JP4701414B2 - Nucleic acid molecule delivery carrier - Google Patents
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Description
本発明は、糖含有共重合体から形成される核酸分子送達用担体に関する。 The present invention relates to a nucleic acid molecule delivery carrier formed from a sugar-containing copolymer.
最近注目されている遺伝子治療では、患者の体内から取り出した細胞に培養系で外来遺伝子を導入し、形質転換細胞を増殖させた後に患者に再移植する「Ex vivo遺伝子導入法」が主として実施されている。この場合、患者から単離できる細胞は限られているため、多くの場合、末梢血リンパ球が利用されている。しかし、ターゲットとなる細胞は、その対象疾患によって異なり、特に体細胞や臓器組織の細胞をターゲットとする場合には、外来遺伝子をコードするプラスミドDNAを直接生体に投与する必要がある(In vivo遺伝子導入法)。 Recently, gene therapy, which has been attracting attention, is mainly implemented by the “ex vivo gene transfer method” in which a foreign gene is introduced into cells taken from the patient's body in a culture system, and the transformed cells are expanded and then re-transplanted into the patient. ing. In this case, since the cells that can be isolated from the patient are limited, peripheral blood lymphocytes are often used. However, target cells vary depending on the target disease, and in particular, when targeting somatic cells or organ tissue cells, it is necessary to administer plasmid DNA encoding a foreign gene directly to the living body (In vivo gene). Introduction method).
In vivo遺伝子導入法は、多くの研究者によって検討が行われており、遺伝子を効率よく生体内に導入し、安全性が確保できる核酸分子送達用担体の開発が強く望まれている。 In vivo gene transfer methods have been studied by many researchers, and development of a nucleic acid molecule delivery carrier that can efficiently introduce a gene into a living body and ensure safety is strongly desired.
一方、米国FDAにより認可されている、遺伝子治療プロトコールの85%以上においては、アデノウィルスやレトロウィルスなどが使用されている(非特許文献1参照)。ウィルスによる遺伝子導入効果は極めて高く、有効であるが、米国で実施された遺伝子治療においてはウィルスに対する免疫反応が原因と考えられる事故が起こるなど、ウィルス増殖などの危険性が指摘されていた。 On the other hand, adenoviruses and retroviruses are used in 85% or more of gene therapy protocols approved by the US FDA (see Non-Patent Document 1). Although the gene transfer effect by the virus is extremely high and effective, the risk of virus propagation has been pointed out in the gene therapy conducted in the United States, such as an accident that may be caused by an immune response to the virus.
そのため、カチオニックリポソーム(非特許文献2参照)やカチオンポリマー(非特許文献3及び非特許文献4参照)などの非ウィルス性担体を核酸分子送達用担体として用いることが検討されてきた。具体的には、従来、ジエチルアミノエチルデキストラン(DEAE-dex)やポリ-L-リジン(PLL)などの直鎖状ポリカチオンが検討されてきた。 Therefore, the use of non-viral carriers such as cationic liposomes (see Non-Patent Document 2) and cationic polymers (see Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4) as nucleic acid molecule delivery carriers has been studied. Specifically, conventionally, linear polycations such as diethylaminoethyldextran (DEAE-dex) and poly-L-lysine (PLL) have been studied.
ポリカチオンの遺伝子発現効率はリポソームより低いが、リポソームに比べて生体内に直接投与したときに肝臓に集積する傾向が少なく、体内動態のコントロールが比較的容易であるという利点がある。しかし、ポリカチオンの一つで、従来、核酸分子送達用担体として精力的に検討されてきたポリ-L-リジンは、遺伝子導入能の効率が低い。 The gene expression efficiency of polycations is lower than that of liposomes, but has the advantage that it is less likely to accumulate in the liver when administered directly in vivo than liposomes, and pharmacokinetics is relatively easy to control. However, poly-L-lysine, which is one of polycations and has been studied vigorously as a carrier for nucleic acid molecule delivery, has a low efficiency of gene introduction.
このような問題に鑑み、本発明者らは、特定の構造を有する糖含有共重合体並びに該糖含有共重合体から形成される核酸分子送達用担体に関する技術を発明し、先に特許出願を行ったが(特許文献1参照)、遺伝子発現効率の更なる向上などが求められていた。
本発明は、糖含有共重合体から形成される、遺伝子発現効率に優れた核酸分子送達用担体を提供することを主な目的とする。 The main object of the present invention is to provide a carrier for nucleic acid molecule delivery, which is formed from a sugar-containing copolymer and has excellent gene expression efficiency.
本発明者は、遺伝子発現を効率的に行うことができる核酸分子送達用担体について鋭意研究した結果、特定の構造を有する糖含有共重合体を用いて形成する場合に、優れた効果を奏する核酸分子送達用担体が得られることを見出し、更に鋭意検討を重ねて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies on a carrier for nucleic acid molecule delivery capable of efficiently performing gene expression, the present inventor has excellent effects when it is formed using a sugar-containing copolymer having a specific structure. It has been found that a carrier for molecular delivery can be obtained, and further studies have been made to complete the present invention.
即ち、本発明は、以下の核酸分子送達用担体に係る。
1. 一般式(I)
That is, the present invention relates to the following nucleic acid molecule delivery carrier.
1. Formula (I)
(式中、R2は、H又はCH3を示す。 (In the formula, R 2 represents H or CH 3 .
Yは、−C(=O)O−(CH2)ny−、−OC(=O)−(CH2)ny−、―OC(=O)−(CH2)ny−C(=O)、又は−CONH−(CH2)ny−を示す。nyは1〜10の整数を示す。 Y is, -C (= O) O- ( CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -C ( = O), or -CONH- (CH 2) n y - shows the. n y is an integer of 1 to 10.
Zは、−NR3R4(R3及びR4は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)、−N+R5R6R7(R5、R6及びR7は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)、又は窒素含有複素環式基を示す。)
で表されるカチオン性基を有する繰り返し単位(A)と、一般式(II)
Z represents —NR 3 R 4 (R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), —N + R 5 R 6 R 7 (R 5 , R 6 And R 7 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.) Or a nitrogen-containing heterocyclic group. )
A repeating unit (A) having a cationic group represented by formula (II):
(式中、R1は、−H又は−CH3を示す。
Sugarは糖から1個のNH2(Sugarがアミノ糖のアミノ基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライドまたはポリサッカライド場合)もしくはOH(Sugarが糖の水酸基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライド或いはポリサッカライドの場合)を除いた糖残基を示す。
Xは、−C(=O)Z1−、−C(=O)O−Ra−、−CONH−、−CONH−Rb−、−OC(=O)−Rc−C(=O)Z1−、又は―Ph−Rd−Z1−を示す。ここで、
Raは−Ph−O−、又は−(CH2)na−O−を示す。naは1〜10の整数を示す。
Rbは−Ph−O−、又は−(CH2)nb−O−を示す。nbは1〜10の整数を示す。
Rcは−(CH2)nc−、又は−(CH2)nc−Ph−(CH2)nc−を示す。ncは2〜18、好ましくは2〜10の整数を示す。
Rdは−CH2−、又は−SO2−を示す。
Z1は−O−または−NH−を示す。
Phは(o-, m-またはp-)フェニレン基を示す。)。
で表される糖(sugar)を含有する繰り返し単位(B)を有する糖含有共重合体
(但し、上記一般式(I)で表される繰り返し単位が下記式(IA)
(In the formula, R 1 represents —H or —CH 3 .
Sugar is a single NH 2 from sugar (when sugar is bound by the amino group of an amino sugar, monosaccharide, disaccharide or polysaccharide) or OH (sugar is bound by a sugar hydroxyl group, a monosaccharide or disaccharide) Alternatively, the sugar residues excluding polysaccharides) are shown.
X is —C (═O) Z 1 —, —C (═O) O—R a —, —CONH—, —CONH—R b —, —OC (═O) —R c —C (═O ) Z 1 -or -Ph-R d -Z 1- . here,
R a is -Ph-O-, or - (CH 2) shows a n a -O-. n a represents an integer from 1 to 10.
R b represents —Ph—O— or — (CH 2 ) n b —O—. n b represents an integer of 1 to 10.
The R c - (CH 2) n c -, or - (CH 2) n c -Ph- (CH 2) n c - shows the. n c is 2 to 18, preferably an integer of 2 to 10.
R d represents —CH 2 — or —SO 2 —.
Z 1 represents —O— or —NH—.
Ph represents an (o-, m- or p-) phenylene group. ).
A sugar-containing copolymer having a repeating unit (B) containing a sugar represented by formula (wherein the repeating unit represented by the general formula (I) is represented by the following formula (IA)
(式中、nは1〜10の整数を示す。)
で表される場合、一般式(IA)及び(II)で表される繰り返し単位のモル比率が1:9〜9:1であって、且つ、重量平均分子量が1×104〜5×108である糖含有共重合体を除く。)
を含む核酸分子送達用担体。
2. カチオン性基を有する繰り返し単位(A)、糖(Sugar)を含有する繰り返し単位(B)及び疎水性置換基を有する繰り返し単位(C)を有する糖含有共重合体を含み、該カチオン性基を有する繰り返し単位(A)が一般式(I)
(In the formula, n represents an integer of 1 to 10.)
When the molar ratio of the repeating units represented by the general formulas (IA) and (II) is 1: 9 to 9: 1 and the weight average molecular weight is 1 × 10 4 to 5 × 10 8 except for the sugar-containing copolymer. )
A nucleic acid molecule delivery carrier comprising:
2. A saccharide-containing copolymer having a repeating unit (A) having a cationic group, a repeating unit (B) containing a sugar (Sugar), and a repeating unit (C) having a hydrophobic substituent, The repeating unit (A) having the general formula (I)
(式中、R2は、H又はCH3を示す。 (In the formula, R 2 represents H or CH 3 .
Yは、−C(=O)O−(CH2)ny−、−OC(=O)−(CH2)ny−、―OC(=O)−(CH2)ny−C(=O)、又は−CONH−(CH2)ny−を示す。nyは1〜10を示す。 Y is, -C (= O) O- ( CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -C ( = O), or -CONH- (CH 2) n y - shows the. n y represents 1 to 10.
Zは、−NR3R4(R3及びR4は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)、−N+R5R6R7(R5、R6及びR7は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)、又は窒素含有複素環式基を示す。)
で表され、糖(Sugar)を含有する繰り返し単位(B)が一般式(II):
Z represents —NR 3 R 4 (R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), —N + R 5 R 6 R 7 (R 5 , R 6 And R 7 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.) Or a nitrogen-containing heterocyclic group. )
The repeating unit (B) containing sugar (Sugar) is represented by the general formula (II):
(式中、R1は、−H又は−CH3を示す。
Sugarは糖から1個のNH2(Sugarがアミノ糖のアミノ基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライドまたはポリサッカライド場合)もしくはOH(Sugarが糖の水酸基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライド或いはポリサッカライドの場合)を除いた糖残基を示す。
Xは、−C(=O)Z1−、−C(=O)O−Ra−、−CONH−、−CONH−Rb−、−OC(=O)−Rc−C(=O)Z1−、又は―Ph−Rd−Z1−を示す。ここで、
Raは−Ph−O−、又は−(CH2)na−O−を示す。naは1〜10の整数を示す。
Rbは−Ph−O−、又は−(CH2)nb−O−を示す。nbは1〜10の整数を示す。
Rcは−(CH2)nc−、又は−(CH2)nc−Ph−(CH2)nc−を示す。ncは2〜18、好ましくは2〜10の整数を示す。
Rdは−CH2−、又は−SO2−を示す。
Z1は−O−または−NH−を示す。
Phは(o-, m-またはp-)フェニレン基を示す。)。
で表される、核酸分子送達用担体。
3. 糖を含有する繰り返し単位(B)が、下記一般式(III)
(In the formula, R 1 represents —H or —CH 3 .
Sugar is a single NH 2 from sugar (when sugar is bound by the amino group of an amino sugar, monosaccharide, disaccharide or polysaccharide) or OH (sugar is bound by a sugar hydroxyl group, a monosaccharide or disaccharide) Alternatively, the sugar residues excluding polysaccharides) are shown.
X is —C (═O) Z 1 —, —C (═O) O—R a —, —CONH—, —CONH—R b —, —OC (═O) —R c —C (═O ) Z 1 -or -Ph-R d -Z 1- . here,
R a is -Ph-O-, or - (CH 2) shows a n a -O-. n a represents an integer from 1 to 10.
R b represents —Ph—O— or — (CH 2 ) n b —O—. n b represents an integer of 1 to 10.
The R c - (CH 2) n c -, or - (CH 2) n c -Ph- (CH 2) n c - shows the. n c is 2 to 18, preferably an integer of 2 to 10.
R d represents —CH 2 — or —SO 2 —.
Z 1 represents —O— or —NH—.
Ph represents an (o-, m- or p-) phenylene group. ).
The carrier for nucleic acid molecule delivery represented by these.
3. The repeating unit (B) containing a sugar is represented by the following general formula (III)
(式中、Sugarは糖から1個のNH2(Sugarがアミノ糖のアミノ基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライドまたはポリサッカライド場合)もしくはOH(Sugarが糖の水酸基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライド或いはポリサッカライドの場合)を除いた糖残基を示し、mは2〜10の整数を示す。ZはOまたはNHを示す。)
で表される繰り返し単位である請求項1又は2に記載の核酸分子送達用担体。
4. カチオン性基を有する繰り返し単位(A)が、下記一般式(IV):
In the formula, Sugar is one NH 2 from sugar (when Sugar is monosaccharide, disaccharide or polysaccharide bonded with amino group of amino sugar) or OH (Sugar is bonded with hydroxyl group of sugar) (In the case of saccharide, disaccharide or polysaccharide), the sugar residue is excluded, m is an integer of 2 to 10. Z is O or NH.)
The carrier for nucleic acid molecule delivery according to claim 1, wherein the carrier is a repeating unit represented by the formula:
4). The repeating unit (A) having a cationic group is represented by the following general formula (IV):
(式中、nは1〜10を示す。RaおよびRbは、同一または異なっていてもよく、炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される繰り返し単位である請求項1〜3のいずれかに記載の核酸分子送達用担体。
5. 疎水性置換基を有する繰り返し単位(C)が、下記一般式(V)で表される繰り返し単位である請求項2〜4のいずれかに記載の核酸分子送達用担体。
一般式(V):
(In the formula, n represents 1 to 10. R a and R b may be the same or different and represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
The carrier for nucleic acid molecule delivery according to any one of claims 1 to 3, wherein the carrier is a repeating unit represented by the formula:
5. The carrier for nucleic acid molecule delivery according to any one of claims 2 to 4, wherein the repeating unit (C) having a hydrophobic substituent is a repeating unit represented by the following general formula (V).
Formula (V):
(式中、R8は、−H又は−CH3を示す。
Wは−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)−(CH2)nw−C(=O)O−、又は−C(=O)NHを示す。nwは2〜18、好ましくは2〜10の整数を示す。
R9は、炭素数3〜30の飽和または不飽和の脂肪族または脂環式の炭化水素基を示す。)
6. 糖含有共重合体における繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)のモル比率がA:B=1:99〜99:1である、請求項1〜5のいずれかに記載の核酸分子送達用担体。
7. 糖含有共重合体における繰り返し単位(A)+繰り返し単位(B)に対する繰り返し単位(C)のモル比率が(A+B):C=99.9:0.1〜0.1:99.9である、項2〜6のいずれかに記載の核酸分子送達用担体。
8. 糖含有共重合体の重量平均分子量が10000〜1000000である請求項1〜7のいずれかに記載の核酸分子送達用担体。
9. 項1〜8のいずれかに記載の核酸分子送達用担体を用いたトランスフェクション試薬。
10. 項1〜8のいずれかに記載の核酸分子送達用担体を用いた遺伝子治療用担体。
(Wherein R 8 represents —H or —CH 3 .
W is -C (= O) O -, - OC (= O) -, - OC (= O) - and (CH 2) n w -C ( = O) O-, or -C (= O) NH Show. n w is 2 to 18, preferably an integer of 2 to 10.
R 9 represents a saturated or unsaturated aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms. )
6). The nucleic acid molecule delivery according to any one of claims 1 to 5, wherein the molar ratio of the repeating unit (A) to the repeating unit (B) in the sugar-containing copolymer is A: B = 1: 99 to 99: 1. Carrier.
7). The molar ratio of the repeating unit (C) to the repeating unit (A) + the repeating unit (B) in the sugar-containing copolymer is (A + B): C = 99.9: 0.1 to 0.1: 99.9. 7. The nucleic acid molecule delivery carrier according to any one of Items 2 to 6.
8). The carrier for nucleic acid molecule delivery according to any one of claims 1 to 7, wherein the sugar-containing copolymer has a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000.
9. Item 9. A transfection reagent using the nucleic acid molecule delivery carrier according to any one of Items 1 to 8.
10. Item 9. A carrier for gene therapy using the carrier for nucleic acid molecule delivery according to any one of Items 1 to 8.
下記の結果に示されるように、本発明の糖含有共重合体から形成される核酸分子送達用担体は、高い遺伝子発現効率を示すことが明らかになった。 As shown in the following results, it was revealed that the carrier for nucleic acid molecule delivery formed from the sugar-containing copolymer of the present invention exhibits high gene expression efficiency.
本発明の核酸分子送達用担体は、細胞の取り込み機構に応じて、核酸分子を細胞内に適切に導入することができるものであって、レセプターを介在したエンドサイトーシスによる核酸分子送達に特に適している。 The carrier for nucleic acid molecule delivery according to the present invention can appropriately introduce a nucleic acid molecule into a cell according to the cellular uptake mechanism, and is particularly suitable for nucleic acid molecule delivery by receptor-mediated endocytosis. ing.
レセプターを介在したエンドサイトーシスにより取り込まれた複合体(核酸分子と糖含有共重合体とのcomplex)は、核内への移行性が高く、本発明の核酸分子送達用担体によって、核酸分子の核内への送達が、特に効率よく行われる。 A complex (complex of a nucleic acid molecule and a sugar-containing copolymer) incorporated by endocytosis mediated by a receptor has a high ability to migrate into the nucleus. Delivery into the nucleus is particularly efficient.
また、本発明の核酸分子用送達担体は、特に遺伝子の送達用担体として好適に用いることができる。本発明の核酸分子用送達担体により運ばれた遺伝子は、細胞内に送達された後、高い効率で遺伝子発現が行われる。特に、本発明の核酸分子送達用担体において、疎水性置換基を有する繰り返し単位を有する糖含有共重合体から形成されるものは、DNA解離能が高く、細胞内に取り込まれた遺伝子の遺伝子発現を特に効率よく行うことができる。 Moreover, the delivery carrier for nucleic acid molecules of the present invention can be suitably used particularly as a carrier for gene delivery. The gene carried by the delivery carrier for nucleic acid molecules of the present invention is gene-expressed with high efficiency after being delivered into the cell. In particular, the carrier for nucleic acid molecule delivery of the present invention, which is formed from a sugar-containing copolymer having a repeating unit having a hydrophobic substituent, has a high DNA dissociation ability and gene expression of a gene incorporated into cells. Can be performed particularly efficiently.
本発明の核酸分子送達用担体はこのように優れた特性を備えたものであって、各種細胞への遺伝子導入に有効に利用し得るものである。 The nucleic acid molecule delivery carrier of the present invention has such excellent characteristics and can be effectively used for gene transfer into various cells.
本発明の核酸分子送達用担体は、カチオン性基を有する繰り返し単位(A)及び糖を含有する繰り返し単位(B)を有する糖含有共重合体、或いは、繰り返し単位(A)及び(B)に加えて、更に疎水性置換基を有する繰り返し単位(C)を有する糖含有共重合体により形成される。 The carrier for nucleic acid molecule delivery of the present invention comprises a repeating unit (A) having a cationic group and a sugar-containing copolymer having a repeating unit (B) containing a sugar, or repeating units (A) and (B). In addition, it is formed by a sugar-containing copolymer having a repeating unit (C) having a hydrophobic substituent.
カチオン性基を有する繰り返し単位(A)
カチオン性基を有する繰り返し単位の構造は所望に応じて適宜設定し得るが、本発明においては、下記一般式(I)で表される構造であることが好ましい。
Repeating unit (A) having a cationic group
The structure of the repeating unit having a cationic group can be appropriately set as desired, but in the present invention, a structure represented by the following general formula (I) is preferable.
(式中、R2、YおよびZは前記に定義される通りである。)
本発明の1つの好ましい実施形態において、カチオン性基を有する繰り返し単位(A)が、下記一般式(IV):
(Wherein R 2 , Y and Z are as defined above.)
In one preferred embodiment of the present invention, the repeating unit (A) having a cationic group is represented by the following general formula (IV):
(式中、Ra、Rbおよびnは前記に定義される通りである。)
で表される。
(Wherein R a , R b and n are as defined above.)
It is represented by
R3〜R7で表される炭化水素基としては、直鎖状又は分岐状の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基、或いは環式炭化水素基等が挙げられる。環式炭化水素基としては、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基等が挙げられる。炭化水素基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。また、R3とR4或いはR5とR6が、これらが結合している窒素原子と一緒になって、ピロリジン環またはピペリジン環を形成することが可能である。 Examples of the hydrocarbon group represented by R 3 to R 7 include a linear or branched saturated hydrocarbon group or unsaturated hydrocarbon group, or a cyclic hydrocarbon group. Examples of the cyclic hydrocarbon group include an aromatic hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group. Specific examples of the hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. R3 and R4 or R5 and R6 can be combined with the nitrogen atom to which they are bonded to form a pyrrolidine ring or piperidine ring.
窒素含有複素環式基としては、例えば、ピロリジニル、ピペリジル、ピペリジノ、ピペラジニル、N−メチルピペラジノ、モルホリノ、ピロリル、イミダゾリル、ピリジル、ピリミジニル、イミダゾリジニル、キノリル、イソキノリル等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing heterocyclic group include pyrrolidinyl, piperidyl, piperidino, piperazinyl, N-methylpiperazino, morpholino, pyrrolyl, imidazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, imidazolidinyl, quinolyl, isoquinolyl and the like.
RaおよびRbで表される炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、t-ブチルなどの直鎖又は分枝を有するアルキル基が例示される。 Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R a and R b include straight chain or branched such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl An alkyl group having
該繰り返し単位は、カチオン性基を有する単量体を重合することによって得ることができる。 The repeating unit can be obtained by polymerizing a monomer having a cationic group.
好ましいカチオン性基を有する単量体としては、例えば、
CH2=CH−C(=O)O−(CH2)3−N(CH3)2、
CH2=CH−C(=O)O−(CH2)3−N+(CH3)3、
CH2=CH−OC(=O)−(CH2)3−N(CH3)2、
CH2=CH−OC(=O)−(CH2)3−N+(CH3)3、
CH2=CH−CONH−(CH2)3−N(CH3)2、
CH2=CH−OC(=O)−(CH2)3−C(=O)O−N(CH3)2、
CH2=CH−OC(=O)−(CH2)3−C(=O)O−N(CH2CH3)2
などが挙げられる。
As a monomer having a preferable cationic group, for example,
CH 2 = CH-C (= O) O- (CH 2) 3 -N (CH 3) 2,
CH 2 = CH-C (= O) O- (CH 2) 3 -N + (CH 3) 3,
CH 2 = CH-OC (= O) - (CH 2) 3 -N (CH 3) 2,
CH 2 = CH-OC (= O) - (CH 2) 3 -N + (CH 3) 3,
CH 2 = CH-CONH- (CH 2) 3 -N (CH 3) 2,
CH 2 = CH-OC (= O) - (CH 2) 3 -C (= O) O-N (CH 3) 2,
CH 2 = CH-OC (= O) - (CH 2) 3 -C (= O) O-N (CH 2 CH 3) 2
Etc.
糖を含有する繰り返し単位(B)
糖を含有する繰り返し単位の構造は所望に応じて適宜設定し得るが、特に下記一般式(II)で表される構造のものが好適に用いられる。
一般式(II):
Repeating unit (B) containing sugar
The structure of the repeating unit containing a saccharide can be appropriately set as desired. In particular, a structure represented by the following general formula (II) is preferably used.
General formula (II):
(式中、R1、XおよびSugarは前記に定義される通りである。)。 (Wherein R 1 , X and Sugar are as defined above).
一般式(II)において「Sugar」は、糖(単糖、二糖、多糖)から1個のNH2(アミノ糖の場合)または1個のOH(アミノ糖以外の大部分の糖の場合)を除いた糖残基を示す。該糖残基(Sugar)がOH基で結合する場合、ヘキソースの場合にはアノマー炭素(1位)または2位の水酸基、或いは6位の1級水酸基に結合し、ヘキソース以外にもこれらに対応する位置で結合する。また、該糖残基(Sugar)がNH2基で結合する場合、例えばグルコサミン、ガラクトサミン、マンノサミンなどNH2基の結合している炭素は通常2位である。 In the general formula (II), “Sugar” refers to one NH 2 (in the case of amino sugar) or one OH (in the case of most sugars other than amino sugar) from sugar (monosaccharide, disaccharide, polysaccharide). The sugar residue is shown by removing. When the sugar residue (Sugar) is bonded with an OH group, in the case of hexose, it binds to the anomeric carbon (position 1) or the hydroxyl group at position 2 or the primary hydroxyl group at position 6 and corresponds to these in addition to hexose. Join at the position you want. Further, if the sugar residue (Sugar) binds with NH 2 group, for example, carbon glucosamine, galactosamine, and binding of the NH 2 group, such as mannosamine is usually 2-position.
Sugarは、Sugar−(OH)で表される糖とSugar−(NH2)で表されるアミノ糖の両方を含む。 Sugar includes both a sugar represented by Sugar- (OH) and an amino sugar represented by Sugar- (NH 2 ).
Sugar−(OH)で表される糖の種類は特に限定されず、例えば、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、キシロース,エリスロース,ソルボース,リボース,リブロース,キシルロース等の単糖、スクロース、マルトース、ラクトースセロビオース,アガロビオース,イソマルトース,キシロビオース,ゲンチオビオース,コージビオース,ソフォロース,タラノース,トレハロース等の二糖、マルトトリオース,ラフィノース,ラクト−N−テトラオース、デキストリン、アミロース,アミロペクチン,キトサン、デンプン、セルロース、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン等の多糖及び多糖の加水分解生成物などが挙げられる。それらは天然糖でも合成糖でもよい。 The type of sugar represented by Sugar- (OH) is not particularly limited. For example, glucose, fructose, mannose, galactose, xylose, erythrose, sorbose, ribose, ribulose, xylulose and other monosaccharides, sucrose, maltose, lactose Cellobiose, agarobiose, isomaltose, xylobiose, gentiobiose, cordobiose, sofolose, taranose, trehalose and other disaccharides, maltotriose, raffinose, lacto-N-tetraose, dextrin, amylose, amylopectin, chitosan, starch, cellulose, α-cyclo Examples thereof include polysaccharides such as dextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, and hydrolysis products of polysaccharides. They may be natural or synthetic sugars.
Sugar−(NH2)で表されるアミノ糖としては、グルコサミン、ガラクトサミン、マンノサミン、ノイラミン酸等の単糖、或いはこれらアミノ単糖を有する二糖ないし多糖が例示される。 Examples of the amino sugar represented by Sugar- (NH 2 ) include monosaccharides such as glucosamine, galactosamine, mannosamine, neuraminic acid, and disaccharides or polysaccharides having these amino monosaccharides.
糖の種類は核酸分子送達用担体を適する生物試料の種類に応じて適宜設定し得る。例えば、肝実質細胞のように、ガラクトースレセプターが存在する細胞に遺伝子を導入する場合には、ガラクトースが好適に用いられる。 The type of sugar can be appropriately set according to the type of biological sample suitable for the carrier for nucleic acid molecule delivery. For example, when a gene is introduced into a cell having a galactose receptor such as a hepatocyte, galactose is preferably used.
糖を含有する繰り返し単位(B)は、対応する糖含有単量体を重合することにより得ることができる。 The repeating unit (B) containing a sugar can be obtained by polymerizing the corresponding sugar-containing monomer.
好ましい糖含有単量体としては、例えば、ビニルアジポイル−D−ガラクトース(vinyladipoyl-D-Galactose)、ビニルアジポイル−D−グルコース((vinyladipoyl-D-Glucose)、アクリロイルガラクトース、アクリロイルグルコース、ビニルセバシルグルコース、アジポイルマンノース等が挙げられる。 Preferred sugar-containing monomers include, for example, vinyladipoyl-D-Galactose, vinyladipoyl-D-Glucose, acryloylgalactose, acryloylglucose, vinylsebacilglucose, azide Poil mannose etc. are mentioned.
疎水性置換基を有する繰り返し単位(C)
疎水性置換基を有する繰り返し単位の構造は所望に応じて適宜設定し得るが、特に下記一般式(V)で表される構造のものが好適に用いられる。
一般式(V):
Repeating unit (C) having a hydrophobic substituent
The structure of the repeating unit having a hydrophobic substituent can be appropriately set as desired. Particularly, a structure represented by the following general formula (V) is preferably used.
Formula (V):
(式中、R8、R9およびWは、前記に定義される通りである。)。 (Wherein R 8 , R 9 and W are as defined above).
R9の炭化水素基としては、直鎖状又は分岐状の飽和炭化水素基(プロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル(ステアリル)、アイコシル等のC3〜C30のアルキル基))又は不飽和炭化水素基(アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、オクテニル、デセニル、ドデセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、オクタデセニル、アイコセニル等のC3〜C30のアルケニル基など)、或いは環式炭化水素基等が挙げられる。環式炭化水素基としては、芳香族炭化水素基(例えばフェニル、キシリル、トルイル、ナフチル、アントラニル、フェナントリルなど)、飽和または不飽和の脂環式炭化水素基(シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、コレステリル、植物ステロール由来の基など)が挙げられる。植物ステロールとしては、スチグマステロール、スチグマスタノール、シトステロール(α1,β、γなど)、カンペステロールなどが挙げられる。R9は好ましくはステアリル、パルミチル、ペンタデカノイル、ヘプタデカノイル、コレステリルが挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group for R 9 include linear or branched saturated hydrocarbon groups (propyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl (stearyl). ) alkyl group)) or an unsaturated hydrocarbon group (allyl C 3 -C 30, such as eicosyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, octenyl, decenyl, dodecenyl, tetradecenyl, hexadecenyl, octadecenyl, C 3 -C 30, such as Aikoseniru Alkenyl group, etc.), or a cyclic hydrocarbon group. Examples of the cyclic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon groups (eg, phenyl, xylyl, toluyl, naphthyl, anthranyl, phenanthryl), saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbon groups (cyclopentyl, cyclohexyl, cyclohexenyl, cholesteryl, Group derived from plant sterols, etc.). Examples of plant sterols include stigmasterol, stigmasteranol, sitosterol (α 1 , β, γ, etc.), campesterol, and the like. R 9 is preferably stearyl, palmityl, pentadecanoyl, heptadecanoyl or cholesteryl.
疎水性置換基を有する繰り返し単位(C)は、疎水性置換基を有する単量体を重合することにより得ることができる。 The repeating unit (C) having a hydrophobic substituent can be obtained by polymerizing a monomer having a hydrophobic substituent.
疎水性置換基を有する単量体としては、例えば、炭素数10〜20の高級脂肪酸のアクリル酸エステル、炭素数10〜20の高級脂肪酸のビニルエステル、コレスロール環を有するビニル単量体等が挙げられる。より具体的には、ステアリルアクリレートや下記一般式(VI)で表されるコレステロール環を有するビニル単量体等が例示できる。 Examples of the monomer having a hydrophobic substituent include acrylic acid esters of higher fatty acids having 10 to 20 carbon atoms, vinyl esters of higher fatty acids having 10 to 20 carbon atoms, vinyl monomers having a cholesterol ring, and the like. It is done. More specifically, examples include stearyl acrylate and vinyl monomers having a cholesterol ring represented by the following general formula (VI).
一般式(VI) Formula (VI)
(式中、n1は、2〜18、好ましくは2〜10の整数を示す。)
上記のコレステロール誘導体は、エステル型の重合性置換基と酵素を用いる方法により容易に合成することができる。
(In the formula, n1 represents an integer of 2 to 18, preferably 2 to 10.)
The cholesterol derivative can be easily synthesized by a method using an ester-type polymerizable substituent and an enzyme.
溶媒としてはテトラヒドロフラン、トルエン、ピリジン、ジオキサンなどの有機溶媒を使用し、酵素としてはPseudomonas sp.由来のリパーゼ(LPL-311)、LPL-311の固定化酵素(LIP-301)等を使用する。重合性置換基としてはコハク酸ジビニル、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニルなどのジカルボン酸ジビニルが例示される。コレステロールと同様に、対応する植物ステロールを使用して、同様に対応する植物ステロールエステルを合成できる。 An organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, pyridine, or dioxane is used as the solvent, and a lipase derived from Pseudomonas sp. (LPL-311), an immobilized enzyme of LPL-311 (LIP-301), or the like is used as the enzyme. Examples of the polymerizable substituent include divinyl dicarboxylates such as divinyl succinate, divinyl adipate, and divinyl sebacate. Similar to cholesterol, the corresponding plant sterols can be similarly synthesized using the corresponding plant sterols.
本発明に用いたビニルエステルは重合後、ポリマー鎖がポリビニルアルコールとなる。ポリビニルアルコールは古くから生体材料としても使用されており。安全性は高い。 The vinyl ester used in the present invention has a polymer chain of polyvinyl alcohol after polymerization. Polyvinyl alcohol has long been used as a biomaterial. Safety is high.
糖含有共重合体
本発明における、繰り返し単位(A)及び繰り返し単位(B)を有する糖含有共重合体は、カチオン性基を有する単量体及び糖含有単量体を共重合することによって、得ることができる。また、本発明における、繰り返し単位(A)、繰り返し単位(B)及び繰り返し単位(C)を含有する共重合体は、カチオン性基を有する単量体、糖含有単量体及び疎水性置換基を有する単量体を共重合させることによって、得ることができる。
Sugar-containing copolymer In the present invention, the sugar-containing copolymer having the repeating unit (A) and the repeating unit (B) is obtained by copolymerizing a monomer having a cationic group and a sugar-containing monomer. Obtainable. In the present invention, the copolymer containing the repeating unit (A), the repeating unit (B), and the repeating unit (C) includes a monomer having a cationic group, a sugar-containing monomer, and a hydrophobic substituent. It can obtain by copolymerizing the monomer which has this.
各単量体を共重合する方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。例えば、重合開始剤を用いるラジカル重合により行うことができる。 As a method of copolymerizing each monomer, a known method can be appropriately used. For example, it can be performed by radical polymerization using a polymerization initiator.
重合開始剤としては、通常のラジカル重合開始剤を用いることができ、例えば、アゾイソブチルニトリル(AIBN)等のアゾ系開始剤や有機過酸化物などを使用することができる。 As the polymerization initiator, a normal radical polymerization initiator can be used. For example, an azo initiator such as azoisobutyl nitrile (AIBN), an organic peroxide, or the like can be used.
糖含有共重合体における各繰り返し単位のモル比率は、所望の性質を有する糖含有共重合体又は核酸分子送達用担体を得ることを目的として、適宜設定することができる。 The molar ratio of each repeating unit in the sugar-containing copolymer can be appropriately set for the purpose of obtaining a sugar-containing copolymer or a nucleic acid molecule delivery carrier having desired properties.
通常、繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)からなる共重合体において、(A)と(B)とのモル比率は、A:B=1:99〜99:1程度、好ましくは10:90〜90:10程度、より好ましくはA:B=15〜85:50〜50、さらに好ましくはA:B=20〜80:30〜70である。 Usually, in the copolymer composed of the repeating unit (A) and the repeating unit (B), the molar ratio of (A) to (B) is about A: B = 1: 99 to 99: 1, preferably 10: It is about 90-90: 10, More preferably, it is A: B = 15-85: 50-50, More preferably, it is A: B = 20-80: 30-70.
また、繰り返し単位(C)を有する場合、繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)の総和に対する繰り返し単位(C)のモル比率は、A+B:C=99.9:0.1〜0.1:99.9程度、好ましくは99.5:0.5〜0.5:99.5程度である。なお、繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)の総和(A+B)の各繰り返し単位(A),(B)の比率は、繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)からなる共重合体の上記AとBの比と同じである。より好ましくは(A+B):C=99.5〜0.5:90〜10;さらに好ましくは(A+B):C=99.3〜0.7:95〜5である。 Moreover, when it has a repeating unit (C), the molar ratio of the repeating unit (C) with respect to the sum total of a repeating unit (A) and a repeating unit (B) is A + B: C = 99.9: 0.1-0.1. : About 99.9, preferably about 99.5: 0.5 to 0.5: 99.5. In addition, the ratio of each repeating unit (A) and (B) of the sum (A + B) of the repeating unit (A) and the repeating unit (B) is the ratio of the repeating unit (A) and the repeating unit (B). It is the same as the ratio of A and B above. More preferably, (A + B): C = 99.5 to 0.5: 90 to 10; and still more preferably (A + B): C = 99.3 to 0.7: 95 to 5.
糖含有共重合体の分子量は、所望に応じて適宜設定し得るが、通常、重量平均分子量で10000〜1000000程度、好ましくは15000〜50000、より好ましくは20000〜50000程度である。 The molecular weight of the sugar-containing copolymer can be appropriately set as desired, but is usually about 10,000 to 1,000,000, preferably about 15,000 to 50,000, more preferably about 20,000 to 50,000 in terms of weight average molecular weight.
また、本発明の糖含有共重合体には、本発明の目的の範囲内で、繰り返し単位(A)、(B)又は(C)以外の他の繰り返し単位や構成単位を含めてもよい。 Further, the sugar-containing copolymer of the present invention may contain other repeating units or structural units other than the repeating unit (A), (B) or (C) within the scope of the object of the present invention.
核酸分子送達用担体
本発明の核酸分子送達用担体は、上記本発明の糖含有共重合体を用いて形成される。
Nucleic acid molecule delivery carrier The nucleic acid molecule delivery carrier of the present invention is formed using the sugar-containing copolymer of the present invention.
該核酸分子送達用担体における糖含有共重合体が、静電的作用によって核酸分子を凝縮し、核酸分子と複合体を形成する。この複合体が細胞に取り込まれ、核酸分子が細胞内に送達されることとなる。 The sugar-containing copolymer in the nucleic acid molecule delivery carrier condenses the nucleic acid molecules by electrostatic action to form a complex with the nucleic acid molecules. This complex is taken up by the cell and the nucleic acid molecule is delivered into the cell.
糖含有共重合体と核酸分子との複合体を形成する方法は、公知の方法により適宜行うことができるが、例えば、核酸分子を含有する溶液と、糖含有共重合体を含有する溶液を混合することによって、調整することができる。 A method of forming a complex of a sugar-containing copolymer and a nucleic acid molecule can be appropriately performed by a known method. For example, a solution containing a nucleic acid molecule and a solution containing a sugar-containing copolymer are mixed. Can be adjusted.
核酸が導入される細胞は、ヒトを含む哺乳動物細胞、昆虫細胞等の動物細胞、植物細胞、酵母、大腸菌などの細菌、真菌などが例示されるが、好ましくは動物細胞、特に哺乳動物細胞である。 Examples of cells into which nucleic acids are introduced include mammalian cells including humans, animal cells such as insect cells, plant cells, bacteria such as yeast and Escherichia coli, fungi and the like, preferably animal cells, particularly mammalian cells. is there.
細胞への導入は、本発明の細胞導入剤とDNA,RNAなどの核酸分子を細胞に作用させことで、実施可能である。細胞導入剤とDNA,RNAなどの核酸分子は、予め複合体を形成し、次に細胞に作用させて、核酸を導入してもよい。 Introduction into cells can be carried out by allowing the cell introduction agent of the present invention and nucleic acid molecules such as DNA and RNA to act on the cells. The cell introduction agent and nucleic acid molecules such as DNA and RNA may form a complex in advance and then act on the cell to introduce the nucleic acid.
複合体における糖含有共重合体と核酸分子の比率は、糖含有共重合体のカチオン基のモル数(C)のDNA又はRNAのリン酸基のモル数(A)に対する比率(以下、これをC/A比と言う)で表して、通常0.5以上であり、1.0以上が好ましく、さらに1.5以上が好ましい。 The ratio of the sugar-containing copolymer to the nucleic acid molecule in the complex is the ratio of the number of moles of cationic groups (C) of the sugar-containing copolymer to the number of moles of phosphate groups of DNA or RNA (A). It is usually 0.5 or more, preferably 1.0 or more, and more preferably 1.5 or more.
細胞には、高分子量のタンパク質などを細胞膜の一部で包み込んで取り入れるエンドサイトーシスという現象が存在することが知られている。エンドサイトーシスには、リガンドに対する特異性がない液相エンドサイトーシスとレセプターが介在したエンドサイトーシス(RME)がある。前者は非特異的であり取込速度が遅いため細胞内への物質輸送としては有用性が低いが、後者は低濃度のリガンドを認識して効率よく細胞内に取り込むためにこの機構を利用した核酸分子用送達担体の応用性は高い。RMEは、肝臓、腎臓、小腸、肺、筋肉、脂肪細胞、胎盤あるいは赤血球、白血球繊維など、多くの細胞に存在する機構であることが知られている。それぞれの細胞によってリガンドは異なっているが、肝臓実質細胞のガラクトースやN−アセチルガラクトサミン介在性の取込みや肝臓非実質細胞のマンノース介在性の取込みが良く知られている。本発明の核酸分子送達用担体は、このようなレセプターを介在したエンドサイトーシス(RME)による核酸分子送達に、特に適したものである。 It is known that cells have a phenomenon called endocytosis in which high molecular weight proteins and the like are encapsulated by part of the cell membrane. Endocytosis includes liquid phase endocytosis with no specificity for a ligand and receptor-mediated endocytosis (RME). The former is non-specific and has a low uptake rate, so it is not useful as a substance transport into the cell. The latter uses this mechanism to recognize a low concentration of ligand and efficiently take it into the cell. The applicability of delivery carriers for nucleic acid molecules is high. RME is known to be a mechanism existing in many cells such as liver, kidney, small intestine, lung, muscle, fat cell, placenta, erythrocyte, leukocyte fiber. Although each ligand has a different ligand, galactose and N-acetylgalactosamine-mediated uptake of liver parenchymal cells and mannose-mediated uptake of liver non-parenchymal cells are well known. The carrier for nucleic acid molecule delivery of the present invention is particularly suitable for nucleic acid molecule delivery by endocytosis (RME) mediated by such a receptor.
本発明の核酸分子送達用担体により運ばれる核酸分子の種類は特に限定されず、例えば、DNA又はRNAなどが挙げられる。より具体的には、特定の蛋白質をコードする遺伝子やアンチセンスDNA、プラスミド、当該遺伝子を含む発現コンストラクト、iRNAなどが挙げられる。 The kind of nucleic acid molecule carried by the nucleic acid molecule delivery carrier of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include DNA or RNA. More specifically, a gene encoding a specific protein, an antisense DNA, a plasmid, an expression construct containing the gene, iRNA and the like can be mentioned.
本発明の核酸分子用送達担体は、特に遺伝子の送達用担体として好適に用いることができる。本発明の核酸分子用送達担体により運ばれた遺伝子は、細胞内に送達された後、高い効率で遺伝子発現が行われる。 The nucleic acid molecule delivery carrier of the present invention can be suitably used particularly as a gene delivery carrier. The gene carried by the delivery carrier for nucleic acid molecules of the present invention is gene-expressed with high efficiency after being delivered into the cell.
特に、疎水性繰り返し単位(C)を有する共重合体は、細胞に導入後に細胞内で核酸と導入剤が分離し、導入された核酸の発現効率が高くなるため、特に好ましい。 In particular, a copolymer having a hydrophobic repeating unit (C) is particularly preferable because the nucleic acid and the introduction agent are separated in the cell after introduction into the cell, and the expression efficiency of the introduced nucleic acid is increased.
以下、実施例、実験例及び比較例を用いて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, Experimental Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
例1:
ポリ(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド-co-6-O-ビニルアジポイル-D-ガラクトース)Poly(dimethylaminopropylacrylamide-co-6-o-vinyladipoil-D-galactose)
又はポリ(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド-co-6-O-ビニルアジポイル-D-グルコース)Poly(dimethylaminopropylacrylamide-co-6-o-vinyladipoil-D-glucose)を用いて形成された核酸分子送達用担体による遺伝子発現例。
Example 1:
Poly (dimethylaminopropylacrylamide-co-6-o-vinyladipoil-D-galactose) Poly (dimethylaminopropylacrylamide-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)
Or gene expression by poly (dimethylaminopropylacrylamide-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) -formed carrier for nucleic acid molecule formation using Poly (dimethylaminopropylacrylamide-co-6-o-vinyladipoil-D-glucose) Example.
(1−1)糖含有共重合体の合成
Poly(dimethylaminopropylacrylamide-co-6-o-vinyladipoil-D-galactose)(ポリ(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド-co-6-O-ビニルアジポイル-D-ガラクトース))を以下のように作成した。
(1-1) Synthesis of sugar-containing copolymer
Poly (dimethylaminopropylacrylamide-co-6-o-vinyladipoil-D-galactose) (poly (dimethylaminopropylacrylamide-co-6-O-vinyladipoil-D-galactose)) was prepared as follows.
DMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)と6-O-vinyladipoyl-D-galactose (6-O-ビニルアジポイル-D-ガラクトース)をモノマーとして用い、2,2-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylbaleronitrile)(AMDVN)を開始剤として1.0mol%加え、Dimethylsulfoxide(DMSO)を溶媒として全量を1mlとした。密栓できる、すりつき試験管にそれらを仕込み、三方コックで栓をして液体窒素で凍結させてから、試験管内を三回窒素置換させた。これをもう一度室温に戻して融解させ、再び凍結させて窒素置換を繰り返した。この操作を合計三回繰り返し行った後、凍結させずにそのまま真空ラインを用いて脱気した。その後、真空状態で60℃のウォーターバスに4時間浸し、反応させた。4時間後、分子量1万カットの透析膜に入れ、純水中室温で24時間透析した。24時間後、ガラスチューブに入れて凍結乾燥し、ポリマー粉末を得た。DMAPAAと6-O-vinyladipoyl-D-galactoseのモノマーの仕込み比は、20 : 80, 35 : 65, 50 : 50, 65 : 35, 80 : 20 (単位は全て mol%)とし、各場合について、同様の操作を行った。 DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) and 6-O-vinyladipoyl-D-galactose (6-O-vinyladipoyl-D-galactose) are used as monomers, and 2,2-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylbaleronitrile) ( AMDVN) was added as an initiator in an amount of 1.0 mol%, and dimethylsulfoxide (DMSO) was used as a solvent to make the total volume 1 ml. They were charged in a sealed test tube that could be sealed, capped with a three-way cock and frozen with liquid nitrogen, and the inside of the test tube was purged with nitrogen three times. This was returned to room temperature, thawed, frozen again, and nitrogen substitution was repeated. This operation was repeated a total of three times, and then degassed using a vacuum line as it was without freezing. Then, it was immersed in a 60 degreeC water bath in a vacuum state for 4 hours, and was made to react. After 4 hours, the membrane was placed in a dialysis membrane having a molecular weight of 10,000 cut and dialyzed for 24 hours at room temperature in pure water. After 24 hours, it was placed in a glass tube and freeze-dried to obtain a polymer powder. The monomer charge ratio of DMAPAA and 6-O-vinyladipoyl-D-galactose is 20: 80, 35: 65, 50: 50, 65: 35, 80: 20 (all units are mol%). The same operation was performed.
得られたガラクトース含有共重合体の分子量、繰り返し単位のモル比及び収率を以下の表1に示す。以下、ポリマーにおける繰り返し単位のモル比は、1H-NMR測定によって求められる積分値によって計算した。1H-NMR測定は、乾燥したポリマーを10mgはかり採り、700μlのD2Oに溶かして200MHzの1H-NMR装置を用いて行った。また、ポリマーの重量平均分子量は、GPC測定により、乾燥したポリマーの濃度5mg/ml溶液をそれぞれ調製し、1/15Mリン酸バッファー(pH=7.42)を移動相として流速0.5ml/min、カラム温度40℃で20μlインジェクトして、プルラン(pullulan)を標準サンプルとして用いて、測定した。 Table 1 below shows the molecular weight, the molar ratio of the repeating units, and the yield of the obtained galactose-containing copolymer. Hereinafter, the molar ratio of the repeating unit in the polymer was calculated by an integral value obtained by 1 H-NMR measurement. For the 1 H-NMR measurement, 10 mg of the dried polymer was weighed, dissolved in 700 μl of D 2 O, and used with a 200 MHz 1 H-NMR apparatus. The weight average molecular weight of the polymer was determined by GPC measurement, respectively, by preparing a 5 mg / ml solution of the dried polymer, using a 1/15 M phosphate buffer (pH = 7.42) as the mobile phase, a flow rate of 0.5 ml / min, and a column temperature. 20 μl was injected at 40 ° C. and measured using pullulan as a standard sample.
また、ガラクトース含有単量体に代えて、グルコース含有単量体(6-O-vinyladipoyl-D-gulcose (6-O-ビニルアジポイル-D-グルコース))を用いる以外は、上記と同様にして、グルコース含有共重合体を得た。 Further, in place of the galactose-containing monomer, a glucose-containing monomer (6-O-vinyladipoyl-D-gulcose (6-O-vinyladipoyl-D-glucose)) is used in the same manner as described above. A containing copolymer was obtained.
得られたグルコース含有共重合体の分子量、及び繰り返し単位のモル比を以下の表2に示す。 Table 2 below shows the molecular weight of the obtained glucose-containing copolymer and the molar ratio of the repeating units.
(1−2)核酸分子と糖含有共重合体との複合体の形成と確認
核酸分子として、プラスミドpCMV-Luc(プロメガ社)を用いた。
(1-2) Formation and confirmation of complex of nucleic acid molecule and sugar-containing copolymer Plasmid pCMV-Luc (Promega) was used as a nucleic acid molecule.
上記(1-1)で作成した糖含有共重合体2.4mgを1000μlのD-MEM培地に溶解してストック溶液を作製した。このストック溶液5μlとpCMV-Luc溶液45μl(pCMV-Lucを100ng含有)を混合することで、C/A(Cation/Anion)比=50とした。ストック溶液を段階希釈し、同濃度のpCMV-Luc溶液と混合して、C/A比の異なる試料溶液(C/A比=0.5、1、1.5、2、3、4、5)を調製した。 A stock solution was prepared by dissolving 2.4 mg of the sugar-containing copolymer prepared in (1-1) above in 1000 μl of D-MEM medium. By mixing 5 μl of this stock solution and 45 μl of pCMV-Luc solution (containing 100 ng of pCMV-Luc), the C / A (Cation / Anion) ratio was set to 50. Stock solutions were serially diluted and mixed with pCMV-Luc solution of the same concentration to prepare sample solutions with different C / A ratios (C / A ratio = 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5) .
種々のC/A比で混合した糖含有共重合体と核酸分子との複合体(Complex)形成は、次のように、0.8%アガロースゲル電気泳動を用いることによって確認した。Ethydium bromide(EtBr)を含む0.5×TBE溶液を用いて0.8%アガロースゲルを作製した。C/A=0.5、1、1.5、2、3、4及び5 のポリマー(D40glu60, D42gal58)溶液10μl 、pCMV-Luc(200ng/μl) 1μl 及び BPB溶液2μl を混合して13μl とし、37℃で30分間放置した。30分後、サンプルをスロットにアプライし、泳動バッファーを0.5×TBE with EtBr として100Vで30分間電気泳動した。 Complex formation between a sugar-containing copolymer mixed with various C / A ratios and a nucleic acid molecule was confirmed by using 0.8% agarose gel electrophoresis as follows. A 0.8% agarose gel was prepared using 0.5 × TBE solution containing Ethydium bromide (EtBr). C / A = 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4 and 5 polymer (D40glu60, D42gal58) solution 10μl, pCMV-Luc (200ng / μl) 1μl and BPB solution 2μl to 13μl Left for 30 minutes. After 30 minutes, the sample was applied to the slot, and electrophoresis was performed at 100 V for 30 minutes using 0.5 × TBE with EtBr as the running buffer.
(1−3)複合体による遺伝子発現実験
肝細胞HepG2細胞と腎上皮細胞COS-1細胞に対する、pCMV-Luc-ガラクトース含有ポリマー複合体とpCMV-Luc-グルコース含有ポリマー複合体を用いた場合における遺伝子発現効率とC/A比の関係を調べた。
(1-3) Gene expression experiment using a complex Gene in the case of using a pCMV-Luc-galactose-containing polymer complex and a pCMV-Luc-glucose-containing polymer complex for hepatocyte HepG2 cells and renal epithelial cells COS-1 cells The relationship between expression efficiency and C / A ratio was examined.
遺伝子発現効率は、以下のように測定した。 Gene expression efficiency was measured as follows.
核酸分子送達用担体としては、上記(1-2)で作製したプラスミドDNA(pCMV-Luc)と糖含有共重合体(D40glu60,D42gal58)との複合体、即ち、pCMV-Luc-ガラクトース含有ポリマー(Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)(D42gal58)複合体と、pCMV-Luc-グルコース含有ポリマー(Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) (D40glu60))複合体を用いた。 As a carrier for nucleic acid molecule delivery, a complex of the plasmid DNA (pCMV-Luc) prepared in (1-2) above and a sugar-containing copolymer (D40glu60, D42gal58), that is, a pCMV-Luc-galactose-containing polymer ( Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42gal58) complex and pCMV-Luc-glucose-containing polymer (Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) (D40glu60) ) The composite was used.
核酸分子を送達する細胞としては、ヒトの肝癌細胞であるHepG2細胞とミドリザルの腎上皮細胞であるCOS-1細胞を用いた。 As cells for delivering nucleic acid molecules, HepG2 cells, which are human liver cancer cells, and COS-1 cells, which are kidney epithelial cells of green monkeys, were used.
96well plateに1×104cells/wellずつ播種して接着させたCOS-1細胞とHepG2細胞に、complexを50μl/well添加し、200μMクロロキン溶液(FBS free)を50μl/well添加して8時間インキュベートさせた。8時間後、PBSで洗浄して、D-MEM(10%FBS)を100μl/well添加し、さらに40時間インキュベートさせた。40時間後、PBSで洗浄して細胞溶解液(Triton X-100など)50μl/wellを添加し、37℃で30分間放置後、それを20μlずつ取り出して蛍光基質液(ATP, D-Luciferinなどを含有)100μl入ったビンに入れ、ミルカウンターでLuciferase活性によって細胞への遺伝子発現効率を測定した。 Add 50 μl / well of complex to COS-1 cells and HepG2 cells seeded at 1 × 10 4 cells / well in a 96-well plate, and add 50 μl / well of 200 μM chloroquine solution (FBS free) for 8 hours. Incubated. After 8 hours, the plate was washed with PBS, 100 μl / well of D-MEM (10% FBS) was added, and further incubated for 40 hours. After 40 hours, wash with PBS, add 50 μl / well of cell lysate (Triton X-100, etc.), leave it at 37 ° C for 30 minutes, take it out 20 μl at a time, and add fluorescent substrate solution (ATP, D-Luciferin, etc.) In a bottle containing 100 μl, and the gene expression efficiency to the cells was measured by Luciferase activity using a mill counter.
肝細胞HepG2細胞に対する結果を図1(A)に、腎上皮細胞COS-1細胞に対する結果を図1(B)に示す。 The results for hepatocyte HepG2 cells are shown in FIG. 1 (A), and the results for renal epithelial cells COS-1 cells are shown in FIG. 1 (B).
その結果、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)を用いた核酸分子送達用担体は、ガラクトースレセプターを有する肝細胞HepG2細胞において高い遺伝子発現効率を示すことが明らかになった(図1(A))。また発現効率は、C/A=1.5〜2で高い値を示していた。一方、COS細胞に対する同様の実験を行った結果では、取り込み促進は見られなかった(図1(B))。HepG2細胞にはガラクトースレセプターが存在するが、COS細胞にはガラクトースレセプターが存在しないため、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)は、ガラクトースレセプターに基づくレセプター介在により細胞特異的に遺伝子を発現できた可能性が高いと考えられた。 As a result, it became clear that the carrier for nucleic acid molecule delivery using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) shows high gene expression efficiency in hepatocyte HepG2 cells with galactose receptor. (FIG. 1 (A)). The expression efficiency was high at C / A = 1.5-2. On the other hand, the results of the same experiment on COS cells did not show uptake promotion (FIG. 1 (B)). Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) is cell-specific by receptor-mediated galactose receptors, because galactose receptors are present in HepG2 cells but galactose receptors are not present in COS cells. It was highly possible that the gene could be expressed.
これに対し、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)を用いた核酸分子送達用担体は、HepG2細胞においては、取込促進作用が見られなかったが、COS細胞においては、取込促進作用が認められた(図1(A)及び(B))。 In contrast, the carrier for nucleic acid molecule delivery using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) did not show uptake-up action in HepG2 cells, but in COS cells In addition, an uptake promoting action was observed (FIGS. 1A and 1B).
(1−4)細胞に対する毒性評価
また、DC protein法によるタンパク定量を行うことによって細胞への毒性も検討した。タンパク定量はLowry法に基づいて行った。
(1-4) Toxicity evaluation with respect to cells Moreover, the toxicity to cells was also examined by performing protein quantification by the DC protein method. Protein quantification was performed based on the Lowry method.
各ポリマー(Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)(D42gal58)及び(Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) (D40glu60))について毒性の比較を行った結果を図2に示す。細胞が死んだ場合、プレートから細胞が剥がれ落ちるため、タンパク量は減るが、図2に示されるように、どちらのポリマーを用いた実験でも総タンパク量は変化しなかった。この結果、どちらのポリマーもほとんど毒性はなく、毒性による発現効率への影響はないと考えられた。 Toxicity comparison was performed for each polymer (Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42gal58) and (Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)) (D40glu60)) The results are shown in Fig. 2. When cells die, the amount of protein decreases because the cells fall off the plate, but as shown in Fig. 2, the total protein amount changes in both polymers. As a result, both polymers were hardly toxic, and it was considered that the toxicity did not affect the expression efficiency.
(1−5)糖添加による競争阻害実験
次いで、遺伝子の取込みがガラクトースレセプター介在によるものであるかを確認する為に 上記(1-3)の遺伝子発現実験において、D-galactose を添加して、糖添加による競争阻害実験を行うことにした。Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)がガラクトースレセプターを介してHepG2細胞へ導入されているならば、ガラクトースレセプターに対してD-galactose の結合が競合するために、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)がレセプターに結合しにくくなり、D-galactose添加により、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)のHepG2細胞への遺伝子発現効率は下がると考えられる。
(1-5) Competition inhibition experiment by addition of sugar Next, in order to confirm whether the gene uptake is mediated by galactose receptor, in the gene expression experiment of (1-3) above, D-galactose was added, We decided to conduct competition inhibition experiments by adding sugar. If Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) has been introduced into HepG2 cells via the galactose receptor, Poly (( DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) is difficult to bind to the receptor, and the addition of D-galactose to Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) gene to HepG2 cells Expression efficiency is thought to decrease.
実験には、高い遺伝子発現効率を示したPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)のC/A = 2のものを用いた。 In the experiment, Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) C / A = 2 having high gene expression efficiency was used.
糖添加による競争阻害実験は以下のように行った。 The competition inhibition experiment by sugar addition was performed as follows.
96wellplate に 1×104cells/well ずつ播種して接着させたCOS-1細胞とHepG2細胞に、種々の濃度のD-galactose、あるいはD-glucose を5μl/well加え、プラスミドDNA(pCMV-Luc)とポリマーとのcomplexを50μl/well添加した。そこへ、200μMクロロキン溶液(FBS free)を55μl/well添加して8時間インキュベートした。8時間後、PBSで洗浄して、D-MEM(10%FBS)を 100μl/well添加し、さらに40時間インキュベートした。Luciferase活性を測定することによって遺伝子発現効率を調べた。 Add 5 μl / well of various concentrations of D-galactose or D-glucose to COS-1 cells and HepG2 cells seeded at 1 × 10 4 cells / well in a 96-well plate and adhere to them. Plasmid DNA (pCMV-Luc) And a complex of polymer was added at 50 μl / well. Thereto, 55 μl / well of 200 μM chloroquine solution (FBS free) was added and incubated for 8 hours. After 8 hours, the plate was washed with PBS, 100 μl / well of D-MEM (10% FBS) was added, and further incubated for 40 hours. Gene expression efficiency was examined by measuring Luciferase activity.
HepG2細胞へのPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)(D42Gal58)の遺伝子発現効率におけるガラクトース添加による競争阻害実験の結果を図3に示す。 The result of the competitive inhibition experiment by the addition of galactose in the gene expression efficiency of Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42Gal58) to HepG2 cells is shown in FIG.
その結果、図3に示されるようにガラクトース添加によってPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)のHepG2細胞への遺伝子発現効率は20%程度にまで減少した。 As a result, as shown in FIG. 3, the gene expression efficiency of Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) in HepG2 cells was reduced to about 20% by adding galactose.
(1−6)RIによる遺伝子の取込位置の測定
次に、糖添加の存在における遺伝子の取り込みの仕組みにおいて、遺伝子が核内へ取り込まれているのか、細胞質に留まっているのかを明らかにするために、糖添加による競争阻害条件下での32P-pCMV-Luc活性を測定し、核への取り込み量を調べた。糖添加による競争阻害条件は、上記(1-5)と同様にした。
(1-6) Measurement of gene uptake position by RI Next, in the mechanism of gene uptake in the presence of sugar addition, clarify whether the gene is taken into the nucleus or stays in the cytoplasm Therefore, 32P-pCMV-Luc activity was measured under the competitive inhibition condition by sugar addition, and the amount of uptake into the nucleus was examined. The conditions for competitive inhibition by addition of sugar were the same as in (1-5) above.
(1)32P-pCMV−Lucのラベル化
ニックトランスレーション法によりα-dCTP-32PをpCMV-Lucにラベル化した。
(1) Labeling of 32P-pCMV-Luc α-dCTP-32P was labeled to pCMV-Luc by the nick translation method.
(2)32P-pCMV-Lucによる取り込み量測定
液体シンチレーションカウンターによって細胞内へ導入された32P-pCMV-Lucの放射能活性を測定し、核及び細胞質内への取り込み量を測定した。96well plate に 1×104cells/wellずつ播種して接着させたCOS-1細胞とHepG2細胞へ、様々な濃度のD-galactose、あるいはD-glucoseを加え、形成させた32P-pCMV-Lucとポリマー(D40glu60, D42gal58)とのcomplexを50μl/well添加した。そこへ、200μMクロロキン溶液(FBS free)を50μl/well添加して8時間インキュベートした。8時間後、PBS溶液で洗浄し、トリプシン溶液を添加して細胞を剥離させた後、SDS溶液を添加して細胞を溶解した。遠心分離後、上清と沈殿とを分け、それぞれ液体シンチレーションカクテルへ入れて、液体シンチレーションカウンターによって細胞内へ導入された32P-pCMV-Lucの放射能活性を測定した。このときの上清を細胞質(Cytoplasm)への取り込み量、沈殿を核(Nuclear)への取り込み量とした。
(2) Measurement of uptake by 32P-pCMV-Luc The radioactivity of 32P-pCMV-Luc introduced into cells was measured by a liquid scintillation counter, and the uptake into the nucleus and cytoplasm was measured. 32P-pCMV-Luc formed by adding various concentrations of D-galactose or D-glucose to COS-1 cells and HepG2 cells seeded and adhered to a 96-well plate at 1 × 10 4 cells / well 50 μl / well of complex with polymer (D40glu60, D42gal58) was added. Thereto, 50 μl / well of 200 μM chloroquine solution (FBS free) was added and incubated for 8 hours. After 8 hours, the cells were washed with a PBS solution, a trypsin solution was added to detach the cells, and then an SDS solution was added to lyse the cells. After centrifugation, the supernatant and the precipitate were separated, placed in a liquid scintillation cocktail, and the radioactivity of 32P-pCMV-Luc introduced into the cells was measured by a liquid scintillation counter. The supernatant at this time was taken as the amount taken up into the cytoplasm, and the precipitate was taken as the amount taken up into the nucleus.
図4にPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)(D42Gal58)を用いたcomplexによるHepG2細胞への遺伝子取り込みとガラクトースの影響を調べた結果を示す。 FIG. 4 shows the results of examining the effect of galactose on gene uptake into HepG2 cells by complex using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42Gal58).
図4に示されるように、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)の核内取り込みは、HepG2細胞においてC/A比が高くなるにつれて取り込み量も増加していた。また、細胞質内への取り込み量も、C/A比が高くなるにつれて上昇していた。 As shown in FIG. 4, the nuclear uptake of Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) increased as the C / A ratio increased in HepG2 cells. Also, the amount of uptake into the cytoplasm increased as the C / A ratio increased.
前記図1の実験結果に示されるように、遺伝子の発現効率は、C/Aが1.5から2で最高値になっている。これに対し、図4の実験結果に示されるように、細胞内への遺伝子取り込み量は、C/A>1.5においても増加している。この結果から、発現効率と、ポリマーと遺伝子の複合体の取り込みには、単純な相関関係がなりたたないものと考えられた。 As shown in the experimental results of FIG. 1, the gene expression efficiency is highest when C / A is 1.5 to 2. On the other hand, as shown in the experimental results of FIG. 4, the amount of gene uptake into cells is increased even when C / A> 1.5. From these results, it was considered that there was no simple correlation between the expression efficiency and the uptake of the polymer-gene complex.
また、D-galactoseを添加することによってPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)を用いた場合における、32P-pCMV-Lucの取り込み量の減少がみられた。 Moreover, when Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) was used by adding D-galactose, the amount of 32P-pCMV-Luc incorporated was reduced.
このように、ガラクトース添加により細胞への遺伝子取り込み量が減少している結果は、HepG2細胞におけるPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)を用いた遺伝子取り込みが、ガラクトースレセプター介在性の取り込みであることを示すものと考えられた。 In this way, the amount of gene uptake into cells due to the addition of galactose was reduced as a result of gene uptake using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) in HepG2 cells. It was thought to indicate that it was sex uptake.
また、図5にPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)(D40glu60)を用いたcomplexによるHepG2細胞へのDNA取り込みとグルコースの影響を調べた結果を示す。 FIG. 5 shows the results of examining the effects of glucose and DNA uptake into HepG2 cells by a complex using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) (D40glu60).
図5に示されるように、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)は、HepG2細胞においてC/A比が高くなるにつれて細胞内への取り込み量は増加したが、核への取り込みは低い値を示した。 As shown in FIG. 5, Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) increased uptake into the cell as the C / A ratio increased in HepG2 cells, but to the nucleus. Uptake was low.
また、D-glucoseを添加することにより、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)を用いた場合における、32P-pCMV-Lucの取り込み量はあまり変化しなかった。 In addition, the amount of 32P-pCMV-Luc uptake when Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) was used did not change much by adding D-glucose.
このことから、HepG2細胞におけるPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)を用いた場合の遺伝子取り込みは、ガラクトースレセプター介在性のエンドサイトーシスではなく、細胞の非特異的な取り込みであるエンドサイトーシスにより取り込まれているものと考えられた。 Therefore, gene uptake using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) in HepG2 cells is not galactose receptor-mediated endocytosis, but nonspecific uptake of cells. It was thought that it was taken in by endocytosis.
糖の種類による取り込みの機構の違いについて明瞭にするために、図6にHepG2細胞におけるPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)(D42Gal58)とPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)(D40Glu60)により導入した遺伝子の細胞質への取り込み量、そして、核への取り込み量の比率について、C/A比が異なる場合の結果を図示した。 To clarify the difference in uptake mechanism depending on the type of sugar, Figure 6 shows Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42Gal58) and Poly (DMAPAA-co-6-) in HepG2 cells. The results when the C / A ratio is different for the amount of uptake into the cytoplasm of the gene introduced by O-vinyladipoyl-D-glucose (D40Glu60) and the ratio of the amount of uptake into the nucleus are illustrated.
この結果から、D40Glu60によりレセプターを介さずに細胞質内に取り込まれたと考えられる遺伝子は、C/A比の違いに関わらず、ほとんどが細胞質に留まり、核への移行性が低いことが分かった。一方、D42Gal58によりガラクトースレセプターを介して取り込まれたと考えられる遺伝子は、C/A比の違いに関わらず、ほとんどが細胞質から核へ移行することが分かった。この結果から、レセプター介在型によるエンドサイトーシスにより取り込まれた複合体(complex)は、核内への移行性が高いと考えられた。 From these results, it was found that most of the genes considered to have been incorporated into the cytoplasm by D40Glu60 without involving the receptor remained in the cytoplasm regardless of the difference in the C / A ratio, and the transferability to the nucleus was low. On the other hand, it was found that most of the genes thought to be taken up by D42Gal58 via the galactose receptor are transferred from the cytoplasm to the nucleus regardless of the difference in the C / A ratio. From these results, it was considered that the complex taken up by receptor-mediated endocytosis has a high ability to migrate into the nucleus.
例2:Example 2:
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl)又はPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) を用いて形成された核酸分子送達用担体における遺伝子発現例。Delivery of nucleic acid molecules formed with Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl) or Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) Of gene expression in a carrier.
遺伝子の細胞内への取り込み量の増加にともなって、遺伝子発現効率も増加すると考えていたが、図1及び図4に表される実験結果に示されるように、遺伝子取り込み量と遺伝子発現効率との間には相関性が見られないことが明らかになった。これは、C/A比が上昇するにつれて取り込み量は増加する一方で、DNA-ポリマー複合体(ポリプレックス)からDNAが解離しにくくなり、そのため、転写・翻訳も困難になり、その結果、遺伝子の発現効率も低下する可能性が考えられた。そこで、アニオン分子によるポリプレックスからのDNAの解離を検討した(図7参照)。そして、疎水性置換基を有する単量体を用いて共重合体を合成することによって、ポリマーの形状を変化させることにより、ポリプレックスからのDNAの解離の変化を調べてみることにした。 Although it was thought that the gene expression efficiency increases with the increase of the gene uptake into the cell, as shown in the experimental results shown in FIG. 1 and FIG. It became clear that there was no correlation between the two. This is because uptake increases as the C / A ratio increases, but DNA is less likely to dissociate from the DNA-polymer complex (polyplex), thus making transcription and translation difficult. It was considered that the expression efficiency of the protein may also decrease. Therefore, dissociation of DNA from the polyplex by anionic molecules was examined (see FIG. 7). Then, we decided to investigate the change in dissociation of DNA from the polyplex by changing the shape of the polymer by synthesizing a copolymer using a monomer having a hydrophobic substituent.
すなわち、カチオン性繰り返し単位及び糖含有繰り返し単位を有するポリマーに、更に疎水性置換基であるstearyl基を有する繰り返し単位を導入した共重合体、具体的には、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl)とPoly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl- D-galactose-co-stearyl) を合成し、これらのポリマーを用いることによって、アニオン分子によるポリプレックスからのDNAの解離能と遺伝子の発現効率との相関性を比較した。 That is, a copolymer in which a repeating unit having a stearyl group which is a hydrophobic substituent is further introduced into a polymer having a cationic repeating unit and a sugar-containing repeating unit, specifically, Poly (DMAPAA-co-6-O -vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl) and Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) and using these polymers The correlation between DNA dissociation ability and gene expression efficiency was compared.
(2−1)Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl)と Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl)の合成
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-glucose又は6-O-vinyladipoyl-D-galactose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてステアリルアクリレート(stearylacrylate)を用い、実験例における共重合体の合成と同様の方法で重合反応を行った。モノマー全体の濃度を0.5×10-3molとし、モノマーの仕込み比をDMAPAA : 6-O-vinyladipoyl-D-glucose(又は6-O-vinyladipoyl-D-galactose) : stearylacrylate = 35 : 65 : 1(単位は全てmol%)とした。開始剤2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile)(AMDVN)を1.0mol%加えて、DMSOを溶媒として全量を1mlとした。密栓できる、すり付き試験管にそれらを仕込み、三方コックで栓をして液体窒素で凍結させてから、試験管内を三回窒素置換させた。これをもう一度室温に戻して融解させ、再び凍結させて窒素置換を繰り返す。この操作を合計三回繰り返して行った後、凍結させずにそのまま真空ラインでひいて脱気した。その後、真空状態で60℃のウォーターバスに4時間浸し、反応させた。4時間後、分子量1万カットの透析膜に入れ、純水中室温で24時間透析した。24時間後、ガラスチューブに入れて凍結乾燥した。
(2-1) Synthesis of Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) and Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl) Cationic DMAPAA as a monomer having a group, 6-O-vinyladipoyl-D-glucose or 6-O-vinyladipoyl-D-galactose as a monomer containing a sugar, and stearyl as a monomer having a hydrophobic substituent Using acrylate (stearylacrylate), a polymerization reaction was performed in the same manner as the synthesis of the copolymer in the experimental example. The total monomer concentration is 0.5 × 10 -3 mol, and the monomer charge ratio is DMAPAA: 6-O-vinyladipoyl-D-glucose (or 6-O-vinyladipoyl-D-galactose): stearylacrylate = 35: 65: 1 All units were mol%). The initiator 2,2′-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN) was added at 1.0 mol%, and DMSO was used as a solvent to make the total volume 1 ml. They were charged in a sealed test tube that could be sealed, capped with a three-way cock and frozen with liquid nitrogen, and the inside of the test tube was purged with nitrogen three times. This is returned to room temperature, thawed, frozen again, and the nitrogen replacement is repeated. This operation was repeated a total of three times, and then degassed as it was with a vacuum line without freezing. Then, it was immersed in a 60 degreeC water bath in a vacuum state for 4 hours, and made it react. After 4 hours, the membrane was placed in a dialysis membrane having a molecular weight of 10,000 cut and dialyzed for 24 hours at room temperature in pure water. After 24 hours, it was placed in a glass tube and freeze-dried.
得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率について、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl)は表3に、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl)は表4に示す。 Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) is shown in Table 3 and Poly (DMAPAA-co-6-) for the molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the obtained polymer. O-vinyladipoyl-D-glucose-co-stearyl) is shown in Table 4.
(2−2)DNA解離能の確認
Poly(DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl(D50gal49s1)とDNAとのcomplex、及びPoly(DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl- D-glucose(D38glu61s1)) とDNAとのcomplexに、アニオン分子であるpotassium polyvinyl Sulfate Solution (PVSK)を添加し、complexからのDNAの解離能をアガロースゲル電気泳動によって確認した。すなわち、Poly(DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl)とDNA (pCMV-Luc)とのcomplex(C/A比=0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 10)とPoly(DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl-D-galactose)とDNA(pCMV-Luc)とのcomplex(C/A比=0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 10)を各5μlずつとり、1μlのpCMV-Luc(200μg/μl)と混合して、37℃で30分間放置したものに、等モル量のPVSKを各3.88μl添加し、37℃で30分間放置した。コントロールとして1μlのpCMV-Luc(200μg/μl)にD-MEMを5μl、TEを3.88μl添加したものと、1μlのpCMV-Luc(200μg/μl)に各C/A比のポリマー溶液を5μl、TEを3.88μl添加したものを、電気泳動した。
(2-2) Confirmation of DNA dissociation ability
Poly (DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl (D50gal49s1) and DNA complex, and Poly (DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl-D-glucose (D38glu61s1)) and DNA The complex was added to the complex with potassium polyvinyl sulpate solution (PVSK), and the dissociation ability of DNA from the complex was confirmed by agarose gel electrophoresis, namely Poly (DMAPAA-o-6-O-vinyladipoyl- D-galactose-co-stearyl) and DNA (pCMV-Luc) complex (C / A ratio = 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 10) and Poly (DMAPAA-o-6-O -vinyladipoyl-D-galactose) and DNA (pCMV-Luc) complex (C / A ratio = 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 10) each 5μl, 1μl pCMV-Luc (38 μg / μl) and equilibrated with each of 3.88 μl of PVSK and left for 30 minutes at 37 ° C. As a control, 1 μl of pCMV-Luc (200 μg / Luc) was added. 1 μl of pCMV-Luc (200 μg / μl) and 5 μl of each C / A ratio polymer solution, and 3 μl of TE. The one added with 88 μl was subjected to electrophoresis.
(2−3)Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) (D50gal49s1)を用いた遺伝子発現効率の測定
DNAの解離能と遺伝子の発現効率との相関性を確認する為に、D50gal49s1を用いて遺伝子導入を行うこととした。プラスミドDNA (pCMV-Luc)とポリマーとのcomplexを形成させた。96well plateに1×104 cells/wellずつ播種して接着させたCOS-1細胞とHepG2細胞へ、complexを50μl/well添加し、200μMクロロキン溶液(FBS free)を50μl/well添加して8時間インキュベートさせた。8時間後、PBSで洗浄して、D-MEM(10%FBS)を100μl/well添加し、さらに40時間インキュベートさせた。40時間後、PBSで洗浄して細胞溶解液(Triton X-100など)50μl/well添加し、37℃で30時間放置後、それを20μlずつ取り出して発光基質液(ATP,D-Luciferinなど)100μl入ったビンに入れ、ミルカウンターでLuciferase活性による細胞への遺伝子発現効率を測定した。
(2-3) Gene expression efficiency measurement using Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) (D50gal49s1)
In order to confirm the correlation between the DNA dissociation ability and the gene expression efficiency, it was decided to introduce a gene using D50gal49s1. A complex of plasmid DNA (pCMV-Luc) and polymer was formed. Add 50 μl / well of complex to COS-1 cells and HepG2 cells seeded at 1 × 10 4 cells / well on a 96-well plate, and add 50 μl / well of 200 μM chloroquine solution (FBS free) for 8 hours. Incubated. After 8 hours, the plate was washed with PBS, 100 μl / well of D-MEM (10% FBS) was added, and further incubated for 40 hours. After 40 hours, wash with PBS, add 50 μl / well of cell lysate (Triton X-100, etc.), leave it at 37 ° C for 30 hours, take out 20 μl of each, and then add luminescent substrate solution (ATP, D-Luciferin, etc.) It put into the bottle containing 100 microliters, and measured the gene expression efficiency to the cell by Luciferase activity with the mill counter.
同様に、Poly(DMAPAA-co-6-o-vinyladipoil-D-galactose)(D42gal58)、Poly(DMAPAA-co-6-o-vinyladipoil-D-glucose)(D40glu60)、Poly(DMAPAA-co-6-o-vinyladipoil-D-glucose-co-stearyl)(D38glu61s1)の共重合体を用いて遺伝子発現効率の測定を行った。 Similarly, Poly (DMAPAA-co-6-o-vinyladipoil-D-galactose) (D42gal58), Poly (DMAPAA-co-6-o-vinyladipoil-D-glucose) (D40glu60), Poly (DMAPAA-co-6 Gene expression efficiency was measured using a copolymer of -o-vinyladipoil-D-glucose-co-stearyl) (D38glu61s1).
具体的には、上記4種の共重合体とpCMV-Lucとの複合体によりHep2細胞への遺伝子取り込みを行った場合のルシフェラーゼの発現効率とC/A比の関係を調べた。結果を図8に示す。 Specifically, the relationship between the expression efficiency of luciferase and the C / A ratio when the gene was incorporated into Hep2 cells by the complex of the above four types of copolymers and pCMV-Luc was examined. The results are shown in FIG.
図8に示される結果から、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42Gal58)を用いた場合には、核への移行性はC/A比の上昇にしたがって向上するが、C/A=1.5で発現効率がピークになることがわかった。 From the results shown in FIG. 8, when Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose) (D42Gal58) is used, the transferability to the nucleus improves as the C / A ratio increases. However, it was found that the expression efficiency peaks at C / A = 1.5.
一方、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl)を用いた場合には、C/A比が高くなるにつれてHepG2細胞における遺伝子の発現量が増加した。 On the other hand, when Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) was used, the gene expression level in HepG2 cells increased as the C / A ratio increased.
このことから、HepG2細胞におけるガラクトース含有共重合体を用いた遺伝子送達の場合、遺伝子取り込みの量はC/A比の上昇に伴って向上するが、DNAを解離しにくい場合には、C/A=1.5で遺伝子の発現効率がピークになってしまうことが示唆された。 From this, in the case of gene delivery using a galactose-containing copolymer in HepG2 cells, the amount of gene uptake increases with an increase in the C / A ratio, but when DNA is difficult to dissociate, C / A It was suggested that the gene expression efficiency peaked at = 1.5.
(2−4)アニオン分子の添加によるDNAの解離
さらに、pCMV-Luc-Gal58(pCMV-Luc-D42Gal58)複合体及びpCMV-Luc-Gal49(s)(pCMV-Luc-D50Gal49s1)複合体からのPVS(Poly(vinylsulfate))存在下での遺伝子の遊離を調べた。遺伝子の遊離は、上記(2−2)DNA解離能の確認と同様の方法で行った。結果を図9に示す。
(2-4) Dissociation of DNA by addition of anion molecules Furthermore, PVS from pCMV-Luc-Gal58 (pCMV-Luc-D42Gal58) complex and pCMV-Luc-Gal49 (s) (pCMV-Luc-D50Gal49s1) complex The release of the gene in the presence of (Poly (vinylsulfate)) was examined. The gene was released in the same manner as in (2-2) Confirmation of DNA dissociation ability. The results are shown in FIG.
C/A=1.5の時、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose)(D42gal58)は、アニオン分子を添加していない時はスロット内に留まっているが、アニオン分子を添加するとDNAが解離し、スロットから流れだしたバンドを確認することができた。C/A=2では、解離して流れ出したDNAのバンドを確認することはできるが、C/A=1, 1.5 の時のバンドと比べると、非常に薄くなっていた。さらにC/A比が上昇すると、解離してスロットから流れ出したDNAのバンドを確認することはできなかった。このことから、発現効率がC/A=1.5のとき最高値を示すのは、やはりこのDNAの解離能と関係があるのではないかと示唆される。一方、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl)(D50gal49s1)では、C/A=10のときでも、アニオン分子を添加することによって、解離してスロットから流れ出したDNAを確認することができた。 When C / A = 1.5, Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose) (D42gal58) stays in the slot when no anion molecule is added, but the anion molecule is added. Then, DNA was dissociated, and the band that flowed out of the slot could be confirmed. When C / A = 2, it was possible to confirm the band of DNA that had dissociated and flowed out, but it was much thinner than the band when C / A = 1, 1.5. When the C / A ratio further increased, it was not possible to confirm the DNA band that had dissociated and flowed out of the slot. From this, it is suggested that the highest value when the expression efficiency is C / A = 1.5 may be related to the dissociation ability of this DNA. On the other hand, Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) (D50gal49s1) dissociates and flows out of the slot by adding anionic molecules even when C / A = 10. DNA was confirmed.
これらの結果から、DNAの解離能が発現効率と関係があるのならば、Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl)を用いることによって、C/A比の上昇に伴って発現効率も上昇すると考えられる。
例3:糖含有共重合体の合成
(1)メチルガラクトシド含有ポリマー
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-stearylacrylate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside、そして、疎水性置換基を有する単量体としてstearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用いた。単量体全体の濃度を0.5×10-3molとし、仕込み比をそれぞれカチオン性基:糖:疎水性=50:50:1(単位はすべてmol%)とした。開始剤2,2’-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN)を1 mol%加えて、DMSOを溶媒としてガラスアンプル中で全量を1mlとした。脱気封かんし、60℃で24時間反応した。分子量1万カットの透析膜に入れ、純水中室温で24時間透析し、凍結乾燥した。得られたパウダーをアセトンで洗浄し、真空下乾燥しポリマーを得た。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylstearate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylpalmitate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-stearyl)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEA(ジメチルアミノエチルアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside、そして、疎水性置換基を有する単量体としてstearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylstearate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEA(ジメチルアミノエチルアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylpalmitate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEA(ジメチルアミノエチルアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
From these results, if DNA dissociation ability is related to expression efficiency, Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-galactose-co-stearyl) The expression efficiency is considered to increase with the increase.
Example 3: Synthesis of a sugar-containing copolymer
(1) Methylgalactoside-containing polymer
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-stearylacrylate)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside as a monomer containing a sugar, and stearylacrylate as a monomer having a hydrophobic substituent (Stearyl acrylate) was used. The concentration of the whole monomer was 0.5 × 10 −3 mol, and the charging ratio was set to cationic group: sugar: hydrophobicity = 50: 50: 1 (all units are mol%). 1 mol% of initiator 2,2′-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN) was added, and the total amount was adjusted to 1 ml in a glass ampoule using DMSO as a solvent. The container was degassed and reacted at 60 ° C. for 24 hours. It was put into a dialysis membrane having a molecular weight of 10,000 cut, dialyzed at room temperature for 24 hours in pure water, and freeze-dried. The obtained powder was washed with acetone and dried under vacuum to obtain a polymer. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylstearate)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside as a monomer containing a sugar, and vinylstearate as a monomer having a hydrophobic substituent (Stearic acid vinyl ester) was used and reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylpalmitate)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside as a monomer containing a sugar, and vinylpalmitate as a monomer having a hydrophobic substituent (Palmitic acid vinyl ester) was used and reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-stearyl)
DMAEA (dimethylaminoethyl acrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside as a monomer containing a sugar, and stearylacrylate as a monomer having a hydrophobic substituent (Stearyl acrylate) was used and reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylstearate)
DMAEA (dimethylaminoethyl acrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside as a monomer containing a sugar, and vinylstearate as a monomer having a hydrophobic substituent (Stearic acid vinyl ester) was used and reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEAA-co-6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside-co-vinylpalmitate)
DMAEA (dimethylaminoethyl acrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-methyl-D-galactoside as a monomer containing a sugar, and vinylpalmitate as a monomer having a hydrophobic substituent (Palmitic acid vinyl ester) was used and reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
(2)マンノース含有ポリマー
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-stearylacrylate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてstearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
(2) Mannose-containing polymer
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-stearylacrylate)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and stearylacrylate (stearylacrylate) as a monomer having a hydrophobic substituent Acrylate) was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylstearate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylstearate)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and vinylstearate (stearin) as a monomer having a hydrophobic substituent Acid vinyl ester) and was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylpalmitate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-stearylacrylate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEMA(ジメチルアミノエチルメタアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてstearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylstearate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEMA(ジメチルアミノエチルメタアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylpalmitate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEMA(ジメチルアミノエチルメタアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
(3)マルトース含有ポリマー
Poly(DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-D-maltose-co-stearylacrylate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEA(ジメチルアミノエチルアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-maltose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてstearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-D-maltose-co-vinylstearate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEA(ジメチルアミノエチルアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-maltose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-D-maltose-co-vinylpalmitate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEA(ジメチルアミノエチルアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-maltose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
(4)トレハロース含有ポリマー
Poly(DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-trehalose-co-stearylacrylate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEMA(ジメチルアミノエチルメタアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-trehalose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてstearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEMA -co-6-O-vinyladipoyl-D-trehalose-co-vinylstearate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEMA(ジメチルアミノエチルメタアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-trehalose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly(DMAEMA -co-6-O-vinyladipoyl-D-trehalose-co-vinylpalmitate)
カチオン性基を有する単量体としてDMAEMA(ジメチルアミノエチルメタアクリレート)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-trehalose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
(5)グルコース含有ポリマー
Poly(DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-vinyladipoyl-cholesterol)
カチオン性基を有する単量体としてDMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、糖を含有する単量体として6-O-vinyladipoyl-D-mannose、そして、疎水性置換基を有する単量体としてvinyladipoyl-cholesterol(3-ビニルアジポイルコレステロール)を用い、上と同様の方法で反応した。得られたポリマーの分子量、繰り返し単位のモル比及び収率については下の表に示す。
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylpalmitate)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and vinylpalmitate (palmitin) as a monomer having a hydrophobic substituent Acid vinyl ester) and was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-stearylacrylate)
DMAEMA (dimethylaminoethyl methacrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and stearylacrylate (monomer having a hydrophobic substituent) The reaction was conducted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylstearate)
DMAEMA (dimethylaminoethyl methacrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and vinylstearate (as a monomer having a hydrophobic substituent) (Vinyl stearate) was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-mannose-co-vinylpalmitate)
DMAEMA (dimethylaminoethyl methacrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and vinylpalmitate (monomer having a hydrophobic substituent) The reaction was carried out in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
(3) Maltose-containing polymer
Poly (DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-D-maltose-co-stearylacrylate)
DMAEA (dimethylaminoethyl acrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-maltose as a monomer containing a sugar, and stearylacrylate (stearyl acrylate) as a monomer having a hydrophobic substituent Acrylate) was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-D-maltose-co-vinylstearate)
DMAEA (dimethylaminoethyl acrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-maltose as a monomer containing a sugar, and vinylstearate (stearin) as a monomer having a hydrophobic substituent Acid vinyl ester) and was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEA-co-6-O-vinyladipoyl-D-maltose-co-vinylpalmitate)
DMAEA (dimethylaminoethyl acrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-maltose as a monomer containing a sugar, and vinylpalmitate (palmitin as a monomer having a hydrophobic substituent) Acid vinyl ester) and was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
(4) Trehalose-containing polymer
Poly (DMAEMA-co-6-O-vinyladipoyl-D-trehalose-co-stearylacrylate)
DMAEMA (dimethylaminoethyl methacrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-trehalose as a monomer containing a saccharide, and stearylacrylate (monomer having a hydrophobic substituent) The reaction was conducted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEMA -co-6-O-vinyladipoyl-D-trehalose-co-vinylstearate)
DMAEMA (dimethylaminoethyl methacrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-trehalose as a monomer containing a sugar, and vinylstearate (as a monomer having a hydrophobic substituent) (Vinyl stearate) was reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
Poly (DMAEMA -co-6-O-vinyladipoyl-D-trehalose-co-vinylpalmitate)
DMAEMA (dimethylaminoethyl methacrylate) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-trehalose as a monomer containing a sugar, and vinylpalmitate as a monomer having a hydrophobic substituent ( The reaction was carried out in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
(5) Glucose-containing polymer
Poly (DMAPAA-co-6-O-vinyladipoyl-D-glucose-co-vinyladipoyl-cholesterol)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide) as a monomer having a cationic group, 6-O-vinyladipoyl-D-mannose as a monomer containing a sugar, and vinyladipoyl-cholesterol as a monomer having a hydrophobic substituent (3-Vinyladipoylcholesterol) was used and reacted in the same manner as above. The molecular weight, the molar ratio of repeating units and the yield of the polymer obtained are shown in the table below.
3-ビニルアジポイルコレステロールは、以下のように合成した。
(1)溶媒の検討
コレステロール485mg、ジビニルアジピン酸0.95mlを溶かしたテトラヒドロフラン5mlに、酵素(LIP-301)500mgを加えて、室温で6日間振とうした。反応液を薄層クロマトグラフィー(展開溶媒としてヘキサン:酢酸エチル=9:1硫酸発色)で調べ生成物の有無を確認した。結果を表5に示す。
3-vinyl adipoyl cholesterol was synthesized as follows.
(1) Examination of solvent 500 mg of enzyme (LIP-301) was added to 5 ml of tetrahydrofuran in which 485 mg of cholesterol and 0.95 ml of divinyladipic acid were dissolved, and the mixture was shaken at room temperature for 6 days. The reaction solution was examined by thin layer chromatography (hexane: ethyl acetate = 9: 1 sulfuric acid color development as a developing solvent) to confirm the presence or absence of the product. The results are shown in Table 5.
(2)酵素の検討
コレステロール485mg、ジビニルアジピン酸0.95mlにトルエン、DMSO、DMF、ピリジン、ジオキサン、テトラヒドロフランをそれぞれ5ml加え、酵素としてはCandida Antarctica 由来のlipase:Novozyme435(Novo)、Pseudomonas sp.由来のリパーゼ:LPL-311(東洋紡績)、LPL-311の固定化酵素:LIP-301(東洋紡績)、ぶた膵臓由来リパーゼ:L-3126(シグマ)、Bacillus subtilis由来のアルカリ性プロテアーゼ:Bioprase conc.(長瀬)、Streptomyces sp.由来のアルカリ性プロテアーゼ:ALP-101(東洋紡績)それぞれ500mgを添加、室温で6日間振とうした。反応液を薄層クロマトグラフィー(展開溶媒としてヘキサン:酢酸エチル=9:1硫酸発色)で調べ生成物の有無を確認した。結果を図10Aに示す。
(3)ジビニルアジピン酸濃度の検討
コレステロール485mg、コレステロールに対して3倍モル、2倍モル、1.5倍モル、1.1倍モルになるように加えたジビニルアジピン酸を溶かしたテトラヒドロフラン5mlに、酵素(LIP-301)500mgを加えて、室温で6日間振とうした。反応液を薄層クロマトグラフィー(展開溶媒としてヘキサン:酢酸エチル=9:1硫酸発色)で調べ生成物の有無を確認した。結果を図10Bに示す。
(4)スケールアップ合成
コレステロール2.228g、ジビニルアジピン酸4.36mlを溶かしたテトラヒドロフラン23mlに、リパーゼ(LIP-301)2.3gを加えて、室温で一晩振とうした。反応後、反応液をろ過し不溶の酵素を除去した後、溶媒を濃縮し、シリカゲル50gをつめたカラムに、溶離液としてヘキサン:酢酸エチル=20:1を用いて目的物であるエステル体の油状生成物2.5gを得た。
(2) Examination of enzyme 5 ml each of toluene, DMSO, DMF, pyridine, dioxane and tetrahydrofuran was added to 485 mg of cholesterol and 0.95 ml of divinyladipic acid. As the enzyme, lipase derived from Candida Antarctica: Novozyme435 (Novo), Pseudomonas Lipase: LPL-311 (Toyobo), LPL-311 immobilized enzyme: LIP-301 (Toyobo), pig pancreas lipase: L-3126 (Sigma), alkaline protease derived from Bacillus subtilis: Bioprase conc. ), 500 mg each of alkaline protease derived from Streptomyces sp .: ALP-101 (Toyobo), and shaken at room temperature for 6 days. The reaction solution was examined by thin layer chromatography (hexane: ethyl acetate = 9: 1 sulfuric acid color development as a developing solvent) to confirm the presence or absence of the product. The results are shown in FIG. 10A.
(3) Examination of divinyl adipic acid concentration Cholesterol 485 mg, 3 times mole, 2 times mole, 1.5 times mole, 1.1 times mole of divinyl adipic acid added to 5 ml of tetrahydrofuran dissolved Then, 500 mg of enzyme (LIP-301) was added and shaken at room temperature for 6 days. The reaction solution was examined by thin layer chromatography (hexane: ethyl acetate = 9: 1 sulfuric acid color development as a developing solvent) to confirm the presence or absence of the product. The results are shown in FIG. 10B.
(4) Scale-up synthesis 2.3 g of lipase (LIP-301) was added to 23 ml of tetrahydrofuran in which 2.228 g of cholesterol and 4.36 ml of divinyladipic acid were dissolved, and the mixture was shaken overnight at room temperature. After the reaction, the reaction solution is filtered to remove insoluble enzyme, the solvent is concentrated, and the column of 50 g of silica gel is used to elute the target ester compound using hexane: ethyl acetate = 20: 1 as an eluent. 2.5 g of oily product was obtained.
SA: stearylacrylate(ステアリルアクリレート)、SV: vinylstearate(ステアリン酸ビニルエステル)、PV: vinylpalmitate(パルミチン酸ビニルエステル)、CholV: vinyladipoyl-cholesterol(3-ビニルアジポイルコレステロール)
合成例1:
(1)固定化リパーゼによるモノアクリロイルα−シクロデキストリンの合成
SA: stearylacrylate, SV: vinylstearate, PV: vinylpalmitate, CholV: vinyladipoyl-cholesterol (3-vinyl adipoyl cholesterol)
Synthesis example 1:
(1) Synthesis of monoacryloyl α-cyclodextrin by immobilized lipase
α−シクロデキストリン(ナカライテスク製)10gをDMF50mlに溶解し、固定化リパーゼ(LIP 東洋紡製)1gおよびモレキュラーシーブ3Aを8g加え、2時間撹拌した。アクリル酸ビニル2mlを加え、48時間、室温で撹拌した。反応終了後、ハイフロースーパーセル(ナカライテスク製)で濾過し、さらにカートリッジフィルター(MINISART SRP 15 、ザルトリウス製)で濾過後、酢酸エチル300mlを加え、モノアクリロイルα−シクロデキストリンの白色の沈殿物5gを得た。
(2)Poly(DMAPAA-co-acryloyl a-cyclodextrin-D-galactoside-co-stearyl)の合成
DMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、acryloyl a-cyclodextrin、stearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用いた。単量体全体の濃度を0.5×10-3molとし、仕込み比をそれぞれカチオン性基:糖:疎水性=50:50:1(単位はすべてmol%)とした。開始剤2,2’-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN)を1mol%加えて、DMFを溶媒としてガラスアンプル中で全量を1mlとした。脱気封かんし、60℃で24時間反応した。分子量1万カットの透析膜に入れ、純水中室温で24時間透析し、凍結乾燥した。得られたパウダーをアセトンで洗浄し、真空下乾燥しポリマーを得た。
合成例2:
・ 固定化リパーゼによるビニルアジポイルα−シクロデキストリンの合成
10 g of α-cyclodextrin (Nacalai Tesque) was dissolved in 50 ml of DMF, 1 g of immobilized lipase (LIP Toyobo) and 8 g of molecular sieve 3A were added and stirred for 2 hours. 2 ml of vinyl acrylate was added and stirred at room temperature for 48 hours. After completion of the reaction, the mixture is filtered through a high flow supercell (manufactured by Nacalai Tesque), further filtered through a cartridge filter (MINISART SRP 15, manufactured by Sartorius), 300 ml of ethyl acetate is added, and 5 g of a white precipitate of monoacryloyl α-cyclodextrin is added. Obtained.
(2) Synthesis of Poly (DMAPAA-co-acryloyl a-cyclodextrin-D-galactoside-co-stearyl)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide), acryloyl a-cyclodextrin, stearylacrylate (stearyl acrylate) was used. The concentration of the whole monomer was 0.5 × 10 −3 mol, and the charging ratio was set to cationic group: sugar: hydrophobicity = 50: 50: 1 (all units are mol%). Initiator 2,2'-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN) was added at 1 mol%, and the total amount was adjusted to 1 ml in a glass ampoule using DMF as a solvent. The container was degassed and reacted at 60 ° C. for 24 hours. It was put into a dialysis membrane having a molecular weight of 10,000 cut, dialyzed at room temperature for 24 hours in pure water, and freeze-dried. The obtained powder was washed with acetone and dried under vacuum to obtain a polymer.
Synthesis example 2:
・ Synthesis of vinyl adipoyl α-cyclodextrin by immobilized lipase
α−シクロデキストリン(ナカライテスク製)10gをDMF50mlに溶解し、固定化リパーゼ(LIP 東洋紡製)1gおよびモレキュラーシーブ3Aを8g加え、2時間撹拌した。アジピン酸ジビニル2mlを加え、48時間、室温で撹拌した。反応終了後、ハイフロースーパーセル(ナカライテスク製)で濾過し、さらにカートリッジフィルター(MINISART SRP 15 、ザルトリウス製)で濾過後、酢酸エチル300mlを加え、ビニルアジポイルα−シクロデキストリンの白色の沈殿物5gを得た。
(2)Poly(DMAPAA-co-vinyladipoyl a-cyclodextrin-D-galactoside-co-stearyl)の合成
DMAPAA(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、vinyladipoyl a-cyclodextrin、stearylacrylate(ステアリルアクリレート)を用いた。単量体全体の濃度を0.5×10-3molとし、仕込み比をそれぞれDMAPAA:vinyladipoyl a-CD:stearylacrylate=50:50:1(単位はすべてmol%)とした。開始剤2,2’-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN)を1mol%加えて、DMFを溶媒としてガラスアンプル中で全量を1mlとした。脱気封かんし、60℃で24時間反応した。分子量1万カットの透析膜に入れ、純水中室温で24時間透析し、凍結乾燥した。得られたパウダーをアセトンで洗浄し、真空下乾燥しポリマーを得た。
試験例1
例3と同様に合成したステアリル基(S)含量(0%、2%、3%、10%、13%)のガラクトースを糖残基として有するRITCラベルしたポリマー(Poly(DMAPAA-co-6-vinyladipoyl -D-galactoside-co-stearyl(S含量は0%);
Poly(DMAPAA-co-6-vinyladipoyl -D-galactoside-co-stearyl)(S含量は2%))
を使用して、FITCラベルしたDNAと複合体(complex)を形成した。該複合体にポリビニル硫酸カリウム塩(PVSK)を作用させて、DNAの遊離の有無を確認した。結果を図11に示す。
10 g of α-cyclodextrin (Nacalai Tesque) was dissolved in 50 ml of DMF, 1 g of immobilized lipase (LIP Toyobo) and 8 g of molecular sieve 3A were added and stirred for 2 hours. 2 ml of divinyl adipate was added and stirred for 48 hours at room temperature. After completion of the reaction, the mixture is filtered through a high flow supercell (manufactured by Nacalai Tesque) and further filtered through a cartridge filter (MINISART SRP 15, manufactured by Sartorius). It was.
(2) Synthesis of Poly (DMAPAA-co-vinyladipoyl a-cyclodextrin-D-galactoside-co-stearyl)
DMAPAA (dimethylaminopropylacrylamide), vinyladipoyl a-cyclodextrin, and stearylacrylate were used. The concentration of the whole monomer was 0.5 × 10 −3 mol, and the charging ratio was DMAPAA: vinyladipoyl a-CD: stearylacrylate = 50: 50: 1 (all units are mol%). Initiator 2,2'-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMDVN) was added at 1 mol%, and the total amount was adjusted to 1 ml in a glass ampoule using DMF as a solvent. The container was degassed and reacted at 60 ° C. for 24 hours. It was put into a dialysis membrane having a molecular weight of 10,000 cut, dialyzed at room temperature for 24 hours in pure water, and freeze-dried. The obtained powder was washed with acetone and dried under vacuum to obtain a polymer.
Test example 1
A RITC-labeled polymer (Poly (DMAPAA-co-6-) having a galactose content of stearyl group (S) (0%, 2%, 3%, 10%, 13%) synthesized as in Example 3 as a sugar residue. vinyladipoyl-D-galactoside-co-stearyl (S content 0%);
Poly (DMAPAA-co-6-vinyladipoyl-D-galactoside-co-stearyl) (S content is 2%))
Was used to form a complex with FITC-labeled DNA. Polyvinyl sulfate potassium salt (PVSK) was allowed to act on the complex to confirm whether DNA was released. The results are shown in FIG.
疎水性基としてステアリル基を含有しないカチオン基、ガラクトース基のみからなるポリマーでは、AFM画像とした確認できなかったことから直鎖状になっているものと思われた(S content=0)。このとき、アガロース電気泳動からアニオン性ポリマーPVSK添加でもDNAの遊離は確認されなかった。一方、2mol%以上のステアリル基を導入した場合、ポリマーのみあるいはDNA複合体を形成した場合のいずれにおいても粒子状になっていることがAFMから確認された。さらに、アガロース電気泳動からステアリル含量が多いほど、遊離しやすい現象が見られた。 A polymer consisting only of a cationic group and a galactose group that did not contain a stearyl group as a hydrophobic group could not be confirmed as an AFM image, and thus was considered to be linear (S content = 0). At this time, the release of DNA was not confirmed by agarose electrophoresis even when the anionic polymer PVSK was added. On the other hand, when 2 mol% or more of the stearyl group was introduced, it was confirmed from AFM that particles were formed in either the polymer alone or the DNA complex. Furthermore, it was found from the agarose electrophoresis that the higher the stearyl content, the easier it is to release.
このFITCラベルしたDNAとRITCラベルしたポリマーの複合体にポリビニル硫酸カリウム塩(PVSK)を作用させて、DNAの遊離の有無を確認した。結果を図11下段に示す。図11に示されるように、ステアリル基(S)含量が上がるほど、DNAが遊離されやすいことを確認した。 Polyvinyl sulfate potassium salt (PVSK) was allowed to act on the complex of FITC-labeled DNA and RITC-labeled polymer to confirm the presence or absence of DNA. The results are shown in the lower part of FIG. As shown in FIG. 11, it was confirmed that as the stearyl group (S) content increased, DNA was more easily released.
さらに、該複合体のHepG2細胞を用いた遺伝子導入をFRET解析することにより、実際の細胞内においてDNAが遊離することを確認した(図12)。ステアリル基を含まないポリマー(Gal-D-A)においては、細胞のFITCの励起波長(495nm)で励起した場合、RITCの蛍光が増大したことから、FRETが確認され、DNAとポリマーが細胞内でも複合体を形成したままであることが分かった。一方、ステアリル基を含有したポリマーでは、 FITCの励起波長(495nm)でFITCの蛍光が見られ、FRETが生じなかった。このことから、これらのポリマーにおいては、細胞内でも効果的にDNAが遊離していることが確認された。 Furthermore, it was confirmed that DNA was released in actual cells by FRET analysis of gene transfer using HepG2 cells of the complex (FIG. 12). In the polymer (Gal-DA) that does not contain a stearyl group, when it was excited at the FITC excitation wavelength (495 nm) of the cell, RITC fluorescence increased, confirming FRET, and DNA and polymer were combined in the cell. It turns out that the body remains formed. On the other hand, in the polymer containing the stearyl group, FITC fluorescence was observed at the excitation wavelength (495 nm) of FITC, and FRET did not occur. From this, it was confirmed that in these polymers, DNA was effectively released even in cells.
Claims (10)
Yは、−C(=O)O−(CH2)ny−、−OC(=O)−(CH2)ny−、―OC(=O)−(CH2)ny−C(=O)、又は−CONH−(CH2)ny−を示す。nyは1〜10の整数を示す。
Zは、−NR3R4(R3及びR4は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)、又は−N+R5R6R7(R5、R6及びR7は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)を示す。)
で表されるカチオン性基を有する繰り返し単位(A)と、一般式(II)
Sugarは糖から1個のNH2(Sugarがアミノ糖のアミノ基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライドまたはポリサッカライドの場合)もしくはOH(Sugarが糖の水酸基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライド或いはポリサッカライドの場合)を除いた糖残基を示す。
Xは、−C(=O)Z1−、−C(=O)O−Ra−、−CONH−、−CONH−Rb−、−OC(=O)−Rc−C(=O)Z1−、又は―Ph−Rd−Z1−を示す。ここで、
Raは−Ph−O−、又は−(CH2)na−O−を示す。naは1〜10の整数を示す。
Rbは−Ph−O−、又は−(CH2)nb−O−を示す。nbは1〜10の整数を示す。
Rcは−(CH2)nc−、又は−(CH2)nc−Ph−(CH2)nc−を示す。ncは2〜18の整数を示す。
Rdは−CH2−、又は−SO2−を示す。
Z1は−O−または−NH−を示す。
Phは(o-, m-またはp-)フェニレン基を示す。)。
で表される糖(sugar)を含有する繰り返し単位(B)を有する糖含有共重合体
(但し、上記一般式(I)で表される繰り返し単位が下記式(IA)
で表される場合、一般式(IA)及び(II)で表される繰り返し単位のモル比率が1:9〜9:1であって、且つ、重量平均分子量が1×104〜5×108である糖含有共重合体を除く。)
を含む核酸分子送達用担体。 Formula (I)
Y is, -C (= O) O- ( CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -C ( = O), or -CONH- (CH 2) n y - shows the. n y is an integer of 1 to 10.
Z is —NR 3 R 4 (R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), or —N + R 5 R 6 R 7 (R 5 , R 6 and R 7 are each exhibit the same or different and represent a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.). )
A repeating unit (A) having a cationic group represented by formula (II):
Sugar is one NH 2 from sugar (in the case of monosaccharide, disaccharide or polysaccharide where Sugar is bound by amino group of amino sugar) or OH (monosaccharide, disaccharide where sugar is bound by sugar hydroxyl group, disaccharide) (In the case of saccharides or polysaccharides), the sugar residues are shown.
X is —C (═O) Z 1 —, —C (═O) O—R a —, —CONH—, —CONH—R b —, —OC (═O) —R c —C (═O ) Z 1 -or -Ph-R d -Z 1- . here,
R a is -Ph-O-, or - (CH 2) shows a n a -O-. n a represents an integer from 1 to 10.
R b represents —Ph—O— or — (CH 2 ) n b —O—. n b represents an integer of 1 to 10.
The R c - (CH 2) n c -, or - (CH 2) n c -Ph- (CH 2) n c - shows the. n c is an integer of 2 to 18.
R d represents —CH 2 — or —SO 2 —.
Z 1 represents —O— or —NH—.
Ph represents an (o-, m- or p-) phenylene group. ).
A sugar-containing copolymer having a repeating unit (B) containing a sugar represented by formula (wherein the repeating unit represented by the general formula (I) is represented by the following formula (IA)
When the molar ratio of the repeating units represented by the general formulas (IA) and (II) is 1: 9 to 9: 1 and the weight average molecular weight is 1 × 10 4 to 5 × 10 8 except for the sugar-containing copolymer. )
A nucleic acid molecule delivery carrier comprising:
Yは、−C(=O)O−(CH2)ny−、−OC(=O)−(CH2)ny−、―OC(=O)−(CH2)ny−C(=O)、又は−CONH−(CH2)ny−を示す。nyは1〜10の整数を示す。
Zは、−NR3R4(R3及びR4は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)、又は−N+R5R6R7(R5、R6及びR7は、各々同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)を示す。)
で表され、糖(Sugar)を含有する繰り返し単位(B)が一般式(II):
Sugarは糖から1個のNH2(Sugarがアミノ糖のアミノ基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライドまたはポリサッカライドの場合)もしくはOH(Sugarが糖の水酸基で結合しているモノサッカライド、ジサッカライド或いはポリサッカライドの場合)を除いた糖残基を示す。
Xは、−C(=O)Z1−、−C(=O)O−Ra−、−CONH−、−CONH−Rb−、−OC(=O)−Rc−C(=O)Z1−、又は―Ph−Rd−Z1−を示す。ここで、
Raは−Ph−O−、又は−(CH2)na−O−を示す。naは1〜10を示す。
Rbは−Ph−O−、又は−(CH2)nb−O−を示す。nbは1〜10を示す。
Rcは−(CH2)nc−、又は−(CH2)nc−Ph−(CH2)nc−を示す。ncは2〜18の整数を示す。
Rdは−CH2−、又は−SO2−を示す。
Z1は−O−または−NH−を示す。
Phは(o-, m-またはp-)フェニレン基を示す。)。
で表される、核酸分子送達用担体。 A saccharide-containing copolymer having a repeating unit (A) having a cationic group, a repeating unit (B) containing a sugar (Sugar), and a repeating unit (C) having a hydrophobic substituent, The repeating unit (A) having the general formula (I)
Y is, -C (= O) O- ( CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -, - OC (= O) - (CH 2) n y -C ( = O), or -CONH- (CH 2) n y - shows the. n y is an integer of 1 to 10.
Z is —NR 3 R 4 (R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), or —N + R 5 R 6 R 7 (R 5 , R 6 and R 7 are each exhibit the same or different and represent a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.). )
The repeating unit (B) containing sugar (Sugar) is represented by the general formula (II):
Sugar is one NH 2 from sugar (in the case of monosaccharide, disaccharide or polysaccharide where Sugar is bound by amino group of amino sugar) or OH (monosaccharide, disaccharide where sugar is bound by sugar hydroxyl group, disaccharide) (In the case of saccharides or polysaccharides), the sugar residues are shown.
X is —C (═O) Z 1 —, —C (═O) O—R a —, —CONH—, —CONH—R b —, —OC (═O) —R c —C (═O ) Z 1 -or -Ph-R d -Z 1- . here,
R a is -Ph-O-, or - (CH 2) shows a n a -O-. n a represents 1 to 10.
R b represents —Ph—O— or — (CH 2 ) n b —O—. n b represents 1 to 10.
The R c - (CH 2) n c -, or - (CH 2) n c -Ph- (CH 2) n c - shows the. n c is an integer of 2 to 18.
R d represents —CH 2 — or —SO 2 —.
Z 1 represents —O— or —NH—.
Ph represents an (o-, m- or p-) phenylene group. ).
The carrier for nucleic acid molecule delivery represented by these.
で表される繰り返し単位である請求項1又は2に記載の核酸分子送達用担体。 The repeating unit (B) containing a sugar is represented by the following general formula (III)
The carrier for nucleic acid molecule delivery according to claim 1, wherein the carrier is a repeating unit represented by the formula:
で表される繰り返し単位である請求項1〜3のいずれかに記載の核酸分子送達用担体。 The repeating unit (A) having a cationic group is represented by the following general formula (IV):
The carrier for nucleic acid molecule delivery according to any one of claims 1 to 3, wherein the carrier is a repeating unit represented by the formula:
一般式(V):
Wは−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)−(CH2)nw−C(=O)O−、又は−C(=O)NHを示す。nwは2〜18の整数を示す。
R9は、炭素数3〜30の飽和または不飽和の脂肪族または脂環式の炭化水素基を示す。) The carrier for nucleic acid molecule delivery according to any one of claims 2 to 4, wherein the repeating unit (C) having a hydrophobic substituent is a repeating unit represented by the following general formula (V).
Formula (V):
W is -C (= O) O -, - OC (= O) -, - OC (= O) - and (CH 2) n w -C ( = O) O-, or -C (= O) NH Show. n w is an integer of 2 to 18.
R 9 represents a saturated or unsaturated aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms. )
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