JP5067733B2 - Lipid membrane structure capable of delivering target substance into mitochondria - Google Patents

Lipid membrane structure capable of delivering target substance into mitochondria Download PDF

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Description

本発明は、脂質膜構造体、特に、目的物質をミトコンドリア内に送達可能な脂質膜構造体等に関する。  The present invention relates to a lipid membrane structure, particularly a lipid membrane structure capable of delivering a target substance into mitochondria.

従来、ミトコンドリアへのタンパク質導入技術として、ミトコンドリアへの移行能を有するペプチド(例えば、Rat liver succinyl−CoA synthetase α等のミトコンドリアターゲティングシグナル(MTS))と目的のタンパク質との融合タンパク質を発現可能なベクターを細胞内に導入し、細胞内で融合タンパク質を発現させる方法が主に採用されてきた(非特許文献1,2,3)。しかしながら、ミトコンドリア膜の物質透過は非常に制限されており、オリゴヌクレオチド、プラスミドDNA等をミトコンドリア内へ送達する方法は皆無であった。  Conventionally, as a technique for introducing a protein into mitochondria, a vector capable of expressing a fusion protein of a peptide having an ability to migrate to mitochondria (for example, a mitochondrial targeting signal (MTS) such as Rat liver succinyl-CoA synthetase α) and a target protein Has been mainly employed to introduce a fusion protein into cells and to express the fusion protein in the cells (Non-patent Documents 1, 2, and 3). However, mitochondrial membrane permeation is very limited, and there is no method for delivering oligonucleotides, plasmid DNA, etc. into mitochondria.

一方、薬物、核酸、ペプチド、タンパク質、糖等を標的部位に確実に送達するためのベクターやキャリアーの開発が盛んに行われている。例えば、遺伝子治療においては、目的の遺伝子を標的細胞へ導入するためのベクターとして、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス等のウイルスベクターが開発されている。しかしながら、ウイルスベクターは、大量生産の困難性、抗原性、毒性等の問題があるため、このような問題点が少ないリポソームベクターやペプチドキャリアーが注目を集めている。リポソームベクターは、その表面に抗体、タンパク質、糖鎖等の機能性分子を導入することにより、標的部位に対する指向性を向上させることができるという利点も有している。  On the other hand, development of vectors and carriers for reliably delivering drugs, nucleic acids, peptides, proteins, sugars and the like to target sites has been actively conducted. For example, in gene therapy, viral vectors such as retroviruses, adenoviruses, and adeno-associated viruses have been developed as vectors for introducing a target gene into target cells. However, since viral vectors have problems such as difficulty in mass production, antigenicity, toxicity, etc., liposome vectors and peptide carriers with few such problems are attracting attention. Liposome vectors also have the advantage that directivity with respect to target sites can be improved by introducing functional molecules such as antibodies, proteins, and sugar chains on the surface thereof.

最近、凝縮化DNA封入リポソームの表面をステアリル化オクタアルギニンで修飾することにより、凝縮化DNAの細胞導入効率が1000倍、凝縮化DNA封入リポソームの細胞への導入効率が100倍向上したことが報告されている(非特許文献4)。また、表面をステアリル化オクタアルギニンで修飾したリポソームは、原形を保った(インタクト(intact)な状態で)細胞内に導入できることが報告されている(特許文献1,非特許文献4,5)。
国際公開WO2005/032593号パンフレット B.W.Kong等,「Biochimica et Biophysica Acta」,2003年,1625巻,98−108頁 T.Tamura等,「Biochemical and Biophysical Research Communications」,1996年,222巻,659−63頁 K.Diekert等,「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America」,1999年,96巻,11752−7頁 Kogure等,「Journal of Controlled Release」,2004年,98巻,317−323頁 カリル・イクラミ等,「YAKUGAKU ZASSHI」,2004年,124巻,Suppl.4,113−116頁
Recently, by modifying the surface of condensed DNA-encapsulated liposomes with stearylated octaarginine, it has been reported that the efficiency of introducing condensed DNA into cells has improved by 1000 times, and the efficiency of introducing condensed DNA-encapsulated liposomes into cells has improved by 100 times. (Non-Patent Document 4). In addition, it has been reported that liposomes whose surfaces are modified with stearylated octaarginine can be introduced into cells in an intact state (in an intact state) (Patent Document 1, Non-Patent Documents 4 and 5).
International Publication WO2005 / 032593 Pamphlet B. W. Kong et al., “Biochimica et Biophysica Acta”, 2003, 1625, 98-108. T.A. Tamura et al., “Biochemical and Biophysical Research Communications”, 1996, 222, 659-63. K. Diekert et al., “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,” 1999, 96, 11552-7. Kogure et al., “Journal of Controlled Release”, 2004, 98, 317-323. Karil Ikrami et al., “YAKUGAKU ZASSHI”, 2004, 124, Suppl. 4, 113-116 pages

本発明は、ミトコンドリア内に目的物質を送達することができる脂質膜構造体、及び当該脂質膜構造体の調製に有用なリン脂質誘導体を提供することを目的とする。  An object of the present invention is to provide a lipid membrane structure capable of delivering a target substance into mitochondria and a phospholipid derivative useful for the preparation of the lipid membrane structure.

上記課題を解決するために、本発明の脂質膜構造体は、膜融合性脂質を含有し、膜透過性ペプチドを有する脂質膜を備えることを特徴とする(請求項1参照)。膜融合性脂質を含有し、膜透過性ペプチドを有する脂質膜は、ミトコンドリア膜と効率よく融合することができる。したがって、ミトコンドリア内へ送達しようとする目的物質を保持している脂質膜構造体(請求項16参照)は、脂質膜とミトコンドリア膜との膜融合により目的物質をミトコンドリア内に放出させることができ、これにより、目的物質をミトコンドリア内に送達することができる。すなわち、本発明の脂質膜構造体は、目的物質のミトコンドリア内送達用ベクターとして使用することができる(請求項17参照)。  In order to solve the above-mentioned problems, the lipid membrane structure of the present invention comprises a lipid membrane containing a membrane-fused lipid and having a membrane-permeable peptide (see claim 1). A lipid membrane containing a membrane-fusible lipid and having a membrane-permeable peptide can be efficiently fused with a mitochondrial membrane. Therefore, the lipid membrane structure holding the target substance to be delivered into the mitochondria (see claim 16) can release the target substance into the mitochondria by membrane fusion between the lipid membrane and the mitochondrial membrane, Thereby, the target substance can be delivered into the mitochondria. That is, the lipid membrane structure of the present invention can be used as a vector for intramitochondrial delivery of a target substance (see claim 17).

本発明の脂質膜構造体において、前記膜融合性脂質の含有量が、前記脂質膜に含有される総脂質量の70%(モル比)以上であることが好ましい(請求項2参照)。膜融合性脂質の含有量を上記範囲とすることにより、脂質膜のミトコンドリア膜に対する融合能を向上させることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the content of the membrane-fusible lipid is preferably 70% (molar ratio) or more of the total lipid amount contained in the lipid membrane (see claim 2). By setting the content of the membrane-fusible lipid in the above range, the fusion ability of the lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved.

本発明の脂質膜構造体において、前記膜融合性脂質は、例えば、コーン型脂質であり(請求項3参照)、前記コーン型脂質は、例えば、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミンである(請求項4参照)。  In the lipid membrane structure of the present invention, the membrane-fusible lipid is, for example, corn type lipid (see claim 3), and the corn type lipid is, for example, dioleoylphosphatidylethanolamine (claim 4). reference).

本発明の脂質膜構造体において、前記膜透過性ペプチドは、例えば、膜透過性ドメインを有するペプチドであり(請求項5参照)、前記膜透過性ドメインは、好ましくはポリアルギニンであり(請求項6参照)、前記ポリアルギニンは、例えば、連続した4〜20個のアルギニン残基からなる(請求項7参照)。膜透過性ドメインをポリアルギニンとすることにより、脂質膜のミトコンドリア膜に対する融合能を向上させることができる。また、膜透過性ドメインがポリアルギニンであると、本発明の脂質膜構造体は、原形を保ったまま(インタクト(intact)な状態で)細胞内に移行することができる。したがって、本発明の脂質膜構造体を細胞外に投与すると、本発明の脂質膜構造体は目的物質を保持したまま細胞内に移行し、脂質膜とミトコンドリア膜との膜融合により目的物質はミトコンドリア内に放出される。  In the lipid membrane structure of the present invention, the membrane-permeable peptide is, for example, a peptide having a membrane-permeable domain (see claim 5), and the membrane-permeable domain is preferably polyarginine (claim). 6), the polyarginine consists of, for example, 4 to 20 consecutive arginine residues (see claim 7). By using polyarginine as the membrane permeability domain, the ability of the lipid membrane to fuse with the mitochondrial membrane can be improved. Further, when the membrane permeability domain is polyarginine, the lipid membrane structure of the present invention can be transferred into the cell while maintaining its original form (in an intact state). Therefore, when the lipid membrane structure of the present invention is administered extracellularly, the lipid membrane structure of the present invention moves into the cell while retaining the target substance, and the target substance is mitochondria by membrane fusion between the lipid membrane and the mitochondrial membrane. Is released inside.

本発明の脂質膜構造体において、前記膜透過性ペプチドが前記脂質膜の表面に存在することが好ましい(請求項8参照)。膜透過性ペプチドを脂質膜の表面に存在させることにより、脂質膜のミトコンドリア膜に対する融合能を向上させることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the membrane-permeable peptide is preferably present on the surface of the lipid membrane (see claim 8). The presence of the membrane-permeable peptide on the surface of the lipid membrane can improve the fusion ability of the lipid membrane to the mitochondrial membrane.

本発明の脂質膜構造体において、前記脂質膜が、ミトコンドリアターゲティングシグナルを有することが好ましい(請求項9参照)。これにより、脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the lipid membrane preferably has a mitochondrial targeting signal (see claim 9). Thereby, the binding ability of the lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved.

本発明の脂質膜構造体において、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルは、例えば、下記(a)又は(b)に示すペプチドである(請求項10参照)。
(a)配列番号1〜31のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるペプチド
(b)配列番号1〜31のいずれかに記載のアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチドであって、ミトコンドリアへの移行能を有するペプチド
In the lipid membrane structure of the present invention, the mitochondrial targeting signal is, for example, a peptide shown in the following (a) or (b) (see claim 10).
(A) a peptide comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 31 (b) one or more amino acids in the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 1 to 31 are deleted, substituted, inserted or A peptide consisting of an added amino acid sequence, which has the ability to migrate to mitochondria

本発明の脂質膜構造体において、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルは、例えば、直接又はリンカーを介して前記脂質膜の構成成分に結合している(請求項11参照)。この場合、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルのC末端が前記脂質膜の構成成分に結合していることが好ましい(請求項12参照)。これにより、ミトコンドリアターゲティングシグナルの機能(ミトコンドリアへの移行能)を効率よく発揮させることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the mitochondrial targeting signal is bound to a component of the lipid membrane, for example, directly or via a linker (see claim 11). In this case, it is preferable that the C terminus of the mitochondrial targeting signal is bound to a component of the lipid membrane (see claim 12). Thereby, the function of mitochondria targeting signal (mitochondrial migration ability) can be efficiently exhibited.

本発明の脂質膜構造体において、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルが前記脂質膜の表面に存在することが好ましい(請求項13参照)。これにより、脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the mitochondrial targeting signal is preferably present on the surface of the lipid membrane (see claim 13). Thereby, the binding ability of the lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved.

本発明の脂質膜構造体において、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルの量が、前記脂質膜に含有される総脂質量の2〜10%(モル比)であることが好ましい(請求項14参照)。これにより、脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the amount of the mitochondrial targeting signal is preferably 2 to 10% (molar ratio) of the total lipid amount contained in the lipid membrane (see claim 14). Thereby, the binding ability of the lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved.

本発明の脂質膜構造体はリポソームであることが好ましい(請求項15参照)。本発明の脂質膜構造体がリポソームである場合、本発明の脂質膜構造体の内部に目的物質を封入することにより、目的物質をミトコンドリア内に効率よく送達することができる。  The lipid membrane structure of the present invention is preferably a liposome (see claim 15). When the lipid membrane structure of the present invention is a liposome, the target substance can be efficiently delivered into the mitochondria by encapsulating the target substance in the lipid membrane structure of the present invention.

上記課題を解決するために、本発明は、次式:A−X−B[式中、Aはミトコンドリアターゲティングシグナルの残基を表し、Xは直接結合又はリンカーを表し、Bはリン脂質の残基を表す。]で表されることを特徴とするリン脂質誘導体を提供する(請求項18参照。)本発明のリン脂質誘導体は、脂質膜構造体をミトコンドリアターゲティングシグナルで修飾する(例えば、リポソーム表面をミトコンドリアターゲティングシグナルで修飾する)際に有用である。  In order to solve the above problems, the present invention has the following formula: A—X—B [wherein A represents a residue of a mitochondrial targeting signal, X represents a direct bond or a linker, and B represents the remaining phospholipid. Represents a group. (See claim 18.) The phospholipid derivative of the present invention modifies a lipid membrane structure with a mitochondrial targeting signal (for example, mitochondrial targeting of the liposome surface) It is useful when modifying with a signal).

本発明のリン脂質誘導体において、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルのC末端が、直接又はリンカーを介してリン脂質に結合していることが好ましい(請求項19参照)。これにより、ミトコンドリアターゲティングシグナルの機能(ミトコンドリアへの移行能)を効率よく発揮させることができる。  In the phospholipid derivative of the present invention, the C terminus of the mitochondrial targeting signal is preferably bound to the phospholipid directly or via a linker (see claim 19). Thereby, the function of mitochondria targeting signal (mitochondrial migration ability) can be efficiently exhibited.

本発明のリン脂質誘導体において、前記ミトコンドリアターゲティングシグナルは、例えば、下記(a)又は(b)に示すペプチドである(請求項20参照)。
(a)配列番号1〜31のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるペプチド
(b)配列番号1〜31のいずれかに記載のアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチドであって、ミトコンドリアへの移行能を有するペプチド
In the phospholipid derivative of the present invention, the mitochondrial targeting signal is, for example, a peptide shown in the following (a) or (b) (see claim 20).
(A) a peptide comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 31 (b) one or more amino acids in the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 1 to 31 are deleted, substituted, inserted or A peptide consisting of an added amino acid sequence, which has the ability to migrate to mitochondria

本発明のリン脂質誘導体において、前記リンカーは、例えば、アミノ酸残基、リンカーペプチドの残基又はクロスリンカー試薬の残基である(請求項21参照)。  In the phospholipid derivative of the present invention, the linker is, for example, an amino acid residue, a residue of a linker peptide, or a residue of a crosslinker reagent (see claim 21).

本発明のリン脂質誘導体において、例えば、前記リン脂質がアミノ基を有し、前記リン脂質が前記アミノ基を介して前記ミトコンドリアターゲティングシグナル又は前記リンカーに結合している(請求項22参照)。
本発明のリン脂質誘導体において、例えば、前記リン脂質はホスファチジルエタノールアミン類である(請求項23参照)。
In the phospholipid derivative of the present invention, for example, the phospholipid has an amino group, and the phospholipid is bound to the mitochondrial targeting signal or the linker via the amino group (see claim 22).
In the phospholipid derivative of the present invention, for example, the phospholipid is phosphatidylethanolamine (see claim 23).

本発明により、ミトコンドリア内に目的物質を送達することができる脂質膜構造体、及び当該脂質膜構造体の調製に有用なリン脂質誘導体が提供される。  According to the present invention, a lipid membrane structure capable of delivering a target substance into mitochondria and a phospholipid derivative useful for the preparation of the lipid membrane structure are provided.

本発明の脂質膜構造体の実施形態を模式的に示す一部断面図である。It is a partial sectional view showing typically an embodiment of a lipid membrane structure of the present invention. EPC系リポソームのミトコンドリア膜に対する結合活性(%)を示す図である。It is a figure which shows the binding activity (%) with respect to the mitochondrial membrane of an EPC type | system | group liposome. DOPE系リポソームミトコンドリア膜に対する結合活性(%)を示す図である。It is a figure which shows the binding activity (%) with respect to a DOPE-type liposome mitochondrial membrane. EPC系リポソームのミトコンドリア膜に対する融合活性(FRET解消率(%))を示す図である。It is a figure which shows the fusion activity (FRET cancellation rate (%)) with respect to the mitochondrial membrane of an EPC-type liposome. DOPE系リポソームミトコンドリア膜に対する融合活性(FRET解消率(%))を示す図である。It is a figure which shows the fusion activity (FRET cancellation rate (%)) with respect to a DOPE-type liposome mitochondrial membrane. 共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by a confocal laser microscope. ウエスタンブロットの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of a Western blot. 共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by a confocal laser microscope. 共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by a confocal laser microscope. SMCC−DOPEの合成スキームを示す図である。It is a figure which shows the synthetic scheme of SMCC-DOPE. HPLCの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of HPLC. FAB−MSの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of FAB-MS. MTS−DOPEの合成スキームを示す図である。It is a figure which shows the synthetic scheme of MTS-DOPE. HPLCの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of HPLC. MALDI−TOF−MSの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of MALDI-TOF-MS. リポソームのミトコンドリアへの移行活性を示す図である。It is a figure which shows the transfer activity to the mitochondria of a liposome. 共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by a confocal laser microscope. 共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by a confocal laser microscope.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b,1c,1d・・・リポソーム
2a,21〜22b,21〜22c,21〜23d・・・脂質膜
3・・・目的物質
1a, 1b, 1c, 1d ... liposome 2a, 21-22b, 21-22c, 21-23d ... lipid membrane 3 ... target substance

以下、本発明の脂質膜構造体について詳細に説明する。なお、「膜融合性脂質を含有し、膜透過性ペプチドを有する脂質膜」を以下「ミトコンドリア膜融合性脂質膜」という。  Hereinafter, the lipid membrane structure of the present invention will be described in detail. The “lipid membrane containing a membrane-fusible lipid and having a membrane-permeable peptide” is hereinafter referred to as “mitochondrial membrane-fusible lipid membrane”.

本発明の脂質膜構造体は、ミトコンドリア膜融合性脂質膜を有する限り、リポソーム、O/W型エマルション、W/O/W型エマルション、球状ミセル、ひも状ミセル、不定形の層状構造物等のうち、いずれの構造体であってもよいが、リポソームであることが好ましい。本発明の脂質膜構造体がリポソームである場合、本発明の脂質膜構造体の内部に目的物質を封入することにより、目的物質をミトコンドリア内に効率よく送達することができる。  As long as it has a mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, the lipid membrane structure of the present invention includes liposomes, O / W emulsions, W / O / W emulsions, spherical micelles, string micelles, amorphous layered structures, etc. Among them, any structure may be used, but a liposome is preferable. When the lipid membrane structure of the present invention is a liposome, the target substance can be efficiently delivered into the mitochondria by encapsulating the target substance in the lipid membrane structure of the present invention.

本発明の脂質膜構造体がリポソームである場合、多重膜リポソーム(MLV:Multi lamellar vesicle)であってもよいし、SUV(small unilamellar vesicle)、LUV(large unilamellar vesicle)、GUV(giant unilamellar vesicle)等の1枚膜リポソームであってもよい。  When the lipid membrane structure of the present invention is a liposome, it may be a multilamellar liposome (MLV), a small unilamellar vesicle (SUV), a large unilamellar vesicle (LUV), or a giant unilamellar (GUV). It may be a single membrane liposome.

本発明の脂質膜構造体が有するミトコンドリア膜融合性脂質膜の数は特に限定されるものではなく、本発明の脂質膜構造体が複数の脂質膜を有する場合、全ての脂質膜がミトコンドリア膜融合性脂質膜であってもよいし、一部の脂質膜がミトコンドリア膜融合性脂質膜であってもよい。  The number of mitochondrial membrane-fusible lipid membranes of the lipid membrane structure of the present invention is not particularly limited. When the lipid membrane structure of the present invention has a plurality of lipid membranes, all lipid membranes are fused with mitochondrial membranes. It may be a functional lipid membrane, or a part of the lipid membrane may be a mitochondrial membrane-fused lipid membrane.

本発明の脂質膜構造体のサイズは特に限定されるものではないが、本発明の脂質膜構造体がリポソーム又はエマルションの場合、粒子径は通常50nm〜5μmであり、球状ミセルの場合、粒子径は通常5〜100nmであり、ひも状ミセル又は不定形の層状構造物の場合、1層あたりの厚みは通常5〜10nmであり、このような複数の層が積層していることが好ましい。  The size of the lipid membrane structure of the present invention is not particularly limited, but when the lipid membrane structure of the present invention is a liposome or an emulsion, the particle size is usually 50 nm to 5 μm, and in the case of a spherical micelle, the particle size is Is usually 5 to 100 nm, and in the case of string micelles or irregular layered structures, the thickness per layer is usually 5 to 10 nm, and it is preferable that a plurality of such layers are laminated.

本発明の脂質膜構造体において、脂質膜(ミトコンドリア膜融合性脂質膜であるか否かを問わない)の構成成分としては、例えば、脂質、膜安定化剤、抗酸化剤、荷電物質、膜タンパク質等が挙げられる。  In the lipid membrane structure of the present invention, examples of components of the lipid membrane (whether or not it is a mitochondrial membrane-fused lipid membrane) include, for example, lipids, membrane stabilizers, antioxidants, charged substances, membranes Examples include proteins.

脂質は脂質膜の必須の構成成分であり、脂質膜に含有される脂質量は、脂質膜を構成する総物質量の通常70%(モル比)以上、好ましくは75%(モル比)以上、さらに好ましくは80%(モル比)以上である。なお、脂質膜に含有される脂質量の上限値は、脂質膜を構成する総物質量の100%である。  The lipid is an essential constituent of the lipid membrane, and the amount of lipid contained in the lipid membrane is usually 70% (molar ratio) or more, preferably 75% (molar ratio) or more of the total amount of the substance constituting the lipid membrane, More preferably, it is 80% (molar ratio) or more. The upper limit of the amount of lipid contained in the lipid membrane is 100% of the total amount of substances constituting the lipid membrane.

脂質としては、例えば、以下に例示するリン脂質、糖脂質、ステロール、飽和又は不飽和の脂肪酸等が挙げられる。
[リン脂質]
ホスファチジルコリン(例えば、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジラウロイルホスファチジルコリン、ジミリストイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジステアロイルホスファチジルコリン等)、ホスファチジルグリセロール(例えば、ジオレオイルホスファチジルグリセロール、ジラウロイルホスファチジルグリセロール、ジミリストイルホスファチジルグリセロール、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール、ジステアロイルホスファチジグリセロール等)、ホスファチジルエタノールアミン(例えば、ジラウロイルホスファチジルエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジステアロイルホスファチジエタノールアミン等)、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸、カルジオリピン、スフィンゴミエリン、セラミドホスホリルエタノールアミン、セラミドホスホリルグリセロール、セラミドホスホリルグリセロールホスファート、1,2−ジミリストイル−1,2−デオキシホスファチジルコリン、プラスマロゲン、卵黄レシチン、大豆レシチン、これらの水素添加物等。
Examples of lipids include phospholipids, glycolipids, sterols, saturated or unsaturated fatty acids exemplified below.
[Phospholipid]
Phosphatidylcholine (eg, dioleoylphosphatidylcholine, dilauroylphosphatidylcholine, dimyristoylphosphatidylcholine, dipalmitoylphosphatidylcholine, distearoylphosphatidylcholine, etc.), phosphatidylglycerol (eg, dioleoylphosphatidylglycerol, dilauroylphosphatidylglycerol, dimyristoylphosphatidylglycerol, Phosphatidylglycerol, distearoyl phosphatidylglycerol, etc.), phosphatidylethanolamine (eg dilauroyl phosphatidylethanolamine, dimyristoyl phosphatidylethanolamine, dipalmitoyl phosphatidylethanolamine, distearoyl phosphatidiethanol Phosphatidylserine, phosphatidylinositol, phosphatidic acid, cardiolipin, sphingomyelin, ceramide phosphorylethanolamine, ceramide phosphorylglycerol, ceramide phosphorylglycerol phosphate, 1,2-dimyristoyl-1,2-deoxyphosphatidylcholine, plasmalogen, egg yolk Lecithin, soybean lecithin, hydrogenated products thereof, etc.

[糖脂質]
グリセロ糖脂質(例えば、スルホキシリボシルグリセリド、ジグリコシルジグリセリド、ジガラクトシルジグリセリド、ガラクトシルジグリセリド、グリコシルジグリセリド)、スフィンゴ糖脂質(例えば、ガラクトシルセレブロシド、ラクトシルセレブロシド、ガングリオシド)等。
[Glycolipid]
Glyceroglycolipid (for example, sulfoxyribosyl glyceride, diglycosyl diglyceride, digalactosyl diglyceride, galactosyl diglyceride, glycosyl diglyceride), glycosphingolipid (for example, galactosyl cerebroside, lactosyl cerebroside, ganglioside) and the like.

[ステロール]
動物由来のステロール(例えば、コレステロール、コレステロールコハク酸、コレスタノール、ラノステロール、ジヒドロラノステロール、デスモステロール、ジヒドロコレステロール)、植物由来のステロール(フィトステロール)(例えば、スチグマステロール、シトステロール、カンペステロール、ブラシカステロール)、微生物由来のステロール(例えば、チモステロール、エルゴステロール)等。
[Sterol]
Animal-derived sterols (eg, cholesterol, cholesterol succinic acid, cholestanol, lanosterol, dihydrolanosterol, desmosterol, dihydrocholesterol), plant-derived sterols (phytosterol) (eg, stigmasterol, sitosterol, campesterol, brassicasterol) , Sterols derived from microorganisms (eg, timosterol, ergosterol) and the like.

[飽和又は不飽和の脂肪酸]
パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、アラキドン酸、ミリスチン酸等の炭素数12〜20の飽和又は不飽和の脂肪酸等。
[Saturated or unsaturated fatty acid]
Saturated or unsaturated fatty acids having 12 to 20 carbon atoms such as palmitic acid, oleic acid, stearic acid, arachidonic acid, myristic acid and the like.

膜安定化剤は、脂質膜を物理的又は化学的に安定させたり、脂質膜の流動性を調節したりするために含有させることができる、脂質膜の任意の構成成分であり、脂質膜に含有される膜安定化剤量は、脂質膜を構成する総物質量の通常30%(モル比)以下、好ましくは25%(モル比)以下、さらに好ましくは20%(モル比)以下である。なお、膜安定化剤の含有量の下限値は0である。  A membrane stabilizer is an optional component of a lipid membrane that can be included to physically or chemically stabilize the lipid membrane or to regulate the fluidity of the lipid membrane. The amount of the membrane stabilizer contained is usually 30% (molar ratio) or less, preferably 25% (molar ratio) or less, more preferably 20% (molar ratio) or less of the total amount of substances constituting the lipid membrane. . Note that the lower limit of the content of the film stabilizer is zero.

膜安定化剤としては、例えば、ステロール、グリセリン又はその脂肪酸エステル等が挙げられる。ステロールとしては、上記と同様の具体例が挙げられ、グリセリンの脂肪酸エステルとしては、例えば、トリオレイン、トリオクタノイン等が挙げられる。  Examples of the film stabilizer include sterol, glycerin or fatty acid ester thereof. Specific examples of sterols are the same as those described above, and examples of glycerin fatty acid esters include triolein and trioctanoin.

抗酸化剤は、脂質膜の酸化を防止するために含有させることができる、脂質膜の任意の構成成分であり、脂質膜に含有される抗酸化剤量は、脂質膜を構成する総物質量の通常30%(モル比)以下、好ましくは25%(モル比)以下、さらに好ましくは20%(モル比)以下である。なお、抗酸化剤の含有量の下限値は0である。  An antioxidant is an optional component of the lipid membrane that can be included to prevent oxidation of the lipid membrane, and the amount of antioxidant contained in the lipid membrane is the total amount of substances that make up the lipid membrane. Is usually 30% (molar ratio) or less, preferably 25% (molar ratio) or less, more preferably 20% (molar ratio) or less. In addition, the lower limit of the content of the antioxidant is 0.

抗酸化剤としては、例えば、トコフェロール、没食子酸プロピル、パルミチン酸アスコルビル、ブチル化ヒドロキシトルエン等が挙げられる。  Examples of the antioxidant include tocopherol, propyl gallate, ascorbyl palmitate, butylated hydroxytoluene and the like.

荷電物質は、脂質膜に正荷電又は負荷電を付与するために含有させることができる、脂質膜の任意の構成成分であり、脂質膜に含有される荷電物質量は、脂質膜を構成する総物質量の通常30%(モル比)以下、好ましくは25%(モル比)以下、さらに好ましくは20%(モル比)以下である。なお、荷電物質の含有量の下限値は0である。  A charged substance is an optional component of the lipid membrane that can be included to impart positive charge or negative charge to the lipid membrane, and the amount of charged substance contained in the lipid membrane is the total amount of the lipid membrane. The amount is usually 30% (molar ratio) or less, preferably 25% (molar ratio) or less, more preferably 20% (molar ratio) or less. The lower limit value of the charged substance content is zero.

正荷電を付与する荷電物質としては、例えば、ステアリルアミン、オレイルアミン等の飽和又は不飽和脂肪族アミン;ジオレオイルトリメチルアンモニウムプロパン等の飽和又は不飽和カチオン性合成脂質等が挙げられ、負電荷を付与する荷電物質としては、例えば、ジセチルホスフェート、コレステリルヘミスクシネート、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸等が挙げられる。  Examples of the charged substance that imparts a positive charge include saturated or unsaturated aliphatic amines such as stearylamine and oleylamine; saturated or unsaturated cationic synthetic lipids such as dioleoyltrimethylammonium propane, and the like. Examples of the charged substance to be provided include dicetyl phosphate, cholesteryl hemisuccinate, phosphatidylserine, phosphatidylinositol, and phosphatidic acid.

膜タンパク質は、脂質膜の構造を維持したり、脂質膜に機能性を付与したりするために含有させることができる、脂質膜の任意の構成成分であり、脂質膜に含有される膜タンパク質量は、脂質膜を構成する総物質量の通常10%(モル比)以下、好ましくは5%(モル比)以下、さらに好ましくは2%(モル比)以下である。なお、膜タンパク質の含有量の下限値は0である。  A membrane protein is an optional component of a lipid membrane that can be included to maintain the structure of the lipid membrane or to add functionality to the lipid membrane, and the amount of membrane protein contained in the lipid membrane Is usually 10% (molar ratio) or less, preferably 5% (molar ratio) or less, more preferably 2% (molar ratio) or less of the total amount of substances constituting the lipid membrane. Note that the lower limit of the content of membrane protein is zero.

膜タンパク質としては、例えば、膜表在性タンパク質、膜内在性タンパク質等が挙げられる。  Examples of membrane proteins include membrane surface proteins and membrane integral proteins.

本発明の脂質膜構造体において、脂質膜(ミトコンドリア膜融合性脂質膜であるか否かを問わない)を構成する脂質として、例えば、血中滞留性機能、温度変化感受性機能、pH感受性機能等を有する脂質誘導体を使用することができる。これにより、上記機能のうち1種又は2種以上の機能を脂質膜構造体に付与することができる。脂質膜構造体に血中滞留性機能を付与することにより、脂質膜構造体の血液中での滞留性を向上させ、肝臓、脾臓等の細網内皮系組織による捕捉率を低下させることができる。また、脂質膜構造体に温度変化感受性機能及び/又はpH感受性機能を付与することにより、脂質膜構造体に保持された目的物質の放出性を高めることができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, the lipid constituting the lipid membrane (regardless of whether it is a mitochondrial membrane-fused lipid membrane), for example, blood retention function, temperature change sensitivity function, pH sensitivity function, etc. Lipid derivatives having can be used. Thereby, 1 type, or 2 or more types of functions among the said functions can be provided to a lipid membrane structure. By imparting a lipid retention function to the lipid membrane structure, the retention of the lipid membrane structure in blood can be improved, and the capture rate by reticuloendothelial tissues such as the liver and spleen can be reduced. . In addition, by providing the lipid membrane structure with a temperature change sensitive function and / or a pH sensitive function, it is possible to increase the releasability of the target substance retained in the lipid membrane structure.

血中滞留性機能を付与することができる血中滞留性脂質誘導体としては、例えば、グリコフォリン、ガングリオシドGM1、ホスファチジルイノシトール、ガングリオシドGM3、グルクロン酸誘導体、グルタミン酸誘導体、ポリグリセリンリン脂質誘導体、N−{カルボニル−メトキシポリエチレングリコール−2000}−1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスフォエタノールアミン、N−{カルボニル−メトキシポリエチレングリコール−5000}−1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスフォエタノールアミン、N−{カルボニル−メトキシポリエチレングリコール−750}−1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスフォエタノールアミン、N−{カルボニル−メトキシポリエチレングリコール−2000}−1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスフォエタノールアミン、N−{カルボニル−メトキシポリエチレングリコール−5000}−1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスフォエタノールアミン等のポリエチレングリコール誘導体等が挙げられる。  Examples of the blood-retaining lipid derivative that can impart a blood-retaining function include glycophorin, ganglioside GM1, phosphatidylinositol, ganglioside GM3, glucuronic acid derivative, glutamic acid derivative, polyglycerin phospholipid derivative, N- { Carbonyl-methoxypolyethylene glycol-2000} -1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine, N- {carbonyl-methoxypolyethylene glycol-5000} -1,2-dipalmitoyl-sn-glycero- 3-phosphoethanolamine, N- {carbonyl-methoxypolyethylene glycol-750} -1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine, N- {carbonyl-methoxypolyethylene group Cole-2000} -1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine, N- {carbonyl-methoxypolyethylene glycol-5000} -1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phospho Examples include polyethylene glycol derivatives such as ethanolamine.

温度変化感受性機能を付与することができる温度変化感受性脂質誘導体としては、例えば、ジパルミトイルホスファチジルコリン等が挙げられ、pH感受性機能を付与することができるpH感受性脂質誘導体としては、例えば、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン等が挙げられる。  Examples of the temperature change sensitive lipid derivative capable of imparting a temperature change sensitive function include dipalmitoyl phosphatidylcholine and the like, and examples of the pH sensitive lipid derivative capable of imparting a pH sensitive function include, for example, dioleoylphosphatidyl. Examples include ethanolamine.

本発明の脂質膜構造体には、標的とするミトコンドリアを含有する細胞、当該細胞が分泌する酵素等を特異的に認識する抗体を保持させることができる。抗体としては、モノクローナル抗体を使用することが好ましく、モノクローナル抗体としては、単一のエピトープに対して特異性を有する1種のモノクローナル抗体を使用してもよいし、各種エピトープに対して特異性を有する2種以上のモノクローナル抗体を組み合わせて使用してもよい。また、抗体としては、1価抗体又は多価抗体のいずれを使用してもよいし、天然型(intact)分子又はそのフラグメント若しくは誘導体のいずれを使用してもよく、例えば、F(ab’)、Fab’、Fab、少なくとも二つの抗原又はエピトープ(epitope)結合部位を有するキメラ抗体若しくは雑種抗体、又はクワドローム(quadrome)、トリオーム(triome)等の二重特異性組換え抗体、種間雑種抗体、抗イディオタイプ抗体、さらには化学的に修飾、加工等が施された誘導体を使用することができる。また、公知の細胞融合、ハイブリドーマ技術、抗体工学等を適用し、合成又は半合成技術によって得られる抗体、抗体生成の観点から公知である従来技術を適用し、DNA組換え技術によって得られる抗体、あるいは標的エピトープに対して中和特性を有する抗体又は結合特性を有する抗体等を使用することができる。The lipid membrane structure of the present invention can retain an antibody that specifically recognizes a cell containing a target mitochondria, an enzyme secreted by the cell, and the like. As the antibody, it is preferable to use a monoclonal antibody, and as the monoclonal antibody, one kind of monoclonal antibody having specificity for a single epitope may be used, or the specificity to various epitopes may be used. Two or more kinds of monoclonal antibodies possessed may be used in combination. As the antibody, either a monovalent antibody or a multivalent antibody may be used, and any of a natural type (intact) molecule or a fragment or derivative thereof may be used. For example, F (ab ′) 2 , Fab ′, Fab, chimeric antibody or hybrid antibody having at least two antigens or epitope binding sites, or bispecific recombinant antibody such as quadrome, triome, interspecific hybrid antibody Anti-idiotype antibodies, and derivatives that have been chemically modified, processed, etc. can be used. In addition, by applying known cell fusion, hybridoma technology, antibody engineering, etc., an antibody obtained by synthesis or semi-synthetic technology, an antibody obtained by DNA recombination technology by applying conventional technology known from the viewpoint of antibody production, Alternatively, an antibody having neutralizing properties or an antibody having binding properties with respect to the target epitope can be used.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜は、その構成成分として膜融合性脂質を含有する。ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される膜融合性脂質量は特に限定されるものではないが、ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される総脂質量の通常70%(モル比)以上、好ましくは75%(モル比)以上、さらに好ましくは80%(モル比)以上である。ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される膜融合性脂質量を上記範囲とすることにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜のミトコンドリア膜に対する融合能を向上させることができる。なお、ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される膜融合性脂質量の上限値は、ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される総脂質量の100%である。  The mitochondrial membrane-fusible lipid membrane contains a membrane-fusible lipid as a constituent component. The amount of the fusogenic lipid contained in the mitochondrial fusogenic lipid membrane is not particularly limited, but is usually 70% (molar ratio) or more of the total lipid amount contained in the mitochondrial fusogenic lipid membrane, preferably It is 75% (molar ratio) or more, more preferably 80% (molar ratio) or more. By setting the amount of the fusogenic lipid contained in the mitochondrial fusogenic lipid membrane within the above range, the fusion ability of the mitochondrial fusogenic lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved. Note that the upper limit of the amount of the fusogenic lipid contained in the mitochondrial fusogenic lipid membrane is 100% of the total amount of lipid contained in the mitochondrial fusogenic lipid membrane.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される膜融合性脂質は、脂質膜と融合可能である限り特に限定されるものではない。膜融合性脂質が融合可能である脂質膜は、脂質二重層構造を有する限り特に限定されるものではなく、例えば、細胞膜、ミトコンドリア膜等の生体膜、リポソーム膜等の人工膜が挙げられる。膜融合性脂質としては、例えば、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン等のコーン型脂質が挙げられる。なお、脂質は、極性基と非極性基の占める割合に従って、コーン(cone)型、シリンダー(cylindrical)型、逆コーン(inverted cone)型の3種類に大別され、そのうち、コーン型脂質は、疎水性基が親水性基に比べて大きな容積を占める脂質であり、非二重層脂質(nonbilayer lipid)とも称される(奥直人著,リポソームの作成と実験法,27−33頁,広川書店)。脂質二重層中でコーン型脂質が逆ヘキサゴナル構造をとることにより、脂質二重層中に逆ミセル構造が形成され、形成された逆ミセル構造は、膜融合、膜の透過性等に関与すると考えられている。  The membrane-fusible lipid contained in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is not particularly limited as long as it can be fused with the lipid membrane. The lipid membrane to which the membrane-fusible lipid can be fused is not particularly limited as long as it has a lipid bilayer structure, and examples thereof include biological membranes such as cell membranes and mitochondrial membranes, and artificial membranes such as liposome membranes. Examples of membrane-fusible lipids include corn type lipids such as dioleoylphosphatidylethanolamine. Lipids are roughly classified into three types, corn type, cylindrical type, inverted cone type, according to the proportion of polar groups and nonpolar groups. Of these, corn type lipids are: Hydrophobic group is a lipid that occupies a larger volume than hydrophilic group, and is also referred to as non-bilayer lipid (Naoto Okuni, Liposomes and Experimental Methods, pages 27-33, Hirokawa Shoten) . It is considered that the reverse micelle structure is formed in the lipid bilayer due to the cone-type lipid taking the reverse hexagonal structure in the lipid bilayer, and the formed reverse micelle structure is related to membrane fusion, membrane permeability, etc. ing.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜は、膜透過性ペプチドを有する。膜透過性ペプチドは、ミトコンドリア膜と結合可能な状態でミトコンドリア膜融合性脂質膜に存在し、好ましくはミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面に存在する。膜透過性ペプチドをミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面に存在させることにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜のミトコンドリア膜に対する融合能が向上させることができる。  The mitochondrial fusogenic lipid membrane has a membrane permeable peptide. The membrane-permeable peptide is present in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane in a state capable of binding to the mitochondrial membrane, and is preferably present on the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane. By allowing the membrane-permeable peptide to exist on the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, the fusion ability of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved.

膜透過性ペプチドがミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面に存在する場合、少なくともミトコンドリア膜融合性脂質膜の外表面に膜透過性ペプチドが存在すればよく、内表面には膜透過性ペプチドが存在していてもよいし存在していなくてもよい。  When the membrane-permeable peptide is present on the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, it is sufficient that the membrane-permeable peptide exists at least on the outer surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, and the membrane-permeable peptide exists on the inner surface. It may or may not exist.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜が有する膜透過性ペプチドは、脂質膜を透過可能である限り特に限定されるものではない。膜透過性ペプチドが透過可能である脂質膜は、脂質二重層構造を有する限り特に限定されるものではなく、例えば、細胞膜、ミトコンドリア膜等の生体膜、リポソーム膜等の人工膜が挙げられる。膜透過性ペプチドとしては、例えば、膜透過性ドメイン(Protein Transduction Domain(PTD))を有するペプチドが挙げられる。膜透過性ドメインとしては、例えば、ポリアルギニン、HIV−1由来のTat(48−60)(GRKKRRQRRRPPQ)、HIV−1由来のRev(34−50)(TRQARRNRRRRWRERQR)等が挙げられる。これらの膜透過性ドメインは、アルギニン残基に富んでおり、負電荷を有するミトコンドリア膜と静電的に相互作用することができる。  The membrane-permeable peptide that the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane has is not particularly limited as long as it can permeate the lipid membrane. The lipid membrane through which the membrane-permeable peptide can permeate is not particularly limited as long as it has a lipid bilayer structure, and examples thereof include biological membranes such as cell membranes and mitochondrial membranes, and artificial membranes such as liposome membranes. Examples of the membrane permeable peptide include a peptide having a membrane permeability domain (PTD). Examples of the membrane-permeable domain include polyarginine, HIV-1 derived Tat (48-60) (GRKKRRQRRRPQ), HIV-1 derived Rev (34-50) (TRQARNRRRRRWRRQR), and the like. These membrane-permeable domains are rich in arginine residues and can interact electrostatically with the negatively charged mitochondrial membrane.

膜透過性ドメインを有するペプチドを構成するアミノ酸残基の総数は特に限定されるものではないが、通常4〜50個、好ましくは6〜45個、さらに好ましくは7〜40個である。膜透過性ドメインを構成するアミノ酸残基の総数は特に限定されるものではないが、通常4〜40個、好ましくは6〜30個、さらに好ましくは7〜20個である。膜透過性ドメインとしてのポリアルギニンは、通常4〜20個、好ましくは6〜12個、さらに好ましくは7〜10個の連続したアルギニン残基からなる。  The total number of amino acid residues constituting the peptide having a membrane permeable domain is not particularly limited, but is usually 4 to 50, preferably 6 to 45, and more preferably 7 to 40. The total number of amino acid residues constituting the membrane permeable domain is not particularly limited, but is usually 4 to 40, preferably 6 to 30, and more preferably 7 to 20. The polyarginine as a membrane-permeable domain is usually composed of 4 to 20, preferably 6 to 12, more preferably 7 to 10 consecutive arginine residues.

膜透過性ドメインを有するペプチドは、膜透過性ドメインのみからなっていてもよいし、膜透過性ドメインのC末端及び/又はN末端に任意のアミノ酸配列を有していてもよい。膜透過性ドメインのC末端及び/又はN末端に付加されるアミノ酸配列は、剛直性を有するアミノ酸配列(例えば、ポリプロリン)であることが好ましい。ポリプロリンは、柔らかくて不規則な形をとっているポリエチレングリコール(PEG)と異なり、直線的で、ある程度の堅さを保持している。また、膜透過性ドメインのC末端及び/又はN末端に付加されるアミノ酸配列に含まれるアミノ酸残基は酸性アミノ酸以外のアミノ酸残基であることが好ましい。負電荷を有する酸性アミノ酸残基が、正電荷を有するアルギニン残基と静電的に相互作用し、膜透過性ドメインに含まれるアルギニン残基の効果を減弱させる可能性があるためである。  The peptide having a membrane-permeable domain may consist of only the membrane-permeable domain, or may have an arbitrary amino acid sequence at the C-terminal and / or N-terminal of the membrane-permeable domain. The amino acid sequence added to the C-terminal and / or N-terminal of the membrane permeable domain is preferably an amino acid sequence having rigidity (for example, polyproline). Unlike polyethylene glycol (PEG), which has a soft and irregular shape, polyproline is linear and retains a certain degree of rigidity. The amino acid residue contained in the amino acid sequence added to the C-terminal and / or N-terminal of the membrane-permeable domain is preferably an amino acid residue other than acidic amino acids. This is because an acidic amino acid residue having a negative charge may electrostatically interact with a arginine residue having a positive charge and attenuate the effect of the arginine residue contained in the membrane-permeable domain.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜に存在する膜透過性ペプチド量は、ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される総脂質量の通常4〜20%(モル比)、好ましくは6〜16%(モル比)、さらに好ましくは8〜12%(モル比)である。ミトコンドリア膜融合性脂質膜に存在する膜透過性ペプチド量を上記範囲とすることにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との結合を契機として、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。  The amount of the membrane-permeable peptide present in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is usually 4-20% (molar ratio), preferably 6-16% (molar ratio) of the total lipid amount contained in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane. More preferably, it is 8 to 12% (molar ratio). By setting the amount of the membrane-permeable peptide present in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane within the above range, the ability of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane to bind to the mitochondrial membrane can be improved. As a result, the membrane fusion between the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane and the mitochondrial membrane can be efficiently induced.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜における膜透過性ペプチドの存在態様としては、例えば、膜透過性ペプチドが脂質膜構成成分(例えば、疎水性基、疎水性化合物等)に結合しており、脂質膜構成成分がミトコンドリア膜融合性脂質膜内に保持され、膜透過性ペプチドの一部又は全部がミトコンドリア膜融合性脂質膜から露出している態様が挙げられる。  As an aspect of the presence of a membrane-permeable peptide in a mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, for example, a membrane-permeable peptide is bound to a lipid membrane component (eg, a hydrophobic group, a hydrophobic compound, etc.), and the lipid membrane component Is retained in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, and a part or all of the membrane-permeable peptide is exposed from the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane.

膜透過性ペプチドが結合する脂質膜構成成分は特に限定されるものではなく、例えば、ステアリル基等の飽和又は不飽和の脂肪酸基;コレステロール基又はその誘導体;リン脂質、糖脂質又はステロール;長鎖脂肪族アルコール(例えば、ホスファチジルエタノールアミン、コレステロール等);ポリオキシプロピレンアルキル;グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられるが、これらのうち特に炭素数10〜20の脂肪酸基(例えば、パルミトイル基、オレイル基、ステアリル基、アラキドイル基等)が好ましい。  The lipid membrane component to which the membrane-permeable peptide binds is not particularly limited, and examples thereof include saturated or unsaturated fatty acid groups such as stearyl groups; cholesterol groups or derivatives thereof; phospholipids, glycolipids or sterols; long chains Aliphatic alcohols (for example, phosphatidylethanolamine, cholesterol and the like); polyoxypropylene alkyls; glycerin fatty acid esters and the like, among which a fatty acid group having 10 to 20 carbon atoms (for example, palmitoyl group, oleyl group, stearyl) Group, arachidoyl group and the like).

ミトコンドリア膜融合性脂質膜はミトコンドリアターゲディングシグナル(MTS)を有することが好ましい。これにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との結合を契機として、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。  The mitochondrial membrane fusogenic lipid membrane preferably has a mitochondrial targeting signal (MTS). As a result, the ability of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane to bind to the mitochondrial membrane can be improved, and the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane and the mitochondrial membrane are triggered by the binding between the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane and the mitochondrial membrane. Fusion can be induced efficiently.

MTSは、ミトコンドリアへの移行能を発揮し得る状態でミトコンドリア膜融合性脂質膜に存在し、好ましくはミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面に存在する(すなわち、ミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面から露出した状態で存在する)。MTSをミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面に存在させることにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができる。MTSがミトコンドリア膜融合性脂質膜の表面に存在する場合、少なくともミトコンドリア膜融合性脂質膜の外表面にMTSが存在すればよく、内表面にはMTSが存在していてもよいし存在していなくてもよい。  MTS is present in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane in a state where it can exert its ability to migrate to mitochondria, and is preferably present on the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane (ie, exposed from the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane). Present). By allowing MTS to be present on the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, the ability of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane to bind to the mitochondrial membrane can be improved. When MTS is present on the surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, it is sufficient that MTS is present at least on the outer surface of the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, and MTS may or may not be present on the inner surface. May be.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜は、1種類のみのMTSを有していてもよいし、2種類以上のMTSを有していてもよい。ミトコンドリア膜融合性脂質膜が有するMTS量は特に限定されるものではないが、ミトコンドリア膜融合性脂質膜に含有される総脂質量の通常2〜10%(モル比)、好ましくは3〜8%(モル比)、さらに好ましくは4〜6%(モル比)である。ミトコンドリア膜融合性脂質膜に存在するMTS量を上記範囲とすることにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜のミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との結合を契機として、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。  The mitochondrial fusogenic lipid membrane may have only one type of MTS, or may have two or more types of MTS. The amount of MTS contained in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is not particularly limited, but is usually 2 to 10% (molar ratio), preferably 3 to 8%, of the total lipid amount contained in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane. (Molar ratio), more preferably 4 to 6% (molar ratio). By making the amount of MTS present in the mitochondrial membrane fusion lipid membrane within the above range, the binding ability of the mitochondrial membrane fusion lipid membrane to the mitochondrial membrane can be improved, and the binding between the mitochondrial membrane fusion lipid membrane and the mitochondrial membrane can be improved. As an opportunity, membrane fusion between a mitochondrial membrane-fusible lipid membrane and a mitochondrial membrane can be induced efficiently.

MTSはシグナルペプチドであり、多くのものが既に知られ、その種類は特に限定されるものではない。本発明においては、MTSの機能が保持されている限り、いかなるペプチドも使用することができ、公知のMTSをそのまま使用してもよいし、公知のMTSに変異(1又は複数個のアミノ酸の欠失、置換、挿入又は付加)を加えたものを使用してもよい。MTSは通常20〜70個のアミノ酸残基からなり、MTSには、ミトコンドリア外膜、ミトコンドリア内膜、ミトコンドリア膜間腔、ミトコンドリアマトリックス等のミトコンドリア内の様々な領域への移行能を有するものが含まれるが、本発明においてはいずれのMTSを使用してもよい。  MTS is a signal peptide, many are already known, and the kind thereof is not particularly limited. In the present invention, any peptide can be used as long as the MTS function is maintained, and a known MTS may be used as it is, or a known MTS is mutated (missing one or more amino acids). (Deletion, substitution, insertion or addition) may be used. MTS usually consists of 20 to 70 amino acid residues, and MTS includes those that have the ability to migrate to various regions in mitochondria such as outer mitochondrial membrane, inner mitochondrial membrane, mitochondrial intermembrane space, and mitochondrial matrix However, any MTS may be used in the present invention.

MTSとしては、例えば、下記(a)又は(b)に示すペプチドが挙げられる。
(a)配列番号1〜31のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるペプチド
(b)配列番号1〜31のいずれかに記載のアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチドであって、ミトコンドリアへの移行能を有するペプチド
As MTS, the peptide shown to the following (a) or (b) is mentioned, for example.
(A) a peptide comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 31 (b) one or more amino acids in the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 1 to 31 are deleted, substituted, inserted or A peptide consisting of an added amino acid sequence, which has the ability to migrate to mitochondria

配列番号1記載のアミノ酸配列からなるペプチドは、ラット肝臓由来のスクシニルCoAシンテターゼのMTSのC末端側の数残基が欠失したものである。  The peptide consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is one in which several residues on the C-terminal side of MTS of succinyl CoA synthetase derived from rat liver are deleted.

MTS(例えば配列番号1〜31記載のアミノ酸配列)のアミノ酸配列において欠失、置換、挿入又は付加されるアミノ酸の個数は、MTSの機能が保持される限り特に限定されるものではないが、通常1〜3個、好ましくは1〜2個である。  The number of amino acids to be deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequence of MTS (for example, the amino acid sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 31) is not particularly limited as long as the function of MTS is maintained. 1 to 3, preferably 1 to 2.

MTS(例えば配列番号1〜31記載のアミノ酸配列)のアミノ酸配列において欠失、置換、挿入又は付加されるアミノ酸の位置は、MTSの機能が保持される限り特に限定されるものではないが、C末端側であること(すなわち、N末端側のアミノ酸配列が保存されること)が好ましい。  The position of the amino acid to be deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequence of MTS (for example, the amino acid sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 31) is not particularly limited as long as the function of MTS is maintained. The terminal side is preferable (that is, the amino acid sequence on the N-terminal side is conserved).

MTSを有するタンパク質がミトコンドリアに送達された後、MTSはタンパク質から切断されるが、厳密にどの領域がMTSとしての機能を果たすか明確になっていない場合もある。この場合、タンパク質の切断部位よりもN末端側に位置する領域を含むペプチドをMTSとして使用することができる。MTSとして使用するペプチドが、タンパク質の切断部位よりもC末端側に位置する領域を含む場合、欠失、置換、挿入又は付加されるアミノ酸の位置は、タンパク質の切断部位よりもC末端側である(すなわち、タンパク質の切断部位よりもN末端側のアミノ酸配列は保存される)ことが好ましい。  After the protein with MTS is delivered to the mitochondria, MTS is cleaved from the protein, but it may not be clear exactly which region serves as MTS. In this case, a peptide containing a region located on the N-terminal side of the protein cleavage site can be used as the MTS. When the peptide used as MTS contains a region located on the C-terminal side of the protein cleavage site, the position of the amino acid to be deleted, substituted, inserted or added is C-terminal to the protein cleavage site. (In other words, the amino acid sequence on the N-terminal side of the protein cleavage site is conserved).

ミトコンドリア膜融合性脂質膜に対するMTSの結合態様は特に限定されるものではなく、例えば、MTSは脂質膜構成成分に直接又はリンカーを介して結合する。MTSのいずれの部分が脂質膜構成成分と結合してもよいが、C末端が脂質膜構成成分と結合することが好ましい。これにより、MTSの機能(ミトコンドリアへの移行能)を効率よく発揮させることができる。  The binding mode of MTS to the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is not particularly limited. For example, MTS is bound to a lipid membrane component directly or via a linker. Any part of the MTS may bind to the lipid membrane component, but preferably the C-terminus binds to the lipid membrane component. Thereby, the function of MTS (ability to migrate to mitochondria) can be exhibited efficiently.

MTSが直接又はリンカーを介して結合する脂質膜構成成分は特に限定されるものではないが、脂質であることが好ましく、リン脂質であることがさらに好ましい。MTSが直接又はリンカーを介して結合する脂質膜構成成分が脂質、特にリン脂質であると、MTSを安定かつ簡便に脂質膜表面に提示することができるとともに、脂質膜表面に提示されるMTSの密度をコントロールしやすい。  The lipid membrane constituent to which MTS binds directly or via a linker is not particularly limited, but is preferably a lipid, more preferably a phospholipid. When the lipid membrane component to which MTS binds directly or via a linker is a lipid, particularly a phospholipid, MTS can be stably and conveniently presented on the lipid membrane surface, and the MTS presented on the lipid membrane surface Easy to control density.

MTSが直接又はリンカーを介して結合する脂質としては、例えば、炭素数10〜20の飽和又は不飽和の脂肪酸(例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等)の残基(アシル基)を1個又は2個以上有する脂質が挙げられ、具体的には、ホスファチジルエタノールアミン類、ホスファチジルコリン類、ホスファチジルセリン類、ホスファチジルイノシトール類、ホスファチジルグリセロール類、カルジオリピン類、スフィンゴミエリン類、セラミドホスホリルエタノールアミン類、セラミドホスホリルグリセロール類、セラミドホスホリルグリセロールホスファート類、デオキシホスファチジルコリン類、プラスマロゲン類やホスファチジン酸類、これらの誘導体等が挙げられる。これらのうち、後述するように、アミノ基を有する脂質が好適に使用され、アミノ基を有する脂質としては、例えば、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン、オクタデセニルオクタデカノイルグリセロホスフォエタノールアミン、ジオレオイルグリセロホスフォエタノールアミン−(N−ドデカニルアミン)、ジオレオイルグリセロホスフォエタノールアミン−(N−ヘキサノイルアミン)、ジパルミトイルグリセロホスフォエタノールアミン−(N−ドデカニルアミン)、ジパルミトイルグリセロホスフォエタノールアミン−(N−ヘキサノイルアミン)、ジステアロイルグリセロホスフォエタノールアミン−[N−アミノ(ポリエチレングリコール)2000]、ステアロイル−アラキドノイル−グリセロ[ホスフォ−L−セリン]、オクタデシル−アセチル−グリセロホスフォエタノールアミン、アルカエチジルエタノールアミン、ヒドロキシアルカエチジルエタノールアミン、サイクリックアルカエチジルエタノールアミン、カルダルカエチジルエタノールアミン等が挙げられる。なお、脂質には、塩の形態のものも含まれる。塩の種類は特に限定されるものではないが、塩酸塩、硫酸塩等の鉱酸塩;シュウ酸塩、酒石酸塩等の有機酸塩;ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩;アンモニウム塩等の有機塩基等が挙げられる。  Examples of lipids to which MTS binds directly or via a linker include saturated or unsaturated fatty acids having 10 to 20 carbon atoms (for example, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, etc.) And lipids having one or more residues (acyl groups), specifically, phosphatidylethanolamines, phosphatidylcholines, phosphatidylserines, phosphatidylinositols, phosphatidylglycerols, cardiolipins, sphingomyelin , Ceramide phosphorylethanolamines, ceramide phosphorylglycerols, ceramide phosphorylglycerol phosphates, deoxyphosphatidylcholines, plasmalogens and phosphatidic acids, and derivatives thereof. Among these, as described later, lipids having amino groups are preferably used. Examples of lipids having amino groups include dioleoylphosphatidylethanolamine, dimyristoylphosphatidylethanolamine, dipalmitoylphosphatidylethanolamine, Stearoylphosphatidylethanolamine, octadecenyloctadecanoylglycerophosphoethanolamine, dioleoylglycerophosphoethanolamine- (N-dodecanylamine), dioleoylglycerophosphoethanolamine- (N-hexanoylamine) ), Dipalmitoylglycerophosphoethanolamine- (N-dodecanylamine), dipalmitoylglycerophosphoethanolamine- (N-hexanoylamine), distearoylglycol Rophoethanolamine- [N-amino (polyethylene glycol) 2000], stearoyl-arachidonoyl-glycero [phospho-L-serine], octadecyl-acetyl-glycerophosphoethanolamine, alkathidylethanolamine, hydroxyalkathidyl Examples include ethanolamine, cyclic alkathidylethanolamine, cardarcaethidylethanolamine, and the like. The lipid includes a salt form. The type of salt is not particularly limited, but mineral salts such as hydrochloride and sulfate; organic acid salts such as oxalate and tartrate; alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt; ammonium salt and the like Organic bases and the like.

MTSと脂質膜構成成分とを直接結合させる場合、MTSが有する官能基(MTSに人為的に導入された官能基を含む。)と、脂質膜構成成分が有する官能基(脂質膜構成成分に人為的に導入された官能基を含む。)とを反応させる。これによりMTSと脂質膜構成成分とは共有結合を介して結合する。共有結合を形成できる官能基の組み合わせとしては、例えば、アミノ基/カルボキシル基、水酸基/カルボキシル基、マレイミド基/SH基等が挙げられ、これらの官能基同士の反応は公知の方法に従って行うことができる。  When MTS and lipid membrane constituents are directly bonded, the functional groups of MTS (including functional groups artificially introduced into MTS) and the functional groups of lipid membrane constituents (artificial to lipid membrane constituents) A functional group that has been introduced automatically). Thereby, MTS and a lipid membrane structural component couple | bond together through a covalent bond. Examples of combinations of functional groups that can form a covalent bond include amino groups / carboxyl groups, hydroxyl groups / carboxyl groups, maleimide groups / SH groups, and the like. The reaction between these functional groups can be performed according to a known method. it can.

例えば、MTSと、アミノ基を有する脂質膜構成成分とは、MTSがC末端に有するカルボキシル基と、脂質膜構成成分が有するアミノ基とを反応させてアミド結合を形成させることにより、直接結合させることができる。この反応は、酸ハライド法、活性エステル化法等を利用して行うことができる。  For example, MTS and a lipid membrane component having an amino group are directly bonded by reacting a carboxyl group at the C-terminus of MTS with an amino group of the lipid membrane component to form an amide bond. be able to. This reaction can be performed using an acid halide method, an active esterification method, or the like.

酸ハライド法では、不活性溶媒中でMTSをハロゲン化剤で処理して酸ハライドとした後、得られた酸ハライドと脂質膜構成成分のアミノ基と反応させる。ハロゲン化剤としては、例えば、チオニルクロリド、チオニルブロミドのようなチオニルハライド類、スルフリルクロリド、スルフリルブロミド等のスルフリルハライド類;三塩化燐、三臭化燐、三沃化燐等の三ハロゲン化燐類;五塩化燐、五臭化燐、五沃化燐等の五ハロゲン化燐類;オキシ塩化燐、オキシ臭化燐、オキシ沃化燐等のオキシハロゲン化燐類等を使用することができる。反応溶媒は、適宜検討して決めればよいが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類;アセトニトリル等のニトリル類;ギ酸エチルエステル、酢酸エチルエステル等のエステル類、これらの混合溶媒等を使用することができる。反応温度は、適宜検討すればよいが、通常0℃〜溶媒の還流温度であり、好ましくは室温〜溶媒の還流温度である。酸ハライドとリン脂質のアミノ基との反応では、必要に応じて、トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基を添加してもよい。  In the acid halide method, MTS is treated with a halogenating agent in an inert solvent to form an acid halide, and then the obtained acid halide is reacted with an amino group of a lipid membrane component. Examples of the halogenating agent include thionyl halides such as thionyl chloride and thionyl bromide, sulfuryl halides such as sulfuryl chloride and sulfuryl bromide; phosphorus trihalides such as phosphorus trichloride, phosphorus tribromide and phosphorus triiodide. Phosphorus pentahalides such as phosphorus pentachloride, phosphorus pentabromide and phosphorus pentaiodide; phosphorus oxyhalides such as phosphorus oxychloride, phosphorus oxybromide and phosphorus oxyiodide can be used. . The reaction solvent may be appropriately determined and determined. For example, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform; acetonitrile and the like Nitriles; esters such as formic acid ethyl ester and acetic acid ethyl ester, mixed solvents thereof and the like can be used. The reaction temperature may be appropriately examined, but is usually 0 ° C. to the reflux temperature of the solvent, preferably room temperature to the reflux temperature of the solvent. In the reaction between the acid halide and the amino group of the phospholipid, an organic base such as triethylamine or pyridine may be added as necessary.

活性エステル化法では、溶媒中でMTSのカルボキシル基を活性エステル化剤と反応させて活性エステルとした後、脂質膜構成成分のアミノ基と反応させる。活性エステル化剤としては、例えば、N−ヒドロキシスクシイミド、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド等のN−ヒドロキシ化合物類;1,1’−オキザリルジイミダゾール、N,N’−カルボニルジイミダゾール等のジイミダゾール類;2,2’−ジピリジルジサルファイド等のジサルファイド類;N,N’−ジスクシンイミジルカーボネート等のコハク酸化合物類;N,N’−ビス(2−オキソ−3−オキサゾリジニル)ホスフィニッククロライド等のホスフィニッククロライド化合物類;N,N’−ジスクシンイミジルオキザレート、N,N’−ジフタルイミドオキザレート、N,N’−ビス(ノルボルネニルスクシンイミジル)オキザレート、1,1’−ビス(ベンゾトリアゾリル)オキザレート、1,1’−ビス(6−クロロベンゾトリアゾリル)オキザレート、1,1’−ビス(6−トリフルオロメチルベンゾトリアゾリル)オキザレートのようなオキザレート化合物類等を使用することができる。反応溶媒は、適宜検討して決めればよいが、例えば、メチレンクロリド、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸エチルエステル等のエステル類、これらの混合溶媒等を使用することができる。得られた活性エステルと脂質膜構成成分のアミノ基との反応は、縮合剤、例えば、アソジカルボン酸ジエチル−トリフェニルホスフィン等のアゾジカルボン酸ジ低級アルキル−トリフェニルホスフィン類;N−エチル−5−フェニルイソオキサゾリウム−3’−スルホナート等のN−低級アルキル−5−アリールイソオキサゾリウム−3’−スルホナート類;ジエチルオキシジフォルメート等のオキシジフォルメート類;N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド等のN,N’−ジシクロアルキルカルボジイミド類;ジ−2−ピリジルジセレニド等のジヘテロアリールジセレニド類;トリフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィン類;p−ニトロベンゼンスルホニルトリアゾリド等のアリールスルホニルトリアゾリド類;2−クロル−1−メチルピリジニウムヨーダイド等の2−ハロ−1−低級アルキルピリジニウムハライド類;ジフェニルホスホリルアジド等のジアリールホスホリルアジド類;N,N’−カルボジイミダゾール等のイミダゾール誘導体;1−ヒドロキシベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール誘導体;N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド等のジカルボキシイミド誘導体;1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド等のカルボジイミド誘導体;1−プロパンホスホン酸環状無水物等のホスホン酸環状無水物類等の存在下で行えばよい。反応温度は、適宜検討すればよいが、室温付近が好ましい。  In the active esterification method, a carboxyl group of MTS is reacted with an active esterifying agent in a solvent to form an active ester, and then reacted with an amino group of a lipid membrane constituent. Examples of the active esterifying agent include N-hydroxy compounds such as N-hydroxysuccinimide, 1-hydroxybenzotriazole, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide; 1,1′- Diimidazoles such as oxalyldiimidazole and N, N′-carbonyldiimidazole; disulfides such as 2,2′-dipyridyldisulfide; succinic compounds such as N, N′-disuccinimidyl carbonate; Phosphinic chloride compounds such as N, N′-bis (2-oxo-3-oxazolidinyl) phosphinic chloride; N, N′-disuccinimidyl oxalate, N, N′-diphthalimide oxalate N, N′-bis (norbornenyl succinimidyl) oxalate, 1,1′-bis (benzo Use oxalate compounds such as zotriazolyl) oxalate, 1,1′-bis (6-chlorobenzotriazolyl) oxalate, 1,1′-bis (6-trifluoromethylbenzotriazolyl) oxalate, and the like. Can do. The reaction solvent may be appropriately determined and determined. For example, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; benzene, toluene, Aromatic hydrocarbons such as xylene; esters such as ethyl acetate; mixed solvents thereof and the like can be used. The reaction of the obtained active ester with the amino group of the lipid membrane component is carried out by using a condensing agent, for example, azodicarboxylic acid di-lower alkyl-triphenylphosphine such as diethyl-triphenylphosphine asodicarboxylate; N-ethyl-5 -N-lower alkyl-5-arylisoxazolium-3'-sulfonates such as phenylisoxazolium-3'-sulfonate; oxydiformates such as diethyloxydiformate; N, N'- N, N'-dicycloalkylcarbodiimides such as dicyclohexylcarbodiimide; diheteroaryl diselenides such as di-2-pyridyl diselenide; triarylphosphines such as triphenylphosphine; p-nitrobenzenesulfonyltriazolide Arylsulfonyl triazolides such as 2-chloro; 2-halo-1-lower alkylpyridinium halides such as 1-methylpyridinium iodide; diarylphosphoryl azides such as diphenylphosphoryl azide; imidazole derivatives such as N, N′-carbodiimidazole; 1-hydroxybenzotriazole and the like Benzotriazole derivatives; dicarboximide derivatives such as N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide; carbodiimide derivatives such as 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide; 1-propanephosphonic acid What is necessary is just to perform in presence of phosphonic acid cyclic anhydrides, such as cyclic anhydride. The reaction temperature may be appropriately examined, but is preferably around room temperature.

MTSと脂質膜構成成分とをリンカーを介して結合させる場合、脂質膜構成成分が有する官能基(脂質膜構成成分に人為的に導入された官能基を含む。)と、リンカーが有する官能基(リンカーに人為的に導入された官能基を含む。)とを反応させるとともに、MTSが有する官能基(MTSに人為的に導入された官能基を含む。)と、リンカーが有する官能基(リンカーに人為的に導入された官能基を含む。)とを反応させる。これにより、脂質膜構成成分とリンカーとが共有結合を介して結合するとともに、MTSとリンカーとが共有結合を介して結合する。共有結合を形成できる官能基の組み合わせとしては、例えば、アミノ基/カルボキシル基、水酸基/カルボキシル基、マレイミド基/SH基等が挙げられ、これらの官能基同士の反応は公知の方法に従って行うことができる。MTSと脂質膜構成成分とをリンカーを介して結合させる場合、脂質膜構成成分とリンカーとを反応させた後、MTSを反応させてもよいし、MTSとリンカーとを反応させた後、脂質膜構成成分を反応させてもよい。  When MTS and a lipid membrane component are bound via a linker, the functional group of the lipid membrane component (including a functional group artificially introduced into the lipid membrane component) and the functional group of the linker ( And a functional group that the MTS has (including a functional group that is artificially introduced to the MTS) and a functional group that the linker has (the linker contains a functional group that is artificially introduced to the linker). It contains a functional group introduced artificially). As a result, the lipid membrane component and the linker are bound via a covalent bond, and the MTS and the linker are bound via a covalent bond. Examples of combinations of functional groups that can form a covalent bond include amino groups / carboxyl groups, hydroxyl groups / carboxyl groups, maleimide groups / SH groups, and the like. The reaction between these functional groups can be performed according to a known method. it can. When MTS and a lipid membrane component are bound via a linker, the lipid membrane component and the linker may be reacted and then MTS may be reacted, or after the MTS and the linker are reacted, the lipid membrane Components may be reacted.

リンカーとしては、例えば、アミノ酸残基、リンカーペプチド、多価(例えば2価)のクロスリンカー試薬等が挙げられる。  Examples of the linker include amino acid residues, linker peptides, and polyvalent (for example, divalent) crosslinker reagents.

リンカーペプチドを構成するアミノ酸残基の個数は特に限定されるものではないが、通常2〜10個、好ましくは2〜8個である。リンカーペプチドのアミノ酸配列は任意のアミノ酸配列でよいが、リンカーペプチドのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸残基は酸性アミノ酸以外のアミノ酸残基であることが好ましい。負電荷を有する酸性アミノ酸残基が、正電荷を有するアルギニン残基と静電的に相互作用し、膜透過性ドメインに含まれるアルギニン残基の効果を減弱させる可能性があるためである。  The number of amino acid residues constituting the linker peptide is not particularly limited, but is usually 2 to 10, preferably 2 to 8. The amino acid sequence of the linker peptide may be any amino acid sequence, but the amino acid residues contained in the amino acid sequence of the linker peptide are preferably amino acid residues other than acidic amino acids. This is because an acidic amino acid residue having a negative charge may electrostatically interact with a arginine residue having a positive charge and attenuate the effect of the arginine residue contained in the membrane-permeable domain.

多価のクロスリンカー試薬は特に限定されるものではないが、例えば、アミノ基及びSH基との反応指向性を有する2価のクロスリンカー試薬が挙げられ、アミノ基及びSH基との反応指向性を有する2価のクロスリンカー試薬としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。  The polyvalent crosslinker reagent is not particularly limited, and examples thereof include a divalent crosslinker reagent having a reaction directivity with an amino group and an SH group, and a reaction directivity with an amino group and an SH group. Examples of the divalent crosslinker reagent having a include the following compounds.

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多価のクロスリンカー試薬は、例えば、MTSに含まれる官能基、及び脂質膜構成成分が有する官能基と反応することにより、MTSと脂質膜構成成分とを結合させることができる。こうして、次式(1):M−X−L[式中、MはMTSの残基を表し、Xはクロスリンカー試薬の残基を表し、Lは脂質膜構成成分の残基を表す。]で表される、MTSと脂質膜構成成分との結合体が形成される。  The polyvalent crosslinker reagent can bind MTS and the lipid membrane constituent by reacting with a functional group contained in MTS and a functional group of the lipid membrane constituent, for example. Thus, the following formula (1): M-XL [where M represents a residue of MTS, X represents a residue of a crosslinker reagent, and L represents a residue of a lipid membrane component. ] The conjugate | bonded_body of MTS and a lipid membrane structural component represented by this is formed.

また、多価のクロスリンカー試薬は、例えば、リンカーペプチドに含まれる官能基、及び脂質膜構成成分が有する官能基と反応することにより、リンカーペプチドと脂質膜構成成分とを結合させることができる。そして、脂質膜構成成分に結合したリンカーペプチドが有するカルボキシル基又はアミノ基と、MTSが有するアミノ基又はカルボキシル基とをアミド結合させることにより、MTSと脂質膜構成成分とを結合させることができる。こうして、次式(2):M−NH−CO−Y−X−L又は次式(3):M−CO−NH−Y−X−L[式中、MはMTSの残基を表し、Xはクロスリンカー試薬の残基を表し、Yはリンカーペプチドの残基を表し、Lは脂質膜構成成分の残基を表す。]で表される、MTSと脂質膜構成成分との結合体が形成される。なお、式(2)及び(3)は、結合体における結合様式を明確に示したものであり、式(2)における「−NH−CO−」は、MTSが有するアミノ基とリンカーペプチドが有するカルボキシル基とのアミド結合であり、式(3)における「−CO−NH−」は、MTSが有するカルボキシル基とリンカーペプチドが有するアミノ基とのアミド結合である。In addition, the multivalent cross-linker reagent can bind the linker peptide and the lipid membrane constituent by reacting with a functional group contained in the linker peptide and a functional group of the lipid membrane constituent, for example. And MTS and a lipid membrane structural component can be combined by amide-bonding the carboxyl group or amino group which the linker peptide couple | bonded with the lipid membrane structural component has, and the amino group or carboxyl group which MTS has. Thus, the following equation (2): M 1 -NH- CO-Y 1 -X 1 -L 1 or the following formula (3): M 1 -CO- NH-Y 1 -X 1 -L 1 [ where, M 1 represents a residue of MTS, X 1 represents a residue of a crosslinker reagent, Y 1 represents a residue of a linker peptide, and L 1 represents a residue of a lipid membrane component. ] The conjugate | bonded_body of MTS and a lipid membrane structural component represented by this is formed. Formulas (2) and (3) clearly show the binding mode in the conjugate, and “—NH—CO—” in Formula (2) has the amino group and linker peptide of MTS. It is an amide bond with a carboxyl group, and “—CO—NH—” in Formula (3) is an amide bond between a carboxyl group of MTS and an amino group of a linker peptide.

アミノ基及びSH基との反応指向性を有する2価のクロスリンカー試薬は、例えば、MTSに含まれるシステイン残基(好ましくはMTSのC末端に位置するシステイン残基)が有するSH基、及び脂質膜構成成分が有するアミノ基と反応することにより、MTSと脂質膜構成成分とを結合させることができる。こうして、次式(4):M−S−X−NH−L[式中、MはMTSの残基を表し、Xはクロスリンカー試薬の残基を表し、Lは脂質膜構成成分の残基を表す。]で表される、MTSと脂質膜構成成分との結合体が形成される。なお、式(4)は、結合体における結合様式を明確に示したものであり、「−S−X−」は、MTSが有するSH基とクロスリンカー試薬が有する官能基(例えばマレイミド基)との反応により形成され、「−X−NH−」は、クロスリンカー試薬が有する官能基(例えば−COOR[Rは脱離基を表す。])と脂質膜構成成分が有するアミノ基との反応により形成される。Examples of the divalent crosslinker reagent having reaction directivity with an amino group and an SH group include, for example, an SH group possessed by a cysteine residue contained in MTS (preferably a cysteine residue located at the C-terminus of MTS), and a lipid. By reacting with the amino group of the membrane component, MTS and the lipid membrane component can be combined. Thus, the following formula (4): M 2 —S—X 2 —NH—L 2 [wherein M represents a residue of MTS, X 2 represents a residue of a crosslinker reagent, and L 2 represents a lipid membrane. Represents a constituent residue. ] The conjugate | bonded_body of MTS and a lipid membrane structural component represented by this is formed. Note that equation (4), which has clearly shows the binding modes in the coupling body, "- S-X 2 -", the functional groups of the SH groups and cross linker reagent having the MTS (e.g. maleimide group) “—X 2 —NH—” is a combination of a functional group (for example, —COOR [R represents a leaving group]) possessed by a crosslinker reagent and an amino group possessed by a lipid membrane component. Formed by reaction.

また、アミノ基及びSH基との反応指向性を有する2価のクロスリンカー試薬は、例えば、リンカーペプチドに含まれるシステイン残基が有するSH基、及び脂質膜構成成分が有するアミノ基と反応することにより、リンカーペプチドと脂質膜構成成分とを結合させることができる。そして、脂質膜構成成分に結合したリンカーペプチドが有するカルボキシル基又はアミノ基と、MTSが有するアミノ基又はカルボキシル基とをアミド結合させることにより、MTSと脂質膜構成成分とを結合させることができる。こうして、次式(5):M−NH−CO−Y−S−X−NH−L又は次式(6):M−CO−NH−Y−S−X−NH−L[式中、MはMTSの残基を表し、Xはクロスリンカー試薬の残基を表し、Yはリンカーペプチドの残基を表し、Lは脂質膜構成成分の残基を表す。]で表される、MTSと脂質膜構成成分との結合体が形成される。なお、式(5)及び(6)は、結合体における結合様式を明確に示したものであり、式(5)における「−NH−CO−」は、MTSが有するアミノ基とリンカーペプチドが有するカルボキシル基とのアミド結合であり、式(6)における「−CO−NH−」は、MTSが有するカルボキシル基とリンカーペプチドが有するアミノ基とのアミド結合であり、式(5)及び(6)における「−S−X−」は、MTSが有するSH基とクロスリンカー試薬が有する官能基(例えばマレイミド基)との反応により形成され、「−X−NH−」は、クロスリンカー試薬が有する官能基(例えば−COOR[Rは脱離基を表す。])と脂質膜構成成分が有するアミノ基との反応により形成される。In addition, a divalent crosslinker reagent having reaction directivity with an amino group and an SH group, for example, reacts with an SH group possessed by a cysteine residue contained in the linker peptide and an amino group possessed by a lipid membrane component. Thus, the linker peptide and the lipid membrane constituent can be bound. And MTS and a lipid membrane structural component can be combined by amide-bonding the carboxyl group or amino group which the linker peptide couple | bonded with the lipid membrane structural component has, and the amino group or carboxyl group which MTS has. Thus, the following formula (5): M 3 —NH—CO—Y 3 —SX 3 —NH—L 3 or the following formula (6): M 3 —CO—NH—Y 3 —SX 3 —NH -L 3 [wherein M 3 represents a residue of MTS, X 3 represents a residue of a crosslinker reagent, Y 3 represents a residue of a linker peptide, and L 3 represents a residue of a lipid membrane component] Represents. ] The conjugate | bonded_body of MTS and a lipid membrane structural component represented by this is formed. Formulas (5) and (6) clearly show the binding mode in the conjugate, and “—NH—CO—” in Formula (5) has an amino group and linker peptide that MTS has. It is an amide bond with a carboxyl group, and “—CO—NH—” in the formula (6) is an amide bond between the carboxyl group of the MTS and the amino group of the linker peptide, and the formulas (5) and (6) “—S—X 3 —” is formed by the reaction of the SH group of MTS and the functional group (eg, maleimide group) of the crosslinker reagent, and “—X 3 —NH—” It is formed by a reaction between a functional group (for example, —COOR [R represents a leaving group]) and an amino group of a lipid membrane component.

なお、上記反応において、保護基を導入することにより目的とする反応を効率的に行えることがある。保護基の導入は、例えば、「プロテクティブ グループス イン オーガニック シンセシス」(P.G.M.Wuts and T.Green,第3版 1999年 Wiley,John & Sons)等を参照すればよい。  In the above reaction, the intended reaction may be efficiently performed by introducing a protecting group. For the introduction of the protecting group, for example, “Protective Groups in Organic Synthesis” (PGGMs Wuts and T. Green, 3rd edition 1999 Wiley, John & Sons) may be referred to.

本発明の脂質膜構造体には、ミトコンドリア内に送達しようとする目的物質が保持されていることが好ましい。本発明の脂質膜構造体は、例えば、脂質膜構造体の内部(例えば、脂質膜構造体の内部に形成された空隙)、脂質膜の表面、脂質膜中、脂質膜層中、脂質膜層表面等に目的物質を保持することができる。脂質膜構造体が例えばリポソーム等の微粒子である場合、微粒子内部に目的物質を封入することができる。  The lipid membrane structure of the present invention preferably retains a target substance to be delivered into mitochondria. The lipid membrane structure of the present invention includes, for example, the inside of the lipid membrane structure (for example, voids formed inside the lipid membrane structure), the surface of the lipid membrane, in the lipid membrane, in the lipid membrane layer, in the lipid membrane layer. The target substance can be held on the surface or the like. When the lipid membrane structure is a fine particle such as a liposome, for example, the target substance can be encapsulated inside the fine particle.

目的物質の種類は特に限定されるものではなく、例えば、薬物、核酸、ペプチド、タンパク質、糖又はこれらの複合体等が挙げられ、診断、治療、予防等の目的に応じて適宜選択することができる。目的物質が疾病の診断、治療、予防等を目的とした物質である場合、目的物質を保持した脂質膜構造体は、医薬組成物の構成成分として使用することができる。なお、「核酸」には、DNA又はRNAに加え、これらの類似体又は誘導体(例えば、ペプチド核酸(PNA)、ホスホロチオエートDNA等)が含まれる。また、核酸は一本鎖又は二本鎖のいずれであってもよいし、線状又は環状のいずれであってもよい。  The type of the target substance is not particularly limited and includes, for example, drugs, nucleic acids, peptides, proteins, sugars or complexes thereof, and can be appropriately selected according to the purpose of diagnosis, treatment, prevention, etc. it can. When the target substance is a substance for the purpose of diagnosis, treatment, prevention, etc. of a disease, the lipid membrane structure holding the target substance can be used as a component of a pharmaceutical composition. The “nucleic acid” includes analogs or derivatives thereof (for example, peptide nucleic acid (PNA), phosphorothioate DNA, etc.) in addition to DNA or RNA. Further, the nucleic acid may be either single-stranded or double-stranded, and may be either linear or circular.

目的物質が遺伝子である場合、細胞内への遺伝子導入効率を向上させる点から、脂質膜構造体は、遺伝子導入機能を有する化合物を有することが好ましい。遺伝子導入機能を有する化合物としては、例えば、O,O’−N−ジドデカノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’−N−ジテトラデカノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’−N−ジヘキサデカノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’−N−ジオクタデセノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’O”−トリデカノイル−N−(ω−トリメチルアンモニオデカノイル)アミノメタンブロミド、ノル[α−トリメチルアンモニオアセチル]−ジドデシル−D−グルタメート、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2−(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアンモニウムトリフルオロアセテート、1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチル−ヒドロキシエチルアンモニウムブロミド、3−β−[n−(N’,N’−ジメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール等が挙げられる。これらの遺伝子導入機能を有する化合物は、脂質膜構造体の内部(例えば、脂質膜構造体の内部に形成された空隙)、脂質膜中、脂質膜表面、脂質膜層中、脂質膜層表面に存在(結合)させることができる。  When the target substance is a gene, the lipid membrane structure preferably has a compound having a gene introduction function from the viewpoint of improving the efficiency of gene introduction into the cell. Examples of the compound having a gene transfer function include O, O′-N-didodecanoyl-N- (α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O′-N-ditetradecanoyl-N- (α -Trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O'-N-dihexadecanoyl-N- (α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O'-N-dioctadecenoyl-N -(Α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O′O ″ -tridecanoyl-N- (ω-trimethylammoniodecanoyl) aminomethane bromide, nor [α-trimethylammonioacetyl] -didodecyl-D -Glutamate, dimethyl dioctadecyl ammonium bromide, 2 3-dioleyloxy-N- [2- (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propaneammonium trifluoroacetate, 1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethyl-hydroxyethylammonium bromide, 3-β- [n- (N ′, N′-dimethylaminoethane) carbamoyl] cholesterol, etc. These compounds having a gene transfer function are contained in the lipid membrane structure (for example, the lipid membrane structure). Voids formed therein, in the lipid membrane, in the lipid membrane surface, in the lipid membrane layer, or on the lipid membrane layer surface (bonded).

目的物質は、脂質膜構造体(特に脂質膜構造体の内部)に、目的物質の凝集体として保持されていることが好ましい。これにより、目的物質を効率よくミトコンドリア内に送達することができる。  The target substance is preferably held as an aggregate of the target substance in the lipid membrane structure (particularly the inside of the lipid membrane structure). Thereby, the target substance can be efficiently delivered into the mitochondria.

目的物質の凝集体は、目的物質のみから構成されていてもよいし、目的物質以外の物質(例えば、目的物質を保持する担体)を含んでいてもよい。  The aggregate of the target substance may be composed of only the target substance, or may contain a substance other than the target substance (for example, a carrier that holds the target substance).

目的物質が正に帯電している場合、例えば、目的物質とアニオン性物質とを静電的に結合させて複合体化することにより、目的物質の凝集体を調製することができる。目的物質が負に帯電している場合、例えば、目的物質とカチオン性物質とを静電的に結合させて複合体化することにより、目的物質の凝集体を調製することができる。目的物質が負及び正のいずれにも帯電していない場合、目的物質と所定の担体とを適当な様式(例えば、物理的吸着、疎水結合、化学結合等)で結合させて複合体化することにより、目的物質の凝集体を調製することができる。複合体化の際、目的物質とカチオン性物質又はアニオン性物質との混合比率を調整することにより、全体として正又は負に帯電する目的物質の凝集体を調製することができる。  When the target substance is positively charged, an aggregate of the target substance can be prepared by, for example, electrostatically binding the target substance and the anionic substance to form a complex. When the target substance is negatively charged, for example, an aggregate of the target substance can be prepared by electrostatically binding the target substance and the cationic substance to form a complex. When the target substance is not negatively or positively charged, the target substance and a predetermined carrier are combined in an appropriate manner (for example, physical adsorption, hydrophobic bond, chemical bond, etc.) to form a complex. Thus, an aggregate of the target substance can be prepared. When complexing, an aggregate of the target substance that is positively or negatively charged as a whole can be prepared by adjusting the mixing ratio of the target substance and the cationic substance or anionic substance.

目的物質が核酸である場合、核酸とカチオン性物質と静電的に結合させて複合体化することにより、核酸の凝集体を調製することができる。複合体化の際、核酸とカチオン性物質との混合比率を調整することにより、全体として正又は負に帯電する核酸の凝集体を調製することができる。  When the target substance is a nucleic acid, an aggregate of nucleic acids can be prepared by electrostatically binding the nucleic acid and the cationic substance to form a complex. By adjusting the mixing ratio of the nucleic acid and the cationic substance at the time of complexing, an aggregate of nucleic acids that are charged positively or negatively as a whole can be prepared.

目的物質の凝集体を調製する際に使用できるカチオン性物質は、分子中にカチオン性基を有する物質である限り特に限定されるものではない。カチオン性物質としては、例えば、カチオン性脂質(例えば、Lipofectamine(Invitrogen社製));カチオン性基を有する高分子;ポリリジン、ポリアルギニン、リジンとアルギニンの共重合体等の塩基性アミノ酸の単独重合体若しくは共重合体又はこれらの誘導体(例えばステアリル化誘導体);ポリエチレンイミン、ポリ(アリルアミン)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)、グルコサミン等のポリカチオン性ポリマー;プロタミン又はその誘導体(例えば硫酸プロタミン);キトサン等が挙げられるが、これらのうち特にステアリル化ポリアルギニンが好ましい。ポリアルギニンを構成するアルギニン残基の数は通常4〜20個であり、好ましくは6〜12個、さらに好ましくは7〜10個である。カチオン性物質が有するカチオン性基の数は特に限定されるものではないが、好ましくは2個以上である。カチオン性基は正に荷電し得る限り特に限定されるものではなく、例えば、アミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基等のモノアルキルアミノ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;イミノ基;グアニジノ基等が挙げられる。  The cationic substance that can be used in preparing the aggregate of the target substance is not particularly limited as long as it is a substance having a cationic group in the molecule. Examples of the cationic substance include cationic lipids (for example, Lipofectamine (manufactured by Invitrogen)); polymers having a cationic group; polylysine, polyarginine, homopolymer of basic amino acids such as lysine and arginine copolymer, and the like. Polymers or copolymers or derivatives thereof (eg stearylated derivatives); polycationic polymers such as polyethyleneimine, poly (allylamine), poly (diallyldimethylammonium chloride), glucosamine; protamine or derivatives thereof (eg protamine sulfate); Although chitosan etc. are mentioned, Stearyl-ized polyarginine is especially preferable among these. The number of arginine residues constituting the polyarginine is usually 4 to 20, preferably 6 to 12, and more preferably 7 to 10. The number of cationic groups possessed by the cationic substance is not particularly limited, but is preferably 2 or more. The cationic group is not particularly limited as long as it can be positively charged. For example, an amino group; a monoalkylamino group such as a methylamino group or an ethylamino group; a dialkylamino group such as a dimethylamino group or a diethylamino group; Group; a guanidino group and the like.

目的物質の凝集体を調製する際に使用できるアニオン性物質は、分子中にアニオン性基を有する物質である限り特に限定されるものではない。アニオン性物質としては、例えば、アニオン性脂質;アニオン性基を有する高分子;ポリアスパラギン酸等の酸性アミノ酸の単独重合体若しくは共重合体又はこれらの誘導体;キサンタンガム、カルボキシビニルポリマー、カルボキシメチルセルロースポリスチレンスルホン酸塩、ポリサッカライド、カラギーナン等のポリアニオン性ポリマー等を使用することができる。アニオン性物質が有するアニオン性基の数は特に限定されるものではないが、好ましくは2個以上である。アニオン性基は負に荷電し得る限り特に限定されるものではなく、例えば、末端カルボキシル基を有する官能基(例えば、コハク酸残基、マロン酸残基等)、リン酸基、硫酸基等が挙げられる。  The anionic substance that can be used in preparing the aggregate of the target substance is not particularly limited as long as it is a substance having an anionic group in the molecule. Examples of anionic substances include anionic lipids; polymers having anionic groups; homopolymers or copolymers of acidic amino acids such as polyaspartic acid or derivatives thereof; xanthan gum, carboxyvinyl polymer, carboxymethylcellulose polystyrene sulfone. Polyanionic polymers such as acid salts, polysaccharides and carrageenans can be used. The number of anionic groups contained in the anionic substance is not particularly limited, but is preferably 2 or more. The anionic group is not particularly limited as long as it can be negatively charged. For example, a functional group having a terminal carboxyl group (for example, a succinic acid residue, a malonic acid residue, etc.), a phosphoric acid group, a sulfuric acid group, etc. Can be mentioned.

本発明の脂質膜構造体の形態は特に限定されるものではなく、例えば、乾燥した混合物の形態、あるいは水系溶媒に分散した形態又はこれを乾燥若しくは凍結した形態等が挙げられ、各形態の脂質膜構造体は、例えば、水和法、超音波処理法、エタノール注入法、エーテル注入法、逆相蒸発法、界面活性剤法、凍結・融解法等の公知の方法を用いて製造することができる。  The form of the lipid membrane structure of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a dried mixture form, a dispersed form in an aqueous solvent, a dried or frozen form, and the like. The membrane structure can be produced using a known method such as a hydration method, an ultrasonic treatment method, an ethanol injection method, an ether injection method, a reverse phase evaporation method, a surfactant method, or a freezing / thawing method. it can.

以下、各形態の脂質膜構造体の製造方法を説明するが、本発明の脂質膜構造体の形態及びその製造方法はこれらに限定されるものではない。
乾燥した混合物の形態の脂質膜構造体は、例えば、脂質膜構造体の構成成分全てを一旦クロロホルム等の有機溶媒に溶解させた後、エバポレータによる減圧乾固又は噴霧乾燥機による噴霧乾燥を行うことによって製造することができる。
Hereinafter, although the manufacturing method of the lipid membrane structure of each form is demonstrated, the form of the lipid membrane structure of this invention and its manufacturing method are not limited to these.
For the lipid membrane structure in the form of a dried mixture, for example, all the components of the lipid membrane structure are once dissolved in an organic solvent such as chloroform and then vacuum-dried by an evaporator or spray-dried by a spray dryer. Can be manufactured by.

水系溶媒に分散した形態の脂質膜構造体は、乾燥した混合物の形態の脂質膜構造体を水系溶媒に添加した後、ホモジナイザー等の乳化機、超音波乳化機、高圧噴射乳化機等により乳化することによって製造することができる。また、水系溶媒に分散した形態の脂質膜構造体は、リポソームを製造する方法としてよく知られている方法、例えば逆相蒸発法等によって製造することができる。脂質膜構造体の大きさを制御したい場合には、孔径のそろったメンブランフィルター等を使用して、高圧下でイクストルージョン(押し出し濾過)を行えばよい。  A lipid membrane structure in a form dispersed in an aqueous solvent is added to a lipid membrane structure in the form of a dried mixture and then emulsified by an emulsifier such as a homogenizer, an ultrasonic emulsifier, a high-pressure jet emulsifier, or the like. Can be manufactured. A lipid membrane structure dispersed in an aqueous solvent can be produced by a method well known as a method for producing liposomes, such as a reverse phase evaporation method. When it is desired to control the size of the lipid membrane structure, a membrane filter having a uniform pore diameter may be used to perform extrusion (extrusion filtration) under high pressure.

水系溶媒(分散媒)の組成は、特に限定されるべきものではなく、例えば、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、リン酸緩衝化生理食塩液等の緩衝液、生理食塩水、細胞培養用の培地等が挙げられる。これら水系溶媒(分散媒)は脂質膜構造体を安定に分散させることができるが、脂質膜構造体をさらに安定して分散させるために、単糖類(例えば、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、イノシトール、リボース、キシロース等)、二糖類(例えば、乳糖、ショ糖、セロビオース、トレハロース、マルトース等)、三糖類(例えば、ラフィノース、メレジノース等)、多糖類(例えば、シクロデキストリン等)、糖アルコール(例えば、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、マルチトール等)等の糖又はその水溶液;グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、1,3−ブチレングリコール等の多価アルコール又はその水溶液等を加えてもよい。水系溶媒(分散媒)に分散した形態の脂質膜構造体を安定に長期間保存するには、物理的安定性の面(例えば、凝集等を防止する面)から、水系溶媒(分散媒)中の電解質を極力なくすことが好ましい。また、脂質の化学的安定性の面から、水系溶媒(分散媒)のpHを弱酸性から中性付近(pH3.0〜8.0)に設定すること、又は窒素バブリングにより溶存酸素を除去することが好ましい。  The composition of the aqueous solvent (dispersion medium) is not particularly limited. For example, a buffer solution such as a phosphate buffer solution, a citrate buffer solution, and a phosphate buffered physiological saline solution, a physiological saline solution, and a cell culture solution. And the like. These aqueous solvents (dispersion media) can stably disperse the lipid membrane structure, but in order to disperse the lipid membrane structure more stably, monosaccharides (eg, glucose, galactose, mannose, fructose, inositol) , Ribose, xylose, etc.), disaccharides (eg, lactose, sucrose, cellobiose, trehalose, maltose, etc.), trisaccharides (eg, raffinose, merezinose, etc.), polysaccharides (eg, cyclodextrin, etc.), sugar alcohols (eg, , Erythritol, xylitol, sorbitol, mannitol, maltitol, etc.) or an aqueous solution thereof; glycerin, diglycerin, polyglycerin, propylene glycol, polypropylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, poly Ji glycol, ethylene glycol monoalkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ethers, polyhydric alcohols or may be added an aqueous solution thereof such as 1,3-butylene glycol. In order to stably store a lipid membrane structure in a form dispersed in an aqueous solvent (dispersion medium) for a long period of time, from the viewpoint of physical stability (for example, to prevent aggregation), the aqueous solution (dispersion medium) It is preferable to eliminate the electrolyte as much as possible. From the viewpoint of chemical stability of the lipid, the pH of the aqueous solvent (dispersion medium) is set from weakly acidic to near neutral (pH 3.0 to 8.0), or dissolved oxygen is removed by nitrogen bubbling. It is preferable.

水系溶媒に分散した脂質膜構造体を乾燥又は凍結させた形態の脂質膜構造体は、水系溶媒に分散した脂質膜構造体を凍結乾燥、噴霧乾燥等の公知の方法により乾燥又は凍結することによって製造することができる。水系溶媒に分散した脂質膜構造体を一旦製造した後、これを乾燥する場合、脂質膜構造体の長期保存が可能となる他、乾燥した脂質膜構造体に目的物質含有水溶液を添加すると、効率よく脂質混合物が水和されるため、目的物質を効率よく脂質膜構造体に保持させることが可能となる等の利点がある。  A lipid membrane structure in a form obtained by drying or freezing a lipid membrane structure dispersed in an aqueous solvent is obtained by drying or freezing a lipid membrane structure dispersed in an aqueous solvent by a known method such as freeze drying or spray drying. Can be manufactured. When a lipid membrane structure dispersed in an aqueous solvent is once produced and then dried, the lipid membrane structure can be stored for a long period of time. Since the lipid mixture is well hydrated, there is an advantage that the target substance can be efficiently retained in the lipid membrane structure.

凍結乾燥又は噴霧乾燥する場合、水系溶媒(分散媒)に、例えば、単糖類(例えば、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、イノシトール、リボース、キシロース等)、二糖類(例えば、乳糖、ショ糖、セロビオース、トレハロース、マルトース等)、三糖類(例えば、ラフィノース、メレジノース等)、多糖類(例えば、シクロデキストリン等)、糖アルコール(例えば、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、マルチトール等)等の糖又はその水溶液を加えておくことにより、脂質膜構造体を安定に長期間保存することができる。また、凍結する場合、水系溶媒(分散媒)に、例えば、上記糖又はその水溶液;グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、1,3−ブチレングリコール等の多価アルコール又はその水溶液を加えておくことにより、脂質膜構造体を安定に長期間保存することができる。水系溶媒(分散媒)には、糖と多価アルコールとを組み合わせて加えてもよい。脂質膜構造体が分散した水系溶媒(分散媒)における糖又は多価アルコールの濃度は特に限定されないが、糖の濃度は2〜20%(W/V)であることが好ましく、5〜10%(W/V)であることがさらに好ましい。また、多価アルコールの濃度は、1〜5%(W/V)であることが好ましく、2〜2.5%(W/V)であることがさらに好ましい。水系溶媒(分散媒)として緩衝液を用いる場合、緩衝剤の濃度は5〜50mMであることが好ましく、10〜20mMであることがさらに好ましい。水系溶媒(分散媒)における脂質膜構造体の濃度は特に限定されないが、脂質膜構造体に含有される脂質総量の濃度に換算して0.1mM〜500mMであることが好ましく、1mM〜100mMであることがさらに好ましい。  When freeze-drying or spray-drying, for example, monosaccharides (for example, glucose, galactose, mannose, fructose, inositol, ribose, xylose, etc.), disaccharides (for example, lactose, sucrose, cellobiose) , Trehalose, maltose, etc.), trisaccharides (eg, raffinose, merezinose, etc.), polysaccharides (eg, cyclodextrin, etc.), sugar alcohols (eg, erythritol, xylitol, sorbitol, mannitol, maltitol, etc.) or sugars thereof By adding an aqueous solution, the lipid membrane structure can be stored stably for a long period of time. When freezing, for example, the sugar or an aqueous solution thereof; glycerin, diglycerin, polyglycerin, propylene glycol, polypropylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, ethylene glycol By adding a polyhydric alcohol such as monoalkyl ether, diethylene glycol monoalkyl ether, 1,3-butylene glycol or an aqueous solution thereof, the lipid membrane structure can be stably stored for a long period of time. A combination of sugar and polyhydric alcohol may be added to the aqueous solvent (dispersion medium). The concentration of sugar or polyhydric alcohol in the aqueous solvent (dispersion medium) in which the lipid membrane structure is dispersed is not particularly limited, but the concentration of sugar is preferably 2 to 20% (W / V), and 5 to 10%. More preferably, it is (W / V). In addition, the concentration of the polyhydric alcohol is preferably 1 to 5% (W / V), and more preferably 2 to 2.5% (W / V). When a buffer solution is used as the aqueous solvent (dispersion medium), the concentration of the buffering agent is preferably 5 to 50 mM, and more preferably 10 to 20 mM. The concentration of the lipid membrane structure in the aqueous solvent (dispersion medium) is not particularly limited, but is preferably 0.1 mM to 500 mM in terms of the concentration of the total amount of lipid contained in the lipid membrane structure, and is 1 mM to 100 mM. More preferably it is.

抗体を保持させた脂質膜構造体は、脂質膜構造体を製造した後、抗体を添加し、抗体を脂質膜の表面に結合させることにより製造することができる。また、抗体を保持させた脂質膜構造体は、脂質膜構造体を製造した後、抗体及び抗体中のメルカプト基と反応し得る脂質誘導体を添加し、抗体を脂質膜の表面に結合させることにより製造することができる。  The lipid membrane structure holding the antibody can be produced by producing the lipid membrane structure, adding the antibody, and binding the antibody to the surface of the lipid membrane. In addition, the lipid membrane structure holding the antibody is prepared by adding a lipid derivative capable of reacting with the antibody and a mercapto group in the antibody after the production of the lipid membrane structure, and binding the antibody to the surface of the lipid membrane. Can be manufactured.

目的物質を保持する脂質膜構造体を含有する医薬組成物の形態は特に限定されるものではなく、例えば、乾燥した混合物の形態、あるいは水系溶媒に分散した形態又はこれを乾燥若しくは凍結した形態が挙げられ、各形態の医薬組成物は、上記した各形態の脂質膜構造体と同様に製造することができる。  The form of the pharmaceutical composition containing the lipid membrane structure holding the target substance is not particularly limited. For example, the form of a dried mixture, the form dispersed in an aqueous solvent, or the form dried or frozen can be used. The pharmaceutical composition of each form can be produced in the same manner as the lipid membrane structure of each form described above.

乾燥した混合物の形態の医薬組成物は、例えば、脂質膜構造体の構成成分と目的物質とを一旦クロロホルム等の有機溶媒で溶解させて混合物を得た後、これをエバポレータによる減圧乾固又は噴霧乾燥機による噴霧乾燥に付することにより製造することができる。  A pharmaceutical composition in the form of a dried mixture is prepared by, for example, dissolving a component of a lipid membrane structure and a target substance once in an organic solvent such as chloroform to obtain a mixture and then drying or spraying the mixture under reduced pressure using an evaporator. It can manufacture by attaching | subjecting to spray drying with a dryer.

目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物の製造方法としては、以下のように複数の方法が公知となっており、脂質膜構造体における目的物質の保持様式、混合物の性状等に応じて、製造方法を適宜選択することができる。  As a method for producing a pharmaceutical composition in which a lipid membrane structure holding a target substance is dispersed in an aqueous solvent, a plurality of methods are known as follows, and the retention mode of the target substance in the lipid membrane structure is as follows. The production method can be appropriately selected according to the properties of the mixture.

〔製造方法1〕
製造方法1は、脂質膜構造体の構成成分と目的物質とを一旦クロロホルム等の有機溶媒で溶解させて混合物を得た後、これをエバポレータによる減圧乾固又は噴霧乾燥機による噴霧乾燥に付することにより、脂質膜構造体及び目的物質を含む乾燥混合物を製造し、次いで、これに水系溶媒を添加した後、ホモジナイザー等の乳化機、超音波乳化機、高圧噴射乳化機等による乳化を行うことにより、目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を製造する方法である。脂質膜構造体の大きさ(粒子径)を制御する場合には、孔径のそろったメンブランフィルターを用いて、高圧力下でイクストルージョン(押し出し濾過)を行えばよい。製造方法1は、脂質膜構造体及び目的物質を含む乾燥混合物を製造するために、脂質膜構造体の構成成分及び目的物質を有機溶媒に溶解する必要があるが、脂質膜構造体の構成成分と目的物質との相互作用を最大限に利用することができる利点がある。すなわち、脂質膜構造体が層状構造を有する場合にも、目的物質は多重層の内部にまで入り込むことが可能であり、目的物質の脂質膜構造体への保持率を向上させることができる利点がある。
[Production Method 1]
In the production method 1, the components of the lipid membrane structure and the target substance are once dissolved in an organic solvent such as chloroform to obtain a mixture, which is then subjected to reduced pressure drying using an evaporator or spray drying using a spray dryer. To produce a dry mixture containing the lipid membrane structure and the target substance, and then, after adding an aqueous solvent thereto, emulsification by an emulsifier such as a homogenizer, an ultrasonic emulsifier, a high-pressure jet emulsifier, etc. Is a method for producing a pharmaceutical composition in which a lipid membrane structure holding a target substance is dispersed in an aqueous solvent. In order to control the size (particle diameter) of the lipid membrane structure, extrusion (extrusion filtration) may be performed under a high pressure using a membrane filter having a uniform pore diameter. In the production method 1, in order to produce a dry mixture containing a lipid membrane structure and a target substance, it is necessary to dissolve the constituent component of the lipid membrane structure and the target substance in an organic solvent. There is an advantage that the interaction between the target substance and the target substance can be maximized. That is, even when the lipid membrane structure has a layered structure, the target substance can enter even into the multilayer, and there is an advantage that the retention rate of the target substance in the lipid membrane structure can be improved. is there.

〔製造方法2〕
製造方法2は、脂質膜構造体の構成成分を有機溶媒で一旦溶解後、有機溶媒を留去した乾燥物に目的物質を含む水系溶媒を添加して乳化を行うことにより、目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を製造する方法である。脂質膜構造体の大きさ(粒子径)を制御する場合には、孔径のそろったメンブランフィルターを用いて、高圧力下でイクストルージョン(押し出し濾過)を行えばよい。製造方法2は、有機溶媒には溶解しにくいが、水系溶媒には溶解し得る目的物質に適用することができる。製造方法2は、脂質膜構造体がリポソームの場合に内水相部分にも目的物質を保持させることができる利点がある。
[Production Method 2]
Production method 2 retains the target substance by dissolving the constituent components of the lipid membrane structure once in an organic solvent and then emulsifying by adding an aqueous solvent containing the target substance to the dried product obtained by distilling off the organic solvent. This is a method for producing a pharmaceutical composition in which a lipid membrane structure is dispersed in an aqueous solvent. In order to control the size (particle diameter) of the lipid membrane structure, extrusion (extrusion filtration) may be performed under a high pressure using a membrane filter having a uniform pore diameter. Production method 2 is difficult to dissolve in an organic solvent, but can be applied to a target substance that can be dissolved in an aqueous solvent. The production method 2 has an advantage that the target substance can also be retained in the inner aqueous phase when the lipid membrane structure is a liposome.

〔製造方法3〕
製造方法3は、水系溶媒に分散したリポソーム、エマルション、ミセル、層状構造物等の脂質膜構造体に、さらに目的物質を含む水系溶媒を添加することにより、目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を製造する方法である。製造方法3は、水溶性の目的物質に適用することができる。製造方法3は、既に製造された脂質膜構造体に外部から目的物質を添加する方法であることから、目的物質が高分子の場合、目的物質が脂質膜構造体の内部に入り込めず、脂質膜構造体の表面に存在(結合)した存在様式をとる可能性がある。脂質膜構造体がリポソームである場合、製造方法3によって、目的物質がリポソーム粒子同士の間に挟まったサンドイッチ構造(一般的には「複合体」又は「コンプレックス」と呼ばれる)を形成されることが知られている。製造方法3は、脂質膜構造体単独の水系分散液をあらかじめ製造するため、乳化時における目的物質の分解等を考慮する必要がなく、大きさ(粒子径)の制御を行い易い。したがって、製造方法1及び製造方法2に比べて、目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を容易に製造することができる。
[Production Method 3]
In the production method 3, a lipid membrane structure holding a target substance is added to a lipid membrane structure such as a liposome, emulsion, micelle, or layered structure dispersed in an aqueous solvent by adding an aqueous solvent containing the target substance. This is a method for producing a pharmaceutical composition dispersed in an aqueous solvent. Production method 3 can be applied to a water-soluble target substance. Since the production method 3 is a method of adding the target substance from the outside to the already produced lipid membrane structure, when the target substance is a polymer, the target substance cannot enter the lipid membrane structure, and the lipid There is a possibility that the existence mode existing (bonded) on the surface of the membrane structure is taken. When the lipid membrane structure is a liposome, a sandwich structure in which the target substance is sandwiched between liposome particles (generally called “complex” or “complex”) may be formed by the production method 3. Are known. In production method 3, since an aqueous dispersion of a lipid membrane structure alone is produced in advance, it is not necessary to consider the decomposition of the target substance during emulsification, and the size (particle diameter) can be easily controlled. Therefore, compared with the manufacturing method 1 and the manufacturing method 2, the pharmaceutical composition of the form in which the lipid membrane structure holding the target substance is dispersed in the aqueous solvent can be easily manufactured.

〔製造方法4〕
製造方法4は、水系溶媒に分散した脂質膜構造体を乾燥することにより得られた乾燥物に、目的物質を含む水系溶媒を添加することにより、目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を製造する方法である。製造方法4は、製造方法3と同様に、水溶性の目的物質に適用することができる。製造方法4と製造方法3との相違点は、脂質膜構造体と目的物質との存在様式にあり、製造方法4では、水系溶媒に分散した脂質膜構造体を一旦製造した後、これを乾燥させた乾燥物を製造することから、この段階で脂質膜構造体は脂質膜の断片として固体状態で存在する。この脂質膜の断片を固体状態に存在させるためには、上述したように水系溶媒に糖又はその水溶液、好ましくはショ糖又はその水溶液、あるいは乳糖又はその水溶液を添加した溶媒を使用することが好ましい。目的物質を含む水系溶媒を添加すると、固体状態で存在していた脂質膜の断片は水の侵入とともに速やかに水和し始め、脂質膜構造体が再構築され、このとき、目的物質が脂質膜構造体内部に保持された形態の脂質膜構造体が製造される。
[Production Method 4]
In the production method 4, an aqueous solvent containing a target substance is added to a dried product obtained by drying a lipid membrane structure dispersed in an aqueous solvent, whereby the lipid membrane structure holding the target substance is converted into an aqueous solvent. A method for producing a pharmaceutical composition in a dispersed form. The production method 4 can be applied to a water-soluble target substance similarly to the production method 3. The difference between the production method 4 and the production method 3 resides in the manner of existence of the lipid membrane structure and the target substance. In the production method 4, the lipid membrane structure dispersed in an aqueous solvent is once produced and then dried. Since the dried product is produced, the lipid membrane structure is present in a solid state as a fragment of the lipid membrane at this stage. In order to make this lipid membrane fragment exist in a solid state, it is preferable to use a solvent in which sugar or an aqueous solution thereof, preferably sucrose or an aqueous solution thereof, or lactose or an aqueous solution thereof is added to an aqueous solvent as described above. . When an aqueous solvent containing the target substance is added, the lipid membrane fragments that existed in the solid state begin to hydrate quickly with the invasion of water, and the lipid membrane structure is reconstructed. A lipid membrane structure in a form retained within the structure is produced.

製造方法4では、脂質膜構造体単独の水系分散液をあらかじめ製造するため、乳化時の目的物質の分解等を考慮する必要がなく、大きさ(粒子径)の制御も行い易い。したがって、製造方法1及び製造方法2に比べて、目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を容易に製造することができる。また、一旦凍結乾燥又は噴霧乾燥を行うため、製剤(医薬組成物)としての保存安定性を保証し易く、乾燥製剤を目的物質の水溶液で再水和しても大きさ(粒子径)を元に戻せることや、高分子の目的物質であっても、脂質膜構造体内部に目的物質を保持させ易いこと等の利点がある。したがって、目的物質が高分子の場合、製造方法3では、目的物質が脂質膜構造体内部には入り込めず、脂質膜構造体の表面に結合した存在様式をとる可能性があるが、製造方法4ではこの点で大きく異なる。  In the production method 4, since an aqueous dispersion of the lipid membrane structure alone is produced in advance, it is not necessary to consider the decomposition of the target substance during emulsification, and the size (particle diameter) can be easily controlled. Therefore, compared with the manufacturing method 1 and the manufacturing method 2, the pharmaceutical composition of the form in which the lipid membrane structure holding the target substance is dispersed in the aqueous solvent can be easily manufactured. In addition, once freeze-dried or spray-dried, it is easy to guarantee the storage stability as a preparation (pharmaceutical composition), and the size (particle diameter) is the same even if the dried preparation is rehydrated with an aqueous solution of the target substance. There are advantages such that the target substance can easily be retained inside the lipid membrane structure even if it is a polymer target substance. Therefore, when the target substance is a polymer, in the production method 3, the target substance may not enter the lipid membrane structure and may be present on the surface of the lipid membrane structure. 4 differs greatly in this respect.

目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した形態の医薬組成物を製造するための他の方法としては、リポソームを製造する方法としてよく知られた方法、例えば逆相蒸発法等を採用することができる。脂質膜構造体の大きさ(粒子径)を制御する場合には、孔径のそろったメンブランフィルターを用いて、高圧力下でイクストルージョン(押し出し濾過)を行えばよい。目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した分散液を乾燥させる方法としては、凍結乾燥や噴霧乾燥等が挙げられ、水系溶媒としては、上記糖又はその水溶液、好ましくはショ糖又はその水溶液、あるいは乳糖又はその水溶液を添加した溶媒を使用することが好ましい。目的物質を保持する脂質膜構造体が水系溶媒に分散した分散液を凍結させる方法としては、通常の凍結方法が挙げられ、水系溶媒としては、上記糖又はその水溶液、あるいは上記多価アルコール又はその水溶液を添加した溶媒を使用することが好ましい。  As another method for producing a pharmaceutical composition in which a lipid membrane structure holding a target substance is dispersed in an aqueous solvent, a method well known as a method for producing liposomes, such as a reverse phase evaporation method, is used. Can be adopted. In order to control the size (particle diameter) of the lipid membrane structure, extrusion (extrusion filtration) may be performed under a high pressure using a membrane filter having a uniform pore diameter. Examples of the method for drying a dispersion in which a lipid membrane structure holding a target substance is dispersed in an aqueous solvent include freeze drying and spray drying. The aqueous solvent includes the above sugar or an aqueous solution thereof, preferably sucrose or It is preferable to use the aqueous solution, or lactose or a solvent to which the aqueous solution is added. As a method of freezing a dispersion liquid in which a lipid membrane structure holding a target substance is dispersed in an aqueous solvent, a normal freezing method may be mentioned. As the aqueous solvent, the sugar or an aqueous solution thereof, or the polyhydric alcohol or the aqueous solution thereof may be used. It is preferable to use a solvent to which an aqueous solution is added.

目的物質の凝集体が全体として正に帯電している場合、脂質膜を構成する脂質としてアニオン性脂質(酸性脂質)を使用すれば、目的物質の凝集体が保持され脂質膜を効率よく製造することができ、目的物質の凝集体が全体として負に帯電している場合、脂質膜を構成する脂質としてカチオン性脂質(塩基性脂質)を使用すれば、目的物質の凝集体が保持された脂質膜構造体を効率よく製造することができる。アニオン性脂質(酸性脂質)としては、例えば、カルジオリピン、ジアシルホスファチジルセリン、ジアシルホスファチジン酸、N−スクシニルホスファチジルエタノールアミン(N−スクシニルPE)、ホスファチジン酸、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルエチレングリコール、コレステロールコハク酸等が挙げられ、カチオン性脂質(塩基性脂質)としては、例えば、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド(dioctadecyldimethylammonium chloride:DODAC)、N−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウム(N−(2,3−dioleyloxy)propyl−N,N,N−trimethylammonium:DOTMA)、ジドデシルアンモニウムブロミド(didodecylammonium bromide:DDAB)、1,2−ジオレオイルオキシ−3−トリメチルアンモニオプロパン(1,2−dioleoyloxy−3−trimethylammonio propane:DOTAP)、3β−N−(N’,N’,−ジメチル−アミノエタン)−カルバモルコレステロール(3β−N−(N’,N’,−dimethyl−aminoethane)−carbamol cholesterol:DC−Chol)、1,2−ジミリストイルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロオキシエチルアンモニウム(1,2−dimyristoyloxypropyl−3−dimethylhydroxyethyl ammonium:DMRIE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミネカルボキシアミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミウムトリフルオロアセテート(2,3−dioleyloxy−N−[2(sperminecarboxamido)ethyl]−N,N−dimethyl−1−propanaminum trifluoroacetate:DOSPA)、O,O’−N−ジドデカノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’−N−ジテトラデカノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’−N−ジヘキサデカノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’−N−ジオクタデセノイル−N−(α−トリメチルアンモニオアセチル)−ジエタノールアミンクロリド、O,O’,O”−トリデカノイル−N−(ω−トリメチルアンモニオデカノイル)アミノメタンブロミド、ノル[α−トリメチルアンモニオアセチル]−ジドデシル−D−グルタメート、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド等が挙げられる。  When the aggregate of the target substance is positively charged as a whole, if an anionic lipid (acidic lipid) is used as the lipid constituting the lipid membrane, the aggregate of the target substance is retained and the lipid membrane is efficiently produced If the aggregate of the target substance is negatively charged as a whole, if the cationic lipid (basic lipid) is used as the lipid constituting the lipid membrane, the lipid in which the aggregate of the target substance is retained A membrane structure can be manufactured efficiently. Examples of the anionic lipid (acid lipid) include cardiolipin, diacylphosphatidylserine, diacylphosphatidic acid, N-succinylphosphatidylethanolamine (N-succinyl PE), phosphatidic acid, phosphatidylinositol, phosphatidylglycerol, phosphatidylethylene glycol, cholesterol succinate Examples of cationic lipids (basic lipids) include dioctadecyldimethylammonium chloride (DODAC), N- (2,3-dioleyloxy) propyl-N, N, N- Trimethylammonium (N- (2,3-dioleoyloxy) propyl-N, N, N-trimethyla monido: DOTMA), didodecylammonium bromide (DDAB), 1,2-dioleoyloxy-3-trimethylammoniopropane (DOTAP), 3β-N- (N ′, N ′,-dimethyl-aminoethane) -carbamol cholesterol (3β-N- (N ′, N ′,-dimethyl-aminoethane) -carbamol cholesterol: DC-Chol), 1,2-dimyristoyloxypropyl -3-Dimethylhydroxyethylammonium (1,2-dimethylhydroxypropyl-3-dimethylhydroxylity ammonium: DMRIE), 2,3-dioleyloxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanamium trifluoroacetate (2,3-dioyloxy-N- [ 2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanamine trifluoroacetate (DOSPA), O, O′-N-didodecanoyl-N- (α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O′-N Ditetradecanoyl-N- (α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O′-N-dihexadecanoyl-N- (α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride O, O′-N-dioctadecenoyl-N- (α-trimethylammonioacetyl) -diethanolamine chloride, O, O ′, O ″ -tridecanoyl-N- (ω-trimethylammoniodecanoyl) Examples include aminomethane bromide, nor [α-trimethylammonioacetyl] -didodecyl-D-glutamate, dimethyldioctadecylammonium bromide, and the like.

本発明の脂質膜構造体において、ミトコンドリア膜融合性脂質膜が膜透過性ペプチドを介してミトコンドリア膜と結合すると、これを契機として、ミトコンドリア膜融合性脂質膜とミトコンドリア膜との膜融合が誘起され、ミトコンドリア膜融合性脂質膜に保持された目的物質は、ミトコンドリア内に放出される。この結果、目的物質はミトコンドリア内に送達される。したがって、本発明の脂質膜構造体は、目的物質のミトコンドリア内送達用ベクターとして使用することができる。  In the lipid membrane structure of the present invention, when the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane binds to the mitochondrial membrane via a membrane-permeable peptide, this triggers membrane fusion between the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane and the mitochondrial membrane. The target substance retained in the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is released into the mitochondria. As a result, the target substance is delivered into the mitochondria. Therefore, the lipid membrane structure of the present invention can be used as a vector for intramitochondrial delivery of a target substance.

本発明の脂質膜構造体が標的とするミトコンドリアは、細胞から分離されたミトコンドリアであってもよいし、細胞内に存在するミトコンドリアであってもよい。本発明の脂質膜構造体が標的とするミトコンドリアが由来する生物種は特に限定されるものではなく、例えば、動物、植物、微生物等が挙げられるが、動物が好ましく、哺乳動物がさらに好ましい。哺乳動物としては、例えば、ヒト、サル、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、ブタ、ウサギ、イヌ、ネコ、ラット、マウス、モルモット等が挙げられる。本発明の脂質膜構造体が標的とするミトコンドリアを含有する細胞の種類は特に限定されるものではなく、例えば、体細胞、生殖細胞、幹細胞又はこれらの培養細胞等が挙げられる。  The mitochondria targeted by the lipid membrane structure of the present invention may be mitochondria isolated from cells or may be mitochondria present in cells. The biological species from which mitochondria targeted by the lipid membrane structure of the present invention are derived is not particularly limited, and examples thereof include animals, plants, microorganisms, etc., but animals are preferred, and mammals are more preferred. Examples of mammals include humans, monkeys, cows, sheep, goats, horses, pigs, rabbits, dogs, cats, rats, mice, guinea pigs, and the like. The type of cells containing mitochondria targeted by the lipid membrane structure of the present invention is not particularly limited, and examples include somatic cells, germ cells, stem cells, or cultured cells thereof.

本発明の脂質膜構造体が標的とするミトコンドリアが細胞内に存在するミトコンドリアである場合、本発明の脂質膜構造体は、ミトコンドリア膜融合性脂質膜が細胞内に移行した脂質膜構造体の最外層に位置するように構成されることが好ましい。これにより、ミトコンドリア膜融合性脂質膜は、細胞内に存在するミトコンドリアと効率よく膜融合することができる。  When the mitochondria targeted by the lipid membrane structure of the present invention are mitochondria present in the cell, the lipid membrane structure of the present invention is the most of the lipid membrane structure in which the mitochondrial membrane-fused lipid membrane has migrated into the cell. It is preferable to be configured to be located in the outer layer. Thereby, the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane can be efficiently membrane-fused with mitochondria present in the cell.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜が細胞内に移行した脂質膜構造体の最外層に位置するような構成を有する脂質膜構造体の一実施形態であるリポソームとしては、図1(a)に示すように、脂質膜2aと、脂質膜2aの内側に封入された目的物質3とを備えた1枚膜リポソーム1aであって、脂質膜2aがミトコンドリア膜融合性脂質膜であり、脂質膜2aの表面に存在する膜透過性ペプチドが膜透過性ドメインとしてポリアルギニンを有する(好ましくは膜透過性ペプチドがポリアルギニンからなる)1枚膜リポソーム1aが挙げられる。1枚膜リポソーム1aは、脂質膜2aの表面に存在する膜透過性ペプチドを介して、原形を保ったまま(インタクト(intact)な状態で)、細胞外から細胞内に移行することができる。細胞内に移行した後、脂質膜2aが、その表面に有する膜透過性ペプチドを介してミトコンドリア膜と結合すると、これを契機として、脂質膜2aとミトコンドリアの外膜との膜融合が誘起され、脂質膜2aの内側に封入された目的物質3は、ミトコンドリア内に放出される。  As shown in FIG. 1 (a), a liposome which is an embodiment of a lipid membrane structure having a configuration in which a mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is located in the outermost layer of a lipid membrane structure transferred into a cell. A single membrane liposome 1a comprising a lipid membrane 2a and a target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 2a, wherein the lipid membrane 2a is a mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, and is formed on the surface of the lipid membrane 2a. Examples thereof include single membrane liposome 1a in which the existing membrane-permeable peptide has polyarginine as a membrane-permeable domain (preferably the membrane-permeable peptide is composed of polyarginine). Single-membrane liposome 1a can be transferred from the outside of the cell into the cell while maintaining its original form (in an intact state) via a membrane-permeable peptide present on the surface of lipid membrane 2a. After translocation into the cell, when the lipid membrane 2a binds to the mitochondrial membrane via the membrane-permeable peptide on its surface, this triggers membrane fusion between the lipid membrane 2a and the outer membrane of the mitochondria, The target substance 3 enclosed inside the lipid membrane 2a is released into the mitochondria.

1枚膜リポソーム1aにおいて、脂質膜2aがMTSを表面に有することが好ましい。これにより、脂質膜2aのミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、脂質膜2aとミトコンドリア膜との結合を契機として、脂質膜2aとミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。また、脂質膜2aがMTSを表面に有することにより、細胞内に移行したリポソームをミトコンドリアへ選択的に移行させることができる。  In the single-membrane liposome 1a, the lipid membrane 2a preferably has MTS on the surface. Thereby, the binding ability of the lipid membrane 2a to the mitochondrial membrane can be improved, and the membrane fusion between the lipid membrane 2a and the mitochondrial membrane can be efficiently induced by the binding between the lipid membrane 2a and the mitochondrial membrane. . Moreover, when the lipid membrane 2a has MTS on the surface, the liposome that has migrated into the cell can be selectively migrated to the mitochondria.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜が細胞内に移行した脂質膜構造体の最外層に位置するような構成を有する脂質膜構造体の別の実施形態であるリポソームとしては、図1(b)に示すように、脂質膜21bと、脂質膜21bの外側に位置する脂質膜22bと、脂質膜21bの内側に封入された目的物質3とを備えた2枚膜リポソーム1bであって、脂質膜21b及び22bがミトコンドリア膜融合性脂質膜であり、脂質膜22bの表面に存在する膜透過性ペプチドが膜透過性ドメインとしてポリアルギニンを有する(好ましくは膜透過性ペプチドがポリアルギニンからなる)2枚膜リポソーム1bが挙げられる。2枚膜リポソーム1bは、脂質膜22bの表面に存在する膜透過性ペプチドを介して、原形を保ったまま(インタクト(intact)な状態で)、細胞外から細胞内に移行することができる。細胞内に移行した後、脂質膜22bが、その表面に有する膜透過性ペプチドを介してミトコンドリアの外膜と結合すると、これを契機として、脂質膜22bとミトコンドリアの外膜との膜融合が誘起され、リポソームはミトコンドリアの外膜を通過する。ミトコンドリアの外膜を通過したリポソームにおいて、脂質膜22bはミトコンドリアの外膜との膜融合により消失しているが、脂質膜21bは保持されている。ミトコンドリアの外膜を通過した後、脂質膜21bが、その表面に有する膜透過性ペプチドを介してミトコンドリアの内膜と結合すると、これを契機として、脂質膜21bとミトコンドリアの内膜との膜融合が誘起され、脂質膜21bの内側に封入された目的物質3は、ミトコンドリア内に放出される。  As a liposome which is another embodiment of the lipid membrane structure having a configuration in which the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is located in the outermost layer of the lipid membrane structure transferred into the cell, as shown in FIG. A bilayer liposome 1b comprising a lipid membrane 21b, a lipid membrane 22b located outside the lipid membrane 21b, and a target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 21b, wherein the lipid membranes 21b and 22b Is a mitochondrial membrane-fusible lipid membrane, and the membrane-permeable peptide present on the surface of the lipid membrane 22b has polyarginine as the membrane-permeable domain (preferably the membrane-permeable peptide consists of polyarginine). Is mentioned. The bilamellar liposome 1b can be transferred from the outside of the cell into the cell while maintaining its original form (in an intact state) via the membrane-permeable peptide present on the surface of the lipid membrane 22b. After transfer into the cell, when the lipid membrane 22b binds to the mitochondrial outer membrane via a membrane-permeable peptide on its surface, this triggers membrane fusion between the lipid membrane 22b and the mitochondrial outer membrane. The liposomes cross the mitochondrial outer membrane. In the liposome that has passed through the mitochondrial outer membrane, the lipid membrane 22b disappears due to membrane fusion with the mitochondrial outer membrane, but the lipid membrane 21b is retained. After passing through the outer mitochondrial membrane, when the lipid membrane 21b binds to the inner mitochondrial membrane via a membrane-permeable peptide on its surface, the membrane fusion between the lipid membrane 21b and the inner mitochondrial membrane is triggered. The target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 21b is released into the mitochondria.

2枚膜リポソーム1bにおいて、脂質膜21b及び22bがMTSを表面に有することが好ましい。これにより、脂質膜21b及び22bのミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、脂質膜21b及び22bとミトコンドリア膜との結合を契機として、脂質膜21b及び22bとミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。また、脂質膜22bがMTSを表面に有することにより、細胞内に移行したリポソームをミトコンドリアへ選択的に移行させることができる。  In the bilamellar liposome 1b, the lipid membranes 21b and 22b preferably have MTS on the surface. As a result, the binding ability of the lipid membranes 21b and 22b to the mitochondrial membrane can be improved, and the membrane fusion between the lipid membranes 21b and 22b and the mitochondrial membrane is efficiently triggered by the binding between the lipid membranes 21b and 22b and the mitochondrial membrane. It can be induced well. Moreover, since the lipid membrane 22b has MTS on the surface, the liposome that has migrated into the cell can be selectively migrated to the mitochondria.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜が細胞内に移行した脂質膜構造体の最外層に位置するような構成を有する脂質膜構造体の別の実施形態であるリポソームとしては、図1(c)に示すように、脂質膜21cと、脂質膜21cの外側に位置する脂質膜22cと、脂質膜21cの内側に封入された目的物質3とを備えた2枚膜リポソーム1cであって、脂質膜21cがミトコンドリア膜融合性脂質膜であり、脂質膜22cが膜融合性脂質を含有する2枚膜リポソーム1cが挙げられる。脂質膜22cに含有される膜融合性脂質としては、例えば、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン等の中性脂質;コレステロールコハク酸、カルジオリピン等のアニオン性脂質(酸性脂質)が挙げられ、脂質膜22cに含有される膜融合性脂質量は、脂質膜22cに含有される総脂質量の通常50%(モル比)以上、好ましくは60%(モル比)以上、さらに好ましくは70%(モル比)以上である。なお、膜融合性脂質の含有量の上限値は100%である。  As a liposome which is another embodiment of the lipid membrane structure having a configuration in which the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is located in the outermost layer of the lipid membrane structure transferred into the cell, as shown in FIG. And a bilayer liposome 1c comprising a lipid membrane 21c, a lipid membrane 22c located outside the lipid membrane 21c, and a target substance 3 enclosed inside the lipid membrane 21c, wherein the lipid membrane 21c is a mitochondrion An example of the membrane fusion lipid membrane is a bilamellar liposome 1c in which the lipid membrane 22c contains a membrane fusion lipid. Examples of the membrane-fusion lipid contained in the lipid membrane 22c include neutral lipids such as dioleoylphosphatidylethanolamine; anionic lipids (acid lipids) such as cholesterol succinic acid and cardiolipin. The amount of the fusogenic lipid contained is usually 50% (molar ratio) or more, preferably 60% (molar ratio) or more, more preferably 70% (molar ratio) or more of the total lipid content contained in the lipid membrane 22c. It is. The upper limit of the content of membrane-fusible lipid is 100%.

2枚膜リポソーム1cは、エンドサイトーシスを介して、細胞外から細胞内に移行することができる。エンドサイトーシスを介して細胞内に移行した2枚膜リポソーム1cは、エンドソーム内に取り込まれるが、エンドソーム膜と脂質膜22cとが膜融合することにより、エンドソームから脱出することができる。エンドソームから脱出したリポソームにおいて、脂質膜22cはエンドソーム膜との膜融合により消失しているが、脂質膜21cは保持されている。エンドソームから脱出した後、脂質膜21cの内側に封入された目的物質3は、1枚膜リポソーム1aの場合と同様にして、ミトコンドリア内に放出される。  The bilamellar liposome 1c can be transferred from the outside of the cell into the cell via endocytosis. The bilayer liposome 1c transferred into the cell via endocytosis is taken into the endosome, but can escape from the endosome by membrane fusion between the endosomal membrane and the lipid membrane 22c. In the liposome escaped from the endosome, the lipid membrane 22c disappears due to membrane fusion with the endosomal membrane, but the lipid membrane 21c is retained. After escape from the endosome, the target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 21c is released into the mitochondria in the same manner as in the case of the single membrane liposome 1a.

また、2枚膜リポソーム1cは、脂質膜22cと細胞膜との膜融合を介して、細胞外から細胞内に移行することができる。細胞内に移行したリポソームにおいて、脂質膜22cは細胞膜との膜融合により消失しているが、脂質膜21cは保持されている。細胞内に移行した後、脂質膜21cの内側に封入された目的物質3は、1枚膜リポソーム1aの場合と同様にして、ミトコンドリア内に放出される。  The bilayer liposome 1c can be transferred from the outside of the cell into the cell through membrane fusion between the lipid membrane 22c and the cell membrane. In the liposome that has migrated into the cell, the lipid membrane 22c disappears due to membrane fusion with the cell membrane, but the lipid membrane 21c is retained. After moving into the cell, the target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 21c is released into the mitochondria as in the case of the single membrane liposome 1a.

2枚膜リポソーム1cにおいて、脂質膜22cに含有されるアニオン性脂質量が、脂質膜22cに含有される膜融合性脂質量の15%(モル比)以上、好ましくは20%(モル比)以上である場合、エンドソーム内が酸性(pH5.5〜6.5)に変化することにより、又は酸性条件下(pH5.5〜6.5)で2枚膜リポソーム1cと細胞とを接触させることにより、脂質膜22cとエンドソーム膜又は細胞膜とは効率よく膜融合することができる。  In the bilamellar liposome 1c, the amount of anionic lipid contained in the lipid membrane 22c is 15% (molar ratio) or more, preferably 20% (molar ratio) or more of the amount of membrane-fused lipid contained in the lipid membrane 22c. When the endosome changes to acidic (pH 5.5 to 6.5), or by bringing the bilayer liposome 1c into contact with cells under acidic conditions (pH 5.5 to 6.5). The lipid membrane 22c can be efficiently fused with the endosomal membrane or cell membrane.

2枚膜リポソーム1cにおいて、脂質膜21cがMTSを表面に有することが好ましい。これにより、脂質膜21cのミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、脂質膜21cとミトコンドリア膜との結合を契機として、脂質膜21cとミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。また、脂質膜21cがMTSを表面に有することにより、細胞内に移行したリポソームをミトコンドリアへ選択的に移行させることができる。  In the bilamellar liposome 1c, the lipid membrane 21c preferably has MTS on the surface. Thereby, the binding ability of the lipid membrane 21c to the mitochondrial membrane can be improved, and the membrane fusion between the lipid membrane 21c and the mitochondrial membrane can be efficiently induced by the binding between the lipid membrane 21c and the mitochondrial membrane. . Moreover, since the lipid membrane 21c has MTS on the surface, the liposome that has migrated into the cell can be selectively migrated to the mitochondria.

ミトコンドリア膜融合性脂質膜が細胞内に移行した脂質膜構造体の最外層に位置するような構成を有する脂質膜構造体の別の実施形態であるリポソームとしては、図1(d)に示すように、脂質膜21dと、脂質膜21dの外側に位置する脂質膜22dと、脂質膜22dの外側に位置する脂質膜23dと、脂質膜21dの内側に封入された目的物質3とを備えた3枚膜リポソーム1dであって、脂質膜21d及び22dがミトコンドリア膜融合性脂質膜であり、脂質膜23dが膜融合性脂質を含有する3枚膜リポソーム1dが挙げられる。脂質膜23dに含有される膜融合性脂質の種類及び量は、脂質膜22cと同様である。  As a liposome which is another embodiment of the lipid membrane structure having a configuration in which the mitochondrial membrane-fusible lipid membrane is located in the outermost layer of the lipid membrane structure transferred into the cell, as shown in FIG. 3, comprising a lipid membrane 21d, a lipid membrane 22d located outside the lipid membrane 21d, a lipid membrane 23d located outside the lipid membrane 22d, and a target substance 3 enclosed inside the lipid membrane 21d. Examples of the membrane liposome 1d include lipid membranes 21d and 22d that are mitochondrial membrane fusion lipid membranes, and lipid membrane 23d that contains membrane fusion lipids. The kind and amount of the fusogenic lipid contained in the lipid membrane 23d are the same as those of the lipid membrane 22c.

3枚膜リポソーム1dは、エンドサイトーシスを介して、細胞外から細胞内に移行することができる。エンドサイトーシスを介して細胞内に移行した3枚膜リポソーム1dは、エンドソーム内に取り込まれるが、エンドソーム膜と脂質膜23dとが膜融合することにより、エンドソームから脱出することができる。エンドソームから脱出したリポソームにおいて、脂質膜23dはエンドソーム膜との膜融合により消失しているが、脂質膜21d及び22dは保持されている。エンドソームから脱出した後、脂質膜21dの内側に封入された目的物質3は、2枚膜リポソーム1bの場合と同様にして、ミトコンドリア内に放出される。  Trilamellar liposome 1d can be transferred from the outside of the cell into the cell via endocytosis. The trilamellar liposome 1d that has migrated into the cell via endocytosis is taken into the endosome, but can escape from the endosome by the membrane fusion of the endosomal membrane and the lipid membrane 23d. In the liposome escaped from the endosome, the lipid membrane 23d disappears due to membrane fusion with the endosomal membrane, but the lipid membranes 21d and 22d are retained. After escape from the endosome, the target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 21d is released into the mitochondria in the same manner as in the case of the bilayer liposome 1b.

また、3枚膜リポソーム1dは、脂質膜23dと細胞膜との膜融合を介して、細胞外から細胞内に移行することができる。細胞内に移行したリポソームにおいて、脂質膜23dは細胞膜との膜融合により消失しているが、脂質膜21d及び22dは保持されている。細胞内に移行した後、脂質膜21dの内側に封入された目的物質3は、2枚膜リポソーム1bの場合と同様にして、ミトコンドリア内に放出される。  In addition, the trilamellar liposome 1d can be transferred from the outside of the cell into the cell through membrane fusion between the lipid membrane 23d and the cell membrane. In the liposome that has migrated into the cell, the lipid membrane 23d disappears due to membrane fusion with the cell membrane, but the lipid membranes 21d and 22d are retained. After moving into the cell, the target substance 3 encapsulated inside the lipid membrane 21d is released into the mitochondria as in the case of the bilayer liposome 1b.

3枚膜リポソーム1dにおいて、脂質膜21d及び22dがMTSを表面に有することが好ましい。これにより、脂質膜21d及び22dのミトコンドリア膜に対する結合能を向上させることができ、脂質膜21d及び22dとミトコンドリア膜との結合を契機として、脂質膜21d及び22dとミトコンドリア膜との膜融合を効率よく誘起することができる。また、脂質膜22dがMTSを表面に有することにより、細胞内に移行したリポソームをミトコンドリアへ選択的に移行させることができる。  In the triple membrane liposome 1d, the lipid membranes 21d and 22d preferably have MTS on the surface. As a result, the binding ability of the lipid membranes 21d and 22d to the mitochondrial membrane can be improved, and the membrane fusion between the lipid membranes 21d and 22d and the mitochondrial membrane is efficiently performed by the binding between the lipid membranes 21d and 22d and the mitochondrial membrane. It can be induced well. Moreover, since the lipid membrane 22d has MTS on the surface, the liposome that has migrated into the cell can be selectively migrated to the mitochondria.

本発明の脂質膜構造体は、in vivo及びin vitroのいずれにおいても使用することもできる。本発明の脂質膜構造体をin vivoにおいて使用する場合、投与経路としては、例えば、静脈、腹腔内、皮下、経鼻等の非経口投与が挙げられ、投与量及び投与回数は、本発明の脂質膜構造体に保持された目的物質の種類や量等に応じて適宜調節することができる。  The lipid membrane structure of the present invention can be used both in vivo and in vitro. When the lipid membrane structure of the present invention is used in vivo, examples of the administration route include parenteral administration such as intravenous, intraperitoneal, subcutaneous, and nasal administration. It can be appropriately adjusted according to the type and amount of the target substance retained in the lipid membrane structure.

〔実施例1〕ミトコンドリア膜に対する結合活性及び融合活性を有するリポソームのスクリーニング
(1)EPC系リポソームの調製
卵黄ホスファチジルコリン(egg yolk phosphatidyl choline:EPC)と表1(i)〜(viii)から選択される1種の脂質とを9:2(モル比)の割合で有機溶媒(クロロホルム)に溶解した後、ガラス試験管に加え、有機溶媒を除去してガラス試験管底に薄膜を形成させた。そこに、ミトコンドリア単離液(mitochondria isolated buffer,以下「MIB」という。)(250mM ショ糖,2mM Tris−Cl,溶媒は水)を加え、脂質膜を水和させた後、超音波処理を行い、適当な大きさ(200〜300nm)のEPC系リポソームを調製した(総脂質濃度0.5〜0.55mM)。なお、調製したEPC系リポソームはいずれも1枚膜リポソームである。
[Example 1] Screening for liposomes having binding activity and fusion activity to mitochondrial membrane (1) Preparation of EPC-based liposomes Selected from egg yolk phosphatidyl choline (EPC) and Tables 1 (i) to (viii) One type of lipid was dissolved in an organic solvent (chloroform) at a ratio of 9: 2 (molar ratio), and then added to a glass test tube, and the organic solvent was removed to form a thin film on the bottom of the glass test tube. A mitochondrial isolated buffer (hereinafter referred to as “MIB”) (250 mM sucrose, 2 mM Tris-Cl, the solvent is water) was added thereto to hydrate the lipid membrane, followed by sonication. EPC-based liposomes having an appropriate size (200 to 300 nm) were prepared (total lipid concentration: 0.5 to 0.55 mM). All of the prepared EPC-based liposomes are single membrane liposomes.

(2)DOPE系リポソームの調製
ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(dioleoyl phosphatidyl ethanolamine:DOPE)と表1(i)〜(viii)から選択される1種の脂質とを9:2(モル比)又は1:1(モル比)の割合で有機溶媒(クロロホルム)に溶解した後、上記(1)と同様にして、適当な大きさ(200〜300nm)のDOPE系リポソームを調製した(総脂質濃度0.5〜0.55mM)。なお、調製したDOPE系リポソームはいずれも1枚膜リポソームである。
(2) Preparation of DOPE-based liposome 9: 2 (molar ratio) or 1 of dioleoyl phosphatidylethanolamine (DOPE) and one kind of lipid selected from Tables 1 (i) to (viii) After dissolving in an organic solvent (chloroform) at a ratio of 1 (molar ratio), DOPE-based liposomes having an appropriate size (200 to 300 nm) were prepared in the same manner as in (1) above (total lipid concentration: 0. 5-0.55 mM). In addition, all the prepared DOPE type liposomes are single membrane liposomes.

Figure 0005067733
Figure 0005067733

なお、EPC系リポソーム又はDOPE系リポソームの調製の際、結合活性測定用リポソームのリポソーム膜には、1モル%NBD(4−nitrobenzo−2−oxa−1,3−diazole)標識化DOPE(励起波長(Ex)470nm,蛍光波長(Em)530nm,Molecular Probe社製)を含有させ、融合活性測定用リポソームのリポソーム膜には、1モル%NBD標識化DOPE及び0.5モル%ローダミン(Rho)標識化DOPE(励起波長(Ex)560nm,蛍光波長(Em)590nm)を含有させた。  When preparing EPC-type liposomes or DOPE-type liposomes, 1 mol% NBD (4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole) -labeled DOPE (excitation wavelength) is used for the liposome membrane of the liposome for binding activity measurement. (Ex) 470 nm, fluorescence wavelength (Em) 530 nm, manufactured by Molecular Probe), and the liposome membrane of the fusion activity measurement liposome is labeled with 1 mol% NBD-labeled DOPE and 0.5 mol% rhodamine (Rho). DOPE (excitation wavelength (Ex) 560 nm, fluorescence wavelength (Em) 590 nm) was contained.

(3)リポソーム表面のステアリル化オクタアルギニン(STR−R8)による修飾
EPC系リポソーム又はDOPE系リポソーム懸濁液100μLに、ステアリル化オクタアルギニン溶液(ステアリル化オクタアルギニン濃度:2mg/mL,溶媒:水)4.64μL(EPC系リポソーム,DOPE系リポソーム[DOPE:X=9:2]の場合)又は4.23μL(DOPE系リポソーム[DOPE:X=1:1]の場合)を添加し、室温で一定時間インキュベートすることにより、リポソーム膜にステアリル化オクタアルギニンを分配させた(ステアリル化オクタアルギニンの分配量:総脂質量の10モル%)。こうして、オクタアルギニン(アルギニン8重合体)を表面に有するEPC系リポソーム又はDOPE系リポソームを調製した。
(3) Modification of liposome surface with stearylated octaarginine (STR-R8) Stealylated octaarginine solution (stearylated octaarginine concentration: 2 mg / mL, solvent: water) to 100 μL of EPC-based liposome or DOPE-based liposome suspension 4.64 μL (in the case of EPC-based liposome, DOPE-based liposome [DOPE: X = 9: 2]) or 4.23 μL (in the case of DOPE-based liposome [DOPE: X = 1: 1]) is added and constant at room temperature By incubating for a period of time, stearyl-ized octaarginine was distributed on the liposome membrane (distribution amount of stearyl-ized octaarginine: 10 mol% of the total lipid amount). Thus, EPC-based liposomes or DOPE-based liposomes having octaarginine (arginine 8 polymer) on the surface were prepared.

以下、オクタアルギニンを表面に有しないEPC系リポソームを「STR−R8非修飾EPC系リポソーム」、オクタアルギニンを表面に有するEPC系リポソームを「STR−R8修飾EPC系リポソーム」、オクタアルギニンを表面に有しないDOPE系リポソームを「STR−R8非修飾DOPE系リポソーム」、オクタアルギニンを表面に有するDOPE系リポソームを「STR−R8修飾DOPE系リポソーム」という。  Hereinafter, EPC-based liposomes having no octaarginine on the surface are “STR-R8 non-modified EPC-based liposomes”, EPC-based liposomes having octaarginine on the surface are “STR-R8-modified EPC-based liposomes”, and octaarginine is present on the surface. The DOPE-based liposome not to be used is referred to as “STR-R8 unmodified DOPE-based liposome”, and the DOPE-based liposome having octaarginine on the surface is referred to as “STR-R8-modified DOPE-based liposome”.

(4)結合活性測定
リポソームのミトコンドリア膜に対する結合活性は、ラット肝臓から単離したミトコンドリアと、1モル%NBD標識化DOPEを含有する蛍光標識リポソームとを用いて、以下のように評価した。
ラット肝臓からミトコンドリアを単離し、MIB中に1mg/mLとなるように希釈してミトコンドリア溶液を調製した。ミトコンドリア溶液90μLにリポソーム懸濁液10μLを添加してサンプルを調製した。2つのサンプルを調製しておき、各サンプルを25℃で30分間インキュベーションした後、一方のサンプルはFallサンプルとして遮光冷蔵保存し、他方のサンプルは遠心分離(16000×g,10分,4℃)後、上清(ミトコンドリアと結合しなかったリポソームを含有する画分)を除去し、沈殿(ミトコンドリアと結合したリポソームを含有する画分)をMIBで洗浄し、遠心分離(20400×g,2分,4℃)で再分離(2回)し、Fサンプルとして遮光冷蔵保存した。各サンプルに等量の1%Tritonを加え、撹拌した後、蛍光強度を測定し、次式に基づいて結合活性(%)を算出した。
(4) Measurement of binding activity The binding activity of liposomes to the mitochondrial membrane was evaluated as follows using mitochondria isolated from rat liver and fluorescently labeled liposomes containing 1 mol% NBD-labeled DOPE.
Mitochondria were isolated from rat liver and diluted to 1 mg / mL in MIB to prepare a mitochondrial solution. Samples were prepared by adding 10 μL of liposome suspension to 90 μL of mitochondrial solution. After preparing two samples and incubating each sample at 25 ° C for 30 minutes, one sample is stored in a light-refrigerated place as a Fall sample, and the other sample is centrifuged (16000 × g, 10 minutes, 4 ° C). ) Thereafter, the supernatant (the fraction containing liposomes that did not bind to mitochondria) was removed, the precipitate (the fraction containing liposomes bound to mitochondria) was washed with MIB, and centrifuged (20400 × g, 2 Min., 4 ° C.) and re-separated (twice) and stored in the dark as a F sample. After adding an equal amount of 1% Triton to each sample and stirring, the fluorescence intensity was measured, and the binding activity (%) was calculated based on the following formula.

Figure 0005067733
Figure 0005067733

[式中、FはFサンプルの蛍光強度(蛍光波長530nm)を表し、FallはFallサンプルの蛍光強度(蛍光波長530nm)を表す。][In the formula, F represents the fluorescence intensity of the F sample (fluorescence wavelength: 530 nm), and F all represents the fluorescence intensity of the F all sample (fluorescence wavelength: 530 nm). ]

EPC系リポソームのミトコンドリア膜に対する結合活性(%)を図2に示し、DOPE系リポソームミトコンドリア膜に対する結合活性(%)を図3に示す。なお、図2及び図3中、□はSTR−R8非修飾リポソーム、■はSTR−R8修飾リポソームを示す。また、図3(a)は、DOPEと表1(i)〜(viii)から選択される1種の脂質との混合比が9:2(モル比)であるDOPE系リポソームを示し、図3(b)は、DOPEと表1(i)〜(viii)から選択される1種の脂質との混合比が1:1(モル比)であるDOPE系リポソームを示す。  FIG. 2 shows the binding activity (%) of the EPC liposome to the mitochondrial membrane, and FIG. 3 shows the binding activity (%) to the DOPE liposome mitochondrial membrane. In FIGS. 2 and 3, □ indicates STR-R8 unmodified liposome, and ■ indicates STR-R8 modified liposome. FIG. 3 (a) shows DOPE liposomes in which the mixing ratio of DOPE to one lipid selected from Tables 1 (i) to (viii) is 9: 2 (molar ratio). (B) shows a DOPE-based liposome in which the mixing ratio of DOPE and one kind of lipid selected from Tables 1 (i) to (viii) is 1: 1 (molar ratio).

図2及び図3に示すように、STR−R8非修飾EPC系リポソーム及びSTR−R8非修飾DOPE系リポソームにおいては、ミトコンドリア膜に対する結合活性が認められなかったが、STR−R8修飾EPC系リポソーム及びSTR−R8修飾DOPE系リポソームにおいては、ミトコンドリア膜に対する結合活性が認められた。  As shown in FIGS. 2 and 3, in the STR-R8 unmodified EPC-based liposome and the STR-R8 unmodified DOPE-based liposome, the binding activity to the mitochondrial membrane was not observed, but the STR-R8 modified EPC-based liposome and In the STR-R8 modified DOPE-based liposome, binding activity to the mitochondrial membrane was observed.

(5)融合活性測定
リポソームのミトコンドリア膜に対する融合活性をFRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)を利用して評価した。
1モル%NBD標識化DOPE及び0.5モル%Rho標識化DOPEを含有する蛍光標識リポソームがミトコンドリアと結合してもミトコンドリア膜と融合しなければ、蛍光標識リポソームはそのままの状態で存在する。この場合、NBDとRhoとが非常に近接して存在するので、FRETが誘導され、NBDの蛍光が消失する。一方、蛍光標識リポソームがミトコンドリア膜と融合している場合には、ミトコンドリア膜上にNBD標識化DOPE及びRho標識化DOPEが拡散するので、FRETが解消され、NBDの蛍光が回復する。
(5) Fusion activity measurement The fusion activity with respect to the mitochondrial membrane of a liposome was evaluated using FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer).
If a fluorescently labeled liposome containing 1 mol% NBD labeled DOPE and 0.5 mol% Rho labeled DOPE binds to mitochondria and does not fuse with the mitochondrial membrane, the fluorescently labeled liposome exists as it is. In this case, since NBD and Rho are very close to each other, FRET is induced and the fluorescence of NBD disappears. On the other hand, when the fluorescence-labeled liposome is fused with the mitochondrial membrane, NBD-labeled DOPE and Rho-labeled DOPE diffuse on the mitochondrial membrane, so that FRET is eliminated and NBD fluorescence is restored.

ミトコンドリア溶液90μLにリポソーム懸濁液10μLを添加し、25℃で30分間インキュベーションし、Fサンプルを調製した。MIB90μLにリポソーム懸濁液10μLを添加し、25℃で30分間インキュベーションし、Fサンプルを調製した。また、0.5%Triton90μLにリポソーム懸濁液10μLを添加し、25℃で30分間インキュベーションし、Fmaxサンプルを調製した。各サンプルに470nmの励起光を照射したときに発せられる蛍光スペクトル(蛍光波長530nm)を測定し、次式に基づいてFRET解消率(%)を算出し、Tritonによってリポソームを破壊したときのFRET解消率を100%として、リポソームのミトコンドリア膜に対する融合活性を評価した。F sample was prepared by adding 10 μL of liposome suspension to 90 μL of mitochondrial solution and incubating at 25 ° C. for 30 minutes. The liposome suspension 10μL was added to MIB90myuL, incubated for 30 minutes at 25 ° C., to prepare F 0 sample. In addition, 10 μL of liposome suspension was added to 90 μL of 0.5% Triton, and incubated at 25 ° C. for 30 minutes to prepare an F max sample. Measure the fluorescence spectrum (fluorescence wavelength 530 nm) emitted when each sample is irradiated with excitation light of 470 nm, calculate the FRET elimination rate (%) based on the following formula, and eliminate the FRET when the liposome is destroyed by Triton The fusion activity of liposomes on the mitochondrial membrane was evaluated at a rate of 100%.

Figure 0005067733
Figure 0005067733

[式中、FはFサンプルの蛍光強度(蛍光波長530nm)を表し、FはFサンプルの蛍光強度(蛍光波長530nm)を表し、FmaxはFmaxサンプルの蛍光強度(蛍光波長530nm)を表す。][Wherein F represents the fluorescence intensity of the F sample (fluorescence wavelength of 530 nm), F 0 represents the fluorescence intensity of the F 0 sample (fluorescence wavelength of 530 nm), and F max represents the fluorescence intensity of the F max sample (fluorescence wavelength of 530 nm). Represents. ]

サンプルでは、FRETが誘導されているためNBDの蛍光が消光する。Fmaxサンプルでは、Tritonによりリポソームが破壊され、NBDとRhoとの分子間距離が大きくなっているためFRETが解消され、NBDの蛍光が回復する。Fサンプルでは、リポソームがミトコンドリア膜と融合したときにFRETが解消され、NBDの蛍光が回復する。The F 0 samples, FRET fluorescence of NBD for is induced quenching. In the F max sample, the liposome is destroyed by Triton and the intermolecular distance between NBD and Rho is increased, so that FRET is eliminated and the fluorescence of NBD is restored. In the F sample, when the liposome is fused with the mitochondrial membrane, FRET is eliminated and the NBD fluorescence is restored.

EPC系リポソームのミトコンドリア膜に対する融合活性(FRET解消率(%))を図4に示し、DOPE系リポソームミトコンドリア膜に対する融合活性(FRET解消率(%))を図5に示す。なお、図4及び図5中、□はSTR−R8非修飾リポソーム、■はSTR−R8修飾リポソームを示す。また、図5(a)は、DOPEと表1(i)〜(viii)から選択される1種の脂質との混合比が9:2(モル比)であるDOPE系リポソームを示し、図5(b)は、DOPEと表1(i)〜(viii)から選択される1種の脂質との混合比が1:1(モル比)であるDOPE系リポソームを示す。  FIG. 4 shows the fusion activity (FRET elimination rate (%)) of the EPC-based liposome against the mitochondrial membrane, and FIG. 5 shows the fusion activity (FRET elimination rate (%)) of the DOPE-based liposome mitochondrial membrane. In FIGS. 4 and 5, □ indicates STR-R8 unmodified liposome, and ■ indicates STR-R8 modified liposome. FIG. 5 (a) shows DOPE liposomes in which the mixing ratio of DOPE and one kind of lipid selected from Tables 1 (i) to (viii) is 9: 2 (molar ratio). (B) shows a DOPE-based liposome in which the mixing ratio of DOPE and one kind of lipid selected from Tables 1 (i) to (viii) is 1: 1 (molar ratio).

図4及び図5に示すように、STR−R8非修飾EPC系リポソーム、STR−R8修飾EPC系リポソーム及びSTR−R8非修飾DOPE系リポソームにおいて、ミトコンドリア膜に対する融合活性はほとんど認められなかったが、STR−R8修飾DOPE系リポソームにおいて、ミトコンドリア膜に対する顕著な融合活性が認められた。  As shown in FIGS. 4 and 5, in the STR-R8 unmodified EPC-based liposome, the STR-R8-modified EPC-based liposome, and the STR-R8 unmodified DOPE-based liposome, almost no fusion activity to the mitochondrial membrane was observed. In the STR-R8-modified DOPE liposome, remarkable fusion activity with respect to the mitochondrial membrane was observed.

以上の結果から、リポソーム膜がミトコンドリア膜と融合するためには、リポソーム膜表面に存在するオクタアルギニンを介したリポソーム膜とミトコンドリア膜との結合、及びリポソーム膜に含有される膜融合性脂質DOPEを介したリポソーム膜とミトコンドリア膜との融合が必要であることが明らかとなった。また、リポソーム膜に含有されるDOPE量の比率を低下させた場合(図4(b)参照)、リポソーム膜のミトコンドリア膜に対する融合活性が低下したことから、リポソーム膜のミトコンドリア膜に対する融合活性は、リポソーム膜に含有されるDOPE量の比率によって変動することが明らかとなった。  From the above results, in order for the liposome membrane to fuse with the mitochondrial membrane, the binding of the liposome membrane to the mitochondrial membrane via octaarginine present on the surface of the liposome membrane, and the membrane-fused lipid DOPE contained in the liposome membrane It was clarified that fusion between the liposome membrane and the mitochondrial membrane is necessary. In addition, when the ratio of the amount of DOPE contained in the liposome membrane is reduced (see FIG. 4B), the fusion activity of the liposome membrane to the mitochondrial membrane has decreased, so the fusion activity of the liposome membrane to the mitochondrial membrane is It became clear that it varied depending on the ratio of the amount of DOPE contained in the liposome membrane.

〔実施例2〕生細胞内におけるリポソームの動態解析
STR−R8修飾DOPE系リポソームが、生細胞内においても、ミトコンドリア膜に対する融合活性を発揮し、リポソーム内封物質をミトコンドリア内に導入できることを確認するために、HeLa細胞内にSTR−R8修飾DOPE系リポソームを導入して細胞内動態を観察した。なお、STR−R8修飾リポソームは、原形を保ったまま(インタクト(intact)な状態で)細胞内に導入できることが知られている(カリル・イクラミ等,「YAKUGAKU ZASSHI」,2004年,124巻 Suppl.4,113−116頁;Kogure等,「Journal of Controlled Release」,2004年,第98巻,317−323頁)。
[Example 2] Analysis of liposome kinetics in living cells It is confirmed that STR-R8-modified DOPE-based liposomes exhibit fusion activity for mitochondrial membranes in living cells and can introduce liposome-encapsulating substances into mitochondria. Therefore, STR-R8-modified DOPE liposomes were introduced into HeLa cells and the intracellular dynamics were observed. It is known that STR-R8-modified liposomes can be introduced into cells while maintaining their original form (in an intact state) (Karyl Ikrami et al., “YAKUGAKU ZASSHI”, 2004, Vol. 124, Suppl. 4, 113-116; Kogure et al., “Journal of Controlled Release”, 2004, Vol. 98, pages 317-323).

前日に4×10細胞/mLの濃度で6cmディッシュに播種したHeLa細胞の培地を無血清培地と交換した後に、10モル%STR−R8修飾DOPE系リポソーム(リポソームの内部にGFPタンパク質(Green Fluorescent Protein)を封入)を最終総脂質濃度が13.75μMとなるように加え、37℃,5%CO存在下で1時間インキュベーションした。その後、血清添加培地と交換し、さらに37℃で1時間インキュベーションした。共焦点レーザー顕微鏡による観察の前に、培地に1mM mitofluor(Molecular Probe社製)を最終濃度が100nMとなるように加え、37℃,5%CO存在下で20分間インキユベーションし、ミトコンドリアを染色した。リポソームの細胞内動態は共焦点レーザー顕微鏡(LMS 510,Carl Zeiss Co.,Ltd.)を用いて観察し、ミトコンドリア(赤)とリポソームの内封物GFP(緑)の局在を確認した(共局在する場合、黄色)。The medium of HeLa cells seeded in a 6 cm dish at a concentration of 4 × 10 4 cells / mL on the previous day was replaced with a serum-free medium, and then a 10 mol% STR-R8-modified DOPE-based liposome (GFP protein (Green Fluorescent Protein) was added so that the final total lipid concentration was 13.75 μM, and the mixture was incubated at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 for 1 hour. Thereafter, the medium was replaced with serum-supplemented medium, and further incubated at 37 ° C. for 1 hour. Prior to observation with a confocal laser microscope, 1 mM mitofluor (Molecular Probe) was added to the medium to a final concentration of 100 nM, incubated at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 for 20 minutes to remove mitochondria. Stained. The intracellular kinetics of the liposomes were observed using a confocal laser microscope (LMS 510, Carl Zeiss Co., Ltd.), and the localization of mitochondria (red) and liposome encapsulated GFP (green) was confirmed (co-localization). Yellow if localized).

共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を図6に示す。なお、図6(a)は、STR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を用いた場合の結果、図6(b)は、STR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:SM=9:2)を用いた場合の結果、図6(c)は、STR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:PA=9:2)を用いた場合の結果を示す。また、「透過光」は透過光による細胞像、「Mt」はミトコンドリア(赤)の局在、「GFP」はGFP(緑)の局在、「重ね合わせ」は透過光による細胞像に重ね合わせたミトコンドリア(赤)及びGFP(緑)の局在を示す。  The observation result by a confocal laser microscope is shown in FIG. FIG. 6 (a) shows the results when STR-R8-modified EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were used. FIG. 6 (b) shows STR-R8-modified DOPE-based liposomes (DOPE: SM). FIG. 6 (c) shows the results when STR-R8-modified DOPE-based liposomes (DOPE: PA = 9: 2) are used. “Transmitted light” is the cell image by transmitted light, “Mt” is the localization of mitochondria (red), “GFP” is the localization of GFP (green), “Superposition” is superimposed on the cell image by transmitted light The localization of mitochondria (red) and GFP (green) is shown.

STR−R8修飾EPC系リポソームを用いた場合には、ミトコンドリアと内封物質GFPとの共局在(黄色)は確認されなかったが、STR−R8修飾DOPE系リポソームを用いた場合には、ミトコンドリアと内封物質GFPとの共局在(黄色)が確認された。このことから、STR−R8修飾DOPE系リポソームによれば、内封物質GFPをミトコンドリア内に導入できることが明らかとなった。  When STR-R8-modified EPC-based liposomes were used, co-localization (yellow) between mitochondria and the encapsulated substance GFP was not confirmed, but when STR-R8-modified DOPE-based liposomes were used, mitochondria Co-localization (yellow) with the encapsulated substance GFP was confirmed. This revealed that the STR-R8-modified DOPE liposome can introduce the encapsulated substance GFP into the mitochondria.

〔実施例3〕ミトコンドリア内へのタンパク質送達
(1)リポソームのミトコンドリアへの導入
実施例1と同様にしてラット肝臓ミトコンドリア溶液(ミトコンドリアタンパク質10mg/mL)を調製し、1mLずつチューブに分注した。実施例1と同様にして、10モル%STR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:SM=9:2,EPC:PA=9:2)及び10モル%STR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:SM=9:2,DOPE:PA=9:2)(いずれのリポソームの内部にもGFP(Green Fluorescent Protein)が封入されている)を調製し、リポソーム溶液100μL(GFP 125ng/μL,総脂質 0.55mM)をラット肝臓ミトコンドリア溶液に添加した後、25℃で30分間インキュベーションした。この時、ネガティブコントロールには同量のGFPを添加した。その後、遠心分離し(16000×g,10分,4℃)、上清を除去した。沈殿をIM(+)[IM(−BSA)(70mM スクロース,220mM D−マンニトール,2.0mM HEPES(pH7.4))50mLに50mg/mL BSA溶液500μLを添加したもの]で洗浄し、遠心分離し(20400×g,2分,4℃)、上清を除去した。同様の操作を繰り返した後、沈殿をIM(+)100μLに再懸濁し、ミトコンドリア溶液(ミトコンドリアタンパク質100mg/mL)とした。
[Example 3] Protein delivery into mitochondria (1) Introduction of liposome into mitochondria In the same manner as in Example 1, a rat liver mitochondrial solution (mitochondrial protein 10 mg / mL) was prepared, and 1 mL was dispensed into tubes. In the same manner as in Example 1, 10 mol% STR-R8 modified EPC-based liposome (EPC: SM = 9: 2, EPC: PA = 9: 2) and 10 mol% STR-R8 modified DOPE-based liposome (DOPE: SM = 9: 2, DOPE: PA = 9: 2) (GFP (Green Fluorescent Protein) is encapsulated inside each liposome), and 100 μL of liposome solution (GFP 125 ng / μL, total lipid 0. 55 mM) was added to the rat liver mitochondrial solution, followed by incubation at 25 ° C. for 30 minutes. At this time, the same amount of GFP was added to the negative control. Thereafter, the mixture was centrifuged (16000 × g, 10 minutes, 4 ° C.), and the supernatant was removed. The precipitate was washed with IM (+) [IM (-BSA) (70 mM sucrose, 220 mM D-mannitol, 2.0 mM HEPES (pH 7.4)) added to 50 mL of 50 mg / mL BSA solution] and centrifuged. (20400 × g, 2 minutes, 4 ° C.), and the supernatant was removed. After repeating the same operation, the precipitate was resuspended in 100 μL of IM (+) to obtain a mitochondrial solution (mitochondrial protein 100 mg / mL).

(2)ミトコンドリア内分画
(1)で調製したミトコンドリア溶液100μLをバイアル瓶に分注し、1.25% ジギトニン溶液(ジギトニンをIM(+)で溶解したもの)をミトコンドリア溶液に等量加え、4℃で15分間穏やかに撹拌し、ミトコンドリア外膜の剥離を行った(J.W.Greenawalt.The isolation of outer and inner mitochondrial membranes.Methods Enzymol 31:310−23(1974))。その後、IM(+)600μLを反応溶液に加え、反応を停止させた。反応終了後、ミトコンドリア溶液を遠心分離し(10000×g,10分,4℃)、上清を別のチューブに移し、沈殿をIM(+)で洗浄した。同様の条件で遠心分離し、上清を別のチューブに移した。得られた上清を合わせ、遠心分離し(144000×g,10分,4℃)、得られた沈殿をIM(+)100μLに再懸濁し、外膜(OM:outer membrane)画分とした。また、上清を再び同条件で遠心分離し、得られた上清を膜間腔(IMS:intermembrane space)画分とした。得られたサンプルは、1%SDS存在下、BSAを標準物質としてBCA protein assay kit(PIERCE)を用いてタンパク量を測定した後、1mg/mLとなるようにIM(+)を用いて希釈し、−80℃で保存した。
(2) Mitochondrial fractionation 100 μL of the mitochondrial solution prepared in (1) was dispensed into a vial, and an equal amount of 1.25% digitonin solution (dissolved with digitonin in IM (+)) was added to the mitochondrial solution, The mitochondrial outer membrane was detached by gentle stirring at 4 ° C. for 15 minutes (JW Greenawarth. The isolation of outer and inner mitochondral membranes. Methods Enzymol 31: 310-23 (1974)). Thereafter, 600 μL of IM (+) was added to the reaction solution to stop the reaction. After completion of the reaction, the mitochondrial solution was centrifuged (10000 × g, 10 minutes, 4 ° C.), the supernatant was transferred to another tube, and the precipitate was washed with IM (+). Centrifugation was performed under the same conditions, and the supernatant was transferred to another tube. The obtained supernatants were combined and centrifuged (144000 × g, 10 minutes, 4 ° C.), and the resulting precipitate was resuspended in 100 μL of IM (+) to obtain an outer membrane (OM) fraction. . The supernatant was centrifuged again under the same conditions, and the resulting supernatant was used as an intermembrane space (IMS) fraction. The obtained sample was measured with BCA protein assay kit (PIERCE) using BSA as a standard substance in the presence of 1% SDS, and then diluted with IM (+) to 1 mg / mL. And stored at -80 ° C.

(3)ウェスタンブロット
得られたサンプルと等量のSDS−PAGE loading buffer(0.1M Tris,4% SDS,12% 2−mercaptoethanol,20% glycerol、BPB(適量))を混合し、変性させたサンプル5μLをSDS−ポリアクリルアミドゲル(15%)にアプライし、泳動した。泳動後のゲルをPVDF膜(日本ジェネティクス)に転写した(BE−330,BIO CRAFT)。転写後のPVDF膜をブロッキング後、抗体反応を行い、目的のGFPのバンドを検出した。1次抗体(Anti−GFP,N−Terminal(SIGMA))、2次抗体(HRP結合ロバ抗ウサギIgG抗体)を各々1000倍希釈して用い、ECL+plus Western Blotting Detection System(Amersham)によってバンドを検出した。
(3) Western blot The obtained sample and SDS-PAGE loading buffer (0.1M Tris, 4% SDS, 12% 2-mercaptoethanol, 20% glycerol, BPB (appropriate amount)) were mixed and denatured. 5 μL of the sample was applied to an SDS-polyacrylamide gel (15%) and run. The gel after electrophoresis was transferred to a PVDF membrane (Nippon Genetics) (BE-330, BIO CRAFT). After blocking the PVDF membrane after the transfer, an antibody reaction was performed to detect the target GFP band. A primary antibody (Anti-GFP, N-Terminal (SIGMA)), a secondary antibody (HRP-conjugated donkey anti-rabbit IgG antibody) were each diluted 1000-fold, and a band was detected by ECL + plus Western Blotting Detection System (Amersham). .

(4)結果
結果を図7に示す。なお、図7中、「OM」はOM画分の結果、「IMS」はIMS画分の結果を示し、(a)はネガティブコントロールの結果、(b)はSTR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:SM=9:2)の結果、(c)はSTR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:PA=9:2)の結果、(d)はSTR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:SM=9:2)の結果、(e)はSTR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:PA=9:2)の結果を示す。
(4) Results The results are shown in FIG. In FIG. 7, “OM” indicates the result of the OM fraction, “IMS” indicates the result of the IMS fraction, (a) indicates the result of the negative control, and (b) indicates the STR-R8-modified EPC liposome (EPC). : SM = 9: 2), (c) is the result of STR-R8 modified EPC liposome (EPC: PA = 9: 2), (d) is the STR-R8 modified DOPE liposome (DOPE: SM = 9) : 2) As a result, (e) shows the result of STR-R8-modified DOPE-based liposome (DOPE: PA = 9: 2).

図7に示すように、STR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:SM=9:2,EPC:PA=9:2)を用いた場合、OM画分ではGFPの33kDaのバンドが観察されたが、IMS画分では観察されなかった。一方、STR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:SM=9:2,DOPE:PA=9:2)を用いた場合、OM画分及びIMS画分の両方でGFPの33kDaのバンドが観察された。なお、STR−R8修飾DOPE系リポソームを用いた場合にOM画分及びIMS画分で観察された28kDaのバンドもGFPのバンドである可能性がある。この結果から、STR−R8修飾DOPE系リポソームによれば、内封物質GFPをミトコンドリアの膜間腔に導入できることが明らかとなった。  As shown in FIG. 7, when STR-R8-modified EPC-based liposomes (EPC: SM = 9: 2, EPC: PA = 9: 2) were used, a GFP band of 33 kDa was observed in the OM fraction. Not observed in the IMS fraction. On the other hand, when STR-R8-modified DOPE-based liposomes (DOPE: SM = 9: 2, DOPE: PA = 9: 2) were used, a 33 kDa band of GFP was observed in both the OM fraction and the IMS fraction. . When the STR-R8 modified DOPE-based liposome is used, the 28 kDa band observed in the OM fraction and the IMS fraction may also be a GFP band. From this result, it became clear that according to the STR-R8 modified DOPE-based liposome, the encapsulated substance GFP can be introduced into the intermembrane space of mitochondria.

〔実施例4〕生細胞ミトコンドリアに対するリポソームの膜融合能の評価
(1)リポソームの調製
実施例1と同様にして、10モル%STR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:SM=9:2)及び10モル%STR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:SM=9:2)を調製した。ただし、総脂質量の0.5モル%のNBD−DOPE(緑色)を脂質膜に含有させた。また、リポソーム内部の水相マーカーとして1mg/mL Dextran cascade blue(Molecular Probe社)(青色)を封入した。
[Example 4] Evaluation of membrane fusion ability of liposomes to live cell mitochondria (1) Preparation of liposomes In the same manner as in Example 1, 10 mol% STR-R8 modified EPC-based liposomes (EPC: SM = 9: 2) and 10 mol% STR-R8 modified DOPE-based liposomes (DOPE: SM = 9: 2) were prepared. However, 0.5 mol% of the total lipid amount of NBD-DOPE (green) was contained in the lipid membrane. Moreover, 1 mg / mL Dextran cascade blue (Molecular Probe) (blue) was enclosed as an aqueous phase marker inside the liposome.

(2)共焦点レーザースキャン顕微鏡観察
2.5cmディッシュ(2mL培養液)に4×10細胞/mLで細胞を播き、24時間培養した。培養後、培養液を除去し、無血清培地(抗生物質を含まない)1mLを添加し、リポソーム(脂質量0.55mM)25μLを添加後、インキュベーションした(37℃,1時間,5%CO)。次に、1mL PBS(−)で3回洗浄し、血清添加培地と交換して1時間同条件でインキュベーションした。その後にmito fluor(Molecular Probe社製)によってミトコンドリアを染色し、共焦点レーザー顕微鏡(LMS 510,Carl Zeiss Co.,Ltd.)による観察を行った。
(2) Observation with confocal laser scanning microscope Cells were seeded at 4 × 10 4 cells / mL in a 2.5 cm dish (2 mL culture solution) and cultured for 24 hours. After culturing, the culture solution was removed, 1 mL of serum-free medium (without antibiotics) was added, and 25 μL of liposome (lipid amount 0.55 mM) was added, followed by incubation (37 ° C., 1 hour, 5% CO 2. ). Next, the plate was washed 3 times with 1 mL PBS (−), replaced with a serum-supplemented medium, and incubated for 1 hour under the same conditions. Thereafter, mitochondria were stained with mitofluor (Molecular Probe) and observed with a confocal laser microscope (LMS 510, Carl Zeiss Co., Ltd.).

(3)結果
結果を図8及び9に示す。なお、図8は、STR−R8修飾EPC系リポソーム(EPC:SM=9:2)の結果、図9は、STR−R8修飾DOPE系リポソーム(DOPE:SM=9:2)の結果を示す。また、「透過光」は透過光による細胞像、「ミトコンドリア(赤)」はミトコンドリア(赤)の局在、「NBD−DOPE(緑)」はNBD−DOPE(緑)の局在、「Dextran cascade blue(青)」はDextran cascade blue(青)の局在、「重ね合わせ」は透過光による細胞像に重ね合わせたミトコンドリア(赤)、NBD−DOPE(緑)及びDextran cascade blue(青)の局在を示す。
(3) Results The results are shown in FIGS. 8 shows the result of the STR-R8 modified EPC-based liposome (EPC: SM = 9: 2), and FIG. 9 shows the result of the STR-R8 modified DOPE-based liposome (DOPE: SM = 9: 2). Further, “transmitted light” is a cell image by transmitted light, “mitochondria (red)” is localized in mitochondria (red), “NBD-DOPE (green)” is localized in NBD-DOPE (green), “Dextran cascade” “blue (blue)” is the localization of the dextran cascade blue (blue), “superposition” is the mitochondrial (red), NBD-DOPE (green), and dextran cascade blue (blue) stations superimposed on the cell image by transmitted light. Indicates presence.

STR−R8修飾EPC系リポソームを用いた場合、NBD−DOPE(緑)とDextran cascade blue(青)とが、ミトコンドリア(赤)の外側に共局在(水色)していた。このことから、STR−R8修飾EPC系リポソームは、ミトコンドリア膜に結合できるが、ミトコンドリア膜と融合できず、内封物質Dextran cascade blueをミトコンドリア内に導入できないことが明らかとなった。一方、STR−R8修飾DOPE系リポソームを用いた場合、Dextran cascade blue(青)が単独でミトコンドリア(赤)の内側に局在していた。また、ミトコンドリア(赤)とDextran cascade blue(青)とが共局在(ピンク色)していた。これらのことから、STR−R8修飾DOPE系リポソームは、ミトコンドリア膜に結合できるとともに、ミトコンドリア膜と融合でき、内封物質Dextran cascade blueをミトコンドリア内に導入できることが示された。  When STR-R8-modified EPC-based liposomes were used, NBD-DOPE (green) and Dextran cascade blue (blue) co-localized (light blue) outside the mitochondria (red). This indicates that the STR-R8-modified EPC-based liposome can bind to the mitochondrial membrane, but cannot fuse with the mitochondrial membrane, and cannot introduce the encapsulated substance Dextran cascade blue into the mitochondria. On the other hand, when STR-R8-modified DOPE-based liposomes were used, dextran cascade blue (blue) was localized inside the mitochondria (red) alone. In addition, mitochondria (red) and dextran cascade blue (blue) co-localized (pink). From these results, it was shown that the STR-R8-modified DOPE-based liposome can bind to the mitochondrial membrane, can be fused with the mitochondrial membrane, and can introduce the encapsulated substance Dextran cascade blue into the mitochondria.

〔実施例5〕ミトコンドリアターゲティング(MTS)−脂質誘導体の合成
リポソーム表面をラット肝臓由来のスクシニルCoAシンテターゼ由来MTS(配列番号1,R.Majumdar and W.A.Bridger.Mitochondrial translocation and processing of the precursor to the alpha−subunit of rat liver succinyl−CoA synthetase.Biochem Cell Biol 68:292−9(1990))で修飾するために、MTS−脂質誘導体としてMTS−DOPEを合成した。なお、結果は示さないが、ラット肝臓由来のスクシニルCoAシンテターゼ由来MTS(配列番号1)がヒト細胞ミトコンドリアへの移行能を示すことは確認済みである。
[Example 5] Synthesis of mitochondrial targeting (MTS) -lipid derivative Membrane derived from rat liver derived from succinyl-CoA synthetase (SEQ ID NO: 1, R. Majudardar and WA Bridger. Mitochondrial transcription and processing of the precursor) MTS-DOPE was synthesized as an MTS-lipid derivative for modification with the alpha-subunit of rat liver succinyl-CoA synthetase. Biochem Cell Biol 68: 292-9 (1990)). Although the results are not shown, it has been confirmed that succinyl-CoA synthetase-derived MTS (SEQ ID NO: 1) derived from rat liver exhibits the ability to migrate to human cell mitochondria.

MTS−DOPEは、MTSのC末端CysのSH基とDOPEのアミノ基とをクロスリンカー試薬SMCC(4−(maleimidomethyl)−1−cyclohexanecarboxylic acid N−hydroxysuccinimide ester)を介して連結させることにより合成した(図10及び13)。なお、図10及び13中、DOPEの構造は模式的に示される。  MTS-DOPE is synthesized by linking the SH group of the C-terminal Cys of MTS and the amino group of DOPE via a cross-linker reagent SMCC (4- (maleimidomethyl) -1-cyclohexanecarboxylic acid N-hydroxysuccinimide ester). 10 and 13). In addition, in FIG.10 and 13, the structure of DOPE is shown typically.

(1)SMCC−DOPEの合成(図10)
エッペンドルフチューブにCHCl 200μL、DOPE 500nmol、SMCC 500nmol及びトリエチルアミン1μmolを加え、室温で12時間遮光振とうし、反応させた(反応液A)。反応終了後、凍結乾燥し、溶媒を除去し、メタノール50μLを用いて再度溶解した。HPLC分析より目的生成物が得られていることを確認した(図11)。なお、HPLC分析において、移動相としてA緩衝液[0.1% TFAの再蒸留水(DDW)溶液]及びB緩衝液[0.1% TFAのCHCN溶液]を使用し、30〜70% B緩衝液で10分、次いで90〜100% B緩衝液で10分、次いで100% B緩衝液で10分のグラジエントをかけた。さらに、SMCC−DOPEを分取し、FAB−MS(Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry)による質量分析を行い、分子量も目的生成物と一致することを確認した(図12)。なお、FAB−MSによる質量分析において、測定機器としてはJEOL JMS−HX100を使用し、溶剤としてはメタノールを使用し、マトリックスとしてはNBA(m−ニトロベンジルアルコール)を使用した。
(1) Synthesis of SMCC-DOPE (FIG. 10)
200 μL of CHCl 3 , 500 nmol of DOPE, 500 nmol of SMCC and 1 μmol of triethylamine were added to an Eppendorf tube, and the mixture was shaken at room temperature for 12 hours to react (reaction solution A). After completion of the reaction, it was freeze-dried, the solvent was removed, and it was dissolved again using 50 μL of methanol. It was confirmed by HPLC analysis that the desired product was obtained (FIG. 11). In HPLC analysis, A buffer [0.1% TFA in double-distilled water (DDW) solution] and B buffer [0.1% TFA in CH 3 CN] were used as the mobile phase, and 30-70. Gradient was applied for 10 minutes with% B buffer, then 10 minutes with 90-100% B buffer, then 10 minutes with 100% B buffer. Furthermore, SMCC-DOPE was fractionated and subjected to mass spectrometry by FAB-MS (Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry), and it was confirmed that the molecular weight also matched the target product (FIG. 12). In mass spectrometry by FAB-MS, JEOL JMS-HX100 was used as a measuring instrument, methanol was used as a solvent, and NBA (m-nitrobenzyl alcohol) was used as a matrix.

(2)MTSとSMCC−DOPEとの結合(図13)
SMCC−DOPEの合成後、反応液Aのうち半量の100μL(250nmol)、及びMTSのDMSO溶液(脱気済み)100μL(125nmol)をエッペンドルフチューブに加え、室温で1時間遮光静置し、反応させた。反応終了後、凍結乾燥し、溶媒を除去し、メタノール/DMSO(1:3)100μLを用いて再度溶解した。その後、HPLC精製を行った(図14)。なお、HPLCは上記と同様にして行った。精製したMTS−DOPEの質量分析をMALDI−TOF−MS(Matrix−Assisted Laser Desorption Ionization Time−Of−Flight Mass Spectrometry)により行い、分子量が目的生成物と一致することを確認した(図15)。なお、MALDI−TOF−MSによる質量分析において、測定機器としてはVOYAGER DEPROを使用し、溶剤としては10% TFAのCHCN溶液を使用し、マトリックスとしてはCHCAを使用した。質量分析の結果より、得られた生成物をMTS−DOPEとした。
(2) Coupling between MTS and SMCC-DOPE (FIG. 13)
After the synthesis of SMCC-DOPE, add 100 μL (250 nmol) of half of the reaction solution A and 100 μL (125 nmol) of MTS in DMSO (degassed) to the Eppendorf tube, let stand at room temperature for 1 hour, and let it react. It was. After completion of the reaction, the solution was freeze-dried, the solvent was removed, and redissolved with 100 μL of methanol / DMSO (1: 3). Thereafter, HPLC purification was performed (FIG. 14). HPLC was performed in the same manner as described above. Mass analysis of the purified MTS-DOPE was performed by MALDI-TOF-MS (Matrix-Assisted Laser Deposition Ionization Time-Of-Flight Mass Spectrometry), and it was confirmed that the molecular weight was consistent with the target product (FIG. 15). In mass spectrometry by MALDI-TOF-MS, VOYAGER DEPRO was used as a measuring instrument, a CH 3 CN solution of 10% TFA was used as a solvent, and CHCA was used as a matrix. From the results of mass spectrometry, the obtained product was designated as MTS-DOPE.

〔実施例6〕MTS修飾リポソームのミトコンドリアへの移行能の評価
(1)リポソームの調製
試験管内に5モル% MTS−DOPEを含む脂質膜を形成後、脂質膜を水和させ、超音波処理を行うことにより(詳細な条件は実施例1と同様)、STR−R8非修飾MTS修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を調製した。なお、「MTS修飾」とは、リポソーム表面がMTSで修飾されていることを意味する。また、実施例1と同様にして、5モル%STR−R8修飾MTS非修飾EPC系リポソーム(DOPE:Chol=9:2)、STR−R8及びMTS非修飾EPC系リポソーム(EPC;DDAB=9:2,EPC:Chol=9:2)を調製した。
[Example 6] Evaluation of ability of MTS-modified liposomes to migrate to mitochondria (1) Preparation of liposomes After forming a lipid film containing 5 mol% MTS-DOPE in a test tube, the lipid film was hydrated and subjected to ultrasonic treatment. By performing (the detailed conditions are the same as in Example 1), STR-R8 non-modified MTS-modified EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were prepared. The “MTS modification” means that the liposome surface is modified with MTS. Further, in the same manner as in Example 1, 5 mol% STR-R8 modified MTS unmodified EPC-based liposome (DOPE: Chol = 9: 2), STR-R8 and MTS unmodified EPC-based liposome (EPC; DDAB = 9: 2, EPC: Chol = 9: 2).

(2)ホモジネート溶液の調製
HeLa細胞をMIB(+)[250mM スクロース,2mM Tris−Cl,1mM EDTA,pH7.4]で洗浄後、1.0×10細胞/mLとなるようにMIB(+)に懸濁した(以下、氷上操作)。ダウンスホモジナイザーで、20回ホモジネートし、ホモジネート溶液を調製した。得られたサンプルは、1% SDS存在下、BSAを標準物質としてBCA protein assay kit(PIERCE)を用いてタンパク量を測定した後に、1mg/mLとなるようにMIB(+)を用いて希釈し、−80℃で保存した。
(2) Preparation of homogenate solution After washing HeLa cells with MIB (+) [250 mM sucrose, 2 mM Tris-Cl, 1 mM EDTA, pH 7.4], MIB (+) was adjusted to 1.0 × 10 7 cells / mL. ) (Hereinafter, operation on ice). Using a Dounce homogenizer, homogenization was performed 20 times to prepare a homogenate solution. The obtained sample was diluted with MIB (+) to 1 mg / mL after measuring the protein amount using BCA protein assay kit (PIERCE) with BSA as a standard substance in the presence of 1% SDS. And stored at -80 ° C.

(3)ミトコンドリアへの移行能の評価
540μLホモジネート溶液[1μg/μLタンパク質]に60μLリポソーム(1モル% NBD−DOPE含有)を添加した。コントロールとして60μL MIB(+)を添加したものを調製した。25℃で30分間インキュベーションした後、100μLを分注し[Fall]、残りは遠心分離操作に用いた。500μLのサンプルを遠心分離後(700×g,10分,4℃)、得られた上清400μLを遠心分離し(16000×g,10分,4℃)、得られた沈殿400μLをMIB(+)で懸濁した[Fmt]。
(3) Evaluation of ability to migrate to mitochondria 60 μL liposome (containing 1 mol% NBD-DOPE) was added to 540 μL homogenate solution [1 μg / μL protein]. As a control, 60 μL MIB (+) added was prepared. After incubation at 25 ° C. for 30 minutes, 100 μL was dispensed [F all ], and the rest was used for centrifugation. After centrifuging a 500 μL sample (700 × g, 10 minutes, 4 ° C.), 400 μL of the obtained supernatant was centrifuged (16000 × g, 10 minutes, 4 ° C.), and 400 μL of the resulting precipitate was added to MIB (+ [F mt ].

100μLのサンプルに同量の1% Triton溶液(99μL MIB(−),1μL Triton)を加えて懸濁し、最終濃度0.5% Tritonとなるように調整した後、蛍光強度測定(ex:470nm,em:530nm)を行い、下記式から算出したミトコンドリアへの移行活性(%)に基づいて、リポソームのミトコンドリアへの移行能を評価した。  The same amount of 1% Triton solution (99 μL MIB (−), 1 μL Triton) was added to 100 μL of the sample, suspended, and adjusted to a final concentration of 0.5% Triton, followed by fluorescence intensity measurement (ex: 470 nm, em: 530 nm), and the ability of liposomes to migrate to mitochondria was evaluated based on the activity (%) to mitochondria calculated from the following formula.

移行活性(%)=ミトコンドリアに移行したリポソームの蛍光強度[Fmt]/添加した全てのリポソームの蛍光強度[Fal1]×100Migration activity (%) = fluorescence intensity [F mt ] of liposomes migrated to mitochondria / fluorescence intensity [F al1 ] of all added liposomes × 100

結果を図16に示す。図16に示すように、リポソーム表面をMTSで修飾することにより、リポソームにミトコンドリアへの選択的な移行能を付与できることが明らかとなった。  The results are shown in FIG. As shown in FIG. 16, it was revealed that the liposome can be imparted with the ability to selectively migrate to mitochondria by modifying the liposome surface with MTS.

〔実施例7〕生細胞内におけるリポソームの動態解析
(1)リポソームの調製
試験管内に脂質膜を形成後、GFP溶液(125ng/μL,以下同様)を加えて脂質膜を水和させ、超音波処理を行うことにより(詳細な条件は実施例1と同様)、STR−R8及びMTS非修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を調製した。
[Example 7] Analysis of liposome dynamics in living cells (1) Preparation of liposomes After forming a lipid membrane in a test tube, a GFP solution (125 ng / μL, the same applies hereinafter) is added to hydrate the lipid membrane, and ultrasound is applied. By performing the treatment (detailed conditions are the same as in Example 1), STR-R8 and MTS-unmodified EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were prepared.

試験管内に5モル% MTS−DOPEを含む脂質膜を形成後、GFP溶液を加え脂質膜を水和させ、超音波処理を行うことにより(詳細な条件は実施例1と同様)、STR−R8非修飾MTS修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を調製した。なお、「MTS修飾」とは、リポソーム表面がMTSで修飾されていることを意味する。  STR-R8 is obtained by forming a lipid membrane containing 5 mol% MTS-DOPE in a test tube, adding a GFP solution to hydrate the lipid membrane, and performing ultrasonic treatment (detailed conditions are the same as in Example 1). Unmodified MTS-modified EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were prepared. The “MTS modification” means that the liposome surface is modified with MTS.

試験管内に10モル%STR−R8を含む脂質膜を形成後、GFP溶液を加えて脂質膜を水和させ、超音波処理を行うことにより(詳細な条件は実施例1と同様)、STR−R8修飾MTS非修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を調製した。  After forming a lipid membrane containing 10 mol% STR-R8 in a test tube, the GFP solution was added to hydrate the lipid membrane and subjected to ultrasonic treatment (detailed conditions are the same as in Example 1). R8-modified MTS non-modified EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were prepared.

試験管内に5モル%MTS−DOPEを含む脂質膜を形成後、GFP溶液を加えて脂質膜を水和させ、超音波処理を行うことにより(詳細な条件は実施例1と同様)、MTS修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を形成させた。その後、リポソーム溶液にSTR−R8を総脂質量の10モル%となるように添加し、STR−R8及びMTS修飾EPC系リポソーム(EPC:Chol=9:2)を調製した。  After forming a lipid membrane containing 5 mol% MTS-DOPE in a test tube, the GFP solution is added to hydrate the lipid membrane, and sonication is performed (detailed conditions are the same as in Example 1) to modify the MTS. EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were formed. Thereafter, STR-R8 was added to the liposome solution so as to be 10 mol% of the total lipid amount, and STR-R8 and MTS-modified EPC-based liposomes (EPC: Chol = 9: 2) were prepared.

なお、いずれのリポソームの内部にもGFP(Green Fluorescent Protein)が封入されている。  In addition, GFP (Green Fluorescent Protein) is enclosed inside any liposome.

実施例2と同様にして、HeLa細胞内にリポソームを導入し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて細胞内動態を観察し、ミトコンドリア(赤)とリポソームの内封物GFP(緑)の局在を確認した(共局在する場合、黄色)。  In the same manner as in Example 2, liposomes were introduced into HeLa cells, the intracellular dynamics were observed using a confocal laser microscope, and localization of mitochondria (red) and liposome inclusion GFP (green) was confirmed. (Yellow when colocalized).

共焦点レーザー顕微鏡による観察結果を図17及び18に示す。なお、図17(a)は、コントロール(GFP溶液を細胞に添加)の結果、図17(b)は、STR−R8及びMTS非修飾EPC系リポソームの結果、図17(c)は、STR−R8非修飾MTS修飾EPC系リポソームの結果、図18(a)は、STR−R8修飾MTS非修飾EPC系リポソームの結果、図18(b)は、STR−R8及びMTS修飾EPC系リポソームの結果を示す。また、「透過光」は透過光による細胞像、「ミトコンドリア」はミトコンドリア(赤)の局在、「GFP」はGFP(緑)の局在、「重ね合わせ」は透過光による細胞像に重ね合わせたミトコンドリア(赤)及びGFP(緑)の局在を示す。  The observation result by a confocal laser microscope is shown in FIGS. FIG. 17 (a) shows the results of the control (GFP solution added to the cells), FIG. 17 (b) shows the results of STR-R8 and MTS-unmodified EPC-based liposomes, and FIG. 17 (c) shows the results of STR- As a result of R8 non-modified MTS-modified EPC-based liposomes, FIG. 18 (a) shows the results of STR-R8-modified MTS-unmodified EPC-based liposomes, and FIG. 18 (b) shows the results of STR-R8 and MTS-modified EPC-based liposomes. Show. “Transmitted light” is the cell image by transmitted light, “Mitochondria” is the location of mitochondria (red), “GFP” is the localization of GFP (green), “Overlapping” is superimposed on the cell image by transmitted light The localization of mitochondria (red) and GFP (green) is shown.

STR−R8及びMTS非修飾EPC系リポソーム、STR−R8非修飾MTS修飾EPC系リポソームを用いた場合、細胞内にGFP(緑)の局在は確認されなかった。このことから、リポソーム表面をMTSで修飾したただけでは、リポソームを細胞内に導入できないことが明らかとなった。  When STR-R8 and MTS-unmodified EPC-based liposomes and STR-R8 unmodified MTS-modified EPC-based liposomes were used, the localization of GFP (green) was not confirmed in the cells. From this, it was clarified that the liposome cannot be introduced into the cells only by modifying the liposome surface with MTS.

STR−R8修飾MTS非修飾EPC系リポソームを用いた場合、細胞内にGFP(緑)の局在が確認されるとともに、ミトコンドリア(赤)周辺にGFP(緑)の局在が確認された。このことから、リポソーム表面をSTR−R8で修飾することにより、リポソームを細胞内に導入できること、及び細胞内に移行したリポソームがミトコンドリア膜に結合できることが明らかとなった。但し、ミトコンドリア(赤)とGFP(緑)との共局在(黄色)は観察されなかったことから、リポソーム表面をSTR−R8で修飾しただけでは、リポソームにミトコンドリア膜に対する融合能を付与できないことが明らかとなった。  When STR-R8-modified MTS non-modified EPC-based liposomes were used, localization of GFP (green) was confirmed in the cells, and localization of GFP (green) was confirmed around mitochondria (red). From this, it was clarified that the liposome can be introduced into the cell by modifying the liposome surface with STR-R8, and that the liposome migrated into the cell can bind to the mitochondrial membrane. However, co-localization (yellow) of mitochondria (red) and GFP (green) was not observed, so that the liposome could not be given fusion ability to the mitochondrial membrane only by modifying the liposome surface with STR-R8. Became clear.

STR−R8及びMTS修飾EPC系リポソームを用いた場合、ミトコンドリア(赤)とGFP(緑)との共局在(黄色)が確認された。STR−R8及びMTS修飾EPC系は、リポソームSTR−R8修飾MTS非修飾EPC系リポソームと同様に、ミトコンドリア膜に対する融合能は有しないと考えられるので、ミトコンドリア(赤)とGFP(緑)との共局在(黄色)は、リポソームがミトコンドリア膜に極めて近接して存在することを意味する。すなわち、リポソーム表面をMTSで修飾することにより、リポソームをミトコンドリア膜に極めて近接した状態で結合させることができることが明らかとなった。リポソームがミトコンドリア膜に極めて近接した状態で結合できれば、リポソーム膜とミトコンドリア膜との膜融合を誘起しやすくなると考えられる。また、GFP(緑)がミトコンドリア(赤)以外の部分(細胞質、その他のオルガネラ)にはほとんど観察されなかったことから、リポソーム表面をMTSで修飾することにより、リポソームにミトコンドリアへの選択的な移行能を付与できることが明らかとなった。  When STR-R8 and MTS-modified EPC-based liposomes were used, co-localization (yellow) of mitochondria (red) and GFP (green) was confirmed. The STR-R8 and MTS-modified EPC system, like the liposome STR-R8-modified MTS non-modified EPC-type liposomes, are considered not to have a fusion ability to the mitochondrial membrane, so that the mitochondrial (red) and GFP (green) Localization (yellow) means that the liposomes are in close proximity to the mitochondrial membrane. That is, it was revealed that the liposome can be bound in the state of being very close to the mitochondrial membrane by modifying the liposome surface with MTS. If liposomes can bind to the mitochondrial membrane in close proximity, it is likely to induce membrane fusion between the liposome membrane and the mitochondrial membrane. In addition, since GFP (green) was hardly observed in parts other than mitochondria (red) (cytoplasm and other organelles), the liposome surface was modified with MTS to selectively transfer liposomes to mitochondria. It became clear that the ability can be given.

Claims (6)

ジオレイルホスファチジルエタノールアミンとホスファチジン酸及び/又はスフィンゴミエリンとを脂質膜の構成脂質として含有し、かつ連続した4〜20個のアルギニン残基からなるポリアルギニンペプチドを表面に有する脂質膜を備えることを特徴とする脂質膜構造体。 It comprises a lipid membrane containing dioleyl phosphatidylethanolamine and phosphatidic acid and / or sphingomyelin as a constituent lipid of the lipid membrane and having a polyarginine peptide consisting of continuous 4 to 20 arginine residues on the surface. A characteristic lipid membrane structure. ジオレイルホスファチジルエタノールアミンとホスファチジン酸及び/又はスフィンゴミエリンとの含有量が、前記脂質膜に含有される総脂質量の70% (モル比)以上であることを特徴とする請求項1記載の脂質膜構造体。 The lipid according to claim 1, wherein the content of dioleyl phosphatidylethanolamine and phosphatidic acid and / or sphingomyelin is 70% (molar ratio) or more of the total lipid amount contained in the lipid membrane. Membrane structure. 前記脂質膜が下記(a)又は(b)に示すミトコンドリアターゲティングペプチドを表面に有することを特徴とする請求項1又は2記載の脂質膜構造体
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるペプチド。
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチド
The lipid membrane structure according to claim 1 or 2, wherein the lipid membrane has a mitochondrial targeting peptide shown in the following (a) or (b) on the surface .
(A) A peptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
(B) A peptide consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 .
前記ミトコンドリアターゲティングペプチド直接又はリンカ一を介して前記脂質膜の構成成分に結合していることを特徴とする請求項3記載の脂質膜構造体。The lipid membrane structure according to claim 3, wherein the mitochondrial targeting peptide is bound to a component of the lipid membrane directly or via a linker . 前記ミトコンドリアターゲティングペプチドのC末端前記脂質膜の構成成分に結合していることを特徴とする請求項記載の脂質膜構造体。The lipid membrane structure according to claim 4, wherein the C-terminus of the mitochondrial targeting peptide is bound to a component of the lipid membrane. 前記ミトコンドリアターゲティングペプチドの量、前記脂質膜に含有される総脂質量の2〜10% (モル比)であることを特徴とする請求項3からの何れかに記載の脂質膜構造体。The lipid membrane structure according to any one of claims 3 to 5 , wherein the amount of the mitochondrial targeting peptide is 2 to 10% (molar ratio) of the total lipid amount contained in the lipid membrane.
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