JP6853924B2 - 温度感受性重合体を用いた核酸の送達用ミセル組成物およびその製造方法 - Google Patents

温度感受性重合体を用いた核酸の送達用ミセル組成物およびその製造方法 Download PDF

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関連出願の参照
本願は、特願特願２０１５−１０４０２８号（出願日：２０１５年５月２１日）の優先権の利益を享受する出願であり、これらは引用することによりその全体が本明細書に取り込まれる。
本発明は、温度感受性重合体を用いた核酸の送達用ミセル組成物およびその製造方法に関する。
核酸を送達するミセルとしては、ＰＥＧとカチオン性ポリアミノ酸を含む共重合体と核酸とにポリイオンコンプレックスを形成させて得られるミセルが知られる（特許文献１）。このミセルは、ＤＮＡなどの生化学的に安定な分子を送達する上では一定の実用性を有する。しかしながら、例えば、上記ミセルは生体内での低い安定性のために、ＲＮＡなどの安定性の低い分子の送達効率において問題が残されていた。
特開第２０１１−１７３８０２号公報
本発明は、温度感受性重合体を用いた核酸（例えば、ｓｉＲＮＡ）の送達用ミセルおよびその製造方法を提供する。
本発明者らは、カチオン性ブロックを有する温度感受性重合体と生体適合性疎水基を有する核酸とを、下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以下で結合させ、ユニットＰＩＣを形成させてから、温度をＬＣＳＴ以上としてユニットＰＩＣにミセルを形成させると、得られたミセルは高い生体安定性を示すことを明らかにした。また、グルコースで覆われたミセルを特定の血糖操作を伴って投与すると、核酸を脳内に顕著に送達することができること、核酸としてｓｉＲＮＡを用いて脳細胞内の標的遺伝子の発現をノックダウンできることを明らかにした。本発明は、この知見に基づく発明である。
すなわち、本発明によれば以下の発明が提供される。
（１）温度感受性共重合体と核酸とのポリイオンコンプレックスであって、
温度感受性共重合体は、カチオン性ブロックと温度感受性ブロックとを有し、
温度感受性共重合体の下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以下の温度条件下で温度感受性共重合体と核酸とを混合して得ることができる、ポリイオンコンプレックス。
（２）カチオン性ブロックが、カチオン性アミノ酸ポリマーブロックである、上記（１）に記載のポリイオンコンプレックス。
（３）温度感受性共重合体が親水性ブロックを有し、親水性ブロックが、ポリエチレングリコールである、上記（１）または（２）に記載のポリイオンコンプレックス。
（４）温度感受性共重合体が、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のポリイオンコンプレックス。
（５）核酸が、生体適合性の疎水基で修飾されている、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のポリイオンコンプレックス。
（６）核酸が、ｓｉＲＮＡである、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のポリイオンコンプレックス。
（７）カチオン性ブロックと温度感受性ブロックとを有する温度感受性共重合体を含んでなる、ポリイオンコンプレックスを作製するための組成物。
（８）カチオン性ブロックが、カチオン性アミノ酸ポリマーブロックである、上記（７）に記載の組成物。
（９）温度感受性共重合体が親水性ブロックを有し、親水性ブロックが、ポリエチレングリコールである、上記（７）または（８）に記載の組成物。
（１０）温度感受性共重合体が、グルコースで修飾された、上記（７）〜（９）のいずれかに記載の組成物。
（１１）上記（１）〜（６）のいずれかに記載のポリイオンコンプレクスを該ポリイオンコンプレックスの下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以上の温度条件下にさらして得られる、核酸を含有するミセル。
（１２）上記（１１）に記載のミセルを含む、核酸送達用組成物。
（１３）上記（１１）に記載のミセルであって、温度感受性共重合体がグルコースで修飾された、ミセル。
（１４）上記（１３）に記載のミセルであって、ミセル中の温度感受性共重合体のグルコース修飾率が、１５〜４０％である、ミセル。
（１５）上記（１３）に記載のミセルであって、ミセル中の温度感受性共重合体のグルコース修飾率が、５０〜１００％である、ミセル。
（１６）上記（１３）または（１４）に記載のミセルを含む、脳への核酸送達用組成物。
（１７）上記（１３）または（１５）に記載のミセルを含む、脳血管内皮細胞への核酸送達用組成物。
（１８）上記（１６）または（１７）に記載の脳への核酸送達用組成物であって、
組成物は、投与計画に従って対象に投与するための組成物であり、
投与計画は、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象に該組成物を投与することと、該対象において血糖値の上昇を誘発させることとを含む、組成物。
図１は、外表面がグルコースで修飾されたポリイオンコンプレックス型ミセル（ＰＩＣミセル）とその調製方法を示す。 図２は、実施例１で得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルの粒径分布の動的光散乱測定（ＤＬＳ）の結果と透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による粒子像を示す。ここで、Ｇｌｃ（６）は、グルコースの６位の炭素でミセルを形成する高分子と結合していることを示す。 図３は、実施例１で得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルの脳への選択的かつ効果的蓄積を示す図である。 図４は、グルコースをその３位または６位の炭素で高分子に結合させて得たミセルの脳への蓄積を示す図である。 図５は、ミセルが脳に取り込まれる際の脳実質部の蛍光顕微鏡画像（図５Ａ）および血糖値と脳への取り込み量の推移（図５Ｂ）を示す図である。 図６は、直径１００ｎｍのPICsomeの脳への蓄積を示す図である。 図７は、グルコースで外表面を修飾したｓｉＲＮＡミセルの脳への蓄積を示す。図７Ａは、ｓｉＲＮＡミセルとその調製方法を示し、図７Ｂは、脳への蓄積量の推移を示す。 図８は、脳細胞内へのｓｉＲＮＡミセルの蓄積を示す蛍光顕微鏡像である。 図９は、グルコース１分子をコンジュゲートした高分子の脳への蓄積を示す図である。 図１０は、グルコースをリンカーを介して連結させてなるＩｇＧ抗体の脳への蓄積を示す図である。Ｇ−ＩｇＧは、グルコースを連結したＩｇＧを示す。 図１１は、グルコースを腹腔内（ｉ．ｐ．）投与した３０分後にＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルを静脈内（ｉ．ｖ．）投与した場合の脳実質における蛍光強度変化を示す図である。 図１２は、Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルの一部が、脳血管内皮細胞に蓄積できることを示す図である。 図１３は、マウス大脳皮質における静脈投与後のPICミセルの局在を示す図である。 図１４は、マウス大脳皮質の切片における静脈投与後のPICミセルの局在を示す図である。 図１５は、マウス大脳皮質における静脈投与後のPICミセルの継時的局在変化を示す図である。 図１６は、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘのゲル浸透クロマトグラム（ａ）とＮＭＲチャート（ｂ）を示す。図１６（ａ）は、カップリング前のＰｎＰｒＯｘとＰＥＧ−ＰＬｙｓおよび最終生成物であるＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘのＧＰＣチャートを示す。図１６（ｂ）は、最終生成物であるＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘの1Ｈ−ＮＭＲチャートを示す。 図１７は、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘによるミセル形成のスキームを示す。図１７（１）は、下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以上の温度でＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘのＰｎＰｒＯｘ部分を疎水性とし、ミセルが形成された後にｓｉＲＮＡを添加してポリイオンコンプレックスミセル（ＰＩＣミセル）を形成するスキームを示し、図１７（２）は本発明によるＰＩＣミセルを形成するスキームを示す。図１７（２）では、ＬＣＳＴ以下の温度条件下でＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘとｓｉＲＮＡとのイオンコンプレックス（ユニットＰＩＣまたはｕＰＩＣという）を作製してから、ＬＣＳＴ以上の温度条件下でｕＰＩＣを会合させてミセルを得る方法が示されている。 図１８は、作製したｃＰＩＣミセルとｕＰＩＣミセルのアガロース電気泳動写真である。図１８（ａ）は、ｓｉＲＮＡを含むミセルの電気泳動写真であり、（ｂ）はコレステロール修飾ｓｉＲＮＡ（Ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ）を含むミセルの電気泳動写真である。 図１９は、各種ミセルの平均粒径と粒径分布（ＰＤＩ）を示す図である。図１９では、粒径が棒グラフで示され、ＰＤＩが折れ線で示されている。 図２０は、蛍光相関分光による拡散時間と本発明の温度感受性共重合体とｓｉＲＮＡとの混合比率との関係を示す図である。蛍光相関分光法では、拡散時間は分子の見かけ上の粒径を反映する。 図２１は、作製したｃＰＩＣミセルおよびｕＰＩＣのポリアニオン分子（ヘパリンナトリウム）への耐性を示す図である。 図２２は、Ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡと、これを含むｃＰＩＣおよびｕＰＩＣのＮＭＲ分析結果を示す図である。図２２（ａ）は、Ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡの1Ｈ−ＮＭＲチャートを示し、（ｂ）はＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルの1Ｈ−ＮＭＲチャートを示し、（ｃ）は、Ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルの1Ｈ−ＮＭＲチャートを示す。また、図２２（ｄ）は、化学シフトから推定されるＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルの構造を示し、（ｅ）は、化学シフトから推定されるＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルの構造を示す。 図２３は、作製したｕＰＩＣおよびｃＰＩＣの血中滞留性を示す図である。 図２４は、グルコースで被覆したＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルにより脳細胞にＣｙ５で蛍光標識したｓｉＲＮＡが蓄積したようすを示す図である。 図２５は、グルコースで被覆したＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルにより脳細胞に送達されたｓｉＲＮＡが標的であるＢＡＣＥ１遺伝子をノックダウンできることを示す図である。
発明の具体的な説明
本明細書では、「ミセル」とは、１層の分子膜により形成される球状の集合体を意味する。ミセルとしては、界面活性剤などの両親媒性分子により形成されるミセル、および、ポリイオンコンプレックスにより形成されるミセル（ＰＩＣミセル）が挙げられる。ミセルは、血中滞留時間の観点では、その外表面をポリエチレングリコールで修飾することが好ましいと知られている。
本明細書では、「リポソーム」とは、２層の分子膜により形成される小胞を意味する。分子膜は通常はリン脂質による二重膜である。
本明細書では、「ポリイオンコンプレックス」（以下、「ＰＩＣ」ともいう）とは、アニオン性ブロックを有する重合体とカチオン性ブロックを有する重合体とのイオン性複合体を意味し、ＰＥＧとアニオン性ブロックとの共重合体と、ＰＥＧとカチオン性ブロックとの共重合体とを水溶液中で荷電を中和するように混合すると形成されることで知られている。本明細書では、「ポリイオンコンプレックスミセル」（以下、「ＰＩＣミセル」ともいう）とは、ＰＩＣにより形成されるミセルを意味する。ＰＩＣミセルにおいて、ＰＥＧと上記の荷電性連鎖とを結合させる意義は、ポリイオンコンプレックスが凝集して沈殿することを抑制すること、および、それにより、ポリイオンコンプレックスが粒径数十ｎｍの単分散なコア−シェル構造を有するナノ微粒子を形成することである。この際、ＰＥＧはナノ微粒子の外殻（シェル）を覆うため、生体適合性が高く、血中滞留時間を向上させる点で都合がよいことでも知られている。また、ポリイオンコンプレックス形成において、一方の荷電性ブロックコポリマーは、ＰＥＧ部分を必要としない。例えば、ポリイオンコンプレックス形成において、一方の荷電性ブロックコポリマーは、ホモポリマーまたは核酸に置き換えてもよい。核酸およびＰＥＧとカチオン性ブロックとの共重合体により形成されるＰＩＣミセルは、核酸の薬剤送達に用いることができる。
本明細書では、「ユニットポリイオンコンプレックス」（以下、「ｕＰＩＣ」または「ユニットＰＩＣ」ともいう）とは、アニオン性重合体（例えば、核酸）と、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの親水性ブロックとカチオン性ブロックとを有する温度感受性共重合体とを下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以下の温度で水溶液中で混合して得られる複合体を意味する。この複合体は、ブロック共重合体のカチオン性ブロックとアニオン性重合体（例えば、核酸）との間でイオン性結合が生じることにより形成されるものであるから、ポリイオンコンプレックス（以下、「ＰＩＣ」ともいう）の一種である。このようなＰＩＣは、カチオン性の分子とアニオン性の分子との複合体の形態であると考えられるものの、ミセル形態をとっていないと考えられ、溶液の温度をＬＣＳＴ以上にすることで、ミセル化することができる。本明細書では、ｕＰＩＣを含有する溶液の温度をＬＣＳＴ以上にして得られるミセルを、「ｕＰＩＣ／ミセル」と呼ぶことがある。
本明細書では、「温度感受性」とは、温度に依存して水溶性から難水溶性に変化する（または難水溶性から水溶性に変化する）性質を意味する。本発明の重合体において、本発明の重合体である温度感受性共重合体、例えば、温度感受性三元共重合体（すなわち、親水性ブロックと温度感受性ブロックとポリカチオン性ブロックの三元共重合体）の温度感受性部分は、分子に固有の下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を有し、ＬＣＳＴより低い温度条件下では親水性であり水溶性であるが、ＬＣＳＴより高い温度条件下では疎水性であり難水溶性である。本発明の重合体は、温度感受性の重合体部分とその他の部分との共重合体であり、それ故に温度感受性を示す共重合体である。従って、本明細書では、本発明の重合体を本発明の温度感受性共重合体と呼ぶことがある。
本明細書では、「低血糖を誘発させる」とは、対象において、その処置がされなければ示したはずの血糖よりも血糖値を低下させることをいう。低血糖を誘発させる方法としては、糖尿病薬の投与などが挙げられる。例えば、低血糖を誘発させる際に、低血糖を誘発させるという目的を達する限りにおいて、例えば、他の薬剤を摂取し、または水などの飲料を飲むことは許容される。低血糖を誘発させることは、血糖に実質的に影響しない他の処置を伴ってもよい。
本明細書では、「絶食させる」とは、対象に絶食、例えば、３時間以上、５時間以上、１０時間以上、１５時間以上、２０時間以上、２５時間以上、３０時間以上、３５時間以上、４０時間以上、４５時間以上または４８時間以上の絶食をさせることを意味する。絶食により対象は低血糖を引き起こす。絶食期間は、対象の健康状態に鑑みて医師等により決定され、例えば、対象が空腹時血糖に達するのに十分な時間であればよい（例えば、７２時間以内、４８時間以内または２４時間以内とすることができる）。絶食期間は、例えば、脳血管内皮細胞の血管内表面でのＧＬＵＴ１の発現が増大する、またはプラトーに達する以上の時間としてもよい。絶食期間は、例えば、１２時間以上、２４時間以上または３６時間以上である上記期間とすることができる。また、絶食は、血糖値やＧＬＵＴ１の血管内表面での発現に実質的に影響しない他の処置を伴ってもよい。
本明細書では、「血糖値の上昇を誘発させる」とは、低血糖を誘発させた対象、または、低血糖状態を維持させた対象において血糖値を上昇させることをいう。血糖値は、当業者に周知の様々な方法により上昇させることができるが、例えば、血糖値の上昇を誘発するものの投与、例えば、グルコース、フルクトース（果糖）、ガラクトースなどの血糖値の上昇を誘発する単糖の投与、マルトースなどの血糖値の上昇を誘発する多糖の投与、若しくは、デンプンなどの血糖値の上昇を誘発する炭水化物の摂取、または、食事により上昇させることができる。
本明細書では、「血糖操作」とは、対象に対して、低血糖を誘発させ、その後、血糖値を上昇させることをいう。対象に対して低血糖を誘発させた後は、対象の血糖値を低血糖に維持することができる。対象の血糖値を低血糖に維持する時間は、例えば、０時間以上、１時間以上、５時間以上、１０時間以上、１５時間以上、２０時間以上、３０時間以上、４０時間以上、４８時間以上とすることができる。その後、血糖値を上昇させることができる。本明細書では、「血糖を維持する」とは、対象において低血糖を維持するという目的を達する限りにおいて、例えば、他の薬剤を摂取し、または水などの飲料を飲むことは許される。低血糖を誘発させることは、血糖に実質的に影響しない他の処置を伴ってもよい。
本明細書では、「対象」とは、ヒトを含む哺乳動物である。対象は、健常の対象であってもよいし、何らかの疾患に罹患した対象であってもよい。ここで疾患としては、脳神経疾患、例えば、精神病性障害、うつ病、気分障害、不安、睡眠障害、認知症および物質関連障害が挙げられる。また、認知症としては、特に限定されないがアルツハイマー病およびクロイツフェルト・ヤコブ病が挙げられる。
本明細書では、「血液脳関門」とは、血行と脳の間に存在して物質の透過に対して選択性を持つ機能的障壁をいう。血液脳関門の実態は、脳血管内皮細胞などであると考えられている。血液脳関門の物質透過性については、不明な点が多いが、グルコース、アルコールおよび酸素は血液脳関門を通過し易いことが知られ、脂溶性物質や小分子（例えば、分子量５００未満）は、水溶性分子や高分子（例えば、分子量５００以上）に比べて通過し易い傾向があると考えられている。多くの脳疾患治療薬や脳診断薬が血液脳関門を通過せず、このことが脳疾患の治療や脳の分析等の大きな障害となっている。本明細書では、「血液神経関門」とは、血行と末梢神経の間に存在して物質の透過に対して選択性を持つ機能的障壁をいう。本明細書では、「血液髄液関門」とは、血行と脳脊髄液との間に存在して物質の透過に対して選択性を持つ機能的障壁をいう。本明細書では、「血液網膜関門」とは、血行と網膜組織の間に存在して物質の透過に対して選択性を持つ機能的障壁をいう。血液神経関門、血液髄液関門および血液網膜関門の実体は、それぞれの関門に存在する血管内皮細胞などであると考えられており、その機能は血液脳関門と同様であると考えられている。
本明細書では、「ＧＬＵＴ１リガンド」とは、ＧＬＵＴ１と結合する物質を意味する。ＧＬＵＴ１リガンドとしては、様々なリガンドが知られ、特に限定されないが例えば、グルコースおよびヘキソースなどの分子が挙げられ、ＧＬＵＴ１リガンドは、いずれも本発明でグルコースの代わりにキャリアまたはコンジュゲートの調製に使用することができる。ＧＬＵＴ１リガンドは、好ましくはＧＬＵＴ１に対してグルコースと同等またはそれ以上の親和性を有する。２−Ｎ−４−（１−アジ−２，２，２−トリフルオロエチル）ベンゾイル−１，３−ビス（Ｄ−マンノース−４−イルオキシ）−２−プロピルアミン（ＡＴＢ−ＢＭＰＡ）、６−（Ｎ−（７−ニトロベンズ−２−オキサ−１，３−ジアゾール−４−イル）アミノ）−２−デオキシグルコース（６−ＮＢＤＧ）、４，６−Ｏ−エチリデン−α−Ｄ−グルコース、２−デオキシ−Ｄ−グルコースおよび３−Ｏ−メチルグルコースもＧＬＵＴ１と結合することが知られ、これらの分子もＧＬＵＴ１リガンドとして本発明に用いることができる。
本発明者らは、カチオン性ブロックと温度感受性ブロックとの共重合体と、アニオン性重合体（例えば、核酸）とを該共重合体のＬＣＳＴ以下の温度条件下で混合すると、本発明の温度感受性共重合体とアニオン性重合体（例えば、核酸）との複合体（ユニットポリイオンコンプレックス）が形成されること（図１７（ｂ）のユニットＰＩＣ参照）、但し、ユニットＰＩＣはこの温度条件下ではミセルを形成していないこと、および、その後に温度条件をＬＣＳＴ以上にすると、ｕＰＩＣがｓｉＲＮＡをコアに取り込んだミセルが形成されることを見出した。得られたミセルは、解析により三層構造を有するミセルであると予想された（図２２（ｅ））。このようにして得られるｕＰＩＣ／ミセルは、安定性が高く、例えば、生体内に多く存在するポリアニオンに誘起される崩壊に耐性を有し、かつ、高い血中滞留性を示した。また、安定であるが故に、グルコースでミセル表面を被覆したｕＰＩＣミセルを血糖操作と共に静脈投与したところ、脳への核酸の送達が達成された。本発明者らは更に、ｓｉＲＮＡを脳実質に送達する実験により、標的となるｍＲＮＡの発現レベルを顕著に低下させること（ノックダウン）にも成功した。経静脈によるボーラス投与により、体内組織にこれほどまでの大量なｓｉＲＮＡ分子を送達する事例は今までに知られておらず、極めて驚くべき成果であるといえる。
本発明では、温度感受性共重合体として、カチオン性ブロックと、温度感受性ブロックとを有する共重合体を用いることができる。本発明ではまた、温度感受性共重合体として、温度感受性三元共重合体、すなわち、親水性ブロックと、カチオン性ブロックと、温度感受性ブロックとを有する共重合体を用いることができる。親水性ブロック（例えば、ＰＥＧ）は、例えば、温度感受性共重合体のポリカチオンに連結することができ、これにより、ミセル化後は、温度感受性ブロックがミセルのコアに位置し、ＰＥＧはナノ微粒子の外殻（シェル）を覆うことができる。このようにしてＰＥＧでミセルを覆うことにより、ミセルの生体適合性を高め、血中滞留時間を向上させることができる。
カチオン性ブロックは、カチオン性単位の重合体であり、例えば、カチオン性アミノ酸、例えば、カチオン性非天然アミノ酸またはカチオン性天然アミノ酸、例えば、ヒスチジン、トリプトファン、オルニチン、アルギニンおよびリジンなどのカチオン性天然アミノ酸、および／または、−（ＮＨ−（ＣＨ2）2）p−ＮＨ2で表される基｛ここで、ｐは１〜５の整数である。｝を側鎖として有するポリマーブロック、例えば、上記カチオン性の側鎖を有するカチオン性非天然アミノ酸のポリマーブロック、例えば、上記カチオン性の側鎖を有するアスパラギン酸またはグルタミン酸などのカチオン性非天然アミノ酸のポリマーブロックが挙げられる。本発明のある態様では、ポリカチオンブロックは、−（ＮＨ−（ＣＨ2）2）p−ＮＨ2で表される基｛ここで、ｐは１〜５の整数である。｝を側鎖として有するポリマーブロックとすることができる。ここで、カチオン性天然アミノ酸としては、好ましくはヒスチジン、トリプトファン、オルニチン、アルギニンおよびリジンが挙げられ、より好ましくはアルギニン、オルニチンおよびリジンが挙げられ、さらに好ましくはオルニチンおよびリジンが挙げられ、さらにより好ましくはリジンが挙げられる。
温度感受性ブロックとしては、ｓｉＲＮＡが安定な温度範囲にＬＣＳＴが存在する限り特に限定されないが、例えば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドの重合体および共重合体、２−イソプロピル−２−オキサゾリンの重合体および共重合体、並びに２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリンの重合体および共重合体が挙げられる。このような重合体および共重合体は、当業者であれば適宜作成することができ、本発明で用いることができる。
ポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）は、以下の化学構造（Ｉ）を有する。
Figure 0006853924
 ｛式中、ｌは、１０〜５０００、１０〜１０００、５０〜５００、１００〜３００、または１５０〜２００のいずれかの整数である。｝
また、ポリ（２−イソプロピル−２−オキサゾリン）は、以下の化学構造（ＩＩ）を有する。
Figure 0006853924
 ｛式中、ｙは１０〜５０００、１０〜１０００、５０〜５００、１００〜３００、または１５０〜２００のいずれかの整数である。｝
また、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）は、以下の化学構造（ＩＩＩ）を有する。
Figure 0006853924
 ｛式中、ｘは、１０〜５０００、１０〜１０００、５０〜５００、１００〜３００、または１５０〜２００のいずれかの整数である。｝
カチオン性ブロックと温度感受性ブロックとは、直接またはリンカーを介して連結することができる。合成の便宜上リンカーを用いる場合には、ジベンジルシクロオクチンＮＨＳエステル（ＤＢＣＯ−ＮＨＳ）を用いると合成手順が簡略化されて好ましい。
温度感受性共重合体は、さらに親水性ブロックを有していてもよく、例えば、親水性ブロック−ポリカチオン性ブロック−温度感受性ブロックがこの順番で連結した共重合体とすることができる。
親水性ブロックとしては、生体適合性の親水性ポリマーを用いることができ、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を用いることができる。本発明のｕＰＩＣ／ミセルを脳への送達を目的として用いる態様では、温度感受性共重合体のＰＥＧ側の末端には、さらにＧＬＵＴ１リガンド（例えば、グルコース）が連結していてもよい。このようにすることで、本発明のｕＰＩＣ／ミセルは、その表面がＧＬＵＴ１リガンドで被覆されることとなる。
本発明のある態様では、温度感受性共重合体はＰＥＧ−ポリカチオン−温度感受性ブロックがこの順番で連結した共重合体とすることができる。ほかのある態様では、温度感受性共重合体は、ＰＥＧ−ポリカチオン−ポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）、ＰＥＧ−ポリカチオン−ポリ（２−イソプロピル−２−オキサゾリン）、またはＰＥＧ−ポリカチオン−ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）とすることができる。ある態様では、ＰＥＧ−ポリリジン−ポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）、ＰＥＧ−ポリリジン−ポリ（２−イソプロピル−２−オキサゾリン）、またはＰＥＧ−ポリリジン−ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）とすることができる。
さらには本発明のある態様では、温度感受性共重合体は、ＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリカチオン−温度感受性ブロックがこの順番で連結した共重合体とすることができる。ほかのある態様では、温度感受性共重合体は、ＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリカチオン−ポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）、ＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリカチオン−ポリ（２−イソプロピル−２−オキサゾリン）、またはＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリカチオン−ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）とすることができる。ある態様では、ＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリリジン−ポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）、ＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリリジン−ポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）、またはＧＬＵＴ１リガンド−ＰＥＧ−ポリリジン−ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）とすることができる。好ましい態様では、上記においてＧＬＵＴ１リガンドはグルコースである。
本発明の温度感受性共重合体は、ユニットＰＩＣを作成するために用いることができる。従って、本発明によれば、本発明の温度感受性共重合体を含んでなる、ユニットＰＩＣを作成するための組成物が提供される。本発明では、温度感受性共重合体を含んでなる上記組成物は、温度感受性共重合体のＬＣＳＴ以下の温度において核酸と混ぜることに用いられる。
本発明では、核酸をポリアニオンとして用いることができる。ここで、核酸としては例えばｓｉＲＮＡを用いることができる。ｓｉＲＮＡは、ＲＮＡ干渉（ＲＮＡｉ）を誘導することができる二本鎖ＲＮＡ（核酸）を意味する。ｓｉＲＮＡは、特に限定されないが、２０〜３０ｂｐ、好ましくは、２１〜２３ｂｐ、２５ｂｐ、２７ｂｐからなる二本鎖ＲＮＡであって、標的遺伝子の配列と相同な配列を有する二本鎖ＲＮＡである。核酸としてはｓｉＲＮＡの他にショートヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）を用いてもよい。核酸としては、他のＲＮＡを用いてもよい。ｓｉＲＮＡは、ポリアニオンとしての性質はその配列によらず変わらないから、配列は標的配列に基づいて自由に設計してよい。ｓｉＲＮＡは、ＤＮＡとのキメラＲＮＡであってもよい。
本発明で用いられるｕＰＩＣ／ミセルは、特に限定されないが、例えば、その直径が４００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下または８０ｎｍ以下であり、例えば、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上または４０ｎｍ以上である。本発明で用いられるｕＰＩＣ／ミセルは、例えば３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、または、例えば３０ｎｍ〜１００ｎｍの直径を有する。
本発明で用いられるｕＰＩＣ／ミセルは、ＥＰＲ効果により腫瘍に集積することができる。従って、本発明は、腫瘍を抑制することのできる核酸を含むｕＰＩＣ／ミセルを含んでなる、腫瘍の治療に用いるための医薬組成物を提供する。
グルコースで被覆したｕＰＩＣ／ミセルは、対象に投与するだけでも脳への蓄積を示す。従って、本発明による投与計画では、絶食若しくは低血糖を誘発させなくてよく、および／または、血糖値の上昇を誘発させなくてもよい。また、グルコースが表面に露出するようにグルコースでその外表面を修飾したｕＰＩＣ／ミセルをある投与計画に従って投与すると、顕著にｕＰＩＣが血液脳関門を超えて脳内（脳実質部）に送達される。従って、本発明による投与計画は、好ましくは、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象に該ｕＰＩＣ／ミセルを投与することを含むが、より好ましくは、本発明による投与計画は、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象に該ｕＰＩＣ／ミセルを投与することおよび該対象において血糖値の上昇を誘発させることを含む。本発明による投与計画では、該ｕＰＩＣ／ミセルは、該対象における血糖値の上昇の誘発と、同時に、連続してまたは逐次的に該対象に投与され得る。投与計画は、該対象へのｕＰＩＣ／ミセルの投与と該対象における血糖値の上昇の誘発との間にインターバルを有してもよいし、有さなくてもよい。該ｕＰＩＣ／ミセルが該対象における血糖値の上昇の誘発と同時に投与される場合には、該ｕＰＩＣ／ミセルは、血糖値の上昇の誘発を引き起こす薬剤と混合した形態で該対象に投与してもよいし、該対象における血糖値の上昇の誘発を引き起こす薬剤とは別の形態で投与してもよい。また、該ｕＰＩＣ／ミセルは、該対象における血糖値の上昇の誘発と、連続してまたは逐次的に該対象に投与される場合には、該ｕＰＩＣ／ミセルは該対象における血糖値の上昇の誘発より前に該対象に投与してもよいし、後に投与してもよいが、好ましくは、該ｕＰＩＣ／ミセルは該対象における血糖値の上昇の誘発より前に該対象に投与することができる。該対象への該ｕＰＩＣ／ミセルの投与よりも先に該対象において血糖値の上昇を誘発させる場合には、該対象において血糖値の上昇を誘発させてから、１時間以内、４５分以内、３０分以内、１５分以内または１０分以内に該対象に該ｕＰＩＣ／ミセルを投与することが好ましい。また、該対象への該ｕＰＩＣ／ミセルの投与よりも後に該対象において血糖値の上昇を誘発させる場合には、該対象に該ｕＰＩＣ／ミセルを投与してから、６時間以内、４時間以内、２時間以内、１時間以内、４５分以内、３０分以内、１５分以内または１０分以内に該対象において血糖値の上昇を誘発させることが好ましい。上記の投与計画のサイクルは、２回以上行なってもよい。グルコース投与とミセル投与との前後関係は、血液脳関門を通過させるタイミングにより決定することができる。
大脳皮質は６層で構成され、表層から、分子層（第１層）、外顆粒層（第２層）、外錐体細胞層（第３層）、内顆粒層（第４層）、内錐体細胞層（第５層）および多形細胞層（第６層）が存在するが、これらのいずれの層においても脳実質にキャリアを送達することができる。これらの層の中では特に、外錐体細胞層（第３層）および内顆粒層（第４層）においてキャリアの送達が顕著に有効である。
以下、本発明におけるグルコースの血液脳関門における役割を説明する。本発明におけるグルコースの役割は、脳の血管内皮細胞の血管内表面に発現するグルコーストランスポーターであるＧＬＵＴ１に結合することであると考えられる。従って、本発明では、ＧＬＵＴ１リガンドもグルコースと同じ役割を果たすことができる。また、本発明では、ＧＬＵＴ１リガンドは、脳の血管内皮細胞の血管内表面に発現するグルコーストランスポーターに結合することができるように、その外表面に露出するように結合させることができる。従って、ＧＬＵＴ１にＧＬＵＴ１リガンドを提示することができる分子、複合体およびミセルその他であれば、ＧＬＵＴ１と結合し得、結合後にグルコースによりＧＬＵＴ１が細胞内に取り込まれる際に、一緒に血管内皮細胞内に取り込まれるものと考えられる。また、血管内皮細胞に取り込まれると、取り込まれたミセルは、血液脳関門を通過して脳実質に移行する。ミセルを修飾するグルコース分子が多いと、脳実質に到達するミセルの割合がわずかであるが低下した。このことは、ミセルを修飾するグルコース分子が多いと、ミセルがエンドサイトーシスにより細胞に取り込まれ、そのまま、細胞を脳実質に向けて通過すること、および、ミセルが血管内皮細胞から脳実質に移行する際に、ミセルと血管内皮細胞との解離の効率が低下することを示唆するものである。言い換えれば、エンドサイトーシスにより細胞に取り込まれたミセルの一部は、脳血管内皮細胞と解離せず、脳血管内皮細胞に蓄積する。従って、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたｕＰＩＣ／ミセルは、脳血管内皮細胞に送達することに用いることができる。また、本発明におけるグルコースの役割は、血液神経関門、血液網膜関門および血液髄液関門においても、同様である。特に、血液神経関門、血液網膜関門および血液髄液関門においても、低血糖時の血管内皮細胞にはＧＬＵＴ１が発現する。従って、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたｕＰＩＣ／ミセルは、血液神経関門、血液網膜関門および血液髄液関門を通過させるために用いることができる。本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたｕＰＩＣ／ミセルはまた、血液神経関門、血液網膜関門および血液髄液関門に存在する血管内皮細胞に送達することに用いることもできる。
グルコースをその３位の炭素を介してコンジュゲートした高分子を用いて得られるミセルよりも、グルコースをその６位の炭素を介してコンジュゲートした高分子（例えば、図１（ａ）参照）を用いて得られるミセルの方が脳への取り込み効率が高い。ＧＬＵＴ１とグルコースとの結合には、１位、３位および４位の炭素原子の置換基であるＯＨ基が強く関与していることが知られている。ＧＬＵＴ１との結合に使われない６位の炭素原子を介して高分子を修飾して得たミセルの方がより効果的に脳に蓄積しやすいことは、脳蓄積へのＧＬＵＴ１の関与を示す。また、ＧＬＵＴ１との認識に重要と言われる３位の炭素原子を介して高分子を修飾して得たミセルでも脳への蓄積を示した。このことは、ＧＬＵＴ１との結合への関与が低い２位の炭素原子を介して高分子を修飾して得たミセルではより多くのミセルの脳への蓄積が起こることを示す。従って、グルコースは、その１位、３位および４位の炭素原子のいずれか１つの炭素原子を介して、好ましくはその２位の炭素または６位の炭素原子を介して高分子や薬剤とコンジュゲートさせることができる。ある態様では、温度感受性共重合体にコンジュゲートしたグルコースの少なくとも、１位、３位および４位のＯＨ基が還元末端である。このように本発明では、ＧＬＵＴ１リガンドは、そのリガンドとしての機能を失わないように温度感受性共重合体を修飾させることができ、当業者であればＧＬＵＴ１との結合様式に基づき容易に薬剤との結合箇所を決定できる。本明細書では、ｎ位の炭素原子を介して結合したグルコースを「Ｇｌｃ（ｎ）」｛但し、ｎは、１〜４および６のいずれかの整数である｝と表記することがある。例えば、本明細書では、６位の炭素原子を介して結合したグルコースを「Ｇｌｃ（６）」と表記し、２位の炭素原子を介して結合したグルコースを「Ｇｌｃ（２）」と表記し、３位の炭素原子を介して結合したグルコースを「Ｇｌｃ（３）」と表記することがある。
本発明では、グルコースの代わりにＧＬＵＴ１に結合するグルコースの誘導体を用いてもよいであろう。
従って、核酸を脳に送達するためには、温度感受性共重合体は、ＧＬＵＴ１リガンドでさらに修飾されていてもよく、ＧＬＵＴ１リガンド−親水性ブロック−ポリカチオン性ブロック−温度感受性ブロックがこの順番で連結した共重合体とすることができる。ＧＬＵＴ１リガンドとしては、例えばグルコースを用いることができる。このようにすることで、ミセル形成後、ＧＬＵＴ１リガンドをミセル表面に露出させることができる。
脳実質にｕＰＩＣ／ミセルを送達する場合において、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体と、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾されていない温度感受性共重合体とは、ｕＰＩＣ／ミセル中で混在していてもよい。例えば、ｕＰＩＣ／ミセル中では、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体の全温度感受性共重合体に対する含有量（モル％）は、例えば、１０〜１００％とすることができ、１５〜５０％とすることができ、２０〜４０％とすることができる。
また、脳の血管内皮細胞にｕＰＩＣ／ミセルを送達する場合において、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体と、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾されていない温度感受性共重合体とは、ｕＰＩＣ／ミセル中で混在していてもよい。例えば、ｕＰＩＣ／ミセル中では、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体の全温度感受性共重合体に対する含有量（モル％）は、例えば、１０〜１００％とすることができ、５０〜１００％とすることができ、８０〜１００％とすることができる。
血液神経関門、血液網膜関門および血液髄液関門にｕＰＩＣ／ミセルを通過させる場合においても同様である。すなわち、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体と、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾されていない温度感受性共重合体とは、ｕＰＩＣ／ミセル中で混在していてもよい。例えば、ｕＰＩＣ／ミセル中では、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体の全温度感受性共重合体に対する含有量（モル％）は、例えば、１０〜１００％とすることができ、１５〜５０％とすることができ、２０〜４０％とすることができる。また、血液神経関門、血液網膜関門および血液髄液関門に存在する血管内皮細胞内にｕＰＩＣ／ミセルを送達する場合には、ｕＰＩＣ／ミセル中では、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体の全温度感受性共重合体に対する含有量（モル％）は、例えば、１０〜１００％とすることができ、５０〜１００％とすることができ、８０〜１００％とすることができる。
ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された温度感受性共重合体の全温度感受性共重合体に対する含有量（モル％）がいかなる数値であったとしても、脳実質および脳血管内皮細胞の両方に核酸は送達される。含有量が増加するほど脳血管内皮細胞への蓄積量が増加する傾向があるので、当業者であれば目的に応じて自由に望ましい含有量を決定することができる。
本発明では、核酸は、生体適合性の疎水基で置換されていてもよい。特に、本発明のある態様では、核酸はｓｉＲＮＡであり、生体適合性の疎水基はコレステリル基である。すなわち、ある態様では、ｓｉＲＮＡミセルは、コレステロールをコンジュゲートしたｓｉＲＮＡと、本発明の温度感受性共重合体またはその塩とをＬＣＳＴ以下の温度条件下で混合し、温度感受性共重合体とｓｉＲＮＡとのユニットＰＩＣを形成させてから、温度をＬＣＳＴ以上の温度にして得られる。ｓｉＲＮＡと温度感受性共重合体の混合比は、それぞれが有する総電荷量の比において、１：１０〜１０：１、好ましくは１：５〜５：１、より好ましくは１：２〜２：１、さらに好ましくは１：１．５〜１．５：１、または約１：１とすることができる。本明細書において「約」とは、５０％未満、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１０％以下または５％以下の誤差を含んでいてもよいことを意味する。混合比は、例えば、正電荷と負電荷とが中和するような化学量論比とすることができる。塩は、好ましくは、薬学的に許容可能な塩である。コレステロールをコンジュゲートしたｓｉＲＮＡは、特に限定されないが、ＲＮＡ鎖の５’末端または３’末端にコレステロールがコンジュゲートしたｓｉＲＮＡであるが、これらは当業者であれば適宜合成することができ、または、カスタム合成により商業的に入手可能であり、本発明で用いることができる。ｓｉＲＮＡは、特に限定されないが、好ましくは、センス鎖の３’末端またはアンチセンス鎖の５’末端若しくは３’末端にコレステロールをコンジュゲートさせることができる。例えば、コレステロールは、周知技術によりカルバメート結合を介してｓｉＲＮＡに導入することができる。
本発明の温度感受性共重合体の合成スキームを説明するために、ＰＥＧ−ポリリジン−ＰｎＰｒＯｘの合成スキームの一例を以下に示す。
スキーム１：ＰｎＰｒＯｘの合成
Figure 0006853924
ｐ−トルエンスルホン酸メチルをアセトニトリルおよびクロロベンゼンに溶解し、ｎ−プロピルオキサゾリン（ｎＰｒＯｘ）を重合させることができる。重合は、例えば、アジ化ナトリウムで停止できる。
スキーム２：ＰＥＧ−ポリリジン（トリフルオロ酢酸）−ＤＢＣＯの合成
Figure 0006853924
片末端メトキシ基片末端３−アミノプロピル基のポリエチレングリコール（ＰＥＧ−ＮＨ2）を、１Ｍチオウレアを含有するＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解する。Ｎ６−トリフルオロアセチル−Ｌ−リシン−Ｎ−カルボン酸無水物（Ｌｙｓ（ＴＦＡ）−ＮＣＡ）を１Ｍチオウレアを含有するＤＭＦに溶解し、ＰＥＧ−ＮＨ2にＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＮＣＡを重合させて、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）を得ることができる。
ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）に温度感受性鎖を導入するために、一例としてジベンジルシクロオクチンＮＨＳエステル（ＤＢＣＯ−ＮＨＳ）を反応させて、ＰＥＧ−ポリリジン（トリフルオロ酢酸）−ＤＢＣＯ（ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯ）を得ることができる。
スキーム３：ＰＥＧ−ポリリジン−ＰｎＰｒＯｘの合成
Figure 0006853924
 スキーム２で得られたＰＥＧ−ポリリジン（トリフルオロ酢酸）−ＤＢＣＯにスキーム１で得られたＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3をＤＭＳＯ中、４℃で一晩かけてカップリング反応に供することができる。得られた溶液が凍結している場合にはこれを室温で放置して解凍することができる。その後、メタノールとＮａＯＨ水溶液の混合溶液中で処理してリジンの保護基を脱保護することができる。ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘは、塩酸水溶液を外液として透析を行い、その後純水で透析を行って、凍結乾燥により回収することができる。
上記において、ｎは、２〜２００００のいずれかの整数、例えば、１０〜５０００のいずれかの整数、例えば、４０〜５００のいずれかの整数とすることができ、ｍは２〜５０００のいずれかの整数、例えば２〜５００のいずれかの整数とすることができ、ｌは、１０〜５０００とすることができる。
ＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3はアセトンに可溶性であるため、未反応のＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3はアセトンに溶解させて除去することができる。目的産物は、アセトンに不溶性の画分に存在し得る。従って、アセトンに不溶の成分を回収し、純水に溶解させた後に、純水を外液として透析を行うことができる。
さらにＰＥＧ−ポリリジン−ＰｎＰｒＯｘは、粒子形成能を利用して生成することができる。例えば、４０℃では、ＰｎＰｒＯｘ部分が疎水化し、ＰＥＧ−ポリリジン−ＰｎＰｒＯｘはミセルを形成する。ミセルは限外濾過チューブを用いて回収することができる。例えば、限外濾過チューブとして分画分子量３００ｋＤａのチューブを用いると、遠心分離等により、ミセルをチューブ内に保持したまま、未反応のＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯだけにフィルターを通過させることができる。この操作を繰り返すこともできる。得られたチューブ内の溶液を純水を外液として透析し、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘを得ることができる。その後、凍結乾燥してもよい。ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘは、水系ゲル濾過クロマトグラフィーによる分子量の分析や、1Ｈ−ＮＭＲによる構造解析により同定することができる。
ＧＬＵＴ１リガンドにより修飾された温度感受性共重合体は、当業者であれば適宜調製することができる。一例として、グルコースにより修飾された温度感受性共重合体（特に、Ｇｌｃ（６）が結合した共重合体）における、グルコースの保護基の導入は、例えば、１，２−Ｏ−イソプロピリデン−３，５−Ｏ−ベンジリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（以下、「ＢＩＧ」という）により達成される。ＢＩＧにエチレンオキサイドを重合させて、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨを合成する。ＢＩＧは、例えば、１，２−Ｏ−イソプロピリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（以下、「ＭＩＧ」という）の３位と５位の炭素の置換基であるＯＨ基をベンジル基で保護することにより得られる。具体的には、ＢＩＧは、ＭＩＧとベンズアルデヒドを反応させ、酢酸エチルで抽出することにより得られる。次に、ＰＥＧの分子量を一定に揃える観点では、重合反応前に、反応容器内でＢＩＧ−ＯＨをベンゼンで凍結乾燥させ、その後、減圧乾燥（例えば、７０℃で一晩の減圧乾燥）させて、ＢＩＧ−ＯＨを容器壁面に付着させることが好ましい。また、重合度は添加するエチレンオキサイドの量により適宜調節することができる。重合後、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨのＯＨ基をアミノ化してＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2を得て、さらに、スキーム２のＰＥＧ−ＮＨ2の代わりに、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2を用いることで、ＰＥＧ側にＧｌｃ（６）が導入された共重合体を得ることができる。Ｇｌｃ（６）の脱保護は、工程の最終工程において行うことができる。
同様に、Ｇｌｃ（３）で修飾された温度感受性共重合体は、上記においてＢＩＧの代わりに、例えば、１，２，５，６−ジ−Ｏ−イソプロピリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（ＤＩＧ）を出発物質として用いて合成することができ、その他の部分は、上記と全く同一である。また、同様に、Ｇｌｃ（２）で修飾された温度感受性共重合体も当業者であれば適宜合成することができる。
本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、対象にそのまま投与することもできるし、本発明による投与計画に基づき（例えば、血糖操作を伴って）投与することもできる。本発明による投与計画では、好ましくは、まず、対象に絶食させるか、または対象に低血糖を誘発させるが、その後、該対象にユニットＰＩＣ／ミセルを投与する。本発明による投与計画では、より好ましくは、まず、対象に絶食させるか、または対象に低血糖を誘発させるが、その後、該対象にユニットＰＩＣ／ミセルを投与することおよび該対象において血糖値の上昇を誘発させる。ここで、本発明による投与計画では、該対象へのユニットＰＩＣ／ミセルの投与は、該対象における血糖値の上昇の誘発と、同時に、連続してまたは逐次的に行なわれる。低血糖状態の誘発は、ＧＬＵＴ１を血管内皮細胞（例えば、脳血管内皮細胞）の内表面に発現させるために有用であると考えられる。但し、本発明によれば、本発明のユニットＰＩＣ／ミセルは、投与対象における血糖値の上昇がこれらの脳への送達に極めて効果的である。本発明によれば、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象における本発明のユニットＰＩＣ／ミセルの血中濃度が一定値以上であるときに、血糖値を上昇させることにより、本発明のユニットＰＩＣ／ミセルが極めて効果的に脳内に送達できるのである。また、本実施例によれば、対象において血糖値の上昇を誘発させた後もしばらくの間は本発明のユニットＰＩＣ／ミセルは該対象の脳内へ送達される。
本発明のユニットＰＩＣ／ミセルの血中濃度を一定値以上に保つ観点では、本発明のユニットＰＩＣ／ミセルを対象に輸液投与することが好ましい。このようにすることで、仮に血中滞留時間の短いユニットＰＩＣ／ミセルであっても、一定の血中濃度を確保し易い。例えば、血中滞留時間の短いｓｉＲＮＡを内包するｓｉＲＮＡミセルは、輸液により対象に投与すると効果を上げやすい。輸液投与は、好ましくは、３０分以上、４５分以上、６０分以上、９０分以上、または２時間以上行なうことができる。輸液投与は、好ましくは一定の輸液速度で行なう。例えば、精密投与ポンプを用いれば、一定の輸液速度による投与が可能である。ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを脳に送達する場合には、輸液投与は、対象における血糖値の上昇の誘発と同時になされてもよく、輸液投与中に対象において血糖値の上昇を誘発させてもよい。
本発明のある態様では、ｕＰＩＣ／ミセルはボーラス投与することができる。ボーラス投与は、好ましくは３０分未満、２０分以下、１０分以下または５分以下で行うことができる。
本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、本発明による投与計画に基づき投与すると、脳への送達効率が選択的に高まる。従って、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、脳に核酸を送達するために用いることができる。本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルはまた、核酸に血液脳関門を通過させることができる。従って、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、従来は送達が困難であった脳実質に、核酸を送達することに用いることができる。本発明の組成物またはコンジュゲートはまた、核酸を脳血管内皮細胞に蓄積させることができる。従って、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、従来は送達が困難であった脳血管内皮細胞に、核酸を送達することに用いることができる。また、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、脳血管内皮細胞間の接着を弱める、または破壊する核酸を脳血管内皮細胞に送達することに用いることもできる。同様に、本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、網膜、末梢神経および／または髄液に、核酸を送達するために用いることができる。本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルはまた、血液神経関門、血液網膜関門または血液髄液関門にそれぞれ存在する血管内皮細胞に核酸を送達するために用いることができる。本発明のＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルは、血液神経関門、血液網膜関門または血液髄液関門にそれぞれ存在する血管内皮細胞間の接着を弱める、または破壊する核酸を脳血管内皮細胞に送達することに用いることもできる。血管内皮細胞間の接着を弱め、または破壊することにより、関門の機能を弱め、様々な薬剤に関門を通過させることができるようになる。
本発明のユニットＰＩＣ／ミセルは、経口投与および非経口投与（例えば、静脈内投与または腹腔内投与）により投与することができる。
本発明によれば、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを投与計画に従って対象に投与することを含んでなる、脳組織を標的化する方法が提供される。本発明によればまた、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを投与計画に従って対象に投与することを含んでなる、脳血管内皮細胞を標的化する方法が提供される。本発明による投与計画は、好ましくは、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象にＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを投与することを含むが、より好ましくは、本発明による投与計画は、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象にＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを投与することおよび該対象において血糖値の上昇を誘発させることを含む。同様に本発明によれば、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを投与計画に従って対象に投与することを含んでなる、末梢神経組織、網膜および／または髄液を標的化する方法が提供される。本発明によればまた、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルを投与計画に従って対象に投与することを含んでなる、血液神経関門、血液網膜関門または血液髄液関門にそれぞれ存在する血管内皮細胞を標的化する方法が提供される。
本発明によれば、核酸に本発明の温度感受性共重合体と複合体を形成させて脳、末梢神経組織、網膜および／または髄液に効果的に送達することが可能である。
本発明によれば、核酸として脳疾患治療または予防に用いられる核酸を用いることができる。この場合、本発明によれば、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルであって核酸として脳疾患治療または予防に用いられる核酸を含むミセルを投与計画に従ってその必要のある対象に投与することを含んでなる、脳疾患の治療または予防方法が提供される。同様に、本発明によれば、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルであって核酸として末梢神経疾患の治療または予防に用いられる核酸を含むミセルを投与計画に従ってその必要のある対象に投与することを含んでなる、脳疾患の治療または予防方法が提供される。同様に、本発明によれば、ＧＬＵＴ１リガンドで被覆されたユニットＰＩＣ／ミセルであって核酸として網膜疾患治療または予防に用いられる核酸を含むミセルを投与計画に従ってその必要のある対象に投与することを含んでなる、脳疾患の治療または予防方法が提供される。本発明による投与計画は、好ましくは、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象に該ミセルを投与することを含むが、より好ましくは、本発明による投与計画は、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象に該ミセルを投与することおよび該対象において血糖値の上昇を誘発させることを含む。
脳疾患としては、核酸に血液脳関門を通過させることで治療できる脳疾患、例えば、不安、うつ病、睡眠障害、アルツハイマー病、パーキンソン病および多発性硬化症などが挙げられる。従って、本発明では、これらの脳疾患を治療するために、抗不安剤、抗うつ剤、睡眠導入剤、アルツハイマー治療薬、パーキンソン病治療薬および多発性硬化症治療薬などの脳疾患治療薬または予防薬が用いられ得る。アルツハイマー病治療薬としては、例えば、Ａβ抗体がよく知られ、パーキンソン病治療薬としては、例えば、ドーパミン受容体アゴニストおよびＬ−ドーパがよく知られ、多発性硬化症治療薬としては、例えば、副腎ステロイド薬、インターフェロンβ（ＩＦＮβ）、および免疫抑制剤がよく知られ、これらの治療薬が本発明で用いられ得る。末梢神経疾患としては、末梢神経疾患治療薬に血液脳関門を通過させることで治療できる末梢神経疾患、例えば、ギランバレー症候群、フィッシャー症候群および慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチーが挙げられる。網膜疾患としては、網膜疾患治療薬に血液脳関門を通過させることで治療できる網膜疾患、例えば、網膜色素変性症、脳回状網脈膜萎縮、コロイデレミア、クリスタリン網膜症、先天黒内障、先天性停在性夜盲、小口病、白点状眼底、白点状網膜症、色素性傍静脈網脈絡膜萎縮、スターガルト病、卵黄状黄斑ジストロフィー、若年網膜分離症、中心性輪紋状脈絡膜ジストロフィー、オカルト黄斑ジストロフィー、家族性滲出性硝子体網膜症および網膜色素線条が挙げられる。
実施例１：Ｇｌｃ（６）−ＰＩＣミセルの作製
実施例１では、ミセル形成に必要な高分子の合成を行なった。
１−１．Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ）の合成
まず、１，２−Ｏ−イソプロピリデン−３，５−Ｏ−ベンジリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（以下、「ＢＩＧ−ＯＨ」という）を合成した。具体的には、１，２−Ｏ−イソプロピリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（以下、「ＭＩＧ」という）（和光純薬工業社製）１０ｇ、ベンズアルデヒド４０ｍＬをフラスコ中で混合し、ロータリーエバポレーターで４時間回転させながら混合し、反応させた。反応後、酢酸エチル ６６ｍＬを加え、蒸留水 １２０ｍＬで洗浄し、有機層（酢酸エチル層）のみを回収し、ヘキサン ５００ｍＬに加えて０℃で再結晶し、ＢＩＧ−ＯＨ ９．２ｇ（収率８５％）を得た。
次に、得られたＢＩＧ−ＯＨからＢＩＧ−ポリエチレングリコール（ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ）を合成した。具体的には、ＢＩＧを反応容器のガラス壁面に均一に付着させるために、ベンゼン凍結乾燥後、７０℃で一晩減圧乾燥したＢＩＧ−ＯＨ ０．７２ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５ｍＬに溶解した。これにより、分子量の揃った単峰性のピークを有するゲル浸透クロマトグラムが得られた（データ非掲載）。０．３Ｍのナフタレンカリウムを含んだＴＨＦ溶液３．３ｍＬをＢＩＧ−ＯＨ溶液に滴下し、エチレンオキシド（ＥＯ）２．２ｍＬをアルゴン雰囲気下で添加し常温で４８時間反応させる。その後、１ｍＬのメタノールを反応液に添加し、１０％メタノールを含む冷却エーテルで再沈殿させＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ ２．８ｇ（収率８９％）を回収した。
さらに、得られたＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨのＯＨ基をアミノ化して、アミノエチル基を有するＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2を合成した。具体的には、ベンゼン凍結乾燥したＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ ２．０ｇを０．８ｍＬのトリエチルアミンを溶解したＴＨＦ溶液２０ｍＬに溶解する。メタンスルホニルクロリド５７０ｍｇを冷ＴＨＦ ２０ｍＬに溶解した溶液を上記のＢＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ溶液に添加し、室温で一晩反応させた。沈殿した塩を濾過により取り除き、ろ液を１０％メタノールを含むジエチルエーテルを含む寒剤５００ｍＬで再沈殿させ、濾過後、減圧乾燥した。得られた粉末を２５％アンモニア水溶液１００ｍＬに溶解し、室温で２日間反応させた。透析膜（分画分子量１，０００）を用いて２０００倍希釈したアンモニウム水溶液で透析し、その後、純水で透析した。その後、ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｃ−２５（ＧＥ ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）でアミノ化が進まなかったフラクションを除去し、凍結乾燥を行いＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2 １．６ｇ（収率８５％）を回収した。精製後のＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2のＨ1 ＮＭＲスペクトルには不純物に起因するピークは観察されなかった（データ非掲載）。
さらに、得られたＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2からＢＩＧ−ＰＥＧ−ポリ（β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート）（以下、「ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ」という）を合成した。具体的には、β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート−Ｎ−カルボン酸無水物（以下、「ＢＬＡ−ＮＣＡ」という） １．７ｇをＤＭＦ３．５ｍＬに溶解し、３０ｍＬのジクロロメタンで希釈した。ベンゼン凍結乾燥後のＢＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2 ２００ｍｇを４ ｍＬのジクロロメタンに溶解し、その溶液をＢＬＡ−ＮＣＡ溶液に加え、アルゴン存在下、３５℃で４０時間重合した。ＩＲ分析で重合反応が終了したことを確認したのち、反応混合物をヘキサン／酢酸エチル＝６：４ ５００ｍＬに滴下して沈澱したポリマーを吸引濾過により回収し、真空乾燥してＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ １．３９ｇ（収率５８％）を得た。得られたＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡは、分子量の揃った単峰性のピークを有するゲル浸透クロマトグラムを示した（データ非掲載）。
さらに、得られたＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡからＢＩＧ−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸（以下、「ＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）」という）を合成した。ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ ５００ｍｇを０．５Ｎ水酸化ナトリウムに懸濁しながら室温でベンジルエステルを加水分解する。コポリマーが溶解した後、透析膜（分画分子量１，０００）を用いて水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．） １３２ｍｇ（収率６８％）を得た。
その後、ＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）からＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）を合成した。ここで、Ｇｌｃ（６）は、グルコースがその６位の炭素でＰＥＧに結合していることを意味する。ＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）１００ｍｇをトリフエルオロ酢酸／純水（８：２）１０ｍＬに溶解し、１時間反応させた。透析膜（分画分子量１，０００）を用いて０．０１Ｎ ＮａＯＨ、純水の順で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）７０ｍｇ（収率７０％）を得た。
１−２．ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ）およびＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）の合成
まず、ポリエチレングリコール−ポリ（β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート）ブロック共重合体（ＰＥＧ−ＰＢＬＡ）をβ−ベンジル−Ｌ−アスパルテート−Ｎ−カルボン酸無水物（ＢＬＡ−ＮＣＡ）（中央化製品社に製造委託して得た）の重合により得た。具体的には、ＢＬＡ−ＮＣＡ １８．９ｇをＮ，Ｎ'−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２０ｍＬに溶解する。メトキシ基の末端とアミノエチル基の末端を有するポリエチレングリコール（ＰＥＧ−ＮＨ2）（分子量２，０００）２．０ｇをＤＭＦ ２０ｍＬに溶解し、その溶液をＢＬＡ−ＮＣＡ溶液に加える。混合溶液を３５℃に保ちながら４０時間重合した。赤外分光（ＩＲ）分析で重合反応が終了したことを確認した後、反応混合物をジエチルエーテル２Ｌに滴下して沈澱したポリマーを吸引濾過により回収し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥してＰＥＧ−ＰＢＬＡ １５．５１ｇ（収率７９％）を得た。
次に、ＰＥＧ−ＰＢＬＡからポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体（ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）を合成した。具体的には、ＰＥＧ−ＰＢＬＡ １．０ｇを０．５Ｎ水酸化ナトリウムに懸濁しながら室温でベンジルエステルを加水分解した。コポリマーが溶解した後、透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．） ６５４ｍｇ（収率７８％）を得た。
次に、ＰＥＧ−ＰＢＬＡからポリエチレングリコール−ポリ（（５−アミノペンチル）−アスパラギン酸）ブロック共重合体（ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ））を合成した。具体的には、ベンゼン凍結乾燥をしたＰＥＧ−ＰＢＬＡ １ｇをＤＭＦ １０ｍＬに溶解する。１，５−ジアミノペンタン（ＤＡＰ） ８ｍＬをＰＥＧ−ＰＢＬＡ溶液に加えた。混合溶液を５℃に保ちながら１時間反応させた。その後、２０重量％の酢酸水溶液１５．２ｍＬに反応液を添加し、透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ） ９５４ｍｇ（収率８１％）を得た。
１−３．蛍光ラベル化ポリマーＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）の合成
上記で得られたＰＥＧ−ＰＢＬＡ ５００ｍｇをジメチルスルフォオキシド（ＤＭＳＯ） ２０ｍＬに溶解した。スルホ型Ｃｙ５−Ｎ−ヒドロキシスクシイミドエステル（Lumiprobe社製、製品番号：43320）２５ｍｇを、ＰＥＧ−ＰＢＬＡ溶液に加え、常温で２日間反応させた。その後、０．５Ｎ水酸化ナトリウムを７５ｍＬ添加し、室温でベンジルエステルを加水分解した。透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いてエタノール、水の順で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．） ４５６ｍｇ（収率８６％）を得た。
１−４．Ｇｌｃ（３）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ）の合成
まず、ベンゼン凍結乾燥した１，２，５，６−ジ−Ｏ−イソプロピリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（ＤＩＧ）からＤＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨを得た。具体的には、ＤＩＧ（ＴＣＩ社製） ０．７２ｇをＴＨＦ ５ｍＬに溶解して、ＤＩＧ−ＯＨ溶液を得た。その後、０．３Ｍのナフタレンカリウムを含んだＴＨＦ溶液 ３．５ｍＬを得られたＤＩＧ−ＯＨ溶液に滴下し、エチレンオキシド（ＥＯ）２．５ｍＬをアルゴン雰囲気下で添加し常温で４８時間反応させた。その後、１ｍＬのメタノールを反応液に添加し、１０％メタノールを含むエーテルを寒剤でよく冷やしたもので再沈殿させＤＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ ３．２ｇ（収率８６％）を回収した。
次に、得られたＤＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨをアミノ化してＤＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2を得た。具体的には、ベンゼン凍結乾燥したＤＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ ３．２ｇを０．８ｍＬのトリエチルアミンを溶解したＴＨＦ溶液 ３２ｍＬに溶解する。メタンスルホニルクロリド９１２ｍｇを冷ＴＨＦ ３２ｍＬに溶解した溶液を上記のＤＩＧ−ＰＥＧ−ＯＨ溶液に添加し、室温で一晩反応させた。沈殿した塩を濾過により取り除き、ろ液を１０％メタノールを含むジエチルエーテルを含む寒剤５００ｍＬで再沈殿させ、濾過後減圧乾燥した。得られた粉末を２５％アンモニア水溶液１００ｍＬに溶解し、室温で２日間反応させた。透析膜（分画分子量１，０００）を用いて２０００倍希釈したアンモニウム水溶液中、純水の順番で透析した。その後、ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｃ−２５（ＧＥ ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）でアミノ化がすすんでいないフラクションを除き凍結乾燥を行いＤＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2 ２．９５ｇ（収率８９％）を回収した。
さらに、得られたＤＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2からＤＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡを合成した。具体的には、ＢＬＡ−ＮＣＡ １．７ｇをＤＭＦ ３．５ｍＬに溶解し、３０ｍＬのジクロロメタンで希釈した。ベンゼン凍結乾燥後のＤＩＧ−ＰＥＧ−ＮＨ2 ２００ｍｇを４ｍＬのジクロロメタンに溶解し、その溶液をＢＬＡ−ＮＣＡ溶液に加え、アルゴン存在下、３５℃で４０時間重合した。ＩＲ分析で重合反応が終了したことを確認したのち、反応混合物をヘキサン／酢酸エチル（ヘキサン：酢酸エチル＝６：４） ５００ｍＬに滴下して、沈澱したポリマーを吸引濾過により回収し、真空乾燥してＤＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ １．３２ｇ（収率７０％）を得た。
さらに、得られたＤＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡからＤＩＧ−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸（ＤＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．））を合成した。具体的には、ＤＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ ５００ｍｇを０．５Ｎ水酸化ナトリウムに懸濁しながら室温でベンジルエステルを加水分解する。コポリマーが溶解した後、透析膜（分画分子量１，０００）を用いて水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＤＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．） １４５ｍｇ（収率５４％）を得た。
さらに、得られたＤＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）からＧｌｃ（３）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）を合成した。ここで、Ｇｌｃ（３）は、グルコースがその３位の炭素でＰＥＧに結合していることを意味する。具体的には、ＤＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．） １００ｍｇをトリフエルオロ酢酸／純水（トリフルオロ酢酸：水＝８：２） １０ｍＬに溶解し、１時間反応させた。透析膜（分画分子量１，０００）を用いて０．０１Ｎ ＮａＯＨ、純水の順で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＧｌｃ（３）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．） ７５ｍｇ（収率８６％）を得た。
１−５．Ｃｙ５−ＰＩＣミセルの調製
Ｃｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）５０ｍｇを１０ｍＭ リン酸緩衝液（ＰＢ、ｐＨ ７．４、０ｍＭ ＮａＣｌ）５０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）溶液を調製した。ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ） ５０ｍｇも同様にＰＢ ５０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液を調製した。２種類の水溶液Ｃｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）それぞれ４ｍＬと７．０ｍＬを５０ｍＬのコニカルチューブに添加し、ボルテックスで２分間撹拌した（２０００ｒｐｍ）。その後、水溶性の縮合剤である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（ＥＤＣ）（１０ｍｇ／ｍＬ）を含有するＰＢ溶液５．６ｍＬを加え、一晩静置しポリイオンコンプレクスのコアを架橋した。その後、分画分子量１００，０００の膜のついた限外濾過チューブを用いて、ミセル形成に関与していないポリマーおよびＥＤＣの副生成物などを除去した。
１−６．得られたＣｙ５−ＰＩＣミセルのキャラクタリゼーション
得られたＣｙ５−ＰＩＣミセルのサイズ（Ｚ平均粒子径）および多分散指数（ＰＤＩ）は、ゼータサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ）で測定した。サイズはブラウン運動により移動している粒子の拡散を測定し、その測定結果をストークス・アインシュタインの式を用いて粒子径と粒度分布に変換した。またミセルの形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＭ−１４００）を用いて評価した。ここで、Ｚ平均粒子径とは、粒子分散 物等の動的光散乱法の測定データを、キュムラント解析法を用いて解析したデータである。キュムラント解析においては、粒子径の平均値と多分散指数（ＰＤＩ）が得られ、本発明においては、この平均粒子径をＺ平均粒子径と定義する。厳密には、測定で得られたＧ１相関関数の対数に、多項式をフィットさせる作業を、キュムラント解析といい、下式：
ＬＮ（Ｇ１）＝ａ＋ｂｔ＋ｃｔ2＋ｄｔ3＋ｅｔ4＋・・・における定数ｂが、二次キュムラントまたは、Ｚ平均拡散係数と呼ばれる。Ｚ平均拡散係数の値を分散媒の粘度と幾つかの装置定数を用いて粒子径に換算した値がＺ平均粒子径であり、分散安定性の指標として品質管理目的に適した値である。
１−７．Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルの調製
Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）２０ｍｇとＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）４０ｍｇを１０ｍＭ リン酸緩衝液（ＰＢ、ｐＨ７．４、０ｍＭ ＮａＣｌ）６０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＣｙ５−Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）混合溶液を調製した。ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）５０ｍｇも同様にＰＢ ５０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液を調製した。２種類の水溶液、すなわち、Ｃｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）との混合液とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液のそれぞれ４ｍＬと７．０ｍＬを５０ｍＬのコニカルチューブに添加して、ボルテックスにより２分間撹拌した（２０００ｒｐｍ）。その後、水溶性の縮合剤であるＥＤＣ（１０ｍｇ／ｍＬ）を含有するＰＢ溶液 ５．６ｍＬを加え、一晩静置しポリイオンコンプレクスのコアを架橋した。その後、分画分子量１００，０００の膜のついた限外濾過チューブを用いて、ミセル形成に関与していないポリマー、ＥＤＣの副生成物などを除去した。
１−８．Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルのキャラクタリゼーション
得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルのサイズ（Ｚ平均粒子径）および多分散指数（ＰＤＩ）は、ゼータサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ）で測定した。その結果、平均粒径４０ｎｍであり、粒径が均一なミセルを得たことが明らかとなった（図２Ａ）。また、ミセルの形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＭ−１４００）を用いて、酢酸ウラニルで染色後に観察した（図２Ｂ）。
１−９．Ｇｌｃ（３）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルの調製
Ｇｌｃ（３）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）２０ｍｇとＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）４０ｍｇをｐＨ７．４ １０ｍＭリン酸緩衝液 （ＰＢ、０ｍＭ ＮａＣｌ）６０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＣｙ５−Ｇｌｃ（３）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）混合溶液を調製した。ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ） ５０ｍｇも同様にＰＢ ５０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液を調製した。２種類の水溶液Ｃｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）、ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）混合液とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液のそれぞれ４ｍＬと４．３ｍＬを５０ｍＬのコニカルチューブに添加して、ボルテックスで２分間撹拌した（２０００ｒｐｍ）。その後、水溶性の縮合剤であるＥＤＣ（１０ｍｇ／ｍＬ）を含有するＰＢ溶液５．６ｍＬを加え、一晩静置しポリイオンコンプレクスのコアを架橋した。その後、分画分子量１００，０００の膜のついた限外濾過チューブを用いて、ミセル形成に関与していないポリマー、ＥＤＣの副生成物などを除去した。得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルのサイズ（Ｚ平均粒子径）および多分散指数（ＰＤＩ）は、ゼータサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ）で測定した。またミセルの形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＭ−１４００）を用いて評価した。得られたミセルは、直径３２ｎｍ（ＰＤＩ＝０．０４３）であった（データ非掲載）。
実施例２．ＰＩＣミセルの体内動態評価実験
実施例１で作製したミセルをマウスに静脈投与してその体内動態を調べた。ミセルを投与する際には、血糖操作の効果も加えて評価した。
以下の実施例において、脳への蓄積は、全投与量に対する脳１ｇ当りに蓄積する量（％）に基づいて評価した。
上記の各ミセル溶液（すなわち、Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセル、Ｇｌｃ（３）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルまたはＣｙ５−ＰＩＣミセルの溶液（濃度１ｍｇ／ｍＬ））の容量２００μＬを２４時間給餌しなかった絶食マウス（Ｂａｌｂ／ｃ 雌６週齢）と自由に給餌をしたマウスにそれぞれ２００μＬずつ静脈投与（ｉ．ｖ．）した。ここで示す１ｍｇ／ｍＬとはそれぞれのポリアニオンに結合してあるＣｙ５由来の蛍光をＮａｎｏＤｒｏｐで測定した結果求められた値である。なお、絶食したマウス群は、ミセル溶液投与６時間後に給餌を再開した。所定の時間経過を待った後、マウスに麻酔を施し開腹後、腹部大動脈から血液を採取し、更に脳、肝臓、脾臓、腎臓、心臓、肺および大腿筋を取り出した。採取した血液を４℃、１５，０００ｒｐｍにて５分間遠心して血漿を調製し、９６穴プレート（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ，米国）に分注して、Ｔｅｃａｎ Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｍ１０００ ＰＲＯを用いた蛍光測定によって血漿の蛍光強度から血中のミセル濃度を定量した。このとき対照として、サンプルが投与されなかったマウスの血液を使用した。また、マウスの全血を２ｍＬ、うち血漿の量を５５％と仮定し、薬物の体内動態を評価した。脳、肝臓、脾臓、腎臓、心臓、肺および大腿筋にそれぞれ溶解緩衝液とメタルコーンを加え、破砕して懸濁液とし、９６穴プレート（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ、米国）にそれぞれ注入し、Ｔｅｃａｎ Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｍ１０００ ＰＲＯを用いた蛍光測定によってミセルの各臓器への蓄積効率（％）を定量した。
その結果、グルコースの６位の炭素を介してその外表面が修飾されたミセル（Ｇｌｃ（６）−ＰＩＣミセル）は、絶食させてからマウスに投与した場合には、給餌の再開と同時に脳へのミセルの蓄積量が顕著に増大し、脳１ｇに対して最大で全投与ミセル量の約３．８％が蓄積した（図３Ａ）。このとき、血中ミセル濃度は給餌の再開と同時に減少した（データ非掲載）。このような脳へのミセルの蓄積量の増大は、グルコースでその外表面が修飾されていないミセルでは、観察されなかった。従って、この結果から、脳へのＧｌｃ（６）−ＰＩＣミセルの蓄積は、絶食によりマウスの血糖値を低下させることと、ミセル投与前後に該マウスの血糖値を上昇させることとが重要であることが明らかとなった。ただし、絶食させたマウスにおいてミセル投与後、給餌再開前であっても一部のミセルは脳に取り込まれている（図３Ａの黒い四角）。また、絶食させていないマウスにおいてもミセル投与後、一部のミセルは脳に取り込まれた（図３Ａの白抜き四角）。また、ミセルの各臓器への集積量を評価したところ、血糖操作により脳への蓄積量が選択的に増大した（図３Ｂ）。従って、血糖操作による蓄積量の増大は、脳特異的であることが理解できる。なお、肝臓や腎臓は、血糖操作の有無によらず、それぞれ約８％および４％の蓄積を示した（データ非掲載）。また、グルコースの６位の炭素を介してその外表面が修飾されたミセル（Ｇｌｃ（６）−ＰＩＣミセル）を調製する際に用いられるカチオン性高分子のすべてをＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とすると、グルコース導入率５０％のミセルを得ることができ、半分をＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とすると、グルコース導入率２５％のミセルを得ることができる。得られたミセルを上記方法で投与すると、グルコース導入率２５％のミセルは３％を超える脳への蓄積を示したのに対して、グルコース導入率５０％のミセルは約１．３％の脳への蓄積を示した。
さらに、グルコースの３位の炭素を介してその外部表面が修飾されたミセル（Ｇｌｃ（３）−ＰＩＣミセルとＧｌｃ（６）−ＰＩＣミセル）の脳への蓄積量を比較した。具体的には、上記の方法でＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルとＧｌｃ（３）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセルを絶食マウスにｉ．ｖ．投与し、６時間後に給餌を再開し、投与から８時間後（給餌再開から２時間後）に脳を摘出し、上記の方法でそれぞれのサンプルの脳への集積量を算出した。すると、Ｇｌｃ（３）−ＰＩＣミセルよりも多くのＧｌｃ（６）−ＰＩＣミセルが脳への蓄積を示した（図４Ｂ）。
さらに脳内へのミセルの蓄積部位を詳細に調べるため、In vivo共焦点顕微鏡観察を行なった。具体的には、まず、２．５％イソフルラン麻酔下で２４時間絶食したマウス（Ｂａｌｂ／ｃ、雌、６週齢）の開頭を行なった。次に、麻酔を維持しながら、サンプルのｉ．ｖ．投与用のカテーテルを微静脈にセットし、また、グルコース溶液の腹腔内投与（ｉ．ｐ．）用のカテーテルを腹腔内にセットし、共焦点顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ Ａ１Ｒ）のステージにセットした。観察開始から５分後にＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセル（１ｍｇ／ｍＬ、２００μＬ）をカテーテルを通してｉ．ｖ．投与した（グラフ図５Ｂの０分は、サンプル投与のタイミングである）。次いで、サンプル投与から３０分後に２０ｖ／ｖ％グルコース溶液をカテーテルを通してｉ．ｐ．投与した。蛍光は励起波長６３８ｎｍのレーザーを用いて約３時間にわたり脳内におけるサンプルの挙動をリアルタイム観察した（蛍光波長６６２〜７３７ｎｍ）。すると、血管内にのみ観察された蛍光が、時間経過と共に脳実質（例えば、点線部）にしみ出すようすが観察された（図５Ａ）。上記の観察で得られた動画を基に、横軸を観察経過時間とし、縦軸を脳血管と重ならない５つの領域（図５Ａに示す脳実質の点線部）のＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）における蛍光強度の平均をプロットした。すると、血糖値の上昇に追随してミセルの脳実質への取り込みが上昇した（図５Ｂ）。なお、マウスの血糖値は、グルコース溶液をｉ．ｐ．投与する直前、投与２０分後、３０分後、５０分後または９０分後に血液を５μＬずつ微静脈より採取し、実験動物用血糖値測定器を用いて、血糖値を測定して求めた（図５Ｂ）。ミセルの脳への取り込みは、血糖値の上昇後の血糖値の低下と共に起こったことから、ミセルの投与は血糖値上昇の後であってもよいと考えられる。
次に、ミセルの投与を血糖値上昇の後に行っても、ミセルが脳実質に移行することを確認した。具体的には、まず、２．５％イソフルラン麻酔下で２４時間絶食したマウス（Ｂａｌｂ／ｃ、雌、６週齢）の開頭を行なった。次に、麻酔を維持しながら、グルコース溶液の腹腔内投与（ｉ．ｐ．）用のカテーテルを腹腔内にセットし、共焦点顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ Ａ１Ｒ）のステージにセットした。２０ｖ／ｖ％グルコース溶液をカテーテルを通してｉ．ｐ．投与し、次いで、グルコース投与から３０分後にＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣミセル（１ｍｇ／ｍＬ、２００μＬ）をカテーテルを通してｉ．ｖ．投与して、またはカテーテルを用いずにｉ．ｐ．投与して観察を開始した（グラフ図１１Ｂの０分は、サンプル投与のタイミングを示す）。蛍光は励起波長６３８ｎｍのレーザーを用いて約３時間にわたり図１１Ａに示される４つの脳実質領域におけるサンプルの蓄積を蛍光強度を指標としてリアルタイム観察した（蛍光波長６６２〜７３７ｎｍ）。すると、図１１Ｂに示されるように、サンプルのｉ．ｖ．投与直後から脳実質内へのサンプルの取り込みが観察され、時間経過に従って穏やかに取り込み量が増大し、３時間にわたり取り込みが持続した。グルコース投与とサンプル投与の前後関係を変えることにより、サンプルの脳実質への取り込み量の経時パターンが変化した。このことは、グルコース投与とサンプル投与の前後関係を変えることにより、血液脳関門を通過させるタイミングが制御可能であることを意味する。
このことから、本発明の組成物は、血糖操作により血液脳関門を通過して効果的に脳実質に到達し得ることが明らかとなった。
実施例３．ＰＩＣｓｏｍｅの作製と体内動態評価実験
直径約１００ｎｍの中空キャリアとしてＰＩＣｓｏｍｅを作製し、体内動態評価により脳への標的化効果を検証した。
３−１．ホモＰ（Ａｓｐ．−ＡＰ）の合成
まず、ポリ（β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート）（ホモＰＢＬＡポリマー）をＢＬＡ−ＮＣＡの重合により得た。具体的には、β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート−Ｎ−カルボン酸無水物（ＢＬＡ−ＮＣＡ）２０ｇをＮ，Ｎ'−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）３３．３ｍＬ、ジクロロメタン３００ｍＬに溶解する。Ｎ−ブチルアミン８９．０μＬを上記ＢＬＡ−ＮＣＡ溶液に加える。混合溶液を３５℃に保ちながら４０時間重合した。赤外分光（ＩＲ）分析で重合反応が終了したことを確認したのち、反応混合物をヘキサン／酢酸エチル溶液（ヘキサン：酢酸エチル＝６：４）１Ｌに滴下して沈澱したポリマーを吸引濾過により回収し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥してホモＰＢＬＡポリマー １４．８２ｇ（７９％）を得た。
次に、得られたホモＰＢＬＡポリマーからポリ（（５−アミノペンチル）−アスパラギン酸）（ホモＰ（Ａｓｐ．−ＡＰ））を合成した。具体的には、ベンゼン凍結乾燥をしたホモＰＢＬＡ １ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１０ｍＬに溶解する。ＤＡＰ １７．２ｍＬをＮＭＰ １７．２ｍＬに溶解し、ホモＰＢＬＡ溶液に加える。混合溶液を５℃に保ちながら４０分反応した。その後、反応液に２０重量％の酢酸水溶液１０ｍＬを添加し、透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥してＰ（Ａｓｐ．−ＡＰ） ０．７６ｇ（８２％）を得た。
３−２．Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣｓｏｍｅの調製
実施例１で得たＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）２０ｍｇとＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）４０ｍｇを１０ｍＭ リン酸緩衝液（ＰＢ、ｐＨ７．４、０ｍＭ ＮａＣｌ）６０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）との混合溶液を調製した。また、ホモＰ（Ａｓｐ．−ＡＰ）５０ｍｇも同様にＰＢ ５０ｍＬに溶解し、１ｍｇ／ｍＬのホモＰ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液を調製した。次に、２種類の水溶液、すなわち、Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＣｙ５−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）との混合液およびホモＰ（Ａｓｐ．−ＡＰ）溶液のそれぞれ４．０ｍＬおよび５．０ｍＬを５０ｍＬのコニカルチューブ中で混合し、ボルテックスにより２分間撹拌した（２０００ｒｐｍ）。その後、水溶性の縮合剤であるＥＤＣ（１０ｍｇ／ｍＬ）を含有するＰＢ溶液５．６ｍＬを加え、一晩静置してポリイオンコンプレクスのコアを架橋した。その後、分画分子量１００，０００の膜のついた限外濾過チューブを用いて、ＰＩＣｓｏｍｅ形成に関与していないポリマー、ＥＤＣの副生成物などを除去した。得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ＰＩＣｓｏｍｅのサイズ（Ｚ平均粒子径）および多分散指数（ＰＤＩ）は、ゼータサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ）で測定した。またミセルの形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＭ−１４００）を用いて、酢酸ウラニルで染色後に観察した。すると、直径１００ｎｍ（ＰＤＩ＝０．０８６）のPICsomeを得たことが明らかとなった（データ非掲載）。
３−３．体内動態評価
ＰＩＣミセルの代わりに得られたPICsomeを投与する以外は実施例２と全く同じ方法で、PICsomeをマウスに投与し、脳へのPICsomeの蓄積を観察した。すると、グルコースでその外表面が修飾されたPICsomeのみが給餌後、急激に脳内に蓄積する様子が観察された（図６）。グルコースでその外表面が修飾されたPICsomeの脳１ｇ当りの蓄積量は約２％であった（図６）。
このことから、ミセルは直径１００ｎｍでも問題無く血液脳関門を通過し得ることが明らかとなった。
さらに、脳（大脳皮質）の深部におけるミセルの局在を２光子顕微鏡（高速共焦点レーザー顕微鏡用多光子励起レーザー Nikon A1RMP-IS-S33）を用いて観察した。得られた結果は図１３に示される通りであった。すなわち、脳表層におけるよりも、脳深部においてＰＩＣミセル由来の強い蛍光が観察された。
脳の表層から０μｍ、６０μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５００μｍまたは６００μｍの位置における切片の蛍光像を観察した。すると、いずれの深さにおいてもPICミセルの脳実質への移行が確認されたが、特に２００μｍ〜５００μｍにおいて大量の蛍光が脳実質に局在した（図１４）。
さらに大脳皮質における継時的な蛍光強度変化を確認した。図１５に示されるように、１日後〜１週間後において、脳実質に大量の蛍光が局在した。
これらのことから、グルコースで該表面を修飾したPICミセルは、本発明の血糖操作を伴って対象に投与されると、脳深部（例えば、６０μｍ〜６００μｍ）においても脳実質に蓄積させることが可能であることが明らかとなった。また、その蓄積は、投与１週間後でも持続した。脳は、表層から、分子層、外顆粒層、外錐体細胞層、内顆粒層、内錐体細胞層および多形細胞層が存在するが（例えば、図１３〜図１５参照）、これらのいずれの層においても脳実質にキャリアを送達することができた。これらの層の中では特に、外錐体細胞層および内顆粒層においてキャリアの送達が顕著に有効であった。
実施例４：ｓｉＲＮＡミセルの作製と体内動態評価
本実施例では、血中滞留時間が短く送達効率の低いｓｉＲＮＡを用いて実施例２および３と同様に体内動態評価を行なった。より具体的には、本実施例では、グルコースをコンジュゲートしたＰＥＧ−ポリカチオンと蛍光標識ｓｉＲＮＡからなるミセルを用いて、ｓｉＲＮＡの脳への蓄積を評価した。
４−１．Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌの合成
まず、実施例１に記載の方法により得たＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡからＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ−Ｃｈｏｌを合成した。具体的には、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ １２０ｍｇをＮＭＰ １０ｍＬに溶解し、ＰＢＬＡの末端のアミノ基に対し１０等量の４−コレステリルアミノ−４−ブタン酸および触媒量のジメチルアミノピリジンを添加し、その後、室温にて６時間撹拌した。反応溶液をジエチルエーテル／２−プロパノール（９：１）溶液に滴下し、目的物を沈殿させた。沈殿物をろ過後減圧乾燥させてＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ−Ｃｈｏｌを１３０ｍｇ得た（収率９５％）。
次に、得られた（ＢＩＧ）−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ−ＣｈｏｌからＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌを合成した。具体的には、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ−Ｃｈｏｌ １００ｍｇをＮＭＰ ５ｍＬに溶解し、ＮＭＰで希釈したテトラエチレンペンタアミン（ＴＥＰ）溶液に対しポリマー溶液を滴下し、その後２０℃にて１時間反応した。反応溶液を氷冷した１Ｎ 塩酸に対して滴下し、分画分子量１２，０００−１４，０００の透析膜を用いて、４℃で透析した。透析外液としては、０．０１Ｎ塩酸を用い、その後、透析外液として純水を用いて透析したのち、得られた溶液を凍結乾燥して、５６ｍｇのＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌを回収した（収率７３％）。
最後に、ＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ−ＴＥＰ）−ＣｈｏｌからＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌを得た。具体的には、ＢＩＧ−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌ ５６ｍｇをトリフルオロ酢酸／純水（８：２）溶液 ８ｍＬに溶解し、１時間反応させた。透析膜（分画分子量１，０００）を用いて透析外液として０．０１Ｎ ＮａＯＨを用いて透析し、次いで純水で透析した。得られた溶液を凍結乾燥して６７ｍｇのＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌ（収率８２％）を得た。
４−２．Ｇｌｃ（６）−ｓｉＲＮＡミセルの調製
Ｇｌｃ（６）−ｓｉＲＮＡミセルは、図７Ａのスキームに従って調製した。具体的には、１０ｍＭ ＨＥＰＥＳ緩衝液中に溶解させたＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．−ＴＥＰ）−Ｃｈｏｌ（２ｍｇ／ｍＬ） ２６２．５μＬをＨＥＰＥＳ緩衝液４３７．５μＬで希釈した。北海道システム・サイエンス社製のスクランブルｓｉＲＮＡであるＣｙ５−ｓｉＲＮＡ−ｃｈｏｌ（７５μＭ） ２７９μＬをＨＥＰＥＳ緩衝液１１２１μＬで希釈した。得られた２液を混合して１０回ピペッティングし、Ｇｌｃ（６）−ｓｉＲＮＡミセルを得た。Ｉｎ ｖｉｖｏ実験直前に２．１ｍＬのミセル溶液に６５μＬの５Ｍ ＮａＣｌ溶液を加え、ピペッティングすることで等張液にしてから投与に用いた。得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｓｉＲＮＡミセルのサイズ（Ｚ平均粒子径）および多分散指数（ＰＤＩ）は、ゼータサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ）で測定した。またミセルの形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＭ−１４００）を用いて、酢酸ウラニルで染色後に観察した。結果、直径８０ｎｍ（ＰＤＩ＝０．１０４）のｓｉＲＮＡミセルが得られたことが明らかとなった。
４−３．体内動態評価
得られたＧｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｓｉＲＮＡミセル ２００μＬ／２時間を静脈投与により３０分または２時間にわたりシリンジポンプ（Ｈａｒｖａｒｄ社）を用いて精密持続静注し、投与開始５分後に２０％グルコース溶液を腹腔内投与した。ｓｉＲＮＡミセルの投与終了から１時間後に脳を摘出し、マルチビーズショッカーで粉砕後に、ＩＶＩＳイメージングシステム（Xenogen社）をもちいてそれぞれの輝度を評価した。すると、静脈投与の時間が長くなると、脳の輝度が上昇し、２時間の静脈投与による脳への蓄積は、３０分の静脈投与による脳への蓄積よりも多かった（図７Ｂ）。また、脳への蓄積量を算出すると、ｓｉＲＮＡミセルでは、２時間の静脈投与において、その投与量の１．３％を脳（１ｇ当り）に送達することができていることが明らかとなった。さらに、投与終了から６時間後に脳を摘出し、共焦点顕微鏡（ＬＳＭ５１０）で観察を行い、脳実質における蛍光強度を測定した。すると、ｓｉＲＮＡミセルは、脳細胞内に蓄積していることが明らかとなった（図８）。
実施例４の結果から、血中滞留時間が短く、送達効率の低いｓｉＲＮＡのような物質であっても、本発明の方法により極めて効果的に脳に送達できることが明らかとなった。本発明の血糖操作によれば急速静注によってもｓｉＲＮＡミセルを脳実質に送達することは可能であるが、本実施例では、持続静注により、ｓｉＲＮＡミセルの脳実質への送達量を大幅に改善できることが明らかとなった。
実施例５：グルコース修飾したブロック共重合体の体内動態評価
本実施例では、Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸をミセルを形成させずにマウスに投与してその体内動態を評価した。
Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸としては、実施例１で合成したＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸を用いた。対照としては、ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸を用いた。
Ｂａｌｂ／ｃマウス（雌、６週齢、ｎ＝３）に対して、それぞれ３ｍｇ／ｍＬのＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸および対照を２００μＬずつ静脈内投与した。投与は、２時間かけて一定速度で行なった。投与開始５分後に２０％グルコース溶液を腹腔内投与した。Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸および対照の投与が終了して１時間後にグルコース修飾したブロック共重合体の体内動態を分析した。
結果は図９に示す通りであった。図９に示されるように、グルコースをコンジュゲートしていないＰＥＧ−ポリアスパラギン酸は、脳への蓄積を示さなかったのに対して、グルコースをコンジュゲートしたＧｌｃ（６）−ＰＥＧ−ポリアスパラギン酸は、脳１ｇ当り全投与量の０．４％の脳の蓄積を示した。このように、上記ポリマーは１分子のグルコースで修飾されれば、脳への送達に十分であった。とりわけ血液脳関門を突破しやすいと言われるドネペジル塩酸塩ですら、全投与量に対して脳１ｇ当り０．１３％しか蓄積しない（Drug Metabolism and Disposition, 1999, 27 (12):1406-1414）。
実施例６：グルコースコンジュゲート抗体の調製と体内動態評価
本実施例では、抗体にグルコースをコンジュゲートさせ、体内動態を評価した。すると、抗体も血糖操作により脳への蓄積を示した。
抗体としては、市販のマウスＩｇＧ、アイソタイプコントロール（Southern Biotechnology Associates Inc.）を用いた。抗体とグルコースとのコンジュゲートは以下のように作製した。
６−１．ＤｙＬｉｇｈｔ４８８蛍光標識化グルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体の合成
まず、ＴＨＰ−ＰＥＧ−ＯＨを合成した。具体的には、２−（２−ヒドロキシエトキシ）テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）０．１０４ｍＬをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１００ｍＬに溶解した。０．３Ｍのナフタレンカリウムを含んだＴＨＦ溶液２．８ｍＬをＴＨＰ溶液に滴下し、エチレンオキシド（ＥＯ）８．９ｍＬをアルゴン雰囲気下で添加し４０℃で１日間反応させた。その後、反応液をジエチルエーテルで再沈殿させ、片末端テトラヒドロピラニル基片末端３−ヒドロキシプロピル基のポリエチレングリコール（ＴＨＰ−ＰＥＧ−ＯＨ）（分子量１２，０００） ８．５６ｇ（収率９５％）を得た。
次に、得られたＴＨＰ−ＰＥＧ−ＯＨのＯＨ基をメシル化した。具体的には、メタンスルホン酸クロライド（ＭｓＣｌ） １９．７μＬをＴＨＦ ２０ｍＬに溶解した。また、ＴＨＰ−ＰＥＧ−ＯＨ（分子量１２，０００） １．４ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ） １０ｍＬに溶解し、そこにトリエチルアミン８９μＬを加えた。水浴で冷却したＭｓＣｌ溶液に対して、ＴＨＰ−ＰＥＧ−ＯＨ溶液を滴下し、３時間３０分撹拌した。反応混合物をジエチルエーテル２００ｍＬに滴下して沈殿したポリマーを吸引濾過により回収し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥することで、片末端３−メタンスルホニル基片末端テトラヒドロピラニル基のポリエチレングリコール（ＭｓＯ−ＰＥＧ−ＴＨＰ）（収率１００％）１．５０ｇを得た。
次に、得られたＭｓＯ−ＰＥＧ−ＴＨＰからＮ3−ＰＥＧ−ＴＨＰを合成した。具体的には、ＭｓＯ−ＰＥＧ−ＴＨＰ（分子量１２，０００） １５ｇをＮ，Ｎ'−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ） １００ｍＬに溶解した。反応溶液を室温で撹拌しながら、アジ化ナトリウム １．６３ｇを加えた。混合溶液を４５℃に保ちながら、７１時間撹拌した。混合溶液を室温に戻した後、純水２００ｍＬを加えた。混合溶液に対して、分液ロートを用いて、塩化メチレン２００ｍＬで６回抽出を行い、得られた有機層をロータリーエバポレーターにより１５０ｍＬまで濃縮した。濃縮液をエタノール２Ｌに滴下して沈殿したポリマーを吸引濾過により回収した後に真空乾燥して片末端アジド基片末端テトラヒドロピラニル基のポリエチレングリコール（Ｎ3−ＰＥＧ−ＴＨＰ） １４．３ｇ（収率９５％）を得た。
次に、Ｎ3−ＰＥＧ−ＴＨＰを脱保護してＮ3−ＰＥＧ−ＴＨＰを得た。具体的には、Ｎ3−ＰＥＧ−ＴＨＰ（分子量１２，０００）１４．１ｇを メタノール２００ｍＬに溶解した。室温下、混合溶液中に１Ｎ ＨＣｌ水溶液を２４ｍＬ加えた。反応温度を２５ ℃に保ちながら、４時間撹拌した。反応混合物をジエチルエーテル２．５Ｌに滴下して沈殿したポリマーを吸引濾過により回収し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥することで、片末端アジド基片末端３−ヒドロキシプロピル基のポリエチレングリコール（Ｎ3−ＰＥＧ−ＯＨ） １３．７ｇ（収率９６％）を得た。
次に、Ｎ3−ＰＥＧ−ＯＨをアミノ化してＮ3−ＰＥＧ−ＮＨ2を得た。具体的には、Ｎ3−ＰＥＧ−ＯＨ（分子量１２，０００） １．０２ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ） ３０ｍＬに溶解し、そこにトリエチルアミン４７．４μＬを加えた。メタンスルホン酸クロライド１９．７μＬをＴＨＦ ２０ｍＬに溶解し、Ｎ3−ＰＥＧ−ＯＨ溶液を室温の水浴で冷却しながら、Ｎ3−ＰＥＧ−ＯＨ溶液に加えた。混合溶液を室温で６時間撹拌した。沈殿した塩を濾過により取り除き、反応混合物をジエチルエーテル９５０ｍＬと２−プロパノール５０ｍＬの混合溶液に滴下して沈殿したポリマーを吸引濾過により回収し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥した。得られた粉末を２８％アンモニア水溶液８ｍＬに溶解し、室温で３日間反応させた。透析膜（分画分子量６０００−８０００）を用いて、純水で透析した。その後、ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｃ−２５ （ＧＥ ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）でアミノ化が進まなかったフラクションを除去し、凍結乾燥を行い、片末端アジド基片末端３−アミノプロピル基のポリエチレングリコール（Ｎ3−ＰＥＧ−ＮＨ2）６２０ｍｇ（収率６１％）を回収した。
次に、Ｎ3−ＰＥＧ−ＮＨ2からＮ3−ＰＥＧ−ＰＢＬＡを合成した。具体的には、ベンゼン凍結乾燥後のＮ3−ＰＥＧ−ＮＨ2（分子量１２，０００）１５０ｍｇを５．４ｍＬのジクロロメタンに溶解した。β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート−Ｎ−カルボン酸無水物２１８ｍｇをＤＭＦ ０．６ｍＬに溶解し、その溶液をＮ3−ＰＥＧ−ＮＨ2溶液に加え、アルゴン存在下、３５℃で２日間重合した。ＩＲ分析で重合反応が終了したことを確認したのち、反応混合物をジエチルエーテル１５０ｍＬに滴下して沈殿したポリマーを吸引濾過により回収し、真空乾燥して片末端アジド基のポリエチレングリコール−ポリ（β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート）ブロック共重合体（Ｎ3−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ）（分子量１２，０００）２５０ｍｇ（収率９１％）を得た。
次に、Ｎ3−ＰＥＧ−ＰＢＬＡからＮ3−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ）を得た。具体的には、Ｎ3−ＰＥＧ−ＰＢＬＡ ２５０ｍｇをアセトニトリル４ｍＬに溶解し、そこに０．５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を５．５ｍＬ加え、室温で１時間撹拌した。反応液を、透析膜（分画分子量６０００−８０００）を用いて、水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥して、片末端アジド基のポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体（Ｎ3−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ））（分子量１２，０００）１８９ｍｇ（収率８９％）を得た。
次に、６−アミノ−６−デオキシ−１，２：３，５−ジ−Ｏ−イソプロピリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（Ｐ−アミノグルコース）を合成した。Ｐ−アミノグルコースは、Carbohydr. Res. 19, 197-210 (1971)の記載に基づいて合成した。
保護グルコースを導入したポリエチレンクリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体を合成した。具体的には、６−アミノ−６−デオキシ−１，２：３，５−ジ−Ｏ−イソプロピリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（Ｐ−アミノグルコース）１３７ｍｇをＮ，Ｎ'−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）４ｍＬに溶解した。片末端がアジド基のポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体（Ｎ3−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ））（分子量１２，０００）４０ｍｇをＤＭＦ ４ｍＬおよび水１ｍＬの混合溶媒に溶解し、その溶液を上記Ｐ−アミノグルコース溶液に加えた。その後、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２０３ｍｇをさらに加えた。得られた混合溶液を室温下で１３時間撹拌した。その後、混合溶液を透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて、ＤＭＳＯ中で透析し、次いで水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥して、保護グルコースを導入したポリエチレンクリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体４９ｍｇ（収率９６％）を得た。
次に、グルコースの保護基を脱保護して、グルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体を得た。具体的には、保護グルコース導入ポリエチレンクリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体４９ｍｇに対して、トリフルオロ酢酸および水をそれぞれ１８ｍＬおよび２ｍＬ混合した溶液を加え、室温で２０分撹拌した。その後、透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて、４℃に保ちながら水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥して、グルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体４０ｍｇ（収率８７％）を得た。
さらに、蛍光色素としてＤｙＬｉｇｈｔ４８８で得られた共重合体を標識した。具体的には、グルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体４０ｍｇをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１０ｍＬに溶解した。また、ＤｙＬｉｇｈｔ４８８ Ｎ−スクシンイミドエステルをＤＭＳＯ ５ｍＬに溶解し、その溶液をグルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体溶液に加えた。混合溶液を室温下４８時間撹拌した。次に、混合溶液を透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて、水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥し、黄色の固体が得られた。得られた固体をＰＤ−１０カラム（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）により、精製した。溶出液を透析膜（分画分子量６，０００−８，０００）を用いて、水中で透析した。膜内の溶液を凍結乾燥して、ＤｙＬｉｇｈｔ４８８蛍光標識化グルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体３３ｍｇを得た。
６−２．グルコース導入抗体の調製
次に、得られたＤｙＬｉｇｈｔ４８８蛍光標識化グルコース導入ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体と抗体とをコンジュゲートさせてグルコース導入抗体を得た。具体的には以下の通りである。
まず、ＩｇＧ抗体をＣｙ５標識した。具体的には、市販のマウスＩｇＧ、アイソタイプコントロール（Southern Biotechnology Associates Inc.）（５ｍｇ／ｍＬ）溶液の５ｍＬをＶＩＶＡＳＰＩＮ（分画分子量１０，０００）の上部パーツに入れた。ここで、０．１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ８．４）を加えた後に、４℃、２０００ｒｐｍで遠心する操作を繰り返して、溶媒を０．１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ８．４）に置換して、その後、溶液量が２．５ｍＬとなるまで濃縮した。次に、Ｃｙ５ Ｎ−スクシンイミドエステル（Ｃｙ５−ＮＨＳ エステル）（１ｍｇタンパク質ラベル用）（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈ ｃａｒｅ社）にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド３００μＬを加え、ピペッティングを行い、そのうち２５０μＬをＩｇＧ溶液に加えた。その後、混合溶液を室温で４時間穏やかに震盪した。そして、ＶＩＶＡＳＰＩＮ（分画分子量１０，０００）を用いて、４℃、２０００ｒｐｍで限外濾過を繰り返し、ＩｇＧ溶液の精製を行うと共に、溶媒をＤ−ＰＢＳ（−）へと置換し、Ｃｙ５標識化されたＩｇＧ（Ｃｙ５−ＩｇＧ）（０．９ｍｇ／ｍＬ）溶液５ｍＬを得た。
次に、抗体と６−１で得た共重合体とのコンジュゲートを得るため、抗体にジベンジルシクロオクチン（ＤＢＣＯ）を導入した。具体的には、Ｃｙ５−ＩｇＧ ０．９ｍｇ／ｍＬ溶液２ｍＬをＶＩＶＡＳＰＩＮ（分画分子量１０，０００）の上部パーツに入れた。上部パーツに０．１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ８．４）を加えた後に、４℃、２０００ｒｐｍで限外濾過を繰り返し、溶媒を０．１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ８．４）に置換して、その後、溶液量が２ｍＬとなるまで濃縮した。次に、ＩｇＧ溶液にジベンジルシクロオクチン−Ｎ−スクシンイミドエステル（ＤＢＣＯ−ＮＨＳエステル）の０．４１ｍｇ／ｍＬ ＤＭＦ溶液を２００μＬ加えた。混合溶液を室温下４時間穏やかに震盪させた。反応終了後、反応液をＶＩＶＡＳＰＩＮ（分画分子量１０，０００）の上部ユニットに入れ、Ｄ−ＰＢＳ（−）を加えた後に、４℃、２０００ｒｐｍで限外濾過を繰り返し、ＩｇＧ溶液の精製を行うと共に、溶媒をＤ−ＰＢＳ（−）へと置換し、４ｍＬのＤＢＣＯが導入されたＣｙ５標識−ＩｇＧ（Ｃｙ５標識ＤＢＣＯ−ＩｇＧ）溶液を得た。
さらに、ＤＢＣＯと６−１で得た共重合体のアジド基を反応させて、抗体と共重合体とのコンジュゲートを得た。具体的には、まず、グルコース導入ＤｙＬｉｇｈｔ４８８蛍光標識化ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体３．５ｍｇをＤ−ＰＢＳ（−）８００μＬに溶解した。得られた溶液をＣｙ５標識ＤＢＣＯ−ＩｇＧ溶液２ｍＬに加えた。混合溶液を−３０℃で３６時間静置し、その後、４℃で４時間静置して、ゆっくりと融解させた。得られた反応液をＶＩＶＡＳＰＩＮ（分画分子量５０，０００）の上部パーツに入れた。上部パーツにＤ−ＰＢＳ（−）を加え、４℃、２０００ｒｐｍで限外濾過を繰り返して、ＩｇＧ溶液の精製を行い、ＤｙＬｉｇｈｔ４８８蛍光標識化ポリエチレングリコール−ポリアスパラギン酸ブロック共重合体が抗体１分子に対して平均２分子結合したＣｙ５標識ＩｇＧ（Ｇｌｃ−ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ＩｇＧ）溶液（０．１１ｍｇ／ｍＬ）３ｍＬを得た。
６−３．抗体の体内動態評価
６週齢のＢａｌｂ／Ｃ雌マウス８匹の給餌を２４時間止めた。８匹のマウスをＡ群、Ｂ群およびコントロール群（それぞれ３匹、３匹および２匹）に分けた。Ａ群のマウスにはＧｌｃ−ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ＩｇＧを、Ｂ群のマウスにはＣｙ５−ＩｇＧをそれぞれ７５０ｎＭで２００μＬずつ静脈内注射し、その５分後に２０％グルコース溶液２００μＬを腹腔内投与した。なお、各抗体のＣｙ５に由来する蛍光強度は同等であった。Ａ群およびＢ群のマウス３匹ずつを抗体投与から５７分後にジエチルエーテル麻酔にかけ、その３分後に採血と臓器摘出（脳、肝臓、腎臓、肺、心臓、脾臓および大腿筋）を行った。コントロール群２匹も別途、採血と臓器摘出を行った。採血により得られた血液は、それぞれ４℃、１５，０００ｒｐｍで遠心をし、上清を回収した。８匹のマウスの摘出した臓器はまず全体の重量の測定を行った後、脳は半分、肝臓はおよそ２００ｍｇを切りとり、また、腎臓は片側を取得して、重量の測定を行い、マルチビーズショッカー用のチューブに臓器を金属のコーンとともに入れた。また、コントロール群のうちの１匹を除いた７匹の脳および肝臓のサンプルには１×Ｐａｓｓｉｖｅ Ｌｙｓｉｓ Ｂｕｆｆｅｒを６００μＬ、脾臓、心臓および大腿筋のサンプルには３００μＬ、腎臓および肺のサンプルには４００μＬずつ加えた。一方、コントロール群のうちの残った１匹のマウス（１００％コントロール）の臓器のサンプルには、静脈内注射したサンプル全てが該当する臓器に集積したと仮定した時のサンプル量を計算し、その量のＣｙ５−ＩｇＧ溶液を臓器のサンプルに加え、さらに加える溶液量の合計が他の７匹のマウスと同じになるように１×Ｐａｓｓｉｖｅ Ｌｙｓｉｓ Ｂｕｆｆｅｒを加えた。全ての臓器サンプルをマルチビーズショッカーにより、２０００ｒｐｍで３０秒動作を５回繰り返し、臓器をホモシナイズした。臓器のチューブからコーンを除いた後、それぞれのサンプルを１００μＬずつマルチプレートの各ウェルに入れ、マルチプレートリーダーで励起波長６４３ｎｍ、蛍光波長６６７ｎｍとして蛍光強度の測定を行った。コントロール群のうちＣｙ５−ＩｇＧ溶液を加えていない方をブランクとし、加えた方を１００％として各臓器の抗体の集積率を計算し、血液以外は、得られた集積率を臓器の重量（ｇ）で除した値を算出した。
すると、グルコースをコンジュゲートさせた抗体は、血液脳関門を突破し、脳実質に到達した。脳実質への抗体の到達量は、対照（Ｃｙ５−ＩｇＧ）の２倍であった（図１０）。
上記実施例１〜６によれば、外表面をグルコースで修飾したＰＩＣミセル（実施例２）、ＰＩＣｓｏｍｅ（実施例３）、ｓｉＲＮＡミセル（実施例４）、グルコースコンジュゲート高分子（実施例５）およびグルコースコンジュゲート抗体（実施例６）は、血糖操作を伴ってマウスに投与すると、血液脳関門を通過し、顕著に脳に蓄積した。血液脳関門の物質透過性は限定的であり、多くの薬剤は血液脳関門を通過することができず、その本来の効果を示すことができない。本発明によれば、薬剤をグルコースで修飾し、または薬剤を内包するミセルをグルコースで修飾して、血糖操作を伴って投与すると、ミセルやＰＩＣｓｏｍｅのような巨大なミセルであっても血液脳関門を通過させることができた。この成果は、従来血液脳関門を通過しなかった分子を脳に送達する画期的な手法を提供するものであり、様々な既存のまたは今後生み出される脳疾患薬および脳画像診断薬に適用可能であり、脳疾患治療または脳画像診断における新たな途を切り拓くものである。
実施例７．血管内皮細胞への送達
上記実施例２によれば、グルコース導入率２５％のミセルは３％を超える脳への蓄積を示したのに対して、グルコース導入率５０％のミセルは約１．３％の脳への蓄積を示した。このことは、グルコースの導入率が増加することにより、脳血管内皮細胞に取り込まれたミセルと脳血管内皮細胞との解離が低下することを意味すると考えられた。そこで、本実施例では、グルコース導入率と脳血管内皮細胞へのミセルの蓄積との関係を確認した。
まず、実施例１−７および実施例２に記載の通り、Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）とＰＥＧ−Ｐ（Ａｓｐ．）との混合量を調節して、グルコース導入率１０％のミセル、グルコース導入率２５％のミセルまたはグルコース導入率５０％のミセルを調製した。
得られたミセルをそれぞれマウスにｉ．ｖ．投与して２日後に、常法により脳の組織切片（厚み：１４μｍ）を作成し、免疫蛍光染色により脳血管内皮細胞を染色し、ミセルの蛍光との局在を観察した。脳血管内皮細胞は、一次抗体として抗ＰＥＣＡＭ−１抗体（Santa Cruz社製、製品番号：SC18916, Rat monoclonal）を用い、二次抗体としてＡｌｅｘａ４８８コンジュゲート−ヤギ抗ラットＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）抗体（インビトロジェン社製、製品番号：A11006）を用いて検出した。また、ミセルはＣｙ５の蛍光により検出した。
すると、図１２Ａに示されるように、グルコース導入率５０％のミセルを投与したマウスの脳では、脳血管内皮細胞とミセルとの共局在が特に頻繁に観察された（図１２Ａ内の矢じり）。また、図１２Ｂに示されるように、グルコース導入率１０％、２５％および５０％のいずれでも脳血管内皮細胞へのミセルの共局在が観察されたが、グルコース導入率５０％のときに脳血管内皮細胞への局在頻度が顕著に増加した。
実施例１〜６により、表面をグルコースで覆ったミセルなどの小胞や、グルコースをコンジュゲートした抗体などの化合物は、脳血管内皮細胞を通過して脳実質内に極めて効率良く送達できることが示されたが、一方で、脳血管内皮細胞内にも一部のミセルなどの小胞や化合物が蓄積する可能性が示唆されていた。特に、表面をグルコースで覆ったミセルについては、グルコースの導入率が高まるほど、脳血管内皮細胞から脳実質に脱出するミセルの量が低下することから、ミセルはその一部が脳血管内皮細胞にも蓄積できることが示されていた。実施例７でこの事実をさらにしたところ、確かに、ミセルが脳血管内皮細胞にも蓄積することが示された。また、グルコース導入率が５０％のときに顕著に脳血管内皮細胞にミセルが蓄積することが示された。
実施例１Ｂ：温度感受性３ブロック共重合体の合成
本実施例では、温度に応答してミセル化を引き起こす温度感受性共重合体を合成した。温度感受性共重合体は、親水性鎖−カチオン性鎖−温度感受性鎖を連結した三元型ブロック共重合体とした。
共重合体は、親水性鎖としてポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と、カチオン性鎖としてポリカチオンと、温度感受性鎖としてポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）（ＰｎＰｒＯｘ）とが連結した共重合体を合成して用いた。ＰｎＰｒＯｘは、下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以上の温度で疎水性を示し、ＬＣＳＴ以下の温度で親水性を示す温度感受性の重合体である。
出発材料
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル、クロロベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＥＡ）、メタノール、アジ化ナトリウム、ｐ−トルエンスルホン酸メチル（ＭｅＯＴｓ）、Ｎ６−トリフルオロアセチル−Ｌ−リシン−Ｎ−カルボン酸無水物（Ｌｙｓ（ＴＦＡ）−ＮＣＡ）は、一般グレードのものを購入して適宜精製作業を行った後使用した。ノルマルプロピルオキサゾリン（ｎＰｒＯｘ）は東京化成工業株式会社に委託大量合成したもの、またジベンジルシクロオクチン−Ｎ−ヒドロキシコハク酸エステル（ＤＢＣＯ−ＮＨＳ）はClick Chemistry Toolsから購入したものを用いた。
アジド末端を有するポリ（２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン）（ＰｎＰｒＯｘ）の合成
開始剤ｐ−トルエンスルホン酸メチル（ＭｅＯＴｓ）を５０μＬ（６１．７μｇ）測りとり、アセトニトリル１０ｍＬ、クロロベンゼン１０ｍＬを混合した溶媒に溶かした。氷冷しながらこの開始剤溶液にモノマーであるｎ−プロピルオキサゾリン（ｎＰｒＯｘ）を８．５ｍＬ（８．７６ｇ，モノマー／開始剤＝２３４）加え、４２℃の水浴で１２日間重合した。マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析法(MALDI-TOF-MS)で目標の分子量に達したことを確認し、重合停止剤としてアジ化ナトリウムを４３０ｍｇ（停止剤／開始剤＝２０）加え、７０℃で２日間撹拌して重合停止を行った。全ての反応はアルゴン雰囲気下で行った。なお、アセトニトリルとｎＰｒＯｘモノマーは脱水剤の水素化カルシウムを加えて蒸留、クロロベンゼンと開始剤ＭｅＯＴｓは脱水剤の五酸化二リンを加えて蒸留したものを用いた。反応後のサンプルは、メタノールに対して透析を３回、水に対して透析を４回行った後、凍結乾燥により回収した（収率５８％）。
ＰＥＧ−ポリリジン（トリフルオロ酢酸）の合成
ベンゼン凍結乾燥をした片末端メトキシ基片末端３−アミノプロピル基のポリエチレングリコール（ＰＥＧ−ＮＨ2）（分子量２，２００）４３３ｍｇを、１Ｍチオウレアを含むＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１０ｍＬに溶解し、開始剤溶液とした。Ｎ６−トリフルオロアセチル−Ｌ−リシン−Ｎ−カルボン酸無水物（Ｌｙｓ（ＴＦＡ）−ＮＣＡ）２．３７ｇを、１Ｍチオウレアを含むＤＭＦ２０ｍＬに溶解させモノマー溶液とした。このモノマー溶液を開始剤溶液に加え、３５℃で３日間重合反応を行った。赤外分光（ＩＲ）分析で重合反応が終了したことを確認したのち、反応混合物をジエチルエーテル２Ｌに滴下して沈澱したポリマーを吸引濾過により回収し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥してポリエチレングリコール−ポリ（Ｎ６−トリフルオロアセチル−Ｌ−リシン）ブロック共重合体（ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ））２．３９ｇ（収率８５．１％）を得た。重合度は1Ｈ−ＮＭＲにより４０（ＴＦＡ基脱保護後、１分子のｓｉＲＮＡと同等の電荷数を持つ重合度）であることを確認した。
ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯの合成
ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）１２０ｍｇを５ｍＬのＤＭＦに溶解した。これにジベンジルシクロオクチンＮＨＳエステル（ＤＢＣＯ−ＮＨＳ）を３４ｍｇ加え、４時間撹拌した。その後Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミン（ＤＩＥＡ）を１１μＬ加え、３７℃で２４時間撹拌した。反応後のサンプルは、ジエチルエーテル１５０ｍＬに滴下して沈澱したポリマーを吸引濾過に供し、ジエチルエーテルで洗浄した後に真空乾燥して回収した。ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯを１０５ｍｇ（収率８４．６％）得た。
ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘの合成
まず、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯとＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3のカップリング反応を行った。１００ｍｇのＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯと５５０ｍｇのＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3を１０ｍＬのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解し、４℃で一晩かけてポリマー溶液を凍結させた。その後室温で凍結させたポリマー溶液を融解させた。続いてＴＦＡ保護基の脱保護を行うため、この反応溶液に４０ｍＬのメタノールと０．８４ｍＬの６Ｍ ＮａＯＨ水溶液を加え、３５℃で１２時間撹拌した。反応後のポリマー溶液は、０．０１Ｍ塩酸水溶液を外液として３回透析し、さらに純水を外液として４回透析した後に凍結乾燥により回収した。
次に、回収後のポリマー混合物より未反応のＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3を取り除くため、精製作業を行った。上記ポリマーポリマーカップリングの効率は低いと考えられ、このポリマー混合物には未反応のＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＤＢＣＯ、そして生成物であるＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘが含まれていると予想された。この中でＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3のみがアセトンに対して可溶であることに着目した。ポリマー混合物１０ｍｇあたりに約１ｍＬのアセトンを加えて撹拌し白濁溶液とした。これに対して５０００ｒｐｍで５分間遠心分離を行いアセトンに不溶な成分を沈殿させた後、上澄みを除去した。この操作を３回繰り返して行い、アセトンに不溶な成分を回収した。これを純水に溶解させ、純水を外液として５回透析をおこなった後に凍結乾燥により回収した。
先の精製作業より、ポリマーサンプルはＰＥＧ−ＰＬｙｓ、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘであると考えられる。ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘのみを得るため、ＰｎＰｒＯｘの温度応答による疎水化とそれに続く粒子形成を利用した精製作業を試みた。ポリマーサンプルを２０ｍｇあたり約１ｍＬの５００ｍＭ ＮａＣｌ水溶液に溶解させ、４０℃で３０分程度静置した。その後分画分子量３００，０００Ｄａの膜のついた限外濾過チューブを用いて、４０℃、３，０００ｒｐｍで２０分間遠心分離を行った。フィルターの下に落ちた洗液を取り除き、再びチューブを４０℃の５００ｍＭ ＮａＣｌ水溶液で満たした後、４０℃、３，０００ｒｐｍで２０分間遠心分離をするという作業を８回繰り返した。最後にチューブに純水を加え、４℃で１時間静置してフィルターにトラップした成分を溶かして回収した。回収した溶液は外液を純水として数回透析した後、凍結乾燥により回収した。収量は７２ｍｇ（収率２９．３％）であった。回収したサンプルは、水系ゲル浸透クロマトグラフィー（水系ＧＰＣ）によるＰｎＰｒＯｘ、ＰＥＧ−ＰＬｙｓに対する分子量の違いや1Ｈ−ＮＭＲによる構造解析によりＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘと同定した（図１６）。ＰｎＰｒＯｘ部分の数平均分子量は約２万であり、平均重合度は１７７であった。
実施例２Ｂ：ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘとｓｉＲＮＡとのポリイオンコンプレックス（ＰＩＣ）ミセルの作製
ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘ共重合体は、温度依存的にミセル形成の進行を制御できる。本実施例ではこの温度感受性共重合体を用いてｓｉＲＮＡとのポリイオンコンプレックスを作製した。
ｓｉＲＮＡは、コレステロール結合型および非結合型、並びに、蛍光分子結合型および非結合型をジーンデザイン社から購入した。具体的には、５’末端がコレステロール化された配列番号１のオリゴＲＮＡと、配列番号２のオリゴＲＮＡをジーンデザイン社から購入した。
親疎水ミセルを用いて、数多く報告されているｓｉＲＮＡデリバリーキャリアの例としては、まず親疎水ミセルを形成させ、その後、それにｓｉＲＮＡを担持させる方法である。本実施例では、まずポリマー溶液を３７℃に静置し、ＰｎＰｒＯｘの温度応答による疎水化で親疎水ミセルを形成させ、続いてｓｉＲＮＡをミセルと接触させてｓｉＲＮＡを担持させる方法（対照）に対応する。これに対して、本発明のミセルは、ＬＣＳＴ以下の温度で温度感受性共重合体とｓｉＲＮＡとを接触させ、その後、ＬＣＳＴ以上の温度条件下でミセルを形成させて得られるものである（ユニットＰＩＣミセルまたはｕＰＩＣ／ミセルと呼ぶ）。
対照ミセル（ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセル）の作製
具体的には、まず、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘを１５μＭの濃度で１０ｍＭ ＨＥＰＥＳバッファー（ｐＨ７．４、１５０ｍＭ ＮａＣｌ）に溶解させ、３７℃で３０分間静置させた。その後このポリマー溶液と３７℃とした１５μＭのｓｉＲＮＡ溶液を同様の体積だけ混合して（ポリマーとｓｉＲＮＡの電荷比１）、コンプレックス形成を行った。この方法で調製した高分子ミセルをｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルと名付ける。同様に、疎水的な分子であるコレステロールが導入されたｓｉＲＮＡ（ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ）を用いて高分子ミセル、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルを調製した。
ユニットＰＩＣ／ミセル（ｕＰＩＣ／ミセル）の作製
本実施例では、ＰＬｙｓとｓｉＲＮＡが１対１会合体（ｕＰＩＣ）を形成することに着目して、まずｕＰＩＣを形成させた後にＰｎＰｒＯｘの温度応答疎水化によりｕＰＩＣを束ねる形で高分子ミセルを形成させることを思いついた。この方法では、従来のように高次構造を作った後にＰＩＣ形成を行うのではなく、ＰＩＣ形成を行った後に高次構造を形成するため、最終的な構造が従来型より秩序だったものになっていると予想され、安定な構造体であると期待される。
まず、１５μＭの濃度で１０ｍＭ ＨＥＰＥＳバッファー（ｐＨ７．４、１５０ｍＭ ＮａＣｌ）にポリマーを溶かし、１５μＭのｓｉＲＮＡ溶液を４℃においてポリマー溶液と同体積分混合し（ポリマーとｓｉＲＮＡの電荷比１）、ｕＰＩＣを形成させた。その後３７℃で３０分間静置することで高分子ミセル形成を行った。この方法で調製した高分子ミセルをｕＰＩＣ／ミセルと名付ける。同様に、疎水的な分子であるコレステロールが導入されたｓｉＲＮＡ（ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ）を用いて高分子ミセル、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルを調製した。
実施例３Ｂ：得られたｕＰＩＣ／ミセルおよびｃＰＩＣ／ミセルの特性分析
本実施例では、実施例２で得られたｕＰＩＣ／ミセルとｃＰＩＣ／ミセルの物性や生理的安定性を分析した。
（アガロース電気泳動）
まず、ｓｉＲＮＡが高分子ミセルに封入されているかをアガロースゲル電気泳動により確認した。７．５μＭの濃度のｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセル、ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセル、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセル溶液をそれぞれ２０μＬずつアガロースゲルにロードし、１００Ｖで３０分間電気泳動を行った。泳動後はエチジウムブロマイドによりｓｉＲＮＡを染色した。ＰＩＣ中に取り込まれたｓｉＲＮＡは、電荷が中和されているため、ｓｉＲＮＡのバンドは開始点より動かない。一方で、会合体の形成が起きていないｓｉＲＮＡは、マイナスの電荷を有し、ｓｉＲＮＡのバンドは電気泳動により移動するはずである。
その結果、図１８に示されるように、ｃＰＩＣ／ミセルおよびｕＰＩＣ／ミセルのいずれにおいても、バンドの移動は確認されず、ポリマーによりｓｉＲＮＡの電荷が完全に中和されている、すなわち、添加されたｓｉＲＮＡのほとんどがＰＩＣ／ミセルに取り込まれたことが示唆された。
（動的光散乱測定）
続いて、得られたｕＰＩＣ／ミセルおよびｃＰＩＣ／ミセルの粒径と粒径分布（ＰＤＩ）を動的光散乱（ＤＬＳ）測定で調べた。その結果、図１９に示されるように、いずれのミセルも５０ｎｍ程度の粒径を有しており、ＰＤＩもすべて０．２０以下となった。特筆すべき点として、ｕＰＩＣ／ミセルの方が小さいＰＤＩ（図１９中の折れ線）を示した。ＰＤＩが小さいことは得られたミセルが均一な粒径を有することを意味し、本発明のｕＰＩＣ／ミセルは形状において均一であると言える。おそらく、温度感受性共重合体とｓｉＲＮＡとの複合体を形成させてからミセルを形成させると、秩序だった構造を形成しやすいからであると思われる。
（蛍光相関分光測定）
ｕＰＩＣ／ミセルについては、３７℃での静置前にｕＰＩＣ（すなわち、温度感受性共重合体とｓｉＲＮＡとのイオン性結合による会合分子）を形成していることの確認実験を行った。蛍光分子Ａｌｅｘａ−６４７を担持したｓｉＲＮＡおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ溶液をそれぞれ２０ｎＭで用意した。共重合体とｓｉＲＮＡでさまざまな正電荷／負電荷比（＋／−比）となるよう、ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘ溶液の濃度を調節し１５０μＬずつｓｉＲＮＡ溶液１５０μＬに加えた。調製したそれぞれのサンプルについて、蛍光相関分光法（ＦＣＳ）でｓｉＲＮＡまたはｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡが担持しているＡｌｅｘａ−６４７の拡散時間を調べた。共重合体とｓｉＲＮＡとが会合すると、見かけの粒径が大きくなるため、ＦＣＳで観測されるＡｌｅｘａ−６４７の拡散時間は大きくなる。実際に共重合体を添加すると拡散時間が大きくなり、イオンコンプレックスの形成が確認された（図２０）。また、拡散時間は共重合体とｓｉＲＮＡの＋／−比が１以上では一定であることから、共重合体とｓｉＲＮＡは１対１の比で会合していることが分かる。
さらに、図２１に示されるように、拡散時間が３００μ秒程度であるのに対し、ＬＣＳＴを超える温度条件下でミセル形成を促進した場合の拡散時間は１３００μ秒程度となることから、温度を加える前においては高分子ミセルよりも小さい会合状態、すなわちｕＰＩＣを形成していると考えられる。
これらの結果から、ｕＰＩＣ／ミセルの形成過程は、図１６（２）に示されるように、まず、温度感受性三元共重合体とｓｉＲＮＡとの会合体であるユニットＰＩＣ（ｕＰＩＣ）が形成され、その後ＬＣＳＴ以上の温度条件下にさらすことにより、ｕＰＩＣがミセルを形成すると考えられる。
（ポリアニオンに対する安定性評価）
生体内には数多くのポリアニオン性分子が存在する。これらのポリアニオン性分子は、ＰＩＣミセルを形成しているポリアニオン性分子と置き換わりＰＩＣのミセル構造を崩壊させ、ミセルの標的への送達効率を低下させるため、ＰＩＣミセルにおいては、ポリアニオンに対する安定性は重要な因子である。ここでは、ポリアニオンとして、細胞膜表面に多く存在する生体由来成分であるヘパリンのナトリウム塩を用いた。
Ａｌｅｘａ−６４７でラベルしたｓｉＲＮＡおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡを用い、上述の方法にてｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセル、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセル、ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルをそれぞれ調製した。
ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルおよびｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルについてはｓｉＲＮＡの濃度が１００ｎＭとなるように調製し、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルについてはｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡの濃度が１０ｎＭとなるように調製し、これらの溶液に対して、ヘパリンナトリウムの濃度を０、３．８、７．５、１５、３０または６０μｇ／Ｌとなるよう添加して、３７℃で３０分間インキュベーションした。ＦＣＳで粒子を観察した結果は図２１で示される通りであった。
図２１で示されるように、コレステロール（Ｃｈｏｌ）を含まないＰＩＣミセルは、ヘパリンナトリウムを７．５μｇ／Ｌ以上加えると拡散時間が劇的に小さくなり、ヘパリンによりＰＩＣミセルが崩壊したことが理解できる。これに対してコレステロールを導入したｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルでは、ＰＩＣミセル濃度が１／１０であるにも関わらず、ヘパリン濃度を１５μｇ／Ｌまで高めても、拡散時間の大きな変化は見られなかった（図２１）。ＰＩＣミセル中では、ｓｉＲＮＡに連結したコレステロールがポリアニオンに対する耐性を劇的に高めていると考えられる。ポリアニオンに対する耐性は、特にｕＰＩＣ／ミセルにおいて顕著に高く、ｃｈｏｌ−ｕＰＩＣ／ミセルは３０μｇ／Ｌのヘパリンナトリウムに対しても安定であった。
（1Ｈ−ＮＭＲ測定）
ｃＰＩＣ／ミセルとｕＰＩＣ／ミセルとの構造の違いを1Ｈ−ＮＭＲ測定により明らかにした。図２２（ａ）に示されるようにＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡは、２ｐｐｍ付近にコレステロール基に由来するピークを有する。ｃＰＩＣでは、図２２（ｂ）に示されるように、このコレステロール基に由来するピークが見いだされたが、ｕＰＩＣ／ミセルでは、コレステロール基に由来するピークが見いだされなかった。このことは、ｃＰＩＣ／ミセルでは、コレステロール基がＰＩＣ／ミセルの表面の露出している（図２２（ｄ））一方で、ｕＰＩＣ／ミセルでは、コレステロール基がミセルのコアの内部に格納されている（図２２（ｅ））ことを意味する。
本実施例では、コレステロールを連結したｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセルも比較的高い安定性を示したが、本発明のｕＰＩＣ／ミセルでは、ミセル形成時にコレステロールがその疎水性相互作用を介してミセルの疎水性コアに取り込まれたために、このような構造的な相違をもたらし、さらに高い安定性を示したと考えられる。
これらの結果から、コレステロールを導入したｓｉＲＮＡと、本発明のｕＰＩＣとの組合せは、従来にない特徴的な構造を生じ、これにより、従来よりも安定なミセルを提供するものとなる。
実施例４Ｂ：生体内におけるミセルの安定性評価
本実施例では、生体内におけるｃＰＩＣ／ミセルとｕＰＩＣ／ミセルの安定性を調べた。
本発明のｕＰＩＣ／ミセルが生体内において高い安定性を有するかを確認するため、ｉｎ ｖｉｖｏ共焦点レーザー顕微鏡を用いて、ｕＰＩＣ／ミセルの血中滞留性を観察することで評価した。Ａｌｅｘａ−６４７でラベル化されたｓｉＲＮＡおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡを用い、上述の方法にてｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセル、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｃＰＩＣ／ミセル、ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルおよびｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルを調製した。７．５μＭのｓｉＲＮＡ濃度に調製した高分子ミセル溶液２００μＬを、マウスに尾静脈より投与した。そしてマウスの耳の静脈をｉｎ ｖｉｖｏ共焦点レーザー顕微鏡で観察し、血中にある高分子ミセルの残存量をＡｌｅｘａ−６４７の蛍光量より評価した。
その結果、図２３に示されるように、コレステロールを連結したｓｉＲＮＡの血中滞留性は比較的良好であり、特に、ｃｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルは最も長い血中滞留性を示した。このことから、本発明のＣｈｏｌ−ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルは、効率的なｓｉＲＮＡデリバリーを実現することが期待される。
実施例５Ｂ：脳を標的としたｓｉＲＮＡの送達
標的組織は、特に限定されないが、本実施例では脳を標的としたｓｉＲＮＡの送達を試みた。脳は、血液脳関門（ＢＢＢ）の存在により、最も薬剤の送達が困難な臓器であると考えられている。
脳へのｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルの送達は、グルコースをミセル表面に担持させた上で、絶食したマウスにグルコース溶液を投与して、その３０分後にｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルを投与して行った。
グルコースをミセル表面に担持させるために、実施例１に記載した温度感受性共重合体の出発材料として、ＰＥＧ−ＮＨ2のＰＥＧ側末端に１，２−Ｏ−イソプロピリデン−３，５−Ｏ−ベンジリデン−α−Ｄ−グルコフラノース（以下、「ＢＩＧ」という）を連結した、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＨＮ2を用いた。
ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）の合成
実施例１におけるＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）の合成と同様に行った。１４９ｍｇのＢＩＧ−ＰＥＧ−ＨＮ2と７６４ｍｇのＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＮＣＡから、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）を得た。
ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯの合成
実施例１と同様の手順で、２００ｍｇのＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）と３０ｍｇのＤＢＣＯ−ＮＨＳからＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯを１８０ｍｇ（収率８７．０％）得た。
Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘの合成
１７０ｍｇのＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ（ＴＦＡ）−ＤＢＣＯと、実施例１で合成した８４０ｇｍのＰｎＰｒＯｘ−Ｎ3から、実施例１と同様の手順で、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘを得た。その後、ＢＩＧ−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘのＢＩＧ部分の保護基をトリフルオロ酢酸を用いて脱保護して、Ｇｌｃ（６）−ＰＥＧ−ＰＬｙｓ−ＰｎＰｒＯｘを９０ｍｇ（収率２５．０％）得た。
ｓｉＲＮＡとしては、蛍光色素Ｃｙ５で標識し、コレステロール基を導入したｓｉＲＮＡを用いた。ｓｉＲＮＡは、βセクレターゼＢＡＣＥ１遺伝子の発現をノックダウンするように設計され、具体的な配列は、配列番号：１および２に示される通りであった。
ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルは、実施例２に記載される通りに作製した。作製する際には、グルコースを結合した温度感受性共重合体と実施例１で合成した温度感受性重合体とを１：９、１：３または１：１で混ぜ合わせて用いて、１０％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル、２５％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセルおよび５０％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセルを調製した。
脳実質へのｓｉＲＮＡの取り込みとＢＡＣＥ１遺伝子のノックダウンの効果
２４時間給餌しなかった絶食マウス（Balb/c雌６週齢）に２０ｖ／ｖ％のグルコース溶液を腹腔内投与（i.p.投与）し、i.p.投与から３０分後にＣｙ５−ｓｉＲＮＡ−Ｃｈｏｌ（ＢＡＣＥ１）を封入した各ミセル溶液（ｕＰＩＣ／ミセル、１０％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル、２５％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル、５０％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル ５０μｇ／マウス、２００μＬ）を２００μＬ微静脈投与（i.v.投与）した。i.v.投与から６時間後に脳を摘出し、脳の固定および染色を行なった。
摘出した脳の固定および染色は以下の手順で行った。
１．４℃、４％パラホルムアルデヒドを含有するリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中で一晩静置して脳を固定する。
２．４℃、２０％スクロース溶液を含有するＰＢＳ中で一晩静置（置換１）する。
３．４℃、３０％スクロース溶液を含有するＰＢＳ中で一晩静置（置換２）する。
４．全脳をＯＣＴ ｃｏｍｐｏｕｎｄ（商標）に包埋し、低温ヘキサンにて凍結する。−８０℃にて保存する。
５．凍結ミクロトームで凍結した脳を１０〜１００μｍにスライスする。
６．ＰＢＳ−Ｔ（ＰＢＳ＋０．１％ｔｗｅｅｎ２０）に５分間浸してスライスを洗浄する。
７．スライスにブロッキング液（２％ＢＳＡを含有するＰＢＳ−Ｔ）を１時間接触させる。
８．ブロッキング液を除去し、洗わずに１次抗体溶液を加え室温で２時間静置する。
９．ＰＢＳ−Ｔでスライスを１０分間洗浄する。この洗浄を３回繰り返す。
１０．２次抗体溶液を加え、スライスを室温で１時間処理する。
１１．ＰＢＳ−Ｔでスライスを１０分間洗浄する。この洗浄を３回繰り返す。
免疫組織化学染色に用いた１次抗体は、ウサギポリクローナル抗ＮｅｕＮ抗体（Millipore ABN78）であり、２次抗体は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８コンジュゲートヤギ抗ウサギＩｇＧ（Invitrogen A11034）であった。
染色後、共焦点顕微鏡（LSM780）で脳スライスを観察したところ、図２４に示されるように、Ｃｙ５−ｓｉＲＮＡ−Ｃｈｏｌが発する蛍光（赤）が、ニューロン由来の蛍光（緑）と共局在していることが明らかとなった。
このことから、グルコースで修飾した温度感受性三元共重合体とｓｉＲＮＡとのｕＰＩＣ／ミセルは、静脈投与したミセルを脳にまで送達するに十分安定であり、ｓｉＲＮＡは脳に送達されて脳細胞内に取り込まれたことが理解できる。
実施例６Ｂ：ｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルを用いた脳内のβセクレターゼ遺伝子の発現抑制
本実施例では、送達したｓｉＲＮＡが脳細胞内で標的であるβセクレターゼ遺伝子（ＢＡＣＥ１）の発現を抑制しているかを確認した。
実施例５と同様にＢＡＣＥ１に対するｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルを調製し、２４時間給餌しなかった絶食マウス（Balb/c雌６週齢）に２０ｖ／ｖ％のグルコース溶液を腹腔内投与（i.p.投与）し、i.p.投与から３０分後にＣｙ５−ｓｉＲＮＡ−Ｃｈｏｌ（ＢＡＣＥ１）を封入した各ミセル溶液（ｕＰＩＣ／ミセル（対照）、０％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル、２５％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル、５０％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル、１００％Ｇｌｃ（６）−Ｃｙ５−ｕＰＩＣ／ミセル ５０μｇ／マウス、２００μＬ）を２００μＬ尾静脈投与（i.v.投与）した。i.v.投与から２日後に脳を摘出し、脳をホモジェナイズした。その後、脳内のＲＮＡをRNeasy Mini kit (Qiagen, Valencia, CA, USA)で抽出し、２６０ｎｍのＵＶ吸収より、抽出したＲＮＡ濃度を標準化した。逆転写ＰＣＲはQuantiTect Reverse Transcription kit (Qiagen, Valencia, CA, USA)を用いて行なった。ＢＡＣＥ１とβアクチン量は、リアルタイムＰＣＲ（ABI 7500 Fast Real-Time PCR System, Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)を用いて定量化した。ＢＡＣＥ１のｍＲＮＡ量は、βアクチンのｍＲＮＡ量を用いて規格化した（図２５の相対ＢＡＣＥ１ｍＲＮＡ量参照）。 図２５に示されるように、本発明のｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルは、脳内神経細胞中のＮｅｕＮ遺伝子を顕著にノックダウンすることが示された。
脳内のｍＲＮＡの発現をボーラスで静脈注射したｓｉＲＮＡにより顕著にノックダウンすることは、ｓｉＲＮＡの血中安定性や、ＢＢＢの存在から容易ではないと考えられたが、本発明のｕＰＩＣ／ミセルを用いれば、顕著なノックダウンが可能であることが明らかとなった。
本実施例では、ＢＢＢを突破させるためにｕＰＩＣ／ミセルの表面をグルコースで覆い、血糖操作により、血管内皮細胞が血管壁に提示するグルコーストランスポーター（ＧＬＵＴ１）の細胞内取り込みを促進し、これと共に、ＧＬＵＴ１に結合したグルコース被覆ミセルを細胞に取り込ませた。すなわち、グルコースによる修飾率が高まるほど、血管内皮細胞へのミセルの取り込み効率は向上すると考えられる。
一方で、図２５によれば、グルコースによる修飾率は、２５％の場合に最もノックダウン効率が高かった。これは、グルコースの修飾率には最適値が存在することを示唆するものであり、修飾率が高い場合には、ＢＢＢを突破する際に脳の血管内皮細胞から解離しにくくなり、結果として、脳の実質までｓｉＲＮＡを含むミセルが到達しにくくなることを示唆する。また、本発明者らは、グルコース修飾率が高い場合にミセルが血管内皮に蓄積しやすい傾向を有することを示すデータを得た（データ非掲載）。
従って、血管内皮細胞にｓｉＲＮＡを送達したい場合には、グルコース修飾率の高いｓｉＲＮＡ−ｕＰＩＣ／ミセルを用いることができる。

Claims (18)

  1. 温度感受性共重合体と核酸とのポリイオンコンプレックスであって、
    核酸は、生体適合性の疎水基で置換されており、
    温度感受性共重合体は、親水性ブロックとカチオン性ブロックと温度感受性ブロックとをこの順番で有し、温度感受性共重合体の下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以下の温度
    条件下で温度感受性共重合体と核酸とを混合して得られる、
    ポリイオンコンプレックス。
  2. カチオン性ブロックが、カチオン性アミノ酸ポリマーブロックである、請求項１に記載のポリイオンコンプレックス。
  3. 親水性ブロックが、ポリエチレングリコールである、請求項１または２に記載のポリイオンコンプレックス。
  4. 温度感受性共重合体が、ＧＬＵＴ１リガンドで修飾された、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリイオンコンプレックス。
  5. 核酸が、生体適合性の疎水基で修飾されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリイオンコンプレックス。
  6. 核酸が、ｓｉＲＮＡである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリイオンコンプレックス。
  7. 親水性ブロックとカチオン性ブロックと温度感受性ブロックとをこの順番で有する温度感受性共重合体を含んでなる、ポリイオンコンプレックスを作製するための組成物。
  8. カチオン性ブロックが、カチオン性アミノ酸ポリマーブロックである、請求項７に記載の組成物。
  9. 親水性ブロックが、ポリエチレングリコールである、請求項７または８に記載の組成物。
  10. 温度感受性共重合体が、グルコースで修飾された、請求項７〜９のいずれか一項に記載の組成物。
  11. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリイオンコンプレックスを該ポリイオンコンプレックス中の温度感受性共重合体の下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）以上の温度条件下にさらして得られる、核酸を含有するミセル。
  12. 請求項１１に記載のミセルを含む、核酸送達用組成物。
  13. 請求項１１に記載のミセルであって、温度感受性共重合体がグルコースで修飾された、ミセル。
  14. 請求項１３に記載のミセルであって、ミセル中の温度感受性共重合体のグルコース修飾率が、１５〜４０％である、ミセル。
  15. 請求項１３に記載のミセルであって、ミセル中の温度感受性共重合体のグルコース修飾率が、５０〜１００％である、ミセル。
  16. 請求項１３または１４に記載のミセルを含む、脳実質への核酸送達用組成物。
  17. 請求項１３または１５に記載のミセルを含む、脳血管内皮細胞への核酸送達用組成物。
  18. 請求項１６または１７に記載の脳への核酸送達用組成物であって、
    組成物は、投与計画に従って対象に投与するための組成物であり、
    投与計画は、絶食させるか、または低血糖を誘発させた対象に該組成物を投与することと、該対象において血糖値の上昇を誘発させることとを含む、組成物。
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