JP5894913B2 - Pcsk9遺伝子を標的とする、脂質で製剤化されたdsrna - Google Patents

Pcsk9遺伝子を標的とする、脂質で製剤化されたdsrna Download PDF

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Description

本発明は、PCSK9遺伝子を標的とする、脂質で製剤化されたdsRNAを含む組成物、およびPCSK9遺伝子発現によって引き起こされる疾患を治療するための方法に関する。
関連出願への相互参照
本出願は、2009年6月15日出願の米国仮特許第61/187,169号、および2009年6月18日出願の米国仮特許第61/218,350号、および2009年9月22日出願の米国仮特許第61/244,790号、および2009年12月11日出願の米国仮特許第61/285,598号、および2010年1月8日出願の米国仮特許第61/293,474号、および2010年3月12日出願の米国仮特許第61/313,578号の恩典を主張し、これらの全ては、全ての目的で、その全体として、参照することにより、本明細書に組み込まれる。
配列表への参照
本出願は、2010年XX月に作成された、XXX,XXXバイトのサイズの16733US_sequencelisting.txtという名称のテキストファイルで電子的に提出された配列表を含む。本配列表は、参照することによって組み込まれる。
発明の背景
プロタンパク質転換酵素サブチリシンケキシン9(PCSK9)は、サブチリシンセリンプロテアーゼファミリーのメンバーである。他の8つの哺乳類サブチリシンプロテアーゼPCSK1〜PCSK8(PC1/3、PC2、フューリン、PC4、PC5/6、PACE4、PC7、およびS1P/SKI−1とも呼ばれる)は、分泌経路において様々なタンパク質を処理し、多様な生物学的プロセスにおいて役割を果たすプロタンパク質転換酵素である(Bergeron,F.(2000)J.Mol.Endocrinol.24,1-22、Gensberg,K.,(1998)Semin.Cell Dev.Biol.9,11-17、Seidah,N.G.(1999)Brain Res.848,45-62、Taylor,N.A.,(2003)FASEB J.17,1215-1227、およびZhou,A.,(1999)J.Biol.Chem.274,20745-20748).PCSK9はコレステロール代謝において役割を果たすことが提唱されている。PCSK9 mRNA発現は、コレステロール生合成酵素および低密度リポタンパク質受容体(LDLR)と同様に、マウスでは、食餌コレステロール摂取により下方調節され(Maxwell,K.N.,(2003)J.Lipid Res.44,2109−2119)、HepG2細胞ではスタチンにより上方調節され、(Dubuc,G.,(2004)Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol.24,1454−1459)、ステロール調節エレメント結合タンパク質(SREBP)トランスジェニックマウスでは上方調節される(Horton,J.D.,(2003)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100,12027−12032)。さらに、PCSK9ミスセンス突然変異は、常染色体優性高コレステロール血症(Hchola3)の一形態と関連していることが分かっている(Abifadel,M.,et al.(2003)Nat.Genet.34,154−156、Timms,K.M.,(2004)Hum.Genet.114,349−353、Leren,T.P.(2004)Clin.Genet.65,419−422)。PCSK9はまた、一般集団のLDLコレステロールレベルの決定においても役割を果たしている可能性があるが、これは、単一ヌクレオチド多型(SNP)が、日本人の集団のコレステロールレベルと関連しているからである(Shioji,K.,(2004)J.Hum.Genet.49,109-114)。
常染色体優性高コレステロール血症(ADH)は単一遺伝子疾患であり、この疾患では、患者が、総コレステロールレベルとLDLコレステロールレベルの上昇、腱黄色腫、および早期アテローム性動脈硬化症を示す(Rader,D.J.,(2003)J.Clin.Invest.111,1795-1803)。ADHと劣性型の常染色体劣性高コレステロール血症(ARH)(Cohen,J.C.,(2003)Curr.Opin.Lipidol.14,121-127)の発病は、肝臓によるLDL取込みの欠陥が原因である。ADHは、LDL取込みを妨げるLDLR突然変異によって、またはLDLRに結合するLDL上のタンパク質、アポリポタンパク質Bの突然変異によって引き起こされることもある。ARHは、クラスリンとの相互作用を介したLDLR−LDL複合体のエンドサイトーシスに必要なARHタンパク質の突然変異によって引き起こされる。したがって、PCSK9突然変異がHchola3家系において原因となる場合には、PCSK9が受容体を介するLDL取込みにおいて役割を果たしている可能性が高いと思われる。
過剰発現研究により、LDLRレベル、したがって、肝臓によるLDL取込みを制御する上でのPCSK9の役割が指摘されている(Maxwell,K.N.(2004)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101,7100-7105、Benjannet,S.,et al.(2004)J.Biol.Chem.279,48865-48875,Park,S.W.,(2004)J.Biol.Chem.279,50630-50638)。マウスにおける3日または4日間のアデノウイルス媒介性のマウスPCSK9またはヒトPCSK9の過剰発現は、総コレステロールレベルとLDLコレステロールレベルの上昇をもたらすが、この効果は、LDLRノックアウト動物では見られない(Maxwell,K.N.(2004)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101,7100-7105、Benjannet,S.,et al.(2004)J.Biol.Chem.279,48865-48875、Park,S.W.,(2004)J.Biol.Chem.279,50630-50638)。さらに、PCSK9過剰発現は、LDLR mRNAレベル、SREBPタンパク質レベル、またはSREBPタンパク質の核対細胞質比には影響を及ぼさずに、肝臓LDLRタンパク質の深刻な低下をもたらす。
PCSK9の機能喪失突然変異がマウスモデル(Rashid et al.,(2005)PNAS,102,5374−5379)で設計され、ヒト個体(Cohen et al.(2005)Nature Genetics 37:161−165)で同定されている。両方の場合において、PCSK9機能の喪失は、総コレステロールとLDLcコレステロールの低減をもたらす。15年にわたるレトロスペクティブな転帰研究では、1コピーのPCSK9の喪失が、LDLcレベルをより低く変化させ、心血管心疾患の発症からのリスク便益保護の増大をもたらすことが示された(Cohen et al.,(2006)N.Engl.J.Med.,354:1264−1272)。
近年、二重鎖RNA分子(dsRNA)は、RNA干渉(RNAi)として知られる高度に保存された調節機構において遺伝子発現を阻止することが示されている。国際公開第WO 99/32619号(Fire et al.)には、線虫(C.elegans)において遺伝子の発現を阻害するための少なくとも25ヌクレオチドの長さのdsRNAの使用が開示されている。dsRNAは、植物(例えば、国際公開第WO 99/53050号、Waterhouse et al.、および第WO 99/61631号、Heifetz et al.を参照されたい)、ショウジョウバエ(Drosophila(例えば、Yang,D.,et al.,Curr.Biol.(2000)10:1191−1200を参照されたい))、ならびに哺乳類(国際公開第WO 00/44895号、Limmer、および独国特許第101 00 586.5号、Kreutzer et al.を参照されたい)を含む、他の生物において標的RNAを分解することも示されている。この天然の機構は、今では、遺伝子の異常なまたは望ましくない調節によって引き起こされる障害を治療するための新しい部類の薬学的薬剤の開発の焦点となっている。
PCSK9を標的とするsiRNAの説明は、米国特許第7,605,251号および国際公開第WO 2007/134161号において見出すことができる。追加の開示は、米国特許公報第2010/0010066号および国際公開第WO 2009/134487号において見出すことができる。
以下でより詳細に説明されるとおり、本明細書において、PCSK9を標的とする脂質で製剤化されたsiRNA、例えば、PCSK9を標的とするMC3で製剤化されたsiRNAを含む、組成物を開示する。また、PCSK9発現の阻害のため、およびPCSK9発現に関連する病理、例えば、高脂血症の処置のために、本組成物を使用する方法も開示する。
したがって、本発明の一態様は、細胞において、ヒトPCSK9遺伝子の発現を阻害するための二重鎖リボ核酸(dsRNA)を含む核酸脂質粒子を含む組成物であって、核酸脂質粒子は、45〜65mol%のカチオン性脂質と、5mol%から約10mol%の非カチオン性脂質と、25〜40mol%のステロールと、0.5〜5mol%のPEGまたはPEGで修飾された脂質とを含む、脂質製剤を含み、dsRNAは、センス鎖と、アンチセンス鎖とから成り、センス鎖は、第1の配列を含み、アンチセンス鎖は、配列番号1523(5’−UUCUAGACCUGUUUUGCUU−3’)の少なくとも15個の連続するヌクレオチドに相補的な第2の配列を含み、第1の配列は、第2の配列に相補的であり、dsRNAは、15〜30塩基対長である。
本明細書に説明されるとおり、本組成物は、カチオン性脂質を含む。一実施形態において、カチオン性脂質は、MC3(((6Z,9Z,28Z,31Z)−ヘプタトリアコンタ−6,9,28,31−テトラエン−19−イル4−(ジメチルアミノ)ブタノエートを含む。例えば、脂質製剤は、以下から選択することができる。
Figure 0005894913
Figure 0005894913
他の実施形態において、カチオン性脂質は、式Aを含み、式Aは、
Figure 0005894913

または
Figure 0005894913

または
Figure 0005894913
である。
式中、R1およびR2は、独立して、アルキル、アルケニル、もしくはアルキニルであり、各々は、任意に置換されてもよく、R3およびR4は、独立して、低級アルキルであるか、またはR3およびR4は、一緒になって、任意に置換された複素環式環を形成することができる。一部の実施形態において、カチオン性脂質は、式Aを含み、かつXTC(2,2−ジリノレイル−4−ジメチルアミノエチル−[1,3]−ジオキソラン)である。脂質製剤は、カチオン性脂質XTC、非カチオン性脂質DSPC、ステロールコレステロール、およびPEG脂質PEG−DMGを含むことができる。他の実施形態において、カチオン性脂質は、XTCを含み、製剤は、以下から成る群より選択される。
Figure 0005894913
Figure 0005894913
なおさらなる実施形態において、カチオン性脂質は、ALNY−100((3aR,5s,6aS)−N,N−ジメチル−2,2−ジ((9Z,12Z)−オクタデカ−9,12−ジエニル)テトラヒドロ−3aH−シクロペンタ[d][1,3]ジオキソール−5−アミン))を含む。例えば、カチオン性脂質は、ALNY−100を含み、製剤は、50/10/38.5/1.5の比において、ALNY−100/DSPC/コレステロール/PEG−DMGから成る。
本組成物は、PCSK9を標的とするdsRNAを含む。一部の実施形態において、センス鎖は、配列番号1227を含み、アンチセンス鎖は、配列番号1228を含む。他の実施形態において、センス鎖は、配列番号1227から成り、アンチセンス鎖は、配列番号1228から成る。1つまたは両方の鎖は、修飾されてもよく、例えば、各鎖は、小文字「c」または「u」によって示される2’−O−メチルリボヌクレオチド、および小文字「s」によって示されるホスホロチオエートを含むように、以下のとおりに修飾され、dsRNAは、
配列番号1229(5’−uucuAGAccuGuuuuGcuuTsT−3’)から成るセンス鎖、および
配列番号1230(5’−AAGcAAAAcAGGUCuAGAATsT−3’)から成るアンチセンス鎖
から成る。
他の実施形態において、dsRNAは、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド、例えば、2’−O−メチル修飾ヌクレオチド、5’−ホスホロチオエート基を含むヌクレオチド、およびコレステリル誘導体もしくはドデカン酸ビスデシルアミド基に連結される末端ヌクレオチドの群から選択される修飾ヌクレオチドを含み、ならびに/または、例えば、修飾ヌクレオチドは、2’−デオキシ−2’−フルオロ修飾ヌクレオチド、2’−デオキシ−修飾ヌクレオチド、ロックされたヌクレオチド、脱塩基ヌクレオチド、2’−アミノ−修飾ヌクレオチド、2’−アルキル−修飾ヌクレオチド、モルホリノヌクレオチド、ホスホロアミダート、およびヌクレオチドを含む非天然塩基の群から選択される。一実施形態において、dsRNAは、少なくとも1つの2’−O−メチル修飾リボヌクレオチドと、5’−ホスホロチオエート基を含む少なくとも1つのヌクレオチドとを含む。
本組成物は、15〜30塩基対長のdsRNAを含む。一実施形態において、dsRNAの各鎖は、19〜23塩基長、または、例えば、21〜23塩基長、または、例えば、21塩基長である。
一態様において、本組成物は、リポタンパク質、例えば、アポリポタンパク質E(ApoE)を含む。一部の実施形態において、本組成物は、リポタンパク質を含み、dsRNAは、脂質親和体、例えば、コレステロールにコンジュゲートされる。ApoEは、少なくとも1つの両親媒性物質、例えば、リン脂質、例えば、ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン(POPC)、卵ホスファチジルコリン(EPC)、ジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)、ジオレオイルホスファチジルコリン(DOPC)、ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)、ジオレオイルホスファチジルグリセロール(DOPG)、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール(DPPG)、−ホスファチジルエタノールアミン(POPE)、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン4−(N−マレイミドメチル)−シクロヘキサン−1−カルボキシレート(DOPE−mal)、およびこれらの組み合わせから成る群より選択されるリン脂質で再構成することができる。一部の実施形態において、ApoEは、高密度リポタンパク質(rHDL)で再構成される。
本組成物、例えば、PCSK9を標的とする脂質で製剤化されたdsRNAは、細胞もしくは対象、例えば、霊長類、例えば、ヒトに投与することができる。一態様において、本組成物の投与は、PCSK9の発現を、対照の投与と比較して、少なくとも40%阻害する、ならびに/または、哺乳類において、PCSK9タンパク質レベルを、対照の投与と比較して、低減する、ならびに/または、哺乳類において、LDLcレベルを、対照の投与と比較して、低減する、ならびに/または、0.1mg/kg未満の投与量で、PCSK9肝mRNAおよび総血清コレステロールの両方を、対照の投与と比較して、低減する、ならびに/または、対照の投与と比較して、約0.2mg/kgのED50で、PCSK9肝mRNAを低減する、ならびに、約0.08mg/kgのED50で、総血清コレステロールを低減する、ならびに/または、対照の投与と比較して、血清LDL粒子数を90%超低減する、または、血清HDL粒子数を75%超低減する。
本発明はまた、本明細書に説明される、脂質で製剤化されたPCSK9を標的とするdsRNA組成物を投与することを含む方法も提供する。一実施形態において、本発明は、細胞において、PCSK9の発現を阻害するための方法であって、本組成物を細胞に投与することを含む方法を含む。別の実施形態において、本発明は、処置を必要とする哺乳類において、LDLcレベルを低減するための方法であって、本組成物を哺乳類に投与することを含む方法を含む。
以下でより詳細に説明するとおり、本方法は、任意の適切な投与量、例えば、0.25mg/kg〜4mg/kgのdsRNA、または、例えば、約0.01、0.1、0.5、1.0、2.5、もしくは5.0mg/kgのdsRNAを含むことができる。
また、対象におけるPCSK9遺伝子の発現を阻害するための方法であって、対象に、本明細書に説明される、脂質で製剤化されたPCSK9を標的とするdsRNA組成物を、約3mg/kgの第1の用量で投与することと、その後、少なくとも1つのその後の用量を週に1回投与することとを含み、その後の用量は、第1の用量よりも低い方法を本明細書に説明する。対象は、例えば、ラット、または非ヒト霊長類、またはヒトであってもよい。その後の用量は、約1.0mg/kgまたは約0.3mg/kgであってもよい。一部の実施形態において、その後の用量は、週に1回4週間投与される。一部の実施形態において、第1の用量の投与は、総コレステロールレベルを約15〜60%減少させる。
本発明の1つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および下記の説明に示されている。本発明の他の特色、目的、および利点は、説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明白であろう。
図面の簡単な説明
接頭語「AD−」、「DP−」、および「AL−DP−」は、互換的に使用される(例えば、「AL−DP−9327」および「AD−9327」)。
ND−98脂質の構造を示す。 C57/BL6マウス(5匹の動物/群)におけるPCSK9 mRNAの異なるORF領域(グラフ上に示されたORF位置に対応する最初のヌクレオチドを有する)に対して向けられた16個のマウス特異的な(AL−DP−9327からAL−DP−9342までの)PCSK9 siRNAの体内スクリーニングの結果を示す。肝臓ライセートにおけるPCSK9 mRNA対GAPDH mRNAの比を各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。 C57/BL6マウス(5匹の動物/群)におけるPCSK9 mRNAの異なるORF領域(グラフ上に示されたORF位置に対応する最初のヌクレオチドを有する)に対して向けられた16個のヒト/マウス/ラット交差反応性の(AL−DP−9311からAL−DP−9326までの)PCSK9 siRNAの体内スクリーニングの結果を示す。肝臓ライセートにおけるPCSK9 mRNA対GAPDH mRNAの比を各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。 C57/BL6マウス(5匹の動物/群)における16個のマウス特異的な(AL−DP−9327からAL−DP−9342までの)PCSK9 siRNAの体内スクリーニングの結果を示す。総血清コレステロールレベルを各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。 C57/BL6マウス(5匹の動物/群)における16個のヒト/マウス/ラット交差反応性の(AL−DP−9311からAL−DP−9326までの)PCSK9 siRNAの体内スクリーニングの結果を示す。総血清コレステロールレベルを各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。 AおよびBは、それぞれ、PCSK9のサイレンシングについての体外の結果と体内の結果を比較したものである。 AおよびBは、サル初代肝細胞を用いたPCSK9のサイレンシングについての体外の結果の一例である。 AL−DP−9680とAL−DP−9680の化学修飾バージョンとを用いたサル初代肝細胞におけるPCSK9のサイレンシングについての結果を示す。 LNP−01で製剤化されたsiRNAのPCSK−9に対する体内活性を示す。 AおよびBは、LNP−01で製剤化された化学修飾9314と化学修飾を有する誘導体(例えば、AD−10792、AD−12382、AD−12384、AD−12341)の、マウスにおける単回投与後の様々な時点での体内活性を示す。 製剤化されたAD−10792の単回投与後のラットにおけるPCSK9転写物レベルと総血清コレステロールレベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。 10Aと同様の実験での血清総コレステロールレベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。製剤化されたAD−10792の単回投与により、ラットにおける総コレステロールは約60%低減するが、これは、約3〜4週間後にベースラインに戻る。 10Aと同じ実験での肝臓のコレステロールレベルとトリグリセリドレベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。 肝臓のLDL受容体レベルが、ラットにおいてPCSK9 siRNAを投与した後に上方調節されたことを示すウェスタンブロットである。 それぞれ、製剤化されたAD−10792またはAD−9680の単回投与後の非ヒト霊長類における、LDLcとApoBタンパク質のレベル、総コレステロール/HDLc比、およびPCSK9タンパク質レベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。 それぞれ、製剤化されたAD−10792またはAD−9680の単回投与後の非ヒト霊長類における、LDLcとApoBタンパク質のレベル、総コレステロール/HDLc比、およびPCSK9タンパク質レベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。 それぞれ、製剤化されたAD−10792またはAD−9680の単回投与後の非ヒト霊長類における、LDLcとApoBタンパク質のレベル、総コレステロール/HDLc比、およびPCSK9タンパク質レベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。 それぞれ、製剤化されたAD−10792またはAD−9680の単回投与後の非ヒト霊長類における、LDLcとApoBタンパク質のレベル、総コレステロール/HDLc比、およびPCSK9タンパク質レベルに対するPCSK9 siRNAの効果を示す。 未修飾のsiRNA−AD−A1A(AD−9314)は、ヒト初代血液単球においてIFN−αを誘導したが、2’OMe修飾したsiRNA−AD−1A2(AD−10792)は誘導しなかったことを示すグラフである 未修飾のsiRNA−AD−A1A(AD−9314)は、ヒト初代血液単球においてTNF−αも誘導したが、2’OMe修飾したsiRNA−AD−1A2(AD−10792)は誘導しなかったことを示すグラフである。 PCSK9 siRNAであるsiRNA−AD−1A2(別名、LNP−PCS−A2または別名、「製剤化されたAD−10792」)が、用量依存的にマウス肝臓におけるPCSK9 mRNAレベルを減少させたことを示すグラフである。 5mg/kgのsiRNA−AD−1A2の単回投与が、48時間以内にマウスにおける血清総コレステロールレベルを減少させたことを示すグラフである。 ヒトとサルのPCSK9を標的とするPCSK9 siRNA(LNP−PCS−C2)(別名、「製剤化されたAD−9736」)、およびマウスPCSK9を標的とするPCSK9 siRNA(LNP−PCS−A2)(別名、「製剤化されたAD−10792」)が、ヒトPCSK9を発現するトランスジェニックマウスにおける肝臓PCSK9レベルを低下させたことを示すグラフである。 LNP−PCS−C2とLNP−PCS−A2が、同じトランスジェニックマウスにおける血漿PCSK9レベルを低下させたことを示すグラフである。 3’末端でのリン酸結合を介してChol−p−(GalNAc)3にコンジュゲートされたsiRNAの構造を示す。 LCO(GalNAc)3((GalNAc)3−3’−リトコール−オレオイルsiRNAコンジュゲート)にコンジュゲートされたsiRNAの構造を示す。 マウスにおけるPCSK9転写物レベルと総血清コレステロールに対するコンジュゲートsiRNAの効果を示すグラフである。 ラットにおけるPCSK9転写物レベルと総血清コレステロールに対する脂質で製剤化されたsiRNAの効果を示すグラフである。 表6に記載のAD−9680とAD−9680の変形物とを用いた、HeLa細胞におけるPCSK9転写物レベルに対するsiRNAトランスフェクションの効果を示すグラフである。 表6に記載のAD−14676とAD−14676の変形物とを用いた、HeLa細胞におけるPCSK9転写物レベルに対するsiRNAトランスフェクションの効果を示すグラフである。 Hep3B細胞のPCSK9を標的とするsiRNAトランスフェクションの結果、ならびにPCSK9およびオフターゲット遺伝子レベルに対する効果を伴うグラフである。 PCSK9を標的とするsiRNAの維持用量でのラットにおける処置の結果を示す。 修飾siRNAでのHeLa細胞の処置の用量反応曲線である。 siRNAの平均IC50対ヒトPCSK9転写物における標的位置のグラフである。大きな青い点は、IC50およびAD−9680の場所を示す。 rEHDLで製剤化されたコレステロールコンジュゲートsiRNAの投与の結果を伴うグラフである。 第2世代のLNPで製剤化されたPCSK9を標的とするsiRNA(LNP11におけるAD−9680)の非ヒト霊長類への投与の結果を伴うグラフであり、PCSK9タンパク質およびLDLcレベルの両方における低減を示す。LDLc:低密度リポタンパク質コレステロール、mpk:kgあたりのmg。 PCSK9を標的とするLNPで製剤化されたsiRNAでの処置後の、非ヒト霊長類における、用量依存的PCSK mRNAサイレンシングを示す、棒グラフである。 第2世代のLNPで製剤化されたPCSK9を標的とするsiRNA(AD−9680)の非ヒト霊長類への投与の結果を伴うグラフであり、HDLcレベルにおける変化が無いことを示す。 カチオン性脂質MC3およびALNY−100の化学構造を例解する。 LNP−09で製剤化されたAD−10792、齧歯類PCSK9を標的とするsiRNAの投与後の、ラットにおける、PCSK9 mRNAおよび血清コレステロールレベルに対する効果のグラフである。 LNP−09で製剤化されたAD−10792、齧歯類PCSK9を標的とするsiRNAの投与後の、CETP/ApoB tgマウスにおける、PCSK9 mRNAおよびLDL/HDL粒子数に対する効果のグラフである。
本発明は、PCSK9遺伝子をサイレンシングするための二重鎖リボ核酸(dsRNA)を用いて、PCSK9遺伝子の下方調節によって調節することができる疾患(例えば、高脂血症)を治療する問題の解決策を提供する。
本発明は、dsRNAを用いて対象におけるPCSK9遺伝子の発現を阻害するための組成物および方法を提供する。本発明はまた、PCSK9遺伝子の発現を下方調節することによって調節することができる病理学的状態および疾患(例えば、高脂血症)を治療するための組成物および方法を提供する。dsRNAは、RNA干渉(RNAi)として知られるプロセスを通して配列特異的なmRNAの分解を導く。
本発明の組成物および方法に有用なdsRNAは、30ヌクレオチド未満の長さの、通常19〜24ヌクレオチドの長さの領域を有するRNA鎖(アンチセンス鎖)を含み、PCSK9遺伝子のmRNA転写物の少なくとも一部に実質的に相補的である。これらのdsRNAの使用によって、LDL受容体レベルと循環コレステロールレベルの調節に関与するmRNAを標的とした分解が可能となる。細胞ベースのアッセイと動物アッセイを用いて、本発明者らは、非常に低用量のこれらのdsRNAが、RNAiを特異的かつ効率的に仲介し、PCSK9遺伝子の発現の顕著な阻害をもたらすことができることを示した。したがって、これらのdsRNAを含む方法および組成物は、高脂血症の治療と同様に、PCSK9を下方調節することによって調節することができる病理学的プロセスを治療するために有用である。
以下の詳細な説明には、標的PCSK9遺伝子の発現を阻害するためのdsRNAとdsRNAを含む組成物の作製法および使用法、ならびにPCSK9遺伝子の発現を下方調節することによって調節することができる疾患(例えば、高脂血症)を治療するための組成物および方法が開示されている。本発明の薬学的組成物は、30ヌクレオチド未満の長さの、通常19〜24ヌクレオチドの長さの相補領域を有するアンチセンス鎖を有するdsRNAであって、PCSK9遺伝子のRNA転写物の少なくとも一部に実質的に相補的であるdsRNAを、薬学的に許容される担体とともに含む。
したがって、本発明のある態様は、PCSK9を標的とするdsRNAを薬学的に許容される担体とともに含む薬学的組成物、PCSK9遺伝子の発現を阻害するためにこれらの組成物を使用する方法、およびPCSK9の発現を下方調節することによって疾患を治療するためにこれらの薬学的組成物を使用する方法を提供する。
定義
便宜のために、本明細書、実施例、および添付の特許請求の範囲で使用される特定の用語および語句の意味を以下に提供する。本明細書の他の部分における用語の用法と本節において提供されるその定義との間に明白な矛盾がある場合には、本節における定義が優先されるものとする。
「G」、「C」、「A」、および「U」は各々、一般に、塩基としてグアニン、シトシン、アデニン、およびウラシルをそれぞれ含むヌクレオチドを表す。「T」および「dT」は、本明細書で互換的に使用され、ヌクレオ塩基がチミンであるデオキシリボヌクレオチド、例えば、デオキシリボチミンを指す。しかしながら、「リボヌクレオチド」または「ヌクレオチド」または「デオキシリボヌクレオチド」という用語は、以下にさらに詳細に記載されるような修飾ヌクレオチド、または代用置換部分を指すこともあり得ることが理解されよう。当業者にはよく知られていることであるが、グアニン、シトシン、アデニン、およびウラシルを他の部分に置換し、このような置換部分を有するヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドの塩基対形成特性を実質的に変化させないでおくことが可能である。例えば、限定するものではないが、塩基としてイノシンを含むヌクレオチドは、アデニン、シトシン、またはウラシルを含むヌクレオチドと塩基対形成し得る。したがって、ウラシル、グアニン、またはアデニンを含むヌクレオチドは、本発明のヌクレオチド配列中で、例えばイノシンを含むヌクレオチドに置換し得る。このような置換部分を含む配列は本発明の実施形態である。
本明細書で使用される場合、「PCSK9」は、プロタンパク質転換酵素サブチリシンケキシン9遺伝子またはプロタンパク質転換酵素サブチリシンケキシン9遺伝子タンパク質(別名、FH3、HCHOLA3、NARC−1、NARC1)を指す。PCSK9に対するmRNA配列の例としては、以下のもの、すなわち、ヒト:NM_174936、マウス:NM_153565、およびラット:NM_199253が挙げられるが、これらに限定されない。PCSK9 mRNA配列のさらなる例は、例えば、GenBankを用いて容易に入手可能である。
本明細書で使用される場合、「標的配列」は、一次転写産物のRNAプロセッシングの産物であるmRNAを含む、PCSK9遺伝子の転写の間に形成されるmRNA分子のヌクレオチド配列の連続する部分を指す。
本明細書で使用される場合、「配列を含む鎖」という用語は、標準的なヌクレオチド命名法を用いて参照される配列によって記述されるヌクレオチドの鎖を含むオリゴヌクレオチドを指す。
本明細書で使用される場合、および別途指示されない限り、第2のヌクレオチド配列との関連で第1のヌクレオチド配列を説明するために使用される場合の「相補的」という用語は、当業者に理解されるように、第1のヌクレオチド配列を含むオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドが、第2のヌクレオチド配列を含むオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドとハイブリダイズし、特定の条件下で二重鎖構造を形成する能力を指す。そのような条件は、例えば、ストリンジェントな条件であることができ、その場合、ストリンジェントな条件は、以下を含み得る:400mM NaCl、40mM PIPES pH6.4、1mM EDTA、50℃または70℃、12〜16時間の後、洗浄。生物の内部で直面し得るような生理学的に関連する条件等の、他の条件が適用されることもある。当業者は、ハイブリダイズしたヌクレオチドの最終的な適用に従う2つの配列の相補性の試験に最も適当な条件の組を決定することができるであろう。
これは、第1のヌクレオチド配列と第2のヌクレオチド配列の全長にわたる、第1のヌクレオチド配列を有するオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの、第2のヌクレオチド配列を有するオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドに対する塩基対形成を含む。このような配列は、互いに対して「完全に相補的」と呼ばれ得る。しかしながら、第1の配列が、本明細書における第2の配列に対して「実質的に相補的」と呼ばれる場合、この2つの配列は、完全に相補的であり得るか、またはこれらの配列は、ハイブリダイズしたときに、1つ以上の、しかし通常は、多くて4つ、3つ、もしくは2つのミスマッチの塩基対を形成しながらも、その最終的な適用に最も関連がある条件下でハイブリダイズする能力を保持し得る。しかしながら、2つのオリゴヌクレオチドが、ハイブリダイズしたときに、1つ以上の一本鎖突出を形成するように設計される場合、そのような突出は、相補性の決定に関してミスマッチとはみなされないものとする。例えば、21ヌクレオチドの長さの一方のオリゴヌクレオチドと、23ヌクレオチドの長さのもう一方のオリゴヌクレオチドとを含むdsRNAであって、より長いオリゴヌクレオチドが、より短いオリゴヌクレオチドに完全に相補的な21ヌクレオチドの配列を有するdsRNAは、やはり「完全に相補的」と呼ばれ得る。
本明細書で使用される「相補的」配列はまた、ハイブリダイズするそれらの能力に関する上記の要件が満たされる限り、非ワトソン−クリック型塩基対および/または非天然ヌクレオチドと修飾ヌクレオチドから形成された塩基対を含んでもよく、あるいはこれらの塩基対から完全に形成されてもよい。そのような非ワトソン−クリック型塩基対としては、G:U WobbleまたはHoogstein塩基対合が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書における「相補的」、「完全に相補的」、および「実質的に相補的」という用語は、これらを使用する文脈から理解されるように、dsRNAのセンス鎖とアンチセンス鎖の間の、またはdsRNAのアンチセンス鎖と標的配列の間の塩基ミスマッチに関して使用され得る。
本明細書で使用される場合、メッセンジャーRNA(mRNA)「の少なくとも一部に実質的に相補的な」ポリヌクレオチドとは、5’UTR、オープンリーディングフレーム(ORF)、または3’UTRを含む、対象となる(例えば、PCSK9をコードする)mRNAの連続する部分に実質的に相補的なポリヌクレオチドを指す。例えば、ポリヌクレオチドは、その配列がPCSK9をコードするmRNAの中断されていない部分に実質的に相補的である場合、PCSK9のmRNAの少なくとも一部に相補的である。
本明細書で使用される「二重鎖RNA」または「dsRNA」という用語は、逆平行で、かつ上で定義されたような、実質的に相補的な2つの核酸鎖を含む二重鎖構造を指す。一般に、各々の鎖のヌクレオチドの大部分は、リボヌクレオチドであるが、本明細書に詳細に記載されるように、各々のまたは両方の鎖は、少なくとも1つの非リボヌクレオチド、例えば、デオキシリボヌクレオチドおよび/または修飾ヌクレオチドも含むことができる。さらに、本明細書で使用される場合、「dsRNA」は、複数のヌクレオチドにおけるかなりの修飾を含み、かつ本明細書に開示されるかまたは当該技術分野で公知の全てのタイプの修飾を含む、リボヌクレオチドに対する化学修飾を含んでもよい。siRNA型の分子で使用される場合、任意のそのような修飾が、本明細書および特許請求の範囲の目的で、「dsRNA」によって包含される。
この二重鎖構造を形成する2つの鎖は、1つのより大きいRNA分子の異なる部分であってもよく、またはその2つの鎖は、別々のRNA分子であってもよい。別々のRNA分子である場合、このようなdsRNAは、文献中でsiRNA(「短干渉RNA」)と呼ばれることが多い。2つの鎖が1つのより大きい分子の部分であり、したがって、二重鎖構造を形成する一方の鎖の3’末端とそれぞれのもう一方の鎖の5’末端の間の中断されないヌクレオチド鎖によって接続されている場合、接続RNA鎖は「ヘアピンループ」、「短ヘアピンRNA」、または「shRNA」と呼ばれる。2つの鎖が、二重鎖構造を形成する一方の鎖の3’末端とそれぞれのもう一方の鎖の5’末端の間の中断されないヌクレオチド鎖以外の手段で共有結合的に接続されている場合、接続構造体は、「リンカー」と呼ばれる。RNA鎖は、同数または異なる数のヌクレオチドを有し得る。塩基対の最大数は、dsRNAのうち最短の鎖のヌクレオチドから二重鎖に存在する全ての突出を引いた数である。二重鎖構造に加えて、dsRNAは、1つ以上のヌクレオチド突出を含み得る。一般に、各々の鎖のヌクレオチドの大部分は、リボヌクレオチドであるが、本明細書に詳細に記載されるように、各々のまたは両方の鎖は、少なくとも1つの非リボヌクレオチド、例えば、デオキシリボヌクレオチドおよび/または修飾ヌクレオチドも含むことができる。さらに、本明細書で使用される場合、「dsRNA」は、複数のヌクレオチドにおけるかなりの修飾を含み、かつ本明細書に開示されるかまたは当該技術分野で公知の全てのタイプの修飾を含む、リボヌクレオチドに対する化学修飾を含んでもよい。siRNA型の分子で使用される場合、任意のそのような修飾が、本明細書および特許請求の範囲の目的で、「dsRNA」によって包含される。
本明細書で使用される場合、「ヌクレオチド突出」とは、dsRNAの一方の鎖の3’末端がもう一方の鎖の5’末端を越えて伸びるか、またはその逆である場合に、dsRNAの二重鎖構造から突出する不対ヌクレオチド(単数または複数)を指す。「平滑」または「平滑末端」とは、dsRNAのその末端に不対ヌクレオチドがないこと、すなわち、ヌクレオチド突出がないことを意味する。「平滑末端の」dsRNAとは、その全長にわたって二重鎖である、すなわち、分子のどちらの末端にもヌクレオチド突出がないdsRNAのことである。明確にするために、siRNAの3’末端または5’末端にコンジュゲートされた化学的キャップまたは非ヌクレオチド化学的部分は、siRNAに突出があるかまたはsiRNAが平滑末端であるかを決定する上で考慮されない。
「アンチセンス鎖」という用語は、標的配列に実質的に相補的な領域を含むdsRNAの鎖を指す。本明細書で使用される場合、「相補領域」という用語は、本明細書で定義されるように、配列(例えば、標的配列)に実質的に相補的な、アンチセンス鎖上の領域を指す。相補領域が標的配列に完全に相補的ではない場合、ミスマッチは分子の内部領域または末端領域において許容され得る。通常、最も許容されるミスマッチは、末端領域に、例えば、5’末端および/または3’末端から6、5、4、3、または2ヌクレオチド以内にある。
本明細書で使用される「センス鎖」という用語は、アンチセンス鎖のある領域に実質的に相補的な領域を含むdsRNAの鎖を指す。
当業者には理解されるように、「細胞に導入する」とは、dsRNAに関する場合、細胞内への取込みまたは吸収を促進することを意味する。dsRNAの吸収または取込みは、人の手を借りない拡散プロセスもしくは細胞の能動的プロセスを通じてなされ得るし、または補助的な薬剤もしくは装置によってなされ得る。この用語の意味は、体外の細胞に限定されるものでなく、dsRNAは、生きた生物の一部である「細胞に導入される」場合もある。このような例では、細胞への導入は、生物への送達を含むことになる。例えば、体内送達のために、dsRNAを組織部位に注入するか、または全身投与することができる。体外での細胞への導入には、エレクトロポレーションおよびリポフェクション等の当該技術分野で公知の方法が含まれる。
「〜をサイレンシングする」、「〜の発現を阻害する」、「〜の発現を下方調節する」、「〜の発現を抑制する」等の用語は、これらの用語がPCSK9遺伝子を指すものである限り、本明細書では、PCSK9遺伝子の発現の少なくとも一部の抑制を指し、この抑制は、PCSK9遺伝子が転写される第1の細胞または細胞群であって、PCSK9遺伝子の発現が阻害されるように処理された細胞または細胞群から単離し得る、PCSK9 mRNAの量が、第2の細胞または細胞群であって、第1の細胞または細胞群と実質的に同一であるが、第1の細胞または細胞群のように処理されていない細胞または細胞群(対照細胞)と比較して、減少していることによって明らかにされるようなものである。阻害の程度は通常、以下で表される。
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あるいは、阻害の程度は、PCSK9遺伝子発現に機能的関連があるパラメータ(例えば、細胞によって分泌される、PCSK9遺伝子によってコードされたタンパク質の量、またはある表現型を示す細胞の数)の減少という観点から与えられる場合もある。原則として、標的遺伝子のサイレンシングは、構成的にかまたはゲノム工学によるかのいずれかで、標的を発現している任意の細胞において、任意の適当なアッセイによって測定することができる。しかしながら、所与のdsRNAがPCSK9遺伝子の発現を一定の度合いで阻害するかどうか、したがって、このdsRNAが本発明に包含されるかどうかを決定するために参照が必要な場合、以下の実施例で提供されるアッセイが、そのような参照としての役割を果たすものとする。
本明細書で使用される場合、PCSK9発現との関連において、「治療する」、「治療」等の用語は、PCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセスの緩和または軽減を指す。本発明との関連において、(PCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセス以外の)以下に本明細書で引用される他の状態のいずれかに関する限り、「治療する」、「治療」等の用語は、そのような状態に伴う少なくとも1つの症状を緩和もしくは軽減すること、またはそのような状態の進行を遅延もしくは逆行させることを意味する。例えば、高脂血症との関連において、治療は、血清脂質レベルの減少を伴う。
本明細書で使用される場合、「治療的有効量」および「予防的有効量」という語句は、PCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセス、またはPCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセスの明白な症状の治療、予防、または管理において治療効果を提供する量を指す。治療的に有効な具体的な量は、普通の医師により容易に決定可能であり、当該技術分野で公知の要因、例えば、PCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセスのタイプ、患者の病歴と年齢、PCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセスの段階、およびPCSK9遺伝子の下方調節により仲介可能な病理学的プロセスを防止する他の薬剤の投与等によって変動し得る。
本明細書で使用される場合、「薬学的組成物」には、薬理学的有効量のdsRNAと薬学的に許容される担体が含まれる。本明細書で使用される場合、「薬理学的有効量」、「治療的有効量」、または単に「有効量」とは、意図した薬理学的効果、治療的効果、または予防的効果をもたらすのに有効なRNAの量を指す。例えば、疾患または障害と関連する測定可能なパラメータが少なくとも25%低下したときに、所与の臨床治療が有効であると考えられる場合、その疾患または障害を治療するための薬物の治療的有効量は、そのパラメータの少なくとも25%低下をもたらすのに必要な量である。
「薬学的に許容される担体」という用語は、治療剤を投与するための担体を指す。このような担体としては、食塩水、緩衝食塩水、デキストロース、水、グリセロール、エタノール、およびそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これら担体は、以下により詳細に記載されている。この用語は、細胞培養培地を特に除外する。
本明細書で使用される場合、「形質転換細胞」とは、dsRNA分子を発現することが可能なベクターが導入された細胞のことである。
二本鎖リボ核酸(dsRNA)
以下に詳細に記載されるように、本発明は、細胞または哺乳類におけるPCSK9遺伝子の発現を阻害するための方法および二重鎖リボ核酸(dsRNA)分子を有する組成物を提供し、ここで、このdsRNAは、PCSK9遺伝子の発現において形成されるmRNAの少なくとも一部に相補的な相補領域を有するアンチセンス鎖を含み、かつこの相補領域は、30ヌクレオチド未満の長さ、通常19〜24ヌクレオチドの長さである。いくつかの実施形態では、dsRNAは、PCSK9遺伝子を発現する細胞と接触したときに、例えば、本明細書に記載のアッセイ等によって測定されるように、該PCSK9遺伝子の発現を阻害する。例えば、HepB3細胞といった細胞培養物におけるPCSK9遺伝子の発現は、bDNAもしくはTaqManアッセイによって等、PCSK9 mRNAレベルを測定することによって、または、ELISAアッセイによって等、タンパク質レベルを測定することによって、評価することができる。本発明のdsRNAは、1つ以上の一本鎖ヌクレオチド突出をさらに含むことができる。
dsRNAは、例えば、Biosearch,Applied Biosystems,Incから市販されているような、自動DNA合成装置の使用により、以下にさらに論じられるような当該技術分野で公知の標準的な方法によって合成することができる。dsRNAは、ハイブリダイズして二重鎖構造を形成するのに十分に相補的な2つの核酸鎖を含む。dsRNAの一方の鎖(アンチセンス鎖)は、PCSK9遺伝子の発現の間に形成されるmRNAの配列に由来する標的配列に実質的に相補的で、かつ通常は完全に相補的な相補領域を有することができる。もう一方の鎖(センス鎖)は、好適な条件下で組み合わされたときに、2つの鎖がハイブリダイズして二重鎖構造を形成するような、アンチセンス鎖に相補的な領域を含む。一般的に、二重鎖構造は、15〜30、もしくは25〜30、もしくは18〜25、もしくは19〜24、もしくは19〜21、または19、20、もしくは21塩基対長である。一実施形態では、二重鎖構造は、19塩基対長である。別の実施形態では、二重鎖構造は、21塩基対長である。2つの異なるsiRNAsが組み合わせて使用されるとき、二重鎖の長さは、同一であっても異なってもよい。
本発明のdsRNAの各鎖は、概して、15〜30、もしくは18〜25、または18、19、20、21、22、23、24、もしくは25ヌクレオチド長である。他の実施形態において、各鎖は、25〜30ヌクレオチド長である。二重鎖の各鎖は、同一または異なる長さであることが可能である。2つの異なるsiRNAが組み合わせて使用されるとき、各siRNAの各鎖の長さは、同一または異なることが可能である。
本発明のdsRNAは、1つ以上のヌクレオチドの1つ以上の1本鎖突出(複数を含む)を含むことができる。一実施形態において、dsRNAの少なくとも一方の末端は、1〜4ヌクレオチド、一般的に1または2ヌクレオチドの一本鎖ヌクレオチド突出を有する。別の実施形態において、dsRNAのアンチセンス鎖は、センス鎖上の3’末端および5’末端に各々1〜10ヌクレオチド突出を有する。さらなる実施形態において、dsRNAのセンス鎖は、アンチセンス鎖上の3’末端および5’末端に各々1〜10ヌクレオチド突出を有する。
少なくとも1つのヌクレオチド突出を有するdsRNAは、その平滑末端対応物よりも予想外に優れた阻害特性を有する。一部の実施形態において、わずか1つのヌクレオチド突出の存在は、全体的な安定性に影響を与えることなく、dsRNAの干渉活性を強化する。わずか1つの突出を有するdsRNAは、体内で、ならびに種々の細胞、細胞培養培地、血液、および血清中で特に安定かつ有効であることが分かっている。通常、一本鎖突出は、アンチセンス鎖の3’末端、またはその代わりにセンス鎖の3’末端に位置する。dsRNAはまた、通常、アンチセンス鎖の5’末端に位置する平滑末端を有し得る。このようなdsRNAは、改善された安定性と阻害活性を有し、それによって、低用量、すなわち、1日にレシピエントの体重1kg当たり5mg未満での投与が可能となる。一般的に、dsRNAのアンチセンス鎖は、3’末端でのヌクレオチド突出を有し、5’末端は平滑である。別の実施形態では、突出内のヌクレオチドのうちの1つ以上が、ヌクレオシドチオリン酸で置換される。
dsRNAは、例えば、Biosearch,Applied Biosystems,Incから市販されているような、自動DNA合成装置の使用により、以下にさらに論じられるような当該技術分野で公知の標準的な方法によって合成することができる。他の実施形態では、dsRNAのアンチセンス鎖は、表1a、表2a、および表5aのセンス配列から選択される第1の鎖と、表1a、表2a、および表5aのアンチセンス配列から選択される第2の鎖とを含む。表1a、表2a、および表5aに示される標的配列のどこかを標的とする代わりのアンチセンス剤は、標的配列とそれに隣接するPCSK9配列とを用いて容易に決定することができる。
例えば、(表1aの)dsRNA AD−9680は、3530−3548においてPCSK9遺伝子を標的とする。したがって、標的配列は以下の通りである:5’UUCUAGACCUGUUUUGCUU3’(配列番号1523)。(表1aの)dsRNA AD−10792は、1091−1109においてPCSK9遺伝子を標的とする。したがって、標的配列は以下の通りである:5’GCCUGGAGUUUAUUCGGAA3’(配列番号1524)。配列番号1523と配列番号1524に対する相補領域を有するdsRNAが本発明に含まれる。
さらなる実施形態では、dsRNAは、表1a、表2a、および表5aに示される配列の群から選択される少なくとも1つのヌクレオチド配列を含む。他の実施形態では、dsRNAは、この群から選択される少なくとも2つのヌクレオチド配列であって、この少なくとも2つの配列の一方が、この少なくとも2つの配列のもう一方に相補的であり、かつこの少なくとも2つの配列の一方が、PCSK9遺伝子の発現において生成されるmRNAの配列に実質的に相補的であるヌクレオチド配列を含む。通常、dsRNAは、2つのオリゴヌクレオチドを含み、ここで、1つのオリゴヌクレオチドは、表1a、表2a、および表5aでセンス鎖として記載されており、第2のオリゴヌクレオチドは、表1a、表2a、および表5aでアンチセンス鎖として記載されている。
当業者にはよく知られているように、20〜23塩基対、特に21塩基対の二重鎖構造を有するdsRNAが、RNAiを誘導するのに特に有効であることが認められている(Elbashirら,EMBO 2001,20:6877−6888)。しかしながら、より短いまたはより長いdsRNAも同様に有効であり得ることが見出されている。上記の実施形態では、表1a、表2a、および表5aに示されるオリゴヌクレオチド配列の性質によって、本発明のdsRNAは、最小で21ntの長さの少なくとも1つの鎖を含むことができる。表1a、表2a、および表5aの配列の1つから、一方または両方の末端上のほんの数ヌクレオチドを除いたものを有するより短いdsRNAが上記のdsRNAと比較して同様に有効であり得ることがかなり期待され得る。したがって、表1a、表2a、および表5aの配列の1つに由来する少なくとも15個、16個、17個、18個、19個、20個、またはそれより多くの連続するヌクレオチドの部分配列を有し、かつ以下に本明細書に記載されるFACSアッセイにおいてPCSK9遺伝子の発現を阻害する能力が、完全配列を含むdsRNAと5%、10%、15%、20%、25%、または30%阻害を超えない程度に異なるdsRNAが、本発明によって企図される。さらに、表1a、表2a、および表5aに示される標的配列内で切断するdsRNAは、PCSK9配列と示された標的配列とを用いて容易に作成することできる。
さらに、表1a、表2a、および表5aに示されるRNAi剤は、RNAiに基づく切断を受けやすいPCSK9 mRNA内の部位を識別する。したがって、本発明は、本発明の薬剤の1つによって標的とされる配列内を標的とするRNAi剤をさらに含む。本明細書で使用される場合、第2のRNAi剤が、第1のRNAi剤のアンチセンス鎖に相補的なmRNA内のどこかでメッセージを切断するならば、この第2のRNAi剤は、第1のRNAi剤の配列内を標的とすると言われる。このような第2の薬剤は、通常、表1a、表2a、および表5aに示される配列の1つに由来する少なくとも15個の連続するヌクレオチドを、PCSK9遺伝子中の選択配列に対して連続する領域から取得されたさらなるヌクレオチド配列と連結したものからなる。例えば、配列番号1の最後の15ヌクレオチド(付加されたAA配列は除く)を、標的PCSK9遺伝子由来の次の6ヌクレオチドと組み合わせたものは、表1a、表2a、および表5aに示される配列の1つをベースにした21ヌクレオチドの一本鎖薬剤を生じる。
本発明のdsRNAは、標的配列に対する1つ以上のミスマッチを含むことができる。一実施形態では、本発明のdsRNAは、わずか1つの、わずか2つの、またはわずか3つのミスマッチを含む。一実施形態では、dsRNAのアンチセンス鎖は標的配列に対するミスマッチを含んでおり、ミスマッチの部分は相補領域の中心には位置しない。別の実施形態では、dsRNAのアンチセンス鎖は標的配列に対するミスマッチを含んでおり、ミスマッチは、どちらかの末端に由来する5ヌクレオチドに、例えば、相補領域の5’末端または3’末端のどちらかに由来する5、4、3、2、または1ヌクレオチドに制限される。例えば、PCSK9遺伝子のある領域に相補的な23ヌクレオチドのdsRNA鎖の場合、dsRNAは、中央の13ヌクレオチドにミスマッチを1つも含まない。本発明に記載される方法を用いて、標的配列に対するミスマッチを含むdsRNAがPCSK9遺伝子の発現を阻害するのに有効であるかどうかを決定することができる。特に、PCSK9遺伝子内の特定の相補領域に、集団内の多型配列変異があることが知られている場合、PCSK9遺伝子の発現を阻害する上でミスマッチを有するdsRNAの効力を考慮することは重要である。
一実施形態では、dsRNAの少なくとも一方の末端は、1〜4ヌクレオチド、通常1または2ヌクレオチドの一本鎖ヌクレオチド突出を有する。少なくとも1つのヌクレオチド突出を有するdsRNAは、その平滑末端対応物よりも予想外に優れた阻害特性を有する。さらに、本発明者らは、わずか1つのヌクレオチド突出の存在によって、全体的な安定性に影響を与えることなく、dsRNAの干渉活性が強化されることを発見した。わずか1つの突出を有するdsRNAは、体内で、ならびに種々の細胞、細胞培養培地、血液、および血清中で特に安定かつ有効であることが分かっている。通常、一本鎖突出は、アンチセンス鎖の3’末端、またはその代わりにセンス鎖の3’末端に位置する。dsRNAはまた、通常、アンチセンス鎖の5’末端に位置する平滑末端を有し得る。このようなdsRNAは、改善された安定性と阻害活性を有し、それによって、低用量、すなわち、1日にレシピエントの体重1kg当たり5mg未満での投与が可能となる。通常、dsRNAのアンチセンス鎖は、3’末端でのヌクレオチド突出を有し、5’末端は平滑である。別の実施形態では、突出内のヌクレオチドのうちの1つまたは複数をヌクレオシドチオリン酸と置換する。
化学修飾と化学コンジュゲート
また別の実施形態では、dsRNAは、安定性を増強するために化学修飾される。本発明の核酸は、参照により本明細書に組み入れられる「Current protocols in nucleic acid chemistry」、Beaucage,S.L.et al.(Edrs.),John Wiley & Sons,Inc.,New York,NY,USA」に記載されている方法のような、当該技術分野で十分に確立された方法によって合成および/または修飾され得る。化学修飾としては、2’修飾、オリゴヌクレオチドの糖または塩基の他の部位での修飾、オリゴヌクレオチド鎖への非天然塩基の導入、リガンドまたは化学的部分への共有結合、およびヌクレオチド間リン酸結合と別の結合(例えば、チオリン酸)との置換を挙げることができるが、これらに限定されない。2つ以上のこのような修飾を利用し得る。
2つの別々のdsRNA鎖の化学結合は、種々の公知の技術のいずれかによって、例えば、共有結合、イオン結合、もしくは水素結合の導入によって、疎水性相互作用、ファンデルワールス相互作用、もしくはスタッキング相互作用によって、金属イオン配位によって、またはプリン類似体の使用によって達成し得る。一般に、dsRNAを修飾するために使用することができる化学基としては、メチレンブルー;二官能性基、通常、ビス−(2−クロロエチル)アミン;N−アセチル−N’−(p−グリオキシルベンゾイル)シスタミン;4−チオウラシル;およびプソラレンが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、リンカーは、ヘキサエチレングリコールリンカーである。この場合、dsRNAは、固相合成によって産生され、ヘキサエチレングリコールリンカーは標準的な方法に従って組み込まれる(例えば、Williams,D.J.およびK.B.Hall,Biochem.(1996)35:14665−14670)。特定の一実施形態では、アンチセンス鎖の5’末端とセンス鎖の3’末端は、ヘキサエチレングリコールリンカーを介して化学的に連結される。別の実施形態では、dsRNAの少なくとも1つのヌクレオチドは、ホスホロチオエート基またはホスホロジチオエート基を含む。dsRNAの末端での化学結合は、通常、三重らせん結合によって形成される。表1a、表2a、および表5aに、本発明の修飾RNAi剤の例を示す。
また別の実施形態では、例えば、特定のヌクレアーゼ等の、しかしこれらに限定されない、細胞酵素の分解活性を防止または阻害するために、2つの一本鎖の一方または両方のヌクレオチドを修飾し得る。核酸に対する細胞酵素の分解活性を阻害するための技術は、当該技術分野で公知であり、これには、2’−アミノ修飾、2’−アミノ糖修飾、2’−F糖修飾、2’−F修飾、2’−アルキル糖修飾、非荷電骨格修飾、モルホリノ修飾、2’−O−メチル修飾、およびホスホロアミデートが含まれるが、これらに限定されない(例えば、Wagner,Nat.Med.(1995)1:1116−8を参照されたい)。したがって、dsRNA上のヌクレオチドの少なくとも1つの2’−ヒドロキシル基が、化学基に、通常、2’−アミノ基または2’−メチル基に置換される。また、ロックされたヌクレオチドを生成するために、少なくとも1つのヌクレオチドを修飾し得る。このようなロックされたヌクレオチドは、リボースの2’−酸素とリボースの4’−炭素を接続するメチレン架橋を含む。ロックされたヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドは、Koshkin,A.A.,et al.,Tetrahedron(1998),54:3607−3630)およびObika,S.et al.,Tetrahedron Lett.(1998),39:5401−5404)に記載されている。ロックされたヌクレオチドをオリゴヌクレオチドに導入することにより、相補的な配列への親和性が向上し、融解温度が数℃増大する(Braasch,D.A.およびD.R.Corey,Chem.Biol.(2001),8:1−7)。
リガンドをdsRNAにコンジュゲートすることにより、細胞への吸収、および特定の組織への標的化または特定の種類の細胞(例えば、肝臓細胞)による取込みが増強され得る。特定の例では、疎水性リガンドをdsRNAにコンジュゲートして、細胞膜の直接透過および/または肝臓細胞を越える取込みを促進する。あるいは、dsRNAにコンジュゲートされたリガンドは、受容体を介するエンドサイトーシスの基質となる。こうした手法は、アンチセンスオリゴヌクレオチドとdsRNA剤の細胞透過を促進するために使用されている。例えば、コレステロールが様々なアンチセンスオリゴヌクレオチドにコンジュゲートされ、そのコンジュゲートされていない類似体と比較して大幅により活性のある化合物となっている。M.Manoharan Antisense & Nucleic Acid Drug Development 2002,12,103を参照されたい。オリゴヌクレオチドにコンジュゲートされている他の親油性化合物としては、1−ピレン酪酸、1,3−ビス−O−(ヘキサデシル)グリセロール、およびメントールが挙げられる。受容体を介するエンドサイトーシスのリガンドの一例は、葉酸である。葉酸は、葉酸受容体を介するエンドサイトーシスによって細胞に侵入する。葉酸を有するdsRNA化合物は、葉酸受容体を介するエンドサイトーシスによって効率的に細胞内に輸送されるであろう。Liと共同研究者らは、オリゴヌクレオチドの3’末端に葉酸を結合させることによって、オリゴヌクレオチドの細胞取込みが8倍増大したことを報告している。Li,S.;Deshmukh,H.M.;Huang,L.Pharm.Res.1998,15,1540。オリゴヌクレオチドにコンジュゲートされている他のリガンドとしては、ポリエチレングリコール、糖質クラスター、架橋剤、ポルフィリンコンジュゲート、送達ペプチド、ならびに脂質(例えば、コレステロールおよびコレステリルアミン)が挙げられる。糖質クラスターの例としては、Chol−p−(GalNAc)3(N−アセチルガラクトサミンコレステロール)およびLCO(GalNAc)(N−アセチルガラクトサミン−3’−リトコール−オレオイルが挙げられる。
特定の例では、カチオン性リガンドをオリゴヌクレオチドにコンジュゲートすることによって、ヌクレアーゼに対する抵抗性が向上する。カチオン性リガンドの代表的な例は、プロピルアンモニウムおよびジメチルプロピルアンモニウムである。興味深いことに、カチオン性リガンドがオリゴヌクレオチド全体に分散している場合、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、mRNAに対する高い結合親和性を保持することが報告されている。M.Manoharan Antisense & Nucleic Acid Drug Development 2002,12,103およびその中の参考文献を参照されたい。
いくつかの例では、リガンドは多官能性であり得る、および/またはdsRNAは2つ以上のリガンドにコンジュゲートすることができる。例えば、dsRNAは、取込みを向上させるための1つのリガンドと放出を向上させるための第2のリガンドにコンジュゲートすることができる。
本発明のリガンドコンジュゲートdsRNAは、連結分子をdsRNAに結合させることによって得られるような、反応性ペンダント官能性を有するdsRNAを使用することによって合成し得る。この反応性オリゴヌクレオチドは、市販のリガンド、種々の保護基のいずれかを有する合成されたリガンド、またはそれに結合した連結部分を有するリガンドと直接反応させ得る。本発明の方法は、いくつかの実施形態では、リガンドと適切にコンジュゲートされており、かつ固体支持体材料にさらに結合され得るヌクレオシド単量体を使用することによって、リガンドコンジュゲートdsRNAの合成を促進する。任意で固体支持体材料に結合される、このようなリガンド−ヌクレオシドコンジュゲートは、選択された血清結合リガンドと、ヌクレオシドまたはオリゴヌクレオチドの5’位にある連結部分との反応によって、本明細書に記載される方法の特定の実施形態に従って調製される。特定の例では、dsRNAの3’末端に結合したアラルキルリガンドを有するdsRNAは、まず、長鎖アミノアルキル基を介して単量体ビルディングブロックを制御された多孔性ガラス支持体に共有結合させることによって調製される。その後、ヌクレオチドは、標準的な固相合成技術によって、固体支持体に結合した単量体ビルディングブロックに結合させられる。単量体ビルディングブロックは、ヌクレオシドまたは固相合成と適合する他の有機化合物であり得る。
本発明のコンジュゲートで使用されるdsRNAは、固相合成の公知の技術によって好都合にかつ日常的に作製し得る。このような合成のための装置は、例えば、Applied Biosystems(Foster City,CA)を含む、いくつかの業者によって販売されている。当該技術分野で公知のこのような合成用の任意の他の手段をさらにまたは代わりに利用し得る。同様の技術を用いて、ホスホロチオエートおよびアルキル化誘導体等の、他のオリゴヌクレオチドを調製することも知られている。
合成
特定の修飾オリゴヌクレオチドの合成に関する教示を以下の米国特許に見出すことができる:ポリアミンコンジュゲートオリゴヌクレオチドに対して引用される米国特許第5,138,045号および同第5,218,105号;キラルリン結合を有するオリゴヌクレオチドの調製のための単量体に対して引用される米国特許第5,212,295号;修飾骨格を有するオリゴヌクレオチドに対して引用される米国特許第5,378,825号および同第5,541,307号;骨格修飾オリゴヌクレオチドと還元的カップリングによるその調製に対して引用される米国特許第5,386,023号;3−デアザプリン環系をベースにした修飾ヌクレオ塩基とその合成方法に対して引用される米国特許第5,457,191号;N−2置換プリンをベースにした修飾ヌクレオ塩基に対して引用される米国特許第5,459,255号;キラルリン結合を有するオリゴヌクレオチドを調製するためのプロセスに対して引用される米国特許第5,521,302号;ペプチド核酸に対して引用される米国特許第5,539,082号;β−ラクタム骨格を有するオリゴヌクレオチドに対して引用される米国特許第5,554,746号;オリゴヌクレオチドを合成するための方法および材料に対して引用される米国特許第5,571,902号;アルキルチオ基を有するヌクレオシドであって、そのような基がヌクレオシドの様々な位置のいずれかにおいて付加される他の部分に対するリンカーとして使用し得るヌクレオシドに対して引用される米国特許第5,578,718号;高キラル純度のホスホロチオエート結合を有するオリゴヌクレオチドに対して引用される米国特許第5,587,361号および同第5,599,797号;2’−O−アルキルグアノシンおよび関連化合物(2,6−ジアミノプリン化合物を含む)を調製するためのプロセスに対して引用される米国特許第5,506,351号;N−2置換プリンを有するオリゴヌクレオチドに対して引用される米国特許第5,587,469号;3−デアザプリンを有するオリゴヌクレオチドに対して引用される米国特許第5,587,470号;コンジュゲートされた4’−デスメチルヌクレオシド類似体に対して両方とも引用される米国特許第5,223,168号および米国特許第5,608,046号;骨格修飾オリゴヌクレオチド類似体に対して引用される米国特許第5,602,240号および同第5,610,289号;とりわけ、2’−フルオロ−オリゴヌクレオチドを合成する方法に対して引用される米国特許第6,262,241号および同第5,459,255号。
本発明のリガンドコンジュゲートdsRNAと、配列特異的な連結ヌクレオシドを有するリガンド分子とにおいて、オリゴヌクレオチドとオリゴヌクレオシドは、標準的なヌクレオチド前駆体もしくはヌクレオシド前駆体、または既に連結部分を有するヌクレオチドコンジュゲート前駆体もしくはヌクレオシドコンジュゲート前駆体、既にリガンド分子を有するリガンド−ヌクレオチド前駆体またはヌクレオシド−コンジュゲート前駆体、または非ヌクレオシドリガンドを有するビルディングブロックを利用して、好適なDNA合成装置でアセンブルしてもよい。
既に連結部分を有するヌクレオチド−コンジュゲート前駆体を使用する場合には、通常、配列特異的な連結ヌクレオシドの合成を完了させ、その後、リガンド分子をこの連結部分と反応させて、リガンドコンジュゲートオリゴヌクレオチドを生成する。種々の分子(例えば、ステロイド、ビタミン、脂質、およびレポータ分子)を有するオリゴヌクレオチドコンジュゲートがこれまでに記載されている(Manoharanら,PCT出願WO93/07883号を参照されたい)。一実施形態では、本発明に掲載されるオリゴヌクレオチドまたは連結ヌクレオシドは、市販の、オリゴヌクレオチド合成で日常的に使用される標準的なホスホロアミダイトと標準的でないホスホロアミダイトに加えて、リガンド−ヌクレオシドコンジュゲートに由来するホスホロアミダイトを用いて自動合成装置で合成される。
オリゴヌクレオチドのヌクレオシドに2’−O−メチル基、2’−O−エチル基、2’−O−プロピル基、2’−O−アリル基、2’−O−アミノアルキル基、または2’−デオキシ−2’−フルオロ基を組み込むことによって、ハイブリダイゼーション特性の増強がオリゴヌクレオチドに付与される。さらに、ホスホロチオエート骨格を含むオリゴヌクレオチドは、増強されたヌクレアーゼ安定性を有する。したがって、本発明の官能化された連結ヌクレオシドは、ホスホロチオエート骨格、または2’−O−メチル基、2’−O−エチル基、2’−O−プロピル基、2’−O−アミノアルキル基、2’−O−アリル基、もしくは2’−デオキシ−2’−フルオロ基のどちらか一方もしくは両方を含むように強化することができる。当該技術分野で公知のいくつかのオリゴヌクレオチド修飾のまとめのリストは、例えば、PCT公開WO200370918号に見出される。
いくつかの実施形態では、5’末端にアミノ基を有する本発明の官能化ヌクレオシド配列を、DNA合成装置を用いて調製し、その後、選択されたリガンドの活性エステル誘導体と反応させる。活性エステル誘導体は当業者に公知である。代表的な活性エステルとしては、N−ハイドロスクシンイミドエステル、テトラフルオロフェノールエステル、ペンタフルオロフェノールエステル、およびペンタクロロフェノールエステルが挙げられる。アミノ基と活性エステルの反応によって、選択されたリガンドが連結基を介して5’位に結合したオリゴヌクレオチドが生じる。5’末端のアミノ基は、5’−アミノ−Modifier C6試薬を利用して調製することができる。一実施形態では、リガンド分子は、リガンド−ヌクレオシドホスホロアミダイトを使用することによって、5’位でオリゴヌクレオチドにコンジュゲートされ得るが、この場合、リガンドは、リンカーを介して直接的または間接的に5’−ヒドロキシ基に連結される。5’末端にリガンドを有するリガンドコンジュゲートオリゴヌクレオチドを提供するために、このようなリガンド−ヌクレオシドホスホロアミダイトは、通常、自動合成手順の最後で使用される。
修飾されたヌクレオシド間結合またはヌクレオシド間骨格の例としては、例えば、ホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、メチルホスホネートおよび他のアルキルホスホネート(3’−アルキレンホスホネートおよびキラルホスホネートを含む)、ホスフィネート、ホスホロアミデート(3’−アミノホスホロアミデートおよびアミノアルキルホスホロアミデートを含む)、チオノホスホロアミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステル、ならびに通常の3’−5’結合を有するボラノホスフェート、これらの2’−5’結合類似体、および逆の極性を有するボラノホスフェートであって、ヌクレオシド単位の連続する対が、3’−5’から5’−3’または2’−5’から5’−2’に結合しているボラノホスフェートが挙げられる。様々な塩、混合塩、および遊離酸の形態も含まれる。
上記のリン原子含有連結の調製に関する、代表的な米国特許としては、各々参照することによって、本明細書に組み込まれる、米国特許第3,687,808号、同第4,469,863号、同第4,476,301号、同第5,023,243号、同第5,177,196号、同第5,188,897号、同第5,264,423号、同第5,276,019号、同第5,278,302号、同第5,286,717号、同第5,321,131号、同第5,399,676号、同第5,405,939号、同第5,453,496号、同第5,455,233号、同第5,466,677号、同第5,476,925号、同第5,519,126号、同第5,536,821号、同第5,541,306号、同第5,550,111号、同第5,563,253号、同第5,571,799号、同第5,587,361号、同第5,625,050号、および同第5,697,248号が挙げられるが、これらに限定されない。
その中にリン原子を含まない修飾されたヌクレオシド間結合またはヌクレオシド間骨格(すなわち、オリゴヌクレオシド)の例は、短鎖アルキルもしくはシクロアルキルの糖間結合、混合ヘテロ原子とアルキルもしくはシクロアルキルの糖間結合、または1つ以上の短鎖ヘテロ原子もしくはヘテロ環の糖間結合によって形成される骨格を有する。これらには、モルホリノ結合(ヌクレオシドの糖部分から一部形成される);シロキサン骨格;スルフィド骨格、スルホキシド骨格、およびスルホン骨格;ホルムアセチル骨格およびチオホルムアセチル骨格;メチレンホルムアセチル骨格およびチオホルムアセチル骨格;アルケン含有骨格;スルファメート骨格;メチレンイミノ骨格およびメチレンヒドラジノ骨格;スルホネート骨格およびスルホンアミド骨格;アミド骨格を有するもの;ならびに混合されたN、O、S、およびCH2構成部分を有する他のものが含まれる。
上記のオリゴヌクレオシドの調製に関する、代表的な米国特許としては、各々参照することによって、本明細書に組み込まれる、米国特許第5,034,506号、同第5,166,315号、同第5,185,444号、同第5,214,134号、同第5,216,141号、同第5,235,033号、同第5,264,562号、同第5,264,564号、同第5,405,938号、同第5,434,257号、同第5,466,677号、同第5,470,967号、同第5,489,677号、同第5,541,307号、同第5,561,225号、同第5,596,086号、同第5,602,240号、同第5,610,289号、同第5,602,240号、同第5,608,046号、同第5,610,289号、同第5,618,704号、同第5,623,070号、同第5,663,312号、同第5,633,360号、同第5,677,437号、および同第5,677,439号が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の例では、オリゴヌクレオチドは、非リガンド基で修飾され得る。オリゴヌクレオチドの活性、細胞分布、または細胞取込みを増強するために、多くの非リガンド分子がオリゴヌクレオチドにコンジュゲートされており、そのようなコンジュゲーションを実施するための方法は科学文献で入手可能である。このような非リガンド部分としては、脂質部分(例えば、コレステロール(Letsinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1989,86:6553)、コール酸(Manoharan et al.,Bioorg.Med.Chem.Lett.,1994,4:1053))、チオエーテル(例えば、ヘキシル−S−トリチルチオール(Manoharan et al.,Ann.N.Y.Acad.Sci.,1992,660:306;Manoharan et al.,Bioorg.Med.Chem.Let.,1993,3:2765))、チオコレステロール(Oberhauser et al.,Nucl.Acids Res.,1992,20:533)、脂肪族鎖(例えば、ドデカンジオール残基もしくはウンデシル残基(Saison−Behmoaras et al.,EMBO J.,1991,10:111;Kabanov et al.,FEBS Lett.,1990,259:327;Svinarchuk et al.,Biochimie,1993,75:49))、リン脂質(例えば、ジ−ヘキサデシル−rac−グリセロールもしくはトリエチルアンモニウム1,2−ジ−O−ヘキサデシル−rac−グリセロ−3−H−ホスホネート(Manoharan et al.,Tetrahedron Lett.,1995,36:3651、Shea et al.,Nucl.Acids Res.,1990,18:3777))、ポリアミン鎖もしくはポリエチレングリコール鎖(Manoharan et al.,Nucleosides & Nucleotides,1995,14:969))、もしくはアダマンタン酢酸(Manoharan et al.,Tetrahedron Lett.,1995,36:3651)、パルミチル部分(Mishra et al.,Biochim.Biophys.Acta,1995,1264:229)、またはオクタデシルアミン部分もしくはヘキシルアミノ−カルボニル−オキシコレステロール部分(Crooke et al.,J.Pharmacol.Exp.Ther.,1996,277:923)が挙げられる。このようなオリゴヌクレオチドコンジュゲートの調製を教示する代表的な米国特許は、上で列記されている。典型的なコンジュゲーションプロトコルは、配列の1つ以上の位置にアミノリンカーを有するオリゴヌクレオチドの合成を含む。その後、アミノ基を、適当なカップリング試薬または活性化試薬を用いて、コンジュゲートされている分子と反応させる。コンジュゲーション反応は、固体支持体に依然として結合しているオリゴヌクレオチドを用いてかまたはオリゴヌクレオチドの切断後に溶液相において実施され得る。HPLCによるオリゴヌクレオチドコンジュゲートの精製によって、通常、純粋なコンジュゲートが得られる。コレステロールコンジュゲートの使用が特に好ましいが、それは、そのような部分が、PCSK9発現部位である肝臓細胞への標的化を増大させることができるからである。
ベクターにコードされたRNAi剤
本発明の別の態様において、PCSK9遺伝子発現活性を調節するPCSK9特異的なdsRNA分子を、DNAベクターまたはRNAベクターに挿入された転写単位から発現させる(例えば、Couture,A,et al.,TIG.(1996),12:5−10、Skillern,A.,et al.、国際PCT公開WO00/22113号、Conrad、国際PCT公開WO00/22114号、およびConrad、米国特許第6,054,299号を参照されたい)。これらのトランスジーンは、線状コンストラクト、環状プラスミド、またはウイルスベクターとして導入することができる。これらは、宿主ゲノムに取り込まれ、宿主ゲノムに組み込まれたトランスジーンとして継承され得る。トランスジーンは、染色体外プラスミドとして継承されるように構築することもできる(Gassmann,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1995)92:1292)。
dsRNAの個々の鎖を、2つの別々の発現ベクター上のプロモータによって転写し、標的細胞にコトランスフェクトすることができる。あるいは、各々の個々のdsRNAの鎖を、両方とも同じ発現プラスミド上にあるプロモータによって転写することができる。一実施形態では、dsRNAがステム・ループ構造を有するように、dsRNAをリンカーポリヌクレオチド配列によって接続された逆向き反復として発現させる。
組換えdsRNA発現ベクターは、通常、DNAプラスミドまたはウイルスベクターである。dsRNAを発現するウイルスベクターは、限定されるものではないが、アデノ随伴ウイルス(総説については、Muzyczka,et al.,Curr.Topics Micro.Immunol.(1992)158:97−129)を参照されたい)、アデノウイルス(例えば、Berkner,et al.,BioTechniques(1998)6:616)、Rosenfeld et al.(1991,Science 252:431−434)、およびRosenfeld et al.を参照されたい)、またはアルファウイルスならびに当該技術分野で公知の他のウイルスをベースにして構築することができる。レトロウイルスは、上皮細胞を含む、多くの異なる細胞型に、体外および/または体内で種々の遺伝子を導入するために使用されている(例えば、Eglitis,et al.,Science(1985)230:1395−1398、Danos and Mulligan,Proc.NatI.Acad.Sci.USA(1998)85:6460−6464、Wilson et al.,1988,Proc.NatI.Acad.Sci.USA 85:3014−3018、Armentano et al.,1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:61416145、Huber et al.,1991,Proc.NatI.Acad.Sci.USA 88:8039−8043、Ferry et al.,1991,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:8377−8381、Chowdhury et al.,1991,Science 254:1802−1805、van Beusechem.et al.,1992,Proc.Nad.Acad.Sci.USA 89:7640−19、Kay et al.,1992,Human Gene Therapy 3:641−647、Dai et al.,1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10892−10895、Hwu et al.,1993,J.Immunol.150:4104−4115、米国特許第4,868,116号、米国特許第4,980,286号、PCT公開第WO 89/07136号、PCT公開第WO 89/02468号、PCT公開第WO 89/05345号、およびPCT公開第WO 92/07573号を参照されたい)。細胞のゲノムに挿入された遺伝子の形質導入と発現が可能な組換えレトロウイルスベクターは、組換えレトロウイルスゲノムを好適なパッケージング細胞株(例えば、PA317およびPsi−CRIP)にトランスフェクトすることによって産生することができる(Comette et al.,1991,Human Gene Therapy 2:5−10、Cone et al.,1984,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6349)。組換えアデノウイルスベクターは、感染しやすい宿主(例えば、ラット、ハムスター、イヌ、およびチンパンジー)における様々な細胞と組織に感染させるために使用することができ(Hsu et al.,1992,J.Infectious Disease,166:769)、感染のために有糸分裂が活発な細胞を必要としないという利点もある。
発現されるdsRNA分子のコード配列を受け入れることが可能な任意のウイルスベクター、例えば、アデノウイルス(AV);アデノ随伴ウイルス(AAV);レトロウイルス(例えば、レンチウイルス(LV)、ラブドウイルス、マウス白血病ウイルス);ヘルペスウイルス等に由来するベクターを使用することができる。ウイルスベクターの指向性は、他のウイルス由来のエンベロープタンパク質もしくは他の表面抗原でベクターをシュードタイピングすることによって、または必要に応じて、異なるウイルスカプシドタンパク質を代用することによって修飾することができる。
例えば、本発明のレンチウイルスベクターは、水疱性口内炎ウイルス(VSV)、狂犬病、エボラ、モコラ等に由来する表面タンパク質でシュードタイピングすることができる。異なるカプシドタンパク質血清型を発現するようにベクターを改変することによって、本発明のAAVベクターを、異なる細胞を標的とするように作製することができる。例えば、血清型2のゲノム上の血清型2のカプシドを発現するAAVベクターは、AAV2/2と呼ばれる。AAV2/2ベクター中のこの血清型2のカプシド遺伝子を、血清型5のカプシド遺伝子に置き換えて、AAV2/5ベクターを産生することができる。異なるカプシドタンパク質血清型を発現するAAVベクターを構築するための技術は当業者の能力の範囲内である。例えば、Rabinowitz J E et al.(2002),J Virol 76:791−801を参照されたく、この開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
本発明で使用するのに好適な組換えウイルスベクター、このベクターにdsRNAを発現させるための核酸配列を挿入する方法、およびこのウイルスベクターを対象となる細胞に送達する方法の選択は、当業者の能力の範囲内である。例えば、Dornburg R(1995),Gene Therap.2:301−310、Eglitis M A(1988)、Biotechniques 6:608−614、Miller A D(1990)、Hum Gene Therap.1:5−14、Anderson W F(1998),Nature 392:25−30、およびRubinson D A et al.,Nat.Genet.33:401−406を参照されたく、この開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
好ましいウイルスベクターは、AVおよびAAVに由来するベクターである。特に好ましい一実施形態では、本発明のdsRNAを、例えば、U6 RNAプロモータもしくはH1 RNAプロモータのいずれか、またはサイトメガロウイルス(CMV)プロモータを有する組換えAAVベクターから、2つの別々の相補的な一本鎖RNA分子として発現させる。
本発明のdsRNAを発現させるための好適なAVベクター、この組換えAVベクターを構築するための方法、およびこのベクターを標的細胞に送達するための方法は、Xia H et al.(2002),Nat.Biotech.20:1006−1010に記載されている。
本発明のdsRNAを発現させるための好適なAAVベクター、この組換えAVベクターを構築するための方法、およびこのベクターを標的細胞に送達するための方法は、Samulski R et al.(1987),J.Virol.61:3096−3101、Fisher K J et al.(1996),J.Virol,70:520−532、Samulski R et al.(1989),J.Virol.63:3822−3826、米国特許第5,252,479号、米国特許第5,139,941号、国際特許出願第WO 94/13788号、および国際特許出願第WO 93/24641号に記載されており、これらの開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
本発明のDNAプラスミドまたはウイルスベクターのいずれかにおけるdsRNA発現を推進するプロモータは、真核生物のRNAポリメラーゼIプロモータ(例えば、リボソームRNAプロモータ)、RNAポリメラーゼIIプロモータ(例えば、CMV初期プロモータもしくはアクチンプロモータもしくはU1 snRNAプロモータ)、または通常、RNAポリメラーゼIIIプロモータ(例えば、U6 snRNAプロモータもしくは7SK RNAプロモータ)であってもよく、あるいは発現プラスミドが、T7プロモータからの転写に必要なT7RNAポリメラーゼもコードするならば、原核生物のプロモータ(例えば、T7プロモータ)であってもよい。プロモータは、トランスジーン発現を膵臓に向けることもできる(例えば、膵臓用のインスリン調節配列(Bucchini et al.,1986,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83:2511−2515)を参照されたい)。
さらに、トランスジーンの発現は、例えば、特定の生理的調節因子(例えば、循環グルコースレベル)、またはホルモンに感受性のある調節配列のような、誘導可能な調節配列と発現系を用いて、正確に調節することができる(Docherty et al.,1994,FASEB J.8:20−24)。細胞または哺乳類におけるトランスジーン発現の制御に好適なこのような誘導可能な発現系には、エクジソンによる調節、エストロゲン、プロゲステロン、テトラサイクリン、二量体化の化学的誘導物質、およびイソプロピル−β−D1−チオガラクトピラノシド(EPTG)による調節が含まれる。当業者ならば、dsRNAトランスジーンの意図される使用に基づいて適切な調節/プロモータ配列を選択することができるであろう。
通常、dsRNA分子を発現することが可能な組換えベクターは、以下に記載されるように送達され、標的細胞内にとどまる。あるいは、dsRNA分子の一過性発現をもたらすウイルスベクターを用いることができる。このようなベクターは、必要に応じて繰り返し投与することができる。ひとたび発現すれば、dsRNAは標的RNAに結合し、その機能または発現を調節する。dsRNAを発現するベクターの送達は、静脈内もしくは筋肉内への投与によるか、患者から外植された標的細胞に投与した後に患者に再導入することによるか、または所望の標的細胞への導入を可能にする任意の他の手段によって全身性とすることができる。
dsRNA発現DNAプラスミドは、通常、カチオン性脂質担体(例えば、オリゴfectアミン)または非カチオン性脂質ベースの担体(例えば、Transit−TKO(商標))との複合体として標的細胞にトランスフェクトされる。1週間またはそれより長い期間にわたる単一のPCSK9遺伝子の異なる領域または複数のPCSK9遺伝子を標的とするdsRNA介在性ノックダウンのための複数回の脂質トランスフェクションもまた、本発明によって企図される。宿主細胞内への本発明のベクターの導入の成功は、様々な公知の方法を用いてモニタすることができる。例えば、一過性発現は、レポータ、例えば、蛍光マーカ(例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP))を用いてシグナルを得ることができる。生体外細胞の安定的トランスフェクションは、トランスフェクトされた細胞に特定の環境因子(例えば、抗生物質および薬物)に対する耐性、例えば、ハイグロマイシンB耐性を与えるマーカを用いて確実にすることができる。
PCSK9特異的なdsRNA分子をベクターに挿入し、ヒト患者用の遺伝子治療ベクターとして使用することもできる。遺伝子治療ベクターは、例えば、静脈内注射、局所投与(米国特許第5,328,470号を参照されたい)によって、または定位注射(例えば、Chen et al.(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:3054−3057を参照されたい)によって、対象に送達することができる。遺伝子治療ベクターの薬学的調製は、許容される希釈剤中の遺伝子治療ベクターを含むことができるし、または遺伝子送達ビヒクルが埋め込まれる徐放性マトリックスを含むことができる。あるいは、完全な遺伝子送達ベクターを、組換え細胞から無傷で産生することができる場合(例えば、レトロウイルスベクター)、薬学的調製は、遺伝子送達系を産生する1つ以上の細胞を含むことができる。
dsRNAを含む薬学的組成物
一実施形態では、本発明は、本明細書に記載されるdsRNAと薬学的に許容される担体とを含む薬学的組成物、およびこれらを投与する方法を提供する。dsRNAを含む薬学的組成物は、PCSK9遺伝子の発現または活性と関連する疾患または障害、例えば、PCSK9発現によって仲介される病理学的プロセス(例えば、高脂血症)を治療するために有用である。このような薬学的組成物は、送達の様式に基づいて製剤化される。
投薬量
本明細書に掲載される薬学的組成物は、PCSK9遺伝子の発現を阻害するのに十分な投薬量で投与される。一般に、dsRNAの好適な用量は、1日にレシピエントの体重1キログラム当たり0.01〜200.0ミリグラムの範囲、通常、1日に体重1キログラム当たり1〜50mgである。例えば、dsRNAは、単回用量当たり0.01mg/kg、0.05mg/kg、0.5mg/kg、1mg/kg、1.5mg/kg、2mg/kg、3mg/kg、5.0mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、30mg/kg、40mg/kg、または50mg/kgで投与することができる。
別の実施形態において、投与量は、0.01〜0.2mg/kgである。例えば、dsRNAは、0.01mg/kg、0.02mg/kg、0.03mg/kg、0.04mg/kg、0.05mg/kg、0.06mg/kg、0.07mg/kg、0.08mg/kg、0.09mg/kg、0.10mg/kg、0.11mg/kg、0.12mg/kg、0.13mg/kg、0.14mg/kg、0.15mg/kg、0.16mg/kg、0.17mg/kg、0.18mg/kg、0.19mg/kg、または0.20mg/kgの用量で投与することができる。
一実施形態において、投与量は、0.2mg/kg〜1.5mg/kgである。例えば、dsRNAは、0.2mg/kg、0.3mg/kg、0.4mg/kg、0.5mg/kg、0.6mg/kg、0.7mg/kg、0.8mg/kg、0.9mg/kg、1mg/kg、1.1mg/kg、1.2mg/kg、1.3mg/kg、1.4mg/kg、または1.5mg/kgの用量で投与することができる。
dsRNAは、0.03、0.1、0.3、または1.3、または3.0mg/kgの用量で投与することができる。
薬学的組成物は、1日に1回投与することができ、またはdsRNAは、1日の全体を通して適当な間隔で2回、3回、もしくはそれより多くのサブ用量として投与し得る。PCSK9レベルに対する単回用量の効果は長続きするので、次の用量は、7日を超えない間隔で、または1、2、3、もしくは4週間を超えない間隔で投与される。
一実施形態において、脂質で製剤化されたPCSK9を標的とするdsRNAは、約3mg/kgの第1の用量で投与され、その後、少なくとも1つのその後の用量で週に1回投与され、その後の用量は、第1の用量よりも低く、例えば、その後の用量は、約1.0mg/kgまたは約0.3mg/kgである。その後の用量は、例えば、週に1回4週間投与することができる。
いくつかの実施形態では、dsRNAは、制御放出製剤による連続的な注入または送達を用いて投与される。その場合、各々のサブ用量に含まれるdsRNAは、1日の総投薬量を達成するために、それ相応により小さくなければならない。数日間にわたる送達のために、例えば、数日間にわたるdsRNAの持続放出を提供する従来の持続放出製剤を用いて投薬単位を構成することもできる。持続放出製剤は、当該技術分野で公知であり、特に、特定の部位での薬剤の送達に有用であり、例えば、本発明の薬剤とともに使用することができる。この実施形態では、投薬単位は、相応の複数回の1日量を含む。
対象の疾患もしくは障害の重症度、過去の治療、全般的な健康、および/または年齢、ならびに存在する他の疾患を含むが、これらに限定されない、特定の要因が、対象を有効に治療するのに必要とされる投薬量と時機に影響を及ぼし得ることを当業者は理解するであろう。さらに、治療的有効量の組成物による対象の治療は、単回治療または一連の治療を含むことができる。本発明によって企図される個々のdsRNAについての有効投薬量と体内半減期の推定は、本明細書の別の箇所で記載されるように、従来の手法を用いるか、または適当な動物モデルを用いた体内試験に基づいて行なうことができる。
マウス遺伝学の進歩により、PCSK9発現によって仲介される病理学的プロセスのような、様々なヒト疾患を研究するための多くのマウスモデルが作製された。このようなモデルは、dsRNAの体内試験に、および治療的有効用量の決定に使用される。好適なマウスモデルは、例えば、ヒトPCSK9を発現するプラスミドを含むマウスである。別の好適なマウスモデルは、ヒトPCSK9を発現するトランスジーンを有するトランスジェニックマウスである。
そのような化合物の毒性と治療効力は、例えば、LD50(集団の50%にとって致死的な用量)とED50(集団の50%において治療的に有効な用量)を決定するための、細胞培養または実験動物における標準的な薬学的方法によって決定することができる。毒性効果と治療効果の間の用量比が治療指数であり、これは、LD50/ED50という比として表すことができる。高い治療指数を示す化合物が好ましい。
細胞培養アッセイおよび動物研究から得られるデータは、ヒトで使用される様々な投薬量を製剤化する際に使用することができる。本発明に掲載される組成物の投薬量は、通常、毒性がほとんどないかまたは毒性が全くないED50を含む循環濃度の範囲内にある。投薬量は、利用される投薬形態および利用される投与経路によって、この範囲内で変動し得る。本発明に掲載される方法で使用される任意の化合物について、治療的有効用量は、最初に細胞培養アッセイから推定することができる。細胞培養で決定されるIC50(すなわち、症状の半最大阻害を達成する試験化合物の濃度)を含む、化合物の、または適切な場合には、(例えば、ポリペプチドの濃度の減少を達成する)標的配列のポリペプチド産物の、循環血漿濃度範囲を達成するように、用量を動物モデルにおいて製剤化し得る。このような情報を用いて、ヒトにおける有用な用量をより正確に決定することができる。血漿中レベルは、例えば、高性能液体クロマトグラフィにより測定し得る。
上で論じられたような投与に加えて、本発明に掲載されるdsRNAは、標的遺伝子発現によって仲介される病理学的プロセスの治療に有効な他の公知の薬剤と組み合わせて投与することができる。任意の事象において、投与医師は、当該技術分野で公知のまたは本明細書に記載される標準的な有効性の尺度を用いて観察される効果に基づいて、dsRNA投与の量と時機を調整することができる。
投与
本発明の薬学的組成物は、局所治療が望ましいかまたは全身治療が望ましいかということと、治療されるべき部分とに応じて、多くの方法で投与し得る。投与は、局所、経肺(例えば、ネブライザーによるものを含めた、粉末もしくはエアロゾルの吸入もしくは吹入によるもの)、気管内、鼻腔内、経表皮と経皮と真皮下、経口、または非経口(例えば、皮下)であり得る。
通常、高脂血症の哺乳類を治療する場合、dsRNA分子は、非経口手段によって全身投与される。非経口投与としては、静脈内、動脈内、皮下、腹腔内、もしくは筋肉内への注射または注入、あるいは頭蓋内、例えば、実質内、髄腔内、または脳室内への投与が挙げられる。例えば、リポソームとコンジュゲートされたdsRNAもしくはリポソームとコンジュゲートされていないdsRNA、またはリポソームとともに製剤化されたdsRNAまたはリポソームとともに製剤化されていないdsRNAを、患者に静脈内投与することができる。そのような投与のために、dsRNA分子を、滅菌水溶液および非滅菌水溶液、一般的な溶媒(例えば、アルコール)中の非水性溶液、または液体油基剤もしくは固体油基剤中の溶液のような組成物中に製剤化することができる。このような溶液は、緩衝剤、希釈剤、および他の好適な添加物を含むこともできる。非経口投与、髄腔内投与、または脳室内投与のために、dsRNA分子を、緩衝剤、希釈剤、ならびに他の好適な添加物(例えば、浸透増強剤、担体化合物、および他の薬学的に許容される担体)をも含む、滅菌水溶液のような組成物中に製剤化することができる。製剤については、本明細書により詳細に記載されている。
dsRNAは、特定の組織、例えば、肝臓(例えば、肝臓の肝細胞)を標的とするような様態で送達することができる。
製剤
本発明の薬学的製剤は、単位投薬形態で好都合に提示し得るが、これは、薬学産業で公知の従来技術に従って調製し得る。このような技術は、活性成分を薬学的担体または賦形剤と関連させる工程を含む。一般に、製剤は、活性成分を液体担体または微粉固体担体またはその両方と均一かつ密接に関連させ、その後、必要があれば、生成物を成形することによって調製する。
本発明の組成物は、錠剤、カプセル、ジェルカプセル、液体シロップ、軟性ジェル、坐剤、および浣腸剤等の、しかしこれらに限定されない、多くの可能な投薬形態のいずれかに製剤化し得る。本発明の組成物は、水性媒体、非水性媒体、または混合媒体中の懸濁液としても製剤化し得る。水性懸濁液は、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、および/またはデキストランを含む、懸濁液の粘性を増大させる物質をさらに含み得る。懸濁液はまた、安定化剤を含み得る。
本発明の薬学的組成物には、溶液、エマルション、およびリポソーム含有製剤が含まれるが、これらに限定されない。これらの組成物は、予め形成された液体、自己乳化固体、および自己乳化半固体を含むが、これらに限定されない、種々の成分から生成し得る。一態様では、高脂血症等の肝障害を治療する場合、肝臓を標的とする製剤とする。
さらに、PCSK9遺伝子を標的とするdsRNAは、他の分子、分子構造体、または核酸の混合物とともに混合されているか、封入されているか、コンジュゲートされているか、または別の形で関連しているdsRNAを含む組成物に製剤化することができる。例えば、PCSK9遺伝子を標的とする1つ以上のdsRNA剤を含む組成物は、他の治療剤、例えば、脂質を低減させる他の薬剤(例えば、スタチン)、またはPCSK9以外の遺伝子を標的とする1つ以上のdsRNA化合物を含むことができる。
経口製剤、非経口製剤、局所製剤、および生物学的製剤
経口投与用の組成物および製剤としては、粉末剤または顆粒剤、マイクロ粒子、ナノ粒子、水もしくは非水性媒体中の懸濁液または溶液、カプセル、ジェルカプセル、サシェー剤、錠剤、あるいはミニ錠剤が挙げられる。増粘剤、香味剤、希釈剤、乳化剤、分散補助剤、または結合剤が望ましい場合もある。いくつかの実施形態では、経口製剤は、本発明に掲載されるdsRNAが1つ以上の浸透増強剤、界面活性剤、およびキレート剤と併せて投与される製剤である。好適な界面活性剤としては、脂肪酸および/またはそのエステルもしくは塩、胆汁酸および/またはその塩が挙げられる。好適な胆汁酸/塩としては、ケノデオキシコール酸(CDCA)およびウルソデオキシケノデオキシコール酸(UDCA)、コール酸、デヒドロコール酸、デオキシコール酸、グルコール酸、グリコール酸、グリコデオキシコール酸、タウロコール酸、タウロデオキシコール酸、タウロ−24,25−ジヒドロ−フシジン酸ナトリウム、およびグリコジヒドロフシジン酸ナトリウムが挙げられる。好適な脂肪酸としては、アラキドン酸、ウンデカン酸、オレイン酸、ラウリン酸、カプリル酸、カプリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、ジカプレート、トリカプレート、モノオレイン、ジラウリン、グリセリル1−モノカプレート、1−ドデシルアザシクロヘプタン−2−オン、アシルカルニチン、アシルコリン、もしくはモノグリセリド、ジグリセリド、または薬学的に許容されるそれらの塩(例えば、ナトリウム)が挙げられる。いくつかの実施形態では、浸透増強剤の組合せ、例えば、脂肪酸/塩を胆汁酸/塩と組み合わせたものを使用する。1つの例示的な組合せは、ラウリン酸とカプリン酸とUDCAのナトリウム塩である。さらなる浸透増強剤としては、ポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン−20−セチルエーテルが挙げられる。本発明に掲載されるdsRNAは、噴霧乾燥粒子を含む顆粒形態で経口送達してもよいし、またはマイクロ粒子もしくはナノ粒子を形成するように複合体化してもよい。dsRNA複合化剤としては、ポリアミノ酸;ポリイミン;ポリアクリレート;ポリアルキルアクリレート、ポリオキセタン、ポリアルキルシアノアクリレート;カチオン化ゼラチン、カチオン化アルブミン、カチオン化デンプン、カチオン化アクリレート、カチオン化ポリエチレングリコール(PEG)、およびカチオン化デンプン;ポリアルキルシアノアクリレート;DEAE誘導体化ポリイミン、DEAE誘導体化ポルラン(pollulan)、DEAE誘導体化セルロース、ならびにDEAE誘導体化デンプンが挙げられる。好適な複合化剤としては、キトサン、N−トリメチルキトサン、ポリ−L−リジン、ポリヒスチジン、ポリオルニチン、ポリスペルミン、プロタミン、ポリビニルピリジン、ポリチオジエチルアミノメチルエチレンP(TDAE)、ポリアミノスチレン(例えば、p−アミノ)、ポリ(メチルシアノアクリレート)、ポリ(エチルシアノアクリレート)、ポリ(ブチルシアノアクリレート)、ポリ(イソブチルシアノアクリレート)、ポリ(イソヘキシルシアノアクリレート)、DEAE−メタクリレート、DEAE−ヘキシルアクリレート、DEAE−アクリルアミド、DEAE−アルブミン、およびDEAE−デキストラン、ポリメチルアクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリ(D,L−乳酸)、ポリ(DL−乳酸・グリコール酸コポリマー(PLGA))、アルギネート、ならびにポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。dsRNAの経口製剤とその調製については、米国特許第6,887,906号、米国特許公開第20030027780号、および米国特許第6,747,014号に詳細に記載されており、これらは各々、参照により本明細書に組み入れられる。
非経口投与、実質内(脳内)投与、髄腔内投与、脳室内投与、または肝内投与のための組成物および製剤としては、滅菌水溶液を挙げることができ、これらの滅菌水溶液は、緩衝剤、希釈剤、ならびに他の好適な添加剤(例えば、浸透増強剤、担体化合物、および他の薬学的に許容される担体または賦形剤を含むが、これらに限定されない)も含み得る。
局所投与用の薬学的組成物および薬学的製剤としては、経皮パッチ、軟膏、ローション、クリーム、ジェル、滴剤、坐剤、スプレー、液剤、および粉末剤を挙げることができる。従来の薬学的担体、水性基剤、粉末基剤、または油状基剤、増粘剤等が必要であるかまたは望ましい場合もある。好適な局所製剤には、本発明に掲載されるdsRNAが局所送達剤(例えば、脂質、リポソーム、脂肪酸、脂肪酸エステル、ステロイド、キレート剤、および界面活性剤)と混合している製剤が含まれる。好適な脂質およびリポソームには、中性のもの(例えば、ジオレオイルホスファチジルDOPEエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルコリンDMPC、ジステアロイルホスファチジルコリン)、陰性のもの(例えば、ジミリストイルホスファチジルグリセロールDMPG)、ならびにカチオン性のもの(例えば、ジオレオイルテトラメチルアミノプロピルDOTAPおよびジオレオイルホスファチジルエタノールアミンDOTMA)が含まれる。本発明に掲載されるdsRNAは、リポソーム中に封入されてもよいし、またはそれに対する、特に、カチオン性リポソームに対する複合体を形成してもよい。あるいは、dsRNAは、脂質に対して、特に、カチオン性脂質に対して複合体化してもよい。好適な脂肪酸およびエステルとしては、アラキドン酸、オレイン酸、エイコサン酸、ラウリン酸、カプリル酸、カプリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、ジカプレート、トリカプレート、モノオレイン、ジラウリン、グリセリル1−モノカプレート、1−ドデシルアザシクロヘプタン−2−オン、アシルカルニチン、アシルコリン、もしくはC1−10アルキルエステル(例えば、イソプロピルミリステートIPM)、モノグリセリド、ジグリセリド、または薬学的に許容されるそれらの塩が挙げられるが、これらに限定されない。局所製剤については、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第6,747,014号に詳細に記載されている。さらに、dsRNA分子は、米国特許第6,271,359号に記載されているような生物学的手段または非生物学的手段として哺乳類に投与することができる。非生物学的送達は、種々の方法によって達成することができ、これらの方法には、限定するものではないが、(1)本明細書に提供されるdsRNA酸分子をリポソームに充填すること、および(2)dsRNA分子を脂質またはリポソームと複合体化し、核酸−脂質複合体または核酸−リポソーム複合体を形成させることが含まれる。リポソームは、体外で細胞をトランスフェクトするのに一般に使用されるカチオン性脂質と中性脂質から構成され得る。カチオン性脂質は、負の電荷を持つ核酸と複合体化(例えば、電荷会合)し、リポソームを形成することができる。カチオン性リポソームの例としては、リポフェクチン、リポフェクトアミン、リポフェクトエース、およびDOTAPが挙げられるが、これらに限定されない。リポソームを形成させるための方法は、当該技術分野で公知である。リポソーム組成物は、例えば、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、ジミリストイルホスファチジルグリセロール、またはジオレオイルホスファチジルエタノールアミンから形成させることができる。リポフェクチン(商標)(Invitrogen/Life Technologies,Carlsbad,Calif.)およびエフェクテン(商標)(Qiagen,Valencia,Calif.)を含む、多くの親油性薬剤が市販されている。さらに、全身送達の方法は、市販のカチオン性脂質、例えば、DDABまたはDOTAP(これらは各々、DOPEまたはコレステロール等の中性脂質と混合し得る)を用いて最適化することができる。場合によっては、Templetonら(Nature Biotechnology、15:647−652(1997))によって記載されているリポソームのようなリポソームを使用することができる。他の実施形態では、ポリカチオン(例えば、ポリエチレンイミン)を用いて、体内および生体外での送達を達成することができる(Boletta et al.,J.Am Soc.Nephrol.7:1728(1996))。核酸を送達するためのリポソームの使用に関するさらなる情報は、米国特許第6,271,359号、PCT公開WO96/40964号、およびMorrissey,D.et al.2005.Nat Biotechnol.23(8):1002−7に見出すことができる。
生物学的送達は、ウイルスベクターの使用を含むが、これに限定されない、種々の方法によって達成することができる。例えば、ウイルスベクター(例えば、アデノウイルスベクターおよびヘルペスウイルスベクター)を用いて、dsRNA分子を肝臓細胞に送達することができる。標準的な分子生物学の技術を用いて、本明細書に提供される1つ以上のdsRNAを、細胞に核酸を送達するためにこれまでに開発された多くの様々なウイルスベクターのうちの1つに導入することができる。これらの得られたウイルスベクターを用いて、1つ以上のdsRNAを、例えば、感染によって、細胞に送達することができる。
リポソーム製剤
研究され、薬物の製剤化に使用されているマイクロエマルションの他にも、組織化された界面活性剤構造は多く存在する。これらのものとしては、単層、ミセル、二重層、および小胞が挙げられる。小胞(例えば、リポソーム)は、薬物送達の観点から見た、それらが提供する作用の特異性と持続時間が理由で、高い関心を集めている。本発明で使用される場合、「リポソーム」という用語は、球状の二重層(単数または複数)となって配置された両親媒性脂質から構成された小胞を意味する。
リポソームとは、親油性物質と水性内部から形成された膜を有する単層状または多層状の小胞のことである。水性部分は、送達される組成物を含む。カチオン性リポソームは、細胞壁に融合することができるという利点を有する。非カチオン性リポソームは、細胞壁と効率的に融合することはできないが、体内でマクロファージによって取り込まれる。
無傷の哺乳類皮膚を横断するためには、脂質小胞は、好適な経皮勾配の影響下で、各々50nm未満の直径の、一連の細孔を通過しなければならない。したがって、非常に変形しやすく、かつこのような細孔を通過することができるリポソームを使用することが望ましい。
リポソームのさらなる利点としては、中性リン脂質から得られたリポソームが生体適合性かつ生体分解性であること、リポソームが広範な水溶性薬物と脂溶性薬物を取り込むことができること、リポソームがリポソーム内部のコンパートメント内に封入された薬物を代謝および分解から保護することができることが挙げられる(Rosoff,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.245)。リポソーム製剤の調製における重要な検討事項は、リポソームの脂質表面電荷、小胞サイズ、および水性容量である。
リポソームは、活性成分の作用部位への移動および送達に有用である。リポソーム膜は生体膜と構造的に類似しているので、リポソームを組織に適用すると、リポソームは、細胞膜と融合し始め、リポソームと細胞の融合が進むにつれて、リポソーム内容物は、活性剤が作用し得る細胞内に流入する。
リポソーム製剤は、多くの薬物のための送達様式として広範な研究の焦点となっている。局所投与に関して、リポソームは、他の製剤に優るいくつかの利点を提供するという証拠が増えている。このような利点としては、投与薬物の高い全身吸収と関連する副作用の低下、所望の標的における投与薬物の蓄積の増大、および親水性と疎水性の両方の、様々な薬物を皮膚に投与する能力が挙げられる。
いくつかの報告には、高分子量DNAを含む薬剤を皮膚に送達するリポソームの能力が詳述されている。鎮痛薬、抗体、ホルモン、および高分子量DNAを含む化合物が皮膚に投与されている。適用の大半は、皮膚上層を標的とする結果となった。
リポソームは2つの広範なクラスに分類される。カチオン性リポソームは、正の電荷を持つリポソームであり、これは、負の電荷を持つDNA分子と相互作用して、安定な複合体を形成する。正の電荷を持つDNA/リポソーム複合体は、負の電荷を持つ細胞表面に結合し、エンドソーム中に内在化される。エンドソーム内のpHが酸性であるため、リポソームは破裂し、その内容物を細胞の細胞質中に放出する(Wang et al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.,1987,147,980−985)。
pH感受性であるかまたは負の電荷を持つリポソームは、DNAと複合体化するのではなく、DNAを封入する。DNAと脂質は両方とも同じような電荷を持つので、複合体形成ではなく、反発が生じる。それにもかかわらず、一部のDNAは、これらのリポソームの水性内部に封入される。pH感受性リポソームは、培養されている細胞単層にチミジンキナーゼ遺伝子をコードするDNAを送達するのに使用されている。外来遺伝子の発現は標的細胞で検出された(Zhou et al.,Journal of Controlled Release,1992,19,269−274)。
リポソーム組成物の1つの主要なタイプとして、天然に由来するホスファチジルコリン以外のリン脂質が挙げられる。例えば、中性のリポソーム組成物は、ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)またはジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)から形成させることができる。アニオン性のリポソーム組成物は、通常、ジミリストイルホスファチジルグリセロールから形成されるのに対して、アニオン性の融合性リポソームは、主としてジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)から形成される。別のタイプのリポソーム組成物は、例えば、大豆PCおよび卵PCのようなホスファチジルコリン(PC)から形成される。別のタイプは、リン脂質および/またはホスファチジルコリンおよび/またはコレステロールの混合物から形成される。
いくつかの研究では、リポソーム性薬物製剤の皮膚への局所送達が評価されている。モルモットの皮膚へのインターフェロンを含むリポソームの適用が、皮膚ヘルペスの痛みを低下させたのに対し、他の手段を介する(例えば、溶液としてのまたはエマルションとしての)インターフェロンの送達は効果がなかった(Weiner et al.,Journal of Drug Targeting,1992,2,405−410)。さらに、さらなる研究では、リポソーム製剤の一部として投与されたインターフェロンの、水性系を用いたインターフェロンの投与に対する有効性が検討され、リポソーム製剤が水性投与よりも優れていることが結論付けられた(du Plessis et al.,Antiviral Research,1992,18,259−265)。
非イオン性リポソーム系もまた、非イオン性界面活性剤とコレステロールを含む特定の系において、薬物を皮膚に送達する際の有用性を決定するために検討されている。ノバソーム(商標)I(グリセリルジラウレート/コレステロール/ポリオキシエチレン−10−ステアリルエーテル)およびノバソーム(商標)II(グリセリルジステアレート/コレステロール/ポリオキシエチレン−10−ステアリルエーテル)を含む非イオン性リポソーム製剤は、マウス皮膚の真皮にサイクロスポリン−Aを送達するために使用された。結果は、このような非イオン性リポソーム系が、皮膚の様々な層へのサイクロスポリン−Aの堆積を促進するのに有効であることを示した(Hu et al.,S.T.P.Pharma.Sci.,1994,4,6,466)。
リポソームには、「立体的に安定化された」リポソームも含まれる。これは、本明細書で使用される場合、1つ以上の特殊化した脂質を含むリポソームであって、そのような特殊化した脂質がリポソームに組み込まれたときに、そのような脂質を欠くリポソームと比べて循環寿命が増加するリポソームを指す用語である。立体的に安定化されたリポソームの例は、リポソームの小胞形成脂質部分の一部が、(A)1つ以上の糖脂質(例えば、モノシアロガングリオシドGM1)を含むか、または(B)1つ以上の親水性ポリマー(例えば、ポリエチレングリコール(PEG)部分)で誘導体化されているリポソームである。任意の特定の理論に束縛されることを望まないが、少なくとも、ガングリオシド、スフィンゴミエリン、またはPEG誘導体化脂質を含む立体的に安定化されたリポソームについては、これらの立体的に安定化されたリポソームの循環半減期の増加が、細網内皮系(RES)の細胞への取込みの低下によるものであると当該技術分野で考えられている(Allen et al.,FEBS Letters,1987,223,42;Wu et al.,Cancer Research,1993,53,3765)。
1つ以上の糖脂質を含む様々なリポソームが当該技術分野で公知である。Papahadjopoulosら(Ann.N.Y.Acad.Sci.,1987,507,64)は、モノシアロガングリオシドGM1、ガラクトセレブロシド硫酸、およびホスファチジルイノシトールがリポソームの血液半減期を向上させることができることを報告している。これらの知見は、Gabizonら(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,1988,85,6949)によって詳述された。両方ともAllenらに対する米国特許第4,837,028号およびWO88/04924号には、(1)スフィンゴミエリンおよび(2)ガングリオシドGM1またはガラクトセレブロシド硫酸エステルを含むリポソームが開示されている。米国特許第5,543,152号(Webbら)には、スフィンゴミエリンを含むリポソームが開示されている。1.2,2−sn−ジミリストイルホスファチジルコリンを含むリポソームは、WO97/13499号(Lim et al.)に開示されている。
1つ以上の親水性ポリマーで誘導体化された脂質を含む多くのリポソーム、およびその調製方法は、当該技術分野で公知である。Sunamotoら(Bull.Chem.Soc.Jpn.,1980,53,2778)は、PEG部分を含む非イオン性界面活性剤である2C1215Gを含むリポソームを記載した。Illumら(FEBS Lett.,1984,167,79)は、ポリマー性グリコールによるポリスチレン粒子の親水性コーティングによって、血液半減期が顕著に増加することを指摘した。ポリアルキレングリコール(例えば、PEG)のカルボン酸基の付加によって修飾された合成リン脂質が、Searsによって記載されている(米国特許第4,426,330号および同第4,534,899号)。Klibanovら(FEBS Lett.,1990,268,235)は、PEGまたはPEGステアレートで誘導体化されたホスファチジルエタノールアミン(PE)を含むリポソームの血液循環半減期が顕著に増大することを示す実験を記載した。Blumeら(Biochimica et Biophysica Acta,1990,1029,91)は、このような観察結果を、ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(DSPE)とPEGの組合せから形成される他のPEG誘導体化リン脂質(例えば、DSPE−PEG)にまで拡大した。外表面上に共有結合したPEG部分を有するリポソームが、Fisherに対する欧州特許第0445131B1号およびWO90/04384号に記載されている。PEGで誘導体化された1〜20モルパーセントのPEを含有するリポソーム組成物、およびその使用の方法は、Woodle et al.(米国特許第5,013,556号および同第5,356,633号)、ならびにMartin et al.(米国特許第5,213,804号および欧州特許第EP 0 496 813 B1号)によって説明されている。.いくつかの他の脂質−ポリマーコンジュゲートを含むリポソームは、(両方ともMartin et al.に対する)WO91/05545号および米国特許第5,225,212号ならびにWO94/20073号(Zalipsky et al.)に開示されている。PEG修飾セラミド脂質を含むリポソームは、WO96/10391号(Choi et al.)に記載されている。米国特許第5,540,935号(Miyazaki et al.)および米国特許第5,556,948号(Tagawa et al.)には、その表面上の官能性部分でさらに誘導体化することができるPEG含有リポソームが記載されている。
核酸を含むいくつかのリポソームが当該技術分野で公知である。Thierryらに対するWO96/40062号には、高分子量核酸をリポソームに封入するための方法が開示されている。Tagawaらに対する米国特許第5,264,221号には、タンパク質結合リポソームが開示され、そのようなリポソームの内容物がdsRNAを含み得ることが主張されている。Rahmanらに対する米国特許第5,665,710号には、オリゴデオキシヌクレオチドをリポソームに封入する特定の方法が記載されている。Loveらに対するWO97/04787号には、raf遺伝子を標的とするdsRNAを含むリポソームが開示されている。
トランスファーソーム(transfersome)は、さらに別のタイプのリポソームで、非常に変形しやすい脂質凝集体であり、これは、薬物送達ビヒクルの魅力的な候補である。トランスファーソームは脂肪滴と記述されてもよく、これは、非常に変形しやすいので、この液滴よりも小さい孔を容易に貫通することができる。トランスファーソームは、それらが使用される環境に適応することができ、例えば、これらは、自己最適化し(皮膚の孔の形に適応する)、自己修復し、断片化することなく標的に達することが多く、かつ自己ローディング(self−loading)することが多い。トランスファーソームを作るために、表面縁活性化物質(通常、界面活性剤)を標準的なリポソーム組成物に添加することが可能である。トランスファーソームは、血清アルブミンを皮膚に送達するために使用されている。トランスファーソームを介する血清アルブミンの送達は、血清アルブミンを含む溶液の皮下注射と同じくらい有効であることが示されている。
界面活性剤は、エマルション(マイクロエマルションを含む)およびリポソーム等の製剤において広く適用されている。天然と合成の両方の、多くの異なるタイプの界面活性剤の特性を分類および区別する最も一般的な方法は、親水性/親油性バランス(HLB)の使用によるものである。親水基(別名、「頭部」)の性質は、製剤で使用される異なる界面活性剤を類別する最も有用な手段を提供する(Rieger,in Pharmaceutical Dosage Forms,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,1988,p.285)。
界面活性剤分子がイオン化されていない場合、非イオン性界面活性剤として分類される。非イオン性界面活性剤は薬学的製品および化粧製品に広く適用されており、広範囲のpH値で使用可能である。一般に、非イオン性界面活性剤のHLB値は、その構造によって2〜約18の範囲である。非イオン性界面活性剤には、非イオン性エステル、例えば、エチレングリコールエステル、プロピレングリコールエステル、グリセリルエステル、ポリグリセリルエステル、ソルビタンエステル、スクロースエステル、およびエトキシル化エステルが含まれる。非イオン性のアルカノールアミドおよびエーテル、例えば、脂肪アルコールエトキシレート、プロポキシル化アルコール、およびエトキシル化/プロポキシル化ブロックポリマーもまた、この部類に含まれる。ポリオキシエチレン界面活性剤は、非イオン性界面活性剤の部類の中で最も一般的なメンバーである。
水に溶解または分散させたときに、界面活性剤分子が負電荷を持つ場合、界面活性剤はアニオン性として分類される。アニオン性界面活性剤には、カルボキシレート(例えば、セッケン)、アシルラクチレート、アミノ酸のアシルアミド、硫酸のエステル(例えば、アルキルサルフェートおよびエトキシル化アルキルサルフェート)、スルホネート(例えば、アルキルベンゼンスルホネート)、アシルイセチオネート、アシルタウレートおよびスルホスクシネート、ならびにホスフェートが含まれる。アニオン性界面活性剤の部類の中で最も重要なメンバーは、アルキルサルフェートおよびセッケンである。
水に溶解または分散させたときに、界面活性剤分子が正電荷を持つ場合、界面活性剤はカチオン性として分類される。カチオン性界面活性剤には、四級アンモニウム塩およびエトキシル化アミンが含まれる。四級アンモニウム塩は、この部類の中で最も使用されるメンバーである。
界面活性剤分子が、正または負のいずれかの電荷を持つ能力を有する場合、この界面活性剤は両性として分類される。両性界面活性剤には、アクリル酸誘導体、置換アルキルアミド、N−アルキルベタイン、およびホスファチドが含まれる。
薬品、製剤における、およびエマルションにおける界面活性剤の使用が概説されている(Rieger,in Pharmaceutical Dosage Forms,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,1988,p.285)。
核酸脂質粒子
一実施形態において、本発明で扱うdsRNAは、例えば、核酸脂質粒子を形成するように、例えば、脂質製剤中に完全に封入される。核酸脂質粒子は、通常、カチオン性脂質、非カチオン性脂質、ステロール、および粒子の凝集を防ぐ脂質(例えば、PEG−脂質コンジュゲート)を含む。核酸脂質粒子は、静脈内(i.v.)注射後の循環寿命の延長を示し、かつ遠位部位(例えば、投与部位から物理的に離れた部位)で蓄積するので、全身適用に極めて有用である。さらに、本発明の核酸−脂質粒子中に存在する場合、核酸はヌクレアーゼによる分解に対して水溶液中で抵抗性である。核酸−脂質粒子およびその調製方法は、例えば、米国特許第5,976,567号;同第5,981,501号;同第6,534,484号;同第6,586,410号;および同第6,815,432号;ならびにPCT公開WO96/40964号に開示されている。
核酸脂質粒子は、1つ以上の追加の脂質、および/またはコレステロールといった他の成分をさらに含むことができる。他の脂質は、脂質の酸化を防ぐため、またはリガンドをリポソーム表面に結合させるため、といった種々の目的のために、リポソーム組成物に含まれてもよい。両親媒性、中性、カチオン性、およびアニオン性脂質を含む、任意の数の脂質が存在し得る。そのような脂質は、単独で、または組み合わせて使用することができる。存在し得る追加の脂質成分の具体的な例は、本明細書で説明される。
核酸脂質粒子に存在し得る追加の成分としては、ポリアミドオリゴマーといった二層安定化成分(例えば、米国特許第6,320,017を参照されたい)、ペプチド、タンパク質、洗浄剤、ホスファチジルエタノールアミンに連結されたPEGおよびセラミドにコンジュゲートされたPEGといった脂質誘導体(米国特許第5,885,613を参照されたい)が挙げられる。
核酸脂質粒子は、形成中に電荷に誘起された凝集を防ぐ、粒子の立体安定化に起因し得る、形成中の脂質粒子の凝集を低減するように選択される、第2のアミノ脂質またはカチオン性脂質、中性脂質、ステロール、および脂質のうちの1つ以上を含むことができる。
核酸脂質粒子としては、例えば、SPLP、pSPLP、およびSNALPが挙げられる。「SNALP」という用語は、SPLPを含む、安定した核酸脂質粒子を指す。「SPLP」という用語は、脂質小胞内に封入されたプラスミドDNAを含む核酸脂質粒子を指す。SPLPには、PCT公開WO00/03683号に示されるような封入された凝縮薬剤−核酸複合体を含む、「pSPLP」が含まれる。
本発明の粒子は、典型的には約50nm〜約150nm、より典型的には約60nm〜約130nm、より典型的には約70nm〜約110nm、最も典型的には約70nm〜約90nmの平均直径を有し、かつ実質的に無毒である。
一実施形態では、脂質対薬物比(質量/質量比)(例えば、脂質対dsRNA比)は、約1:1〜約50:1、約1:1〜約25:1、約3:1〜約15:1、約4:1〜約10:1、約5:1〜約9:1、または約6:1〜約9:1、または約6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、または33:1の範囲にある。
カチオン性脂質
本発明の核酸脂質粒子は、典型的に、カチオン性脂質を含む。カチオン性脂質は、例えば、N,N−ジオレイル−N,N−ジメチルアンモニウムクロライド(DODAC)、N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウムブロマイド(DDAB)、N−(I−(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ライド(DOTAP)、N−(I−(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クロライド(DOTMA)、N,N−ジメチル−2,3−ジオレイルオキシ)プロピルアミン(DODMA)、1,2−ジリノレイルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLinDMA)、1,2−ジリノレニルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLenDMA)、1,2−ジリノレイルカルバモイルオキシ−3−ジメチルアミノプロパン(DLin−C−DAP)、1,2−ジリノレイオキシ−3−(ジメチルアミノ)アセトキシプロパン(DLin−DAC)、1,2−ジリノレイオキシ−3−モルホリノプロパン(DLin−MA)、1,2−ジリノレオイル−3−ジメチルアミノプロパン(DLinDAP)、1,2−ジリノレイルチオ−3−ジメチルアミノプロパン(DLin−S−DMA)、1−リノレオイル−2−リノレイルオキシ−3−ジメチルアミノプロパン(DLin−2−DMAP)、1,2−ジリノレイルオキシ−3−トリメチルアミノプロパンクロライド塩(DLin−TMA.Cl)、1,2−ジリノレオイル−3−トリメチルアミノプロパンクロライド塩(DLin−TAP.Cl)、1,2−ジリノレイルオキシ−3−(N−メチルピペラジノ)プロパン(DLin−MPZ)、もしくは3−(N,N−ジリノレイルアミノ)−1,2−プロパンジオール(DLinAP)、3−(N,N−ジオレイルアミノ)−1,2−プロパンジオ(DOAP)、1,2−ジリノレイルオキソ−3−(2−N,N−ジメチルアミノ)エトキシプロパン(DLin−EG−DMA)、1,2−ジリノレイルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLinDMA)2,2−ジリノレイル−4−ジメチルアミノメチル−[1,3]−ジオキソラン(DLin−K−DMA)、またはそれらの類似体、(3aR,5s,6aS)−N,N−ジメチル−2,2−ジ((9Z,12Z)−オクタデカ−9,12−ジエニル)テトラヒドロ−3aH−シクロペンタ[d][1,3]ジオキソール−5−アミン(ALNY−100)、(6Z,9Z,28Z,31Z)−ヘプタトリアコンタ−6,9,28,31−テトラエン−19−イル4−(ジメチルアミノ)ブタノエート(MC3)、あるいはそれらの混合物であってもよい。
また、上で具体的に説明されるものに加え、ほぼ生理学的pHで正味の正電荷を有する他のカチオン性脂質は、本発明の脂質粒子に含まれ得る。そのようなカチオン性脂質としては、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−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル−N,N−N−トリエチルアンモニウムクロリド(「DOTMA」)、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−(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」)、1,2−ジオレイルオキシ−3−トリメチルアミノプロパン塩化物塩(「DOTAP.Cl」)、3β−(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−Chol」)、N−(1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル)−N−2−(スペルミンカルボキサミド)エチル)−N,N−ジメチルアンモニウムトリフルオルアセタート(「DOSPA」)、ジオクタデシルアミドグリシルカルボキシスペルミン(「DOGS」)、1,2−ジレオイル(dileoyl)−sn−3−ホスホエタノールアミン(「DOPE」)、1,2−ジオレオイル−3−ジメチルアンモニウム プロパン(「DODAP」)、N,N−ジメチル−2,3−ジオレイルオキシ)プロピルアミン(「DODMA」)、およびN−(1,2−ジミリストイルオキシプロプ−3−イル)−N,N−ジメチル−N−ヒドロキシエチルアンモニウムブロミド(「DMRIE」)が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、例えば、LIPOFECTIN(GIBCO/BRLより入手可能なDOTMAおよびDOPEを含む)、ならびにLIPOFECTAMINE(GIBCO/BRLより入手可能なDOSPAおよびDOPEを含む)といった、カチオン性脂質のいくつかの商業的調製物を使用することができる。特定の実施形態において、カチオン性脂質は、アミノ脂質である。
本明細書において使用するとき、「アミノ脂質」という用語は、生理学的pHでカチオン性脂質を形成するようにプロトン化され得る、1つまたは2つの脂肪酸または脂肪アルキル鎖およびアミノ頭部基(アルキルアミノもしくはジアルキルアミノ基を含む)を有する、それらの脂質を含むことを意味する。
他のアミノ脂質は、アルキル置換基が異なる(例えば、N−エチル−N−メチルアミノ−、N−プロピル−N−エチルアミノ−等)ものを含む、代替の脂肪酸基および他のジアルキルアミノ基を有するものを含む。R11およびR12がともに長鎖アルキルまたはアシル基である、それらの実施形態に関して、それらは、同一または異なることが可能である。一般的に、より少ない飽和アシル鎖を有するアミノ脂質は、特に、複合体が、濾過滅菌の目的で、約0.3ミクロン未満にサイズ決定されなければならない場合、より容易にサイズ決定される。C14からC22の範囲の炭素鎖長を伴う不飽和脂肪酸を含有するアミノ脂質が好ましい。他の足場もまた、アミノ脂質のアミノ基および脂肪酸または脂肪アルキル部分を分離するために使用することができる。好適な足場は、当業者に既知である。
ある実施形態において、本発明のアミノまたはカチオン性脂質は、脂質が生理学的pH(例えば、pH 7.4)以下のpHで正に荷電され、第2のpH、好ましくは生理学的pH以上で中性となるように、少なくとも1つのプロトン化可能または脱プロトン化可能基を有する。当然のことながら、pHに応じたプロトンの追加または除去は、平衡プロセスであり、荷電された、または中性脂質への言及は、優勢種の特性を指し、脂質の全てが荷電された、または中性形態で存在することは必須ではないことを理解されよう。2つ以上のプロトン化可能もしくは脱プロトン化可能基を有する、または双性イオン性である、脂質は、本発明における使用から除外される。
ある実施形態において、本発明に従うプロトン化可能脂質は、約4から約11の範囲のプロトン化可能基のpKaを有する。これらの脂質は、より低いpH製剤化段階でカチオン性である一方で、粒子は、pH7.4周辺の生理学的pHで、大部分が(完全にではないが)表面中性化されるため、約4から約7のpKaが最も好ましい。このpKaの利益のうちの1つは、粒子の外面に関連する、少なくとも一部の核酸が、生理学的pHでその静電相互作用を喪失し、単純な透析によって除去され、したがって、粒子のクリアランスへの感受性を大幅に低減するということである。
カチオン性脂質の一例は、1,2−ジリノレニルオキシ−N,N−ジメチルアミノプロパン(DLinDMA)である。DLinDMAを含む核酸脂質粒子の合成および調製は、2009年4月15日出願の国際出願第PCT/CA2009/00496号に説明されている。
一実施形態において、カチオン性脂質XTC(2,2−ジリノレイル−4−ジメチルアミノエチル−[1,3]−ジオキソラン)は、核酸脂質粒子を調製するために使用される。XTCの合成は、2008年10月23日出願の米国仮特許出願第61/107,998号に説明されており、これは、参照することによって本明細書に組み込まれる。
一態様において、カチオン性脂質は、以下の構造、
Figure 0005894913
およびその塩または異性体を有し、式中、RおよびRは、各々独立して、各発生において、任意に置換されたC10−C30アルキル、任意に置換されたC10−C30アルケニル、任意に置換されたC10−C30アルキニル、任意に置換されたC10−C30アシル、または−リンカー−リガンドであり、Rは、H、任意に置換されたC−C10アルキル、任意に置換されたC−C10アルケニル、任意に置換されたC−C10アルキニル、アルキル複素環、アルキルリン酸、アルキルホスホロチオエート、アルキルホスホロジチオエート、ホスホン酸アルキル、アルキルアミン、ヒドロキシアルキル、ω−アミノアルキル、ω−(置換)アミノアルキル、ω−ホスホアルキル、ω−チオホスホアルキル、任意に置換されたポリエチレングリコール(PEG、mw 100−40K)、任意に置換されたmPEG(mw 120−40K)、ヘテロアリール、複素環、またはリンカー−リガンドであり、Eは、C(O)OもしくはOC(O)である。この脂質ファミリーの合成および使用は、2009年11月10日出願の国際公開第WO 2010/054401(PCTUS2009/063927号に説明されている。カチオン性脂質MC3は、カチオン性脂質のこのファミリーの一実施形態である。
別の実施形態において、カチオン性脂質MC3((6Z,9Z,28Z,31Z)−ヘプタトリアコンタ−6,9,28,31−テトラエン−19−イル4−(ジメチルアミノ)ブタノエート)(例えば、DLin−M−C3−DMA)は、核酸脂質粒子を調製するために使用される。製剤を含むMC3およびMC3の合成は、例えば、2009年9月22日出願の米国仮特許第61/244,834号、2009年6月10日出願の米国仮特許第61/185,800号、および2010年6月10日出願の米国特許出願第12/813/448号に説明されており、これらは、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
別の実施形態において、カチオン性脂質ALNY−100((3aR,5s,6aS)−N,N−ジメチル−2,2−ジ((9Z,12Z)−オクタデカ−9,12−ジエニル)テトラヒドロ−3aH−シクロペンタ[d][1,3]ジオキソール−5−アミン)は、核酸脂質粒子を調製するために使用される。ALNY−100の合成は、2009年11月10日出願の国際特許出願第PCT/US09/63933号に説明されており、これは、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
図28は、ALNY−100およびMC3の構造を例解する。
カチオン性脂質は、粒子内に存在する総脂質の約20mol%から約70mol%、または約45〜65mol%、または約10、20、30、40、50、60、もしくは70mol%を成すことができる。
非カチオン性脂質
本発明の核酸脂質粒子は、非カチオン性脂質を含むことができる。非カチオン性脂質は、アニオン性脂質または中性脂質であってもよい。例としては、ジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)、ジオレオイルホスファチジルコリン(DOPC)、ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)、ジオレイルホスファチジルグリセロール(DOPG)、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール(DPPG)、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン(POPC)、パルミトイルオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン(POPE)、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン4−(N−マレイミドメチル)−シクロヘキサン−1−カルボキシレート(DOPE−mal)、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(DPPE)、ジミリストイルホスホエタノールアミン(DMPE)、ジステアロイル−ホスファチジル−エタノールアミン(DSPE)、16−O−モノメチルPE、16−O−ジメチルPE、18−1−trans PE、1−ステアロイル−2−オレオイル−ホスファチジエタノールアミン(SOPE)、コレステロール、またはそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の脂質粒子における使用に好適なアニオン性脂質としては、ホスファチジルグリセロール、カルジオリピン、ジアシルフォスファチジルセリン、ジアシルホスファチジン酸、N−ドデカノイル フォスファチジルエタノールアミン、N−スクシニル ホスファチジルエタノールアミン、N−グルタリル ホスファチジルエタノールアミン、リシルホスファチジルグリセロール、および中性脂質に結合された他のアニオン性修飾基が挙げられるが、これらに限定されない。
中性脂質は、脂質粒子内に存在する場合、非荷電、または生理学的pHで中性双性イオン性形態のいずれかで存在する、いくつかの脂質種のうちのいずれであってもよい。そのような脂質としては、例えば、ジアシルフォスファチジル塩素、ジアシルホスファチジルエタノールアミン、セラミド、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、ケファリン、およびセレブロシドが挙げられる。本明細書に説明される粒子において使用するための中性脂質の選択は、例えば、リポソームサイズおよび血流におけるリポソームの安定性の考慮によって一般的に誘導される。好ましくは、中性脂質成分は、2つのアシル基(即ち、ジアシルフォスファチジル塩素およびジアシルホスファチジルエタノールアミン)を有する、脂質である。様々な鎖長および飽和度の多様なアシル鎖基を有する脂質が利用可能である、または、公知の技術によって単離もしくは合成することができる。実施形態の一群において、C14からC22の範囲の炭素鎖長を伴う飽和脂肪酸を含有する脂質が好ましい。実施形態別の群において、C14からC22の範囲の炭素鎖長を伴うモノ−もしくはジ−不飽和脂肪酸を伴う脂質が使用される。さらに、飽和および不飽和脂肪酸鎖の混合物を有する脂質を使用することができる。好ましくは、本発明において使用される中性脂質は、DOPE、DSPC、POPC、または任意の関連するフォスファチジル塩素である。本発明において有用な中性脂質もまた、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、またはセリンおよびイノシトールといった他の頭部基を伴うリン脂質から成ってもよい。
一実施形態において、非カチオン性脂質は、ジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)である。別の実施形態において、非カチオン性脂質は、ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)である。
コレステロールが含まれる場合、非カチオン性脂質は、粒子中に存在する総脂質の約5mol%〜約90mol%、約5mol%、約10mol%、または約58mol%であり得る。
コンジュゲート脂質
コンジュゲート脂質は、ポリエチレングリコール(PEG)で修飾された脂質、モノシアロガングリオシドGm1、およびポリアミドオリゴマー(「PAO」)(米国特許第6,320,017号に説明)を含む、凝集を防ぐために核酸脂質粒子において使用することができる。PEG、Gm1、またはATTAのように、製剤化中の凝集を防ぐ、非荷電、親水性、立体障壁部分を伴う他の化合物もまた、本発明の方法および組成物における使用のために、脂質に連結することができる。ATTA−脂質は、例えば、米国特許第6,320,017号において説明されており、PEG−脂質コンジュゲートは、例えば、米国特許第5,820,873、5,534,499号および第5,885,613号において説明されている。典型的に、凝集を低減するために選択される脂質成分の濃度は、約1から15%(脂質のモル%で)である。
本発明において有用である、PEGで修飾された脂質(または脂質−ポリオキシエチレンコンジュゲート)の具体的な例は、PEG部分を脂質小胞の表面に固着させるように、種々の「固定」脂質部分を有することができる。好適なPEGで修飾された脂質の例としては、PEGで修飾されたホスファチジルエタノールアミンおよびホスファチジン酸、PEG−セラミドコンジュゲート(例えば、PEG−CerC14またはPEG−CerC20)(参照することによって本明細書に組み込まれる、同時係属第USSN 08/486,214号において説明)、PEGで修飾されたジアルキルアミンおよびPEGで修飾された1,2−ジアシルオキシプロパン−3−アミンが挙げられる。PEGで修飾されたジアシルグリセロールおよびジアルキルグリセロールが、特に好ましい。
PEGまたはATTAといった立体的に大きな部分が、脂質アンカーにコンジュゲートされる実施形態において、脂質アンカーの選択は、コンジュゲートが脂質粒子とどのようなタイプの会合を有するかに依存する。mePEG(mw2000)−ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(PEG−DSPE)が、粒子が、可能であれば数日中に、血液循環から除去されるまで、リポソームと会合したままであることは、公知である。PEG−CerC20といった他のコンジュゲートは、同様の滞留能力を有する。しかしながら、PEG−CerC14は、一部のアッセイにおいて、60分未満のT1/2で、血清への曝露後、製剤から素早く交換される。米国特許出願第SN 08/486,214号に例解されるように、アシル鎖の長さ、アシル鎖の飽和、および立体障壁頭部基のサイズという、少なくとも3つの特徴が交換速度に影響する。これらの特性の好適な変化を有する化合物が、本発明にとって有用であり得る。一部の治療用途に関して、PEGで修飾された脂質が、体内で素早く核酸脂質粒子から喪失されることが好ましい場合があり、したがって、PEGで修飾された脂質は、比較的短い脂質アンカーを有する。他の治療用途において、核酸脂質粒子がより長い血漿循環期間を呈することが好ましい場合があり、したがって、PEGで修飾された脂質は、比較的長い脂質アンカーを有する。例示的な脂質アンカーとしては、約C14から約C22、好ましくは約C14から約C16の長さを有するものが挙げられる。一部の実施形態において、PEG部分、例えば、mPEG−NHは、約1000、2000、5000、10,000、15,000、または20,000ダルトンのサイズを有する。
凝集防止化合物が、適切に機能するように、脂質コンジュゲートを必ずしも必要としないことに留意されたい。溶液中の遊離PEGまたは遊離ATTAは、凝集を防止するのに十分であり得る。粒子が製剤化後に安定している場合、PEGまたはATTAを、対象への投与前に透析することができる。
粒子の凝集を阻害するコンジュゲート脂質は、ポリエチレングリコール(PEG)−脂質であってもよく、これらのものとしては、例えば、PEG−ジアシルグリセロール(DAG)、PEG−ジアルキルオキシプロピル(DAA)、PEG−リン脂質、PEG−セラミド(Cer)、またはそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。PEG−DAAコンジュゲートは、例えば、PEG−ジラウリルオキシプロピル(Ci2)、PEG−ジミリスチルオキシプロピル(Ci)、PEG−ジパルミチルオキシプロピル(Ci)、またはPEG−ジステアリルオキシプロピル(Ci)であってもよい。追加のコンジュゲート脂質としては、ポリエチレングリコール−ジジミリストイルグリセロール(C14−PEGまたはPEG−C14、PEGは、2000Daの平均分子量を有する)(PEG−DMG)、(R)−2,3−ビス(オクタデシルオキシ)プロピル1−(メトキシ ポリ(エチレングリコール)2000)プロピルカルバメート)(PEG−DSG)、PEG−カルバモイル−1,2−ジミリストイルオキシプロピルアミン(PEGは、2000Daの平均分子量を有する(PEG−cDMA))、N−アセチルガラクトアミン−((R)−2,3−ビス(オクタデシルオキシ)プロピル1−(メトキシポリ(エチレングリコール)2000)プロピルカルバメート))(GalNAc−PEG−DSG)、およびポリエチレングリコール−ジパルミトイルグリセロール(PEG−DPG)が挙げられる。
一実施形態において、コンジュゲート脂質は、PEG−DMGである。別の実施形態において、コンジュゲート脂質は、PEG−cDMAである。なお別の実施形態において、コンジュゲート脂質は、PEG−DPGである。代替的に、コンジュゲート脂質は、GalNAc−PEG−DSGである。
粒子の凝集を防ぐコンジュゲート脂質は、粒子中に存在する総脂質の約0mol%〜約20mol%、0.5〜約5.0mol%、または約2molであり得る。
脂質混合物のステロール成分は、存在するとき、リポソーム、脂質小胞、または脂質粒子調製の分野で従来使用されるそれらのステロールであることが可能である。好ましいステロールは、コレステロールである。
一部の実施形態において、核酸脂質粒子は、例えば、粒子内に存在する総脂質の約10mol%から約60mol%、または約25から約40mol%、または約48mol%のステロール、例えば、コレステロールをさらに含む。
リポタンパク質
一実施形態において、本発明の製剤は、アポリポタンパク質をさらに含む。本明細書において使用するとき、「アポリポタンパク質」または「リポタンパク質」という用語は、当業者に既知のアポリポタンパク質、ならびにその変異体および断片と、以下に説明されるアポリポタンパク質アゴニスト、その類似体、または断片とを指す。
好適なアポリポタンパク質としては、ApoA−I、ApoA−II、ApoA−IV、ApoA−V、およびApoE、ならびに活性多形態、アイソフォーム、変異体、および突然変異体、さらにそれらの断片または切断形態が挙げられるが、これらに限定されない。ある実施形態において、アポリポタンパク質は、アポリポタンパク質を含有するチオールである。「アポリポタンパク質を含有するチオール」は、少なくとも1つのシステイン残渣を含有する、アポリポタンパク質、変異体、断片、またはアイソフォームを指す。最も一般的なアポリポタンパク質を含有するチオールは、1つのシステイン残渣を含有する、ApoA−I Milano(ApoA−I)およびApoA−I Paris(ApoA−I)である(Jia et al.,2002,Biochem.Biophys.Res.Comm.297:206−13;Bielicki and Oda,2002,Biochemistry 41:2089−96)。ApoA−II、ApoE2、およびApoE3もまた、アポリポタンパク質を含有するチオールである。単離ApoE、ならびに/またはその組み換え生成形態を含む、その活性断片およびポリペプチド類似体は、米国特許第5,672,685号、第5,525,472号、第5,473,039号、第5,182,364号、第5,177,189号、第5,168,045号、第5,116,739号に説明されており、これらの開示は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。ApoE3は、Weisgraber,et al.,「Human E apoprotein heterogeneity:cysteine−arginine interchanges in the amino acid sequence of the apo−E isoforms」,J.Biol.Chem.(1981)256:9077−9083、およびRall,et al.,「Structural basis for receptor binding heterogeneity of apolipoprotein E from type III hyperlipoproteinemic subjects」,Proc.Nat.Acad.Sci.(1982)79:4696−4700に開示されている。(GenBank受入番号K00396も参照されたい。)
ある実施形態において、アポリポタンパク質は、その成熟形態、そのプレプロアポリポタンパク質形態、またはそのプロアポリポタンパク質形態であることが可能である。プロおよび成熟ApoA−I(Duverger et al.,1996,Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol.16(12):1424−29)、ApoA−I Milano(Klon et al.,2000,Biophys.J.79:(3)1679−87;Franceschini et al.,1985,J.Biol.Chem.260:1632−35)、ApoA−I Paris(Daum et al.,1999,J.mol.Med.77:614−22)、ApoA−II(Shelness et al.,1985,J.Biol.Chem.260(14):8637−46;Shelness et al.,1984,J.Biol.Chem.259(15):9929−35)、ApoA−IV(Duverger et al.,1991,Euro.J.Biochem.201(2):373−83)、およびApoE(McLean et al.,1983,J.Biol.Chem.258(14):8993−9000)のホモおよびヘテロ二量体(実現可能な場合)もまた、本発明の範囲内で利用することができる。
ある実施形態において、アポリポタンパク質は、アポリポタンパク質の断片、変異体、またはアイソフォームであることが可能である。「断片」という用語は、天然のアポリポタンパク質よりも短いアミノ酸配列を有し、断片が、脂質結合特性を含む、天然のアポリポタンパク質の活性を保持する、任意のアポリポタンパク質を指す。「変異体」は、アポリポタンパク質のアミノ酸配列における、置換または変化を意味し、この置換または変化、例えば、アミノ酸残渣の追加および削除は、脂質結合特性を含む、天然のアポリポタンパク質の活性を破壊しない。このため、変異体は、1つ以上のアミノ酸残渣が、化学的に類似したアミノ酸で保存的に置換されている、本明細書において提供される、天然のアポリポタンパク質と、実質的に同一のアミノ酸配列を有する、タンパク質またはペプチドを含むことができる。保存的置換の例としては、イソロイシン、バリン、ロイシン、またはメチオニンといった、少なくとも1つの疎水性残渣の別のものへの置換が挙げられる。同様に、本発明は、例えば、例えば、アルギニンとリジンとの間、グルタミンとアスパラギンとの間、グリシンとセリンとの間といった、少なくとも1つの親水性残渣の置換を企図する(米国特許第6,004,925、6,037,323号および第6,046,166号を参照されたい)。「アイソフォーム」という用語は、同一、上回る、または部分的機能、および類似、同一または部分的配列を有するタンパク質を指し、同一遺伝子の、通常は組織特異的生成物であってもなくてもよい(Weisgraber 1990,J.Lipid Res.31(8):1503−11、Hixson and Powers 1991,J.Lipid Res.32(9):1529−35、Lackner et al.,1985,J.Biol.Chem.260(2):703−6、Hoeg et al.,1986,J.Biol.Chem.261(9):3911−4、Gordon et al.,1984,J.Biol.Chem.259(1):468−74、Powell et al.,1987,Cell 50(6):831−40、Aviram et al.,1998,Arterioscler.Thromb.Vase.Biol.18(10):1617−24、Aviram et al.,1998,J.Clin.Invest.101(8):1581−90、Billecke et al.,2000,Drug Metab.Dispos.28(11):1335−42、Draganov et al.,2000,J.Biol.Chem.275(43):33435−42、Steinmetz and Utermann 1985,J.Biol.Chem.260(4):2258−64、Widler et al.,1980,J.Biol.Chem.255(21):10464−71、Dyer et al.,1995,J.Lipid Res.36(1):80−8、Sacre et al.,2003,FEBS Lett.540(1−3):181−7、Weers,et al.,2003,Biophys.Chem.100(1−3):481−92、Gong et al.,2002,J.Biol.Chem.277(33):29919−26、Ohta et al.,1984,J.Biol.Chem.259(23):14888−93、および米国特許第6,372,886号を参照されたい)。
ある実施形態において、本発明の方法および組成物は、アポリポタンパク質のキメラ構造の使用を含む。例えば、アポリポタンパク質のキメラ構造は、虚血再かん流保護特性を含有する、アポリポタンパク質ドメインに関連する、高い脂質結合能力を伴う、アポリポタンパク質ドメインから成ることができる。アポリポタンパク質のキメラ構造は、アポリポタンパク質内の別個の領域を含む構造(即ち、同種構造)であることが可能であるか、または、キメラ構造は、異なるアポリポタンパク質間の別個の領域を含む構造(即ち、異種構造)であることが可能である。キメラ構造を含む組成物はまた、アポリポタンパク質変異体、または、特定の特徴(例えば、脂質結合特性、受容体結合特性、酵素的特性、酵素活性化特性、抗酸化もしくは還元酸化特性)を有するように設計されたセグメントである、セグメントも含むことができる(Weisgraber 1990,J.Lipid Res.31(8):1503−11、Hixson and Powers 1991,J.Lipid Res.32(9):1529−35、Lackner et al.,1985,J.Biol.Chem.260(2):703−6、Hoeg et al.,1986,J.Biol.Chem.261(9):3911−4、Gordon et al.,1984,J.Biol.Chem.259(1):468−74、Powell et al.,1987,Cell 50(6):831−40、Aviram et al.,1998,Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol.18(10):1617−24、Aviram et al.,1998,J.Clin.Invest.101(8):1581−90、Billecke et al.,2000,Drug Metab.Dispos.28(11):1335−42、Draganov et al.,2000,J.Biol.Chem.275(43):33435−42、Steinmetz and Utermann 1985,J.Biol.Chem.260(4):2258−64、Widler et al.,1980,J.Biol.Chem.255(21):10464−71、Dyer et al.,1995,J.Lipid Res.36(1):80−8、Sorenson et al.,1999,Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol.19(9):2214−25、Palgunachari 1996,Arterioscler.Throb.Vasc.Biol.16(2):328−38:Thurberg et al.,J.Biol.Chem.271(11):6062−70、Dyer 1991,J.Biol.Chem.266(23):150009−15、Hill 1998,J.Biol.Chem.273(47):30979−84を参照されたい)。
本発明において利用されるアポリポタンパク質はまた、組み換え、合成、半合成、または精製アポリポタンパク質を含む。本発明によって利用される、アポリポタンパク質またはその同等物を得るための方法は、当該技術分野において、公知である。例えば、アポリポタンパク質は、例えば、密度勾配遠心分離もしくはイムノアフィニティクロマトグラフィによって、血漿もしくは天然生成物から分離する、または合成的に、半合成的に、もしくは当業者に既知の組み換えDNA技術を使用して生成することができる(例えば、Mulugeta et al.,1998,J.Chromatogr.798(1−2):83−90、Chung et al.,1980,J.Lipid Res.21(3):284−91、Cheung et al.,1987,J.Lipid Res.28(8):913−29、Persson,et al.,1998,J.Chromatogr.711:97−109、米国特許第5,059,528号、第5,834,596、5,876,968号、および第5,721,114号、ならびにPCT公開第WO 86/04920号、および第WO 87/02062を参照されたい)。
本発明において利用されるアポリポタンパク質は、ApoA−I、ApoA−I Milano(ApoA−I)、ApoA−I Paris(ApoA−I)、ApoA−II、ApoA−IV、およびApoEの活性を模倣する、ペプチドおよびペプチド類似体といった、アポリポタンパク質アゴニストをさらに含む。例えば、アポリポタンパク質は、米国特許第6,004,925号、第6,037,323、6,046,166号、および第5,840,688号に説明されているもののうちのいずれであることも可能であり、これらの内容は、その全体として、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
アポリポタンパク質アゴニストペプチドまたはペプチド類似体は、例えば、米国特許第6,004,925号、第6,037,323号、および第6,046,166号に説明される技術を含む、当該技術分野において既知のペプチド合成のための任意の技術を使用して、合成または製造することができる。例えば、ペプチドは、最初にMerrifield(1963,J.Am.Chem.Soc.85:2149−2154)によって説明された固相合成技術を使用して、調製されてもよい。他のペプチド合成技術は、Bodanszky et al.,Peptide Synthesis,John Wiley & Sons,2d Ed.,(1976)、および当業者にとって容易に利用可能な他の参考文献において見出すことができる。ポリペプチド合成技術の要約は、Stuart and Young,Solid Phase Peptide.Synthesis,Pierce Chemical Company,Rockford,Ill.,(1984)において見出すことができる。ペプチドはまた、The Proteins,Vol.II,3d Ed.,Neurath et al.,Eds.,p.105−237,Academic Press,New York,N.Y.(1976)において説明されるような解法によって、合成することができる。異なるペプチド合成において使用するための適切な保護基は、上記の本文、ならびにMcOmie,Protective Groups in Organic Chemistry,Plenum Press,New York,N.Y.(1973)において説明されている。本発明のペプチドは、例えば、アポリポタンパク質A−Iのより大きな部分から、化学的もしくは酵素的切断によって、調製される可能性もある。
ある実施形態において、アポリポタンパク質は、アポリポタンパク質の混合物であることが可能である。一実施形態において、アポリポタンパク質は、同種混合物、つまり、単一タイプのアポリポタンパク質であることが可能である。別の実施形態において、アポリポタンパク質は、アポリポタンパク質の異種混合物、つまり、2つ以上の異なるアポリポタンパク質の混合物であることが可能である。アポリポタンパク質の異種混合物の実施形態は、例えば、動物源からのアポリポタンパク質の混合物、および半合成源からのアポリポタンパク質を含むことができる。ある実施形態において、異種混合物は、例えば、ApoA−IおよびApoA−I Milanoの混合物を含むことができる。ある実施形態において、異種混合物は、例えば、ApoA−I MilanoおよびApoA−I Parisの混合物を含むことができる。本発明の方法および組成物において使用するための好適な混合物は、当業者には明らかであろう。
アポリポタンパク質が、天然源から得られる場合、それは、植物または動物源から得ることができる。アポリポタンパク質が動物源から得られる場合、アポリポタンパク質は、いかなる種からのものであってもよい。ある実施形態において、アポリポタンパク質は、動物源から得ることができる。ある実施形態において、アポリポタンパク質は、ヒト源から得ることができる。本発明の好ましい実施形態において、アポリポタンパク質は、アポリポタンパク質が投与される個体と同一の種から派生される。
他の成分
多数の実施形態において、両親媒性脂質は、本発明の脂質粒子に含まれる。「両親媒性脂質」は、任意の好適な材料を指し、脂質材料の疎水性部分は、疎水性相に配向するが、親水性部分は、水相に向かって配向する。そのような化合物としては、リン脂質、アミノ脂質、およびスフィンゴ脂質が挙げられるが、これらに限定されない。代表的なリン脂質としては、スフィンゴミエリン、フォスファチジル塩素、ホスファチジルエタノールアミン、フォスファチジルセリン、フォスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸、パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン、リソホスファチジルコリン、リソ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コリン、ジオレオ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、またはジリノレイルフォスファチジル塩素が挙げられる。スフィンゴ脂質、グリコスフィンゴ脂質族、ジアシルグリセロール、およびβ−アシルオキソ酸といった、他のリン欠乏化合物もまた、使用することができる。さらに、そのような両親媒性脂質は、トリグリセリドおよびステロールといった、他の脂質と容易に混合することができる。
また、プログラム可能な融合脂質が、本発明の脂質粒子に含むために好適である。そのような脂質粒子は、所与のシグナル事象が発生するまで、細胞膜と融合する、およびそれらのペイロードを送達する傾向がほとんどない。これは、生命体または病変部位への注射後、それが細胞と融合しだす前に、脂質粒子がより均一に分布することを可能にする。シグナル事象は、例えば、pH、温度、イオン環境、または時間の変化であり得る。後者の場合は、ATTA−脂質コンジュゲートまたはPEG−脂質コンジュゲートといった、融合遅延または「クローキング」成分は、経時的に、脂質粒子膜から単に交換され得る。例示的な脂質アンカーとしては、約C14から約C22、好ましくは約C14から約C16の長さを有するものが挙げられる。一部の実施形態において、PEG部分、例えば、mPEG−NHは、約1000、2000、5000、10,000、15,000、または20,000ダルトンのサイズを有する。
核酸薬剤にコンジュゲートされた脂質粒子はまた、標的部分、例えば、細胞タイプまたは組織に特異的である標的部分を含むことができる。リガンド、細胞表面受容体、グリコタンパク質、ビタミン(例えば、リボフラビン)、およびモノクロナール抗体といった、種々の標的部分を使用する、脂質粒子の標的化は、これまでに説明されている(例えば、米国特許第4,957,773号および第4,603,044号を参照されたい)。標的部分は、全体のタンパク質またはその断片を含むことができる。標的機構は、一般的に、標的部分が、標的、例えば、細胞表面受容体と相互作用するために利用可能である様態で、標的薬剤が、脂質粒子の表面に位置付けられることが必要である。種々の異なる標的薬剤および方法は、例えば、Sapra,P.and Allen,TM,Prog.Lipid Res.42(5):439−62(2003)、およびAbra,RM et al.,J.Liposome Res.12:1−3,(2002)において説明されるものを含む、当該技術分野において既知であり、利用可能である。
標的化のための、ポリエチレングリコール(PEG)鎖といった、親水性ポリマー鎖の表面コーティングを伴う、脂質粒子、即ち、リポソームの使用が提唱されている(Allen,et al.,Biochimica et Biophysica Acta 1237:99−108(1995)、DeFrees,et al.,Journal of the American Chemistry Society 118:6101−6104(1996)、Blume,et al.,Biochimica et Biophysica Acta 1149:180−184(1993)、Klibanov,et al.,Journal of Liposome Research 2:321−334(1992)、米国特許第5,013556号、Zalipsky,Bioconjugate Chemistry 4:296−299(1993)、Zalipsky,FEBS Letters 353:71−74(1994)、Zalipsky,in Stealth Liposomes Chapter 9(Lasic and Martin,Eds)CRC Press,Boca Raton Fl(1995))。一手法において、脂質粒子を標的化するための、抗体といった、リガンドは、脂質粒子を形成する脂質の極性頭部基に連結される。別の手法において、標的リガンドは、親水性ポリマーコーティングを形成するPEG鎖の遠位端に結合される(Klibanov,et al.,Journal of Liposome Research 2:321−334(1992)、Kirpotin et al.,FEBS Letters 388:115−118(1996))。
標的薬剤を連結するための標準的な方法を使用することができる。例えば、標的薬剤の結合のために活性化することができるか、または脂質誘導体化されたブレオマイシンといった、親油性化合物を誘導体化することができる、ホスファチジルエタノールアミンを使用することができる。抗体標的化リポソームは、例えば、タンパク質Aを取り込むリポソームを使用して構築することができる(Renneisen,et al.,J.Bio.Chem.,265:16337 16342(1990)およびLeonetti,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA),87:2448−2451(1990)を参照されたい)。抗体コンジュゲートの他の例は、米国特許第6,027,726号に開示されており、この教示は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。また、標的部分の例には、新生物または腫瘍と会合する抗原を含む、細胞成分に特異的な他のタンパク質も含まれ得る。標的部分として使用されるタンパク質は、共有結合を介して、リポソームに結合することができる(Heath,Covalent Attachment of Proteins to Liposomes,149 Methods in Enzymology 111−119(Academic Press,Inc.1987)を参照されたい)。他の標的方法としては、ビオチン−アビジン系が挙げられる。
核酸脂質粒子の生成
一実施形態において、本発明の核酸脂質粒子製剤は、押出方法、またはインライン混合方法を介して生成される。
押出方法(予成形方法またはバッチプロセスとも称される)は、まず空のリポソーム(即ち、無核酸)が調製され、その後、空のリポソームに核酸が添加される方法である。小孔ポリカーボネート膜または非対称セラミック膜を通した、リポソーム組成物の押出は、比較的明確に定められたサイズ分布をもたらす。典型的に、懸濁液は、所望のリポソーム複合体のサイズ分布が達成されるまで、1回以上膜を循環される。リポソームは、リポソームサイズの段階的な低減を達成するように、連続的により小さな孔の膜を通して押出されてもよい。場合によっては、形成される脂質核酸組成物は、いかなるサイズ決定も行うことなく使用することができる。これらの方法は、第US 5,008,050号、第US 4,927,637号、第US 4,737,323、Biochim Biophys Acta.1979 Oct 19;557(1):9−23、Biochim Biophys Acta.1980 Oct 2;601(3):559−7、Biochim Biophys Acta.1986 Jun 13;858(1):161−8、およびBiochim.Biophys.Acta 1985 812,55−65において説明されており、これらは、参照することにより、それらの全体として本明細書に組み込まれる。
インライン混合方法は、脂質および核酸の両方が、並行して混合チャンバに添加される方法である。混合チャンバは、単純なTコネクタ、または当業者に既知の任意の他の混合チャンバであることが可能である。これらの方法は、米国特許第6,534,018号、および第US 6,855,277号、米国公報第2007/0042031号、ならびにPharmaceuticals Research,Vol.22,No.3,Mar.2005,p.362−372において説明されており、これらは、参照することにより、それらの全体として本明細書に組み込まれる。
本発明の製剤は、当業者に既知の任意の方法によって、調製することができることを、さらに理解されたい。
核酸脂質粒子の特徴付け
標準的な方法または押出成形を含まない方法のいずれかによって調製された製剤を、同様の方法で特徴付けることができる。例えば、製剤は、通常、目視検査で特徴付けられる。これらは、凝集物または堆積物を含まない白っぽい半透明の溶液であるべきである。脂質−ナノ粒子の粒子サイズと粒子サイズ分布は、例えば、Malvern Zetasizer Nano ZS(Malvern,USA)を用いた光散乱によって測定することができる。粒子は、約20〜300nm(例えば、40〜100nmのサイズ)であるべきである。粒子サイズ分布は、単峰型であるべきである。製剤中の総siRNA濃度、および封入された画分は、色素排出アッセイを用いて推定される。製剤化されたsiRNAの試料は、製剤を崩壊させる界面活性剤(例えば、0.5%Triton−X100)の存在下または非存在下で、RNA結合色素(例えば、Ribogreen(Molecular Probes))とともにインキュベートすることができる。製剤中の総siRNAは、標準曲線と比べた、界面活性剤を含む試料からのシグナルによって決定することができる。封入された画分は、総siRNA含有量から(界面活性剤の非存在下でのシグナルによって測定される)「遊離の」siRNA含有量を差し引くことによって決定される。封入されるsiRNAの割合は、通常、>85%である。一実施形態において、本発明の製剤は、少なくとも75%、少なくとも80%、または少なくとも90%封入される。
SNALP製剤の場合、粒子サイズは、少なくとも30nm、少なくとも40nm、少なくとも50nm、少なくとも60nm、少なくとも70nm、少なくとも80nm、少なくとも90nm、少なくとも100nm、少なくとも110nm、および少なくとも120nmである。好適な範囲は、通常、約少なくとも50nm〜約少なくとも110nm、約少なくとも60nm〜約少なくとも100nm、または約少なくとも80nm〜約少なくとも90nmである。
核酸脂質粒子の製剤化
LNP01
核酸脂質粒子の合成の一例は、以下のとおりである。核酸脂質粒子は、リピドイド ND98・4HCl(MW 1487)(式 1)、コレステロール(Sigma−Aldrich)、およびPEG−セラミドC16(Avanti Polar Lipids)を使用して、合成される。この核酸脂質粒子は、LNP01粒子と称される場合もある。エタノール中の各々のストック溶液は、以下のとおりに調製することができる。ND98、133mg/ml、コレステロール、25mg/ml、PEG−セラミドC16、100mg/ml。その後、ND98、コレステロール、およびPEG−セラミドC16のストック溶液を、例えば、42:48:10のモル比で組み合わせることができる。組み合わせた脂質溶液を、最終的なエタノール濃度が約35〜45%となり、かつ最終的な酢酸ナトリウム濃度が約100〜300mMとなるように、(例えば、酢酸ナトリウムpH5中の)水性siRNAと混合することができる。所望の粒子サイズ分布に応じて、得られるナノ粒子混合物を、例えば、Lipex Extruder(Northern Lipids,Inc)のようなサーモバレル押出し成形機を用いて、ポリカーボネート膜(例えば、100nmカットオフ)を通して押出し成形することができる。場合によっては、押出し成形工程を省くことができる。エタノール除去およびそれと同時に行なわれる緩衝液交換を、例えば、透析または接線流濾過によって達成することができる。緩衝液は、例えば、約pH7、例えば、約pH6.9、約pH7.0、約pH7.1、約pH7.2、約pH7.3、または約pH7.4のリン酸緩衝食塩水(PBS)と交換することができる。
Figure 0005894913
LNP01製剤は、例えば、参照により本明細書に組み入れられる国際出願公開WO2008/042973号に記載されている。
追加の例示的な核酸脂質粒子製剤を、以下の表に記載する。表中の核酸脂質粒子の名称は、限定することを意味しないことが理解されるものとする。例えば、本明細書において使用するとき、SNALPという用語は、カチオン性脂質DLinDMAを含む製剤を指す。
Figure 0005894913
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XTC含有製剤は、例えば、参照することによって、本明細書に組み込まれる、2009年9月3日出願の米国仮特許第61/239,686号に説明されている。
MC3含有製剤は、例えば、参照することによって、本明細書に組み込まれる、2009年9月22日出願の米国仮特許第61/244,834号に説明されている。
ALNY−100含有製剤は、例えば、参照することによって、本明細書に組み込まれる、国際特許出願第PCT/US09/63933号に説明されている。
追加の代表的な製剤を、表11および12に記述する。脂質は、カチオン性脂質を指す。
Figure 0005894913
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カチオン性脂質の合成
本発明の核酸脂質粒子において使用される化合物、例えば、カチオン性脂質等のいずれも、実施例においてより詳細に説明される方法を含む、既知の有機合成技術によって調製され得る。全ての置換基は、別途指示がない限り、以下に定義されるとおりである。
「アルキル」は、1から24個の炭素原子を含有する、直鎖または分岐鎖、非環状または環状、飽和脂肪族炭化水素を意味する。代表的な飽和直鎖アルキルとしては、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル等が挙げられるが、飽和分岐鎖アルキルとしては、イソプロピル、sec−ブチル、isoブチル、tert−ブチル、イソペンチル等が挙げられる。代表的な飽和環状アルキルとしては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられるが、不飽和環状アルキルとしては、シクロペンテニル、およびシクロヘキセニル等が挙げられる。
「アルケニル」は、隣接する炭素原子間の少なくとも1つの二重結合を含有する、上に定義されるようなアルキルを意味する。アルケニルには、シスおよびトランス異性体の両方が含まれる。代表的な直鎖および分岐鎖アルケニルとしては、エチレニル、プロピレニル、1−ブテニル、2−ブテニル、イソブチレニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−メチル−1−ブテニル、2−メチル−2−ブテニル、2,3−ジメチル−2−ブテニル等が挙げられる。
「アルキニル」は、隣接する炭素間の少なくとも1つの三重結合をさらに含有する、上に定義されるような任意のアルキルまたはアルケニルを意味する。代表的な直鎖および分岐鎖アルキニルとしては、アセチレニル、プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル、1−ペンチニル、2−ペンチニル、3−メチル−1ブチニル等が挙げられる。
「アシル」は、以下に定義されるように、結合点の炭素が、オキソ基で置換される、任意のアルキル、アルケニル、またはアルキニルを意味する。例えば、−C(=O)アルキル、−C(=O)アルケニル、および−C(=O)アルキニルが、アシル基である。
「複素環」は、飽和、不飽和、または芳香族のいずれかであり、かつ窒素、酸素、および硫黄から独立して選択される、1もしくは2個のヘテロ原子を含有する、5から7員の単環式、または7から10員の二環式の複素環式環を意味し、ここで、窒素および硫黄ヘテロ原子は、任意に酸化されてもよく、窒素ヘテロ原子は、任意に四級化されてもよく、上記の複素環のいずれかが、ベンゼン環に融合される、二環式環を含む。複素環は、任意のヘテロ原子または炭素原子を介して結合され得る。複素環としては、以下に定義されるようなヘテロアリールが挙げられる。複素環としては、モルフォニリル、ピロリジノニル、ピロリジニル、ピペリジニル、ピペリジニル(piperizynyl)、ヒダントイニル、バレロラクタミル、オキシラニル、オキセタニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロピリジニル、テトラヒドロピリミジニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロチオピラニル、テトラヒドロピリミジニル(pyrimidinyl)、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロチオピラニル等が挙げられる。
「任意に置換されたアルキル」、「任意に置換されたアルケニル」、「任意に置換されたアルキニル」、「任意に置換されたアシル」、および「任意に置換された複素環」という用語は、置換されるとき、少なくとも1つの水素原子が、置換基で置き換えられることを意味する。オキソ置換基(=O)の場合、2つの水素原子が置き換えられる。この点に関して、置換基としては、オキソ、ハロゲン、複素環、−CN、−OR、 NR、 NRC(=O)R NRSO、 C(=O)R、 C(=O)OR、 C(=O)NR、−SO、および SONRが挙げられ、式中、nは0、1、または2であり、RおよびRは、同一または異なり、かつ独立して水素、アルキル、または複素環であり、前記アルキルおよび複素環置換基の各々が、オキソ、ハロゲン、−OH、−CN、アルキル、−OR、複素環、 NR、 NRC(=O)R NRSO、 C(=O)R、 C(=O)OR、 C(=O)NR、 SO、および SONRのうちの1つ以上でさらに置換され得る。
「ハロゲン」は、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードを意味する。
一部の実施形態において、本発明の方法は、保護基の使用を必要とし得る。保護基の方法論は、当業者に公知である(例えば、PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS,Green,T.W.et al.,Wiley−Interscience,New York City,1999を参照されたい)。簡潔に述べると、本発明の文脈における保護基は、官能基の望ましくない反応性を低減または排除する、任意の基である。保護基は、ある反応中のその反応性をマスクするように、官能基に添加することができ、次いで、元の官能基を明らかにするように除去することができる。一部の実施形態において、「アルコール保護基」が使用される。「アルコール保護基」は、アルコール官能基の望ましくない反応性を減少または排除する、任意の基である。保護基は、当該技術分野において公知の技術を使用して、添加および除去することができる。
MC3の合成
DLin−M−C3−DMA(即ち、(6Z,9Z,28Z,31Z)−ヘプタトリアコンタ−6,9,28,31−テトラエン−19−イル4−(ジメチルアミノ)ブタノエート)の調製は、以下のとおりである。ジクロロメタン(5mL)中の(6Z,9Z,28Z,31Z)−ヘプタトリアコンタ−6,9,28,31−テトラエン−19−オール(0.53g)、4−N,N−ジメチルアミノ酪酸塩酸塩(0.51g)、4−N,N−ジメチルアミノピリジン(0.61g)、および1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(0.53g)の溶液を、室温で終夜撹拌した。溶液を、希釈塩酸、その後、希釈重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した。有機画分を、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、溶媒を回転蒸発器上で除去した。残渣を1〜5%メタノール/ジクロロメタン溶離勾配を使用して、シリカゲルカラム(20g)に通過させた。精製された生成物を含有する画分を合わせ、溶媒を除去して、無色油(0.54g)を得た。さらなる説明は、国際公開第WO 2010/054401号(2009年11月10日出願の第PCTUS2009/063927号、および2010年6月10日出願の米国特許出願第12/813/448号)に提供されている。
式Aの合成
一実施形態において、本発明の核酸脂質粒子は、式Aのカチオン性脂質を使用して製剤化される。
Figure 0005894913
式中、R1およびR2は、独立して、アルキル、アルケニル、またはアルキニルであり、各々は、任意に置換されてもよく、R3およびR4は、独立して、低級アルキルであるか、またはR3およびR4は、一緒になって、任意に置換された複素環式環を形成することができる。一部の実施形態において、カチオン性脂質は、XTC(2,2−ジリノレイル−4−ジメチルアミノエチル−[1,3]−ジオキソラン)である、一般的に、上の式Aの脂質は、以下の反応スキーム1または2によって作製されてもよく、全ての置換基は、別途指示がない限り、上に定義されるとおりである。
Figure 0005894913
脂質A(式中、RおよびRは、独立して、アルキル、アルケニル、またはアルキニルであり、各々は、任意に置換されてもよく、RおよびRは、独立して、低級アルキルであるか、またはRおよびRは、一緒になって、任意に置換された複素環式環を形成することができる)は、スキーム1に従って調製することができる。ケトン1および臭化物2は、購入することができる、または当業者に既知の方法で調製することができる。1および2の反応は、ケタール3を生成する。ケタール3のアミン4での処置は、式Aの脂質を生成する。式Aの脂質は、式5の有機塩を伴う、対応するアンモニウム塩へ変換することができ、式中、Xは、ハロゲン、水酸化物、リン酸、硫酸等から選択される、アニオン対イオンである。
Figure 0005894913
代替的に、出発原料のケトン1は、スキーム2に従って調製することができる。グリニャール試薬6およびシアン化物7は、購入することができる、または当業者に既知の方法で調製することができる。6および7の反応は、ケトン1を生成する。ケトン1の対応する式Aの脂質への変換は、スキーム1に説明されるとおりである。
ALNY−100の合成
ケタール519[ALNY−100]の合成は、以下のスキーム3を使用して実施した。
Figure 0005894913
515の合成:
2口RBF(1L)内の200mlの無水THF中のLiAlH4(3.74g、0.09852mol)の撹拌された懸濁液に、窒素雰囲気下で0℃の70mLのTHF中の514(10g、0.04926mol)の溶液をゆっくりと添加した。完全な添加後、反応混合物を室温まで加温し、次いで、4時間加熱して還流させた。反応の進行は、TLCによってモニタした。(TLCによる)反応の完了後、混合物を0℃まで冷却し、飽和Na2SO4溶液を慎重に添加しながら反応停止させた。反応混合物を、室温で4時間撹拌し、濾過した。残渣をTHFでよく洗浄した。濾液および洗浄液を混合し、400mLのジオキサンおよび26mLの濃縮HClで希釈し、20分間室温で撹拌した。真空下で揮発性を取り除き、515の塩酸塩を白色固体として得た。収量:7.12g 1H−NMR(DMSO、400MHz):δ=9.34(broad、2H)、5.68(s、2H)、3.74(m、1H)、2.66−2.60(m、2H)、2.50−2.45(m、5H)。
516の合成:
250mL 2口RBF内の100mL 無水DCM中の化合物515の撹拌された溶液に、NEt3(37.2mL、0.2669mol)を添加し、窒素雰囲気下で0℃まで冷却した。50mL 無水DCM中のN−(ベンジルオキシ−カルボニルオキシ)−クシンイミド(20g、0.08007mol)をゆっくりと添加した後、反応混合物を室温まで加温させた。反応の完了後(TLCによって2〜3時間)、混合物を1N HCl溶液(1×100mL)および飽和NaHCO3溶液(1×50mL)で連続的に洗浄した。次いで、有機層を無水Na2SO4上で乾燥させ、溶媒を蒸発させて、粗材料を得、これを、シリカゲルカラムクロマトグラフィによって精製し、516を粘着性のある塊として得た。収量:11g(89%)。1H−NMR(CDCl3、400MHz):δ=7.36−7.27(m、5H)、5.69(s、2H)、5.12(s、2H)、4.96(br.、1H)2.74(s、3H)、2.60(m、2H)、2.30−2.25(m、2H)。LC−MS[M+H]−232.3(96.94%)。
517Aおよび517Bの合成:
シクロペンテン516(5g、0.02164mol)を、1口500mL RBF内の220mLのアセトンおよび水(10:1)の溶液に溶解し、それに、N−メチルモルホリン−N−オキシド(7.6g、0.06492mol)、その後、室温のtert−ブタノール中のOsO4(0.275g、0.00108mol)の4.2mLの7.6%溶液を添加した。反応の完了後(約3時間)、混合物を固体Na2SO3の添加で反応停止させ、結果として得られた混合物を1.5時間、室温で撹拌した。反応混合物をDCM(300mL)で希釈し、水(2×100mL)、その後、飽和NaHCO3(1×50mL)溶液、水(1×30mL)、そして最後に塩水(1×50mL)で洗浄した。有機相を無水Na2SO4上で乾燥させ、溶媒を真空で除去した。粗材料のシリカゲルカラムクロマトグラフィ精製により、ジアステレオマーの混合物を得、これを分取HPLCによって分離した。
収量:−6g粗
517A−ピーク−1(白色固体)、5.13g(96%)。1H−NMR(DMSO、400MHz):δ=7.39−7.31(m、5H)、5.04(s、2H)、4.78−4.73(m、1H)、4.48−4.47(d、2H)、3.94−3.93(m、2H)、2.71(s、3H)、1.72−1.67(m、4H)。LC−MS−[M+H]−266.3、[M+NH4+]−283.5存在、HPLC−97.86%。ペンテンはX線によって確認。
518の合成:
化合物505の合成に関して説明されるものと同様の手順を使用して、化合物518(1.2g、41%)が、無色油として得られた。1H−NMR(CDCl3、400MHz):δ=7.35−7.33(m、4H)、7.30−7.27(m、1H)、5.37−5.27(m、8H)、5.12(s、2H)、4.75(m,1H)、4.58−4.57(m,2H)、2.78−2.74(m,7H)、2.06−2.00(m,8H)、1.96−1.91(m、2H)、1.62(m、4H)、1.48(m、2H)、1.37−1.25(br m、36H)、0.87(m、6H)。HPLC−98.65%。
化合物519の合成のための一般手順:
ヘキサン(15mL)中の化合物518(1当量)の溶液を、THF(1M、2当量)中のLAHの氷冷溶液に滴下添加した。完全な添加後、混合物を40℃で0.5時間にわたって加熱し、次いで、氷浴上で再び冷却した。混合物を慎重に飽和Na2SO4水溶液で加水分解し、次いでセライトを通して濾過し、油に濃縮した。カラムクロマトグラフィによって、純粋な519(1.3g、68%)を得、これは、無色油として得られた。13C NMR δ = 130.2、130.1(x2)、127.9(x3)、112.3、79.3、64.4、44.7、38.3、35.4、31.5、29.9(x2)、29.7、29.6(x2)、29.5(x3)、29.3(x2)、27.2(x3)、25.6、24.5、23.3、226、14.1;エレクトロスプレイMS(+ve):C44H80NO2(M+H)+に対する分子量 計算値654.6、実測値654.6。
治療薬剤脂質粒子組成物および製剤
本発明は、本発明の脂質粒子および活性薬剤を含み、活性薬剤が脂質粒子と会合している組成物を含む。特定の実施形態において、活性薬剤は、治療薬剤である。特定の実施形態において、活性薬剤は、脂質粒子の水性内部に封入されている。他の実施形態において、活性薬剤は、脂質粒子の1つ以上の脂質層内に存在する。他の実施形態において、活性薬剤は、脂質粒子の外側または内側の脂質表面に結合している。
本明細書で使用される「完全に封入された」とは、粒子中の核酸が、遊離DNAを著しく分解する血清またはヌクレアーゼアッセイに曝露された後に著しくは分解されないことを示す。完全に封入された系において、通常は遊離の核酸の100%を分解する処置において、粒子核酸の25%未満が分解されることが好ましく、粒子核酸の10%未満が分解されることがより好ましく、粒子核酸の5%未満が分解されることが最も好ましい。代替的に、完全に封入されていることを、Oligreen(登録商標)アッセイで決定してもよい。Oligreen(登録商標)は、溶液中のオリゴヌクレオチドおよび一本鎖DNAを定量するための超高感度の蛍光核酸染色剤である(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CAより入手可能)。完全に封入されていることにより、粒子が血清安定性であること、すなわち、体内投与の後、粒子が速やかにその構成部分へと分解することはないことも示唆される。
本明細書において使用される活性薬剤には、細胞、組織、器官、または対象に対して所望の効果を発揮することができる任意の分子または化合物が含まれる。このような効果は、例えば、生物学的なもの、生理学的なもの、または美容上のものであってもよい。活性薬剤は、例えば、核酸、ペプチドおよびポリペプチド(例えば、抗体(例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、抗体断片;ヒト化抗体、組換え抗体、組換えヒト抗体、および霊長類化(商標)抗体)、サイトカイン、増殖因子、アポトーシス因子、分化誘導因子、細胞表面受容体およびそのリガンド;ホルモンを含む)、ならびに小分子(有機小分子または有機小化合物を含む)を含む、任意の種類の分子または化合物であってもよい。
一実施形態において、活性薬剤は、治療薬剤、またはその塩もしくは誘導体である。治療薬剤誘導体は、それ自体に治療的活性があってもよく、または治療薬剤誘導体は、さらに修飾されることによって活性を持つようになるプロドラッグであってもよい。したがって、一実施形態において、治療薬剤誘導体は、未修飾の薬剤と比較した場合に治療的活性の一部または全てを保持するが、別の実施形態においては、治療薬剤誘導体は、治療活性を欠く。
種々の実施形態において、治療薬剤には、抗炎症化合物、抗鬱剤、刺激剤、鎮痛剤、抗生物質、避妊薬、解熱剤、血管拡張剤、抗血管新生剤、細胞血管剤、シグナル伝達阻害剤、心血管薬、例えば、抗不整脈剤、血管収縮薬、ホルモン、およびステロイドといった、任意の治療的に有効な薬剤または薬物が含まれる。
ある実施形態において、治療薬剤は、腫瘍学薬物であり、これは、抗腫瘍薬、抗癌薬、腫瘍薬、抗新生物剤等と称される場合もある。本発明に従って使用され得る腫瘍学薬物の例としては、アドリアマイシン、アルケラン、アロプリノール、アルトレタミン、アミホスチン、アナストロゾール、araC、三酸化ヒ素、アザチオプリン、ベキサロテン、biCNU、ブレオマイシン、静脈用ブサルファン、経口用ブサルファン、カペシタビン(ゼローダ)、カルボプラチン、カルムスチン、CCNU、セレコキシブ、クロラムブシル、シスプラチン、クラドリビン、シクロスポリンA、シタラビン、シトシンアラビノシド、ダウノルビシン、シトキサン、ダウノルビシン、デキサメタゾン、デクスラゾキサン、ドセタキセル、ドキソルビシン、ドキソルビシン、DTIC、エピルビシン、エストラムスチン、リン酸エトポシド、エトポシドおよびVP−16、エキセメスタン、FK506、フルダラビン、フルオロウラシル、5−FU、ゲムシタビン(ジェムザール)、ゲムツズマブ−オゾガマイシン、酢酸ゴセレリン、ハイドレア、ヒドロキシウレア、イダルビシン、イホスファミド、メシル酸イマチニブ、インターフェロン、イリノテカン(カンプトスター、CPT−111)、レトロゾール、ロイコボリン、ロイスタチン、ロイプロリド、レバミゾール、リトレチノイン、メガストロール、メルファラン、L−PAM、メスナ、メトトレキセート、メトキサレン、ミトラマイシン、マイトマイシン、ミトキサントロン、ナイトロジェンマスタード、パクリタキセル、パミドロネート、ペガデマーゼ、ペントスタチン、ポルフィマーナトリウム、プレドニゾン、リツキサン、ストレプトゾシン、STI−571、タモキシフェン、タキソテレ、テモゾロマイド、テニポシド、VM−26、トポテカン(ハイカムチン)、トレミフェン、トレチノイン、ATRA、バルルビシン、ベルバン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、VP16、ならびにビノレルビンが挙げられるが、これらに限定されない。本発明に従って使用され得る腫瘍学薬物の他の例は、エリプチシンおよびエリプチシン類似体または誘導体、エポチロン、細胞内キナーゼ阻害剤、ならびにカンプトテシンである。
追加の製剤
エマルション
本発明の組成物は、エマルションとして調製および製剤化してもよい。エマルションとは、通常、1つの液体が通常直径0.1μmを超える液滴の形態で別の液体に分散している不均質系のことである(Idson,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.199、Rosoff,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,Volume 1,p.245、Block in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 2,p.335、Higuchi et al.,in Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Co.,Easton,Pa.,1985,p.301)。エマルションは、互いに緊密に混合および分散した2つの不混和液相を含む二相系であることが多い。一般に、エマルションは、油中水(w/o)型または水中油(o/w)型のいずれかであり得る。水相が細かく分離し、微小液滴として分散してバルク油相となる場合、得られる組成物は、油中水(w/o)エマルションと呼ばれる。あるいは、油相が細かく分離し、微小液滴として分散してバルク水相となる場合、得られる組成物は、水中油(o/w)エマルションと呼ばれる。エマルションは、分散相の他にさらなる成分と、溶液として水相中に、油相中に、またはそれ自体分離相としてのいずれかで存在し得る活性薬物とを含んでもよい。薬学的賦形剤(例えば、乳化剤、安定化剤、色素、および酸化防止剤)も、必要な場合には、エマルション中に存在してよい。薬学的エマルションはまた、例えば、油水中油(o/w/o)エマルションおよび水中油中水(w/o/w)エマルションの場合のような、3つ以上の相から構成される多重エマルションであってもよい。このような複合製剤は、多くの場合、単純な二相エマルションが提供しない特定の利点を提供する。o/wエマルションの個々の油滴が小さい水滴を閉じ込める多重エマルションは、w/o/wエマルションを構成する。同様に、油の連続相中で安定化された水球に閉じ込められた油滴の系は、o/w/oエマルションを提供する。
エマルションは、熱力学的安定性がほとんどないことまたは熱力学的安定性が全くないことを特徴とする。多くの場合、エマルションの分散相または不連続相は、よく分散して外側相または連続相となり、乳化剤によってまたは製剤の粘性によってこの形態に維持される。エマルション型の軟膏基剤またはクリームの場合には、エマルションの相のどちらかが、半固体または固体であってもよい。エマルションを安定化する他の手段は、組み込まれてエマルションのどちらかの相になり得る乳化剤の使用を伴う。乳化剤は、4つのカテゴリー、すなわち、合成界面活性剤、天然の乳化剤、吸収基剤、および微細分散固体に大きく分類される(Idson,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.199)。
合成界面活性剤は、表面活性剤としても知られているが、これは、エマルションの製剤において広く適用され、文献に概説されている(Rieger,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.285、Idson,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,1988,volume 1,p.199)。界面活性剤は、通常、両親媒性であり、親水性部分と疎水性部分を含む。界面活性剤の親水性対疎水性の比は、親水性/親油性バランス(HLB)と呼ばれており、製剤の調製において界面活性剤を類別および選択する上で有益な手段である。界面活性剤は、親水性基の性質に基づいて異なるクラス、すなわち、非イオン性、アニオン性、カチオン性、および両性に分類し得る(Rieger,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.285)。
エマルション製剤で使用される天然の乳化剤としては、ラノリン、蜜ろう、ホスファチド、レシチン、およびアラビアゴムが挙げられる。吸収基剤は、水を吸収してw/oエマルションを形成しながらも、半固体の硬さを保持することができるような親水性特性を有する(例えば、無水ラノリンおよび親水性ワセリン)。微粉固体も、特に界面活性剤との組合せで、および粘性のある調製物において優れた乳化剤として使用されている。これらには、極性無機固体(例えば、重金属水酸化物)、非膨潤性粘土(例えば、ベントナイト、アタパルジャイト、ヘクトライト、カオリン、モンモリロナイト、コロイド状ケイ酸アルミニウム、およびコロイド状ケイ酸マグネシウム・アルミニウム)、色素、ならびに非極性固体(例えば、炭素またはトリステアリン酸グリセリル)が含まれる。
多様な非乳化物質もエマルション製剤に含まれ、エマルションの特性に寄与する。これらには、脂肪、油、ワックス、脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪エステル、湿潤剤、親水性コロイド、防腐剤、および酸化防止剤が含まれる(Block,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.335、Idson,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.199)。
親水性コロイドまたはハイドロコロイドとしては、天然ゴムと、多糖等の合成ポリマー(例えば、アラビアゴム、寒天、アルギン酸、カラギーナン、グアーゴム、カラヤゴム、およびトラガカント)と、セルロース誘導体(例えば、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシプロピルセルロース)と、合成ポリマー(例えば、カルボマー、セルロースエーテル、およびカルボキシビニルポリマー)とが挙げられる。これらは水中で分散または膨潤してコロイド溶液を生成し、この溶液は、分散相の液滴の周りに強い界面フィルムを生成することよって、および外側相の粘度を増大させることによって、エマルションを安定化する。
エマルションは微生物の増殖を容易に支持し得る、糖質、タンパク質、ステロール、およびホスファチド等のいくつかの成分を含むことが多いため、これらの製剤は防腐剤を組み入れることが多い。エマルション製剤に含まれるよく用いられる防腐剤としては、メチルパラベン、プロピルパラベン、四級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム、p−ヒドロキシ安息香酸のエステル、およびホウ酸が挙げられる。製剤の劣化を防ぐために、酸化防止剤もエマルション製剤に一般に添加される。使用される酸化防止剤は、フリーラジカル捕捉剤(例えば、トコフェロール、没食子酸アルキル、ブチル化ヒドロキシアニソール、ブチル化ヒドロキシトルエン)、または還元剤(例えば、アスコルビン酸およびメタ重亜硫酸ナトリウム)、ならびに酸化防止剤の共力剤(例えば、クエン酸、酒石酸、およびレシチン)であってもよい。
経皮経路、経口経路、および非経口経路によるエマルション製剤の適用、ならびにそれらの製造方法は、文献に概説されている(Idson,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.199)。経口送達用のエマルション製剤は、製剤の容易さ、ならびに吸収およびバイオアベイラビリティの見地からの有効性といった理由により、非常に広く使用されている(Rosoff,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.245、Idson,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.199)。鉱油を基剤とする緩下剤、油溶性ビタミン、および高脂肪栄養調製物も、o/wエマルションとして一般に経口投与されている物質に含まれる。
本発明の一実施形態では、dsRNAおよび核酸の組成物は、マイクロエマルションとして製剤化される。マイクロエマルションは、光学的に等方性でかつ熱力学的に安定な単一の液体溶液である、水と油と両親媒性物質の系と定義することができる(Rosoff,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.245)。通常、マイクロエマルションは、まず油を水性界面活性剤溶液に分散させ、次いで十分な量の第4の成分、通常は、中間鎖長アルコールを加えて、透明な系を生成することによって調製される系である。したがって、マイクロエマルションは、表面活性分子の界面フィルムによって安定化される2つの不混和性の液体の、熱力学的に安定で、等方性に透明な分散液とも記載されている(Leung and Shah,in:Controlled Release of Drugs:Polymers and Aggregate Systems,Rosoff,M.,Ed.,1989,VCH Publishers,New York,pages 185−215)。マイクロエマルションは一般に、油、水、界面活性剤、共界面活性剤、および電解質を含む3つから5つの成分の組合せによって調製される。マイクロエマルションが油中水(w/o)型であるかまたは水中油(o/w)型であるかは、使用される油と界面活性剤の特性、ならびに界面活性剤分子の極性頭部と炭化水素尾部の構造および幾何学的充填によって決まる(Schott,in Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Co.,Easton,Pa.,1985,p.271)。
相図を利用する現象学的手法は広く研究されており、マイクロエマルションをどのようにして製剤化するかについての包括的知識を当業者にもたらしている(Rosoff,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.245、Block,in Pharmaceutical Dosage Forms,Lieberman,Rieger and Banker(Eds.),1988,Marcel Dekker,Inc.,New York,N.Y.,volume 1,p.335)。通常のエマルションと比較して、マイクロエマルションは、自発的に生成される熱力学的に安定な液滴の製剤中に水不溶性薬物を可溶化するという利点を提供する。
マイクロエマルションの調製に使用される界面活性剤としては、単独のまたは共界面活性剤と組み合わせた、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、Brij 96、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリグリセロール脂肪酸エステル、テトラグリセロールモノラウレート(ML310)、テトラグリセロールモノオレエート(MO310)、ヘキサグリセロールモノオレエート(PO310)、ヘキサグリセロールペンタオレエート(PO500)、デカグリセロールモノカプレート(MCA750)、デカグリセロールモノオレエート(MO750)、デカグリセロールセキオレエート(SO750)、デカグリセロールデカオレエート(DAO750)が挙げられるが、これらに限定されない。共界面活性剤は、通常、エタノール、1−プロパノール、および1−ブタノール等の短鎖アルコールであるが、これは、界面活性剤フィルム中に浸透し、結果として界面活性剤分子間に空隙が生じるために無秩序なフィルムを生成することによって、界面の流動性を増大させる作用を有する。しかしながら、マイクロエマルションは共界面活性剤を使用せずに調製することもでき、アルコールを含まない自己乳化マイクロエマルション系が当該技術分野で知られている。水相は、通常、水、薬物の水溶液、グリセロール、PEG300、PEG400、ポリグリセロール、プロピレングリコール、およびエチレングリコール誘導体であり得るが、これらに限定されない。油相としては、Captex 300、Captex 355、Capmul MCM、脂肪酸エステル、中鎖(C8〜C12)モノグリセリド、中鎖(C8〜C12)ジグリセリド、および中鎖(C8〜C12)トリグリセリド、ポリオキシエチル化グリセリル脂肪酸エステル、脂肪アルコール、ポリグリコール化グリセリド、飽和ポリグリコール化C8〜C10グリセリド、植物油、ならびにシリコーン油等の物質を挙げることができるが、これらに限定されない。
マイクロエマルションは、薬物の可溶化と薬物の吸収促進の見地から特に興味が持たれる。脂質ベースのマイクロエマルション(o/wとw/oの両方)は、ペプチドを含む薬物の経口バイオアベイラビリティを増強することが提唱されている(Constantinides et al.,Pharmaceutical Research,1994,11,1385−1390、Ritschel,Meth.Find.Exp.Clin.Pharmacol.,1993,13,205)。マイクロエマルションは、薬物の可溶性の向上、薬物の酵素的加水分解からの保護、界面活性剤によって誘導される膜の流動性と浸透性の変化による薬物吸収促進の可能性、調製の容易さ、固体投薬形態に優る経口投与の容易さ、臨床効力の改善、および毒性の減少という利点を提供する(Constantinides et al.,Pharmaceutical Research,1994,11,1385;Ho et al.,J.Pharm.Sci.,1996,85,138−143)。多くの場合、マイクロエマルションは、その成分が周囲温度で組み合わせられると、自発的に生成し得る。このことは、熱不安定性の薬物、ペプチド、またはdsRNAを製剤化する場合に、特に有利であり得る。マイクロエマルションは、美容用途と薬学的用途の両方における活性成分の経皮送達でも有効である。本発明のマイクロエマルション組成物とマイクロエマルション製剤は、消化管からのdsRNAと核酸の全身吸収の増大を促進するだけでなく、dsRNAと核酸の局所的な細胞取込みをも向上させると予想される。
本発明のマイクロエマルションはまた、製剤の特性を改善し、本発明のdsRNAと核酸の吸収を増強するために、モノステアリン酸ソルビタン(Grill 3)、ラブラゾール、および浸透増強剤等の追加の成分および添加物を含んでもよい。本発明のマイクロエマルションで使用される浸透増強剤は、次の5つの幅広いカテゴリーのうちの1つに属するものとして分類し得る:界面活性剤、脂肪酸、胆汁塩、キレート剤、および非キレート非界面活性剤(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,p.92)。これらのクラスの各々については、上で論じられている。
浸透増強剤
一実施形態では、本発明は、核酸、特にdsRNAの、動物の皮膚への効果的な送達をもたらすために、様々な浸透増強剤を利用する。ほとんどの薬物は、イオン化形態と非イオン化形態の両方で溶液中に存在する。しかしながら、通常は、脂溶性または親油性の薬物しか細胞膜を容易に横断しない。横断される膜を浸透増強剤で処理した場合、非親油性薬物でも細胞膜を横断し得ることが分かっている。非親油性薬物が細胞膜を越えて拡散することを促進するのに加えて、浸透増強剤は、親油性薬物の透過性も増強する。
浸透増強剤は、5つの幅広いカテゴリー、すなわち、界面活性剤、脂肪酸、胆汁塩、キレート剤、および非キレート非界面活性剤のうちの1つに属するものとして分類し得る(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,p.92)。浸透増強剤の上記のクラスの各々については、以下により詳細に記載されている。
Surfactants:界面活性剤:本発明との関連において、界面活性剤(または「表面活性剤」)とは、水溶液に溶かしたときに、溶液の表面張力または水溶液と別の液体との間の界面張力を低下させ、結果として粘膜からのdsRNAの吸収を増強する化学的実体のことである。胆汁塩と脂肪酸の他に、これらの浸透増強剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、およびポリオキシエチレン−20−セチルエーテル)(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,p.92)、ならびにペルフルオロ化合物のエマルション、例えば、FC−43(Takahashi et al.,J.Pharm.Pharmacol.,1988,40,252)が挙げられる。
脂肪酸:浸透増強剤として作用する様々な脂肪酸およびその誘導体としては、例えば、オレイン酸、ラウリン酸、カプリン酸(n−デカン酸)、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、ジカプレート、トリカプレート、モノオレイン(1−モノオレオイル−rac−グリセロール)、ジラウリン、カプリル酸、アラキドン酸、グリセロール1−モノカプレート、1−ドデシルアザシクロへプタン−2−オン、アシルカルニチン、アシルコリン、それらのC1−10アルキルエステル(例えば、メチル、イソプロピル、およびt−ブチル)、ならびにそれらのモノグリセリドおよびジグリセリド(すなわち、オレエート、ラウレート、カプレート、ミリステート、パルミテート、ステアレート、リノレエート等)が挙げられる(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,p.92、Muranishi,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1990,7,1−33、El Hariri et al.,J.Pharm.Pharmacol.,1992,44,651−654)。
胆汁塩:胆汁の生理学的役割には、脂質および脂溶性ビタミンの分散および吸収の促進が含まれる(Brunton,Chapter 38 in:Goodman & Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics,9th Ed.,Hardman et al.Eds.,McGraw−Hill,New York,1996,pp.934−935)。様々な天然胆汁塩、およびその合成誘導体は、浸透増強剤として作用する。したがって、「胆汁塩」という用語には、胆汁の任意の天然成分、および任意のその合成誘導体も含まれる。好適な胆汁塩としては、例えば、コール酸(またはその薬学的に許容されるナトリウム塩である、コール酸ナトリウム)、デヒドロコール酸(デヒドロコール酸ナトリウム)、デオキシコール酸(デオキシコール酸ナトリウム)、グルコール酸(グルコール酸ナトリウム)、グリコール酸(グリコール酸ナトリウム)、グリコデオキシコール酸(グリコデオキシコール酸ナトリウム)、タウロコール酸(タウロコール酸ナトリウム)、タウロデオキシコール酸(タウロデオキシコール酸ナトリウム)、ケノデオキシコール酸(ケノデオキシコール酸ナトリウム)、ウルソデオキシコール酸(UDCA)、タウロ−24,25−ジヒドロ−フシジン酸ナトリウム(STDHF)、グリコジヒドロフシジン酸ナトリウム、およびポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル(POE)が挙げられる(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,page 92、Swinyard,Chapter 39 In:Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Ed.,Gennaro,ed.,Mack Publishing Co.,Easton,Pa.,1990,pages 782−783、Muranishi,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1990,7,1−33、Yamamoto et al.,J.Pharm.Exp.Ther.,1992,263,25、Yamashita et al.,J.Pharm.Sci.,1990,79,579−583)。
キレート剤:本発明との関連において使用されるキレート剤は、金属性イオンと錯体を形成することによって、溶液から金属性イオンを除去し、結果として粘膜からのdsRNAの吸収を増強する化合物と定義することができる。本発明における浸透増強剤としてのその使用に関して、特徴解析されているほとんどのDNAヌクレアーゼは、触媒作用に2価金属イオンを必要とし、したがって、キレート剤によって阻害されるので、キレート剤は、DNアーゼ阻害剤としても作用するというさらなる利点を有する(Jarrett,J.Chromatogr.,1993,618,315−339)。好適なキレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)、クエン酸、サリチレート(例えば、サリチル酸ナトリウム、5−メトキシサリチレート、およびホモバニレート)、コラーゲンのN−アシル誘導体、ラウレス−9、ならびにβ−ジケトンのN−アミノアシル誘導体(エナミン)が挙げられるが、これらに限定されない(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,page 92、Muranishi,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1990,7,1−33、Buur et al.,J.Control Rel.,1990,14,43−51)。
非キレート非界面活性剤:本明細書で使用される場合、非キレート非界面活性剤浸透増強化合物は、キレート剤としてまたは界面活性剤としてわずかな活性しか示さないが、それにもかかわらず、消化器粘膜からのdsRNAの吸収を増強する化合物と定義することができる(Muranishi,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1990,7,1−33)。この種類の浸透増強剤としては、例えば、不飽和環状尿素、1−アルキル−アルカノン誘導体および1−アルケニルアザシクロ−アルカノン誘導体(Lee et al.,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,1991,page 92);ならびに非ステロイド性抗炎症剤(例えば、ジクロフェナクナトリウム、インドメタシン、およびフェニルブタゾン)(Yamashita et al.,J.Pharm.Pharmacol.,1987,39,621−626)が挙げられる。
また、細胞レベルでdsRNAの取込みを増強する薬剤を、本発明の薬学的組成物および他の組成物に添加してもよい。例えば、カチオン性脂質(例えば、リポフェクチン(Junichi et al、米国特許第5,705,188号))、カチオン性グリセロール誘導体、およびポリカチオン性分子(例えば、ポリリジン(Lollo et al.、PCT出願WO97/30731号))もまた、dsRNAの細胞取込みを増強することが知られている。
投与された核酸の浸透を増強するために、グリコール(例えば、エチレングリコールおよびプロピレングリコール)、ピロール(例えば、2−ピロール)、アゾン、ならびにテルペン(例えば、リモネンおよびメントン)を含む、他の薬剤を利用してもよい。
担体
本発明のdsRNAは、薬学的に許容される担体または希釈剤中に製剤化することができる。「薬学的に許容される担体」(本明細書で「賦形剤」とも呼ばれる)とは、薬学的に許容される溶媒、懸濁剤、または任意の他の薬理学的に不活性なビヒクルのことである。薬学的に許容される担体は、液体または固体であり得、所望の大きさ、硬さ、他の関連する輸送特性および化学特性を提供するように、計画された投与様式を念頭において選択することができる。典型的な薬学的に許容される担体には、例として、水;食塩水溶液;結合剤(例えば、ポリビニルピロリドンまたはヒドロキシプロピルメチルセルロース);充填剤(例えば、ラクトースおよび他の糖、ゼラチン、または硫酸カルシウム);潤滑剤(例えば、デンプン、ポリエチレングリコール、または酢酸ナトリウム);崩壊剤(例えば、デンプンまたはデンプングリコール酸ナトリウム);ならびに湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム)が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の特定の組成物は、製剤中に担体化合物も組み入れている。本明細書で使用される場合、「担体化合物」または「担体」は、不活性である(すなわち、それ自体、生物学的活性を持たない)が、例えば、生物学的に活性がある核酸を分解するか、または循環からのその除去を促進することによって、生物学的活性を有する核酸のバイオアベイラビリティを低下させる体内過程によって核酸と認識される、核酸、またはその類似体を指すことができる。核酸と担体化合物の共投与は、通常、後者の物質が過剰であり、おそらく共通の受容体を担体化合物と核酸との間で競合するため、肝臓、腎臓、または他の循環外貯蔵器官に回収される核酸の量を実質的に低下させることができる。例えば、ポリイノシン酸、デキストラン硫酸、ポリシチジン酸、または4−アセトアミド−4’イソチオシアノ−スチルベン−2,2’−ジスルホン酸と共投与した場合、部分的にホスホロチオエートであるdsRNAの肝組織における回収を低下させることができる(Miyao et al.,DsRNA Res.Dev.,1995,5,115−121、Takakura et al.,DsRNA & Nucl.Acid Drug Dev.,1996,6,177−183)。
賦形剤
担体化合物とは対照的に、「薬学的担体」または「賦形剤」とは、動物に1つ以上の核酸を送達するための、薬学的に許容される溶媒、懸濁剤、または任意の他の薬理学的に不活性なビヒクルのことである。賦形剤は、液体または固体であってもよく、核酸および所与の薬学的組成物の他の成分と組み合わせたときに、所望の大きさ、硬さ等を提供するように、計画された投与様式を念頭において選択される。典型的な薬学的担体としては、結合剤(例えば、予めゼラチン化されたトウモロコシデンプン、ポリビニルピロリドン、またはヒドロキシプロピルメチルセルロース等);充填剤(例えば、ラクトースおよび他の糖、微結晶性セルロース、ペクチン、ゼラチン、硫酸カルシウム、エチルセルロース、ポリアクリレート、またはリン酸水素カルシウム等);潤滑剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、シリカ、コロイド状二酸化ケイ素、ステアリン酸、金属性ステアレート、水素添加植物油、コーンスターチ、ポリエチレングリコール、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等);崩壊剤(例えば、デンプン、デンプングリコール酸ナトリウム等);ならびに湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム等)が挙げられるが、これらに限定されない。
核酸と有害に反応しない、非経口以外の投与に好適な薬学的に許容される有機賦形剤または無機賦形剤を用いて、本発明の組成物を製剤化することもできる。好適な薬学的に許容される担体としては、水、塩溶液、アルコール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、ラクトース、アミロース、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ケイ酸、粘性パラフィン、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン等が挙げられるが、これらに限定されない。
核酸の局所投与のための製剤は、滅菌水溶液および非滅菌水溶液、アルコール等の一般的な溶媒中の非水性溶液、または液体油基剤もしくは固体油基剤中の核酸溶液を含み得る。溶液はまた、緩衝剤、希釈剤、および他の好適な添加剤を含み得る。核酸と有害に反応しない、非経口以外の投与に好適な薬学的に許容される有機賦形剤または無機賦形剤を使用することができる。
好適な薬学的に許容される賦形剤としては、水、塩溶液、アルコール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、ラクトース、アミロース、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ケイ酸、粘性パラフィン、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン等が挙げられるが、これらに限定されない。
他の成分
本発明の組成物は、薬学的組成物に慣用的に見られる他の補助成分を、その技術分野で確立された使用レベルでさらに含み得る。したがって、例えば、組成物は、例えば、鎮痒剤、収斂剤、局所麻酔剤、もしくは抗炎症剤等の、適合性で、薬学的に活性のあるさらなる物質を含み得るし、または例えば、色素、香味剤、防腐剤、酸化防止剤、乳白剤、増粘剤、および安定化剤等の、本発明の組成物の様々な投薬形態を物理的に製剤化する際に有用なさらなる物質を含み得る。しかしながら、このような物質は、添加されるときに、本発明の組成物の成分の生物学的活性を過度に妨害してはならない。製剤を滅菌し、望ましい場合には、製剤の核酸と有害に相互作用しない、補助剤(例えば、潤滑剤、防腐剤、安定化剤、湿潤剤、乳化剤、浸透圧に影響を与える塩、緩衝剤、着色料、香味料、および/または芳香物質等)と混合することができる。
水性懸濁液は、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、および/またはデキストランを含む、懸濁液の粘性を増大させる物質を含み得る。懸濁液はまた、安定化剤を含み得る。
併用療法
一態様において、本発明の組成物は、併用療法に使用することができる。「併用療法」という用語は、他の生物学的に活性な成分(第2のおよび異なる抗悪性腫瘍剤等であるが、それらに限定されない)および非薬物療法(外科手術または放射線治療等であるが、それらに限定されない)とさらに組み合わせた対象化合物の投与を含む。例えば、本発明の化合物は、他の薬学的に活性な化合物、好ましくは、本発明の化合物の効果を強化することができる化合物と組み合わせて使用することができる。本発明の化合物は、同時に(単一の調製物または別個の調製物として)または他方の薬物療法に続いて投与することができる。概して、併用療法は、治療の単一の周期または過程中の2つ以上の薬物の投与を想定する。
本発明の一態様において、対象化合物は、種々の病状に関与するタンパク質キナーゼを調節する1つ以上の別個の薬剤と組み合わせて投与されてもよい。かかるキナーゼの例としては、次のものを挙げることができるが、それらに限定されない:セリン/トレオニン特異的キナーゼ、受容体チロシン特異的キナーゼ、および非受容体チロシン特異的キナーゼ。セリン/トレオニンキナーゼには、マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ(MAPK)、減数分裂特異的キナーゼ(MEK)、RAF、およびオーロラキナーゼが含まれる。受容体キナーゼファミリーの例としては、上皮成長因子受容体(EGFR)(例えば、HER2/neu、HER3、HER4、ErbB、ErbB2、ErbB3、ErbB4、Xmrk、DER、Let23)、線維芽細胞成長因子(FGF)受容体(例えば、FGF−Rl、GFF−R2/BEK/CEK3、FGF−R3/CEK2、FGF−R4/TKF、KGF−R)、肝細胞成長/分散因子受容体(HGFR)(例えば、MET、RON、SEA、SEX)、インスリン受容体(例えば、IGFI−R)、Eph(例えば、CEK5、CEK8、EBK、ECK、EEK、EHK−I、EHK−2、ELK、EPH、ERK、HEK、MDK2、MDK5、SEK)、AxI(例えば、Mer/Nyk、Rse)、RET、および血小板由来成長因子受容体(PDGFR)(例えば、PDGFα−R、PDGβ−R、CSFl−R/FMS、SCF−R/C−KIT、VEGF−R/FLT、NEK/FLK1、FLT3/FLK2/STK−1)が挙げられる。非受容体チロシンキナーゼファミリーには、BCR−ABL(例えば、p43abl、ARG)、BTK(例えば、ITK/EMT、TEC)、CSK、FAK、FPS、JAK、SRC、BMX、FER、CDK、およびSYKが含まれるが、それらに限定されない。
本発明の別の態様において、対象化合物は、非キナーゼ生物学的標的またはプロセスを調節する1つ以上の薬剤と組み合わせて投与されてもよい。かかる標的には、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)、DNAメチルトランスフェラーゼ(DNMT)、熱ショックタンパク質(例えば、HSP90)、およびプロテアソームが含まれる。
一実施形態において、対象化合物は、Zolinza、Tarceva、Iressa、Tykerb、Gleevec、Sutent、Sprycel、Nexavar、Sorafenib、CNF2024、RG108、BMS387032、Affmitak、Avastin、Herceptin、Erbitux、AG24322、PD325901、ZD6474、PD184322、Obatodax、ABT737、およびAEE788等の、1つ以上の生物学的標的を阻害する抗悪性腫瘍剤(例えば、小分子、モノクローナル抗体、アンチセンスRNA、および融合タンパク質)と組み合わされてもよい。かかる組み合わせは、薬剤のいずれかのみによって達成される有効性を上回って、治療有効性を強化し得、耐性突然変異的変異体の出現を予防または遅延し得る。
ある種の好ましい実施形態において、本発明の化合物は、化学療法剤と組み合わせて投与される。化学療法剤は、腫瘍学の分野における広範な治療的処置を包含する。これらの薬剤は、腫瘍を縮小させる、外科手術後に残された残存する癌細胞を破壊する、寛解を誘発する、寛解を維持する、および/または癌およびその処置に関連する症状を緩和する目的のために、種々の病期において投与される。かかる薬剤の例としては、マスタードガス誘導体(メクロレタミン、シクロホスファミド、クロラムブシル、メルファラン、イホスファミド)、エチレンイミン(チオテパ、ヘキサメチルメラミン)、アルキルスルホン酸塩(ブサルファン)、ヒドラジンおよびトリアジン(アルトレタミン、プロカルバジン、ダカルバジン、およびテモゾロミド)、ニトロソ尿素(カルムスチン、ロムスチン、およびストレプトゾシン)、イホスファミドおよび金属塩(カルボプラチン、シスプラチン、およびオキサリプラチン)等のアルキル化薬剤;ポドフィロトキシン(エトポシドおよびテニポシド)、タキサン(パクリタキセルおよびドセタキセル)、ビンカアルカロイド(ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビンデシン、およびビノレルビン)、およびカンプトテシン類似体(イリノテカンおよびトポテカン)等の植物アルカロイド;クロモマイシン(ダクチノマイシンおよびプリカマイシン)、アントラサイクリン(ドキソルビシン、ダウノルビシン、エピルビシン、ミトキサントロン、バルルビシン、およびイダルビシン)、およびマイトマイシン、アクチノマイシン等の抗癌抗生物質、ならびにブレオマイシン等のその他の抗生物質;葉酸アンタゴニスト(メトトレキセート、ペメトレキセド、ラルチトレキセド、アミノプテリン)、ピリミジンアンタゴニスト(5−フルオロウラシル、フォクスリジン、シタラビン、カペシタビン、およびゲムシタビン)、プリンアンタゴニスト(6−メルカプトプリンおよび6−チオグアニン)、およびアデノシンデアミナーゼ阻害剤(クラドリビン、フルダラビン、メルカプトプリン、クロファラビン、チオグアニン、ネララビン、およびペントスタチン)等の抗代謝剤;トポイソメラーゼI阻害剤(イロノテカン、トポテカン)およびトポイソメラーゼII阻害剤(アムサクリン、エトポシド、エトポシドリン酸、テニポシド)等のトポイソメラーゼ阻害剤;モノクローナル抗体(アレムツズマブ、ゲムツズマブオゾガマイシン、リツキシマブ、トラスツズマブ、イブリツモマブチウキセタン、セツキシマブ、パニツムマブ、トシツモマブ、ベバシズマブ);ならびにリボヌクレオチドレダクターゼ阻害剤(ヒドロキシ尿素)等のその他の抗悪性腫瘍剤;副腎皮質ステロイド阻害剤(ミトタン);酵素(アスパラギナーゼおよびペガスパルガーゼ);微小管阻害剤(エストラムスチン);ならびにレチノイド(ベキサロテン、イソトレチノイン、トレチノイン(ATRA)が挙げられるが、それらに限定されない。ある種の好ましい実施形態において、本発明の化合物は、化学保護剤と組み合わせて投与される。化学保護剤は、身体を保護する、または化学療法の副作用を最小化するように作用する。かかる薬剤の例としては、アミホスチン、メスナ、およびデクスラゾキサンが挙げられるが、それらに限定されない。
本発明の一態様において、対象化合物は、放射線療法と組み合わせて投与される。放射線は、一般的に、内部的に(癌部位の近くへの放射性材料の移植)、または光子(x線またはガンマ線)もしくは粒子放射線を用いる機械から外部的に送達される。併用療法が放射線治療をさらに含む場合、放射線治療は、治療薬剤および放射線治療の組み合わせの相互作用からの有益な効果が達成される限り、任意の好適な時間に行われてもよい。例えば、適切な場合には、有益な効果は、放射線治療が、おそらくは数日間またはさらに数週間、治療薬剤の投与から一時的に除去された場合にも依然として達成される。
本発明の化合物が、免疫療法剤と組み合わせて使用され得ることは理解されよう。免疫療法の1つの形態は、腫瘍から離れた部位にワクチン組成物を投与することによる、宿主起源の活性な全身性腫瘍特異的免疫反応の生成である。単離された腫瘍−抗原ワクチンおよび抗イディオタイプワクチンを含む、種々のタイプのワクチンが提案されている。別のアプローチは、治療される対象からの腫瘍細胞またはかかる細胞の誘導体を使用することである(Schirrmacher et al.(1995)J.Cancer Res.Clin.Oncol.121:487により概説される)。米国特許第5,484,596号、Hanna Jr.らは、腫瘍を手術により除去すること、コラゲナーゼにより細胞を分散させること、細胞に照射すること、および患者に約10細胞の用量を少なくとも3回連続でワクチン投与することを含む、再発または転移を予防するために切除可能な癌を治療するための方法を特許請求する。
本発明の化合物が、1つ以上の補助的な治療剤と組み合わせて有利に使用され得ることは理解されよう。補助的療法に好適な薬剤の例としては、コルチコステロイド(アムシノニド、ベタメタゾン、ジプロピオン酸ベタメタゾン、吉草酸ベタメタゾン、ブデソニド、クロベタゾール、酢酸クロベタゾール、酪酸クロベタゾール、17−プロピオン酸クロベタゾール、コルチゾン、デフラザコルト、デスオキシメタゾン、吉草酸ジフルコルトロン、デキサメタゾン、リン酸デキサメタゾンナトリウム、デソニド、フロ酸塩、フルオシノニド、フルオシノロンアセトニド、ハルシノニド、ヒドロコルチゾン、酪酸ヒドロコルチゾン、コハク酸ヒドロコルチゾンナトリウム、吉草酸ヒドロコルチゾン、メチルプレドニゾロン、モメタゾン、プレドニカルベート、プレドニゾロン、トリアムシノロン、トリアムシノロンアセトニド、およびハロベタゾールプロプリオナート)等のステロイド;トリプタン(例えば、スマトリプタンまたはナラトリプタン)等の5HTiアゴニスト;アデノシンAlアゴニスト;EPリガンド;グリシンアンタゴニスト等のNMDA調節物質;ナトリウムチャンネル遮断薬(例えば、ラモトリジン);サブスタンスPアンタゴニスト(例えば、NKiアンタゴニスト);カンナビノイド;アセトアミノフェンまたはフェナセチン;5−リポキシゲナーゼ阻害剤;ロイコトリエン受容体アンタゴニスト;DMARD(例えば、メトトレキセート);ガバペンチンおよび関連する化合物;三環系抗うつ薬(例えば、アミトリプチリン);ニューロン安定化抗てんかん薬;モノ−アミン作動性取り込み阻害剤(例えば、ベンラファキシン);マトリックスメタロプロテイナーゼ阻害剤;iNOSもしくはnNOS阻害剤等の一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害剤;腫瘍壊死因子の放出もしくは作用の阻害剤;モノクローナル抗体療法等の抗体療法;ヌクレオシド阻害剤(例えば、ラミブジン)または免疫系調節物質(例えば、インターフェロン)等の抗ウイルス剤;オピオイド鎮痛剤;局所麻酔薬;カフェインを含む刺激剤;H2−アンタゴニスト(例えば、ラニチジン);プロトンポンプ阻害剤(例えば、オメプラゾール);制酸剤(例えば、水酸化アルミニウムまたはマグネシウム;消泡剤(例えば、シメシコン);充血緩和剤(例えば、フェニレフリン、フェニルプロパノールアミン、プソイドエフェドリン、オキシメタゾリン、エピネフリン、ナファゾリン、キシロメタゾリン、プロピルヘキセドリン、またはレボ−デソキシエフェドリン);鎮咳薬(例えば、コデイン、ヒドロコドン、カルミフェン、カルベタペンタン、またはデキストロメトルファン);利尿薬;または鎮静もしくは非鎮静抗ヒスタミン薬が挙げられる。
本発明の化合物は、他の遺伝子を標的とするsiRNAと同時投与することができる。例えば、本発明の化合物は、c−Myc遺伝子を標的とするsiRNAと同時投与することができる。一例において、AD−12115は、c−Myc siRNAと同時投与することができる。c−Myc標的化siRNAの例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第12/373,039号に開示される。
脂質粒子を調製する方法
本発明の方法および組成物は、ある種のカチオン性脂質を活用し、その合成、調製、および特性化は、下におよび添付の実施例に説明される。加えて、本発明は、治療剤、例えば、核酸に関連する粒子を含む、脂質粒子を調製する方法を提供する。本明細書に記載される方法において、脂質の混合物は、核酸の緩衝水溶液と組み合わされて、脂質粒子中に封入された核酸を含有する中間混合物を生成し、ここで封入された核酸は、約3重量%〜約25重量%、好ましくは5〜15重量%の核酸/脂質比で存在する。中間混合物は、任意に、脂質で封入された核酸粒子を得るようにサイズ調節されてもよく、ここで脂質部分は、好ましくは30〜150nm、より好ましくは約40〜90nmの直径を有する単一ラメラ小胞である。次いでpHは、脂質−核酸粒子上の表面電荷の少なくとも一部分を中和するように上昇させられ、このようにして少なくとも部分的に表面が中和された脂質で封入された核酸組成物を提供する。
上述の通り、これらのカチオン性脂質のうちの複数は、アミノ基のpKを下回るpHで荷電され、pKを上回るpHで実質的に中性であるアミノ脂質である。これらのカチオン性脂質は、滴定可能なカチオン性脂質と称され、2ステッププロセスを用いて本発明の製剤に使用することができる。第1に、脂質小胞は、核酸の存在下で、滴定可能なカチオン性脂質および他の小胞成分と共に、より低いpHで形成することができる。この様態においては、小胞は核酸を封入し、取り込む。第2に、新たに形成された小胞の表面電荷は、培地のpHを、存在する滴定可能なカチオン性脂質のpKを上回るレベルまで、すなわち、生理学的pHまたはそれよりも高いレベルまで増加させることによって、中和することができる。このプロセスの特に有利な態様は、任意の表面吸着した核酸および中性表面を有する得られた核酸送達媒体の両方の簡便な除去を含む。中性表面を有するリポソームまたは脂質粒子は、循環からの急速なクリアランスを回避し、またカチオン性リポソーム調製に関連するある種の毒性を回避することが予想される。核酸−脂質粒子の製剤における、かかる滴定可能なカチオン性脂質のこれらの使用に関する追加的詳細は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,287,591号および米国特許第6,858,225号に提供される。
この様態で形成された小胞が、高含量の核酸を有する均一の小胞サイズの製剤を提供することにさらに留意されたい。追加的に、小胞は、約30〜約150nm、より好ましくは約30〜約90nmのサイズ範囲を有する。
任意の特定の理論に束縛されることを意図せずに、非常に高い効率の核酸封入は、低pHでの静電相互作用の結果であると考えられる。酸性pH(例えば、pH4.0)で、小胞表面は、静電相互作用を通じて、荷電され、核酸の部分を結合させる。外部の酸性緩衝剤がより中性の緩衝剤(例えば、pH7.5)と交換されるとき、脂質粒子またはリポソームの表面は、中和され、あらゆる外部の核酸が除去されることを可能にする。製剤プロセスについてのより詳細な情報は、種々の刊行物(例えば、米国特許第6,287,591号および米国特許第6,858,225号)に提供される。
上記を考慮して、本発明は、脂質/核酸製剤を調製する方法を提供する。本明細書に記載される方法において、脂質の混合物は、核酸の緩衝水溶液と組み合わされて、脂質粒子中に封入された核酸を含有する中間混合物を生成し、例えば、ここで封入された核酸は、約10重量%〜約20重量%の核酸/脂質比で存在する。中間混合物は、任意に、脂質で封入された核酸粒子を得るようにサイズ調節され、ここで脂質部分は、好ましくは30〜150nm、より好ましくは約40〜90nmの直径を有する単一ラメラ小胞である。次いでpHは、脂質−核酸粒子上の表面電荷の少なくとも一部分を中和するように上昇させられ、このようにして少なくとも部分的に表面が中和された脂質で封入された核酸組成物を提供する。
ある実施形態において、脂質の混合物は、少なくとも次の2つの脂質成分を含む:脂質が、pKaを下回るpHでカチオン性であり、pKaを上回るpHで中性であるようなpKaを有する脂質の中から選択される、本発明の第1のアミノ脂質成分、および脂質−核酸粒子の形成中に粒子凝集を防止する脂質の中から選択される、第2の脂質成分。特定の実施形態において、アミノ脂質は、本発明の新規カチオン性脂質である。
本発明の核酸−脂質粒子を調製する際、脂質の混合物は、典型的に有機溶媒中の脂質の溶液である。次いでこの脂質の混合物を乾燥させて薄膜を形成、または凍結乾燥させて粉末を形成した後、緩衝剤水溶液と水和させてリポソームを形成することができる。代替的に、好ましい方法において、脂質混合物をエタノール等の水混和性アルコール中で可溶化し、このエタノール溶液を緩衝剤水溶液に添加し、自発的なリポソーム形成をもたらすことができる。ほとんどの実施形態において、アルコールは、市販されている形態で使用される。例えば、エタノールは、無水エタノール(100%)として、または残りが水である95%エタノールとして使用することができる。この方法は、米国特許第5,976,567号)にさらに詳細に記載される。
本発明に従って、脂質混合物は、核酸を含有し得る緩衝水溶液と組み合わされる。緩衝水溶液は、典型的に、緩衝剤が脂質混合物中のプロトン化可能脂質のpK未満のpHを有する溶液である。好適な緩衝剤の例としては、リン酸、酢酸塩、およびMESが挙げられる。特に好ましい緩衝剤は、クエン酸塩緩衝剤である。好ましい緩衝剤は、封入されている核酸の化学に依存して1〜1000mMの範囲のアニオンであることが予想され、緩衝剤濃度の最適化は、高い充填レベルの達成にとって重要であり得る(例えば、米国特許第6,287,591号および米国特許第6,858,225号を参照されたい)。代替的に、塩化物、硫酸塩等でpH5〜6まで酸性化された純水が有用であり得る。この場合、5%グルコース、もしくは粒子を透析してエタノールを除去するときに粒子膜にわたって浸透ポテンシャルを平衡させるであろう別の非イオン性溶質を添加すること、pHを増加させること、または通常の食塩水等の薬学的に許容される担体と混合することが好適であり得る。緩衝剤中の核酸の量は、異なってもよいが、典型的には、約0.01mg/mL〜約200mg/mL、より好ましくは約0.5mg/mL〜約50mg/mLであろう。
脂質および治療用核酸の緩衝水溶液の混合物は、組み合わされて、中間混合物を提供する。中間混合物は、典型的に、封入された核酸を有する脂質粒子の混合物である。追加的に、中間混合物もまた、粒子表面上の負電荷性核酸および陽電荷性脂質のイオン性引力に起因して(アミノ脂質またはプロトン化可能な第1の脂質成分を構成する他の脂質は、脂質上のプロトン化可能な基のpK未満のpHを有する緩衝剤中で陽電荷性である)、脂質粒子(リポソームまたは脂質小胞)の表面に結合された核酸のある部分を含有し得る。好ましい実施形態の一群において、脂質の混合物は、脂質のアルコール溶液であり、溶液の各々の体積は、組み合わせたとき、得られたアルコール含量が約20容量%〜約45容量%になるように調整される。混合物を組み合わせる方法は、しばしば生成される製剤の規模に依存して種々のプロセスのいずれを含んでもよい。例えば、総体積が約10〜20mL以下である場合、溶液は、試験管中で組み合わせ、ボルテックスミキサーを用いて共に撹拌することができる。好適な生成規模のガラス製品中で、大規模なプロセスを行なうことができる。
任意に、脂質混合物および治療剤(核酸)の緩衝水溶液を組み合わせることによって生成される、脂質で封入された治療剤(例えば、核酸)複合体は、所望のサイズ範囲および比較的狭い分布の脂質粒子サイズを達成するようにサイズ調節することができる。好ましくは、本明細書で提供される組成物は、約70〜約200nm、より好ましくは約90〜約130nmの平均直径に合わせてサイズ調節されるであろう。リポソームを所望のサイズに合わせるための複数の技術が利用可能である。1つのサイズ調節方法は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,737,323号に記載される。リポソーム懸濁液をバスソニケーションまたはプローブソニケーションのいずれかによって超音波で分解することにより、約0.05ミクロン未満の小さい単ラメラ小胞(SUV)にまでの漸進的なサイズの縮小がもたらされる。均質化は、エネルギーをせん断して大きいリポソームをより小さいリポソームに断片化することに依存する別の方法である。典型的な均質化手順において、多層状の小胞は、選択されたリポソームサイズ、典型的に約0.1〜0.5ミクロンが観察されるまで、標準的なエマルションホモジナイザーを通して再循環される。両方の方法において、粒子サイズ分布は、従来のレーザービーム粒子サイズ決定によってモニタされてもよい。本明細書のある種の方法について、均一な小胞サイズを得るために押出が使用される。
細孔ポリカーボネート膜または非対称セラミック膜を通すリポソーム組成物の押出は、比較的明確に定められたサイズ分布をもたらす。典型的に、懸濁液は、所望のリポソーム複合体サイズ分布が達成されるまで、膜を通して1回以上循環させられる。リポソームは、リポソームサイズの段階的縮小を達成するために、順次により細孔な膜を通して押出されてもよい。場合によっては、いかなるサイズ調節も行わずに、形成される脂質−核酸組成物を使用することができる。
特定の実施形態において、本発明の方法は、脂質−核酸組成物の脂質上部分の表面電荷の少なくとも一部を中和するステップをさらに含む。表面電荷を少なくとも部分的に中和することによって、封入されていない核酸が脂質粒子表面から遊離され、従来の技術を用いて組成物から除去することができる。好ましくは、封入されおらず、表面吸着した核酸は、緩衝剤溶液の交換を通じて得られた組成物から除去される。例えば、クエン酸塩緩衝剤(pH約4.0、組成物を形成するために使用)をHEPES緩衝食塩水(HBS pH約7.5)溶液と交換することにより、リポソームは中和され、核酸が表面から放出される。次いで放出された核酸は、標準的な方法を用いてクロマトグラフィを介して除去することができ、次いで使用される、脂質のKaを上回るpHを有する緩衝剤に切り替えることができる。
任意に、脂質小胞(すなわち、脂質粒子)を緩衝剤水溶液中の水和によって形成し、核酸の添加前に、上述の方法のいずれかを用いてサイズ調節することができる。上述の通り、緩衝剤水溶液は、アミノ脂質のpKaを下回るpHであるべきである。次いで核酸の溶液は、これらのサイズ調節された、形成済み小胞に添加される。かかる「形成済み」小胞への核酸の封入を可能にするために、混合物は、エタノール等のアルコールを含有しているべきである。エタノールの場合、それは、約20%(w/w)〜約45%(w/w)の濃度で存在するべきである。加えて、緩衝剤水溶液−エタノール混合物中の、形成済み小胞および核酸の混合物を、脂質小胞の組成物および拡散の性質に依存して約25℃〜約50℃の温度まで加温することが必要な可能性がある。脂質小胞中の核酸の所望のレベルを達成するための封入プロセスの最適化は、エタノール濃度および温度等の可変要素の操作を必要とするであろうことは、当業者にとって明らかであろう。核酸封入に好適な条件の例は、実施例に提供される。一旦核酸が形成済み小胞内に封入されると、外部のpHは、表面電荷を少なくとも部分的に中和するために増加させることができる。次いで封入されておらず、表面吸着した核酸を上述の通りに除去することができる。
PCSK9遺伝子の発現を阻害するための方法
また別の態様において、本発明は、哺乳類におけるPCSK9遺伝子の発現を阻害するための方法を提供する。本方法は、標的PCSK9遺伝子の発現が、長い持続期間、例えば、少なくとも1週間、2週間、3週間、または4週間以上減少するように、本発明の組成物を哺乳類に投与することを含む。
例えば、ある種の例では、PCSK9遺伝子の発現は、本明細書に記載される二重鎖オリゴヌクレオチドの投与によって、少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、または50%抑制される。幾つかの実施形態において、PCSK9遺伝子は、二重鎖オリゴヌクレオチドの投与によって、少なくとも約60%、70%、または80%抑制される。幾つかの実施形態において、PCSK9遺伝子は、二重鎖オリゴヌクレオチドの投与によって、少なくとも約85%、90%、または95%抑制される。表1b、表2b、および表5bは、種々の濃度の種々のPCSK9 dsRNA分子を用いた体外アッセイで得られた発現の阻害についての広範な値を提供する。
好ましくは、標的PCSK9遺伝子の減少の効果は、哺乳類の血液中の、およびより具体的には血清中の、LDLc(低密度リポタンパク質コレステロール)レベルの減少をもたらす。幾つかの実施形態において、LDLcレベルは、治療前のレベルと比較して、少なくとも10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、もしくは60%、またはそれより多く減少する。
本方法は、dsRNAを含有する組成物を投与することを含み、この場合、dsRNAは、治療される哺乳類のPCSK9遺伝子のRNA転写物の少なくとも一部に相補的なヌクレオチド配列を有する。治療される生物が、ヒト等の哺乳類である場合、組成物は、経口経路、または静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、経皮投与、および気道(エアロゾル)投与を含む非経口経路を含むが、それらに限定されない、当該技術分野で既知の任意の手段によって投与することができる。幾つかの実施形態において、組成物は、静脈内への注入または注射によって投与される。
本明細書に記載される方法および組成物を使用して、PCSK9遺伝子発現を下方調節することによって調節され得る疾患および病態を治療することができる。例えば、本明細書に記載される組成物を使用して、高脂血症、また高コレステロール血症、高トリグリセリド血症、ならびに心疾患および循環器疾患等のこれらの障害に関連する病理学的病態等の他の形態の脂質平衡失調を治療することができる。幾つかの実施形態において、PCSK9 dsRNAで治療される患者には、脂質障害を治療することが知られている薬剤等のdsRNA以外の治療剤も投与される。
一態様において、本発明は、対象、例えば、ヒトにおけるPCSK9遺伝子の発現を阻害する方法を提供する。本方法は、第1の単回用量のdsRNA、例えば、PCSK9 mRNAのレベルを少なくとも5日間、より好ましくは7、10、14、21、25、30、または40日間抑制するのに十分な用量を投与すること、および任意に、第2の単回用量のdsRNAを投与することを含み、ここで、第2の単回用量は、第1の単回用量を投与してから、少なくとも5日、より好ましくは7、10、14、21、25、30、または40日後に投与され、それによって、対象におけるPCSK9遺伝子の発現を阻害する。
一実施形態において、dsRNAの用量は、多くて4週間に1回、多くて3週間に1回、多くて2週間に1回、または多くて1週間に1回、投与される。別の実施形態において、投与は、1か月間、2か月間、3か月間、または6か月間、または1年間、またはそれより長い間維持することができる。
別の実施形態において、低密度リポタンパク質コレステロール(LDLc)レベルが、70mg/dL超、130mg/dL超、150mg/dL超、200mg/dL超、300mg/dL超、または400mg/dL超等の所定の最小レベルに到達するかまたはそれを超えた場合に、投与を提供することができる。
一実施形態において、対象は、(単に、誰がそれ必要としているかという理由で患者を選択するのとは対照的に)少なくとも一部は、LDLを低下させるか、HDLを低下させることなくLDLを低下させるか、ApoBを低下させるか、またはHDLを低下させることなく総コレステロールを低下させる必要があることに基づいて選択される。
一実施形態において、dsRNAは、免疫系を活性化せず、例えば、dsRNAは、TNF−アルファまたはIFN−アルファレベル等のサイトカインレベルを増大させない。例えば、本明細書に記載されるアッセイ等の、体外のPBMCアッセイ等のアッセイによって測定した場合に、TNF−アルファまたはIFN−アルファのレベルの増大は、PCSK9を標的としないdsRNA等の対照dsRNAで処置した対照細胞の30%、20%、または10%未満である。
一態様において、本発明は、例えば、ヒト対象等の対象におけるPCSK9遺伝子発現の下方調節によって仲介可能な、障害、病理学的プロセス、または症状を、治療、予防、または管理する方法を提供する。一実施形態において、障害は高脂血症である。本方法は、第1の単回用量のdsRNA、例えば、PCSK9 mRNAのレベルを少なくとも5日間、より好ましくは7、10、14、21、25、30、または40日間抑制するのに十分な用量を投与すること、および任意に、第2の単回用量のdsRNAを投与することを含み、ここで、第2の単回用量は、第1の単回用量を投与してから、少なくとも5日、より好ましくは7、10、14、21、25、30、または40日後に投与され、それによって、対象におけるPCSK9遺伝子の発現を阻害する。
別の実施形態において、本発明に掲載されるdsRNA、すなわち、PCSK9を標的とするdsRNAを含有する組成物は、高コレステロール血症、アテローム性動脈硬化症、または脂質代謝異常等の脂質障害を治療することが知られている薬剤等の、dsRNA以外の治療剤と共に投与される。例えば、本発明に掲載されるdsRNAは、例えば、HMG−CoAレダクターゼ阻害剤(例えば、スタチン)、フィブラート、胆汁酸捕捉剤、ナイアシン、抗血小板剤、アンジオテンシン転換酵素阻害剤、アンジオテンシンII受容体アンタゴニスト(例えば、ロサルタンカリウム、例えば、Merck&Co.のコザール(登録商標))、アセチルCoAコレステロールアセチルトランスフェラーゼ(ACAT)阻害剤、コレステロール吸収阻害剤、コレステロールエステル転移タンパク質(CETP)阻害剤、ミクロソームトリグリセリド転移タンパク質(MTTP)阻害剤、コレステロール調節物質、胆汁酸調節物質、ペルオキシソーム増殖活性化受容体(PPAR)アゴニスト、遺伝子ベースの治療、複合血管保護剤(例えば、Atherogenics製のAGI−1067)、糖タンパク質IIb/IIIa阻害剤、アスピリンもしくはアスピリン様化合物であるIBAT阻害剤(例えば、Shionogi製のS−8921)、スクアレン合成酵素阻害剤、または単球走化性タンパク質(MCP)−I阻害剤とともに投与することができる。例示的なHMG−CoAレダクターゼ阻害剤としては、アトルバスタチン(Pfizerのリピトール(登録商標)/タホール/ソルティス/トルバスト/カーディル)、プラバスタチン(Bristol−Myers Squibbのプラバコール、Sankyoのメバロチン/サナプラブ)、シンバスタチン(Merckのゾコール(登録商標)/シンバコール、Boehringer Ingelheimのデナン、Banyuのリポバス)、ロバスタチン(Merckのメバコール/メビナコール、Bexalのロバスタチナ、セパ;Schwarz Pharmaのリポスクラー)、フルバスタチン(Novartisのレスコール(登録商標)/ロコール/ローコール、Fujisawaのクラノック、Solvayのディガリル)、セリバスタチン(Bayerのリポベイ/GlaxoSmithKlineのベイコール)、ロスバスタチン(AstraZenecaのクレストール(登録商標))、およびピチバスタチン(イタバスタチン/リシバスタチン)(Nissan Chemical、Kowa Kogyo、Sankyo、およびNovartis)が挙げられる。例示的なフィブラートとしては、例えば、ベザフィブラート(例えば、Rocheのベフィザール(登録商標)/セデュル(登録商標)/ベザリップ(登録商標)、Kisseiのベザトール)、クロフィブラート(例えば、Wyethのアトロミド−S(登録商標))、フェノフィブラート(例えば、Fournierのリピディル/リパンチル、Abbottのトリコール(登録商標)、Takedaのリパンチル、ジェネリック品)、ジェムフィブロジル(例えば、Pfizerのロピッド/リプール)、およびシプロフィブラート(Sanofi−Synthelaboのモダリム(登録商標))が挙げられる。例示的な胆汁酸捕捉剤としては、例えば、コレスチラミン(Bristol−Myers Squibbのクエストラン(登録商標)およびクエストラン・ライト(商標))、コレスチポール(例えば、Pharmaciaのコレスチド)、ならびにコレセベラン(Genzyme/Sankyoのウェルコール(商標))が挙げられる。例示的なナイアシン治療としては、例えば、Aventisのニコビッド、Upsher−Smithのナイアコール、Aventisのニコラー、およびSanwakagakuのペリシット等の即時放出製剤が挙げられる。ナイアシン持続放出製剤としては、例えば、Kos PharmaceuticalsのナイアスパンおよびUpsher−SmithのSIo−ナイアシンが挙げられる。例示的な抗血小板剤としては、例えば、アスピリン(例えば、Bayerのアスピリン)、クロピドグレル(Sanofi−Synthelabo/Bristol−Myers Squibbのプラビックス)、ならびにチクロピジン(例えば、SanofiSynthelaboのチクリッドおよびDaiichiのパナルジン)が挙げられる。PCSK9を標的とするdsRNAと組み合わせて有用な他のアスピリン様化合物には、例えば、アサカード(徐放性アスピリン、Pharmacia製)およびパミコグレル(Kanebo/Angelini Ricerche/CEPA)が含まれる。例示的なアンジオテンシン転換酵素阻害剤としては、例えば、ラミプリル(例えば、Aventisのアルテース)およびエナラプリル(例えば、Merck&Co.のバソテック)が挙げられる。例示的なアシルCoAコレステロールアセチルトランスフェラーゼ(ACAT)阻害剤としては、例えば、アバシマイブ(Pfizer)、エフルシマイブ(BioMεrieux Pierre Fabre/Eli Lilly)、CS−505(SankyoおよびKyoto)、およびSMP−797(Sumito)が挙げられる。例示的なコレステロール吸収阻害剤としては、例えば、エゼチミブ(Merck/Schering−Plough Pharmaceuticals ゼチーア(登録商標))およびパマケシド(Pfizer)が挙げられる。例示的なCETP阻害剤としては、例えば、トルセトラピブ(CP−529414とも呼ばれる、Pfizer)、JTT−705(Japan Tobacco)、およびCETi−I(Avant Immunotherapeutics)が挙げられる。例示的なミクロソームトリグリセリド転移タンパク質(MTTP)阻害剤としては、例えば、インプリタピド(Bayer)、R−103757(Janssen)、およびCP−346086(Pfizer)が挙げられる。他の例示的なコレステロール調節物質としては、例えば、NO−1886(Otsuka/TAP Pharmaceutical)、CI−1027(Pfizer)、およびWAY−135433(Wyeth−Ayerst)が挙げられる。例示的な胆汁酸調節物質としては、例えば、HBS−107(Hisamitsu/Banyu)、Btg−511(British Technology Group)、BARI−1453(Aventis)、S−8921(Shionogi)、SD−5613(Pfizer)、およびAZD−7806(AstraZeneca)が挙げられる。例示的なペルオキシソーム増殖活性化受容体(PPAR)アゴニストとしては、例えば、テサグリタザール(AZ−242)(AstraZeneca)、ネトグリタゾン(MCC−555)(Mitsubishi/Johnson&Johnson)、GW−409544(Ligand Pharniaceuticals/GlaxoSmithKline)、GW−501516(Ligand Pharniaceuticals/GlaxoSmithKline)、LY−929(Ligand PharniaceuticalsおよびEli Lilly)、LY−465608(Ligand PharniaceuticalsおよびEli Lilly)、LY−518674(Ligand PharniaceuticalsおよびEli Lilly)、およびにMK−767(MerckおよびKyorin)が挙げられる。例示的な遺伝子ベースの治療としては、例えば、AdGWEGF121.10(GenVec)、ApoAl(UCB Pharma/Groupe Fournier)、EG−004(Trinam)(Ark Therapeutics)、およびATP結合カセット輸送体A1(ABCA1)(CV Therapeutics/Incyte、Aventis、Xenon)が挙げられる。例示的な糖タンパク質Ilb/IIIa阻害剤としては、例えば、ロキシフィバン(DMP754とも呼ばれる、Bristol−Myers Squibb)、ガントフィバン(Merck KGaA/Yamanouchi)、およびクロマフィバン(Millennium Pharniaceuticals)が挙げられる。例示的なスクワレン合成酵素阻害剤としては、例えば、BMS−1884941(Bristol−Myers Squibb)、CP−210172(Pfizer)、CP−295697(Pfizer)、CP−294838(Pfizer)、およびTAK−475(Takeda)が挙げられる。例示的なMCP−I阻害剤は、例えば、RS−504393(Roche Bioscience)である。抗アテローム性動脈硬化剤BO−653(Chugai Pharniaceuticals)、およびニコチン酸誘導体ナイクリン(Yamanouchi Pharmacuticals)もまた、本発明に掲載されるdsRNAと組み合わせて投与するのに適している。PCSK9を標的とするdsRNAとともに投与するのに好適な例示的な併用療法としては、例えば、アドビコール(Kos Pharmacuticals製のナイアシン/ロバスタチン)、アムロジピン/アトルバスタチン(Pfizer)、ならびにエゼチミブ/シンバスタチン(例えば、Merck/Schering−Plough Pharmacuticals製のバイトリン(登録商標)10/10錠、10/20錠、10/40錠、および10/80錠)が挙げられる。高コレステロール血症を治療するための薬剤であって、PCSK9を標的とするdsRNAと組み合わせて投与するのに好適なものとしては、例えば、ロバスタチン、ナイアシンアルトプレブ(登録商標)持続放出錠(Andrx Labs)、ロバスタチンカデュエット(登録商標)錠(Pfizer)、ベシル酸アムロジピン、アトルバスタチンカルシウムクレストール(登録商標)錠(AstraZeneca)、ロスバスタチンカルシウムレスコール(登録商標)カプセル(Novartis)、フルバスタチンナトリウムレスコール(登録商標)(Reliant、Novartis)、フルバスタチンナトリウムリピトール(登録商標)錠(Parke−Davis)、アトルバスタチンカルシウムロフィブラ(登録商標)カプセル(Gate)、ナイアスパン持続放出錠(Kos)、ナイアシンプラバコール錠(Bristol−Myers Squibb)、プラバスタチンナトリウムトリコール(登録商標)錠(Abbott)、フェノフィブラートバイトリン(登録商標)10/10錠(Merck/Schering−Plough Pharniaceuticals)、エゼチミブ、シンバスタチンWelChol(商標)錠(Sankyo)、塩酸コレセベラムゼチーア(登録商標)錠(Schering)、エゼチミブゼチーア(登録商標)錠(Merck/Schering−Plough Pharniaceuticals)、およびエゼチミブゾコール(登録商標)錠(Merck)が挙げられる。
一実施形態において、PCSK9を標的とするdsRNAは、エゼチミブ/シンバスタチンの組合せ(例えば、バイトリン(登録商標)(Merck/Schering−Plough Pharniaceuticals))と組み合わせて投与される。
一実施形態において、PCSK9 dsRNAが患者に投与され、次いでdsRNA以外の薬剤が患者に投与される(またはその逆)。別の実施形態において、PCSK9 dsRNAおよびdsRNA以外の治療剤は、同時に投与される。
別の態様において、本発明は、本明細書に記載されるdsRNAを投与する方法をエンドユーザー、例えば、介護者または対象に指示する方法を掲載する。本方法は、任意に、エンドユーザーに1回以上の用量のdsRNAを提供すること、および本明細書に記載される治療計画に基づいてdsRNAを投与するようエンドユーザーに指示し、それによって、エンドユーザーに指示することを含む。
また別の態様において、本発明は、患者が、LDLを低下させること、HDLを低下させることなくLDLを低下させること、ApoBを低下させること、またはHDLを低下させることなく総コレステロールを低下させることを必要としていることに基づいて患者を選択することによって、患者を治療する方法を提供する。本方法は、例えば、HDLレベルを実質的に低下させることなく、患者のLDLレベルまたはApoBレベルを低下させるのに十分な量でPCSK9を標的とするdsRNAを患者に投与することを含む。
別の態様において、本発明は、患者が、ApoBレベルの低下を必要としていることに基づいて患者を選択し、患者のApoBレベルを低下させるのに十分な量でPCSK9を標的とするdsRNAを患者に投与するすることによって、患者を治療する方法を提供する。一実施形態において、PCSK9の量は、LDLレベルおよびApoBレベルを低下させるのに十分である。別の実施形態において、PCSK9 dsRNAの投与は、患者におけるHDLコレステロールのレベルには影響を及ぼさない。
別途規定されない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は全て、本発明が属する技術分野に精通する者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と同様または同等の方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、好適な方法および材料を以下に記載する。本明細書に記載される全ての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、それらの全体が参照により本明細書に組み入れられる。矛盾がある場合には、定義を含めて、本明細書が優先される。さらに、材料、方法、および実施例は、例証であるに過ぎず、限定的であることを意図するものではない。
実施例1.PCSK9遺伝子の遺伝子ウォーキング
2つの別々の選択で同定するために、siRNA設計を行なった。
a)ヒトとマウスまたはラットのいずれかのPCSK9 mRNAを標的とするsiRNAおよび
b)標的遺伝子PCSK9に対する予測される特異性を有する全てのヒト反応性siRNA。
ヒト、マウス、およびラットのPCSK9に対するmRNA配列を用いた。ヒト配列NM_174936.2は、siRNA選択手順の全体にわたって参照配列として用いた。
ヒトとマウス、およびヒトとラットのPCSK9 mRNA配列で保存されている19merのストレッチを最初の工程で同定し、ヒトとマウスに交差反応するsiRNA、およびヒトとラットの標的に交差反応するsiRNAを選択した。
ヒトPCSK9を特異的に標的とするsiRNAを第2の選択で同定した。全ての潜在的なヒトPCSK9の19mer配列を抽出し、候補標的配列として規定した。ヒト、サルに交差反応する配列、ならびにマウス、ラット、ヒト、およびサルに交差反応する配列を表1aおよび表2aに全て記載する。これらの配列の化学修飾バージョンおよび体内アッセイと体外アッセイの両方におけるそれらの活性も表1aおよび表2aに全て記載する。データは、実施例と図2〜8に記載されている。
候補標的配列とそれらの対応siRNAをランク付けして、適当なものを選択するために、無関係な標的と相互作用するそれらの予測される潜在能(オフターゲット潜在能)をランキングパラメータとして採用した。低いオフターゲット潜在能を有するsiRNAを好ましいものとして規定し、体内でより特異的であると仮定した。
siRNA特異的なオフターゲット潜在能を予測するために、以下の仮定を行なった。
1)(5’から3’に数えて)鎖の位置2〜9(シード領域)は、配列の残り部分(非シード領域と切断部位領域)よりも大きくオフターゲット潜在能に寄与し得る。
2)(5’から3’に数えて)鎖の位置10と11(切断部位領域)は、非シード領域よりも大きくオフターゲット潜在能に寄与し得る。
3)各々の鎖の位置1と19は、オフターゲット相互作用に関係がない。
4)オフターゲットスコアは、遺伝子の配列に対するsiRNA鎖配列の相補性とミスマッチの位置とに基づいて、各々の遺伝子と各々の鎖について算出することができる。
5)予測されるオフターゲットの数と最も高いオフターゲットスコアは、オフターゲット潜在能と考えられるに違いない。
6)オフターゲットスコアは、オフターゲットの数よりもオフターゲット潜在能に関連があると考えられるべきである。
7)導入された内部修飾によってセンス鎖活性が不全になる可能性を仮定すれば、アンチセンス鎖のオフターゲット潜在能のみが関連があることになる。
潜在的なオフターゲット遺伝子を同定するために、19merの候補配列を、公的に入手可能なヒトRNA配列に対する相同性検索に供した。
オフターゲットスコアを算出するために、各々のオフターゲット遺伝子について、各々の19merインプット配列に関する以下のオフターゲット特性を抽出した。
Figure 0005894913
オフターゲットスコアは、1〜3の仮定を考慮して以下のように算出した。
Figure 0005894913
インプットの19mer配列に対応する各々のsiRNAに対して最も関連があるオフターゲット遺伝子を、最も低いオフターゲットスコアを有する遺伝子と規定した。したがって、最も低いオフターゲットスコアを、各々のsiRNAに対して関連があるオフターゲットスコアと規定した。
実施例2.dsRNA合成
試薬の供給源
試薬の供給源が本明細書に具体的に示されていない場合、そのような試薬は、分子生物学での適用に標準的な品質/純度の分子生物学用試薬の任意の供給業者から入手し得る。
siRNA合成
一本鎖RNAは、Expedite 8909合成装置(Applied Biosystems,Applera Deutschland GmbH,Darmstadt,Germany)および固体支持体として制御された多孔性ガラス(CPG,500A,Proligo Biochemie GmbH,Hamburg,Germany)を用いて1μモルのスケールで固相合成によって生成した。RNAおよび2’−O−メチルヌクレオチド含有RNAを、それぞれ、対応するホスホロアミダイトおよび2’−O−メチルホスホロアミダイト(Proligo Biochemie GmbH,Hamburg,Germany)を利用して、固相合成によって作製した。これらのビルディングブロックを、Current protocols in nucleic acid chemistry,Beaucage,S.L.ら(編),JohnWiley&Sons,Inc.,New York,NY,USAに記載されているような標準的なヌクレオシドホスホロアミダイト化学を用いて、オリゴリボヌクレオチド鎖の配列内の選択部位に取り込ませた。ホスホロチオエート結合は、ヨウ素酸化剤溶液をボーケージ試薬(Chruachem Ltd,Glasgow,UK)のアセトニトリル(1%)溶液と置き換えることによって導入した。さらなる補助試薬は、Mallinckrodt Baker(Griesheim,Germany)から入手した。
陰イオン交換HPLCによる粗オリゴリボヌクレオチドの脱保護と精製は、確立された方法に従って行なった。収率と濃度は、分光光度計(DU 640B,Beckman Coulter GmbH,Unterschleisheim,Germany)を用いて、260nmの波長におけるそれぞれのRNAの溶液のUV吸収により決定した。二重鎖RNAは、アニーリング緩衝剤(20mMリン酸ナトリウム、pH6.8;100mM塩化ナトリウム)中で相補鎖の等モル溶液を混合することによって作製し、85〜90℃で3分間、水浴で加熱し、3〜4時間かけて室温に冷却した。アニールしたRNAの溶液は、使用するまで−20℃で保存した。
コンジュゲートsiRNA
3’−コレステロールコンジュゲートsiRNA(本明細書で−Chol−3’とも呼ぶ)を合成するために、適切に修飾された固体支持体をRNA合成に使用した。修飾された固体支持体は、以下のように調製した。
ジエチル−2−アザブタン−1,4−ジカルボキシレートAA
Figure 0005894913
撹拌し、氷冷したグリシンエチル塩酸塩(32.19g、0.23モル)の水(50ml)溶液に、4.7M水酸化ナトリウム水溶液(50ml)を添加した。その後、アクリル酸エチル(23.1g、0.23モル)を添加し、反応の完了がTLCで確認されるまで混合物を室温で撹拌した。19時間後、溶液をジクロロメタン(3×100ml)で分液した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、蒸発させた。残渣を蒸留して、AA(28.8g、61%)を得た。
3−{エトキシカルボニルメチル−[6−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニル−アミノ)−ヘキサノイル]−アミノ}−プロピオン酸エチルエステルAB
Figure 0005894913
Fmoc−6−アミノ−ヘキサン酸(9.12g、25.83mmol)をジクロロメタン(50ml)に溶解し、氷で冷却した。ジイソプロピルカルボジイミド(3.25g、3.99ml、25.83mmol)をこの溶液に0℃で添加した。次いで、ジエチル−アザブタン−1,4−ジカルボキシレート(5g、24.6mmol)とジメチルアミノピリジン(0.305g、2.5mmol)を添加した。溶液を室温にし、さらに6時間撹拌した。反応の完了をTLCで確認した。反応混合物を真空下で濃縮し、酢酸エチルを添加して、ジイソプロピル尿素を沈殿させた。懸濁液を濾過した。濾液を5%水性塩酸、5%重炭酸ナトリウム、および水で洗浄した。合わせた有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濃縮して、粗生成物を得て、これをカラムクロマトグラフィ(50%EtOAC/ヘキサン)で精製して、11.87g(88%)のABを得た。
3−[(6−アミノ−ヘキサノイル)−エトキシカルボニルメチル−アミノ]−プロピオン酸エチルエステルAC
Figure 0005894913
3−{エトキシカルボニルメチル−[6−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−ヘキサノイル]−アミノ}−プロピオン酸エチルエステルAB(11.5g、21.3mmol)を、20%ピペリジンを含むジメチルホルムアミドに0℃で溶解した。溶液を1時間撹拌し続けた。反応混合物を真空下で濃縮し、残渣に水を添加し、生成物を酢酸エチルで抽出した。粗生成物をその塩酸塩に変換することにより精製した。
3−({6−[17−(1,5−ジメチル−ヘキシル)−10,13−ジメチル−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イルオキシカルボニルアミノ]−ヘキサノイル}エトキシカルボニルメチル−アミノ)−プロピオン酸エチルエステルAD
Figure 0005894913
3−[(6−アミノ−ヘキサノイル)−エトキシカルボニルメチル−アミノ]−プロピオン酸エチルエステルAC(4.7g、14.8mmol)の塩酸塩をジクロロメタン中に入れた。懸濁液を氷上で0℃に冷却した。懸濁液に、ジイソプロピルエチルアミン(3.87g、5.2ml、30mmol)を添加した。得られた溶液に、クロロギ酸コレステリル(6.675g、14.8mmol)を添加した。反応混合物を一晩撹拌した。反応混合物をジクロロメタンで希釈し、10%塩酸で洗浄した。生成物をフラッシュクロマトグラフィで精製した(10.3g、92%)。
1−{6−[17−(1,5−ジメチル−ヘキシル)−10,13−ジメチル−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イルオキシカルボニルアミノ]−ヘキサノイル}−4−オキソ−ピロリジン−3−カルボン酸エチルエステルAE
Figure 0005894913
カリウムt−ブトキシド(1.1g、9.8mmol)を、30mLの乾燥トルエンでスラリー化した。混合物を氷上で0℃に冷却し、5g(6.6mmol)のジエステルADを、撹拌しながら20分以内にゆっくり添加した。添加中、温度を5℃未満に保った。撹拌を0℃で30分間継続し、1mLの氷酢酸を添加し、直後に4gのNaHPO・HOを含む40mLの水を添加した。得られた混合物を各々100mLのジクロロメタンで2回抽出し、合わせた有機抽出物を各々10mLのリン酸緩衝剤で2回洗浄し、乾燥させ、蒸発乾固した。残渣を60mLのトルエンに溶解し、0℃に冷却し、3回50mLずつの冷pH9.5炭酸緩衝剤で抽出した。水性抽出物をリン酸でpH3に合わせ、5回40mLずつのクロロホルムで抽出し、これを合わせ、乾燥させ、蒸発乾固した。残渣を25%酢酸エチル/ヘキサンを使用するカラムクロマトグラフィで精製して、1.9gのb−ケトエステル(39%)を得た。
[6−(3−ヒドロキシ−4−ヒドロキシメチル−ピロリジン−1−イル)−6−オキソ−ヘキシル]−カルバミン酸17−(1,5−ジメチル−ヘキシル)−10,13−ジメチル−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イルエステルAF
Figure 0005894913
メタノール(2mL)を、b−ケトエステルAE(1.5g、2.2mmol)と水素化ホウ素ナトリウム(0.226g、6mmol)の還流混合物を含むテトラヒドロフラン(10mL)に1時間かけて滴下して添加した。撹拌を還流温度で1時間継続した。室温に冷却後、1N HCl(12.5mL)を添加し、混合物を酢酸エチル(3ラ40mL)で抽出した。合わせた酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、真空下で濃縮し、生成物を得て、これをカラムクロマトグラフィ(10%MeOH/CHCl)で精製した(89%)。
(6−{3−[ビス−(4−メトキシ−フェニル)−フェニル−メトキシメチル]−4−ヒドロキシ−ピロリジン−1.5−イル}−6−オキソ−ヘキシル)−カルバミン酸17−(1,5−ジメチル−ヘキシル)−−10.13,13−ジメチル−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イルエステルAG
Figure 0005894913
ジオールAF(1.25gm、1.994mmol)を、真空中でピリジン(2×5mL)とともに蒸発させることにより乾燥させた。無水ピリジン(10mL)と4,4’−ジメトキシトリチルクロライド(0.724g、2.13mmol)を撹拌しながら添加した。反応を室温で一晩行なった。反応をメタノールの添加により反応停止させた。反応混合物を真空下で濃縮し、残渣にジクロロメタン(50mL)を添加した。有機層を1M水性重炭酸ナトリウムで洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、濃縮した。残留ピリジンをトルエンとともに蒸発させることにより除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィ(2%MeOH/クロロホルム、Rf=0.5(5%MeOH/CHCl中))で精製した(1.75g、95%)。
コハク酸モノ−(4−[ビス−(4−メトキシ−フェニル)−フェニル−メトキシメチル]−1−{6−[17−(1,5−ジメチル−ヘキシル)−10,13−ジメチル2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イルオキシカルボニルアミノ]−ヘキサノイル}−ピロリジン−3−イル)エステルAH
Figure 0005894913
化合物AG(1.0g、1.05mmol)をコハク無水物(0.150g、1.5mmol)およびDMAP(0.073g、0.6mmol)と混合し、真空中、40℃で一晩乾燥させた。混合物を無水ジクロロエタン(3mL)に溶解し、トリエチルアミン(0.318g、0.440mL、3.15mmol)を添加し、溶液を室温でアルゴン雰囲気下16時間撹拌した。その後、これをジクロロメタン(40mL)で希釈し、氷冷水性クエン酸(5重量%、30mL)および水(2ラ20mL)で洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濃縮乾固した。残渣をそのまま次の工程に使用した。
コレステロール誘導体CPG AI
Figure 0005894913
スクシネートAH(0.254g、0.242mmol)をジクロロメタン/アセトニトリル(3:2、3mL)混合液に溶解した。この溶液に、DMAP(0.0296g、0.242mmol)を含むアセトニトリル(1.25mL)、2,2’−ジチオ−ビス(5−ニトロピリジン)(0.075g、0.242mmol)を含むアセトニトリル/ジクロロエタン(3:1、1.25mL)を連続的に添加した。得られた溶液に、トリフェニルホスフィン(0.064g、0.242mmol)を含むアセトニトリル(0.6ml)を添加した。反応混合物は明るいオレンジ色に変わった。リストアクションシェーカーを用いて、溶液を短く撹拌した(5分)。長鎖アルキルアミン−CPG(LCAA−CPG)(1.5g、61mM)を添加した。懸濁液を2時間撹拌した。CPGを焼結漏斗に通して濾過し、アセトニトリル、ジクロロメタン、およびエーテルで連続的に洗浄した。未反応アミノ基を酢酸無水物/ピリジンを用いてマスクした。達成されたCPGの充填を、UVを測ることによって測定した(37mM/g)。
コレステリル誘導体について、核酸オリゴマーの5’末端にホスホロチオエート結合を導入するためにボーケージ試薬を用いて酸化工程を行なったことを除き、5’−12−ドデカン酸ビスデシルアミド基(本明細書で「5’−C32−」と呼ぶ)または5’−コレステリル誘導体基(本明細書で「5’−Chol−」と呼ぶ)を有するsiRNAの合成は、WO2004/065601号に記載の通りに実施した。
Chol−p−(GalNAc)3(N−アセチルガラクトサミン−コレステロール)(図16)およびLCO(GalNAc)3(N−アセチルガラクトサミン−3’−リトコール−オレオイル)(図17)にコンジュゲートされたdsRNAの合成は、参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願第12/328,528号(2008年12月4日出願)に記載されている。
実施例3.HuH7、HepG2、HeLa、および初代サル肝細胞におけるPCSK9 siRNAスクリーニングは、高度に活性のある配列を見出す
HuH−7細胞は、JCRB細胞Bank(Japanese Collection of Research Bioresources)(Shinjuku,Japan,カタログ番号:JCRB0403)から入手した。細胞は、10%胎仔ウシ血清(FCS)(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号S0115)、ペニシリン100U/ml、ストレプトマイシン100μg/ml(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号A2213)、および2mM L−グルタミン(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号K0282)を含むように補充したダルベッコのMEM(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号F0435)中、37℃で、5%COを含む雰囲気下、加湿インキュベーター(Heraeus HERAcell,Kendro Laboratory Products,Langenselbold,Germany)内で培養した。HepG2細胞とHeLa細胞は、American タイプ Culture Collection(Rockville,MD,カタログ番号HB−8065)から入手し、10%胎仔ウシ血清(FCS)(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号S0115)、ペニシリン100U/ml、ストレプトマイシン100μg/ml(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号A2213)、1×非必須アミノ酸(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号K−0293)、および1mMピルビン酸ナトリウム(Biochrom AG,Berlin,Germany,カタログ番号L−0473)を含むように補充したMEM(Gibco Invitrogen,Karlsruhe,Germany,カタログ番号21090−022)中、37℃で、5%COを含む雰囲気下、加湿インキュベーター(Heraeus HERAcell,Kendro Laboratory Products,Langenselbold,Germany)内で培養した。
siRNAのトランスフェクションのために、HuH7細胞、HepG2細胞、またはHeLa細胞を96ウェルプレート中に2.0×10細胞/ウェルの密度で播種し、直接トランスフェクトした。siRNA(単回用量スクリーニング用に30nM)のトランスフェクションを、リポフェクトアミン2000(Invitrogen GmbH,Karlsruhe,Germany,カタログ番号11668−019)を用いて、製造元により記載されている通りに行なった。
トランスフェクションから24時間後、HuH7細胞とHepG2細胞を溶解し、PCSK9 mRNAレベルをプロトコルに従ってQuantigene Exploreキット(Genosprectra,Dumbarton Circle Fremont,USA,カタログ番号QG−000−02)を用いて定量した。PCSK9 mRNAレベルをGAP−DH mRNAに対して正規化した。各々のsiRNAについて、8つの個々のデータポイントを収集した。PCSK9遺伝子と無関係なsiRNA二重鎖を対照として用いた。所与のPCSK9特異的siRNA二重鎖の活性を、対照siRNA二重鎖で処置した細胞におけるPCSK9 mRNA濃度と比べた、処置細胞におけるPCSK9 mRNA濃度の割合として表した。
初代カニクイザル肝細胞(凍結保存したもの)を、In vitro Technologies,Inc.(Baltimore,Maryland,USA,カタログ番号M00305)から入手し、InVitroGRO CP培地(カタログ番号Z99029)中、37℃で、5%COを含む雰囲気下、加湿インキュベーター内で培養した。
siRNAのトランスフェクションのために、初代カニクイザル細胞をコラーゲンコートプレート(Fisher Scientific,カタログ番号08−774−5)に、96ウェルプレート中、3.5×10細胞/ウェルの密度で播種し、直接トランスフェクトした。siRNA(30nMからの2倍希釈系列を8つ)の2つ1組でのトランスフェクションを、リポフェクトアミン2000(Invitrogen GmbH,Karlsruhe,Germany,カタログ番号11668−019)を用いて、製造元により記載されている通りに行なった。
トランスフェクションから16時間後、培地を、Torpedo抗生物質ミックス(In vitro Technologies,Inc,カタログ番号Z99000)が添加された新鮮なInVitroGRO CP培地に交換した。
培地交換から24時間後、初代カニクイザル細胞を溶解し、PCSK9 mRNAレベルをプロトコルに従ってQuantigene Exploreキット(Genosprectra,Dumbarton Circle Fremont,USA,カタログ番号QG−000−02)を用いて定量した。PCSK9 mRNAレベルをGAP−DH mRNAに対して正規化した。その後、正規化したPCSK9/GAPDH比を、リポフェクトアミン2000のみの対照のPCSK9/GAPDH比と比較した。
表1bおよび表2b(および図6A)に結果をまとめ、異なる細胞株における異なる用量での体内スクリーニングの例を示す。PCSK9転写物のサイレンシングは、所与の用量での残存する転写物のパーセンテージとして表した。
高度に活性のある配列とは、100nM以下の用量の所与のsiRNAで処置した後に70%未満の転写物が残存する配列のことである。非常に活性のある配列とは、100nM以下の用量の処置後に60%未満の転写物が残存する配列のことである。活性のある配列とは、高用量(100nM)で処置した後に90%未満の転写物が残存する配列のことである。
また、活性のあるsiRNAの例を、以下に記載の通りに、リピドイド製剤中でマウスにおいて体内でスクリーニングした。体外で活性のある配列は、一般に、体内でも活性があった(図6Aおよび図6Bおよび実施例4参照)。
実施例4.マウスにおけるPCSK9 siRNAの体内効力のスクリーニング
LNP−01リポソーム中に処方された32個のPCSK9 siRNAを、マウスモデルにおいて体内で試験した。LNP01は、コレステロール、mPEG2000−C14グリセリド、およびdsRNAから生成されたリピドイド製剤である。LNP01製剤は、dsRNAを肝臓に送達するのに有用である。
処方手順
リピドイドLNP−01・4HCl(MW 1487)(図1)、コレステロール(Sigma−Aldrich)、およびPEG−セラミドC16(Avanti Polar脂質)を用いて、脂質−siRNAナノ粒子を調製した。各々のエタノールストック溶液を調製した:LNP−01、133mg/ml;コレステロール、25mg/ml、PEG−セラミドC16、100mg/ml。その後、LNP−01コレステロール、およびPEG−セラミドC16のストック溶液を、42:48:10のモル比で組み合わせた。組み合わせた脂質溶液を、最終的なエタノール濃度が約35〜45%となり、かつ最終的な酢酸ナトリウム濃度が約100〜300mMとなるように、(酢酸ナトリウムpH5中の)水性siRNAと速やかに混合した。所望の粒子サイズ分布に応じて、得られたナノ粒子混合物を、サーモバレル押出し成形機(Lipex Extruder,Northern脂質,Inc)を用いて、ポリカーボネート膜(100nmカットオフ)を通して押出し成形した場合もあった。押出し成形工程を省いた場合もあった。エタノール除去およびそれと同時に行なわれる緩衝剤交換を、透析または接線流濾過のいずれかによって達成した。緩衝剤は、リン酸緩衝食塩水(PBS)pH7.2に交換した。
製剤の特徴付け
標準的な方法または押出成形を含まない方法のいずれかによって調製された製剤を、同様の方法で特徴付けることができる。製剤は、まず目視検査で特徴付けられる。これらは、凝集物または堆積物を含まない白っぽい半透明の溶液であるべきである。脂質−ナノ粒子の粒子サイズと粒子サイズ分布は、Malvern Zetasizer Nano ZS(Malvern,USA)を用いた動的光散乱によって測定される。粒子は、20〜300nm、理想的には、40〜100nmのサイズであるべきである。粒子サイズ分布は、単峰型であるべきである。製剤中の総siRNA濃度、および封入された画分は、色素排出アッセイを用いて推定される。処方されたsiRNAの試料は、製剤を崩壊させる界面活性剤である0.5%Triton−X100の存在下または非存在下で、RNA結合色素リボgreen(Molecular Probes)とともにインキュベートされる。製剤中の総siRNAは、標準曲線と比べた、界面活性剤を含む試料からのシグナルによって決定される。封入された画分は、総siRNA含有量から(界面活性剤の非存在下でのシグナルによって測定される)「遊離の」siRNA含有量を差し引くことによって決定される。封入されるsiRNAの割合は、通常、>85%である。
ボーラス投与
C57/BL5マウス(6匹/群、8〜10週齢、Charles River Laboratories,MA)における処方されたsiRNAのボーラス投与を、27G針を用いた尾静脈注射によって行なった。siRNAを0.5mg/mlの濃度でLNP−01中に処方し(その後、PBSに対して透析し)、体重1g当たり10μLで、5mg/kg用量の送達を可能にした。注射をしやすくするために、投与前の約3分間、マウスを赤外線ランプの下に置いた。
投与から48時間後に、CO窒息によりマウスを屠殺した。後眼窩採血によって0.2mlの血液を回収し、肝臓を採取し、液体窒素中で凍結した。血清と肝臓は、−80℃で保存した。
凍結した肝臓は、6850 Freezer/Mill Cryogenic Grinder(SPEX CentriPrep,Inc)を用いてすり潰し、粉末は解析するまで−80℃で保存した。
プロトコルに従って、QuantiGene Reagent System(Genospectra)からの分岐DNA技術をベースにしたキットを用いて、PCSK9のmRNAレベルを検出した。10〜20mgの凍結した肝臓の粉末を、600μLの0.16μg/mlプロテイナーゼK(Epicentre,#MPRK092)を含む組織/細胞溶解溶液(Epicentre,#MTC096H)中、65℃で3時間溶解した。その後、10μLのライセートを90μLの溶解ワーキング試薬(2容量の水に1容量のストック溶解混合液)に添加し、Genospectra製の捕捉プレート上で、マウスPCSK9およびマウスGAPDHまたはシクロフィリンBに特異的なプローブセットとともに、52℃で一晩インキュベートした。QuantiGene ProbeDesignerソフトウェア2.0(Genospectra,Fremont,CA,USA,カタログ番号QG−002−02)を援用して、Capture Extender(CE)プローブ用、Label Extender(LE)プローブ用、およびブロッキング(BL)プローブ用の核酸配列を、PCSK9、GAPDH、およびシクロフィリンBの核酸配列から選択した。化学発光をVictor2−Light(Perkin Elmer)で相対光単位として読み取った。肝臓ライセートにおけるPCSK9 mRNA対GAPDH mRNAまたはシクロフィリンB mRNAの比を各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。
マウス血清における総血清コレステロールを、製造元の指示書に従って、StanBio コレステロールLiquiColorキット(StanBio Laboratory,Boerne,Texas,USA)を用いて測定した。Victor2 1420 Multilabel Counter(Perkin Elmer)で、495nmで測定を行なった。
結果
少なくとも10個のPCSK9 siRNAは、PBSで処置した対照群と比較して40%よりも大きいPCSK9 mRNAノックダウンを示したのに対し、無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群には効果がなかった(図2〜図3)。PCSK9転写物のサイレンシングは、これらの動物における総血清コレステロールの低減とも相関した(図4〜図5)。PCSK9 mRNAのノックダウンに関して最も効果のあるsiRNAは、最も顕著なコレステロール低減効果も示した(図2〜図3と図4〜図5を比較されたい)。さらに、体外で活性のある分子と体内で活性のある分子の間には、強い相関関係があった(図6Aと図6Bを比較されたい)。
異なる化学修飾を含む配列もまた、体外(表1および表2)と体内でスクリーニングした。一例として、あまり修飾されていない配列AD−9314およびAD−9318と、その配列AD−9314がより修飾されたバージョン(AD−10792、AD−10793、およびAD−10796);AD−9318がより修飾されたバージョン(AD−10794、AD−10795、AD−10797)を、体外(初代サル肝細胞)または体内で両方とも試験した(LNP−01中に処方されたAD−9314およびAD−10792)。図7(表1および表2も参照)は、親分子AD−9314およびAD−9318と、その修飾バージョン全てに体外で活性があったことを示している。一例としての図8は、親AD−9314配列とより高度に修飾されたAD−10792配列の両方に体内で活性があり、それらがマウスにおける内在性PCSK9の50〜60%のサイレンシングを示すことを示している。図9は、AD−9314およびAD−0792の他の化学修飾バージョンの活性をさらに例示している。
AD−10792の誘導体である、AD−3511は、10792と同じくらい効果的であった(約0.07〜0.2nMのIC50)(データは示さない)。AD−3511のセンス鎖とアンチセンス鎖の配列は以下の通りである。
センス鎖:5’−GccuGGAGuuuAuucGGAAdTsdT配列番号1521
アンチセンス鎖:5’−puUCCGAAuAAACUCcAGGCdTsdT配列番号1522
実施例5.ラットおよびNHPにおけるPCSK9の作用持続時間に関する実験
ラット
ラットを尾静脈注射により5mg/kgのLNP01−10792(処方されたALDP−10792)で処置した。示した時点(表3参照)で血液を採取し、PBS処置動物と比較した総コレステロールの量を標準的な方法で測定した。総コレステロールレベルは、2日目に約60%減少したが、28日目までにベースラインに戻った。これらのデータは、PCSK9 siRNAの処方されたバージョンが、コレステロールレベルを長時間低減させることを示している。
サル
カニクイザルをLNP01で処方されたdsRNAで処置し、LDL−Cレベルを評価した。合計19匹のカニクイザルを投与群に割り当てた。11日目から始めて、動物に以下のスケジュールに従って1日2回、制限給餌した:午前9時に給餌、午前10時に食餌除去、午後4時に給餌、午後5時に食餌除去。投与の最初の日に、全ての動物に30分の静脈内注入を1回投与した。臨床兆候、体重、および臨床病理指数(直接的なLDLコレステロールとHDLコレステロールを含む)の変化について、動物を評価した。
大腿静脈からの静脈穿刺を用いて、血液試料を採取した。試料は、朝の給餌の前(すなわち、午前9時前)と朝の給餌の約4時間後(午後1時から)に、第1群〜第7群については3日前、1日前、3日目、4日目、5日目、および7日目に;第1群、第4群、および第6群については14日目に;第1群については18日目と21日目に;ならびに第4群および第6群については21日目に採取した。各時点において、1.0mlの試料を少なくとも2つ採取した。
1.0mlの血清試料には抗凝固剤を添加せず、各々1.0mlの血漿試料には乾燥抗凝固剤エチレンジアミン四酢酸(K2)を添加した。凝固を促進するために、血清試料を少なくとも20分間室温で静置し、その後、試料を氷上に置いた。血漿試料は、試料採取後できるだけ速やかに氷上に置いた。さらなる処理のために、試料は30分以内に臨床病理学実験室に運んだ。
冷却遠心分離機を用いて、試験施設標準操作手順によって、血液試料をできるだけ速やかに処理して血清または血漿にした。各々の試料をほぼ等しい3つの容量に分けて、液体窒素中で素早く凍結し、−70℃に置いた。各々のアリコートは、最低でも約50μLとなったはずであった。採取された全試料容量が150μL未満の場合、残りの試料容量を最後のチューブに入れた。各々の試料に、動物番号、投与群、採取日、日付、名目採取時間、および研究番号をラベルした。血清LDLコレステロールは、製造元の指示書に従ってBeckman分析装置で標準的な手順により直接測定した。
結果を表4に示す。5mg/kgで投与したLNP01−10792とLNP01−9680は、用量投与後3〜7日以内に血清LDLコレステロールを減少させた。血清LDLコレステロールは、LNP01−10792を受けた動物では14日目までに、およびLNP01−9680を受けた動物では21日目までに、ベースラインレベルに戻った。このデータにより、LNP01で処方されたALDP−9680のコレステロール低減について21日を上回る作用持続時間が示された。
実施例6.PCSK9 siRNAは肝臓抽出物におけるPCSK mRNA減少を引き起こし、血清コレステロールレベルを低減させる。
PCSK9 siRNAによるPCSK9転写物の急性サイレンシング(およびその後のPCSK9タンパク質の下方調節)が、総コレステロールレベルを急性に低減させることになるかどうかを検討するために、siRNA分子AD−1a2(AD−10792)をLNP01リピドイド製剤中に処方した。これらのdsRNAの配列と修飾を表5aに示す。リポソームで処方されたsiRNA二重鎖AD−1a2(LNP01−1a2)を、C57/BL6マウスまたはSprague Dawleyラットに異なる用量で低容量(マウスの場合、約0.2ml、ラットの場合、約1.0ml)で尾静脈から注射した。
マウスでは、注射から48時間後に、肝臓を採取し、PCSK9転写物のレベルを測定した。肝臓に加えて、血液を採取し、総コレステロールの解析に供した。LNP01−1a2は、明白な用量応答を示し、ルシフェラーゼを標的とする対照siRNA(LNP01−ctrl)またはPBS処置動物と比較してPCSK9メッセージの抑制が最大であった(約60〜70%)(図14A)。最高の用量でのPCSK9転写物の減少により、マウスにおける総コレステロールが約30%低減することになった(図14B)。このコレステロール低下レベルは、ヘテロ接合PCSK9ノックアウトマウスについて報告されたレベルとホモ接合PCSK9ノックアウトマウスについて報告されたレベルの間である(Rashidら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102:5374−9,2005,epub April 1,2005)。したがって、RNAi機構によるPCSK9転写物の低減は、マウスにおける総コレステロールを急性に減少させることができる。さらに、PCSK9転写物に対する効果は20〜30日間持続し、より高い用量でより大きい初期の転写物レベルの低下を示し、また、より持続する効果を後に示した。
高用量のHMG−CoAレダクターゼ阻害剤でさえもコレステロールレベルが変化しないままであるので、ラットにおける総コレステロールの下方調節は、歴史的に見て困難であった。興味深いことに、マウスと比較して、ラットは、bDNAアッセイで測定した場合に、遥かにより高レベルのPCSK9基礎転写物レベルを有するように見える。ラットに、1、2.5、および5mg/kgで尾静脈からLNP01−a2の単回注射を投与した。注射から72時間後肝臓組織と血液を採取した。LNP01−1a2は、対照ルシフェラーゼsiRNAおよびPBSと比較して、明白な用量応答効果を示し、最も高い用量でPCSK9転写物が最大50〜60%サイレンシングされた(図10A)。mRNAのサイレンシングは、10日間持続する約50〜60%の急性の血清総コレステロール減少を伴い(図10Aおよび図10B)、約3週までに徐々に投与前のレベルに戻った(図10B)。この結果から、siRNAターゲッティングによるPCSK9の低減が、ラットモデル系において総コレステロールに対する急性の強力な持続的効果を有することが示された。観察された転写物の低下がsiRNA機構によるものであったことを確認するために、処置動物または対照動物に由来する肝臓抽出物を5’RACEに供した。5’RACEは、予測されたsiRNA切断事象が起こることを示すために以前に利用された方法である(Zimmermannら,Nature.441:111−4,2006,Epub 2006 Mar 26)。PCR増幅と予測された部位特異的mRNA切断事象の検出は、LNP01−1a2で処置した動物で観察されたが、PBS対照動物またはLNP01−ctrl対照動物では観察されなかった(Frank−Kamanetskyら(2008)PNAS 105:119715−11920)。この結果から、観察されたLNP01−1a2の効果は、siRNA特異的機構を介したPCSK9転写物の切断によるものであることが示された。
PCSK9がコレステロールレベルに影響を及ぼす機構は、細胞表面上のLDLRの数と関連がある。(マウス、NHP、およびヒトとは対照的に)ラットは、コレステロール合成を厳しく調節することによって、また、それ程ではないがLDLRレベルを制御することによって、コレステロールレベルを制御している。LDLRの調節がRNAiによるPCSK9の治療的ターゲッティングによって起こったかどうかを調べるために、本発明者らは、5mg/kgのLNP01−1a2で処置したラットで(ウェスタンブロッティングによって)肝臓LDLRレベルを定量した。図11に示すように、LNP01−1a2で処置した動物は、PBSまたはLNP01−ctrl対照siRNAで処置した動物と比較して、LNP01−1a2の単回投与から48時間後のLDLRレベルを著しく(約3〜5倍)誘導していた。
PCSK9の低下によって肝臓自体のトリグリセリドとコレステロールのレベルが変化するかどうかを検討するためのアッセイも行なった。VLDLの会合と分泌に関与する遺伝子(例えば、ミクロソームトリグリセリド転移タンパク質(MTP)またはApoB)を、遺伝子欠失、化合物、またはsiRNA阻害剤により急性に低減させることによって、肝臓トリグリセリドが増大した(例えば、Akdimら,Curr.Opin.脂質ol.18:397−400,2007参照)。肝臓でのPCSK9サイレンシングによって誘導される血漿コレステロールの排除の増大(およびその後の肝臓LDLRレベルの増大)が肝臓トリグリセリドの蓄積をもたらすことは予測されていなかった。しかしながら、この可能性を検討するために、処置動物または対照動物の肝臓における肝臓コレステロールと肝臓トリグリセリドの濃度を定量した。図10Cに示すように、対照と比較して、PCSK9 siRNAを投与されたラットの肝臓TGレベルまたは肝臓コレステロールレベルには統計的な差がなかった。これらの結果により、PCSK9サイレンシングとその後のコレステロール低減は、過剰な肝脂質蓄積をもたらす可能性が低いことが示された。
実施例7.siRNAに対するさらなる修飾は、ラットにおけるコレステロール低下のサイレンシングと持続時間に影響を及ぼさない
dsRNAのセンス鎖とアンチセンス鎖の両方の3’末端でのホスホロチオエート修飾は、エキソヌクレアーゼから保護することができる。dsRNAのセンス鎖とアンチセンス鎖の両方における2’OMe修飾と2’F修飾は、エンドヌクレアーゼから保護することができる。AD−1a2(表5b参照)は、センス鎖とアンチセンス鎖の両方に2’OMe修飾を含む。化学修飾(2’OMe修飾と2’F修飾またはその混合)の(ヒト血清中でのsiRNA安定性によって測定される)固有の安定性またはその程度もしくは種類が、観察されたラットでのサイレンシング効果の効力または持続時間に関連するかどうかを明らかにするために実験を行なった。同じAD−1a2コア配列を有するが、異なる化学修飾を含むsiRNAの安定性を生じさせ、初代カニクイザル肝細胞における体外の活性について調べた。一連のこれらの分子は、PCSK9サイレンシングについて、体外のIC50値によって測定した場合によく似た活性を維持したが(表5b)、その後、これらをヒト血清中でのエキソヌクレアーゼ切断とエンドヌクレアーゼ切断に対する安定性について調べた。各々の二重鎖をヒト血清中、37℃(タイムコース)でインキュベートし、HPLC分析に供した。親配列AD−1a2は、ヒトプール血清中で約7時間のT1/2を有していた。配列AD−1a3、AD−1a5、およびAD−1a4は、より大きく修飾されていたが(表5の化学修飾を参照)、全て24時間を上回るT1/2’を有していた。化学修飾または安定性の違いによって効力の変化が生じたのかどうかを検討するために、AD−1a2配列、AD−1a3配列、AD−1a5配列、AD−1a4配列、およびAD−対照配列を処方し、ラットに注射した。投与後の様々な日に動物から血液を採取し、総コレステロール濃度を測定した。以前の実験から、LNP01−1a2で処置されたラットにおけるPCSK9転写物レベルの低減と総コレステロールレベルの低減との間に非常に密接な相関があることが示されていた(図10A)。4つの分子は全て、投与2日目に(PBSまたは対照siRNAに対して)総コレステロールを約60%減少させることが観察され、また、これらの分子は全て、総コレステロールレベルに対して同等の効果を有し、よく似た強度プロファイルと持続時間プロファイルを示した。ヒト血清中での異なる化学的性質または安定性にもかかわらず、これらの分子によって示されるコレステロール低減の大きさと効果の持続時間に統計的な差はなかった。
実施例8.LNP01−1a2とLNP01−3a1は、トランスジェニックマウスにおけるヒトPCSK9と循環ヒトPCSK9タンパク質をサイレンシングする。
LNP01−1a2(すなわち、PCS−A2またはAD−10792)と、別の分子AD−3a1(すなわち、PCS−C2またはAD−9736)(これは、ヒトとサルのPCSK9メッセージのみを標的とする)がヒトPCSK9遺伝子をサイレンシングする効力を体外で調べた。ApoEプロモーターの下でヒトPCSK9を発現するトランスジェニックマウスの株を用いた(Lagaceら,J Clin Invest.116:2995−3005,2006)。116:2995−3005、2006).それぞれ、ヒトの転写物とタンパク質は検出するが、マウスの転写物とタンパク質は検出しない、特異的PCR試薬と特異的抗体を設計した。ヒト化マウスのコホートに、単回用量のLNP01−1a2(別名、LNP−PCS−A2)またはLNP01−3a1(別名、LNP−PCS−C2)を注射し、48時間後に肝臓と血液を採取した。単回用量のLNP01−1a2またはLNP01−3a1は、ヒトPCSK9 転写物レベルを>70%減少させることができ(図15A)、この転写物の下方調節によって、ELISAで測定した場合に著しくより低いレベルの循環ヒトPCSK9タンパク質がもたらされた(図15B)。これらの結果により、両方のsiRNAがヒト転写物をサイレンシングすることができ、また後に循環血漿のヒトPCSK9タンパク質の量を低下させることができることが示された。
実施例9.分泌PCSK9レベルは、NHPでは食餌によって調節される。
マウスでは、PCSK9 mRNAレベルは、ステロール調節エレメント結合タンパク質−2という転写因子によって調節されており、絶食によって低下する。臨床的な慣例、および標準的なNHP研究では、一晩の絶食期間の後、血液採取とコレステロールレベルを測定する。これは、一部には、循環TGの変化によってLDLc値の算出が妨げられる可能性があるためである。マウスでの絶食行為と給餌行為によるPCSK9レベルの調節を考慮して、NHPにおける絶食と給餌の効果を理解するために実験を行なった。
1時間後に食餌を除去する1日2回の給餌スケジュールにカニクイザルを順化させた。動物に、朝9時から10時まで食餌を与え、その後、食餌を除去した。動物には、次に午後5時から6時までの1時間、もう1度食餌を与え、その後、食餌を除去した。(午後6時から翌朝の9時までの)一晩の絶食の後と、さらに、朝9時の給餌から2時間後および4時間後に、血液を採取した。血液血漿または血液血清中のPCSK9レベルをELISAアッセイで測定した(方法を参照)。興味深いことに、循環PCSK9レベルは、一晩の絶食の後により高く、給餌から2時間後と4時間後に減少することが分かった。このデータは、PCSK9レベルが食餌の摂取によって高度に調節される齧歯類モデルと一致していた。しかしながら、予期しないことに、PCSK9のレベルは、給餌後の最初の数時間下がった。この結果により、処方されたAD−1a2と初代カニクイザル肝細胞で高度に活性のある別のPCSK9siRNA(AD−2a1)の有効性を、より慎重に設計したNHP実験によって追跡することができるようになった。
実施例10.PCSK9 siRNAは、非ヒト霊長類(NHP)における循環LDLc、ApoB、およびPCSK9を低下させるが、HDLcは低下させない。
PCSK9標的化siRNAにより、マウスとラットにおいて、投与後72時間までにPCSK9レベルと総コレステロールレベルの両方が急性に低減し、単回投与後、約21〜30日持続した。こうした知見を、そのリポタンパク質プロファイルがヒトのリポタンパク質プロファイルと最もよく似ている種にまで拡大するために、さらなる実験をカニクイザル(Cyno)モデルで行なった。
両方ともPCSK9を標的とする、siRNA 1(LNP01−10792)とsiRNA 2(LNP−01−9680)を、カニクイザルに投与した。図12に示すように、両方のsiRNAは、投与後7日までの間、顕著な脂質低減を引き起こした。siRNA 2は、投与後少なくとも7日間の約50%の脂質低減と、投与後14日での約60%の脂質低減を引き起こし、siRNA 1は、少なくとも7日間の約60%の脂質低減を引き起こした。
まず、オスのカニクイザルを、40mg/dl以上のLDLcを有するサルかどうかについて事前にスクリーニングした。その後、選ばれた動物に絶食/給餌の食餌投与計画を施し、11日間順化させた。投与の3日前と1日前に、絶食時と給餌後4時間の両方の時点で血清を採取し、総コレステロール(Tc)、LDL(LDLc)、HDLコレステロール(HDLc)、およびトリグリセリド(TG)、ならびにPCSK9の血漿レベルを解析した。3日前のLDLcレベルに基づいて動物を無作為抽出した。投与の日(1日目と表記する)に、1mg/kgまたは5mg/kgのいずれかのLNP01−1a2および5mg/kg LNP01−2a1を、対照としてのPBSおよび1mg/kg LNP01−ctrlと並行して注射した。投与は全て十分に許容され、生存中の所見はなかった。実験が進むにつれて、より低い用量は有効でないことが(LDLc低減に基づいて)明らかになった。したがって、本発明者らは、PBS群の動物に14日目に5mg/kg LNP01−ctrl対照siRNAを投与したが、これはその後、5mg/kg LNP01−1a2および5mg/kg LNP01−2a1の高用量群に対する追加の対照としての役割を果たすことができた。まず、投与後3、4、5、および7日目に動物から血液を採取し、Tc、HDLc、LDLc、およびTGの濃度を測定した。(LDLcレベルが7日目までにベースラインに戻らなかったので)高用量群のLNP01−1a2、LNP01−2a1からの追加の採血は、投与後14日目と21日目に行なった。
図12Aに示すように、LNP01−1a2またはLNP01−2a1の単回投与は、投与後3日目からの統計的に有意なLDLcの低下をもたらし、これは、約14日(LNP01−1a2の場合)および約21日(LNP01−2a1)かけてベースラインに戻った。この効果は、PBS群でも、対照siRNA群でも、1mg/kg処置群でも見られなかった。投与前のレベルと比較して、LNP01−2a1は、投与から72時間後に平均で56%のLDLc低減をもたらし、4匹の動物のうちの1匹は、ほぼ70%のLDLc減少を達成し、他は全て、>50%のLDLc減少を達成した(図12A参照)。予期した通り、血清ELISAで測定した場合、処置動物におけるLDLcの低減は、循環ApoBレベルの低下とも相関した(図12B)。興味深いことに、このカニクイザルの研究で観察されたLDLc低減の程度は、高用量スタチンについて、および高コレステロール血症のために使用される他の現在のケア化合物標準について報告されている程度よりも大きかった。作用の開始も、スタチンの作用の開始よりも遥かにより急性であり、投与後早くも48時間で見られる。
LNP01−1a2処置もLNP01−2a1処置も、HDLcの低減をもたらさなかった。それどころか、両分子とも、Tc/HDL比の減少傾向を(平均的に)もたらした(図12C)。さらに、循環トリグリセリドレベルと、1匹の動物を例外として、ALTとASTのレベルは、それほど影響されなかった。
PCSK9タンパク質レベルも処置動物と対照動物で測定した。図11に示すように、LNP01−1a2処置とLNP01−2a1処置は各々、投与前と比べて、循環PCSK9タンパク質レベルの減少傾向をもたらした。具体的に、より活性のあるsiRNA LNP01−2a1は、PBS対照(3〜21日目)およびLNP01−ctrl siRNA(4日目、7日目)対照と比べて、循環PCSK9タンパク質の顕著な低下を示した。
実施例11.修飾されたsiRNAおよびphobic中の免疫反応の活性化
初代ヒト血液単球(phobic)中の免疫系の活性化について、siRNAを試験した。2つの対照誘導配列と未修飾の親化合物AD−1a1は、IFN−αとTNF−αの両方を誘導することが分かった。しかしながら、この配列の化学修飾バージョン(AD−1a2、AD−1a3、AD−1a5、およびAD−1a4)ならびにAD−2a1は、これらの同じアッセイにおけるIFN−αとTNF−αの両方の誘導について陰性であった(表5、ならびに図13Aおよび13Bを参照)。したがって、化学修飾は、siRNA分子に対するIFN−α応答とTNF−α応答の両方を鈍化させることができる。さらに、リポソームに処方して、マウスで試験したとき、AD−1a2も、AD−2a1も、IFN−αを活性化しなかった。
実施例12.siRNAコンジュゲートの評価
AD−−10792をGalNAc)3/コレステロール(図16)またはGalNAc)3/LCO(図17)にコンジュゲートした。このコンジュゲートを用いてセンス鎖を3’末端に合成した。コンジュゲートsiRNAを、以下に示す方法を用いて、マウスにおけるPCSK9転写物レベルと総血清コレステロールに対する効果についてアッセイした。
簡潔に述べると、尻尾への注射により2つのコンジュゲートsiRNAまたはPBSのうちの1つを連続3日間、すなわち、0日目、1日目、および2日目に、約100、50、25、または12.5mg/kgの投薬量でマウスに投与した。最後の投与から24時間後にマウスを屠殺し、血液試料と肝臓試料を取得し、保存し、処理し、PCSK9 mRNAレベルと総血清コレステロールを測定した。
結果を図18に示す。対照PBSと比較して、両方のsiRNAコンジュゲートは、GalNAc)3/コレステロールコンジュゲートAD−10792については、3ラ50mg/kgのED50、およびGalNAc)3/LCOコンジュゲートAD−10792については、3×100mg/kgのED50の活性を示した。これらの結果により、GalNAcを含むコレステロールコンジュゲートsiRNAは、肝臓で活性があり、PCSK9のサイレンシングが可能であり、結果としてコレステロール低減をもたらすことが示されている。
ボーラス投与
C57/BL6マウス(6匹/群、8〜10週齢、Charles River Laboratories,MA)における処方されたsiRNAのボーラス投与を、27G針を用いた尾静脈注射によって行なった。siRNAをLNP−01中に処方し(その後、PBSに対して透析し)、PBSで1.0、0.5、0.25、および0.125mg/mlの濃度に希釈し、体重1g当たり10μLで、100、50、25、および12.5mg/kg用量の送達を可能にした。注射をしやすくするために、投与前の約3分間、マウスを赤外線ランプの下に置いた。
最後の投与から24時間後に、CO2窒息によりマウスを屠殺した。後眼窩採血によって0.2mlの血液を回収し、肝臓を採取し、液体窒素中で凍結した。血清と肝臓は、−80℃で保存した。凍結した肝臓は、6850 Freezer/Mill Cryogenic Grinder(SPEX CentriPrep,Inc)を用いてすり潰し、粉末は解析するまで−80℃で保存した。
プロトコルに従って、QuantiGene Reagent System(Panomics,USA)からの分岐DNA技術をベースにしたキットを用いて、PCSK9のmRNAレベルを検出した。10〜20mgの凍結した肝臓の粉末を、600μLの0.16μg/mlプロテイナーゼK(Epicentre,#MPRK092)を含む組織/細胞溶解溶液(Epicentre,#MTC096H)中、65℃で3時間溶解した。その後、10μLのライセートを90μLの溶解ワーキング試薬(2容量の水に1容量のストック溶解混合液)に添加し、Genospectra製の捕捉プレート上で、マウスPCSK9およびマウスGAPDHに特異的なプローブセットとともに、52℃で一晩インキュベートした。マウスPCSK9およびマウスGAPDHのプローブセットはPanomics,USAから購入した。化学発光をVictor2−Light(Perkin Elmer)で相対光単位として読み取った。肝臓ライセートにおけるPCSK9 mRNA対mGAPDH mRNAの比を各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。
マウス血清における総血清コレステロールを、製造元の指示書に従って、総 コレステロールアッセイ(Wako,USA)を用いて測定した。Victor2 1420 Multilabel Counter(Perkin Elmer)で、600nmで測定を行なった。
実施例13.脂質で処方されたsiRNAの評価
簡潔に述べると、尻尾への注射によりSNALPで処方されたsiRNAまたはPBSを、SNALPで処方されたAD−10792の単回投薬量を約0.3、1、および3mg/kgにして、ラットに投与した。投与から72時間後にラットを屠殺し、血液試料と肝臓試料を取得し、保存し、処理し、PCSK9 mRNAレベルと総血清コレステロールを測定した。対照PBSと比較して、SNALPで処方されたAD−10792(図19A)は、PCSK9転写物レベルと総血清コレステロールレベルの両方の低減について、約1.0mg/kgのED50を有した。これらの結果は、SNALPで処方されたsiRNAの投与が、体内での効果的でかつ効率的なPCSK9のサイレンシングとその後の総コレステロールの低減をもたらすことを示している。
ボーラス投与
Sprague−Dawleyラット(5匹/群、170〜190g体重、Charles River Laboratories,MA)における処方されたsiRNAのボーラス投与を、27G針を用いた尾静脈注射によって行なった。siRNAをSNALP中に処方し(その後、PBSに対して透析し)、PBSで0.066、0.2、および0.6mg/mlの濃度に希釈し、体重1g当たり5μLで、0.3、1.0、および3.0mg/kgのSNALPで処方されたAD−10792の送達を可能にした。注射をしやすくするために、投与前の約3分間、ラットを赤外線ランプの下に置いた。
最後の投与から72時間後に、CO2窒息によりラットを屠殺した。後眼窩採血によって0.2mlの血液を回収し、肝臓を採取し、液体窒素中で凍結した。血清と肝臓は、−80℃で保存した。凍結した肝臓は、6850 Freezer/Mill Cryogenic Grinder(SPEX CentriPrep,Inc)を用いてすり潰し、粉末は解析するまで−80℃で保存した。
プロトコルに従って、QuantiGene Reagent System(Panomics,USA)からの分岐DNA技術をベースにしたキットを用いて、PCSK9のmRNAレベルを検出した。10〜20mgの凍結した肝臓の粉末を、600μLの0.16μg/mlプロテイナーゼK(Epicentre,#MPRK092)を含む組織/細胞溶解溶液(Epicentre,#MTC096H)中、65℃で3時間溶解した。その後、10μLのライセートを90μLの溶解ワーキング試薬(2容量の水に1容量のストック溶解混合液)に添加し、Genospectra製の捕捉プレート上で、ラットPCSK9およびラットGAPDHに特異的なプローブセットとともに52℃で一晩インキュベートした。ラットPCSK9およびラットGAPDHのプローブセットはPanomics,USAから購入した。化学発光をVictor2−Light(Perkin Elmer)で相対光単位として読み取った。肝臓ライセートにおけるラットPCSK9 mRNA対ラットGAPDH mRNAの比を各々の処置群に対して平均化し、PBSで処置した対照群または無関係なsiRNA(血液凝固第VII因子)で処置した対照群と比較した。
ラット血清における総血清コレステロールを、製造元の指示書に従って、総 コレステロールアッセイ(Wako,USA)を用いて測定した。Victor2 1420 Multilabel Counter(Perkin Elmer)で、600nmで測定を行なった。
実施例14.AD−9680およびAD−14676のミスマッチ歩行のHela細胞中の体外効力のスクリーニング
AD−9680、AD−14676、およびAD−10792の有効性に対する配列の変異または修飾の効果をHeLa細胞でアッセイした。表6に示す通り、幾つかの変異体を合成し、DFT(2,4−ジフルオロトルイル、ワトソン−クリック対を欠くチミジン三リン酸形状類似体)の添加を含め、すなわち、単独または組み合わせのミスマッチを添加し、次の2つの異なる骨格化学を試験した:2’−Oメチルによる主導、または2’Fでの置換。
3つの親二重鎖の配列は表1に見出すことができ、それらを次の通り複製する:
Figure 0005894913
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HeLaを、100μLの10%胎仔ウシ血清を含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中、96ウェルプレート(8,000〜10,000細胞/ウェル)に入れた。細胞が約50%コンフルエンスに達したとき(約24時間後)、10nMから連続4倍希釈のsiRNAをトランスフェクトした。ウェル当たり0.4μLのトランスフェクション試薬リポフェクトアミン(商標)2000(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)を使用し、製造元のプロトコルに従ってトランスフェクションを行なった。すなわち、siRNA:リポフェクトアミン(商標)2000複合体を以下のように調製した。適当な量のsiRNAを、血清を含まないOpti−MEM I Reduced 血清Mediumに希釈し、穏やかに混合した。リポフェクトアミン(商標)2000を使用前に穏やかに混合し、その後、96ウェルプレートの各ウェルに対して、0.4μLを、25μLの血清を含まないOpti−MEM I Reduced 血清Mediumに希釈し、穏やかに混合し、室温で5分間インキュベートした。5分のインキュベーションの後、1μLの希釈したsiRNAを、希釈したリポフェクトアミン(商標)2000と組み合わせた(総容量は26.4μLである)。この複合体を穏やかに混合し、室温で20分間インキュベートして、siRNA:リポフェクトアミン(商標)2000複合体を形成させた。その後、10%胎仔ウシ血清を含む100μLのDMEMを、各々のsiRNA:リポフェクトアミン(商標)2000複合体に添加し、プレートを前後に揺り動かすことによって穏やかに混合した。100μLの上記混合物を、細胞を含む各ウェルに添加し、プレートをCOインキュベーター内で、37℃で24時間インキュベートし、その後、培養培地を除去し、10%胎仔ウシ血清を含む100μLのDMEMを添加した。
培地交換から24時間後に、培地を除去し、細胞を溶解し、細胞ライセートを、製造元のプロトコルに従いbDNAアッセイ(Panomics,USA)によって、PCSK9 mRNAのサイレンシングについてアッセイした。化学発光をVictor2−Light(Perkin Elmer)で相対光単位として読み取った。細胞ライセートにおけるヒトPCSK9 mRNA対ヒトGAPDH mRNAの比をリポフェクトアミン(商標)2000のみの対照で処置した細胞のヒトPCSK9 mRNA対ヒトGAPDH mRNAの比と比較した。
図20は、AD−9680と関連する一連の化合物の用量応答曲線である。図21は、AD−14676と関連する一連の化合物の用量応答曲線である。これらの結果は、特定の位置におけるDFTまたはミスマッチが、(より低いIC50値からも明らかなように)両方の親化合物の活性を増大させることができることを示している。図24は、親二重鎖AD−9680およびAD−10792の効率を、修飾された二重鎖と比較する用量反応曲線であり、ここでDFTはセンス鎖の10位に挿入される。この修飾は、HeLa細胞中の効率を約2倍改善する。
理論に束縛されることを望まないが、ミスマッチ、またはDFTの導入によるセンス鎖の不安定化は、センス鎖のより素早い除去をもたらし得ることが仮定される。
実施例15.高濃度のHep3B細胞中のオフターゲット効果の欠如
製造業者の指示に従って(1μLのトランスフェクション試薬、逆トランスフェクションプロトコル)、試薬RNAiMAX(Invitrogen)を用いて、脂質で製剤化されたPCSK9標的化siRNA(AD−9680)を、Hep3B細胞中に、250nm、1μM、および5μMの濃度で3通りにトランスフェクトした。トランスフェクションの48時間後に試料を収集した。総RNAを、MagMAX(商標)−96 Total RNA Isolation Kit(Ambion)を用いて精製した。RNase阻害剤を用いるHigh Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(ABI)により、13.5μLのRNA分取からcDNAを合成た。ABI Gene Expression Taqmanを使用した。製造業者の指示に従って、TaqMan(登録商標)Gene Expression Master Mix(ABI)を用いてq−PCR反応を設定し、ABI 7900機械上で実行した。デルタデルタCt法を使用して値を産出した。試料をhGAPDHに対して正規化し、モックトランスフェクションに対して校正した。
標的配列に最も近い相同性を有する次の遺伝子についての転写物レベルを測定した:ORMDL2、BMP6、TAPT1、MYEF2、LOC442252、RFT1、およびPCSK9。
結果を図22に示す。高濃度のdsRNA(PCS−B2=AD−9680)でオフターゲット効果は観察されなかった。
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実施例16.より低い投与量のAD−10792によるラットにおける総コレステロールレベルの減少の維持
ラットを3mg/kgボーラス用量のSNALP−DlinDMA製剤化AD−10792で処置した。2日目に、総血清コレステロールレベルを決定した。これに続いて、週に1回、1.0および0.3mg/kgで4週間投薬を行った。投薬を反復する1日前にラットを採血し、総血清コレステロールレベルを決定した。陰性対照は、PBSであった。
結果を図23のグラフに示す。3mg/kgボーラス用量後、総コレステロールレベルは、60%減少し、週に1回、1.0および0.3mg/kgの投薬を反復することによって約50%で維持され、反復投薬の停止後は、事前用量のレベルに戻る。
週に1回の、10倍低い(EC50よりも)維持用量は、サイレンシングを効果的に維持し、コレステロールレベルは、最後の注射の15日後にはベースラインに戻る。総血清コレステロールの減少によって反映されるように、初回用量のCSK9は、LDLRレベルを増加させた。このLDLRレベルの増加は、り低い投与量の後続の投薬AD−10792によって反映されるように、PCSK9標的化siRNAの有効性を増加させた。
実施例17.AD−10792の種々の脂質製剤の投与後の、ラットにおけるコレステロールレベルに及ぼす効果のアッセイ
ラットを、SNALPおよびLNP08を含めて、本明細書に記載される、AD−10792の4つの異なる脂質製剤で処置した。3日目に、総血清コレステロールレベルを決定した。実験は、本明細書に記載される方法を用いて行った。LNP−08で製剤化されたAD−10792の投与は、LNP01製剤(2.0mg/kgのEC50)およびSNALP製剤(1.0mg/kgのEC50)と比較して最も低い0.08mg/kgのEC50をもたらす。(データ示されず)。
実施例18.PCSK9 siRNAタイリング実験
PCSK9タイリングセットのバイオインフォマティクス選択
センスおよびアンチセンスオリゴマーを、ALN−PCSK9(AD−9680)の19塩基の標的領域のすぐ上流および下流の隣接領域における、ヒトPCSK9転写物を標的とするように設計した。PCSK9遺伝子のための参照ヒト転写物として、NCBI Refseq NM_174936.2を使用した。AD−9680のアンチセンスオリゴは、mRNAの始まりに対して、3530位〜3548位のNM_174936の領域における塩基に相補的な、19個の連続した塩基を含有した。1セットのsiRNA分子を、AD−9680の標的領域の5’末端から10塩基上流〜3’末端から10塩基下流によって定められる、各々独特の19merの転写物配列のサブセットに対して設計した。NM_174936.2転写物に関して、センスオリゴ19merの5’位における第1の塩基は、3520位〜3558位に延長する(表7および8)。
PCSK9タイリング配列の合成:
PCSK9配列を、MerMade 192合成器上で合成した。2セットの配列を作製した。第1のセットは、化学修飾を含有せず(未修飾)、第2のセットは、エンドライト化学修飾により作製した。エンドライト化学修飾を含有する配列において、センス鎖における全てのピリミジン(シトシンおよびウリジン)を、対応する2’−O−メチル塩基(2’O−メチルCおよび2’−O−メチルU)で置換した。アンチセンス鎖において、リボAヌクレオシドに隣接する(5’位に向かって)ピリミジンを、それらの対応する2−O−メチルヌクレオシドで置換した。センスおよびアンチセンス配列の両方の3’末端において2塩基dTsdT伸長を導入した。配列ファイルをテキストファイルに変換して、MerMade 192合成ソフトウェアにおける充填に対して適合させた。
PCSK9配列の合成は、ホスホラミダイト化学を用いる固体支持オリゴヌクレオチド合成を使用した。1μm規模、96ウェルプレート中で、上の配列の合成を行った。アミダイト溶液を0.1M濃度で調整し、エチルチオテトラゾール(アセトニトリル中0.6M)を、活性化剤として使用した。第1ステップにおいてメチルアミンを用いて、および第2ステップにおいてフッ化物イオンを用いて、合成した配列を96ウェルプレート中で切断し、脱保護した。このようにして得た粗配列を、アセトン:エタノール混合物を用いて沈殿させ、ペレットを0.2M酢酸ナトリウム緩衝剤中に再懸濁させた。各配列からの試料をLC−MSによって分析し、得られた質量データにより、配列の同一性を確認した。また、選択された試料のセットもIEXクロマトグラフィによって分析した。全ての配列を、Source15Qカラムを用いるAKTA エクスプローラ精製システム上で精製した。完全長配列に相当する単一のピークを溶出液中で収集し、その後、純度についてイオン交換クロマトグラフィによって分析した。精製された配列を、AKTA精製器を用いるSephadex G25カラム上で脱塩した。脱塩されたPCSK9配列を濃度および純度について分析した。次いで一本鎖をアニーリングに供した。
PCSK9タイリングsiRNAの体外スクリーニング:
細胞培養およびトランスフェクション:
Hela 細胞(ATCC、Manassas、VA)を、37℃で、5%COの雰囲気中で、10%FBS、ストレプトマイシン、グルタミン(ATCC)を補充したEagleのMinimum Essential Medium(EMEM、ATCC)中、ほぼコンフルエンスになるまで増殖させた後、トリプシン処理によってプレートから放出させた。1ウェル当たり5μLのOpti−MEM〜5μLのsiRNA二重鎖を、1ウェル当たり10μLのOpti−MEMおよび0.2μLipofectamine RNAiMax(Invitrogen,Carlsbad CA.カタログ番号13778−150)と共に96ウェルプレート中に添加することによって、逆トランスフェクションを行い、室温で15分間インキュベートした。次いで抗生物質を含まず2.0×10Hela細胞を含有する80μLの完全増殖培地を添加した。RNA精製前に細胞を24時間インキュベートした。0.1または10nM最終二重鎖濃度で実験を行った。用量反応スクリーンについて、1nM〜1fMの7倍、10倍連続希釈上で、HeLa細胞をsiRNAでトランスフェクトした。
MagMAX−96 Total RNA Isolation Kit(Applied Biosystem,Forer City CA,パート番号AM1830)を用いて総RNAを単離した。細胞を収穫し、140μLの溶解/結合溶液中で溶解させ、次いで850rpmでEppendorf Thermomixerを用いて1分間混合した(混合速度はプロセス全体を通じて同一であった)。20マイクロリットルの磁気ビーズおよび溶解/結合増強剤混合物を、細胞溶解液中に添加し、5分間混合した。時期ビーズを、磁気スタンドを用いて捕捉し、ビーズを乱すことなく上清を除去した。上清の除去後、磁気ビーズを洗浄溶液1(イソプロパノールを添加した)で洗浄、1分間撹拌した。ビーズを再び捕捉し、上清を除去した。次いでビーズを150μL洗浄溶液2(エタノールを添加した)で洗浄し、捕捉し、上清を除去した。次いで50μLのDNase混合物(MagMaxターボDNase緩衝剤およびターボDNase)をビーズに添加し、それらを10〜15分間混合した。混合後、100μLのRNA Rebinding溶液を添加し、3分間混合した。上清を除去し、磁気ビーズを150μL洗浄溶液2で再び洗浄し1分間混合し、上清を完全に除去した。磁気ビーズを2分間混合して乾燥させた後、RNAを50μLの水で溶出した。
ABI高性能cDNA逆転写キット(Applied Biosystems,Foster City,CA,カタログ番号4368813)を用いてcDNAを合成した。1反応当たり2μL10X緩衝剤、0.8μL25X dNTPs、2μLRandomプライマー、1μLReverse Transcriptase、1μLRNase阻害剤、および3.2μLのH2Oのマスター混合物を、10μL総RNA中に添加した。Bio−Rad C−1000またはS−1000 熱循環器(Hercules,CA)を用いて、次のステップを通じて、cDNAを生成した:25℃10分間、37℃120分間、85℃5秒間、4℃維持。
リアルタイムPCRを次の通り行った。2μLのcDNAを、LightCycler 480 384ウェルプレート(Roche カタログ番号0472974001)中、1ウェル当たり1μL GAPDH TaqMan Probe(Applied Biosystems カタログ番号4326317E)、1μL PCSK9 TaqMan probe(Applied Biosystems カタログ番号HS03037355_M1)、および10μL Roche Probes Master Mix(Roche カタログ番号04887301001)を含有するマスター混合物に添加した。LightCycler 480リアルタイムPCR機械(Roche)中でリアルタイムPCRを行った。各二重鎖を、2つの独立したトランスフェクションにおいて試験し、各トランスフェクションを複製でアッセイした。
ΔΔ Ct法を用いてリアルタイムデータを分析した。各試料をGAPDH発現に対して正規化し、非標的二重鎖AD−1955でトランスフェクトされた細胞に対してノックダウンを査定した。XLフィットにおいて4パラメータフィットモデルを用いてIC50を定めた。
単回用量実験についてのデータを表9に示す。データは、対照AD−1955で標的化された細胞に対して残ったメッセージの百分率として表される。
用量反応スクリーンについてのデータを表10に示す。データは、AD−1955に対して50%阻害をもたらすpM単位の用量として表される。各用量反応を2回反復した(Rep1およびRep2)。2つの用量反応スクリーンで生成したIC50の平均を示す。
図25において、AD−9680に隣接するsiRNAについての平均IC50を、ヒトPCSK9転写物における標的領域の出発位置に対してプロットした。
このようにして、RNAi剤によりPCSK9のヌクレオチド領域3520−3555を標的とすることは、PCSK9阻害において非常に効果的である。
実施例19.PCSK9を標的とするdsRNAと複合化されたApoE3ベースの再構成HDL
C57BL6マウスに、30mg/kg rEHDL/chol−siPCSK9を、単回ボーラス用量で静脈内投与(尾静脈注射)によって投与した。
Chol−siPCSK9(dsRNA 二重鎖AD−20583)は、次の配列を有する:
センス:GccuGGAGuuuAuucGGAAdTsdTL10(配列番号1729)
アンチセンス:PuUfcCfgAfaUfaAfaCfuCfcAfgGfcdTsdT(配列番号1730)
L10の構造は次の通りである:
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注射後、マウスを終夜絶食させ(約14時間)、次いで投与の48時間後に屠殺した。肝臓からのmRNAレベルをbDNAアッセイによって決定し、GAPDH mRNAレベルに対して正規化した。
結果
bDNAアッセイの結果を図26に示し、それは、rEHDL/chol−siPCSK9の投与に続いて、PCSK9における有意な低減が存在するが、複合化されないsiRNAs(chol−siPCSK9)の投与に続いてはそれが存在しないことを示す。EHDL/chol−siPCSK9は、PCSK9 mRNAレベルを約80%減少させた。
実施例20.非ヒト霊長類(NHP)におけるLNP−11で製剤化されたsiRNA
PCSK9を標的とするsiRNA(AD−9680)をLNP−11製剤(本明細書に記載される)中で製剤化し、カニクイザルに投与した。対照は、AD−1955であった。脂質で製剤化されたsiRNAを、0.03、0.1、0.3、および1.0mg/kgの投与量で30分間の注入を介して投与した。対照を1.0mg/kgで投与した。3日目に、肝臓生検を、PCSK9転写物の測定について行った。−3、−1、3、4、5、7、9、11、12、15、22、30、および37日目に血液試料を収集し、PCSK9タンパク質レベルならびにLDL数およびHDL数を決定した。
結果を図27A、図27B、および図27Cに示す。
図27Aおよび図27Bに示すとおり、投与は、PCSK9タンパク質レベルにおける、迅速で持続可能な用量依存的な低減をもたらし、LDL(LDLコレステロール)レベルにおける50%超の低減をもたらした。これらの効果は、1キログラム当たり30〜100マイクログラムのED50用量レベルで非常に強力であった。図27Cに示すとおり、投与は、HDLレベルにおける変化をもたらさなかった。
実施例21.ラットにおける、LNP−09で製剤化されたPCSK9 dsRNAでの用量反応
dsRNA AD−10792(標的率PCSK9)を製剤、例えば、LNP09製剤を含有するXTC中に封入した。LNP09製剤は、50/10/38.5/1.5のモル比%のXTC/DSPC/コレステロール/PEG−DMG、および10:1の脂質:siRNA比であった。
製剤を、尾静脈を介して、単回用量(DRCでラットに注射した。注射の72時間後に肝臓および血漿を収穫した(1群当たり5匹の動物)。製造業者のプロトコル通り、PCSK9転写物レベルを、調整した肝臓中のbDNAを介して測定した。また、GAPDH転写物レベルも測定し、PCSK9のGAPDHに対する比率をPBS対照のそれらに対して正規化し、グラフ化した。WAKO TX製のコレステロールキットを用いて、血清中の総コレステロールを測定した。
結果を図29に示す。この製剤により、0.1mg/kg未満の用量でラットにおけるPCSK9サイレンシングおよび総コレステロール低下が達成された。ED50は、PCSK9 mRNAの低下について0.2mg/kgであり、血清コレステロール低下について0.2mg/kgおよび0.08であった。
実施例22.LNP−09で製剤化されたPCSK9 dsRNAによるトランスジェニックマウスの処置
ヒトCETPおよびApoB100を過剰発現するトランスジェニックマウス(CETP/ApoB二重ヒト化トランスジェニックマウス、Taconic Labs)は、ヒトに見出されるLDL/HDL比をより正確に模倣する。
CETP/ApoB二重ヒト化トランスジェニックマウスをTaconic labsより購入した。動物に尾静脈を介して5mg/kgのLNP09で製剤化されたAD−10792(標準的な製剤手順)、またはAD−1955ルシフェラーゼ対照を注射した(単回注射)(1群当たり4匹の動物)。注射の72時間後、肝臓および血漿を収穫し(1群当たり5匹の動物)、肝臓PCSK9 mRNA、LDL粒子、およびHDL粒子数を決定した。
PCSK9転写物レベルを、製造業者のプロトコルに従って調製された肝臓中のbDNAを介して測定した。また、GAPDH転写物レベルも測定し、PCSK9のGAPDHに対する比率をグラフ化し、PBS対照のそれらに対して正規化した。それらのSOPに基づいてNMR(Liposciences Inc.)によってLDLおよびHDL粒子数/濃度を測定した。
結果を図30に示す。PCSK9のサイレンシングは、LDL粒子濃度を約90%低下させた一方で、HDLレベルはやや低下した(PBS対照で処置したそれらの処置動物と比較して)。これは、これらの動物における、PCSK9レベルの有意な低下とその後のLDLの低下を実証する。
実施例23.ヒトにおけるPCSK9発現の阻害
単回投与の後、長時間、PCSK9遺伝子の発現を阻害し、コレステロールレベルを低減させるために、ヒト対象を、本明細書に記載されるPCSK9遺伝子を標的とする脂質で製剤化されたdsRNAで処置する。一実施形態において、脂質で製剤化されたdsRNAは、脂質MC3を含む。
治療を必要とする対象を選択または特定する。対象は、LDLを低減させるか、HDLを低減させることなくLDLを低減させるか、ApoBを低減させるか、または総コレステロールを低減させる必要があり得る。対象の特定は、臨床の場で、またはどこか他の場所、例えば、対象の家で、対象自らが自己検査キットを使用することにより、行なわれ得る。
ゼロ時間で、好適な第1の用量の抗PCSK9 siRNAを対象に皮下投与する。dsRNAは、本明細書に記載の通りに処方する。第1の用量からしばらく経った後、例えば、7日、14日、および21日後に、対象の状態を、例えば、LDL、ApoB、および/または総コレステロールのレベルを測定することによって評価する。この測定に伴って、該対象におけるPCSK9発現、および/または成功したPCSK9 mRNAのsiRNAターゲッティングの産物を測定することができる。他の関連性のある基準も測定することができる。用量の数と強度は、対象の必要性によって調整される。
処置後、対象のLDL、ApoB、または総コレステロールのレベルは、処置前に存在したレベルと比べて、または同じように罹患しているが、処置していない対象で測定されるレベルと比べて低減している。
当業者は、本開示に具体的に示された方法および組成物に加えて、本発明を後に添付される特許請求の範囲の全ての範囲に対して実施することを可能にする方法および組成物に精通している。
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U、C、A、G:対応するリボヌクレオチド;T:デオキシチミジン;u、c、a、g:対応する2’−O−メチルリボヌクレオチド;Uf、Cf、Af、Gf:対応する2’−デオキシ−2’−フルオロリボヌクレオチド;ヌクレオチドが配列中に書かれている場合、それらは3’−5’ホスホジエステル基によって接続されている;「s」が挿入されたヌクレオチドは、3’−O−5’−Oホスホロチオジエステル基によって接続されている;接頭語「p−」で示されない場合、オリゴヌクレオチドは、最も5’のヌクレオチド上に5’リン酸基を持たない;全てのオリゴヌクレオチドは、最も3’のヌクレオチド上に3’−OHを有する。
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U、C、A、G:対応するリボヌクレオチド;T:デオキシチミジン;u、c、a、g:対応する2’−O−メチルリボヌクレオチド;Uf、Cf、Af、Gf:対応する2’−デオキシ−2’−フルオロリボヌクレオチド;moc、mou、mog、moa:対応する2’−MOEヌクレオチド;ヌクレオチドが配列中に書かれている場合、それらは3’−5’ホスホジエステル基によって接続されている;ab:3’末端無塩基ヌクレオチド;「s」が挿入されたヌクレオチドは、3’−O−5’−Oホスホロチオジエステル基によって接続されている;接頭語「p−」で示されない場合、オリゴヌクレオチドは、最も5’のヌクレオチド上に5’リン酸基を持たない;全てのオリゴヌクレオチドは、最も3’のヌクレオチド上に3’−OHを有する。
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U、C、A、G:対応するリボヌクレオチド;T:デオキシチミジン;u、c、a、g:対応する2’−O−メチルリボヌクレオチド;Uf、Cf、Af、Gf:対応する2’−デオキシ−2’−フルオロリボヌクレオチド;ヌクレオチドが配列中に書かれている場合、それらは3’−5’ホスホジエステル基によって接続されている;「s」が挿入されたヌクレオチドは、3’−O−5’−Oホスホロチオジエステル基によって接続されている;接頭語「p−」で示されない場合、オリゴヌクレオチドは、最も5’のヌクレオチド上に5’リン酸基を持たない;全てのオリゴヌクレオチドは、最も3’のヌクレオチド上に3’−OHを有する。
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鎖:S/センス;AS/アンチセンス
U、C、A、G:対応するリボヌクレオチド;T:デオキシチミジン;u、c、a、g:対応する2’−O−メチルリボヌクレオチド;Uf、Cf、Af、Gf:対応する2’−デオキシ−2’−フルオロリボヌクレオチド;Y1はDFTジフルオロトルイルリボ(またはデオキシリボ)ヌクレオチドに対応する;ヌクレオチドが配列中に書かれている場合、それらは3’−5’ホスホジエステル基によって接続されている;「s」が挿入されたヌクレオチドは、3’−O−5’−Oホスホロチオジエステル基によって接続されている;接頭語「p−」で示されない場合、オリゴヌクレオチドは、最も5’のヌクレオチド上に5’リン酸基を持たない;全てのオリゴヌクレオチドは、最も3’のヌクレオチド上に3’−OHを有する。
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Claims (18)

  1. 細胞におけるヒトPCSK9遺伝子の発現を阻害するための、二重鎖リボ核酸(dsRNA)を含む核酸脂質粒子を含む組成物であって、
    前記核酸脂質粒子は、45〜65mol%のカチオン性脂質と、5mol%から10mol%の非カチオン性脂質と、25〜40mol%のステロールと、0.5〜5mol%のPEGまたはPEGで修飾された脂質とを含む、脂質製剤を含み、
    前記カチオン性脂質は、MC3(((6Z,9Z,28Z,31Z)−ヘプタトリアコンタ−6,9,28,31−テトラエン−19−イル4−(ジメチルアミノ)ブタノエート)を含み、
    前記dsRNAは、センス鎖と、アンチセンス鎖とから成り、前記センス鎖は、配列番号:1227から成り、前記アンチセンス鎖は、配列番号:1228から成るものである、組成物。
  2. 前記脂質製剤は、以下から成る群より選択される、請求項1に記載の組成物。
    Figure 0005894913
  3. 各鎖は、小文字「c」または「u」によって示される2’−O−メチルリボヌクレオチド、および小文字「s」によって示されるホスホロチオエートを含むように、以下のとおりに修飾され、
    前記dsRNAは、
    配列番号1229(5’−uucuAGAccuGuuuuGcuuTsT−3’)
    から成るセンス鎖、および
    配列番号1230(5’−AAGcAAAAcAGGUCuAGAATsT−3’)
    から成るアンチセンス鎖
    から成る、請求項1または2に記載の組成物。
  4. リポタンパク質をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
  5. アポリポタンパク質E(ApoE)をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
  6. 前記dsRNAは、脂質親和体にコンジュゲートされる、請求項5に記載の組成物。
  7. 前記脂質親和体は、コレステロールである、請求項6に記載の組成物。
  8. 前記ApoEは、少なくとも1つの両親媒性物質で再構成される、請求項5に記載の組成物。
  9. 前記両親媒性物質は、リン脂質である、請求項8に記載の組成物。
  10. 前記両親媒性物質は、ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン(POPC)、卵ホスファチジルコリン(EPC)、ジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)、ジオレオイルホスファチジルコリン(DOPC)、ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)、ジオレオイルホスファチジルグリセロール(DOPG)、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール(DPPG)、−ホスファチジルエタノールアミン(POPE)、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン4−(N−マレイミドメチル)−シクロヘキサン−1−カルボキシレート(DOPE−mal)、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、リン脂質である、請求項8に記載の組成物。
  11. 前記ApoEは、高密度リポタンパク質(rHDL)で再構成される、請求項9に記載の組成物。
  12. 細胞において、PCSK9の発現を阻害するための方法であって、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物を前記細胞に投与することを含む、方法、ただし、ヒトの治療方法を除く。
  13. 哺乳類において、LDLcレベルを低減するための方法に使用される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
  14. 請求項13に記載の組成物であって、
    (a)哺乳類に投与される用量は、0.25mg/kgから4mg/kgのdsRNAを含むものであり;あるいは
    (b)ヒトに投与されるdsRNAは、0.01、0.1、0.5、1.0、2.5、または5.0mg/kgである、
    組成物。
  15. 対象において、PCSK9遺伝子の発現を阻害するための方法に使用される請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物であって、3mg/kgの第1の用量で対象に投与され、その後、第1の用量よりも少ない用量で週に少なくとも1回投与される、組成物。
  16. 請求項15に記載の組成物であって、
    (a)前記対象は、ラット、または非ヒト霊長類、またはヒトであり
    (b)前記その後の用量は、1.0mg/kgまたは0.3mg/kgであり;そして/あるいは
    )前記その後の用量は、週に1回4週間投与される、
    組成物。
  17. 請求項15に記載の組成物であって、前記第1の用量の投与は、総コレステロールレベルを15〜60%減少させるものである、組成物。
  18. 細胞において、PCSK9の発現を阻害するための方法に使用される請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
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