JP5926739B2 - ペプチドに基づくインビボsiRNA送達システム - Google Patents
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Xaa2はイソロイシン、ロイシン、ノルロイシン、またはバリンであり、
Xaa3はグリシン、ロイシン、またはバリンであり、
Xaa5はイソロイシン、ロイシン、ノルロイシン、またはバリンであり、
Xaa7はリジン、セリン、アスパラギン、アラニン、アルギニン、またはヒスチジンであり、
Xaa10はアラニン、トレオニン、またはロイシンであり、
Xaa11はトレオニンまたはシステインであり、
Xaa12はグリシン、ロイシン、またはトリプトファンであり、
Xaa15はトレオニンまたはアラニンであり、
Xaa17はイソロイシン、ロイシン、ノルロイシン、またはバリンであり、
Xaa18はセリンまたはシステインであり、
Xaa20はイソロイシン、ロイシン、ノルロイシン、またはバリンであり、
Xaa21はリジンまたはアラニンであり、
Xaa22はアスパラギンまたはアルギニンであり、
Xaa23はリジンまたはアラニンであり、
Xaa24はアルギニンまたはリジンであり、
Xaa25はリジン、アラニン、またはグルカミンであり、
Xaa26は任意で、存在する場合にはグルタミン、システイン、グルタミン-NH2、またはシステイン-NH2であり;かつ、
かつXaa21、Xaa23、およびXaa25の少なくとも2つはリジンである。
Xaa1はロイシン、D-ロイシン、ノルロイシン、またはチロシンであり、
Xaa2はイソロイシン、ロイシン、ノルロイシン、またはバリンであり、
Xaa3はグリシン、ロイシン、またはバリンであり、
Xaa5はイソロイシン、バリン、ロイシン、またはノルロイシンであり、
Xaa7はリジン、セリン、アスパラギン、アラニン、アルギニン、またはヒスチジンであり、
Xaa10はアラニン、トレオニン、またはロイシンであり、
Xaa11はトレオニン、またはシステインであり、
Xaa12はグリシン、ロイシン、またはトリプトファンであり、
Xaa15はトレオニン、またはアラニンであり、
Xaa17はイソロイシン、ロイシン、またはノルロイシンであり、
Xaa20はイソロイシン、ロイシン、またはノルロイシンであり、
Xaa22はアスパラギンまたはアルギニンであり、かつ
Xaa26はグルタミンまたはシステインである。
Xaa1、Xaa2、Xaa5、Xaa17およびXaa20は独立にイソロイシン、ロイシン、またはノルロイシンであり、
Xaa11はトレオニンまたはシステインであり、
Xaa22はアスパラギンまたはアルギニンであり、かつ
Xaa26はグルタミンまたはシステインである。
式中、R1は細胞標的指向基を含む。好ましいアルキル基はメチルまたはエチル基である。好ましい標的指向基はアシアロ糖タンパク質受容体リガンドを含む。置換アルキル無水マレイン酸の例は、2-プロピオン酸-3-アルキル無水マレイン酸誘導体からなる。中性親水性2-プロピオン酸-3-アルキル無水マレイン酸誘導体は、中性親水性基の2-プロピオン酸-3-アルキル無水マレイン酸への2-プロピオン酸-3-アルキル無水マレイン酸γカルボキシル基を通じての結合により生成する:
式中、R1は中性ASGPrリガンドを含み、n=0または1である。一つの態様において、ASGPrリガンドは短いPEGリンカーを介して無水物に連結されている。
式中、R4はASGPrリガンドを含み、R3はアミン反応性カルボナート部分を含み、かつR1およびR2はアミノ酸R基である。好ましい活性化カルボナートはパラ-ニトロフェノールである。しかし、当技術分野において公知の他のアミン反応性カルボナートもパラ-ニトロフェノールの代わりに容易に用いられる。活性化カルボナートとメリチンアミンとの反応により、標的指向化合物であるアシアロ糖タンパク質受容体リガンドがメリチンペプチドに、ペプチダーゼ切断可能なジペプチド-アミドベンジルカルバマート連結を介して連結される。ジペプチドの酵素切断により、標的指向リガンドがペプチドから除去されて脱離反応が誘発され、これはペプチドアミンの再生を引き起こす。
下記を含む、インビボでRNA干渉ポリヌクレオチドを肝細胞に送達するための結合体送達システム組成物:
RNAi-A+メリチン-(L-Gal) x
式中、
メリチンはメリチンペプチドであり、
Lは生理的に不安定な連結であり、
Galはアシアロ糖タンパク質受容体(ASGPr)リガンドであり、
xはメリチンの一級アミンの80%よりも大きい値を有する整数であり、
RNAiはRNA干渉ポリヌクレオチドであり、かつ
Aは少なくとも20個の炭素原子を有する疎水性基またはガラクトースクラスターのいずれかである。
[本発明1002]
RNA干渉ポリヌクレオチドが、DNA、RNA、dsRNA、siRNA、およびmicroRNAからなる群より選択される、本発明1001の組成物。
[本発明1003]
肝細胞が肝実質細胞からなる、本発明1001の組成物。
[本発明1004]
ASGPrリガンドが複数のメリチンペプチド上のアミンの少なくとも90%に可逆的に連結している、本発明1001の組成物。
[本発明1005]
メリチンペプチドがSeq. ID 1、Seq. ID 7、Seq. ID 11、Seq. ID 51、Seq. ID 57、Seq. ID 58、Seq. ID 92、およびSeq. ID 96からなるリストから選択される、本発明1001の組成物。
[本発明1006]
メリチンペプチドがD型アミノ酸からなる、本発明1001の組成物。
[本発明1007]
Lが二置換マレアマートである、本発明1001の組成物。
[本発明1008]
Lがアミドベンジルカルバマートである、本発明1001の組成物。
[本発明1009]
メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたポリエチレングリコール(PEG)をさらに含む、本発明1007の組成物。
[本発明1010]
メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたASGPrリガンド-PEG結合体をさらに含む、本発明1007の組成物。
[本発明1011]
メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたポリエチレングリコール(PEG)をさらに含む、本発明1008の組成物。
[本発明1012]
メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたASGPrリガンド-PEG結合体をさらに含む、本発明1008の組成物。
[本発明1013]
ASGPrリガンドがラクトース、ガラクトース、N-アセチルガラクトサミン(GalNAc)、ガラクトサミン、N-ホルミルガラクトサミン、N-アセチル-ガラクトサミン、N-プロピオニルガラクトサミン、N-n-ブタノイルガラクトサミン、およびN-イソ-ブタノイル-ガラクトサミンからなる群より選択される、本発明1001の組成物。
[本発明1014]
生理的に不安定な連結L 2 を介してRNAiがAに連結されている、本発明1001の組成物。
[本発明1015]
L 2 がLに直交である、本発明1014の組成物。
[本発明1016]
ガラクトースクラスターがN-アセチルガラクトサミントリマーからなる、本発明1001の組成物。
[本発明1017]
疎水性基がコレステロールからなる、本発明1001の組成物。
[本発明1018]
薬学的に許容される担体または希釈剤中で提供される、本発明1001の組成物。
[本発明1019]
下記の段階を含む、哺乳動物の肝細胞において発現される遺伝子の発現を阻害する方法:
a)該遺伝子の配列の一部と同一またはほぼ同一の配列を有するRNAiポリヌクレオチドを生成する段階;および
a)該哺乳動物の血管に本発明1001の組成物を注入する段階。
[本発明1020]
下記の段階を含む、RNA干渉ポリヌクレオチド送達組成物を製造する方法:
a)メリチンペプチドを生成する段階;
b)二置換無水マレイン酸またはジペプチドアミンドベンジルアミン反応性カルボナートに共有結合されたASGPrリガンドをそれぞれが含む、複数の非荷電マスキング剤を生成する段階;
c)メリチンペプチドの集団上の一級アミンの80%よりも多くを段階bのマスキング剤で修飾する段階、
d)RNA干渉ポリヌクレオチドを少なくとも20個の炭素原子を有する疎水性基またはガラクトーストリマーに連結する段階;
f)インビボでの投与に適した溶液中のRNA干渉ポリヌクレオチドおよび修飾メリチンペプチドを提供する段階。
本発明のさらなる目的、特徴、および利点は、添付の図面と一緒に読めば、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本明細書において記載するのは、インビボでRNA干渉(RNAi)ポリヌクレオチドを哺乳動物の肝細胞に送達するための改善された方法である。発明者らは、ハチ毒ペプチド由来の小さい送達ペプチドであるメリチンおよび独立に標的指向するRNAiポリヌクレオチドを用いる、インビボRNAiポリヌクレオチド送達システムを記載する。肝臓を標的とするRNAiポリヌクレオチド結合体分子およびアシアロ糖タンパク質受容体を標的とする可逆的に阻害したメリチンペプチドを用いることにより、肝臓への効率的なRNAiポリヌクレオチド送達が観察される。
Y-メリチン-(L-M)xプラスN-T、
式中、NはRNAiポリヌクレオチドであり、Tはポリヌクレオチド標的指向部分(20個以上の炭素原子を有する疎水性基またはガラクトースクラスターのいずれか)であり、メリチンは本明細書に記載のハチ毒メリチンペプチドまたは誘導体であり、かつマスキング剤Mは、生理的に不安定で可逆的な連結Lを介してメリチンに共有結合されている、本明細書に記載のASGPrリガンドを含む。Lの切断はメリチン上の非修飾アミンを復旧する。Yは任意で、存在する場合には、メリチンのアミノ末端、カルボキシ末端、またはアミノもしくはカルボキシ末端システインに連結されているポリエチレングリコール(PEG)またはASGPrリガンド・PEG結合体を含む。アミノ末端またはアミノ末端システインへのYの結合が好ましい。xは2以上の整数である。その非修飾状態で、メリチンは膜活性である。しかし、送達ペプチドメリチン-(L-M)xは膜活性ではない。Mの結合によるメリチン一級アミンの可逆的修飾は、メリチンの膜活性を可逆的に阻害または不活化する。メリチン一級アミンの十分なパーセンテージを修飾して、ポリマーの膜活性を阻害し、肝細胞標的指向を提供する。好ましくはxは、任意のマスキング剤非存在下でのメリチン上のアミンの量により判定して、メリチン上の一級アミンの80%よりも大きい、より好ましくは90%よりも大きい値を有する。より具体的には、xはメリチン上の一級アミンの80%よりも大きく、最大100%の値を有する。メリチンは典型的には3〜5つの一級アミン(アミノ末端(修飾されていない場合)および典型的には2〜4つのリジン残基)を含むことに留意される。したがって、アミンのあるパーセンテージの修飾は、メリチンペプチドの集団におけるアミンのあるパーセンテージの修飾を反映することになる。可逆的連結Lの切断後、非修飾アミンが復旧し、それによりメリチンをその非修飾、膜活性状態に戻す。好ましい可逆的連結はpHに不安定な連結である。もう一つの好ましい可逆的連結はプロテアーゼ切断可能連結である。メリチン-(L-M)x、ASGPrを標的とする可逆的にマスクした膜活性ポリマー(送達ペプチド)、およびT-N、ポリヌクレオチド結合体を別々に合成または製造する。TもNもメリチン、L、またはMに直接または間接的に共有結合されていない。ポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチド結合体のマスクした、またはマスクしていないポリマーとの静電的また疎水性結合は、ポリヌクレオチドのインビボ肝送達に必要とされていない。マスクしたポリマーおよびポリヌクレオチド結合体は同じ容器または別々の容器で供給することができる。これらは投与の前に混合してもよく、同時投与してもよく、または逐次投与してもよい。
本発明のメリチンペプチドは、可逆的修飾が膜活性を阻害し、メリチンを中和して正電荷を低減し、ほぼ中性電荷のポリマーを生成し、かつ細胞型特異的標的指向を提供する、可逆的に修飾したメリチンペプチドを含む。メリチンはペプチド上の一級アミンの可逆的修飾を通じて可逆的に修飾する。
式中、R1はアシアロ糖タンパク質受容体(ASGPr)リガンドを含み、かつR2はメチル(-CH3)基、エチル(-CH2CH3)基、またはプロピル(-CH2CH2CH3)基などのアルキル基である。
式中:
R1はアミノ酸1のR基であり、
R2はアミノ酸2のR基であり、
R3は-CH2-O-C(O)-O-Zであり、ここでZは
ハロゲン化物、
であり、
かつ、R4はASGPrリガンドを含む。
ジペプチドの酵素切断により、標識指向リガンドがペプチドから除去されて脱離反応が誘発され、これはペプチドアミンの再生を引き起こす。上記の構造はメリチンペプチドに連結された1つのマスキング剤を示しているが、実際には、好ましくはメリチンペプチド集団上のアミンの80%よりも多くが修飾されるように、いくつかのマスキング剤をメリチンペプチドに連結する。
本明細書において用いられる立体安定化部分は、立体安定化部分を含まない分子に比べて、それが結合している分子の分子内または分子間相互作用を防止または阻害する、非イオン性親水性ポリマー(天然、合成、または非天然のいずれか)である。立体安定化部分は、それが結合している分子が静電相互作用に参加することを妨害する。静電相互作用は、正電荷と負電荷との間の引力による、複数の物質の非共有結合である。立体安定化部分は血液成分との相互作用を阻害し、したがって細網内皮系によるオプソニン作用、食作用、および取り込みを阻害することができる。したがって、立体安定化部分は、それらが結合している分子の循環時間を延長することができる。立体安定化部分は分子の凝集も阻害しうる。好ましい立体安定化部分はポリエチレングリコール(PEG)またはPEG誘導体である。本発明に適したPEG分子は、約1〜120のエチレングリコールモノマーを有する。
標的化部分または基は、それらが結合している結合体の薬物動態または生体分布特性を増強して、結合体の細胞特異的分布および細胞特異的取り込みを改善する。ガラクトースおよびガラクトース誘導体は、肝実質細胞表面上で発現されるアシアロ糖タンパク質受容体(ASGPr)へのそれらの結合を通じて、インビボで分子を肝実質細胞へと標的化させるために用いられてきた。本明細書において用いられるASGPrリガンド(またはASGPrリガンド)は、ガラクトースおよびガラクトースと等しいか、またはそれよりも大きいASGPrへの親和性を有するガラクトース誘導体を含む。ガラクトース標的化部分のASGPrへの結合は、送達ペプチドの肝実質細胞への細胞特異的標的化および送達ペプチドの肝実質細胞へのエンドサイトーシスを促進する。
連結またはリンカーは、関心対象の1つの化学基または区分を関心対象のもう一つの化学基または区分に、1つまたは複数の共有結合を介して連結する、2つの原子間の接続である。例えば、連結はマスキング剤をペプチドに接続することができる。連結の形成は2つの別々の分子を1つの分子に接続することもあり、または同じ分子内の2つの原子を接続することもある。連結は中性電荷でもよく、または正もしくは負の電荷を有していてもよい。可逆的または不安定な連結は可逆的または不安定な結合を含む。連結は任意に2つのつなぎ合わせた原子間の距離を延ばすスペーサーを含んでいてもよい。スペーサーは連結に柔軟性および/または長さをさらに加えうる。スペーサーには、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アラルケニル基、アラルキニル基が含まれるが、それらに限定されるわけではなく;これらはそれぞれ1つまたは複数のヘテロ原子、複素環、アミノ酸、ヌクレオチド、および糖類を含みうる。スペーサー基は当技術分野において周知で、前述のリストは本発明の範囲を制限する意図はない。
本発明者らは、RNAiポリヌクレオチドの疎水性基またはガラクトースクラスターいずれかであるポリヌクレオチド標的化部分への結合、およびRNAiポリヌクレオチド結合体の前述の送達ペプチドとの同時投与は、インビボでのRNAiポリヌクレオチドの肝細胞、特に肝実質細胞への効率的、機能的送達を提供することを見いだした。機能的送達とは、RNAiポリヌクレオチドが細胞に送達され、予期される生物活性である遺伝子発現の配列特異的阻害を有することを意味する。哺乳動物の脈管構造に投与された、ポリヌクレオチドを含む多くの分子は、通常は肝臓によって体から排出される。ポリヌクレオチドが体からの除去のために分解またはそれ以外に処理され、ポリヌクレオチドが遺伝子発現の配列特異的阻害を引き起こさない、肝臓によるポリヌクレオチドのクリアランスは、機能的送達とは考えない。
薬理学および毒性学において、投与経路は薬物、液体、毒、または他の物質を体に接触させる道である。一般に、哺乳動物を治療するための薬物および核酸の投与法は当技術分野において周知で、本発明の組成物の投与に適用することができる。本発明の化合物は、任意の適切な経路を介して、最も好ましくは非経口により、その経路に適切に合わせて作られた製剤で投与することができる。したがって、本発明の化合物は、注射により、例えば、静脈内、筋肉内、皮内、皮下、または腹腔内投与することができる。したがって、本発明は、薬学的に許容される担体または賦形剤を含む薬学的組成物も提供する。
RNAiポリヌクレオチドを研究目的のため、または細胞において治療的である変化を生じるために送達してもよい。RNAiポリヌクレオチドのインビボ送達は、研究試薬のため、ならびに様々な治療、診断、標的確認、ゲノム発見、遺伝子工学、および薬理ゲノミクス適用のために有用である。発明者らは、肝実質細胞における内因性遺伝子発現の阻害をもたらすRNAiポリヌクレオチド送達を開示してきた。ポリヌクレオチドの送達後に測定したレポーター(マーカー)遺伝子発現のレベルは、他のポリヌクレオチド送達後の遺伝子発現が同様のレベルであるとの合理的な予想を示している。当業者により有益と考えられる治療のレベルは疾患ごとに異なる。例えば、血友病AおよびBはそれぞれX連鎖第VIIIおよび第IX凝固因子の欠失によって引き起こされる。これらの臨床経過は第VIIIまたは第IX因子の通常の血清レベルのパーセンテージによって大きく影響される:<2%、重度;2〜5%、中等度;および5〜30%軽度。したがって、重度患者における循環因子の通常レベルの1%から2%への上昇は有益であると考えることができる。6%よりも高いレベルは自然出血を防止するが、手術または傷害に続発するものは防止しない。同様に、遺伝子の阻害は治療的利益を提供するために100%である必要はない。遺伝子療法の当業者であれば、マーカー遺伝子の結果の十分なレベルに基づき、疾患に特異的な遺伝子発現の有益なレベルを合理的に予想するであろう。血友病の例において、マーカー遺伝子が発現されて第VIII因子の通常レベルの2体積%に匹敵するレベルでタンパク質を生じる場合、第VIII因子をコードする遺伝子も同様のレベルで発現されるであろうと合理的に予期することができる。したがって、レポーターまたはマーカー遺伝子は一般に細胞内タンパク質の発現の有用な代表例として役立つ。
すべてのメリチンペプチドは、当技術分野において標準のペプチド合成技術を用いて作成した。適切なメリチンペプチドは全L型アミノ酸、全D型アミノ酸(インベルソ)でありうる。LまたはD型とは独立に、メリチンペプチド配列を反転することができる(レトロ)。
メリチン誘導体のアミノ末端修飾。 CKLK-メリチン(20mg/ml)、TCEP-HCl(28.7mg/ml、lOOmM)、およびMES-Na(21.7mg/ml、lOOmM)の溶液をdH2O中で調製した。20mlのシンチレーションバイアル中、CKLK-メリチン(0.030mmol、5ml)を1.7モル当量のTCEP-HCl(0.051mmol、0.51ml)と反応させ、室温で30分間撹拌した。次いで、MES-Na(2ml)および水(1.88ml)を、10mg/mlメリチンおよび20mM MES-Naの最終濃度を得るための量で加えた。pHをチェックし、pH6.5〜7に調節した。NAG-PEG2-Brの溶液(100mg/ml)をdH2O中で調製した。NAG-PEG2-Br(4.75当量、0.142mmol、0.61ml)を加え、溶液を室温で48時間撹拌した。
A. pHに不安定なマスキング剤:立体安定化剤CDM-PEGおよび標的指向基CDM-NAG(N-アセチルガラクトサミン)合成
50mL塩化メチレン中のCDM(300mg、0.16 mmol)の溶液に、塩化オキサリル(2g、10重量当量)およびジメチルホルムアミド(5μl)を加えた。反応を終夜進行させ、その後過剰の塩化オキサリルおよび塩化メチレンをロータリーエバポレーションにより除去して、CDM酸塩化物を得た。酸塩化物を1mLの塩化メチレンに溶解した。この溶液に、10mLの塩化メチレン中のCDM-PEGについてはポリエチレングリコールモノメチルエーテル(MW平均550)またはCDM-NAGについては(アミノエトキシ)エトキシ-2-(アセチルアミノ)-2-デオキシ-β-D-ガラクトピラノシド(すなわち、アミノビスエトキシ-エチルNAG)(1.1モル当量)、およびピリジン(200μl、1.5当量)を加えた。次いで、溶液を1.5時間撹拌した。次いで、溶媒を除去し、得られた固体を5mLの水に溶解し、0.1%TFA、水/アセトニトリル勾配を用いての逆相HPLCにより精製した。
一般的な二置換無水マレイン酸マスキング剤
R1は中性ASGPrリガンドを含む。好ましくは非荷電のマスキング剤。
Rはメチルまたはエチルであり、かつnは2から100の整数である。好ましくは、PEGは5から20のエチレン単位を含む(nは5から20の整数である)。より好ましくは、PEGは10〜14のエチレン単位を含む(nは10から14の整数である)。PEGは長さが変動するものであってもよく、5〜20または10〜14エチレン単位の平均長を有していてもよい。または、PEGは、例えば、正確に11または13エチレン単位を有する、単分散、一様または離散型であってもよい。
nは1から10の整数である。上に示す通り、PEGスペーサーは無水物基とASGPrリガンドとの間に位置してもよい。好ましいPEGスペーサーは1〜10エチレン単位を含む。
メリチンペプチドは、特殊化した酵素切断可能なリンカーを用いて可逆的に修飾することもできる。これらの酵素切断可能なリンカーはアミドベンジル活性化カルボナート部分に連結されたジペプチドを用いる。活性化カルボナートとペプチドアミンとの反応により、アシアロ糖タンパク質受容体リガンドなどの標的指向化合物がメリチンペプチドに、ペプチダーゼ切断可能なジペプチド-アミドベンジルカルバマート連結を介して連結される。ジペプチドの酵素切断により、標的指向リガンドがペプチドから除去されて脱離反応が誘発され、これはペプチドアミンの再生を引き起こす。以下の酵素的に切断可能なリンカーを合成した:
ジペプチドGlu-Gly、Ala-Cit、Phe-Cit(「Cit」はアミノ酸シトルリンである)を示す。他のアミノ酸の組み合わせも許容可能である。加えて、アミドベンジル基と標的指向リガンドとの間のリンカーとして、3〜5つのアミノ酸を用いてもよい。さらに、当技術分野において公知の他の活性化カルボナートも上記の化合物において用いるパラ-ニトロフェノールの代わりに容易に用いられる。
A. 無水マレイン酸に基づくマスキング剤による修飾
修飾前に、5×mgの二置換無水マレイン酸マスキング剤(例えば、CDM-NAG)を0.1%氷酢酸水溶液から凍結乾燥した。乾燥した二置換無水マレイン酸マスキング剤に、0.2×mLの等張グルコースおよび10×mgのHEPES遊離塩基中のメリチン×mgの溶液を加えた。無水物が完全に溶解した後、動物への投与前に、溶液を室温で少なくとも30分間インキュベートした。二置換無水マレイン酸マスキング剤のペプチドとの反応により下記を得た:
式中、Rはメリチンであり、かつR1はASGPrリガンド(例えば、NAG)を含む。無水物とポリマーアミンとの間の反応で生じた無水物カルボキシルは、予想される電荷の約1/20を示す(Rozema et al. Bioconjugate Chemistry 2003)。したがって、膜活性ポリマーは、高度に負に荷電したポリアニオンに変換されるのではなく、有効に中和される。
1×mgのペプチドおよび10×mgのHEPES塩基を1〜10mg/mLで、2〜6×mgのNAG含有プロテアーゼ切断可能基質のアミン反応性p-ニトロフェニルカルボナートまたはN-ヒドロキシスクシンイミドカルボナート誘導体の添加によりマスクした。次いで、動物への注入前に、溶液を室温(RT)で少なくとも1時間インキュベートした。
siRNAは以下の配列を有していた:
第VII因子-齧歯類
第VII因子=霊長類
ApoB siRNA:
siLUC
小文字=2'-O-CH3置換
s=ホスホロチオエート連結
ヌクレオチドの後のf=2'-F置換
ヌクレオチドの前のd=2'-デオキシ
A. GalNAcクラスターの合成
GalNAcクラスターポリヌクレオチド標的指向リガンドを米国特許出願公開第20010207799号に記載のとおりに合成した。
前述の実施例6AのGalNAcクラスターを、図2に示し、以下に記載するとおりに、siRNAに結合した。
センス鎖の5'末端にC-6-アミノリンカーを有するRNAを、AKTA Oligopilot 100(GE Healthcare, Freiburg, Germany)および固体支持体として細孔制御ガラス(controlled pore glass)を用い、1215μmolの規模で、固相上、標準のホスホラミダイト化学により産生した。2'-O-メチルヌクレオチドを含むRNAを、対応するホスホラミダイト、2'-O-メチルホスホラミダイトおよびTFA-ヘキシルアミノリンカーアミダイトを用いて生成した。切断および脱保護ならびに精製を、当技術分野において公知の方法により達成した(Wincott F., et al, NAR 1995, 23, 14, 2677-84)。
;u、c:対応する塩基の2'-O-メチルヌクレオチド、s:ホスホロチオアート。
5'末端にC-6-アミノリンカーを有するRNA(2.54μmol)を凍結乾燥し、250μLのホウ酸ナトリウム緩衝液(0.1mol/Lホウ酸ナトリウム、pH8.5、0.1mol/L KCl)および1.1mL DMSOに溶解した。8μLのN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)を加えた後、RNA溶液を持続的に撹拌しながら、これにDMF中の化合物3の溶液(理論的には0.014mmol、図2)をゆっくり加えた。反応混合物を35℃で終夜撹拌した。反応をRP-HPLC(Resource RPC 3ml、緩衝液:A:水中100mM酢酸トリエチルアンモニウム(TEAA、2.0M、pH7.0)、B:95%アセトニトリル中100mM TEAA、勾配:20CVで5%Bから22%B)を用いてモニターした。-20℃でEtOH中の酢酸ナトリウム(3M)を用いてRNAを沈澱させた後、RNA結合体を前述の条件を用いて精製した。純粋な分画を集め、所望の結合体化合物4を酢酸ナトリウム/EtOHを用いて沈澱させ、純粋なRNA結合体を得た。結合体4を収率59%で単離した(1.50μmol)。結合体4の純度をアニオン交換HPLCで分析し(純度:85.5%)、同一性をESI-MSにより確認した([M+H]1+ 計算値:8374.4;[M+H]1+ 測定値:8376.0。
siRNA結合体を、アニーリング緩衝液(20mMリン酸ナトリウム、pH6.8;100mM塩化ナトリウム)中の相補鎖の等モル溶液を混合し、85〜90℃の水浴中で3分間加熱し、3〜4時間の間に室温まで冷却することにより生成した。二重鎖形成を、未変性ゲル電気泳動により確認した。
(1)アルキル基とのsiRNA結合
siRNAの5'-C10-NHSエステル修飾センス鎖(NHSC10-siRNA、またはCOC9-siRNA)を、Glen Research(Virginia, USA)からの5'-Carboxy-Modifier C10アミダイトを用いて調製した。まだ固体支持体に結合している活性化合物RNAを以下の表1に挙げる親油性アミンとの結合のために用いた。センス鎖CPG 100mg(ローディング60μmol/g、RNA 0.6μmol)を、Sigma Aldrich Chemie GmbH((Taufkirchen, Germany)またはFluka(Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland)から入手した対応するアミン0.25mmolと混合した。
実施例7. インビボでのRNAiポリヌクレオチドの投与、および肝細胞への送達
RNAiポリヌクレオチド結合体およびマスクしたメリチンペプチドを前述のとおりに合成した。6〜8週齡のマウス(C57BL/6またはICR系統、それぞれ約18〜20g)をHarlan Sprague Dawley(Indianapolis IN)から入手した。マウスを注入前に少なくとも2日間ケージに収容した。給餌はHarlan Teklad Rodent Diet(Harlan、Madison WI)で適宜行った。マウスに送達ペプチドの溶液0.2mLおよびsiRNA結合体0.2mLを尾静脈に注入した。送達ペプチドおよびsiRNAの同時注入のために、注入前にsiRNA結合体を修飾ペプチドに加え、全量を注入した。組成物は生理的条件で可溶性かつ非凝集性であった。溶液を尾静脈への点滴により注入した。他の血管への注入、例えば、眼窩後注入も等しく有効であると予想される。
マウスを4時間(ラットの場合は16時間)絶食させた後に顎下採血により血清を採取した。ラットの場合、血液を頚静脈から採取した。血清ApoBタンパク質レベルを、標準のサンドイッチELISA法によって定量した。簡単に言うと、ポリクローナルヤギ抗マウスApoB抗体およびウサギ抗マウスApoB抗体(Biodesign International)をそれぞれ捕捉および検出抗体として用いた。その後、HRP結合ヤギ抗ウサギIgG抗体(Sigma)を適用してApoB/抗体複合体を結合した。次いで、テトラメチルベンジジン(TMB、Sigma)発色の吸光度をTecan Safire2(Austria、Europe)マイクロプレート読み取り器により450nmで測定した。
動物からの血漿試料を、標準の手順に従い、血液(9倍量)(マウスの場合は顎下採血により、またはラットの場合は頸静脈から)を0.109mol/Lクエン酸ナトリウム抗凝固剤(1倍量)を含む微小遠沈管に採取することにより調製した。血漿中のF7活性を、BIOPHEN VIIキット(Hyphen BioMed/Aniara、Mason、OH)を製造者の推奨に従って用い、色素産生法により測定した。発色の吸光度をTecan Safire2マイクロプレート読み取り器により405nmで測定した。
メリチンを前述のとおりCDM-NAGで可逆的に修飾した。次いで、示した量のメリチンを200μgのApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。
a等張グルコースを注入した動物に比べてのノックダウン
示したメリチンを前述のとおり5×CDM-NAGで可逆的に修飾した。次いで、動物の体重1kgあたりのmgで示した量のメリチンを3mg/kgコレステロール-第VII因子siRNAと同時注入した。第VII因子レベルへの影響を前述のとおりに判定した。
a動物の体重1kgあたりのペプチドmg
b等張グルコースを注入した動物に比べてのノックダウン
メリチンを前述のとおりCDM-NAGで可逆的に修飾した。次いで、示した量のメリチンを50μgのApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。
メリチンを前述のとおりCDM-NAG(5×)で可逆的に修飾した。次いで、示した量のメリチンを示した量のApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。
a−レトロインベルソ=通常のメリチンアミノ酸配列が逆転し、すべてのアミノ酸がD型アミノ酸である(グリシン(G)はアキラルである)。
メリチンを前述のとおり示した量のCDM-NAGで可逆的に修飾した。次いで、50μgのメリチンを100μgのApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。
示した配列を有するメリチンペプチドを前述のとおりCDM-NAG(5×)で可逆的に修飾した。次いで、示した量のメリチンを示した量のApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。
aマウスあたりのペプチドμg
bマウスあたりのsiRNAμg
dMel=D型アミノ酸を有するメリチンペプチド
メリチンを前述のとおり示した量の酵素的に切断可能なマスキング剤で可逆的に修飾した。次いで、200〜300μgのマスクしたメリチンを50〜100μgのApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。ペプチダーゼ切断可能なジペプチド-アミドベンジルカルバマートで修飾したメリチンは有効なsiRNA送達ペプチドであった。D型メリチンペチドの酵素的に切断可能なマスキング剤と組み合わせての使用が好ましい。ペプチドマスキングはより安定であったため、同じレベルの標的遺伝子ノックダウンにはより多くのペプチドが必要とされるが、治療指数は変化または改善のいずれもしなかった(CDM-NAGによる同じペプチドのマスキングに比べて)。
aマスキング反応において用いたメリチンアミンあたりのマスキング剤の量。
示したPEGアミノ末端修飾を含むメリチンペプチドを前述のとおりに合成した。次いで、PEGアミノ末端修飾したメリチンペプチドを前述のとおり5×CDM-NAGで可逆的に修飾した。次いで、示した量のメリチンを100〜200μgのApoB siRNA-コレステロール結合体と同時注入した。ApoBレベルへの影響を前述のとおりに判定した。サイズが5kDa未満のPEGの付加により、メリチンペプチドの毒性が低減した。5kDaよりも大きいPEGでのアミノ末端修飾は、有効性の低下を引き起こした(データは示していない)。
NAG-PEG2-GILメリチンを前述のとおり10×CDM-NAGとの反応によりマスクした。GILメリチンを前述のとおり5×CDM-NAGとの反応によりマスクした。第1日に、1mg/kgのマスクしたNAG-PEG2-GILメリチン、1mg/kgのマスクしたGILメリチン、または3mg/kgのマスクしたGILメリチンを、2mg/kgのコレステロール-第VII因子siRNAと、カニクイザル(Cynomolgus macaque(Macaca fascicularis))霊長類(雄、3.0〜8.0kg)に同時注入した。2ml/kgを伏在静脈に22〜25ゲージの静脈内カテーテルを用いて注入した。対照として、もう一つの霊長類の組に10mg/kg GILメリチンおよび2mg/kgの対照siRNA、コレステロール-ルシフェラーゼsiRNAを同時注入した。示した時点(図3〜5に示す)で、血液試料を採取し、第VII因子および毒性マーカーについて分析した。血液を大腿静脈から採取し、霊長類を終夜絶食させた後、全血を採取した。血液尿素窒素(BUN)、アラニントランスアミナーゼ(ALT)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、およびクレアチニンについて血液検査を、Cobas Integra 400(Roche Diagnostics)により製造者の推奨に従って実施した。第VII因子レベルを前述のとおりに判定した。第VII因子の有意なノックダウンが1mg/kg未満のペプチド用量で観察された。10mg/kgのペプチド用量では有意な毒性は観察されなかった。したがって、マスクしたメリチンペプチドは5〜10の治療指数を有する。
GILメリチンを前述のとおり5×CDM-NAGとの反応によりマスクした。第1日に、2mg/kgのマスクしたGILメリチンを、2mg/kgのコレステロール-ApoB siRNAと、カニクイザル霊長類に同時注入した。示した時点(表11)で、血液試料を採取し、ApoBタンパク質レベルおよび毒性マーカーについて分析した。血液尿素窒素(BUN)、アラニントランスアミナーゼ(ALT)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、およびクレアチニンについて血液検査を、Cobas Integra 400(Roche Diagnostics)により製造者の推奨に従って実施した。ApoBレベルを前述のとおりに判定した。BUN、クレアチニン、またはASTにおいて増大は観察されなかった。第2日(注入の1日後)に、ASTの一過性でわずかな上昇のみが観察された。ApoBのノックダウンは第11日に100%近くに達し、31日間低いままであった。
Claims (20)
- 下記を含む、インビボでRNA干渉ポリヌクレオチドを肝細胞に送達するための結合体送達システム組成物:
RNAi-A、及び、メリチン-(L-Gal)x
式中、
メリチンはメリチンペプチドであり、
Lは生理的に不安定な連結であり、
Galはアシアロ糖タンパク質受容体(ASGPr)リガンドであり、
xはメリチンの一級アミンの80%よりも大きい値を有する整数であり、
RNAiはRNA干渉ポリヌクレオチドであり、かつ
Aは少なくとも20個の炭素原子を有する疎水性基またはガラクトースクラスターのいずれかである。 - RNA干渉ポリヌクレオチドが、DNA、RNA、dsRNA、siRNA、およびmicroRNAからなる群より選択される、請求項1記載の組成物。
- 肝細胞が肝実質細胞からなる、請求項1または2記載の組成物。
- ASGPrリガンドが複数のメリチンペプチド上のアミンの少なくとも90%に可逆的に連結している、請求項1〜3のいずれか一項記載の組成物。
- メリチンペプチドが配列番号1、配列番号7、配列番号11、配列番号51、配列番号57、配列番号58、配列番号92、および配列番号96からなる群から選択されるアミノ酸配列からなるペプチドである、請求項1〜4のいずれか一項記載の組成物。
- メリチンペプチドがD型アミノ酸からなる、請求項1〜4のいずれか一項記載の組成物。
- Lが二置換マレアマートである、請求項1〜6のいずれか一項記載の組成物。
- Lがアミドベンジルカルバマートである、請求項1〜6のいずれか一項記載の組成物。
- メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたポリエチレングリコール(PEG)をさらに含む、請求項7記載の組成物。
- メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたASGPrリガンド-PEG結合体をさらに含む、請求項7記載の組成物。
- メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたポリエチレングリコール(PEG)をさらに含む、請求項8記載の組成物。
- メリチンペプチドのアミノ末端に共有結合されたASGPrリガンド-PEG結合体をさらに含む、請求項8記載の組成物。
- ASGPrリガンドがラクトース、ガラクトース、N-アセチルガラクトサミン(GalNAc)、ガラクトサミン、N-ホルミルガラクトサミン、N-アセチル-ガラクトサミン、N-プロピオニルガラクトサミン、N-n-ブタノイルガラクトサミン、およびN-イソ-ブタノイル-ガラクトサミンからなる群より選択される、請求項1〜12のいずれか一項記載の組成物。
- 生理的に不安定な連結L2を介してRNAiがAに連結されている、請求項1〜13のいずれか一項記載の組成物。
- L2がLに直交である、請求項14記載の組成物。
- ガラクトースクラスターがN-アセチルガラクトサミントリマーからなる、請求項1〜15のいずれか一項記載の組成物。
- 疎水性基がコレステロールからなる、請求項1〜15のいずれか一項記載の組成物。
- 薬学的に許容される担体または希釈剤中で提供される、請求項1〜17のいずれか一項記載の組成物。
- 請求項1〜18のいずれか一項記載の組成物を含む、哺乳動物の肝細胞において発現される遺伝子の発現を阻害するための薬学的組成物であって、
該組成物に含まれるRNAiポリヌクレオチドが該遺伝子の配列の一部と同一またはほぼ同一の配列を有し、
該薬学的組成物が該哺乳動物の血管に注入される、前記薬学的組成物。 - 下記の段階を含む、RNA干渉ポリヌクレオチド送達組成物を製造する方法:
a)メリチンペプチドを生成する段階;
b)二置換無水マレイン酸またはジペプチドアミンドベンジルアミン反応性カルボナートに共有結合されたASGPrリガンドをそれぞれが含む、複数の非荷電マスキング剤を生成する段階;
c)メリチンペプチドの集団上の一級アミンの80%よりも多くを段階bのマスキング剤で修飾する段階、
d)RNA干渉ポリヌクレオチドを少なくとも20個の炭素原子を有する疎水性基またはガラクトーストリマーに連結する段階;
f)インビボでの投与に適した溶液中のRNA干渉ポリヌクレオチドおよび修飾メリチンペプチドを提供する段階。
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