KR20220057605A - 핵산 형질감염을 위한 리피도이드 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 X, Y, Z 및 R이 청구항에서와 같이 정의되는 일반식 I의 리피도이드에 관한 것이다. 본 발명의 리피도이드는 형질감염제로 이용가능하다. 또한 본 발명은 이러한 리피도이드를 함유한 형질감염제, 형질감염 입자 및 이의 용도를 기술한다.

Description

핵산 형질감염을 위한 리피도이드 및 그 용도
본 발명은 새로운 이온화가능한 리피도이드, 및 뉴클레오티드, 핵산 및 이의 합성 유사체를 세포 및 조직으로 형질감염 투여하기 위한 상기한 화합물의 용도에 관한 것이다.
핵산 (NA) 기반 요법의 개발로 최근 수년간 예상하지 못한 르네상스를 경험하고 있다. 리보핵산 (RNA) 요법은, 이전에 실험한 치료학적 데옥시리보핵산 (DNA)과 비교해, 높은 효능과 동시에 낮은 부작용 위험으로 인해, 새로운 기반을 구축하고 있다. 이러한 약물 수종이 이미 임상적으로 이용되고 있으며, 그 예로는 유전성 트랜스티레틴 아밀로이드증에 대한 파티시란 (patisiran), 특정 유형의 뒤셴 근위축증에 대한 에테플리르센 (eteplirsen), 또는 척수성 근위축증에 대한 누시네르센 (nusinersen)이 있다. 이들 질환 모두 생명을 위협적이지만, 이에 대한 대안 치료법은 없는 실정이다. 리보핵산 (RNA)을 표적화하는 잠재적인 약물 또는 그 용도는 이것이 NA 또는 단백질을 표적화하는지 또는 단백질을 코딩하는지에 따라 3가지 범주로 나눌 수 있다. 첫번째 범주는, 메신저 RNA (mRNA)의 번역 또는 RNA 스플라이싱을 차단하는 뉴클레오티드 (nt) 13-25개로 구성된 단일 가닥 안티센스 올리고뉴클레오티드 (누시네르센, 에테플리르센)와; mRNA를 분해하는 소형 간섭성 RNA (siRNA, 21-23nt)(파티시란)를 포함한다. 단백질을 표적화하는 치료학적 RNA 분자는 RNA 앱타머로 알려진 유형의 분자를 이용한다. 이는 특정 단백질의 기능을 조절하도록 설계된다. 이러한 약물에 대한 일 예는, 2004년에 이러한 유형의 약물로서 최초로 승인받은 신혈관성 노인성 황반 변성을 치료하기 위해 사용되는, 페갑타닙 (pegaptanib)이다. mRNA를 이용한 요법은 소위 개인 맞춤형 암 백신 또는 감염성 질환에 대한 백신 (예, 지카바이러스, SARS-CoV-2)의 제조에 주로 이용된다. 바이러스 질환들에서, 광견병 및 유행성 인플루엔자에 대한 mRNA 기반의 예방학적 백신에 대한 후보 물질이 건강한 지원자들에서 안전한 항체 생산을 유도하는 것으로 입증되어 있다. COVID-19 유행의 원인 바이러스인 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2 (SARS-CoV-2)에 대한 백신 개발에 막대한 노력이 투입되고 있다. 이러한 시도로, 안전하고 매우 효과적인 mRNA 백신 후보들이 광범위한 사용을 위해 현재 유통되게 되었다. 또한, 단백질-대체 mRNA 요법 역시, 예를 들어 혈우병을 치료하기 위해, 전임상 개발 단계에 있다.
직접 유전자 편집, 특히 CRISPR-Cas9 시스템에 기반한 유전자 편집을 수행할 수 있는 분자 기법들이 현재 급속도록 발전하고 있다. CRISPR 기법은 DNA 서열을 바꾸어 유전자 기능을 수정할 수 있는 도구이다. 잠재적인 응용으로는 유전자 결함의 복구, 질환 치료 및 전파 예방 또는 농업 작물의 개선을 포함한다. CRISPR-Cas9 시스템은 HIV 치료, 겸상 세포 질환 및 β-지중해 빈혈 등의 혈액 악성 및 유전 장애의 치료를 비롯하여 다수의 전임상 및 임상 실험들에서 조사되었다. 이후 RNA 편집은 ADAR (RNA에 작용하는 아데노신 데아미나제) 시스템에 의해 달성되며, 이는 지금까지 임상 관점에서 보다 안전한 것으로 보인다. 직접 게놈 편집에 대한 분자 기법은 편집을 담당하는 적절한 효소를 코딩하는 mRNA 형태로 작용 부위로 전달할 수 있다.
전술한 모든 기법들 (또는 NA에 기반한, 기타 기법)을 안전하게 이용할 수 있게 하는 핵심 요소는 작용 부위로 안전하고 효율적으로 수송하는 것이다. 주요 단계는 음으로 하전된 NA가 세포의 인지질 막을 통해 침투하는 것으로, NA를 의도적으로 진핵생물 세포로 도입하는 공정을 형질감염이라 한다. 최근 수십년 동안, NA를 생체내 분해되지 않도록 방지하면서 세포 막을 통해 NA를 효율적으로 수송하기 위한 담체 (소위 벡터)들이 집중적으로 개발되었다 (Stewart, M. P.: Chem . Rev. 2018, 118, 7409-7531).
NA 형질감염에 바이러스성 벡터 및 비-바이러스성 (물리적, 화학적) 벡터 둘다 이용된다. 지금까지 유전자 요법 분야에서 임상 실험의 약 70%가 바이러스성 벡터를 이용해 수행되었지만, 이러한 방식은 수많은 위험을 수반한다 (발암성, 면역 반응의 유도, 조직 비-특이성, 제한적인 NA 병합성 및 제조 복잡성). 물리적인 방법 (예, 전기천공)은 인간 의학에서 전신으로 적용하긴 어렵다.
대조적으로, 합성 화학 벡터는 통상적으로 면역성원이 보다 약하고, 더 많은 양의 유전 물질을 수송할 수 있으며, 잘-정의된 분자로 구성되어 있어 효율을 높이고 독성을 억제하기 위해 필요에 따라 그 구조를 변형시킬 수 있다. 양이온성 폴리머 또는 양이온성 지질은 음으로 하전된 NA와 복합체를 형성한 화학 벡터로 이용된다. 이 복합체는 세포 막을 침투할 수 있으며, 동시에 세포외 환경에서 NA가 분해되지 않도록 보호할 수 있다.
구조적인 관점에 비추어, 소위 지질 나노입자 (LNP)가 현재 가장 유망하며, 상기한 복합체의 임상적으로 진보된 형태이다. 이의 경우, 양이온성 지질은, 예를 들어, siRNA 형질감염 시스템에서 입증된 바와 같이, 통상적으로 응집을 방지하고 입자 크기와 형질감염 효율에 영향을 미치는 페길화된 지질과, 그리고 안정적인 NK 캡슐화에 필수적인 헬퍼 지질 및 콜레스테롤과 함께 제형을 구성한다 (Kulkarni, J.: Nanoscale, 2019, 11, 21733-21739). LNP는 뉴클레오티드 단위 수개 내지 수백만개에 이르는 NA 분자를 수용할 수 있다.
합성 양이온성 지질 및 리피도이드 (소수성 쇄의 수가 많다는 점에서 차이가 있는, 지질 유사 합성 분자)는 양이온성 및 소수성 도메인에 의해 구성된다. 지금까지, 표적 설계와 조합 생성 라이브러리 검사를 통해, 양쪽 도메인에 높은 구조적 차이를 가진 이러한 물질들이 다수 개발되었다.
D-Lin-MC3-DMA, C12-200, cKK-E12, SA2-SC8 등과 같은 지질 및 리피도이드들이 siRNA 형질감염 용도로 특수 개발된 바 있다 (Dong, Y.: Adv . Drug Deliv . Rev. 2019, 144, 133-147). 최근 (2018년 8월) D-Lin-MC3-DMA 함유 제형이 상품명 Onpattro (기존 파티시란)으로 임상 실습에 돌입하여, 역사상 최초로 승인된 siRNA 약물이 되었다 (Zhang, X.: J. Clin . Pharmacol . 2020, 60 (1), 37-49). 그러나, siRNA에 대해 개발된 제형이 mRNA에는 유효하지 않을 수 있어, 표적 최적화가 필요하다 (Cullis, P.: Mol . Ther . 2017, 25 (7), 1467-1475).
D-Lin-MC3-DMA, C12-200, cKK-E12 및 TT3와 같은 이온화가능한 지질 및 리피도이드는 mRNA 전달에 이용된다 (Zhong, Z.: Nano Today 2018, 23, 16-39; Kowalski, P.: Mol . Ther . 2019, 27 (4), 1-19; Li, B.: Nano Lett . 2015, 15, 8099-8107). 이온화가능한 지질은 또한 DNA 형질감염에도 이용된다. 다시 말해, 소형 분자 (siRNA) 형질감염에 대해 최적화된 형질감염 시스템이 DNA 형질감염에도 항상 적합한 것은 아니며, mRNA에 대해 개발된 제형조차도 DNA에 유효하지 않을 수 있다는 사실에 주목하여야 한다 (Buck, J.: ACS Nano 2019, 13, 3754-3782).
이온화가능한 지질 기반의 합성 벡터는 상당한 치료학적 잠재력에도 불구하고 지금까지 임상 사용 단계에까지 도달한 경우는 수종에 불과하므로, 생체내 독성이 매우 낮을 수 있는 효율이 우수한 새로운 시스템을 개발하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 뉴클레오티드 및 핵산 및 이들의 합성 유사체의 이온화가능한 (양이온성) 지질을 이용한 형질감염 및 표적 전달의 효율 문제, 그리고 이들 지질이 표적 유기체 또는 세포에 독성인 문제에 대해 해법을 제시한다. 본 발명자들은, 아다만탄을 이온화가능한 리피도이드의 중심 코어로 이용할 경우, 이러한 리피도이드의 형질감염 효율이 기존에 공지된 용액과 비교해, 특히 mRNA, 사이클릭 다이뉴클레오티드, siRNA 및 DNA의 형질감염에서 현저하게 증가한다는 것을, 놀랍게도 알게 되었다. 동시에, 이러한 아다만탄-함유 리피도이드는 해당 투여량에서 매우 낮은 세포독성을 나타낸다. 이는 정맥내 또는 복막내 투여 후 마우스에서 독성 징후를 나타내지 않는다. 새로운 이온화가능한 리피도이드의 중심 구조 모티프로 사용되는 아다만탄 코어의 특이적인 특성은 지금까지 공지된 이온화가능한 지질 및 리피도이와 비교해 이의 주변부에서 입체적으로 복잡하고, 매우 경직적이라는 것이다. 아다만탄으로부터 구조적으로 파생된 생리활성물질의 추가적인 이점은 일반적으로 생체친화성이 양호하고, 따라서 약제학적 용도, 특히 인간 의학에 적합하다는 것이다.
본 발명은 일반식 I의 이온가능한 리피도이드, 및 이의 약제학적으로 허용가능한 염, 부가 염 및 용매화물에 관한 것이다.
Figure pct00001
상기 식에서, X는 -C(=O)NH-, -C(=O)O-, -C(=S)O-, -C(=O)S-, -C(=S)S-, -C(=O)NHNH-, -CH2-, -O-, -OC(=O)-, -S-, -SC(=O)-, -NH-, -NHNH-, -NHC(=O)-, -NHNHC(=O)-, -C≡C-, -CH=CH-, 질소 원자 2개 이상을 함유한 5원성 헤테로사이클, -CH2C(=O)NH-, -CH2C(=O)O-, -CH2C(=S)O-, -CH2C(=S)S-, -CH2C(=O)NHNH-, -N=CH- 및 -CH=N-로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Y는 독립적으로 알킬렌 쇄 C2-C10로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기한 알킬렌 쇄에서 하나 이상의 -CH2- 기는 하나 이상의 O 또는 S 원자로 선택적으로 치환될 수 있으며;
Z는 수소, -OH, -CH2OH, -NH2, -N+(CH3)2-(CH2)3-SO3 -, -N+(CH3)2-(CH2)2-COO-, -NHCH3, -N(CH3)2, -N+(CH3)3, -OCH3, -OCH2CH3, -C(=O)R1으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 R1은 -NH2, -NH(CH2) n OH, -N[(CH2) n OH]2, -NHCH(CH2OH)2, -NHCH2CH(-OH)CH2OH, -NH(CH2) n C(=O)NH2, -N[CH2C(=O)NH2]2, -NHCH[C(=O)NH2]2, -NH(CH2)2NHC(=O)NH2,
Figure pct00002
및
Figure pct00003
으로부터 선택되고, n은 2-5 범위의 정수이며;
R은 각각 동일하거나 또는 상이하며, 각각의 R은 독립적으로 알킬 C8-C20, 알케닐 C8-C20 및 알키닐 C8-C20로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기한 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 하나 이상의 -CH2- 기는 선택적으로 -CH(OH)-, -OC(=O)-, -C(=O)O-, -S-S-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -O- 및 -S-로부터 선택되는 기 하나 이상으로 치환될 수 있다.
일부 구현예에서, X는 -C(=O)NH-, -C(=O)O-, -C(=S)O-, -C(=O)S-, -C(=S)S-, -C(=O)NHNH-, -CH2-, -O-, -S-, -NH-, -NHNH-, -NHC(=O)-, -NHNHC(=O)-, -C≡C-, -CH=CH-, 질소 원자 2개 이상을 함유한 5원성 헤테로사이클, -CH2C(=O)NH-, -CH2C(=O)O-, CH2C(=S)O-, CH2C(=S)S-, -CH2C(=O)NHNH-, -N=CH-, -CH=N-로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, Y는 알킬렌 쇄 C2-C10으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, Z는 수소 원자, -OH, -NH2, -NHCH3, -N(CH3)2, -N+(CH3)3, -OCH3, -OCH2CH3, -N+(CH3)2-(CH2)3-SO3 -, -N+(CH3)2-(CH2)2-COO-로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, Z는 수소, -OH, -CH2OH, -NH2, -N+(CH3)2-(CH2)3-SO3 -, -N+(CH3)2-(CH2)2-COO- 및 -C(=O)R1으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서, R1은 -NH2, -NH(CH2) n OH, -N[(CH2) n OH]2, -NHCH(CH2OH)2, -NHCH2CH(OH)CH2OH, -NH(CH2) n C(=O)NH2, -N[CH2C(=O)NH2]2, -NHCH[C(=O)NH2]2, -NH(CH2)2NHC(=O)NH2,
Figure pct00004
및
Figure pct00005
으로부터 선택되고, n은 2-5 범위의 정수이다.
일부 구현예에서, Z는 수소, -OH, -CH2OH, -NH2, -N+(CH3)2-(CH2)3-SO3 -, -N+(CH3)2-(CH2)2-COO- 및 -C(=O)R1으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 R1은 -NH2, -NH(CH2)2OH, -N[(CH2)2OH]2, -NHCH(CH2OH)2, -NHCH2CH(-OH)CH2OH, -NH(CH2)2C(=O)NH2, -N[CH2C(=O)NH2]2, -NHCH[C(=O)NH2]2, -NH(CH2)2NHC(=O)NH2,
Figure pct00006
및
Figure pct00007
로부터 선택된다.
용어 "알킬"은 선형, 분지형 또는 고리형 또는 고리-함유성일 수 있는, 포화 탄화수소 쇄를 의미한다.
용어 "알케닐"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 함유한 탄화수소 쇄를 의미한다. 탄화수소 쇄는 선형, 분지형 또는 고리형 또는 고리-함유성일 수 있다.
용어 "알키닐"은 탄소-탄소 삼중 결합 1개 이상, 그리고 선택적으로는 탄소-탄소 이중 결합 하나 이상을 추가로 함유한 탄화수소 쇄를 의미한다. 탄화수소 쇄는 선형, 분지형 또는 고리형 또는 고리-함유성일 수 있다.
용어 "알킬렌 쇄"는 선형, 분지형 또는 고리형 또는 고리-함유성일 수 있으며, 바람직하게는 선형의 포화 탄화수소 쇄를 의미한다. 이 쇄는 2가이며, 즉 링커로서 결합하거나 또는 2개의 결합을 통해 브릿징된다.
일반식 I의 분자가 양 전하를 가지는 경우, 이 화합물은 유기산 또는 무기산의 약제학적으로 허용가능한 음이온일 수 있는 반대이온을 함유하여, 약제학적으로 허용가능한 염을 형성한다. 이러한 음이온은, 예를 들어, 아세테이트, 아스파르테이트, 벤즈설포네이트, 벤조에이트, 베실레이트, 바이카보네이트, 바이타르트레이트, 브로마이드, 캄실레이트, 카보네이트, 클로라이드, 사이트레이트, 데카노에이트, 에데테이트, 에실레이트, 푸마레이트, 글루셉테이트, 글루코네이트, 글루타메이트, 글리콜레이트, 헥사노에이트, 아이오다이드, 락테이트, 말레이트, 말리에이트, 만델레이트, 메실레이트, 메탄설페이트, 납실레이트, 나이트레이트, 옥타노에이트, 올리에이트, 팔모에이트, 판토테네이트, 포스페이트, 폴리갈락투로네이트, 프로피오네이트, 살리실레이트, 스테아레이트, 숙시네이트, 설페이트, 타르트레이트 및 토실레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
식 I의 화합물이 키랄 센터를 가지는 경우, 식 I은 순수한 거울상 이성질체뿐 아니라 라세메이트 등의 거울상 이성질체들의 혼합물을 포함한다.
식 I은 유리 형태뿐 아니라 염, (산 또는 염기와의) 부가 염 및/또는 용매화물, 예를 들어, 수화물 또는 알코올 용매화물 형태의 식 I의 화합물을 포괄한다.
식 I에서 링커 X는 분자의 아민 모이어티를 중심 아다만탄 코어에 부착하는 반응을 통해 생성된다. 따라서, 이는, 선택 반응, 예를 들어, 에스테르, 아미드 및 이의 유사체의 형성, 클릭 반응 (예, 아지도-알킨 고리 부가 반응) 등에 따라 다른 링커일 수 있다. 따라서, X는 -C(=O)NH-, -C(=O)O-, -C(=S)O-, -C(=O)S-, -C(=S)S-, -C(=O)NHNH-, -CH2-, -O-, -OC(=O)-, -S-, -SC(=O)-, -NH-, -NHNH-, -NHC(=O)-, -NHNHC(=O)-, -C≡C-, -CH=CH-, 질소 원자 2개 이상을 함유한 5원성 헤테로사이클, -CH2C(=O)NH-, -CH2C(=O)O-, -CH2C(=S)O-, -CH2C(=S)S-, -CH2C(=O)NHNH-, -N=CH- 및 -CH=N-으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, X는 -C(=O)NH-, 질소 원자 2개 이상을 함유한 5원성 헤테로사이클 및 -C(=O)O-로부터 선택된다.
링커 Y는 링커 X 및 아다만탄 코어로부터 아민까지 적어도 최소 거리를 제공하는 알킬렌이다. Y는 C2-C10 알킬렌 쇄, 바람직하게는 C2-C8 알킬렌 쇄이며, 알킬렌 쇄에서 하나 이상의 -CH2- 기는 하나 이상의 O 또는 S 원자로 선택적으로 치환될 수 있다.
치환기 Z는 식 I의 화합물의 특성을 추가로 소폭 변형시킬 수 있다.
바람직하게는, Z는 수소 원자 또는 -C(=O)R1이다. 모이어티 -C(=O)R1은 전형적으로 아민-말단을 가진 분자를 카르복시산 기를 가진 중심 아다만탄 코어와 반응시킴으로써 생성된다. 따라서, R1은 -NH2, -NH(CH2) n OH, -N[(CH2) n OH]2, -NHCH(CH2OH)2, -NHCH2CH(-OH)CH2OH, -NH(CH2) n C(=O)NH2, -N[CH2C(=O)NH2]2, -NHCH[C(=O)NH2]2, -NH(CH2)2NHC(=O)NH2,
Figure pct00008
및
Figure pct00009
로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 n은 2-5 범위의 정수이다.
바람직하게는, R1은 -NH2, -NH(CH2)2OH, -NHCH(CH2OH)2로부터 선택된다.
R 쇄들은, 합성 간편성을 위해, 서로 동일하거나 또는 서로 다를 수 있으며, 바람직하게는 이는 동일하거나, 또는 질소 원자들 모두 (2개의 동일한 R 또는 2개의 서로 다른 R로) 동일하게 치환된다. R 치환기는 지방 쇄이며, 이는 C8-C20 알킬, C8-C20 알케닐 및 C8-C20 알키닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 하나 이상의 -CH2- 기는 선택적으로 -CH(OH)-, -OC(=O)-, -C(=O)O-, -SS-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -O- 및 -S-로부터 선택되는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다. 바람직하게는, 치환기 R은 C8-C20 알킬, C8-C20 알케닐 및 C8-C20 알키닐로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 하나 이상의 -CH2- 기는 선택적으로 -CH(OH)-, -OC(=O)- 및 -C(=O)O-로부터 선택되는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
바람직하게는, R은 C10-C16 알킬; -CH2- 기가 -CH(OH)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 C10-C16 알킬; 이중 결합 1, 2 또는 3개를 가진 C14-C20 알케닐; -CH2- 기가 -CH(OH)- 또는 -C(=O)O-로 치환되고 이중 결합 1, 2 또는 3개를 가진 C14-C20 알케닐로부터 선택된다.
식 I의 화합물은 7번 위치에서 기 Z와 1, 3, 5번 위치에 링커 X의 전구체 기로 치환된 아다만탄 전구체를 일반식 X´-Y-NR2의 아민과 반응시켜 제조되며, 여기서 X´은 링커 X의 전구체 기이다. 아민은 당해 기술 분야의 당업자들에게 공지된 반응 및 공정을 통해 제조할 수 있으며, 적정 아민은 또한 상업적으로 구입가능하다.
더욱 바람직한 예에서, 식 I의 화합물은, 바람직하게는, A가 수소인 식 II의 화합물을 식 III의 다이아민과 축합제 및 염기의 존재 하에 반응시키거나, 또는 A가 할로겐인 일반식 II의 화합물을 일반식 III의 다이아민과 염기의 존재 하에 반응시켜, 제조한다.
Figure pct00010
Figure pct00011
식 II 및 III에서, Z, Y 및 R은 상기에 언급된 바와 같다.
또한, 본 발명은, 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드와 하나 이상의 헬퍼 지질을 포함하는 형질감염제 (transfection agent)에 관한 것이다. 형질감염제는 구성성분들을 조합함으로써 제조할 수 있다. 용액 형태의 형질감염제는 구성 성분들을 용해 및 혼합함으로써 제조할 수 있다. 고체 형태 (미립자 형태, 바람직하게는 나노입자 형태)의 형질감염제는 통상적인 나노입자 기술에서 사용되는 기법을 이용해, 예를 들어 미세유체 혼합에 의해 제조할 수 있다. 형질감염제의 입자는 일반적으로 나노입자이며, 이는 일반적으로 직경 범위가 1 내지 500 nm인 입자를 의미하는 것으로 이해되며. 전형적으로, 나노입자의 직경은 30 내지 250 nm, 더 바람직하게는 40 내지 150 nm 범위이다.
바람직하게는, 형질감염제는 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드를 10 내지 50 mol.%로, 하나 이상의 헬퍼 지질을 50 내지 90 mol.%의 함량으로 함유한다. 바람직하게는, 형질감염제는 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드를 15 내지 30 mol.%의 함량으로, 하나 이상의 헬퍼 지질을 70 내지 85 mol.%의 함량으로 함유한다. 일부 바람직한 구현예에서, 형질감염제는 15 내지 30 mol.% 함량의 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드, 30 내지 55 mol.% 함량의 콜레스테롤, 및 20 내지 50 mol.% 함량의 하나 이상의 기타 헬퍼 지질을 포함한다.
특히 바람직한 구현예에서, 형질감염제는 15 내지 30 mol.% 함량의 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드, 30 내지 55 mol.% 함량의 콜레스테롤, 20 내지 45 mol.% 함량의 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민, 및 0.5 내지 5 mol.% 함량의 1,2-다이미리스토일-rac-글리세로-3-메톡시폴리에틸렌글리콜-2000을 포함한다.
또한, 본 발명은 식 I의 하나 이상의 리피도이드, 하나 이상의 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체, 및 바람직하게는, 또한 하나 이상의 헬퍼 지질을 포함하는 형질감염 입자 (transfection particle)에 관한 것이다. 형질감염 입자는, 예를 들어, 선택적으로 헬퍼 지질을 함유한 일반식 I의 리피도이드의 용액을, 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체의 용액과 혼합함으로써, 제조할 수 있다. 혼합은 통상적인 나노입자 기술에서 채택되는 기법을 이용해, 예를 들어 미세유체 혼합에 의해 수행할 수 있다.
형질감염 입자에서 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체의 총량 : 일반식 I의 리피도이드와 헬퍼 지질의 총량의 중량 비율은 바람직하게는 1:2 내지 1: 500, 더 바람직하게는 1:5 내지 1:100 범위이다. 구체적으로, 예시를 위해, 본원의 실시예에서 제조되는 입자에서, 이 비율은 mRNA의 경우 약 1:9이고, siRNA의 경우 약 1:68이다.
형질감염 입자는 통상적으로 나노입자이며, 나노입자는 일반적으로 직경 범위가 1 내지 500 nm인 입자를 의미하는 것으로 이해된다. 전형적으로, 형질감염 나노입자의 직경은 30 내지 250 nm, 바람직하게는 40 내지 200 nm, 더 바람직하게는 40 내지 150 nm 범위이다.
형질감염 입자의 구조를 극저온 투과전자현미경으로 관찰하였으며, 관찰 결과 형질감염 입자는 내부에 핵산 (또는 이의 일부 또는 유도체)을 함유한 압축된 적층형 지질 나노입자 (compact layered lipid nanoparticle)인 것으로 확인되었다.
형질감염 시약 및 형질감염 입자에서 헬퍼 지질은 주로 중성 지질, 스테롤 또는 친수성 폴리머를 가진 지질 접합체이다.
중성 지질은 생리학적 pH에서 순 전하가 0이며, 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민 (DOPE), 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포콜린 (DOPC), 1,2-다이스테아로일-sn-글리세로-3-포스포콜린 (DSPC), 1,2-다이팔미토일-sn-글리세로-3-포스포콜린 (DPPC), 1,2-다이미리스토일-sn-글리세로-3-포스포콜린 (DMPC) 및 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민-N-(Cyanine 5)과 같이, 생리학적 pH에서 전기적 중성의 양쪽성 형태 또는 비-하전된 형태로 존재할 수 있다.
스테롤은, 예를 들어, 콜레스테롤, β-시토스테롤, 스티그마스타놀, 캄페스테롤, 푸코스테롤, 아베나스테롤, 페코스테롤, 브라시카스테롤, 에르고스테롤 및 9,11-데하이드로에르고스테롤로부터 선택할 수 있다. 바람직하게는, 스테롤은 콜레스테롤이다.
친수성 폴리머를 가진 지질 접합체는 지질 부분과 폴리머 부분, 예를 들어 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리(2-메틸-2-옥사졸린), 폴리(글리세롤), 폴리(N-(2-하이드록시프로필) 메타크릴아미드), 폴리(사르코신) 또는 글리콜 키토산을 포함한다. 바람직하게는, 폴리머 부분은 분자량 범위가 약 500 내지 약 10,000 Da, 더 바람직하게는 약 1,000 내지 약 5,000 Da일 수 있는 폴리(에틸렌 글리콜)로 구성된다. 친수성 폴리머를 가진 지질 접합체는, 예를 들어, 1,2-다이미리스토일-rac-글리세로-3-메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-2000, 1,2-다이미리스토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민-폴리(에틸렌 글리콜)-2000, 1,2-다이스테아로일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민-폴리(에틸렌 글리콜)-2000, 1,2-다이팔미토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민-폴리(에틸렌 글리콜)-2000 등으로부터 선택할 수 있다. 친수성 폴리머를 가진 지질 접합체는 바람직하게는 1,2-다이미리스토일-rac-글리세로-3-메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-2000일 수 있다.
핵산 또는 이의 일부는 하나 이상의 뉴클레오티드 및/또는 데옥시뉴클레오티드를 함유한 모이어티이다. 핵산 또는 이의 일부는 치료학적 물질, 진단 물질 또는 예방학적 물질일 수 있거나, 또는 이를 형질감염할 세포 또는 조직에 대한 표지물질을 제공할 수 있다. 따라서, 식 I의 화합물은 주로 치료학적 용도 또는 생물공학적 용도를 가진다.
용어 "핵산 또는 이의 일부"는 바람직하게는 올리고뉴클레오티드 (뉴클레오티드 1-100개, 예를 들어 앱타머), 사이클릭 다이뉴클레오티드 (예, 2′,3′-cGAMP), 안티센스 올리고뉴클레오티드, 데옥시리보핵산 (단일 가닥 DNA, 이중 가닥 DNA, cDNA, 유전자 또는 유전자들을 코딩하는 플라스미드 DNA), 리보핵산, 전형적으로 메신저 RNA (mRNA), 전달 RNA (tRNA), 소형 간섭 RNA (siRNA), 이중 가닥 RNA, micro-RNA (miRNA), piwi-RNA (piRNA), 안티센스 RNA (asRNA), CRISPR 시스템에서의 가이드 RNA (gRNA) 및 이들의 조합 (전형적으로, 예를 들어, 숙주 세포 또는 조직 게놈의 CRISPR, CRISPRi 및 기타 변형 및 후속적인 변형 또는 숙주 세포 또는 조직 트랜스크립톰의 변형에 사용하기 적합한 Cas9 뉴클레아제, Cas13a/C2c2 및 Cas13b, 또는 유사 뉴클레아제를 코딩하는 mRNA 및 gRNA)로부터 선택되는 핵산 또는 이의 세그먼트를 의미하는 것으로 이해된다. 아울러, 본원에 기술된 모든 핵산 (NA)은, 예를 들어, 생물학적 시스템에서 이의 안정성을 높이기 위해, 합성 염기 유사체를 이용해 형성 또는 변형될 수 있다. 합성 NA 유사체는, 특히, 다음과 같은 치환을 수반한다: 가닥의 5' 및/또는 3' 말단에서의 인산화, 5-메틸시티딘-5′-트리포스페이트, N1-메틸슈도우리딘-5′-트리포스페이트, P1-(5′-(3′-O-메틸)-7-메틸-구아노실)-P3-(5′-(구아노실))트리포스페이트, P1-(구아노실) P3-(5′-(구아노실))트리-포스페이트, P1-(5′-7-메틸-구아노실) P3-(5′-(구아노실))트리포스페이트, P1-(5′-2,2,7-트리메틸-구아노실) P3-(5′-(구아노실))트리포스페이트, N6-메틸아데노신-5′-트리포스페이트, 2-티오우리딘-5′-트리포스페이트, 슈도우리딘-5′-트리포스페이트, 5-메톡시우리딘-5′-트리포스페이트, N1-메틸아데노신-5′-트리포스페이트, N4-아세틸시티딘-5′-트리포스페이트, 2′-O-메틸, 2′-O-메톡시에틸, 2′-플루오로, 펜토스 고리의 2′-산소와 4′-탄소 사이의 메틸렌 브릿지 (소위 잠긴 핵산), 보라노포스페이트 또는 포스포로티오에이트.
본 발명은 추가적으로 세포 또는 조직에 시험관내에서 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체를 형질감염하기 위한 식 I의 리피도이드 또는 형질감염제 또는 형질감염 입자의 용도를 포함한다. 또한, 본 발명은 세포 또는 조직을 생체내에서 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체로 형질감염시키는데 이용하기 위한 식 I의 리피도이드 또는 형질감염 입자를 포함한다 (산업적 또는 상업적인 용도로 인간 배아에의 형질감염 및 인간 생식계열의 변형은 제외됨).
일반식 I의 리피도이드를 함유한 형질감염 입자는 특히 활성 핵산을 세포 배양물 또는 동물에 형질감염시키고 후속적으로 염색체 유전자 또는 유전자들의 침묵화 또는 활성화, 게놈 편집 (유전자 절개, 유전자 삽입 또는 돌연변이 도입) 또는 트랜스크립톰 편집을 위한 기초 연구에서 다수의 생물학적 활용에서 유용하거나, 또는 형질감염 입자, 소위 "인 트랜스 (in trans)"를 이용함으로써 삽입한 핵산에 의해 코딩되는 소정의 단백질을 발현을 가능하게 하는데, 유용할 수 있다.
수의학 및 인간 의학에서, 일반식 I의 리피도이드를 함유한 형질감염 입자는 바람직하게는 치료학적 또는 예방학적 목적으로 이용할 수 있다. 치료학적 핵산을 함유한 입자는 동물 또는 인간에 투여하여, 염색체 유전자(들)를 침묵화 또는 활성화하거나, 면역원을 침묵화 또는 활성화하거나, 신호전달 경로를 저해 또는 활성화하거나, 게놈 (유전자 삭제 (gene excision), 유전자 삽입 또는 돌연변이 도입) 또는 트랜스크립톰을 편집하거나, 또는 핵산에 의해 코딩되는 단백질(들)의 발현을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 의약제로서 이용하기 위한, 특히 유전자 요법에 이용하기 위한 일반식 I의 리피도이드 또는 형질감염제 또는 형질감염 입자를 제공한다. 특히, 이는 악성 및/또는 유전자 장애를 치료하는데 사용하기 적합하다.
일반식 I의 리피도이드 또는 형질감염 입자는 약제학적으로 허용가능한 부형제와 함께 준비된 형태에서 치료학적, 미용학적 또는 생물공학적 용도로 제형화할 수 있다. 제형은 액체 또는 고체 형태일 수 있거나, 또는 에어로졸과 같은 기타 형태일 수 있다. 액체 형태로는, 예를 들어 주사 또는 경구 투여에 적합한, 용액제, 현탁제, 분산제를 포함한다. 고체 형태로는, 예를 들어, 캡슐제, 정제, 코팅 정제, 산제, 좌제 및 기타 형태들을 포함한다.
액체 제형은 분무될 수 있다. 분무된 현탁제는 네불라이저 기구로부터 직접 호흡을 통해 흡수할 수 있거나, 또는 네불라이저 기구를 안면 마스크 텐트 (face masks tent) 또는 간헐적인 양압 호흡 장치 (intermittent positive pressure breathing machine)에 부착할 수 있다.
또한, 고체 투약 형태는 건조-분말 흡입기를 사용해 흡입을 통해 투여할 수 있다. 현탁제 또는 건조 분말 제형은 약학적 조성물을 적절한 방식으로 전달하는 기구로부터 경구로 또는 비강으로 투여할 수 있다.
활성 물질을 피부 또는 점막으로 전달하기 위해, 활성 물질을 함유한 형질감염 입자를 또한 크림, 겔, 연고, 페이스트, 밤, 액체의 형태로 제조할 수 있다. 이들 국소 형태는 작용 부위에 직접 적용할 수 있다.
약제학적으로 허용가능한 부형제로는 용매, 용해성 조절제, pH 조정제, 담체, 충전제, 결합제, 유동화제, 붕해제, 보존제, 흡수제, 점성 조절제, 제형의 맛, 냄새 또는 색상과 같은 감각 특성에 영향을 미치는 물질 등이 있다.
아울러, 일반식 I의 리피도이드 또는 형질감염제 또는 형질감염 입자는 바람직하게는 활성 물질을 작용 부위로 전달하기 위해 미용학적 산업의 목적으로 이용할 수 있다. 활성 물질을 함유한 형질감염 입자는 크림, 겔, 연고, 페이스트, 밤, 액체 등의 형태로 제조할 수 있으며, 화장품, 모발용 화장품 또는 개인 위생 제품으로 이용할 수 있다.
도 1. 리피도이드 4a-g의 합성 계획.
도 2. 리피도이드 9의 합성 계획.
도 3. 리피도이드 13의 합성 계획.
도 4. 리피도이드 21의 전구체인 화합물 19의 합성 계획.
도 5. 리피도이드 21의 합성 계획.
도 6. 화합물 22 및 이의 아실클로라이드, 즉 리피도이드 23-25의 전구체 합성 계획.
도 7. 리피도이드 23-25의 합성 계획.
도 8. 리피도이드 29a-f의 합성 계획.
도 9. 리피도이드 31a-d의 합성 계획.
도 10. mRNA-LNP (B39)의 뮤라인 간 전달 기능성 검사.
약어 목록:
eq. 당량
R f 체류 인자
TLC 박막 크로마토그래피
RVE 회전식 진공 증발기
rt 실온
br s 넓은 신호
s 싱글렛
d 더블렛
m 멀티플렛
dd 이중 더블렛
J 상호작용 상수
δ 화학적 쉬프트
HRMS 고-해상 질량 분광 측정
ESI 전기분무 이온화
MALDI 매트릭스를 이용한 레이저 탈착/이온화
IR 적외선 분광법
NMR 핵 자기 공명
CE5 사이클로헥산-에틸아세테이트 혼합물 95:5 (v/v)
CE20 사이클로헥산-에틸아세테이트 혼합물 80:20 (v/v)
CE50 사이클로헥산-에틸아세테이트 혼합물 50:50 (v/v)
D1 다이클로로메탄-메탄올-25% 수성 NH3 혼합물 75::3 (v/v/v)
D2 다이클로로메탄-메탄올-25% 수성 NH3 혼합물 175:22:3 (v/v/v)
D3 다이클로로메탄-메탄올-25% 수성 NH3 혼합물 275:22:3 (v/v/v)
D4 다이클로로메탄-메탄올-25% 수성 NH3 혼합물 375:22:3 (v/v/v)
TFA 트리플루오로아세트산
HCTU O-(1H-6-클로로벤조트리아졸-1-일)-1,1,3,3-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트
DIPEA N,N- 다이이소프로필에틸아민
DMF N,N- 다이메틸포름아미드
DCM 다이클로로메탄
ACN 아세토니트릴
TBDPSCl tert -부틸다이페닐클로로실란
DIC 다이이소프로필카르보디이미드
DMAP 4-다이메틸아미노피리딘
LNP 지질 나노입자
NA 핵산
DNA 데옥시리보핵산
RNA 리보핵산
mRNA 메신저 RNA
siRNA 소형 간섭 RNA
tRNA 전달 RNA
miRNA micro RNA
ssDNA/RNA 단일 가닥 DNA/RNA
dsDNA/RNA 이중 가닥 DNA/RNA
DMG-PEG2000 1,2-다이미리스토일-rac-글리세로-3-메톡시폴리에틸렌글리콜-2000
DOPE 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민
DOPC 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포콜린
DSPC 1,2-다이스테아로일-sn-글리세로-3- 포스포콜린
DOPE-Cy5 1,2-다이올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민-N-(시아닌5)
Lip2000 Lipofectamine® 2000 (Invitrogen)
실시예 1
N 1 , N 1 - 다이도데실에탄 -1,2- 다이아민 3a
클로로칼슘 캡과 자기 교반기가 장착된 500 ml 둥근 바닥형 플라스크에, DCM (100 ml) 중의 아민 1a (5.00 g, 31.2 mmol)를 투입하여, 얼음조에서 0℃로 냉각시켰다. 강하게 교반하면서, n-도데실알데하이드 (20.8 ml, 93.6 mmol, 3 eq.)를 첨가한 다음 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (19.8 g, 93.6 mmol, 3 eq.)를 10분 동안 3번에 걸쳐 첨가하였다. 냉각조를 제거하고, 반응 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응의 진행을, 암모니아로 미리 포화 처리한 TLC 상에서 80:20 (v/v) 헥산-에틸아세테이트 이동상을 이용해 TLC에 의해 모니터링하였다 (닌하이드린으로 검출). 반응 완료 후, NaOH 수용액 (1 M, 200 ml)을 첨가하여 반응 혼합물을 15분간 교반한 다음, 분별 깥때기를 통해 붓고, 물 (300 ml)로 희석하였다. 산물을 DCM (300 ml, 2x50 ml)으로 추출하고, 유기 상을 조합하여 브린 (50 ml)으로 헹군 후, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, S2 프리트를 통해 여과한 다음 용매를 RVE에서 증발시켰다. 어두운 오일성 잔류물을 헥산 중의 에틸 아세테이트 선형 농도구배 (10-30%)를 적용해 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 아민 2a (5.12 g, 33.0 %)를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다.
트리플루오로아세트산 (10 ml)을 DCM (10 ml) 중의 화합물 2a (5.12 g) 용액에 첨가하고, 얼음조에서 교반하면서 0℃까지 냉각시킨 다음, 반응 혼합물을 0℃에서 3시간 동안 두었다. 그런 후, 용액을 1 L 분별 플라스크에 부어, 20% Na2CO3 수용액 (300 ml)으로 희석하고, 산물을 DCM (250 ml, 2 x 50 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (100 ml)으로 헹구고, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, S2 프리트를 통해 여과한 후 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 DCM (0-70 %) 중의 D1의 선형 농도구배를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 다이아민 3a (2.55 g, 62.4 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.46, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 2.895, 2.64, 2.48, 1.45, 1.28, 1.26, 1.24-1.28, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 54.31, 53.85, 38.33, 31.90, 29.65, 29.62, 29.61, 29.52, 29.34, 26.36, 23.88, 22.67, 14.10 ppm. IR (film): νmax/cm-1 = 3371 w 및 3315 w (ν NH2), 2801 m (νs N-CH 2), 2953 s (νas CH3), 2924 vs (νas CH2), 2853 s (νs CH2), 1467 m 및 1457 m, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w 및 1367 w (δs CH3), 721 m (βas CH2). HRMS (ESI): C26H57N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 397.45163; 실측치 397.45093.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(2-(다이도데실아미노)에틸)아다만탄 -1,3,5- 트리카르복사미드 4a
O-(1H-6-클로로벤조트리아졸-1-일)-1,1,3,3-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트 (HCTU, 256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.) 및 N,N- 다이이소프로필에틸아민 (DIPEA, 0.415 ml, 2.39 mmol, 16 eq.)을 무수 DMF (1.5 ml) 중의 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol) 용액에 첨가하고, 이 용액을 실온에서 15분간 교반하였다. 그런 후, DCM (1.0 ml) 중의 N 1,N 1-다이도데실에탄-1,2-다이아민 3a (237 mg, 0.149 mmol, 4 eq.) 용액을 첨가해 반응 혼합물을 12시간 동안 교반하였다. 용액을 250 ml 분별 깔때기를 통해 부은 후, NaHCO3 수용액 (50 ml)으로 희석하고, 산물을 DCM (50 ml, 2 x 20 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (20 ml)으로 헹구고, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조한 다음 S2 프리트를 통해 여과하고, 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 DCM (20-50%) 중의 D1의 선형 농도구배를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 리피도이드 4a (71 mg, 33.9 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.73, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.33, 3.56, 3.32, 3.125, 3.075, 2.34, 2.01, 1.91, 1.79, 1.67, 1.36, 1.285, 1.26-1.32, 1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 180,48, 56.72, 53.78, 41.38, 39.04, 36.86, 36.29, 31.90, 29.64, 29.62, 29.50, 29.40, 29.35, 29.04, 27.79, 26.36, 23.88, 22.68, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3440 w 및 3322 w (ν NH), 1653 w (아미드 I) 및 1623 w (아미드 I 결합), 1535 w (아미드 II), 2956 m (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2855 m (νs CH2), 1467 w 및 1457 w (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3). HRMS (MALDI): C91H179N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1404.4033; 실측치 1404.4012.
실시예 2
N 1 , N 1 - 다이도데실프로판 -1,3- 다이아민 3b
아민 2b를 아민 1b (6.0 g, 34.43 mmol), n-도데실알데하이드 (22.91 ml, 103.30 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (21.89 g, 103.30 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 2b를 노란빛을 띠는 오일로 수득하였다 (7.72 g, 43.9 %).
아민 2b의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 3b (4.26 g, 68.6 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.35, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 3.07, 2.70, 2.50, 1.81, 1.46, 1.28, 1.26, 1.25-1.29, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 53.70, 53.30, 41.18, 31.90, 29.64, 29.62, 29.60, 29.58, 29.48, 29.33, 27.42, 25.71, 23.87, 22.67, 14.10 ppm. IR (film): νmax/cm-1 = 3361 w 및 3274 w (ν NH2), 2803 m (νs N-CH 2), 2954 s (νas CH3), 2924 vs (νas CH2), 2853 s (νs CH2), 1467 m 및 1456 m, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w 및 1364 w (δs CH3), 720 m (βas CH2). HRMS (ESI): C27H59N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 411.46728; 실측치 411.46652.
N 1 , N 3 , N 5 -트리스(3-(다이도데실아미노)프로필)아다만탄-1,3,5-트리카르복사미드 4b
리피도이드 4b를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (20 mg, 0.075 mmol), HCTU (128 mg, 0.298 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.208 ml, 1.19 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 3b (123 mg, 0.298 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1의 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 4b (64 mg, 59.3 %; 0.51 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f , 닌하이드린으로 검출)를 점성의 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.59, 3.36, 2.99, 2.88, 2.31, 2.13, 2.00, 1.96, 1.81, 1.67, 1.31, 1.28, 1.25-1.30, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.39, 55.22, 50.70, 41.78, 40.38, 37.20, 35.67, 31.89, 29.60, 29.51, 29.48, 29.32, 29.19, 28.39, 26.94, 24.10, 23.68, 22.67, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3466 w 및 3287 w (ν NH), 1656 m (아미드 I) 및 1511 m (아미드 II), 2814 w (νs CH 2NR2), 2954 s (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2871 m (νs CH3), 2855 s (νs CH2), 1468 m 및 1456 m (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3), 721 w (βas CH2). HRMS (MALDI): C94H185O3N6 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1446.45027; 실측치 1446.44896.
실시예 3
N 1 , N 1 -다이도 데실부탄 -1,4- 다이아민 3c
아민 2c를 아민 1c (5.0 g, 26.56 mmol), n-도데실알데하이드 (17.67 ml, 79.67 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (16.89 g, 79.67 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 2c를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다 (4.15 g, 29.8 %).
아민 2c의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 3c (2.36 g, 70.3 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.29, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 2.85, 2.81, 2.59, 1.725, 1.68, 1.51, 1.28, 1.265, 1.25-1.30, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 53.33, 52.74, 40.44, 31.90, 29.64, 29.60, 29.60, 29.40, 29.33, 28.65, 27.46, 24.83, 24.40, 22.67, 14.10 ppm. IR (film): νmax/cm-1 = 3370 w 및 3274 w (ν NH2), 2798 m (νs N-CH 2), 2957 s (νas CH3), 2924 vs (νas CH2), 2853 s (νs CH2), 1467 m 및 1456 m, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w 및 1367 w (δs CH3), 720 m (βas CH2). HRMS (ESI): C28H61N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 425.48293; 실측치 425.48227.
N 1 , N 3 , N 5 -트리스 (4-(다이도데실아미노)부틸)아다만탄 -1,3,5- 트리카르복사미 드 4c
리피도이드 4c를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol), HCTU (256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.416 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 3c (253 mg, 0.596 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 4c (64 mg, 28.8 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.48, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.27, 3.335, 3.03, 2.98, 2.28, 2.12, 2.06, 1.875, 1.81, 1.74, 1.64, 1.33, 1.28, 1.25-1.29, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.27, 52.78, 52.27, 41.83, 40.26, 37.36, 37.20, 31.88, 29.58, 29.49, 29.43, 29.31, 29.10, 28.37, 26.82, 26.56, 22.94, 22.66, 20.79, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3441 w 및 3329 w (ν NH), 1641 m (아미드 I), 1534 w (아미드 II), 2956 m (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2855 m (νs CH2), 1466 m 및 1458 m (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3). HRMS (MALDI): C97H191N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1488.4972; 실측치 1488.4956.
실시예 4
N 1 , N 1 -다이도 데실펜탄 -1,5- 다이아민 3d
아민 2d를 아민 1d (5.0 g, 24.72 mmol), n-도데실알데하이드 (16.45 ml, 74.15 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (15.71 g, 74.15 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 2d를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다 (6.01 g, 45.1 %).
아민 2d의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 3d (4.32 g, 88.3 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.28, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 2.75, 2.68, 2.55, 1.565, 1.53, 1.50, 1.35, 1.28, 1.27, 1.24-1.28, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 53.61, 53.55, 41.48, 32.10, 31.89, 29.63, 29.61, 29.58, 29.45, 29.32, 27.41, 25.74, 24.90, 24.55, 22.66, 14.09 ppm. IR (film): νmax/cm-1 = 3367 w 및 3284 w (ν NH2), 2797 m (νs N-CH 2), 2956 s (νas CH3), 2924 vs (νas CH2), 2853 s (νs CH2), 1467 m 및 1456 m, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w 및 1367 w (δs CH3), 720 m (βas CH2). HRMS (ESI): C29H63N2 [M+H]+에 대한 m/z 계산치 439.49858; 실측치 439.49783.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(5-(다이도데실아미노)펜틸)아다만탄 -1,3,5- 트리카르복사미드 4d
리피도이드 4d를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol), HCTU (256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.416 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 3d (262 mg, 0.596 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 4d (74 mg, 32.4 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.49, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 6.91, 3.27, 2.99, 2.29, 2.09, 1.97, 1.82, 1.81, 1.76, 1.59, 1.45, 1.34, 1.28, 1.25-1.30, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.01, 52.77, 52.30, 41.82, 40.10, 38.33, 37.59, 31.88, 29.58, 29.48, 29.43, 29.30, 29.09, 28.53, 28.39, 26.84, 23.83, 23.09, 23.02, 22.66, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3322 w (ν NH), 1640 m (아미드 I), 1535 w (아미드 II), 2956 m (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2855 m (νs CH2), 1467 m 및 1457 m (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3), 722 m (βas CH2). HRMS (MALDI): C100H197N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1530.5442; 실측치 1530.5478.
실시예 5
N 1 , N 1 - 다이도데실헥산 -1,6- 다이아민 3e
아민 2e를 아민 1e (5.0 g, 23.11 mmol), n-도데실알데하이드 (15.38 ml, 69.34 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (14.70 g, 69.34 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 2e를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다 (3.67 g, 28.7 %).
아민 2e의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 3e (2.17 g, 72.2 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.31, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 2.73, 2.65, 2.57, 1.56, 1.52, 1.51, 1.36, 1.31, 1.28, 1.25-1.29, 1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 53.51, 53.20, 41.62, 32.40, 31.89, 29.63, 29.61, 29.57, 29.44, 29.32, 27.39, 27.09, 26.53, 25.65, 25.02, 22.66, 14.10 ppm. IR (film): νmax/cm-1 = 3374 w 및 3294 w (ν NH2), 2797 m (νs N-CH 2), 2956 s (νas CH3), 2924 vs (νas CH2), 2853 s (νs CH2), 1467 m 및 1455 m, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w 및 1367 w (δs CH3), 721 m (βas CH2). HRMS (ESI): C30H65N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 453.51423; 실측치 453.51340.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(다이도데실아미노)헥실)아다만탄 -1,3,5- 트리카르복사미드 4e
리피도이드 4e를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol), HCTU (256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.416 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 3e (270 mg, 0.596 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 4e (91 mg, 38.8 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.52, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.80, 3.33, 3.03, 2.99, 2.37, 2.27, 2.02, 1.92, 1.81, 1.76, 1.62, 1.43, 1.41, 1.34, 1.285, 1.26-1.30, 1.24, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.87, 52.87, 52.26, 41.74, 39.31, 36.86, 31.90, 29.60, 29.50, 29.44, 29.32, 29.10, 28.26, 26.82, 25.77, 25.52, 23.44, 23.14, 22.68, 14.12 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3463 w 및 3327 w (ν NH), 1641 m (아미드 I), 1535 m (아미드 II), 2958 s (νas CH3), 2871 s (νs CH3), 1467 m 및 1457 m (βs CH2 및 δas CH3), 2927 s (νas CH2), 2855 s (νs CH2), 1378 w (δs CH3), 721 w (βas CH2), 2799 w (νs CH 2NR2). HRMS (MALDI): C103H203N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1572.5911; 실측치 1572.5881.
실시예 6
N 1 , N 1 -다이도 데실헵탄 -1,7- 다이아민 3f
아민 2f를 아민 1f (1.0 g, 4.34 mmol), n-도데실알데하이드 (3.14 ml, 13.02 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (2.76 g, 13.02 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 2f를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다 (1.74 g, 70.6 %).
아민 2f의 탈보호를 TFA (4 ml)와 DCM (4 ml)의 혼합물에서 실시예 1의 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 3f (0.842 g, 59.1 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.38, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 2.73, 2.69, 2.64, 1.56, 1.50, 1.30, 1.28, 1.25-1.31, 1.25, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 53.37, 53.20, 41.62, 32.22, 31.89, 27.10-29.60, 26.57, 25.14, 22.66, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3391 vw (νas NH2); 2960 s, sh (νas CH3); 2927 vs (νas CH2); 2872 s, sh (νs CH3); 2855 vs (νs CH2); 2798 m (νs N-CH 2); 1467 s 및 1458 m (βs CH2 및 δas CH3); 1378 w (δs CH3); 1302 w (γs CH2); 721 w (βas 및 γas CH2). HRMS (ESI): C31H67N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 467.52988; 실측치 467.52974.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(7-(다이도데실아미노)헵틸)아다만탄 -1,3,5- 트리카르복사미드 4f
리피도이드 4f를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol), HCTU (256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.416 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 3f (278 mg, 0.596 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 4f (199 mg, 82.6 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.55, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.97, 3.22, 3.09, 2.34, 1.92, 1.83, 1.82, 1.70, 1.58, 1.52, 1.36, 1.30, 1.285, 1.28, 1.25-1.32, 1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.27, 54.00, 53.14, 41.59, 39.48, 39.30, 36.92, 31.89, 29.60, 29.48, 29.39, 29.32, 29.06, 28.22, 26.50, 25.58, 23.63, 23.38, 22.67, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3438 w (유리형) 및 3339, 3196 w (결합형) (ν NH); 1627 m (아미드 I); 1535 m (아미드 II); 2956 s, sh (νas CH3); 2873 m, sh (νs CH3); 1468 m 및 1457 m, sh (βs CH2 및 δas CH3); 2927 vs (νas CH2); 2856 s (νs CH2); 1378 w (δs CH3); 722 w (βas CH2); 2805 w (νs CH 2NR2). HRMS (MALDI): C106H209N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1614.6381; 실측치 1614.6414.
실시예 7
N 1 , N 1 -다이도 데실옥탄 -1,8- 다이아민 3g
아민 2g를 아민 1g (1.0 g, 4.09 mmol), n-도데실알데하이드 (2.96 ml, 12.28 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (2.60 g, 12.28 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 2g를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다 (1.98 g, 83.1 %).
아민 2g의 탈보호를 TFA (4 ml)와 DCM (4 ml)의 혼합물에서 실시예 1의 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 3g (0.848 g, 52.0 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.35, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 2.70, 2.63, 2.53, 1.51, 1.47, 1.32, 1.28, 1.25-1.32, 1.25, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 53.61, 53.20, 41.92, 33.00, 31.90, 27.30-29.60, 26.70, 25.83, 22.67, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3391 vw (νas NH2); 2960 s, sh (νas CH3); 2927 vs (νas CH2); 2872 s, sh (νs CH3); 2855 vs (νs CH2); 2799 m (νs N-CH 2); 1467 s 및 1458 m (βs CH2 및 δas CH3); 1378 w (δs CH3); 1302 w (γs CH2); 721 w (βas 및 γas CH2). HRMS (ESI): C32H69N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 481.54553; 실측치 481.54507.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(8-(다이도데실아미노)옥틸)아다만탄 -1,3,5- 트리카르복사미드 4g
리피도이드 4g를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol), HCTU (256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.416 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 3g (286 mg, 0.596 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 4g (211 mg, 85.4 %; 암모니아로 사전 포화 처리된 TLC 플레이트 상에서 이동상 D2에서 R f 0.60, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 8.03, 3.21, 3.09, 3.07, 2.35, 1.985, 1.82, 1.815, 1.71, 1.51, 1.335, 1.33, 1.29, 1.28, 1.25-1.33, 1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.22, 54.04, 53.07, 41.56, 40.01, 39.08, 36.95, 31.89, 29.60, 29.49, 29.40, 29.32, 29.06, 28.45, 28.42, 28.30, 26.53, 26.13, 26.01, 23.88, 23.45, 22.67, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3439 w (유리형) 및 3341, 3196 w (결합형) (ν NH); 1635, 1627 w (아미드 I); 1533 w (아미드 II); 2954 m, sh (νas CH3); 2873 m, sh (νs CH3); 1467 m 및 1457 w, sh (βs CH2 및 δas CH3); 2927 vs (νas CH2); 2856 s (νs CH2); 1378 w (δs CH3); 2810 vw, sh (νs CH 2NR2). HRMS : C109H215N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1656.6856; 실측치 1656.6882.
실시예 8
1,2- 에폭시도데칸 6
N-클로로숙신이미드 (NCS, 3.44 g, 25.77 mmol, 0.95 eq.) 및 L-프롤린 (0.937 g, 8.14 mmol, 0.30 eq.)을, 아세토니트릴 (70 ml) 중의 n-도데실알데하이드 (6.0 ml, 27.13 mmol) 용액에 첨가하여, 얼음조에서 0℃까지 냉각시킨 후, 혼합물을 2시간 동안 0℃에서 교반하였다. 그런 후, 이 용액을 에탄올 (40 ml)로 희석하고, NaBH4 (2.57 g, 67.82 mmol, 2.5 eq.)를 첨가한 다음 반응 혼합물을 0℃에서 3.5시간 동안 교반하였다. 용액을 1000 ml 분별 플라스크에 부어, 물 (100 ml)과 브린 (100 ml)으로 희석하고, 산물을 에틸 아세테이트 (300 ml, 50 ml)로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (100 ml)으로 헹구고, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조한 다음 S2 프리트를 통해 여과하고, 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 사이클로헥산 중의 에틸 아세테이트의 선형 농도구배 (0-20 %)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 클로로알코올 5 (2.79 g, 46.6 %; 이동상 CE20에서 R f 0.42, KMnO4로 검출)를 무색 오일로 수득하였다.
물 (49 ml) 중의 NaOH (11.37 g, 0.284 mmol, 22.5 eq.) 용액을 다이옥산 (38 ml) 중의 클로로알코올 5 (2.79 g, 12.64 mmol) 용액에 첨가하여, 혼합물을 35℃에서 30시간 동안 교반하였다. 그런 후, 용액을 500 ml 분별 플라스크에 부어 물 (100 ml)로 희석한 다음 산물을 DCM (100 ml, 50 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (50 ml)으로 헹군 후, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, S2 프리트를 통해 여과한 다음 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 사이클로헥산 중의 에틸 아세테이트의 선형 농도구배 (0-5 %)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 에폭사이드 6 (1.797 g, 77.2 %; 이동상 CE5에서 R f 0.38, 포스포몰리브덴산/Ce4 +로 검출)를 무색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 0.92 (t, J = 6 Hz, 3H), 1.29-1.60 (m, 18H), 2.47-2.49 (m, 1H), 2.76-2.78 (m, 1H), 2.90-2.95 (m, 1H) ppm. 13 C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 14.11, 22.68, 25.97, 29.33, 29.45, 29.56, 29.59, 31.90, 32.50, 47.14, 52.42 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 에폭사이드: 2997 w, sh (νas CH2); 1482 w, 1410 w, 1130 w (δs O-CH2); 1259 w (νs 골격, 호흡 (respiratory)); 917 w (δas 고리); 896 vw (δas COC); alif. 쇄: 2957 s (νas CH3); 2928 vs (νas CH2); 2872 m (νs CH3); 2856 s (νs CH2); 1467 m 및 1458 m (βs CH2 및 δas CH3); 1379 w (δs CH3), HRMS (EI): C12H24O [M]+에 대한 m/z 계산치 184.1827; 실측치 184.1832.
N 1 , N 1 - 비스(2-하이드록시도데실)헥산 -1,6- 다이아민 8
아민 1e (0.86 g, 3.98 mmol) 및 에폭사이드 6 (1.76 g, 9.54 mmol, 2.4 eq.)를 4 ml 유리 바이얼에서 혼합하고, 혼합물을 용매 없이 80℃까지 아르곤 분위기 하에 24시간 동안 가열하였다. 수득된 노란빛을 띠는 액체를 DCM 중의 D1의 선형 농도구배 (0-30 %)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 아민 7 (1.98 g, 85.1 %; 이동상 D3에서 R f 0.51, 닌하이드린으로 검출)을 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다.
아민 7의 탈보호를 TFA (4 ml)와 DCM (6 ml)의 혼합물에서 실시예 1의 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 8 (1.271 g, 77.4 %; 이동상 D2에서 R f 0.20, 닌하이드린으로 검출)을 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 3.65, 3.63, 2.84, 2.82, 2.565, 2.55, 2.41, 2.325, 1.60, 1.59, 1.41, 1.38, 1.35, 1.30-1.48, 1.28, 1.25-1.29, 1.25, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 69.39, 67.71, 62.72, 61.05, 55.78, 54.77, 40.86, 40.56, 35.22, 35.08, 31.90, 30.45, 29.6-29.9, 29.33, 25.65-26.77, 22.67, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3412 w, vbr (ν OH); 1077 w, vbr (ν C-OH); 1621 vw, vbr (βs NH2); 1090 w (ν C-NH2); 2956 m, sh (νas CH3); 2928 vs (νas CH2); 2871 m (νs CH3); 2855 s (νs CH2); 2810 w, sh (νs N-CH 2); 1467 w 및 1457 w (βs CH2 및 δas CH3); 1378 vw (δs CH3); 722 vw (βas 및 γas CH2). HRMS (ESI): C30H65N2O2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 485.50406; 실측치 485.50461.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스(2-하이드록시도데실) 아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 9
리피도이드 9을 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (40 mg, 0.149 mmol), HCTU (256 mg, 0.596 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.416 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 8 (289 mg, 0.596 mmol, 4 eq.)으로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 9 (188 mg, 75.5 %; 이동상 D2에서 R f 0.43, 닌하이드린으로 검출)을 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 6.97, 4.10, 4.075, 4.04, 4.00, 3.38, 3.31, 3.28, 3.24, 3.21, 3.19, 3.16, 3.11, 2.34, 2.14, 1.93, 1.87, 1.28, 1.25-1.31, 1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.50, 66.38, 65.92, 65.10, 64.73, 61.43, 61.23, 60.55, 59.64, 57.63, 54.48, 53.38, 41.70, 39.42, 39.23, 37.16, 31.90, 29.63, 29.56, 29.52, 29.34, 28.39, 22.68, 14.11 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3300-3500 m, br (ν OH); 1090 w (ν C-OH); 3439 w (유리형) 및 3344 w (결합형) (ν NH); 1635 m (아미드 I); 1536 m (아미드 II); 2956 m, sh (νas CH3); 2873 m, sh (νs CH3); 2927 vs (νas CH2); 2855 s (νs CH2); 1378 w (δs CH3); 2808 w, sh (νs CH 2NR2); 721 w (βs CH2). HRMS (MALDI): C103H203N6O9 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1668.5612; 실측치 1668.5628.
실시예 9
리놀레일알데하이드 10
데스-마틴 페리오디난 (Dess-Martin periodinane)(4.45 g, 10.49 mmol, 1.3 eq.)을 DCM (120 ml) 중의 리놀레일 알코올 (2.50 ml, 8.07 mmol) 용액에 첨가하여, 얼음조에서 0℃까지 냉각시키고, 혼합물을 0℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그런 후, 소듐 티오설페이트 용액 (20 g Na2S2O3.5H2O/100 ml H2O)과 소듐 바이카보네이트 포화 수용액 (50 ml)을 첨가하여 반응물을 퀀칭하고, 처음 뿌연 용액이 투명해질 때까지 1시간 동안 교반하였다. 용액을 1000 ml 분별 플라스크에 부어 물 (150 ml)로 희석한 다음, 산물을 DCM (150 ml, 2x50 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (150 ml)으로 헹군 후, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, S2 프리트를 통해 여과한 다음 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다 (등용매 조건, 5% 에틸 아세테이트 / 사이클로헥산). 알데하이드 10 (1.271 g, 59.6 %; 이동상 CE5에서 R f 0.36, KMnO4로 검출)을 무색 오일로 수득하였다.
N 1 , N 1 - 다이((9Z,12Z) - 옥타데카 -9,12-다이엔-1-일) 헥산 -1,6- 다이아민 12
아민 11을 아민 1e (0.345 g, 1.59 mmol), 알데하이드 10 (1.27 g, 4.78 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (1.01 g, 4.78 mmol, 3 eq. )로부터 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였다. 아민 11을 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다 (1.08 g, 94.9 %; 이동상 CE20에서 R f 0.18, 닌하이드린으로 검출).
아민 11의 탈보호를 TFA (4 ml)와 DCM (5 ml)의 혼합물에서 실시예 1의 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 12 (0.594 g, 64.0 %; 이동상 D2에서 R f 0.13, 닌하이드린으로 검출)을 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.30-5.40, 2.765, 2.73, 2.67, 2.59, 2.04, 1.51, 1.385, 1.37, 1.34, 1.295, 1.29, 1.28-1.34, 1.28, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 130.19, 130.06, 127.99, 127.89, 53.49, 53.45, 41.67, 32.52, 31.50, 29.62, 29.46, 29.20-29.48, 27.37, 27.20, 27.18, 26.52, 25.61, 22.56, 14.06 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3011 s (νas =CH); 1646-1673 m (ν C=C); 3455 w (νas NH2); 3394 (νs NH2); 1620 w (βs NH2); 1087 m (ν C-NH2); 2957 s, sh (νas CH3); 2928 vs (νas CH2); 2873 s, sh (νs CH3); 2856 vs (νs CH2); 2801 m (νs N-CH 2); 1467 m 및 1457 m, sh (βs CH2 및 δas CH3); 1378 m (δs CH3); 721 m (βas 및 γas CH2). HRMS : C42H81N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 613.63943; 실측치 613.63899.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스((9Z,12Z) - 옥타데카 -9,12- 다이en -1-일)아미노) 헥실 )아다만탄-1,3,5-트리카르복사미드 13
리피도이드 13을 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (30 mg, 0.112 mmol), HCTU (192 mg, 0.447 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.312 ml, 2.39 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 12 (274 mg, 0.447 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 13 (154 mg, 67.1 %; 이동상 D2에서 R f 0.48, 닌하이드린으로 검출)을 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 6.32, 5.37, 5.32, 3.23, 2.76, 2.31, 2.04, 1.90, 1.81, 1.52, 1.35, 1.305, 1.295, 1.29, 1.28-1.35, 1.28, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.42, 130.21, 129.99, 128.04, 127.87, 52.94, 41.72, 39.98, 38.99, 37.77, 31.50, 29.60, 29.18, 29.08, 29.0-29.7, 28.57, 27.18, 26.26, 25.61, 22.55, 14.07 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3011 m (νas =CH); 1661 m (ν C=C); 3464 w (유리형) 및 3347 w (결합형)(ν NH); 1645 m, sh (아미드 I); 1534 w (아미드 II); 2957 m, sh (νas CH3); 2873 m, sh (νs CH3); 2929 vs (νas CH2); 2856 s (νs CH2); 1378 및 1366 w (δs CH3); 1086 w, sh (ν C-N); 722 w (βas 및 γas CH2). HRMS (MALDI): C139H251N6O3 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 2052.9667; 실측치 2052.9672.
실시예 10
8-(( tert - 부틸다이페닐실릴 ) 옥시 )옥탄-1-올 14
Tert-부틸다이페닐클로로실란 (17.50 ml, 68.39 mmol, 1 eq.)을, DCM (250 ml) 중의 1,8-옥탄다이올 (10.0 g, 68.39 mmol) 및 이미다졸 (5.59 g, 82.06 mmol, 1.2 eq.) 용액에 첨가하여, 반응 혼합물을 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 용액을 1000 ml 분별 플라스크에 부어 물 (400 ml) 및 브린 (100 ml)으로 희석한 다음 산물을 DCM (2 x 100 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (100 ml)으로 헹구고, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조한 다음 S2 프리트를 통해 여과하고, 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 사이클로헥산 중의 에틸 아세테이트의 선형 농도구배 (0-30 %)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 알코올 14 (13.65 g, 51.9 %; 이동상 CE20에서 R f 0.35, KMnO4로 검출)을 무색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.08 (s, 9H), 1.31-1.41 (m, 8H), 1.55-1.62 (m, 4H), 3.64-3.70 (m, 4H), 7.38-7.47 (m, 6H), 7.69-7.71 (m, 4H) ppm. 13 C NMR (101 MHz, CDCl3): δ = 19.24, 25.68, 25.72, 26.89, 29.33, 29.38, 32.56, 32.79, 63.09, 63.99, 127.57, 129.48, 134.19, 135.58 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3072 m (20a); 3053 m (20b); 2529 s, sh (tBu, νas CH3); 2898 s, sh (tBu, νs CH3); 1590, 1568 (8a, 8b); 1487 m (19a); 1463 m, 1473 s (tBu, δas CH3); 1428 s (19b); 1390 m, 1362 m (tBu, δs CH3); 1189 m; 1112 vs, 1094 vs (νas Si-Ph); 1030 m (18a); 1008 m (δ Ph-Si); 939 m (r CH3); 701 vs (νs COSi); 688 m (4); 622 m (6b); 614 s (6a); 505 s (16b); 489 m (δ Si-Ph); 2932 vs (νas CH2); 2858 vs (νs CH2); 3636 m, 3341 m, br (νs OH); 1057 m (νs C-OH). HRMS (ESI): C24H36O2NaSi [M + Na]+에 대한 m/z 계산치 407.23768; 실측치 407.23742.
8-(( tert - 부틸다이페닐실릴 ) 옥시 ) 옥타노익산 15
데스-마틴 페리오디난 (19.54 g, 46.07 mmol, 1.3 eq.)을 DCM (250 ml) 중의 알코올 14 (13.63 g, 35.44 mmol) 용액에 첨가하여, 얼음조에서 0℃까지 냉각시키고, 혼합물을 0℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그런 후, 소듐 티오설페이트 용액 (50 g Na2S2O3.5H2O/150 ml H2O)과 소듐 바이카보네이트 포화 수용액 (100 ml)을 첨가하여 반응물을 퀀칭한 다음, 처음 뿌연 용액이 투명해질 때까지 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 용액을 1000 ml 분별 플라스크에 부어 물 (200 ml)로 희석한 다음, 산물을 DCM (200 ml, 2x50 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (200 ml)으로 헹군 다음 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 이를 S2 프리트를 통해 여과한 후 용매를 RVE에서 증발시켰다. 무색 오일 13.56 g이 수득되었다.
수득한 잔류물을 2 L 플라스크에서 아세톤 (450 ml)과 물 (90 ml) 혼합물에 용해하고; 2-메틸-2-부텐 (15.02 ml, 141.8 mmol, 4 eq.) 및 NaH2PO4.2H2O (11.06 g, 70.88 mmol, 2 eq.)를 이 용액에 첨가하였으며, 이 현탁물을 얼음조에서 0℃까지 냉각시켰다. 물 (60 ml) 중의 소듐 클로라이트 (9.62 g, 106.32 mmol, 3 eq.) 용액을 30분에 걸쳐 점적 깔때기를 통해 서서히 첨가한 다음, 반응 혼합물을 냉각조에서 꺼내 실온에서 12시간 동안 왕성하게 교반하였다. 용액을 1000 ml 분별 플라스크에 부은 후 구연산 (70 g) /물 (300 ml) 용액으로 희석하고, 산물을 다이에틸 에테르 (300 ml, 50 ml)로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (300 ml)으로 헹군 후 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하여 S2 프리트를 통해 여과한 다음 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다 (등용매 조건, 5% 메탄올 / 클로로포름). 산 15 (12.92 g, 91.5 %; 이동상 MeOH-CHCl3 5:95 (v/v)에서 R f 0.35, KMnO4로 검출)을 점성의 무색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.05 (s, 9H), 1.27-1.39 (m, 6H), 1.51-1.66 (m, 4H), 2.34 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.65 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 7.36-7.44 (m, 6H), 7.66-7.68 (m, 4H) ppm. 13 C NMR (101 MHz, CDCl3): δ = 19.23, 24.63, 25.59, 26.89, 28.97, 29.02, 32.48, 33.95, 63.91, 127.57, 129.49, 134.15, 135.58, 179.60 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3534 w (ν OH, 모노머); 3100 w, 2740 w, 2674 w (ν OH, 다이머); 1711 vs (ν C=O); 1413 w, 1289 w (ν CO 및 δ COH); 2561 m, sh (tBu, νas CH3); 2898 m, sh (tBu, νs CH3); 1590 w; 1487 w (19a); 1463 m, 1472 m (tBu, δas CH3); 1429 m (19b); 1390 w, 1362 w (tBu, δs CH3); 1112 s, (νas COSi); 1093 m (18b); 1030 w; 1008 w (δ Ph-Si); 940 w (r CH3); 701 s (4); 688 w (SiOC); 622 w (6b); 614 m (6a); 505 w (16b); 2932 s (νas CH2); 2858 m (νs CH2). HRMS (ESI): C24H33O3Si [M + H]+에 대한 m/z 계산치 397.22044; 실측치 397.22018.
(Z)-Non-2-en-1-일-8- 하이드록시옥타노에이트 17
다이이소프로필카르보디이미드 (1.08 ml, 6.90 mmol, 1.1 eq.) 및 4-다이메틸아미노피리딘 (23.0 mg, 0.188 mmol, 0.03 eq.)을 산 15 (2.50 g, 6.27 mmol) / DCM (100 ml) 용액에 첨가하여, 얼음조에서 0℃까지 냉각한 후 혼합물을 0℃에서 30분간 교반하였다. 그런 후, trans-2-노넨-1-올 (1.37 ml, 8.15 mmol, 1.3 eq.)을 첨가하여 반응 혼합물을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 용매를 RVE에서 증발시키고, 잔류물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다 (등용매 조건, 5% 에틸 아세테이트 / 사이클로헥산). 에스테르 16 (2.784 g, 84.9 %; 이동상 CE5에서 R f 0.61, KMnO4로 검출)을 무색 오일로 수득하였다.
테트라하이드로푸란 (10 ml) 중의 테트라부틸암모늄 플루오라이드 일수화물 (2.95 g, 10.56 mmol, 2 eq.) 용액을 테트라하이드로푸란 (40 ml) 중의 에스테르 16 (2.76 g, 5.28 mmol) 용액에 첨가하여, 반응 혼합물을 실온에서 20시간 동안 교반하였다. 용액을 500 ml 분별 플라스크에 부어 10% 암모늄 클로라이드 수용액 (150 ml)으로 희석한 다음, 산물을 다이에틸 에테르 (150 ml, 50 ml)로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (100 ml)으로 헹구고, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조한 다음 S2 프리트를 통해 여과하고 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 사이클로헥산 중의 에틸 아세테이트의 선형 농도구배 (0-45 %)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 알코올 17 (1.311 g, 87.3 %; 이동상 CE50에서 R f 0.61 CE50, KMnO4로 검출)을 약간 노란빛을 띠는 오일로 수득하였다. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 0.87 (t, J = 6 Hz, 3H), 1.26-1.38 (m, 14H), 1.51-1.66 (m, 4H), 2.07-2.12 (m, 2H), 2.30 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.63 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 4.61-4.62 (m, 2H), 5.48-5.55 (m, 1H), 5.60-5.67 (m, 1H) ppm. 13 C NMR (101 MHz, CDCl3): δ = 14.07, 22.60, 24.88, 25.54, 27.54, 28.86, 29.02, 29.07, 29.39, 31.68, 32.68, 34.30, 60.22, 62.97, 123.34, 135.45, 173.75 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3637 w, 3453 w (ν OH); 1056 m (ν C-OH); 1736 vs (ν C=O); 1238 m, 1170 s (ν C-O); 3025 w (νas =CH); 1659 w (ν C=C); 1419 w (ρ =C-H); 2955 s (νas CH3); 2931 vs (νas CH2); 2858 s (νs CH2); 2872 s, sh (νs CH3); 1466 m 및 1457 m (βs CH2 및 δas CH3); 1378 m (δs CH3); 722 m (βas 및 γas CH2). HRMS (EI): C17H32O3 [M]+에 대한 m/z 계산치 284.2351; 실측치 284.2355.
(Z)-Non-2-en-1-일-8- 옥소옥타노에이트 18
데스-마틴 페리오디난 (2.46 g, 5.80 mmol, 1.3 eq.)을 DCM (100 ml) 중의 알코올 17 (1.27 ml, 4.46 mmol) 용액에 첨가하여, 얼음조에서 0℃까지 냉각하고, 혼합물을 0℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그런 후, 소듐 티오설페이트 용액 (10 g Na2S2O3.5H2O/50 ml H2O)과 소듐 바이카보네이트 포화 수용액 (50 ml)을 첨가하여 반응물을 퀀칭한 다음 처음 뿌연 용액이 투명해질 때까지 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 용액을 500 ml 분별 플라스크에 부은 후에 부어 물 (100 ml)로 희석한 다음, 산물을 DCM (100 ml, 50 ml)으로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (150 ml)으로 헹군 후, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, S2 프리트를 통해 여과한 다음 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 사이클로헥산 중의 에틸 아세테이트의 선형 농도구배 (0-30 %)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 알데하이드 18 (0.573 g, 45.4 %; 이동상 CE20에서 R f 0.49, KMnO4로 검출)을 무색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 0.88 (t, J = 7 Hz, 3H), 1.26-1.38 (m, 14H), 1.59-1.67 (m, 4H), 2.07-2.12 (m, 2H), 2.30 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.40-2.44 (m, 2H), 4.61-4.63 (m, 2H), 5.48-5.55 (m, 1H), 5.61-5.68 (m, 1H), 9.76 (t, J = 1.8 Hz, 1H) ppm. 13 C NMR (101 MHz, CDCl3): δ = 14.07, 21.86, 22.60, 24.71, 27.54, 28.77, 28.83, 28.86, 29.39, 31.68, 34.19, 43.79, 60.25, 123.31, 135.49, 173.59, 202.62 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 2818 m, 2716 m (aldeh, ν CH); 1733 vs (aldeh, ν C=O); 1395 m, sh (aldeh, δ OCH); 1733 vs (ν C=O); 1244 m, 1172 s (ν C-O); 3026 m (νas =CH); 1659 w (ν C=C); 2956 s (νas CH3); 2930 vs (νas CH2); 2858 s (νs CH2); 2873 s, sh (νs CH3); 1466 m a 1462 m (βs CH2 a δas CH3); 1378 m a 1373 m (δs CH3). HRMS (ESI): C17H29O4 [M - H]-에 대한 m/z 계산치 297.20713; 실측치 297.20722.
N 1 , N 1 - 비스(8-((Z)-non-2-en-1-일)옥시 -8- 옥소옥틸 ) 헥산 -1,6- 다이아민 20
아민 19을 아민 1e (140 mg, 0.647 mmol), 알데하이드 18 (0.548 g, 1.94 mmol, 3 eq.) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (0.411 g, 1.94 mmol, 3 eq.)로부터 실시예 1의 2a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며, 단 반응 혼합물은 사전 추출 없이 증발한 다음 잔류물을 크로마토그래피에 의해 바로 정제하였다. 아민 19을 약간 노란빛을 띠는 오일로 수득하였다 (0.446 g, 92.0%).
아민 19의 탈보호를 TFA (4 ml)와 DCM (4 ml)의 혼합물에서 실시예 1의 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 20 (0.333 g, 86.2 %; 이동상 D2에서 R f 0.16, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.63, 5.50, 4.61, 3.06, 3.02, 2.99, 2.29, 2.08, 1.82, 1.74, 1.60, 1.57, 1.42, 1.34, 1.28, 1.27, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.59, 135.39, 129.29, 60.24, 52.64, 52.19, 39.50, 34.12, 31.64, 29.34, 28.84, 28.82, 28.73, 27.51, 26.60, 25.76, 25.36, 24.69, 23.11, 22.57, 14.05 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3446 w (νas NH2); 1612 w (βs NH2); 2800 m, sh (νs N-CH 2); 1736 vs (ν C=O); 1236 m, 1168 s (ν C-O); 3024 m (νas =CH); 1679 w (ν C=C); 1419 w (ρ =CH); 2957 s (νas CH3); 2931 vs (νas CH2); 2858 s (νs CH2); 2873 s, sh (νs CH3); 1467 m 및 1457 m (βs CH2 및 δas CH3); 1378 m (δs CH3); 721 w (βas 및 γas CH2). HRMS (ESI): C40H77O4N2 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 649.58779; 실측치 649.58767.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스(8-((Z) -non-2-en-1-일) 옥시 -8- 옥소옥틸 )아미노) 헥실 )아다만탄-1,3,5-트리카르복사미드 21
리피도이드 21을 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (30 mg, 0.112 mmol), HCTU (192 mg, 0.447 mmol, 4 eq.), DIPEA (0.312 ml, 1.79 mmol, 16 eq.) 및 다이아민 20 (290 mg, 0.447 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 1에서 화합물 4a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 21 (181 mg, 74.9 %; 이동상 D2에서 R f 0.29, 닌하이드린으로 검출)을 노란빛을 띠는 점성 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.54, 5.63, 5.50, 4.61, 3.29, 3.00, 2.98, 2.34, 2.29, 2.23, 2.08, 1.98, 1.89, 1.76, 1.60, 1.585, 1.42, 1.38, 1.35, 1.28, 1.26, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 177.29, 173.53, 135.41, 123.27, 60.25, 52.62, 52.27, 41.72, 39.57, 39.20, 37.12, 34.09, 31.64, 29.34, 28.85, 28.82, 28.74, 28.44, 28.37, 27.51, 26.63, 25.83, 25.56, 24.67, 23.11, 22.57, 14.06 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3321 w (ν NH); 1644 m (아미드 I); 1535 w-m (아미드 II); 1736 s (ν C=O); 1276 w-m, 1166 m (ν C-O); 3025 w (νas =CH); 1419 w (ρ =CH); 2956 s, sh (νas CH3); 2930 vs (νas CH2); 2858 s (νs CH2); 2873 m, sh (νs CH3); 1467 m 및 1457 m (βs CH2 및 δas CH3); 1378 w-m (δs CH3). HRMS (MALDI): C133H239N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 2160.8118; 실측치 2160.8164.
실시예 11
3,5,7- 트리스((6-(다이도데실아미노)헥실)카바모일 ) 아다만탄 -1-카르복시산 22
티오닐클로라이드 (300 ㎕) 및 DMF (2 ㎕)를 아다만탄-1,3,5,7-테트라카르복시산 (21 mg, 0.067 mmol)에 첨가하고, 현탁물을 밀봉된 바이얼에서 70℃에서 2시간 동안 교반하였으며; 이 과정 중에, 현탁물이 맑은 균질한 용액으로 바뀌었다. 과량의 SOCl2를 드라이 질소 흐름과 함께 블로잉 아웃 (blown out)하고, 잔류물을 진공 건조 (10분)한 다음 rt까지 냉각시켜 무수 DMF 0.5 ml에 용해하여 맑은 용액을 형성시켰다. 그런 후, DCM (1.5 ml)과 DMF (0.5 ml) 혼합물 중의 N 1,N 1-다이도데실헥산-1,6-다이아민 (76 mg, 0.168 mmol, 2.5 eq.) 및 DIPEA (117 ㎕, 0.672 mmol, 10 eq.) 용액을 첨가하여, 반응 혼합물을 실온에서 10분간 교반하였다. 그런 후, 반응 혼합물을 실리카 (10 g)에 흡착시키고, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (DCM 중의 D1의 선형 농도구배로 용출, 35-85 %), 표적 화합물 22 (45 mg, 41.4 %; D2/3에서 R f 0.50, 닌하이드린으로 가시화)를 끈적한 옅은 노란색 오일로서 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.32, 3.24, 3.05-2.95, 2.16, 1.97, 1.92, 1.80-1.72, 1.55, 1.38-1.23, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.52, 52.89, 52.20, 42.28, 39.39, 38.96, 31.89, 29.60, 29.50, 29.44, 29.32, 29.10, 28.72, 26.83, 26.23, 25.99, 23.47, 23.14, 22.66, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3314 w, br (ν NH), 1643 m (아미드 I) 및 1638 w (아미드 II), 2954 s (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2855 s (νs CH2), 1467 m, sh 및 1457 m, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3); -COOH 다이머: 2591 w, vbr (ν OH), 1715 w (ν C=O), 1411 vw 및 1283 w, br (δ COH 및 ν CCO). HRMS (MALDI): C104H203N6O5 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1616.5810; 실측치 1616.58014.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(다이도데실아미노)헥실)아다만탄 -1,3,5,7- 테트라카르복사미드 23
DMF (2 ㎕) 및 티오닐클로라이드 (24 ㎕, 0.349 mmol, 14 eq.)를 DCM (3.5 ml) 중의 산 22 (27 mg, 0.017 mmol) 용액에 첨가하여, 현탁물을 실온에서 2시간 동안 밀봉된 바이얼에서 교반하였다. 그런 후, 용액을 5분간 무수 NH3 스트림으로 부드럽게 버블링하였으며; 즉시 백색 석출물이 형성되었다. 10분 후, 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통해 여과하고, 여과물을 실리카 (10 g)에 흡착시켰으며, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (DCM 중의 D1의 선형 농도구배로 용출, 30-70 %), 표적 화합물 23 (15 mg, 55.6 %; D2/3에서 R f 0.57, 닌하이드린으로 가시화)를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 6.69, 6.49, 3.21, 2.67, 1.99, 1.96, 1.57, 1.51, 1.33, 1.285, 1.245, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 178.41, 175.71, 53.42, 53.07, 42.38, 39.52, 39.40, 39.18, 31.88, 29.62, 29.60, 29.58, 29.55, 29.37, 29.32, 29.02, 27.24, 26.56, 26.21, 22.66, 14.09 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3330 w, br (ν NH), 1649 m (아미드 I) 및 1536 w (아미드 II), 2953 m (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2875 m, sh (νs CH3), 2855 s 및 2805 vw (νs CH2), 1467 m 및 1457 w, 1438 w, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3); prim. 아미드: 3199 w, br (ν NH2 vαz.), 1697 vw, sh (ν C=O), 1605 w, sh (βs NH2). HRMS (MALDI): C104H204N7O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1615.5969; 실측치 1615.5998.
실시예 12
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스 (6-( 다이도데실아미노 ) 헥실 )- N 7 -(2-하이드록시에틸) 아다만탄 -1,3,5,7-테트라카르복사미드 24
DMF (2 ㎕) 및 티오닐클로라이드 (20 ㎕, 0.286 mmol, 14 eq.)를 DCM (1.5 ml) 중의 산 22 (33 mg, 0.020 mmol) 용액에 첨가하여, 현탁물을 밀봉된 바이얼에서 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 그런 후 에탄올아민 (50 ㎕, 0.816 mmol, 40 eq.)을 첨가하였으며, 즉시 백색 석출물이 형성되었다. 20분 후, 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통해 여과하여 여과물을 실리카 (10 g)에 흡착시키고, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (DCM 중의 D1의 선형 농도구배로 용출, 35-85 %), 표적 화합물 24 (31 mg, 91.5 %; D2/3에서 R f 0.59, 닌하이드린으로 가시화)를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.39, 6.92, 3.69, 3.37, 3.22, 3.00, 2.02, 1.96, 1.76, 1.53, 1.40-1.22, 0.86 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.76, 176.16, 61.73, 61.38, 52.73, 52.16, 43.13, 42.55, 42.41, 39.54, 39.43, 38.74, 31.86, 29.56, 29.45, 29.40, 29.28, 29.06, 28.64, 26.78, 25.92, 25.64, 23.38, 23.08, 22.64, 14.07 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3324 w, br (ν NH), 1646 m (아미드 I) 및 1538 w (아미드 II), 2955 s (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2855 s 및 2876 m, sh (νs CH3), 1467 m, 1457 m 및 1435 w, sh (βs CH2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3), 1060 w, vbr, 1036 w, br (ν C-OH). HRMS (MALDI): C106H208N7O5 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1659.6231; 실측치 1659.62718.
실시예 13
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스 (6-( 다이도데실아미노 ) 헥실 )- N 7 -(1.3- 다이하이드록시프로판 -2-일)아다만탄-1,3,5,7-테트라카르복사미드 25
24에 대해 기술된 공정에 따라, 표적 화합물 25를 산 22 (51 mg, 0.031 mmol) 및 세리놀 (115 mg, 1.26 mmol, 40 eq.)로부터 제조하여, 리피도이드 25를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (19 mg, 35.6%; D2/3에서 R f 0.59). 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 7.79, 7.21, 7.17, 7.08, 3.26, 3.01, 2.03, 1.92, 1.775, 1.57, 1.385, 1.33, 1.28-1.24 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.14, 175.04, 52.74, 52.66, 52.32, 52.17, 39.28-38.65, 31.89, 29.68, 29.59, 29.49, 29.43, 29.32, 29.09, 28.47, 26.83, 26.80, 25.98-25.40, 23.05, 22.67, 14.10 ppm. IR (CCl4): νmax/cm-1 = 3324 w, br (ν NH), 1646 m (아미드 I) 및 1538 w (아미드 II), 2955 s (νas CH3), 2927 vs (νas CH2), 2855 s 및 2876 m, sh (νs CH3), 1467 m, 1457 m 및 1435 w, sh (β2 및 δas CH3), 1378 w (δs CH3), 1060 w, vbr, 1036 w, br (ν C-OH). HRMS (MALDI): C107H210N7O6 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1689.6337; 실측치 1616.63235.
실시예 14
N 1 , N 1 - 다이((헵틸옥시카르보닐)프로필)헥산 -1,6- 다이아민 28a
다이이소프로필카르보디이미드 (3.17 ml, 20.24 mmol, 1.3 eq.) 및 DMAP (57.1 mg, 0.467 mmol, 0.03 eq.)를 DCM (60 ml) 중의 4-브로모부티르산 (2.60 g, 15.57 mmol) 및 1-헵타놀 (2.64 ml, 18.68 mmol, 1.2 eq.) 용액에 첨가하여, 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 그런 후, 반응 혼합물을 실리카 (16 g)에 흡착시키고, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (80 g, 사이클로헥산 중의 에틸아세테이트의 선형 농도구배로 용출, 0-10 %), 표적 화합물 26a (3.916 g, 94.8 %; CE5에서 R f 0.36, KMnO4에 의한 가시화)를 무색 오일로서 수득하였다.
브로모에스테르 26a (1.53 g, 5.78 mmol, 2.5 eq.) 및 포타슘 카보네이트 (3.19 g, 23.11 mmol, 10 eq.)를 ACN (10 ml) 중의 N-Boc-1,6-다이아미노헥산 (0.50 g, 2.31 mmol) 용액에 첨가하여, 혼합물을 35℃에서 3일간 교반하였다. 그런 후, 반응 혼합물을 실리카 (16 g)에 흡착시키고, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (40 g, 사이클로헥산 중의 에틸아세테이트의 선형 농도구배로 용출, 0-100 %), 표적 화합물 27a (1.093 g, 80.9 %; NH3-전처리된 TLC 플레이트 상에서 CE50에서 R f 0.35, 닌하이드린으로 가시화)를 옅은 노란색 오일로 수득하였다.
아민 27a의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 28a (0.817 g, 90.2 %; 이동상 D2에서 R f 0.27, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 3.63, 3.21, 3.15, 2.91, 2.85, 2.67, 2.53-2.41, 2.32, 1.86, 1.76, 1.61, 1.46, 1.35-1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.66, 64.58, 53.66, 52.98, 52.87, 40.78, 40.34, 31.87, 31.70, 30.10, 28.90, 28.62, 26.85, 26.45, 25.87, 22.56, 22.02, 14.04 ppm. HRMS (ESI): C28H57N2O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 485.43128; 실측치 485.43039.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스((헵틸옥시카르보닐) 프로필)아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 29a
티오닐클로라이드 (300 ㎕) 및 DMF (2 ㎕)를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (60 mg, 0.224 mmol)에 첨가하여, 현탁물을 밀봉된 바이얼에서 1시간 동안 70℃에서 교반하였으며; 이때 현탁물이 맑은 균질한 용액으로 바뀌었다. 과량의 SOCl2를 드라이 질소 스트림과 함께 블로잉 아웃하고, 잔류물을 진공 건조 (10분)하여 이를 실온으로 냉각시킨 후 무수 DMF 0.5 ml에 용해하였으며, 맑은 용액이 형성되었다. 그런 후, DCM (1.5 ml)과 DMF (0.5 ml) 혼합물 중의 아민 28a (434 mg, 0.895 mmol, 4 eq.) 및 DIPEA (390 ㎕, 2.24 mmol, 10 eq.) 용액을 첨가하여, 반응 혼합물을 실온에서 10분간 교반하였다. 그런 후, 반응 혼합물을 실리카 (16 g)에 흡착시키고, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (40 g, DCM 중의 D1의 선형 농도구배로 용출, 20-60 %), 표적 화합물 29a (115 mg, 30.8 %; D2에서 R f 0.51, 닌하이드린으로 가시화)를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.76, 4.05, 3.21, 2.42, 2.32, 2.01, 1.84, 1.80, 1.74, 1.61, 1.47, 1.41, 1.34-1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.01, 173.73, 64.53, 53.72, 53.00, 41.65, 39.77, 39.48, 37.88, 31.96, 31.70, 29.51, 28.90, 28.63, 27.02, 26.76, 25.87, 22.56, 14.05 ppm. HRMS (MALDI): C97H179N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1668.3423; 실측치 1668.3398.
실시예 15
N 1 , N 1 - 다이((헥실옥시카르보닐)부틸)헥산 -1,6- 다이아민 28b
26a에 대해 기술된 공정에 따라, 브로모에스테르 26b를 5-브로모펜탄산 (3.0 g, 16.57 mmol), 1-헥사놀 (2.48 ml, 19.89 mmol, 1.2 eq.), DIC (3.37 ml, 21.54 mmol, 1.3 eq.) 및 DMAP (61 mg, 0.497 mmol, 0.03 eq.)로부터 제조하여, 26b를 무색 오일로서 수득하였다 (3.938 g, 89.6 %, CE5에서 R f 0.28, KMnO4에 의한 가시화).
27a에 대해 기술된 공정에 따라, Boc-유도체 27b를 브로모에스테르 26b (1.53 g, 5.78 mmol, 2.5 eq.), N-Boc-1,6-다이아미노헥산 (0.50 g, 2.31 mmol) 및 포타슘 카보네이트 (3.19 g, 23.11 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 27b를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (1.080 g, 79.9 %, NH3-전처리된 TLC 플레이트 상에서 CE50에서 R f 0.30, 닌하이드린으로 가시화).
아민 27b의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 28b (0.788 g, 86.9 %; 이동상 D2에서 R f 0.13, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 3.63, 3.21, 3.15, 2.79, 2.68, 2.60, 2.51, 2.42, 2.32, 1.61, 1.50, 1.36-1.28, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ 173.62, 64.52, 53.68, 53.29, 41.22, 40.26, 34.03, 31.41, 28.58, 25.75, 25.57, 22.80, 22.51, 13.98 ppm. HRMS (ESI): C28H57N2O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 485.43128; 실측치 485.43052.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스((헥실옥시카르보닐) 부틸)아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 29b
실시예 14에서 29a에 대해 기술된 공정에 따라, 리피도이드 29b를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (53 mg, 0.198 mmol), 아민 28b (383 mg, 0.790 mmol, 4 eq.) 및 DIPEA (344 ㎕, 1.98 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 29b를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (191 mg, 57.9 %, D2에서 R f 0.48, 닌하이드린으로 가시화). 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.72, 4.05, 3.21, 2.38, 2.35, 2.30, 2.01, 1.83, 1.80, 1.61, 1.44, 1.40, 1.35-1.27, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 175.96, 173.77, 64.44, 53.98, 53.63, 41.64, 39.73, 39.55, 37.92, 34.27, 31.42, 29.59, 28.60, 27.22, 26.89, 26.63, 25.58, 23.01, 22.52, 13.99 ppm. HRMS (MALDI): C97H179N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1668.3428; 실측치 1668.3418.
실시예 16
N 1 , N 1 - 다이((노닐옥시카르보닐)프로필)헥산 -1,6- 다이아민 28c
26a에 대해 기술된 공정에 따라, 브로모에스테르 26c를 4-브로모부티르산 (2.60 g, 15.57 mmol), 1-노나놀 (3.26 ml, 18.68 mmol, 1.2 eq.), DIC (3.17 ml, 20.24 mmol, 1.3 eq.) 및 DMAP (57 mg, 0.467 mmol, 0.03 eq.)로부터 제조하여, 26c를 무색 오일로서 수득하였다 (4.025 g, 88.2 %, CE5에서 R f 0.32, KMnO4에 의한 가시화).
27a에 대해 기술된 공정에 따라, Boc-유도체 27c를 브로모에스테르 26c (1.25 g, 4.28 mmol, 2.5 eq.), N-Boc-1,6-다이아미노헥산 (0.370 g, 1.71 mmol) 및 포타슘 카보네이트 (2.36 g, 17.10 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 27c를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (0.848 g, 77.3 %, NH3-전처리된 TLC 플레이트 상에서 CE50에서 R f 0.45, 닌하이드린으로 가시화).
아민 27c의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 28c (0.631 g, 88.2 %; 이동상 D2에서 R f 0.29, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.66, 4.05, 3.16, 2.91, 2.63, 2.59, 2.53, 2.48, 2.34, 1.81, 1.70, 1.61, 1.54, 1.47, 1.42, 1.35-1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.39, 64.72, 64.66, 52.53, 31.84, 31.59, 29.46, 29.25, 29.22, 28.61, 28.60, 25.91, 25.90, 22.64, 14.08 ppm. HRMS (ESI): C32H65N2O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 541.49388; 실측치 541.49303.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스((노닐옥시카르보닐) 프로필)아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 29c
실시예 14에서 29a에 대해 기술된 공정에 따라, 리피도이드 29c를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (42 mg, 0.157 mmol), 아민 28c (339 mg, 0.626 mmol, 4 eq.) 및 DIPEA (273 ㎕, 1.57 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 29c를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (134 mg, 46.6 %, D2에서 R f 0.56, 닌하이드린으로 가시화). 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.72, 4.05, 3.21, 2.40, 2.36, 2.31, 2.01, 1.83, 1.80, 1.72, 1.61, 1.47, 1.38, 1.33-1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 175.96, 173.84, 64.48, 53.80, 53.12, 41.65, 39.74, 39.54, 37.92, 32.06, 31.84, 29.47, 29.26, 29.22, 28.64, 25.92, 22.64, 14.09 ppm. HRMS (MALDI): C109H203N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1836.5306; 실측치 836.5319.
실시예 17
N 1 , N 1 - 다이((옥틸옥시카르보닐)부틸)헥산 -1,6- 다이아민 28d
26a에 대해 기술된 공정에 따라, 브로모에스테르 26d를 5-브로모펜탄산 (3.0 g, 16.57 mmol), 1-옥타놀 (3.13 ml, 19.89 mmol, 1.2 eq.), DIC (3.37 ml, 21.54 mmol, 1.3 eq.) 및 DMAP (61 mg, 0.497 mmol, 0.03 eq.)로부터 제조하여, 26d를 무색 오일로서 수득하였다 (4.327 g, 89.0 %, CE5에서 R f 0.32, KMnO4에 의한 가시화).
27a에 대해 기술된 공정에 따라, Boc-유도체 27d를 브로모에스테르 26d (1.73 g, 5.89 mmol, 2.5 eq.), N-Boc-1,6-다이아미노헥산 (0.510 g, 2.36 mmol) 및 포타슘 카보네이트 (3.26 g, 23.58 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 27d를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (1.241 g, 82.1 %, NH3-전처리된 TLC 플레이트 상에서 CE50에서 R f 0.18, 닌하이드린으로 가시화).
아민 27d의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 28d (1.09 g, 정량적 수율; 이동상 D2에서 R f 0.22, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 8.22, 4.86, 4.05, 3.04, 2.37, 1.75, 1.67, 1.61, 1.48, 1.40, 1.32-1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 172.99, 64.85, 52.44, 51.90, 39.41, 33.13, 31.75, 29.18, 29.14, 28.54, 26.54, 25.86, 25.49, 24.88, 22.60, 21.83, 14.05 ppm. HRMS (ESI): C32H65N2O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 541.49388; 실측치 541.49297.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스((옥틸옥시카르보닐) 부틸)아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 29d
실시예 14에서 29a에 대해 기술된 공정에 따라, 리피도이드 29d를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (70 mg, 0.261 mmol), 아민 28d (565 mg, 1.04 mmol, 4 eq.) 및 DIPEA (455 ㎕, 2.61 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 29d를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (229 mg, 47.8 %, D2에서 R f 0.58, 닌하이드린으로 가시화). 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.79, 4.05, 3.21, 2.44, 2.31, 2.01, 1.84, 1.80, 1.61, 1.47, 1.34-1.24, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.03, 173.63, 64.50, 53.54, 41.65, 39.77, 39.45, 37.88, 34.12, 31.76, 29.48, 29.20, 29.16, 28.63, 25.91, 22.87, 22.61, 14.07 ppm. HRMS (ESI): C109H203N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1836.53010; 실측치 1836.52959.
실시예 18
N 1 , N 1 - 다이((헵틸옥시카르보닐)펜틸)헥산 -1,6- 다이아민 28e
26a에 대해 기술된 공정에 따라, 브로모에스테르 26e를 6-브로모헥산산 (3.0 g, 15.38 mmol), 1-헵타놀 (2.61 ml, 18.46 mmol, 1.2 eq.), DIC (3.13 ml, 19.99 mmol, 1.3 eq.) 및 DMAP (56 mg, 0.461 mmol, 0.03 eq.)로부터 제조하여, 26e를 무색 오일로서 수득하였다 (4.177 g, 92.6 %, CE5에서 R f 0.27, KMnO4에 의한 가시화).
27a에 대해 기술된 공정에 따라, Boc-유도체 27e를 브로모에스테르 26e (1.49 g, 5.08 mmol, 2.5 eq.), N-Boc-1,6-다이아미노헥산 (0.440 g, 2.03 mmol) 및 포타슘 카보네이트 (2.81 g, 20.34 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 27e를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (1.076 g, 82.5 %, NH3-전처리된 TLC 플레이트 상에서 CE50에서 R f 0.15, 닌하이드린으로 가시화).
아민 27e의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 28e (0.895 g, 98.6 %; 이동상 D2에서 R f 0.17, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 8.40, 4.04, 3.04, 2.99, 2.31, 2.05, 1.72, 1.66, 1.61, 1.48, 1.39, 1.33-1.26, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.38, 64.64, 52.02, 33.78, 31.68, 28.88, 28.58, 26.70, 26.25, 26.13, 25.83, 25.68, 24.93, 24.20, 22.99, 22.55, 22.48, 14.03 ppm. HRMS (ESI): C32H65N2O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 541.49388; 실측치 541.49303.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스((헵틸옥시카르보닐)펜틸 )아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 29e
실시예 14에서 29a에 대해 기술된 공정에 따라, 리피도이드 29e를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (55 mg, 0.205 mmol), 아민 28e (444 mg, 0.820 mmol, 4 eq.) 및 DIPEA (357 ㎕, 2.05 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 29e를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (150 mg, 39.8 %, D2에서 R f 0.37, 닌하이드린으로 가시화). 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 5.72, 4.05, 3.21, 2.37, 2.29, 2.01, 1.83, 1.80, 1.62, 1.47, 1.42, 1.33-1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 175.97, 173.84, 64.42, 53.96, 41.64, 39.74, 39.53, 37.91, 34.35, 31.70, 29.59, 28.89, 28.63, 27.14, 25.87, 24.97, 22.56, 14.05 ppm. HRMS (ESI): C109H203N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1836.53010; 실측치 1836.52930.
실시예 19
N 1 , N 1 -다이(((노난-3-일)옥시카르보닐)프로필)헥산-1,6-다이아민 28f
26a에 대해 기술된 공정에 따라, 브로모에스테르 26f를 6-브로모헥산산 (3.2 g, 16.41 mmol), 3-노나놀 (2.60 g, 18.05 mmol, 1.1 eq.), DIC (3.27 ml, 21.33 mmol, 1.3 eq.) 및 DMAP (60 mg, 0.492 mmol, 0.03 eq.)로부터 제조하여, 26f를 무색 오일로서 수득하였다 (2.88 g, 54.5 %, CE5에서 R f 0.42, KMnO4에 의한 가시화).
27a에 대해 기술된 공정에 따라, Boc-유도체 27f를 브로모에스테르 26f (2.82 g, 8.78 mmol, 2.5 eq.), N-Boc-1,6-다이아미노헥산 (0.760 g, 3.51 mmol) 및 포타슘 카보네이트 (4.86 g, 35.13 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 27f를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (1.72 g, 70.19 %, NH3-전처리된 TLC 플레이트 상에서 CE50에서 R f 0.56, 닌하이드린으로 가시화).
아민 27f의 탈보호를 실시예 1에서 화합물 2a에 대해 기술된 공정에 따라 수행하였으며; 다이아민 28f (1.84 g, 정량적 수율; 이동상 D2에서 R f 0.25, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛이 도는 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 8.29, 4.80, 2.99, 2.305, 1.69-1.66, 1.55-1.51, 1.445, 1.38, 1.28-1.24, 0.87, 0.86 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.14, 75.61, 52.10, 39.27, 34.08, 33.56, 31.71, 29.15, 26.90, 26.74, 26.14, 25.69, 25.27, 24.86, 24.33, 22.97, 22.56, 22.51, 14.03, 9.57 ppm. HRMS (ESI): C36H73N2O4 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 597.55649; 실측치 597.55631.
N 1 , N 3 , N 5 - 트리스(6-(비스(((노난-3일)옥시카르보닐 )프로필)아미노) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5-트리카르복사미드 29f
실시예 14에서 29a에 대해 기술된 공정에 따라, 리피도이드 29f를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (50 mg, 0.186 mmol), 아민 28f (334 mg, 746 mmol, 4 eq.) 및 DIPEA (325 ㎕, 1.86 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 29f를 끈적한 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (237 mg, 63.4 %, D2에서 R f 0.44, 닌하이드린으로 가시화). 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 6.385, 4.79, 3.21, 2.99, 2.305, 2.015, 1.88, 1.80, 1.73, 1.66, 1.55-1.50, 1.38-1.35, 1.27-1.24, 0.865, 0.855 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.57, 173.02, 76.58, 52.43, 51.98, 41.69, 39.89, 38.89, 37.64, 34.09, 33.55, 31.70, 29.14, 28.84, 26.90, 26.28, 26.01, 25.78, 24.39, 23.13, 22.96, 22.55, 14.04, 9.59 ppm. HRMS (MALDI): C121H227N6O15 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 2004.7179; 실측치 2004.7187.
실시예 20
6-( 다이((헵틸옥시카르보닐)프로필)아미노 ) 헥산 -1-올 30a
브로모에스테르 26a (1.13 g, 4.27 mmol, 2.5 eq.) 및 포타슘 카보네이트 (2.36 g, 17.07 mmol, 10 eq.)를 ACN (10 ml) 중의 6-아미노헥산-1-올 (0.20 g, 1.71 mmol) 용액에 첨가하고, 혼합물을 50℃에서 20시간 동안 교반하였다. 그런 후, 반응 혼합물을 실리카 (16 g)에 흡착시키고, 용매를 진공 증발시켰다. 조산물을 실리카에서 플래시 크로마토그래피에 의해 정제하여 (40 g, DCM 중의 D1의 선형 농도구배로 용출, 0-50 %), 표적 화합물 30a (0.552 g, 63.0 %; D2에서 R f 0.56, KMnO4에 의한 가시화)를 옅은 노란색 오일로 수득하였다.
1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 3.63, 2.52, 2.33, 1.80, 1.61, 1.565, 1.50, 1.375, 1.32-1.27, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.54, 64.63, 53.45, 52.82, 32.59, 31.78, 31.69, 28.89, 28.60, 26.95, 25.86, 25.45, 22.55, 21.78, 14.03 ppm. HRMS (ESI): C28H56NO5 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 486.41530; 실측치 486.41467.
트리스(6-(다이((헵틸옥시카르보닐) 프로필)) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5- 트리카르복실레이트 31a
테트라메틸플루오로포름아미디늄 헥사플루오로포스페이트 (TFFH, 169 mg, 0.640 mmol, 3.3 eq.) 및 DIPEA (0.506 ml, 2.91 mmol, 15 eq.)를 무수 DMF (5 ml) 중의 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (52 mg, 0.194 mmol) 용액에 첨가하여, 용액을 0℃에서 30분간 교반하였다. 그런 후, DMF (2.0 ml) 중의 알코올 30a (311 mg, 0.640 mmol, 3.3 eq.) 및 DMAP (7 mg, 0.058 mmol, 0.3 eq.) 용액을 첨가한 다음 반응 혼합물을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 용액을 250 ml 분별 깔때기를 통해 부은 후, NaHCO3 포화 수용액 (50 ml)으로 희석하여, 산물을 다이에틸 에테르 (100 ml, 2 x 50 ml)로 추출하였다. 유기 상을 조합하여 브린 (50 ml)으로 헹군 후, 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, S2 프리트를 통해 여과한 다음 용매를 RVE에서 증발시켰다. 조산물을 DCM 중의 D4의 선형 농도구배 (0-65%)를 적용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 리피도이드 31a (33 mg, 10.3 %; 이동상 D4에서 R f 0.57, 닌하이드린으로 검출)를 노란빛을 띠는 점성 오일 형태로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 2.40, 2.05-1.94, 1.83, 1.61, 1.35-1.25, 0.886 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.02, 64.95, 64.45, 41.35, 39.14, 37.14, 31.67, 28.87, 28.55, 25.83, 22.54, 14.03 ppm. HRMS (MALDI): C97H176N3O18 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1671.2943; 실측치 1671.2973.
실시예 21
6-( 다이((헥실옥시카르보닐)부틸)아미노 ) 헥산 -1-올 30b
30a에 대해 기술된 공정에 따라, 알코올 30b를 6-아미노헥산-1-올 (0.20 g, 1.71 mmol), 브로모에스테르 26b (1.13 g, 4.27 mmol, 2.5 eq.) 및 K2CO3 (2.36 g, 17.07 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 30b를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (0.599 g, 72.3 %, D2에서 R f 0.55, KMnO4에 의한 가시화).
1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.04, 3.63, 2.46, 2.32, 1.76, 1.60, 1.56, 1.45, 1.37-1.25, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.69, 64.56, 62.79, 53.57, 52.96, 32.64, 31.90, 31.82, 29.45, 29.24, 29.21, 28.61, 27.02, 25.91, 25.51, 22.63, 14.07 ppm.
트리스(6-(다이((헥실옥시카르보닐) 부틸)) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5- 트리카르복실레이트 31b
리피도이드 31b를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (84 mg, 0.313 mmol), TFFH (273 mg, 1.03 mmol, 3.3 eq.), DIPEA (0.818 ml, 4.179 mmol, 15 eq.), DMAP (11 mg, 0.093 mmol, 0.3 eq.) 및 알코올 30b (608 mg, 1.25 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 20에서 화합물 31a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 31b (55 mg, 10.4 %; 이동상 D2에서 R f 0.74, 닌하이드린으로 검출)를 점성의 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 2.96, 2.37, 2.33, 2.01, 1.94, 1.85-1.78, 1.66, 1.60, 1.38, 1.34-1.28, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.01, 172.90, 64.76 - 64.34, 52.16, 47.81, 46.61, 41.35, 39.14, 37.12, 33.22, 31.38, 28.53, 25.54, 22.50, 22.09, 13.97 ppm. HRMS (MALDI): C97H176N3O18 [M + H]+에 대한 m/z 계산치 1671.2943; 실측치 1671.2910.
실시예 22
6-( 다이((노닐옥시카르보닐)프로필)아미노 ) 헥산 -1-올 30c
30a에 대해 기술된 공정에 따라, 알코올 30c를 6-아미노헥산-1-올 (0.20 g, 1.71 mmol), 브로모에스테르 26c (1.25 g, 4.27 mmol, 2.5 eq.) 및 K2CO3 (2.36 g, 17.07 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 30c를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (0.651 g, 70.4 %, D2에서 R f 0.59, KMnO4에 의한 가시화).
1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.07, 3.65, 3.09, 3.03, 2.45, 2.16, 1.89, 1.61, 1.56, 1.45, 1.34-1.25, 0.88 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 172.24, 65.25, 62.39, 52.41, 51.55, 32.11, 31.84, 30.65, 29.45, 29.22, 28.54, 26.29, 25.87, 22.65, 18.39, 14.09 ppm.
트리스(6-(다이((노닐옥시카르보닐) 프로필)) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5- 트리카르복실레이트 31c
리피도이드 31c를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (86 mg, 0.320 mmol), TFFH (279 mg, 1.06 mmol, 3.3 eq.), DIPEA (0.838 ml, 4.81 mmol, 15 eq.), DMAP (12 mg, 0.096 mmol, 0.3 eq.) 및 알코올 30c (695 mg, 1.28 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 20에서 화합물 31a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 31c (23 mg, 3.9 %; 이동상 D2에서 R f 0.91, 닌하이드린으로 검출)를 점성의 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 2.37, 2.01, 1.95, 1.83, 1.61, 1.35-1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.02, 64.70, 41.35, 39.15, 37.15, 31.82, 29.44, 29.23, 29.20, 28.58, 28.47, 25.88, 22.63, 14.07 ppm. HRMS (MALDI): C109H200N3O18 [M]+에 대한 m/z 계산치 1839.4821; 실측치 1839.4799.
실시예 23
6-( 다이((옥틸옥시카르보닐)부틸)아미노 ) 헥산 -1-올 30d
30a에 대해 기술된 공정에 따라, 알코올 30d를 6-아미노헥산-1-올 (0.20 g, 1.71 mmol), 브로모에스테르 26d (1.25 g, 4.27 mmol, 2.5 eq.) 및 K2CO3 (2.36 g, 17.07 mmol, 10 eq.)로부터 제조하여, 30d를 옅은 노란색 오일로 수득하였다 (0.623 g, 67.4 %, D2에서 R f 0.50, KMnO4에 의한 가시화).
1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 3.63, 2.47, 2.31, 1.61, 1.56, 1.50, 1.37-1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 173.65, 64.52, 62.78, 53.69, 53.42, 34.07, 32.60, 31.75, 29.19, 29.15, 28.61, 27.05, 25.90, 25.49, 22.85, 22.61, 14.06 ppm.
트리스(6-(다이((옥틸옥시카르보닐) 부틸)) 헥실 ) 아다만탄 -1,3,5- 트리카르복실레이트 31d
리피도이드 31d를 아다만탄-1,3,5-트리카르복시산 (83 mg, 0.309 mmol), TFFH (270 mg, 1.02 mmol, 3.3 eq.), DIPEA (0.808 ml, 4.64 mmol, 15 eq.), DMAP (11 mg, 0.093 mmol, 0.3 eq.) 및 알코올 30d (671 mg, 1.24 mmol, 4 eq.)로부터 실시예 20에서 화합물 31a에 대해 기술된 공정에 따라 제조하였으며; 리피도이드 31d (147 mg, 25.8 %; 이동상 D2에서 R f 0.82, 닌하이드린으로 검출)를 점성의 노란색 오일로 수득하였다. 1 H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 4.05, 2.34, 2.01, 1.95, 1.83, 1.78-1.56, 1.36-1.24, 0.87 ppm. 13 C NMR (150.9 MHz, CDCl3): δ = 176.04, 64.76-64.46, 41.36, 39.16, 37.15, 31.75, 29.19, 29.15, 28.60, 25.90, 22.61, 14.06 ppm. HRMS (MALDI): C109H200N3O18 [M]+에 대한 m/z 계산치 1839.4821; 실측치 1839.4792.
실시예 24
형질감염 시약의 제조
표 1 - 표 4에 열거된 각각의 성분들을 혼합하여 시약을 제조하였다. 이들 표에는 형질감염 시약의 최종 몰 농도가 기재되어 있다. 제조시 99.7% 에탄올 중의 개별 성분 5 mM 원액을 사용하였다. 단 DOPE-Cy5 원액은 0.79 mM 농도였으며, 클로로포름 중에 준비하였다.
표 1. 형질감염 시약 A01-A10의 조성물.
화합물 형질감염 시약에서 각 구성성분의 농도 (mM)
A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10
4a 1.1 ― ― ― ― ― ― ― ― ―
4b ― 1.1 ― ― ― ― ― ― ― ―
4c ― ― 1.1 ― ― ― ― ― ― ―
4d ― ― ― 1.1 ― ― ― ― ― ―
4e ― ― ― ― 1.1 ― ― ― ― ―
4f ― ― ― ― ― 1.1 ― ― ― ―
4g ― ― ― ― ― ― 1.1 ― ― ―
9 ― ― ― ― ― ― ― 1.1 ― ―
13 ― ― ― ― ― ― ― ― 1.1 ―
21 ― ― ― ― ― ― ― ― ― 1.1
콜레스테롤 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18
DOPE 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64
DMG-PEG2000 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075
DOPE-Cy5 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3
표 2. 형질감염 시약 A11-A13의 조성물.
화합물 형질감염 시약에서 각 구성성분의 농도 (mM)
A11 A12 A13
23 1.1 ― ―
24 ― 1.1 ―
25 ― ― 1.1
콜레스테롤 2.18 2.18 2.18
DOPE 1.65 1.65 1.65
DMG-PEG2000 0.075 0.075 0.075
표 3. 형질감염 시약 A14-A23의 조성물.
화합물 형질감염 시약에서 각 구성성분의 농도 (mM)
A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23
29a 1.1 ― ― ― ― ― ― ― ― ―
29b ― 1.1 ― ― ― ― ― ― ― ―
29c ― ― 1.1 ― ― ― ― ― ― ―
29d ― ― ― 1.1 ― ― ― ― ― ―
29e ― ― ― ― 1.1 ― ― ― ― ―
29f ― ― ― ― ― 1.1 ― ― ― ―
31a ― ― ― ― ― ― 1.1 ― ― ―
31b ― ― ― ― ― ― ― 1.1 ― ―
31c ― ― ― ― ― ― ― ― 1.1 ―
31d ― ― ― ― ― ― ― ― ― 1.1
콜레스테롤 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18
DOPE 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64 1.64
DMG-PEG2000 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075
DOPE-Cy5 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3
표 4. 형질감염 시약 A24-A29의 조성물 (A26 및 A27은 비교예임).
화합물 형질감염 시약에서 각 구성성분의 농도 (mM)
A24 A25 A26 A27 A28 A29
4e 1.1 1.1 ― ― 1.1 ―
4d ― ― ― ― ― 1.1
D- Lin -MC3-DMA ― ― 2.5 ― ― ―
TT3 ― ― ― 1.1 ― ―
콜레스테롤 2.18 2.18 1.93 2.18 2.18 2.18
DOPE ― ― ― 1.64 1.65 1.65
DOPC 1.64 ― ― ― ― ―
DSPC ― 1.64 0.49 ― ― ―
DMG-PEG2000 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075
DOPE-Cy5 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 1.19x10-3 ― ―
실시예 25
mRNA를 함유한 지질 나노입자 ( LNP )의 제조
형광 단백질 mKate2를 코딩하는 DNA를 플라스미드 pmKate2-C (Evrogen)에서 프라이머 (5′-CGCCACCATGGTGAGCGAGCTG-3′ (서열번호 1); 5′-CCTCCTCCACCTCTGTGCCCCAG-3′ (서열번호 2))를 사용해 증폭시키고, 이를 pET24a 벡터 (Invitrogen)에 T7 프로모터 하에 클로닝하였다. mKate2를 코딩하는 메신저 RNA (mRNA)를 Ampliscribe T7-Flash 전사 키트 (Lucigen)를 제조사의 프로토콜에 따라 사용하여 시험관내 전사하였다. RNA 캡 유사체 ARCA (Jena Bioscience)를 시험관내 전사 반응물에 첨가하고, 폴리(A) 말단을 폴리(A) 중합효소 (New England Biolabs)를 표준 프로토콜에 따라 사용해 합성하였다.
mRNA-함유 LNP (mRNA-LNP)를 다음과 같이 준비하였다: 실시예 24에서 제조한 A01-A27 형질감염 시약 각 용액 300 ㎕을, 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 mRNA 120 ㎍ 용액과, 샘플 유입부 2개와 유출부 1개를 가진 "Y" 미세유체 기구를 사용해 혼합하였다. 지질 혼합물과 mRNA 용액을 각각의 유입부를 통해 분리하여 300 ㎕/분의 일정한 유속으로 주입하였다. 제조된 나노입자 용액 600 ㎕을 수집하고, 즉시 PBS 600 ㎕를 첨가하여 희석하였으며; 이로써 형질감염 시약 A01-A27로부터 B01-B27로 명명된 각 나노입자 샘플이 제조되었다. 각 mRNA-LNP 샘플 (B01-B27)은 3세트로 제조하였다. 신선하게 제조한 mRNA-LNP에 대해 25℃에서 산란 각도 173°에서 동적 광 산란 (NanoZS Zetasizer, Malvern, Worcestershire, UK)으로 유체역학 직경을 측정하였다. mRNA-LNP의 유체 역학 직경은 72 내지 135 nm였으며, 단 B18은 직경이 265 nm이었다 (표 5). 이 형태로, 입자를 후속적인 생물학적 검사에 이용하였다.
표 5. 동적 광 산란에 의해 측정한, 표준 편차를 포함한, mRNA-LNP의 유체 역학 직경.
LNP 직경 (nm) LNP 직경 (nm) LNP 직경 (nm)
B01 81.5 ± 8.0 B09 90.8 ± 5.5 B17 72.2 ± 4.0
B02 99.3 ± 2.7 B10 89.5 ± 5.0 B18 265.7 ± 19.9
B03 85.1 ± 4.1 B11 82.5 ± 0.2 B19 71.8 ± 4.2
B04 107.7 ± 4.2 B12 85.5 ± 1.1 B20 85.7 ± 6.4
B05 76.1 ± 1.9 B13 102.1 ± 10.7 B21 135.1 ± 1.1
B06 72.9 ± 8.6 B14 92.6 ± 5.1 B22 80.3 ± 6.7
B07 73.6 ± 3.9 B15 118.0 ± 5.5 B23 80.1 ± 5.4
B08 108.0 ± 18.3 B16 79.4 ± 2.7
실시예 26
지질 혼합물내 다양한 헬퍼 지질을 이용한 새로운 LNP의 시험관내 mRNA 형질감염 비교
실시예 25에서 3세트로 준비한 형광 단백질 mKate2를 코딩하는 mRNA 함유성 LNP B05, B24 및 B25를 인간 세포주 HEK293 세포에서 검사하였다. 세포를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS 첨가된 IMDM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 mRNA-LNP (모든 지질 구성성분의 총 최종 농도 20 μM) 2 ㎕를 형질감염시킨 후, 24시간 동안 배양하였다. 형질감염은 3세트로 수행하였다. 세포로의 LNP 도입을 나타내는 Cy5 형광 강도와, 세포 형질감염 후 LNP로부터 방출된 mRNA의 번역을 나타내는 mKate2 형광 강도를, BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다.
지질 혼합물이 DOPE, DOPC 또는 DSPC 헬퍼 지질을 함유한 새로운 mRNA-LNP는, HEK293 세포주에 mRNA를 효율적으로 형질감염시킬 수 있었으며, DOPE 헬퍼 지질을 함유한 mRNA-LNP에서 가장 효율적인 형질감염이 달성되었다 (표 6).
표 6. 헬퍼 지질 DOPE (B05), DOPC (B24) 또는 DSPC (B25)를 함유한 새로운 mRNA-LNP의 형질감염 효율. Cy5 및 mKate2의 형광 강도 값은 DOPE 함유 LNP로 형질감염한 대조군에 대해 표준화하였다 (B05).
LNP 형광 Cy5 형광 mKate2
B05 1.00 ± 0.04 1.00 ± 0.19
B24 0.52 ± 0.01 0.18 ± 0.01
B25 0.42 ± 0.03 0.12 ± 0.02
실시예 27
새로운 LNP와 공지된 형질감염 시약에 의해 생성된 mRNA - LNP를 이용한 mRNA 형질감염의 비교
mRNA-LNP B05의 형질감염 효율을 공지된 효율이 우수한 형질감염 시약, 즉 실시예 25에서 B26-B27로서 제형화된 D-Lin-MC3-DMA (MedChemExpress Europe) 및 이온화가능한 리피도이드 TT3 (Li, B.: Nano Lett . 2015, 15, 8099-8107), 그리고 또한 Lipofectamine® 2000 시약 (Invitrogen, 제조사로부터 제공된 표준 프로토콜에 따라 사용함, Lip2000으로 지칭됨)과 비교하였다. 인간 세포주 HEK293T의 세포를 96웰 플레이트 (5 x 104 / 배양 배지 100 ㎕ / 웰)에서 10% FBS 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 mRNA-LNP (모든 지질 성분들의 최종 총 농도 20 μM) 2 ㎕을 형질감염시킨 다음 24시간 동안 배양하였다. 형질감염은 3세트로 수행하였다. mKate2의 형광 강도와 mKate2를 발현하는 세포의 %를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다.
새로운 mRNA-LNP (B05)가 공지된 형질감염 시약과 비교해 현저하게 우수한 형질감염 효율을 나타내었다 (표 7).
표 7. 새로운 mRNA-LNP와, 상업적인 이온화가능한 지질 D-Lin-MC3-DMA (B26), TT3 (B27)에 의해 생성된 mRNA-LNP 및 Lipofectamine® 2000 (Lip2000)의 비교. 형질감염 효율은 mKate2 형광 단백질을 발현하는 세포의 %, 및 Lipofectamine® 2000을 이용한 대조군 형질감염 수치에 대해 표준화한 mKate2 형광 강도로 나타낸다.
LNP mKate2를 발현하는 세포의 % mKate2 형광 강도
B05 95.20 ± 0.84 13.29 ± 0.02
B26 84.22 ± 1.18 0.76 ± 0.03
B27 90.04 ± 2.43 1.96 ± 0.06
Lip2000 40.70 ± 1.13 1.00 ± 0.03
실시예 28
mRNA의 지질 나노입자로의 병합 효율
mKate2 형광성 단백질을 코딩하는 mRNA가 실시예 25에서 준비한 mRNA-LNP B01-B27에 패킹되는 효율을 Qubit 4 RNA HS 분석 키트 (Life Technologies)를 제조사의 프로토콜에 따라 사용해 측정하였다. 나노입자 용액에서 자유롭게 이용가능한 mRNA의 농도와 분해 후 나노입자로부터 방출되는 mRNA의 농도를 비교함으로써, 병합 효율을 결정하였다. mRNA-LNP는 Triton X-100 함유 완충제 (10 mM Tris-HCl, pH 8.0; 0.1 mM EDTA, 2% Triton X-100)로 분해 처리하였다. mRNA 패킹 효율은 43 내지 93 % 범위로 결정되었다 (표 8).
표 8. 3세트로부터 수득한 표준 편차를 비롯한 형광성 단백질 mKate2를 코딩하는 mRNA의 mRNA-LNP로의 패킹 효율.
LNP mRNA 패킹 ( % ) LNP mRNA 패킹 ( % ) LNP mRNA 패킹 ( % )
B01 92.59 ± 2.79 B09 67.51 ± 6.27 B17 65.9 ± 7.3
B02 82.30 ± 2.20 B10 78.33 ± 0.79 B18 65.3 ± 3.8
B03 90.94 ± 0.55 B11 92.3 ± 4.4 B19 83.6 ± 1.8
B04 93.18 ± 0.77 B12 88.3 ± 1.0 B20 43.4 ± 5.8
B05 80.86 ± 2.31 B13 78.3 ± 7.0 B21 54.8 ± 2.8
B06 83.74 ± 0.24 B14 60.8 ± 2.8 B22 66.3 ± 9.8
B07 76.49 ± 6.16 B15 62.2 ± 4.2 B23 64.2 ± 1.7
B08 81.22 ± 1.33 B16 64.3 ± 1.4
실시예 29
mRNA - LNP의 세포 독성
배아 신장 세포로부터 유래한 인간 세포주 (HEK293), SV40 라지 T 항원을 발현하는 동일한 세포주 (HEK293T), 인간 골육종-유래 세포주 (U2OS) 및 인간 간세포 암종 세포주 (HepG2)를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% 소 태아 혈청 (FBS)이 첨가된 둘베코의 변형 배지 (DMEM) 또는 IMDM 배지 (이스코브의 변형된 둘베코 배지) 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에, 실시예 25에서 3세트로 준비한 mRNA-LNP 2 ㎕ (각 웰에서 모든 지질 성분들의 최종 총 농도 20 μM) 또는 mRNA-LNP 10 ㎕ (각 웰에서 모든 지질 성분들의 최종 총 농도 100 μM)를 형질감염시킨 후, 24시간 동안 배양하였다. LNP의 세포독성을 CellTiterGlo 2.0 세포 생존성 분석 (Promega, USA)에서 분석하였다. 세포 생존성은 비-형질감염 세포 (대조군)에 대해 표준화하였다. 그 결과를 표 9A, B 및 10A, B에 요약 개시한다.
전체 지질 성분의 총 농도가 20 μM인 mRNA-LNP를 이용한 경우, HEK293 세포주에서 측정된 최대 세포독성은 B02 및 B03에서 측정된 16%이었다. 입자 B01 및 B05-B23에서는 유의한 독성이 확인되지 않았다. 전체 지질 성분들의 총 농도를 100 μM로 5배 높일 경우, 최대 세포 독성은 B03에서 38%이었으며; 입자 B04-B08은 세포독성이 대략 20%이었으며, B09 및 B10은 독성을 나타내지 않았다. 입자 B11-B23 역시 독성을 나타내지 않았다. HEK293T 세포주에서는, 최대 세포독성은 다시 B02 및 B03에서 관찰되었으며; 다른 입자들은 독성이 매우 낮았다. 전체 지질 성분들이 총 농도가 20 μM인 입자는 U2OS 세포주에서 독성이 거의 없었으며, 100 μM 농도인 입자의 경우에는 최대 독성이 B10 입자에서 35%이었다. 리피도이드 4a, 4b, 4d 및 4e에 의해 생성된 입자들은 무독성이었으며, 리피도이드 4f, 4g, 9 및 13에 생성된 입자들은 독성이 매우 낮았다 (표 9A 및 10B).
표 9A. 각각의 세포주 유형에서의 mRNA 함유 20 μM 형질감염 혼합물의 첨가 후 세포 생존성 (%)으로 나타낸 mRNA-LNP의 세포독성.
Figure pct00012
표 9B. 각각의 세포주 유형에서의 mRNA 함유 20 μM 형질감염 혼합물의 첨가 후 세포 생존성 (%)으로 나타낸 mRNA-LNP의 세포독성.
Figure pct00013
표 10A. 각각의 세포주 유형에서의 mRNA 함유 100 μM 형질감염 혼합물의 첨가 후 세포 생존성 (%)으로 나타낸 mRNA-LNP의 세포독성.
Figure pct00014
표 10B. 각각의 세포주 유형에서의 mRNA 함유 100 μM 형질감염 혼합물의 첨가 후 세포 생존성 (%)으로 나타낸 mRNA-LNP의 세포독성.
Figure pct00015
실시예 30
새로운 LNP를 이용한 시험관내 mRNA 형질감염
배아 신장 세포로부터 유래한 인간 세포주 (HEK293), SV40 라지 T 항원을 발현하는 동일한 세포주 (HEK293T), 간 암종 세포 (HepG2, Huh7) 및 인간 골육종-유래 세포주 (U2OS)를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% 소 태아 혈청 (FBS)이 첨가된 둘베코의 변형 배지 (DMEM) 또는 IMDM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에, 형광성 단백질 mKate2를 코딩하는 mRNA를 운반하는 실시예 25에서 준비한 mRNA-LNP B01 - B05 2 ㎕ (각 웰에서 모든 지질 성분들의 최종 총 농도 20 μM)를 형질감염시킨 후, 24시간 동안 배양하였다. Lipofectamine® 2000은 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 형질감염은 생물학적 레플리케이트 3개로 수행하였으며, 각각의 생물학적 레플리케이트는 기술적 레플리케이트 3개로 구성되었다. mKate2 형광성 단백질을 발현하는 세포의 %와 mKate2의 형광 강도를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다. 형광 강도의 경우, 데이터를 시판 형질감염 시약 Lipofectamine® 2000에 대해 표준화하였다.
HEK293 세포주에서, 리피도이드를 이용한 모든 경우들이 상업적으로 이용가능한 형질감염 시약을 사용한 경우와 비교해 mKate2 단백질을 발현하는 세포의 %가 2배 더 높았다. 형광 강도는 리피도이드를 이용한 모든 경우들에서 2x 이상이었으며, 리피도이드 4d에 의해 제조된 B02 입자가 상업적으로 이용가능한 Lipofectamine® 2000보다 3x 높았다. HepG2 세포주에 형질감염된 새로운 리피도이드로 제조된 mRNA-LNP는 모든 경우들에서 시판 Lipofectamine® 2000보다 적어도 2.5배 더 우수하였으며, 리피도이드 4c로 제조된 mRNA-LNP B03의 형광 강도는 Lipofectamine® 2000의 4.5배였다. 다른 세포주들에서도 시판 mRNA-LNP Lipofectamine® 2000 대비 새로운 mRNA-LNP의 비슷한 형질감염 개선이 달성되었다 (표 11 및 12).
표 11. HEK293, HepG2, HEK293T, Huh7 및 U2OS 세포주에서, 입자로 형질감염된 mRNA로부터 형광성 mKate2 단백질을 발현하는 세포의 %로서 나타낸, 여러가지 세포주들에서의 새로운 mRNA-LNP의 형질감염 효율. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 분석하였다. p 값은 항상 각각의 세포주에서 대조군 Lip2000 형질감염에 대해 나타내며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시된다.
Figure pct00016
표 12. HEK293, HepG2, HEK293T, Huh7 및 U2OS 세포주에서, 입자로 형질감염된 mRNA로부터 mKate2의 상대적인 형광 강도로 나타낸, 여러가지 세포주들에서의 새로운 mRNA-LNP의 형질감염 효율. 형광 강도의 경우, 데이터를 시판 형질감염 시약 Lipofectamine® 2000에 대해 표준화하였다. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 분석하였다. p 값은 항상 각각의 세포주에서 대조군 Lip2000 형질감염에 대해 나타내며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시되고, p <0.01은 "b"로 표시된다.
Figure pct00017
실시예 31
"Z"에서 변형된 리피도이드에 의해 생성된 새로운 LNP를 이용한 mRNA의 형질감염
인간 세포주 HepG2를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에, 실시예 25에서 제조된 mRNA-LNP B11-B13 (웰에서 전체 지질 성분들의 최종 총 농도는 20 μM임) 2 ㎕를 형질감염시킨 후 24시간 동안 배양하였다. Lipofectamine® 2000을 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 형질감염은 생물학적 레플리케이트 3개로 수행하고, 각각의 생물학적 레플리케이트는 기술적 레플리케이트 3개로 구성하였다. mKate2 형광성 단백질을 발현하는 세포의 % 및 mKate2의 형광 강도를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다. 리피도이드의 Z 변형된 치환기를 가진 새로운 mRNA-LNP는, 모든 경우들에서, 대조군 형질감염 시약 Lipofectamine® 2000과 비교해 mRNA를 HepG2 세포주로 효율적으로 형질감염시킬 수 있었다 (표 13).
표 13. 형광성 mKate2 단백질을 발현하는 세포의 % 및 HepG2 세포주에서 입자에 의해 형질감염된 mRNA로부터 상대적인 형광 강도로 나타낸, 새로운 mRNA-LNP의 형질감염 효율. 형광 강도의 경우, 데이터를 시판 형질감염 시약 Lipofectamine® 2000 (Lip2000)에 대해 표준화하였다. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p 값은 항상 각 세포주에서 대조군 Lip2000 형질감염에 대한 것이며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시된다.
Figure pct00018
실시예 32
생분해성 리피도이드에 의해 생성된 새로운 LNP를 이용한 mRNA의 형질감염
인간 세포주 HEK293, HEK293T 및 U2OS를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS 첨가된 IMDM 또는 DMEM 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 실시예 25에서 준비한 mRNA-LNP B05, B08-B10 및 B14-B23 (웰에서 전체 지질 성분들의 최종 총 농도는 20 μM임) 2 ㎕를 형질감염한 후 24시간 동안 배양하였다. Lipofectamine® 2000을 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 형질감염은 생물학적 레플리케이트 3개로 수행하고, 각각의 생물학적 레플리케이트는 기술적 레플리케이트 3개로 구성하였다. mKate2 형광성 단백질을 발현하는 세포의 % 및 mKate2의 형광 강도를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다.
세포주들은 시판 Lipofectamine® 2000과 비교해, 새로운 mRNA-LNP으로 유의하게 높은 수준으로 형질감염되었다. 리피도이드 4e, 9, 13 및 21은 형질감염된 세포의 %에 대해서도 비슷한 효과를 나타내었다. mKate2 단백질을 코딩하는 번역된 mRNA의 형광 강도는 항상 HEK293 및 HEK293T 세포주에서 시판 Lipofectamine® 2000과 비교해 유의하게 강하였다. U2OS 세포주에서는 리피도이드 13이 리피도이드 4e와 비슷하게 형질감염되었다 (표 14 및 15).
표 14. 입자를 이용해 형질감염된 mRNA로부터 mKate2 형광성 단백질을 발현하는 세포의 %로 나타낸, 다양한 세포주들에서의 새로운 mRNA-LNP의 형질감염 효율. HEK293, HEK293T 및 U2OS 세포주를 열거한다. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p 값은 항상 각 세포주에서 대조군 Lip2000 형질감염에 대한 것이며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시된다.
Figure pct00019
표 15. Lip2000 형질감염 대조군에 대한 mKate2의 상대적인 형광 강도로 나타낸, 다양한 세포주들에서의 새로운 mRNA-LNP의 형질감염 효율. HEK293, HEK293T 및 U2OS 세포주를 열거한다. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p 값은 항상 각 세포주에서 대조군 Lip2000 형질감염에 대한 것이며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시되고, p <0.01은 "b"로 표시된다.
Figure pct00020
실시예 33
새로운 LNP를 이용한 시험관내 siRNA 형질감염
녹색 형광성 단백질 (GFP)을 코딩하는 mRNA의 분해를 유발하는 소형 간섭 RNA (siRNA, 카탈로그 번호 AM4626, Ambion)를 함유한 LNP를 다음과 같이 준비하였다: 실시예 24에서 제조한 A28 형질감염 시약 용액 300 ㎕를, 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 1.20 nmol siRNA 용액과 실시예 25와 유사하게 미세유체 기구를 사용해 혼합하였다. 제조된 iRNA-LNP를 즉시 PBS 600 ㎕에 희석하였으며, 따라서 형질감염 시약 A28로부터 B28로 표지되는 대응되는 나노입자가 형성되었다. 임의의 내인성 세포-전사된 mRNA를 표적화하지 않는 대조군 (스크램블형; 4390843, Ambion) siRNA를 운반하는 LNP (B29)를 마찬가지로 준비하였다. 리포펙타민 RNAiMax (Invitrogen)를 특히 제조사의 표준 프로토콜에 따른 siRNA 형질감염에서 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 녹색 형광 단백질 (GFP)을 발현하는 인간 세포주 U2OS를 siRNA-LNP 넉다운 (knockdown)에 이용하였다. 세포를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 siRNA-LNP (웰에서 전체 지질 성분들의 최종 총 농도는 20 μM임; 최종 siRNA 농도는 16 nM임) 2 ㎕를 형질감염한 후 24시간 동안 배양하였다. 형질감염은 생물학적 레플리케이트 3개로 수행하였다. 녹색 형광 단백질 GFP를 발현하는 세포의 %와 GFP의 형광 강도를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다.
새로운 siRNA-LNP (B28)를 이용한 경우, GFP 발현이 GFP-발현 세포의 1%까지 감소하는 것으로 관찰되었으며, 시판 RNAiMax를 이용한 경우에는, GFP 발현이 여전히 세포의 13.6%로 검출되었다. 새로운 siRNA-LNP (B28)를 이용한 경우의 GFP 형광 강도는 시판 RNAiMax 시약 대비 1.25배까지 감소하였다 (표 16).
표 16. 시판 형질감염 시약 RNAiMAx 및 대조군 siRNA를 운반하는 siRNA-LNP (B29) 대비 GFP-발현 세포의 % 및 GFP 형광 강도로 나타낸, U2OS 세포주에서 siRNA-LNP (B28)에 의한 GFP-코딩 mRNA의 감소. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p 값은 검사한 B28 형질감염 혼합물에 대한 것이며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시되고, p <0.01은 "b"로 표시된다.
Figure pct00021
본 실시예에서는 티로실-DNA 포스포다이에스테라제 2 (TDP2)를 코딩하는 mRNA의 분해를 유발하는 소형 간섭 RNA (siRNA, 카탈로그 번호 4392420, Ambion)를 함유한 siRNA-LNP를 B28 입자와 동일한 방식으로 준비하였다. 이로써 형질감염 시약 A28로부터 B30으로 명명된 대응되는 나노입자가 생성되었다. 임의의 내인성의 세포-전사되는 mRNA를 표적화하지 않는 대조군 (스크램블형; 4390843, Ambion) siRNA를 운반하는 (B29)를 대조군으로 이용하였다. 리포펙타민 RNAiMax (Invitrogen)를 특히 siRNA 형질감염에서 대조군 형질감염 시약으로 이용하였다. 이용가능한 형질감염 시약으로 형질감염하기 매우 어려운 인간 세포주 HEK293 및 인간 다발성 골수종으로부터 유래한 세포주 2종을 siRNA-LNP 넉다운에 이용하였다 (Brito J.L.R., Brown N., Morgan G.J. (2010) Transfection of siRNAs in Multiple Myeloma Cell Lines. In: Min WP., Ichim T. (eds) RNA Interference. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols), vol 623. Humana Press). 세포를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 siRNA-LNP (전체 지질 성분의 최종 총 농도 20 μM 및 siRNA의 최종 농도 16 nM) 2 ㎕를 형질감염한 후 24시간 동안 배양하였다. 형질감염은 생물학적 레플리케이트 3개로 수행하였다. RNA를 RNAeasy Plus Micro 키트 (Qiagen)로 단리하였다. TATAA GrandScript cDNA Supermix (TATAAbiocenter)를 제조사의 권고안에 따라 사용해 cDNA를 준비하였다. 정량적인 RT-PCR을 LightCycler 480 (Roche Life Science)에서 수행하였다. TDP2를 코딩하는 mRNA 증폭용 프라이머는 다음과 같다: 5′-CGAGAGGAGGGTCTCAAAGAG-3′ (서열번호 3) 및 5′-ATTTCGGGAAGGCTGCTGTC-3′ (서열번호 4). GAPDH를 코딩하는 mRNA를 데이터 표준화에 이용하였다 (프라이머: 5′-AATCCCATCACCATCTTCCA-3′ (서열번호 5) 및 5′-TGGACTCCACGACGTACTCA-3′ (서열번호 6)).
이들 모든 경우들에서, 새로운 siRNA-LNP는 세포들에서 TDP2 mRNA의 수준을 시판 형질감염 시약 RNAiMax과 비교해 유의하게 감소시켰다. siRNA 형질감염용 시판 시약과 비교해, HEK293 세포주에서 2.86배, OPM-2 골수종 세포주에서 4.3배, RPMI8226 골수종 세포주에서 6.7배 우수하였다 (표 17).
표 17. HEK293, OPM-2 및 RPMI8226 세포주에서 시판 형질감염 시약 RNAiMax 및 대조군 siRNA-LNP (B29) 대비 새로운 siRNA-LNP (B30)에 의한 세포내 내인성으로 발현된 TDP2 mRNA 수준의 감소. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p 값은 검사한 B30 형질감염 혼합물에 대한 것이며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시한다.
Figure pct00022
실시예 34
새로운 LNP를 이용한 시험관내 플라스미드 DNA 형질감염
mKate2 형광성 단백질을 코딩하는 4706 bp 플라스미드 DNA (Evrogen, Cat. No. FP181)를 함유한 LNP를 다음과 같이 준비하였다: 실시예 24에서 제조한 A28 형질감염 시약 용액 300 ㎕를 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 플라스미드 DNA 120 ㎍과 실시예 25와 마찬가지로 미세 유체 기구를 사용해 혼합하였다. 수득되는 DNA-LNP를 즉시 PBS 600 ㎕에 희석하였으며; 이에, 형질감염 시약 A28로부터 B31로 명명되는 대응되는 나노입자가 형성되었다. 형질감염은 인간 세포주 HEK293T에서 수행하였다. 세포를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에, DNA-LNP (전체 지질 성분의 최종 총 농도 20 μM) 2 ㎕를 형질감염한 후 24시간 동안 배양하였다. Lipofectamine® 2000 (Lip2000, Invitrogen)을 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 형질감염은 생물학적 레플리케이트 3개로 수행하고, 각각의 생물학적 레플리케이트는 기술적 레플리케이트 3개로 구성하였다. mKate2 형광성 단백질을 발현하는 세포의 % 및 mKate2의 형광 강도를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다.
새로운 DNA-LNP를 이용한 경우, 형광성 단백질 mKate2를 발현하는 세포의 %는 시판 형질감염 시약과 비교해 3.8배 더 높았다. 형광 강도는 시판 시약 대비 2.9배 더 높았다 (표 18).
표 18. mKate2-발현 세포의 % 및 mKate2 형광 강도로 나타낸, HEK293T 세포주에서 시판 Lipofectamine® 2000 (Lip2000) 대비 새로운 DNA-LNP (B31)의 형질감염 효율. 형광 강도의 경우, 데이터를 시판 형질감염 시약 Lipofectamine® 2000에 대해 표준화하였다. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p <0.001 값은 문자 "a"로 표시된다.
Figure pct00023
실시예 35
새로운 LNP를 이용한 mRNA의 인간 일차 간 세포로의 형질감염
NanoLuc 생발광 단백질을 코딩하는 유전자를 플라스미드 pET51b(+)_S-Luc_CLIP (Addgene, Cat. No. 113923; Kai Johnsson으로부터 선물로 제공받음)로부터 프라이머를 사용해 증폭하였다: (5′-TAATACGACTCACTATAGGG-′3 (서열번호 7); 5′-GCTAGTTATTGCTCAGCGG-3′ (서열번호 8)). 메신저 RNA (mRNA)를 실시예 25와 유사하게 시험관내에서 준비하였으며, 다음과 같이 LNP에 패킹하였다: 형질감염 시약 A28 샘플 300 ㎕ 및 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 mRNA 120 ㎍를 실시예 25와 유사한 방식으로 미세 유체 기구를 이용해 LNP로 조립하였다. 형성된 mRNA-LNP를 즉시 PBS 600 ㎕에 희석하였으며; 따라서 형질감염 시약 A28로부터 B32로 명명되는 대응되는 나노입자가 형성되었다. 일차 간세포를 공개된 프로토콜에 따라 인간 공여자로부터 단리하였다 (LeCluyse, E.L.: Methods in Molecular Biology 2005; 290, 207-230). 세포에 mRNA-LNP (전체 지질 성분의 최종 총 농도 20 μM) 2 ㎕를 형질감염시켜, 24시간 동안 배양하였다. Lipofectamine® 2000 형질감염 시약을 대조군으로 이용하였다. Nano-Glo® 루시퍼라제 분석 시스템 키트 (Promega)의 기질을 세포에 첨가하고, 발광 강도를 마이크로플레이트 리더: Infinite® M1000 PRO (Tecan)에서 분석하였다.
새로운 mRNA-LNP는 인간 일차 간세포에 효율적으로 형질감염되었으며, 비-형질감염 대조군과 비교해 발광성이 2.0배로 유의하게 증가하였다 (표 19).
표 19. 대조군 형질감염의 값에 대해 표준화한 생발광 강도로 나타낸, 인간 일차 간 세포에서 시판 형질감염 시약 Lipofectamine® 2000 대비 새로운 mRNA-LNP (B32)의 형질감염 효율. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p <0.05 값을 문자 "c"로 표시된다).
Figure pct00024
실시예 36
새로운 LNP를 이용한 시험관내 사이클릭 다이뉴클레오티드의 형질감염
사이클릭 다이뉴클레오티드 (2´,3´-cGAMP)(Sigma, cat. No. SML1229-.5UMO)를 다음과 같이 LNP에 패킹하였다: A01-A06 형질감염 시약 샘플 300 ㎕, 및 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 120 nmol cGAMP를 LNP 실시예 25와 유사한 방식으로 미세 유체 기구를 이용해 LNP에 첨가하였다. 제조된 cGAMP-LNP를 즉시 PBS 600 ㎕에 희석하였으며; 이로써 대응되는 형질감염 시약 A01-A06로부터 B33-B38로 명명되는 나노입자 샘플이 형성되었다. STING 경로에 따른 사이클릭 다이뉴클레오티드 cGAMP에 의한 인터페론 반응의 유도 정도를 나타내는 리포터 분석을 이용해, cGAMP-LNP 입자의 형질감염 효율을 분석하였다. 이를 위해, 공통적인 유형의 STING 단백질과 루시퍼라제 리포터 유전자를 IRF3 인터페론-자극되는 (ISRE) 프로모터 하에 발현하는 세포 리포터 주 HEK293T를 Novotna et al. (Novotnα, B.: J. Med . Chem . 2019, 62 (23), 10676-10690)에 따라 사용하였다. 세포를, 폴리-D-라이신 (Sigma-Aldrich)-코팅된 96웰 플레이트 (Greiner Bio-One)에, 10% FBS (Capricorn Scientific) 및 1% 페니실린-스트렙토마이신 (Biowest)이 첨가된 글루코스 함유 DMEM 배지 (L-글루타민 함유; Biowest) 중에 2.5 x 104의 밀도로 옮겼다. 37℃ 및 5% CO2에서 밤새 배양한 후, 화합물 연속 희석물을 세포에 첨가해 7시간 동안 두었다. 이와 병행하여, HEK293T 세포를 시험 화합물 단독과 30분간 인큐베이션한 다음 신선한 배지로 2회 헹군 후 다시 6.5시간 동안 배양하였다. 마지막으로, 세포 배양 배지 50 ㎕를 Bright-Glo 루시퍼라제 분석 시스템 시약 (Promega) 30 ㎕와 백색 96웰 플레이트에서 혼합하고, 발광성은 Spark® 분광광도계 (TECAN, Grodig)에서 판독하였다. 50% 유효 농도 값 (EC50)을 GraphPad Prism (La Jolla)을 사용해 Novotnα et al. (Novotnα, B.: J. Med . Chem . 2019, 62 (23), 10676-10690)에 기술된 바와 같이 계산하였다 (표 20).
사이클릭 다이뉴클레오티드 2´,3´cGAMP의 STING 활성화 EC50 값은 ± 30 μM이었다. 이온화가능한 리피도이드 4a-4f에 의해 형성된 새로운 cGAMP-LNP들 모두 나노몰 범위에서 HEK293T 세포를 효율적으로 형질감염시켜 STING를 활성화하였으며, 형질감염 효율이 대략 2000-15000x 증가하였다. 가장 효과적인 것은 리피도이드 4d이었으며, 이의 EC50은 2.00 ± 0.36 nM이었다.
표 20. 이온화가능한 리피도이드 4a-4f에 의해 형성된 새로운 cGAMP-LNP (B33-B38)로 형질감염된 2´,3´-cGAMP의 STING 활성화 EC50 값.
Figure pct00025
실시예 37
새로운 mRNA - LNP의 생체내 독성
NanoLuc 단백질을 코딩하는 메신저 RNA (mRNA)를 실시예 35와 유사한 방식으로 제조하여 입자에 패킹하였다. 제조된 mRNA-LNP (B32)를 C57B1/6 마우스 (BIOCEV, Vestec) 3마리에 0.5 mg mRNA/kg 농도로 복막내 투여하였으며, 대조군 C57B1/6 마우스 3마리에는 PBS를 복막내 투여하였다. 다른 C57B1/6 마우스 3마리에는 mRNA-LNP를 5배 높은 농도 (2.5 mg mRNA/kg)로 동일한 방식으로 투여하였다. 마찬가지로, C57B1/6 마우스 3마리 (0.5 mg mRNA/kg)와 C57B1/6 마우스 3마리 (2.5 mg mRNA/kg)에 mRNA-LNP를 동일한 양으로 다시 정맥내 투여하였으며, 동물은 투여하기 전 마취하였다 (2.5 mg/마우스 케타민, 0.4 mg/마우스 자일라진, Bioveta). 이후, 48시간 동안 마우스를 관찰하였으며, 대조군 동물과 비교해 독성 또는 표현형 변화에서 어떠한 징후도 나타나지 않았다.
실시예 38
새로운 mRNA - LNP의 생체내 생물분포
CRE 재조합효소 단백질을 코딩하는 유전자를 플라스미드 pCAG-Cre-IRES2-GFP (Addgene, 카탈로그 번호 26646, Anjen Chenn으로부터 기증받음)로부터 프라이머를 사용해 증폭시켰다: (5′- TAATACGACTCACTATAGAATTTACT-′3 (서열번호 9); 5′-CTAATCGCCATCTTCCAGCA-3′ (서열번호 10)). 메신저 RNA (mRNA)를 실시예 25와 유사한 방식으로 시험관내에서 제조하여, 다음과 같이 LNP에 패킹하였다: 형질감염 시약 A28 샘플 300 ㎕와 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 mRNA 120 ㎍을 실시예 25와 유사한 방식으로 미세 유체 기구를 사용해 LNP로 조립하였다. 제조된 mRNA-LNP를 즉시 PBS 600 ㎕에 희석하였으며; 이로써 형질감염 시약 A28로부터 B39로 명명된 대응되는 나노입자가 형성되었다. mRNA-LNP (B39)를 각각의 사례에서, 재조합 성공을 분석할 수 있는 글로벌 듀얼 Cre 리포터(Mazumdar, M.D.: Genesis 2007, 45:593-605)를 가진 마우스 (교배 BIOCEV, Vestec) 3마리에 농도 0.5 mg mRNA/kg 내지 2.5 mg mRNA/kg로 정맥내 투여하였다. Cre 재조합효소 mRNA를 운반하는 mRNA-LNP가 성공적으로 전달된 세포에서, 염색체 재조합과 후속적인 막 레드 단백질 유전자 (소위 적색 토마토)의 삭제 및 막 녹색 단백질 (GFP) 유전자의 전사 "터닝 온 (turning on)"이 발생되었다. 비-미립자 대조군 마우스를 비롯하여 마우스들을 미립자 적용 후 3일차에 희생시키고, 모든 장기들에 대해 표준 프로토콜에 따라 조직학적 분석을 수행하였다. 조직학적 이미지에서 입자들이 간에 완전히 분포되어 있는 것으로 확인되었으며, 적용 후 3일차에 적색 막 단백질을 발현하는 세포가 녹색 막 단백질을 발현하는 세포로 변환되는 비율은 30-50%였다 (도 7). 도 7에서, 간에 대한 조직학적 이미지에서는 Cre 재조합효소를 코딩하는 mRNA-LNP [2.5 mg/kg mRNA]("3 dpi mRNA-LNP"로 표시됨) 적용 후 3일차에 적색 막 단백질을 발현하는 세포가 녹색 막 단백질을 발현하는 세포로 전환되었음을 보여준다. "PBS 대조군" - PBS 완충제 단독 주사.
실시예 39
새로운 mRNA - LNP 및 siRNA - LNP의 4℃에서의 안정성
인간 세포주 HEK293T를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 실시예 25에서 제조한 mRNA-LNP B05 (웰에서 전체 지질 성분들의 최종 총 농도는 20 μM임) 2 ㎕를 형질감염한 후 24시간 동안 배양하였다. B05 mRNA-LNP를 4℃에서 보관하였으며, 조립 후 1주, 3주 및 5주 경과시 형질감염을 마찬가지로 반복 실시하였다. 형질감염은 3세트로 수행하였다. mKate2의 형광 강도를 BD LSR Fortessa 세포측정기에서 분석하였다.
새로운 mRNA-LNP (B05)의 형질감염 효율은 적어도 3주 동안 변화가 없었으며, 4℃에서 보관하였을 때 1일 대비 81% 정도로 감소하였다 (표 21).
표 21. mKate2의 상대적인 형광 강도로 나타낸, 4℃에서 보관한 B05 mRNA-LNP의 HEK293 세포에 대한 형질감염 효율. 데이터를 조립 후 1일에 측정한 형광 강도에 대해 표준화하였다. 5주 후, B05 mRNA-LNP는 4℃에서 보관하였을 경우 여전히 형질감염 효율 81%를 유지하였다.
Figure pct00026
티로실-DNA 포스포다이에스테라제 2 (TDP2)를 코딩하는 mRNA의 분해를 유발하는 소형 간섭 RNA (siRNA, 카탈로그 번호 4392420, Ambion)를 함유한 siRNA-LNP (B30 및 B40)를 실시예 33에 기술된 방법과 동일한 방식으로 제조하여, 4℃에서 보관하였다. siRNA-LNP B40은 실시예 24에서 제조한 형질감염 시약 A29로부터 형성시켰다. HEK293T 세포를 96웰 플레이트 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에서 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지 하에 37℃ 및 5% CO2에서 배양하였다. 세포에 siRNA-LNP (전체 지질 성분의 최종 총 농도 20 μM 및 siRNA의 최종 농도 16 nM) 2 ㎕를 형질감염한 후 24시간 동안 배양하였다. 형질감염을 3세트로 수행하였다. RNA 단리, cDNA 제조 및 qRT-PCR을 실시예 33에 기술된 바와 같이 수행하였다. 전 과정을 LNP 조립 후 1개월, 2개월 및 3개월 경과시 반복 실시하였다.
세포에서 TDP2 mRNA의 수준을 낮추는 능력으로 나타낸 새로운 siRNA-LNP (B30 및 B40)의 형질감염 효율은 3개월 동안 4℃에서 보관하는 중에 실질적으로 변화없이 유지되었다 (표 22).
표 22. 각 시점에 4℃에서 보관한 siRNA-LNP의 형질감염 후 HEK293T 세포에서 TDP2 mRNA의 상대적인 수준.
Figure pct00027
실시예 40
사전-형성된 LNP에 의한 siRNA의 형질감염
실시예 24의 형질감염 시약 A28 및 A29를 이용해 사이트레이트 완충제 중에 빈 나노입자 B41 및 B42를 실시예 25와 마찬가지로 핵산을 제외시켜 조립하였으며, 이후 희석하지 않았다. LNP 1 ㎕를 TDP2 표적화 siRNA 1 pmol과 형질감염하기 10분 전에, Lipofectamine RNAiMax에 대해 권고되는 바와 유사한 방식으로 혼합하여, 실온에서 인큐베이션하였다. HEK293T 및 HepG2 세포 (5 x 104 세포/배양 배지 100 ㎕/웰)에 미리-조립된 LNP와 siRNA의 혼합물을 형질감염시켜, 24시간 동안 배양하였다. 형질감염은 3세트로 수행하였다. 리포펙타민 RNAiMax를 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 미리-조립한 LNP는 1 pmol siRNA와 혼합되어, TDP2 mRNA 발현을 90-97%까지 넉다운시킬 수 있었으며, 시판 형질감염 시약 리포펙타민 RNAiMax보다 현저하게 우수하였다 (표 23).
표 23. 시판 형질감염 시약 RNAiMax 대비, TDP2를 표적화하는 siRNA와 미리-조립된 빈 LNP의 혼합물에 의한 세포내 TDP2 mRNA 수준 감소. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. P 값은 리포펙타민 RNAiMax를 이용한 대조군 형질감염에 대한 것이며, p < 0.001 값은 문자 "a"로 표시되고, p < 0.01 값은 문자 "b"로 표시된다.
Figure pct00028
실시예 41
siRNA - LNP에 의한 말초혈 단핵 세포 ( PBMC )의 형질감염 및 사이토카인 반응 평가
실시예 24의 형질감염 시약 A28을 사용해, 폴리(U)-결합성-스플라이싱 인자 (PUF60)를 코딩하는 mRNA의 분해를 유발하는 siRNA를 함유한 B43으로 명명되는 siRNA-LNP를 제조하였다. siRNA-LNP는 실시예 33에서와 유사한 방식으로 제조하였다. 리포펙타민 RNAiMax를 대조군 형질감염 시약으로 사용하였다. 익명의 혈액 기능자 3명 (체코 프라하 혈액학 및 수혈 윤리 위원회의 동의 번호 13/06/2012)으로부터 유래한 말초 혈액 단핵 세포 (PBMC)를 Ficoll (Ficoll® Paque Plus, 17-1440-02, GE Healthcare) 구배에 의해 분리하여, 10% FBS 및 50U/ml 페니실린/스트렙토마이신이 첨가된 RPMI 배지에서 배양하였다. 세포를 96웰 플레이트에 105 세포/100 ㎕ (총 200 ㎕)로 접종하여, 37℃에서 배양하였다. ON-target plus SMARTpool siRNA 표적화 PUF60을 Dharmacon (카탈로그 번호 L-012505-01-0005; llkirch, France) 사에서 구입하여, 물에 20 pmol/㎕로 재현탁하였다. 최종 농도 1 pmol 또는 10 pmol을 사용하였다. 각 조건을 3세트로 수행하였다. 형질감염 후 24시간 경과시 상층액을 비롯하여 세포를 회수하였다. 전체 RNA를 Nucleospin RNA 추출 키트 (Macherey Nagel)로 제조사의 지침에 따라 사용해 추출하였다. 역전사를 RNA 500 ng으로 수행하였다. 정량적인 RT-PCR을 LightCycler 480 (Roche Life Science)에서 2세트로 SYBERGREEN 믹스를 사용해 수행하였다. PUF60 증폭용 프라이머는 다음과 같다: 5-CCTTCAACCGCATCTACGTG-3 (서열번호 7) 및 5- CTGGGCCTTCTCGTACTCAA-3 (서열번호 8). RPLP0를 이용해 데이터를 표준화하였다 (프라이머: 5-CACCATTGAAATCCTGAGTGATG-3 (서열번호 9) 및 5-TGACCAGCCCAAAGGAGAAG-3 (서열번호 10)). 형질감염 후 PBMC에 의해 생산된 전체 IFN-α 및 IFN-γ의 양을 무세포 상층액에서 인간 ELISA 키트 (Human IFN-α ELISABASIC kit (HRP), 3425-1H-20, Mabtech 및 Human IFN-λ1 ELISABASIC 키트, 3570-1H-20, Mabtech)를 사용해 측정하였다. PBMC에 1μM CpG ODN 2216 Class A (Invivogen) 24시간 처리를 양성 대조군으로 사용하였다.
모든 경우들에서 siRNA-LNP는 사이토카인 반응을 RNAiMax와 반대로 상향 조절하지 않으면서 (표 25 및 표 26), PBMC 세포에서 PUF60 mRNA의 수준을 감소시켰다 (표 24).
표 24. 형질감염 시약 RNAiMax 처리 세포 및 비처리 세포 대비 새로운 siRNA-LNP (B43)에 의한 PBMC에서 내인성으로 발현된 PUF60 mRNA의 수준 감소.
Figure pct00029
표 25. RNAiMax 대비 siRNA-LNP 처리 후 PBMC의 IFN-α 반응.
Figure pct00030
표 26. RNAiMax 대비 siRNA-LNP 처리 후 PBMC의 IFN-λ 반응.
Figure pct00031
실시예 42
생체내 siRNA - LNP 유효성
실시예 24 유래 형질감염 시약 A29를 이용해, 마우스 아포지단백질 B (ApoB) 유전자, 즉 콜레스테롤 수송에 관여하는 간세포-발현 유전자 (ApoB)(카탈로그 번호 238055 Apob mouse siPOOL-40 kit, siTOOLs Biotech GmbH)를 표적화하는 siRNA를 함유한 B44로 명명되는 siRNA-LNP, 그리고 대안적으로 대조군 비-표적화 siRNA-LNP (238055 Apob mouse siPOOL-40 키트에 동봉, siTOOLs Biotech GmbH)를, 실시예 33에 기술된 바와 같이 조립하여, 제조하였다. siRNA-LNP를 PBS로 투석하였다. 내독소 수준은 < 2 EU/ml이었다. 안구 후위 채혈 (retroorbital bleed)에 의해 혈장을 수집하기 4시간 전에 마우스를 금식시켰다. ApoB 표적화 siRNA-LNP를 C57B1/6 마우스 (BIOCEV, Czech Center of Phenogenomics, Vestec) 5마리에 siRNA 32 ㎍ 및 siRNA 16 ㎍ 농도로 각각 정맥내 투여하였으며, 대조군 마우스 5마리에는 비-표적화 siRNA-LNP 32 ㎍을 투여하고, 다른 마우스 5마리에는 PBS 대조군을 투여하였다. LNP 적용 후 2일차에 마우스들을 모두 희생시켰다. 혈장내 콜레스테롤, 트리글리세라이드 및 LDL-C의 수준을 Czech Center of Phenogenomics에서 자동 시스템을 표준 프로토콜에 따라 사용해 측정하였다.
ApoB 넉다운에 의해 영향을 받은 총 콜레스테롤, 트리글리세라이드 및 LDL-C 등의 혈장 마커에 대한 임상적인 생화학 분석 결과가 대조군 동물과 비교해 유의하게 감소하였으며, 이는 새로운 LNP에 의해 ApoB siRNA가 간으로 효율적으로 전달되었음을 입증해주었다 (표 27).
표 27. 간에서 효율적인 ApoB 넉다운을 의미하는 혈장 마커들에 대한 임상적인 생화학 분석 결과. 스튜던트 비-대응 t-검정으로 통계학적으로 평가하였다. p1 값은 항상 PBS 주사한 대조군 마우스에 대해 나타내고; p2 값은 대조군 비-표적화 siRNA를 가진 B45 LNP 주사한 마우스에 대해 나타내며; p 값 <0.001은 문자 "a"로 표시되고, p <0.01은 "b"로 표시된다.
Figure pct00032
실시예 43
뉴클레오시드-변형된 mRNA - LNP의 생체내 유효성
CRE 재조합 효소 단백질을 코딩하는 유전자를 플라스미드 pCAG-Cre-IRES2-GFP (Addgene, 카탈로그 번호 26646, Anjen Chenn으로부터 기증받음)로부터 프라이머를 사용해 증폭시켰다: (5′- TAATACGACTCACTATAGAATTTACT-′3 (서열번호 9); 5′-CTAATCGCCATCTTCCAGCA-3′ (서열번호 10)). 메신저 RNA (mRNA)를 실시예 25와 유사한 방식으로 시험관내에서 제조하였으며, 단 CTP는 모두 5-메틸-CTP (NU-1138L, Biogen Praha s.r.o.)로, UTP는 모두 N1-메틸슈도-UTP (NU-890L, Biogen Praha s.r.o.)로 100% 교체하였으며, 다음과 같이 LNP에 패킹하였다: 형질감염 시약 A28 샘플 300 ㎕와 10 mM 사이트레이트 완충제 (pH 3.0) 300 ㎕ 중의 mRNA 120 ㎍을 실시예 24와 유사한 방식으로 미세 유체 기구를 사용해 LNP로 조립하였다. 제조된 mRNA-LNP를 즉시 PBS 600 ㎕에 희석하였으며; 이로써 형질감염 시약 A28로부터 B46으로 명명된 대응되는 나노입자가 형성되었다. mRNA-LNP (B46)를 각 사례에서 재조합 성공을 분석할 수 있는 글로벌 듀얼 Cre 리포터를 가진 마우스 (Mazumdar, M.D.: Genesis 2007, 45:593-605)(교배 BIOCEV, Vestec) 3마리에 0.5 mg mRNA/kg 내지 2.5 mg mRNA/kg의 농도로 정맥내 투여하였다. Cre 재조합 효소 mRNA를 운반하는 mRNA-LNP가 성공적으로 전달된 세포에서, 염색체 재조합과 후속적인 막 적색 단백질 유전자 (소위 적색 토마토)의 절제 및 막 녹색 단백질 (GFP) 유전자의 전사 "터닝 온"이 발생하였다. 비-미립자 대조군 마우스를 비롯해 마우스를 미립자 적용 후 3일차에 희생시켰으며, 모든 장기에 대해 표준 프로토콜에 따라 조직학적으로 분석하였다. 조직학적 이미지에서 입자들이 간으로 완전히 분포된 것으로 확인되었으며, 적용 후 3일차에 적색 막 단백질을 발현하는 세포에서 녹색 막 단백질을 발현하는 세포로 35-75% 전환되었다.
<110> Ustav organicke chemie a biochemie AV CR, v. v. i. <120> Lipidoids for nucleic acid transfection and use thereof <130> P <160> 10 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 atcaacatat ggtgagcgag ctg 23 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 aagaattcct atcatctgtg ccccag 26 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgagaggagg gtctcaaaga g 21 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 atttcgggaa ggctgctgtc 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 aatcccatca ccatcttcca 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 tggactccac gacgtactca 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 taatacgact cactataggg 20 <210> 8 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 gctagttatt gctcagcgg 19 <210> 9 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 taatacgact cactatagaa tttact 26 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 ctaatcgcca tcttccagca 20

Claims (14)

  1. 일반식 I의 리피도이드, 및 이의 약제학적으로 허용가능한 염, 부가 염 및 용매화물
    Figure pct00033

    상기 식에서,
    X는 -C(=O)NH-, -C(=O)O-, -C(=S)O-, -C(=O)S-, -C(=S)S-, -C(=O)NHNH-, -CH2-, -O-, -OC(=O)-, -S-, -SC(=O)-, -NH-, -NHNH-, -NHC(=O)-, -NHNHC(=O)-, -C≡C-, -CH=CH-, 질소 원자 2개 이상을 함유한 5원성 헤테로사이클, -CH2C(=O)NH-, -CH2C(=O)O-, -CH2C(=S)O-, -CH2C(=S)S-, -CH2C(=O)NHNH-, -N=CH- 및 -CH=N-로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    Y는 독립적으로 알킬렌 쇄 C2-C10로 이루어진 군으로부터 선택되되, 알킬렌 쇄에서 하나 이상의 -CH2- 기는 하나 이상의 O 또는 S 원자로 선택적으로 치환될 수 있으며;
    Z는 수소, -OH, -CH2OH, -NH2, -N+(CH3)2-(CH2)3-SO3 -, -N+(CH3)2-(CH2)2-COO-, -NHCH3, -N(CH3)2, -N+(CH3)3, -OCH3, -OCH2CH3, -C(=O)R1으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 R1은 -NH2, -NH(CH2) n OH, -N[(CH2) n OH]2, -NHCH(CH2OH)2, -NHCH2CH(-OH)CH2OH, -NH(CH2) n C(=O)NH2, -N[CH2C(=O)NH2]2, -NHCH[C(=O)NH2]2, -NH(CH2)2NHC(=O)NH2,
    Figure pct00034
    , 및
    Figure pct00035
    으로부터 선택되고, n은 2-5 범위의 정수이며;
    R은 각각 동일하거나 또는 상이하며, 각각의 R은 독립적으로 알킬 C8-C20, 알케닐 C8-C20 및 알키닐 C8-C20으로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 하나 이상의 -CH2- 기는 선택적으로 -CH(OH)-, -OC(=O)-, -C(=O)O-, -S-S-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -O- 및 -S-로부터 선택되는 기 하나 이상으로 치환될 수 있음.
  2. 제1항에 있어서,
    Z가 수소, -OH, -CH2OH, -NH2, -N+(CH3)2-(CH2)3-SO3 -, -N+(CH3)2-(CH2)2-COO- 및 -C(=O)R1으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 R1이 -NH2, -NH(CH2) n OH, -N[(CH2) n OH]2, -NHCH(CH2OH)2, -NHCH2CH(OH)CH2OH, -NH(CH2) n C(=O)NH2, -N[CH2C(=O)NH2]2, -NHCH[C(=O)NH2]2, -NH(CH2)2NHC(=O)NH2,
    Figure pct00036
    및
    Figure pct00037
    으로부터 선택되고, n이 2-5 범위의 정수인, 리피도이드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    X가 -C(=O)NH-, 질소 원자 2개 이상을 함유한 5원성 헤테로사이클 또는 -C(=O)O-로부터 선택되는, 리피도이드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    R이 독립적으로 C8-C20 알킬, C8-C20 알케닐 및 C8-C20 알키닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 하나 이상의 -CH2- 기가 선택적으로 -CH(OH)-, -OC(=O)- 및 -C(=O)O-로부터 선택되는 하나 이상의 기로 치환될 수 있는, 리피도이드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    분자의 모든 R 기들 동일하거나, 또는 분자의 모든 질소 원자가 동일한 2개의 R 또는 서로 다른 2개의 R에 의해 동일하게 치환된, 리피도이드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드를 10 내지 50 mol.%의 함량으로 포함하며, 하나 이상의 헬퍼 지질을 50 내지 90 mol.%의 총 함량으로 포함하는, 형질감염제 (transfection agent).
  7. 제6항에 있어서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드를 15 내지 30 mol.%의 함량으로, 콜레스테롤을 30 내지 55 mol.%의 함량으로, 하나 이상의 추가적인 헬퍼 지질을 20 내지 50 mol.%의 함량으로 포함하는, 형질감염제.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 일반식 I의 하나 이상의 리피도이드, 하나 이상의 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체, 바람직하게는 또한 하나 이상의 헬퍼 지질을 포함하는, 형질감염 입자.
  9. 세포 또는 조직에 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체를 시험관내 형질감염하기 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 일반식 I의 리피도이드, 또는 제6항 또는 제7항에 따른 형질감염제, 또는 제8항에 따른 형질감염 입자의 용도.
  10. 제9항에 있어서,
    염색체 유전자(들)의 침묵화 또는 활성화, 면역원의 침묵화 또는 활성화, 신호전달 경로의 저해 또는 활성화, 게놈 또는 트랜스크립톰의 편집 또는 핵산에 의해 코딩되는 단백질(들)의 발현을 달성하기 위한 것인, 용도.
  11. 세포 또는 조직에 핵산 및/또는 이의 일부 및/또는 핵산 유도체를 생체내에서 형질감염하는데 이용하기 위한, 바람직하게는 상업적인 또는 시판 목적으로 사용하기 위한 인간 배아의 형질감염 및 인간 생식계열의 변형을 제외한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 식 I의 리피도이드, 제6항 또는 제7항에 따른 형질감염제, 또는 제8항에 따른 형질감염 입자.
  12. 염색체 유전자(들)의 침묵화 또는 활성화, 면역원의 침묵화 또는 활성화, 신호전달 경로의 저해 또는 활성화, 게놈 또는 트랜스크립톰의 편집 또는 핵산에 의해 코딩되는 단백질(들)의 발현을 달성하기 위해 제11항에 따라 이용하기 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 식 I의 리피도이드, 제6항 또는 제7항에 따른 형질감염제, 또는 제8항에 따른 형질감염 입자.
  13. 약제, 특히 유전자 요법, 바람직하게는 악성 및/또는 유전자 장애를 치료하기 위한 약제로 사용하기 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 식 I의 리피도이드, 제6항 또는 제7항에 따른 형질감염제, 또는 제8항에 따른 형질감염 입자.
  14. 활성 성분을 작용 부위로 전달하기 위한 미용학적 조제물 (cosmetic preparations)에서의, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 식 I의 리피도이드 또는 제6항 또는 제7항에 따른 형질감염제 또는 제8항에 따른 형질감염 입자의 용도.
KR1020227011339A 2020-09-23 2021-07-23 핵산 형질감염을 위한 리피도이드 및 그 용도 KR20220057605A (ko)

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