KR101564796B1

KR101564796B1 - 비하전성 친수성 블록 및 측사슬의 일부에 소수성 기가 도입된 카티온성 폴리아미노산 블록을 포함하여 이루어지는 공중합체, 그 사용

Info

Publication number: KR101564796B1
Application number: KR1020107020017A
Authority: KR
Inventors: 가즈노리 가타오카; 노부히로 니시야마; 아츠시 이시이; 야스키 가토; 간지로 미야타; 김현진; 히로야스 다케모토
Original assignee: 고쿠리츠다이가쿠호우진 도쿄다이가쿠
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2015-10-30
Also published as: JP5467366B2; CN101970541B; TW200948384A; CA2718003A1; TWI459968B; EP2272897B1; CA2718003C; WO2009113645A1; KR20100138910A; EP2272897A4; US20110052917A1; AU2009224286B2; WO2009113645A8; CN101970541A; JPWO2009113645A1; US8431545B2; AU2009224286A1; EP2272897A1

Abstract

본 발명은, 비하전성 친수성 폴리머 사슬 블록 및 카티온성 폴리아미노산 사슬 블록을 포함하여 이루어지는 블록 공중합체를 개시한다. 그 공중합체는, 친수성 폴리머 사슬 블록이 그 폴리아미노산 사슬 블록의 주사슬 중 어느 일방의 말단에 공유 결합을 통해 결합되어 있고, 또한 그 폴리아미노산 사슬 블록에 있어서의 아미노산 반복 단위 10 퍼센트 이상에서 70 퍼센트 이하의 측사슬에 소수성 기가 공유 결합을 개재하여 결합되어 있다. 그 공중합체는 소분자 핵산인 siRNA 와도 생리적 조건하에서 안정적인 회합체를 제공한다.

Description

비하전성 친수성 블록 및 측사슬의 일부에 소수성 기가 도입된 카티온성 폴리아미노산 블록을 포함하여 이루어지는 공중합체, 그 사용{COPOLYMER INCLUDING UNCHARGED HYDROPHILIC BLOCK AND CATIONIC POLYAMINO ACID BLOCK HAVING LATERAL CHAIN TO WHICH HYDROPHOBIC RADICAL IS PARTIALLY INTRODUCED, AND USE OF COPOLYMER}

본 발명은 친수성 폴리머 사슬 블록과, 측사슬의 일부에 소수성 기가 도입된 카티온성 폴리아미노산 사슬 블록을 포함하여 이루어지는 블록 공중합체 그리고 그 공중합체와 핵산 분자로 형성되는 복합체, 특히 미셀형 입자에 관한 것이다.

small interferring RNA (siRNA), 안티센스 올리고 뉴클레오티드를 비롯한 생리 활성을 갖는 핵산 의약은 암이나 바이러스성 질환 등에 대한 차세대 치료약으로서 기대되고 있다. 그러나, 이들 핵산은 본질적으로 생체 내에서 불안정하고, 생체 이용 효율이 낮은 점에서 현재 실용적인 용도는 한정되어 있다. 핵산 의약을 보다 폭넓은 질환의 치료에 응용하기 위해서는, 전신 투여를 가능하게 하는 효율적이고 안전한 핵산 딜리버리 시스템이 필요하다 (하기 비특허문헌 1 및 2 참조). 바이러스 벡터는 고효율로 핵산을 표적 부위에 딜리버리할 수 있는 것이 알려져 있지만, 면역원성, 발암성 등에 의해 임상상의 이용은 제한되어 있다 (하기 비특허문헌 3 및 4 참조). 그 때문에, 카티온성 폴리머나 카티온성 지질로 구성되는 비바이러스 벡터에 주목되고 있다 (하기 비특허문헌 5 및 6 참조).

카티온성 폴리머는 정전적 상호 작용에 의해 핵산과 복합체를 형성하는데, 그것만으로는 표적에 효율적으로 딜리버리할 수 있는 입경의 제어 및 혈중에서의 안정성에 문제가 있기 때문에, 카티온성 폴리머에 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 등의 생체 친화성이 높은 수용성 고분자를 결합시키는 방법이 제안되어 있다 (하기 특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3, 비특허문헌 7 및 8 참조). 이들 복합체는 PEG 로 이루어지는 친수성 쉘과 핵산이 결합된 코어를 갖는 코어-쉘형 입자가 되기 때문에 입경의 제어는 가능해지지만, 정맥 투여한 경우에는 신속하게 혈중으로부터 제거되는 것이 보고되어 있어 (하기 비특허문헌 9 및 10 참조), 안정화가 더욱 요구된다.

대강 설명하면, 특허문헌 1 은 예를 들어 하전성 분자인 DNA 의 표적 딜리버리용 담체로서 친수성 세그먼트 및 하전성 세그먼트를 포함하는 블록 공중합체를 기재하고 있는데, 그 공중합체로부터 형성된 핵산 복합체는 상기 서술한 혈중에서의 안정성에 문제가 있는 경우가 있다. 특허문헌 2 에서는, 이러한 문제점을 개선하는 것, 구체적으로는, 수성 매체 중에서의 그 블록 공중합체의 복수 분자로 형성되는 고분자 미셀을 안정화하는 것 등을 목적으로 하여 그 중합체 분자 사이에 디술피드 가교가 형성되도록 메르캅토기가 그 블록 공중합체의 하전성 세그먼트 중에 도입되고 있다. 또, 특허문헌 3 에서는, 예를 들어 폴리-L-리신의 측사슬의 ε-아미노기를 개재하여 친수성 기로서의 PEG 사슬 및 소수성 기로서의 팔미토일기를 도입한 그래프트 중합체가 제공되어 있다.

한편, 일방의 말단에 PEG 사슬을 도입한 카티온성 폴리머 (예를 들어, PEG 화 폴리(N-메틸디에탄아민 세바케이트)) 에 대해, 측사슬로서 소수성 기인 콜레스테롤을 그래프트하여, 폴리머 미셀을 안정화하는 방법이 제안되어 있다 (하기 비특허문헌 11 참조). 이 문헌에서는 혈중 체류성의 평가는 보고되어 있지 않지만, 소수기의 도입에 의해 입자는 어느 정도 안정화된 것으로 생각된다. 그러나, 이 폴리머의 조제에는 과혹한 조건 (120 ℃, 24 시간) 을 사용할 필요가 있고, 폴리머의 분해가 발생하므로, 폴리머의 분자량 및 PEG, 콜레스테롤의 도입률을 안정적으로 제어하는 것은 곤란한 것으로 생각된다. 또, 이 방법에서는 pH 4.6 이라는 산성 조건에 있어서 핵산과의 복합체를 조제할 필요가 있는데, 그러한 산성 조건에서는 DNA 는 불안정하다 (하기 비특허문헌 12 참조). 이들 점에서, 이 폴리머를 사용하는 경우에는 제제화에 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한, 그 문헌에서 이용되고 있는 PEG 는 분자량이 최대 2000 이고, 또 폴리머 중의 PEG 함량은 1.8∼8.2 % 이다. 이 조건에서는 친수성 쉘의 형성은 불충분한 것으로 생각되고, DNA 와의 복합체의 입경은 200 ㎚ 이상으로 크고, 또 입자의 제타 전위는 코어의 성질을 반영하여 부 (負) 또는 정 (正) 의 값을 나타내고 있다. 이와 같은 성질은 높은 혈중 체류성을 실현하기 위한 장해가 된다 (당해 기술 분야에 관한 그 밖의 정보도 포함하여 하기 비특허문헌 6 및 13∼17 참조).

일본 공개특허공보 평8-188541호 일본 공개특허공보 2001-146556호 WO 99/61512

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상기 서술한 바와 같이, 핵산의 벡터로서, 바이러스 벡터 이외에 대해, 요즈음에도 다종 다양한 개발 연구 또는 대처가 이루어지고 있다. 그러나, 의료용 재료로서 유리하게 사용할 수 있고, 또한 효율적으로 표적에 핵산을 딜리버리할 수 있는 벡터 또는 담체에 대한 요구는 여전히 존재한다. 예를 들어, 비특허문헌 11 에 기재된 PEG 화 폴리(N-메틸디에탄아민 세바케이트)-co-((콜레스테릴옥소카르보닐아미드에틸)메틸비스(에틸렌)암모늄브로마이드세바케이트)) 는 그들로부터 형성되는 미셀형 입자가 일정한 안정성을 갖는 것이 기재되어 있지만, 의약용 재료에 요구되는 재료의 균질성, 또 의약 그 자체의 균질성을 용이하게 확립할 수 있는 계 (系) 를 제공한다는 관점에서는, 더욱 개량이 요구될 것이다.

본 발명자들의 일부는, 상기 특허문헌 2 에 기재되어 있는 바와 같이, 블록 공중합체로부터 형성되는 고분자 미셀 (또는 미셀형 입자) 의 안정화가 그 공중합체 분자 사이에 디술피드 가교를 형성 (공유 결합을 형성) 함으로써 비약적으로 향상될 수 있음을 밝혔다. 그러나, 재료의 다양성을 도모하기 위해, 더욱 상이한 핵산 딜리버리용 재료를 탐색해 왔다.

그 결과, 특허문헌 2 에 기재된 비하전성 친수성 폴리머 사슬 블록 및 카티온성 폴리아미노산 사슬 블록을 포함하여 이루어지는 블록 공중합체는 비특허문헌 11 에 기재된 공중합체와는 본질적으로 구조를 달리 하지만, 폴리아미노산 반복 단위 (유닛) 의 측사슬 일부에 소수성 기를 도입하여 수식한 블록 공중합체는 상기 블록 공중합체 분자의 폴리머 주사슬 사이를 디술피드 결합한 경우 이상의 이점을 고분자 미셀에 부여할 수 있는 것을 알아냈다.

이렇게 하여, 본원 발명에서는, 비하전성 친수성 폴리머 사슬 블록 및 카티온성 폴리아미노산 사슬 블록을 포함하여 이루어지는 블록 공중합체로서, 친수성 폴리머 사슬 블록이 그 폴리아미노산 사슬 블록의 주사슬 중 어느 일방의 말단에 공유 결합을 통해 결합되어 있고, 또한 그 폴리아미노산 사슬 블록에 있어서의 아미노산 단위의 10 퍼센트 이상 70 퍼센트 이하의 측사슬에 소수성 기가 공유 결합을 통해 결합되어 있는, 상기 블록 공중합체가 제공된다.

또, 본원 발명은 이러한 공중합체와 핵산의 복합체도 제공한다.

도 1 은 실시예 2 에서 합성된 PPLC1 의 ¹H NMR 스펙트럼이다. 또한, 도면 중 a 는 폴리에틸렌글리콜의 메틸렌기 유래의 피크이고, b 는 콜레스테롤기 중의 메틸기 유래의 피크이다.
도 2 는 실시예 2 에서 합성된 PPLS1 의 ¹H NMR 스펙트럼이다. 또한, 도면 중 a 는 폴리에틸렌글리콜의 메틸렌기 유래의 피크이고, b 는 스테아로일기 중의 메틸기 유래의 피크이다.
도 3 은 PPLC1∼PPLC4 및 PEG-P(Lys) 의 각 폴리머와 siRNA 를 이용하고, 각 N/P 비에 있어서 형성시킨 입자 용액의 전기 영동의 결과 얻어진 사진이다 (단, N/P 비 O 란, siRNA 만을 영동한 레인을 가리킨다).
도 4 는 동적 광산란법에 의해 측정한 PPLC1∼PPLC4 및 PEG-P(Lys) 의 각 폴리머와 siRNA 로 이루어지는 회합체의 다분산도 (PDI) 를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 동적 광산란법에 의해 측정한 PPLC1∼PPLC4 및 PEG-P(Lys) 의 각 폴리머와 siRNA 로 이루어지는 회합체의 큐물런트 입경 (diameter) 을 나타내는 그래프이다.
도 6 은 동적 광산란법에 의해 측정한, PPLC2 를 이용하여 siRNA 와 N/P 비 6 으로 형성시킨 입자의 입경 분포의 히스토그램이다.
도 7 은 PPLC2 와 siRNA 로 이루어지는 회합체의 제타 전위 (zeta potential) 의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 PPLC2 를 이용하여 N/P 비 1.5∼10 으로 조제한 입자, PPLS1 을 이용하여 N/P 비 6 으로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의 투여 후 1 시간에 있어서의 혈중 체류성을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9 는 PPLC1∼4 및 PEG-PLys 를 이용하여, N/P 비 6 으로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의, 투여 후 2 시간에 있어서의 혈중 체류성을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10 은 PPLZ 를 이용하여 N/P 비 8 로 조제한 입자, PPLZb 를 이용하여 N/P 비 8 로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의 투여 후 2 시간에 있어서의 혈중 체류성을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11 은 PPLC2 를 이용하여 N/P 비 6 으로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의, 투여 후 15 분∼4 시간까지의 혈중 체류성을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 대해 사용하는 용어 또는 기술 용어는, 특별히 언급하지 않는 한, 당해 기술 분야에서 사용되고 있는 통상의 의미를 갖는 것으로 이해된다.

비하전성 친수성 폴리머 사슬 블록은 폴리에틸렌글리콜 (또는 폴리(옥시에틸렌) 로 이루어지는 수용성 폴리머 유래이다. 폴리아미노산 사슬 블록이 폴리리신, 폴리오르니틴, 폴리아르기닌, 폴리호모아르기닌 또는 폴리히스티딘으로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리머 유래일 수 있다. 이러한 비하전성 친수성 폴리머 사슬 블록의 분자량은, 블록 공중합체가 약물 내포 고분자 미셀을 형성할 수 있는 한, 한정할 수 있는 것은 아니지만, 약 2500∼200,000 Da, 바람직하게는 5,000∼20,000 Da, 보다 바람직하게는 8,000∼15,000 Da 이고, 옥시에틸렌의 반복 단위의 수에서는, 55∼4,500 의 정수이고, 바람직하게는 110∼450, 보다 바람직하게는 180∼340 의 정수이다.

블록 공중합체의 다른 일방의 블록인 폴리아미노산 사슬 블록은 폴리리신, 폴리오르니틴, 폴리아르기닌, 폴리호모아르기닌 또는 폴리히스티딘으로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리머 유래의 반복 단위를 포함하여 이루어지거나, 또는 그 반복 단위로 이루어질 수 있다. 이들 블록은 그 반복 단위가 10∼100 인 정수에 있고, 바람직하게는 20∼80 의 정수에 있고, 보다 바람직하게는 20∼60 의 정수에 있다. 이 폴리아미노산 사슬 블록의 아미노산 잔기 중, 전체 반복 단위수 (n 으로 나타내는 정수) 의 10 %∼70 % 에 상당하는 수의 아미노산 잔기는 소수성 기를 그 측사슬에 담지한다. 소수성 기를 담지하는 아미노산 잔기는 폴리아미노산 블록 중에 어떻게 배치되어 있어도 되고, 예를 들어 무질서 또는 랜덤하게 배치되어 있는 경우, 및 블록으로서 배치되어 있는 경우 (즉, 폴리에틸렌글리콜 블록과, 소수기를 담지하는 폴리아미노산으로 이루어지는 블록과, 소수기를 담지하지 않은 폴리아미노산으로 이루어지는 블록이 트리 블록을 형성하는 경우) 를 들 수 있다. 소수성 기로는, 스테롤 유도체의 잔기 또는 C_4-24 하이드로카르빌기를 들 수 있다. 스테롤이란, 시클로펜타논하이드로페난트렌 고리 (C₁₇H₂₈) 를 베이스로 하는 천연, 반합성 또는 합성 화합물을 의미하고, 예를 들어 천연 스테롤로는, 한정되는 것은 아니지만, 콜레스테롤, 콜레스타놀, 디하이드로콜레스테롤, 콜산 등을 들 수 있고, 그 반합성 또는 합성 화합물로는, 이들 천연물의 예를 들어, 합성 전구체 (필요에 따라, 존재하는 경우에는, 일정한 관능기, 하이드록시기의 일부 혹은 전부가 당해 기술 분야에서 이미 알려진 하이드록시 보호기에 의해 보호되어 있거나, 또는 카르복실기가 카르복실 보호에 의해 보호되어 있는 화합물을 포함한다) 일 수 있다. 또, 스테롤 유도체란, 본 발명의 목적에 악영향을 미치지 않는 범위 내에서, 시클로펜타논하이드로페난트렌 고리에 C_1-12 알킬기, 할로겐 원자, 예를 들어 염소, 브롬, 불소가 도입되어 있어도 되고, 그 고리계는 포화, 부분 불포화일 수 있는 것 등을 의미한다. 스테롤 유도체의 잔기는, 바람직하게는 콜레스테롤, 콜레스타놀, 디하이드록시콜레스테롤의 3 위치 하이드록시기의 수소 원자가 제거된 기이다. 더욱 바람직하게는, 콜레스테롤 3 위치 하이드록시기의 수소 원자가 제거된 기이다. C_4-24 하이드로카르빌기에서의 하이드로카르빌이란, 탄소 원자와 수소 원자로 이루어지고, 직사슬 혹은 분기의 C_4-24, 바람직하게는 C_12-24알킬, 직사슬 혹은 분기의 C_4-24, 바람직하게는 C_12-24 알케닐, 직사슬 혹은 분기의 C_4-24, 바람직하게는 C_12-24 알키닐, C_4-24, 바람직하게는 C_12-24의 바구니형 화합물, 예를 들어 아다만틸 등, 및 아릴알킬이고, 아릴이 페닐 또는 나프틸이고, 알킬이 C₁-C₅인 것, 예를 들어 벤질기 등을 들 수 있는데, 바람직하게는 직사슬 혹은 분기 C_4-20, 보다 바람직하게는 C_12-20 알킬, 직사슬 혹은 분기의 C_4-20, 바람직하게는 C_12-20 알케닐, 및 벤질기이다. 또한, 상기 서술한 알케닐 및 알키닐기에는 복수의 불포화 결합이 포함되어 있어도 된다.

이와 같은 블록 공중합체의 보다 구체적인 것으로는, 일반식 I 또는 II

로 나타내는 공중합체를 들 수 있다.

상기 식 중, A 는 수소 원자, 또는 식 R₁(R₂)CH(CH₂)_q- 로 나타내는 기를 나타내고, R₁ 및 R₂ 는 독립적으로 수소 원자, C_1-6 알콕시기, 아릴옥시기, 아릴 C_1-3옥시기, 시아노기, 카르복실기, 아미노기, C_1-6 알콕시카르보닐기, C_2-7 아실아미드기, 트리-C_1-6 알킬실록시기, 실록시기, 실릴아미노기를 나타내거나, 또는 R₁ 및 R₂ 는 하나로 되어 C_1-3알킬기로 치환되어 있거나 또는 비치환 에틸렌디옥시 또는 프로필렌디옥시기를 나타내고, 또는 R₁ 및 R₂ 는 그것들이 결합되어 있는 =CH- 기와 하나로 되어 포르밀기를 나타내고,

q 는 0∼10 의 정수를 나타내고,

L 은 -(CH₂)rNH-, -NHCH₂CH₂NH-, -NHCH₂CH₂CH₂NH- 또는 -COCH₂CH₂-NH- 를 나타내고, 단, r 은 0∼5 의 정수를 나타내고,

L' 는 -CO-, -OCO-(CH₂)r'-CO- 및 -NHCO-(CH₂)r'-CO- 를 나타내고, 단, r' 는 1∼5 의 정수를 나타내고,

B 는 -NH-, -NHCOO-, -NHCO- 또는 식 III 으로 나타내는 치환기를 개재하여 결합하는 스테롤 유도체 잔기 또는 C_4-24 하이드로카르빌기를 나타내고,

Q 는 NH₂, -NHC(=NH)NH₂ 또는 식 IV 로 나타내는 치환기를 나타내고,

Z 는 수소 원자, C_2-12 알킬카르보닐기, C_3-12 알케닐카르보닐기, 아릴카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아릴 C_1-3 카르보닐기 또는 B 에 대해 규정하는 기이고,

Z' 는 -NH-R₃을 나타내고, 단, R₃ 은 비치환 또는 치환된 직사슬 혹은 분기의 C_1-12알킬기이고,

m 은 55∼5,000 의 정수를 나타내고,

n 은 10∼100 의 정수를 나타내고,

p 는 1, 3 또는 4 의 정수를 나타내고,

x 는 폴리아미노산 사슬 블록에 함유되는 치환기 Q 를 갖는 유닛의 수, y 는 폴리아미노산 사슬 블록에 함유되는 치환기 B 를 갖는 유닛의 수인데, x+y = n 이고, y 는 n 의 10 퍼센트 이상 70 퍼센트 이하까지를 차지하는 정수이다.

상기 식 중의 C_1-12알킬, C_1-3알킬, 또는 본 명세서에서 말하는 알킬로는, 각각에 해당하는 탄소수를 갖는, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, iso-프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, n-헥산, n-헵탄데칸, 운데실 등의 직사슬 혹은 분기 알킬을 들 수 있다.

상기 식 중의 B 가 수소 원자인 블록 공중합체를 비롯한 소수성 기를 도입하기 전의 블록 공중합체는, 일부는 그 자체 공지되어 있거나, 그 자체 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 일반적으로, 본 발명에서 사용할 수 있는 블록 공중합체는, 그 자체 공지된 또는 시판되고 있는 비하전성 친수성 폴리머 사슬을 갖는 폴리머 및 카티온성 폴리아미노산 사슬을 갖는 폴리머를 그대로, 또는 필요에 따라, 분자량 분포를 좁게 하도록 정제한 후, 그 자체 공지된 방법에 의해 커플링하여 제조할 수 있다. 폴리아미노산 측사슬에 대한 소수성 기의 도입은 비하전성 친수성 폴리머 사슬과의 커플링에 의한 블록 공중합체의 제조 전에 실시해도 되고, 또는 나중에 실시해도 된다. 이들의 경우 공중합체의 구조는 일반식 I 또는 II 가 된다. 다른 방법으로는, 예를 들어 비하전성 친수성 폴리머 사슬이 폴리에틸렌글리콜 사슬이고, 폴리아미노산 사슬이 리신 또는 오르니틴인 경우, 전자를 예를 들어 일반식 I 의 A 를 발생시킬 수 있는 개시제를 이용하여 아니온 리빙 중합을 실시함으로써 제조하고, 이어서, 성장 말단측에 아미노기를 도입하고, 그 아미노 말단으로부터, Nε-TFA-L-리신, Nε-Z-L-리신, Nδ-Z-L-오르니틴, 1-벤질-L-히스티딘, Nδ,Nω-디-Z-L-아르기닌 등의 보호된 아미노산의 N-카르복실산 무수물 (NCA) 을 중합시켜 블록 공중합체를 합성하고, 이어서, 폴리아미노산 측사슬에 소수성 기를 도입함으로써, 본 발명의 블록 공중합체를 제공할 수 있다. 이 경우 공중합체의 구조는 일반식 I 이 된다. 또, 필요에 따라, 이러한 측사슬기의 도입과 동시에 일반식 I 의 Z 기로서, 수소 원자 이외에 그 측사슬기와 동일한 기를 도입해도 된다.

또, Z 가 수소 원자, 그 측사슬기 이외의 기인 경우에는, 대응하는 산 무수물 등을 반응체로서 이용하여, 그 자체 공지된 축합 반응에 의해 목적으로 하는 기를 Z 기로서 도입할 수 있다.

상기 식 중의 Q 는 NH₂, -NHC(=NH)NH₂ 또는 식 III 으로 나타내는 치환기를 나타내는데, 이들은 동일한 분자 중에서 혼재하여 존재해도 된다.

상기 식 중의 Q 에 -C(=NH)NH₂로 나타내는 치환기를 도입하는 방법으로는, 예를 들어 블록 공중합체 중의 리신 및 오르니틴 잔기의 측사슬에 존재하는 아미노기에 대해 3,5-Dimethyl-1-pyrazolylformaminidium nitrate 를 반응시키는 방법이나, 수산화암모늄 등의 염기 존재하에서 O-메틸이소우레아를 반응시키는 방법을 사용할 수 있다. 이들 반응은, B 에 소수기를 도입하기 전, 도입한 후의 언제라도 실시할 수 있다.

이렇게 하여 제공할 수 있는 본 발명의 블록 공중합체는 카티온 하전성 기를 가지므로, 예를 들어 아니온 하전성 화합물, 핵산 또는 아니온 하전성 약물과 이온 컴플렉스를 형성할 수 있다. 이와 같은 이온 컴플렉스는 수성 매체 중에서, 자율적으로 회합하여 미셀, 소위, 고분자 미셀을 형성할 수 있다. 이러한 미셀은 코어부에 핵산 또는 약물을 내포하고, 쉘부로서 비하전성 친수성 폴리머 사슬을 갖는 코어-쉘형 구조일 수 있다. 블록 공중합체에는, 필요에 따라, 일반식 I 로 나타내는 블록 공중합체의 R₁R₂CH- 로 나타내는 특정한 관능기, 예를 들어 포르밀기, 아미노기 혹은 카르복실기를 개재하여, 필요에 따라 활성 에스테르기, 말레이미드기 등을 갖는 결합기를 도입한 후, 특정한 수용체 단백질 등에 대한 리간드 또는 항체 (그 단편 : F(ab')2, F(ab) 등) 를 결합하여, 당해 미셀에 표적 지향성을 부여해도 된다.

상기 이온 컴플렉스를 생성할 수 있는 핵산 또는 약물은 안정성이 향상되는 것이면 조금도 제한되지 않고 사용할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 핵산을 사용할 수 있으므로, 설명을 간결하게 하는 목적에서, 이하에서는 핵산에 대해 설명한다. 본 발명에서 말하는 핵산은 퓨린 또는 피리미딘염기, 펜토스, 인산으로 이루어지는 뉴클레오티드를 기본 단위로 하는 폴리 혹은 올리고 뉴클레오티드를 의미하고, 올리고 혹은 폴리 2 개 사슬 RNA, 올리고 혹은 폴리 2 개 사슬 DNA, 올리고 혹은 폴리 1 개 사슬 DNA 및 올리고 혹은 폴리 1 개 사슬 RNA 를 들 수 있고, 또 동일한 사슬에 RNA 와 DNA 가 혼재된 올리고 혹은 폴리 2 개 사슬 핵산, 올리고 혹은 폴리 1 개 사슬 핵산도 포함된다. 또 핵산에 함유되는 뉴클레오티드는 천연형이어도 되고, 화학 수식된 비천연형인 것이어도 되고, 또 아미노기, 티올기, 형광 화합물 등의 분자가 부가된 것이어도 된다. 한정되는 것은 아니지만, 그 핵산은 4∼20,000 염기, 바람직하게는 10∼10,000 염기, 더욱 바람직하게는 18∼30 염기로 이루어지는 것일 수 있다. 또, 기능 혹은 작용을 고려하면, 플라스미드 DNA, siRNA, micro RNA, 안티센스 핵산, 디코이 핵산, 앱타머 및 리보자임을 들 수 있다. siRNA 는 표적으로 하는 유전자 또는 폴리뉴클레오티드에 대해, 공지된 방법으로 설계된 모든 것을 사용할 수 있다. siRNA 는 길이가 뉴클레오티드 약 18∼30 개에 있는 1 개 사슬 혹은 2 개 사슬 중 어느 것일 수 있고, 당해 기술 분야에서 공지된 화합물, 또, 그것들과 동일한 작용 또는 기능을 갖는 모든 뉴클레오티드를 포함한다. 한정되는 것은 아니지만, siRNA 의 구체예는, 유전자 요법의 대상이 될 수 있는 유전자를 참조하여 설계할 수 있다. 이와 같은 유전자로는, 한정되는 것은 아니지만, 비소세포 폐암 등에 관계가 있는 PKCα, 악성 흑색종 등에 관계가 있는 BCL-2, 클론병에 관계가 있는 ICAM-1, C 형 간염에 관계가 있는 HCV, 관절 류머티즘 혹은 건선에 관계가 있는 TNFα, 천식에 관계가 있는 아데노신 AI 수용체, 난소암 등에 관계가 있는 c-raf kinase, 췌장암 등에 관계가 있는 H-ras, 관동맥 질환에 관계가 있는 c-myc, 대장암에 관계가 있는 PKA Ria, 에이즈에 관계가 있는 HIV, 고형암에 관계가 있는 DNA 메틸트랜스퍼라아제, 암에 관계가 있는 VEGF 수용체, 신장암에 관계가 있는 리보뉴클레오티드 환원 효소, CMV 성 망막염에 관계가 있는 CMV IE2, 전립선암에 관계가 있는 MMP-9, 악성 글리오마에 관계가 있는 TGFβ2, 다발성 경화증에 관계가 있는 CD49d, 당뇨병에 관계가 있는 PTP-1B, 암에 관계가 있는 c-myb, 유방암 등에 관계가 있는 EGFR, 암에 관계가 있는 mdr1, autotaxin 및 GLUT-1 의 유전자를 들 수 있다.

안티센스 핵산도 당해 기술 분야에서 공지된 것 또는 그것들과 동일한 기능 또는 작용을 갖는 모든 것을 사용할 수 있다. 이러한 기능은 mRNA 에 대해 하이브리드를 형성하고, 2 개 사슬 분자를 형성하여 유전자의 번역을 저해한다. 한편, 리보자임은 DNA 제한 엔도뉴클레아제와 동일한 그 밖의 1 개 사슬 RNA 를 특이적으로 분해할 수 있는 능력을 갖는 RNA 분자를 의미한다.

본 발명의 블록 공중합체와 핵산의 복합체를 형성시키는 방법으로는, 블록 공중합체 및 핵산이 용해된 극성 유기 용매 함유 수용액 중의 극성 유기 용매의 함유율을 저하시키는 방법을 사용할 수 있다. 그 극성 유기 용매로는, 한정되는 것은 아니지만, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세토니트릴, 아세톤, 메틸에틸케톤, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-메틸-1-프로판올, 2-부탄올, 2-메틸-2-프로판올, 테트라하이드로푸란, 디옥산으로 이루어지는 군에서, 1 또는 복수를 사용할 수 있다. 극성 유기 용매 함유 수용액 중의 극성 유기 용매의 함유율을 저하시키는 방법으로는, 한정되는 것은 아니지만, 투석 또는 증류 제거에 의한 방법이나, 수용액으로 희석한 후, 필요에 따라 한외 여과 등의 방법에 의해 농축시키는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 복합체를 형성시킬 때의 블록 공중합체와 핵산은, [블록 공중합체 중의 카티온 잔기의 몰 농도]/[핵산 중의 인산기의 몰 농도] 로 정의되는 N/P 비가 1∼50 이 되도록 혼합되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼20 인 경우이고, 더욱 바람직하게는 4∼10 인 경우이다. 여기서, 블록 공중합체 중의 카티온 잔기의 몰 농도란, 블록 공중합체 중의 폴리아미노산 사슬 블록에 함유되는, 리신 잔기의 몰수, 오르니틴 잔기의 몰수, 아르기닌 잔기의 몰수, 호모아르기닌 잔기의 몰수 및 히스티딘 잔기의 몰수, 리신 또는 오르니틴 잔기에 소수성 기가 결합되고, 결합에 의해 2 급 아미노기가 생성되는 경우에는 그 소수성 기가 결합된 리신 또는 오르니틴 잔기의 몰수, 히스티딘 잔기에 소수성 기가 결합되어 있는 경우에는 그 소수성 기가 결합된 히스티딘 잔기의 몰수의 총합으로서 산출할 수 있다. 예를 들어, 블록 공중합체가 일반식 I 또는 II 로 나타내는 경우의 카티온 잔기의 몰 농도는 Q 에 있어서의 NH₂로 나타내는 치환기의 몰수, -NHC(=NH)NH₂로 나타내는 치환기의 몰수, 식 IV 로 나타내는 치환기의 몰수, B 에 있어서의 -NH- 를 개재하여 폴리아미노산 블록에 결합되어 있는 소수성 치환기의 몰수, B 에 있어서의 식 III 으로 나타내는 치환기를 개재하여 폴리아미노산 블록에 결합되어 있는 소수성 치환기의 몰수의 총합으로부터 산출할 수 있다.

본 발명의 블록 공중합체와 핵산의 복합체는 평균 입경이 10∼300 ㎚ 의 입자인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는 평균 입경이 20 ㎚∼200 ㎚ 인 경우이다.

본 발명의 블록 공중합체와 핵산의 복합체는, 제타 전위가 -10∼10 ㎷ 인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 -5∼5 ㎷ 이다.

본 발명에 의하면, 블록 공중합체와 핵산의 복합체는 이하와 같은 특성 및 이점을 갖는다.

특성

핵산과 온화한 조건에서 조제가 가능한 점에서 핵산을 불안정화시키지 않고 안정적으로 생산할 수 있다. 또한 핵산과의 결합 상태는 가역적이므로 핵산의 화학적 구조 변화를 수반하지 않기 때문에 핵산이 갖는 특성, 작용을 저해하지 않는다.

이점

제조가 간단하기 때문에 공업적인 생산성이 우수하므로 의료 경제상의 이점이 되기도 한다. 생체내 등에서의 안정성이 높고, 예를 들어 주사제로서 투여된 후의 유효 이용되는 비율이 현격히 개선되기 때문에 투여량의 대폭적인 경감에 의한 의료 경제상의 개선이나 효과적인 약리 작용의 발현이 기대된다. 투여량의 저감은 핵산에 대한 면역 응답의 야기나 화학 수식 (修飾) 올리고 핵산에 의한 혈액 응고계에 대한 영향 등의 부작용의 억제 등의 관점에서도 유용하다.

이하, 구체예를 들어 본 발명을 더욱 설명하는데, 이들은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 발명을 이들에 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.

실시예 1 : 폴리에틸렌글리콜-폴리(L-리신) 블록 공중합체의 합성 및 그 중합체에 대한 콜레스테롤기의 도입

(1) Mw (중량 평균 분자량) 12000 의 α-메톡시-ω-아미노폴리(에틸렌글리콜) (니치유 주식회사) 1.5 g 을 디메틸술폭사이드 22.5 ㎖ 에 용해하고, ε-트리플루오로아세틸-L-리신의 N-카르복실산 무수물 (NCA) 1.5 g (폴리에틸렌글리콜에 대해 45 등량) 의 디메틸술폭사이드 용액 22.5 ㎖ 를 첨가하고, 35 ℃ 에서 48 시간 반응을 실시하였다. 이렇게 하여 얻어진 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(ε-트리플루오로아세틸-L-리신) (PEG-P(Lys(TFA))) 을 메탄올 300 ㎖, 1 N NaOH 30 ㎖ 에 용해하고, 35 ℃ 에서 6 시간 교반함으로써 탈보호를 실시하였다. 이 용액은, 분획 분자량 6000∼8000 의 재생 셀룰로오스제 투석 튜브 (Spetra/Por 1, Spectrum Laboratories) 를 이용하여, 0.01 N HCl 에 대해 3 회 투석을 실시함으로써 정제하였다. 투석막 내의 용액을 동결 건조시키고, 2.2 g 의 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(L-리신) (PEG-P(Lys)) 의 염산염을 얻었다. ¹H-NMR 에 의한 해석으로부터, P(Lys) 부분의 중합도는 40 이었다.

(2) 콜레스테롤기의 도입 (그 1)

PEG-P(Lys) 의 염산염 50 ㎎ 을 메탄올 2.5 ㎖ 에 용해하고, 콜레스테릴클로로포르메이트 4.8 ㎎ (리신 유닛에 대한 몰분율 10 %) 의 염화메틸렌 용액 2.5 ㎖ 를 첨가하고, 추가로 트리에틸아민 30 ㎕ 를 첨가한 후에 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응 용액을 디에틸에테르 용액 150 ㎖ 에 적하함으로써, 폴리머를 석출시켰다. 이 폴리머를 감압 여과에 의해 회수한 후, 0.01 N 염산 수용액 5 ㎖ 및 메탄올 5 ㎖ 를 첨가하여 용해시키고, 분획 분자량 6000-8000 의 투석막을 이용하여, 500 ㎖ 의 0.01 N 염산 수용액에 대해 2 시간의 투석을 2 회 실시하였다. 투석 외액을 500 ㎖ 의 물로 교환하고, 추가로 2 시간 투석을 실시한 후, 투석막 내의 용액을 동결 건조시킴으로써 백색 고체의 목적물인 PEG-PLys (cholesterol) 의 염산염 38 ㎎ 을 얻었다 (이하, PPLC1 이라고 한다).

얻어진 폴리머의 구조는 ¹H-NMR 에 의해 분석하였다 (스펙트럼은 도 1 참조).

NMR 용 용매로는, 메탄올-d4 와 클로로포름-d 를 체적비 1 : 1 로 혼합한 것을 사용하였다. 콜레스테롤기의 도입률은 콜레스테롤기에서 유래되는 메틸기의 프로톤 (CH₃: 0.6 ppm) 과 PEG 의 메틸렌기의 프로톤 (OCH₂CH₂ : 3.5 ppm) 의 피크의 강도비로부터 산출하였다. 본 실시예에서 얻어진 PPLC1 에서는, 전체 리신 유닛 중의 11 % 에 대해, 콜레스테롤기가 도입되어 있었다.

실시예 2 : 폴리에틸렌글리콜-폴리(L-리신) 블록 공중합체에 대한 콜레스테롤기의 도입 (그 2)

콜레스테릴클로로포르메이트의 첨가량을 바꾼 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여, PPLC(2)∼(5) 를 얻었다. 콜레스테릴클로로포르메이트의 첨가량, 리신 유닛에 대한 콜레스테릴클로로포르메이트의 몰분율 및 ¹H-NMR 에 의해 분석한 리신 유닛에 대한 콜레스테롤기의 도입률을 표 1 에 나타냈다. 또한, 콜레스테릴클로로포르메이트를 리신 유닛에 대해 70 % 첨가한 PPLC5 는 NMR 용매에 용해되지 않아, 도입량은 산출할 수 없었다.

실시예 3 : 폴리에틸렌글리콜-폴리(L-리신) 블록 공중합체에 대한 스테아로일기의 도입

스테아르산 1.87 g 을 디클로로메탄 50 ㎖ 에 용해시키고, N-하이드록시숙신이미드 0.76 g 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드염산염 1.25 g 을 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응 후의 용액에 물 100 ㎖ 를 첨가하고, 분액 깔대기에 의해 분액하였다. 얻어진 유기층은 황산마그네슘을 첨가하여 탈수하고, 에바포레이터에 의해 농축을 실시하였다. 이 용액을 20 배 체적의 에탄올 중에 적하함으로써, 백색의 침전이 생성되었다. 여과에 의해 침전을 회수하고, 감압 건조를 실시하여 N-숙신이미딜스테아레이트를 얻었다.

PEG-P(Lys) 의 염산염 50 ㎎ 을 메탄올 2.5 ㎖ 에 용해하고, N-숙신이미딜스테아레이트 16.4 ㎎ (리신 유닛에 대한 몰분율 40 %) 의 염화메틸렌 용액 2.5 ㎖ 를 첨가하고, 추가로 디이소프로필에틸아민 37.5 ㎕ 를 첨가한 후에 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응 용액을 디에틸에테르 용액 600 ㎖ 에 적하함으로써, 폴리머를 석출시켰다. 이 폴리머를 감압 여과에 의해 회수한 후, 0.01 N 염산 수용액 5 ㎖ 및 메탄올 5 ㎖ 를 첨가하여 용해시키고, 분획 분자량 6000-8000 의 투석막을 이용하여 0.01 N 염산 수용액 500 ㎖ 에 대해 2 시간의 투석을 2 회 실시하였다. 투석 외액을 500 ㎖ 의 물로 교환하고, 추가로 2 시간 투석을 실시한 후, 투석막 내의 용액을 동결 건조시킴으로써 백색 고체의 목적물인 PEG-PLys(stearoyl) 의 염산염을 얻었다 (이하, PPLS1 이라고 한다).

실시예 1 과 동일하게, ¹H-NMR 에 의해 PPLS1 의 분석을 실시하였다 (스펙트럼은 도 2 참조). 스테아로일기의 도입률은 메틸기의 프로톤 (CH₃: 0.8 ppm) 과 PEG 의 메틸렌기의 프로톤 (OCH₂CH₂: 3.5 ppm) 의 피크의 강도비로부터 산출하였다. 본 실시예에서 얻어진 PPLS1 에서는, 전체 리신 유닛 중의 40 % 에 대해, 스테아로일기가 도입되어 있었다.

실시예 4 : 폴리에틸렌글리콜-폴리(L-리신-ε-벤질옥시카르보닐)-폴리(L-리신) 블록 공중합체의 합성

(1) Mw (중량 평균 분자량) 12000 의 α-메톡시-ω-아미노폴리(에틸렌글리콜) (니치유 주식회사) 1.5 g 을 디메틸술폭사이드 22.5 ㎖ 에 용해하고, ε-벤질옥시카르보닐-L-리신의 N-카르복실산 무수물 (NCA) 1.03 g (폴리에틸렌글리콜에 대해 27 등량) 및 ε-트리플루오로아세틸-L-리신의 N-카르복실산 무수물 (NCA) 603 ㎎ (폴리에틸렌글리콜에 대해 18 등량) 의 디메틸술폭사이드 용액 24.5 ㎖ 를 첨가하고 35 ℃ 에서 48 시간 반응을 실시하였다. 이렇게 하여 얻어진 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(ε-벤질옥시카르보닐-L-리신/ε-트리플루오로아세틸-L-리신) (PEG-P(Lys(Z)/Lys(TFA)) 를 메탄올 300 ㎖, 1 N NaOH 30 ㎖ 에 용해하고, 35 ℃ 에서 6 시간 교반함으로써 탈보호를 실시하였다. 이 용액은, 분획 분자량 6000∼8000 의 재생 셀룰로오스제 투석 튜브 (Spetra/Por 1, Spectrum Laboratories) 를 이용하여, 0.01 N HCl 에 대해 3 회 투석을 실시함으로써 정제하였다. 투석막 내의 용액을 동결 건조시킴으로써, 폴리아미노산 블록으로서, 랜덤하게 ε-벤질옥시카르보닐-L-리신기와 L-리신기가 중합된 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(ε-벤질옥시카르보닐-L-리신/L-리신) (PEG-P(Lys(Z)/Lys) 의 염산염 2.0 g 을 얻었다 (이하 PPLZ 라고 한다). ¹H-NMR 에 의한 해석으로부터, 폴리머당 ε-벤질옥시카르보닐-L-리신 유닛의 함유 수는 24 이고, L-리신 유닛의 함유 수는 16 이었다.

실시예 5 : 폴리에틸렌글리콜-폴리(L-리신-ε-벤질옥시카르보닐)-폴리(L-리신) 블록 공중합체의 합성

(1) Mw (중량 평균 분자량) 12000 의 α-메톡시-ω-아미노폴리(에틸렌글리콜) (니치유 주식회사) 1.5 g 을 디메틸술폭사이드 22.5 ㎖ 에 용해하고, ε-벤질옥시카르보닐-L-리신의 N-카르복실산 무수물 (NCA) 1.03 g (폴리에틸렌글리콜에 대해 27 등량) 의 디메틸술폭사이드 용액 15.5 ㎖ 를 첨가하고 35 ℃ 에서 24 시간 반응을 실시한 후, ε-트리플루오로아세틸-L-리신의 N-카르복실산 무수물 (NCA) 603 ㎎ (폴리에틸렌글리콜에 대해 18 등량) 의 디메틸술폭사이드 용액 9 ㎖ 를 첨가하고, 35 ℃ 에서 추가로 24 시간 반응을 실시하였다. 이렇게 하여 얻어진 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(ε-벤질옥시카르보닐-L-리신)-블록-폴리(ε-트리플루오로아세틸-L-리신) (PEG-PLys(Z)-block-PLys(TFA)) 를 메탄올 300 ㎖, 1 N NaOH 30 ㎖ 에 용해하고, 35 ℃ 에서 6 시간 교반함으로써 탈보호를 실시하였다. 이 용액은, 분획 분자량 6000∼8000 의 재생 셀룰로오스제 투석 튜브 (Spetra/Por 1, Spectrum Laboratories) 를 이용하여, 0.01 N HCl 에 대해 3 회 투석을 실시함으로써 정제하였다. 투석막 내의 용액을 동결 건조시키고, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(ε-벤질옥시카르보닐-L-리신), 및 폴리(L-리신) 이 트리 블록을 형성한 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(ε-벤질옥시카르보닐-L-리신)-블록-폴리(L-리신) (PEG-PLys(Z)-PLys) 의 염산염 2.0 g 을 얻었다 (이하 PPLZb 라고 한다). ¹H-NMR 에 의한 해석으로부터, 폴리(ε-벤질옥시카르보닐-L-리신) 부분의 중합도는 24 이고, 폴리(L-리신) 부분의 중합도는 16 이었다.

실시예 4 : 입자의 조제

본 실시예에서 사용하는 siRNA 는 갯반디 루시페라아제 유전자를 표적으로 하여 설계된 것으로, 센스 사슬로서 5'-CUUACGCUGAGUACUUCGAdTdT-3', 안티센스 사슬로서 5'-UCGAAGUACUCAGCGUAAGdTdT-3' 를 이용하여, 통상적인 방법에 의해 2 중 사슬을 형성시킨 것이고, 주식회사 일본 이지티에 합성을 의뢰하여 구입한 것이다.

siRNA 를 pH 7.4 의 10 mM Tris HCl buffer (1.0 ㎖) 에 용해시켜 20 μM 로 조제하였다. 이 siRNA 용액 250 ㎕ 에 대해, 목적으로 하는 N/P 비를 만족하도록 농도를 조제한 PPLC1 의 DMF 용액을 250 ㎕ 첨가하고, 혼합하였다. 또한 N/P 비란, [블록 공중합체 중의 카티온 잔기의 농도]/[핵산 중의 인산기 농도] 이다. 이 용액을 분획 분자량 10000 의 투석 키트 (Slide-A-Lyzer Dialysis Casset, Pierce) 를 이용하고, pH 7.4 의 10 mM Tris HCl buffer 50 ㎖ 에 대해, 4 시간의 투석을 3 회 실시함으로써, siRNA 를 내포한 입자의 용액을 얻었다. 입자의 용액은 pH 7.4 의 10 mM Tris HCl buffer 에 의해 희석하거나, 또는 원심 여과 유닛 (Amicon Ultra, Millipore) 에 의해 농축을 실시하여 적당히 농도를 조제하였다.

또, PPLC2∼PPLC4, PPLS1, PPLZ, PPLZb 및 PEG-P(Lys) 에 대해서도 동일하게 입자를 조제하였다.

실시예 5 : 전기 영동에 의한 캐릭터리제이션

폴리아크릴아미드 겔 (Novex 20 % TBE Gel, Invitrogen) 에, 100 ng 의 siRNA 를 함유하는 각 입자의 용액을 로드하고, TBE 용액을 영동 버퍼로서 이용하여, 인가 전압 100 V, 영동 시간 1 시간의 조건에서 영동을 실시하였다. 종료 후, SYBR (등록 상표) Green II (Invitrogen) 에 의해 염색을 실시하고, Molecular Imager FX (Bio-Rad) 에 의해 화상화 (畵像化) 하였다.

도 3 에 결과를 나타낸다. siRNA 가 입자에 함유된 경우에는 전기 영동에서의 영동도가 작아지므로, 프리 siRNA 유래의 밴드는 소실된다. 모든 폴리머에 있어서, N/P 비가 1.5 이상인 경우에 프리 siRNA 유래의 밴드는 확인할 수 없게 되어, 거의 모든 siRNA 가 입자에 함유되어 있었다.

실시예 6 : 동적 광산란법 (DLS) 에 의핸 캐릭터리제이션

Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments) 를 이용하고, 동적 광산란법에 의해 각 입자의 다분산도 (PDI), 큐물런트 평균 입경 및 입경 분포의 히스토그램의 측정을 실시하였다. 각 입자 용액은, 각각 siRNA 농도가 5 μM 이 되도록 조제한 것을 사용하였다.

결과를 도 4∼6 에 나타낸다. 도 4 의 결과로부터, 소수기를 가지지 않는 PEG-PLys 를 이용하여 형성시킨 입자는 PDI 가 크고, 불균일한 회합체가 형성되어 있었다. 이것에 대해 PPLC1∼PPLC4 를 이용하여 형성시킨 입자에 있어서는 PDI 의 값은 작고, 보다 분포가 좁은 입자가 형성되어 있었다. 특히 리신 유닛에 대해 콜레스테롤이 24 % 이상 도입된 PPLC2∼4 를 이용하여 형성시킨 입자의 경우에는, PDI 는 0.25 이하가 되어, 단분산인 입자를 얻을 수 있었다.

또, 도 5 의 결과로부터 PPLC1∼PPLC4 를 이용하여 형성시킨 입자에서는, 어느 N/P 비에 있어서도 큐물런트 평균 입경은 40∼100 ㎚ 였다. 대표적인 예로서 PPLC2 를 이용하여 siRNA 와 N/P 비 6 으로 형성시킨 입자의 입경 분포의 히스토그램을 도 6 에 나타냈다.

실시예 7 : 제타 전위 측정에 의한 캐릭터리제이션

Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments) 를 이용하고, PPLC2 를 이용하여 형성시킨 입자의 제타 전위를 측정한 결과를 도 7 에 나타낸다. N/P 비 1 에 있어서는 부의 값을 나타냈지만, N/P 비 1.5∼10 에 있어서는 제타 전위의 절대값은 매우 작아, 거의 0 ㎷ 에 가까운 것이었다. 이와 같이 카티온의 전하가 과잉인 조건에 있어서도 제타 전위가 작게 유지되어 있으므로, 입자의 표면에는 PEG 층이 존재하여, 입자 내부의 전하를 거의 완전하게 차폐할 수 있는 것을 알 수 있다.

실시예 8 : 혈중 체류성의 평가

본 실시예에서 사용하는 siRNA 는, 갯반디 루시페라아제 유전자를 표적으로 하여 설계된 siRNA 에 있어서, 안티센스 사슬의 5' 말단에 Cy3 표지한 것이고, 센스 사슬로서 5'-CUUACGCUGAGUACUUCGAdTdT-3', 안티센스 사슬로서 5'-Cy3-UCGAAGUACUCAGCGUAAGdTdT-3' 를 이용하여, 통상적인 방법에 의해 2 중 사슬을 형성시킨 것이고, 주식회사 일본 바이오 서비스에 합성을 의뢰하여 구입한 것이다.

각 폴리머를 이용하고, 실시예 5 와 동일하게 하여 Cy3 표지 siRNA 를 내포하는 입자의 용액을 얻었다. 이들 용액에 대해, 1/20 체적의 3 M 염화나트륨 수용액을 첨가함으로써, 150 mM 염화나트륨을 함유하는 등장액으로 한 것을 평가에 사용하였다.

Balb/c 마우스 (닛폰 찰즈 리버) 에 대해, 꼬리 정맥으로부터 Cy3 수식 siRNA 20 ㎍ 을 함유하는 입자 용액을 투여하고, 일정 시간 후에 하대정맥으로부터 혈액 200 ㎕ 를 채취하였다. 다음으로 혈액을 4 ℃, 2000 G 에서 10 분 원심하고, 상청액으로부터 70 ㎕ 의 혈장을 얻었다. 이 혈장에 5 ㎕ 의 1/400 N 폴리비닐황산칼륨 용액 (와코 순약 공업) 을 첨가한 후, Fluoroskan Ascent FL system (Lab systems) 에 의해, 형광 강도를 측정하였다 (여기 파장 544 ㎚, 형광 파장 590 ㎚). 이 형광 강도로부터, 혈중에 잔존하는 Cy3 의 정량을 실시하고, 혈중 체류성을 평가하였다. 또한, 투여량에 대한 혈장 중의 잔존율은, 마우스의 혈액량을 체중의 80 % 로서 산출하였다.

PPLC2 를 이용하여 N/P 비 1.5∼10 으로 조제한 입자, PPLS1 을 이용하여 N/P 비 6 으로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의 투여 후 1 시간에 있어서의 혈중 체류성을 평가한 결과를 표 2 및 도 8 에 나타낸다. PPLC2 에서는 N/P 비 1.5∼4 에 비해, 6∼10 으로 형성시킨 입자는 높은 체류성을 나타냈다. 또, PPLS1 을 이용하여 N/P 비 6 으로 형성시킨 입자에 대해서도, PPLC2 보다는 약간 열등하지만 양호한 체류성을 나타냈다.

PPLC1∼4 및 PEG-PLys 를 이용하여 N/P 비 6 으로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의, 투여 후 2 시간에 있어서의 혈중 체류성을 평가한 결과를 표 3 및 도 9 에 나타낸다. naked, PEG-PLys 와 비교하여, 각 PPLC 는 높은 체류성을 나타냈다. 또, PPLC1 에 비해 PPLC2∼4 는 보다 높은 체류성을 나타냈다.

PPLZ 및 PPLZb 를 이용하여 N/P 비 8 로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의, 투여 후 2 시간에 있어서의 혈중 체류성을 평가한 결과를 표 4 및 도 10 에 나타낸다. 폴리리신 유닛 중에 랜덤하게 벤질옥시카르보닐기가 도입된 PPLZ 는 naked 에 대해 약 20 배의 높은 체류성을 나타냈다. 한편, 트리 블록 폴리머인 PPLZb 는 100 배 이상의 매우 높은 체류성을 나타냈다. PPLZb 를 이용하여 조제한 입자에서는, 폴리에틸렌글리콜로 이루어지는 쉘층의 내측에 소수성 폴리아미노산 블록으로 이루어지는 보호층이 형성되고, 또한 그 내측에 siRNA 가 담지되므로, 안정적으로 siRNA 를 유지할 수 있을 것으로 생각된다.

PPLC2 를 이용하여 N/P 비 6 으로 조제한 입자 및 입자화하지 않은 siRNA(naked) 의, 투여 후 15 분∼4 시간까지의 혈중 체류성을 평가한 결과를 표 5 및 도 11 에 나타낸다. PPLC2 로 입자화한 siRNA 는 적어도 투여 후 2 시간까지 유의하게 naked 보다 높은 체류성을 나타냈다.

산업상 이용가능성

본 발명에 따른, 친수성 폴리머 사슬 블록과, 측사슬의 일부에 소수성 기가 도입된 카티온성 폴리아미노산 사슬 블록을 포함하여 이루어지는 블록 공중합체는 상기 서술한 이점 모두, 예를 들어 소분자 핵산인, siRNA 와의 안정적인 회합체를 형성하고, 또한 이와 같은 회합체는 평균 입경이 수십 ㎚∼수백 ㎚ 사이에서 단분산성 입자를 형성하고, 혈류 중에서 장기간 체류성을 나타냄과 함께 높은 세포 도입 효율을 나타낸다. 따라서, 한정되는 것은 아니지만, 치료용 유전자의 표적 세포에 대한 송달 캐리어로서 유용하여, 제약 또는 의료 산업에서 이용할 수 있다.

<110> The University of Tokyo <120> Copolymer Comprising Non-Charged Hydrophilic Block and Cationic Polyamino Acid Block in which Hydrophobic Group is Introduced into a Part of Its Side Chains, Use Thereof <130> K-42TOUDAI-N <150> JP 2008-059886 <151> 2008-03-10 <160> 2 <170> PatentIn version 3.1 <210> 1 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense strand of Photinus pyralis luciferase siRNA <400> 1 cuuacgcuga guacuucga 19 <210> 2 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense strand of Photinus pyralis luciferase siRNA <400> 2 ucgaaguacu cagcguaag 19

Claims

폴리에틸렌글리콜 사슬 블록인 비하전성 친수성 폴리머 사슬 블록과, 폴리리신, 폴리오르니틴, 폴리아르기닌, 폴리호모아르기닌 및 폴리히스티딘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 카티온성 폴리아미노산 사슬 블록을 포함하여 이루어지는 블록 공중합체로서,
친수성 폴리머 사슬 블록이 그 폴리아미노산 사슬 블록의 주사슬 중 어느 일방의 말단에 공유 결합을 통해 결합되어 있고, 또한
그 폴리아미노산 사슬 블록에 있어서의 아미노산 단위의 10 퍼센트 이상 70 퍼센트 이하의 측사슬에 스테롤 유도체 잔기 및 C_12-24 하이드로카르빌기로부터 선택되는 소수성 기가 -NH-, -NHCOO- 또는 -NHCO- 를 통해 결합되어 있는 상기 블록 공중합체.
제 1 항에 있어서,
일반식 I

또는 일반식 II

식 중, A 는 수소 원자, 또는 식 R₁(R₂)CH(CH₂)_q- 로 나타내는 기를 나타내고, R₁ 및 R₂ 는 독립적으로 수소 원자, C_1-6 알콕시기, 아릴옥시기, 시아노기, 카르복실기, 아미노기, C_1-6 알콕시카르보닐기, C_2-7 아실아미드기, 트리-C_1-6 알킬실록시기, 또는 실릴아미노기를 나타내거나, 또는 R₁ 및 R₂ 는 하나로 되어 C_1-3알킬기로 치환되어 있거나 또는 비치환 에틸렌디옥시 또는 프로필렌디옥시기를 나타내고, 또는 R₁ 및 R₂ 는 그것들이 결합되어 있는 CH 기와 하나로 되어 포르밀기를 나타내고,
q 는 0∼10 의 정수를 나타내고,
L 은 -(CH₂)rNH-, -NHCH₂CH₂NH-, -NHCH₂CH₂CH₂NH- 또는 -COCH₂CH₂-NH- 를 나타내고, 단, r 은 0∼5 의 정수를 나타내고,
L' 는 -CO-, -OCO-(CH₂)r'-CO- 또는 -NHCO-(CH₂)r'-CO- 를 나타내고, 단, r' 는 1∼5 의 정수를 나타내고,
B 는 -NH-, -NHCOO-, 또는 -NHCO- 를 개재하여 결합하는 스테롤 유도체 잔기 또는 C_12-24 하이드로카르빌기를 나타내고,
Q 는 NH₂, -NHC(=NH)NH₂ 또는 식 IV 로 나타내는 치환기를 나타내고,

Z 는 수소 원자, C_2-12 알킬카르보닐기, C_3-12 알케닐카르보닐기, 아릴카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 또는 B 에 대해 규정하는 기이며,
Z' 는 -NH-R₃을 나타내고, 단, R₃ 은 비치환 또는 치환된 직사슬 혹은 분기의 C_1-12알킬기이고,
m 은 55∼5,000 의 정수를 나타내고,
n 은 10∼100 의 정수를 나타내고,
p 는 4 의 정수를 나타내고,
x 는 폴리아미노산 사슬 블록에 함유되는 치환기 Q 를 갖는 유닛의 수,
y 는 폴리아미노산 사슬 블록에 함유되는 치환기 B 를 갖는 유닛의 수인데, x+y = n 이고, y 는 n 의 10 퍼센트 이상 70 퍼센트 이하까지를 차지하는 정수이다.
로 나타내는 블록 공중합체.
제 2 항에 있어서,
스테롤 유도체 잔기가 콜레스테롤, 콜레스타놀, 디하이드록시콜레스테롤, 콜산으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물에서 유래되는 블록 공중합체.
제 2 항에 있어서,
하이드로카르빌기가 C_12-20 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 블록 공중합체.
제 2 항에 있어서,
하이드로카르빌기가 페닐 또는 나프틸인 페닐과 C1-5 의 알킬로 이루어지는 아릴알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 블록 공중합체.
핵산과 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 블록 공중합체의 복합체.
제 6 항에 있어서,
핵산이 올리고 혹은 폴리 2 개 사슬 RNA, 올리고 혹은 폴리 2 개 사슬 DNA, 올리고 혹은 폴리 1 개 사슬 DNA 및 올리고 혹은 폴리 1 개 사슬 RNA 로 이루어지는 군에서 선택되는 복합체.
제 7 항에 있어서,
핵산이 플라스미드 DNA, siRNA, micro RNA, 안티센스 핵산, 디코이 핵산, 앱타머 및 리보자임으로 이루어지는 군에서 선택되는 복합체.
제 6 항에 있어서,
코어-쉘형 고분자 미셀 구조를 갖고, 코어부에 핵산을 내포한 복합체.
제 6 항에 있어서,
블록 공중합체와 핵산이 [블록 공중합체 중의 카티온 잔기의 농도]/[핵산 중의 인산기 농도] 로 정의되는 N/P 비가 1∼50 이 되도록 함유되는 것을 특징으로 하는 복합체.
제 6 항에 있어서,
평균 입경이 10∼300 ㎚ 의 입자인 복합체.
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