KR20210045113A - 혈뇌장벽 투과능을 가지는 펩티드 핵산 복합체 및 이를 포함하는 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈뇌장벽 (Blood-Brain Barrier) 투과능을 가지는 새로운 구조의 핵산 복합체, 이를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 생활성 핵산과 전체적으로 양전하를 가지도록 변형된 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이 상보적으로 결합된 핵산 복합체 및 이를 포함하는 혈뇌장벽 투과용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 핵산 복합체는 혈뇌장벽을 우수한 효율로 통과할 수 있고, 특히, 핵산 복합체에 약물을 결합시킬 경우 약물을 혈뇌장벽 투과능이 증가하므로, 질병의 치료 또는 진단에 매우 유용하다.

Description

혈뇌장벽 투과능을 가지는 펩티드 핵산 복합체 및 이를 포함하는 조성물 {Peptide Nucleic Acid Complex with Blood-Brain Barrier Permeability and Composition Comprising the Same}
본 발명은 혈뇌장벽 (Blood-Brain Barrier) 투과능을 가지는 새로운 구조의 핵산 복합체, 이를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 생활성 핵산과 전체적으로 양전하를 가지도록 변형된 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이 상보적으로 결합된 핵산 복합체 및 이를 포함하는 혈뇌장벽 투과용 조성물에 관한 것이다.
혈뇌장벽(blood-brain barrier, BBB)은 뇌혈관의 내피세포 간의 조밀한 연결(tight junction) 및 이를 더욱 강화하는 성상세포(astrocyte)로 이루어진 구조물로서, 혈관 내부의 물질이 혈관벽을 통과하여 뇌 실질 내로 쉽게 나오지 않게 해주는 기능을 한다. 이런 이유로 뇌질환 치료제로 개발된 상당수의 약이 뇌혈관 장벽의 통과가 잘 이루어지지 않는 문제점을 갖고 있다. 이러한 혈뇌장벽의 투과 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았으며, 중추 신경계에 장애가 발생해도 약물을 중추 신경계의 목적으로 하는 영역에 도달시킬 수 없는 현실이며, 효과적인 치료 방법들은 아직 개발되지 않았다.
최근, 약물의 보다 안전하고 효과적인 이용을 도모하기 위해, 약물에 적합한 제형뿐만 아니라 약물의 표적이 되는 생체 부위에 효율적으로 약물을 전달(drug delivery)하는 방법이 주목받고 있다. 특히, 약물을 필요한 때에, 필요한 양만큼, 필요한 장소로 효율적으로 운반하는 수송 시스템인 약물 전달 시스템(DDS; Drug Delivery System)의 실용화가 요구되고 있다. 현재 혈뇌장벽을 통과하여 약물 등을 전달해 줄 수 있는 전달체(carrier)에 대한 개발 역시 활발하게 진행 중이지만, 혈뇌장벽을 투과할 수 있는 DDS는 개발되지 않은 상황이다.
한편, 전통적인 약제와 다르게 핵산 약제는 표적 특이적 전령 RNA(messenger RNA, mRNA)의 발현을 억제하므로, 단백질을 표적으로 하는 기존 약제로 치료가 불가능 했던 연구 영역을 다룰 수 있게 되었다(Kole R. 등 Nature Rev. Drug Discov. 2012; 11; 125-140., Wilson C. 등 Curr. Opin. Chem. Bio. 2006; 10: 607-614.).
올리고 핵산(Oligo nucleic acid)을 기반으로 유전자 발현 조절의 뛰어난 효과 및 다양한 용도에도 불구하고, 핵산을 기반으로 하는 치료제를 개발하기 위해서는 극복해야 할 방해물이 다수 존재한다. 예를 들면, 올리고 핵산은 핵산분해효소(nuclease) 등에 의한 손상의 위험이 있으며, 올리고 핵산의 전기적 성질(전하)과 크기로 인하여 수동 확산(passive diffusion)에 의한 세포막 투과가 불가능한 점 등이 있다. 상기 문제점들을 해소하기 위하여, 핵산의 변형을 통한 생물학적 안정성을 확보하려는 노력이 계속되고 있으며, 변형된 인공핵산(Artificial Nucleic Acid)의 경우 생물학적인 활성의 손실 없이 표적 핵산과의 친화성을 높이는 것이 가능하게 되었다. 변형된 인공핵산의 한 종류인 펩티드 핵산(Peptide Nucleic Acid, PNA)은 상보적인 염기 서열을 가지는 RNA 및 DNA에 강하게 결합하는 성질을 가지고 있고, 특히, 핵산분해효소에 대해 저항성이 있고, 생물학적 안정성이 높아 다양한 올리고 핵산을 기반으로 하는 치료제 관련 연구가 수행되고 있다. 하지만 상기 펩티드 핵산은 전기적 중성을 가지는 특성으로 세포 내 도입이 어려운 단점을 가지고 있다(Joergensen M. 등 Oligonucleotides 2011, 21; 29-37.). 약제로서의 성능 및 장점으로 인하여 핵산을 이용한 다양한 임상시험이 진행되고 있고, 증가하는 핵산 기반 치료제의 용도에도 불구하고 세포내 도입 또는 혈뇌장벽 투과를 위한 운반체의 사용은 극히 제한적이다. 또한, 올리고 핵산 자체의 세포막 투과 능력은 상당히 낮으며, 특히 DNA 또는 RNA는 음전하를 띄고 있기 때문에, 세포의 소수성 인지질 이중막을 통과하지 못하므로 단순 확산을 통한 세포 내 전달 또는 혈뇌장벽 투과가 어렵다. 중추 신경계에서는 바이러스 벡터를 이용한 방법이 제시된 바 있으나(특개 2009-159988 호 공보), 이 방법은 안전면에서 문제가 있으며 실용화에는 이르지 못하고 있다.
이러한 이유로 세포독성이 적고, 면역활성이 낮은 비-바이러스성 올리고 핵산을 기반으로 하는 핵산 운반체 개발의 중요성이 더욱 커지고 있고, 그 결과로 양전하성 지질(cationic lipid), 리포좀(liposome, 안정된 핵산 지질 입자(stable nucleic acid lipid particle, SNALP), 폴리머 및 세포-투과 입자(cell-penetrating peptide)를 이용한 세포 도입 기법이 개발되고 있다(Zhi D. 등 Bioconjug. Chem. 2013, 24; 487-519., Buyens K. 등 J. Control Release, 2012, 158; 362-70., ROSSI, J. J. 등 Gene Ther. 2006, 13: 583-584., Yousefi A. 등 J. Control Release, 2013, 170; 209-18., Trabulo S. 등 Curr. Pharm. Des. 2013, 19; 2895-923.). 이러한 핵산 전달 기법은 기능성 잔기를 직접적인 결합으로 가지고 있으며, 복합체 형성을 위한 단계를 포함하고, 리포좀(liposome) 구조의 엔도좀 에스케이프(endosome escape) 효율 및 생체독성 등의 문제점을 가지고 있어, 올리고 핵산 도입 기능의 향상과 제조 절차 및 부작용과 관련된 문제점의 해소가 필요하다.
이와 관련하여, 본 발명자들은 생활성 핵산과 전체적으로 양전하를 가지도록 변형된 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이 상보적으로 결합된 핵산 복합체가 세포 투과성(cell permeability)이 놀랍게 향상되며, 이를 이용하여 표적 유전자의 발현을 매우 효율적으로 조절할 수 있음을 확인하고, 이러한 세포 독성이 낮고, 생활성 핵산의 세포투과성 및 유전자 발현 조절능력이 향상된 새로운 구조체에 대한 특허를 출원한 바 있다 (PCT/KR2017/008636).
이에, 본 발명자들은 상기 구조체의 기능에 대한 연구를 지속적으로 수행하여, 혈뇌장벽 투과능이 우수한 핵산 복합체를 개발하고자 예의 노력한 결과, 생활성 핵산(Bioactive Nucleic Acid)과 전체적으로 양전하를 가지도록 변형된 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이 상보적으로 결합된 핵산 복합체가 우수한 효율로 혈뇌장벽을 통과할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 생활성 핵산과 전체적으로 양전하를 가지도록 변형된 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이 상보적으로 결합된 핵산 복합체, 이를 포함하는 혈뇌장벽 투과용 조성물 및 이를 이용한 질병의 치료 및 진단용 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 측면에서의 과제는 본 발명에 따른 혈뇌장벽 투과성을 가지는 핵산 복합체 및/또는 이를 포함하는 조성물을 치료를 필요로 하는 환자에게 투여하는 것을 특징으로 하는 질병의 치료 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 하기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체를 포함하는 혈뇌장벽 투과용 조성물을 제공한다:
[구조식 (1)]
[ A ≡ C (+) ]
상기 구조식 (1)에 있어서,
A는 목적하는 유전자와 결합할 수 있는 서열, 또는 목적하는 유전자 서열을 가지는 생활성 핵산(Bioactive Nucleic Acid)이고,
C는 생활성 핵산과 결합할 수 있는 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이고;
'≡'는 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 간의 상보적인 결합을 의미하며,
A로 표시되는 생활성 핵산은 펩티드 핵산(Peptide Nucleic Acid)으로, 전체적으로 음전하를 가지며,
C (+) 로 표시되는 캐리어 펩티드 핵산은 전체적으로 양전하를 가지고,
A ≡ C(+) 로 표시되는 구조식 (1)의 핵산 복합체는 전체적으로 양전하를 가지며,
상기, 캐리어 펩티드 핵산은 캐리어 펩티드 핵산 전체적으로 양전하를 띠도록 1개 이상의 gamma- 또는 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체를 하나 이상 포함하며, 상기 gamma- 혹은 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체는 양전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체가 음전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체에 비해 더 많이 포함되어 전체적인 캐리어 펩티드 핵산의 전하가 양성이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체를 포함하는 질병의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다:
또한, 본 발명은 상기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체를 포함하는 질병의 진단용 조성물 또는 키트를 제공한다:
또한, 본 발명은 상기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체 및/또는 이를 포함하는 약학적 조성물을 치료를 필요로 하는 환자에게 투여하는 단계를 포함하는 질병의 치료 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체 및/또는 이를 포함하는 약학적 조성물을 질병의 예방 또는 치료에 사용하는 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 질병의 예방 또는 치료용 약제의 제조를 위한 상기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체 및/또는 이를 포함하는 약학적 조성물의 용도를 제공한다.
본 발명에 따른 생활성 핵산과 전체적으로 양전하를 가지도록 변형된 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이 상보적으로 결합된 핵산 복합체는 혈뇌장벽을 우수한 효율로 통과할 수 있다. 특히, 핵산 복합체에 약물을 결합시킬 경우 약물을 혈뇌장벽 투과능이 증가하므로, 질병의 치료 또는 진단에 매우 유용하다.
도 1a는 핵산복합체 투여 후 1일차의 뇌 조직 앞쪽 영역인 전두엽 (prefrontal cortex), 측뇌실 (lateral ventricle), 시교차상핵 (paraventricular nucleus)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 1b는 핵산복합체 투여 후 1일차의 뇌 조직 뒤쪽 영역인 해마 (hippocampus), 중간뇌 (midbrain), 소뇌 (cerebellum)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 1c는 핵산복합체 투여 후 3일차의 뇌 조직 앞쪽 영역인 전두엽 (prefrontal cortex), 측뇌실 (lateral ventricle), 시교차상핵 (paraventricular nucleus)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 1d는 핵산복합체 투여 후 3일차의 뇌 조직 뒤쪽 영역인 해마 (hippocampus), 중간뇌 (midbrain), 소뇌 (cerebellum)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2a는 핵산복합체 투여 후 1일차에 뇌의 각 조직에서의 형광 발현 분포를 비교한 것이다.
도 2b는 핵산복합체 투여 후 3일차에 뇌의 각 조직에서의 형광 발현 분포를 비교한 것이다.
도 3a는 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산복합체 투여 후 1일차의 뇌 조직 앞쪽 영역인 전두엽 (prefrontal cortex), 측뇌실 (lateral ventricle), 시교차상핵 (paraventricular nucleus)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3b는 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산복합체 투여 후 1일차의 뇌 조직 뒤쪽 영역인 해마 (hippocampus), 중간뇌 (midbrain), 소뇌 (cerebellum)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3c는 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산복합체 투여 후 3일차의 뇌 조직 앞쪽 영역인 전두엽 (prefrontal cortex), 측뇌실 (lateral ventricle), 시교차상핵 (paraventricular nucleus)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3d는 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산복합체 투여 후 3일차의 뇌 조직 뒤쪽 영역인 해마 (hippocampus), 중간뇌 (midbrain), 소뇌 (cerebellum)에서 공초점 현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산복합체 투여 후 1일차에 뇌의 각 조직에서의 형광 발현 분포를 비교한 것이다.
도 4b는 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산복합체 투여 후 3일차에 뇌의 각 조직에서의 형광 발현 분포를 비교한 것이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명에서 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명은 본 발명은 하기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체를 포함하는 혈뇌장벽 투과용 조성물에 관한 것이다.
[구조식 (1)]
[ A ≡ C (+) ]
상기 구조식 (1)에 있어서,
A는 목적하는 유전자와 결합할 수 있는 서열, 또는 목적하는 유전자 서열을 가지는 생활성 핵산(Bioactive Nucleic Acid)이고,
C는 생활성 핵산과 결합할 수 있는 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이고;
'≡'는 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 간의 상보적인 결합을 의미하며,
A로 표시되는 생활성 핵산은 펩티드 핵산(Peptide Nucleic Acid)으로, 전체적으로 음전하를 가지며,
C (+) 로 표시되는 캐리어 펩티드 핵산은 전체적으로 양전하를 가지고,
A ≡ C(+) 로 표시되는 구조식 (1)의 핵산 복합체는 전체적으로 양전하를 가지며,
상기, 캐리어 펩티드 핵산은 캐리어 펩티드 핵산 전체적으로 양전하를 띠도록 1개 이상의 gamma- 또는 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체를 하나 이상 포함하며, 상기 gamma- 혹은 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체는 양전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체가 음전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체에 비해 더 많이 포함되어 전체적인 캐리어 펩티드 핵산의 전하가 양성이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 생활성 핵산 또는 캐리어 펩티드 핵산은 각각의 핵산의 5'-말단 또는 3'-말단에 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 추가로 결합된 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 엔도좀 탈출(endosome escape)을 도와주는 물질을 더 포함하여 하기 구조식 (2)의 구조를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
구조식 (2)
[ mA ≡ mC (+) ]
상기 구조식 (2)에 있어서,
'm'은 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 엔도좀 탈출(endosome escape)을 도와주는 물질을 의미한다.
본 발명에 있어서, “엔도좀 탈출을 도와주는 물질”은 엔도좀 내부의 삼투압을 증가시키거나, 엔도좀의 막을 불안정화 시키는 방법에 의하여 생활성 핵산의 엔도좀에서 탈출을 도와주는 것을 특징으로 할 수 있다. 생활성 핵산이 보다 효율적이고 빠르게 핵이나 세포질로 이동하여 표적 유전자를 만나 작용하도록 도와주는 것을 의미한다(D. W. Pack, A. S. Hoffman, S. Pun, P. S. Stayton, “Design and development of polymers for gene delivery,” Nat. Rev. Drug. Discov., 4, 581-593 (2005)).
본 발명에 있어서, 상기 엔도좀 탈출을 도와주는 물질은 펩티드, 지질 나노물질(lipid nanoparticles), 접합체 나노물질(polyplex nanoparticles), 고분자 나노구(polymer nanospheres), 무기물 나노물질(inorganic nanoparticles), 양이온 지질 나노물질(cationic lipid-based nanoparticles), 양이온 고분자(cationic polymer) 및 pH 감응 고분자(pH sensitive polymers)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 엔도좀 탈출을 도와주는 물질로서 생활성 핵산에는 GLFDIIKKIAESF(서열번호 5)의 서열을 갖는 펩티드가 링커 매개로 연결될 수 있으며, 캐리어 펩티드 핵산에는 Histisine(10)을 링커 매개로 연결하는 방법으로 결합하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 지질 나노물질(lipid nanoparticles)은 Lipid, phospholipids, cetyl palmitate, poloxamer 18, Tween 85, tristearin glyceride 및 Tween 80로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 접합체 나노물질(polyplex nanoparticles)은 poly(amidoamine) 또는 polyethylenimine (PEI)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 나노구(polymer nanospheres)는 polycaprolactone, poly(lactide-co-glycolide, polylactide, polyglycolide, poly(d,l-lactide), chitosan 및 PLGA-polyethylene glycol로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 무기물 나노물질(inorganic nanoparticles)은 Fe2O3 Fe3O4, WO3 및 WO2.9로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 양이온 지질 나노물질(cationic lipid-based nanoparticles)은 1-(aminoethyl)iminobis[N-(oleicylcysteinyl-1-amino-ethyl)propionamide], N-alkylated derivative of PTA 및 3, 5-didodecyloxybenzamidine로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 양이온 고분자(cationic polymer)는 vinylpyrrolidone-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate acid copolymer diethyl sulphate, polyisobutylene 및 poly(N-vinylcarbazole)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 pH 감응 고분자(pH sensitive polymers)는 polyacids, poly(acrylic acid), poly(methacrylic acid) 및 hydrolyzed polyacrylamide로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, “생활성 핵산”은 발현을 감소시키고자 하는 목적하는 표적 유전자와 결합할 수 있는 상보적인 서열, 특히 그러한 목적하는 표적 유전자의 mRNA에 결합할 수 있는 상보적인 서열을 가지거나, 발현시키고자 하는 표적 유전자의 발현을 촉진하는 서열을 포함하는 핵산을 포함하는 핵산으로, 해당 유전자의 발현을 억제하거나, 촉진하는 등의 유전자 발현조절에 관여하는 핵산을 의미하며, 발현을 감소 또는 증가시키고자 하는 표적 유전자에 상보적인 서열을 가지는 핵산이거나, pre-mRNA, miRNA, mRNA 등 단일가닥 RNA 서열에 상보적인 서열의 핵산일 수 있다.
특히, 본 발명에서의 "생활성 핵산(Bioactive Nucleic Acid)"은 생체외(in vitro) 또는 생체내(in vivo)에서 표적 유전자, 및 이를 포함하는 염기서열과 결합하여 해당 유전자의 고유 기능(예를 들어, 전사체(transcript) 발현 또는 단백질 발현)을 활성화시키거나 또는 저해하거나, pre-mRNA의 스플라이싱(splicing)을 조절(예를 들어, 엑손스키핑 (exon skipping) 하는 등의 기능을 수행하며, 상기 염기서열은 유전자 조절부위(gene regulatory sequence) 또는 유전자 부위(gene coding sequence) 또는 스플라이싱 조절 부위 (splicing regulatory sequence)인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 유전자 조절부위는 프로모터, 전사 인핸서, 5' 비번역 영역, 3' 비번역 영역, 바이러스 팩키징 서열, 및 선택 마커에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 유전자 부위는 엑손 또는 인트론일 수 있으며, 상기 유전자 부위는 유전자의 전사 개시 부위의 10, 5, 3, 또는 1kb 또는 500, 300, 또는 200bp 내에, 예를 들어, 개시 부위의 상류(upstream) 또는 하류(downstream)에 있을 수 있다. 또한, 상기 스플라이싱 조절부위는 exon skipping, cryptic splicing, pseudo-splice site activation, intron retention, alternative splicing deregulation 관련 서열을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, “캐리어 펩티드 핵산”은 생활성 핵산과 일부 혹은 전부의 염기가 상보적으로 결합하여 기능성을 부여하는 핵산을 의미하며, 본 발명에서 사용되는 캐리어 펩티드 핵산은 펩티드 핵산(PNA : Peptide Nucleic Acid) 뿐 아니라, 이와 유사한 변형된 핵산을 사용할 수 있으며, 펩티드 핵산이 바람직하지만, 이에 한정되는 의미는 아니다.
본 발명에 있어서 " 핵산 복합체"는 생활성 물질을 체내, 궁극적으로 세포 내로 침투시킬 수 있으며, 구체적으로는 혈뇌장벽을 통과하여 체내로 전달할 수 있는 능력을 가진다.
본 발명에 있어서, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산은 각각 2 내지 50개, 바람직하게는 5 내지 30개, 더욱 바람직하게는 10 내지 25개, 가장 바람직하게는 15 내지 17개의 핵산 단량체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 생활성 핵산은 천연(natural) 핵산 염기 및/또는 변형된 핵산 단량체로 이루어져 있는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 캐리어 펩티드 핵산은 상기 생활성 핵산과 염기서열 일부 혹은 전부가 상보적인 서열로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
특히, 캐리어 펩티드 핵산은 유니버설 염기(universal base)를 하나 이상 포함할 수 있으며, 캐리어 펩티드 핵산 모두가 유니버설 염기로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 생활성 핵산은 DNA, RNA, 또는 변형된 핵산인 PNA(peptide nucleic acid), PMO(phosphorodiamidate morpholino oligonucleotide), LNA(locked nucleic acid), GNA(glycol nucleic acid) 및 TNA(threose nucleic acid), 앤티센스 올리고뉴클레오티드(antisense oligonucleotide), 앱타머(aptamer), siRNA(small interfering RNA), shRNA(short hairpin RNA), 리보자임(ribozyme) 및 DNAzyme로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 생활성 핵산은 DNA, RNA, 또는 변형된 핵산인 PNA(peptide nucleic acid), PMO(phosphorodiamidate morpholino oligonucleotide), LNA(locked nucleic acid), GNA(glycol nucleic acid) 및 TNA(threose nucleic acid)로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어, 생활성 핵산에 사용된 단량체가 PNA일 경우, 생활성 펩티드 핵산이라고 하며, 다른 단량체가 사용된 경우에도 동일한 방식으로 부른다.
본 발명에 있어서, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산은 포스포디에스테르(phosphodiester), 2' 0-메틸(2' 0-methyl), 2' 메톡시-에틸(2' methoxy-ethyl), 포스포르아미데이트(phosphoramidate), 메틸포스포네이트(methylphosphonate) 및 포스포로티오에이트(phosphorothioate)로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 작용기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 펩티드 핵산은 상기 생활성 핵산과 염기서열 일부 혹은 전부가 상보적인 서열로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 특히, 캐리어 펩티드 핵산은 유니버설 염기(universal base)를 하나 이상 포함할 수 있으며, 캐리어 펩티드 핵산 모두가 유니버설 염기로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 핵산 복합체 내의 상기 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산 각각은 전기적 특성이 전체적으로, 양전하(양성), 음전하(음성) 또는 중성 전하를 가지는 것을 특징으로 하는 복합체일 수 있다.
상기 전기적 특성의 표현에 있어, “전체적으로”의 의미는 개별 염기의 전기적 특성이 아닌 전체적인 생활성 핵산 또는 캐리어 펩티드 핵산 각각의 전하가 외부에서 볼 때 전체적인 전기적 특성을 의미하는 것으로, 예를 들어, 생활성 핵산 내의 일부 단량체가 양성을 가지더라도 음성을 가지는 단량체의 개수가 더 많이 존재하는 경우에는 생활성 핵산은 “전체적으로” 전기적 특성을 볼 때 음전하를 가지게 되는 것이며, 캐리어 펩티드 핵산 내의 일부 염기 및/또는 백본(backbone)이 음성을 가지더라도 양성을 가지는 염기 및/또는 백본의 개수가 더 많이 존재하는 경우에는 캐리어 펩티드 핵산은 “전체적으로” 전기적 특성을 볼 때 양전하를 가지게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 핵산 복합체는 전체적으로 양전하를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 핵산 복합체에 있어서, 바람직하게는 상기 생활성 핵산은 전체적으로 전기적 특성을 볼 때 음전하의 특성을 가지며, 상기 캐리어 펩티드 핵산은 전체적으로 전기적 특성을 볼 때 양전하 특성을 가지는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 전기적 특성의 부여는 변형된 펩티드 핵산 단량체를 사용할 수 있고, 변형된 펩티드 핵산 단량체는 양전하를 가지는 캐리어 펩티드 핵산으로 리신(Lysine, Lys, K), 아르기닌(Arginine, Arg, R), 히스티딘(Histidine, His, H), 디아미노 부티르산(Diamino butyric acid, DAB), 오르니틴(Ornithine, Orn) 및 아미노산 유사체로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 양전하의 아미노산을 포함하고, 음전하를 가지는 캐리어 펩티드 핵산으로 음전하의 아미노산인 글루타민산(Glutamic acid, Glu, E) 또는 아미노산 유사체의 음전하의 아미노산을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 펩티드 핵산은 전체적으로 양전하를 가지도록 1개 이상의 gamma- 또는 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 gamma- 혹은 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체는 전기적 양성을 가지도록 리신(Lysine, Lys, K), 아르기닌(Arginine, Arg, R), 히스티딘(Histidine, His, H), 디아미노 부티르산(Diamino butyric acid, DAB), 오르니틴(Ornithine, Orn) 및 아미노산 유사체로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 양전하를 가지는 아미노산을 backbone에 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 전하 부여를 위한 펩티드 핵산 단량체의 변형은 상기 backbone 변형 이외에도 nucleobase가 변형된 펩티드핵산 단량체를 사용할 수 있다. 바람직하게는 전기적 양성을 가지도록 amine, triazole, imidazole moeity를 nucleobase에 포함하거나, 전기적 음성을 가지도록 carboxylic acid를 염기에 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 펩티드 핵산의 변형 펩티드 핵산 단량체는 음전하를 backbone 혹은 nucleobase에 더 포함할 수 있지만, 변형 펩티드 핵산 단량체는 양전하를 가지는 단량체가 음전하를 가지는 단량체에 비해 더 많이 포함되어 전체적으로 캐리어 펩티드 핵산의 전하가 양성이 되는 것이 바람직하다.
바람직하게는 본 발명에 따른 상기 핵산 복합체는 전체적으로 양의 전하를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 핵산 복합체에 있어, 소수성 잔기(hydrophobic moiety), 친수성 잔기(hydrophilic moiety), 표적 항원 특이적 항체, 앱타머 또는 형광/발광 표지자 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질이 생활성 핵산 및/또는 캐리어 펩티드 핵산에 결합된 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 상기 소수성 잔기(hydrophobic moiety), 친수성 잔기(hydrophilic moiety), 표적 항원 특이적 항체, 앱타머 및 이미징을 위한 형광/발광 표지자 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질은 상기 캐리어 펩티드 핵산에 결합된 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 소수성 잔기(hydrophobic moiety), 친수성 잔기(hydrophilic moiety), 표적 항원 특이적 항체, 앱타머, 소광자, 형광 표지자 및 발광 표지자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질과 생활성 핵산 및/또는 캐리어 펩티드 핵산의 결합은 단순 공유결합 또는 링커로 매개된 공유결합인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 핵산 운반체에 결합된 세포투과, 용해도, 안정성, 운반 및 이미징 관련 물질(예컨대, 소수성 잔기 등)은 표적 유전자의 발현을 조절하는 생활성 핵산과 독립적으로 존재하게 된다.
본 발명에 있어서, 앞서 기술한 바와 같이, 상기 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 상보적인 결합 형태는 크게 역평행결합(antiparallel binding)과 평행결합(parallel binding)의 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 상보적인 결합 형태는 생활성 핵산의 목적서열(생활성 핵산과 상보적인 서열) 존재 하에서 분리되는 구조를 가진다.
상기 역평행결합과 평행결합은 DNA-DNA 또는 DNA-PNA의 결합 방식에 있어, 5'-방향성과 3'-방향성에 따라 결정된다. 역평행 결합은 일반적인 DNA-DNA 또는 DNA-PNA의 결합 방식으로, 본 발명에 따른 핵산 복합체를 예로 들어 설명하면, 생활성 핵산은 5'에서 3' 방향으로, 캐리어 펩티드 핵산은 3'에서 5' 방향으로 서로 결합되는 형태를 의미한다. 평행결합은 역평행결합에 비해서는 결합력이 다소 떨어지는 형태로, 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 모두가 5'에서 3' 방향 또는 3'에서 5' 방향으로 서로 결합되는 형태를 의미한다.
본 발명에 따른 핵산 복합체에 있어서, 바람직하게는 상기 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 결합력은 생활성 핵산과 생활성 핵산의 목적하는 유전자, 특히 목적 유전자의 mRNA와의 결합력보다 낮은 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 결합력은 융해온도, melting temperature 또는 Tm에 의해 결정된다.
상기 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 결합력(융해온도, melting temperature, Tm)이 생활성 핵산과 생활성 핵산의 목적하는 유전자, 특히 목적 유전자의 mRNA와의 결합력보다 낮게 하기 위한 구체적인 방법의 예로는, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산이 평행 결합(Parallel binding) 또는 부분 특이결합(Partial specific binding)하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서 상기 캐리어 펩티드 핵산이 링커, 유니버설 염기(universal base) 및 생활성 핵산의 대응되는 염기와 상보적이지 않은 염기를 가지는 펩티드 핵산 염기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 펩티드 핵산 염기를 갖는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 유니버설 염기(universal base)는 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 사이토신 (cytosine), 티민(thymine), 우라실(Uracil) 등의 천연 염기와 선택성 없이 결합하고, 상보적인 결합력보다 낮은 결합력을 가지는 염기로 이노신 PNA(inosine PNA), 인돌 PNA(indole PNA), 나이트로인돌 PNA(nitroindole PNA) 및 무염기(abasic)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이노신 PNA를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 핵산 복합체의 기능 조절을 위한 핵산들의 결합 형태와 전기적 성질 조합을 제공하고, 상기 핵산의 결합 형태와 전기적 성질 조합으로 입자 크기 및 작용 시점을 조절하고, 세포투과성, 용해도 및 특이도를 향상시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 생활성 펩티드 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 결합력 조절을 통해, 목적 유전자의 존재 하에서, 생활성 펩티드 핵산이 목적 서열과 결합되는 시점(생활성 핵산의 목적 서열로의 치환되는 시점, 표적 특이적 분리 및 결합 시점) 등의 조절이 가능하다.
본 발명에 따른 핵산 복합체에 있어서, 생활성 핵산의 목적 유전자로의 치환(strand displacement) 시점, 표적 특이적 분리 및 결합(target specific release and bind) 시점의 조절은 복합체의 비특이 결합을 위한 캐리어 펩티드 핵산의 비특이 염기, 유니버설 염기 및 linker의 유무, 개수 및 위치에 의하여 조절이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 펩티드 복합체의 상보적인 결합의 형태인 평행(parallel) 또는 역평행(antiparallel) 형태의 결합 등과 상기 조건의 조합에 의하여 조절이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 다른 관점에서, 하기 구조식 (1)의 구조를 가지며, 혈뇌장벽 투과성을 가지는 핵산 복합체를 포함하는 질환의 진단 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
[구조식 (1)]
[ A ≡ C (+) ]
상기 구조식 (1)에 있어서,
A는 목적하는 유전자와 결합할 수 있는 서열, 또는 목적하는 유전자 서열을 가지는 생활성 핵산(Bioactive Nucleic Acid)이고,
C는 생활성 핵산과 결합할 수 있는 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이고;
'≡'는 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 간의 상보적인 결합을 의미하며,
A로 표시되는 생활성 핵산은 펩티드 핵산(Peptide Nucleic Acid)으로, 전체적으로 음전하를 가지며,
C (+) 로 표시되는 캐리어 펩티드 핵산은 전체적으로 양전하를 가지고,
A ≡ C(+) 로 표시되는 구조식 (1)의 핵산 복합체는 전체적으로 양전하를 가지며,
상기, 캐리어 펩티드 핵산은 캐리어 펩티드 핵산 전체적으로 양전하를 띠도록 1개 이상의 gamma- 또는 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체를 하나 이상 포함하며, 상기 gamma- 혹은 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체는 양전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체가 음전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체에 비해 더 많이 포함되어 전체적인 캐리어 펩티드 핵산의 전하가 양성이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 용어 "혈뇌장벽" 또는 "BBB (Blood-Brain Barrier)"는 본원에서 상호 교환적으로 사용되고, 이는 혈액과 뇌 조직 간에 교환되는 것을 면밀히 조절하고 심하게 제한하는 뇌 조직을 통하여 순환되기 때문에 혈액 내에 존재하는 투과성 장벽을 지칭하기 위해 사용된다. 혈액 뇌 장벽 성분에는 모든 혈관의 가장 깊은 내막을 형성하는 내피 세포, BBB와 구조적으로 상관이 있는 인접한 내피 세포들 간의 조밀한 연접부, 내피 세포의 기저 막, 및 혈관의 노출된 외부 표면의 거의 모두를 덮고 있는 가까운 성상세포의 확장된 족양 돌기 (foot process)가 포함된다. BBB는 혈액 내의 대부분의 물질, 예를 들어 대부분의 대분자, 예를 들면 Ig, 항체, 보체, 알부민 및 약물 및 소분자가 뇌 조직 내로 유입되지 못하게 한다.
본 발명의 용어 "질환" 또는 "장애"는 본원에서 상호 교환적으로 사용되고, 이는 기능의 수행을 방해하거나 혼란시키고/시키거나 불쾌감, 기능이상, 곤란과 같은 증상을 유발시키거나 또는 심지어 병에 걸린 사람을 사망시키거나 이와 접촉한 사람을 사망에 이르게 하는, 신체 상태 또는 몇몇 기관 상의 모든 변경을 지칭한다.
본 발명에 있어서, 상기 생활성 핵산은 핵산의 5'-말단 또는 3'-말단에 질환 치료 또는 진단용 물질이 추가로 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 추가 결합된 물질은 활성 작용제를 포함하는 것일 수 있다. 상기 활성 작용제는 상기 혈뇌장벽을 통하여 투과하지 못하는 것으로 알려져 있거나 투과하지 못하는 물질일 수 있다. 또한, 상기 활성 작용제는 상기 혈뇌장벽을 통하여 적은 양으로만 투과하여 다른 투과 보조제의 존재 없이는 효과적인 양으로 전달될 수 없는 물질일 수 있다.
상기 활성 작용제는 약제학적 활성 작용제, 진단적 활성 작용제 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 생활성 핵산에 연결될 수 있는 뇌질환 치료용 물질은 종래 이들 질환의 치료에 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예컨대, 뇌신경세포 보호제인 NMDA (N-methyl-d-aspartate) 수용체 억제제, 아세틸콜린 에스테라제 억제제, 항 아밀로이드 단백질제 등으로, 예를 들어, 도네페질, 갈란타민, 타그린, 메만틴 등 일 수 있다. 또한, 예컨대, 테모졸로미드, 카르무스틴 함유 글리아델 (Gliadel) 웨이퍼, 멜팔란, 프레가발린, 데파코트 또는 메토트렉세이트 등 일 수 있다.
또한, 본 발명의 생활성 핵산에 연결될 수 있는 뇌질환 치료용 물질은 종래 뇌종양 치료에 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 기존 항암제 중 혈뇌장벽 통과가 어려운 독소루비신, 파클리탁셀 등을 생활성 핵산에 연결하여 뇌종양 치료에 사용될 수 있다.
상기 제제와 본 발명의 생활성 핵산의 연결은 당업계에 공지된 방법, 예컨대, 공유 결합 또는 링커로 매개된 공유결합 등을 통해 수행될 수 있다. 이를 위해 본 발명의 생활성 핵산은 필요하다면 그 활성이 소실되지 않는 범위에서 화학적으로 수식(modification)될 수 있다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 구조식 (1)의 구조를 가지며, 혈뇌장벽 투과성을 가지는 핵산 복합체를 포함하는 뇌질환 진단용 조성물 또는 키트에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 핵산 복합체에 추가로 연결될 수 있는 뇌질환 진단용 물질은 조영제를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 정맥주사로 투여될 수 있는 혈관 조영제, 예를 들어 요오드화 조영제 또는 가돌리늄 조영제일 수 있다. 특히, 더욱 바람직하게는 [11C] 25B-NBOMe, [18F] Altanserin, [11C] Carfentanil, [11C] DASB, [11C] DTBZ 또는 [18F]Fluoropropyl-DTBZ, [11C] ME@HAPTHI, [18F] Fallypride, [18F] Florbetaben, [18F] Florbetapir, [18F] 또는 [11C] Flumazenil, [18F] Flutemetamol, [18F] Fluorodopa, [18F] Desmethoxyfallypride, [18F] Mefway, [18F] MPPF, [18F] Nifene, [11C] Raclopride, [18F] Setoperone, [18F] 또는 [11C] N-Methylspiperone, [11C] Verapamil, Pittsburgh compound B, 18F-THK5105, 18F-THK5117 및 18F-THK5351 등의 뇌 (brain) 양전자 방출 단층 촬영(positron emission tomography, PET)의 방사성 추적자 (radiotracer)일 수 있다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 구조식 (1)의 구조를 가지며, 혈뇌장벽 투과성을 가지는 핵산 복합체를 포함하는 뇌질환 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 구조식 (1)의 구조를 가지며, 혈뇌장벽 투과성을 가지는 핵산 복합체를 개체에 투여하는 단계를 포함하는 뇌질환의 예방 또는 치료방법에 관한 것이다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 뇌질환의 예방 또는 치료용 약제의 제조를 위한 상기 구조식 (1)의 구조를 가지며, 혈뇌장벽 투과성을 가지는 핵산 복합체의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 질환은 뇌질환인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 뇌질환은 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병, 크로이츠펠트-야콥병, 니만-픽 병, 뇌졸중, 중풍, 치매, 혈전증, 색전증, 일과성 허혈 발작, 소경색, 뇌일혈, 뇌경색, 두부손상, 뇌순환대사장애, 뇌 기능혼수, 뇌암 및 뇌종양으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 용어 “치료용 조성물”은 "의약(약제학적, 약학적) 조성물(pharmaceutical composition)"과 혼용될 수 있으며, 본 발명의 생활성 핵산 및 상기 핵산과 결합하는 캐리어 펩티드 핵산을 포함하는 핵산 복합체를 유효성분으로 포함하며, 추가적으로 상기 핵산 복합체에 목적하는 질환을 치료하기 위한 치료용 약물이 결합된 형태일 수 있다.
본 발명의 치료용 조성물은 표준 의약 실시에 따라 혈뇌장벽 내로 전달되는 형태의 제형으로 제형화될 수 있다. 이들 제형은 유효성분 이외에 약학적으로 허용되는 형태의 제형에 적합한 담체, 부형제, 보조제 또는 희석제 등의 첨가물을 함유할 수 있다.
용어 "약학적으로 허용되는(physiologically acceptable)"은 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는 특성을 의미한다.
용어 "담체(carrier)"는 세포 또는 조직 내로의 핵산 복합체의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다. 예를 들어, 디메틸술폭사이드(DMSO)는 생물체의 세포 또는 조직 내로의 많은 유기 화합물들의 투입을 용이하게 하는 통상 사용되는 담체이다.
용어 "희석제(diluent)"는 대상 화합물의 생물학적 활성 형태를 안정화시킬 뿐만 아니라, 화합물을 용해시키게 되는 물에서 희석되는 화합물로 정의된다. 버퍼 용액에 용해되어 있는 염은 당해 분야에서 희석제로 사용된다. 통상 사용되는 버퍼 용액은 포스페이트 버퍼 식염수이며, 이는 인간 용액의 염 상태를 모방하고 있기 때문이다. 버퍼 염은 낮은 농도에서 용액의 pH를 제어할 수 있기 때문에, 버퍼 희석제가 화합물의 생물학적 활성을 변형하는 일은 드물다.
본 발명에서의 핵산 복합체를 함유하는 물질은, 환자에게 그 자체로서 또는 병용 요법(combination therapy)에서와 같이 다른 활성 성분들과 함께 또는 적당한 담체나 부형제와 함께 혼합된 의약 조성물로서 투여될 수 있다.
본 발명에서 사용에 적합한 의약 조성물에는, 활성 성분들이 그것의 의도된 목적을 달성하기에 유효한 양으로 함유되어 있는 조성물이 포함된다. 더욱 구체적으로, 치료적 유효량은 치료될 객체의 생존을 연장하거나, 질환의 증상을 방지, 경감 또는 완화시키는데 유효한 화합물의 양을 의미한다. 치료적 유효량의 결정은, 특히, 여기에 제공된 상세한 개시 내용 측면에서, 통상의 기술자의 능력 범위 내에 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "예방"은, 상기 핵산 복합체를 포함하는 치료용 조성물의 투여로 질환의 발병을 막거나, 이의 진행을 억제시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어 “개선”이란 상기 핵산 복합체를 포함하는 치료용 조성물의 투여로 질환의 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어 "치료"는, 상기 핵산 복합체를 포함하는 치료용 조성물의 투여로 질환의 증세가 호전되거나 완치되는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에 따른 핵산 복합체를 포함하는 조성물은 뇌질환을 치료하기 위하여 또는 뇌질환의 증세를 억제(또는 완화)하기 위하여 의약으로 효과적인 양으로 적용될 수 있다. 뇌질환의 종류, 환자의 연령, 체중, 증상의 특성 및 정도, 현재 치료법의 종류, 치료 회수, 적용 형태 및 경로 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있으며, 해당 분야의 전문가들에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명의 조성물은 상기한 약리학적 또는 생리학적 성분을 함께 적용하거나 순차적으로 적용할 수 있으며, 또한 추가의 종래의 치료제와 병용하여 적용될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 적용될 수 있다. 이러한 적용은 단일 또는 다중적으로 적용일 수 있다.
본 발명에서, "개체"는 본 발명에 따른 핵산 복합체를 투여하여 경감, 억제 또는 치료될 수 있는 상태 또는 질환을 앓고 있거나 그러한 위험이 있는 포유동물을 의미하며, 바람직하게 사람을 의미한다.
또한, 본 발명의 화합물의 인체에 대한 투여량은 환자의 나이, 몸무게, 성별, 투여 형태, 건강 상태 및 질환 정도에 따라 달라질 수 있으며, 몸무게가 70㎏인 성인 환자를 기준으로 할 때, 일반적으로 0.001 ~ 1,000㎎/일이고, 바람직하게는 0.01 ~ 500㎎/일이며, 의사 또는 약사의 판단에 따라 일정시간 간격으로 1일 1회 내지 수회로 분할 투여할 수도 있다.
본 명세서에 기재되어 있는 핵산 복합체를 포함하는 조성물의 독성과 치료 효율성은, 예를 들어, LD50(군집의 50%에 대한 치사량), ED50(군집의 50%에 대해 치료 효과를 갖는 선량), IC50(군집의 50%에 대해 치료 억제 효과를 갖는 선량)을 결정하기 위하여, 세포 배양 또는 실험동물에서의 표준 제약 과정들에 의해 산정될 수 있다. 독성과 치료 효과 간의 선량 비가 치료 지수이고 이것은 LD50과 ED50(또는, IC50) 간의 비율로서 표현될 수 있다. 높은 치료 지수를 보이는 화합물들이 바람직하다. 이들 세포 배양 분석에서 얻어진 데이터는 인간에 사용하는 선량의 범위를 산정하는데 사용될 수 있다. 그러한 화합물들의 투여량(dosage)은 바람직하게는 독성이 없거나 거의 없는 상태에서 ED50(또는, IC50)을 포함하는 순환 농도의 범위 내에 있다.
본 발명의 용어 "투여"란, 어떠한 적절한 방법으로 개체에게 본 발명의 약학 조성물을 도입하는 행위를 의미하며, 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통하여 투여될 수 있다.
상기 본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있는데, 본 발명의 용어 "약제학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료 또는 예방에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 본 발명의 조성물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율 치료기간, 사용된 본 발명의 조성물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.
본 발명의 약학조성물의 투여량은 사용목적, 질환의 중독도, 환자의 연령, 체중, 성별, 기왕력, 또는 유효성분으로서 사용되는 물질의 종류 등을 고려하여 당업자가 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 약학 조성물을 사람을 포함하는 포유동물에 하루 동안 10 내지 100 ㎎/㎏, 보다 바람직하게는 10 내지 30 ㎎/㎏으로 투여할 수 있고, 본 발명의 조성물의 투여빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 내지 3회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 생활성 핵산( Bioactive Nucleic Acid) 및 캐리어 펩티드 핵산, 및 이들을 이용한 복합체의 제조
본 발명에서는 핵산 복합체의 혈뇌장벽 투과능에 대한 효과를 검정하기 위하여, 혈관내피세포 성장인자 (vascular endothelial growth factor, VEGF) 안티센스 핵산 (antisense PNA)에 메토트렉세이트(Methotrexate, MTX)와 형광물질(cy3)을 표지한 생활성 핵산 (antisense PNA) 및 캐리어 핵산 (carrier PNA)의 복합체를 사용하였다. 메토트렉세이트 (Methotrexate, MTX)는 혈뇌장벽을 통과하는 것으로 기존에 알려져 있으나, 생체 이용률이 매우 낮은 뇌질환 치료제이다. 메토트렉세이트가 생체 이용률은 낮지만 혈뇌장벽 투과가 가능하여 뇌종양 치료제로 사용되고 있는 약물이므로, 핵산 복합체에 의해 혈뇌장벽 투과능이 증대되는 효과를 검정할 수 있다. 양성 대조군(positive control)은 메토트렉세이트에 형광물질만 표지한 합성물질을 사용하였다.
본 실시예에서 사용된 펩티드 핵산 기반 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 염기서열, 단량체 변형 및 구조는 하기 표 1과 같다.
본 발명에서 사용한 모든 펩티드 핵산은 파나진 (PANAGENE, 한국)에서 HPLC 정제 방법을 통해 합성하였다.
본 발명에서 사용된 생활성 펩티드 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 서열 정보는 표 1에 나타내었다.
혈뇌장벽 통과능 확인을 위한 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 서열
구분 서열번호 염기서열 단량체 변형
생활성 핵산 서열번호 1 5'-compound-O-AT(-)GA(+)TTC(-)TG(+)CCC(-)TCC-O-K(cy3)-3' -+-+-
캐리어 펩티드
핵산		 서열번호 2 5'-TAC(+)TAAGA(+)CGG(+)GAGG-O-K-3' +++
메토트렉세이트 compound-O-K(cy3)
(Compound = MTX)
단량체의 변형은 전기적인 성질을 부여하기 위하여 펩티드 핵산의 backbone을 전기적 양성은 리신 (Lysine, Lys, K, (+)로 표기)을 전기적 음성은 글루타민산 (Glutamic acid, Glu, E, (-)로 표기)으로 변형된 펩티드 backbone을 가지도록 제작하였다.
각각의 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 조합은 DMSO 하에서 혼성화 되었으며, 그 결과 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산으로 구성된 복합체가 제작되었다.
실시예 2: 핵산 복합체를 이용한 혈뇌장벽 투과능 분석
실시예 1에 따라, 하기 표 2의 구조로 제조된 핵산 복합체를 이용하여 생쥐 모델에서 핵산 복합체의 혈뇌장벽 투과능을 분석하였다.
실시예 2-1: 동물 모델에서의 생활성 펩티드 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산 복합체의 투여
핵산 복합체의 혈뇌장벽 투과능 확인을 위하여, ICR 계통의 6주령 수컷 마우스 (OrientBio, 한국)를 구입하여 일주일 순화시킨 후 20 mg/kg (n=6)의 핵산 복합체를 꼬리 정맥에 투여하였다. 이때 사용된 양성 대조군 (n=6)의 경우, 형광물질을 표지한 메토트렉세이트를 꼬리 정맥으로 투여하였고, 음성 대조군 (n=6)은 실험군과 동일한 농도의 DMSO를 생리식염수로 희석하여 같은 경로로 투여하였다.
본 실시예에서 사용한 핵산 복합체 조합은 하기 표 2 와 같다.
동물모델에서 혈뇌장벽 통과 확인을 위한 핵산 복합체 조합
구분 핵산 복합체
POLIGOTM_1 서열번호 1 및 2
실시예 2-2: 동물 모델의 뇌 조직 분리 및 분석
실시예 2-1의 조건으로 실험을 진행하여 실험군과 대조군을 1일차 및 3일차로 나누어 조직을 분리하였다. 생쥐 모델은 Averntin (5mg/kg)을 복강 내 투여하여 마취시킨 후, 생리식염수와 4% 파라폼알데하이드 (paraformaldehyde)를 퍼퓨젼 (perfusion)하여 뇌 조직을 수세 및 고정하였다. 고정된 뇌 조직은 분리하여 30% 설탕물에 24시간 동안 두어 탈수한 후 OCT를 이용하여 포매 과정을 진행하였다. 조직은 동결 절편기 (cryosection)를 이용하여 뇌 조직의 전체 영역을 30 μm로 섹션하였다. 뇌 조직의 전체 영역으로 볼 수 있는 대뇌피질 (Cerebral cortex)부터 뇌간 (brainstem)까지 확인하기 위해 조직을 크게 전두엽 (prefrontal cortex), 측뇌실 (lateral ventricle), 시교차상핵 (paraventricular nucleus), 해마 (hippocampus), 중간뇌 (midbrain), 소뇌 (cerebellum) 등의 총 여섯 부위로 분리하여 슬라이드 글라스에 마운팅 하고 핵은 DAPI로 15분 동안 염색한 후 공초점 현미경 하에서 분석하였다.
정맥으로 약물을 투여하였을 때 혈액을 통하여 뇌 조직 내로 순환되는 경로는 뇌의 뒷부분부터 시간이 지남에 따라 앞부분으로 퍼져나가는 것이 일반적이다. 따라서 투여 물질이 본 시스템을 거쳐 확산되는지를 확인하기 위해 뇌 조직을 앞쪽부터 뒤쪽까지 크게 여섯 부위로 분류하여 분석을 진행하였고, 또한 시간이 지남에 따라 확산되는 양상을 확인하기 위하여 DAY1과 DAY3의 그룹을 분리하여 수치를 분석하였다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이 핵산 복합체를 투여한 실험군에서 cy3에 의한 형광 발현이 나타나는 것을 확인하였으며, 이는 기존에 혈뇌장벽을 통과한다고 알려진 메토트렉세이트를 단독 투여군에 비해서 형광 발현이 높게 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 핵산 복합체에 의해 메토트렉세이트의 혈뇌장벽 투과도 및 생체 이용률이 증가한다는 것을 확인하였다.
DAY1과 DAY3의 그룹을 분리하여 수치를 분석하였을 때, DAY1에서는 핵산 복합체의 형광값이 뇌 조직의 앞쪽 영역 (도 1a)인 전두엽, 시교차상핵 보다 뒤쪽 영역 (도 1b)인 중간뇌, 소뇌 부위에서 높게 나타나는 것이 확인되었고, DAY3에서는 뇌조직의 앞쪽 영역인 전두엽까지 형광이 확산하여 형광 발현이 높게 나타나는 것을 확인하였다 (도 1 및 1d). 따라서, 혈관과 뇌 조직 영역의 순환계에 따라 핵산 복합체가 투과되어 확산하는 것을 확인하였다.
그 다음, 핵산 복합체를 투여한 모든 실험군에 대해 투여한 일자에 따른 조직 내 형광 분포를 수치화하여 핵산 복합체를 투여한 후 뇌의 각 조직에서의 형광 발현 분포를 비교하였다.
그 결과, DAY1에서는 핵산 복합체의 형광 발현 분포가 여러 뇌 영역 중 뇌의 뒷부분인 중간뇌, 소뇌 부위에서 높게 나타나는 것을 확인하였다 (도 2a). 이는 핵산 복합체를 투여하였을 때, MTX 단독 투여한 양성 대조군 그룹보다도 뇌의 전체 부분에서 2배에서 3배 정도 높은 형광값을 보였다. DAY3에서는 뇌 영역 중 뇌의 앞부분인 전두엽까지 형광 발현 분포가 높게 나타나는 것을 확인하였다 (도 2b). DAY1과 마찬가지로 양성 대조군 그룹인 MTX 단독 투여된 그룹보다 핵산 복합체를 투여한 그룹의 형광값이 1.5배에서 2배 정도 높은 것을 확인하였다. 또한 뇌 조직 전체 영역에서 DAY1에 비하여 DAY3에서 형광 발현이 더 크게 나타나는 것을 확인하였다. 형광 세기를 수치화하여 분석함으로써 실험 결과의 정확성을 높였다.
실시예 3: 엔도좀 탈출을 도와주는 물질을 포함하는 생활성 펩티드 핵산( Bioactive Peptide Nucleic Acid) 및 캐리어 펩티드 핵산, 및 이들을 이용한 복합체의 제조
본 발명에서는 핵산 복합체의 혈뇌장벽 투과능에 대한 효과를 검정하기 위하여, 엔도좀 탈출 (endosome escape)을 도와주는 물질을 포함하는 혈관내피세포 성장인자 (vascular endothelial growth factor, VEGF) 안티센스 핵산 (antisense PNA)에 클로람부실 (chlorambucil)과 형광물질(cy3)을 표지한 생활성 핵산 (antisense PNA) 및 엔도좀 탈출(endosome escape)을 도와주는 물질을 포함하는 캐리어 핵산 (carrier PNA)과의 복합체를 만들어 사용하였다. 클로람부실 (chlorambucil)은 기존에 혈뇌장벽을 통과하지 않는 물질로 알려진 약물이다.
본 실시예에서 사용된 펩티드 핵산 기반 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 염기서열, 단량체 변형 및 구조는 하기 표 3과 같다.
본 발명에서 사용한 모든 펩티드 핵산은 파나진(PANAGENE, 한국)에서 HPLC 정제 방법을 통해 합성하였다.
본 발명에서 사용된 생활성 펩티드 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 서열 정보는 표 3에 나타내었다.
혈뇌장벽 통과능 확인을 위한 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 서열
구분 서열번호 염기서열 단량체 변형
생활성 핵산 서열번호 3 5'-compound-O-GLFDIIKKIAESF-O-AT(-)GA(+)TTC(-)TG(+)CCC(-)TCC-O-K(cy3)-3' -+-+-
캐리어 펩티드
핵산		 서열번호 4 5'-Histidine(10)-O-TAC(+)TAAGA(+)CGG(+)GAGG-O-K-3' +++
(Compound = chlorambucil)
단량체의 변형은 전기적인 성질을 부여하기 위하여 펩티드 핵산의 backbone을 전기적 양성은 리신 (Lysine, Lys, K, (+)로 표기)을 전기적 음성은 글루타민산 (Glutamic acid, Glu, E, (-)로 표기)로 변형된 펩티드 backbone을 가지도록 제작하였다.
각각의 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 조합은 DMSO 하에서 혼성화 되었으며, 그 결과 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산으로 구성된 복합체가 제작되었다.
실시예 4: 엔도좀 탈출을 도와주는 물질을 포함하는 핵산 복합체를 이용한 혈뇌장벽 투과능 분석
실시예 3에 따라, 하기 표 4의 구조로 제조된 핵산 복합체를 이용하여 생쥐 모델에서 핵산 복합체의 혈뇌장벽 투과능을 분석하였다.
실시예 4-1: 동물 모델에서의 생활성 펩티드 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산 복합체의 투여
엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산 복합체의 혈뇌장벽 투과능 확인을 위하여, ICR 계통의 6주령 수컷 마우스 (OrientBio, 한국)를 구입하여 일주일 순화시킨 후 20 mg/kg (n=6)의 핵산 복합체를 꼬리 정맥에 투여하였다. 이때 사용된 대조군 (n=2)의 경우 실험군과 동일한 농도의 DMSO를 생리식염수로 희석하여 꼬리 정맥에 투여하였다.
본 실시예에서 사용한 핵산 복합체 조합은 하기 표 4 와 같다.
동물모델에서 혈뇌장벽 통과 확인을 위한 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산 복합체 조합
구분 핵산 복합체
POLIGOTM_2 서열번호 3 및 4
실시예 4-2: 동물 모델의 뇌 조직 분리 및 분석
실시예 4-1의 조건으로 실험을 진행하여 실험군과 대조군을 1일차 및 3일차로 나누어 조직을 분리하였다. 생쥐 모델은 Averntin (5mg/kg)을 복강 내 투여하여 마취시킨 후, 생리식염수와 4% 파라폼알데하이드 (paraformaldehyde)를 퍼퓨젼 (perfusion)하여 뇌 조직을 수세 및 고정하였다. 고정된 뇌 조직은 분리하여 30% 설탕물에 24시간 동안 두어 탈수한 후 OCT를 이용하여 포매 과정을 진행하였다. 조직은 동결 절편기 (cryosection)를 이용하여 뇌 조직의 전체 영역을 30μm로 섹션하였다. 대뇌피질 (Cerebral cortex)부터 뇌간 (brainstem)까지 확인하기 위해 조직을 크게 전두엽 (prefrontal cortex), 측뇌실 (lateral ventricle), 시교차상핵 (paraventricular nucleus), 해마 (hippocampus), 중간뇌 (midbrain), 소뇌 (cerebellum) 등의 총 여섯 부위로 분리하여 슬라이드 글라스에 마운팅 하고 핵은 DAPI로 15분 동안 염색한 후 공초점 현미경 하에서 분석하였다.
정맥으로 약물을 투여하였을 때 혈액을 통하여 뇌 조직 내로 순환되는 경로는 뇌의 뒷부분부터 시간이 지남에 따라 앞부분으로 퍼져나가는 것이 일반적이기 때문에, 투여 물질이 본 시스템을 거쳐 확산되는지를 확인하기 위해 뇌 조직을 앞쪽부터 뒤쪽까지 크게 여섯 부위로 분류하여 분석을 진행하였고, 또한 시간이 지남에 따라 확산되는 양상을 확인하기 위하여 DAY1과 DAY3의 그룹을 분리하여 수치를 분석하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 포함된 핵산 복합체를 투여한 실험군에서 cy3에 의한 형광 발현이 나타나는 것을 확인하였으며, 이는 기존에 혈뇌장벽을 통과하지 못하는 약물을 표지하였음에도 불구하고 핵산 복합체에 의해 투과가 되었음을 확인하였다.
또한, DAY1과 DAY3의 그룹을 분리하여 수치를 분석하였을 때, DAY1에서는 핵산 복합체의 형광값이 뇌 조직의 앞쪽 영역 (도 3a)인 전두엽, 측뇌실 부위보다 뒤쪽 영역 (도 3b)인 중간뇌, 소뇌 부위에서 높게 나타나는 것이 확인되었다. DAY3에서는 앞쪽 영역인 전두엽까지 형광값이 높게 나타났으나 (도 3c), 뇌의 뒤쪽 영역인 중간뇌, 소뇌 부위에서는 DAY1에 비해 형광값이 많이 감소한 것을 확인하였다 (도 3d). 이로써 혈관과 뇌 조직 영역의 순환계에 따라 핵산 복합체가 투과되어 확산되는 것을 확인하였다.
그 다음, 핵산 복합체를 투여한 모든 실험군에 대해 투여한 일자에 따른 조직 내 형광 분포를 수치화하여 핵산 복합체를 투여한 후 뇌의 각 조직에서의 형광 발현 분포를 비교하였다.
그 결과, DAY1에서는 핵산 복합체의 형광 발현 분포가 여러 뇌 영역 중 뇌의 뒷부분인 중간뇌, 소뇌 부위에서 높게 나타나는 것을 확인하였으며, 이를 수치화하였을 때 대조군에 비해 핵산 복합체를 투여한 군에서 뇌 앞쪽 영역은 2배 혹은 3배, 뒤쪽 영역은 크게 10배까지 형광값이 증가한 것을 확인할 수 있었다 (도 4a). DAY3의 경우 뇌 영역 중 뇌의 앞부분인 전두엽까지 형광 발현 분포가 높게 나타나는 것을 확인하였고, 이를 수치화하여 비교하였을 때 핵산 복합체를 투여한 그룹에서 대조군에 비해 뇌의 앞쪽 영역에서 10배 이상, 뒤쪽 영역은 2.5배 형광값이 증가한 것을 확인하였다 (도 4b). 형광 세기를 수치화하여 분석함으로써 실험 결과의 정확성을 높였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
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Claims (22)

  1. 하기 구조식 (1)의 구조를 가지는 핵산 복합체를 포함하는 혈뇌장벽 투과용 조성물.
    [구조식 (1)]
    [ A ≡ C (+) ]
    상기 구조식 (1)에 있어서,
    A는 목적하는 유전자와 결합할 수 있는 서열, 또는 목적하는 유전자 서열을 가지는 생활성 핵산(Bioactive Nucleic Acid)이고,
    C는 생활성 핵산과 결합할 수 있는 캐리어 펩티드 핵산(Carrier Peptide Nucleic Acid)이고;
    '≡'는 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산 간의 상보적인 결합을 의미하며,
    A로 표시되는 생활성 핵산은 펩티드 핵산(Peptide Nucleic Acid)으로, 전체적으로 음전하를 가지며,
    C (+) 로 표시되는 캐리어 펩티드 핵산은 전체적으로 양전하를 가지고,
    A ≡ C(+) 로 표시되는 구조식 (1)의 핵산 복합체는 전체적으로 양전하를 가지며,
    상기, 캐리어 펩티드 핵산은 캐리어 펩티드 핵산 전체적으로 양전하를 띠도록 1개 이상의 gamma- 또는 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체를 하나 이상 포함하며, 상기 gamma- 혹은 alpha-backbone 변형 펩티드 핵산 단량체는 양전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체가 음전하를 가지는 아미노산을 가지는 단량체에 비해 더 많이 포함되어 전체적인 캐리어 펩티드 핵산의 전하가 양성이 되는 것을 특징으로 한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생활성 핵산 또는 캐리어 펩티드 핵산은 각각의 핵산의 5'-말단 또는 3'-말단에 엔도좀 탈출을 도와주는 물질이 추가로 결합된 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 엔도좀 탈출을 도와주는 물질은 펩티드, 지질 나노물질(lipid nanoparticles), 접합체 나노물질(polyplex nanoparticles), 고분자 나노구(polymer nanospheres), 무기물 나노물질(inorganic nanoparticles), 양이온 지질 나노물질(cationic lipid-based nanoparticles), 양이온 고분자(cationic polymer) 및 pH 감응 고분자(pH sensitive polymers)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 펩티드는 GLFDIIKKIAESF(서열번호 5) 또는 Histidine(10)인 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 생활성 핵산은 핵산의 5'-말단 또는 3'-말단에 질환의 치료 또는 진단용 물질이 추가로 결합된 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산은 각각 2 내지 50개의 핵산 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 펩티드 핵산은 상기 생활성 핵산과 염기서열 일부 혹은 전부가 상보적인 서열로 구성되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 일부가 상보적인 서열로 구성되는 캐리어 펩티드 핵산은 하나 이상의 유니버설 염기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 양전하를 가지는 아미노산은 리신(Lysine, Lys, K), 아르기닌(Arginine, Arg, R), 히스티딘(Histidine, His, H), 디아미노 부티르산(Diamino butyric acid, DAB), 오르니틴(Ornithine, Orn) 및 아미노산 유사체로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 음전하를 가지는 아미노산은 글루타민산(Glutamic acid, Glu, E), 아스파트산(Aspartic acid, Asp, D) 또는 아미노산 유사체인 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산은 각각의 핵산의 5'-방향성 및 3'-방향성에 따라 평행(parallel) 또는 역평행(antiparallel)으로 결합된 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 결합력(융해온도, melting temperature, Tm)은 생활성 핵산과 생활성 핵산의 목적하는 유전자와의 결합력보다 낮은 것을 특징으로 하는 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산은 평행 결합(Parallel binding) 또는 부분 특이결합(Partial specific binding)함으로써, 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 결합력(융해온도, melting temperature, Tm)이 생활성 핵산과 생활성 핵산의 목적하는 유전자와의 결합력보다 낮은 것을 특징으로 하는 조성물.
  14. 제12항에 있어서, 상기 캐리어 펩티드 핵산이 링커, 유니버설 염기(universal base) 및 생활성 핵산의 대응되는 염기와 상보적이지 않은 염기를 가지는 펩티드 핵산 염기에서 선택된 하나 이상의 펩티드 핵산 염기를 가짐으로써, 생활성 핵산 및 캐리어 펩티드 핵산의 결합력(융해온도, melting temperature, Tm)이 생활성 핵산과 생활성 핵산의 목적하는 유전자와의 결합력보다 낮은 것을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제12항에 있어서, 상기 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 결합력 조절을 통해 생활성 핵산과 캐리어 펩티드 핵산의 분리시점 및 생활성 핵산과 생활성 핵산의 목적하는 유전자의 결합 시점의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 유니버설 염기(universal base)는 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 사이토신 (cytosine), 티민(thymine), 우라실(Uracil) 등의 천연 염기와 선택성 없이 결합하고 상보적인 결합력보다 낮은 결합력을 가지는 염기로 이노신 PNA(inosine PNA), 인돌 PNA(indole PNA), 나이트로인돌 PNA(nitroindole PNA) 및 무염기(abasic)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 소수성 잔기(hydrophobic moiety), 친수성 잔기(hydrophilic moiety), 표적 항원 특이적 항체, 앱터머, 소광자, 형광 표지자 및 발광 표지자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질이 생활성 핵산 및/또는 캐리어 펩티드 핵산에 결합된 것을 특징으로 하는 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 소수성 잔기(hydrophobic moiety), 친수성 잔기(hydrophilic moiety), 표적 항원 특이적 항체, 앱터머, 소광자, 형광 표지자 및 발광 표지자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질과 생활성 핵산 및/또는 캐리어 펩티드 핵산의 결합은 단순 공유결합 또는 링커로 매개된 공유결합인 것을 특징으로 하는 조성물.
  19. 제5항에 있어서, 상기 질환은 뇌질환인 것을 특징으로 하는 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 상기 뇌질환은 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병, 크로이츠펠트-야콥병, 니만-픽 병, 뇌졸중, 중풍, 치매, 혈전증, 색전증, 일과성 허혈 발작, 소경색, 뇌일혈, 뇌경색, 두부손상, 뇌순환대사장애, 뇌 기능혼수, 뇌암 및 뇌종양으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  21. 제19항에 있어서, 뇌질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  22. 제19항에 있어서, 뇌질환의 진단용 조성물인 것을 특징으로 하는 조성물.
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