JPWO2012124688A1 - 肺送達のためのベクター、導入剤及び使用 - Google Patents

肺送達のためのベクター、導入剤及び使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、GALA又はChol−GALAを含有するリポソームを用いることにより、従来にない優れた肺移行性を有するリポソームを提供する。さらに、当該リポソームを用いることにより、既存のキャリアに比して、siRNAのノックダウン効果がより強い肺送達キャリアを提供する。

Description

本発明は、肺送達のためのベクター、導入剤及び使用に関する。
関連出願の相互参照
本願は、2011年3月14日に出願した特願2011−55765号明細書(その全体が参照により本明細書中に援用される)の優先権の利益を主張するものである。
近年、低分子医薬、核酸医薬、抗体医薬、ペプチド、タンパク質、糖等の目的物質を標的部位に送達させるためのベクターとして、リポソーム膜の外表面に機能性分子を導入したリポソームの開発が盛んに行われている。バイオ医薬品の中では、抗体医薬、タンパク質医薬に次ぐ次世代バイオ医薬として、核酸医薬の研究が活発に進められている。核酸医薬としては、例えば、アンチセンスやリボザイム、アプタマー、デコイオリゴ、そしてsiRNAが挙げられる。核酸医薬の臨床応用は、未だ初期段階にあるが、中でもsiRNAが注目され、これまでに欧米のいくつかの製薬企業やベンチャーにより臨床試験が行われている。しかしながら、その臨床試験のほとんどが局所投与に限定されている。デリバリーシステムを用いた全身投与による臨床試験も実施されてはいるものの、肝臓などの受動的な集積が期待できる一部の臓器に限られている。従って、siRNAに代表される核酸医薬の適用範囲を拡大するためには、能動的な標的化を可能とするデリバリーシステムの構築が求められている。
このようなデリバリーシステムの例として、例えば、リポソーム膜の外表面に親水性ポリマー(例えば、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール)が導入されたリポソームが開発されている(特許文献1及び特許文献2参照)。このリポソームによれば、リポソームの血中滞留性を向上させることにより、腫瘍細胞に対するリポソームの指向性を向上させることができる。また、多機能性エンベロープ型ナノ構造体(MEND:Multifunctional envelope−type nano device;以下、本明細書において「MEND」と略す場合がある。)が提案されており、この構造体は、遺伝子、ペプチドなどを特定の細胞内に選択的に送達するためのドラッグデリバリーシステムとして用いることができる。
また、GALAに結合したコレステロールを用いて、リポソーム膜の外表面にGALAを導入したリポソームが開発されている(非特許文献1参照)。リポソームはエンドサイトーシスするとエンドソーム内に包含された状態となり、エンドソーム内のリポソームは、エンドソームがリソソームと融合することにより分解されるが、このリポソームによれば、リポソーム封入物質をエンドソームから脱出させ、細胞質中へ放出させることができる。
GALAは、グルタミン酸、アラニン、ロイシン、アラニン(EALA)の繰り返し配列を基本とした30個のアミノ酸残基から構成されるオリゴペプチドであり、Szoka等のグループによって合成され(非特許文献2参照)、現在まで種々の研究が行われている。GALAは、中性pH条件下では、グルタミン酸の電気反発によりランダムコイル構造をとっているが、酸性条件下ではその電気的反発が解消されることにより脂質膜との親和性が高いα−へリックス構造をとることが知られている(非特許文献2参照)。
また、GALAは、これまで、コレステロール(Chol)に結合したGALA(Chol−GALA)をMEND表面に修飾することにより、エンドソーム内の酸性条件下において、エンドソーム膜とMEND脂質膜との膜融合を引き起こし、内封物質を細胞質中へと放出させることにより、MENDの活性を向上させるpH応答性のエンドソーム脱出促進素子として用いられてきた(特許文献3参照)。
上記のように、GALAは、細胞内動態の改善を目的とした機能性素子として用いられてきたが、肺移行性素子としては、これまで知られていない。
また、ある種のエンドソーム溶解性ペプチドで修飾されたリポソームの標的器官の一つとして肺が挙げられているが(特許文献4参照)、ここで記載されているペプチドの構成は、グルタミン酸、アラニン、ロイシン、アラニン(EALA)の繰り返し配列を基本とした、本願に係るGALAペプチドの構成とは大きく異なっており、さらに、当該ペプチドで修飾されたリポソームが肺に特異的に移行することについての記載はなく、また、これを示唆する記載もない。
特開平1−249717号公報 特開2004−10481号公報 特開2006−28030号公報 特表平10−506001号公報
T.Kakudo等, Biochemistry, 2004;43:5618−5623 N.K.Subbarao等, Biochemistry, 1987;26:2964−2972
本発明は、目的物質を肺に特異的に送達する技術を提供することを目的とする。
本発明は、また、一定期間保存後も凝集しないか、もしくはほとんど凝集しないか、及び/又は保存安定性にも優れたベクターを提供することを目的とする。
本発明者らは、医薬などの目的物質を高効率に肺に移行する機能を有するキャリアについて研究を重ねた結果、GALAペプチドが高い肺移行性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
さらに、GALAペプチドを含むベクター(例えばGALAペプチド−脂質で修飾されたリポソーム)をPEGで修飾しても、肺特異的な移行性が消失しないことを見出し、本発明を完成させるに至った。
さらに、GALAペプチド又はGALAペプチド−脂質で修飾されたリポソームに、Helper lipidを添加することにより、一定期間保存後も凝集しないか、もしくはほとんど凝集しないか、及び/又は保存安定性に優れた物性を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、以下の使用、物質導入剤及びベクターを提供するものである。
項1. 配列番号1で表されるGALAペプチドの、目的物質を肺に送達させるためのベクターの肺移行性素子としての使用。
項2. 前記GALAペプチドがベクターの構成成分に結合されている、項1に記載の使用。
項3. 前記ベクターが脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、項1または2に記載の使用。
項4. 前記ベクターがカチオン性脂質および/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、項1または2に記載の使用。
項5. 目的物質をベクターに内包し、かつ、前記ベクターが配列番号1で表されるGALAペプチドを含む肺を標的とする物質導入剤。
項6. GALAペプチドがベクターの構成成分に結合されている、項5に記載の物質導入剤。
項7. 前記ベクターが脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、項5または6に記載の物質導入剤。
項8. 前記ベクターがカチオン性脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、項5または6に記載の物質導入剤。
項9. 前記ベクターがポリアルキレングリコール、デキストラン、プルラン、フィコール、ポリビニルアルコール、スチレン−無水マレイン酸交互共重合体、ジビニルエーテル−無水マレイン酸交互共重合体、アミロース、アミロペクチン、キトサン、マンナン、シクロデキストリン、ペクチン、カラギーナンからなる群から選ばれる親水性ポリマーにより修飾されている、項5〜8のいずれか1項に記載の物質導入剤。
項10. 前記目的物質が肺で作用する生理活性物質である、項5〜9のいずれか1項に記載の物質導入剤。
項11. 前記目的物質が薬物、核酸、ペプチド、タンパク質、糖及びこれらの複合体からなる群から選ばれる、項5〜10のいずれか1項に記載の物質導入剤。
項12. 前記目的物質が部分二重鎖RNA(mdRNA)、ニックの入ったdsRNA(ndsRNA)、ギャップのあるdsRNA(gdsRNA)、短干渉核酸(siNA)、siRNA、マイクロRNA(miRNA)、短ヘアピンRNA(shRNA)、短干渉オリゴヌクレオチド、置換された短干渉オリゴヌクレオチド、修飾された短干渉オリゴヌクレオチド、化学修飾されたdsRNA、転写後遺伝子サイレンシングRNA(ptgsRNA)からなる群から選ばれるいずれかの二重鎖RNA(dsRNA)である、項5〜11のいずれか1項に記載の物質導入剤。
項13. 前記目的物質が核酸であり、ポリエチレンイミン(PEI)を核酸とともに含む、項11又は12に記載の物質導入剤。
項14. 配列番号1で表されるGALAペプチドを肺に選択的に物質を送達させるための素子として含有する、目的物質を肺に送達させるためのベクター。
項15. 前記ベクターが脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、項14に記載のベクター。
項16. 前記ベクターがカチオン性脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、項14に記載のベクター。
項17. 前記ベクターがカチオン性脂質を含み、カチオン性脂質がDOTMA、DSTAP及びDODAPからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、項15又は16に記載のベクター。
項18. 前記ベクターがポリアルキレングリコール、デキストラン、プルラン、フィコール、ポリビニルアルコール、スチレン−無水マレイン酸交互共重合体、ジビニルエーテル−無水マレイン酸交互共重合体、アミロース、アミロペクチン、キトサン、マンナン、シクロデキストリン、ペクチン、カラギーナンからなる群から選ばれる親水性ポリマーにより修飾されている、項14〜17のいずれか1項に記載のベクター。
項19. ポリアルキレングリコールがPEG(好ましくは、分子量が2000のPEG)である項18記載のベクター。
項20. さらに、補助脂質(Helper Lipid)を含むことを特徴とする、項14〜19のいずれか1項に記載のベクター。
項21. 補助脂質(Helper Lipid)がEPC、DOPC、DOPE又はSOPEであることを特徴とする項20記載のベクター。
項22. 前記ベクターがリポソームであり、リポソーム組成がカチオン性脂質/Chol/補助脂質/STR−PEG/Chol−GALA又は補助脂質/Chol/STR−PEG/Chol−GALA(より好ましくはDOTMA、DODAP又はDSTAPから選ばれるカチオン性脂質/Chol/EPC、DOPE又はSOPEから選ばれる補助脂質/STR−PEG/Chol−GALA又はEPC/Chol/STR−PEG/Chol−GALAであり、更に好ましくはDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG/Chol−GALA、DODAP/Chol/EPC/STR−PEG/Chol−GALA、DSTAP/Chol/EPC/STR−PEG/Chol−GALA、DOTMA/Chol/DOPE/STR−PEG/Chol−GALA、DOTMA/Chol/SOPE/STR−PEG/Chol−GALA又はEPC/Chol/STR−PEG/Chol−GALA)である項14記載のベクター。
項23. 前記ベクターがDOTMA、Chol及びEPCを脂質膜の構成要素として含むリポソームであり、前記リポソームの脂質組成(モル比)は、DOTMA/Chol/EPCが10〜50/20〜50/20〜70であり、前記リポソームは、DOTMA/Chol/EPCの総脂質量に対しSTR−PEG2000を1〜15モル%、Chol−GALAを0.1〜5モル%をさらに含む、項14記載のベクター。
項24. 目的物質を内包し、かつ、配列番号1で表されるGALAペプチドを結合したベクターを哺乳動物に投与し、前記目的物質を肺に導入する方法。
項25. 抗癌剤を内包し、かつ、配列番号1で表されるGALAペプチドを結合したベクターを肺癌を有する哺乳動物に投与する工程を含む、肺癌の治療方法。
項26. 前記肺癌が肺転移した癌である項24に記載の治療方法。
項27. 配列番号1で表されるGALAペプチドを結合したベクターに抗癌剤を内包することを特徴とする肺癌治療剤。
項28. 前記肺癌が肺転移した癌である項27に記載の肺癌治療剤。
項29. 前記GALAペプチドが、総脂質量に対し1〜4モル%の範囲で脂質成分に結合されている、項3に記載の使用、項7に記載の物質導入剤、項15に記載のベクター。
本発明により、目的物質を肺に特異的に送達するためのベクターないし物質導入剤、特にリポソームが提供される。また、本発明のベクターないし物質導入剤、特にリポソームは、肺に移行すると同時に、主要集積臓器である肝臓への移行性を抑制することができる。さらに、本発明のベクターないし物質導入剤、特にリポソームは、特に肺において、既存のsiRNAデリバリーキャリアを凌駕するノックダウン効果を示し、目的物質の導入効果が非常に優れていることが実証された。
本発明で使用するGALAペプチドを含むベクター及び物質導入剤は、凝集の問題がないため、血管を詰まらせることがない。
GALA修飾リポソームの肺移行性を経時的に評価した結果を示す。 図1−Aの縦軸を拡大した図を示す。 GALA修飾リポソームの肝臓移行性を経時的に評価した結果を示す。 血液とGALA修飾MENDを任意の割合で混合し血球成分との相互作用を評価した結果を示す。 siRNAを[32P]で、脂質膜を[H]で標識したGALA修飾MENDを尾静脈投与し、1時間の肺に含まれる[32P]、[H]を測定することにより、GALA修飾MENDの肺への移行性を評価した結果を示す。 蛍光標識siRNAを封入したGALA修飾MENDを尾静脈投与し、1時間後の肺におけるGALA修飾MENDの局在を共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて評価した結果を示す。 GALA修飾MEND及びGALA未修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の肺でのGALA修飾MEND及びGALA未修飾MENDの各ノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を示す。 GALA修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の肺でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を示す。 GALA修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の肝臓でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を示す。 GALA修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の脾臓でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を示す。 カチオン性脂質として、DOTMA、DSTAP及びDODAPを用いた場合のMENDのノックダウン効果を示す。 Helper lipidとして、EPC、DOPE、SOPEを用いた場合の各MENDのノックダウン効果を示す。 GALA修飾MEND4日連続投与時における体重変化を示す。 MEND4日間連続投与時におけるAST及びALTの測定結果を示す。 PEG修飾MENDの体内動態評価の結果を示す。 PEG修飾MENDのノックダウン効果を示す。 MEND保存品のノックダウン効果を示す。 GALA修飾MENDを室温で1ヶ月保存した後の保存安定性の結果を示す。 GALA修飾量が異なるMENDを尾静脈内投与し、24時間後の肺でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を示す。 肺転移モデルにおけるGALA修飾MEND投与による肺転移抑制効果を示す。 肺転移モデルにおけるGALA修飾MEND投与によるノックダウン効果を示す。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のベクターは、GALAペプチドを含むことで、肺への選択的な移行を実現できる。
「配列番号1で表されるGALAペプチド」は、下記の30アミノ酸のペプチドである。
Ala Ala Leu Ala Glu Leu Ala Glu Ala Leu Ala Glu Ala Leu His Glu Ala Leu Ala Glu Ala Leu Ala Glu Ala Leu Ala Ala Glu Trp (配列番号1)
配列番号1記載のペプチドは、その配列中に、グルタミン酸(E)−アラニン(A)−ロイシン(L)−アラニン(A)の部分構造を4単位有するが、当該部分構造を好ましくは3単位又は4単位、より好ましくは、4単位を保持したまま、それ以外のアミノ酸配列において、アミノ酸の欠失、置換又は付加が行われることが好ましい。これらの改変型GALAペプチドも本発明の「配列番号1で表されるGALAペプチド」に含まれる。
配列番号1記載のアミノ酸配列において欠失、置換又は付加されるアミノ酸の個数及び位置は、アミノ酸の個数は1又は複数個、好ましくは1又は数個であり、その具体的な範囲は、欠失に関しては通常1〜4個、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1〜2個であり、置換に関しては通常1〜6個、好ましくは1〜4個、さらに好ましくは1〜2個であり、付加に関しては通常1〜12個、好ましくは1〜6個、さらに好ましくは1〜4個である。アミノ酸の置換は、疎水性アミノ酸(Leu、Val、Ile、Ala)、芳香族アミノ酸(Phe、Tyr、Trp)、塩基性アミノ酸(Arg、Lys、His)、酸性アミノ酸(Glu、Asp)、中性アミノ酸(Gly、Ser、Thr、Cys、Met、Gln、Asn、Pro)の間の類似アミノ酸の置換が好ましい。なお、本明細書において、GALAペプチドは、単に「GALA」と称する場合がある。
GALAペプチドは、ベクターを構成する構成成分に結合されるのが好ましい。ベクターを構成する成分としては、脂質、蛋白質若しくはペプチド、糖鎖、水溶性又は水混和性ポリマー(中性、カチオン性又はアニオン性)、界面活性剤などが挙げられる。結合は共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合などの任意の結合が挙げられるが、共有結合又は配位結合が好ましく、共有結合が最も好ましい。
GALAペプチドは、細胞に物質を導入できるキャリア(ベクター)に含まれる。細胞に物質を導入できるキャリア(ベクター)としては、脂質ベースのトランスフェクション試薬、ウイルス由来の粒子、リポソーム、ポリプレックス、ミセルなどが挙げられ、好ましい実施形態ではリポソームに修飾ないし結合される。ベクターがリポソームの場合、GALAペプチドは、リン脂質、コレステロール、脂質(好ましくはカチオン性脂質)、補助脂質(Helper Lipid)等のリポソームの構成成分のいずれに結合させてもよい。コレステロール(コレステリル−OH)に結合された配列番号1のGALAペプチドは、例えば以下の構造を有する(以下、「Chol−GALA」と略す場合がある):
(コレステリル)-O(C=O)-(WEAALAEALAEALAEHLAEALAEALEALAA)-NH2
上記において、「−O(C=O)−」はGALAペプチドのN末端のアミノ基と結合しており、「−NH」はGALAペプチドのC末端のカルボキシル基がアミノ基で保護されていることを意味する。コレステロールとGALAペプチドの結合は、上記のようにウレタン結合でもよく、エステル結合、エーテル結合のいずれでもよい。コレステリル基は、GALAペプチドのN末端、C末端のいずれに結合してもよく、或いはGALAペプチドの任意のアミノ酸の側鎖に結合してもよい。また、コレステリル基はアルキレン、ペプチド、ポリエーテルなどの任意のリンカーを介してGALAペプチドに結合してもよい。さらに上記ではC末端がアミドになっているが、C末端はカルボン酸(COOH)、エステル、カルボン酸の塩などの他の基であってもよい。
GALAペプチドをコレステロール、リン脂質などの脂質成分に結合させてベクター若しくは物質導入剤に含ませる場合、GALAペプチドは総脂質量に対し、0.1〜5モル%、好ましくは0.3〜4モル%、より好ましくは0.5〜4モル%、更に好ましくは、1〜4モル%、特に好ましくは1.5〜2モル%程度使用される。なお、本明細書中で示される「総脂質量」には、リポソームの修飾成分に結合した脂質成分の量は含まない。即ち、GALAペプチドに結合した脂質成分の量は含まれない。同様に、ベクターがPEG修飾された場合、PEGに結合した脂質成分の量は含まれない。
例えば、GALAペプチドに結合していない脂質成分(総脂質量)が100モル、GALAペプチドが結合した脂質成分が5モルの場合、GALA修飾量(GALAペプチドが結合した脂質の総脂質量に対する割合)は、5モル%になる。
ベクターが脂質成分以外から構成される場合でも、GALAペプチドはベクターの総重量の0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%、より好ましくは0.5〜4重量%、特に好ましくは1〜2.5重量%程度使用される。
上記に、GALAペプチドをコレステロールに結合させる実施形態について記載したが、コレステロール以外のベクターの構成要素にGALAペプチドを結合させることができ、その態様は当業者には明らかである。
本発明のベクター及び物質導入剤のゼータ電位は、中性付近のpH(例えばpH7もしくは7.4)で−100〜100mV程度、好ましくは−50〜50mV程度、より好ましくは−30〜30mV程度である。ゼータ電位は、ゼータサイザーを用いて測定することができる。
本発明のベクター及び物質導入剤の平均粒径は、特に限定されるものではないが、例えば、粒子径30〜1000nmであり、好ましくは、50〜300nm、より好ましくは50〜200nm、特に50〜150nmである。平均粒径は、例えば、動的光散乱法、静的光散乱法、電子顕微鏡観察法、原子間力顕微鏡観察法等により測定することができる。
本発明の導入剤は、ベクターとともに細胞内に送達しようとする目的物質を含む。目的物質はベクターと共有結合してもよく、ベクターと複合体を形成してもよく、ベクターが中空粒子の場合には、ベクター内部に封入または内包することができる。本発明の目的物質は、特に肺細胞に導入されて効果を発揮する生理活性物質である。
本発明の物質導入剤は、目的物質の肺細胞内送達のためにin vitro及びin vivoのいずれでも使用することができる。
目的物質の種類は特に限定されるものではなく、例えば、薬物、核酸、ペプチド(オキシトシン、ブラジキニン、チロトロビン放出因子、エンケファリン等の生理活性ペプチド、ペプチドホルモンなど)、タンパク質(酵素、インターロイキン等の各種サイトカイン、細胞伝達因子、細胞成長因子等)、糖又はこれらの複合体等が挙げられ、肺疾患の種類、診断、治療等の目的に応じて適宜選択することができる。なお、「核酸」には、DNA又はRNAに加え、これらの類似体又は誘導体(例えば、siRNA、ペプチド核酸(PNA)、ホスホロチオエートDNA等)が含まれる。また、核酸は一本鎖又は二本鎖のいずれであってもよいし、線状又は環状のいずれであってもよい。
目的物質が薬物の場合、例えば制がん剤、血管拡張薬、肺血管炎治療薬、抗菌剤、抗ウイルス剤、抗炎症剤、気管支拡張剤、鎮咳剤、肺線維化抑制剤、抗結核薬等が挙げられる。具体的には、制がん剤として、ドキソルビシン、ダウノルビシン、シスプラチン、オキザリプラチン、カルボプラチン、パクリタキセル、イリノテカン、SN−38、アクチノマイシンD、ビンクリスチン、ビンブラスチン、メトトレキサート、アザチオプリン、フルオロウラシル、マイトマイシンC、ドセタキセル、シクロホスファミド、カペシタビン、エピルビシン、ゲムシタビン、ミトキサントロン、ロイコボリン、ビノレルビン、トラスツズマブ、エトポシド、エストラムスチン、プレドニゾン、インターフェロンα、インターロイキン−2、ブレオマイシン、イホスファミド、メスナ、アルトレタミン、トポテカン、シタラビン、メチルプレドニゾロン、デキサメタゾン、メルカプトプリン、チオグアニン、フルダラビン、ゲムツズマブ、イダルビシン、ミトキサントロン、トレチノイン、アレムツズマブ、クロランブシル、クラドリビン、イマチニブ、エピルビシン、ダカルバジン、プロカルバジン、メクロレタミン、リツキシマブ、デニロイキンジフチトクス、トリメトプリム/スルファメトキサゾール、アロプリノール、カルムスチン、タモキシフェン、フィルグラスチム、テモゾロマイド、メルファラン、ビノレルビン、アザシチジン、サリドマイド、およびマイトマイシン等が挙げられる。血管拡張薬として、ボセンタン、アンブリセンタン、ベラプロストナトリウム、シルデナフィル、エポプロステノール等が挙げられる。肺血管炎治療薬として、副腎皮質ステロイド、シクロホスファミド、アザチオプリン、メトトレキサート、アスピリン等が挙げられる。抗菌剤として、アムホテリシンB等が挙げられる。抗ウイルス剤として、ビダラビン、アシクロビル、トリフルオロチミジン等が挙げられる。抗炎症剤として、フェニルブタゾン、アセトアミノフェン、イブプロフェン、インドメタシン、スリンダク、ピロキシカム、ジクロフェナック、プレドニゾン、ベクロメタゾン、デキサメタゾン等が挙げられる。
目的物質が核酸の場合、例えば部分二重鎖RNA(mdRNA)、ニックの入ったdsRNA(ndsRNA)、ギャップのあるdsRNA(gdsRNA)、短干渉核酸(siNA)、siRNA、マイクロRNA(miRNA)、短ヘアピンRNA(shRNA)、短干渉オリゴヌクレオチド、置換された短干渉オリゴヌクレオチド、修飾された短干渉オリゴヌクレオチド、化学修飾されたdsRNA、転写後遺伝子サイレンシングRNA(ptgsRNA)からなる群から選ばれるいずれかの二重鎖RNA(dsRNA)が好ましく例示される。目的物質は単独で或いは2種以上を混合して用いることができる。例えば2種以上のsiRNAを併用することも可能である。
物質導入剤がsiRNAなどの核酸を目的物質として含む場合、ポリエチレンイミン(PEI)のようなカチオンを共存させるのが好ましい。
置換および修飾(化学修飾を含む)の1つの実施形態において、二重鎖RNAは、デオキシリボヌクレオチドまたは2つのデオキシリボヌクレオチド(例えばチミジン、アデニン)を含むオーバーハング等、二重鎖RNAの3’末端の一端または両端に1〜4ヌクレオチドのオーバーハングを含み得る。二重鎖RNAは、一端または両端に平滑末端を有し得る。一部の実施形態において、第1および第2の鎖の5’末端はリン酸化されている。二重鎖RNAの実施形態のいずれにおいても、3’末端のヌクレオチドオーバーハングは、核酸の糖、塩基、または骨格において化学的に修飾されたリボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドを含むことができる。二重鎖RNAの実施形態のいずれにおいても、3’末端のヌクレオチドオーバーハングは、1つ以上の普遍的な塩基リボヌクレオチドを含むことができる。二重鎖RNAの実施形態のいずれにおいても、3’末端のヌクレオチドオーバーハングは、1つ以上の非環式ヌクレオチドを含むことができる。二重鎖RNAの実施形態のいずれにおいても、dsRNAは、5’リン酸塩(Martinez et al., Cell.. 110:563‐574, 2002; およびSchwarz et al., Molec. Cell. 10:537‐568,2002を参照)または5’,3’二リン酸塩等の末端リン酸基をさらに含むことができる。
二重鎖RNAは、2’−デオキシ、2’−O−メチル、2’−O−メトキシエチル、2’−O−2−メトキシエチル、ハロゲン、2’−フルオロ、2’−O−アリル、またはこれらの任意の組み合わせ等の2’糖置換をさらに含み得る。さらなる実施形態において、二重鎖RNAは、第1の鎖または1つ以上の第2の鎖の一端または両端上に、アルキル、脱塩基、デオキシ脱塩基、グリセリル、ジヌクレオチド、非環式ヌクレオチド、反転したデオキシヌクレオチド部分、またはこれらの任意の組み合わせ等の末端キャップ置換基をさらに含む。
さらに他の実施形態において、二重鎖RNAは、独立してホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、リン酸トリエステル、アミノアルキルリン酸トリエステル、メチルホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、3’−アルキレンホスホン酸塩、5’−アルキレンホスホン酸塩、キラルホスホネート、ホスホノ酢酸塩、チオホスホノ酢酸塩、ホスフィン酸塩、ホスホロアミド酸塩、3’−アミノホスホロアミド酸塩、アミノアルキルホスホロアミド酸塩、チオノホスホロアミド酸塩、チオノアルキルホスホン酸塩、チオノアルキルリン酸トリエステル、セレノリン酸塩、ボラノリン酸結合、またはこれらの任意の組み合わせ等の、少なくとも1つの修飾されたヌクレオシド間結合をさらに含み得る。
二重鎖RNAは、5‐メチルシトシン;5−ヒドロキシメチルシトシン;キサンチン;ヒポキサンチン;2−アミノアデニン;6−メチル,2−プロピル、またはアデニンおよびグアニンのその他のアルキル誘導体;8−置換されたアデニンおよびグアニン(8−アザ、8−ハロ、8−アミノ、8−チオール、8−チオアルキル、8−ヒドロキシル等);7−メチル、7−デアザ、および3−デアザアデニンならびにグアニン;2−チオウラシル;2−チオチミン;2−チオシトシン;5−メチル、5−プロピニル、5−ハロ(5−ブロモまたは5−フルオロ等)、5−トリフルオロメチル、または他の5−置換されたウラシルおよびシトシン;ならびに6−アゾウラシルなどの核酸アナログを使用することで、置換ないし修飾(化学修飾を含む)することができる。
二重鎖RNA(dsRNA)などのRNAは化学的に修飾され得る。このような化学修飾の非限定的な例には、ヌクレオチド間のホスホロチオエート結合、2’−デオキシリボヌクレオチド、2’−O−メチルリボヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−フルオロリボヌクレオチド、「非環状」ヌクレオチド、5’−C−メチルヌクレオチド、および末端へのグリセリルおよび/または逆方向デオキシ無塩基残基の導入が挙げられる。これらの化学修飾は、細胞内におけるRNAi活性を維持することができる。
リポソームは、脂質二重層構造を有する閉鎖小胞である限り、多重膜リポソーム(MLV)であってもよいし、SUV(small unilamellar vesicle) 、LUV(large unilamellar vesicle) 、GUV(giant unilamellar vesicle)等の一枚膜リポソームであってもよい。
本発明のベクター(キャリア)は、親水性ポリマーにより修飾することができる。
親水性ポリマーとしては、ポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、或いはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体などのポリアルキレングリコールの共重合体)、デキストラン、プルラン、フィコール、ポリビニルアルコール、スチレン−無水マレイン酸交互共重合体、ジビニルエーテル−無水マレイン酸交互共重合体、アミロース、アミロペクチン、キトサン、マンナン、シクロデキストリン、ペクチン、カラギーナンなどが挙げられ、好ましくはポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、或いはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体などのポリアルキレングリコールの共重合体)、特に好ましくはポリエチレングリコール(PEG)が挙げられ、これらの親水性ポリマーによりベクター(キャリア)を修飾するのが好ましい。PEGの長さは、500〜10000程度の分子量の範囲で適宜選択することができ、好ましくは分子量が1000〜5000であり、より好ましくは分子量が2000である。PEGにより修飾された脂質としては、DSPE(distearoyl phosphatidylethanolamine)−PEG2000、DMPE(dimyristoyl phosphatidylethanolamine)−PEG2000、DSG(distearoylglycerol)−PEG2000、DMG(dimyristoylglycerol)−PEG2000、コレステリル化PEG2000、STR(Stearyl)−PEG2000又はC8セラミド−PEG2000、C16セラミド−PEG2000などが挙げられ、これらのうち、STR−PEG2000又はC8セラミド−PEG2000が好ましい。他の親水性ポリマーの分子量も同様に当業者は適宜選択できる。
例えばリポソームをPEG修飾する場合、ステアリル化PEG(STR−PEG)、C8セラミド−PEG、コレステリル化PEG(Chol−PEG)を使用するのが、肺移行性能及び目的物質(例えばsiRNA等の核酸医薬)の機能発現を損ねることなく保存安定性に優れたベクター(例えばリポソーム製剤)を得るために好ましく、また、DSPE−PEG、DSG−PEG、C16セラミド−PEG等を使用するのが、血中安定性を向上させるために好ましい。
親水性ポリマーは、リポソームを修飾する場合、リポソームを構成する脂質を100モル%とした場合に1〜15モル%程度の割合で修飾するのが好ましい。
以下において、目的物質をin vitro又はin vivoで肺に送達するベクター(キャリア)としてリポソームを例に挙げて説明するが、本発明はリポソームに限定されず、GALAペプチドを細胞内に導入可能な任意のベクター(キャリア)が本発明に包含される。
本発明のリポソームにおいて、脂質二重層を構成する脂質の種類は特に限定されるものではなく、その具体例としては、ホスファチジルコリン(例えば、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジラウロイルホスファチジルコリン、ジミリストイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジステアロイルホスファチジルコリン等)、ホスファチジルグリセロール(例えば、ジオレオイルホスファチジルグリセロール、ジラウロイルホスファチジルグリセロール、ジミリストイルホスファチジルグリセロール、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール、ジステアロイルホスファチジグリセロール)、ホスファチジルエタノールアミン(例えば、ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン、ジラウロイルホスファチジルエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジステアロイルホスファチジエタノールアミン)、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸、カルジオリピン等のリン脂質又はこれらの水素添加物;スフィンゴミエリン、ガングリオシド等の糖脂質が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を使用することができる。リン脂質は、卵黄、大豆その他の動植物に由来する天然脂質(例えば、卵黄レシチン、大豆レシチン等)、合成脂質又は半合成脂質のいずれであってもよい。これらの脂質は単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
脂質二重層には、脂質二重層を物理的又は化学的に安定させたり、膜の流動性を調節したりするために、例えば、コレステロール、コレステロールコハク酸、ラノステロール、ジヒドロラノステロール、デスモステロール、ジヒドロコレステロール等の動物由来のステロール;スチグマステロール、シトステロール、カンペステロール、ブラシカステロール等の植物由来のステロール(フィトステロール);チモステロール、エルゴステロール等の微生物由来のステロール;グリセロール、シュクロース等の糖類;トリオレイン、トリオクタノイン等のグリセリン脂肪酸エステルのうち、1種又は2種以上を含有させることができる。その含有量は特に限定されるものでないが、脂質二重層を構成する総脂質量に対して5〜40%(モル比)であることが好ましく、10〜30%(モル比)であることがさらに好ましい。
脂質二重層には、トコフェロール、没食子酸プロピル、パルミチン酸アスコルビル、ブチル化ヒドロキシトルエン等の抗酸化剤;ステアリルアミン、オレイルアミン等の正荷電を付与する荷電物質;ジセチルホスフェート等の負電荷を付与する荷電物質;膜表在性タンパク質、膜内在性タンパク質等の膜タンパク質を含有させることができ、その含有量は適宜調節することができる。
本発明のリポソームは、30アミノ酸から構成されるGALAペプチドを表面に有する。なお、一枚膜リポソームについては脂質二重層の外表面がリポソームの表面であり、多重膜リポソームについては最外層の脂質二重層の外表面がリポソームの表面である。また、本発明のリポソームは、表面以外の部分(例えば、脂質二重層の内表面)に上記ペプチドを有していてもよい。
本発明のベクターには、好ましくはカチオン性脂質が含まれる。カチオン性脂質としては、例えば、DODAC(dioctadecyldimethylammonium chloride)、DOTMA(N−(2,3−dioleyloxy)propyl−N,N,N−trimethylammonium)、DDAB(didodecylammonium bromide)、DOTAP(1,2−dioleoyloxy−3−trimethylammonio propane)、DC−Chol(3β−N−(N’,N’,−dimethyl−aminoethane)−carbamol cholesterol)、DMRIE(1,2−dimyristoyloxypropyl−3−dimethylhydroxyethyl ammonium)、DOSPA(2,3−dioleyloxy−N−[2(sperminecarboxamido)ethyl]−N,N−dimethyl−1−propanaminum trifluoroacetate)、DSTAP(1,2−Distearoyl−3−Trimethylammonium Propane)、DODAP(dioleoyl−3−dimethylammonium−propane)等が挙げられる。好ましいカチオン性脂質はDOTMA、DSTAP又はDODAPであり、特に好ましくはDOTMAが挙げられる。カチオン性脂質は単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
カチオン性脂質において、DOTMA及びDSTAPは4級アミンを有しており,常に正電荷を帯びているが,DODAPは3級アミンを有しており,生理的pHにおいて電荷を持たないものである。このようにカチオン性脂質の種類、配合量を変更することで、カチオン性脂質の構造,特徴に幅を持たせることができる。
本発明のベクターは、好ましくは、補助脂質(Helper lipid)が含まれる。補助脂質としては、例えば、EPC(egg phosphatidylcholine),DLPC(dilinoleoylphosphatidylcholine),DMPC(dimyristoylphosphatidylcholine),DPPC(dipalmitoylphosphatidylcholine),DSPC(distearoylphosphatidylcholine),POPC(palmitoyloleoylphosphatidylcholine),DOPC(dioleoylphosphatidylcholine),DOPE(dioleoylphosphatidylethanolamine),SOPE(stearyloleoylphosphatidylcholine)等が挙げられる。これらのうち、EPC,DOPC,DOPE,SOPEが好ましい。
例えば、補助脂質として、DOPCを含むMENDは室温で1ヶ月保存後も凝集は全く見られず、DOPCは保存安定性にも優れている。
本発明のリポソームの好ましい態様として、上記GALAペプチドが疎水性基又は疎水性化合物で修飾されており、疎水性基又は疎水性化合物が脂質二重層に挿入され、上記ペプチドが脂質二重層から露出しているリポソームを例示することができる。なお、本態様において、「ペプチドが脂質二重層から露出している」には、ペプチドが脂質二重層の外表面又は内表面のいずれか一方から露出している場合、両方から露出している場合が含まれる。
疎水性基又は疎水性化合物は、脂質二重層に挿入され得る限り特に限定されるものでない。疎水性基としては、例えば、ステアリル基、パルミチル基、オレイル基、パルミトオレイル基、リノリル基、リノレイル基等の飽和又は不飽和の脂肪酸基、脂肪族アルコール、脂肪族アミン或いはその他の炭素数10以上の炭化水素基を含む基(例えばコレステリル基(Chol)などのステロール由来の基)又はそれらの誘導体等が挙げられるが、これらのうち特に炭素数10〜20の脂肪酸基(例えば、パルミトイル基、オレイル基、ステアリル基、アラキドイル基等)が好ましい。また、疎水性化合物としては、例えば、上記に例示したリン脂質、糖脂質又はステロール、長鎖脂肪族アルコール(例えば、ホスファチジルエタノールアミン、コレステロール等)、ポリオキシプロピレンアルキル、グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。
本発明のリポソームは、例えば、水和法、超音波処理法、エタノール注入法、エーテル注入法、逆相蒸発法、凍結・融解法等の公知の方法を用いて作製することができる。
水和法によるリポソームの製造例を以下に示す。
脂質二重層の構成成分である脂質と、疎水性基又は疎水性化合物で修飾された上記ペプチドとを有機溶剤に溶解した後、有機溶剤を蒸発除去することにより脂質膜を得る。この際、有機溶剤としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール等の低級アルコール類;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類;アセトン等のケトン類等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。次いで、脂質膜を水和させ、攪拌又は超音波処理することにより、上記ペプチドを表面に有するリポソームを製造することができる。
また、水和法による別の製造例を以下に示す。
脂質二重層の構成成分である脂質を有機溶剤に溶解した後、有機溶剤を蒸発除去することにより脂質膜を得、この脂質膜を水和させ、攪拌又は超音波処理することによりリポソームを製造する。次いで、このリポソームの外液に、疎水性基又は疎水性化合物で修飾された上記ペプチドを添加することにより、リポソームの表面に上記ペプチドを導入することができる。また、脂質が溶解した有機溶剤に疎水性基又は疎水性化合物で修飾された上記ペプチドを添加することでリポソームの表面に上記ペプチドを導入することができる。
例えば、カチオン性脂質として4級アミンを用いる場合のリポソームの調製は、後述する実施例3−1と同様の方法、これに準じた方法又はこれらと常法とを組み合わせることにより、また、カチオン性脂質として3級アミンを用いる場合のリポソームの調製は、後述する実施例3−2と同様の方法、これに準じた方法又はこれらと常法とを組み合わせることにより製造することができる。
カチオン性リポソームの調製にあたり、カチオン性脂質/Chol/補助脂質の割合は、適宜変更することができる。その組成比率(モル比)としては10〜50/20〜50/20〜70であるのが好ましく、20〜40/30〜50/20〜40であるのがより好ましく、30/40/30であるのが特に好ましい。カチオン性脂質/Chol/補助脂質の好ましい組合せとしては、DOTMA、DODAP又はDSTAPから選ばれるカチオン性脂質/Chol/EPC、DOPE又はSOPEから選ばれる補助脂質であり、より好ましくはDOTMA/Chol/EPC、DODAP/Chol/EPC、DSTAP/Chol/EPC、DOTMA/Chol/DOPE、DOTMA/Chol/SOPEである。当該リポソームにChol−GALAを修飾する場合には、Chol−GALAの添加割合は、適宜変更することができ、総脂質量(カチオン性脂質/Chol/補助脂質の脂質の総量)に対して、例えば、0.1〜5モル%が挙げられ、好ましくは0.3〜4モル%、より好ましくは0.5〜4モル%、更に好ましくは、1〜4モル%、特に好ましくは1.5〜2モル%である。また、当該リポソームに適宜PEGを修飾することができる。PEG修飾する場合には、PEGの添加割合は、適宜変更することができ、総脂質量(カチオン性脂質/Chol/補助脂質の脂質の総量)に対して、例えば、0.1〜15モル%が挙げられ、好ましくは1〜5モル%である。なお、添加されるPEGは脂質に結合したPEGであることが好ましく、STR−PEG又はC8セラミド−PEGがより好ましく、STR−PEG2000又はC8セラミド−PEG2000が特に好ましい。
また、上述の補助脂質を用いて、リポソーム組成を補助脂質/Cholとした中性リポソームを調製することができ、その組成比率(モル比)としては適宜変更することができるが、40〜90/10〜60であるのが好ましく、60〜80/20〜40であるのがより好ましく、70/30であるのが特に好ましい。補助脂質/Cholの好ましい組合せとしては、EPC/Chol、DLPC/Chol、DMPC/Chol、DPPC/Chol、DSPC/Chol、POPC/Chol、DOPC/Chol、DOPE/Chol、SOPE/Cholであり、より好ましくはEPC/Chol、DOPC/Chol、DOPE/Chol、SOPE/Cholであり、特に好ましくはEPC/Cholである。当該リポソームにChol−GALAを修飾する場合には、Chol−GALAの添加割合は、適宜変更することができ、総脂質量(補助脂質/Cholの脂質の総量)に対して、例えば、0.1〜5モル%が挙げられ、好ましくは0.3〜4モル%、より好ましくは0.5〜4モル%、更に好ましくは、1〜4モル%、特に好ましくは1.5〜2モル%である。 また、当該リポソームに適宜PEGを修飾することができ、PEGを修飾する場合には、PEGの添加割合は、適宜変更することができ、総脂質量(補助脂質/Cholの脂質の総量)に対して、例えば、0.1〜15モル%が挙げられ、好ましくは1〜5モル%である。なお、添加されるPEGは脂質に修飾したPEGであることが好ましく、STR−PEG又はC8セラミド−PEGがより好ましく、STR−PEG2000又はC8セラミド−PEG2000が特に好ましい。
本発明の好ましいリポソーム組成としては、カチオン性脂質/Chol/補助脂質/STR−PEG/Chol−GALA又は補助脂質/Chol/STR−PEG/Chol−GALAであり、より好ましくはDOTMA、DODAP又はDSTAPから選ばれるカチオン性脂質/Chol/EPC、DOPE又はSOPEから選ばれる補助脂質/STR−PEG/Chol−GALA又はEPC/Chol/STR−PEG/Chol−GALAであり、更に好ましくはDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG/Chol−GALA、DODAP/Chol/EPC/STR−PEG/Chol−GALA、DSTAP/Chol/EPC/STR−PEG/Chol−GALA、DOTMA/Chol/DOPE/STR−PEG/Chol−GALA、DOTMA/Chol/SOPE/STR−PEG/Chol−GALA又はEPC/Chol/STR−PEG/Chol−GALAである。なお、STR−PEGはPEG分子量2000であるSTR−PEG2000が特に好ましい。
本発明の最も好ましいリポソームは、DOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALAの組成を有し、そのDOTMA/Chol/EPCの組成比率(モル比)は10〜50/20〜50/20〜70であり、DOTMA/Chol/EPCの総脂質量に対して、STR−PEG2000は1〜15モル%、Chol−GALAは0.1〜5モル%であるのが好ましく;
そのDOTMA/Chol/EPCの組成比率(モル比)は20〜40/30〜50/20〜40であり、DOTMA/Chol/EPCの総脂質量に対して、STR−PEG2000は1〜5モル%、Chol−GALAは1〜4モル%であるのがより好ましく;
そのDOTMA/Chol/EPCの組成比率(モル比)は30/40/30であり、DOTMA/Chol/EPCの総脂質量に対して、STR−PEG2000は1〜5モル%、Chol−GALAは1.5〜2モル%であるのが最も好ましい。STR−PEG2000とChol−GALAはリポソームの修飾成分であるので、それらの添加量はDOTMA/Chol/EPCの3成分からなるリポソームの総脂質量を100モル%とし、それに対する比率として表した。
本発明のリポソームの内部には、肺細胞内に送達しようとする目的物質を封入することができる。
本発明の物質導入剤(特にリポソーム)に封入される目的物質は、肺疾患の種類により上述の薬物(制ガン剤、血管拡張薬、抗菌剤など)、核酸(DNA、RNA、これらの類似体又は誘導体(例えばsiRNA、ペプチド核酸(PNA)、ホスホロチオエートDNA等)、ペプチド(オキシトシン、ブラジキニン、チロトロビン放出因子、エンケファリン等の生理活性ペプチド、ペプチドホルモンなど)などが挙げられる。肺疾患の種類に応じて好適な目的物質を封入することにより、肺疾患の治療又は予防が可能である。本明細書における「肺疾患」としては、肺癌、肺の炎症性疾患、肺線維症、肺塞栓症、肺高血圧症、肺血管炎、急性呼吸促迫症候群(ARDS)、石綿症/粉塵疾患(dust disease)、喘息、気管支拡張症、気管支肺形成異常(BPD)、慢性気管支炎、慢性の咳、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、感冒、嚢胞性線維症、気腫、ハンタウイルス、ヒストプラズマ症、インフルエンザ、レジオネラ症、リンパ管平滑筋肉腫症、百日咳、胸膜炎、気胸症、原発性肺胞換気過少症候群、肺胞蛋白症、呼吸窮迫症候群、RSウイルス、サルコイドーシス、重症急性呼吸器症候群(SARS)、または結核等が挙げられ、これらに限定されない。治療又は予防対象として好ましい肺疾患としては、肺の血管に関わる肺疾患であり、肺癌、肺高血圧症、肺血管炎等が挙げられ、特には肺癌(非小細胞肺癌、小細胞肺癌を含む)が挙げられる。肺癌は原発性肺癌だけでなく、肺以外の臓器から転移してできた転移性肺癌も含む。更に、肺癌を原発巣とする他臓器(例えば、副腎、肝臓、脳、又は骨等)への癌転移を抑制するために、本発明の物質導入剤を使用することも可能である。このような、肺癌の治療、肺からの癌転移抑制のために本発明物質導入剤に封入される目的物質としては、上述の制がん剤(例えば、塩酸アムルビシン、ゲフィチニブ、シスプラチン、ビンブラスチン、マイトマイシンC、ビノレルビン、パクリタキセル、ドセタキセル、ゲムシタビン、カルボプラチン、イリノテカン、テガフール、エトポシド、ビンクリスチン、シクロホスファミド、ドキソルビシン、イホスファミド、ビンデシン等)、血管新生に関与する因子(例えば、CD31、ESAM、VEGF、VEGFR、EGF、EGFR、Dll、SFRP、CD151、bFGF、TGFβ1、PDGF、HGF等)をターゲットとするsiRNAが好ましく、CD31、ESAM、CD151、VEGF又はEGFをターゲットとするsiRNAがより好ましく、抗CD31 si RNAが特に好ましい。これらは、目的に応じて単独又は2種以上を混合して用いることができる。
肺高血圧症のために本発明物質導入剤に封入される目的物質としては、上述の血管拡張剤(例えば、ボセンタン、アンブリセンタン、ベラプロストナトリウム、シルデナフィル、エポプロステノール等)、血管拡張に関与する因子(例えば、エンドセリン受容体(ET,ET)、PDE5等)の抗siRNAが好ましい。
肺血管炎のために本発明物質導入剤に封入される目的物質としては、副腎皮質ステロイド、シクロホスファミド、アザチオプリン、メトトレキサート、アスピリン等が好ましい。
本発明の物質導入剤は、単独または肺疾患のための他の治療と一緒のいずれかで用いられ得る。
目的物質が水溶性である場合には、リポソームの製造にあたり脂質膜を水和する際に使用される水性溶媒に目的物質を添加することにより、リポソーム内部の水相に目的物質を封入することができる。また、目的物質が脂溶性である場合には、リポソームの製造にあたり使用される有機溶剤に目的物質を添加することにより、リポソームの脂質二重層に目的物質を封入することができる。本明細書において「封入」とは、リポソームのような中空粒子の内部に目的物質を含む場合と、脂質二重膜のようなベクターを構成する表面部分に保持される場合の両方を含む。
目的物質を送達すべき生物種は、肺を有する脊椎動物であれば特に限定されるものではないが、哺乳動物であることが好ましい。哺乳動物としては、例えば、ヒト、サル、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、ブタ、ウサギ、イヌ、ネコ、ラット、マウス、モルモット等が挙げられる。
本発明のリポソームは、例えば、分散液の状態で使用することができる。分散溶媒としては、例えば、生理食塩水、リン酸緩衝液,クエン酸緩衝液, 酢酸緩衝液等の緩衝液を使用することができる。分散液には、例えば、糖類、多価アルコール、水溶性高分子、非イオン界面活性剤、抗酸化剤、pH調節剤、水和促進剤等の添加剤を添加して使用してもよい。
本発明のリポソームは、分散液を乾燥(例えば、凍結乾燥、噴霧乾燥等)させた状態で使用することもできる。乾燥させたリポソームは、生理食塩水、リン酸緩衝液,クエン酸緩衝液,酢酸緩衝液等の緩衝液を加えて分散液とすることができる。
各リポソームは、in vitro及びin vivoのいずれにおいても使用することができる。各リポソームをin vivoにおいて用いる場合には、投与経路として、例えば、静脈注射、点滴等が挙げられ、投与量及び投与頻度は、本発明に係るリポソームに封入された目的物質の種類や量等に応じて適宜調整することができる。
本発明のリポソームは、また、体重減少、肝障害のいずれも見られず、安全に投与することができる。
以下、本発明を実施例に基づき、より詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことはいうまでもない。
各実施例で用いた試薬、材料、動物等を以下に示す。
EPCは日本油脂(Tokyo,JAPAN)から購入した。DOTAP、DSTAP、DODAP、Cholesterol、DOPE、SOPE、DOPC、C8 セラミド−PEG2000はAvanti Polar Lipids(Alabaster,AL,USA)から購入した。DOTMAは東京化成工業株式会社(Tokyo,JAPAN)から購入した。STR−PEG2000は和光純薬株式会社より購入した。
Chol−GALA (コレステリル−O(C=O)−WEAALAEALAEALAEHLAEALAEALEALAA−NH,Mw.3444.0, >71% putity)は、前記特許文献3に記載の方法、これに準じた方法又はこれらと常法とを組み合わせることにより合成した。
PEI(branch type,Mw.ave.10,000)は和光純薬株式会社より購入した。
トランスアミナーゼCII−テストワコーは和光純薬株式会社より購入した。
RNAlaterはAmbionより購入した。High Capacity RNA−to−cDNA Kit、TaqMan Gene Expression Master MixはApplied Biosystemsより購入した。siRNA及びCy5標識siRNAの合成は北海道システムサイエンスに委託した。Primer及びProbeの合成は常法に従い合成した。使用したsiRNA、Primer、Probeの配列を以下に示す。
[siRNA]
CD31−1 sense : GCACAGUGAUGCUGAACAATT (配列番号2)
CD31−1 antisense : UUGUUCAGCAUCACUGUGCTT (配列番号3)
CD31−2 sense : GUGCAUAGUUCAAGUGACATT (配列番号4)
CD31−2 antisense : UGUCACUUGAACUAUGCACTT (配列番号5)
CD31−3 sense : GCAAGAAGCAGGAAGGACATT (配列番号6)
CD31−3 antisense : UGUCCUUCCUGCUUCUUGCTT (配列番号7)
Luciferase sense : GCGCUGCUGGUGCCAACCCTT (配列番号8)
Luciferase antisense : GGGUUGGCACCAGCAGCGCTT (配列番号9)
CD31 siRNAは上記3種類を等量混合して使用した。
[Primer、Probe]
CD31 Forward : CAGAGCGGATAATTGCCATTCC (配列番号10)
CD31 Reverse : ACAGGATGGAAATCACAACTTCATC (配列番号11)
CD31 Probe : [FAM] ACCCTCAGGATCTCGCTGAACACCGC [TAMRA](配列番号12)
CD34 Forward : TCTGCCTGGAACTAAGTGAAGC (配列番号13)
CD34 Reverse : CCTCAGACTGGGCTAGAAGCA (配列番号14)
CD34 Probe : [FAM] ACCAGCATCAGCCTCAGCCTCCTCC [TAMRA](配列番号15)
ICRマウス雄5週齢、C57BL/6マウス雄6週齢は日本SLCより購入した。
その他、特に記述がない限り、市販の特級または一級のもの、あるいはそれに準ずるものを用いた。
また、各実施例で用いた機器等を以下に示す。
脂質薄膜の調製には、ポンプDIVAC 1.2、トラップEVALA UNI TRAP UT−1000(いずれも東京理科器械)を用いた。
超音波処理には、浴槽型ソニケーターAU−25C(アイワ医科工業)を使用した。動的光散乱(DLS) による粒子径、ζ電位の測定には、ZETA SIZER Nano−ZS (Malvern Instruments Ltd.)を用いた。
Real−time PCRには、ABI 7500 real−time system(Applied Biosystems)を用いた。
β線の測定には、液体シンチレーションカウンターTRI−CABB 1600TR(PACKARD) を用いた。
共焦点レーザー走査顕微鏡(CLSM)には、A1(Nikon)、対物レンズPlan Apo VC 20×及び60×、レーザーAr laser及びHe/Ne laserを用いた。
逆転写反応には、PCRサーマルサイクラーTP3000(タカラバイオ株式会社)を用いた。
pH測定には、Docu−pHMeter(Sartorius)を用いた。
使用した脂質は、適量のEtOHで希釈する事で任意の濃度(1〜10mM)に調製した。
Chol−GALAはCOSMOSIL 5C4−AR−300 (Size 10×250 mm)を用いて逆相HPLCを行い精製した。HO/0.1% TFAをBuffer A、CHCN/0.1% TFAをBuffer Bとした。Chol−GALA(Purity: >71%)をDMFに溶解したもの(Crudeとして4mg/mL)をインジェクションしたのち、流速2.0mL/min、25℃で、50% B→95% B(20min)とグラジエントをかけた(詳細は下記)。215nmにおける吸光度で検出することでChol−GALAを回収し、凍結乾燥させた。精製したChol−GALAは、HPLCで純度を確認した後、1mM EtOH溶液として分注し、−80℃で保存した。
<条件>
インジェクション量:250μL(4mg/mL in DMF)
流速:2mL/min
カラム温度:25℃
プロトコル:
Figure 2012124688
Liposome、MENDの粒子径とζ(ゼータ)電位はZetasizer Nano ZS(Malvern Instruments,UK)を用いて測定した。
実験データは、特に断りのない限り3回以上の実験値の平均値±標準偏差で表記した。有意差検定を用いる場合にはOne−way ANOVAにより検定を行い、さらにDunnett法にて多重比較を行い、P<0.05の場合を有意差ありとした。
(実施例1)Liposomeの調製
1) 脂質薄膜の調製
ガラス試験管にEPC(EtOH溶液)、Chol(EtOH溶液)をモル比70/30で調製し(リポソームa)、リポソームaの総脂質量に対して、STR−PEG2000(EtOH溶液)を5モル%になるように添加し、EtOHを適当量添加後、デシケーターで減圧乾燥し、溶媒を留去することで、脂質組成がEPC/Chol/STR−PEG2000である脂質薄膜を調製した(図1では“Liposome”と略す)。また、EPC/Chol/STR−PEG2000にChol−GALAを修飾する際には、リポソームaの総脂質量の2モル%を脂質溶液中に添加し、脂質組成がEPC/Chol/STR−PEG2000/Chol−GALAである脂質薄膜を調製した(図1では“GALA−Liposome”と略す)。また、図1で“Cationic−Liposome”で表される脂質薄膜を調製する際には、DOTMA(EtOH溶液)、Chol、EPCをモル比30/40/30とし、上記と同様の操作で脂質組成がDOTMA/Chol/EPCである脂質薄膜(リポソームb)を調製した。
2) リポソームの調製
上記1)で調製した脂質薄膜に脂質濃度が2.64mM(in vivo実験)、0.55 mM(in vitro実験)となるように10mM HEPES buffer 5% Glucose(HBG)(in vivo実験)、10mM HEPES buffer(HB)(in vitro実験)を添加後、室温で15分以上水和した。その後、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理を行うことで、リポソームを調製した。
(実施例2)リポソームの体内動態評価
1) リポソームの投与、臓器の回収、[H]の測定
上記2)で調製されたリポソームの脂質膜を[H]で標識することで投与サンプルとした。
10μL Liposome/g mouseの条件で、マウス(ICR、5週齢、♂)尾静脈より投与した。投与1、5、15分および1、6時間後にエーテル麻酔によりマウスを処置した後、開腹し、下大静脈より採血した後、肺、肝臓を摘出した。生理食塩水で臓器をよく洗浄し、重量を測定した後(肝臓に関しては、肝臓を細断後よく混合し、肝臓0.2gを使用した。)、プラスチックバイアルに入れ、2mLのSoluene−350を添加し、50℃で一晩インキュベーションすることで組織を溶解させた。この溶液に対して、Hionic fluor 10mLを添加しよく混合させた後、4℃で一晩静置し、液体シンチレーションカウンターにて[H]のカウントを測定した。また、[H]の投与量を評価するため、投与したLiposomeサンプル10μLに対してHionic fluor 10mLを添加し、よく混合させた後、4℃で一晩静置し、同様に[H]のカウントを測定した。
2) 臓器移行量評価
各臓器サンプルの[H]カウント(測定値)を測定に供した臓器重量で除することにより、各臓器1gに含まれる[H]を算出した後、投与したリポソームに含まれる[H]で除することで、投与量に対する臓器移行量を割合として算出した。
GALA修飾リポソーム(GALA−Liposome)の肺及び肝臓移行性を経時的に評価した結果を図1−A、図1−B及び図2に示す。
図1−A、図1−B及び図2に示すように、GALAで修飾されたリポソームの肺移行性が認められた。また、GALAで修飾されたリポソームの肺移行性向上のため、肝臓への移行性が減少していることが認められた。
(実施例3−1)MEND1の調製
1) 脂質薄膜の調製
実施例1と同様の方法により、ガラス試験管にDOTMA(EtOH溶液)、Chol(EtOH溶液)、EPC(EtOH溶液)をモル比30/40/30になるように添加し、EtOHを適当量添加後、デシケーターで減圧乾燥し、溶媒を留去することで、脂質組成がDOTMA/Chol/EPCである脂質薄膜(リポソームb)を調製した。STR−PEG2000(EtOH溶液)を修飾する際には、リポソームbの総脂質量の5モル%を脂質溶液中に添加し、脂質組成がDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000である脂質薄膜(以下、“MEND1”と略す場合がある)を調製した。Chol−GALAを修飾する際には、リポソームbの総脂質量の2モル%を脂質溶液中に添加し、脂質組成がDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALAである脂質薄膜(以下、“GALA−MEND1”と略す場合がある)を調製した。
2) siRNA complex(siRNAコア粒子)の調製
Charge ratio(+/−)=1.8となるようにPEI/siRNA complexを調製した。ボルテックス中、0.333 mg/mLのsiRNA溶液に対して、0.125mg/mLのPEI溶液を滴下(volume比 siRNA溶液:PEI溶液=6:4)し、室温で15分間以上インキュベーションすることで調製した。siRNA溶液およびPEI溶液は、HBGにより希釈したものを用いた。
3)MENDの調製
上記1)で得られた脂質薄膜を調製した試験管に、siRNAコア粒子溶液を、脂質濃度が2.64mMになるように添加後、室温で15分以上水和させた。その後、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理を行うことでMENDを調製し、siRNAコア粒子を封入したMEND1及びGALA−MEND1を作製した。
(実施例3−2)MEND2の調製
1) 脂質薄膜の調製
実施例1記載の調製法に準じて、ガラス試験管にDODAP(EtOH溶液)、Chol(EtOH溶液)、EPC(EtOH溶液)をモル比30/40/30になるように添加し、成分がDODAP/Chol/EPCである脂質溶液(リポソームc)を調製した。得られた脂質溶液にSTR−PEG2000(EtOH溶液)を、リポソームcの総脂質量の5モル%を添加し、脂質組成がDODAP/Chol/EPC/STR−PEG2000である脂質薄膜を調製した(以下、“MEND2”と略す場合がある)。Chol−GALAを修飾する際には、リポソームcの総脂質量の2モル%をMEND2の脂質溶液中に添加し、EtOHを適当量添加後、デシケーターで減圧乾燥し、溶媒を留去することで、脂質組成がDODAP/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALAである脂質薄膜を調製した(以下、“GALA−MEND2”と略す場合がある)。
2) siRNA complex(siRNAコア粒子)の調製
Charge ratio(+/−)=1.8となるようにPEI/siRNA complexを調製した。ボルテックス中、0.333mg/mLのsiRNA溶液に対して、0.125mg/mLのPEI溶液を滴下(volume比 siRNA溶液:PEI溶液=6:4)し、室温で15分間以上インキュベーションすることで調製した。siRNA溶液およびPEI溶液は、HBG(pH未調整 (pH 5.0))により希釈したものを用いることで酸性溶液コア粒子を調製した。
3)MENDの調製
上記1)で得られた脂質薄膜を調製した試験管に、siRNAコア粒子溶液を、脂質濃度が2.64mMになるように添加後、室温で15分以上水和させた。その後、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理後、調製溶液が中性となるようにHBG(pH8.1)をsiRNAコア粒子溶液と等量添加することでMENDを調製し、siRNAコア粒子を封入したMEND2及びGALA−MEND2を作製した。
(実施例4)血球との相互作用
マウス血液(へパリン含、20 units/mL)とGALA−MEND1溶液を1:1のvolume比になるように混合し、37℃条件下でシェイカーを用いて5分間混合した(サンプル1)。この混合液に、血液をさらに添加しvolume比10:1とした後、先ほどと同様の条件で混合した(サンプル2)。サンプル1、2をスライドガラス上に10μL添加しカバーガラスを載せた後、顕微鏡を用いて観察した。
血液と得られたGALA−MEND1を任意の割合で混合し血球成分との相互作用を評価した結果を図3に示す。
図3に示すように、GALA修飾MENDと血液との凝集は可逆的であることが認められた。
(実施例5)MENDの体内動態評価
MENDの脂質膜を[H]、siRNAを[32P]で標識することで投与サンプルとした。
マウス(ICR、5週齢、♂)の尾静脈よりMEND1あるいはGALA−MEND1溶液(2mg siRNA/kg mouse)を投与した。投与1時間後にエーテル麻酔によりマウスを処置した後、開腹し、下大静脈より血液を採取した後、肺を摘出した。重量を測定した後、0.1mg程度をプラスチックバイアルに入れ、2mLのSoluene−350を添加し、50℃で一晩インキュベーションすることで組織を溶解させた。
この溶液に対して、H 200μL(100μL×2)を添加することで脱色処理をした後、Hionic fluor 10mLを添加しよく混合させた。4℃で一晩静置し、液体シンチレーションカウンターにて[H]、[32P]のカウントを測定した。また、未投与マウスから摘出した肺に既知量のMEND1溶液を添加し同様の操作を行うことで検量線を作製し、[H]、[32P]の各臓器への移行量を算出した。
siRNAを[32P]で、脂質膜を[H]で標識したMEND1あるいはGALA−MEND1を尾静脈投与し、1時間の肺に含まれる[32P]、[H]を測定することにより、GALA修飾MENDの肺への移行性を評価した結果を図4に示す。
図4に示すように、GALA修飾により、MEND1の肺への移行性が有意に向上した。
(実施例6)CLSMによるMENDの肺での局在観察
Cy5標識siRNAを用いて調製したMEND1およびGALA−MEND1を投与サンプルとした。
マウス(ICR、5週齢、♂)の尾静脈より実施例3−1で得られたMEND1あるいはGALA−MEND1溶液(2mg siRNA/kg mouse)を投与した。尾静脈投与1時間後に、麻酔下でマウスより肺を摘出し、数mm程度の肺組織片を作製した。作製した肺組織片をGSL I−B4 Isolectin FITC conjugate(フナコシ社製)溶液中(生理食塩水を用いて20μg/mLに希釈したもの)に30分間浸透させた後、CLSMを用いて観察した。
蛍光標識siRNAを封入したMEND1あるいはGALA−MEND1を尾静脈投与し、1時間後の肺におけるGALA修飾MENDの局在を共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて評価した結果を図5に示す。
図5に示すように、GALA修飾MENDにおいて、肺への高い集積性が認められ、血管内皮細胞と共局在していることが示された。
(実施例7−1)GALA修飾の有無によるin vivo ノックダウン効果
GALA修飾MEND及びGALA未修飾MENDを用いて、GALA修飾の有無によるノックダウン効果を調べた。
1)MEND溶液の調製
実施例3−1と同様の方法により、GALA−MEND1溶液及びGALA未修飾のMEND1溶液を調製した。即ち、脂質組成がDOTMA/Chol/EPC=30/40/30で調製したリポソームの総脂質量に対しSTR−PEG2000を5モル%修飾したものがMEND1であり、更にChol−GALAを総脂質量に対して2モル%修飾したものがGALA−MEND1である。
2) in vivo transfection
マウス(C57BL/6、6w、♂)の尾静脈より上記1で得られたMEND溶液(0.5−4mg siRNA/kg mouse)を投与した。尾静脈投与24時間後に、エーテル麻酔によりマウスを処置した後、開腹し、各臓器(肺、肝臓、脾臓)を摘出した。摘出した臓器は、RNAlaterに浸し、4℃で一晩置いたのち、−20℃で保存した。
3) mRNA抽出
−20℃で保存した臓器サンプルを室温に戻し、20−30mgを評量したのち、RNA mini kitおよびQIA cube(QUIAGEN社製)を用いて添付のプロトコルに従いRNA抽出を行った。
4) 逆転写反応
Total RNA 1μgをHigh Capacity RNA−to−cDNA Kitを用いて添付プロトコルに従い、cDNAを調製した。Denatureおよび逆転写反応は、サーマルサイクラーを用いて、Denature (65℃,5min→4℃,hold)、逆転写反応(42℃,60min→95℃,5min→4℃,hold)の条件で行った。
5) Real−time PCR法によるmRNA定量
TaqMan法に基づいた相対定量法(ΔΔCt法)を用いてmRNA(CD31)の定量を行った。目的の濃度に希釈したcDNA 5μLに対して、100μM Upper Primer 0.25μL、100μM Lower Primer 0.25μL、100μM probe 0.0625μL、filtrated DDW 6.9375μL、TaqMan M.M.2×12.5μL添加した後、95℃、10minで初期変性を行った後、95℃、15secのPCR変性反応、60℃、1minのアニーリング/伸長反応を1サイクルとして40サイクルPCR反応を行った。CD34を内部標準遺伝子として、ΔΔCt法による相対定量を用いてCD31のmRNA量を算出した。
GALA−MEND1及びMEND1を尾静脈投与し、24時間後の肺でのGALA−MEND1及びMEND1の各ノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を図6に示す。なお、図6において、GALA(+)はGALA−MEND1、GALA(−)はMEND1の結果を示している。
図6に示すように、MENDにGALAを修飾することによって肺におけるノックダウン効果が大幅に向上した。
(実施例7−2)In vivoノックダウン評価
1)実施例7−1と同様の方法により、in vivo transfection、mRNA抽出、逆転写反応及びReal−time PCR法によるmRNA定量を用いて、実施例3−1と同様の方法により作製したGALA修飾MEND(脂質組成は、モル比でDOTMA/Chol/EPC=30/40/30であり、GALA修飾量は総脂質量に対して2モル%である)を尾静脈投与し、24時間後の肺、肝臓及び脾臓におけるGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した。
GALA修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の肺でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を図7に示す。
GALA修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の肝臓でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を図8に示す。
GALA修飾MENDを尾静脈投与し、24時間後の脾臓でのGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を図9に示す。
図7に示すように、GALA修飾MENDは、既存のキャリアであるAtuPLEXに比して、肺において、顕著に強いノックダウン効果を奏することが示された。
また、図8に示すように、GALA修飾MENDは、既存のキャリアであるAtuPLEXに比して、肝臓において、1.0−4.0mg/kg投与時にノックダウン効果を奏することが示されたが、図7と比較して、肺における場合のノックダウン効果は肝臓における場合よりもはるかに強いことが示された。
また、図9に示すように、GALA修飾MENDは脾臓では有意なノックダウン効果は認められなかった。
(実施例7−3)カチオン性脂質の異なるMENDのノックダウン効果
カチオン性脂質の異なるGALA−MENDを調製して、各GALA−MENDのノックダウン効果を比較した。
1)MENDの調製
カチオン性脂質としてDOTMAを用いたGALA−MEND1(脂質組成はDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALA)の調製は実施例3−1と同様の方法により行い、カチオン性脂質としてDSTAPを用いたGALA−MEND3(脂質組成はDSTAP/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALA)の調製はDOTMAをDSTAPに変更する以外は実施例3−1記載の調製法に準じて行った。また、カチオン性脂質としてDODAPを用いたGALA−MEND2(脂質組成はDODAP/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALA)の調製は、実施例3−2と同様の方法により行った。
2)in vivoノックダウン評価
上記1)で得られた異なるカチオン性脂質を含有する各GALA−MENDにおけるノックダウン効果を評価した。評価方法は、前記実施例7−1と同様の方法により行った。
カチオン性脂質として、DOTMA、DODAP及びDSTAPを用いた場合のGALA−MEND1〜3のノックダウン効果を図10に示す。なお、投与量は0.5mg siRNA/kgとした。
図10に示すように、カチオン性脂質が3級アミンか4級アミンかによらず、本発明に係るMENDは高いノックダウン効果を奏することが示された。その中でもカチオン性脂質としてDOTMAを含有するMENDが最も高いノックダウン効果を奏することが示された。
(実施例7−4)Helper lipidが異なるMENDのノックダウン効果
Helper lipidの異なるMENDを調製して、各MENDのノックダウン効果を比較した。
1)MENDの調製
Helper lipidを含むMENDの調製は、前記実施例3−1と同様の方法により行った。即ち、DOTMA/Chol/Helper lipidをモル比30/40/30とするリポソームを調製し、当該リポソームの総脂質量に対して、STR−PEG2000を5モル%、Chol−GALAを2モル%修飾したGALA修飾MENDを調製した。
2)in vivoノックダウン評価
異なるHelper lipidを含有する各GALA修飾MENDにおけるノックダウン効果を評価した。評価方法は、前記実施例7−1と同様の方法により行った。
Helper lipidとして、EPC、DOPE、SOPEを用いた場合の各GALA修飾MENDのノックダウン効果を図11に示す。なお、図11において、“EPC”は脂質組成がDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DOPE”は脂質組成がDOTMA/Chol/DOPE/STR−PEG2000/Chol−GALA、“SOPE”は脂質組成がDOTMA/Chol/SOPE/STR−PEG2000/Chol−GALAであるGALA修飾MENDを示す。また、投与量は0.5mg siRNA/kgとした。
図11に示すように、Helper lipidの種類によらず、Helper lipidを含む、本発明に係るGALA修飾MENDが高いノックダウン効果を奏することが示された。
(実施例8−1)MEND4日連続投与時における体重変化
1)MEND溶液の調製
実施例3−1の方法に準じてGALA修飾MEND溶液を調製した。即ち、脂質組成は、DOTMA/Chol/EPC=30/40/30(モル比)であり、GALA修飾量は、総脂質量に対して2モル%とした。
上記1)で作製したGALA修飾MEND溶液をマウス(C57BL/6、6w、♂)の尾静脈より4日間連続で投与した(27Gの注射針を使用)。投与開始日から最終投与後1日まで各日マウスの体重を測定し、連続投与時における体重変化を算出した。なお、投与量は1あるいは2mg siRNA/kg/dayとした。
GALA修飾MEND4日連続投与時における体重変化を図12に示す。
図12に示すように、1〜2mg/kgにおいて、本発明のGALA修飾MENDは、4日間連続投与時における体重減少が見られなかった。
(実施例8−2)MEND 4日間連続投与時におけるAST及びALT
実施例8−1で使用したGALA修飾MENDを4日間連続でマウスに尾静脈投与し、最終投与後24時間にエーテル麻酔によりマウスを処置した後、開腹し、23Gの注射針及び1mLシリンジを用いて後大静脈より血液を採取した。4℃で4時間静置した後、遠心(4℃、12000rpm、2min)し、上清を血清として回収した。血清5μLに対してAST及びALT測定キット(トランスアミナーゼCII−テストワコー)を用いて添付の方法に従い、血清中AST及びALTを測定した。その結果を図13に示す。
図13に示すように、本発明に係るGALA修飾MENDは、AST及びALTにおいて変化が観察されず、4日間連続投与後翌日には肝障害は起きていないと考えられた。
(実施例9)PEG修飾MENDの体内動態評価
PEG未修飾のGALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDを用いて、PEG修飾の有無によるGALA修飾MENDの体内動態を比較した。
実施例3−1の方法により作製したMENDを用いた。PEG修飾量は総脂質量に対して1モル%あるいは5モル%とした。
MENDの体内動態評価は、実施例5に準じて行った。なお、PEG未修飾MEND(脂質組成:DOTMA/Chol/EPC)、1%STR−PEG2000修飾MEND(脂質組成:DOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000)、1%C8セラミド−PEG2000修飾MEND(脂質組成:DOTMA/Chol/EPC/C8セラミド−PEG2000)の体内動態評価はN=2で行った。
PEG未修飾のGALA修飾MEND(脂質組成:DOTMA/Chol/EPC/Chol−GALA)とPEG修飾GALA修飾MEND(脂質組成:DOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、及びDOTMA/Chol/EPC/C8セラミド−PEG2000/Chol−GALA)の肺移行率の比較を図14に示す。
図14に示すように、STR−PEG及びC8セラミド−PEGをGALA修飾MENDに修飾しても高い肺移行性が認められた。
(実施例10)PEG修飾MENDのノックダウン効果
PEG未修飾のGALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDを用いて、PEG修飾の有無によるGALA修飾MENDのノックダウン効果を比較した。
使用したMENDは、実施例9で使用したPEG未修飾のGALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDを用いた。即ち、PEGはSTR−PEG2000及びC8セラミド−PEG2000を使用し、PEG修飾量は総脂質量に対して1モル%及び5モル%とした。MENDのノックダウン評価は、実施例7−1と同様の方法を用いた。なお、投与量は1mg siRNA/kgとした。PEG未修飾のGALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDのノックダウン効果の比較を図15に示す。
図15に示すように、STR−PEG2000及びC8セラミド−PEG2000をGALA修飾MENDに修飾しても高いノックダウン効果が得られ、さらにPEGを修飾することによりGALA修飾MENDの凝集を抑制することができた。
(実施例11)一定期間保存後PEG修飾MENDのノックダウン効果
次に、一定期間保存後のPEG未修飾のGALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDのノックダウン効果を比較した。
用いたGALA修飾MENDは、実施例9で使用したPEG未修飾のGALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDを用いた。なお、PEGは、STR−PEG2000を用い、当該PEGの修飾量は総脂質量に対して5モル%とした。MENDは、HBG溶液中(pH7.4)、室温で16日間保存した。MENDのノックダウン評価は、実施例7−1と同様の方法を用いた。なお、投与量は1mg siRNA/kgとした。16日間保存MENDのノックダウン評価はN=2で行った。 室温で16日間保存したPEG未修飾GALA修飾MENDとPEG修飾GALA修飾MENDのノックダウン効果を図16に示す。
図16に示すように、STR−PEG2000修飾GALA修飾MENDは室温で16日間保存しても、肺において高いノックダウン効果を奏することが示された。
(実施例12)GALA修飾MENDの保存安定性
次に、Helper lipidの変更によるGALA修飾MENDの物性への影響を、室温で1ヶ月後のGALA修飾MENDの凝集の有無により確認した。
用いたGALA修飾MENDは、実施例3−1の方法、これに準じた方法又はこれらと常法とを組み合わせることにより作製した。MENDは、HBG溶液中、室温で1ヶ月間保存した。室温で1ヶ月後のMENDの性状を図17に示す。なお、図17において、“EPC”はDOTMA/Chol/EPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DLPC”はDOTMA/Chol/DLPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DMPC”はDOTMA/Chol/DMPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DPPC”はDOTMA/Chol/DPPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DSPC”はDOTMA/Chol/DSPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“POPC”はDOTMA/Chol/POPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DOPC”はDOTMA/Chol/DOPC/STR−PEG2000/Chol−GALA、“DOPE”はDOTMA/Chol/DOPE/STR−PEG2000/Chol−GALA の脂質組成からなるリポソームを示す。
図17に示すように、Helper lipidとしてEPC、DLPC、POPC、DOPCを使用した場合、GALA修飾MENDは、室温1ヶ月で凝集は見られず、また、Helper lipidとしてDOPEを使用した場合、GALA修飾MENDは、室温1ヶ月でわずかにしか凝集が見られなかった。
(実施例13) in vivo ノックダウンに及ぼすGALA修飾量の影響
GALA修飾量が異なるMENDを用いて、GALA修飾量がノックダウン効果に及ぼす影響を評価した。即ち、実施例7−1と同様の方法により、in vivo transfection、mRNA抽出、逆転写反応及びReal−time PCR法によるmRNA定量を用いて、実施例3−1と同様の方法により作製したGALA修飾MEND(脂質組成は、モル比でDOTMA/Chol/EPC/=30/40/30であり、当該リポソームの総脂質量に対するSTR−PEG2000修飾量は5モル%であり、GALA修飾量は1〜4モル%である)を尾静脈投与し、24時間後の肺におけるGALA修飾MENDのノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した。GALA修飾量が異なるMENDを尾静脈投与し、24時間後の肺でのGALA修飾量が異なるMENDの各ノックダウン効果をqRT−PCR法により評価した結果を図18に示す。
図18に示すように、GALAを1〜4モル%修飾することによって、肺におけるノックダウン効果が向上し、特にGALAを1.5〜2モル%修飾することによって肺におけるノックダウン効果が最も向上した。
(実施例14)MEND投与によるメラノーマ肺転移がんモデルにおける抗腫瘍効果
1)MEND溶液の調製
実施例3−1と同様の方法により、GALA修飾MEND溶液及びGALA未修飾MEND溶液を調製した。脂質組成は、脂質組成は、モル比でDOTMA/Chol/EPC/=30/40/30であり、当該リポソームの総脂質量に対するSTR−PEG2000修飾量は5モル%であり、GALA修飾量は2モル%である。
2)メラノーマ肺転移がんモデルの作製
ルシフェラーゼ(GL4)安定発現B16−F10マウスメラノーマ細胞(B16−F10−luc2; Caliper Life Sciences, MA, USA)を10%FBSを含むRPMI−1640メディウム中で48時間培養した。マウス(C57BL/6、6w、♂)の尾静脈より、B16−F10−luc2細胞(2x10cells/100μL)を投与することによりメラノーマ肺転移がんモデルを作製した(day0)。
3)メラノーマ肺転移がんモデルへのMEND投与
B16−F10−luc2細胞移植後翌日より3日おきに、コントロールsiRNA(anti−Luc(GL3))あるいはanti−CD31 siRNAを封入したGALA修飾MEND(1mg siRNA/KG mouse)をモデルマウスに投与し、腫瘍移植後17日にマウスを開腹し、肺を摘出した。摘出した肺は腫瘍肺転移評価とCD31 mRNA発現量評価用として2つに分割した。なお、MEND投与期間中、マウスの体重をモニタリングした。
4)腫瘍肺転移の定量評価
アシストチューブ中で摘出した肺サンプルに対してin vivo lysis buffer 1 mLを添加し、POLYTRONホモジナイザー(KINEMATICA社製)を用いてホモジナイズした。ホモジェネートをサンプルチューブに回収した後、遠心(4℃、13,000rpm、10分間)し、その上清20μLをLuciferase assay substrate 50μLと混合させた後、ルミノメーター(Luminescencer−PSN, ATTO社製)でルシフェラーゼ活性を測定した。ルシフェラーゼ活性(RLU/lung)は肺全体におけるrelative light units(RLU)として算出した。結果を図19に示す。
5)CD31 mRNA発現量評価
実施例7−1と同様の方法により、摘出した肺におけるCD31 mRNA量を算出した。結果を図20に示す。
図19に示すように、anti−CD31 siRNAを封入したGALA修飾MENDを投与することにより、未処置群およびコントロールsiRNA投与群に比べて有意に肺転移の進行が抑制された。また、図20に示すように、anti−CD31 siRNAを封入したGALA修飾MENDを投与することにより、未処置群およびコントロールsiRNA投与群に比べて有意にCD31 mRNA発現量が抑制された。
これまでにCD31のノックアウトあるいは抗CD31抗体投与は腫瘍組織における血管新生を阻害し、その結果メラノーマ肺転移の進行が抑制されることが報告されている(Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Oct 26;107(43):18616-21)。今回の得られたGALA修飾MEND投与により得られた肺転移の進行抑制効果は、CD31 mRNAのノックダウンにより肺転移腫瘍組織における血管新生が阻害されたことに起因していると考えられた。
なお、肺転移モデルマウスにおいてGALA修飾MEND投与による体重減少は見られなかったことから、GALA修飾MENDは毒性を示すことなく、肺転移の治療が可能であることが示唆された。
これらの結果から、GALA修飾リポソームが肺特異的に移行することが認められた。
さらに、siRNA封入GALA修飾リポソームが、肺において効率的なノックダウン効果を有することが認められた。
また、本発明のGALA修飾MENDを投与しても、体重減少や肝障害が見られず、安全に投与することができることが確認された。
以上から、本発明のGALAペプチドで修飾されたベクターは、目的物質を肺に特異的に送達させるためのキャリア、好ましくは医薬、より好ましくはsiRNA等の核酸医薬を肺に特異的に送達させるためのキャリアとして有用であることが明らかになった。
実施例で得られた物質導入剤としてのリポソーム(MEND)は、平均サイズが90〜170nm程度、ゼータ電位は−50〜50mVの範囲内であった。
実施例1及び3で調製したリポソームのサイズ及びゼータ電位をそれぞれ表2及び表3に示す。
Figure 2012124688
Figure 2012124688
本明細書に記載された文献は、その全体が本明細書に参考として援用される。

Claims (15)

  1. 配列番号1で表されるGALAペプチドの、目的物質を肺に送達させるためのベクターの肺移行性素子としての使用。
  2. 前記GALAペプチドがベクターの構成成分に結合されている、請求項1に記載の使用。
  3. 前記ベクターが脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、請求項1または2に記載の使用。
  4. 前記ベクターがカチオン性脂質および/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、請求項1または2に記載の使用。
  5. 目的物質をベクターに内包し、かつ、前記ベクターが配列番号1で表されるGALAペプチドを含む肺を標的とする物質導入剤。
  6. GALAペプチドがベクターの構成成分に結合されている、請求項5に記載の物質導入剤。
  7. 前記ベクターが脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、請求項5または6に記載の物質導入剤。
  8. 前記目的物質が薬物、核酸、ペプチド、タンパク質、糖及びこれらの複合体からなる群から選ばれる、請求項5〜7のいずれか1項に記載の物質導入剤。
  9. 配列番号1で表されるGALAペプチドを肺に選択的に物質を送達させるための素子として含有する、目的物質を肺に送達させるためのベクター。
  10. 前記ベクターが脂質及び/又はコレステロールを含み、前記GALAペプチドがカチオン性脂質及び/又はコレステロールに結合されている、請求項9に記載のベクター。
  11. 前記ベクターがカチオン性脂質を含み、カチオン性脂質がDOTMA、DSTAP及びDODAPからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9又は10に記載のベクター。
  12. 前記ベクターがポリアルキレングリコール、デキストラン、プルラン、フィコール、ポリビニルアルコール、スチレン−無水マレイン酸交互共重合体、ジビニルエーテル−無水マレイン酸交互共重合体、アミロース、アミロペクチン、キトサン、マンナン、シクロデキストリン、ペクチン、カラギーナンからなる群から選ばれる親水性ポリマーにより修飾されている、請求項9〜11のいずれか1項に記載のベクター。
  13. さらに、補助脂質(Helper Lipid)を含み,補助脂質(Helper Lipid)がEPC、DOPC、DOPE又はSOPEであることを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載のベクター。
  14. 前記ベクターがDOTMA、Chol及びEPCを脂質膜の構成要素として含むリポソームであり、前記リポソームの脂質組成(モル比)は、DOTMA/Chol/EPCが10〜50/20〜50/20〜70であり、前記リポソームは、DOTMA/Chol/EPCの総脂質量に対しSTR−PEG2000を1〜15モル%、Chol−GALAを0.1〜5モル%をさらに含む、項9記載のベクター。
  15. 目的物質を内包し、かつ、配列番号1で表されるGALAペプチドを結合したベクターを哺乳動物に投与し、前記目的物質を肺に導入する方法。
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