JP2024510096A - 脂質ナノ粒子組成物及びその組成物の調合方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書で提供するのは、ポリヌクレオチド(mRNAなど)とイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子組成物中で、付加体が形成されるのを低減する方法であり、また、開示するのは、付加体の含有量が低減された脂質ナノ粒子組成物、及びその付加体を検出する方法である。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2021年2月19日に出願した米国特許仮出願第63/151,523号、2021年4月30日に出願した同第63/182,428号、及び2021年5月21日に出願した同第63/191,655号に対して、米国特許法第119(e)条に基づく優先権を主張するものである。
提供するのは、ポリヌクレオチドを封入する脂質ナノ粒子を配合する組成物及びその方法である。より具体的には、本発明で提供するのは、mRNAのようなポリヌクレオチドと、イオン化可能な脂質とを含む脂質組成物中での付加体形成を低減する方法であり、また、開示するのは、付加体の含有量が低減された脂質-ポリヌクレオチド組成物、単離された付加体、及び本明細書で開示されている付加体を検出する方法でもある。
mRNAの分解性により、mRNAは、安全性及び薬物動態学的な観点から、魅力的な対象となっているが、mRNAの不安定性は、保存時における効力の維持、及び様々なin vivo投与経路による有効な送達の両方において、大きなハードルとなっている。mRNAの反応性により、脂質-mRNA付加体の形成を通じて、効力が失われる可能性がある。このような付加体形成を制御するために、望ましくない反応、例えば原材料レベルに対する反応、製剤プロセス、及び最終的な薬品を制御するニーズが存在する。
いくつかの態様では、本開示は、ポリヌクレオチド(mRNAなど)と、イオン化可能な脂質(3級アミン基を含むイオン化可能な脂質など。その3級アミン基が分解して、2級アミンまたは反応性アルデヒド種となることがあり、その2級アミンまたは反応性アルデヒド種が、そのポリヌクレオチドと相互作用して、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を形成し得る)とを含む脂質ナノ粒子(LNP)組成物を提供し、その組成物は、HPLCによって測定した場合に、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、そのポリヌクレオチドの量に対して約10%未満含む。すなわち、本発明で提供する組成物は、ポリヌクレオチドと、アミン基を含むイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子を含んでよく、そのポリヌクレオチドの約10%未満、約5%未満または約1%未満が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形態である。いくつかの実施形態では、その組成物のイオン化可能な脂質は、分解されると、2級アミン及び/または反応性アルデヒド種を形成する。いくつかの実施形態では、その不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体は、不純物であるアルデヒド-ポリヌクレオチド付加体を含む。いくつかの実施形態では、その組成物中の脂質アルデヒドの量は、約50ppm未満である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、
から選択されている。
いくつかの実施形態では、その組成物中の不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の量は、約25℃以下の温度で保存すると、1日当たり約2%未満の平均速度で増加するか、約5℃以下の温度で保存すると、1日当たり約0.5%未満の平均速度で増加するか、または冷蔵温度で保存すると、1日当たり約0.5%未満の平均速度で増加し、任意に、その冷蔵温度は、約5℃である。
上記実施形態のいずれかによれば、その脂質ナノ粒子は、リン脂質、コレステロール及びPEG脂質をさらに含んでよい。
上記実施形態のいずれかによれば、その組成物は、リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、ヒスチジン、ヒスチジン-HCl、リンゴ酸ナトリウム、炭酸ナトリウムまたはTRIS(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)のような緩衝液をさらに含んでよい。
上記実施形態のいずれかによれば、その組成物は、マンニトール、スクロース、トレハロース、ラクトース、グリセロール、デキストロース及びこれらの組み合わせのような凍結保護剤をさらに含んでよい。
上記実施形態のいずれかによれば、その組成物は、遊離還元剤をさらに含んでよく、例えば、メタ重亜硫酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、TCEP、チオ硫酸ナトリウム、N-アセチルシステイン、グルタチオン、DTT、シスタミン、DTE、DDT、ホモシステイン及びリポ酸から選択してよい。
上記実施形態のいずれかによれば、その組成物中の遷移金属(Feなど)の量は、約50ppm未満である。上記実施形態のいずれかによれば、その組成物中のN-オキシド化合物の量は、約50ppm未満である。上記実施形態のいずれかによれば、その組成物中の脂質アルデヒドの量は、約50ppm未満である。
いくつかの態様では、本開示は、脂質ナノ粒子組成物を含め、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む組成物を調製する方法であって、そのイオン化可能な脂質とそのポリヌクレオチドを合わせて、その組成物をもたらしてから、その組成物を処理して、付加体の形成を低減することを含む方法を提供する。
いくつかの態様では、本開示は、脂質ナノ粒子組成物を含め、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む組成物中で、N-オキシド及びアルデヒドの一方または両方の形成を抑制する方法を提供し、そのイオン化可能な脂質は、3級アミン基を含み、分解して、2級アミン及び/または反応性アルデヒド種となることがあり、その2級アミン及び/または反応性アルデヒド種が、そのポリヌクレオチドと相互作用して、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を形成することがあり、その方法は、その組成物を処理して、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形成を低減することを含み、そのポリヌクレオチドの約10%未満が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形態である。
上記実施形態のいずれかによれば、その処理は、その組成物を還元剤で処理すること、その組成物をキレート剤で処理すること、その組成物のpHを調整すること、その組成物の温度を調整すること、及びその組成物中の緩衝液を調整することの1つ以上を含んでよい。
いくつかの態様では、本開示は、脂質ナノ粒子組成物を含め、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む組成物を調製する方法を提供し、その方法は、
(a)そのイオン化可能な脂質を還元的処理剤で処理すること、
(b)そのイオン化可能な脂質を還元剤で処理すること、
(c)そのイオン化可能な脂質をキレート剤で処理すること、
(d)そのポリヌクレオチドを還元剤で処理すること、及び
(e)そのポリヌクレオチドをキレート剤で処理すること、
の1つ以上を行ってから、そのイオン化可能な脂質をそのポリヌクレオチドと合わせることを含む。
これに加えて、またはこの代わりに、その方法は、そのイオン化可能な脂質とポリヌクレオチドを合わせる前に、
(a)そのイオン化可能な脂質を捕捉剤で処理すること、
(b)そのイオン化可能な脂質を還元的処理剤で処理すること、
(c)そのイオン化可能な脂質を還元剤で処理すること、
(d)そのイオン化可能な脂質をキレート剤で処理すること、
(e)そのポリヌクレオチドを還元剤で処理すること、及び
(f)そのポリヌクレオチドをキレート剤で処理すること、
という工程の1つ以上を行うこと含んでよい。
このような方法は、そのイオン化可能な脂質とそのポリヌクレオチドを合わせることをさらに含んでよい。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む脂質ナノ粒子組成物を調製する方法は、
(a)そのイオン化可能な脂質を捕捉剤で処理すること、
(b)そのイオン化可能な脂質を還元的処理剤で処理すること、
(c)そのイオン化可能な脂質を還元剤で処理すること、
(d)そのイオン化可能な脂質をキレート剤で処理すること、
(e)そのポリヌクレオチドを還元剤で処理すること、及び
(f)そのポリヌクレオチドをキレート剤で処理すること、
の1つ以上、またはこれらのいずれかの組み合わせを行ってから、そのイオン化可能な脂質をそのポリヌクレオチドと合わせることを含む。
いくつかの態様では、本開示は、ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子組成物を調製する方法を提供し、その組成物は、コントロール組成物と比べて、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を低減された量で含み、その方法は、そのイオン化可能な脂質を含む第1の調製物と、そのポリヌクレオチドを含む第2の調製物を合わせることを含み、その調製物の一方または両方は、還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせで処理されており、そのコントロール組成物では、第1の調製物も、第2の調製物も、還元剤またはキレート剤で処理されていない。
上記実施形態のいずれかによれば、その捕捉剤、還元的処理剤及び/または還元剤は、アルデヒド、ケトン、無水物及び/またはジエン化合物と反応する作用剤であってよい。上記実施形態のいずれかによれば、捕捉剤は、(O-(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジル)ヒドロキシルアミン塩酸塩)(PFBHA)、メトキシアミン(例えばメトキシアミン塩酸塩)、ベンジルオキシアミン(例えばベンジルオキシアミン塩酸塩)、エトキシアミン(例えばエトキシアミン塩酸塩)、4-[2-(アミノオキシ)エチル]モルホリン二塩酸塩、ブトキシアミン(例えばtert-ブトキシアミン塩酸塩)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリエチルアミン(TEA)、ピペリジン4-カルボキシレート(BPPC)及びこれらの組み合わせから選択した1つ以上を含んでよい。上記実施形態のいずれかによれば、還元的処理剤は、ホウ素化合物(例えば、水素化ホウ素ナトリウム及び/またはビス(ピナコラト)ジボロン)を含んでよい。上記実施形態のいずれかによれば、キレート剤は、固定化イミノ二酢酸を含んでよい。上記実施形態のいずれかによれば、還元剤は、シリカ上に固定化したジフェニルホスフィン(Si-DPP)、アガロース上に固定化したチオール(Ag-チオール)、シリカ上に固定化したシステイン(Si-システイン)、シリカ上に固定化したチオール(Si-チオール)またはこれらの組み合わせといった固定化還元剤を含んでよい。上記実施形態のいずれかによれば、還元剤は、メタ重亜硫酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、チオ硫酸ナトリウム、N-アセチルシステイン、グルタチオン、ジチオスレイトール(DTT)、シスタミン、ジチオエリトリトール(DTE)、ジクロロジフェニルトリクロロエタン(DDT)、ホモシステイン、リポ酸またはこれらの組み合わせといった遊離還元剤含んでよい。
上記実施形態の組成物及び方法のいずれかによれば、pHは、pH約7~約9であってもよいし、またはpH約7~約9に調整してもよい。
上記実施形態の組成物及び方法のいずれかによれば、緩衝液は、約20mM~約150mMのTRISであってもよいし、または約20mM~約150mMのTRISに調整してもよい。
上記実施形態の組成物及び方法のいずれかによれば、その組成物の温度は、25℃以下であってもよいし、または25℃以下に調整してもよい。
上記実施形態の方法のいずれかによれば、その方法は、コントロール組成物と比べて、不純物である付加体の形成を抑制し得るか、または不純物である付加体の量を低減し得る。上記実施形態の方法のいずれかによれば、その方法は、その組成物中で、N-オキシド及びアルデヒドの一方または両方の形成を抑制する。
いくつかの態様では、本発明で提供するのは、本明細書に記載されているような方法によって調製される脂質ナノ粒子組成物である。
また、提供するのは、ポリヌクレオチドと、3級アミン基を含むイオン化可能な脂質とから形成されたイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を単離した物質であって、そのイオン化可能な脂質の3級アミン基を分解して、2級アミンまたは反応性アルデヒド種にすることと、その2級アミンまたは反応性アルデヒド種をそのポリヌクレオチドと相互作用させることとを含むプロセスによって単離した物質である。
また、提供するのは、ポリヌクレオチドと、3級アミン基を含むイオン化可能な脂質とから形成されたイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を単離した物質であり、その付加体は、そのイオン化可能な脂質のアルデヒドとそのポリヌクレオチドとの付加体、そのイオン化可能な脂質のハロゲン化アルキルとそのポリヌクレオチドとの付加体、そのイオン化可能な脂質の無水物とそのポリヌクレオチドとの付加体、またはそのイオン化可能な脂質のアルキル共役ジエンとそのポリヌクレオチドとの付加体である。
また、提供するのは、ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む組成物中のイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を検出する方法であり、そのイオン化可能な脂質は、3級アミン基を含み、その3級アミン基は分解して、2級アミンまたは反応性アルデヒド種となることがあり、その2級アミンまたは反応性アルデヒド種が、そのポリヌクレオチドと相互作用して、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を形成することがあり、その方法は、その組成物の試料に対して、逆相イオン対HPLC(RP IP HPLC)を行うことと、任意に、そのポリヌクレオチドの特徴である主ピークと、その付加体の特徴である、遅く溶出されるピークを検出することを含む。
Aは、mRNA-アルデヒド(分岐鎖状または非分岐鎖状)付加体種を形成させる、酸化及び分解の例示的な経路の概略図である。Bは、酸化した化合物III(本明細書では、「化合物III-N-オキシド」という)、2級アミン及びアルデヒドの化学的構造を示している。 mRNAを含む組成物から、本明細書に記載されているような不均一な不純物群(IG)を単離及び検出できる方法の概略図である。 化合物IIIまたは化合物III-N-オキシドを含む組成物であって、荷電化粒子検出(CAD)を用いた逆相HPLCによって分析した組成物のクロマトグラムを重ねたものを示している。 中性緩衝液(*)または酸性緩衝液(**)のいずれかに、合成化合物III-N-オキシドを含む組成物であって、荷電化粒子検出(CAD)を用いた逆相HPLCによって分析した組成物のクロマトグラムを重ねたものを示している。 mRNA及び化合物IIIを含む組成物(*)、ならびにmRNA、化合物III及びアミノオキシ-PEGを含む組成物(**)のHPLCクロマトグラムを重ねたものを示しており、(1)は主ピーク、(2)はIGである。 mRNAのみを含む組成物(*)、ならびにmRNA及び合成化合物III-N-オキシドを含む組成物(**)のHPLCクロマトグラムを重ねたものを示している。 mRNA、化合物III及び直鎖アルデヒドを含む組成物のHPLCクロマトグラムを重ねたものを示しており、直鎖アルデヒドの量が最小のものから最大のものまでの組成物が、矢印によって示されており、0%(*)、0.03%(**)、0.10%(***)、0.50%(****)及び2%(*****)という内訳である。 mRNA、化合物III及び様々な濃度(0%(-)、0.03%(◆)、0.10%(■)、0.50%(▲)または2%(●))の直鎖アルデヒドを含む組成物で検出されたIGの割合(%)の結果を示すグラフである。 mRNA及び合成化合物III-N-オキシドを含む組成物(■)、またはmRNA及び化合物IIIを含む組成物(▲)で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 mRNA及び化合物IIIを含む脂質ナノ粒子(LNP)組成物(●)、またはmRNA、及びクロマトグラフィーによって99%超まで精製して、化合物III-N-オキシド成分を検出不能にした化合物IIIを含む脂質ナノ粒子(LNP)組成物(▲)で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 翻訳されないコントロール(1)、mRNA及び化合物IIIを含めたLNPを分離及び特定したもの(2)、mRNA及び化合物IIIを含む配合済みLNPから、HPLCによって単離した主ピーク物質(3)、またはmRNA及び化合物IIIを含む配合済みLNPから、HPLCによって単離したIG(4)を含む無細胞翻訳反応物から、電気泳動によって分離したタンパク質含有量を示すゲルである。 無修飾のRNA(1)、mRNA及びMC3を含むLNPから、HPLCによって単離した主ピーク物質(3)、またはmRNA及びMC3を含むLNPから、HPLCによって単離したIG(2)のいずれかをトランスフェクションした細胞を用いた蛍光活性化細胞選別(FACs)の結果を示す棒グラフである。(陽性率(%))。 無修飾のRNA(1)、mRNA及びMC3を含むLNPから、HPLCによって単離した主ピーク物質(3)、またはmRNA及びMC3を含むLNPから、HPLCによって単離したIG(2)のいずれかをトランスフェクションした細胞を用いた蛍光活性化細胞選別(FACs)の結果を示す棒グラフである(平均蛍光強度)。 mRNAと化合物IIIとを含むLNP組成物(●)、またはmRNAと、配合前に、所定の固定化還元剤(例えば、Si-DPP(■)、Ag-チオール(▲)、Si-システイン(-)もしくはSi-チオール(◆))で前処理した化合物IIIとを含むLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 Aは、mRNAと化合物IIIとを含むLNP組成物であって、配合前に、固定化イミノ二酢酸を含むChelex-100という樹脂で前処理した成分を含まないLNP組成物(一番下の曲線)、配合前に、固定化イミノ二酢酸を含むChelex-100という樹脂で前処理した少なくとも1つの成分を含むLNP組成物(化合物III(「脂質」)を含む:一番上の曲線、mRNAを含む:中央の曲線)のHPLCクロマトグラムを重ねたものである。Bは、Aのクロマトグラムの一部を拡大したものである。 mRNAと化合物IIIとを含むLNP組成物であって、配合前に、固定化イミノ二酢酸を含むChelex-100という樹脂で前処理した成分を含まないLNP組成物、または配合前に、固定化イミノ二酢酸を含むChelex-100という樹脂で、少なくとも1つの成分を前処理したLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである(mRNAのみを前処理(▲)、化合物III(「脂質」)のみを前処理(◆)、mRNA及び化合物IIIの両方を前処理(■)、mRNA及び化合物IIIのいずれも前処理を未実行(「コントロール」)(●))。 mRNAと化合物IIIとを含むLNP組成物、またはmRNAと化合物IIIと1mMの所定の抗酸化剤、例えば、アスコルビン酸、L-システイン、BHA、メチオニン、リポ酸、ホモシステイン、DDT、DTE、シスタミン、DTT、グルタチオン、N-アセチルシステイン、水素化ホウ素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、TCEP、チオグリコール酸ナトリウムもしくはメタ重亜硫酸カリウムを含むLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 mRNAと化合物IIIとを含むLNP組成物(●)、またはmRNAと化合物IIIと5mMの所定の還元剤、例えば、メタ重亜硫酸カリウム(▲)、メタ重亜硫酸ナトリウム(◆)もしくはN-アセチルシステイン(■)を含むLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 mRNAと、配合前に、所定の濃度のメタ重亜硫酸ナトリウム(KDS)を用いて調製した化合物IIIを含むLNP組成物であって、配合後に、20mMのTrisで透析することによって、KDSを除去したLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 mRNAと化合物VIとを含むLNP組成物(●)、またはmRNAと化合物VIと5mMの所定の還元剤、例えば、メタ重亜硫酸カリウム(■)もしくはN-アセチルシステイン(▲)とを含むLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 mRNA(異なる2つの濃度で配合した)と化合物IIIとPBSを含むとともに、5℃で保存したLNP組成物(●)、mRNA(異なる2つの濃度で配合した)と化合物IIIとTrisを含むとともに、5℃で保存したLNP組成物(■)、またはmRNA(異なる2つの濃度で配合されている)と化合物IIIとTrisを含むとともに、-20℃で保存したLNP組成物(▲)で検出されたIGの割合(%)を示すグラフある。 mRNAと化合物VIとを含むLNP組成物であって、1×PBS中または100mMのTris中のいずれかのLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 mRNAと化合物IIIとを含むLNP組成物であって、所定の温度(40℃:(◆)、25℃:(▲)、4℃:(■)、-20℃:(●))で保存したLNP組成物中で、時間経過とともに検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。 ヌクレオシドへの酵素消化及びLC-MS/MS分析によって、不純物であるmRNA-アルデヒド付加体種を検出できる方法の概略図である。 mRNAと化合物IIIのみを含む組成物(青色)、mRNAと、メトキシアミン塩酸塩を含む化合物IIIとを含む組成物(緑色)、及びmRNAと、PFBHA塩酸塩を含む化合物IIIとを含む組成物のHPLCクロマトグラムを重ねたものを示している。 mRNAと、n-ヘプタンで抽出した化合物IIIとを含む組成物(黒色)、ならびにmRNAと、PFBHA塩酸塩で処理して、n-ヘプタンで抽出した化合物IIIとを含む組成物(青色(上の図及び下の図の下の線)のmRNA純度プロファイル(RPIP、上のパネル)、脂質純度プロファイル(CAD、中央のパネル)及びPFBHAプロファイル(280nmのUV、下のパネル)を重ねたものを示している。 A~Eは、調合済みのmRNA-LNPにおいて、RP-IPによって、遅く溶出されるピーク(LP)を特定した結果を示している。Aは、RP-IP HPLCでは、9.5~15分の保持時間にわたり、長さの異なる6つのmRNA(659ヌクレオチド、785ヌクレオチド、914ヌクレオチド、1106ヌクレオチド、2498ヌクレオチド及び2993ヌクレオチド)が分離されたことによって示されているように、mRNA生成物の含有物及び品質を評価するために、長さベースで高分解能にmRNAが分離されることを示している。Bは、純粋なmRNA(青色)のRP-IP分析により、主ピーク(保持時間15分)が1本と、それよりも前に溶出された短い分解生成物及び不純物が得られた(保持時間10~14.5分)一方で、mRNA-LNP製剤から抽出したmRNA(黒色)では、遅く溶出される追加のピーク(保持時間19~21分)が見られ、オンラインの3D UV検出器から得られた、各ピーク頂点のUVスペクトルでは、260nmの最大吸光度によって、同一のプロファイルが見られる(挿入図)ことを示している。Cは、図24Bと同じ抽出mRNAのCE分析では、1本のピークが見られ、遅く溶出される追加の種が見られないことを示している。Dは、mRNA-LNP製剤から抽出したmRNA中のLPの種が、調整したグラジエント条件によって、さらに分解できるとともに、種の多分散系フィンガープリントを示すことができることを示している。Eは、mRNA-LNP製剤を3カ月間、4つの異なる保存温度で保持し、RP-IPによる分析のために、1カ月、2カ月及び3カ月の時点にサンプリングした実験のデータのグラフ表示を示し、それぞれのデータポイントは、1回のRP-IPアッセイにおける、1つのインキュベート条件での実施データである(40℃:(▼)、25℃:(◆)、5℃:(■)、-20℃:(●))。 A~Cは、単離した主ピーク(MP)物質及びLP物質の第2の寸法のインタクト分析を示している。Aは、mRNA-LNPから抽出したmRNAのRP-IPクロマトグラム(黒色)(中央の曲線)を、単離したMPの、RP-IPによる再分析結果(青色)(第1のピークの一番上の曲線、第2のピークの一番下の曲線)及びLPの、RP-IPによる再分析結果(赤色)(第1のピークの一番下の曲線、第2のピークの一番上の曲線)と重ねたものを示しており、それぞれの単離領域の保持時間が保たれたことを示している。Bは、mRNA-LNP抽出したmRNAのCEエレクトロフェログラム(黒色)(上の曲線)を、単離したMPのエレクトロフェログラム(青色)(中央の曲線)及び単離したLPのエレクトロフェログラム(赤色)(下の曲線)と重ねたもの示しており、移動時間に差がないことを示している。Cは、mRNA-LNPから抽出したmRNAのSECクロマトグラム(黒色)(下の曲線)を、単離したMPのSECクロマトグラム(青色)(中央の曲線)及び単離したLPのSECクロマトグラム(赤色)(上の曲線)のSECクロマトグラムと重ねたものを示しており、いずれの画分においても、凝集が見られなかったことを示している。 A~Bは、LC/MS/MSによって、単一の修飾ヌクレオシドを特定したものを示している。Aは、単離したMP物質及びLP物質に対して酵素分解を行って、単一のヌクレオシドにし、LC/MS/MSによって分析したものを示しており、LP物質中の様々な無修飾ヌクレオシド、脂質修飾ヌクレオシド及びキャリーオーバー脂質に相当する所定のm/zの抽出イオンクロマトグラム(EIC)(赤色)と、MP mRNA画分に相当する所定のm/zのEIC(青色)が重ね合わされている。EICの所定のm/zには、LP mRNA画分で観察された無修飾ヌクレオシド(シチジン[C、2.3分]、N1-メチルシュードウリジン(N1-MeΨ、3分]、アデノシン[A、5分]、グアノシン[G、6分]、脂質(11.9分)、及びいくつかの脂質修飾ヌクレオシド(9.5分及び11分)が含まれている。Bには、m/z526.30のプリカーサーイオンを単離し、そのイオンに対して衝突誘起解離を行ったものが示されている。フラグメンテーションパターンに基づき、元のヌクレオシドが、シチジンであることが分かった。m/z112.05のフラグメントイオンは、プロトン化シトシン(核酸塩基)の正確な質量に相当する。132Daという特徴的なニュートラルマスロスは、リボースのモノアイソトピックな残基質量に相当する。脂質修飾シチジンのMS/MSフラグメンテーションパターンが例として示されているが、他の脂質修飾ヌクレオシドにおいても、同様の特徴的なニュートラルマスロス(132.05Da)と、それらの対応する塩基フラグメントが観察された。 A~Gは、mRNA及び脂質が、付加体の形成に寄与していることを示している。Aは、脂質成分のデコンボリューション結果を示しており、その結果では、RP-IPによって、イオン化可能な脂質を含む組み合わせにより、付加体が、mRNAと有意に形成されることが示されている。Bは、二成分系から抽出したmRNAの、RP-IPによる付加体プロファイル(黒色)(下の曲線)と、対応するイオン化可能な脂質を含むmRNA-LNPから抽出したmRNAの、RP-IPによる付加体プロファイル(青色)(上の曲線)で、同じ定量ピークプロファイルが見られることを示している。Cは、7つの異なるイオン化可能な脂質をmRNAとの二成分複合体で調製し、RP-IPクロマトグラムを重ね合わせた図において、付加体種のピークプロファイル及び存在量が様々であったことを示している。Dは、反応性の高い脂質との二成分反応物中で、付加体が形成されることを、RP-IPによって、1日目(黒色)(挿入図の第1のピークの一番上の曲線)、2日目(青色)(挿入図の第1のピークの中央の曲線)、及び7日目(赤色)(挿入図の第1のピークの一番下の曲線)に評価したものを示している。1日目の離散的なピークは、修飾が単独であることに当たる可能性が高く、7日目のブロードなピークは、mRNA1分子当たりに複数の修飾が蓄積されたことに当たる可能性が高い。Eは、長さがそれぞれ異なるmRNA分子を用いて、二成分反応物中での付加体の形成をRP-IPによって、同等のmRNA質量で評価したものを示している。長さとともに、LPが増加することは、1ヌクレオチドレベルにおいて、修飾率が一定であることと整合している。Fは、659ヌクレオチドのmRNAのRP-IPクロマトグラフ(赤色)(第1のピーク、挿入図の第1のピークの一番下の曲線)、1106ヌクレオチドのmRNAのRP-IPクロマトグラフ(黒色)(第2のピーク、挿入図の第1のピークの中央の曲線)、及び2498ヌクレオチドのmRNAのRP-IPクロマトグラフ(青色)(第3のピーク、挿入図の第1のピークの一番上の曲線)において、mRNA長が長くなるにつれて、それぞれの付加体ピークが増大するとともに、左にシフトすることを示している。Gは、mRNA-LNP及び対応する二成分複合体について、mRNA長に応じた付加体形成をRP-IPによって評価したものを示す。mRNA超が長いほど、付加体が増加するという正の相関が観察された。 A~Hは、N-オキシドが、付加体形成に寄与するアルデヒド生成を誘導することを介して、付加体形成の誘因となることを示す。Aは、3級アミンを含むイオン化可能な脂質であって、RNA LNP製品で現在使用されているイオン化可能な脂質を示す。Bは、N-オキシドが、その3級アミンの酸化を通じて形成し得るとともに、さらに、酸/塩基の触媒により、そのアミンにおいて加水分解されて、アルデヒド及び2級アミンが生成し得ることを示す。Cは、RP-UPLC-CAD MS/MSによって、N-オキシド酸の加水分解生成物が検出されたことを示す。CADクロマトグラムは、N-オキシド標準物質(茶色)(一番上の曲線)、酸で沈殿したN-オキシド標準物質であって、アミノオキシ-PEG標識を有する物質(ピンク色)(第2の曲線)及び酸で沈殿したN-オキシド標準物質であって、アミノオキシ-PEG標識を有さない物質(青色)(第3の曲線)、ならびに緩衝液ベースライン(黒色)(一番下の曲線)を示す。N-オキシドの加水分解に由来する2級アミンは、8.7分、10.3分及び25分に溶出した。アミノオキシ-PEGで誘導体化した対応するアルデヒドは、9.5分及び16分に溶出し、第3のアルデヒドは、カラムボイドに溶出した可能性が高い。Dは、mRNAと純粋なN-オキシドとの二成分反応により、高いLPが現れることを示す。その二成分複合体から抽出したmRNAのRP-IP分析が、3時間(黒色)(下の曲線)、1日(青色)(中央の曲線)及び3日(赤色)(上の曲線)の時点において示されている。E及びFは、炭素17個の純粋なアルデヒド(E)及び炭素25個の純粋なアルデヒド(F)を添加した二成分反応物により、mRNAの修飾レベルが高くなることを示している。抽出したmRNAのRP-IPクロマトグラムは、添加なし(黒色)(挿入図の一番下の曲線)、0.5%添加(赤色)(Eでは、挿入図の中央の曲線、図28Fでは、挿入図の、最初に一番上にある曲線)、及び2%添加(緑色)(Eでは、挿入図の一番上の曲線、図28Fでは、挿入図の、最初に中央にある曲線)で示されている。G及びHは、単一のヌクレオシド修飾物について、炭素17個の純粋なアルデヒドとの二成分反応を分析したものを示す。添加なし(黒色)(一番下の曲線)、0.5%添加(赤色)(下から2番目の曲線)、1%添加(青色)(下から3番目の曲線)及び2%添加(緑色)(一番上の曲線)である二成分複合体を調製した。mRNAを抽出後に酵素消化し、LC-MS/MSによって分析した。アルデヒド-シチジン付加体に対応するm/z(m/z526.3及び540.3)は、アルデヒド添加レベルに応じて増加した。この図で示されている、N-オキシドの分解経路及び脂質-mRNA付加体の作用は、代表的なイオン化可能な脂質系としてのヘプタデカン-9-イル8-((2-ヒドロキシエチル)(6-オキソ-6-(ウンデシルオキシ)ヘキシル)アミノ)オクタノエートに基づいている。 A~Bは、mRNA付加体がタンパク質発現を低減することを示している。Aは、単離したMP及びLPとともに、コントロールmRNA-LNP及びアッセイポジティブコントロールにおいて、BJ線維芽細胞内で48時間後に、in vitroでのタンパク質発現を試験したことを示している。RNAを2つのhEPO-LNP製剤からイソプロパノール沈殿によって抽出し、RP-IPによって精製して、トランスフェクション前のMP及びLPを得た。アッセイコントロールは、純粋なhEPO mRNA標準物質であり、コントロール試料は、RP-IPによる分離前に、それぞれの製剤から抽出したmRNAであり、MP及びLPは、単離した画分であった。Bは、5つの異なるmRNA-LNP試料をストレス条件下でインキュベートして、様々なレベルの付加体及び分解物を得たことを示す。RNAをmRNA-LNPから、イソプロパノール沈殿によって抽出し、RP-IP、CE、及びin vitroでのタンパク質発現を平均蛍光強度で測定したものによって評価した。CE及びRP-IP HPLCによる、純粋なmRNAの発現率(%)としての相対的発現を、純粋なmRNAの完全性に対する割合(%)としての相対的完全性に対してプロットした。
提供するのは、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)を封入する新規な脂質ナノ粒子(LNP)組成物であって、経時的安定性が向上しているLNP組成物、及びこれらの組成物を調製する方法である。具体的には、mRNAを封入するLNP組成物に関しては、その組成物は、翻訳能の高いmRNAの、LNP当たりの量が増大している。加えて、提供するのは、上記の組成物を調合する方法である。全体的には、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)を封入するLNPであって、提供するLNPは、潜在的な治療能力が向上している可能性がある。これらの製剤は、投与したLNP当たりに、安定かつ生物活性がある(例えば、mRNAの翻訳能が高い)物質をさらに多い量で、標的細胞に送達できるからである。いくつかの実施形態は、LNP製剤に存在する不均一な不純物群(IG)の種を特定することに関するものであり、このIG種は本明細書では、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体ともいう。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)及び質量分析(MS)のような分析化学の技法では、このIGは、mRNA-アルデヒド(非分岐鎖状及び分岐鎖状)付加体種の複合混合物として特定された。無細胞翻訳系、蛍光活性化細胞選別(FAC)アッセイ及びリボソームプロファイリングを用いて、レポーターmRNAを生化学的に特徴付けたところ、このIG種は、翻訳能が低いことが明らかになった。理論に拘束されるものではないが、このように翻訳能が低下するのは、化学修飾、すなわち、mRNA長にわたって、mRNA-アルデヒド(非分岐鎖状及び分岐鎖状)付加体種が形成されるためである可能性が高い。LNPの成分として使われる脂質分子を化学的に特徴付けたところ、その脂質が分解して、2級アミンと反応性アルデヒド種となり得ることが明らかになった。この分解は、低pH条件及び微量金属の存在により促進される可能性があり、抗酸化剤によって、還元剤によって、または微量金属の除去によって抑制できる。上記の反応性アルデヒド種が、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)と反応して、IGが生成されると考えられる。例示的なIG形成経路は、図1A及び1Bに示されている。本発明では、IGの形成を最小限にするプロセス工程が開示されており、これらの工程には、還元剤または抗酸化剤で、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)及び/または脂質を前処理すること、微量金属を除去するか、または還元剤を含む固定化樹脂で、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)及び/または脂質を前処理すること、賦形剤または緩衝成分を加えること、ならびにLNP保存条件(例えば、温度、圧力、凍結乾燥)の1つ以上が含まれる。また、提供するのは、本明細書に記載されているように、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体種を単離した物質と、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を検出する方法である。
1.脂質ナノ粒子組成物
いくつかの実施形態は、ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子組成物に関するものであり、その組成物は、HPLCによって測定した場合に、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、そのポリヌクレオチドの総量に対して約10%未満含む。いくつかの実施形態は、ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子組成物に関するものであり、その組成物は、HPLCによって測定した場合に、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約10%未満含み、その不純物である付加体は、そのイオン化可能な脂質に由来する脂質基が共有結合したものを1つ以上含むように修飾されているポリヌクレオチドを1つ以上含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約5%未満、約3%未満、約2%未満または約1%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を実質的に含まない。
「付加体」または「不純物である付加体」という用語は、脂質、その他の実体(例えば疎水性の実体)またはポリマー鎖が、ポリヌクレオチド(mRNAなど)に共有結合により付加されたものを指す。「不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体」(「不純物群」または「IG」ともいう)は、ポリヌクレオチド(例えば、LNP中のポリヌクレオチド)が、イオン化可能な脂質またはその誘導体(分解したイオン化可能な脂質から生成された2級アミンもしくは反応性アルデヒドなど)で共有結合修飾されたものを含む種類の付加体である。
不純物である付加体が存在すると、不純物であるその付加体のポリヌクレオチドの翻訳能が低下し得る。例えば、mRNAに関しては、付加体は、そのmRNAの翻訳を妨げるような形で、mRNAの共有結合修飾を含む。いずれの特定の理論にも拘束されるものではないが、不純物である付加体のポリヌクレオチドの翻訳能の低さは、ポリヌクレオチド-アルデヒド(非分岐鎖状及び/または分岐鎖状)付加体種の形態で、そのポリヌクレオチドの長さにわたり化学修飾されていることが原因である可能性がある。翻訳能は、当該技術分野において知られているとともに、本明細書に記載されているアッセイによって求めてよい(例えば、下記の実施例を参照されたい)。例えば、翻訳能は、無細胞翻訳系、蛍光活性化細胞選別(FAC)アッセイ及び/またはリボソームプロファイリングを用いて、不純物である付加体を含むレポーターmRNAを生化学的に特徴付けることによって求めてよい。
いくつかの実施形態では、不純物である付加体は、(i)ポリヌクレオチドと、(ii)分解したイオン化可能な脂質から生成される2級アミン及び/または反応性アルデヒド種との反応の結果として形成される。不純物である付加体の例示的な形成経路については、図1A及び1Bを参照されたい。
組成物中の不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、質量分析(MS/MSを含む)、逆相イオン対クロマトグラフィー(RP-IP)、キャピラリー電気泳動、サイズ排除クロマトグラフィー、陽性モードLC-MS/MS、超高速液体クロマトグラフィー(例えばRP-UPLC-CAD)またはこれらのいずれかの組み合わせなど、当該技術分野において知られているアッセイによって測定してよい。
例えば、ポリヌクレオチドを含むLNP組成物中の不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の存在及び量は、(i)そのポリヌクレオチドをそのLNP組成物から抽出し、(ii)その抽出したポリヌクレオチドの完全性を評価し、(iii)その抽出したポリヌクレオチドをHPLCによって分析することによって検出及び/または定量してよい。ポリヌクレオチド分子をLNP組成物から抽出するのは、沈殿及び液体:液体抽出(下記の実施例1を参照されたい)など、当該技術分野において知られている方法によって行ってよい。抽出したポリヌクレオチドの純度及び/または長さを利用して、抽出したポリヌクレオチドの完全性を特徴付けてよい。キャピラリー電気泳動式フラグメントアナライザー及びゲル電気泳動(下記の実施例1を参照されたい)のようなアッセイを用いて、抽出したポリヌクレオチドの完全性を評価してよい。最後に、HPLC分析を行ってよい。HPLC分析では、イオン対逆相HPLC純度の方法を、適切なカラム(例えばThermo DNApac RPカラム(100×2.1mm))で、適切な温度(例えば65℃)で、移動相(例えば、水及びアセトニトリル中に酢酸ジブチルアンモニウム(例えば50mM)及びトリエチルアンモニウムアセテート(例えば100mM)を含む移動相)によって行ってよい。アセトニトリルグラジエントによって溶出させて、主にmRNAの長さ、及び付加したいずれかの疎水性エレメントに対する感受性に応じて、RNAを分離する。HPLCクロマトグラムに、2つの顕著なピークが出現することで、IGの存在を示すことができ(例えば、下記の実施例1、図2を参照されたい)、これらのピークは、「主ピーク」及び「不純物群(IG)」ピークである。いずれの特定の理論にも拘束されるものではないが、主ピークは、LNP組成物に由来するmRNAのうち、付加体ではないmRNAを含むと考えられ、IGピークは、LNP組成物に由来するmRNAのうち、共有結合修飾を1つ以上有するmRNAを含む。その組成物中のIGの割合(%)は、脂質付加体を少なくとも1つ含むRNAの質量分率として計算でき、その分率は、すべてのRNAピーク(完全長生成物よりも短い生成物、完全長生成物、及び付加体RNAを含む)の曲線下面積(AUC)を積分し、遅く溶出される領域を、全ピークに対する面積率(%)とすることによって求めることができる。
不純物である付加体は、そのポリヌクレオチドに共有結合した炭素鎖を含んでよい。その炭素鎖は、そのイオン化可能な脂質に由来すると考えられるが、飽和または不飽和であってもよいとともに、様々な長さの鎖であってもよい。いくつかの実施形態では、その炭素鎖は、C6-30炭素鎖である。いくつかの実施形態では、不純物である付加体において、共有結合している1つ以上の脂質またはその誘導体は、C6-30飽和炭素鎖を含む。いくつかの実施形態では、不純物である付加体において、共有結合している1つ以上の脂質またはその誘導体は、C6-30不飽和炭素鎖を含む。
いくつかの実施形態では、不純物である付加体において、共有結合している1つ以上の脂質またはその誘導体は、炭素以外の基によって分断された炭素鎖を含む。いくつかの実施形態では、不純物である付加体の炭素鎖は、エステル基-C(O)O-によって分断されている。いくつかの実施形態では、不純物である付加体において、共有結合している1つ以上の脂質またはその誘導体は、エステル基-C(O)O-によって分断されたC6-30飽和炭素鎖を含む。いくつかの実施形態では、不純物である付加体において、共有結合している1つ以上の脂質またはその誘導体は、エステル基-C(O)O-によって分断されたC6-30不飽和炭素鎖を含む。
いくつかの実施形態では、不純物である付加体において、共有結合している1つ以上の脂質またはその誘導体は、核酸塩基に結合している。例示的な核酸塩基としては、グアノシン、シチジン及びメチルシュードウリジンが挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、脂質ナノ粒子組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約10%未満、約5%未満、約3%未満、約2%未満または約1%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して10%未満、5%未満、3%未満、2%未満または1%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの量に対して約10%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約5%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約3%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約2%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して約1%未満含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、組成物は、その組成物中の不純物である付加体の割合(%)が、ポリヌクレオチドの総量に対して0.5%未満(0.4%未満、0.3%未満、0.2%未満、0.1%未満、0.05%未満、0.01%未満または0.001%未満を含む)であるときには、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を「実質的に含まない」。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を含まない。
いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して0%~10%、1%~9%、2%~8%、3%~7%または4%~6%含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、ポリヌクレオチドの総量に対して1%~10%、1%~7%、1%~5%、1%~3%または4%~6%含む。
本明細書に記載されているLNP組成物は、その組成物中の不純物である付加体の量が、経時的にもまたは様々な保存条件下でも、実質的に増加しないという点でも有益であることができる。例えば、いくつかの実施形態では、LNP組成物中の不純物である付加体の量は、約40℃以下の温度で保存すると(約25℃、約20℃、約15℃、約10℃、約8℃、約5℃、約2℃、約0℃、約-10℃または約-20℃温度で保存するなど)、1日当たり約2%未満、約1%未満、約0.5%未満または約0.2%未満の平均速度で増加する。
いくつかの実施形態では、LNP組成物中の不純物である付加体の量は、約25℃以下の温度で保存すると、1日当たり2%未満、1%未満、0.5%未満または0.2%未満の平均速度で増加する。いくつかの実施形態では、付加体の量は、約25℃以下の温度で保存すると、実質的に増加しない(例えば、0.05%超、0.01%超、0.005%超または0.001%超、増加することはない)。
様々な温度で、不純物である付加体群が増加する平均速度は、脂質ナノ粒子組成物を形成した日(t=0)に始めて、またはその1日後(t=1)に始めて、ある期間にわたって、例えば、2~10日間連続、2~5日間連続、5~7日間連続または7~10日間連続で測定できる。いくつかの実施形態では、不純物である付加体の平均増加速度は、脂質ナノ粒子組成物を形成した日に始めて、2~5日間連続で測定する。いくつかの実施形態では、不純物である付加体の平均増加速度は、脂質ナノ粒子組成物を形成してから1日後に始めて、2~5日間連続で測定する。いくつかの実施形態では、不純物である付加体の平均増加速度は、脂質ナノ粒子組成物を形成した日に始めて、7~10日間連続で測定する。いくつかの実施形態では、不純物である付加体の平均増加速度は、脂質ナノ粒子組成物を形成してから1日後に始めて、7~10日間連続で測定する。
いくつかの実施形態は、LNP組成物中に形成される不純物である付加体の量を低減するために(例えば、イオン化可能な脂質の分解を抑制するために)、その組成物の緩衝液またはpHを調整することを含む。例えば、いくつかの実施形態は、約10mM以上の濃度のTRIS緩衝液(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)(約20mM、約30mM、約50mM、約60mM、約75mM、約100mM、約120mMまたは約150mMの濃度のTRIS緩衝液など)を含む組成物を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、約10mM~約150mMのTRIS(約15mM~約120mMのTRISまたは約20mM~約100mMのTRISなど)を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、PBS緩衝液を含まない。
いくつかの実施形態では、その組成物は、pHが約6.5~約9.0(約7~8、約7~7.5、約7.4または約7.5など)である。
その組成物は、遊離還元剤または抗酸化剤も含んでよい。例示的な遊離還元剤または抗酸化剤としては、メタ重亜硫酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、チオ硫酸ナトリウム、N-アセチルシステイン、グルタチオン、ジチオスレイトール(DTT)、シスタミン、ジチオエリトリトール(DTE)、ジクロロジフェニルトリクロロエタン(DDT)、ホモシステイン及びリポ酸が挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態は、(例えば、イオン化可能な脂質の分解を抑制するために、)その組成物中の微量金属の存在を低減することを含む。すなわち、そのLNP組成物中の遷移金属の量を改変して、LNP組成物中で形成される不純物である付加体の量を低減してよい。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量の遷移金属を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量の遷移金属を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量の遷移金属を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量の遷移金属を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、遷移金属を実質的に含まない(例えば、遷移金属の量は、5ppm未満、4ppm未満、3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppmまたは0.01ppm未満である)。例示的な遷移金属としては、Pd、Cu、Fe、Ni、Pb及びMnが挙げられるが、これらに限らない。いくつかの実施形態では、その組成物は、Feを含む。いくつかの実施形態では、そのFeは、酸化状態が2+である。
いくつかの実施形態は、その組成物中のN-オキシド化合物の存在を低減することを含む。いくつかの実施形態では、そのN-オキシド化合物は、酸化してN-オキシド基を形成したLNP中のイオン化可能な脂質である。すなわち、そのLNP組成物中のN-オキシド化合物の量を改変して、LNP組成物中で形成される不純物である付加体の量を低減してよい。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量のN-オキシド化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量のN-オキシド化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量のN-オキシド化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量のN-オキシド化合物を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、N-オキシド化合物を実質的に含まない(例えば、N-オキシド化合物の量は、5ppm未満、4ppm未満、3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppm未満または0.01ppm未満である)。
いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量の脂質アルデヒドを含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量の脂質アルデヒドを含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量の脂質アルデヒドを含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量の脂質アルデヒドを含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、脂質アルデヒドを実質的に含まない(例えば、脂質アルデヒドの量は、5ppm未満、4ppm未満、3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppm未満または0.01ppm未満である)。
いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量のハロゲン化アルキル化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量のハロゲン化アルキル化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量のハロゲン化アルキル化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量のハロゲン化アルキル化合物を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、ハロゲン化アルキル化合物を実質的に含まない(例えば、ハロゲン化アルキル化合物の量は、5ppm未満、4ppm未満、3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppm未満または0.01ppm未満である)。いくつかの実施形態では、そのハロゲン化アルキル化合物は、ヨウ化アルキル化合物及び臭化アルキル化合物から選択した1つ以上を含む。
いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量の無水物化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量の無水物化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量の無水物化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量の無水物化合物を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、無水物化合物を実質的に含まない(例えば、無水物化合物の量は、5ppm未満、4ppm未満、3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppm未満または0.01ppm未満である)。
いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量のケトン化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量のケトン化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量のケトン化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量のケトン化合物を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、ケトン化合物を実質的に含まない(例えば、アルキルケトン化合物の量は、5ppm未満、4ppm未満3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppm未満または0.01ppm未満である)。
いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満である量の共役ジエン化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満である量の共役ジエン化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmである量の共役ジエン化合物を含む。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmである量の共役ジエン化合物を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、共役ジエン化合物を実質的に含まない(例えば、共役ジエン化合物の量は、5ppm未満、4ppm未満、3ppm未満、2ppm未満、1ppm未満、0.1ppm未満、0.05ppm未満または0.01ppm未満である)。
いくつかの実施形態では、そのLNP組成物は、液体形態である。
a.脂質ナノ粒子
脂質ナノ粒子(LNP)は典型的には、1つ以上の脂質及び目的の核酸カーゴ(すなわちポリヌクレオチド)を含む。いくつかの実施形態では、その脂質は、イオン化可能な脂質(例えばイオン化可能なアミノ脂質)であり、当該技術分野においては、「イオン化可能なカチオン性脂質」ということもある。いくつかの実施形態では、脂質ナノ粒子は、別の成分をさらに含み、リン脂質、構造脂質、及び粒子の凝集を低減できる分子、例えば、PEG脂質またはPEG修飾脂質の1つ以上が挙げられる。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン性脂質、少なくとも1つの非カチオン性脂質、少なくとも1つのステロール及び/または少なくとも1つのポリエチレングリコール(PEG)修飾脂質を含む。その脂質ナノ粒子は、当該技術分野において概ね知られているような成分、組成物及び方法を用いて生成でき、例えば、PCT/US2016/052352、PCT/US2016/068300、PCT/US2017/037551、PCT/US2015/027400、PCT/US2016/047406、PCT/US2016000129、PCT/US2016/014280、PCT/US2016/014280、PCT/US2017/038426、PCT/US2014/027077、PCT/US2014/055394、PCT/US2016/52117、PCT/US2012/069610、PCT/US2017/027492、PCT/US2016/059575及びPCT/US2016/069491(そのいずれも、参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、国際公開第2013123523号、同第2012170930号、同第2011127255号、同第2008103276、または米国特許出願公開第20130171646号(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されている脂質ナノ粒子である。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、例えばヌクレオチドカーゴを含まない脂質成分に対して、イオン化可能なカチオン性脂質を20~60%のモル比で含む。例えば、その脂質ナノ粒子は、イオン化可能なカチオン性脂質を20~50%、20~40%、20~30%、30~60%、30~50%、30~40%、40~60%、40~50%または50~60%のモル比で含んでよい。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、イオン化可能なカチオン性脂質を20%、30%、40%、50または60%のモル比で含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、例えばヌクレオチドカーゴを含まない脂質成分に対して、非カチオン性脂質を5~25%のモル比で含む。例えば、その脂質ナノ粒子は、非カチオン性脂質を5~20%、5~15%、5~10%、10~25%、10~20%、10~25%、15~25%、15~20%または20~25%のモル比で含んでよい。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、非カチオン性脂質を5%、10%、15%、20%または25%のモル比で含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、例えばヌクレオチドカーゴを含まない脂質成分に対して、ステロールを25~55%のモル比で含む。例えば、その脂質ナノ粒子は、ステロールを25~50%、25~45%、25~40%、25~35%、25~30%、30~55%、30~50%、30~45%、30~40%、30~35%、35~55%、35~50%、35~45%、35~40%、40~55%、40~50%、40~45%、45~55%、45~50%または50~55%のモル比で含んでよい。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、ステロールを25%、30%、35%、40%、45%、50%または55%のモル比で含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、例えばヌクレオチドカーゴを含まない脂質成分に対して、PEG修飾脂質を0.5~15%のモル比で含む。例えば、その脂質ナノ粒子は、0.5~10%、0.5~5%、1~15%、1~10%、1~5%、2~15%、2~10%、2~5%、5~15%、5~10%または10~15%のモル比で含んでよい。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、PEG修飾脂質を0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%または15%のモル比で含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、例えばヌクレオチドカーゴを含まない脂質成分に対して、イオン化可能なカチオン性脂質を20~60%、非カチオン性脂質を5~25%、ステロールを25~55%、PEG修飾脂質を0.5~15%のモル比で含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、直径が約1nm~約100nmである(約1nm~約20nm、約1nm~約30nm、約1nm~約40nm、約1nm~約50nm、約1nm~約60nm、約1nm~約70nm、約1nm~約80nm、約1nm~約90nm、約5nm~約100nm、約5nm~約10nm、約5nm~約20nm、約5nm~約30nm、約5nm~約40nm、約5nm~約50nm、約5nm~約60nm、約5nm~約70nm、約5nm~約80nm、約5nm~約90nm、約10~約20nm、約10~約30nm、約10~約40nm、約10~約50nm、約10~約60nm、約10~約70nm、約10~約80nm、約10~約90nm、約20~約30nm、約20~約40nm、約20~約50nm、約20~約60nm、約20~約70nm、約20~約80nm、約20~約90nm、約20~約100nm、約30~約40nm、約30~約50nm、約30~約60nm、約30~約70nm、約30~約80nm、約30~約90nm、約30~約100nm、約40~約50nm、約40~約60nm、約40~約70nm、約40~約80nm、約40~約90nm、約40~約100nm、約50~約60nm、約50~約70nm、約50~約80nm、約50~約90nm、約50~約100nm、約60~約70nm、約60~約80nm、約60~約90nm、約60~約100nm、約70~約80nm、約70~約90nm、約70~約100nm、約80~約90nm、約80~約100nm及び/または約90~約100nmなどであるが、これらに限らない)。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、直径が約10~500nmである。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子は、直径が100nm超、150nm超、200nm超、250nm超、300nm超、350nm超、400nm超、450nm超、500nm超、550nm超、600nm超、650nm超、700nm超、750nm超、800nm超、850nm超、900nm超、950nm超または1000nm超であることができる。
そのLNP組成物の脂質成分とポリヌクレオチドカーゴとの比率は、約10:1~約60:1(wt/wt)であることができる。いくつかの実施形態では、その脂質成分とポリヌクレオチド(例えばmRNA)との比率は、約10:1、約11:1、約12:1、約13:1、約14:1、約15:1、約16:1、約17:1、約18:1、約19:1、約20:1、約21:1、約22:1、約23:1、約24:1、約25:1、約26:1、約27:1、約28:1、約29:1、約30:1、約31:1、約32:1、約33:1、約34:1、約35:1、約36:1、約37:1、約38:1、約39:1、約40:1、約41:1、約42:1、約43:1、約44:1、約45:1、約46:1、約47:1、約48:1、約49:1、約50:1、約51:1、約52:1、約53:1、約54:1、約55:1、約56:1、約57:1、約58:1、約59:1または約60:1(wt/wt)であることができる。いくつかの実施形態では、そのLNP組成物の脂質成分とポリヌクレオチド(治療剤をコードするポリヌクレオチドなど)との比率(wt/wt)は、約20:1または約15:1である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)を、脂質とポリヌクレオチドとの重量比が5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1、55:1、60:1もしくは70:1で、または5:1~約10:1、約5:1~約15:1、約5:1~約20:1、約5:1~約25:1、約5:1~約30:1、約5:1~約35:1、約5:1~約40:1、約5:1~約45:1、約5:1~約50:1、約5:1~約55:1、約5:1~約60:1、約5:1~約70:1、約10:1~約15:1、約10:1~約20:1、約10:1~約25:1、約10:1~約30:1、約10:1~約35:1、約10:1~約40:1、約10:1~約45:1、約10:1~約50:1、約10:1~約55:1、約10:1~約60:1、約10:1~約70:1、約15:1~約20:1、約15:1~約25:1、約15:1~約30:1、約15:1~約35:1、約15:1~約40:1、約15:1~約45:1、約15:1~約50:1、約15:1~約55:1、約15:1~約60:1もしくは約15:1~約70:1など(だたし、これらに限らない)の範囲またはこれらの比率のいずれかで含むことができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、そのポリヌクレオチドを、およそ0.1mg/ml~2mg/ml(0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.3mg/ml、0.4mg/ml、0.5mg/ml、0.6mg/ml、0.7mg/ml、0.8mg/ml、0.9mg/ml、1.0mg/ml、1.1mg/ml、1.2mg/ml、1.3mg/ml、1.4mg/ml、1.5mg/ml、1.6mg/ml、1.7mg/ml、1.8mg/ml、1.9mg/ml、2.0mg/mlまたは2.0mg/ml超などであるが、これらに限らない)の濃度で含むことができる。
いくつかの実施形態では、本発明で開示する組成物または医薬組成物は、ポリヌクレオチドを2つ以上含むことができる。例えば、本発明で開示する組成物または医薬組成物は、同じ脂質ナノ粒子中に配合した2つ以上のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)を含むことができる。1つのLNPが、2つ以上のポリヌクレオチドを含むことができる。これに加えて、またはこの代わりに、本発明で開示する組成物または医薬組成物は、1つ以上のポリヌクレオチドをそれぞれが含むLNPの混合物を含むことができ、それらのポリヌクレオチドは、同じであっても異なってもよい。例えば、LNP1は、ポリヌクレオチドAを含むことができ、LNP2は、ポリヌクレオチドB及びCを含むことができ、LNP3は、ポリヌクレオチドD、E及びFを含むことができ、LNP4は、ポリヌクレオチドE、F及びGを含むことができるなどである。
本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、マクロファージ及び/または免疫応答を調節するために、幾何的に操作されていることができる。幾何的に操作された粒子は、標的送達(経肺送達などであるが、これに限らない)用に、本明細書に記載されているポリヌクレオチドを組み込むために、形、サイズ及び/または表面電荷が様々であることができる(例えば国際公開第2013/082111号(参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい)。幾何的に操作された粒子のその他の物理的な特長としては、穿孔、斜めのアーム、非対称性及び表面粗さ、ならびに細胞及び組織との相互作用を変化させることができる電荷を挙げることができるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、ステルスナノ粒子または標的特異的なステルスナノ粒子(米国特許出願公開第20130172406号(参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているものなどであるが、これに限らない)である。そのステルスナノ粒子または標的特異的なステルスナノ粒子は、ポリマーマトリックスを含むことができ、そのマトリックスは、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ無水物、ポリヒドロキシ酸、ポリプロピルフマレート、ポリカプロラクトン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリエステル、ポリ(オルトエステル)、ポリシアノアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリホスファゼン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシアノアクリレート、ポリ尿素、ポリスチレン、ポリアミン、ポリエステル、ポリ無水物、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリシアノアクリレートまたはこれらの組み合わせ(これらに限らない)のような2つ以上のポリマーを含むことができる。
そのLNPは、マイクロ流体ミキサーまたはマイクロミキサーを用いて調製できる。例示的なマイクロ流体ミキサーとしては、スリットインターデジタルマイクロミキサー(Microinnova(Allerheiligen bei Wildon,Austria)製のミキサーが挙げられるが、これに限らない)、及び/またはジグザグヘリンボーンマイクロミキサー(SHM)を挙げることができるが、これらに限らない(Zhigaltsevet al.,“Bottom-up design and synthesis of limit size lipid nanoparticle systems with aqueous and triglyceride cores using millisecond microfluidic mixing,”Langmuir 28:3633-40(2012)、Belliveau et al.,“Microfluidic synthesis of highly potent limit-size lipid nanoparticles for in vivo delivery of siRNA,”Molecular Therapy-Nucleic Acids.1:e37(2012)、Chen et al.,“Rapid discovery of potent siRNA-containing lipid nanoparticles enabled by controlled microfluidic formulation,”J.Am.Chem.Soc.134(16):6948-51(2012)(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい)。例示的なマイクロミキサーとしては、Institut fur Mikrotechnik Mainz GmbH(Mainz Germany)製のSlit Interdigital Microstructured Mixer(SIMM-V2)、Standard Slit Interdigital Micro Mixer(SSIMM)、Caterpillar(CPMM)またはImpinging-jet(IJMM)が挙げられる。いくつかの実施形態では、SHMを用いてLNPを作製する方法は、少なくとも2本の投入流を混合することをさらに含み、その混合は、ミクロ構造により誘発されるカオス的移流(MICA)によって行う。この方法によれば、流体流が、ヘリンボーンパターンに存在するチャネルを流れて、旋回流が発生し、それらの流体が、互いの周りに巻き付く。この方法は、流体を混合するための平面も含むことができ、その平面は、流体が循環する間に、向きが変化する。SHMを用いてLNPを生成する方法としては、米国特許出願公開第20040262223号及び同第20120276209号(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)に開示されている方法が挙げられる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されているポリヌクレオチドは、マイクロ流体技術(Whitesides,George M.,“The Origins and the Future of Microfluidics,”Nature 442:368-373(2006)及びAbraham et al.,“Chaotic Mixer for Microchannels,”Science 295:647-651(2002)(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい)を用いて、脂質ナノ粒子中に配合できる。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、マイクロミキサーチップ(Harvard Apparatus(Holliston,MA)またはDolomite Microfluidics(Royston,UK)製のチップなどであるが、これらに限らない)を用いて、脂質ナノ粒子中に配合できる。マイクロミキサーチップは、分割及び合流の機構によって、2本以上の流体流を速やかに混合するのに使用できる。
i.イオン化可能な脂質
本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、イオン化可能な脂質を含む。本明細書で使用する場合、「イオン化可能な脂質」という用語は、当該技術分野におけるその通常の意味を有し、帯電部分を1つ以上含む脂質を指してよい。いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質は、正に帯電していてもよいし、または負に帯電していてもよい。イオン化可能な脂質は、正に帯電していてもよく、その場合には、「カチオン性脂質」ということができる。ある特定の実施形態では、イオン化可能な脂質分子は、アミン基を含んでよく、「イオン化可能なアミノ脂質」ということできる。本明細書で使用する場合、「帯電部分」は、「帯電部分」は、形式電荷、例えば、一価(+1または-1)、二価(+2または-2)、三価(+3または-3)などの電荷を持つ化学部分である。その帯電部分は、アニオン性である(すなわち、負に帯電している)か、カチオン性である(すなわち、正に帯電している)ことができる。正に帯電した部分の例としては、アミン基(例えば、1級アミン、2級アミン及び/または3級アミン)、アンモニウム基、ピリジニウム基、グアニジン基及びイミダゾリウム基が挙げられる。いくつかの実施形態では、その帯電部分は、アミン基を含む。負に帯電した基またはその前駆体の例としては、カルボキシレート基、スルホネート基、サルフェート基、ホスホネート基、リン酸基、ヒドロキシル基などが挙げられる。帯電部分の電荷は、場合によっては、環境条件によって変動することがあり、例えば、pHの変化により、その部分の電荷が変化したり、及び/またはその部分が帯電したりもしくは帯電を解消したりすることがある。概ね、所望に応じて、その分子の電荷密度を選択してよい。
「帯電した」または「帯電部分」という用語は、分子上の「部分負電荷」または「部分正電荷」を指さないことを理解されたい。「部分負電荷」及び「部分正電荷」には、当該技術分野におけるその通常の意味が与えられる。官能基が、極性を持つ結合を含み、電子密度が、その結合の原子の1つに引き寄せられて、その原子上に部分負電荷が作られるようなときに、「部分負電荷」が生じることができる。当業者は概ね、このようにして極性を持つことができる結合を認識するであろう。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質は、イオン化可能なアミノ脂質であり、当該技術分野では、「イオン化可能なカチオン性脂質」と称する場合がある。いくつかの実施形態では、イオン化可能なアミノ脂質は、正に帯電した親水性頭部、及びリンカー構造によって連結されている疎水性尾部を有してよい。
これらに加えて、イオン化可能な脂質は、環状アミン基を含む脂質であってもよい。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質は、国際公開第2013086354号及び同第2013116126号(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているイオン化可能な脂質から選択してよいが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質は、米国特許第7,404,969号の式CLI~CLXXXXII(参照により、その全体が本明細書に援用される)から選択してよいが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、その脂質は、国際公開第2012170889号(参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているような切断可能な脂質であってもよい。いくつかの実施形態では、その脂質は、当該技術分野で知られている方法及び/または国際公開第2013086354号(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているような方法によって合成してよい。
いくつかの態様では、その脂質は、3級アミノ基を少なくとも1つ含み、その3級アミノ基の3つの基の少なくとも1つは、任意にエステル基-C(O)O-によって分断された飽和または不飽和のC6-30炭素鎖を含む。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(I)の化合物
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状であり、
R’分岐鎖状は、

は、結合位置を示しており、Raα、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ独立して、H、C2-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されている)であり、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
M及びM’はそれぞれ独立して、-C(O)O-及び-OC(O)-からなる群から選択されており、
R’は、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
lは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されており、
mは、5、6、7、8、9、10、11、12及び13からなる群から選択されている。
式(I)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raα、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ、Hであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、5であり、mは、7である。
式(I)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raα、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ、Hであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、3であり、mは、7である。
式(I)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raαは、C2-12アルキルであり、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ、Hであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、
であり、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、2であり、Rは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、5であり、mは、7である。
式(I)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raα、Raβ及びRaδはそれぞれ、Hであり、Raγは、C2-12アルキルであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、5であり、mは、7である。
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、
から選択されている。
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、
である。
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、
である。
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、
である。
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、
である。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(Ia)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状であり、
R’分岐鎖状は、

は、結合位置を示しており、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ独立して、H、C2-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されている)であり、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
M及びM’はそれぞれ独立して、-C(O)O-及び-OC(O)-からなる群から選択されており、
R’は、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
lは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されており、
mは、5、6、7、8、9、10、11、12及び13からなる群から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(Ib)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状であり、
R’分岐鎖状は、

は、結合位置を示しており、Raα、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ独立して、H、C2-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されている)であり、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)であり、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
M及びM’はそれぞれ独立して、-C(O)O-及び-OC(O)-からなる群から選択されており、
R’は、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
lは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されており、
mは、5、6、7、8、9、10、11、12及び13からなる群から選択されている。
式(I)または(Ib)のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ、Hであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、5であり、mは、7である。
式(I)または(Ib)のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ、Hであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、3であり、mは、7である。
式(I)または(Ib)のいくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raβ及びRaδはそれぞれ、Hであり、Raγは、C2-12アルキルであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、5であり、mは、7である。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(Ic)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状であり、
R’分岐鎖状は、

は、結合位置を示しており、Raα、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ独立して、H、C2-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されている)であり、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)であり、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、
M及びM’はそれぞれ独立して、-C(O)O-及び-OC(O)-からなる群から選択されており、
R’は、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
lは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されており、
mは、5、6、7、8、9、10、11、12及び13からなる群から選択されている。
いくつかの実施形態では、R’は、R’分岐鎖状であり、R’分岐鎖状は、
であり、
は、結合位置を示しており、Raβ、Raγ及びRaδはそれぞれ、Hであり、Raαは、C2-12アルキルであり、R及びRはそれぞれ、C1-14アルキルであり、Rは、
であり、
は、結合位置を示しており、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、2であり、それぞれのRは、Hであり、それぞれのRは、Hであり、M及びM’はそれぞれ、-C(O)O-であり、R’は、C1-12アルキルであり、lは、5であり、mは、7である。
いくつかの実施形態では、下記の式(Ic)の化合物は、
である。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’環状は、
であり、
R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγ及びRaδはそれぞれ独立して、H、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、Raγ及びRaδの少なくとも1つは、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
bγ及びRbδはそれぞれ独立して、H、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、Rbγ及びRbδの少なくとも1つは、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
は、C3-6炭素環であり、
R*”は、C1-15アルキル及びC2-15アルケニルからなる群から選択されており、
sは、2または3であり、
mは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されており、
lは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-a)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγ及びRaδはそれぞれ独立して、H、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、Raγ及びRaδの少なくとも1つは、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
bγ及びRbδはそれぞれ独立して、H、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、Rbγ及びRbδの少なくとも1つは、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
mは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されており、
lは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-b)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγ及びRbγはそれぞれ独立して、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
mは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されており、
lは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-c)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγは、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
R’は、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
mは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されており、
lは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-d)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγ及びRbγはそれぞれ独立して、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、N(R)であり、それぞれのRは独立して、C1-6アルキル、C2-3アルケニル及びHからなる群から選択されており、n2は、1、2、3、4、5、6、7、8、9及び10からなる群から選択されている)からなる群から選択されており、
それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
mは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されており、
lは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-e)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγは、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキル及びC2-14アルケニルからなる群から選択されており、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)であり、
R’は、C1-12アルキルまたはC2-12アルケニルであり、
mは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されており、
lは、1、2、3、4、5、6、7、8及び9から選択されている。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されている。式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、m及びlはそれぞれ、5である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルである。式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、それぞれのR’は独立して、C2-5アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、
であり、R及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、
であり、R及びRはそれぞれ独立して、C6-10アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、
であり、R及びRは、Cアルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、Raγは、C1-12アルキルであり、R及びRはそれぞれ独立して、C6-10アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、Raγは、C2-6アルキルであり、R及びRはそれぞれ独立して、C6-10アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、Raγは、C2-6アルキルであり、R及びRはそれぞれ、Cアルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C1-12アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C2-6アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されており、それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、m及びlはそれぞれ、5であり、それぞれのR’は独立して、C2-5アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されており、それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルであり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C1-12アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ、5であり、それぞれのR’は独立して、C2-5アルキルであり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C2-6アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されており、R’は、C1-12アルキルであり、Raγは、C1-12アルキルであり、R及びRはそれぞれ独立して、C6-10アルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ、5であり、R’は、C2-5アルキルであり、Raγは、C2-6アルキルであり、R及びRはそれぞれ、Cアルキルである。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、Rは、
であり、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、Rは、
であり、R10は、NH(CH)であり、n2は、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されており、それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルであり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C1-12アルキルであり、Rは、
であり、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ、5であり、それぞれのR’は独立して、C2-5アルキルであり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C2-6アルキルであり、Rは、
であり、R10は、NH(CH)であり、n2は、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されており、R’は、C1-12アルキルであり、R及びRはそれぞれ独立して、C6-10アルキルであり、Raγは、C1-12アルキルであり、Rは、
であり、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ、5であり、R’は、C2-5アルキルであり、Raγは、C2-6アルキルであり、R及びRはそれぞれ、Cアルキルであり、Rは、
であり、R10は、NH(CH)であり、n2は、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、Rは、-(CHOHであり、nは、2、3または4である。式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、Rは、-(CHOHであり、nは、2である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ独立して、4、5及び6から選択されており、それぞれのR’は独立して、C1-12アルキルであり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C1-12アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2、3または4である。
式(II)、(II-a)、(II-b)、(II-c)、(II-d)または(II-e)の化合物のいくつかの実施形態では、R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、m及びlはそれぞれ、5であり、それぞれのR’は独立して、C2-5アルキルであり、Raγ及びRbγはそれぞれ、C2-6アルキルであり、Rは、-(CHOHであり、nは、2である。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-f)の化合物、
もしくはそのN-オキシド、またはその塩もしくは異性体に関するものであり、
式中、R’は、R’分岐鎖状またはR’環状であり、
R’分岐鎖状は、
であり、R’は、
であり、
は、結合位置を示しており、
aγは、C1-12アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、C1-14アルキルであり、
は、-(CHOH(nは、1、2、3、4及び5からなる群から選択されている)であり、
R’は、C1-12アルキルであり、
mは、4、5及び6から選択されており、
lは、4、5及び6から選択されている。
式(II-f)の化合物のいくつかの実施形態では、m及びlはそれぞれ、5であり、nは、2、3または4である。
式(II-f)の化合物のいくつかの実施形態では、R’は、C2-5アルキルであり、Raγは、C2-6アルキルであり、R及びRはそれぞれ、C6-10アルキルである。
式(II-f)の化合物のいくつかの実施形態では、m及びlはそれぞれ、5であり、nは、2、3または4であり、R’は、C2-5アルキルであり、Raγは、C2-6アルキルであり、R及びRはそれぞれ、C6-10アルキルである。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-g)の化合物に関するものであり、
式中、
aγは、C2-6アルキルであり、
R’は、C2-5アルキルであり、
は、-(CHOH(nは、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、1、2及び3からなる群から選択されている)からなる群から選択されている。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(II-h)の化合物に関するものであり、
式中、
aγ及びRbγはそれぞれ独立して、C2-6アルキルであり、
それぞれのR’は独立して、C2-5アルキルであり、
は、-(CHOH(nは、3、4及び5からなる群から選択されている)、ならびに

は、結合位置を示しており、R10は、NH(C1-6アルキル)であり、n2は、1、2及び3からなる群から選択されている)からなる群から選択されている。
式(II-g)または(II-h)の化合物のいくつかの実施形態では、Rは、
(R10は、NH(CH)であり、n2は、2である)である。
式(II-g)または(II-h)の化合物のいくつかの実施形態では、Rは、-(CHOHである。
いくつかの態様では、本開示は、下記の式(III)を有する化合物、
またはその塩もしくは異性体に関するものであり、式中、
、R、R、R及びRは独立して、C5-20アルキル、C5-20アルケニル、-R”MR’、-R*YR”、-YR”及び-R*OR”からなる群から選択されており、
それぞれのMは独立して、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-C(O)N(R’)-、-N(R’)C(O)-、-C(O)-、-C(S)-、-C(S)S-、-SC(S)-、-CH(OH)-、-P(O)(OR’)O-、-S(O)-、アリール基及びヘテロアリール基からなる群から選択されており、
、X及びXは独立して、結合、-CH-、-(CH-、-CHR-、-CHY-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)-CH-、-CH-C(O)-、-C(O)O-CH-、-OC(O)-CH-、-CH-C(O)O-、-CH-OC(O)-、-CH(OH)-、-C(S)-及び-CH(SH)-からなる群から選択されており、
それぞれのYは独立して、C3-6炭素環であり、
それぞれのR*は独立して、C1-12アルキル及びC2-12アルケニルからなる群から選択されており、
それぞれのRは独立して、C1-3アルキル及びC3-6炭素環からなる群から選択されており、
それぞれのR’は独立して、C1-12アルキル、C2-12アルケニル及びHからなる群から選択されており、
それぞれのR”は独立して、C3-12アルキル及びC3-12アルケニルからなる群から選択されており、
i)X、X及びXの少なくとも1つは、-CH-ではなく、及び/または
ii)R、R、R、R及びRの少なくとも1つは、-R”MR’である。
いくつかの実施形態では、R、R、R、R及びRはそれぞれ、C5-20アルキルであり、Xは、-CH-であり、X及びXはそれぞれ、-C(O)-である。
いくつかの実施形態では、式(III)の化合物は、
である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2020/146805、WO/2020/081938、WO/2020/214946、WO/2019/036030、WO/2019/036000、WO/2019/036028、WO/2019/036008、WO/2018/200943、WO/2018/191657、WO/2017/117528、WO/2017/075531、WO/2017/004143、WO/2015/199952及びWO/2015/074085(それぞれ、その全体が本明細書に援用される)に記載されている化合物の1つ以上である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2020/146805に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、互変異性体もしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
は、任意に置換されたC-C24アルキルまたは任意に置換されたC-C24アルケニルであり、
及びRはそれぞれ独立して、任意に置換されたC-C36アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、任意に置換されたC-Cアルキルであるか、またはR及びRは、それらに結合しているNと一体となって、ヘテロシクリルもしくはヘテロアリールを形成し、
、L及びLはそれぞれ独立して、任意に置換されたC-C18アルキレンであり、
は、直接結合、-(CHO(C=O)-、-(CH(C=O)O-または-(C=)-であり、
及びGはそれぞれ独立して、-(C=O)O-または-O(C=O)-であり、nは、0よりも大きい整数である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2020/081938に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、互変異性体もしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
は、-N(R)Rまたは-ORであり、
は、任意に置換された分岐鎖状の飽和または不飽和のC12-C36アルキルであり、
は、Lが-C(=0)-であるときには、任意に置換された分岐鎖もしくは非分岐鎖の飽和もしくは不飽和のC12-C36アルキルであるか、またはRは、Lが、C-C12アルキレン、C-C12アルケニレンまたはC-Cアルキニレンであるときには、任意に置換された分岐鎖もしくは非分岐鎖の飽和もしくは不飽和のC-C36アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、H、任意に置換された分岐鎖もしくは非分岐鎖の飽和もしくは不飽和のC-Cアルキルであるか、R及びRはそれぞれ独立して、LがC-C12アルキレン、C-C12アルケニレンもしくはC-Cアルキニレンであるときには、任意に置換された分岐鎖もしくは非分岐鎖の飽和もしくは不飽和のC-Cアルキルであるか、またはR及びRは、それらに結合している窒素と一体となって、ヘテロシクリルを形成し、
は、Hまたは任意に置換されたC-Cアルキルであり、
Lは、-C(=O)-、C-C12アルキレン、C-C12アルケニレンまたはC-C12アルキニレン(例えばC-Cアルキニレン)であり、
nは、1~12の整数である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2020/214946に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩の1つ以上であり、式中、
それぞれのRlaは独立して、水素、R1cまたはR3dであり、
それぞれのRlbは独立して、RlcまたはRldであり、
それぞれのRlcは独立して、-(CH)C(O)Xであり、
それぞれのRldは独立して、-C(O)Rであり、
それぞれのRは独立して、-[C(R2a、R2bであり、
それぞれのR2aは独立して、水素または低級アルキル(例えばC-Cアルキル)であり、
2bは、-N(L-B)、-(OCHCHOHまたは-(OCHCHOCHであり、
それぞれのR及びRは独立して、脂肪族基(例えばC-C30脂肪族基)であり、
それぞれのLは独立して、アルキレン(例えばC-C10アルキレン)であり、
それぞれのBは独立して、水素またはイオン化可能な含窒素基であり、
それぞれのXは独立して、共有結合またはOであり、
それぞれのaは独立して、整数(例えば1~10)であり、
それぞれのbは独立して、整数(例えば1~10)であり、
それぞれのcは独立して、整数(例えば1~10)である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2019/036030に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
Xは、Nであり、Yは、存在しないか、またはXは、CRであり、Yは、NRであり、
は、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NRまたは-NRC(=O)ORであり、
は、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NR、-NRC(=O)OR、またはRへの直接結合であり、
は、-O(C=O)Rまたは-(C=O)ORであり、
及びGはそれぞれ独立して、C-C12アルキレンまたはC-C12アルケニレンであり、
は、Xが、CRであり、Yが、NRであるときには、C-C24アルキレン、C-C24アルケニレン、C-C24ヘテロアルキレンまたはC-C24ヘテロアルケニレンであり、Gは、Xが、Nであり、Yが、存在しないときには、C-C24ヘテロアルキレンまたはC-C24ヘテロアルケニレンであり、
、R、R及びRはそれぞれ独立して、H、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
及びRはそれぞれ独立して、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
それぞれのRは独立して、HまたはC-C12アルキルであり、
、R及びRはそれぞれ独立して、C-C24アルキルまたはC-C24アルケニルであり、
xは、0、1または2であり、
それぞれのアルキル、アルケニル、アルキレン、アルケニレン、ヘテロアルキレン及びヘテロアルケニレンは独立して、別段の定めのない限り、置換または非置換である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2019/036000に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、互変異性体、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
及びLはそれぞれ独立して、-O(C=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)-、-O-、-S(O)-、-S-S-、-C(=O)S-、-SC(=O)-、-NRC(=O)-、-C(=O)NR-、-NRC(=O)NR-、-OC(=O)NR-、-NRC(=O)O-または直接結合であり、
は、C-Cアルキレン、-(C=O)-、-O(C=O)-、-SC(=O)-、-NRC(=O)-または直接結合であり、
は、-C(=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)S-、-C(=O)NR-または直接結合であり、
は、C-Cアルキレンであり、
は、HまたはC-C12アルキルであり、
1a及びR1bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R1aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R1bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR1b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
2a及びR2bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R2aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R2bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR2b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
3a及びR3bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R3aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R3bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR3b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
4a及びR4bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R4aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R4bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR4b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
及びRはそれぞれ独立して、Hまたはメチルであり、
は、HまたはC-C20アルキルであり、
は、OH、-N(R)(C=O)R10、-(C=O)NR10、-NR10、-(C=O)OR11または-O(C=O)R11であり、ただし、Rが、-NR10であるときには、Gは、C-Cアルキレンであり、
及びR10はそれぞれ独立して、HまたはC-C12アルキルであり、
11は、アラルキルであり、
a、b、c及びdはそれぞれ独立して、1~24の整数であり、xは、0、1または2であり、
それぞれのアルキル、アルキレン及びアラルキルは、任意に置換されている。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2019/036028に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
X及びX’はそれぞれ独立して、NまたはCRであり、
Y及びY’はそれぞれ独立して、存在しないか、-O(C=O)-、-(C=O)O-またはNRであり、ただし、
a)Xが、Nであるときには、Yは、存在せず、
b)X’が、Nであるときには、Y’は、存在せず、
c)Xが、CRであるときには、Yは、-O(C=O)-、-(C=O)O-またはNRであり、
d)X’が、CRであるときには、Y’は、-O(C=O)-、-(C=O)O-またはNRであり、
及びL1’はそれぞれ独立して、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NRまたは-NRC(=O)ORであり、
及びLはそれぞれ独立して、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NR、-NRC(=O)OR、またはRへの直接結合であり、
、G1’、G及びG2’はそれぞれ独立して、C-C12アルキレンまたはC-C12アルケニレンであり、
は、C-C24ヘテロアルキレンまたはC-C24ヘテロアルケニレンであり、
、R、R及びRはそれぞれ、独立して、H、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
及びRはそれぞれ、独立して、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
Rはそれぞれ、独立して、HまたはC-C12アルキルであり、
及びRはそれぞれ、独立して、分岐鎖のC-C24アルキルまたは分岐鎖のC-C24アルケニルであり、
zは、0、1または2であり、
それぞれのアルキル、アルケニル、アルキレン、アルケニレン、ヘテロアルキレン及びヘテロアルケニレンは独立して、別段の定めのない限り、置換または非置換である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2019/036008に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
は、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NRまたは-NRC(=O)ORであり、
は、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NRもしくは-NRC(=O)OR、またはRへの直接結合であり、
及びGはそれぞれ独立して、C-C12アルキレンまたはC-C12アルケニレンであり、
は、C-C24アルキレン、C-C24アルケニレン、C-CシクロアルキレンまたはC-Cシクロアルケニレンであり、
、R、R及びRはそれぞれ独立して、H、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
及びRはそれぞれ独立して、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
及びRはそれぞれ独立して、分岐鎖のC-C24アルキルまたは分岐鎖のC-C24アルケニルであり、
は、-N(R)Rであり、
は、C-C12アルキルであり、
は、置換C-C12アルキルであり、
xは、0、1または2であり、
それぞれのアルキル、アルケニル、アルキレン、アルケニレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリール及びアラルキルは独立して、別段の定めのない限り、置換または非置換である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO2018/200943に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、
式中、
は、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NRまたは-NRC(=O)ORであり、
は、-O(C=O)R、-(C=O)OR、-C(=O)R、-OR、-S(O)、-S-SR、-C(=O)SR、-SC(=O)R、-NRC(=O)R、-C(=O)NR、-NRC(=O)NR、-OC(=O)NR、-NRC(=O)OR、またはRへの直接結合であり、
1a及びG2aはそれぞれ独立して、C-C12アルキレンまたはC-C12アルケニレンであり、
1b及びG2bはそれぞれ独立して、C-C12アルキレンまたはC-C12アルケニレンであり、
は、C-C24アルキレン、C-C24アルケニレン、C-CシクロアルキレンまたはC-Cシクロアルケニレンであり、
、R、R及びRはそれぞれ独立して、H、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
及びRはそれぞれ独立して、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
及びRはそれぞれ独立して、分岐鎖のC-C24アルキルまたは分岐鎖のC-C24アルケニルであり、
3aは、-C(=O)N(R4a)R5aまたは-C(=O)ORであり、
3bは、-NR4bC(=O)R5bであり、
4aは、C-C12アルキルであり、
4bは、H、C-C12アルキルまたはC-C12アルケニルであり、
5aは、H、C-CアルキルまたはC-Cアルケニルであり、
5bは、R4bが、Hであるときには、C-C12アルキルもしくはC-C12アルケニルであるか、またはR5bは、R4bが、C-C12アルキルもしくはC-C12アルケニルであるときには、C-C12アルキルもしくはC-C12アルケニルであり、
は、H、アリールまたはアラルキルであり、
xは、0、1または2であり、
それぞれのアルキル、アルケニル、アルキレン、アルケニレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリール及びアラルキルは独立して、置換または非置換である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2018/191657に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
は、-OH、-NR、-(C=O)NRまたは-NR(C=O)Rであり、
は、-CH-または-(C=O)-であり、
Rはそれぞれ、独立して、HまたはOHであり、
及びRはそれぞれ独立して、任意に置換された分岐鎖の飽和または不飽和のC12-C36アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、H、または任意に置換された直鎖もしくは分岐鎖の飽和もしくは不飽和のC-Cアルキルであり、
は、任意に置換された直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のC-Cアルキルであり、
nは、2~6の整数である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2017/117528に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
またはGの一方はそれぞれ、-O(C=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)-、-O-、-S(O)、-S-S-、-C(=O)S-、SC(=O)-、-N(R)C(=O)-、-C(=O)N(R)-、-N(R)C(=O)N(R)-、-OC(=O)N(R)-または
-N(R)C(=O)O-であり、GまたはGのもう一方はそれぞれ、-O(C=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)-、-O-、-S(O)、-S-S-、-C(=O)S-、-SC(=O)-、-N(R)C(=O)-、-C(=O)N(R)-、-N(R)C(=O)N(R)-、-OC(=O)N(R)-もしくは-N(R)C(=O)O-、または直接結合であり、
Lはそれぞれ、~O(C=O)-であり、~は、Xへの共有結合を表しており、
Xは、CRであり、
Zは、nが1であるときには、アルキル、シクロアルキル、もしくは極性官能基を少なくとも1つ含む1価の部分であるか、またはZは、nが1よりも大きいときには、アルキレン、シクロアルキレン、もしくは極性官能基を少なくとも1つ含む多価の部分であり、
はそれぞれ独立して、H、C-C12アルキル、C-C12ヒドロキシルアルキル、C-C12アミノアルキル、C-C12アルキルアミニルアルキル、C-C12アルコキシアルキル、C-C12アルコキシカルボニル、C-C12アルキルカルボニルオキシ、C-C12アルキルカルボニルオキシアルキルまたはC-C12アルキルカルボニルであり、
Rはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)Rは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
及びRはそれぞれ、下記の構造を有し、
及びaはそれぞれ、独立して、3~12の整数であり、
及びbはそれぞれ、独立して、0または1であり、
及びcはそれぞれ、独立して、5~10の整数であり、
及びdはそれぞれ、独立して、5~10の整数であり、
yはそれぞれ、独立して、0~2の整数であり、
nは、1~6の整数であり、
それぞれのアルキル、アルキレン、ヒドロキシルアルキル、アミノアルキル、アルキルアミニルアルキル、アルコキシアルキル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルカルボニルオキシアルキル及びアルキルカルボニルは、1つ以上の置換基によって任意に置換されている。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO2017/075531に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
またはLの一方は、-O(C=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)-、-O-、-S(O)-、-S-S-、-C(=O)S-、-SC(=O)-、-NRC(=O)-、-C(=O)NR-、NRC(=O)NR-、-OC(=O)NR-または-NRC(=O)O-であり、LまたはLのもう一方は、-O(C=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)-、-O-、-S(O)-、-S-S-、-C(=O)S-、SC(=O)-、-NRC(=O)-、-C(=O)NR-、NRC(=O)NR-、-OC(=O)NR-もしくは-NRC(=O)O-、または直接結合であり、
及びGはそれぞれ独立して、非置換のC-C12アルキレンまたはC-C12アルケニレンであり、
は、C-C24アルキレン、C-C24アルケニレン、C-Cシクロアルキレン、C-Cシクロアルケニレンであり、
は、HまたはC-C12アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、C-C24アルキルまたはC-C24アルケニルであり、
は、H、OR、CN、-C(=O)OR、-OC(=O)Rまたは-NRC(=O)Rであり、
は、C-C12アルキルであり、
は、HまたはC-Cアルキルであり、
xは、0、1または2である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO2017/004143に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、互変異性体、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
及びLはそれぞれ独立して、-O(C=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)-、-O-、-S(O)-、-S-S-、-C(=O)S-、-SC(=O)-、-NRC(=O)-、-C(=O)NR-、-NRC(=O)NR-、-OC(=O)NR-、-NRC(=O)O-または直接結合であり、
は、C-Cアルキレン、-(C=O)-、-O(C=O)-、-SC(=O)-、-NRC(=O)-または直接結合であり、
は、-C(=O)-、-(C=O)O-、-C(=O)S-、-C(=O)NR-または直接結合であり、
は、C-Cアルキレンであり、
は、HまたはC-C12アルキルであり、
1a及びR1bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R1aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R1bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR1b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
2a及びR2bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R2aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R2bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR2b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
3a及びR3bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R3aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R3bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR3b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
4a及びR4bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R4aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R4bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR4b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
及びRはそれぞれ独立して、Hまたはメチルであり、
は、C-C20アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、C-C12アルキルであるか、またはR及びRは、それらに結合している窒素原子とともに、5員、6員もしくは7員の複素環式環を形成し、
a、b、c及びdはそれぞれ独立して、1~24の整数であり、
xは、0、1または2である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO2015/199952に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物、
またはその薬学的に許容される塩、互変異性体、プロドラッグもしくは立体異性体の1つ以上であり、式中、
及びLはそれぞれ独立して、-O(C=O)-、-(C=O)O-または炭素-炭素二重結合であり、
la及びRlbはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)Rlaは、HもしくはC-C12アルキルであり、Rlbは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するRlb及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
2a及びR2bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R2aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R2bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR2b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
3a及びR3bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R3aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R3bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR3b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
4a及びR4bはそれぞれ、独立して、(a)HもしくはC-C12アルキルであるか、または(b)R4aは、HもしくはC-C12アルキルであり、R4bは、それに結合している炭素原子とともに、隣接するR4b及びそれに結合している炭素原子と一体となって、炭素-炭素二重結合を形成するかのいずれかであり、
及びRはそれぞれ独立して、メチルまたはシクロアルキルであり、
はそれぞれ、独立して、HまたはC-C12アルキルであり、
及びRはそれぞれ独立して、非置換のC-C12アルキルであるか、またはR及びRは、それらに結合している窒素原子とともに、窒素原子を1つ含む5員、6員もしくは7員の複素環式環を形成し、
a及びdはそれぞれ独立して、0~24の整数であり、
b及びcはそれぞれ独立して、1~24の整数であり、
eは、1または2であり、
ただし、
la、R2a、R3aもしくはR4aの少なくとも1つは、C-C12アルキルであるか、またはLもしくはLの少なくとも1つは、-O(C=O)-もしくは-(C=O)O-であり、
la及びRlbは、aが6であるときには、イソプロピルではないか、またはaが8であるときには、n-ブチルである。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、WO/2015/074085に記載されている化合物であって、下記の構造を有する化合物
(式中、
及びRは、同じであるか、または異なっており、それぞれ、炭素を1~9個有する直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、または炭素原子を2~11個有するアルケニルもしくはアルキニルであり、
及びLは、同じであるか、または異なっており、それぞれ、炭素原子を5~18個有する直鎖アルキルであるか、またはNとともに複素環を形成し、
は、結合であるか、または-CO-O-であることにより、L-CO-O-Rが形成されており、
は、SまたはOであり、
は、結合もしくは低級アルキルであるか、またはNとともに複素環を形成し、
は、低級アルキルであり、
及びRは、同じであるか、または異なっており、それぞれ、低級アルキルである)、
あるいはその薬学的に許容される塩、
の1つ以上である。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、Buschmann,M.D.et al.,Vaccines,2021,9,65(その全体が本明細書に援用される)に記載されている下記の化合物の1つ以上である(下に示されている構造には、それらのpKa理論値が含まれている)。
いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質は、下記の化合物II、化合物III、化合物VI、化合物A1及び化合物A2から選択されている。
ii.ポリヌクレオチド
本開示に従って用いるポリヌクレオチドとしては、本明細書に詳述されているDNA、RNA(メッセンジャーRNA(mRNA)、それらのハイブリッド、RNAi誘導剤、RNAi剤、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスRNA、リボザイムを含む)、触媒DNA、三重らせんの形成を誘導するRNA、アプタマー、ベクターなどの1つ以上が挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、RNAである。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、mRNAである。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、約900~約100,000個のヌクレオチド(例えば、900~1,000個、900~1,100個、900~1,200個、900~1,300個、900~1,400個、900~1,500個、1,000~1,100個、1,000~1,100個、1,000~1,200個、1,000~1,300個、1,000~1,400個、1,000~1,500個、1,187~1,200個、1,187~1,400個、1,187~1,600個、1,187~1,800個、1,187~2,000個、1,187~3,000個、1,187~5,000個、1,187~7,000個、1,187~10,000個、1,187~25,000個、1,187~50,000個、1,187~70,000個または1,187~100,000個のヌクレオチド)を含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えばオープンリーディングフレーム(ORF))を含み、そのヌクレオチド配列(例えばORF)の長さは、少なくとも500ヌクレオチド長、例えば、少なくとも約500ヌクレオチド、約600ヌクレオチド、約700ヌクレオチド、約80ヌクレオチド、約900ヌクレオチド、約1,000ヌクレオチド、約1,050ヌクレオチド、約1,100ヌクレオチド、約1,187ヌクレオチド、約1,200ヌクレオチド、約1,300ヌクレオチド、約1,400ヌクレオチド、約1,500ヌクレオチド、約1,600ヌクレオチド、約1,700ヌクレオチド、約1,800ヌクレオチド、約1,900ヌクレオチド、約2,000ヌクレオチド、約2,100ヌクレオチド、約2,200ヌクレオチド、約2,300ヌクレオチド、約2,400ヌクレオチド、約2,500ヌクレオチド、約2,600ヌクレオチド、約2,700ヌクレオチド、約2,800ヌクレオチド、約2,900ヌクレオチド、約3,000ヌクレオチド、約3,100ヌクレオチド、約3,200ヌクレオチド、約3,300ヌクレオチド、約3,400ヌクレオチド、約3,500ヌクレオチド、約3,600ヌクレオチド、約3,700ヌクレオチド、約3,800ヌクレオチド、約3,900ヌクレオチド、約4,000ヌクレオチド、約4,100ヌクレオチド、約4,200ヌクレオチド、約4,300ヌクレオチド、約4,400ヌクレオチド、約4,500ヌクレオチド、約4,600ヌクレオチド、約4,700ヌクレオチド、約4,800ヌクレオチド、約4,900ヌクレオチド、約5,000ヌクレオチド、約5,100ヌクレオチド、約5,200ヌクレオチド、約5,300ヌクレオチド、約5,400ヌクレオチド、約5,500ヌクレオチド、約5,600ヌクレオチド、約5,700ヌクレオチド、約5,800ヌクレオチド、約5,900ヌクレオチド、約6,000ヌクレオチド、約7,000ヌクレオチド、約8,000ヌクレオチド、約9,000ヌクレオチド、約10,000ヌクレオチド、約20,000ヌクレオチド、約30,000ヌクレオチド、約40,000ヌクレオチド、約50,000ヌクレオチド、約60,000ヌクレオチド、約70,000ヌクレオチド、約80,000ヌクレオチドまたは約90,000ヌクレオチドである。いくつかの実施形態では、その長さは、100,000ヌクレオチド以下である。
いくつかの実施形態では、その組成物のポリヌクレオチドであって、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えばORF)を含むポリヌクレオチドは、DNAである。
いくつかの実施形態では、その組成物のポリヌクレオチドは、RNAである。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、mRNAであるか、またはmRNAとしての役割を果たす。いくつかの実施形態では、そのmRNAは、少なくとも1つのポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えばORF)を含み、in vitro、in vivo、in situまたはex vivoで翻訳させて、コードされたポリペプチドを生成できる。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えばORF)を含み、コードされない核酸配列、例えばマイクロRNA結合部位、例えば、miR-142に結合するmiRNA結合部位及び/またはmiR-126に結合するmiRNA結合部位を少なくとも1つ、さらに含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、5’-UTR及び3’UTRを含む。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、5’末端キャップを含む。5’末端キャップの非限定的な例としては、Cap0、Cap1、ARCA、イノシン、N1-メチル-グアノシン、2’-フルオロ-グアノシン、7-デアザ-グアノシン、8-オキソ-グアノシン、2-アミノ-グアノシン、LNA-グアノシン、2-アジドグアノシン、Cap2、Cap4、5’メチルGキャップまたはこれらのアナログが挙げられる。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、ポリAテールを含む。いくつかの実施形態では、そのポリAテールは、約100ヌクレオチド長である。場合によっては、そのポリAテールは、100ヌクレオチド長である。場合によっては、そのポリAテールは、50~150ヌクレオチド長、75~150ヌクレオチド長、85~150ヌクレオチド長、90~150ヌクレオチド長、90~120ヌクレオチド長、90~130ヌクレオチド長または90~150ヌクレオチド長である。
そのポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、コードされたポリペプチドを治療上適切な部位に輸送するように促す追加の特色をコードするヌクレオチド配列も含むことができる。タンパク質の輸送を助けるこのような特色の1つは、シグナル配列、すなわちターゲティング配列である。これらのシグナル配列によってコードされるペプチドは、ターゲティングペプチド、トランジットペプチド及びシグナルペプチドを含む様々な名称で知られている。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、シグナルペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えばORF)であって、目的のポリペプチド(治療用ポリペプチドなど)をコードするヌクレオチド配列に機能可能に連結されたヌクレオチド配列を含む。
いくつかの実施形態では、「シグナル配列」は、そのコード領域の5’末端に任意に導入されている、約30~210ヌクレオチド長、例えば約45~80または15~60ヌクレオチド長であるポリヌクレオチドであり、「シグナルペプチド」は、そのポリペプチドのN末端に任意に導入されている、例えば約20アミノ酸長、30アミノ酸長、40アミノ酸長、50アミノ酸長、60アミノ酸長または70アミノ酸長であるポリペプチドである。これらの配列を付加することで、コードされたポリペプチドが、1つ以上のターゲティング経路を通じて、小胞体またはミトコンドリアのような所望の部位に輸送される。そのタンパク質が所望の部位に輸送された後、いくつかのシグナルペプチドは、そのタンパク質から、例えばシグナルペプチダーゼによって切断される。
いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、配列が最適化されている。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、5’キャップ、5’-UTR、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えばORF、例えば配列最適化ORF)、3’-UTR及びポリAテール、またはこれらのいずれかの組み合わせを含み、その5’UTRまたは3’UTRは、マイクロRNA結合部位を少なくとも1つ任意に含む。
配列最適化ヌクレオチド配列、例えば、ポリペプチドをコードするコドン最適化mRNA配列は、参照配列(例えば、そのポリペプチドをコードする野生型ヌクレオチド配列)に対して、同義の核酸塩基置換を少なくとも1つ含む配列である。
配列最適化ヌクレオチド配列は、参照配列とは配列が部分的または完全に異なることができる。例えば、UCUというコドンによって一様にコードされるポリセリンをコードする参照配列は、その核酸塩基の100%が置換された塩基を有するようにする(各コドンにおいて、1位のUをAに置き換え、2位のCをGに置き換え、3位のUをCに置き換える)ことによって、配列を最適化して、AGCというコドンによって一様にコードされることになるポリセリンをコードする配列をもたらすことができる。参照ポリセリン核酸配列と、配列最適化ポリセリン核酸配列との網羅的なペアワイズアラインメントから得られる配列同一率(%)は、0%となる。しかしながら、両方の配列から得られるタンパク質産物は、100%同一となる。
配列最適化(コドン最適化という場合もある)の方法はいくつか、当該技術分野で知られており(下に、さらに詳細に論じられている)、所望の結果を1つ以上得るのに有用であることがある。これらの結果としては、例えば、特定の組織標的及び/または宿主生物におけるコドン頻度と適合させて、正しいフォールディングが行われるようにすること、構造G/C含有量を偏らせて、mRNAの安定性を向上させるか、もしくは二次構造を低減させること、遺伝子の構築もしくは発現を損なうことのある、タンデムリピートのコドンもしくは塩基の連なりを最小限にすること、転写及び翻訳の制御領域をカスタマイズすること、タンパク質輸送配列を挿入もしくは除去すること、コードされたタンパク質における翻訳後修飾部位(例えば糖鎖付加部位)を除去/付加すること、タンパク質ドメインを付加、除去もしくはシャッフリングすること、制限部位を挿入もしくは欠失させること、リボソーム結合部位及びmRNA分解部位を修飾すること、翻訳速度を調整して、タンパク質の様々なドメインが正しくフォールディングされるようにすること、及び/またはポリヌクレオチド内において、問題の二次構造を低減もしくは排除することを挙げることができる。配列最適化のツール、アルゴリズム及びサービスは、当該技術分野で知られており、非限定的な例としては、GeneArt(Life Technologies)、DNA2.0(Menlo Park CA)のサービス、及び/または独自の方法が挙げられる。
いくつかの実施形態では、配列の最適化方法は、マルチパラメトリックであり、本明細書に開示されている方法及び/または当該技術分野で知られているその他の最適化方法を1個、2個、3個または4個以上含む。
いくつかの実施形態では、その組成物のポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、ポリペプチドをコードする配列最適化ヌクレオチド配列(例えばORF)を含み、その配列最適化ヌクレオチド配列によってコードされるポリペプチドは、(例えば、配列が最適化されていない参照ヌクレオチド配列によってコードされるようなポリペプチドと比べて)特性が改善しており、例えば、in vivo投与後の発現効率に関連する特性が改善している。このような特性としては、核酸の安定性(例えば、mRNAの安定性)の改善、標的組織での翻訳効率の上昇、発現するトランケート型タンパク質の数の低減、発現タンパク質のフォールディングの改善もしくは発現タンパク質のミスフォールディングの予防、発現産物の毒性の軽減、発現産物を原因とする細胞死の軽減、タンパク質凝集の増加及び/または低減が挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、配列最適化ヌクレオチド配列(例えばORF)は、ヒト対象での発現に合わせて、コドンが最適化されており、当該技術分野における問題の1つ以上を回避する構造的特色及び/または化学的特色、例えば、構造的一体性及び機能的一体性を維持したまま、核酸ベースの医薬の調合及び送達を最適化するのに有用である特色、発現の閾値を克服するのに有用である特色、発現速度、半減期及び/またはタンパク質濃度を改善させるのに有用である特色、タンパク質の局在化を最適化するのに有用である特色、ならびに免疫応答のような有害な生体応答及び/または分解経路を回避するのに有用である特色を有する。
コドン使用頻度を最適化する方法は、当該技術分野で知られている。例えば、本明細書に示されている配列のうちのいずれか1つ以上のORFが、コドン最適化されていてよい。いくつかの実施形態では、コドン最適化を用いて、標的生物及び宿主生物におけるコドン頻度と一致させて、適正なフォールディングが行われるようにしたり、GC含有量を偏らせて、mRNAの安定性を向上させるか、もしくは二次構造を低減させたり、遺伝子の構築もしくは発現を損なうことのある、タンデムリピートのコドンもしくは塩基の連なりを最小限にしたり、転写及び翻訳の制御領域をカスタマイズしたり、タンパク質輸送配列を挿入もしくは除去したり、コードされたタンパク質における翻訳後修飾部位(例えば糖鎖付加部位)を除去/付加したり、タンパク質ドメインを付加、除去もしくはシャッフリングしたり、制限部位を挿入もしくは欠失させたり、リボソーム結合部位及びmRNA分解部位を修飾したり、翻訳速度を調整して、タンパク質の様々なドメインが正しくフォールディングされるようにしたり、またはポリヌクレオチド内において、問題の二次構造を低減もしくは排除したりしてもよい。コドン最適化のツール、アルゴリズム及びサービスは、当該技術分野で知られており、非限定的な例としては、GeneArt(Life Technologies)、DNA2.0(Menlo Park CA)のサービス、及び/または独自の方法が挙げられる。いくつかの実施形態では、そのオープンリーディングフレーム(ORF)配列は、最適化アルゴリズムを用いて最適化されている。
いくつかの実施形態で有益とみなすことができる特色は、そのポリヌクレオチドの領域によって、またはその領域内でコードでき、そのような領域は、そのポリペプチドをコードする領域の上流(5’)、その領域の下流(3’)またはその領域内にあることができる。これらの領域は、タンパク質コード領域またはオープンリーディングフレーム(ORF)の配列最適化の前及び/または後に、ポリヌクレオチドに導入できる。このような特色の例としては、非翻訳領域(UTR)、マイクロRNA配列、Kozak配列、オリゴ(dT)配列、ポリAテール及び検出可能なタグが挙げられるが、これらに限らないとともに、XbaIによる認識部を有することができるマルチクローニングサイトを挙げることができる。
いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、5’UTR、3’UTR及び/またはマイクロRNA結合部位を含む。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、5’UTR及び/または3’UTRを2つ以上含み、それらは、同じ配列であることもできるし、または異なる配列であることもできる。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、マイクロRNA結合部位を2つ以上含み、それらは、同じ配列であることもできるし、または異なる配列であることもできる。5’UTR、3’UTR及び/またはマイクロRNA結合部位の部分のいずれも、配列を最適化でき(いずれの部分も最適化しないことも含む)、その部分は独立して、配列最適化の前及び/または後に、異なる構造修飾または化学修飾を1つ以上含むことができる。
いくつかの実施形態では、その組成物のポリヌクレオチドは、修飾されている。その修飾ポリヌクレオチドは、化学修飾及び/または構造修飾されていることができる。その組成物のポリヌクレオチドが、化学修飾及び/または構造修飾されているときには、そのポリヌクレオチドは、「修飾ポリヌクレオチド」ということができる。
本開示は、ポリヌクレオチド(例えば、mRNAポリヌクレオチドのようなRNAポリヌクレオチド)の修飾ヌクレオシド及び修飾ヌクレオチドを提供する。「ヌクレオシド」とは、糖分子(例えば、ペントースもしくはリボース)またはその誘導体を、有機塩基(例えば、プリンもしくはピリミジン)またはその誘導体(本明細書では「核酸塩基」ともいう)と合わせて含む化合物を指す。「ヌクレオチド」は、リン酸基を含むヌクレオシドを指す。修飾ヌクレオチドは、修飾ヌクレオシドまたは非天然ヌクレオシドを1つ以上含めるためのいずれかの有用な方法(例えば、化学的な方法、酵素的な方法または組み換えによる方法など)によって合成できる。ポリヌクレオチドは、連結されたヌクレオシドからなる1つの領域または複数の領域を含むことができる。このような領域は、様々な主鎖結合を有することができる。その結合は、標準的なホスホジエステル結合であることができ、その場合には、そのポリヌクレオチドは、ヌクレオチドからなる領域を含むことになる。
本明細書に開示されている修飾ポリヌクレオチドは、様々な別個の修飾を含むことができる。いくつかの実施形態では、その修飾ポリヌクレオチドは、(任意に異なる)ヌクレオシド修飾またはヌクレオチド修飾を1個または2個以上含む。いくつかの実施形態では、細胞に導入された修飾ポリヌクレオチドは、1つ以上の所望の特性、例えば、非修飾ポリヌクレオチドと比べて、タンパク質発現を改善する特性、免疫原性を低減する特性、またはその細胞内での分解が低減される特性を示すことができる。
いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチドは、構造修飾されている。本明細書で使用する場合、「構造」修飾は、ヌクレオチド自体には大きな化学修飾を施さずに、ポリヌクレオチドにおいて、連結したヌクレオシドを2つ以上、挿入、欠失、複製、反転またはランダム化する修飾である。構造修飾を行うためには、必ず、化学結合が分断され、再形成されることになるので、構造修飾は、化学的性質の改変であり、したがって、構造修飾は、化学修飾である。しかしながら、構造修飾により、異なるヌクレオチド配列が生じる。例えば、「ATCG」というポリヌクレオチドは、化学修飾して、「AT-5meC-G」にすることができる。同じポリヌクレオチドは、構造修飾して、「ATCG」から「ATCCCG」にできる。すなわち、「CC」というジヌクレオチドを挿入した結果、ポリヌクレオチドに構造修飾が行われている。
いくつかの実施形態では、医薬用脂質ナノ粒子は、核酸(例えばRNA)を少なくとも1つ含み、その核酸は、当該技術分野で知られているように、標準的なもの(修飾されていないもの)であることもできるし、または修飾されていることもできるヌクレオチド及び/またはヌクレオシドを含む。いくつかの実施形態では、ヌクレオチド及びヌクレオシドは、修飾ヌクレオチドまたは修飾ヌクレオシドを含む。このような修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオシドは、天然の修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオシド、または非天然の修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオシドであることができる。このような修飾としては、当該技術分野において認識されているように、ヌクレオチド及び/またはヌクレオシドの糖部分、主鎖部分または核酸塩基部分における修飾を挙げることができる。
いくつかの実施形態では、天然の修飾ヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドは、当該技術分野において概ね知られているかまたは認識されているようなものである。このような天然の修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオチドの非限定的な例はとりわけ、MODOMICSデータベースで見ることができる。
いくつかの実施形態では、非天然の修飾ヌクレオチドまたはヌクレオシドは、当該技術分野において概ね知られているかまたは認識されているようなものである。このような非天然の修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオシドの非限定的な例はとりわけ、国際出願PCT/US2012/058519号、同PCT/US2013/075177号、同PCT/US2014/058897号、同PCT/US2014/058891号、同PCT/US2014/070413号、同PCT/US2015/36773号、同PCT/US2015/36759号、同PCT/US2015/36771号または同PCT/IB2017/051367(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)に見ることができる。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのRNA(例えばmRNA)は、化学修飾されておらず、アデノシン、グアノシン、シトシン及びウリジンからなる標準的なリボヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、ヌクレオチド及びヌクレオシドは、転写されたRNAに存在するような標準的なヌクレオシド残基(例えば、A、G、CまたはU)を含む。いくつかの実施形態では、ヌクレオチド及びヌクレオシドは、DNAに存在するような標準的なデオキシリボヌクレオシド(例えば、dA、dG、dCまたはdT)を含む。
すなわち、核酸(例えば、DNA核酸、及びmRNA核酸のようなRNA核酸)は、標準的なヌクレオチド及びヌクレオシド、天然のヌクレオチド及びヌクレオシド、非天然のヌクレオチド及びヌクレオシド、またはこれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。
核酸(例えば、DNA核酸、及びmRNA核酸のようなRNA核酸)は、いくつかの実施形態では、様々な(2つ以上の)異なる種類の標準的なヌクレオチド及びヌクレオシド、及び/または修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオシドを含む。いくつかの実施形態では、核酸の特定の領域は、1つまたは2つ以上の(任意に異なる)種類の標準的なヌクレオチド及びヌクレオシド、及び/または修飾ヌクレオチド及び修飾ヌクレオシドを含む。
いくつかの実施形態では、細胞または生物に導入される修飾RNA核酸(例えば修飾mRNA核酸)は、標準的なヌクレオチド及びヌクレオシドを含む非修飾核酸と比べて、細胞または生物内での分解が低減されている。
いくつかの実施形態では、細胞または生物に導入される修飾RNA核酸(例えば修飾mRNA核酸)は、標準的なヌクレオチド及びヌクレオシドを含む非修飾核酸と比べて、それぞれ、細胞または生物内での免疫原性が低減されていてよい(例えば、自然応答が低減されていてよい)。
核酸(例えば、mRNA核酸のようなRNA核酸)は、いくつかの実施形態では、所望の機能または特性を実現するために、その核酸の合成中または合成後に導入されている非天然の修飾ヌクレオチド含む。その修飾は、ヌクレオチド間結合、プリン塩基もしくはピリミジン塩基、または糖に存在してよい。その修飾は、化学合成またはポリメラーゼ酵素によって、その鎖の末端またはその鎖内の他の位置に導入されていてよい。核酸の領域のいずれかが化学修飾されていてよい。
修飾ヌクレオチドの塩基対合には、標準的なアデノシン-チミン、アデノシン-ウラシルまたはグアノシン-シトシンの塩基対のみならず、ヌクレオチド及び/または非標準的な塩基もしくは修飾塩基を含む修飾ヌクレオチドの間で形成される塩基対も含まれ、水素結合ドナーと水素結合アクセプターが配置されることにより、非標準的な塩基と標準的な塩基の間での水素結合、または2つの相補的な非標準的塩基構造体の間での水素結合(化学修飾を少なくとも1つ有する核酸におけるようなもの)が可能になる。このような非標準的な塩基対合の一例は、修飾ヌクレオチドのイノシンと、アデニン、シトシンまたはウラシルとの間の塩基対合である。塩基/糖またはリンカーのいずれかの組み合わせも、核酸に導入してよい。
いくつかの実施形態では、核酸(例えば、mRNA核酸のようなRNA核酸)における修飾核酸塩基は、N1-メチル-シュードウリジン(m1ψ)、1-エチル-シュードウリジン(e1ψ)、5-メトキシ-ウリジン(mo5U)、5-メチル-シチジン(m5C)及び/またはシュードウリジン(ψ)を含む。いくつかの実施形態では、核酸(例えば、mRNA核酸のようなRNA核酸)における修飾核酸塩基は、5-メトキシメチルウリジン、5-メチルチオウリジン、1-メトキシメチルシュードウリジン、5-メチルシチジン及び/または5-メトキシシチジンを含む。いくつかの実施形態では、そのポリリボヌクレオチドは、化学修飾体(ただし、これに限らない)を含め、上記の修飾核酸塩基のいずれかのうちの少なくとも2個(例えば、2個、3個または4個以上)の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、核酸(例えば、mRNA核酸のようなRNA核酸)は、特定の修飾については、一様に修飾されている(例えば、完全に修飾されている、配列全体にわたって修飾されている)。例えば、核酸は、N1-メチル-シュードウリジンで一様に修飾されていることができ、これは、mRNA配列内のすべてのウリジン残基が、N1-メチル-シュードウリジンに置き換えられていることを意味する。同様に、核酸は、その配列に存在するいずれかの種類のヌクレオシド残基を、上に示した残基のような修飾残基に置き換えることによって、一様に修飾することができる。
その核酸は、その分子の長さ全体に沿って、部分的または完全に修飾されていてもよい。例えば、核酸、またはその所定の配列領域(例えば、ポリAテールを含むかもしくは含まないmRNA)において、ヌクレオチドの1つ以上もしくはすべて、または所定の種類(例えば、プリンもしくはピリミジン、またはA、G、U、Cのいずれか1つ以上もしくはすべて)が、一様に修飾されていてもよい。いくつかの実施形態では、核酸(またはその配列領域)におけるすべてのヌクレオチドXが、修飾ヌクレオチドであり、そのXは、ヌクレオチドA、G、U、Cのいずれか1つ、またはA+G、A+U、A+C、G+U、G+C、U+C、A+G+U、A+G+C、G+U+CもしくはA+G+Cという組み合わせのうちのいずれか1つであってよい。
その核酸は、(すべてのヌクレオチドの含有量に対して、または1種以上のヌクレオチド、すなわち、A、G、UもしくはCのいずれか1つ以上に対してのいずれかにおいて、)修飾ヌクレオチドを約1%~約100%、またはその間のいずれかの割合(例えば、1%~20%、1%~25%、1%~50%、1%~60%、1%~70%、1%~80%、1%~90%、1%~95%、10%~20%、10%~25%、10%~50%、10%~60%、10%~70%、10%~80%、10%~90%、10%~95%、10%~100%、20%~25%、20%~50%、20%~60%、20%~70%、20%~80%、20%~90%、20%~95%、20%~100%、50%~60%、50%~70%、50%~80%、50%~90%、50%~95%、50%~100%、70%~80%、70%~90%、70%~95%、70%~100%、80%~90%、80%~95%、80%~100%、90%~95%、90%~100%及び95%~100%)含んでよい。残りの割合にはいずれも、修飾されていないA、G、UまたはCが存在することになることは分かるであろう。
その核酸は、修飾ヌクレオチドを最低でも1%、最高で100%、またはその間のいずれかの割合で含んでよい(修飾ヌクレオチドを少なくとも5%、修飾ヌクレオチドを少なくとも10%、修飾ヌクレオチドを少なくとも25%、修飾ヌクレオチドを少なくとも50%、修飾ヌクレオチドを少なくとも80%、または修飾ヌクレオチドを少なくとも90%など含んでよい)。例えば、その核酸は、修飾ウラシルまたは修飾シトシンのような修飾ピリミジンを含んでよい。いくつかの実施形態では、その核酸におけるウラシルの少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも25%、少なくとも50%、少なくとも80%、少なくとも90%または100%が、修飾ウラシル(例えば5-置換ウラシル)に置き換えられている。その修飾ウラシルは、特有の構造を1つ有する化合物によって置き換えられていることもできるし、またはそれぞれに異なる構造(例えば、2個、3個もしくは4個以上の特有の構造)を有する複数の化合物によって置き換えられていることもできる。いくつかの実施形態では、その核酸におけるシトシンの少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも25%、少なくとも50%、少なくとも80%、少なくとも90%または100%が、修飾シトシン(例えば5-置換シトシン)に置き換えられている。その修飾シトシンは、特有の構造を1つ有する化合物によって置き換えられていることもできるし、またはそれぞれに異なる構造(例えば、2個、3個もしくは4個以上の特有の構造)を有する複数の化合物によって置き換えられていることもできる。
その脂質ナノ粒子のポリヌクレオチドは、当該技術分野において概ね知られているような成分、組成物及び方法を用いて生成でき、例えば、国際公開第2015/051173号、同第2017/049286号、同第2016/100812号、同第2016/014846号、同第2016/011226号、同第2016/011222号、同第2016/011306号、同第2015/196128号、同第2013/151736号、同第2013/151672号、同第2013/151671号、同第2013/151670号、同第2013/151669号、同第2013/151668号、同第2013/151666号、同第2013/151667号、同第2013/151665号、同第2013/151664号、同第2013/151663号、同第2013/151736号、同第2013/151668号、同第2013/151666号、同第2013/151665号、同第2013/151670号、同第2013/151672号、同第2015/089511号、同第2015/051173号、同第2015/051169(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい。
いくつかの態様では、本明細書に開示されているポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、in vitro転写(IVT)を用いて構築できる。別の態様では、本明細書に開示されているポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、オリゴヌクレオチド合成機を用いる化学合成によって構築できる。
別の態様では、本明細書に開示されているポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、宿主細胞を用いることによって作製する。特定の態様では、本明細書に開示されているポリヌクレオチド(例えばRNA、例えばmRNA)は、IVT、化学合成、宿主細胞による発現、または当該技術分野で知られているいずれかの他の方法の1つ以上の組み合わせによって作製する。
天然のヌクレオシド、非天然のヌクレオシドまたはこれらの組み合わせは、候補ヌクレオチド配列に存在する天然のヌクレオシドと、完全または部分的に置き換えることができるとともに、配列最適化ヌクレオチド配列(例えばRNA、例えばmRNA)に組み込むことができる。続いて、得られたポリヌクレオチド、例えばmRNAにおいて、そのポリヌクレオチドがタンパク質を産生し及び/または治療成果をもたらす能力を調べることができる。
1)ポリヌクレオチドの精製
そのポリヌクレオチドは、その脂質ナノ粒子に含める前に精製できる。本明細書に記載されているポリヌクレオチドの精製としては、ポリヌクレオチドのクリーンアップ、品質保証及び品質管理を挙げることができるが、これらに限らない。クリーンアップは、AGENCOURT(登録商標)ビーズ(Beckman Coulter Genomics、Danvers,MA)、ポリ-Tビーズ、LNA(商標)オリゴ-T捕捉プローブ(EXIQON(登録商標)Inc.、Vedbaek,Denmark)、または強アニオン交換HPLC、弱アニオン交換HPLC、逆相HPLC(RP-HPLC)及び疎水性相互作用HPLC(HIC-HPLC)(ただし、これらに限らない)などのHPLCベースの精製方法(ただし、これらに限らない)のように、当該技術分野において知られている方法によって行うことができる。
いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチドの精製により、不純物の除去が行われ、この除去により、望ましくない免疫応答を低減または排除でき、例えば、サイトカイン活性を低減できる。
いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチドは、脂質ナノ粒子に含める前に、カラムクロマトグラフィー(例えば、強アニオン交換HPLC、弱アニオン交換HPLC、逆相HPLC(RP-HPLC)及び疎水性相互作用HPLC(HIC-HPLC)または(LCMS))を用いて精製する。
いくつかの実施形態では、その精製ポリヌクレオチドは、脂質ナノ粒子に含める前には、純度が少なくとも約80%であるか、純度が少なくとも約85%であるか、純度が少なくとも約90%であるか、純度が少なくとも約95%であるか、純度が少なくとも約96%であるか、純度が少なくとも約97%であるか、純度が少なくとも約98%であるか、純度が少なくとも約99%であるか、または純度が約100%である。
品質保証及び/または品質管理のチェックは、ゲル電気泳動、UV吸光度または分析用HPLC(ただし、これらに限らない)のような方法を用いて行うことができる。別の実施形態では、本発明のポリヌクレオチドは、逆転写酵素-PCR(ただし、これに限らない)を含む方法によってシーケンシングできる。
2)ポリヌクレオチドの定量
いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチド、その発現産物、ならびに分解産物及び代謝産物を、当該技術分野で知られている方法に従って定量できる。
いくつかの実施形態では、本発明のポリヌクレオチドは、紫外可視分光法(UV/Vis)(ただし、これに限らない)のような方法を用いて定量できる。UV/Visスペクトロメーターの非限定的な例は、NANODROP(登録商標)というスペクトロメーター(ThermoFisher、Waltham,MA)である。そのポリヌクレオチドが、適切なサイズのポリヌクレオチドであることができるか判断するために、またはそのポリヌクレオチドが分解していないことを確かめるために、定量したポリヌクレオチドを分析できる。ポリヌクレオチドの分解は、アガロースゲル電気泳動、強アニオン交換HPLC、弱アニオン交換HPLC、逆相HPLC(RP-HPLC)及び疎水性相互作用HPLC(HIC-HPLC)(ただし、これらに限らない)のようなHPLCベースの精製方法、液体クロマトグラフィー-質量分析(LCMS)、キャピラリー電気泳動(CE)、キャピラリーゲル電気泳動(CGE)、ならびにUPLC(例えばRP-UPLC)(ただし、これらに限らない)のような方法によって確かめることができる。
ii.その他の脂質ナノ粒子成分
本明細書に開示されている脂質ナノ粒子の脂質組成物は、上記の脂質成分に加えて(例えば、イオン化可能なカチオン性脂質、非カチオン性脂質、ステロール及びPEG修飾脂質に加えて)、1つ以上の成分を含むことができる。例えば、その脂質組成物は、1つ以上の透過性増強剤分子、糖鎖、ポリマー、表面改質剤(例えば界面活性剤)またはその他の成分を含むことができる。例えば、透過性増強剤分子は、米国特許出願公開第2005/0222064号によって記載されている分子であることができる。糖鎖としては、単糖(例えばグルコース)、ならびに多糖(例えば、グリコーゲン、その誘導体及びそのアナログ)を挙げることができる。ポリマーは、本明細書に開示されている組成物(例えばLNP組成物)に含めるか、及び/またはポリマーを使用して、その組成物を封入するかもしくは部分的に封入することができる。ポリマーは、生分解性及び/または生体適合性であることができる。ポリマーは、ポリアミン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカルバメート、ポリ尿素、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリアセチレン、ポリエチレン、ポリエチレンイミン、ポリイソシアネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル及びポリアリレートから選択できるが、これらに限らない。
そのLNPは、ホスフェートコンジュゲートをさらに含むことができる。そのホスフェートコンジュゲートは、in vivoでの循環時間を増やしたり、及び/またはナノ粒子の標的送達量を増やしたりできる。ホスフェートコンジュゲートは、例えば、国際公開第2013033438号または米国特許出願公開第20130196948号に記載されている方法によって作製できる。そのLNPは、例えば、米国特許出願公開第20130059360号、同第20130196948号及び同第20130072709号に記載されているようなポリマーコンジュゲート(例えば水溶性コンジュゲート)も含むことができる。その参照文献のそれぞれは、参照により、その全体が本明細書に援用される。
そのLNPは、対象において、ナノ粒子の送達を増強するためのコンジュゲートを含むことができる。さらに、そのコンジュゲートは、対象において、そのナノ粒子が食細胞によって除去されるのを阻害できる。いくつかの実施形態では、そのコンジュゲートは、ヒト膜タンパク質CD47から設計された「自己」ペプチド(例えば、Rodriguez et al,Science 2013 339,971-975(参照により、その全体が本明細書に援用される)によって記載されている「自己」粒子)であることができる。Rodriguezらの文献に示されているように、その自己ペプチドは、マクロファージの媒介による、ナノ粒子の除去を遅らせ、それにより、そのナノ粒子の送達が増強された。
そのLNPは、糖鎖担体を含むことができる。非限定的な例として、糖鎖担体としては、無水物修飾フィトグリコーゲン型物質または無水物修飾グリコーゲン型物質、フィトグリコーゲンオクテニルサクシネート、フィトグリコーゲンβ-デキストリン、無水物修飾フィトグリコーゲンβ-デキストリン(例えば、国際公開第2012109121号(参照により、その全体が本明細書に援用される))を挙げることができるが、これらに限らない。
そのLNPは、その粒子の送達を向上させるために、界面活性剤またはポリマーでコーティングされていることができる。いくつかの実施形態では、そのLNPは、米国特許出願公開第20130183244号(参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているようなPEGコーティング及び/または表面電荷が中性のコーティング(ただし、これらに限らない)のような親水性コーティングでコーティングされていることができる。
米国特許第8,241,670号または国際公開第2013110028号(それぞれ、参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているように、その脂質ナノ粒子が、粘膜関門を透過できるように、そのLNPは、粒子の表面特性を変化させるように操作されていることができる。
粘液を透過するように操作例えばされたLNPは、ポリマー材(例えばポリマーコア)及び/またはポリマー-ビタミンコンジュゲート及び/またはトリブロックコポリマーを含むことができる。そのポリマー材としては、ポリアミン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカルバメート、ポリ尿素、ポリカーボネート、ポリ(スチレン)、ポリイミド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリアセチレン、ポリエチレン、ポリエチレンイミン、ポリイソシアネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル及びポリアリレートを挙げることができるが、これらに限らない。
粘液を透過するように操作されたLNPは、ポリヌクレオチド、アニオン性タンパク質(例えばウシ血清アルブミン)(ただし、これらに限らない)のような表面改質剤、界面活性剤(例えば、例えばジメチルジオクタデシル-アンモニウムブロミドのようなカチオン性界面活性剤)、糖または糖誘導体(例えばシクロデキストリン)、核酸、ポリマー(例えば、ヘパリン、ポリエチレングリコール及びポロキサマー)、粘液溶解剤(例えば、N-アセチルシステイン、マグワート、ブロメライン、パパイン、クレロデンドラム、アセチルシステイン、ブロムヘキシン、カルボシステイン、エプラジノン、メスナ、アンブロキソール、ソブレロール、ドミオドール、レトステイン、ステプロニン、チオプロニン、ゲルゾリン、チモシンβ4、ドルナーゼアルファ、ネルテネキシン、エルドステイン)、ならびにrhDNaseを含む各種DNasesも含むことができる。
いくつかの実施形態では、粘液を透過するLNPは、粘膜透過促進コーティングを含む低張性製剤であることができる。その製剤は、その製剤が送達される上皮に対して低張性であることができる。低張性製剤の非限定的な例は、例えば、国際公開第2013110028号(参照により、その全体が本明細書に援用される)に見ることができる。
1)その他の脂質
a)リン脂質
本明細書に開示されている脂質ナノ粒子の脂質組成物は、リン脂質を1つ以上、例えば、飽和リン脂質もしくは(多価)不飽和リン脂質、またはこれらの組み合わせを1つ以上含むことができる。概ね、リン脂質は、リン脂質部分と、1つ以上の脂肪酸部分を含む。
リン脂質部分は、例えば、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、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジン酸、2-リゾホスファチジルコリン及びスフィンゴミエリンからなる非限定的な群から選択できる。
脂肪酸部分は、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、α-リノレン酸、エルカ酸、フィタン酸、アラキン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ベヘン酸、ドコサペンタエン酸及びドコサヘキサエン酸からなる非限定的な群から選択できる。
特定のリン脂質は、膜への融合を促進できる。例えば、カチオン性リン脂質は、膜(例えば、細胞膜または細胞内膜)の、1つ以上の負に帯電したリン脂質と相互作用できる。リン脂質の膜への融合により、脂質含有組成物(例えばLNP)の、1つ以上のエレメント(例えば治療剤)を膜に通過させることができ、例えば、その1つ以上のエレメントの標的組織への送達が可能になる。
天然種に修飾及び置換(分岐化、酸化、環化及びアルキンを含む)を施したものを含め、非天然のリン脂質種も企図されている。例えば、リン脂質は、1つ以上のアルキン(例えば、1つ以上の二重結合が、三重結合に置き換えられているアルケニル基)で官能化されているか、または1つ以上のアルキンに架橋されていることができる。アルキン基は、適切な反応条件下で、アジドに暴露されると、銅触媒による付加環化を起こすことができる。このような反応は、ナノ粒子組成物の脂質二重層を機能化して、膜透過もしくは細胞認識を促すか、またはナノ粒子組成物を、標的化部分もしくはイメージング部分(例えば色素)のような有用な成分にコンジュゲートするのに有用であることがある。
リン脂質としては、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、ホスファチジルグリセロール及びホスファチジン酸のようなグリセロリン脂質が挙げられるが、これらに限らない。リン脂質としては、スフィンゴミエリンのようなスフィンゴリン脂質も挙げられる。
いくつかの実施形態では、リン脂質は、1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DSPC)、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DOPE)、1,2-ジリノレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DLPC)、1,2-ジミリストイル-sn-グリセロ-ホスホコリン(DMPC)、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DOPC)、l,2-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DPPC)、1,2-ジウンデカノイル-sn-グリセロ-ホスホコリン(DUPC)、1-パルミトイル-2-オレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(POPC)、1,2-ジ-O-オクタデセニル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(18:0ジエーテルPC)、1-オレオイル-2コレステリルヘミサクシノイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(OChemsPC)、1-ヘキサデシル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(C16Lyso PC)、1,2-ジリノレノイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン、1,2-ジアラキドノイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン、1,2-ジドコサヘキサエノイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン、1,2-ジフィタノイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(ME16.0PE)、1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン、1,2-ジリノレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン、1,2-ジリノレノイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン、1,2-ジアラキドノイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン、1,2-ジドコサヘキサエノイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン、1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホ-rac-(1-グリセロール)ナトリウム塩(DOPG)、スフィンゴミエリンまたはこれらの混合物を含む。
ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、DSPCのアナログまたはバリアントである。ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、下記の式(IV)の化合物、
またはその塩であり、式中、
それぞれのRは独立して、任意に置換されたアルキルであるか、任意に、2つのRが、介在する原子と一体となって、任意に置換された単環式カルボシクリルもしくは任意に置換された単環式ヘテロシクリルを形成するか、または任意に、3つのRが、介在する原子と一体となって、任意に置換された二環式カルボシクリルもしくは任意に置換された二環式ヘテロシクリルを形成し、
nは、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10であり、
mは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり、
Aは、
の式の基であり、
の各事例は独立して、結合または任意に置換されたC1-6アルキレンであり、その任意に置換されたC1-6アルキレンのメチレン単位の1つは任意に、O、N(R)、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、OC(O)N(R)、NRC(O)Oまたは-NRC(O)N(R)に置き換えられており、
の各事例は独立して、任意に置換されたC1-30アルキル、任意に置換されたC1-30アルケニルまたは任意に置換されたC1-30アルキニルであり、任意に、Rのメチレン単位の1つ以上は独立して、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、N(R)、O、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、NRC(O)N(R)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、-OC(O)N(R)、NRC(O)O、C(O)S、SC(O)、C(=NR)、C(=NR)N(R)、NRC(=NR)、NRC(=NR)N(R)、C(S)、C(S)N(R)、NRC(S)、NRC(S)N(R)、S(O)、OS(O)、S(O)O、-OS(O)O、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)、N(R)S(O)O、S(O)、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)または-N(R)S(O)Oに置き換えられており、
の各事例は独立して、水素、任意に置換されたアルキルまたは窒素保護基であり、
環Bは、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリールまたは任意に置換されたヘテロアリールであり、
pは、1または2であり、
ただし、その化合物は、下記の式の化合物ではない
(式中、Rの各事例は独立して、非置換のアルキル、非置換のアルケニルまたは非置換のアルキニルである)。
いくつかの実施形態では、そのリン脂質は、PCT/US2018/037922(WO2018232357として公開)に記載されているリン脂質のうちの1つ以上であってよい。
A)リン脂質頭部の修飾
ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、修飾リン脂質頭部(例えば修飾コリン基)を含む。ある特定の実施形態では、修飾頭部を有するリン脂質は、修飾4級アミンを有するDSPCまたはそのアナログである。例えば、式(IV)の実施形態では、Rの少なくとも1つは、メチルではない。ある特定の実施形態では、Rの少なくとも1つは、水素またはメチルではない。ある特定の実施形態では、ある特定の実施形態では、式(IV)の化合物は、下記の式のうちの1つの化合物、
またはその塩であり、式中、
それぞれのtは独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10であり、
それぞれのuは独立して、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10であり、
それぞれのvは独立して、1、2または3である。
ある特定の実施形態では、式(IV)の化合物は、下記の式(IV-a)の化合物、
またはその塩である。
ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、グリセリド部分の代わりに、環状部分を含む。ある特定の実施形態では、本開示において有用なリン脂質は、グリセリド部分の代わりに、環状部分を有するDSPCまたはそのアナログである。ある特定の実施形態では、式(IV)の化合物は、下記の式(IV-b)の化合物、
またはその塩である。
B)リン脂質尾部の修飾
ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、修飾尾部を含む。ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、修飾尾部を有するDSPCまたはそのアナログである。本明細書に記載されているように、「修飾尾部」は、短めまたは長めの脂肪族鎖、分岐が導入された脂肪族鎖、置換基が導入された脂肪族鎖、1つ以上のメチレンが、環状基もしくはヘテロ原子基によって置き換えられている脂肪族鎖、またはこれらのいずれかの組み合わせを有する尾部であってよい。例えば、ある特定の実施形態では、(IV)の化合物は、式(IV-a)の化合物またはその塩であり、式中、Rの事例の少なくとも1つは、Rの各事例は、任意に置換されたC1-30アルキルであり、Rのメチレン単位の1つ以上は独立して、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、N(R)、O、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、NRC(O)N(R)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、OC(O)N(R)、NRC(O)O、C(O)S、SC(O)、C(=NR)、C(=NR)N(R)、NRC(=NR)、NRC(=NR)N(R)、C(S)、C(S)N(R)、NRC(S)、NRC(S)N(R)、S(O)、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、-OS(O)N(R)、N(R)S(O)O、S(O)、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)またはN(R)S(O)Oに置き換えられている。
ある特定の実施形態では、式(IV)の化合物は、下記の式(IV-c)の化合物
またはその塩であり、式中、
それぞれのxは独立して、0~30の整数(両端の数字を含む)であり、
Gの各事例は独立して、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、N(R)、O、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、NRC(O)N(R)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、OC(O)N(R)、NRC(O)O、C(O)S、SC(O)、C(=NR)、C(=NR)N(R)、NRC(=NR)、NRC(=NR)N(R)、C(S)、C(S)N(R)、NRC(S)、NRC(S)N(R)、S(O)、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)、N(R)S(O)O、S(O)、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)またはN(R)S(O)Oからなる群から選択されている。それぞれの可能性は、別個の実施形態を表している。
ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、修飾ホスホコリン部分を含み、その4級アミンをホスホリル基に連結しているアルキル鎖は、エチレンではない(例えば、nは、2ではない)。したがって、ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、式(IV)の化合物であり、式中、nは、1、3、4、5、6、7、8、9または10である。例えば、ある特定の実施形態では、式(IV)の化合物は、下記の式のうちの1つの化合物、
またはその塩である。
b)代替的な脂質
ある特定の実施形態では、本開示において有用であるか、または有用な可能性があるリン脂質は、修飾ホスホコリン部分を含み、その4級アミンをホスホリル基に連結しているアルキル鎖は、エチレンではない(例えば、nは、2ではない)。したがって、ある特定の実施形態では、有用なリン脂質。
ある特定の実施形態では、リン脂質の代わりに、代替的な脂質が用いられている。
ある特定の実施形態では、代替的な脂質は、オレイン酸である。
ある特定の実施形態では、その代替的な脂質は、
のうちの1つである。
c)構造脂質
本明細書に開示されている脂質ナノ粒子の脂質組成物は、構造脂質を1つ以上含むことができる。本明細書で使用する場合、「構造脂質」という用語は、ステロールを指し、ステロール部分を含む脂質も指す。
その脂質ナノ粒子に構造脂質を組み込むことで、その粒子内の他の脂質の凝集を軽減するのを助けることができる。構造脂質は、コレステロール、フェコステロール、シトステロール、エルゴステロール、カンペステロール、スチグマステロール、ブラシカステロール、トマチジン、トマチン、ウルソル酸、α-トコフェロール、ホパノイド、フィトステロール、ステロイド及びこれらの混合物を含む(ただし、これらに限らない)群から選択できる。いくつかの実施形態では、構造脂質は、ステロールである。本明細書で定義されているように、「ステロール」は、ステロイドアルコールからなる、ステロイドのサブグループである。ある特定の実施形態では、構造脂質は、ステロイドである。ある特定の実施形態では、構造脂質は、コレステロールである。ある特定の実施形態では、構造脂質は、コレステロールのアナログである。ある特定の実施形態では、構造脂質は、α-トコフェロールである。
いくつかの実施形態では、構造脂質は、PCT/US2018/037922(WO2018232357として公開)に記載されている構造脂質のうちの1つ以上であってよい。
いくつかの実施形態では、構造脂質は、コレステロールである。いくつかの実施形態では、その脂質組成物中の構造脂質(例えばコレステロール)の量は、約20mol%~約60mol%の範囲である。
d)ポリエチレングリコール(PEG)脂質
本明細書に開示されている脂質ナノ粒子の脂質組成物は、ポリエチレングリコール(PEG)脂質を1つ以上含むことができる。
本明細書で使用する場合、「PEG脂質」という用語は、ポリエチレングリコール(PEG)修飾脂質を指す。PEG脂質の非限定的な例としては、PEG修飾ホスファチジルエタノールアミン及びホスファチジン酸、PEG-セラミドコンジュゲート(例えば、PEG-CerC14またはPEG-CerC20)、PEG修飾ジアルキルアミン、ならびにPEG修飾1,2-ジアシルオキシプロパン-3-アミンが挙げられる。このような脂質は、PEG化脂質ともいう。例えば、PEG脂質は、PEG-c-DOMG、PEG-DMG、PEG-DLPE、PEG-DMPE、PEG-DPPCまたはPEG-DSPEという脂質であることができる。
いくつかの実施形態では、PEG脂質としては、1,2-ジミリストイル-sn-グリセロールメトキシポリエチレングリコール(PEG-DMG)、1,2-ジステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン-N-[アミノ(ポリエチレングリコール)](PEG-DSPE)、PEG-ジステリルグリセロール(PEG-DSG)、PEG-ジパルメトレイル、PEG-ジオレイル、PEG-ジステアリル、PEG-ジアシルグリカミド(PEG-DAG)、PEG-ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(PEG-DPPE)またはPEG-l,2-ジミリスチルオキシプロピル-3-アミン(PEG-c-DMA)が挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、そのPEG脂質は、PEG修飾ホスファチジルエタノールアミン、PEG修飾ホスファチジン酸、PEG修飾セラミド、PEG修飾ジアルキルアミン、PEG修飾ジアシルグリセロール、PEG修飾ジアルキルグリセロール及びこれらの混合物からなる群から選択されている。
いくつかの実施形態では、そのPEG脂質の脂質部分としては、長さが約C14~約C22、好ましくは約C14~約C16である脂質部分が挙げられる。いくつかの実施形態では、PEG部分、例えばmPEG-NHは、サイズが約1000ダルトン、約2000ダルトン、約5000ダルトン、約10,000ダルトン、約15,000ダルトンまたは約20,000ダルトンである。いくつかの実施形態では、そのPEG-脂質は、PEG2k-DMGである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている脂質ナノ粒子は、非拡散性PEGであるPEG脂質を含むことができる。非拡散性PEGの非限定的な例としては、PEG-DSG及びPEG-DSPEが挙げられる。PEG脂質は、米国特許第8158601号及び国際公開第2015/130584A2号(参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているPEG脂質のように、当該技術分野で知られている。
概ね、本明細書に記載されている様々な式の他の脂質成分(例えばPEG脂質)のいくつかは、「Compositions and Methods for Delivery of Therapeutic Agents」という標題の、2016年12月10日に出願された国際出願PCT/US2016/000129号(参照により、その全体が援用される)に記載されているようにして合成してよい。
すなわち、脂質ナノ粒子組成物の脂質成分は、PEG脂質またはPEG修飾脂質のように、ポリエチレングリコールを含む分子を1つ以上含んでよい。このような種は、代わりに、PEG化脂質ということもある。PEG脂質は、ポリエチレングリコールで修飾された脂質である。PEG脂質は、PEG修飾ホスファチジルエタノールアミン、PEG修飾ホスファチジン酸、PEG修飾セラミド、PEG修飾ジアルキルアミン、PEG修飾ジアシルグリセロール、PEG修飾ジアルキルグリセロール及びこれらの混合物を含む非限定的な群から選択してよい。例えば、PEG脂質は、PEG-c-DOMG、PEG-DMG、PEG-DLPE、PEG-DMPE、PEG-DPPCまたはPEG-DSPEという脂質であってよい。
上述のように、いくつかの実施形態では、そのPEG修飾脂質は、PEG DMGの修飾形態である。PEG-DMGは、下記の構造を有する。
いくつかの実施形態では、本開示において有用なPEG脂質は、国際公開第2012099755号(参照により、その全体が本明細書に援用される)に記載されているPEG化脂質であることができる。本明細書に記載されているこれらの例示的なPEG脂質のいずれも、そのPEG鎖上にヒドロキシル基を含むように修飾されていてもよい。ある特定の実施形態では、そのPEG脂質は、PEG-OH脂質である。本明細書に概ね定義されているように、「PEG-OH脂質」(本明細書では、「ヒドロキシ-PEG化脂質」ともいう)は、その脂質上にヒドロキシル(-OH)基を1つ以上有するPEG化脂質である。ある特定の実施形態では、そのPEG-OH脂質は、そのPEG鎖上にヒドロキシル基を1つ以上含む。ある特定の実施形態では、PEG-OH脂質、すなわちヒドロキシ-PEG化脂質は、そのPEG鎖の末端に、-OH基を含む。それぞれの可能性は、別個の実施形態を表している。
ある特定の実施形態では、本開示において有用なPEG脂質は、式(V)の化合物である。本発明で提供するのは、下記の式(V)の化合物、
またはその塩であり、式中、
は、-ORであり、
は、水素、任意に置換されたアルキルまたは酸素保護基であり、
rは、1~100の整数(両端の数字を含む)であり、
は、任意に置換されたC1-10アルキレンであり、その任意に置換されたC1-10アルキレンのメチレンの少なくとも1つは独立して、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、O、N(R)、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、-OC(O)N(R)、NRC(O)OまたはNRC(O)N(R)に置き換えられており、
Dは、クリックケミストリーによって得た部分、または生理的条件下で切断可能な部分であり、
mは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10であり、
Aは、
の式の基であり、
の各事例は独立して、結合または任意に置換されたC1-6アルキレンであり、その任意に置換されたC1-6アルキレンのメチレン単位の1つは任意に、O、N(R)、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、OC(O)N(R)、NRC(O)Oまたは-NRC(O)N(R)に置き換えられており、
の各事例は独立して、任意に置換されたC1-30アルキル、任意に置換されたC1-30アルケニルまたは任意に置換されたC1-30アルキニルであり、任意に、Rのメチレン単位の1つ以上は独立して、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、N(R)、O、S、C(O)、C(O)N(R)、NRC(O)、NRC(O)N(R)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、-OC(O)N(R)、NRC(O)O、C(O)S、SC(O)、C(=NR)、C(=NR)N(R)、NRC(=NR)、-NRC(=NR)N(R)、C(S)、C(S)N(R)、NRC(S)、NRC(S)N(R)、S(O)、OS(O)、S(O)O、-OS(O)O、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)、N(R)S(O)O、S(O)、N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)または-N(R)S(O)Oに置き換えられており、
の各事例は独立して、水素、任意に置換されたアルキルまたは窒素保護基であり、
環Bは、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリールまたは任意に置換されたヘテロアリールであり、
pは、1または2である。
ある特定の実施形態では、式(V)の化合物は、PEG-OH脂質である(すなわち、Rは、-ORであり、Rは、水素である)。ある特定の実施形態では、式(V)の化合物は、下記の式(V-OH)の化合物、
またはその塩である。
ある特定の実施形態では、本開示において有用なPEG脂質は、PEG化脂肪酸である。ある特定の実施形態では、本開示において有用なPEG脂質は、式(VI)の化合物である。本発明で提供するのは、下記の式(VI)の化合物、
またはその塩であり、式中、
は、-ORであり、
は、水素、任意に置換されたアルキルまたは酸素保護基であり、
rは、1~100の整数(両端の数字を含む)であり、
は、任意に置換されたC10-40アルキル、任意に置換されたC10-40アルケニルまたは任意に置換されたC10-40アルキニルであり、任意に、Rのメチレン基の1つ以上は、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、N(R)、O、S、C(O)、C(O)N(R)、-NRC(O)、NRC(O)N(R)、C(O)O、OC(O)、OC(O)O、OC(O)N(R)、NRC(O)O、C(O)S、-SC(O)、C(=NR)、C(=NR)N(R)、NRC(=NR)、NRC(=NR)N(R)、C(S)、C(S)N(R)、-NRC(S)、NRC(S)N(R)、S(O)、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、OS(O)、S(O)O、OS(O)O、-N(R)S(O)、S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)、N(R)S(O)O、S(O)、N(R)S(O)、-S(O)N(R)、N(R)S(O)N(R)、OS(O)N(R)またはN(R)S(O)Oに置き換えられており、
の各事例は独立して、水素、任意に置換されたアルキルまたは窒素保護基である。
ある特定の実施形態では、式(VI)の化合物は、下記の式(VI-OH)の化合物、
またはその塩である。いくつかの実施形態では、rは、45である。
さらに別の実施形態では、式(VI)の化合物は、
またはその塩である。
いくつかの実施形態では、式(VI)の化合物は、
である。
いくつかの態様では、本明細書に開示されている医薬組成物の脂質組成物は、PEG脂質を含まない。
いくつかの実施形態では、PEG脂質は、PCT/US2018/037922(WO2018232357として公開)に記載されているPEG脂質のうちの1つ以上であってよい。
いくつかの実施形態では、PEG脂質は、PEG修飾ホスファチジルエタノールアミン、PEG修飾ホスファチジン酸、PEG修飾セラミド、PEG修飾ジアルキルアミン、PEG修飾ジアシルグリセロール、PEG修飾ジアルキルグリセロール及び/またはこれらの混合物を含む。いくつかの実施形態では、そのPEG修飾脂質は、PEG-DMG、PEG-c-DOMG(PEG-DOMGともいう)、PEG-DSG及び/またはPEG-DPGである。
いくつかの実施形態では、LNPは、式I、IIまたはIIIのうちのいずれかのイオン化可能なカチオン性脂質、DSPCを含むリン脂質、構造脂質、及びPEG-DMGを含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、式I、IIまたはIIIのうちのいずれかのイオン化可能なカチオン性脂質、DSPCを含むリン脂質、構造脂質、及び式VIを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、式I、IIまたはIIIのうちのいずれかのイオン化可能なカチオン性脂質、式IVを有する化合物を含むリン脂質、構造脂質、及び式Vを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、式I、IIまたはIIIのうちのいずれかのイオン化可能なカチオン性脂質、式IVを有する化合物を含むリン脂質、構造脂質、及び式VIを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、式I、IIまたはIIIのうちのいずれかのイオン化可能なカチオン性脂質、式IVを有するリン脂質、構造脂質、及び式VまたはVIを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、
のイオン化可能なカチオン性脂質、及び式VIを含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、
のイオン化可能なカチオン性脂質、及びオレイン酸を含む代替的な脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、
のイオン化可能なカチオン性脂質、オレイン酸を含む代替的な脂質、コレステロールを含む構造脂質、及び式VIを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、
のイオン化可能なカチオン性脂質、DOPEを含むリン脂質、コレステロールを含む構造脂質、及び式VIを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、
のイオン化可能なカチオン性脂質、DOPEを含むリン脂質、コレステロールを含む構造脂質、及び式VIIを有する化合物を含むPEG脂質を含む。
いくつかの実施形態では、LNPは、N:P比が約2:1~約30:1である。
いくつかの実施形態では、LNPは、N:P比が約6:1である。
いくつかの実施形態では、LNPは、N:P比が約3:1である。
いくつかの実施形態では、LNPは、そのイオン化可能なカチオン性脂質成分とRNAとの比率(wt/wt)が、約10:1~約100:1である。
いくつかの実施形態では、LNPは、イオン化可能なカチオン性脂質成分とRNAとの比率(wt/wt)が、約20:1である。
いくつかの実施形態では、LNPは、イオン化可能なカチオン性脂質成分とRNAとの比率(wt/wt)が、約10:1である。本開示は、平均直径が約50nm~約150nmである。
いくつかの実施形態では、LNPは、平均直径が約70nm~約120nmである。
2.医薬組成物
そのLNP組成物は、医薬組成物として調合してもよい。医薬組成物は、追加の活性物質、例えば、治療上及び/または予防上活性な物質を1つ以上、任意に含むことができる。医薬組成物は、無菌及び/またはパイロジェンフリーであることができる。医薬剤の調合及び/または製造時の一般的考慮事項は、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy 21st ed.,Lippincott Williams & Wilkins,2005(参照により、その全体が本明細書に援用される)に見ることができる。いくつかの実施形態では、組成物は、ヒト、ヒトの患者または対象に投与する。「活性成分」という語句は概ね、本明細書に記載されているようにして送達するポリヌクレオチドを指す。
本明細書に記載されている製剤及び医薬組成物は、薬理学の分野において知られているかまたは今後開発されるいずれかの方法によって、本明細書に示されている本開示及びガイダンスに基づいて調製できる。概ね、このような調製方法は、活性成分と、賦形剤及び/または1つ以上の他の補助成分を合わせる工程と、その後、必要な場合及び/または望ましい場合には、その生成物を分割し、成形し、及び/または所望の1回用量単位もしくは複数回用量単位に包装する工程を含む。
本開示による医薬組成物は、バルクで、1回単位用量として、及び/または複数の1回単位用量として、調製、包装及び/または販売できる。本明細書で使用する場合、「単位用量」とは、活性成分を所定量含む医薬組成物の個別的な量を指す。活性成分の量は、対象に投与することになる活性成分の用量、及び/または例えば、このような用量の2分の1もしくは3分の1など、その用量を利便的な形で分割した量と概ね等しい。
本開示による医薬組成物中の活性成分、薬学的に許容される賦形剤及び/またはいずれかの追加の成分の相対量は、治療を受ける対象の個性、体格及び/または状態に応じて、さらには、その組成物を投与する経路に応じて変動し得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている組成物及び製剤は、LNPを少なくとも1つ含むことができる。非限定的な例として、その組成物は、LNPを1個、2個、3個、4個または5個含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている組成物は、LNPを2種類以上含むことができる。この関連では、それぞれのLNPは、同じ脂質成分もしくは異なる脂質成分、及び/または同じポリヌクレオチドカーゴもしくは異なるポリヌクレオチドカーゴを含んでよい。
本発明で提供する医薬組成物及び製剤の説明は原則として、ヒトへの投与に適する医薬組成物及び製剤に対するものであるが、そのような組成物は概ね、いずれかの他の動物、例えば非ヒト動物、例えば非ヒト哺乳動物への投与に適することを当業者は理解するであろう。
本開示は、本明細書に記載されているLNPを含む組成物、医薬組成物及び医薬製剤を提供する。本明細書に記載されているLNPは、(1)安定性を高めるために、(2)細胞へのトランスフェクションを増大させるために、(3)(例えば、ポリヌクレオチドのデポー製剤からの)徐放もしくは遅延放出を可能にするために、(4)生体内分布を変更するために(例えば、LNPを所定の種類の組織もしくは細胞に導くために)、(5)in vivoで、コードされるタンパク質の翻訳を増大させるために、及び/または(6)in vivoで、コードされるタンパク質の放出プロファイルを変更するために、1つ以上の賦形剤を用いて調合できる。
薬学的に許容される賦形剤としては、本明細書で使用する場合、望ましい特定の剤形に適するようなあらゆる溶媒、分散媒もしくはその他の液体ビヒクル、分散補助剤、懸濁補助剤、希釈剤、顆粒化剤及び/または分散剤、表面活性剤、等張化剤、増粘剤もしくは乳化剤、保存剤、結合剤、滑沢剤もしくは油、着色剤、甘味剤もしくは香味剤、安定剤、抗酸化剤、抗微生物剤もしくは抗真菌剤、浸透圧調節剤、pH調整剤、緩衝液、キレート剤、凍結保護剤、及び/または増量剤が挙げられるが、これらに限らない。医薬組成物を調合するための様々な賦形剤、及びその組成物を調製する技法は、当該技術分野で知られている(Remington:The Science and Practice of Pharmacy,21st Edition,A.R.Gennaro(Lippincott,Williams & Wilkins,Baltimore,MD,2006(参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい)。
例示的な希釈剤としては、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸ナトリウム、ラクトース、スクロース、セルロース、微結晶性セルロース、カオリン、マンニトール、ソルビトールなど及び/またはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的な顆粒化剤及び/または分散剤としては、デンプン、アルファ化デンプンもしくは微結晶性デンプン、アルギン酸、グアーガム、寒天、ポリ(ビニルピロリドン)(ポビドン)、架橋ポリ(ビニルピロリドン)(クロスポビドン)、セルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、架橋ナトリウムカルボキシメチルセルロース(クロスカルメロース)、ケイ酸アルミニウムマグネシウム(VEEGUM(登録商標))、ラウリル硫酸ナトリウムなど及び/またはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的な表面活性剤及び/または乳化剤としては、天然の乳化剤(例えば、アカシア、寒天、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、トラガカント、紅藻類抽出物、コレステロール、キサンタン、ペクチン、ゼラチン、卵黄、カゼイン、羊毛脂、コレステロール、ワックス及びレシチン)、ソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート[TWEEN(登録商標)80]、ソルビタンモノパルミテート[SPAN(登録商標)40]、グリセルモノオレエート、ポリオキシエチレンエステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル(例えば、CREMOPHOR(登録商標))、ポリオキシエチレンエーテル(例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル[BRIJ(登録商標)30])、PLUORINC(登録商標)F68、POLOXAMER(登録商標)188など及び/またはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的な結合剤としては、デンプン、ゼラチン、糖(例えば、スクロース、グルコース、デキストロース、デキストリン、糖蜜、ラクトース、ラクチトール、マンニトール)、アミノ酸(例えばグリシン)、天然及び合成のガム(例えば、アカシア、アルギン酸ナトリウム)、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的な抗酸化剤としては、αトコフェロール、アスコルビン酸、パルミチン酸アスコルビル、ベンジルアルコール、ブチル化ヒドロキシアニソール、m-クレゾール、メチオニン、ブチル化ヒドロキシトルエン、モノチオグリセロール、メタ重亜硫酸ナトリウムもしくはメタ重亜硫酸カリウム、プロピオン酸、没食子酸プロピル、アスコルビン酸ナトリウムなど、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的なキレート化剤としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、クエン酸一水和物、エデト酸二ナトリウム、フマル酸、リンゴ酸、リン酸、エデト酸ナトリウム、酒石酸、エデト酸三ナトリウムなど、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的な抗微生物剤または抗真菌剤としては、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、メチルパラベン、エチルパラベン、プロピルパラベン、ブチルパラベン、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、安息香酸カリウムもしくは安息香酸ナトリウム、ソルビン酸カリウムもしくはソルビン酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、ソルビン酸など、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
例示的な保存剤としては、ビタミンA、ビタミンC、ビタミンE、βカロチン、クエン酸、アスコルビン酸、ブチル化ヒドロキシアニソール、エチレンジアミン、ラウリル硫酸ナトリウム(SLS)、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム(SLES)など、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチド溶液のpHは、安定性を高めるために、pH5~pH8に維持する。pHを制御するための例示的な緩衝液としては、リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、ヒスチジン(もしくはヒスチジン-HCl)、リンゴ酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなど、及び/またはこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限らない。
例示的な滑沢剤としては、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸、シリカ、タルク、麦芽、硬化植物油、ポリエチレングリコール、安息香酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムまたはラウリル硫酸マグネシウムなど、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
本明細書に記載されている組成物または医薬組成物は、凍結中に、本明細書に記載されているポリヌクレオチドを安定化するために、凍結保護剤を含むことができる。例示的な凍結保護剤としては、マンニトール、スクロース、トレハロース、ラクトース、グリセロール、デキストロースなど、及びこれらを組み合わせたものが挙げられるが、これらに限らない。
本明細書に記載されている医薬組成物は、「薬学的に洗練された」ケーキをもたらすために、凍結乾燥ポリヌクレオチド製剤中に、増量剤を含むことができ、増量剤は、その凍結乾燥ポリヌクレオチドを、長期間(例えば36カ月)の保存中に安定化する。例示的な増量剤としては、スクロース、トレハロース、マンニトール、グリシン、ラクトース、ラフィノース及びこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限らない。
3.投与形態
上記の組成物は、治療上有効な転帰をもたらすいずれかの経路によって投与できる。これらの経路としては、経口経路、経肺経路、直腸経路、非経口経路、経皮経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、吸入経路、口腔内経路、舌下経路、胸膜内経路、髄腔内経路、鼻腔内経路などが挙げられるが、これらに限らない。投与経路の例としては、非経口投与、例えば、静脈内投与、皮内投与、皮下投与、経口(例えば吸入)投与、経皮(局所)投与及び経粘膜投与が挙げられる。いくつかの実施形態では、組成物は、血液脳関門、血管バリアまたはその他の上皮バリアを通過させる方法で投与できる。いくつかの実施形態では、投与経路に合わせた製剤は、不活性成分を少なくとも1つ含むことができる。
その組成物は、本明細書に記載されている方法を用いて調合できる。その組成物は、修飾されていることもできるし、及び/または修飾されていないこともできるポリヌクレオチドを含むことができる。その組成物は、細胞透過剤、薬学的に許容される担体、送達剤、生体内分解性または生体適合性のポリマー、溶媒及び徐放性送達デポー(ただし、これらに限らない)をさらに含むことができる。その組成物は、当該技術分野で知られているとともに、本明細書に記載されている投与経路を用いて、細胞に送達できる。
非経口投与用の医薬組成物は、不活性成分を少なくとも1つ含むことができる。使用する不活性成分のいずれかは、米国食品医薬品局(FDA)から認可されていることもできるし、そのいずれも、認可されていないこともできる。非経口投与用の医薬組成物で用いる不活性成分の非網羅的なリストには、塩酸、マンニトール、窒素、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれる。
既知の技術に従って、適切な分散剤、湿潤剤及び/または懸濁化剤を用いて、注射用調製物、例えば、滅菌注射用水性懸濁剤または滅菌注射用油脂性懸濁剤を調合できる。滅菌注射用調製物は、例えば1,3-ブタンジオール中の溶液として、無毒性の非経口的に許容可能な希釈剤及び/または溶媒中の滅菌用注射用液剤、滅菌用注射用懸濁剤及び/または滅菌用注射用エマルジョンであることができる。許容されるビヒクル及び溶媒のうち、使用できるのは、水、リンゲル液、U.S.P.及び等張塩化ナトリウム溶液である。従来、溶媒または懸濁媒体として、滅菌固定油を使用する。この目的においては、合成モノグリセリドまたはジグリセリドを含むいずれかの刺激の少ない固定油を使用できる。注射剤の調製の際には、オレイン酸のような脂肪酸を使用できる。その滅菌製剤は、局所麻酔剤、保存剤及び緩衝液のようなアジュバントも含むことができる。
注射用製剤は、例えば、細菌保持フィルターでろ過することによって、及び/または使用前に、滅菌水もしくはその他の滅菌注射剤用媒体に溶解もしくは分散できる滅菌固体組成物の形態の滅菌剤を組み込むことによって滅菌できる。
注射用製剤は、組織、器官及び/または対象の領域に直接注射するためのものであることができる。非限定的な例として、組織、器官及び/または対象に、虚血領域への心筋内注射によって、製剤を直接注射できる。(例えば、Zangi et al.Nature Biotechnology 2013(参照により、その全体が本明細書に援用される)を参照されたい)。
4.方法及び付加体が低減された組成物
提供するのは、付加体が低減されたLNP組成物、及びそのような組成物を調製する方法でもある。本明細書に開示されている脂質ナノ粒子組成物を調製する方法は有益にも、例えば、分解したイオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとの反応を阻止または低減することによって、脂質ナノ粒子組成物に存在する不純物である付加体の量を最小限にする。
理論に拘束されるものではないが、分解経路により、mRNAの効力が喪失し得ると考えられる。例えば、アルデヒド、ケトン、無水物、ジエンまたはこれらのいずれかの組み合わせのような求電子性不純物が、例えば、不純物である付加体の形成を介して、mRNAを分解させることがある。すなわち、いくつかの実施形態は、原材料のレベル、製剤プロセス及び最終的な薬品をモニタリング及び制御して、上記のような付加体の形成を阻止または低減するとともに、LNPに配合した核酸生成物の品質及び効力を確保することを含む。上に開示したように、いくつかの実施形態では、本明細書に記載されているようなLNP組成物は、N-オキシド化合物、脂質アルデヒド化合物、ハロゲン化アルキル化合物、無水物化合物、ケトン化合物及び共役ジエン化合物の1つ以上もしくはすべてを少量含むか、または上で論じたように、そのような化合物の1つ以上もしくはすべてを含まないかもしくは実質的に含まない。
いくつかの実施形態では、そのプロセスは、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドを合わせる前に、(a)イオン化可能な脂質を捕捉剤の存在下で生成すること、(b)イオン化可能な脂質を還元的処理剤の存在下で生成すること、(c)イオン化可能な脂質を還元剤で処理すること、(d)イオン化可能な脂質をキレート剤で処理すること、(e)ポリヌクレオチドを還元剤で処理すること、及び(f)ポリヌクレオチドをキレート剤で処理することという工程の1つ以上を行うことを含む。いくつかの実施形態は、続いて、そのイオン化可能な脂質をそのポリヌクレオチドと合わせることを含む。イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドを合わせる前に行う工程は、上記工程のいずれか1つまたは上記工程のいずれかの組み合わせを含むことができ、例えば、その組み合わせは、上記工程の2つ、3つ、4つまたは5つを含むことができる。
これに加えて、またはこの代わりに、いくつかの実施形態は、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む脂質ナノ粒子組成物を調製するプロセスであって、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドを合わせて、脂質ナノ粒子組成物をもたらしてから、その組成物を処理して、付加体の形成を低減することを含むプロセスを含む。いくつかの実施形態では、その処理は、(a)その組成物を還元剤で処理すること、(b)その組成物をキレート剤で処理すること、(c)その組成物のpHを調整すること、(d)その組成物の温度を調整すること、及び(e)その組成物中の緩衝液を調整することの1つ以上を含む。その処理は、上記工程のいずれか1つまたは上記工程のいずれか1つの組み合わせを含むことができ、例えば、その組み合わせは、上記工程の2つ、3つ、4つまたは5つを含むことができる。
いくつかの実施形態は、ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子組成物を調製するプロセスであって、その組成物が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、コントロール組成物と比べて少ない量で含み、そのプロセスが、そのイオン化可能な脂質を含む第1の調製物と、そのポリヌクレオチドを含む第2の調製物を合わせることを含み、その調製物の一方または両方が、還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせで処理されており、そのコントロール組成物では、その第1の調製物も第2の調製物も、還元剤またはキレート剤で処理されていないプロセスを提供する。
下記の実施例に例示されているように、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体は、ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む組成物の試料に対して、逆相イオン対HPLC(RP IP HPLC)を行うとともに、任意に、そのポリヌクレオチドの特徴である主ピークと、その付加体の特徴である遅く溶出されるピークを検出することによって検出できる。
a.脂質の還元的処理
いくつかの実施形態は、不純物(例えば求電子性不純物)をイオン化可能な脂質から除去することを含む。いくつかの実施形態では、求電子性不純物は、イオン化可能な脂質から、LNP形成の前に、例えば、イオン化可能な脂質の生成中に除去する。例示的な求電子性不純物としては、アルデヒド、ケトン、無水物、ジエン、ハロゲン化物またはこれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。
いくつかの実施形態は、イオン化可能な脂質、またはその中間体もしくは前駆体(例えば、脂質形成中の中間体もしくは前駆体)を捕捉剤及び/または還元的処理剤に、例えば、脂質形成中に暴露して、求電子性不純物を除去することを含む。
その捕捉剤は、例えば、試料中のアルデヒド、ケトン、無水物、ジエンまたはこれらのいずれかの組み合わせと反応することによって、試料中の求電子性不純物の量を低下させるいずれかの作用剤であることができる。例示的な捕捉剤としては、アミノオキシ化合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、その捕捉剤は、(O-(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジル)ヒドロキシルアミン塩酸塩)(PFBHA)、メトキシアミン(例えばメトキシアミン塩酸塩)、ベンジルオキシアミン(例えばベンジルオキシアミン塩酸塩)、エトキシアミン(例えばエトキシアミン塩酸塩)、4-[2-(アミノオキシ)エチル]モルホリン二塩酸塩、ブトキシアミン(例えばtert-ブトキシアミン塩酸塩)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリエチルアミン(TEA)、ピペリジン4-カルボキシレート(BPPC)及びこれらの組み合わせから選択する。
いくつかの実施形態は、イオン化可能な脂質溶液、またはその中間体もしくは前駆体(例えば、脂質形成中の中間体もしくは前駆体)を還元的処理剤と接触させることを含む。いくつかの実施形態では、その還元的処理剤は、水素化ホウ素ナトリウム、ビス(ピナコラト)ジボロン、水素化ホウ素リチウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、ポリマー担持ホウ化水素、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム及びこれらの組み合わせから選択したホウ素化合物のようなホウ素化合物を含む。いくつかの実施形態では、その還元的処理剤は、Si-DPP(Silicycle製の、シリカ上に固定化したジフェニルホスフィン(製品名SiliaBond Diphenylphosphine))、Ag-チオール(Pierce製の、アガロース上に固定化したチオール(製品名Reduce-Imm Immobilized Reductant Column))、Si-システイン(Silicycle製の、シリカ上に固定化したシステイン(製品名SiliaMetS Cysteine))、Si-チオール(Silicycle製の、シリカ上に固定化したチオール(製品名SiliaMetS Thiol)、メタ重亜硫酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、TCEP、チオ硫酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、N-アセチルシステイン、グルタチオン、DTT、シスタミン、DTE、DDT、ホモシステイン、リポ酸またはこれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態は、脂質、またはその中間体もしくは前駆体を(i)1つ以上のアミノオキシ化合物、及び(ii)1つ以上のホウ素化合物の両方で(例えば、同時にまたは逐次)処理することを含む。いくつかの実施形態は、脂質、またはその中間体もしくは前駆体を(i)1つ以上のアミノオキシ化合物、ならびに(ii)1つ以上のDMAP、DABCO、BPPC及びTEAの化合物の両方で(例えば、同時にまたは逐次)処理することを含む。
いくつかの実施形態では、その還元的処理剤は、アセトニトリル、プロピオニトリル、水、酢酸、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、シクロペンチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフランまたはこれらの組み合わせのような極性の溶媒中にあってよい。
いくつかの実施形態では、還元的処理は、その調製物中の遷移金属の量を約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満まで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満まで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmまで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmまで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、それぞれのイオン化可能な脂質は、酸化し得る3級アミノ基を少なくとも1つ含む。例示的な遷移金属としては、Pd、Cu、Fe、Ni、Pb及びMnが挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質溶液は、(例えば、LC-UVによって測定した場合に、)アルデヒドを5mol%未満で含む(アルデヒドを4mol%未満、3mol%未満、2mol%未満、1mol%未満、0.75mol%未満、0.5mol%未満、0.7mol%未満、0.6mol%未満、0.5mol%未満、0.4mol%未満、0.3mol%未満、0.2mol%未満、0.1mol%未満、0.05mol%未満、0.04mol%未満、0.03mol未満、0.02mol%未満、0.01mol未満または0.005mol%未満で含むなど)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、アルデヒドを実質的に含まない(例えば、検出限界未満である)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、アルデヒドを約500ppm以下で含む(アルデヒドを約400ppm以下、約300ppm以下、約200ppm以下、約150ppm以下、約100ppm以下、約75ppm以下、約50ppm以下、約25ppm以下または約10ppm以下で含むなど)。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質溶液は、(例えば、LC-UVによって測定した場合に、)ケトンを5mol%未満で含む(ケトンを4mol%未満、3mol%未満、2mol%未満、1mol%未満、0.75mol%未満、0.5mol%未満、0.7mol%未満、0.6mol%未満、0.5mol%未満、0.4mol%未満、0.3mol%未満、0.2mol%未満、0.1mol%未満、0.05mol%未満、0.04mol%未満、0.03mol%未満、0.02mol%未満、0.01mol%または0.005mol%未満で含むなど)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、ケトンを実質的に含まない(例えば、検出限界未満である)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、ケトンを約500ppm以下で含む(ケトンを約400ppm以下、約300ppm以下、約200ppm以下、約150ppm以下、約100ppm以下、約75ppm以下、約50ppm以下、約25ppm以下または約10ppm以下で含むなど)。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質溶液は、(例えば、LC-UVによって測定した場合に、)無水物を5mol%未満で含む(無水物を4mol%未満、3mol%未満、2mol%未満、1mol%未満、0.75mol%未満、0.5mol%未満、0.7mol%未満、0.6mol%未満、0.5mol%未満、0.4mol%未満、0.3mol%未満、0.2mol%未満、0.1mol%未満、0.05mol%未満、0.04mol%未満、0.03mol%未満、0.02mol%未満、0.01mol%または0.005mol%未満で含むなど)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、無水物を実質的に含まない(例えば、検出限界未満である)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、無水物を約500ppm以下で含む(無水物を約400ppm以下、約300ppm以下、約200ppm以下、約150ppm以下、約100ppm以下、約75ppm以下、約50ppm以下、約25ppm以下または約10ppm以下で含むなど)。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質溶液は、(例えば、LC-UVによって測定した場合に、)ジエンを5mol%未満で含む(ジエンを4mol%未満、3mol%未満、2mol%未満、1mol%未満、0.75mol%未満、0.5mol%未満、0.7mol%未満、0.6mol%未満、0.5mol%未満、0.4mol%未満、0.3mol%未満、0.2mol%未満、0.1mol%未満、0.05mol%未満、0.04mol%未満、0.03mol%未満、0.02mol%未満、0.01mol%または0.005mol%未満で含むなど)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、ジエンを実質的に含まない(例えば、検出限界未満である)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、ジエンを約500ppm以下で含む(ジエンを約400ppm以下、約300ppm以下、約200ppm以下、約150ppm以下、約100ppm以下、約75ppm以下、約50ppm以下、約25ppm以下または約10ppm以下で含むなど)。
いくつかの実施形態では、イオン化可能な脂質溶液は、(例えば、LC-UVによって測定した場合に、)ハロゲン化アルキルを5mol%未満で含む(ハロゲン化アルキルを4mol%未満、3mol%未満、2mol%未満、1mol%未満、0.75mol%未満、0.5mol%未満、0.7mol%未満、0.6mol%未満、0.5mol%未満、0.4mol%未満、0.3mol%未満、0.2mol%未満、0.1mol%未満、0.05mol%未満、0.04mol%未満、0.03mol%未満、0.02mol%未満、0.01mol%または0.005mol%未満で含むなど)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、ハロゲン化アルキルを実質的に含まない(例えば、検出限界未満である)。いくつかの実施形態では、そのイオン化可能な脂質溶液は、ハロゲン化アルキルを約500ppm以下で含む(ハロゲン化アルキルを約400ppm以下、約300ppm以下、約200ppm以下、約150ppm以下、約100ppm以下、約75ppm以下、約50ppm以下、約25ppm以下または約10ppm以下で含むなど)。いくつかの実施形態では、そのハロゲン化アルキル化合物は、ヨウ化アルキル化合物及び臭化アルキル化合物から選択した1つ以上を含む。
いくつかの実施形態では、脂質溶液は、少なくとも0.005mol%の捕捉剤及び/または還元的処理剤(0.01mol%、0.05mol%、0.1mol%、0.15mol%、0.2mol%、0.3mol%、0.5mol%、0.75mol%、1mol%、1.25mol%、1.3mol%、1.5mol%、1.75mol%、2mol%、2.5mol%、3mol%、3.5mol%、3.9mol%、4mol%、4.5mol%または5mol%以上の捕捉剤及び/または還元的処理剤など)で処理する。2つ以上の捕捉剤及び/または還元的処理剤を使用する実施形態では、上記のような量を独立して、それぞれの捕捉剤及び/または還元的処理剤に適用することもできるし、あるいは、上記のような量は、使用する捕捉剤及び/または還元剤の総量を表すことができる。
いくつかの実施形態では、その脂質溶液は、還元的処理剤に、1つ以上の求電子性物質を除去させるのに有効な期間(5分以上の期間など、例えば、10分、15分、20分、30分、60分、90分、120分、240分、480分、960分、1,020分、1,080分、1,140分、1,200分、1,260分、1,320分、1,400分、1,440分、2,000分、2,500分、3,000分以上など)にわたって暴露する。
いくつかの実施形態は、捕捉剤及び/または還元的処理剤を脂質溶液から、例えばクロマトグラフィー(湿式クロマトグラフィー、例えば順相シリカゲルクロマトグラフィーなど)によって除去することを含む。いくつかの実施形態では、実質的にすべての還元的処理剤を脂質溶液から除去する。いくつかの実施形態では、その脂質溶液は、還元的処理剤を微量含む。いくつかの実施形態では、その脂質溶液は、還元的処理剤(例えばホウ素)を1ppm以上含む(還元的処理剤を2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppmまたは10ppm含むなど)。
いくつかの実施形態は、還元的処理プロセス中に形成された不純物(例えば、エチルエステル不純物)を除去することを含む。すなわち、いくつかの実施形態では、その脂質溶液及びまたは脂質ナノ粒子は、還元的処理プロセス中に形成されたエチルエステル不純物を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、その脂質溶液または脂質ナノ粒子組成物は、還元的処理プロセス中に形成されたエチルエステル不純物を5%以下(4%、3%、2%または1%以下など)で含む。
例示的な実施形態では、イオン化可能な脂質化合物IIIは、還元的処理プロセスとともに生成する。例えば、いくつかの実施形態は、化合物IIIを作製する方法であって、化合物10D及び10G(実施例10を参照されたい)をアルキル化反応で反応させて、粗化合物IIIを生成すること、その粗化合物IIIを、アルコール中で、第1の還元的処理剤で処理するとともに、化合物IIIを炭化水素溶媒中で単離すること、炭化水素溶媒中の単離化合物IIIを第2の還元的処理剤で処理すること、ヘプタン中の化合物IIIを重炭酸塩溶液で洗浄すること、ならびに化合物IIIをクロマトグラフィーで精製することを含む方法を含む。いくつかの実施形態では、その第1の還元的処理剤は、NaBH、LiAlHまたはDIBAHであり、そのアルコールは、エタノールである。いくつかの実施形態では、その炭化水素溶媒は、n-ペンタン、n-ヘキサンまたはn-ヘプタンである。いくつかの実施形態では、その第2の還元的処理剤は、ビス(ピナコラト)ジボランである。
b.ナノ粒子の形成/付加体の抑制
提供するのは、脂質ナノ粒子の組成物中で、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体が形成されるのを抑制する方法でもあり、前記組成物は、イオン化可能な脂質及びポリヌクレオチドを含む。
いくつかの実施形態は、第1の調製物と第2の調製物を合わせて、脂質ナノ粒子組成物を形成することを含み、その第1の調製物は、イオン化可能な脂質を含み、第2の調製物は、ポリヌクレオチドを含み、そのイオン化可能な脂質調製物及びポリヌクレオチド調製物の一方または両方は、合わせる工程の前に、還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせで処理されている。すなわち、いくつかの実施形態は、イオン化可能な脂質(任意に、ポリヌクレオチドは存在しない)と、還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせとを含む調製物を含む。いくつかの実施形態は、ポリヌクレオチド(任意に、イオン化可能な脂質は存在しない)と、還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせとを含む調製物を含む。いくつかの実施形態は、イオン化可能な脂質と、ポリヌクレオチドと、還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせとを含む組成物を含む。
いくつかの実施形態は、脂質ナノ粒子組成物を還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせで処理することを含む。
いくつかの実施形態は、(i)脂質ナノ粒子の形成前に、脂質調製物及びポリヌクレオチド組成物の一方または両方を還元剤、キレート剤またはこれらの組み合わせで処理すること、続いて、(ii)その脂質ナノ粒子組成物を還元剤、キレート剤及びこれらの組み合わせで処理することの両方を含む。
例示的なキレート剤としては、固定化イミノ二酢酸が挙げられるが、これらに限らない。
還元剤は、固定化した還元剤であることもできるし、または遊離還元剤であることもできる。固定化した例示的な還元剤としては、Si-DPP(Silicycle製の、シリカ上に固定化したジフェニルホスフィン(製品名SiliaBond Diphenylphosphine))、Ag-チオール(Pierce製の、アガロース上に固定化したチオール(製品名Reduce-Reduce-Imm Immobilized Reductant Column))、Si-システイン(Silicycle製の、シリカ上に固定化したシステイン(製品名SiliaMetS Cysteine))及びSi-チオール(Silicycle製の、シリカ上に固定化したチオール(製品名SiliaMetS Thiol)が挙げられるが、これらに限らない。
例示的な遊離還元剤(遊離抗酸化剤を含む)としては、メタ重亜硫酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、TCEP、チオ硫酸ナトリウム、N-アセチルシステイン、グルタチオン、DTT、シスタミン、DTE、DDT、ホモシステイン及びリポ酸が挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態は、ポリヌクレオチド、脂質及び/または脂質ナノ粒子が酸性環境(例えばpH7以下(pH6以下、5以下または4以下など))に暴される時間の量を制限することを含む。いくつかの実施形態では、そのポリヌクレオチド、脂質及び/または脂質ナノ粒子は酸性環境に曝されるは、5分以下(4分以下、3分以下、2分以下、1分以下、45秒以下、30秒以下、25秒以下、20秒以下、15秒以下、10秒以下または5秒以下など)の期間である。
いくつかの実施形態では、mRNAは、例えばWO/2020/160397(参照により、その全体が本明細書に援用される)に開示されているような事後封入プロセスを用いて、脂質ナノ粒子に封入する。いくつかの実施形態では、mRNAが、中和前に酸性環境(例えば、pHが、イオン化可能な脂質のpKa未満である環境)に曝されるのは、約5分以下(4分以下、3分以下、2分以下、1分以下、45秒以下、30秒以下、25秒以下、20秒以下、15秒以下、10秒以下または5秒以下)である。10秒が最小値である。いくつかの実施形態では、mRNAが酸性環境に曝されるのは、少なくとも10秒(10秒~5分、10秒~2分、10秒~1分または10秒~30秒など)である。
いくつかの実施形態は、脂質ナノ粒子組成物のpHを約7.0~約9.0(約7.4または7.5など)に調整することを含む。いくつかの実施形態は、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとの混合物を、pH約7.0~9.0または約7.4もしくは約7.5のTRIS(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)緩衝液で処理することを含む。すなわち、いくつかの実施形態は、pH約7.0~約9.0のLNP組成物を、例えばpH7.4または7.5のTRIS緩衝液中に含む。
いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を約500ppm未満、約250ppm未満、約100ppm未満または約50ppm未満まで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を500ppm未満、250ppm未満、100ppm未満または50ppm未満まで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を5ppm~500ppm、25ppm~250ppmまたは50~100ppmまで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その調製物中の遷移金属の量を0ppm~50ppm、50ppm~100ppm、100ppm~200ppm、200ppm~300ppm、300ppm~400ppmまたは400ppm~500ppmまで低下させることを伴う。いくつかの実施形態では、それぞれのイオン化可能な脂質は、酸化できる遊離3級アミノ基を少なくとも1つ含む。例示的な遷移金属としては、Pd、Cu、Fe、Ni、Pb及びMnが挙げられるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態では、その方法はさらに、その脂質ナノ粒子組成物を約25℃以下、約5℃以下または約-20℃以下の温度で保存することを伴う。いくつかの実施形態では、その脂質ナノ粒子組成物は、約25℃以下、約5℃以下または約-20℃以下の温度で保存する。いくつかの実施形態では、その組成物は、少なくとも1日、2日、3日、4日、5日、6日、1週間、2週間、3週間、1カ月、2カ月、3カ月または無期限に保存する。
いくつかの実施形態は、1カ月以上(例えば、2カ月以上、3カ月以上、4カ月以上、5カ月以上、6カ月以上、9カ月以上または12カ月以上)の期間の保存時に、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の増加が5%以下(例えば、4%以下、3%以下、2%以下、1%以下または0.5%以下)である組成物を含む。いくつかの実施形態では、その保存は、約0℃以上(2℃、5℃、8℃、10℃、15℃、20℃または25℃など)の温度での保存である(例えば、図20(安定性を示す実験結果を示している)を参照されたい)。いくつかの実施形態では、その組成物は、3カ月以上、5℃で保存した後、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の増加が1%以下である。
イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む脂質ナノ粒子組成物に関して、上記考察を行った範囲では、開示されている方法は、リポソーム組成物及びリポプレックス組成物を含め、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む他の組成物に関するものでもあること、ならびに、本開示は、ポリヌクレオチドを含むリポソーム組成物、及びポリヌクレオチドを含むリポプレックス組成物であって、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の量が低減された組成物と、そのような組成物を作製する方法を含むことが分かるであろう。
いくつかの実施形態では、その方法及び/または組成物は、イオン化可能な脂質及び/または脂質ナノ粒子の調製物において、N-オキシドの形成を抑制するのに有用である。いくつかの実施形態では、そのN-オキシドは、イオン化可能な脂質のN-オキシドである。
いくつかの実施形態では、その方法及び/または組成物は、イオン化可能な脂質及び/または脂質ナノ粒子の調製物において、脂質アルデヒドの形成を抑制するのに有用である。いくつかの実施形態では、その脂質アルデヒドは、アルデヒド基と、任意に1つ以上のエステル基-C(O)O-によって分断された直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のC6-30炭素鎖とを有する化合物を1つ以上含む。
いくつかの実施形態では、その方法及び/または組成物は、イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとの混合物において、脂質アルデヒドとポリヌクレオチドとの反応を抑制するのに有用である。いくつかの実施形態では、その方法及び/または組成物は、コントロール組成物と比べて、不純物である付加体を抑制したり、または不純物である付加体の量を低減したりするのに有用である(例えば、そのコントロール組成物では、第1の調製物も第2の調製物も、還元剤またはキレート剤で処理されていない)。
4.使用方法
本明細書に記載されているポリヌクレオチド、医薬組成物及び製剤は、疾患または状態を治療及び/または予防するために、調製、製造及び治療的用途で使用する。すなわち、いくつかの実施形態は、疾患または状態を治療及び/または予防する方法であって、治療及び/または予防が必要な対象に、本発明で開示するLNP組成物を投与することを含む方法を含む。
そのLNP組成物は特に、疾患または状態がmRNA変異体または異常発現したmRNAと関連する対象において、その疾患または状態を治療するのにかなり適している。この関連では、治療方法または予防方法で使用するLNP組成物は、機能的な型のmRNAを含み、そのLNP組成物を対象に投与することで、そのmRNAを細胞内に送達可能になり、その後、標的細胞内で、そのmRNAによってコードされる機能的なポリペプチドがde novo合成される。すなわち、本発明で提供するのは、疾患または状態を治療及び/または予防する方法であって、治療及び/または予防が必要な対象に、本明細書に記載されているLNP組成物を治療上有効な量で投与することを含む方法であり、その疾患または状態は、mRNA変異体または異常発現したmRNAと関連し、そのLNP組成物は、機能的な型のmRNAを含む。「機能的なmRNA」は、細胞内で発現して、翻訳されて、機能的なポリペプチドを産生させるmRNAであることを当業者は理解するであろう。
5.定義
本開示をさらに容易に理解できるように、特定の用語を定義する。本願で使用する場合、本明細書に明示的に別段の定めがある場合を除き、下記の各用語は、以下に示す意味を有するものとする。本願の全体を通じて、追加の定義が示されている。
本開示には、所定の生成物またはプロセスに、その群の構成要素のうちのきっかり1つが存在するか、用いられているか、または別途関連している実施形態が含まれる。本開示には、所定の生成物またはプロセスに、その群の構成要素の2個以上またはすべてが存在するか、用いられているか、または別途関連している実施形態が含まれる。
本明細書及び添付の請求項では、文脈上明らかに別段に示されている場合を除き、「a」、「an」及び「the」の付された単数形には、複数形の言及物が含まれる。「a」(または「an」)の付された用語、ならびに「1つ以上」及び「少なくとも1つ」の付された用語は、本明細書では、同義的に使用できる。特定の態様では、「a」または「an」という用語は、「1つ」を意味する。別の態様では、「a」または「an」という用語には、「2つ以上」または「複数」が含まれる。
さらに、「及び/または」は、本明細書で使用する場合、2つの所定の特色または成分のそれぞれが、他方とともに、または他方の非存在下で、具体的に開示されているものとして解釈するものとする。すなわち、「及び/または」という用語は、本明細書では、「A及び/またはB」のような言い回しで使用する場合、「A及びB」、「AまたはB」、「A」(単独)、ならびに「B」(単独)を含むように意図されている。同様に、「及び/または」という用語は、「A、B及び/またはC」のような言い回しで使用する場合、A、B及びC、A、BまたはC、AまたはC、AまたはB、BまたはC、A及びC、A及びB、B及びC、A(単独)、B(単独)、ならびにC(単独)という態様をそれぞれ含むように意図されている。
別段に定義されている場合を除き、本明細書で使用するすべての技術用語及び科学用語は、本開示が関係する当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。例えば、Concise Dictionary of Biomedicine and Molecular Biology,Juo,Pei-Show,2nd ed.,2002,CRC Press、The Dictionary of Cell and Molecular Biology,3rd ed.,1999,Academic Press及びthe Oxford Dictionary Of Biochemistry And Molecular Biology,Revised,2000,Oxford University Pressによって、当業者は、本開示で用いられている多くの用語の一般的な用語説明を得られる。
本明細書で、「含む」という語を用いて、態様が説明されている場合には必ず、「~からなる」及び/または「~から本質的になる」という用語で説明される別段の類似の態様も提供する。
単位、接頭辞及び符号は、国際単位系(SI)で認められた形態で示されている。数値範囲には、その範囲を定義している数も含まれる。値の範囲が開示されている場合、その範囲の、開示されている上限値と開示されている下限値の間の各整数値、及びその各端数が、そのような値の間の小範囲とともに、具体的に開示されていると理解されたい。いずれの範囲の上限及び下限も、独立して、その範囲に含めることができるし、またはその範囲から除外することができ、一方の限度値が含まれるか、限度値の両方とも含まれないか、または限度値の両方とも含まれる範囲もそれぞれ、本開示の範囲内に含まれる。値が明示的に開示されている場合には、開示されている値とほぼ同じ量(quantity)または量(amount)である値も、本開示の範囲内であると理解されたい。組み合わせが開示されている場合には、その組み合わせの要素の各サブコンビネーションも、具体的に開示されているとともに、本開示の範囲内である。逆に、異なる要素または要素群が個々に開示されている場合には、これらの組み合わせも開示されている。いずれかの要素に、複数の代替物があると開示されている場合には、各代替物が、1つ除外されているか、他の代替物といずれかに組み合わさって除外されている開示物の例も、本発明によって開示されており、開示物の要素の2個以上において、このような除外が該当することができ、このような除外が該当する要素を組み合わせたものはすべて、本発明によって開示されている。
ヌクレオチドは、一般的に認められている1文字略号によって表されている。別段に示されていない限り、核酸は、左から右に、5’から3’の方向で書かれている。核酸塩基は、本明細書では、一般的に知られている1文字表記であって、IUPAC-IUB生化学命名法委員会推奨の表記によって表されている。すなわち、Aはアデニンを表し、Cはシトシンを表し、Gはグアニンを表し、Tはチミンを表し、Uはウラシルを表す。
約:「約」という用語は、本明細書及び請求項の全体にわたって、数値との関連で使用する場合、厳密値と誤差があることを指し、その誤差は、当業者にはよく知られているとともに、当業者から認められる誤差である。当該技術分野において別段に理解される場合を除き、厳密値とのこのような誤差は、±10%である。
本明細書で使用する場合、「アルキル」、「アルキル基」または「アルキレン」という用語は、1つ以上の炭素原子(例えば、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個または20個以上の炭素原子)を含む直鎖または分岐鎖の飽和炭化水素であって、任意に置換されている炭化水素を意味する。「C1-14アルキル」という表記は、炭素原子を1~14個含む、任意に置換された直鎖または分岐鎖の飽和炭化水素を意味する。別段の定めのない限り、本明細書に記載されているアルキル基は、非置換のアルキル基及び置換アルキル基の両方を指す。
本明細書で使用する場合、「アルケニル」、「アルケニル基」または「アルケニレン」という用語は、2つ以上の炭素原子(例えば、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個または20個以上の炭素原子)及び少なくとも1つの二重結合を含む直鎖または分岐鎖の炭化水素であって、任意に置換されている炭化水素を意味する。「C2-14アルケニル」という表記は、2~14個の炭素原子及び少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含む、任意に置換された直鎖または分岐鎖の炭化水素を意味する。アルケニル基は、炭素-炭素二重結合を1個、2個、3個または4個以上含んでよい。例えば、C18アルケニルは、二重結合を1つ以上含んでよい。二重結合を2個含むC18アルケニル基は、リノレイル基であってよい。別段の定めのない限り、本明細書に記載されているアルケニル基は、非置換アルケニル基及び置換アルケニル基の両方を指す。
本明細書で使用する場合、「アルキニル」、「アルキニル基」または「アルキニレン」という用語は、2つ以上の炭素原子(例えば、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個または20個以上の炭素原子)及び少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を含む直鎖または分岐鎖の炭化水素であって、任意に置換されている炭化水素を意味する。「C2-14アルキニル」という表記は、2~14個の炭素原子及び少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を含む、任意に置換された直鎖または分岐鎖の炭化水素を意味する。アルキニル基は、炭素-炭素三重結合を1個、2個、3個または4個以上含んでよい。例えば、C18アルキニルは、炭素-炭素三重結合を1つ以上含んでよい。別段の定めのない限り、本明細書に記載されているアルキニル基は、非置換アルキニル基及び置換アルキニル基の両方を指す。
本明細書で使用する場合、「炭素環」または「炭素環式基」という用語は、炭素原子からなる環を1つ以上含む任意に置換された単環系または多環系を意味する。環は、3員、4員、5員、6員、7員、8員、9員、10員、11員、12員、13員、14員、15員、16員、17員、18員、19員または20員の環であってよい。「C3-6炭素環」という表記は、炭素原子を3~6個有する単環を含む炭素環を意味する。炭素環は、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を1つ以上含んでよく、非芳香族または芳香族(例えば、シクロアルキル基またはアリール基)であってよい。炭素環の例としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基及び1,2ジヒドロナフチル基が挙げられる。「シクロアルキル」という用語は、本明細書で使用する場合、非芳香族炭素環を意味し、二重結合または三重結合のいずれも含んでも含まなくてもよい。別段の定めのない限り、本明細書に記載されている炭素環は、非置換の炭素環基及び置換された炭素環基の両方、すなわち、任意に置換された炭素環を指す。
本明細書で使用する場合、「複素環」または「複素環式基」という用語は、任意に置換された単環系または環を1つ以上含む多環系であって、その少なくとも1つの環が、ヘテロ原子を少なくとも1つ含む環系を意味する。ヘテロ原子は例えば、窒素原子、酸素原子または硫黄原子であってよい。環は、3員、4員、5員、6員、7員、8員、9員、10員、11員、12員、13員または14員の環であってよい。複素環は、二重結合または三重結合を1つ以上含んでよく、非芳香族または芳香族(例えば、ヘテロシクロアルキル基またはヘテロアリール基)であってよい。複素環の例としては、イミダゾリル基、イミダゾリジニル基、オキサゾリル基、オキサゾリジニル基、チアゾリル基、チアゾリジニル基、ピラゾリジニル基、ピラゾリル基、イソオキサゾリジニル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリジニル基、イソチアゾリル基、モルホリニル基、ピロリル基、ピロリジニル基、フリル基、テトラヒドロフリル基、チオフェニル基、ピリジニル基、ピペリジニル基、キノリル基及びイソキノリル基が挙げられる。本明細書で使用する場合、「ヘテロシクロアルキル」という用語は、非芳香族複素環を意味し、二重結合または三重結合のいずれも含んでも含まなくてもよい。別段の定めのない限り、本明細書に記載されている複素環は、非置換の複素環基及び置換された複素環基の両方、すなわち、任意に置換された複素環を指す。
本明細書で使用する場合、「ヘテロアルキル」、「ヘテロアルケニル」または「ヘテロアルキニル」という用語はそれぞれ、本明細書で定義されているようなアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基のうち、ヘテロ原子(例えば、酸素、硫黄、窒素、ホウ素、ケイ素、リン)を1つ以上(例えば、1個、2個、3個または4個)さらに含む基を指し、その1つ以上のヘテロ原子は、親炭素鎖内の隣接炭素原子間に挿入されており、及び/またはその1つ以上のヘテロ原子は、炭素原子及び親分子の間、すなわち結合点の間に挿入されている。別段の定めのない限り、本明細書に記載されているヘテロアルキル、ヘテロアルケニルまたはヘテロアルキニルは、非置換のヘテロアルキル、ヘテロアルケニルまたはヘテロアルキニル及び置換されたヘテロアルキル、ヘテロアルケニルまたはヘテロアルキニルの両方、すなわち、任意に置換されたヘテロアルキル、ヘテロアルケニルまたはヘテロアルキニルを指す。
本明細書で使用する場合、「生分解性基」は、哺乳動物個体において、脂質代謝の加速を促進し得る基である。生分解性基は、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)N(R’)-、-N(R’)C(O)-、-C(O)-、-C(S)-、-C(S)S-、-SC(S)-、-CH(OH)-、-P(O)(OR’)O-、-S(O)-、アリール基及びヘテロアリール基からなる群から選択してよいが、これらに限らない。
本明細書で使用する場合、「アリール基」は、1つ以上の芳香族環を含む任意に置換された炭素環式基である。アリール基の例としては、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。本明細書で使用する場合、「ヘテロアリール基」は、1つ以上の芳香族環を含む任意に置換された複素環式基である。ヘテロアリール基の例としては、ピロリル、フリル、チオフェニル、イミダゾリル、オキサゾリル及びチアゾリルが挙げられる。アリール基及びヘテロアリール基の両方とも、任意に置換されていてよい。例えば、M及びM’は、任意に置換されたフェニル、オキサゾール及びチアゾールからなる非限定的な群から選択できる。本発明の式では、M及びM’は独立して、上記の生分解性基のリストから選択できる。別段の定めのない限り、本明細書に記載されているアリール基またはヘテロアリール基は、非置換の基及び置換された基の両方、すなわち、任意に置換されたアリール基またはヘテロアリール基を指す。
アルキル基、アルケニル基、ならびにシクリル基(例えば、カルボシクリル基及びヘテロシクリル基)は、別段の定めのない限り、任意に置換されていてよい。任意の置換基は、ハロゲン原子(例えば、塩化物基、臭化物基、フッ化物基またはヨウ化物基)、カルボン酸(例えばC(O)OH)、アルコール(例えば、ヒドロキシル、OH)、エステル(例えばC(O)OR、OC(O)R)、アルデヒド(例えばC(O)H)、カルボニル(例えば、C(O)R、あるいはC=Oによって表される)、ハロゲン化アシル(例えば、C(O)X(そのXは、臭化物、フッ化物、塩化物及びヨウ化物から選択したからハロゲン化物である))、炭酸塩(例えばOC(O)OR)、アルコキシ(例えばOR)、アセタール(例えば、C(OR)R”(その各ORは、同じであることも、または異なることもできるアルコキシ基であり、R”は、アルキル基またはアルケニル基である))、リン酸塩(例えばP(O) 3-)、チオール(例えばSH)、スルホキシド(例えばS(O)R)、スルフィン酸(例えばS(O)OH)、スルホン酸(例えばS(O)OH)、チアール(例えばC(S)H)、硫酸塩(例えばS(O) 2-)、スルホニル(例えばS(O))、アミド(例えば、C(O)NRまたはN(R)C(O)R)、アジド(例えばN)、ニトロ(例えばNO)、シアノ(例えばCN)、イソシアノ(例えばNC)、アシルオキシ(例えばOC(O)R)、アミノ(例えば、NR、NRHまたはNH)、カルバモイル(例えば、OC(O)NR、OC(O)NRHまたはOC(O)NH)、スルホンアミド(例えば、S(O)NR、S(O)NRH、S(O)NH、N(R)S(O)R、N(H)S(O)R、N(R)S(O)HまたはN(H)S(O)H)、アルキル基、アルケニル基、ならびにシクリル基(例えば、カルボシクリル基またはヘテロシクリル基)からなる群から選択してよいが、これらに限らない。上記のいずれにおいても、Rは、本明細書で定義されているようなアルキル基またはアルケニル基である。いくつかの実施形態では、置換基自体が、例えば、本明細書で定義されているような1個、2個、3個、4個、5個または6個の置換基でさらに置換されていてもよい。例えば、C1-6アルキル基は、本明細書で定義されているような1個、2個、3個、4個、5個または6個の置換基でさらに置換されていてもよい。
動物:本明細書で使用する場合、「動物」という用語は、動物界のいずれかの一員を指す。いくつかの実施形態では、「動物」とは、いずれかの発達段階のヒトを指す。いくつかの実施形態では、「動物」とは、いずれかの発達段階の非ヒト動物を指す。ある特定の実施形態では、非ヒト動物は、哺乳動物(例えば、齧歯類動物、マウス、ラット、ウサギ、サル、イヌ、ネコ、ヒツジ、ウシ、霊長類動物またはブタ)である。いくつかの実施形態では、動物としては、哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、魚類及び蠕虫類が挙げられるが、これらに限らない。いくつかの実施形態では、動物は、トランスジェニック動物、遺伝子操作動物またはクローンである。
およそ:本明細書で使用する場合、「およそ」という用語は、目的の値の1つ以上に適用する場合、示されている参照値と同程度である値を指す。ある特定の実施形態では、「およそ」という用語は、別段の記載のない限り、または文脈から明らかにそうでない場合を除き、いずれかの方向(プラス方向またはマイナス方向)において、示されている参照値から25%以内、20%以内、19%以内、18%以内、17%以内、16%以内、15%以内、14%以内、13%以内、12%以内、11%以内、10%以内、9%以内、8%以内、7%以内、6%以内、5%以内、4%以内、3%以内、2%以内、1%以内または1%を下回る割合以内である値の範囲を指す(ただし、その値が、考え得る値から100%を超える場合を除く)。
2つ以上の部分に関して使用するときには、「連結された」及び「結合された」という用語は、2つ以上の部分に関して使用するときには、それらの部分が、直接、または連結剤としての役割を果たす1つ以上の追加の部分を介して、もう一方と物理的に会合または連結して、十分に安定した構造を形成して、その構造を使用するときの条件下、例えば生理的条件下で、それらの部分が物理的に会合したままとなるようになっていることを意味する。「会合」は厳密には、直接、共有結合によって化学的に結合している必要はない。「会合」体が物理的に会合したままとなるほど十分に安定しているイオン結合、水素結合またはハイブリダイゼーションベースの連結性も示唆できる。
生体適合性:本明細書で使用する場合、「生体適合性」という用語は、損傷、毒性、または免疫システムによる拒絶のリスクがほとんどないかまたは全くない形で、生きている細胞、組織、器官またはシステムと適合することを意味する。
生分解性:本明細書で使用する場合、「生分解性」という用語は、生物の作用によって、無害な生成物に分解できることを意味する。
生物活性がある:本明細書で使用する場合、「生物活性がある」という語句は、生体システム及び/または生物において活性を持ついずれかの物質の特徴を指す。例えば、生物に投与したときに、その生物に対して生体作用を持つ物質は、生物活性があるとみなす。特定の実施形態では、ポリヌクレオチドは、そのポリヌクレオチドの一部分に生物活性があったり、または生物学的に関連するとみなされる活性を模倣したりする場合でも、生物活性があるとみなすことができる。
配列最適化:「配列最適化」という用語は、参照核酸配列内の核酸塩基を代替的な核酸塩基に置き換えることで、特性が改善された核酸配列、例えば、タンパク質の発現が改善されたか、または免疫原性が低下した核酸配列をもたらすプロセスまたは一連のプロセスを指す。
概ね、配列最適化の目標は、参照ヌクレオチド配列によってコードされるのと同じポリペプチド配列をコードする同義のヌクレオチド配列をもたらすことである。すなわち、(コドン最適化を行っても)、コドン最適化ヌクレオチド配列によってコードされるポリペプチドには、参照ヌクレオチド配列によってコードされるポリペプチドに対するアミノ酸置換は存在しない。
コドン置換:「コドン置換」または「コドンの置き換え」という用語は、配列最適化との関連においては、参照核酸配列に存在するコドンを別のコドンに置き換えることを指す。コドンは、参照核酸配列において、例えば、ペプチドの化学合成または当該技術分野で知られている組み換え方法を通じて置換できる。したがって、核酸配列(例えばmRNA)、または核酸配列(例えばmRNA)の特定の領域もしくはサブ配列内の特定の位置における「置換」または「置き換え」に言及する場合には、そのような位置または領域のコドンを代替的なコドンに置換することを指す。
本明細書で使用する場合、「コード領域」及び「コードする領域」という用語、ならびにこれらの文法的変形表現は、発現すると、ポリペプチドまたはタンパク質をもたらす、ポリヌクレオチド内のオープンリーディングフレーム(ORF)を指す。
化合物:本明細書で使用する場合、「化合物」という用語は、示されている構造の立体異性体及び同位体のすべてを含むように意図されている。本明細書で使用する場合、「立体異性体」という用語は、化合物の幾何異性体のいずれか(例えば、シス異性体及びトランス異性体)、エナンチオマーまたはジアステレオマーを意味する。本開示には、立体異性体的に純粋な形態(例えば、幾何的に純粋な形態、エナンチオマー的に純粋な形態またはジアステレオマー的に純粋な形態)、エナンチオマー混合物及び立体異性体混合物、例えばラセミ体を含め、本明細書に記載されている化合物のあらゆる立体異性体が含まれる。化合物のエナンチオマー混合物及び立体異性体混合物、ならびにそれらを構成要素のエナンチオマーまたは立体異性体に分割する手段は、周知である。「同位体」は、同じ原子数であるが、核内の中性子数が異なることにより、質量数が異なる原子を指す。例えば、水素の同位体としては、三重水素及び重水素が挙げられる。さらに、化合物、塩または複合体は、常法によって、溶媒または水分子と組み合わせて調製して、溶媒和物及び水和物を形成できる。
接触させる:本明細書で使用する場合、「接触させる」という用語は、2つ以上の物体の間に物理的な連結を確立することを意味する。例えば、哺乳動物細胞をナノ粒子組成物と接触させることは、哺乳動物細胞とナノ粒子で、物理的連結を生じさせることを意味する。in vivo及びex vivoの両方で、細胞を外部の物質と接触させる方法は、生物学の分野において周知である。例えば、ナノ粒子組成物と、哺乳動物内にある哺乳動物細胞との接触は、様々な投与経路(例えば、静脈内経路、筋肉内経路、皮内経路及び皮下経路)によって行うことができ、様々な量のナノ粒子組成物を含むことができる。さらに、2個以上の哺乳動物細胞をナノ粒子組成物に接触させることができる。
環状または環化:本明細書で使用する場合、「環状」という用語は、途切れのないループが存在することを指す。環状分子は、円状である必要はなく、結合して、サブユニットからなる切れ目のない鎖が形成されていればよい。操作済みのRNAまたはmRNAのような環状分子は、単一の単位もしくは多量体であることもできるし、または複合体もしくは高次構造の成分を1つ以上含むこともできる。
送達:本明細書で使用する場合、「送達」という用語は、物体を目的の場所に供給することを意味する。例えば、対象へのポリヌクレオチドの送達は、そのポリヌクレオチドを含むナノ粒子組成物を対象に、(例えば、静脈内経路、筋肉内経路、皮内経路または皮下経路によって)投与することを伴うことができる。哺乳動物または哺乳動物細胞へのナノ粒子組成物の投与は、1つ以上の細胞をそのナノ粒子組成物と接触させることを伴うことができる。
送達剤:本明細書で使用する場合、「送達剤」とは、標的細胞へのポリヌクレオチドのin vivo送達、in vitro送達またはex vivo送達を少なくとも部分的に促進するいずれかの物質を指す。
ジアステレオマー:本明細書で使用する場合、「ジアステレオマー」という用語は、互いの鏡像ではなく、互いに重ね合わせることができない立体異性体を意味する。
消化:本明細書で使用する場合、「消化」という用語は、さらに小さい断片または成分に分解することを意味する。ポリペプチドまたはタンパク質に関するときには、消化により、ペプチドまたはポリペプチド断片が生成される。
ドメイン:本明細書で使用する場合、ポリペプチドに関するときには、「ドメイン」という用語は、ポリペプチドのモチーフのうち、特定可能である構造的または機能的な特徴または特性(例えば、結合能力、タンパク質間相互作用の部位として機能するなど)を1つ以上有するモチーフを指す。
エナンチオマー:本明細書で使用する場合、「エナンチオマー」という用語は、化合物の個々の各光学活性体であって、(当該技術分野における標準的な方法によって求めた場合に)光学純度またはエナンチオマー過剰率が、少なくとも80%(すなわち、一方のエナンチオマーが少なくとも90%であり、もう一方のエナンチオマーが最大でも10%である)、少なくとも90%または少なくとも98%である各光学活性体を意味する。
封入する:本明細書で使用する場合、「封入する」という用語は、取り囲むか、囲うかまたは包み込むことを意味する。
操作済み:本明細書で使用する場合、実施形態は、構造的かまたは化学的かにかかわらず、開始時点の分子、野生型分子または天然型分子から変更された特色または特性を有するように設計されているときには、「操作済み」である。
発現:本明細書で使用する場合、核酸配列の「発現」は、(1)DNA配列から(例えば転写によって)mRNA鋳型が産生されるイベント、(2)(例えば、スプライシング、編集、5’キャップ形成及び/または3’末端プロセッシングによって)mRNA転写産物がプロセッシングされるイベント、(3)mRNAがポリペプチドまたはタンパク質に翻訳されるイベント、及び(4)ポリペプチドまたはタンパク質が翻訳後修飾されるイベントのうちの1つ以上を指す。
ex vivo:本明細書で使用する場合、「ex vivo」という用語は、生物(例えば、動物、植物もしくは微生物、またはそれらの細胞もしくは組織)の外で行うイベントを指す。ex vivoでのイベントは、天然(例えばin vivo)環境からの変更が最小限の環境で行うことができる。
特色:本明細書で使用する場合、「特色」とは、特徴、特性、または特有の要素を指す。ポリペプチドに言及するときには、「特色」は、分子の別個のアミノ酸配列ベース成分として定義される。ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドの特色としては、表面兆候、局部的なコンホメーション形状、フォールド、ループ、ハーフループ、ドメイン、ハーフドメイン、部位、末端またはこれらをいずれかの組み合わせが挙げられる。
製剤:本明細書で使用する場合、「製剤」は、少なくともポリヌクレオチドと、担体、賦形剤及び送達剤の1つ以上とを含む。
断片:「断片」とは、本明細書で使用する場合、一部分を指す。例えば、タンパク質の断片は、培養細胞から単離した完全長タンパク質を消化することによって得られるポリペプチドを含むことができる。いくつかの実施形態では、断片は、完全長タンパク質の部分配列であって、N末端及び/またはC末端及び/または内部の部分配列が欠失された部分配列である。いくつかの好ましい態様では、タンパク質の断片は、機能的断片である。
機能的:本明細書で使用する場合、「機能的な」生体分子は、その分子の特徴である特性及び/または活性を示す形態の生体分子である。すなわち、ポリヌクレオチドの機能的断片は、機能的なタンパク質断片を発現できるポリヌクレオチドである。
免疫応答:「免疫応答」という用語は、例えば、リンパ球、抗原提示細胞、食細胞、顆粒球、ならびに上記細胞または肝臓によって産生される可溶性巨大分子(抗体、サイトカイン及び補体を含む)の作用であって、侵入している病原体、病原体に感染した細胞もしくは組織、がん性細胞、または自己免疫性炎症もしくは病的な炎症の場合には、正常なヒト細胞もしくはヒト組織を選択的に損傷させるか、破壊するかまたはヒトの身体から排除する作用を指す。場合によっては、脂質成分と、封入治療剤とを含むナノ粒子の投与により、免疫応答が誘発されることがあり、その免疫応答は、(i)その封入治療剤(例えばmRNA)、(ii)その封入治療剤の発現産物(例えば、そのmRNAによってコードされたポリペプチド)、(iii)そのナノ粒子の脂質成分、または(iv)これらの組み合わせを原因とし得る。
in vitro:本明細書で使用する場合、「in vitro」という用語は、生物(例えば、動物、植物または微生物)においてではなく、人工環境、例えば、試験管もしくは反応槽、細胞培養液、ペトリ皿などにおいて行うイベントを指す。
in vivo:本明細書で使用する場合、「in vivo」という用語は、生物(例えば、動物、植物もしくは微生物、またはそれらの細胞もしくは組織)において行うイベントを指す。
イオン化可能なアミノ脂質:「イオン化可能なアミノ脂質」という用語には、1個、2個または3個以上の脂肪酸鎖または脂肪酸アルキル鎖と、pH滴定可能なアミノ頭部基(例えば、アルキルアミノ頭部基またはジアルキルアミノ頭部基)を有する脂質が含まれる。イオン化可能なアミノ脂質は典型的には、そのアミノ頭部基のpKa未満のpHでは、プロトン化され(すなわち、正に帯電する)、そのpKaを上回るpHでは、実質的に帯電しない。このようなイオン化可能なアミノ脂質としては、DLin-MC3-DMA(MC3)及び(13Z,165Z)-N,N-ジメチル-3-ノニドコサ-13-16-ジエン-1-アミン(L608)が挙げられるが、これらに限らない。
単離:本明細書で使用する場合、「単離」という用語は、(天然においてか、実験設定においてかにかかわらず)その物質または物体が会合していた成分の少なくとも一部から分離した物質または物体を指す。単離物質(例えば、単離ポリヌクレオチドまたは単離ポリペプチド)は、単離する前の物質に対する純度のレベルが様々であることができる。単離物質及び/または単離物体は、その物質または物体が当初会合していた他の成分の少なくとも約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%または約90%以上から分離していることができる。いくつかの実施形態では、単離物質は、純度が約80%、約85%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%または約99%超である。本明細書で使用する場合、物質は、他の成分を実質的に含まない場合、「純粋」である。
本明細書に開示されているポリヌクレオチド、ベクター、ポリペプチド、細胞またはいずれかの組成物であって、「単離された」ものは、天然では見られない形態であるポリヌクレオチド、ベクター、ポリペプチド、細胞または組成物である。単離ポリヌクレオチド、単離ベクター、単離ポリペプチドまたは単離組成物には、天然で見られる形態ではなくなる程度まで精製したものが含まれる。いくつかの態様では、単離されているポリヌクレオチド、ベクター、ポリペプチドまたは組成物は、実質的に純粋である。
異性体:本明細書で使用する場合、「異性体」という用語は、本開示のいずれかの化合物の互変異性体、立体異性体、エナンチオマーまたはジアステレオマーのいずれも意味する。化合物は、キラル中心及び/または二重結合を1つ以上有することができるので、二重結合の異性体(すなわち、E/Z型の幾何異性体)またはジアステレオマー(例えば、エナンチオマー(すなわち、(+)もしくは(-))またはシス/トランス型異性体)のような立体異性体として存在できると認識される。本開示によれば、本明細書に示されている化学構造、すなわち本開示の化合物には、対応する立体異性体のすべて、すなわち、立体異性体的に純粋な形態(例えば、幾何学的に純粋な形態、エナンチオマー的に純粋な形態またはジアステレオマー的に純粋な形態)、ならびにエナンチオマー混合物及び立体異性体混合物、例えばラセミ体の両方が含まれる。本開示の化合物のエナンチオマー混合物及び立体異性体混合物は典型的には、キラル相ガスクロマトグラフィー、キラル相高速液体クロマトグラフィー、化合物をキラル塩複合体として結晶化する方法、または化合物をキラル溶媒中で結晶化する方法のような周知の方法によって、それらの成分であるエナンチオマーまたは立体異性体に分割できる。エナンチオマー及び立体異性体は、立体異性体的またはエナンチオマー的に純粋な中間体、試薬及び触媒から、周知の不斉合成法によって得ることもできる。
リンカー:本明細書で使用する場合、「リンカー」とは、原子の群、例えば、10~1,000個の原子の群を指し、炭素、アミノ、アルキルアミノ、酸素、硫黄、スルホキシド、スルホニル、カルボニル及びイミン(ただし、これらに限らない)のような原子または基で構成されていることができる。リンカーは、第1の末端の核酸塩基部分または糖部分上の修飾ヌクレオシドまたは修飾ヌクレオチドと、第2の末端のペイロード、例えば、検出可能な物質または治療剤に結合できる。リンカーは、核酸配列への導入の妨げとならないような十分な長さであることができる。リンカーは、(例えば、2つ以上のキメラポリヌクレオチド分子もしくはIVTポリヌクレオチドの結合を通じて)ポリヌクレオチド多量体、またはポリヌクレオチドコンジュゲートを形成するため、及び本明細書に記載されているようなペイロードを投与するためなど、いずれかの有用な目的で使用できる。リンカーに組み込むことができる化学基の例としては、アルキル、アルケニル、アルキニル、アミド、アミノ、エーテル、チオエーテル、エステル、アルキレン、ヘテロアルキレン、アリールまたはヘテロシクリル(それぞれ、本明細書に記載されているように、任意に置換されていることができる)が挙げられるが、これらに限らない。リンカーの例としては、不飽和アルカン、ポリエチレングリコール(例えば、エチレングリコールモノマー単位またはプロピレングリコールモノマー単位、例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコールもしくはテトラエチレングリコール)及びデキストランポリマー、ならびにこれらの誘導体が挙げられるが、これらに限らない。その他の例としては、例えば、還元剤または光分解を用いて切断できる、リンカー内の切断可能な部分(ジスルフィド結合(-S-S-)またはアゾ結合(-N=N-)など)が挙げられるが、これらに限らない。選択的に切断可能な結合の非限定的な例としては、例えば、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、あるいはその他の還元剤及び/または光分解を用いることによって切断できるアミド結合、ならびに、例えば酸性または塩基性の加水分解によって切断できるエステル結合が挙げられる。
脂質:本明細書に概ね定義されているように、「脂質」という用語は、疎水性特性または両親媒性特性を有する小分子を指す。脂質は、天然または合成のものであってよい。脂質の種類の例としては、脂肪、ワックス、ステロール含有代謝産物、ビタミン、脂肪酸、グリセロ脂質、グリセロリン脂質、スフィンゴ脂質、サッカロ脂質及びポリケチド、ならびにプレノール脂質が挙げられるが、これらに限らない。場合によっては、いくつかの脂質の両親媒性特性により、水性媒体内で、リポソーム、ベシクルまたは膜が形成される。
投与方法:本明細書で使用する場合、「投与方法」には、静脈内投与、筋肉内投与、皮内投与、皮下投与、または組成物を対象に送達するその他の方法を含めることができる。投与方法は、身体の所定の領域またはシステムに標的送達する(例えば、特異的に送達する)ように選択できる。
修飾:本明細書で使用する場合、「修飾」とは、分子の状態または構造が変化したことを指す。分子は、化学的、構造的及び機能的な方法を含め、多くの方法で修飾できる。いくつかの実施形態では、mRNA分子は、例えば、天然のリボヌクレオチドA、U、G及びCに関する場合、非天然のヌクレオシド及び/またはヌクレオチドを導入することによって修飾されている。キャップ構造のような非カノニカルなヌクレオチドは、A、C、G、Uというリボヌクレオチドの化学構造とは異なるが、「修飾」とはみなさない。
粘液:本明細書で使用する場合、「粘液」とは、粘性があり、ムチン糖タンパク質を含む粘液を指す。
天然:本明細書で使用する場合、「天然」とは、人工的な補助手段なしに、自然界に存在することを意味する。
核酸配列:「核酸配列」、「ヌクレオチド配列」または「ポリヌクレオチド配列」という用語は、同義的に用いられており、連続した核酸配列を指す。その配列は、1本鎖または2本鎖のDNAまたはRNAのいずれか、例えばmRNAであることができる。
「核酸」という用語には、その最も広い意味では、ヌクレオチドのポリマーを含むいずれの化合物及び/または物質も含まれる。これらのポリマーは、ポリヌクレオチドという場合が多い。例示的な核酸またはポリヌクレオチドとしては、リボ核酸(RNA)、デオキシリボ核酸(DNA)、トレオース核酸(TNA)、グリコール核酸(GNA)、ペプチド核酸(PNA)、ロック核酸(LNA、β-D-リボ構造を有するLNA、α-L-リボ構造を有するα-LNA(LNAのジアステレオマー)、2’-アミノ官能基を有する2’-アミノ-LNA、及び2’-アミノ官能基を有する2’-アミノ-α-LNAを含む)、エチレン核酸(ENA)、シクロヘキセニル核酸(CeNA)、またはこれらのハイブリッドもしくはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限らない。
「~をコードするヌクレオチド配列」という語句は、ポリペプチドをコードする核酸(例えば、mRNA分子またはDNA分子)コード配列を指す。そのコード配列は、その核酸が投与される個体または哺乳動物の細胞内での発現を誘導できるプロモーター及びポリアデニル化シグナルを含む調節エレメントに機能可能に連結された開始シグナル及び終止シグナルをさらに含むことができる。そのコード配列は、シグナルペプチドをコードする配列をさらに含むことができる。
オープンリーディングフレーム:本明細書で使用する場合、「オープンリーディングフレーム」または「ORF」とは、所定のリーディングフレーム内に終止コドンを含まない配列を指す。
機能可能に連結された:本明細書で使用する場合、「機能可能に連結された」という語句は、2つ以上の分子、コンストラクト、転写産物、物体、部分などの間の機能的な連結を指す。
任意に置換された:本明細書では、「任意に置換されたX」(例えば、任意に置換されたアルキル)という形式の語句は、任意に置換されているX(例えば、「任意に置換されているアルキル」)と同等であるように意図されている。特色「X」(例えばアルキル)自体は任意ではないことを意味するように意図されている。
一部分:本明細書で使用する場合、ポリヌクレオチドの「一部分」または「領域」は、ポリヌクレオチドの全長よりも短いポリヌクレオチド部分のいずれかとして定義されている。
薬学的に許容される:「薬学的に許容される」という語句は、本明細書では、妥当な医学的判断の範囲内で、過剰な毒性、刺激、アレルギー応答またはその他の問題もしくは合併症を伴わずに、ヒト及び動物の組織と接触させて使用するのに適するとともに、合理的なベネフィット/リスク比に釣り合う化合物、物質、組成物及び/または剤形を指す目的で使用する。
薬学的に許容される賦形剤:「薬学的に許容される賦形剤」という語句は、本明細書で使用する場合、本明細書に記載されている化合物以外の成分のうち、患者において実質的に無毒性及び非炎症性である特性を有するいずれかの成分(例えば、活性化合物を懸濁または溶解できるビヒクル)を指す。賦形剤としては例えば、抗接着剤、抗酸化剤、結合剤、コーティング剤、圧縮補助剤、崩壊剤、色素(着色剤)、軟化剤、乳化剤、充填剤(希釈剤)、フィルム形成剤またはコーティング剤、香味剤、香料、流動化剤(流動増強剤)、滑沢剤、保存剤、印刷インク、吸収剤、懸濁化剤、分散剤、甘味剤及び水和水を挙げることができる。例示的な賦形剤としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、炭酸カルシウム、(第二)リン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、クロスカルメロース、架橋ポリビニルピロリドン、クエン酸、クロスポビドン、システイン、エチルセルロース、ゼラチン、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ラクトース、ステアリン酸マグネシウム、マルチトール、マンニトール、メチオニン、メチルセルロース、メチルパラベン、微結晶性セルロース、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポビドン、アルファ化デンプン、プロピルパラベン、パルミチン酸レチニル、セラック、二酸化ケイ素、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、クエン酸ナトリウム、デンプングリコール酸ナトリウム、ソルビトール、デンプン(コーンスターチ)、ステアリン酸、スクロース、タルク、二酸化チタン、ビタミンA、ビタミンE、ビタミンC及びキシリトールが挙げられるが、これらに限らない。
ポリヌクレオチド:「ポリヌクレオチド」という用語は、本明細書で使用する場合、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、これらのアナログまたはこれらの混合物を含め、いずれかの長さのヌクレオチドのポリマーを指す。この用語は、一次構造の分子を指す。すなわち、この用語には、3本鎖、2本鎖及び1本鎖のデオキシリボ核酸(「DNA」)、ならびに3本鎖、2本鎖及び1本鎖のリボ核酸(「RNA」)が含まれる。例えば、アルキル化及び/またはキャッピングによって修飾された形態のポリヌクレオチド、及び非修飾の形態のポリヌクレオチドも含まれる。さらに具体的には、「ポリヌクレオチド」という用語には、スプライシングされているか、スプライシングされていないかにかかわらず、ポリデオキシリボヌクレオチド(2-デオキシ-D-リボースを含む)、tRNA、rRNA、hRNA、siRNA及びmRNAを含むポリリボヌクレオチド(D-リボースを含む)、プリン塩基またはピリミジン塩基のN-グリコシドまたはC-グリコシドであるいずれかの他の種類のポリヌクレオチド、非ヌクレオチド骨格を含む他のポリマー、例えば、ポリアミド(例えば、ペプチド核酸「PNA」)及びポリモルホリノポリマー、ならびにその他の合成の配列特異的核酸ポリマー(ただし、そのポリマーは、DNA及びRNAで見られるように、塩基対合及び塩基スタッキングが可能となる構成で、核酸塩基を含むものとする)が含まれる。特定の態様では、ポリヌクレオチドは、mRNAを含む。別の態様では、そのmRNAは、合成mRNAである。いくつかの態様では、その合成mRNAは、非天然の核酸塩基を少なくとも1つ含む。いくつかの態様では、特定の種類の核酸塩基はすべて、非天然の核酸塩基に置き換えられている(例えば、本明細書に開示されているポリヌクレオチドにおけるすべてのウリジンは、非天然の核酸塩基、例えば5-メトキシウリジンに置き換えられていることができる)。いくつかの態様では、ポリヌクレオチド(例えば、合成RNAまたは合成DNA)は、天然の核酸塩基のみ、すなわち、合成DNAの場合には、A(アデノシン)、G(グアノシン)、C(シチジン)及びT(チミジン)のみ、または合成RNAの場合には、A、C、G及びU(ウリジン)のみを含む。
ポリペプチド:「ポリペプチド」、「ペプチド」及び「タンパク質」という用語は、本明細書では、いずれかの長さのアミノ酸のポリマーを指す目的で、同義的に使用する。そのポリマーは、修飾アミノ酸を含むことができる。この用語には、天然において、または介入によって、例えば、ジスルフィド結合の形成、糖鎖付加、脂質化、アセチル化、リン酸化、または標識成分とのコンジュゲーションのようないずれかの他の操作もしくは修飾によって修飾されたアミノ酸ポリマーも含まれる。この定義内には、例えば、アミノ酸のアナログ(例えば、ホモシステイン、オルニチン、p-アセチルフェニルアラニン、D-アミノ酸及びクレアチンのような非天然のアミノ酸を含む)、ならびに当該技術分野で知られている他の修飾を1つ以上含むポリペプチドも含まれる。
「ポリペプチド」という用語は、本明細書で使用する場合、いずれかのサイズ、構造または機能のタンパク質、ポリペプチド及びペプチドを指す。ポリペプチドには、コードされたポリヌクレオチド産物、天然のポリペプチド、合成ポリペプチド、上記のホモログ、オルソログ、パラログ、断片及びその他の等価物、バリアント、ならびにアナログが含まれる。ポリペプチドは、単量体であることもできるし、または二量体、三量体もしくは四量体のような多分子の複合体であることもできる。ポリペプチドは、1本鎖または多重鎖のポリペプチドを含むこともできる。最も一般的なジスルフィド結合は、多重鎖ポリペプチドに見られる。ポリペプチドという用語は、1つ以上のアミノ酸残基が、対応する天然のアミノ酸の人工的化学アナログであるアミノ酸ポリマーにも適用できる。いくつかの実施形態では、「ペプチド」は、50アミノ酸長以下、例えば、約5アミノ酸長、10アミノ酸長、15アミノ酸長、20アミノ酸長、25アミノ酸長、30アミノ酸長、35アミノ酸長、40アミノ酸長、45アミノ酸長または50アミノ酸長であることができる。
シュードウリジン:本明細書で使用する場合、シュードウリジン(ψ)とは、ヌクレオシドであるウリジンのC-グリコシド異性体を指す。「シュードウリジンアナログ」は、シュードウリジンの修飾体、バリアント、アイソフォームまたは誘導体のいずれかである。例えば、シュードウリジンアナログとしては、1-カルボキシメチル-シュードウリジン、1-プロピニル-シュードウリジン、1-タウリノメチル-シュードウリジン、1-タウリノメチル-4-チオ-シュードウリジン、1-メチルシュードウリジン(m1ψ)(N1-メチル-シュードウリジンとしても知られる)、1-メチル-4-チオ-シュードウリジン(m1s4ψ)、4-チオ-1-メチル-シュードウリジン、3-メチル-シュードウリジン(m3ψ)、2-チオ-1-メチル-シュードウリジン、1-メチル-1-デアザ-シュードウリジン、2-チオ-1-メチル-1-デアザ-シュードウリジン、ジヒドロシュードウリジン、2-チオ-ジヒドロシュードウリジン、2-メトキシウリジン、2-メトキシ-4-チオ-ウリジン、4-メトキシ-シュードウリジン、4-メトキシ-2-チオ-シュードウリジン、1-メチル-3-(3-アミノ-3-カルボキシプロピル)シュードウリジン(acp3ψ)及び2’-O-メチル-シュードウリジン(ψm)が挙げられるが、これらに限らない。
精製:本明細書で使用する場合、「精製する」「精製された」、「精製」とは、望ましくない成分、汚染物質、混合物または不完全物から、実質的に純粋または清浄な状態にすることを意味する。「精製ポリヌクレオチド」のように、ポリヌクレオチドに関連して「精製」が用いられているときには、少なくとも1つの夾雑物から分離されているポリヌクレオチドを指す。本明細書で使用する場合、「夾雑物」は、別の不適切物、不純物または粗悪物とするいずれかの物質である。すなわち、精製ポリヌクレオチド(例えば、DNA及びRNA)は、自然界で見られる形態もしくは状態とは異なる形態もしくは状態、または治療法または精製法を施す前に見られる形態もしくは状態とは異なる形態もしくは状態で存在する。
参照核酸配列:「参照核酸配列」、「参照核酸」、「参照ヌクレオチド配列」または「参照配列」という用語は、配列を最適化できる出発核酸配列(例えばRNA配列、例えばmRNA配列)を指す。いくつかの実施形態では、参照核酸配列は、野生型核酸配列、その断片またはそのバリアントである。いくつかの実施形態では、参照核酸配列は、以前に配列最適化された核酸配列である。
塩:いくつかの態様では、本明細書に開示されている医薬組成物は、その脂質構成要素のうちのいくつかの塩を含む。「塩」という用語には、いずれのアニオン性複合体及びカチオン性複合体も含まれる。アニオンの非限定的な例としては、無機アニオン及び有機アニオン、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、シュウ酸塩(例えば、ヘミシュウ酸塩)、リン酸塩、ホスホン酸塩、リン酸水素塩、リン酸二水素、酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、窒化物、重亜硫酸塩、硫化物、亜硫酸塩、重硫酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硫酸水素塩、ホウ酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、安息香酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、乳酸塩、アクリル酸塩、ポリアクリル酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、イタコン酸塩、グリコール酸塩、グルコン酸塩、リンゴ酸塩、マンデル酸塩、チグリン酸、アスコルビン酸塩、サリチル酸塩、ポリメタクリル酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、次亜臭素酸塩、ヨウ素酸塩、アルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸塩、砒酸塩、亜砒酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、シアン化物、シアン酸塩、チオシアン酸塩、水酸化物、過酸化物、過マンガン酸塩及びこれらの混合物が挙げられる。
試料:本明細書で使用する場合、「試料」または「生体試料」という用語は、その組織部分、細胞部分または成分部分のサブセット(例えば、血液、粘液、リンパ液、滑液、脳脊髄液、唾液、羊水、臍帯血、尿、膣液及び精液(ただし、これらに限らない)を含む体液)を指す。試料にはさらに、生物全体、またはその組織部分、細胞部分もしくは成分部分のサブセットから調製したホモジネート、溶解液または抽出物、あるいはその画分または一部を含めることができ、例えば、血漿、血清、髄液、リンパ液、皮膚、気道、腸管及び尿生殖器管の外側部分、涙、唾液、乳汁、血液細胞、腫瘍、器官が挙げられるが、これらに限らない。試料はさらに、タンパク質または核酸分子のような細胞成分を含むことができるニュートリエントブロスまたはゲルのような培地を指す。
1回単位用量:本明細書で使用する場合、「1回単位用量」は、1回用量で/1度に/1つの経路で/1つの接触点で、すなわち、1回の投与イベントで投与するいずれかの治療剤の用量である。
安定:本明細書で使用する場合、「安定」とは、反応混合物から、有用な程度の純度まで単離するのに耐えられるほど、かつ場合によっては、有効な治療剤に調合できるほど十分にロバストである化合物を指す。
安定化:本明細書で使用する場合、「安定化する」、「安定化された」、「安定化領域」という用語は、安定させるか、安定することを意味する。
対象:「対象」、「個体」、「動物」、「患者」または「哺乳動物」は、診断、予後診断または治療が望まれるいずれの対象、特に哺乳動物対象を意味する。哺乳動物対象としては、ヒト、飼育動物、家畜、動物園の動物、スポーツ用の動物、ペットの動物(イヌ、ネコ、モルモット、ウサギ、ラット、マウス、ウマ、ウシ(cattle)、ウシ(cow)など)、霊長類動物(猿人、サル、オランウータン及びチンパンジーなど)、イヌ科動物(イヌ及びオオカミなど)、ネコ科動物(ネコ、ライオン及びトラなど)、ウマ科動物(ウマ、ロバ及びシマウマなど)、クマ、食用動物(ウシ、ブタ及びヒツジなど)、有蹄類動物(シカ及びキリンなど)、齧歯類動物(マウス、ラット、ハムスター及びモルモットなど)などが挙げられるが、これらに限らない。ある特定の実施形態では、哺乳動物は、ヒト対象である。別の実施形態では、対象は、ヒト患者である。特定の実施形態では、対象は、治療の必要なヒト患者である。
実質的に:本明細書で使用する場合、「実質的に」という用語は、該当する特徴または特性のすべてまたはほぼすべての範囲または程度を呈する定性的状態を指す。生物学的及び化学的な特徴は、完全な状態になったり、及び/または進行して完全な状態になったり、あるいは絶対的な結果を達成したりまたは回避したりすることは、あったとしても稀であることを、生物学分野の当業者は理解するであろう。したがって、「実質的に」という用語は、本明細書では、多くの生物学的及び化学的な特徴につきものであるように、潜在的に完全な状態がないことを把握する目的で用いられている。
合成:「合成」という用語は、人間の手によって生成、調製及び/または製造することを意味する。ポリヌクレオチドまたはその他の分子の合成は、化学的または酵素的なものであることができる。
標的細胞:本明細書で使用する場合、「標的細胞」とは、目的の細胞のいずれか1つ以上を指す。その細胞は、in vitro、in vivo、in situ、または生物の組織内もしくは器官内に見出すことができる。その生物は、動物、例えば、哺乳動物、ヒト、対象または患者であることができる。
標的組織:本明細書で使用する場合、「標的組織」とは、ポリヌクレオチドを送達すると、所望の生物学的及び/または薬理的な作用が得られる目的の種類の組織のいずれか1つ以上を指す。目的の標的組織の例としては、特異的な組織、器官及びシステム、またはそれらの群が挙げられる。特定の用途では、標的組織は、肝臓、腎臓、肺、脾臓または血管内(例えば、冠動脈内もしくは大腿血管内)の血管内皮であることができる。「オフターゲット組織」とは、コードされるタンパク質が発現しても、所望の生物学的及び/または薬理的な作用が得られない種類の組織のいずれか1つ以上を指す。
末端:本明細書で使用する場合、「末端(termini)」または「末端(terminus)」という用語は、ポリペプチドに言及しているときには、ペプチドまたはポリペプチドの端を指す。このような端は、ペプチドまたはポリペプチドの最初または最後の部位のみに限らず、末端領域内の追加のアミノ酸も含むことができる。ポリペプチドベースの分子は、N末端(遊離アミノ基(NH2)を有するアミノ酸によって終端する)及びC末端(遊離カルボキシル基(COOH)を有するアミノ酸によって終端する)の両方を有するものとして特徴付けることができる。タンパク質は、場合によっては、複数のポリペプチド鎖が、ジスルフィド結合または非共有結合性の力によってつながったもので構成されている(マルチマー、オリゴマー)。これらの種類のタンパク質は、N末端及びC末端を複数有することになる。あるいは、場合によっては、ポリペプチドが、有機コンジュゲートのように、非ポリペプチドベースの部分で開始または終端できるように、ポリペプチドの末端を修飾できる。
治療上有効な転帰:本明細書で使用する場合、「治療上有効な転帰」という用語は、感染症、疾患、障害及び/または状態に罹患しているか、または罹患しやすい対象において、その感染症、疾患、障害及び/または状態を治療したり、その症状を改善したり、それを診断したり、それを予防したり、及び/またはその発症を遅延したりするのに十分である転帰を意味する。
転写:本明細書で使用する場合、「転写」という用語は、mRNA(例えば、mRNA配列またはmRNA鋳型)をDNA(例えば、DNA鋳型またはDNA配列)から産生する方法を指す。
トランスフェクション:本明細書で使用する場合、「トランスフェクション」は、ポリヌクレオチド(例えば外因性の核酸)を細胞に導入することを指し、そのポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドが発現する(例えばmRNA)か、またはそのポリペプチドが、細胞機能を調節する(例えば、siRNA、miRNA)。本明細書で使用する場合、核酸配列の「発現」とは、ポリヌクレオチド(例えばmRNA)がポリペプチドもしくはタンパク質に翻訳されること、及び/またはポリペプチドもしくはタンパク質の翻訳後修飾を指す。トランスフェクションの方法としては、化学的方法、物理的処理及びカチオン性脂質または混合物が挙げられるが、これらに限らない。
非修飾:本明細書で使用する場合、「非修飾」とは、何らかの方法で変更を加える前の物質、化合物または分子のいずれかを指す。非修飾は、常にそうであるわけではないが、野生型または天然型の生体分子のことを指す。分子には、一連の修飾を加えることができ、それによって、各修飾分子は、その後の修飾の際に、「非修飾」出発分子として機能することができる。
バリアント:「バリアント」という用語は、本開示で使用する場合、天然のバリアント(例えば、多型、アイソフォームなど)、及び天然型配列または出発配列(例えば野生型配列)内のアミノ酸残基の少なくとも1つが、除去されており、その代わりに、同じ位置に、異なるアミノ酸が挿入されている人工のバリアントの両方を指す。これらのバリアントは、「置換バリアント」として記載できる。この置換は、1つであることもできるし(その分子内の1つのアミノ酸のみが置換されている)、または複数であることもできる(同じ分子内で、2つ以上のアミノ酸が置換されている)。アミノ酸を挿入するか、または欠失させると、得られたバリアントは、それぞれ、「挿入バリアント」または「欠失バリアント」となる。
6.均等物及び範囲
当業者は、単なる慣用的な実験を用いて、本明細書に記載されている本開示による具体的な実施形態の均等物の多くを認識したり、または確認できたりするであろう。本開示の範囲は、上記の説明に限定するようには意図されていない。
加えて、先行技術の範囲内に入る、本開示の特定の実施形態のいずれも、本開示の請求項のいずれか1つ以上から、明示的に除外できることを理解されたい。このような実施形態は、当業者に既知であると認められるので、除外について本明細書に明示的に示されていなくても除外できる。本開示の組成物の特定の実施形態のいずれも(例えば、いずれかの核酸、またはそれによってコードされるいずれかのタンパク質、いずれかの作製方法、いずれかの使用方法など)、先行技術が存在するか否かにかかわらず、何らかの理由で、いずれか1つ以上の請求項から除外することができる。
すべての引用元、例えば、本明細書に引用されている参照文献、刊行物、データベース、データベースエントリー及び技術は、その引用部に明示的に示されていない場合でも、参照により、その全体が本願に援用される。引用元及び本願の記述が相反する場合には、本出願の記述を優先するものとする。
セクション及び表の見出しは、限定するようには意図されていない。
実施例1.不純物であるmRNA-アルデヒド(分岐鎖状または非分岐鎖状)付加体の種をHPLCによって検出
ポリヌクレオチドと脂質とを含むLNP製剤に存在するIGの量を検出及び定量するために、(1)そのポリヌクレオチド分子の抽出(例えば、沈殿、液体間抽出)、(2)その単離ポリヌクレオチドの完全性(例えば、純度、長さ)の、既知の方法(例えば、フラグメントアナライザー、ゲル電気泳動)による評価、及び(3)その単離ポリヌクレオチドの、HPLCによる分析を含むプロトコールを作成した(図2)。このプロトコールによって生成される代表的なデータは、図2に示されている。
RNAをLNP製剤から、イソプロパノール中の酢酸アンモニウム中で沈殿させることによって抽出し、水に再懸濁して、RNA終濃度が0.1mg/mLになるようにし、キャピラリー電気泳動式フラグメントアナライザー及びイオン対逆相HPLCによって評価した(水及びアセトニトリルに50mMの酢酸ジブチルアンモニウム及び100mMの酢酸トリエチルアンモニウムを含む移動相を用いて、Thermo DNApac RPカラム(100×2.1mm)で、65℃で行った)。アセトニトリルグラジエントで溶出させて、主にmRNAの長さ、及び付加したいずれかの疎水性エレメントに対する感受性による誘導により、RNAを分離した。HPLCクロマトグラム(図2)では、付加体ではないmRNAを含む「主ピーク」、及び共有結合修飾を1つ以上有するmRNAを含む「IG」ピークを含め、顕著なピークが2本現れた。すべてのRNAピーク(完全長生成物よりも短い生成物、完全長生成物、及び疎水性の修飾RNAを含む)の曲線下面積(AUC)を積分し、遅く溶出される領域を、ピークの総面積に対する面積率(%)とすることによって、脂質付加体を少なくとも1つ含むRNAの質量分率を求めた。
実施例2.化合物III-N-オキシド種は、2級アミン及び反応性アルデヒドに分解された
荷電化粒子検出(CAD)を用いた逆相HPLCによって、化合物IIIの原材料を評価した。その分離は、Thermo Acclaim C30カラム(150×3mm)で、40℃で行った。図3は、標準物質である化合物III及びそのN-オキシドのベースライン分解結果を、プロセス内の他の不純物とともに示している。図4では、化合物III-N-オキシドが、水性酸性条件で調製したときに、3つの2級アミンに分解されたことが、HPLC-CADによって観察された。対応するアルデヒドが同じであることは、アミノオキシ-PEGで標識して確認した。
実施例3.化合物IIIとmRNAとを含む混合物でのIGの形成
化合物IIIをエタノールに、4mg/mLの濃度で溶解し、RNAを酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)で希釈してから、そのRNAと脂質を25%エタノール中で混合した。試料を25℃に保ち、そのRNAを、イソプロパノール中で沈殿させることによって定期的に抽出し、イオン対逆相によって分析した(図5及び6A、*というマークが付されたデータ)。
その後の実験において、RNAと混合する前に、アルデヒド及びケトンの捕捉剤としてのアミノオキシPEGを用いて、脂質を調製したところ、IGの形成が大幅に減り、いくつかのIG種は、完全に排除された(図5、**というマークが付されたデータ)。
特定の理論に束縛されることを望まないが、IGの形成は、RNAと反応した化合物III-N-オキシドによって促される可能性があると出願人は提示する。この理論を試験するために、合成化合物III-N-オキシドとRNAとの二成分混合物を調製し、実施例1に記載されているプロトコールによって分析して、IGを定量した。上記の二成分混合物では、IGが検出され、さらに、合成化合物III-N-オキシドを含むそれらの混合物で検出されたIGの量は、化合物IIIとRNAとの二成分混合物で検出されたIGの量よりも多かった(図6及び図7)。図6Aでは、化合物III-N-オキシドが分解されたことによって生成された分岐鎖アルデヒドとmRNAとに関わるIGにより、1本のピークが現れ、このピークは、化合物IIIのIGプロファイルで観察された保持時間のピークと一致していた。図6B~Cでは、直鎖アルデヒドを添加した一連の物質において、最も早く溶出するIGピークの上昇が見られ、その同一性が確認されている。最も高い添加レベルでのピークテーリングは、mRNA1分子あたりに複数の修飾基が蓄積したことによる可能性が高い。図7では、純粋な化合物III-N-オキシドとmRNAとの二成分混合物において、IGが、化合物III自体の場合よりも大幅に高くなることから、N-オキシドが重大な反応性不純物であることが示唆されている。加えて、IGの割合(%)は、化合物III及びRNAを含む二成分混合物でも、化合物III-N-オキシド及びRNAを含む二成分混合物でも、時間の経過とともに上昇した。勘案すると、このデータは、IGの形成が、化合物III-N-オキシドとRNAとの反応を誘因及び原因とすることと整合している。注目すべきことに、(化合物III-N-オキシドが検出不能となるとともに、純度が99%になるまで)クロマトグラフィーによって精製した化合物IIIとRNAを用いて調製した二成分混合物でも、時間の経過とともに、IGが形成された(図8)。後述の方の結果から、化合物IIIが、時間の経過とともに、化合物III-N-オキシドに分解し得ること、及び化合物III-N-オキシドがRNAと反応して、IGを形成し得ることが示唆されている。
実施例4.単離された不純物群は、翻訳鋳型としての能力が低い
IGが、十分な翻訳鋳型であるか否か(かつ翻訳鋳型である程度)を評価するために、様々な鋳型によって、無細胞翻訳アッセイ及びin vitro発現アッセイを行い、それらの鋳型から翻訳されたタンパク質の量をゲル電気泳動及び蛍光活性化細胞選別によって定量した。試験した鋳型には、翻訳されないコントロール、mRNA及び化合物IIIを含めたLNPを分離及び特定したもの、mRNA及び化合物IIIを含む配合済みLNPから、HPLCによって単離した主ピーク物質、ならびにmRNA及び化合物IIIを含む配合済みLNPから、HPLCによって単離したIGが含まれていた。簡潔に述べると、実施例1に記載されているように、RNAは、イソプロパノール中で沈殿させることによって、脂質ナノ粒子から抽出した。非修飾のRNA集団及び不純物群集団は、イオン対逆相HPLCによって単離し、30kDaのカットオフフィルターを用いた限外ろ過によって、水に交換した。続いて、最初に抽出したRNAと、2つの分離画分をならして、水中に0.1mg/mLとし、無細胞翻訳(図9)及び細胞内でのin vitro発現(図10)によって分析した。
無細胞翻訳アッセイは、小麦胚芽抽出液で行い、メチオニンアナログであるアジドホモアラニン(AHA)を導入し、続いて、ジベンゾシクロオクチンIRDye 800CW(DBCO)とのクリック反応によって蛍光標識した。簡潔に述べると、抽出、希釈したRNAを変性させてから、酢酸カリウムに小麦胚芽抽出液を含むマスターミックス、及びメチオニンの代わりにAHAを含むアミノ酸ミックスとRNAを合わせた。そのプレートを室温で、光から保護した状態でインキュベートしてから、DBCOを加えるとともに、さらに1時間、室温でインキュベートすることによって、クリック反応を行った。得られた反応物をSDS Pageゲル及び蛍光検出によって分析した。レーン2(抽出したmRNA)及びレーン3(単離した主ピーク物質)では、はっきりした完全長タンパク質バンドが見られたが、レーン4(単離したIG)では、まったくと言っていいほど見られなかった。図9を参照されたい。
ヒト子宮頸癌HeLa細胞において、トランスフェクション剤としてのリポフェクタミンを用いて、抽出した試料と2つの単離ピーク物質のin vitro発現を行った。6点用量曲線の発現を18時間の時点に、FACSによって評価した(図10)。蛍光レベルは、非修飾のRNAをトランスフェクションした細胞(「1」という数字が付されたデータ)と、mRNA及びMC3を含むLNPから、HPLCによって単離した主ピーク物質をトランスフェクションした細胞(「3」という数字が付されたデータ)において同程度であった。これに対して、mRNA及びMC3を含むLNPから、HPLCによって単離したIGをトランスフェクションした細胞(図9)では、蛍光レベルが低下した。加えて、単離した不純物群をトランスフェクションしたもの(「2」という数字が付されたデータ)では、抽出したmRNA(「1」という数字が付されたデータ)及び主ピーク物質(「3」という数字が付されたデータ)と比べて、総発現量に関するシグナルが非常に弱かった(図10B)。また、その残留発現は、インタクトなRNAの残留物によるものである可能性が高い。図9及び図10のデータを勘案すると、短期間では、IGが、非修飾のRNA、及び未処理の脂質を用いて調合したRNAと比べて、劣った翻訳鋳型であることが示されている。
実施例5.化合物IIIの、固定化還元剤での前処理
化合物IIIを還元剤で処理すると、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中で形成されるIGの割合(%)を低減できるのかを判断するために、RNAと、所定の還元剤で前処理した化合物IIIとの二成分混合物を調製し、IGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。簡潔に述べると、シリカベース及びアガロースベースの固定化還元剤の充填層をスピンカラム中に調製し、還元剤は、Si-DPP、Ag-チオール、Si-システインまたはSi-チオールを含む群から選択した。まず、その樹脂を、10mMのTrisHCl(pH7.5)中の10mMのDTT及び10mMのEDTAの還元溶液で処理してから、エタノールで処理し、残留水を除去した。続いて、化合物IIIの溶液をその樹脂に封入し、転倒攪拌してスラリーを作製し、インキュベートさせた。その脂質を樹脂から、遠心分離によって回収した。RNAと化合物IIIとの二成分混合物コントロールには、IGが、0日時点には約10%、5日後には約40%、25日後には約45%含まれていた(図11)。これに対して、RNAと、Ag-チオール、Si-システインまたはSi-チオールのいずれかで前処理した化合物IIIとの二成分混合物では、IGのレベルが、二成分混合物コントロールと比べて低下した(図11)。IG形成の初速度の有意な低下が観察され、固定化還元剤によって、反応性の種が排除されたことが示された。
実施例6.Chelex-100という樹脂で前処理することによって、化合物III、mRNAまたは両方から微量金属を除去
微量金属を化合物III及び/またはRNAから除去すると、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中で形成されるIGの割合(%)が低下するかを判断するために、RNA及び化合物IIIの一方または両方の成分を樹脂Chelex-100で前処理したRNA及び化合物IIIを用いて、二成分混合物を調製し、IGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。簡潔に述べると、微量金属をキレートする固定化イミノ二酢酸を含む分子生物学グレードの樹脂Chelex-100(Bio-Rad Inc.)の充填層を2mLのスピンカラム中で調製した。その溶出液のpHが中性未満で安定するまで、樹脂Chelex-100を酢酸ナトリウム(pH5.5)で洗浄した。水性RNAの精製のために、RNAを酢酸ナトリウム(pH5.5)で希釈し、その充填層に封入し、懸濁してスラリーにし、インキュベートさせた。続いて、脂質の精製のために、緩衝樹脂を、少なくとも4カラム容量の純粋エタノールで洗浄し、その脂質試料に水が組み込まれるのを防ぎ、続いて、その脂質溶液を封入し、同様にインキュベートさせた。続いて、両方の樹脂を遠心分離によって溶出し、得られた溶液を用いて、実施例3に記載されているようにして、二成分混合物を調製した。試料を25℃で保存し、IGの割合(%)をHPLCによって、経時的に定量した(図12A~12B及び図13)。RNAと化合物IIIとの二成分混合物コントロールには、IGが、1日後には約15%、3日後には約35%、7日後には約40%含まれていた。これに対して、RNAと化合物IIIとの二成分混合物であって、RNA、またはRNA及び化合物IIIの両方を樹脂Chelex-100で前処理した混合物では、IGのレベルが、二成分混合物コントロールと比べて低下した(図13)。水性RNA溶液を処理したことにより、IGが有意に低減され、脂質も処理することによって、さらなる利点が見られた。
実施例7.RNA及び/または脂質を所定の抗酸化剤及び還元剤で処理したところ、形成される不純物群の割合(%)が変化した
還元剤または抗酸化剤での処理により、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中で形成されるIGの割合(%)が低下するかを判断するために、RNA及び化合物III(そのRNA成分は、所定の還元剤または抗酸化剤を用いて調製した)を用いて、二成分混合物を調製し、得られた二成分混合物中でのIGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。試験した還元剤及び抗酸化剤には、アスコルビン酸、L-システイン、BHA、メチオニン、リポ酸、ホモシステイン、DDT、DTE、シスタミン、DTT、グルタチオン、N-アセチルシステイン、水素化ホウ素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、TCEP、チオグリコール酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム及びメタ重亜硫酸ナトリウムが含まれていた。簡潔に述べると、還元剤及び抗酸化剤のストック溶液を、水中で、0.25M~1Mの濃度で新たに調製した。だたし、リポ酸及びL-システインは、エタノール中で調製した。図14に示されているデータについては、RNAは、酢酸ナトリウム(pH5.5)中で調製し、個々のバイアルに分注してから、調製した抗酸化剤ストックまたは還元剤ストックのそれぞれを1.33mMの濃度まで添加した。エタノール中で4mg/mLの化合物IIIを総体積の25%まで加えることにより、それぞれにおいて、還元剤終濃度または抗酸化剤終濃度を1mMにした。試料を25℃に保ち、18時間後、IGの割合(%)をHPLCによって定量した(図14)。図15のデータについても、還元剤が5mMの濃度であった1つの例外以外は、同様のプロトコールに従った。注目すべきことに、リポ酸、ホモシステイン、DDT、DTE、シスタミン、DTT、グルタチオン、N-アセチルシステイン、水素化ホウ素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、TCEP、チオグリコール酸ナトリウム及びメタ重亜硫酸カリウムで処理した場合、18時間後に、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中のIGのレベルが低下し(図14)、18時間後、二成分混合物コントロールで検出されたIGが約35%であったのに対して、最後の6個の化合物では、検出されたIGが10%未満であった(図14)。試験した還元剤及び抗酸化剤の大半において、IGの形成の、いくらかの低減が見られ、チオールベースの強力な還元剤(TCEP、チオグリコール酸及びメタ重亜硫酸塩など)で最も有効であった。注目すべきことに、5mMのメタ重亜硫酸カリウム、5mMのメタ重亜硫酸ナトリウムまたは5mMのアセチルシステインで処理した場合に、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中のIGのレベルが低下し、25℃で13日間インキュベートした後に、二成分混合物コントロールで検出されたIGが約45%であったのに対して、検出されたIGは、10%未満であった(図15)。図15では、メタ重亜硫酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム及びN-アセチルシステインはいずれも、化合物IIIの二成分混合物において、IG形成の初速度の速さを排除するのに有効であった。
図16は、mRNAと、配合前に、所定の濃度のメタ重亜硫酸ナトリウム(KDS)を用いて調製した化合物IIIとを含むLNP組成物であって、配合後に、20mMのTrisで透析することによって、KDSを除去したLNP組成物で検出されたIGの割合(%)を示すグラフである。mRNAと化合物IIIとの二成分混合物で検出されたIGの割合(%)は、高い濃度で処理したほど、配合後(t=0h)及び24時間後に低下した(図16)。
還元剤または抗酸化剤で処理すると、RNAと化合物VIとの二成分混合物中で形成されるIGの割合(%)が低下するかを判断するために、RNA及び化合物VI(そのRNA成分は、濃度が5mMの所定の還元剤を用いて調製した)を用いて、二成分混合物を調製し、得られた二成分混合物中のIGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。RNAと化合物VIとの二成分混合物コントロールには、IGが、1日後には約55%、2日後には約70%、13日後には約80%含まれていた。これに対して、RNAと化合物VIとの二成分混合物を所定の還元剤で処理したところ、IGは、1日後には約45%、2日後には約55%、13日後には約60~70%となった(図17)。
実施例8.LNP調合前のRNA及び/または脂質の緩衝剤及びpHが異なると、LNP中で形成される不純物群の割合(%)がどれほど変化するかを求めた
それぞれに異なる緩衝条件により、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中で形成されるIGの割合(%)が低下するかを判断するために、RNA及び化合物IIIを用いて、二成分混合物を調製し、PBSまたはTrisで緩衝し、得られた二成分混合物中のIGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。簡潔に述べると、単一バッチのLNPを中間プロセスで4つのアリコートに分割し、そのうちの2つを1×PBSの最終的な緩衝液中で調製し、残りの2つを100mMのTris-HCl(pH7.4)の最終的な緩衝液中で調製した。各緩衝液条件の一方は、1.27mg/mLのRNA終濃度で調製し、もう一方は、0.98mg/mLまで希釈した。PBSロットを5℃で保存し、Trisで緩衝した2つのロットはさらに、2つの保存条件(それぞれ、5℃及び-20℃)で分割した。IGの割合(%)は、Trisで緩衝した二成分混合物における方が、PBSで緩衝した二成分混合物よりも低い(図18)。注目すべきことに、IGの割合(%)は、Trisで緩衝したとともに、5℃または20℃のいずれかで保存した二成分混合物においては、時間が経過しても、10%前後で比較的同程度である。
それぞれ異なる緩衝条件により、RNAと化合物VIとの二成分混合物で形成されるIGの割合(%)が低下するかを判断するために、RNA及び化合物VIを用いて、二成分混合物を調製し、PBSまたはTrisで緩衝し、得られた二成分混合物中のIGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。図19は、化合物VI LNPに配合したとともに、5℃で、PBS(1×PBS、pH7.2)または最終的なTris緩衝液(20mMのTris、8%のスクロース、pH8)のいずれかにおいて保存した同じRNAの一連の連続的なバッチを示している。IGの割合(%)は、Trisで緩衝した二成分混合物における方が、PBSで緩衝した二成分混合物よりも低い(図19)。
いずれの脂質系でも、Tris緩衝液中で保存する方が、IGの形成が有意に少ない。
実施例9.mRNA-アルデヒド付加体(IG群)種を、ヌクレオシドへの酵素消化及びLC-MS/MS分析によって検出
脂質付加体種を単一のヌクレオシドレベルで検出するために、酵素消化及びLC-MS/MS分析法を開発した(図21の概略図を参照されたい)。簡潔に述べると、LNP製剤または脂質:RNA二成分混合物から抽出したRNAに対して、S1ヌクレアーゼ及びベンゾナーゼを用いて酵素消化を行って、単一のヌクレオシドにした。続いて、この消化物を逆相HPLC-MSによって分析して、遅く溶出する疎水性の修飾ヌクレオシドを特定した。まず、非修飾の主ピーク物質及び付加体ピーク物質を単離するか、または複数時点の物質を抽出して、IGの少ない試料及びIGの多い試料を得ることによって、差分解析を行って、不純物群に特有な種をすべて特定した。観察された反応のうち、直鎖アルデヒドに特異的な反応の1つが、この実施例で示されている(図21)。およそ2000nt長のmRNAでは、遅く溶出されるこれらのピークが、4つの非修飾ヌクレオシドよりも3桁小さいレベルで観察され、mRNA1分子当たりに、修飾がほとんど見られないか、または1つにすぎないことと一致していた。
実施例10:化合物IIIの作製
化合物IIIは、下記のスキームに従って作製した。
工程1:化合物10Aの合成
試薬の添加中及び発熱反応の進行中に、温度を制御しながら(-20℃~-10℃)、テトラヒドロフラン中のギ酸エチルに対し、n-オクチルマグネシウムクロリドのグリニャール付加を行った。その粗物質を、アセトンと水との混合物から再結晶によって単離及び精製して、中間体化合物10Aを得た。
工程2:化合物10Cの合成
ジクロロメタン(DCM)中の4-(ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP)、N-エチル-N’-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)を用いて、シュテークリヒエステル化によって、化合物10Aのアルコールを化合物10Bの酸とカップリングして、中間体エステル化合物10Cを得た。
工程3:化合物10Dの合成
エタノール中の過剰なエタノールアミンによって、60℃~70℃で数時間撹拌することによって、化合物10Cのアルキル化反応を行ってから、シュウ酸塩を形成し、再結晶によって精製して、化合物10Dを得た。
工程4:化合物10Gの合成
DCM中のDMAP、EDCを用いて、シュテークリヒ条件下、10℃~25℃で、化合物10Eを化合物10Fでエステル化した。その粗製物を単離後、シリカゲルプラグで精製し、溶媒の除去を行って、中間体化合物10Gを得た。
工程5-1:粗化合物IIIの合成
高温で、シクロペンチル-メチルエーテル(CPME)及びアセトニトリル(ACN)中の炭酸カリウム及びヨウ化カリウムを用いて、化合物10Dと化合物10Gとのアルキル化反応によって、カップリングを行って、化合物IIIを得た。
炭酸カリウムを反応器に加えてから、ヨウ化カリウムを加えた。その反応器にACNを入れた。その反応器に、第1の出発物質である化合物10Gの固体をスラリーとして加えた。次に、その反応器に、第2の出発物質である化合物10DのCPME溶液を加えた。その混合物を攪拌し、約80℃まで、20時間超加熱した。続いて、その反応物を20~25℃まで冷却してから、不均一な溶液をろ過し、n-ヘプタン中で洗浄した。その粗生成物を40℃以下で真空下濃縮し、油を得た。
工程5-2:粗化合物IIIの還元的処理
粗化合物IIIをエタノール溶液として反応器に移し(必要な場合)、40℃以下で真空下濃縮して、エタノールと共沸蒸留した。その粗生成物をエタノールに溶解し、モル当量未満のNaBHによって、周囲温度で処理した。その反応物をアセトンでクエンチし、n-ヘプタン及び5%NaHCO水溶液で2回ワークアップした。有機層を40℃以下で真空下濃縮して、油を得た。粗化合物IIIをn-ヘプタンに溶解し、BPinによって、周囲温度で処理した。この混合物を5%NaHCO水溶液及びブライン溶液で抽出して、残りの試薬を除去した。粗化合物IIIを40℃以下で真空下濃縮し、油を得た。得られた油を再懸濁して、40~60%(w/w)のn-ヘプタン溶液にした。
工程5-3:粗化合物IIIの精製
シリカゲルを詰めたステンレス鋼製カラムに、還元した粗化合物IIIを、トルエン中のスラリーとして入れた。まず、その化合物を、n-ヘプタンと漸増レベルの酢酸イソプロピルとのグラジエントによって溶出させた。その溶出液を、フィルター経由で、ロータリーエバポレーターフラスコに移した。得られた溶媒を真空下で完全に蒸発させ(脱気工程という)、精製化合物IIIを得た。
実施例11:アミノオキシ官能基を含む薬剤によって、化合物IIIを前処理
RNAと、所定のアミノオキシ官能基を含む薬剤で前処理した化合物IIIとの二成分混合物を調製し、そのIGの割合(%)を、実施例1に詳述されているプロトコールに従って定量した。O-(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジル)ヒドロキシルアミン塩酸塩(PFBHA)及びメトキシアミン塩酸塩を、アミノオキシ官能基を含む代表的な薬剤として使用した。簡潔に述べると、アミノオキシ官能基を含む薬剤ストック溶液を、エタノールにおいて、100mMの濃度で新たに調製した。図22に示されているデータでは、アミノオキシ官能基を含む薬剤ストック溶液(100mM)10ulに、エタノール中4mg/mLの化合物IIIを添加した。個々のバイアル中で、この溶液と、酢酸ナトリウム(pH5.5)中のRNAを1:3の比率で混合した。試料バイアルを25℃に保ち、18時間後に、そのIGの割合(%)をHPLCによって定量した(図22)。注目すべきことに、PFBHA及びメトキシアミンで処理したところ、18時間後、RNAと化合物IIIとの二成分混合物中のIGのレベルが低下し、18時間後、二成分混合物コントロールで検出されたIGが約20%であったのに対して、検出されたIGは、1%未満であった。図23は、mRNAと、mRNA溶液との二成分混合前に所定濃度のPFBHAとともに調製した化合物III(そのPFBHAは、化合物IIIをn-ヘプタン溶媒で抽出してから除去した)とを含む二成分組成物で検出された全体のmRNAプロファイルを示すクロマトグラフを重ねたものである。PFBHAで処理した化合物IIIをn-ヘプタンで抽出したものでは、n-ヘプタンによる抽出前の組成物と比べると、IGの同程度の低下が見られた(データは示されていない)。
実施例12:不純物である付加体が低減されるLNP送達系の作製
様々なイオン化可能な脂質とmRNA分子を用いて、脂質ナノ粒子を調製した。脂質ナノ粒子は、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を抑制または低減するための下記のプロセスのうちのいずれか1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個またはすべてを用いて調製した。
1.イオン化可能な粗脂質を捕捉剤で処理
2.イオン化可能な粗脂質を還元的処理剤で処理
3.イオン化可能な脂質を還元剤で処理
4.イオン化可能な脂質をキレート剤で処理
5.mRNAを還元剤で処理
6.mRNAをキレート剤で処理
7.LNPを還元剤で処理
8.LNPをキレート剤で処理
実験は、
というイオン化可能な脂質のそれぞれで行った。
実験の結果、不純物である付加体が低減されるLNPが形成される。
実施例13:LNP送達系でmRNA活性が喪失する新規な機序
方法-下記の方法を用いて、実験を行った。
mRNA-LNPからRNAを抽出
mRNAをmRNA-LNP製剤または脂質二成分混合物からイソプロパノール沈殿によって抽出した。沈殿は、イソプロパノール中60mMの酢酸アンモニウムでmRNA-LNPを10倍希釈して行い、ボルテックスしてから、4℃で遠心分離した。上清を破棄した。そのペレットを純粋なイソプロパノールで洗浄し、ボルテックスし、再度、4℃で遠心分離してから、真空乾燥し、RNase無添加水に再懸濁した。
逆相イオン対クロマトグラフィー(RP-IP)
4μmの粒子を詰めた寸法2.1×100mmのDNAPac RPカラム(Thermo Fisher Scientific)において、流速0.35mL/分及びカラム温度65℃で分離を行った。移動相Aは、50mMの酢酸ジブチルアンモニウム(TCI America)、100mMの酢酸トリエチルアンモニウム(Sigma-Aldrich)を有し、移動相Bは、50%のアセトニトリル(Sigma-Aldrich)、50mMの酢酸ジブチルアンモニウム及び100mMのトリエチルアンモニウムを有していた。最初の1.5分、Bを25%に保持し、3.0分、Bを25%から50%までグラジエントさせ、14.5分、Bを50%から56%までグラジエントさせ、0.5分、Bを100%までグラジエントさせて保持するステップグラジエントによって分離を行った。LP物質の分離のために、最初の1.5分、Bを25%に保持し、1分、Bを25%から45%までグラジエントさせ、12.5分、Bを45%から100%までグラジエントさせ、0.5分、Bを100%でグラジエント及び保持するという修正型のグラジエント条件を行った。およそ2μgのmRNAを注入した。mRNAを260nmのUVによって検出した。LP物質は、クロマトグラフのピーク総面積に対する相対的な割合(%)として定量した。
キャピラリー電気泳動
LED光源とCCD検出器を備えた自動のマルチプレックス式CEシステムであるFragment Analyzer(Agilent Technologies)で、分離を行った。RNA Analysis Kit(Agilent Technologies DNF-489-0500)を使用した。分離マトリックスとして使用するために、RNA分離ゲルをインターカレーティング色素(AATI)と10,000:1の比率(v/v)で混合した。RNAを70℃で2分間変性させ、分析前に、氷上で冷却した。変性させたRNA試料を界面動電現象によって、5kVで6秒間注入し、電気泳動を40分、8kVで行った。ヌクレオチドのサイズを求めるために、RNAのラダー(AATI)をキャリブレーターとして同様に分析した。PROSize2.0というソフトウェアを用いて、結果を分析した。
サイズ排除クロマトグラフィー
Waters H-Class UPLC(Waters)において、Zenix SEC-300(150×4.6mm)というタンパク質SECカラム(Sepax)で、分離を行った。移動相条件は、100mMのTris酢酸/2.5mMのEDTA(pH8)とともに、0.25mL/分のアイソクラティック流及び260nmでのUV検出であった。
二成分モデルの調製
mRNAとイオン化可能な脂質との混合物によって、mRNA-脂質の二成分複合体を形成した。特に断りのない限り、標準物質である2,000ヌクレオチドのmRNAを0.135mg/mLで、37.5mMの酢酸ナトリウム(pH5.3)(Sigma Aldrich)中で調製し、3:1の比率で、エタノール中4mg/mLのイオン化可能な脂質溶液と混合してから、室温で24時間インキュベートした。上記のように、イソプロパノールでの沈殿を行って、さらなる分析の前に、RNAを単離した。
mRNAのリボヌクレオシドへの酵素消化
すべてのヌクレアーゼによる消化を行った。Tris-HCl(Invitrogen)、NaCl及びMgCl(Invitrogen)を含む緩衝液中で、mRNAを15単位のベンゾナーゼ(Millipore)、2単位のホスホジエステラーゼI(Sigma-Aldrich)及び1.3単位の高速仔ウシ腸アルカリホスファターゼ(New England Biolabs)と、37℃で2時間インキュベートした。
陽性モードのLC-MS/MS
2.6μmの粒子を含むとともに、寸法が2.1×250mmであるAccucore C30カラム(Thermo Scientific)で、50℃で、0.1%ギ酸を含む漸増型の水/アセトニトリルグラジエントにおいて、0.4mL/分で、ヌクレオシドを分離した。mRNAの紫外線検出を260nmでモニタリングした。陽性エレクトロスプレーイオン化(ESI)モードのAgilent 6530 QTOF(Agilent Technologies)で、質量スペクトルデータを取得した。質量範囲は100~2000m/z、乾燥ガス温度は、11L/分の流速において290℃、ネブライザーガスの圧力は35psiであった。キャピラリー電圧は3500Vに、フラグメンター電圧は100Vに、八重極電圧は750Vに設定した。正確な質量測定のために、外部較正を使用した。タンデム質量分析(MS/MS)のために、プリカーサーイオンに対して、衝突誘起解離とMS/MSフラグメンテーション分析を行った。
タンデム質量分析(MS/MS)
RP-HPLCによる分離の後に、CIDを用いたMS/MS実験を行った。全質量スキャン結果を取得してから、目的のプリカーサーイオンのMS/MSターゲットスキャンを行った。データは、MS/MS分析用のAgilent 6530 QTOF(Agilent Technologies)で取得した。イオン活性化のための正規化衝突エネルギーは、30(任意単位)であった。狭いイオン分離幅(約1.3m/z)を分離に使用した。
N-オキシドの沈殿及び標識
イオン化可能な脂質のN-オキシド標準物質を生成した。そのN-オキシド化合物をエタノールに4mg/mLで溶解した。そのN-オキシド溶液1ミリリットルを37.5mMの酢酸ナトリウム(pH5.3)(Sigma Aldrich)3mLに滴下してから、室温で24時間インキュベートした。LC-CAD-MS分析の前に、その系に存在するアルデヒドを検出及び特定するために、1mMのアミノオキシ-PEG(Thermo Fisher)を標識剤として使用した。
アルデヒドの添加実験
カチオン性脂質の炭素17個の直鎖及び炭素25個の分岐鎖に相当する合成アルデヒド標準物質を生成した。アルデヒド溶液をエタノール中に4mg/mLで個々に調製し、エタノール中に4mg/mLのイオン化可能な脂質溶液と混合して、イオン化可能な脂質に対するアルデヒドの割合(%(w/w))で列挙されている様々な標的組成物を得た。続いて、上記のように、二成分調整物、インタクトなmRNAのHPLC分析、及び消化したヌクレオシドのLC/MS分析を行った。
荷電化粒子検出を用いる逆相超高速液体クロマトグラフィー(RP-UPLC-CAD)
LNP製剤をエタノールに希釈し、その上清を分析した。脂質標準物質を別に希釈し、分析して、脂質成分を特定及び定量した。60℃まで加熱したACE Excel 2 Super C18カラム(寸法2.1×150mm)(Advanced Chromatography Technologies)で、RP-UPLC分離を行った。移動相Aは、水中に0.1%のトリフルオロ酢酸(TFA)(Thermo Fisher Scientific)から構成され、移動相Bは、60%/40%/0.1%のイソプロピルアルコール/テトラヒドロフラン/TFA(Thermo Fisher Scientific)から構成されていた。最初の1.5分、Bを5%で保持し、4.5分、Bを5%から48%にグラジエントさせ、4分保持し、1分、Bを48%から56%にグラジエンさせ、12分保持し、8分、Bを56%から96%にグラジエントさせ、2分保持するというステップグラジエントによって、脂質を溶出した。CADによって、35℃のエバボレーター温度及び分析ガス調節モードを用いて、脂質を検出した。in vitro発現。
BJ線維芽細胞内での発現
以前、Nelson J,Sorensen E,et al,Impact of mRNA chemistry and manufacturing process on innate immune activation,Science Advances,24 June 2020,Vol 6 no 26で説明されたようにして、BJ線維芽細胞内でのin vitro発現を実施した。リポフェクタミンを用いて、抽出したmRNAをトランスフェクションした。hEPO mRNA標準物質をアッセイコントロールとして含めた。
フローサイトメトリーによる発現
in vitro発現をHeLa細胞(ATCC、カタログ#CCL-2)内で実施した。10%FBS、1×Glutamax及び1×ピルビン酸ナトリウムを含むMEMに、細胞を37℃において、15,000細胞で、1ウェル当たり総体積100μLで播種し、24時間成長させた。リポフェクタミンL2000(Life Technologies、カタログ#11668019)を用いて、抽出したmRNAを1ウェル当たりmRNA1,333ngでトランスフェクションし、18~20時間、37℃でインキュベートした。Becton Dickinson FortessaでのFACS分析、及びソフトウェアFlowJowを用いたデータ分析の前に、細胞をCytoxfix/Cytoperm緩衝液(BD Biosciencesカタログ#554714)及び一次抗体で処理した。
上記方法を用いて、調合済みのmRNA-LNP系中で新規な脂質修飾mRNA種を発見
RNA分子の比較的不安定な性質が原因で、mRNA安定性の評価は、mRNAベースのワクチン及び医薬品の開発時の重大な取り組みであり、mRNAの分解は典型的には、貯蔵寿命を限定させるパラメーターである。逆相イオン対高速液体クロマトグラフィー(RP-IP HPLC)、及びアガロース電気泳動(CE)、ポリアクリルアミドゲルCEまたはキャピラリーCEは、mRNAの完全性を評価するための強力なツールである。RP-IP HPLCでは、分離は、アナライトと固定相との疎水性相互作用によって促すことができるが、mRNA主鎖であるホスホジエステルは、極性が高いので、高い塩濃度を用いて負電荷を中和して、その芳香族核酸塩基の疎水性に基づき、保持可能にできる。アルキルアンモニウム塩は、疎水性相互作用を高めることができ、配列の長さごとに与えられた電荷の数に基づき、選択性を誘導して、サイズベースの高分解能な分離を可能にする(図24A)。RP-IP HPLCでは、サイズと電荷によって誘導されるCEと同様の分離を行うことができるが、RP-IPは、使用するイオン対システムに基づき、配列による、mRNA疎水性の変動に対していくらか選択性を保持できる。核酸塩基の疎水性は、最も疎水性が小さいシトシンから、最も大きいアデニンまたは化学修飾物まで増大するからである。
mRNA-LNPから抽出したmRNAに、RP-IP HPLCによるmRNA完全性分析を適用したところ、遅く溶出されるピーク(LP)が、HPLCによって検出され(図24B)、このピークは、CEによっては観察されなかった(図24C)。図24Bでは、LPは、21分の保持時間(RT)に溶出され、実質的に、10~16分のmRNA溶出領域から分解されている。LPのUVスペクトルは、260nmにおける最大吸光度が、mRNAの主ピーク(MP)と同じであったことから、LPが、RNAと関連する集団と確認された(図24B、挿入図)。修飾RNAの抽出、RP-IP移動相の条件、固定相の選択、及び温度を含む様々な分析条件下で、同等レベルのLPが観察されたことから、このLPが分離アーチファクトではなかったことが示唆されている。
LPが、すべての長さのmRNAよりも実質的に遅く溶出されたことから、修正したグラジエント条件を適用し、それらの条件下では、そのLPが、1つの均一な種ではなく、ピークが分解され、かつはっきりしている異種混合物であることが明らかであった(図24D)。これらの条件により、特徴的なフィンガープリントが現れ、それらの種の疎水性の誘導により、比較的保持された。意義深いことに、mRNA-LNP製剤を経時的に、高温でモニタリングしたところ、LPのレベルは、保存温度が上昇するにつれて増大した(図24E)。
修飾mRNA画分の特徴付け
mRNAをLNPから抽出し、RP-IPによって分画して、精製したMP画分及びLP画分を得た。RP-IPによる分析では、MP及びLPの分離が保たれた(図25A)が、CEによっては、MPとLPとの間で、移動時間の違いは観察されなかった(図25B)。周囲条件でのサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)をMP及びLPに適用して、三次構造の役割を調べた。典型的なmRNA分子は、広範に構造化され、水素結合、クーロン力的な相互作用及び疎水性作用を通じて、分子内及び分子間の構造が作られる。これらの相互作用により、構造が、配列、塩及び温度に依存して合わさり、この構造は典型的には、RP条件またはCE条件下で変性されるが、ネイティブSECによって分析できる。MP画分及びLP画分のSECプロファイルは、LNPから抽出したmRNAと同一で、単一のプロファイルであることが際立っていた(図25C)。勘案すると、これらの結果から、追加の疎水性は、LP起源として強固な関係があるとされた。
組成分析を追跡して、LPとMPを区別した。図24BのUVのようなバルク化学測定では、LPをMPから区別できなかった。フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)により、化学修飾と整合し得るわずかな相違が明らかになった(データは示されていない)。a)RNAオリゴヌクレオチドマッピング、b)ヌクレオチドプロファイリング及びc)ヌクレオシドプロファイリングを含め、次世代シーケンシング(NGS)及び消化ベースの質量分析(MS)のアプローチを追跡して、分子の違いを解明した。これらのボトムアップMSアプローチは、mRNAを切断または消化して、液体クロマトグラフィー(LC)-MSによって分析できるオリゴヌクレオチドまたはヌクレオチド/ヌクレオシドにしたとともに、タンデム質量分析(MS/MS)のアプローチによってさらに調べた。NGS及びRNAオリゴヌクレオチドマッピングの両方において、MPとLPとの間で、同一のプロファイルが見られたことから、部位に非特異的な修飾の量が少ないことが示唆された。LC-UVによるヌクレオチドプロファイリングによって、核酸塩基の組成が同一なことが示され、MS分析によっては、おそらく、陰性エレクトロスプレーイオン化モードでの脂質修飾ヌクレオチド種のイオン化不足により、LP画分における修飾を特定できなかった。
脂質修飾ヌクレオシドの特定
LP画分及びMP画分の酵素消化、ならびに陽性モードのLC-MS/MSを用いた分析によって、ヌクレオシドのプロファイリングを行った。UVクロマトグラム及びトータルイオンカレントクロマトグラムで、MP画分及びLP画分の、4つの非修飾核酸塩基の組成が同一であることが示された一方で、差分解析により、単離したLPのみで、存在量の多い質量電荷比(m/z)値がいくつか存在し、その存在量は、非修飾ヌクレオシドの総量に対して、1%未満であったことが明らかになった(図26A)。用いたLC条件下では、これらの特有の集まりが、非修飾のヌクレオシド(2~8分)よりも有意に遅く(9.5~11分)溶出したが、12分時点に溶出したイオン化可能な脂質ほどは遅くなかったことから、これらの集まりは、疎水性が、ヌクレオシドとイオン化可能な脂質との中間であったことが示されている。
それぞれ検出された反応済みヌクレオシドの構造的な解明については、高分解能MSデータに基づき、元素組成を割り当てた。さらに、反応済みヌクレオシドにわたってMS/MS分析を行ったところ、図26Bにおいて、m/z526.30のイオンのフラグメンテーションパターンによって例示されているように、核酸塩基を介して、追加の質量が共有結合によって付加されたことが示された。m/z112.05のフラグメントイオンの存在は、シトシンのモノアイソトピックなプロトン化質量に相当する。132.05Daというニュートラルマスロスは、リボースのモノアイソトピックな残基質量に相当することから、リボースが、末端の位置にあることが示されている。調べたいくつかの脂質系にわたり、様々な脂質付加体が観察され、モデルシステムにおいて、4つのすべてのmRNA核酸塩基にわたって反応が示された。
付加体形成への寄与因子を特定するための反応モデリング
反応源を調べるために、mRNAと、個々のLNP成分(イオン化可能なカチオン性脂質、PEG脂質、ステロール及びホスホコリン)との組み合わせを調べた。イオン化可能な脂質成分を用いた調製物中に、LPが観察された(図27A)。mRNAとイオン化可能な脂質との二成分の組み合わせのRP-IPクロマトグラムを、同じイオン化可能な脂質を用いて調合したmRNA-LNPのRP-IPクロマトグラムと比較したところ、RP-IPによって、同一のLPピークプロファイルが観察された(図27B)ことから、この簡略化システムでは、同じ反応が生じたことが示唆された。
100を超える異なるイオン化可能な脂質の化学的性質を評価し、それらのすべてにおいて、定量可能なレベルのmRNA脂質付加体が生成されたことから、広範な種類の作用が示された。これらの付加体種のRP-IPプロファイルでは、それぞれ異なる化学的性質にわたって、LPの存在量及び保持時間が様々であった(データは示されていない)。得られた修飾物質の疎水性が、脂質構造によって変動したからである。それぞれ異なるロットの所定のイオン化可能な脂質を二成分系中で試験したものにわたり、一連の一貫したLP種の当該存在量は、有意に変動した(図27C)ことから、これらの反応が、脂質自体の化学反応性ではなく、イオン化可能な脂質の不純物によって誘発されることが示唆された。インタクトな付加済みmRNAのクロマトグラフィー挙動を洞察するために、その化学的スクリーンに由来する、反応性の高いイオン化可能な脂質をこの系で調べた(図27D)。1日目には、保持時間の離散的なシフトにより、10~12分にLPピークが現れてから、反応が進むにつれて、MPが急激に低下していき、12.5~22.5分に、テーリングの増大が観察された。この挙動は、1回の付加体イベントにより、10分までシフトし、mRNA1分子当たりに複数の付加体が蓄積されることにより、保持時間のさらなる増大が誘発されることを示している。
その二成分系を用いて、mRNA分子からの寄与度も調べた。700ヌクレオチド長から4000ヌクレオチド長を超えるまで様々である一連のmRNA配列を同等の質量で、個々の二成分反応で調製した結果、mRNA長とともに、LPが増加した(図27E)。RP-IPアッセイでのLPピークの相対UV強度は、相対質量と相関しているので、この観察結果は、1塩基レベルにおいて、反応速度が一定であることと整合しており、1塩基ごとに、LPに対して、影響が増大し、配列長が長くなるにつれて、質量を、より多い方にシフトさせる。この相関関係により、これらの反応と、高分子量の核酸ポリマーとしてのmRNAとの関連性が明らかになっている。クロマトグラフィーのプロファイルを見ると、図27Fにおいて、長さの異なるmRNAにわたり、同じ付加体ピークを観察できるとともに、mRNA長が長くなるにつれて、それぞれのLP領域の保持時間が短くなっている。付加されたmRNA配列の疎水性の平均を考慮すると、配列長が長くなると、同じ修飾部が全分子に占める割合が減り、保持時間に対する影響が小さくなる。図27Gは、付加体の形成とmRNA長との正の相関を示しており、mRNA長が長いほど、付加体が増加する。
付加体形成の誘因としての、イオン化可能な脂質の酸化的不純物
イオン化可能な脂質の不純物を付加体形成の誘因として関連付けたことから(図28A~28C)、イオン化可能なアミノ-脂質群の中で一般的であるとともに、その群に特有なものである不純物及び分解物を考察した。高レベルのLPをもたらすものとして、N-オキシドを特定し、二成分系において、mRNAが3日以内に、LPにほぼ完全に変換された(図28D)。N-オキシドの形成は、酸化ストレス下で、3級アミンを含む分子を分解する経路である。N-オキシドは、比較的安定しているが、図28Aに示されているように、おそらく、典型的には金属触媒反応を通じて、さらに加水分解されて2級アミン及びアルデヒド対応物となる。金属触媒の非存在下でのN-オキシドの加水分解の関連性を評価した。N-オキシド標準物質を代表的なイオン化可能な脂質から生成し、酸性緩衝液中で沈殿させ、荷電化粒子検出を用いた逆相超高速液体クロマトグラフィー(RP-UPLC-CAD)及びMS/MS検出によって分析した(図28C)。これらの条件下で保持時間8.7分、10.3分及び25分に現れた3つのピークを、MS/MSによって、N-オキシドの加水分解に起因する3つの2級アミンとして特定した。残存質量を検出するために、分解したN-オキシド溶液をアミノオキシ-PEGによって誘導体化して、すべてのアルデヒド官能基を標識した。9.5分及び16分の特有のピークがCADによって検出され、これらのピークは、N-オキシドの加水分解のアルデヒド生成物に相当し、第3の少量のアルデヒドは、カラムボイドに溶出する可能性が高い。これらの調査から、比較的酸性の弱い条件でも、金属触媒を使用しなくても、N-オキシドの加水分解により、2級アミン及びアルデヒドが生成し得ることが示されている。
アルデヒドによるmRNAへの付加の調査
イオン化可能な脂質のN-オキシド分解経路に由来する2つの代表的なアルデヒド、すなわち、炭素17個の直鎖及び炭素25個の分岐鎖を調べた。これらのアルデヒドは、二成分反応物での沈殿前に、イオン化可能な脂質に、不純物として個々に添加した。いずれのアルデヒドでも、添加濃度の上昇に伴い、脂質-mRNA付加体レベルの有意な上昇が観察された。RP-IPによって、短い方の直鎖アルデヒドを用いたmRNA付加体に対応するピークは、7.5分に溶出する(図28D)のに対して、長い方の分岐鎖アルデヒドを用いた反応物に対応するピークは、それよりも遅く、8~10分に溶出する(図28E)。これらの種(8個の炭素分、異なる)間の分析により、インタクトなmRNA分子の詳細な違いに対する、RP-IP法の選択性が、際立っていることが明らかにされている。最も高い添加濃度において、テーリングが増大しているのは、mRNA鎖1本あたりに複数の脂質付加体が蓄積したことによると思られるのに対して、付加が1つである各アルデヒドでは、初期に離散的なシフトが現れる。1ヌクレオシドレベルで、酵素消化及び陽性モードのLC-MS/MS分析を介して、これらの反応をさらに確認した。シチジンを例として使用して、図28Eのアルデヒドを二成分複合体で様々な濃度で調製したところ、得られた2つのヌクレオシド質量(m/z526.3及び540.3)が、対応して増加し、さらに、アルデヒド添加の生成物として、MS/MSによって解明した(図28F)。直鎖アルデヒド二成分複合体に由来するmRNAに対して、酵素消化及び陽性モードのLC-MS/MS分析を行ったところ、得られた2つのヌクレオシド質量が、対応して増加し(m/z526.3(図28G)及び540.3(図28H))、シチジンにアルデヒドが添加された生成物として、MS/MSによってさらに解明した(図26Bを参照されたい)。N-オキシドの加水分解は、LNP系でアルデヒドが生成される経路の1つである一方で、類似の種が、脂質原材料の不純物または酸化分解物として存在することもあり、インタクトなmRNA及び単一のヌクレオシドのレベルで観察される付加体種は多様となる。
脂質-mRNA付加体が、タンパク質発現及び製品寿命に及ぼす影響
MP画分及びLP画分をRP-IPによって、2つのmRNA製剤(そのmRNAは、ヒトエリスロポエチン(hEPO)タンパク質をコードする)から単離し、BJ線維芽細胞内で、タンパク質発現についてin vitro分析した。単離したMPでは、未分画の抽出mRNA及びhEPOアッセイコントロールに匹敵する発現が見られたのに対して、単離したLPでは、タンパク質の産生がほぼ見られなかった(図29A)。別の実験で、5つのLNP製剤を様々な分解レベルまでインキュベートし、その後、mRNAをそれらのLNPから抽出し、RP-IP、CE、及びin vitroでのタンパク質発現によって分析した(図29B)。RP-IPによる相対的なmRNA純度(付加体を不純物として含む)では、タンパク質発現と強い相関性が見られた一方で、CEによって測定したmRNA完全性と、タンパク質発現結果との相関性は比較的弱く、CEによっては、すべての試料の相対的純度が、20%の範囲内に収まっていた。その相関性を推測すると、タンパク質産生が全体的に喪失されると思われるのに対して、CEエレクトロフェログラムでは、mRNA純度が60%超のままであると示唆されている。これらのデータにより、これらの付加体の反応が、mRNA-LNP製品の活性を低下させる可能性があることと、CEが、LNP製剤中のmRNAの品質を求めるのには不十分であることが示されている。
RNA-脂質付加体がタンパク質発現に及ぼす影響を考えると、mRNA活性を確保するためには、mRNA-LNP製品の研究、開発及び製造の全体を通じて、付加体レベルの徹底的な特徴付け及び制御が、不可欠な作業であるはずである。冷蔵ワクチンの安定性に対する潜在的な影響を評価した。同じmRNA配列及び脂質系を用いた2つのワクチン製剤が示されており、ワクチンBでは、付加体制御を適切に行い、ワクチンAでは、制御が不十分であった。15%の初期差分により、処理中または製品試験前に、速やかに付加体が形成されることが示されており、その後、5Cにおいて、3カ月をかけて、mRNAの完全性のほぼ50%が失われ、付加体が形成される。これに対して、ワクチンBでは、付加体レベルが比較的低く、経時的な増加がわずかであることが示されている。
結論
イオン化可能な脂質に由来する求電子性分解物及び不純物によって生成されるmRNA不純物(mRNAの翻訳を阻害する)の新規な脂質修飾物質種であって、LNPに配合したmRNA生成物の活性に影響を及ぼす物質種を特定した。RP-IP HPLCは、付加されたmRNA分子を検出するための注目すべき特異性及び感受性をもたらし、このようなmRNA分子は、RP-IP HPLCでなければ、修飾率が低いために、特定するのが困難である。実際、データにより、RP-IP HPLCによっては、インタクトなmRNAにおいて、単一の付加体イベントでも検出されるのに対して、典型的に採用されるCE法によっては、精製したLPでも区別されないことが示唆されている。タンパク質への翻訳に対する影響が原因で、これらの種は、生成物活性に影響を及ぼす変数となり、この活性は、mRNA-LNP中のmRNAの完全性を評価する目的で従来用いられてきたある特定の分析技法(CEなど)では現れない。
さらに、これらのmRNA-脂質付加体の形成は、製剤設計から始めて臨床評価及び市販化まで、適切なRP-IP HPLC法を用いることによって評価できる。
機序の1つとして、N-オキシドのアルデヒドへの加水分解は、siRNA及びmRNAのLNP製剤で使用する3級アミンに広範に関係する。したがって、これまでは、この種の付加体の形成は、従来適用されてきた分析技術(CE)によっては見逃され、その結果、mRNA-LNPの重要な臨床品質特性を取り扱ってこなかった可能性が高い。このことは、mRNA-LNPの管理(特に、製造の一貫性及び管理、ならびに得られる薬品の活性に関連する)における欠落を表す。本明細書に報告されている経路では、脂質ベースのmRNA製剤に存在し得る不純物であって、これまで報告されてこなかった不純物のうち、重要な種類が生成される。これらの反応物は、原材料の管理、製造プロセスのパラメーター、製剤設計及びLNPの保存条件を通じて緩和できる。LNPに配合する核酸製品の研究、開発及び製造では、脂質付加体の形成をモニタリング及び管理して、医薬品の品質、一貫性及び活性を確保するのが不可欠である。

Claims (29)

  1. ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む脂質ナノ粒子を含む組成物であって、前記イオン化可能な脂質が、3級アミン基を含むとともに、分解して、2級アミン及び/または反応性アルデヒド種となることがあり、前記2級アミン及び/または前記反応性アルデヒド種が、前記ポリヌクレオチドと相互作用して、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を形成することがあり、
    前記ポリヌクレオチドの約10%未満が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形態である前記組成物。
  2. 前記ポリヌクレオチドがmRNAである、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記脂質ナノ粒子が、リン脂質、コレステロール及びPEG-脂質をさらに含む、請求項1または請求項2に記載の組成物。
  4. 前記ポリヌクレオチドの約5%未満が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形態である、請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
  5. 前記ポリヌクレオチドの約1%未満が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形態である、請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
  6. 前記イオン化可能な脂質が、
    から選択されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
  7. 前記不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の量が、約25℃以下の温度で保存すると、1日当たり約2%未満の平均速度で増加するか、約5℃以下の温度で保存すると、1日当たり約0.5%未満の平均速度で増加するか、または冷蔵温度で保存すると、1日当たり約0.5%未満の平均速度で増加し、任意に、前記冷蔵温度が約5℃である、請求項1~6のいずれか1項に記載の組成物。
  8. リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、ヒスチジン、ヒスチジン-HCl、リンゴ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム及びTRIS(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)から選択した緩衝液をさらに含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の組成物。
  9. 凍結保護剤をさらに含み、任意に、前記凍結保護剤が、マンニトール、スクロース、トレハロース、ラクトース、グリセロール、デキストロース及びこれらの組み合わせから選択されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の組成物。
  10. 前記不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体が、不純物であるアルデヒド-ポリヌクレオチド付加体を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の組成物。
  11. 前記組成物中の脂質アルデヒドの量が、約50ppm未満である、請求項1~10のいずれか1項に記載の組成物。
  12. 請求項1~11のいずれか1項に記載の脂質ナノ粒子組成物を調製する方法であって、前記イオン化可能な脂質と前記ポリヌクレオチドを合わせて、前記脂質ナノ粒子組成物を得てから、前記組成物を処理して、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形成を低減することを含む前記方法。
  13. イオン化可能な脂質とポリヌクレオチドとを含む組成物中で、N-オキシド及びアルデヒドの一方または両方の形成を抑制する方法であって、前記イオン化可能な脂質が、3級アミン基を含むとともに、分解して、2級アミン及び/または反応性アルデヒド種となることがあり、前記2級アミン及び/または前記反応性アルデヒド種が、前記ポリヌクレオチドと相互作用して、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を形成することがあり、前記方法が、前記組成物を処理して、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形成を低減することを含み、前記ポリヌクレオチドの約10%未満が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体の形態である前記方法。
  14. 前記処理することが、
    前記組成物を還元剤で処理すること、
    前記組成物をキレート剤で処理すること、
    前記組成物のpHを調整すること、
    前記組成物の温度を調整すること、及び
    前記組成物中の前記緩衝液を調整すること、
    の1つ以上を含む、請求項12または請求項13に記載の方法。
  15. 前記イオン化可能な脂質と前記ポリヌクレオチドを合わせる前に、
    前記イオン化可能な脂質を捕捉剤で処理すること、
    前記イオン化可能な脂質を還元的処理剤で処理すること、
    前記イオン化可能な脂質を還元剤で処理すること、
    前記イオン化可能な脂質をキレート剤で処理すること、
    前記ポリヌクレオチドを還元剤で処理すること、及び
    前記ポリヌクレオチドをキレート剤で処理すること、
    という工程の1つ以上を行うことをさらに含む、請求項12~14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 請求項1~11のいずれか1項に記載の脂質ナノ粒子組成物を調製する方法であって、
    前記イオン化可能な脂質と前記ポリヌクレオチドを合わせる前に、
    前記イオン化可能な脂質を捕捉剤で処理すること、
    前記イオン化可能な脂質を還元的処理剤で処理すること、
    前記イオン化可能な脂質を還元剤で処理すること、
    前記イオン化可能な脂質をキレート剤で処理すること、
    前記ポリヌクレオチドを還元剤で処理すること、及び
    前記ポリヌクレオチドをキレート剤で処理すること、
    という工程の1つ以上を行ってから、
    前記イオン化可能な脂質を前記ポリヌクレオチドと合わせること、
    を含む前記方法。
  17. 前記組成物が、不純物であるイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を、コントロール組成物と比べて少ない量で含み、前記コントロール組成物において、第1の調製物も第2の調製物も前記組成物も、還元剤またはキレート剤で処理されていない、請求項12~16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記捕捉剤が、(O-(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジル)ヒドロキシルアミン塩酸塩)(PFBHA)、メトキシアミン(例えばメトキシアミン塩酸塩)、ベンジルオキシアミン(例えばベンジルオキシアミン塩酸塩)、エトキシアミン(例えばエトキシアミン塩酸塩)、4-[2-(アミノオキシ)エチル]モルホリン二塩酸塩、ブトキシアミン(例えばtert-ブトキシアミン塩酸塩)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリエチルアミン(TEA)、ピペリジン4-カルボキシレート(BPPC)及びこれらの組み合わせから選択される1つ以上を含む、請求項15~16のいずれか1項に記載の方法。
  19. 前記還元的処理剤が、ホウ素化合物を含み、任意に、前記ホウ素化合物が、水素化ホウ素ナトリウム及びビス(ピナコラト)ジボロン)から選択される、請求項15~16のいずれか1項に記載の方法。
  20. 前記キレート剤が、固定化イミノ二酢酸を含む、請求項14~16のいずれか1項に記載の方法。
  21. 前記還元剤が、固定化還元剤を含み、任意に、前記固定化還元剤が、シリカ上に固定化したジフェニルホスフィン(Si-DPP)、アガロース上に固定化したチオール(Ag-チオール)、シリカ上に固定化したシステイン(Si-システイン)、シリカ上に固定化したチオール(Si-チオール)及びこれらの組み合わせから選択される、請求項14~16のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記還元剤が、遊離還元剤を含み、任意に、前記遊離還元剤が、メタ重亜硫酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、チオ硫酸ナトリウム、N-アセチルシステイン、グルタチオン、ジチオスレイトール(DTT)、シスタミン、ジチオエリトリトール(DTE)、ジクロロジフェニルトリクロロエタン(DDT)、ホモシステイン、リポ酸及びこれらの組み合わせから選択される、請求項14~16のいずれか1項に記載の方法。
  23. 前記組成物のpHを約7~約9のpHに調整する、請求項12~22のいずれか1項に記載の方法。
  24. 前記組成物の温度を25℃以下まで調整する、請求項12~23のいずれか1項に記載の方法。
  25. 前記組成物中で、N-オキシド及びアルデヒドの一方または両方の形成を抑制する、請求項12~24のいずれか1項に記載の方法。
  26. 前記組成物中で、N-オキシド及びアルデヒドの一方または両方の形成を抑制する、請求項12~24のいずれか1項に記載の方法。
  27. ポリヌクレオチドと、3級アミン基を含むイオン化可能な脂質とから形成されたイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を単離した物質であって、前記イオン化可能な脂質の前記3級アミン基を分解して、2級アミンまたは反応性アルデヒド種にすることと、前記2級アミンまたは前記反応性アルデヒド種を前記ポリヌクレオチドと相互作用させることとを含むプロセスによって単離した前記物質。
  28. ポリヌクレオチドと、3級アミン基を含むイオン化可能な脂質とから形成されたイオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を単離した物質であって、前記付加体が、前記イオン化可能な脂質のアルデヒドと前記ポリヌクレオチドとの付加体、前記イオン化可能な脂質のハロゲン化アルキルと前記ポリヌクレオチドとの付加体、前記イオン化可能な脂質の無水物と前記ポリヌクレオチドとの付加体、及び前記イオン化可能な脂質のアルキル共役ジエンと前記ポリヌクレオチドとの付加体から選択した1つ以上である前記物質。
  29. ポリヌクレオチドとイオン化可能な脂質とを含む組成物中で、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を検出する方法であって、前記イオン化可能な脂質が、3級アミン基を含み、前記3級アミン基が分解して、2級アミンまたは反応性アルデヒド種となることがあり、前記2級アミンまたは前記反応性アルデヒド種が、前記ポリヌクレオチドと相互作用して、イオン化可能な脂質-ポリヌクレオチド付加体を形成することがあり、前記方法が、前記組成物の試料に対して、逆相イオン対HPLC(RP IP HPLC)を行うことと、任意に、前記ポリヌクレオチドの特徴である主ピークと、前記付加体の特徴である遅く溶出されるピークとを検出することとを含む前記方法。
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