JP6215455B2 - 化合物投与前駆体及び薬物担体製剤 - Google Patents

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Description

本発明は化合物投与前駆体及び薬物担体製剤に関する。
薬物の有效性及び安全性はその体内薬物動態学特徴(例えば、薬物の体内の運送、活性又は毒性の発現、代謝など)に緊密に関連したが、こられの特徴は薬物の体内の膜貫通トランスファー過程に大いに依存するので、大部分の研究者は膜透過性が薬物の安全性および有效性を決める重要な要素の1つであることが考えられる[1]。組み合わせ化学、遺伝子技術、ハイスループットスクリーニング技術などの薬物研究開発に広く応用させると共に、大量の活性を有する候補薬物が発見されたが、薬物の膜透過性が悪い欠陥なので、多くの候補薬物が細胞に進入することができず、その相応の作用を発揮することができない。実際的には、多くの膜透過性が悪い候補薬物は強い生物活性を有し、腫瘍、糖尿病、心血管疾患などの治療分野においてよい効果を有する。そのため、どのように薬物の膜透過効率を向上させるのは、新薬研究のホットスポットと困難点になり、新しい技術を至急必要としてこの問題を解決する。
本発明の目的は膜透過のための化合物投与前駆体、及び該前駆体に基づく薬物担体製剤を提供することである。
本発明は化合物投与前駆体を提供し、前記投与前駆体の構造式は、

ただし、Xは細胞膜を透過することができない化合物であり、linkerはXとDNA又はRNAとの間の連結基である。
本発明において、Xは細胞膜を透過することができない化合物から選択し、該化合物が通常の使用時に細胞膜を透過することができず、研究開発過程において廃棄される可能性があり、或いは使用過程において最適な活性を発揮することができず、この化合物は本発明の実施例に使用した具体的な化合物に限定されない。本発明の研究によれば、該化合物はlinkerとDNA又はRNAとが接続した後に、細胞膜を透過する条件を有することができ、遺伝子トランスファー方法によって、化合物Xの膜透過トランスファーを実現することができる。
前記「遺伝子トランスファー」とは、物理、化学又は生物方法を使用して核酸を細胞に転移する過程を意味する。本発明の前記遺伝子トランスファー方法は、明らかな細胞損傷を引き起こさないすべてのトランスファー方法であり、既知の陽イオン性脂質媒介性トランスフェクション、リン酸カルシウムトランスフェクション、ナノ粒子トランスフェクション、電気穿孔トランスフェクション及びその他の核酸物質を細胞内にトランスファーすることができる生物学方法のうちの1種又は複数種の方法の組合せを使用することができる。
さらに、前記DNA又はRNAは一本鎖又は二本鎖である。
さらに、前記DNA又はRNAの一本鎖又は二本鎖の長さは5個以上塩基対又は塩基以上である。
さらに、前記DNA又はRNAは定義された長さ範囲における任意の配列である。例えば、長さ5〜38個塩基対又は塩基の一本鎖又は二本鎖DNA又はRNAである。
一つの具体的な実施形態において、DNA又はRNAは、5bpのpolyA、19bpのpolyA、38bpのpolyA、19bpの一本鎖ランダム配列又は19bpの二本鎖ランダム配列であっでもよい。さらに、前記DNA又はRNAは1つの共有結合するための官能基を有する。
さらに、前記Xの分子量が100〜4000Daである。
さらに、前記Xは細胞膜を透過することが困難である非ペプチド系化合物又はペプチド系化合物である。
さらに、前記linkerは化合物Xにおける接続部位がXの生物活性を影響しない。
さらに、前記linkerは「化合物XがDNA又はRNAと接続反応することに適合する任意の共有結合」であり、或いは「化合物とDNA/NAとを接続することができる任意の飽和及び不飽和の共有結合基。」であっでもよい。
具体的な実施形態において、Linkerの接続方式は化合物Xと直接的に共有結合し、或いは予め修飾された化合物Xによって接続される。
一つの具体的な実施形態において、本発明は調製した化合物投与前駆体の構造式は以下の通りである。

本発明は化合物投与前駆体の調製方法をさらに提供し、それは、
(1)化合物X及び1つの反応官能基を有するDNA又はRNAを取る原料取得のステップと、
(2)化合物Xが二官能基試薬の1つの官能基と選択的に反応し、化合物X1が得られる化合物Xの共有結合準備のステップと、
(3)1つの反応官能基を有するDNA又はRNAに対して二官能基試薬で修飾され、前記化合物Xの共有結合に合わせた修飾DNA又はRNAが得られるDNA又はRNAの共有結合準備のステップと、
(4)化合物X1とそれに合わせた修飾DNA又はRNAとを共有結合させ、分離・純化して化合物投与前駆体が得られ、或いは化合物X1とステップ(1)において1つの反応官能基を有するDNA又はRNAとを共有結合させ、分離・純化して化合物投与前駆体が得えられ、或いは化合物Xとステップ(3)における修飾DNA又はRNAとを共有結合させ、分離・純化して化合物投与前駆体が得られる共有結合のステップと、を含む。
前記「反応官能基」とは、DNA又はRNAに適合する、例えば、アミン、メルカプト、カルボキシ、アジドなどのその他の試薬と反応することができる基である。前記「二官能基試薬」とは、1つの試薬が2つの化学反応に用いられる官能基を含有し、例えば、4−アジド−安息香酸活性化エステルであり、アミン反応の先にあってもよく、さらにアルキンとクリック反応(Click Reaction)を行う。
上記ステップ(2)において前記「選択的に......反応する」とは、化合物Xと反応した後に、化合物Xにおける接続部位がXの生物活性を影響しない。
本発明は上記化合物投与前駆体に基づく薬物担体製剤をさらに提供し、それは上記化合物投与前駆体に担体を加入して調製してなる。
さらに、前記担体はDNA又はRNAトランスファー生物材料である。前記DNA又はRNAトランスファー生物材料は、DNA又はRNAのトランスフェクション試薬であり、「トランスフェクション」は真核細胞が外因性DNA又はRNAの混入なので獲得した新たな遺伝子マーカーを獲得する過程である。
本発明は上記化合物投与前駆体に基づく薬物担体製剤の調製方法をさらに提供し、それは、
(1)1:10−100(W/V)の割合で化合物投与前駆体及び薬物担体を取る原料取得のステップと、
(2)化合物投与前駆体を取り、バッファーと均一に混合して溶液Aが得られ、薬物担体を取り、バッファーを加入して均一に混合して溶液Bが得られ、溶液Aと溶液Bとを混合させ、チップでピペットし、室温にてインキュベーションし、薬物担体製剤が得られるインキュベーションのステップと、を含む。
室温インキュベーション時間は膜貫通効果に応じて簡単的に選択することができ、膜貫通トランスファーのインキュベーション時間に達すれば本発明に適合することができる。本発明の一実施例において、採用した室温インキュベーション時間が20minである。
25nM化合物投与前駆体をトランスファーする薬物担体の調製を例とし、1つの1.5mL無菌遠心分離管(管A)を取り、0.125μg化合物投与前駆体を加入し、相応体積のバッファーと均一に混合し、総体積が100μLになるように調整する。2.5μLトランスファー担体を取って他管(管B)における97.5μLバッファーと混合され、総体積が100μLになるように調整される。A管とB管とを混合し、チップでゆっくりピペットし、室温にてインキュベーションし、25nM化合物投与前駆体に基づく薬物担体が得られる。
膜透過性は薬物が体内に薬理作用を発揮することを前提とし、本発明は調製した投与前駆体及び薬物担体製剤は、膜透過することが困難である化合物の膜透過性を効果的に向上させることができ、膜透過することができず、或いは膜透性が悪い薬物を細胞にトランスファーし、新薬の研究開発及び臨床投薬に対して新しい選択を提供する。
1つの具体的な実施方案において、本発明は調製した投与前駆体又は薬物担体製剤を使用して、膜透過することが困難である薬物を細胞膜にトランスファーし、従って薬効活性を発揮し、或いは増加する。
別の具体的な実施方案において、本発明は調製した投与前駆体又は薬物担体製剤を使用し、膜透過することが困難である薬物を細胞膜にトランスファーすることができ、薬物と細胞内の標的とを結合させることで、関連薬物と標的タンパク質との結合部位及び結合方式をスクリーニングし、該方法は細胞完全を十分に保証する情況で関連薬物のターゲッティング研究を行うことができるだけでなく、かつ、関連薬物の研究結果が膜透過率の影響を受けないことを保証することもでき、潜在の活性成分を除外することを回避する。
明らかに、本発明の上記内容に基づいて、本分野の通常の技術知識及び慣用手段に従って、本発明の上記基本技術思想を逸脱しない前提で、そのほかの複数種の改正、置換、又は変更を行うことができる。
以下、実施例形式の具体的な実施形態によって、本発明の上記内容をさらに詳しく説明する。本発明の上記保護主題の範囲は以下の実施例に限定されることがしない。本発明の上記内容に基づいて実現した技術はいずれも本発明の範囲に属する。
図1は化合物2のH核磁気共鳴スペクトルである。 図2は化合物3のH核磁気共鳴スペクトルである。 図3は化合物5のHPLC検出スペクトルである。 図4は化合物5の質量スペクトルである。 図5はPTP1B抑制剤及び修飾された後の化合物2のIC50測定である。 図6は化合物5の濃度の測定である。 図7は化合物5のPTP1Bに対するIC50測定である。 図8は化合物5の膜透過実験のレーザー共焦点顕微位置決めである(青色が細胞核を示し、緑色がFITC標識の化合物5を示す)。 図9は化合物5のトランスファー効率である。A)位相差顕微鏡で観察した細胞総数。B)蛍光顕微鏡で観察した投与前駆体1がトランスファーされた細胞である。C)トランスファー効率。 図10はPTP1B抑制剤に基づく投与前駆体及び薬物担体製剤の細胞リン酸化レベルに対する影響である。 図11は異なる長さ及び一本鎖又は二本鎖DNA又はRNA、異なる化合物及び異なる接続アームの投与前駆体の膜透過実験のレーザー共焦点顕微位置決めである(青色が細胞核を示し、緑色がFITC標識の一本鎖又は二本鎖DNA又はRNAを示す。)
実施例1 本発明の化合物投与前駆体1の合成
1、材料及び試薬
化合物1は参考文献の方法(D.P.Wilson et al,J.Med.Chem.2007,50,4681−4698)に従って本会社で合成する。5'−アミノ、3'−フルオレセイン修飾のポリアデニル酸(5'−(CH)12−A19−3'−FITC)は英い捷基(上海)貿易有限会社(Invitrogen Trading Shanghai Co.,Ltd)で受託合成され、その他の化学合成は使用した試薬がそれぞれAldrich又はTCIから購入する。
2、合成方法
PTP1B抑制剤の投与前駆体の合成は以下の経路で合成する。

化合物2: 4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)−N−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸
4−ブロム−3−オキソ酢酸tert‐ブチル−5−(3−((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸メチルエステル(1)(250mg,0.4mmol)、臭化プロパルギル(70mg,0.5mmol)及びΝ,Ν−ジイソプロピルエチルアミン(1.5mL)を20mLのΝ,Ν−ジメチルホルムアミドに溶解し、かつ90°Cにて5時間攪拌し、室温まで冷却して減圧して蒸留して粗生成物が得られ、カラムクロマトグラフィーによって4−ブロム−3−オキソ酢酸tert‐ブチル−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)−N−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸メチルエステル(白色固体,130mg,49%収率)が得られる。MS m/z(ESI):668,670(M+H);690,692(M+Na)。水酸化リチウム(200mg,2.38mmol)を4−ブロム−3−オキソ酢酸tert‐ブチル−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル:)−N−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸メチルエステル(100mg,0.15mmol)の5mLテトラヒドロフランと5mL水溶液に加入し、室温にて終夜攪拌する。反応液に2N塩酸を加入してかつpH2に酸性化され、濃縮して粗生成物が得られる。粗生成物がHPLCによって調製した後に4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)−N−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸(2)(白色固体,40mg,42%収率)が得られる。MS m/z(ESI):626,628(M+H);H NMR(CDC13):δ8.45(s,1H),7.43(m,2H),7.33(t,J=7.6Ηz,1Η),7.21(m,2H),7.03(s,1H),6.92(m,3H),4.88(s,2H),4.15(m,4H),3.28(m,2H),3.20(m,1H),2.70(m,2H),1.82(m,1H),1.73(m,2H),1.24(m,3H).
化合物3:4−アジド安息香酸スクシンイミドエステル
氷浴で、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(EDCI,570mg,3.7mmol)を4−アジド安息香酸(500mg,3.06mmol)を含有した10mL Ν,Ν−ジメチルホルムアミドに加入し、その後にΝ−ヒドロキシこはく酸イミド(440mg,3.7mmol)を加入する。反応が遮光及び窒素雰囲気で1時間反応し、その後に室温まで加温して終夜遮光攪拌する。減圧して蒸留してΝ,Ν−ジメチルホルムアミドが除去され、その後に残部が酢酸エチルに溶解され、水で3回洗浄し、有機相が無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、粗生成物が得られる。カラムクロマトグラフィーによって生成物である4−アジド安息香酸スクシンイミドエステル(5)(白色固体,780mg,97.5%収率)が得られる。H NMR(DMSO−d):δ8.11(d,J=8.4Hz,2H),7.37(d,J=8.4Hz,2H),7.37(s,4H)。
化合物4: 4−アジドベンズアミド12−アルキル19ポリアデニル化フルオレセイン
5'−アミノ、3'−フルオレセイン修飾のポリアデニル酸(5'−CH)12−A19−3'−FITC)(50nmol)及び4−アジド安息香酸スクシンイミドエステル(3)(5μmol,100eq.)の500μL 0.5Μ炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム緩衝液(pH9)と500μLジメチル・スルホキシド混合溶液を室温にて低速に終夜振動する。その後、反応系は直接的に逆相HPLCカラムで分離され、凍結乾燥して4−アジドベンズアミド12−アルキル19ポリアデニル化フルオレセイン(4)(淡黄色固体、90%収率以上)が得られる。
化合物5: 4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−(4−(フルオレセイン19ポリアデニル酸)12−アルキルイソアミドフェニル)−1Η−1,2,3−トリアゾール−4−イルメチル)((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)アミノ)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸(すなわち、本発明の投与前駆体1)
30μの溶液Α(硫酸銅とトリス[(1−ベンジル−1Η−1,2,3−トリアゾール−4−イル)メチル]アミンがモル比1:2で体積比4:3:1の水/ジメチル・スルホキシド/tert−ブタノールの溶液に溶解し、濃度が10mMである)を溶液B(4−アジドベンズアミド12−アルキル19ポリアデニル化フルオレセイン(4)(15nmol)の200μL水溶液と4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)−Ν−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸(2)(960nmol)の5μL DMSO溶液)に加入し、ボルテックスして遠心分離された後に、6μLの調製したばかりのアスコルビン酸ナトリウム(600nmol)水溶液を上記反応系に加入し、室温にて低速に終夜振動する。その後に、反応液は直接的に逆相HPLCカラムで分離・純化して生成物である4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−(4−(フルオレセイン19ポリアデニル酸)12−アルキルイソアミドフェニル)−1H−1,2,3−トリアゾール−4−イルメチル)((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)アミノ)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸(5)(淡黄色固体,約80%収率,純度が約97%、HPLCスペクトル3 参照)が得られる。質量スペクトルが図4参照する。
ただし、FITCが蛍光標識物であり、本発明においてFITCを加入する目的はただ実験において化合物投与前駆体を観察することであり、この標識物は本発明の化合物投与前駆体の必要である構成ではない。以下でも同様である。
実施例2 化合物2と化合物投与前駆体1(化合物5)との直接的なPTP1Bに対する抑制性試験
1、材料及び試薬
ヒト完全長PTP1Bタンパク質はSigma会社(Cat#SRP0215,Lot#3000920322)から購入し、基質(4−ニトロフェニルりん酸二ナトリウム(六水和物))はSigma会社(Cat#71768)から購入し、DNA−FITC標準品(5'−アミノ、3'−フルオレセイン修飾のポリアデニル酸(5'−(CH)12−A19−3'−FITO)は英い捷基(上海)貿易有限会社(Invitrogen Trading Shanghai Co.,Ltd)で受託合成され、実験用の緩衝液などはSigmaから購入する。
2、化合物2のPTP1Bに対するIC50測定
化学修飾の有効成分の活性に対する影響を追跡するために、本発明は化合物2のPTP1Bに対する活性を試験する。10μL化合物を90μLの基質含有の、PTP1Bの反応系に加入し、終濃度がそれぞれ10、3、1、0.3、0.1、0.03、0.01、0.003、0.001、0.0003、0μΜであり、室温にて15min反応し、60sごとに405nm箇所にその吸収値を測定する。化合物を含有しない反応レート(吸光値増加量/反応時間)100%で、各濃度点の反応レートの相対パーセントを計算する。GraphPad Prism作図ソフトウェアを採用してsigmoidal dose−response(variable slope) モデルで曲線適合を行い、検出待ち化合物のIC50値を計算する。(化合物2のIC50曲線が図5に参照する)。
3、化合物5含有量の測定
DNA−FITC標準品(100μΜ)を為20,10,5,2.5,1.25,0.625,0.3125μΜに希釈し、TECANマイクロプレートリーダーにおいてOD260吸光度値を検出し、測定値を縦軸とし、標準品濃度を横軸として標準曲線を描出する。サンプル測定値を標準曲線に代入して濃度を求める(図6)。
4、化合物5のPTP1Bに対するIC50測定
10μL化合物を90μLの基質含有の、PTP1Bの反応系に加入し、終濃度はそれぞれ10、3、1、0.3、0.1、0.03、0.01、0.003、0.001、0.0003、0μΜであり、室温にて15min反応し、60sごとに405nm箇所にその吸収値を測定する。化合物を含有しない反応レート(吸光値増加量/反応時間)100%で、各濃度点の反応レートの相対パーセントを計算する。GraphPad Prism作図ソフトウェアを採用してsigmoidal dose−response(variable slope) モデルで曲線適合を行い、検出待ちIC50値を計算する(図7)。
本実験において、細胞外プロテアーゼを採用して活性測定を行い、そのうちに化合物の膜透過作用に関しないので、それぞれの試験された成分はいずれも膜透過率を考慮する必要がない。上記実験結果を比較すると、修飾された化合物は体外において修飾前に類似した活性を有する。この結果は、本発明が調製した化合物投与前駆体が原化合物の生理活性を低下させることがしないことを示す。
実施例3 化合物投与前駆体に基づく薬物担体の調製
1、材料及び試薬
HepG2細胞株は中国科学院上海生命科学研究院から購入し、RPMI−1640培地はHycloneから購入し、ウシ胎仔血清は天津こう洋生物製品科技有限会社から購入し、トリプシンとOpti−MEMとはInvitrogenから購入し、X−tremeGENEsiRNAトランスフェクション試薬はRocheから購入し、そのほかの細胞インキュベーションディッシュなどの用品はいずれもComingから購入する。
2、化合物投与前駆体に基づく薬物担体の調製
(1)原料取得:1:10−100(W/V)の割合で化合物投与前駆体及び薬物担体を取る。
(2)インキュベーション:25nM化合物投与前駆体をトランスファーする薬物担体の調製を例とし、一つの1.5mL無菌遠心分離管(管A)を取り、0.125μg化合物投与前駆体を加入し、相応体積のOpti−MEMと均一に混合し、総体積が100μLになるように調整する。X−tremeGENEsiRNA試薬をゆっくりと均一に揺動し、2.5μLX−tremeGENEsiNA試薬を取って他管(管B)における97.5μL Opti−MEMと混合し、総体積が100μLになるように調整する。A管とB管とを混合させ、チップでゆっくりピペットし、室温にて20minインキュベーションする。25nM化合物投与前駆体に基づく薬物担体が得られる。
実施例4 化合物投与前駆体の膜貫通トランスファー効率に対する影響
1、材料及び試薬
HepG2細胞株は中国科学院上海生命科学研究院から購入し、RPMI−1640培地は上海前塵生物科技有限会社(Hyclone Shanghai)から購入し、ウシ胎仔血清は天津こう洋生物製品科技有限会社から購入し、トリプシンとOpti−ΜΕΜとは上海英駿生物技術有限会社(Invitrogen Shanghai)から購入し、X−tremeGENEsiRNAトランスフェクション試薬は羅氏中国会社(Roche)から購入し、そのほかの細胞インキュベーションディッシュなどの用品はいずれも康寧中国会社(Corning China)から購入し、化合物5は実施例1に提供される。
2、異なる配列の一本鎖又は二本鎖DNA/RNAのトランスファー前の準備
トランスファー前の24hに、トリプシンで対数期成長期のHepG2細胞を消化し、10%血清を含有した培地で細胞密度が1.0×10細胞/20mLになるように調整し、新たに15cm細胞インキュベーションディッシュに接種し、37°Cで、5%COインキュベーション箱でインキュベーションする。24hに細胞密度が60%−70%に達すると実験に用いられる。
3、トランスファー
1つの15mL無菌遠心分離管(管A)を取り、4nmolの化合物5を加入し、相応体積のOpti−MEMと均一に混合し、総体積が2mLになるように調整する。X−tremeGENEsiRNA試薬をゆっくりと均一に揺動し、160μL X−tremeGENEsiNA試薬を取って他管(管B)における1.84mL Opti−MEMと混合する。A管とB管とを混合させ、チップでゆっくりピペットし、室温にて20minインキュベーションする。
6mL無血清RPMI−1640培地を混合物に加入し、均一に混合する。HepG2細胞インキュベーションディッシュにおける過去の培地を廃棄し、かつ無血清RPMI−1640培地でゆっくりと一回ピペットし、その後に上記混合物をHepG2−PT細胞インキュベーションディッシュに転移し、37°Cにて、5%のCOインキュベーション箱でインキュベーションする。6h後、レーザー共焦点顕微鏡で化合物の細胞内の位置決め情況を観察する。
4、実験結果
結果は図8に示すように、原化合物2が蛍光標識に接続した後に細胞内に進入することができず(図8A)、投与前駆体化合物5がX−tremesiRNAに細胞にトランスファーされることができ、大部分の化合物5が細胞質にあり、少数の化合物5が細胞核に進入し(図8B)、かつ、トランスファー効率は80%以上に達することができる(図9)。
実施例5 化合物投与前駆体に基づく薬物担体の細胞トランスファーとリン酸化レベルの変化
1、材料及び試薬
HepG2細胞株は中国科学院上海生命科学研究院から購入し、RPMI−1640培地はHycloneから購入し、ウシ胎仔血清は天津こう洋生物製品科技有限会社から購入し、トリプシンはInvitrogenから購入し、細胞溶解液とプロテアーゼ抑制剤とはPierceから購入し、P−IRS−1ELSAキットはbio−swampから購入し、そのほかの細胞インキュベーションディッシュなどの用品はいずれもCorningから購入する。
2、化合物投与前駆体に基づく薬物担体の化合物膜透過トランスファーの影響の研究
タンパク質チロシンホスファターゼ1B(PTP1B)はタンパク質チロシンホスファターゼ(PTPs)族に属し、膜貫通受容体様タンパク質と細胞内酵素という2種の形式で存在し、タンパク質のリン酸化チロシン残基の脱リン酸化反応を触媒し、哺乳動物体内の最も早く同定され、純化されるPTPs[2,3]である。PTP1Bはインスリン受容体(IR)、インスリン受容体基質1、2(IRS−1、IRS−2)、成長因子受容体結合タンパク質2(Grb2)、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI−3K)などのインスリン信号変換に関するタンパク質に作用し、それらのリン酸化チロシン残基を脱リン酸化させ、インスリン信号変換を減衰させ、従って受容体後のインスリン抵抗性を発生する[4]。そのため、本発明は薬物がトランスファーされた後に細胞内のIRS−1リン酸化レベルの変化を測定することで、薬物が細胞に進入した後に細胞内のインスリン信号チャネル機能に対する影響を評価する。試験方法は以下の通りである。
2.1 トランスファー前の24hに、トリプシンで対数期成長期のHepG2細胞を消化し、10%血清を含有した培地で細胞密度が0.5×10細胞/mLになるように調整し、新たに6ウェルプレートに接種し、37°Cにて、5%COインキュベーション箱で24hインキュベーションした後に細胞密度が60%−70%に達すると実験に用いられる。
2.2 2つの1.5mL無菌遠心分離管(管A1、A2)を取り、それぞれ0.025μLと0.075μL化合物投与前駆体を加入し、相応体積のOpti−MEMと均一に混合し、総体積が100μLになるように調整し、X−tremeGENEsiRNA試薬をゆっくりと均一に揺動し、2.5μL X−tremeGENEsiNA試薬を取って別の2つの対応した遠心分離管(管B1、B2)における97.5μL Opti−MEMと混合し、総体積が100μLになるように調整する。対応するA管とB管とを混合させ、チップでゆっくりとピペットし、室温にて20minインキュベーションし,化合物投与前駆体の薬物担体が得られる。以上の類似操作のように、化合物を添加せず、X−tremeGENEsiRNAを添加せず、及び両者が添加されず、それぞれ2つの対照と1つの空白とする。
2.3 それぞれ800μL無血清RPMI−1640培地を混合物に加入し、均一に混合する。HepG2細胞インキュベーションディッシュにおける過去の培地を廃棄し、かつ無血清RPMI−1640培地でゆっくりと一回洗浄し、その後に空白制御、X−tremeGENEsiRNAトランスフェクション試薬、化合物投与前駆体および化合物投与前駆体の薬物担体をHepG2細胞インキュベーションディッシュに転移し、37°Cにて、5%COインキュベーション箱で5時間インキュベーションする。1μg/mLインスリンと5mMグルコースを加入して30分間誘導される。
2.4 細胞は氷PBSで3回洗浄した後に、各孔に50μL細胞溶解液を加入し氷で1時間分解され、遠心分離して上澄みを取り、BCAキットでタンパク質定量を行う。等量の総タンパク質をELISA板に加入し、ELISAキットでIRS−1のリン酸化レベルを測定する。毎回実験において4つの平行孔を設定し、データが3回の独立の実験から由来する。
試験結果は図10に示す。
図10に示すように、異なる濃度の薬物がHepG細胞にトランスファーされた後に、薬物が添加されない空白制御と比べて、細胞内のIRS−1のリン酸化レベルが向上し、それは、本発明は投与前駆体と薬物担体の方式で細胞膜を透過することが困難である薬物を細胞にトランスファーさせ、かつ原薬は細胞内に作用を発揮することを保証することができることを示す。
実施例6 本発明の投与前駆体2の合成経路
膜貫通トランスファーのための投与前駆体2の合成経路は以下の通りである。

化合物2−2: 14−アジド−3,6,9,12−テトラオキサN−テトラデシル−1−カルボキシレートtert−ブタノール:
カリウムtert−ブトキシド(336mg,3mmol)を15mL化合物(2−1)(372mg,2mmol)のtert−ブタノール溶液に加入し、30度で15分間攪拌する。その後にt− ブチルブロモ酢酸(780mg、4mmol)を以上の体系に加入し、30度で終夜攪拌する。減圧して蒸留して粗生成物が得られる。30mLのジクロロメタンに溶解し、順次に水で3回洗浄し、飽和塩水で3回洗浄し、有機相が無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、化合物(2−2)(無色油状液体,466mg,70%収率)が得られる。MS m/z(ESI):250(M−tBu−N+H);278(M−tBu+H)
化合物2−3: 14−アジド−3,6,9,12−テトラオキサN−テトラデシル−1−カルボン酸
トリフルオロ酢酸(1mL)を化合物(2−2)(466mg,1.4mmol)の5mLジクロロメタン溶液に加入し、室温にて2時間攪拌する。濃縮して粗生成物である化合物(2−3)(無色油状,370mg,95%収率)が得られる。MS m/z(ESI):250(M−N+H);278(M+H)
化合物2−4: 14−アジド−3,6,9,12−テトラオキサN−テトラデシル−1−ホルミル−n−ドデシル19ポリアデニル化フルオレセイン
5'−アミノ、3'−フルオレセイン修飾のポリアデニル酸(5'−(CH)12−A19−3'−FITC)(80nmol)、化合物(2−3)(1.6μmol、200eq.)、4−(4,6−ジメトキシトリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリン塩酸塩(DMT−MM,1.6μmol,200eq.)の80μL 0.5Μ炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム緩衝液(pH9)、16μL脱イオン水及び16μLジメチル・スルホキシド混合溶液を室温にて低速に終夜振動する。その後に、反応系は直接的に逆相HPLCカラムで分離され、凍結乾燥して化合物(2−4)(白色固体)が得られる。MS m/z(TOF):6896
投与前駆体2:
6μLの溶液A(硫酸銅とトリス[(1−ベンジル−1H−1,2,3−トリアゾール−4−イル)メチル]アミンがモル比1:2で体積比4:3:1の水/ジメチル・スルホキシド/tert−ブタノールの溶液に溶解し、濃度が10mMである)を溶液B(化合物(24)(50nmol)の400μL水溶液と4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)−Ν−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸(1−3)(3umol)の100μL DMSO溶液)に加入し、ボルテックスして遠心分離された後に、120μLの調製したばかりのアスコルビン酸ナトリウム(1200nmol)水溶液を上記反応系に加入し、室温にて低速に終夜振動する。その後に、反応液は直接的に逆相HPLCカラムで分離・純化して生成物(投与前駆体2)(淡黄色固体)が得られる。MS m/z(TOF):7521
実施例7 本発明の投与前駆体3の合成経路
膜貫通トランスファーのための投与前駆体3の合成経路は以下の通りである。

化合物3−2:
5'−アミノ、3'−フルオレセイン修飾のポリアデニル酸(5'−(CH)12−A19−3'−FITC)(80nmol)、アジド酢酸(3−1)(1.6μmol、200eq.)、4−(4,6−ジメトキシトリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリン塩酸塩(DMT−MM,1.6μmol,200eq.)の80μL 0.5M炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム緩衝液pH9)、160μL脱イオン水及び160μLジメチル・スルホキシド混合溶液を室温にて低速に終夜振動する。その後に、反応系は直接的に逆相HPLCカラムで分離され、凍結乾燥して化合物(4)(白色固体)が得られる。MS m/z(TOF):6720
投与前駆体3:
60μLの溶液Α(硫酸銅とトリス[(1−ベンジル−1H−1,2,3−トリアゾール−4−イル)メチル]アミンがモル比1:2で体積比4:3:1の水/ジメチル・スルホキシド/tert−ブタノールの溶液に溶解され、濃度が10mMである)を溶液B(化合物(3−2)(50nmol)の400μL水溶液と4−ブロム−3−オキソ酢酸−5−(3−(((1−フェニルカルバモイルピペリジン)−4−メチル)−Ν−プロパルギルアミン)フェニル)チオフェン−2−カルボン酸(1−3)(3umol)の100μL DMSO溶液)に加入し、ボルテックスして遠心分離された後に、120μLの調製したばかりのアスコルビン酸ナトリウム(1200nmol)水溶液を上記反応系に加入し、室温にて低速に終夜振動する。その後に、反応液は直接的に逆相HPLCカラムで分離・純化して生成物(投与前駆体3)(淡黄色固体)が得られる。MS m/z(TOF):7345
実施例8 発明の投与前駆体4の合成経路

化合物4−2の合成
化合物(4−1)(441mg,1mmol)、臭化プロパルギル(95mg,0.8mmol)、炭酸カリウム(138mg,1mmol)を20mLのΝ,Ν−ジメチルホルムアミドに溶解し、室温にて終夜攪拌する。減圧して蒸留して粗生成物が得られる。50mLのジクロロメタンに溶解し、順次に水で3回洗浄し、飽和塩水で3回洗浄し、有機相が無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、化合物(4−2)(黄色固体,287mg,60%収率)が得られる。MS m/z(ESI):424(M−tBu+H);480(M+H)
化合物4−3の合成
化合物(4−2)(87mg,0.6mmol)、水酸化リチウム一水化合物(126mg,3mmol)を5mLのメタノールと5mLの水に溶解し、回流して終夜攪拌する。蒸留してアルコールが除去される。20mLの水で希釈し、1N HClでpH2.0程度に酸性化され、凍結乾燥して粗生成物が得られ、直接的に逆相高速液体分離で(4−3)(黄色固体,216mg,80%収率)が得られる。MSm/z(ESI):410(M+H)
投与前駆体4の合成
60μの溶液Α(硫酸銅とトリス[(1−ベンジル−1Η−1,2,3−トリアゾール−4−イル)メチル]アミンがモル比1:2で体積比4:3:1の水/ジメチル・スルホキシド/tert−ブタノールの溶液に溶解し、濃度が10mMである)を溶液B(化合物(4−4)(50nmol)の400μL水溶液と化合物(4−3)(3umol)の100μL DMSO溶液)に加入し、ボルテックスして遠心分離された後に、120μLの調製したばかりのアスコルビン酸ナトリウム(1200nmol)水溶液を上記反応系に加入し、室温にて低速に終夜振動する。その後に、反応液は直接的に逆相HPLCカラムで分離・純化して生成物(投与前駆体4)(淡黄色固体)が得られる。MS m/z(TOF):7191
実施例9 一本鎖又は二本鎖DNA又はRNA、及び異なる化合物及び異なる接続アームの投与前駆体の膜貫通トランスファーの効率評価
1、材料及び試薬
HepG2細胞株は中国科学院上海生命科学研究院から購入し、RPMI−1640培地は上海前塵生物科技有限会社(Hyclone Shanghai)から購入し、ウシ胎仔血清は天津こう洋生物製品科技有限会社から購入し、トリプシンとΟpti−ΜΕΜは上海英駿生物技術有限会社(Invitrogen Shanghai)から購入し、X−tremeGENEsiRNAトランスフェクション試薬は羅氏中国会社(Roche)から購入し、そのほかの細胞インキュベーションディッシュなどの用品はいずれも康寧中国会社(Corning China)から購入し、5bpのpolyA 5'−NH−(CH)12−PO−A−3'-FITC、19bpのpolyA 5'−NH−(CH)12−PO−A19−3'−FITC、38bpのpolyA5'−NH−(CH)12−PO−A38−3'一FITC、ランダム19bp一本鎖5'−NH−(CH)12−PO−TGGGCTGGCCAAACTGCTG−3'−FITCとランダム19bp二本鎖(5'−NH−(CH)12−PO−TGGGCTGGCCAAACTGCTG−3'−FITC:
5'−CAGCAGTTTGGCCAGCCCA−3')はいずれも英い捷基(上海)貿易有限会社で合成し、投与前駆体2〜4は実施例6〜8で調製してなる。
2、トランスファー前準備
トランスファー前の24hに、トリプシンで対数期成長期のHepG2細胞を消化し、10%血清を含有した培地で細胞密度が0.5×10細胞/mLになるように調整し、新たに15cm細胞インキュベーションディッシュに接種し、37°Cにて、5%COインキュベーション箱でインキュベーションする。24hに細胞密度が60%−70%に達すると実験に用いられる。
3、トランスファー
1つの15mL無菌遠心分離管(管A)を取り、それぞれ4nmol以上の異なる配列の一本鎖又は二本鎖DNA/NAフラグメント及び異なる投与前駆体を取り、相応体積のOpti−MEMと均一に混合し、総体積が2mLになるように調整する。X−tremeGENEsiRNA試薬をゆっくりと均一に揺動し、160μL X−tremeGENEsiRNA試薬を取って他管(管B)における1.84mL Opti−MEMと混合する。A管とB管とを混合させ、チップでゆっくりとピペットし、室温にて20minインキュベーションする。
6mL無血清RPMI−1640培地を混合物に加入し、均一に混合される。HepG2細胞インキュベーションディッシュにおける過去の培地を廃棄し、かつ無血清RPMI−1640培地でゆっくりと一回ピペットし、その後に上記混合物をHepG2−PT細胞インキュベーションディッシュに転移し、37°Cにて、5%COインキュベーション箱でインキュベーションする。6h後に、レーザー共焦点顕微鏡で化合物の細胞内の位置決め情況を観察する。
4、実験結果
結果は図11に示すように、5bp以上の一本鎖、二本鎖DNA又はRNAランダム又はpolyAフラグメント(例えば5bpのpolyA、19bpのpolyA、38bpのpolyA、19bpの一本鎖ランダム配列又は19bpの二本鎖ランダム配列フラグメント)、及び本発明は調製した各種の投与前駆体は、X−tremesiRNAに細胞にトランスファーされることができ、大部分が細胞質にあり、少数が細胞核に進入する。
以上のように、本発明は調製した投与前駆体および薬物担体製剤は、膜透過することが困難である化合物の膜透過性を効果的に向上させることができ、臨床投薬及び新薬の研究開発に対して新しい選択を提供する。
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Claims (13)

  1. 化合物投与前駆体であって、前記化合物投与前駆体の一般式
    ただし、Xは細胞膜を透過することの困難であり、linkerはXとDNA又はRNAとの間の連結基であり、前記化合物投与前駆体の構造式は、
    であることを特徴とする化合物投与前駆体。
  2. 前記DNA又はRNAは一本鎖又は二本鎖であることを特徴とする請求項1に記載の化合物投与前駆体。
  3. 前記DNA又はRNAの一本鎖又は二本鎖の長さは5個以上塩基対又は塩基であることを特徴とする請求項2に記載の化合物投与前駆体。
  4. 前記DNA又はRNAは定義される長さ範囲における任意の配列であることを特徴とする請求項3に記載の化合物投与前駆体。
  5. 前記DNA又はRNAは1つの共有結合するための官能基を有することを特徴とする請求項1に記載の化合物投与前駆体。
  6. 前記DNA又はRNAにビオチン、蛍光、同位素又はその他のトレースするための標識が付けられたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の化合物投与前駆体。
  7. 前記linkerの化合物Xにおける接続部位はXの生物活性を影響しないことを特徴とする請求項1に記載の化合物投与前駆体。
  8. 前記linkerは化合物Xと直接的に共有結合し、或いは予め修飾された化合物Xで接続されることを特徴とする請求項1に記載の化合物投与前駆体。
  9. (1)化合物X及び1つの反応官能基を有するDNA又はRNAを取る原料取得のステップと、
    (2)化合物Xが選択的に二官能基試薬の1つの官能基と反応して、化合物X1が得られる、化合物X共有結合準備のステップと、
    (3)1つの反応官能基を有するDNA又はRNAに対して二官能基試薬で修飾され、ステップ(2)における化合物Xの共有結合に合わせた修飾DNA又はRNAが得られる、DNA又はRNA共有結合準備のステップと、
    (4)化合物X1とそれに合わせた修飾DNA又はRNAとを共有結合させ、分離・純化して化合物投与前駆体が得られる;或いは化合物X1とステップ(1)において1つの反応官能基を有するDNA又はRNAとを共有結合させ、分離・純化して化合物投与前駆体が得られる;或いは化合物Xとステップ(3)における修飾DNA又はRNAとを共有結合させ、分離・純化して化合物投与前駆体が得られる共有結合ステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の化合物投与前駆体の調製方法。
  10. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の化合物投与前駆体に担体を加入して調製してなることを特徴とする化合物投与前駆体に基づく薬物担体製剤。
  11. 前記担体はDNA又はRNAトランスファー生物材料であることを特徴とする請求項10に記載の化合物投与前駆体に基づく薬物担体製剤。
  12. (1)1:10−100(W/V)の割合で化合物投与前駆体及び薬物担体を取る原料取得のステップと、
    (2)化合物投与前駆体を取り、バッファーと均一に混合して溶液Aが得られ、薬物担体を取り、バッファーを加入して均一に混合して溶液Bが得られ、溶液Aと溶液Bとを混合させ、チップでピペットされ、室温にてインキュベーションされ、薬物担体製剤が得られるインキュベーションのステップと、を含むことを特徴とする請求項10に記載の化合物投与前駆体に基づく薬物担体製剤の調製方法。
  13. ステップ(2)において、室温にてインキュベーションする時間が20minであることを特徴とする請求項12に記載の調製方法。
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