JP6139029B2 - 薬物送達用還元性または非還元性ポリヌクレオチド高分子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
Rは、
、
、または
のうち何れか1つであり、
Xは、0〜2の整数であり、nは、4〜2000の整数である。
詳細には、X=0であれば、pAMP、pGMPまたはpCMPであり、X=1であれば、pADP、pGDPまたはpCDPであり、X=2であれば、pATP、pGTPまたはpCTPである。
前記化学式2において、
Rは、
、
、または
のうち何れか1つであり、
Xは、0〜2の整数であり、
nは、1〜2000の整数であり、mは、1〜2000の整数である。
詳細には、X=0であれば、PRpAMP、PRpGMPまたはPRpCMPであり、X=1であれば、PRpADP、PRpGDPまたはPRpCDPであり、X=2であれば、PRpATP、PRpGTPまたはPRpCTPである。
また、本発明は、下記化学式3で表される完全還元性ポリヌクレオチド高分子化合物を提供する。詳細には、前記高分子化合物は、負電荷性であることを特徴とする。
前記化学式3において、
Rは、
、
、または
のうち何れか1つであり、
Xは、0〜2の整数であり、nは、2〜2000の整数である。
詳細には X=0であれば、FRpAMP、FRpGMPまたはFRpCMPであり、X=1であれば、FRpADP、FRpGDPまたはFRpCDPであり、X=2であれば、FRpATP、FRpGTPまたはFRpCTPである。
また、本発明は、前記還元性または非還元性ポリヌクレオチド高分子化合物及び正電荷性分子を含む薬物送達用高分子組成物を提供する。
詳細には、前記正電荷性分子は、正電荷を帯びるタンパク質またはペプチド薬物であることを特徴とする。
詳細には、前記組成物は、水素イオン緩衝化活性を有しており、エンドソーム分解を通じる伝達薬物のエンドソーム脱出を誘導することを特徴とする。
1.非還元性ポリヌクレオチドの合成
多種の単量体(ATP、ADP、AMP、GTP、GDP、GMP、CTP、CDP、CMP)を1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、トリエチルアミン(triethylamine;TEA)の存在下に水溶液上で撹拌反応した。合成された高分子と副産物とを透析を用いて分離精製した後、凍結乾燥して非還元性ポリヌクレオチドを得た。
[反応式1]
(1)部分還元性ポリヌクレオチド(Partially Reducible Polynucleotide)の合成
多種の単量体(ATP、ADP、AMP、GTP、GDP、GMP、CTP、CDP、CMP)をシスタミン、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、トリエチルアミン(TEA)の存在下に水溶液上で撹拌反応した。合成された高分子と副産物とを透析を用いて分離精製した後、凍結乾燥して部分還元性ポリヌクレオチドを得た。
[反応式2]
(2)完全還元性ポリヌクレオチド(Fully Reducible Polynucleotide)の合成
多種の単量体(ATP、ADP、AMP、GTP、GDP、GMP、CTP、CDP、CMP)を2−イミノチオランの存在下の水溶液上で撹拌反応した。この際、pHは、7付近に合わせた。一日間撹拌反応後、ジメチルスルホキシド(DMSO)を入れた後、一日間撹拌反応した。次いで、シスタミン、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、トリエチルアミン(TEA)の存在下に48時間撹拌反応した。合成された高分子と副産物とを透析を用いて分離精製した後、凍結乾燥して完全還元性ポリヌクレオチドを得た。
[反応式3]
1.非還元性ポリヌクレオチドの分析
高分子水溶液を0.5mg/mLに希釈した後で、GPC用vialに0.2mLずつ移して入れた。次いで、HPLCを使って1つのサンプル当たり流速1mg/mLに15分間流した。分析プログラムでGPCモードに切り替えた後、分子量測定範囲の選択後、キャリブレーションカーブ(calibration curve)を通じて分子量を計算した。
GPCを用いて高分子の分子量と還元性とを評価した。高分子水溶液を0.5mg/mLに準備した後、水を1mg/mLの速度で流して水溶性カラムを用いて分析した。また、還元性を有しているかを確認するために、20mMジチオトレイトール(Dithiothreitol;DTT)を処理した後、GPCを分析した。
1.非還元性ポリヌクレオチド
単量体及び合成されたポリヌクレオチド高分子を1mg/mLの濃度で150mM塩化ナトリウム水溶液に溶かした後、少量のNaOHを入れて約pH11の水溶液を準備した。その水溶液に0.1M塩化水素を入れながら、pH変化をモニタリングした。
単量体及び合成された還元性ポリヌクレオチド高分子を1mg/mLの濃度で150mM塩化ナトリウム水溶液に溶かした後、少量のNaOHを入れて約pH11の水溶液を準備した。その水溶液に0.1M塩化水素を入れながら、pH変化をモニタリングした。
1.非還元性ポリヌクレオチド
負電荷性ポリヌクレオチドを用いて正電荷性タンパク質/ペプチド薬物の封入可能性をリゾチームを用いて評価した。モデルポリヌクレオチドとしてpATPを用いてリゾチームと重量比(Weight ratio)で10または20になるように、それぞれ同じ体積の溶液を準備した。該準備された2つの溶液を混ぜた後に、約15秒間強く撹拌し、30分間常温で放置した。形成されたpATP/リゾチーム複合体の粒子サイズは、水溶液上ではゼータサイザー(zetasizer)を用いて測定し、乾燥された粒子は、走査電子顕微鏡を用いて観察した。また、複合体粒子の表面電荷は、水溶液上でゼータサイザーで評価した。この際、形成されたpATP/リゾチーム複合体は、約40nm程度であり、表面電荷は、約−5mVであった(図7)、本結果を通じて、負電荷性ポリヌクレオチドが、正電荷性タンパク質/ペプチドを封入することができるということが分かった。
負電荷を帯びる還元性ポリヌクレオチドを用いて正電荷性タンパク質/ペプチド薬物の封入可能性をリゾチームを用いて評価した。モデル還元性ポリヌクレオチドとしてPRpATPを用いてリゾチームと重量比(Weight ratio)で10または20に複合体を作って粒子サイズと表面電荷とを測定した。形成されたPRpATP/リゾチーム複合体の粒子サイズは、約60nm程度であり、表面電荷は、約−15mVであった(図8)。本結果を通じて、負電荷を帯びる還元性ポリヌクレオチドが、正電荷性タンパク質/ペプチドを封入することができるということが分かった。
1.非還元性ポリヌクレオチド
ポリヌクレオチドをよく知られた高分子/遺伝子複合体内に封入させるために、正電荷性高分子であるポリエチレンイミン(bPEI、分子量25kDa)またはポリリジン(PLL)溶液とpDNAとポリヌクレオチドとを含有した負電荷溶液をそれぞれ準備した後、2つの溶液を混ぜて、bPEI25kDa/ポリヌクレオチド−pDNA複合体またはPLL/ポリヌクレオチド−pDNA複合体を作った。N/P ratio 5に準備するが、この際、ポリヌクレオチドのホスフェート(phosphate)は考慮せず、bPEI25kDaまたはPLLのアミン(amine)とpDNAのホスフェートのみで計算した。
還元性ポリヌクレオチドをよく知られた高分子/遺伝子複合体内に封入させるために、正電荷性高分子であるポリエチレンイミン(bPEI、分子量25kDa)またはポリリジン(PLL)溶液とpDNAと還元性ポリヌクレオチドとを含有した負電荷溶液をそれぞれ準備した後、2つの溶液を混ぜて、bPEI25kDa/還元性ポリヌクレオチド−pDNA複合体またはPLL/還元性ポリヌクレオチド−pDNA複合体を作った。N/P ratio 5に準備するが、この際、還元性ポリヌクレオチドのホスフェートは考慮せず、bPEI25kDaまたはPLLのアミンとpDNAのホスフェートのみで計算した。
Claims (20)
- 下記化学式1で表される非還元性ポリヌクレオチド高分子化合物:
前記化学式1において、
のうち何れか1つであり、
Xは、0〜2の整数であり、nは、4〜2000の整数である。 - 下記化学式3で表される部分還元性ポリヌクレオチド高分子化合物:
前記化学式3において、
Xは、0〜2の整数であり、
nは、1〜2000の整数であり、mは、1〜2000の整数である。 - 下記化学式5で表される完全還元性ポリヌクレオチド高分子化合物:
前記化学式5において、
Xは、0〜2の整数であり、nは、2〜2000の整数である。 - 前記高分子化合物は、負電荷性であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうち何れか一項に記載のポリヌクレオチド高分子化合物。
- AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、及びCTPからなる群から選択された何れか1つのヌクレオチド、エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)及びN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)を混合する撹拌反応段階と、
前記撹拌反応された混合物を透析してポリヌクレオチド高分子を分離精製する段階と、
を含む請求項1に記載の非還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。 - 前記撹拌反応された混合物は、AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、及びCTPからなる群から選択された何れか1つのヌクレオチド:EDC:NHSが、1:0.5〜3:0.5〜3のmol比で混合されていることを特徴とする請求項5に記載の非還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- 前記撹拌反応は、5〜50℃で0.5〜200時間反応させることを特徴とする請求項5に記載の非還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、及びCTPからなる群から選択された何れか1つのヌクレオチド、エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)及びシスタミンを混合する撹拌反応段階と、
前記撹拌反応された混合物を透析してポリヌクレオチド高分子を分離精製する段階と、
を含む請求項2に記載の部分還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。 - 前記撹拌反応された混合物は、AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、及びCTPからなる群から選択された何れか1つのヌクレオチド:EDC:NHS:シスタミンが、1:0.5〜3:0.5〜3:0.05〜1のmol比で混合されていることを特徴とする請求項8に記載の部分還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- 前記撹拌反応は、5〜50℃で0.5〜200時間反応させることを特徴とする請求項8に記載の部分還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- 1)AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、及びCTPからなる群から選択された何れか1つのヌクレオチドを2−イミノチオランと撹拌反応する段階と、
2)前記1)段階反応物にジメチルスルホキシド(DMSO)を添加して撹拌反応する段階と、
3)前記2)段階反応物にエチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)及びシスタミンを混合する撹拌反応段階と、
4)前記3)段階反応物を透析してポリヌクレオチド高分子を分離精製する段階と、
を含む請求項3に記載の完全還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。 - 前記1)段階反応物は、AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、及びCTPからなる群から選択された何れか1つのヌクレオチド:2−イミノチオランが、1:1〜2のmol比で混合されていることを特徴とする請求項11に記載の完全還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- 前記3)段階反応物は、前記2)段階反応物:EDC:NHS:シスタミンが、1:0.5〜3:0.5〜3:0.2〜1のmol比で混合されていることを特徴とする請求項11に記載の完全還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- 前記1)段階撹拌反応は、5〜50℃で0.5〜200時間、前記2)段階撹拌反応は、5〜50℃で0.5〜200時間、前記3)段階撹拌反応は、5〜50℃で0.5〜200時間反応させることを特徴とする請求項11に記載の完全還元性ポリヌクレオチド高分子化合物の製造方法。
- 請求項1ないし請求項3のうち何れか一項に記載のポリヌクレオチド高分子化合物及び正電荷性分子を含む薬物送達用高分子組成物。
- 前記正電荷性分子は、正電荷を帯びるタンパク質またはペプチド薬物であることを特徴とする請求項15に記載の薬物送達用高分子組成物。
- 前記組成物は、水素イオン緩衝化活性を有しており、エンドソーム分解を通じる伝達薬物のエンドソーム脱出を誘導することを特徴とする請求項15に記載の薬物送達用高分子組成物。
- 請求項1ないし請求項3のうち何れか一項に記載のポリヌクレオチド高分子化合物及び非ウイルス性薬物送達体を含む非ウイルス性薬物送達体組成物。
- 前記組成物は、水素イオン緩衝化活性を有しており、エンドソーム分解を通じる伝達薬物のエンドソーム脱出を誘導することを特徴とする請求項18に記載の非ウイルス性薬物送達体組成物。
- 前記非ウイルス性薬物送達体は、新水性及び疎水性化学薬物、タンパク質薬物、ペプチド薬物、遺伝子薬物、診断用薬物からなる群から選択される何れか1つ以上の薬物を含み、ポリエチレンイミン(bPEI)、ポリリジン(PLL)、ポリ(アルギニン)、ポリヒスチジン、ポリ(アミドアミン)、ポリ(βアミノエステル)、キトサン、プロタミン、ヒストン、ポリ(3次アミンメタクリレート)、ポリ(2−ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、ポリ(N−[N−(2−アミノエチル)−2−アミノエチル]アスパルトアミド、脂質、リン脂質、高分子由来のナノ構造体、金属由来のナノ構造体、炭素由来のナノ構造体、リン酸カルシウムナノ構造体、多孔性シリカナノ構造体、及びこれらの複合体からなる群から選択される何れか1つ以上の伝達体を含むことを特徴とする請求項18に記載の非ウイルス性薬物送達体組成物。
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