KR20100017956A - 핵산 전달을 위한 ｐｅｇ-ｐｅｉ 공중합체 - Google Patents

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KR20100017956A
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강 자오
니안춘 마
신 자오
지앙 류
야스노부 다나카
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

수용성 폴리에틸렌 글리콜 성분, 양이온 폴리에틸렌이민 성분 및 분해성 단위 성분을 갖는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 포함하는, siRNA 전달을 위한 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 siRNA를 세포, 특히 암 세포에 전달하는 데 사용될 수 있다. 상기 조성물은 다중 웰 플레이트와 같은 고체 표면에 적용되어 이 고체 표면 상에서 siRNA의 전달이 실시될 수 있다.
폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌이민, siRNA, 암, 분해성 단위

Description

핵산 전달을 위한 ＰＥＧ-ＰＥＩ 공중합체{PEG-PEI copolymers for nucleic acid delivery}
본 출원은 2007년 9월 14일에 출원된 미국 가출원 제60/972,686호 및 2007년 6월 5일에 출원된 미국 가출원 제60/942,127호에 우선권을 주장한다. 상기 두 출원은 참조에 의해 본원에 혼입된다.
서열 목록
본 출원은 전자 포멧의 서열 목록과 함께 출원된다. 상기 서열 목록은 파일명 NDTCO-068PR2-SequenceListing.TXT이고, 파일 크기는 2Kb로 2007년 9월 14일 생성된 파일로 제공된다. 전자 포멧의 서열 목록 정보는 참조에 의해 그 전체가 본원에 혼입된다.
발명의 배경 기술
발명의 분야
본원에 기술된 양태들은 세포에 siRNA를 전달하는 조성물 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에 기술된 양태들은 세포에 siRNA를 전달하기 위해 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체로 피복된 플레이트(plate)에 관한 것 이다.
관련 기술의 설명
세포에 siRNA 인코딩된 플라스미드 DNA를 전달하는 수많은 기술이 이용되고 있다. 예를 들어, 양이온 중합체(예: 폴리(L-리신)(PLL), 폴리에틸렌이민(PEI), 키토산, PAMAM 덴드리머, 및 폴리(2-디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트(pDMAEMA))가 유전자 운반체로 사용되고 있다. 불행히도, PLL의 트랜스펙션 효율은 일반적으로 불충분하며, 고분자량 PLL은 세포에 상당한 독성을 나타낸다. 특정 경우에서, PEI는 엔도좀붕괴제 또는 표적화제를 사용하지 않고도 효과적인 유전자 전달을 제공한다[참조: Boussif O., et al., Proc Natl Acad Sci USA. Aug. 1, 1995, 92(16) 7297-301]. 유전자 전달 시스템으로부터 폴리아미도아민 덴드리머의 범위가 조사되었다[참조: Eichman J. D., et al., Pharm. Sci. Technol. Today 2000 July; 3(7):232-245]. 불행히도, 우수한 트랜스펙션 효율을 제공하는 것으로 밝혀진 고분자량 PEI 및 덴드리머 모두 세포에 독성이 있는 것으로 보고되었다. 감소된 세포독성으로 플라스미드를 포유류 세포에 전달하기 위해 분해성 양이온 중합체로 이루어진 플라스미드 DNA 운반체가 보고되었다[참조: Lim Y. B., et al., J. Am. Chem. Soc, 123 (10), 2460-2461, 2001].
발명의 요약
본원에 기술된 양태들은 siRNA 전달을 위한 조성물에 관한 것이다. 한 양태 에서, siRNA 전달을 위한 조성물은, (a) 백본(backbone) 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 반복 단위, (b) 백본 양이온성 폴리에틸렌이민(PEI) 반복 단위 및 (c) 측쇄 지질 그룹을 포함하는 백본 분해성 반복 단위를 포함하는, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 포함한다.
본원에 기술된 양태들은 본원에 기술된 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 제조 방법에 관한 것이다. 특정 양태에서, 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 유기 용매에 에틸렌이민 반복 단위를 포함하는 제1 반응물을 용해시켜, 용해되거나 부분적으로 용해된 중합성 반응물을 생성시키는 단계; 상기 용해되거나 부분적으로 용해된 중합성 반응물을 분해성 모노머 반응물과 반응시켜 분해성 가교결합된 중합체를 생성하는 단계; 및 상기 분해성 가교결합된 중합체를 제3 반응물과 반응시키는 단계에 의해 합성되며, 여기서, 상기 분해성 모노머 반응물은 지질 그룹을 포함하고, 여기서 상기 제3 반응물은 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 포함한다.
본원에 기술된 양태들은 하기 단계를 포함하는 세포 내 siRNA를 전달하는 방법에 관한 것이다: 본원에 기술된 바와 같은 임의의 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 siRNA와 결합시켜 혼합물을 형성시키는 단계; 및 하나 이상의 세포들을 상기 혼합물에 접촉시키는 단계. 더욱 바람직하게, 상기 siRNA는 19 내지 27개의 염기 쌍을 갖는다. 바람직한 양태에서, 상기 세포들은 포유류 세포들이다. 더욱 바람직하게, 상기 포유류 세포들은 암 세포들이다.
본원에 기술된 양태들은, 지질단백질 유전자 단편의 적어도 일부분의 코딩 부위에 상응하며 본원에 기술된 바와 같은 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체에 착화된 siRNA를 이의 투여가 필요한 개체에 투여하는 것을 포함하는, 심혈관 질환을 치료하거나 이의 위험을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본원에 기술된 양태들은 siRNA로 진핵 세포를 형질감염시키기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 형질감염제(transfection agent)를 포함하는 조성물이 적어도 일부 부착된 고체 표면을 포함하며, 상기 형질감염 시약은 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체, 양이온 중합체, 지질중합체, 페길화 양이온 중합체, 페길화 지질중합체, 양이온성 지질, 페길화 양이온성 지질 및 양이온성 분해성 페길화 지질중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본원에 기술된 양태들은 siRNA의 진핵 세포 도입 여부를 측정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 하나 이상의 다음 단계를 포함한다: (a) 본원에 기술된 장치를 제공하는 단계; (b) 상기 장치에 siRNA를 첨가하여 siRNA를 형질감염 시약과 상호작용시키는 단계; (c) 상기 siRNA가 세포내로 도입되기에 충분한 밀도 및 적합한 조건으로 상기 장치에 진핵 세포를 씨딩하는 단계; 및 (d) siRNA의 세포 내 도입 여부를 측정하는 단계.
본원에 기술된 양태들은 진핵 세포 내 siRNA를 도입시키는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 (a) 본원에 기술된 바와 같은 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체로 적어도 부분적으로 코팅된 고체 표면을 제공하는 단계; (b) 진핵 세포에 도입될 siRNA를 상기 고체 표면에 부가하는 단계; 및 (c) 진핵 세포에 siRNA가 도입되기에 충분한 밀도 및 적합한 조건으로 고체 표면에 세포를 씨딩하는 단계 를 포함한다.
도면의 간략한 설명
도 1은 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 일부를 합성하는 방법을 도시한다.
도 2는 siRNA 트랜스펙션 후 Hela 세포에서 녹색 형광 단백질의 활성 백분률을 도시한다. 이 실험에 사용된 수용성이고 분해성 가교결합된 양이온 중합체는 다음과 같다: 중합체 2(분해성 단위:PEI:PEG (12:1:2)), 중합체 3(분해성 단위:PEI:PEG (16:1:2)), 중합체 4 (분해성 단위:PEI:PEG (17:1:2)), 중합체 5 (분해성 단위:PEI:PEG (20:1:2)). 대조군은 PEI1200, Cytopure™, Lipofectamine 2000™, 및 분해성 단위:PEI(5:1)(몰비)이다. siRNA에 대한 중합체의 비는 2:1이다.
도 3은 siRNA 트랜스펙션 후 B16F0 세포에서 녹색 형광 단백질의 활성 백분률을 도시한다. 수용성이고 분해성의 가교결합된 양이온 중합체, 대조군 및 중합체/siRNA 비들은 도 2의 설명에 기술된 바와 같다.
도 4는 siRNA로 트랜스펙션 후 Hela 세포의 세포 생존율(%)을 도시한다. 수용성이고 분해성의 가교결합된 양이온 중합체, 대조군 및 중합체/siRNA 비들은 도 2의 설명에 기술된 바와 같다.
도 5는 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 Hela 세포의 녹색 형광(GFP) 활성률(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체:siRNA의 비는 5:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 Lipofectamine 2000™이 기타 공지된 플라스미드 전달제, 즉, Cytopure™보다 더 나은 siRNA의 코팅된 전달을 제공함으로써 유전자 발현을 억제함을 보여준다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다.
도 6은 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 Hela 세포의 세포 생존율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 5:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 이 검정에서 세포독성을 나타내지 않음을 보여준다.
도 7은 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 Hela 세포의 녹색 형광(GFP) 활성율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 10:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 플라스미드 전달제, 즉, Cytopure™보다 상당한 siRNA의 코팅된 전달을 제공함으로써 유전자 발현을 억제함을 보여준다.
도 8은 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 Hela 세포의 세포 생존율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 10:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 이 검정에서 세포독성을 나타내지 않음을 보여준다.
도 9는 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 B16F0 세포의 녹색 형광(GFP) 활성율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 2.5:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 플라스미드 전달제, 즉, Cytopure™보다 더 나은 siRNA의 코팅된 전달을 제공함으로써 유전자 발현을 억제함을 보여준다.
도 10은 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 B16F0 세포의 세포 생존율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 2.5:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 이 검정에서 세포독성을 나타내지 않음을 보여준다.
도 11은 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 B16F0 세포의 녹색 형광(GFP) 활성율(%)을 나타내 는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 5:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 플라스미드 전달제, 즉, Cytopure™보다 더 나은 siRNA의 코팅된 전달을 제공함으로써 유전자 발현을 억제함을 보여준다.
도 12는 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 B16F0 세포의 세포 생존율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 5:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 이 검정에서 세포독성을 나타내지 않음을 보여준다.
도 13은 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 B16F0 세포의 녹색 형광(GFP) 활성율(%)을 나타내는 막대 그래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 10:1이다. 상기 결과는 중합체 1 및 L2K가 기타 공지된 플라스미드 전달제, 즉, Cytopure™보다 더 나은 siRNA의 코팅된 전달을 제공함으로써 유전자 발현을 억제함을 보여준다.
도 14는 출발 물질로 폴리에틸렌이민-1,200 달톤(분지된 PEI-1.2K, 음성 대조군), 플라스미드 전달 시약 Cytopure™(음성 대조군), Lipofectamine 2000™ (L2K), 및 중합체 1을 사용하여 B16F0 세포의 세포 생존율(%)을 나타내는 막대 그 래프이다. 중합체 1은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 중합체:siRNA의 비는 10:1이다. 상기 결과는 중합체 1이 이 검정에서 세포독성을 나타내지 않음을 보여준다.
도 15는 형질감염제 중합체 6/siapo-B 복합체의 증가량 대 HepG2 세포 배양에서 apo-B 발현의 억제를 도시한다. 중합체 6은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 16.5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 대조 처리군은 중합체 6 및 siapo-B(5㎍) 단독을 포함하였다.
도 16은 RiboGreen™ 통합 검사를 이용한 형광에 의한 5% 글루코스 중 형질감염제/siRNA 복합체의 안정성을 도시한다. 형질감염제는 중합체 2이고 siRNA는 항-Apo-B이다. 중합체 2는 도 2의 설명에서 기술된 것이다.
도 17은 형질감염제로서 중합체 6을 사용한 항-Apo-B에 의한 누드 마우스에서 apo-B 발현 억제를 보여준다. 중합체 6은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 16.5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 대조군은 PBS (A), siapo-B(1 mg/kg) (B), 중합체 6 (5 mg/kg) (C), 및 5:1 비율의 중합체와 랜덤 siRNA, 수술 48시간 후(48 hours post-op) 1 mg/kg siapo-B 투여(F)를 포함한다. 치료군은 수술 48시간 후 1.0 mg/kg의 항-Apo-B siRNA (D) 및 수술 2주 후 2.5 mg/kg의 항-Apo-B siRNA(E)를 포함한다. siRNA에 대한 중합체의 비는 5/1이었다.
도 18은 누드 마우스에서 Apo-B 억제에 대한 형질감염제(중합체 6) 대 siRNA (항-Apo-B) 비의 변화 효과를 도시한다. 중합체 6은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 16.5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 대조군은 PBS(A)이다. 치료군은 5:1 비율의 중합체 6 + siapo-B (B), 7.5:1 (C), 및 10:1 (D)(중량비)이다. 모든 치료군 (B-D)은 1 mg/kg의 siapo-B를 투여받았다.
도 19는 누드 마우스의 꼬리 정맥에 형질감염제인 중합체 6:siRNA(항-Apo-B) 복합체를 주입한 후 Apo-B mRNA 발현의 시간대별 억제를 도시한다. 중합체 6은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 16.5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 대조군은 PBS(A)이다. 치료군은 중합체 6 + siapo-B를 1 mg/kg siapo-B로 투여하고 수술 48시간 후에 측정(B), 중합체 6 + siapo-B를 2.5 mg/kg siapo-B로 투여하고 수술 1주 후에 측정(C), 및 중합체 6 + siapo-B를 2.5 mg/kg siapo-B로 투여하고 수술 2주 후에 측정(D)한 것이다. 모든 치료군(B-D)에서 중합체:siRNA의 중량비는 5:1이었다.
도 20은 C57BL/6 마우스의 꼬리 정맥에 형질감염제인 중합체 6:siRNA(항-Apo-B) 복합체를 주입한 후 Apo-B mRNA 발현의 시간대별 억제를 도시한다. 중합체 6은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 16.5:1:2인 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 대조군은 PBS (A) 및 siapo-B (1 mg/kg)을 포함한다. 치료군은 중합체 6 + siapo-B(5/1, 중량 대 중량비, 1 mg/kg의 siapo-B)- 48 시간(C), 중합체 6 + siapo-B (5/1, 중량 대 중량비, 1 mg/kg의 siapo-B)- 1주(D), 중합체 6 + siapo-B (5/1, 중량 대 중량비, 1 mg/kg의 siapo-B)-2주(E), 중합체 6 + siapo-B (5/1, 중량 대 중량비, 1 mg/kg의 siapo-B)- 3주(F)를 포함한다.
상기 도면은 본원에 기술된 특정 양태를 예시하기 위해 제공된 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 함이 아니다.
바람직한 양태의 상세한 설명
본원에 기술된 양태들은 하나 이상의 세포로의 siRNA의 전달에 관한 것이다. 이러한 siRNA 전달은 용액 내, 바람직하게 수성 용액, 또는 더욱 바람직하게는 고체 표면(예: 트랜스펙션 장치)에서 실행될 수 있다. 바람직한 양태에서, 본원에 기술된 방법들은 siRNA의 세포로의 이송에 매우 효과적인 형질감염제로서 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 포함한다.
본원에 기술된 양태들은 측쇄 지질 그룹을 포함하는 하나 이상의 분해성 단위 백본 중합체, 하나 이상의 양이온성 폴리에틸렌이민(PEI) 단위, 및 하나 이상의 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 단위를 포함하는, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체에 관한 것이다.
특정 양태에서, 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위은 약 50 달톤 내지 약 5,000 달톤 범위의 분자량을 가진다. 한 양태에서, 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위는 약 400 달톤 내지 약 600 달톤 범위의 분자량을 가진다.
특정 양태에서, 백본 양이온성 폴리에틸렌이민 반복 단위는 약 200 달톤 내지 약 25,000 달톤 범위의 분자량을 갖는다. 한 양태에서, 백본 양이온성 폴리에틸렌이민 반복 단위는 약 600 달톤 내지 약 2,000 달톤 범위의 분자량을 갖는다.
바람직한 양태에서, 백본 분해성 반복 단위는 화학식 I의 반복 단위일 수 있다.
Figure 112009081324876-PCT00001
상기 화학식에서,
A1은 부재이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐 및 -(CH2)n1-D-(CH2)n2-(여기서, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0이거나 1 내지 10 범위의 정수이고, D는 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 임의 치환된 치환기이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이고;
A2는 부재하거나, 산소 원자 또는 -N(RN)(여기서, RN은 H 또는 C1-6 알킬이다)이고;
R1은 전자쌍 또는 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이고, 여기서, R1이 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기인 경우, R1이 부착된 질소 원자는 연합 양 전하를 띄며;
R2는 C2-C50 알킬, C2-C50 헤테로알킬, C2-C50 알케닐, C2-C50 헤테로알케닐, C2-C50 알키닐, C2-C50 헤테로알키닐, C5-C50 아릴, C5-C50 헤테로아릴, -(CH2)p1-E-(CH2)p2-(여기서, p1 및 p2는 각각 독립적으로 0이거나 1 내지 40 범위의 정수이고, E는 임의 치환된, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이다) 및 스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
한 양태에서, R2는 C4-C30 알킬, C4-C30 알케닐, C4-C30 알키닐 또는 스테롤이다. 바람직한 양태에서, R2는 C8-C24 알킬, C8-C24 알케닐, C8-C24 알키닐 또는 스테롤이다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 화학식 I의 에스테르 그룹이, 수용성이며 분해성의 가교결합된 양이온 중합체의 생분해성을 향상시키는 것으로 생각된다.
특정 양태에서, R2는 지질 그룹이다. 특정 양태에서, R2는 올레일, 라우릴, 미리스틸, 팔미틸, 마가릴, 스테아릴, 아라키딜, 베헤닐 및 리그노세릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 한 양태에서, R2는 올레일이다. 특정 양태에서, R2는 스 테롤이다. 한 양태에서, 스테롤은 콜레스테릴 잔기이다.
화학식 I에서 R1이 부착되는 질소 원자는 전자쌍 또는 수소를 갖거나, 이에 결합된 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기를 갖는다. 당업자는 질소 원자가 전자쌍을 가지며, 화학식 I의 반복 단위가 낮은 pH에서 양이온이고, R1이 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이면, 상기 질소 원자는 연합 양전하를 가짐을 이해할 것이다.
한 양태에서, 백본 분해성 반복 단위는 아래 화학식을 갖는다:
Figure 112009081324876-PCT00002
바람직한 양태에서, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 분해성 반복 단위를 약 1 mole % 내지 약 95 mole %로 포함한다. 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 분해성 반복 단위를 약 30 mole % 내지 약 90 mole %로 포함한다. 여전히 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 분해성 반복 단위를 약 50 mole % 내지 약 86 mole %로 포함한다.
바람직한 양태에서, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 양이온성 폴리에틸렌이민 반복 단위를 약 1 mole % 내지 약 35 mole %로 포함한다. 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 양이온성 폴리에틸렌이민 반복 단위를 약 1 mole % 내지 약 20 mole %로 포함한다. 여전히 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 양이온성 폴리에틸렌이민 반복 단위를 약 5 mole % 내지 약 15 mole %로 포함한다.
바람직한 양태에서, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 1 mole % 내지 약 80 mole %로 포함한다. 여전히 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 1 mole % 내지 약 50 mole %로 포함한다. 여전히 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 5 mole % 내지 약 30 mole %로 포함한다. 여전히 더욱 바람직하게, 수용성이며 분해성인 가교결합된 중합체는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글 리콜 반복 단위를 약 8 mole % 내지 약 30 mole %로 포함한다.
수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 예시적 부분은 아래 도시된다:
Figure 112009081324876-PCT00003
한 양태에서, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 당해 중합체의 백본 내 하나 이상의 분지된 PEI 단위(분자량 약 1200 달톤); 당해 중합체의 백본 내 하나 이상의 화학식 I의 분해성 단위; 및 당해 중합체의 백본 내 하나 이상의 폴리에틸렌 글리콜 단위(분자량 약 454 달톤)를 포함한다.
세포내로 플라스미드 DNA를 효율적으로 전달하는 중합체가 또한 반드시 siRNA를 세포에 효과적으로 전달하는 것은 아니다. 이 전달의 비상관성 인자는 분자 크기에 있어 차이점을 포함한다: siRNA는 일반적으로 약 21-23개의 염기 쌍(bp) 을 포함하는 반면, 플라스미드 DNA는 약 7,000-9,000 bp를 갖는다[참조: Kim et al. J. Control Release 2007 (in press)]. 플라스미드 DNA와 같은 대환형 거대분자를 효율적으로 전달할 수 있는 운반체는 siRNA와 같은 짧은 선형 단편에는 완전히 부적합할 수 있다.
다른 언급이 없다면, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어들은 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 본원에서 인용된 모든 특허, 출원, 공개 출원 및 기타 문헌들은 참조에 의해 이의 전체가 본원에 혼입된다. 본원에서 용어의 복수의 정의가 있는 경우, 다른 언급이 없다면 해당 절에서의 의미가 사용된다.
본원에서 사용된 "Cm 내지 Cn"(여기서, "m" 및 "n"이 정수이다)은 알킬, 알케닐 또는 알키닐 그룹에서 탄소 원자 수를 나타내거나, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로알리시클릴 그룹의 환 내 탄소 원자의 개수를 나타낸다. 즉, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬 환, 시클로알케닐 환, 시클로알키닐 환, 아릴 환, 헤테로아릴 환 또는 헤테로알리시클릴 환은 "m" 내지 "n"개("m"개와 "n"개를 포함)의 탄소 원자를 함유한다. 따라서, 예를 들어, "C1 내지 C4 알킬" 그룹은 탄소수가 1 내지 4인 모든 알킬 그룹, 즉, CH3-, CH3CH2-, CH3CH2CH2-, (CH3)2CH-, CH3CH2CH2CH2-, CH3CH2CH(CH3)- 및 (CH3)3C-를 말한다. 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로알리시클릴 그룹에 대해 "m" 및 "n"이 지정되지 않은 경우에는 본 정의에 기 술된 가장 넓은 범위인 것으로 추정한다.
본원에서 사용된 "알킬"은 완전히 포화된(이중 결합 또는 삼중 결합이 없는) 직쇄 또는 분지쇄의 탄화수소 그룹을 나타낸다. 알킬 그룹은 탄소수가 1 내지 50(본원에서 "1 내지 50"과 같은 수적 범위가 표현된 경우, 제시된 범위에서 각각의 정수를 나타낸다; 예를 들어, "탄소수 1 내지 50"은 비록 이 정의가 용어 "알킬"에 대해 수치 한정이 전혀 없는 경우를 또한 나타내지만, 알킬 그룹이 1개 탄소 원자, 2개 탄소 원자, 3개 탄소 원자 등, 50개 탄소 원자를 포함하여 50개 탄소 원자까지로 이루어질 수 있음을 의미한다)일 수 있다. 알킬 그룹은 또한 탄소수 1 내지 30의 중간 크기 알킬일 수 있다. 알킬 그룹은 또한 탄소수 1 내지 5의 저급 알킬일 수 있다. 본 화합물의 알킬 기는 "C1 내지 C4 알킬" 또는 이와 유사한 표현으로 나타낼 수 있다. 예시의 목적으로 "C1 내지 C4 알킬"은 알킬 쇄에 탄소 원자가 1 내지 4개 있음을 나타내며, 즉, 상기 알킬 쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, 2급-부틸 및 t-부틸로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 전형적인 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 3급-부틸, 펜틸, 헥실 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
알킬 기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환된 경우, 치환기는, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클릭)알킬, 히드록시, 보호된 히드록실, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 시아노, 할로겐, 카 르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아나토, 티오시아나토, 이소티오시아나토, 니트로, 실릴, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕시, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 모노- 및 디-치환된 아미노를 포함하는 아미노, 및 그의 보호된 유도체로부터 개별적으로 독립적으로 선택된 하나 이상의 기이다.
본원에 사용된 "알케닐"은 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 내 하나 이상의 이중 결합을 갖는 알킬 그룹을 말한다. 알케닐 그룹은 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 경우, 치환기(들)은 다른 언급이 없다면 알킬기 치환과 관련해 위에서 기술한 동일한 기들로부터 선택될 수 있다.
본원에서 사용된 "알키닐"은 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 내 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 알킬 그룹을 말한다. 알키닐 그룹은 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 경우, 치환기(들)은 다른 언급이 없다면 알킬기 치환과 관련해 위에서 기술한 동일한 기들로부터 선택될 수 있다.
본원에서 사용된 "헤테로알킬"은 알킬 기의 백본의 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자, 예를 들어, 질소, 황 및/또는 산소로 대체된 본원에 기술된 바와 같은 알킬 그룹을 말한다.
본원에서 사용된 "헤테로알케닐"은 알케닐 기의 백본의 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자, 예를 들어, 질소, 황 및/또는 산소로 대체된 본원에 기술된 바와 같은 알케닐 그룹을 말한다.
본원에서 사용된 "헤테로알키닐"은 알키닐 기의 백본의 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자, 예를 들어, 질소, 황 및/또는 산소로 대체된 본원에 기술된 바와 같은 알키닐 그룹을 말한다.
본원에 사용된 "아릴"은 완전히 비편재화된 pi-전자계를 갖는 카보시클릭 (모두 탄소) 단일고리 또는 다중고리 방향족 환계를 나타낸다. 아릴 그룹의 예는 벤젠, 나프탈렌 및 아줄렌을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아릴 그룹의 환의 탄소수는 5 내지 50일 수 있다. 아릴 그룹은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환된 경우, 치환기에 대한 다른 제시가 없다면, 수소 원자들은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클릭)알킬, 히드록시, 보호된 히드록실, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아나토, 티오시아나토, 이소티오시아나토, 니트로, 실릴, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕시, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 모노- 및 디-치환된 아미노를 포함하는 아미노, 및 그의 보호된 유도체로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기(들)로 대체된다.
본원에 사용된 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 탄소 외의 원소(예를 들어 질소, 산소 및 황을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다)를 함유하 는 단일고리 또는 다중고리 방향족 환계(완전히 비편재화된 pi-전자계를 갖는 환계)를 나타낸다. 헤테로아릴기 환의 탄소수는 5 내지 50일 수 있다. 헤테로아릴 그룹은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 헤테로아릴 환의 예는, 푸란, 푸라잔, 티오펜, 벤조티오펜, 프탈라진, 피롤, 옥사졸, 벤족사졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 티아졸, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 벤조티아졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 인돌, 인다졸, 피라졸, 벤조피라졸, 이속사졸, 벤조이속사졸, 이소티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸, 티아디아졸, 테트라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 푸린, 프테리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 신놀린 및 트리아진을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 헤테로아릴기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환된 경우, 수소 원자들은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클릭)알킬, 히드록시, 보호된 히드록실, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아나토, 티오시아나토, 이소티오시아나토, 니트로, 실릴, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕시, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 모노- 및 디-치환된 아미노를 포함하는 아미노, 및 그의 보호된 유도체로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기(들)로 대체된다.
본원에 사용된 "시클로알킬"은 전부 포화된 (이중 결합이 없는) 단일고리 또 는 다중고리 탄화수소 환계를 나타낸다. 2개 이상의 환으로 구성된 경우, 환들은 서로 융합, 가교 또는 스피로-연결된 방식으로 결합될 수 있다. 시클로알킬기들은 C3 내지 C10 범위일 수 있으며, 다른 양태에서, 이는 C3 내지 C8 범위일 수 있다. 시클로알킬기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 일반적인 시클로알킬기는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 치환된 경우, 치환기(들)은 알킬이거나, 다른 언급이 없다면 알킬기 치환에 대해 위에서 언급한 치환기들로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용된 "시클로알케닐"은 환 내 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 시클로알킬기를 나타내며, 단 이중 결합이 1개 보다 많을 경우 이 이중 결합들은 환 내에서 전부 비편재화된 pi-전자계를 형성할 수 없다(그렇지 않다면 이 기는 본원에 정의된 바와 같은 "아릴"이기 때문이다). 2개 이상의 환으로 구성된 경우, 환들은 서로 융합, 가교 또는 스피로-연결된 방식으로 결합될 수 있다. 시클로알케닐기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환된 경우, 치환기(들)은 알킬이거나, 다른 언급이 없다면 알킬기 치환에 대해 위에서 언급한 치환기들로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용된 "시클로알키닐"은 환 내 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 시클로알킬기를 나타낸다. 2개 이상의 환으로 구성된 경우, 환들은 서로 융합, 가교 또는 스피로-연결된 방식으로 결합될 수 있다. 시클로알키닐기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환된 경우, 치환기(들)은 알킬이거나, 다른 언급이 없 다면 알킬기 치환에 대해 위에서 언급한 치환기들로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용된 "헤테로알리시클릭" 또는 "헤테로알리시클릴"은 탄소 원자들과, 질소, 산소 및 황으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 5개의 헤테로원자로 이루어진 안정한 3원 내지 18원 환을 나타낸다. "헤테로알리시클릭" 또는 "헤테로알리시클릴"은 단일고리, 이중고리, 삼중고리 또는 사중고리 환계일 수 있으며, 이 고리들은 서로 융합, 가교 또는 스피로-연결된 방식으로 결합될 수 있고; 상기 "헤테로알리시클릭" 또는 "헤테로알리시클릴" 내 질소, 탄소 및 황 원자들은 임의로 산화될 수 있고; 상기 질소는 임의로 4급화될 수 있고; 상기 환들은 또한 하나 이상의 이중 결합을 함유할 수 있되, 단, 당해 환들이 모든 환에 걸쳐 전부 비편재화된 pi-전자계를 형성하는 것은 아니다. 헤테로알리시클릴기들은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환된 경우, 치환기(들)은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클릭)알킬, 히드록시, 보호된 히드록실, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 알킬티오, 아릴티오, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아나토, 티오시아나토, 이소티오시아나토, 니트로, 실릴, 할로알킬, 할로알콕시, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 모노- 및 디-치환된 아미노를 포함하는 아미노, 및 그의 보호된 유도체로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 기들일 수 있다. 이러한 "헤테로알리시클릭" 또는 "헤테로알리시클릴"의 예는, 아제피닐, 아크리디닐, 카바졸릴, 시놀리닐, 1,3-디옥신, 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 1,2-디옥솔라닐, 1,3-디옥솔라닐, 1,4-디옥솔라닐, 1,3-옥사티안, 1,4-옥사틴, 1,3-옥사티올란, 1,3-디티올, 1,3-디티올란, 1,4-옥사티안, 테트라하이드로-1,4-티아진, 2H-1,2-옥사진, 말레이미드, 석신이미드, 바비튜르산, 티오바비튜르산, 디옥소피페라진, 히단토인, 디하이드로우라실, 트리옥산, 헥사하이드로-1,3,5-트리아진, 이미다졸리닐, 이미다졸리딘, 이속사졸린, 이속사졸리딘, 옥사졸린, 옥사졸리딘, 옥사졸리디논, 티아졸린, 티아졸리딘, 모폴리닐, 옥시라닐, 피페리디닐 N-옥시드, 피페리디닐, 피페라지닐, 피롤리디닐, 피롤리돈, 피롤리디온, 4-피페리도닐, 피라졸린, 피라졸리디닐, 2-옥소피롤리디닐, 테트라히드로피란, 4H-피란, 테트라히드로티오피란, 티아모폴리닐, 티아모폴리닐 설폭시드, 티아모폴리닐 설폰 및 이의 벤조-융합된 유사체(예: 벤즈이미다졸리디논, 테트라히드로퀴놀린, 3,4-메틸렌디옥시페닐)를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기가 "임의 치환된" 것으로 기재된 모든 경우, 당해 기는 하나 이상의 지정된 치환기들로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 유사하게, 기가 "치환되거나 치환되지 않은" 것으로 기재된 경우 치환되었다면 치환기는 하나 이상의 지정된 치환기들로부터 선택될 수 있다.
다른 언급이 없다면, 치환기가 "임의 치환된" 또는 "치환된"으로 간주되는 경우, 치환기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클 릭)알킬, 히드록시, 보호된 히드록실, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아나토, 티오시아나토, 이소티오시아나토, 니트로, 실릴, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕시, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 모노- 및 디-치환된 아미노를 포함하는 아미노, 및 그의 보호된 유도체로 이루어진 그룹으로부터 개별적으로 및 독립적으로 선택된 하나 이상의 기들로 치환된 기를 의미한다. 상기 치환기들의 보호 유도체를 형성할 수 있는 보호기들은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌[Greene and Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York, NY, 1999, 당해 문헌은 참조에 의해 이의 전체가 본원에 혼입된다]과 같은 참조 문헌에서 확인될 수 있다.
하나 이상의 키랄 센터를 가지고 있는 본원에 기술된 임의 화합물에서, 절대적인 입체 화학이 명확히 기술되지 않다면, 그때 각 센터는 독립적으로 R-배열 또는 S-배열 혹은 그의 혼합물인 것으로 이해할 수 있다. 따라서, 본원에 제공된 화합물은 이성질체적으로 순수하거나 혹은 입체 이성질체의 혼합물일 수 있다. 아울러, E 또는 Z 이중 결합으로서 정의될 수 있는 기하 이성질체를 발생시키는 하나 이상의 이중 결합을 갖는 임의 화합물에서 각각의 이중 결합은 독립적으로 E, Z 또는 그의 혼합물일 수 있음이 이해된다. 마찬가지로 모든 호변체 형태가 또한 포함되는 것으로 이해될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "지질"은 지방 및 지방-유사 화합물을 나타낸다. 예시적 지질은 지방산 및 스테롤을 포함한다. 지방산은 장쇄 모노카복실산이다. 지방산은 포화되거나 비포화될 수 있다. 지질은 수용해도가 약 0.01%(중량 기준) 미만의 본질적으로 수불용성인 것이 특징이다. 본원에 사용된 용어 "지질 그룹"은 다른 기에 직접 부착된 지질 또는 이의 부분을 나타낸다. 예를 들어 지질 그룹은 지방산의 기능기(예: 카복실산기)와 모노머 상의 적합한 기능기 사이의 화학 반응에 의해 다른 화합물(예: 모노머)에 부착될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "가교결합된"은 공유 결합과 같은 결합에 의해 서로 수평적으로 연결된 중합체 쇄를 나타낸다. 본원에 사용된 용어 "가교결합된"은 다양한 정도로 가교결합된 것, 예를 들어, 가교결합도가 낮거나, 중간 정도이거나, 높은 것을 포함하는 의미이다.
본원에 기술된 양태들은 본원에 기술된 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 합성에 관한 것이다. 린 등(Lynn, et al.)은 양이온 화합물들 사이 링커 분자로서 디아크릴레이트를 사용한 생분해성 양이온 중합체를 합성하는 방법을 기술한다[참조: Lynn, et al. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8155-8156, 당해 문헌은 참조에 의해 이의 전체가 본원에 혼입된다]. 특정 양태에서, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 에틸렌이민 반복 단위를 포함하는 제1 반응물을 유기 용매에 용해시켜 용해되거나 부분적으로 용해된 중합성 반응물을 생성하는 단계; 상기 용해되거나 부분적으로 용해된 중합성 반응물을 분해성 모노머 반응물과 반응시켜 분해성 가교결합된 중합체를 형성하는 단계; 및 상기 분해성 가교결 합된 중합체를 제3 반응물과 반응시키는 단계에 의해 합성될 수 있으며, 여기서, 상기 분해성 모노머 반응물을 지질 그룹을 포함하고, 여기서 상기 제3 반응물은 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 포함한다. 예를 들어, 백본 분해성 화학식 I의 반복 단위를 포함하는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 아래 제시된 한 방법에 의해 합성될 수 있다. 반응식 A에 도시된 바와 같이, 화학식 II의 화합물은 PEI와 반응하여 화학식 III의 한 잔기 또는 잔기들을 포함하는 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 형성할 수 있다.
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상기 반응식에서, A1, A2, R1 및 R2는 화학식 I에 대해 본원에서 기술한 것과 동일한 의미를 갖는다.
반응식 A에서 도시된 반응은 바람직하게 실온에서 수시간 동안 화학식 II의 화합물과 PEI를 에탄올, 메탄올 또는 디클로로메탄과 같은 상호(mutual) 용매 중에서 교반하면서 혼합함으로써 실시될 수 있다. 생성된 중합체는 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 회수될 수 있다. 예를 들어, 용매를 증발시켜 생성 중합체를 회수할 수 있다. 본 발명은 이론에 의해 구속되는 것은 아니지만, PEI와 화학식 II의 화합물 사이의 반응에는 PEI의 하나 이상의 아민과 화학식 II의 화합물의 이중 결합(들) 사이의 마이클 반응이 관련된 것으로 여겨진다[참조: J. March, Advanced Organic Chemistry 3rd Ed., pp. 711-712 (1985)]. 반응식 A에 도시된 화학식 II의 화합물은 미국 출원 공개 제2006/0258751호에 기술된 방식으로 제조될 수 있으며, 상기 출원은 참조에 의해 모든 도면을 포함한 전체가 본원에 혼입된다.
PEI는 선형이거나 분지형일 수 있다. 백본 PEI 반복 단위는 화학식 IV, V, VI, VII 및/또는 VIII의 구조를 가질 수 있다.
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Figure 112009081324876-PCT00006
Figure 112009081324876-PCT00007
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다양한 분자량의 PEI가 사용될 수 있다. 분지형인 경우, 백본 PEI 반복 단위의 분자량은 바람직하게 약 200 내지 25,000 달톤 범위, 더욱 바람직하게 400 내지 5,000 달톤 범위, 더욱 특히 바람직하게 약 600 내지 2000 달톤 범위이다. 선형인 경우, 백본 PEI 반복 단위의 분자량은 바람직하게 약 200 내지 25,000 달톤 범위이다. 한 양태에서, 선형 백본 PEI 반복 단위는 약 400 내지 약 1,200 달톤 범위의 분자량을 갖는다.
PEI에 대해 다양한 몰비의 분해성 단위가 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 특정 양태에서, PEI에 대한 분해성 모노머 반응물(예: 화학식 II의 화합물)의 몰비는 약 0.1:1 내지 약 50:1의 범위일 수 있다. 한 양태에서, PEI에 대한 분해성 모노머 반응물의 몰비는 약 1:1 내지 약 30:1의 범위일 수 있다. 특정 양태에서, PEI에 대한 분해성 모노머 반응물의 몰비는 약 5:1 내지 약 25:1의 범위일 수 있다.
화학식 III의 잔기가 이후 PEG 또는 mPEG(메톡시폴리(에틸렌 글리콜))와 같은 이의 유도체와 반응하여 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 형성할 수 있다. 특정 양태에서, 상기 반응은 실온에서 실시된다. 반응 생성물은 크로마토그래피 기술을 포함한 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 분리될 수 있다. 한 양태에서, 반응 생성물은 침전 후 원심분리에 의해 제거될 수 있다.
다양한 분자량의 PEG 및 이의 유도체가 사용될 수 있다. 특정 양태에서, 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위의 분자량이 약 50 달톤 내지 약 5,000 달톤이다. 한 양태에서, 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위의 분자량은 약 400 달톤 내지 약 600 달톤이다.
PEG 대 PEI의 몰비가 또한 달라질 수 있다. 특정 양태에서, PEG 대 PEI의 몰비는 약 0.1:1 내지 약 12:1 범위일 수 있다. 특정 양태에서, PEG 대 PEI의 몰비는 약 1:1 내지 약 10:1 범위일 수 있다. 특정 양태에서, PEG 대 PEI의 몰비는 약 1:1 내지 약 4:1 범위일 수 있다.
R1이 수소이거나, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 임의 치환된 치환기인 경우, 화학식 II의 화합물은 당업자에게 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 한 방법이 아래 반응식 B에서 도시된다.
Figure 112009081324876-PCT00010
상기 반응식 B에서, A1, A2, R1 및 R2은 본원에 기술된 바와 같고, LG는 할로겐과 같은 적합한 이탈기이다.
수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 중량 평균 분자량은 달라질 수 있다. 특정 양태에서, 중량 평균 분자량은 약 500 달톤 내지 약 1,000,000 달톤 범위일 수 있다. 한 양태에서, 중량 평균 분자량은 약 2,000 달톤 내지 약 200,000 달톤 범위일 수 있다. 분자량은 당업자에게 공지된 방법, 예를 들어, PEG 표준을 사용한 크기 배제 크로마토그래피 또는 아가로스 겔 전기영동에 의해 측정될 수 있다.
본원에 기술된 백본 반복 단위(예: 화학식 I, PEI 및 PEG)를 포함하는 넓은 범위의 다양한 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, PEI의 분자량과 구조, PEG의 분자량과 구조, 화학식 II의 화합물 상에서 R1 및 R2 그룹의 종류, A1 및/또는 A2 그룹, 및/또는 화학식 II 대 PEI 및 PEG의 몰비를 달리함으로써 제조될 수 있다. 더욱이, 상이한 디아크릴레이트 및 이의 유도체의 혼합물 및/또는 상이한 PEI의 혼합물 및/또는 상이한 PEG의 혼합물이 사용될 수 있다. 한 양태에서, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 합성과 관련하여 본원에 기술된 방법이 본원의 화학식 Ia의 일부를 포함하는 중합체의 합성에 사용될 수 있다.
수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체는 바람직하게 생분해성이다. 분해성 메카니즘의 비제한적 열거는, 가수분해, 효소 절단, 환원, 광-절단, 및/또는 초음파 처리를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명이 이론에 의해 제한되는 것은 아니지만, 세포 내에서 화학식 I의 분해 단위의 분해가 효소적 절단 및/또는 에스테르 결합의 가수분해에 의해 진행되는 것으로 생각된다.
본원에 기술된 양태들은 세포에 RNA를 전달하기 위해 본원에 기술된 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 사용하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게, RNA는 짧은 간섭 RNA(siRNA)이다. RNA 및 더욱 구체적으로, siRNA는 5개 내지 50개의 염기쌍, 바람직하게는 10개 내지 35개의 염기쌍, 및 더욱 바람직하게는 19개 내지 27개의 염기쌍을 갖는 RNA를 포함한다. RNA는 또한 혼합된 RNA/DNA 분자 또는 혼합된 단백질/RNA 분자를 포함할 수 있다. 핵산의 전달은 수성 용액 또는 고체 지지체 상에서 실시될 수 있다.
바람직한 양태들은 종래 트랜스펙션 검사에 비해 간단하고, 간편하며 효율적인 트랜스펙션 장치 및 방법에 관한 것이다. 트랙스펙션 장치는 세포 배양 장치의 고체 표면 상에 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체와 같은 형질감염 시약을 부착시키는 본원에 기술된 방법에 따라 제조된다. 이 바람직한 양태에서, 핵산과 형질감염 시약을 미리 혼합할 필요는 없다. 이로써 종래 트랜스펙션 과정에서는 필요하였던 주요 시간-소모적 단계들이 제거된다. 과학자들은 종래 방법에 의해서는 2 내지 5시간 이상이 소요되었던 것에 비해 10개 샘플의 전체 트랜스펙션 과정을 완성하는 데 대략 40분만이 소요된다. 이는 수백개의 샘플을 일시에 테스트하는 높은 작업처리량의 트랜스펙션 검사에 특히 유리하다.
바람직한 양태에서, 본원에 기술된 바와 같이 트랜스펙션 장치를 피복하기 위한 형질감염제로는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체, 양이온 중합체, 지질중합체, 양이온 페길화 중합체, 페길화 지질중합체, 양이온 지질 및 페길화 양이온 지질을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 양이온 중합체의 예로는 CytoPure™ (Qbiogene), 폴리(리신) 및 폴리(아르기닌)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 지질 중합체 시약의 예는 jetPEI™(Qbiogene)를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 페길화 양이온 중합체의 예는 PEI-PEG 공중합체[참조: Zhong, et al. (2005) Biomacromolecules vol. 6: 3440-3448, 당해 문헌은 참조에 의해 본원에 혼입된다], PEG-이식된 양이온 중합체(참조: US 특허 제6,586,254호, 이 특허는 참조에 의해 본원에 혼입된다) 및 본원에 기술된 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 양이온 지질 시약의 예는, DOTAP(1,2-디올레오일-3-(트리메틸암모늄)프로판), Lipofectamine™ (Invitrogen), 및 siPORT™(Ambion)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 페길화 양이온 지질의 예는 PEG-지질 복합체[참조: Martin-Herranz, et al. (February 2004) Biophysical Journal vol. 86: 1160-1168, 당해 문헌은 참조에 의해 본원에 혼입된다]를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 트랜스펙션 장치의 코팅에 유용한 추가적 양이온 중합체들이 아래 표 1에 기술되어 있다. 특정 양태에서, 형질감염제는 양이온 페길화 중합체이다. 한 양태에서, 양이온 페길화 중합체가 본원에 기술된 바와 같은 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체일 수 있다.
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바람직한 양태들은 양이온 페길화 중합체 형질감염제, 예를 들어 본원에 기술된 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를, 저장이 매우 쉬운 트랙스펙션 장치 상에 코팅함으로써 siRNA/형질감염 시약의 혼합 단계의 필요없이 siRNA를 간단하게 전달하는 것에 관한 것이다. 본원에 기술된 트랜스펙션 과정은 단기간의 시간 내, 예를 들어 약 40분 내 완성되며, 이는 다량의 샘플을 시간 내에 형질감염시킬 수 있어 높은 작업용량의 트랜스펙션 방법을 제공한다.
본원에 기술된 유전자 억제를 위한 방법 및 장치의 양태들은 전술한 종래 트랜스펙션 검사에서 나타나는 일반적 문제점들을 해결한다. 양이온 페길화 중합체 형질감염 시약은 세포 배양 장치의 표면에 단순 코팅되며, 이로써 용이하게 상품화되고 대량 생산될 수 있다. 소비자들, 이를 테면 연구자들은 핵산, 예를 들어 관심 siRNA를 형질감염 전 세포 배양 장치의 표면에 직접 첨가하기만 하면 된다. 이후 세포들이 배지 교환 없이 세포 배양 장치의 표면에 씨딩되고 배양된 후 세포들이 분석된다. 형질감염 과정 도중 배지를 교환하는 것이 불필요하다. 본원에 기술된 방법은 필요한 단계 수를 감소시켜 시스템의 항상성 및 정확성을 증가시켜 오차 위험을 극적으로 감소시킨다.
바람직한 양태에서, 형질감염 시약은 슬라이드 또는 다중 웰 플레이트 표면 상에 부착된다. 그러나, 임의 형태의 고체 또는 반고체 지지체, 예를 들어, 플레이트, 필터, 및 비드, 섬유 및 임의 크기 및 형태의 펠렛과 같은 컬럼 충진 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
siRNA 함유 혼합물을 표면에 부착하기 위해 임의의 적합한 표면이 사용될 수 있다. 특정 양태에서, 막(예: 니트로셀룰로스, 메틸셀룰로스, PTFE 또는 셀룰로스)과 같은 반고체 지지체 및 나일론 필터 및 종이 지지체가 사용될 수 있다.
지지체용 고체 또는 반고체 물질은 금속, 비금속, 중합체 또는 플라스틱, 엘라스트로머, 또는 생물학적 유도 물질일 수 있다. 바람직하게 금속은 금, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니티놀, 코발트 크롬 또는 티타늄이다. 바람직한 비금속 물질은 유리, 실리콘, 실리카 또는 세라믹을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직한 플라스틱 중합체 및 엘라스트로머 물질은 폴리스티렌, 폴리아세탈, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리에테르이미드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 공중합체 및 이의 배합물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 물질은 폴리실록산, 불소화 폴리실록산, 에틸렌-프로필렌 러버(rubber), 플루오로엘라스트로머 및 이의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 물질은 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리파라디옥사논, 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 이의 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
특정 양태에서, 단백질, 젤라틴, 한천, 콜라겐, 엘라스틴, 키틴, 코랄, 히알루론산, 골 및 이의 배합물과 같은 생물학적 유도 물질이 사용될 수 있다.
특정 양태에서, 고체 또는 반고체 지지체는 조직(예: 피부, 내피 조직, 골, 연골) 또는 미네랄(예: 하이드록시아파타이트, 그라피트)을 포함할 수 있다.
바람직한 양태에 따라서, 표면은 슬라이드(유리 또는 폴리-L-리신 피복된 슬라이드)이거나 다중 웰 플레이트의 웰일 수 있다. 특정 양태에서, 고체 또는 반고체 표면은 스텐트와 같은 이식가능한 장치일 수 있다.
이 장치를 사용함으로써, siRNA를 표면에 첨가하고 형질감염 시약이 siRNA와 복합체를 형성하도록 하는 것만이 필요하다. 이 반응은 약 30 분 내에 일어난다. 이후 세포들을 표면에 씨딩하고 세포에 siRNA를 도입시키기에 적합한 조건 하에서 배양한다. 이들 단계는 수동으로 실시되거나 자동 시스템으로 실시되거나, 특정 단계는 수동으로, 나머지는 자동으로 실시하는 혼합 형태로 실시될 수 있다.
폴리-L-리신(예: Sigma, Inc.)으로 코팅된 유리 슬라이드와 같은 슬라이드에 대해 형질감염 시약이 표면 상에 고정되고 건조된 후, 관심 핵산, 예를 들어 이중 가닥 siRNA가 도입된다. 이 슬라이드는 실온에서 30분 동안 배양되어 트랜스펙션 장치의 표면 상에 siRNA/형질감염 시약 복합체를 형성한다. 이 siRNA/형질감염 시약 복합체는 높은 작업 용량의 마이크로어레이로 사용되기 위한 배지를 생성하며, 이는 수백 또는 수천개의 핵산을 동시에 조사하는 데 사용될 수 있다. 대체 양태에서, 형질감염 시약 또는 약물 전달 시약은 구별된 지정된 부위에서 트랜스펙션 장치의 표면에 부착되어 형질감염 시약 또는 약물 전달 시약의 마이크로어레이를 형성할 수 있다. 이 양태에서, 세포에 도입될 분자들(예: 핵산)은 형질감염 시약 또는 전달 시약과 함께 트랜스펙션 장치의 표면에 전개된다. 이 방법은 수천개의 화합물들로부터 형질감염 시약 또는 기타 전달 시약을 스크리닝하는 데 사용될 수 있다. 이러한 스크리닝 방법의 결과들은 컴퓨터 분석을 통해 조사될 수 있다.
다른 양태에서, 다중 웰 플레이트의 하나 이상의 웰들이 양이온 페길화 중합체 형질감염제로 코팅될 수 있다. 트랜스펙션 및 약물 스크리닝에 일반적으로 사용되는 플레이트는 96-웰 및 384-웰 플레이트이다. 양이온 페길화 중합체 형질감염제가 플레이트의 바닥에 고르게 적용될 수 있다. 이후, siRNA와 같은 수백개의 바이오분자들이 예를 들어 다중 도관 피펫 또는 자동화 기전에 의해 웰(들)에 첨가된다. 이후, 트랜스펙션 결과를 마이크로플레이트 리더를 사용하여 측정한다. 마이크로플레이트 리더는 대부분의 바이오의약 실험실에서 사용되는 것이기 때문에 이는 형질감염된 세포를 분석하는 매우 편리한 방법이다. 양이온 페길화 중합체 형질감염제로 코팅된 다중 웰 플레이트는 약물 스크리닝외에 유전자 조절, 유전자 기능, 분자 치료 및 시그날 도입 연구를 위해 대부분의 실험실에서 널리 사용될 수 있다. 또한, 상이한 종류의 양이온 페길화 중합체 형질감염제가 다중 웰 플레이트의 상이한 웰에 코팅된 경우, 당해 플레이트는 다수의 양이온 페길화 중합체 형질감염제를 상당히 효율적으로 스크리닝하는 데 사용될 수 있다. 최근 1,536 및 3,456 웰 플레이트가 개발되었고, 이 또한 본원에 기술된 방법에 따라 사용될 수 있다.
형질감염 시약 또는 전달 시약은 바이오분자, 예를 들어 핵산, 바람직하게는 siRNA를 세포 내로 도입시킬 수 있는 바람직하게는 양이온 페길화 중합체 형질감염제이다. 바람직한 양태들은 분해성 양이온 페길화 중합체(예: 본원에 기술된 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체)를 사용한다.
적합한 조건에서, siRNA가, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체와 같은 형질감염 또는 전달 시약(들)으로 코팅된 트랜스펙션 장치에 첨가되어, 바이오분자/전달 시약 복합체를 형성한다. 이 바이오분자는 소태아혈청 및 항생제 비함유 세포 배양 배지, 예를 들어 둘베코 개질 이글스 배지(DMEM) 중에 바람직하게 용해된다. 형질감염 또는 전달 시약이 슬라이드 상에 고르게 고정된 경우, 바이오분자는 이 슬라이드 상의 구별된 위치에 스폿팅(spotting)된다. 또는, 형질감염 또는 전달 시약은 슬라이드 상의 구별된 위치에 스폿팅되고 siRNA가 단순히 첨가되어 트랜스펙션 장치의 전 표면을 덮을 수 있다. 형질감염 시약 또는 전달 시약이 다중 웰 플레이트의 바닥에 부착된 경우, siRNA는 다중 도관 피펫, 자동화 장치 또는 기타 방법으로 상이한 웰 내 단순 첨가된다. 생성된 제품(형질감염 또는 전달 시약 및 siRNA로 코팅된 트랜스펙션 장치)을 5분 내지 3시간 동안, 바람직하게 10 내지 90분 동안, 더욱 바람직하게는 20 내지 30분 동안 실온에서 배양하여 siRNA/형질감염 시약(또는 전달 시약) 복합체를 형성한다. 특정 경우에서, 예를 들어 상이한 종류의 바이오분자들이 슬라이드의 구별된 위치에 스폿팅되고, siRNA 용액을 제거하여 형질감염 시약에 착화된 siRNA 함유 표면을 생성한다. 다른 경우에서, siRNA 용액은 표면에 유지된다. 결과적으로 적합한 배지 및 적합한 밀도의 세포들이 표면 상에 평편배양된다. 생성된 제품(siRNA 함유 표면 및 평편배양된 세포들)은 바이오분자들 전체가 평편배양된 세포 내로 도입되도록 하는 조건에 유지된다.
본원에 기술된 방법에 따른 용도에 적합한 세포들은 원핵생물, 효모, 또는 식물 및 동물 세포, 특히 포유류 세포를 포함한 고등 진핵 세포를 포함한다. 특정 양태에서, 세포는 암 세포이다. 특정 바람직한 양태에서, 암의 모델 시스템인 세포주, 예를 들어, 유방암 (MCF-7, MDA-MB-438 세포주), U87 교모세포종 세포주, B16F0 세포 (흑색종), HeLa 세포 (자궁경부암), A549 세포 (폐암) 및 랫트 종양 세포주 GH3 및 9L이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 가장 바람직한 양태에서, B16F0 세포 (흑색종) 또는 HeLa 세포 (자궁경부암)이 테스트 시스템으로 사용된다. 바람직한 양태에서, siRNA 전달제는 치료 방법으로서 암에 대한 siRNA의 효력을 시험하기 위해 사용된다.
진핵 세포, 예를 들어 포유류 세포(예: 인간, 원숭이, 개, 고양이, 소 또는 쥣과 세포), 박테리아, 곤충 또는 식물 세포를, 형질감염 또는 전달 시약 및 바이오분자로 코팅된 트랙스펙션 장치 상에서, 바이오분자를 진핵 세포에 도입/진입시키고 바이오분자들이 세포 내 성분들과 상호작용하는 적합한 밀도와 적합한 조건으로 평편배양(plate)한다. 특별한 양태에서, 세포는 조혈 세포, 신경 세포, 췌장 세포, 간 세포, 연골 세포, 골세포 또는 근세포로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 세포는 완전히 분화된 세포 또는 전구/줄기 세포이다.
바람직한 양태에서, 진핵 세포를 L-글루타민 및 페니실린/스트렙토마이신(pen/strep)과 함께 10%의 열 불활성화된 소태아 혈청(FBS)를 함유하는 둘베코 개질 이글스 배지(DMEM) 내 성장시킨다. 당업자는 특정 세포는 성장 인자 및 아미노산과 같은 특정 영양분을 필요로 하기 때문에 특정 배지에서 배양되어야 함을 이해할 것이다. 세포의 최적 밀도는 세포 종류 및 실험 목적에 따라 달라진다. 예를 들어, 유전자 트랜스펙션을 위해서는 70 내지 80%의 융합성 세포 군집이 바람직한 반면, 올리고뉴클레오티드 전달을 위해서는 최적 조건은 30 내지 50%의 융합성 세포이다. 한 예시적 양태에서, 5×104 293 세포/웰이 96 웰 플레이트에 씨딩되면, 세포는 세포를 씨딩한 18 내지 24시간 후 90%의 융합성(confluency)에 도달할 것이다. HeLa 705 세포에 대해서는 96 웰 플레이트에서 유사한 융합성 백분률에 도달하는 데 1×104 세포/웰만이 필요하다.
세포를 siRNA/전달 시약을 함유하는 표면에 씨딩한 후, 세포를 세포 유형에 따라 적합한 조건(예: 37℃, 5-10% CO2)에서 배양한다. 배양 시간은 실험 목적에 따라 달라진다. 일반적으로, 유전자 트랜스펙션 실험에서는 세포가 표적 유전자를 발현하도록 24 내지 48시간 동안 배양한다. 세포 중 siRNA의 세포 내 운송 분석에서는 수분 내지 수시간의 배양이 필요할 수 있으며 세포는 지정된 시점에서 관찰될 수 있다.
siRNA 전달 결과는 상이한 방법으로 분석될 수 있다. 유전자 트랜스펙션 및 안티센스 핵산 전달의 경우, 표적 유전자 발현 수준이 리포터 유전자, 예를 들어 녹색 형광 단백질(GFP) 유전자, 루시페라제 유전자, β-갈락토시다제 유전자 발현에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어, GFP의 시그날은 현미경으로 직접 관찰되고, 루시페라제 활성은 발광분석기로 검출되며 β-갈락토시다제에 의해 촉매된 청색 생성물은 현미경으로 관찰되거나 마이크로플레이트 리더를 통해 측정될 수 있다. 본 발명의 실시는 이들 실시예에 제한되지 않는다. 당업자는 이들 리포터가 작용하는 방법 및 이들 리포터가 유전자 전달계에 도입될 수 있는 방법에 친숙할 것이다. 핵산 및 이의 생성물, 단백질, 펩티드 또는 기타 바이오분자들이 본원에 기술된 방법에 의해 전달되며, 이들 바이오분자에 의해 조절되는 표적물이 다양한 방법, 예를 들어, 면역형광법, 효소 면역세포화학법, 오토라디오그래피 또는 동일 반응계(in situ) 하이브리드화법에 의해 측정될 수 있다. 인코딩된 단백질의 발현을 검출하기 위해 면역형광법이 사용되는 경우, 표적 단백질에 결합하는 형광물질이 라벨링된 항체가 사용된다(예를 들어 단백질에 항체가 결합하기에 적합한 조건으로 슬라이드에 첨가됨). 이후 단백질을 함유하는 세포는 형광 시그날을 탐지함으로써 확인된다. 전달된 분자가 유전자 발현을 조절할 수 있다면, 표적 유전자 발현 수준이 또한 오토라디오그래피, 동일 반응계 하이브리드화, 및 동일 반응계 PCR과 같은 방법에 의해 측정될 수 있다. 그러나, 확인 방법은 전달된 바이오분자의 특성, 이의 발현 생성물, 이에 의해 조절되는 표적물 및/또는 바이오분자의 전달로 인해 생성되는 최종 생성물에 따라 달라진다.
전달 방법은 중합체를 디쉬, 슬라이드 또는 다중 웰 플레이트와 같은 표면 상에 전개시키는 것을 포함할 수 있다. 이후, 세포 및 siRNA는 임의 순서로 첨가되고, siRNA를 세포에 전달하기에 효과적인 시간의 기간 동안 배양될 수 있다.
전달 개선제
특정 양태에서, 조성물은 전달 개선제를 포함할 수 있다. RNAi 또는 siRNA 바이오분자를 세포 내로 수송하는 데 3가지 장벽이 있는 것으로 일반적으로 인식된다. 이 3가지 장벽은 세포 막, 엔도좀 막 및 운반체로부터 바이오분자의 방출이다.
DNA 및 RNA 둘다의 경우에서, 핵산-운반체 복합체는 일차로 세포 막을 통과해야 한다. 이것이 엔도시토시스로 실시될 때, 핵산-운반체 복합체는 이후 내재화된다. 핵산-카고(cargo)와 함께 운반체는 포켓 형성에 의해 세포 막에 의해 봉입되고, 이 포켓은 후속적으로 핀치 오프(pinch off)된다. 이 결과는 세포 엔도좀으로 이는 핵산 카고 및 운반체를 포함하는 거대 막-결합 구조물이다. 핵산-운반체 복합체는 이후 엔도좀 막으로부터 세포질 내로 탈출해야 하며 세포질 내에서는 효소 분해를 피해야 한다. 핵산 카고는 운반체로부터 분리되어야 한다. 일반적으로 위에서 기술한 하나 이상의 장벽를 극복하도록 고안된 임의의 것이 전달 개선제로 고려될 수 있다.
일반적으로 전달 개선제는 2개의 카테고리에 속한다. 바이러스 운반체 시스템과 비-바이러스 운반체 시스템이다. 인간 바이러스는 위에서 언급한 핵으로의 이송에 대한 장벽을 극복하는 방법이 진화되어 있기 때문에 이 바이러스 또는 바이러스 성분은 핵산을 세포내로 이송하기에 유용하다. 전달 개선제로서 유용한 바이러스 성분의 한 예는 헤마글루티닌 펩티드(HA-펩티드)이다. 이 바이러스 펩티드는 엔도좀 붕괴에 의해 세포 내로 바이오분자의 이송을 촉진시킨다. 엔도좀의 산성 pH에서, 이 단백질은 바이오분자와 운반체의 시토졸로의 방출을 유도한다.
비-바이러스 전달 개선제는 중합체계이거나 지질계 중 어느 하나일 수 있다. 이 전달 개선제는 일반적으로 핵산의 음전하를 균형잡히게 하는 폴리양이온이다. PEI 및 스타버스트(Starburst) 덴드리머와 같은 폴리양이온의 분지쇄 버젼이 엔도좀 방출을 매개할 수 있다[참조: Boussif, et al. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci USA vol. 92: 7297-7301]. PEI는 pH 6.9에서 이온화할 수 있는 말단 아민과 pH 3.9에서 이온화할 수 있는 내부 아민을 가진 고급 분지된 중합체로, 이러한 구조로 인해 소포(vesicle)의 pH를 변화시켜 소포 팽창 및 종국적으로 엔도좀 포획으로부터의 방출에 이른다.
전달을 개선시키는 기타 수단은 운반체 상에 리간드를 고안하는 것이다. 리간드는 카고 전달에서 표적화되는 세포 상 수용체를 가져야 한다. 세포 내로의 바이오분자 전달은 이후 수용체 인식에 의해 개시된다. 리간드가 이의 특이적 세포 수용체에 결합하면, 엔토시토시스가 자극된다. 바이오분자 이송을 촉진시키기 위해 다양한 세포 종류에 사용되어 온 리간드의 예는 갈락토스, 트랜스페린, 글리코단백질 아시알로오로소뮤코이드, 아데노바이러스 섬유, 말라리아 서컴스포로지트 단백질, 상피세포 성장 인자, 인간 유두종 바이러스 캡시드, 섬유아세포 성장 인자 및 엽산이다. 엽산 수용체의 경우, 결합 리간드는 포토시토시스라 불리는 과정을 통해 내재화되며, 여기서 수용체는 이 리간드에 결합하고, 주위 막이 세포 표면으로부터 고립시키고, 내재화된 물질이 이후 소포 막을 통해 세포질 내로 통과한다[참조: Gottschalk, et al. (1994) Gene Ther 1 : 185-191].
다양한 제제가 엔도좀 붕괴에 사용되어 왔다. 전술한 HA-단백질 외에도, 결함-바이러스 입자들이 또한 엔도좀 붕괴제로 사용되어 왔다[참조: Cotten, et al. (July 1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA vol. 89: 페이지 6094-6098]. 비-바이러스제는 양친매성이거나 지질계이다.
세포의 세포질 내로 DNA와 같은 바이오분자의 방출은 엔도좀 붕괴를 매개하거나, 분해를 감소시키거나 이러한 과정을 모두 함께 우회하는 제제에 의해 촉진될 수 있다. 엔도좀 pH를 높이는 클로로퀸은 리소좀 가수분해 효소를 억제함으로써 내포된(endocytosed) 물질의 분해를 감소시키는 데 사용되어 왔다[참조: Wagner, et al. (1990) Proc Natl Acad Sci USA vol. 87: 3410-3414]. PEI 및 스타버스트 덴드리머와 같은 분지쇄 폴리양이온이 또한 전술한 바와 같이 엔도좀 방출을 촉진한다.
엔도좀 분해를 완벽하게 우회하기 위해, 디프테리아 톡신 및 슈도모나스 엑소톡신과 같은 톡신의 하위단위가 유전자/유전자 운반체 복합체에 혼입될 수 있는 키메라 단백질의 성분으로 사용되었다[참조: Uherek, et al.(1998) J Biol. Chem. vol. 273: 8835-8841]. 이들 성분들은 엔도좀 막 및 소포체를 통한 핵산의 왕복을 촉진시킨다.
사용 방법
본원에 기술된 한 양태는 암 치료를 위해 포유류 암 세포에 siRNA를 전달하기 위해 본원에 기술된 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 사용하는 것을 포함하는 암 치료 방법에 관한 것이다. 예시적 암는 자궁경부암, 흑색종, 전립선암, 폐암, 결장암, 백혈병, 췌장암, 자궁내막암, 난소암 또는 비-호지킨 림프종을 포함한다.
한 양태에서, siRNA는 질환 치료제로서 투여된다. 바람직한 양태에서, 질환 상태에서 발현되거나 과발현되는 유전자의 코딩 부위의 전부 또는 일부에 상응하는 siRNA는 치료가 필요한 환자에게 투여된다. 바람직한 양태에서, 심혈관 질환 또는 당뇨병에서 상승되는 단백질을 인코딩하는 유전자의 전부 또는 일부에 상응하는 siRNA가 대상체에 투여되어 유전자 생성물 수준을 정상 및/또는 건강 범위 내이거나 이에 근접한 수준으로 조절한다. 바람직한 양태에서, 아포지질단백질-B(Apo-B)에 대한 siRNA가 본원에 기술된 형질감염제(예: 수용성이고 분해성인 가교결합된 양이온 중합체)에 착화되어 투여된다. 아포지질단백질-B(Apo-B)의 코딩 부위에 상응하는 siRNA의 투여는 심혈관 질환, 심근 경색 및/또는 뇌졸중 위험을 감소시킬 수 있다.
본원에서 사용된, "대상체"는 치료, 관찰 또는 시험 대상이 되는 동물을 말한다. "동물"은 냉혈 또는 온혈의 척추동물이나 무척추동물을 말하며, 예를 들어, 어류, 조개류, 파충류 및 특히 포유류가 있다. "포유류"는 마우스, 랫트, 토끼, 기니아 피그, 개, 고양이, 양, 염소, 소, 말, 영장류(예: 원숭이, 침팬지 및 유인원) 및 특히 인간을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 사용된 바와 같은, 용어 "치료하는", "치료" 또는 "치료적"가 반드시 질환이나 병태를 완전히 치료 또는 폐지하는 것을 의미하는 것은 아니다. 질환 또는 병태의 임의의 바람직하지 않은 징후나 증상을 어느 정도 경감시키는 것이 치료로 간주될 수 있다. 더욱이, 치료는 웰빙 또는 외관에 대한 환자의 전체적 감정을 악화시킬 수 있는 작용을 포함할 수 있다.
용어 "치료적 유효량"은 지시된 생물학적 또는 의학적 반응을 유도하는 활성 화합물 또는 약제의 양을 나타내는 데 사용된다. 이러한 반응은 조직, 시스템, 동물 또는 인간에서 일어날 수 있으며, 치료되어야 할 질환의 증상 경감을 포함한다.
본원에 기술된 조성물 및 약제학적 조성물의 정확한 제형, 투여 경로 및 투여량은 환자의 상태에 따라 개별 의사에 의해 선택될 수 있다[참조: Fingl et al. 1975, "The Pharmacological Basis of Therapeutics", Chapter 1, 상기 문헌은 참조에 의해 전체가 본원에 혼입된다]. 일반적으로 환자에게 투여되는 조성물의 용량 범위는 환자의 체중 1kg 당 0.5 내지 1000 mg, 또는 1 내지 500 mg, 또는 10 내지 500 mg, 또는 50 내지 100 mg이다. 상기 용량은 단일 용량이거나, 환자에 따라 요구되는 경우 1일 이상의 기간 동안 2회 이상 제공되는 연속용량일 수 있다. 인간 용량이 확립되어 있지 않은 경우, 적합한 인간 용량은 동물을 대상으로 한 독성 연구 및 효능 연구에 의해 보증되는 바와 같이, ED50 또는 ID50 값으로부터 추정될 수 있거나 시험관 내 또는 생체 내 연구로부터 도출된 기타 적합한 값으로부터 추정될 수 있다.
비록 정확한 투여량은 개별 약물마다(drug-by-drug) 달리 결정될 것이나, 대부분의 경우에서 투여량과 관련하여 특정의 일반화가 가능하다. 성인 사람 환자의 일일 투여량은 예를 들어, 각 성분의 경구 투여량으로 0.1 mg 내지 500 mg, 바람직하게 1mg 내지 250 mg, 예를 들어 5 내지 200mg이거나, 정맥, 피하 또는 근육 내 투여 용량은 본원에 기술된 약제학적 조성물의 각 성분 또는 유리 염기로서 계산된 약제학적으로 허용되는 이의 염을 0.01 mg 내지 100 mg, 바람직하게 0.1 mg 내지 60 mg, 예를 들어 1 내지 40 mg으로 사용될 수 있으며, 위 조성물은 1일 1 내지 4회 투여될 수 있다. 또는, 본 발명의 조성물은, 바람직하게 1일 각 성분이 400 mg 이하의 투여량인 연속적 정맥 주입으로 투여될 수 있다. 따라서, 각 성분의 경구 투여에 의한 총 1일 투여량은 일반적으로 1 내지 2000mg의 범위이며, 비경구 투여에 의한 총 1일 투여량은 일반적으로 0.1 내지 400mg의 범위일 것이다. 특정 양태에서, 본 화합물은 연속적 치료기간 동안, 예를 들어, 수주 동안 또는 수개월이나 수년 동안 투여될 수 있다.
투여량 및 투여 간격은, 조절 효과 또는 최소 유효 농도(MEC)를 유지하기에 충분한 양으로 활성 부분의 혈장 농도가 제공되도록 개별적으로 조정될 수 있다. MEC는 각 화합물에 따라 달라지며, 시험관 내 데이타로부터 측정될 수 있다. MEC를 달성하기 위해 요구되는 투여량은 개인 특성 및 투여 경로에 따라 달라질 것이다. 그러나, HPLC 검사 또는 생검이 혈장 농도를 측정하는 데 사용될 수 있다.
또한, 투여 간격은 MEC 값을 사용하여 결정될 수 있다. 조성물은 10 내지 90%의 시간 동안, 바람직하게 30 내 지 90%의 시간 동안 또는 가장 바람직하게 50 내지 90%의 시간 동안, 혈장 농도가 MEC를 초과하도록 하는 용량법을 사용하여 투여되어야 한다.
조성물의 투여량은 치료되어야 하는 대상체, 대상체의 체중, 질환의 중증도, 투여 방식 및 처방하는 의사의 판단에 따라 달라질 수 있다.
실시예
모든 화학 물질, 메탄올, 디클로로메탄(DCM), 폴리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트(PEG), 및 기타 시약을 시그마-알드리히 케미칼 컴퍼니로부터 구입하였다. 폴리에틸렌이민은 폴리사이언스 인크로부터 구입하였다. 화학식 II의 분해성 모노머 반응물은 미국 특허 출원 제11/216,986호(미국 공보 제2006/0258751)에 기재된 일반 과정에 따라 합성하였으며, 위 출원은 참조에 의해 본원에 혼입된다.
HeLa 인간 자궁경부 상피내종양 및 B16F0 마우스 피부 흑색종 세포를 ATCC로부터 구입하고 10% FBS 함유 DMEM 배지에서 배양하였다. GFP 발현 벡터를 위 세포에 트랜스펙션하여 GFP-발현 안정 세포주를 생성하고 히그로마이신 B(HeLa-GFP에 대해) 또는 네오마이신(B16F0-GFP에 대해)으로 선택하였다.
실시예 1
수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 합성:
합성의 반응 개요도는 도 1에 도시되어 있다. PEI(30mg)를 메탄올(3 mL)에 용해시켰다. DCM(디클로로메탄)(6 mL) 중 화학식 II의 분해성이며 모노머 반응물 (36 mg) 용액을 위 PEI 용액에 첨가하였다. 혼합물을 4시간 동안 교반하였다. DCM (2 mL) 중 mPEG (23 mg) 용액을 이 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후, 혼합물을 4시간 동안 추가 교반하였다. 반응 혼합물에 디에틸에테르 중 2 M의 염산을 첨가함으로써 퀀칭(quench)시켰다. 백색 침전물이 형성되어, 원심분리에 의해 분리하고 디에틸에테르로 세척하였다. 고진공으로 건조시킨 후에 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 생성물(65 mg, 74% 수율)이 수득되었다. 생성물을 1H-NMR로 확인하였다.
실시예 2
수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 합성:
합성의 반응 개요도가 도 1에 도시되어 있다. PEI(15mg)를 메탄올(3 mL)에 용해시켰다. DCM(디클로로메탄)(6 mL) 중 화학식 II의 분해성 모노머 반응물 (71 mg) 용액을 위 PEI 용액에 첨가하였다. 혼합물을 4시간 동안 교반하였다. DCM (2 mL) 중 mPEG (11 mg) 용액을 이 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후, 혼합물을 4시간 동안 추가 교반하였다. 반응 혼합물에 디에틸에테르 중 2 M의 염산을 첨가하여 퀀칭(quench)시켰다. 백색 침전물이 형성되어 원심분리에 의해 분리하고 디에틸에테르로 세척하였다. 고진공으로 건조시킨 후에 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 생성물(65 mg, 74% 수율)이 수득되었다. 생성물을 1H-NMR로 확인하였다.
실시예 3
수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 합성: 중합체 1
디클로로메탄:메탄올(1:2, 8mL)의 혼합물 중 분지된 PEI(MW = 1200 달톤, 0.960 g, 0.80 mmol)의 용액을 디클로로메탄:메탄올(1:2, 40mL) 중 화학식 II의 분해성 모노머 반응물(1.91 g, 4.0 mmol) 용액에 첨가하였다. 첨가 전, 화학식 II의 분해성 모노머 반응물을 함유하는 플라스크를 디클로로메탄:메탄올(1:2, 0.5mL×4회)로 세척하였다. 첨가를 종결한 후, 반응 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하였다.
Figure 112009081324876-PCT00013
디클로로메탄:메탄올(1:2, 3mL) 중 mPEG(MW = 454 달톤, 0.726 g, 1.6 mmol)의 용액을 이후 첨가하였다. 첨가 전, mPEG 함유 플라스크를 디클로로메탄:메탄올(1:2, 0.5mL×4회)로 세척하였다. 이후 반응 혼합물을 추가 시간 동안 교반하였다.
Figure 112009081324876-PCT00014
이후, 반응물을 10분 동안 빙수로 냉각시키고, 교반하면서 에테르(30mL) 중 2 M 염산 용액으로 퀀칭시켰다. 현탁액을 8개의 50mL 코니칼 원심분리 튜브에 위치시키고 추가적으로 냉각된 에테르(-20℃)로 희석시켰다. 튜브 내 현탁액을 원심분리하였다. 액체를 버리고 백색의 고체 생성물을 에테르로 추가 세척하고 2회 원심분리하였다. 생성물을 진공 하 건조시켜 3.97g(90%)의 생성물을 수득하였다. 생성물, 즉, 중합체 1(분해성 지질 단위:PEI:PEG=5:1:2)을 1H-NMR로 확인하였다.
실시예 4
siRNA 트랜스펙션:
녹색 형광 단백질(GFP)을 발현하는 세포를 트랜스펙션 하루 전 웰 당 1×104 세포의 밀도로 96-웰 플레이트에 씨딩하였다. siRNA (1.0 μg)의 용액을 증류수에 용해시키고, OptiMEM(인비트로겐)으로 30 μL로 추가 희석시켰다. 이 실험에 사용된 siRNA는 항-GFP(CGAGAAGCGCGAUCACAUGUU(서열 번호: 1)이었다. 선택된 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체[중합체 2(분해성 단위:PEI:PEG (12:1:2)), 중합체 3(분해성 단위:PEI:PEG (16:1:2)), 중합체 4(분해성 단위:PEI:PEG (17:1:2)), 중합체 5 (분해성 단위:PEI:PEG (20:1:2))], 및 대조군 [PEI1200, Cytopure™, Lipofectamine 2000™, 및 분해성 단위:PEI(5:1), 모두 몰비임]은, 적합한 양의 dH2O에 이 전달 시약을 용해시킴으로써 5mg/ml의 농도로 제조하였다. 실험 도중, 이 실험에서 특정된 siRNA에 대한 화합물의 비에 따라 전달 시약 용액을 OptiMEM으로 추가 희석하여 최종 용적이 30μL가 되게 하였다. 희석된 siRNA 용액 및 전달 시약 용액을 혼합하고 15분 동안 실온에서 배양하였다. siRNA와 전달 시약의 혼합물(15 uL)을 미리 씨딩된 세포의 각 웰에 첨가하고 혼합하고 5% CO2와 함께 37℃ 인큐베이터에서 배양하였다. 48시간 후, 트랜스펙션 및 효능 세포 생존율을 측정하였다.
실시예 5
트랜스펙션 효율 평가:
약 48 시간 후, 형광 현미경 하에서 GFP의 발현을 측정함으로써 트랜스펙션을 평가하였다. GFP의 흡수를 UV-vis 마이크로플레이트 리더로 485-528 nm에서 검출하였다. 도 2에 HeLa 세포에서 녹색 형광 단백질의 활성 백분율 결과가 도시되어 있다. B16F0 세포에서 녹색 형광 단백질의 활성 백분율은 도 3에 제시되어 있다. 위 결과들은 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가 대조군[PEI1200, Cytopure™, 및 가교결합된 분해성 단위:PEI(5:1)]에 비해 더욱 효과적으로 녹색 형광 단백질 발현을 억제(또는 침묵)시킴을 보여준다.
실시예 6
세포 생존력 검사:
고체 MTT 250 mg을 50mL의 둘베코 PBS에 용해시킴으로써 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 용액을 제조하고 4℃에 보관하였다. 48시간 트랜스펙션 후, MTT 용액(5mg/mL의 10 μL)을 세포의 각 웰에 첨가하고 자주색 결정 성장이 관찰될 때까지 2 내지 4시간 동안 37℃에서 배양하였다. 이후, 가용화된 용액(100 μL)을 첨가하고 밤새 37℃에서 배양하였다. 흡광도를 파장 570nm에서 측정하였으며 690nm에서의 흡광도를 참조하였다. 세포 생존력 검사 결과를 도 4에 나타내었다.
실시예 7
플레이트 코팅:
PEI-1.2K, Cytopure™, L2K, 및 중합체 1을 H2O에 각각 용해시켜 5 mg/mL의 저장 용액(stock solutions)을 만들었다. 96-웰 플레이트를 최종 용적 30μL의 웰 당 0.625 μg, 1.25 μg, 2.50 μg 및 5.0 μg의 양의 상이한 화합물로 코팅하고 밤새 진공 건조기로 건조시켰다. 건조된 플레이트를 사용할 때까지 알루미늄 호일로 밀봉하였다.
실시예 8:
트랜스펙션:
1.0 μg의 siRNA (항-GFP)를 OptiMEM (인비트로겐)으로 30 μL로 희석하고, 코팅된 웰에 첨가하고 실온에서 25분 동안 배양하였다. 이후, 세포(GFP를 발현하는)를 100 μL의 배양 배지 중 웰 당 1.5×104으로 상응하는 웰에 씨딩하고, 5% CO2와 함께 37℃ 인큐베이터에서 배양하였다.
실시예 9
검출:
트랜스펙션 48시간 후, GFP의 발현을 현미경으로 관찰하였다. GFP의 흡광도는 UV/vis 마이크로플레이트 리더로 485-528 nm에서 검출되었다. 이 결과를 Hela 세포에 대해서는 중합체:siRNA의 5:1 및 10:1의 비율 및 B16F0 세포에 대해서는 2.5:1, 5:1 및 10:1의 비율로 도 5, 7, 9, 11 및 13에 나타내었다. 모든 경우에서, 중합체 1을 사용하는 트랜스펙션이 양성 대조군(Lipofectamine™)에 비해 더 양호하거나(Hela 세포 5:1; B16F0은 모든 시험된 비에서) 이에 견줄만하였다(Hela 세포, 10:1 비).
실시예 10
세포 생존력 검사:
트랜스펙션 48시간 후에, 10 μL의 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT, PBS 중 5 mg/mL) 용액을 세포의 각 웰에 첨가하고, 세포를 자색 결정 성장이 관찰될 때까지 2 내지 4시간 동안 37℃에서 배양하였다. 이후, 가용화 용액(100 μL)을 각 웰에 첨가하고 각 웰을 밤새 37℃에서 배양하였다. 흡광도를 파장 570nm에서 측정하였으며 690nm에서의 흡광도를 참조하였다. 이 결과를 Hela 세포에 대해서는 중합체:siRNA의 5:1 및 10:1의 비율 및 B16F0 세포에 대해서는 2.5:1, 5:1 및 10:1의 비율로 도 6, 8, 10, 12 및 14에 나타내었다. 양 세포 유형 모두의 시험된 모든 비에서 중합체 1은 세포독성을 나타내지 않았다.
실시예 11
HepG2 세포에서 siRNA에 의한 아포지질단백질-B 단백질의 억제
아포지질단백질-B(Apo-B)는 저밀도 지방단백질의 주요 아포지질단백질이며 심장 질환 위험의 마커이다. Apo-B 발현 억제는 심장 질환의 위험을 낮출 수 있다.
중합체 6을 실시예 1 내지 3에 기술된 바와 같이 합성하였다. 중합체 6은 분해성 단위:PEI:PEG의 몰비가 16.5:1:2인 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체이다. 상기 분해성 단위 및 PEI는 실시예 3에 기재된 것과 같다. 중합체 6은 도 15 및 17 내지 20의 실험에서 형질감염제로서 사용되었다.
1, 2.5 또는 5 μg의 siRNA (항-Apo-B, 파마콘에서 합성됨, 센스의 서열: 5 '-GUCAUCACACUGAAUACCAAUUU-3'(서열 번호: 2) 및 안티센스: 5'-AUUGGUAUUCAGUGUGAUGACUU-3')(서열 번호: 3) (항-Apo-B)를, 상기 실시예 4에서 기술한 바와 같이 OptiMEM™(인비트로겐)으로 30 μL로 희석시키고, 형질감염제인 페길화 중합체 6으로 착화하였다. 형질감염제:siRNA의 비는 2:1이었다. 이 혼합물을 100 μL의 배양 배지 중에서 웰 당 1.5×104으로 웰에 씨딩된 HepG2 세포 함유 96-웰 플레이트에 첨가하고 37℃ 인큐베이터에서 5% CO2와 함께 배양하였다. 대조 처리군은 (1) siRNA 비함유 및 중합체 비함유(블랭크), (2) 항-Apo-B 단독(siapoB 단독: 5 μg), 및 (3) 형질감염제 단독(중합체 6 단독)이었다.
48시간 배양 후, mRNA 발현을 정방향 5'-TTTGCCCTCAACCTACCAAC-3' (서열 번호: 4) 및 역방향 5'-TGCGATCTTGTTGGCTACTG-3' (서열 번호: 5)의 Apo-B mRNA 프라이머로 정량적 RT-PCR에 의해 측정하였다. 도 15는 HepG2 세포 배양에서 Apo-B mRNA의 발현에 대한 siRNA의 효과를 보여준다. 발현은 블랭크에 상대적으로 도시된다. 예상대로 siapo-B 단독 또는 형질감염제(중합체 6) 단독 어느 하나도 HepG2 세포에서 Apo-B 발현에 대해 아무런 효과도 나타내지 않았다. 형질감염제/siRNA 복합체 양이 증가함에 따라 HepG2 세포에서 Apo-B mRNA 수준의 억제가 감소되어, 본 양이온 페길화 중합체 형질감염제가 시험관 내에서 포유류 세포에 항-Apo-B를 효과적으로 전달하여 Apo-B를 효과적으로 억제함을 보여준다.
실시예 12
5% 글루코스 중 형질감염제/siRNA 복합체의 안정성
도 16은 RiboGreen™(인비트로겐)에 결합한 후, 형광에 의해 증명되는 바와 같은 형질감염제/siRNA 복합체의 안정성을 보여준다. 결과는 siRNA에 대한 형질감염제(중합체 2)의 비가 증가함에 따라 형광성이 감소됨을 보여준다.
실시예 13
nu/nu 마우스에서 항-siRNA 효과
상기 실시예 11에서 기술된 바와 같이 제조된 5:1 비의 형질감염제 중합체 6 및 siRNA(항-Apo-B)의 복합체가 형성되었다. 이 복합체를 마우스의 꼬리 정맥 내 피하 주사하였다. 결과를 도 17에 나타내었다.
도 17에 도시된 바와 같이, 수술 48시간 후 1.0 mg/kg 항-Apo-B siRNA를 투여 및 수술 2주 후 2.5 mg/kg 항-Apo-B siRNA를 투여한 그룹 모두에서 nu/nu 마우스의 Apo-B mRNA 발현을 효과적으로 억제하였다.
별도 시험에서, 형질감염제(중합체 6) 대 항-Apo-B siRNA의 비는 5:1 내지 10:1로 변화되었다. 주입된 양을 1.0 mg/kg으로 유지하였다. 모든 비에서 Apo-B mRNA 발현이 억제되었으나, 5:1 및 7.5:1의 비에서 가장 강력한 억제가 관찰되었다(도 18).
도 19에 도시된 바와 같이 마우스 내로 양이온 페길화 중합체 주입의 억제 효과는 주입량 2.5mg/kg으로 초소한 2주 동안 지속되었다.
실시예 14
C57BL/6 마우스에서 항-siRNA 효과
도 20은 일반 용도 마우스 종(C57BL/6) 내에 형질감염제 중합체 6으로 착화된 1.0 mg/kg의 항-Apo-B siRNA의 주입을 도시한다. 실시예 13의 nu/nu 마우스에 비해 주입된 양이 1.0mg/kg으로 증가했을 때 더 강한 Apo-B mRNA 발현 억제가 관찰되었다(도 20). 억제는 2주 동안 관찰되었다. 3주에 Apo-B 발현 수준은 대조 수준으로 돌아왔다(도 20).
본 발명의 취지를 벗어나지 않으면서 무수히 많은 다양한 변형이 가해질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 형태는 단지 예시를 위한 것으로 본 발명의 범위를 이로 제한하고자 함이 아님을 분명히 이해하여야 한다.
<110> Nitto denko corporation <120> PEG-PEI copolymers for nucleic acid delivery <150> US 60/942127 <151> 2007-06-05 <150> US 60/972686 <151> 2007-09-14 <160> 5 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA Green Fluorescent Protein <400> 1 cgagaagcgc gaucacaugu u 21 <210> 2 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA Apolipoprotein B sense strand <400> 2 gucaucacac ugaauaccaa uuu 23 <210> 3 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA Apolipoprotein B antisense strand <400> 3 auugguauuc agugugauga cuu 23 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Apolipoprotein B forward primer <400> 4 tttgccctca acctaccaac 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Apolipoprotein B reverse primer <400> 5 tgcgatcttg ttggctactg 20

Claims (65)

  1. (a) 백본(backbone) 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 반복 단위,
    (b) 백본 양이온 폴리에틸렌이민(PEI) 반복 단위, 및
    (c) 측쇄 지질 기를 포함하는 백본 분해성 반복 단위를 포함하는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 포함하는, siRNA 전달을 위한 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위의 분자량이 약 50 내지 약 5,000 달톤인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위의 분자량이 약 400 내지 약 600 달톤인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 백본 양이온 폴리에틸렌이민 반복 단위의 분자량이 약 200 내지 약 25,000 달톤인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 백본 양이온 폴리에틸렌이민 반복 단위의 분자량이 약 600 내지 약 2,000 달톤인, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 백본 분해성 반복 단위 가 화학식 I의 반복 단위인, 조성물.
    [화학식 I]
    Figure 112009081324876-PCT00015
    상기 화학식에서,
    A1은 부재이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐 및 -(CH2)n1-D-(CH2)n2-(여기서, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0이거나 1 내지 10 범위의 정수이고, D는 임의 치환된, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이고;
    A2는 부재하거나, 산소 원자 또는 -N(RN)(여기서, RN은 H 또는 C1-6 알킬이다)이고;
    R1은 전자쌍 또는 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이고, 여기서, R1이 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기인 경우, R1이 부착된 질소 원자는 양 전하를 띄며;
    R2는 C2-C50 알킬, C2-C50 헤테로알킬, C2-C50 알케닐, C2-C50 헤테로알케닐, C2-C50 알키닐, C2-C50 헤테로알키닐, C5-C50 아릴, C5-C50 헤테로아릴, -(CH2)p1-E-(CH2)p2-(여기서, p1 및 p2는 각각 독립적으로 0이거나 1 내지 40 범위의 정수이고, E는 임의 치환된, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이다) 및 스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  7. 제6항에 있어서, R2가 올레일, 라우릴, 미리스틸, 팔미틸, 마가릴, 스테아릴, 아라키딜, 베헤닐, 리그노세릴 및 스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택된 조성물.
  8. 제7항에 있어서, R2가 올레일인 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 백본 분해성 반복 단위가,
    Figure 112009081324876-PCT00016
    인, 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 백본 PEI 반복 단위의 분자량이 약 1200 달톤인, 조성물.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 백본 PEI 반복 단위가 분지된 PEI 단위인, 조성물.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 백본 PEG 반복 단위의 분자량이 약 454 달톤인 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 분해성 반복 단위를 약 1 몰% 내지 약 95 몰%로 포함하는, 조성물.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 분해성 반복 단위를 약 30 몰% 내지 약 90 몰%로 포함하는, 조성물.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 분해성 반복 단위를 약 50 몰% 내지 약 86 몰%로 포함하는, 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 양이온 폴리에틸렌이민 반복 단위를 약 1 몰% 내지 약 35 몰%로 포함하는, 조성물.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 양이온 폴리에틸렌이민 반복 단위를 약 1 몰% 내지 약 20 몰%로 포함하는, 조성물.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 양이온 폴리에틸렌이민 반복 단위를 약 5 몰% 내지 약 15 몰%로 포함하는, 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 1 몰% 내지 약 80 몰%로 포함하는, 조성물.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 1 몰% 내지 약 50 몰%로 포함하는, 조성물.
  21. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 5 몰% 내지 약 30 몰%로 포함하는, 조성물.
  22. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 당해 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체 내 반복 단위의 총몰수를 기준으로 백본 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 약 8 몰% 내지 약 30 몰%로 포함하는, 조성물.
  23. 유기 용매에 에틸렌이민 반복 단위를 포함하는 제1 반응물을 용해시켜, 용해되거나 부분적으로 용해된 중합성 반응물을 생성시키는 단계;
    상기 용해되거나 부분적으로 용해된 중합성 반응물을 분해성 모노머 반응물과 반응시켜 분해성 가교결합된 중합체를 생성하는 단계; 및
    상기 분해성 가교결합된 중합체를 제3 반응물과 반응시키는 단계를 포함하며,
    상기 단계 중 상기 분해성 모노머 반응물이 지질 기를 포함하고, 상기 제3 반응물이 폴리에틸렌 글리콜 반복 단위를 포함하는, 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 반응물이 폴리에틸렌이민인, 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 분해성 모노머 반응물이 화학식 II의 화합물인, 방법.
    [화학식 II]
    Figure 112009081324876-PCT00017
    상기 화학식에서,
    A1은 부재이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐 및 -(CH2)n1-D-(CH2)n2-(여기서, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0이거나 1 내지 10 범위의 정수이고, D는 임의 치환된, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이고;
    A2는 부재하거나, 산소 원자 또는 -N(RN)(여기서, RN은 H 또는 C1-6 알킬이다)이고;
    R1은 전자쌍 또는 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로 알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이고, 여기서, R1이 수소이거나, 임의 치환된, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기인 경우, R1이 부착된 질소 원자는 양 전하를 띄며;
    R2는 C2-C50 알킬, C2-C50 헤테로알킬, C2-C50 알케닐, C2-C50 헤테로알케닐, C2-C50 알키닐, C2-C50 헤테로알키닐, C5-C50 아릴, C5-C50 헤테로아릴, -(CH2)p1-E-(CH2)p2-(여기서, p1 및 p2는 각각 독립적으로 0이거나 1 내지 40 범위의 정수이고, E는 임의 치환된, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기이다) 및 스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
  26. 제25항에 있어서, R2가 올레일, 라우릴, 미리스틸, 팔미틸, 마가릴, 스테아릴, 아라키딜, 베헤닐, 리그노세릴 및 스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법.
  27. 제25항에 있어서, R2가 올레일인 방법.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제3 반응물이 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시폴리에틸렌 글리콜인, 방법.
  29. 제28항에 있어서, 화학식 II의 화합물과 PEI가 각각 약 0.1:1 내지 약 50:1의 범위의 몰비로 존재하는, 방법.
  30. 제28항에 있어서, 화학식 II의 화합물과 PEI가 각각 약 1:1 내지 약 30:1의 범위의 몰비로 존재하는, 방법.
  31. 제28항에 있어서, 화학식 II의 화합물과 PEI가 각각 약 5:1 내지 약 25:1의 범위의 몰비로 존재하는, 방법.
  32. 제28항에 있어서, PEG와 PEI가 각각 약 0.1:1 내지 약 12:1의 범위의 몰비로 존재하는, 방법.
  33. 제28항에 있어서, PEG와 PEI가 각각 약 1:1 내지 약 10:1의 범위의 몰비로 존재하는, 방법.
  34. 제28항에 있어서, PEG와 PEI가 각각 약 1:1 내지 약 4:1의 범위의 몰비로 존 재하는, 방법.
  35. 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를 짧은 간섭 RNA(siRNA)와 배합하여 혼합물을 형성시키는 단계; 및
    상기 혼합물에 하나 이상의 세포를 접촉시키는 단계를 포함하는, 세포에 siRNA를 전달하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 siRNA가 19개 내지 27개의 염기 쌍을 갖는 방법.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 세포가 포유류 세포인 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 포유류 세포가 암 세포인 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 siRNA가 지질단백질 유전자 단편의 적어도 일부의 코딩 부위에 상응하는 siRNA인 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 지질단백질이 아포지질단백질-B인 방법.
  41. 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 수용성이며 분해성인 가교결합 된 양이온 중합체로 착화된, 지질단백질 유전자 단편의 적어도 일부의 코딩 부위에 상응하는 치료적 유효량의 siRNA를, 이의 투여가 필요한 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 심혈관 질환을 치료하거나 이의 위험을 감소시키는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 지질단백질이 아포지질단백질-B인 방법.
  43. 형질감염제(transfection agent)를 포함하는 조성물이 적어도 부분적으로 부착된 고체 표면을 포함하며, 상기 형질감염제는 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체, 양이온 중합체, 지질중합체, 페길화 양이온 중합체, 페길화 지질중합체, 양이온 지질, 페길화 양이온 지질 및 양이온 분해성 페길화 지질중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 진핵 세포를 siRNA로 형질감염시키기 위한 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 고체 표면이 접시 바닥, 다중 웰(well) 플레이트, 연속 표면, 비드(bead), 섬유 또는 펠릿인 장치.
  45. 제43항에 있어서, 상기 고체 표면이 폴리스티렌 수지, 에폭시 수지, 천연 수지, 유리 또는 금속인 장치.
  46. 제43항에 있어서, 상기 형질감염제를 고체 표면 상에서 고르게 전개시킴으로써 고체에 부착시키거나, 상기 형질감염제를 고체 표면 상에서 수동 또는 자동화 기전으로 스폿팅(spotting)함으로써 고체에 부착시키는 장치.
  47. 제43항에 있어서, 상기 형질감염제가 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체인 장치.
  48. 제47항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가,
    (a) 백본 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 반복 단위,
    (b) 백본 양이온 폴리에틸렌이민(PEI) 반복 단위, 및
    (c) 측쇄 지질 기를 포함하는 백본 분해성 반복 단위를 포함하는, 장치.
  49. 제48항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체가, 분자량이 약 1200 달톤인 백본 PEI 반복 단위, 분자량이 약 454 달톤인 백본 PEG 반복 단위, 및
    Figure 112009081324876-PCT00018
    인 백본 분해성 반복 단위를 포함하는, 장치.
  50. 제48항 또는 제49항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 분자량이 약 500 달톤 내지 약 1,000,000 달톤인 장치.
  51. 제48항 또는 제49항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체의 분자량이 약 2000 달톤 내지 약 200,000 달톤인 장치.
  52. (a) 제43항에 따른 장치를 제공하는 단계;
    (b) 상기 장치에 siRNA를 첨가하여 형질감염제와 siRNA가 상호작용하도록 하 는 단계;
    (c) 상기 장치에 진핵 세포를, 이 세포 내로 siRNA가 도입되기에 충분한 밀도 및 적합한 조건으로 씨딩하는 단계; 및
    (d) siRNA가 상기 세포로 도입되었는 지 여부를 검출하는 단계를 포함하는,
    siRNA의 진핵 세포로의 도입 여부를 결정하는 방법.
  53. 제52항에 있어서, 상기 진핵 세포가 포유류 세포인 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 포유류 세포가 증식 세포 또는 비증식 세포인 방법.
  55. 제53항에 있어서, 상기 포유류 세포가 형질전환된 세포 또는 정상 세포(primary cell)인 방법.
  56. 제53항에 있어서, 상기 포유류 세포가 체세포 또는 줄기 세포인 방법.
  57. 제52항에 있어서, 상기 진핵 세포가 식물 세포 또는 곤충 세포인 방법.
  58. (a) 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체로 적어도 부분적으로 코팅된 고체 표면을 제공하는 단계;
    (b) 상기 고체 표면에 진핵 세포 내로 도입될 siRNA를 첨가하는 단계; 및
    (c) 진핵 세포 내로 siRNA가 도입되기에 충분한 밀도와 적합한 조건으로 상기 고체 표면 상에, 진핵 세포를 씨딩하는 단계를 포함하는,
    진핵 세포 내로 siRNA를 도입시키는 방법.
  59. 제58항에 있어서, 상기 고체 표면이 플라스크, 접시, 다중-웰 플레이트, 슬라이드 글라스 및 이식 장치로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  60. 제58항에 있어서, 상기 수용성이며 분해성인 가교결합된 양이온 중합체를, 상기 고체 표면 상에 고르게 전개시킴으로써 표면에 부착시키거나 상기 고체 표면 상에 수동 또는 자동화 기전에 의해 스폿팅함으로써 표면에 부착시키는 방법.
  61. 제58항에 있어서, 상기 진핵 세포가 포유류 세포인 방법.
  62. 제61항에 있어서, 상기 포유류 세포가 증식 세포 또는 비증식 세포인 방법.
  63. 제61항에 있어서, 상기 포유류 세포가 형질전환된 세포 또는 정상 세포인 방 법.
  64. 제61항에 있어서, 상기 포유류 세포가 체세포 또는 줄기 세포인 방법.
  65. 제58항에 있어서, 상기 진핵 세포가 식물 세포 또는 곤충 세포인 방법.
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