JP5592897B2 - アニオン性薬物含有薬剤学的組成物及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、有効成分としてのアニオン性薬物と、カチオン性脂質と、両親性ブロック共重合体とを含み、前記アニオン性薬物は、前記カチオン性脂質と複合体を形成し、前記複合体が両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入されていることを特徴とするアニオン性薬物含有薬剤学的組成物及びその製造方法に関する。
アニオン性薬物、特に、核酸物質を用いた治療において、長年に亘って安全で且つ効率よい薬物伝達技術への取り組みが行われてきており、様々な伝達体及び伝達技術が開発されてきている。特に、アデノウィルスやレトロウィルスなどを用いたウィルス性伝達体、及びカチオン性脂質、カチオン性高分子などを用いた非ウィルス性伝達体を用いた伝達技術が開発されてきている。
しかしながら、ウィルスを用いた伝達体を利用する技術は、非特異的な免疫反応などの危険性に露出されており、生産工程が複雑であるため、商用化させる上で多くの問題点があることが知られている。この理由から、最近には、カチオン性脂質やカチオン性高分子を利用する非ウィルス性伝達体を用いて上述した欠点を改善するという方向に研究の流れが進んでいる。かような非ウィルス性伝達体は、ウィルス性伝達体に比べて効率性に劣っているとはいえ、生体内安全性の面で副作用が少なく、経済性の面で生産コストが安価であるというメリットを有している。
核酸物質の伝達に用いられる非ウィルス性伝達体について多くの研究が行われてきたが、その代表例としては、カチオン性脂質を用いたカチオン性脂質と核酸との複合体(lipoplex)及びポリカチオン性(polycation)高分子と核酸との複合体(polyplex)が挙げられる。この種のカチオン性脂質若しくはポリカチオン性高分子は、アニオン性薬物との静電気的相互作用を通じて複合体を形成することにより、アニオン性薬物を安定化させ、細胞内伝達を増加させるという点において研究が盛んになされてきた(De Paula D, Bentley MV, Mahato RI, Hydrophobization and bioconjugation for enhanced siRNA delivery and targeting, RNA 13 (2007) 431−56; Gary DJ, Puri N, Won YY, Polymer−based siRNA delivery: Perspectives on the fundamental and phenomenological distinctions from polymer−based DNA delivery, J Control release 121 (2007) 64−73)。
ところが、これまで研究されてきたカチオン性脂質又はポリカチオン性高分子は、十分な効果を得るために所要量を使用する場合に、ウィルス性伝達体よりは激しくはないが、深刻な毒性を引き起こし、医薬品として使用するには不向きであるという結果を示した。また、カチオン性脂質と核酸の結合を通じて錯化合物を形成して細胞内に核酸を伝達する脂質と核酸との複合体の場合には、細胞株実験においては非常に広範に用いられるとはいえ、血中における安定性を有し得る構造を示さないため、生体内において使用するには不向きである(米国特許第6,458,382号明細書参照)。
生体内において核酸を細胞内に伝達するために繁用される非ウィルス性伝達体の一つである核酸−カチオン性リポソーム錯体若しくは核酸を含むカチオン性リポソームは、両親性脂質、中性脂質及び溶解性脂質(fusogenic lipid)などから構成されており、核酸物質がリポソームの外部に静電気的結合により付着されているか、或いは、内部に捕捉されるが(米国特許第2003−0073640号明細書、国際特許公報第05/007196号パンフレット、米国特許第2006−0240093号明細書)、かようなリポソーム伝達体は網内皮系(RES:reticuloendothelial system)に容易に捕捉され、相当の毒性の副作用を示す虞があるため、全身への適用には不向きである。また、リポソーム伝達体と併せて最も多用されている非ウィルス性伝達体は、カチオン性高分子を含む伝達体であり、高分子当たりに多価(multivalent)のカチオン電荷を含むポリカチオン性高分子が主として使用される。特に、繁用されている高分子は、ポリカチオン性ポリエチレンイミン(PEI;polyethylenimine)であり、かようなポリカチオン性高分子は、核酸物質との静電気的結合を通じて核酸と高分子との複合体を形成してナノ粒子を形成することとなる。しかしながら、かようなポリエチレンイミンなどのポリカチオン性高分子は、細胞の死滅を促し、このような細胞毒性は、高分子の分子量と分岐度(degree of branching)が高まるにつれて増加することが知られている。低分子量のポリカチオン性高分子は低い細胞毒性を示すことが知られているが、高分子内のカチオン密度が低くて核酸と効果的な複合体を形成することができず、その結果、細胞内伝達が上手く行われず、核酸の安定性の増加に大きく寄与することができないということが知られている。
この理由から、毒性を引き起こし得るカチオン性高分子又はカチオン性脂質の使用量を極力抑えて毒性を減少させつつ、血中及び体液内において安定しており、しかも、細胞内伝達が可能であるために十分な効果が得られるアニオン性薬物伝達技術の開発が望まれる。また、核酸物質そのものに脂質若しくは高分子を直接的に接合した後、ミセルや他の高分子との複合体を形成してナノ粒子を形成する研究も進んでいるが、核酸物質に直接的に脂質若しくは高分子を接合する場合には接合効率や品質管理の面で難点があり、未だ核酸伝達の効率性が明らかに検証されていない。
一方、両親性ブロック共重合体を用いて、高分子ミセルの形態で難溶性薬物を可溶化させて水溶液上において安定化させることにより、薬物伝達体として利用しようとする努力が様々に講じられている(大韓民国登録特許第0180334号)。しかしながら、かような両親性ブロック共重合体は、内部に疎水性を帯びる高分子ミセルを形成することにより、疎水性を帯びる難溶性薬物を可溶化させることはできるとはいえ、アニオンを帯びる核酸などの親水性薬物は高分子ミセルの内部に封入することができないため、これらの核酸を含むアニオン性薬物の伝達には不向きである。
一方、多くの疾病は、各種の要因により疾病遺伝子の発現が増加したり、突然変異により非正常的な活性が現れることにより発病する。siRNA(short interfering RNA)は、転写後工程において配列特異的に特定の遺伝子の発現を抑えるため、遺伝子治療剤として多くの関心が寄せられている。特に、siRNAの高い活性と精度よい遺伝子選択性により、既存のアンチセンスヌクレオチドやリボザイムなどの問題点を解決し得る核酸治療剤として期待されている。siRNAは、15以上30未満のヌクレオチドからなる短い二重螺旋のRNA鎖であり、これらと塩基配列が相補的な遺伝子のmRNAを切断することにより、当該遺伝子の発現を抑える(McManus and Sharp, Nature Rev. Genet. 3:737 (2002); Elbashir, et al., Genes Dev. 15:188 (2001))。
しかしながら、このようなメリットにも拘わらず、siRNAは血中において核酸分解酵素により速やかに分解され、腎臓を通じて速やかに体外に排泄されることが知られている。また、siRNAは強い陰電荷を帯びて細胞膜を容易に通過することができないことが知られている。このため、siRNAを治療剤として使用するためには、siRNAを血中において安定化させ、ターゲットにする細胞内に効率よく伝達することができ、毒性を示さない伝達体の開発が望まれる。
そこで、本発明の目的は、アニオン性薬物を体内に有効に伝達することができる薬剤学的組成物を提供することである。
また、本発明の他の目的は、上述したアニオン性薬物を体内に有効に伝達することができる薬剤学的組成物の製造方法を提供することである。
本発明に係る薬剤学的組成物は、
有効成分としてのアニオン性薬物と、
カチオン性脂質と、
両親性ブロック共重合体と、
を含み、前記アニオン性薬物は、前記カチオン性脂質と複合体を形成し、このようにして形成された複合体が、前記両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入されていることを特徴とする。本発明の一具体例において、前記薬剤学的組成物は、融合性脂質をさらに含んでいてもよい。前記組成物は、有効成分として含有されたアニオン性薬物の伝達用組成物として使用され得る。
本発明の他の実施形態は、有効成分としてのアニオン性薬物と、カチオン性脂質と、両親性ブロック共重合体とを含み、前記アニオン性薬物は、前記カチオン性脂質と複合体を形成し、このようにして形成された複合体が、前記両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入されていることを特徴とする組成物のアニオン性薬物の伝達用途を提供する。
本発明のさらに他の実施形態は、有効成分としてのアニオン性薬物と、カチオン性脂質と、両親性ブロック共重合体とを含み、前記アニオン性薬物は、前記カチオン性脂質と複合体を形成し、このようにして形成された複合体が、前記両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入されていることを特徴とする組成物を、これを必要とする患者に投与する工程を含むアニオン性薬物の伝達方法を提供する。前記患者は、哺乳類、好ましくは、人間、霊長類、齧歯類などであってもよい。
また、本発明に係る組成物の製造方法は、
(a)アニオン性薬物及びカチオン性脂質を、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒中に溶解させて相分離させる工程と、
(b)前記(a)工程における有機溶媒層を分離する工程と、
(c)前記(b)工程における有機溶媒層に両親性ブロック共重合体を混合し、有機溶媒を除去する工程と、
(d)前記有機溶媒の除去された混合物に水溶液を添加してミセル化させる工程と、
を含んでいてもよい。
本発明の他の具体例において、本発明に係る組成物の製造方法は、
(a)アニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒中に溶解させる工程と、
(b)前記(a)工程における有機溶媒層を除去する工程と、
(c)前記(b)工程における有機溶媒の除去された混合物に水溶液を添加してミセル化させる工程と、
を含んでいてもよい。
以下、本発明をより具体的に説明する。
一実施形態において、前記アニオン性薬物及びカチオン性脂質は、静電気的な相互作用によりアニオン性薬物と脂質とが複合体を形成した状態で、両親性ブロック高分子のミセル構造の内部に封入される。
本発明の一実施形態によるアニオン性薬物及びカチオン性脂質複合体が封入された高分子ミセル伝達体の概略的な構造を図1に示す。図1に示すように、アニオン性薬物はカチオン性脂質と静電気的な相互作用を通じて結合して、アニオン性薬物とカチオン性脂質とが複合体を形成し、このようにして形成されたアニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体は、両親性ブロック共重合体のミセル構造内に封入される。
前記アニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体は、両親性ブロック共重合体のミセル構造内に封入された状態で、血中又は体液内における安定性が向上する。一実施形態において、前記ミセルの粒径は、10〜200nmであり、より好ましくは、10〜150nmである。前記粒径は、ミセル構造の安定性及び構成成分の含量を考慮し、且つ、体内におけるアニオン性薬物の吸収度及び薬剤学的組成物としての滅菌の便宜性を考慮して選定した最適な範囲のものである。
本発明の一実施形態によるアニオン性薬物は、水溶液中において分子内に陰電荷を帯びる薬理学的活性を有するあらゆる物質を含む概念である。一実施形態において、前記アニオン性は、カルボキシ基、ホスフェート基及びスルファート基よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の官能基から付与され得る。本発明の一実施形態において、アニオン性薬物は、多重アニオン性薬物であってもよく、核酸であってもよい。
前記核酸は、ジオキシリボ核酸、リボ核酸又はバックボーン(backbone)、糖又は塩基が化学的に変形されたか、あるいは、末端が修飾されたポリヌクレオチド誘導体などの核酸薬物であってもよく、より具体的には、RNA、DNA、siRNA(short interfering RNA)、アプタマー(aptamer)、アンチセンスODN(antisense oligodeoxynucleotide)、アンチセンスRNA(antisense RNA)、リボザイム(ribozyme)及びDNAザイム(DNAzyme)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の核酸であってもよい。また、前記核酸は、血中安定性を増加させたり、免疫反応を弱化させたりするなどの目的のために、バックボーン、糖又は塩基が化学的に変形されてもよく、末端が修飾されてもよい。具体的に、核酸のホスホジエステル(phosphodiester)結合の一部をホスホロチオアート(phosphorothioate)又はボラノホスフェート(boranophosphate)結合に置換するか、あるいは、一部のリボース塩基の2’−OH位にメチル基、メトキシエチル基、フッ素などの様々な官能基が導入された修飾ヌクレオチドをいずれか一種以上含んでいてもよい。
本発明の他の実施形態において、核酸の1以上の末端は、コレステロール、トコフェロール及び炭素数10〜24の脂肪酸よりなる群から選ばれるいずれか一種以上により修飾されてもよい。例えば、siRNAの場合、センス及び/又はアンチセンス鎖の5’末端、又は3’末端、又は両末端に修飾されてもよく、好ましくは、センス鎖の末端に修飾されてもよい。
前記コレステロール、トコフェロール及び脂肪酸には、コレステロール、トコフェロール及び脂肪酸の各類似体、誘導体、及び代謝体が含まれる。
前記siRNAとは、標的遺伝子と同じ細胞に存在する場合に、siRNAの配列に相補的なmRNAの分解を媒介することにより、標的遺伝子の発現を減少若しくは抑制し得る二本鎖RNA(duplex RNA)、又は一本鎖RNAの内部において二本鎖の形態を帯びる一本鎖RNAのことをいう。二本鎖同士の結合は、ヌクレオチド間の水素結合を通じて行われ、二本鎖の内部の全てのヌクレオチドが必ず相補的に互いに結合する必要があるとは限らず、前記二本鎖は分離されていてもよく(separate)、分離されていなくてもよい。一実施形態において、前記siRNAの長さは、約15〜60個の(二本鎖RNAの片側ヌクレオチドの数、すなわち、塩基対の数を意味し、一本鎖RNAの場合には、一本鎖RNAの内部の二本鎖の長さを意味する。)ヌクレオチドであり、具体的には、約15〜30個のヌクレオチドであってもよく、より具体的には、約19〜25個のヌクレオチドであってもよい。
一実施形態において、二本鎖siRNAは、3’又は5’末端に1−5ヌクレオチドの張出し(オーバーハング)を片末端に、又は両末端に有していてもよい。他の実施形態においては、両末端が張出しを有さないブラント(blunt)の形状であってもよい。具体的には、米国出願公報第20020086356号及び米国特許番号第7056704に開示されたsiRNAであってもよい(前記文献はこの明細書に参照として取り込まれる)。
また、一実施形態において、siRNAは、二本鎖の両方の鎖の長さが同じ対称的な構造を有していてもよく、二本鎖のうち一方の鎖が他方の鎖よりも短い非対称的な二本鎖構造であってもよい。具体的に、19〜21ヌクレオチド(nucleotide;nt)のアンチセンス(antisense)と、前記アンチセンスに相補的な配列を有する15〜19ntのセンス(sense)とからなる二本鎖(double strand)のsiRNA分子(small interfering RNA molecule)であり、前記siRNAは、アンチセンスの5’方向の末端がブラント末端(blunt end)であってもよく、アンチセンスの3’末端に1−5ヌクレオチドの張出し(オーバーハング)を有する非対称siRNAであってもよい。具体的に、国際公開特許番号WO09/078685号パンフレットに開示されたsiRNAであってもよい(前記文献は、この明細書中に参照として取り込まれる)。
本発明のアニオン性薬物は、全体の組成物の重量を基準として、0.001〜10重量%、具体的には、0.01〜5重量%にて含まれることが好ましい。前記アニオン性薬物の含量が0.001重量%未満であれば、薬物に比べて伝達体の使用量が多過ぎて伝達体による副作用が生じる虞があり、10重量%を超えると、ミセルのサイズが大き過ぎてミセルの安定性が低下し、しかも、フィルターの滅菌に際しての損失率が大きくなる虞がある。
本発明の一実施形態において、前記カチオン性脂質は、アニオン性薬物と静電気的な相互作用により結合されて複合体を形成し、前記複合体は、両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入される。このため、前記カチオン性脂質は、アニオン性薬物と静電気的な相互作用により複合体を形成し得るあらゆる脂質の種類であってもよく、例えば、N,N−ジオレイル−N,N−ジメチルアンモニウムクロリド(DODAC)、N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウムブロミド(DDAB)、N−(1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTAP)、N,N−ジメチル−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピルアミン(DODMA)、N,N,N−トリメチル−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピルアミン(DOTMA)、1,2−ジアシル−3−トリメチルアンモニウム−プロパン(TAP)、1,2−ジアシル−3−ジメチルアンモニウム−プロパン(DAP)、3ベータ−[N−(N’,N’,N’−トリメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(TC−コレステロール)、3ベータ[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(DC−コレステロール)、3ベータ[N−(N’−モノメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(MC−コレステロール)、3ベータ[N−(アミノエタン)カルバモイル]コレステロール(AC−コレステロール)、コレステリルオキシプロパン−1−アミン(COPA)、N−(N’−アミノエタン)カルバモイルプロパノイックトコフェロール(AC−トコフェロール)及びN−(N’−メチルアミノエタン)カルバモイルプロパノイックトコフェロール(MC−トコフェロール)よりなる群から選ばれるいずれか一種又は二種以上の組み合わせであってもよい。具体的に、カチオン性脂質から引き起こされる毒性を減少させるために、分子内のカチオン密度が高いポリカチオン性脂質を少量使用することが好ましく、より具体的には、分子当たりの水溶液上においてカチオンを示し得る官能基が一つであってもよい。具体例において、前記カチオン性脂質は、3ベータ−[N−(N’,N’,N’−トリメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(TC−コレステロール)、3ベータ[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(DC−コレステロール)、3ベータ[N−(N’−モノメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(MC−コレステロール)、3ベータ[N−(アミノエタン)カルバモイル]コレステロール(AC−コレステロール)、N−(1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTAP)、N,N−ジメチル−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピルアミン(DODMA)、及びN,N,N−トリメチル−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピルアミン(DOTMA)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。
本発明のカチオン性脂質は、全体の組成物の重量を基準として、0.01〜50重量%、具体的には、0.1〜10重量%にて含まれ得る。前記カチオン性脂質の含量が0.01%未満であれば、アニオン性薬物と複合体を形成できる程度の十分な量にならず、50重量%を超えると、ミセルのサイズが大き過ぎてミセルの安定性が低下し、しかも、フィルター滅菌に際しての損失率が大きくなる虞がある。
前記カチオン性脂質とアニオン性薬物は、静電気的な相互作用を通じて結合して、アニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体を形成する。一実施形態において、前記アニオン性薬物(N)とカチオン性脂質(P)の電荷量の比(N/P;アニオン性薬物のアニオン電荷に対するカチオン性脂質のカチオン電荷の比)は、0.1〜128であり、具体的には、0.5〜32であり、より具体的には、1〜16であることが好ましい。前記比(N/P)が0.1未満である場合には、十分な量のアニオン性薬物を含む複合体を形成することが困難であるため、0.1以上であってこそ、十分な量のアニオン薬物を含む複合体を形成することができて有利である。これに対し、比(N/P)が128を超えると、毒性を引き起こす虞があるため、128以下にすることが好ましい。
一実施形態において、前記両親性ブロック共重合体は、親水性Aブロック及び疎水性Bブロックを含むA−B型ブロック共重合体であってもよい。前記A−B型ブロック共重合体は、水溶液上において、疎水性Bブロックがコアを形成し、且つ、親水性Aブロックがシェルを形成するコア−シェル型の高分子ミセルを形成する。
一実施形態において、前記親水性Aブロックは、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド及びその誘導体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。より具体的には、親水性Aブロックは、モノメトキシポリエチレングリコール、モノアセトキシポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンとプロピレングリコールの共重合体及びポリビニルピロリドンよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。他の実施形態において、前記親水性Aブロックは、数平均分子量が200〜50,000ダルトン、より具体的には、1,000〜20,000ダルトン、さらに具体的には、1,000〜5,000ダルトンであるものであってもよい。
また、必要に応じて、親水性Aブロックの末端に特定の組織や細胞に達し得る官能基やリガンド、又は細胞内伝達を促し得る官能基を化学的に結合させて高分子ミセル伝達体の体内分布を調節したり、高分子ミセル伝達体の細胞内への伝達効率を高めたりすることができる。前記官能基やリガンドは、単糖類、多糖類、ビタミン、ペプチド、タンパク質及び細胞表面受容体に対する抗体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。より具体的に、アニスアミド(anisamide)、ビタミンB9(葉酸)、ビタミンB12、ビタミンA、ガラクトース、ラクトース、マンノース、ヒアルロン酸、RGDペプチド、NGRペプチド、トランスフェリン、トランスフェリン受容体に対する抗体などよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。
前記疎水性Bブロックは、生体適合性及び生分解性に優れた高分子であり、一実施形態において、ポリエステル、ポリアンヒドリド、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル及びポリホスファゼンよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。より具体的には、前記疎水性Bブロックは、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリジオキサン−2−オン、ポリラクチドとグリコリドの共重合体、ポリラクチドとポリジオキサン−2−オンの共重合体、ポリラクチドとポリカプロラクトンの共重合体及びポリグリコリドとポリカプロラクトンの共重合体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。一実施形態において、前記疎水性Bブロックは、数平均分子量が50〜50,000ダルトン、より具体的には、200〜20,000ダルトンであり、さらに具体的には、1,000〜5,000ダルトンであるものであってもよい。また、疎水性ブロックの疎水性を増加させてミセルの安定性を向上させるために、トコフェロール、コレステロール、又は炭素数10〜24の脂肪酸を疎水性ブロック末端のヒドロキシ基に化学的に結合させてもよい。
前記親水性ブロック(A)と疎水性ブロック(B)を含む両親性ブロック共重合体の含量は、組成物全体の乾燥重量を基準として、40〜99.98重量%であり、具体的には、85〜99.8重量%、より具体的には、90〜99.8重量%であることが好ましい。前記両親性ブロック共重合体の含量が40重量%未満であれば、ミセルのサイズが大き過ぎてミセルの安定性が低下し、しかも、フィルターの滅菌に際しての損失率が大きくなる虞があり、含量が99.98重量%を超えると、取り込み可能なアニオン性薬物の含量があまりにも少量になってしまう。
さらに他の実施形態において、前記両親性ブロック共重合体において、親水性ブロック(A)と疎水性ブロック(B)の組成比は、共重合体の重量を基準として、親水性ブロック(A)が、40〜70重量%、具体的には、50〜60重量%の範囲であってもよい。親水性ブロック(A)の比率が40重量%未満であれば、高分子の水への溶解度が低くてミセルを形成することが困難であるため、共重合体がミセルを形成するのに十分な水への溶解度を有するために、親水性ブロック(A)の比が40重量%以上であることが好ましい。その一方、70重量%を超えると、親水性が高過ぎて高分子ミセルの安定性が低くてアニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体の可溶化組成物として使用することが困難であるため、ミセルの安定性を考慮して、親水性ブロック(A)の比が70重量%以下であることが好ましい。
一実施形態において、前記両親性ブロック共重合体は、水溶液上においてアニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体をミセル構造の内部に封入するが、このとき、両親性ブロック共重合体の重量(b)に対するアニオン性薬物及びカチオン性脂質複合体の重量(a)の比[a/b×100;(アニオン性薬物の重量+カチオン性脂質の重量)/両親性ブロック共重合体の重量×100]は、0.001%〜100%、具体的には、0.01〜50%、より具体的には、0.1〜10%であってもよい。前記重量比が、0.001重量%未満である場合には、アニオン性薬物及びカチオン性脂質の複合体の含量が低下してアニオン性薬物に対する有効含量を満たすことが困難であり、逆に、100重量%を超えると、両親性ブロック共重合体の分子量と、アニオン性薬物及び脂質複合体の量を考慮するとき、適切なサイズのミセル構造を形成することができないためである。
一実施形態において、本発明の薬剤学的組成物は、アニオン性薬物の細胞内伝達効率を増加させるために、全体の組成物の重量を基準として、0.01〜50重量%、具体的には、0.1〜10重量%の融合性脂質をさらに含んでいてもよい。
前記融合性脂質は、アニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体への混入に際して、疎水性相互作用により結合してアニオン性薬物、カチオン性脂質及び融合性脂質の複合体を形成し、前記融合性脂質を含む複合体は、両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入される。一実施形態において、前記融合性脂質は、リン脂質、コレステロール、及びトコフェロールよりなる群から選ばれるいずれか一種又は二種以上の組み合わせであってもよい。
具体的に、前記リン脂質は、ホスファチジルエタノールアミン(phosphatidylethanolamin;PE)、ホスファチジルコリン(phosphatidylcholine;PC)及びホスファチジン酸(phosphatidic acid)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。前記ホスファチジルエタノールアミン(phosphatidylethanolamin;PE)、ホスファチジルコリン(phosphatidylcholine;PC)及びホスファチジン酸は、一つ又は二つの炭素数10〜24の脂肪酸と結合された形態であってもよい。前記コレステロール及びトコフェロールには、コレステロール及びトコフェロールの各類似体、誘導体、及び代謝体が含まれる。
具体的には、融合性脂質は、ジラウロイルホスファチジルエタノールアミン(dilauroyl phosphatidylethanolamine)、ジミリストイルホスファチジルエタノールアミン(dimyristoyl phosphatidylethanolamine)、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(dipalmitoyl phosphatidylethanolamine)、ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(distearoyl phosphatidylethanolamine)、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(dioleoyl phosphatidylethanolamine)、ジリノレオイルホスファチジルエタノールアミン(dilinoleoyl phosphatidylethanolamine)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジルエタノールアミン(1−palmitoyl−2−oleoyl phosphatidylethanolamine)、1,2−ジフィタノイル−3−sn−ホスファチジルエタノールアミン(1,2−diphytanoyl−3−sn−phosphatidylethanolamine)、ジラウロイルホスファチジルコリン(dilauroyl phosphatidylcholine)、ジミリストイルホスファチジルコリン(dimyristoyl phosphatidylcholine)、ジパルミトイルホスファチジルコリン(dipalmitoyl phosphatidylcholine)、ジステアロイルホスファチジルコリン(distearoyl phosphatidylcholine)、ジオレオイルホスファチジルコリン(dioleoyl phosphatidylcholine)、ジリノレオイルホスファチジルコリン(dilinoleoyl phosphatidylcholine)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジルコリン(1−palmitoyl−2−oleoyl phosphatidylcholine)、1,2−ジフィタノイル−3−sn−ホスファチジルコリン(1,2−diphytanoyl−3−sn−phosphatidylcholine)、ジラウロイルホスファチジン酸(dilauroyl phosphatidic acid)、ジミリストイルホスファチジン酸(dimyristoyl phosphatidic acid)、ジパルミトイルホスファチジン酸(dipalmitoyl phosphatidic acid)、ジステアロイルホスファチジン酸(distearoyl phosphatidic acid)、ジオレオイルホスファチジン酸(dioleoyl phosphatidic acid)、ジリノレオイルホスファチジン酸(dilinoleoyl phosphatidic acid)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジン酸(1−palmitoyl−2−oleoyl phosphatidic acid)、1,2−ジフィタノイル−3−sn−ホスファチジン酸(1,2−diphytanoyl−3−sn−phosphatidic acid)、コレステロール及びトコフェロールよりなる群から選ばれるいずれか一種又は二種以上の組み合わせであってもよい。
好適な具体例において、前記融合性脂質は、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(dioleoyl phosphatidylethanolamine;DOPE)、ジパルミトレオイルホスホコリン(1,2−dipalmitoleoyl−sn−glycero−3−phosphocholine;DPPC)、ジオレオイルホスホコリン(1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phosphocholine;DOPC)、ジパルミトレオイルホスホエタノールアミン(1,2−dipalmitoleoyl−sn−glycero−3−phosphoethanolamine;DPPE)などよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。
また、本発明は、前記アニオン性薬物を含有する両親性二重ブロック共重合体ミセルを含む薬剤学的組成物を製造する方法を提供する。
一実施形態において、アニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を含むアニオン性薬物含有薬剤学的組成物を製造する方法は、
(a)アニオン性薬物とカチオン性脂質を、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒中に溶解させて相分離させる工程と、
(b)前記(a)工程における有機溶媒層を分離する工程と、
(c)前記(b)工程における有機溶媒層に両親性ブロック共重合体を混合し、有機溶媒を除去する工程と、
(d)前記有機溶媒の除去された混合物に水溶液を添加してミセル化させる工程と、
を含む。
前記(a)工程において、水混和性有機溶媒、又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒においてアニオン性薬物とカチオン性脂質を混合して複合体を形成する。具体的には、前記水混和性有機溶媒は、アセトン、エタノール、メタノール及び酢酸よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよく、前記混合溶媒の有機溶媒は、酢酸エチル、アセトニトリル、メチレンクロリド、クロロホルム及びジオキサンよりなる群から選ばれるいずれかいずれか一種以上であってもよい。前記水溶液は、蒸留水であってもよく、注射用水であってもよく、緩衝液であってもよい。前記溶媒に溶解させたアニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体の量は、使用した溶媒量の0.1〜100重量%、具体的には、0.1〜10重量%、より具体的には、0.1〜1重量%になるように使用することができる。もし、100重量%以上であれば、下記(b)工程においてアニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体を有機溶媒により抽出するとき、歩留まりが急減するという欠点がある。
前記(b)工程において、相分離を通じてアニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体を回収する。前記工程(a)における溶媒に水溶液と有機溶媒をさらに加えて相分離を誘導してもよい。なお、相分離時間を短縮するために、遠心分離工程をさらに行っても良い。
前記(c)工程において、抽出された有機溶媒に両親性ブロック共重合体を添加して混合した後、有機溶媒を蒸発することにより除去する。
前記(d)工程は、有機溶媒が蒸発されずに残留する混合物を水溶液中に溶解させることにより、アニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体を両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入する工程である。前記水溶液は、蒸留水、注射用水、又は緩衝液であってもよく、使用量は、両親性ブロック共重合体の濃度が約10〜300mg/mLとなるような量であってもよい。前記両親性ブロック共重合体の濃度が10mg/mL未満であれば、水溶液の体積が嵩んで製造工程上の取扱いに難点があり、300mg/mLを超えると、水溶液の粘度が上がって円滑なミセルの製造が困難になる。
本発明の他の実施形態において、アニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を含むアニオン性薬物含有薬剤学的組成物を製造する方法は、
(a’)アニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒中に溶解させる工程と、
(b’)前記(a’)工程における有機溶媒層を除去する工程と、
(c’)前記(b’)工程における有機溶媒の除去された混合物に水溶液を添加してミセル化させる工程と、
を含む。
前記(a’)工程において、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒においてアニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を混合して複合体を形成する。具体的には、前記水混和性有機溶媒は、アセトン、エタノール、メタノール及び酢酸よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよく、前記混合溶媒の有機溶媒は、酢酸エチル、アセトニトリル、メチレンクロリド、クロロホルム及びジオキサンよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。前記水溶液は、蒸留水、注射用水、又は緩衝液であってもよい。
前記(b’)工程において、有機溶媒を蒸発させることにより除去する。
前記(c’)工程は、有機溶媒が蒸発されずに残留する混合物を水溶液中に溶解させることにより、アニオン性薬物とカチオン性脂質との複合体を両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入する。前記水溶液の種類及びその使用量は、上述した通りである。
さらに他の実施形態において、融合性脂質を含む組成物の場合、前記融合性脂質は、ミセルの形成のための両親性ブロック共重合体の添加時に一緒に添加されてもよく、例えば、前記(c)又は(a’)工程において添加されてもよい。
本発明のさらに他の実施形態において、前記(d)工程、又は(c’)工程後に、(e)凍結乾燥補助剤を加えて凍結乾燥する工程をさらに含んでいてもよい。
一実施形態において、本発明に係る製造方法は、前記(e)工程における凍結乾燥前に、(d)工程、又は(c’)工程において得られた高分子ミセル水溶液を滅菌フィルターにより滅菌する工程をさらに含んでいてもよい。
一実施形態において、前記凍結乾燥補助剤は、ラクトース、マンニトール、ソルビトール及びスクロースよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であってもよい。前記凍結乾燥補助剤は、凍結乾燥された組成物をケーキ状に維持するために添加される。本発明の他の実施形態において、前記凍結乾燥補助剤の含量は、凍結乾燥組成物の全体の乾燥重量を基準として、1〜90重量%、より具体的には、10〜60重量%である。
一実施形態において、本発明に係るアニオン薬物含有両親性ブロック共重合体ミセル組成物は、水溶液、粉体又は錠剤の形で製剤化されてもよい。本発明のさらに他の実施形態において、前記組成物は、注射用製剤であってもよい。例えば、前記凍結乾燥組成物は、注射用蒸留水、0.9%生理食塩水、5%デキストロース水溶液などにより再建することができる。
本発明に係る製法により形成されたミセル粒子は、血中において安定しており、粒径は10〜200nmであり、より具体的には、10〜150nmである。
本発明に係るアニオン性薬物含有薬剤学的組成物は、血管、筋肉、皮下、経口、骨、経皮又は局所組織などの投与経路を経て投与されてもよく、溶液、懸濁注射剤、精製又はカプセル剤など様々な剤形に剤形化されてもよい。
本発明に係るアニオン性薬物含有薬剤学的組成物は、カチオン性脂質と両親性ブロック高分子を用いてアニオン性薬物を外部から隔離することにより、アニオン性薬物の血中若しくは体液内安定性を高めることもできる。また、本発明の組成物は、アニオン性薬物を細胞内に効率よく伝達することができる。さらに、前記両親性高分子は、生分解性及び生体適合性に優れている。
図1は、本発明の一実施形態に係るアニオン性薬物含有薬剤学的組成物の模式図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る製造方法により製造されたAC−トコフェロールに対するNMR測定結果である。 図3は、本発明の一実施形態に係る製造方法により製造されたMC−トコフェロールに対するNMR測定結果である。 図4は、本発明の実施例3による製造方法により重合されたmPEG−PLAブロック共重合体に対するNMR測定結果である。 図5は、本発明の実施例4による製造方法により重合されたmPEG−PLAブロック共重合体に対するNMR測定結果である。 図6は、本発明の実施例5による製造方法により重合されたmPEG−PLA−トコフェロールに対するNMR測定結果である。 図7は、本発明の実施例6による製造方法により重合されたmPEG−PLA−トコフェロールに対するNMR測定結果である。 図8は、本発明の一実施形態に係る製造方法により重合されたアニスアミド−PEG−PLAに対するNMR測定結果である。
以下、本発明を下記の実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、これらは本発明を説明するためのものに過ぎず、これらによって本発明の範囲が何ら制限されることはない。
[実施例1]AC−コレステロール(3ベータ[N−(アミノエタン)カルバモイル]コレステロール)の合成
AC−コレステロールの合成のためにコレステリルクロロフォーマート(cholesteryl chloroformate、シグマアルドリッチ社製)とエチレンジアミン(ethylenediamine、シグマアルドリッチ社製)を下記のようにして反応させた。
コレステリルクロロフォーマート1g(2.23mmol)を20mlのクロロホルムに溶かし、別の反応容器に20倍当量のエチレンジアミンを30mlのクロロホルムで希釈し、4℃に維持した。コレステリルクロロフォーマート溶液をエチレンジアミン入り反応容器に徐々に注いだ後、常温において3時間かけて反応させた。反応終了後に、蒸留濃縮装置(ロータリーエバポレーター、Buchi社製、R−2055)を用いて溶媒を除去し、さらに少量のクロロホルムに溶かした後、NaCl飽和溶液とNaCOにより抽出してクロロホルム層を回収した。
次いで、蒸留濃縮装置(ロータリーエバポレーター)により溶媒を除去し、クロロホルムに溶かした後、シリカゲルクロマトグラフィ(silica−gel chromatography)法により分離した。クロロホルム:メタノール=9:1(v/v)で溶出された分画に塩酸溶液をコレステリルクロロフォーマートの50倍当量にて添加し、単一相が形成されるまでメタノールを少量ずつ添加してAC−コレステロール塩酸塩を形成した。
蒸留濃縮装置(ロータリーエバポレーター)により加温、減圧蒸留して溶媒を完全に除去した。AC−コレステロール塩酸塩を60℃のメタノールに溶かした後、4℃まで冷却して再結晶を得た(収率:53%)。H−NMRによりAC−コレステロールの合成有無及び純度を確認し、その結果を図2に示す。純度は、99%以上であった。
[実施例2]MC−コレステロール(3ベータ[N−(N’−モノメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール)の合成
エチレンジアミンの代わりに、N−メチルエチレンジアミン(N−metheylethylenediamine、シグマアルドリッチ社製)をコレステリルクロロフォーマートの10当量使用した以外は、実施例1の方法と同様にして、MC−コレステロールを合成及び精製した(収率:62%)。H−NMRによりMC−コレステロールの合成有無及び純度を確認し、その結果を図3に示す。純度は、99%以上であった。
[実施例3]mPEG−PLA(モノメトキシポリエチレングリコール−ポリラクチド)ブロック共重合体(A−B)の重合(分子量2,000−1,750ダルトン)
5gのモノメトキシポリエチレングリコール(分子量2,000ダルトン以下、NOF社製)を100mlの2口丸底フラスコに入れ、3時間かけて減圧(1mmHg)下において100℃に加熱して脱水した。反応フラスコに乾燥窒素を満たし、反応触媒であるスタノウスオクトアート(Sn(Oct)、シグマアルドリッチ社製)を注射器を用いてラクチドの0.1wt%(5mg)にて注入した。反応混合物を30分間攪拌し、110℃において1時間かけて1mmHgまで減圧して触媒を溶かした溶媒であるトルエンを除去した。精製されたラクチド(5g、Purac)を加え、混合物を12時間かけて130℃に加熱した。形成された高分子をエタノールに溶かし、ジエチルエーテルを加えて高分子を析出させた。析出された高分子を真空オーブンにおいて48時間かけて乾燥した。
前記過程により得られたmPEG−PLAの数平均分子量は2,000−1,750ダルトンであり、図4のH−NMRによりA−Bタイプであることが確認された。
[実施例4]mPEG−PLA(モノメトキシポリエチレングリコール−ポリラクチド)ブロック共重合体(A−B)の重合(分子量5,000−4,000ダルトン)
モノメトキシポリエチレングリコール(分子量5,000ダルトン以下、NOF社製)を用い、実施例3の方法と同様にして、数平均分子量が5,000−4,000ダルトンであるmPEG−PLAブロック共重合体を合成した。前記得られたmPEG−PLAブロック共重合体に対するH−NMR測定結果を図5に示す。図5から明らかなように、製造されたmPEG−PLAブロック共重合体はA−Bタイプであることが確認された。
[実施例5]mPEG−PLA−トコフェロールの重合(分子量2,000−1,750−530ダルトン)
反応溶媒アセトニトリル(ACN)200mlを用い、反応物として数平均分子量が2,000−1,750ダルトンである実施例3のmPEG−PLA26.4mmol、トコフェロールスクシナート(tocopherol succinate、シグマアルドリッチ社製)31.68mmol、触媒としてジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC、シグマアルドリッチ社製)31.68mmol及びジメチルアミノピリジン(DMAP、シグマアルドリッチ社製)3.168mmを投入し、常温において24時間かけて合成した。反応生成物が溶解されているアセトニトリル溶液をガラスフィルターによりろ過して、反応中に生成されたジシクロヘキシルカルボウレア(DCU)を除去した。
1次精製として、ろ過されたアセトニトリル溶液を冷たいジエチルエーテル:ヘキサン=3:7(v/v)混合溶媒に沈殿させて高分子を再結晶した。得られた高分子をさらにアセトニトリル溶液に溶かし、ジエチルエーテル:ヘキサン=3:7(v/v)混合溶媒に沈殿させて2次精製を行った。精製された高分子は真空乾燥して、白色の粉体状粒子を得た。図6のH−NMR分析結果、純度は97%以上であり、収率は92.7%であった。
[実施例6]mPEG−PLA−トコフェロールの重合(分子量5,000−4,000−530ダルトン)
数平均分子量が5,000−4,000ダルトンである実施例4のmPEG−PLAを用いて、実施例5の方法と同様にしてmPEG−PLA−トコフェロールを重合した。図7のH−NMR分析結果、純度は97%以上であり、収率は94.2%であった。
[実施例7]アニスアミド−PEG−PLA(Anisamide−PEG−PLA)の重合
アニス酸(anisic acid、4−メトキシ安息香酸(4−methoxybenzoic acid)、シグマアルドリッチ社製)0.1g(660μmol)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(シグマアルドリッチ社製)0.146g(710μmol)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS、シグマアルドリッチ社製)0.081g(710μmol)をアセトニトリル:ジメチルホルムアミド(DMF)=2:1(v/v)混合溶媒に溶かし、24時間かけて反応させて、アニス酸−NHSエステル(AA−NHS)を合成した後、反応副産物であるジシクロヘキシルカルボウレアをろ過して除去した。HN−PEG−OH(Mn=2,000、NOF社製)0.519g(260μmol)を2mlのアセトニトリルに溶かし、1.5倍当量のAA−NHSを加えた後、常温において24時間かけて反応させてアニスアミド−PEG(AA−PEG)を合成した。反応物を冷たいジエチルエーテルに沈殿させてAA−PEGを再結晶する過程を2回繰り返し行ってAA−PEGを精製した。AA−PEGからAA−PEG−PLA−トコフェロールを重合する過程は、実施例5及び6の方法と同様にして行った。H−NMR分析結果、アニスアミドの取込率は90.2%であり、その結果を図8に示す。
[実施例8]siRNA/カチオン性脂質複合体の製造
ブライ‐ダイアー抽出法(Bligh, EG., Dyer, WJ, A rapid method of total lipid extraction and purification, Can. J. Biochem. Physiol 37 (1959) 911−937)を用いてsiRNA/カチオン性脂質複合剤を製造した。siRNAは5μgを使用し、カチオン性脂質として実施例1及び2のAC−コレステロール、MC−コレステロール及びTC−コレステロール(シグマアルドリッチ社製)をそれぞれsiRNAリン酸基モル数の0、1、2、4、8及び16倍使用した(N/P比(siRNAのリン酸基に対するカチオン性脂質のカチオンの比)=0、1、2、4、8及び16)。
GFPsiRNA配列(Dharmacon):
センス鎖:5’−GCAAGCUGACCCUGAAGUUdTdT−3’(配列番号1)
アンチセンス鎖:5’−AACUUCAGGGUCAGCUUGCdTdT−3’(配列番号2)
前記N/P比になるようにsiRNA水溶液100μl、カチオン性脂質クロロホルム溶液100μl及びメタノール210μlを混合して単一相(Bligh & Dyer monophase)を形成し、蒸留水100μl、クロロホルム100μlを加えて相分離させた。水溶液層とクロロホルム層のsiRNA量はリボグリーン(Ribogreen、インビトロジェン社製)試薬により定量した。定量結果は、下記表1に示す。
表1を参照すれば、カチオン性脂質がsiRNAと複合体を形成してsiRNA/カチオン性脂質の複合体が有機溶媒層に相移動されていることが確認できた。
[実施例9]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA高分子ミセルの製造
実施例8の方法に従い、siRNA/カチオン性脂質の複合剤を製造した。siRNAのリン酸基に対するAC−コレステロールのカチオンの比(N/P比)は、6にした。相分離後に、クロロホルム層のみを別に回収してmPEG−PLA(分子量2,000−1,750ダルトン)に対するsiRNA/AC−コレステロール複合体の比が0.51wt%になるように実施例3のmPEG−PLAを添加した後、1口丸フラスコに移し、蒸留濃縮装置(ロータリーエバポレーター)において減圧蒸留して溶媒を除去した。フラスコに蒸留水300μLを加え、柔らかく振とうして溶かすことにより、siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA高分子ミセル伝達体を製造した。
[実施例10]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの製造
実施例9と同じ方法を利用するが、mPEG−PLAの代わりに、実施例5のmPEG−PLA−トコフェロール(分子量2,000−1,750−530ダルトン)を用いて、siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセル伝達体を製造した。このとき、mPEG−PLA−トコフェロールに対するsiRNA/AC−コレステロール複合体の比が0.51wt%になるようにした。
[実施例11]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの製造
1口丸フラスコにAC−コレステロール46μg(N/P比=6)とエタノールを入れ、室温において完全に溶かした後、実施例8のsiRNA5μgを添加して混合した。ここに実施例6のmPEG−PLA−トコフェロール(分子量5,000−4,000−530ダルトン)9mgを入れ、60℃において5分間攪拌した。このとき、mPEG−PLA−トコフェロールに対するsiRNA/AC−コレステロール複合体の比が0.57wt%になるようにした。
混合物を蒸留濃縮装置(ロータリーエバポレーター)において減圧蒸留して溶媒を除去した。フラスコに蒸留水300μLを加え、柔らかく振とうして溶かすことにより、siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA高分子ミセル伝達体を製造した。
[実施例12]VEGF siRNA又はsiRNA−コレステロール/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの製造
下記の配列番号3及び4のVEGF siRNA及び前記配列と同じ配列を有するが、センス鎖の3’末端にコレステロールが共有結合されたVEGF siRNA−コレステロールを三千里製薬(韓国)から購買して、実施例11と同じ組成を有するように、且つ、実施例11と同じ方法により、VEFG siRNA及びVEGF siRNA−コレステロール高分子ミセル伝達体を製造した。
VEGF siRNA(Dharmacon):
センス鎖:5’−GGAGUACCCUGAUGAGAUCdTdT−3’(配列番号3)、
アンチセンス鎖:5’−GAUCUCAUCAGGGUACUCCdTdT−3’(配列番号4)
[実施例13]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール/ジオレイルホスファチジル−エタノールアミン(DOPE)高分子ミセルの製造
実施例11の組成において、さらにDOPE(Avanti polar lipids)34μgを高分子と一緒に添加し、実施例11の方法と同様にしてDOPE含有siRNA高分子ミセル伝達体を製造した。
[実験例1]siRNA/カチオン性脂質/両親性ブロック共重合体ミセルのサイズ測定及びsiRNAの封入確認
siRNA/カチオン性脂質含有両親性ブロック共重合体がナノ粒子を形成するかどうかを確認するために、動的光散乱(DLS;Dynamic Light Scattering)方法により、水溶液においてsiRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA高分子ミセルと、siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルのサイズを測定して表2に記載した。
光源として出力10mV、波長638nmのヘリウム−ネオンレーザーを使用し、90℃の入射光を使用し、実験は25℃において行った。測定と分析は、大塚電子株式会社製のELS−8000装備を用いて行った。
変形されたブライ‐ダイアー抽出法を用いて製造されたsiRNA/カチオン性脂質含有両親性ブロック共重合体ミセルにおいてsiRNAを定量した。
各実施例に従い製造された高分子ミセル伝達体を50mMソジウムホスファート(sodium phosphate)、75mMNaCl(pH7.5)溶液に溶かし、ブライ‐ダイアー単一相を形成した後、100mMソジウムホスファート、150mMNaCl(pH7.5)及びクロロホルムにより抽出して水溶液層のsiRNAをリボグリーン(Ribogreen)試薬(インビトロジェン社製)により定量した。
測定の結果、製造時に使用したsiRNA量の90%以上を抽出することができた。
[実験例2]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルに対する血中安定性評価
siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルがsiRNAを血中においていかに安定的に保護するかを調べるために、血清においてsiRNAの半減期を測定した。37℃、50%血清において実施例10の高分子ミセル(高分子ミセル1)及び実施例11の高分子ミセル(高分子ミセル2)を表3に記載した時間をかけて培養した後、次の方法によりsiRNAの量を定量して半減期を計算した。
高分子ミセルのsiRNA総量を測定するために、実験例1における変形されたブライ‐ダイアー抽出法を行った。測定結果は、下記表3に示す。
表3を参照すれば、未封入siRNAの半減期は28.4分であるのに対し、実施例10の高分子ミセル1に封入されたsiRNAの半減期は126分、実施例11の高分子ミセル2に封入されたsiRNAの半減期は192.5分であり、未封入の場合と比較して半減期がそれぞれ4.4倍、6.8倍増加していることが確認できた。表3から、siRNAを高分子ミセルに封入することにより、siRNAを血中において安定化させることができるということが確認できた。
[実験例3]siRNA又はsiRNA−コレステロール/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルのRNA分解酵素(RNase)に対する安定性評価
siRNA又はsiRNA−コレステロール/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール含有組成物が、siRNAをRNaseからいかに安定的に保護するかを調べてみた。実施例11の高分子ミセル(高分子ミセル2)及び実施例12のsiRNA−コレステロール高分子ミセル(高分子ミセル3)を10UのRNase V1(プロメガ社製)と表4に記載の時間をかけて培養後、実験例1の方法と同様にしてsiRNAの量を定量した。測定結果は、下記表4に示す。
表4を参照すれば、未封入siRNAはRNaseを処理してから40分以内に完全に分解されるのに対し、siRNAを高分子ミセルに封入すれば、RNaseを処理してから130分が経過しても約40%が安定的に残留していることが分かった。一方、siRNA−コレステロールは、未封入の状態でsiRNAよりもやや安定性が高く、siRNA−コレステロールを高分子ミセル(高分子ミセル3)に封入する場合にsiRNAを高分子ミセルに封入(高分子ミセル2)したときよりも安定性が大幅に増加することが分かった。表4から、siRNAを高分子ミセルに封入することにより、siRNAをRNaseから安定化させることができ、この効果は、siRNA−コレステロールの場合に一層高いことが分かる。
[実験例4]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルに対する活性(タンパク質レベル)評価
GFP(Green fluorescence protein;緑色蛍光タンパク質)を発現するA549GFP細胞株[通常、A549細胞株(ATCC)から製造される]に実施例10及び11のGFP siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルを処理した。しかる後、GFPタンパク質の発現により現れる蛍光を測定することにより、高分子ミセルの細胞内伝達能を測定した。
GFP siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール含有組成物の組成は、下記表5に示す通りである。
96ウェル細胞培養板に1×10個の細胞を分株し、24時間後に、10%血清の存在下において30nMのsiRNAを24時間かけて処理した後、培地を交換した。さらに24時間後に、GFP蛍光をELISAリーダー器により測定(励起波長:485/20nm、放射波長:528/20nm)した。測定結果は下記表6に示す。対照群は、リン酸緩衝液(Phosphate buffered saline)のみを処理したものである。
表6は、GFP蛍光を測定した後にSRBアッセイにより細胞生存率(cell viability)を求め、GFP蛍光値を細胞生存率で割って補正した結果である。表6から、GFPタンパク質発現を約30〜40%抑えたことが分かった。
[実験例5]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルに対する活性(mRNAレベル)評価
実験例4の組成物1〜3に対して、siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの活性をmRNAレベルにおいて確認した。高分子ミセルを実験例4と同じ条件下で処理するが、siRNAの投与濃度を15nM及び30nMと異ならせた。細胞に高分子ミセルを処理し、48時間が経過したタイミングにおいて、GFP mRNAとGAPDHmRNAを定量RT−PCRしてGFP mRNAを比較定量した。対照群は、リン酸緩衝液(Phosphate buffered saline)のみを処理したものである。定量した結果は、下記表7に示す。
表7には、mRNAの発現量に基づくsiRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセル伝達体の活性を示す。表7から、投与量に比例してGFP mRNAの量が減少し、特に、30nMにおいてGFP mRNAを90%以上抑制したことが分かった。
[実験例6]siRNA高分子ミセルとリポフェクタミンの活性比較実験
siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの活性と、核酸の細胞伝達のために商業的に広く使われる試薬であるリポフェクタミン(インビトロジェン社製)の活性をタンパク質レベルにおいて比較した。実験は、実験例4の組成物1に対して実験例4の方法と同様にして行った。対照群は、リン酸緩衝液(Phosphate buffered saline)のみを処理したものである。実験結果は、下記表8に示す。
表8は、タンパク質発現量に基づくsiRNA高分子ミセル伝達体とリポフェクタミンの活性比較を示す結果である。表8から、siRNA高分子ミセル伝達体は、リポフェクタミンとほとんど同じレベルまでGFPタンパク質の発現を抑制しつつも、さらに高い細胞生存率を示すことが分かった。これは、siRNA高分子ミセル伝達体の方が、リポフェクタミンよりも毒性に対する活性に一層優れていることを意味する。
[実験例7]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの生体内(in vivo)活性
siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルが、生体内において、使用したsiRNAの対象遺伝子血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor;VEGF)を抑え得るかどうかを確認した。
無毛マウス(財団法人実験動物中央研究所から提供)にA549肺ガン細胞株(ATCC)を皮下に注入して癌誘発マウスを製造した。実施例12のVEGF siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルを癌モデルマウスに1.5mg/kgの容量にて静脈投与した後、48時間後に癌組織を摘出した。摘出された癌組織を粉砕して、VEGFタンパク質の量をELISAにより分析した。ELISA分析方法は、キット製造社(R&D Systems社製)の指示に準拠した。対照群としては、生理食塩水を投与した。実験結果は、表9に示す。
表9は、siRNA高分子ミセル伝達体を癌モデルマウスに静脈注射した後、癌組織におけるターゲット遺伝子の抑制率を示すものである。siRNA高分子ミセル伝達体は、癌組織においてVEGFタンパク質の量を約43%抑えた。表9から、siRNA高分子ミセル伝達体を用いたsiRNAの全身伝達が可能であることが分かった。
[実験例8]siRNA−コレステロール/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルの生体内(in vivo)活性
実施例12のVEGF siRNA−コレステロール/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルを使用した以外は、実験例7の方法と同様にして実験を行った後、VEGFの濃度を分析した。対照群としては、生理食塩水を使用した。実験結果は、表10に示す。
表10は、siRNA−コレステロール高分子ミセル伝達体を癌モデルマウスに静脈注射した後、癌組織におけるターゲット遺伝子の抑制率を示すものである。siRNA−コレステロール高分子ミセル伝達体は、癌組織においてVEGFタンパク質の量を約68%抑制した。表10から、siRNA−コレステロール高分子ミセル伝達体を用いたsiRNAの全身伝達が可能であることが分かった。
[実験例9]siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール/DOPE高分子ミセルに対する活性(タンパク質レベル)評価
siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルにDOPEを添加したときに活性に及ぼす影響を調べてみた。実施例12のVEGF siRNA配列を用い、実施例13の方法と同様にして、DOPEを含む高分子ミセルを製造した。前記ミセルと実施例12のVEGF siRNA/AC−コレステロール/mPEG−PLA−トコフェロール高分子ミセルをそれぞれA549細胞株に実験例4の方法と同様にして処理した。培地を回収して培地内に放出されたVEGFの濃度を実験例7に記載の方法により測定し、リン酸緩衝液(Phosphate buffered saline)のみを処理した対照群に対して補正した。測定結果は、下記表11に示す。
表11は、siRNA高分子ミセルを処理した後、培地内に放出されたVEGFタンパク質の濃度を定量したものである。表11から、siRNA高分子ミセルにDOPEを添加することにより、siRNA活性が20.9%から61.2%へと大幅に増加することが分かった。

Claims (20)

  1. 有効成分としてのアニオン性薬物と、
    カチオン性脂質と、
    両親性ブロック共重合体と、
    を含み、
    水溶液上において両親性ブロック共重合体のミセル粒子を形成し、
    前記アニオン性薬物は、前記カチオン性脂質と複合体を形成し、前記複合体は、両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入されていることを特徴とし、前記両親性ブロック共重合体は、親水性Aブロック及び疎水性BブロックからなるA−B型二重ブロック共重合体であり、前記親水性Aブロックは、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド及びその誘導体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上のものであり、疎水性Bブロックは、ポリエステル、ポリアンヒドリド、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル及びポリホスファゼンよりなる群から選ばれるいずれか1種以上のものである、アニオン性薬物伝達用組成物。
  2. 前記アニオン性薬物は核酸物質であることを特徴とする請求項1に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  3. 前記核酸物質は、RNA、DNA、siRNA(short interfering RNA)、アプタマー(aptamer)、アンチセンスODN(antisenseoligodeoxynucleotide)、アンチセンスRNA(antisense RNA)、リボザイム(ribozyme)及びDNAザイム(DNAzyme)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であることを特徴とする請求項2に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  4. 前記核酸物質は、1以上の末端が、コレステロール、トコフェロール及び炭素数10〜24の脂肪酸よりなる群から選ばれるいずれか一種以上により修飾されていることを特徴とする請求項2に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  5. 前記カチオン性脂質は、N,N−ジオレイル−N,N−ジメチルアンモニウムクロリド(DODAC)、N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウムブロミド(DDAB)、N−(1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTAP)、N,N−ジメチル−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピルアミン(DODMA)、1,2−ジアシル−3−トリメチルアンモニウム−プロパン(TAP)、1,2−ジアシル−3−ジメチルアンモニウム−プロパン(DAP)、3ベータ−[N−(N’,N’,N’−トリメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(TC−コレステロール)、3ベータ[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(DC−コレステロール)、3ベータ[N−(N’−モノメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(MC−コレステロール)、3ベータ[N−(アミノエタン)カルバモイル]コレステロール(AC−コレステロール)、コレステリルオキシプロパン−1−アミン(COPA)、N−(N’−アミノエタン)カルバモイルプロパノイックトコフェロール(AC−トコフェロール)及びN−(N’−メチルアミノエタン)カルバモイルプロパノイックトコフェロール(MC−トコフェロール)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上である請求項1に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  6. 前記アニオン性薬物(N)とカチオン性脂質(P)との電荷量の比(N/P)は,0.1〜128であることを特徴とする請求項1に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  7. 前記親水性Aブロックの数平均分子量は200〜50,000ダルトンであり、疎水性Bブロックの数平均分子量は50〜50,000ダルトンであることを特徴とする請求項に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  8. 前記両親性ブロック共重合体の重量(b)に対するアニオン性薬物及びカチオン性脂質複合体の重量(a)の比(a/b×100)は、0.001〜100重量%であることを特徴とする請求項1に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  9. リン脂質、コレステロール及びトコフェロールよりなる群から選ばれるいずれか一種以上の融合性脂質をさらに含む請求項1から請求項のいずれかに記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  10. 前記リン脂質は、ホスファチジルエタノールアミン(phosphatidylethanolamine;PE)、ホスファチジルコリン(phosphatidylcholine;PC)及びホスファチジン酸(phosphatidic acid)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であることを特徴とする請求項に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  11. 前記融合性脂質は、ジラウロイルホスファチジルエタノールアミン(dilauroyl phosphatidylethanolamine)、ジミリストイルホスファチジルエタノールアミン(dimyristoyl phosphatidylethanolamine)、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(dipalmitoyl phosphatidylethanolamine)、ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(distearoyl phosphatidylethanolamine)、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(dioleoyl phosphatidylethanolamine)、ジリノレオイルホスファチジルエタノールアミン(dilinoleoyl phosphatidylethanolamine)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジルエタノールアミン(1−palmitoyl−2−oleoyl phosphatidylethanolamine)、1,2−ジフィタノイル−3−sn−ホスファチジルエタノールアミン(1,2−diphytanoyl−3−sn−phosphatidylethanolamine)、ジラウロイルホスファチジルコリン(dilauroyl phosphatidylcholine)、ジミリストイルホスファチジルコリン(dimyristoyl phosphatidylcholine)、ジパルミトイルホスファチジルコリン(dipalmitoyl phosphatidylcholine)、ジステアロイルホスファチジルコリン(distearoyl phosphatidylcholine)、ジオレオイルホスファチジルコリン(dioleoyl phosphatidylcholine)、ジリノレオイルホスファチジルコリン(dilinoleoyl phosphatidylcholine)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジルコリン(1−palmitoyl−2−oleoyl phosphatidylcholine)、1,2−ジフィタノイル−3−sn−ホスファチジルコリン(1,2−diphytanoyl−3−sn−phosphatidylcholine)、ジラウロイルホスファチジン酸(dilauroyl phosphatidic acid)、ジミリストイルホスファチジン酸(dimyristoyl phosphatidic acid)、ジパルミトイルホスファチジン酸(dipalmitoyl phosphatidic acid)、ジステアロイルホスファチジン酸(distearoyl phosphatidic acid)、ジオレオイルホスファチジン酸(dioleoyl phosphatidic acid)、ジリノレオイルホスファチジン酸(dilinoleoyl phosphatidic acid)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジン酸(1−palmitoyl−2−oleoyl phosphatidic acid)、1,2−ジフィタノイル−3−sn−ホスファチジン酸(1,2−diphytanoyl−3−sn−phosphatidic acid)、コレステロール及びトコフェロールよりなる群から選ばれるいずれか一種以上であることを特徴とする請求項に記載のアニオン性薬物伝達用組成物。
  12. (a)アニオン性薬物及びカチオン性脂質を、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒中に溶解させて相分離させる工程と、
    (b)前記(a)工程における有機溶媒層を分離する工程と、
    (c)前記(b)工程における有機溶媒層に両親性ブロック共重合体を混合し、有機溶媒を除去する工程と、
    (d)前記有機溶媒の除去された混合物に水溶液を添加してミセル化させる工程と、
    を含むことを特徴とするアニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を含むアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法であって、前記両親性ブロック共重合体は、親水性Aブロック及び疎水性BブロックからなるA−B型二重ブロック共重合体であり、前記親水性Aブロックは、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド及びその誘導体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上のものであり、疎水性Bブロックは、ポリエステル、ポリアンヒドリド、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル及びポリホスファゼンよりなる群から選ばれるいずれか1種以上のものである、アニオン性薬物伝達用組成物の製造方法
  13. (a’)アニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を、水混和性有機溶媒又は水溶液と有機溶媒との混合溶媒中に溶解させる工程と、
    (b’)前記(a’)工程における有機溶媒層を除去する工程と、
    (c’)前記(b’)工程における有機溶媒の除去された混合物に水溶液を添加してミセル化させる工程と、
    を含むことを特徴とするアニオン性薬物、カチオン性脂質及び両親性ブロック共重合体を含むアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法であって、前記両親性ブロック共重合体は、親水性Aブロック及び疎水性BブロックからなるA−B型二重ブロック共重合体であり、前記親水性Aブロックは、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド及びその誘導体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上のものであり、疎水性Bブロックは、ポリエステル、ポリアンヒドリド、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル及びポリホスファゼンよりなる群から選ばれるいずれか1種以上のものである、アニオン性薬物伝達用組成物の製造方法
  14. 前記(d)工程又は(c’)工程後に、
    (e)凍結乾燥補助剤を加えて凍結乾燥させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法。
  15. 前記(c)工程又は(a’)工程において融合性脂質を添加するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法。
  16. 前記アニオン性薬物は、核酸物質であることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法。
  17. 前記カチオン性脂質は、N,N−ジオレイル−N,N−ジメチルアンモニウムクロリド(DODAC)、N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウムブロミド(DDAB)、N−(1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTAP)、N,N−ジメチル−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピルアミン(DODMA)、1,2−ジアシル−3−トリメチルアンモニウム−プロパン、1,2−ジアシル−3−ジメチルアンモニウム−プロパン(TAP)、1,2−ジアシル−3−ジメチルアンモニウム−プロパン、1,2−ジアシル−3−ジメチルアンモニウム−プロパン(DAP)、3ベータ−[N−(N’,N’,N’−トリメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(TC−コレステロール)、3ベータ[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(DC−コレステロール)、3ベータ[N−(N’−モノメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロール(MC−コレステロール)、3ベータ[N−(アミノエタン)カルバモイル]コレステロール(AC−コレステロール)、コレステリルオキシプロパン−1−アミン(COPA)、N−(N’−アミノエタン)カルバモイルプロパノイックトコフェロール(AC−トコフェロール)及びN−(N’−メチルアミノエタン)カルバモイルプロパノイックトコフェロール(MC−トコフェロール)よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法。
  18. 前記アニオン性薬物(N)とカチオン性脂質(P)との電荷量の比(N/P)は、0.1〜128であることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法。
  19. 前記両親性ブロック高分子の重量(b)に対するアニオン性薬物及びカチオン性脂質複合体の重量(a)の比(a/b×100)は、0.001〜100重量%であることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアニオン性薬物伝達用組成物の製造方法。
  20. 有効成分としてのアニオン性薬物と、
    カチオン性脂質と、
    両親性ブロック共重合体と、
    を含み、
    前記アニオン性薬物は、前記カチオン性脂質と複合体を形成し、前記複合体は、両親性ブロック共重合体のミセル構造の内部に封入されていることを特徴とする組成物のアニオン性薬物の伝達用薬剤製造のための使用であって、前記両親性ブロック共重合体は、親水性Aブロック及び疎水性BブロックからなるA−B型二重ブロック共重合体であり、前記親水性Aブロックは、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド及びその誘導体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上のものであり、疎水性Bブロックは、ポリエステル、ポリアンヒドリド、ポリアミノ酸、ポリオルトエステル及びポリホスファゼンよりなる群から選ばれるいずれか1種以上のものである使用
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