KR100810034B1 - 세포 증식 및 이동 억제를 위한 ＮＦ-ＫＢ ｐ105의ｓｉＲＮＡ 및 이를 함유하는 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 NF-Kappa B의 한 종류인 p105의 유전자 mRNA를 특이적으로 표적화하여 이들의 RNAi 유도에 의한 분해를 유발하는 siRNA에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 siRNA 및 이를 체내로 전달할 수 있는 전달체를 포함하는 이상세포의 증식 및 이동과 관련된 질병 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.

NF-KB p105, RNAi, siRNA, 키토산, 고분자 접합체

Description

세포 증식 및 이동 억제를 위한 ＮＦ-ＫＢ ｐ105의 ｓｉＲＮＡ 및 이를 함유하는 조성물 {siRNA of NF-kB p105 for inhibiting cell proliferation and migration and a composition comprising same}

본 발명은 세포증식 및 이동을 억제하는 NF-kappaB p105의 siRNA와 이를 세포내 전달이 가능하도록 하는 전달체를 포함하는 약제학적 조성물에 관한 것이다.

RNAi(RNA interference)는 표적유전자의 mRNA와 상동인 서열을 가지는 센스 RNA와 이것과 상보적인 서열을 가지는 안티센스 RNA로 구성되는 이중사슬 RNA(double strand RNA)를 세포 등에 도입하여 선택적으로 표적유전자의 mRNA의 분해를 유도하고 표적유전자의 발현을 억제할 수 있는 현상이다. 이와 같이 RNAi는 선택적으로 표적유전자의 발현을 억제할 수 있기 때문에 종래의 비효율적인 상동 재조합에 의한 유전자 파괴방법을 대신하는 간단한 유전자 넉다운(knock down) 방법으로서 상당한 관심을 모으고 있다. RNAi는 처음에 선충에서 발견되었지만 (Nature, 391, 806-811, 1998), 현재는 식물, 선형동물, 초파리 및 원생동물 등의 각종 동물에서도 관찰되고 있다(Genes Dev. 15, 485-490, 2001). 한편, 포유동물 세포에서는 다른 생물에서 사용되는 긴 이중사슬 RNA 대신 단일사슬의 2 혹은 3 뉴 클레오티드를 가지는 3' 돌출 말단을 갖는 전장 21 혹은 22 뉴클레오티드의 이중나선 RNA를 포유동물에 도입함으로써 포유동물 세포에서도 RNAi를 유도할 수 있음이 보고되었다(Nature 411, 494-498, 2001).

siRNA(small interference RNA)는 RNAi를 유도하는 물질로서, 19개에서 23개 정도의 뉴클레오티드로 구성된 짧은 RNA 이중나선 가닥을 말한다. siRNA를 세포내로 주입시켜 이 siRNA와 염기서열이 상보적인 치료하고자 하는 mRNA를 표적으로 삼아 유전자 발현을 억제하게 된다. 그러나, siRNA는 안정성이 낮아 생체 내에서 단시간에 분해되어 버리므로 치료 효율이 급격하게 떨어져 고가의 siRNA의 투여량을 높게 해야 하며, siRNA의 음이온성으로 인하여 같은 음전하를 띄는 세포막을 쉽게 투과하기 힘들어 세포내로의 전달성이 떨어진다는 문제가 있다(Chemical and Engineering News December 22, 32-36, 2003). 또한, siRNA의 구성성분인 리보스당의 결합은 화학적으로 매우 불안정하여 대부분이 생체 내에서 30분 이내의 반감기를 가져 빠르게 분해되어 버린다.

이렇듯 불안정하지만 효율적인 유전자 치료제로서 siRNA를 이용하기 위해서는 이들의 세포 내 전달이 용이한 새로운 전달체 제조 기술이 요구된다. 일반적으로 siRNA는 siRNA를 발현하는 재조합 플라스미드 또는 바이러스 벡터로서 대상자에게 투여될 수 있다. 또한 전달 시약으로 Mirus Trasit TKO 지질친화성 시약, 리포펙틴, 리포펙타민, 셀펙틴(cellfectin), 양이온성 인지질 나노입자, 양이온성 고분자, 또는 리포좀을 포함하는 전달시약과 조합된 네이키드 siRNA로 대상자에게 투여될 수 있다. 또한 siRNA의 체내 안정성을 높이기 위해 폴리에틸렌글리콜과 같은 생체적합성 고분자를 접합하여 세포내 흡수(cellular uptake)를 증가시키기도 한다. Kataoka 등은 PEG-siRNA 컨쥬게이트를 제조하여 siRNA의 효소에 의한 분해로 인한 불안정성, 낮은 세포막 투과를 개선시켜 siRNA 전달 시스템을 종양 표적화(tumor targeting)에 응용하고자 연구하였다(J. Am. Chem. Soc. 127, 1624, 2005)

양이온성 인지질 나노 입자의 경우, 인지질 조성에 양전하를 띄는 지질을 일정 비율로 혼합하여 양이온성 리포솜(cationic liposome)과 같은 입자를 제조하고 이 입자를 유전자와 혼합하여 양전하 인지질 입자 및 유전자의 접합체를 세포주에 처리하여 유전자의 발현을 증강시키는 방법이 공개된 바 있다(미국특허 제5,858,784호, 20060008910A1호). 양이온성 고분자에서는, DEAE 덱스트란, 라이신 아미노산이 반복되는 구조의 폴리라이신, 에틸렌이민이 반복되는 구조의 폴리에틸렌이민, 폴리아미도아민(polyamidoamine)(미국특허 제6,020,457호), 폴리아민에스테르(poly-amino-ester)(미국특허 제200400716541A1호), 생분해성 양이온 공중합체(미국특허 제 20060093674A1호) 등이 유전자의 수송체로 연구되어 왔다.

이러한 합성 고분자를 이용한 유전자 전달 방법은 렌티바이러스, 아데노 바이러스 또는 레트로 바이러스 벡터 등을 사용한 바이러스성 유전자 수송체에 비하여 제조방법이 간편하고, 전달하려는 유전자의 크기에 제한을 받지 않으며, 바이러스 벡터의 표면 단백질의 면역원성으로 의해 유발되는 반복투여시의 면역 부작용이 적으며, 바이러스 자체가 소유하는 유전자에 의한 체내 안전성 문제가 제기되지 않으며, 제조 비용 및 공정 단계에 있어서도 상업적으로 매우 유리한 장점이 있다. 그러나 이들 양이온성 고분자를 이용한 수송체는 세포 표면의 수용체를 통하여 세포 내부로 효과적으로 수송되는 바이러스성 수송체에 비하여 체내 세포 내로의 수송 효율이 낮으며, 세포 내로의 유전자 전달과정에서 유발될 수 있는 세포에 대한 독성 등에 대한 문제점이 지적되어 왔다(J. Control. Release 114, 100-109, 2006). 또한 생체 내에서 복합체를 형성하여 전달된 유전자의 혈중 반감기를 크게 연장시키지 못하는 단점이 있다(Gene Ther. 8, 1857-1892).

최근 이러한 유전자 전달체의 문제점을 해결하기 위해 생체 적합성이 우수하고 저렴한 키토산과 이의 효율을 높이기 위해 폴리에틸렌글리콜을 결합시킨 전달체에 대한 연구가 진행되었다(미국특허 제6,730,742호). 그러나 이러한 결합만으로는 유전자 전달을 위한 충분한 효율 증진이 이루어지지 않았다. 이에 본 발명자들은 대한민국 특허출원 제 10-2007-0001715호에서 개시한 바와 같이, 키토산에 폴리아민을 결합시킨 2중 접합체 또는 이들 접합체에 폴리에틸렌글리콜을 추가 결합시킨 3중 접합체를 개발, 제작하였으며, 이들 접합체가 기존의 전달체보다 세포 독성이 낮으며 전달효율이 높고 생체 내 유전자 잔류시간을 증가시킬 수 있음을 발견하였다.

본 발명자들은 비정상적인 세포의 증식과 이동을 억제할 수 있는 NF-kappaB p105의 siRNA를 제작하고, 이를 상기의 전달체와 결합시 최고의 효율을 나타낼 수 있는 조건을 확립함으로써, 좁게는 백내장 질환부터 넓게는 암세포에 이르기까지 적용이 가능한 안전하고 경제적인 약제학적 조성물을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 이상세포의 증식 및 이동을 억제할 수 있는 효과적인 NF-kappaB p105의 siRNA 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 세포 독성이 없고 상기 siRNA를 세포내로 효과적으로 전달할 수 있는 전달체 및 이를 이용한 상기 siRNA의 세포내 전달 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 상기 전달체와 siRNA의 복합체를 제조하고 이를 포함하는 세포변형관련 질환의 치료에 적용할 수 있는 약제학적 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명은 첫 번째 양태로서, NF-kappaB p105의 siRNA로서, 이상세포의 증식 및 이동을 저해하는 siRNA를 제공한다.

NF-kappaB는 세포가 증식할 때 필요한 전사 조절 인자이며, 염증세포와 면역세포에서 많이 연구되고 있다. 하지만, NF-kappaB를 억제한다는 것은 세포의 생존에 손상을 주는 결과를 가져올 수 있으므로, 본 발명에서는 NF-kappaB p50의 전구체인 p105의 siRNA를 제조하고 이의 단백질 발현 억제 활성을 중심으로 연구를 진행하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 NF-kappaB p105에 대한 cDNA 서열을 NCBI gene data base에서 검색하고 이를 이용하여 siRNA를 제작하였다. 제작된 siRNA는 NCBI nucleotide BLAST 검색을 통하여 선별된 염기서열의 특이성을 확인하였으며, 이를 통해 표적 mRNA인 p105를 표적화하는 약 16 개 내지 약 25 개의 뉴클레오티드, 바람직하게는 약 17 개 내지 약 22 개의 뉴클레오티드, 더욱 바람직하게는 약 19 개 내지 약 21 개의 뉴클레오티드로 이루어진 짧은 이중쇄 RNA를 포함하는 NF-kappaB p105의 siRNA를 얻었다.

특이적으로 제작된 이들 siRNA의 세포 증식 억제 효과를 확인하기 위하여, 인위적으로 세포의 증식과 이동을 유도한 인간 수정체 상피세포(B3 human lens epithelial cell line, ATCC CRL-112421) 및 인간 폐암세포주(H1299 human lung cancer cell line, ATCC CRM-5803)를 상기 siRNA(100nM) 포함 배양액에서 배양한 후 웨스턴 블롯(western blot)에 적용하여 NF-kappaB p105와 p50의 발현을 관찰하였다(도 2 참조). 또한, 상기 웨스턴 블롯 결과로부터 최종적으로 NF-kappaB p105의 발현을 억제하는 10 종류의 siRNA를 선별하였으며, 이렇게 얻어진 siRNA의 염기서열을 도 1 및 서열번호 1 내지 10으로 나타내었다. 상기 제작된 siRNA를 감염시킨 세포가 대조구에 비해 확연히 세포의 증식과 이동을 억제하였다(도 4 내지 도 6 참조).

본 발명의 두 번째 양태는, 상기 siRNA를 세포독성이 없고 안전하게 세포 내로 이동시킬 수 있는 전달체 및 이를 이용한 상기 siRNA의 세포내 전달 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 siRNA는 당해 분야의 기술자에게 잘 알려진 바와 같은 임의 의 공지의 전달체들을 사용하여 세포 내로 용이하게 전달할 수 있다. 즉, Mirus Trasit TKO 지질친화성 시약, 리포펙틴, 리포펙타민, 셀펙틴(cellfectin), 양이온성 인지질 나노입자, 양이온성 고분자 또는 리포좀과 같은 전달 시약을 본 발명에 따른 siRNA와 혼합하여 복합체를 형성하도록 함으로써 세포 내로 전달하는 방법, 또는 본 발명에 따른 siRNA를 발현하는 재조합 플라스미드 또는 바이러스 벡터를 이용하는 방법, 및 폴리에틸렌 글리콜과 같은 생체적합성 고분자 유도체와 결합시켜 전달하는 방법 등이 알려져 있으며, 이들 전달체가 본 발명에 따른 siRNA를 유용하게 세포 내로 전달할 수 있는 한 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

그러나, 특히 바람직한 양태로서, 상기 siRNA는 본원 발명자의 상기한 특허출원 제 10-2007-0001715 호에서 제시된 키토산과 폴리아민의 2중 접합체 또는 키토산에 폴리아민 및 폴리에틸렌글리콜이 각각 공유 결합으로 연결된 키토산 기재 3 중 접합체를 이용하여 전달할 수 있다.

상기 키토산 기재 고분자 접합체를 제조하기 위한 키토산은 키틴을 N-탈아세틸화 하여 얻어지는 것으로, 곤충의 껍질 및 갑각류로 부터 유도되거나 시판품으로 구입이 가능하다. 본 발명의 키토산은 다양한 분자량을 가진 키토산을 사용할 수 있으며, 본원 실시예에서는 fw 50000~150000인 키토산(플루카, 스위스)을 사용하여 키토산 기재 양이온성 고분자 접합체를 제조하였다.

키토산-기재 고분자 접합체를 제조하기 위한 폴리아민은 분자 내에 2 이상의 아미노기를 갖는 것이라면 어떤 것이라도 사용할 수 있으며, 당해 기술 분야에 널리 알려진 방법에 의해 제조하거나 시판 품으로 구입이 가능하다. 본 발명의 구체 적인 실시예에서는 500 내지 300,000의 분자량을 가지는 다양한 폴리아민을 사용하여 키토산-기재 고분자 접합체를 제조하였다. 구체적으로, 본 발명자는 15000~70000 또는 70000 이상의 분자량을 갖는 폴리-L-아르기닌(시그마, 미국) 및 분자량 9200의 폴리-L-라이신(시그마, 미국)을 사용하여 키토산-폴리아민 접합체를 제조하였다.

본 발명의 키토산 기재 양이온성 고분자 접합체에 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이 결합되는 경우, 이 폴리에틸렌글리콜의 평균 분자량은 약 300 달톤 내지 약 100,000 달톤의 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 1,000 달톤 내지 약 20,000 달톤인 것이다. 상기 폴리에틸렌 글리콜은 말단기 중 하나를 반응성 작용기 또는 잔기로 전환하여 활성화시킨 후 키토산과 결합시킬 수 있다. 이와 같이 반응성 작용기 또는 잔기로 활성화된 폴리에틸렌 글리콜 등 고분자를 "활성화된 생체적합성 고분자" 또는 "활성화된 폴리에틸렌 글리콜"이라고 표현할 수 있다. 본 발명에서는 키토산의 아미노기 또는 하이드록시기를 프탈릭 무수물과 같은 보호물질로 보호한 후 활성화된 폴리에틸렌 글리콜이 키토산의 특정 부위에 결합하도록 하였다.

접합체의 제조시, 키토산과 폴리아민 간의 반응 몰 % 비의 범위는 1:1 내지 1:10, 바람직하게는 1:1 내지 1:2이다. 여기에 폴리에틸렌글리콜이 추가 결합되는 경우 키토산과 폴리에틸렌글리콜의 반응 몰 % 비의 범위는 1:1 내지 1:50, 바람직하게는 1:5 내지 1:25이다.

본원 발명자는 상기 특허출원 제 10-2007-0001715 호에서, 상기 특허출원 발 명에 따라 제조된 키토산과 폴리아민의 2중 접합체 또는 폴리에틸렌글리콜-키토산-폴리아민 3중 접합체가 siRNA와 복합체를 형성함을 전기영동을 통해 확인하였다. 전기영동 결과, 키토산 기재 고분자 접합체의 양이 많을수록 생성된 복합체의 양이 증가하여, 복합체를 만들지 못하여 이동성을 보이는 siRNA의 양이 감소하였음을 알 수 있었다. 따라서, 이러한 키토산 기재 고분자 접합체를 본 발명에 따른 siRNA의 전달체로 사용할 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 siRNA를 기존의 리포펙타민 전달체 또는 본원 발명자의 상기 특허출원에 따른 키토산 기재 고분자 접합체와 함께 인위적으로 세포의 증식과 이동을 유도한 인간 수정체 상피세포(B3 세포주)에 처리한 경우, 두 가지 전달체를 사용한 경우 모두에서 본 발명에 따른 siRNA를 처리하지 않은 대조구에 비해 세포의 증식 및 이동이 현저히 억제됨을 확인할 수 있었다(도 3 및 도 4 참조). 또한, 본 발명에 따른 siRNA를 키토산 기재 고분자 접합체와 복합체를 형성하여 인간 폐암 세포주(H1299)에 처리한 경우에도 siRNA 없이 키토산 기재 고분자 접합체만을 처리한 대조구에 비해 세포의 증식과 이동이 현저하게 억제된 것을 확인할 수 있었다(도 5 참조). 또한, 본 발명에 따른 siRNA를 상기한 키토산 기재 고분자 접합체와 복합체를 형성하여 처리한 세포군에서는 세포 독성도 관찰되지 않았다.

따라서, 본 발명의 또 다른 양태에서는 본 발명에 따른 siRNA 또는 본 발명에 따른 siRNA와 이를 세포 내로 전달하는 전달체를 포함하는 이상세포의 증식 또는 이동과 관련된 질환의 치료에 유용한 약제학적 조성물을 제공한다. 바람직한 양태 로서, 상기 전달체는 본원 발명자의 이전 특허출원에 따른 키토산 기재 고분자 접합체인 것이 좋으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 당해 분야의 기술자에게 잘 알려진 다양한 공지의 유전자 전달체로부터 당업자가 임의로 용이하게 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 공지의 전달체로는 전술한 바와 같은 재조합 플라스미드 또는 재조합 바이러스 벡터, 양이온성 고분자 또는 리포좀 등 siRNA의 전달시약, 폴리에틸렌 글리콜 등의 생체적합성 고분자 등을 들 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 "이상세포의 증식 또는 이동과 관련된 질환"으로는 종양질환, 염증질환, 후발성 백내장 등을 포함하며, 종양 질환으로는 특히 암, 바람직하게는 유방암, 폐암, 두경부암, 뇌암, 복부암, 결장암, 식도암, 위장암, 간암, 설암, 신경아세포종, 골육종, 난소암, 췌장암, 전립선암, 빌립스 종양, 망막아세포종, 다발성 골수종, 피부암, 림프종 및 혈액암 등을 포함하나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예 5-2에서는 본 발명에 따른 siRNA를 인간 폐암 세포주에 전달시켜 상기 siRNA가 인감 폐암 세포주의 증식 및 이동을 억제함을 확인할 수 있었다.

백내장은 외부로부터 들어온 빛을 망막에 초점을 맺게 하는 기능을 하는 수정체에 혼탁이 생기는 질환이며, 후발성 백내장은 백내장 수술 후 발생하는 수정체 후낭 혼탁(Psterior capsular opacity, PCO)로서, 발병율을 20-25%이며 주로 노인 보다는 50 대 이전의 백내장 수술 환자에게서 발병율이 높은 질환이다. 후발성 백내장은 백내장 수술 후 남아 있는 수정체 상피세포가 비정상적으로 증식함에 따른 질환 으로서, 백내장 수술 시에는 후발성 백내장의 억제를 위한 치료가 이루어져야 한다. 본 발명의 실시예 3-1에서는 본 발명에 따른 siRNA를 인위적으로 세포의 증식 및 이동이 유도된 인간 수정체 상피세포에 전달시켜 상기 siRNA가 상기 세포의 증식 및 이동을 억제함을 확인하였다.

바람직한 양태로서, 상기 약제학적 조성물은 본 발명에 따른 siRNA와 키토산 기재 고분자 접합체와의 복합체를 포함하며, 상기 키토산 기재 고분자 접합체는 "키토산-폴리아민" 2중 접합체 또는 "폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민" 3중 접합체이다. 본원 실시예에서는 키토산 기재 고분자 접합체로서 일정 분자량의 키토산 또는 폴리에틸렌과 일정 아미노산으로 이루어진 폴리아민을 사용한 일부 키토산 기재 고분자 접합체만을 제조하고 이들과 본 발명에 따른 siRNA의 복합체를 제조하여 그 효과를 확인하였으나, 사용 가능한 키토산 기재 고분자 접합체는 본원 실시예에서 제조된 것에 한정되지 않고 본 발명자의 선행 특허출원 제10-2007-001715호에 기재된 다양한 종류의 고분자 접합체를 전달체로 사용할 수 있음은 물론이다. 따라서, 상기 특허출원은 전체로서 본 명세서에 참고 자료로 포함된다.

본 발명의 약제학적 조성물은 생리학적으로 허용되는 담체와 함께 투여될 수 있으며, 경구 투여시에는 상기 조성물은 상기한 활성 성분 외에 결합제, 활택제, 붕해제, 부형제, 가용화제, 분산제, 안정화제, 현탁화제, 색소, 향료 등을 더 포함할 수 있다. 주사제의 경우 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장화제, 안정화제 등을 혼합하여 사용할 수 있다. 국소투여용의 경우에는 기제, 부형제, 윤활제, 보존제 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 조성물의 제형은 상술한 바와 같이 약제학 적으로 허용되는 담체와 혼합하여 다양하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 경구 투여시에는 정제, 트로키, 캡슐, 엘릭서, 서스펜션, 시럽, 웨이퍼 등의 형태로 제조할 수 있으며, 주사제의 경우에는 단위 투약앰플 또는 다수화 투약 형태로 제조할 수 있다. 기타, 용액, 현탁액, 정제, 환약, 캡슐, 서방형 제제 등으로 제형화 할 수 있다.

한편, 제제화에 적합한 담체, 부형제 및 희석제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말디톨, 전분, 아카시아, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 또는 광물유 등이 사용될 수 있다. 또한, 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물의 투여 경로는 약물이 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통해서도 투여될 수 있다. 경구 투여, 복강 내 투여, 정맥 내 투여, 근육 내 투여, 피하 투여 , 피내 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장 내 투여 등이 될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 약제학적 조성물에 함유되는 NF-kappaB p105 유전자에 대한 siRNA의 유효 투여량은 치료할 질환, 투여경로, 환자의 연령, 성별 및 체중 및 질환의 중증도, 활성성분인 약물의 종류 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 단위 체중 그람당 0.1-500 pmole의 용량 범위로 전신 또는 국소 투여 하는데 사용할 수 있으며, 플라스미드 유전자의 형태인 경우 단위 그람당 0.1-1000 ug의 용량 범위로 전신 또는 국소 투여하는데 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 NF-kappaB p105의 siRNA 또는 상기 siRNA 및 이를 세포 내로 전달할 수 있는 전달체를 포함하는 조성물은 비정상적인 세포의 증식과 이동을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명은 비정상적인 세포 증식이 유도되는 염증이나 면역반응, 암세포의 증식 등을 억제하는 데 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 후발성 백내장의 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 바람직하게 본 발명에 따른 키토산-기재 고분자 접합체를 전달체로 사용하는 경우, 세포내 전달 효율이 우수하면서도 세포 독성이 없어 바람직한 치료 조성물로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 자세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 이로써 제한되는 것은 아니다.

( 실시예 )

1. siRNA 의 제작 및 NF - KappaB 발현 억제 확인

1-1. siRNA 의 제작

NF-kappaB p105에 대한 siRNA는 cDNA의 서열을 NCBI gene data base에서 검 색하여 제작하고, NCBI nucleotide BLAST 검색을 통해 NF-KappaB p105 유전자에 특이적인 염기서열을 가지는 것을 선별하였다.

1-2. 세포 배양 및 NF - KappaB 의 발현 억제 siRNA 의 최종 선별

인간수정체 상피세포(B3 세포, ATCC, 5x10⁴cells/well) 및 인간 폐암 세포주 (H1229 human lung cancer cell line, ATCC, 1.3x10⁵cells/well)를 10% FBS가 포함된 DMEM 배양액에서 배양하고, 세포를 배양 접시에 85% 정도 키운 다음 배양된 세포층에 손상을 주어 세포의 증식과 이동을 유도하였다.

손상 후, B3 세포주와 H1229 세포주에 실시예 1-1.에서 선별된 siRNA (100nM)가 포함된 배양액(OPTI-MEM)으로 교환하여 24시간 후 증식과 이동억제 효과를 관찰하였다. NF-KappaB p105에 대한 단백질 억제 효과를 웨스턴 블랏 분석으로 확인하였다(도 2). 이로부터 p105의 발현 억제 및 p50의 발현을 관찰하여 10 개의 siRNA를 최종 선별하였으며, 이를 서열번호 1 내지 10 및 도 1에 나타내었다.

2. 키토산 기재 고분자 접합체( mPEG -키토산- 폴리 -L-아르기닌 접합체)의 제조

2-1. mPEG2K - COCH ( CH3 )Cl 제조

mPEG2K-OH(0.5 g, 0.25 mmol, IDB, 한국), 4-디메틸아미노피리딘(DMAP; 91.6 mg, 0.75 mmol, fw122.17), 및 트리에틸아민(TEA; 0.070 ml, 0.5 mmol, fw 101.19)을 12 ml의 디클로로메탄(DCM)에 녹인 용액에 0 ℃, 질소가스 하에서 2-클로로프로 피오닐 클로라이드(2-chloropropionyl chloride; 0.12 ml, 1.25 mmol, fw126.97)를 3 ml의 DCM에 녹인 용액을 천천히 가한 다음, 반응 온도를 0 ℃에서 실온으로 올리고 24시간 동안 교반한다. TLC로 반응과정을 확인한 후 DCM으로 추출하고, 물과 brine으로 씻어준다. DCM 층은 MgSO4로 건조시키고 여과한다. 반응 혼합용액을 감압 농축하여 디에틸에테르(diethyl ether)에 부어 침전시켜 여과 정제하고, 에틸 아세테이트(ethyl acetate)에 녹여 재결정시키고 여과 정제한다. 표제 화합물의 구조는 500 MHz 1H-NMR로 확인하였다.

2-2. 프탈로일 키토산( phth -키토산)의 제조

키토산(Chitosan, Sigma, 500 mg, 3.1 mmol of pyranose unit fw161) 및 프탈릭 무수물(Phthalic anhydride 1.38 g, 9.32 mmol, fw 148.12)을 10 ml의 디메틸포름아미드(DMF)에 녹인 용액을 질소가스 하에서 130 ℃정도 가열하여 7 시간 동안 교반한다. 반응물을 실온으로 냉각하고 얼음물에 부어 침전물을 물로 씻어주며 여과한다. 얻은 고형물은 속시렛 추출(soxhlet extraction)을 통해 에탄올로 씻어 준다. 얻은 고형물을 50 ℃에서 진공 건조시켜 키토산의 아민기를 보호한 phth-키토산을 얻었다.

2-3. 10 mol % PEGylation 된 5`- mPEG2K -키토산 제조

실시예 2-2.에서 제조한 phth-키토산(70 mg, 0.24 mmol of protected pyranose unit fw291)을 1 ml의 피리딘(Pyridine)에 녹인 용액에 실시예 2-1.에서 합성한 mPEG2K-COCH(CH3)Cl (72.2 mg, 36.1 μmol)을 2 ml의 DMF에 녹인 용액을 가하고, 질소가스 하에서 100 ℃정도로 가열하여 24시간 동안 교반한다. 이 반응물을 실온으로 냉각하고 에탄올에 부어 침전시킨 후, 에탄올과 에테르로 씻어주며 여과하여 키토산 5`C의 하이드록시 기에 PEG를 접합시킨 고형물 5`-mPEG2K-키토산(phth)을 진공 건조시킨다. 이 화합물 5`-mPEG2K-키토산(phth) 50 mg을 10 ml의 하이드라진 수화물(hydrazine monohydrate(H2NNH2H2O))에 녹인 용액을 질소가스 하에서 130 ℃에서 환류시키며 24시간 동안 교반한다. 이 반응물을 실온으로 냉각시키고, 침전물을 정제하여 10 ml의 0.1 M NaOH(aq.)에 혼합하여 실온에서 16시간 동안 교반한다. 이 혼합물의 pH를 50 mM HCl(aq.)로 10 정도로 낮추고 투석시킨 후, 진공 건조하여 화합물 5`-mPEG2K-키토산을 얻는다. 이 화합물을 500 MHz 1H-NMR로 확인하였다.

2-4. 10 mol % 5'- mPEG2k -키토산- 폴리 -L-아르기닌( fw 15,000 ~ 70,000)

실시예 2-3.에서 제조한 5`-mPEG2K-키토산 2 mg을 50 mM MES pH4.0 완충용액 1 ml에 녹인 후, PLR( 0.7mg, 0.2X10^-7 mol, fw 15,000 ~ 70,000), EDAC(383.4 ug, 0.2X10^-5 mol, fw 191.7), 및 Sulfo-NHS(434.28 ug , 0.2X10^-5 mol, fw 217.14)를 혼합하여 실온에서 24시간 동안 교반 반응시킨다. 이 혼합물을 원심분리용 여과기(centrifugal filter, MWCO 30k)를 사용하여 정제한 후 동결 건조하여 5‘-mPEG2k-키토산-폴리-L-아르기닌(fw 15000 ~ 70000) 접합체를 제조하였다.

2-5. 10 mol % 5'- mPEG2k -키토산- 폴리 -L-아르기닌( fw 70000)

실시예 2-3.에서 제조한 5`-mPEG2K-키토산 2 mg을 50 mM MES pH4.0 완충용액 1 ml 에 녹인 후 PLR(1.4mg, 0.2X10^-7 mo, fw 70000l), EDAC(383.4 ug, 0.2X10^-5 mo, fw 191.7l) 및 Sulfo-NHS(434.28 ug , 0.2X10^-5 mol, fw 217.14)를 혼합하여 실온에서 24시간 동안 교반 반응시킨다. 이 혼합물을 원심분리용 여과기(centrifugal filter, MWCO 30k)를 사용하여 정제한 후 동결 건조하여 5‘-mPEG2k-키토산- 폴리-L-아르기닌(fw 70000) 접합체를 제조하였다.

3. NF - kappaB p105 siRNA 에 의한 세포의 증식 및 이동 억제 효과

3-1. NF - KappaB p105 siRNA 의 인간수정체 상피세포의 증식 및 이동 억제 효과

NF-KappaB p105의 siRNA를 실시예 1-2.에서와 같이 증식이 유도된 인간수정체 상피세포(B3 세포주)에 기존의 리포펙타민(siRNA 100nM + 리포펙타민 6㎕)과 함께(도 3) 또는 실시예 2-4(도 4A) 및 실시예 2-5(도 4B)에 따른 키토산-기재 고분자 접합체와 함께(siRNA 100nM + 키토산-기재 고분자 접합체 10㎍) 감염시키고(도 4), 24시간 후 손상 회복과 세포의 이동을 관찰하였다.

도 3 및 도4에서, siRNA 없이 리포펙타민 또는 키토산-기재 고분자 접합체(1㎍/㎕)만을 투여한 대조군에서는 세포가 빈 공간 없이 모두 이동된 것이 보였으나, siRNA가 처리된 세포에서는 세포의 증식과 이동이 억제된 것이 관찰되었다. 또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 리포펙타민과 함께 처리했을 때 B3 세포주에 대한 세포의 증식 및 이동 억제 효과는 실시예 1-2에서 최종 선별된 10 개 siRNA 중 서열번호 1, 2 및 8번으로 표시되는 siRNA를 사용한 경우 명확하게 확인할 수 있었으며, 도 4A 및 도 4B 로부터는, 실시예 2-4 및 실시예 2-5에 따른 키토산-기재 고분자 접합체와 함께 실시예 1-2에서 최종 선별된 10 개 siRNA를 B3 세포에 처리한 경우 세포의 증식 및 이동 억제 효과를 서열번호 1, 2, 3, 7 및 8 번으로 표시되는 siRNA에서 명확하게 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 siRNA가 인간 수정체 상피세포의 이상 증식과 변형을 억제할 수 있음을 알 수 있으며, 특히 이들 siRNA의 세포 내 전달 효과는 기존의 리포펙타민을 사용한 경우에 비해 본원 발명자에 의해 이전에 개발된 키토산-기재 고분자 접합체를 사용하는 경우 훨씬 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 키토산-기재 고분자 접합체를 전달체로 사용한 경우 세포독성 또한 관찰되지 않았다.

3-2. NF - KappaB p105 siRNA 의 인간 폐암세포의 증식 및 이동 억제 효과

본 발명에 따른 NF-KappaB p105의 siRNA의 인간 암세포에 대한 증식 및 이동 억제 효과를 실시예 1-2.에서와 같은 인간 폐암 세포주(H1229 human lung cancer cell line, ATCC, 1.3x10⁵cells/well)를 이용하여 확인하였다. 즉, 본 발명에 따른 siRNA와 실시예 2-4에서 제조한 폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민 고분자 접합체의 복합체(siRNA 100nM + 키토산-기재 고분자 접합체 10㎍)를 인간 폐암 세포주 H1229에 감염시키고, 24 시간 후 손상 회복과 세포의 이동을 관찰하였다. 도 5에 나타난 바와 같이, siRNA 없이 키토산-기재 고분자 접합체(1ug/ul)만을 투여한 대조군에서는 세포가 빈 공간 없이 모두 이동된 것이 보였으나, siRNA가 처리된 세포에서는 세포의 증식과 이동이 억제된 것이 관찰되었다. 이로부터, 본 발명에 따른 siRNA는 암 등 대표적인 이상 세포 증식 및 이동과 관련된 질병 치료에 사용할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 이때에도 세포독성은 관찰되지 않았다.

도 1은 본 발명에 따라 제작된 NF-kappaB p105의 발현을 저해하는 siRNA들을 나타내는 도면이다.

도 2는 실시예 1-1.에서 제작된 siRNA의 NF-kappaB p105의 발현 저해 효과를 인간수정체 상피세포에서 웨스턴 블랏으로 확인한 사진이다.

도 3은 본 발명에 따른 siRNA를 리포펙타민(Lipofectamine)과 함께 B3 세포 내로 전달시켜 세포의 증식과 이동에 대한 효과를 관찰한 사진이다.

도 4-A는 본 발명에 따른 siRNA를 실시예 2-4에 따른 폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민 접합체와 함께 B3 세포 내로 전달시켜 세포의 증식과 이동에 대한 효과를 관찰한 사진이며, 도 4-B는 본 발명에 따른 siRNA를 실시예 2-5에 따른 폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민 접합체와 함께 B3 세포 내로 전달시켜 세포의 증식과 이동에 대한 효과를 관찰한 사진이다.

도 5는 본 발명에 따른 siRNA를 실시예 2-4에 따른 폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민 접합체와 함께 인간 폐암세포(H1299)에 감염시켜 세포의 증식과 이동에 대한 효과를 관찰한 사진이다.

서열목록 전자파일 첨부

Claims (15)

1. 서열번호 1 내지 8로 표시되는 것 중 어느 하나의 NF-kappaB p105 유전자의 siRNA(작은 간섭 RNA).
2. 제 1항의 siRNA와 양이온성 고분자의 복합체.
3. 제 2 항에 있어서, 양이온성 고분자가 Mirus Trasit TKO 지질친화성 시약, 리포펙틴, 리포펙타민, 셀펙틴(cellfectin) 또는 리포좀인 것을 특징으로 하는 복합체.
4. 제 2항에 있어서, 양이온성 고분자가 키토산-폴리아민 또는 폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민 접합체인 것을 특징으로 하는 복합체.
5. 제 4항에 있어서, 상기 폴리아민은 폴리아르기닌 또는 폴리라이신인 복합체.
6. 제1항의 siRNA를 포함하는 이상세포의 증식 또는 이동과 관련된 질환의 치료용 조성물로서, 상기 이상세포의 증식 또는 이동과 관련된 질환은 염증성 질환, 종양 및 후발성 백내장으로 구성되는 군으로부터 선택되는 질환인 조성물.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 siRNA와 세포 내 전달체를 더 포함하는 조성물.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 전달체가 재조합 플라스미드 또는 바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 조성물.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 전달체가 Mirus Trasit TKO 지질친화성 시약, 리포펙틴, 리포펙타민, 셀펙틴(cellfectin), 양이온성 인지질 나노입자, 양이온성 고분자, 또는 리포좀인 것을 특징으로 하는 조성물.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 전달체가 폴리에틸렌 글리콜(PEG)인 것을 특징으로 하는 조성물.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 전달체가 키토산-폴리아민 또는 폴리에틸렌 글리콜-키토산-폴리아민 고분자 접합체인 것을 특징으로 하는 조성물.
12. 삭제
13. 제 6 항에 있어서, 상기 질환이 후발성 백내장인 것을 특징으로 하는 조성물.
14. 제 6 항에 있어서, 상기 질환이 암인 것을 특징으로 하는 조성물.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 질환이 폐암인 것을 특징으로 하는 조성물.

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