JP6745272B2 - 核酸を細胞内へ導入するための組成物 - Google Patents
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Description
コポリマー中に含まれる繰り返し単位(a)および/または(b)の窒素原子の1または2以上がプロトン化されてカチオン性コポリマーを提供し得る、統計コポリマーを提供する。
コポリマー中に含まれる繰り返し単位(a)および/または(b)の窒素原子の1または2以上がプロトン化されてカチオン性コポリマーを提供し得る、統計コポリマーである。
全ての繰り返し単位の80モル%以上、より好ましくは全ての繰り返し単位が、
下記式(a1)および(a2)の繰り返し単位から独立して選択される複数の繰り返し単位(a)と、
コポリマーの末端基が、
下記式(c1)および(c2)の基から独立して選択される基(c)から形成され、
上述のとおり、本発明の中心的な態様は、核酸、特にRNA、好ましくはmRNAなどの一本鎖RNAと、本発明に係る上記コポリマーとを含む組成物である。
上に開示したように、本発明に係る組成物は、核酸、特にRNA、好ましくはmRNAなどの一本鎖RNAと、本発明に係るコポリマーとを含む。
さらなる態様において、本発明は、核酸、特にRNA、好ましくはmRNAなどの一本鎖RNAを組織へまたは標的細胞内へ送達するための、本発明の組成物または本発明のコポリマーの使用に関する。「核酸、特にRNA、好ましくはmRNAなどの一本鎖RNAを細胞へ送達する」とは、好ましくは、核酸、特にRNA、好ましくはmRNAなどの一本鎖RNAを細胞内へ移動させることを意味する。前記使用は、インビボまたはインビトロで行うことができる。
下記式(a1)および(a2)の繰り返し単位から独立して選択される複数の繰り返し単位(a)と、
コポリマー中に含まれる繰り返し単位(a)および/または(b)の窒素原子の1または2以上がプロトン化されてカチオン性コポリマーを提供し得る、統計コポリマー。
[態様2]
繰り返し単位(a2)、(b2)および(b4)から選択される繰り返し単位の1または2種以上を含む分岐または樹状コポリマーである、態様1に記載のコポリマー。
[態様3]
繰り返し単位(a1)および(b1)を含む直鎖コポリマーである、態様1に記載のコポリマー。
[態様4]
繰り返し単位(a)および(b)が、コポリマー中の全ての繰り返し単位の80モル%以上を占める、態様1〜3のいずれかに記載のコポリマー。
[態様5]
コポリマー中の全ての繰り返し単位が、繰り返し単位(a)または(b)である、態様1〜3のいずれかに記載のコポリマー。
[態様6]
繰り返し単位(a1)および(a2)から選択される繰り返し単位(a)と、繰り返し単位(b1)および(b2)から選択される繰り返し単位(b)とが、コポリマー中の全ての繰り返し単位の80モル%以上を占める、態様1〜3のいずれかに記載のコポリマー。
[態様7]
コポリマー中の全ての繰り返し単位が、繰り返し単位(a1)および(a2)から選択される繰り返し単位(a)、または、繰り返し単位(b1)および(b2)から選択される繰り返し単位(b)である、態様1〜3のいずれかに記載のコポリマー。
[態様8]
ランダムコポリマーである、態様1〜7のいずれかに記載のコポリマー。
[態様9]
繰り返し単位(a)および繰り返し単位(b)の合計数が、20個以上、好ましくは50個以上、より好ましくは100個以上である、態様1〜8のいずれかに記載のコポリマー。
[態様10]
繰り返し単位(a)および繰り返し単位(b)の合計数が、5000個以下、好ましくは2500個以下、より好ましくは1000個以下である、態様1〜9のいずれかに記載のコポリマー。
[態様11]
重量平均分子量が、2000〜250000Da、好ましくは5000〜50000Daである、態様1〜10のいずれかに記載のコポリマー。
[態様12]
コポリマーの末端基が、下記式(c1)〜(c3)の基から独立して選択される1または2種以上の基(c)を含む、態様1〜11のいずれかに記載のコポリマー。
コポリマーの末端基が、式(c1)および(c2)の基から独立して選択される1または2種以上の基(c)を含む、態様12に記載のコポリマー
[態様14]
繰り返し単位(b)に対する繰り返し単位(a)のモル比が、0.8/1.0〜1.0/0.8の範囲である、態様1〜13のいずれかに記載のコポリマー。
[態様15]
カチオン性コポリマーである、態様1〜14のいずれかに記載のコポリマー。
[態様16]
アジリジン、アゼチジン、および任意でピロリジンを含むモノマー混合物を重合することによって得られる、態様1〜15のいずれかに記載のコポリマー。
[態様17]
核酸と、態様1〜16のいずれかに記載のコポリマーとを含む、組成物。
[態様18]
核酸がRNAである、態様17に記載の組成物。
[態様19]
核酸が一本鎖RNAである、態様17に記載の組成物。
[態様20]
核酸がmRNA、好ましくは修飾mRNAである、態様17に記載の組成物。
[態様21]
コポリマーがカチオン性コポリマーであり、カチオン性コポリマーが核酸と複合体を形成する、態様17〜20のいずれかに記載の組成物。
[態様22]
凍結乾燥形態である、態様1〜21のいずれかに記載の組成物。
[態様23]
リオプロテクタントを更に含む、態様22に記載の組成物。
[態様24]
リオプロテクタントがトレハロースである、態様23に記載の組成物。
[態様25]
医薬組成物である、態様1〜22のいずれかに記載の組成物。
[態様26]
態様17〜25のいずれかに記載の組成物と、任意で、追加の薬学的に許容される担体および/または希釈剤とを含む、医薬組成物。
[態様27]
細胞内へ核酸を送達するための、態様1〜16のいずれかに記載のコポリマーの使用。
[態様28]
細胞内へ核酸を送達するための、態様17〜26のいずれかに記載の組成物または医薬組成物の使用。
[態様29]
核酸がRNAである、態様27または28に記載の使用。
[態様30]
核酸が一本鎖RNAである、態様27または28に記載の使用。
[態様31]
核酸がmRNA、好ましくは修飾mRNAである、態様27または28に記載の使用。
[態様32]
態様17〜26のいずれかに記載の組成物または医薬組成物を標的細胞または標的組織に接触させるステップを含む、標的細胞または標的組織へ核酸を送達する方法。
[態様33]
アジリジン、アゼチジン、および、任意でピロリジンを含むモノマー混合物を重合させるステップを含む、態様1〜15のいずれかに記載のコポリマーの製造方法。
材料:
化学修飾Luc mRNAの製造
インビトロ転写(IVT)のためのテンプレートを作製するために、プラスミドpVAXA120−Lucを、NotIによる制限消化によって線状化した。テンプレートをクロロホルム−エタノール沈殿によって更に精製した。テンプレートの品質を天然アガロースゲル電気泳動により決定した。リボヌクレオチド三リン酸およびT7 RNAポリメラーゼを含有する標準的なIVTミックスを用いてインビトロ転写(IVT)を行った。25%の5−メチル−シチジン−5’−三リン酸および25%の2−チオ−ウリジン−5’−三リン酸を用いて修飾を導入した。ワクシニアウイルスキャッピング酵素、rGTP、および、メチル供与体としてS−アデノシルメチオニン(SAM)を用いて、mRNAの5’末端に7−メチルグアニレートcap−0構造(m7GpppG)を付加してキャッピングを行った。酢酸アンモニウム沈殿によりmRNAの精製を行った。 修飾されたLuc RNAを注射用水に再懸濁させ、UV測定、天然アガロースゲル電気泳動およびNIH3T3細胞へのトランスフェクションにより品質管理を行った。
アジリジン(E)およびアゼチジン(P)、または、アジリジン(E)およびアゼチジン(P)の化学量論的混合物から、モノマーのモル比(E:P)を1:0、0.8:1および0:1として、ポリマーをそれぞれ合成した。モノマー水溶液(モノマーの全濃度:50%(w/w))から開始して、アジリジンおよびアゼチジンを単重合および共重合した。重合は、130℃で20〜70時間、0.001当量の硫酸を用いて行った。E:P比がそれぞれ1:0および0:1であるホモポリマーは比較のために製造した。
ポリマーストック溶液:注射用水中0.5mg/ml
mRNAストック溶液:注射用水中0.05mg/mのストック溶液
N/P比は、ポリマー/mRNA複合体を調製するために使用される、所定量のmRNA中のリン酸に対する所定量のポリマー中の窒素の添加モル比を反映する。mRNA中のリボヌクレオチド一リン酸の平均分子量は346g/molである。
HEK293細胞(DSMZ ACC305、Lot21)を、それぞれ10%FBS+1%P/Sを含むDMEM、MEM、MEM中で培養した。トランスフェクションの24時間前に、96ウェルプレート内で、細胞培養培地100μL中5,000個の細胞密度で細胞を播種した。
この実験は、コポリマー(0.8/1)と複合体化した化学修飾Luc mRNAが、分枝PEI(1/0)またはPPI(0/1)と複合体形成するよりも、細胞のトランスフェクション後より効率的に発現することを示す(図1)。これはまた、本発明の目的が本発明の方法および医薬製剤によって適切に達成できることを示している。
コポリマーと配合した、ホタルルシフェラーゼ(Luc)をコードする化学修飾mRNAのブタ肺へのインビボでのエアロゾル投与
上記の実施例1を参照
上記の例1を参照
ブタの鎮静をアザペロン2mg/kg体重、ケタミン15mg/kg体重、アトロピン0.1mg/kg体重を前投与して開始し、続いて静脈ラインを側方耳静脈に挿入した。必要に応じてプロポフォールを3〜5mg/kg体重の用量で静脈内注射してブタを麻酔した。必要に応じて1%プロポフォールを静脈内に連続的に注入して麻酔を維持した。換気パラメータは、終末呼気二酸化炭素と一致させ、必要に応じて調整した。麻酔パラメータ、呼吸器パラメータおよび心臓血管パラメータを、パルスオキシメトリー、カプノグラフィー、直腸温度プローブおよび反射状態を用いて連続的にモニタリングした。平衡電解液を10ml/kg/時でブタに注入した。麻酔の持続時間は約80〜120分間であった。エアロゾル投与(Aeronebメッシュネブライザー)完了後の鎮静後、耳静脈を介してペントバルビタール(100mg/kg体重)をボーラス注射してブタを屠殺した。肺を切除し、約1cm厚のスライスした組織標本を様々な肺領域から収集し、続いて培養器中、37℃(5%二酸化炭素)で24時間、細胞培養培地中でインキュベートした。ルシフェラーゼ活性の測定のために、組織標本を37℃で30分間、PBS(100μg/ml)中にD−ルシフェリン基質を含む培地浴中でインキュベートし、ex vivoルシフェラーゼ生物発光イメージング(IVIS 100、Xenogen、Alameda、USA)に供した。
2チャンネルシリンジポンプ(KDS−210−CE、KD Scientific)を用いてポリプレックスを形成した。mRNAおよびコポリマー(0.8/1、1/0、0/1またはPEI 25kDa)をそれぞれ二重蒸留水12.0mlに希釈して、mRNA濃度を500μg/ml(コポリマーまたは分岐PEI 25kDaの濃度=N/P比10に相当)とした。両溶液を、シリンジポンプの吸引機能を使用して5mL/分の速度で別々の20mLシリンジに充填した。両サンプルを混合するために、これら2本のシリンジをチューブ(Safeflow Extension Set, B.Braun)を介してt−ピースに接続した。40mL/分の速度でシリンジポンプの注入機能を用いて混合を行った。使用前に複合体を周囲温度で30分間インキュベートした。ナノ粒子がマウス肺で凝集したり効果がないことがあるため(Rudolph et al., J. Mol Ther. 2005, 12: 493-501)、本発明の過程では、錯体形成用緩衝液を使用せずに水のみを用いることが特に有利であることが観察された。
この実験は、肺へエアロゾル送達した際、コポリマー(0.8/1)と複合化した化学修飾Luc mRNAが、PEI 25kDa(1/0)またはPPI(0/1)と複合体化するよりもブタ肺細胞においてより効率的に発現することを示す(図2)。これは、本発明の目的が本発明の方法および医薬製剤によって適切に達成できることも示している。
コポリマーと配合した、ホタルルシフェラーゼ(Luc)をコードする化学修飾mRNAのマウス肺へのインビボ投与
上記の実施例1を参照
上記の実施例1を参照
分枝0.8/1(エチルアミン/プロピルアミン単位)コポリマー(「br−Homo」)とホタルルシフェラーゼをコードするmRNAとのポリプレックス、および、分岐ポリエチレンイミン(「br−PEI」)と当該mRNAとのポリプレックスを調製し、気管内液剤(n=3)(100μL体積中、mRNA25μg)として、または、高圧Microsprayer装置(PennCentury、USA)を使用して気管内スプレー剤(50μL体積中、mRNA12.5μg)として投与した。すべての実験は地方自治体(Regierung von Oberbayern)によって承認され、ドイツ動物福祉法に従って行った。雌の成体Balb/cマウスをイソフルラン吸入チャンバー中で麻酔した。続いて、試験配合物を、カスタマイズした光源および小型動物用スパーテルを用いて気管内に直接適用した。マウスは数分以内に麻酔から回復した。6時間後、フェンタニル/ミダゾラム/メデトミジン(0.05mg/5.0mg/0.5mg/kg体重)を腹腔内注射してマウスを麻酔した。D−ルシフェリン(1.5mgを50μLのPBSに希釈)を麻酔したマウスの鼻孔に適用し、より深い気道に吸引させた。生物発光イメージングをIVIS Lumina XRイメージングシステム(Perkin Elmer社、USA)を用いて行った。結果を図3に示す。
Claims (13)
- 核酸と;
下記式(a1)および(a2)の繰り返し単位から独立して選択される複数の繰り返し単位(a)、および、
前記コポリマーは、前記コポリマー中に含まれる繰り返し単位(a)および/または(b)の窒素原子の1または2以上がプロトン化されてカチオン性コポリマーとされてもよい、組成物。 - 前記コポリマーは、繰り返し単位(a2)、(b2)および(b4)から選択される繰り返し単位の1または2種以上を含む分岐または樹状コポリマーである、請求項1に記載の組成物。
- 前記コポリマーは、繰り返し単位(a1)および(b1)を含む直鎖コポリマーである、請求項1に記載の組成物。
- 繰り返し単位(a)および(b)が、前記コポリマー中の全ての繰り返し単位の80モル%以上を占める、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 繰り返し単位(a1)および(a2)から選択される繰り返し単位(a)と、繰り返し単位(b1)および(b2)から選択される繰り返し単位(b)とが、前記コポリマー中の全ての繰り返し単位の80モル%以上を占める、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記コポリマーの末端基が、下記式(c1)〜(c3)の基から独立して選択される1または2種以上の基(c)を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記コポリマーの、繰り返し単位(b)に対する繰り返し単位(a)のモル比が、0.8/1.0〜1.0/0.8の範囲である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記核酸がmRNAである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記コポリマーがカチオン性コポリマーであり、前記カチオン性コポリマーが前記核酸と複合体を形成する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物と、任意で、追加の薬学的に許容される担体および/または希釈剤とを含む、医薬組成物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物または請求項10に記載の医薬組成物の、細胞(ヒトを除く)内へ核酸を送達するための使用。
- 組成物に含まれる核酸を、疾患を有する患者の体内の組織または器官へ提供することにより治療可能な疾患を治療するための医薬組成物を調製するための、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物の使用。
- アジリジン、アゼチジン、および、任意でピロリジンを含むモノマー混合物を重合させることにより前記コポリマーを製造するステップと;
前記コポリマーを前記核酸と接触させるステップとを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の組成物の製造方法。
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