KR101148979B1 - Biocompatible Cancer Cell Specific Delivery System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용성 천연고분자-항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트에 의해 표면이 변형된 암 세포 타겟팅 바이러스, 그리고 이를 포함하는 암 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다. 표면 변형 바이러스를 포함하는 본 발명의 약제학적 조성물은 암 세포에 대한 특이적 타겟팅이 크게 개선되고 세포투과 효율이 크게 증가되며 또한 바이러스 벡터에 의해 유발되는 면역반응을 크게 감소시킴으로써, 암에 대한 유전자 치료의 획기전인 개선을 달성할 수 있다. 상술한 표면 변형 바이러스의 특성을 통하여, 본 발명의 표면 변형 바이러스는 전신성 투여의 일종인 정맥 내 투여가 가능하며, 이는 종래의 유전자 치료제의 국소 투여 단점을 극복하도록 한다. 또한, 본 발명의 표면 변형 바이러스는 유전자 치료제의 반복 투여도 가능하게 한다.The present invention relates to a cancer cell targeting virus whose surface is modified by a conjugate of a polymer-cancer cell targeting molecule exhibiting water-soluble natural polymer-anti-biofouling properties, and a pharmaceutical composition for treating cancer. The pharmaceutical compositions of the present invention comprising surface modified viruses significantly improve specific targeting to cancer cells, greatly increase cell permeation efficiency, and greatly reduce the immune response induced by viral vectors, thereby resulting in gene therapy for cancer. It is possible to achieve improvement, a breakthrough for. Through the properties of the surface modified virus described above, the surface modified virus of the present invention can be administered intravenously, which is a kind of systemic administration, which overcomes the disadvantages of local administration of conventional gene therapy agents. The surface modified virus of the present invention also enables repeated administration of gene therapeutics.

바이러스, 표면, 변형, 수용성 천연고분자, 항-바이오파울링, 암세포 타겟팅 분자, 아데노바이러스 Adenovirus, Virus, Surface, Modified, Soluble natural polymer, Anti-biofouling, Cancer cell targeting molecule

Description

생체적합성 암세포 특이적 운반전달체{Biocompatible Cancer Cell?Specific Delivery System}Biocompatible Cancer Cell Specific Delivery System

본 발명은 생체적합성 암세포 특이적 운반전달체에 관한 것이다.The present invention relates to biocompatible cancer cell specific carriers.

아데노바이러스(ADV)는 유전자치료 분야에서 상당한 집중을 받고 있으며, 그 이유는 그의 비교적 큰 클로닝 능력, 유전자조작 및 증식의 편이성과 복제 및 비-복제 세포를 포함하는 많은 조직에 투과될 수 있는 능력 때문이다[1, 2]. 유전자치료는 다양한 질환을 치료할 수 있는 강력한 방법이다. 그러나 효율적인 벡터의 부재는 인간 유전자치료 분야의 발전에서 중요한 문제점이며, 이는 체액에서의 비안정성, 타겟 세포에 대한 비특이성, 효소에 의한 파괴 및 낮은 형질전환 효율와 같은 여러 문제 때문이다[3]. 그러나 바이러스 벡터는 임상시험에서 이용되고 있는데, 이는 비-바이러스 벡터와 비교하여 높은 형질전환 효율 때문이다.Adenovirus (ADV) has received a great deal of attention in the field of gene therapy because of its relatively large cloning capacity, ease of gene manipulation and proliferation and its ability to penetrate many tissues, including cloned and non-replicating cells. Is [1, 2] . Gene therapy is a powerful way to treat a variety of diseases. However, the absence of efficient vectors is an important problem in the development of the field of human gene therapy due to several problems such as instability in body fluids, nonspecificity to target cells, destruction by enzymes and low transformation efficiency [3] . However, viral vectors are used in clinical trials because of their high transformation efficiency compared to non-viral vectors.

한편, 비-바이러스 폴리머 벡터인 키토산은 유전자 담체로서 우수한 물질로 알려져 있다. 키토산은 천연 양이온성 다당체로서 다양한 생물의학 응용성 및 특성을 가지고 있으며, 생체적합성 및 생분해성을 가지고 있고; 세포에 대한 결합능; 상처치유의 촉진; 지혈특성, 항박테리아, 항진균 및 항암 특성을 가지고 있다[4, 5]. 따라서, 키토산 유도체들은 유전자 전달을 위한 안전하고 효율적인 양이온성 담체로 판단되고 있다[6]. On the other hand, chitosan, a non-viral polymer vector, is known as an excellent substance as a gene carrier. Chitosan is a natural cationic polysaccharide that has a variety of biomedical applications and properties, and is biocompatible and biodegradable; Binding ability to cells; Promoting wound healing; Hemostatic, antibacterial, antifungal and anticancer properties [4, 5] . Thus, chitosan derivatives are considered to be safe and efficient cationic carriers for gene delivery [6] .

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 특허문헌 및 논문이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 특허문헌 및 논문의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification many patent documents and articles are referenced and their citations are indicated. The disclosures of cited patent documents and articles are incorporated herein by reference in their entirety, so that the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained.

본 발명자들은 유전자 치료제로서의 바이러스 벡터의 임상 적용성, 특히 바이러스 벡터에 의한 면역반응 유발 및 비특이적 타겟팅의 문제점을 해결하고 바이러스 벡터를 정맥투여할 수 있는 약물운반체(drug delivery system: DDS)를 개발하고자 연구 노력한 결과, 바이러스 표면에 (i) 수용성 천연고분자-(ii) 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-(iii) 암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트를 코팅시킨 경우에는, 암 세포에 대한 특이적 타겟팅이 크게 개선되고 세포투과(cell transduction) 효율이 크게 증가시킬 수 있으며, 이러한 특성을 통하여 유전자 치료제의 정맥투여를 가능하게 한다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have attempted to develop a drug delivery system (DDS) capable of solving the clinical applicability of viral vectors as gene therapy, in particular, the challenge of inducing immune responses and nonspecific targeting by viral vectors and intravenously administering viral vectors. Efforts have shown that when the conjugate of the virus surface is coated with (i) a water-soluble natural polymer- (ii) a polymer exhibiting anti-biofouling properties- (iii) a cancer cell targeting molecule, the specific targeting to the cancer cells is greatly increased. The present invention has been completed by confirming that improved and cell transduction efficiency can be greatly increased, and that these properties enable intravenous administration of gene therapeutics.

따라서 본 발명의 목적은 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a biocompatible cancer cell specific carrier vehicle.

본 발명의 다른 목적은 암 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for treating cancer.

본 발명의 또 다른 목적은 암 이미징용 약제학적 조성물을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for cancer imaging.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 유전자 담체로서의 바이러스의 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체를 제공한다: According to one aspect of the invention, the invention provides a biocompatible cancer cell specific carrier vehicle of the virus as a gene carrier:

(a) 유전자 담체(gene carrier)로서의 바이러스; 및 (a) a virus as a gene carrier; And

(b) 상기 바이러스의 표면에 코팅되어 있는 (i) 수용성 천연고분자-(ii) 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-(iii) 암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트.(b) a conjugate of (i) water soluble natural polymer- (ii) polymer exhibiting anti-biofouling properties coated on the surface of the virus- (iii) cancer cell targeting molecule.

본 발명자들은 유전자 치료제로서의 바이러스 벡터의 임상 적용성, 특히 바이러스 벡터에 의한 면역반응 유발 및 비특이적 타겟팅의 문제점을 해결하고 바이러스 벡터를 정맥투여할 수 있는 약물운반체(drug delivery system: DDS)를 개발하고자 연구 노력한 결과, 바이러스 표면에 (i) 수용성 천연고분자-(ii) 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-(iii) 암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트를 코팅시킨 경우에는, 암 세포에 대한 특이적 타겟팅이 크게 개선되고 세포투과(cell transduction) 효율이 크게 증가시킬 수 있으며, 이러한 특성을 통하여 유전자 치료제의 정맥투여를 가능하게 한다는 것을 확인하였다.The present inventors have attempted to develop a drug delivery system (DDS) capable of solving the clinical applicability of viral vectors as gene therapy, in particular, the challenge of inducing immune responses and nonspecific targeting by viral vectors and intravenously administering viral vectors. Efforts have shown that when the conjugate of the virus surface is coated with (i) a water-soluble natural polymer- (ii) a polymer exhibiting anti-biofouling properties- (iii) a cancer cell targeting molecule, the specific targeting to the cancer cells is greatly increased. It has been confirmed that the cell transduction efficiency can be improved and the cell transduction efficiency is greatly increased, and this property enables the intravenous administration of gene therapy products.

본 발명의 바이러스의 표면은 (i) 수용성 천연고분자-(ii) 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-(iii) 암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트로 개질되어 있다.The surface of the virus of the invention is modified with conjugates of (i) water soluble natural polymers- (ii) polymers exhibiting anti-biofouling properties- (iii) cancer cell targeting molecules.

본 발명에서 바이러스의 표면을 개질하는 컨쥬게이트는 수용성 천연고분자, 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체 및 암세포 타겟팅 분자로 이루어져 있다. 본 발명의 표면 개질 컨쥬게이트에서, 수용성 천연고분자, 항-바이오파울링 중합체 및 암세포 타겟팅 분자는 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 수용성 천연고분자에 항-바이오파울링 중합체와 암세포 타겟팅 분자가 모두 결합되어 컨쥬게이트를 형성할 수 있다. 또한, 수용성 천연고분자에 항-바이오파울링 중합체가 결합하고 이어 항-바이오파울링 중합체에 암세포 타겟팅 분자가 결합될 수도 있다.In the present invention, the conjugate for modifying the surface of the virus is composed of a water-soluble natural polymer, a polymer exhibiting anti-biofouling properties, and a cancer cell targeting molecule. In the surface modification conjugates of the present invention, water soluble natural polymers, anti-biofouling polymers and cancer cell targeting molecules can be bound in a variety of ways. For example, both an anti-biofouling polymer and a cancer cell targeting molecule can be combined to form a conjugate to a water-soluble natural polymer. In addition, the anti-biofouling polymer may be bound to the water-soluble natural polymer followed by the cancer cell targeting molecule to the anti-biofouling polymer.

가장 바람직하게는, 표면 개질용 컨쥬게이트는 수용성 천연고분자에 항-바이오파울링 중합체가 결합하고 이어 항-바이오파울링 중합체에 암세포 타겟팅 분자가 결합된 것이다. 상기 3 가지 물질의 결합은 이들 물질에 원래 있는 작용기를 통하여 이루어질 수 있고, 또한 추가적으로 작용기를 도입시켜 결합시킬 수도 있다.Most preferably, the conjugate for surface modification is an anti-biofouing polymer bound to a water-soluble natural polymer followed by a cancer cell targeting molecule bound to the anti-biofouling polymer. The combination of the three materials can be achieved through the functional groups inherent in these materials, or can be combined by additionally introducing functional groups.

상기 컨쥬게이트에서 수용성 천연고분자는 당업계에 공지된 어떠한 것도 포함하며, 바람직하게는 키토산 또는 그의 유도체, 덱스트란 또는 그의 유도체(예컨대, 카복시메틸 덱스트란), 셀룰로오스 또는 그의 유도체(예컨대, 카복시메틸 셀룰로오스), 헤파린 또는 그의 유도체, 히알루론산 또는 그의 유도체, 또는 알기네이트 또는 그의 유도체이며, 보다 바람직하게는 키토산이고, 가장 바람직하게는 저분자량 키토산(low molecular weight chitosan: LMC)이다.The water soluble natural polymers in the conjugate include any known in the art, preferably chitosan or derivatives thereof, dextran or derivatives thereof (eg carboxymethyl dextran), cellulose or derivatives thereof (eg carboxymethyl cellulose ), Heparin or derivatives thereof, hyaluronic acid or derivatives thereof, or alginate or derivatives thereof, more preferably chitosan, and most preferably low molecular weight chitosan (LMC).

본 명세서에서 용어 “저분자량 키토산”은 평균분자량 200-100,000, 바람직하게는 평균분자량 500-50,000, 보다 바람직하게는 평균분자량 1,000-50,000, 보다 더 바람직하게는 평균분자량 1,000-10,000, 가장 바람직하게는 평균분자량 2,000-7,000의 키토산을 의미한다.As used herein, the term "low molecular weight chitosan" means an average molecular weight of 200-100,000, preferably an average molecular weight of 500-50,000, more preferably an average molecular weight of 1,000-50,000, even more preferably an average molecular weight of 1,000-10,000, most preferably Mean chitosan with an average molecular weight of 2,000-7,000.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 수용성 천연고분자는 교호결합제(crosslinking agent)에 의해 교호결합된 것이다. 이러한 교호결합은 바이러스 표면 상의 컨쥬게이트가 보다 치밀하게 코팅되도록 한다. 즉, 교호결합은 수용성 천연고분자를 포함하는 표면개질제의 레티큘레이션(reticulation)을 가능하게 한다. 본 발명세서 이용되는 교호결합제는 당업계에 공지된 어떠한 것도 포함하며, 바람직하게는 폴리포스페이트 염이고, 가장 바람직하게는 소듐 트리폴리포스페이트(TPP)이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the water-soluble natural polymer is alternatingly bonded by a crosslinking agent. This alternation allows the conjugate on the virus surface to be more tightly coated. In other words, the alternating bonds enable reticulation of surface modifiers comprising water soluble natural polymers. The crosslinking agents used in the present invention include any known in the art, preferably polyphosphate salts, most preferably sodium tripolyphosphate (TPP).

저분자량 키토산 등과 같은 수용성 천연고분자는 운반대상의 바이러스 표면을 생체적합하게 개질하는 데 매우 유용하며, 인 비보에서 생분해도 잘 이루어진다.Water-soluble natural polymers, such as low molecular weight chitosan, are very useful for biocompatible modification of the viral surface to be transported and biodegradable in vivo .

상기 컨쥬게이트에서 이용되는 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체는 당업계에 공지된 어떠한 것도 포함하며, 바람직하게는 PEG(polyethylene glycol), 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리페닐렌 옥사이드, PEG와 폴리알킬렌 옥사이드의 공중합체, 폴리(메톡시에틸 메타크릴에이트), 폴리(메타크릴로일 포스파티딜콜린), 과불화된 폴리에테르 또는 덱스트란이고, 보다 바람직하게는 PEG이다. Polymers exhibiting anti-biofouling properties used in the conjugates include anything known in the art, and preferably are PEG (polyethylene glycol), polyalkylene oxide, polyphenylene oxide, PEG and polyalkylene Copolymers of oxides, poly (methoxyethyl methacrylate), poly (methacryloyl phosphatidylcholine), perfluorinated polyethers or dextran, more preferably PEG.

본 발명에서 이용되는 PEG는 분자량에 특별하게 제한되지 않으며, 어떠한 PEG도 사용할 수 있다. 바람직하게는, 분자량 300-30,000, 보다 바람직하게는 분자량 500-10,000, 가장 바람직하게는 분자량 1,000-5,000의 PEG를 이용한다.The PEG used in the present invention is not particularly limited in molecular weight, and any PEG may be used. Preferably, PEG with a molecular weight of 300-30,000, more preferably of 500-10,000 of molecular weight and most preferably of 1,000-5,000 of molecular weight is used.

본 발명에서 이용되는 항-바이오파울링 중합체는 본 발명의 바이러스가 인체 내에 투여되는 경우 바이오파울링 현상에 의해 제거되는 것을 방지하며 면역반응으로부터 바이러스를 감추는 작용을 한다. The anti-biofouling polymer used in the present invention prevents the virus of the present invention from being removed by the biofouling phenomenon when administered to the human body and acts to hide the virus from the immune response.

한편, PEG에 의한 변형은 인 비보에서 치료제, 단백질 및 세포 사이에서 단 백질-단백질 상호작용을 감소시키는 기술로서 잘 구축된 기술이다. 또한, PEGylation은 혈류에서의 순환시간을 연장시키는 결과를 가져오기 때문에 타겟세포로의 감염효율을 증가시킬 수도 있다. PEGylation은 바이러스를 면역반응으로부터 숨기는 작용을 하며, 암세포 타겟팅 분자를 연결하는 스페이서(또는 링커)로 이용될 수 있다.Modification by PEG, on the other hand, is a well-established technique for reducing protein-protein interactions between therapeutic agents, proteins and cells in vivo . In addition, PEGylation may increase the efficiency of infection into target cells because it results in prolonged circulation time in the bloodstream. PEGylation hides the virus from the immune response and can be used as a spacer (or linker) that connects cancer cell targeting molecules.

상기 컨쥬게이트에 포함되는 암세포 타겟팅 분자는, 본 발명의 바이러스가 암 세포 특이적으로 감염하도록 한다.The cancer cell targeting molecule included in the conjugate allows the virus of the present invention to specifically infect cancer cells.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 암세포 타겟팅 분자는 암세포의 수용체에 대한 리간드 또는 암세포 표면 항원에 대한 항체이다. 암세포는 그 세포 표면 상에 있는 특이적 항원 또는 과발현 수용체로 종종 특징 지워진다. 이러한 수용체는 주변의 환경으로부터 영양분 및 시그널을 받아들이는 루트를 제공하며, 예를 들어 암세포의 표면에는 FA(folic acid), 비타민 B12 및 트랜스페린에 대한 수용체가 과발현 되어 있다. 이러한 암세포 과발현 수용체에 결합하는 리간드 또는 암세포 특이적인 표면항원에 대한 항체를 이용하면 암세포에 특이적으로 약물을 전달할 수 있다.According to a preferred embodiment of the invention, the cancer cell targeting molecule is a ligand for a receptor of cancer cells or an antibody against a cancer cell surface antigen. Cancer cells are often characterized by specific antigens or overexpressing receptors on their cell surface. These receptors provide a route for receiving nutrients and signals from the surrounding environment. For example, the receptors for folic acid (FA), vitamin B 12 and transferrin are overexpressed on the surface of cancer cells. By using a ligand that binds to the cancer cell overexpression receptor or an antibody against a cancer cell specific surface antigen, the drug can be specifically delivered to the cancer cell.

보다 바람직하게는, 상기 암세포 타겟팅 분자는 FA(folic acid), 트랜스페린, 비타민 B12, 메토트렉세이트, VEGF(vascular endothelial growth factor), 항-VEGFR(vascular endothelial growth factor receptor) 항체, 항-HER2/neu 항체, 항-CEA(carcinoembryonic antigen) 항체, 항-PSA(Prostate specific antigen) 항체, 항-PSMA(prostate specific membrane antigen) 항체 또는 항-AFP(alpha-fetoprotein) 항체이다.More preferably, the cancer cell targeting molecule is FA (folic acid), transferrin, vitamin B 12 , methotrexate, vascular endothelial growth factor (VEGF), anti-vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) antibody, anti-HER2 / neu antibody , Anti-CEA (carcinoembryonic antigen) antibody, anti-PSA (Prostate specific antigen) antibody, anti-PSMA (prostate specific membrane antigen) antibody or anti-AFP (alpha-fetoprotein) antibody.

가장 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 암세포 타겟팅 분자는 FA(folic acid)이다(참조: S. D. Weitmann et al., Cancer Res . 52:3396-3401(1992); J. F. Ross et al., Cancer 73:2432-2443(1994); J. Holm et al., Biochem . J. 280:267-272 (1991)).Most preferably, the cancer cell targeting molecule used in the present invention is FA (folic acid) (see SD Weitmann et al., Cancer Res . 52: 3396-3401 (1992); JF Ross et al., Cancer 73: 2432-2443 (1994); J. Holm et al., Biochem . J. 280: 267-272 (1991).

FA에 대한 수용체는 암-특이적 유전자 운반에서 유용한 타겟이다. FA는 FA 수용체(FR)에 대하여 고친화성 리간이다. FR은 38 kDa 글라이코실포스파티딜이노시톨-앵커 단백질로서 FA에 매우 높은 친화도로 결합한다[63, 64]. 결합에 이어, 빠른 엔도사이토시스가 발생되어 FA가 세포 내로 운반된다[65, 66]. 흥미롭게는, FA의 γ-카르복실 부위에 다른 분자들을 공유결합시킨 경우, FA의 FR에 대한 결합능은 변화되지 않으며 엔도사이토시스가 발생하게 된다[67-69]. FR의 이소폼(FR-α, FR-β 및 FR-γ) 중에서 FR-α 이소폼은 주로 악성 종양 및 다양한 암세포주에 존재한다[75, 76]. 인간 암의 경우 과발현되는 FR의 양상은 하기 표 1에 정리되어 있다[67, 80]. 따라서, FA 컨쥬게이션은 종양-선택적 유전자 운반에 대한 매우 유용한 전략이다[65, 81].Receptors for FA are useful targets in cancer-specific gene delivery. FA is a high affinity ligand for the FA receptor (FR). FR is a 38 kDa glycosylphosphatidylinositol-anchor protein that binds to FA with very high affinity [63, 64] . Following binding, rapid endocytosis occurs and FA is transported into cells [65, 66] . Interestingly, when other molecules are covalently bound to the γ-carboxyl site of FA, the binding capacity of FA to FR is not changed and endocytosis occurs [67-69] . Among the isoforms of FRs (FR-α, FR-β and FR-γ), FR-α isoforms are mainly present in malignant tumors and various cancer cell lines [75, 76] . Aspects of overexpressed FR in human cancers are summarized in Table 1 below [67, 80] . Thus, FA conjugation is a very useful strategy for tumor-selective gene delivery [65, 81] .

cancer FR-양성 비율FR-positive ratio 난소암Ovarian Cancer 90%90% 뇌암Brain cancer 75%75% 자궁내막암Endometrial cancer 66%66% 신장암Kidney cancer 43%43% 두경부암Head and Neck Cancer 38%38% 폐암Lung cancer 37%37% 유방암Breast cancer 32%32% 중피종Mesothelioma 73%73% 결장암Colon cancer 18%18%

본 발명에서 채택하고 있는 표면 변형은 다양한 바이러스에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 유전자 치료에서 유전자 담체로 이용되는 바이러스에 적용된다. 바람직하게는, 표면이 변형되는 바이러스는, 아데노바이러스 (Lockett LJ, et al., Clin. Cancer Res . 3:2075-2080(1997)), 아데노-관련 바이러스 (Adeno-associated viruses: AAV, Lashford LS., et al., Gene Therapy Technologies , Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), 레트로바이러스 (Gunzburg WH, et al., Retroviral vectors. Gene Therapy Technologies , Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), 렌티바이러스 (Wang G. et al., J. Clin . Invest . 104(11):R55-62(1999)), 헤르페스 심플렉스 바이러스 (Chamber R., et al., Proc . Natl . Acad . Sci USA 92:1411-1415(1995)) 또는 배시니아 바이러스 (Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10:649-657(1999))이고, 보다 바람직하게는, 아데노바이러스, 아데노-연관 바이러스 또는 레트로바이러스이며, 가장 바람직하게는 아데노바이러스이다.The surface modification adopted in the present invention can be applied to various viruses, and preferably to viruses used as gene carriers in gene therapy. Preferably, the virus whose surface is modified is adenovirus (Lockett LJ, et al., Clin. Cancer Res . 3: 2075-2080 (1997)), Adeno-associated viruses: AAV, Lashford LS., Et al., Gene Therapy Technologies , Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), retroviral (Gunzburg WH, et al., Retroviral vectors. Gene Therapy Technologies , Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), lentiviruses (Wang G. et al., J. Clin . Invest . 104 (11): R55-62 (1999)), herpes simplex virus (Chamber R., et al., Proc . Natl. Acad. Sci USA 92: 1411-1415 (1995)) or basinian virus (Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10: 649-657 (1999)), more preferably, adenovirus, adeno-associated virus or retrovirus, most preferably adenovirus.

본 발명의 바이러스는 기본적으로, 암을 치료하기 위하여 제조된 것으로서, 필요한 경우, 바이러스의 지놈 서열을 조작하여 암의 치료에 적합에 외래 유전자를 삽입시킨다. 이 경우, 외래 유전자는 적합한 발현 컨스트럭트 (expression construct) 내에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 발현 컨스트럭트에서, 외래 유전자는 프로머터에 작동적으로 연결되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, 용어 “작동적으로 결합된”은 핵산 발현 조절 서열 (예: 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 해독을 조절하게 된다. 본 발명에 있어서, 외래 유전자에 결합된 프로모터는, 바람직하게는 동물세포, 보다 바람직하게는 포유동물 세포 에서 작동하여 외래 유전자의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및 포유동물 세포의 지놈으로부터 유래된 프로모터를 포함하며, 예컨대, CMV (cytomegalo virus) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 베타-액틴 프로모터, 인간 IL-2 유전자의 프로모터, 인간 IFN 유전자의 프로모터, 인간 IL-4 유전자의 프로모터, 인간 림포톡신 유전자의 프로모터 및 인간 GM-CSF 유전자의 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는, CMV 프로모터이다.The virus of the present invention is basically prepared for treating cancer, and if necessary, the genome sequence of the virus is manipulated to insert a foreign gene suitable for the treatment of cancer. In this case, the foreign gene is preferably present in a suitable expression construct. In the expression construct, the foreign gene is preferably operably linked to the promoter. As used herein, the term “operably linked” refers to a functional binding between a nucleic acid expression control sequence (eg, an array of promoters, signal sequences, or transcriptional regulator binding sites) and other nucleic acid sequences, thereby The regulatory sequence will control the transcription and / or translation of said other nucleic acid sequence. In the present invention, the promoter coupled to the foreign gene is preferably capable of controlling transcription of the foreign gene by operating in an animal cell, more preferably a mammalian cell, and a promoter and mammalian cell derived from a mammalian virus. Promoters derived from the genome of, for example, CMV (cytomegalo virus) promoter, adenovirus late promoter, vaccinia virus 7.5K promoter, SV40 promoter, tk of HSV Promoter, RSV promoter, EF1 alpha promoter, metallothionine promoter, beta-actin promoter, promoter of human IL-2 gene, promoter of human IFN gene, promoter of human IL-4 gene, promoter of human lymphotoxin gene and human Including, but not limited to, promoters of the GM-CSF gene. Most preferably, it is a CMV promoter.

바람직하게는, 본 발명에 이용되는 발현 컨스트럭트는 폴리 아네닐화 서열을 포함한다 (예: 소성장 호르몬 터미네이터 및 SV40 유래 폴리 아데닐화 서열). Preferably, the expression constructs used in the present invention comprise a polyaninylation sequence (eg, a glial growth hormone terminator and a SV40 derived poly adenylation sequence).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 이용되는 외래 유전자 서열은 “프로모터-외래 유전자 서열-폴리 아데닐화 서열”의 구조를 갖는다.According to a preferred embodiment of the present invention, the foreign gene sequence used in the present invention has a structure of “promoter-foreign gene sequence-poly adenylation sequence”.

본 발명에서 세포내로 운반하고자 하는 외래 유전자 서열은 어떠한 뉴클레오타이드 서열도 가능하며, 예컨대, 암세포의 사멸을 유도하고 궁극적으로 종양을 퇴화시키는 암 치료 유전자로서, 종양 억제 유전자, 면역 조절 유전자 [예: 사이토카인 유전자, 케모카인 유전자 및 조자극 인자 (costimulatory factor: B7.1과 B7.2와 같은 T 세포 활성에 필요한 보조 분자)], 항원성 유전자, 자살 유전자, 세포독성 유전자, 세포증식 억제 유전자, 친-세포사멸 유전자 및 항-신생 혈관 생성 유전자가 포함되며 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the foreign gene sequence to be transported into the cell may be any nucleotide sequence, for example, a cancer therapeutic gene that induces the death of cancer cells and ultimately degrades the tumor, and includes a tumor suppressor gene and an immunomodulatory gene (eg, cytokines). Genes, chemokine genes and costimulatory factors (adjuvant molecules required for T cell activity such as B7.1 and B7.2)], antigenic genes, suicide genes, cytotoxic genes, cytostatic genes, pro-cells Death genes and anti-angiogenic genes are included, but are not limited to these.

자살 유전자는 세포가 외부 인자에 의해 살상되기 쉽도록 유도하는 물질을 발현하거나 세포에 독성 조건을 유발하는 핵산 서열이다. 이러한 자살 유전자로 잘 알려진 것은 티미딘 키나제(TK) 유전자이다 (미국특허 제5,631,236호 및 제5,601,818호). TK 유전자 산물을 발현하는 세포는 간사이클로비르 (gancyclovir)의 투여에 의해 선택적인 사멸에 민감하다. 종양 억제 유전자는 종양의 형성을 억제하는 폴리펩타이드를 암호화하는 유전자를 가리킨다. 종양 억제 유전자는 포유동물에서 자연발생 유전자이며, 이 유전자의 결실 또는 불활성화는 종양 발생에 필수 전제인 것으로 믿어지고 있다. 종양 억제 유전자의 예로는 APC, DPC4, NF-1, NF-2, MTS1, WT1, BRCA1, BRCA2, VHL, p53, Rb, MMAC-1, MMSC-2, 망막아세포종 유전자 (Lee et al. Nature, 329:642(1987)), 선종양 폴립증 장 단백질 (adenomatous polyposis coli protein; 미국특허 제 5,783,666 호), 염색체 3p21.3에 위치한 비인후 종양 억제인자 유전자 (Cheng et al. Proc . Nat . Acad . Sci ., 95:3042-3047(1998)), 결손된 결장 종양 (DCC) 유전자, MTS1, CDK4, VHL, p110Rb, p16 및 p21을 포함한 종양 억제 유전자의 INK4 계열의 일원 및 이의 치료학적으로 유효한 단편 (예, p56Rb, p94Rb 등)이 포함된다. 당업자는 상기 예시된 유전자 외에 기타 알려진 항종양 유전자 모두가 본 발명에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. Suicide genes are nucleic acid sequences that express substances that cause cells to be killed by external factors or cause toxic conditions to cells. Well known such suicide genes are the thymidine kinase (TK) genes (US Pat. Nos. 5,631,236 and 5,601,818). Cells expressing the TK gene product are susceptible to selective killing by administration of gancyclovir. Tumor suppressor genes refer to genes encoding polypeptides that inhibit tumor formation. Tumor suppressor genes are naturally occurring genes in mammals, and it is believed that deletion or inactivation of these genes is an essential prerequisite for tumor development. Examples of tumor suppressor genes include APC, DPC4, NF-1, NF-2, MTS1, WT1, BRCA1, BRCA2, VHL, p53, Rb, MMAC-1, MMSC-2, retinoblastoma genes (Lee et al. Nature , 329: 642 (1987)), adenomatous polyposis coli protein (US Pat. No. 5,783,666), a throat disease suppressor gene located on chromosome 3p21.3 (Cheng et al. Proc . Nat . Acad . Sci . , 95: 3042-3047 (1998)), members of the INK4 family of tumor suppressor genes, including the missing colon tumor (DCC) gene, MTS1, CDK4, VHL, p110Rb, p16 and p21, and therapeutically effective fragments thereof (Eg, p56Rb, p94Rb, etc.). Those skilled in the art will appreciate that all other known anti-tumor genes besides the genes exemplified above may be used in the present invention.

본 명세서에서 용어 "항원성 유전자 (antigenic gene)"는 표적 세포내에서 발현되어 면역 시스템에서 인식할 수 있는 세포표면 항원성 단백질을 생산하는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 이러한 항원성 유전자의 예에는 암태아성 항원 (carcinoembryonic antigen, CEA) 및 PSA (prostate specific antigen), AFP (α-feto protein), p53 (WO 94/02167)이 포함된다. 면역 시스템이 용이하게 인식하도록 하기 위해, 상기 항원성 유전자를 MHC 제 I 형 항원에 결합시킬 수 있다.As used herein, the term “antigenic gene” refers to a nucleotide sequence that is expressed in a target cell to produce cell surface antigenic proteins that can be recognized by the immune system. Examples of such antigenic genes include carcinoembryonic antigen (CEA) and prostate specific antigen (PSA), α-feto protein (AFP), p53 (WO 94/02167). To facilitate recognition of the immune system, the antigenic gene can be linked to an MHC type I antigen.

본 명세서에서 용어 "세포독성 유전자 (cytotoxic gene)"는 세포내에서 발현되어 독성 효과를 나타내는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 이러한 세포독성 유전자의 예에는 슈도모나스 외독소 (exotoxin), 리신 독소, 디프테리아 독소 등을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열이 포함된다.As used herein, the term "cytotoxic gene" refers to a nucleotide sequence that is expressed in a cell and exhibits a toxic effect. Examples of such cytotoxic genes include nucleotide sequences encoding Pseudomonas exotoxin, lysine toxin, diphtheria toxin, and the like.

본 명세서에서 용어 "세포증식 억제 유전자 (cytostatic gene)"는 세포내에서 발현되어 세포 주기 도중에 세포 주기를 정지시키는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 이러한 세포증식 억제 유전자의 예에는 p21, 망막아세포종 유전자, E2F-Rb 융합 단백질 유전자, 사이클린-종속성 키나아제 억제인자를 코딩하는 유전자 (예를 들면, p16, p15, p18 및 p19), 성장 중지 특이성 호메오박스 (growth arrest specific homeobox, GAX) 유전자 (WO 97/16459 및 WO 96/30385) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.As used herein, the term "cytostatic gene" refers to a nucleotide sequence that is expressed intracellularly and stops the cell cycle during the cell cycle. Examples of such cell proliferation inhibitory genes include p21, retinoblastoma gene, E2F-Rb fusion protein gene, genes encoding cyclin-dependent kinase inhibitors (eg, p16, p15, p18 and p19), growth stop specific homeo Growth arrest specific homeobox (GAX) genes (WO 97/16459 and WO 96/30385), and the like.

또한, 각종 질환을 치료하는데 유용하게 사용될 수 있는 많은 치료 유전자도 본 발명의 바이러스에 의해 운반될 수 있다. 예를 들면, 사이토카인 (예, 인터페론-알파, -베타, -델타 및 -감마), 인터루킨 (예, IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-10, IL-12, IL-19 및 IL-20) 및 콜로니 자극 인자 (예, GM-CSF 및 G-CSF)를 암호화하는 유전자, 케모카인 그룹 (단핵구 화학 주성단백질 1 (MCP-1), 단핵구 화학 주성 단백질 2 (MCP-2), 단핵구 화학 주성단백질 3 (MCP-3), 단핵구 화학 주성 단백질 4 (MCP-4), 대식구 염증성 단백질 1α(MIP-1α), 대식구 염증성 단백질 1β (MIP-1β), 대식구 염증성 단백질 1γ (MIP-1γ), 대식구 염증성 단백질 3α (MIP-3α), 대식구 염증성 단백질 3β(MIP-3β), 케모카인 (ELC), 대식구 염증성 단백질 4 (MIP-4), 대식구 염증성 단백질 5 (MIP-5), LD78β, RANTES, SIS-엡실론 (p500), 흉선 활성화-조절되는 케모카인 (TARC), 에오탁신, I-309, 인간 단백질 HCC-1/NCC-2, 인간 단백질 HCC-3, 마우스 단백질 C10 등)이 포함된다. 또한, 조직 플라스미노겐 활성화제(tPA) 또는 우로키나제를 발현하는 유전자 및 지속적인 혈전 효과를 제공하여 콜레스테롤 과다혈증을 예방하는 LAL 생성 유전자가 포함된다. 또한, 낭성 섬유증, 아데노신 데아미나제 결핍증 및 AIDS와 같은 바이러스, 악성 및 염증 질환 및 상태를 치료하기 위한 많은 폴리뉴클레오타이드가 알려져 있다.In addition, many therapeutic genes that can be usefully used to treat various diseases can also be carried by the virus of the invention. For example, cytokines (eg interferon-alpha, -beta, -delta and -gamma), interleukins (eg IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-10 , Genes encoding IL-12, IL-19 and IL-20) and colony stimulating factors (eg, GM-CSF and G-CSF), chemokine groups (monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1), monocyte chemotaxis) Protein 2 (MCP-2), monocyte chemotactic protein 3 (MCP-3), monocyte chemotactic protein 4 (MCP-4), macrophage inflammatory protein 1α (MIP-1α), macrophage inflammatory protein 1β (MIP-1β), Macrophage inflammatory protein 1γ (MIP-1γ), macrophage inflammatory protein 3α (MIP-3α), macrophage inflammatory protein 3β (MIP-3β), chemokine (ELC), macrophage inflammatory protein 4 (MIP-4), macrophage inflammatory protein 5 ( MIP-5), LD78β, RANTES, SIS-epsilon (p500), thymus activation-regulated chemokine (TARC), eotaxin, I-309, human protein HCC-1 / NCC-2, human protein HCC-3, mouse Protein C10, etc.). Also included are genes expressing tissue plasminogen activator (tPA) or urokinase and LAL generating genes that provide sustained thrombotic effects to prevent cholesterol hyperemia. In addition, many polynucleotides are known for treating viral, malignant and inflammatory diseases and conditions such as cystic fibrosis, adenosine deaminase deficiency, and AIDS.

본 명세서에서 용어 "친-세포사멸 유전자 (pro-apoptotic gene)"는 발현되어 프로그램된 세포 소멸을 유도하는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 이러한 친-세포사멸 유전자의 예에는 p53, 아데노바이러스 E3-11.6K (Ad2 및 Ad5에서 유래) 또는 아데노바이러스 E3-10.5K (Ad에서 유래), 아데노바이러스 E4 유전자, Fas 리간드, TNF-α, TRAIL, p53 경로 유전자 및 카스파아제를 코딩하는 유전자가 포함된다.As used herein, the term “pro-apoptotic gene” refers to a nucleotide sequence that is expressed and induces programmed cell death. Examples of such pro-apoptotic genes include p53, adenovirus E3-11.6K (derived from Ad2 and Ad5) or adenovirus E3-10.5K (derived from Ad), adenovirus E4 gene, Fas ligand, TNF-α, TRAIL genes encoding the p53 pathway gene and caspase.

본 발명의 명세서에서 용어 "항-신생혈관생성 유전자 (anti-angiogenic gene)"는 발현되어 항-신생혈관 생성 인자를 세포밖으로 방출하는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 항-신생혈관 생성 인자에는, 안지오스타틴, Tie 2 (PNAS, 1998, 95,8795-800)와 같은 혈관 내피 성장 인자 (VEGF)의 억제 인자, 엔도스타틴 등이 포함된다. As used herein, the term "anti-angiogenic gene" refers to a nucleotide sequence that is expressed and releases an anti-angiogenic factor extracellularly. Anti-angiogenic factors include angiostatin, inhibitors of vascular endothelial growth factor (VEGF) such as Tie 2 (PNAS, 1998, 95,8795-800), endostatin and the like.

상술한 외래 유전자의 뉴클레오타이드 서열은 GenBank 또는 EMBL과 같은 DNA 서열 데이터베이스부터 입수할 수 있다.The nucleotide sequence of the foreign gene described above can be obtained from a DNA sequence database such as GenBank or EMBL.

본 발명의 가장 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 유전자 담체는 아데노바이러스이다.According to the most preferred embodiment of the present invention, the gene carrier used in the present invention is an adenovirus.

아데노바이러스는 중간 정도의 지놈 크기, 조작의 편의성, 높은 타이터, 광범위한 타깃세포 및 우수한 감염성 때문에 유전자 전달 벡터로서 많이 이용되고 있다. 지놈의 양 말단은 100-200 bp의 ITR (inverted terminal repeat)를 포함하며, 이는 DNA 복제 및 패키징에 필수적인 시스 엘리먼트이다. 아데노바이러스 지놈의 작은 부분만이 cis에서 필요한 것으로 알려져 있기 때문에 (Tooza, J. Molecular biology of DNA Tumor viruses, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.(1981)), 아네노바이러스는 대량의 외래 DNA 분자를 운반할 수 있는 능력이 있으며, 이는 특히 293과 같은 특정 세포주를 이용하는 경우에 그러하다. 이러한 측면에서, 본 발명에서 이용되는 아데노바이러스는 외래 치료유전자 이외에 다른 아데노바이러스의 서열은 적어도 ITR 서열을 포함한다.Adenoviruses are widely used as gene transfer vectors because of their medium genome size, ease of manipulation, high titers, wide range of target cells and excellent infectivity. Both ends of the genome contain 100-200 bp of Inverted Terminal Repeat (ITR), which is an essential cis element for DNA replication and packaging. Because only a small part of the adenovirus genome is known to be needed in cis (Tooza, J. Molecular biology of DNA Tumor viruses , 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1981)), anenoviruses are capable of carrying large quantities of foreign DNA molecules, especially when using certain cell lines such as 293. In this aspect, the adenoviruses used in the present invention, in addition to the foreign therapeutic gene, the sequences of other adenoviruses include at least an ITR sequence.

지놈의 E1 영역 (E1A 및 E1B)은 전사 및 숙주 세포 유전자의 전사를 조절하는 단백질을 코딩한다. E2 영역 (E2A 및 E2B)은 바이러스 DNA 복제에 관여하는 단백질을 코딩한다.The genome El region (E1A and E1B) encodes proteins that regulate transcription and transcription of host cell genes. The E2 regions (E2A and E2B) encode proteins that are involved in viral DNA replication.

현재 개발된 아데노바이러스 벡터 중에서, E1 영역이 결여된 복제 불능 아데노바이러스가 많이 이용되고 있다. 한편, E3 영역은 통상적인 아데노바이러스 벡터에서 제거되어 외래 유전자가 삽입되는 자리를 제공한다 (Thimmappaya, B. et al., Cell, 31:543-551(1982); 및 Riordan, J. R. et al., Science, 245:1066-1073(1989)).Among the adenovirus vectors currently developed, non-replicating adenoviruses lacking the E1 region are widely used. On the other hand, the E3 region is removed from conventional adenovirus vectors to provide a site for insertion of foreign genes (Thimmappaya, B. et al., Cell , 31: 543-551 (1982); and Riordan, JR et al., Science , 245: 1066-1073 (1989).

따라서 외래 치료유전자는 결실된 E1 영역(E1A 영역 및/또는 E1B 영역) 및/또는 E3 영역에 삽입되는 것이 바람직하다.Therefore, the foreign therapeutic gene is preferably inserted into the deleted E1 region (E1A region and / or E1B region) and / or E3 region.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 재조합 아데노바이러스는 E1B 유전자가 결실되고, E1A 유전자 서열에 Rb 결합 부위를 코딩하는 뉴클레오타이드 서열(즉, CR1, CR2 또는 CR1과 CR2를 코딩하는 뉴클레오타이드 서열)에 변이가 발생되어 Rb와의 결합능이 상실되어 있는 아데노바이러스이다. 보다 바람직하게는, ElA 단백질의 45번째의 Glu 잔기가 Gly으로 치환되고, 121-127번째 아미노산 서열이 전체적으로 Gly으로 치환되어 있으며, 124번째의 Cys 잔기가 Gly으로 치환된 것이다. 이러한 RB 결합능이 상실된 재조합 아데노바이러스의 상세한 내용은 본 발명자들의 특허출원 제2004-0032638호에 개시되어 있다(KCCM-10569).According to a preferred embodiment of the invention, the recombinant adenovirus of the present invention is a nucleotide sequence in which the E1B gene is deleted and which encodes an Rb binding site in the E1A gene sequence (ie, CR1, CR2 or a nucleotide sequence encoding CR1 and CR2). It is an adenovirus in which mutation occurs and the binding ability with Rb is lost. More preferably, the 45th Glu residue of the ElA protein is substituted with Gly, the 121-127 amino acid sequence is entirely substituted with Gly, and the 124th Cys residue is substituted with Gly. Details of recombinant adenoviruses that have lost such RB binding capacity are disclosed in our patent application 2004-0032638 (KCCM-10569).

한편, 상기 삽입 서열들은 결실된 E4 영역에도 삽입될 수 있다. 본 명세서에서 바이러스 지놈 서열과 관련하여 사용되는 용어, “결실”은 해당 서열이 완전히 결실된 것뿐만 아니라, 부분적으로 결실된 것도 포함하는 의미를 가진다.Meanwhile, the insertion sequences can also be inserted into the deleted E4 region. As used herein, the term "deletion" as used in connection with a viral genome sequence has the meaning including not only a complete deletion of the sequence, but also a partial deletion.

또한, 아데노바이러스는 야생형 지놈의 약 105%까지 패킹할 수 있기 때문에, 약 2 kb를 추가적으로 패키징할 수 있다(Ghosh-Choudhury et al., EMBO J., 6:1733-1739(1987)). 따라서, 아데노바이러스에 삽입되는 상술한 외래 서열은 아데노바이러스의 지놈에 추가적으로 결합시킬 수도 있다.In addition, because adenovirus can pack up to about 105% of the wild-type genome, about 2 kb can be additionally packaged (Ghosh-Choudhury et al., EMBO J. , 6: 1733-1739 (1987)). Thus, the above-described foreign sequence inserted into the adenovirus may additionally bind to the genome of the adenovirus.

본 명세서에서 용어 “아데노바이러스”는 ‘아데노바이러스 벡터’와 동일하게 사용되고 있으며, ‘아데노비리디아에’ 속에 속하는 바이러스를 의미한다. 용어 ‘아데노비리디아에’는, ‘마스트아데노바이러스’ 속의 동물성 아데노바이러스 (인간, 소, 양, 말, 개, 돼지, 쥐 및 원숭이 아데노바이러스 아속을 포함하며, 이에 한정되지 않는다)를 총체적으로 일컫는다. 특히, 인간의 아데노바이러스는 A-F 아속 (subgenera) 및 이의 개개의 혈청형을 포함하며, A-F 아속은 인간의 아데노바이러스 제1형, 제2형, 제3형, 제4형, 제4a형, 제5형, 제6형, 제7형, 제8형, 제9형, 제10형, 제11형 (Ad11A 및 Ad11P), 제12형, 제13형, 제14형, 제15형, 제16형, 제17형, 제18형, 제19형, 제19a형, 제20형, 제21형, 제22형, 제23형, 제24형, 제25형, 제26형, 제27형, 제28형, 제29형, 제30형, 제31형, 제32형, 제33형, 제34형, 제34a형, 제35형, 제35p형, 제36형, 제37형, 제38형, 제39형, 제40형, 제41형, 제42형, 제43형, 제44형, 제45형, 제46형, 제47형, 제48형 및 제91형이 포함되며 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 양태에서의 아데노바이러스는, 인간의 아데노바이러스 제2 또는 제5 혈청형(serotype)에서 유래한 것이며, 가장 바람직하게는 제5 혈청형에서 유래한 것이다.As used herein, the term “adenovirus” is used in the same way as an “adenovirus vector” and means a virus belonging to the genus “Adenoviridiea”. The term 'adenoviridiea' refers collectively to, but is not limited to, animal adenoviruses of the genus Mastadenovirus (including, but not limited to, human, bovine, sheep, horse, dog, pig, rat and monkey adenovirus subgenus). . In particular, human adenoviruses comprise the AF subgenra and their respective serotypes, and AF subgenus of human adenoviruses type 1, type 2, type 3, type 4, type 4a, Type 5, Type 6, Type 7, Type 8, Type 9, Type 10, Type 11 (Ad11A and Ad11P), Type 12, Type 13, Type 14, Type 15, Type 16 Type 17, Type 18, Type 19, Type 19a, Type 20, Type 21, Type 22, Type 23, Type 24, Type 25, Type 26, Type 27, Type 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 34a, 35, 35p, 36, 37, 38 Types 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 and 91, including but not limited to It doesn't happen. The adenovirus in a preferred embodiment of the present invention is derived from human adenovirus second or fifth serotypes, and most preferably from the fifth serotype.

아데노바이러스에 의해 운반되는 외래 치료유전자는 에피좀과 동일한 방식으로 복제되며, 이에 숙주세포에 대해 유전적독성이 매우 낮다. 따라서 본 발명의 아데노바이러스 벡터를 이용한 유전자 치료가 매우 안전할 것으로 판단된다.Foreign therapeutic genes carried by adenoviruses replicate in the same way as episomes, and have very low genetic toxicity to host cells. Therefore, gene therapy using the adenovirus vector of the present invention is considered to be very safe.

한편, 본 발명의 바이러스의 지놈에는 유전자 전달 효율을 극대화 하기 위하여, 릴랙신(relaxin) 유전자 또는 데코린(decorin) 유전자를 추가적으로 포함시킬 수 있다. 릴랙신 유전자 또는 데코린 유전자에 의해 유전자 전달 효율의 개선은 본 발명자들의 특허출원 제2005-0026808호 및 제2006-0094630호에 자세하게 개시되어 있다.Meanwhile, the genome of the virus of the present invention may further include a relaxin gene or a decorin gene in order to maximize gene transfer efficiency. Improvement of gene transfer efficiency by the relaxin gene or decorin gene is disclosed in detail in our patent applications 2005-0026808 and 2006-0094630.

표면 변형된 본 발명의 바이러스는, 암 세포에 대한 특이적 타겟팅이 크게 개선되고 세포투과 효율이 크게 증가되며 또한 바이러스 벡터에 의해 유발되는 면역반응을 크게 감소시킴으로써, 암에 대한 유전자 치료의 획기적인 진보를 가져온다.The surface-modified virus of the present invention significantly improves the specific targeting of cancer cells, greatly increases the cell permeation efficiency, and greatly reduces the immune response induced by viral vectors, thereby dramatically improving gene therapy for cancer. Bring.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 운반 전달체는 정맥투여용 운반 전달체이다. 대부분의 유전자치료용 바이러스들이 국소투여 방식으로 실시되지만, 본 발명의 운반 전달체는 표면 개질에 의해 정맥투여가 가능하며, 정맥투여에 의해서도 충분한 치료학적 효능을 발휘할 수 있다.According to a preferred embodiment of the invention, the delivery vehicle of the invention is a delivery vehicle for intravenous administration. Although most gene therapy viruses are administered locally, the carrier vehicle of the present invention can be administered intravenously by surface modification and can exhibit sufficient therapeutic efficacy by intravenous administration.

본 발명의 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체는 당업계에 공지된 다양한 방법, 예컨대 전기방사(electrospinning) 방식에 따라 나노입자로 제조될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 운반 전달체는 바람직하게는 10-500 nm 크기, 보다 바람직하게는 50-300 nm 크기, 가장 바람직하게는 100-200 nm 크기를 갖는다.The biocompatible cancer cell specific carrier vehicles of the present invention can be prepared with nanoparticles according to various methods known in the art, such as by electrospinning. In this case, the carrier vehicle of the invention preferably has a size of 10-500 nm, more preferably of 50-300 nm and most preferably of 100-200 nm.

전기방사를 실시하기 위한 장치는 크게 3개의 부분으로 나뉜다(참조: 도 1): 고압 전력 공급기, 스피네릿(spinneret, 금속성 니들) 및 수집기(접지 도체). 교류 전력 공급기가 사용될 수도 있으나, 본 발명에서는 직류 전력 공급기를 사용하는 것이 바람직하다. 스피네릿은 실린지와 연결되어 있고, 실린지에는 표면개질용 물질의 용액과 바이러스 용액이 들어 있다. 실린지 펌프를 이용하여, 상기 용액을 스피네릿을 통과하도록 하되, 일정한 속도로 통과하도록 한다. 고압이 인가되면, 스피네릿의 노즐에 있는 상기 용액의 드랍이 크게 전기화되고 유도된 전하가 표면 전체를 통하여 균일하게 분포된다. The apparatus for carrying out electrospinning is divided into three parts (see Fig. 1): a high voltage power supply, a spinneret (metallic needle) and a collector (grounding conductor). Although an AC power supply may be used, it is preferable to use a DC power supply in the present invention. The spinneret is connected to a syringe, which contains a solution of surface modification material and a virus solution. A syringe pump is used to allow the solution to pass through the spinneret, but at a constant rate. When high pressure is applied, the drops of the solution in the spinneret's nozzles are highly electromagnetized and the induced charge is evenly distributed throughout the surface.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 전기방사시 적용되는 전압은 10-20 kV이고, 보다 바람직하게는 13-17 kV이다. 스피네릿를 통한 유속은 바람직하게는 1-10 mL/hr이고, 보다 바람직하게는 3-7 mL/hr이다. 스피네릿으로 이용되는 금속 니들의 게이지는 바람직하게는 20-50 게이지, 보다 바람직하게는 20-40 게이지이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the voltage applied during electrospinning is 10-20 kV, more preferably 13-17 kV. The flow rate through the spinneret is preferably 1-10 mL / hr, more preferably 3-7 mL / hr. The gauge of the metal needle used as the spinneret is preferably 20-50 gauge, more preferably 20-40 gauge.

본 발명의 운반 전달체를 전기방사 방법으로 제조하는 경우, 다음의 단계를 포함할 수 있다: (a) (i) 수용성 천연고분자-(ii) 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-(iii) 암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트의 용액 및 바이러스 용액의 혼합용액을 실린지에 넣는 단계; (b) 20-50 게이지의 금속 니들로 이루어진 스피네릿을 통하여 상기 혼합용액을 3-7 mL/hr의 유속으로 10-20 kV의 전압 하에서 통과시키는 단계; (c) 상기 통과된 드랍 형태의 용액을 수집기에서 수집하는 단계; 및 (d) 상기 수집된 용액에 대하여 교호결합제의 존재 하에서 교호결합 반응을 실시하는 단계.When the carrier vehicle of the present invention is prepared by the electrospinning method, it may include the following steps: (a) (i) water-soluble natural polymers- (ii) polymers exhibiting anti-biofouling properties- (iii) cancer cells Placing a mixed solution of a solution of the conjugate of the targeting molecule and a virus solution into the syringe; (b) passing the mixed solution under a voltage of 10-20 kV at a flow rate of 3-7 mL / hr through a spinneret consisting of 20-50 gauge metal needles; (c) collecting the passed drop-form solution in a collector; And (d) subjecting the collected solution to an alternating reaction in the presence of an alternating binder.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 상술한 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체의 약제학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 암 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.According to another aspect of the invention, the invention provides a pharmaceutical composition comprising (a) a pharmaceutically effective amount of the biocompatible cancer cell specific carrier vehicle described above; And (b) provides a pharmaceutical composition for treating cancer comprising a pharmaceutically acceptable carrier.

본 발명의 약제학적 조성물은 상술한 본 발명의 표면 변형 바이러스를 유효성분으로 이용하기 때문에, 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.Since the pharmaceutical composition of the present invention uses the above-described surface modified virus of the present invention as an active ingredient, the contents common to both are omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification.

바이러스를 이용한 효과적인 항종양 효과를 유도하기 위해서는, 바이러스가 생체 내 종양세포에 특이적으로 그리고 높은 효율로 침투하여야 한다. 본 발명에서 개발된 표면 변형 바이러스는 바이러스의 암 세포에 대한 특이적인 결합을 증대시키고, 높은 효율로 세포 내로 침투할 뿐만 아니라, 바이러스 벡터에 의한 면역반응을 최소화 하여 암 치료에 대한 효능을 크게 증대시킨다.In order to induce an effective anti-tumor effect with a virus, the virus must infiltrate tumor cells in vivo specifically and with high efficiency. The surface modified virus developed in the present invention increases the specific binding of the virus to cancer cells, penetrates the cells with high efficiency, and greatly increases the efficacy of cancer treatment by minimizing the immune response by the viral vector. .

본 발명의 암 치료용 약제학적 조성물에 포함되는 바이러스는 외래 치료유전자를 포함하는 것이 바람직하다.The virus included in the pharmaceutical composition for treating cancer of the present invention preferably includes an outpatient therapeutic gene.

본 명세서에서 용어 “치료”는 (ⅰ) 종양 세포 형성의 예방; (ⅱ) 종양 세포의 제거에 따른 종양과 관련된 질병 또는 질환의 억제; 및 (ⅲ) 종양 세포의 제거에 따른 종양과 관련된 질병 또는 질환의 경감을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 용어 “약제학적 유효량”은 상기한 약리학적 효과를 달성하는 데 충분한 양을 의미한다.As used herein, the term “treatment” means (i) prevention of tumor cell formation; (Ii) inhibition of a disease or condition associated with the tumor following removal of the tumor cells; And (iii) alleviation of a disease or disorder associated with a tumor following removal of tumor cells. Thus, the term "pharmaceutically effective amount" herein means an amount sufficient to achieve the above pharmacological effect.

본 발명의 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.Pharmaceutically acceptable carriers included in the compositions of the present invention are those commonly used in the formulation, lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate , Microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil, and the like, but are not limited thereto. no. In addition to the above components, the pharmaceutical composition of the present invention may further include a lubricant, a humectant, a sweetener, a flavoring agent, an emulsifier, a suspending agent, a preservative, and the like.

본 발명의 약제학적 조성물은 비경구 투여가 바람직하고, 예컨대 정맥내 투여, 복강내 투여, 근육내 투여, 피하 투여 또는 국부 투여를 이용하여 투여할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 약제학적 조성물은 정맥내 투여한다. 본 발명의 표면 변형 바이러스는 암 세포에 대한 특이적 타겟팅이 가능하며, 면역원성이 크게 감소되어, 전신성 투여의 일종인 정맥내 투여를 가능하게 한다. 이러한 전신성 투여는 종래의 유전자 치료제의 국소 투여 단점을 극복하도록 한다.The pharmaceutical composition of the present invention is preferably parenteral, and may be administered using, for example, intravenous administration, intraperitoneal administration, intramuscular administration, subcutaneous administration or topical administration. Preferably, the pharmaceutical composition of the present invention is administered intravenously. The surface modified virus of the present invention enables specific targeting to cancer cells and greatly reduces immunogenicity, thereby allowing intravenous administration, which is a type of systemic administration. Such systemic administration allows to overcome the disadvantages of topical administration of conventional gene therapy agents.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 질병 증상의 정도, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 목적하는 치료에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 약제학적 조성물은 1 × 105 - 1 × 1015 pfu/㎖의 바이러스를 포함하며, 통상적으로 1 × 1010 pfu를 이틀에 한번씩 2주 동안 주사한다.Suitable dosages of the pharmaceutical compositions of the invention vary depending on factors such as the formulation method, mode of administration, age, weight, sex of the patient, degree of disease symptom, food, time of administration, route of administration, rate of excretion and response to reaction. In general, the skilled practitioner can readily determine and prescribe a dosage effective for the desired treatment. In general, the pharmaceutical compositions of the present invention comprise 1 × 10 5 -1 × 10 15 pfu / ml of virus, and typically 1 × 10 10 pfu is injected for two weeks, once every two days.

본 발명의 약제학적 조성물은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 됨으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.The pharmaceutical compositions of the present invention are prepared in unit dosage form by being formulated with pharmaceutically acceptable carriers and / or excipients, according to methods which may be readily practiced by those skilled in the art. Or may be prepared by incorporating into a multi-dose container. The formulations may be in the form of solutions, suspensions or emulsions in oils or aqueous media, or in the form of excipients, powders, granules, tablets or capsules, and may additionally contain dispersing or stabilizing agents.

본 발명의 약제학적 조성물은 단독의 요법으로 이용될 수 있으나, 다른 통상적인 화학 요법 또는 방사 요법과 함께 이용될 수도 있으며, 이러한 병행 요법을 실시하는 경우에는 보다 효과적으로 암 치료를 할 수 있다. 본 발명의 조성물과 함께 이용될 수 있는 화학 요법제는 시스플라틴 (cisplatin), 카르보플라틴 (carboplatin), 프로카르바진 (procarbazine), 메클로레타민 (mechlorethamine), 시클로포스파미드 (cyclophosphamide), 이포스파미드 (ifosfamide), 멜팔란(melphalan), 클로라부실 (chlorambucil), 비술판 (bisulfan), 니트로소우레아 (nitrosourea), 디악티노마이신 (dactinomycin), 다우노루비신 (daunorubicin), 독소루비신 (doxorubicin), 블레오마이신 (bleomycin), 플리코마이신 (plicomycin), 미토마이신 (mitomycin), 에토포시드 (etoposide), 탁목시펜 (tamoxifen), 택솔 (taxol), 트랜스플라티눔 (transplatinum), 5-플루오로우라실 (5-fluorouracil), 빈크리스틴 (vincristin), 빈블라스틴 (vinblastin) 및 메토트렉세이트 (methotrexate) 등을 포함한다. 본 발명의 조성물과 함께 이용될 수 있는 방사 요법은 X-선 조사 및 γ-선 조사 등이다.The pharmaceutical composition of the present invention may be used as a single therapy, but may also be used in combination with other conventional chemotherapy or radiation therapy, and when the combination therapy is performed, cancer treatment may be more effectively performed. Chemotherapeutic agents that can be used with the compositions of the present invention are cisplatin, carboplatin, procarbazine, mechlorethamine, cyclophosphamide, phospho Ifosfamide, melphalan, chlorambucil, bisulfan, nitrosourea, diactinomycin, daunorubicin, doxorubicin , Bleomycin, plicomycin, mitomycin, etoposide, tamoxifen, taxol, transplatinum, 5-fluoro 5-urauracil, vincristin, vinblastin, methotrexate and the like. Radiation therapy that can be used with the composition of the present invention is X-ray irradiation, γ-ray irradiation, and the like.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 암 이미징용 조성물을 제공한다: (a) 상술한 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체의 약제학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a composition for cancer imaging, comprising: (a) a pharmaceutically effective amount of the biocompatible cancer cell specific carrier vehicle described above; And (b) a pharmaceutically acceptable carrier.

본 발명의 암 이미징용 조성물은 상술한 본 발명의 표면 변형 바이러스를 유효성분으로 이용하기 때문에, 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.Since the composition for cancer imaging of the present invention uses the above-described surface modified virus of the present invention as an active ingredient, the contents common between the two are omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification.

본 발명의 운반 전달체는 암 세포에 선택적으로 타겟팅 되기 때문에, 암 조직 및 세포를 이미징하는 데 이용될 수 있다. Because the carrier vehicle of the present invention is selectively targeted to cancer cells, it can be used to image cancer tissues and cells.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 암 이미징용 조성물에 포함되는 바이러스는 형광단백질(예컨대, 녹색형광단백질)을 코딩하는 유전자를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the virus included in the composition for cancer imaging of the present invention comprises a gene encoding a fluorescent protein (eg, green fluorescent protein).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 암 이미징용 조성물에 포함되는 바이러스는 이미징제(imaging agent)가 추가적으로 결합되어 있다. 상기 이미징제는 수용성 천연고분자, 항-바이오파울링 중합체 또는 암세포 타겟팅 분자에 결합될 수 있다. 상기 이미징제는 방사성 동위 원소(예컨대, 10C, 11C, 13O, 14O, 15O, 12N, 13N, 15F, 17F, 18F, 32Cl, 33Cl, 34Cl, 43Sc, 44Sc, 45Ti, 66Ge, 67Ge, 68Ga, 69Ge, 69As, 70As, 70Se, 71Se, 71As, 72As 73Se, 74Kr, 74Br, 75Br, 76Br, 77Br, 77Kr, 78Br, 78Rb, 79Rb, 79Kr,81Rb, 82Rb, 84Rb, 84Zr, 85Y, 86Y, 87Y, 87Zr, 88Y, 89Zr, 92Tc, 93Tc, 94Tc, 95Tc, 95Ru, 95Rh, 96Rh, 97Rh, 98Rh, 99Rh, 100Rh, 108In, 109In, 110In, 115Sb, 116Sb, 117Sb, 115Te, 116Te, 117Te, 117I, 118I, 118Xe, 119Xe, 119I, 119Te, 120I, 120Xe, 121Xe, 121I, 122I, 123Xe, 124I, 126I, 128I, 131I, 129La, 130La, 131La, 132La, 133La, 135La, 136La, 140Sm, 141Sm, 142Sm, 144Gd, 145Gd, 145Eu, 146Gd, 146Eu, 147Eu, 147Gd, 148Eu, 150Eu, 193Tl, 194Tl, 194Au, 195Tl, 196Tl, 197Tl, 198Tl, 200Tl, 200Bi, 202Bi, 203Bi, 205Bi, 206Bi, 또는 이들의 유도체), 형광 물질(예컨대, 플루오로세인, 로다민, 루시퍼 엘로우, B-파이토에리쓰린, 9-아크리딘이소티오시아네이트, 루시퍼 엘로우 VS, 4-아세트아미도-4'-이소티오-시아나토스틸벤-2,2'-다이설폰산, 7-다이에틸아미노-3-(4'-이소티오시아토페닐)-4-메틸쿠마린, 석시니미딜-파이렌부티레이트, 4-아세트아미도-4'-이소티오시아나토스틸벤-2,2'-다이설폰산 유도체, LC™-Red 640, LC™-Red 705, Cy5, Cy5.5, 리사민, 이소티오시아네이트, 에리쓰로신 이소티오시아네이트, 다이에틸렌트리아민 펜타아세테이트, 1-다이메틸아미노나프틸-5-설포네이트, 1-아닐리노-8-나프탈렌 설포네이트, 2-p-토우이디닐-6-나프탈렌 설포네이트, 3-페닐-7-이소시아나토쿠마린, 9-이소티오시아나토아크리딘, 아크리딘 오렌지, N-(p-(2-벤족사조일릴)페닐)멜레이미드, 벤족사디아졸, 스틸벤, 파이렌, 이들의 유도체), II/VI족 반도체 양자점, III/V족 반도체 양자점, IV족 반도체 양자점, 금 나노 입자, 은 나노 입자, 그리고 초상자정 나노입자(예컨대, 자성 산화철(예컨대, 마그네타이트, Fe3O4),γ-Fe2O3, 망간 페라이트, 코발트 페라이트 및 니켈 페라이트)를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the virus included in the composition for cancer imaging of the present invention is further combined with an imaging agent (imaging agent). The imaging agent may be bound to a water soluble natural polymer, an anti-biofouling polymer or a cancer cell targeting molecule. The imaging agent is a radioisotope (e.g., 10 C, 11 C, 13 O, 14 O, 15 O, 12 N, 13 N, 15 F, 17 F, 18 F, 32 Cl, 33 Cl, 34 Cl, 43 Sc, 44 Sc, 45 Ti, 66 Ge, 67 Ge, 68 Ga, 69 Ge, 69 As, 70 As, 70 Se, 71 Se, 71 As, 72 As 73 Se, 74 Kr, 74 Br, 75 Br, 76 Br, 77 Br, 77 Kr, 78 Br, 78 Rb, 79 Rb, 79 Kr, 81 Rb, 82 Rb, 84 Rb, 84 Zr, 85 Y, 86 Y, 87 Y, 87 Zr, 88 Y, 89 Zr, 92 Tc, 93 Tc, 94 Tc, 95 Tc, 95 Ru, 95 Rh, 96 Rh, 97 Rh, 98 Rh, 99 Rh, 100 Rh, 108 In, 109 In, 110 In, 115 Sb, 116 Sb, 117 Sb , 115 Te, 116 Te, 117 Te, 117 I, 118 I, 118 Xe, 119 Xe, 119 I, 119 Te, 120 I, 120 Xe, 121 Xe, 121 I, 122 I, 123 Xe, 124 I, 126 I, 128 I, 131 I, 129 La, 130 La, 131 La, 132 La, 133 La, 135 La, 136 La, 140 Sm, 141 Sm, 142 Sm, 144 Gd, 145 Gd, 145 Eu, 146 Gd, 146 Eu, 147 Eu, 147 Gd, 148 Eu, 150 Eu, 193 Tl, 194 Tl, 194 Au, 195 Tl, 196 Tl, 197 Tl, 198 Tl, 200 Tl, 200 Bi, 202 Bi, 203 Bi, 205 Bi , 206 Bi, or derivatives thereof, fluorescent materials (eg, fluorosane, rhodamine, lucifer yellow) , B-phytoerythrin, 9-acridine isothiocyanate, lucifer yellow VS, 4-acetamido-4'-isothio-cyanatostilben-2,2'-disulfonic acid, 7-die Ethylamino-3- (4'-isothiocyatophenyl) -4-methylcoumarin, succinimidyl-pyrenebutyrate, 4-acetamido-4'-isothiocyanatostilbene-2,2'- Disulfonic acid derivatives, LC ™ -Red 640, LC ™ -Red 705, Cy5, Cy5.5, lysamine, isothiocyanate, erythrosine isothiocyanate, diethylenetriamine pentaacetate, 1-di Methylaminonaphthyl-5-sulfonate, 1-anilino-8-naphthalene sulfonate, 2-p-touidiyl-6-naphthalene sulfonate, 3-phenyl-7-isocyanatocoumarin, 9-isothio Cyanatoacridin, acridine orange, N- (p- (2-benzoxazoylyl) phenyl) melimide, benzoxadiazole, stilbene, pyrene, derivatives thereof), group II / VI Semiconductor Quantum Dots, Group III / V Semiconductor Quantum Dots, Group IV Comprises a conductor quantum dots, gold nanoparticles, silver nanoparticles, and portrait midnight nanoparticles (e.g., magnetic iron oxides (e.g., magnetite, Fe 3 O 4), γ -Fe 2 O 3, manganese ferrite, cobalt ferrite and nickel ferrite) do.

본 발명의 다른 변형예에 따르면, 본 발명의 조성물은 암의 치료와 이미징을 동시에 할 수 있는 것으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 바이러스에 외래 치료유전자를 삽입시키고 바이러스의 표면에 상술한 이미징제를 결합시키면 암의 치료와 이미징을 동시에 할 수 있다.According to another variant of the invention, the composition of the invention can be prepared to be capable of simultaneously treating and imaging cancer. For example, incorporating a foreign therapeutic gene into a virus and incorporating the above-described imaging agent on the surface of the virus allows simultaneous treatment and imaging of cancer.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명의 표면 변형 바이러스는 수용성 천연고분자-항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체-암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트에 의해 표면이 변형되어 있다.(Iii) The surface modified virus of the present invention is surface modified by the conjugate of a polymer-cancer cell targeting molecule exhibiting water-soluble natural polymer-anti-biofouling properties.

(ⅱ) 본 발명의 바이러스에 컨쥬게이션된 암세포 타겟팅 분자는 종양세포에 바이러스 벡터가 특이적으로 타겟팅되는 것을 도우며, 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체 예컨대 PEG는 본 발명의 바이러스가 인체 내에 투여되는 경우 바이 오파울링 현상에 의해 제거되는 것을 방지하고 면역반응으로부터 바이러스를 감추는 작용을 하고, 수용성 천연고분자는 본 발명의 운반 전달체의 생체적합성을 크게 개선하는 작용을 한다.(Ii) The cancer cell targeting molecule conjugated to the virus of the present invention helps to specifically target the viral vector to tumor cells, and polymers exhibiting anti-biofouling properties such as PEG can be used to administer the virus of the present invention to the human body. In this case, the biofouling effect is prevented from being removed and the virus is masked from the immune response, and the water-soluble natural polymer functions to greatly improve the biocompatibility of the carrier carrier of the present invention.

(ⅲ) 결론적으로, 표면 변형 바이러스를 포함하는 본 발명의 약제학적 조성물은 암 세포에 대한 특이적 타겟팅이 크게 개선되고 세포투과 효율이 크게 증가되며 또한 바이러스 벡터에 의해 유발되는 면역반응을 크게 감소시킴으로써, 암에 대한 유전자 치료의 획기전인 개선을 달성할 수 있다.(Iii) In conclusion, the pharmaceutical compositions of the present invention comprising surface modified viruses have a markedly improved specific targeting to cancer cells, a significant increase in cell permeation efficiency, and a significant reduction in immune responses induced by viral vectors. It is possible to achieve a breakthrough in gene therapy for cancer.

(ⅳ) 또한, 본 발명의 바이러스는 보다 적은 투여량으로 약리학적 효능을 발휘할 수 있으며, 그 효능도 보다 장기간 유지될 수 있다.(Iii) In addition, the virus of the present invention can exert pharmacological efficacy at a lower dosage, and its efficacy can be maintained for a longer period of time.

(v) 상술한 표면 변형 바이러스의 특성을 통하여, 본 발명의 표면 변형 바이러스는 전신성 투여의 일종인 정맥 내 투여가 가능하며, 이는 종래의 유전자 치료제의 국소 투여 단점을 극복하도록 한다.(v) Through the characteristics of the surface modified virus described above, the surface modified virus of the present invention can be administered intravenously, which is a kind of systemic administration, which overcomes the disadvantages of local administration of conventional gene therapy agents.

(vi) 또한, 본 발명의 표면 변형 바이러스는 유전자 치료제의 반복 투여도 가능하게 한다.(vi) The surface modified virus of the present invention also allows repeated administration of a gene therapy agent.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험 재료 및 실험 방법Experimental Materials and Experimental Methods

실험재료Experimental material

수용성 저분자량 키토산(중량평분자량, 3000-5000)을 KITTOLIFE Co.(대한민국)에서 구입하였다. 헤테로-이작용기성 폴리(에틸렌 글리콜) 유도체(NH2-PEG-COOH, Mw 3400)를 Laysan Bio (Laysan Bio Inc. USA)에서 구입하였다. 막은 Membrane-mfpi (Cellu Sep T3, MWCO 3500, USA)에서 구입하였다. DPBS (1x), 트리폴리포스페이트(TPP), EDC(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide), DCC(di-cyclohexylcarbodiimide) 및 NHS(N-hydroxysuccinimide)를 Sigma Aldrich로부터 구입하였다.A water soluble low molecular weight chitosan (weight basis molecular weight, 3000-5000) was purchased from KITTOLIFE Co. (South Korea). Hetero-bifunctional poly (ethylene glycol) derivative (NH 2 -PEG-COOH, Mw 3400) was purchased from Laysan Bio (Laysan Bio Inc. USA). Membrane was purchased from Membrane-mfpi (Cellu Sep T3, MWCO 3500, USA). DPBS (1 ×), tripolyphosphate (TPP), N- (3-Dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide (EDC), di-cyclohexylcarbodiimide (DCC) and N-hydroxysuccinimide (NHC) were purchased from Sigma Aldrich.

세포주 및 세포 배양Cell line and cell culture

폴레이트 수용체를 과발현하는 구강 KB세포 (한국세포주은행) 로부터 인간 상피세포 암세포주를 폴레이트-결여 RPMI 1640 (Gibco BRL, cat.27016)에서 배양하여 KB 세포막에 폴레이트 수용체의 과발현을 유도하였다. 폴레이트 수용체가 없는 인간 신경교종 뇌종양 U343 세포(ATCC)를 DMEM(HyClone, Logan, UT, USA)에서 배양하였다. 각각의 세포 배지는 10% 우태아혈청, 페니실린 및 스트렙토마이신 100 IU/ml을 포함하고 있다. 세포를 24-웰 플레이트에 씨딩하였다. 24시간 후, 각각의 세포를 ADV, ADV-cLMC, ADV-LMC-FA, ADV-LMC-PEG 및 ADV-LCPF로 감염시켰다. 세포를 37℃에서 48시간 동안 인큐베이션 한 다음, 감염된 세포에서 GFP 발현을 형광 현미경(Olympus BX51; Olympus Optical, Tokyo, Japan)으로 측정하고 FACS 분석을 하였다.Human epithelial cancer cell lines were cultured in folate-deficient RPMI 1640 (Gibco BRL, cat.27016) from oral KB cells overexpressing folate receptors (Korea Cell Line Bank) to induce overexpression of folate receptors on KB cell membranes. Human glioma brain tumor U343 cells (ATCC) without folate receptors were cultured in DMEM (HyClone, Logan, UT, USA). Each cell medium contains 10% fetal bovine serum, penicillin and streptomycin 100 IU / ml. Cells were seeded in 24-well plates. After 24 hours, each cell was infected with ADV, ADV-cLMC, ADV-LMC-FA, ADV-LMC-PEG and ADV-LCPF. Cells were incubated at 37 ° C. for 48 hours, then GFP expression in infected cells was measured by fluorescence microscopy (Olympus BX51; Olympus Optical, Tokyo, Japan) and subjected to FACS analysis.

GFPGFP (( 녹색형광단백질Green fluorescent protein ) 발현 Expression ADVADV 의 제조Manufacturing

이용된 ADV는 아데노바이러스의 E1 부위에 있는 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터의 조절 하에서 GFP를 발현하는 E1-결손 Ad 타입 5이다. 제작과정은 다음과 같다: GFP를 발현하는 복제불능 아데노바이러스를 개발하기 위하여, pEGFP-N1(Clontech)을 NotI으로 자른 후 T4 DNA 중합효소를 처리하여 DNA 말단을 블런트로 만들고 이를 다시 XhoI으로 처리하여 나온 800 bp의 DNA 조각을 XhoI과 EcoRV로 처리한 pCA14 벡터(Microbix)와 라이게이션하여 pCA14/EGFP 셔틀벡터를 제작하였다. 제작된 셔틀벡터를 다시 XmnI으로 자르고, BstBI으로 자른 dl324BstBI DNA(스위스국 Fribourgh 대학의 Verca 박사; Heider, H. et al., Biotechniques, 28(2):260-265, 268-270(2000); KFCC-11280, KFCC11288)와 BJ5183(ATCC)에서 상동재조합을 통하여 최종적으로 GFP가 삽입된 아데노바이러스 벡터를 제작하였다. 제작된 아데노바이러스 벡터는 Hind III와 PacI 효소로 잘라 DNA를 검증하고, 이를 PacI으로 잘라 HEK293A 세포주(Microbix)에 트랜스펙션 시켜 바이러스의 생성을 관찰하였다. 이렇게 제작된 GFP를 발현하는 ADV를 293 세포(Microbix)에서 증식시키고, CsCl 밀도 구배 정제에 따라 정제하였다. 정제된 바이리온을 10 mM Tris로 투석하고, -80℃에서 보관하였다. 바이러스 입자의 개수는, 260 nm에서의 광학밀도 (OD260)를 측정하여 계산하였으며, 1 흡광 단위는 1012 바이러스 입자(VP)/ml에 해당하는 것이다.The ADV used is E1-deficient Ad type 5 expressing GFP under the control of the cytomegalovirus (CMV) promoter at the E1 site of adenovirus. The manufacturing process is as follows: To develop a non-replicating adenovirus expressing GFP, pEGFP-N1 (Clontech) was cut to NotI, followed by treatment with T4 DNA polymerase to blunt the DNA ends, which were then treated with XhoI. The resulting 800 bp DNA fragment was ligated with the pCA14 vector (Microbix) treated with XhoI and EcoRV to construct a pCA14 / EGFP shuttle vector. The produced shuttle vector was cut again with XmnI and dl324BstBI DNA (Brca, Dr. Verca, Fribourgh University, Switzerland; Heider, H. et al., Biotechniques , 28 (2): 260-265, 268-270 (2000); Finally, adenovirus vectors containing GFP were prepared by homologous recombination in KFCC-11280, KFCC11288) and BJ5183 (ATCC). The produced adenovirus vector was digested with Hind III and PacI enzymes to verify DNA, and then transfected with PacI to HEK293A cell line (Microbix) to observe virus production. Thus prepared ADV expressing GFP was propagated in 293 cells (Microbix) and purified according to CsCl density gradient purification. Purified viion was dialyzed with 10 mM Tris and stored at -80 ° C. The number of virus particles was calculated by measuring the optical density at 260 nm (OD 260 ), and one absorbance unit corresponds to 10 12 virus particles (VP) / ml.

ADVADV -- cLMCcLMC 입자 particle

1) One) LMCLMC  And TPPTPP 용액의 준비 Preparation of the solution

1X PBS(phosphate-buffered saline) 용액에 각각의 분말을 실온에서 용해하고 교반하여 수용성, 저분자량 키토산 및 TPP 용액을 제조하였다. 키토산의 최종 농도는 1.0 wt% 이었고, TPP의 최종 농도는 1.0 wt %이었다.Each powder was dissolved and stirred at room temperature in IX PBS (phosphate-buffered saline) solution to prepare a water-soluble, low molecular weight chitosan and TPP solution. The final concentration of chitosan was 1.0 wt% and the final concentration of TPP was 1.0 wt%.

2) 전기방사에 의한 2) by electrospinning ADVADV -- cLMCcLMC 의 제조Manufacturing

전기방사(NNC-ESP 200, Nano NC, Seoul, Korea) 실린지 펌프를 이용하여 30-게이지 블런트 니들을 가지는 노즐을 통하여 1 mL LMC 혼합 ADV 용액을 5 mL/hr 유속으로 통과시켰다. 상기 용액은 60 ㎕ ADV, 즉 1 X 1012 VP/ml을 포함한다. 교호결합자(crosslinker)인 TPP 3 mL을 바닥상태에 연결하였다. 팁-to-수집기 사이의 거리는 5 cm로 유지하였고 전압은 15 kV로 하였다. 전기방사 후, 투석하고 Centricon 50-멤브레인 튜브(Amicon,MW cutoff: 10,000)를 이용하여 한외여과 방식으로 정제하여 LMC 잔여물을 제거하였다. 정제된 ADV-cLMC(crosslinked LMC)를 -20℃에서 보관하였다.A 1 mL LMC mixed ADV solution was passed at a flow rate of 5 mL / hr through a nozzle with a 30-gauge blunt needle using an electrospinning (NNC-ESP 200, Nano NC, Seoul, Korea) syringe pump. The solution contains 60 μl ADV, ie 1 × 10 12 VP / ml. A 3 mL crosslinker, TPP, was connected at the bottom. The distance between the tip-to-collectors was kept at 5 cm and the voltage was 15 kV. After electrospinning, dialysis was performed and purified by ultrafiltration using Centricon 50-membrane tubes (Amicon, MW cutoff: 10,000) to remove LMC residue. Purified ADV-cLMC (crosslinked LMC) was stored at -20 ° C.

전기방사 장치는 도 1에 개략적으로 나타나 있다. The electrospinning apparatus is schematically shown in FIG.

3) 평균 크기 및 표면 전하의 측정3) Measurement of average size and surface charge

ADV, LMC 및 ADV-cLMC의 크기는 DLS(Zeta-potential Analyzer ELS-Z, Photal, Otsuka, Japan)를 이용하여 측정하였다. 각각의 시료는 부피는 2 mL 이었다. 이들의 표면 전하도 측정하였다(Zetasizer 3000HS). ADV의 전하는 약하게 음전하를 나타내었다. ζ-포텐셜 측정 때문에, ADV, LMC, ADV-cLMC 및 ADV-LMC-FA 각각을 탈이온수(1.0 mg/ml)에 용해하고 25℃에서 측정하였다.The sizes of ADV, LMC and ADV-cLMC were measured using a DLS (Zeta-potential Analyzer ELS-Z, Photal, Otsuka, Japan). Each sample had a volume of 2 mL. Their surface charge was also measured (Zetasizer 3000HS). The charge of ADV was weakly negative. For the ζ-potential measurement, each of ADV, LMC, ADV-cLMC and ADV-LMC-FA was dissolved in deionized water (1.0 mg / ml) and measured at 25 ° C.

4) 키토산 분석4) Chitosan Analysis

키토산 및 TPP 사이의 결합 정도는 TPP를 이용하여 복합체화 이전과 이후에 키토산의 자유 아미노기의 양을 플루오르스카민(fluorescamine) 분석으로 측정하여 결정하였다. 나노입자 용액 1 mL을 96-웰 플레이트에서 100 mM 붕산-NaOH(pH 8) 14 mL에 첨가하였다. 붕산완충액만을 포함하는 웰은 백그라운드 형광을 결정하기 위하여 사용되었다. PBS에서 제조된 0.01% 플루오르스카민 (Sigma-Aldrich) 용액 5 mL을 각각의 웰에 첨가하고 혼합한 다음 실온에서 20분 동안 반응시켰다. 형광은 390 nm의 여기파장 및 475 nm의 방출파장으로 ELISA 리더(Vmax, Molecular devices, Sunnyvale, CA, USA)로 측정하였다. The degree of binding between chitosan and TPP was determined by measuring the amount of free amino groups of chitosan by fluorescamine analysis before and after complexation using TPP. 1 mL of nanoparticle solution was added to 14 mL of 100 mM boric acid-NaOH (pH 8) in a 96-well plate. Wells containing only boric acid buffer were used to determine background fluorescence. 5 mL of 0.01% Fluorskamin (Sigma-Aldrich) solution prepared in PBS was added to each well, mixed and reacted for 20 minutes at room temperature. Fluorescence was measured with an ELISA reader (Vmax, Molecular devices, Sunnyvale, CA, USA) with an excitation wavelength of 390 nm and emission wavelength of 475 nm.

LCPFLCPF 의 특성 연구Characteristic study of

1) One) PEGPEG -- FAFA 의 합성Synthesis of

질소 대기 하에서 1:2:2의 몰비율로 FA(folic acid, Sigma-Aldrich)를 DCC(di-cyclohexylcarbodiimide) 및 NHS(N-hydroxysuccinimide)로 DMSO에서 12시간 동안 활성화시키고, 이어 실린지 필터(동공 크기, 0.2 )로 여과하였다. PEG 유도체(NH2-PEG-COOH, MW 3400)를 15:1(FA : PEG)의 몰비로 상기 용액에 첨가하였다. 질소 대기하에서, 4시간 동안 반응시킨 다음, 아세톤으로 반응물을 침전시키고 자유 FA 잔여물을 제거하기 위하여 원심분리하였다. 상등액의 FA-PEG 컨쥬게이트를 탈이온수 (SpectraPor6, MW cutoff: 1000)로 투석하고 동결건조시켰다.FA (folic acid, Sigma-Aldrich) was activated with di-cyclohexylcarbodiimide (DCC) and N- hydroxysuccinimide (NHS) for 12 hours in a DMSO at a molar ratio of 1: 2: 2 under a nitrogen atmosphere, followed by a syringe filter Size, 0.2). PEG derivatives (NH 2 -PEG-COOH, MW 3400) were added to the solution in a molar ratio of 15: 1 (FA: PEG). Under nitrogen atmosphere, the reaction was carried out for 4 hours and then the reaction was precipitated with acetone and centrifuged to remove free FA residue. The supernatant FA-PEG conjugate was dialyzed with deionized water (SpectraPor6, MW cutoff: 1000) and lyophilized.

2) 2) LMCLMC -- PEGPEG -- FAFA (( LCPFLCPF )의 합성) Synthesis

LMC에 PEG-FA를 결합시키기 위하여, LMC를 1.0 wt % PEG-FA 수용액에 함침시키고 이어 실온에서 EDC 및 NHS를 첨가하였다. 상기 용액은 1:1의 LMC/PEG-FA 피드 중량비를 가지며, 2 : 2 : 1의 PEG-FA/EDC/NHS 몰비를 갖는다. PEG-FA 용액 내의 LMC를 실온에서 하룻밤 동안 천천히 교반하였다. 위와 같이 표면 그래프팅을 한 다음, LMC 아미노기와 반응하지 않은 PEG-FA 잔여물을 탈이온수 (SpectraPor6, MW cutoff: 1000)로 투석하여 제거하고 결과물을 동결건조시켰다.To bind PEG-FA to LMC, LMC was impregnated with 1.0 wt% PEG-FA aqueous solution followed by addition of EDC and NHS at room temperature. The solution has a LMC / PEG-FA feed weight ratio of 1: 1 and a PEG-FA / EDC / NHS molar ratio of 2: 2: 1. LMC in PEG-FA solution was stirred slowly at room temperature overnight. After surface grafting as above, PEG-FA residue that did not react with LMC amino group was removed by dialysis with deionized water (SpectraPor6, MW cutoff: 1000) and the result was lyophilized.

3) 3) FTFT -- IRIR (( FourierFourier transformtransform infrainfra -- redred ) ) 스펙트로스코피Spectroscopy

LCPF의 -CONH 작용기들의 화학적 구조를 실온에서 400-4000 cm-1의 범위에서 FT-IR 스펙트로스코피(TENSOR 27, Bruker Optik GmbH, Germany)로 분석하였다. FT-IR 스펙트럼을 KBr 방법으로 얻었다. 측정을 위하여, 시료를 KBr 펠릿(시료: KBr 중량비 = 1 : 100)에 임베딩하였다. 모든 스펙트럼에서 블랭크 백그라운드를 제거하였다. The chemical structure of the -CONH functional groups of LCPF was analyzed by FT-IR spectroscopy (TENSOR 27, Bruker Optik GmbH, Germany) in the range of 400-4000 cm -1 at room temperature. FT-IR spectra were obtained by the KBr method. For the measurement, the samples were embedded in KBr pellets (sample: KBr weight ratio = 1: 100). The blank background was removed from all spectra.

4) 4) 1One H-H- NMRNMR (( 1One H-H- NuclearNuclear magneticmagnetic resonanceresonance ) ) 스펙트로스코피Spectroscopy

작용기를 규명하기 위하여, LCPF 입자에 대한 1H-NMR 스펙트럼을 500 MHz NMR 스펙트로미터(AVANCE 500, Bruker, Germany)로 기록하였다. 측정을 위하여, LCPF 시료를 DCl/D2O 혼합물(1 ㎖ D2O in 1 drop DCl 용액)에 용해시켰다.To identify the functional groups, 1 H-NMR spectra for LCPF particles were recorded on a 500 MHz NMR spectrometer (AVANCE 500, Bruker, Germany). For the measurement, LCPF samples were dissolved in a DCl / D 2 O mixture (1 mL D 2 O in 1 drop DCl solution).

ADVADV -- LCPFLCPF 입자 particle

1) 전기방사에 의한 1) by electrospinning ADVADV -- LCPFLCPF 의 제조Manufacturing

에펜도르프-튜브에 PBS 1 mL 및 합성된 LCPF 1 mg을 혼합한 다음, 60초 동안 볼텍싱 하였다. 1 X 1012 VP/ml ADV의 60 ㎕를 첨가하고 전기방사를 실시하였다. 도 1에 기재된 조건으로 전기방사를 한 다음, 20분 동안 교호결합을 진행시켰다. 결과물을 투석하고 Centricon 50-멤브레인 튜브(Amicon,MW cutoff: 10,000)를 이용하여 한외여과 방식으로 정제하였다. LCPF 바이러스 캄파운드가 니들을 통과하면 LMC의 NH2 및 TPP의 O의 아마이드 결합에 의해 입자들이 형성된다. 키토산 코 팅은 바이러스 입자의 표면을 보호하는 작용을 하며, 외부의 PEG 및 폴레이트는 암 타겟팅에 관여한다.1 mL of PBS and 1 mg of synthesized LCPF were mixed in an Eppendorf-tube, followed by vortexing for 60 seconds. 60 μl of 1 × 10 12 VP / ml ADV was added and electrospinning. Electrospinning was carried out under the conditions described in FIG. 1, and then alternating was performed for 20 minutes. The result was dialyzed and purified by ultrafiltration using Centricon 50-membrane tube (Amicon, MW cutoff: 10,000). As LCPF virus camp passes through the needles, particles are formed by amide bonds of NH 2 of LMC and O of TPP. Chitosan coatings act to protect the surface of viral particles, while external PEG and folate are involved in cancer targeting.

2) 2) TEMTEM (( transmissiontransmission electronelectron microscopymicroscopy )에 의한 형태 및 크기 분석 Shape and size analysis

JEM 1011 투과전자현미경(JEOL, Nikon, Japan)을 이용(at 80 kV)하여 ADV, ADV-cLMC, ADV-LMC-PEG 및 ADV-LCPF의 표면 형태 및 내부 구조를 관찰하였다. 관찰 전, ADV 및 ADV-cLMC를 글루타르알데하이드에 2:1의 부피비로 첨가하고 포스포텅스틱산으로 네거티브 염색을 하였다. The surface morphology and internal structure of ADV, ADV-cLMC, ADV-LMC-PEG and ADV-LCPF were observed using a JEM 1011 transmission electron microscope (JEOL, Nikon, Japan) (at 80 kV). Before observation, ADV and ADV-cLMC were added to glutaraldehyde in a volume ratio of 2: 1 and negatively stained with phosphotungstic acid.

FACSFACS 에 의한 인 비트로 세포 발현 분석In Vitro Cell Expression Analysis by

ADV에서 GFP 발현 레벨을 정량적으로 측정하기 위하여, 암 세포를 ADV 및 전기방사된 ADV로 감염시켰다. KB 및 U343 세포를 1 x 105 cells/well의 밀도로 24-웰 플레이트에 씨딩하였고, 이 세포에 ADV 등을 감염시켰다. 감염 48시간 후, 세포 용해액(Sigma, St Louis, MO, USA)으로 분리하고 PBS로 3회 세척하였다. 세척 후, PBS 500 ㎕ 를 첨가하였고 이어 cell quest 소프트웨어(Beckton-Dickinson)가 장착된 FACScan(Beckton- Dickinson, Sunnyvale, CA, USA)을 이용하여 FACS(fluorescence activated cell sorting) 분석을 실시하였다.To quantitatively measure GFP expression levels in ADV, cancer cells were infected with ADV and electrospun ADV. KB and U343 cells were seeded in 24-well plates at a density of 1 × 10 5 cells / well, and the cells were infected with ADV and the like. 48 hours after infection, cells were isolated with lysate (Sigma, St Louis, MO, USA) and washed three times with PBS. After washing, 500 μl of PBS was added, followed by fluorescence activated cell sorting (FACS) analysis using FACScan (Beckton-Dickinson, Sunnyvale, Calif., USA) equipped with cell quest software (Beckton-Dickinson).

실험 결과Experiment result

1. One. ADVADV , , LMCLMC  And ADVADV -- cLMCcLMC 표면 전하 Surface charge

바이러스 표면 전하는 일반적으로 약한 음전하를 갖는다. LMC는 양이온성 폴리머이며 양전하를 갖는다. ADV는 LMC로 코팅되어 있고 LMC 일부 아민은 TPP의 산소이온과 결합되어 있다. 따라서 ADV-cLMC의 전하는 LMC 단독에 의한 전하보다 낮은 양전하를 갖는다. 이에, 본 발명자들은 ζ-포텐셜을 측정하였다. 도 2에서 볼 수 있듯이, ADV는 음전하, 그리고 ADV-cLMC는 양전하를 나타내었다. Viral surface charges generally have a weak negative charge. LMC is a cationic polymer and has a positive charge. ADV is coated with LMC and some of the LMC amines are bound to oxygen ions in TPP. Thus, the charge of ADV-cLMC has a lower positive charge than the charge by LMC alone. Thus, the present inventors measured the ζ-potential. As can be seen in Figure 2, ADV was negative charge, and ADV-cLMC showed a positive charge.

2. 2. LMCLMC 코팅  coating ADVADV

1) One) LMCLMC 의 다양한 농도에 따른 형태분석Morphological analysis of various concentrations of

도 3의 (a) 및 (f) TEM 이미지에서 볼 수 있듯이, ADV는 약 55 nm 크기 및 깨끗한 표면을 나타내었다. ADV 코어 입자를 LMC 층, LMC와 TPP 교호결합물 내에 내입시켰다. ADV-0.5 wt% cLMC는 약 63.6 nm, ADV-2.0 wt% cLMC는 약 68.0 nm이었고, ADV 주위의 층 두께는 10 nm 이다. ADV-cLMC 표면은 거칠게 변하였다. TEM 이미지에서 확인할 수 있듯이, ADV-cLMC 크기는 LMC 코팅 후 증가하였다. As can be seen in (a) and (f) TEM images of FIG. 3, ADV showed a size of about 55 nm and a clear surface. ADV core particles were incorporated into the LMC layer, LMC and TPP interaction. The ADV-0.5 wt% cLMC was about 63.6 nm, the ADV-2.0 wt% cLMC was about 68.0 nm, and the layer thickness around ADV was 10 nm. The ADV-cLMC surface turned rough. As can be seen from the TEM image, the ADV-cLMC size increased after LMC coating.

2) 다양한 농도의 2) various concentrations LMCLMC 에 의해 코팅된 Coated by ADVADV 크기 변화 Size change

도 4에서 볼 수 있듯이, DLS에 의해 측정된 크기 양상은 TEM에서 측정된 것과 일치 하였다. ADV-cLMC 크기는 LMC 농도로 조절할 수 있음을 알 수 있다. LMC 농도가 0.0 to 1.0 wt%로 증가함에 따라, ADV-cLMC 크기도 급격하게 증가하였다. 그러나 1.0 wt% ~ 2.0 wt%의 LMC 농도에서는 ADV-cLMC 크기가 거의 변화되지 않았다. 따라서 1.0 wt%의 LMC가 ADV를 코딩하는 데 적합한 농도로 결정되었다.As can be seen in Figure 4, the size pattern measured by the DLS is consistent with that measured in the TEM. It can be seen that the ADV-cLMC size can be controlled by the LMC concentration. As the LMC concentration increased from 0.0 to 1.0 wt%, the ADV-cLMC size also increased rapidly. However, at the LMC concentration of 1.0 wt% to 2.0 wt%, the ADV-cLMC size was hardly changed. Thus, 1.0 wt% of LMC was determined at a concentration suitable for coding ADV.

3) 3) LMCLMC 용액의 표면장력 및 점도 Surface tension and viscosity of the solution

표 2는 LMC의 측정된 표면장력 및 점도이다.Table 2 shows the measured surface tension and viscosity of the LMC.

LMC conc.
( wt % )
LMC conc.
(wt%)
Viscosity
( cp )
Viscosity
(cp)
Surface tension
( dyne/cm )
Surface tension
(dyne / cm)
0.50.5 1.21.2 74.9274.92 1One 1.31.3 73.2473.24 1.51.5 1.81.8 72.4272.42 22 2.42.4 70.9870.98

이는 LMC 용액의 특성을 보여준다. LMC 농도가 0.0 wt% to 2.0 wt%로 증가함에 따라, 표면장력은 74.9 to 70.6 dyne/cm로 감소하고 점도 변화도 상당히 있다. 한편, 점도는 1.2 to 2.4 cp로 증가하였다. 따라서 LMC 농도의 증가는 전기방사장 내의 방출 제트의 표면상의 전하밀도를 증가시킴을 알 수 있고; 제트에 의해 운반되는 전하밀도의 증가는 제트의 보다 강력한 위핑(whipping) 불안정성 때문이다. 따라서 표면장력 및 점도는 임계적 전압에 영향을 미치지 않는다.This shows the properties of the LMC solution. As the LMC concentration increased from 0.0 wt% to 2.0 wt%, the surface tension decreased to 74.9 to 70.6 dyne / cm and there was a significant change in viscosity. On the other hand, the viscosity was increased to 1.2 to 2.4 cp. Thus it can be seen that increasing the LMC concentration increases the charge density on the surface of the emission jet in the electrospinning; The increase in charge density carried by the jet is due to the stronger whipping instability of the jet. Thus surface tension and viscosity do not affect the critical voltage.

4) 키토산 분석에 의한 4) by chitosan analysis LMCLMC 의 유효 Validity of NHNH 22

최적의 코팅 조건을 결정하기 위하여, 상이한 LMC 농도에서 LMC와 TPP 사이의 결합 정도를 평가하여야 한다. 플루오르스카민 분석(키토산 분석)을 이용하여 폴리머 상의 자유 아미노기를 측정하였다. 이 분석 방법에 따르면 TPP와 교호결합된 아미노기와는 상호작용을 하지 않기 때문에 매우 유용하다. 따라서 TPP와의 교호결합 후, LMC 상의 자유 아미노기를 정량할 수 있다. 실험 결과는 도 5에 기재되어 있다. 예상한 바와 같이, LMC 농도가 증가 할수록 ADV-cLMC의 자유 아미노기가 증가하였다. 도 5에 따르면, 1 wt%의 LMC 농도가 PEG 결합 및 TPP 교호결합에 충분한 농도임을 알 수 있다.In order to determine the optimal coating conditions, the degree of binding between LMC and TPP at different LMC concentrations should be evaluated. Fluorskamin assay (chitosan assay) was used to determine the free amino groups on the polymer. This analytical method is very useful because it does not interact with amino groups that are cross-linked with TPP. Thus, after cross-linking with TPP, free amino groups on the LMC can be quantified. Experimental results are described in FIG. 5. As expected, the free amino group of ADV-cLMC increased with increasing LMC concentration. According to Figure 5, it can be seen that the concentration of LMC of 1 wt% is sufficient for PEG bonds and TPP alternating bonds.

3. 3. LCPFLCPF 에 대한 특성 연구Characteristics study for

1) One) PEGPEG -- FAFA FTFT -- IRIR  And 1One H-H- NMRNMR spectroscopyspectroscopy

PEG, FA, 및 PEG-FA 컨쥬게이트를 FT-IR로 확인하였다(도 6a). 1106 cm1 에서의 COC 스트레칭; 안티대칭성 스트레칭, 1344 cm1 및 966 cm1에서의 CH 아웃-오브-플레인 벤딩은 PEG가 화학적으로 결합되었음을 나타낸다. 도 6a에서 FA로 변형된 FT-IR 스펙트럼은 1700 cm1에서의 FA의 특징적인 IR 흡수 피크를 보여준다. PEG, FA, and PEG-FA conjugates were identified by FT-IR (FIG. 6A). COC stretching at 1106 cm 1 ; Anti-symmetric stretching, CH out-of-plane bending at 1344 cm 1 and 966 cm 1 indicates that PEG is chemically bound. The FT-IR spectrum modified with FA in FIG. 6A shows the characteristic IR absorption peak of FA at 1700 cm 1 .

도 6b에서 볼 수 있듯이, PEG (3.4 ppm), FA (6.5, 7.4 ppm)에 대한 피크들이 관찰되었다. PEG의 에틸렌 반복단위에 대한 피크가 3.48 ppm에서 관찰되었다. 컨쥬게이트의 분자적 구조가 모든 특징적인 피크들의 존재를 통해 확인 되었다. 위의 실험결과는 FA가 PEG 백본에 결합되었음을 나타낸다.As can be seen in Figure 6b, peaks were observed for PEG (3.4 ppm), FA (6.5, 7.4 ppm). Peaks for the ethylene repeat units of PEG were observed at 3.48 ppm. The molecular structure of the conjugate was confirmed through the presence of all characteristic peaks. The experimental results above indicate that FA is bound to the PEG backbone.

2) 2) LCPFLCPF FTFT -- IRIR  And 1One H-H- NMRNMR 스펙트로스코피Spectroscopy

LMC의 IR 스펙트럼은 도 7a에 나타나 있다. 1640, 1530 cm-1에서의 피크는 1차 및 2차 아마이드의 강한 NH 벤딩 진동을 보여준다. FA의 IR 스펙트럼에서 1700 cm-1에서의 피크는 강력한 COOH 및 1640 cm-1에서의 피크는 방향족 C=C 및 CC에 해당하는 것이다. LCPF 공중합체의 IR 스펙트럼에서, 1310 cm-1에서 나타나는 새로운 피크는 LMC-PEG의 2차 아마이드 결합의 존재를 나타내며 1700 cm-1에서의 낮은 피크세기는 PEG-FA에 해당하는 것이다. 이들 결과는, LMC-PEG-FA가 LMC 백본에 결합되었음을 보여준다. 도 7b에서, 35 wt% DCl in D2O의 1H NMR 스펙트럼은 OCH2CH2(PEG 체인)의 프로톤 시그널을 보여준다. 특히, 컨쥬게이트들은 아미노기(δ = 7.3 ppm)의 시그널이 부재되는 양상을 나타낸다. 또한, 1H NMR 분석을 통하여 부분적 폴리머 결합에서 하이드록실기가 없어지는 것을 확인할 수 있다.The IR spectrum of the LMC is shown in Figure 7a. Peaks at 1640, 1530 cm −1 show strong NH bending vibrations of the primary and secondary amides. The peak at 1700 cm −1 in the IR spectrum of FA corresponds to the strong COOH and the peak at 1640 cm −1 corresponding to the aromatics C═C and CC. In the IR spectrum of the LCPF copolymer, the new peak appearing at 1310 cm −1 indicates the presence of secondary amide bonds of LMC-PEG and the low peak intensity at 1700 cm −1 corresponds to PEG-FA. These results show that LMC-PEG-FA is bound to the LMC backbone. In FIG. 7B, the 1 H NMR spectrum of 35 wt% DCl in D 2 O shows the proton signal of OCH 2 CH 2 (PEG chain). In particular, the conjugates exhibit the absence of a signal of an amino group (δ = 7.3 ppm). In addition, the 1 H NMR analysis can confirm that the hydroxyl group in the partial polymer bond.

4. 다양한 물질로 코팅된 4. Coated with various materials ADVADV 의 크기Size

도 8은 다양한 물질로 코팅된 ADV의 DLS 측정된 크기를 보여주며, ADV, ADV-cLMC, ADV-LMC-FA, ADV-LMC-PEG 및 ADV-LCPF 각각에 대하여 예상된 크기를 나타내었다. 전체적으로 DLS 데이터는 TEM 이미지와 매우 유사하였다. ADV 크기는 약 50 nm이고, ADV-cLMC, ADV-LMC-FA, ADV-LMC-PEG 및 ADV-LCPF 크기는 각각 약 55, 61, 136 및 169 nm 이었다.8 shows the DLS measured sizes of ADV coated with various materials, showing the expected sizes for ADV, ADV-cLMC, ADV-LMC-FA, ADV-LMC-PEG and ADV-LCPF, respectively. Overall, the DLS data was very similar to the TEM image. The ADV size was about 50 nm and the ADV-cLMC, ADV-LMC-FA, ADV-LMC-PEG and ADV-LCPF sizes were about 55, 61, 136 and 169 nm, respectively.

다양한 variety LMCLMC 농도로 코팅된  Coated with concentration ADVADV 입자들의  Particles 세포내Intracellular 감염 infection

1) One) ADVADV -- cLMCcLMC 에 대한 형광현미경 분석Fluorescence microscopy analysis for

도 9는 U343 세포에서의 GFP 발현에 대한 형광현미경 이미지이다. 1 wt%의 TPP를 이용하고 다양한 농도의 LMC를 이용하였다. LMC 농도가 증가함에 따라, GFP 발현도 증가되는 양상을 나타내었다. 1.0 wt%의 LMC 농도에서, GFP 발현정도가 피크를 나타내었다. 따라서 적합한 LMC 코팅 농도는 1 wt%임을 알 수 있다.9 is a fluorescence microscope image of GFP expression in U343 cells. 1 wt% of TPP was used and various concentrations of LMC were used. As LMC concentration increased, GFP expression also increased. At the LMC concentration of 1.0 wt%, the degree of GFP expression peaked. Thus, it can be seen that a suitable LMC coating concentration is 1 wt%.

2) 2) ADVADV -- cLMCcLMC of FACSFACS 분석 analysis

ADV의 GFP 발현정도를 정량화 하기 위하여, FACS 분석을 실시하였다. FACS 데이터를 그래프로 전환한 경우, FACS 결과는 형질전환 효율 결과와 거의 동일하였다. 도 10에서 확인할 수 있듯이, 코팅되지 않은 ADV의 경우 가장 낮은 발현정도를 나타내었고, 1 wt% LMC 농도까지 계속적으로 발현정도가 증가하였다.To quantify the expression level of GFP in ADV, FACS analysis was performed. When the FACS data were graphed, the FACS results were nearly identical to the transformation efficiency results. As can be seen in Figure 10, the uncoated ADV showed the lowest expression level, the expression level continuously increased up to 1 wt% LMC concentration.

6. 6. KBKB  And U343U343 세포에서  In a cell GFPGFP 발현 정도 Expression degree

1) 다양한 물질로 코팅된 1) coated with various materials ADVADV of GFPGFP 발현 Expression

형광현미경 및 FACS 분석을 이용하여, KB 세포 및 U343 세포에 나노입자가 FR 특이적으로 들어가는 지 여부를 분석하였다. KB 세포 및 U343 세포는 각각 FR 과발현 세포 및 FR-결핍 세포이다. 도 13a는, 37℃에서 30 MOI 입자가 48시간 처리된 것이고 형광현미경으로 관찰한 결과이다. 도 13b는 FACS 결과이다. Fluorescence microscopy and FACS analysis were used to determine whether FR-specific nanoparticles enter KB cells and U343 cells. KB cells and U343 cells are FR overexpressing cells and FR-deficient cells, respectively. FIG. 13A shows the results obtained by fluorescence microscopy observation of 30 MOI particles treated at 37 ° C. for 48 hours. FIG. 13B is a FACS result.

KB 세포내로 흡입된 폴레이트 접합 나노입자는 U343 세포보다 밟은 녹색을 나타내었다. KB 세포에서의 GFP 발현 정도는, ADV, ADV-cLMC 및 ADV-LCPF 순으로 증가하였다. 그러나, U343 세포의 경우 ADV-LCPF의 발현정도는 ADV-LMC-PEG와 거의 동일하였다. 한편, KB 세포 및 U343 세포 모두에서, ADV-LMC-PEG의 GFP 발현정도는 ADV 보다 낮았으며, 그 이유는 PEG 사슬이 ADV의 세포 감염에 필요한 knob protein을 coating하는 작용을 하기 때문이다. KB 세포 및 U343 세포의 결과를 비교하여 보면, 폴레이트 접합된 ADV-LCPF 나노입자의 세포 내 흡입은 KB세포에 과발현된 FR 과의 결합에 의해 이루어지며, 이에 따라 ADV에 의해 운반되는 유전자의 세포내 발현이 FR이 과발현된 암세포 특이적으로 이루어질 수 있음을 알 수 있다.Folate conjugated nanoparticles inhaled into KB cells showed more green than U343 cells. The level of GFP expression in KB cells increased in the order of ADV, ADV-cLMC and ADV-LCPF. However, the expression level of ADV-LCPF in U343 cells was almost the same as that of ADV-LMC-PEG. On the other hand, in both KB cells and U343 cells, the expression level of GFP of ADV-LMC-PEG was lower than that of ADV, because PEG chain acts to coat knob protein for ADV cell infection. Comparing the results of KB cells and U343 cells, intracellular uptake of folate-conjugated ADV-LCPF nanoparticles is achieved by binding to FR overexpressed in KB cells, and thus cells of genes carried by ADV. It can be seen that the endogenous expression can be specifically made of cancer cells overexpressed FR.

2) 다양한 폴레이트 농도에 따른 2) according to various folate concentrations ADVADV -- LCPFLCPF 입자의  Particle GFPGFP 발현 분석 Expression analysis

도 12 및 13은 KB 세포 및 U343 세포에서 GFP 발현 정도를 보여준다. 37℃에서 50 MOI로 세포를 처리하고 48시간 후 형광현미경 및 FACS 분석을 실시하였다. ADV-LCPF의 FA 농도가 0.0 % to 20.0 %로 증가함에 따라, GFP 발현이 농도 의존적으로 증가하였으며 그 이유는 KB 세포가 FR 과발현 세포이기 때문이다. 결과적으로, ADV-LCPF의 폴레이트가 FR을 타겟팅 하는 것을 알 수 있다. 반대로, U343 세포의 경우, FA 농도의 증가는 오히려 GFP 발현을 감소시켰다. KB 세포 및 U343 세포 모두에서, 30% 이상의 FA은 낮은 GFP 발현을 야기하였다. 이는 ADV-LCPF에서 FA의 과농도는 입체적 방해효과(steric hindrance effect)를 초래하기 때문이다.12 and 13 show the degree of GFP expression in KB cells and U343 cells. Cells were treated with 50 MOI at 37 ° C. and subjected to fluorescence microscopy and FACS analysis 48 hours later. As FA concentration of ADV-LCPF increased from 0.0% to 20.0%, GFP expression increased concentration dependent because KB cells were FR overexpressing cells. As a result, it can be seen that the folate of ADV-LCPF targets FR. In contrast, for U343 cells, an increase in FA concentration rather reduced GFP expression. In both KB cells and U343 cells, at least 30% FA resulted in low GFP expression. This is because the excessive concentration of FA in ADV-LCPF causes steric hindrance effect.

유전자 전달체를 암세포로 전달하기 위한 방법에는 직접 종양 내에 주입하는 법과, 혈관주사를 통해 암세포에 도달하게 하는 방법이 있다. 이중나선구조의 유전자를 가지고 있는 Adenovirus (ADV)는 유전자 전달효율이 높다는 점과 많은 세포로 주입 가능한 장점을 가지고 있으나 세포에 독성을 나타낼 수 있으며 체내에 이미 그에 대한 항체를 가지고 있을 것이라는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 전기방사로 ADV 표면에 Low molecular Chitosan (LMC)과 PEG (Polyethyleneglycole), Folate가 결합된 물질을 코팅하여 혈관 주사용 ADV 입자를 제조했다. 전기방사 방식이란 고압 전기를 고분자화합물에 가해 나노 크기 물질을 개발하는 기법이다. Chitosan은 천연 고분자 다당체로 생분해성 생체 적합성이 뛰어나며 특히 LMC의 경우 친수성을 가지고 세포독성이 적다. LMC의 NH2는 TPP (Tripolyphosphate)와 이온화적 가교 결합을 함과 동시에 bifunctional PEG (polyethylene glycol)인 NH2-PEG-COOH의 COOH와 아마이드 결합을 형성한다. PEG는 용해도와 안정성을 증가시키고 혈액 흐름 중 면역 반응을 감소시켜 체내 체류 시간이 증가할 수 있도록 한다. 또한 암세포에 발현된 Folate Receptor (FR)를 표적으로 하기 위해 Folate를 PEG의 NH2와 아마이드 결합으로 혈관주사시 암세포를 타겟할 수 있도록 하였다.Methods for delivering gene carriers to cancer cells include direct injection into tumors, and methods of reaching cancer cells through vascular injection. Adenovirus (ADV), which has a double-helix gene, has a high gene transfer efficiency and has the advantage of being able to be injected into many cells. However, Adenovirus (ADV) has the disadvantage of being toxic to cells and having an antibody in the body already. In order to compensate for this disadvantage, low molecular chitosan (LMC), PEG (Polyethyleneglycole), and Folate were combined on the surface of the ADV by electrospinning to prepare ADV particles for vascular injection. Electrospinning is a technique for developing nanoscale materials by applying high-pressure electricity to a polymer compound. Chitosan is a natural polymer polysaccharide with excellent biodegradability and biocompatibility. Especially, LMC has hydrophilicity and low cytotoxicity. NH 2 of LMC forms an ionic bond with COPP of NH 2 -PEG-COOH, a bifunctional PEG (polyethylene glycol), while simultaneously ionizing crosslinking with tripolyphosphate (TPP). PEG increases solubility and stability and decreases the immune response in the blood stream, allowing for increased residence time. In order to target Folate Receptor (FR) expressed in cancer cells, Folate was able to target cancer cells during vascular injection by amide bond with NH 2 of PEG.

이번 연구는 ADV를 체내물질로부터 보호하여 생존 시간을 늘리고 지속적으로 암세포로 표적 전달하여 전달 효율을 높이는데 그 목적이 있다. 이에 전기방사를 이용하여 혈관 주사가 가능한 크기로 ADV를 LMC-PEG-Folate(LCPF)로 코팅시킨 입자를 제조하였다. LCPF 의 합성 여부는 적외선 분광법(Furier-Transform Infrared Spectrometer)과 수소 핵자기 공명 (1H-Nuclear Magnetic Resonance)으로 확인하였다. 전기방사시 LMC의 농도가 증가할수록 ADV를 코팅하는 두께가 증가하면서 입자의 크기가 증가했다. 이를 DLS와 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope)으로 확인했다. ADV를 코팅한 LMC의 가교정도는 LMC와 TPP의 농도가 일정한 수준까지 증가하면 더 이상 증가하지 않는다. 이를 토대로 LMC과 TPP 농도의 전기방사 최적 조건을 설정하여 입자를 제조했다. ADV의 코팅 효율은 LMC의 유효 아민기를 정량하여 ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay)로 측정했다. 또한 입자를 세포에 처리하여 형광현미경 (Fluorescence Microscopy, FM)과 형광 활성 세포 분류기 (Fluorescence Activated Cell Sorting, FACS) 를 이용하여 코팅 효율을 확인하였다. LCPF로 ADV를 코팅한 입자의 Folate의 몰농도에 따른 효과를 FR가 다량 발현된 세포에 처리하여 FM과 FACS를 진행한 결과 Folate의 몰농도가 증가할수록 FR 타겟 효과는 증가하는 것을 알 수 있었다.The aim of this study is to protect ADV from substances in the body, increase survival time, and continuously deliver it to cancer cells to increase delivery efficiency. Thus, the particles were coated with LMC-PEG-Folate (LCPF) ADV to the size capable of vascular injection using electrospinning. LCPF was synthesized by infrared spectroscopy (Furier-Transform Infrared Spectrometer) and hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H-Nuclear Magnetic Resonance). As the concentration of LMC increased during electrospinning, the particle size increased with increasing thickness of ADV coating. This was confirmed by DLS and Transmission Electron Microscope. The degree of crosslinking of LMC coated ADV does not increase any more when the concentrations of LMC and TPP increase to a certain level. Based on this, particles were prepared by setting the optimum conditions for electrospinning of LMC and TPP concentrations. Coating efficiency of ADV was determined by quantifying the effective amine groups of LMC by ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay). In addition, the particles were treated with cells to confirm the coating efficiency using a fluorescence microscope (Fluorescence Microscopy, FM) and a fluorescence activated cell sorter (FACS). The effect of Folate molar concentration of ADV-coated particles on LCPF was treated with FR-expressing cells and the results of FM and FACS showed that the FR target effect increased as the molar concentration of Folate increased.

그러므로 전기방사를 통해 LCPF로 ADV는 혈관 주사 용 입자 제조를 가능하게 하며 체내에 잔류하는 시간 동안 ADV를 목적하는 암 조직에 전달할 수 있는 전달체로 사용이 가능할 것으로 예상된다. Therefore, it is expected that, through electrospinning, LCPF enables the production of particles for vascular injection and can be used as a carrier to deliver ADV to the desired cancer tissue for the time remaining in the body.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

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도 1은 본 발명에서 이용된 전기방사 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of the electrospinning apparatus used in the present invention.

도 2는 LMC(low molecular weight chitosan) 농도에 따른 ADV(adenovirus)-cLMC의 ζ-포텐셜 변화를 보여주는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the ζ-potential change of ADV (adenovirus) -cLMC according to LMC (low molecular weight chitosan) concentration.

도 3은 ADV 및 ADV-cLMC(crosslinked low molecular weight chitosan)에 대하는 TEM 이미지이다. (a),(f) ADV 54.9 ± 0.8 nm, (b),(g) ADV-0.5 wt% cLMC 63.6 ± 1.5 nm, (c),(h) ADV-1.0 wt% cLMC 66.2 ± 2.0 nm, (d),(i) ADV-1.5 wt% cLMC 67.0 ± 1.4 nm, (e),(j) ADV-2.0 wt% cLMC 68.0 ± 2.0 nm.3 is a TEM image for ADV and crosslinked low molecular weight chitosan (ADV-cLMC). (a), (f) ADV 54.9 ± 0.8 nm, (b), (g) ADV-0.5 wt% cLMC 63.6 ± 1.5 nm, (c), (h) ADV-1.0 wt% cLMC 66.2 ± 2.0 nm, ( d), (i) ADV-1.5 wt% cLMC 67.0 ± 1.4 nm, (e), (j) ADV-2.0 wt% cLMC 68.0 ± 2.0 nm.

도 4는 LMC 농도에 따른 입자 크기 변화를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing particle size change with LMC concentration.

도 5는 LMC 농도에 따른 유효 아미노기의 변화를 보여주는 그래프로서 키토산 분석에 따른 결과이다.5 is a graph showing the change of the effective amino group according to the LMC concentration, the result of chitosan analysis.

도 6a은 PEG-FA(folic acid)에 대한 FT-IR 그래프이다.6A is an FT-IR graph for PEG-FA (folic acid).

도 6b는 PEG-FA에 대한 1H-NMR 그래프이다.6B is a 1 H-NMR graph for PEG-FA.

도 7a은 LCPF(LMC-PEG-FA)에 대한 FT-IR 그래프이다.7A is an FT-IR graph for LCPF (LMC-PEG-FA).

도 7b는 LCPF에 대한 1H-NMR 그래프이다.7B is a 1 H-NMR graph for LCPF.

도 8은 다양한 물질로 코팅된 ADV의 입자 크기를 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing particle size of ADV coated with various materials.

도 9는 ADV-cLMC의 세포 내 흡입(uptake) 정도를 보여주는 형광현미경 이미지이다.9 is a fluorescence microscope image showing the degree of intracellular uptake of ADV-cLMC.

도 10은 ADV-cLMC의 세포 내 흡입(uptake) 정도를 보여주는 FACS 결과 그래 프이다.10 is a graph of FACS results showing the degree of intracellular uptake of ADV-cLMC.

도 11a는 ADV, ADV-LCP(LMC-PEG) 및 ADV-LCPF의 세포 내 흡입(uptake) 정도를 보여주는 형광현미경 이미지이다.FIG. 11A is a fluorescence microscope image showing the degree of intracellular uptake of ADV, ADV-LCP (LMC-PEG) and ADV-LCPF.

도 11b는 ADV, ADV-LCP 및 ADV-LCPF의 세포 내 흡입(uptake) 정도를 보여주는 FACS 결과 그래프이다.11B is a FACS results graph showing the degree of intracellular uptake of ADV, ADV-LCP and ADV-LCPF.

도 12는 FA(folic acid) 농도에 따른 ADV-LCPF의 세포 내 흡입(uptake) 정도를 보여주는 형광현미경 이미지이다.12 is a fluorescence microscope image showing the degree of intracellular uptake of ADV-LCPF according to FA (folic acid) concentration.

도 13은 FA 농도에 따른 ADV-LCPF의 세포 내 흡입(uptake) 정도를 보여주는 FACS 결과 그래프이다.13 is a graph of FACS results showing the degree of intracellular uptake of ADV-LCPF according to FA concentration.

Claims (15)

(a) 아데노바이러스, 아데노-연관 바이러스, 레트로바이러스, 렌티바이러스, 헤르페스 심플렉스 바이러스 및 배시니아 바이러스로 구성된 군으로부터 선택되는 유전자 담체(gene carrier)로서의 바이러스; 및(a) a virus as a gene carrier selected from the group consisting of adenoviruses, adeno-associated viruses, retroviruses, lentiviruses, herpes simplex virus and basinian virus; And (b) 상기 바이러스의 표면에 코팅되어 있는 (i) 키토산-(ii) PEG(polyethylene glycol), 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리페닐렌 옥사이드, PEG와 폴리알킬렌 옥사이드의 공중합체, 폴리(메톡시에틸 메타크릴에이트), 폴리(메타크릴로일 포스파티딜콜린), 과불화된 폴리에테르 및 덱스트란으로 구성된 군으로부터 선택되는 항-바이오파울링 특성을 나타내는중합체-(iii) FA(folic acid), 트랜스페린, 비타민 B12, VEGF(vascular endothelial growth factor), 항-VEGFR(vascular endothelial growth factor receptor) 항체, 항-HER2/neu 항체, 항-CEA(carcinoembryonic antigen) 항체, 항-PSA(Prostate specific antigen) 항체, 항-PSMA(prostate specific membrane antigen) 항체 및 항-AFP(alpha-fetoprotein) 항체로 구성된 군으로부터 선택되는 암세포 타겟팅 분자의 컨쥬게이트를 포함하는 유전자 담체로서의 바이러스의 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체.(b) (i) chitosan- (ii) PEG (polyethylene glycol), polyalkylene oxide, polyphenylene oxide, copolymer of PEG and polyalkylene oxide, poly (methoxyethyl) coated on the virus surface Polymers exhibiting anti-biofouling properties selected from the group consisting of methacrylate), poly (methacryloyl phosphatidylcholine), perfluorinated polyethers and dextran- (iii) folic acid, transferrin, vitamin B 12 , vascular endothelial growth factor (VEGF), anti-vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) antibody, anti-HER2 / neu antibody, anti-carcinoembryonic antigen (CEA) antibody, anti-PSA (prostate specific antigen) antibody, anti Biocompatible cancer cell specificity of the virus as a gene carrier comprising a conjugate of cancer cell targeting molecules selected from the group consisting of -PSMA (prostate specific membrane antigen) antibodies and anti-AFP (alpha-fetoprotein) antibodies Half carrier. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 항-바이오파울링 특성을 나타내는 중합체는 PEG인 것을 특징으로 하는 운반 전달체.The carrier vehicle of claim 1, wherein the polymer exhibiting anti-biofouling properties is PEG. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 암세포 타겟팅 분자는 FA(folic acid)인 것을 특징으로 하는 운반 전달체.The carrier vehicle of claim 1, wherein the cancer cell targeting molecule is FA (folic acid). 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 바이러스는 아데노바이러스인 것을 특징으로 하는 운반 전달체.The delivery vehicle of claim 1, wherein the virus is an adenovirus. 제 1 항에 있어서, 상기 키토산은 교호결합제(crosslinking agent)에 의해 교호결합된 것을 특징으로 하는 운반전달체.The carrier carrier according to claim 1, wherein the chitosan is cross-linked by a crosslinking agent. 제 1 항에 있어서, 상기 운반전달체는 10-500 nm 크기의 나노입자인 것을 특 징으로 하는 운반전달체.The carrier of claim 1, wherein the carrier is nanoparticles having a size of 10-500 nm. 제 1 항에 있어서, 상기 운반전달체는 정맥투여용 운반전달체인 것을 특징으로 하는 운반전달체.The transporter of claim 1, wherein the transporter is a transporter for intravenous administration. 다음을 포함하는 암 치료용 약제학적 조성물: A pharmaceutical composition for treating cancer, comprising: (a) 상기 제 1 항, 제 5 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 12 항 및 제 13 항 중 어느 한 항의 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체의 약제학적 유효량; 및 (a) a pharmaceutically effective amount of the biocompatible cancer cell specific carrier vehicle of any one of claims 1, 5, 8, 10, 11, 12, and 13; And (b) 약제학적으로 허용되는 담체.(b) a pharmaceutically acceptable carrier. 다음을 포함하는 암 이미징용 조성물: Composition for cancer imaging, comprising: (a) 상기 제 1 항, 제 5 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 12 항 및 제 13 항 중 어느 한 항의 생체적합성 암 세포 특이적 운반 전달체의 약제학적 유효량; 및 (a) a pharmaceutically effective amount of the biocompatible cancer cell specific carrier vehicle of any one of claims 1, 5, 8, 10, 11, 12, and 13; And (b) 약제학적으로 허용되는 담체.(b) a pharmaceutically acceptable carrier.
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