KR20180034619A - 가용성 생체분자를 소거하기 위한 모듈 조성물 및 이와 관련된 방법 - Google Patents

가용성 생체분자를 소거하기 위한 모듈 조성물 및 이와 관련된 방법 Download PDF

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KR20180034619A
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루이스 호손
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나노틱스 엘엘씨
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Abstract

본 발명은, 다른 무엇보다도, 가용성 생체분자의 생물학적 활성을 억제하기 위해서 결합되는 조성물, 뿐만 아니라 그의 약학 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 다른 분자 또는 세포와의 반응으로부터 표적(또는 병원균)을 억제하기 위해서, 가용성 생체분자 또는 병원균의 표면 상의 생체분자와 같은 표적을 특이적으로 결합하는 다수의 입자들을 포함할 수 있다.

Description

가용성 생체분자를 소거하기 위한 모듈 조성물 및 이와 관련된 방법
우선권 주장
본 출원은 2015년 7월 29일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/198,531호; 2015년 7월 29일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/198,519호; 2015년 7월 29일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/198,541호; 2015년 10월 2일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/236,507호; 및 2016년 4월 6일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/319,092호를 우선권으로 주장하며; 이들 각각은 그 전체가 참고로 본원에 통합된다.
임상에서 이용가능하거나 개발중인 많은 항암 치료법은 면역계가 암을 인식하거나 파괴하는 능력, 또는 인식하고 파괴하는 능력의 자극을 동반한다. 가장 유명한 것 중 세가지는 브리스톨-마이어스 스큅(Bristol-Myers Squibb)의 항-면역관문(checkpoint) 억제제인 여보이(Yervoy)®(이피리무맙), 머크(Merck)의 키트루다(Keytruda)®(펨브로리주맙, 이전에는 람브로리주맙)이다. 하지만, 이들 및 다른 접근법은 개체의 면역계의 실질적인(net) 상향-조절과 관련되어, 자가면역 질환과 유사한 잠재적으로 심각한 증상 및/또는 다른 상당한 부작용을 수반한다.
자가-면역을 피하는 개체의 능력을 교란시키지 않으면서, 암, 특히 전이성 암을 치료하기 위한 보다 효과적인 약리학적 접근법이 당 업계에서 필요하다. 무엇보다도, 본 발명은 면역 세포를 자극하는 것보다는, 종양 미세환경을 탈억제(dis-inhibit)하는 것, 즉, 종양의 방어 체계를 약화시키는 것을 비롯한, 암에 대한 개체 자신의 면역계를 활용하기 위한 대안적 접근법에 기초한 방법과 조성물을 제공한다.
본 발명은 무엇보다도, 생체분자, 특히 가용성 분자에 결합하고 이의 생물학적 활성을 억제하는 조성물, 및 그의 약학 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 조성물이 유용한 많은 적용례를 제공한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 조성물은 암세포와 같은 세포의 증식, 성장 및/또는 생존을 억제하는데 유용하다. 추가적으로, 본 명세서에 개시된 조성물은 노화, 대사장애 및 신경퇴행성 질병의 예방 및/또는 치료에 유용하다. 다른 예에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 개체의 순환계 내의 독소(예를 들어, 동물 독소, 세균 독소 및/또는 식물 독소), 바이러스, 또는 다른 외래 화합물에 결합하고 이를 중화시키기 위해 유용할 수 있다.
도 1은 TNF 수용체의 가용성 형태(sTNF-R)에 결합하는 입자의 예시적인 실시형태를 도시한다. 입자는 약 1 세제곱 미크론이다. 입자의 내면은 sTNF-R 표적에 결합하여 이 표적을 그의 천연 리간드로부터 격리(소거(scavenge))하여 sTNF-R 표적과 다른 단백질 및 세포 사이의 상호작용을 억제할 수 있는 고정된 TNF 작용제를 포함한다. 입자의 내면은 공극 공간을 포함하는 경계를 한정한다.
도 2는 TNF 수용체 표적의 가용성 형태(sTNF-R)에 결합하는 TNF 작용제를 포함하는 입자의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도 2에 나타낸 세 가지 입자는 결합된 0, 3, 또는 10개 분자의 sTNF-R 표적을 갖는 것으로 도시된다. TNF 작용제와 sTNF-R 표적을 일정한 비율로 도시하는 것은 아니지만, 고리-형상 입자는 직경이 약 175 nm이다. 입자의 내면은 고정된 TNF 작용제를 함유하며, 이 작용제는 sTNF-R 표적에 결합하여 표적을 그의 천연 리간드로부터 격리(소거)시켜, sTNF-R 표적과 다른 단백질 및 세포 사이의 상호작용을 억제할 수 있다. 고리-형상 입자의 내부는 공극 공간을 포함한다.
도 3은 돌출부를 포함하는 입자의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도면의 좌측의 입자는 100 내지 150 nm의 최장 치수를 갖는 코어(core)를 갖는 8면체이다. 도면의 우측의 입자는 200 내지 300 nm의 최장 치수를 갖는 코어를 갖는 20면체이다. 각 입자는 추가로 코어 다면체 구조의 꼭짓점으로부터 바깥쪽을 향하는 분자 돌출부를 포함한다. 입자는 진회색으로 나타낸 작용제를 포함하는 것으로 도시되며, 일부 입자는 연회색으로 나타나고 0 또는 3 "포획(capture)"으로서 식별되는, 표적(예를 들어, 생체분자)을 결합한 것으로 도시된다. 돌출부는 "세포 격퇴자"로서 작용하여, 입자의 작용제에 결합된 표적과 세포 표면 사이의 상호작용을 억제한다. 도 3에서 입자, 돌출부, 작용제 및 결합된 표적의 표시를 일정 비율로 나타낸 것은 아니다.
도 4는 패널(A) 및 (B)로 표지된 두 패널로 이루어진다. 패널(A)는 코어 하위입자(subparticle) 및 보호 하위입자를 포함하는 입자 내의 하위입자의 충전을 도시하며, 이때 각각의 하위입자는 실질적으로 구형이며 대략 동일한 크기이다. 그럼에도 불구하고, 입자는 다양한 형상 및/또는 크기의 하위입자를 포함할 수 있다. 추가적으로, 하위입자는 육방정계 패턴으로의 충전을 나타내지만; 하위입자는 무작위로 또는 다른 기하형태로 충전될 수 있다. 패널(B)는 (i) 코어 하위입자의 표면 상에 고정되는 "포획 리간드"(즉, 작용제), (ii) 작용제에 특이적으로 결합된 표적(예를 들어, 생체분자), 및 (iii) 입자의 유체-충전된 공극 공간 내의 표적을 도시한다. 패널(B)는 보호 하위입자를 도시하지 않는다. 도 4의 하위입자, 포획 리간드, 표적 및 공극 공간의 상대적 크기는 반드시 일정한 비율로 나타내지는 않는다.
도 5는 패널 (A), (B), (C) 및 (D)로 표지된 4개의 패널로 이루어진다. 각각의 패널은 입자의 하위입자를 도시하며, 이때 코어 하위입자는 회색으로, 그리고 보호 하위입자는 백색으로 나타난다. 각각의 입자는 55개의 코어 하위입자를 포함한다. 패널 (A) 및 (B)는 패널 (C) 및 (D)에 도시된 뷰에 직교하는 입자 뷰를 도시한다. 패널 (A) 및 (C)는 코어 하위입자만을 도시하며, 패널 (B) 및 (D)는 코어 하위입자 및 많은 보호 하위입자를 도시한다. 코어 하위입자 및 보호 하위입자를 포함하는 완성된 입자는 바람직하게는 보호 하위입자층 적어도 하나에 의해 덮히며, 이 층은 어느 패널에서도 그 전체가 나타나지는 않는다. 도 5에서, 각각의 코어 하위입자 및 보호 하위입자는 실질적으로 구형이며 대략 동일한 크기이지만; 입자 내의 하위입자는 형상 및/또는 크기 측면에서 변할 수 있다. 부가적으로, 도 5의 하위입자는 육각형 패턴으로 충전된 것으로 나타나지만; 입자의 하위입자는 다른 기하형태로 충전되거나 무작위로 충전될 수 있다. 도 5에서 하위입자, 포획 리간드, 표적 및 공극 공간의 상대적 크기는 반드시 일정한 비율로 나타나지는 않는다.
도 6은 패널 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)로 표지된 6 패널로 이루어진다. 각 패널은 실질적으로 2-차원 입자의 뷰를 도시한다. 각각의 패널에서, 원은 입자 표면 상에 고정된 작용제를 도시한다. 실질적으로 2-차원 입자는 예를 들어, 십자형 또는 별모양의 암(arm) 사이에, "공극 공간"을 포함할 수 있다. 패널(A)는 십자형상을 포함하는 입자의 "탑-뷰(top-view)"를 도시하며, 패널(B)는 동일한 십자형상 입자의 직교 "측면도"를 도시한다. 패널(A)의 "십자 형상"은 "실질적으로 2-차원 형상"이고, 직교 "측면도"는 2-차원 형상을 함유하지 않는 3차원이다. "측면도"는 실질적으로 2-차원 입자가 상이한 표면들, 즉, 작용제가 그 위에 고정되는 "내면"(흑색), 및 실질적으로 작용제가 없는 "외면"(즉, "외부면")(회색)을 포함할 수 있음을 보여준다. 상이한 표면은 상이한 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 입자는 층판상일 수 있거나, 상이한 표면은 예를 들어, 하나의 표면을 가리는 한편 다른 표면이 작용제 또는 코팅 분자에 가교됨으로써 제조될 수 있다. 입자의 크기 및 작용제와 표적의 특성에 따라, 십자 형상은 결합된 표적(예를 들어, 생체분자)과 다른 단백질 또는 세포 사이의 상호작용을 다양한 정도로 억제할 것이다. 입자의 기하형태는 예를 들어, 이러한 상호작용을 추가로 억제하도록 조정될 수 있다. 패널(C)는 6-꼭짓점 별 기하형태를 포함하는 입자를 도시하며, 이 입자는 결합된 표적과 다른 단백질 또는 세포 사이의 상호작용을 패널(A)의 십자형상 입자보다 더 큰 정도로 억제할 수 있다. 패널(D)는 3-꼭짓점 별모양을 도시하며, 이는 결합된 표적과 다른 단백질 또는 세포 사이의 상호작용을 최소로만 억제할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 3-꼭짓점 별모양 기하형태를 포함하는 입자는 결합된 표적과 다른 단백질 또는 세포 사이의 상호작용을 더 큰 정도로 억제하도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 패널(E)는 3-꼭짓점 별모양 기하형태를 포함하는 입자를 도시하며, 여기서는 실질적으로 작용제가 없는 물질이 입자를 둘러싸며, 패널(F)는 실질적으로 작용제가 없는 외면을 갖는 3-꼭짓점 별 기하형태를 포함하는(즉, 4개의 3-꼭짓점 별모양을 포함하는) 입자를 도시한다.
도 7은 반응기(reactive group)-포함 입자, 및 작용기-포함 작용제를 도시한다. 따라서 상기 입자와 작용제의 조합은, 각각의 기의 특성에 따라, 반응기와 작용기 사이의 공유결합 또는 비-공유결합을 형성할 수도 있다.
도 8은 반응기-포함 입자, 작용기-포함 링커 및 작용제를 도시한다. 따라서 상기 입자와 링커의 조합은 각각의 기의 특성에 따라 반응기와 작용기 사이의 공유결합 또는 비-공유결합을 형성할 수도 있다. 그다음, 입자/링커 복합체는, 그다음 작용제와 조합되어 상기 링커와 작용제 사이에 공유결합 또는 비-공유결합을 형성하여, 상기 작용제에 입자를 연결시킬 수도 있다.
본 발명은 가용성 생체분자를 그의 자연 환경으로부터 격리시킴으로써, 예를 들어, 가용성 생체분자의 생물학적 활성을 억제하기 위한, 조성물 및 방법을 특징으로 한다. 예를 들어, 본 발명은 가용성 생체분자에 선택적으로 결합하는 작용제(예를 들어, 입자의 표면 상에 고정됨)를 포함하는 표면을 갖는, 입자 또는 다수의 입자들을 제공한다. 일단 가용성 생체분자가 작용제에 의해 결합되면, 생체분자는 입자에 의해 격리되어 가용성 생체분자가 가용성 생체분자의 다른 천연 결합 파트너와 상호작용하는 능력이 감소된다(예를 들어, 실질적으로 능력이 감소되거나 무능력화된다). 따라서, 가용성 생체분자는 불활성이 된다.
본 개시내용의 다양한 양태는 입자에 작용제를 연결하도록 구성된 반응기를 포함하는 입자에 관한 것이다. 따라서, 입자는 작용제를 포함하지 않을 수도 있지만, 그럼에도 불구하고 입자는 작용제와 커플링될 수도 있다. 상이한 작용제는 소거될 생체분자의 특성에 따라 입자에 부착될 수도 있다.
일부 양태에서, 본 개시내용은 입자 및 링커를 포함하는 키트에 관한 것이다. 예를 들어, 링커는 입자에 대한 특이적 잔기를 포함하는 작용제와 반응하도록 선택될 수 있다. 따라서, 하나의 "보편적인(universal) 스캐빈저" 입자가, 상기 입자에 여러 개의 상이한 유형의 작용제를 연결하기 위해서 여러 개의 상이한 링커를 갖는 키트에 제공될 수도 있다(예를 들어, 상이한 링커가 상이한 잔기를 동일한 입자에 연결할 수 있다).
상기 입자의 반응기는 바람직하게는, 상기 입자에 연결된 작용제는, 생체분자의 멤브레인-결합형 또는 표면-결합형에 비해 표적 생체분자의 가용성 형태에 대해 보다 높은 선택성을 갖는다. 예를 들어, 입자와 결합되지 않는 작용제는 유사한 결합 친화도(예를 들어, 유사한 결합 상수 ka 및/또는 유사한 평형 상수 KD)를 갖는 생체분자의 가용성 형태 또는 멤브레인-결합형과 결합할 수도 있다. 입자의 반응기에 직접적으로 연결되거나 입자의 반응기에 간접적으로(예를 들어, 링커를 경유하여) 연결되는 작용제는, 동일한 생체분자의 멤브레인-결합형에 비해 표적 생체분자의 가용성 형태에 대해 높은 결합 친화도(예를 들어, 높은 ka 및/또는 갖는 KD)를 나타낼 수도 있다.
바람직한 실시형태에서, 반응기에 (직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 링커를 경유하여) 연결된 작용제가, 상기 작용제가 입자의 반응기에 연결되지 않은 경우(예를 들어, 작용제가 대신 용액 중에서 유리된 상태이거나 노출된 표면에 연결되는 경우)에 비해, 표적 생체분자의 멤브레인-결합형에 대해 낮은 결합 친화도를 갖도록, 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 입자 상에 구성되어 있다. 예를 들어, 반응기에 (직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 링커를 경유하여) 연결된 작용제가, 상기 작용제가 입자의 반응기에 연결되지 않은 경우에 비해 표적 생체분자의 멤브레인-결합형에 대해 낮은 결합 상수 ka를 갖도록, 반응기가 입자 상에 구성될 수도 있다. 표적 생체분자의 멤브레인-결합형에 대한 입자에 연결된 작용제의 ka(ka, 입자)는, 용액 중에 유리된 상태이거나 노출된 표면에 연결된 작용제의 ka(ka, 유리)에 비해, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 0.005, 또는 0.001의 순으로 적을 수도 있다(예를 들어, 작용제와 멤브레인-결합된 표적에 대해, ka, 입자÷ ka, 유리형 ≤ 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 0.005, 또는 0.001). 유사하게, 반응기에 (직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 링커를 경유하여) 연결된 작용제가, 상기 작용제가 입자의 반응기에 연결되지 않은 경우에 비해, 표적 생체분자의 멤브레인-결합형에 대해 높은 평형 상수 KD를 갖도록, 반응기가 구성될 수도 있다. 입자에 연결된 작용제의 KD(KD, 입자)는, 용액 중에 유리된 상태이거나 노출된 표면에 연결된 작용제의 KD(KD, 유리형)에 비해, 표적 생체분자의 멤브레인-결합형에 대해, 10%, 20%, 25%, 50%, 100%, 200%, 250%, 500%, 1000%, 5000%, 10,000%, 50,000%, 또는 100,000%의 순으로 클 수 있다(예를 들어, 작용제와 멤브레인-결합된 표적에 대해, KD, 입자 ÷ KD, 유리 ≥ 1.1, 1.2, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5, 3.5, 5.0, 10, 5, 100, 500, 또는 1000).
바람직한 실시형태에서, 입자의 반응기에 작용제를 연결하는 것이 (예를 들어, 작용제가 입자의 반응기에 연결되지 않고 작용제가 용액 중에 유리된 상태이거나 노출된 표면에 연결되는 경우에 비해) 표적 생체분자의 가용성 형태에 대한 작용제의 결합 친화도에 영향을 미치지 않도록, 입자가 구성된다. 예를 들어, 작용제가 입자의 반응기에 연결되지 않은 경우에 비해, 반응기에 (직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 링커를 경유하여) 연결된 작용제가 표적 생체분자의 가용성 형태에 대해 거의 동일한 결합 상수를 갖도록, 반응기가 입자 상에 구성될 수도 있다. 입자에 연결된 작용제의 ka(ka, 입자)는 표적 생체분자의 가용성 형태에 대해, 용액 중에 유리된 상태이거나 노출된 표면에 연결된 작용제의 ka(ka, 유리)와 거의 동일할 수도 있다(예를 들어, ka, 입자÷ ka, 유리는 작용제와 가용성 표적에 대해 0.1 내지 10, 예를 들어 0.2 내지 5, 0.5 내지 2, 0.8 내지 1.2, 또는 0.9 내지 1.1일 수도 있다). 유사하게, 작용제가 입자의 반응기에 연결되지 않은 경우에 비해, 반응기에 (직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 링커를 경유하여) 연결된 작용제가 표적 생체분자의 가용성 형태에 대해 거의 동일한 평형 상수 KD를 갖도록, 반응기가 입자 상에 구성될 수도 있다. 입자에 연결된 작용제의 KD(KD, 입자)는, 표적 생체분자의 가용성 형태에 대해, 용액 중에 유리된 상태이거나 노출된 표면에 연결된 작용제의 KD(KD, 유리)와 거의 동일할 수도 있다(예를 들어, KD,입자 ÷ KD,유리는, 작용제와 가용성 표적에 대해 0.1 내지 10, 예를 들어 0.2 내지 5, 0.5 내지 2, 0.8 내지 1.2, 또는 0.9 내지 1.1일 수도 있다).
따라서, 다수의 반응기들을 포함하는 입자가 작용제(예를 들어, 항체, Fab, scFv, 또는 세포-표면 수용체의 리간드)에 연결되어서, 표적의 가용성 형태(예를 들어, 항원 및/또는 세포-표면 수용체의 가용성 형태)에는 선택적으로 결합하지만 표적의 멤브레인-결합형에 대해서는 적절하게 결합하지 않는 입자를 제작할 수도 있다. 이러한 입자는 생체 내에서 또는 시험관 내에서 사용될 수 있어서, 예를 들어 표적의 멤브레인-결합형에 작용제를 노출시키지 않으면서 유체 내 가용성 표적의 농도를 줄일 수도 있다.
I. 생체분자
가용성 생체분자는 일반적으로 특이적 결합 쌍의 제 1 구성원이다. 본 명세서에 사용될 때, "결합 파트너", "특이적 결합 파트너" 또는 "특이적 결합 쌍의 구성원"은 일반적으로 상당한 친화성 및 특이성으로 서로 결합하는 결합 구성원 쌍의 임의의 구성원을 포함한다. 결합 파트너 쌍은 샘플의 적어도 대부분 또는 적어도 실질적으로 모든 다른 성분을 실질적으로 배제하고 서로 결합할 수 있고/있거나 특히, 약 10-4, 10-5, 10-6, 10-7 또는 10-8M 미만의 해리 상수를 가질 수 있다. 결합 파트너 쌍은 특이성과 친화성을 협력적으로 증가시키기 위해 다수의 원자 상호작용에 의존하는 미리-정해진 방식으로 서로 잘 맞을(fit) 수 있다. 결합 파트너는 특히, 생물학적 시스템(예를 들어, 수용체-리간드 상호작용), 화학적 상호작용, 및/또는 분자 각인(imprinting) 기술에 의해 유도될 수 있다. 특이적 결합 쌍으로도 불리는, 예시적인 상응하는 결합 파트너 쌍이 표 1에 제시되며, "제 1" 및 "제 2" 표시는 임의적이고 상호교환가능하다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "생체분자"는 살아있는 유기체에 영향을 나타낼 수 있는 임의의 분자를 말한다. 일부 실시형태에서, 생체분자는 리튬 또는 납과 같은 원자이다(예를 들어, 생체분자는 금속 양이온일 수 있다). 일부 실시형태에서, 생체분자는 원자 또는 금속 이온이 아니다. 예를 들어, 생체분자는 유기 화합물 또는 무기 화합물과 같은 분자일 수 있다. 일부 실시형태에서, 생체분자는 와파린 또는 다비가트란과 같은 약물이다. 생체분자는 디아세틸모르핀과 같은 향정신성 약물일 수 있다. 생체분자는 독약, 독소 또는 독일 수 있다. 생체분자는 알레르겐일 수 있다. 생체분자는 발암물질일 수 있다. 생체분자는 신경작용제와 같은 화학 무기(chemical weapon) 작용제일 수 있다. 생체분자는 호르몬, 사이토카인, 신경전달물질, 가용성 세포외 수용체, 항체 또는 가용성 매트릭스 단백질과 같은, 유기체에 내인성인 분자일 수 있다. 생체분자는 펩티드, 폴리펩티드, 단백질, 핵산, 탄수화물 또는 당일 수 있다. 생체분자는 펩티드, 폴리펩티드, 단백질, 핵산, 탄수화물 또는 당을 포함할 수 있다. 생체분자는 잘못 접힌(misfold) 단백질일 수 있다. 생체분자는 아밀로이드 또는 아밀로이드의 가용성 전구체일 수 있다. "폴리펩티드", "펩티드" 및 "단백질"은 상호교환되어 사용되며 길이 또는 번역후 변형에 관계없이, 아미노산의 임의의 펩티드-연결된 쇄를 의미한다. 생체분자는 지질, 스테로이드 또는 콜레스테롤일 수 있다. 생체분자는 지질, 스테로이드 또는 콜레스테롤을 포함할 수 있다. 생체분자는 순환하는 무세포 RNA와 같은, 순환하는 무세포 핵산일 수 있다. 생체분자는 마이크로 RNA(miRNA)일 수 있다.
생체분자는 세포(예를 들어, 포유류 세포)에 의해 분비되는 생체분자일 수 있다. 생체분자는 가용성 형태로의 절단에 민감한 막단백질의 세포외 영역일 수 있다. 생체분자는 세포질(cytosolic) 생체분자일 수 있다. 예를 들어, 생체분자는 어팝토시스(apoptosis)에 이어 생체 내에서 방출되는 세포질 생체분자일 수 있거나, 입자는 세포질 생체분자가 용액에서 유리하는 시험관 내 방법에 사용될 수 있다.
일부 바람직한 실시형태에서, 생체분자는 가용성 생체분자이다. 일부 바람직한 실시형태에서, 표적은 가용성 생체분자이다. 그럼에도 불구하고, 입자는 수용액 내의 용질이 아닌 및/또는 세포 표면 상의 결합 파트너와 상호작용하지 않는 생체분자를 표적화할 수 있다. 예를 들어, 입자는 아밀로이드 또는 프리온 응집체와 같은 단백질 응집체와 결합된 생체분자에 특이적으로 결합할 수 있다. 이러한 입자는 응집체를 분해시킴으로써(예를 들어, 열역학적 평형을 응집된 상태로부터 멀리 이동시킴으로써) 및/또는(예를 들어, 추가 응집을 억제하고/하거나 결합된 응집체의 제거를 허용하기 위하여) 응집체를 격리시킴으로써 치료 효과를 제공할 수 있다. 유사하게, 입자는 결정 칼슘 또는 하이드록시아파타이트에 특이적으로 결합할 수 있다. 유사하게, 입자는 세균, 원생동물, 진균 또는 효모 세포와 같은 세포 또는 바이러스와 결합된 생체분자에 특이적으로 결합할 수 있으며, 이때 생체분자는 수용액 내의 용질이 아니라 막, 세포벽 또는 캡시드 내로 분배된다. 따라서, 입자는 병원성 바이러스 또는 세포를 격리하여, 바이러스 또는 세포의 병원성을 약화시킬 수 있다. 입자는 엑토좀(ectosome), 엑소좀(exosome), 쉐딩 소낭(shedding vesicle), 또는 세포사멸체(apoptotic body)와 같은 세포외 소낭과 결합되는 생체분자에 특이적으로 결합할 수 있다. 입자는 예를 들어, 저밀도 지질단백질 입자를 격리시키기 위하여, 저밀도 지질단백질에 특이적으로 결합할 수 있다.
생체분자는 세포 표면 수용체의 리간드일 수 있다. 리간드는 자연-발생 리간드 또는 합성 리간드일 수 있다. 리간드는 수용체의 천연 리간드(예를 들어, 생체 내에서 개체에 의해 생산되는 리간드) 또는 비-천연 리간드(예를 들어, 바이러스 또는 약물과 같은, 개체 내로 도입되는 리간드)일 수 있다. 생체분자는 세포질 수용체 또는 핵 수용체를 위한 리간드일 수 있다.
[표 1] 특이적 결합 쌍의 예
Figure pct00001
종양 세포는 사이토카인 수용체의 가용성 형태를 발산함(shedding)으로써 숙주 면역 감시로부터 자신을 보호하는 것으로 알려져 있으며, 상기 가용성 수용체는 종양 미세환경에서 면역 세포에 의해 생산되는 사이토카인에 결합한다. 예를 들어, 암세포는 TNF 수용체 및 다른 사이토카인 수용체, 예를 들어, IL-2 수용체 및 TRAIL 수용체의 가용성 형태를 발산한다. 이들 가용성 수용체는 암세포에서 TNFα, IL-2, 및 TRAIL의 프로-어팝토시스(pro-apoptotic) 영향을 덜어줌으로써 암세포에 성장 이득을 부여한다. 카르파토바 등(Karpatova et al.)은 인간 암세포에 의한 67kD 라미닌 수용체의 발산이 종양 침윤 및 전이를 증가시킬 수 있음을 보고한다(문헌[J Cell Biochem 60(2):226-234(1996)] 참고). 따라서, 본 명세서에 개시된 입자는 예를 들어, 암 치료에 사용하기 위하여, 세포 표면 수용체 단백질의 가용성 형태를 소거하기 위해 조작될 수 있다.
따라서, 일부 실시형태에서, 세포 표면 수용체 단백질은 암세포에 의해 발현되고/되거나 세포 표면 수용체 단백질은 세포 표면 수용체 단백질의 가용성 형태로서 암세포에 의해 발산되는 단백질이다. 일부 실시형태에서, 활성화될 경우, 세포 표면 수용체 단백질은 어팝토시스를 유도한다(예를 들어, 사멸 수용체). 일부 실시형태에서, 세포 표면 수용체 단백질은 종양 괴사 인자 수용체(TNFR) 단백질(예를 들어, TNFR-1 또는 TNFR-2)이다. 일부 실시형태에서, 세포 표면 수용체 단백질은 Fas 수용체 단백질이다. 일부 실시형태에서, 세포 표면 수용체 단백질은 TNF-관련 어팝토시스-유도 리간드 수용체(TRAILR) 단백질, 4-1BB 수용체 단백질, CD30 단백질, EDA 수용체 단백질, HVEM 단백질, 림프독소 베타 수용체 단백질, DR3 단백질 또는 TWEAK 수용체 단백질이다. 일부 실시형태에서, 세포 표면 수용체 단백질은 인터루킨 수용체 단백질, 예를 들어, IL-2 수용체 단백질이다. 이러한 실시형태에서, 표적 가용성 생체분자가 예를 들어, 암세포로부터 발산되는, 세포 표면 수용체의 가용성 형태일 수 있음이 이해된다.
일부 실시형태에서, 생체분자는 가용성 Tim3("T-세포 Ig 뮤신(Mucin) 3")이다. 가용성 Tim3(sTim3)은 자가면역 질병 및 암에 관련되어 왔으며, 증가된 sTim3은 HIV 감염과 관련된다. CEACAM1과의 이종이량체 결합에서 갈렉틴(Galectin) 9("Gal9") 및 잠재적으로 다른 리간드와 Tim3의 결합은 T-세포 반응의 억제를 야기하며, Tim3와 CEACAM1의 동시-차단은 항-종양 면역 반응을 야기한다. 따라서, 생체분자는 sTim3, 또는 sTim3을 위한 천연 리간드, 예를 들어, Tim3L, 또는 Gal9일 수 있다. 생체분자는 CEACAM1의 가용성 이소형(isoform)일 수 있다. 이러한 방식으로, 입자는 Gal9와 멤브레인-결합 Tim3(mTim3) 사이의 상호작용을 억제하지 않으면서 sTim3을 소거하기 위해 개조될 수 있다. 유사하게 작용제는 sTim3, sTim3에 대해 선택적인 항체(또는 그의 항원 결합 부분), 또는 Tim3을 위한 리간드일 수 있다. 작용제는 CEACAM1을 위한 천연 리간드(예를 들어, Gal9 또는 그의 변이체) 또는 CEACAM1 또는 그의 가용성 이소형에 대해 선택적인 항체일 수 있다. 전술한 입자 중 임의의 것이 예를 들어, 암의 치료 방법, HIV 감염의 치료 방법, 및 이식편-대-숙주 질병과 같은 자가면역 질병의 치료 방법에 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 생체분자는 Gal9(갈렉틴 9)일 수 있다. 입자는 Gal9에 대해 선택적인 작용제, 예를 들어, Gal9를 위한 천연 리간드, 예를 들어, Tim3, 또는 그의 변이체, 또는 Gal9에 대해 선택적인 항체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 입자는 멤브레인-결합 Tim3(mTim3)과의 멤브레인-결합 Gal9(mGal9)의 상호작용을 억제하지 않으면서 Gal9를 소거하기 위해 개조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 생체분자는 CEACAM1의 가용성 이소형("sCEACAM1")일 수 있다. 작용제는 sCEACAM1을 위한 천연 리간드, 예를 들어, Gal9, 또는 그의 변이체, 또는 CEACAM1 또는 CEACAM1의 가용성 이소형에 대해 선택적인 항체일 수 있다.
일부 실시형태에서, 생체분자는 가용성 CTLA4이다. 가용성 CTLA4("sCTLA4")는 암에 관련되어 있으며, sCTLA4에 대해 활성이지만 멤브레인-결합된 CTLA4("mCTLA4")에 대해서는 활성이 아닌 항체는 암의 동물 모델에서 효과적이다. 일부 실시형태에서, 생체분자는 sCTLA4이다. 작용제는 CTLA4를 위한 천연 리간드, 예를 들어, 가용성 B7-1 또는 가용성 B7-2, 또는 그의 변이체, 또는 CTLA4에 대해 선택적인 항체, 예를 들어, 이피리무맙 또는 티시리무맙일 수 있다. 이러한 방식으로, 입자는 리간드와 mCTLA4 사이의 상호작용을 억제하지 않으면서 sCTLA4를 소거하기 위해 개조될 수 있다. 따라서, 정상 면역 반응의 일부로서 상호작용을 위해 mCTLA4를 자유롭게 남겨두는 한편, 종양 미세환경("TME") 및/또는 TME 바깥의 순환으로부터 sCTLA4는 제거될 수 있다. sCTLA4를 표적화하는 입자는 예를 들어, 암 치료 방법에 사용될 수 있다.
가용성 PD-1("sPD1")은 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질병에 관련된다. 과량의 sPD1은 PD1과 그의 리간드 PD-L1 및 PD-L2 사이의 균형을 교란하여, 자가면역을 유도할 수 있다. 따라서, 생체분자는 sPD1일 수 있다. 작용제는 sPD1을 위한 천연 리간드, 예를 들어, PD-L1, PD-L2, 또는 그의 변이체, 또는 PD1에 대해 선택적인 항체, 예를 들어, PD1 차단 약물, 예를 들어, 니보루맙, 피디리주맙 또는 펨브로리주맙(키트루다®)일 수 있다. 따라서, 입자는 PD-L1 또는 PD-L2의 멤브레인-결합 PD1과의 상호작용을 억제하지 않으면서 sPD1을 소거하기 위해 개조될 수 있다. 이러한 입자는 예를 들어, 관절염과 같은 자가면역 질병의 치료 방법에 사용될 수 있다.
LAG3은 그의 리간드에 의해 결합될 때 억제를 야기하는 T-세포 표면 수용체이다. LAG3의 가용성 형태("sLAG3")는 예를 들어, 제 1형 당뇨병 및 다른 자가면역 질병에서, 자가면역과 상관된다. 생체분자는 sLAG3일 수 있다. 작용제는 sLAG3을 위한 천연 리간드, 또는 그의 변이체, 또는 sLAG3에 대해 선택적인 항체일 수 있다. 따라서, 입자는 리간드와 멤브레인-결합 LAG3 사이의 상호작용을 억제하지 않으면서 sLAG3을 소거하기 위해 개조될 수 있다. 이러한 입자는 제 1형 당뇨병과 같은 자가면역 질병의 치료 방법에 사용될 수 있다.
생체분자는 TNFα일 수 있다. 작용제는 인플릭시맙, 아다리무맙, 세로리주맙, 아페리모맙, 네레리모맙, 오조라리주맙 또는 고리무맙과 같은 항-TNFα 항체를 포함할 수 있거나, 작용제는 항-TNFα 항체의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다. 작용제는 에타너셉트일 수 있다. 작용제는 TNFα를 위한 가용성 수용체(sTNF-R 또는 그의 변이체)일 수 있다. TNFα를 표적화하는 입자는 강직성 척추염, 크론병, 화농성한선염, 건선, 판상형 건선, 건선성 관절염, 난치성 천식, 소아 특발성 관절염, 궤양성 대장염 및 류마티스 관절염과 같은 다양한 자가면역 질병의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다. TNFα를 표적화하는 입자는 또한 다른 질병과 병태 이외에, 알츠하이머병, 심혈관 질병, 제 2형 당뇨병, 근이영양증 및 비만의 치료 또는 예방을 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 β2 마이크로글로불린(B2M)일 수 있다. 작용제는 항-B2M 항체일 수 있다. B2M을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 기억상실, 인지력 감퇴, 말초 동맥 질병, 투석-관련 아밀로이드증(dialysis-related 아밀oidosis), 만성 림프성 백혈병, 다발성 골수종 및 림프종의 치료 또는 예방을 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 CCL2(케모카인(C-C 모티프) 리간드 2)일 수 있다. 작용제는 항-CCL2 항체일 수 있다. CCL2를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 알츠하이머병, 죽상동맥경화증, 허혈(예를 들어, 허혈성 뇌졸중), 뇌전증, 다발성 경화증, 건선, 류마티스 관절염, 사구체신염, 및 외상성 뇌손상의 치료 또는 예방을 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 CCL11(C-C 모티프 케모카인 11; 에오탁신 1)일 수 있다. 작용제는 항-CCL11 항체일 수 있다. CCL11을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 기억 상실 및 인지력 감퇴의 치료 또는 예방을 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 CCL19일 수 있다. 작용제는 항-CCL19 항체일 수 있다. CCL19를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 노화 및 인지력 감퇴의 치료 또는 예방을 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 인터페론 감마(INFγ)일 수 있다. 작용제는 항-INFγ 항체, 예를 들어, 폰토리주맙, 또는 가용성 INFγ 수용체(sINFγR)를 포함할 수 있다. 생체분자는 가용성 INFγ 수용체일 수 있다. 작용제는 INFγ 또는 항-sINFγR 항체를 포함할 수 있다. 인터페론 감마를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 크론병, 류마티스 관절염 및 건선과 같은 자가면역 질병의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 클러스테린(clusterin)(예를 들어, 분비 클러스테린, 이소형 2)일 수 있다. 작용제는 항-클러스테린 항체, 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다. 클러스테린을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 암(예를 들어, 두경부암, 신장세포암, 결장직장암, 자궁내막암, 난소암, 유방암, 전립선암, 췌장암, 폐암, 간세포암 또는 흑색종), 신장 질병(예를 들어, 신장애 시스틴증(nephropathic cystinosis)), 판코니(Fanconi) 증후군, 사구체신염, 죽상동맥경화증 및 심근경색을 치료하거나 예방하기 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 고 이동성 그룹 박스 1(high mobility group box 1)(HMGB 1)일 수 있다. 작용제는 항-HMGB 1 항체, 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다. 생체분자는 열충격 단백질(heat shock protein)(예를 들어, HSP60, HSP70, HSP90)일 수 있다. 작용제는 항-HSP 항체 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다. 생체분자는 페록시리독신(peroxiredoxin)(예를 들어, 페록시리독신 1 또는 페록시리독신 2)일 수 있다. 작용제는 항-페록시리독신 항체 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다.
작용제는 클래스 A 스캐빈져(scavenger) 수용체(예를 들어, SCARA1(대식세포 스캐빈져 수용체 1; MSR1; CD204), SCARA2(대식세포 수용체; MARCO), SCARA3, SCARA4(COLEC12), SCARA5), 클래스 B 스캐빈져 수용체(예를 들어, SCARB1, SCARB2, SCARB3(CD36)), CD68, 뮤신, 또는 렉틴-유사 산화된 LDL 수용체-1(LOX-1)과 같은 스캐빈져 수용체의 세포외 부분일 수 있다.
생체분자는 인슐린-유사 성장 인자 1(IGF-1) 또는 인슐린-유사 성장 인자 결합 단백질(예를 들어, IGFBP-1, IGFBP-2, IGFBP-3, IGFBP-4, IGFBP-5, IGFBP-6)일 수 있다. 작용제는 인슐린-유사 성장 인자 1(IGF-1) 또는 인슐린-유사 성장 인자 결합 단백질(예를 들어, IGFBP-1, IGFBP-2, IGFBP-3, IGFBP-4, IGFBP-5, IGFBP-6)일 수 있다. 작용제는 인슐린-유사 성장 인자 1(IGF-1) 또는 인슐린-유사 성장 인자 결합 단백질(예를 들어, IGFBP-1, IGFBP-2, IGFBP-3, IGFBP-4, IGFBP-5, IGFBP-6)에 선택적으로 결합하는 항체 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있다.
작용제는 CD63, CD9, 또는 CD81의 세포외 에피토프에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다. CD63, CD9, 및/또는 CD81을 표적화하는 입자는 엑토좀, 엑소좀, 쉐딩 소낭 또는 사멸체와 같은 세포외 소낭을 소거하기 위해 특히 유용할 수 있다. 다양한 세포외 소낭을 소거하는 입자는 암(예를 들어, 소낭의 쉐딩과 상관되는 질병 진행을 갖는 암)을 치료하거나 예방하는데 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL4L1, CXCL5, CXCL6, CXCL7, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL13, CXCL14, CXCL16, CXCL17, CCL1, CCL2, CCL3, CCL3L1, CCL3L3, CCL4, CCL4L1, CCL4L2, CCL5, CCL7, CCL8, CCL11, CCL13, CCL14, CCL15, CCL16, CCL17, CCL18, CCL19, CCL20, CCL21, CCL22, CCL23, CCL24, CCL25, CCL26, CCL27, CCL28, XCL1, XCL2, 또는 CX3CL1일 수 있다(예를 들어, 문헌[Zlotnik, A. and Yoshie, O., Immunity, 36(5):705(2012)] 참고). 작용제는 CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL4L1, CXCL5, CXCL6, CXCL7, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL13, CXCL14, CXCL16, CXCL17, CCL1, CCL2, CCL3, CCL3L1, CCL3L3, CCL4, CCL4L1, CCL4L2, CCL5, CCL7, CCL8, CCL11, CCL13, CCL14, CCL15, CCL16, CCL17, CCL18, CCL19, CCL20, CCL21, CCL22, CCL23, CCL24, CCL25, CCL26, CCL27, CCL28, XCL1, XCL2, 또는 CX3CL1에 특이적으로 결합하는 항체(또는 그의 항원-결합 부분)을 포함할 수 있다.
생체분자는 인터루킨 1, 인터루킨 1 알파, 인터루킨 1 베타, 인터루킨 2, 인터루킨 3, 인터루킨 4, 인터루킨 5, 인터루킨 6, 인터루킨 7, 인터루킨 8, 인터루킨 9, 인터루킨 10, 인터루킨 11, 인터루킨 12, 인터루킨 13, 인터루킨 14, 인터루킨 15, 인터루킨 16, 인터루킨 17, 인터루킨 18, 인터루킨 19, 인터루킨 20, 인터루킨 21, 인터루킨 22, 인터루킨 23, 인터루킨 24, 인터루킨 25, 인터루킨 26, 인터루킨 27, 인터루킨 28, 인터루킨 29, 인터루킨 30, 인터루킨 31, 인터루킨 32, 인터루킨 33, 인터루킨 35, 또는 인터루킨 36일 수 있다. 작용제는 인터루킨 1, 인터루킨 1 알파, 인터루킨 1 베타, 인터루킨 2, 인터루킨 3, 인터루킨 4, 인터루킨 5, 인터루킨 6, 인터루킨 7, 인터루킨 8, 인터루킨 9, 인터루킨 10, 인터루킨 11, 인터루킨 12, 인터루킨 13, 인터루킨 14, 인터루킨 15, 인터루킨 16, 인터루킨 17, 인터루킨 18, 인터루킨 19, 인터루킨 20, 인터루킨 21, 인터루킨 22, 인터루킨 23, 인터루킨 24, 인터루킨 25, 인터루킨 26, 인터루킨 27, 인터루킨 28, 인터루킨 29, 인터루킨 30, 인터루킨 31, 인터루킨 32, 인터루킨 33, 인터루킨 35, 또는 인터루킨 36에 특이적으로 결합하는 항체(또는 그의 항원-결합 부분)을 포함할 수 있다. 작용제는 가용성 인터루킨-2 수용체, 가용성 인터루킨-3 수용체, 가용성 인터루킨-4 수용체, 가용성 인터루킨-5 수용체, 가용성 인터루킨-6 수용체, 가용성 인터루킨-7 수용체, 가용성 인터루킨-9 수용체, 가용성 인터루킨-10 수용체, 가용성 인터루킨-11 수용체, 가용성 인터루킨-12 수용체, 가용성 인터루킨-13 수용체, 가용성 인터루킨-15 수용체, 가용성 인터루킨-20 수용체, 가용성 인터루킨-21 수용체, 가용성 인터루킨-22 수용체, 가용성 인터루킨-23 수용체, 가용성 인터루킨-27 수용체, 또는 가용성 인터루킨-28 수용체를 포함할 수 있다. 작용제는 인터루킨 33에 결합하는 가용성 ST2일 수 있다.
생체분자는 가용성 인터루킨-2 수용체, 가용성 인터루킨-3 수용체, 가용성 인터루킨-4 수용체, 가용성 인터루킨-5 수용체, 가용성 인터루킨-6 수용체, 가용성 인터루킨-7 수용체, 가용성 인터루킨-9 수용체, 가용성 인터루킨-10 수용체, 가용성 인터루킨-11 수용체, 가용성 인터루킨-12 수용체, 가용성 인터루킨-13 수용체, 가용성 인터루킨-15 수용체, 가용성 인터루킨-20 수용체, 가용성 인터루킨-21 수용체, 가용성 인터루킨-22 수용체, 가용성 인터루킨-23 수용체, 가용성 인터루킨-27 수용체, 또는 가용성 인터루킨-28 수용체일 수 있다. 작용제는 가용성 인터루킨-2 수용체, 가용성 인터루킨-3 수용체, 가용성 인터루킨-4 수용체, 가용성 인터루킨-5 수용체, 가용성 인터루킨-6 수용체, 가용성 인터루킨-7 수용체, 가용성 인터루킨-9 수용체, 가용성 인터루킨-10 수용체, 가용성 인터루킨-11 수용체, 가용성 인터루킨-12 수용체, 가용성 인터루킨-13 수용체, 가용성 인터루킨-15 수용체, 가용성 인터루킨-20 수용체, 가용성 인터루킨-21 수용체, 가용성 인터루킨-22 수용체, 가용성 인터루킨-23 수용체, 가용성 인터루킨-27 수용체, 또는 가용성 인터루킨-28 수용체에 특이적으로 결합하는 항체(또는 그의 항원-결합 부분)을 포함할 수 있다. 작용제는 인터루킨 2, 인터루킨 3, 인터루킨 4, 인터루킨 5, 인터루킨 6, 인터루킨 7, 인터루킨 9, 인터루킨 10, 인터루킨 11, 인터루킨 12, 인터루킨 13, 인터루킨 15, 인터루킨 20, 인터루킨 21, 인터루킨 22, 인터루킨 23, 인터루킨 27, 또는 인터루킨 28일 수 있다.
생체분자는 에피네프린, 노르에피네프린, 멜라토닌, 세로토닌, 트라이이오도티로닌 또는 티록신일 수 있다. 생체분자는 프로스타글란딘(예를 들어, 프로스타시클린 12(PG12), 프로스타글란딘 E2(PGE2), 프로스타글란딘 F2α(PGF2α)), 류코트리엔, 프로스타시클린 또는 트롬복세인일 수 있다. 생체분자는 테스토스테론, 데하이드로에피안드로스테론(DHEA), 안드로스테네디온, 다이하이드로테스토스테론(DHT), 알도스테론, 에스트론, 에스트라디올, 에스트리올, 프로게스테론, 콜티솔, 칼시트리올 또는 칼시디올일 수 있다.
생체분자는 아미린(amylin), 아디포넥틴, 부신피질자극 호르몬, 안지오텐시노겐, 안지오텐신 I, 안지오텐신 II, 항이뇨 호르몬(바소프레신), 아페린(apelin), 심방 나트륨이뇨 펩티드, 뇌 나트륨이뇨 펩티드, 칼시토닌, 케메린(chemerin), 콜레시스토키닌, 부신피질자극호르몬-방출 호르몬, 콜티스타틴, 엔케팔린, 엔도테린, 에리트로포이에틴, 난포-자극 호르몬, 가라닌(galanin), 위 억제 폴리펩티드, 가스트린, 그렐린, 글루카곤, 글루카곤-유사 펩티드-1, 생식샘자극호르몬-방출 호르몬, 성장호르몬-방출 호르몬, 헵시딘(hepcidin), 인간 융모성생식선자극호르몬, 인간 태반성 락토겐, 성장 호르몬, 인히빈(inhibin), 인슐린, 인슐린-유사 성장 인자(소마토메딘, 예를 들어, IGF-I), 렙틴, 리포트로핀, 황체형성 호르몬, 멜라닌세포 자극 호르몬, 모티린(motilin), 오렉신(orexin), 옥시토신, 췌장 폴리펩티드, 부갑상선 호르몬, 뇌하수체 아데닐산 고리화효소-활성화 펩티드, 유즙분비호르몬, 유즙분비호르몬 방출 호르몬, 릴랙신(relaxin), 레닌(renin), 세크레틴, 소마토스타틴, 트롬보포이에틴, 갑상샘-자극 호르몬(티로트로핀), 티로트로핀-방출 호르몬, 또는 혈관작용 장 펩티드일 수 있다. 작용제는 아미린, 아디포넥틴, 부신피질자극 호르몬, 아페린, 안지오텐시노겐, 안지오텐신 I, 안지오텐신 II, 항이뇨 호르몬(바소프레신), 심방 나트륨이뇨 펩티드, 뇌 나트륨이뇨 펩티드, 칼시토닌, 케메린, 콜레시스토키닌, 부신피질자극호르몬-방출 호르몬, 콜티스타틴, 엔케팔린, 엔도테린, 에리트로포이에틴, 난포-자극 호르몬, 가라닌, 위 억제 폴리펩티드, 가스트린, 그렐린, 글루카곤, 글루카곤-유사 펩티드-1, 생식샘자극호르몬-방출 호르몬, 성장호르몬-방출 호르몬, 헵시딘, 인간 융모성생식선자극호르몬, 인간 태반성 락토겐, 성장 호르몬, 인히빈, 인슐린, 인슐린-유사 성장 인자(소마토메딘, 예를 들어, IGF-I), 렙틴, 리포트로핀, 황체형성 호르몬, 멜라닌세포 자극 호르몬, 모티린, 오렉신, 옥시토신, 췌장 폴리펩티드, 부갑상선 호르몬, 뇌하수체 아데닐산 고리화효소-활성화 펩티드, 유즙분비호르몬, 유즙분비호르몬 방출 호르몬, 릴랙신, 레닌, 세크레틴, 소마토스타틴, 트롬보포이에틴, 갑상샘-자극 호르몬(티로트로핀), 티로트로핀-방출 호르몬, 또는 혈관작용 장 펩티드에 특이적으로 결합하는 항체(또는 그의 항원-결합 부분)을 포함할 수 있다.
생체분자는 혈관 내피 성장 인자-A(VEGF-A)일 수 있다. 작용제는 VEGF-A에 특이적으로 결합하는 항체, 예를 들어, 베바시주맙 또는 브로루시주맙, 또는 그의 항원-결합 부분, 예를 들어, 라니비주맙을 포함할 수 있다. 예를 들어, 작용제는 아프리베르셉트일 수 있다. VEGF-A를 표적화하는 입자는 다른 병태와 질병 이외에, 황반변성(예를 들어, 습성 황반 변성), 증식 당뇨 망막병증, 신생혈관 녹내장, 황반부종, 암(예를 들어, 결장직장암, 폐암, 전립선암, 유방암, 신장암, 뇌암), 기관지천식, 당뇨병, 허혈성 심근증, 및 심근 허혈의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 혈관 내피 성장 인자 수용체, 예를 들어, 가용성 혈관 내피 성장 인자 수용체 1(가용성 VEGFR-1), 가용성 혈관 내피 성장 인자 수용체 2(가용성 VEGFR-2), 또는 가용성 혈관 내피 성장 인자 수용체 3(가용성 VEGFR-3)일 수 있다. 작용제는 가용성 VEGF 수용체에 선택적으로 결합하는 항체, 또는 그의 항원-결합 부분, 예를 들어, 아라시주맙, 이크루쿠맙 또는 라무시루맙일 수 있다. 작용제는 VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, 또는 태반 성장 인자(PGF)와 같은, VEGF 수용체의 리간드일 수 있다. 가용성 VEGF 수용체를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 암을 치료하거나 예방하기 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 상피 성장 인자 패밀리의 구성원, 예를 들어, 상피 성장 인자(EGF), 헤파린-결합 EGF-유사 성장 인자(HB-EGF), 형질전환 성장 인자-α(TGF-α), 암피레귤린(amphiregulin)(AR), 에피레귤린(epiregulin)(EPR), 에피젠(epigen), 베타셀룰린(BTC), 뉴레귤린-1(NRG1), 뉴레귤린-2(NRG2), 뉴레귤린-3(NRG3), 또는 뉴레귤린-4(NRG4)일 수 있다. 작용제는 EGF, HB-EGF, TGF-α, AR, EPR, 에피젠, BTC, NRG1, NRG2, NRG3, 또는 NRG4에 선택적으로 결합하는 항체 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있다. 작용제는 가용성 EGF 수용체, 예를 들어, 가용성 EGF 수용체, 가용성 HER2, 또는 가용성 HER3을 포함할 수 있다. 상피 성장 인자 패밀리의 구성원을 표적화하는 입자는 다른 병태와 질병 이외에, 암의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 상피 성장 인자 수용체(EGF 수용체), 예를 들어, 가용성 EGF 수용체, 가용성 인간 상피 성장 인자 수용체 2(가용성 HER2) 또는 가용성 인간 상피 성장 인자 수용체 3(가용성 HER3)일 수 있다. 작용제는 가용성 EGF 수용체에 선택적으로 결합하는 항체, 또는 그의 항원-결합 부분, 예를 들어, 세툭시맙, 푸툭시맙, 임가투주맙, 마투주맙, 네시투무맙, 니모투주맙, 파니투무맙, 자루투무맙, 두리고투맙, 파트리투맙, 에르투막소맙, 페르투주맙 또는 트라스투주맙일 수 있다. 작용제는 EGF 수용체, 예를 들어, 상기한 EGF 패밀리 구성원의 리간드일 수 있다. 가용성 EGF 수용체를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 암을 치료하거나 예방하는데 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 IgE 항체일 수 있다. 작용제는 항-IgE 항체, 예를 들어, 오마리주맙 또는 타리주맙, 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다. 작용제는 FcεRI의 세포외 부분일 수 있다. IgE 항체를 표적화하는 입자는 다른 병태 및 질병에 더하여, 만성 자발적 두드러기 및 알러지성 천식을 치료하는데 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 프로단백질 전환효소 서브틸리신/켁신 타입 9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9)(PCSK9)일 수 있다. 작용제는 아리로쿠맙, 로델시주맙, 랄판시주맙, 또는 에보로쿠맙과 같은 항-PCSK9 항체, 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있다. PCSK9를 표적화하는 입자는 다른 병태 및 질병에 더하여, 고콜레스테롤혈증, 죽상동맥경화증, 허혈 및 심근경색의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 아드레노메둘린, 뇌-유래 신경성장 인자(brain-derived neurtrophic factor), 에리트로포이에틴, 섬유아세포 성장인자, 간세포암-유래 성장 인자, 글루코스-6-포스페이트 이소머라제, 각질세포 성장 인자, 대식세포 이동 억제 인자, 뉴로트로핀(신경 성장 인자, 뇌-유래 신경성장 인자, 뉴로트로핀-3, 뉴로트로핀-4), 혈소판-유래 성장 인자, 줄기세포 인자, 트롬보포이에틴, T-세포 성장 인자, 혈관 내피 성장 인자(VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, 태반 성장 인자(PGF)), 또는 레나라제(renalase)일 수 있다. 작용제는 아드레노메둘린, 뇌-유래 신경성장 인자, 에리트로포이에틴, 섬유아세포 성장인자, 간세포암-유래 성장 인자, 글루코스-6-포스페이트 이소머라제, 각질세포 성장 인자, 대식세포 이동 억제 인자, 뉴로트로핀(신경 성장 인자, 뇌-유래 신경성장 인자, 뉴로트로핀-3, 뉴로트로핀-4), 혈소판-유래 성장 인자, 줄기세포 인자, 트롬보포이에틴, T-세포 성장 인자, 혈관 내피 성장 인자(VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, 태반 성장 인자(PGF)), 또는 레나라제에 선택적으로 결합하는 항체 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다.
생체분자는 가용성 트로포미오신 수용체 키나제 B(가용성 TrkB)일 수 있다. 작용제는 항-TrkB 항체 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있다. 생체분자는 가용성 트로포미오신 수용체 키나제 A(가용성 TrkA)일 수 있다. 작용제는 항-TrkA 항체 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있다. 작용제는 뇌-유래 신경성장 인자일 수 있다.
생체분자는 앙기오포이에틴(예를 들어, 앙기오포이에틴 1, 앙기오포이에틴 2, 앙기오포이에틴 3, 또는 앙기오포이에틴 4) 또는 앙기오포이에틴 유사 단백질(예를 들어, 앙기오포이에틴-유사 1, 앙기오포이에틴-유사 2, 앙기오포이에틴-유사 3, 앙기오포이에틴-유사 4, 앙기오포이에틴-유사 5, 앙기오포이에틴-유사 6, 또는 앙기오포이에틴-유사 7)일 수 있다. 작용제는 앙기오포이에틴(예를 들어, 앙기오포이에틴 1, 앙기오포이에틴 2, 앙기오포이에틴 3, 또는 앙기오포이에틴 4) 또는 앙기오포이에틴 유사 단백질(예를 들어, 앙기오포이에틴-유사 1, 앙기오포이에틴-유사 2, 앙기오포이에틴-유사 3, 앙기오포이에틴-유사 4, 앙기오포이에틴-유사 5, 앙기오포이에틴-유사 6, 또는 앙기오포이에틴-유사 7)에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다.
생체분자는 헤지호그 단백질(예를 들어, 소닉 헤지호그 단백질)일 수 있다. 작용제는 헤지호그 단백질에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다. 헤지호그 단백질을 표적화하는 입자는 다른 병태와 질병 이외에, 췌장암, 소뇌암 및 수모세포종과 같은 암을 치료하거나 예방하는데 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 인간 백혈구 항원(HLA) 단백질(예를 들어, 가용성 HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-D, HLA-E, HLA-F, 또는 HLA-G(예를 들어, Bassani-Sternberg, M. et al., Proceedings National Academy Sciences USA 107(44): 18769(2010) 참고))일 수 있다. 작용제는 가용성 인간 백혈구 항원(HLA) 단백질에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다. 작용제는 가용성 킬러 세포 면역글로불린-유사 수용체일 수 있다. 가용성 HLA를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 암의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 UL16-결합 단백질 이소형(예를 들어, 가용성 RAET1(ULBP1; RAET1E2), 가용성 RAET1H(ULBP2), 가용성 RAET1N(ULBP3), 가용성 RAET1E(ULBP4), 가용성 RAET1G(ULBP5), 또는 가용성 RAET1L(ULBP6))일 수 있다. 작용제는 가용성 UL16-결합 단백질 이소형에 특이적으로 결합하는 항체, 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있다. 작용제는 가용성 NKG2D 수용체일 수 있다(예를 들어, PCT 특허출원 공개공보 제WO 2006/024367호를 참고하며 그 전체가 참고로 본원에 통합된다).
생체분자는 가용성 MIC-A 또는 가용성 MIC-B일 수 있다(예를 들어, 문헌[Groh, V. et al., Nature 419(6908):734(2002)] 참고). 작용제는 항-MIC-A 항체 또는 항-MIC-B 항체, 또는 어느 한 항체의 항원 결합 부분일 수 있다. 작용제는 가용성 NKG2D 수용체일 수 있다(예를 들어, PCT 특허출원 공개공보 제WO 2006/024367호를 참고하며, 그 전체가 참고로 본원에 통합된다).
작용제는 가용성 천연 세포독성 수용체일 수 있다(예를 들어, 문헌[Jarahian, M. et al. PloS Pathogens 7(8): e1002195(2011)] 참고).
생체분자는 가용성 C-타입 렉틴 도메인 패밀리 2 구성원 D(가용성 CLEC2D; 가용성 렉틴 유사 전사물-1(LLT1))일 수 있다(예를 들어, 문헌[Chalan, P. et al., PloS One 10(7): e0132436(2015)] 참고). 작용제는 가용성 LLT1에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다. 가용성 LLT1을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질병을 치료하거나 예방하기 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 CD16일 수 있다(예를 들어, 문헌[Hoover, R.G., J Clinical Investigation 95:241(1995)] 참고). 작용제는 가용성 CD16에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다. 가용성 CD16을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 암을 치료하거나 예방하기 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 플라스미노겐 활성자 억제제-1(PAI-1), 플라스미노겐 활성자 억제제-1(PAI-2), 조직 플라스미노겐 활성자, 유로키나제, 플라스미노겐, 트롬빈, 또는 α2-마크로글로불린일 수 있다. 작용제는 플라스미노겐 활성자 억제제-1(PAI-1), 플라스미노겐 활성자 억제제-1(PAI-2), 조직 플라스미노겐 활성자, 유로키나제, 플라스미노겐, 트롬빈, 또는 α2-마크로글로불린에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다.
생체분자는 인자 XII, 인자 XIIa, 인자 XI, 인자 XIa, 인자 IX, 인자 IXa, 인자 X, 인자 Xa, 인자 VII, 인자 VIIa, 인자 XIII, 인자 XIIIa, 인자 V, 프로트롬빈, 트롬빈, 본 빌레브랜드(von Willebrand) 인자, 트롬복세인 A2, 피브리노겐 또는 피브린일 수 있다. 작용제는 인자 XII, 인자 XIIa, 인자 XI, 인자 XIa, 인자 IX, 인자 IXa, 인자 X, 인자 Xa, 인자 VII, 인자 VIIa, 인자 XIII, 인자 XIIa, 인자 V, 프로트롬빈, 트롬빈, 본 빌레브랜드 인자, 트롬복세인 A2, 피브리노겐 또는 피브린에 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다.
생체분자는 세르핀(예를 들어, α1-안티트립신, 안티트립신-관련 단백질, α1-안티키모트립신, 칼리스타틴, 단백질 C 억제제, 트랜스코르틴, 티록신-결합 글로불린, 안지오텐시노겐, 센테린(GCET1), 단백질 Z-관련 프로테아제 억제제, 바스핀, 안티트롬빈, 헤파린 보조인자 II, 플라스미노겐 활성자 억제제 1, 아교세포 유래 넥신(프로테아제 넥신 I), 색소 상피 유래 인자(pigment epithelium derived factor), α2-안티플라스민, 보체 1-억제제(complement 1-inhibitor), 뉴로세르핀(neuroserpin), 플라스미노겐 활성자 억제제, 2SERPINA1, 또는 SERPINA2)일 수 있다. 작용제는 세르핀에 선택적으로 결합하는 항체, 또는 그의 항원-결합 부분을 포함할 수 있다.
생체분자는 가용성 ST2일 수 있다. 작용제는 인터루킨 33 또는 가용성 ST2에 특이적으로 결합하는 항체(또는 그 단편)일 수 있다. 가용성 ST2를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 심장병, 심근경색, 급성 관상동맥 증후군 및 심부전의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 미오스타틴(성장 분화 인자 8(GDF-8))일 수 있다. 작용제는 스타무루맙 또는 트레보그루맙과 같은 항-미오스타틴 항체일 수 있다. 작용제는 액티빈 수용체 또는 그의 미오스타틴-결합 부분일 수 있으며, 예를 들어, 작용제는 가용성 액티빈 타입 IIB 수용체일 수 있다. 미오스타틴을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 근이영양증, 악액질, 근감소증 및 다양한 형태의 근육 소실(예를 들어, 무중력 근육 손실(zero-gravity muscle loss))의 치료를 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 그렐린일 수 있다. 작용제는 항-그렐린 항체일 수 있다. 그렐린을 표적화하는 입자는 비만, 프라더-윌리 증후군(Prader-Willi syndrome), 중독, 알콜중독, 및 렙틴 저항성(예를 들어, 유전적 렙틴 저항성)의 치료 또는 예방을 위해 유용할 수 있다.
생체분자는 sLR11(가용성 SORL1; 가용성 SORLA; 가용성 SORLA1)일 수 있다. 작용제는 항-sLR11 항체일 수 있다. sLR11을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 비만의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 TGF-β(형질전환 성장 인자 베타, 예를 들어, TGF-β1, TGF-β2, 또는 TGF-β3)일 수 있다. 작용제는 항-TGF-β 항체, 예를 들어, 프레소리무맙, 레르데리무맙 또는 메테리무맙일 수 있다. 작용제는 TGF-β 수용체의 TGF-β 결합 도메인을 포함할 수 있다. 작용제는 LTBP1(잠재적(latent)-형질전환 성장 인자 베타-결합 단백질 1), 14-3-3-단백질 입실론(티로신 3-모노옥시게나제/트립토판 5-모노옥시게나제 활성화 단백질, 입실론; YWHAE), 또는 진핵 번역 개시 인자 3 서브유닛 I(EIF3I)일 수 있으며, 이들 각각은 TGF-β에 결합한다. TGF-β를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 피부경화증, 특발성 폐섬유화증, 신장병, 국소분절사구체경화증, 원추각막, 마판 증후군, 알츠하이머병, 인지력감퇴, 외상성 뇌손상, 근육 소모, 및 암(예를 들어, 신장암 및 흑색종)의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 Wnt(예를 들어, Wnt1, Wnt2, Wnt2B, Wnt3, Wnt3A, Wnt4, Wnt5A, Wnt5B, Wnt6, Wnt7A, Wnt7B, Wnt8A, Wnt8B, Wnt9A, Wnt9B, Wnt10A, Wnt10B, Wnt11, 또는 Wnt16)일 수 있다. 작용제는 항-Wnt 항체일 수 있다. Wnt를 표적화하는 입자는 다른 질병 및 병태 이외에, 비만, 제 2형 당뇨병, 죽상동맥경화증, 석회성 대동맥판 협착증, 심장마비, 심부전, 뇌졸중 및 암(예를 들어, 유방암, 결장직장암, 식도암, 흑색종, 전립선암, 폐암, 비소세포 폐암, 중피종, 육종, 교모세포종, 또는 난소암)의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 노치(Notch) 리간드(예를 들어, 가용성 Jagged1, 가용성 Jagged2, 가용성 델타-유사 리간드1(DLL1), 가용성 델타-유사 리간드3(DLL3), 및 델타-유사 리간드4(DLL4))일 수 있다. 작용제는 항-노치 리간드 항체, 예를 들어, 뎀시주맙 또는 에노티쿠맙, 또는 가용성 노치 수용체(예를 들어, 가용성 NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3, 또는 NOTCH4)일 수 있다. 가용성 노치 리간드를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 죽상동맥경화증, 석회성 대동맥판 협착증, 심장마비, 심부전, 뇌졸중 및 암(예를 들어, 유방암, 췌장암, 신장세포 암종, 비소세포 폐암, 및 고형 종양)의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
생체분자는 가용성 노치 수용체(예를 들어, 가용성 NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3, 또는 NOTCH4)일 수 있다. 작용제는 항-노치 수용체 항체, 예를 들어, 타렉스투맙 또는 브론틱투주맙, 또는 가용성 노치 리간드일 수 있다. 가용성 노치 수용체를 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 죽상동맥경화증, 석회성 대동맥판 협착증, 심장마비, 심부전, 뇌졸중 및 암(예를 들어, 유방암, 췌장암, 신장세포 암종, 비소세포 폐암, 및 고형 종양)의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
표적은 하이드록시아파타이트 또는 칼슘(예를 들어, 결정질 칼슘)일 수 있다. 작용제는 에틸렌 다이아민 테트라아세트산(EDTA), 다이에틸렌 트리아민 펜타아세트산(DTPA), 소듐 티오설페이트(STS), 이노시톨 헥사포스페이트, 또는 시트르산과 같은 킬레이팅제일 수 있다. 하이드록시아파타이트 또는 칼슘을 표적화하는 입자는 다른 질병과 병태 이외에, 죽상동맥경화증, 석회성 대동맥판 협착증, 및 석회화 건염의 치료 또는 예방을 위해 특히 유용할 수 있다.
일부 실시형태에서, 생체분자는 자가항체이다. 자가항체는 개체에 의해 생산된 항원에 특이적으로 결합하는, 개체에 의해 생산된 항체이다. 자가항체는 낭창을 비롯한 많은 상이한 질병 상태와 관련된다. 부가적으로, 새로운 자가항체의 유도는 치료적 개입과 관련되어, 예를 들어, 약물-유도된 낭창을 야기할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 자가항체에 선택적으로 결합하는 작용제를 포함하는 다수의 입자를 포함하는 조성물은 예를 들어, 낭창(예를 들어, 약물-유도된 낭창)의 치료 또는 예방 방법에 사용될 수 있다. 생체분자는 예를 들어, 이중쇄 DNA 자가항체 또는 항-핵 자가항체일 수 있다.
자가항체를 표적화하는 입자는 자가항체의 항원인 작용제를 포함할 수 있다.
생체분자는 예를 들어, 특발성 확장성 심근병증(idiopathic dilated cardiomyopathy)의 예방 또는 치료를 위하여, 항-β 아드레날린수용체 자가항체 또는 항-M2 무스카린 수용체 자가항체일 수 있다. 구체적으로, 항-β 아드레날린수용체 자가항체 또는 항-M2 무스카린 수용체 자가항체를 표적화하는 입자는 이러한 자가항체의 유도와 상관되는 샤가스병(Chagas' disease)을 갖는 개체에게 투여될 수 있다(예를 들어, 문헌[Herda, L.R. et al., Br J Pharmacol 166(3)847(2012)] 참고). 생체분자는 예를 들어, 고혈압을 치료하거나 예방하기 위해, 항-알파-1-아드레날린 수용체 자가항체일 수 있다(예를 들어, 문헌[Luther, H.P. et al., Hypertension 29(2):678(1997)] 참고). 생체분자는 예를 들어, 쇼그렌 증후군의 치료 또는 예방에 사용하기 위해, 항-무스카린 타입 3 수용체 자가항체일 수 있다(예를 들어, 문헌[Lee, B.H. et al., PloS One 8(1):e53113(2013)] 참고).
호르몬과 사이토카인에 대한 자가항체는 예를 들어, 가역적으로 호르몬과 사이토카인에 결합하여 유리 활성 종의 농도를 조절함으로써, 호르몬과 사이토카인의 농도를 완충할 수 있다. 건강한 자가항체 수준으로부터의 편차는 사이토카인 또는 호르몬 항상성 상실로부터 야기되는 질병에 기여할 수 있다. 예를 들어, 항-IFNγ 자가항체는 산재성 비-결핵 마이코박테리아 감염을 유도할 수 있으며, 항-IL-17 자가항체는 만성 점막 칸디다증의 발생과 관련되며, 항-IL-6 자가항체는 심각한 포도상구균 또는 연쇄상구균 감염과 관련된다. 공복 호르몬 그렐린에 대한 자가항체는 그렐린 수용체 GHSR1로의 결합에 이용가능한 그렐린의 유효 농도를 가능하게 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 생체분자는 자가항체이다. 예를 들어, 자가항체는 항-IFNγ, 항-IL-17, 항-IL-6, 또는 항-그렐린 자가항체일 수 있다. 일부 실시형태에서, 작용제는 자가항체의 천연 리간드(예를 들어, 자가항체에 의해 표적화되는 항원)이다. 예를 들어, 작용제는 IFNγ, IL-17, IL-6, 또는 그렐린일 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 발명은 자가면역 질병과 같은, 사이토카인의 조절장애 질병을 갖는 환자를 치료하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 본 발명은 비만과 같은 대사 장애를 갖는 환자를 치료하는 방법에 관한 것이다.
액티빈 타입 IIB 수용체 ActRIIB로의 액티빈 결합은 악액질 모델에서 근육 소모를 야기한다. 혈청 내의 과다한 액티빈 수준은 악액질 모델에서 근육 소모와 섬유증과 관련되며, 이는 액티빈 A 및 B/ActRIIB 시그널링을 차단하는 항체에 의해 역전될 수 있으며, 상승된 액티빈 수준은 암 환자의 혈청에서 발견된다. 근육감소증은 노화에서 근육량이 감소되는 진행성 병태이며 또한 과다한 액티빈 시그널링과 관련되었다. 따라서 생체분자는 액티빈(예를 들어, 액티빈 A 또는 액티빈 B)일 수 있다. 작용제는 ActRIIB 또는 그 변이체와 같은 액티빈 수용체 단백질과 같은, 액티빈을 위한 천연 리간드, 또는 액티빈에 대한 항체일 수 있다. 작용제는 미오스타틴일 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 발명은 악액질 또는 근육감소증과 같은, 근육-소모 질병을 갖는 환자를 치료하는 방법에 관한 것이다.
당업자는 또한 본 명세서에 개시된 입자가 또한 그 생물학적 활성이 예를 들어 바람직하지 않을 수 있는 광범위한 표적을 소거하는데 유용함을 이해할 것이다. 예를 들어, 입자는 바이러스 캡시드 또는 외피의 성분에 결합하여 개체의 혈액으로부터 바이러스를 격리하도록 조작될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 개체의 순환계에서 독소(예를 들어, 세균 독소, 식물 독소 및 동물 독소, 예를 들어, 뱀독의 하나 이상의 성분)에 결합하고 격리하도록 조작될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 개체의 순환계로부터 소분자(예를 들어, 향정신성 약물 또는 소분자 독소)에 결합하고 격리하도록 조작될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 입자는 예를 들어, 뱀 또는 곤충에 물린 후, 신체로부터 독소를 제거하기 위해 유용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 (예를 들어, 과민성 면역 반응을 야기하는 항원을 소거함으로써) 개체에서 과민성 쇼크의 치료, 예방, 개시 지연, 또는 심각성 감소를 위해 이용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 표적은 바이러스, 예를 들어, 작용제에 의해 결합되는 바이러스 구조 단백질(예를 들어, 바이러스 캡시드 또는 바이러스 외피 단백질)과 결합된다. 이러한 실시형태에서, 입자는 예를 들어, 바이러스에 감염되거나 바이러스에 감염될 위험이 있는 개체를 위한, 항-바이러스 치료법으로서 유용하다. 바이러스는 외피가 있거나 외피가 없는 바이러스일 수 있다.
일부 실시형태에서, 가용성 생체분자는 소분자 또는 거대분자이다. 일부 실시형태에서, 가용성 생체분자의 최장 치수는 600 nm 이하이다(예를 들어, 550, 500, 450, 400, 350, 300, 250, 200, 150, 100, 50, 또는 25 nm 미만). 예를 들어, 생체분자는 약 1 Å 내지 약 1 ㎛, 예를 들어, 약 1 Å 내지 약 100 nm, 약 1 Å 내지 약 20 nm, 약 1 nm 내지 약 1 ㎛, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 1 nm 내지 약 20 nm의 분자 반경을 가질 수 있다. 생체분자는 약 3 amu 내지 약 107 amu, 예를 들어, 약 100 amu 내지 약 107 amu, 약 3 amu 내지 약 106 amu, 약 3 amu 내지 약 105 amu, 약 100 amu 내지 약 106 amu, 또는 약 400 amu 내지 약 106 amu의 분자량을 가질 수 있다. 생체분자는 약 105 amu 내지 약 107 amu의 분자량을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "특이적 결합", "특이적으로 결합하다", "선택적 결합", "선택적으로 결합하다" 및 유사한 문법적 용어는 두 분자가 생리학적 조건하에서 상대적으로 안정한 복합체를 형성함을 말한다. 전형적으로, 결합은 결합 상수(ka)가 106M-1s-1보다 높을 경우 특이적이라고 간주된다. 따라서, 특이적 결합 쌍의 제 1 구성원은 106M-1s-1 이상(또는 초과)(예를 들어, 적어도 107, 108, 109, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 또는 1015M-1s-1 이상)의 ka로 결합 쌍의 제 2 구성원에 특이적으로 결합할 수 있다. 일부 실시형태에서, 선택적 상호작용은 10-3s-1 이하(예를 들어, 8 x 10-4, 5 x 10-4, 2 x 10-4, 10-4, 또는 10-5s-1)의 해리 상수(kd)를 갖는다.
특이적 결합은 비특이적 정전기적 상호작용 또는 비특이적 소수성 상호작용에 의해 주로 구동되는 상호작용을 말하는 것이 아니고 유리한 결합 상수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 음전하를 갖는 핵산은 특이적 상호작용과는 독립적으로, 유리한 결합 상수로 양이온 입자에 결합할 수 있으며, 이러한 결합은 본 명세서에서 정의된 "특이적 결합"은 아니다. 유사하게, 지질은 특이적 상호작용과는 독립적으로, 유리한 결합 상수로 소수성 입자에 결합할 수 있으며, 이러한 결합은 본 명세서에 정의된 "특이적 결합"은 아니다.
일부 실시형태에서, 생체분자와 입자는 생리학적 pH(∼7.4)에서 동일한 전하를 갖는다. 예를 들어, 생체분자가 음전하를 가지고 입자가 음전하를 갖거나 또는 생체분자가 양전하를 가지고 입자가 양전하를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 생체분자와 입자는 생리학적 pH에서 반대 전하를 갖는다. 예를 들어, 생체분자는 양전하를 가질 수 있고 입자는 음전하를 가질 수 있거나 또는 생체분자는 음전하를 가질 수 있고 입자는 양전하를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 생체분자는 생리학적 pH에서 중성 전하를 갖고/갖거나 입자는 생리학적 pH에서 중성 전하를 갖는다.
생체분자는 약 0 내지 약 14의 등전점을 가질 수 있다. 핵산은 약 4 내지 약 7의 등전점을 가지며, 따라서, 생체분자는 약 4 내지 약 7의 등전점을 가질 수 있다. 단백질은 일반적으로 약 4 내지 약 10의 등전점을 가지며, 따라서, 생체분자는약 4 내지 약 10의 등전점을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이 범위 밖에 해당하는 등전점을 갖는 단백질이 알려져 있지만, 비변형 펩티드와 단백질은 약 2.5(아스파테이트에 기초; pI~2.8) 내지 약 11(아르기닌에 기초; pI~11) 범위의 등전점을 가질 수 있다. 따라서, 생체분자는 약 2.5 내지 약 11 범위의 등전점을 가질 수 있다. 분비된 단백질 및 막단백질의 가용성 세포외 부분은 전형적으로 생리학적 pH에서 약간 음전하를 가지며, 따라서, 생체분자는 약 4 내지 약 7, 예를 들어, 약 4 내지 약 6의 등전점을 가질 수 있다. 생체분자는 약 0 내지 약 4, 약 2 내지 약 6, 약 4 내지 약 8, 약 6 내지 약 10, 약 8 내지 약 12, 또는 약 10 내지 약 14의 등전점을 가질 수 있다. 생체분자는 약 0 내지 약 2, 약 1 내지 약 3, 약 2 내지 약 4, 약 3 내지 약 5, 약 4 내지 약 6, 약 5 내지 약 7, 약 6 내지 약 8, 약 7 내지 약 9, 약 8 내지 약 10, 약 9 내지 약 11, 약 10 내지 약 12, 약 11 내지 약 13, 또는 약 12 내지 약 14의 등전점을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 선택적 상호작용은 10-8, 10-9, 10-10, 10-11, 또는 10-12 M 미만의 KD를 갖는다. 평형 상수 KD는 동력학 속도(kinetic rate) 상수의 비 -kd/ka이다. 일부 실시형태에서, 선택적 상호작용은 1 x 10-9M 미만의 KD를 갖는다.
본 명세서에 사용될 때, 두 분자 사이의 상호작용을 언급할 경우, 용어 "상호작용"은 분자 서로간의 물리적 접촉(예를 들어, 결합)을 말한다. 일반적으로, 이러한 상호작용은 상기 분자들 중 하나 또는 둘 모두의 활성(생물학적 효과를 생성함)을 유발한다. 이러한 상호작용의 억제는 상호작용에 관련된 하나 이상의 분자의 활성의 파괴를 유발한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "억제하는" 및 그의 문법적 등가물은 특정 작용, 기능 또는 상호작용의 감소, 제한 및/또는 차단을 말한다. 하나의 실시형태에서, 이 용어는 소정의 아웃풋(output) 또는 파라미터의 수준을, 상응하는 대조군에서의 양보다 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99% 적은 양(예를 들어, 특이적 결합 쌍의 두 구성원 사이의 상호작용의 배경(background) 수준)으로 감소시키는 것을 말한다. 주어진 아웃풋 또는 파라미터의 감소된 수준은 아웃풋 또는 파라미터의 절대적 부재를 의미할 수도 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 본 발명은 아웃풋 또는 파라미터를 완전히 제거하는 방법을 요구하지 않으며 이것으로 제한되지 않는다. 실질적인 억제는 예를 들어, 두 생체분자(예를 들어, 결합 쌍의 제 1 및 제 2 구성원) 사이의 상호작용의 적어도 50%(예를 들어, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95% 또는 그 초과) 억제일 수 있다.
하나의 생체분자의 다른 생체분자에 대한 친화도를 측정하거나 상호작용을 검출하는 방법은 본 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 두 생체분자의 결합은 생물층 간섭계법(BioLayer Interferometry)(BLI), 웨스턴 블롯, 닷 블롯, 표면 플라스몬 공명법(SPR), 효소-연결 면역흡착 분석(ELISA), 알파스크린(AlphaScreen)® 또는 알파리사(AlphaLISA)® 분석 또는 질량분광법 기반 방법과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 기술을 이용하여 검출 및/또는 정량화될 수 있다.
일부 실시형태에서, 결합은 두 생체분자의 상호작용의 운동 파라미터를 규명하기 위해 본 기술분야에 알려진 임의의 SPR-기반 분석을 이용하여 분석될 수 있다. 비아코어(BIAcore) 장비(비아코어 에이비(Biacore AB); 스웨덴, 웁살라); IAsys 장비(어피니티 센서스(Affinity Sensors); 매사추세츠주 프랭클린); IBIS 시스템(윈저 사이언티픽 리미티드(Windsor Scientific Limited); 영국 벌크스), SPR-CELLIA 시스템(니폰 레이저 앤드 일렉트로닉스 랩(Nippon Laser and Electronics Lab); 일본, 홋카이도), 및 SPR 검출기 스프리타(Detector Spreeta)(텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments); 텍사스주 달라스)를 포함하며 이에 제한되지 않는 상업적으로 이용가능한 임의의 SPR 장비가 본 명세서에 개시된 방법에서 이용될 수 있다(예를 들어, 문헌[Mullett et al., Methods 22:77-91(2000)]; 문헌[Dong et al., Reviews in Mol Biotech 82:303-323(2002)]; 문헌[Fivash et al., Curr Opin Biotechnol 9:97-101(1998)]; 및 문헌[Rich et al., Curr Opin Biotechnol 11 : 54-61(2000)] 참고).
일부 실시형태에서, 두 생체분자 사이의 생체분자 상호작용은 옥테트(Octet)에서의 BLI(포르테바이오 인크(ForteBio Inc.))를 이용하여 분석될 수 있다. BLI는 실시간으로 바이오센서 팁 상의 단백질층의 두께 변화를 측정함으로써 바이오센서 팁 상에 고정된 리간드와 용액 내의 분석물 사이의 결합을 감지하는 무-라벨 광학 분석 기술이다.
일부 실시형태에서, 알파스크린(펄킨엘머(Perkin Elmer)) 분석을 이용하여 두 생체분자의 결합을 규명할 수 있다. 약어 알파(ALPHA)는 증폭 발광 근접 균질 분석(Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay)을 나타낸다. 알파스크린은 공여체와 수용체 비드 사이의 에너지 전달에 의해 생산된 신호를 측정함으로써 공여체와 수용체 비드에 부착된 분자들 사이의 결합을 감지하는 비드-기반 근접 분석이다.(예를 들어, 문헌[Eglen et al., Curr Chem Genomics 1 :2-10(2008)] 참고).
일부 실시형태에서, 알파리사®(펄킨엘머) 분석을 이용하여 두 생체분자의 결합을 규명할 수 있다. 알파리사는 유로피움-함유 수용체 비드를 포함하기 위해 상술한 알파스크린 분석으로부터 변형된 것이며 전통적인 ELISA 분석에 대한 대안으로 기능한다.(예를 들어, 문헌[Eglen et al., Curr Chem Genomics 1 :2-10(2008)] 참고).
경쟁 및 비경쟁 면역분석을 비롯한 다양한 면역분석 기술이 이용될 수 있다. 용어 "면역분석"은 유세포분석, FACS, 효소 면역분석(EIA), 예를 들어, 효소 증가된 면역분석 기술(enzyme multiplied immunoassay technique)(EMIT), 효소-연결 면역흡착 분석(ELISA), IgM 항체 포획 ELISA(MAC ELISA), 및 미세입자 효소 면역분석(MEIA), 추가로 모세관 전기영동 면역분석(CEIA), 방사-면역분석(RIA), 면역방사 분석(immunoradiometric assay)(IRMA), 형광 편광 면역분석(fluorescence polarization immunoassay)(FPIA), 및 화학발광 분석(CL)을 제한없이 포함하는 기술을 포함한다. 원하면, 이러한 면역분석은 자동화될 수 있다. 면역분석은 또한 레이저 유도 형광과 함께 이용될 수 있다. 유동-주입 리포좀 면역분석(flow-injection liposome immunoassay) 및 리포좀 면역센서와 같은 리포좀 면역분석이 또한 본 발명에 사용하기에 적합하다. 또한, 예를 들어, 생체분자 복합체의 형성이, 마커 농도의 함수로서 피크 속도 신호로 전환되는 광 산란 증가를 야기하는 비탁분석이 본 발명의 방법에 사용하기 적합하다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 항온처리 생성물은 ELISA, RIA, 형광면역분석(FIA) 또는 가용성 입자 면역 분석(SPIA)에 의해 검출된다.
일부 실시형태에서, 두 생체분자의 결합은 시차 주사 형광측정법( differential scanning fluorimetry)(DSF) 및 시차 정적 광산란(differential static light scattering)(DSLS)에 관련된 열변성 방법을 이용하여 분석될 수 있다.
일부 실시형태에서, 두 생체분자의 결합은 질량 분석에 연결된 친화도 선택(AS-MS) 플랫폼과 같은, 그러나 이에 제한되지 않은, 질량 분석법 기반 방법을 이용하여 분석될 수 있다. 이것은, 단백질과 시험 화합물을 항온처리하고, 미결합 분자는 세척하고, 단백질-리간드 복합체는 탈착물화 단계 후 리간드 확인을 위해 MS에 의해 분석되는 무-라벨 방법이다.
일부 실시형태에서, 두 생체분자의 결합은 예를 들어, 면역분석에 의해, 또는 크로마토그래피 검출에 의해, 방사성라벨링된(예를 들어, 32P, 35S, 14C 또는 3H), 형광 라벨링된(예를 들어, FITC), 또는 효소-라벨링된 생체분자와 같은 검출가능하게 라벨링된 단백질을 이용하여 정량될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 직접적으로 또는 간접적으로 두 생체분자 사이의 상호작용 정도를 측정함에 있어서 형광 편광 분석 및 형광 공명 에너지 전이(FRET) 분석의 사용을 고려한다.
II. 입자
본 명세서에 사용될 때, 용어 "입자"는 알루미나, 금속(예를 들어, 금 또는 백금), 유리, 실리카, 라텍스, 플라스틱, 아가로즈, 폴리아크릴아미드, 메타크릴레이트 또는 임의의 중합체 물질과 같은 임의의 물질을 포함할 수 있으며, 임의의 크기 및 형상일 수 있는 작은 덩어리를 말한다. 일부 실시형태에서, 입자 또는 입자들은 실리콘(silicon)을 포함한다.(예를 들어, 국제 특허출원 공개공보 제WO 2013/011764호, 제WO 2013/029278호, 및 제WO 2014/151381호, 및 미국 특허출원 공개공보 제2014/0271886호를 참고하며, 그 각각의 내용은 그 전체가 참고로 본원에 통합된다). 일부 실시형태에서, 입자는 전분을 포함하거나 전분으로 이루어진다(예를 들어, 국제 특허출원 공개공보 제WO 2010/084088호 참고). 일부 실시형태에서, 입자 또는 입자들은 핵산(예를 들어, 자연-발생 또는 비-자연 발생 핵산)으로 이루어진다. 이러한 핵산-기반 현미경적 구조의 제조 방법은 본 기술분야에 알려져 있으며, 예를 들어, 문헌[Douglas et al., Nucl Acids Res 37(15):5001-5006(2009)]; 문헌[Douglas et al., Nature 459(7245):414-428(2009)]; 문헌[Voigt et al., Nat Nanotechnol 5(3):200-203(2010)]; 및 문헌[Endo et al., Curr Protoc Nucleic Acid Chem Chapter 12(Unit 12.8)(2011)]에서 개시된다.
바람직한 실시형태에서, 입자는 수용액에서 불용성이다(예를 들어, 입자는 물, 혈액 혈청, 혈액 혈장, 세포외 유체 및/또는 사이질액에서 불용성일 수 있다). 예를 들어, 입자는 예를 들어, 세포 현탁물의 수용액으로부터 세포 현탁물의 세포를 분리하기에 충분한 속도로, 입자를 포함하는 용액을 원심분리함으로써 수용액으로부터 분리될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 입자는 수용액 내의 현탁물로서 쉽게 존재할 수 있으며, 예를 들어, 수용액내에서 다수의 입자를 온건하게 흔들거나 볼텍싱하면 용액에서 입자를 현탁시키기에 충분하다. 일부 실시형태에서, 입자는 하이드로젤이 아니다. 일부 실시형태에서, 입자는 하이드로젤을 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 입자는 중합체를 포함하지 않는다.
입자는 바람직하게는 여러 생체분자에 결합하고 여러개의 결합된 생체분자와 결합 파트너의 상호작용을 억제하기에 충분히 크다. 예를 들어, 입자는 약 50 nm 내지 약 10 ㎛일 수 있다. 입자는 크기가 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 1.2 ㎛ 내지 4 ㎛, 1.5 ㎛ 내지 4 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 4 ㎛일 수 있다.
200 nm 미만 또는 150 nm 미만과 같은, 300 nm 미만의 크기를 갖는 입자는, 피하 주사에 의해 투여될 수 있는 입자와 같이, 입자가 개체의 혈관계에 들어가고/들어가거나 나가는 것을 의도하는 적용례에 대해 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 더 큰 입자는 입자가 혈관계에 들어가는 것을 의도하지 않는 방법을 위한 피하 주사에 대해서도 유사하게 적절하다. 크기가 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛인 입자는 예를 들어, 정맥 투여 후 개체의 혈관계 내에서 입자가 순환하는 것을 의도하는 적용례를 위해 바람직하다. 크기가 5 ㎛보다 큰 입자는 입자가 종양 내 또는 종양에 인접한 것처럼, 입자가 주입되는 부위에서 체류하도록 의도되는 적용례를 위해 바람직할 수 있지만; 5 ㎛보다 작은 입자도 주입에 적합할 수 있다. 임의의 크기의 입자가 시험관 내 적용례를 위해 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 입자의 집합을 특징으로 한다. 일부 실시형태에서, 다수의 입자는 좁거나 넓은 다분산성을 갖는다. 본 명세서에 사용될 때, "다분산성"은 특정 입자 집단 내의 입자의 크기의 범위를 말한다. 즉, 매우 다분산성인 집단은 개별 입자가 0.1 내지 4 ㎛ 범위이며 평균 크기가 1 ㎛인 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, "좁은 다분산성"이 바람직하다. 즉, 특정 평균 입자 크기가 주어지면, 집단 내의 개별 입자는 평균 입자 크기로부터 ±20% 이하, 바람직하게는 ± 15% 이하, 그리고 가장 바람직하게는 ± 10% 이하 만큼 상이한 것이 현재로서 바람직하다. 보다 구체적으로, 입자 집단은 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 현재로서는 약 0.8 내지 약 1.5 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. 따라서, 만일 1 ㎛의 평균 입자 크기가 선택되면, 집단 내의 개별 입자는 가장 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.2 ㎛ 범위 이내일 것이다. 일부 실시형태에서, 입자 집단은 평균 입자 크기가 약 0.3 내지 약 1 ㎛, 예를 들어, 약 0.4 내지 약 0.9, 약 0.5 내지 약 0.9, 약 0.4 내지 약 0.8, 약 0.5 내지 약 0.7, 약 0.3 내지 약 0.9, 또는 약 0.3 내지 약 0.7 ㎛이다. 일부 실시형태에서, 입자 집단은 평균 입자 크기가 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 예를 들어, 약 1.1 ㎛ 내지 약 4.8, 약 1.2 ㎛ 내지 약 4.6, 약 1.4 ㎛ 내지 약 4.4, 약 1.6 ㎛ 내지 약 4.2, 약 1.8 ㎛ 내지 약 4.0, 또는 약 2.0 ㎛ 내지 약 3.8 ㎛이다.
일부 실시형태에서, 본 명세서는 한정된 평균 입자 크기를 갖는 다수의 입자 또는 입자 집합을 특징으로 한다. 본 명세서에 사용될 때, "평균 입자 크기"는 개별 입자들의 크기를 측정한 후 입자의 총 수로 나눔으로써 얻어진다. 평균 입자 크기의 결정은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 전형적으로, 입자의 최장 평균 치수는 4 ㎛ 이하이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 3.9 이하(예를 들어, 3.8, 3.7, 3.6, 3.5, 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 또는 1 이하) ㎛이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 2.5 ㎛, 2 ㎛, 1.5 ㎛, 또는 1.25 ㎛ 이하이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 적어도 1 ㎛이지만, 4 ㎛ 이하이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 적어도 1 ㎛이지만, 2 ㎛ 이하이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 적어도 1 ㎛이지만, 1.5 ㎛ 이하이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 적어도 0.5 ㎛(예를 들어, 적어도 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 또는 1.5 ㎛)이지만, 4 ㎛ 이하(예를 들어, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, 3.5, 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 또는 1.6 ㎛이하)이다.
일부 실시형태에서, 입자는 나노입자이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최장 평균 치수는 900 nm 이하(예를 들어, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 450, 400, 350, 300, 250, 200, 또는 150 nm)이다. 일부 실시형태에서, 입자는 개체(예를 들어, 인간 개체)의 혈액 또는 혈관계(예를 들어, 동맥, 정맥 및 모세관)에서 순환하도록 성형되고 크기를 갖는다. 예시적인 입자 디자인이 도 1 내지 6에 개시된다.
일부 실시형태에서, 입자의 최장 치수는 약 50 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 100 nm 내지 약 4.5 ㎛, 약 200 nm 내지 약 4 ㎛, 약 300 nm 내지 약 3.5 ㎛, 약 300 nm 내지 약 ㎛, 또는 약 400 nm 내지 약 3 ㎛이다. 일부 실시형태에서, 입자의 최단 치수는 적어도 약 300 nm, 예를 들어, 약 300 nm 내지 약 4 ㎛ 또는 약 400 nm 내지 약 3 ㎛이다.
일부 실시형태에서, 다수의 입자는 다면체, 예를 들어, 정육면체이다. 일부 실시형태에서, 다수의 입자는 구형이다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 임의의 입자는 다공성일 수 있다. 이러한 다공성 입자는 입자의 기공의 외면과 내면을 포함한다. 작용제는 예를 들어, 내면 상에 고정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 기공은 적어도 50 nm의 단면 치수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다수의 기공은 적어도 100 nm의 단면 치수를 갖는다. 다공성 나노입자는 예를 들어, 미국 특허출원 공개공보 제20140199352호, 제20080277346호, 및 제20040105821호에 개시되었으며, 그 각각의 내용은 그 전체가 참고로 본원에 통합된다. 구형 입자는 예를 들어, 미국 특허 8,778,830호 및 8,586,096호에 개시되며, 그 각각은 참고로 본원에 통합된다.
일부 실시형태에서, 구형 입자는 추가로 입자의 구형 표면으로부터 연장하는 두 개의 교차하는 융기부(ridge)를 포함할 수 있으며, 이때 상기 구조의 각각의 최장 치수는 4 ㎛ 이하(예를 들어, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, 3.5, 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 또는 1 ㎛ 이하)이며, 융기부는 (i) 구형 입자의 표면 상에 고정된 작용제가 세포 표면 수용체 단백질에 결합하거나 이를 활성화시키는 것을 억제하고/하거나 (ii) 가용성 생체분자가 작용제에 결합될 경우에는, 가용성 생체분자와, 가용성 생체분자가 제 1 구성원인 특이적 결합 쌍의 제 2 구성원의 상호작용을 억제하기 위한 크기와 배향을 갖는다.
일부 실시형태에서, 다수의 입자는 환상면(toroidal) 형태이다. 이러한 실시형태에서, 작용제는 입자의 내부 원주면 상에(예를 들어, 구멍 주위 -도 2 참고) 고정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자의 직경은 4 ㎛ 이하(예를 들어, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, 3.5, 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 또는 1 ㎛)이다. 일부 실시형태에서, 입자의 직경은 900 nm 이하(예를 들어, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 350, 300, 200, 또는 150 nm)이다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 입자는 수지상이다. 이러한 입자는 예를 들어, 문헌[Du et al., Small 11(4): 392-413(2015)]; 문헌[Siegwart, D.J. et al., Proceedings National Academy Sciences USA 108(32): 12996(2011)]; 미국 특허 제5,814,272호 및 제7,932,311호; 및 미국 특허출원 공개공보 제20040166166호에 개시되며, 그 각각의 내용은 참고로 본원에 통합된다. 하기에 상세히 개시되는 대로, 일부 실시형태에서, 수지상 입자의 기하형태는 입자의 내면 상에 고정된 작용제가 세포 표면 상의 생체분자와 상호작용하는 능력이 실질적으로 감소되도록 및/또는 작용제에 의해 입자에 결합된 가용성 생체분자가 그의 짝 리간드(특이적 결합 쌍의 제 2 구성원)와 상호작용하는 능력이 감소되거나 실질적으로 감소되도록 한다.
일부 실시형태에서, 다수의 입자는 규칙적이건 불규칙적이건 간에, 다면체, 예를 들어, 8면체 또는 20면체이다(예를 들어, 도 3 참고). 입자는 그들의 꼭짓점 중 적어도 하나로부터의 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 3 참고). 입자는 그들의 꼭짓점으로부터의 돌출부를 하나보다 많이(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8개 이상) 포함할 수 있다. 이러한 돌출부는 예를 들어, (i) 구형 입자의 표면 상에 고정된 작용제가 세포 표면 수용체 단백질과 결합하거나 이를 활성화하는 것을 억제하고/하거나 (ii) 가용성 생체분자가 작용제에 결합될 경우, 가용성 생체분자가 제 1 구성원인 특이적 결합 쌍의 제 2 구성원과 가용성 생체분자의 상호작용을 억제하도록 하는 크기 및/또는 배향을 가질 수 있다.
입자는 본 명세서에서 "공극" 또는 "공극들"로 불리는, 공극 공간을 포함할 수 있다. 공극은 유체(예를 들어, 생체분자를 포함할 수 있는 액체, 또는 입자가 건조될 경우처럼, 기체)에 의해, 또는 비워진 공간(예를 들어, 입자가 동결건조 후처럼, 진공에 있을 경우)에 의해 충전되는 입자내 공간이다. 입자의 공극 부피는 예를 들어, 입자의 기공 부피 및/또는 중공 코어/쉘 입자의 내부 부피; 튜브, 원환체 또는 고리의 내강의 부피를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 예를 들어, 입자가 개체의 혈관계 내에 위치될 때, 혈액 혈장이 입자의 공극 공간으로 자유롭게 들어가고/가거나 나올 수 있도록 형성된다. 일부 실시형태에서, 입자는 예를 들어, 입자가 개체의 혈관계 내에 위치될 때, 혈액 혈청이 입자의 공극 공간으로 자유롭게 들어가고/가거나 나올 수 있도록 형성된다. 바람직한 실시형태에서, 입자는 혈액 세포가 입자의 공극 공간에 들어갈 수 없도록 형성된다. 일부 실시형태에서, 입자는 혈소판이 입자의 공극 공간에 들어갈 수 없도록 형성된다. 그럼에도 불구하고, 예를 들어, 입자가 시험관 내에서의 사용을 위해 형성될 경우 또는 입자가 바이러스, 세균, 원생생물, 진균 또는 효모 세포 또는 다른 큰 표적, 예를 들어, 약 100 nm 내지 약 2 ㎛ 크기의 표적에 결합하도록 형성될 경우, 입자는 혈소판이 그의 공극 공간에 들어가도록 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 세포외 유체가 입자의 공극 공간에 자유롭게 들어가고/가거나 나올 수 있도록 형성된다. 일부 실시형태에서, 입자는 사이질 유체가 입자의 공극 공간에 자유롭게 들어가고/가거나 나올 수 있도록 형성된다. 일부 실시형태에서, 입자는 뇌척수액이 입자의 공극 공간에 자유롭게 들어가고/가거나 나올 수 있도록 형성된다.
입자 내의 공극 공간의 부피는 우선적으로 하나보다 많은 생체분자를 수용하기에 충분하도록 크며, 예를 들어, 입자의 총 공극 부피는 우선적으로 입자에 결합되는 각 생체분자를 수용하기에 충분하도록 크다. 그럼에도 불구하고, 입자가 각각의 결합된 생체분자와 각 생체분자를 포함하는 결합 쌍의 제 2 구성원 사이의 상호작용을 억제할 수 있는 한, 공극은 각각의 결합된 생체분자의 총 부피보다 작을 수도 있다. 예를 들어, 입자는 생체분자와 결합 쌍의 제 2 구성원 사이의 상호작용을 억제하도록 생체분자의 결합 부위만을 격리하는 것을 필요로 할 수 있으며, 이러한 입자는 각 생체분자의 결합 부위를 수용하지만 하나 이상의 생체분자의 다른 부분은 공극 공간으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 것을 허용하는 공극 부피를 함유할 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 약 5% 내지 약 95% 공극 공간을 포함할 수 있다. 돌출부를 포함하는 입자는 예를 들어, 결합된 생체분자와, 결합 쌍의 제 2 구성원 사이의 상호작용을 돌출부가 억제할 수 있기 때문에, 공극 공간을 거의 또는 전혀 포함하지 않을 수 있다. 튜브를 포함하는 입자는 예를 들어, 튜브가 튜브의 벽 두께에 비하여 큰 내부 부피를 포함할 수 있으므로, 대량의 공극 공간을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 유사한 기하형태를 갖는 입자의 공극 부피는 다양한 양의 공극 부피를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 동일한 두께의 벽을 포함하는 튜브는 튜브 직경에 따라 공극 부피 백분율이 실질적으로 변할 수 있다.
입자는 0% 내지 약 40% 공극 공간, 약 20% 내지 약 60% 공극 공간, 약 40% 내지 약 80% 공극 공간, 또는 약 60% 내지 100% 공극 공간을 포함할 수 있다. 입자는 0% 내지 약 20% 공극 공간, 약 10% 내지 약 30% 공극 공간, 약 20% 내지 약 40% 공극 공간, 약 30% 내지 약 50% 공극 공간, 약 40% 내지 약 60% 공극 공간, 약 50% 내지 약 70% 공극 공간, 약 60% 내지 약 80% 공극 공간, 약 70% 내지 약 90% 공극 공간, 또는 약 80% 내지 100% 공극 공간을 포함할 수 있다. 입자는 0% 내지 약 10% 공극 공간, 약 5% 내지 약 15% 공극 공간, 약 10% 내지 약 20% 공극 공간, 약 15% 내지 약 25% 공극 공간, 약 10% 내지 약 20% 공극 공간, 약 15% 내지 약 25% 공극 공간, 약 10% 내지 약 20% 공극 공간, 약 15% 내지 약 25% 공극 공간, 약 10% 내지 약 20% 공극 공간, 약 15% 내지 약 25% 공극 공간, 약 20% 내지 약 30% 공극 공간, 약 25% 내지 약 35% 공극 공간, 약 30% 내지 약 40% 공극 공간, 약 35% 내지 약 45% 공극 공간, 약 40% 내지 약 50% 공극 공간, 약 45% 내지 약 55% 공극 공간, 약 50% 내지 약 60% 공극 공간, 약 55% 내지 약 65% 공극 공간, 약 60% 내지 약 70% 공극 공간, 약 65% 내지 약 75% 공극 공간, 약 70% 내지 약 80% 공극 공간, 약 75% 내지 약 85% 공극 공간, 약 80% 내지 약 90% 공극 공간, 약 85% 내지 약 95% 공극 공간, 또는 약 90% 내지 100% 공극 공간을 포함할 수 있다.
입자는 생리학적 pH(예를 들어, ~7.4)에서 중성 전하를 포함할 수 있다. 입자는 생리학적 pH에서 약간 음전하 또는 약간 양전하를 포함할 수 있다. 입자의 표면(예를 들어, 외면)은 생리학적 pH에서 약간 음전하 또는 약간 양전하를 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 입자의 표면(예를 들어, 외면)은 생리학적 pH에서 약간 음전하 또는 중성 전하를 포함할 수 있다. 입자의 등전점은 약 5 내지 약 9, 바람직하게는 약 6 내지 약 8일 수 있다. 핵산을 포함하는 입자는 약 4 내지 약 7의 등전점을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자의 등전점은 7.4 미만이며, 즉, 입자가 생리학적 pH에서 순 음전하를 갖도록 한다. 예를 들어, 입자의 등전점은 약 6.0 내지 약 7.4, 예를 들어, 약 6.4 내지 약 7.4일 수 있다. 생리학적 pH에서 순 음전하를 포함하는 입자는, 진핵세포가 일반적으로 순 음전하를 갖는 세포막을 포함하기 때문에, 진핵 세포(예를 들어, 포유류 세포)와 상호작용할 가능성이 적다. 입자는 바람직하게는 다른 하전된 분자와 비특이적 상호작용을 하기에 충분한 전하(및/또는 전하 밀도)를 포함하지 않는다.
III. 기공을 포함하는 입자
일부 실시형태에서, 입자를 만들기 위해 사용되는 물질(예를 들어, 실리콘)은 약 40% 내지 약 95%, 예를 들어, 약 60% 내지 약 80%의 기공률을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 기공률은 물질 내의 공극 공간의 척도이며, 물질의 총 부피에 대한 공극의 부피의 분율이다. 일부 실시형태에서, 담체 물질은 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 또는 심지어 적어도 약 90%의 기공률을 갖는다. 구체적 실시형태에서, 기공률은 약 40% 초과, 예를 들어, 약 50% 초과, 약 60% 초과, 또는 심지어 약 70% 초과이다.
일부 실시형태에서, 작용제는 물질의 표면으로부터 적어도 약 0.005 ㎛, 적어도 0.05 ㎛, 적어도 약 0.1 ㎛, 적어도 약 0.2 ㎛, 적어도 약 0.3 ㎛, 적어도 약 0.4 ㎛, 적어도 약 0.5 ㎛, 적어도 약 0.6 ㎛, 또는 적어도 약 0.7 ㎛의 기공 깊이까지 분포된다. 일부 실시형태에서, 작용제는 실질적으로 균일하게 담체 물질의 기공에 분포된다.
작용제는 입자의 전체 폭에 대한 비율로서 측정되는 깊이까지 입자 내로 담지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 작용제는 입자 내로 적어도 약 10%, 입자 내로 적어도 약 20%, 입자 내로 적어도 약 30%, 입자 내로 적어도 약 40%, 입자 내로 적어도 약 50%, 또는 입자 내로 적어도 약 60%의 깊이까지 분포된다.
입자의 제 1 면에 작용제를 고정하고 입자의 제 2 면에 상이한 분자(예를 들어, 코팅)를 고정하기 위한 방법을 비롯한, 다공성 입자 상에 작용제를 고정하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 문헌[Cauda, V. et al., J. Am. Chem. Soc. 131(32): 11361-11370(2009)] 및 문헌[Guan, B. et al., Langmuir, 27(1):328-334(2011)]를 참고하며, 그 각각은 그 전체가 참고로 본원에 통합된다). 추가로, 이러한 방법은 일반적으로 본 명세서에 개시된 임의의 입자의 제조를 위해 적용가능하다.
기공 크기는 생체분자의 방출을 제어하기 위하여 작용제와 표적 생체분자의 치수 특징에 맞도록 사전 선택될 수 있다. 전형적으로, 너무 작은 기공 크기는 작용제의 담지 및/또는 생체분자의 결합을 배제한다. 예를 들어, 물질의 평균 기공 직경은 고분자량 분자, 예를 들어, 200,000-500,000 amu의 경우, 더 큰 기공, 예를 들어, 15 nm 내지 40 nm로부터 선택될 수 있고, 저분자량의 분자, 예를 들어, 10,000-50,0000 amu의 경우 작은 기공, 예를 들어, 2 nm 내지 10 nm로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 직경이 약 6 nm인 평균 기공 크기가 약 14,700 amu와 같은 약 14,000 내지 15,000 amu의 분자량의 분자를 위해 적합할 수 있다. 직경이 약 10 nm인 평균 기공 크기는 약 48,000 amu와 같은 약 45,000 내지 50,000 amu의 분자량의 분자를 위해 선택될 수 있다. 직경이 약 25-30 nm인 평균 기공 크기는 약 150,000 amu의 분자량의 분자를 위해 선택될 수 있다.
기공 크기는 작용제 또는 생체분자의 분자 반경에 적응되도록 사전 선택될 수 있다. 예를 들어, 직경이 약 25 nm 내지 약 40 nm인 평균 기공 크기는 약 6 nm 내지 약 8 nm의 최대 분자 반경을 갖는 분자를 위해 적합할 수 있다. 분자 반경은 X-선 결정학 데이터에 기초한 분자의 물리적 치수를 이용하거나 분자의 용액 상태 크기를 나타내는 유체역학적 반경을 이용하는 것과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 계산될 수 있다. 용액 상태 계산은 계산이 이루어지는 용액의 특성에 의존하므로, 일부 측정은 X-선 결정학 데이터에 기초한 분자의 물리적 치수를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때 최대 분자 반경은 치료제의 최대 치수의 1/2을 반영한다.
일부 실시형태에서, 평균 기공 직경은 기공 내에서 분자, 예를 들어, 단백질의 응집을 제한하기 위해 선택된다. 단백질과 같은 생체분자가 담체 물질 내에서 응집하는 것을 방지하는 것이 유리하며, 그 이유는 응집은 생물계로의 분자의 제어된 방출을 방해하는 것으로 생각되기 때문이다. 따라서, 기공 크기와 생체분자의 크기 사이의 관계로 인해, 예를 들어, 한번에 하나의 생체분자만이 기공으로 들어가도록 하는 기공이, 다수의 생체분자가 기공으로 함께 들어가서 기공 내에서 응집하도록 하는 기공보다 바람직할 것이다. 특정 실시형태에서, 다수의 생체분자가 기공 내로 담지될 수 있지만, 기공의 깊이로 인해, 기공의 이 깊이에 걸쳐서 분포된 단백질은 더 적은 정도로 응집할 것이다.
IV. 하나 이상의 튜브를 포함하는 입자
일부 실시형태에서, 입자는 하나 이상의 튜브를 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 하나 이상의 튜브는 하나의 개방 단부(end) 또는 두개의 개방 단부를 포함한다.
용어 "튜브"는 축(예를 들어, 카르테시안 공간(Cartesian space)에서 1-차원 축)을 따른 길이 및 형상의 길이를 따라 내부 동공, 내강, 공극 또는 저장소를 갖는 3-차원 형상을 말한다. 일부 실시형태에서, 튜브의 축을 따른 수직 횡단면은 실질적으로 동일한 형상 및/또는 크기를 갖는다. 튜브와 관련하여 사용될 때, 용어 "횡단면"은 튜브의 축에 수직인 2-차원 횡단면을 말한다. 더 큰 구조는 튜브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시린지는 튜브를 포함하지만, 튜브는 시린지 플런저를 포함하지 않는다. 입자 또는 다른 물품은 하나보다 많은 튜브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시린지는 시린지 바늘과 시린지 통에 상응하거나 또는 이중 시린지(예를 들어, 에폭시 조성물을 위해 사용됨)의 평행 통에 상응하는 두개의 튜브를 포함할 수 있다.
튜브는, 튜브의 축에 수직인 선분으로서, 각 선분이 튜브의 외면 상의 두 지점에 의해 경계를 이룬 평균 길이인 직경을 가질 수 있다. 튜브는 폭과 높이를 가질 수 있으며, 튜브의 폭은 튜브의 축에 수직인 튜브의 외면 상의 두 지점에 의해 한정된 최장 선분이며, 튜브의 높이는 튜브의 축과 튜브의 폭을 한정하는 선분 둘 모두에 수직인 튜브의 외면 상의 두 지점에 의해 한정된 선분이다.
튜브는, 튜브의 축에 수직인 선분으로서, 각 선분이 튜브의 내면 상의 두 지점에 의해 경계를 이룬 평균 길이인 내부 직경을 가질 수 있다. 튜브는 내부 폭과 내부 높이를 가질 수 있으며, 튜브의 내부 폭은 튜브의 축에 수직인 튜브의 외면 상의 두 지점에 의해 한정된 최장 선분이며, 튜브의 내부 높이는 튜브의 축 및 튜브의 폭을 한정하는 선분 둘 모두에 수직인 튜브의 외면 상의 두 지점에 의해 한정된 선분이다.
튜브는 실질적으로 원통형일 수 있다. 튜브는 실질적으로 원형 횡단면을 가질 수 있다. 튜브의 횡단면은 원과 같은, 타원체일 수 있다.
튜브의 횡단면은 정다각형과 같은, 다각형일 수 있다. 튜브의 횡단면은 정삼각형과 같은 삼각형일 수 있다. 튜브의 횡단면은 정사각형, 직사각형, 또는 정사각형과 같은 사각형일 수 있다. 튜브의 횡단면은 정오각형과 같은 오각형일 수 있다. 튜브의 횡단면은 정육각형과 같은 육각형일 수 있다. 튜브는 삼각형 튜브, 정사각형 튜브, 오각형 튜브, 육각형 튜브, 칠각형 튜브 또는 팔각형 튜브일 수 있다.
튜브의 길이는 약 5 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 4 ㎛, 약 5 nm 내지 약 3 ㎛, 약 5 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 5 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 길이는 약 50 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 50 nm 내지 약 4 ㎛, 약 50 nm 내지 약 3 ㎛, 약 50 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 50 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 길이는 약 100 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 100 nm 내지 약 4 ㎛, 약 100 nm 내지 약 3 ㎛, 약 100 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 100 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 길이는 약 300 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 300 nm 내지 약 4 ㎛, 약 300 nm 내지 약 3 ㎛, 약 300 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 300 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 길이는 약 500 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 500 nm 내지 약 4 ㎛, 약 500 nm 내지 약 3 ㎛, 약 500 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 500 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다.
튜브의 직경, 폭 및/또는 높이는 약 5 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 4 ㎛, 약 5 nm 내지 약 3 ㎛, 약 5 nm 내지 약 2 ㎛, 약 5 nm 내지 약 1 ㎛, 약 5 nm 내지 약 900 nm, 약 5 nm 내지 약 800 nm, 약 5 nm 내지 약 700 nm, 약 5 nm 내지 약 600 nm, 약 5 nm 내지 약 500 nm, 약 5 nm 내지 약 400 nm, 약 5 nm 내지 약 300 nm, 약 5 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 튜브의 직경, 폭 및/또는 높이는 약 50 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 50 nm 내지 약 4 ㎛, 약 50 nm 내지 약 3 ㎛, 약 50 nm 내지 약 2 ㎛, 약 50 nm 내지 약 1 ㎛, 약 50 nm 내지 약 900 nm, 약 50 nm 내지 약 800 nm, 약 50 nm 내지 약 700 nm, 약 50 nm 내지 약 600 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 300 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 100 nm일 수 있다.
튜브의 내부 직경, 내부 폭 및/또는 내부 높이는 우선적으로는 작용제와 생체분자 둘 모두를 수용하기에 충분히 크다. 튜브의 내부 직경, 내부 폭 및/또는 내부 높이는 우선적으로는 세포가 튜브의 내부로 들어가는 것을 억제하기에 충분하도록 작다(예를 들어, 유핵 진핵 세포, 예를 들어, 유핵 인간 세포 또는 이배체 인간 세포). 튜브의 내부 직경, 내부 폭 및/또는 내부 높이는 약 5 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 3 ㎛, 약 5 nm 내지 약 2 ㎛, 약 5 nm 내지 약 1㎛, 약 5 nm 내지 약 900 nm, 약 5 nm 내지 약 800 nm, 약 5 nm 내지 약 700 nm, 약 5 nm 내지 약 600 nm, 약 5 nm 내지 약 500 nm, 약 5 nm 내지 약 400 nm, 약 5 nm 내지 약 300 nm, 약 5 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 튜브의 내부 직경, 내부 폭 및/또는 내부 높이는 약 20 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 3 ㎛, 약 20 nm 내지 약 2 ㎛, 약 20 nm 내지 약 1 ㎛, 약 20 nm 내지 약 900 nm, 약 20 nm 내지 약 800 nm, 약 20 nm 내지 약 700 nm, 약 20 nm 내지 약 600 nm, 약 20 nm 내지 약 500 nm, 약 20 nm 내지 약 400 nm, 약 20 nm 내지 약 300 nm, 약 20 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 튜브의 내부 직경, 내부 폭 및/또는 내부 높이는 약 40 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 40 nm 내지 약 3 ㎛, 약 40 nm 내지 약 2 ㎛, 약 40 nm 내지 약 1 ㎛, 약 40 nm 내지 약 900 nm, 약 40 nm 내지 약 800 nm, 약 40 nm 내지 약 700 nm, 약 40 nm 내지 약 600 nm, 약 40 nm 내지 약 500 nm, 약 40 nm 내지 약 400 nm, 약 40 nm 내지 약 300 nm, 약 40 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 100 nm일 수 있다.
일부 바람직한 실시형태에서, 입자는 다수의 튜브를 포함한다. 다수의 튜브 중 각 튜브는 실질적으로 평행일 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 튜브 중 적어도 두 튜브는 평행이 아니다. 일부 실시형태에서, 다수의 튜브 중 어느 튜브도 평행이 아니다. 튜브는 입자의 상이한 면에 걸쳐 튜브로의 개구를 분포시키기 위해 또는 입자가 유동(예를 들어, 층류 또는 난류)에서 굴러떨어지도록 하기 위하여 평행이 아닌 다른 배열로 배열될 수 있다.
다수의 튜브는 격자 또는 묶음으로 배열될 수 있다.
다수의 튜브는 정다면체와 같은 다면체로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 정사면체와 같은 사면체로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 입방형, 직육면체 또는 정육면체와 같은 육면체로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 정팔면체와 같은 팔면체로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 정십이면체와 같은 십이면체로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 정이십면체와 같은 이십면체로 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다면체의 각 모서리는 단일 튜브에 의해 한정된다. 일부 실시형태에서, 다면체의 각 모서리보다 적은 부분이 단일 튜브에 의해 한정된다(예를 들어, 튜브의 각각이 실질적으로 평행한 경우).
다수의 튜브는 삼각뿔, 사방뿔, 직사각 피라미드, 사각 피라미드, 오각 피라미드, 육각 피라미드, 칠각 피라미드, 또는 팔각 피라미드와 같은 피라미드로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 직각뿔 또는 빗각뿔로 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 피라미드의 각 모서리는 단일 튜브에 의해 한정된다. 일부 실시형태에서, 피라미드의 각 모서리보다 적은 부분이 단일 튜브에 의해 한정된다(예를 들어, 튜브의 각각이 실질적으로 평행한 경우).
다수의 튜브는 삼각기둥, 직각기둥, 정방형기둥, 오각기둥, 육각기둥, 칠각기둥, 또는 팔각기둥과 같은 각기둥으로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 직각기둥,빗각기둥, 또는 깍은 각기둥(truncated prism)으로 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 각기둥의 각 모서리는 단일 튜브에 의해 한정된다. 일부 실시형태에서, 각기둥의 각 모서리보다 적은 부분이 단일 튜브에 의해 한정된다(예를 들어, 튜브의 각각이 실질적으로 평행한 경우).
다수의 튜브는 길이, 폭 및 높이를 갖되, 어떤 단일 치수도 임의의 다른 치수보다 5배 넘게 크지 않는 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 다수의 튜브는 어떤 단일 치수도 임의의 다른 치수보다 4배 넘게 크지 않거나 어떤 단일 치수도 임의의 다른 치수보다 3배 넘게 크지 않은 형태로 배열될 수 있다. 이러한 형태는 예를 들어, 입자의 정맥내 투여를 위해 유리하며, 그 이유는 길쭉한 입자는 환자의 혈류에서 잘 유동할 수 없기 때문이다.
다수의 튜브는 길이와 직경을 갖되, 형태의 길이가 그의 직경의 5배 이하인 형태로 배열될 수 있다. 다수의 튜브는 형태의 길이가 그의 직경의 4배 이하이거나 형태의 길이가 그의 직경의 3배 이하인 형태로 배열될 수 있다. 이러한 형태는 예를 들어, 입자의 정맥내 투여를 위해 유리하며, 그 이유는 길쭉한 입자는 환자의 혈류에서 잘 유동할 수 없기 때문이다.
입자는 1 내지 100개 튜브와 같은, 1 내지 500개 튜브를 포함할 수 있다. 입자는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 330, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 50, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 100개 튜브를 포함할 수 있다.
다수의 튜브는 1 내지 100개 튜브와 같은, 1 내지 500개 튜브를 포함할 수 있다. 다수의 튜브는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 330, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 50, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 100개 튜브를 포함할 수 있다.
다수의 튜브 중 각 튜브는 동일한 길이를 가질 수 있거나, 또는 다수의 튜브중 상이한 튜브들은 상이한 길이를 가질 수 있다. 튜브의 평균 길이는 약 5 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 4 ㎛, 약 5 nm 내지 약 3 ㎛, 약 5 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 5 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 평균 길이는 약 50 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 50 nm 내지 약 4 ㎛, 약 50 nm 내지 약 3 ㎛, 약 50 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 50 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 평균 길이는 약 100 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 100 nm 내지 약 4 ㎛, 약 100 nm 내지 약 3 ㎛, 약 100 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 100 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 평균 길이는 약 300 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 300 nm 내지 약 4 ㎛, 약 300 nm 내지 약 3 ㎛, 약 300 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 300 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 튜브의 평균 길이는 약 500 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 500 nm 내지 약 4 ㎛, 약 500 nm 내지 약 3 ㎛, 약 500 nm 내지 약 2 ㎛, 또는 약 500 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다.
다수의 튜브 중 각 튜브는 동일한 직경, 폭 및/또는 높이를 가질 수 있거나, 또는 다수의 튜브의 상이한 튜브들은 상이한 직경, 폭 및/또는 높이를 가질 수 있다. 튜브의 평균 직경, 폭 및/또는 높이는 약 5 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 4 ㎛, 약 5 nm 내지 약 3 ㎛, 약 5 nm 내지 약 2 ㎛, 약 5 nm 내지 약 1 ㎛, 약 5 nm 내지 약 900 nm, 약 5 nm 내지 약 800 nm, 약 5 nm 내지 약 700 nm, 약 5 nm 내지 약 600 nm, 약 5 nm 내지 약 500 nm, 약 5 nm 내지 약 400 nm, 약 5 nm 내지 약 300 nm, 약 5 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 튜브의 평균 직경, 폭 및/또는 높이는 약 50 nm 내지 약 5 ㎛, 예를 들어, 약 50 nm 내지 약 4 ㎛, 약 50 nm 내지 약 3 ㎛, 약 50 nm 내지 약 2 ㎛, 약 50 nm 내지 약 1 ㎛, 약 50 nm 내지 약 900 nm, 약 50 nm 내지 약 800 nm, 약 50 nm 내지 약 700 nm, 약 50 nm 내지 약 600 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 300 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 100 nm일 수 있다.
다수의 튜브 중 각 튜브는 동일한 내부 직경, 내부 폭 및/또는 내부 높이를 가질 수 있거나, 다수의 튜브의 상이한 튜브들은 상이한 내부 직경, 폭 및/또는 높이를 가질 수 있다. 튜브의 평균 내부 직경, 내부 폭, 및/또는 내부 높이는 약 5 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 5 nm 내지 약 3 ㎛, 약 5 nm 내지 약 2 ㎛, 약 5 nm 내지 약 1 ㎛, 약 5 nm 내지 약 900 nm, 약 5 nm 내지 약 800 nm, 약 5 nm 내지 약 700 nm, 약 5 nm 내지 약 600 nm, 약 5 nm 내지 약 500 nm, 약 5 nm 내지 약 400 nm, 약 5 nm 내지 약 300 nm, 약 5 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 튜브의 평균 내부 직경, 내부 폭, 및/또는 내부 높이는 약 20 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 3 ㎛, 약 20 nm 내지 약 2 ㎛, 약 20 nm 내지 약 1 ㎛, 약 20 nm 내지 약 900 nm, 약 20 nm 내지 약 800 nm, 약 20 nm 내지 약 700 nm, 약 20 nm 내지 약 600 nm, 약 20 nm 내지 약 500 nm, 약 20 nm 내지 약 400 nm, 약 20 nm 내지 약 300 nm, 약 20 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 튜브의 평균 내부 직경, 내부 폭, 및/또는 내부 높이는 약 40 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 40 nm 내지 약 3 ㎛, 약 40 nm 내지 약 2 ㎛, 약 40 nm 내지 약 1 ㎛, 약 40 nm 내지 약 900 nm, 약 40 nm 내지 약 800 nm, 약 40 nm 내지 약 700 nm, 약 40 nm 내지 약 600 nm, 약 40 nm 내지 약 500 nm, 약 40 nm 내지 약 400 nm, 약 40 nm 내지 약 300 nm, 약 40 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 100 nm일 수 있다.
튜브는 예를 들어, 중합체를 포함할 수 있다. 중합체는 자연-발생 중합체 또는 합성 중합체일 수 있다. 중합체는 예를 들어, 핵산(예를 들어, DNA) 또는 단백질일 수 있다.
V. DNA 스캐폴드(scaffold)를 포함하는 입자
일부 실시형태에서, 입자는 DNA 스캐폴드를 포함하며, 예를 들어, 입자는 DNA 오리가미(origami) 스캐폴드를 포함할 수 있다(예를 들어, 미국 특허 제8,554,489호 및 제7,842,793호; 미국 특허출원 공개공보 제2013/0224859호 및 제2010/0216978호; 및 PCT 특허출원 공개공보 제2014/170898호를 참고하며, 그 각각은 참고로 본원에 통합된다).
입자는 DNA 스캐폴드를 포함할 수 있으며, DNA 스캐폴드는 본 명세서에 개시된 하나 이상의 튜브 또는 다수의 튜브를 포함할 수 있다. 예를 들어, DNA 스캐폴드는 하나 이상의 실질적으로 육면체인 튜브를 포함할 수 있다(예를 들어, 참고로 본원에 통합되는 미국 특허출원 공개공보 제2013/0224859호 참고).
DNA 스캐폴드는 육방 격자 또는 정방형 격자와 같은 격자 또는 허니콤(honeycomb)을 포함할 수 있다(예를 들어, 참고로 본원에 통합되는 미국 특허 제8,554,489호 참고).
일부 실시형태에서, 입자는 DNA 스캐폴드를 포함하며, DNA 스캐폴드는 튜브를 포함하지 않는다. 예를 들어, DNA 스캐폴드는 다면체와 같은 3-차원 형상을 포함할 수 있으며, 작용제는 그 형상의 내면에 고정될 수 있다.
DNA 스캐폴드는 정다면체와 같은 다면체를 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 정사면체와 같은 사면체를 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 입방형, 직육면체 또는 정육면체와 같은 육면체를 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 정팔면체와 같은 팔면체를 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 정십이면체와 같은 십이면체를 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 정이십면체와 같은 이십면체를 포함할 수 있다.
DNA 스캐폴드는 삼각뿔, 사방뿔, 직사각 피라미드, 정사각 피라미드, 오각 피라미드, 육각 피라미드, 칠각 피라미드, 또는 팔각 피라미드와 같은 피라미드를 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 직각뿔 또는 빗각뿔을 포함할 수 있다.
DNA 스캐폴드는 삼각기둥, 직시각기둥, 정방형기둥, 오각기둥, 육각기둥, 칠각기둥, 또는 팔각기둥과 같은 각기둥을 포함할 수 있다. DNA 스캐폴드는 직각기둥, 빗각기둥 또는 깍은 각기둥을 포함할 수 있다.
DNA 스캐폴드는 길이, 폭 및 높이를 포함할 수 있으며, 어떤 단일 치수도 임의의 다른 치수보다 5배 넘게 크지 않다. 예를 들어, 어떤 단일 치수도 임의의 다른 치수보다 4배 넘게 크지 않거나 어떤 단일 치수도 임의의 다른 치수보다 3배 넘게 크지 않을 수 있다. 이러한 형태는 예를 들어, 입자의 정맥내 투여를 위해 유리하며, 그 이유는 길쭉한 입자는 환자의 혈류에서 잘 유동할 수 없기 때문이다.
일부 실시형태에서, 작용제는 DNA 스캐폴드 상에 고정된다. 일부 실시형태에서, 작용제는 DNA 스캐폴드 상의 뉴클레오티드 서열에 상보적 뉴클레오티드 서열을 포함하는 핵산에 결합되며, 즉, 뉴클레오티드 서열은 DNA 스캐폴드의 뉴클레오티드 서열의 역 상보체(역 상보체)와 적어도 약 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100% 서열 동일성을 갖는다. 따라서, 작용제는 DNA 스캐폴드에 핵산을 하이브리드화시킴으로써 입자의 표면 상에 고정될 수 있다.
VI. 쉴드(shield)를 포함하는 입자
입자는 코어 하위입자 및 쉴드를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 쉴드는 코어 하위입자에 결합된 생체분자가 세포 표면 상의 분자와 상호작용하는 것을 억제한다. 쉴드는 다수의 쉴드 성분을 포함할 수 있다. 코어 하위입자는 실리카를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 하위입자는 실리카 표면을 포함할 수 있다. 코어 하위입자는 금, 실리콘 또는 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 하위입자는 금, 실리콘 또는 중합체 표면을 포함할 수 있다.
내부 코어 하위입자를 포함하며 코어 하위입자에 부착된 다수의 쉴드 성분을 포함하는 쉴드를 갖는 입자는 고형 실리카 하위입자, 다공성 실리카 하위입자 또는 비-실리카 내부를 갖는 실리카 나노쉘과 같은 실리카 표면을 포함하는 코어 하위입자를 포함할 수 있다. 코어 하위입자는 실리카로 코팅된, 실리콘 또는 금과 같은 비-실리카 코어 물질을 포함할 수 있다. 쉴드 성분은 나노구체와 같은, 코어 하위입자보다 작은 쉴드 하위입자 형태일 수 있으며, 실리카 또는 금 또는 중합체와 같은 상이한 물질을 포함할 수 있다. 코어 하위입자 및 쉴드 성분의 표면의 물질은 추가 성분 또는 종을 표면에 커플링시키기 위해 상이한 커플링 화학이 이용되도록 하기 위하여 상이하게 선택될 수 있다.
작용제는 코어 하위입자의 표면 상에 제공될 수 있으나 쉴드 성분의 표면상에 더 적은 정도로 제공되거나 또는 바람직하게는 전혀 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 작용제는 실리카 코어 하위입자와 우선적으로(또는 배타적으로) 형성하며 예를 들어 실리카 표면 대신 금 표면을 갖는 쉴드 하위입자와는 형성하지 않는 결합(예를 들어, 이온, 공유, 또는 정전기 상호작용)에 의해, 실리카 코어 하위입자의 표면에 부착될 수 있다.
일부 실시형태에서, 이러한 입자는 실질적으로 구형인 실리카 코어와 같은 실리카 코어, 및 실리카 코어의 표면 상의 다수의 금 나노입자를 포함하는 쉴드를 포함할 수 있으며, 금 나노입자는 코어의 직경과 같은, 코어의 횡단면 치수보다 작은 횡단면 치수를 갖는다. 금 나노입자는 실질적으로 구형일 수 있다. 코어 하위입자는 고형이고 비다공성일 수 있거나 또는 다공성 표면을 가질 수 있다. 실리카 코어 및 코어 상의 금 나노입자의 형성은 예를 들어, 미국 특허 제6,344,272호, 문헌[Sadtler and Wei, Chem. Comm. 1604-5(2002)]; 문헌[Meuhlig et al., ACS Nano, 5(8):6586-6592(2011)](그 각각은 그 전체가 참고로 본원에 통합됨)에 개시된 대로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금 나노입자는 정전기 인력에 의해 아민-코팅된 실리카 코어 상에 흡착될 수 있거나, 실리카 표면에 공액된 후 금 나노입자의 금 표면에 결합하는 티올기를 갖는 실리카 코어에 연결될 수 있다.
코어 하위입자는 구형 또는 원통형 하위입자의 직경과 같은 횡단면 치수가, 50 nm 내지 4 ㎛, 예를 들어, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 500 nm, 200 nm 내지 1 ㎛, 또는 500 nm 내지 4 ㎛일 수 있다.
입자는 일정 범위의 코어 하위입자 직경 및 쉴드 하위입자 직경으로부터 조립될 수 있다. 생체분자의 소거를 위한 코어 하위입자의 이용가능한 표면적은 쉴드 하위입자의 직경, 및 표면과 포획 작용제 사이의 표면 위의 유효 크기를 비롯한, 표면으로의 표적/작용제 복합체의 결합을 위해 필요한 코어 하위입자의 표면 위의 유효 높이에 의존할 수 있다.
코어 하위입자에 결합될 수 있는 작용제의 수는 하위입자의 표면적에 기초하여 계산될 수 있다. 유사하게, 코어 하위입자에 결합될 수 있는 표적 생체분자의 수는 유사한 방식으로 계산될 수 있다. 이러한 계산은 예를 들어, 단백질 결합의 시험관 내 연구에 의해 확인될 수 있으며, 선택된 수의 표적 생체분자를 소거하기 위해 필요할 수 있는 입자의 투여량(또는, 일부 실시형태에서, 시험관 내 시스템과 같은 시스템으로부터 또는 질병 치료중인 환자의 순환계로부터 표적 생체분자 다수를 제거하거나 그 농도를 감소시키기 위한 입자 또는 입자를 함유하는 제형의 유효 투여량)을 예측하기 위해 사용될 수 있다.
입자는 0.01 ㎛2 내지 50 ㎛2, 예를 들어, 0.01 ㎛2 내지 0.1 ㎛2, 0.05 ㎛2 내지 0.5 ㎛2, 0.1 ㎛2 내지 1.0 ㎛2, 0.5 ㎛2 내지 5 ㎛2, 1.0 ㎛2 내지 10 ㎛2, 5 ㎛2 내지 25 ㎛2, 또는 10 ㎛2 내지 50 ㎛2의 표적의 포획을 위해 이용가능한 표면적을 포함할 수 있다. 코어 하위입자 표면의 단위 면적 당 작용제의 선택된 담지를 위하여, 입자의 최대 투여량이 코어 및 쉴드 하위입자 직경에 기초하여 표적 생체분자의 목적하는 양을 소거하기 위하여 적합한 것으로 인정될 수 있다.
쉴드 하위입자의 직경과 같은 횡단면 치수는 코어 입자의 직경과 같은 횡단면 치수의 배수일 수 있다. 배수는 예를 들어, 0.01 내지 0.5, 예를 들어, 0.02 내지 0.2, 예를 들어, 0.05 내지 0.1일 수 있다.
작용제로의 표적 생체분자의 효과적인 접근을 위하여, 표적은 쉴드 성분 사이에서 확산하여 코어 하위입자 표면 상의 작용제에 도달할 수 있어야 한다. 예를 들어, 100 kDa 미만의 표적(예를 들어, sTNF-R1/2)은 직경이 40 nm 이상인 쉴딩 구(shielding sphere) 사이에서 쉽게 확산할 수 있는 크기를 갖는다. 더 작은 쉴딩 구의 경우, 구 사이의 유효 기공 길이가 짧으며, 따라서 40 nm보다 작은 쉴딩 구는 유사하게 확산을 방해할 가능성이 낮다.
VII. 하위입자를 포함하는 입자
일부 실시형태에서, 입자는 코어 하위입자 및 다수의 보호 하위입자를 포함할 수 있다. 입자는 쉴드를 포함할 수 있으며 쉴드는 보호 하위입자 다수를 포함할 수 있다. 작용제는 코어 하위입자의 표면 상에 고정될 수 있으며, 예를 들어, 코어 하위입자의 표면은 내면이다. 다수의 보호 하위입자는 예를 들어, 생체분자가 입자에 결합되는 경우, 생체분자와, 특이적 결합 쌍의 제 2 구성원간의 상호작용을 억제하도록 구성될 수 있다. 다수의 보호 하위입자는 예를 들어, 생체분자가 입자에 결합되는 경우, 생체분자와 세포, 예를 들어, 포유류 세포 사이의 상호작용을 억제하도록 구성될 수 있다.
보호 하위입자는 외면을 한정할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 작용제는 보호 하위입자의 표면 상에 고정되지 않는다.
코어 하위입자는 바람직하게는 작용제의 하나 초과와 결합하기에 충분히 크다. 예를 들어, 코어 하위입자는 크기가 약 20 nm 내지 약 4 ㎛, 예를 들어, 약 50 nm 내지 약 2 ㎛ 크기일 수 있다. 코어 하위입자는 약 100 nm 내지 약 1000 nm, 약 100 nm 내지 약 800 nm, 약 100 nm 내지 약 600 nm, 약 100 nm 내지 약 400 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 200 nm 내지 약 1000 nm, 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 400 nm 내지 약 1000 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 600 nm 내지 약 1000 nm, 또는 약 600 nm 내지 약 800 nm 크기일 수 있다. 코어 하위입자는 약 100 nm 내지 약 4 ㎛, 100 nm 내지 약 3 ㎛, 100 nm 내지 약 2 ㎛, 약 200 nm 내지 약 4 ㎛, 200 nm 내지 약 3 ㎛, 200 nm 내지 약 2 ㎛, 약 400 nm 내지 약 4 ㎛, 400 nm 내지 약 3 ㎛, 400 nm 내지 약 2 ㎛, 약 600 nm 내지 약 4 ㎛, 600 nm 내지 약 3 ㎛, 600 nm 내지 약 2 ㎛, 약 800 nm 내지 약 4 ㎛, 800 nm 내지 약 3 ㎛, 또는 800 nm 내지 약 2 ㎛ 크기일 수 있다.
코어 하위입자는 금속, 금, 알루미나, 유리, 실리카, 실리콘, 전분, 아가로즈, 라텍스, 플라스틱, 폴리아크릴아미드, 메타크릴레이트, 중합체 또는 핵산을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 코어 하위입자는 다공성 실리콘과 같은 실리콘을 포함할 수 있다.
코어 하위입자는 임의의 형상(예를 들어, 정육면체, 피라미드형, 원추형, 구형, 원통형, 디스크, 사면체, 육면체, 팔면체, 십이면체 또는 이십면체)일 수 있거나 또는 코어 하위입자는 한정된 형상이 결핍될 수 있다.
입자는 1 코어 하위입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 하위입자는 미국 특허 제7,368,295호 또는 제8,920,625호(그 각각은 그 전체가 참고로 본원에 통합됨)의 입자일 수 있으며, 이는 추가로 다수의 보호 하위입자에 결합된다.
입자는 다수의 코어 하위입자, 예를 들어, 2 내지 300개의 코어 하위입자, 2 내지 200개의 코어 하위입자, 2 내지 150개의 코어 하위입자, 2 내지 100개의 코어 하위입자, 2 내지 80개의 코어 하위입자, 또는 2 내지 42개의 코어 하위입자를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 4 및 5 참고). 입자가 다수의 코어 하위입자를 포함하는 실시형태에서, 각각의 코어 하위입자는 우선적으로는 실질적으로 구형이다. 다수의 구형 코어 하위입자를 포함하는 입자는 공극을 허용하여, 가용성 생체분자가 입자 내부 전체에 확산되도록 한다. 그럼에도 불구하고, 다양한 다른 형상의 코어 하위입자가 공극을 허용할 수 있다. 다수의 코어 하위입자를 포함하는 입자는 가지각색의 형상과 크기의 코어 하위입자를 포함할 수 있다.
입자는 1 내지 약 106개의 코어 하위입자, 1 내지 약 105개의 코어 하위입자, 1 내지 약 104개의 코어 하위입자, 1 내지 약 1000개의 코어 하위입자, 1 내지 약 100개의 코어 하위입자, 또는 1 내지 약 10개의 코어 하위입자를 포함할 수 있다. 입자는 2 내지 약 106개의 코어 하위입자, 2 내지 약 105개의 코어 하위입자, 2 내지 약 104개의 코어 하위입자, 2 내지 약 1000개의 코어 하위입자, 2 내지 약 100개의 코어 하위입자, 또는 2 내지 약 10개의 코어 하위입자를 포함할 수 있다. 입자는 약 10 내지 약 106개의 코어 하위입자, 약 10 내지 약 105개의 코어 하위입자, 약 10 내지 약 104개의 코어 하위입자, 약 10 내지 약 1000개의 코어 하위입자, 또는 약 10 내지 약 100개의 코어 하위입자를 포함할 수 있다.
코어 하위입자는 기공을 포함할 수 있으며, 즉, 코어 하위입자는 다공성일 수 있다.
보호 하위입자는 금속, 금, 알루미나, 유리, 실리카, 실리콘, 전분, 아가로즈, 라텍스, 플라스틱, 폴리아크릴아미드, 메타크릴레이트, 중합체 또는 핵산을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다수의 보호 하위입자들 중 각 보호 하위입자는 코어 하위입자에 묶인다. 일부 실시형태에서, 다수의 보호 하위입자 중 일부 보호 하위입자는 코어 하위입자에 묶이며, 코어 하위입자에 직접적으로 묶이지 않는 다수의 각 보호 하위입자는 보호 하위입자에 묶이며, 즉, 다수의 각 보호 하위입자는 직접적으로 또는 간접적으로 코어 하위입자에 묶인다. 따라서, 입자는 보호 하위입자의 단일층을 포함하거나(예를 들어, 실질적으로 모든 보호 하위입자가 하나 이상의 코어 하위입자(들)에 직접적으로 묶이는 경우) 또는 입자는 보호 하위입자의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다(예를 들어, 상당 부분의 보호 하위입자가 다른 보호 하위입자와의 직접 연결을 통해 하나 이상의 코어 하위입자(들)에 간접적으로 묶이는 경우).
일부 실시형태에서, 입자는 제 1 물질을 포함하는 보호 하위입자 제 1 층 및 제 2 물질을 포함하는 보호 하위입자 제 2 층을 포함한다. 예를 들어, 제 1 물질은 실리카 또는 실리콘을 포함할 수 있으며 제 2 물질은 금을 포함할 수 있다. 입자는 예를 들어, 하위입자 제 1 층의 하위입자를 하나 이상의 코어 하위입자에 연결시킨 후, 하위입자 제 2 층의 하위입자를 하위입자 제 1 층에 연결시킴으로써 조립될 수 있다. 제 2 층의 하위입자는 코어 하위입자(들)와 유사한 표면을 포함할 수 있되, 예를 들어, 제 1 층의 하위입자가 유사한 화학을 이용하여 코어 하위입자(들) 및 제 2 층의 하위입자 둘 모두에 연결되도록 할 수 있다.
입자는 층상(layer-by-layer) 방법을 이용하여 조립될 수 있다. 예를 들어, 입자는 먼저 코어 하위입자 다수를 연결함으로써 형성될 수 있다. 다수의 코어 하위입자는 실질적으로 균일하여, 예를 들어, 연결 분자가 코어 하위입자를 가교시킬 수 있다. 다수의 하위입자는 예를 들어, 입자 내에서 공극과 같은 원하는 특징을 허용하는 상이한 형상, 크기 및/또는 표면을 갖는 적어도 두 가지 타입의 하위입자를 포함할 수 있다. 다수의 코어 하위입자를 연결한 후, 다수의 보호 하위입자가 다수의 코어 하위입자에 연결될 수 있다. 다수의 보호 하위입자를 코어 하위입자에 연결한 후, 두번째 다수의 보호 하위입자가 상기 다수의 보호 하위입자에 연결될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 입자는 많은 상이한 방식으로 조립될 수 있으며, 많은 상이한 층상(layer-by-layer) 전략이 입자의 원하는 특성 및 하위입자를 연결하기 위해 이용되는 원하는 화학에 따라 이용될 수 있다.
생체 내 사용을 위한 항체를 포함하는 하위입자를 가교시키기 위한 방법을 비롯하여 하위입자를 가교시키기 위한 방법이 알려져 있다(예를 들어, 문헌[Cheng, K. et al., ACS Appl Mater Interfaces 2(9):2489-2495(2010)]를 참고하며, 그 전체가 참고로 본원에 통합된다). 이러한 방법은 예를 들어, 하위입자의 상대적 크기를 간단히 변경함으로써, 본 명세서에 개시된 입자를 생산하도록 개조될 수 있다.
보호 하위입자는 약 10 nm 내지 약 4 ㎛ 크기, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 1 ㎛ 크기, 또는 약 20 nm 내지 약 500 nm 크기일 수 있다. 보호 하위입자는 약 10 nm 내지 약 200 nm, 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 10 nm 내지 약 60 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 20 nm 내지 약 200 nm, 약 20 nm 내지 약 100 nm, 약 20 nm 내지 약 80 nm, 약 20 nm 내지 약 60 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 30 nm 내지 약 200 nm, 약 40 nm 내지 약 100 nm, 약 40 nm 내지 약 80 nm, 약 40 nm 내지 약 60 nm, 60 nm 내지 약 200 nm, 약 60 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 60 nm 내지 약 80 nm 크기일 수 있다. 보호 하위입자는 약 100 nm 내지 약 1000 nm, 약 100 nm 내지 약 800 nm, 약 100 nm 내지 약 600 nm, 약 100 nm 내지 약 400 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 200 nm 내지 약 1000 nm, 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 400 nm 내지 약 1000 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 600 nm 내지 약 1000 nm, 또는 약 600 nm 내지 약 800 nm 크기일 수 있다. 보호 하위입자는 약 100 nm 내지 약 4 ㎛, 약 100 nm 내지 약 3 ㎛, 약 100 nm 내지 약 2 ㎛, 약 200 nm 내지 약 4 ㎛, 약 200 nm 내지 약 3 ㎛, 약 200 nm 내지 약 2 ㎛, 약 400 nm 내지 약 4 ㎛, 약 400 nm 내지 약 3 ㎛, 약 400 nm 내지 약 2 ㎛, 약 600 nm 내지 약 4 ㎛, 약 600 nm 내지 약 3 ㎛, 약 600 nm 내지 약 2 ㎛, 약 800 nm 내지 약 4 ㎛, 약 800 nm 내지 약 3 ㎛, 또는 약 800 nm 내지 약 2 ㎛ 크기일 수 있다.
입자는 1 내지 약 106개의 보호 하위입자, 약 4 내지 약 106개의 보호 하위입자, 약 10 내지 약 106개의 보호 하위입자, 1 내지 약 105개의 보호 하위입자, 약 4 내지 약 105개의 보호 하위입자, 약 10 내지 약 105개의 보호 하위입자, 1 내지 약 104개의 보호 하위입자, 약 4 내지 약 104개의 보호 하위입자, 약 10 내지 약 104개의 보호 하위입자, 1 내지 약 1000개의 보호 하위입자, 약 4 내지 약 1000개의 보호 하위입자, 약 10 내지 약 1000개의 보호 하위입자, 1 내지 약 100개의 보호 하위입자, 약 4 내지 약 100개의 보호 하위입자, 또는 약 10 내지 약 100개의 보호 하위입자를 포함할 수 있다.
코어 하위입자 및 보호 하위입자는 유사하거나 동일한 형상, 크기 및 조성물을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, (1) 작용제가 코어 하위입자 상에 고정될 수 있는 반면, 작용제는 우선적으로는 보호 하위입자 상에는 고정되지 않으며, (2) 코어 하위입자는 우선적으로는 입자의 내부에 위치하는 한편, 보호 하위입자는 입자의 외면 상에 존재할 수 있으므로, 코어 하위입자는 보호 하위입자와 다르다.
VIII. 실질적 2-차원 입자
입자는 2-차원 형상일 수 있다. 예를 들어, 입자는 원형, 고리, 십자형, 생선가시형, 타원, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형 또는 별모양일 수 있다. 입자는 별모양일 수 있으며 별모양은 오목 육각형, 오목 팔각형, 오목 십각형 또는 오목 십이각형일 수 있다. 형상은 규칙적 형상 또는 불규칙적 형상일 수 있다. 실질적 2-차원 입자의 예는 도 6에 나타난다.
일부 실시형태에서, 입자는 제 1 면, 제 2 면 및 가장자리(edge)를 포함한다. 제 1 면과 제 2 면은 실질적으로 동일한 형상일 수 있다. 제 1 면과 제 2 면은 길이와 폭을 포함할 수 있다. 가장자리는 제 1 면과 제 2 면 사이의 거리인 높이를 한정할 수 있다. 폭과 길이는 높이보다 적어도 4배 클 수 있으며, 예를 들어, 높이보다 4 내지 1000 배 크거나, 6 내지 100 배 크거나, 8 내지 75 배 크거나, 또는 10 내지 50 배 클 수 있다. 폭 및/또는 길이는 높이보다 0.2 배 내지 약 20 배 클 수 있다.
가장자리는 하나 이상의 오목형 또는 요각(re-entrant) 부분을 포함할 수 있다. 작용제는 가장자리의 오목 또는 요각 부분에 결합될 수 있다. 요각 부분은 입자의 둘레가, 별모양의 꼭짓점의 어느 한 면과 같은, 270도보다 큰 그들 사이의 외각에서의 두 인접 둘레 부분을 포함하는 부분이다. 이러한 방식으로, 포획 작용제는 입자와 접촉하는 세포의 막과의 접촉으로부터 차폐될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 면 및/또는 제 2 면은 실질적으로 평면이다. 일부 실시형태에서, 제 1 면 및/또는 제 2 면은 오목형 또는 요각 부분을 포함한다.
일부 실시형태에서, 입자는 실질적으로 편평한 별모양 형태이며, 예를 들어, 꼭짓점 사이에 요각 부분을 갖는다. 별모양은 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16개 또는 더 많은 꼭짓점을 가질 수 있다. 입자는 규칙적인 면 또는 불규칙적인 면을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 예를 들어, 암(arm) 사이의 요각 표면 부분을 한정하기 위하여 백본으로부터 바깥쪽으로 각 면 위로 확장하는 암을 갖는 백본을 포함하는, 십자형 또는 생선가시 형상의 형태이다. 십자형 또는 생선가시형의 암은 추가로 측면 돌기를 포함할 수 있다.
별모양의 꼭짓점 또는 십자형 또는 생선가시형의 암 사이의 요각 가장자리는, 바람직하게는 세포막이 상기 가장자리와 접촉하기 위하여 꼭짓점 사이에서 변형될 수 없도록, 꼭짓점 연결 선으로부터의 거리를 연장한다. 예를 들어, 꼭짓점의 수와 그들 사이의 각은 꼭짓점 사이의 요각 가장자리 부분의 깊이를 결정할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 입자는 나노제작법에 의해, 예를 들어, 나노프린팅 또는 나노몰딩에 의해, 제작될 수 있다. 예를 들어, 입자는 프린트(PRINT)("비습식 주형에서의 입자 복제(Particle Replication In Non-wetting Templates)") 공정에 의해 생산될 수 있다(예를 들어, 국제 특허 출원 제WO2007/024323호; 문헌[Perry, J. L. et al., Acc Chem Res. 44(10):990-998(2011)]를 참고하며, 그 각각은 참고로 본원에 통합된다). 입자는 공지 방법을 이용하여 포토리소그래피에 의해 생산될 수 있다.
일부 실시형태에서, 작용제는 입자의 가장자리 상에 고정될 수 있으며 입자의 제 1 및 제 2 면 상에 고정되지 않거나 덜 고정될 수 있다.
일부 실시형태에서 바람직한 입자 당 표면적은 0.2 내지 25 ㎛2 범위이다. 따라서, 나노몰딩에 의해 제작될 수 있는 입자의 차폐된 가장자리 부분의 면적은 바람직한 범위내이다.
IX. 작용제
일부 실시형태에서, 입자 표면상에 고정된 작용제는 소분자, 거대환 화합물(macrocycle compound), 폴리펩티드, 펩티드모방체 화합물, 앱타머, 핵산 또는 핵산 유사체이다. 본 명세서에 사용될 때 "소분자"는 분자량이 약 6 kDa 미만이고 가장 바람직하게는 약 2.5 kDa 미만인 작용제를 말한다. 많은 제약회사들이 본출원의 임의의 분석법으로 스크리닝될 수 있는, 소분자, 종종 진균, 세균 또는 조류 추출물의 어레이를 포함하는 화학적 및/또는 생물학적 혼합물의 방대한 라이브러리를 가지고 있다. 본 출원은 무엇보다도, 작은 화학 라이브러리, 펩티드 라이브러리 또는 천연 생성물 집합을 이용하는 것을 고려한다. 탠(Tan) 등은 소형화 세포기반 분석과 양립성인, 2백만이 넘는 합성 화합물을 갖는 라이브러리를 개시하였다(문헌[J Am Chem Soc 120:8565-8566(1998)] 참고).
펩티드모방체는 대상 폴리펩티드의 적어도 일부가 변형된 화합물일 수 있으며, 펩티드모방체의 삼차원 구조는 대상 폴리펩티드의 구조와 실질적으로 동일하게 남아 있다. 펩티드모방체는 그 자체가 대상 폴리펩티드 서열 내에 하나 이상의 치환 또는 다른 변형을 함유하는 폴리펩티드인 본 명세서의 대상 폴리펩티드의 유사체일 수 있다. 대안적으로, 대상 폴리펩티드 서열의 적어도 일부가, 대상 폴리펩티드의 삼차원 구조가 실질적으로 보유되도록, 비-펩티드 구조물로 치환될 수 있다. 즉, 대상 폴리펩티드 서열 내의 1, 2, 또는 3개의 아미노산 잔기가 비-펩티드 구조물에 의해 치환될 수 있다. 또한, 대상 폴리펩티드의 다른 펩티드 부분이 비-펩티드 구조물로 치환될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 펩티드모방체(펩티드 및 비-펩티드 유사체 둘 모두)는 개선된 특성(예를 들어, 단백질분해 감소, 체류 증가 또는 생체이용률 증가)을 가질 수 있다. 펩티드모방체는 일반적으로 개선된 경구 이용성을 가지며, 이는 그들이 인간 또는 동물의 치료에 특히 적합하도록 한다. 펩티드모방체는 유사한 2-차원 화학 구조를 갖거나 갖지 않을 수 있지만, 공통된 3-차원 구조적 특징과 기하형태를 공유함이 주목된다. 각각의 펩티드모방체는 추가로 하나 이상의 독특한 추가적 결합 요소를 가질 수 있다.
앱타머는 세포 표면 단백질을 비롯한 거의 어떤 분자이든 인식하고 특이적으로 결합하기 위해 사용될 수 있는 짧은 올리고뉴클레오티드 서열이다. 지수적 농축 공정에 의한 리간드의 체계적 진화(SELEX)는 강력하며 이러한 앱타머를 쉽게 확인하기 위해 사용될 수 있다. 앱타머는 성장 인자 및 세포 표면 항원과 같은, 치료 및 진단을 위해 중요한 광범위한 단백질을 위해 제조될 수 있다. 이들 올리고뉴클레오티드는 항체와 유사한 친화성 및 특이성으로 그들의 표적에 결합한다(예를 들어, 문헌[Ulrich(2006) Handb Exp Pharmacol 173 :305-326] 참고).
작용제는 항체 또는 그의 항원-결합 부분(즉, 항체 조각)일 수 있으며, 항체 또는 그의 항원-결합 부분은 표적(예를 들어, 가용성 생체분자)에 특이적으로 결합한다. 작용제는 항체 또는 그의 항원-결합 부분일 수 있으며, 항체 또는 그의 항원-결합 부분은 표적(예를 들어, 가용성 생체분자)에 특이적으로 결합한다. 용어 "항체"는 IgM, IgG, IgA, IgD, 및 IgE 항체와 같은, 상이한 이소타입의 항체를 비롯한 전체 항체를 말한다. 용어 "항체"는 다클론 항체, 단클론 항체, 키메라화 또는 키메라 항체, 인간화 항체, 영장류화 항체, 탈면역화 항체 및 완전 인간 항체를 포함한다. 항체는 임의의 다양한 종, 예를 들어, 인간, 비-인간 영장류(예를 들어, 오랑우탄, 개코원숭이 또는 침팬지), 말, 소, 돼지, 양, 염소, 개, 고양이, 토끼, 기니피그, 게르빌루스쥐, 햄스터, 래트 및 마우스와 같은 포유류에서 만들어지거나 또는 그로부터 유도될 수 있다. 항체는 정제되거나 재조합된 항체일 수 있다.
용어 "항체 단편", "생체분자-결합 단편", "항체의 항원-결합 부분" 및 유사한 용어는 표적 항원에 결합하는 능력을 보유한 항체의 단편을 말한다. 이러한 단편은 예를 들어, 단일쇄 항체, 단일쇄 Fv 단편(scFv), Fd 단편, Fab 단편, Fab' 단편 또는 F(ab')2 단편을 포함한다. scFv 단편은 scFv가 유도되는 항체의 중쇄 및 경쇄 가변 영역 둘 모두를 포함하는 단일 폴리펩티드 쇄이다. 또한, 인트라바디, 미니바디, 트리아바디 및 디아바디 또한 항체의 정의에 포함되며 본 명세서에 개시된 방법에 사용하기에 적합하다(예를 들어, 문헌[Todorovska et al., J Immunol Methods 248(1):47-66(2001)]; 문헌[Hudson and Kortt J Immunol Methods 231(1): 177-189(1999)]; 문헌[Poljak Structure 2(12): 1121-1123(1994)]; 문헌[Rondon and Marasco Annual Review of Microbiology 51 :257-283(1997)]를 참고하며, 그 각각의 내용은 그 전체가 참고로 본원에 통합된다).(DVD-Ig 항체를 비롯한) 이특이적(bispecific) 항체 또한 용어 "항체"에 의해 포함된다. 이특이적 항체는 적어도 두가지 상이한 항원에 대한 결합 특이성을 갖는 단클론, 바람직하게는 인간 또는 인간화, 항체이다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "항체"는 또한 예를 들어, 낙타화(camelized) 단일 도메인 항체와 같은 단일 도메인 항체를 포함한다. 예를 들어, 문헌[Muyldermans et al., Trends Biochem Sci 26:230-235(2001)]; 문헌[Nuttall et al., Curr Pharm Biotech 1 :253-263(2000)]; 문헌[Reichmann et al., J Immunol Meth 231 :25-38(1999)]; PCT 특허출원 공개공보 제WO 94/04678호 및 제WO 94/25591호; 및 미국 특허 제6,005,079호, 제6,015,695호 및 제7,794,981호를 참고하며, 그 모두는 전체가 참고로 본원에 통합된다. 일부 실시형태에서, 본 발명은 단일 도메인 항체가 형성되도록 변형을 갖는 두 VH 도메인을 포함하는 단일 도메인 항체를 제공한다.
일부 실시형태에서, 작용제는 비-항체, 스캐폴드 단백질이다. 이들 단백질은 일반적으로, 기존의 리간드-또는 항원-결합 단백질의 조합 화학-기반 적응을 통해 수득된다. 예를 들어, 인간 트랜스페린 수용체를 위한 인간 트랜스페린의 결합 부위는 조합 화학을 이용하여 변형되어 트랜스페린 변이체의 다양한 라이브러리를 생성할 수 있으며, 변이체 중 일부는 상이한 항원에 대한 친화성을 획득하였다(문헌[Ali et al., J Biol Chem 274:24066-24073(1999)] 참고). 수용체 결합에 관여하지 않는 인간 트랜스페린의 부분은 변화되지 않은 채로 남으며, 항체의 골격 영역처럼 스캐폴드로서 작용하여 변이체 결합 부위를 제시한다. 그 후 라이브러리는 항체 라이브러리처럼, 표적 항원에 대해 최적의 선택성과 친화성을 갖는 변이체를 확인하기 위하여 관심 표적 항원에 대해 스크리닝된다. 비-항체 스캐폴드 단백질은 기능에서 항체와 유사한 한편, 항체에 비하여 많은 이점을 갖는 것으로 알려지며, 이들 이점은 무엇보다도, 가용성 및 조직 침투성 향상, 제조 비용 감소, 및 다른 관심 분자로의 접합 용이성을 포함한다(문헌[Hey et al., TRENDS Biotechnol 23(10):514-522(2005)] 참고).
당업자는 비-항체 스캐폴드 단백질의 스캐폴드 부분이 예를 들어, 에스. 아우레우스(S. aureus) 단백질 A의 Z 도메인, 인간 트랜스페린, 인간 10번째 피브로넥틴 타입 III 도메인, 인간 트립신 억제제의 쿠니츠 도메인, 인간 CTLA-4, 안키린 반복 단백질, 인간 리포칼린, 인간 크리스탈린, 인간 유비퀴틴 또는 이.엘라테리움(E. elaterium)으로부터의 트립신 억제제의 전부 또는 일부를 포함할 수 있음을 이해할 것이다(문헌[Hey et al., TRENDS Biotechnol 23(10):514-522(2005)] 참고).
일부 실시형태에서, 작용제는 표적 생체분자의 천연 리간드이다. 예를 들어, 작용제는 사이토카인일 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "사이토카인"은 세포의 기능에 영향을 미치며 면역, 염증 또는 조혈 반응에서 세포 간의 상호작용을 조절하는 분자인 임의의 분비된 폴리펩티드를 말한다. 사이토카인은 어느 세포가 그들을 생산하건 관계없이, 모노카인 및 림포카인을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 모노카인은 일반적으로 대식세포 및/또는 단핵구와 같은 단핵 세포에 의해 생산되고 분비되는 것으로 말한다. 하지만 천연 킬러 세포, 섬유아세포, 호염기구, 호중구, 내피세포, 뇌 성상세포, 골수 기질 세포, 상피 각질세포 및 B-림프구와 같은 많은 다른 세포가 또한 모노카인을 생산한다. 림포카인은 일반적으로 림프구 세포에 의해 생산되는 것으로 말한다. 사이토카인의 예는 인터루킨-1(IL-1), 인터루킨-2(IL-2), 인터루킨-6(IL-6), 인터루킨-8(IL-8), 종양 괴사 인자-알파(TNFα), 및 종양 괴사 인자 베타(TNFβ)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
일부 실시형태에서, 작용제는 종양 괴사 인자(TNF) 패밀리 리간드이며, 예를 들어, TNF 패밀리 리간드는 TNFα, TNFβ, Fas 리간드, 림프독소, 림프독소 알파, 림프독소 베타, 4-1BB 리간드, CD30 리간드, EDA-A1, LIGHT(TNFSF14), TNF-유사 리간드 1A(TL1A), 어팝토시스의 TNF-관련 약한 유도자(TWEAK), 및 TNF-관련 어팝토시스-유도 리간드(TRAIL)로부터 선택된다. 작용제는 CD40 리간드, CD27 리간드, OX40 리간드, B-세포 활성화 인자(BAFF; TNFSF13B; BLYS), 엑토디스플라신(ectodysplasin) A(EDA), 활성화-유도성 TNFR 패밀리 수용체 리간드(AITRL), 혈관 내피 성장 억제제(VEGI), 증식-유도 리간드(APRIL), 또는 핵 인자 카파-B 리간드의 수용체 활성자(RANKL)일 수 있다. 일부 실시형태에서, 표적은 TNFα, TNFβ, Fas 리간드, 림프독소, 림프독소 알파, 림프독소 베타, 4-1BB 리간드, CD30 리간드, EDA-A1, LIGHT, TL1A, TWEAK, TRAIL, CD40 리간드, CD27 리간드, OX40 리간드, B-세포 활성화 인자(BAFF; TNFSF13B; BLYS), 엑토디스플라신 A(EDA), 활성화-유도성 TNFR 패밀리 수용체 리간드(AITRL), 혈관 내피 성장 억제제(VEGI), 증식-유도 리간드(APRIL), 또는 핵 인자 카파-B 리간드의 수용체 활성자(RANKL)이다.
일부 실시형태에서, 작용제는 표적(예를 들어, 막단백질의 가용성 형태)에 특이적으로 결합하는 바이러스 단백질 또는 그의 일부이다. 일부 실시형태에서, 작용제는 vTNF이며, 이는 TNF 및 TNF 수용체를 포함하는 유기체의 게놈에 의해 인코딩되지 않는 TNF에 특이적으로 결합할 수 있는 단백질이다. vTNF는 폭스바이러스(예를 들어, 야타폭스바이러스(Yatapoxvirus), 예를 들어, 야바(Yaba)-유사 질병 바이러스, 타나폭스(Tanapox) 바이러스, 및 야바 원숭이 종양 바이러스; 우두 바이러스; 점액종 바이러스; 및 마우스폭스(Mousepox) 바이러스) 및 레트로바이러스(예를 들어, 원숭이 포미 바이러스(Simian foamy virus))와 같은 바이러스로부터의 TNF-결합 단백질을 포함한다. 예를 들어, vTNF는 우두 바이러스의 Crm B, Crm C, Crm D, 또는 Crm E, 점액종 바이러스의 M-T2, 원숭이 포미 바이러스의 S-T2, 우두 바이러스의 vCD30, 또는 타나폭스 바이러스의 TPV2L일 수 있다. 일부 실시형태에서, 작용제는 TNFR1, 또는 TRAILR2 오르소로그(ortholog)에 결합하는 인간 유두종 바이러스의 E6 또는 E7, TNFR에 결합하는 조류 육종 백혈병 바이러스의 CAR1이다.
일부 실시형태에서, 작용제는 표적 생체분자를 위한 천연 리간드의 변이체, 예를 들어, 변이체 인터루킨 폴리펩티드, 예를 들어, 변이체 IL-2 또는 변이체 TNFα이다. 본 발명의 일부 실시형태에 따라, 변이체는 하나 이상의 아미노산 치환, 결실 또는 삽입을 포함할 수 있다. 치환은 보존적이거나 비-보존적일 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "보존적 치환"은 주어진 폴리펩티드 내의 천연 서열에 존재하는 아미노산이 유사한 입체 특성을 갖는 자연 또는 비-자연 발생 아미노산으로 치환되는 것을 말한다. 치환될 천연 아미노산의 측쇄가 극성 또는 소수성인 경우, 보존적 치환은 역시 극성 또는 소수성이며, 그리고 선택적으로는, 치환된 아미노산의 측쇄와 동일하거나 유사한 입체 특성을 갖는 자연 발생 아미노산 또는 비-자연 발생 아미노산으로 이루어져야 한다. 보존적 치환은 전형적으로 다음 그룹 내의 치환을 포함한다: 글리신과 알라닌; 발린, 이소류신 및 류신; 아스파르트산 및 글루탐산; 아스파라긴, 글루타민, 세린 및 트레오닌; 리신, 히스티딘 및 아르기닌; 및 페닐알라닌 및 티로신. 1문자 아미노산 약어는 하기와 같다: 알라닌(A); 아르기닌(R); 아스파라긴(N); 아스파르트산(D); 시스테인(C); 글리신(G); 글루타민(Q); 글루탐산(E); 히스티딘(H); 이소류신(I); 류신(L); 리신(K); 메티오닌(M); 페닐알라닌(F); 프롤린(P); 세린(S); 트레오닌(T); 트립토판(W), 티로신(Y); 및 발린(V). 변이체는 또한 전체-길이(full-length) 야생형 천연 리간드의 단편 및 단편이 유래되는 야생형 전체-길이 천연 리간드에 비하여 하나 이상의 아미노산 치환, 삽입 또는 결실을 포함하는 단편을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때 "비-보존적 치환"은 모 서열에 존재하는 아미노산이 상이한 전기화학적 및/또는 입체 특성을 갖는 다른 자연 또는 비-자연 발생 아미노산에 의해 치환되는 것을 말한다. 따라서, 치환하는 아미노산의 측쇄는 치환되는 천연 아미노산의 측쇄보다 유의하게 더 클(작을) 수 있고/있거나 치환되는 아미노산과 유의하게 상이한 전자 특성을 갖는 기능성 기를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드는 그것이 유도된 야생형 전체-길이 폴리펩티드에 비하여, 적어도 2(예를 들어, 적어도 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 또는 100 초과) 아미노산 치환, 결실 또는 삽입을 포함한다. 일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드는 그것이 유도된 야생형 전체-길이 폴리펩티드에 비하여, 150 이하(예를 들어, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 또는 2 이하) 아미노산 치환, 결실, 또는 삽입을 포함한다.
일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드(예를 들어, 변이체 IL-2 또는 TNFα폴리펩티드)는 그것이 유도된 야생형 전체-길이 폴리펩티드가 표적 생체분자(예를 들어, 야생형 전체-길이 폴리펩티드가 구성원인 특이적 결합 쌍의 구성원)에 결합하는 능력의 적어도 10(예를 들어, 적어도 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100)%를 보유한다. 일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드는 표적 생체분자에 대해, 그 변이체가 유도된 야생형 전체-길이 폴리펩티드보다 더 큰 친화성을 가질 것이다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드는 그 변이체 폴리펩티드가 유도된 야생형 전체-길이 폴리펩티드보다 2(3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 또는 심지어 1000)배 더 큰 친화성을 표적 생체분자에 대해 갖는다. 두 단백질 사이의 상호작용을 검출하거나 측정하는 방법은 본 기술분야에 알려져 있으며 상기에 개시된다.
일부 실시형태에서, 야생형 전체-길이 천연 리간드는 세포 표면 수용체의 활성을 조절한다. 따라서, 천연 리간드의 변이체는 야생형 천연 리간드의 활성에 비하여, 수용체의 활성을 조절하는 능력이 향상되거나 감소될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드는 변이체가 유도된 전체-길이 야생형 폴리펩티드가 세포 표면 수용체 단백질을 활성화하는 능력의 90% 미만(예를 들어, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 또는 5% 미만)을 갖는다. 일부 실시형태에서, 변이체 폴리펩티드는 그것이 결합하는 수용체를 활성화시키지 않는다.
그러한 예시적인 변이체 폴리펩티드는 본 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 국제 특허출원 공개공보 제WO 2012/085891호는 삼량체화하는 능력이 감소되어 TNF 패밀리 수용체를 활성화하는 능력이 감소된 TNF 패밀리 리간드 변이체를 개시한다(참고로 본원에 통합되는 미국 특허출원 공개공보 제2014/0096274호 참고). 하지만, 변이체 TNF 리간드는 TNF 패밀리 수용체에 결합하는 능력을 보유한다. 변이체와 야생형 천연 리간드 사이에서 활성을 비교하는 적합한 방법은 본 기술분야에 알려져 있다.
일부 실시형태에서, 가용성 생체분자는 세포표면 수용체를 위한 리간드, 예를 들어, 사이토카인 또는 케모카인(예를 들어, MCP-1/CCL2, CCL5, CCL11, CCL12, 또는 CCL19), 예를 들어, 본 기술분야에 알려지거나 본 명세서에 개시된 임의의 것이다. 일부 실시형태에서, 리간드는 종양 괴사 인자(TNF) 패밀리 리간드 또는 그 변이체이다. 일부 실시형태에서, TNF 패밀리 리간드는 TNFα 또는 그 변이체이다. 일부 실시형태에서, TNF 패밀리 리간드는 Fas 리간드, 림프독소, 림프독소 알파, 림프독소 베타, 4-1BB 리간드, CD30 리간드, EDA-A1, LIGHT, TL1A, TWEAK, TNFβ, TRAIL, 또는 전술한 어느 것의 변이체이다. 일부 실시형태에서, 리간드는 TGFβ 수퍼패밀리 리간드 또는 그 변이체, 예를 들어, 액티빈 A, 액티빈 B, 항-밀러리안 호르몬(mullerian hormone), 성장 분화 인자(예를 들어, GDF1 또는 GDF11), 골형성 단백질(BMP), 인히빈(예를 들어, 인히빈 알파, 인히빈 베타), 레프티(lefty), 페르세핀(persephin), 노달(nodal), 뉴르투린(neurturin), TGFβ1, TGFβ2, TGFβ3, 또는 미오스타틴이다. 일부 실시형태에서, 리간드는 그렐린과 같은 호르몬(예를 들어, 펩티드 호르몬)이다.
일부 실시형태에서, 가용성 생체분자는 합토글로빈 또는 베타-2 마이크로글로불린이다.
일부 실시형태에서, 가용성 생체분자는 표 2에 기재된 것이다.
[표 2]
예시적인 가용성 생체분자 및/또는 작용제
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
"AD"는 자가면역 질환 및/또는 염증성 질환을 말한다. "OA"는 골관절염을 말한다.
일부 실시형태에서, 작용제는 TNFα, TNFβ, 가용성 TNF 수용체, 가용성 TNFR-1, 가용성 TNFR-2, 림프독소, 림프독소 알파, 림프독소 베타, 4-1BB 리간드, CD30 리간드, EDA-A1, LIGHT, TL1A, TWEAK, TRAIL, 가용성 TRAIL 수용체, IL-1, 가용성 IL-1 수용체, IL-1A, 가용성 IL-1A 수용체, IL-1B, 가용성 IL-1B 수용체, IL-2, 가용성 IL-2 수용체, IL-5, 가용성 IL-5 수용체, IL-6, 가용성 IL-6 수용체, IL-8, IL-10, 가용성 IL-10 수용체, CXCL1, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CX3CL1, FAS 리간드, 가용성 사멸 수용체-3, 가용성 사멸 수용체-4, 가용성 사멸 수용체-5, 어팝토시스의 TNF-관련 약한 유도자, MMP1, MMP2, MMP3, MMP9, MMP10, MMP12, CD28, B7 패밀리의 가용성 구성원, 가용성 CD80/B7-1, 가용성 CD86/B7-2, 가용성 CTLA4, 가용성 PD-L1, 가용성 PD-1, 가용성 Tim3, Tim3L, 갈렉틴 3, 갈렉틴 9, 가용성 CEACAM1, 가용성 LAG3, TGF-β, TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, 항-물레리안 호르몬, 아르테민(artemin), 신경아교세포-유래 신경영양 인자(GDNF), 골형성 단백질(예를 들어, BMP2, BMP3, BMP3B, BMP4, BMP5, BMP6, BMP7, BMP8A, BMP8B, BMP10, BMP11, BMP 12, BMP13, BMP15), 성장 분화 인자(예를 들어, GDF1, GDF2, GDF3, GDF3A, GDF5, GDF6, GDF7, GDF8, GDF9, GDF10, GDF11, GDF15), 인히빈 알파, 인히빈 베타(예를 들어, 인히빈 베타 A, B, C, E), 레프티, 노달, 뉴르튜린, 페르세핀, 미오스타틴, 그렐린, sLR11, CCL2, CCL5, CCL11, CCL12, CCL19, 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 클러스테린, VEGF-A, 과립구 콜로니-자극 인자(G-CSF), 과립구-대식세포 콜로니-자극 인자(GM-CSF), 프로스타글란딘 E2, 간세포 성장 인자, 신경 성장 인자, 스클레로스틴, 보체 C5, 앙기오포이에틴 2, 앙기오포이에틴 3, PCSK9, 아밀로이드 베타, 액티빈, 액티빈 A, 액티빈 B, β2 마이크로글로불린, 가용성 NOTCH1, 가용성 NOTCH2, 가용성 NOTCH3, 가용성 NOTCH4, 가용성 Jagged1, 가용성 Jagged2, 가용성 DLL1, 가용성 DLL3, 가용성 DLL4, 합토글로빈, 피브리노겐 알파 쇄, 부신피질자극호르몬 방출 인자, 부신피질자극호르몬 방출 인자 타입 1, 부신피질자극호르몬 방출 인자 타입 2, 우로코르틴(urocortin) 1, 우로코르틴 2, 우로코르틴 3, CD47, 항-인터페론 γ 자가항체, 항-인터루킨 6 자가항체, 항-인터루킨 17 자가항체, 항-그렐린 자가항체, wnt, 인돌아민 2,3-디옥시게나제, C-반응 단백질, HIV-1 gp120, 내독소, 리신 독소, 클로스트리듐 퍼프린젠스(Clostridium perfringens)의 입실론 독소, 스타필로코커스(Staphylococcus) 장독소 B 및 보툴리눔 독소로부터 선택된 생체분자에 결합(예를 들어, 특이적으로 결합)한다.
일부 실시형태에서, 작용제는 TNFα, TNFβ, 가용성 TNF 수용체, 가용성 TNFR-1, 가용성 TNFR-2, 림프독소, 림프독소 알파, 림프독소 베타, 4-1BB 리간드, CD30 리간드, EDA-A1, LIGHT, TL1A, TWEAK, TRAIL, 가용성 TRAIL 수용체, IL-1, 가용성 IL-1 수용체, IL-1A, 가용성 IL-1A 수용체, IL-1B, 가용성 IL-1B 수용체, IL-2, 가용성 IL-2 수용체, IL-5, 가용성 IL-5 수용체, IL-6, 가용성 IL-6 수용체, IL-8, IL-10, 가용성 IL-10 수용체, CXCL1, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CX3CL1, FAS 리간드, 가용성 사멸 수용체-3, 가용성 사멸 수용체-4, 가용성 사멸 수용체-5, 어팝토시스의 TNF-관련 약한 유도자, MMP1, MMP2, MMP3, MMP9, MMP10, MMP12, CD28, B7 패밀리의 가용성 구성원, 가용성 CD80/B7-1, 가용성 CD86/B7-2, 가용성 CTLA4, 가용성 PD-L1, 가용성 PD-1, 가용성 Tim3, Tim3L, 갈렉틴 3, 갈렉틴 9, 가용성 CEACAM1, 가용성 LAG3, TGF-β, TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, 항-물레리안 호르몬, 아르테민, 신경아교세포-유래 신경영양 인자(GDNF), 골 형성 단백질(예를 들어, BMP2, BMP3, BMP3B, BMP4, BMP5, BMP6, BMP7, BMP8A, BMP8B, BMP10, BMP11, BMP12, BMP13, BMP 15), 성장 분화 인자(예를 들어, GDF1, GDF2, GDF3, GDF3A, GDF5, GDF6, GDF7, GDF8, GDF9, GDF10, GDF11, GDF15), 인히빈 알파, 인히빈 베타(예를 들어, 인히빈 베타 A, B, C, E), 레프티, 노달, 뉴르튜린, 페르세핀, 미오스타틴, 그렐린, sLR11, CCL2, CCL5, CCL11, CCL12, CCL19, 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 클러스테린, VEGF-A, 과립구 콜로니-자극 인자(G-CSF), 과립구-대식세포 콜로니-자극 인자(GM-CSF), 프로스타글란딘 E2, 간세포 성장 인자, 신경 성장 인자, 스클레로스틴, 보체 C5, 앙기오포이에틴 2, 앙기오포이에틴 3, PCSK9, 아밀로이드 베타, 액티빈, 액티빈 A, 액티빈 B, β2 마이크로글로불린, 가용성 NOTCH1, 가용성 NOTCH2, 가용성 NOTCH3, 가용성 NOTCH4, 가용성 Jagged1, 가용성 Jagged2, 가용성 DLL1, 가용성 DLL3, 가용성 DLL4, 합토글로빈, 피브리노겐 알파 쇄, 부신피질자극호르몬 방출 인자, 부신피질자극호르몬 방출 인자 타입 1, 부신피질자극호르몬 방출 인자 타입 2, 우로코르틴 1, 우로코르틴 2, 우로코르틴 3, CD47, 항-인터페론 γ 자가항체, 항-인터루킨 6 자가항체, 항-인터루킨 17 자가항체, 항-그렐린 자가항체, wnt, 인돌아민 2,3-디옥시게나제, C-반응 단백질, HIV-1 gp120, 내독소, 리신 독소, 클로스트리듐 퍼프린젠스의 입실론 독소, 스타필로코커스 장독소 B 또는 보툴리눔 독소에 특이적으로 결합하는 항체(또는 그의 항원 결합 부분)을 포함할 수 있다.
작용제는 이피리무맙(ipilimumab), 펨브로리주맙(pembrolizumab), 니보루맙(nivolumab), 인플릭시맙(infliximab), 아다리무맙(adalimumab), 세르토리주맙(certolizumab)(예를 들어, 세르토리주맙 페골(pegol)), 고리무맙(golimumab), 에타너셉트(etanercept), 스타무루맙(stamulumab), 프레소리무맙(fresolimumab), 메테리무맙(metelimumab), 뎀시주맙(demcizumab), 타렉스투맙(tarextumab), 브론티크투주맙(brontictuzumab), 메포리주맙(mepolizumab), 우레루맙(urelumab), 카나키누맙(canakinumab), 다크리주맙(daclizumab), 베리무맙(belimumab), 데노수맙(denosumab), 에쿠리주맙(eculizumab), 토시리주맙(tocilizumab), 아트리주맙(atlizumab), 우스테키누맙(ustekinumab), 파리비주맙(palivizumab), 아두카누맙(aducanumab), 베바시주맙(bevacizumab), 브로루시주맙(brolucizumab), 라니비주맙(ranibizumab), 아프리베르셉트(aflibercept), 액톡수맙(actoxumab), 엘시리모맙(elsilimomab), 실툭시맙(siltuximab), 아페리모맙(afelimomab), 네레리모맙(nerelimomab), 오조라리주맙(ozoralizumab), 파테크리주맙(pateclizumab), 시루쿠맙(sirukumab), 오마리주맙(omalizumab), 바피네우주맙(bapineuzumab), 크레네주맙(crenezumab), 간테네루맙(gantenerumab), 포네주맙( ponezumab), 소라네주맙(solanezumab), 다피로리주맙(dapirolizumab), 루프리주맙(ruplizumab), 토라리주맙(toralizumab), 에노티쿠맙(enoticumab), 아라시주맙(alacizumab), 세툭시맙(cetuximab), 푸툭시맙(futuximab), 이크루쿠맙(icrucumab), 임가투주맙(imgatuzumab), 마투주맙(matuzumab), 네시투무맙(necitumumab), 니모투주맙(nimotuzumab), 파니투무맙(panitumumab), 라무시루맙(ramucirumab), 자루투무맙(zalutumumab), 두리고투맙(duligotumab), 파트리투맙(patritumab), 에르투막소맙(ertumaxomab), 페르투주맙(pertuzumab), 트라스투주맙(trastuzumab), 아리로쿠맙(alirocumab), 안루킨주맙(anrukinzumab), 디리다부맙(diridavumab), 드로지투맙(drozitumab), 두피루맙(dupilumab), 두시지투맙(dusigitumab), 에쿠리주맙(eculizumab), 에도바코맙(edobacomab), 에푼구맙(efungumab), 엘데루맙(eldelumab), 에노블리투주맙(enoblituzumab), 에노키주맙(enokizumab), 에비나쿠맙(evinacumab), 에보로쿠맙(evolocumab), 엑스비비루맙(exbivirumab), 파시누맙(fasinumab), 펠비주맙(felvizumab), 페자키누맙(fezakinumab), 피크라투주맙(ficlatuzumab), 피리부맙(firivumab), 프레티쿠맙(fletikumab), 포라루맙(foralumab), 포라비루맙(foravirumab), 풀라누맙(fulranumab), 파릭시맙(faliximab), 가니투맙(ganitumab), 게보키주맙(gevokizumab), 푸셀쿠맙(fuselkumab), 이다루시주맙(idarucizumab), 이마루맙(imalumab), 이노리모맙(inolimomab), 이라투무맙(iratumumab), 익세키주맙(ixekizumab), 람파리주맙(lampalizumab), 레브리키주맙(lebrikizumab), 렌지루맙(lenzilumab), 레르데리무맙(lerdelimumab), 렉사투무맙(lexatumumab), 리비비루맙(libivirumab), 리게리주맙(ligelizumab), 로델시주맙(lodelcizumab), 루리주맙(lulizumab), 마파투무맙(mapatumumab), 모타비주맙(motavizumab), 나미루맙(namilumab), 네바쿠맙(nebacumab), 네스바쿠맙(nesvacumab), 오빌톡삭시맙(obiltoxaximab), 오로키주맙(olokizumab), 오르티쿠맙(orticumab), 파기박시맙(pagibaximab), 파리비주맙(palivizumab), 파노바쿠맙(panobacumab), 파스코리주맙(pascolizumab), 페라키주맙(perakizumab), 피디리주맙(pidilizumab), 펙세리주맙(pexelizumab), 프리톡삭시맙(pritoxaximab), 퀴리주맙(quilizumab), 라드레투맙(radretumab), 라피비루맙(rafivirumab), 랄판시주맙(ralpancizumab), 락시바쿠맙(raxibacumab), 레가비루맙(regavirumab), 레스리주맙(reslizumab), 리로투무맙(rilotumumab), 로모소주맙(romosozumab), 론타리주맙(rontalizumab), 사리루맙(sarilumab), 세쿠키누맙(secukinumab), 세톡삭시맙(setoxaximab), 세비루맙(sevirumab), 시파리무맙(sifalimumab), 실툭시맙(siltuximab), 수비주맙(suvizumab), 타바루맙(tabalumab), 타카투주맙(tacatuzumab), 타리주맙(talizumab), 타네주맙(tanezumab), 테피바주맙(tefibazumab), TGN1412, 틸드라키주맙(tildrakizumab), 티가투주맙(tigatuzumab), TNX-650, 토사톡수맙(tosatoxumab), 트랄오키누맙(tralokinumab), 트레메리무맙(tremelimumab), 트레보그루맙(trevogrumab), 투비루맙(tuvirumab), 우르톡사주맙(urtoxazumab), 반틱투맙(vantictumab), 바누시주맙(vanucizumab), 또는 전술한 어느 하나의 항원 결합 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 작용제는 TNFα, TNFβ, 가용성 TNF 수용체, 가용성 TNFR-1, 가용성 TNFR-2, vTNF, 림프독소, 림프독소 알파, 림프독소 베타, 4-1BB 리간드, CD30 리간드, EDA-A1, LIGHT, TL1A, TWEAK, TRAIL, 가용성 TRAIL 수용체, IL-1, 가용성 IL-1 수용체, IL-1A, 가용성 IL-1A 수용체, IL-1B, 가용성 IL-1B 수용체, IL-2, 가용성 IL-2 수용체, IL-5, 가용성 IL-5 수용체, IL-6, 가용성 IL-6 수용체, IL-8, IL-10, 가용성 IL-10 수용체, CXCL1, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CX3CL1, FAS 리간드, 가용성 사멸 수용체-3, 가용성 사멸 수용체-4, 가용성 사멸 수용체-5, 어팝토시스의 TNF-관련 약한 유도자, MMP1, MMP2, MMP3, MMP9, MMP10, MMP12, CD28, B7 패밀리의 가용성 구성원, 가용성 CD80/B7-1, 가용성 CD86/B7-2, 가용성 CTLA4, 가용성 PD-L1, 가용성 PD-1, 가용성 Tim3, Tim3L, 갈렉틴 3, 갈렉틴 9, 가용성 CEACAM1, 가용성 LAG3, TGF-β, TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, sLR11, CCL2, CCL5, CCL11, CCL12, CCL19, 액티빈, 액티빈 A, 액티빈 B, 가용성 NOTCH1, 가용성 NOTCH2, 가용성 NOTCH3, 가용성 NOTCH4, 가용성 Jagged1, 가용성 Jagged2, 가용성 DLL1, 가용성 DLL3, 가용성 DLL4, 또는 합토글로빈을 포함한다.
일부 실시형태에서, 각 입자는 다수의 작용제를 포함한다. 다수의 작용제는 10 내지 약 109 카피의 작용제, 예를 들어, 약 103 내지 약 107 카피의 작용제 또는 약 104 내지 약 106 카피의 작용제를 포함할 수 있다.
X. 항체의 생산 방법
상기에 기재된 바처럼, 일부 실시형태에서 입자 또는 입자들의 표면 상에 고정된 작용제는 항체 또는 그의 항원-결합 조각이다. 항체는 본 기술분야에 알려진 방법에 의해 유발될 수 있다. 예를 들어, 마우스, 햄스터 또는 토끼와 같은 포유류는 생체분자(예를 들어, 가용성 TNFR, 독소 또는 바이러스 단백질)의 면역원 형태로 면역력을 갖게 될 수 있다. 대안적으로, 면역은 관찰된 면역 반응을 야기하는 생체분자(예를 들어, 가용성 단백질)를 생체 내에서 발현하는 핵산을 이용함으로써 일어날 수 있다. 단백질 또는 펩티드에 면역원성을 부여하는 기술은 담체로의 접합 또는 본 기술분야에 잘 알려진 다른 기술을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 폴리펩티드의 펩티드 부분은 아쥬반트의 존재하에서 투여될 수 있다. 면역의 진행은 혈장 또는 혈청에서 항체 역가의 검출에 의해 모니터링될 수 있다. 표준 ELISA 또는 다른 면역분석이 항체의 농도를 평가하기 위하여 항원으로서 면역원을 이용하여 사용될 수 있다.
면역 조치 후, 본 발명의 폴리펩티드와 반응성인 항혈청이 수득될 수 있으며, 만일 원한다면, 다클론 항체가 혈청으로부터 분리될 수 있다. 단클론 항체를 생산하기 위하여, 항체 생산 세포(림프구)가 면역된 동물로부터 수집되고 표준 체세포 융합 절차에 의해 골수종 세포와 같은 불멸화 세포와 융합되어 하이브리도마 세포를 생성할 수 있다. 이러한 기술은 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 예를 들어, 하이브리도마 기술(원래는 문헌[Kohler and Milstein, (1975) Nature, 256: 495-497]에 의해 개발됨), 인간 B 세포 하이브리도마 기술(문헌[Kozbar et al., (1983) Immunology Today, 4: 72]), 및 인간 단클론 항체를 생산하기 위한 EBV-하이브리도마 기술(문헌[Cole et al.,(1985) Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc. pp. 77-96])을 포함한다. 하이브리도마 세포는 본 발명의 폴리펩티드와 특이적으로 반응하는 항체의 생산에 대해 면역화학적으로 스크리닝될 수 있으며 단클론 항체는 분리될 수 있다.
XI. 입자 상의 작용제의 고정
작용제는, 공유결합 또는 비-공유결합, 예를 들어 이온성 결합, 수소 결합, 소수성 결합, 배위, 접착제 또는 물리적 흡착 또는 상호작용에 의해 입자의 표면 상에 고정될 수도 있다.
입자는 작용제를 고정하기 위해서 반응기를 포함할 수도 있다. 입자는 약 10 내지 약 109개의 반응기, 예를 들어 약 102 내지 약 108개의 반응기, 약 103 내지 약 107개의 반응기, 또는 약 104 내지 약 106개의 반응기를 포함할 수 있다. 입자는 다수의 반응기를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 반응기는 약 10 내지 약 109개의 반응기, 예를 들어 약 102 내지 약 108개의 반응기, 약 103 내지 약 107개의 반응기, 또는 약 104 내지 약 106개의 반응기를 포함할 수도 있다.
다양한 상이한 유형의 입자에 반응기를 첨가하기 위한 방법은 공지되어 있다(예를 들어, 문헌[Xu, Z. et al. J Nanoparticle Research 17:56(2015)]; 문헌[Yu, M.K. et al. Theranostics 2(1):3(2012)]; 문헌[Sanz, V. et al. J Nanoparticle Research 14:917(2012)]; 문헌[Jokerst, J.V. et al. Nanomedicine 6(4):715(2011)]; 문헌[Cheng, K. et al. ACS Applied Materials & Interfaces 2(9):2489(2010)]; 문헌[Godin, B. et al. J Biomed Mater Res A 94(4):1236(2010)]; 문헌[Cauda, V. et al. J. Am. Chem. Sco. 131(32):11361(2009)]; 문헌[Kecht, J. et al. Chemistry of Materials 20(23):7207(2008)]; 문헌[Boisselier, E. et al. Chemical Communications 30(44):5788(2008)]; 문헌[Sun, X.-L. et al. Bioconjugate Chemistry 17(1):52(2006)]으로서, 각각 본원에서 그 전체가 참고문헌으로 통합된다).
각각의 반응기는 예정된 작용기와 선택적으로 반응될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 반응기는, 반응기와 반응할 수 있는, 바람직하게는 선택적으로 반응할 수 있는 작용기를(예를 들어, 링커를 경유하는 커플링에 의해) 포함할 수도 있는, 본원에서 기술한 바와 같은, 작용제와의 결합을 형성할 수 있다(도 7). 일부 실시형태에서, 본원에서 기술한 바와 같이, 작용제는 반응기와 결합을 형성할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 본원에서 기술한 바와 같이, 다수의 반응기들의 각각의 반응기는 작용제와의 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 작용제들 중 각각의 작용제는 반응기와의 결합을 형성할 수 있다. 결합은 공유결합 또는 비-공유결합일 수도 있다. 비-공유결합의 예는, 뉴클레오티드 서열(예를 들어, 반응기가 핵산을 포함하는 경우) 내포 복합체(예를 들어, 사이클로덱스트린 고리와 비-극성 잔기 사이의 복합체), 및 비오틴(예를 들어, 아비딘, 스트렙타비딘, 뉴트라비딘, 및 전술한 것의 단량체 형태와의) 복합체에서의 상보적 뉴클레오티드의 염기쌍을 포함한다. 입자는 반응기를 경유하여 입자에 커플링된 다수의 작용제(동일하거나 상이할 수도 있음)를 포함할 수도 있되, 예를 들어, 여기서 각각의 작용제는 직접적으로 또는 간접적으로 반응기에 연결된다.
일부 양태에서, 본 발명은, 미담지된 입자(예를 들어, 하나 이상의 반응기를 포함하는 입자)를, 본 발명의 작용제(예를 들어, 필요한 경우, 상기 반응기와 반응할 수 있는 작용기에 커플링됨)와 함께 항온처리하여, 상기 입자(예를 들어, 입자의 반응기)와 작용제 사이의 결합을 형성함을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은, 미담지된 입자(예를 들어, 다수의 반응기를 포함하는 입자)를 동일하거나 상이할 수도 있는 다수의 작용제와 함께 항온처리하여, 상기 입자(예를 들어, 입자의 반응기 집단(population))와 작용제 집단 사이의 결합을 형성함을 포함할 수도 있다.
입자는, 예를 들어 반응기에 작용제를 연결하기 위한 링커를 포함할 수도 있다. 입자는 약 10 내지 약 109개의 링커, 예를 들어 약 102 내지 약 108개의 링커, 약 103 내지 약 107개의 링커, 또는 약 104 내지 약 106개의 링커들을 포함할 수도 있다. 입자는 다수의 링커들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 링커들은 약 10 내지 약 109개의 링커, 예를 들어 약 102 내지 약 108개의 링커, 약 103 내지 약 107개의 링커, 또는 약 104 내지 약 106개의 링커를 포함할 수도 있다.
일부 실시형태에서, 본 발명의 반응기 및/또는 작용제는 링커와 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 링커는 반응기 및/또는 작용제와 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 링커와의 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 작용제들 중 각각의 작용제는 링커와 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 링커들 중 각각의 링커는 반응기와의 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 링커들 중 각각의 링커는 작용제와의 결합을 형성할 수 있다. 결합제는 공유결합 또는 비-공유결합일 수도 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 링커를 포함한다. 링커는 반응기에 결합될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 다수의 링커를 포함한다. 예를 들어, 입자는 다수의 반응기들 및 다수의 링커들을 포함할 수도 있고, 예를 들어 여기서 다수의 링커들 중 각각의 링커가 다수의 반응기들 중 반응기에 결합된다. 입자는 다수의 반응기, 다수의 링커, 및 다수의 작용제를 포함할 수도 있고, 여기서 각각의 작용제는 링커에 결합되고/되거나 각각의 링커는 반응기에 결합된다.
링커는 작용기를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 반응기 및/또는 작용제는 작용기와 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 작용기는 반응기와 함께 결합을 형성할 수 있는데, 예를 들면, 카복실레이트와 아민 또는 알콜이 반응하는 경우, 아미드 또는 에스테르를 형성하거나, 아민 또는 티올이 말레이미드 또는 다른 마이클 수용체와 반응하는 경우, 아민 또는 티오에테르를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 반응기들의 각각의 반응기는 작용기와 결합을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 작용기들 중 각각의 작용기는 반응기와 결합을 형성할 수 있다. 결합은 공유 결합 또는 비-공유 결합일 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 작용기를 포함한다. 작용기는 반응기와 결합되어서, 예를 들어 아미드, 에스테르, 아민, 티오에테르 또는 작용기와 반응기의 반응의 다른 생성물을 나타낼 수도 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 다수의 작용기들을 포함한다. 예를 들어, 입자는 다수의 반응기 및 다수의 작용기들을 포함할 수 있고, 예를 들어 다수의 작용기들 중 각각의 작용기는 다수의 반응기들 중 반응기에 결합되어서, 예를 들어 아미드, 에스테르, 아민, 티오에테르, 또는 작용기와 반응기의 다른 반응 생성물을 나타낼 수도 있다. 입자는 다수의 반응기, 다수의 작용기, 및 다수의 작용제를 포함할 수도 있되, 예를 들면 각각의 작용제가 작용기에 결합되고/되거나 각각의 작용기가 반응기에 결합되는 경우이다. 물론, 다수의 이들 반응기가 작용기/작용제에 커플링되어 입자에 목적하는 기능을 부여할 수 있는 한, 입자의 각각의 반응기가 작용기/작용제에 커플링되는 것이 필수적인 것은 아니다.
링커는 제 1 작용기 및 제 2 작용기를 포함할 수도 있다. 제 1 작용기는 상기 제 1 작용기와 반응할 수 있는 예정된 잔기를 보유하는 작용제와 선택적으로 반응할 수도 있다. 제 2 작용기는 입자의 반응기와 선택적으로 반응할 수도 있다. 제 1 작용기 및/또는 제 2 작용기는, 예를 들어, 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 할로아실, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르, 포스핀, 테트라진, 티올, 또는 핵산일 수도 있다.
링커는, 예를 들어, 숙신이미딜 4-(N-말레이미도메틸)사이클로헥산-1-카복실레이트(SMCC), 설포숙신이미딜 4-(N-말레이미도메틸)사이클로헥산-1-카복실레이트(설포-SMCC), 폴리(에틸렌 글리콜)(N-하이드록시숙신이미드 5-펜타노에이트) 에테르 N'-(3-말레이미도프로피오닐)아미노에탄(NHS-PEG-MAL), 숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트)(SPDP), 또는 숙신이미딜 요오도아세테이트(SIA)일 수 있다(문헌[Yu, M.K. et al. Theranostics 2(1):3(2012)] 참고).
링커는 제 1 작용기 및 제 2 작용기를 포함할 수도 있되, 여기서 제 1 작용기가 아민이고 제 2 작용기는 카복실산이거나 제 1 작용기가 카복실산이고 제 2 작용기가 아민이다. 입자는 다수의 작용기를 포함할 수도 있되, 상기 작용기는 일차 아민 기이다.
입자는 실리카 입자, 또는 실리카 표면을 포함하는 입자(예를 들어, 산화된 표면을 갖는 실리콘 입자 또는 비-실리콘 코어 및 실리카 외층을 갖는 입자)일 수 있다. 입자는 금 표면을 포함할 수도 있다(예를 들어, 입자는 금 입자일 수 있거나 상이한 물질을 포함하는 코어를 코팅한 금 표면을 가질 수도 있다). 입자는 중합체 표면을 포함할 수도 있다(예를 들어, 입자는 중합체 입자일 수도 있거나 상이한 물질을 포함하는 코어를 코팅한 중합체 표면일 수도 있다). 코팅된 입자의 표면은 연속면(예를 들어, 입자의 실질적으로 전체 표면을 덮음), 또는 불연속면(예를 들어, 입자의 표면 중 일부 또는 일부들을 덮음)일 수도 있다.
입자의 각각의 반응기는 금일 수도 있고, 이는 예를 들어 티올 작용기를 결합할 수도 있다. 따라서, 링커 또는 작용제는 티올을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 링커는 티올(예를 들어, 여기서 티올이 작용기이다) 및 카복실산을 포함한다. 입자는 아민 반응기(예를 들어, 다수의 아민 반응기)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 입자는 실리카 입자일 수도 있거나 실리카 표면을 포함할 수도 있고, 입자는, 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 아민인, 다수의 반응기를 포함할 수도 있다. 입자는 중합체 입자일 수도 있거나 중합체 표면을 포함할 수도 있고, 입자는 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 아민인 다수의 반응기를 포함할 수도 있다.
반응기는 방향족 하이드라진(예를 들어, 6-하이드라지노-니코틴산)일 수 있고 작용기는 방향족 알데히드(예를 들어, 4-포밀벤조에이트)를 포함할 수 있거나, 반응기는 방향족 알데히드(예를 들어, 4-포밀벤조에이트)를 포함할 수 있고 작용기는 방향족 하이드라진(예를 들어, 6-하이드라지노-니코틴산)을 포함하여, 예를 들어, 아닐린의 존재 하에서 반응기를 작용기에 결합시키는 것을 허용할 수 있다(예를 들어, 본원에서 그 전체가 참고로 통합되는, 미국특허출원 제 2014/0302001 호, 및 http://www.solulink.com/solulink-technology).
입자는 각각의 반응기가 카복실산을 포함하는 다수의 반응기를 포함할 수도 있다. 작용기는 아민을 포함할 수도 있다. 반응기는 예를 들어 카보디이미드(예를 들어, 1-에틸-3-(3-다이메틸아미노프로필)카보디이미드, 다이사이클로헥실카보디이미드, 디이소프로필카보디이미드)를 사용하여, 선택적으로 트리아졸(예를 들어, 1-하이드록시-벤조트리아졸, 1-하이드록시-7-아자-벤조트리아졸) 또는 N-하이드록시숙신이미딜 에스테르(예를 들어, N-하이드록시숙신이미드)를 사용하여 작용기에 가교결합될 수 있다.
입자는 금 또는 금 표면(실리카를 덮음)을 포함할 수도 있다. 반응기 또는 다수의 반응기는 금일 수도 있고 작용기 또는 다수의 작용기는 티올일 수도 있다(예를 들어, 링커의 작용기 또는 작용제는 티올일 수도 있다). 예를 들어, 작용제는 시스테인을 포함할 수도 있되, 예를 들어, 여기서 작용기는 시스테인의 티올이다.
입자는 다수의 반응기를 포함할 수도 있되, 여기서 각각의 반응기는 말레이미드를 포함한다. 작용기는 티올(예를 들어, 링커의 작용기 또는 작용제)을 포함하며, 이로써 작용기가 입자의 말레이드와 결합하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 작용제는 시스테인을 포함할 수도 있되, 예를 들어, 여기서 작용기는 시스테인의 티올이다.
입자는 다수의 반응기를 포함할 수도 있되, 여기서 각각의 반응기는 티올을 포함한다. 작용기는 말레이미드(예를 들어, 링커의 작용기 또는 작용제)를 포함하되, 이로써 상기 작용기가 입자의 티올과 결합하는 것을 허용할 수 있다.
입자는 제 1 링커 및 제 2 링커를 포함할 수 있되, 여기서 제 1 링커는 제 1 작용제를 반응기에 연결하기 위한 것이고 제 2 링커는 제 2 작용제를 반응기에 연결하기 위한 것이다. 입자는 제 1 다수의 링커 및 제 2 다수의 링커를 포함할 수 있다. 제 1 다수의 링커 및/또는 제 2 다수의 링커는 약 10 내지 약 109개의 링커, 예를 들어 약 102 내지 약 108개의 링커, 약 103 내지 약 107개의 링커, 또는 약 104 내지 약 106개의 링커를 포함할 수도 있다.
입자는 제 1 반응기 및 제 2 반응기를 포함할 수도 있되, 예를 들어, 여기서 제 1 반응기는 제 1 작용기를 결합하기 위한 것이고 제 2 반응기는 제 2 작용기를 결합하기 위한 것이다. 입자는 제 1 다수의 반응기 및 제 2 다수의 반응기를 포함할 수도 있다. 제 1 다수의 반응기 및/또는 제 2 다수의 반응기는 약 10 내지 약 109개의 반응기, 예를 들어 약 102 내지 약 108개의 반응기, 약 103 내지 약 107개의 반응기, 또는 약 104 내지 약 106개의 반응기를 포함할 수도 있다. 제 1 반응기(또는 다수의 반응기)는, 예를 들어 작용제 또는 링커의 작용기를 반응기에 연결함으로써 입자에 작용제를 연결하기 위한 것이다. 제 2 반응기(또는 다수의 반응기)는, 예를 들어 입자에 제 2 작용제를 연결하기 위해서 사용될 수도 있는 링커(예를 들어, 제 2 링커)의 작용기 또는 제 2 작용제를 결합함으로써, 입자에 제 2 작용제를 연결하기 위한 것일 수도 있다.
제 1 반응기는 제 2 반응기와 상이할 수도 있되, 예를 들어, 제 1 반응기는 제 1 작용기를 결합할 수도 있고 제 2 반응기는 제 1 작용기와는 상이한 제 2 작용기를 결합할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 반응기는 제 2 반응기와 관련되어서, 예를 들어, 제 1 반응기 및 제 2 반응기는 동일한 작용기를 결합한다. 제 1 반응기 및 제 2 반응기가 동일한 작용기를 결합하는 경우에, 제 1 반응기 및 제 2 반응기 중 하나 이상은 보호기에 결합될 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 제 1 반응기는 작용제를 커플링하기 위해서 제 1 작용제 또는 링커의 작용기에 커플링될 수도 있고, 예를 들어, 제 2 반응기는 탈보호될 수 있고, 그다음 제 2 반응기는 제 2 작용제에 결합될 수도 있다.
보호기는 공지되어 있고(문헌[Greene, T.W. and P.G.M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd edition, John Wiley & Sons, New York(1999)], 이는 본원에서 그 전체가 참고로 통합된다) 예시적인 기는 하기에서 요약한다.
아미노-보호기는 메틸 카바메이트, 에틸 카바메이트, 9-플루오렌일메틸 카바메이트(Fmoc), 9-(2-설포)플루오렌일메틸 카바메이트, 9-(2,7-디브로모)플루오렌일메틸 카바메이트, 2,7-디-t-부틸-[9-l0,10-디옥소-l0,10,10,10-테트라하이드로티오크산틸)]메틸 카바메이트(DBD-Tmoc), 4-메톡시페나실 카바메이트(Phenoc), 2,2,2-트리클로로에틸 카바메이트(Troc), 2-트리메틸실릴에틸 카바메이트(Teoc), 2-페닐에틸 카바메이트(hZ), 1-(1-아다만틸)-1-메틸에틸 카바메이트(Adpoc), 1,1-디메틸-2-할로에틸 카바메이트, 1,1-디메틸 1-2,2-다이브로모에틸 카바메이트(DB-BOC), 1,1-디메틸-2,2,2-트리클로로에틸 카바메이트(TCBOC), 1-메틸-1-(4-비페닐)에틸 카바메이트(Bpoc), 1-(3,5-디-t-부틸페닐)-1-메틸에틸 카바메이트(t-Bumeoc), 2-(2'- 및 4'-피리딜)에틸 카바메이트(Pyoc), 2-(N1N-다이사이클로헥실카복스아미도)에틸 카바메이트, t-부틸 카바메이트(BOC), 1-아다만틸 카바메이트(Adoc), 비닐 카바메이트(Voc), 알릴 카바메이트(Alloc), 1-이소프로필알릴 카바메이트(Ipaoc), 신나밀 카바메이트(Coc), 4-니트로신나밀 카바메이트(Noc), 8-퀴놀릴 카바메이트, 하이드록시피페리딘일 카바메이트, 알킬디티오 카바메이트, 벤질 카바메이트(Cbz), 메톡시벤질 카바메이트(Moz), p-니트로벤질 카바메이트, 브로모벤질 카바메이트, p-클로로벤질 카바메이트, 2,4-디클로로벤질 카바메이트, 4-메틸설피닐벤질 카바메이트(Msz), 9-안트릴메틸 카바메이트, 디페닐메틸 카바메이트, 2-메틸티오에틸 카바메이트, 2-메틸설포닐에틸 카바메이트, 2-(p-톨루엔설포닐)에틸 카바메이트, [2-(1,3-디티엔일)]메틸 카바메이트(Dmoc), 4-메틸티오페닐 카바메이트(Mtpc), 2,4-디메틸티오페닐 카바메이트(Bmpc), 2-포스포노에틸 카바메이트(Peoc), 2-트리페닐포스포노이소프로필 카바메이트(Ppoc), 1,1-디메틸-2-시아노에틸 카바메이트, m-클로로-p-아실옥시벤질 카바메이트, (디하이드록시보릴)벤질 카바메이트, 5-벤즈이속사졸릴메틸 카바메이트, 2-(트리플루오로메틸)-6-크로모닐메틸 카바메이트(Tcroc), m-니트로페닐 카바메이트, 3,5-디메톡시벤질 카바메이트, o-니트로벤질 카바메이트, 3,4-디메톡시-6-니트로벤질 카바메이트, 페닐(o-니트로페닐)메틸 카바메이트, 페노티아진일-(10)-카보닐 유도체, N'-p-톨루엔설포닐아미노카보닐 유도체, N-페닐아미노티오카보닐 유도체, t-아밀 카바메이트, S-벤질 티오카바메이트, 시아노벤질 카바메이트, 사이클로부틸 카바메이트, 사이클로헥실 카바메이트, 사이클로펜틸 카바메이트, 사이클로프로필메틸 카바메이트, 데실옥시벤질 카바메이트, 2,2-디메톡시카보닐비닐 카바메이트, o-(N,N-디메틸카복스아미도)벤질 카바메이트, 1,1-디메틸-3-(N,N-디메틸카복스아미도)프로필 카바메이트, 1,1-디메틸프로피닐 카바메이트, 디(2-피리딜)메틸 카바메이트, 2-푸라닐메틸 카바메이트, 2-요오도에틸 카바메이트, 이소보닐 카바메이트, 이소부틸 카바메이트, 이소니코티닐 카바메이트, p-(p-메톡시페닐아조)벤질 카바메이트, 1-메틸사이클로부틸 카바메이트, 1-메틸사이클로헥실 카바메이트, 1-메틸-1-사이클로프로필메틸 카바메이트, 1-메틸-1-(3,5-디메톡시페닐)에틸 카바메이트, 1-메틸-1-(p-페닐아조페닐)에틸 카바메이트, 1-메틸-1-페닐에틸 카바메이트, 1-메틸-1-(4-피리딜)에틸 카바메이트, 페닐 카바메이트, (페닐아조)벤질 카바메이트, 2,4,6-트리-t-부틸페닐 카바메이트, 4-(트리메틸암모늄)벤질 카바메이트, 2,4,6-트리메틸벤질 카바메이트, 포름아미드, 아세트아미드, 클로로아세트아미드, 트리클로로아세트아미드, 트리플루오로아세트아미드, 페닐아세트아미드, 3-페닐프로판아미드, 피콜린아미드, 3-피리딜카복스아미드, N-벤조일페닐알라닐 유도체, 벤즈아미드, 페닐벤즈아미드, o-니트로페닐아세트아미드, o-니트로페녹시아세트아미드, 아세토아세트아미드, (N'-디티오벤질옥시카보닐아미노)아세트아미드, 3-(p-하이드록시페닐)프로판아미드, 3-(o-니트로페닐)프로판아미드, 2-메틸-2-(o-니트로페녹시)프로판아미드, 2-메틸-2-(o-페닐아조페녹시)프로판아미드, 4-클로로부탄아미드, 3-메틸-3-니트로부탄아미드, o-니트로신아미드, N-아세틸메티오닌 유도체, o-니트로벤즈아미드, o-(벤조일옥시메틸)벤즈아미드, 4,5-디페닐-3-옥사졸린-2-온, N-프탈이미드, N-디티아숙신이미드(Dts), N-2,3-디페닐말레이미드, N-2,5-디메틸피롤, N-1,1,4,4-테트라메틸디실릴아자사이클로펜탄 부가물(STABASE), 5-치환된 1,3-디메틸-1,3,5-트리아자사이클로헥산-2-온, 5-치환된 1,3-디벤질-1,3,5-트리아자사이클로헥산-2-온, 1-치환된 3,5-디니트로-4-피리돈, N-메틸아민, N-알릴아민, N-[2-(트리메틸실릴)에톡시]메틸아민(SEM), N-3-아세톡시프로필아민, N-(1-이소프로필-4-니트로-2-옥소-3-피롤린-3-일)아민, 4차 암모늄 염, N-벤질아민, N-디(4-메톡시페닐)메틸아민, N-5-디벤조수베릴아민, N-트리페닐메틸아민(Tr), N-[(4-메톡시페닐)디페닐메틸]아민(MMTr), N-9-페닐플루오렌일아민(PhF), N-2,7-디클로로-9-플루오렌일메틸렌아민, N-페로센일메틸아미노(Fern), N-2-피콜릴아미노 N'-옥사이드, N-1,1-디메틸티오메틸렌아민, N-벤질리덴아민, N-메톡시벤질리덴아민, N-디페닐메틸렌아민, N-[(2-피리딜)메시틸]메틸렌아민, N-(N',N-디메틸아미노메틸렌)아민, N,N-이소프로필리덴디아민, 니트로벤질리덴아민, N-살리실리덴아민, N-5-클로로살리실리덴아민, N-(5-클로로-2-하이드록시페닐)페닐메틸렌아민, N-사이클로헥실리덴아민, N-(5,5-디메틸-3-옥소-1-사이클로헥센일)아민, N-보란 유도체, N-디페닐보린산 유도체, N-[페닐(펜타카보닐크롬- 또는 텅스텐)카보닐] 아민, N-구리 킬레이트, N-아연 킬레이트, N-니트로아민, N-니트로소아민, 아민 N-옥사이드, 디페닐포스핀아미드(Dpp), 디메틸티오포스핀아미드(Mpt), 디페닐티오포스핀아미드(Ppt), 디알킬 포스포르아미데이트, 디벤질 포스포르아미데이트, 디페닐 포스포르아미데이트, 벤젠설펜아미드, o-니트로벤젠설펜아미드(Nps), 2,4-디니트로벤젠설펜아미드, 펜타클로로벤젠설펜아미드, 2-니트로-4-메톡시벤젠설펜아미드, 트리페닐메틸설펜아미드, 3-니트로피리딘설펜아미드(Npys), 톨루엔설폰아미드(Ts), 벤젠설폰아미드, 2,3,6,-트리메틸-4-메톡시벤젠설폰아미드(Mtr), 2,4,6-트리메톡시벤젠설폰아미드(Mtb), 2,6-디메틸-4-메톡시벤젠설폰아미드(Pme), 2,3,5,6-테트라메틸-4-메톡시벤젠설폰아미드(Mte), 4-메톡시벤젠설폰아미드(Mbs), 2,4,6-트리메틸벤젠설폰아미드(Mts), 2,6-디메톡시-4-메틸벤젠설폰아미드(iMds), 2,2,5,7,8-펜타메틸크로만-6-설폰아미드(Pmc), 메탄설폰아미드(Ms), β-트리메틸실릴에탄설폰아미드(SES), 9-안트라센설폰아미드, 4-(4',8'-디메톡시나프틸메틸)벤젠설폰아미드(DNMBS), 벤질설폰아미드, 트리플루오로메틸설폰아미드, 및 페나실설폰아미드를 포함한다.
카복실산 보호기는 실릴-, 알킬-, 알케닐-, 아릴-, 및 아릴알킬-보호 카복실산을 포함한다.
실릴 보호기는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, t-부틸디메틸실릴, t-부틸디페닐실릴, 트리이소프로필실릴 등을 포함한다.
하이드록실 보호기는 메틸, 메톡실메틸(MOM), 메틸티오메틸(MTM), t-부틸티오메틸, (페닐디메틸실릴)메톡시메틸(SMOM), 벤질옥시메틸(BOM), p-메톡시벤질옥시메틸(PMBM), (4-메톡시페녹시)메틸(p-AOM), 구아이아콜메틸(GUM), t-부톡시메틸, 4-펜텐일옥시메틸(POM), 실록시메틸, 2-메톡시에톡시메틸(MEM), 2,2,2-트리클로로에톡시메틸, 비스(2-클로로에톡시)메틸, 2-(트리메틸실릴)에톡시메틸(SEMOR), 테트라하이드로피라닐(THP), 3-브로모테트라하이드로피라닐, 테트라하이드로티오피라닐, 1-메톡시사이클로헥실, 4-메톡시테트라하이드로피라닐(MTHP), 4-메톡시테트라하이드로티오피라닐, 4-메톡시테트라하이드로티오피라닐 S,S-디옥사이드, 1-[(2-클로로-4-메틸)페닐]-4-메톡시피페리딘-4-일(CTMP), 1,4-디옥산-2-일, 벤질, 테트라하이드로푸라닐, 테트라하이드로티오푸라닐, 2,3,3a,4,5,6,7,7a-옥타하이드로-7,8,8-트리메틸-4,7-메타노벤조푸란-2-일, 1-에톡시에틸, 1-(2-클로로에톡시)에틸, 1-메틸-1-메톡시에틸, 1-메틸-1-벤질옥시에틸, 1-메틸-1-벤질옥시-2-플루오로에틸, 2,2,2-트리클로로에틸, 2-트리메틸실릴에틸, 2-(페닐셀레닐)에틸, t-부틸, 알릴, 클로로페닐, p-메톡시페닐, 2,4-디니트로페닐, 벤질, 메톡시벤질, 3,4-디메톡시벤질, o-니트로벤질, 니트로벤질, p-할로벤질, 2,6-디클로로벤질, 시아노벤질, 페닐벤질, 2-피콜릴, 4-피콜릴, 3-메틸-2-피콜릴 N-옥시도, 디페닐메틸, p,p'-디니트로벤즈하이드릴, 5-디벤조수베릴, 트리페닐메틸, α-나프틸디페닐메틸, p-메톡시페닐디페닐메틸, 디(p-메톡시페닐)페닐메틸, 트리(p-메톡시페닐)메틸, 4-(4'-브로모페나실옥시페닐)디페닐메틸, 4,4',4"-트리스(4,5-디클로로프탈이미도페닐)메틸, 4,4',4"-트리스(레불리노일옥시페닐)메틸, 4,4',4"-트리스(벤조일옥시페닐)메틸, 3-(이미다졸-1-일)비스(4',4"-디메톡시페닐)메틸, 1,1-비스(4-메톡시페닐)-1'-피레닐메틸, 9-안트릴, 9-(9-페닐)크산테닐, 9-(9-페닐-10-옥소)안트릴, 1,3-벤조디티올란-2-일, 벤즈이소티아졸릴 S,S-디옥시도, 트리메틸실릴(TMS), 트리에틸실릴(TES), 트리이소프로필실릴(TIPS), 디메틸이소프로필실릴(DMIPS), 디에틸이소프로필실릴(DEIPS), 디메틸헥실실릴, t-부틸디메틸실릴(TBS), t-부틸디메틸실릴(TBDMS), t-부틸디페닐실릴(TBDPS), 트리벤질실릴, 트리-크실릴실릴, 트리페닐실릴, 디페닐메틸실릴(DPMS), t-부틸메톡시페닐실릴(TBMPS), 폼에이트, 벤조일폼에이트, 프로피오네이트, 아세테이트, 클로로아세테이트, 디클로로아세테이트, 트리클로로아세테이트, 트리플루오로아세테이트, 메톡시아세테이트, 트리페닐메톡시아세테이트, 페녹시아세테이트, 클로로페녹시아세테이트, 3-페닐프로피오네이트, 4-옥소펜타노에이트(레불리네이트), 4,4-(에틸렌디티오)펜타노에이트(레불리노일디티오아세탈), 피발로에이트, 아다만토에이트, 크로토네이트, 4-메톡시크로토네이트, 벤조에이트, p-페닐벤조에이트, 2,4,6-트리메틸벤조에이트(메시토에이트), 알킬 메틸 카보네이트, 9-플루오렌일메틸 카보네이트(Fmoc), 알킬 에틸 카보네이트, 알킬 2,2,2-트리클로로에틸 카보네이트(Troc), 2-(트리메틸실릴)에틸 카보네이트(TMSEC), 2-(페닐설포닐)에틸 카보네이트(Psec), 2-(트리페닐포스포니오)에틸 카보네이트(Peoc), 알킬 이소부틸 카보네이트, 알킬 비닐 카보네이트, 알킬 알릴 카보네이트, 알킬-니트로페닐 카보네이트, 알킬 벤질 카보네이트, 알킬 메톡시벤질 카보네이트, 알킬 3,4-디메톡시 벤질 카보네이트, 알킬 o-니트로벤질 카보네이트, 알킬 니트로벤질 카보네이트, 알킬 S-벤질 티오카보네이트, 4-에톡시-1-나프틸 카보네이트, 메틸 디티오카보네이트, 2-요오도벤조에이트, 4-아지도부티레이트, 4-니트로-4-메틸펜타노에이트, o-(다이브로모메틸)벤조에이트, 2-포밀벤젠 설포네이트, 2-(메틸티오메톡시)에틸, 4-(메틸티오메톡시)부티레이트, 2-(메틸티오메톡시메틸)벤조에이트, 2,6-디클로로-4-메틸페녹시아세테이트, 2,6-디클로로-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페녹시아세테이트, 2,4-비스(1,1-디메틸프로필)페녹시아세테이트, 클로로디페닐아세테이트, 이소부티레이트, 모노숙시노에이트, (E)-2-메틸-2-부테노에이트, o-(메톡시카보닐)벤조에이트, α-나프토에이트, 니트레이트, 알킬-테트라메틸포스포로디아미데이트, 알킬 N-페닐카바메이트, 보레이트, 디메틸포스피노티오일, 알킬 2,4-디니트로페닐설페네이트, 설페이트, 메탄설포네이트(메실레이트), 벤질설포네이트, 및 토실레이트(Ts)를 포함한다.
1,2- 또는 1,3-디올 보호기는 메틸렌 아세탈, 에틸리덴 아세탈, 1-t-부틸에틸리덴 케탈, 1-페닐에틸리덴 케탈, (4-메톡시페닐)에틸리덴 아세탈, 2,2,2-트리클로로에틸리덴 아세탈, 아세토니드, 사이클로펜틸리덴 케탈, 사이클로헥실리덴 케탈, 사이클로헵틸리덴 케탈, 벤질리덴 아세탈, p-메톡시벤질리덴 아세탈, 2,4-디메톡시벤질리덴 케탈, 3,4-디메톡시 벤질리덴 아세탈, 2-니트로벤질리덴 아세탈, 메톡시메틸렌 아세탈, 에톡시메틸렌 아세탈, 디메톡시메틸렌 오르쏘 에스테르, 1-메톡시에틸리덴 오르쏘 에스테르, 1-에톡시에틸리딘 오르쏘 에스테르, 1,2-디메톡시에틸리덴 오르쏘 에스테르, α-메톡시벤질리덴 오르쏘 에스테르, 1-(N,N-디메틸아미노)에틸리덴 유도체, α-(M,N'-디메틸아미노)벤질리덴 유도체, 2-옥사사이클로펜틸리덴 오르쏘 에스테르, 디-t-부틸실릴렌 기(DTBS), 1,3-(1,1,3,3-테트라이소프로필디실록산일리덴) 유도체(TIPDS), 테트라-t-부톡시디실록산-1,3-디일리덴 유도체(TBDS), 환형 카보네이트, 환형 보로네이트, 에틸 보로네이트, 및 페닐 보로네이트를 포함한다.
티올 보호기는 티오에스테르, 카보네이트, 설포네이트, 알릴 티오에테르, 티오에테르, 실릴 티오에테르, 알킬 티오에테르, 아릴알킬 티오에테르, 및 알킬옥시알킬 티오에테르를 포함한다.
에스테르 보호기는 폼에이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 펜타노에이트, 크로토네이트, 벤조에이트, 폼에이트, 벤조일 폼에이트, 클로로아세테이트, 트리플루오로아세테이트, 메톡시아세테이트, 트리페닐메톡시아세테이트, p-클로로페녹시아세테이트, 3-페닐프로피오네이트, 4-옥소펜타노에이트, 4,4-(에틸렌디티오)펜타노에이트, 피발로에이트(트리메틸아세테이트), 크로토네이트, 4-메톡시-크로토네이트, 벤조에이트, p-페닐벤조에이트, 2,4,6-트리메틸벤조에이트를 포함한다. 카보네이트 에스테르 보호기는 9-플루오렌일메틸, 에틸, 2,2,2-트리클로로에틸, 2-(트리메틸실릴)에틸, 2-(페닐설포닐)에틸, 비닐, 알릴, 및 p-니트로벤질 카보네이트를 포함한다. 실릴 에스테르 보호기는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, t-부틸디메틸실릴, t-부틸디페닐실릴, 트리이소프로필실릴 에테르, 및 기타 트리알킬실릴 에테르를 포함한다. 알킬 에스테르 보호기는 메틸, 벤질, p-메톡시벤질, 3,4-디메톡시벤질, 트리틸, t-부틸과 알릴 에테르, 및 그의 유도체를 포함한다. 아릴알킬 에스테르 보호기는 벤질, p-메톡시벤질(PMB), 3,4-디메톡시벤질, o-니트로벤질, p-니트로벤질, p-할로벤질, 2,6-디클로로벤질, p-시아노벤질, 2- 및 4-피콜릴 에테르를 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 미담지된 입자(예를 들어, 반응기-포함 입자)를 링커(예를 들어, 작용기-포함 링커)와 함께 항온처리하고, 이로써 입자(예를 들어, 입자의 반응기)와 링커(예를 들어, 작용기) 사이의 결합을 형성함을 포함하는, 전술한 바와 같은 입자의 제조 방법에 관한 것이다(도 8 참고). 일부 실시형태에서, 상기 방법은 미담지된 입자(예를 들어, 다수의 반응기를 포함하는 입자)를 다수의 링커(예를 들어, 각각의 링커는 작용기를 포함한다)와 함께 항온처리하여, 이로써 입자(예를 들어, 입자의 반응기 집단)와 링커 집단(예를 들어, 링커 집단의 작용기) 사이의 결합을 형성함을 포함한다. 상기 방법은, 링커를 본 발명의 작용제와 함께 항온처리하여, 링커와 작용기 사이에 결합을 형성함을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 다수의 링커를 다수의 작용제와 함께 항온처리하고, 이로서 링커 집단과 작용제 집단 사이의 결합을 형성함을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제가 카복실, 일차 아민 또는 티올과의 결합을 형성할 수 있다. 특정한 바람직한 실시형태에서, 반응기 및/또는 작용기는 카복실, 일차 아민 또는 티올과의 결합을 형성할 수 있다.
반응기 및/또는 작용기는 비오틴-결합 단백질(예를 들어, 아비딘, 단량체 아비딘, 스트렙타아비딘, 단량체 스트렙타아비딘, 뉴트라아비딘, 단량체 뉴트라아비딘) 또는 비오틴을 포함한다. 예를 들어, 반응기는 비오틴을 포함할 수 있고 작용기는 비오틴-결합 단백질을 포함할 수 있거나, 반응기는 비오틴-결합 단백질을 포함하고 작용기는 비오틴을 포함할 수 있다. 링커는 비오틴-결합 단백질 또는 비오틴을 포함할 수도 있고, 예를 들어, 입자의 반응기는 각각 비오틴 또는 비오틴-결합 단백질을 포함하거나, 작용제는 각각 비오틴 또는 비오틴-결합 단백질을 포함한다. 작용제는 비오틴-결합 단백질 또는 비오틴을 포함할 수도 있거나, 예를 들어, 여기서 입자의 반응기는 각각 비오틴 또는 비오틴-결합 단백질을 포함하거나, 링커는 각각 비오틴 또는 비오틴-결합 단백질을 포함한다.
링커는 비오틴과 티올, 비오틴과 아민, 또는 비오틴과 카복실산을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 링커는 비오틴-결합 단백질을 포함하는 작용제에 결합될 수 있고, 링커의 작용기는, 즉 입자에 작용제를 연결하기 위해서, 티올, 아민 또는 카복실산일 수도 있다. 유사하게, 링커는 비오틴-결합 단백질을 포함하는 입자에 결합될 수도 있고(예를 들어, 링커의 작용기는 비오틴이고), 링커의 티올, 아민 또는 카복실산은 입자에 작용제를 가교결합하기 위해서 사용될 수도 있다.
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는, 예를 들어 입자에 작용제를 결합하기 위해서, α-할로아실, 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르, 포스핀, 테트라진, 또는 티올을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 입자는 다수의 반응기가 아민인, 아민-작용화 실리카 표면을 포함할 수도 있다. 반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는 항체(또는 그의 항원-결합 단백질), 펩티드, 단백질, 핵산 또는 압타머를 포함할 수도 있다.
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는 아지드-알킨 휴스겐 부가환화(cycloaddition)를 통한 작용제의 고정을 위한 아지드 또는 알킨을 포함할 수도 있다. 휴스겐 부가환화는, 친쌍극자체와 1,3-쌍극자 화합물과의 반응이며, 이는 5-원(헤테로)사이클을 유도한다. 친쌍극자체의 예는 알켄과 알킨, 및 관련 헤테로원자 작용기를 보유하는 분자(예를 들어, 카보닐 및 니트릴)이다. 1,3-쌍극자 화합물은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 하전된 쌍극자를 나타내는 하나 이상의 메조머 구조를 갖도록 기술될 수 있다. 이들은 니트릴 옥사이드, 아지드, 및 다이아조알칸을 포함한다. 금속 촉매작용 클릭 화학(click chemistry)은, 본원에 개시된 방법에 적합한, 알킬-아릴)-설포닐 아지드, C―N 삼중 결합 및 C―C 삼중 결합 사이의 휴스겐 1,3-쌍극자 부가환화 반응의 극도로 효율적인 변종이다. 이러한 반응의 결과물들은 1,2-옥사졸, 1,2,3-트리아졸 또는 테트라졸이다. 예를 들어, 1,2,3-트리아졸은, 알킨과 알킬/아릴 아지드 사이의 구리 촉매작용 휴스겐 반응에 의해 형성된다. 금속-촉매작용 휴스겐 반응은 주변 온도에서 진행되고, 비-금속이거나, 극성이거나, 세미-극성인 용매에 민감하지 않고, 작용기에 매우 관대하다. 아지드와의 [3+2] 부가환화를 함께 촉진하는, 불소와 같은 전자-당김 치환체와 고리 변형(ring strain)을 보유하는 치환된 사이클로옥틴의 사용을 동반한 비-금속 휴스겐 반응(또한 변형-촉진 부가환화로도 지칭됨)은 금속-촉매작용 반응에 비해, 반응 성분의 낮은 독성 때문에, 본원에서 사용하기에 특히 적합하다. 예로는 DIFO 및 DIMAC를 포함한다. 알킨과 아지드의 반응은 매우 특이적이고 특히 생물학적 조직의 화학적 환경에 대해 불활성이다.
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는, 알켄의 티올-엔 반응(하이드로티올화, 즉 C=C 결합을 통한 RS-H의 추가)을 통해 작용제를 고정시키기 위해, 티올 또는 알켄을 포함할 수도 있다. 티올-엔 반응은 유리-라디칼 쇄 기작을 통해 진행된다. 개시는, 티올 또는 광개시제 자체의 UV 여기 직후의 라디칼 형성에 의해 발생한다. 티올-엔 시스템은 기저상태 전하 이동 복합체를 형성하고, 이로서 합리적인 중합 시간에서 개시제 없이도 광중합할 수 있다. 그러나, UV광의 추가는 반응이 진행되는 속도를 증가시킨다. 광의 파장은 티올 또는 알켄에 부착된 성분들의 특성 및 크기에 따라, 필요한 대로 조정될 수 있다.
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는 예를 들어 디엘-알더 반응(Diels-Alder reaction)을 통해 작용제를 고정하기 위해, 디엔 또는 친디엔체를 포함할 수도 있다. 디엘-알더 반응은 디엔(2개의 교대하는 이중 결합을 갖는 분자들)과 디에노필(알켄)이 조합하여 고리 및 2고리 화합물을 형성한다.
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는, 예를 들어 4+1 부가환화를 통해 작용제를 고정하기 위하여, 이소시아나이드 또는 테트라진을 포함할 수도 있다.
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는, 예를 들어 말레이미드-티올 반응을 통해 작용제를 고정하기 위해서, 말레이미드 또는 티올을 포함할 수도 있다(예를 들어, 미국특허 공개공보 제 2010/0036136 호 참고, 이는 본원에서 참고로 통합된다).
반응기, 링커, 작용기, 및/또는 작용제는, 예를 들어 스타우딩거 반응을 통해 작용제를 고정하기 위해서, 포스핀 또는 아지드를 포함할 수도 있다. 전통적인 스타우딩거 반응은, 포스핀 또는 포스파이트와 아지드의 조합이 아자-일리드 중간체를 만들고, 이것이 가수분해되면, 포스핀 옥사이드 및 아민을 만드는, 화학 반응이다. 스타우딩거 반응은 아지드를 아민으로 환원시키는 온화한 방법이며; 트리페닐포스핀은 일반적으로 환원제로서 사용된다. 스타우딩거 리게이션에서, 친전자성 트랩(일반적으로 메틸 에스테르)은 트리아릴포스핀 위에 놓이고(일반적으로 인 원자에 대해 오르쏘 위치), 아지드와 반응하여, 아자-일리드 중간체를 수득하고, 이것은 수성 매질에서 재배열하여 아미드 기 및 포스핀 옥사이드 작용기를 갖는 화합물을 제공한다. 스타우딩거 리게이션은, 이것이 2개의 출발 분자들을 서로 결찰(부착/공유결합)하기 때문에 이렇게 명명한 반면, 전통적인 스타우딩거 반응에서, 가수분해 후 2개의 생성물은 공유결합으로 연결되지 못한다.
작용기는 다양한 길이의 스페이서 암 또는 브릿지를 통해 작용제에 연결될 수 있으며, 이는 알킬 쇄, PEG 쇄, 아미노산 쇄 또는 임의의 기타 적합한 스페이서일 수도 있다. 예를 들어, 링커는, 예를 들어 작용기와 작용제 사이의 스페이서로서 작용하는 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 쇄를 포함할 수도 있다. 링커는 예를 들어 다이에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 펜타에틸렌 글리콜, 또는 헥사에틸렌 글리콜을 포함할 수도 있다. 링커는, 예를 들어 제 1 작용기(예를 들어, R1), 폴리에틸렌 글리콜 스페이서(예를 들어, -[OCH2CH2]nO-, 여기서 n은 2 내지 100의 정수, 예를 들어 2 내지 50의 정수, 또는 2 내지 20의 정수), 및 제 2 작용기(예를 들어, R2)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 링커는 화학식 R1[OCH2CH2]nOR2 또는 R2[OCH2CH2]nOR1의 분자일 수도 있다. R1 및 R2는 각각 독립적으로 α-할로아실, 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르, 포스핀, 테트라진, 또는 티올을 포함하는 잔기 중에서 선택될 수도 있다. R1은 티올일 수도 있고 R2 는 카복실일 수도 있거나, R2는 티올일 수도 있고 R1은 카복실일 수도 있다. R1은 티올일 수도 있고 R2는 아민일 수도 있거나, R2는 티올일 수도 있고 R1은 아민일 수도 있다. R1은 카복실일 수도 있고 R2는 아민일 수도 있거나, R2는 카복실일 수도 있고 R1은 아민일 수도 있다.
일차 아민과의 반응에 적합한 반응기 및 작용기는, 이미도에스테르 및 N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르를 포함한다. 이미도에스테르 작용기의 예는, 다이메틸아디피미데이트, 디메틸피멜리미데이트, 및 디메틸수베리미데이트를 포함한다. NHS-에스테르 작용기의 예는 디숙신이미딜 글루타메이트, 디숙신이미딜 수베레이트, 및 비스(설포숙신이미딜) 수베레이트를 포함한다. 펩티드, 폴리펩티드, 및 단백질의 N-말단 위에 존재하는 접근가능한 아민 기는 NHS-에스테르와 반응하여 아미드를 형성한다. NHS-에스테르 가교결합 반응은 포스페이트, 비카보네이트/카보네이트, HEPES 및 보레이트 완충액 중에서 수행될 수 있다. 기타 완충액은, 이들이 일차 아민을 함유하지 않는다면, 사용될 수 있다. 일차 아민과 NHS-에스테르의 반응은 약 30분 내지 약 2시간 동안 약 7 내지 약 9의 pH 및 4℃ 내지 30℃의 온도에서 수행될 수 있다. NHS-에스테르 작용기의 농도는 약 0.1 mM로부터 약 10 mM까지 변할 수 있다. NHS-에스테르는 친수성 또는 소수성이다. 보다 큰 용해도를 달성하기 위해서 DMSO가 포함될 수 있지만, 친수성 NHS-에스테르는 수용액에서 반응한다. 소수성 NHS-에스테르는 수-혼화성 유기 용매에 용해되고 그다음 수성 반응 혼합물에 첨가된다.
설프하이드릴-반응성 작용기 및 반응기는 말레이미드, 알킬 할라이드, 아릴 할라이드, 및 설프하이드릴과 반응하여 티올 에테르 결합을 형성하는 a-할로아실 및 설프하이드릴과 반응하여 혼합된 디설파이드를 제조하는 피리딜 디설파이드를 포함한다. 펩티드, 폴리펩티드 및 단백질 상의 설프하이드릴 기는, 당업계의 숙련자들에게 공지된 기법에 의해, 예를 들어 디설파이드 결합의 환원 또는 2-이미노티올란을 사용하여 일차아민과 반응시킴에 의해 부가반응에 의해 발생될 수 있다. 말레이미드 작용기의 예는 숙신이미딜 4-{N-말레이미도-메틸)사이클로헥산-1-카복실레이트 및 m-말레이미도벤조일-N-하이드록시숙신이미드 에스테르를 포함한다. 할로아세탈 작용기의 예는 N-숙신이미딜(4-요오도아세탈) 아미노벤조에이트 및 설포숙신이미딜(4-요오도아세탈) 아미노벤조에이트를 포함한다. 피리딜 디설파이드 작용기의 예는 1,4-디-[3'-2'-피리딜디티오(프로피온아미도)부탄] 및 N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티오)-프로피오네이트를 포함한다.
반응기 및/또는 작용기는, 카복디이미드를 사용하여 일차 아민 또는 하이드라지드에 결합하여 아미드 또는 하이드라존 결합을 형성하는 카복실 기를 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로 펩티드, 폴리펩티드 및 단백질의 카복시-말단이 입자에 고정될 수 있다. 카보디이미드 작용기 및 반응기의 예는 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카보디이미드 하이드로클로라이드 및 N,N1-다이사이클로헥실카보디이미드를 포함한다. 아릴아지드는 자외선에 노출될 때 반응성이 되어 아릴 니트렌을 형성한다. 아릴아지드 작용기의 예는 아지도벤조일 하이드라지드 및 N-5-아지도-2 니트로벤조일옥시숙신이미드를 포함한다. 글리옥살 작용기는 아르기닌의 구아니딜 부분을 표적으로 한다. 글리옥살 작용기의 예는 p-아지도페닐 글리옥살 일수화물이다.
2개 이상의 상이한 작용기(예를 들어, 제 1 작용기, 제 2 작용기 및 선택적으로 부가적인 작용기)를 보유하는 헤테로이작용성 링커는 본원에서 사용하기에 적합하다. 예로는, 한쪽 말단에서는 아민-반응성이고 다른 말단에서는 설프하이드릴-반응성인 링커, 예를 들어 4-숙신이미딜-옥시카보닐-a-(2-피리딜디티오)-톨루엔, N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티오)-프로피오네이트 및 앞에서 논의된 바와 같은 말레이미드 링커를 포함한다. 이러한 링커는 작용제의 작용기와 입자의 반응기를 간접적으로 연결하기 위해서 사용될 수 있다.
작용제는, 반응기에 결합시킴으로서 입자 상에 고정될 수도 있다. 예를 들어, 펩티드, 폴리펩티드, 또는 단백질은, 펩티드, 폴리펩티드 또는 단백질의 카복실, 일차 아민 또는 티올과 반응기 사이의 결합을 형성함으로써 고정될 수도 있다. 대안으로, 작용제는, 예를 들어 링커에 의해 개질화되어서, 반응기와의 결합을 형성할 수도 있다. 작용제, 예를 들어 단백질, 탄수화물 또는 지질을 개질시키기 위한 다양한 방법은 당업계에 공지되어 있다(예를 들어, 미국특허출원 공개공보 제 2014/0212425 호, 제 2014/0377837 호, 및 제 2015/0005447 호, 및 미국특허 제 4,711,955 호, 제 5,047,519 호, 제 7,332,355 호, 제 9,040716 호, 이로서 본원에서 참고로 통합된다).
1,3-쌍극자 화합물은, 대사 기구류(metabolic machinery), 공유 억제제, 및 효소 전달을 사용하여, 단백질, 지질, 올리고당, 올리고뉴클레오티드 및 글리칸으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 아지도 기, N3은 아지도아세틸 클로라이드를 사용하여 단백질 또는 펩티드의 N-말단에 적용될 수 있다(예를 들어, 문헌[Haridas, et al., Tetrahedron Letters 48(2007) 4719-4722] 참고). 아지도 기는, 다른 친핵성 기, 예를 들어, OH, NH2 및 할로겐(Br, Cl, 또는 I)과 교환될 친핵성 기이다. NaN3은, 단백질을 10배 몰 과량의 NaN3과 단순히 접촉시킴으로서 단백질을 아지드화할 수 있는 아지드화제이다. C-말단 아지드화의 공정은 문헌[Cazalis, et al., Bioconjugate Chem., 15(2004) 1005-1009]에 기술되어 있다. 퍼아세틸화 N-아지도아세틸만노스아민과 함께 세포를 항온처리하면, 아지도 시알산을 포함하는 세포 표면 글리칸을 제공한다(예를 들어, 문헌[Codelli et al., J. Amer. Chem. Soc., 130(34) 11486-11493(2008)] 참고). 아지도-택(azido-tagged) 지질은 문헌[Smith, et al., Bioconjugate Chem., 19(9), 1855-1863(2008)]에 기술되어 있다. 페길화는 펩티드 및 단백질에 기를 첨가하기 위해 일반적으로 사용되는 기법이며 본원에서 사용하기에 적합하다. 예를 들어, PEG는 반응성 잔기를 경유하여 아미노산 잔기에 공유결합으로 결합될 수도 있다. 반응성 잔기(본원의 반응기와는 반대임)는 활성화 PEG 분자가 결합될 수도 있는 것(예를 들어, 유리 아미노 기 또는 카복실 기)이다. 예를 들어, N-말단 아미노산 잔기 및 리신 잔기는 유리 아미노 기를 갖고, C-말단 아미노산 잔기는 유리 카복실 기를 갖는다. 설프하이드릴 기(예를 들어, 시스테인 잔기 상에 형성된 바와 같음)는 PEG를 부착하기 위한 반응성 잔기로서 사용될 수도 있다. 추가로, 활성화된 기(예를 들어, 하이드라지드, 알데히드 및 방향족-아미노 기)를 도입하기 위한 효소-보조 방법은 폴리펩티드의 C-말단에서 특이적으로 일어난다. 따라서, PEG 도입 1,3-쌍극자 화합물이 본원에서 사용될 수도 있다. 당업계의 숙련자들은 1,3-쌍극자 화합물을 단백질, 지질, 올리고당, 올리고뉴클레오티드 및 글리칸에 커플링하기 위한 임의의 공지된 방법을 사용할 수 있다.
입자는 각각 아지도 기 또는 알키닐 기를 포함하는 반응기를 포함할 수도 있고, 링커 또는 작용제(예를 들어, 링커의 작용기 또는 작용제)는 각각 알키닐 기 또는 아지도 기를 포함할 수도 있다. 알키닐 기는 예를 들어 구리-촉매작용 알킨-아지드 부가환화를 사용하여, 아지도 기와 공유결합을 형성할 수도 있다. 아지도 기 또는 알키닐 기를 포함하는 입자의 제조 방법은 공지되어 있다(예를 들어, 문헌[Xu, Z. et al. J Nanoparticle Research 17:56(2015)] 참고).
친쌍극자체-작용화 단백질, 폴리펩티드, 및 펩티드는 N-말단에서, 예를 들어 알킨(예를 들어, 3-부티닐 클로로폼에이트)를 연결함으로써 합성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스테인 위의 티올은 말레이미도 보유 알킨으로 작용화된다. C-말단 친쌍극자체는, 예를 들어 연결제, 예를 들어 N-하이드록시숙신이미드/DCC를 사용하여 프로파길아민을 커플링시킴으로써 달성될 수 있다. 말단 알킨은, 대사성 빌딩 블록, 예를 들어 알킨산을 사용하여 설치될 수 있다. 지질은 알킨으로 작용화될 수도 있다. 예를 들어, 알킨-개질된 지방산은, 말단 알키닐-알킬 브로라이드를 트리메틸 포스핀과 반응시켜 16개의 탄소 알키닐-디메틸 포스포네이트를 수득하는 반응에 의해 발생될 수 있다(예를 들어, 문헌[Raghavan et al., Bioorg. Med. Chem. Lett., 18(2008) 5982-5986] 참고). 전술한 바와 같이, 페길화는 펩티드 및 단백질에 친쌍극자체 기를 첨가하기 위해 사용될 수 있고 본원에서 사용하기에 적합하다. 디엘-알더 작용기 및 티올-엔 작용기는 유사하게 단백질, 지질, 올리고당, 올리고뉴클레오티드 및 글리칸에 부착될 수도 있다.
특정한 바람직한 실시형태에서, 반응기는, 작용제 또는 작용기(예를 들어, 상보적 핵산을 포함하는 작용제 또는 작용기)로 혼성화하기 위해서, 핵산을 포함한다. "핵산"은 DNA 또는 RNA를 지칭한다. 핵산은 외가닥 또는 이중 가닥일 수 있다. 핵산은 외가닥 영역 및/또는 이중 가닥 영역을 포함할 수도 있다. 핵산은 5'로부터 3'로 읽히는, 핵산 내 연속적인 뉴클레오티드의 순서인 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 핵산은 여러 개의 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이중 가닥 핵산은 핵산의 길이에 걸처 각각 이어지는 2개의 뉴클레오티드 서열을 포함하되, 여기서 하나의 뉴클레오티드 서열은 다른 뉴클레오티드 서열의 역 상보체일 수도 있다. 핵산은 또한 핵산의 길이보다 짧은 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 예를 들어, 10개의 뉴클레오티드 길이인 외가닥 핵산은 9개의 뉴클레오티드 길이인 2개의 뉴클레오티드 서열을 갖는다. 유사하게, 10개의 뉴클레오티드 길이인 외가닥 핵산은 8개의 뉴클레오티드 길이인 3개의 뉴클레오티드 서열을 갖는다. 핵산의 뉴클레오티드는 예를 들어, 사이토신(C), 구아닌(G), 아데닌(A), 티민(T), 및/또는 우라실(U)일 수도 있다. 뉴클레오티드는 개질되거나 비개질될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 뉴클레오티드는 메틸화될 수 있다. 핵산은 뉴클레오티드 유사체 및/또는 비정상적 염기쌍을 포함할 수도 있다. 핵산의 뉴클레오티드는 5-메틸사이토신, 슈도우리딘, 디하이드로우리딘, 이노신, 크산토신, 및/또는 7-메틸구아노신을 포함할 수도 있다.
입자는, 핵산을 포함하는 반응기; 및 상기 반응기의 핵산과 혼성화할 수 있는 상보적 핵산에 연결되어 있는 작용제를 포함하여, 상기 작용제와 입자 사이의 비-공유 결합을 형성할 수도 있다. 유사하게, 입자는 핵산을 포함하는 반응기; 및 상기 반응기의 핵산과 혼성화할 수 있는 상보적 핵산을 포함하는 작용기를 포함할 수도 있어서, 상기 작용제와 입자 사이의 비-공유 결합을 형성할 수도 있다. 핵산은 뉴클레오티드 서열을 포함할 수도 있고 상보적 핵산은 상보적 뉴클레오티드 서열을 포함할 수도 있는데, 예를 들어, 여기서 상기 뉴클레오티드 서열은 상보적 뉴클레오티드 서열의 역 상보체와 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상의 서열 일체성을 갖는다. 뉴클레오티드 서열은 상보적 뉴클레오티드 서열의 역 상보체와 100%의 서열 일체성을 가질 수도 있다.
바람직하게, 생리 유체(예를 들어, 혈액)에서의 핵산과 상보적 핵산의 융점은, 체온(예를 들어, 개체(예를 들어, 인간 또는 마우스)의 체온)보다 높다. 예를 들어, 생리 유체에서의 핵산 및 상보적 핵산의 융점은 바람직하게는 37℃ 초과, 예를 들어 약 38℃ 초과, 약 39℃ 초과, 약 40℃ 초과, 약 41℃ 초과, 약 42℃ 초과, 약 43℃ 초과, 약 44℃ 초과, 또는 약 45℃ 초과이다. 핵산 및 상보적 핵산의 융점은 약 37℃ 내지 약 120℃, 예를 들어 약 38℃ 내지 약 120℃, 약 39℃ 내지 약 120℃, 약 40℃ 내지 약 120℃, 약 41℃ 내지 약 120℃, 약 42℃ 내지 약 120℃, 약 43℃ 내지 약 120℃, 약 44℃ 내지 약 120℃, 약 45℃ 내지 약 120℃, 약 46℃ 내지 약 120℃, 약 47℃ 내지 약 120℃, 약 48℃ 내지 약 120℃, 약 49℃ 내지 약 120℃, 약 50℃ 내지 약 120℃, 약 38℃ 내지 약 100℃, 약 39℃ 내지 약 100℃, 약 40℃ 내지 약 100℃, 약 41℃ 내지 약 100℃, 약 42℃ 내지 약 100℃, 약 43℃ 내지 약 100℃, 약 44℃ 내지 약 100℃, 약 45℃ 내지 약 100℃, 약 46℃ 내지 약 100℃, 약 47℃ 내지 약 100℃, 약 48℃ 내지 약 100℃, 약 49℃ 내지 약 100℃, 또는 약 50℃ 내지 약 100℃일 수도 있다.
반응기의 핵산, 반응기의 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산, 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 길이는 바람직하게는 9개의 뉴클레오티드보다 길다. 반응기의 핵산, 반응기의 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산, 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 길이는 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개, 또는 20개의 뉴클레오티드보다 길 수도 있다. 반응기의 핵산, 반응기의 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산, 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 길이는 약 10개의 뉴클레오티드 내지 약 100개의 뉴클레오티드, 예를 들어 약 11개의 뉴클레오티드 내지 약 80개의 뉴클레오티드, 약 12개의 뉴클레오티드 내지 약 60개의 뉴클레오티드, 약 13개의 뉴클레오티드 내지 약 50개의 뉴클레오티드, 약 14개의 뉴클레오티드 내지 약 40개의 뉴클레오티드, 약 15개의 뉴클레오티드 내지 약 30개의 뉴클레오티드, 또는 약 16개의 뉴클레오티드 내지 약 25개의 뉴클레오티드일 수도 있다. 핵산, 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산, 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 GC 함량은 약 10% 내지 약 100%, 예를 들어 약 40% 내지 약 100%, 약 45% 내지 약 100%, 약 50% 내지 약 100%, 약 55% 내지 약 100%, 약 40% 내지 약 95%, 약 45% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 85%, 또는 약 55% 내지 약 80%일 수도 있다.
XII. 입자 상의 작용제의 배치
일부 실시형태에서, 입자의 기하형태는 고정된 작용제가 면역 세포, 혈액 세포 또는 림프구와 같은 세포 표면 상의 생체분자와 상호작용하는 능력이 감소되거나 실질적으로 감소되도록 한다. 고정된 작용제는, 유리 가용성 형태의 작용제에 비하여, 세포 표면 상의 생체분자에 결합하는 능력의 50% 미만(예를 들어, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1%)을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 입자의 표면 상에 고정된 TNFα 또는 IL-2는 유리 TNFα 또는 IL-2가 세포 표면 상의 TNFα 수용체 또는 IL-2 수용체에 결합하는 능력의 50% 미만(예를 들어, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1%)을 갖는다.
일부 실시형태에서, 입자에 결합된 가용성 생체분자는 그의 짝 리간드(특이적 결합 쌍의 제 2 구성원)와 상호작용하는 능력이 감소되거나 실질적으로 감소된다. 생체분자는 작용제에 의해 입자에 결합될 수 있다. 입자에 결합된 생체분자는 미결합 생체분자의 능력에 비하여, 그의 짝 리간드와 상호작용하는 능력의 50% 미만(예를 들어, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1%)을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 입자에 결합된 가용성 TNFR은 유리 가용성 TNFR이 유리 TNFα와 상호작용하는 능력의 50(예를 들어, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1)% 미만을 갖는다. 다른 예에서, 본 명세서에 개시된 입자에 결합된 가용성 비리온은 유리 비리온이 그의 짝 세포 표면 수용체(들)와 상호작용하고 세포를 감염시키는 능력의 50(예를 들어, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1)% 미만을 갖는다.
일부 실시형태에서, 작용제는 입자의 내면(예를 들어, 다공성 입자의 기공 또는 튜브의 내면) 상에 고정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 작용제는 입자의 외면 상에 고정될 수 있으나, 입자로부터의 하나 이상의 돌출부에 의해 세포 표면과의 상호작용으로부터 입체적으로 배제된다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 환상면 입자에서, 작용제는 작용제가 세포 표면 상의 생체분자와 상호작용하는 능력이 감소되거나 실질적으로 감소되고/되거나 작용제에 의해 입자에 결합된 가용성 생체분자가 그의 짝 리간드(특이적 결합 쌍의 제 2 구성원)와 상호작용하는 능력이 감소되거나 실질적으로 감소되도록 입자의 내면 상에 고정된다.
세포 표면에서 생체분자와 작용제의 상호작용 또는 입자에 결합된 생체분자와 그의 짝 리간드 사이의 상호작용을 감소시키거나 실질적으로 감소시킬 수 있는 예시적인 입자 기하형태가 도 1 내지 6에 개시되며 본 명세서에 개시된다.
XIII. 배출제(clearance agent) 및 코팅
일부 실시형태에서, 입자는 배출제를 포함한다. 배출제는 소변으로 배출, 분해, 간담즙 경로에 의한 배출, 및/또는 식세포작용과 같은, 생물학적 경로를 통한 입자의 배출을 촉진할 수 있다.
예를 들어, 입자는 저장소를 포함할 수 있으며, 저장소는 배출제를 포함한다. 저장소는 입자의 몸체 내의 구멍 또는 공극, 예를 들어, 다공성 실리콘 입자의 몸체 내의 공극일 수 있다.
기공을 포함하는 입자의 경우, 저장소는 기공일 수 있거나 저장소는 평균 기공 크기보다 크거나 작을 수 있다. 저장소는 입자의 몸체 내의 오목부(recess)(예를 들어, 얕은 오목부)로 이루어질 수 있으며, 오목부의 폭 또는 직경은 평균 기공 크기의 폭 또는 직경보다 크다. 저장소의 폭 또는 직경은 평균 기공 크기의 폭 또는 직경의 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 175, 200, 250, 300, 400, 또는 심지어 약 500 배 이상의 크기일 수 있다. 저장소의 폭 또는 직경은 평균 기공 크기의 폭 또는 직경의 약 2 배 내지 약 10 배, 예를 들어, 약 2 배 내지 약 8 배, 또는 약 2 배 내지 약 6 배일 수 있다. 저장소의 폭 또는 직경은 평균 기공 크기의 폭 또는 직경의 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 175, 200, 250, 300, 400, 또는 심지어 약 500 배의 크기일 수 있다.
DNA 스캐폴드를 포함하는 입자의 경우, 저장소는 DNA 스캐폴드의 내부 영역일 수 있다. 저장소(예를 들어, 내부 영역)는 세포에 접근불가능할 수 있으며, 예를 들어, DNA 스캐폴드는 세포가 내부 영역에 들어가는 것을 입체적으로 방해하도록 스캐폴드가 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 저장소(예를 들어, 내부 영역)는 세포외 단백질에 접근불가능하며, 예를 들어, DNA 스캐폴드는 세포외 단백질이 저장소에 들어가는 것을 스캐폴드가 입체적으로 방해하도록 구성될 수 있다. 저장소(예를 들어, 내부 영역)는 항체에 접근불가능할 수 있다. 그럼에도 불구하고, DNA 스캐폴드는 저장소(예를 들어, 내부 영역)가 소정의 기간 후에 세포 및/또는 세포외 단백질에 접근가능해지도록 할 수 있다. 예를 들어, DNA 스캐폴드는 소정의 기간 후에(예를 들어, 가수분해에 의해) 분해될 수 있는 생분해성 벽을 포함하여, 배출제를 세포 및/또는 세포외 단백질에 노출시킬 수 있다. DNA 스캐폴드는 소정의 기간 후에(예를 들어, 가수분해에 의해) 분해되어 DNA 스캐폴드가 형태 변화를 거치도록 하여, 배출제가 세포 및/또는 세포외 단백질에 노출되도록 할 수 있는 생분해성 걸쇠(latch)를 포함할 수 있다(예를 들어, 참고로 본원에 통합되는 PCT 특허출원 공개공보 제WO2014/170899호 참고). 유사하게, DNA 스캐폴드는 후술하는 대로, 개구를 포함하는 저장소를 포함할 수 있다.
저장소는 개구를 포함할 수 있다. 개구는 캡 또는 부재(member)로 덮여서, 배출제와 세포 및/또는 세포외 단백질(예를 들어, 항체) 사이의 상호작용을 억제할 수 있다. 캡 또는 부재는 생분해성 중합체와 같은 중합체를 포함할 수 있다. 캡 또는 부재는 소정의 기간 후에(예를 들어, 가수분해에 의해) 분해되어, 배출제를 세포 및/또는 세포외 단백질에 노출시킬 수 있다. 캡 또는 부재는 약 1 일 내지 약 5 년, 예를 들어, 약 1 일 내지 약 4 년, 약 1 일 내지 약 3 년, 또는 약 1 일 내지 약 1 년 동안 생물학적 유체(예를 들어, 혈액 혈장 또는 세포외 유체)에 노출된 후 분해될 수 있다(예를 들어, 생분해).
소정의 기간은 입자가 액체(예를 들어, 수성 액체) 내에 존재하는 기간일 수 있다. 소정의 기간은 입자의 생체 내 체류(예를 들어, 생물학적 유체, pH, 효소 및/또는 온도에의 노출) 기간일 수 있다. 소정의 기간은 생체분자로의 입자의 결합에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 입자는, 생체분자의 결합이 배출제를 세포 및/또는 세포외 단백질에 노출시키도록 형성될 수 있다(예를 들어, 참고로 본원에 통합되는 PCT 특허출원 공개공보 제WO2014/170899호 참고). 소정의 기간은 약 1 일 내지 약 5 년, 예를 들어, 약 1 일 내지 약 3 년, 또는 약 1 일 내지 약 1 년일 수 있다.
캡 또는 멤브레인으로 사용하기에 적합한 예시적인 물질은 참고로 본원에 통합되는 미국 특허 7,918,842호에 개시된다. 일반적으로, 이들 물질은 생체 내 또는 시험관 내에서 효소적 가수분해 또는 물로의 노출에 의해, 또는 표면 또는 대량 부식에 의해 분해되거나 용해된다. 대표적인 합성 생분해성 중합체는 폴리(아미드), 예를 들어, 폴리(아미노산) 및 폴리(펩티드); 폴리(에스테르), 예를 들어, 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(락틱-코-글리콜 산), 및 폴리(카프로락톤); 폴리(무수물); 폴리(오르토에스테르); 폴리(카보네이트); 및 그의 화학적 유도체(화학 기, 예를 들어, 알킬, 알킬렌의 치환, 부가; 하이드록실화; 산화; 및 당업자에 의해 일상적으로 이루어지는 다른 변형), 그의 공중합체 및 혼합물을 포함한다. 캡 또는 멤브레인에 사용될 수 있는 다른 중합체는 폴리(에테르), 예를 들어, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(에틸렌 글리콜) 및 폴리(테트라메틸렌 옥사이드); 비닐 중합체-폴리(아크릴레이트) 및 폴리(메타크릴레이트), 예를 들어, 메틸, 에틸, 기타 알킬, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 아크릴 및 메타크릴 산, 및 기타, 예를 들어, 폴리(비닐 알콜), 폴리(비닐 피롤리돈), 및 폴리(비닐 아세테이트); 폴리(우레탄); 셀룰로오스 및 그 유도체, 예를 들어, 알킬, 하이드록시알킬, 에테르, 에스테르, 니트로셀룰로오스 및 다양한 셀룰로오스 아세테이트; 폴리(실록산); 및 그의 임의의 화학 유도체(화학 기, 예를 들어, 알킬, 알킬렌의 치환, 부가; 하이드록실화; 산화; 및 당업자에 의해 일상적으로 이루어지는 기타 변형), 그의 공중합체 및 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 저장소 캡은 하나 이상의 가교결합된 중합체, 예를 들어, 가교결합된 폴리비닐 알콜로부터 형성된다.
일부 실시형태에서, 입자는 코팅을 포함한다. 일부 실시형태에서, 코팅은 배출제를 포함한다. 코팅은 배출제를 차폐할 수 있다.
입자는 제 1 면 및 제 2 면을 포함할 수 있으며; 작용제는 제 1 면 상에 고정될 수 있으며; 코팅은 제 2 면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 제 1 면은 내면 또는 내부면일 수 있으며, 예를 들어, 제 1 면은 작용제가 세포 표면 상의 분자와 결합하는 능력이 감소되도록 배향될 수 있다. 내면 또는 내부면의 예는 기공, 저장소 또는 튜브의 내벽, 환상면의 내부 원주면, 또는 오목면의 중공부를 포함한다. 내면 또는 내부면의 다른 예는 입자의 외면을 포함하며, 외면은 하나 이상의 돌출부에 의해 세포와의 상호작용으로부터 보호된다. 제 2 면은 외면 또는 외부면일 수 있으며, 예를 들어, 제 2 면은 코팅이 세포와 상호작용할 수 있도록 배향될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 하나 이상의 코어 하위입자 및 다수의 보호 하위입자를 포함할 수 있다. 입자는 쉴드를 포함할 수 있으며 쉴드는 다수의 보호 하위입자를 포함할 수 있다. 제 1 면은 하나 이상의 코어 입자의 표면일 수 있으며 제 2 면은 보호 하위입자의 표면일 수 있다.
코팅은 입자 간의 상호작용을 억제할 수 있으며, 예를 들어, 코팅은 입자가 응집체를 형성하는 경향을 감소시킬 수 있다. 코팅은 예를 들어, 생물학적으로-불활성인 표면을 제시함으로써 입자와 세포 간의 상호작용을 억제할 수 있다. 코팅은 세포외 분자와의 비특이적 상호작용, 예를 들어, 생체분자의 비특이적 흡착을 억제할 수 있다. 코팅은 세포 또는 세포외 분자와의 특이적 상호작용을 억제할 수 있으며, 예를 들어, 코팅은 입자의 배출 또는 식세포작용을 불리하게 하거나 지연시킬 수 있다. 코팅은 배출 또는 식세포작용에 대해 입자를 표적화할 수 있다. 배출 또는 식세포작용에 대해 입자를 표적화하는 코팅 또는 다른 특징부(예를 들어, "배출-유도 화합물")는 예를 들어, 소정의 기간 동안 혈류에서 입자의 유지를 촉진하기 위하여, 입자의 배출 또는 식세포작용을 지연시키는 코팅(예를 들어, 제 2 코팅)에 의해 차폐될 수 있다.
코팅은 하나의 단부에서 입자의 표면에 결합된, 다수의 신장된 코팅 분자를 포함할 수 있다. 코팅은 입자에 결합된 생체분자와 생체분자를 포함하는 특이적 결합 쌍의 제 2 구성원 사이의 상호작용을 억제할 수 있다. 코팅은 입자에 결합된 생체분자와 세포 사이의 상호작용을 억제할 수 있다. 작용제는 작용제의 세포 표면 상의 분자 결합 능력이 감소되도록, 코팅에 비해 입자 상에 배향될 수 있다. 작용제는 작용제의 세포 표면 상의 표적 결합 능력이 감소되도록, 코팅에 비해 입자 상에 배향될 수 있다. 작용제는, 작용제가 세포 표면 상의 분자에 결합하는 것을 코팅이 입체적으로 억제하도록, 코팅에 비해 입자 상에 배향될 수 있다. 작용제가 세포 표면 상의 표적에 결합하는 것을 코팅이 입체적으로 억제하도록, 작용제는 입자 상에 배향될 수 있다. 입자의 작용제의 세포 표면 상의 분자 결합 능력이 감소되도록, 코팅은 입자 상에 배향될 수 있다. 코팅은 입자 작용제의 세포 표면 수용체 단백질 활성화 능력을, 세포 표면 수용체 단백질의 천연 리간드의 능력에 비하여 감소시킬 수 있다.
입자는 제 2 코팅을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제 2 코팅은 제 2 다수의 코팅 분자로 이루어진다. 입자는 제 2 다수의 코팅 분자를 포함할 수 있다. 제 2 코팅 및/또는 제 2 다수의 코팅 분자는, 예를 들어, 코팅 및/또는 다수의 코팅 분자를 차폐함으로써, 생체 내에서 입자의 배출을 감소시킬 수 있다. 제 2 코팅 및/또는 제 2 다수의 코팅 분자는 예를 들어, 코팅 및/또는 다수의 코팅 분자를 소정의 기간 후에 세포 및/또는 세포외 단백질에 노출시키기 위하여, 생분해성일 수 있다. 제 2 코팅 및/또는 제 2 다수의 코팅 분자는 생분해성 중합체를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제 2 다수의 코팅 분자의 각 분자는 생분해성 중합체를 포함할 수 있다. 제 2 코팅 및/또는 제 2 다수의 코팅 분자는 식세포작용을 억제하는 CD47 을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 제 1 면(예를 들어, 내면) 및 제 2 면(예를 들어, 외면 또는 외부면)을 포함하며; 작용제는 제 1 면 상에 고정되며; 코팅은 제 2 면의 적어도 일부를 덮는다. 제 1 면의 배향은 작용제가 세포 표면 상의 분자와 상호작용하는 능력을 감소시킬 수 있다. 제 2 면의 배향은 코팅과 세포, 세포외 분자 및/또는 상이한 입자 사이의 상호작용을 허용할 수 있다. 코팅과 세포, 세포외 분자 및/또는 상이한 입자 사이의 "상호작용"은, 예를 들어, 세포, 세포외 분자 또는 다른 입자로의 입자의 안정한 결합에 불리하도록 하기 위하여, 약하거나, 중성이거나, 불리한 상호작용일 수 있다. 대안적으로, 코팅과 세포 및/또는 세포외 분자 사이의 상호작용은 예를 들어, 식세포작용과 같은 생물학적 경로를 통한 입자의 배출에 유리하도록 하기 위하여, 특이적 또는 설계된 상호작용일 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 제 2 면에는 실질적으로 작용제가 없다. 일부 바람직한 실시형태에서, 제 1 면에는 코팅이 실질적으로 없다. 일부 바람직한 실시형태에서, 코팅은 제 2 면의 실질적으로 전부를 덮는다.
일부 실시형태에서, 입자는 제 1 면(예를 들어, 내면) 및 제 2 면(예를 들어, 외면 또는 외부면)을 포함하며; 작용제는 제 1 면 및 제 2 면 상에 고정되고; 코팅은 제 2 면의 적어도 일부를 덮는다. 이러한 실시형태에서, 코팅(및/또는 제 2 코팅)은 작용제와 세포 표면 상의 분자 간의 상호작용을 억제할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 코팅은 제 2 면의 실질적으로 전부를 덮는다.
일부 실시형태에서, 입자는 제 1 면(예를 들어, 내면) 및 제 2 면(예를 들어, 외면 또는 외부면)을 포함하며; 작용제는 제 1 면 상에 고정되고; 코팅은 제 1 면의 적어도 일부와 제 2 면의 적어도 일부를 덮는다. 이러한 실시형태에서, 코팅은 바람직하게는 작용제가 생체분자에 특이적으로 결합하는 능력에 영향을 주지 않는다. 일부 바람직한 실시형태에서, 코팅은 제 2 면의 실질적으로 전부를 덮는다.
일부 실시형태에서, 입자는 표면을 포함하며; 작용제는 표면 상에 고정되고; 코팅은 표면의 적어도 일부를 덮는다. 이러한 실시형태에서, 코팅은 작용제가 생체분자에 특이적으로 결합하는 능력에 영향을 주지 않을 수 있다. 코팅은 일부 작용제가 생체분자에 특이적으로 결합하는 것을 허용하고 일부 작용제와 생체분자 사이의 상호작용을 억제할 수 있다. 코팅은 작용제와 세포 표면 상의 분자 간의 상호작용을 억제할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 코팅은 실질적으로 표면 전부를 덮는다.
일부 실시형태에서, 입자는 제 2 면의 적어도 일부를 덮는 코팅 및 제 2 면 상의 코팅의 실질적으로 전부와 같은 적어도 일부를 덮는 제 2 코팅을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 코팅은 배출 또는 식세포작용을 위해 입자를 표적화하기 위해 "배출-유도 화합물"과 같은 배출제를 포함할 수 있다. 이러한 코팅은 베타-시클로덱스트린을 포함할 수 있다. 제 2 코팅은 세포와의 상호작용을 억제하고/하거나 세포외 분자와의 비특이적 상호작용, 예를 들어, 생체분자의 비특이적 흡착을 억제하도록, 물질, 예를 들어, 제 2 다수의 코팅 분자를 포함할 수 있다. 제 2 코팅은 예를 들어, 소정의 기간 후에 세포 및/또는 세포외 단백질에 제 2 면 상의 코팅을 노출시키기 위하여, 생분해성일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 코어 하위입자 및 다수의 보호 하위입자를 포함하는 입자에서, 코어 하위입자(들) 상의 표면(즉, 제 1 면) 상에 포획 작용제가 고정되며, 보호 하위입자의 표면(즉, 제 2 면)의 적어도 일부가 코팅, 예를 들어, 배출제를 포함하는 코팅 또는 세포와의 상호작용을 억제하기 위한 및/또는 세포외 분자와의 비특이적 상호작용을 억제하기 위한 물질을 포함하는 코팅을 포함한다.
코팅은 코팅 분자를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 코팅은 다수의 코팅 분자로 이루어질 수 있거나 코팅은 코팅 분자 집단으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "다수의 코팅 분자" 및 "코팅 분자 집단"은 각각 코팅을 말한다. 하지만, 용어 "코팅"은 추가의 조성물, 예를 들어, 하이드로젤을 말할 수 있다. 코팅 분자는 배출제일 수 있다(그리고 따라서, 배출제는 코팅 분자일 수 있다).
입자는 다수의 코팅 분자를 포함할 수 있다. 입자는 표면, 및 상기 표면 상에 고정된 다수의 작용제를 포함할 수 있으며, 다수의 코팅 분자 중 적어도 한 분자는 표면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 다수의 코팅 분자의 모든 또는 실질적으로 모든 분자가 표면에 결합될 수 있다.
입자는 표면 및 제 2 면을 포함할 수 있으며, 표면 상에 고정된 다수의 작용제 및 다수의 코팅 분자 중 적어도 한 분자는 제 2 면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 다수의 코팅 분자 중 모든 또는 실질적으로 모든 분자가 제 2 면에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 코팅 분자 중 일부 분자는 표면에 결합되고 다수의 코팅 분자 중 일부 분자는 제 2 면에 결합된다.
일부 실시형태에서, 코팅 분자는 생체 내에서 입자의 배출을 증가시킨다. 예를 들어, 코팅 분자는 병원균-관련 분자 패턴을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 입자는 예를 들어, 신장, 간/장(예를 들어, 담즙을 통해) 또는 식세포작용(예를 들어, 항원-제시 세포에 의해)을 통해, 순환계로부터 입자의 배출을 촉진하는 배출-유도 화합물을 포함하는 코팅을 갖는다. 다수의 코팅 분자는 다수의 배출-유도 화합물일 수 있다. 예를 들어, 입자가 환상면인 실시형태에서, 내부 원주면(예를 들어, 제 1 면)은 고정된 작용제를 포함할 수 있으며 외면(예를 들어, 제 2 면)은 예를 들어, 신장, 간 또는 대식세포에 의해, 입자의 배출을 유도하는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 배출-유도 화합물은 프로그램된다. 즉, 화합물은 시간(예를 들어, 소정의 기간)에 걸쳐(예를 들어, 효소 작용, 가수분해 또는 점진적 용해를 통해) 분해되어 결과적으로 배출-유도 화합물 또는 제거 속도를 증가시키는 다른 특징부를 노출시키는 코팅으로 덮일 수 있다. 코팅은 약 1 일 내지 약 5 년, 예를 들어, 약 1 일 내지 약 3 년, 또는 약 1 일 내지 약 1 년 동안 생물학적 유체(예를 들어, 혈액 혈장 또는 세포외 유체)로의 노출 후에 분해될 수 있다. 따라서, 입자의 생체 내 체류는 변형되고/되거나 제어될 수 있다.
코팅은 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 같은 유기 중합체를 포함할 수 있다. 유기 중합체는 입자에 부착될 수 있으며, 예를 들어, 입자의 표면에 부착될 수 있다. 유기 중합체는 PEG, 폴리락테이트, 폴리락트산, 당, 지질, 폴리글루탐산, 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리(락틱-코-글리콜 산)(PLGA), 폴리비닐 아세테이트(PVA), 및 그 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자는 PEG와 공유적으로 공액되며, 이는 혈청 단백질의 흡착을 줄이고, 효율적인 소변 배출을 촉진하고 입자의 응집을 감소시킨다(예를 들어, 문헌[Burns et al., Nano Letters, 9(1):442-448(2009)] 및 미국 특허출원 공개공보 제2013/0039848호 및 제2014/0248210호를 참고하며 그 각각은 참고로 본원에 통합된다).
하나의 실시형태에서, 코팅은 하나 이상의 친수성 잔기를 포함하며, 예를 들어, 플루로닉(Pluronic)® 타입 중합체(일반식이 HO(C2H40)a(-C3H60)b(C2H40)aH)인 비이온성 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 삼블록 공중합체 폴리(에틸렌 글리콜-b-(DL-락트산-코-글리콜산)-b-에틸렌 글리콜)(PEG-PLGA-PEG), 다이블록 공중합체 폴리카프로락톤-PEG(PCL-PEG), 폴리(비닐리덴 플루오라이드)-PEG(PVDF-PEG), 폴리(락트산-코-PEG)(PLA-PEG), 폴리(메틸 메타크릴레이트)-PEG(PMMA-PEG) 등이다. 이러한 잔기를 갖는 실시형태에서, 친수성 잔기는 PEG 잔기, 예를 들어, [메톡시(폴리에틸렌옥시)프로필]-트리메톡시실란(예를 들어, CH3(OC2H4)6-9(CH2)OSi(OCH3)3), [메톡시(폴리에틸렌옥시)프로필]-다이메톡시실란(예를 들어, CH3(OC2H4)6-9(CH2)OSi(OCH3)2), 또는 [메톡시(폴리에틸렌옥시)프로필]-모노메톡시실란(예를 들어, CH3(OC2H4)6-9(CH2)OSi(OCH3))이다. 적합한 코팅은 예를 들어, 미국 특허출원 공개공보 제2011/0028662호(참고로 본원에 통합됨)에 개시된다.
코팅은 폴리하이드록실화 중합체, 예를 들어, 천연 중합체, 또는 다중-하이드록실화 중합체, 다당류, 탄수화물, 폴리올, 폴리비닐 알콜, 폴리아미노산, 예를 들어, 폴리세린 또는 다른 중합체, 예를 들어, 2-(하이드록시에틸)메타크릴레이트를 비롯한 하이드록실-함유 중합체, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 폴리하이드록실화 중합체는 다당류이다. 다당류는 만난, 풀루란, 말토덱스트린, 전분, 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체, 검, 잔탄검, 로쿠스트 빈 검, 또는 펙틴, 이들의 조합을 포함한다(예를 들어, 참고로 본원에 통합되는 미국 특허출원 공개공보 제2013/0337070호 참고).
일부 실시형태에서, 코팅은 쯔비터이온성 중합체를 포함한다(예를 들어, 미국 특허출원 공개공보 제2014/0235803호, 제2014/0147387호, 제2013/0196450호, 및 제2012/0141797호; 및 미국 특허 제8,574,549호를 참고하며, 그 각각은 참고로 본원에 통합된다).
다른 적합한 코팅은 폴리-알파 하이드록시산(폴리액트산 또는 폴리락티드, 폴리글리콜산 또는 폴리글리콜리드 포함), 폴리-베타 하이드록시산(예를 들어, 폴리하이드록시부티레이트 또는 폴리하이드록시발레레이트), 에폭시 중합체(폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 포함), 폴리비닐 알콜, 폴리에스테르, 폴리오르토에스테르, 폴리아미도에스테르, 폴리에스테르아미드, 폴리포스포에스테르 및 폴리포스포에스테르-우레탄을 포함한다. 분해성 폴리에스테르의 예는 폴리(락트산) 또는(폴리락티드, PLA), 폴리(글리콜산) 또는 폴리글리콜리드(PGA), 폴리(3-하이드록시부티레이트), 폴리(4-하이드록시부티레이트), 폴리(3-하이드록시발레레이트)를 비롯한 폴리(하이드록시알카노에이트), 및 폴리(카프로락톤) 또는 폴리(발레로락톤)을 포함한다. 폴리옥사에스테르의 예는 폴리(알킬렌 옥살레이트), 예를 들어, 폴리(에틸렌 옥살레이트) 및 아미도기를 함유한 폴리옥사에스테르를 포함한다. 다른 적합한 코팅 물질은 폴리글리콜, 에테르-에스테르 공중합체(코폴리(에테르-에스테르)) 및 폴리카보네이트를 비롯한 폴리에테르를 포함한다. 생분해성 폴리카보네이트의 예는 폴리오르토카보네이트, 폴리이미노카보네이트, 폴리알킬카보네이트, 예를 들어, 폴리(트리메틸렌 카보네이트), 폴리(1,3-다이옥산-2-온), 폴리(p-다이옥사논), 폴리(6,6-다이메틸-1,4-다이옥산-2-온), 폴리(1,4-다이옥세판-2-온) 및 폴리(1,5-다이옥세판-2-온)을 포함한다. 적합한 생분해성 코팅은 또한 폴리무수물, 폴리이민(예를 들어, 폴리(에틸렌 이민)(PEI)), 폴리아미드(폴리-N-(2-하이드록시프로필)-메타크릴아미드 포함), 폴리(아미노산)(폴리리신, 예를 들어, 폴리-L-리신, 또는 폴리글루탐산, 예를 들어, 폴리-L-글루탐산 포함), 폴리포스파젠(예를 들어, 폴리(페녹시-코-카르복실아토페녹시 포스파젠), 폴리오르가노포스파젠, 폴리시아노아크릴레이트 및 폴리알킬시아노아크릴레이트(폴리부틸시아노아크릴레이트 포함), 폴리이소시아네이트 및 폴리비닐피롤리돈을 포함한다.
중합체 코팅 분자의 쇄 길이는 약 1 내지 약 100개의 단량체 단위, 예를 들어, 약 4 내지 약 25개의 단위일 수 있다.
입자는 피브린, 피브리노겐, 엘라스틴, 카제인, 콜라겐, 키토산, 세포외 매트릭스(ECM), 카라기난, 콘드로이틴, 펙틴, 알지네이트, 알긴산, 알부민, 덱스트린, 덱스트란, 젤라틴, 만니톨, n-할라민, 다당류, 폴리-1,4-글루칸, 전분, 하이드록시에틸 전분(HES), 다이알데히드 전분, 글리코겐, 아밀라제, 하이드록시에틸 아밀라제, 아밀로펙틴, 글루코소-글리칸, 지방산(및 그 에스테르), 히아루론산, 프로타민, 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산, D-만누론산, L-글루론산, 제인 및 다른 프롤아민, 알긴산, 구아검 및 포스포릴콜린을 비롯한 천연 발생 중합체, 및 그의 공중합체 및 유도체로 코팅될 수 있다. 코팅은 또한 변형 다당류, 예를 들어, 셀룰로오스, 키틴, 덱스트란, 전분, 하이드록시에틸 전분, 폴리글루코네이트, 히아루론산, 및 엘라틴, 및 그의 공중합체 및 유도체를 포함할 수 있다.
입자는 하이드로젤로 코팅될 수 있다. 하이드로젤은 예를 들어, 폴리(하이드록시알킬(메트)아크릴레이트), 폴리에스테르, 폴리(메트)아크릴아미드, 폴리(비닐 피롤리돈), 또는 폴리비닐 알콜과 같은 임의의 적합한 중합체로부터 선택된 베이스 중합체를 이용하여 형성될 수 있다. 가교제는 퍼옥사이드, 황, 이염화황, 금속 산화물, 셀레늄, 텔루륨, 다이아민, 다이이소시아네이트, 알킬 페닐 다이설파이드, 테트라알킬 티우람 다이설파이드, 4,4'-다이티오모르폴린, p-퀴닌 다이옥심 및 테트라클로로-p-벤조퀴논 중 하나 이상일 수 있다. 또한, 보론산-함유 중합체가 선택적인 광중합성 기와 함께, 하이드로젤에 혼입될 수 있다.
특정한 바람직한 실시형태에서, 코팅은 미국 식약청(FDA)에 의해 사용이 승인된 물질을 포함한다. 이들 FDA-승인 물질은 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리글락틴(Polyglactin) 910(9:1 비의 글리콜리드 대 락티드 단위를 포함하며, 비크릴(VICRYL)™로도 알려짐), 폴리글리코네이트(9:1 비의 글리콜리드 대 트리메틸렌 카보네이트 단위를 포함하며, 맥손(MAXON)™으로도 알려짐), 및 폴리다이옥사논(PDS)을 포함한다.
입자로의 코팅의 부착은 공유 결합 또는 비공유 결합에 의해, 예를 들어, 이온 결합, 수소 결합, 소수성 결합, 배위, 접착제 또는 물리적 흡수 또는 상호작용에 의해 이루어질 수 있다.
종래의 나노입자 코팅 방법은 건식 및 습식 방법을 포함한다. 건식 방법은 (a) 물리적 증착(문헌[Zhang, Y. et al., Solid State Commun. 115:51(2000)]), (b) 플라즈마 처리(문헌[Shi, D. et al., Appl. Phys. Lett. 78: 1243(2001)]; 문헌[Vollath, D. et al., J. Nanoparticle Res. 1 :235(1999)]), (c) 화학적 증착(문헌[Takeo, O. et al., J. Mater. Chem. 8: 1323(1998)]), 및 (d) 매트릭스 내에 나노입자의 동일반응계 침전을 위한 중합체 또는 비중합체 유기 물질의 열분해(문헌[Salavo, V. M. et al., J. Mater Sci. 28:27(1997)]; 문헌[Wang, D. et al., J. Control. Rel. 57:9(1999)])을 포함한다. 코팅은 전기도금, 분무코팅, 딥코팅, 스퍼터링, 화학적 증착, 또는 물리적 증착에 의해 도포될 수 있다. 부가적으로, 다당류로 다양한 나노입자를 코팅하는 방법이 본 기술분야에 알려져 있다(예를 들어, 미국 특허 제8,685,538호 및 미국 특허출원 공개공보 제2013/0323182호를 참고하며, 그 각각은 참고로 본원에 통합된다).
일부 실시형태에서, 입자는 신장 배출에 의한 제거를 촉진하기 위해 개조될 수 있다. 정상 신장 기능을 갖는 개체의 신장 배출은 일반적으로 15 nm 미만인 하나 이상의 치수를 갖는 입자를 요구한다(예를 들어, 문헌[Choi, H.S., et al., Nat Biotechnol 25(1): 1165(2007)]; 문헌[Longmire, M. et al., Nanomedicine 3(5):703(2008)] 참고). 그럼에도 불구하고, 더 큰 입자가 소변으로 배출될 수 있다. 입자가 신장 배출하기에 너무 큰 실시형태의 경우, 상기 입자는 그럼에도 불구하고 더 작은 크기로 생체 내 분해 후 제거될 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 간담즙성 배출에 의한 제거를 촉진하기 위해 개조될 수 있다. 간 내의 쿠퍼 세포를 포함하는 단핵 식세포계(MPS)는 나노입자의 간 흡수 및 후속 담즙 배출에 관련된다. 나노입자의 일정 크기와 표면 특성은 간에서 MPS에 의한 흡수를 증가시키는 것으로 알려져 있다(문헌[Choi et al., J. Dispersion Sci. Tech. 24(3/4):475-487(2003)]; 및 문헌[Brannon-Peppas et al., J. Drug Delivery Sci. Tech. 14(4):257-264(2004)]를 참고하며, 그 각각은 참고로 본원에 통합된다). 예를 들어, 입자의 소수성 증가는 MPS에 의한 흡수를 증가시키는 것으로 알려진다. 따라서, 당업자는 담즙 배출을 조절하기 위한 소정의 특징을 갖는 입자를 선택할 수 있다. 간담즙 시스템은 신장 시스템을 통해 배출될 수 있는(예를 들어, 10 내지 20 nm) 것보다 다소 큰 입자의 배출을 가능하게 한다. 입자가 간담즙성 배출되기에는 너무 큰 실시형태의 경우, 입자는 그럼에도 불구하고 더 작은 크기로 생체 내 분해 후 제거될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 간담즙성 배출에 의한 제거를 촉진하는 코팅은, 입자의 분해 후 코팅이 노출되도록 입자의 내면의 일부를 덮을 수 있다. 입자는 표면의 일부를 덮는 다수의 코팅 분자, 예를 들어, 소수성 분자를 포함할 수 있다. 표면은 입자의 분해 후 노출되어, 분해된 입자의 배출을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 식세포작용에 의한 제거를 촉진하기 위해 개조된다. 예를 들어, 입자는 배출제를 포함할 수 있으며, 배출제는 예를 들어, 대식세포에 의한 인식을 위해, 병원균-관련 분자 패턴을 포함한다. 병원균-관련 분자 패턴(PAMP)은 비메틸화 CpG DNA(세균성), 이중쇄 RNA(바이러스성), 지질다당류(세균성), 펩티드글리칸(세균성), 리포아라비노만난(세균성), 지모산(효모), MALP-2와 같은 마이코플라즈마 지질단백질(세균성), 플라젤린(세균성), 폴리(이노신-시티딜)산(세균성), 리포테이코산(세균성), 및 이미다조퀴놀린(합성)을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, PAMP 배출제는 하나 이상의 표적으로의 입자의 결합 이전에 대식세포가 입자를 삼키지 않도록 차폐된다. 예를 들어, PAMP 배출제는 전술한 코팅 중 어느 하나에 의해 차폐될 수 있다(예를 들어, 생분해성 중합체 코팅과 같은 중합체 코팅). 대식세포는 20 ㎛만큼 큰 입자를 삼킬 수 있다(예를 들어, 문헌[Cannon, G.J. and Swanson, J.A., J. Cell Science 101 :907-913(1992)]; 문헌[Champion, J.A., et al., Pharm Res 25(8): 1815-1821(2008)] 참고). 일부 실시형태에서, 식세포작용에 의한 제거를 촉진하는 배출제는 배출제가 입자 분해 후 노출되도록 입자의 내면의 일부를 덮을 수 있다. 입자는 표면의 일부를 덮는 다수의 배출제, 예를 들어, PAMP를 포함할 수 있다. 표면은 입자의 분해 후 노출되어, 분해된 입자의 제거를 가능하게 할 수 있다. 배출제는 작용제를 포함하는 표면과 중복되는 표면의 일부를 덮을 수 있다. 배출제(예를 들어, PAMP)는 예를 들어, 제 2 코팅의 분해 후 또는 입자의 분해 후, 입자에 대한 면역 반응을 유발할 수 있다.
일부 실시형태에서, 배출제(예를 들어, PAMP)에 대한 면역 반응은 작용제 및/또는 작용제/생체분자 복합체에 대한 면역반응을 뛰어넘어서, 작용제 및/또는 작용제/생체분자 복합체에 대한 면역반응의 개시를 억제하거나 지연시킬 수 있다. 예를 들어, 입자의 분해는 배출제 및 작용제(및/또는 작용제/생체분자 복합체) 둘 모두를 백혈구에 노출시킬 수 있다. PAMP 배출제는 대식세포에 의한 분해된 입자의 신속한 제거를 가능하게 하여, 작용제 및/또는 작용제/생체분자 복합체에 대한 면역 반응(예를 들어, B-세포 매개 면역 반응)을 지연시킬 수 있다.
배출제는 식세포작용을 유도하는 칼레티큘린일 수 있다.
일부 바람직한 실시형태에서, 코팅 분자는 예를 들어, DNA 스캐폴드를 포함하는 입자에 코팅 분자를 하이브리드화하기 위한, 핵산을 포함한다. 예를 들어, 입자는 핵산과 코팅 분자를 포함할 수 있으며, 코팅 분자는 핵산과 하이브리드화할 수 있는 상보적 핵산을 포함하여, 코팅 분자와 입자 사이의 결합(즉, 수소 결합)을 형성할 수 있다. 핵산은 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있으며 상보적 핵산은 상보적 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 뉴클레오티드 서열은 상보적 뉴클레오티드 서열의 역 상보체와 적어도 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 서열 동일성을 갖는다. 뉴클레오티드 서열은 상보적 뉴클레오티드 서열의 역 상보체와 100% 서열 동일성을 가질 수 있다.
바람직하게는, 생리학적 유체(예를 들어, 혈액)에서 핵산과 상보적 핵산의 융점은 체온(예를 들어, 인간 또는 마우스와 같은 개체의 체온)보다 높다. 예를 들어, 생리학적 유체에서 핵산과 상보적 핵산의 융점은 바람직하게는 37℃보다 높으며, 예를 들어, 약 38℃보다 높으며, 약 39℃보다 높으며, 약 40℃보다 높으며, 약 41℃보다 높으며, 약 42℃보다 높으며, 약 43℃보다 높으며, 약 44℃보다 높으며, 약 45℃보다 높다. 핵산과 상보적 핵산의 융점은 약 37℃ 내지 약 120℃, 예를 들어, 약 38℃ 내지 약 120℃, 약 39℃ 내지 약 120℃, 약 40℃ 내지 약 120℃, 약 41℃ 내지 약 120℃, 약 42℃ 내지 약 120℃, 약 43℃ 내지 약 120℃, 약 44℃ 내지 약 120℃, 약 45℃ 내지 약 120℃, 약 46℃ 내지 약 120℃, 약 47℃ 내지 약 120℃, 약 48℃ 내지 약 120℃, 약 49℃ 내지 약 120℃, 약 50℃ 내지 약 120℃, 약 38℃ 내지 약 100℃, 약 39℃ 내지 약 100℃, 약 40℃ 내지 약 100℃, 약 41℃ 내지 약 100℃, 약 42℃ 내지 약 100℃, 약 43℃ 내지 약 100℃, 약 44℃ 내지 약 100℃, 약 45℃ 내지 약 100℃, 약 46℃ 내지 약 100℃, 약 47℃ 내지 약 100℃, 약 48℃ 내지 약 100℃, 약 49℃ 내지 약 100℃, 또는 약 50℃ 내지 약 100℃일 수 있다.
반응기의 핵산, 반응기의 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 길이는 바람직하게는 9개의 뉴클레오티드보다 크다. 반응기의 핵산, 반응기의 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 길이는 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 20개의 뉴클레오티드보다 클 수 있다. 반응기의 핵산, 반응기의 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 길이는 약 10 뉴클레오티드 내지 약 100개의 뉴클레오티드, 예를 들어, 약 11 뉴클레오티드 내지 약 80개의 뉴클레오티드, 약 12 뉴클레오티드 내지 약 60개의 뉴클레오티드, 약 13 뉴클레오티드 내지 약 50개의 뉴클레오티드, 약 14 뉴클레오티드 내지 약 40개의 뉴클레오티드, 약 15 뉴클레오티드 내지 약 30개의 뉴클레오티드, 또는 약 16 뉴클레오티드 내지 약 25개의 뉴클레오티드일 수 있다. 핵산, 뉴클레오티드 서열, 상보적 핵산 및 상보적 뉴클레오티드 서열의 GC 함량은 약 10% 내지 약 100%, 예를 들어, 약 40% 내지 약 100%, 약 45% 내지 약 100%, 약 50% 내지 약 100%, 약 55% 내지 약 100%, 약 40% 내지 약 95%, 약 45% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 85%, 또는 약 55% 내지 약 80%일 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자는 약 1 일 내지 약 5 년, 예를 들어, 약 1 일 내지 약 3 년, 또는 약 1 일 내지 약 1 년 내에 유기체에 의해 제거될 수 있다.
XIV. 적용례
본 명세서에 개시된 조성물(예를 들어, 입자 및 그의 약학 조성물)은 다양한 진단 및 치료 적용례에서 유용하다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 입자는 암을 치료하거나, 개체를 해독하거나, 바이러스 또는 세균 감염을 치료하기 위해 사용될 수 있다.
치료 적용례는 본 명세서에 개시된 조성물 하나 이상을 부분적으로 투여 경로에 의존하는 다양한 방법을 이용하여, 개체, 예를 들어, 인간 개체에게 투여하는 것을 포함한다. 경로는 예를 들어, 정맥내 주사 또는 주입(IV), 피하 주사(SC), 복강내(IP) 주사 또는 근육내 주사(IM)일 수 있다.
일부 양태에서, 본 발명은 조성물로부터 생체분자를 제거하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 본 명세서에 개시된 입자를 조성물과 접촉시키는 것을 포함한다. 이러한 방법은 과학적 연구에 특히 유용하다. 예를 들어, 용액에 생체분자를 첨가하는 것은 상대적으로 용이하지만, 용액으로부터 특정 생체분자를 제거하는 것은 다소 어려운 일이다.
용액으로부터 생체분자를 제거하기 위한 현재의 기술은 예를 들어, 세파로즈 비드와 같은 입자에 생체분자를 결합시킨 후, 용액으로부터 비드를 물리적으로 분리시키는 것을 포함한다. 본 명세서에 개시된 입자는 조성물에서 생체분자를 격리시켜서, 조성물로부터 입자를 물리적으로 분리시킬 필요없이, 조성물(예를 들어, 세포)의 다른 성분과의 상호작용을 억제할 수 있다.
입자는 형광단을 포함할 수 있다. 입자는 자기성 또는 상자기성일 수 있거나 입자는 입자가 자기장에 끌리도록 하는 자기성 또는 상자기성 하위입자 또는 성분을 포함할 수 있다.
본 방법은 본 명세서에 개시된 입자와 조성물을 접촉시키는 것을 포함할 수 있으며, 이때 조성물은 세포 배양물이다. 예를 들어, 세포 배양물은 세균 세포 배양물 또는 조직 배양물일 수 있다. 이러한 방법은 예를 들어, 세포 배양물로부터 분비된 단백질을 제거하기 위해 또는 세포 배양물로부터 오염물을 제거하기 위하여 유용할 수 있다.
방법은 본 명세서에 개시된 입자와 조성물을 접촉시키는 것을 포함할 수 있으며, 이때 조성물은 세포 용해물이다. 세포 용해물은 원핵 또는 진핵 세포 용해물일 수 있다. 이러한 방법은 예를 들어, 표적 생체분자의 활성을 억제하기 위하여 유용할 수 있다.
상기 방법은 특정 시스템에서 관심 생체분자의 기능을 평가하기 위하여 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 생체분자는 시스템(예를 들어, 세포 증식 또는 세포 사멸)에 대한 생체분자의 효과를 평가하기 위하여 시스템(예를 들어, 조직 배양물)에 도입될 수 있으며, 생체분자는 시스템에 대한 생체분자 부재의 효과를 평가하기 위하여 본 명세서에 개시된 입자를 이용하여 유사 시스템으로부터 고갈될 수 있다.
XV. 입자에 작용제를 결합하기 위한 키트
일부 양태에서, 본 발명은 소거 입자를 제조하기 위한 키트에 관한 것이다. 상기 키트는 다수의 입자들을 포함할 수도 있다. 키트는 소거 입자를 제조하기 위해서 다수의 작용제에 입자의 반응기를 커플링하기 위한 지침서(instruction)를 포함할 수도 있다. 키트는 소거 입자를 제조하기 위해서 입자의 반응기를 작용화하기 위한 지침서를 포함할 수도 있다. 키트는 다수의 링커들을 추가로 포함할 수도 있다. 다수의 링커들 중 각각의 링커는 제 1 작용기와 반응할 수 있는 예정된 잔기를 보유하는 작용제와 선택적으로 반응할 수 있는 제 1 작용기를 포함할 수도 있다. 다수의 링커들 중 각각의 링커는 입자의 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 제 2 작용기를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 키트는 링커를 포함하지 않는데, 예를 들어 입자의 반응기가 작용제와 선택적으로 반응하여, 상기 입자에 작용제를 커플링시킬 수 있다. 키트는 각각 예정된 잔기를 보유하는 다수의 작용제를 추가로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 펩티드 또는 단백질을 포함하는 작용제의 경우, 예정된 잔기는 일차 아민, 구아니디늄, 티올 또는 카복실기일 수도 있다. 일부 실시형태에서, 키트는 예를 들어 커스텀(custom) 소거 입자를 만들기 위해서, 작용제를 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 키트는 제 2 다수의 링커들을 포함하는데, 예를 들어, 여기서 제 2 다수의 링커들 중 각각의 링커는 제 3 작용기와 반응할 수 있는 제 2 예정된 잔기를 보유하는 작용제와 선택적으로 반응할 수 있는 제 3 작용기를 포함한다. 예를 들어, 제 1 작용기는 단백질의 예정된 잔기와 반응할 수도 있고 제 3 작용기는 핵산의 예정된 잔기와 반응할 수 있어서, 입자는 상이한 링커들을 사용함으로써 단백질 및/또는 핵산과 함께 담지될 수 있다.
XVI. 소거 입자를 제조하기 위한 방법
일부 양태에서, 본 발명은 소거 입자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 입자를 다수의 작용제와 반응시킴을 포함할 수도 있다. 다수의 작용제들 중 각각의 작용제는 다수의 반응기들 중 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 작용기 또는 예정된 잔기를 포함할 수도 있다. 각각의 반응기는, 작용제가 입자에 커플링된 이후에, 세포(예를 들어, 진핵 세포, 예를 들어 이배체 세포, 예를 들어 인간 이배체 세포, 예를 들어 면역 세포 또는 암 세포)의 표면 상의 분자에 대한 작용제의 결합능이 감소되도록, 입자 상에 배향될 수 있다.
상기 방법은 다수의 작용제와 입자를 반응시키기 이전에, 다수의 링커들과 다수의 작용제들을 반응시킴을 추가로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 링커들 중 각각의 링커는 제 1 작용기와 반응할 수 있는 예정된 잔기를 보유하는 작용제와 선택적으로 반응할 수 있는 제 1 작용기를 포함할 수도 있다. 다수의 링커들 중 각각의 링커는 입자의 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 제 2 작용기를 포함할 수도 있다. 따라서, 작용제는 입자의 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 작용기를 첨가하도록 작용화될 수도 있다. 각각의 링커는, 예를 들어 제 2 작용기를 보호하는, 보호기를 포함할 수도 있다. 상기 방법은, 예를 들어 다수의 작용제들을 다수의 링커들과 반응시킨 후, 링커를 탈보호함을 추가로 포함할 수도 있다.
상기 방법은, 예를 들어 입자가 다수의 작용제들과 반응하기 이전에, 입자를 다수의 링커들과 반응시킴을 추가로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 링커들 중 각각의 링커는 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 제 2 작용기를 포함할 수도 있다. 다수의 링커들 중 각각의 링커는 제 1 작용기와 반응할 수 있는 예정된 잔기를 보유하는 작용제와 선택적으로 반응할 수 있는 제 1 작용기를 포함할 수도 있다. 따라서, 입자는 작용제의 예정된 잔기와 선택적으로 반응하도록 작용화될 수도 있다. 각각의 링커는 제 1 작용기를 보호하는, 보호기를 포함할 수도 있다. 상기 방법은, 예를 들어 입자를 다수의 링커들과 반응시킨 후, 링커를 탈보호함을 추가로 포함할 수도 있다.
소거 입자를 제조하는 방법은, 예를 들어 작용제의 결합 영역이 반응기 및/또는 링커에 커플링되지 않는다면, 생체분자에 결합할 수 없는 작용제를 포함하는 입자를 만들 수도 있다. 작용제 집단들은 그럼에도 불구하고 생체분자에 특이적으로 결합하도록 접근가능할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 작용제들 중 각각의 작용제는 생체분자에 특이적으로 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입자의 각각의 작용제는 생체분자에 특이적으로 결합될 수 있다.
소거 입자의 제조 방법은, 예를 들어 암 세포 또는 면역 세포와 같은 세포와 반응할 수 있는 작용제를 포함하는 입자를 만들 수도 있다. 작용제 집단은, 그럼에도 불구하고, 세포(예를 들어, 이배체 인간 세포, 암 세포 및/또는 면역 세포)의 표면 상의 분자에 대한 결합능의 감소를 보여줄 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 작용제들 중 각각의 작용제는, 예를 들어, 입자의 바깥쪽 면(outside surface) 상에 고정된 작용제에 비해, 세포(예를 들어, 이배체 인간 세포, 암 세포 및/또는 면역 세포)의 표면 상의 분자에 대한 결합능의 감소를 보여준다. 일부 실시형태에서, 입자의 각각의 작용제는, 예를 들어, 입자의 바깥쪽 면에 고정된 작용제에 비해, 세포(예를 들어, 이배체 인간 세포, 암 세포 및/또는 면역 세포)의 표면 상의 분자에 대한 결합능의 감소를 보여준다.
전술한 사항은 본 명세서에 개시된 임의의 조성물과 방법에 적용된다. 본 발명은 이러한 조성물과 방법(단독 또는 조합)의 특징과 본 섹션에서 개시된 다양한 키트를 위해 개시된 특징의 임의의 조합을 구체적으로 고려한다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 관련되는 기술분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 동일한 의미를 갖는다. 바람직한 방법과 재료가 본 명세서에 개시되지만, 본 명세서에 개시된 것과 유사하거나 동등한 방법과 재료가 또한 현재 개시된 방법과 조성물의 실시 또는 시험에 사용될 수 있다. 본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 다른 참고문헌은 그 전체가 참고로 통합된다.
본 발명은 전술한 임의의 양태 및 실시형태의 모든 조합, 및 상세한 설명과 실시예에 개시된 어느 것과의 조합을 고려한다. 본 발명의 이들 및 다른 양태는 하기 실시예를 고려하여 추가로 이해될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 일부 특정 실시형태를 예시하고자 하지만 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예
실시예 1 -실리콘 입자의 제조 방법
다공성 실리콘 디스크는 가변성 기공 크기를 가지고 1000 nm X 400 nm 및 1000 nm X 800 nm의 크기로 제조된다. 디스크의 크기와 형태, 및 기공 직경은 주사 전자 현미경에 의해 규명된다. 금 나노입자(Au)가 다공성 실리콘 디스크의 기공 내에 침착된다. 종양 괴사 인자(TNF)는 배위 결합을 통해 금 나노입자의 표면에 공액(conjugate)된다. 리간드 밀도 및 TNF-Au 결합 안정성이 평가된다.
실시예 2 -중합체 입자의 제조 방법
폴리(락티드-코-글리콜리드)(PLGA) 입자는 에멀젼에 의해 제작된다. PLGA 입자의 크기와 형태는 주사 전자 현미경, 원자력 현미경 및 투과 전자 현미경에 의해 규명된다. 입자는 대식세포 모집을 위해(즉, 식세포작용), 4차 암모늄 베타-시클로덱스트린으로 코팅된다. 코팅은 원자력 현미경 및 투과 전자 현미경에 의해 입증된다. 코팅 밀도 및 균일성은 투과 전자 현미경 및 동적 광 산란에 의해 규명된다.
베타-시클로덱스트린-코팅된 PLGA 입자는 대식세포와 함께 항온처리되며, 식세포작용은 형광 현미경 및 유세포분석에 의해 모니터된다.
베타-시클로덱스트린-코팅된 PLGA 입자는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 티올 잔기의 블렌드로 코팅되어, 대식세포 흡수의 회피 및 옵소닌작용의 방지, 및 다른 입자로의 결합을 가능하게 한다. PEG 및 티올 코팅의 균일성 및 밀도는 원자력 현미경에 의해 규명된다. 코팅 안정성은 다양한 기간 동안 매질에서 입자를 항온처리함으로써 규명된다. 입자의 회피 및 흡수는 상술한 대로, 입자를 대식세포와 항온처리함으로써 다양한 지점에서 모니터된다.
PLGA 입자는 종양 괴사 인자(TNF)로 코팅되며, 입자는 이황화 결합에 의해 조합되어 "스폰지"를 형성하며, 스폰지의 내면 상에 TNF를 포함한다. 스폰지의 외면(즉, 외부면)은 선택적으로 스폰지의 TNF와 세포 사이의 상호작용을 방지하기 위하여 TNF를 포함하지 않는 입자로 차단된다.
본 발명은 구체적인 실시형태를 참조로 개시되었지만, 다양한 변화가 만들어질 수 있으며 등가물이 본 발명의 진정한 사항과 범위를 벗어나지 않고 치환될 수 있음이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 목적, 사상 및 범위에 특정 상황, 재료, 물질의 조성물, 공정, 공정 단계 또는 단계들을 적응시키기 위해 많은 변형이 만들어질 수 있다. 모든 이러한 변형은 본 발명의 범위 내이다.
실시예 3 -DNA 입자의 제조 방법
DNA 나노튜브는 더글라스(Douglas) 등의 문헌[Nature 459(7245):414-8(2009), 본원에서 참고로 통합됨]에서 기술된 것과 유사한 프로토콜을 사용하여 조립할 것이다. 나노튜브는 5개의 내부 비오틴를 포함할 것이다. 나노튜브에 포함되지 않은 DNA 가닥은 300 kDa MWCO 필터 유닛을 사용하여 제거할 것이다. 나노튜브는 원자력 현미경에 의해 특성분석될 것이다.
비오틴-라벨링 TNFα는 스트렙타아비딘 4량체와 3:1의 비율로 혼합되어 약 300 nM의 농도로, 하나의 스트렙타아비딘 분자에 결합된 3개의 인간 TNFα를 갖는 TNFα이 제조될 것이다. 그다음, TNFα 모듈은 DNA 나노튜브와 함께 상온처리되어서, TNFα 모듈을 포함하는 나노튜브가 제조될 것이다. 나노튜브는 300 kDa MWCO 필터를 사용하여 정제될 것이고 원자력 현미경에 의해 특성분석될 것이다.
TNFα 분석은, TNFα가 나노튜브에 부착됨을 확인하고 5 nM, 10 nM, 15 nM, 25 nM, 35 nM, 및 50 nM 농도로 TNFα를 포함하는 나노튜브의 용액(아브캄 카탈로그(Abcam Catalogue) #ab181421)을 생산시키기 위해서 사용될 것이다.
가용성 TNF-수용체에 대한 TNFα 나노튜브의 결합능은, ELISA 분석법(아브캄 카탈로그 #ab100642)을 사용하여 평가될 것이다. 간략하게, 나노튜브는 항-가용성 TNF 수용체 항체로 코팅된 96-웰 플레이트의 상이한 웰들에 다양한 농도로 첨가될 것이다. 가용성 TNF 수용체는 웰에 첨가될 것이고, 플레이트는 일정 기간 동안 항온처리될 것이고, 그다음 나노튜브에 결합된 가용성 TNF와 마찬가지로 나노튜브는 웰로부터 세척될 것이다. 비오틴화 항-가용성 TNF 수용체 항체는 웰에 첨가될 것이고, 상기 웰은 세척되어서 미결합 항체를 제거할 것이고, 호스래디쉬 퍼옥시다제-공액된 스트렙타아비딘을 웰에 첨가할 것이고, 상기 웰을 세척하여 미결합 호스래디쉬 퍼옥시다제를 제거할 것이고, 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(TMB)이 상기 웰에 첨가될 것이다. 웰들의 항-TNF 수용체 항체에 결합된 TNF-수용체의 양은 450nm에서 TMB를 모니터링하고/하거나 650nm에서 TMB으로부터의 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘 디이민의 생성을 모니터링함으로써, 정량화될 것이다. 보다 높은 농도의 나노튜브들을 받은 웰들은 450nm에서 보다 높은 흡광도를, 650nm에서 보다 낮은 흡광도를 나타낼 것이며, 이는 웰에 결합된 가용성 TNF-수용체가 적다는 점 및 따라서 퍼옥시다제 활성이 덜하다는 점을 나타낸다.

Claims (91)

  1. 다수의 반응기(reactive group)를 포함하는 입자로서,
    다수의 반응기들의 각각의 반응기가 예정된 작용기와 선택적으로 반응할 수 있고,
    상기 반응기에 연결된 작용제(agent)가 세포 표면 상의 분자로의 감소된 결합 능력을 갖도록, 각각의 반응기가 입자 상에 배향되어 있고;
    입자의 최장 치수가 약 50 nm 내지 약 5 ㎛인 입자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다수의 반응기들의 각각의 반응기가 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 할로아실, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜 에스테르, 포스핀, 테트라진, 또는 티올을 포함하는 입자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    다수의 반응기들의 각각의 반응기가 핵산을 포함하는 입자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    다수의 반응기들의 각각의 반응기가 비오틴 또는 비오틴-결합 단백질 중 하나를 포함하는 입자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 반응기가 약 10 내지 약 109개의 반응기, 103 내지 약 107개의 반응기, 또는 약 104 내지 약 106개의 반응기로 구성되는 입자.
  6. 제 1 다수의 반응기 및 제 2 다수의 반응기를 포함하는 입자로서,
    상기 제 1 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 제 1 예정된 작용기와 선택적으로 반응할 수 있고;
    상기 제 2 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 제 2 예정된 작용기와 선택적으로 반응할 수 있고;
    상기 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 분자로의 감소된 결합 능력을 갖도록, 제 1 다수의 반응기들 및/또는 제 2 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 입자 상에 배향되어 있고,
    상기 입자의 최장 치수가 약 50 nm 내지 약 5 ㎛인 입자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 예정된 작용기가 제 2 예정된 작용기와 상이한 입자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    제 1 예정된 작용기가 제 2 예정된 작용기와 동일하고;
    제 1 반응기 및 제 2 반응기 중 하나 이상이 보호기에 의해 보호되는 입자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 개체의 혈관계에서 순환하기 위한 형상과 크기를 갖는 입자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 1 ㎛ 초과인 입자.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 최장 치수가 약 200 nm 내지 약 4 ㎛, 약 300 nm 내지 약 3 ㎛, 또는
    약 1 ㎛ 이하이고/이거나;
    입자의 최소 치수가 약 300 nm 이상인 입자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 코팅 분자를 추가로 포함하는 입자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    입자가 내면과 외면을 포함하고;
    반응기가 내면과 외면 상에 위치하고;
    다수의 코팅 분자가 외면에 결합되어 있고;
    코팅 분자가 상기 외면에 위치한 반응기에 작용제가 결합하는 것을 억제하는 입자.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    다수의 코팅 분자가 중합체를 포함하는 입자.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 코팅 분자가 생분해성인 입자.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 수지상(dendrite)인 입자.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 다공성이며;
    입자가 외면과 내면을 포함하고;
    내면이 입자의 기공의 내벽으로 이루어진 입자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    반응기가 입자의 내면 상에 위치한 입자.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    다수의 기공이 50 nm 이상의 횡단면 치수를 갖는 입자.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 약 40% 내지 약 95%의 기공률(porosity)을 갖는 입자.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 금속, 금, 알루미나, 유리, 실리카, 실리콘(silicon), 전분, 아가로즈, 라텍스, 플라스틱, 폴리아크릴아미드, 메타크릴레이트, 중합체 또는 핵산을 포함하는 입자.
  22. 제 21 항에 있어서,
    입자가 다공성 실리콘을 포함하는 입자.
  23. 제 21 항에 있어서,
    입자가 DNA 스캐폴드(scaffold)를 포함하는 입자.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 실질적으로 정육면체, 피라미드형, 원추형, 구형, 사면체, 육면체, 팔면체, 십이면체 또는 이십면체인 입자.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 하나 이상의 바깥을 향하는(outward-facing) 돌출부를 포함하는 입자.
  26. 제 25 항에 있어서,
    입자가 하나 초과의 바깥을 향하는 돌출부를 포함하는 입자.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 하나 이상의 꼭짓점; 및 상기 꼭짓점 중 적어도 하나로부터 바깥을 가리키는 하나 이상의 바깥을 향하는 돌출부를 포함하는 입자.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 돌출부가, (i) 입자의 표면 상에 고정된 작용제가 세포 표면 수용체 단백질과 결합하거나 이를 활성화하는 것을 억제하고/하거나 (ii) 표적이 작용제에 결합되는 경우, 표적을 특이적 결합 쌍의 제 1 구성원으로 하는 제 2 구성원과 표적의 상호작용을 억제하기 위한, 크기와 배향을 갖는 입자.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 입자의 표면으로부터 연장하는 두 개의 교차하는 융기부(ridge)를 포함하며, 상기 융기부가 (i) 입자의 표면 상에 고정된 작용제가 세포 표면 수용체 단백질에 결합하거나 이를 활성화시키는 것을 억제하고/하거나 (ii) 표적이 작용제에 결합되는 경우, 표적을 특이적 결합 쌍의 제 1 구성원으로 하는 제 2 구성원과 표적의 상호작용을 억제하기 위한, 크기와 배향을 갖는 입자.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 튜브를 포함하는 입자.
  31. 제 30 항에 있어서,
    반응기가 튜브의 내면 상에 고정되어 있는 입자.
  32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
    튜브가 하나 이상의 개방 단부를 포함하는 입자.
  33. 제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    튜브가 원통형 튜브, 삼각형 튜브, 사각형 튜브, 오각형 튜브, 육각형 튜브, 칠각형 튜브, 팔각형 튜브 또는 불규칙 형상의 튜브인 입자.
  34. 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 하나 초과의 튜브를 포함하는 입자.
  35. 제 34 항에 있어서,
    입자가 다수의 튜브에 의해 한정된 격자를 포함하는 입자.
  36. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    튜브가 단백질, 핵산 또는 중합체를 포함하는 입자.
  37. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 코어 하위입자와 다수의 보호 하위입자를 포함하며;
    반응기가 코어 하위입자 상에 위치한 입자.
  38. 제 37 항에 있어서,
    코어 하위입자의 크기가 약 100 nm 내지 약 2 ㎛인 입자.
  39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    보호 하위입자의 크기가 약 10 nm 내지 약 1 ㎛인 입자.
  40. 제 37 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 4 내지 106개의 보호 하위입자를 포함하는 입자.
  41. 제 37 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 하나 초과의 코어 하위입자를 포함하는 입자.
  42. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 2-차원 형상인 입자.
  43. 제 42 항에 있어서,
    형상이 원, 고리, 십자형, 생선가시형, 타원, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형 또는 별모양인 입자.
  44. 제 1 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 분자로의 감소된 결합 능력을 갖도록, 반응기가 입자 상에 위치한 입자.
  45. 제 44 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 표적으로의 감소된 결합 능력을 갖도록, 반응기가 입자 상에 배향되는 입자.
  46. 제 1 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 분자로의 결합을 입체적으로 억제하도록, 반응기가 입자 상에 배향되는 입자.
  47. 제 46 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 표적으로의 결합을 입체적으로 억제하도록, 반응기가 입자 상에 배향되는 입자.
  48. 제 1 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 분자로의 감소된 결합 능력을 갖도록, 표면이 배향되는 입자.
  49. 제 1 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 공극 공간을 포함하는 입자.
  50. 제 1 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 등전점이 약 5 내지 약 9인 입자.
  51. 제 1 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제가 세포 표면 상의 세포 표면 수용체 단백질에 결합하거나 이를 활성화하는 것을 입체적으로 억제하도록, 반응기가 입자 상에 배향되는 입자.
  52. 제 1 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용액 중에서 유리된 상태인 작용제의 표적 생체분자에 대한 결합 치환도에 비해, 반응기에 연결된 작용제의 동일한 표적 생체분자의 멤브레인-결합형에 대한 결합 친화도가 더 낮도록, 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 구성되는, 입자.
  53. 제 52 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제와 표적 생체분자의 멤브레인-결합형의 결합 상수(ka, 입자)가, 작용제가 용액 중에 유리된 경우의 작용제와 표적 생체분자의 멤브레인-결합형의 결합 상수(ka, 유리)의 0.1배 미만인(ka, 입자 ÷ ka, 유리 ≤ 0.1) 입자.
  54. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제와 표적 생체분자의 멤브레인-결합형의 평형 상수(kD, 입자)가, 작용제가 용액 중에 유리된 경우의 작용제와 표적 생체분자의 멤브레인-결합형의 평형 상수(kD, 유리)의 5배 초과인(kD, 입자 ÷ kD, 유리 ≤ 0.1) 입자.
  55. 제 1 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용매 중에서 유리된 작용제의 표적 생체분자에 대한 결합 친화도와, 반응기에 연결된 작용제의 동일한 표적 생체분자의 가용성 형태에 대한 결합 친화도가 거의 동일하도록, 다수의 반응기들의 각각의 반응기가 구성되는 입자.
  56. 제 55 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제와 표적 생체분자의 가용성 형태의 결합 상수(ka, 입자)가, 작용제가 용액 중에 유리된 경우의 작용제와 표적 생체분자의 가용형 형태의 결합 상수(ka, 유리)의 0.1 내지 10배인(0.1 ≤ ka, 입자 ÷ ka, 유리 ≤ 10) 입자.
  57. 제 55 항 또는 제 56 항에 있어서,
    입자의 반응기에 연결된 작용제와 표적 생체분자의 가용성 형태의 평형 상수(kD, 입자)가, 작용제가 용액 중에 유리된 경우의 작용제와 표적 생체분자의 가용성 형태의 평형 상수(kD, 유리)의 0.1배 내지 10배인(0.1 ≤ kD, 입자 ÷ kD, 유리 ≤ 10) 입자.
  58. 제 1 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 따른 다수의 입자, 및 소거 입자를 제조하기 위해 다수의 작용제에 반응기를 커플링하기 위한 지침서를 포함하는, 소거 입자를 제조하기 위한 키트.
  59. 제 1 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 따른 다수의 입자, 및 소거 입자를 제조하기 위해 반응기를 작용화하기 위한 지침서를 포함하는, 소거 입자를 제조하기 위한 키트.
  60. 제 59 항에 있어서,
    다수의 링커를 추가로 포함하고, 다수의 링커들 중 각각의 링커가, 제 1 작용기와 반응할 수 있는 예정된 잔기를 보유한 작용제와 선택적으로 반응할 수 있는 제 1 작용기를 포함하고;
    다수의 링커들 중 각각의 링커가 입자의 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 제 2 작용기를 포함하는 키트.
  61. 제 60 항에 있어서,
    제 1 작용기 및/또는 제 2 작용기가 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 할로아실, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르, 포스핀, 테트라진, 또는 티올인 키트.
  62. 제 60 항 또는 제 61 항에 있어서,
    제 1 작용기 및/또는 제 2 작용기가 핵산인 키트.
  63. 제 60 항 또는 제 61 항에 있어서,
    제 1 작용기 및/또는 제 2 작용기가 비오틴 또는 비오틴-결합 단백질인 키트.
  64. 제 58 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 예정된 잔기를 보유하는 다수의 작용제를 추가로 포함하는 키트.
  65. 제 64 항에 있어서,
    예정된 잔기가 일차 아민, 구아니디늄, 티올 또는 카복실기인 키트.
  66. 제 64 항 또는 제 65 항에 있어서,
    다수의 작용제들 중 각각의 작용제가 펩티드 또는 단백질을 포함하는 키트.
  67. 제 66 항에 있어서,
    다수의 작용제들 중 각각의 작용제가 항체 또는 항체 조각(fragment)을 포함하는 키트.
  68. 제 66 항에 있어서,
    다수의 작용제들 중 각각의 작용제가 세포외 수용체의 리간드-결합 도메인을 포함하는 키트.
  69. 제 68 항에 있어서,
    세포외 수용체가 세포 표면 수용체 또는 가용성 수용체인 키트.
  70. 제 64 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 작용제들 중 각각의 작용제가 세포외 수용체의 리간드를 포함하는 키트.
  71. 제 70 항에 있어서,
    리간드가 자연-발생 리간드 또는 합성 리간드인 키트.
  72. 제 70 항 또는 제 71 항에 있어서,
    리간드가 수용체의 천연(native) 리간드 또는 비-천연 리간드인 키트.
  73. 제 70 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리간드가 TNFα 폴리펩티드 또는 그의 변종인 키트.
  74. 제 70 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리간드가 IL-2 폴리펩티드 또는 그의 변종인 키트.
  75. 입자를 다수의 작용제들과 반응시킴을 포함하는, 소거 입자의 제조 방법으로서,
    입자가 다수의 반응기를 포함하고,
    다수의 작용제들 중 각각의 작용제가 다수의 반응기들 중 반응기와 선택적으로 반응할 수 있는 작용기를 포함하고;
    상기 작용제가 입자에 커플링된 이후에, 작용제가 세포 표면 상의 분자로의 감소된 결합 능력을 갖도록, 각각의 반응기가 입자 상에 배향되는 방법.
  76. 제 75 항에 있어서,
    각각의 반응기가 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 할로아실, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르, 포스핀, 테트라진, 또는 티올을 포함하는 방법.
  77. 제 75 항 또는 제 76 항에 있어서,
    각각의 작용기가 알켄, 알킬 할라이드, 알킨, 아민, 아릴 아지드, 아릴 할라이드, 아지드, 카보디이미드, 카복실, 디엔, 디에노필, 글리옥살, 할로아실, 이미도에스테르, 이소시아나이드, 말레이미드, N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 에스테르, 포스핀, 테트라진, 또는 티올을 포함하는 방법.
  78. 제 75 항에 있어서,
    각각의 반응기가 핵산을 포함하고, 각각의 작용기가 핵산을 포함하고, 상기 2개의 핵산이 서로의 역 상보체인 뉴클레오티드 서열을 포함하는 방법.
  79. 제 75 항에 있어서,
    각각의 반응기가 비오틴을 포함하고 각각의 작용기가 비오틴-결합 단백질을 포함하거나;
    각각의 반응기가 비오틴-결합 단백질을 포함하고 각각의 작용기가 비오틴을 포함하는 방법.
  80. 제 75 항 내지 제 79 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 DNA 스캐폴드를 포함하는 방법.
  81. 제 75 항 내지 제 79 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 실리콘을 포함하는 방법.
  82. 제 81 항에 있어서,
    실리콘이 다공성 실리콘인 방법.
  83. 제 75 항 내지 제 79 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 알루미나, 금, 금속, 유리, 실리카, 라텍스, 플라스틱, 아가로스, 폴리아크릴아미드, 메타크릴레이트 또는 중합체를 포함하는 방법.
  84. 제 75 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 최장 치수가 약 200 nm 내지 약 4 ㎛인 방법.
  85. 제 84 항에 있어서,
    입자의 최장 치수가 약 300 nm 내지 약 3 ㎛인 방법.
  86. 제 75 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 최소 치수가 약 300 nm 이상인 방법.
  87. 제 75 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 반응기가 약 10 내지 약 109개의 반응기로 구성된 방법.
  88. 제 87 항에 있어서,
    다수의 반응기가 약 103 내지 약 107개의 반응기로 구성된 방법.
  89. 제 88 항에 있어서,
    다수의 반응기가 약 104 내지 약 106개의 반응기로 구성된 방법.
  90. 제 1 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 내면 및 외면을 포함하고;
    반응기가 내면 상에 위치하는 입자.
  91. 제 1 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자가 내면 및 외면을 포함하고;
    입자가 제 1 다수의 반응기 및 제 2 다수의 반응기를 포함하고;
    제 1 다수의 반응기들 중 반응기가 내면 상에 위치하고;
    제 2 다수의 반응기들 중 반응기가 외면 상에 위치하는 입자.
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