KR101327181B1 - Gene Delivery Complex Comprising Renal Cell-Specific Peptide and Polyester Amine and Composition Comprising The Same for Preventing or Treating of Renal Fibrosis. - Google Patents

Gene Delivery Complex Comprising Renal Cell-Specific Peptide and Polyester Amine and Composition Comprising The Same for Preventing or Treating of Renal Fibrosis. Download PDF

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Abstract

본 발명은 신장세포 특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 비바이러스성 유전자 전달체인 신장세포 특이적 펩타이드-폴리에스테르아민은, 현저히 낮은 세포독성 및 높은 트랜스펙션 효율을 제공할 수 있어 효과적인 유전자 전달체로서 사용할 수 있다. 이러한 상기 유전자 전달체를 이용하는 경우, 치료 유전자인 간세포 성장인자 (Hepatocyte Growth Factor; HGF) 유전자를 목적하는 부위에 효율적으로 전달할 수 있고, 신장에서의 높은 발현효율을 나타내어 신장섬유화 (fibrosis)를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 크레아티닌 농도와 요소농도를 크게 낮출 수 있기 때문에 신장섬유증 예방 및 치료에 효율적으로 활용될 수 있다. The present invention relates to gene carriers comprising renal cell specific peptides and polyesteramine polymers. The renal cell specific peptide-polyesteramine, a non-viral gene carrier according to the present invention, can provide significantly low cytotoxicity and high transfection efficiency and thus can be used as an effective gene carrier. In the case of using such a gene carrier, hepatocyte growth factor (HGF) gene, which is a therapeutic gene, can be efficiently delivered to a target site, and high renal expression efficiency in the kidney can be suppressed to suppress fibrosis. In addition, since creatinine and urea concentrations can be significantly lowered, they can be effectively used for preventing and treating renal fibrosis.

Description

신장세포특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체 및 이를 포함한 신장 섬유증 예방 또는 치료용 조성물.{Gene Delivery Complex Comprising Renal Cell-Specific Peptide and Polyester Amine and Composition Comprising The Same for Preventing or Treating of Renal Fibrosis.}Gene Delivery Complex Comprising Renal Cell Specific Peptides And Polyesteramine Polymers And Compositions For Preventing Or Treating Renal Fibrosis Including The Same. (Gene Delivery Complex Comprising Renal Cell-Specific Peptide and Polyester Amine and Composition Comprising The Same for Preventing or Treating of Renal Fibrosis.}

본 발명은 신장세포특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체 및 이들을 이용한 신장 섬유증 예방 또는 치료용 유전자 치료제에 관한 것이다.
The present invention relates to a gene carrier comprising a renal cell specific peptide and a polyesteramine polymer, and a gene therapeutic agent for preventing or treating renal fibrosis using the same.

유전자 치료 (gene therapy)는 치료 유전자를 환자의 체내로 도입시켜 결손 유전자를 교정하거나 세포에 새로운 기능을 추가하여 암, 감염성 질환, 유전질환 등을 치료하거나 예방하는 방법을 말한다. 유전자치료는 일반적인 약물에 의한 치료에 비해서, 우수한 선택성을 가질 수 있고, 일반적인 치료법으로는 얻기 힘든 질병의 치료율 및 치료 속도를 가질 수 있다. 유전자치료는 질병의 증상을 치료하는 것이 아니라, 질병의 원인을 치료하고 제거하는 방식이기 때문이다.Gene therapy refers to a method of introducing a therapeutic gene into a patient's body to correct a defective gene or add a new function to a cell to treat or prevent cancer, infectious disease, genetic disease, and the like. Gene therapy can have superior selectivity compared to treatment with common drugs, and can have a rate and rate of treatment of a disease that is difficult to obtain with conventional therapies. Gene therapy does not cure the symptoms of a disease, but rather a way of treating and eliminating the cause of the disease.

이처럼 질병 치료를 목적으로 인체에 투여하기 위하여 제조된 유전물질 또는 유전물질을 이입한 세포로 구성된 의약품을 ‘유전자 치료제’라 한다. 유전자치료제는 지난 50년간 괄목할 만한 성장을 이룬 분자생물학 및 재조합 DNA기술에 기반을 두고 있으며 1970년 최초의 유전자 치료제 임상허가를 시작으로 본격적인 개발에 돌입하였다.As described above, a medicinal product or a medicine composed of cells into which a genetic material is introduced is administered to the human body for the purpose of treating a disease. Gene therapy products are based on molecular biology and recombinant DNA technology, which has seen remarkable growth over the last 50 years. In 1970, they began full-scale development, starting with the first clinical license for gene therapy products.

유전자 치료를 효과적으로 하기 위해서는 치료 유전자를 원하는 표적세포로 전달하여 높은 발현 효율을 얻을 수 있도록 하는 유전자 전달 기술을 개발하는 것이 필요하다. 유전자 전달을 위한 전달체 (vector)는 독성이 낮거나 없어야 하며, 유전자를 선택적이고 효과적으로 원하는 세포에 전달할 수 있어야 한다.In order to be effective in gene therapy, it is necessary to develop a gene delivery technology that delivers a therapeutic gene to a desired target cell to obtain high expression efficiency. Vectors for gene transfer should be low or free of toxicity and capable of delivering genes to the cells of interest selectively and effectively.

이러한 유전자 전달체는 크게 바이러스성과 비바이러스성으로 나눌 수 있는데, 레트로 바이러스(RV; Retro Virus), 아데노 바이러스(AV; Adeno Virus), 아데노 부속 바이러스 (AAV; Adeno Associated Virus) 들로 구성되는 바이러스성 유전자 전달체는 발현율 및 지속성 면에서 매우 우수하나, 면역반응에 의한 안전성이 문제점으로 지적되고 있다.These gene carriers can be largely divided into viral and non-viral, which is a viral gene composed of retro virus (RV), adeno virus (AV), and adeno associated viruses (AAV). Although the carrier is very excellent in expression rate and persistence, safety by immune response is pointed out as a problem.

상기와 같은 바이러스성 벡터의 안전성 문제를 극복하기 위하여, 전통적인 바이러스성 벡터에 대한 대안으로서 다양한 양 이온성 중합체를 유전자 전달체로 이용하는 비바이러스성 벡터가 개발되어 왔다.In order to overcome the safety problems of such viral vectors, non-viral vectors have been developed that use various cationic polymers as gene carriers as an alternative to traditional viral vectors.

양 이온성 중합체는 유전자와 결합하여 ‘양 이온성 중합체-유전자’복합체를 형성하여 진핵세포의 트랜스펙션을 유도하게 된다. 그 구체적인 메커니즘은 중합체-유전자 복합체 표면의 양전하와 세포 표면의 음전하가 전기적 상호작용에 의하여 복합체가 세포 표면에 결합한 후 엔도좀으로부터 세포질로 유전자가 방출되는 과정을 거친다. 이러한 양 이온성 중합체의 구체적인 예로는, 폴리에틸렌이민 (PEI), 폴리아미도아민 (polyamidoamine), 폴리L-리신, 폴리아미노에스테르, 폴리프로필렌이민과 같은 양 이온성 단일중합체 및 폴리에틸렌글리콜 (PEG)-블록-폴리L-리신 및 PEG-PEI와 같이 양 이온성 블록 공중합체 등을 들 수 있다.Cationic polymers bind to genes to form "cationic polymer-gene" complexes, which induce eukaryotic transfection. The specific mechanism is that the positive charge on the surface of the polymer-gene complex and the negative charge on the cell surface undergo the process of releasing the gene from the endosome to the cytoplasm after binding of the complex to the cell surface by electrical interaction. Specific examples of such cationic polymers include polyethyleneimine (PEI), polyamidoamine, polyL-lysine, polyaminoesters, cationic homopolymers such as polypropyleneimine and polyethylene glycol (PEG) -blocks. Cationic block copolymers such as -polyL-lysine and PEG-PEI; and the like.

상기 중합체들은 치료 유전자 (예, DNA)를 나노 크기 입자로 응축시키고, 치료 유전자가 분해되지 않도록 이를 보호할 뿐만 아니라, 바람직하지 않은 상호 작용으로부터 치료 유전자를 보호하고, 세포질 및 핵 내로의 세포 내 전달을 강화시킬 수 있다는 장점이 있다. 그 중에서도, 폴리에틸렌이민 (PEI)은 최근 유전자 치료 연구 분야에서 가장 광범위하게 사용되고 있는 비바이러스성 벡터라 할 수 있다. 폴리에틸렌이민 (PEI)은 치료 유전자 (예, DNA)를 효과적으로 압축하여 콜로이드 입자로 만들며, 엔도좀에서 PEI/DNA 복합체를 신속하게 방출시킨다는 장점이 있다고 알려져 있다.The polymers condense therapeutic genes (e.g., DNA) into nano-sized particles and protect them from degradation, as well as protect the therapeutic genes from undesirable interactions, and deliver them into the cytoplasm and nucleus intracellularly. There is an advantage that can be strengthened. Among them, polyethyleneimine (PEI) is one of the most widely used non-viral vectors in the field of gene therapy research. Polyethylenimine (PEI) is known to effectively compress therapeutic genes (e.g. DNA) into colloidal particles, and has the advantage of rapidly releasing PEI / DNA complexes from endosomes.

이처럼 다수의 양이온성 중합체들은 혈청 농도가 낮은 환경인 in vitro에서는 높은 유전자 전달 효율을 나타내어 유전자 전달체로서 우수할 것으로 생각되기 쉽지만, 불행하게도 in vitro에서의 트랜스펙션을 혈청이 존재하는 환경인 생체 내 이용에 직접 적용하는 것은 매우 어렵다. 이는 양 이온성 중합체-유전자 복합체의 트랜스펙션이 생체 내의 혈청에 존재하는 각종 인자에 의하여 심각하게 저해되어 생체 내에서 유전자의 세포 내로의 유입이 원활하지 않게 되기 때문이다.As such, many cationic polymers have a low serum concentration in It is easy to be considered as a gene carrier because it shows high gene transfer efficiency in vitro , but unfortunately in It is very difficult to apply in vitro transfection directly to in vivo use, where the serum is present. This is because the transfection of the cationic polymer-gene complex is severely inhibited by various factors present in serum in vivo, and the influx of genes into cells in vivo is not smooth.

유전자 전달체로서 가장 광범위하게 연구되고 있는 폴리에틸렌이민 (PEI) 역시 in vivo에서 트랜스펙션 효율이 현저히 떨어지며, 또한 높은 세포 독성 및 낮은 혈액 적합성으로 인해 생체 내에서의 유전자의 낮은 발현 효율 등의 문제점을 갖고 있다. 따라서 유전자 치료 시 양 이온성 중합체의 in vivo 적용에 있어서, 낮은 세포 독성 및 혈청 존재 중에서도 트랜스펙션 효율이 저하되지 않는 유전자 전달체의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
Polyethyleneimine (PEI), which is the most widely studied gene carrier, also has a significant decrease in transfection efficiency in vivo , and also has problems such as low expression efficiency of genes in vivo due to high cytotoxicity and low blood compatibility. have. Therefore, in gene therapy of cationic polymers in In vivo applications, there is an urgent need for the development of gene carriers that have low cytotoxicity and low transfection efficiency even in the presence of serum.

본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 본 발명자들은 생체적합성이 높고 낮은 세포독성 및 혈청 존재 중에서도 트랜스펙션 효율이 저하되지 않는 유전자 전달체를 제조하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 특정 서열의 펩타이드가 결합한 ‘펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체’가 신장섬유증 치료의 유용함을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
The present invention has been made in view of the above problems, and the present inventors have conducted extensive studies to prepare gene carriers having high biocompatibility, low cytotoxicity and low transfection efficiency even in the presence of serum. 'Peptide-polyesteramine copolymers' have been found useful in treating renal fibrosis and have led to the present invention.

본 발명은 신장세포특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체를 제공한다.The present invention provides gene carriers comprising renal cell specific peptides and polyesteramine polymers.

또한, 본 발명은 신장세포특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체에 치료 유전자가 결합된 신장섬유증 예방 또는 치료용 유전자 전달 복합체를 제공한다.The present invention also provides a gene delivery complex for preventing or treating renal fibrosis in which a therapeutic gene is bound to a gene carrier comprising a renal cell-specific peptide and a polyesteramine polymer.

또한, 본 발명은 상기 유전자 전달 복합체를 유효성분으로 포함하는 신장섬유증 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.
The present invention also provides a composition for preventing or treating renal fibrosis comprising the gene delivery complex as an active ingredient.

본 발명에 따른 비바이러스성 유전자 전달체인 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민은, 현저히 낮은 세포 독성 및 높은 트랜스펙션 효율을 제공할 수 있어 효과적인 유전자 전달체로서 사용할 수 있다. 이러한 상기 유전자 전달체를 이용하는 경우 치료 유전자인 간세포 성장인자 (Hepatocyte Growth Factor; 이하 HGF) 유전자를 목적하는 부위에 효율적으로 전달할 수 있고, 신장에서의 높은 발현효율을 나타내어 신장섬유화 (fibrosis)를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 크레아티닌 농도와 요소농도를 크게 낮출 수 있기 때문에 신장섬유증 예방 및 치료에 효율적으로 활용될 수 있다.
The renal cell specific peptide-polyesteramine, which is a non-viral gene carrier according to the present invention, can provide significantly low cytotoxicity and high transfection efficiency and thus can be used as an effective gene carrier. When using such a gene carrier, hepatocyte growth factor (HGF) gene, which is a therapeutic gene, can be efficiently delivered to a desired site, and high expression efficiency in the kidney can be suppressed, thereby inhibiting fibrosis. In addition, since creatinine and urea concentrations can be significantly lowered, they can be effectively used for preventing and treating renal fibrosis.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르아민 (PEA) 중합체의 합성과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 폴리에스테르아민 (PEA) 중합체의 1H NMR 스펙트럼 분석을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체의 합성과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체의 NMR 분석을 나타낸 것이다.
도 5는 공중합체의 아민 그룹과 DNA의 인산기 그룹의 비율에 따라 형성된 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/DNA 복합체를 전기영동을 통하여 확인한 사진이다.
도 6은 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체의 농도에 따른 세포독성을 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/DNA 복합체의 신장세포에서의 유전자 발현을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/DNA 복합체의 in vivo에서의 조직별 DNA 유전자 발현을 나타낸 그래프이다.
도 9는 마우스 (왼쪽)과 랫 (rat, 오른쪽)을 이용하여 생체 내 신장섬유화 동물 모델을 나타낸 사진이다.
도 10은 신장섬유화 모델에 본 발명의 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/GFP 복합체를 처리하여 GFP유전자 발현 정도를 확인한 사진으로, M은 마우스를 R은 랫 (rat)을 나타낸 것이다.
도 11은 신장섬유화 모델에 본 발명의 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/HGF 복합체를 처리한 후 혈청 내 크레아틴 농도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 12는 신장섬유화 모델에 본 발명의 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/HGF 복합체를 처리한 혈청 내 요소 농도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 13은 신장섬유화 모델에 본 발명의 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/HGF 복합체를 처리한 후 H&E 염색을 통해 신장조직 병리를 분석한 것이다 (PEP-PEA/GFP: 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/GFP 복합체, UUO: 신장섬유화 모델, PEA/HGF: 폴리에스테르아민/ HGF 복합체, PEP-PEA/HGF: 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/HGF 복합체).
도 14는 신장섬유화 모델에 본 발명의 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/HGF 복합체를 처리한 후 씨리어스 레드 (sirius red) 염색을 통해 조직 내 생성되는 콜라겐을 평가한 결과를 분석한 것이다 (PEP-PEA/GFP: 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/GFP 복합체, UUO: 신장섬유화 모델, PEA/HGF: 폴리에스테르아민/ HGF 복합체, PEP-PEA/HGF: 신장세포특이적 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/HGF 복합체).
1 is a schematic diagram showing a synthesis process of a polyester amine (PEA) polymer according to the present invention.
2 shows a 1 H NMR spectral analysis of a polyesteramine (PEA) polymer.
Figure 3 schematically shows the synthesis process of the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer of the present invention.
Figure 4 shows the NMR analysis of the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer of the present invention.
Figure 5 is a photograph confirming the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer / DNA complex of the present invention formed according to the ratio of the amine group of the copolymer and the phosphate group of the DNA through electrophoresis.
Figure 6 is a graph measuring the cytotoxicity according to the concentration of the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the measurement of gene expression in the kidney cells of the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer / DNA complex of the present invention.
8 is a graph showing tissue-specific DNA gene expression in vivo of the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer / DNA complex of the present invention.
9 is a photograph showing an in vivo renal fibrosis animal model using mice (left) and rats (rat, right).
10 is a photograph showing the expression level of GFP gene by treating the kidney cell specific peptide-polyesteramine copolymer / GFP complex of the present invention in a renal fibrosis model, where M represents mice and R represents rats.
Figure 11 is a graph showing the measurement of creatine concentration in the serum after treatment of the renal cell specific peptide-polyesteramine copolymer / HGF complex of the present invention in the renal fibrosis model.
Figure 12 is a graph showing the measurement of urea concentration in the serum treated with kidney cell specific peptide-polyesteramine copolymer / HGF complex of the present invention in the renal fibrosis model.
Figure 13 shows the analysis of renal tissue pathology through H & E staining after treating the renal cell specific peptide-polyesteramine copolymer / HGF complex of the present invention in a renal fibrosis model (PEP-PEA / GFP: renal cell specific). Peptide-polyesteramine copolymer / GFP complex, UUO: kidney fibrosis model, PEA / HGF: polyesteramine / HGF complex, PEP-PEA / HGF: kidney cell specific peptide-polyesteramine copolymer / HGF complex).
FIG. 14 shows the results of evaluating collagen generated in the tissue through sirius red staining after treating the peptide-polyesteramine copolymer / HGF complex of the present invention in a renal fibrosis model (PEP- PEA / GFP: renal cell specific peptide-polyesteramine copolymer / GFP complex, UUO: renal fibrosis model, PEA / HGF: polyesteramine / HGF complex, PEP-PEA / HGF: renal cell specific peptide-polyester Amine copolymer / HGF complex).

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 신장세포특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체를 제공한다.The present invention provides gene carriers comprising renal cell specific peptides and polyesteramine polymers.

본 발명에서 ‘신장세포 특이적인 펩타이드’란 신장세포가 갖는 수용체 특이적으로 인식할 수 있는 펩타이드를 의미한다. 본 발명의 일 구체 예에서는 HOOC-ELRGDRAHW-NH₂일 수 있다.In the present invention, the "renal cell specific peptide" refers to a peptide that can be specifically recognized by the receptor renal cells. In one embodiment of the present invention may be HOOC-ELRGDRAHW-NH₂.

상기 폴리에스테르아민 (polyester amine, PEA) 중합체는 분자량이 작은 폴리에틸렌이민 (polyethylenimine, PEI)과 글리세롤 디메타크릴레이트 (glycerol dimethacrylate, GDM)를 공중합체 시킴으로써 합성될 수 있다 (도 1 ).The polyester amine (PEA) polymer can be synthesized by copolymerizing a low molecular weight polyethylenimine (PEI) and glycerol dimethacrylate (GDM) (FIG. 1).

본 발명의 유전자 전달체는 신장세포특이적인 펩타이드의 카르복실 그룹과 폴리에스테르아민 중합체의 아민 그룹을 아마이드 결합으로 반응시켜 제조될 수 있다 (도 3).The gene carrier of the present invention may be prepared by reacting a carboxyl group of a renal cell-specific peptide with an amine group of a polyesteramine polymer with an amide bond (FIG. 3).

본 발명은 또한 신장세포특이적인 펩타이드 및 폴리에스테르아민 중합체를 포함하는 유전자 전달체에 치료 유전자가 결합된 신장섬유증 예방 또는 치료용 유전자 전달 복합체를 제공한다.The present invention also provides a gene delivery complex for preventing or treating renal fibrosis in which a therapeutic gene is bound to a gene carrier comprising a renal cell-specific peptide and a polyesteramine polymer.

상기 신장세포특이적인 펩타이드는 신장세포에 특이적으로 결합하는 펩타이드를 의미하며, 바람직하게는 HOOC-ELRGDRAHW-NH₂일 수 있다.The renal cell-specific peptide refers to a peptide that specifically binds to renal cells, preferably HOOC-ELRGDRAHW-NH₂.

본 발명의 신장섬유증 예방 또는 치료용 유전자 전달 복합체는 신장섬유증 예방 또는 치료의 용도로 사용될 수 있는 유전자 치료제를 의미한다.Gene delivery complex for preventing or treating renal fibrosis of the present invention means a gene therapy agent that can be used for the purpose of preventing or treating renal fibrosis.

상기 유전자 전달 복합체는 본 발명의 유전자 전달체에 치료 유전자가 결합된 복합체이다.The gene delivery complex is a complex in which a therapeutic gene is bound to the gene delivery system of the present invention.

상기 치료 유전자는 HGF 유전자일 수 있으며, 바람직하게는 서열번호 1의 인공서열 DNA를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 인공 서열 DNA는 총 3679개의 염기서열로 구성된 것을 특징으로 한다. The therapeutic gene may be an HGF gene, and preferably, it comprises an artificial sequence DNA of SEQ ID NO: 1. The artificial sequence DNA is characterized by consisting of a total of 3679 nucleotide sequences.

본 발명은 또한 상기 유전자 전달 복합체를 유효성분으로 포함하는 신장섬유증 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for preventing or treating renal fibrosis comprising the gene delivery complex as an active ingredient.

본 발명에 따른 신장섬유증 예방 또는 치료용 조성물은 약제학적 조성물일 수 있다.The composition for preventing or treating renal fibrosis according to the present invention may be a pharmaceutical composition.

본 발명의 신장섬유증 예방 또는 치료용 약제학적 조성물은 본 발명의 유전자 전달 복합체와 약학적으로 허용되는 담체와 혼합함으로써 제조할 수 있다. 상기 약학적으로 허용되는 담체는 주사제에서 통상적으로 사용되는 어떠한 기재라도 가능하다. 적합한 담체의 예로 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브유 및 옥수수유 같은 식물성유, 젤라틴 및 에틸올레이트 같은 주사제용 유기 에스테르가 있다. 본 발명의 신장섬유증 예방 또는 치료용 약제학적 조성물은 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 신장섬유증 예방 또는 치료용 약제학적 조성물은 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 잘 알려진 방법을 사용하여 제형화할 수 있다. 또한, 주사제는 통상의 방법으로 삼투압 조절제, pH 조절제, 참기름이나 콩기름 같은 식물성 기름, 또는 레시틴, 비이온성 계면활성제 같은 계면활성제를 상기한 기재에 첨가하여 용액, 현탁액 또는 콜로이드 용액 등으로 제조할 수 있다. 이러한 주사제는 분말형, 동결건조형 등으로 제조하여 사용하기 전에 용해하여 사용할 수도 있다.The pharmaceutical composition for preventing or treating renal fibrosis of the present invention can be prepared by mixing the gene delivery complex of the present invention with a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carrier can be any substrate commonly used in injections. Examples of suitable carriers are vegetable oils such as propylene glycol, polyethylene glycol, olive oil and corn oil, organic esters for injections such as gelatin and ethyloleate. The pharmaceutical composition for preventing or treating renal fibrosis of the present invention may further include a filler, an anticoagulant, a lubricant, a humectant, a perfume, an emulsifier, a preservative, and the like. Pharmaceutical compositions for the prophylaxis or treatment of renal fibrosis of the present invention can be formulated using methods well known in the art to provide rapid, sustained or delayed release of the active ingredient after administration to a mammal. Injectables may also be prepared as solutions, suspensions or colloidal solutions by adding osmotic pressure regulators, pH regulators, vegetable oils such as sesame oil or soybean oil, or surfactants such as lecithin, nonionic surfactants, etc., in the usual manner. . Such injectables may be prepared in powder form, lyophilized form and dissolved before use.

본 발명의 신장섬유증 예방 또는 치료용 약제학적 조성물은 비경구적으로, 예를 들면 피하, 근육 (transmuscular) 또는 경피 (transdermal) 주사로 간편하게 투여될 수 있다. 상기 조성물의 직접 전달은 주사에 의한 피하, 복강 내, 정맥 내, 종양 내 또는 근육 내로 이루어지거나 또는 조직의 간극으로 전달될 수 있으며, 고체상인 경우에는 유전자 치료 바로 전에 필요하면 미리 멸균한 기재에 용해하여 사용하거나, 액상인 경우 별도의 처리 없이 그대로 사용할 수 있다.The pharmaceutical composition for preventing or treating nephrotic fibrosis of the present invention can be conveniently administered parenterally, for example, by subcutaneous, transmuscular or transdermal injection. Direct delivery of the composition may be by injection, subcutaneously, intraperitoneally, intravenously, intratumorally or intramuscularly, or into the gaps of the tissue, in the solid phase, dissolved in a pre-sterilized substrate if necessary immediately before gene therapy. If used, or in the case of a liquid can be used as it is without additional treatment.

본 발명의 신장섬유증 예방 또는 치료용 약제학적 조성물은 환자에 적용함에 있어 유효성분을 기준으로 환자의 질환 부위에 국부적으로 0.01 내지 100mg의 용량으로 투여할 수 있다. 그러나 활성성분의 실제 투여량은 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중, 질환의 중증도 등의 여러 관련 인자에 비추어 결정되어야 하는 것으로 이해되어야 하며, 따라서 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. The pharmaceutical composition for preventing or treating nephrotic fibrosis of the present invention may be administered at a dose of 0.01 to 100 mg locally to a disease site of a patient based on an active ingredient in application to a patient. However, it is to be understood that the actual dosage of the active ingredient should be determined in light of several relevant factors such as the route of administration, the age, sex, weight of the patient, the severity of the disease, etc. and therefore the dosage should not be construed in any way for the scope of the invention. It is not limited.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Advantages and features of the present invention, and methods of accomplishing the same, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and have ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims.

[실시 예][Example]

실시 예 1. Example 1. 폴리에스테르아민Polyesteramine ( ( PEAPEA ) 중합체 합성.) Polymer synthesis.

분지 폴리에틸렌이민 (PEI, 1.2와 25 kDa), 글리세롤 디메타크릴레이트 (GDM) (Mn = 228.25 Da), 그리고 메탄올 등 시약은 Sigma사 (St Louis, MO, USA)에서 구매하여 사용하였다. Reagents such as branched polyethyleneimine (PEI, 1.2 and 25 kDa), glycerol dimethacrylate (GDM) (Mn = 228.25 Da), and methanol were purchased from Sigma (St Louis, MO, USA).

글리세롤 디메타크릴레이트 및 폴리에틸렌이민를 무수 메탄올에 개별적으로 용해시키고, 세 가지 상이한 화학양론적 GDM: PEI 비율 (표 1 참조)로 글리세롤 디메타크릴레이트 용액을 폴리에틸렌이민 용액에 서서히 가하여 혼합하였다.
Glycerol dimethacrylate and polyethyleneimine were dissolved separately in anhydrous methanol and the glycerol dimethacrylate solution was slowly added to the polyethyleneimine solution and mixed in three different stoichiometric GDM: PEI ratios (see Table 1).

구분division 반응물(중량%)Reactant (wt%) 공급비
GMD:PEI
(Mol/Mol)
Supply ratio
GMD: PEI
(Mol / Mol)
PEI(a)의
조성(Mol%)
Of PEI (a)
Composition (Mol%)
공중합체 수율(%)Copolymer yield (%) 분자량(b)Molecular weight (b)
GDMGDM PEIPEI GDM/PEI-1.2
(1:1)
GDM / PEI-1.2
(1: 1)
228.25228.25 12001200 1:11: 1 56.7856.78 37.7237.72 7,6307,630
GDM/PEI-1.2
(1:2)
GDM / PEI-1.2
(1: 2)
228.25228.25 12001200 1:21: 2 55.5555.55 67.3067.30 7,6907,690
GDM/PEI-1.2
(1:4)
GDM / PEI-1.2
(1: 4)
228.25228.25 12001200 1:41: 4 68.4468.44 55.7455.74 7,7007,700
a: 1H NMR 측정값 ,b:GPC 측정값a: 1 H NMR measurement, b: GPC measurement

이어서 반응 혼합물을 60℃에서 24시간 동안 정속 교반하면서 가열하였다. 반응 혼합물을 4℃에서 24시간 동안 스펙트라/포 (Spectra/Por) 멤브레인 (molecular mass cutoff 3.5kDa Spectrum Medical Industries, Inc., California)을 이용하여 증류수로 투석하였다. 최종적으로 중합체를 친액화시키고 0℃에서 보관하였다.The reaction mixture was then heated at 60 ° C. for 24 hours with constant stirring. The reaction mixture was dialyzed with distilled water using a Spectra / Por membrane (molecular mass cutoff 3.5 kDa Spectrum Medical Industries, Inc., California) at 4 ° C. for 24 hours. Finally the polymer was lyophilised and stored at 0 ° C.

상기 반응은 승온(60℃) 하에서 수행하여 가교도를 높임으로써 합성된 중합체의 분자량을 크게 하였다. 폴리에틸렌이민의 아민기의 친핵성 성질로 인하여 글리세롤 디메타크릴레이트 말단기와 반응하였다 (도 1).
The reaction was carried out at an elevated temperature (60 ° C.) to increase the degree of crosslinking to increase the molecular weight of the synthesized polymer. Due to the nucleophilic nature of the amine group of polyethyleneimine it reacted with glycerol dimethacrylate end groups (FIG. 1).

실시 예 2. Example 2. 폴리에스테르아민Polyesteramine ( ( PEAPEA ) 중합체의 확인 및 특성Identification and Properties of Polymers

합성된 폴리에스테르아민의 조성을 1H NMR 분광법으로 확인하였다. 도 2에 GDM/PEI-1.2 (1:1)의 대표적인 1H NMR 스펙트럼을 나타내었다. 폴리에스테르아민의 조성은 반응물의 화학양론적 공급비에 따라 가변적임을 알 수 있었다. 또한, 폴리에스테르아민은 DMSO 또는 물과 같은 고도의 극성인 용매에 가용성이나, THF와 같은 몇몇 유기 용매에서는 불용성임이 밝혀졌다.The composition of the synthesized polyesteramine was confirmed by 1 H NMR spectroscopy. 2 shows a representative 1 H NMR spectrum of GDM / PEI-1.2 (1: 1). The composition of the polyesteramine was found to vary depending on the stoichiometric feed ratio of the reactants. Polyesteramines have also been found to be soluble in highly polar solvents such as DMSO or water, but insoluble in some organic solvents such as THF.

PEA의 분자량 감소를 측정하여 중합체 분해 정도를 추산하였다. PBS (0.1g/ml)에 용해시킨 중합체를 진탕 배양기 (37℃, 100rpm)에서 배양하고, 다양한 시간 간격으로 시료를 채취하였다. 이어서, 동결 건조된 시료에 대해 겔침투크로마토그래피 (gel permeation chromatography)를 실시하여 분자량을 측정하였다. The degree of polymer degradation was estimated by measuring the molecular weight reduction of PEA. The polymer dissolved in PBS (0.1 g / ml) was incubated in shake incubator (37 ° C., 100 rpm) and samples were taken at various time intervals. Subsequently, gel permeation chromatography was performed on the lyophilized sample to measure molecular weight.

일반적으로 단량체 구조, 용매 선택 및 반응 온도가 중합체의 평균 분자량에 영향을 미쳤고, 이들의 범위는 2,000 내지 50,000이었다. 그러나 합성된 폴리에스테르아민의 평균 분자량 분포는 그다지 넓지 않은 것으로 밝혀졌고 (다분산도 (polydispersity indices) 2.0에 근접함), 이는 반응물 공급비를 단순히 변화시키는 것으로는 분자량의 조절이 어려움을 시사한다 (상기 표 1 참조).In general, monomer structure, solvent selection, and reaction temperature affected the average molecular weight of the polymer, and their range was 2,000 to 50,000. However, the average molecular weight distribution of the synthesized polyesteramines has not been found to be very broad (close to polydispersity indices 2.0), suggesting that simply changing the reactant feed ratio suggests difficulty controlling the molecular weight ( See Table 1 above).

상기에서 얻은 중합체를 10mg/ml 농도로 CDCl 3에 용해시켜 1H NMR 시료를 제조하였다. 어벤스 (Avance) 500분 광계 (Bruker, Germany)를 이용하여 NMR 스펙트럼을 기록하였다. 중합체의 분자량은 컬럼 (GPCusing Sodex OHpack SB-803 HQ column; Phenomenox, USA)을 이용하여 컬럼 온도 25℃ 및 유속 0.5mL/min에서 측정하였다. 아세트산 암모늄 (0.5M, pH 5.5)을 이동상으로 이용하였다.The polymer obtained above was dissolved in CDCl 3 at a concentration of 10 mg / ml to prepare a 1 H NMR sample. NMR spectra were recorded using an Avance 500 minute photometer (Bruker, Germany). The molecular weight of the polymer was measured at a column temperature of 25 ° C. and a flow rate of 0.5 mL / min using a column (GPCusing Sodex OHpack SB-803 HQ column; Phenomenox, USA). Ammonium acetate (0.5M, pH 5.5) was used as mobile phase.

약물/유전자 전달 시스템의 생분해도는 적용 직후 담체 분자가 붕괴되는 것을 의미하는 것이 아니라, 유기체에서의 장기간 독성을 회피하기 위해 서서히 분해되는 것을 의미한다. 또한, 분해되지 않고 방출되지도 않은 담체의 축적이 세포독성을 야기시킨다. 폴리에스테르아민의 에스테르 결합 분해의 동력학을 분자량의 감소를 측정함으로써 조사하였다. 그 결과 폴리에스테르아민은 가수분해를 거쳐 각각 산 및 알코올을 형성함으로써 저분자량 비독성 부산물을 생성시켰다. GDM/PEI-1.2 (1:1)의 반감기는 9일 내지 10일인 것으로 밝혀졌고, 이는 조절된 방식으로 분해가 일어났음을 의미한다.
Biodegradability of the drug / gene delivery system does not mean that the carrier molecule collapses immediately after application, but rather slowly degrades to avoid long-term toxicity in the organism. In addition, the accumulation of undegraded and unreleased carriers causes cytotoxicity. The kinetics of ester bond degradation of the polyesteramines were investigated by measuring the decrease in molecular weight. As a result, the polyesteramines were hydrolyzed to form acids and alcohols, respectively, resulting in low molecular weight non-toxic byproducts. The half-life of GDM / PEI-1.2 (1: 1) was found to be 9-10 days, meaning that degradation occurred in a controlled manner.

실시 예 3. 본 발명의 신장세포특이적인 Example 3. Kidney cell specific of the present invention 펩타이드Peptides -- 폴리에스테르아민Polyesteramine 공중합체의 합성. Synthesis of Copolymers.

본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체는 신장세포특이적인 펩타이드의 카르복실 그룹과 폴리에스테르아민의 아민 그룹을 아마이드 결합으로 반응시켜 합성하였다 (도 3). 펩타이드 제작 시, 히스타민을 추가하여 NMR에서 확인 가능한 구조로 제작하였다. 신장세포 특이적인 펩타이드는 애니젠(주)에서 구입하였다.Renal cell specific peptide-polyesteramine copolymer of the present invention The carboxyl group of the renal cell-specific peptide and the amine group of the polyesteramine were synthesized by reacting with an amide bond (FIG. 3). When preparing peptides, histamine was added to prepare a structure that can be identified by NMR. Renal cell specific peptides were purchased from Anigen.

합성한 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체를 도 4에서 나타내었다. NMR로 측정하여 신장세포특이적인 펩타이드가 폴리에스테르아민에 8.8 mol% 도입된 것을 확인하였다.
The synthesized kidney cell specific peptide-polyesteramine copolymer is shown in FIG. 4. It was confirmed by NMR that 8.8 mol% of renal cell specific peptides were introduced into the polyesteramine.

실시 예 4. 본 발명의 신장세포특이적인 Example 4. Kidney cell specific of the present invention 펩타이드Peptides -- 폴리에스테르아민Polyesteramine 공중합체/DNA 복합체 제조. Copolymer / DNA Complex Preparation.

신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/DNA 복합체는 고분자의 아민 그룹과 DNA의 인산기 그룹의 비율을 조절하여 정전기적 작용으로 복합체를 형성시켰고 전기영동을 통하여 확인하였다.The renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer / DNA complex was formed by electrophoresis by controlling the ratio of the amine group of the polymer and the phosphate group of DNA to form an electrostatic action.

그 결과 하기 도 5에서 나타난 바와 같이, 낮은 중량비에서는 (weight ratio: 0.1 또는 0.5) 복합체가 제대로 형성이 되지 않지만 중량비를 1 정도로 올리면 복합체가 만들어지는 것을 확인하였다.As a result, as shown in Figure 5, at a low weight ratio (weight ratio: 0.1 or 0.5), the composite is not properly formed, but it was confirmed that the composite is made by increasing the weight ratio to about 1.

하기 실험 예에서는 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체를 간단하게 ‘peptide-PEA’라 표기하였으며 본 발명의 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체/DNA 복합체를 간단하게 ‘peptide-PEA/DNA 복합체’라 표기한다.
In the following experimental example, the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer of the present invention was simply referred to as' peptide-PEA ', and the renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer / DNA complex of the present invention was simply' peptide-PEA / DNA complex.

실험예Experimental Example 1. 신장세포에서 본 발명의  1. of the present invention in renal cells peptidepeptide -- PEAPEA 의 세포독성평가.Cytotoxicity Assessment of.

인간 신장 형질전환 세포 (human kidney transformed cells, 293T)를 10% 열-불활성화 FBS, 페니실린/스트렙토마이신이 보충된 DMEM 배양 배지에 보존하였다. 세포를 5% CO2를 함유한 37℃ 습윤 배양기에서 표준 조건하에 배양하였다.Human kidney transformed cells (293T) were preserved in DMEM culture medium supplemented with 10% heat-inactivated FBS, penicillin / streptomycin. Cells were cultured under standard conditions in a 37 ° C. wet incubator containing 5% CO 2 .

peptide-PEA의 세포 생존력을 조사 키트 (Cell Titer 96R Aqueous One Solution Cell Proliferation Kit, Promega)로 조사하였다. 96 웰 프레이트에 0.2mL 배양 배지 중 초기 밀도 1×104 (293T) 세포/웰로 적재된 세포를 24시간 배양한 후, 상기 공중합체를 농도별 (5, 10, 20, 50㎍/㎖)로 24시간 처리한 다음 MTS 에세이를 이용하여 293T 세포주에 대한 상기 공중합체의 세포독성을 조사하였다. 대조군으로는 폴리에틸렌이민 25K를 사용하였다.The cell viability of peptide-PEA was examined with a Cell Titer 96R Aqueous One Solution Cell Proliferation Kit (Promega). After 24 hours of incubation of cells loaded with an initial density of 1 × 10 4 (293T) cells / well in a 0.2 well culture medium in a 96 well plate, the copolymer was concentrated at a concentration (5, 10, 20, 50 μg / ml). After 24 hours treatment, MTS assay was used to examine the cytotoxicity of the copolymer against 293T cell line. Polyethyleneimine 25K was used as a control.

그 결과 도 6에서 나타난 바와 같이, 신장세포특이적인 peptide-PEA의 농도가 커질수록 세포독성이 점차 나타나는 것을 알 수 있었다. 보통 비바이러스성 유전자 전달물질로 알려져 있는 PEI 25K의 경우, 농도가 커질수록 세포생존율이 급격히 떨어지나 본 발명의 peptide-PEA는 20㎍/ml의 높은 농도에서도 60%보다 높은 세포생존율을 나타냈다. 이를 통해 본 발명의 peptide-PEA가 대조구인 PEI 25K에 비해 월등히 높은 세포생존율을 가지는 것을 알 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 6, it was found that the cytotoxicity gradually appeared as the concentration of the renal cell-specific peptide-PEA increases. In the case of PEI 25K, which is commonly known as a non-viral gene transfer material, the cell survival rate decreases rapidly as the concentration increases, but the peptide-PEA of the present invention showed a cell survival rate higher than 60% even at a high concentration of 20 µg / ml. Through this, peptide-PEA of the present invention was found to have a significantly higher cell viability than the control PEI 25K.

실험예Experimental Example 2. 신장세포에서 본 발명의  2. of the present invention in renal cells peptidepeptide -- PEAPEA /Of DNADNA 복합체의 유전자 발현조사. Investigation of gene expression of the complex.

인간 신장 형질전환 세포 (human kidney transformed cells, 293T)를 24 웰 플레이트에 1×105 세포를 넣고 24시간 배양한 후 본 발명의 peptide-PEA/DNA 복합체를 4시간 처리한 후, 배지를 갈아주고 24시간 후에 세포를 lysis시켜 발광측정기 (luminometer)로 RLU (Relative Light Units) 값을 확인하고, BCA protein kit로 단백질 농도를 확인하여 RLU/mg protein 값을 계산하였다.Human kidney transformed cells (human kidney transformed cells, 293T) in 24 well plate 1 × 10 5 cells incubated for 24 hours, and then treated with peptide-PEA / DNA complex of the present invention for 4 hours, the medium is changed and After 24 hours, the cells were lysed to confirm RLU (Relative Light Units) values using a luminometer, and RLU / mg protein values were calculated by checking protein concentrations using a BCA protein kit.

그 결과 도 7에서 나타난 바와 같이, 중량비 (weight ratio)가 증가할수록 peptide-PEA/DNA 복합체 그룹에서 유전자 발현효율이 점차 증가하는 것을 확인하였다. 그리고 중량비 5에서부터는 기존의 PEI 25K 보다, 중량비 10에서부터는 인지질계열의 리포펙타민보다 더 높은 유전자 전달효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 폴리에스테르아민/DNA 그룹과 비교하여 peptide-PEA/DNA 복합체 그룹에서 더 높은 유전자 발현효율을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 7, it was confirmed that the gene expression efficiency gradually increased in the peptide-PEA / DNA complex group as the weight ratio (weight ratio) increases. In addition, from the weight ratio 5, it was confirmed that the gene delivery efficiency was higher than that of the conventional PEI 25K and the weight ratio 10 was higher than the lipofectamine of the phospholipid series. In addition, higher gene expression efficiency was confirmed in the peptide-PEA / DNA complex group compared to the polyesteramine / DNA group.

실험예Experimental Example 3. 본 발명의  3. The peptidepeptide -- PEAPEA /Of DNADNA 복합체의  Composite inin vivovivo 에서의 In DNADNA 유전자 발현조사. Gene Expression Survey.

합성된 peptide-PEA/DNA 복합체가 in vivo에서도 효율적으로 유전자 발현을 나타내는지 확인하기 위하여 리포터 유전자인 GFP 유전자 30㎍을 신장세포특이적인 펩타이드-폴리에스테르아민 공중합체 (peptide-PEA)와 복합체를 형성시켜 정맥주사로 실험동물에게 처리한 후 유전자 발현을 조사하였다.To confirm whether the synthesized peptide-PEA / DNA complex shows gene expression efficiently in vivo, 30 μg of a reporter gene, GFP, is complexed with a renal cell-specific peptide-polyesteramine copolymer (peptide-PEA). The gene expression was examined after treatment to experimental animals by intravenous injection.

실험동물은 유전자발현시험 평가용으로 5주령의 ICR 마우스와 SD 랫 (rat)을 3일간 순화시킨 후 건강하고 발육 양호한 동물을 사용하였다. 사육조건은 온도 24±3℃, 상대습도 50±20% 환기횟수 12~15회/시간, 조명 12시간 (인공조명, 오전 7시~오후 7시)으로 하였다. 모든 실험동물의 사육 및 실험은 서울대학교의 실험동물 관리지침에 따라 실시하였다. 순화시킨 마우스에 peptide-PEA/GFP 복합체 (GFP: 30㎍, 총 볼륨: 0.2mL)를 꼬리정맥을 통하여 투여하였고 48시간 후에 마우스를 희생시켰으며 신장, 간, 심장 및 뇌 등 주요장기에서의 발현효율을 확인하였다.The animals were healthy and well-developed after 5 days of ICR mice and SD rats were purified for 3 days for evaluation of the gene expression test. Breeding conditions were the temperature 24 ± 3 ℃, relative humidity 50 ± 20% ventilation number 12-15 times / hour, lighting 12 hours (artificial lighting, 7 am to 7 pm). Breeding and testing of all experimental animals were conducted in accordance with the guidelines for management of experimental animals at Seoul National University. The purified mice received the peptide-PEA / GFP complex (GFP: 30 µg, total volume: 0.2 mL) through the tail vein and sacrificed mice after 48 hours, and expressed in major organs such as kidney, liver, heart and brain. The efficiency was confirmed.

그 결과 도 8에서 나타난 바와 같이, peptide-PEA/GFP로 처리한 그룹이 신장세포특이적인 펩타이드와 결합 없이 단순히 폴리에스테르아민/GFP로 처리한 그룹과 비교하여 신장조직에서 더 많은 GFP 단백질 발현효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 신장특이적인 펩타이드가 결합된 본 발명이 유전자 전달체가 in vivo에서도 효율적으로 작용함을 알 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 8, the group treated with peptide-PEA / GFP showed more GFP protein expression efficiency in renal tissue compared to the group treated with polyesteramine / GFP without binding to the renal cell-specific peptide. It was confirmed that it was shown. Through this, it was found that the present invention, in which the kidney-specific peptide is bound, works efficiently even in vivo.

실험예Experimental Example 4. 신장섬유화 모델 구축 및 신장섬유화 모델에서의  4. Construction of renal fibrosis model and renal fibrosis model peptidepeptide -- PEAPEA /Of DNADNA 복합체의  Composite DNADNA 유전자 발현조사. Gene Expression Survey.

실시 예 4-1: in vivo에서 신장섬유화 모델 (unilateral ureteral obstruction: UUO) 구축Example 4-1: Construction of a unilateral ureteral obstruction (UUO) in vivo

in vivo에서의 신장섬유화 모델은 논문 [Kinter et al., Kidney International (1999) 55, 1327-334]을 참조하여 구축하였다. 마우스와 랫 (rat)을 마취시킨 후, 왼쪽 신장에서 나오는 뇨관을 결찰함으로써 신장기능을 억제하여 신장섬유화를 유발시켰다.Renal fibrosis models in vivo were constructed with reference to Kinter et al., Kidney International (1999) 55, 1327-334. After anesthesia of the mice and rats, the urinary tract from the left kidney was ligated to inhibit renal function, thereby inducing renal fibrosis.

그 결과 도 9에서 보듯이 오른쪽 (마우스와 rat기준) 신장은 정상적인 것에 비하여 왼쪽 신장은 2주 만에 신장섬유화가 유발되어 신장조직이 육안으로 보기에도 정상조직에 비하여 비대해진 것을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 9, the right kidney (mouse and rat standard) compared to normal, the left kidney was induced renal fibrosis in two weeks, it was confirmed that the renal tissue is enlarged compared to the normal tissue even with the naked eye.

실시 예 4-2: 신장섬유화 모델에서의 peptide-PEA/DNA 복합체의 DNA 유전자 발현 조사.Example 4-2: Investigation of DNA Gene Expression of Peptide-PEA / DNA Complex in Kidney Fibrosis Model.

합성된 본 발명의 peptide-PEA/DNA 복합체가 신장섬유화 모델에서도 효율적으로 유전자발현효율을 나타내는지 확인하기 위하여 리포터 유전자인 GFP유전자 50㎍을 peptide-PEA와 복합체를 형성시킨 후, 정맥주사로 신장섬유화 모델 동물에게 (마우스의 경우: GFP: 30㎍, 총 볼륨: 0.2mL; rat의 경우: GFP: 50㎍, 총 볼륨: 0.5mL) 꼬리정맥을 통하여 투여하였고 마우스와 랫 (rat)을 희생시켜 신장조직에서 GFP 발현 효율을 확인하였다.In order to confirm whether the synthesized peptide-PEA / DNA complex of the present invention exhibits efficient gene expression efficiency in the renal fibrosis model, 50 µg of the reporter gene, GFP gene, was formed with the peptide-PEA and then renal fibrosis. Model animals (for mice: GFP: 30 μg, total volume: 0.2 mL; for rats: GFP: 50 μg, total volume: 0.5 mL) were administered via tail vein and kidneys at the expense of mice and rats. GFP expression efficiency was confirmed in tissues.

그 결과 도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 peptide-PEA/DNA 복합체로 처리한 신장섬유화 모델 동물은 오른쪽 신장조직에서 GFP 단백질 발현이 효율적으로 일어날 뿐만 아니라, 섬유화가 일어난 신장조직에서도 GFP 단백질 발현이 되는 것을 관찰하였다. 이를 통해 peptide-PEA가 DNA유전자를 신장조직에 효율적으로 전달함을 알 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 10, the renal fibrosis model animal treated with the peptide-PEA / DNA complex of the present invention not only efficiently GFP protein expression in the right kidney tissue, but also GFP protein expression in the renal tissue fibrosis Was observed. This suggests that peptide-PEA efficiently delivers DNA genes to renal tissue.

실험예Experimental Example 5. 신장섬유화 모델에서의  5. In the renal fibrosis model peptidepeptide -- PEAPEA /Of HGFHGF 복합체의  Composite HGFHGF 유전자 발현조사. Gene Expression Survey.

in vivo에서의 peptide-PEA/GFP의 GFP유전자 발현조사 결과를 토대로 신장섬유화 유발모델 (n=4)에서 치료효과가 있는 HGF 유전자를 peptide-PEA 고분자와 결합시켜 나노복합체 (peptide-PEA/HGF)를 형성한 후, 랫 (rat)의 꼬리정맥으로 주사하여 HGF 유전자 발현효율을 확인하였다. 신장섬유화 모델 동물인 랫 (rat)에서 peptide-PEA/HGF 복합체 (HGF: 50㎍, 총 볼륨: 0.5mL)를 섬유화 유발일로부터 3일 간격으로 꼬리 정맥을 통하여 세 번 투여하였고 3일 후에 랫 (rat)을 희생시켜 신장에서의 HGF 유전자 발현 효율을 확인하였다.Nanocomplexes (peptide-PEA / HGF) by combining the therapeutic HGF gene with peptide-PEA polymer in the renal fibrosis induction model (n = 4) based on the results of GFP gene expression of peptide-PEA / GFP in vivo After the formation of the rat (rat) by injection into the tail vein was confirmed the HGF gene expression efficiency. Peptide-PEA / HGF complex (HGF: 50 µg, total volume: 0.5 mL) was administered to the renal fibrosis model rat three times through the tail vein at three-day intervals from the day of fibrosis. rats were sacrificed to determine the efficiency of HGF gene expression in the kidney.

신장기능 검사로는 심장채혈을 하여 혈액을 수집한 후, 혈청 내 크레아티닌 (Creatinine)과 요소 (urea) 농도의 측정을 통해 신장섬유화의 진행 정도를 평가하였다. 대조군으로서는 sham control, HGF, PEA/HGF, peptide-PEA/HGF를 사용하였다.In the kidney function test, the blood was collected by cardiac collection, and the progress of kidney fibrosis was evaluated by measuring the levels of creatinine and urea in serum. As a control, sham control, HGF, PEA / HGF, peptide-PEA / HGF were used.

그 결과 도 11 및 도 12에서 나타난 바와 같이, peptide-PEA/HGF로 처리한 그룹은 신장섬유화가 유발된 그룹 (UUO)에 비하여 크레아티닌의 농도 및 요소 농도가 훨씬 낮음을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 11 and 12, the group treated with peptide-PEA / HGF was confirmed that the concentration of creatinine and urea much lower than the group (UUO) induced kidney fibrosis.

실험예Experimental Example 6. 신장섬유화 모델에서의  6. In the Kidney Fibrosis Model peptidepeptide -- PEAPEA /Of HGFHGF 복합체의 투여 후 신장조직 병리 분석 Renal tissue pathology analysis after administration of the complex

신장섬유화 모델에서 peptide-PEA/HGF 복합체 투여 후, H&E 염색과 씨리어스 레드 (sirius red) 염색을 통하여 신장조직 병리를 분석하였다. Sham control, Vector control (PEP-PEA/GFP), HGF, PEA/HGF, PEP-PEA/HGF를 처리한 rat 신장조직을 각각 헤마톡실린 앤드 에오신 (H&E) 염색을 하여 확인을 하였다.Kidney histopathology was analyzed by H & E staining and sirius red staining after peptide-PEA / HGF complex administration in the renal fibrosis model. Rat kidney tissues treated with Sham control, Vector control (PEP-PEA / GFP), HGF, PEA / HGF, and PEP-PEA / HGF were identified by hematoxylin and eosin (H & E) staining, respectively.

그 결과 도 13에서 나타난 바와 같이, HGF를 처리한 rat 신장조직을 각각 H&E염색을 하여 확인하였으며 UUO 시술로 인하여 모든 군에서 신장섬유증이 유발된 것이 관찰되었다. 요도관 폐쇄로 인하여 pelvis, papilla 부분이 medulla 및 cortex 지역으로 밀려듬에 따라 medulla 두께가 감소됨을 확인하였으나, PEA/HGF군과 peptide-PEA/HGF 투여 그룹은 대조군에 비하여 그 정도가 약함을 확인할 수 있었다. 신장섬유증 진행 정도 분석결과 대조군 대비 그 지수가 감소함을 확인할 수가 있었다. 이는 PEA/HGF와 peptide-PEA/HGF로 처리한 그룹에서 대조군인 UUO 그룹보다 섬유 형성이 훨씬 드물게 일어남을 암시한다.As a result, as shown in FIG. 13, HGF-treated rat kidney tissues were identified by H & E staining, and renal fibrosis was induced in all groups by UUO procedure. It was confirmed that medulla thickness decreased as pelvis and papilla were pushed into medulla and cortex due to urethral obstruction, but PEA / HGF group and peptide-PEA / HGF group were weaker than control group. there was. As a result of the progression of renal fibrosis, it was confirmed that the index decreased compared to the control group. This suggests that the formation of fiber is much rarer in the group treated with PEA / HGF and peptide-PEA / HGF than the control UUO group.

도 14에서는 신장섬유화 모델에서 peptide-PEA/HGF 투여 후, 씨리어스 레드 (sirius red) 염색을 통하여 조직 내 생성되는 콜라겐을 평가한 결과를 나타낸 것으로, peptide-PEA/HGF로 처리한 그룹에서 다른 대조 그룹보다 콜라겐 형성이 훨씬 드물게 일어남을 알 수 있다. 이를 통해 H&E 염색 결과와 유사한 결과를 보여주며 특히 peptide-PEA/HGF 그룹이 다른 군에 비해 확연한 섬유조직 감소를 확인할 수 있었다.
Figure 14 shows the results of the evaluation of collagen generated in the tissue through the sirius red staining after administration of peptide-PEA / HGF in the renal fibrosis model, another control in the group treated with peptide-PEA / HGF Collagen formation is much rarer than in the group. The results showed similar results to H & E staining, and the peptide-PEA / HGF group showed a marked decrease in fibrous tissue compared to other groups.

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Claims (8)

폴리에스테르아민 중합체인 폴리에틸렌이민(polyethylenimine)과 글리세롤 디메타크릴레이트(glycerol dimethacrylate)의 공중합체 및 신장세포 특이적인 펩타이드인 HOOC-ELRGDRAHW-NH2를 포함하는 유전자 전달체.
A gene carrier comprising a copolymer of a polyesteramine polymer, polyethylenimine and glycerol dimethacrylate, and HOOC-ELRGDRAHW-NH 2 , a renal cell specific peptide.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 유전자 전달체는 HOOC-ELRGDRAHW-NH2의 카르복실 그룹; 및 폴리에틸렌이민(polyethylenimine)과 글리세롤 디메타크릴레이트(glycerol dimethacrylate)의 공중합체의 아민 그룹;을 아마이드 결합으로 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는 유전자 전달체.
The method of claim 1, wherein the gene carrier comprises: a carboxyl group of HOOC-ELRGDRAHW-NH 2 ; And an amine group of a copolymer of polyethyleneimine and glycerol dimethacrylate; and a gene carrier prepared by reacting an amide bond.
제1항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 유전자 전달체에 치료 유전자로 간세포 성장인자(Hepatocyte Growth Factor; HGF) 유전자가 결합된 유전자 전달 복합체.
A gene transfer complex in which a hepatocyte growth factor (HGF) gene is combined as a therapeutic gene in a gene delivery system according to any one of claims 1 and 4.
삭제delete 제5항에 있어서, 상기 간세포 성장인자 유전자는 서열번호 1의 염기인 것을 특징으로 하는 유전자 전달 복합체.
The gene delivery complex according to claim 5, wherein the hepatocyte growth factor gene is a base of SEQ ID NO: 1.
제5항에 따른 유전자 전달 복합체를 포함하는 신장섬유증 예방 또는 치료용 조성물.

Composition for preventing or treating renal fibrosis comprising the gene delivery complex according to claim 5.

KR1020110017687A 2011-02-28 2011-02-28 Gene Delivery Complex Comprising Renal Cell-Specific Peptide and Polyester Amine and Composition Comprising The Same for Preventing or Treating of Renal Fibrosis. KR101327181B1 (en)

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