KR101577274B1 - Nucleotide having endosomolysis activity and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 뉴클레오타이드 및 비바이러스성 약물전달체를 포함하는 비바이러스성 약물전달체 조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물은 수소이온 완충화(proton buffering) 활성 또는 용혈(hemolysis) 활성을 가지고 있어서, 엔도좀 분해(endosomolysis)를 통한 전달 약물의 엔도솜 탈출(Endosomal escape)을 유도하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 비바이러스성 약물전달체 조성물은 뉴클레오타이드의 수소이온 완충 활성 또는 용혈 활성으로 인해 전달된 약물을 엔도솜에서 세포 내 다른 소기관으로 탈출시킬 수 있는 효과적인 약물전달체에 대한 것이다.The present invention relates to a non-viral drug delivery system comprising a nucleotide and a non-viral drug delivery system, said composition having proton buffering activity or hemolysis activity, wherein the endosomolysis ) To induce endosomal escape of the delivered drug. The non-viral drug delivery compositions of the present invention are for effective drug delivery vehicles capable of escaping drugs delivered by hydrogen ion buffering activity or hemolytic activity of nucleotides from endosomes to other organelles in the cell.

Description

엔도솜 분해능을 갖는 뉴클레오타이드 및 이의 용도{Nucleotide having endosomolysis activity and uses thereof}Nucleotides having endosomal resolution and uses thereof Nucleotide having endosomolysis activity and uses thereof < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 엔도솜 분해능을 갖는 뉴클레오타이드 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to nucleotides having endosome resolution and their uses.

특정 장기, 조직, 세포, 세포질, 미토콘드리아, 핵 주위 부분(perinuclear regions) 및 세포핵 부위로 다양한 치료제(예를 들면, 저분자량의 화학적 약물 및 조영제 뿐만 아니라 고분자량의 펩타이드, 단백질 및 유전물질)를 전달하기 위한 효과적인 시스템 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 전통적인 제형과 다르게, 위치-특이적 나노치료제는 표적 부위에 전달된 치료제의 생물학적 이용가능성(bioavailability)이 최대화되도록 고안되었고, 낮은 부작용으로 질병을 치료하면서 치료 효과를 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 약물전달 기술은 고부가가치 기술로서 전체 약물 개발 과정에서 갈수록 중요한 부문을 차지하고 있고, 환자들의 약물 순응도와 복용의 편리성을 제고시키는 방법으로 그 활용도가 증가하고 있다.(Eg, high molecular weight peptides, proteins and genetic material as well as low molecular weight chemical drugs and contrast agents) to specific organs, tissues, cells, cytoplasm, mitochondria, perinuclear regions and nucleus regions There is a growing interest in developing an effective system to do so. Unlike traditional formulations, position-specific nanotherapeutics have been designed to maximize the bioavailability of therapeutic agents delivered to the target site and can be used to treat the disease with low side effects and to increase therapeutic efficacy. This drug delivery technology is a high value added technology and it is increasingly used as a method to improve the compliance of patients and the convenience of taking drugs.

세포 내로 전달된 생물학적 제제의 엔도솜 격리(Endosomal sequestration)는 중요한 장애물인데, 이는 아민, 설폰아마이드 또는 카르복실산을 가진 고분자나 단량체에 의해 유도되는 엔도솜-막 불안정화 또는 파괴를 통해 극복될 수 있다. 이러한 고분자/단량체는 비바이러스성 유전자 전달 및 화학 약물의 세포질 전달에 있어서 개선된 결과를 가져온다. 엔도좀 pH에 있어서, 수소이온 완충화(proton buffering) 및 구조 전이(conformational transition) 특성은 지질막 불안정화 또는 엔도좀 파괴(endosomolysis)를 유도하는 것으로 알려져 있다.
Endosomal sequestration of the biological agent delivered into the cell is an important hurdle that can be overcome through endosome-membrane destabilization or destruction induced by polymers or monomers with amines, sulfonamides, or carboxylic acids . These polymers / monomers give improved results in nonviral gene delivery and in the cytoplasmic delivery of chemical drugs. At endosomal pH, proton buffering and conformational transition properties are known to induce lipid membrane destabilization or endosomolysis.

한편, 한국특허출원 제10-2009-0134481호에서는 폴리락트산을 포함하는 음이온성 약물 전달용 조성물 및 그 제조방법에 대해 개시하고 있으나, 본원 발명에 기재된 뉴클레오타이드의 엔도솜 분해능을 통한 약물전달에 대한 언급은 없다.
Korean Patent Application No. 10-2009-0134481 discloses a composition for delivering an anionic drug comprising polylactic acid and a method for preparing the same, but the present invention is not limited to the use of the nucleotide described in the present invention, There is no.

따라서, 본 발명자들은 뉴클레오타이드가 수소이온 완충능력을 가지고 있고, 용혈 작용을 일으켜 엔도솜 막을 불안정화 또는 파괴하여, 전달된 약물을 엔도솜에서 세포 내 다른 소기관으로 탈출시킬 수 있는 생기능성(biofunctional)이 있다는 것을 확인하고 이를 이용한 약물전달체를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have found that a nucleotide has a hydrogen ion buffering ability, destabilizes or destroys the endosomal membrane by causing a hemolytic action, and has biofunctional ability to escape the delivered drug from endosomes to other organelles in the cell And developed a drug delivery system using the same, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 뉴클레오타이드 및 비바이러스성 약물전달체를 포함하는 비바이러스성 약물전달체 조성물을 제공하는데 있다. 다양한 특성의 약물을 포함하는 비바이러스성 약물전달체에서 약물의 효능 증진을 위해 상기 뉴클레오타이드가 엔도좀 막 불안정화 또는 파괴하는 역할을 제공한다.It is an object of the present invention to provide a non-viral drug delivery system comprising a nucleotide and a non-viral drug delivery system. The nucleotides provide a role for destabilizing or destroying endosomes in order to enhance the efficacy of the drug in non-viral drug delivery vehicles, including drugs of varying properties.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 뉴클레오타이드 및 비바이러스성 약물전달체를 포함하는 비바이러스성 약물전달체 조성물을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a non-viral drug delivery composition comprising a nucleotide and a non-viral drug delivery system.

상세하게는, 상기 뉴클레오타이드는 아데노신일인산(Adenosine monophosphate, AMP), 아데노신이인산(Adenosine diphosphate, ADP), 아데노신삼인산(Adenosine triphosphate, ATP), 구아노신일인산(Guanosine monophosphate, GMP), 구아노신이인산(Guanosine diphosphate, GDP), 구아노신삼인산(Guanosine triphosphate, GTP), 사이티딘일인산(Cytidine monophosphate, CMP), 사이티딘이인산(Cytidine diphosphate, CDP), 사이티딘삼인산(Cytidine triphosphate, CTP), 티미딘일인산(Thymidine monophosphate; TMP), 티미딘이인산(Thymidine diphosphate; TDP) 또는 티미딘삼인산(Thymidine triphosphate; TTP)인 것을 특징으로 한다.
Specifically, the nucleotide is selected from the group consisting of adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), guanosine monophosphate (GMP), guanosine monophosphate Guanosine diphosphate (GDP), guanosine triphosphate (GTP), Cytidine monophosphate (CMP), Cytidine diphosphate (CDP), Cytidine triphosphate (CTP) A thymidine monophosphate (TMP), a thymidine diphosphate (TDP), or a thymidine triphosphate (TTP).

또한, 상기 조성물은 수소이온 완충화(proton buffering) 활성 또는 용혈(hemolysis) 활성을 가지고 있어서, 엔도좀 분해(endosomolysis)를 통한 전달 약물의 엔도솜 탈출(Endosomal escape)을 유도하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the composition has hydrogen ion proton buffering activity or hemolysis activity, thereby inducing endosomal escape of the drug through endosomolysis.

상세하게는, 상기 비바이러스성 약물전달체는 친수성 및 소수성 화학 약물, 단백질 약물, 펩타이드 약물, 유전자 약물, 진단용 약물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 약물을 포함하고, 폴리에틸렌이민(bPEI), 폴리리신(PLL), 폴리(아르기닌)(poly(arginine)), 폴리히스티딘(polyhistidine), 폴리(아미도 아민)(poly(amido amine)), 폴리(베타 아미노 에스테르)(poly(beta amino ester)), 키토산(chitosan), 프로타민(protamine), 히스톤(histone), 폴리(3차 아민 메타크릴레이트(poly(tertiary amine methacrylate)), 폴리(2-디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트(poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)), 폴리(N-[N-(2-아미노에틸)-2-아미노에틸]아스팔트아미드(poly(N-[N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl]aspartamide), 지질, 인지질, 고분자유래 나노구조체, 금속유래 나노구조체, 탄소유래 나노구조체, 칼슘포스페이트 나노구조체, 다공성 실리카 나노구조체 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 전달체를 포함하는 것을 특징으로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Specifically, the non-viral drug delivery system includes any one or more drugs selected from the group consisting of hydrophilic and hydrophobic chemical drugs, protein drugs, peptide drugs, gene drugs and diagnostic drugs, and includes polyethyleneimine (bPEI), polylysine (PLA), poly (arginine), polyhistidine, poly (amido amine), poly (beta amino ester), poly Chitosan, protamine, histone, poly (tertiary amine methacrylate), poly (2- dimethylamino) ethyl methacrylate (poly (2- (dimethylamino) ) ethyl methacrylate), poly (N- [N- (2-aminoethyl) -2-aminoethyl] aspartamide) Phospholipids, polymer-derived nanostructures, metal-derived nanostructures, carbon-derived nanostructures, calcium phosphate nano- That includes one or more delivery agent is selected from the group consisting of a crude product, porous silica nanostructure, and a complex thereof, characterized, but is not limited to.

본 발명에 따른 조성물은 약학적으로 유효한 양의 약물을 단독으로 포함하거나 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기에서 약학적으로 유효한 양이란 약물이 동물 또는 사람에게 투여되어 목적하는 생리학적 또는 약리학적 활성을 나타내기에 충분한 양을 말한다. 그러나 상기 약학적으로 유효한 양은 투여 대상의 연령, 체중, 건강상태, 성별, 투여 경로 및 치료기간 등에 따라 적절히 변화될 수 있다.The compositions according to the present invention may comprise a pharmaceutically effective amount of the drug alone or may comprise one or more pharmaceutically acceptable carriers, excipients or diluents. The pharmaceutically effective amount as used herein refers to an amount sufficient for a drug to be administered to an animal or a human to exhibit a desired physiological or pharmacological activity. However, the pharmaceutically effective amount may be appropriately changed depending on the age, body weight, health condition, sex, administration route and treatment period of the subject to be administered.

또한, 상기에서 "약학적으로 허용되는"이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장장애, 현기증과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 것을 말한다. 상기 담체, 부형제 및 희석제의 예로는, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 또한, 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.The term "pharmaceutically acceptable" as used herein means physiologically acceptable and does not generally cause an allergic reaction such as gastrointestinal disorder, dizziness, or the like when administered to a human. Examples of the carrier, excipient and diluent include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methylcellulose, Polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. Further, it may further include a filler, an anticoagulant, a lubricant, a wetting agent, a flavoring agent, an emulsifying agent and an antiseptic agent.

본 발명에 따른 조성물은 경구, 경피, 피하, 정맥 또는 근육을 포함한 여러 경로를 통해 투여될 수 있으며, 약물의 투여량은 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중 및 환자의 중증도 등의 여러 인자에 따라 적절히 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 약물이 목적하는 효과를 상승시킬 수 있는 공지의 화합물과도 병행하여 투여할 수 있다.
The composition according to the present invention may be administered through various routes including oral, transdermal, subcutaneous, intravenous or muscular, and the dose of the drug may be varied depending on various factors such as route of administration, age, sex, Can be appropriately selected. In addition, the composition of the present invention may be administered in combination with a known compound capable of raising the desired effect of the drug.

본 발명에서 사용되는 상기 “약물”은 동물 또는 사람의 체내에서 생리적인 기능을 촉진 또는 억제하여 목적하는 생물학적 또는 약리학적 효과를 유도할 수 있는 물질로서, 동물 또는 사람에게 투여하기 적합한 화학적 또는 생물학적 물질 또는 화합물을 의미하며, (1) 감염 예방과 같은 원하지 않은 생물학적 효과를 예방하여 유기물에 대한 예방효과를 가지고, (2) 질병으로 생기는 컨디션을 경감시키며, 예를 들어 질병의 결과로 생기는 고통 또는 감염을 완화시키며, (3) 유기물로부터 질병을 완화, 감소 또는 완전히 제거할 수 있는 역할을 할 수 있다. The " drug " used in the present invention is a substance capable of inducing a desired biological or pharmacological effect by promoting or inhibiting a physiological function in the body of an animal or human, and is a chemical or biological substance (1) prevent undesired biological effects such as infection prevention and have a preventive effect on the organism, (2) alleviate the condition caused by the disease, for example, the pain or infection resulting from the disease And (3) mitigate, reduce or completely eliminate disease from organic matter.

본 발명은 엔도솜 분해능을 갖는 뉴클레오타이드 및 이의 용도에 관한 것으로서, 뉴클레오타이드의 수소이온 완충 활성 또는 용혈 작용으로 인해 상기 뉴클레오타이드를 포함하는 비바이러스성 약물전달체에서 전달된 약물을 엔도솜에서 세포 내 다른 소기관으로 탈출시킬 수 있는 효과적인 생기능성 물질에 대한 것이다.The present invention relates to a nucleotide having an ability to degrade endosomes, and a use thereof, wherein a drug transferred from a non-viral drug delivery vehicle containing the nucleotide due to hydrogen ion buffering activity or hemolysis of the nucleotide is transferred from endosomes to other sub- Effective < / RTI > bioactive material that can escape.

도 1은 뉴클레오타이드의 수소이온 완충능력(proton buffering capacity) 평가 결과이다.
도 2는 pH 환경하에서 ATP 및 GTP의 용혈현상 평가 결과이다.
도 3은 bPEI25kDa/ATP-pDNA 복합체 및 PLL/ATP-pDNA 복합체의 입자크기(도 3a) 및 표면전하(도 3b)를 나타낸다.
도 4는 HepG2 세포에서 bPEI25kDa/ATP-pDNA, bPEI25kDa/GTP-pDNA 복합체의 유전자 발현효율을 나타낸다.
도 5는 Chloroquine 또는 Bafilomycin A1 존재시, HepG2 세포에서 bPEI25kDa/ATP-pDNA, bPEI25kDa/GTP-pDNA 복합체의 유전자 발현효율을 나타낸다.
Figure 1 shows the results of proton buffering capacity evaluation of nucleotides.
FIG. 2 shows the results of evaluation of hemolysis phenomenon of ATP and GTP under pH environment.
Figure 3 shows the particle size of bPEI 25kDa / ATP-pDNA complexes and PLL / ATP-pDNA complexes (Fig. 3a) and surface charge (Fig. 3b).
Fig. 4 shows gene expression efficiency of bPEI 25 kDa / ATP-pDNA and bPEI 25 kDa / GTP-pDNA complex in HepG2 cells.
FIG. 5 shows gene expression efficiency of bPEI 25 kDa / ATP-pDNA and bPEI 25 kDa / GTP-pDNA complex in HepG2 cells in the presence of Chloroquine or Bafilomycin A1.

이하, 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited by these examples.

<< 실시예Example 1>  1> 뉴클레오타이드의Nucleotide 수소이온Hydrogen ion 완충능력( Buffer capacity ( protonproton bufferingbuffering capacity) 평가 capacity evaluation

뉴클레오타이드를 1 mg/mL 농도로 150 mM 염화나트륨 수용액에 녹인 후, 소량의 1 M 수산화나트륨 수용액을 넣어 약 pH 11의 수용액을 준비하였다. 이 수용액에 0.1 M 염화수소를 넣어주면서 pH 변화를 측정하였다.The nucleotides were dissolved in a 150 mM aqueous solution of sodium chloride at a concentration of 1 mg / mL, and a small amount of 1 M sodium hydroxide aqueous solution was added thereto to prepare an aqueous solution having a pH of about 11. The pH change was measured while 0.1 M hydrogen chloride was added to the aqueous solution.

도 1에 나타낸 바와 같이, 엔도솜의 pH 영역인 pH 4~7에서 염화나트륨 수용액은 수소이온 완충능력이 없는데, 아데노신삼인산(ATP)은 수소이온 완충능력을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 구아노신삼인산(GTP), 사이티딘삼인산(CTP), 티미딘삼인산(TTP)도 수소이온 완충능력을 가지고 있었다. 이러한 뉴클레오타이드의 엔도솜 내 pH 환경에서의 수소이온 완충능력은 잘 알려진 “수소이온스폰지 효과(proton sponge effect)” 처럼 삼투압 차이에 의한 충격으로 엔도솜 막을 불안정화 또는 파괴 시킬 수 있다.
As shown in FIG. 1, it was confirmed that the sodium chloride aqueous solution had no hydrogen ion buffering ability at pH 4 to 7, which is the endosomal pH region, and adenosine triphosphate (ATP) has hydrogen ion buffering ability. In addition, guanosine triphosphate (GTP), cytidine triphosphate (CTP), and thymidine triphosphate (TTP) also had hydrogen ion buffering capacity. The hydrogen ion buffering capacity of these nucleotides in the endosomal pH environment can destabilize or destroy the endosomal membrane due to the impact of osmotic pressure differences, such as the well known "proton sponge effect".

<< 실시예Example 2>  2> 뉴클레오타이드의Nucleotide 용혈현상( Hemolysis HemolysisHemolysis ) 평가) evaluation

뉴클레오타이드가 엔도솜의 막과 상호작용을 통해 엔도솜을 파괴함을 확인하기 위해 엔도솜 막과 비슷한 구조를 지닌 적혈구를 이용하여 뉴클레오타이드의 엔도솜 파괴 능력을 평가하였다. 쥐(Rat)에서 채취한 혈액으로부터 적혈구를 분리한다. 준비된 적혈구 1×108 개의 세포를 1mg/mL의 ATP와 GTP을 포함하는 pH가 다른 DPBS 용액 (pH 4 ~ 7.5)에 넣고 잘 섞는다. 이 용액을 섭씨 37도 항온조에서 1시간동안 방치한다. 다시 원심분리 후, 상층액을 96 well plate에 옮긴 뒤에 450nm에서 흡광도를 측정하여 용혈정도를 계산한다. 도 2에서 ATP를 넣어준 경우 pH 6 이하에서 용혈작용이 일어남을 확인하였고, GTP의 경우 용혈작용이 일어나지 않았다.
To confirm that the nucleotides destroy endosomes through interaction with endosomal membranes, the ability of the nucleoside to destroy endosomes was evaluated using erythrocytes with a structure similar to that of the endosomal membrane. The red blood cells are separated from the blood collected from the rat (Rat). Prepare erythrocytes 1 x 10 8 cells are mixed in DPBS solution (pH 4-7.5) containing 1 mg / mL of ATP and GTP with different pH and mixed well. This solution is left in a thermostat at 37 ° C for 1 hour. After centrifuging again, transfer the supernatant to a 96-well plate and measure the absorbance at 450 nm to calculate the hemolysis. In FIG. 2, when ATP was added, hemolysis was observed at a pH of 6 or less. In the case of GTP, hemolysis was not observed.

<실시예 1>과 <실시예 2>의 결과로부터 ATP는 수소이온 완충능력 뿐만 아니라, 엔도솜 막과 상호작용을 통해 엔도솜을 탈출하는 것을 알 수 있고, GTP는 수소이온 완충능력만을 이용해 엔도솜을 탈출하는 것을 알 수 있었다.
From the results of Example 1 and Example 2, it can be seen that ATP escapes the endosomes through interaction with the endosomal membrane as well as the hydrogen ion buffering ability. GTP, I could see that the cotton was escaping.

<< 실시예Example 3>  3> 뉴클레오타이드가Nucleotide 포함된 고분자 유전자 약물 전달체의 유전자 발현 효율 Gene Expression Efficiency of Polymeric Gene Drug Delivery Systems Included

뉴클레오타이드를 잘 알려진 고분자/유전자 복합체 내에 봉입시키기 위해, 양전하성 고분자인 폴리에틸렌이민 (bPEI25kDa, 분자량 25kDa) 용액과 pDNA와 뉴클레오타이드를 함유한 음전하 용액을 각각 준비한 후, 두 용액을 섞어 bPEI25kDa/뉴클레오타이드-pDNA 복합체를 만들었다. N/P ratio 5로 준비하는데 이 때, 뉴클레오타이드의 포스페이트(phosphate)는 고려하지 않고, bPEI25kDa의 아민(amine)과 pDNA의 포스페이트(phosphate)로만 계산했다. In order to encapsulate the nucleotides in a well-known polymer / gene complex, a solution of positively charged polymeric polyethyleneimine (bPEI 25 kDa , molecular weight 25 kDa) and a solution of pDNA and a negative charge containing nucleotides were prepared. The two solutions were mixed to form bPEI 25 kDa / pDNA complexes. N / P ratio 5, except that the phosphate of the nucleotide was not taken into consideration, but was calculated only with the amine of pPEI 25 kDa and the phosphate of pDNA.

준비된 bPEI25kDa/뉴클레오타이드-pDNA 복합체를 뉴클레오타이드가 포함되지 않은 bPEI25kDa/DNA 복합체와 비교하여 봉입된 뉴클레오타이드의 유전자 발현 효율의 향상능력을 평가했다. 6 well plate의 한 well당 5×105개의 세포를 넣은 후 24시간 동안 배양하였다. 트랜스펙션 (transfection) 1시간 전에 혈청이 없는 트랜스펙션용 배지로 갈아 준 후, 준비된 bPEI25kDa/뉴클레오타이드-pDNA 복합체 또는 bPEI25kDa/pDNA 복합체 용액을 세포에 트랜스펙션하였다. 4시간 동안 배양 후, 혈청이 있는 세포배지로 갈아 준 후 44시간 동안 더 배양 후 유전자 발현효율을 평가하였다. The prepared bPEI 25 kDa / nucleotide-pDNA complex was compared with the bPEI 25 kDa / DNA complex without nucleotide to evaluate the ability of the encapsulated nucleotide to improve the gene expression efficiency. 5 × 10 5 cells per well of a 6-well plate were added and cultured for 24 hours. One hour before transfection, cells were transfected with serum-free transfection medium, and the prepared bPEI 25 kDa / nucleotide-pDNA complex or bPEI 25 kDa / pDNA complex solution was transfected into the cells. After culturing for 4 hours, the cells were changed with serum-containing cell culture medium, and then the gene expression efficiency was evaluated after further incubation for 44 hours.

예로, 도 3에서 보는 것처럼, bPEI25kDa/ATP-pDNA 복합체의 입자크기는 pDNA의 1 마이크로그램당 ATP의 0.5, 4, 8nmol까지 200nm 정도의 크기를 보였고, 표면전하는 2nmol까지는 양전하를 4nmol 이상에서는 음전하를 띠었다. 또한 PLL/ATP-pDNA 복합체의 입자크기는 pDNA의 1 마이크로그램당 ATP의 약 9nmol까지 200nm 정도의 크기를 보였고 표면전하는 약 18nmol까지는 양전하를 띠었다.As shown in FIG. 3, the particle size of bPEI 25 kDa / ATP-pDNA complex was about 200 nm up to 0.5, 4, 8 nmol of ATP per 1 microgram of pDNA, and positive charge up to 2 nmol of surface charge and negative charge Respectively. The particle size of the PLL / ATP-pDNA complex was about 200 nm up to about 9 nmol of ATP per microgram of pDNA and the surface charge was positive up to about 18 nmol.

도 4에서 봉입된 ATP 및 GTP의 농도가 0일 때, 대조 복합체인 bPEI25kDa/pDNA 복합체를 형성하고, 이 복합체의 HepG2 세포에서의 유전자 발현효율을 상대적으로 비교하기 위해 각각 1로 정했다. bPEI25kDa/ATP-pDNA 복합체는 ATP농도가 4nmol/μg pDNA 일 때 유전자 발현효율이 약 80배, bPEI25kDa/GTP-pDNA 복합체는 GTP농도가 2nmol/μg pDNA 일 때 유전자 발현효율이 약 35배 증가하였다.
When the concentration of ATP and GTP encapsulated in FIG. 4 was 0, the control complex, bPEI 25 kDa / pDNA complex, was formed and set to 1 for relatively comparative gene expression efficiency in HepG2 cells of this complex. bPEI 25kDa / ATP-pDNA complexes is about 80 times the gene expression efficiency at an ATP concentration of 4nmol / μg pDNA, bPEI 25kDa / GTP-pDNA complexes is increased about 35 times the gene expression efficiency when the GTP concentration of 2nmol / μg pDNA Respectively.

<< 실시예Example 4>  4> BafilymycinBafilymycin A1 또는  A1 or ChloroquineChloroquine 이 존재시 In this case 뉴클레오타이드가Nucleotide 포함된 고분자 유전자 약물 전달체의 유전자 발현 효율 Gene Expression Efficiency of Polymeric Gene Drug Delivery Systems Included

일반적으로 고분자 유전자 약물전달체가 endocytosis를 통해 세포로 들어가는 경우, 엔도솜으로부터의 탈출이 유전자 발현효율을 결정하는 여러 중요한 요인들 중 하나이다. 고분자 유전자 약물전달체가 endocytosis를 이용해 세포로 유입되는지 평가하기 위해 bPEI25kDa/ATP-pDNA 복합체 트랜스펙션시 엔도솜을 파괴하는 시약(chloroquine; 25μM) 또는 엔도솜 파괴를 억제하는 시약(Bafilomycin A1; 20nM)을 배지에 같이 넣어준 뒤에 유전자 발현 효율을 평가하였다.In general, when a polymer gene drug transporter enters the cell through endocytosis, escape from the endosome is one of several important factors that determine gene expression efficiency. In order to evaluate whether the polymer gene drug transporter was introduced into cells using endocytosis, a reagent (chloroquine; 25 μM) or an endosomal breakdown inhibitor (Bafilomycin A1; 20 nM) was used in the transfection of bPEI 25 kDa / ATP- ) Was added to the medium and then the gene expression efficiency was evaluated.

고분자 유전자 약물전달체가 endocytosis를 경유하여 세포로 유입되면, chloroquine과 Bafilomycin A1을 둘 다 넣지 않은 대조군(control) 실험의 고분자 유전자 전달체와 비교하여, chloroquine을 넣으면 고분자 약물전달체가 빨리 엔도솜으로부터 탈출되므로 유전자 발현효율이 높아지고, Bafilomycin A1을 넣으면 고분자 약물전달체가 엔도솜으로 탈출이 어렵기 때문에, 유전자 발현효율이 낮아지거나 영향이 없다. 이와 동일한 결과가 도 5에서 보이는 것처럼 bPEI25kDa/ATP-pDNA 복합체를 이용한 유전자 발현효율에서 보였다. 즉, 뉴클레오타이드를 포함하는 고분자 유전자 복합체가 endocytosis를 통해 세포 안에 들어가고, 뉴클레오타이드가 수소이온 완충에 의해 엔도솜 막을 파괴할 수 있음을 보여준다.
When the polymer gene drug delivery system is introduced into cells via endocytosis, the polymer drug delivery system rapidly escapes from the endosome when chloroquine is added, as compared with the polymer gene carrier in the control experiment in which neither chloroquine nor Bafilomycin A1 is added. As the expression efficiency increases, the efficiency of gene expression is lowered or not affected because the polymer drug delivery system is difficult to escape into the endosome when Bafilomycin A1 is added. The same result was shown in the gene expression efficiency using the bPEI 25 kDa / ATP-pDNA complex as shown in Fig. That is, a polymer gene complex containing a nucleotide can enter the cell through endocytosis, and the nucleotide can destroy the endosomal membrane by hydrogen ion buffering.

Claims (4)

아데노신일인산(Adenosine monophosphate, AMP), 아데노신이인산(Adenosine diphosphate, ADP), 아데노신삼인산(Adenosine triphosphate, ATP), 구아노신일인산(Guanosine monophosphate, GMP), 구아노신이인산(Guanosine diphosphate, GDP), 구아노신삼인산(Guanosine triphosphate, GTP), 사이티딘일인산(Cytidine monophosphate, CMP), 사이티딘이인산(Cytidine diphosphate, CDP), 사이티딘삼인산(Cytidine triphosphate, CTP), 티미딘일인산(Thymidine monophosphate; TMP), 티미딘이인산(Thymidine diphosphate; TDP) 및 티미딘삼인산(Thymidine triphosphate; TTP)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 뉴클레오타이드를 포함하며, 상기 뉴클레오타이드가 엔도솜 막을 불안정화 또는 파괴하여 전달 약물의 엔도솜 탈출(Endosomal escape)을 유도하는 것을 특징으로 하는 엔도솜 분해능을 갖는 조성물.Adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), guanosine monophosphate (GMP), guanosine diphosphate (GDP) (GTP), Cytidine monophosphate (CMP), Cytidine diphosphate (CDP), Cytidine triphosphate (CTP), Thymidine monophosphate (TMP) , Thymidine diphosphate (TDP), and thymidine triphosphate (TTP), wherein the nucleotide destabilizes or destroys the endosomal membrane, resulting in endosome excretion of the delivery drug (Endosomal escape). &Lt; / RTI &gt; 삭제delete 아데노신일인산(Adenosine monophosphate, AMP), 아데노신이인산(Adenosine diphosphate, ADP), 아데노신삼인산(Adenosine triphosphate, ATP), 구아노신일인산(Guanosine monophosphate, GMP), 구아노신이인산(Guanosine diphosphate, GDP), 구아노신삼인산(Guanosine triphosphate, GTP), 사이티딘일인산(Cytidine monophosphate, CMP), 사이티딘이인산(Cytidine diphosphate, CDP), 사이티딘삼인산(Cytidine triphosphate, CTP), 티미딘일인산(Thymidine monophosphate; TMP), 티미딘이인산(Thymidine diphosphate; TDP) 및 티미딘삼인산(Thymidine triphosphate; TTP)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 뉴클레오타이드를 전달 약물 내로 봉입하며, 상기 봉입된 뉴클레오타이드가 수소이온 완충화(proton buffering) 활성 또는 용혈(hemolysis) 활성을 가지고 있어서, 엔도솜 분해(endosomolysis)를 통한 전달 약물의 엔도솜 탈출(Endosomal escape)을 유도하는 것을 특징으로 하는 비바이러스성 약물전달용 조성물.
Adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), guanosine monophosphate (GMP), guanosine diphosphate (GDP) (GTP), Cytidine monophosphate (CMP), Cytidine diphosphate (CDP), Cytidine triphosphate (CTP), Thymidine monophosphate (TMP) (TTP), thymidine triphosphate (TTP), and the like. The charged nucleotides are proton-buffered, Has activity or hemolysis activity and is characterized by inducing endosomal escape of the drug through endosomolysis. Non-viral drug delivery composition.
삭제delete
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