアプタマーは、ヒトTリンパ球の表面上のCD3受容体に特異的に結合するため選択した。治療用の抗CD3モノクローナル抗体とは対照的に、このアプタマーは、標的に結合したときでも、共刺激性抗CD28抗体と組み合わせても、サイトカイン分泌または表面マーカー発現を活性化しない(データは図示せず)。
IEDDAクリックケミストリーによって標的剤をカップリングしたOM-PBAEポリマーの生物学的機能性を、Nb-CEEE-PBAEポリマー(Nb-配列番号10-PBAE)上にグラフトしたテトラジン修飾抗CD3アプタマー、すなわちCD3_CELTIC_core40HEGt(配列番号6)を用いて、ヒト末梢白血球(PBMC)上でインビトロ評価した。このアプタマーは、ヒトTリンパ球の表面上のCD3受容体に特異的に結合するため選択した。治療用の抗CD3モノクローナル抗体とは対照的に、このアプタマーは、標的に結合したときでも、共刺激性抗CD28抗体と組み合わせても、サイトカイン分泌または表面マーカー発現を活性化しない(データは図示せず)。
IEDDAクリックケミストリーの、ヒトPBMC生存率への効果の評価
ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、2人の健康なドナー(Etablissement Francais du Sang、Division Rhones-Alpes)から入手したバフィーコートから単離した。血液をDPBSで希釈した後、PBMCをFICOLL密度勾配(GE Healthcare)で分離し、DPBSで2回洗浄し、再懸濁して目的の細胞密度を得て、10%FBS(Gibco Invitrogen)および1%ペニシリン/ストレプトマイシン(Gibco Invitrogen)を37℃、5%CO2で補充した、RPMI-1640培地(Gibco Invitrogen)中で培養した。ヒトPBMCを、96ウエルプレートに、ウエル当たり2x105の細胞密度で、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するRPMI培地において播種した。続いて、1μg/mL(各々7nM)の濃度の抗CD3および抗CD28モノクローナル抗体(Gibco Invitrogen)、1μMの抗CD3 core40HEGのみ、もしくは1μMの抗CD3 core40HEG+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)、または1μMの抗CD3アプタマー/PBAEのみ、もしくは1μMの抗CD3アプタマー/PBAE+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)の存在下で、細胞を最大で72時間インキュベートした。0、24、48および72時間培養した後、細胞をハーベストし、Zombie NIR固定可能な生死判定キット(Biolegend)によって、製造業者の指示書に従って染色した。フローサイトメトリー(AttuneNXT;Invitrogen,Inc.)で、RL3チャネルでの蛍光性の細胞数を測定することによって生細胞を分析した。
ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、2人の健康なドナー(Etablissement Francais du Sang、Division Rhones-Alpes)から入手したバフィーコートから単離した。血液をDPBSで希釈した後、PBMCをFICOLL密度勾配(GE Healthcare)で分離し、DPBSで2回洗浄し、再懸濁して目的の細胞密度を得て、10%FBS(Gibco Invitrogen)および1%ペニシリン/ストレプトマイシン(Gibco Invitrogen)を37℃、5%CO2で補充した、RPMI-1640培地(Gibco Invitrogen)中で培養した。ヒトPBMCを、96ウエルプレートに、ウエル当たり2x105の細胞密度で、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するRPMI培地において播種した。続いて、1μg/mL(各々7nM)の濃度の抗CD3および抗CD28モノクローナル抗体(Gibco Invitrogen)、1μMの抗CD3 core40HEGのみ、もしくは1μMの抗CD3 core40HEG+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)、または1μMの抗CD3アプタマー/PBAEのみ、もしくは1μMの抗CD3アプタマー/PBAE+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)の存在下で、細胞を最大で72時間インキュベートした。0、24、48および72時間培養した後、細胞をハーベストし、Zombie NIR固定可能な生死判定キット(Biolegend)によって、製造業者の指示書に従って染色した。フローサイトメトリー(AttuneNXT;Invitrogen,Inc.)で、RL3チャネルでの蛍光性の細胞数を測定することによって生細胞を分析した。
図7に示すように、2人の異なるドナーからのヒトPBMCを最大で72時間培養したときの生存率は、全ての試験した条件で類似していた。プロファイルは、アプタマーが過剰の濃度(1μM)で存在するときに、遊離形態でまたはCEEEポリマーに結合した形態で比較可能だった。抗CD28共刺激性抗体は、CD3結合剤と組み合わせるとTリンパ球の活性化および増殖を誘発することが知られており、この抗CD28共刺激性抗体を付加しても、細胞の生存率にいかなる影響も及ぼさなかった。従って、これらの結果は、ノルボルネンによるCEEEポリマーの官能化、およびCD3標的剤を共有結合するのに使用されるIEDDAクリックケミストリー反応は、ヒト細胞の生存率を変え得るいかなる細胞毒性生成物も生成しないことを示唆している。
IEDDAクリックケミストリーによってOM-PBAEにカップリングした抗CD3標的剤によるTリンパ球の活性化
ヒトPBMCを、上述したように、2人の健康なドナーから得られたバフィーコートから単離した。ヒトPBMCを、96ウエルプレートに、ウエル当たり2x105の細胞密度で、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するRPMI培地において播種した。続いて、陽性対照として1μg/mL(各々7nM)の濃度の抗CD3および抗CD28モノクローナル抗体(Gibco Invitrogen)、1μMの抗CD3 core40HEGのみ、もしくは1μMの抗CD3 core40HEG+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)、または1μMの抗CD3アプタマー/PBAEのみ、もしくは1μMの抗CD3アプタマー/PBAE+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)の存在下で、細胞を最大で72時間インキュベートした。細胞を24時間および48時間インキュベーションし、その後、アプタマー濃度を一定に保ち、血清中での分解を補完するために、細胞に新鮮なモノマー溶液またはポリマー結合したアプタマー溶液を添加した。あるいは、細胞を、試薬を含まないRPMI培地で培養した(陰性対照)。
ヒトPBMCを、上述したように、2人の健康なドナーから得られたバフィーコートから単離した。ヒトPBMCを、96ウエルプレートに、ウエル当たり2x105の細胞密度で、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するRPMI培地において播種した。続いて、陽性対照として1μg/mL(各々7nM)の濃度の抗CD3および抗CD28モノクローナル抗体(Gibco Invitrogen)、1μMの抗CD3 core40HEGのみ、もしくは1μMの抗CD3 core40HEG+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)、または1μMの抗CD3アプタマー/PBAEのみ、もしくは1μMの抗CD3アプタマー/PBAE+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)の存在下で、細胞を最大で72時間インキュベートした。細胞を24時間および48時間インキュベーションし、その後、アプタマー濃度を一定に保ち、血清中での分解を補完するために、細胞に新鮮なモノマー溶液またはポリマー結合したアプタマー溶液を添加した。あるいは、細胞を、試薬を含まないRPMI培地で培養した(陰性対照)。
0、24、48および72時間培養した後、試料を320gで5分間遠心分離にかけ、上澄みを回収し、製造業者の指示書に従った、Mouse Th1/Th2 Cytometric Bead Array(CBA)(Becton Dickinson Biosciences)を用いた分析まで、-80℃で保管した。試料を、フローサイトメトリー(AttuneNXT;Invitrogen,Inc.)によって、YL-1チャネルで分析し、分泌されたインターロイキン2(IL-2)、インターロイキン4(IL-4)、インターロイキン5(IL-5)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF-a)およびインターフェロンγ(IFN-g)の血漿中濃度を、AttuneNXTソフトウエア(Invitrogen,Inc.)を用いて定量化した。得られた結果を図9A~図9Eに示す。
培養上澄みの回収後、細胞をハーベストし、Biolegendから購入した特異的抗体パネルによって、製造業者の指示書に従って細胞の染色後、一般的なパネル(CD45-BV510、CD3e-AF700、CD4-PerCP-Cy5.5、CD8a-BV605)、ならびに活性化T細胞(CD69-PE-DazzleおよびCD25-PE)によってTリンパ球の表現型および活性化マーカーの発現を分析した。蛍光陽性細胞を、フローサイトメトリー(AttuneNXT;Invitrogen,Inc.)によって、BL3(PerCP-Cy5.5色素)、YL1(PE色素)、YL2(PE-Dazzle色素)、RL2(AF700色素)、VL2(BV510色素)およびVL3(BV-605色素)チャネルでカウントした。細胞表現型を、CD45+のうち、生存可能かつ次の単一細胞:Tリンパ球(CD3ehigh)、CD4+Tリンパ球(CD4high)およびCD8+Tリンパ球(CD8high)で定義し、一方で活性化T細胞を3種の亜集団(CD25high-CD69low、CD25low-CD69highまたはCD25high-CD69high)として特定した。得られた結果を図8A~図8Bに示す。
抗CD3モノクローナル抗体および抗CD28モノクローナル抗体で処理した細胞は、測定した全てのサイトカインの分泌増加、時間依存的分泌、ならびにCD25およびCD69活性化マーカーの表面発現の上方制御を示した。モノマー形態の抗CD3アプタマー、またはIEDDAクリックケミストリーによってポリマーにグラフトした抗CD3アプタマーは、共刺激性抗CD28抗体と組み合わせても、表面マーカー発現のサイトカイン分泌を活性化しなかった。血清中での分解を補完するために、新鮮な溶液を繰り返し添加することによってアプタマー濃度を一定に保っても、より持続的な活性化プロファイルという結果にならなかった。従って、IEDDAクリックケミストリーによるノルボルネン修飾CEEEポリマーへのCD3結合剤の共有結合性カップリング、およびその結果の多量体化は、ヒトTリンパ球での活性が欠如していることに影響を与えない。
IEDDAクリックケミストリーによってOM-PBAEにカップリングした抗CD3標的剤による、Tリンパ球における受容体インターナリゼーションの評価
ヒトPBMCを、上述したように、2人の健康なドナーから得られたバフィーコートから単離した。ヒトPBMCを、96ウエルプレートに、ウエル当たり2x105の細胞密度で、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するRPMI培地において播種した。続いて、陽性対照として1μg/mL(各々7nM)の濃度の、共刺激性と共にある抗CD3 OKT-3抗体および抗CD28モノクローナル抗体(Gibco Invitrogen)、1μMの抗CD3 core40HEGのみ、もしくは1μMの抗CD3 core40HEGのみ+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)、または1μMの抗CD3アプタマー/PBAEのみ、もしくは1μMの抗CD3アプタマー/PBAE+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)の存在下で、細胞を最大で72時間インキュベートした。細胞を24時間および48時間インキュベーションし、その後、アプタマー濃度を一定に保ち、血清中での分解を補完するために、細胞に新鮮なモノマー溶液またはポリマー結合したアプタマー溶液を添加した。あるいは、細胞jiを、試薬を含まないRPMI培地で培養した(陰性対照)。
ヒトPBMCを、上述したように、2人の健康なドナーから得られたバフィーコートから単離した。ヒトPBMCを、96ウエルプレートに、ウエル当たり2x105の細胞密度で、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するRPMI培地において播種した。続いて、陽性対照として1μg/mL(各々7nM)の濃度の、共刺激性と共にある抗CD3 OKT-3抗体および抗CD28モノクローナル抗体(Gibco Invitrogen)、1μMの抗CD3 core40HEGのみ、もしくは1μMの抗CD3 core40HEGのみ+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)、または1μMの抗CD3アプタマー/PBAEのみ、もしくは1μMの抗CD3アプタマー/PBAE+1μg/mLの抗CD28モノクローナル抗体(7nM)の存在下で、細胞を最大で72時間インキュベートした。細胞を24時間および48時間インキュベーションし、その後、アプタマー濃度を一定に保ち、血清中での分解を補完するために、細胞に新鮮なモノマー溶液またはポリマー結合したアプタマー溶液を添加した。あるいは、細胞jiを、試薬を含まないRPMI培地で培養した(陰性対照)。
0、24、48および72時間培養した後、細胞をハーベストし、CD3、CD4およびCD8表面マーカーに対して向けた特異的抗体(Biolegendから購入)によって、製造業者の指示書に従って染色した。CD3受容体は、OKT3によって認識されたエピトープと同じエピトープに結合しないため、抗体クローンSK7を使用した。CD45-BV510、CD3e-AF700、CD4-PerCP-Cy5.5およびCD8a-BV605試薬を使用し、フローサイトメトリー(AttuneNXT;Invitrogen,Inc.)によって、BL3(PerCP-Cy5.5色素)、RL2(AF700色素)、VL2(BV510色素)およびVL3(BV-605色素)チャネルで、蛍光陽性細胞をカウントした。細胞表現型を、CD45+のうち、生存可能かつ次の単一細胞:Tリンパ球(CD3ehigh)、CD4+Tリンパ球(CD4high)およびCD8+Tリンパ球(CD8high)で定義した。得られた結果を図10A~図10Bに示す。
抗CD3モノクローナル抗体および抗CD28モノクローナル抗体で処理した細胞は、CD3陽性リンパ球の数の有意な低減(80%を上回る)を示したが、その他のCD4およびCD8特異的受容体の発現レベルには変化がなかった。24時間インキュベーション後にすでに観察された、この他と異なる発現プロファイルは、OKT-3抗体の、認識したエピトープへの結合に際し、CD3受容体をインターナライズする能力、すなわちこの治療的抗体の免疫抑制活性を担う特性を反映している。モノマー形態の抗CD3アプタマー、またはIEDDAクリックケミストリーによってポリマーにグラフトした抗CD3アプタマーは、共刺激性抗CD28抗体と組み合わせても、そのようなCD3インターナリゼーションを誘発しなかった。血清中での分解を補完するために、新鮮な溶液を繰り返し添加することによってアプタマー濃度を一定に保っても、より持続的な活性化プロファイルという結果にならなかった。この最後の官能性アッセイによって、IEDDAクリックケミストリーによるノルボルネン修飾CEEEポリマーへのCD3結合剤の共有結合性カップリング、およびその結果の多量体化は、ヒトTリンパ球での活性を欠いていることに影響を与えないことが確認される。
概して、IEDDAクリックケミストリーを介して、生物活性部位を有し、ポリマーの特性の変化または細胞毒性の誘発を起こさずに、ノルボルネン修飾OM-PBAEポリマーを官能化した。
本明細書で使用される場合、用語「約(about)」は、記載された値の±10%、5%、1%または0.5%以内の範囲を意味する。
本明細書で使用される場合、「から本質的になる(consisting essentially of)」は、請求項の基本的かつ新規の特徴に実質的に影響を及ぼさない物質または工程の包含を許容する。本明細書において、用語「含む(comprising)」の、特に組成物の構成成分の記載における、または装置の要素の記載におけるいかなる詳述も、代替的な表現である、「からなる(consisting of)」または「から本質的になる(consisting essentially of)」に交換され得る。
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Claims (32)
- 標的のポリ(β-アミノエステル)(PBAE)化合物の合成方法であって、IEDDAクリックケミストリーを用いて、テトラジン官能性標的部位を歪んだアルケン環官能性PBAEにカップリングすることを含む、方法。
- 前記歪んだアルケン環が、ノルボルネン、歪んだアルケンを含む炭素含有環、架橋結合と歪んだアルケンを含む炭素含有環、シクロプロペン、シクロブテンおよびトランス-シクロオクテンからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記歪んだアルケン環がノルボルネンである、請求項2に記載の方法。
- 前記テトラジン官能性標的部位が、1,2,3,5-テトラジンを含む、前記先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記テトラジン官能性標的化部位が式10による構造を含む、請求項4に記載の方法。
式中、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせであり、
式中、R3は水素または置換基であり、
式中、hは3以上であり、および
式中、TMは標的部位である、方法。 - 前記標的部位がアプタマー、多特異性アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv抗体、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、細胞表面受容体のリガンド、またはこれらの組み合わせからなる、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記カップリングが、水溶液中で、約15℃~約30℃の範囲の任意の温度で行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 約70%、80%、90%、95%、または99%(モル%)を超えるテトラジン官能性標的部位が、約15分未満で歪んだアルケン環官能化PBAEにカップリングする、先行請求項のいずれかに記載の方法。
- 以下のステップを含む方法によって官能性PBAEを合成することをさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
アミンとジアクリレートモノマーを重合して、PBAEジアクリレート前駆体を得ること、および
PBAEジアクリレート骨格の-OH側鎖に、ノルボルネンカルボン酸を含む歪んだアルケン環をDCCカップリングでグラフトし、ノルボルネン官能性PBAEを得ること。 - 以下をさらに含む、前記先行する請求項のいずれかに記載の方法;
チオール-マイケル付加反応を用いた、システイン含有オリゴペプチドを用いたノルボルネン官能性PBAEを修飾すること。 - 前記オリゴペプチドが、Cys-Arg-Arg-Arg(配列番号4)、Cys-Lys-Lys(配列番号7)、Cys-His-His(配列番号1)、Cys-Glu-Glu-Glu(配列番号10)およびCys-Asp-Asp-Asp(配列番号13)からなる群より選ばれる請求項13に記載の方法。
- 前記クリックケミストリー反応が、前記テトラジン官能性標的部位と、ナノ粒子の表面にノルボルネン官能性PBAEを含むナノ粒子とを反応させることによって行われる、前記先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記先行する請求項のいずれかに記載の方法によって得られる標的化PBAE。
- 請求項16に記載の標的化PBAEを含む、標的化ナノ粒子。
- 前記標的化PBAEの標的部位が、アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、または腫瘍細胞もしくは免疫細胞に特異的な抗原を結合する細胞表面受容体のためのリガンドである、請求項17に記載の標的化ナノ粒子。
- 前記アプタマーが抗CD3アプタマーである、請求項18に記載の標的化ナノ粒子。
- 標的化ポリ(β-アミノエステル)化合物(PBAE)を合成するためのキットであって、キットは以下のものを含む;
ノルボルネン官能性PBAE、および
請求項1~15のいずれかに記載の方法を実施するための指示書。 - 以下をさらに含む、請求項20に記載のキット、
テトラジン官能性標的部位。 - 前記ノルボルネン官能性PBAEがナノ粒子で存在する、請求項20または21に記載のキット。
- 以下を含む、標的化ポリ(β-アミノエステル)(PBAE)であって、
R1およびR2は、それぞれ独立して、原子vまたは原子wにC=C二重結合を有するCH2、
Raは、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群より各出現時に独立して選択され、Li1は、結合、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-および-(CH2)-からなる群より各出現時に独立して選択され、
aは3~10の範囲の整数、pは1~3の範囲の整数、nは1~500の範囲の整数、yは1~500の範囲の整数、mは1~500の範囲の整数、xは5~10000の範囲の整数であり、
1以上の出現時において、1つ以上のTは、それぞれ独立して、歪んだアルケン環(SAR):
- 前記歪んだアルケン環(SAR)が、ノルボルネン、歪んだアルケンを含む炭素含有環、架橋結合と歪んだアルケンを含む炭素含有環、シクロプロペン、シクロブテンおよびトランスシクロオクテンからなる群から選択される、請求項23に記載の方法。
- R1および/またはR2が、チオエーテル-S-からなる共有結合を介してポリマー鎖に結合している、請求項23または24に記載のPBAE。
- 標的部位(TM)を含むテトラジン官能性標的部位(TFM)をさらに含む、請求項23~25のいずれかに記載の標的化PBAE。
- 前記テトラジン官能性標的部位(TFM)が、以下を含む、請求項26に記載のPBAE。
また、Bは、結合、-(CH2)-、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-、-S-、-S-(C=O)-、-SO2CH3-、-(C=O)-S-、-N-、-N-(C=O)-、-(C=O)-N-、またはそれらの組み合わせを含み、
R3は水素または置換基であり、
hは3以上であり、および
TMは標的部位である、PBAE。 - 以下を含むことを特徴とする標的のPBAE;
R1およびR2は、それぞれ独立して、原子vまたは原子wにC=C二重結合を有するCH2、
Raは、H2NC(=NH)-NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、COO(CH2)(1)-、COO(CH2)(2)-、および(1H-イミダゾール-4-イル)-CH2-からなる群より各出現時に独立して選択され、Li1は、結合、-O-、-O-(C=O)-、-(C=O)-O-および-(CH2)-からなる群より各出現時に独立して選択され、
aは3~10の範囲の整数、pは1~3の範囲の整数、nは1~500の範囲の整数、yは1~500の範囲の整数、mは1~500の範囲の整数、xは5~10000の範囲の整数であり、
TMは、アプタマー、多特異性アプタマー、抗体、抗体フラグメント、scFv、抗体様タンパク質骨格、オリゴペプチド、スピーゲルマー、細胞表面受容体のリガンド、配列番号6、またはそれらの組み合わせからなる標的化部分である。
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