JP6198201B1 - 抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤 - Google Patents

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Abstract

この発明は、TUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体を治療する又は腫瘍転移から予防するための抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤であって、該TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸を含む高分子ミセルを有効成分として含み、該高分子ミセルが、カチオン性ポリアミノ酸セグメントと親水性ポリマー鎖セグメントとを有するブロックコポリマーと、該核酸とを含み、該核酸が該カチオン性ポリアミノ酸セグメントのカチオン性基と結合して複合体を形成する、及び/又は、該核酸が該ミセル内部に内包若しくは付着されており、並びに、該高分子ミセルが腫瘍に集積することを特徴とする、ドラッグデリバリー製剤を提供する。

Description

本発明は、TUG1遺伝子を高発現する腫瘍に対する抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤に関する。
具体的には、本発明は、腫瘍細胞においてTUG1の発現を効果的に抑制する、修飾siRNA、修飾アンチセンスRNA、アンチセンスDNAなどの核酸を含むドラッグデリバリー製剤に関する。
TUG1は、taurine upregulated gene 1の略称であり、げっ歯類の網膜の分化に必要なノンコーディングRNAとしてYoungら(非特許文献1)などによって特定されたスプライシングされたポリアデニル化RNAであり、網膜や脳など神経系の組織に強い発現を示す。
癌又は腫瘍でのTUG1の役割について、例えば非小細胞肺癌(NSCLC)ではTUG1をノックダウンすると細胞増殖を促進することがZhangら(非特許文献2)によって記載されている。これとは逆に、特定の癌又は腫瘍においてTUG1が過剰発現されており、TUG1発現を抑制すると、増殖が抑制されるという報告もある。例えば、Xuら(非特許文献3)は、TUG1のサイレンシングによって食道扁平上皮癌(ESCC)細胞の増殖が抑制され細胞周期の進行が阻止されると記載している。また、Zhangら(非特許文献4)は、骨肉腫細胞株でTUG1が過剰発現されていること、また、TUG1発現を抑制すると骨肉腫細胞がアポトーシスを起こすことを記載している。さらにまた、Hanら(非特許文献5)は、尿路上皮癌でTUG1が過剰発現され、高ステージと関係があること、また、TUG1をサイレンシングすると増殖阻害やアポトーシス誘導が起こることを記載している。
原発性脳腫瘍のなかで最も悪性度の高い膠芽腫(glioblastoma multiforme:GBM)は、いまだに根治に至ることが極めて困難な腫瘍である。GBMはゲノム異常に加えて非翻訳RNAやヒストン修飾、DNAメチル化などのエピゲノム異常を有し、これらエピゲノム異常がGBMの悪性化に寄与することが示唆されている。非翻訳RNAの1つであるlong non−coding RNA (lncRNA)による遺伝子発現制御は細胞の分化や増殖などの様々な生命現象に深く関わっており、癌の悪性化への関与も報告されている。このような知見を基に、GBMなどの腫瘍の難治性疾患に対する療法の研究開発も行われているが、革新的な技術は見いだされていない。
近年、実用性の面で特に注目される有望な技術が、片岡らによって開発された高分子ミセルドラッグデリバリーシステムであり、この技術は、例えば、親水性ブロックとカチオン性アミノ酸ブロックを含むブロックコポリマーによって形成されるミセル内に薬剤を含むものである(特許文献1〜6など)。この技術を利用できる疾患のなかに腫瘍も含まれているが、いかなる薬剤を含有させるかについては治療効果も含めて今後の研究に依存するところが大きい。
再表2007/099660 再表2007/099661 再表2009/113645 WO2013/162041 再表2010/093036 再表2012/005376
T.L.Young et al.,Curr.Biol.,2005;15(6):501−512, E.B. Zhang et al.,Cell Death Dis.May 22,2014;5:e1243.doi:10.1038/cddis.2014.201 Y.Xu et al.,Tumor Biology Oct 31,2014,doi:10,1007/s13277.014.2763.6 Q.Zhang et al.,Asian Pacific J Cancer Prev,2013;14(4):2311−2315 Y.Han et al.,J Surg Oncol,2013;107:555−559
本発明の目的は、神経膠芽腫(GBM)などの脳腫瘍を含む、TUG1を高発現する癌又は腫瘍を予防又は治療することができる核酸医薬を提供することである。
GBMは、前述のとおり、原発性脳腫瘍のなかで最も悪性度が高く、未だに改善や根治に至ることが極めて困難な腫瘍である。GBMは、ゲノム異常の他に非翻訳RNAやヒストン修飾、DNAメチル化などのエピゲノム異常を有し、これらエピゲノム異常がGBMの悪性化に寄与することが示唆されている。
本発明者らは、先に、GBMを含むいくつかの腫瘍にlncRNAの一つであるTUG1が高発現しており、それを標的とした核酸が該腫瘍の有意な退縮に有効であることを見出した(WO2016/129633A1)が、今回さらに、脳腫瘍をはじめとする腫瘍組織内に特異的に集積する、TUG1の発現を抑制して腫瘍を退縮することが可能である抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤を見出し、本発明を完成させた。
したがって、本発明は、以下の特徴を包含する。
(1)TUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体を治療する又は腫瘍転移から予防するための抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤であって、該TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸を含む高分子ミセルを有効成分として含み、該高分子ミセルが、カチオン性ポリアミノ酸セグメントと親水性ポリマー鎖セグメントとを有するブロックコポリマーと、該核酸とを含み、該核酸が該カチオン性ポリアミノ酸セグメントのカチオン性基と結合して複合体を形成する、及び/又は、該核酸が該ミセル内部に内包若しくは付着されており、並びに、該高分子ミセルが腫瘍に集積することを特徴とする、ドラッグデリバリー製剤。
(2)上記腫瘍が、脳腫瘍、膵臓癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌、肝臓癌、肺癌、白血病又はリンパ腫である、上記(1)に記載のドラッグデリバリー製剤。
(3)上記腫瘍が、脳腫瘍又は膵臓癌である、上記(2)に記載のドラッグデリバリー製剤。
(4)上記核酸が、TUG1遺伝子の転写体RNAに対するsiRNA、その前駆体RNA、アンチセンスRNA、若しくはその修飾RNA、又はアンチセンスDNAである、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(5)上記核酸が、TUG1遺伝子の転写体RNAの配列番号1、2又は3の塩基配列において、それぞれ、ヌクレオチド番号1044〜1062、1044〜1062又は1044〜1062の領域、並びに/或いは、それぞれ、ヌクレオチド番号2997〜5181、2941〜5111又は2941〜5125の領域を標的とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(6)上記核酸が、配列番号4〜11の塩基配列からなるセンス鎖と、該センス鎖のそれぞれに相補的な配列番号12〜19の塩基配列からなるアンチセンス鎖とを含むsiRNA、その前駆体RNA又はその修飾RNAのいずれか1つ又は2つ以上の組み合わせである、上記(1)〜(5)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(7)上記修飾RNAが、1つ又は2つ以上の修飾ヌクレオチド又はデオキシリボヌクレオチドを含む、上記(4)〜(6)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(8)上記修飾RNAが、配列番号20〜27の塩基配列からなるセンス鎖と、該センス鎖のそれぞれに相補的な配列を含む配列番号28〜35の塩基配列からなるアンチセンス鎖とを含むsiRNA、或いは、配列番号28〜35の塩基配列からなるアンチセンスRNA/DNAキメラである、上記(4)〜(7)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(9)上記修飾RNAが、各末端側に、2'−O、4'−Cメチレンブリッジを有するロックされた少なくとも2つのLNA修飾ヌクレオチドを含むLNA修飾アンチセンスRNAである、上記(4)〜(8)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(10)上記修飾RNAが、配列番号36〜38、51〜53のいずれかの塩基配列からなるLNA修飾アンチセンスRNAである、上記(4)〜(5)、及び(7)〜(9)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(11)上記核酸が、TUG1遺伝子の転写体RNAに対する、siRNA若しくはその前駆体RNA、又はアンチセンスRNAをコードするDNA若しくはアンチセンスDNAを含むベクターである、上記(1)〜(7)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(12)上記親水性ポリマー鎖セグメントが分岐状の複数のポリマー鎖からなる、上記(1)〜(11)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(13)上記カチオン性ポリアミノ酸セグメントがポリリジンを含む、上記(1)〜(12)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(14)上記親水性ポリマー鎖セグメントがポリエチレングリコール又は末端修飾ポリエチレングリコールを含む、上記(1)〜(13)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(15)上記ブロックコポリマーが上記カチオン性ポリアミノ酸セグメントと上記親水性ポリマー鎖セグメントとの間に連結基を有する、上記(1)〜(14)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(16)前記親水性ポリマー鎖セグメントが、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸配列又はアスパラギン−グリシン−アルギニン配列を含む環状ペプチドを含む、上記(1)〜(14)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(17)上記ブロックコポリマーが、1を超える[ブロックコポリマー中のカチオン性基の総数(N)]/[核酸中のリン酸基の総数(P)]として定義されるN/P比を有する、上記(1)〜(16)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤。
(18)上記N/P比が、2以上、3以上、4以上、又は5以上である、上記(17)に記載のドラッグデリバリー製剤。
(19)上記(1)〜(18)のいずれかに記載のドラッグデリバリー製剤を、TUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体に投与することを含む、該被験体において該腫瘍を治療又は予防する方法。
(20)上記腫瘍が、脳腫瘍、膵臓癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌、肝臓癌、肺癌、白血病又はリンパ腫である、上記(19)に記載の方法。
本発明のドラッグデリバリー製剤は、脳腫瘍、膵臓癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌、肝臓癌、肺癌、白血病、リンパ腫などのTUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍の強い増殖抑制を可能にする効果を有する。
この図は、種々の腫瘍細胞株におけるTUG1の発現レベルを示す。図中、GSCはグリオーマ幹細胞株を示し、T98、U251、SK−MG1及びAO2はグリオーマ細胞株を示し、MCF7、MDA231、SK−BR3及びT47Dは乳癌細胞株を示し、Lovo、Caco−2、RKO、SW48、SW480及びSW1083は大腸癌細胞株を示し、PC3、LNCap及びVcapは前立腺癌細胞株を示し、HepG2、Huh7及びA549は肝臓癌細胞株を示し、H920及びPC9は肺癌細胞株を示し、Jurkatは白血病細胞株を示し、Rajiはバーキットリンパ腫細胞株を示し、並びに、Pfeifferはリンパ腫細胞株を示す。発現レベルは、内部標準GAPDHに対するTUG1の相対発現比率で表した。 この図は、TUG1に対するsiRNAターゲット配列の位置と、グリオーマ幹細胞株GSCに対する増殖抑制効果を示す。図中、si−TUG1#1〜si−TUG1#14(塩基配列:図3参照)は、作製された修飾siRNA(RNA/DNAキメラ;センス鎖及びアンチセンス鎖の3'末端の「dCdA」等はDNA配列である。)を表し、TUG1配列上の標的位置を示す。また、抑制効果は、コントロールsiRNA(「NC」;Silencer Select Negative Control #1 siRNA(ライフテクノロジーズ社、カタログ番号4390843))に対するTUG1/GAPDH(内部標準)の相対発現比率で表す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、図2で試験されたsi−TUG1#1〜si−TUG1#14の塩基配列(センス鎖配列とアンチセンス鎖配列)を示す。抑制効果の得られたsiRNAは、si−TUG1#1〜si−TUG1#8であり(図3A)、si−TUG1#9〜si−TUG1#14では抑制効果が低いか、又は抑制効果が得られなかったこと(図3B)を示す。 この図は、si−TUG1#1〜si−TUG1#8(「#1」〜「#8」と表示した。)によるグリオーマ幹細胞株GSCにおけるTUG1の発現抑制効果の評価を示す。各修飾siRNA導入3日後におけるTUG1の発現量(TUG1/GAPDH(内部標準))をコントロールsiRNA(「NC」;Silencer Select Negative Control #1 siRNA(ライフテクノロジーズ社、カタログ番号4390843))に対する相対値で示している。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、si−TUG1#1〜si−TUG1#8(「#1」〜「#8」と表示した。)によるグリオーマ幹細胞株GSCに対する抗増殖効果の評価を示す。各修飾siRNA導入3日後におけるコントロールsiRNA(「NC」)に対するGSCの生細胞数の相対値を示している。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、配列番号13の塩基配列に基づいて作製したLNA修飾アンチセンスRNA、すなわち、LNA−TUG1−1#1(配列番号36)、LNA−TUG1−1#2(配列番号37)及びLNA−TUG1−1#3(配列番号38)を示す。LNA修飾を行った部位を下線で示す。 この図は、LNA−TUG1−1#1(配列番号36)、LNA−TUG1−1#2(配列番号37)及びLNA−TUG1−1#3(配列番号38)の3種のLNA修飾アンチセンスRNA、並びにsi−TUG1#2(センス:配列番号21及びアンチセンス:配列番号29)、によるTUG1発現抑制効果の評価を示す。比較のため、si−TUG1#2及びコントロールsiRNA(「NC」)を用いた。各siRNA及びLNA修飾アンチセンスRNAをグリオーマ幹細胞株GSCに導入し、3、7、10日後(d3、d7、d10)におけるコントロールsiRNA(「NC」)に対する相対TUG1発現量を示す。発現量は、TUG1/GAPDH(内部標準)である。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、グリオーマ幹細胞株GSC(初期細胞数1×10)における表示の各siRNA及び各LNA修飾アンチセンスRNA(終濃度30nM)による抗腫瘍細胞増殖抑制効果の評価を示す。si−TUG1#2(センス:配列番号21及びアンチセンス:配列番号29)及びLNA修飾アンチセンスRNA(LNA−TUG1−1#1(配列番号36)、LNA−TUG1−1#2(配列番号37)及びLNA−TUG1−1#3(配列番号38))の各々をGSCに導入10日後におけるコントロールsiRNA(「NC」)に対するGSCの生細胞数の相対値を示す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、配列番号17の塩基配列に基づいて作製したLNA修飾アンチセンスRNA、すなわち、LNA−TUG1−2#1(配列番号51)、LNA−TUG1−2#2(配列番号52)及びLNA−TUG1−2#3(配列番号53)を示す。LNA修飾を行った部位を下線で示す。 この図は、LNA−TUG1−2#1(配列番号51)、LNA−TUG1−2#2(配列番号52)及びLNA−TUG1−2#3(配列番号53)の3種のLNA修飾アンチセンスRNA、並びにsi−TUG1#6(センス:配列番号25及びアンチセンス:配列番号33)、によるTUG1発現抑制効果の評価を示す。比較のため、si−TUG1#6及びコントロールsiRNA(「NC」)を用いた。各siRNA及びLNA修飾アンチセンスRNAをグリオーマ幹細胞株GSCに導入し、3、7、10日後(d3、d7、d10)におけるコントロールsiRNA(「NC」)に対する相対TUG1発現量を示す。発現量は、TUG1/GAPDH(内部標準)である。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、グリオーマ幹細胞株GSC(初期細胞数1×10)における表示の各siRNA及び各LNA修飾アンチセンスRNA(終濃度30nM)による抗腫瘍細胞増殖抑制効果の評価を示す。si−TUG1#6(センス:配列番号25及びアンチセンス:配列番号33)及びLNA修飾アンチセンスRNA(LNA−TUG1−2#1(配列番号51)、LNA−TUG1−2#2(配列番号52)及びLNA−TUG1−2#3(配列番号53))の各々をGSCに導入10日後におけるコントロールsiRNA(「NC」)に対するGSCの生細胞数の相対値を示す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、TUG1阻害による前立腺癌細胞株PC3の増殖抑制効果を示す。図12Aは、si−TUG1#2又はコントロールsiRNA(「NC」)を作用したときのPC3株におけるTUG1発現レベルを示し、図12Bは、それぞれのsiRNAを作用したときのPC3株の相対細胞増殖率を示す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、グリオーマ幹細胞株GSCを皮下に移植したヌードマウスにLNA−TUG1−1#1((配列番号36)又はコントロールsiRNA(「NC」)を3日毎に腫瘍に対して直接投与して治療を施したときの腫瘍サイズの経日変化を示す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、後述の実施例7に記載されるように、脳腫瘍同所移植マウスモデルに、TUG1−LNAオリゴマー(LNA−TUG1−2#1(配列番号51))を含有するドラッグデリバリー製剤を静脈内投与したときの、投与3、6、9、12及び15時間後、該ドラッグデリバリー製剤が脳腫瘍組織に特異的に集積することを示す。各時間のパネルにおいて、左は、Alexa−647標識したTUG1−LNAオリゴマー単体が投与されたマウスであり、右は、Alexa−647標識したTUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤が投与されたマウスにおける結果である。 この図は、図14の結果に基づき脳腫瘍組織へのドラッグデリバリー製剤の蛍光強度の経時的変化を示すグラフである。●は、Alexa−647標識したTUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤が投与されたマウスの脳腫瘍組織における相対蛍光強度の経時的変化を示し、▲は、Alexa−647標識したTUG1−LNAオリゴマー単体が投与されたマウスの脳腫瘍組織における相対蛍光強度の経時的変化を示す。相対蛍光強度は、投与前(0時間)における蛍光強度を1としたときの値である。 この図は、脳腫瘍同所移植マウスモデルにTUG1−LNAオリゴマー(LNA−TUG1−2#1(配列番号51))を含有するドラッグデリバリー製剤(25μg/マウス)を3日ごとに1回の頻度で10回静脈内投与したのちのマウス脳組織をヘマトキシリン・エオジン(HE)染色した結果を示す。左は、Luciferase遺伝子(firefly GL3 luciferase)に対するsiRNA(配列番号54及び55)を含むドラッグデリバリー製剤(対照)を投与したマウス脳組織であり、一方、右は、TUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤(本発明)を投与したマウス脳組織である。 この図は、TUG1阻害による膵臓癌細胞株(MIAPACA2、PANC1、BXPC3)の増殖抑制効果を示す。Aは、TUG1−LNAオリゴマー(LNA修飾アンチセンスDNA、配列番号56)又はFirefly GL3 Luciferase遺伝子に対するLNAオリゴマー(配列番号57)を作用したときの膵臓癌細胞株におけるTUG1発現レベルを示し、Bは、それぞれのLNAオリゴマーを作用したときの膵臓癌細胞株の相対細胞増殖率を示す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。 この図は、膵臓癌細胞株(BXPC3)を皮下に移植したヌードマウスに対して、TUG1−LNAオリゴマー(配列番号56)又はFirefly GL3 Luciferase遺伝子に対するLNAオリゴマー(配列番号57)を内包するドラッグデリバリー製剤(ミセル型PICドラッグデリバリー製剤(後述の[参考例1]参照))を継続的に静脈内投与しときの腫瘍サイズの経日変化を示す。*は、統計的有意(p<0.01)を示す。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願2015−226895号の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。
近年lncRNAの発現異常と癌との関係が注目されている。特にマイクロRNA(miRNA)は、癌の診断分野において多数見出されている。癌又は腫瘍の種類によってmiRNAの種類も異なるとともに、正常細胞と比べて過剰発現するmiRNAもあれば、逆に減少するmiRNAも混在しているため、複雑化している。また、lncRNAについてはmiRNAと比べて報告数が少ないが、lncRNAと癌との関係において過剰発現する場合と発現が減少する場合の両方が知られている。
本発明者らは、腫瘍のなかでも治療が難しい脳腫瘍について治療剤の開発を行ってきた。原発性脳腫瘍のなかでも最も悪性度の高い神経膠芽腫(GBM)は、改善が極めて難しい腫瘍である。GBMは、ゲノム異常に加えて非翻訳RNAやヒストン修飾、DNAメチル化などのエピゲノム異常を有し、これらのエピゲノム異常がGBMの悪性化に寄与すると示唆されている。上記の非翻訳RNAの1つであるlncRNAの遺伝子発現制御は、細胞の分化や増殖などの様々な生命現象に深く関わり、近年では癌の悪性化への関与も報告されている(R.A.Gupta et al.,Nature,464:1071−1076,2010;L.Yang et al.,Nature,500:598−602,2013;J.H.Yuan et al.,Cancer Cell,25:666−681,2014;A.M.Khalil et al.,PNAS,106:11667−11672,2009)。
先に、本発明者らは、ヒトGBMから樹立したグリオーマ幹細胞(glioma stem cell:GSC)において、lncRNAの1つであるTUG1が正常組織と比べて高発現しており、TUG1の発現抑制がGSCの増殖抑制に寄与することを見出し、TUG1を標的とした核酸医薬がGBM治療に有効であることをさらに見出し、さらに、このような知見を踏まえて、これまで報告のないいくつかの腫瘍についてもTUG1が高発現していること、そしてこれらの腫瘍においてもGSCと同様に該核酸医薬により抗腫瘍効果が期待できることを見出した(特願2015−024713(出願日2015年2月10日)、WO2016/129633A1))。
上記の背景技術で記載したように、TUG1と腫瘍との関係に関する報告は非常に少ないうえ、腫瘍の治療に関しても、TUG1は腫瘍の種類によって発現量が異なることが知られているが、高発現される特定の腫瘍に対してもTUG1の発現抑制が治療有効であるかについては十分な証明がされていない。
TUG1はp53によって誘導され細胞周期に関係する特定の遺伝子を抑制する役割を有しており、TUG1を含むlncRNAがp53転写経路において腫瘍増殖抑制的に機能する可能性も仮説的に指摘されているがよくわかっていない(A.M.Khalil et al.,PNAS,106:11667−11672,2009)。
本発明者らは、このような状況のなかで、脳腫瘍などの腫瘍がTUG1の発現抑制によって増殖抑制されることを見出してきたが、今回、本発明者らはさらに、TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸を含むドラッグデリバリー製剤が、脳腫瘍、膵臓癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌、肝臓癌、肺癌、白血病、リンパ腫などのTUG1遺伝子を正常組織と比べて統計的有意(P<0.01)により高く発現(以下、「高発現」という。)する腫瘍を有する被験体を治療する又は腫瘍の転移から予防するうえで極めて有効であることを見出した。ここで、腫瘍転移からの予防については、TUG1遺伝子は癌幹細胞で発現されており、当該遺伝子の発現が抑制されるとき腫瘍増殖が抑制されることから、癌幹細胞による腫瘍転移もまた抑制されると考えられる。
癌幹細胞は、抗癌剤に対し抵抗性を有することが多いため、たとえ癌細胞が見かけ上縮小しても残存して転移や再発の原因となることが知られている。したがって、癌幹細胞を標的とした薬剤を開発することができれば転移を抑制し再発の予防を可能にすると考えられている。TUG1遺伝子は癌幹細胞でも発現されるため、本発明のドラッグデリバリー製剤はTUG1遺伝子を発現する癌若しくは腫瘍に対し効果的な攻撃を可能にする。
本発明のドラッグデリバリー製剤はさらに、TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸を含み、該核酸を癌若しくは腫瘍細胞まで特異的に送達することが可能である。上で例示された癌もしくは腫瘍のなかで、とりわけ脳腫瘍と膵臓癌は、最も治療が難しいことが知られており、該製剤は、このような癌若しくは腫瘍に対しても効果的な抗癌効果を発揮することができる。
以下に、本発明についてさらに具体的に説明する。
1.TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸
本発明の組成物の有効成分は、腫瘍においてTUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸である。
本明細書中の「TUG1遺伝子の高発現を抑制する」という用語について、正常組織(又は正常細胞)において正常に発現するTUG1のレベル(若しくは量)より多い異常な状態を「高発現」と称し、該用語は、TUG1遺伝子の高発現を正常レベル又はそれ以下のレベルに抑制すること、並びに、TUG1遺伝子の転写体であるlncRNAの機能を抑制することの意味で使用されている。ここでlncRNAの機能は、本発明では、癌若しくは腫瘍の増殖、進行又は転移に関係する機能をいう。本発明によれば、例えば脳腫瘍、膵臓癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌、肝臓癌、肺癌、白血病及びリンパ腫などのTUG1を高発現する腫瘍を有する被験体においてTUG1の発現を抑制し、それによって該腫瘍の増殖を抑制することができる。
被験体は、動物であれば制限はないが、好ましくは哺乳動物、例えばヒト、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、その他の哺乳動物、例えば動物園などで飼育されている哺乳動物であり、好ましい動物はヒトである。このような動物のなかでTUG1の遺伝子が高発現されている腫瘍をもつ被験体が本発明の対象動物である。
TUG1は、上記動物のTUG1であり、例えば、ヒトTUG1遺伝子の転写体(lncRNA)として公知のNR_110492(配列番号1)、NR_110493(配列番号2)又はNR_002323(配列番号3)の塩基配列、或いは、これらの各塩基配列において1若しくは数個のヌクレオチドの欠失、置換、付加又は挿入を含む塩基配列、或いは、上記の各塩基配列と70%以上、80%以上又は90%以上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上若しくは99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなる天然バリアントであるTUG1である。
本明細書中で使用される「数個」とは、2〜10の整数、好ましくは2〜5の整数をいう。また、配列同一性は、塩基配列等の配列アラインメントを得るための公知のアルゴリズム、例えばBLAST、を使用して決定されうる。
本発明においてTUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸は、例えば、RNA干渉(RNAi)作用を有する、siRNA若しくはその前駆体RNA,又はそれらの修飾RNA、或いは、TUG1遺伝子の転写体RNAに対するsiRNA又はその前駆体RNAをコードするDNAを含むベクターを包含する。上記核酸の他の例は、アンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNA、又はその修飾核酸、或いは該アンチセンスRNAをコードするDNA若しくは該アンチセンスDNAを含むベクターである。
本発明における核酸は、TUG1遺伝子の高発現を抑制する、かつ、腫瘍の増殖を抑制するかぎり核酸の種類や核酸の配列を特定のものに限定しないが、上記被験体のTUG1遺伝子の転写体RNAの塩基配列内の領域、例えばヒトTUG1遺伝子の転写体RNAの塩基配列である例えば配列番号1、2又は3の塩基配列において、それぞれ、ヌクレオチド番号1044〜1062、1044〜1062、又は1044〜1062の領域(図2における#1の領域)、並びに/或いは、それぞれ、ヌクレオチド番号2997〜5181、2941〜5111、又は2941〜5125の領域(図2における#5から#4までを含む領域)を標的とすることが好ましい。
TUG1に対しRNAi作用を有するsiRNA若しくはその前駆体RNAについて、siRNAは、TUG1遺伝子の転写体RNAの一部に相補的な18〜25ヌクレオチド、好ましくは20〜24ヌクレオチド、さらに好ましくは21〜23ヌクレオチドからなる、かつRNAi作用を有する、センスRNAとアンチセンスRNAとからなる二本鎖RNAである。センスRNAとアンチセンスRNAの各3'末端には、2〜5ヌクレオチド、好ましくは2ヌクレオチドの突出末端を有していてもよい。突出末端は、RISCと相互作用する可能性が指摘されている(W.R.Strapps et al., Nucleic Acids Res.2010 Aug;38(14):4788−4797)。
RNAi作用は、当業界で一般的に使用される意味を有しており、短い二本鎖RNA(siRNA)がその塩基配列特異的に標的転写体RNAを分解し、その遺伝子発現を抑制する現象である。
上記前駆体RNAは、siRNAのpriRNA、preRNA、shRNAのいずれかである。priRNAは、TUG1遺伝子に対する転写体RNA配列、例えば配列番号1、2又は3の塩基配列を有する。preRNAは、priRNAの酵素的プロセシングにより産生されるpreshRNAである。shRNAは、short hairpin RNAの略称であり、preshRNAから酵素的に産生された、siRNAと同じ配列のセンス鎖とアンチセンス鎖とのステム、ならびにヘアピンループからなる。shRNAのヘアピン構造は細胞機構によってsiRNAへと切断され、RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)と結合し、この複合体はsiRNAのアンチセンス鎖と相補的な配列をもつ転写体RNAに結合し、それを切断する。
本発明の核酸は、例えば、配列番号4〜11の塩基配列からなるセンス鎖と、該センス鎖のそれぞれに相補的な配列番号12〜19の塩基配列からなるアンチセンス鎖とを含むsiRNAのいずれか1つ又は2つ以上の組み合わせである。
或いは、本発明の核酸は、TUG1遺伝子の転写体RNAに対する、上記siRNA又はその前駆体RNA、或いはアンチセンスRNAをコードするDNA若しくはアンチセンスDNAを含むベクターである。好ましい前駆体RNAはshRNAである。
上記ベクターは、細胞内に導入されたとき上記DNAを発現可能にする調節配列を含む、例えば、アデノ随伴ウイルス、レトロウイルス、レンチウイルス、センダイウイルスなどのウイルスベクター、或いは、プラスミド、人工染色体(例えば、細菌人工染色体(BAC),酵母人工染色体(YAC)、ヒト人工染色体(HAC)、又はマウス人工染色体(MAC))などの非ウイルスベクターのいずれかである。好ましいベクターは、安全性の面からプラスミド、センダイウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクターなどである。プラスミドは、哺乳動物細胞、好ましくはヒト細胞で使用可能であり、かつ安全性が証明されているプラスミドが好ましい。具体的には、プラスミドベクターとしては、例えば特表2014−508515号公報に記載されるようなベクター、例えばpSilencer4.1−CMV(Ambion)、pcDNA3、pcDNA3.1/hyg、pHCMV/Zeo、pCR3.1、pEF1/His、pIND/GS、pRc/HCMV2、pSV40/Zeo2、pTRACER−HCMV、pUB6/V5−His、pVAX1、pZeoSV2、pCI、pSVL、pKSV−10、pBPV−1、pML2d、pTDT1などの非ウイルスベクターが挙げられるが、これらに限定されないものとする。
上記調節配列は、プロモーター、転写開始点、ターミネーターなどを含み、必要に応じてエンハンサー、選択マーカー配列などを含むことができる。プロモーターは、特定の宿主細胞内で上記DNAの転写開始を促進するかぎり任意の内因性若しくは外因性プロモーターを使用できるが、例えばU6若しくはH1プロモーターであり、これにより、細胞内に導入後にベクターは恒常的に発現されるし、また、娘細胞に受け継がれ、遺伝子サイレンシングの効果も受け継がれる。
一般にRNAは、生体内で、例えば血中等でリボヌクレアーゼにより分解されやすいためにかなり不安定である。これを解消するため、本発明では、好ましくはセンス鎖及びアンチセンス鎖のヌクレオチドの修飾が行われる。修飾は、少なくとも1つの、好ましくは複数のヌクレオチドの修飾、例えば、塩基の修飾、糖の修飾、リン酸ジエステル部の修飾、又はそれらの組み合わせ、並びに/或いは、環状構造(二本鎖のステムと2つのループとからなる構造)、DNAを含むキメラ構造などを含むことができる。修飾は、非限定的に以下のものが挙げられる。
RNAもDNAもともに糖、塩基及びホスホジエステル結合からなるヌクレオチドの連鎖によって構成される核酸であり、それらの核酸の構造上の違いは、ヌクレオチド中の糖、すなわち、RNAの糖はリボースであり、一方DNAの糖は2'位の水酸基が水素で置換された2'−デオキシリボースであり、またさらなる違いは塩基、すなわち、RNAの塩基はアデニン(A)、ウラシル(U)、グアニン(G)及びシトシン(C)から構成され、一方DNAの塩基は、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)及びシトシン(C)から構成されることにある。
バックボーンであるリン酸ジエステル部の修飾には、ホスホジエステル結合に代えて例えばホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホネート、又はホスホロアミデート結合とする修飾による置換が含まれる。
塩基及び糖の修飾には、特表2007−525192号公報に例示されるような、2’−デオキシ−2’−ハロ(例えばフルオロ、クロロ又はブロモ)ヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−ハロ(例えばフルオロ、クロロ又はブロモ)ピリミジンヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−ハロ(例えばフルオロ、クロロ又はブロモ)シチジンヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−ハロ(例えばフルオロ、クロロ又はブロモ)ウリジンヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−ハロ(例えばフルオロ、クロロ又はブロモ)グアノシンヌクレオチド、2’−O−メチルプリンヌクレオチド、2'−デオキシリボヌクレオチド、ロックされた核酸ヌクレオチド(Locked Nucleic Acid(LNA);例えば2'−O,4'−Cメチレンブリッジ(−O−CH−)修飾ヌクレオチド、2'−O,4'−Cエチレンブリッジ(−O−CHCH−)修飾ヌクレオチド、等)、2’−メトキシエチルヌクレオチド、4’−チオヌクレオチド、2’−メトキシエトキシ(2’−MOE)ヌクレオチド、2’−メトキシ(2’−OMe)ヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−クロロヌクレオチド、2’−アジドヌクレオチドなどが挙げられる。また、2'−修飾ヌクレオチドについて、上記例示に加えて、例えば特表2010−507579号公報に記載されるような、糖の2'位を、例えば、ハロゲン、アリル、アミノ、アジド、アセトキシ、アルキル、アルコキシ、カルボキシ、アシル、カルボニルオキシ、ベンジル、フェニル、ニトロ、チオール、チオアルコキシ、アリール、アルケニル、アルキニル、シアノ、OCN、CF、OCF、N(R)−アルキル、O−アルケニル、S−アルケニル、N(R)−アルケニル、O−アルキニル、S−アルキニル、N(R)−アルキニル、O−アルキレニル−O−アルキル、アルキルアリール、アラルキル、O−アルキルアリール、O−アラルキル、O(CHSCH、O−(CH−O−N(R)(R)、又はO−CH−C(=O)−N(R)(R)によって置換しうる。ここで、各RとRは、独立的に、H、アミノ保護基、又は置換若しくは非置換C−C10アルキルである。
本発明の核酸のヌクレオチド配列の修飾位置は、腫瘍増殖を抑制する限り特に限定されないが、例えば該配列の5'末端の1〜4個のヌクレオチド及び/又は3'末端の1〜4個のヌクレオチドであり、さらにまた、siRNAなどの二本鎖RNAの場合にはアンチセンス鎖のみ修飾しても腫瘍増殖効果を得ることができる。
LNA修飾ヌクレオチドは、今西武(Takeshi Imanishi)らによって開発された人工核酸(M.Abdur Rahman,Sayori Seki,Satoshi Obika,Haruhisa Yoshikawa,Kazuyuki Miyashita,Takeshi Imanishi:「Design,synthesis and properties of 2',4'−BNA:A bridged nucleic acid analogue」J.Am.Chem.Soc.130.4886−4896(2008);Satoshi Obikaら,Tetrahedron Lett.,38(50):8735−8738(1997);特許4755972(Sautaris Pharma))であり、本発明のsiRNA、アンチセンスRNA、アンチセンスDNAなどの核酸の塩基配列中の糖部にLNA(「BNA(Bridged Nucleic Acid)」とも称する。)を導入したヌクレオチドは、著しくヌクレアーゼ耐性を有するものとなる。このような核酸は、各末端側に少なくとも2つ、好ましくは各末端側に3〜4つ、のLNA修飾ヌクレオチドを含む。LNA修飾アンチセンスRNA及びLNA修飾アンチセンスDNAの例は、図3Aに示すアンチセンス鎖塩基配列(配列番号28〜35)の修飾RNAであり、非限定的に、例えば配列番号36〜38、配列番号51〜53のようないずれかの塩基配列からなるLNA修飾RNA、配列番号56の塩基配列からなるLNA修飾DNAなどである。
本発明の核酸はまた、siRNAの塩基配列中の一部にデオキシリボヌクレオチド配列を含むRNA/DNAキメラ構造を有することができる。デオキシリボヌクレオチド配列を含むことによってリボヌクレオチド配列のみと比べてよりヌクレアーゼ耐性とすることが可能になる(例えば特許3803318号公報)。デオキシリボヌクレオチドは、siRNAの塩基配列のアンチセンス鎖又はセンス鎖の全ヌクレオチド数あたり30%以下、好ましくは20%以下の割合で含むことができる。デオキシリボヌクレオチドは、siRNAのアンチセンス鎖及びセンス鎖の両方に含まれていてもよいし、或いはセンス鎖のみに含まれていてもよい。また、siRNAの塩基配列中のデオキシリボヌクレオチドは3'側に存在することが好ましく、例えば3'末端に突出末端として2〜4つのデオキシリボヌクレオチドが連続する配列で存在してもよい。具体的には、RNA/DNAキメラは、センス鎖の塩基配列が配列番号20〜27の塩基配列であり、かつ、アンチセンス鎖の塩基配列がそれぞれ配列番号28〜35の塩基配列である二本鎖RNAである。
上記環状構造(すなわち、二本鎖のステムと2つのループとからなる構造)を有する核酸は、いわゆるダンベル型の一本鎖RNAである。ステムは、siRNAのセンス鎖配列とアンチセンス鎖配列の互いに相補的な配列から構成される。ループは、ステムの各末端部に連結された例えば1ループあたり非相補的な約2〜約15ヌクレオチドから構成される(例えば米国特許第5,168,053号明細書、米国特許第5,190,931号明細書、米国特許第5,135,917号明細書、Smith and Clusel et al.(1993)Nucl.Acids Res.21:3405−3411、及び米国特許第5,087,617号明細書)。
上記核酸の他の例として、上記のアンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNA、又はその修飾核酸などを挙げることができる。
アンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNAは、TUG1遺伝子の転写産物であるlncRNAを標的とする一本鎖核酸である。該lncRNAを標的とする上記siRNAはlncRNAを分解するのに対し、アンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNAは上記のlncRNA機能を抑制若しくは阻害する。生体内での安定性を高めるために、アンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNAは、RNA/DNAキメラ構造、及び/又は、1若しくは複数の上記の修飾ヌクレオチドを含む修飾誘導体が好ましい。修飾ヌクレオチドの具体例は上に記載したものであり、さらに好ましい例は、ホスホロチオエート修飾と、2’−MOEヌクレオチド、2’−OMeヌクレオチド又はLNA修飾ヌクレオチドとの組み合わせである。アンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNA又はその修飾誘導体の塩基長は、通常12〜100ヌクレオチド、好ましくは15〜50ヌクレオチド、より好ましくは、20〜30ヌクレオチドである。塩基長として100ヌクレオチドを超える長さとすることも可能であるが、特に製造コストの面で不利となるので、上記の範囲が適当である。アンチセンスRNA若しくはアンチセンスDNAの配列は、TUG1遺伝子の転写体lncRNA又はそれをコードするDNAの塩基配列、例えば配列番号1、2又は3のヒトTUG1由来の配列、或いは、これらの各塩基配列と70%以上、80%以上又は90%以上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上若しくは99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなる天然バリアントであるTUG1の塩基配列から、上記サイズの連続する塩基配列を選択し、この配列に相補的な塩基配列又はその修飾塩基配列とすることができる。標的として、上記のとおり、ヒトTUG1遺伝子の転写体RNAの塩基配列である例えば配列番号1、2又は3の塩基配列において、それぞれ、ヌクレオチド番号1044〜1062、1044〜1062、又は1044〜1062の領域(図2における#1の領域)、並びに/或いは、それぞれ、ヌクレオチド番号2997〜5181、2941〜5111、又は2941〜5125の領域(図2における#5から#4までを含む領域)を標的とすることが好ましい。具体的には、各末端側に少なくとも2つ、好ましくは3〜4つ、のLNA修飾ヌクレオチドを含むアンチセンスRNAの例は、図3Aに示すアンチセンス鎖塩基配列(配列番号28〜35)を有するアンチセンスRNAであり、非限定的に、例えば配列番号36〜38、51〜53のようないずれかの塩基配列を有するものである。さらに、この具体例において、アンチセンスDNAは、上記アンチセンスRNAの配列においてウラシル(U)をチミン(T)に変換した塩基配列を有するものである。
2.腫瘍の治療又は予防用ドラッグデリバリー製剤
本発明の製剤は、上記のTUG1遺伝子の高発現を抑制する、それによって腫瘍の増殖を抑制する核酸を含むドラッグデリバリー製剤を特徴とする。本発明の製剤は、ブロックコポリマーによって形成されるミセル又はミセル様構造(「高分子ミセル」と称する。)を有する。以下に、ブロックコポリマー及び製剤について説明する。
<ブロックコポリマー>
本発明の製剤の構成成分の1つであるブロックコポリマーは、例えばWO2013/162041、WO2012/096399などに記載される方法によって製造可能である。以下にブロックコポリマー及びその製法について説明する。
高分子ミセルを形成するブロックコポリマーは、カチオン性ポリアミノ酸セグメントと親水性ポリマー鎖セグメントとを含む。カチオン性ポリアミノ酸セグメントは、疎水性を高めるために、好ましくは疎水性アミノ酸セグメント及び/又は疎水性側基を含むことができる。また、親水性ポリマー鎖セグメントとカチオン性ポリアミノ酸セグメントは、連結基を介して結合されていてもよい。ミセルは、親水性ポリマー鎖セグメントが外殻側に配向し、一方、カチオン性ポリアミノ酸セグメントが内殻側に配向する多分子ミセル構造(以下「ミセル型ポリイオンコンプレックス(PIC)」と称する。)を有するか、或いは、親水性ポリマー鎖セグメントがカチオン性ポリアミノ酸セグメントを包み込む若しくは、覆うような単分子ミセル様構造(以下「ユニット型PIC」と称する。)を有する。より具体的には、当該ミセルは、粒子様構造を有して核酸を内包してもよいし、或いは、核酸がカチオン性ポリアミノ酸セグメントに静電的に結合して複合体を形成し、当該親水性ポリマー鎖セグメントが当該ポリアミノ酸セグメントを包み込む又は覆うような構造を有してもよく、いずれもナノ粒径のミセル若しくはミセル様構造を有するのが好ましい。
高分子ミセルでは、好ましくは、核酸がカチオン性ポリアミノ酸セグメントにより静電的に誘引されて該核酸が該ミセル内部に内包若しくは付着されており、ならびに、該ミセルは、腫瘍内の新生血管壁を透過して腫瘍に集積することができる、いわゆるEPR(Enhanced Permeability and Retention)効果を有する。
腫瘍の新生血管の周皮細胞は内皮細胞と弱く結合しており、また平滑筋細胞が極めて少ないか消失し、基底膜が薄いかほとんど欠落している。このため、腫瘍の新生血管内を通過するより大きいサイズの物質さえ漏洩しやすく、かつ透過しやすい血管構造になっていることが知られている。腫瘍の血管壁を透過することができる物質、例えば上記の高分子ミセルを形成するブロックコポリマー、の分子量範囲は、好ましくは約10kDa〜約100kDa、より好ましくは約15kDa〜約50kDaであり、あるいは、物質の最大(直径)サイズは、好ましくは約10nm〜約100nm、より好ましくは約20nm〜約50nmである(S. Azzi et al. Front Oncol. 2013;3:211. doi: 10.3389/fonc.2013.00211;F. Alexis et al., Mol Pharmaceutics 2008; 5(4):505−515)。このようなサイズであれば、該物質は腫瘍に集積することができる。また、腫瘍への集積率を高めるために、後述するように、腫瘍の新生血管の内皮細胞に特異的に結合するRGD(アルギニン−グリシン−アスパラギン酸)ペプチド若しくはNGR(アスパラギン−グリシン−アルギニン)ペプチドを上記のブロックコポリマーに結合することができる(R.J. Boohaler et al., Curr Med Chem 2012; 19(22): 3794−3804)。
本明細書において「静電的に誘引」とは、カチオン性ポリアミノ酸セグメントの正電荷と核酸のリン酸イオンの負電荷が静電力によって引き合って核酸分子とポリマー分子が結合若しくは付着することを指す。
上記カチオン性ポリアミノ酸セグメントは、上記核酸の負電荷を相殺して上記ミセルを全体的に又は部分的に電気的に中性にする正電荷を有し、一方、該親水性ポリマー鎖セグメントは、該核酸を内包するか、又は、包み込む(若しくは、覆う)ことを可能にする鎖長を有する。
上記親水性ポリマー鎖セグメントと上記カチオン性ポリアミノ酸セグメントは、分子の構成成分であり、各セグメントの構造的特性や配置については以下でさらに説明する。
親水性ポリマー鎖セグメントは、例えば、カチオン性ポリアミノ酸セグメントの端部(片端又は両端)に配置され得る。また、該端部に代えて又は加えて、カチオン性ポリアミノ酸セグメントの中間部分(好ましくは略中央部分)の側鎖にグラフトされてもよく、2つの隣接するカチオン性ポリアミノ酸セグメントの間に配置されてもよい。2つの隣接するカチオン性ポリアミノ酸セグメントの間に配置される場合、親水性ポリマー鎖セグメントは、これらカチオン性ポリアミノ酸セグメントの配列方向と交差する方向に伸びるように配置されてもよい。
上記ブロックコポリマーは、1若しくは複数の親水性ポリマー鎖セグメントを有する。1分子のブロックコポリマーあたり親水性ポリマー鎖セグメントを複数個有する場合、親水性ポリマー鎖セグメントは、分岐状のポリマー鎖からなってもよい。本発明の製剤の構成成分であるブロックコポリマーは、核酸を内包する若しくは覆うことができるので、酵素等による代謝又は分解を好適に回避し得る。その結果、血中滞留性に優れたミセル粒子が得られる。ブロックコポリマー中の親水性ポリマー鎖セグメントの数は、例えば、1〜4、好ましくは1〜2であり得る。
上記親水性ポリマー鎖セグメントは、任意の適切な親水性ポリマーによって構成され得る。該親水性ポリマーとしては、例えば、ポリ(エチレングリコール)、ポリサッカライド、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(アクリルアミド)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリルアミド)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸エステル)、ポリ(アクリル酸エステル)、ポリアミノ酸、ポリ(リンゴ酸)、ポリ(オキサゾリン)、又はこれらの誘導体が挙げられる。ポリサッカライドの具体例としては、デンプン、デキストラン、フルクタン、ガラクタン等が挙げられる。ポリエチレングリコールは、例えばC1〜C6アルキル基などの基で末端修飾されたポリエチレングリコールであってもよく、さらにまた、カチオン性ポリアミノ酸セグメント又は連結基(「リンカー」ともいう)との結合のための、例えば、末端に種々の官能基を有するポリエチレングリコールが市販されており、また、ポリエチレングリコールとして種々の分子量のものや分岐型のものが市販されており、容易に入手できることから、好ましく用いられる。
上記親水性ポリマー鎖セグメントの重量平均分子量は、1セグメントあたり、好ましくは10,000〜80,000、より好ましくは10,000〜60,000、例えば10,000〜40,000としうる。
ユニット型PIC調製用のブロックコポリマーの場合、上記親水性ポリマー鎖セグメントの長さは、高分子ミセルに含まれる核酸の鎖長に応じて、適切な長さに設定され、具体的には、親水性ポリマー鎖セグメントは、該核酸を包み込む若しくは覆うことができる長さに設定される。高分子ミセル中の少なくとも1つの親水性ポリマー鎖セグメントが、該高分子ミセルに含まれる核酸の長さ(もし複数の核酸が含まれる場合には、各核酸の長さの合計)以上の慣性半径(Rg)を有する場合、該核酸の全体が親水性ポリマー鎖セグメントに包み込まれているか、又は、覆われていると判断される。例えば、重量平均分子量が21,000又は42,000であるポリエチレングリコールの慣性半径(Rg)はそれぞれ、約6.5nm又は約9.7nmであるので、これらは単独でsiRNA(長さ:約5.7nm)を覆うことができると判断される。また、核酸の一方の末端側に回転中心(例えば、ポリアミノ酸セグメントとの連結部位)を有するように配置された親水性ポリマー鎖セグメントと他方の末端側に回転中心を有するように配置された親水性ポリマー鎖セグメントとを含む高分子ミセルについては、該核酸の両端の親水性ポリマー鎖セグメントの慣性半径(Rg)の合計が該高分子ミセル粒子に含まれる核酸の長さ以上であれば、該核酸の全体が親水性ポリマー鎖セグメントに包み込まれているか、又は、覆われていると判断できる。このような高分子ミセルにおいては、各親水性ポリマー鎖セグメントが、好ましくは核酸の長さの半分以上の慣性半径(Rg)を有し、より好ましくは核酸の長さ以上、さらに好ましくは核酸の長さの1.2倍以上、さらにより好ましくは1.3倍以上の慣性半径(Rg)を有する。親水性ポリマー鎖セグメントの長さの上限は、立体障害等の影響を受け難く、高分子ミセルの形成に有利である限り限定されないが、例えば、その慣性半径(Rg)が高分子ミセル粒子に含まれる核酸の長さの例えば2.5倍以下、好ましくは1.6倍以下となる長さとしてもよい。
本発明の製剤で使用されうるブロックコポリマーでは、親水性ポリマー鎖セグメントの末端に、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸(RGD)配列を含む環状ペプチド(「cRGD」という)、例えばアルギニン−グリシン−アスパラギン酸−フェニルアラニン−リジン配列からなる環状ペプチド(WO2012/096399)を結合させることができる。cRGDは、ミセルを癌細胞に接着若しくは結合させるためのリガンドとなりうる。同様に、後述するように、NGRペプチドもまた、上記のリガンドとして使用することができる。
上記ブロックコポリマーにおいて、カチオン性ポリアミノ酸セグメントと親水性ポリマー鎖セグメントとは、任意の適切な連結基によって連結されてもよい。該連結基としては、例えば、エステル結合、アミド結合、イミノ基、炭素−炭素結合、エーテル結合、等が挙げられる。また、これらのセグメントは、生体内で開裂可能な連結基(例えば、ジスフィルド結合、ヒドラゾン結合、マレアメート結合、又はアセタール基)によって連結されていてもよい。なお、上記ブロックコポリマーのカチオン性ポリアミノ酸側末端及び/又は親水性ポリマー鎖側末端には、本発明の効果に悪影響を及ぼさない限り、任意の適切な修飾がなさてもよい。
上記カチオン性ポリアミノ酸セグメントを構成するアミノ酸としては、側鎖にカチオン性基(例えば、アミノ基、グアニジル基、イミダゾイル基など)を有する任意の適切なカチオン性アミノ酸が用いられ得る。例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン等の塩基性アミノ酸が挙げられる。或いは、カチオン性ポリアミノ酸セグメントの疎水性を高めるために、疎水性アミノ酸(例えばロイシン、イソロイシン、バリン、フェニルアラニン、プロリンなど)とカチオン性アミノ酸とを含んでもよい。
カチオン性ポリアミノ酸セグメントは、例えばポリリジンを含む。
ユニット型PIC調製用のブロックコポリマーの場合、核酸の負電荷はリン酸基に由来し核酸は負の電荷を1ずつ(電荷量=−1)略等間隔で有するので、核酸中の各リン酸基と好適に静電結合を形成する観点から、側鎖にカチオン性基を1つ有するアミノ酸、より具体的には血中pHにおいて側鎖に正電荷を1つ有するアミノ酸が好ましく用いられ得る。
上記カチオン性ポリアミノ酸セグメントにおいては、主鎖から側鎖上のカチオン性基までの距離が短いことが好ましい。具体的には、カチオン性基が好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜4個の原子を介して主鎖に結合していることが好ましい。
ミセル型PIC調製用のブロックコポリマーの場合、カチオン性ポリアミノ酸セグメントは、好ましくは高分子ミセルに含まれる核酸の負電荷に対しておよそ等量、およそ半量、およそ1/4量、又はおよそ1/8量の正電荷を有することができる。カチオン性ポリアミノ酸セグメントがこのような電荷量を有することにより、ブロックコポリマーの含有数が異なる(例えば、1個、2個、4個、又は8個)種々の高分子ミセルを得ることができる。また、カチオン性ポリアミノ酸セグメントが含むアミノ酸残基数は、該セグメントに所望される電荷量に応じて適切に設定され得る。カチオン性ポリアミノ酸セグメントは、本発明の効果を損なわない範囲において、非カチオン性アミノ酸残基を含んでいてもよい。非カチオン性アミノ酸残基の数は、カチオン性ポリアミノ酸セグメントが含むアミノ酸残基の総数の、例えば20%以下、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下とすることができる。
ユニット型PIC調製用のブロックコポリマーの例は、非限定的に、以下の式(1)又は(2)で表され得る。ここで式(1)又は(2)において、親水性ポリマー鎖セグメントであるポリエチレングリコール鎖の数は、2個の例を示しているが、1個でもよい。
Figure 0006198201
Figure 0006198201
各式中、R1a〜R1dは、互いに独立して、水素原子、又は未置換若しくは置換された炭素数1〜12の直鎖又は分枝状のアルキル基であり、
は、水素原子、炭素数1〜12の未置換若しくは置換された直鎖又は分枝状のアルキル基、或いは炭素数1〜24の未置換若しくは置換された直鎖又は分枝状のアルキルカルボニル基であり、
は、ヒドロキシル基、炭素数1〜12の未置換若しくは置換された直鎖又は分枝状のアルキルオキシ基、炭素数2〜12の未置換若しくは置換された直鎖又は分枝状のアルケニルオキシ基、炭素数2〜12の未置換若しくは置換された直鎖又は分枝状のアルキニルオキシ基、或いは炭素数1〜12の未置換若しくは置換された直鎖又は分枝状のアルキル置換イミノ基であり、
4a及びR4bは、互いに独立して、メチレン基又はエチレン基を表し、
5a及びR5bは、互いに独立して、下記の基:
−NH−(CHp1−[NH−(CHq1−]r1NH (i);
−NH−(CHp2−N[−(CHq2−NH] (ii);
−NH−(CHp3−N{[−(CHq3−NH][−(CHq4−NH−]r2H} (iii);及び
−NH−(CHp4−N{−(CHq5−N[−(CHq6−NH] (iv)
よりなる群の同一若しくは異なる基から選ばれるか、或いは、
5a及びR5bは、互いに独立して、−O−又はNH−に結合された、水素原子、フェニル基、ベンジル基、−(CH−フェニル基、未置換の又はアミノ基若しくはカルボニル基で置換されたC4〜C16アルキル基、又は、ステロール誘導体の残基であり、
ここで、p1〜p4、q1〜q6、及びr1〜r2は、それぞれ互いに独立して、1〜5の整数であり、
Qは、−NH、又は−NHC(=NH)NHであり、
Lは、二価の連結基又は原子価結合であり、
x1〜x4は、互いに独立して、例えば110〜2,000の整数であり、
y、z、及びvは、互いに独立して、例えば0〜60の整数であり、ただし、5≦y+z+v≦60の関係を満たし、
wは、例えば1〜6の整数であり、
l及びmは、互いに独立して、例えば0〜5の整数であり、
nは、例えば0又は1である。
上記式(1)又は(2)において、Lは、二価の連結基又は原子価結合である。二価の連結基としては、任意の適切な連結基が採用され得る。例えば、式(1)において、Lは、−L−L−L−であり得るし、式(2)において、Lは、−L−L−L−であり得る。ここで、L及びLは、互いに独立して、−(O−(CH−L1a−であり、ここでaは例えば1〜5の整数であり、bは例えば0〜300の整数であり、bが2以上のときaはすべて同一である必要はなく、L1aは原子価結合、−S−S−、−NH−、−O−、−O−CH(CH)−O−、−OCO−、−OCONH−、−NHCO−、−NHCOO−、−NHCONH−、−CONH−又は−COO−であり;L及びLは、互いに独立して、原子価結合又は−L2a−L2b−L2c−であり、ここでL2a及びL2cはスペーサーとなる構造であり、特に限定されないが、例えば置換又は未置換の炭素数1〜12のアルキル基であり、L2bは、例えば下記式(3)〜(5)に示す構造のいずれかであり;Lは、−((CH−O)−(CH−L3a−であり、ここでcは例えば1〜5、dは例えば0〜500、eは例えば0〜5の整数であり、dが2以上のときcはすべて同一である必要はなく、L3aは−NH−又は−O−であり;Lは、−((CH−O)−(CH−L6a−(CH−CO−であり、ここでfは例えば1〜5、gは例えば0〜300、hは例えば0〜5、iは例えば0〜5の整数であり、gが2以上のときfはすべて同一である必要はなく、L6aは−OCO−、−NHCO−、−OCONH−、−NHCOO−、−NHCONH−、−CONH−、又は−COO−である。
Figure 0006198201
上記R1a〜R1d、R、又はRの基で定義する、炭素数1〜12の直鎖又は分枝状のアルキルオキシ基、アルキル置換イミノ基、及びアルキル基のアルキル部分としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、デシル基、及びウンデシル基、等を挙げることができる。炭素数2〜12の直鎖又は分枝状のアルケニルオキシ基又は炭素数2〜12の直鎖又は分枝状のアルキニルオキシ基における、アルケニル又はアルキニル部分は、炭素数が2以上の上で例示したアルキル基中に二重結合又は三重結合を含むものを挙げることができる。
このような基又は部分について、「置換された」場合の置換基としては、限定されるものでないが、C1−6アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールC1−3オキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基、C1−6アルコキシカルボニル基、C2−7アシルアミド基、トリ−C1−6アルキルシロキシ基、シロキシ基、シリルアミノ基を示すか、又はアセタール化ホルミル基、ホルミル基、塩素又はフッ素等のハロゲン原子を挙げることができる。
5a及びR5bの基について定義する、
−NH−(CHp1−[NH−(CHq1−]r1NH (i);
−NH−(CHp2−N[−(CHq2−NH] (ii);
−NH−(CHp3−N{[−(CHq3−NH][−(CHq4−NH−]r2H} (iii);及び
−NH−(CHp4−N{−(CHq5−N[−(CHq6−NH] (iv)
よりなる群から選ばれる基は、同一の基であることが好ましく、式(i)の基であることがさらに好ましい。また、p1〜p4及びq1〜q6は、それぞれ互いに独立して例えば2又は3であることが好ましく、より好ましくは2である。一方、r1及びr2は、それぞれ互いに独立して、例えば1〜3の整数であることが好ましい。R5a及びR5bの基は、属する繰り返し単位全てについて同一の基が選択されてもよく、各々の繰り返し単位について異なる基が選択されてもよい。
Qは、属する繰り返し単位全てについて同一の基が選択されてもよく、各々の繰り返し単位について異なる基が選択されてもよい。また、wは、例えば、1、2、3、又は4である。
エチレングリコールの繰り返し数を表すx1〜x4は、所望の高分子ミセルに含まれる核酸の長さに応じて適切に設定され得る値である。例えば、21塩基対の二本鎖RNAを1つ含む高分子ミセル粒子を形成する場合、x1〜x4は、互いに独立して、下限が、非限定的に例えば100〜250であり、上限が、非限定的に例えば900〜1200である。
y、z及びvはそれぞれ、所望の高分子ミセルに含まれる核酸の負の電荷量及びブロックコポリマーの数に応じて適切に設定され得る値である。例えば、21塩基対の二本鎖RNA1つとブロックコポリマー2つを含むユニット型PIC調製用のブロックコポリマーを形成する場合、y、z、及びvは、カチオン性ポリアミノ酸セグメント中のカチオン性基の数が、非限定的に、好ましくは18〜22、より好ましくは19〜21、さらに好ましくは19〜20の整数となるように設定され得る。このように、本発明のドラッグデリバリー製剤は、2つのブロックコポリマーによって構成され、それぞれのブロックコポリマーにおけるカチオン性ポリアミノ酸セグメントが、例えば18〜22個のカチオン性アミノ酸残基を含む状態にあってよい。
nは、ユニット型PIC調製用のブロックコポリマーの場合、例えば0又は1であり、好ましくは1である。2本のポリエチレングリコール鎖を有するブロックコポリマーによれば、血中滞留性が顕著に優れた高分子ミセルが得られ得る。
式(1)又は(2)において、カチオン性ポリアミノ酸セグメントを構成する各繰り返し単位の結合順は任意であり、ランダム構造であってもよく、ブロック構造であってもよい。
ミセル型PIC調製用のブロックコポリマーの例を以下に記載する(式(6)及び式(7))。
Figure 0006198201
各式中、RおよびRは、相互に独立して、水素原子また置換されていてもよい、例えば炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐状のアルキル基であり、Aは親水性ポリマー鎖、LおよびLは連結基であり、Bはカチオン含有基であり、Rは任意のアミノ酸の側鎖を表し、zは、例えば5〜500の整数を表し、xは、例えばzの40%以上の整数を表し、yは整数を表し0若しくは1以上であり、z−x−yは整数を表し0若しくは1以上であり、ただしxとyとz−x−yの合計がzとなるようにxとyが定まり、pは、例えば1〜10の整数を表し、qは、例えば1〜10の整数を表すが、x、y、z、p及びqは、上記の範囲に限定されないものとする。
上記親水性ポリマー鎖における親水性ポリマーの繰り返し数は、非限定的ではあるが、好ましくは30〜2,000の整数、より好ましくは40〜1,500の整数、さらに好ましくは50〜1,000の整数であり得る。
zは、上記の説明から明らかなように、ポリアミノ酸セグメントの繰り返し数を表す。zは、非限定的に、例えば5〜500の範囲にある整数であり、当該範囲の下限は、非限定的に、例えば10〜20であってよく、当該範囲の上限は、非限定的に、例えば100〜200であってよい。
Bは、カチオン含有基を有するアミノ酸セグメントのカチオン含有基を表す。該カチオン含有基はカチオンを含む、若しくはカチオン形成可能である、任意の適切な基であり、例えば、アミノ基若しくはアンモニウムカチオンを含有する基が挙げられる。カチオン含有基を有するアミノ酸セグメントを含むことにより、ブロックコポリマーは、生理的条件下で、薬物として用いられる核酸と複合体(PIC)を形成し得る。具体例として、アミジン基と、ジエチレントリアミンに由来する、下記(i)〜(iv)よりなる群から選ばれる基が挙げられる。
−NH−(CHp3−〔NH−(CHq3−〕r1NH (i);
−NH−(CHp4−N〔−(CHq4−NH (ii);
−NH−(CHp5−N{〔−(CHq5−NH〕〔−(CHq6−NH−〕r2H} (iii);および
−NH−(CHp6−N{−(CHq7−N〔−(CHq8−NH (iv)
好ましくは(i)で表わされる基を用いることができる。p3〜p6及びq3〜q8は、例えば、それぞれ相互に独立して2又は3であることが好ましく、より好ましくは2である。一方、r1およびr2は、例えば、それぞれ相互に独立して、1〜3の整数であることが好ましい。
上記カチオン含有基を有するアミノ酸セグメントは、側鎖の末端、すなわち、上記カチオン含有基の末端にチオール基(−SH基)を有していてもよい。チオール基は互いに反応することにより、ジスルフィド結合による架橋反応を形成し得る。
具体的には、標的結合部位を有するブロックコポリマーは、例えば、下記式(8)または(9)で表わされる:
Figure 0006198201
式中、A、R、L、Lは上記式(6)および(7)と同じであり、Zは上記式(6)および(7)のポリアミノ酸セグメントを表し、lは、非限定的に、例えば1〜5の整数を表し、Dは標的結合部位を表す)。
上記ブロックコポリマーが有する標的結合部位(式(8)及び(9)中のD)は、好ましく分子量が、非限定的に、例えば200〜20,000Daのペプチドであり、より好ましくは分子量が300〜10,000Daのペプチドであり、さらに好ましくは分子量が500〜3,000Daのペプチドである。
また、Dは、非限定的に、例えば2〜200個のアミノ酸残基を有するペプチドであることが好ましく、1〜100個のアミノ酸残基を有するペプチドであることがより好ましく、3〜30個のアミノ酸残基を有するペプチドであることがさらに好ましい。
上記ペプチドとしては、例えば、血管新生や内膜肥厚、悪性腫瘍の増殖に関与するインテグリンと特異的に結合することができるペプチドが挙げられ、具体的には、RGDペプチドおよびNGRペプチドが例示される。ここで、RGDペプチドとは、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸(RGD)配列を含むペプチドをいう、またNGRペプチドとは、アスパラギン−グリシン−アルギニン(NGR)配列を含むペプチドをいう。これらのペプチドは、腫瘍の新生血管内皮細胞に結合することができるため、本発明におけるブロックコポリマーは腫瘍細胞に特異的に集積することができる。RGDペプチドは、好ましくは、環状RGD(cRGD)ペプチドである。上のいずれかの式で表わされるブロックコポリマーに含まれるcRGDペプチドとしては、具体的には下記式(10)で表わされるペプチドが挙げられる。
Figure 0006198201
また、NGRペプチドは、好ましくは、環状ペプチドであり、例えばNGR配列のN末側にK、C末側にEを含む、又はNGR配列のN末側及びC末側にともにCを含む環状化した配列を含むペプチドである(A.H. Negussie et al., J Control Release 2010; 143(2):265−273; T.R. Pearce et al., Adv. Mater 2012; 24:3803−3822)。
上記ブロックコポリマーは、任意の適切な方法によって調製され得る。例えば、必要に応じ保護基が導入された所定のアミノ酸のN−カルボン酸無水物(NCA)を、ω末端がアミノ化された親水性ポリマー(例えばポリエチレングリコール)の末端アミノ基を開始剤として順次重合し、次いで脱保護又は側鎖変換によってポリカチオンセグメントに変換してもよく、まず必要に応じ保護基が導入されたポリアミノ酸を合成し、次いで親水性ポリマーと結合させてから必要に応じ脱保護又は側鎖変換によってポリカチオンセグメントを有するブロックコポリマーを合成するのでもよい。ポリアミノ酸と親水性ポリマーを結合させる方法としては種々の方法が用いられるが、それぞれの末端に反応性の官能基を導入しておきカップリングさせる方法が代表的なものである。例えば、カルボキシル基とアミノ基とを縮合剤を用いて又は活性エステル化して結合させる方法、マレイミドとチオールによる方法、アルキンとアジドによる所謂クリックケミストリーによる方法等が挙げられる。
<ドラッグデリバリー製剤>
本発明のドラッグデリバリー製剤は、TUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体を治療する又は腫瘍転移から予防するための抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤であって、該TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸を有する高分子ミセルを有効成分として含み、該高分子ミセル粒子が、カチオン性ポリアミノ酸セグメントと親水性ポリマー鎖セグメントとを有するブロックコポリマーと、該核酸とを含み、該核酸が該カチオン性ポリアミノ酸セグメントのカチオン性基と結合して複合体を形成する、及び/又は、該核酸が該ミセル内部に内包されるか又は静電的に結合(若しくは付着)されており、ならびに、該高分子ミセルが、腫瘍に集積することを特徴とする。
本発明のドラッグデリバリー製剤は、例えば、必要により緩衝化された水溶液中で上記ブロックコポリマーと上記核酸とを、1を超えるN/P比となるように混合することによって得ることができる。ミセル型PIC調製用のブロックコポリマーの場合、1以上のN/P比は、非限定的に、例えば、好ましくは1.0〜2.5、より好ましくは1.1〜2.0、さらに好ましくは1.2〜1.6となるように混合することによって得ることができる。このようなN/P比とすることにより、遊離の核酸又はブロックコポリマーが減少し、ブロックコポリマーと核酸を高い含有率で含む製剤を得ることができる。また、ユニット型PIC調製用のブロックコポリマーの場合、1を超えるN/P比により、例えば核酸と静電結合していないブロックコポリマー(遊離のブロックコポリマー)を一定量含む製剤などでは、遊離のブロックコポリマーによる遊離核酸の再捕捉作用と、対象の腫瘍細胞に送達された製剤からの円滑な核酸リリースとを高次にバランスさせることができるため、核酸の血中滞留性の向上と抗腫瘍効果をより顕著に両立できる。ここで、N/P比とは、[ブロックコポリマー中のカチオン性基の総数(N)]/[核酸中のリン酸基の総数(P)]を意味する。
別の実施形態において、本発明の製剤であるユニット型PICは、必要により緩衝化された水溶液中で上記ブロックコポリマーと核酸とを例えば2.5より大きいN/P比となるように、好ましくは3以上、4以上、5以上、さらに好ましくは10以上のN/P比となるように混合することによっても得ることができる。このようにN/P比を大きくすることにより、製剤に含まれる核酸の血中安定性を大幅に向上することができる。N/P比の上限は、非限定的に、例えば20〜50である。
上記の緩衝化された水溶液は、例えば、HEPES緩衝液(pH7.3〜7.4)、トリス緩衝液(pH7.4)などであり得る。
本発明の製剤は、腫瘍内の新生血管を透過し腫瘍内に集積する。このことは、図16のグリオーマ(脳腫瘍幹細胞)への核酸薬剤の集積によって実証される。ミセル型PICの場合、ミセルの粒径は、非限定的に、例えば約10nm〜約100nmの範囲内であることが好ましく、また、ユニット型PICの場合、非限定的に、例えば約10nm〜約30nmの範囲内であることが好ましい。
本発明の製剤は、上記ブロックコポリマーと上記核酸(医薬有効成分)を緩衝化された水溶液のなかで混合することによって上記のナノサイズを有する粒子様構造に形成される。
本発明の製剤は、好ましくは血中投与により腫瘍組織に特異的に集積する性質をもつため、副作用が顕著に低い。
上記核酸の用量は、非限定的に、ヒトの場合、1回あたり、かつ成人1kg体重あたりsiRNA分子又はアンチセンス核酸分子に換算して例えば約0.0001mg〜約1,000mgであるが、一般に用量又は投与量は、被験体の性別、年齢、体重、症状、重症度、副作用などを考慮して選択されるべきである。また、投与は、例えば1週間、2週間、3週間、又は4週間間隔、或いは、必要であれば1か月を超える間隔で行うことができる。
製剤化において、核酸有効成分の他に、担体又は希釈剤、並びに添加剤を混合して医薬組成物の形態としうる。必要に応じて、該医薬組成物と、他の抗癌剤(例えば化学療法剤、抗体医薬、免疫チェックポイント阻害剤、等)及び/又は他の治療関連薬剤とを組み合わせることもできる。
剤型として、注射剤、点滴剤などの非経口投与剤が好ましい。
担体又は希釈剤は、水性溶媒、例えば、蒸留水、滅菌水、リンゲル液、生理食塩水、緩衝液などである。
添加剤は、製薬上許容されうる、例えば、増量剤、分散剤、緩衝剤、保存剤、溶解補助剤、安定化剤、等張化剤、pH調整剤、などである。
投与経路は、上記のとおり、例えば、静脈内投与、動脈内投与、脳内投与などである。
本発明のドラッグデリバリー製剤は、腫瘍組織内に移行したのち、凝集体から離散した有効成分である核酸がブロックコポリマーと一緒にエンドサイトーシスを介して細胞質内に取り込まれると考えられる。
本発明はさらに、抗癌剤としての上記製剤を被験体に投与することを含む、脳腫瘍、膵臓癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌、肝臓癌、肺癌、白血病(特に、骨髄性白血病)又はリンパ腫などのTUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体を治療するための方法を提供する。
後述の実施例によって実証されるように、例えば脳腫瘍での上記核酸の使用により優れた細胞増殖抑制効果が確認されたことから、本発明の製剤は、腫瘍幹細胞を標的とする抗癌剤としても優れたものである。
組成物、被験体、投与量、投与経路、投与回数などは、上で記載したとおりである。
本発明の製剤は、化学療法剤、医薬抗体、免疫チェックポイント阻害剤などの他の抗癌治療剤の投与と組み合わせて被験体に投与することができる。該製剤の投与は、癌治療用の化学療法剤や医薬抗体の投与の前に、同時に、又は後に行うことができる。また、本発明の製剤中には、上記核酸の他に、癌治療用の化学療法剤及び/又は医薬抗体を含有させることができる。
化学療法剤の例は、非限定的に、特表2014−508515号公報に記載されるような抗癌剤、例えば、トポイソメラーゼ阻害剤(例えば、エトポシド、ランプトテシン、トポテカン、テニポシド、マイトキサントロン、等)、DNAアルキル化剤(例えば、シスプラチン、メクロレタミン、シクロホスファミド、イホスファミド、メルファラン、コランブシル、ブスルファン、チオテパ、カルムスチン、ロムスチン、カルボプラチン、ダカルバジン、プロカルバジン、等)、DNA鎖切断誘発剤(例えば、ブレオマイシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、イダルビシン、マイトマイシンC、等)、抗微小管剤(例えば、ビンクリスチン、ビンブラスチン、等)、抗代謝剤(例えば、シタラビン、メトトレキセート、ヒドロキシウレア、5−フルオロウラシル、フロックスウリジン、6−チオグアニン、6−メルカプトプリン、フルダラビン、ペントスタチン、クロロデオキシアデノシン、等)、アントラサイクリン、ビンカアルカロイド、エピポフィロトキシン、テモゾロマイドなどである。
医薬抗体の例は、非限定的に、トラスツズマブ、ベバシズマブ、パニツブマブ、ラムシルマブなどの抗癌作用をもつ市販抗体及び開発(臨床試験)・上市される抗体である。
免疫チェックポイント阻害剤は、癌細胞が免疫細胞からの攻撃を回避することを抑制することによって癌細胞に対する免疫細胞の本来の攻撃力を回復するための薬剤であり、例えば抗PD−1抗体や抗PD−L1抗体、あるいはそれらと同等の機能を有する薬剤が含まれる。
化学療法剤、医薬抗体、免疫チェックポイント阻害剤などの他の抗癌治療剤の投与量は、被験体の性別、年齢、体重、症状、重症度、副作用などを考慮して選択されるか、或いは、臨床現場で実際に使用される範囲の用量である。
<治療又は予防方法>
本発明はさらに、上記のドラッグデリバリー製剤を、TUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体に投与することを含む、該被験体において該腫瘍を治療又は予防する方法を提供する。
ドラッグデリバリー製剤、用量、投与法、他の抗癌治療剤との併用投与、ヒトを含む被験体、腫瘍若しくは癌などについては、上で記載したとおりである。また治療による効果は、被験体において腫瘍若しくは癌の増殖抑制又は退縮、及び/又は、転移の抑制を達成することあり、一方、予防は、外科手術、化学療法、放射線療法、免疫療法などの抗癌治療を受けた被験体において腫瘍若しくは癌の転移から予防する、すなわち腫瘍若しくは癌の再発を予防することである。
本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施例に限定されないものとする。
[実施例1]
<各種腫瘍細胞株におけるTUG1の発現レベル>
種々の腫瘍細胞株におけるTUG1の発現レベルを定量的RT−PCRを用いて測定した。使用した腫瘍細胞株は、グリオーマ幹細胞株(GSC)、グリオーマ細胞株(T98,U251,SK−MG1及びAO2)、乳癌細胞株(MCF7,MDA231,SK−BR3及びT47D)、大腸癌細胞株(Lovo,Caco−2,RKO,SW48、SW480及びSW1083)、前立腺癌細胞株(PC3,LNCap及びVcap)、肝臓癌細胞株(HepG2,Huh7及びA549)、肺癌細胞株(H920及びPC9)、白血病細胞株(Jurkat)、バーキットリンパ腫細胞株(Raji)、並びに、リンパ腫細胞株(Pfeiffer)である。
結果を、内部標準GAPDH(glyceraldehyde 3−phosphate dehydrogenase)に対するTUG1の相対発現比率で表し図1に示した。正常組織におけるTUG1の発現レベル(TUG1/GAPDH=0.05394(正常脳組織3症例の平均値))と比較すると、TUG1遺伝子の発現レベルは、多くの腫瘍細胞株で高いことがわかる。
[実施例2]
<siRNAによるTUG1の標的配列の位置と抑制効果>
TUG1発現を抑制する核酸(siRNA)を設計するために、TUG1 lncRNAの塩基配列(NR_110492(配列番号1)、NR_110493(配列番号2)及びNR_002323(配列番号3)の全体から標的配列領域の候補を選抜し(A.M.Khalil et al.,PNAS,106:11667−11672,2009)、siDirect version 2.0(http://sidirect2.rnai.jp/))、その領域に対するsiRNA(すなわち、si−TUG1#1〜si−TUG1#14((注)これらの各配列には3'末端に2つのデオキシリボヌクレオチド配列が含まれている。))を北海道システムサイエンス社(札幌、日本)に依頼し作製した(図3)。
各種siRNAをグリオーマ幹細胞株GSC(1.0×10細胞)へ終濃度30nMとなるようにLipofectamine3000(ライフテクノロジーズ社)を用いて添付プロトコールに従いそれぞれ導入した。コントロールsiRNA(「NC」)はSilencer Select Negative Control #1 siRNA(ライフテクノロジーズ社、カタログ番号4390843)を用いた。siRNA導入3日後にGAPDH遺伝子を内部標準とし、コントロールsiRNAに対するTUG1の発現量を定量的RT−PCR(アプライドバイオシステムズ社)にて定量した結果、8種類のsiRNA(si−TUG1#1〜si−TUG1#8)に対して有意のTUG1発現抑制効果を確認した(図2及び図4)。一方、si−TUG1#9〜si−TUG1#14については、十分なTUG1発現抑制効果が見られなかった。
さらにまた、上記の結果に基づいて、TUG1標的領域として、配列番号1、2又は3の塩基配列において、それぞれ、ヌクレオチド番号1044〜1062、1044〜1062、又は1044〜1062の領域(図2における#1の領域)、並びに/或いは、2997〜5181、2941〜5111、又は2941〜5125の領域(図2における#5から#4までを含む領域)を標的とすることが好ましいと認められた。
[実施例3]
<GSC腫瘍増殖抑制>
実施例2で作製されTUG1発現抑制効果が認められた8種類のsiRNA(si−TUG1#1〜si−TUG1#8)の各々を、実施例2に記載したとおりGSC腫瘍細胞内にリポフェクション法を用いて導入し、各siRNAの導入3日後にトリパンブルー染色(ライフテクノロジーズ社)を用いて生存細胞数を測定し、コントロールsiRNA(「NC」)に対する抗増殖効果を解析した結果、解析に用いた8種類のsiRNAについて有意な抗増殖効果が認められた(図5)。
[実施例4]
<LNA修飾アンチセンスRNAによるGSC腫瘍増殖抑制>
実施例2及び実施例3でTUG1の発現を最も効果的に抑制したsi−TUG1#2のアンチセンス鎖配列((注)TUG1のlncRNA配列部分と相補的な配列である。)に対してLNA(Locked Nucleic Acid;2'−O,4'−Cメチレンブリッジ(−O−CH−)核酸ヌクレオチド)修飾を行い3種類のLNA修飾アンチセンスRNA(LNA−TUG1−1#1(配列番号36)、LNA−TUG1−1#2(配列番号37)、LNA−TUG1−1#3(配列番号38);図6)をジーンデザイン社に依頼し作製し、TUG1発現抑制効果を調べた。コントロールsiRNA(「NC」)、si−TUG1#2、及び上記のLNA修飾アンチセンスの各々をグリオーマ幹細胞株GSCへリポフェクション法により導入し、導入後3、7、10日後にRNAを回収しTUG1発現量の変化を継時的に定量した。
その結果、LNA修飾アンチセンスRNAを用いることにより、si−TUG1#2と比較しTUG1の発現抑制効果をより長期間保持できることが分かった(図7)。
さらに各siRNA、各LNA修飾アンチセンスRNAの導入10日後におけるGSCの相対生存細胞数を測定した結果、LNA修飾アンチセンスRNAについてのみ有意な抗増殖効果が認められた(図8)。
同様に、si−TUG1#6のアンチセンス鎖配列((注)TUG1のlncRNA配列部分と相補的な配列である。)に対してLNA修飾を行い3種類のLNA修飾アンチセンスRNA(LNA−TUG1−2#1(配列番号51)、LNA−TUG1−2#2(配列番号52)、LNA−TUG1−2#3(配列番号53);図9)をジーンデザイン社に依頼し作製し、TUG1発現抑制効果を調べた。コントロールsiRNA(「NC」)、si−TUG1#6、及び上記のLNA修飾アンチセンスの各々をグリオーマ幹細胞株GSCへリポフェクション法により導入し、導入後3、7、10日後にRNAを回収しTUG1発現量の変化を継時的に定量した。
その結果、LNA修飾アンチセンスRNAを用いることにより、si−TUG1#6と比較しTUG1の発現抑制効果をより長期間保持できることが分かった(図10)。
さらに各siRNA、各LNA修飾アンチセンスRNAの導入10日後におけるGSCの相対生存細胞数を測定した結果、LNA修飾アンチセンスRNAに対してより有意な抗増殖効果が認められ、とりわけLNA−TUG1−2#2(配列番号52)とLNA−TUG1−2#3(配列番号53)は優れた抗増殖効果が認められた(図11)。
[実施例5]
<前立腺癌増殖抑制>
実施例2及び実施例3と同様の手順により前立腺癌細胞株PC3にsi−TUG1#2をリポフェクション法にて導入した。導入3日後の前立腺癌細胞株PC3におけるTUG1発現レベルとPC3株の相対細胞増殖率を上記実施例と同様に測定した。陰性対照としてコントロールsiRNA(「NC」)を使用し、また、発現レベルは、同様に、内部標準GAPDHに対するTUG1の相対発現比率で表した。
その結果、TUG1阻害による前立腺癌細胞株PC3の増殖抑制効果が認められた(図12A及び図12B)。
[実施例6]
<GSC腫瘍担持マウスにおける腫瘍増殖抑制>
グリオーマ幹細胞株GSCを皮下に移植したヌードマウスに、腫瘍サイズが約100mmとなった時点を0日目とし、この時点から3日毎にLNA−TUG1−1#1(配列番号36)を各腫瘍に対して5μgずつ直接投与し、35日目まで腫瘍サイズを測定した。対照としてコントロールsiRNA(「NC」)を同様にマウスに投与した。
その結果、図13に示すように、LNA−TUG1−1#1によるGSC増殖抑制効果が認められた。
[実施例7]
<in vivoでのユニット型PICドラッグデリバリー製剤による脳腫瘍増殖抑制>
本実施例では、TUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤を作製し、脳腫瘍同所移植マウスに静脈内投与することにより、TUG1−LNAオリゴマーの腫瘍組織への特異的な集積及び個体レベルにおける抗腫瘍効果を解析した。
(1)TUG1−LNAオリゴマーを含有させるためのブロックコポリマーの作製
TUG1−LNAオリゴマーを含有させるためのブロックコポリマーは、two−armed α−methoxy poly(ethylene glycol)−block−poly(L−lysine)((PEG)−PLys)であり、WO2013/162041に記載の方法に従い以下のように作製した。
イオン交換カラム(GEヘルスケア・ジャパン社製、製品名「CM−Sephadex C−50」)で精製した下記式(11):
Figure 0006198201
(式中、x1及びx2は、約800〜1,000である。)
に示す2本鎖型のポリ(エチレングリコール)誘導体(日油社製、製品名「SUNBRIGHT GL2-800PA」、平均分子量=74,000Da(37,000Da×2)2.00gと、チオ尿素2.51gとをナスフラスコに量り取り、アルゴン置換の後、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)30mlを加えた。該混合物を加熱して溶解させ、さらに2時間撹拌した。Nε−トリフルオロアセチル−L−リジン・N−カルボン酸無水物(Lys(TFA)−NCA)0.20g(28当量相当)をアルゴン下でナスフラスコに量り取り、DMF3mlに溶解した。得られた溶液を上記2本鎖型の(PEG)が入ったナスフラスコにシリンジで加えた。アルゴン下25℃の水浴中で撹拌しながら2日間反応させた。IRでNCA特有の吸収ピークの消失を確認した後、メタノール17mlを加えた。得られた溶液を500mlの冷ジエチルエーテル中に撹拌しながら注ぎ、再沈殿させた。上清を取り除き、メタノール50mlを加え加熱して再溶解させた後、冷ジエチルエーテルを注ぎ込み再沈殿させることをさらに2回繰り返した。沈殿をフィルターでろ過し、真空乾燥して(PEG)−PLys(TFA)の白色粉末を1.95g得た。1.00gの(PEG)−PLys(TFA)をメタノール100mlに溶解した。得られた溶液に1NのNaOH水溶液10mlを加え35℃の水浴中で撹拌しながら17時間反応させた。反応液を透析チューブ(MWCO=6,000〜8,000)に入れ、0.01N塩酸を外液として6回、純水を外液として4回透析を行った。チューブ内液を凍結乾燥することにより、(PEG)−PLys(塩酸塩)の白色粉末を0.85g得た。
H−NMRにより、(PEG)の分子量74,000を規準としてPLysの重合度は20と決定された。また、GPCにより、単峰性でLysのホモポリマーをほとんど含まないブロックコポリマー:(PEG)−PLys(重合度はそれぞれ、PEGについて21×2、PLysについて20であった。)が得られたことが確認された。
合成された(PEG)−PLysの構造は、以下のとおりである(式(12))。
Figure 0006198201
上記と同様の方法によって、PEGの種類及び/又はポリリジンの重合度が異なる種々のブロックコポリマーを得ることができる。
(2)TUG1−LNAオリゴマーを含有するユニット型PICドラッグデリバリー製剤の作製
10mM HEPES緩衝液(pH7.3)中で、上記(1)で作製した(PEG)−PLysとTUG1−LNAオリゴマー(LNA−TUG1−2#1(配列番号51))をN/P比20となるように室温で緩やかに撹拌・混合することによって、TUG1−LNAオリゴマーを内殻に有するドラッグデリバリー製剤を作製した。このとき、該オリゴマーは、ブロックコポリマーのPLysに静電的に誘引・付着し、親水性であるPEGが外殻側に配置されたミセル様構造(粒径:約10〜25nm)が形成された。
(3)ユニット型PICドラッグデリバリー製剤による脳腫瘍増殖抑制
脳腫瘍同所移植マウスモデルとして免疫不全マウス(NOD/ShiJic−scid Jcl;クレア株式会社)の脳に脳腫瘍幹細胞(GSC−222株)を同所移植し、移植30日後の脳腫瘍が生着したマウスを作製した。
マウス個体レベルで脳へのTUG1−LNAオリゴマーの集積を確認するため、ドラッグデリバリー製剤に含有させるTUG1−LNAオリゴマーを蛍光物質(Alexa−647)で標識した。なお比較解析としてAlexa−647標識したTUG1−LNAオリゴマー単体(高分子ミセル化していない。)を用いた。TUG1−LNAオリゴマーを含有する高分子ミセル(ドラッグデリバリー製剤)及びTUG1−LNAオリゴマー単体を脳腫瘍同所移植マウス(25μg/マウス)に静脈内投与後、蛍光強度をIVIS Imaging System(Caliper LifeSciences)によって測定した結果、TUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤が脳腫瘍部に特異的に集積していることを確認した(図14、図15)。また、図15から、投与後9時間までに脳内に集積した該ドラッグデリバリー製剤は、投与前の蛍光強度値を1としたとき最高蛍光強度値21まで上昇し、その後、減少し、投与後15時間で蛍光強度値9となった。
次に、上記脳腫瘍同所移植マウス(脳腫瘍幹細胞を移植30日後のマウス)に対して、TUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤を継続的に静脈内投与し(3日ごとに一度投与(25μg/マウス))、抗腫瘍効果を評価した。なお比較解析としてFirefly GL3 Luciferase遺伝子に対するsiRNA(配列番号54(センス鎖)と配列番号55(アンチセンス鎖))を含有するドラッグデリバリー製剤を投与したマウスを用いた。
投与開始から30日後(この間に合計10回の投与を行った。)にマウス脳を摘出し、脳組織をヘマトキシリン・エオジン(HE)染色によって観察した結果、TUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤の投与により腫瘍の著しい縮小が認められ(図16)、TUG1−LNAオリゴマーを含有するドラッグデリバリー製剤は、in vivoで脳腫瘍に特異的に集積し、強い抗腫瘍作用を示すことが明らかになった。
[実施例8]
<膵臓癌細胞株増殖抑制>
膵臓癌細胞株(MIAPACA2、PANC1、BXPC3)にTUG1−LNAオリゴマー(LNA修飾アンチセンスDNA、配列番号56)をリポフェクション法にて導入した。導入3日後の膵臓癌細胞株におけるTUG1発現レベルと膵臓癌細胞株の相対細胞増殖率を測定した。陰性対照としてFirefly GL3 Luciferase遺伝子に対するLNAオリゴマー(LNA修飾DNA、配列番号57)を使用し、また、発現レベルは、内部標準GAPDHに対するTUG1の相対発現比率で表した。その結果、TUG1阻害による膵臓癌細胞株の増殖抑制効果が認められた(図17A及び図17B)。
[実施例9]
<膵臓癌細胞株(BXPC3)担持マウスにおける腫瘍増殖抑制>
膵臓癌細胞株(BXPC3)を皮下に移植したヌードマウスに対して、TUG1−LNAオリゴマー(配列番号56)を内包するドラッグデリバリー製剤を継続的に静脈内投与し(3日ごとに一度投与(25μg/マウス))、抗腫瘍効果を評価した。なお比較解析としてFirefly GL3 Luciferase遺伝子に対するLNAオリゴマー(配列番号57)を内包したドラッグデリバリー製剤を投与したマウスを用いた。腫瘍サイズが約100mmとなった時点を0日目とし、この時点からそれぞれのLNAオリゴマーを内包するドラッグデリバリー製剤(ミセル型PICドラッグデリバリー製剤(後述の[参考例1]参照))を継続的に静脈内投与し、3日毎に30日目まで腫瘍サイズを測定した。その結果、図18に示すように、TUG1−LNAオリゴマーを内包するドラッグデリバリー製剤による腫瘍増殖抑制効果が認められた。
[参考例1]
<TUG1−LNAオリゴマーを内包するミセル型PICドラッグデリバリー製剤の作製>
(1)アセタール−ポリエチレングリコール−ポリ(L−リジン)ブロック共重合体(アセタール−PEG−PLys)の合成
平均分子量12,000のアセタール−PEG−NH1.20gとチオ尿素2.90gをN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)18mLに溶解した。次いで、Nε−トリフルオロアセチル−L−リジンのN−カルボン酸無水物(Lys(TFA)−NCA、アセタール−PEG−NHの50当量)1.34gをDMF20.1mLに溶解した溶液を加え、20℃で2日間反応させた。反応溶液をジエチルエーテル−メタノール(15/1)の混合溶媒600mLに滴下し、白色沈殿を得た。さらに沈殿をメタノールに溶解しジエチルエーテル中に滴下することを2回繰り返した。得られた白色沈殿をろ過して真空乾燥し、アセタール−PEG−PLys(TFA)2.22gを得た。
得られたアセタール−PEG−PLys(TFA)2.00gをメタノール200mLに溶解し、1N水酸化ナトリウム溶液20mLを加えて35℃で12時間反応させた。反応溶液を透析チューブ(フナコシ(株)製、スペクトラ/ポア、分画分子量6,000〜8,000)に入れ、150mM NaClを含む10mMリン酸緩衝溶液(pH7.4)を外液として4回、続いて純水を外液として3回透析を行い、透析膜内液を回収し、凍結乾燥し、アセタール−PEG−PLys1.63gを白色固体として得た。得られた化合物が目的物であることをH−NMRにより確認した。得られたアセタール−PEG−PLysのポリリジンセグメントの重合度は45であった。
(2)cRGD−PEG−PLysの合成
cRGDペプチド(式(10))26.2mg(アセタール−PEG−PLysに対し5倍当量)を10mMリン酸緩衝液1mL(pH7.4)に溶解した。次いで、ジチオトレイトール(DTT)5mg(cRGDペプチドに対し1当量)を加えて、25℃で30分間撹拌し、cRGDペプチドを還元した。別の容器に、合成例1で得られたアセタール−PEG-PLys125mg(1当量)を0.01Mの塩酸(pH2.0)に溶解し、25℃で2時間攪拌した。その後、還元したcRGDペプチド溶液をアセタール−PEG−PLys溶液に滴下し、0.05M水酸化ナトリウム溶液を用いたpHを5.0に調整した。反応は撹拌しながら、4℃で一晩行った。反応溶液を透析チューブ(フナコシ(株)製、スペクトラ/ポア、分画分子量:6,000〜8,000)に移し、150mM NaClを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.4)中で2日間、次いで、蒸留水で2日間透析した。透析後、フィルター(日本ミリポア社、SterivexTM GP0.22μm)で処理した後、凍結乾燥し、cRGD−PEG−PLysの白色粉末を得た(収量:112mg、収率86%)。PEG−PLysに結合したcRGDペプチドの量は、H−NMRにより測定したcRGDペプチドのフェニルCHタンパクピークとPEGのCH主鎖ピークとの積分比から算出した。得られたcRGD−PEG−PLysのcRGDの導入率は85%であった。
(3)cRGD−PEG−PLys(DTBP/IM)(ブロックコポリマー)の合成
上記(2)で得られたcRGD−PEG−PLys50mgを0.1Mのホウ砂緩衝液(pH9.0)に溶解した。別の容器に、3,3’−ジチオビスプロピオンイミデート(DTBP)3.6mg(cRGD−PEG−PLysのリジンユニットに対して0.1当量)を冷水に溶解した。DTBP溶液をcRGD−PEG−PLys溶液へと滴下し、25℃で45分間撹拌した。その後、2−イミノチオラン(2−IM)38mg(cRGD−PEGPLysのリジンユニットに対して2.4当量)を粉末のまま添加し、25℃で30分撹拌した。反応液を35℃に加温し、一晩撹拌した。反応溶液を透析チューブ(フナコシ(株)製、スペクトラ/ポア、分画分子量6,000〜8,000)に移し、10mMリン酸緩衝液(pH7.4)中の150mMNaCl溶液で1時間透析した。次いで、DTT35mg(cRGD−PEG−PLysのリジンユニットに対して2.0当量)を透析チューブの内液に加え、30分間静置した。その後、150mMNaCl溶液で1時間、蒸留水で1時間透析した。透析後、フィルター(日本ミリポア社、SterivexTMGP0.22μm)で処理した後、凍結乾燥し、cRGD−PEG−PLys(DTBP/IM)の白色粉末を得た(収量:56mg)。PEG−PLys(DTBP/IM)に結合したDTBPおよびIMの量は、H−NMRにより測定したDTBPのCHピーク、IMのCH及びPEGのCH主鎖ピークとの積分比から算出した。得られたcRGD−PEG−PLys(DTBP/IM)のDTBP、IMの導入率はそれぞれ16%、80%であった。
cRGD−PEG−PLys(DTBP/IM)の構造は以下のとおりである(式(13))。
Figure 0006198201
(4)ミセル型PICドラッグデリバリー製剤の作製
上記(3)で得られたcRGD−PEG−PLys(DTBP/IM)を濃度が5mg/mLとなるように、10mMのHEPES緩衝液(pH7.4)に溶解した。次いで、DTT濃度30.54mg/mLの10mMのHEPES緩衝液(pH7.4)と混合し、N/P比が1〜8となるよう濃度を調製し、室温で30分間静置した。上記のTUG1−LNAオリゴマーを10mMのHEPES緩衝液(pH7.4)に溶解し、15μMのオリゴマー溶液を調製した。TUG1−LNAオリゴマー溶液とcRGD−PEG−PLys(DTBP/IM)溶液とをN/P比が1.3(体積比2:1)となるように混合し、25℃で24時間静置した。得られた溶液をSlide−A−Lyzerカセット(分画分子量:3.5kDa)で5v/v%のDMSO含有10mM HEPES溶液(pH7.4)で2日間、10mM HEPES溶液(pH7.4)で2日間透析し、ブロックコポリマーとTUG1−LNAオリゴマー溶液の複合体であるオリゴマー内包ミセルを得た。
得られたミセルを、実施例7及び実施例9に記載のように、腫瘍移植マウスに静脈内投与し、抗腫瘍効果の確認のために使用した。
本発明者らは、腫瘍細胞においてTUG1の発現を効果的に抑制する修飾siRNA及び修飾アンチセンスRNAを作製し、それらのなかにTUG1発現を抑制するとともにグリオーマ等の腫瘍及び腫瘍幹細胞の細胞増殖を抑制する核酸を見いだし、特にLNA修飾アンチセンスRNAを用いることによって、より長期的に腫瘍内のTUG1発現を抑制し、腫瘍増殖抑制を有意に可能とすることを確認した(特願2015−024713(WO2016/129633A1))。
本願ではさらに、TUG1の発現を抑制する上記核酸を含有するドラッグデリバリー製剤を作製し、それを脳腫瘍、膵臓癌などの腫瘍若しくは癌を持つ被験体に投与することにより、該ドラッグデリバリー製剤が腫瘍に特異的に集積し、腫瘍細胞だけでなく腫瘍幹細胞に対しても強い抗腫瘍作用を示すことから、本発明により、TUG1を標的とした核酸創薬が脳腫瘍(GBMなど)、膵臓癌等の癌治療に有効であることが示された。
配列番号4〜19:ヒトTUG1に対するsiRNA
配列番号20〜21、28〜29、43、49:ヒトTUG1に対するsiRNA、この配列中(1)・・(17)はRNAである。
配列番号22〜27、30〜35、39〜42、44〜48、50:ヒトTUG1に対するsiRNA、この配列中(1)・・(19)はRNAである。
配列番号36:LNA修飾アンチセンスRNA、この配列中(1)・・(4)及び(16)・・(19)はロックされた核酸である。
配列番号37:LNA修飾アンチセンスRNA、この配列中(1)・・(3)及び(17)・・(19)はロックされた核酸である。
(19)はロックされた核酸である。
配列番号38:LNA修飾アンチセンスRNA、この配列中(1)・・(4)及び(17)・・(19)はロックされた核酸である。
配列番号51:LNA修飾アンチセンスRNA、この配列中(1)・・(4)及び(18)・・(21)はロックされた核酸である。
配列番号52:LNA修飾アンチセンスRNA、この配列中(1)・・(3)及び(19)・・(21)はロックされた核酸である。
配列番号53:LNA修飾アンチセンスRNA、この配列中(1)・・(4)及び(19)・・(21)はロックされた核酸である。
配列番号54〜55:ホタルGL3ルシフェラーゼ遺伝子に対するsiRNA
配列番号56:LNA修飾アンチセンスDNA、この配列中(1)・・(4)及び(19)・・(21)はロックされた核酸である。
配列番号57:ホタルGL3ルシフェラーゼ遺伝子に対するLNA修飾DNA、この配列中の(1)・・(4)及び(19)・・(21)はロックされた核酸である。
本明細書中で引用された上記の特許、特許出願及び刊行物に記載された開示のすべてについて、参照によりその全体を本明細書中に組み入れるものとする。

Claims (16)

  1. TUG1遺伝子を正常組織と比べて高発現する腫瘍を有する被験体を治療する又は腫瘍転移から予防するための抗腫瘍性ドラッグデリバリー製剤であって、該TUG1遺伝子の高発現を抑制する核酸を含む高分子ミセルを有効成分として含み、該高分子ミセルが、カチオン性ポリアミノ酸セグメントと親水性ポリマー鎖セグメントとを有するブロックコポリマーと、該核酸とを含み、該核酸が該カチオン性ポリアミノ酸セグメントのカチオン性基と結合して複合体を形成する、及び/又は、該核酸が該ミセル内部に内包若しくは付着されており、該腫瘍が脳腫瘍、膵臓癌、大腸癌及び前立腺癌からなる群から選択される腫瘍であり、並びに、該高分子ミセルが腫瘍に集積することを特徴とする、ドラッグデリバリー製剤。
  2. 前記核酸が、TUG1遺伝子の転写体RNAに対するsiRNA、その前駆体RNA、アンチセンスRNA、若しくはその修飾RNA、又はアンチセンスDNAである、請求項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  3. 前記核酸が、TUG1遺伝子の転写体RNAの配列番号1、2又は3の塩基配列において、それぞれ、ヌクレオチド番号1044〜1062、1044〜1062、又は1044〜1062の領域、並びに/或いは、それぞれ、ヌクレオチド番号2997〜5181、2941〜5111、又は2941〜5125の領域を標的とする、請求項1又は2に記載のドラッグデリバリー製剤。
  4. 前記核酸が、配列番号4〜11の塩基配列からなるセンス鎖と、該センス鎖のそれぞれに相補的な配列番号12〜19の塩基配列からなるアンチセンス鎖とを含むsiRNA、その前駆体RNA又はその修飾RNAのいずれか1つ又は2つ以上の組み合わせである、請求項1〜のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  5. 前記修飾RNAが、1つ又は2つ以上の修飾ヌクレオチド又はデオキシリボヌクレオチドを含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  6. 前記修飾RNAが、配列番号20〜27の塩基配列からなるセンス鎖と、該センス鎖のそれぞれに相補的な配列を含む配列番号28〜35の塩基配列からなるアンチセンス鎖とを含むsiRNA、或いは、配列番号28〜35の塩基配列からなるアンチセンスRNA/DNAキメラである、請求項2〜5のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  7. 前記修飾RNAが、各末端側に、2'−O、4'−Cメチレンブリッジを有するロックされた少なくとも2つのLNA修飾ヌクレオチドを含むLNA修飾アンチセンスRNAである、請求項2〜6のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  8. 前記修飾RNAが、配列番号36〜38、51〜53のいずれかの塩基配列からなるLNA修飾アンチセンスRNAである、請求項2〜3、及び5〜7のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  9. 前記核酸が、TUG1遺伝子の転写体RNAに対する、siRNA若しくはその前駆体RNA、又はアンチセンスRNAをコードするDNA若しくはアンチセンスDNAを含むベクターである、請求項1〜のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  10. 前記親水性ポリマー鎖セグメントが分岐状の複数のポリマー鎖からなる、請求項1〜のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  11. 前記カチオン性ポリアミノ酸セグメントがポリリジンを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  12. 前記親水性ポリマー鎖セグメントがポリエチレングリコール又は末端修飾ポリエチレングリコールを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  13. 前記ブロックコポリマーが前記カチオン性ポリアミノ酸セグメントと前記親水性ポリマー鎖セグメントとの間に連結基を有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  14. 前記親水性ポリマー鎖セグメントが、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸配列又はアスパラギン−グリシン−アルギニン配列を含む環状ペプチドを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  15. 前記ブロックコポリマーが、1を超える[ブロックコポリマー中のカチオン性基の総数(N)]/[核酸中のリン酸基の総数(P)]として定義されるN/P比を有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載のドラッグデリバリー製剤。
  16. 前記N/P比が、2以上、3以上、4以上、又は5以上である、請求項15に記載のドラッグデリバリー製剤。
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