KR20110114952A - Gene delivery system - Google Patents

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KR20110114952A
KR20110114952A KR1020100034361A KR20100034361A KR20110114952A KR 20110114952 A KR20110114952 A KR 20110114952A KR 1020100034361 A KR1020100034361 A KR 1020100034361A KR 20100034361 A KR20100034361 A KR 20100034361A KR 20110114952 A KR20110114952 A KR 20110114952A
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Abstract

본 발명은 다음을 포함하는 유전자 운반체(gene delivery system)에 관한 것이다: (a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및 (b) (i) 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자, 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다. 본 발명은 유전자 전달체에 포함되는 양이온성 펩타이드의 세포-투과 펩타이드 및 복합제로서의 두 가지 특성을 이용하여, 본 발명에 이용되는 양이온성 펩타이드는 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자와 단단한 복합체를 형성하여 리포좀 내에 뉴클레오타이드 분자를 고 로딩 효율로 봉입시킬 수 있으며, 본 발명에 포함되는 리포좀 표면에 결합된 양이온성 펩타이드는 세포-투과능이 우수하여 세포질로 운반대상을 전달할수 있어 세포내 흡수율이 우수하다. 또한, 본 발명은 항암 또는 항암제 민감화 조성물로 적용할 수 있다.The present invention relates to a gene delivery system comprising: (a) a phospholipid liposome having a double membrane structure with a cationic peptide bound to its surface; And (b) a complex comprising (i) a nucleotide molecule as a cargo, and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide, wherein the complex is encapsulated within the phospholipid liposome. encapsulation). The present invention utilizes two characteristics of the cationic peptide included in the gene carrier as a cell-penetrating peptide and a complex, and the cationic peptide used in the present invention forms a tight complex with a nucleotide molecule as a cargo to form liposomes. Nucleotide molecules can be encapsulated in a high loading efficiency, the cationic peptide bound to the liposome surface included in the present invention is excellent in cell-permeability and can deliver the carrier to the cytoplasm, and the intracellular absorption rate is excellent. The present invention can also be applied as an anticancer or anticancer agent sensitizing composition.

Description

유전자 운반체{Gene Delivery System} Gene Delivery System

본 발명은 유전자 운반체, 상기 유전자 운반체의 제조방법, 항암 조성물 또는 항암제 민감화 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a gene carrier, a method for producing the gene carrier, an anticancer composition or an anticancer sensitizing composition.

유전자 치료법은 질환 치료를 위한 새로운 접근법이고, 치료제로서 유전물질을 이용한다. 관행에 따라서 적용된, 상기 치료법은 결손 또는 소실 유전자를 기능적으로 교체하기 위한 외인성으로 도입된 유전자의 발현과 관련되어 있고, 유전성 및 후천성 질환을 치료하는데 이용되어 왔다. 유전자 치료법은 안티센스 ODN(oligodeoxynucleotide), siRNA(small interfering RNA) 및 리보자임과 같은 유전 물질을 이용하여 내인성 유전자 발현을 조절하는데 까지 확장될 수 있다.Gene therapy is a new approach to the treatment of disease and uses genetic material as a therapeutic agent. Applied in accordance with the practice, the therapy involves expression of exogenously introduced genes for functional replacement of missing or missing genes, and has been used to treat inherited and acquired diseases. Gene therapy can be extended to control endogenous gene expression using genetic materials such as antisense oligodeoxynucleotides (ODNs), small interfering RNAs (siRNAs), and ribozymes.

그러나, 대부분의 유전자 치료 전략은 혈류에서의 상기 유전 물질의 매우 짧은 반감기와 세포막을 통과하는데 어려움 때문에 전신성 적용에 대해서는 부적절한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 유전자 치료의 성공은 ODN 또는 전체 유전자(플라스미드 DNA)의 제형으로, 요구되는 세포 작용 부위로의 핵산 치료제의 운반에 달려있다. 결과적으로, 효율적인 비-침윤성 운반 전략의 개발이 요구된다.However, most gene therapy strategies have been found to be inadequate for systemic applications due to the very short half-life of the genetic material in the bloodstream and difficulty in crossing cell membranes. Thus, the success of gene therapy depends on the delivery of the nucleic acid therapeutic agent in the formulation of ODN or the entire gene (plasmid DNA) to the site of cellular action required. As a result, the development of an efficient non-invasive transport strategy is required.

전사 인자 데코이(decoy)는 암의 발병 중에 과-발현된 전사 인자를 하향 조절하는데 잠재적인 접근법을 제공하면서, in vitroin vivo에서 유전자 전사를 억제하는데 효율적임이 알려져 있다. 상기 전사 인자 데코이 중 하나는 NF-κB 결합 부위의 보존 서열(consensus sequence)에 상응하는 서열을 가지는 안티센스 ODN이다. 상기 ODN은 타깃 유전자의 프로모터 영역에 NF-κB 결합을 블록킹함으로써 작용하고, 이로써 증식-관련 유전자의 전사를 정지시킨다[1,2]. 고 특이성 및 최소한의 독성의 이점을 제공하는 ODN은 요로상피세포암(urothelial carcinoma)에 대한 화학 치료법을 최적화하기 위한 유망한 접근법으로 보고되어 왔다[3]. ODN이 유전자 발현을 하향-조절하기 위해서는, 우선 ODN은 타깃 세포로 투과해야 한다[4]. 그래서, ODN 이용에 다음과 같은 두 개의 주요한 장애가 남아 있다: 세포막을 통과하는데 음전하를 띄는 ODN 입자의 무능력 및 in vivo에서의 네이키드 ODN의 불안정성.The transcription factor decoy provides a potential approach to down-regulating transcription factors that are over-expressed during the onset of cancer, in in vitro and in It is known to be effective in inhibiting gene transcription in vivo . One such transcription factor decoy is an antisense ODN having a sequence corresponding to the consensus sequence of the NF-κB binding site. The ODN acts by blocking NF-κB binding to the promoter region of the target gene, thereby stopping the transcription of proliferation-related genes [1, 2]. ODN, which offers the benefit of high specificity and minimal toxicity, has been reported as a promising approach to optimizing chemotherapy for urinary carcinoma [3]. In order for ODN to down-regulate gene expression, ODN must first penetrate into target cells [4]. So, two major obstacle remaining following the use of ODN: incompetence and in the ODN negatively charged particles striking to pass through the cell membrane Instability of naked ODN in vivo .

효율적으로 생물학적 막을 통과하고 세포질로 들어갈 수 있는[5,6], 세포-투과 펩타이드(cell-penetrating peptide; CPP)는 in vitroin vivo에서 고효율로 다중 운반대상(cargo)[7]를 전달할 수 있다. 중요하게도, CPP는 일반적으로 낮은 독성을 나타낸다[8]. CPP는 이들이 전달하는 유전 물질의 유전자 타깃으로 통합되지 않기 때문에, CPP는 암유전자 활성화를 초래하지 않는 것으로 나타났다[9]. CPP는 폭넓게 연구되어 왔고 합성 거대분자[11], 미셀(micelle), 리포좀[2,12,13] 및 나노입자[14,15]와 같은 작은 약물 분자의 세포 내 전달을 위해 성공적으로 이용되었다. 수많은 타입의 약물 담체의 세포내 전달을 위한 CPP의 성공적 이용은 신규한 치료제에 대한 거대한 가능성을 제공할 것이다[10].Cell-penetrating peptides (CPPs) that can efficiently cross biological membranes and enter the cytoplasm [5,6] are in It is possible to deliver multiple cargoes [7] with high efficiency in vitro and in vivo . Importantly, CPPs generally exhibit low toxicity [8]. Since CPPs are not integrated into the genetic targets of the genetic material they deliver, CPPs have not been shown to cause oncogenic activation [9]. CPP has been extensively studied and has been successfully used for intracellular delivery of small drug molecules such as synthetic macromolecules [11], micelles, micelles, liposomes [2, 12, 13] and nanoparticles [14, 15]. Successful use of CPPs for intracellular delivery of numerous types of drug carriers will offer huge potential for novel therapeutics [10].

CPP의 다중 양전하 때문에, CPP는 정전기적 상호작용을 일으킬 수 있고 중합/응축제로서 이용되어 왔다. 또한, CPP는 전체로서 벡터 내재화(internalization)를 개선시키기 위해서 전달 비히클에 공유적으로 부착될 수 있다[8]. 하나의 바람직한 방법은 올리고뉴클레오타이드를 양전하를 띄는 PEI와 중합하는 것인데, 이러한 결과 산물은 상당한 독성을 나타내었다[16]. 세포 독성을 나타내지 않는, 노나-아르기닌 펩타이드(9R)는 중합에 이용되는 매우 적절한 후보펩타이드이다. 약물 봉입 효율은 약물 전달의 중요한 측면인데, 이는 봉입은 전달 중에 카고를 보호하여 효율적인 치료를 촉진하기 때문이다. 이는 운반대상(cargo)이 뉴클레아제에 의해 분해되기 쉬운 ODN인 경우에 특히 그러하다[17]. 합성 벡터는 봉입 벡터로서 매력적인 선택인데, 이는 상기 벡터가 향상된 안전성, 보다 큰 융통성 및 제조 용이성에 대한 기회를 제공하기 때문이다[18].
Because of the multiple positive charges of CPP, CPP can cause electrostatic interactions and has been used as polymerization / condensing agents. In addition, CPP may be covalently attached to the delivery vehicle to improve vector internalization as a whole [8]. One preferred method is to polymerize oligonucleotides with positively charged PEI, which resulted in significant toxicity of the product [16]. Nona-arginine peptides (9R), which do not exhibit cytotoxicity, are very suitable candidate peptides for use in polymerization. Drug encapsulation efficiency is an important aspect of drug delivery because encapsulation promotes efficient treatment by protecting cargo during delivery. This is especially true if the cargo is an ODN that is susceptible to degradation by nucleases [17]. Synthetic vectors are an attractive choice as inclusion vectors because they provide opportunities for improved safety, greater flexibility and ease of manufacture [18].

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

본 발명자들은 세포 투과 펩타이드(cell penetrating peptide, CPP) 및 복합제(complex agent)로서 작용하는 양이온성 펩타이드를 이용한 뉴클레오타이드 운반체를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 간단한 공정으로 양이온성 펩타이드 및 뉴클레오타이드 복합체(complex)가 봉입되고, 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀를 제조하면, 양이온성 펩타이드에 의해 단단한 복합체가 형성되어 뉴클레오타이드의 봉입 효율이 증가하고, 리포좀에 표면에 결합된 양이온성 펩타이드에 의해 세포-투과능이 개선되어 세포내 흡수율이 증가함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors have sought to develop nucleotide carriers using cationic peptides that act as cell penetrating peptides (CPPs) and complex agents. As a result, when a phospholipid liposome having a double-membrane structure in which a cationic peptide and a nucleotide complex are encapsulated and a cationic peptide is bonded to a surface thereof is prepared, a hard complex is formed by a cationic peptide to form a nucleotide. The present invention was completed by confirming that the encapsulation efficiency was increased and the cell-permeability was improved by the cationic peptide bound to the surface of the liposome to increase the intracellular uptake rate.

따라서, 본 발명의 목적은 유전자 운반체(gene delivery system)을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gene delivery system.

본 발명의 다른 목적은 유전자 운반체의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a gene carrier.

본 발명의 또 다른 목적은 항암 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide an anticancer composition.

본 발명의 다른 목적은 항암제 민감화 조성물을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention to provide an anticancer sensitizing composition.

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

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 유전자 운반체(gene delivery system)를 제공한다: (a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및 (b) (i) 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자, 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다.
According to one aspect of the present invention, the present invention provides a gene delivery system comprising: (a) a phospholipid liposome having a double membrane structure with a cationic peptide bound to its surface; And (b) a complex comprising (i) a nucleotide molecule as a cargo, and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide, wherein the complex is encapsulated within the phospholipid liposome. encapsulation).

본 발명자들은 세포 투과 펩타이드(cell penetrating peptide, CPP) 및 복합제(complex agent)로서 작용하는 양이온성 펩타이드를 이용한 뉴클레오타이드 운반체를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 간단한 공정으로 양이온성 펩타이드 및 뉴클레오타이드 복합체(complex)가 봉입되고, 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀를 제조하면, 양이온성 펩타이드에 의해 단단한 복합체가 형성되어 뉴클레오타이드의 봉입 효율이 증가하고, 리포좀에 표면에 결합된 양이온성 펩타이드에 의해 세포-투과능이 개선되어 세포내 흡수율이 증가함을 확인하였다.
The inventors have sought to develop nucleotide carriers using cationic peptides that act as cell penetrating peptides (CPPs) and complex agents. As a result, when a phospholipid liposome having a double-membrane structure in which a cationic peptide and a nucleotide complex are encapsulated and a cationic peptide is bonded to a surface thereof is prepared, a hard complex is formed by a cationic peptide to form a nucleotide. Encapsulation efficiency was increased, the cell-permeability was improved by the cationic peptide bound to the surface of the liposomes was confirmed to increase the intracellular uptake rate.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 유전자 전달체에 이용되는 상기 양이온성 펩타이드는 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합되어 있는 친수성 고분자를 통하여 간접적으로 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합된다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the cationic peptide used in the gene carrier of the present invention is indirectly bound to the surface of the phospholipid liposome through a hydrophilic polymer bound to the surface of the phospholipid liposome.

본 명세서에서 용어“리포좀(liposome)”은 폐쇄된 지질 이중막을 형성함으로서 만들어지는 지질 운반체를 말한다. 리포좀은 지질 이중막으로 생체 친화적이며 양쪽 친매성을 가지고 있어 내부의 친수성 물질을 포함한 채로 소수성 막을 통과할 수 있다.As used herein, the term “liposome” refers to a lipid carrier made by forming a closed lipid bilayer. Liposomes are lipid bilayers that are biocompatible and biphilic, allowing them to pass through hydrophobic membranes with hydrophilic material inside.

본 명세서에서 용어 “인지질”은 특별한 다른 언급이 없는 한, 리포좀을 형성할 수 있는 인지질을 의미하며, 레시틴(포스파티딜 콜린), 포스파티딜 세린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜글리세롤, 포스파티딜이노시톨 및 스핑고마이엘린을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 레시틴은 난, 대두 및 다른 식물들에서 얻을 수 있으며, 가장 바람직하게는 대두 레시틴이다. 본 발명에 이용될 수 있는 합성, 반합성 및 천연 레시틴은, 대두 레시틴, 디스테아로일포스파티딜콜린, 수첨 대두 레시틴, 난(egg) 레시틴, 디올레오일포스파티딜콜린, 수첨 난 레시틴, 디엘라이도일포스파티딜콜린, 디팔미토일포스파티딜콜린 및 디미리스토일포스파티딜콜린을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.As used herein, the term “phospholipid” means a phospholipid capable of forming liposomes, unless otherwise specified, and refers to lecithin (phosphatidyl choline), phosphatidyl serine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol and sphingomyelin Including but not limited to. Lecithin can be obtained from eggs, soybeans and other plants, most preferably soybean lecithin. Synthetic, semi-synthetic and natural lecithins that can be used in the present invention include soybean lecithin, distearoylphosphatidylcholine, hydrogenated soybean lecithin, egg lecithin, dioleoylphosphatidylcholine, hydrogenated egg lecithin, dielaidoylphosphatidylcholine, diuretic Palmitoylphosphatidylcholine and dimyristoylphosphatidylcholine.

본 명세서에서 용어“봉입(encapsulation)”은 전달물질을 둘러싸서 효율적으로 생체내로 함입시키기 위해 캡슐화하는 것을 말한다.
As used herein, the term “encapsulation” refers to encapsulation to enclose a delivery material and to efficiently incorporate it in vivo.

본 발명의 유전자 전달체에 이용되는 양이온성 펩타이드는 본 발명에서 세포 투과성 펩타이드(cell penetrating peptide, CPP)로서 그리고 운반대상(cargo)과 복합체를 형성하는데 이용된다. 양이온성 펩타이드가 세포 투과성 펩타이드로 작용하는 경우에는 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합되고 운반대상(cargo)과 복합체를 형성하는 경우에는 상기 인지질 리포좀 내에 봉입된다.Cationic peptides used in the gene carriers of the present invention are used in the present invention as cell penetrating peptides (CPPs) and to form complexes with cargoes. When cationic peptides act as cell-penetrating peptides, they bind to the surface of the phospholipid liposomes and are encapsulated within the phospholipid liposomes when they form a complex with a cargo.

본 명세서에서 용어, “세포 투과성 펩타이드(cell penetrating peptide, CPP)”는 인 비트로 및/또는 인 비보 상에서 운반 대상의 카고(cargo)를 세포 내로 운반할 수 있는 능력을 가진 펩타이드를 의미하며, 용어 “세포막 투과 도메인”과 혼용된다.As used herein, the term “cell penetrating peptide (CPP)” refers to a peptide having the ability to carry a cargo of a subject of delivery into a cell in vitro and / or in vivo, and the term “cell penetrating peptide (CPP)”. Cell membrane permeation domain ”.

본 발명에서 세포 투과성 펩타이드 및 복합체로 이용되는 양이온성 펩타이드는 바람직하게는 HIV(human immunodeficiency virus)-Tat, 6-40 아미노산 잔기로 구성되어 있고 상기 아미노산 잔기 중 최소 3개는 라이신, 아르기닌 또는 라이신과 아르기닌인 펩타이드, KALA 또는 프로타민이고, 보다 바람직하게는 8-15 아미노산 잔기로 구성되어 있고 상기 아미노산 잔기 중 최소 3개는 라이신, 아르기닌 또는 라이신과 아르기닌인 펩타이드이며, 보다 더 바람직하게는 8-10 아미노산 잔기로 구성되어 있고 상기 아미노산 잔기 중 최소 6개는 라이신, 아르기닌 또는 라이신과 아르기닌인 펩타이드이고, 가장 바람직하게는 9 아르기닌 잔기로 구성된 아르기닌 펩타이드이다. 상기 사용되는 아미노산은 L-form뿐만 아니라, D-form의 아미노산도 포함할 수 있다.Cationic peptides used as cell-penetrating peptides and complexes in the present invention are preferably composed of human immunodeficiency virus (HIV) -Tat, 6-40 amino acid residues, and at least three of the amino acid residues are lysine, arginine or lysine. An arginine peptide, KALA or protamine, more preferably consisting of 8-15 amino acid residues and at least three of said amino acid residues are lysine, arginine or a peptide that is lysine and arginine, even more preferably 8-10 amino acids At least six of said amino acid residues are peptides consisting of lysine, arginine or lysine and arginine, most preferably arginine peptides consisting of 9 arginine residues. The amino acid used may include not only L-form, but also amino acids of D-form.

본 발명에 이용되는 친수성 고분자는 당업계에 공지된 다양한 친수성 고분자를 포함하며, 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리옥사졸린, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 공중합체, 키토산, 덱스트란, 셀룰로오스, 헤파린, 알지네이트 또는 이들의 모노에스테르화 유도체이고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 키토산, 덱스트란, 알지네이트이며, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜이다.
Hydrophilic polymers used in the present invention include a variety of hydrophilic polymers known in the art, preferably polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline, polypropylene glycol, copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol, Chitosan, dextran, cellulose, heparin, alginate or monoesterified derivatives thereof, more preferably polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, chitosan, dextran, alginate, and most preferably polyethylene glycol.

본 발명의 명세서에서 용어 “안티센스 올리고뉴클레오타이드”이란 특정 mRNA의 서열에 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 함유하고 있는 DNA 또는 RNA 또는 이들의 유도체를 의미하고, mRNA내의 상보적인 서열에 결합하여 mRNA의 단백질로의 번역을 저해하는 특징이 있다. 본 발명의 안티센스 뉴클레오타이드 서열은 타겟 유전자의 mRNA에 상보적이고 타겟 유전자의 mRNA에 결합할 수 있는 DNA 또는 RNA 서열을 의미하고 타겟 유전자의 mRNA의 번역, 세포질내로의 전위(translocation), 성숙(maturation) 또는 다른 모든 전체적인 생물학적 기능에 대한 필수적인 활성을 저해할 수 있다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 길이는 6 내지 100 염기이고, 바람직하게는 8 내지 60 염기이고, 보다 바람직하게는 10 내 40 염기이다.As used herein, the term “antisense oligonucleotide” refers to DNA or RNA or derivatives thereof that contain a nucleotide sequence complementary to a sequence of a particular mRNA, which binds to a complementary sequence within the mRNA and translates the mRNA into a protein. There is a characteristic that inhibits. Antisense nucleotide sequence of the present invention means a DNA or RNA sequence that is complementary to the mRNA of the target gene and capable of binding to the mRNA of the target gene, and translates the mRNA of the target gene, translocation into the cytoplasm, maturation or May inhibit essential activity for all other global biological functions. The antisense oligonucleotide has a length of 6 to 100 bases, preferably 8 to 60 bases, and more preferably 10 to 40 bases.

상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 효능을 증진시키기 위하여 하나 이상의 염기, 당 또는 골격(backbone)의 위치에서 변형될 수 있다(De Mesmaeker et al., Curr Opin Struct Biol ., 5(3):343-55, 1995). 올리고뉴클레오타이드 골격은 포스포로티오에이트, 포스포트리에스테르, 메틸 포스포네이트, 단쇄 알킬, 시클로알킬, 단쇄 헤테로아토믹, 헤테로시클릭 당간 결합 등으로 변형될 수 있다. 또한, 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 하나 이상의 치환된 당 모이어티(sugar moiety)를 포함할 수 있다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 변형된 염기를 포함할 수 있다. 변형된 염기에는 하이포크잔틴, 6-메틸아데닌, 5-me 피리미딘(특히 5-메틸시토신), 5-하이드록시메틸시토신(HMC), 글리코실 HMC, 젠토비오실 HMC, 2-아미노아데닌, 2-티오우라실, 2-티오티민, 5-브로모우라실, 5-하이드록시메틸우라실, 8-아자구아닌, 7-데아자구아닌, N6 (6-아미노헥실)아데닌, 2,6-디아미노퓨린 등이 있다.The antisense oligonucleotides can be modified at one or more bases, sugars or backbone positions to enhance efficacy (De Mesmaeker et al., Curr Opin Struct Biol . , 5 (3): 343-55, 1995). Oligonucleotide backbones can be modified with phosphorothioates, phosphoroesters, methyl phosphonates, short chain alkyls, cycloalkyls, short chain heteroatomics, heterocyclic intersaccharide bonds, and the like. In addition, antisense oligonucleotides may include one or more substituted sugar moieties. Antisense oligonucleotides may comprise modified bases. Modified bases include hypoxanthine, 6-methyladenine, 5-me pyrimidine (particularly 5-methylcytosine), 5-hydroxymethylcytosine (HMC), glycosyl HMC, gentobiosil HMC, 2-aminoadenine, 2 Thiouracil, 2-thiothymine, 5-bromouracil, 5-hydroxymethyluracil, 8-azaguanine, 7-deazaguanine, N6 (6-aminohexyl) adenine, 2,6-diaminopurine, etc. There is this.

용어 “앱타머(aptamer)”는 특정 타겟에 결합하는 올리고뉴클레오타이드(일반적으로, RNA 분자)를 의미한다. 바람직하게는, 본 발명의 명세서에서의 “앱타머”는 올리고뉴클레오타이드 앱타머(예컨대, RNA aptamer)를 의미한다. 앱타머의 일반적인 내용은 Bock LC et al., Nature 355(6360):5646(1992); Hoppe-Seyler F, Butz K "Peptide aptamers: powerful new tools for molecular medicine". J Mol Med . 78(8):42630(2000); Cohen BA, Colas P, Brent R . "An artificial cell-cycle inhibitor isolated from a combinatorial library". Proc Natl Acad Sci USA. 95(24):142727(1998)에 상세하게 개시되어 있다.The term “aptamer” refers to an oligonucleotide (generally an RNA molecule) that binds to a specific target. Preferably, “aptamer” in the context of the present invention means oligonucleotide aptamer (eg, RNA aptamer). For general information about aptamers, see Bock LC et al., Nature 355 (6360): 5646 (1992); Hoppe-Seyler F, Butz K "Peptide aptamers: powerful new tools for molecular medicine". J Mol Med . 78 (8): 42630 (2000); Cohen BA, Colas P, Brent R. "An artificial cell-cycle inhibitor isolated from a combinatorial library". Proc Natl Acad Sci USA. 95 (24): 142727 (1998).

용어 “siRNA”란 특정 mRNA의 절단(cleavage)을 통하여 RNAi(RNA interference) 현상을 유도할 수 있는 짧은 이중사슬 RNA를 의미한다. 타겟 유전자의 mRNA와 상동인 서열을 가지는 센스 RNA 가닥과 이와 상보적인 서열을 가지는 안티센스 RNA 가닥으로 구성된다. siRNA는 타겟 유전자의 발현을 억제할 수 있기 때문에 효율적인 유전자 넉-다운 방법으로서 또는, 유전자치료(gene therapy)의 방법으로 제공된다.The term "siRNA" refers to a short double-chain RNA that can induce RNA interference (RNAi) through the cleavage of a particular mRNA. It consists of a sense RNA strand having a sequence homologous to the mRNA of the target gene and an antisense RNA strand having a sequence complementary thereto. siRNA is provided as an efficient gene knock-down method or gene therapy because it can inhibit the expression of the target gene.

siRNA는 RNA끼리 짝을 이루는 이중사슬 RNA 부분이 완전히 쌍을 이루는 것에 한정되지 않고 미스매치(대응하는 염기가 상보적이지 않음), 벌지(일방의 사슬에 대응하는 염기가 없음)등에 의하여 쌍을 이루지 않는 부분이 포함될 수 있다. 전체 길이는 10 내지 100 염기, 바람직하게는 15 내지 80 염기, 가장 바람직하게는 20 내지 70 염기이다. siRNA 말단 구조는 타겟 유전자의 발현을 RNAi 효과에 의하여 억제할 수 있는 것이면 평활(blunt)말단 혹은 점착(cohesive) 말단 모두 가능하다. 점착 말단 구조는 3 말단 돌출한 구조와 5 말단 쪽이 돌출한 구조 모두 가능하다. 돌출하는 염기 수는 한정되지 않는다. 예를 들어, 염기 수로는 1 내지 8 염기 , 바람직하게는 2 내지 6 염기로 할 수 있다. 본 명세서에서 siRNA의 전장은, 중앙의 이중사슬 부분의 길이와 양 말단의 단일사슬 돌출을 구성하는 길이의 합으로 나타내었다. 또한, siRNA는 타겟 유전자의 발현억제 효과를 유지할 수 있는 범위에서 예를 들어, 한 쪽 말단의 돌출 부분에 저분자 RNA(예를 들어, tRNA, rRNA, 바이러스 RNA와 같은 천연의 RNA분자 또는 인공의 RNA분자)를 포함할 수 있다. siRNA 말단구조는 양측 모두 절단 구조를 가질 필요는 없고, 이중사슬 RNA의 일방의 말단 부위가 링커 RNA에 의하여 접속된 스템 루프형 구조일 수도 있다. 링커의 길이는 스템 부분의 쌍을 이루는 데 지장이 없는 길이면 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 siRNA는 타겟 유전자에 특이적으로 작동하도록 타겟 유전자 또는 타겟 뉴클레오타이드와 상보적인 서열을 포함하는 안티센스 RNA 가닥을 가진다.siRNAs are not limited to the complete pairing of double-stranded RNA pairs paired with RNA, but paired by mismatches (the corresponding bases are not complementary), bulges (there are no bases corresponding to one chain), etc. May be included. The total length is 10 to 100 bases, preferably 15 to 80 bases, most preferably 20 to 70 bases. The siRNA terminal structure can be blunt or cohesive, as long as the expression of the target gene can be suppressed by the RNAi effect. The cohesive end structure is possible in both a three-terminal protruding structure and a five-terminal protruding structure. The number of protruding bases is not limited. For example, the number of bases may be 1 to 8 bases, preferably 2 to 6 bases. The full length of the siRNA herein is expressed as the sum of the length of the central double chain portion and the length constituting the single chain protrusion of both ends. In addition, siRNA is a low-molecular RNA (e.g., a natural RNA molecule such as tRNA, rRNA, viral RNA or artificial RNA) in the protruding portion of one end to the extent that can maintain the expression inhibitory effect of the target gene Molecules). The siRNA terminal structure does not need to have a cleavage structure at both sides, and may be a stem loop type structure in which one terminal portion of the double chain RNA is connected by a linker RNA. The length of the linker is not particularly limited as long as it does not interfere with pairing of stem portions. The siRNA of the present invention has an antisense RNA strand comprising a sequence complementary to the target gene or target nucleotide to act specifically on the target gene.

용어 “shRNA”는 단일 가닥으로 50-70개로 구성된 뉴클레오타이드를 의미하며, in vivo상에서 스템-루프(stem-loop) 구조를 이루고 있다. 5-10개의 뉴클레오타이드의 루프 부위 양쪽으로 상보적으로 19-29개의 뉴클레오타이드의 긴 RNA가 염기쌍을 이루어 이중가닥의 스템을 형성한다.The term “shRNA” refers to 50-70 nucleotides in single strands, in Stem-loop structure in vivo . Long RNAs of 19-29 nucleotides complementary to both loop regions of 5-10 nucleotides form base pairs to form a double stranded stem.

용어 “miRNA(microRNA)”는 유전자 발현을 조절하며, 전장 21-23개의 뉴클레오타이드로 구성된 단일 가닥 RNA분자를 의미한다. miRNA는 세포내에서 발현되지 않는 올리고뉴클레오타이드이며, 짧은 스템-루프 구조를 가진다. miRNA는 1 또는 2이상의 mRNA(messenger RNA)와 전체 또는 부분적으로 상동성을 가지며, 상기 mRNA와 상보적인 결합을 통하여 타겟 유전자 발현을 억제시킨다.The term “miRNA (microRNA)” regulates gene expression and refers to a single stranded RNA molecule consisting of 21-23 nucleotides in length. miRNAs are oligonucleotides that are not expressed intracellularly and have a short stem-loop structure. miRNAs are homologous, in whole or in part, with one or more mRNAs (messenger RNAs) and inhibit target gene expression through complementary binding to the mRNAs.

용어 “리보자임(ribozyme)”은 RNA의 일종으로 특정한 RNA의 염기 서열을 인식하여 자체적으로 이를 절단하는 효소와 같은 기능을 가진 RNA이다. 리보자임은 타겟 전령 RNA 가닥의 상보적인 염기서열로 특이성을 가지고 결합하는 영역과 타겟 RNA를 절단하는 영역으로 되어 있다.The term “ribozyme” is a type of RNA that has the same function as an enzyme that recognizes and cleaves itself on the base sequence of a particular RNA. Ribozyme is a complementary nucleotide sequence of a target messenger RNA strand consisting of a region that binds with specificity and a region that cleaves the target RNA.

용어 “DNAzyme”은 효소 활성을 가지는 단일 가닥 DNA 분자로, 10-23 뉴클레오타이드로 구성된 DNAzyme(10-23 DNAzyme)은 생리적으로 유사한 조건 하에서 RNA가닥을 특정위치에서 절단한다. 10-23 DNAzyme은 염기 쌍을 이루지 않고 노출된 어떠한 퓨린 및 피리미딘 사이를 절단한다. 10-23 DNA효소(DNAzyme)는 15개의 보존된 염기서열(5'-GGCTAGCTACAACGA-3')로 이루어진 효소의 활성부위(catalytic domain) 및 상술한 효소의 활성부위 좌우로 RNA 기질을 인식하는 7-8개의 DNA 염기서열로 이루어진 기질인식 자리(RNA substrate binding domain)로 구성된다.The term “DNAzyme” is a single-stranded DNA molecule with enzymatic activity. DNAzyme (10-23 DNAzyme) consisting of 10-23 nucleotides cleaves RNA strands at specific positions under physiologically similar conditions. 10-23 DNAzyme cleaves between any exposed purine and pyrimidine without base pairing. 10-23 DNAzyme (DNAzyme) is an active site of the enzyme consisting of 15 conserved sequences (5'-GGCTAGCTACAACGA-3 ') and 7- to recognize RNA substrates to the left and right of the enzyme. It consists of an RNA substrate binding domain consisting of eight DNA sequences.

본 명세서에서 용어“전사인자 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)”는 서열 특이적 방식으로 전사 인자와 결합하여 전사 활성을 억제하는 이중쇄 올리고뉴클레오티드를 의미하고 “데코이 올리고뉴클레오티드”와 혼용되어 사용된다. 이중쇄 올리고뉴클레오타이드의 길이는 바람직하게는 전장 6 내지 50 뉴클레오타이드이고, 보다 바람직하게는 10 내지 40 뉴클레오타이드이고, 가장 바람직하게는 15 내 30 뉴클레오타이드이다. 상기 전사인자는 암과 관련된 전사인자로서 바람직하게는 NF-κB, AP-1, STAT 및 스테로이드 수용체이고, 보다 바람직하게는 NF-κB이다.As used herein, the term “double-stranded ODN corresponding to a transcript binding sequence” refers to a double-stranded oligonucleotide that binds to a transcription factor in a sequence specific manner to inhibit transcriptional activity and “decoy oligonucleotides”. Used interchangeably with The length of the double-stranded oligonucleotides is preferably from 6 to 50 nucleotides in full length, more preferably from 10 to 40 nucleotides, most preferably from 15 to 30 nucleotides. The transcription factor is a transcription factor associated with cancer, preferably NF-κB, AP-1, STAT and steroid receptors, more preferably NF-κB.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 양이온성 펩타이드와 복합체를 형성하는 운반대상의 뉴클레오타이드 분자는 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 앱타머, siRNA, shRNA, miRNA, 리보자임(ribozyme), DNAzyme 또는 전사인자 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)이고, 보다 바람직하게는 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)이며, 가장 바람직하게는 서열목록 제1서열 및 제2서열로 이루어진 이중쇄 올리고뉴클레오타이드이다.According to another preferred embodiment of the invention, the nucleotide molecule of the carrier complexed with the cationic peptide in the present invention is an antisense oligonucleotide, aptamer, siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme, DNAzyme or transcription factor Double-stranded ODN corresponding to the binding sequence, more preferably double-stranded ODN corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor, most preferably sequence listing It is a double-chain oligonucleotide consisting of the first sequence and the second sequence.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 복합체는 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자 및 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드의 전하의 비(음전하:양전하)가 1:1-12로 형성되고, 보다 바람직하게는 1:4-9이며, 가장 바람직하게는 1:5-7이다. 상기 전하비의 범위를 초과한 경우에는 유전자의 전달효율이 감소하는 문제점이 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the complex of the present invention has a ratio of the charge (negative charge: positive charge) of the nucleotide molecule as the cargo and the cationic peptide as the cell penetration peptide is 1: 1. It is formed from -12, more preferably 1: 4-9, most preferably 1: 5-7. If the charge ratio is exceeded, there is a problem that the transfer efficiency of the gene is reduced.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 유전자 운반체는 평균 크기가 80-200 nm 이고, 보다 바람직하게는 90-150 nm이며, 가장 바람직하게는 100-120 nm 이다.According to another preferred embodiment of the present invention, the gene carrier of the present invention has an average size of 80-200 nm, more preferably 90-150 nm, most preferably 100-120 nm.

본 명세서에서 용어 “제타 전위(zeta potential)”는 물속에 분산되어 있는 리포좀의 표면 전하의 전체적인 경향을 나타내는 수치를 나타내고, 제타 전위가 음수일 경우 음전하의 리포좀들이 물에 분산되어 있을 가능성이 높다는 것을 의미하고 제타 전위가 0이면 리포좀들이 서로 반발하는 전하를 더 이상 가지지 않는다는 의미가 되며 이때 부터는 더 큰 입자로 응집되어 침전할 가능성이 높아진다.As used herein, the term “zeta potential” refers to a numerical value representing the overall tendency of the surface charge of liposomes dispersed in water, and that if the zeta potential is negative, it is highly likely that liposomes of negative charge are dispersed in water. If the zeta potential is zero, it means that the liposomes no longer have charges repulsing with each other, which increases the likelihood of aggregation and precipitation into larger particles.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 유전자 운반체의 제타 전위(zeta potential) 값이 -30 mV 내지 -10 mV 로서, 음의 값을 가지므로 본 발명의 유전자 전달체는 서로 응집이 발생하지 않는다.According to a preferred embodiment of the present invention, since the zeta potential value of the gene carrier of the present invention is -30 mV to -10 mV, and has a negative value, the gene carriers of the present invention do not generate aggregation with each other. .

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 유전자 운반체의 인지질 리포좀의 표면은 타겟팅 리간드(targeting ligand)를 추가적으로 포함한다.According to a preferred embodiment of the invention, the surface of the phospholipid liposome of the gene carrier of the invention further comprises a targeting ligand.

본 발명에 적합한 타겟팅 리간드는 당업계에 공지된 어떠한 것도 포함할 수 있으며, 예를 들어 항체, 앱타머, 폴리펩타이드, 펩타이드, 리간드, 렉틴, 당, 지질, 당지질 또는 핵산이 타겟팅 리간드로 이용될 수 있다.Targeting ligands suitable for the present invention may include any known in the art, for example antibodies, aptamers, polypeptides, peptides, ligands, lectins, sugars, lipids, glycolipids or nucleic acids may be used as the targeting ligand. have.

보다 바람직하게는, 본 발명에 이용되는 타겟팅 리간드는 다음을 포함하는 바이포달 펩타이드 바인더(Bipodal Peptide Binder: BPB) 구조를 갖는 펩타이드이다: (i) 가닥간(interstrand) 비공유결합이 형성된 패러럴(parallel), 안티패러럴(antiparallel) 또는 패러럴(parallel)과 안티패러럴(antiparallel) 아미노산 가닥들을 포함하는 구조 안정화 부위(structure stabilizing region); 및 (ii) 상기 구조 안정화 부위의 양 말단에 결합되어 있고 무작위적으로 선택된 각각 n 및 m개의 아미노산을 포함하는 타겟 결합 부위 I(target binding region I) 및 타겟 결합 부위 Ⅱ(target binding region Ⅱ).More preferably, the targeting ligand used in the present invention is a peptide having a Bipodal Peptide Binder (BPB) structure comprising: (i) a parallel formed interstrand non-covalent bond; A structure stabilizing region comprising antiparallel or parallel and antiparallel amino acid strands; And (ii) target binding region I and target binding region II, each of which is bound to both ends of the structure stabilization site and comprises randomly selected n and m amino acids, respectively.

상기 BPB 구조에서 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ가 타겟에 결합하에 타겟팅 역할을 수행하게 된다. 바람직하게는, 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ는 세포 표면 분자에 결합한다. 예컨대, 본 발명에 이용되는 타겟팅 리간드로서의 BPB는 T 세포의 CD 수용체(예컨대, CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, CD1e, CD2-CD244 수용체), 암세포 특이적 표면 단백질(예컨대, Her2/neu 수용체), 이온 채널, 수용체(예컨대, VEGF 수용체, G-단백질 커플드 수용체 등), ED-B(Fibronectin extra domain B), VCAM1(vascular cell adhesion molecule-1), nAchR(Nicotinic acetylcholine receptor), EpCAM (Epithelial Cell Adhesion Molecule), BTA(Bladder Tumor Antigens), 에스트로겐 수용체, 프로게스테론 수용체 및 PSA(Prostate-Specific Antigen) 등을 타겟팅한다.In the BPB structure, the target binding site I and the target binding site II play a targeting role under binding to the target. Preferably, target binding site I and target binding site II bind to cell surface molecules. For example, BPB as a targeting ligand used in the present invention may be selected from CD cells of T cells (eg, CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, CD1e, CD2-CD244 receptors), cancer cell specific surface proteins (eg, Her2 / neu receptors), Ion channels, receptors (e.g., VEGF receptors, G-protein coupled receptors, etc.), Fibronectin extra domain B (ED-B), vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM1), nicotinic acetylcholine receptor (nAchR), epihelial cells (EpCAM) Adhesion Molecule), BTA (Bladder Tumor Antigens), estrogen receptor, progesterone receptor, PSA (Prostate-Specific Antigen) and the like.

BPB의 기본적인 전략은 리지드한 펩타이드 골격의 양 말단에 타겟에 결합되는 펩타이드를 연결하는 것이다. 이 경우 리지드한 펩타이드 골격은 바이포달 펩타이드 바이더의 전체적인 구조를 안정화시키는 작용을 하며, 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ가 타겟 분자에 결합되는 것을 강화시킨다. 본 발명에서 이용 가능한 구조안정화 부위는 패러럴, 안티패러럴 또는 패러럴과 안티패러럴 아미노산 가닥들을 포함하며, 가닥간(interstrand) 수소결합, 정전기적 상호작용, 소수성상호작용, 반데르 발스 상호작용, 파이-파이 상호작용, 양이온-파이 상호작용 또는 이들의 조합에 의한 비공유결합이 형성되는 단백질 구조 모티프들을 포함한다. 가닥간 수소결합, 정전기적 상호작용, 소수성상호작용, 반데르 발스 상호작용, 파이-파이 상호작용, 양이온-파이 상호작용 또는 이들의 조합에 의한 형성되는 비공유결합은 구조안정화 부위의 견고성(rigidity)에 기여한다.The basic strategy of BPB is to connect a peptide that is bound to a target at both ends of a rigid peptide backbone. In this case, the rigid peptide backbone acts to stabilize the overall structure of the bipodal peptide provider and enhances the binding of target binding site I and target binding site II to the target molecule. Structural stabilization sites usable in the present invention include parallel, antiparallel or parallel and antiparallel amino acid strands, interstrand hydrogen bonds, electrostatic interactions, hydrophobic interactions, van der Waals interactions, pi-py Protein structure motifs in which non-covalent bonds are formed by interaction, cation-pi interaction, or a combination thereof. Non-covalent bonds formed by hydrogen bonds, electrostatic interactions, hydrophobic interactions, van der Waals interactions, pi-pi interactions, cation-pi interactions, or combinations thereof between the strands are the rigidity of the structure stabilization site. Contribute to.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 구조안정화 부위에서의 가닥간(interstrand) 비공유결합은 수소결합, 소수성상호작용, 반데르 발스 상호작용, 파이-파이 상호작용 또는 이들의 조합을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, interstrand non-covalent bonds at the structure stabilization site include hydrogen bonds, hydrophobic interactions, van der Waals interactions, pi-pi interactions or combinations thereof.

선택적으로, 구조화안정화 부위에 공유결합이 있을 수 있다. 예를 들어, 구조화안정화 부위에 이황화결합을 형성시켜 구조안정화 부위의 견고성을 더 증가시킬 수 있다. 이러한 공유결합에 의한 견고성 증가는 바이포달 펩타이드 바인더의 타겟에 대한 특이도 및 친화도를 고려하여 부여한다.Optionally, there may be a covalent bond at the structured stabilization site. For example, disulfide bonds can be formed at the structured stabilization site to further increase the firmness of the structure stabilized site. The increase in firmness by such covalent bonds is given in consideration of the specificity and affinity of the bipodal peptide binder for the target.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 구조 안정화 부위의 아미노산 가닥들은 링커로 연결되어 있다. 본 명세서에서 가닥을 언급하면서 사용되는 용어 “링커”는 가닥과 가닥을 연결시켜 주는 물질을 의미한다. 예컨대, 구조안정화 부위로서 β-헤어핀이 이용되는 경우에는 β-헤어핀에 있는 턴 서열이 링커의 역할을 하며, 루이신 지퍼가 이용되는 경우에는 루이신 지퍼의 두 C-말단을 연결하는 물질(예컨대, 펩타이드 링커)이 링커의 역할을 한다.According to a preferred embodiment of the invention, the amino acid strands of the structure stabilization site are linked by a linker. As used herein, the term "linker" as used to refer to the strands refers to the material that connects the strands. For example, when β-hairpin is used as a structure stabilization site, the turn sequence on the β-hairpin serves as a linker, and when leucine zipper is used, a substance connecting two C-terminus of leucine zipper (for example, , Peptide linkers) serve as linkers.

링커는 패러럴, 안티패러럴 또는 패러럴과 안티패러럴 아미노산 가닥들을 연결한다. 예컨대, 패러럴 방식으로 정렬된 최소 2개의 가닥(바람직하게는 2개의 가닥), 안티패러럴 방식으로 정렬된 최소 2개의 가닥(바람직하게는 2개의 가닥), 패러럴 및 안티패러럴 방식으로 정렬된 최소 3개의 가닥(바람직하게는 3개의 가닥)을 링커가 연결하게 된다.Linkers link parallel, antiparallel or parallel and antiparallel amino acid strands. For example, at least two strands (preferably two strands) aligned in parallel fashion, at least two strands (preferably two strands) aligned in antiparallel fashion, and at least three strands aligned in parallel and antiparallel fashion. The linker (preferably three strands) is connected by the linker.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 링커는 턴 서열 또는 펩타이드 링커이다.According to a preferred embodiment of the invention, the linker is a turn sequence or peptide linker.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 턴 서열은 β-턴, γ-턴, α-턴, π-턴 또는 ω-loop이다(Venkatachalam CM (1968), Biopolymers, 6, 1425-1436; Nemethy G and Printz MP. (1972), Macromolecules, 5, 755-758; Lewis PN et al., (1973), Biochim . Biophys . Acta, 303, 211-229; Toniolo C. (1980) CRC Crit . Rev . Biochem ., 9, 1-44; Richardson JS. (1981), Adv . Protein Chem., 34, 167-339; Rose GD et al., (1985), Adv . Protein Chem ., 37, 1-109; Milner-White EJ and Poet R. (1987), TIBS, 12, 189-192; Wilmot CM and Thornton JM. (1988), J. Mol . Biol ., 203, 221-232; Milner-White EJ. (1990), J. Mol . Biol ., 216, 385-397; Pavone V et al. (1996), Biopolymers, 38, 705-721; Rajashankar KR and Ramakumar S. (1996), Protein Sci ., 5, 932-946). 가장 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 턴 서열은 β-턴이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the turn sequence is β-turn, γ-turn, α-turn, π-turn or ω-loop (Venkatachalam CM (1968), Biopolymers , 6, 1425-1436; Nemethy G and Printz MP. (1972), Macromolecules , 5, 755-758; Lewis PN et al., (1973), Biochim . Biophys . Acta , 303, 211-229; Toniolo C. (1980) CRC Crit . Rev. Biochem . , 9, 1-44; Richardson JS. (1981), Adv . Protein Chem. , 34, 167-339; Rose GD et al., (1985), Adv . Protein Chem . , 37, 1-109; White EJ and Poet R.-Milner (1987), TIBS, 12, 189-192; Wilmot CM and Thornton JM. (1988), J. Mol . Biol . , 203, 221-232; Milner-White EJ. (1990), J. Mol . Biol . , 216, 385-397; Pavone V et al. (1996), Biopolymers , 38, 705-721; Rajashankar KR and Ramakumar S. (1996), Protein Sci . , 5, 932-946). Most preferably, the turn sequence used in the present invention is β-turn.

턴 서열로서 β-턴이 이용되는 경우, 바람직하게는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ', 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, 보다 바람직하게는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 턴 서열이고, 보다 더 바람직하게는 타입 I' 또는 타입 Ⅱ' 턴 서열이며, 가장 바람직하게는 타입 I' 턴 서열이다(B. L. Sibanda et al., J. Mol . Biol ., 1989, 206, 4, 759-777; B. L. Sibanda et al., Methods Enzymol., 1991, 202, 59-82).When β-turn is used as the turn sequence, it is preferably a type I, type I ', type II, type II', type III or type III 'turn sequence, more preferably type I, type I', type II, type II 'turn sequences, even more preferably type I' or type II 'turn sequences, and most preferably type I' turn sequences (BL Sibanda et al., J. Mol . Biol . , 1989) . , 206, 4, 759-777; BL Sibanda et al., Methods Enzymol. , 1991, 202, 59-82).

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 턴 서열로서 이용될 수 있는 것은 H. Jane Dyson et al., Eur . J. Biochem . 255:462-471(1998)에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다. 턴 서열로 이용될 수 있는 것은 다음의 아미노산 서열을 포함한다: X-Pro-Gly-Glu-Val; Ala-X-Gly-Glu-Val (X는 20개의 아미노산으로부터 선택된다). According to another preferred embodiment of the present invention, it can be used as a turn sequence in the present invention is described in H. Jane Dyson et al., Eur . J. Biochem . 255: 462-471 (1998), which is incorporated herein by reference. Available for the turn sequence include the following amino acid sequences: X-Pro-Gly-Glu-Val; Ala-X-Gly-Glu-Val (X is selected from 20 amino acids).

본 발명의 일 구현예에 따라, 구조안정화 부위로서 β-쉬트 또는 루이신 지퍼가 이용되는 경우, 패러럴 방식으로 정렬된 2개의 가닥 또는 안티패러럴 방식으로 정렬된 2개의 가닥을 펩타이드 링커가 연결하는 것이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, when a β-sheet or leucine zipper is used as the structural stabilization site, it is preferred that the peptide linker connects two strands arranged in parallel or two strands arranged in an antiparallel manner. desirable.

펩타이드 링커는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용 가능하다. 적합한 펩타이드 링커의 서열은 다음과 같은 요소를 고려하여 선택될 수 있다: (a) 유연한 연장된 컨포메이션(flexible extended conformation)에 적용될 수 있는 능력; (b) 생물학적 타겟 분자와 상호작용 하는 이차구조를 생성하지 않는 능력; 및 (c) 생물학적 타겟 분자와 상호작용하는 소수성 잔기 또는 전하를 갖는 잔기의 부재. 바람직한 펩타이드 링커는 Gly, Asn 및 Ser 잔기를 포함한다. Thr 및 Ala과 같은 다른 중성 아미노산들도 링커 서열에 포함될 수 있다. 링커에 적합한 아미노산 서열은 Maratea et al., Gene 40:39-46( 1985); Murphy et al., Proc . Natl . Acad Sci . USA 83:8258-8562(1986); 미국 특허 제4,935,233호, 제4,751,180호 및 제5,990,275호에 개시되어 있다. 펩타이드 링커 서열은 1-50 아미노산 잔기로 구성될 수 있다.Peptide linkers can be used in any known in the art. The sequence of a suitable peptide linker can be selected in consideration of the following factors: (a) the ability to be applied to flexible extended conformation; (b) the ability not to create secondary structures that interact with biological target molecules; And (c) the absence of hydrophobic residues or residues with charges that interact with the biological target molecule. Preferred peptide linkers include Gly, Asn and Ser residues. Other neutral amino acids such as Thr and Ala can also be included in the linker sequence. Suitable amino acid sequences for linkers are described in Maratea et al., Gene 40: 39-46 (1985); Murphy et al., Proc . Natl . Acad Sci . USA 83: 8258-8562 (1986); US Pat. Nos. 4,935,233, 4,751,180 and 5,990,275. The peptide linker sequence may consist of 1-50 amino acid residues.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 구조안정화 부위는 β-헤어핀, 링커로 연결된 β-쉬트 또는 링커로 연결된 루이신 지퍼이고, 보다 바람직하게는 구조안정화 부위는 β-헤어핀 또는 링커로 연결된 β-쉬트이며, 가장 바람직하게는 β-헤어핀이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the structure stabilization site is a β-hairpin, a linker linked β-sheet or a linker leucine zipper, more preferably the structure stabilized site is a β-hairpin or linker linked β-sheet And most preferably β-hairpin.

본 명세서에서 용어 “β-헤어핀”은 두 개의 β 가닥을 포함하는 가장 간단한 단백질 모티프를 의미하며, 이 두 개의 β 가닥은 서로 안티패러럴한 정렬을 나타낸다. 이 β-헤어핀에서 두 개의 β 가닥은 일반적으로 턴 서열에 의해 연결된다. As used herein, the term “β-hairpin” refers to the simplest protein motif comprising two β strands, the two β strands representing an antiparallel alignment with each other. In this β-hairpin the two β strands are generally linked by turn sequences.

바람직하게는, β-헤어핀에 적용되는 턴 서열은 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ', 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, 보다 바람직하게는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 턴 서열이고, 보다 더 바람직하게는 타입 I' 또는 타입 Ⅱ' 턴 서열이며, 가장 바람직하게는 타입 I' 턴 서열이다. 또한, X-Pro-Gly-Glu-Val; 또는 Ala-X-Gly-Glu-Val (X는 20개의 아미노산으로부터 선택된다)으로 표시되는 턴 서열도 β-헤어핀에 이용될 수 있다.Preferably, the turn sequence applied to the β-hairpin is a type I, type I ', type II, type II', type III or type III 'turn sequence, more preferably type I, type I', type II , A type II 'turn sequence, even more preferably a type I' or type II 'turn sequence, and most preferably a type I' turn sequence. In addition, X-Pro-Gly-Glu-Val; Alternatively, a turn sequence represented by Ala-X-Gly-Glu-Val (X is selected from 20 amino acids) can also be used for β-hairpins.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 타입 I 턴 서열은 Asp-Asp-Ala-Thr-Lys-Thr이고, 타입 I' 턴 서열은 Glu-Asn-Gly-Lys이며, 타입 Ⅱ 턴 서열은 X-Pro-Gly-Glu-Val; 또는 Ala-X-Gly-Glu-Val (X는 20개의 아미노산으로부터 선택된다)이고, 타입 Ⅱ' 턴 서열은 Glu-Gly-Asn-Lys 또는 Glu-D-Pro-Asn-Lys이다.According to an exemplary embodiment of the invention, the type I turn sequence is Asp-Asp-Ala-Thr-Lys-Thr, the type I 'turn sequence is Glu-Asn-Gly-Lys, and the type II turn sequence is X- Pro-Gly-Glu-Val; Or Ala-X-Gly-Glu-Val (X is selected from 20 amino acids) and the type II 'turn sequence is Glu-Gly-Asn-Lys or Glu-D-Pro-Asn-Lys.

β-헤어핀 콘포메이션을 갖는 펩타이드는 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,914,123호 및 Andrea G. Cochran et al., PNAS, 98(10):5578-5583)에 개시되어 있는 트립토판 지퍼, WO 2005/047503에 개시되어 있는 주형-고정된 β-헤어핀 미멕틱, 미국 특허 제5,807,979호에 개시되어 있는 β-헤어핀 변형체들이 잘 알려져 있다. 이외에도, β-헤어핀 콘포메이션을 갖는 펩타이드는 Smith & Regan (1995) Science 270:980-982; Chou & Fassman (1978) Annu. Rev. Biochem. 47:251-276; Kim & Berg (1993) Nature 362:267-270; Minor & Kim (1994) Nature 367:660-663; Minor & Kim (1993) Nature 371:264-267; Smith et al. Biochemistry (1994) 33:5510-5517; Searle et al. (1995) Nat. Struct. Biol. 2:999-1006; Haque & Gellman (1997) J. Am. Chem. Soc. 119:2303-2304; Blanco et al. (1993) J. Am. Chem. Soc. 115:5887-5888; de Alba et al. (1996) Fold. Des. 1: 133-144; de Alba et al. (1997) Protein Sci. 6:2548-2560; Ramirez-Alvarado et al. (1996) Nat. Struct. Biol. 3:604-612; Stanger & Gellman (1998) J. Am. Chem. Soc. 120:4236-4237; Maynard & Searle (1997) Chem. Commun. 1297-1298; Griffiths-Jones et al. (1998) Chem. Commun. 789-790; Maynard et al. (1998) J. Am. Chem. Soc. 120:1996-2007; 및 Blanco et al. (1994) Nat. Struct. Biol. 1:584-590에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.Peptides with β-hairpin formulations are well known in the art. Tryptophan zipper, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,914,123 and Andrea G. Cochran et al., PNAS, 98 (10): 5578-5583, template-fixed β- disclosed in WO 2005/047503. Β-hairpin variants disclosed in Hairpin Memetic, US Pat. No. 5,807,979 are well known. In addition, peptides with β-hairpin formulations are described in Smith & Regan (1995) Science 270: 980-982; Chou & Fassman (1978) Annu. Rev. Biochem. 47: 251-276; Kim & Berg (1993) Nature 362: 267-270; Minor & Kim (1994) Nature 367: 660-663; Minor & Kim (1993) Nature 371: 264-267; Smith et al. Biochemistry (1994) 33: 5510-5517; Searle et al. (1995) Nat. Struct. Biol. 2: 999-1006; Haque & Gellman (1997) J. Am. Chem. Soc. 119: 2303-2304; Blanco et al. (1993) J. Am. Chem. Soc. 115: 5887-5888; de Alba et al. (1996) Fold. Des. 1: 133-144; de Alba et al. (1997) Protein Sci. 6: 2548-2560; Ramirez-Alvarado et al. (1996) Nat. Struct. Biol. 3: 604-612; Stanger & Gellman (1998) J. Am. Chem. Soc. 120: 4236-4237; Maynard & Searle (1997) Chem. Commun. 1297-1298; Griffiths-Jones et al. (1998) Chem. Commun. 789-790; Maynard et al. (1998) J. Am. Chem. Soc. 120: 1996-2007; And Blanco et al. (1994) Nat. Struct. Biol. 1: 584-590, which is incorporated herein by reference.

β-헤어핀 콘포메이션을 갖는 펩타이드를 구조안정화 부위로 이용하는 경우, 가장 바람직하게는 트립토판 지퍼를 이용한다.When a peptide having β-hairpin conformation is used as the structure stabilization site, most preferably a tryptophan zipper is used.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 트립토판 지퍼는 다음 일반식 I로 표시된다: According to a preferred embodiment of the present invention, the tryptophan zipper used in the present invention is represented by the following general formula (I):

일반식 I Formula I

X1-Trp(X2)X3-X4-X5(X'2)X6-X7 X 1 -Trp (X 2 ) X 3 -X 4 -X 5 (X ' 2 ) X 6 -X 7

X1은 Ser 또는 Gly-Glu이고, X2 및 X'2는 서로 독립적으로 Thr, His, Val, Ile, Phe 또는 Tyr이며, X3는 Trp 또는 Tyr이고, X4는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 또는 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, X5는 Trp 또는 Phe이며, X6는 Trp 또는 Val이고, X7는 Lys 또는 Thr-Glu이다.X 1 is Ser or Gly-Glu, X 2 and X ' 2 are independently of each other Thr, His, Val, Ile, Phe or Tyr, X 3 is Trp or Tyr and X 4 is Type I, Type I' , Type II, type II 'or type III or type III' turn sequences, X 5 is Trp or Phe, X 6 is Trp or Val, and X 7 is Lys or Thr-Glu.

보다 바람직하게는, 상기 일반식 I에서 X1은 Ser 또는 Gly-Glu이고, X2 및 X'2는 서로 독립적으로 Thr, His 또는 Val이며, X3는 Trp 또는 Tyr이고, X4는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ 또는 타입 Ⅱ' 턴 서열이고, X5는 Trp 또는 Phe이며, X6는 Trp 또는 Val이고, X7는 Lys 또는 Thr-Glu이다.More preferably, in Formula I, X 1 is Ser or Gly-Glu, X 2 and X ' 2 are independently of each other Thr, His or Val, X 3 is Trp or Tyr, and X 4 is Type I , Type I ', type II or type II' turn sequence, X 5 is Trp or Phe, X 6 is Trp or Val, and X 7 is Lys or Thr-Glu.

보다 더 바람직하게는, 일반식 I에서 X1은 Ser 또는 Gly-Glu이고, X2 및 X'2는 서로 독립적으로 Thr, His 또는 Val이며, X3는 Trp이고, X4는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ 또는 타입 Ⅱ' 턴 서열이고, X5는 Trp이며, X6는 Trp이고, X7는 Lys 또는 Thr-Glu이다.Even more preferably, in Formula I, X 1 is Ser or Gly-Glu, X 2 and X ' 2 are independently of each other Thr, His or Val, X 3 is Trp, X 4 is Type I, type I ', type II or type II' turn sequence, X 5 is Trp, X 6 is Trp and X 7 is Lys or Thr-Glu.

보다 더욱 더 바람직하게는, 일반식 I에서 X1은 Ser이고, X2 및 X'2는 Thr이며, X3는 Trp이고, X4는 타입 I' 또는 타입 Ⅱ' 턴 서열이고, X5는 Trp이며, X6는 Trp이고, X7는 Lys이다.Even more preferably, in Formula I, X 1 is Ser, X 2 and X ' 2 are Thr, X 3 is Trp, X 4 is a type I' or type II 'turn sequence, and X 5 is Trp, X 6 is Trp and X 7 is Lys.

가장 바람직하게는, 일반식 I에서 X1은 Ser이고, X2 및 X'2는 Thr이며, X3는 Trp이고, X4는 타입 I' 턴 서열 (ENGK) 또는 타입 Ⅱ' 턴 서열(EGNK)이고, X5는 Trp이며, X6는 Trp이고, X7는 Lys이다.Most preferably, in Formula I, X 1 is Ser, X 2 and X ' 2 are Thr, X 3 is Trp, and X 4 is a type I' turn sequence (ENGK) or a type II 'turn sequence (EGNK) ), X 5 is Trp, X 6 is Trp and X 7 is Lys.

본 발명에서 구조안정화 부위로서 이용가능한 β-헤어핀 펩타이드는 단백질 G의 B1 도멘인으로부터 유래된 펩타이드, 즉 GB1 펩타이드이다.The β-hairpin peptides usable as structural stabilization sites in the present invention are peptides derived from the B1 domaine of protein G, ie GB1 peptides.

본 발명에서 GB1 펩타이드가 이용되는 경우, 바람직하게는 구조안정화 부위는 다음 일반식 Ⅱ로 표시된다: When GB1 peptide is used in the present invention, the structural stabilization site is preferably represented by the following general formula II:

일반식 ⅡFormula II

X1-Trp-X2-Tyr-X3-Phe-Thr-Val-X4 X 1 -Trp-X 2 -Tyr-X 3 -Phe-Thr-Val-X 4

X1은 Arg, Gly-Glu 또는 Lys-Lys이고, X2는 Gln 또는 Thr이며, X3는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 또는 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, X4는 Gln, Thr-Glu 또는 Gln-Glu이다.X 1 is Arg, Gly-Glu or Lys-Lys, X 2 is Gln or Thr, X 3 is a Type I, Type I ', Type II, Type II' or Type III or Type III 'turn sequence, X 4 is Gln, Thr-Glu or Gln-Glu.

보다 바람직하게는, 일반식 Ⅱ의 구조안정화 부위는 다음 일반식 II'으로 표시된다: More preferably, the structural stabilization site of Formula II is represented by the following Formula II ':

일반식 Ⅱ Formula II

X1-Trp-Thr-Tyr-X2-Phe-Thr-Val-X3 X 1 -Trp-Thr-Tyr-X 2 -Phe-Thr-Val-X 3

X1은 Gly-Glu 또는 Lys-Lys이고, X2는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 또는 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, X3는 Thr-Glu 또는 Gln-Glu이다.X 1 is Gly-Glu or Lys-Lys, X 2 is a type I, type I ', type II, type II' or type III or type III 'turn sequence, and X 3 is Thr-Glu or Gln-Glu .

본 발명에서 구조안정화 부위로서 이용 가능한 β-헤어핀 펩타이드는 HP 펩타이드이다. 본 발명에서 HP 펩타이드가 이용되는 경우, 바람직하게는 구조안정화 부위는 다음 일반식 Ⅲ으로 표시된다: Β-hairpin peptides usable as structural stabilization sites in the present invention are HP peptides. When the HP peptide is used in the present invention, the structural stabilization site is preferably represented by the following general formula III:

일반식 ⅢGeneral formula Ⅲ

X1-X2-X3-Trp-X4-X5-Thr-X6-X7 X 1 -X 2 -X 3 -Trp-X 4 -X 5 -Thr-X 6 -X 7

X1은 Lys 또는 Lys-Lys이고, X2는 Trp 또는 Tyr이고, X3는 Val 또는 Thr이며, X4는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 또는 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, X5는 Trp 또는 Ala이며, X6는 Trp 또는 Val이고, X7은 Glu 또는 Gln-Glu이다.X 1 is Lys or Lys-Lys, X 2 is Trp or Tyr, X 3 is Val or Thr, and X 4 is Type I, Type I ', Type II, Type II' or Type III or Type III 'turn. Sequence, X 5 is Trp or Ala, X 6 is Trp or Val, and X 7 is Glu or Gln-Glu.

본 발명에서 구조안정화 부위로서 이용 가능한 또 다른 β-헤어핀 펩타이드는 다음 일반식 Ⅳ로 표시된다: Another β-hairpin peptide that can be used as a structural stabilization site in the present invention is represented by the following general formula (IV):

일반식 ⅣFormula IV

X1-X2-X3-Trp-X4 X 1 -X 2 -X 3 -Trp-X 4

X1은 Lys-Thr 또는 Gly이고, X2는 Trp 또는 Tyr이고, X3는 타입 I, 타입 I', 타입 Ⅱ, 타입 Ⅱ' 또는 타입 Ⅲ 또는 타입 Ⅲ' 턴 서열이고, X4는 Thr-Glu 또는 Gly이다.X 1 is Lys-Thr or Gly, X 2 is Trp or Tyr, X 3 is a Type I, Type I ', Type II, Type II' or Type III or Type III 'turn sequence, and X 4 is Thr- Glu or Gly.

본 발명에 따르면, 구조안정화 부위로서 링커로 연결된 β-쉬트를 이용할 수 있다. β-쉬트 구조에서 패러럴 또는 안티패러럴한, 바람직하게는 안티패러럴한 두 개의 아미노산 가닥이 뻗은 구조(extended form)로 되어 있으며, 아미노산 가닥 사이에 수소 결합이 형성된다. According to the present invention, a β-sheet connected by a linker may be used as the structural stabilization site. It is in an extended form of two amino acid strands, parallel or antiparallel, preferably antiparallel, in the β-sheet structure, and hydrogen bonds are formed between the amino acid strands.

β-쉬트 구조에서 두 개의 아미노산 가닥의 인접한 두 말단은 링커에 의해 연결된다. 링커로서는 상술한 다양한 턴-서열 또는 펩타이드 링커가 이용될 수 있다. 턴-서열이 링커로 이용되는 경우, β-턴 서열이 가장 바람직하다.In the β-sheet structure, two adjacent ends of two amino acid strands are connected by a linker. As the linker, various turn-sequences or peptide linkers described above may be used. If the turn-sequence is used as a linker, the β-turn sequence is most preferred.

본 발명의 다른 변형예에 따르면, 구조안정화 부위로서 루이신 지퍼 또는 링커로 연결된 루이신 지퍼가 이용될 수 있다. 루이신 지퍼는 패러럴한 2개의 α-사슬의 다이머화를 야기하는 보존성 펩타이드 도메인이며, 일반적으로 유전자 발현에 관여하는 단백질에 발견되는 다이머화 도메인이다("Leucine scissors". Glossary of Biochemistry and Molecular Biology (Revised). (1997). Ed. David M. Glick. London: Portland Press; Landschulz WH, et al. (1988) Science 240:1759-1764). 루이신 지퍼는 일반적으로 헵태드(heptad) 반복 서열을 포함하며, 루이신 잔기가 4번째 또는 5번째에 위치해 있다. 예를 들어, 본 발명에 이용될 수 있는 루이신 지퍼는 LEALKEK, LKALEKE, LKKLVGE, LEDKVEE, LENEVAR 또는 LLSKNYH의 아미노산 서열을 포함한다. 본 발명에서 이용되는 루이신 지퍼의 구체적인 예를 서열목록 제39서열에 기재되어 있다. 루이신 지퍼의 각각의 반은 짧은 α-사슬로 이루어져 있으며, α-사슬간의 직접적인 루이신 접촉이 있다. 전사인자에 있는 루이신 지퍼는 일반적으로 소수성 루이신 지퍼 부위 및 염기성 부위(DNA 분자의 주 그루브와 상호작용하는 부위)로 이루어져 있다. 본 발명에서 루이신 지퍼가 이용되는 경우에는 염기성 부위는 반드시 필요로 하지 않는다. 루이신 지퍼 구조에서 두 개의 아미노산 가닥(즉, 두 개의 α-사슬)의 인접한 두 말단은 링커에 의해 연결될 수 있다. 링커로서는 상술한 다양한 턴-서열 또는 펩타이드 링커가 이용될 수 있으며, 바람직하게는 루이신 지퍼의 구조에 영향을 미치지 않는 펩타이드 링커가 이용된다.According to another variant of the invention, leucine zippers or leucine zippers linked by linkers may be used as structural stabilization sites. Leucine zippers are conservative peptide domains that cause parallel dimerization of two α-chains and are generally dimerized domains found in proteins involved in gene expression (“Leucine scissors”. Glossary of Biochemistry and Molecular Biology ( (1997) .Ed. David M. Glick.London: Portland Press; Landschulz WH, et al. (1988) Science 240: 1759-1764). Leucine zippers generally comprise a heptad repeat sequence, with the leucine residues located at the fourth or fifth. For example, leucine zippers that may be used in the present invention comprise the amino acid sequence of LEALKEK, LKALEKE, LKKLVGE, LEDKVEE, LENEVAR or LLSKNYH. Specific examples of leucine zippers used in the present invention are described in SEQ ID NO: 39. Each half of the leucine zipper consists of short α-chains with direct leucine contact between the α-chains. The leucine zipper in the transcription factor generally consists of a hydrophobic leucine zipper site and a basic site (site that interacts with the main groove of the DNA molecule). When the leucine zipper is used in the present invention, the basic site is not necessarily required. In the leucine zipper structure, two adjacent ends of two amino acid strands (ie, two α-chains) may be linked by a linker. As the linker, various turn-sequences or peptide linkers described above may be used, and preferably, peptide linkers which do not affect the structure of the leucine zipper are used.

상술한 구조안정화 부위의 양 말단에는 무작위 아미노산 서열이 결합된다. 상기 무작위 아미노산 서열이 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ를 형성한다. 본 발명의 가장 큰 특징 중 하나는, 구조안정화 부위의 양쪽 말단에 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ를 연결하여 바이포달 방식으로 펩타이드 바인더를 제작하는 것이다. 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ는 서로 협동적으로(cooperatively) 타겟에 결합함으로써, 타겟에 대한 친화도를 크게 증가시킨다.Random amino acid sequences are joined to both ends of the structure stabilization site described above. The random amino acid sequence forms target binding site I and target binding site II. One of the greatest features of the present invention is to prepare a peptide binder in a bipodal manner by connecting target binding site I and target binding site II to both ends of the structure stabilization site. Target binding site I and target binding site II cooperatively bind to the target, thereby greatly increasing the affinity for the target.

타겟 결합 부위 I의 아미노산 개수 n은 특별하게 제한되지 않으며, 바람직하게는 2-100의 정수, 보다 바람직하게는 2-50의 정수, 보다 더욱 더 바람직하게는 2-20의 정수, 가장 바람직하게는 3-10의 정수이다.The amino acid number n of the target binding site I is not particularly limited, preferably an integer of 2-100, more preferably an integer of 2-50, even more preferably an integer of 2-20, most preferably It is an integer of 3-10.

타겟 결합 부위 Ⅱ의 아미노산 개수 m은 특별하게 제한되지 않으며, 바람직하게는 2-100의 정수, 보다 바람직하게는 2-50의 정수, 보다 더욱 더 바람직하게는 2-20의 정수, 가장 바람직하게는 3-10의 정수이다.The amino acid number m of the target binding site II is not particularly limited, preferably an integer of 2-100, more preferably an integer of 2-50, even more preferably an integer of 2-20, most preferably It is an integer of 3-10.

타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ에는 서로 각각 다른 또는 동일한 개수의 아미노산 잔기가 포함될 수 있다. 타겟 결합 부위 I 및 타겟 결합 부위 Ⅱ에는 서로 각각 다른 또는 동일한 아미노산 서열이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 서로 각각 다른 아미노산 서열이 포함된다.
Target binding site I and target binding site II may comprise different or identical number of amino acid residues, respectively. The target binding site I and the target binding site II may include different or identical amino acid sequences, and preferably include different amino acid sequences.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 유전자 운반체(gene delivery system)의 제조방법을 제공한다: (a) (i) 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex)를 형성하는 단계; (b) 인지질 및 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 인지질을 혼합하여 인지질 필름을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (a)의 복합체 및 상기 단계 (b)의 인지질 필름을 혼합 및 압출하여 상기 복합체가 봉입된 리포좀을 수득하는 단계.
According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method of preparing a gene delivery system, comprising the steps of: (a) (i) nucleotide molecules as cargo and (ii) cells Forming a complex comprising a cationic peptide as a cell penetration peptide; (b) mixing the phospholipid and the phospholipid having a cationic peptide bound thereto to form a phospholipid film; And (c) mixing and extruding the complex of step (a) and the phospholipid film of step (b) to obtain a liposome with the complex encapsulated.

본 발명의 방법은 상술한 본 발명의 유전자 운반체를 제조하기 위한 공정이기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.Since the method of the present invention is a process for producing the gene carrier of the present invention described above, the common content between the two is omitted in order to avoid excessive complexity of the specification according to the repetitive description.

유전자 운반체를 제조하기 위한 본 발명의 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:Detailed description of the method of the present invention for producing a gene carrier is as follows:

(a) 운반대상( cargo ) 및 세포투과펩타이드( cell penetration peptide )의 복합체( complex ) 형성 (a) carrying the target (cargo) and cell permeable peptides (cell penetration complex formation of peptide )

우선, 본 발명은 (i) 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex)를 제조한다.First, the present invention prepares a complex comprising (i) a nucleotide molecule as a cargo and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide.

본 발명의 방법에 있어서, 운반대상(cargo)과 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)의 복합체는 전기적 상호작용에 의해 복합체를 형성하기 위해서 운반대상(cargo)으로는 뉴클레오타이드 분자를 그리고 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서는 양이온성 펩타이드를 이용하여 뉴클레오타이드 분자에 하전된 음전하와 양이온성 펩타이드의 양전하에 의해 전기적 인력이 작용하여 매우 안정한 복합체를 형성하게 된다.In the method of the present invention, a complex of a cargo and a cell penetration peptide is a nucleotide molecule as a cargo and a cell permeable peptide to form a complex by electrical interaction. As penetration peptides, cationic peptides are used to form highly stable complexes by electrical attraction by negative charges charged on nucleotide molecules and positive charges on cationic peptides.

본 발명의 방법에서 복합체를 형성하는데 있어, 운반대상의 뉴클레오타이드 분자와 양이온성 펩타이드 사이의 결합을 촉진시키는 데 필요한 주위 환경 (surrounding environment)을 제공하기 위하여 결합제가 필요하며, 이러한 결합제는 pH 값이 6.5-8.5인 완충 용액이 바람직하다. 한편, 공지된 기술에 따르면, 운반대상의 뉴클레오타이드 분자와 양이온성 펩타이드 사이의 적합한 결합을 위하여, 특별한 물질이 요구되거나 복잡한 과정이 요구된다. 그러나, 본 발명에 있어서는 적합한 pH 값을 갖는 완충 용액에서 뉴클레오타이드 분자와 양이온성 펩타이드를 적합한 온도에서 일정 기간 동안 항온 처리 하는 간단한 방법을 통해 복합체 형성 단계가 이루어진다.In forming the complex in the method of the present invention, a binder is required to provide a surrounding environment necessary to promote the binding between the nucleotide molecule of the carrier and the cationic peptide, which binder has a pH value of 6.5 Preferred is a buffer solution of -8.5. On the other hand, according to known techniques, for the proper binding between the nucleotide molecule of the carrier and the cationic peptide, a special material is required or a complicated process is required. However, in the present invention, the complex formation step is achieved by a simple method of incubating the nucleotide molecules and the cationic peptides at a suitable temperature for a period of time in a buffer solution having a suitable pH value.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 결합제는 인산염 완충액, HEPES 완충액, MOPS 완충액, 혈청을 첨가하지 않은 각종 세포 배양액(예컨대, DMEM (Dulbecco's modified minimum essential medium), Ham's F12, CMRL 1066, RPMI 1640, IMDM (Iscove's modified Dulbecco's medium) 등)을 포함하며, 보다 바람직하게는 HEPES 완충액이고 가장 바람직하게는 HEPES 완충-글루코오스 용액이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the binder is a phosphate buffer, HEPES buffer, MOPS buffer, various cell cultures without the addition of serum (e.g. DMEM (Dulbecco's modified minimum essential medium), Ham's F12, CMRL 1066, RPMI 1640, IMDM (Iscove's modified Dulbecco's medium, etc.), more preferably HEPES buffer and most preferably HEPES buffer-glucose solution.

상기 복합체에서 뉴클레오타이드 분자 및 양이온성 펩타이드의 적절한 전하의 비(음전하:양전하)는 1:1-12이고, 보다 바람직하게는 1:4-9이며, 가장 바람직하게는 1:5-7이다.
The ratio of the proper charge (negative charge: positive charge) of the nucleotide molecule and the cationic peptide in the complex is 1: 1-12, more preferably 1: 4-9, most preferably 1: 5-7.

(b) 인지질 필름의 형성 (b) formation of phospholipid film

이어, 인지질 및 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 인지질을 혼합하여 인지질 필름을 형성한다.Then, the phospholipid and the phospholipid in which the cationic peptide is bound to the surface are mixed to form a phospholipid film.

본 발명의 방법에서 인지질 필름은 상기 미리-형성된 복합체를 봉입하기 위하여 제조된다. 인지질 필름을 제조하기 위해서 이용되는 인지질은 상술한 바와 같이 당업계에 공지된 다양한 인지질을 포함하고, 바람직하게는 POPC(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), 콜레스테롤 및 POPG(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho-(1'-rac-glycerol))을 포함하며, 보다 바람직하게는 몰 비(molar ratio) 4:3:3의 POPC, 콜레스테롤 및 POPG를 포함하고, 가장 바람직하게는 상기 인지질은 전하 비(양전하:음전하:음전하)가 6:1:6이다.In the process of the invention a phospholipid film is prepared to enclose the pre-formed composite. Phospholipids used to prepare the phospholipid film include various phospholipids known in the art as described above, preferably 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POP), cholesterol and POPG (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho- (1'-rac-glycerol)), more preferably a molar ratio of 4: 3: 3 POPC, cholesterol and POPG, most preferably the phospholipid has a charge ratio (positive charge: negative charge: negative charge) of 6: 1: 6.

본 발명의 유전자 전달체는 세포 투과능을 증가시키기 위해서 리포좀 표면에 세포투과 펩타이드를 결합된 제형을 특징으로 하는 바, 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 인지질과 상기 인지질을 혼합한다. 본 발명의 방법에서 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 인지질로는 양이온성 펩타이드-DSPE(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine)가 바람직하다.The gene carrier of the present invention is characterized by a formulation in which a cell permeation peptide is bound to a liposome surface in order to increase cell permeability, and mixes the phospholipid with the cationic peptide. The phospholipid to which the cationic peptide is bound in the method of the present invention is preferably cationic peptide-DSPE (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법에 이용되는 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 인지질은 상기 인지질의 표면에 결합되어 있는 친수성 고분자를 통하여 간접적으로 상기 양이온성 펩타이드가 상기 인지질의 표면에 결합될 수 있고, 보다 바람직하게는 양이온성 펩타이드-친수성 고분자-DSPE(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine)를 상기 인지질 필름을 형성하기 위해서 추가적으로 혼합할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the phospholipid in which the cationic peptide is bound to the surface used in the method of the present invention is indirectly connected to the surface of the phospholipid through the hydrophilic polymer bound to the surface of the phospholipid. And cationic peptide-hydrophilic polymer-DSPE (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) may be further mixed to form the phospholipid film.

그런 다음, 인지질 혼합물을 진공조건하에서 건조시키고 동결-건조하여 건조된 인지질 필름을 제조한다.
The phospholipid mixture is then dried under vacuum and freeze-dried to produce a dried phospholipid film.

(c) 상기 (a)의 복합체 및 상기 (b)의 인지질 필름의 혼합 및 압출하여 상기 복합체가 봉입된 리포좀의 수득 (c) mixing and extruding the composite of (a) and the phospholipid film of (b) to encapsulate the composite; To give a liposome

본 발명의 방법에 따르면, 리포좀을 수득하기 위해서 복합체와 인지질 필름에 재수화하여 혼합함으로써 자가-리포좀(self-liposome)을 형성시킨다. 리포좀을 형성시키기 위해서 바람직하게는 고압균질기(high pressure homogenizer), 음파발생기(sonicator), 미소유동기(microfluidizer), 압출기(extrusion apparatus) 또는 프렌치 프레스(French press)를 이용하여 실시하며, 보다 바람직하게는 음파발생기(sonicator) 및 압출기(extrusion apparatus)를 이용하여 실시한다.According to the method of the present invention, self-liposomes are formed by rehydrating and mixing the complex and the phospholipid film to obtain liposomes. In order to form liposomes, a high pressure homogenizer, a sonicator, a microfluidizer, an extrusion apparatus, or a french press is preferably used. Preferably, a sonicator and an extrusion apparatus are used.

바람직하게는 상기 혼합물에 초음파를 처리하고 3-10℃에서 2-8 시간동안 반응시킨다음, 균일한 크기(평균 크기: 80-130 nm)의 리포좀을 제조하기 위해서 막(membrane)을 통한 압출 과정을 실시한다.Preferably, the mixture is sonicated and reacted at 3-10 ° C. for 2-8 hours, followed by extrusion through a membrane to produce liposomes of uniform size (average size: 80-130 nm). Is carried out.

압출 과정을 실시하기 위해서 당업계에 공지된 다양한 압출기를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 핸드-헬드 압출기를 이용한다. 균일하게 분산된 리포좀을 얻기 위해서 압출과정을 실시하므로 압출과정에 이용되는 막(membrane)의 기공 크기는 수득하고자 하는 리포좀의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 100 nm의 기공크기를 가지는 막(membrane)을 이용한다.Various extruders known in the art may be used to carry out the extrusion process, preferably using hand-held extruders. Since the extrusion process is performed to obtain a uniformly dispersed liposome, the pore size of the membrane used in the extrusion process may vary depending on the size of the liposome to be obtained, and preferably a membrane having a pore size of 100 nm ( membrane).

본 발명의 방법에 의해 제조된 유전자 전달체는 평균 크기가 80-130 nm 이고, 보다 바람직하게는 90-120 nm이며, 가장 바람직하게는 100-110 nm 이고, 리포좀에 봉입된 복합체의 로딩 효율은 약 100%이며, 보다 바람직하게는 80-98%이고 가장 바람직하게는 90-98%이다. 이러한 높은 로딩 효율은 나타내는 것은 뉴클레오타이드 분자와 양이온성 펩타이드가 미리 단단한 복합체를 형성하였기 때문이다.
Gene carriers produced by the methods of the invention have an average size of 80-130 nm, more preferably 90-120 nm, most preferably 100-110 nm, and the loading efficiency of the complex encapsulated in liposomes is about 100%, more preferably 80-98% and most preferably 90-98%. This high loading efficiency is shown because the nucleotide molecule and the cationic peptide have previously formed a tight complex.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 항암 조성물을 제공한다: (a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및 (b) (i) 운반대상(cargo)으로서 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN), 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides an anticancer composition comprising: (a) a phospholipid liposome having a double membrane structure with a cationic peptide bound to its surface; And (b) (i) double-stranded ODN corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor as a cargo, and (ii) cationic as a cell penetration peptide. Complex comprising a peptide (complex), the complex is encapsulated (encapsulation) inside the phospholipid liposomes.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 항암제 민감화 조성물을 제공한다: (a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및 (b) (i) 운반대상(cargo)으로서 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN), 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides an anticancer sensitizing composition comprising: (a) a phospholipid liposome having a double membrane structure with a cationic peptide bound to its surface; And (b) (i) double-stranded ODN corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor as a cargo, and (ii) cationic as a cell penetration peptide. Complex comprising a peptide (complex), the complex is encapsulated (encapsulation) inside the phospholipid liposomes.

항암 또는 항암제 민감화 조성물은 항암 효과를 달성하기 위해서 운반대상(cargo)으로 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)를 이용하는 것을 특징으로 할 뿐, 상술한 본 발명의 유전자 전달체를 이용하는 것이므로, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.The anticancer or anticancer sensitizing composition is characterized by using a double-stranded ODN corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor as a cargo to achieve an anticancer effect. Since the gene carrier of the present invention is used, the contents common between the two are omitted in order to avoid excessive complexity of the specification according to the repetitive description.

본 발명의 조성물은 그 자체로 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)(데코이 올리고뉴클레오티드)를 포함하고 있으므로 서열 특이적 방식으로 NF-κB 전사 인자와 결합하여 전사 활성을 억제하여 NF-κB 전사 인자 관련 암 질환을 치료할 수 있는 유전자 치료에 이용될 수 있으며, 리포좀 내부에 항암제를 추가적으로 봉입시켜 약물 및 유전자 운반체(drug and gene delivery system)으로 이용될 수 있고, 항암제를 투여한 후 본 발명의 조성물을 이용하여 암세포를 민감화 시킬 수 있다.The composition of the present invention itself comprises a double-stranded ODN (decoy oligonucleotide) corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor and thus binds to the NF-κB transcription factor in a sequence specific manner. It can be used for gene therapy that can treat NF-κB transcription factor-related cancer disease by inhibiting transcriptional activity, and can be used as drug and gene delivery system by additionally enclosing anticancer agent inside liposomes. After administering the anticancer agent, the composition of the present invention can be used to sensitize cancer cells.

본 발명의 조성물에 의해 치료될 수 있는 질환 또는 질병은 암이고, 바람직하게는 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 대장암, 결장암, 자궁경부암, 뇌암, 전립선암, 골암, 피부암, 갑상선암, 부갑상선암 또는 요관암이다.The disease or condition that can be treated by the composition of the present invention is cancer, preferably gastric cancer, lung cancer, breast cancer, ovarian cancer, liver cancer, bronchial cancer, nasopharyngeal cancer, laryngeal cancer, pancreatic cancer, bladder cancer, colon cancer, colon cancer, cervical cancer , Brain cancer, prostate cancer, bone cancer, skin cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer or ureter cancer.

본 발명의 리포좀에 추가적으로 봉입되거나 암세포 민감화하는데 이용되는 항암제는 시스플라틴 (cisplatin), 카르보플라틴 (carboplatin), 프로카르바진 (procarbazine), 메클로레타민 (mechlorethamine), 시클로포스파미드 (cyclophosphamide), 이포스파미드 (ifosfamide), 멜팔란(melphalan), 클로라부실 (chlorambucil), 비술판 (bisulfan), 니트로소우레아 (nitrosourea), 디악티노마이신 (dactinomycin), 다우노루비신 (daunorubicin), 독소루비신 (doxorubicin), 블레오마이신 (bleomycin), 플리코마이신 (plicomycin), 미토마이신 (mitomycin), 에토포시드 (etoposide), 탁목시펜 (tamoxifen), 파클리탁셀 (paclitaxel), 트랜스플라티눔 (transplatinum), 5-플루오로우라실 (5-fluorouracil), 아드리아마이신(adriamycin), 빈크리스틴 (vincristin), 빈블라스틴 (vinblastin) 또는 메토트렉세이트 (methotrexate)가 바람직하다.Anticancer agents encapsulated in addition to the liposomes of the present invention or used for sensitizing cancer cells are cisplatin, carboplatin, procarbazine, mechlorethamine, cyclophosphamide, Ifosfamide, melphalan, chlorambucil, bisulfan, nitrosourea, diactinomycin, daunorubicin, doxorubicin ), Bleomycin, plicomycin, mitomycin, etoposide, tamoxifen, paclitaxel, transplatinum, 5-fluorine Preference is given to 5-fluorouracil, adriamycin, vincristin, vinblastin or methotrexate.

본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.Pharmaceutically acceptable carriers included in the pharmaceutical compositions of the present invention are those commonly used in the preparation, such as lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, Calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil, and the like It doesn't happen. In addition to the above components, the pharmaceutical composition of the present invention may further include a lubricant, a humectant, a sweetener, a flavoring agent, an emulsifier, a suspending agent, a preservative, and the like. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and agents are Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 바람직하게는 비경구 투여이고, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be administered orally or parenterally, preferably parenterally, and in the case of parenteral administration, it may be administered by intravenous injection, subcutaneous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, transdermal administration, or the like. have.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 한편, 본 발명의 약제학적 조성물의 경구 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001-100 mg/kg(체중)이다.Suitable dosages of the pharmaceutical compositions of the present invention may vary depending on factors such as the formulation method, mode of administration, age, weight, sex, morbidity, condition of food, time of administration, route of administration, rate of excretion and response to response of the patient. Can be. On the other hand, the oral dosage amount of the pharmaceutical composition of the present invention is preferably 0.001-100 mg / kg (body weight) per day.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be formulated into a unit dose form by formulating it using a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Or by intrusion into a multi-dose container. In this case, the formulation may be in the form of a solution, suspension or emulsion in an oil or an aqueous medium, or may be in the form of extracts, powders, granules, tablets or capsules, and may further include a dispersant or stabilizer.

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

(a) 본 발명은 유전자 전달체에 포함되는 양이온성 펩타이드의 세포-투과 펩타이드 및 복합제로서의 두가지 특성을 이용한 최초의 기술이다. (a) The present invention is the first technology using two characteristics of a cationic peptide included in a gene carrier as a cell-penetrating peptide and a combination agent.

(b) 본 발명에 이용되는 양이온성 펩타이드는 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자와 단단한 복합체를 형성하여 리포좀 내에 뉴클레오타이드 분자를 고 로딩 효율로 봉입시킬 수 있다.(b) The cationic peptide used in the present invention can form a tight complex with a nucleotide molecule as a cargo to encapsulate the nucleotide molecule in a liposome with high loading efficiency.

(c) 본 발명에 포함되는 리포좀 표면에 결합된 양이온성 펩타이드는 세포-투과능이 우수하여 세포질로 운반대상을 전달할수 있어 세포내 흡수율이 우수하다.(c) The cationic peptide bound to the surface of liposomes included in the present invention has excellent cell-permeability and can deliver a delivery target to the cytoplasm, thereby providing excellent intracellular uptake.

(d) 본 발명은 유전자 전달체, 항암 또는 항암제 민감화 조성물에 적용할 수 있다.(d) The present invention can be applied to gene delivery, anticancer or anticancer sensitizing compositions.

도 1a는 9R-LS(9R/ODN)을 제조하는 과정을 보여주는 모식도이다. 9R-LS는 9R 펩타이드가 표면에 컨쥬게이트된 리포좀을 의미하고, 9R/ODN은 9R 펩타이드 및 ODN(oligonucleotide) 복합체를 의미하며 9R-LS(9R/ODN)는 상기 리포좀 내부에 상기 복합체가 봉입되고 9R 펩타이드가 표면에 컨쥬게이트된 리포좀을 의미한다.
1) 수용액상 완충액에서 9R/ODN 복합체를 형성하고, 2) 인지질 필름을 수득하기 위해서 진공조건에서 건조시키고 하룻밤 동안 동결-건조하여, 별개의 바이알(vial)에서 리포좀 인지질 필름을 제조하며, 3) 수용액상 완충액에서 9R/ODN 복합체 인지질 필름을 재수화하고, 4) 9R/ODN 복합체가 봉입된 PEG-안정 리포좀을 형성하며, 5) 막 압출에 의해 크기가 균일한 리포좀을 제조하는 과정을 보여준다.
도 1b는 상기 과정으로 제조된 9R/ODN 복합체가 봉입되고 9R이 리포좀 표면에 컨쥬게이트된 리포좀의 구조를 보여준다.
도 2는 9R-LS(9R/ODN)을 제조한 결과를 보여준다. 도 2a는 9R 펩타이드 및 ODN 복합체의 (+/-) 전하비가 5 이상임을 아가로스 겔 전기영동을 이용하여 확인한 겔 사진이다. 도 2b는 ODN 로딩 효율이 약 100% 임을 보여주는 크기 배제 크로마토그래피(SEC)이다. 9R 펩타이드로 미리 복합체를 형성하는 않는 경우에는, ODN의 로딩은 무시할 만 하다. 도 2c는 막 압출이 불규칙한 구조의 불안정한 분산 상태에서 구형 구조의 안정하고 나노-크기의 입자로 전환시킴을 보여주는 TEM(transmission electron microscopy) 분석 결과를 보여주는 사진이다.
도 3은 U87MG 인간 아교모세포종(glioblastoma) 세포에서 9R-LS(9R/ODN)의 in vitro 세포내 흡수 결과를 보여준다. Rh-PE(rhodamine-phosphatidylethanolamine)로 형광 라벨링된 9R-LS(9R/ODN)로 1 시간 반응시킨 후, 세포를 파라포름알데히드로 고정시키고 레이저-스캐닝 공초점 현미경으로 가시화하였다. Alexa 488-라벨링 9R(청색) 및 Alexa 546-라벨링 ODN(적색)을 이용한 이중 라벨링 실험으로 9R-LS 입자의 세포내 흡수(도 3a), 그리고 온전한(intact)(노란색) 입자 및 해리된 입자의 방출 및 세포내 위치(도 3b)를 확인하였다.
도 4는 U87MG 인간 아교모세포종(glioblastoma) 세포에 대한 9R-LS(9R/ODN)의 in vitro 활성을 보여준다. 4시간 동안 세포를 9R-LS(9R/ODN)로 또는 9R-LS(9R/ODN) 없이 반응시키거나 복합체가 봉입되지 않은 9R-리포좀(대조군)으로 반응시킨 다음, 24시간 동안 50 nM PTX(paclitaxel)로 또는 PTX 없이 반응시켰다. 세포 생존율은 실시예에서 기재한 바와 같이 MTT 어세이를 이용하여 평가하였다. 상대적인 세포 생존율은 배지만으로 처리된 세포의 생존율에 대한 비율로 계산하였다. 상대적으로 낮은 NF-κB 데코이 ODN 농도(50 nM)에서, 세포 생존율은 9R-LS(9R/ODN)로 처리함으로써 감소하였고(p <0.01)(도 4a), 50 nM PTX로 공-처리함으로써 보다 감소하였는데(p <0.02)(도 4b), 이는 NF-κB 경로를 억제하는 항암제와 조합함으로써 치료학적 이점을 보여준다. 도 4c는 TUNEL 어세이를 이용하여 세포 사멸의 시그널을 확인한 사진이다. 세포 사멸은 9R-LS(9R/ODN)로 처리한 세포에서 명백하였으며(녹색 반점 시그널), 50 nM PTX이 존재하는 경우에 상당히 증가하였다.
1A is a schematic diagram showing a process of manufacturing 9R-LS (9R / ODN). 9R-LS means a liposome conjugated to the surface 9R peptide, 9R / ODN means 9R peptide and ODN (oligonucleotide) complex and 9R-LS (9R / ODN) is the complex is encapsulated inside the liposome By liposomes conjugated to the surface of the 9R peptide.
1) form a 9R / ODN complex in aqueous phase buffer, 2) dry under vacuum and freeze-dried overnight to obtain a phospholipid film, to prepare liposome phospholipid films in separate vials, 3) The 9R / ODN complex phospholipid film was rehydrated in aqueous solution buffer, 4) PEG-stable liposomes encapsulated with 9R / ODN complexes, and 5) membrane extrusion was used to produce uniform liposomes.
FIG. 1B shows the structure of a liposome in which a 9R / ODN complex prepared in the above process is encapsulated and 9R is conjugated to a liposome surface.
2 shows the results of preparing 9R-LS (9R / ODN). Figure 2a is a gel photograph confirmed using agarose gel electrophoresis that the (+ /-) charge ratio of the 9R peptide and ODN complex is 5 or more. 2B is size exclusion chromatography (SEC) showing that the ODN loading efficiency is about 100%. If the 9R peptide is not previously complexed, the loading of ODN is negligible. FIG. 2C is a photograph showing the results of transmission electron microscopy (TEM) analysis showing membrane extrusion converting into a stable, nano-sized particle of spherical structure in an unstable dispersion of irregular structure.
3 shows the results of in vitro intracellular uptake of 9R-LS (9R / ODN) in U87MG human glioblastoma cells. After 1 hour of reaction with 9R-LS (9R / ODN) fluorescently labeled with rhodamine-phosphatidylethanolamine (rh-PE), the cells were fixed with paraformaldehyde and visualized by laser-scanning confocal microscopy. Intracellular uptake of 9R-LS particles (FIG. 3A) and intact (yellow) particles and dissociated particles by dual labeling experiments using Alexa 488-labeling 9R (blue) and Alexa 546-labeling ODN (red). Release and intracellular location (Figure 3b) was confirmed.
4 shows in vitro activity of 9R-LS (9R / ODN) against U87MG human glioblastoma cells. React cells for 4 hours with 9R-LS (9R / ODN) or without 9R-LS (9R / ODN) or with 9R-liposomes without control complex (control), followed by 50 nM PTX ( paclitaxel) or without PTX. Cell viability was assessed using the MTT assay as described in the Examples. Relative cell viability was calculated as a percentage of viability of cells treated with medium only. At relatively low NF-κB decoy ODN concentrations (50 nM), cell viability was reduced by treatment with 9R-LS (9R / ODN) (p <0.01) (FIG. 4A), and more co-treated with 50 nM PTX (P <0.02) (FIG. 4B), which shows a therapeutic benefit by combining with anticancer agents that inhibit the NF-κB pathway. Figure 4c is a photograph confirming the signal of cell death using a TUNEL assay. Apoptosis was evident in cells treated with 9R-LS (9R / ODN) (green spot signal) and significantly increased in the presence of 50 nM PTX.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention to those skilled in the art. Will be self explanatory.

실시예Example

실험재료 및 방법Materials and Methods

실험재료Experimental material

NF-κB cis element를 포함하는 단일 가닥 20-mer 올리고데옥시뉴클레오타이드(ODN)를 바이오니아 사(한국)로부터 구입하였다. 1.22 μg/μl(100 μM)의 최종 ODN 농도에서 등몰량(equimolar amount)의 단일 가닥 센스(5’CCTTGAAGGGATTTCCCTCC-3’)(서열목록 제1서열) 및 안티센스 (3’GGAACTTCCCTAAAGGGAGG-5’)(서열목록 제2서열) ODN을 어닐링하여 이중 가닥 ODN을 준비하였다. D-형의 9R 및 1-시스테인/2-글라이신 스페이서로 티올화된 9R 펩타이드(CGG-9R)를 애니젠 사(한국)으로부터 구입하였다. POPC(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), POPG(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho-(1'-rac-glycerol)), DSPE(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), PEG2000-DSPE (polyethylene glycol(2000)-DSPE) (암모늄 염), Mal-PEG2000-DSPE(N-maleimide-PEG2000-DSPE) (암모늄 염) 및 식물성 콜레스테롤(Chol)을 Avanti Polar Lipids (Alabaster, AL, USA)로부터 구입하였다. OliGreen 어세이 키트를 Invitrogen Corporation (Carlsbad, CA, USA)로부터 입수하였다. 모든 다른 화학약품은 시약 등급이고 구입한 대로 이용하였다.
A single stranded 20-mer oligodeoxynucleotide (ODN) containing an NF-κB cis element was purchased from Bioneer Corporation (Korea). Equimolar amount of single strand sense (5'CCTTGAAGGGATTTCCCTCC-3 ') (SEQ ID NO: 1) and antisense (3'GGAACTTCCCTAAAGGGAGG-5') (SEQ ID NO: 1) at a final ODN concentration of 1.22 μg / μl (100 μM) Listing 2) Double stranded ODN was prepared by annealing the ODN. Thiolated 9R peptides (CGG-9R) with D-type 9R and 1-cysteine / 2-glycine spacers were purchased from Anigen (Korea). POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), POPG (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho- (1'-rac-glycerol)), DSPE (1 , 2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), PEG2000-DSPE (polyethylene glycol (2000) -DSPE) (ammonium salt), Mal-PEG2000-DSPE (N-maleimide-PEG2000-DSPE) (ammonium salt) and Vegetable cholesterol (Chol) was purchased from Avanti Polar Lipids (Alabaster, AL, USA). OliGreen Assay Kit was obtained from Invitrogen Corporation (Carlsbad, CA, USA). All other chemicals were reagent grade and used as purchased.

ODN 및 9R 펩타이드의 복합체 형성Complex Formation of ODN and 9R Peptides

최종 부피 250 ㎕이 되도록 일정량의 ODN(50 ㎍) 및 다양한 양의 9R 펩타이드를 HEPES-완충 5% 글루코오스 용액(pH 7.4)에서 각각 희석하였다. 실온에서 10분 동안 반응시킨 다음, 상기 용액을 빠르게 혼합하고 동시에 볼텍싱하여, 1-12의 양전하/음전하 비율을 가지는 500 ㎕의 9R/ODN 복합체(complex)를 수득하였다. 각 9R 펩타이드는 아르기닌 구아니디윰기로부터 9개의 양전하를, 그리고 각 ODN 분자는 인산기로부터 40개의 음전하를 포함하고 있다는 추정하에 목적하는 전하 비율을 구하여 9R 펩타이드의 양을 계산하였다. 완벽한 복합체 형성을 위한 최적 전하 비율을 결정하기 위해서 2% 아가로스 겔 전기영동(100 V, 30 분)을 이용하여 각 혼합물을 분석하였다.
An amount of ODN (50 μg) and various amounts of 9R peptide were each diluted in HEPES-buffered 5% glucose solution (pH 7.4) to a final volume of 250 μl. After 10 minutes of reaction at room temperature, the solution was rapidly mixed and vortexed simultaneously to obtain 500 μl of 9R / ODN complex having a positive charge / negative charge ratio of 1-12. The amount of 9R peptide was calculated by deriving the desired charge ratio, assuming that each 9R peptide had nine positive charges from the arginine guanidium group and each ODN molecule contained 40 negative charges from the phosphate group. Each mixture was analyzed using 2% agarose gel electrophoresis (100 V, 30 minutes) to determine the optimal charge ratio for complete complex formation.

음이온 리포좀의 제조Preparation of Anionic Liposomes

최종 부피 250 ㎕이 되도록 9R 펩타이드 및 NF-κB ODN을 HEPES-완충 5% 글루코오스 용액(pH 7.4)에서 각각 희석하고, 실온에서 10분 동안 반응시켰다. 상기 용액을 혼합하고 볼텍싱하여, 6:1의 양전하/음전하 비율을 가지는 500 ㎕의 9R/ODN 복합체를 수득하였다. 상기 9R/ODN 복합체를 6:1:6의 +/-/- 전하 비를 가지는 POPC/Chol/POPG/ (몰비: 4:3:3)의 음이온 인지질 필름에 첨가하였다. 이 혼합물을 짧게 초음파로 처리하고 4℃에 4시간 동안 반응시킨 다음, 핸드-헬드 압출기(Avanti Polar Lipid, AL, USA)를 이용하여 두 개의 폴리카보네이트 막(기공 사이즈: 100 nm)의 스택을 통해서 11번 압출하였다. 압출은 균일하게 분산된 리포좀을 얻기 위해서 중요하다. 9R-DSPE가 포함된 리포좀을 2 wt%의 농도로 원래의 리포좀 조성에 첨가하였다. 9R-DSPE는 없으나 NF-κB 9R/ODN 복합체가 로딩된 리포좀을 대조군으로 제공하였다. ODN 만이 로딩된 유사한 제형을 제조하려는 시도는 실패하였고, 이는 9R/ODN 복합체 형성은 로딩 효율을 증가시키기 위해서 절대적으로 요구됨을 의미한다. 우선, 크기-배제 크로마토그래피(CL-4B 컬럼)을 이용하여 9R/ODN-로딩 리포좀을 정제하였다. 컬럼은 HBS 완충액으로 세 번 미리 세척하였다. 컬럼에의 제형의 비-특이적 결합을 방지하기 위해서, 우선 컬럼을 1 ml의 5% 덱스트란으로 세척하였다. 1 ml 씩의 전체 15개의 분획을 시료(대조군 리포좀 및 9R/ODN-컨쥬게이트 리포좀)로 수집하였다. 이러한 제형 결과물의 복합체 제형, 크기 분포, 제타 포텐셜 및 로딩 효율에 대한 특성을 파악하였다.
The 9R peptide and the NF-κB ODN were each diluted in HEPES-buffered 5% glucose solution (pH 7.4) to a final volume of 250 μl and allowed to react for 10 minutes at room temperature. The solution was mixed and vortexed to yield 500 μl of 9R / ODN complex with a positive to negative charge ratio of 6: 1. The 9R / ODN complex was added to an anionic phospholipid film of POPC / Chol / POPG / (molar ratio: 4: 3: 3) with a + /-/-charge ratio of 6: 1: 6. The mixture was briefly sonicated and reacted at 4 ° C. for 4 hours, then through a stack of two polycarbonate membranes (pore size: 100 nm) using a hand-held extruder (Avanti Polar Lipid, AL, USA). Extruded 11 times. Extrusion is important for obtaining uniformly dispersed liposomes. Liposomes with 9R-DSPE were added to the original liposome composition at a concentration of 2 wt%. Liposomes without 9R-DSPE but loaded with the NF-κB 9R / ODN complex served as controls. Attempts to prepare similar formulations loaded only with ODN have failed, meaning that 9R / ODN complex formation is absolutely required to increase loading efficiency. First, 9R / ODN-loading liposomes were purified using size-exclusion chromatography (CL-4B column). The column was prewashed three times with HBS buffer. To prevent non-specific binding of the formulation to the column, the column was first washed with 1 ml of 5% dextran. A total of 15 fractions in 1 ml were collected as samples (control liposomes and 9R / ODN-conjugated liposomes). The characteristics of the complex formulation, size distribution, zeta potential and loading efficiency of these formulation results were characterized.

크기 분포 및 제타-포텐셜Size distribution and zeta-potential

최적 산란 세기를 얻기 위해서, 9R/ODN로 로딩된 9R-LS(9R 펩타이드-컨쥬게이트 리포좀)을 HBS로 희석하였다. ELS 8000 장치(Otsuka Electronics Korea, 서울, 한국)를 이용하여 유체역학적 지름(hydrodynamic diameter) 및 제타 포텐셜을 전기영동 광산란법(electrophoretic light scattering)으로 측정하였다.
To obtain optimal scattering intensity, 9R-LS (9R peptide-conjugated liposomes) loaded with 9R / ODN was diluted with HBS. Hydrodynamic diameter and zeta potential were measured by electrophoretic light scattering using an ELS 8000 device (Otsuka Electronics Korea, Seoul, Korea).

봉입(encapsulation) 효율Encapsulation Efficiency

상기한 바와 같이 9R/ODN가 로딩된 9R-LS를 제조하고 세파로스 CL4B 컬럼 용리액(eluent)의 분획에 대해서 OliGreen (Invitrogen)을 이용하여 ODN 함량을 분석하였다[17]. 요약하면, 100 ㎕의 각 분획을 트리톤-X 100 (1.0 wt%) 및 헤파린(20 U)으로 처리하였다. UV 전이(excitation)와 485 및 560 nm의 방출 파장을 각각 이용하여, ODN 결합 후에 OliGreen에 의해 방출된 형광 세기로 ODN의 방출을 측정하였다. ODN의 봉입(entrapment) 효율은 곡선 아래의 전체 면적에 대한 첫 번째 피크의 곡선 아래의 면적의 상대적인 값으로 계산하였다. 9R 펩타이드가 없는 제형을 9R 펩타이드에 의한 ODN 복합체의 봉입 효율에 대한 효과를 확인하기 위해서 대조군으로 이용하였다.
9R-LS loaded with 9R / ODN was prepared as described above and the ODN content was analyzed using OliGreen (Invitrogen) for the fraction of Sepharose CL4B column eluent [17]. In summary, 100 μl of each fraction was treated with Triton-X 100 (1.0 wt%) and heparin (20 U). The emission of ODN was measured by the fluorescence intensity emitted by OliGreen after ODN binding, using UV excitation and emission wavelengths of 485 and 560 nm, respectively. The entrapment efficiency of ODN was calculated as the relative value of the area under the curve of the first peak to the total area under the curve. A formulation without 9R peptide was used as a control to confirm the effect on the encapsulation efficiency of the ODN complex by 9R peptide.

TEM(transmission electron microscopy)Transmission electron microscopy (TEM)

9R-LS(9R/ODN) 입자의 10-분액(aliquot)을 탄소-코딩 메쉬 구리 그리드(carbon-only mesh copper grids)에 적용하였다. 실온에서 5 분 후에, 과량의 시료를 제거하기 위해서 여과 종이를 블롯팅하고 물로 다섯 번 세척하였다. 물에 10 ㎕의 1% 우라닐 아세테이트를 적용함으로써 시료를 음성적으로 염색하였다. 실온에서 2 분 후, 시료를 물로 세 번 세척하고 30 분 동안 실온에서 공기-건조시켰다. 200 kV에서 수행된 TECNAI F20 전자 현미경(Philips Electronic Instruments Corp., Mahwah, NJ)을 이용하여 TEM(transmission electron microscopy)으로 시료를 가시화하였다.
Aliquots of 9R-LS (9R / ODN) particles were applied to carbon-only mesh copper grids. After 5 minutes at room temperature, the filter paper was blotted and washed five times with water to remove excess sample. Samples were negatively stained by applying 10 μl of 1% uranyl acetate to water. After 2 minutes at room temperature, the samples were washed three times with water and air-dried at room temperature for 30 minutes. Samples were visualized by transmission electron microscopy (TEM) using a TECNAI F20 electron microscope (Philips Electronic Instruments Corp., Mahwah, NJ) performed at 200 kV.

리포좀 흡수의 In vitro 효능 In the absorption of liposomes in vitro efficacy

Rh-PE(rhodamine-phosphatidylethanolamine)으로 형광 라벨링된 9R-LS(9R/ODN) 입자를 0.5 μM ODN의 농도까지 무-혈청 RPMI 1640에서 희석하였다. 커버 슬립(cover slips) (12x12 mm, Fisher Scientific, TX, USA)상에서 약 80% 컨플루언스가 되도록, 인간 U87MG 아교모세포종(glioblastoma) 세포를 FBS(fetal bovine serum)으로 보충된 10% RPMI 1640에서 배양하고, 형광 라벨링된 9R-LS(9R/ODN)을 포함하는 무-혈청 배지로 상기 배지를 교체하였다. 37℃에서 1시간 동안 배양시킨 다음, 세포들은 PBS로 세 번 세척하고 4%(w/v) 파라포름알데히드로 고정하였다. 핵은 DRAQ5(Biostatus, UK)로 대조-염색하였다. 고정 세포가 있는 커버슬립을 글리세롤 마운팅 배지(Dako)와 함께 슬라이드 글라이스 위에 마운팅하고 25X 및 60X 유침(oil-immersion) 렌즈가 구비된 Leica TCS SP2 AOBS 공초점 현미경(Mannheim, 독일)을 이용하여 조사하였다. Cy2 및 Cy3의 전이 각각에 대한 488 및 543 nm의 레이저 라인을 Ar 레이저 및 HeNe 레이저를 이용하여 제공하였다.
Fluorescently labeled 9R-LS (9R / ODN) particles with rhodamine-phosphatidylethanolamine (rh-PE) were diluted at serum-free RPMI 1640 to a concentration of 0.5 μM ODN. Human U87MG glioblastoma cells at 10% RPMI 1640 supplemented with fetal bovine serum (FBS) to be approximately 80% confluence on cover slips (12x12 mm, Fisher Scientific, TX, USA). The medium was replaced with serum-free medium containing fluorescently labeled 9R-LS (9R / ODN). After incubation at 37 ° C. for 1 hour, cells were washed three times with PBS and fixed with 4% (w / v) paraformaldehyde. Nuclei were counter-stained with DRAQ5 (Biostatus, UK). Coverslips with fixed cells were mounted on a slide glaze with glycerol mounting medium (Dako) and examined using a Leica TCS SP2 AOBS confocal microscope (Mannheim, Germany) equipped with 25X and 60X oil-immersion lenses. It was. 488 and 543 nm laser lines for the transition of Cy2 and Cy3, respectively, were provided using an Ar laser and a HeNe laser.

NF-κB 억제를 통한 파클리탁셀에 in vitro 민감성Paclitaxel via NF-κB inhibition in in vitro sensitivity

9R-LS(9R/ODN)의 in vitro 효능은 파클리탁셀 화학요법에 대한 U87MG 아교모세포종(glioblastoma)의 NF-κB 데코이 ODN-매개 민감성을 평가함으로써 확인하였다. 9R-LS(9R/ODN)을 ODN의 0.5 μM 농도로 무-혈청 RPMI 1640에서 희석하였다. U87MG 세포를 10% FBS로 보충한 RPMI 1640의 96-웰 플레이트상에서 약 50% 컨플루언스까지 배양하였다. 완전 배지를 지질 제형을 포함하는 무-혈청 배지로 교체함으로써 처리를 시작하였다. 37℃에서 4 시간 동안 상기 제형을 반응시킨 다음, 세포를 세척하고 50 nM의 농도로 파클리탁셀을 포함하는 완전 RPMI 1640에서 추가적으로 24시간 동안 반응시켰다. 파클리탁셀로 24시간 동안 반응시킨 다음, 세포 생존율은 MTT(3-4,5-dimethylthiazol-2-yl-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) 어세이로 측정하였다. 요약하면, 40 ㎕의 MTT 용액(2.5 mg/ml)을 각 웰에 첨가하고 플레이트를 4시간 동안 반응시켰다. 배지를 세척하고 200 ㎕의 DMSO를 각 웰에 첨가한 다음 잘 혼합되도록 하기 위해서 몇 번 파이펫팅하였다. OD(Optical density)는 플레이트 리더를 이용하여 570 nm 파장에서 측정하였다. 각 조건을 세 번 반복하여 분석하였고, 상대적인 세포 생존율은 배지만을 처리한 세포 생존율의 비율로 계산하였다.
9R-LS (9R / ODN) in In vitro efficacy was confirmed by assessing the NF-κB decoy ODN-mediated sensitivity of U87MG glioblastoma to paclitaxel chemotherapy. 9R-LS (9R / ODN) was diluted in serum-free RPMI 1640 to a 0.5 μM concentration of ODN. U87MG cells were cultured to about 50% confluence on 96-well plates of RPMI 1640 supplemented with 10% FBS. Treatment was started by replacing the complete medium with a serum-free medium containing the lipid formulation. The formulations were reacted for 4 hours at 37 ° C., then the cells were washed and reacted for an additional 24 hours at complete RPMI 1640 with paclitaxel at a concentration of 50 nM. After 24 hours of reaction with paclitaxel, cell viability was measured by MTT (3-4,5-dimethylthiazol-2-yl-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) assay. In summary, 40 μl of MTT solution (2.5 mg / ml) was added to each well and the plate was allowed to react for 4 hours. The medium was washed, 200 μl of DMSO was added to each well and pipetted several times to ensure good mixing. Optical density (OD) was measured at 570 nm wavelength using a plate reader. Each condition was analyzed three times and the relative cell viability was calculated as the ratio of cell viability treated with medium only.

In vitro TUNEL 어세이 In vitro TUNEL Assay

세포를 씨딩하기 24시간 전에, 커버슬립을 6-웰 플레이트의 웰에 위치시키고 화학적 간섭(chemical intervention) 없이 세포 부착을 향상시키기 위해서 완전 배지로 배양함으로써 “에이징” 시켰다. U87MG 세포를 약 50% 컨플루언시에서 커버슬립상에 씨딩하였다. 세포를 대조군 리포좀 또는 9R/ODN-로딩 리포좀 제형으로 처리하였다. 4시간 동안 처리 한 후, 배지를 세척하고 완전 배지로 교체한 다음, 세포를 24시간 동안 추가적으로 배양하였다. 파클리탁셀 처리를 위해서, 50 nM PTX(paclitaxel)를 첨가된 완전 배지에 포함시켰다. TUNEL(terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling) 어세이를 TdT-FragEL DNA 절편 검출 키트(Promega, WI)를 이용하여 실시하였고, 단편(section)은 형광 현미경(TCS SL, Leica, Heidelberg, 독일)을 이용하여 조사하였다.
24 hours prior to seeding the cells, the coverslips were “aged” by placing them in wells of 6-well plates and incubating in complete medium to enhance cell adhesion without chemical intervention. U87MG cells were seeded onto coverslips at about 50% confluency. Cells were treated with control liposomes or 9R / ODN-loaded liposome formulations. After treatment for 4 hours, the medium was washed and replaced with complete medium, and the cells were further incubated for 24 hours. For paclitaxel treatment, 50 nM PTX (paclitaxel) was included in the added complete medium. A terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) assay was performed using a TdT-FragEL DNA fragment detection kit (Promega, WI), and the sections were subjected to fluorescence microscopy (TCS SL, Leica, Heidelberg, Germany). ) Was investigated.

실험결과Experiment result

9R/ODN 복합체(complex)가 로딩된 9R-변형 리포좀9R-modified liposomes loaded with 9R / ODN complexes

전하의 상호작용을 적용한 종래에 기재된 과정[16, 18]에 수정을 가하여, 리포좀으로 미리 형성된 9R/ODN 복합체를 봉입하는데 이용하였다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 양이온의 9R 펩타이드와 20-mer 이중-가닥 음이온 ODN과의 전-응축(pre-condensation)에 의해서 제형을 구축(construct)하였다. 9R 펩타이드와 ODN간의 복합체 형성은 2% (w/v) 아가로스 겔 상에서 전기영동을 이용하여 확인하였다(도 2a). 9R 펩타이드와 복합체를 형성하는 경우에는, ODN은 크기 제한 때문에 겔을 통해서 이동할 수 없다. +/- 전하 비 5에서 유리(free) ODN의 이동 없이 모든 ODN은 웰에 존재하였는데, 이는 모든 ODN이 완전히 복합체를 형성하였음을 의미한다. 이러한 실험을 통해서, 6의 +/- 전하 비는 전체적으로 양전하를 띄는 9R/ODN 복합체를 수득하는데 이용되었다. 수용액에서 음이온의 지질 막과 반응시킴으로써, 상기 미리 형성되고 전체적으로 양전하를 가지는 복합체를 9R 펩타이드-변형 리포좀(9R-LS) 내에 봉입시키고 막을 통해서 현탁액을 압출하였다. 펩타이드 내의 (+), ODN 내의 (-) 및 POPG 내의 (-) 전하의 비는 6:1:6이었다.Modifications were made to the previously described processes [16, 18] to which the interaction of charges was applied and used to encapsulate 9R / ODN complexes preformed with liposomes. As can be seen in FIG. 1, the formulation was constructed by pre-condensation of a cation 9R peptide with a 20-mer double-stranded anion ODN. Complex formation between 9R peptide and ODN was confirmed using electrophoresis on 2% (w / v) agarose gel (FIG. 2A). When complexed with the 9R peptide, ODN cannot migrate through the gel due to size limitations. All ODNs were present in the wells with no free ODN shift at +/- charge ratio 5, meaning that all ODNs were completely complexed. Through these experiments, a +/- charge ratio of 6 was used to yield a 9R / ODN complex with a totally positive charge. By reacting with an anionic lipid membrane in an aqueous solution, the preformed and totally positively charged complex was enclosed in 9R peptide-modified liposomes (9R-LS) and the suspension was extruded through the membrane. The ratio of (+) in the peptide, (-) in ODN and (-) charge in POPG was 6: 1: 6.

9R/ODN 복합체를 포함하는 수용액상의 완충액에서 인지질 필름의 재수화는 폭넓은 크기 분포(478 ± 2)와 급속한 응집 및 상분리를 하는 경향을 가지는 혼탁상의 현탁액을 만들었다. 그러나, 막 압출(extrusion)로 좁고 단모드(unimodal)한 크기 분포를 가지는 투명하고 안정한 현탁액을 제조하였다(106± 3, 표 1).Rehydration of the phospholipid film in an aqueous solution buffer containing the 9R / ODN complex produced a turbid suspension with a broad size distribution (478 ± 2) and a tendency to rapid aggregation and phase separation. However, membrane extrusion produced a transparent, stable suspension with a narrow, monomodal size distribution (106 ± 3, Table 1).

크기 분포 및 제타 포텐셜Size Distribution and Zeta Potential -- 크기 분포(nm)Size distribution (nm) 제타 포텐셜(mV)Zeta Potential (mV) LS-(9R/ODN)LS- (9R / ODN) 125.9 ± 2.82125.9 ± 2.82 -23.41 ± 2.82-23.41 ± 2.82 9R-LS(9R/ODN)9R-LS (9R / ODN) 106.2 ± 3.44106.2 ± 3.44 -14.55 ± 1.65-14.55 ± 1.65

데이터는 평균 ± s.e.m을 나타낸다(n≥3).
Data represent mean ± sem (n ≧ 3).

이러한 관측 결과는 TEM(transmission electron microscopy)에 의한 형태적 분석과 일치하였다. 대조 염색 후 TEM 가시화는 밝게 염색된 피막에 의해 둘러싸이고 어둡게 염색된 코어를 가지는 소낭 구조를 보여주었고, 피막은 인지질막 그리고 코어는 9R/ODN 복합체를 각각 나타낸다(도 2c). 크기 배제 크로마토그래피는 거의 모든 ODN이 리포좀으로 봉입됨(ODN이 공극 부피에 용리되기 때문에)을 보여주고 있으나, 이는 ODN이 9R 펩타이드와 먼저 복합체를 형성하는 경우만 그러했다(도 2b). ODN만이 리포좀에 봉입될 수는 없었다.These observations were consistent with the morphological analysis by transmission electron microscopy (TEM). TEM visualization after control staining showed follicular structure with a darkly stained core surrounded by a lightly stained coat, with the phospholipid membrane and the core showing the 9R / ODN complex, respectively (FIG. 2C). Size exclusion chromatography showed that almost all ODN was encapsulated in liposomes (because the ODN eluted in the pore volume), but only if the ODN first complexed with the 9R peptide (FIG. 2B). Only ODN could not be embedded in liposomes.

따라서, 9R과 ODN의 미리 복합체 형성은 9R/ODN-공 로딩된 음이온 리포좀의 제조에 절대적으로 요구된다. 순차적인 전하 상호작용은 음이온 리포좀 내에 9R/ODN 복합체의 효율적인 봉입을 보장하고 2.5 wt% 함량의 약 100% 로딩 효율을 초래하였다. 또한, 같은 전하끼리 작용하는 척력 때문에 리포좀 그 자체가 세포막에 크게 감소된 비-특이적 결합을 나타낼 것임을 음이온 리포좀의 이용은 보여주었다.Thus, precomplexation of 9R and ODN is absolutely required for the preparation of 9R / ODN-coloaded anionic liposomes. Sequential charge interactions ensured efficient loading of the 9R / ODN complex into the anionic liposomes and resulted in about 100% loading efficiency of 2.5 wt% content. In addition, the use of anionic liposomes has shown that liposomes themselves will exhibit greatly reduced non-specific binding to the cell membrane due to the repulsive forces acting on the same charge.

In vitro 세포 내 흡수 In in vitro cell uptake

형광 라벨링된 9R-LS(9R/ODN) 리포좀을 1 시간의 반응 시간 중에 세포와 관련시키고 포함시켰다. 형광 시그널을 세포 막에서 그리고 세포질에서 별개의 입자로 빠르게 검출하였다. 핵에서의 축적은 관찰되지 않았다. 한편, 세포 친화성 및 세포 내 흡수는 리포좀 표면에 9R 펩타이드가 결합되어 있지 않은 대조군 제형 LS(9R/ODN)로 처리한 세포에서 제일 작았는데, 이는 표면상에 존재하는 9R 펩타이드가 세포 친화성 및 세포 내 흡수를 가능하게 함을 의미한다. TMR과 A488의 공-위치화는 입자들이 온전한(intact) 형태로 존재하고 세기를 유지함을 보여주었다(도 2c).Fluorescently labeled 9R-LS (9R / ODN) liposomes were associated with and included cells during the 1 hour reaction time. Fluorescent signals were quickly detected as discrete particles in the cell membrane and in the cytoplasm. No accumulation in the nucleus was observed. On the other hand, cell affinity and intracellular uptake were the smallest in cells treated with the control formulation LS (9R / ODN), in which no 9R peptide was bound to the liposome surface. Means to allow uptake into cells. Co-localization of TMR and A488 showed that the particles exist in intact form and maintain their intensity (FIG. 2C).

종합하면, 이러한 결과는 CPP로서 9R 펩타이드와 1:6의 총 전하 비율(N/P)을 이용하여 9R/ODN-로딩 리포좀을 제조하였고, 음이온 리포좀에의 PEG2000-DSPE의 포함은 효율적인 세포간 전달 시스템을 제공하였음을 의미한다.
Taken together, these results showed that 9R / ODN-loading liposomes were prepared using 9R peptide and 1: 6 total charge ratio (N / P) as CPP, and the inclusion of PEG2000-DSPE into anionic liposomes resulted in efficient intercellular delivery. It means that the system is provided.

In vitro 세포독성 어세이 In In vitro cytotoxicity assay

9R-LS(9R/ODN) 제형의 세포독성을 검출할 수 있는 범위까지 조정하였고, 이는 9R-LS 피막(envelope)에 의해서가 아니라 9R/ODN 코어에 의해 야기시켰다. 0.5 μM ODN 농도에서 9R-LS(9R/ODN)로 U87MG 세포를 처리함으로써, 무처리 세포와 비교하여 세포 생존율을 약 20% 감소시켰으나, 9R/ODN이 없는 동일한 농도의 9R-LS 제형은 세포 생존율에 영향이 없었다(도 4b).The cytotoxicity of the 9R-LS (9R / ODN) formulations was adjusted to the extent detectable, which was caused by the 9R / ODN core and not by the 9R-LS envelope. Treatment of U87MG cells with 9R-LS (9R / ODN) at 0.5 μM ODN concentration reduced cell viability by about 20% compared to untreated cells, but the same concentration of 9R-LS formulation without 9R / ODN resulted in cell survival. There was no effect on (FIG. 4B).

NF-κB 경로는 다양한 암의 발달 및 진행에 관여해 왔고, 상기 경로의 활성화는 항암 치료에 대한 내성을 유도하는 것으로 알려져 왔다[19,20]. 따라서, NF-κB 경로의 억제는 파클리탁셀과 같은 화학치료제에 암 세포를 민감화시키는 유망한 전략으로 보여졌는데[21], 이는 NF-κB를 다양한 블록킹제로 억제시키는 경우에 보다 효율적으로 나타났다. 9R-LS(9R/ODN) 리포좀이 NF-κB cis-element를 포함하는 데코이(decoy) ODN의 카고(cargo)를 효율적으로 운반하는지 여부를 결정하기 위해서[18], 본 발명자들은 파클리탁셀만의 처리로 단지 근소적으로 세포독성을 보였던 파클리탁셀의 농도에서 U87MG 아교모세포종(glioblastoma) 세포를 민감화시키기 위한 인지질 제형의 능력을 시험하였다. 50 nM 파클리탁셀 또는 9R-LS(9R/ODN)으로 U87MG 세포를 처리하는 경우에, 무처리 세포에 비해서 약 20% 까지 세포 생존율을 감소시켰다. 그러나, 동일한 농도의 파클리탁셀을 처리하는 경우, 9R-LS(9R/ODN)로 전처리한 세포의 생존율을 약 50%까지 감소시켰다. 이러한 결과는 데코이(decoy) ODN이 NF-κB 활성화를 성공적으로 억제함을 의미하고, 파클리탁셀과 조합된 데코이 ODN에 의한 NF-κB의 억제는 암을 치료하기 위한 유망한 접근법임을 보여준다.
The NF-κB pathway has been involved in the development and progression of various cancers, and activation of this pathway has been known to induce resistance to anticancer treatments [19,20]. Thus, inhibition of the NF-κB pathway has been shown to be a promising strategy for sensitizing cancer cells to chemotherapeutic agents such as paclitaxel [21], which has been shown to be more efficient when NF-κB is inhibited with various blocking agents. In order to determine whether 9R-LS (9R / ODN) liposomes efficiently carry a cargo of decoy ODN containing an NF-κB cis-element [18], we have treated paclitaxel only. We tested the ability of phospholipid formulations to sensitize U87MG glioblastoma cells at concentrations of paclitaxel that were only slightly cytotoxic. Treatment of U87MG cells with 50 nM paclitaxel or 9R-LS (9R / ODN) reduced cell viability by about 20% compared to untreated cells. However, treatment with the same concentration of paclitaxel reduced the viability of cells pretreated with 9R-LS (9R / ODN) by about 50%. These results indicate that decoy ODN successfully inhibits NF-κB activation and that inhibition of NF-κB by decoy ODN in combination with paclitaxel is a promising approach for treating cancer.

In vitro TUNEL 어세이 In vitro TUNEL Assay

세포 사멸 세포(apoptotic cell)의 핵에서의 녹색 반점 형광의 존재에 의해 입증된 바와 같이, TUNEL 어세이는 세포 사멸의 DNA 절편 특성을 보여주었다. 녹색 시그널이 9R-LS(9R/ODN) 또는 9R-LS(9R/ODN)와 50 nM PTX로 처리된 세포에 존재함을 형광 현미경 이미지는 보여주었으나, 후자 군에서 형광세기가 훨씬 더 높았다. 한편, 50 nM PTX만으로 처리된 세포는 세포사멸을 보여주지 않았다. 이러한 결과는 MTT 어세이 결과와 일치하였고, 이는 50 nM PTX는 U87MG 세포에 독성이 있는 것이 아니고, 실질적으로 9R-LS(9R/ODN)로 처리한 후에 생존율을 감소시킴을 보여주었다(도 4c).
As evidenced by the presence of green spot fluorescence in the nucleus of apoptotic cells, the TUNEL assay showed DNA fragmentation characteristics of cell death. Fluorescence microscopy images showed that green signals were present in cells treated with 9R-LS (9R / ODN) or 9R-LS (9R / ODN) and 50 nM PTX, but the fluorescence intensity was much higher in the latter group. On the other hand, cells treated with 50 nM PTX alone did not show cell death. These results were consistent with the results of the MTT assay, which showed that 50 nM PTX was not toxic to U87MG cells and substantially reduced survival after treatment with 9R-LS (9R / ODN) (FIG. 4C). .

논의 사항Discussion

본 실험의 결과는 다음의 결론과 양립할 수 있다: 첫째, 양이온의 9R 펩타이드는 단단한 복합체 형성을 통해서 리포좀 담체 내에 올리뉴클레오타이드를 봉입시킬 수 있다. 둘째, 리포좀 담체의 표면에 존재하는 9R 펩타이드는 세포질로 상기 담체 및 이의 운반대상(cargo)를 전달할 수 있다. 셋째는, NF-κB 데코이 ODN의 세포간 운반은 U87MG 아교모세포종(glioblastoma) 세포에 대한 파클리탁셀의 항-암 효능을 개선시켰다.The results of this experiment are compatible with the following conclusions: First, cations 9R peptides can encapsulate olinucleotides in liposome carriers through tight complex formation. Second, the 9R peptide present on the surface of the liposome carrier can deliver the carrier and its cargo to the cytoplasm. Third, intercellular transport of NF-κB decoy ODN improved the anti-cancer efficacy of paclitaxel against U87MG glioblastoma cells.

효율적인 약물 전달 시스템의 중요한 특성은 높은 약물 봉입 효율인데, 이는 투여 주기를 감소시키기 위해서 요구된다. 또한, 봉입은 타깃에 도달하기 전에 분해로부터 운반대상을 보호할 수 있다. 종래 그리고 페길화된 리포좀으로의 유리(free) DNA 분자의 봉입은 몇 가지 방법으로 연구되어 왔다; 그러나, 대부분의 경우에서 약 50%의 낮은 효율만이 나타났다.An important characteristic of an efficient drug delivery system is the high drug loading efficiency, which is required to reduce the dosing cycle. In addition, the encapsulation can protect the transport object from disassembly before reaching the target. Conventional and inclusion of free DNA molecules into pegylated liposomes has been studied in several ways; However, in most cases only a low efficiency of about 50% was shown.

9R 펩타이드는 세포 독성을 유도하지 않는 이점을 가지고 있다. 또한, 9R 펩타이드를 이용한 복합체 형성은 ODN 봉입 효율을 증가시키기 위한 용이하고 효율적인 방법으로 제공한다. 복합 및 응축제로서 9R 펩타이드를 이용함으로써, 복합체를 형성하지 않은 ODN(5% 이하)과 비교하여 ODN의 봉입 효율은 약 95%로 크게 증가하였다. 이러한 높은 봉입율은 9R 펩타이드 및 ODN의 N/P 전하 비를 조작함으로써 달성될 수 있다; 1:6의 전하 비(N/P)에서, 복합체는 다소 양 전하를 가질 수 있다. 담체의 알짜 표면 전하(net surface charge)는 유전자 전달 효율을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 이상적으로, 담체의 양(+)의 제타 포텐셜은 DNA 응축을 개선시킬 수 있다[23]. 이는 복합체가 음이온의 리포좀으로 봉입되는데 도움을 준다.The 9R peptide has the advantage of not inducing cytotoxicity. In addition, complex formation with 9R peptides provides an easy and efficient way to increase ODN encapsulation efficiency. By using the 9R peptide as the complex and condensing agent, the encapsulation efficiency of ODN was significantly increased to about 95% compared to ODN that did not form a complex (5% or less). This high loading rate can be achieved by manipulating the N / P charge ratio of the 9R peptide and ODN; At a charge ratio (N / P) of 1: 6, the complex may have a somewhat positive charge. The net surface charge of the carrier plays an important role in determining gene transfer efficiency. Ideally, the positive zeta potential of the carrier can improve DNA condensation [23]. This helps the complex to be encapsulated with anionic liposomes.

CPP로서 9R의 특성과 일치하여, 9R 펩타이드-컨쥬게이트 리포좀은 개선된 세포 투과 능력을 보여주었다. 리포좀의 (POPG 상의) 전체 음전하 때문에 대조군 리포좀은 U87MG 세포에 비-특이적으로 결합하지 않음을 보여주었는데, 이는 음전하를 띄는 세포막에 의해 척력이 작용하기 때문이다. 따라서, 본 발명자들은 리포좀의 세포-부착 및 투과 특성은 오로지 9R 펩타이드의 효과 때문이라고 결론지었다.Consistent with the properties of 9R as CPP, 9R peptide-conjugate liposomes showed improved cell permeability. Because of the total negative charge (on POPG) of the liposomes, the control liposomes did not show non-specific binding to U87MG cells because the repulsive forces act by negatively charged cell membranes. Therefore, we conclude that the cell-adhesion and permeation properties of liposomes are solely due to the effect of the 9R peptide.

Alexa 546로 형광 라벨링된 ODN을 이용하여, 본 발명자들은 세포 내로의 ODN의 트래픽킹(trafficking)을 조사할 수 있었다. 본 발명자들은 심지어 반응 24 시간 후 에도 U87MG 세포에 ODN이 존재함을 발견하였다(데이터는 제시하지 않음). 이는 ODN이 빠르게 분비되었다거나 엔도좀(endosome)에 의해 분해되었음을 의미하지 않는다. 왜냐하면 ODN이 보다 오랜 시간 동안 세포질에 존재하였기 때문에, 세포질 내에서 운반대상의 안정적이고 지속적인 체류를 요구하는, 넉다운 연구에서 ODN은 효과적으로 이용될 수 있었다. 이중 라벨링 연구에 Alexa 488-라벨링 9R 펩타이드를 이용하여, 본 발명자들은 9R 펩타이드만이 핵을 투과할 수 있음을 확인하였다.Using ODN fluorescently labeled with Alexa 546, we were able to investigate the trafficking of ODN into cells. We found that ODN was present in U87MG cells even 24 hours after the reaction (data not shown). This does not mean that ODN was secreted rapidly or degraded by endosomes. Because ODN has been in the cytoplasm for a longer time, ODN could be effectively used in knockdown studies, requiring stable and persistent retention of the carrier in the cytoplasm. Using the Alexa 488-labeling 9R peptide in the double labeling study, we found that only the 9R peptide could penetrate the nucleus.

이러한 관측 결과로부터, 본 발명자들은 9R-LS는 세포로 9R/ODN 복합체를 효율적으로 전달할 수 있다고 결론지었다. 또한, 본 발명자들은 상기 복합체가 세포질로 방출된 후, 강한 공유 결합에 의해 유지되지 않은 9R/ODN 복합체는 세포질내에서 해리됨을 알 수 있었다. 그 다음 9R 펩타이드는 핵으로 이동하였으나, ODN은 세포질에 머물렀다. 만약에 이러한 해석이 타당하다면, 9R 펩타이드에 운반대상을 공유적으로 컨쥬게이팅 시킴으로써 핵 타깃팅이 증가할 가능성이 높을 것이다.From these observations, we conclude that 9R-LS can efficiently deliver 9R / ODN complexes to cells. In addition, the inventors found that after the complexes were released into the cytoplasm, 9R / ODN complexes not maintained by strong covalent bonds dissociated in the cytoplasm. The 9R peptide then moved to the nucleus, but the ODN remained in the cytoplasm. If this interpretation is valid, nuclear targeting is likely to increase by covalently conjugating the carrier to the 9R peptide.

NF-κB 경로는 다양한 암의 발달과 진행에 관련되어 있으며, 상기 경로의 활성화는 항암 치료의 내성을 유도하는 것으로 보여졌다[19,20]. 그러나, 단순히 NF-κB를 억제하는 것은 확고한 세포 사멸 반응을 초래하지는 않을 것이다. 다소, 상기 억제는 세포 사멸의 역치를 낮추는 경향이 있고, 다른 암 치료에 부가(adjunct)로서 이용될 가능성은 높을 것이다[21]. 따라서, NF-κB 경로의 억제는 화학치료제에 암 세포를 민감화시키기 위한 그리고 화학치료법의 효능을 개선시키는데 유망한 전략으로 제안되어 왔다[22]. The NF-κB pathway is involved in the development and progression of various cancers, and activation of this pathway has been shown to induce resistance to anticancer treatments [19,20]. However, simply inhibiting NF-κB will not result in a firm cell death response. Rather, the inhibition tends to lower the threshold of cell death and will likely be used as an adjunct to other cancer therapies [21]. Thus, inhibition of the NF-κB pathway has been proposed as a promising strategy for sensitizing cancer cells to chemotherapeutic agents and for improving the efficacy of chemotherapeutic methods [22].

9R-LS(9R/ODN)의 가능성은 파클리탁셀의 NF-κB 경로의 억제 및 U87MG 암세포에서의 개선된 세포독성 효과에 의해 명백히 입증되었다. 또한, 9R-LS(9R/ODN)와 파클리탁셀의 조합 처리의 개선된 항암 효능은 9R의 지질막 내부에 파클리탁셀을 봉입함으로써 추가적인 개선이 얻어질 수 있다는 아주 흥미로운 가능성을 제시하였다. 상기 제형은 NF-κB 경로와 관련된 다양한 염증 질환의 치료에 또한 효율적일 것이고 다양한 치료학적 유전 물질의 세포내 운반에 대해 유망한 접근법을 제공할 수 있을 것이다.
The possibility of 9R-LS (9R / ODN) was clearly demonstrated by inhibition of the NF-κB pathway of paclitaxel and improved cytotoxic effects in U87MG cancer cells. In addition, the improved anticancer efficacy of the combination treatment of 9R-LS (9R / ODN) and paclitaxel suggested a very interesting possibility that further improvements could be obtained by encapsulating paclitaxel inside the lipid membrane of 9R. Such formulations will also be effective in the treatment of various inflammatory diseases associated with the NF-κB pathway and may provide a promising approach for intracellular delivery of various therapeutic genetic material.

결론 conclusion

본 발명자들은 9R 펩타이드가 세포-투과 및 복합제로서 작용하는 신규한 ODN 운반 시스템을 보고한다. ODN 봉입 효율은 9R 펩타이드를 이용하여 크게 개선되었고, 이로써 ODN은 종양 치료를 위한 효율적인 운반 시스템으로 제공될 수 있다. 9R 펩타이드의 세포-투과능은 제형의 특이성 및 효율성을 보다 더 개선시키기 위해서 종양-특이적 타깃팅 리간드에 의해 보완 될 수 있다.
We report a novel ODN delivery system in which 9R peptides act as cell-permeation and combination agents. ODN encapsulation efficiency has been greatly improved using 9R peptides, whereby ODN can be provided as an efficient delivery system for tumor treatment. The cell-permeability of 9R peptides can be complemented by tumor-specific targeting ligands to further improve the specificity and efficiency of the formulation.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

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<110> Gwangju Institute of Science and Technology <120> Gene Delivery System <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligodeoxynucleotide Sense Strand <400> 1 ccttgaaggg atttccctcc 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligodeoxynucleotide Antisense Strand <400> 2 ggagggaaat cccttcaagg 20 <110> Gwangju Institute of Science and Technology <120> Gene Delivery System <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligodeoxynucleotide Sense Strand <400> 1 ccttgaaggg atttccctcc 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligodeoxynucleotide Antisense Strand <400> 2 ggagggaaat cccttcaagg 20

Claims (17)

다음을 포함하는 유전자 운반체(gene delivery system):
(a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및
(b) (i) 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자, 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다.
Gene delivery systems, including:
(a) a phospholipid liposome having a cationic peptide bound to its surface and having a double membrane structure; And
(b) a complex comprising (i) a nucleotide molecule as a cargo, and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide, the complex encapsulated inside the phospholipid liposome )
제 1 항에 있어서, 상기 양이온성 펩타이드는 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합되어 있는 친수성 고분자를 통하여 간접적으로 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합된 것을 특징으로 하는 유전자 운반체.
The gene carrier of claim 1, wherein the cationic peptide is indirectly bound to the surface of the phospholipid liposome through a hydrophilic polymer bound to the surface of the phospholipid liposome.
제 1 항에 있어서, 상기 양이온성 펩타이드는 HIV(human immunodeficiency virus)-Tat, 6-40 아미노산 잔기로 구성되어 있고 상기 아미노산 잔기 중 최소 3개는 라이신, 아르기닌 또는 라이신과 아르기닌인 펩타이드, KALA 및 프로타민으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자 운반체.
The peptide of claim 1, wherein the cationic peptide consists of human immunodeficiency virus (HIV) -Tat, 6-40 amino acid residues and at least three of the amino acid residues are lysine, arginine or lysine and arginine, KALA and protamine. Gene carrier, characterized in that selected from the group consisting of.
제 2 항에 있어서, 상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리옥사졸린, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 공중합체, 키토산, 덱스트란, 셀룰로오스, 헤파린, 알지네이트 또는 이들의 모노에스테르화 유도체인 것을 특징으로 하는 유전자 운반체.
The method of claim 2, wherein the hydrophilic polymer is polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline, polypropylene glycol, copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol, chitosan, dextran, cellulose, heparin, alginate or their A gene carrier, which is a monoesterified derivative.
제 1 항에 있어서, 상기 운반대상의 뉴클레오타이드 분자는 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 앱타머, siRNA, shRNA, miRNA, 리보자임(ribozyme), DNAzyme 또는 전사인자 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)인 것을 특징으로 하는 유전자 운반체.
The double-stranded ODN of claim 1, wherein the nucleotide molecule of the carrier is an antisense oligonucleotide, aptamer, siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme, DNAzyme, or transcription factor binding sequence. ) Is a gene carrier.
제 1 항에 있어서, 상기 복합체는 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자 및 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드의 전하의 비(음전하:양전하)가 1:1-12로 형성된 것을 특징으로 하는 유전자 운반체.
According to claim 1, wherein the complex is characterized in that the ratio of the charge (negative charge: positive charge) of the nucleotide molecule as a cargo (cargo) and the cationic peptide as a cell penetration peptide is formed in a 1: 1-12 Gene carrier.
제 1 항에 있어서, 상기 유전자 운반체의 인지질 리포좀의 표면은 타겟팅 리간드(targeting ligand)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 운반체.
The gene carrier of claim 1, wherein the surface of the phospholipid liposome of the gene carrier further comprises a targeting ligand.
제 7 항에 있어서, 상기 타겟팅 리간드는 다음을 포함하는 바이포달 펩타이드 바인더(Bipodal Peptide Binder: BPB) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유전자 운반체: (i) 가닥간(interstrand) 비공유결합이 형성된 패러럴(parallel), 안티패러럴(antiparallel) 또는 패러럴(parallel)과 안티패러럴(antiparallel) 아미노산 가닥들을 포함하는 구조 안정화 부위(structure stabilizing region); 및 (ii) 상기 구조 안정화 부위의 양 말단에 결합되어 있고 무작위적으로 선택된 각각 n 및 m개의 아미노산을 포함하는 타겟 결합 부위 I(target binding region I) 및 타겟 결합 부위 Ⅱ(target binding region Ⅱ).
8. The gene carrier of claim 7, wherein the targeting ligand has a bipodal peptide binder (BPB) structure comprising: (i) a parallel covalent bond (parallel); ), A structure stabilizing region comprising antiparallel or parallel and antiparallel amino acid strands; And (ii) target binding region I and target binding region II, each of which is bound to both ends of the structure stabilization site and comprises randomly selected n and m amino acids, respectively.
다음의 단계를 포함하는 유전자 운반체(gene delivery system)의 제조방법:
(a) (i) 운반대상(cargo)으로서의 뉴클레오타이드 분자 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex)를 형성하는 단계;
(b) 인지질 및 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있는 인지질을 혼합하여 인지질 필름을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 단계 (a)의 복합체 및 상기 단계 (b)의 인지질 필름을 혼합 및 압출하여 상기 복합체가 봉입된 리포좀을 수득하는 단계.
Method for preparing a gene delivery system comprising the following steps:
forming a complex comprising (a) (i) a nucleotide molecule as a cargo and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide;
(b) mixing the phospholipid and the phospholipid having a cationic peptide bound thereto to form a phospholipid film; And
(c) mixing and extruding the complex of step (a) and the phospholipid film of step (b) to obtain a liposome with the complex encapsulated.
제 9 항에 있어서, 상기 운반대상의 뉴클레오타이드 분자는 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 앱타머, siRNA, shRNA, miRNA, 리보자임(ribozyme), DNAzyme 또는 전사인자 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN)인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The double-stranded ODN of claim 9 wherein the nucleotide molecule of the carrier is an antisense oligonucleotide, aptamer, siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme, DNAzyme or transcription factor binding sequence. ).
제 9 항에 있어서, 상기 양이온성 펩타이드는 HIV(human immunodeficiency virus)-Tat, 6-40 아미노산 잔기로 구성되어 있고 상기 아미노산 잔기 중 최소 3개는 라이신, 아르기닌 또는 라이신과 아르기닌인 펩타이드, KALA 및 프로타민으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The peptide, KALA and protamine of claim 9, wherein the cationic peptide consists of human immunodeficiency virus (HIV) -Tat, 6-40 amino acid residues and at least three of the amino acid residues are lysine, arginine or lysine and arginine. Method selected from the group consisting of.
제 9 항에 있어서, 상기 단계 (b)에 표면에 친수성 고분자가 결합되어 있는 인지질을 추가적으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9, wherein the step (b) further comprises mixing a phospholipid having a hydrophilic polymer bound to its surface.
다음을 포함하는 항암 조성물:
(a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및
(b) (i) 운반대상(cargo)으로서 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN), 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다.
Anticancer composition comprising:
(a) a phospholipid liposome having a cationic peptide bound to its surface and having a double membrane structure; And
(b) (i) a double-stranded ODN corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor as a cargo, and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide. Complex (complex) containing, the complex is encapsulation (encapsulation) inside the phospholipid liposomes.
다음을 포함하는 항암제 민감화 조성물:
(a) 표면에 양이온성 펩타이드가 결합되어 있고 이중막 구조를 가지는 인지질 리포좀; 및
(b) (i) 운반대상(cargo)으로서 NF-κB 전사인자의 결합 서열에 해당하는 이중쇄 올리고뉴클레오타이드(double-stranded ODN), 및 (ii) 세포투과펩타이드(cell penetration peptide)로서 양이온성 펩타이드를 포함하는 복합체(complex), 상기 복합체는 상기 인지질 리포좀 내부에 봉입(encapsulation) 되어 있다.
Anticancer sensitizing compositions comprising:
(a) a phospholipid liposome having a cationic peptide bound to its surface and having a double membrane structure; And
(b) (i) a double-stranded ODN corresponding to the binding sequence of the NF-κB transcription factor as a cargo, and (ii) a cationic peptide as a cell penetration peptide. Complex (complex) containing, the complex is encapsulation (encapsulation) inside the phospholipid liposomes.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 양이온성 펩타이드는 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합되어 있는 친수성 고분자를 통하여 간접적으로 상기 인지질 리포좀의 표면에 결합된 것을 특징으로 하는 조성물.
The composition of claim 13 or 14, wherein the cationic peptide is indirectly bound to the surface of the phospholipid liposome through a hydrophilic polymer bound to the surface of the phospholipid liposome.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 인지질 리포좀의 표면은 타겟팅 리간드(targeting ligand)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
15. The composition of claim 13 or 14, wherein the surface of the phospholipid liposome further comprises a targeting ligand.
제 16 항에 있어서, 상기 타겟팅 리간드는 다음을 포함하는 바이포달 펩타이드 바인더(Bipodal Peptide Binder: BPB) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물: (i) 가닥간(interstrand) 비공유결합이 형성된 패러럴(parallel), 안티패러럴(antiparallel) 또는 패러럴(parallel)과 안티패러럴(antiparallel) 아미노산 가닥들을 포함하는 구조 안정화 부위(structure stabilizing region); 및 (ii) 상기 구조 안정화 부위의 양 말단에 결합되어 있고 무작위적으로 선택된 각각 n 및 m개의 아미노산을 포함하는 타겟 결합 부위 I(target binding region I) 및 타겟 결합 부위 Ⅱ(target binding region Ⅱ).17. The composition of claim 16, wherein the targeting ligand has a bipodal peptide binder (BPB) structure comprising: (i) a parallel formed non-covalent bond between strands; A structure stabilizing region comprising antiparallel or parallel and antiparallel amino acid strands; And (ii) target binding region I and target binding region II, each of which is bound to both ends of the structure stabilization site and comprises randomly selected n and m amino acids, respectively.
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