KR20220124057A - Polyelectrolyte multilayer Nanoparticles (PEMN) containing active ingredients, their use and their preparation - Google Patents

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KR20220124057A KR1020210027849A KR20210027849A KR20220124057A KR 20220124057 A KR20220124057 A KR 20220124057A KR 1020210027849 A KR1020210027849 A KR 1020210027849A KR 20210027849 A KR20210027849 A KR 20210027849A KR 20220124057 A KR20220124057 A KR 20220124057A
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Abstract

The present invention relates to: PEMN, which contains an active component, a positive ionic compound, and a negative ionic compound, forms PEMN by electrostatic interaction between the same, and the active component is encapsulated in the formed PEMN structure; uses thereof; and preparation thereof. In the present invention made as described above, PEMN containing pharmacologically active components can be provided, and therapeutic proteins, peptides, antibodies, nanoparticles, and nucleic acids can be provided.

Description

유효성분이 포함된 다층 고분자 전해질 나노입자, 이의 용도 및 이의 제조방법{Polyelectrolyte multilayer Nanoparticles (PEMN) containing active ingredients, their use and their preparation}Multilayer Polyelectrolyte Nanoparticles Containing Active Ingredients, Uses Thereof, and Manufacturing Methods Thereof

본 발명은 유효성분, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물을 포함하며 이들 간의 정전기적인 상호작용으로 형성된 고분자 전해질 복합체(polyelectrolyte complex, PEC) 또는 다층 고분자 전해질(Polyelectrolyte Multilayer,PEM)를 균질화하고 상기 유효성분이 봉입된 다층 고분자 전해질 나노입자(Polyelectrolyte Multilayer Nanoparticles, PEMN), 이의 용도 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention homogenizes a polyelectrolyte complex (PEC) or polyelectrolyte multilayer (PEM) comprising an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound, and is formed by an electrostatic interaction between them, and the active ingredient is encapsulated Polyelectrolyte Multilayer Nanoparticles (PEMN), the use thereof, and a method for manufacturing the same.

오늘날 다양한 질병은 펩타이드(peptide-), 단백질(protein-), 및 핵산 기초 약물(nucleic acid-based drugs)의 주입을 수반하는 치료, 특히 세포나 조직 안으로 핵산의 형질주입(transfection)을 수반하는 치료를 필요로 한다. A variety of diseases today are treatments involving the injection of peptide-, protein-, and nucleic acid-based drugs, particularly those involving transfection of nucleic acids into cells or tissues. requires

펩타이드, 단백질, 및 핵산 기초 약물의 완전한 치료학적 잠재력은 포유류 세포의 원형질막을 통과하는데 제한된 능력으로 인해 종종 제대로 발휘되지 못하고, 그 결과 세포 통과(cellular access)가 좋지 않고, 부적절한 치료 효과가 있다. 오늘날 이러한 어려움들은 생물의학(biomedical) 발전과 많은 생물약제학(biopharmaceuticals)의 상업적 성공을 위한 중요한 도전을 의미한다.The full therapeutic potential of peptide, protein, and nucleic acid-based drugs is often not fully exploited due to their limited ability to cross the plasma membrane of mammalian cells, resulting in poor cellular access and inadequate therapeutic effects. Today, these difficulties represent significant challenges for biomedical advancement and the commercial success of many biopharmaceuticals.

핵산 기초 약물(nucleic acid-based drugs)은 디옥시리보핵산, 리보핵산 또는 백본(backbone), 당 또는 염기가 화학적으로 변형되거나 말단이 수식된 폴리뉴클레오타이드 유도체 등의 핵산, 예를 들어 RNA, DNA, RNA-guided genome editing system, siRNA(short interfering RNA), 압타머(Aptamer), 안티센스 ODN(antisense oligodeoxynucleotide), 안티센스 RNA(antisense RNA), 리보자임(ribozyme) 및 디엔에이자임(DNAzyme) 등의 핵산, 즉 음이온성 약물로서 등 매우 다양한 물질이 있으며 전달하고자 하는 핵산의 종류에 따라 상이한 전달체 및 제조방법이 요구되는바, 또한, 핵산 전달체로서 안정성 및 제조 수율이 증가된 제형 및 그 제조방법이 요구되고 있다.Nucleic acid-based drugs are nucleic acids such as deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid or backbone, polynucleotide derivatives in which sugars or bases are chemically modified or terminally modified, for example, RNA, DNA, RNA- Guided genome editing system, siRNA (short interfering RNA), aptamer, antisense oligodeoxynucleotide (ODN), antisense RNA, ribozyme, DNAzyme, etc. Nucleic acids, that is, anionic There are a wide variety of substances, such as drugs, and different delivery systems and production methods are required depending on the type of nucleic acid to be delivered. Also, as a nucleic acid delivery agent, formulations with increased stability and production yield and a production method thereof are required.

특히, mRNA(messenger RNA)는 단백질을 합성하기 전 단계의 물질로서, 유전정보를 담고있다. mRNA는 다양한 치료제로의 접근이 가능하여 예방용 또는 치료용 백신으로 활용 가능하며, 결여된 단백질도 mRNA를 통해 합성이 가능하다. In particular, mRNA (messenger RNA) is a material before protein synthesis and contains genetic information. Since mRNA is accessible to various therapeutic agents, it can be used as a vaccine for prevention or treatment, and missing proteins can also be synthesized through mRNA.

몇 가지 질병(diseases) 또는 장애(disorders)에 대해, 유전자 치료 접근법(gene therapeutic approaches)은 그러한 치료의 특수한 형태로서 발전되어왔다. 일반적으로 유전자 치료법이 추가적으로 유전병과 같은 질병을 치료하기 위하여 각각의 세포 및 조직 안으로 하나 이상의 핵산 또는 유전자의 주입을 수반하는 반면, 이러한 치료는 세포나 조직내로 핵산 또는 유전자의 형질주입을 이용하고, 이러한 치료법을 통하여 결함이 있는 돌연변이 형질이 기능적인 것으로 치환된다.For several diseases or disorders, gene therapeutic approaches have been developed as specialized forms of such treatment. While gene therapy generally involves the injection of one or more nucleic acids or genes into individual cells and tissues to additionally treat diseases such as genetic diseases, such treatments use transfection of nucleic acids or genes into cells or tissues, such as Treatment replaces the defective mutant trait with a functional one.

각각의 세포 안으로 이러한 핵산 또는 유전자 하나 또는 그 이상을 이동하거나 삽입하는 것은 오늘날에도 여전히 주요한 도전을 의미하고, 특히나 유전자 치료학(gene therapy)의 분야에서는 절대적으로 핵산에 기초한 약제의 우수한 치료학적 효과가 확실히 필요하다.Moving or inserting one or more of these nucleic acids or genes into individual cells still represents a major challenge today, and especially in the field of gene therapy, the excellent therapeutic effect of absolutely nucleic acid-based drugs is definitely not. need.

오늘날 형질주입 시약은 전형적으로 극소입자(nano-) 및 극미립자(microparticles)뿐만 아니라 펩타이드(peptides), 다양한 폴리머(polymers), 지질(lipids)을 포함한다. 이러한 형질주입 약품은 전형적으로 시험관(in vitro) 반응에서 오로지 성공적으로 이용되어왔다. Today's transfection reagents typically include peptides, various polymers, and lipids, as well as nano- and microparticles. Such transfection agents have typically only been successfully used in in vitro reactions.

적절한 유전자 발현이 있는 선택된 세포들로 치료상 유전자를 운반할 수 있는 방법의 개발은 유전자 치료를 향한 중요한 도전에 직면에 하게 된다. 그러나, 유전자 운반과 특히나 성공적으로 세포나 조직으로 핵산을 형질주입하는 것은 간단하지 않고 일반적으로 많은 요소들에 의존한다. The development of methods capable of delivering therapeutic genes to selected cells with appropriate gene expression presents an important challenge towards gene therapy. However, gene delivery and particularly successful transfection of nucleic acids into cells or tissues is not straightforward and generally depends on many factors.

성공적인 운반을 위해서는, 예를 들어 세포 또는 조직 안으로 핵산이나 유전자의 운반은 많은 장애들을 극복해야만 한다. 이상적인 핵산 운반 방법은 3가지 중요한 특징을 충족한다. (1) 세포내 세포간질(matrices)에서 뉴클레아제(nuclease)에 의한 분해로부터 대상 핵산을 보호해야 한다. (2) 대상 핵산이 원형질막을 넘을 수 있도록 해야한다. (3) 불리한 효과가 없어야 한다.For successful delivery, for example, delivery of a nucleic acid or gene into a cell or tissue must overcome many obstacles. An ideal nucleic acid delivery method satisfies three important characteristics. (1) It is necessary to protect the target nucleic acid from degradation by nucleases in the intracellular matrix (matrices). (2) The target nucleic acid must be able to cross the plasma membrane. (3) There shall be no adverse effect.

이러한 목표는 다양한 화합물이나 벡터(vectors)의 조합을 이용하여 달성될 수 있다. 특히, 이러한 장애의 일부를 극복한 화합물이나 벡터들이 몇몇 존재한다.This goal can be achieved using a combination of various compounds or vectors. In particular, there are several compounds or vectors that overcome some of these obstacles.

핵산을 비롯한 음이온성 약물을 이용한 치료에 있어서, 안전하고 효율적인 약물 전달기술은 오랫동안 연구되어 왔으며, 다양한 전달체 및 전달기술이 개발되어 왔다. 전달체는 크게 아데노바이러스나 레트로바이러스 등을 이용한 바이러스성 전달체와 양이온성 지질 및 양이온성 고분자 등을 이용한 비바이러스성 전달체로 나뉜다. 바이러스성 전달체의 경우 비특이적 면역 반응 등의 위험성에 노출되어 있으며 생산 공정이 복잡하여 상용화하는 데 많은 문제점이 있는 것으로 알려져 있다. In the treatment using anionic drugs including nucleic acids, safe and efficient drug delivery technology has been studied for a long time, and various delivery systems and delivery technologies have been developed. The delivery system is largely divided into a viral delivery agent using adenovirus or retrovirus, etc. and a non-viral delivery agent using cationic lipids and cationic polymers. In the case of a viral carrier, it is known that there are many problems in commercialization because it is exposed to risks such as non-specific immune reaction and the production process is complicated.

지난 10년 동안 의료 분야에 적용되는 나노 입자(NP) 관련 연구는 무기에서 유기 시스템에 이르기까지 크게 증가하였다. 무기 나노 입자의 경우, 일반적으로 보고되는 시스템은 금속 나노 입자 (은, 금, 산화 아연, 산화철 등)에 해당한다. (I) 금속 나노 구조 (II) 금속 산화물 나노 구조와 (III) 금속 나노 합금은 화학적, 물리적, 생합성 방법으로 생산할 수 있는 세 그룹으로 분류된다. 반면에 유기 NP는 덴드리머, 자가 조립 시스템 (미셀 및 리포솜) 및 고분자 나노 입자가 가장 많이 사용되고 보고된 시스템인 다양한 종류가 있다. Over the past decade, research on nanoparticles (NPs) applied in the medical field has increased significantly, from inorganic to organic systems. In the case of inorganic nanoparticles, the commonly reported systems correspond to metal nanoparticles (silver, gold, zinc oxide, iron oxide, etc.). (I) metal nanostructures (II) metal oxide nanostructures and (III) metal nanoalloys are classified into three groups that can be produced by chemical, physical, and biosynthetic methods. On the other hand, there are various types of organic NPs, with dendrimers, self-assembled systems (micelles and liposomes) and polymer nanoparticles being the most used and reported systems.

고분자 NP와 관련하여 이들은 상용성, 생분해성 및 낮은 세포 독성이라는 특성으로 인해 생의학 분야에서 일반적으로 사용되며 키토산, 변형 전분 및 천연 검과 같은 천연 고분자가 매우 일반적이다. 그러나 고분자 NP의 개발은 생체적합성 합성 물질로도 얻을 수 있기 때문에 생체 고분자 시스템에만 국한되지 않는다. 이는 주로 polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), 폴리 글리콜 산 (PGA) 및 아크릴 레이트 기반 폴리머 등도 사용된다. 마찬가지로 고분자 NP는 구조에 따라 분류되며, 가장 일반적인 것은 나노 구, 나노 캡슐, 고분자 나노 접합체 및 고분자 전해질 복합체(polyelectrolyte complex, PEC), 다층 고분자 전해질(polyelectrolyte complex, PEM) 등이다. With respect to polymeric NPs, they are commonly used in biomedical fields due to their properties of compatibility, biodegradability and low cytotoxicity, and natural polymers such as chitosan, modified starch and natural gums are very common. However, the development of polymer NPs is not limited to biopolymer systems because they can also be obtained from biocompatible synthetic materials. It is mainly used for polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), polyglycolic acid (PGA) and acrylate-based polymers. Similarly, polymer NPs are classified according to their structure, and the most common ones are nanospheres, nanocapsules, polymer nanoconjugates, polyelectrolyte complex (PEC), and multilayer polyelectrolyte complex (PEM).

PEC 입자는 종종 직경이 10nm에서 1μm 사이인 다분산 시스템이다. 입자 크기는 일반적으로 용액에서 나노 입자의 무결성을 유지하는 간접적 기술, 주로 정적 및 동적 광산란으로 측정된다. 이미징 기술은 광산란의 결과를 지원하는 데 자주 사용되지만 이 경우 PEC 입자의 크기는 샘플 준비 및 분석 중에 영향을 받을 수 있다.PEC particles are often polydisperse systems with diameters between 10 nm and 1 μm. Particle size is usually measured by indirect techniques that maintain the integrity of nanoparticles in solution, mainly static and dynamic light scattering. Imaging techniques are often used to support the results of light scattering, but in this case the size of the PEC particles can be affected during sample preparation and analysis.

일반 모델로 Polyelectrolyte complex(PEC)은 주로 반대로 하전된 폴리 이온 사이의 정전기적 인력에 기반을 하여 형성된다. 그러나 고분자 전해질에서 반대 이온이 방출 될 때 엔트로피가 증가하는 것이 PEC 입자 자체 조립의 주요 원동력이다.As a general model, the polyelectrolyte complex (PEC) is formed mainly based on the electrostatic attraction between oppositely charged polyions. However, the increase in entropy when counterions are released from the polyelectrolyte is the main driving force for PEC particle self-assembly.

PEC과 관련하여, 이들은 여러 방법으로 얻을 수 있는데, 이는 가장 많이 사용되는 것 중 하나는 전통적인 고분자 전해 착물화(polyelectrolytic complexation) 프로세스 (bottom-up method, 상향식 방법)이다. 이 기술은 양이온성 및 음이온성 고분자 전해질이 수용액에 혼합될 때 정전기 인력에 의해 주어진 자발적인 혼성 중합체 응집(spontaneous interpolymeric aggregation)을 기반으로 한다. 이 고분자 전해 복합체 제조는 원칙적으로 수행하기 쉬운 방법이다. With respect to PEC, they can be obtained in several ways, one of the most used being the traditional polyelectrolytic complexation process (bottom-up method). This technique is based on spontaneous interpolymeric aggregation given by electrostatic attraction when cationic and anionic polyelectrolytes are mixed in aqueous solution. The preparation of this polymer electrolytic composite is in principle an easy method to carry out.

그러나 상향식 PEC 및 PEM 제조방법은 여러 내부 및 외부 변수에 의존하기 때문에 그 반대일 수도 있다. 내부 변수는 폴리머의 화학적 특성, 분자량 및 분율 전하이다. 외부 변수는 여러 용해 매체 조건(온도, pH, 또는 이온 강도) 뿐만 아니라 고분자 전해질 비, 혼합물 부피, 속도 및 첨가 순서 및 고분자 전해질 복합체화 중 교반 속도와 같은 많은 공정 조건에 따라 달라진다. 이러한 요인들은 특히 나노 미터 크기로 다층 고분자 전해질 나노입자(Polyelectrolyte multilayer nanoparticles, PECN)를 얻기 어렵다는 사실로 이어진다. 따라서 상향식 방법을 이용한 PEC의 표준화 및 확장은 어려운 실험을 수행하는 큰 도전이다. However, bottom-up PEC and PEM fabrication methods may be vice versa as they depend on several internal and external variables. The internal variables are the polymer's chemical properties, molecular weight, and fractional charge. External variables depend on many dissolution medium conditions (temperature, pH, or ionic strength) as well as many process conditions such as polyelectrolyte ratio, mixture volume, rate and order of addition and stirring rate during polyelectrolyte complexation. These factors lead to the fact that it is particularly difficult to obtain polyelectrolyte multilayer nanoparticles (PECN) with a nanometer size. Therefore, standardization and extension of PEC using bottom-up methods is a great challenge to perform difficult experiments.

본 발명에서 음이온성 화합물 및 양이온성 화합물을 layer-by-layer의 증착으로 다층 고분자 전해질(polyelectrolyte multilayer, PEM)을 제조하고 이를 균질화하여 다층 고분자 전해질 나노입자(polyelectrolyte multilayer nanoparticles, PEMN을 제공하는 기술을 완성하였다. In the present invention, a multilayer polyelectrolyte multilayer (PEM) is prepared by layer-by-layer deposition of an anionic compound and a cationic compound, and a technique of homogenizing it to provide polyelectrolyte multilayer nanoparticles (PEMN) completed.

본 발명에서 생체 재료 및 전달 전략에 중점을 두고 핵산 기반 치료제의 임상 사용을 위해 핵산 기반 치료의 임상 사용을 용이하게 할 수 있는 전달체에 대한 연구를 하여, 단백질 요법, 유전자 편집 및 예방 접종에 대한 핵산 기반 전달의 응용 프로그램을 개발하였다. In the present invention, with a focus on biomaterials and delivery strategies, for clinical use of nucleic acid-based therapeutics, research on delivery vehicles that can facilitate the clinical use of nucleic acid-based therapeutics, nucleic acid for protein therapy, gene editing and vaccination An application of delivery-based delivery was developed.

유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물은 용이하게 고분자 전해질 복합체(polyelectrolyte complex, PEC) 또는 다층 고분자 전해질(polyelectrolyte multilayer, PEM)을 형성할 수 있다. 상기 PEC 및 PEM의 생체 적합성 및 효능의 극대화를 위해서, 어떠한 유형의 특성을 갖는 어떠한 유형의 폴리머가 어떠한 유형의 조건하에 어떠한 다층 고분자 전해질 나노입자(polyelectrolyte multilayer nanoparticles, PEMN)를 형성할 수 있는지는 공지되지 않았다.The active ingredient, the cationic compound and the anionic compound can easily form a polyelectrolyte complex (PEC) or a polyelectrolyte multilayer (PEM). In order to maximize the biocompatibility and efficacy of the PEC and PEM, it is not known which type of polymer with which type of properties can form which polyelectrolyte multilayer nanoparticles (PEMN) under which type of conditions. didn't

상기 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산에서 선택될 수 있다. 바람직하게 약리적 유효성분은 음이온성 핵산일 수 있다.The active ingredient may be selected from metals, small molecule drugs, proteins, growth factors, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids. Preferably, the pharmacologically active ingredient may be an anionic nucleic acid.

이러한 관점에서, 본 발명에 의해 해결하고자 하는 목적은 나노미터 크기로 핵산을 봉입한 PEMN을 형성하는 신규의 기술을 제공하는 것이다.In view of this, an object to be solved by the present invention is to provide a novel technique for forming a PEMN encapsulated in a nucleic acid in a nanometer size.

본 발명은 상기 PEMN을 의약품으로써 구성성분의 생분해성 및 생체적합성, 유효성분인 핵산의 생체 안정성, 반복 투여 및 유효탑재량(payload)를 고려한 운반체를 제공하는 것이다.The present invention is to provide a carrier that considers the biodegradability and biocompatibility of the constituents, the biostability of the nucleic acid as an active ingredient, repeated administration, and an effective payload of the PEMN as a pharmaceutical product.

본 발명은 주로 핵산, 양이온성 화합물, 특히 프로타민(PS), 키토산, 세포투과성 펩티드(CPP) 또는 이들의 유도체 그리고 음이온성 화합물, 특히 인간혈청알부민, 히알루론산 또는 이들 다당류의 유도체와의 상호 작용에 의존하는 핵산 PEMN을 제공하고자 한다. The present invention mainly relates to the interaction of nucleic acids, cationic compounds, in particular protamine (PS), chitosan, cell penetrating peptides (CPP) or derivatives thereof, and anionic compounds, in particular human serum albumin, hyaluronic acid or derivatives of these polysaccharides. It is intended to provide a nucleic acid PEMN that depends on it.

본 발명은 주로 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물의 상호 작용에 의존하는 핵산 PEMN을 제공할 수 있으며, 상기 3종류의 물질 군에서 각각 1종보다 2종 이상을 선택하여 PEMN의 약물 성질을 우수하게 하는 방법을 제공하고자 한다. The present invention can provide a nucleic acid PEMN that mainly depends on the interaction of a nucleic acid, a cationic compound, and an anionic compound. We want to provide a way to do that.

본 발명에 의해 해결하고자 하는 목적은 유효성분인 핵산의 생체내 안정성 및 담체의 무독성과 생체 분해성을 확보하기 위해서, 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 함유하는 PEMN의 제조에 적합한 신규의 기술을 제공하는 것이다.The object to be solved by the present invention is to provide a novel technology suitable for the preparation of PEMN containing nucleic acids, cationic compounds and anionic compounds in order to secure the in vivo stability of the active ingredient nucleic acid and the non-toxicity and biodegradability of the carrier. will provide

본 발명의 목적은 상기 문제점을 포함한 추가적인 다양한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 효율적인 핵산을 포함하는 복합입자 및 이를 이용한 질병 예방 및 악화 방지 효과, 특히 질병 조직에서의 유효성분 핵산의 이동 촉진을 통한 높은 치료 성적을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve a variety of additional problems including the above problems, and a more efficient composite particle containing a nucleic acid and a disease prevention and aggravation prevention effect using the same, in particular, a high The purpose is to provide treatment results.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 조성물의 구성성분 중, 유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물에 의하여 제조된 PEC 및 PEM 그리고 이들을 균질화하여 제조된 PEMN으로 유효성분은 PEMN 구조 내부에 봉입될 수 있다. Among the components of the composition according to the present invention, PEC and PEM prepared by an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound, and PEMN prepared by homogenizing them, the active ingredient may be encapsulated in the PEMN structure.

상기 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산에서 선택될 수 있다. 바람직하게 약리적 유효성분은 음이온성 핵산일 수 있다.The active ingredient may be selected from metals, small molecule drugs, proteins, growth factors, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids. Preferably, the pharmacologically active ingredient may be an anionic nucleic acid.

핵산은 디옥시리보핵산, 리보핵산 또는 백본(backbone), 당 또는 염기가 화학적으로 변형되거나 말단이 수식된 폴리뉴클레오타이드 유도체 등의 핵산, 예를 들어 RNA, DNA, RNA-guided genome editing system, siRNA(short interfering RNA), 압타머(Aptamer), 안티센스 ODN(antisense oligodeoxynucleotide), 안티센스 RNA(antisense RNA), 리보자임(ribozyme) 및 디엔에이자임(DNAzyme) 등의 핵산, 즉 음이온성 약물로서 등 매우 다양한 물질이 있으며 전달하고자 하는 핵산의 종류에 따라 상이한 전달체 및 제조방법이 요구되고, 핵산 전달체로서 안정성 및 제조 수율이 증가된 제형 및 그 제조방법을 제공하고자한다.Nucleic acids include deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid or backbone, nucleic acids such as polynucleotide derivatives in which sugars or bases are chemically modified or terminated, for example, RNA, DNA, RNA-guided genome editing system, siRNA (short interfering) RNA), aptamer, antisense ODN (antisense oligodeoxynucleotide), antisense RNA, ribozyme, and nucleic acid such as DNAzyme, that is, as an anionic drug, there are a wide variety of substances and delivery A different delivery system and production method are required depending on the type of nucleic acid to be desired, and an object of the present invention is to provide a formulation with increased stability and production yield as a nucleic acid delivery agent and a production method thereof.

유효성분 음이온성 핵산과 양이온 폴리머를 혼합하여 이들 간의 정전기적 상호 작용으로 제조된 코어입자 및 상기 제조된 코어입자와 음이온성 폴리머를 혼합하여 이들 간의 정전기적 상호작용으로 PEC을 제조하는 방법; 및A method of preparing PEC by mixing the active ingredient anionic nucleic acid and a cationic polymer and electrostatic interaction between the core particles and the prepared core particles and the anionic polymer by mixing the electrostatic interaction therebetween; and

유효성분, 양이온 폴리머 및 음이온성 폴리머를 혼합하여 이들 간의 정전기적 상호작용으로 PEC을 제조하는 방법; 및A method for preparing PEC by mixing an active ingredient, a cationic polymer, and an anionic polymer by electrostatic interaction therebetween; and

유효성분, 양이온 폴리머 및 음이온성 폴리머를 교대로 기판에 잉크젯을 포함한 다양한 layer by layer 증착기술로 제조되고 용출하여 PEM을 제조방법;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나로 특징으로 하는 PEM의 제조방법을 제공하고자한다. A method of producing PEM characterized by any one selected from the group comprising; a method for producing PEM by alternately manufacturing and eluting active ingredients, cationic polymers and anionic polymers on a substrate by various layer-by-layer deposition techniques including inkjet would like to provide

상기 제조된 PEC 및 PEM을 균질화하여 PEMN(Polyelectrolyte multilayer nanoparticles)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. An object of the present invention is to provide a PEMN, a use thereof, and a manufacturing method thereof, comprising the step of preparing PEMN (Polyelectrolyte multilayer nanoparticles) by homogenizing the prepared PEC and PEM.

핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물은 각각 여러 종류의 화합물들이 있으며 본 발명의 목적에 부합되도록 각각 그룹에서 1 종류 또는 2 종류 이상을 선정하여 사용할 수 있다.Nucleic acids, cationic compounds, and anionic compounds each have several types of compounds, and one type or two or more types may be selected and used from each group to meet the purpose of the present invention.

본 발명에서 핵산과 양이온성 화합물로 구성된 코어입자와 추가적인 음이온성 화합물에 의해 형성되는 PEC는, 수성 환경에서 음이온성 화합물이 복합입자의 외벽을 형성하고, 양이온성 화합물이 PEC의 내벽을 형성하며, 그 형성된 복합입자의 내부에 핵산과 양이온성 화합물 복합체가 봉입된 구조이다.In the present invention, in the PEC formed by the core particle composed of a nucleic acid and a cationic compound and an additional anionic compound, in an aqueous environment, the anionic compound forms the outer wall of the multiparticulate, and the cationic compound forms the inner wall of the PEC, It is a structure in which a nucleic acid and a cationic compound complex are encapsulated in the formed composite particle.

상기 PEC 제조 단계에서 진탕 및 초음파 처리를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 PEMN 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. An object of the present invention is to provide a PEMN and a method for manufacturing the same, characterized in that any one or more selected from the group including shaking and ultrasonication is performed in the PEC manufacturing step.

상기 PEMN은 입자크기가 50 ~ 400 나노미터이고 다분산지수 (PDI)는 0.3 이하를 특징으로 하는 PEMN 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. The PEMN has a particle size of 50 to 400 nanometers and a polydispersity index (PDI) of 0.3 or less.

상기 PEMN을 제조하는 단계는 압출 균질화, 상류 압력 균질화, 고압 균질화 및 초고압 균질화를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. The step of preparing the PEMN is to provide a PEMN characterized by any one or more selected from the group consisting of extrusion homogenization, upstream pressure homogenization, high pressure homogenization and ultra-high pressure homogenization, and a method for manufacturing the same.

상류 압력은 20 ~ 60 MPa이고, 고압은 최대 150 ~ 200 MPa이며, 초고압은 최대 350 ~ 400 MPa;일 수 있다.The upstream pressure may be 20 to 60 MPa, the high pressure may be up to 150 to 200 MPa, and the ultra-high pressure may be up to 350 to 400 MPa;

상기 PEMN에서 유효성분이 핵산이 일정한 속도를 방출되는 것을 특징으로 하는 PEMN 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. An object of the present invention is to provide a PEMN and a method for preparing the same, characterized in that the active ingredient in the PEMN releases a nucleic acid at a constant rate.

핵산 기반 요법에 사용되는 폴리머 중에서, 본 발명자들은 핵산 전달에 매우 적합한 적용 가능한 특성을 강조하기 위해 본 발명은 생분해성 및 생체 적합성이 있는 Protamine(PS), 키토산과 세포 침투성 펩티드(CPP)와 같은 양이온성 화합물 그리고 히알루론산 및 알부민 같은 음이온성 화합물을 선택하였다. Among the polymers used in nucleic acid-based therapies, the present invention, in order to highlight the applicable properties that are very suitable for nucleic acid delivery, the present invention is biodegradable and biocompatible cations such as Protamine (PS), chitosan and cell penetrating peptide (CPP). Anionic compounds such as hyaluronic acid and albumin were selected.

PS, 키토산과 CPP와 같은 양이온성 화합물은 핵산과 정전기적으로 상호 작용하여 안정적으로 양으로 하전된 폴리플렉스를 형성할 수 있으며, 중성 및 음이온성 화합물은 종종 핵산과 보다 효율적인 상호 작용을 선호하기 위해 다른 성분의 존재를 필요로 한다. 음이온성 화합물은 점막 점착성 폴리머이지만, 반대 전하를 가지고 있어 핵산 전달에 그 사용에 크게 영향을 미친다. 이러한 중요한 차이는 화학적 구조로부터 유래하는데, 이는 프로타민의 염기성 아미노산, 특히 아르기닌(arginine) 단량체에서 양으로 하전된 구아니디노(guanidino) 그룹 또는 히알루론산의 글루쿠론산 단위에서 음으로 하전된 카복실 기로 제공할 수 있다. Cationic compounds such as PS, chitosan and CPP can electrostatically interact with nucleic acids to form stably positively charged polyplexes, while neutral and anionic compounds often favor more efficient interactions with nucleic acids. It requires the presence of other ingredients. Anionic compounds are mucoadhesive polymers, but have opposite charges, greatly affecting their use in nucleic acid delivery. This important difference stems from the chemical structure, which is provided by a positively charged guanidino group in the basic amino acids of protamine, particularly in the arginine monomer, or a negatively charged carboxyl group in the glucuronic acid unit of hyaluronic acid. can do.

본 발명에서 제안된 핵산의 세포내 전달체는 양이온성 화합물에 의해 장점이 명백히 달성되고 음이온성 화합물에 의해 보완된다고 할 수 있다. 첫째, 음으로 하전된 핵산과의 양이온성 화합물의 효율적인 물리적 상호 작용은 뉴클레아제 분해로부터 이들을 보호한다. 둘째, 이들은 순 양전하를 제공하여 복합체와 세포의 음이온 표면과의 상호 작용을 향상시킨다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 전달체에서 알부민, 히알루론산과 같은 음이온성 다당류와의 회합은 사구체 모세관 벽을 통한 핵산 배출을 피함으로써 생체 이용률을 향상시킬 수 있다. 실제로, 음이온성 물질은 사구체 막의 음전하로 확립된 반발력으로 인해 "필터링이 불가능하다". It can be said that the advantages of the nucleic acid intracellular carrier proposed in the present invention are clearly achieved by the cationic compound and complemented by the anionic compound. First, the efficient physical interaction of cationic compounds with negatively charged nucleic acids protects them from nuclease degradation. Second, they provide a net positive charge, enhancing the interaction of the complex with the anionic surface of the cell. Nevertheless, association with anionic polysaccharides such as albumin and hyaluronic acid in the carrier of the present invention can improve bioavailability by avoiding nucleic acid excretion through the glomerular capillary wall. Indeed, anionic material is "unfilterable" due to the repulsive forces established by the negative charge of the glomerular membrane.

본 발명의 PEMN은 양이온성 화합물 및 이들의 유도체는 상이한 유형의 전달체를 수득하기 위해 사용될 수도 있으며 또한, 음이온성 화합물 및 이들의 유도체는 상이한 유형의 전달체를 수득하기 위해 사용될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 주로 핵산, 특히 PS, CPP, 키토산과 같은 양이온성 화합물 및 히알루론산, 알부민 또는 이들 다당류의 유도체와 같은 음이온성 화합물의 상호 작용에 의존하여 핵산 전달체를 제공하고자한다. In the PEMN of the present invention, cationic compounds and derivatives thereof may be used to obtain different types of carriers, and anionic compounds and derivatives thereof may be used to obtain different types of carriers. Nevertheless, the present invention seeks to provide a nucleic acid carrier that mainly relies on the interaction of nucleic acids, in particular cationic compounds such as PS, CPP, chitosan, and anionic compounds such as hyaluronic acid, albumin or derivatives of these polysaccharides.

이러한 관점에서, 본 발명에 의해 해결하고자 하는 목적은 양이온성 화합물, 음이온성 화합물 및 핵산을 함유하는 PEMN의 제조에 적합한 신규의 기술을 제공하는 것이다.In view of this, an object to be solved by the present invention is to provide a novel technology suitable for the preparation of PEMNs containing cationic compounds, anionic compounds and nucleic acids.

본 발명은 유효성분으로 핵산과 양이온성 폴리펩타이드로 핵, 코어입자를 제조하고, 음이온성 다당류로 외각층을 형성하는 PEMN을 개발하였다.The present invention has developed a PEMN that prepares nucleus and core particles with nucleic acids and cationic polypeptides as active ingredients, and forms an outer layer with anionic polysaccharides.

본 발명자들은 PEMN을 제조하기 위해서, 핵산을 포함하는 코어입자를 형성할 수 있는 양이온성 화합물의 특성으로서 양이온화도가 중요함을 밝혀내었고, 이에 따라 본 발명을 완성시켰다.The present inventors have found that the degree of cationization is important as a property of a cationic compound capable of forming a core particle including a nucleic acid in order to prepare PEMN, and thus completed the present invention.

상기 핵산과 양이온성 화합물 복합체는 상기 음이온성 화합물에 의해 형성되는 PEMN 구조체 내에 봉입된 상태를 유지하여 혈중 또는 체액 내에서의 안정성이 향상된다.The nucleic acid and the cationic compound complex maintains the encapsulated state in the PEMN structure formed by the anionic compound, thereby improving stability in blood or body fluid.

상기 양이온성 화합물은 상기 생분해성 및 생체 적합성 고분자 담체 분자로, 예를 들면, 활성(activity)의 손실 없이 유전자 치료 또는 다른 치료적 응용을 위해 핵산의 충분한 형질주입, 특히나 시험관내뿐만 아니라 생체 내에서 다른 세포주(cell lines)안으로 핵산의 충분한 형질주입을 목적으로 핵산을 충분하게 응집화하기 위한 것이다. 상기 PEMN 담체 분자는 더군다나 세포에 유독하지 않고 핵산 전달물의 충분한 방출이 가능하도록 한다. The cationic compound is the biodegradable and biocompatible polymeric carrier molecule, for example, sufficient transfection of nucleic acids for gene therapy or other therapeutic applications without loss of activity, particularly in vitro as well as in vivo. for sufficient aggregation of nucleic acids for the purpose of sufficient transfection of the nucleic acids into other cell lines. The PEMN carrier molecule is furthermore not toxic to cells and allows for sufficient release of the nucleic acid delivery agent.

본 발명에서 추가적으로 핵산 전달물의 향상된 안정성을 제공하고, 면역계에 의해 PEMN의 인식을 방지하는 생분해성 및 생체 적합성 음이온성 화합물을 사용하며, 상기 음이온성 화합물의 말단에 특히나 친수성 중합체 사슬(예를 들면, PEG-단량체)의 가역적 첨가로 응집작용에 대해 향상된 저항성을 부여할 수도 있다.The present invention additionally employs biodegradable and biocompatible anionic compounds that provide improved stability of the nucleic acid delivery and prevent recognition of PEMN by the immune system, in particular hydrophilic polymer chains (e.g., The reversible addition of PEG-monomer) may confer improved resistance to aggregation.

본 발명의 PEMN을 구성하는 PS와 CPP와 같은 양이온성 폴리펩타이드는 비록 꽤 작은 비독성 단량체 단위를 이루고 있음에도 불구하고 핵산 전달물 및 복합체 안정성의 강한 축합을 제공하는 정해진 사슬 길이를 갖는 양이온의 바인딩 서열(cationic binding sequence)을 형성한다. 세포기질의 환원 상태(예를 들면, cytosolic GSH)하에서, 복합체는 그들의 단량체로 빠르게 분해되고, 단량체는 더 분해되거나(예를 들면, 올리고펩타이드(oligopeptide)) 또는 분비된다(예를 들면, PEG). 이것은 세포기질내에서 핵산 전달물의 유도(deliberation)를 도와준다. 세포기질 내에서 작은 올리고펩타이드로 분해되기 때문에, 고분자 올리고펩타이드들 예를 들면, 고분자 올리고아르기닌(oligoarginine)에서 관찰되는 것으로 알려진 독성이 관찰되지 않는다. The cationic polypeptides such as PS and CPP constituting the PEMN of the present invention have a cation binding sequence with a defined chain length that provides strong condensation of nucleic acid delivery and complex stability, albeit with fairly small non-toxic monomer units. (cationic binding sequence) is formed. Under the reduced state of the cytosol (e.g., cytosolic GSH), the complexes are rapidly degraded into their monomers, which are further degraded (e.g., oligopeptides) or secreted (e.g., PEG) . This aids in the deliberation of the nucleic acid transporter within the cell matrix. Because it is degraded into small oligopeptides in the cell matrix, the toxicity known to be observed with high molecular weight oligopeptides, for example, high molecular weight oligoarginine is not observed.

본 발명의 PEMN을 구성하는 음이온성 화합물의 PEG-코팅은 그것의 말단에 친수성 코팅으로 상기 전달체를 덮고(coat), 이는 염-매개 응집작용 및 혈청 내용물들과의 원하지 않는 상호작용을 예방할 수 있다. 세포기질 내에서 이러한 코팅은 세포의 환원 상태하에서 쉽게 제거된다. 역시, 이러한 효과는 세포기질 내에서 핵산 전달물의 유도를 향상시킨다.The PEG-coating of the anionic compound constituting the PEMN of the present invention coats the carrier with a hydrophilic coating at its end, which can prevent salt-mediated aggregation and unwanted interactions with serum contents. . Within the cytosol, this coating is easily removed under the reducing conditions of the cell. Again, this effect enhances the induction of nucleic acid delivery in the cell matrix.

본 발명의 PEMN의 입자 크기는 10 내지 1000 nm일 수 있고, 더욱 구체적으로는 10 내지 200 nm일 수 있다.The particle size of the PEMN of the present invention may be 10-1000 nm, more specifically 10-200 nm.

또한, 상기 본 발명의 PEMN의 표면 전하는 -50 내지 50 mV일 수 있고, 더욱 구체적으로 -40 내지 40 mV일 수 있다.In addition, the surface charge of the PEMN of the present invention may be -50 to 50 mV, more specifically -40 to 40 mV.

본 발명의 PEM은 고분자 전해질, 다층 고분자 전해질, 나노 겔, 하이드로 젤 및 중합체 미셀에 해당한다. 본 발명의 PEMN의 입자 크기 및 표면 전하가 상기 수준을 유지할 경우, PEMN 구조의 안정성 및 구성성분들의 함량과 체내에서 핵산의 흡수도 및 약제학적 조성물로서 멸균의 편의성면에서 바람직하다.The PEMs of the present invention correspond to polyelectrolytes, multilayer polyelectrolytes, nanogels, hydrogels and polymer micelles. When the particle size and surface charge of the PEMN of the present invention are maintained at the above levels, it is preferable in terms of stability of the PEMN structure, content of components, absorption of nucleic acids in the body, and convenience of sterilization as a pharmaceutical composition.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 상기 약물전달용 조성물을 유효성분으로 포함하는 암 치료용 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a composition for treating cancer comprising the composition for drug delivery as an active ingredient.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에서 약리적 유효성분을 포함하는 PEMN을 제공하며 치료용 단백질, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산을 제공할 수 있으며, 일 실시예에 따른 세포외 기질 분해효소 또는 분해효소의 저해물질을 코딩하는 핵산을 포함하는 PEMN은 ECM 관련 질병을 예방 또는 악화 방지를 하거나 특히, 종양 조직 주변에 포진하여 면역세포, 핵산의약품 및 항암 화합물의 근접을 방해하는 세포외 기질을 분해시킴으로써 암세포를 선택적으로 제거할 수 있어, 암의 치료에 유용하게 사용될 수 있다.In the present invention made as described above, it is possible to provide PEMN containing a pharmacologically active ingredient, and to provide therapeutic proteins, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids, and extracellular matrix degrading enzymes or degrading enzymes according to an embodiment PEMN containing a nucleic acid encoding an inhibitory substance prevents or aggravates ECM-related diseases or, in particular, destroys cancer cells by decomposing the extracellular matrix that interferes with the proximity of immune cells, nucleic acid drugs and anticancer compounds by herpes around tumor tissue. Since it can be selectively removed, it can be usefully used in the treatment of cancer.

도 1은 증폭된 PCR 산물을 EcoRI/BamHI 효소를 사용하여 절단한 다음, EcoRI/BamHI 효소로 선형화된 pUC19 벡터와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝하고 상기 반응용액을 대장균에 형질전환하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 EcoRI/BamHI 제한효소를 처리한 후 전기영동한 결과이고,
도 2는 <T7 promoter - 5'UTR - 표적단백질 ORF DNA - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL>을 가지는 DNA가 삽인된 pUC19 벡터를 증폭하여 얻은 PCR 산물을 주형으로 체외전사하여 얻은 전사체를 상이한 양으로 전기영동한 결과이고,
도 3은 천연 뉴클레오타이드로만 제조된 핵산, 변형된 뉴클레오타이드를 포함하는 핵산 및 3' 말단에 Cholesterol이 부가된 변형 핵산을 세포 배양액에 다양한 시간 동안 처리한 후 RT-PCR하여 in vitro 안정성을 확인한 결과이고,
도 4는 핵산/PS 기본입자-DW 및 핵산/PS 기본입자-CM에서 PS의 양에 따른 입자 크기를 PCS 측정한 결과이며, PDI 등급:(a) PDI ≤ 0.1, (b) PDI ≤ 0.15, (c) PDI ≤ 0.2. 분류가 없으면 PDI> 0.2이고,
도 5는 핵산의 비율에 따라 복합입자에 미 봉입된 핵산을 확인한 결과이고,
도 6은 핵산과 양이온성 화합물 프로타민(PS)와 양이온성 화합물 DOTAP를 사용한 조립경로 PC, DC 및 MP에 따른 코어입자 2.0의 제조에서 핵산의 미봉합 상태를 확인한 결과이고,
도 7은 30 ㎍ 핵산, 90 ㎍ PS 및 0~2,000 ㎍의 HSA을 포함한 제제의 PCS 측정하였으며, PDI 등급:(a) PDI ≤ 0.1, (b) PDI ≤ 0.15, (c) PDI ≤ 0.2. 분류가 없으면 PDI> 0.2 이고,
도 8은 핵산, PS 및 HA를 순차적으로 weight ratio에 따라 sonication & extruder method로 반응한 후, PCS를 이용하여 sonication 및 extruder 방법에 따른 입자크기 변화를 분석한 결과이고,
도 9는 PEMN의 [핵산/PS]:HA 첨가몰비 1:1.5 질량비에서 시간에 따른 약물 방출 프로파일을 조사한 결과이고,
도 10은 초고압 균질화하여 제조한 PEMN을 DLS 분석한 결과이고,
도 11은 HA와 압타머-SH를 이용하여 HA-DAB-압타머 접합체를 합성하여 분리 정제한 결과이고,
도 12는 두 가지 다른 Cross linker로 합성된 HA-DAB-압타머 접합체를 아가로즈 전기영동을 통해 분석한 결과(a)로 HA-ss-압타머는 HA와 압타머 사이에 이황화결합 (-ss-)이 포함된 접합체를 의미하고, HA-압타머는 이황화결합이 아닌 일반적인 공유결합으로 연결되어 있는 접합체(대조군)를 의미하며, 도 14b 내지 14d는 HA-DAB-압타머 접합체의 안전성을 평가하기 위하여 HA-DAB-압타머 접합체에 FBS를 첨가하여 시간별로 아가로즈 전기영동을 통해 남아있는 압타머의 양을 확인(b 내지 d)로 HA-압타머 Conjugate는 HA-DAB-압타머 접합체를 의미하고,
도 13는 표적 단백질 핵산:PS:HSA 복합입자에 의해 형질주입된 293T 세포들로부터의 복합입자의 양(a) 및 시간경과(b)에 따른 각각 단백질의 분비를 Human sTNFR2 ELISA Kit(MyBioSource, 미국), G-CSF Human Instant ELISA™ Kit(인비트로겐, 미국), EPO Quantikine ELISA™ Kit(R&D Systems, 미국), 항-RSV-F 항체 ELISA™ kit(ab94968, abcam사, 미국) 또는 Human Anti-Respiratory syncytial virus IgG ELISA™ Kit (RSV) (ab108765, abcam사, 미국)로 정량한 결과이고,
도 14는 다양한 양의 HYAL 1, PH20 또는 sPH20 핵산/PS/HA 복합입자를 세포에 형질주입한 후 복합입자의 양(a) 및 시간경과(b)dp 따라 정량한 결과이고,
도 15는 sPH20 복합입자로 형질주입한 세포를 6시간 동안 배양한 후 세척하고, 이어서, 0.5mg/mL의 소 aggrecan (Sigma-Aldrich사, 미국)을 첨가하여 함께 24시간 동안 배양하고, 그 후, 배지를 제거하고 PBS (pH 7.4)에서 2% 글루타르알데히드로 고정하고 109/mL 마우스 RBC가 있는 현탁액으로 교체한 후, 세포를 카메라 스캐너 및 이미징 프로그램 (DiagnostiC Instruments, Inc., 미국)이 결합된 위상차 현미경으로 이미지화한 결과이고,
도 16은 다양한 양의 MMP1, MMP 8 또는 MMP 13 핵산:PS]/HA 복합입자이 형질주입된 인간 피부 섬유모세포를 배양하면 입자의 양(a) 및 시간경과(b)에 따른 표적단백질의 발현량을 정량한 결과이고,
도 17은 다양한 양의 TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 또는 TIMP 4 핵산:PS]/HA 복합입자 1.1을 형질주입한 세포를 배양하면 입자의 양(a) 및 시간경과(b)에 따른 표적단백질의 발현량을 정량한 결과이고,
도 18은 TCA를 갖고 있는 복합입자를 MDCK-ASBT 세포 및 MDCK 세포에 형질주입하고 TIMP1 발현양을 정량한 결과이고,
도 19는 [MMP1 핵산:PS]/HA PEMNE 1.1이 형질주입된 EGFR+ 폐암 세포주 A549 세포, 대장암 세포주 SW48 및 피부암 세포주 A431에서 거의 발현이 없었으며, EGFR- 유방암 세포주, MDA-MB-453, 대장암 세포주 HT-29 및 신경모세포종 세포주 SK-N-MC에서 MMP1의 발현 정도를 조사한 결과(a)이고, [MMP1 핵산:PS]/HA-Apt_EGFR 복합입자를 형질주입한 EGFR+ 폐암 세포주 A549 세포, 대장암 세포주 SW48 및 피부암 세포주 A431에서는 MMP1 발현 정도는 상대적으로 높았으며, EGFR- 유방암 세포주, MDA-MB-453, 대장암 세포주 HT-29 및 신경모세포종 세포주 SK-N-MC에서 MMP1의 발현 정도를 조사한 결과(b)이다.
1 shows the amplified PCR product was digested using EcoRI/BamHI enzymes, then cloned using the pUC19 vector linearized with EcoRI/BamHI enzymes and T4 DNA ligase, and the reaction solution was transformed into E. coli, and in the selected strain It is the result of electrophoresis after separating the plasmid and treating with EcoRI/BamHI restriction enzyme,
2 is a transcript obtained by in vitro transcription of a PCR product obtained by amplifying a pUC19 vector into which DNA having <T7 promoter - 5'UTR - target protein ORF DNA - muag - A64 - C30 - histone-SL> is inserted as a template. It is the result of electrophoresis with different amounts,
3 is a nucleic acid prepared only with natural nucleotides, a nucleic acid containing a modified nucleotide, and a modified nucleic acid with Cholesterol added to the 3' end of the cell culture medium for various times and then RT-PCR to confirm the in vitro stability;
4 is a PCS measurement result of particle size according to the amount of PS in nucleic acid/PS basic particle-DW and nucleic acid/PS basic particle-CM, PDI grade: (a) PDI ≤ 0.1, (b) PDI ≤ 0.15, (c) PDI ≤ 0.2. Without classification, PDI > 0.2,
5 is a result of confirming the nucleic acid not encapsulated in the composite particle according to the ratio of the nucleic acid;
Figure 6 is the result of confirming the unsealed state of the nucleic acid in the preparation of core particles 2.0 according to the assembly route PC, DC and MP using the nucleic acid, the cationic compound protamine (PS), and the cationic compound DOTAP,
7 shows PCS measurements of formulations containing 30 μg nucleic acid, 90 μg PS and 0 to 2,000 μg HSA, and PDI grades: (a) PDI ≤ 0.1, (b) PDI ≤ 0.15, (c) PDI ≤ 0.2. Without classification, PDI > 0.2,
8 is a result of analyzing the particle size change according to the sonication and extruder methods using PCS after reacting nucleic acids, PS and HA sequentially by the sonication & extruder method according to the weight ratio;
Figure 9 is the result of examining the drug release profile over time in the [nucleic acid / PS]:HA addition molar ratio of PEMN 1:1.5 mass ratio,
10 is a result of DLS analysis of PEMN prepared by ultra-high pressure homogenization;
11 is a result of synthesizing and purifying an HA-DAB-aptamer conjugate using HA and aptamer-SH;
12 is a result of analysis of HA-DAB-aptamer conjugates synthesized with two different cross linkers through agarose electrophoresis (a). HA-ss-aptamer is a disulfide bond between HA and aptamer (-ss- ), and HA-aptamer means a conjugate (control group) connected by a general covalent bond rather than a disulfide bond, and FIGS. By adding FBS to the HA-DAB-aptamer conjugate and checking the amount of remaining aptamer through agarose electrophoresis by time (b to d), HA-aptamer conjugate means HA-DAB-aptamer conjugate, ,
Figure 13 shows the amount of multiparticulates from 293T cells transfected with the target protein nucleic acid:PS:HSA multiparticle (a) and the secretion of each protein over time (b) with Human sTNFR2 ELISA Kit (MyBioSource, USA). ), G-CSF Human Instant ELISA™ Kit (Invitrogen, USA), EPO Quantikine ELISA™ Kit (R&D Systems, USA), anti-RSV-F antibody ELISA™ kit (ab94968, abcam, USA) or Human Anti- It is the result of quantification with Respiratory syncytial virus IgG ELISA™ Kit (RSV) (ab108765, abcam, USA),
Figure 14 is the result of quantification according to the amount (a) and time (b) dp of the multiparticulate after transfection of various amounts of HYAL 1, PH20 or sPH20 nucleic acid / PS / HA complex particles into cells,
15 shows cells transfected with sPH20 multiparticulates were cultured for 6 hours, washed, and then, 0.5 mg/mL bovine aggrecan (Sigma-Aldrich, USA) was added and incubated for 24 hours, after which , after removing the medium and fixing it with 2% glutaraldehyde in PBS (pH 7.4) and replacing it with a suspension with 10 9 /mL mouse RBCs, the cells were replaced with a camera scanner and imaging program (DiagnostiC Instruments, Inc., USA). It is the result of imaging with a combined phase contrast microscope,
16 shows the expression level of the target protein according to the amount of particles (a) and time elapsed (b) when human skin fibroblasts transfected with various amounts of MMP1, MMP 8 or MMP 13 nucleic acid:PS]/HA complex particles are cultured. is the result of quantification,
17 shows the target protein according to the amount of particles (a) and time elapsed (b) when cells transfected with various amounts of TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 or TIMP 4 nucleic acid:PS]/HA multiparticle 1.1 are cultured; is the result of quantifying the expression level of
18 is a result of transfecting multiparticulates having TCA into MDCK-ASBT cells and MDCK cells and quantifying the amount of TIMP1 expression;
19 shows almost no expression in [MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMNE 1.1 transfected EGFR+ lung cancer cell line A549 cells, colorectal cancer cell line SW48 and skin cancer cell line A431, EGFR- breast cancer cell line, MDA-MB-453, colon This is the result of examining the expression level of MMP1 in the cancer cell line HT-29 and the neuroblastoma cell line SK-N-MC (a), EGFR+ lung cancer cell line A549 cells transfected with [MMP1 nucleic acid:PS]/HA-Apt_EGFR complex particles, large intestine The expression level of MMP1 was relatively high in the cancer cell line SW48 and the skin cancer cell line A431, and the expression level of MMP1 was investigated in the EGFR- breast cancer cell line, MDA-MB-453, colorectal cancer cell line HT-29, and the neuroblastoma cell line SK-N-MC. result (b).

본 발명에서 일반적으로 사용하는 단백질과 본 발명에서 발현하고자하는 단백질을 표적단백질로 지칭하고 두 용어는 거의 동의어로 사용하고 있으며, 일반적으로 단백질은 하나 이상의 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 포함한다. 일반적으로 단백질은 생물학적 기능을 발휘하는 단백질을 위해 요구될 수 있는 3차원 형태로 접힌다.A protein generally used in the present invention and a protein to be expressed in the present invention are referred to as target proteins, and the two terms are used almost synonymously, and in general, a protein includes one or more peptides or polypeptides. In general, proteins fold into three-dimensional shapes that may be required for proteins to exert biological functions.

펩타이드: 일반적으로 펩타이드 또는 폴리펩타이드는 펩타이드 결합에 의해 연결된 아미노산 단량체의 폴리머이다. 이는 일반적으로 50 단량체 단위 미만으로 함유한다. 그렇지만, 용어 펩타이드는 50 단량체 단위를 초과하여 갖는 분자를 위한 권리를 포기하는 것은 아니다. 긴 펩타이드는 폴리펩타이드라고도 불리우며, 일반적으로 50 ~ 600 단량체 단위를 갖는다.Peptide: Generally, a peptide or polypeptide is a polymer of amino acid monomers linked by peptide bonds. It generally contains less than 50 monomer units. However, the term peptide is not a waiver for molecules having more than 50 monomer units. Long peptides, also called polypeptides, generally have 50 to 600 monomer units.

단백질의 절편 또는 부분: 본 발명에서, 단백질의 절편 또는 부분은 일반적으로 단백질의 아미노산 서열의 연속적인 부분에 상응하는 펩타이드로 이해될 수 있으며, 바람직하게는 약 6 ~ 약 20개 또는 그 이상의 아미노산의 길이를 가지고, 예를 들어, MHC 클래스 I 분자에 의하여 가공되고 제시되는 부분, 바람직하게는 약 8 ~ 약 10개 아미노산의 길이를 가지는, 예를 들어, 8, 9, 또는 10개, (또는 11, 또는 12개 아미노산도), 또는 MHC 클래스 II 분자에 의하여 가공 및 제시되는 절편, 바람직하게는 약 13개 또는 그 이상의 아미노산, 예를 들어, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20개 또는 그 이상의 아미노산의 길이를 가지며, 여기서 이들 절편은 아미노산 서열의 임의의 부분으로부터 선택될 수 있다. 이들 절편은 일반적으로 펩타이드 절편 및 MHC 분자로 이루어지는 복합체의 형태로 T 세포에 의하여 인지될 수 있고, 즉 절편은 일반적으로 그들의 천연 형태로 인지되지 않는다. 본원에 정의된 바와 같은 단백질의 절편 또는 부분은 또한 이들 단백질의 에피토프 또는 기능부(functional site)를 포함할 수 있다. 단백질의 절편 또는 부분은 항원, 특히 면역원, 예를 들어 항원 결정기(또한 '에피토프'로 불리우는)이거나 항원 특성(antigenic characteristics)을 갖고, 적응 면역 반응을 유도한다. 따라서, 단백질 또는 펩타이드의 절편은 적어도 하나의 이들 단백질 또는 펩타이드의 에피토프를 포함할 수 있다. 게다가 또한, 단백질의 도메인(domain)은, 세포 외 도메인, 세포 내 도메인 또는 막관통 도메인(transmembrane domain) 및 단백질의 짧거나 절단된 버전(versions)과 같이 단백질의 절편을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.Fragment or part of protein: In the present invention, fragment or part of protein can be generally understood as a peptide corresponding to a continuous part of the amino acid sequence of a protein, preferably from about 6 to about 20 or more amino acids. a portion having a length, e.g., 8, 9, or 10, (or 11 , or even 12 amino acids), or fragments processed and presented by MHC class II molecules, preferably about 13 or more amino acids, for example 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 or more amino acids in length, wherein these fragments may be selected from any portion of the amino acid sequence. These fragments can generally be recognized by T cells in the form of a complex consisting of a peptide fragment and an MHC molecule, ie the fragments are generally not recognized in their native form. Fragments or portions of proteins as defined herein may also include epitopes or functional sites of these proteins. A fragment or portion of a protein is an antigen, in particular an immunogen, for example an antigenic determinant (also called an 'epitope') or has antigenic characteristics and elicits an adaptive immune response. Accordingly, fragments of proteins or peptides may comprise at least one epitope of these proteins or peptides. Furthermore, a domain of a protein may be understood to include fragments of a protein, such as an extracellular domain, an intracellular domain or a transmembrane domain and short or truncated versions of a protein. .

키메라 효소: 키메라 효소는 자연에서 발견되는 천연 효소가 아닌 효소를 지칭한다. 따라서, 키메라 효소는, 자연에서 발견된 것과는 상이한 방식으로 배열된, 상이한 공급원(예: 상이한 효소)으로부터 유래된 촉매 도메인 또는 동일한 공급원(예: 동일한 효소)으로부터 유래된 촉매 도메인을 포함할 수 있다. 키메라 효소는 단량체성(즉, 단일 단위) 효소 뿐만 아니라 올리고머성(즉, 복수 단위) 효소, 특히 헤테로-올리고머성 효소를 포함한다. 단량체성 효소는 단지 하나의 폴리펩티드 쇄로 이루어진 단일-단위 효소와 관련된다.Chimeric Enzyme: A chimeric enzyme refers to an enzyme that is not a natural enzyme found in nature. Thus, a chimeric enzyme may comprise catalytic domains derived from different sources (eg, different enzymes) or catalytic domains derived from the same source (eg, the same enzyme), arranged in a manner different from that found in nature. Chimeric enzymes include monomeric (ie single unit) enzymes as well as oligomeric (ie multiple unit) enzymes, particularly hetero-oligomeric enzymes. Monomeric enzymes refer to single-unit enzymes consisting of only one polypeptide chain.

본 발명에서, 뉴클레오타이드, 뉴클레오사이드 또는 폴리뉴클레오타이드(예를 들면, 본 발명의 핵산들, 예를 들면, mRNA 분자)에서, "변형" 또는 적절하게는 "변형된"은 A, G, U 또는 C 리보뉴클레오타이드들에 관한 변형을 말한다. 일반적으로, 본 발명에서, 이들 용어들은 천연적으로 발생하는 5'-말단 mRNA 캡 모이어티 내의 리보뉴클레오타이드 변형들을 말하는 것으로 의도되지 않는다. 폴리펩타이드에서, "변형"은 20개 아미노산들의 정규 세트, 모이어티와 비교한 변형을 말한다.In the present invention, in a nucleotide, nucleoside or polynucleotide (e.g., nucleic acids of the invention, e.g., mRNA molecule), "modified" or suitably "modified" means A, G, U or C refers to modifications to ribonucleotides. Generally, in the present invention, these terms are not intended to refer to ribonucleotide modifications within the naturally occurring 5'-terminal mRNA cap moiety. In polypeptides, "modification" refers to a modification compared to a moiety, a canonical set of 20 amino acids.

핵산이 mRNA인 경우, 암호화 영역, 플랭킹 영역들(flanking regions) 및/또는 말단 영역들은 1개, 2개, 또는 그 이상의(임의로 상이한) 뉴클레오사이드 또는 뉴클레오타이드 변형들을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포에 도입된 변형된 폴리뉴클레오타이드는, 변형되지 않은 폴리뉴클레오타이드와 비교하여, 세포에서 감소된 분해를 나타낼 수 있다.Where the nucleic acid is an mRNA, the coding region, flanking regions and/or terminal regions may contain one, two, or more (optionally different) nucleoside or nucleotide modifications. In some embodiments, a modified polynucleotide introduced into a cell may exhibit reduced degradation in the cell as compared to an unmodified polynucleotide.

폴리뉴클레오타이드들은, 당, 핵염기, 또는 뉴클레오사이드간 연결에 대한(예를 들면, 연결 포스페이트에 대한/포스포디에스테르 연결에 대한/포스포디에스테르 골격에 대한) 임의의 유용한 변형을 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리뉴클레오타이드의 주요 그루브, 또는 핵염기의 주요 그루브 페이스는 하나 이상의 변형들을 포함할 수 있다. 피리딘 핵염기의(예를 들면, 주요 그루브 페이스 상의) 하나 이상의 원자들은, 임의로 치환된 아미노, 임의로 치환된 티올, 임의로 치환된 알킬(예를 들면, 메틸 또는 에틸), 또는 할로(예를 들면, 클로로 또는 플루오로)로 대체되거나 치환될 수 있다. 특정 실시형태에서, 변형들(예를 들면, 하나 이상의 변형들)은 각각의 당 및 뉴클레오사이드간 연결 각각에 존재한다. 본 발명에 따른 변형들은 리보핵산(RNA)의 데옥시리보핵산들(DNA)로의 변형들, 예를 들면, 리보푸라니실 환의 2'OH의 2'H, 트레오스 핵산(TNA), 글리콜 핵산(GNA), 펩타이드 핵산(PNA), 잠금(locked) 핵산(LNAs) 또는 이들의 하이브리드로의 치환일 수 있다. 추가의 변형들이 본 발명에 기술되어 있다.Polynucleotides may contain any useful modifications to sugars, nucleobases, or internucleoside linkages (eg, to linking phosphate/to phosphodiester linkages/to phosphodiester backbones). . For example, a major groove face of a polynucleotide, or a major groove face of a nucleobase, may include one or more modifications. One or more atoms of the pyridine nucleobase (e.g., on the major groove face) are optionally substituted amino, optionally substituted thiol, optionally substituted alkyl (e.g., methyl or ethyl), or halo (e.g., chloro or fluoro). In certain embodiments, modifications (eg, one or more modifications) are present on each sugar and each internucleoside linkage. Modifications according to the present invention are ribonucleic acid (RNA) to deoxyribonucleic acids (DNA) modifications, for example 2'H of 2'OH of ribofuranicil ring, threose nucleic acid (TNA), glycol nucleic acid (GNA), peptide nucleic acid (PNA), locked nucleic acid (LNAs), or a hybrid thereof. Further variations are described herein.

본 발명에서, "게놈"은 핵에 존재하는 염색체 DNA 뿐만 아니라 세포 하위 구성 성분 (예, 미토콘드리아, 색소체)에 존재하는 기관 DNA를 포괄한다As used herein, "genome" encompasses chromosomal DNA present in the nucleus as well as organ DNA present in cell subcomponents (eg, mitochondria, plastids).

"폴리뉴클레오티드", "핵산 서열", "뉴클레오티드 서열" 또는 "핵산 단편"은 상호 호환적으로 합성, 비-천연 또는 변형된 뉴클레오티드 염기를 선택적으로 포함하는, 단일 가닥 또는 이중 가닥의 RNA 또는 DNA로 된 폴리머를 지칭하기 위해 사용된다. 뉴클레오티드 (일반적으로 5'-모노포스페이트 형태로 발견됨)는 다음과 같이 단문자명으로 지칭된다: "A" = 아데닐레이트 또는 데옥시아데닐레이트 (각각 RNA 또는 DNA), "C" = 시티딜레이트 또는 데옥시시티딜레이트, "G" = 구아닐레이트 또는 데옥시구아닐레이트, "U" = 우리딜레이트, "T" = 데옥시티미딜레이트, "R" = 퓨린 (A 또는 G), "Y" = 피리미딘 (C 또는 T), "K" = G 또는 T, "H" = A 또는 C 또는 T, "I" = 이노신, "N" = 임의의 뉴클레오티드."Polynucleotide", "nucleic acid sequence", "nucleotide sequence" or "nucleic acid fragment" are interchangeably referred to as single-stranded or double-stranded RNA or DNA, optionally comprising synthetic, non-natural or modified nucleotide bases. It is used to refer to a polymer that has been Nucleotides (generally found in the 5'-monophosphate form) are referred to by shorthand names as follows: "A" = adenylate or deoxyadenylate (RNA or DNA, respectively), "C" = cytidylate or deoxycytidylate, "G" = guanylate or deoxyguanylate, "U" = uridilate, "T" = deoxythymidylate, "R" = purine (A or G), "Y" = pyrimidine (C or T), "K" = G or T, "H" = A or C or T, "I" = inosine, "N" = any nucleotide.

"폴리펩타이드", "펩타이드", "아미노산 서열" 및 "단백질"은 본 발명에서 상호 호환적으로 아미노산 잔기들로 된 폴리머를 지칭하기 위해 사용된다. 이들 용어는 하나 이상의 아미노산 잔기가 대응되는 천연 아미노산의 인공적인 화학 유사체인 아미노산 폴리머 뿐만 아니라 천연 아미노산 폴리머에도 적용된다. 용어 "폴리펩타이드", "펩타이드", "아미노산 서열" 및 "단백질"은 또한 비-제한적인 예로, 당화, 지질 결합, 황산화, 글루탐산 잔기의 감마-카르복시화, 하이드록시화 및 ADP-화라이보실화 (ribosylation) 등의 변형을 포함한다."Polypeptide", "peptide", "amino acid sequence" and "protein" are used herein interchangeably to refer to a polymer of amino acid residues. These terms apply to natural amino acid polymers as well as amino acid polymers in which one or more amino acid residues are artificial chemical analogs of the corresponding natural amino acid. The terms "polypeptide", "peptide", "amino acid sequence" and "protein" also include, but are not limited to, glycosylation, lipid binding, sulfation, gamma-carboxylation of glutamic acid residues, hydroxylation, and ADP-hydration. modifications such as ribosylation.

변형된 핵산 분자를 세포내로 도입시켜 세포내적으로 분해되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 변형된 핵산 분자의 분해는, 단백질 생산의 정확한 시기선택(precise timing)이 요구되는 경우에 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 세포 내에서의 직접적인 방식으로 작용할 수 있는, 분해 도메인(domain)을 함유하는 변형된 핵산 분자를 제공한다. 주요 그루브 상호작용의 결합, 예를 들면, 파트너와 폴리뉴클레오타이드의 결합(예를 들면, 변형된 뉴클레오타이드가, 변형되지 않은 뉴클레오타이드와 비교하여, 주요 그루브 상호작용 파트너에 대한 결합 친화성을 감소시킨 경우)을 방해할 수 있는 뉴클레오사이드 또는 뉴클레오타이드를 포함하는 폴리뉴클레오타이드들을 제공한다. 폴리뉴클레오타이드들은 다른 제제들[예를 들면, RNAi-유도제, RNAi 제제, siRNA, shRNA, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임, 촉매적 DNA, tRNA, 삼중 나선 형성을 유도하는 RNA, 압타머(Aptamer), 벡터 등]을 임의로 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오타이드들은 하나 이상의 변형된 뉴클레오사이드 또는 뉴클레오타이드들(즉, 변형된 mRNA 분자들)을 갖는 하나 이상의 전령 RNA(mRNA)를 포함할 수 있다. It may be desirable to introduce a modified nucleic acid molecule into a cell so that it is degraded intracellularly. For example, degradation of the modified nucleic acid molecule may be desirable where precise timing of protein production is desired. Accordingly, the present invention provides a modified nucleic acid molecule containing a degradation domain, capable of acting in a direct manner within a cell. Binding of a major groove interaction, e.g., binding of a partner to a polynucleotide (e.g., when a modified nucleotide reduces binding affinity for a major groove interaction partner, compared to an unmodified nucleotide) It provides polynucleotides containing nucleosides or nucleotides capable of interfering with Polynucleotides can be used with other agents [e.g., RNAi-inducing agents, RNAi agents, siRNA, shRNA, miRNA, antisense RNA, ribozyme, catalytic DNA, tRNA, RNA inducing triple helix formation, aptamers, vectors, etc.] may be optionally included. Polynucleotides may comprise one or more messenger RNAs (mRNAs) having one or more modified nucleosides or nucleotides (ie, modified mRNA molecules).

핵산 분자: 핵산 분자는 바람직하게는 핵산 성분을 포함하는, 바람직하게는 이루어진 분자이다. 용어, 핵산 분자는 DNA 또는 RNA를 나타낸다. 이는 용어 "폴리뉴클레오타이드"와 동의어로 사용된다. 핵산 분자는 뉴클레오타이드 단량체를 포함하거나 이로 이루어진 폴리머이며, 당/포스페이트-백본의 포스포디에스테르 결합에 의해 서로 공유 결합으로 연결되어 있다.Nucleic Acid Molecules: A nucleic acid molecule is a molecule comprising, preferably consisting of, a nucleic acid component. The term nucleic acid molecule refers to DNA or RNA. It is used synonymously with the term "polynucleotide". Nucleic acid molecules are polymers comprising or consisting of nucleotide monomers and are covalently linked to each other by phosphodiester bonds of sugar/phosphate-backbone.

DNA: DNA는 데옥시리보핵산에 대한 일반적인 약자이다. 이는 핵산 분자, 즉, 뉴클레오타이드로 이루어진 폴리머이다. 이러한 뉴클레오타이드는 보통 당 성분(sugar moiety), 염기 성분 및 포스페이트 성분으로 구성된 데옥시아데노신-모노포스페이트, 데옥시티미딘-모노포스페이트, 데옥시구아노신-모노포스페이트 및 데옥시사이티딘-모노포스페이트 단량체이며, 특유의 백본 구조에 의해 중합된다. 백본구조는, 일반적으로, 단량체에 근접한 첫 번째 뉴클레오타이드의 당 성분 즉, 데옥시리보오스와 두 번째 포스페이트 성분 사이의 포스포디에스테르 결합에 의해 형성된다. 단량체의 특정 순서, 즉, 당/포스페이트-백본에 연결된 염기의 순서는 DNA-서열이라고 한다. DNA는 단일 가닥 또는 이중 가닥일 수 있다. 이중 가닥 형태(double stranded form)에서, 첫 번째 가닥의 뉴클레오타이드는 일반적으로 두 번째 가닥의 뉴클레오타이드와 예를 들어, A/T-염기쌍 및 G/C-염기쌍으로 혼성화(hybridize)된다.DNA: DNA is a generic abbreviation for deoxyribonucleic acid. It is a nucleic acid molecule, i.e. a polymer made up of nucleotides. These nucleotides are usually deoxyadenosine-monophosphate, deoxythymidine-monophosphate, deoxyguanosine-monophosphate and deoxycytidine-monophosphate monomers composed of a sugar moiety, a base component and a phosphate component. , polymerized by a unique backbone structure. The backbone structure is generally formed by a phosphodiester bond between the sugar moiety of the first nucleotide proximal to the monomer, i.e., deoxyribose and the second phosphate moiety. The specific order of the monomers, i.e., the order of the bases linked to the sugar/phosphate-backbone, is referred to as the DNA-sequence. DNA can be single-stranded or double-stranded. In the double stranded form, the nucleotides of the first strand generally hybridize with the nucleotides of the second strand, eg, A/T-base pairs and G/C-base pairs.

유전자: 유전자는 하나 이상의 세포 생성물을 생산하고/하거나 하나 이상의 세포 간 또는 세포 내 기능을 달성하기 위한 특정 핵산 서열을 지칭한다. 보다 구체적으로, 상기 용어는 특정 단백질 또는 기능적 또는 구조적 RNA 분자를 코딩하는 핵산을 포함하는 핵산 섹션(전형적으로 DNA이지만, RNA 바이러스의 경우에는 RNA이다)에 관한 것이다.Gene: A gene refers to a specific nucleic acid sequence for producing one or more cellular products and/or for achieving one or more intercellular or intracellular functions. More specifically, the term relates to a nucleic acid section (typically DNA, but RNA in the case of RNA viruses) comprising a nucleic acid encoding a particular protein or functional or structural RNA molecule.

발현은 그의 가장 일반적인 의미로 사용되며, RNA의 생산 또는 RNA 및 단백질의 생산을 포함한다. 이것은 또한 핵산의 부분적 발현을 포함한다. 뿐만 아니라, 발현은 일시적이거나 안정한 것일 수 있다. 핵산과 관련하여, "발현" 또는 "번역"이라는 용어는 세포의 리포좀 내에서 메신저 RNA의 한 가닥이 아미노산 서열의 어셈블리를 지시하여 펩티드 또는 단백질을 만드는 프로세스에 관한 것이다.Expression is used in its most general sense and includes the production of RNA or the production of RNA and proteins. This also includes partial expression of nucleic acids. In addition, expression may be transient or stable. In the context of nucleic acids, the term "expression" or "translation" relates to the process by which one strand of messenger RNA directs the assembly of amino acid sequences within the liposome of a cell to make a peptide or protein.

RNA, mRNA: RNA는 리보핵산에 대한 일반적인 약자이다. 이는 핵산 분자 즉, 뉴클레오타이드로 이루어진 폴리머이다. 이들 뉴클레오타이드는 보통 소위 백본을 따라 서로 연결된 아데노신-모노포스페이트, 우리딘-모노포스페이트, 구아노신-모노포스페이트 및 사이티딘-모노포스페이드 단량체이다. 백본은 단량체에 근접한 첫 번째 당, 즉 리보오스, 및 두 번째 포스페이트 성분 사이에서 포스포디에스테르 결합에 의해 형성된다. 단량체의 특정 연쇄는 RNA-서열이라고 한다. 보통 RNA는 DNA-서열의 전사에 의해, 예를 들어, 세포 내부에서 수득 가능할 수 있다. 진행 세포에서, 전사는 일반적으로 핵 또는 미토콘드리아 내부에서 수행된다. RNA, mRNA: RNA is a general abbreviation for ribonucleic acid. It is a nucleic acid molecule, that is, a polymer made up of nucleotides. These nucleotides are usually adenosine-monophosphate, uridine-monophosphate, guanosine-monophosphate and cytidine-monophosphate monomers linked together along the so-called backbone. The backbone is formed by a phosphodiester linkage between the first sugar proximal to the monomer, namely ribose, and the second phosphate component. A specific chain of monomers is called an RNA-sequence. Ordinarily RNA may be obtainable by transcription of a DNA-sequence, for example, inside a cell. In an advancing cell, transcription is usually carried out inside the nucleus or mitochondria.

mRNA는 메신저-RNA를 의미하며 전형적으로 DNA 주형을 이용하여 생성되고 펩티드 또는 단백질을 코딩하는 전사체에 관한 것이다. 전형적으로, mRNA는 5'UTR, 단백질 코딩 영역, 3'UTR, 및 폴리(A) 서열을 포함한다. mRNA는 DNA 주형으로부터 시험관내 전사에 의해 생성될 수 있다. 시험관내 전사 방법론은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 것이다. 예를 들어, 시험관내 전사 키트가 시중에 다양하게 판매되고 있다. 본 발명에 따르면, mRNA는 변형 및 캡핑을 안정화시킴으로서 변형시킬 수도 있다.mRNA refers to messenger-RNA and typically relates to a transcript produced using a DNA template and encoding a peptide or protein. Typically, an mRNA comprises a 5'UTR, a protein coding region, a 3'UTR, and a poly(A) sequence. mRNA can be produced by in vitro transcription from a DNA template. In vitro transcription methodologies are well known to those skilled in the art. For example, a variety of in vitro transcription kits are available on the market. According to the present invention, mRNA can also be modified by stabilizing modification and capping.

생체 내에서(In vivo), 보통 DNA의 전사는 보통 mRNA로 약칭하는 소위 전령-RNA로 가공되어야 하는 소위 미성숙 RNA(premature RNA)로 된다. 예를 들어, 진핵 유기체에서 미성숙 RNA의 가공은 스플라이싱(splicing), 5'캡핑(capping), 아데닐산중합반응(polyadenylation), 핵 또는 미토콘드리아로부터 유출(export) 등의 다양한 상이한 전사 후-변형을 포함한다. 이들 가공의 합(sum)은 RNA의 성숙이라고 한다. 성숙 전령 RNA는 보통 특정 펩타이드 또는 단백질의 아미노산 서열로 번역될 수 있는 뉴클레오타이드 서열을 제공한다. 일반적으로, 성숙 mRNA(mature mRNA)는 5'캡(cap), 선택적으로 5'UTR, 오픈 리딩 프레임, 선택적으로 3'UTR 및 폴리(A) 서열을 포함한다. 전령 RNA 이외에, 여러 비-코딩 유형의 RNA가 존재하며, 이는 전사 및/또는 번역의 조절과 관련될 수 있다. 용어 "RNA"는 바이러스 RNA(viral RNA), 레트로바이러스 RNA(retroviral RNA) 및 RNA(replicon RNA)과 같은, 다른 코딩하는 RNA 분자를 또한 포함한다.In vivo, transcription of DNA usually results in so-called premature RNA, which must be processed into so-called messenger-RNA, usually abbreviated as mRNA. For example, processing of immature RNA in eukaryotic organisms involves a variety of different post-transcriptional modifications including splicing, 5' capping, polyadenylation, and export from the nucleus or mitochondria. includes The sum of these processes is called the maturation of the RNA. Mature messenger RNA usually provides a nucleotide sequence that can be translated into the amino acid sequence of a particular peptide or protein. Generally, a mature mRNA comprises a 5' cap, optionally a 5'UTR, an open reading frame, optionally a 3'UTR and a poly(A) sequence. In addition to messenger RNA, several non-coding types of RNA exist, which may be involved in the regulation of transcription and/or translation. The term "RNA" also includes other encoding RNA molecules, such as viral RNA, retroviral RNA and replica RNA.

핵산 분자의 서열: 핵산 분자의 서열은 일반적으로 특정하고 개별적인 순서, 즉 이의 뉴클레오타이드의 연속인 것으로 이해된다. 단백질 또는 펩타이드의 서열은 일반적으로 순서, 즉, 이의 아미노산의 연쇄(succision)인 것으로 이해된다.Sequence of Nucleic Acid Molecules: The sequence of a nucleic acid molecule is generally understood to be a specific and discrete order, ie, a sequence of its nucleotides. The sequence of a protein or peptide is generally understood to be a sequence, ie a sequence of its amino acids.

안정화된 핵산 분자: 안정화된 핵산 분자는 변형 없는 핵산 분자보다, 예를 들어, 환경적 인자 또는 엑소- 또는 엔도뉴클레아제와 같은 효소 분해에 의한 붕괴(disintegration) 또는 분해(degradation)에 더 안정한, 그렇게 화학적 변형된 DNA 또는 RNA 분자이다. 본 발명에서, 안정화된 핵산 분자는 원핵 또는 진핵 세포, 인간 세포와 같은 포유동물 세포와 같은 세포에서 안정화된다. 안정화 효과는 또한 세포의 외부, 예를 들어, 버퍼 용액 등에서, 예를 들어, 안정화된 핵산 분자를 포함하는 약학적 조성물을 제조하는 공정에서 발휘될 수 있다.Stabilized Nucleic Acid Molecules: Stabilized nucleic acid molecules are more stable to disintegration or degradation by, for example, environmental factors or enzymatic degradation such as exo- or endonucleases, than unmodified nucleic acid molecules, A DNA or RNA molecule that has been so chemically modified. In the present invention, the stabilized nucleic acid molecule is stabilized in cells such as prokaryotic or eukaryotic cells, mammalian cells such as human cells. The stabilizing effect can also be exerted outside the cell, for example, in a buffer solution, etc., for example, in a process for preparing a pharmaceutical composition comprising a stabilized nucleic acid molecule.

"일시적인 형질주입" 또는 형질전환은 핵산 분자 또는 단백질이 세포에 도입되어, 외인성 유전자가 안정적으로 유전되지 않으면서 그 기능을 수행하는 것을 의미한다. 일시적인 형질전환의 경우, 외인성 핵산 서열이 게놈에 삽입되지 않는다."Transient transfection" or transformation means that a nucleic acid molecule or protein is introduced into a cell so that the exogenous gene performs its function without being stably inherited. In the case of transient transformation, no exogenous nucleic acid sequence is inserted into the genome.

형질주입(Transfection): 형질주입은 핵산 분자, DNA 또는 RNA(예를 들어, mRNA) 분자의 세포, 바람직하게는 진핵 세포 내로의 도입을 말한다. 본 발명에서, 형질전환은 세포, 포유동물 세포(mammalian cell)와 같은 진핵 세포 내로 핵산 분자를 도입하는 통상의 기술자에게 알려진 임의의 방법을 포함한다. 이러한 방법은, 예를 들어, 전기천공법(electroporation), 예를 들어, 양이온성 지질 및/또는 리포좀(liposome)에 기반한 리포펙션(lipofection), 칼슘 포스페이트 침전(calcium phosphate precipitation), 나노입자 기반의 형질전환, 바이러스 기반의 형질전환, 또는 DEAE-덱스트란 또는 폴리에틸렌이민 등과 같은 양이온성 화합물에 기반한 형질전환을 포함한다. 도입은 비-바이러스성이다.Transfection: Transfection refers to the introduction of a nucleic acid molecule, DNA or RNA (eg mRNA) molecule into a cell, preferably a eukaryotic cell. In the present invention, transformation includes any method known to a person skilled in the art for introducing a nucleic acid molecule into a cell, a eukaryotic cell such as a mammalian cell. Such methods include, for example, electroporation, for example cationic lipid and/or liposome-based lipofection, calcium phosphate precipitation, nanoparticle-based transformation, virus-based transformation, or transformation based on cationic compounds such as DEAE-dextran or polyethyleneimine. The introduction is non-viral.

담체/폴리머 담체: 담체는 일반적으로 또 다른 화합물(cargo)의 수송 또는 복합화를 용이하게 하는 화합물일 수 있다. 폴리머 담체는 일반적으로 폴리머를 형성하는 담체이다. 담체는 이의 화물과 공유 또는 비-공유 상호작용에 의하여 연관될 수 있다. 담체는 표적 세포 내로 핵산, 예를 들어, RNA 또는 DNA를 수송할 수 있다. 담체는 양이온성 성분일 수 있다.Carrier/Polymer Carrier: A carrier may generally be a compound that facilitates transport or complexation of another compound (cargo). A polymeric carrier is generally a carrier that forms a polymer. A carrier may be associated with its cargo by covalent or non-covalent interactions. A carrier is capable of transporting a nucleic acid, eg, RNA or DNA, into a target cell. The carrier may be a cationic component.

비히클(Vehicle): 비히클은 일반적으로 약학적 활성 화합물과 같은 화합물을 저장, 운반, 및/또는 투여하기 위한 적절한 물질로 이해된다. 예를 들어, 이는 약학적 활성 화합물을 저장, 운반 및/또는 투여하기 위한 적절한 생리학적으로 허용가능한 지질일 수 있다.Vehicle: A vehicle is generally understood to be a material suitable for storing, transporting, and/or administering a compound, such as a pharmaceutically active compound. For example, it may be a physiologically acceptable lipid suitable for storage, transport and/or administration of a pharmaceutically active compound.

약학적 유효량(Pharmaceutically effective amount): 본 발명에서, 약학적 유효량은 일반적으로 발현된 펩타이드 또는 단백질의 병리학적 수준을 대체하는, 또는 결여 유전자 산물(lacking gene product)을 치환하는, 예를 들어, 병리학적 상황의 경우에 면역 반응과 같은 약학적 효과를 유도하기 위하여 충분한 양으로 이해된다.Pharmaceutically effective amount: In the present invention, a pharmaceutically effective amount is generally used to replace a pathological level of an expressed peptide or protein, or to replace a missing gene product, e.g., a pathology. It is understood to be in an amount sufficient to induce a pharmaceutical effect such as an immune response in the case of a hostile situation.

유전적 백신 접종: 유전적 백신 접종은 일반적으로 항원 또는 면역원 또는 이들의 절편을 코딩하는 핵산 분자의 투여에 의한 백신 접종으로 이해될 수 있다. 핵산 분자는 개체의 신체 또는 개체의 분리된 세포에 투여될 수 있다. 신체의 특정 세포의 형질전환에 따라, 또는 분리된 세포의 형질전환에 따라, 항원 또는 면역원은 그들 세포에 의해 발현될 수 있고 이후에 적응, 즉 항원-특이적 면역 반응을 유발하는 면역 시스템에 제시될 수 있다. 따라서, 유전적 백신 접종은 일반적으로 a) 핵산, RNA 분자를 개체에, 환자에게, 또는 생체 내(in vivo)/생체 외(ex vivo) 또는 시험관 내(in vitro) 환자의 세포의 형질전환을 보통 초래하는 개체, 환자의 분리된 세포에 투여; b) 도입된 핵산 분자의 전사 및/또는 번역; 및 선택적으로 c) 핵산이 직접 환자에게 투여되지 않았다면, 개체, 환자에게 분리된, 형질전환된 세포의 재투여의 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Genetic vaccination: Genetic vaccination can generally be understood as vaccination by administration of a nucleic acid molecule encoding an antigen or immunogen or fragment thereof. The nucleic acid molecule may be administered to an individual's body or to an isolated cell of an individual. Upon transformation of a particular cell of the body, or upon transformation of an isolated cell, an antigen or immunogen can be expressed by those cells and subsequently presented to the immune system, eliciting an adaptation, i.e., an antigen-specific immune response. can be Thus, genetic vaccination generally involves a) transformation of a nucleic acid, RNA molecule into a subject, into a patient, or in cells of a patient in vivo/ex vivo or in vitro. administration to isolated cells of a subject, usually a patient; b) transcription and/or translation of the introduced nucleic acid molecule; and optionally c) re-administration of the isolated, transformed cells to the subject, the patient, if the nucleic acid was not directly administered to the patient.

Ⅰ. 유효성분을 포함하는 나노입자I. Nanoparticles containing active ingredients

상기 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산에서 선택될 수 있다. 바람직하게 약리적 유효성분은 음이온성 핵산일 수 있다.The active ingredient may be selected from metals, small molecule drugs, proteins, growth factors, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids. Preferably, the pharmacologically active ingredient may be an anionic nucleic acid.

본 발명과 관련하여 나노입자의 핵산은, DNA든, 바람직하게 이들에 제한되지 않고 예를 들어, 유전체 DNA(genomic DNA), 단일가닥 DNA분자(single-stranded DNA molecules), 이중가닥 DNA분자(double-stranded DNA molecules), 코딩 DNA(coding DNA), DNA 프라이머(DNA primers), DNA프로브(DNA probes), pDNA, 면역자극 DNA(immunostimulating DNA)로부터 선택된 적절한 핵산일 수 있으며, PNA(펩타이드 핵산)든 이들로부터 선택될 수 있으며, RNA든, 바람직하게 이들에 제한되지 않고, 코딩 RNA(coding RNA), 메신저 RNA(messenger RNA, mRNA), siRNA, shRNA, 안티센스 RNA(antisense RNA), 또는 or 리보스위치(riboswitches), 면역자극 RNA (immunostimulating RNA, isRNA), 리보자임(ribozymes) 또는 압타머(Aptamer) 등으로부터 선택될 수 있다. In the context of the present invention, the nucleic acid of the nanoparticles is DNA, preferably but not limited thereto, for example, genomic DNA, single-stranded DNA molecules, double-stranded DNA molecules. -stranded DNA molecules), coding DNA, DNA primers, DNA probes, pDNA, may be an appropriate nucleic acid selected from immunostimulating DNA, PNA (peptide nucleic acid) or It can be selected from these, and is RNA, preferably, but not limited to, coding RNA, messenger RNA (mRNA), siRNA, shRNA, antisense RNA, or riboswitch ( riboswitches), immunostimulating RNA (isRNA), ribozymes, or aptamers.

또한, 상기 핵산은 리보솜 RNA(ribosomal RNA, rRNA), 트랜스퍼 RNA(transfer RNA, tRNA), 메신저 RNA(messenger RNA, mRNA), 또는 바이러스 RNA(viral RNA, vRNA)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 핵산은 RNA이고, 더욱 바람직하게는 코딩 RNA(coding RNA)이다. In addition, the nucleic acid may be ribosomal RNA (rRNA), transfer RNA (tRNA), messenger RNA (mRNA), or viral RNA (viral RNA, vRNA). Preferably, the nucleic acid is RNA, more preferably coding RNA.

상기 핵산은 선형(linear) 단일가닥 RNA일 수 있고, mRNA일 수 있다. mRNA는 일반적으로 몇 가지 구조적 요소(structural elememt), 예를 들면, 코딩 지역에 뒤따르는 상부에 위치한 리보좀 바인딩 사이트, 선택적 5'-UTR, 폴리-A-꼬리(및/또는 폴리-C-꼬리) 뒤에 있을 수 있는 선택적 3'-UTR를 포함하는 RNA이다. mRNA는 모노(mono-), 다이(di-), 또는 심지어 멀티시스트로닉 RNA(multicistronic RNA)로 나타날 수 있으며, 즉 본원에서 정의된 바와 같이 하나, 둘 또는 더 많은(동일하거나 다른) 단백질 또는 펩타이드의 코딩 서열(coding sequence)을 운반하는 RNA이다. 다이(di-), 또는 심지어 멀티시스트로닉 mRNA(multicistronic mRNA)에서 그러한 코딩 서열은 적어도 하나의 내부 리보좀 유입점(internal ribosome entry site, IRES)서열에 의해 분리될 수 있다.The nucleic acid may be a linear single-stranded RNA or mRNA. mRNAs typically contain several structural elements, e.g., an upstream ribosome binding site followed by a coding region, an optional 5'-UTR, poly-A-tail (and/or poly-C-tail) RNA containing an optional 3'-UTR that may be followed by mRNA may appear as mono-, di-, or even multicistronic RNA, i.e. one, two or more (same or different) proteins or peptides as defined herein. RNA that carries the coding sequence of In di-, or even multicistronic mRNA, such coding sequences may be separated by at least one internal ribosome entry site (IRES) sequence.

게다가, 상기 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체의 핵산은 단일가닥 또는 이중가닥 핵산은 두개의 단일가닥 핵산들(분자들)의 비공유 결합 때문일 수 있다. In addition, the nucleic acid of the biodegradable polymer carrier delivery complex may be a single-stranded or double-stranded nucleic acid due to the non-covalent association of two single-stranded nucleic acids (molecules).

또는 부분적으로 이중가닥 또는 부분적으로 단일가닥 핵산일 수 있고, 적어도 부분적으로 상보적으로 이들 모두다 부분적으로 이중가닥이거나 부분적으로 단일가닥인 핵산은 일반적으로 더 길고 더 짧은 단일가닥 핵산에 의해 만들어지거나 길이가 같은 두개의 단일가닥 핵산에 의해 만들어지고, 하나의 단일가닥 핵산은 다른 단일가닥 핵산에 부분적으로 상보적이며 따라서 둘은 이 부분에서 이중가닥 핵산 분자를 형성한다. 즉, 부분적으로 이중가닥 또는 부분적으로 단일가닥 핵산 (분자)를 형성한다.or partially double-stranded or partially single-stranded nucleic acids, at least partially complementary, all of which are partially double-stranded or partially single-stranded nucleic acids are generally made up of a longer or shorter single-stranded nucleic acid or are of length is made by the same two single-stranded nucleic acids, one single-stranded nucleic acid is partially complementary to the other single-stranded nucleic acid and thus both form a double-stranded nucleic acid molecule at this portion. That is, it forms a partially double-stranded or partially single-stranded nucleic acid (molecule).

바람직하게는, 핵산(분자)는 단일가닥 핵산 분자일 수 있다. 게다가, 핵산(분자)는 원형(circular) 또는 선형(linear) 핵산 분자일 수 있고, 바람직하게는 선형 핵산 분자일 수 있다.Preferably, the nucleic acid (molecule) may be a single-stranded nucleic acid molecule. Furthermore, the nucleic acid (molecule) may be a circular or linear nucleic acid molecule, preferably a linear nucleic acid molecule.

핵산 전달체의 형질주입은 세포 외 및 세포 내 장벽에 직면한다. 핵산 전달체는 혈청 핵산분해 효소 및 식세포 흡수에 노출되어 생물학적 반감기를 현저하게 감소시킨다. 또한, 세포외 기질(ECM) 뿐만 아니라 세포막의 음전하는 핵산 전달체가 표적에 도달하고 작용을 하는 것을 방해한다. Transfection of nucleic acid carriers faces extracellular and intracellular barriers. Nucleic acid transporters are exposed to serum nucleases and phagocytic uptake, which significantly reduces their biological half-life. In addition, the negative charge of the cell membrane as well as the extracellular matrix (ECM) prevents the nucleic acid transporter from reaching its target and acting.

기능에 대한 많은 장벽 중 핵산은 세포질에 도달하기 위해 세포막을 가로 질러야한다. 세포막은 세포 내 전달에 대한 역동적이고 강력한 장벽이다. 다양한 이온 펌프 및 이온 채널이 음전위를 유지하는 데 도움이 된다. 세포막을 가로 질러 -40 ~ -80 mV), 대부분의 필수 금속 이온(예:K+, Na+, Ca2+ 및 Mg2+)의 균형을 조절하여 세포질 공간에 음전하를 유지한다. Among the many barriers to function, nucleic acids must cross the cell membrane to reach the cytoplasm. Cell membranes are dynamic and powerful barriers to intracellular transport. Various ion pumps and ion channels help maintain the negative potential. It maintains a negative charge in the cytoplasmic space by regulating the balance of most essential metal ions (eg, K+, Na+, Ca2+ and Mg2+) across the cell membrane (-40 to -80 mV).

세포막은 매우 음으로 하전된 핵산 분자에 대한 강력한 장벽을 생성한다. 불포화 지질, 특히 시스-이중 결합된 지질은 막 구조에 결함을 도입함으로써 세포막 유동성을 증가시킨다. 이중층의 다른 주요 성분은 스테롤(총 지질의 약 30%)을 포함한다. 지질 이중층의 주요 스테롤인 콜레스테롤은 이중층 결함을 생성하여 지질 이중층의 유동화와 응축 사이의 균형을 유지하는 데 도움이 된다.Cell membranes create a strong barrier to highly negatively charged nucleic acid molecules. Unsaturated lipids, particularly cis-double bonded lipids, increase cell membrane fluidity by introducing defects into the membrane structure. The other major component of the bilayer includes sterols (about 30% of total lipids). Cholesterol, the major sterol in the lipid bilayer, helps to maintain a balance between fluidization and condensation of the lipid bilayer by creating bilayer defects.

핵산의 형질주입은 바이러스(viral) 또는 비바이러스(non-viral) 벡터를 사용하여 수행된다. 성공적인 운반을 위해서, 이러한 바이러스 또는 비바이러스 벡터들은 상기 언급된 장애들을 반드시 극복해야만 한다. 가장 성공적인 유전자 치료 전략은 오늘날 아데노바이러스 (adenoviruses), 아데노 관련 바이러스 (adeno-associated viruses), 레트로바이러스 (retroviruses) 및 헤르페스 바이러스 (herpes viruses)와 같은 바이러스 벡터의 사용에 의존한다. 바이러스 벡터는 높은 효율과 장기간(long-term) 유전자 발현의 가능성을 갖는 유전자 도입을 매개할 수 있고, 3개의 가설 중에서 2개를 충족한다. 그러나, 유전자 치료 임상 실험에서 드러나는 급성 면역 반응(the acute immune response), 면역원(immunogenicity), 그리고 삽입 돌연변이 유발(insertional mutagenesis)은 흔히 사용되는 몇몇 바이러스 벡터들에 대한 안정성에 대한 심각한 염려를 일으킨다.Transfection of nucleic acids is performed using viral or non-viral vectors. For successful delivery, these viral or non-viral vectors must overcome the obstacles mentioned above. The most successful gene therapy strategies today rely on the use of viral vectors such as adenoviruses, adeno-associated viruses, retroviruses and herpes viruses. Viral vectors can mediate gene transduction with high efficiency and the potential for long-term gene expression, satisfying two out of three hypotheses. However, the acute immune response, immunogenicity, and insertional mutagenesis revealed in gene therapy clinical trials raise serious concerns about the safety of some commonly used viral vectors.

이러한 문제점에 대한 해결책은 비바이러스 벡터들의 사용에서 발견될 수도 있다. 비록 비바이러스 벡터들은 바이러스 벡터들만큼 효율이 좋지 않지만, 많은 비바이러스 벡터들은 유전자 치료법에서 더 안정적인 대안을 제공하고 있다. A solution to this problem may be found in the use of non-viral vectors. Although non-viral vectors are not as efficient as viral vectors, many non-viral vectors offer a more stable alternative to gene therapy.

비바이러스 유전자 운반 방법은 물리적(담체(carrier)를 사용하지 않는 유전자 운반) 그리고 화학적(합성 벡터에 기초한 유전자 운반) 접근법을 사용하여 연구되고 있다. 물리적 접근법은 보통 주사침(needle injection), 전기천공법(electroporation), 유전자총(gene gun), 초음파(ultrasound) 그리고 유체역학적 운반(hydrodynamic delivery)을 포함하고, 세포막을 투과하는 물리적 힘을 이용하며, 그리고 세포 내로 유전자 도입을 촉진한다. 화학적 접근법은 일반적으로 대상유전자를 세포 안으로 이동하기 위해 담체로써 합성되거나 자연적으로 발생된 화합물(양이온 지질(cationic lipids), 양이온 폴리머(cationic polymers), 지질-폴리머 혼성체(lipid-polymer hybrid systems))를 담체로 사용한다. Methods of non-viral gene delivery are being studied using physical (carrier-free gene delivery) and chemical (gene delivery based on synthetic vectors) approaches. Physical approaches usually include needle injection, electroporation, gene gun, ultrasound and hydrodynamic delivery, using physical forces that penetrate cell membranes, and promotes gene introduction into cells. Chemical approaches are generally used as carriers for transport of gene of interest into cells synthesized or naturally occurring compounds (cationic lipids, cationic polymers, lipid-polymer hybrid systems). is used as a carrier.

비록 기초과학분야와 다양한 비바이러스 유전자 운반 시스템에서 중요한 발전이 있지만 비바이러스 접근법의 대다수는 여전히 바이러스 벡터들보다 덜 효율적이고, 특히나 생체내 유전자 운반에서 더욱 그러하다.Although significant advances have been made in basic science and in various non-viral gene delivery systems, the majority of non-viral approaches are still less efficient than viral vectors, particularly in in vivo gene delivery.

본 발명의 핵산의 입체적 안정성을 달성하고 담체의 BD/PK 특성을 향상시키기 위해 다른 약제에서 FDA가 인간에게 사용하도록 승인한 폴리에틸렌글리콜 접합(PEGylated) 지질을 사용할 수 있다. 가능한 모든 면역 반응과 보체 시스템의 활성화가 최소화되도록 입자 표면 전체가 PEG로 덮여 있을 수도 있다.In order to achieve steric stability of the nucleic acid of the present invention and to improve the BD/PK properties of the carrier, polyethylene glycol conjugated (PEGylated) lipids approved by the FDA for human use in other pharmaceuticals may be used. The entire particle surface may be covered with PEG to minimize any possible immune response and activation of the complement system.

고분자 전해질 복합체(Polyelectrolyte Complex, PEC)는 반대 전하의 두 중합체가 혼합될 때 자발적으로 형성되어 거대 분자가 주로 정전기적 상호작용에 의해 함께 결합되는 복합체이다. 또한, "나노 플렉스"는 양으로 하전된 나노 입자와 핵산, DNA 또는 RNA 사이에 형성된 복합체를 나타내기 위해 문헌에서 널리 사용된다. 양으로 하전된 성분이 키토산과 같은 양이온성 폴리펩타이드를 기반으로 하는 경우, 나노 플렉스는 폴리 플렉스로도 정의될 수 있다.Polyelectrolyte complex (PEC) is a complex in which macromolecules are bound together mainly by electrostatic interaction, formed spontaneously when two polymers of opposite charges are mixed. Also, "nanoplex" is widely used in the literature to denote a complex formed between a positively charged nanoparticle and a nucleic acid, DNA or RNA. When the positively charged component is based on a cationic polypeptide such as chitosan, a nanoplex can also be defined as a polyplex.

PEC는 주로 구형이며, 양이온 및 음이온성 중합체의 화학량론적 혼합물을 함유하고, 하전 안정화 쉘의 형성을 허용하는 과량의 고분자 전해질에 의해 둘러싸인 중성 코어로 구성된다.PECs are predominantly spherical, contain a stoichiometric mixture of cationic and anionic polymers, and consist of a neutral core surrounded by an excess of polyelectrolyte that allows the formation of a charge stabilizing shell.

PEC의 자체 조립은 가역적인 과정이므로 PEC와 매체 사이의 정전기 차폐 및 폴리 이온 교환으로 인해 다른 하전된 종의 존재 하에서 무결성이 손상될 수 있다. 따라서, PEC의 안정성은 하전된 단백질 및 고농도의 작은 전해질이 존재하는 생물학적 매질에서 심각한 영향을 받을 수 있다. 이 문제를 극복하기 위한 전략은 복합 다가 전해질을 공유 가교 결합하여 PEM로부터 폴리머 사슬의 분리를 방지함으로써 PEM의 안정성을 향상시키는 것이다. PEM 기반 나노 입자는 제조가 쉽고 비용 효율적이기 때문에 매력적이며, 정전기 상호작용의 가역성은 적절한 조건하에서 복합체의 무결성을 유지하면서 담체의 거동에 특별한 조정성을 제공하기 때문에 매력적이다.Since the self-assembly of PEC is a reversible process, its integrity may be compromised in the presence of other charged species due to electrostatic shielding and polyion exchange between the PEC and the medium. Therefore, the stability of PEC can be severely affected in biological media in the presence of charged proteins and high concentrations of small electrolytes. A strategy to overcome this problem is to improve the stability of PEMs by covalently crosslinking complex polyelectrolytes to prevent separation of polymer chains from PEMs. PEM-based nanoparticles are attractive because they are easy to fabricate and cost-effective, and the reversibility of electrostatic interactions is attractive because they provide special tunability to the behavior of the carrier while maintaining the integrity of the composite under appropriate conditions.

핵산 전달을 위해 가장 많이 개발된 방법 중 하나는 지질 나노 입자(LNP)의 복합제제이다. LNP 제제는 일반적으로 (1) 폴리 음이온성 핵산을 캡슐화하기 위해 이온화 가능 또는 양이온성 지질 또는 3 차 또는 4 차 아민을 보유하는 고분자 재료; (2) 세포막의 지질과 유사한 양 이온성 지질(예를 들어, 1,2- 디오레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올 아민 [DOPE]); (3) LNP의 지질 이중층을 안정화시키는 콜레스테롤; 및 (4) 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)-지질로 나노 입자에 수화층을 형성하여 콜로이드 안정성을 개선하며 단백질 흡수를 감소시킨다.One of the most developed methods for nucleic acid delivery is a combination preparation of lipid nanoparticles (LNP). LNP formulations generally contain (1) polymeric materials bearing ionizable or cationic lipids or tertiary or quaternary amines to encapsulate polyanionic nucleic acids; (2) cationic lipids similar to those of cell membranes (eg, 1,2-dioreoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine [DOPE]); (3) cholesterol, which stabilizes the lipid bilayer of LNPs; and (4) polyethylene glycol (PEG)-lipids to form a hydration layer on nanoparticles to improve colloidal stability and reduce protein absorption.

상기 캡슐화하여 제조하는 가장 대표적인 입자는 지질 나노 입자로 인지질은 생체 적합성, 대규모 생산의 상대적 용이성 및 임상 시험에서 사용되는 최근 승인으로 인해 핵산의 가장 유망한 전달체 중 하나로 인식되고 있다. The most representative particle manufactured by encapsulation is lipid nanoparticles, and phospholipids are recognized as one of the most promising carriers of nucleic acids due to their biocompatibility, relative ease of large-scale production, and recent approval for use in clinical trials.

인지질은 물에 분산되면 자발적인 이중층 구조를 형성하는 양친매성 분자이며 분산된 친수성 하중을 성형 구조물의 수성 코어 내에 포집한다. 따라서 양이온성 폴리펩타이드로 이들 분자의 헤드 그룹을 화학적으로 변형시키면 정전기적 상호 작용을 통한 음으로 하전된 본 발명에서 제조하는 핵산의 포획이 촉진되어 전달체의 유망한 구성 요소가 된다.Phospholipids are amphiphilic molecules that, when dispersed in water, form spontaneous bilayer structures and trap the dispersed hydrophilic load within the aqueous core of the molding structure. Therefore, chemical modification of the head groups of these molecules with cationic polypeptides facilitates the capture of the negatively charged nucleic acids prepared in the present invention through electrostatic interaction, making them a promising component of a transporter.

본 발명의 핵산 전달체는 혈장 안정성 및 순환 시간 정도뿐 아니라 세포의 유입 측면에서 핵산 전달체의 약물 동태의 향상에 두고 있다. The nucleic acid delivery system of the present invention is aimed at improving the pharmacokinetics of the nucleic acid delivery system in terms of plasma stability and circulation time as well as in terms of cell entry.

본 발명의 핵산을 구성하는 핵산은 강력하게 음으로 하전된 폴리머로 입자를 제조하는 과정에서 양이온 폴리머가 매우 중요한 역할을 한다. 양이온성 폴리펩타이드는 정전기 상호작용, 세포 흡수, 양성자 스폰지 매개 엔도솜 탈출을 통해 음으로 하전된 핵산과의 복잡한 형성을 촉진하는 능력을 포함하는 몇 가지 이점을 제공한다. 그러나 양이온 폴리머의 단점은 세포막의 무결성 변화와 높은 면역원성 때문에 높은 독성이 있다는 것이다.The nucleic acid constituting the nucleic acid of the present invention is a strongly negatively charged polymer, and the cationic polymer plays a very important role in the process of preparing the particles. Cationic polypeptides offer several advantages, including the ability to promote complex formation with negatively charged nucleic acids through electrostatic interactions, cellular uptake, and proton sponge-mediated endosomal escape. However, a disadvantage of cationic polymers is that they are highly toxic due to changes in cell membrane integrity and high immunogenicity.

더 나아가 유전자 치료에서 더 전도유망한 접근법은 양이온 폴리머(cationic polymers)를 사용하는 것이다. 양이온 폴리머는 단단히 복합체를 형성하고 음전하를 띈 핵산을 응축하기 때문에 핵산의 형질주입에서 효용성이 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 많은 양이온 폴리머가 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo) 유전자 운반을 위한 담체로써 연구되고 있다. A further promising approach in gene therapy is the use of cationic polymers. Cationic polymers have been found to be useful in transfection of nucleic acids because they form tight complexes and condense negatively charged nucleic acids. Therefore, many cationic polymers are being studied as carriers for gene delivery in vitro and in vivo.

양이온성 화합물은 일반적으로 전하를 띤(charged) 분자를 말하며, 이는 일반적으로 1 ~ 9, 9 미만(예를 들어 5 ~ 9), 또는 8 미만(예를 들어 5 ~ 8), 또는 7 미만(예를 들어, 5 ~ 7)의, 예를 들어 7.3 ~ 7.4의 생리학적 pH 값의 양전하를(양이온) 띤다. 따라서, 양이온성 성분은 임의의 양전하를 띤 화합물 또는 폴리머, 생리학적 조건하에서, 특히 생체 내(in vivo) 생리학적 조건 하에서 양전하를 띤, 양이온성 펩타이드 또는 단백질일 수 있다. '양이온성 펩타이드 또는 단백질'은 적어도 하나의 양전하를 띤 아미노산 또는 하나 이상의 양전하를 띤 아미노산, 예를 들어 Arg, His, Lys 또는 Orn 로부터 선택된 것을 함유할 수 있다. 따라서, '다중양이온성' 화합물 또한 주어진 조건하에서 하나 이상의 양전하를 보이는 범위 내이다.A cationic compound generally refers to a charged molecule, which is generally 1 to 9, less than 9 (eg 5 to 9), or less than 8 (eg 5 to 8), or less than 7 ( For example, it has a positive charge (cation) of a physiological pH value of 5 to 7), for example 7.3 to 7.4. Thus, the cationic component can be any positively charged compound or polymer, a cationic peptide or protein that is positively charged under physiological conditions, in particular in vivo physiological conditions. A 'cationic peptide or protein' may contain at least one positively charged amino acid or one or more positively charged amino acids, for example selected from Arg, His, Lys or Orn. Thus, 'polycationic' compounds are also within the range that exhibit more than one positive charge under given conditions.

이런 양이온 폴리머는 폴리에틸렌이민(polyethylenimine (PEI)), 폴리아미도아민 덴드리머(polyamidoamine dendrimers) 폴리프로필아민 덴드리머(polypropylamine dendrimers), 폴리아릴아민(polyallylamine), 양이온 덱스트란(cationic dextran), 키토산(chitosan), 양이온 단백질(cationic proteins) 및 양이온 펩타이드(cationic peptides)를 포함한다. Such cationic polymers include polyethylenimine (PEI), polyamidoamine dendrimers, polypropylamine dendrimers, polyallylamine, cationic dextran, chitosan, cationic proteins and cationic peptides.

비록 대부분의 양이온 폴리머는 작은 입자(particles) 안에 DNA를 응축하고 세포 표면의 음이온 위치와 전하-전하 반응을 통한 엔도시토시스(endocytosis)에 의해 세포 흡수를 촉진하는 기능을 갖지만, 형질주입 활성(transfection activity)과 독성(toxicity)은 현저히 차이가 난다.Although most cationic polymers have the function of condensing DNA into small particles and promoting cellular uptake by endocytosis through charge-charge reactions with anionic localization on the cell surface, transfection activity (transfection) There is a marked difference between activity and toxicity.

양이온 폴리머는 음전하를 띄는 핵산 전달물의 더 강력한 복합체화 때문에 분자량이 커질수록 더 나은 형질주입 능력을 보인다. 그러나, 분자량이 증가할수록 양이온 폴리머의 독성이 더욱 증가한다. 폴리에틸렌이민(PEI)는 아마 가장 활성이 좋고, 유전자 운반 분야에서 가장 많이 연구된 폴리머이지만, 형질주입 시약으로서 폴리에틸렌이민의 가장 큰 약점은 생물 분해성이 없는(non-biodegradable)성질 및 독성과 관련이 있다.Cationic polymers exhibit better transfection capacity at higher molecular weights due to stronger complexation of negatively charged nucleic acid carriers. However, the toxicity of the cationic polymer increases as the molecular weight increases. Polyethylenimine (PEI) is probably the most active and most studied polymer in the field of gene delivery, but its greatest weakness as a transfection reagent is related to its non-biodegradable properties and toxicity. .

유전자 치료법에서 한 가지 특이한 접근법은 양이온 지질(cationic lipids)을 사용한다는 것이다. 그러나, 비록 많은 양이온 지질들이 세포 배양에서 우수한 형질주입 활성을 나타내지만, 대부분은 혈청의 존재 하에서는 잘 수행되지 않고 몇몇만이 생체 내에서 활성을 가진다. 리포플렉스(lipoplexes)가 압도적으로 많은 양의 음전하 및 혈액, 점액 상피 라이닝 유체(mucus epithelial lining fluid) 또는 조직 매트릭스(tissue matrix)에 존재하는 양친매성 단백질과 다당류에 노출될 때 사이즈, 표면 전하 그리고 지질 구조에서 현저한 변화가 일어난다.One unusual approach in gene therapy is the use of cationic lipids. However, although many cationic lipids show excellent transfection activity in cell culture, most perform poorly in the presence of serum and only a few have activity in vivo. When lipoplexes are exposed to overwhelming amounts of negative charge and amphiphilic proteins and polysaccharides present in blood, mucus epithelial lining fluid or tissue matrix, their size, surface charge and lipid Significant changes occur in structure.

생체 내로 일단 투여된 리포플렉스(lipoplexes)는 음전하로 하전된 혈액 성분과 반응하고, 큰 집합체(aggregates)를 형성하는 경향이 있으며, 이러한 큰 집합체는 순환하는 적혈구 세포의 표면에 흡착되거나, 두꺼운 점액층에 붙잡히게 되거나, 미소혈관계에 색전증(embolize)을 발생하게 하여, 리포플렉스가 먼 거리(distal location)에 있는 계획된 타겟 세포에 도달하는데 방해가 되게 한다. Once administered in vivo, lipoplexes react with negatively charged blood components and tend to form large aggregates, which are either adsorbed to the surface of circulating red blood cells or deposited in a thick mucus layer. It can become entrapped or embolize the microvasculature, preventing the lipoplex from reaching its intended target cells at a distal location.

게다가, 리포플렉스에 의한 유전자 도입(gene transfer)과 관련된 독성은 특히 염증성 사이토카인(inflammatory cytokines)의 유발을 포함한다. 사람에게서, 리포플렉스를 받은 환자들 사이에서 독감-유사 증상들을 포함한 다양한 정도의 부정적인 염증성 반응들이 보고되었다. 따라서, 리포플렉스가 모든 사람에게 안전하게 이용될 수 있는지는 여전히 의문이 남는다.Moreover, toxicity associated with gene transfer by lipoplexes involves the induction of inflammatory cytokines in particular. In humans, negative inflammatory reactions of varying degrees, including flu-like symptoms, have been reported among patients receiving lipoplex. Therefore, it remains a question whether Lipoplex can be safely used by everyone.

게다가, 비록 높은 분자량을 갖는 폴리머에 의해 만들어진 폴리플렉스는 생리학적 조건하에서 향상된 안정성을 나타내지만, 그러한 폴리머들은 벡터 언팩킹(vector unpacking)을 방해할 수 있다. 예를 들어, poly L-lysine(PLL)로 형성된 복합체에서 매우 빠르게 DNA가 해리된 명백히 향상된 단기 유전자 발현(short-term gene expression)이 생긴다. 수용체 매개 유전자 운반에 활성된 구조 안으로 DNA를 채워 넣기 위해서는 최소한 6에서 8의 양이온 아미노산 길이가 필요하다. 그러나, 짧은 다양이온으로 만들어진 폴리플렉스는 생리학적 조건하에서 안정하지 않고 일반적으로 생리 식염수 내에서 빠르게 응집체(aggregate)가 형성된다. Moreover, although polyplexes made by polymers with high molecular weight exhibit improved stability under physiological conditions, such polymers can interfere with vector unpacking. For example, very rapidly DNA dissociation from complexes formed with poly L-lysine (PLL) results in clearly enhanced short-term gene expression. At least 6 to 8 cationic amino acids in length are required to pack DNA into structures that are active for receptor-mediated gene transport. However, polyplexes made of short polycations are not stable under physiological conditions and generally aggregate rapidly in physiological saline.

이러한 부정적인 면을 극복하기 위하여 핵산의 방출을 촉진하기 위하여 세포내 환경에 의해 절단될 수 있는 Cys-Lys10-Cys 펩타이드의 산화 중축합(oxidative polycondensation)에 의해 만들어진 선형의(linear) 환원성 다양이온(reducible polycation, RPC)에 기초를 둔 새로운 형태의 합성 벡터도 개발하였다. RPC에 의해 만들어지는 폴리플렉스들은 DNA와 mRNA의 효과적인 방출을 가능하게 하는 환원 상태에 의해 불안정해질 수 있다는 것을 보여주었다. To overcome this negative aspect, linear reducing polycondensation (reducible) produced by oxidative polycondensation of Cys-Lys10-Cys peptide that can be cleaved by the intracellular environment to promote the release of nucleic acids A novel type of synthetic vector based on polycation (RPC) was also developed. It has been shown that polyplexes made by RPC can be destabilized by a reducing state that allows for efficient release of DNA and mRNA.

양이온성 펩타이드 프로타민은 혈청 RNases에 의한 분해로부터 mRNA를 보호하는 것으로 나타났다. 그러나 프로타민과 복합체를 형성한 mRNA만으로는 프로타민과 mRNA 사이의 강력한 결합력 때문에 암 백신 모델에서 제한된 단백질 발현과 효능을 보여주었다. 이 문제는 프로타민 제형 RNA가 발현 벡터가 아닌 면역 활성제로만 작용하는 RNAtive 백신 플랫폼을 개발하였다. CureVac은 Th1 T 세포 반응을 유도하는 TLR 7/8 작용제 역할을 하는 프로타민-제조된 RNA 복합체에 기반한 RNActive 백신 플랫폼을 개발하였으며, 뉴클레오티드-개질된 mRNA는 항원 생산자로서 기능하였다. 이 백신 플랫폼은 전임상 동물 모델과 환자 모두에서 암과 전염병에 대해 유리한 면역 활성화를 일으켰다.The cationic peptide protamine has been shown to protect mRNA from degradation by serum RNases. However, only mRNA complexed with protamine showed limited protein expression and efficacy in cancer vaccine models due to the strong binding force between protamine and mRNA. To address this issue, we developed an RNAtive vaccine platform in which protamine-formulated RNA acts only as an immune activator, not as an expression vector. CureVac has developed an RNActive vaccine platform based on a protamine-made RNA complex that acts as a TLR 7/8 agonist to induce a Th1 T cell response, wherein the nucleotide-modified mRNA functions as an antigen producer. This vaccine platform has resulted in favorable immune activation against cancer and infectious diseases in both preclinical animal models and patients.

핵산의 세포 운반은 또한 단백질 형질전환 도메인(protein-transduction domains, PTDs)으로 표현하기도 하는 세포 투과 펩타이드(cell penetrating peptides, CPPs)의 물리적 조립(assembly) 또는 화학적 결합(ligation)으로 가능하다. CPP는 약 10에서 30개의 아미노산 서열을 가지고 있는 짧은 펩타이드에 해당하고 이것은 포유류 세포의 원형질막을 통과할 수 있고 따라서 세포의 약물 운반에 대해 전례가 없는 가능성을 제공하고 있다. Cellular transport of nucleic acids is also possible by physical assembly or chemical ligation of cell penetrating peptides (CPPs), which are also expressed as protein-transduction domains (PTDs). CPP corresponds to a short peptide with a sequence of about 10 to 30 amino acids, which can cross the plasma membrane of mammalian cells and thus offers unprecedented possibilities for cell drug transport.

이러한 펩타이드들의 거의 대부분은 낮은 pH에서 알파-헬릭스(α-helix)형태인 서열들의 조합에서 양이온 아미노산 시리즈를 포함한다. pH가 생체 내(in vivo)에서 양성자 펌프로 인하여 계속적으로 더욱 낮아질 때, 펩타이드의 형태적 변화는 보통 빠르게 개시된다.Almost all of these peptides contain a series of cationic amino acids in combination with sequences that are in the α-helix form at low pH. When the pH is continuously lowered in vivo due to the proton pump, the conformational change of the peptide is usually initiated rapidly.

이러한 헬릭스 모티브(helix motif)는 세포질(cytoplaa) 안으로 내용물의 방출을 유도하는 엔도좀의 막 안으로 삽입을 매개한다. 절단된 HIV-1 Tat 단백질(HIV-1 Tat protein) 기본 도메인은 원형질막을 통과하고 세포 핵에 축적된다. 이러한 장점에도 불구하고, CPP로 매개된 약물 운반에 대한 주요 장애물은 종종 상피(epithelia)와 내피(endothelia)의 효소 장벽에 부딪히거나 통과할 때, 펩타이드의 빠른 대사 제거(metabolic clearance)를 포함하는 것으로 생각한다. This helix motif mediates insertion into the membrane of the endosome leading to the release of the contents into the cytoplasm (cytoplaa). The cleaved HIV-1 Tat protein basic domain crosses the plasma membrane and accumulates in the cell nucleus. Despite these advantages, major obstacles to CPP-mediated drug transport often involve rapid metabolic clearance of peptides when encountering or crossing the enzymatic barriers of epithelia and endothelia. think that

세포 전달 펩티드(CPP)는 핵산 전달의 세포내 전달을 위한 벡터로서의 잠재력에 대해 연구되었다. 그들의 내재화 메카니즘은 완전히 이해되지는 않지만, CPP는 세포 표면에서 음으로 하전된 글리코사미노 글리칸의 클러스터링을 촉진할 수 있다고 가정된다. 이는 거시 피노사이토시스 및 측면 확산을 유발하거나 지질 이중층을 직접 방해한다. 아르기닌이 풍부한 양친 매성 RALA 서열 반복을 갖는 CPP는 수지상 세포에 대한 mRNA 벡터로서 기능하고 T 세포 면역을 유발하는 것으로 보고되었다.Cellular delivery peptides (CPPs) have been studied for their potential as vectors for intracellular delivery of nucleic acid delivery. Although their internalization mechanism is not fully understood, it is hypothesized that CPPs may promote clustering of negatively charged glycosaminoglycans at the cell surface. This causes macropinocytosis and lateral diffusion or directly disrupts the lipid bilayer. CPPs with arginine-rich amphiphilic RALA sequence repeats have been reported to function as mRNA vectors for dendritic cells and induce T cell immunity.

결론적으로, CPPs의 대사 안정성(metabolic stability)은 그들의 세포 생물학적 이용가능성(bioavailability)을 위한 중요한 생물약제학(biopharmaceutical)의 요인을 나타낸다. 그러나, 한편으로는 그들이 대사적으로(metabolically) 절단되기 전에 그들의 전달물을 타깃으로 운반할 만큼 충분히 안정한 반면, 다른 한편으로는 그들이 독성수준을 축적하고 도달할 수 있기 전에 조직에서 완전히 없어질 수 있는 CPPs를 종래에는 이용할 수 없었다.In conclusion, the metabolic stability of CPPs represents an important biopharmaceutical factor for their cell bioavailability. However, on the one hand, they are stable enough to transport their transport to the target before they are metabolically cleaved, while on the other hand, they can accumulate and be completely eliminated from the tissue before they can reach toxic levels. CPPs were not previously available.

세포막의 장벽 외에도, 핵산은 피부 및 혈액에 풍부하게 존재하는 세포 외 리보뉴클레아제에 의해 분해에 직면한다. 뉴클레아제에 의한 분해로부터 핵산을 보호하고 그것의 음전하를 보호하기 위해, 아민-함유 물질은 일반적으로 비바이러스성 벡터로서 사용된다. In addition to the barrier of cell membranes, nucleic acids are subjected to degradation by extracellular ribonucleases, which are abundantly present in the skin and blood. In order to protect nucleic acids from degradation by nucleases and to protect their negative charge, amine-containing substances are generally used as non-viral vectors.

핵산 복합입자는 핵산을 효소 분해로부터 완전히 보호할 수 있는 능력이 있어야 하며, 신장 제거를 방지하면서 표적 부위의 혈관 외 유출 및 체류를 허용하는 적절한 크기를 가져야 한다. 그것은 또한 혈청 단백질 상호 작용을 방지하고 phagolysosomes을 회피하면서 세포에 의해 효율적인 유입을 허용하는 적절한 표면 특성을 소유해야 한다. 임상 적용을 용이하게 하는 다른 바람직한 특성은 조직 특이성, 생체 적합성을 향상시키고 독성을 감소시키기 위해 리간드를 표적으로 하는 용이한 기능화이다. 또한 핵산 전달체는 세포질에 위치한 단백질 합성 장소에 핵산을 전달하기 위해 적시에 엔도솜을 벗어나는 문제에 직면한다. The nucleic acid multiparticulate should have the ability to fully protect the nucleic acid from enzymatic degradation and should be of an appropriate size to allow extravasation and retention of the target site while preventing renal removal. It should also possess appropriate surface properties that allow efficient entry by cells while preventing serum protein interactions and avoiding phagolysosomes. Another desirable property that facilitates clinical application is the easy functionalization of targeting ligands to improve tissue specificity, biocompatibility and reduce toxicity. Nucleic acid transporters also face the problem of leaving the endosome in time to deliver the nucleic acid to the protein synthesis site located in the cytoplasm.

본 발명의 핵산 복합입자를 구성하는 핵산의 골격은 핵산으로 핵산분해 효소들로부터 보호를 받아 혈액내에서 안정성이 확보되어야 하며, 본 발명의 이상적인 전달체는 상기 목적을 달성할 수 있어야 한다. The backbone of the nucleic acid constituting the nucleic acid complex particle of the present invention is a nucleic acid and should be protected from nucleolytic enzymes to ensure stability in blood, and the ideal delivery system of the present invention should be able to achieve the above object.

본 발명에서는 핵산의 화학적 변형, 핵산 말단의 보호 등을 실시할 수 있으며, 상기 핵산을 고분자 물질로 캡슐화하여 입자를 제조하는 방법을 제공할 수 있다. In the present invention, chemical modification of nucleic acids, protection of nucleic acid ends, etc. can be performed, and a method for manufacturing particles by encapsulating the nucleic acid with a polymer material can be provided.

RPC(reducible polycation)는 적은 분자량을 갖는 펩타이드와 비교할 수 있는 수준으로 다양이온의 독성을 감소시켰다. 이러한 접근법은 적절한 수준의 형질주입 효율을 향상시키기 위해 엔도좀 붕괴능(endosomolytic)약품 클로로퀸(chloroquine) 또는 양이온 지질 DOTAP가 추가적으로 필요하다는 것이다. 결과적으로 환원성 다양이온(RPCs)에 엔도좀의 완충 능력이 있는 것으로 알려진 히시티딘 잔기를 포함할 수 있다. Reducible polycation (RPC) reduced the toxicity of polycations to a level comparable to that of peptides with low molecular weight. This approach requires additional endosomolytic drug chloroquine or cationic lipid DOTAP to improve transfection efficiency to an appropriate level. As a result, reducing polycations (RPCs) may contain histidine residues, which are known to have endosome buffering capacity.

히스티딘이 많은 환원성 다양이온은 엔도좀 붕괴능 약품 클로로퀸 없이 플라스미드 DNA, mRNA, 그리고 siRNA 분자를 포함하는 다양한 핵산의 충분한 세포질 운반이 가능하도록 할 수 있다. 그러나, 히스티딘이 많은 환원성 다양이온을 바로 생체 내에 적용하는 것이 가능한 지에 대해 많은 연구가 필요하다. 폴리플렉스에 혈청 단백질이 결합되어 세포 흡수를 제한하기때문에 형질주입은 유전자 도입을 향상시킬 수 있는 히스티딘 잔기의 능력이 저해되는 것을 피하기 위해 혈청이 없이 수행되었다. Histidine-rich reducing polycations can enable sufficient cytoplasmic transport of various nucleic acids, including plasmid DNA, mRNA, and siRNA molecules, without the endosomal disruption drug chloroquine. However, much research is needed on whether it is possible to directly apply histidine-rich reducing polycations in vivo. Since the binding of serum proteins to the polyplexes limits cellular uptake, transfection was performed without serum to avoid compromising the ability of histidine residues to enhance gene transduction.

세포안으로 전달물 분자를 운반하는 기술에 대한 다른 접근법, 예를 들면, 유전자 치료법은 펩타이드 리간드(ligands)를 포함한다. 펩타이드 리간드는 타겟 암세포(target cancer cell)에 사용되는 EGF 펩타이드와 같은 수용체 인식에 필요한 필수아미노산을 대표하는 더 큰 단백질로부터 떨어져 나온 짧은 서열(sequences)일 수 있다. 다른 펩타이드 리간드는 렉틴 유사 산화 LDL 수용체(lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1))를 타겟으로 하는데 사용되는 리간드를 포함할 수도 있다. Other approaches to technology for delivering delivery molecules into cells, such as gene therapy, involve peptide ligands. Peptide ligands may be short sequences separated from larger proteins representing essential amino acids required for receptor recognition, such as the EGF peptide used in target cancer cells. Other peptide ligands may include ligands used to target the lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1).

상피 세포에서 LOX-1의 상향조절(Up-regulation)은 고혈압(hypertension) 및 아테롬성 동맥 경화증(atherosclerosis)과 같은 장애상태와 관련이 있다. 그러나, 펩타이드 리간드들은 복합체화나 부착에 의해 그들의 전달물 분자에 연결될 수 없고 공유결합을 필요로 하기 때문에 많은 유전자 치료학적 접근법에 적합하지 않으며, 일반적으로 세포 내에서 세포독성효과를 갖는 가교제(crosslinkers)를 예로들 수 있다.Up-regulation of LOX-1 in epithelial cells is associated with disorders such as hypertension and atherosclerosis. However, peptide ligands cannot be linked to their delivery molecules by complexation or adhesion and require covalent bonding, making them unsuitable for many gene therapy approaches, and generally use crosslinkers with intracellular cytotoxic effects. for example.

유전자 치료와 다른 치료학적 응용의 목적을 위하여 핵산을 응집화(condensation)하고 안정화할 수 있고, 특히 생체내에서 핵산 전달물의 효과적인 방출 및 낮거나 전혀 없는 독성의 조합 측면에서, 효과적인 형질주입 활성을 보일 수 있는 적절한 방법이나 담체를 개발해야 한다. It is capable of condensing and stabilizing nucleic acids for the purposes of gene therapy and other therapeutic applications and exhibiting effective transfection activity, particularly in terms of the combination of effective release of nucleic acid delivery and low or no toxicity in vivo. Appropriate methods or carriers should be developed.

유전자 운반의 목적을 위한 담체를 제공하기 위한 기술분야에서 여전히 강력한 요구가 있고, 이러한 강력한 요구는 그들이 대사적으로 절단되기 이전에 그들의 전달물을 타깃에 운반할 만큼 충분히 안정적이며, 다른 한편으로는 그들이 유독한 수준에까지 축적되거나 도달하기 이전에 조직으로부터 제거되어야 한다는 것이다.There is still a strong need in the art to provide carriers for the purpose of gene delivery, and this strong need is that they are stable enough to deliver their delivery to the target before they are metabolically cleaved, on the other hand they It must be removed from the tissue before it can accumulate or reach toxic levels.

핵산-기반 제제의 치료적 성공은 생체 내에서 핵산 전달과 관련된 많은 도전을 극복하는데 달려있다. 안전하고 효과적인 핵산의 개발은 핵산 기반 요법의 성공적인 적용을 위해 결정적이다. 나노 구조화된 전달체는 조기 분해로부터의 보호 및 생물학적 환경과의 개선된 상호 작용과 같은 고유한 장점을 제공한다. 또한 조직 흡수를 향상시키고 핵산 체류 시간을 연장하며 세포 내재화를 향상 시키며 핵산이 표적 세포의 세포질로 이동하는 것을 가능하게 한다.The therapeutic success of nucleic acid-based agents depends on overcoming many challenges associated with nucleic acid delivery in vivo. The development of safe and effective nucleic acids is crucial for the successful application of nucleic acid-based therapies. Nanostructured carriers offer unique advantages such as protection from premature degradation and improved interaction with the biological environment. It also enhances tissue uptake, prolongs nucleic acid retention time, enhances cellular internalization, and enables nucleic acid to migrate into the cytoplasm of target cells.

핵산을 전달하는 전신적으로 전달된 LNP는 전달에 대한 다중 장벽에 직면한다. 특히 간과 비장에 있는 단핵식 포식작용 시스템 (MPS)은 나노 크기의 감염원에 대한 신체의 보호기능의 본래의 역할 때문에 주입된 나노 입자의 빈번한 목적지이다. 신장은 naked 핵산 또는 5.5 nm 미만의 유체 역학적 직경을 갖는 임의의 나노 입자를 걸러낸다. Systemically delivered LNPs that deliver nucleic acids face multiple barriers to delivery. The mononuclear phagocytosis system (MPS), particularly in the liver and spleen, is a frequent destination for injected nanoparticles because of their intrinsic role in the body's protective function against nanoscale infectious agents. The kidneys filter out naked nucleic acids or any nanoparticles with a hydrodynamic diameter of less than 5.5 nm.

대부분의 LNP는 직경이 약 100nm이고 MPS를 빠져 나가서 다른 관심 기관에 도달하지 못할 만큼 충분히 크다. MPS의 주요 기관인 간은 작은 구멍이 있는 혈관 구조를 가지며 양이온성 LNP를 보유하는 쿠퍼 세포와 같은 식세포가 있다. 또한, 큰 양이온성 LNP는 폐에 있는 모세혈관에서 유출되지 않고 신장에 의해 혈류로 여과될 수도 없다. 간, 폐 또는 다른 기관에 전달 물질이 축적될 수 있다. 따라서, 전달체 구성 요소의 클리어런스 및 생분해성은 핵산 전달 물질을 개발할 때 한 가지 고려 사항이다.Most LNPs are about 100 nm in diameter and are large enough not to exit the MPS and reach other organs of interest. The liver, the main organ of MPS, has a porous vasculature and contains phagocytes such as Kupffer cells that carry cationic LNPs. Also, large cationic LNPs do not leak out of the capillaries in the lungs and cannot be filtered into the bloodstream by the kidneys. Transmitters may accumulate in the liver, lungs, or other organs. Thus, clearance and biodegradability of the delivery system components are one consideration when developing nucleic acid delivery materials.

에스테르 그룹은 생체 물질의 생분해성을 향상시키기 위해 가장 일반적으로 사용되는 기능 그룹이지만 다른 에스테르 결합의 생체내 분해는 분자 및 제형의 전체 화학에 따라 달라질 수 있다. 특정 조직에서, 에스테르 작용기의 존재는 LNP의 분해를 가속화시켜 잠재적으로 단백질 발현을 제한할 수 있다. 예를 들어, OF-Deg-Lin은 간 세포에 도달할 수 있었지만 비장에서 단백질 발현을 선택적으로 유도하였다. 간 효소에 의한 LNP의 급속한 분해 때문일 수 있다고 가정하였다. 폴리 에스테르 또는 폴리 카보네이트에 기초한 분해성 지질 또는 중합체의 합리적인 설계는 전달체의 분해를 보다 잘 제어할 수 있다.Ester groups are the most commonly used functional groups to enhance the biodegradability of biomaterials, but the in vivo degradation of other ester bonds may depend on the overall chemistry of the molecule and formulation. In certain tissues, the presence of ester functional groups can accelerate degradation of LNPs, potentially limiting protein expression. For example, OF-Deg-Lin was able to reach liver cells but selectively induced protein expression in the spleen. It was hypothesized that this could be due to the rapid degradation of LNP by liver enzymes. Rational design of degradable lipids or polymers based on polyester or polycarbonate can better control the degradation of the carrier.

LNP로 간 이외의 특정 장기 또는 조직을 표적으로 하는 것이 더 어려운 것으로 입증되었다. 일부 LNP는 아포지 단백질 E-의존적 방식을 통해 간에서 축적되거나 흡수된다. APE의 경우, 중합체의 3 차 아미노 알코올의 핵심 구조가 특정 장기를 표적으로 하는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 표적화 전략에는 한계가 있으며 일반적으로 특정 조직에 대한 성공적인 표적 솔루션을 찾기 위한 처리량이 많은 스크리닝으로 얻은 리간드를 조직-특이적 수용체에 포함시키는 것과 같이 합리적으로 설계된 표적화 접근법은 대안적인 전략이다. It has proven more difficult to target specific organs or tissues other than the liver with LNPs. Some LNPs accumulate or are absorbed in the liver in an apolipoprotein E-dependent manner. In the case of APE, it has been found that the core structure of the tertiary amino alcohol of the polymer may play an important role in targeting specific organs. There are limitations to these targeting strategies, and rationally designed targeting approaches, such as the incorporation of ligands into tissue-specific receptors, typically from high-throughput screening to find successful targeting solutions for specific tissues, are alternative strategies.

최근 수지상 세포 표면에서 시알 산-말단 당 단백질의 시험관내 활성 표적화를 보고하였다. 글루탐산-알라닌-류신-알라닌 (GALA)을 갖는 30- 아미노산 합성 펩티드는 EGFP-핵산을 운반하는 폴리 플렉스에 접합된 복합체이다. 그러나, 단백질 코로나를 형성하는 LNP의 임의의 옵소닌화는 표적화 리간드의 마스킹으로 인해 활성 표적화 전략에 해로울 수 있다. 따라서, 특정 조직을 표적화하는 새로운 전략이 임상적 과제를 해결하기 위해 연구될 필요가 있다.Recently, in vitro active targeting of sialic acid-terminated glycoproteins on the surface of dendritic cells was reported. A 30-amino acid synthetic peptide with glutamic acid-alanine-leucine-alanine (GALA) is a complex conjugated to a polyplex carrying EGFP-nucleic acid. However, any opsonization of LNPs forming a protein corona can be detrimental to active targeting strategies due to masking of the targeting ligand. Therefore, new strategies targeting specific tissues need to be studied to solve clinical challenges.

핵산 기반 치료제를 세포에 전달하는 분야에서, 그 최종 종점에는 엔도좀 탈출이 자리하고 있다. 간으로의 ASO 및 siRNA 전달은 ASGPR 표적 GalNAc-siRNA 접합체에 의해 해결될 수 있고, LNP에 의한 mRNA 및 CRISPR 전달은 확실해 보이지만, 효과적이고 임상적으로 준비된 핵산 기반 치료제를 간 이외의 전신에 전달하기 위한 접근은 아직 최종 종점 단계에 머물러 있다. In the field of delivering nucleic acid-based therapeutics to cells, the final endpoint is endosomal escape. ASO and siRNA delivery to the liver can be addressed by ASGPR-targeted GalNAc-siRNA conjugates, and mRNA and CRISPR delivery by LNPs appear to be promising, but for the delivery of effective and clinically prepared nucleic acid-based therapeutics to the whole body other than the liver. The approach is still at the final endpoint stage.

정확한 이유는 알려져 있지 않지만, ASGPR은 거대 분자 약물이 간세포로 전달되는 데 매우 적합한 특성을 가지고 있다. ASGPR은 혈중 asialoglycoproteins에 결합하여 그들을 clathrin-coated endosome으로 끌어 들여 분해를 위해 리소좀에 유입시킨다. ASGPR 결합된 asi-aloglycoproteins은 세포질로 빠져 나가는 것으로는 생각되지 않는다. Although the exact reason is unknown, ASGPR has properties that are very suitable for the delivery of macromolecular drugs to hepatocytes. ASGPR binds to blood asialoglycoproteins and attracts them to the clathrin-coated endosome, where they enter the lysosome for degradation. ASGPR-bound asi-aloglycoproteins are not thought to escape into the cytoplasm.

그러나 간세포는 수많은 ASGPR를 세포 표면에 발현하는데, 이것들은 매 10~15분의 속도로 놀랄만큼 빠르게 순환한다. 최대의 RNAi 반응을 위해서는 최소 5,000개의 siRNA가 필요하다. ASGPR의 GalNAc 결합은 아주 드물게 막의 불안정성을 유발하며, 이는 수백만의 siRNA 분자가 ASGPR 엔도좀으로 매 15분 마다 들어가고, 0.01%보다 낮은 탈출 효율을 가짐으로써, GalNAc 전달을 통해 하루 동안 5,000개가 넘는 분자를 전달할 수 있다. 불행히도, 이렇게 빠른 속도로 수용체를 발현시키거나 엔도좀으로 빠르게 순환시킬 수 있는 다른 리간드-수용체 시스템은 존재하지 않는다. However, hepatocytes express numerous ASGPRs on the cell surface, which cycle remarkably fast, at rates of every 10 to 15 minutes. A minimum of 5,000 siRNAs are required for a maximal RNAi response. GalNAc binding of ASGPR rarely causes membrane instability, which allows millions of siRNA molecules to enter the ASGPR endosome every 15 minutes, with escape efficiencies lower than 0.01%, resulting in over 5,000 molecules per day via GalNAc delivery. can transmit Unfortunately, no other ligand-receptor system exists that can express the receptor at such a rapid rate or cycle it rapidly into the endosome.

사실, 대부분의 세포 표면 수용체는 10,000-100,000 범위(또는 그 이하)로 발현되며, 카베올린 및 클라트린 매개 세포막 포집은 일반적으로 90분 단위로 회전된다. 이론적으로, 수용체를 표적으로 하는 전달법은 매 2시간마다 세포의 엔도좀에 ~ 100,000개 이상의 siRNA를 가져올 수 있다. 그러나 엔도좀 탈출 효율이 0.01% 미만으로 추정되는 경우 최소 5,000개인 필요 임계점에 도달하기가 어렵게 된다. 현재 여러 연구 그룹이 엔도좀 탈출 문제에 대한 해결책을 연구하고 있다.In fact, most cell surface receptors are expressed in the 10,000-100,000 range (or less), and caveolin and clathrin-mediated cell membrane entrapment are typically rotated every 90 min. Theoretically, a receptor-targeted delivery method could bring more than ~100,000 siRNAs to the cell's endosomes every 2 hours. However, if the endosomal escape efficiency is estimated to be less than 0.01%, it becomes difficult to reach the required threshold of at least 5,000. Currently, several research groups are working on solutions to the problem of endosomal escape.

고전적인 접근법은 저분자성 엔도좀 분해 인자인 클로로퀸을 사용하는 것이다. 클로로퀸(chloroquine)은 세포막을 통해 수동적으로 확산하여 pH가 떨어지면 양성자가 되어 엔도좀 내부에 갇히게 되어 엔도좀 내 농도가 급격히 증가한다. 클로로퀸은 소수성 모티프를 지질 이중층에 삽입하고 일정 농도에서 엔도좀을 용해시킨다. 그러나 효과를 나타내는 농도에서 이러한 엔도좀 분해 인자들은 비 특이적으로 siRNA 화합물을 포함하는 엔도좀 뿐만 아니라 다른 세포 내 엔도좀을 용해시켜 독성을 일으킨다. 결과적으로, 이러한 저분자 엔도좀 분해 인자들은 개발 단계에서 주목을 받았지만, 현재 임상 용도로 쓰기에는 잠재적 독성 위험이 있다.The classic approach is to use chloroquine, a low-molecular endosomal degradation factor. Chloroquine (chloroquine) passively diffuses through the cell membrane and becomes a proton when the pH falls and is trapped inside the endosome, and the concentration in the endosome rapidly increases. Chloroquine inserts a hydrophobic motif into the lipid bilayer and dissolves endosomes at a certain concentration. However, at the concentration showing the effect, these endosome degrading factors non-specifically dissolve endosomes containing siRNA compounds as well as endosomes in other cells, thereby causing toxicity. As a result, these small molecule endosome degrading factors have received attention in the development stage, but present a potential toxicity risk for clinical use.

대안적인 엔도좀 탈출 접근법은 핵산에 직접적으로 엔도좀 분해성 펩타이드 또는 분자를 접합시켜 핵산 치료제를 함유하는 엔도좀에 대해 분해 작용을 제한시키는 방법으로 two-molecule dynamic polyconjugate(DPC) 시스템을 개발하였다. siRNA는 콜레스테롤과 결합하여 혈액으로 큰 골재구조(저밀도 지단백질)를 형성하여 간으로 이동하여 간세포로 세포막 포집에 의해 흡수된다. 두 번째 분자는 막을 용해하는 구멍형성 멜리틴 펩타이드 (벌독에서 유래)의 유도체이다. pH 민감성으로 멜리틴을 합성하고 이를 GalNAc에 접합시켰다. 간세포 엔도좀의 낮은 pH에서 멜리틴은 활성화되고 엔도좀을 분해하여 siRNA를 세포질로 방출하도록 한다. 하지만, 멜리틴으로 인한 독성으로 인해 FDA와 진행하던 멜리틴에 의존하는 세 가지 임상 프로그램을 모두 중단하기로 결정하였다. 이런 점은 엔도좀 탈출 문제를 해결하는 것이 어려운 과제임을 보여준다.As an alternative endosomal escape approach, a two-molecule dynamic polyconjugate (DPC) system was developed as a method of limiting the degradation to endosomes containing nucleic acid therapeutics by conjugating endosomal degrading peptides or molecules directly to nucleic acids. siRNA binds to cholesterol to form a large aggregate structure (low-density lipoprotein) in the blood, moves to the liver, and is absorbed by hepatocytes by entrapment of the cell membrane. The second molecule is a derivative of the membrane-dissolving pore-forming melittin peptide (from bee venom). Melittin was synthesized with pH sensitivity and conjugated to GalNAc. At low pH of hepatocyte endosomes, melittin is activated and degrades endosomes to release siRNA into the cytoplasm. However, due to toxicity caused by melittin, it was decided to discontinue all three clinical programs that depended on melittin with the FDA. This point shows that solving the endosome escape problem is a difficult task.

Ⅱ. 고분자 전해질 복합체(Polyelectrolyte complex, PEC)II. Polyelectrolyte complex (PEC)

일반 모델로 Polyelectrolyte complex(PEC)은 주로 반대로 하전된 폴리 이온 사이의 정전기적 인력에 기반을 하여 형성된다. 그러나 고분자 전해질에서 반대 이온이 방출 될 때 엔트로피가 증가하는 것이 PEC 입자 자체 조립의 주요 원동력이다.As a general model, the polyelectrolyte complex (PEC) is formed mainly based on the electrostatic attraction between oppositely charged polyions. However, the increase in entropy when counterions are released from the polyelectrolyte is the main driving force for PEC particle self-assembly.

PEC 입자는 종종 직경이 10nm에서 1μm 사이인 다분산 시스템이다. 입자 크기는 일반적으로 용액에서 나노 입자의 무결성을 유지하는 간접적 기술, 주로 정적 및 동적 광산란으로 측정된다. 이미징 기술은 광산란의 결과를 지원하는 데 자주 사용되지만 이 경우 PEC 입자의 크기는 샘플 준비 및 분석 중에 영향을 받을 수 있다.PEC particles are often polydisperse systems with diameters between 10 nm and 1 μm. Particle size is usually measured by indirect techniques that maintain the integrity of nanoparticles in solution, mainly static and dynamic light scattering. Imaging techniques are often used to support the results of light scattering, but in this case the size of the PEC particles can be affected during sample preparation and analysis.

PEC 입자의 자기 조립은 나노 입자가 용액에서 자유 다중 이온과 평형 상태로 공존하는 가역적 과정이다. PEC 입자의 이러한 동적 특성은 본질적으로 희석 및 다른 하전된 화합물의 추가시 무결성을 손상시켜 이러한 나노 물질로부터 정전기 차폐 및 다중 이온 교환을 유발할 수 있다. 결과적으로 PEC 입자의 안정성은 고농도의 작은 전해질과 하전된 단백질이 발견되는 생물학적 환경에서 심각하게 손상될 수도 있다. 그러나 PEC 입자는 고분자 전해질 성분의 가교를 통해 쉽게 안정화 될 수 있으며, 이러한 방식으로 용액에서 자유 중합체와의 교환을 최소화할 수 있다. 다른 한편으로, PEC 입자에 대한 생리적 전해질로 인한 구조적 손상은 예를 들어 이러한 나노 물질의 투과성을 증가시켜 사전 적재된 화물의 방출을 유발함으로써 유익할 수 있다.Self-assembly of PEC particles is a reversible process in which nanoparticles coexist in equilibrium with free polyions in solution. This dynamic nature of PEC particles intrinsically compromises their integrity upon dilution and addition of other charged compounds, leading to electrostatic shielding and multiple ion exchange from these nanomaterials. Consequently, the stability of PEC particles may be severely compromised in biological environments where high concentrations of small electrolytes and charged proteins are found. However, the PEC particles can be easily stabilized through crosslinking of the polyelectrolyte components, and in this way exchange with the free polymer in solution can be minimized. On the other hand, structural damage due to physiological electrolytes to PEC particles could be beneficial, for example, by increasing the permeability of these nanomaterials to cause release of preloaded cargo.

마지막으로, 적절한 조건에서 혼합된 특정 고분자 전해질만이 분산되고 안정적인 PEC 입자를 형성한다. 이러한 나노 물질을 만드는 동안 몇 가지 요인, 특히 고분자 전해질의 분자량, 농도 및 전하 밀도, (수성) 매체의 pH 및 이온 강도 또는 두 고분자 전해질의 상대 비율 및 혼합 순서를 최적화해야 한다. 이러한 매개 변수는 일반적으로 상호 의존적이며 병렬로 최적화되어야 한다. 종종 안정한 콜로이드 PEC 입자는 높은 희석도와 낮은 이온 강도로 제조되며, 폴리 이온 중 하나를 초과하여, 이상적으로는 중합체 중 하나에 약한 이온 그룹과 그 분자량의 상당한 불일치로 제조ㅍㅕㅇ 수 있다. 서로 다른 조건에서 코아세르베이트는 용액에서 분리되어 콤팩트한 고분자 전해질 복합체로 알려진 고밀도 물질로 합쳐지며 합성 연골 및 효소 활성 생체 복합체와 같은 일부 생의학 응용 분야에서도 큰 잠재력을 보여주었다. Finally, only certain polyelectrolytes mixed under appropriate conditions form dispersed and stable PEC particles. Several factors have to be optimized during the creation of these nanomaterials, especially the molecular weight, concentration and charge density of the polyelectrolyte, the pH and ionic strength of the (aqueous) medium, or the relative ratio and mixing order of the two polyelectrolytes. These parameters are usually interdependent and should be optimized in parallel. Often stable colloidal PEC particles are produced with high dilution and low ionic strength, and can be produced with more than one of the polyions, ideally with a significant mismatch in molecular weight with weak ionic groups on one of the polymers. Under different conditions, coacervates separate from solution and coalesce into high-density materials known as compact polyelectrolyte complexes, which also show great potential in some biomedical applications, such as synthetic cartilage and enzyme-activated biocomposites.

① 전하 밀도, 분자량 및 토폴로지① Charge density, molecular weight and topology

하전된 화합물에 대한 다중 이온의 결합 특성은 고분자 전해질 구조에서 하전된 그룹의 밀도와 수에 대한 강한 의존성이 있다. 고분자 전해질 결합의 협력적 특성으로 인해 전하 밀도가 높은 폴리머는 하전된 화합물에 대해 더 강한 결합력을 보여준다. The binding properties of multiple ions to charged compounds are strongly dependent on the density and number of charged groups in the polyelectrolyte structure. Due to the cooperative nature of polyelectrolyte bonding, polymers with higher charge densities show stronger bonding to charged compounds.

전하 밀도를 높이는 가장 간단한 방법은 고분자 전해질의 분자량을 높이는 것이다. 용액에서 중합체의 부분적으로 얽힌 형태를 감안할 때 분자량이 높을수록 고분자 전해질 코어가 커진다. PEC 입자의 안정성은 폴리머 사슬 당 하전된 기의 수 (즉, 다중가)에 의해 영향을 받으며 '상위 임계 길이' 폴리 이온 이상으로 안정적인 복합체를 형성할 수 있다. 그럼에도 불구하고 PEC 입자의 콜로이드 안정성을 위해 폴리 이온의 분자량에 상당한 차이가 필요한 경우가 많다. The simplest way to increase the charge density is to increase the molecular weight of the polymer electrolyte. Given the partially entangled morphology of the polymer in solution, the higher the molecular weight, the larger the polyelectrolyte core. The stability of PEC particles is affected by the number of charged groups per polymer chain (ie multivalent) and can form complexes that are stable beyond 'upper critical length' polyions. Nevertheless, significant differences in the molecular weight of polyions are often required for the colloidal stability of PEC particles.

대안으로, 전하 밀도는 고분자 전해질에 중성 단량체를 첨가하여 "희석"할 수 있다. PEC 입자에 대한 NaCl의 불안정화 효과는 고분자 전해질 함량이 높을수록 크게 감소한다. 순수한 고분자 전해질로 제조된 나노 입자는 전하 밀도가 약한 입자가 팽창하는 원인보다 두 배 더 높은 NaCl 농도에 영향을 받지 않는다. 이러한 결과는 전하 밀도와 고분자 전해질의 결합력 사이의 직접적인 상관관계를 강화시켰기 때문이다.Alternatively, the charge density can be "diluted" by adding neutral monomers to the polyelectrolyte. The destabilizing effect of NaCl on the PEC particles is greatly reduced with higher polyelectrolyte content. Nanoparticles made from pure polyelectrolyte are not affected by NaCl concentrations that are twice as high as those that cause the particles with weak charge density to expand. This result is because the direct correlation between the charge density and the binding force of the polyelectrolyte is strengthened.

고분자 전해질의 토폴로지는 전하 밀도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 분지형 및 수지상 고분자 전해질은 선형 유사체에 비해 하전된 표면에 대한 결합 친화력이 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 효과는 분지 구조에서 단량체의 공간 밀도가 높기 때문에 결합력이 증가한다. 이와 같이 분지형 고분자 전해질은 여러 개의 반대-폴리 이온 사슬을 정전기적으로 교차 연결하여 보다 단단한 고분자 네트워크를 생성할 수 있다. 동일한 조건에서 선형 폴리 (에틸렌 이민) (PEI)은 20-50nm의 폴리플렉스를 형성하고 복잡하지 않은 DNA 조각을 남겼고, 유사한 분자량의 분지형 PEI는 완전히 응축된 DNA를 형성하고 훨씬 더 큰 복합체 (100-200nm)를 형성한다. 아마도 선형 PEI보다 더 높은 결합력으로 인한 응축 때문일 수 있다. The topology of the polyelectrolyte can have a significant impact on the charge density. Branched and dendritic polyelectrolytes are known to have increased binding affinity for charged surfaces compared to their linear analogues. This effect is due to the high spatial density of the monomers in the branched structure, which increases the binding force. As such, branched polyelectrolytes can electrostatically cross-link multiple counter-poly ion chains to create a stiffer polymer network. Under the same conditions, linear poly(ethylene imine) (PEI) formed polyplexes of 20-50 nm and left uncomplicated DNA fragments, while branched PEIs of similar molecular weight formed fully condensed DNA and much larger complexes (100 -200 nm). This is probably due to the condensation due to the higher bonding force than the linear PEI.

낮은 전하 밀도로 인해 도전적이지만 PEC 입자는 핵 생성 과정을 돕는 특정 모티프를 포함하는 작은 분자로 성공적으로 준비할 수 있다. DNA와 함께 작은 양이온성 세제를 지질 폴리플렉스 또는 리포플렉스로 자기 조립한다. 지방족 사슬 사이의 소수성 상호 작용을 통해 낮은 전하 밀도에도 불구하고 DNA를 응축할 수 있는 이량체성 세제가 있다. 플라스미드 DNA와 C14CO의 초기 응집 후, 이 세제의 (C14CO)2로의 산화적 이량체화로 인해 임계 미셀 농도가 감소하여 복합체의 패킹과 안정성이 증가한다.Although challenging due to their low charge density, PEC particles can be successfully prepared as small molecules containing specific motifs that aid in the nucleation process. Small cationic detergents with DNA self-assemble into lipid polyplexes or lipoplexes. There are dimeric detergents that can condense DNA despite low charge densities through hydrophobic interactions between aliphatic chains. After initial aggregation of C14CO with plasmid DNA, oxidative dimerization of this detergent to (C14CO)2 reduces the critical micelle concentration, increasing the packing and stability of the complex.

② 고분자 전해질 농도② Polyelectrolyte concentration

PEC 입자 자가 조립의 메커니즘을 1차 분자 복합체로 폴리 이온의 순차적 핵 형성으로 합리화한 다음 콜로이드 복합체로 응집한다. 나노 입자가 커질수록 Debye 길이가 증가하여 이 동작을 설명하여 "2 차" 복합체 사이에 더 강한 반발성 정전기를 생성한다. PEC 입자의 크기는 폴리 이온 길이와 농도의 조합으로 미세 조정할 수 있다.We rationalize the mechanism of PEC particle self-assembly into sequential nucleation of polyions into primary molecular complexes and then aggregate into colloidal complexes. Debye length increases as the nanoparticles grow larger, which explains this behavior, creating a stronger repulsive static between the "secondary" complexes. The size of the PEC particles can be fine-tuned with a combination of polyion length and concentration.

종종 PEC 입자를 조립하는 동안 고농도의 시작 고분자 전해질은 콜로이드 안정성이 좋지 않은 미크론 크기의 복합체를 형성한다. 결과적으로 분산된 PEC 나노 입자는 임계 농도 미만의 고분자 전해질 혼합물에서만 형성될 수 있으며 그 이상에서는 시스템이 응집되거나 침전된다(ca. <1 mg/mL). PEC 입자 준비 중 농도 제한은 이러한 복합체의 농축 분산액을 준비해야 할 때 제한이 될 수 있다. 그럼에도 불구하고 PEC 입자를 원심 분리하고 재분산할 수 있으며 연속적인 원심 분리주기를 통해 복합체의 다분산성을 정제하여 궁극적으로 초기 크기에 영향을 주지 않고 단일 모드 크기 분포를 달성할 수 있다. Often during assembly of PEC particles, high concentrations of the starting polyelectrolyte form micron-sized complexes with poor colloidal stability. As a result, dispersed PEC nanoparticles can only form in the polyelectrolyte mixture below the critical concentration, above which the system aggregates or precipitates (ca. <1 mg/mL). Concentration limitations during PEC particle preparation can be a limitation when it is necessary to prepare concentrated dispersions of these complexes. Nevertheless, the PEC particles can be centrifuged and redispersed, and the polydispersity of the complex can be purified through successive centrifugation cycles to ultimately achieve a single-mode size distribution without affecting the initial size.

③ pH③ pH

생물 의학적인 관점에서 고분자 전해질은 생리학적 pH에서 부분적 또는 완전 이온화를 하든 약하거나 강한 것으로 분류될 수 있다. 결과적으로 강한 고분자 전해질과 달리 약한 다중 이온의 전하 밀도는 체내 조직과 세포 기관의 pH (4.5-7.4)에 크게 좌우된다. 이 pH 범위 내의 변화는 원자가의 손실 또는 증가 (즉, 분자 당 전하)로 인해 고분자 전해질 결합 및 PEC 입자 안정성에 상당한 변화를 초래할 수 있다. 다중 이온 복합체의 pH 반응 거동에 대한 좋은 예는 낮은 pH (2.0-2.5)에서 PAA는 소량만 탈 양성자화되어 낮은 전하 밀도의 결과로 더 부풀고 느슨한 복합체가 형성된다. 그러나 더 높은 pH (3.5-5.5)에서는 PAA 사슬이 더 이온화되어 정전기 교차 결합 수가 증가하여 PAH와 함께 더 많은 복합체가 형성된다.From a biomedical point of view, polyelectrolytes can be classified as weak or strong, whether they are partially or fully ionized at physiological pH. Consequently, unlike strong polyelectrolytes, the charge density of weak polyions is highly dependent on the pH (4.5–7.4) of tissues and organelles in the body. Changes within this pH range can lead to significant changes in polyelectrolyte binding and PEC particle stability due to loss or increase in valence (ie, charge per molecule). A good example of the pH-responsive behavior of multi-ion complexes is that at low pH (2.0–2.5), PAA is only deprotonated to a small extent, resulting in a more swollen and looser complex as a result of the lower charge density. However, at higher pH (3.5–5.5), the PAA chains become more ionized, increasing the number of electrostatic cross-links to form more complexes with PAHs.

따라서 약한 다중 이온은 생물학적 pH의 변화에 따라 (탈) 양성자화 정도와 전하 밀도를 변경할 수 있다. 또한, 다른 화학적 환경과 입체는 고분자 전해질의 다른 위치에서 동일한 단량체에 대해 다양한 pKa 값을 초래한다. 이것은 특히 분지형 폴리머의 경우이며 넓은 버퍼링 용량으로 해석된다. 이와 같이, 다양한 생리학적 설정에서 발견되는 pH의 변화는 복합 폴리 이온의 이온화 변화에 의해 PEC 입자에서 약물과 DNA의 방출을 유발하는 데 이용되었다. 이 행동의 고전적인 예는 PEI에 의해 표시되는 소위 '양성자 스폰지'효과로, 이는 세포 흡수 후 폴리플렉스가 산성 엔도솜을 빠져 나갈 수 있도록 한다). 예를 들어, 분지형 PEI (B-PEI)는 분자량에 관계없이 약 pH 2 ~ 10의 넓은 버퍼링 범위가 있다. 따라서 양성자가 엔도솜으로 유입되는 것을 완충할 수 있다, 궁극적으로 세포 기관이 파열되어 폴리플렉스를 세포질로 방출하는 삼투압을 증가시킨다.Thus, weak polyions can alter the degree of (de)protonation and charge density with changes in biological pH. In addition, different chemical environments and stericities lead to different pKa values for the same monomer at different locations in the polyelectrolyte. This is especially the case for branched polymers, which translates into a large buffering capacity. As such, changes in pH found in various physiological settings were used to trigger release of drug and DNA from PEC particles by ionization changes of complex polyions. A classic example of this behavior is the so-called 'proton sponge' effect displayed by PEI, which allows polyplexes to exit acidic endosomes after cellular uptake). For example, branched PEI (B-PEI) has a wide buffering range of about pH 2 to 10, regardless of molecular weight. It can thus buffer the entry of protons into the endosome, ultimately rupturing the organelle, increasing the osmotic pressure releasing the polyplex into the cytoplasm.

pH- 반응성 PEC 입자의 다른 관련 예는 효소 및 항균 전달을 포함하며, 이는 각각 나노 입자 분해 또는 다중 이온 (탈) 양성자 화시 팽윤을 기반으로 한다. 가역성 pH 반응성 PEC 입자는 약한 다산 (PAA)과 강한 다 염기 (PDADMA)를 PDADMA-co-PAA에 혼합하여 제조할 수 있다. 이 공중 합체를 pH 4.1에서 PSS와 혼합하면 PEC 입자가 형성되었으며, 이는 공중 합체에서 PAA의 탈 양성자화 및 PSS와이 부분 음이온성 공중 합체 사이의 후속 반발로 인해 pH> 5.7에서 용해되었다. 용액이 다시 산성화되었을 때 PIC 입자는 pH 4.5-5.5에서 개질되어 공정의 가역성을 보여주었다.Other relevant examples of pH-responsive PEC particles include enzymatic and antimicrobial delivery, which are based on swelling upon nanoparticle degradation or polyion (de)protonation, respectively. Reversible pH-responsive PEC particles can be prepared by mixing a weak polyacid (PAA) and a strong polybasic (PDADMA) in PDADMA-co-PAA. Mixing this copolymer with PSS at pH 4.1 formed PEC particles, which were dissolved at pH >5.7 due to deprotonation of PAA in the copolymer and subsequent repulsion between PSS and this partially anionic copolymer. When the solution was acidified again, the PIC particles were modified at pH 4.5-5.5, demonstrating the reversibility of the process.

유사하게, 두 폴리 이온을 자기 조립하기 위해 선택한 pH는 전하 밀도에 영향을 미치므로 결과 나노 입자의 최종 특성에 영향을 미칠 수 있다. 각각 더 산성 또는 염기성 pH에서 더 많은 양성 또는 음성 PEC 입자를 발생시키는 혼합 비율 의존적 효과가 있다. 이 결과는 더 높은 pH 값에서 폴리 이온의 더 높은 (탈) 양성자 화와 일치하는 것이다. Similarly, the pH chosen for self-assembly of the two polyions affects the charge density and thus may affect the final properties of the resulting nanoparticles. There is a mixing ratio dependent effect of generating more positive or negative PEC particles at more acidic or basic pH, respectively. This result is consistent with higher (de)protonation of polyions at higher pH values.

④ 이온 강도④ Ionic strength

작은 전해질의 추가는 다중 이온의 분자 내 전하 반발을 차폐함으로써 PEC 입자의자가 조립을 도울 수 있으며, 따라서 고분자의 유연성과자가 조립 능력을 증가시킨다. 반면에 높은 염 농도는 고분자 전해질 사이의 강력한 정전기 스크리닝으로 이어질 수 있으며 PEC 입자의 핵 생성을 억제할 수 있다]. 따라서 PEC 입자를 성공적으로 조립하려면 매체의 이온 강도를 신중하게 선택해야한다.The addition of a small electrolyte can aid the self-assembly of PEC particles by shielding the intramolecular charge repulsion of polyions, thus increasing the flexibility and self-assembly ability of the polymer. On the other hand, high salt concentration can lead to strong electrostatic screening between polyelectrolytes and inhibit the nucleation of PEC particles]. Therefore, successful assembly of PEC particles requires careful selection of the ionic strength of the medium.

일반적으로 PIC 입자의 크기는 폴리 이온이 더 높은 농도의 NaCl 존재하에 혼합될 때 감소했는데, 아마도 더 유연한 고분자 전해질의 더 나은 패킹 때문일 것이다. 물의 공중 합체 사이에서 발견된 크기의 차이는 10mM NaCl에서 감소하여 궁극적으로 100mM NaCl에서 동일한 크기의 입자를 형성한다. 전반적으로, 더 강한 전하 밀도 (즉, 더 낮은 NMVA 함량)를 갖는 폴리 이온은 PEC 입자 준비 동안 NaCl에 더 내성이 있었다. 또한 순수한 물에서 준비된 입자가 조립 된 후 NaCl에 노출되었을 때 직경이 100nm에서 최대 1μm까지 팽창한다. NaCl의 이러한 조립 후 효과는 복합체의 코어 내부에 침투하여 고분자 전해질 사이의 정전기 가교를 중화시키고 이후에 미리 형성된 복합체가 팽창하도록 한다. 팽창과 이후 팽창된 복합체의 응집의 조합으로 NaCl (약 10 분 미만)을 첨가한 후 크기가 빠르게 증가한다. 다시 한 번, 더 높은 전하 밀도 (즉, PDADMA 함량)를 가진 공중 합체는 더 높은 결합력으로 인해 NaCl로 인한 팽윤 효과에 대한 개선 된 내성을 보였으며, 경우에 따라 덜 하전된 공중 합체에 비해 팽창하는 데 NaCl 농도의 두 배가 필요할 수 있다.In general, the size of the PIC particles decreased when the polyions were mixed in the presence of a higher concentration of NaCl, probably due to the better packing of the more flexible polyelectrolyte. The size difference found between the copolymers of water decreases at 10 mM NaCl to ultimately form particles of the same size at 100 mM NaCl. Overall, polyions with stronger charge density (i.e., lower NMVA content) were more resistant to NaCl during PEC particle preparation. In addition, particles prepared in pure water expand from 100 nm in diameter up to 1 μm when exposed to NaCl after assembly. This post-assembly effect of NaCl penetrates inside the core of the composite to neutralize the electrostatic cross-linking between the polyelectrolyte and subsequently allows the preformed composite to expand. The combination of swelling and subsequent aggregation of the expanded complex rapidly increases in size after addition of NaCl (less than about 10 min). Again, copolymers with higher charge densities (i.e., PDADMA content) exhibited improved resistance to the swelling effect due to NaCl due to higher binding force, and in some cases, swelling compared to less charged copolymers. It may be necessary to double the NaCl concentration to

생리적 전해질은 또한 부기를 유발하고 생물학적 환경에서 PEC 입자의 기능과 안정성을 손상시킬 수 있다. 내염성 입자가 필요한 경우, 결합된 고분자 전해질 사슬은 약한 정전기력이 염으로 스크리닝 된 후에도 복합체를 함께 유지하기 위해 공유 가교 될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 작은 전해질을 가진 PEC 입자의 팽창은 증가된 투과성의 결과로 복합체 내에서 포획 된 약물을 방출하기 위해 이용되었다.Physiological electrolytes can also cause swelling and impair the function and stability of PEC particles in the biological environment. If flame-resistant particles are desired, the bound polyelectrolyte chains can be covalently cross-linked to hold the complexes together even after the weak electrostatic forces have been screened with salts. Nevertheless, the expansion of PEC particles with small electrolytes was exploited to release the entrapped drug within the complex as a result of increased permeability.

⑤ 혼합 비율⑤ mixing ratio

이것은 혼합된 고분자 전해질에서 양전하와 음전하의 비율이다. 혼합 비율은 PEC 입자의 최종 크기와 전하뿐만 아니라 생물학적 활성에도 영향을 미친다. 고분자 전해질의 이온화 정도는 pH에 따라 다르므로 '유효' 혼합 비율은 서로 다른 pH 값에서 동일한 다중 이온 혼합물에 대해 달라진다. 혼합 비율은 pH에 관계없이 용액 내 산성 및 염기성 단량체의 비율 또는 비율로 표시된다(예:'N:P'비율은 일반적으로 'P' 인산염과 복합된 아민 단량체의 'N' 수를 나타내기 위해 폴리 플렉스 제형에서 사용된다).It is the ratio of positive and negative charges in the mixed polymer electrolyte. The mixing ratio affects not only the final size and charge of the PEC particles, but also the biological activity. Since the degree of ionization of a polyelectrolyte is pH dependent, the 'effective' mixing ratio is different for the same polyion mixture at different pH values. Mixing ratio is expressed as the ratio or ratio of acidic and basic monomers in solution, regardless of pH (e.g. 'N:P' ratio is usually used to indicate the 'N' number of amine monomers complexed with 'P' phosphate. used in polyplex formulations).

콜로이드 PEC 입자에 폴리 이온의 안정화 쉘을 과도하게 제공하려면 비 화학 양론적 혼합 비율이 필요하다. 이를 바탕으로 pH, 이온 강도 및 폴리 이온 구조와 같은 다른 변수가 일정하게 유지되는 한 PEC 입자의 ζ 전위의 절대값 및 변동은 혼합 비율의 변화로부터 예측할 수 있다.Non-stoichiometric mixing ratios are required to provide the colloidal PEC particles with an excessively stabilizing shell of polyions. Based on this, the absolute value and fluctuation of the ζ potential of the PEC particles can be predicted from the change in the mixing ratio as long as other variables such as pH, ionic strength and polyion structure are kept constant.

혼합 비율에 대한 수많은 PEC 입자 시스템의 강한 의존성을 감안할 때, PEC 입자 거동의 일관되고 대표적인 결론을 도출하기 위해 항상 비율 범위를 평가해야 한다. 일반적으로 평가되는 혼합 비율의 범위는 폴리플렉스의 양전하가 매우 풍부한 혼합물 (N:P에서 최대 50 개까지)에서는 다양하지만, 달리 다른 시스템은 등몰도, equimolarity에 더 가까운 값을 갖는다(예:0.2-1.8 또는 0.5-2.0 in n-/n +).Given the strong dependence of numerous PEC particle systems on mixing ratios, ratio ranges should always be evaluated in order to draw consistent and representative conclusions of PEC particle behavior. The range of mixing ratios generally evaluated varies for mixtures that are highly positively charged in polyplexes (from N:P up to 50), but other systems have values closer to equimolarity, e.g. 0.2- 1.8 or 0.5-2.0 in n-/n+).

키토산과 덱스트란 설페이트의 혼합물로부터 PEC 입자의 형성을 등몰도의 상하에서 2 배 크기이다. 첫째, 복합체의 절대 전하가 과잉 폴리 이온의 전하이다. 둘째, 나노 입자의 크기는 [NH3 +]/[SO4-] 비율의 세 가지 범위로 분포되어 있다:10 이상 (420nm), 10 ~ 1 (250nm), 1 미만 (200nm). 이 세 가지 입자 크기는 두 중합체를 초과하여 발생하는 서로 다른 핵 형성 메커니즘에 기인한다. 중성에 가까운 혼합 비율에서 불안정한 복합체가 형성되고 응집된다. 또한 폴리 이온 (5 배 이상)의 과잉에서 이 폴리머의 70 % 이상이 용액에서 복잡하지 않은 상태로 남아 있다. 이를 다른 예와 비교하면 혼합 비율은 다른 PEC 입자의 ζ 전위에 동일한 영향을 미치지만 크기에 대한 영향은 일관되지 않으며 다른 변수 (예:분자량 및 폴리 이온의 강도)에 의해 영향을 받는다.The formation of PEC particles from a mixture of chitosan and dextran sulfate is twice the size above and below equimolarity. First, the absolute charge of the complex is the charge of the excess polyion. Second, the size of nanoparticles is distributed in three ranges of [NH3 +]/[SO4-] ratio: more than 10 (420 nm), 10 to 1 (250 nm), and less than 1 (200 nm). These three particle sizes are due to the different nucleation mechanisms occurring in excess of the two polymers. At near-neutral mixing ratios, unstable complexes form and aggregate. Also in excess of polyions (more than 5 times), more than 70% of this polymer remains uncomplicated in solution. Comparing this with other examples, the mixing ratio has the same effect on the ζ potential of different PEC particles, but the effect on size is not consistent and is affected by other variables (e.g. molecular weight and polyion strength).

⑥ 혼합 순서⑥ Mixing order

고분자 전해질이 함께 혼합되는 순서는 조립 과정의 시작 부분에서 과잉 이온이 무엇인지를 나타냈다. 예를 들어 [n +/n-] = 2에서 비화학양론적 PEC 입자의 제조를 위해 폴리 음이온이 폴리 양이온에 추가되면 복합체에 항상 과잉의 양전하가 있음을 알아 두는 것이 매우 중요하다. 그들 사이의 반발력은 콜로이드 안정성을 유지하는 데 도움이 된다. 그러나, 폴리 음이온에 폴리 양이온 (과량)을 첨가하여 동일한 중합체 혼합물을 제조하는 경우, 초기 코아세르베이트의 음전하는 폴리 양이온의 첨가를 통해 중간 값에 도달할 것이다. 결과적으로 고분자 전해질이 잘못된 순서로 혼합되면 중성 입자가 응집될 수 있다. 따라서 부족한 폴리 이온이 과잉 이온에 추가되어 고분자 전해질의 특성에 따라 다른 핵 생성 역학이 발생할 수 있다.The order in which the polyelectrolyte was mixed together revealed what the excess ions were at the beginning of the assembly process. It is very important to note that when polyanions are added to polycations for the preparation of non-stoichiometric PEC particles, for example at [n +/n-] = 2, there is always an excess of positive charge in the complex. The repulsive forces between them help maintain colloidal stability. However, if the same polymer mixture is prepared by adding polycations (in excess) to polyanions, the negative charge of the initial coacervate will reach an intermediate value through addition of polycations. As a result, if the polyelectrolyte is mixed in the wrong order, neutral particles may agglomerate. Therefore, the scarce poly ions may be added to the excess ions, resulting in different nucleation kinetics depending on the properties of the polyelectrolyte.

첨가 순서의 효과는 고분자 전해질의 혼합 비율을 적정할 때 분명해진다. 예를 들어, 고분자 전해질의 혼합 순서는 나노 입자의 크기에 영향을 미칠 뿐만 아니라 크기가 최대 2 배까지 변화할 뿐만 아니라 이러한 복합체의 NaCl에 대한 안정성에도 영향을 미친다. 이는 아마도 고분자의 다른 패킹 때문이다. 복합체의 최종 형태에 대한 강한 의존성 또는 거의 무시할 수 있는 효과를 발견하는 다소 다른 결과를 보여주었다. 연구 간의 불일치는 다른 변수 (예:분자량 및 다중 이온 강도)의 영향에 기인해야하므로 각 사례를 개별적으로 평가해야 한다.The effect of the order of addition becomes apparent when titrating the mixing ratio of the polyelectrolyte. For example, the mixing order of the polyelectrolyte not only affects the size of the nanoparticles, but also changes the size up to a factor of two, as well as the stability of these complexes to NaCl. This is probably due to the different packing of the polymer. showed somewhat different results, finding strong dependence or almost negligible effects on the final form of the complex. Discrepancies between studies should be attributed to the influence of other variables (e.g. molecular weight and multiple ionic strength), so each case should be evaluated individually.

⑦ PEC 입자 가교⑦ PEC particle crosslinking

PEC 나노 입자, 특히 저 분자량 폴리머, 부분적으로 이온화된 폴리 이온 또는 높은 염 농도에 노출되었을 때 제조된 나노 입자는 용액에서 유리 폴리 이온과 평형을 이룬다. 이 평형은 정전기적 결합을 약화시키는 상황에서 나노 입자로부터 폴리 이온이 방출되는 쪽으로 변위 될 수 있다. 결과적으로 PEC 입자는 희석되거나 다른 하전된 화합물에 노출될 때 분해 될 수 있다.PEC nanoparticles, particularly low molecular weight polymers, partially ionized polyions, or nanoparticles prepared when exposed to high salt concentrations, equilibrate with free polyions in solution. This equilibrium can be displaced towards the release of polyions from the nanoparticles in a situation that weakens the electrostatic bonding. As a result, PEC particles can degrade when diluted or exposed to other charged compounds.

대안으로, PEC 입자의 안정성은 복합 폴리 이온을 공유적으로 가교하여 나노 입자로부터 폴리머 사슬이 분리되는 것을 방지함으로써 크게 향상 될 수 있다. 본질적으로 가교는 고분자 전해질 사슬을 '중합'하여 작동하여 폴리머의 전체 분자량을 크게 증가시켜 결과적으로 결합 친화성을 증가시킨다. 이를 위해 고분자 전해질은 고분자 전해질이 구조에 가교 그룹을 가지고 있는지 또는 사전 조립된 복합체를 가교하는 세 번째 구성 요소가 시스템에 추가되는지 여부에 따라 입자 자체 조립 중 또는 후에 가교 될 수 있다.Alternatively, the stability of the PEC particles can be greatly improved by covalently crosslinking the composite polyions to prevent dissociation of the polymer chains from the nanoparticles. In essence, crosslinking works by 'polymerizing' the polyelectrolyte chains, greatly increasing the overall molecular weight of the polymer, which in turn increases the binding affinity. To this end, the polyelectrolyte can be crosslinked either during or after particle self-assembly, depending on whether the polyelectrolyte has crosslinking groups in its structure or whether a third component is added to the system that crosslinks the pre-assembled composite.

가교 후 PEC 입자의 예시적인 예는 그들의 코어 및/또는 가교된 poly(acrylic acid) (PAA) 및 poly(l-lysine) (PLL)로부터 나노 입자이다. 이러한 PEC 입자의 껍질에서 발견되는 아민 또는 카르복실 산은 각각 genipin 또는 cystamine을 사용하여 가교 결합되었다. 코어의 PLL 사슬은 orthosilicic acid를 전구체로 사용하여 실리카 증착에 의해 가교 역할을 한다. 이러한 가교 결합된 입자는 최대 150 배 희석까지 견딜 수 있다.Illustrative examples of PEC particles after crosslinking are nanoparticles from their core and/or crosslinked poly(acrylic acid) (PAA) and poly(l-lysine) (PLL). The amines or carboxylic acids found in the shells of these PEC particles were cross-linked using genipin or cystamine, respectively. The PLL chain of the core is crosslinked by silica deposition using orthosililic acid as a precursor. These cross-linked particles can withstand up to 150-fold dilution.

PEC 입자의 조립 후 가교는 가교기를 갖는 중합체의 기능화를 필요로 하지 않는다는 이점이 있으므로, 적합한 작용기를 갖는 거의 모든 고분자 전해질에 적용할 수 있다(예:설명된 경우 아민 또는 카르복실 산). 유전자 전달에서 폴리아민의 광범위한 적용을 감안할 때, glutaraldehyde, citric acid, carboximidates 및 N-hydroxysuccinimide esters를 포함한 다른 아민 가교 결합제가 폴리 플렉스 제조에 적용할 수 있다.Crosslinking after assembly of PEC particles has the advantage that it does not require the functionalization of polymers with crosslinking groups, and therefore is applicable to almost any polyelectrolyte with suitable functional groups (eg amines or carboxylic acids if described). Given the wide application of polyamines in gene delivery, other amine crosslinking agents, including glutaraldehyde, citric acid, carboximidates, and N-hydroxysuccinimide esters, are applicable for polyplex fabrication.

대안으로, 기능화된 고분자 전해질은 PEC 입자가 형성될 때 가교 결합을 한다. 지금까지 PEC 입자에서 폴리 이온을 기능화하고 교차 결합하는 데 가장 많이 사용되는 그룹은 온화한 반응 조건과 이황화 다리로의 가역적 교차 결합을 하는 티올이다. 예를 들어, 플라스미드 DNA와 시스테인 잔기로 장식된 PLL로부터 이황화 가교 폴리플렉스의 제조를 할 수 있다. 환원 조건에 노출되면 이러한 폴리 플렉스의 이황화 가교가 끊어져 PLL의 겉보기 분자량이 갑자기 감소하여 나노 입자의 분해와 DNA 방출이 시작된다.Alternatively, the functionalized polyelectrolyte cross-links when the PEC particles are formed. By far the most used group for functionalizing and crosslinking polyions in PEC particles is thiols with mild reaction conditions and reversible crosslinking with disulfide bridges. For example, one can make disulfide crosslinked polyplexes from plasmid DNA and PLL decorated with cysteine residues. Upon exposure to reducing conditions, the disulfide bridges of these polyplexes are broken, resulting in a sudden decrease in the apparent molecular weight of the PLL, initiating the degradation of nanoparticles and release of DNA.

불안정한 가교 결합제를 통해 짧은 다중 이온을 교차 결합하면 자극에 반응하는 PEC 입자를 제조할 수 있으며, 이는 이러한 불안정한 링커를 분해하는 제제의 존재하에서 분해될 수 있으며, 따라서 폴리 이온 간의 갑작스러운 전하 밀도 및 결합 친화도 손실을 유발할 수 있다. 따라서 세포질에서 발견되는 환원 조건은 이황화 가교 비히클의 감소를 통해 세포 내 약물 및 핵산 전달을 유발하는 데 이용되었다.Crosslinking short polyions through labile crosslinking agents can produce stimuli-responsive PEC particles, which can be degraded in the presence of agents that degrade these labile linkers, thus resulting in abrupt charge density and bonding between polyions. It can cause a loss of affinity. Thus, the reducing conditions found in the cytoplasm were utilized to trigger intracellular drug and nucleic acid delivery through the reduction of disulfide cross-linking vehicles.

두 개의 서로 다른 불안정한 링커를 결합하여 효소와 환원제의 존재 하에서 분해되는 이중 자극 반응 PEC 입자를 개발하였다. 이 시스템에서 PEI는 두 개의 시스테인 잔기를 포함하는 짧은 음이온성 펩타이드와 복합체를 형성하여 산화적 가교 결합 (P1SH, 그림 10)을 허용하여 PEC 입자에 이전 예와 같은 산화 환원 반응 특성을 부여하였다. 또한, 이러한 펩티드의 아미노산 서열은 박테리아 엘라스타제 (LasB)에 의해 특이적으로 분해 될 수 있으므로 교차 연결된 펩티드 사슬과 궁극적으로 PEC 입자 자체를 절단하는 또 다른 지점을 제공한다.By combining two different labile linkers, we developed a dual-stimulatory PEC particle that degrades in the presence of an enzyme and a reducing agent. In this system, PEI formed a complex with a short anionic peptide containing two cysteine residues, allowing oxidative crosslinking (P1SH, Fig. 10), giving the PEC particles the same redox properties as in the previous example. Furthermore, the amino acid sequence of these peptides can be specifically cleaved by bacterial elastase (LasB), thus providing another point of cleavage of the cross-linked peptide chain and ultimately the PEC particle itself.

이러한 입자의 교차 연결 무결성은 입자 안정성을 보장하는 데 가장 중요하지만 동시에 불안정한 교차 연결은 입자 분해 및 절단시화물의 방출을 유발하는 희생 그룹으로 설계될 수 있다.The cross-link integrity of these particles is paramount to ensure particle stability, but at the same time unstable cross-links can be designed into sacrificial groups that cause particle degradation and release of cargo upon cleavage.

Ⅲ. 다층 고분자 전해질(Polyelectrolyte Multilayer, PEM)Ⅲ. Polyelectrolyte Multilayer (PEM)

합성 및 천연 고분자 전해질 모두 layer by layer(LbL) 기반 나노 및 미세물체의 빌딩 블록으로 사용되었다. 합성 폴리머 사용의 주요 장점은 더 넓은 범위 (예: 이온 강도 및 조립 pH)에 걸쳐 여러 매개 변수를 조정할 수 있고 더 많은 물리적 및 화학적 응력에 대한 저항성을 조정할 수 있다는 것이다. 또한 화학적으로 쉽게 수정할 수 있다.Both synthetic and natural polyelectrolytes have been used as building blocks for layer-by-layer (LbL)-based nano and micromaterials. The main advantage of using synthetic polymers is the ability to tune several parameters over a wider range (eg ionic strength and assembly pH) and the ability to tune resistance to more physical and chemical stresses. It can also be easily modified chemically.

생체 내에서 자연 조직은 단백질, 다당류 및 성장 인자와 같은 기타 생리 활성 분자로 구성된 세포 외 기질에 내장된 세포로 구성된다. 따라서 세포가 생체 내에서 상호 작용하는 원래 조직을 재현하는 더 가까운 단계는 세포 외 기질 구성 요소를 필름의 구성 요소로 사용하는 것이다. 천연 고분자는 천연 세포 외 기질과의 구조적 유사성 및 생분해성 특성을 고려하여 생물 의학 분야에서 큰 잠재력을 보여주었다. 다당류는 수화가 높고 생체 적합성이 높으며 종종 생분해되기 때문에 특히 흥미롭다. 또한 PEM 필름으로 쉽게 가공할 수 있다.In vivo, natural tissue consists of cells embedded in an extracellular matrix composed of proteins, polysaccharides and other bioactive molecules such as growth factors. Therefore, a closer step to reproducing the original tissue with which cells interact in vivo is to use extracellular matrix components as components of the film. Natural polymers have shown great potential in the field of biomedical science, given their structural similarity to natural extracellular matrix and their biodegradable properties. Polysaccharides are of particular interest because of their high hydration, high biocompatibility, and often biodegradation. It can also be easily processed into PEM films.

LbL PEM은 바이오센서, 약물 전달, 생체 재료 코팅 및 조직 공학을 포함한 생체 의학 응용 분야에서 사용하고 있다. 또한 콜로이드 템플릿 또는 지지 재료를 사용하여 개별 코팅된 세포, 캡슐화된 세포 응집체, 중공 캡슐 또는 독립형 멤브레인을 포함한 다양한 유형의 LbL 기반 물체를 준비할 수 있다. 후자의 경우, 기본 기판 (콜로이드 템플릿 또는 지지 재료)을 제거해야하는데, 이는 결함이 도입되거나 거칠기가 변경될 수 있으므로 어려운 단계이다.LbL PEMs are being used in biomedical applications including biosensors, drug delivery, biomaterial coatings and tissue engineering. In addition, colloidal templates or support materials can be used to prepare various types of LbL-based objects, including individually coated cells, encapsulated cell aggregates, hollow capsules, or free-standing membranes. In the latter case, the underlying substrate (colloidal template or support material) must be removed, which is a difficult step as defects may be introduced or the roughness may be altered.

반대로 하전된 고분자 전해질을 연속적으로 증착하여 다층 고분자 전해질 (PEM)을 준비하는 방법은 주변 환경과 생리적 조건에서 사용자 친화적인 준비, 다양한 생체 분자를 통합할 수 있는 가능성, PEM 구조에 대한 미세 제어 및 생산의 견고성으로 인해 높은 관심을 받고 있다. 이 나노 스케일 제어는 pH, 이온 강도, 폴리머 기능성 및 전하 밀도와 같은 증착 조건을 변경하여 간단히 얻을 수 있다. 또한 폴리머 농도는 필름 성장에 중요한 역할을 한다. 특히, pH 증폭 성장과 고분자 전해질 농도의 변화를 결합하면 최소한의 증착 단계에서 매우 두꺼운 어셈블리를 만들 수도 있다.Methods for preparing multilayer polyelectrolytes (PEMs) by sequential deposition of oppositely charged polyelectrolytes include user-friendly preparations in the surrounding environment and physiological conditions, the possibility to incorporate various biomolecules, and fine control and production of PEM structures. Due to its robustness, it has received a lot of attention. This nanoscale control can be achieved simply by changing deposition conditions such as pH, ionic strength, polymer functionality and charge density. Polymer concentration also plays an important role in film growth. In particular, combining pH-amplified growth with changes in polyelectrolyte concentration may produce very thick assemblies with minimal deposition steps.

더 나은 안정성을 위해 핵산과 형질주입 시약의 복합화는 기질 매개 형질주입의 접근 방식에 도움이 된다. 이러한 복합체는 코팅으로 대량으로 제조할 수 있어 유효성분 핵산의 운반 역할을 한다. PEM의 사용은 기질 매개 활성 물질 전달 분야에서 유망한 접근 방식이다. 약물을 PEM에 통합하는 능력은 이 시스템을 핵산 방출과 원하는 기능에 관련이 있다. PEM 증착을 위한 간단한 기술은 layer by layer (LbL) 기술로, 고분자 전해질이 기판에 교대로 증착할 수 있다. 양전하와 음전하를 띤 물질의 교대로 구조를 안정시키는 정전기 상호 작용으로 이루어진다. Complexing of transfection reagents with nucleic acids for better stability is helpful in the approach of substrate-mediated transfection. These complexes can be prepared in large quantities by coating, so that they serve to transport active ingredient nucleic acids. The use of PEM is a promising approach in the field of substrate-mediated active substance delivery. The ability to integrate drugs into PEMs is related to nucleic acid release and desired function of this system. A simple technique for PEM deposition is a layer by layer (LbL) technique, in which a polymer electrolyte can be deposited alternately on a substrate. Alternating positively and negatively charged substances consist of electrostatic interactions that stabilize the structure.

폴리 (L- 라이신), 키토산, poly (ethylenimine) (PEI)과 같은 양이온성 고분자 전해질과 알긴산, 히알루 론산, 폴리 아크릴산과 같은 음이온성 고분자 전해질과 같은 많은 PEM 작업에서 세포 생체 물질 상호 작용을 위한 좋은 화합물이다 양이온성 폴리머 중 PEI는 강한 양이온성 전하 밀도와 함께 비공유 결합을 형성하기 때문에 음으로 하전된 핵산의 복합체화에 많이 사용한다. 핵산을 복합체화 함으로써 뉴클레아제에 의한 분해, 음전하에 의한 면역계 자극과 같은 핵산 형질주입의 제한인자를 피할 수 있다. PEI는 모든 세 번째 원자에 질소를 가지고 있어 엔도솜에서 양성자를 방출할 수 있다. 완충 능력으로 인해 염화 음이온이 엔도솜으로 흘러 들어가 물의 유입과 결과적으로 삼투압 팽창을 일으킨다. 이것은 소위 *?**?*양성자 스폰지 효과*?**?*로 인해 엔도솜이 파열되어 PEI-핵산 복합체를 세포질로 방출된다. Good for cell-biomaterial interactions in many PEM tasks, such as cationic polyelectrolytes such as poly(L-lysine), chitosan, poly(ethylenimine) (PEI) and anionic polyelectrolytes such as alginic acid, hyaluronic acid, polyacrylic acid Among cationic polymers, PEI is widely used for complexing negatively charged nucleic acids because it forms non-covalent bonds with a strong cationic charge density. By complexing nucleic acids, limiting factors of nucleic acid transfection such as degradation by nucleases and stimulation of the immune system by negative charges can be avoided. PEI has nitrogen at every third atom, so it can release protons from the endosome. Due to their buffering capacity, chloride anions flow into the endosome, causing an influx of water and consequently osmotic expansion. This is due to the so-called *?**?*proton sponge effect*?**?* causing endosomes to rupture and release the PEI-nucleic acid complex into the cytoplasm.

성공적인 형질주입을 위해서는 분자량, 화학 구조 및 인산/질소 (N/P) 비율을 선택하는 것이 중요하다. N/P 비율은 양이온성 폴리머의 아민 그룹과 DNA 또는 RNA의 인산염 그룹의 몰 비율로 정의되며 효율적인 유전자 전달에 중요하다. 비율은 형질 감염을 위한 입자의 크기를 결정하므로 세포 실험에 중요한 척도이다.Selection of molecular weight, chemical structure, and phosphate/nitrogen (N/P) ratio is important for successful transfection. The N/P ratio is defined as the molar ratio of amine groups in cationic polymers to phosphate groups in DNA or RNA and is important for efficient gene delivery. Ratio is an important measure for cell experiments as it determines the size of the particles for transfection.

히알루론산 (HA)은 음전하를 띤 글리코사미노글리칸으로 세포 외 기질, 활액, 탯줄 및 혈액에서와 같이 자연적으로 발생한다. 생체 적합성, 생분해성 및 면역원성 없음과 같은 생체 고분자 특성은 히알루론산을 상처 치유, 무릎 골관절염 치료 또는 조직 공학 스캐폴드에 적합한 재료로 만든다. 이를 위해 중요한 것은 폴리머의 특성을 담당하는 히알루론산의 분자량이다. 고 분자량 히알루론산은 조직 손상시 항염증 효과가 있는 반면, 저 분자량 히알루론산은 전 염증성 케모카인과 사이토카인의 활성화를 시킨다. HA는 음전하로 인해 전형적인 형질주입 시약은 아니지만 키토산 또는 폴리-L-아르기닌과 함께 핵산 전달에 자주 사용된다. HA를 형질주입 시약 PEI와 병용하면 HA가 PEI의 세포 독성 효과를 줄일 수 있다는 큰 이점이 있다.Hyaluronic acid (HA) is a negatively charged glycosaminoglycan that occurs naturally as in the extracellular matrix, synovial fluid, umbilical cord, and blood. Biopolymer properties such as biocompatibility, biodegradability and no immunogenicity make hyaluronic acid a suitable material for wound healing, knee osteoarthritis treatment or tissue engineering scaffolds. Important for this is the molecular weight of hyaluronic acid, which is responsible for the properties of the polymer. High molecular weight hyaluronic acid has an anti-inflammatory effect upon tissue damage, while low molecular weight hyaluronic acid activates pro-inflammatory chemokines and cytokines. Although HA is not a typical transfection reagent due to its negative charge, it is frequently used for nucleic acid delivery in conjunction with chitosan or poly-L-arginine. Combining HA with the transfection reagent PEI has the great advantage that HA can reduce the cytotoxic effect of PEI.

1. LbL 조립 중공캡슐1. LbL Assembly Hollow Capsule

다층 고분자 전해질(PEM)로 만든 마이크로 미터 및 나노 미터 크기의 캡슐은 화학, 물리학, 생물학 및 의학 분야의 응용 분야에서 생명 공학 및 나노 기술 분야의 중요성 때문에 집중적인 연구의 대상이 되었다. 다층 캡슐은 희생 콜로이드 주형에 음이온성 및 양이온성 PE를 교대로 증착한 다음 코어를 용해시켜 제조한다. 콜로이드 템플릿에 LbL의 증착, 코어 용해 및 LbL 조립 캡슐로의 약물 캡슐화로 LbL 어셈블리를 통해 코어-쉘 입자 및 다층 중공 캡슐을 제조하는 방법은 체계적이고 광범위한 연구되었다. Micrometer- and nanometer-sized capsules made of multilayer polyelectrolytes (PEMs) have been the subject of intensive research because of their importance in biotechnology and nanotechnology for applications in chemistry, physics, biology and medicine. Multilayer capsules are prepared by alternately depositing anionic and cationic PE onto a sacrificial colloidal mold and then dissolving the core. Methods for preparing core-shell particles and multilayer hollow capsules via LbL assembly by deposition of LbL on colloidal templates, core dissolution and drug encapsulation into LbL assembly capsules have been systematically and extensively studied.

LbL 조립 캡슐의 장점은 캡슐 제조에 사용되는 고분자 전해질(PE)와 그 특성 사이의 상호 작용 (예:공유 및 비공유)의 다양성에 있다. 다층은 저 분자량 화합물에 대해서는 투과성이고 더 큰 거대 분자에는 투과성이 없기 때문에 선택적 투과성을 보여주었다. 다층 중공 캡슐의 크기는 희생 템플릿의 크기를 변경하여 쉽게 제어할 수 있다. 쉘 두께는 층 수와 준비 조건에 따라 변경될 수 있으므로 두께와 형태를 제어할 수 있다. 특히, 이러한 캡슐은 주로 사용되는 폴리머의 화학적 특성과 조립 조건으로 인해 더 나은 캡슐화 효율과 안정적인 제타 전위를 가진다. 약한 PE 시스템의 pH 또는 이온 강도의 변화를 통해 캡슐화 및 방출에 대한 성공적인 투과성 변화가 나타난다. 코어 구성의 유형과 함께 사용되는 폴리머의 화학적 특성은 중공 캡슐의 탄성 계수, 인성, 강도 및 견고성과 같은 기계적 특성을 정의한다. 중합체 유형 (예:더 두꺼운 층은 전하 밀도가 낮은 PE에 의해 형성됨), 중합체 용액의 농도 (높은 농도는 벽이 두꺼워 짐), 이온 강도 및 pH와 같은 제조 조건 또한 캡슐의 상호 작용 유형, 껍질 두께 및 투과성에 영향을 미친다.The advantage of LbL-assembled capsules lies in the diversity of interactions (eg, covalent and non-covalent) between the polyelectrolyte (PE) used to manufacture the capsule and its properties. The multilayer showed selective permeability because it was permeable to low molecular weight compounds and not to larger macromolecules. The size of the multilayer hollow capsule can be easily controlled by changing the size of the sacrificial template. The shell thickness can be changed according to the number of layers and preparation conditions, so that the thickness and shape can be controlled. In particular, these capsules have better encapsulation efficiency and stable zeta potential, mainly due to the chemical properties and assembly conditions of the polymers used. Successful permeability changes for encapsulation and release appear through changes in pH or ionic strength of weak PE systems. The chemical properties of the polymer used, along with the type of core construction, define the mechanical properties of the hollow capsule, such as elastic modulus, toughness, strength and rigidity. Manufacturing conditions such as polymer type (e.g. thicker layer is formed by PE with lower charge density), concentration of polymer solution (higher concentration results in thicker walls), ionic strength and pH also the type of interaction of the capsule, shell thickness and permeability.

중공 캡슐 내부의 다양한 거대 분자의 캡슐화는 쉘 투과성을 조작하기 위해 폴리머의 물리 화학적 특성을 조정하여 수행된다. 그러나 대부분의 작업은 폴리머 중 하나로 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate, PSS)와 같은 강력한 PE를 사용하므로 페이로드를 방출하기 위해 분자간 힘의 교란 (예:공유 결합, 수소 결합 및 정전기 상호 작용)이 발생한다. 캡슐 안정성을 보호하는 것이 반드시 필요하다. 이로 인해 pH, 이온 강도, 극성 및 온도와 같은 다양한 환경 유발 요인이 관찰되어 껍질 상호 작용력을 조절하여 캡슐 투과성을 조작하는 데 중요한 역할을 하였다. Encapsulation of various macromolecules inside hollow capsules is accomplished by tuning the physicochemical properties of polymers to manipulate shell permeability. However, most of the work uses a strong PE such as polystyrene sulfonate (PSS) as one of the polymers, so perturbation of intermolecular forces (e.g. covalent bonding, hydrogen bonding, and electrostatic interactions) occurs to release the payload. . It is essential to protect capsule stability. Due to this, various environmental triggers such as pH, ionic strength, polarity and temperature were observed, which played an important role in manipulating capsule permeability by modulating the shell interaction force.

다른 분자/화합물을 캡슐에 더 쉽고 성공적으로 캡슐화하는 것은 약물 전달 매개체로서 다층 캡슐의 잠재력을 보여준다. 이들은 효소, 핵산, 펩타이드, 단백질, 치료제, 생체 분자, 형광 분자 및 나노 입자에 이르는 모든 종류의 물질 및/또는 분자를 속이 빈 구멍에 캡슐화할 수 있다. 이는 재료 자체를 템플릿으로 사용하거나, 재료를 코어 템플릿에 통합하거나, 환경 트리거를 사용하여 캡슐의 투과성을 제어하여 미리 형성된 캡슐에 약물을 캡슐화하여 여러 가지 방법으로 달성할 수 있다. 이러한 요소는 셸에 도입된 여러 기능과 함께 캡슐화된 페이로드를 제어된 방식으로 해제하는데도 사용된다. 제조 중에 유기 분자, NP, 형광 염료, 폴리머, 나노 튜브 및 기타 생체 분자와 같은 기능을 PE 다층에 통합하면 쉘의 내부 구조, 기계적 특성 및 투과성을 쉽게 제어하여 외부 트리거에 노출된 상태에서 적재된 화물 방출을 유도할 수 있다.Easier and more successful encapsulation of different molecules/compounds into capsules shows the potential of multilayer capsules as drug delivery vehicles. They can encapsulate all kinds of substances and/or molecules ranging from enzymes, nucleic acids, peptides, proteins, therapeutics, biomolecules, fluorescent molecules and nanoparticles into hollow pores. This can be achieved in a number of ways by using the material itself as a template, incorporating the material into a core template, or encapsulating the drug in a preformed capsule by using an environmental trigger to control the permeability of the capsule. These elements, along with several features introduced into the shell, are also used to release encapsulated payloads in a controlled way. Incorporation of functions such as organic molecules, NPs, fluorescent dyes, polymers, nanotubes, and other biomolecules into PE multilayers during manufacturing allows easy control of the shell's internal structure, mechanical properties and permeability, allowing the loaded cargo to remain exposed to external triggers. emission can be induced.

그 후, 레이저 광, 초음파, 자기장, 효소 변형 및 기계적 변형과 같은 외부 트리거의 노출 하에서 페이로드를 해제할 수도 있다. 후자의 경우 캡슐은 비가역적으로 파열되어 폭발 또는 지속 방식으로 로드된 분자를 방출한다. 약한 PE는 특정 범위의 pH 또는 이온 강도에서만 이온화된 형태로 존재하므로 다층 캡슐의 개방 및 폐쇄 상태는 다양한 pH 또는 이온 강도로 쉽게 제어할 수 있으며, 이는 생체 내 응용 프로그램에서 널리 사용되는 개념으로 폴리펩타이드, 폴리뉴클레오타이드, 지질 및 다당류와 같은 천연 바이오폴리머는 효소 및 pH 유도 분해를 통해 일반적인 생리적 조건에서 생분해되기 때문에 많이 연구되고 있다.Thereafter, the payload may be released under exposure of external triggers such as laser light, ultrasound, magnetic field, enzymatic modification, and mechanical modification. In the latter case, the capsule ruptures irreversibly, releasing the loaded molecules in an explosive or sustained manner. Weak PE exists in an ionized form only in a specific range of pH or ionic strength, so the open and closed state of the multilayer capsule can be easily controlled with various pH or ionic strength, which is a widely used concept in in vivo applications. , polynucleotides, lipids and polysaccharides have been studied a lot because they are biodegradable under normal physiological conditions through enzyme and pH-induced degradation.

현재까지 강력한 PE 캡슐은 환경적 특성의 사소한 변화에 따른 치료제의 로딩 및 제어 방출, 사슬간 상호 작용의 억제, 물리적 요인의 작용 하에 있는 LbL films의 분해/재배열에 이르기까지 다양한 실제 응용 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 약한 PE 시스템이 이러한 많은 이점을 제공할 수 있다는 사실에도 불구하고 몇 종류의 사례만이다. 예를 들어, 즉각적인 환경 변화 (예:pH, 이온 강도 및 온도)에 대한 반응성은 약 하전된 그룹이 서로 물리적으로 근접해 있기 때문에 발생한다. PE 밀도의 효과는 시스템에 많은 하전 그룹이 있을 때 특히 두드러질 수 있다. LbL 어셈블리에 서로 다른 하전 그룹을 사용하면 다층 필름의 잔류 전하가 폴리머/폴리머 상호 작용을 조작하는 데 중요한 역할을 하여 LbL 시스템에 고유한 반응성을 부여할 수 있어 속성을 쉽게 엔지니어링할 수 있다. To date, robust PE capsules have been widely used in a variety of practical applications, from loading and controlled release of therapeutics following minor changes in environmental properties, inhibition of interchain interactions, to degradation/rearrangement of LbL films under the action of physical factors. is being used Despite the fact that weak PE systems can provide many of these benefits, there are only a few examples. For example, reactivity to immediate environmental changes (eg, pH, ionic strength, and temperature) occurs because weakly charged groups are in physical proximity to each other. The effect of PE density can be particularly pronounced when there are many charged groups in the system. The use of different charge groups for LbL assembly allows the residual charge of the multilayer film to play an important role in manipulating polymer/polymer interactions, giving the LbL system a unique reactivity, allowing for easy engineering of properties.

2. LBL 기반 필름2. LBL based film

현재 나노 두께의 다층 박막을 제조하기 위한 Chemical Vapor Deposition(CVD), Atomic layer deposition, colloidal assembly, molecular beam epitaxy 등등 많은 기술이 개발되어 있다. 그러나, 나노 스케일에서 자유롭게 조절이 가능하고 여러 가지의 재료들의 특성에 제한을 주지 않으며 열 처리나 강한 자극이 필요 없이 간단하게 만들 수 있는 기술은 층과층 적층법(Layer-by-Layer Assembly)이 유일하다. 층과층 적층법은 정전기적 인력, 수소결합, 반 데르 발스 힘, 소수성 결합 등의 상호 인력이 작용하는 물질들이 한 단계씩 쌓여 가는 과정을 통하여 나도 두께의 박막을 형성한다. 층과층 적층법으로 제조된 나노 박막은 재료 제한이 없고 세포 배양, 약물전달, 촉매, 감지 등등 다양한 분야에서 활발하게 연구되고 있다.Currently, many technologies such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition, colloidal assembly, and molecular beam epitaxy have been developed for manufacturing nano-thick multilayer thin films. However, the layer-by-layer assembly method is a technology that can be freely adjusted at the nanoscale, does not limit the properties of various materials, and can be made simply without heat treatment or strong stimulation. unique The layer-by-layer lamination method forms a thin film with a thickness of me through the process of stacking materials with mutual attraction such as electrostatic attraction, hydrogen bonding, van der Waals force, and hydrophobic bonding. Nano-thin films manufactured by the layer-by-layer method have no material limitations and are being actively studied in various fields such as cell culture, drug delivery, catalyst, and sensing.

일반적으로 층과층 적층법을 실행하기 위한 Dip-coating 방법, Spin-coating 방법, Spray-coating 방법이 있다. Dip-coating 방법은 순차적으로 대상체를 용액에 담아 대상체의 표면에 기능성 물질을 코팅하는 방법이며 맨 처음으로 개발된 방법이다. Spin-coating 방법은 일정한 속도로 회전하는 힘에 의하여 용액에 녹아 있는 물질이 대상체의 표면에 흡착되어 나노 박막을 만든다. Spray-coating 방법은 노즐에서 용액을 분사하여 액적을 대상체의 표면에 붙어 코팅하는 방법이다.In general, there are a dip-coating method, a spin-coating method, and a spray-coating method for performing a layer-by-layer lamination method. The dip-coating method is a method of coating a functional material on the surface of an object by sequentially putting an object in a solution, and it is a method developed for the first time. In the spin-coating method, a substance dissolved in a solution is adsorbed to the surface of an object by a force rotating at a constant speed to make a nano-thin film. The spray-coating method is a method of coating droplets by spraying a solution from a nozzle to adhere to the surface of an object.

기능성 나노 박막기술을 제조하기 위한 이와 같은 기존의 기술들은 장·단점이 있다. Dip-coating 방법의 경우 대상체와 재료의 제한이 거의 없고 특별한 장비가 필요하지도 않아서 비용적으로 굉장히 저렴하다. 하지만 시간이 오래 걸리고 제조가 끝난 후에 대상체와 용액은 집적적인 접촉에 의해 사용한 용액이나 재료가 오염이 될 가능성이 높기에 재료의 특성을 보존하기가 쉽지 않아 재사용에 어려움이 있다. Spin-coating 방법은 원심력에 의해 용액을 고르게 분포시키고 보다 빠른 속도로 나노 박막을 제조할 수 있다. 단점으로는 원심력으로 발생시킬 장비가 필요하며 대면적이나 대량으로 나노 박막 제조 어렵고 대량으로 제조하기 위해서는 더 큰 원심력을 발생시킬 고가의 장비가 필요하다. Spray-coating 방법은 용액을 분사할 수 있는 장비를 이용하여 대면적까지 분사할 수 있다. 그러나 노즐에서 분사 될 때의 압력이 분산되어 액적의 크기가 일정하지 않고 고른 코팅이 되지 않을 수 있다. 또한 이 대표적인 기존의 방법들은 나노 단위에서 수직적으로 두께나 재료, 거칠기 등의 다양한 기능성을 제공할 수는 있지만 수평적으로 다양한 기능성을 부여하기 어렵다는 공통적인 단점을 가지고 있다.These existing technologies for manufacturing functional nano-thin film technology have advantages and disadvantages. In the case of the dip-coating method, there are almost no restrictions on objects and materials, and no special equipment is required, so the cost is very low. However, since it takes a long time and the object and the solution are highly likely to be contaminated by the intensive contact between the object and the solution after the manufacturing is finished, it is difficult to preserve the properties of the material, so it is difficult to reuse it. The spin-coating method distributes the solution evenly by centrifugal force and can produce a nano-thin film at a faster speed. The disadvantage is that it requires equipment to generate centrifugal force, and it is difficult to manufacture nano thin films on a large area or in large quantities, and expensive equipment to generate greater centrifugal force is required for mass production. In the spray-coating method, a large area can be sprayed using equipment that can spray the solution. However, the pressure when sprayed from the nozzle is dispersed, so the size of the droplets is not constant and an even coating may not be achieved. In addition, these representative existing methods can provide various functionalities such as thickness, material, and roughness vertically at the nano level, but have a common disadvantage in that it is difficult to provide various functionalities horizontally.

본 발명은 기존의 방법들의 장점은 유지하고 긴 제조 시간, 재료의 낭비, 수평적인 기능성 부여의 어려움 등의 단점들을 최소화하기 위하여 층과층 적층법을 잉크젯 프린팅 기술과 융합하여 2차원 대상체의 표면에 빠른 시간, 재료 사용의 최소화, 수평적 기능성 부여 등이 가능한 나노 박막을 제조할 수 있다.In order to maintain the advantages of existing methods and minimize disadvantages such as long manufacturing time, wastage of materials, and difficulty in imparting horizontal functionality, the present invention combines the layer-by-layer stacking method with inkjet printing technology to create a two-dimensional object on the surface of the object. It is possible to manufacture nano-thin films capable of fast time, minimization of material use, and horizontal functionality.

LBL 어셈블리는 1990 년대 Decher에 의해 박막 제조를 위한 LB (Langmuir-Blodgett) 어셈블리의 대체 방법으로 처음 설명되었다. LB 어셈블리는 헤드-투-헤드/테일-테일 배열이 번갈아 가며 주로 양친매성 분자를 사용하는 다층의 제조를 허용하며 광범위하게 검토되었다. 다층 필름을 생산할 수 있음에도 불구하고 이 기술 자체는 시간이 많이 걸리고 수행하는 데 값 비싼 장비가 필요하며 사용할 수 있는 분자 유형에 따라 제한되었다. LBL 어셈블리의 출현으로 이러한 많은 한계를 극복할 수 있었으며 그 결과 다층 어셈블리에 대한 대중적인 접근 방식이 되었다. LBL assembly was first described by Decher in the 1990s as an alternative method to LB (Langmuir-Blodgett) assembly for thin film fabrication. LB assembly has been extensively reviewed, allowing the fabrication of multilayers using predominantly amphiphilic molecules with alternating head-to-head/tail-tail configurations. Despite the ability to produce multilayer films, the technique itself is time consuming, requires expensive equipment to perform, and is limited by the types of molecules available. The advent of LBL assemblies has overcome many of these limitations and has resulted in a popular approach to multilayer assemblies.

이 방법을 사용하여 다층 고분자 전해질(PEM)은 하전된 기판에 음전하와 양전하를 띠는 고분자 (폴리 전해질, PE)를 순차적으로 교대로 흡착하여 제작된다. PE의 각 모노머 단위는 전하를 가지고 있어 정전기 상호 작용이 가능한 다중 하전 분자를 생성한다. 덜 일반적이기는 하지만 다른 상호 작용은 수소 결합, 배위 화학, 소수성 상호 작용을 포함한 PEM 형성을 유도할 수도 있다. 따라서 LBL 어셈블리는 LB 어셈블리와 동일한 재료 제한없이 PEM 준비의 간단한 방법을 제공하므로 필름 준비에 대한 나노 스케일 제어를 유지하면서 최소한의 장비만으로도 수행할 수 있다.Using this method, a multilayer polymer electrolyte (PEM) is fabricated by sequentially and alternately adsorbing negatively and positively charged polymers (polyelectrolyte, PE) onto a charged substrate. Each monomer unit of PE has a charge, creating a multi-charged molecule capable of electrostatic interactions. Although less common, other interactions may lead to PEM formation, including hydrogen bonding, coordination chemistry, and hydrophobic interactions. Thus, LBL assembly provides a simple method of PEM preparation without the same material limitations as LB assembly, which can be performed with minimal equipment while maintaining nanoscale control over film preparation.

PE는 용액에 영구적인 전하가 있는 그룹 (강한 PE)과 전하가 pH에 크게 의존하는 그룹 (약한 PE)으로 분류할 수 있다. 반복되는 모노머 단위를 구성하는 그룹의 수에 기반한 전하 밀도는 또한 PE 간의 가능한 상호 작용에 영향을 미친다. PE의 특성 (즉, 전하 밀도, 분자량, 약함 대 강함)은 제조되는 필름의 거동에 큰 영향을 미친다. LBL 필름은 주로 정전기 상호 작용에 의해 함께 고정된다. 필름 내의 전하는 본질적으로 또는 외부적으로 중화된다. 고유 전하 보상은 PE 간의 전하 쌍을 의미하며, 외부 보상에 의해 중화되는 전하는 주변 솔루션의 반대 이온과 쌍을 이룬다. 고정 전하는 필름 구조 (즉, 스테레오)에 부과 된 제약으로 인해 다른 PE의 전하와 짝을 이룰 수없는 필름 내 전하이다. 이들은 외부 보상을 통한 중화에 의존한다.PE can be divided into a group with a permanent charge in solution (strong PE) and a group whose charge is highly dependent on pH (weak PE). The charge density based on the number of groups that make up the repeating monomer units also affects the possible interactions between PEs. The properties of PE (i.e., charge density, molecular weight, weak vs. strong) have a significant impact on the behavior of the films produced. LBL films are held together mainly by electrostatic interactions. The charge in the film is neutralized either intrinsically or extrinsically. Intrinsic charge compensation refers to the pair of charges between PEs, and the charge neutralized by the external compensation is paired with a counter ion in the surrounding solution. A fixed charge is a charge in the film that cannot pair with the charge of another PE due to the constraints imposed on the film structure (i.e. stereo). They rely on neutralization through external rewards.

PEM 성장의 초기 모델은 질량 및 필름 두께의 증가가 증착된 이중층 (증착 단계) 수에 비례하는 선형 성장 시스템을 보여준다. 실제로, 폴리 (나트륨스티렌설포네이트) (PSS)/폴리 (알리아민염산염) (PAH) 및 키토산 (CHI)/셀룰로오스 나노 위스커 필름을 포함하여 합성 및 천연 PE를 포함하는 선형 성장 필름은 많은 예가 있다. 이 필름에서 각 이중층은 상호 침투가 거의없이 직접 인접하는 이중층(위 또는 아래)만 상호 작용하므로 필름 내에서 뚜렷한 층상 형태가 보인다. 그러나 PLL과 히알루로난 (HA)을 사용한 PEM은 선형 성장 메커니즘을 하지 않는 입증된 필름 시스템으로 오히려 이 시스템은 각 증착주기에 따라 막 두께가 기하급수적으로 증가하였다. 이러한 유형의 성장은 적어도 하나의 PE가 빌드 업 중에 필름 안팎으로 이동할 수 있는 확산 모델에 기인한다. Early models of PEM growth show a linear growth system in which the increase in mass and film thickness is proportional to the number of deposited bilayers (deposition steps). Indeed, there are many examples of linear growth films comprising synthetic and natural PE, including poly(sodium styrenesulfonate) (PSS)/poly(aliamine hydrochloride) (PAH) and chitosan (CHI)/cellulose nano whisker films. In this film, distinct lamellar morphology is seen within the film, as each bilayer interacts with only directly adjacent bilayers (above or below) with little interpenetration. However, PEM using PLL and hyaluronan (HA) is a proven film system that does not have a linear growth mechanism. Rather, the film thickness increased exponentially with each deposition cycle. This type of growth is due to a diffusion model in which at least one PE can migrate in and out of the film during build-up.

일반적으로 이 메커니즘에 의해 성장하는 필름은 천연 고분자로 구성된다. 그러나 선형 및 기하급수적으로 성장하는 필름은 서로 관련되어 있다. 필름이 구성되는 실험 조건 (즉, 온도, pH, 이온 농도)은 관련 PE 사이의 결과적인 상호 작용 강도에 큰 역할을 하며, 결과적으로 주어진 필름의 성장 메커니즘, 밀도 및 강도에 영향을 미친다. 이러한 매개 변수는 필름 거동을 결정하기 위해 PE 자체의 특성 (즉, 약한 대 강함, 분자 질량, 2° 상호 작용)만큼 중요하다. 선형 성장 필름은 고유 전하 보상이 우세한 고하전 PE 및 낮은 이온 강도 조건을 선호하여 고밀도 필름 구조를 형성하는 경향이 있다. 그러나 이온 강도가 증가하면 성장 메커니즘이 기하급수적 거동을 나타내도록 변경될 수 있다. 이것은 1M NaCl로 구성된 PSS/PAH 필름이 기하급수적으로 성장하는 반면 0.15M NaCl로 구성된 필름은 선형적으로 성장한다. 반대로도 관찰되었다. 이온 강도를 감소시킴으로써 특징적인 지수 성장을 선형 성장으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, CHI/HA 필름은 10-4 M NaCl에서 선형으로 성장했지만 0.15 M NaCl의 농도에서 기하급수적으로 성장하였다. 그러나 기하급수적인 성장을 보이는 필름은 낮은 이온 강도에서 불안정한 경향이 있으며 이러한 조건에서 증착에 대한 구조적 영향이 있다. 예를 들어, 10-4 M NaCl에 증착된 CHI/HA 필름은 연속 필름을 형성할 수 없으며 섬 형태로 남아 있다.In general, films grown by this mechanism are composed of natural polymers. However, linear and exponentially growing films are interrelated. The experimental conditions under which the film is constructed (i.e., temperature, pH, ion concentration) play a large role in the resulting interaction strength between the relevant PEs, which in turn influences the growth mechanism, density and strength of a given film. These parameters are as important as the properties of the PE itself (ie, weak vs. strong, molecular mass, 2° interaction) to determine the film behavior. Linearly grown films tend to form high-density film structures in favor of high-charge PE and low ionic strength conditions where intrinsic charge compensation predominates. However, as the ionic strength increases, the growth mechanism can be altered to exhibit exponential behavior. This means that PSS/PAH films composed of 1M NaCl grow exponentially while films composed of 0.15M NaCl grow linearly. The opposite was also observed. By reducing the ionic strength, it is possible to revert the characteristic exponential growth to a linear growth. For example, CHI/HA films grew linearly at 10 −4 M NaCl but exponentially at a concentration of 0.15 M NaCl. However, films showing exponential growth tend to be unstable at low ionic strengths and there is a structural impact on deposition under these conditions. For example, CHI/HA films deposited in 10 −4 M NaCl cannot form continuous films and remain island-like.

높은 pH에서 PEI와 낮은 pH에서 폴리 (아크릴산) (PAA)를 번갈아 증착하여 다층의 기하급수적 성장을 크게 증폭하는 직접적인 방법이 있다. 교번하는 pH는 다층에서 고분자 전해질의 이온화 정도를 전환하여 PEI의 필름 안팎으로 확산을 향상시켜 주기 당 증착된 질량을 증가시킨다. pH 조정 가능한 전하 밀도와 약한 고분자 전해질의 확산성의 시너지 작용은 계층적 마이크로 및 나노 구조 표면을 가진 다층의 향상된 성장을 위한 새로운 방법을 제공한다.There is a direct method to greatly amplify the exponential growth of multilayers by alternately depositing PEI at high pH and poly(acrylic acid) (PAA) at low pH. Alternating pH changes the degree of ionization of the polyelectrolyte in the multilayer, enhancing the diffusion of PEI into and out of the film, increasing the deposited mass per cycle. The synergistic action of pH-tunable charge density and diffusivity of weak polyelectrolytes provides a novel method for the enhanced growth of multilayers with hierarchical micro- and nanostructured surfaces.

고분자 전해질 다층은 높은 pH에서 PEI와 낮은 pH에서 PAA를 번갈아 증착하여 구성하였다. 다층의 성장 속도에 대한 pH의 영향을 정량화하기 위해 필름 질량 및 두께의 증가를 서로 다른 pH 값에서 측정한 결과는 다중 전해질 용액의 pH 차이가 증가함에 따라 필름 성장의 증폭을 보여준다. PEI 및 PAA 모두에 대해 pH 7.2에서 준비된 필름은 예상대로 증착 횟수에 따라 선형적으로 성장한다. 다층이 PEI 8.0/PAA 5.0에서 준비될 때 질량과 두께는 비선형 증가한다. 필름 성장의 비선형성은 pH 차이가 증가함에 따라 더욱 두드러진다. Polyelectrolyte multilayers were constructed by alternately depositing PEI at high pH and PAA at low pH. Measurements of increases in film mass and thickness at different pH values to quantify the effect of pH on the growth rate of multilayers show the amplification of film growth with increasing pH differences in multielectrolyte solutions. Films prepared at pH 7.2 for both PEI and PAA grow linearly with the number of depositions, as expected. Mass and thickness increase nonlinearly when multilayers are prepared in PEI 8.0/PAA 5.0. The nonlinearity of film growth becomes more pronounced as the pH difference increases.

또한, 다층 필름의 지수 성장 메커니즘은 각 증착주기 동안 다층 필름 안팎으로 PEI 분자의 확산에 의존한다. 폴리에틸렌 이민 (PEI)과 폴리 (아크릴산) (PAA)는 모두 용액의 pH에 따라 전하 밀도가 변할 수 있는 약한 고분자 전해질이다. 전체 필름 구조를 높은 pH (PEI 용액에서)와 낮은 pH (PAA 용액에서)에 번갈아 노출하면 다층 내에서 다중 양이온/다가 음이온에 대해 보상되지 않은 농도가 향상된다. 따라서 고 pH 전해질 용액의 PEI는 표면층의 역전을 보상할뿐만 아니라 벌크 전하를 보상하기 위해 필름으로 확산된다. 다층이 낮은 pH에서 PAA와 추가로 접촉하면 보상되지 않은 벌크 전하를 가진 양성자화된 PEI가 계면으로 확산되어 중화된다. pH가 전체 필름 구조의 전하 밀도에 영향을 미치기 때문에 고분자 전해질에 대해 보상되지 않은 양은 필름의 총 두께에 비례하는 벌크 전하에 대해 보상되지 않은 농도에 의해 제어된다. pH 조정 가능한 전하 밀도와 약한 고분자 전해질의 확산성의 시너지 작용으로 인해 다층 성장이 가속화된다.In addition, the exponential growth mechanism of multilayer films depends on the diffusion of PEI molecules into and out of the multilayer film during each deposition cycle. Polyethylene imine (PEI) and poly(acrylic acid) (PAA) are both weak polyelectrolytes whose charge density can change with the pH of the solution. Alternating exposure of the entire film structure to high pH (in PEI solution) and low pH (in PAA solution) enhances the uncompensated concentration for polycations/polyanions within the multilayer. Therefore, the PEI in the high pH electrolyte solution diffuses into the film to compensate for the bulk charge as well as to compensate for the reversal of the surface layer. Upon further contact of the multilayer with PAA at low pH, protonated PEI with uncompensated bulk charge diffuses to the interface and neutralizes it. Since pH affects the charge density of the overall film structure, the uncompensated amount for the polyelectrolyte is controlled by the uncompensated concentration for the bulk charge proportional to the total thickness of the film. Multilayer growth is accelerated due to the synergistic action of the pH-tunable charge density and the diffusivity of the weak polyelectrolyte.

높은 pH에서 PEI와 낮은 pH에서 PAA를 번갈아 증착하여 PAA/PEI 다층 필름의 pH 증폭된 성장은 (a) PAA/PEI의 pH 증폭 지수 성장은 음으로 하전된 PAA 종료 필름 negatively charged, PAA-terminated film으로 시작된다. (b) 필름을 높은 pH PEI 용액에 담그면 다층 필름을 탈 양성자화하여 전하를 음전하로 만든다. 이것은 PEI를 필름으로 확산시키고 (c) 헹굼 후 필름에 남아있는 폴리 양이온에 대해 보상되지 않는다. (d) 다층 필름을 낮은 pH의 PAA 용액에 담그면 다층을 양성자화한다. 이로 인해 PEI가 필름 밖으로 확산되고 필름/용액 계면에서 PAA와 반응하도록 보정되지 않은 PEI가 발생한다. (e) 마지막으로 음으로 하전된 PAA 종단 표면 negatively charged PAA-terminated surface이 생성된다. 높은 pH (PEI 용액에서)와 낮은 pH (PAA 용액에서)에서 완전한 필름 구조를 번갈아 노출하면 다층 내의 다중 양이온/다가 음이온에 대해 보상되지 않은 농도가 향상되어 증착주기 당 성장이 증폭된다.pH-amplified growth of PAA/PEI multilayer films by alternately depositing PEI at high pH and PAA at low pH (a) pH-amplified exponential growth of PAA/PEI negatively charged, PAA-terminated film starts with (b) Immersion of the film in a high pH PEI solution deprotonates the multilayer film, making the charge negative. This diffuses PEI into the film and (c) does not compensate for polycations remaining in the film after rinsing. (d) Immersion of the multilayer film in a low pH PAA solution protonates the multilayer. This causes PEI to diffuse out of the film and uncorrected PEI to react with the PAA at the film/solution interface. (e) Finally, a negatively charged PAA-terminated surface is generated. Alternating exposure of the complete film structure to high pH (in PEI solution) and low pH (in PAA solution) enhances the uncompensated concentration of polycations/polyanions within the multilayer, amplifying growth per deposition cycle.

LBL 필름은 용액 간의 교차 오염을 방지하기 위해 중간 헹굼 단계를 통해 기판을 반대 전하의 고분자 전해질 용액에 담그는 반복적인 절차를 통해 생성된다. 많은 연구가 pH, 온도 및 이온 강도와 같은 다양한 조건부 매개 변수의 영향에 초점을 맞추었지만 효과를 결정하기 위한 작업은 수행되지 않았다. 필름 성장에 대한 중간 헹굼 단계 외에도 실험 조건의 결과로 선형에서 지수로의 전이가 많은 경우가 있지만 증착 초기 단계 (처음 10-15 층 내)에서 반대되는 사례는 거의 보고되지 않았다. 필름의 무결성과 연속성은 영향을 받지 않는다. The LBL film is created through an iterative procedure in which the substrate is immersed in a polyelectrolyte solution of opposite charge with an intermediate rinse step to prevent cross-contamination between solutions. Although many studies have focused on the influence of various conditional parameters such as pH, temperature and ionic strength, no work has been done to determine the effect. In addition to the intermediate rinse steps for film growth, there are many cases of linear to exponential transitions as a result of the experimental conditions, but few cases of the opposite in the early stages of deposition (within the first 10–15 layers) have been reported. The integrity and continuity of the film are not affected.

다른 양이온을 가진 다층 DNA 코팅을 개발하여 생체 의학 응용을 위한 임플란트 코팅으로 사용하기 위한 폴리머로 사용하고 있다. 300-bp DNA는 poly (allylamine hydrochloride) (PAH; MW ~ 70 000 D) 또는 poly-D-lysine (PDL; MW 30,000-70 000 D)과 결합하여 기질 [PDL/DNA] 5 또는 기질 [PAH/DNA] 5 층을 형성한다. 즉, 코팅은 항상 기질과 접촉하는 다중 양이온성 폴리머로 시작하여 DNA 최상층으로 끝난다. 코팅의 DNA 함량은 이중층 당 약 3μg/cm2이고 기질 (석영, 실리콘, 티타늄)과는 무관하다. 이러한 티타늄 코팅은 Simulated Body Fluid (SBF)에서 탄산 하이드록시아파타이트의 침전 형성을 향상시킨다. PAH 함유 코팅은 완전한 hydroxyapatite 커버리지를 제공하는 반면, 코팅되지 않은 기판과 PDL 함유 코팅은 점과 같은 침전물만 발생시킨다. 두 가지 모두, hydroxyapatite로부터 미리 형성된 코팅과 생리적 조건에서 hydroxyapatite 증착을 향상시키기 위한 임플란트 표면 처리는 뼈 접촉을 위한 임플란트 표면의 생물학적 성능을 향상시키는 데 널리 사용된다. 이러한 코팅이 뼈 결합 능력을 가지고 있다. 유사하게, 생물의학에 널리 사용되는 초고 분자량 폴리에틸렌과 폴리 카프로락톤 위에 비스우레이도 계면 활성제를 기본 층으로 하고 300bp DNA를 최상층으로 사용하는 이중층 시스템은 결정화를 증가시킨다. Multilayer DNA coatings with different cations have been developed and used as polymers for use as implant coatings for biomedical applications. 300-bp DNA can be combined with poly (allylamine hydrochloride) (PAH; MW ~ 70 000 D) or poly-D-lysine (PDL; MW 30,000-70 000 D) to form substrate [PDL/DNA] 5 or substrate [PAH/ DNA] to form 5 layers. That is, the coating always starts with the polycationic polymer in contact with the substrate and ends with the top layer of DNA. The DNA content of the coating is about 3 μg/cm 2 per bilayer and is independent of the substrate (quartz, silicon, titanium). This titanium coating enhances the formation of precipitates of hydroxyapatite carbonate in Simulated Body Fluid (SBF). PAH-containing coatings provide full hydroxyapatite coverage, whereas uncoated substrates and PDL-containing coatings only produce dot-like deposits. In both cases, preformed coatings from hydroxyapatite and implant surface treatment to enhance hydroxyapatite deposition under physiological conditions are widely used to enhance the biological performance of implant surfaces for bone contact. These coatings have the ability to bind bones. Similarly, a bi-layer system with a bisureido surfactant as the base layer and 300 bp DNA as the top layer on ultra-high molecular weight polyethylene and polycaprolactone, widely used in biomedicine, increases crystallization.

생의학 응용을 위해 cp-티타늄은 양이온 고분자와 어류 정자 DNA인 폴리 -L- 라이신 (PLL)의 다층 필름으로 코팅되었다. 상부 코팅으로 PLL을 사용하는 시스템은 소 혈청 알부민 (BSA) 흡착을 향상시키고 SBF에 노출되었을 때 hydroxyapatite 결정의 입자 크기를 줄이는 것으로 밝혀졌다. 모든 코팅 시스템은 SBF 노출 동안 칼슘 포스페이트상의 침착을 향상시켰다.For biomedical applications, cp-titanium was coated with a multilayer film of a cationic polymer and poly-L-lysine (PLL), a fish sperm DNA. A system using PLL as the top coating was found to enhance bovine serum albumin (BSA) adsorption and reduce the particle size of hydroxyapatite crystals when exposed to SBF. All coating systems enhanced the deposition on calcium phosphate during SBF exposure.

연어 고환 DNA 300bp 또는 7000bp와 프로타민 설페이트가 티타늄 표면에 결합되어 프로타민이 Ti에 고정된 것으로 시작하여 DNA가 최상층으로 끝나는 10층 코팅으로 결합되었으며 표면 분석 데이터에서 더 두꺼운 코팅이 300bp DNA에서 확인하였다. 2000bp 연어 DNA와 키토산을 음이온성 및 양이온성 고분자로 사용하는 폴리 (D, L- 젖산) 필름의 표면 공학에 LbL 접근법을 적용하였다. 커플링을 위한 초기 PEI 층부터 시작하여 전체 기판 커버리지를 위해 최소 5개의 이중층이 필요하였다. 이러한 5겹 층은 ~ 30시간 내에 37℃에서 5000 U/mL의 리소자임 용액에서 완전히 분해되었다.Salmon testis DNA 300bp or 7000bp and protamine sulfate were bound to the titanium surface, bound to a 10-layer coating, starting with protamine immobilized on Ti and ending with the topmost layer. The LbL approach was applied to the surface engineering of poly(D,L-lactic acid) films using 2000bp salmon DNA and chitosan as anionic and cationic polymers. Starting with the initial PEI layer for coupling, a minimum of 5 bilayers were required for full substrate coverage. This 5-ply layer was completely decomposed in 5000 U/mL of lysozyme solution at 37°C within ˜30 hours.

다중 음이온성 성분으로 DNA를 사용한 LbL 다층 코팅은 생물학적 활성 분자의 고정화를 허용할 뿐만 아니라 생체 물질 표면의 표면 전하 및 표면 에너지를 조정할 수 있다. 이것은 음으로 하전된 표면과 다른 접근법에 의해 생성된 향상된 표면 에너지를 가진 표면이 치유 과정과 골 유착을 개선하는 것으로 나타났기 때문에 높은 관심을 끌고 있다. 다가 양이온 성분이 주로 DNA 고정화 수단으로 사용된다는 점을 언급할 가치가 있다.LbL multilayer coatings using DNA as polyanionic component not only allow immobilization of biologically active molecules, but also can tune the surface charge and surface energy of the surface of biomaterials. This is of high interest as negatively charged surfaces and surfaces with enhanced surface energy generated by other approaches have been shown to improve the healing process and osseointegration. It is worth mentioning that the polyvalent cationic component is mainly used as a means of DNA immobilization.

3. 독립형 필름(Free standing film)3. Free standing film

LbL PEM은 바이오센서, 약물 전달, 생체 재료 코팅 및 조직 공학을 포함한 생체 의학 응용 분야에서 사용하고 있다. 또한 콜로이드 템플릿 또는 지지 재료를 사용하여 개별 코팅된 세포, 캡슐화된 세포 응집체, 중공 캡슐 또는 독립형 멤브레인을 포함한 다양한 유형의 LbL 기반 물체를 준비할 수 있다. 후자의 경우, 기본 기판 (콜로이드 템플릿 또는 지지 재료)을 제거해야하는데, 이는 결함이 도입되거나 거칠기가 변경될 수 있으므로 어려운 단계이다.LbL PEMs are being used in biomedical applications including biosensors, drug delivery, biomaterial coatings and tissue engineering. In addition, colloidal templates or support materials can be used to prepare various types of LbL-based objects, including individually coated cells, encapsulated cell aggregates, hollow capsules, or free-standing membranes. In the latter case, the underlying substrate (colloidal template or support material) must be removed, which is a difficult step as defects may be introduced or the roughness may be altered.

지금까지 독립형 필름(Free standing film)의 개발은 대부분 투명하고 기계적으로 견고하며/또는 전기 전도성인 합성 또는 나노 복합 필름에 중점을 두었다. 열적 특성도 연구되었다.To date, the development of free standing films has mostly focused on synthetic or nanocomposite films that are transparent, mechanically robust and/or electrically conductive. Thermal properties were also studied.

현재까지 전적으로 다당류로 만든 독립형(FS) 필름에 대한 연구는 아직 부족하다. 분리 단계의 어려움은 이러한 막의 응집력 부족 및 조작에서 생긴다. 조작을 위해 수용성 폴리 (비닐 알코올) 막에 의해 지지되어야하는 층 쌍 당 2.9 nm의 초박형 FS 키토산/알지네이트 (CHI/ALG) 막을 제조하는 데 성공하였으며 그것을 사용하여 개의 내장 흉막 결손을 복구하였다. 다당류 막의 분리 단계를 위해 그들은 층 쌍의 수, 증착 시간 및 폴리머 농도를 변경하여 다양한 실험 조건을 연구하고 저에너지 기판에 CHI/Hyaluronan (CHI/HA) 필름을 구축하였다. 단 하나의 실험 조건에서만 분리 가능하고 견고한 ~ 3.5μm 두께의 멤브레인을 생성할 수 있었다. 이 막을 생리학적 완충액에서 안정하게 만들기 위해 추가적인 가교 단계가 필요하였다.To date, studies on free-standing (FS) films made entirely of polysaccharides are still lacking. The difficulty of the separation step arises from the lack of cohesion and manipulation of these membranes. We succeeded in fabricating an ultra-thin FS chitosan/alginate (CHI/ALG) membrane of 2.9 nm per layer pair, which should be supported by a water-soluble poly(vinyl alcohol) membrane for manipulation, and used it to repair visceral pleural defects in dogs. For the separation step of the polysaccharide film, they studied various experimental conditions by changing the number of layer pairs, deposition time and polymer concentration, and built CHI/Hyaluronan (CHI/HA) films on low-energy substrates. Only one experimental condition was able to produce a separable and robust ~3.5 μm thick membrane. An additional crosslinking step was required to make this membrane stable in physiological buffers.

약물 전달 및 조직 공학에 사용할 수 있는 두꺼운 다당류 막 (수십 μm 범위)을 생산하는 것이다. 25 ~ 200 개의 층 쌍으로 만들어진 생체 적합성 (CHI/ALG) FS 막은 4 ~ 35μm의 해당 건조 두께로, 어떠한 후 처리 단계없이 기본 불활성 기질로부터 분리하여 준비하였다. CHI와 ALG는 풍부함과 다양성을 위해 선택되었다. CHI는 갑각류 껍질에서 발견되는 풍부한 다당류인 키틴의 N- 탈 아세틸화에서 얻은 양이온성 다당류입니다. ALG는 조류에서 추출된다. 그것은 조정 가능한 물리 화학적 특성을 가진 매우 다재다능하고 적응 가능한 재료이다. CHI와 ALG는 이미 생물 의학 응용 분야에서 널리 사용되고 있으며 상처 드레싱 재료의 전형적인 구성 요소입니다. ALG는 세포 캡슐화에도 사용된다.To produce thick polysaccharide membranes (in the tens of μm range) that can be used for drug delivery and tissue engineering. Biocompatible (CHI/ALG) FS membranes made of 25-200 layer pairs, with corresponding dry thicknesses of 4-35 μm, were prepared by separation from the underlying inert substrate without any post-treatment steps. CHI and ALG were chosen for their abundance and variety. CHI is a cationic polysaccharide obtained from the N-deacetylation of chitin, an abundant polysaccharide found in crustacean shells. ALG is extracted from algae. It is a very versatile and adaptable material with tunable physicochemical properties. CHI and ALG are already widely used in biomedical applications and are typical components of wound dressing materials. ALG is also used for cell encapsulation.

PEM 필름으로 만들어진 FS 멤브레인은 기본 비활성 기질에서 분리되었으며 후 처리 단계없이 생리학적 완충액에서 안정적이었다. 또한 모델 약물의 침투를 가능하게 하였다. FS membranes made of PEM films were isolated from the basal inert substrate and were stable in physiological buffers without any post-treatment steps. It also allowed penetration of the model drug.

Ⅵ. 다층 고분자 전해질 나노입자Ⅵ. Multilayer Polyelectrolyte Nanoparticles

본 발명은 유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하고 이들 간의 정전기적 상호 작용으로 형성되는 고분자 전해질 목합체(polyelectrolyte complex, PEC) 및 다층 고분자 전해질(polyelectrolyte Multilayer, PEM)을 균질화하며 상기 유효성분이 봉입된 다층 전해질 나노입자(Polyelectrolyte multilayer nanoparticles: PEMN)에 관한 것이다.The present invention homogenizes a polyelectrolyte complex (PEC) and a polyelectrolyte multilayer (PEM) comprising an active ingredient, a cationic compound, and an anionic compound and formed by electrostatic interaction between them, and It relates to polyelectrolyte multilayer nanoparticles (PEMN) encapsulated in minutes.

상기 약리적 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산에서 선택될 수 있다. 바람직하게 약리적 유효성분은 음이온성 핵산일 수 있다.The pharmacologically active ingredient may be selected from metals, small molecule drugs, proteins, growth factors, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids. Preferably, the pharmacologically active ingredient may be an anionic nucleic acid.

지난 10년 동안 의료 분야에 적용되는 나노입자(NP) 관련 연구는 무기에서 유기 시스템에 이르기까지 크게 증가하였다. 무기 나노 입자의 경우, 일반적으로 보고되는 시스템은 금속 나노 입자 (은, 금, 산화 아연, 산화철 등)에 해당한다. (I) 금속 나노 구조 (II) 금속 산화물 나노 구조와 (III) 금속 나노 합금은 화학적, 물리적, 생합성 방법으로 생산할 수 있는 세 그룹으로 분류된다. 반면에 유기 NP는 덴드리머, 자가 조립 시스템 (미셀 및 리포솜) 및 고분자 나노 입자가 가장 많이 사용되고 보고된 시스템인 다양한 종류가 있다. Over the past decade, research on nanoparticles (NPs) applied in the medical field has increased significantly, from inorganic to organic systems. In the case of inorganic nanoparticles, the commonly reported systems correspond to metal nanoparticles (silver, gold, zinc oxide, iron oxide, etc.). (I) metal nanostructures (II) metal oxide nanostructures and (III) metal nanoalloys are classified into three groups that can be produced by chemical, physical, and biosynthetic methods. On the other hand, there are various types of organic NPs, with dendrimers, self-assembled systems (micelles and liposomes) and polymer nanoparticles being the most used and reported systems.

고분자 NP와 관련하여 이들은 상용성, 생분해성 및 낮은 세포 독성이라는 특성으로 인해 생의학 분야에서 일반적으로 사용되며 키토산, 변형 전분 및 천연 검과 같은 천연 고분자가 매우 일반적이다. 그러나 고분자 NP의 개발은 생체적합성 합성 물질로도 얻을 수 있기 때문에 생체 고분자 시스템에만 국한되지 않는다. 이는 주로 polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), 폴리 글리콜 산 (PGA) 및 아크릴 레이트 기반 폴리머 등도 사용된다. 마찬가지로 고분자 NP는 구조에 따라 분류되며, 가장 일반적인 것은 나노 구, 나노 캡슐, 고분자 나노 접합체 및 고분자 전해질 복합체(polyelectrolyte complex, PEC) 등이다. With respect to polymeric NPs, they are commonly used in biomedical fields due to their properties of compatibility, biodegradability and low cytotoxicity, and natural polymers such as chitosan, modified starch and natural gums are very common. However, the development of polymer NPs is not limited to biopolymer systems because they can also be obtained from biocompatible synthetic materials. It is mainly used for polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), polyglycolic acid (PGA) and acrylate-based polymers. Similarly, polymer NPs are classified according to their structures, and the most common ones are nanospheres, nanocapsules, polymer nanoconjugates, and polyelectrolyte complexes (PECs).

PEC과 관련하여, 이들은 여러 방법으로 얻을 수 있는데, 이는 가장 많이 사용되는 것 중 하나는 전통적인 고분자 전해질 착물화(polyelectrolytic complexation) 프로세스 (bottom-up method, 상향식 방법)이다. 이 기술은 양이온성 및 음이온성 고분자 전해질이 수용액에 혼합될 때 정전기 인력에 의해 주어진 자발적인 혼성 중합체 응집(spontaneous interpolymeric aggregation)을 기반으로 한다. 이 고분자 전해 복합체 제조는 원칙적으로 수행하기 쉬운 방법론이다. 그러나 그것은 여러 내부 및 외부 변수에 의존하기 때문에 그 반대일 수도 있다. 내부 변수는 폴리머의 화학적 특성, 분자량 및 분율 전하이다. 외부 변수는 여러 용해 매체 조건(온도, pH, 또는 이온 강도) 뿐만 아니라 고분자 전해질 비, 혼합물 부피, 속도 및 첨가 순서 및 고분자 전해질 복합체화 중 교반 속도와 같은 많은 공정 조건에 따라 달라진다. 이러한 요인들은 특히 나노 미터 크기로 고분자 전해질 복합체를 얻기 어렵다는 사실로 이어진다. 따라서 상향식 방법을 통해 얻은 PEC의 표준화 및 확장은 어려운 실험을 수행하는 큰 도전이다. Regarding PEC, they can be obtained in several ways, one of the most used is the traditional polyelectrolytic complexation process (bottom-up method). This technique is based on spontaneous interpolymeric aggregation given by electrostatic attraction when cationic and anionic polyelectrolytes are mixed in aqueous solution. The preparation of this polymer electrolytic composite is in principle an easy-to-perform methodology. However, it can also be vice versa, as it depends on several internal and external variables. The internal variables are the polymer's chemical properties, molecular weight, and fractional charge. External variables depend on many dissolution medium conditions (temperature, pH, or ionic strength) as well as many process conditions such as polyelectrolyte ratio, mixture volume, rate and order of addition and stirring rate during polyelectrolyte complexation. These factors lead to the fact that it is difficult to obtain polyelectrolyte composites, especially in the nanometer size. Therefore, standardization and extension of PEC obtained through bottom-up methods is a great challenge to perform difficult experiments.

다른 한편으로, 다층 고분자 전해질 나노입자(Polyelectrolyte multilayer nanoparticles, PEMN)을 얻기 위해 사용될 수 있는 다른 방법(top-down method, 하향식 방법)은 초음파(sonication) 처리, 압출(extrusion) 및 고압 균질화(HPH: High Pressure Homogenization) 및 초고압 균질화(UHPH: Ultra High Pressure Homogenization)에 의한 고 에너지를 적용하여 PEC 및 PEM을 균질하게 하는 수단이다. On the other hand, other methods (top-down method) that can be used to obtain polyelectrolyte multilayer nanoparticles (PEMN) include sonication treatment, extrusion and high pressure homogenization (HPH: It is a means to homogenize PEC and PEM by applying high energy by High Pressure Homogenization) and Ultra High Pressure Homogenization (UHPH).

그러나, 이러한 하향식 방법은 균질화 과정 중에 적용되는 과잉 에너지에 의한 물질의 화학적 분해가 이러한 방법의 몇 가지 단점중 하나이다. 그럼에도 불구하고 이 기술의 가장 큰 장점은 구현된 조건을 산업 수준에서 쉽게 재현하고 확장할 수 있다는 것이다. 따라서 이러한 방법으로 개발된 NP 기술은 산업현장에 손쉽게 기술 이전을 할 수 있다. 또한, 전통적인 상향식 고분자 전해 복합화 과정(polyelectrolytic complexation)에서 발생하는 주요 문제 중 하나는 큰 입자 크기와 높은 다분산성(polydispersity)이 있는 PEC 시스템이다. 이는 초음파(sonication) 처리, 압출(extrusion), 고압(HPH) 및 초고압 (UHPH)을 포함하는 고 에너지를 이용한 하향식 균질화 방법으로 기존 상◎식 PEMN 제조 방법을 보완하면 개선될 수 있다.However, in this top-down method, chemical degradation of the material by the excess energy applied during the homogenization process is one of the several disadvantages of this method. Nevertheless, the greatest advantage of this technique is that the implemented conditions can be easily reproduced and scalable at the industrial level. Therefore, the NP technology developed in this way can be easily transferred to the industrial site. In addition, one of the main problems encountered in traditional bottom-up polyelectrolytic complexation is the PEC system with large particle size and high polydispersity. This can be improved by supplementing the existing top-down PEMN manufacturing method with a top-down homogenization method using high energy including sonication treatment, extrusion, high pressure (HPH) and ultra high pressure (UHPH).

본 발명에서 제조된 PEC 및 PEM으로부터 균질한 PEMN 현탁액을 생산하기 위하여 초음파 처리 및/또는 고압에서 스크린 막을 통하는 압출, 고압 및 초압력을 사용할 수 있다. 하였다. PEMN 형성에 초음파 처리로 커다란 PEM은 부서지며, PEM들은 얽힘 및/또는 분산할 수 있으며, 표면은 활성화되거나 기능화될 수 있으며, PEM은 유화될 수 있다. Ultrasonic treatment and/or extrusion through a screen membrane at high pressure, high pressure and superpressure can be used to produce a homogeneous PEMN suspension from the PEC and PEM prepared in the present invention. did. With sonication in PEMN formation, large PEMs are broken, the PEMs can entangle and/or disperse, the surface can be activated or functionalized, and the PEM can be emulsified.

이러한 처리 단계에서 고출력 초음파는 강렬한 효과를 준다. 높은 강도로 현탁액을 초음파 처리할 때, 액체 매체로 전파되는 음파는 빈번하게 주파수에 따라 고압 (압축) 및 저압 (희박) 사이클을 번갈아 발생시킨다. 저압 사이클 동안, 고강도 초음파는 액체 내에 작은 진공 기포 또는 공극을 생성한다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 부피에 도달하면 고압 사이클 중에 격렬하게 붕괴된다. 큰 입자는 표면 침식 (주변 액체의 캐비테이션 붕괴를 통해) 또는 입자 크기 감소 (입자 간 충돌 또는 표면에 형성된 캐비테이션 기포의 붕괴로 인해 분열될 수 있음). 이것은 결정체 크기 및 구조 변화로 인한 확산, 물질 전달 공정 및 고상 반응의 급격한 촉진을 가져온다. In this processing step, high-power ultrasound has a strong effect. When sonicating suspensions at high intensity, sound waves propagating into the liquid medium frequently alternate high-pressure (compression) and low-pressure (lean) cycles with frequency. During the low-pressure cycle, high-intensity ultrasound creates small vacuum bubbles or voids in the liquid. When the bubble reaches a volume where it can no longer absorb energy, it collapses violently during the high-pressure cycle. Larger particles can be disrupted by surface erosion (via cavitation collapse of the surrounding liquid) or particle size reduction (due to collisions between particles or collapse of cavitation bubbles formed on the surface). This results in rapid acceleration of diffusion, mass transfer processes and solid-state reactions due to crystal size and structure changes.

본 발명에 의한 유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하는 Polyelectrolyte multilayer nanoparticels, PEMN)로, 바람직하게, 음전하를 갖는 핵산과 양이온성 화합물이 정전기적 상호작용으로 구성하는 복합체의 층과 음이온 폴리머 외곽층을 포함하는 복합입자이다. Polyelectrolyte multilayer nanoparticles (PEMN) comprising an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound according to the present invention, preferably, a layer of a complex comprising a nucleic acid having a negative charge and a cationic compound through an electrostatic interaction and an anionic polymer It is a composite particle including an outer layer.

본 발명에서 PEMN은 (a) 유효성분인 음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하고 이들 간의 정전기적 상호작용으로 PEC 및 PEM을 제조하는 단계; 및In the present invention, PEMN comprises the steps of (a) an anionic nucleic acid, a cationic compound, and an anionic compound as active ingredients, and preparing PEC and PEM by electrostatic interaction between them; and

(b) 상기 제조된 PEM을 균질화하여 상기 핵산이 봉입된 PEMN을 제조하는 단계를 포함하여 제조할 수 있다.(b) homogenizing the prepared PEM to prepare a PEMN in which the nucleic acid is encapsulated.

본 발명의 PEC와 PEM의 제조는 음이온성 핵산 및 양이온성 화합물을 반응용액 내에서 30초간 연속적으로 와동(vortexing)하면서 혼합한 현탁용액에 음이온성 화합물을 첨가하여 30초간 연속적으로 와동 또는/및 초음파 처리를 하여 반응이 끝난 후, 상온에서 1시간 동안 안정화시키는 제1 방법을 사용하였다. The preparation of PEC and PEM of the present invention is performed by adding the anionic compound to a suspension solution in which the anionic nucleic acid and the cationic compound are continuously vortexed in the reaction solution for 30 seconds and continuously vortexed for 30 seconds or / and ultrasonic waves After the reaction was completed by treatment, the first method of stabilizing at room temperature for 1 hour was used.

상기 선택된 핵산, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물을 혼합하여 자기조립으로 제조되는 입자를 PEM라고 지칭하였다. 상기 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물은 각각에 1종류 이상을 선택할 수 있으며, 선택되어진 화합물을 혼합하여 PEM을 제조할 수 있다. The particles prepared by self-assembly by mixing the selected nucleic acid, cationic compound and anionic compound were referred to as PEM. One or more types of the nucleic acid, cationic compound, and anionic compound may be selected for each, and PEM may be prepared by mixing the selected compound.

음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 반응용액 내에 30초간 연속적으로 와동 또는/및 초음파 처리를 하여 반응이 끝난 후, 상온에서 1시간 동안 안정화시키는 제2 방법을 사용하였다. The second method was used in which the anionic nucleic acid, the cationic compound and the anionic compound were continuously vortexed and/or sonicated for 30 seconds in the reaction solution to complete the reaction and then stabilized at room temperature for 1 hour.

선택된 기판에 음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 교대로 층적하는 layer by layer 층적 기술로 제조되고 용출되는 막을 제조하는 제3 방법을 사용하였다.A third method for preparing an eluted membrane was used by layer-by-layer technology in which anionic nucleic acids, cationic compounds and anionic compounds were alternately stacked on a selected substrate.

본 발명에서 제조하는 PEMN은 폴리머기반 나노입자 또는 하이드로 겔일 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니다.The PEMN prepared in the present invention may be a polymer-based nanoparticle or a hydrogel. The present invention is not limited thereto.

본 발명에서 (a) 유효성분인 음이온성 핵산과 양이온 화합물을 혼합한 현탁용액에서 이들 간의 정전기적 상호 작용으로 제조된 코어입자를 포함하는 현탁용액 및 상기 현탁용액에 음이온성 화합물을 혼합하여 상기 코어입자와 상기 음이온성 화합물 간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 PEM; In the present invention, (a) a suspension solution containing core particles prepared by electrostatic interaction between the anionic nucleic acid and a cationic compound as an active ingredient in a mixed suspension solution, and an anionic compound by mixing the anionic compound in the suspension solution PEM formed by electrostatic interaction between particles and the anionic compound;

(b) 유효성분인 음이온성 핵산, 양이온 화합물 및 음이온성 화합물을 혼합한 현탁용액에서 이들 간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 PEM; 및(b) PEM formed by electrostatic interaction between anionic nucleic acids, cationic compounds and anionic compounds as active ingredients in a mixed suspension solution; and

(c) 유효성분 음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 기판에 교대로 증착하는 layer by layer 방법으로 제조되고 용출되는 PEM;을 포함할 수 있다.(c) the active ingredient anionic nucleic acid, cationic compound, and PEM prepared and eluted by a layer by layer method of alternately depositing an anionic compound on a substrate; may include.

상기 PEM은 고분자 전해질, 다층 고분자 전해질, 나노 겔, 하이드로 젤 및 중합체 미셀을 포함할 수 있다.The PEM may include a polyelectrolyte, a multilayer polyelectrolyte, a nanogel, a hydrogel, and a polymer micelle.

상기 PEM 제조 단계에서 진탕 및 초음파 처리를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 실시할 수도 있다.In the PEM manufacturing step, any one or more selected from the group including shaking and ultrasonic treatment may be performed.

여기서, 핵산, 양이온성 화합물 또는 음이온성 화합물은 각각에서 선택되어진 한 종류 또는 그 이상일 수도 있다. 목적에 따라 각각의 비율을 달리할 수 있다.Here, the nucleic acid, the cationic compound, or the anionic compound may be one or more types selected from each. Each ratio may be different depending on the purpose.

본 발명은 먼저, 유효성분으로 핵산과 양이온성 화합물로 핵, 코어입자를 제조한다. In the present invention, first, nuclear and core particles are prepared from nucleic acids and cationic compounds as active ingredients.

본 발명에서, 양이온성 화합물은 폴리펩티드, 펩티드. 알릴계 아민 폴리머, 또는 양이온성 다당류이다. 이들 양이온성 화합물을 사용하는 것에 의해, 코어입자의 안정성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the cationic compound is a polypeptide or a peptide. allyl-based amine polymers, or cationic polysaccharides. By using these cationic compounds, the stability of the core particles can be improved.

본 발명은 양이온성 화합물은 핵산과 코어입자를 형성한다. 본 발명은 또한 상기 서술한 복합입자의 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 제조 방법은, 수성 용매 중에서, 핵산과 양이온화도가 0.2이상인 양이온성 화합물을 혼합하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 상기 서술한 코어입자를 용이하게 제조할 수 있다.In the present invention, the cationic compound forms a core particle with a nucleic acid. The present invention also relates to a method for producing the above-mentioned composite particles. That is, the production method of the present invention is characterized in that the nucleic acid and the cationic compound having a cationization degree of 0.2 or more are mixed in an aqueous solvent. According to the present invention, the above-described core particles can be easily produced.

본 발명은 핵산 수용액 (A), 및 양이온성 화합물의 수용액 (B)를 별도로 제조하고, 이들 수용액을 서로와 혼합하는 것을 특징으로 한다. 이로써, (A) 및 (B)의 수용액을 별도로 제조하여 코어입자의 응집을 방지할 수 있다.The present invention is characterized in that an aqueous solution of a nucleic acid (A) and an aqueous solution of a cationic compound (B) are separately prepared, and these aqueous solutions are mixed with each other. Accordingly, it is possible to prevent aggregation of the core particles by separately preparing aqueous solutions of (A) and (B).

또한, 상기 기재된 수용액 (A)에 있어서의 핵산의 농도는 바람직하게는 1.7 mM 이하이다. 또한, 상기 기재된 수용액 (B)에 있어서의 전체 양이온성 화합물의 농도는 바람직하게는 1.7 mM 이하이다. 수용액 (A) 및 (B)에 있어서의 폴리머의 농도를 상기 기재된 범위로 설정함으로써, 응집하기 어려운 코어입자를 제조할 수 있다. In addition, the concentration of the nucleic acid in the aqueous solution (A) described above is preferably 1.7 mM or less. In addition, the concentration of the total cationic compound in the aqueous solution (B) described above is preferably 1.7 mM or less. By setting the concentration of the polymer in the aqueous solutions (A) and (B) in the ranges described above, it is possible to produce core particles that are difficult to aggregate.

본 발명에 의한 상기 핵산을 포함하는 PEM을 제조하는 방법은 핵산 자체가 음이온을 띄고 있다는 특성에 착안하여 양전하를 띄는 분자로 상기 핵산을 코팅하여 코어입자를 제조하고 추가적으로 음이온성 다당류를 2차 코팅하여 PEM을 제조하는 방법을 제공한다.The method for producing a PEM containing the nucleic acid according to the present invention focuses on the characteristic that the nucleic acid itself has an anion, coating the nucleic acid with a positively charged molecule to prepare a core particle, and additionally coating an anionic polysaccharide with a secondary coating. A method for making a PEM is provided.

바람직하게, 본 발명의 핵산 PEM은 핵산, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물의 혼합에 의한 복합입자일 수 있다.Preferably, the nucleic acid PEM of the present invention may be a multiparticulate by mixing a nucleic acid, a cationic compound and an anionic compound.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 양이온성 화합물은 상기 핵산과 정전기적 상호작용으로 응축된 PEM을 형성한다.More specifically, the cationic compound forms a condensed PEM by electrostatic interaction with the nucleic acid.

상기 핵산은 n개의 뉴클레오티드로 구성되어 있으며 분자당 n-1개의 음전하이고 또는 1 몰당 1.8 × 1025 음전하이다.The nucleic acid is composed of n nucleotides and has n-1 negative charges per molecule or 1.8×10 25 negative charges per mole.

상기 양이온성 화합물에서 대표적인 물질인, 프로타민(PS) 분자량이 5.8 kDa이고 염기성 아미노산, 특히 아르기닌(70~80 %)이 풍부하므로 몰당 양이온이 1.26 ± 1025이다. 따라서 복합체와 복합체를 형성하면 PS는 복합체 인산염 그룹의 음전하를 중성화시킨다. 일반적으로 코어입자라고 불리는 이 물질은 물에서 해리될 수 있는 그룹을 포함하고 있는 생물학적 거대 분자의 고분자로 구성되어 상호 작용하여 전하를 띤 구성 요소를 만든다.Protamine (PS), a representative material in the cationic compound, has a molecular weight of 5.8 kDa and is rich in basic amino acids, particularly arginine (70-80%), so that the cation per mole is 1.26 ± 10 25 . Thus, upon complexing with the complex, PS neutralizes the negative charge of the complex phosphate group. These materials, commonly called core particles, are made up of polymers of biological macromolecules containing groups that can dissociate in water and interact to form charged components.

본 발명의 핵산과 양이온성 화합물의 전하 비율(charge ratio)이 1:0.4 이상 즉 핵산은 1이고 PS는 0.4 이상으로 하는 방법을 제공할 수도 있다.It is also possible to provide a method in which the charge ratio of the nucleic acid to the cationic compound of the present invention is 1:0.4 or more, that is, the nucleic acid is 1 and the PS is 0.4 or more.

상기 핵산과 PS의 정전기적 상호작용으로 응집하는 코어입자의 상호간의 결합은 핵산과 PS 각각의 전하(charge)에 따라 결정되며 본 발명의 입자에서는 상기 핵산과 PS (㎍/mL)의 중량비는 30:15~150, 바람직하게는 30:15~90, 더욱 바람직하게는 30:75일 수 있다.The binding between the core particles aggregating due to the electrostatic interaction of the nucleic acid and PS is determined according to each charge of the nucleic acid and PS, and in the particle of the present invention, the weight ratio of the nucleic acid and PS (μg/mL) is 30 :15 to 150, preferably 30:15 to 90, more preferably 30:75.

상기 코어입자를 구성하는 핵산과 양이온성 화합물의 정전기적 상호작용으로 핵산의 원만한 방출을 위해 인간혈청알부민(HSA), 히알루론산, 양치매성 생체 고분자, 음전하를 띤 나노입자 또는 핵산 및 CaCl2을 포함하는 염에서 선택된 어느 하나를 사용할 수도 있다.Human serum albumin (HSA), hyaluronic acid, amphipathic biopolymers, negatively charged nanoparticles or nucleic acids and CaCl 2 for smooth release of nucleic acids by electrostatic interaction of nucleic acids and cationic compounds constituting the core particles Any one selected from the salt to be used may be used.

본 발명에서 제시하는 코어입자에 있어서, 핵산은 이온 복합체를 형성하기 위하여 반드시 양이온성 화합물을 더 포함한다. 즉 양이온성 화합물과 정전기적 상호작용으로 인해 양이온성 화합물 내부에 봉입된 음전하의 핵산은 형성된 이온 복합체는 입자의 코어 부분에 위치한다. 상기 핵산과 양이온성 화합물의 접촉으로 형성되는 코어입자의 층은 강한 양전하를 띠고 있어 세포에 부착력이 증가하고 조직 장벽을 통과하기 힘들다는 문제가 있다. In the core particle presented in the present invention, the nucleic acid necessarily further contains a cationic compound to form an ionic complex. That is, the ionic complex formed by the negatively charged nucleic acid encapsulated in the cationic compound due to the electrostatic interaction with the cationic compound is located in the core portion of the particle. The layer of core particles formed by the contact of the nucleic acid with the cationic compound has a strong positive charge, so there is a problem in that adhesion to cells is increased and it is difficult to pass through the tissue barrier.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고자 생체적합성이 좋으며 음전하를 띄고 있는 음이온성 화합물을 사용하여 2차로 상기 양이온성 화합물층 외면에 코팅하여 음이온성 화합물 층을 형성하여 PEM을 제조할 수 있다.In the present invention, in order to solve this problem, the anionic compound having good biocompatibility and having a negative charge is secondarily coated on the outer surface of the cationic compound layer to form an anionic compound layer to manufacture PEM.

상기 음이온성 화합물 층 코팅단계는 음이온성 화합물을 넣어 상기 양이온 분자층 외면에 상기 음이온성 화합물 층을 정전기적 인력으로 코팅하는 단계이다.The anionic compound layer coating step is a step of adding an anionic compound to coat the anionic compound layer on the outer surface of the cationic molecular layer by electrostatic attraction.

또한, 상기 핵산의 하나 이상의 말단은 콜레스테롤, 토코페롤 및 탄소수 10 내지 24개의 지방산으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 수식될 수 있다. 상기 콜레스테롤, 토코페롤 및 탄소수 10 내지 24개의 지방산에는 콜레스테롤, 토코페롤 및 지방산의 각 유사체, 유도체, 및 대사체가 포함된다.In addition, one or more ends of the nucleic acid may be modified with one or more selected from the group consisting of cholesterol, tocopherol and fatty acids having 10 to 24 carbon atoms. The cholesterol, tocopherol and fatty acids having 10 to 24 carbon atoms include cholesterol, tocopherols and their respective analogs, derivatives, and metabolites.

본 발명에서, 핵산은 전체 조성물의 중량을 기준으로, 0.05 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 0.1 내지 5중량%, 보다 더 구체적으로는 0.5 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 핵산의 함량이 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.05 중량% 미만이면 약물에 비하여 사용되는 전달체의 양이 너무 많아서 전달체에 의한 부작용이 있을 수 있고, 10 중량%를 초과하면, 나노입자의 크기가 너무 커져 나노입자의 안정성이 저하되고 필터 멸균시 손실율이 커질 우려가 있다.In the present invention, the nucleic acid may be included in an amount of 0.05 to 10% by weight, more specifically 0.1 to 5% by weight, and even more specifically 0.5 to 3% by weight, based on the weight of the total composition. If the content of the nucleic acid is less than 0.05% by weight based on the weight of the total composition, there may be side effects due to the carrier because the amount of the carrier used is too large compared to the drug, and if it exceeds 10% by weight, the size of the nanoparticles is too large As it increases, the stability of nanoparticles is reduced, and there is a risk that the loss rate during filter sterilization may increase.

상기 양이온성 화합물은, 핵산과 정전기적 상호작용에 의해 결합되어 복합체를 형성하고, 상기 복합체는 음이온성 화합물의 나노입자 구조 내부에 봉입된다. 따라서, 상기 양이온성 화합물는, 핵산과 정전기적 상호작용에 의해 복합체를 형성할 수 있는 모든 형태의 화합물을 포함하며, 예를 들어, 양이온성 지질 또는 양이온성 고분자 종류일 수 있다.The cationic compound is bound to the nucleic acid by electrostatic interaction to form a complex, and the complex is encapsulated in the nanoparticle structure of the anionic compound. Accordingly, the cationic compound includes all types of compounds capable of forming a complex by electrostatic interaction with nucleic acids, and may be, for example, cationic lipids or cationic polymers.

상기 PEM 제조는 핵산을 포함하는 수용액, 양이온성 화합물을 포함하는 수용액 및 음이온성 화합물을 포함하는 수용액을 별도로 제조하고 이들 수용액을 서로와 혼합하는 것을 특징으로 하며 상기 혼합물을 초음파분쇄기(ultrasonicator)로 분산시키는 것을 포함할 수도 있다.The PEM preparation is characterized in that an aqueous solution containing a nucleic acid, an aqueous solution containing a cationic compound, and an aqueous solution containing an anionic compound are separately prepared, and these aqueous solutions are mixed with each other, and the mixture is dispersed with an ultrasonicator. It may include making

상기 초음파분쇄기로는 배쓰 타입 초음파분쇄기(bath type ultrasonicator)를 사용하는 것이 바람직하다. 배쓰타입 초음파분쇄기는 20 내지 40 W/L(Watt/Liter)의 약한 초음파분쇄를 제공하고 매우 불균일한 분포를 제공하는 것으로 알려져 있는 반면, 프로브 타입 초음파분쇄기(probe type ultrasonicator)는 대략 20,000 W/L을 가할 수 있다. 프로브 타입의 초음파분쇄기가 집중되고 균일한 초음파 강도 투입으로 인해 배쓰형 타입 초음파분쇄기 보다 약 1,000배 우수함을 의미하는 것이다. As the ultrasonic crusher, it is preferable to use a bath type ultrasonicator. Bath type sonicators are known to provide mild sonicating of 20 to 40 Watts/Liter and provide a very non-uniform distribution, whereas probe type ultrasonicators provide approximately 20,000 W/L. can be added This means that the probe-type ultrasonic grinder is about 1,000 times superior to the bath-type ultrasonic grinder due to the concentrated and uniform ultrasonic intensity input.

일반적으로, 핵산은 그 불안정성으로 인해, 초음파 분쇄가 불가능하거나 곤란한 것으로 알려져 있었으나, 본 발명과 같이 핵산을 고분자 나노입자 내에 봉입시킴으로써 비로소 초음파분쇄기를 사용하는 것이 가능해져 전달체 제조 시 보다 편리하고 효율적인 제조가 가능하다.In general, nucleic acids have been known to be impossible or difficult to sonicate due to their instability, but as in the present invention, it is possible to use a sonicator only by encapsulating nucleic acids in polymer nanoparticles as in the present invention, making it more convenient and efficient to manufacture a delivery system. It is possible.

본 발명은 또한 상기 서술한 제조 방법에 의해 제조한 유효성분을 함유하는 PEM-함유 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 PEM 함유 조성물의 제조 방법은, 제1 또는 제2 방법의 혼합 단계를 포함하고, 혼합 이후 조성물의 pH가 수성 용매의 pH와 상이할 수 있음을 특징으로 한다.The present invention also relates to a method for producing a PEM-containing composition containing an active ingredient prepared by the above-described production method. That is, the method for preparing the PEM-containing composition of the present invention includes the mixing step of the first or second method, and is characterized in that the pH of the composition after mixing may be different from the pH of the aqueous solvent.

상기 서술한 제조 방법에 의해 제조된 PEM은, 이후 pH가 변화되는 경우에도 사라지지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면, PEM 함유 조성물을 용이하게 제조할 수 있다.The PEM prepared by the above-described manufacturing method does not disappear even when the pH is changed thereafter. Therefore, according to the present invention, a PEM-containing composition can be easily prepared.

또한, 상기 음이온 분자에 표적화 분자를 공유결합으로 연결할 수도 있다. 상기 복합체 입자를 능동적 운반체로 사용할 수 있다. 상기 표적화 분자는 세포표면에 결합하는 화합물, 항체 또는 펩티드, 압타머 또는 이들의 조합일 수 있다.In addition, the targeting molecule may be covalently linked to the anionic molecule. The composite particles can be used as an active carrier. The targeting molecule may be a cell surface-binding compound, antibody or peptide, aptamer, or a combination thereof.

또한, 본 발명은 또한 양이온성 화합물 및 핵산을 포함하는 PEM에 관한 것이며, PEM은 핵산가 비증폭 RNA, 자가 증폭 mRNA(Self-amplifying mRNA)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 제조할 수도 있다.In addition, the present invention also relates to a PEM comprising a cationic compound and a nucleic acid, wherein the PEM is prepared from one or two or more selected from the group consisting of non-amplifying RNA and self-amplifying mRNA. You may.

본 발명의 복합입자의 입자 직경이 500 nm 이하임을 특징으로 한다. It is characterized in that the particle diameter of the composite particle of the present invention is 500 nm or less.

상기 수혼화성 유기용매를 제거하는 단계 이후에, 동결건조 보조제를 가하여 동결건조 하는 공정을 더 포함할 수 있다.After the step of removing the water-miscible organic solvent, it may further include a step of freeze-drying by adding a freeze-drying aid.

상기 제조방법은, 상기 동결 건조 전에 고분자 나노입자 수용액을 멸균필터로 멸균하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include a step of sterilizing the aqueous polymer nanoparticle solution with a sterilizing filter before the freeze-drying.

본 발명에서 사용되는 동결건조 보조제는 동결건조된 조성물이 케이크 형태를 유지할 수 있도록 하거나, 음이온성 화합물 조성물을 동결건조 후, 재건(reconstitution)하는 과정에서 빠른 시간 내에 균일하게 녹는 것을 도와주기 위해 첨가하는 것으로, 구체적으로, 락토스, 만니톨, 솔비톨 및 슈크로스로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 동결건조 보조제의 함량은, 동결건조 조성물 전체 건조중량을 기준으로, 1 내지 90 중량%일 수 있고, 더 구체적으로는 10 내지 60 중량%일 수 있다.The freeze-drying aid used in the present invention is added to help the freeze-dried composition maintain a cake shape, or to help the anionic compound composition melt uniformly in a fast time in the process of reconstitution after freeze-drying. Specifically, it may be at least one selected from the group consisting of lactose, mannitol, sorbitol and sucrose. The content of the freeze-drying adjuvant may be 1 to 90 wt%, more specifically 10 to 60 wt%, based on the total dry weight of the freeze-dried composition.

이러한 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조된, 핵산과 양이온성 화합물 복합체가 음이온성 화합물 나노입자 구조체에 봉입된 형태의 조성물 내의 나노입자는 혈중에서 안정하며, 그 크기는 구체적으로 10 내지 200 nm일수 있고, 더욱 구체적으로는 10 내지 150 nm일 수 있다.The nanoparticles in the composition in which the nucleic acid and the cationic compound complex are encapsulated in the anionic compound nanoparticle structure, prepared through the preparation method according to the present invention, are stable in blood, and the size can be specifically 10 to 200 nm. and, more specifically, may be 10 to 150 nm.

다른 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 약학적 조성물을 제공하며, 상기 약학 조성물은 본원에 정의된 핵산 전달물 및 일반식 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체와 선택적으로 약학적으로 허용가능한 담체 및/또는 비히클(vehicle)을 포함한다.According to another embodiment, the present invention also provides a pharmaceutical composition, wherein the pharmaceutical composition comprises a nucleic acid delivery agent as defined herein and a general formula biodegradable polymer carrier delivery complex, optionally with a pharmaceutically acceptable carrier and/or vehicle (vehicle).

첫 번째 중요한 요소로서, 생분해성 약학적 조성물은 핵산 전달물 및 생분해성 고분자 담체 분자에 의해 만들어진 고분자 담체 전달물 복합체를 포함한다.As a first important element, the biodegradable pharmaceutical composition comprises a nucleic acid delivery agent and a polymer carrier delivery complex made of biodegradable polymer carrier molecules.

두번째 중요한 요소로서, 생분해성 약학적 조성물은 적어도 하나의 추가적인 약학적 활성 구성요소를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 약학적 활성 구성요소는 특정한 증상을 낫게(heal)하거나 개선(ameliorate)하거나 예방(prevent)하는데 치료상 효과가 있는 화합물이며, 바람직하게는 암질환, 자가면역 질환, 알러지 또는 전염병에 효과가 있는 화합물이다. As a second important element, the biodegradable pharmaceutical composition may comprise at least one additional pharmaceutically active ingredient. In this regard, the pharmaceutically active component is a compound that has a therapeutic effect in healing, ameliorate, or prevent a specific symptom, preferably in cancer disease, autoimmune disease, allergy or infectious disease. is a compound with

상기 생분해성 약학적 조성물은 인간을 위해 그리고 또한 수의학적인 목적을 위해 사용될 수 있고, 바람직하게는 인간을 위해 사용할 수 있고, 일반적인 약학적 조성물로서 또는 백신으로서 사용될 수 있다.The biodegradable pharmaceutical composition can be used for humans and also for veterinary purposes, preferably for humans, and can be used as a general pharmaceutical composition or as a vaccine.

상기 정의된 것처럼, 상기 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체는 그 자체로 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체가 (다른 약학적으로 활성인 구성요소를 추가하지 않고) 면역자극 약품으로 사용되도록 하는 비특이적 선천성 면역 반응을 유발한다. 만약 다른 약학적으로 활성인 구성요소, 바람직하게는 특히 면역성 구성요소, 바람직하게는 항원과 함께 처리되면, 상기 본 발명의 핵산은 다른 약학적 활성 구성요소에 의해 유발되는 특이적 후천성 면역 반응을 도와주는 애쥬번트로서 역할을 한다.As defined above, the biodegradable polymer carrier carrier complex itself is a non-specific innate immune response that allows the biodegradable polymer carrier carrier complex to be used as an immunostimulatory agent (without the addition of other pharmaceutically active components). causes If treated with other pharmaceutically active components, preferably particularly immunogenic components, preferably antigens, the nucleic acids of the invention may aid in the specific adaptive immune response elicited by the other pharmaceutically active components. The giver acts as an adjuvant.

다른 특히 바람직한 실시예에 따르면, 생분해성 약학적 조성물(또는 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체)은 백신으로 제공되거나 사용될 수 있다.According to another particularly preferred embodiment, the biodegradable pharmaceutical composition (or biodegradable polymer carrier delivery complex) may be provided or used as a vaccine.

만약 mRNA가 핵산 전달물 및 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체의 핵산분자로 사용된다면, 생분해성 백신은 일반적으로 생분해성 약학적 조성물처럼 구성되고 바람직하게는 치료할 환자의 면역계의 면역 반응, 예를 들면, 선천성 면역 반응을 돕거나 이끌어낸다. 더구나 또는 대체적으로, 바람직하게는 만약 핵산 전달물 및 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체의 핵산이 후천성 면역 반응을 이끌어내는 상기 언급된 항원이나 단백질 중 어떤 것을 암호화한다면, 상기 생분해성 백신은 후천성 면역반응을 유발할 수 있다.If mRNA is used as a nucleic acid molecule of a nucleic acid delivery system and a biodegradable polymer carrier delivery complex, the biodegradable vaccine is generally constructed as a biodegradable pharmaceutical composition and preferably the immune response of the immune system of the patient to be treated, for example, Helps or elicits an innate immune response. Furthermore or alternatively, preferably, if the nucleic acid of the nucleic acid carrier and the biodegradable polymer carrier carrier complex encodes any of the above-mentioned antigens or proteins that elicit an adaptive immune response, the biodegradable vaccine is capable of generating an adaptive immune response. can cause

상기 생분해성 백신에 포함될 수 있는 다른 첨가물들은 유화제(emulsifiers), 가령, 트윈(Tween); 습윤제(wetting agents), 가령, 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate); 착색제(colouring agents); 풍미제(taste-imparting agents), 약학적 담체(pharmaceutical carriers); 정제형성제(tablet-forming agents); 안정제(stabilizers); 산화 방지제(antioxidants); 방부제(preservatives)를 포함할 수 있다.Other additives that may be included in the biodegradable vaccine include emulsifiers, such as Tween; wetting agents, such as sodium lauryl sulfate; coloring agents; taste-imparting agents, pharmaceutical carriers; tablet-forming agents; stabilizers; antioxidants; It may contain preservatives.

게다가 본 발명은 생분해성 고분자 담체 분자의 몇가지 응용 및 용도를 제공하고, 핵산 전달물 및 생분해성 고분자 담체 분자에 의해 만들어진 생분해성 담체 전달물 복합체, 이들을 포함하는 약학적 조성물 또는 이들을 포함하는 키트(kits)를 제공한다.Furthermore, the present invention provides several applications and uses of biodegradable polymer carrier molecules, including nucleic acid delivery and biodegradable carrier delivery complexes made of biodegradable polymer carrier molecules, pharmaceutical compositions comprising them, or kits comprising them. ) is provided.

한 가지 실시예에 따르면, 본 발명은 바람직하게는 유전자 치료법이나 본원에서 정의된 질환의 치료를 위한 의약품(medicament)로서, 생분해성 고분자 담체분자, 핵산 전달물 및 생분해성 고분자 담체 분자에 의해 만들어진 생분해성 고분자 담체 운반물 복합체의, 또는 이들을 포함하는 키트의 첫번째 의학적 용도에 관한 것이다. According to one embodiment, the present invention is preferably a gene therapy or a medicament for the treatment of a disease as defined herein, a biodegradable polymer carrier molecule, a nucleic acid delivery agent, and a biodegradable polymer made by the biodegradable polymer carrier molecule. It relates to a first medical use of a sex polymer carrier vehicle complex, or a kit comprising the same.

상기 의약품은 약학적 조성물의 형태로 또는 약학적 조성물의 구체적인 형태인 애쥬번트나 백신의 형태로 존재할 수 있다. 본 발명과 관련하여 약학적 조성물은 일반적으로 생분해성 고분자 담체 분자 또는 핵산 전달물 및 생분해성 고분자 담체 분자에 의해 만들어진 생분해성 고분자 담체 전달물 복합체를 포함하며, 선택적으로 다른 성분들(ingredients) 예를 들어, 바람직하게는 본원에 정의된 바와 같은 생분해성 핵산 및 선택적으로 약학적으로 허용가능한 담체 및/또는 비히클을 포함한다.The drug may be present in the form of a pharmaceutical composition or in the form of an adjuvant or vaccine, which is a specific form of the pharmaceutical composition. In the context of the present invention, a pharmaceutical composition generally comprises a biodegradable polymer carrier molecule or a nucleic acid delivery agent and a biodegradable polymer carrier delivery complex made of a biodegradable polymer carrier molecule, optionally including other ingredients, for example For example, it preferably comprises a biodegradable nucleic acid as defined herein and optionally a pharmaceutically acceptable carrier and/or vehicle.

상기 음이온성 핵산 그룹, 양이온성 화합물 그룹 및 음이온성 화합물 그룹은 각각 단일 종류일 수도 있지만 이에 제한하는 것은 아니다. 각 그룹에서 2종류의 화합물이 선정되어 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.Each of the anionic nucleic acid group, the cationic compound group and the anionic compound group may be a single type, but is not limited thereto. Two types of compounds may be selected from each group to achieve the object of the present invention.

바람직하게, 본 발명의 핵산 PEM은 핵산, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물의 혼합에 의한 복합입자일 수 있다.Preferably, the nucleic acid PEM of the present invention may be a multiparticulate by mixing a nucleic acid, a cationic compound and an anionic compound.

핵산 대 양이온성 화합물의 비율, 즉 입자의 순 전하가 중요하다. 따라서, 본 발명에서 양이온성 화합물과 음이온성 화합물류를 이용한 핵산 복합입자 기반 전달 플랫폼을 개발하였다, The ratio of nucleic acid to cationic compound, ie the net charge of the particle, is important. Therefore, in the present invention, a nucleic acid complex particle-based delivery platform using cationic compounds and anionic compounds was developed.

본 발명에서 핵산 전달을 촉진하고, 단백질 번역을 증가시키고 RNases으로부터 핵산을 보호하기 위해 다수의 새로운 핵산 복합입자를 개발하였다. 본 발명은 급속한 세포외 핵산 분해 및 혈청 단백질과의 응집에 대한 우려를 극복하여 핵산의 전신 투여를 위한 가능성을 제시하고자한다. In the present invention, a number of novel nucleic acid multiparticulates have been developed to facilitate nucleic acid delivery, increase protein translation and protect nucleic acids from RNases. The present invention seeks to overcome concerns about rapid extracellular nucleic acid degradation and aggregation with serum proteins to present a possibility for systemic administration of nucleic acids.

또 다른 중요한 문제는 전신 전달 후 핵산 전달체의 생체 분포이다. 주로 수지상 세포 활성화에 이상적이지 않은 간(liver)으로 특정 양이온성 지방 나노입자는 정맥 내 주사를 통해 전달되었다. 즉, 양전하를 띤 입자가 주로 폐를 표적으로 하는 반면, 음전하를 띤 입자는 이차 림프 조직 및 골수를 표적으로 전달되어 면역반응을 활성화시킨다. Another important issue is the biodistribution of nucleic acid carriers after systemic delivery. Certain cationic fat nanoparticles were delivered via intravenous injection, primarily to the liver, which is not ideal for dendritic cell activation. That is, while positively charged particles mainly target the lungs, negatively charged particles are delivered to secondary lymphoid tissues and bone marrow to activate an immune response.

본 발명에서 다중 음이온성 핵산을 양이온성 폴리머로 기본입자를 제조하고 이를 음이온성 폴리머로 코팅하여 궁극적으로 음전하로 하전된 PEM을 제조하였다.In the present invention, the polyanionic nucleic acid was prepared as a cationic polymer to prepare basic particles and coated with the anionic polymer to ultimately prepare a negatively charged PEM.

본 발명의 PEM은 영상소재 및 중성 또는 양이온성 폴리펩타이드로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또는 핵산에 영상 소재와 중성 분자인 콜레스테롤이 부착될 수 있다. 복합입자는 단백질의 암호화와 내포한 약학적 유효성분에 의한 약학적 기능, 영상 소재에 의한 영상화 기능 그리고 콜레스테롤에 의한 핵산의약품의 보호 기능을 동시에 함께 보유할 수 있다.The PEM of the present invention may include any one or more selected from the group consisting of an imaging material and a neutral or cationic polypeptide. Alternatively, an imaging material and cholesterol, which is a neutral molecule, may be attached to the nucleic acid. The multiparticulate can simultaneously possess the protein encoding and pharmaceutical function by the contained pharmaceutical active ingredient, the imaging function by the image material, and the protection function of the nucleic acid drug by cholesterol.

상기 핵산은 그 자체로는 인체 내 뉴클레오티드로 구성된 핵산을 분해시키는 효소에 대해 무방비 상태이기 때문에 그 효능을 온전히 표적 조직 내부로 전달하기 힘들고 신장 여과 기능에 의해 배출되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 복합체를 우수한 약물로 개발하기 위해, 상기 문제점을 극복하는 방법을 하기와 같이 제공하고 있다.Since the nucleic acid itself is defenseless against an enzyme that decomposes nucleic acid composed of nucleotides in the human body, it is difficult to fully deliver its efficacy into the target tissue, and there is a problem in that it is discharged by the renal filtration function. Therefore, the present invention provides a method for overcoming the above problems in order to develop the complex into an excellent drug as follows.

상기 발명의 PEMN의 조성물 및 제조방법을 자세히 살펴보면 하기와 같다.A detailed look at the composition and manufacturing method of the PEMN of the present invention is as follows.

양이온성 화합물cationic compound

본 발명의 코어입자는 상기 핵산과 상기 양이온성 화합물은 정전기적 상호 작용에 의해 응축되는 복합체이다. (-) 전하를 띄는 상기 핵산과 (+) 전하를 띄는 양이온성 화합물이 서로 혼합되면 응축될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 강한 양전하를 가지는 분자는 이 음전하의 핵산을 둘러싸면서 응축 또는 압축하여 입자 크기를 줄일 수 있다. The core particle of the present invention is a complex in which the nucleic acid and the cationic compound are condensed by electrostatic interaction. When the nucleic acid having a (-) charge and a cationic compound having a (+) charge are mixed with each other, they may be condensed. More specifically, a molecule having a strong positive charge may reduce the particle size by condensing or compressing the negatively charged nucleic acid while surrounding the nucleic acid.

본 발명에 있어서, 표현 "양이온성 화합물"는 적어도 수중에서의 양이온성을 나타내는 폴리머를 나타내고, 전체로서 양이온성을 나타내는 양쪽성 폴리머를 또한 포함한다.In the present invention, the expression "cationic compound" denotes a polymer exhibiting cationicity at least in water, and also includes amphoteric polymers exhibiting cationicity as a whole.

본 발명에 있어서, 양이온화도가 0.2 이상인 폴리머를 사용한다. 상기 양이온성 화합물을 사용함으로써, 음이온성 화합물과 복합입자를 용이하게 형성할 수 있다.In the present invention, a polymer having a cationization degree of 0.2 or more is used. By using the cationic compound, it is possible to easily form the anionic compound and the composite particles.

다른 한편으로는, 음이온성 화합물과 복합입자를 형성하는 관점에서, 양이온성 화합물의 양이온화도에 대한 특정한 상한은 없다. 기준으로서, 양이온화도가 2 이하인 양이온성 화합물을 사용할 수 있다.On the other hand, from the viewpoint of forming multiparticulates with the anionic compound, there is no specific upper limit on the degree of cationization of the cationic compound. As a reference, cationic compounds having a degree of cationization of 2 or less can be used.

이와 관련하여, 표현 "양이온화도"는 이하의 식에 따른 계산에 의해 얻을 수 있는 값을 나타낸다.In this regard, the expression "cationization degree" denotes a value obtainable by calculation according to the following formula.

{(폴리머에 함유되는 양이온성 관능기의 수) - (폴리머에 함유되는 음이온성 관능기의 수)}/ 폴리머를 구성하는 모노머의 총량{ (number of cationic functional groups contained in polymer) - (number of anionic functional groups contained in polymer) }/ total amount of monomers constituting the polymer

본 발명에서 사용되는 양이온성 화합물는, 이것이 양이온성 관능기를 갖는 한, 천연물 또는 합성물일 수 있다.The cationic compound used in the present invention may be a natural product or a synthetic compound as long as it has a cationic functional group.

양이온성 화합물에 함유되는 양이온성 관능기의 예는, 아미노 기, 구아니디노 기 및 이미노 기를 포함한다. 본 발명의 양이온성 화합물는, 이들 기를 폴리머의 측쇄 또는 주쇄에 함유한다.Examples of the cationic functional group contained in the cationic compound include an amino group, a guanidino group and an imino group. The cationic compound of the present invention contains these groups in the side chain or main chain of the polymer.

상기 양이온성 화합물은 양이온성 폴리펩티드, 양이온성 다당류, 양이온성 지질, 양이온성 표면활성제, 답즙산 또는 답즙산 유도체가 공유결합한 양이온성 분자 및 합성 중합체 등을 포함할 수 있다. The cationic compound may include cationic polypeptides, cationic polysaccharides, cationic lipids, cationic surfactants, cationic molecules and synthetic polymers covalently bound to bile acids or bile acid derivatives.

바람직한 양이온성 폴리펩타이드는 프로타민, 폴리라이신(polylysine) 및 폴리아르기닌(polyarinine)이고; Preferred cationic polypeptides are protamine, polylysine and polyarinine;

양이온성 다당류, 예를 들어 키토산, 폴리벤, 글라이콜 키토산(glycol chitosan)이고; cationic polysaccharides such as chitosan, polyben, glycol chitosan;

양이온성 폴리머, 예를 들어 폴리에틸렌이민(PEI)이고; cationic polymers such as polyethyleneimine (PEI);

양이온성 지질, 예를 들어 DOTMA: [1-(2,3-시오레일옥시)프로필)]-N,N,N-트리메틸암모니움 클로라이트([1-(2,3-sioleyloxy)propyl)]-N,N,N-trimethylammonium chloride), DMRIE, 디-C14-아미딘, DOTIM, SAINT, DC-Chol, BGTC, CTAP, DOPC, DODAP, DOPE: 디올레일 포스파티딜에탄올-아민(Dioleyl phosphatidylethanol-amine), DOSPA, DODAB, DOIC, DMEPC, DOGS: 디옥타데실아미도글리실스페르민(Dioctadecylamidoglicylspermin), DIMRI: 디미리스토-옥시프로필 디메틸 히드록시에틸 암모늄 브로마이드(Dimyristo-oxypropyl dimethyl hydroxyethyl ammonium bromide), DOTAP: 디올레오일옥시-3-(트리메틸암모니오)프로판(dioleoyloxy-3-(trimethylammonio)propane), DC-6-14: O,O-디테트라데카노일-N-(α-트리메틸암모니오아세틸)디에타놀아민 클로라이드(O,O-ditetradecanoyl-N-(α-trimethylammonioacetyl)diethanolamine chloride), CLIP1: rac-[(2,3-디옥타데실옥시프로필)(2-히드록시에틸)]-디메틸암모니움 클로라이드, CLIP6: rac-[2(2,3-디헥사데실옥시프로필-옥시메틸옥시)에틸]트리메틸암모니움, CLIP9: rac-[2(2,3-디헥사데실옥시프로필-옥시석시닐옥시)에틸]-트리메틸암모니움, 올리고펙타민 등이고, 또는 Cationic lipids, e.g. DOTMA: [1-(2,3-sioleyloxy)propyl)]-N,N,N-trimethylammonium chlorite ([1-(2,3-sioleyloxy)propyl)] -N,N,N-trimethylammonium chloride), DMRIE, di-C14-amidine, DOTIM, SAINT, DC-Chol, BGTC, CTAP, DOPC, DODAP, DOPE: Dioleyl phosphatidylethanol-amine , DOSPA, DODAB, DOIC, DMEPC, DOGS: Dioctadecylamidoglicylspermin, DIMRI: Dimyristo-oxypropyl dimethyl hydroxyethyl ammonium bromide, DOTAP : dioleoyloxy-3-(trimethylammonio)propane, DC-6-14: O,O-ditetradecanoyl-N-(α-trimethylammonioacetyl) Diethanolamine chloride (O,O-ditetradecanoyl-N-(α-trimethylammonioacetyl)diethanolamine chloride), CLIP1: rac-[(2,3-dioctadecyloxypropyl)(2-hydroxyethyl)]-dimethylammonium Chloride, CLIP6: rac-[2(2,3-dihexadecyloxypropyl-oxymethyloxy)ethyl]trimethylammonium, CLIP9:rac-[2(2,3-dihexadecyloxypropyl-oxysuccinyl) oxy)ethyl]-trimethylammonium, oligofectamine, etc., or

양이온성 또는 다중양이온성 화합물, 예를 들어 β-아미노산-폴리머 또는 역(reversed) 폴리아미드 등과 같은 변형된 폴리아미노산, PVP (폴리(N-에틸-4-비닐피리디니움 브로마이드)), 등과 같은 변형된 폴리에틸렌, pDMAEMA (폴리(디메틸아미노에틸 메틸아크릴레이트)), 등과 같은 변형된 아크릴레이트, pAMAM (폴리(아미도아민)), 등과 같은 변형된 아미도아민, 디아민 및 변형된 1,4 부탄디올 디아크릴레이트-코-5-아미노-1-펜타놀 폴리머, 등과 같은 변형된 폴리베타아미노에스터(PBAE), 폴리프로필아민 덴드리머 또는 pAMAM 기초의 덴드리머 등과 같은 덴드리머, PEI:폴리(에틸렌이민), 폴리(프로필렌이민) 등과 같은 폴리이민(들), 폴리알릴아민, 사이클로덱스트린 기초의 폴리머, 덱스트란 기초의 폴리머, 키토산 등과 같은 당백본 기초의 폴리머, PMOXA-PDMS 코폴리머 등과 같은 실란 백본 기초의 폴리머, 하나 또는 그 이상의 양이온성 블록(예를 들어 상기 언급된 양이온성 화합물로부터 선택된 것)의 조합 및 하나 또는 그 이상의 친수성 또는 소수성 블록(예를 들어 폴리에틸렌글리콜); 등으로 이루어진 블록폴리머를 포함할 수 있다.cationic or polycationic compounds, for example modified polyamino acids such as β-amino acid-polymers or reversed polyamides, PVP (poly(N-ethyl-4-vinylpyridinium bromide)), etc. Modified polyethylene, modified acrylates such as pDMAEMA (poly(dimethylaminoethyl methylacrylate)), etc., modified amidoamines, diamines and modified 1,4-butanediol such as pAMAM (poly(amidoamine)), etc. Modified polybetaaminoesters (PBAE), such as diacrylate-co-5-amino-1-pentanol polymers, dendrimers such as polypropylamine dendrimers or dendrimers based on pAMAM, PEI:poly(ethyleneimine), poly Polyimine(s) such as (propyleneimine), polyallylamine, cyclodextrin-based polymers, dextran-based polymers, sugar backbone-based polymers such as chitosan, silane backbone-based polymers such as PMOXA-PDMS copolymers, etc.; a combination of one or more cationic blocks (eg one selected from the cationic compounds mentioned above) and one or more hydrophilic or hydrophobic blocks (eg polyethylene glycol); It may include a block polymer consisting of, etc.

양이온성 화합물을 포함하는 복합입자는 더 작은 균일한 입자 크기를 공식화하여 형질주입 효율을 향상시키는 추가 이점을 가지고 있다. 양이온성 화합물은 음전하를 띤 핵산을 응축하고 포장하는 경향이 있다. Poly-L-lysine (PLL)은 DNA transfection을 위해 조사된 최초의 양이온성 폴리머이다. 또한 가장 높은 양이온 전하 밀도를 갖는 새로운 분지형 양이온 폴리머인 PEI (poly-ethylenimine)를 합성하였다. PEI는 하전된 아미노 그룹으로 인해 양성자화를 겪을 수 있는 고도로 분지된 폴리머이다. PEI의 더 높은 형질주입 효율은 엔도좀에 존재하는 소포 ATPase 양성자 펌프에 의해 펌핑된 양성자를 소멸시킬 수 있는 PEI상의 여러 아미노 그룹의 완충 능력에 기인한다. PEI의 이러한 '양성자-스펀지 효과'는 엔도솜에 염화물 이온과 물이 유입되어 결국 삼투압 팽창과 엔도좀 파괴로 이어진다. 그러나 PEI 기반 제제는 높은 양전하로 인해 혈청 단백질과 적혈구에 결합하기 때문에 세포 독성을 나타내어 원형질막 파괴를 일으킨다. 더욱이, PEI 폴리머로 처리된 세포주가 자가 포식, 괴사 및 세포 사멸을 보인다. Multiparticulates containing cationic compounds have the added advantage of improving transfection efficiency by formulating a smaller uniform particle size. Cationic compounds tend to condense and package negatively charged nucleic acids. Poly-L-lysine (PLL) was the first cationic polymer investigated for DNA transfection. In addition, PEI (poly-ethylenimine), a novel branched cationic polymer with the highest cationic charge density, was synthesized. PEI is a highly branched polymer that can undergo protonation due to charged amino groups. The higher transfection efficiency of PEI is due to the buffering capacity of several amino groups on PEI that can dissipate protons pumped by the vesicular ATPase proton pump present in endosomes. This 'proton-sponge effect' of PEI leads to the influx of chloride ions and water into endosomes, which ultimately leads to osmotic expansion and endosome destruction. However, PEI-based formulations are cytotoxic because they bind to serum proteins and red blood cells due to their high positive charge, resulting in plasma membrane disruption. Moreover, cell lines treated with PEI polymer show autophagy, necrosis and apoptosis.

앞서 언급한 문제를 해결하기 위해 차세대 양이온 기반 폴리머인 폴리 [(2- 디메틸아미노) 에틸메타크릴레이트] (pDMAEMA), 폴리아미도아민 (PAMAM) 덴드리머, 생분해성 폴리 (β-아미노 에스테르) (PBAE) 폴리머가 개발되었다. 3차 아민 말단기 때문에 pDMAEMA 및 PBAE는 엔도좀 탈출을 돕고 우수한 형질주입 효율이 있다. PBAE는 PEI에 비해 독성이 적지만 표면 전하 밀도를 고려하여 여전히 주의해야 한다. 따라서 transfection 효율을 높이고 비특이적 결합을 줄이기 위해 새로운 세대의 poly (amino-co-ester) (PACE) 기반 폴리머가 개발되어 핵산 전달에 최적화되었다.To solve the aforementioned problems, the next-generation cation-based polymers, poly[(2-dimethylamino)ethylmethacrylate] (pDMAEMA), polyamidoamine (PAMAM) dendrimers, biodegradable poly(β-amino esters) (PBAE) Polymers have been developed. Because of the tertiary amine end groups, pDMAEMA and PBAE help endosomes escape and have excellent transfection efficiency. PBAE is less toxic than PEI, but caution still needs to be taken considering the surface charge density. Therefore, to increase transfection efficiency and reduce non-specific binding, a new generation of poly (amino-co-ester) (PACE)-based polymers have been developed and optimized for nucleic acid delivery.

PACE 폴리머의 기본 토대는 엔도좀 파괴를 돕고 생물학적 조건에서 쉽게 가수 분해될 수 있는 절단 가능한 에스테르 모이어티를 갖는 분지형 아미노 그룹의 존재에 기반한다. PACE 기반 양이온성 고분자는 다른 종류의 양이온성 고분자에 비해 최소한의 세포 독성을 나타낸다. 고 분자량 (MW) PACE 폴리머는 더 많은 소수성 모이어티를 사용하여 합성되어 양이온 전하를 줄이고 전신 세포 독성을 줄였다. High MW PACE는 DNA의 상당한 축합과 안정적인 DNA 복합체 형성으로 인해 우수한 형질주입 효율이 있다.The basic foundation of PACE polymers is based on the presence of a branched amino group with a cleavable ester moiety that aids in endosomal disruption and can be readily hydrolyzed under biological conditions. PACE-based cationic polymers show minimal cytotoxicity compared to other types of cationic polymers. High molecular weight (MW) PACE polymers were synthesized using more hydrophobic moieties to reduce cationic charge and reduce systemic cytotoxicity. High MW PACE has excellent transfection efficiency due to significant condensation of DNA and formation of stable DNA complexes.

본 발명에서 양이온성 폴리펩타이드의 종류는 특별히 한정되지는 않고, 전체 아미노산 잔기에 대한 염기성 아미노산 잔기의 비율이, 바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 99% 이상인 염기성 RNA가 바람직하게는 사용된다.In the present invention, the type of cationic polypeptide is not particularly limited, and the ratio of basic amino acid residues to all amino acid residues is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more. , more preferably 99% or more of basic RNA is preferably used.

특히, 염기성 아미노산 잔기만으로 구성되는 염기성 양이온성 폴리펩타이드가 바람직하게는 언급될 수 있다.In particular, a basic cationic polypeptide composed only of basic amino acid residues can be preferably mentioned.

염기성 양이온성 폴리펩타이드로서, 아르기닌 및 라이신으로 구성되는 RNA가 특히 적합하게 언급될 수 있다.As the basic cationic polypeptide, RNA composed of arginine and lysine can be mentioned particularly suitably.

구체적으로는, 폴리라이신, 또는 폴리아르기닌이 바람직하게는 사용된다.Specifically, polylysine or polyarginine is preferably used.

또한, 양이온성 폴리펩타이드로서, 단일 아미노산 잔기로 구성되는 양이온성 폴리펩타이드, 또는 2종 이상의 아미노산 잔기로 구성된 양이온성 폴리펩타이드를 사용할 수 있다.In addition, as the cationic polypeptide, a cationic polypeptide composed of a single amino acid residue, or a cationic polypeptide composed of two or more amino acid residues can be used.

본 발명의 양이온성 화합물은 중량 평균 분자량은 100 내지 100,000인 분자로, 예를 들면 양이온성 폴리펩티드, 양이온성 다당류, 양이온성 지질, 양이온성 표면활성제 및 합성 중합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The cationic compound of the present invention is a molecule having a weight average molecular weight of 100 to 100,000, and may be, for example, selected from the group consisting of cationic polypeptides, cationic polysaccharides, cationic lipids, cationic surfactants, and synthetic polymers.

상기 양이온성 폴리펩티드는 프로타민(Protamine, PS), 세포 침투성 펩티드(CPP), 폴리-L-라이신(PLL: poly-L-lysine) 및 폴리아미도아민 (PAMAM: polyamidoamine)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 PS일 수 있다.The cationic polypeptide may be selected from the group consisting of protamine (PS), cell penetrating peptide (CPP), poly-L-lysine (PLL: poly-L-lysine) and polyamidoamine (PAMAM: polyamidoamine), and , preferably PS.

상기 양이온성 폴리펩타이드에 대한 후보자는 다양한 응용을 갖는 폴리 양이온성 펩티드인 프로타민(protamine)이다. 특히 약물 전달에 사용되며 주입된 인슐린 현탁액의 흡수를 지연시키는 효과가 보고되었다. 프로타민은 분자량이 5.8 kDa이고 염기성 아미노산, 특히 아르기닌 (70~80 %)이 풍부하므로 몰당 양이온이 1.26 ± 1025이다. 따라서 DNA와 복합체를 형성하면 프로타민은 DNA 인산염 그룹의 음전하를 중성화시킨다. 일반적으로 PEC(Poly-Electrolyte Complex)라고 불리는 이 물질은 물에서 해리될 수 있는 그룹을 포함하고 있는 생물학적 거대 분자의 고분자로 구성되어 상호 작용하여 전하를 띤 구성 요소를 만든다. PS는 동물의 정소 중에서 특히 연어를 포함한 어류의 정자 핵에 많이 존재하며, 히스톤과 같이 DNA와 회합 또는 해리를 통하여 유전정보 발현에 관여하는 단백질로 알려져 있다. 통상, 어류의 정자핵으로부터 추출되는 PS의 분자량은 약 4,000 내지 10,000이며, 구성 아미노산의 70% 이상이 아르기닌으로 존재하나 본 발명이 여기에 제한되는 것은 아니다. A candidate for the cationic polypeptide is protamine, a polycationic peptide with various applications. In particular, it is used for drug delivery and has been reported to have the effect of delaying the absorption of an injected insulin suspension. Protamine has a molecular weight of 5.8 kDa and is rich in basic amino acids, especially arginine (70-80%), so it has 1.26 ± 10 25 cations per mole. Thus, upon forming a complex with DNA, protamine neutralizes the negative charge of the DNA phosphate group. These substances, commonly called Poly-Electrolyte Complexes (PECs), are composed of polymers of biological macromolecules containing groups that can dissociate in water and interact to form charged components. PS is abundantly present in the sperm nucleus of fish including salmon among animal testes, and is known as a protein involved in the expression of genetic information through association or dissociation with DNA like histones. Usually, the molecular weight of PS extracted from the sperm nucleus of fish is about 4,000 to 10,000, and 70% or more of the constituent amino acids are arginine, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따르면, 본 발명의 PS는 프로타민 P1(Protamine P1), 프로타민 1(Protamine 1) 및 프로타민 2(Protamine 2)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 두 가지 이상의 단백질일 수 있다.According to the present invention, the PS of the present invention may be one or two or more proteins selected from the group consisting of Protamine P1, Protamine 1, and Protamine 2).

본 발명의 PS는 PS 자체 및 그의 약제학적으로 허용 가능한 염을 모두 포함한다. 구체적으로 본 발명의 PS의 염은 염산염 또는 황산염을 포함한 산성 물질에 의한 염 형태를 포괄한다. PS은 염 형성 없이도 물에 용해가 가능하며 염 형태 또한 물에 용해가 가능하므로 어떤 형태로든 사용 가능하다. The PS of the present invention includes both PS itself and a pharmaceutically acceptable salt thereof. Specifically, the salt of PS of the present invention encompasses a salt form with an acidic substance including hydrochloride or sulfate. PS can be dissolved in water without salt formation, and since the salt form is also soluble in water, it can be used in any form.

더 치밀한 '입자' 구조를 얻기 위해, PS에 acrylamide를 처리하여 변형된 형태(mPS로 표시)과 HA에 acrylate 그룹을 처리하여 변형된 형태(mHA로 표시)를 사용할 수도 있으며, 이 경우 최종 겔은 UV 조사를 통해 광 가교 결합에 의해 구축할 수도 있다.In order to obtain a denser 'particle' structure, it is also possible to use a form modified by treating PS with acrylamide (expressed as mPS) and a form modified by treatment with an acrylate group on HA (denoted as mHA), in which case the final gel is It can also be constructed by photocrosslinking through UV irradiation.

폴리-L-라이신(PLL: poly-L-lysine)은 생분해설인 펩티드 결합으로 연결되어 있어 복합체와 이온복합체를 형성해서 세포 내로 전달될 수 있으나, 다소 독성을 나타내므로 단독으로 높은 전달효율을 나타내는 데에는 한계가 있어 CPP와 pH 의존성 CPP를 포함하는 엔도좀 파괴 물질이나 엔도좀 융합 펩티드 등을 부착시켜 사용할 수 있다.Poly-L-lysine (PLL: poly-L-lysine) is linked by a biodegradable peptide bond, so it can form a complex and an ionic complex and can be delivered into the cell. Because there is a limit, it can be used by attaching an endosome-destroying material or an endosome fusion peptide, including CPP and pH-dependent CPP.

현재 가장 흔히 사용되는 핵산의 안정화 물질은 양전하를 띠는 폴리에틸렌이민(polyethylenimine, PEI)이나 체내 독성이 있어 사용에 제한이 있는 단점이 있다. 이에 반하여 PS는 세포독성이 없으며 음전하를 띠는 세포막(엔도솜의 막)으로의 투과와 핵산의 엔도솜 탈출(endosomal escape)을 증진시켜 핵산가 안전하게 세포질로 방출될 수 있도록 하는 장점이 있다.Currently, the most commonly used nucleic acid stabilizing material is polyethylenimine (PEI), which has a positive charge, but has a limitation in its use due to toxicity in the body. On the other hand, PS is non-cytotoxic and has the advantage of allowing nucleic acids to be safely released into the cytoplasm by promoting penetration into negatively charged cell membranes (endosomal membranes) and endosomal escape of nucleic acids.

세포 침투성 펩티드(CPP)는 핵산을 세포로 운반하는 데 광범위하게 사용된다. CPP는 세포 내에서 핵산의 안정성과 생체 이용률을 증가시킨다. 따라서, 핵산을 전달하기 위한 CPP의 사용은 상당한 치료 이점을 가질 수 있다. 음으로 하전된 핵산을 양전하를 띤 펩티드에 결합시키는 일반적인 방법은 비공유 정전기 상호 작용이다. Cell penetrating peptides (CPPs) are used extensively to transport nucleic acids into cells. CPP increases the stability and bioavailability of nucleic acids in cells. Thus, the use of CPPs to deliver nucleic acids can have significant therapeutic advantages. A common method for binding negatively charged nucleic acids to positively charged peptides is non-covalent electrostatic interactions.

상기 세포투과성 펩타이드(Cell Penetrating Peptides, CPP)에서 pH에 의해 세포투과성을 활성화하는 펩타이드는 (a) 유효농도(EC)이상의 높은 펩타이드 농도와 생리학적 pH 범위(pH 7.0)에서 막 투과성이 거의 없으며, (b) 엔도좀의 산성 pH 범위(pH5.5)와 유효농도(EC)이하 낮은 펩타이드 농도에서 막에 거대 분자 크기의 결함을 효율적으로 형성할 수 있으며 는 세포막투과를 증가시키는 도메인과 pH 의존성 막활성 도메인으로 구성된 펩타이드으로 <표 1>에 제시하였다.In the cell-penetrating peptide (Cell Penetrating Peptides, CPP), the peptide that activates cell permeability by pH (a) has almost no membrane permeability at a high peptide concentration above the effective concentration (EC) and a physiological pH range (pH 7.0), (b) In the acidic pH range (pH5.5) of endosomes and low peptide concentrations below the effective concentration (EC), macromolecular-sized defects can be efficiently formed in the membrane, and a domain that increases cell membrane permeability and a pH-dependent membrane Peptides composed of active domains are presented in <Table 1>.

pH에 의해 세포투과성을 활성화하는 세포투과성 펩타이드(Cell Penetrating Peptides, CPP)Cell Penetrating Peptides (CPP) that activates cell permeability by pH 종류type 아미노산서열amino acid sequence 비고note MelittinMelittin GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ (서열번호 1)GIGAVLKVLTGLPALISWIKRKRQQ (SEQ ID NO: 1) 넓은 pH 범위에서 막 활성화Membrane activation over a wide pH range LPLP GWWLALALALALALALASWIKRKRQQ (서열번호 2)GWWLALALALALALALALASWIKRKRQQ (SEQ ID NO: 2) Hylin a1Hylin a1 IFGAILPLALGALKNLIK (서열번호 3)IFGAILPLALGALKNLIK (SEQ ID NO: 3) LPE3-1LPE3-1 GWWLALAEAEAEALALASWIKRKRQQ (서열번호 4)GWWLALAEAEAEALALASWIKRKRQQ (SEQ ID NO: 4) 산성 pH에서
막 활성
at acidic pH
membrane active
pHD24pHD24 GIGAVLKVLATGLPALISWIKAAQQL (서열번호 5)GIGAVLKVLATGLPALISWIKAAQQL (SEQ ID NO: 5)

본 발명에 따르면, 본 발명은 DNA와 RNA를 포함하는 핵산/PS 코어입자를 제공한다.According to the present invention, the present invention provides a nucleic acid/PS core particle comprising DNA and RNA.

본 발명에 따르면, 상기 핵산/PS 코어입자는 핵산과 PS이 1:0.4According to the present invention, the nucleic acid / PS core particle is 1:0.4 nucleic acid and PS

1:5 범위의 질량비로 혼합되어 제조되며 200 nm이하의 크기를 가지고 있고 양전하 특성을 보이는 특징이 있다.It is manufactured by mixing in a mass ratio of 1:5, has a size of 200 nm or less, and has a positive charge characteristic.

상기 핵산 및 PS의 중량비는 1:0.2~5, 바람직하게는 1:0.4~3.0일 수 있다. w/w의 비가 1:2.5 이하의 환경에서는 더욱 응축되다가 1:5 이상으로 PS가 추가될 경우 입자가 마이크로 이상의 크기가 될 수 있다.The weight ratio of the nucleic acid and PS may be 1:0.2-5, preferably 1:0.4-3.0. In an environment with a w/w ratio of 1:2.5 or less, it is further condensed, and when PS is added at a ratio of 1:5 or more, the particles may become microscopic or larger.

본 발명의 입자는 물리 화학적 안정성으로 고순도의 물에서 안정적으로 유지되지만, 콜로이드 시스템에 염을 첨가하면 입자는 빠르게 응집될 수 있다. 소위 '입자'라고 불리는 이들 1세대 핵산/PS 입자의 또 다른 단점은 입자에서부터 핵산의 낮은 방출일 수도 있다.Although the particles of the present invention remain stable in high-purity water due to their physicochemical stability, the addition of salts to the colloidal system can result in rapid agglomeration of the particles. Another disadvantage of these first-generation nucleic acid/PS particles, so-called 'particles', may be the low release of the nucleic acid from the particle.

두 가지 문제를 극복하기 위해, 코어입자의 응집을 방지하기 위해 생분해성, 무독성 거대 분자, 음전하를 띤 나노입자 또는 염을 조사하였다. 또한, 핵산과 PS 사이의 세포 내 해리(dissociation)는 양친매성 생체 고분자, 음전하를 띤 나노입자 및 염으로 강화될 수 있다. To overcome the two problems, biodegradable, non-toxic macromolecules, negatively charged nanoparticles or salts were investigated to prevent aggregation of core particles. In addition, intracellular dissociation between nucleic acids and PS can be enhanced with amphiphilic biopolymers, negatively charged nanoparticles and salts.

상기 음전하를 띤 나노입자는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 타이타늄 (Ti), 탄탈럼(Ta), 니오비움(Nb), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성 금속원소 또는 이들의 금속산화물이 하나 또는 그 이상의 배합으로 합성된 그룹으로부터 선택되는 나노입자일 수 있다.The negatively charged nanoparticles are silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), tin (Sn), iron (Fe), nickel (Ni), ruthenium (Ru), titanium (Ti) ), tantalum (Ta), niobium (Nb), zirconium (Zr), aluminum (Al), etc. conductive metal elements or metal oxides thereof are synthesized in one or more combinations It can be a nanoparticle selected from the group have.

사람 혈청 알부민 (HSA)은 이러한 문제들을 해결할 수 있는 유망한 후보자일 수 있다. 약 65,000Da의 분자량과 생리 조건에서 약간 음의 표면 전하를 갖는 HSA는 및 미립자 제제 및 다른 의약품에서 널리 사용되는 무독성 거대 분자로 HSA는 보호 콜로이드이다. 이 콜로이드는 입자 매트릭스에만 작은 양으로 포획된다. 대부분의 거대 분자는 주변 매질에 남겨져 입자의 2차 응집을 억제한다. 높은 HSA 농도 (1000 ㎍/ml)에서 입자가 완전히 HSA로 코팅되어 이 보호 콜로이드에 의해 코어입자의 안정성이 연장될 수 있다. Human serum albumin (HSA) may be a promising candidate to solve these problems. With a molecular weight of about 65,000 Da and a slightly negative surface charge under physiological conditions, HSA is a non-toxic macromolecule widely used in particulate formulations and other pharmaceuticals. HSA is a protective colloid. These colloids are trapped only in small amounts in the particle matrix. Most of the macromolecules are left in the surrounding medium to inhibit secondary aggregation of the particles. At a high HSA concentration (1000 μg/ml), the particles are completely coated with HSA, so that the stability of the core particles can be prolonged by this protective colloid.

양이온성 다당류의 예는 키토산(chitosan), 글리코키토산, 양이온성 셀룰로오스, 양이온화 구아 검 및 양이온화 전분을 포함한다.Examples of cationic polysaccharides include chitosan, glycochitosan, cationic cellulose, cationized guar gum and cationized starch.

본 발명은 양이온성 화합물로 핵산 기반 요법에 사용된 모든 다당류 중에서, 핵산 전달에 매우 적합한 적용 가능한 특성 및 특징적인 특징을 강조하기 위해 키토산을 구체적으로 선택하였다. 키토산의 글루코사민 단량체에서 양으로 하전된 아미노 그룹 또는 히알루론산의 글루쿠론산 단위에서 음으로 하전된 카복실 그룹을 제공한다. Among all polysaccharides used in nucleic acid-based therapy with cationic compounds, the present invention has specifically selected chitosan to highlight applicable properties and characteristic features that are well suited for nucleic acid delivery. It provides a positively charged amino group in the glucosamine monomer of chitosan or a negatively charged carboxyl group in the glucuronic acid unit of hyaluronic acid.

키토산과 같은 양이온성 다당류는 핵산과 정전기적으로 상호 작용하여 안정적으로 양으로 하전된 폴리플렉스를 형성할 수 있으며, 핵산의 가장 효율적인 세포내 전달은 양으로 하전된 나노 담체에 의해 명백히 달성된다. 이것은 두 가지 요소로 설명할 수 있다. 첫째, 음으로 하전된 핵산과의 효율적인 물리적 상호 작용은 뉴클레아제 분해로부터 이들을 보호한다. 둘째, 이들은 순 양전하를 제공하여 복합체의 세포의 음이온 표면과의 상호 작용을 향상시킨다.Cationic polysaccharides such as chitosan can electrostatically interact with nucleic acids to form stably positively charged polyplexes, and the most efficient intracellular delivery of nucleic acids is clearly achieved by positively charged nanocarriers. This can be explained by two factors. First, efficient physical interaction with negatively charged nucleic acids protects them from nuclease degradation. Second, they provide a net positive charge, enhancing the interaction of the complex with the anionic surface of the cell.

발명에서 사용되는 양이온성 화합물는, 전체 조성물의 중량을 기준으로, 1 내지 50중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 2 내지 40중량%, 보다 더 구체적으로는 3 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 양이온성 지질의 함량이 전체 조성물의 중량을 기준으로 1중량% 미만이면 핵산과 복합체를 형성할 수 있는 충분한 양이 되지 못하고, 50중량%를 초과하면, 나노입자의 크기가 너무 커져 나노입자의 안정성이 저하되고 필터 멸균시 손실율이 커질 우려가 있다.The cationic compound used in the present invention may be included in an amount of 1 to 50% by weight, more specifically 2 to 40% by weight, and even more specifically 3 to 30% by weight, based on the weight of the total composition. . If the content of the cationic lipid is less than 1% by weight based on the weight of the total composition, it is not a sufficient amount to form a complex with the nucleic acid, and if it exceeds 50% by weight, the size of the nanoparticles becomes too large There is a risk that the stability is reduced and the loss rate during filter sterilization may increase.

상기 양이온성 화합물과 핵산은, 정전기적 상호작용을 통해 결합하여, 복합체를 형성한다. 구체적인 실시례으로서, 상기 핵산(P)과 양이온성 화합물(N)의 전하량의 비율(N/P; 핵산의 음이온 전하에 대한 양이온성 화합물의 양이온 전하 비율)은, 0.5 내지 100일 수 있고, 보다 구체적으로는 1 내지 50, 보다 더 구체적으로는 2 내지 20일 수 있다. 상기 비율(N/P)이 0.5 미만인 경우에는 충분한 양의 핵산을 포함하는 복합체를 형성하기 어렵기 때문에, 0.5 이상이어야 충분한 양의 음이온 약물을 포함하는 복합체를 형성할 수 있어서 유리하다. 반면, 비율(N/P)이 100을 초과할 시에는 독성을 유발할 우려가 있으므로, 100 이하로 하는 것이 좋다.The cationic compound and the nucleic acid bind through electrostatic interaction to form a complex. As a specific embodiment, the ratio of the charge amount of the nucleic acid (P) and the cationic compound (N) (N/P; the ratio of the cationic charge of the cationic compound to the anionic charge of the nucleic acid) may be 0.5 to 100, and more Specifically, it may be 1 to 50, more specifically 2 to 20. When the ratio (N/P) is less than 0.5, since it is difficult to form a complex including a sufficient amount of nucleic acid, it is advantageous to form a complex including a sufficient amount of an anionic drug when it is 0.5 or more. On the other hand, when the ratio (N/P) exceeds 100, there is a risk of causing toxicity, so it is better to set it to 100 or less.

음이온성 화합물anionic compound

본 발명의 PEM은 상기 양이온성 화합물층 외면에 코팅된 음이온성 화합물 층을 포함한다.The PEM of the present invention includes an anionic compound layer coated on the outer surface of the cationic compound layer.

상기 핵산로 이루어진 코어입자 입자 외면을 코팅하고 있는 양이온성 화합물 층은 강한 양전하를 띠고 있어 조직 장벽을 통과하기 힘들다는 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고자 생체 적합성이 좋으며 음전하를 띄고 있는 음이온성 화합물을 사용하여 2차로 상기 양이온성 화합물층 외면에 코팅하였다.Since the cationic compound layer coating the outer surface of the core particle particle made of the nucleic acid has a strong positive charge, there is a problem in that it is difficult to pass through the tissue barrier. In the present invention, in order to solve this problem, an anionic compound having good biocompatibility and a negative charge was used to coat the outer surface of the cationic compound layer secondarily.

본 발명은 핵산, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물을 혼합하여 입자를 제조할 수도 있다.In the present invention, particles may be prepared by mixing a nucleic acid, a cationic compound, and an anionic compound.

본 발명에 있어서, 핵산과 이온 복합체를 형성하기 위하여 반드시 양이온성 화합물을 더 포함한다. 즉 음전하의 핵산은 양이온성 화합물과 정전기적 상호작용으로 인해 양이온성 화합물 내부에 봉입된 이온 복합체를 형성하고, 형성된 이온 복합체는 음이온성 화합물이 코팅하여 음이온성 화합물층이 형성된 복합입자의 코어 부분에 위치한다. In the present invention, a cationic compound is necessarily further included in order to form an ionic complex with the nucleic acid. That is, the negatively charged nucleic acid forms an ionic complex enclosed in the cationic compound due to electrostatic interaction with the cationic compound, and the formed ionic complex is coated with the anionic compound and is located in the core of the composite particle on which the anionic compound layer is formed do.

상기 음이온성 화합물 층 코팅단계는 음이온성 화합물을 넣어 상기 입자 외면에 상기 음이온성 화합물 층을 정전기적 인력으로 코팅하는 단계이다.The anionic compound layer coating step is a step of adding an anionic compound to coat the anionic compound layer on the outer surface of the particle by electrostatic attraction.

본 발명에 따른 복합입자는 필수 요소로서 음이온성 화합물을 함유한다. 음이온성 화합물은 인체에 대해 해가 없는 한 제한되지는 않고, 음이온성 화합물의 예는 적합하게는 실크 단백질 피브로인, 혈청알부민을 포함하는 음이온성 단백질, 폴리글루타민산 및 폴리아스파르트산을 포함하는 음이온성 폴리아미노산, 한천, 히알루로난, 콘드로이틴 설페이트, 덱스트란 설페이트, 헤파란 설페이트, 데르마탄 설페이트, 푸코이단, 케라탄 설페이트, 헤파린, 카라기난, 석시노글루칸, 아라비아 고무, 잔탄 검, 알긴산, 펙틴 및 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 음이온성 다당류, 폴리아크릴산 및 이의 염을 포함한다. 특히, 히알루로난, 폴리글루타민산 및 이의 염이 적합하게는 언급될 수 있다.The multiparticulate according to the present invention contains an anionic compound as an essential element. The anionic compound is not limited as long as it is harmless to the human body, and examples of the anionic compound are suitably silk protein fibroin, anionic protein including serum albumin, polyglutamic acid and polyaspartic acid anionic poly Amino acids, agar, hyaluronan, chondroitin sulfate, dextran sulfate, heparan sulfate, dermatan sulfate, fucoidan, keratan sulfate, heparin, carrageenan, succinoglucan, gum arabic, xanthan gum, alginic acid, pectin and carboxymethyl cellulose and anionic polysaccharides such as polyacrylic acid and salts thereof. In particular, hyaluronan, polyglutamic acid and salts thereof can be mentioned suitably.

음이온성 화합물로서, 시판 제품을 사용할 수 있다.As the anionic compound, commercially available products can be used.

본 발명에서 사용되는 음이온성 화합물의 분자량은 제한되지 않고, 바람직하게는 100~100000 kDa, 보다 바람직하게는 200~50000 kDa 이다.The molecular weight of the anionic compound used in the present invention is not limited, preferably 100 to 100000 kDa, more preferably 200 to 50000 kDa.

구체적으로, 음이온성 폴리펩타이드로서 실크 단백질 피브로인 (Silk protein fibroin), 글라이아딘 (Gliadin), 알부민를 포함하는 단백질은(체내에서 발견되는 pH 7.4의 물에서 이온화되었을 때)은 음전하를 띤다.Specifically, as anionic polypeptides, proteins including silk protein fibroin, gliadin, and albumin (when ionized in water of pH 7.4 found in the body) are negatively charged.

알부민은 Abraxane과 다른 유형의 나노 의학의 향후 개발에서 성공을 보장하는 몇 가지 이점을 제공한다. 1) 알부민은 인간 혈액의 구성 요소이다. 내인성 단백질 (인간 혈청 35-50g/L)로 면역 원성이 없으며 알부민 기반 나노 입자에 대한 생체 적합성을 보장한다. 2) 인간 혈액에서 알부민의 반감기는 평균 약 19 일이다. 유리 약물과 달리 알부민은 혈장 곡선하 면적 (AUC) 값을 개선하는 데 도움이 되는 긴 반감기를 제공하여 상대적으로 긴 시간에 약물 농도를 유지한다. 3) 알부민은 고체 형태의 나노 의약품에 대한 우수한 동결 보호제이며 건조된 나노 입자를 주사 용액에 즉시 재분산할 수 있다. 이러한 장점은 임상 번역 가능한 나노 의약 개발에서 일반적인 문제인 약물 방출 및 침전물 형성을 피함으로써 상온 안정성 나노 의약 개발에 유리하다.Albumin offers several advantages that ensure success in future developments of Abraxane and other types of nanomedicine. 1) Albumin is a component of human blood. It is an endogenous protein (35-50 g/L human serum), which is non-immunogenic and ensures biocompatibility for albumin-based nanoparticles. 2) The half-life of albumin in human blood averages about 19 days. Unlike free drugs, albumin provides a long half-life that helps to improve plasma area under the curve (AUC) values, thus maintaining drug concentration over a relatively long time. 3) Albumin is an excellent cryoprotectant for nanopharmaceuticals in solid form, and the dried nanoparticles can be immediately redispersed in the injection solution. These advantages are advantageous for the development of room-temperature-stable nano-medicines by avoiding drug release and deposit formation, which are common problems in the development of clinically translatable nano-medicines.

일반적으로 나노 입자를 구성하는 데 사용되는 알부민에는 인간 혈청 알부민 (HSA)과 소 혈청 알부민 (BSA)의 두 가지 유형이 있다. 두 종류의 알부민 모두 혈청 알부민 단백질 (각각 사람 혈청 및 소 혈청)이며 물에 대한 높은 용해도, 혈액 내 긴 반감기, 유사한 분자량 (65-70 kDa), 유사한 수 등 많은 특성을 공유한다. 아미노산 잔기의 수 (HSA의 경우 585 개 아미노산, BSA의 경우 583 개 아미노산). 나노 의약을 구성하는 데있어 눈에 띄는 특성 차이는 없다. 따라서 두 종류의 알부민은 다기능 나노 입자를 설계하는 데 널리 사용되었다. 대체 알부민으로 개발된 기술은 쉽게 대체 될 수 있다. There are two types of albumin commonly used to construct nanoparticles: human serum albumin (HSA) and bovine serum albumin (BSA). Both types of albumin are serum albumin proteins (human serum and bovine serum, respectively) and share many properties, including high solubility in water, long half-lives in blood, similar molecular weights (65-70 kDa), and similar numbers. Number of amino acid residues (585 amino acids for HSA, 583 amino acids for BSA). There is no noticeable difference in properties in what constitutes a nanomedicine. Therefore, both types of albumins have been widely used to design multifunctional nanoparticles. Technologies developed with alternative albumin can be easily replaced.

생체내 고분자 물질중 하나인 혈청 알부민은 생체 적합성이 우수할 뿐 아니라, 혈액 내에서 반감기가 19일에 이르는 매우 안정한 단백질로서 암조직과의 친화성이 우수하여 효과적인 암 축적능을 보인다. 따라서, 혈청 알부민은 다양한 저분자량 화학 약물, 단백질, 항체 등과 화학적으로 결합되어, 여러 약물의 생체 내에서의 안정성을 향상시키고 표적 암부위로 그 약물을 효과적으로 전달하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 대표적 소수성 항암제인 독소루비신(doxorubicin; Drug Delivery 6 (1999) 1-7)이나 메토트렉세이트 (methotrexate, MTX; Anticancer Drugs 8 (1997) 835-844) 등을 화학적으로 알부민에 결합시켜 암 표적성을 향상시키고, 약물의 혈액내 안정성을 향상시킨 연구가 보고된 바 있다. 또한, 알부민의 약물 전달체로서의 이용에 관하여는, 알부민의 암 조직에 대한 높은 표적성에 기초하여 암이 이식된 소동물에 알부민에 형광체를 붙이거나 방사선 동위원소로 표지하여 주입한 뒤 이를 영상화했을 때 많은 양의 알부민이 암 조직에 선택적으로 축적되는 것이 보고되었으며 (Cancer Research 46 (1986) 6387-6392), 이는 암 조직 주변의 느슨한 혈관에서 발생하는 증가된 침투 지연 (The Enhanced Permeability and Retention; EPR) 효과에 의해서 나타나는 것임을 알 수가 있다. 이와 같이 항암제 전달체로서의 알부민의 우수함은 알려진 바 있으나, 알부민 자체만으로는 강한 음전하를 띠는 siRNA 전달체로서 사용하기에는 결합력이 부족하다. 따라서 알부민의 고유한 특성은 유지하되 결합력을 증가시킬 수 있도록 변형이 필요하다.Serum albumin, one of the high molecular substances in the living body, has excellent biocompatibility and is a very stable protein with a half-life of 19 days in the blood. Therefore, serum albumin is chemically bound to various low molecular weight chemical drugs, proteins, antibodies, etc., and can be used to improve the in vivo stability of various drugs and effectively deliver the drugs to target cancer sites. For example, representative hydrophobic anticancer drugs such as doxorubicin (Drug Delivery 6 (1999) 1-7) or methotrexate (MTX; Anticancer Drugs 8 (1997) 835-844) are chemically bound to albumin to target cancer Studies have been reported to improve the drug and improve the stability of the drug in blood. In addition, with respect to the use of albumin as a drug carrier, based on the high targetability of albumin to cancer tissue, fluorescent or radioactive isotope-labeled albumin was injected into small animals transplanted with cancer, and then imaged. It has been reported that positive albumin selectively accumulates in cancer tissues (Cancer Research 46 (1986) 6387-6392), which results in the enhanced permeability and retention (EPR) effect occurring in loose blood vessels around cancer tissues. It can be seen that this is indicated by As such, the superiority of albumin as an anticancer drug carrier is known, but albumin itself lacks binding force to be used as an siRNA carrier having a strong negative charge. Therefore, while maintaining the unique properties of albumin, modifications are required to increase the binding force.

히알루로난 염 및 폴리글루타메이트 염을 형성하는 염으로서, 소듐, 포타슘, 칼슘, 암모늄, 마그네슘, 염기성 아미노산 염 등이 언급될 수 있다.As salts forming hyaluronan salts and polyglutamate salts, sodium, potassium, calcium, ammonium, magnesium, basic amino acid salts and the like can be mentioned.

보다 구체적으로는, 음이온성 다당류로서 히알루로난 또는 이의 염을 사용하는 경우, 분자량이 바람직하게는 100~2000 kDa, 더욱 바람직하게는 200~1500 kDa인 히알루로난 또는 이의 염을 사용할 수 있다.More specifically, when hyaluronan or a salt thereof is used as the anionic polysaccharide, hyaluronan or a salt thereof having a molecular weight of preferably 100 to 2000 kDa, more preferably 200 to 1500 kDa may be used.

또한, 음이온성 화합물로서 폴리글루타민산 또는 이의 염을 사용하는 경우, 분자량이 바람직하게는 500~30000kDa, 보다 바람직하게는 1000~20000 kDa, 더욱 바람직하게는 1500~15000 kDa 인 폴리글루탐산 또는 이의 염을 사용할 수 있다.In addition, when polyglutamic acid or a salt thereof is used as the anionic compound, polyglutamic acid or a salt thereof having a molecular weight of preferably 500 to 30000 kDa, more preferably 1000 to 20000 kDa, and still more preferably 1500 to 15000 kDa is used. can

음이온성 화합물의 음이온화도는 특별히 한정되지는 않고, 양이온성 폴리펩타이드와의 복합입자의 형성을 촉진하는 관점에서, 하한은 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상이다.The degree of anionization of the anionic compound is not particularly limited, and the lower limit is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, from the viewpoint of promoting the formation of multiparticulates with the cationic polypeptide.

다른 한편으로, 양이온성 폴리펩타이드와 복합입자를 형성하는 관점에서, 음이온성 다당류의 음이온화도에 대한 특별한 상한은 없다. 기준으로서, 음이온화도가 2 이하인 음이온성 다당류를 사용할 수 있다.On the other hand, from the viewpoint of forming multiparticulates with the cationic polypeptide, there is no particular upper limit on the degree of anionization of the anionic polysaccharide. As a standard, anionic polysaccharides having an anionization degree of 2 or less can be used.

이와 관련하여, 표현 "음이온화도" 는 이하의 식에 따른 계산에 의해 얻어질 수 있는 값을 나타낸다.In this regard, the expression "degree of anionization" denotes a value obtainable by calculation according to the following formula.

{(폴리머에 함유되는 음이온성 관능기의 수) - (폴리머에 함유되는 양이온성 관능기의 수)}/ 폴리머를 구성하는 모노머의 총량{(Number of anionic functional groups contained in polymer) - (Number of cationic functional groups contained in polymer) }/ Total amount of monomers constituting the polymer

본 발명의 음이온성 다당류는 헤파린(heparin), 히알루론산(hyaluronic acid), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 카복시 메틸 셀룰로스(Carboxy methyl cellulose), 펙틴(Pectin), 카보폴스(Carbopols), 폴리아크릴레이츠(Polyacrylates) 및 음이온성 지질에서 선택될 수 있다.The anionic polysaccharide of the present invention is heparin, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, carboxy methyl cellulose, pectin, carbopols, polyacrylates (Polyacrylates) and anionic lipids.

상기 음이온성 지질은 포스파티딜세린, 포스파티드산, 포스파티딜콜린 및 포스파티딜 글리세롤로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.The anionic lipid may be selected from the group consisting of phosphatidylserine, phosphatidic acid, phosphatidylcholine and phosphatidylglycerol.

상기 음이온성 다당류는 음전하를 띄며 생체적 합성이 있는 분자를 제한없이 사용할 수 있다. The anionic polysaccharide has a negative charge and a molecule having biosynthesis can be used without limitation.

헤파린은 히드록시기, 카복실기 및 아미노기를 포함하는 구조로, 비분획 헤파린, 분자량 헤파린, 저분자량 헤파린, 헤파린 단편, 재조합 헤파린, 헤파린 유사체, 헤파란 설페이트, 헤파린 활성을 갖는 설폰화된 다당류 등을 사용할 수 있다.Heparin has a structure including a hydroxyl group, a carboxyl group and an amino group. Unfractionated heparin, molecular weight heparin, low molecular weight heparin, heparin fragment, recombinant heparin, heparin analog, heparan sulfate, sulfonated polysaccharide having heparin activity, etc. can be used. have.

상기 히알루론산(HA)은 기본단위로 디사카라이드 글루쿠로닌산-β(1-3) N-아세틸글루코즈-아민β(1-4)이 최고 50,000쌍으로 구성된 큰 복합 올리고사카라이드이다. 이는 세포외 매트릭스의 주요 성분으로써 생체내에서 발견된다. 이의 3차 구조는 직경이 약 50㎚인 무작위(random) 코일 형태이다.The hyaluronic acid (HA) is a large complex oligosaccharide composed of up to 50,000 pairs of disaccharide glucuronic acid-β(1-3) N-acetylglucose-amine β(1-4) as basic units. It is found in vivo as a major component of the extracellular matrix. Its tertiary structure is in the form of a random coil with a diameter of about 50 nm.

히알루론산(HA)은 전신 또는 국소적으로 인체의 질병과 질환을 치료하는데 사용되어 왔는 데 그 이유는 질병 또는 질환이 있는 부위로 활성물질을 표적 제공하는 능력이 있기 때문이다. 실험동물에서 손상된 경동맥(손상이 안 된 대측 동맥에 대해)과 대장암에서 HA가 형성됨을 볼 수 있고 이와 같은 실험동물의 피부에 유지된다는 것이 알려져 있다. 본 발명에서 사용 가능한 상기 음이온성 다당류로의 중량 평균 분자량은 5 ~ 90 K 범위일 수 있다.Hyaluronic acid (HA) has been used to treat diseases and disorders in the human body either systemically or locally because of its ability to target active substances to diseased or diseased sites. It is known that HA can be seen in the damaged carotid artery (for the intact contralateral artery) and colorectal cancer in experimental animals and is maintained in the skin of these animals. The weight average molecular weight of the anionic polysaccharide usable in the present invention may be in the range of 5 to 90 K.

히알루론산 등의 상기 음이온성 다당류층은 상기 양이온성 폴리펩타이드층 외면에 정전기적 인력으로 코팅된다. 상기 코어입자와 상기 히알루론산의 중량비가 1:0.5~2(코어입자:HA) 범위일 수 있다.The anionic polysaccharide layer such as hyaluronic acid is coated on the outer surface of the cationic polypeptide layer by electrostatic attraction. The weight ratio of the core particles to the hyaluronic acid may be in the range of 1:0.5 to 2 (core particles: HA).

본 발명의 히알루론산(hyaluronic acid)은 아미노산과 우론산으로 이루어지는 복잡한 다당류의 하나로 세포독성이 없는 천연 분자 물질이며 체내 안정성이 뛰어나고 상기 히알루론산을 흡수할 수 있는 다양한 수용체가 존재하는 장점이 있다. 체내에 존재하는 히알루론산 수용체 중 CD44 수용체는 대부분의 암세포에 과발현되는 수용체로서 암을 선택적으로 표적하는 치료제의 타겟으로 사용될 수 있다.Hyaluronic acid of the present invention is one of the complex polysaccharides composed of amino acids and uronic acid, and is a natural molecular substance without cytotoxicity. Among the hyaluronic acid receptors present in the body, the CD44 receptor is overexpressed in most cancer cells and can be used as a target for therapeutic agents that selectively target cancer.

상기 음이온성 화합물 층은 최외곽층을 형성하고, 따라서, 상기 복합입자도 그 외부가 (-)전하를 나타낸다. 정상 피부의 경우에는 입자 표면의 정전기적 성질이 피부의 투과에 영향을 약간 미치긴 하는데, 양이온성 성질이 이를 더 높인다고 알려져 있다. 하지만, 피부 같은 경우에는 피지 지질(sebaceous lipid)과 상피 인지질(epidermal phospholipid)에서의 지방산의 구조가 손상되며, 이러한 결과로 인한 피부의 산성도(acidity)의 감소는 본 발명과 같이 (-) 성질을 띤 음이온성 복합입자의 침투를 용이하게 만든다.The anionic compound layer forms the outermost layer, and thus, the composite particle also exhibits a negative charge on the outside thereof. In the case of normal skin, it is known that the electrostatic properties of the particle surface slightly affect the skin permeation, but the cationic properties increase this. However, in the case of skin, the structure of fatty acids in sebaceous lipids and epidermal phospholipids is damaged, and the decrease in acidity of the skin as a result of this is a (-) property as in the present invention. It facilitates the penetration of strong anionic composite particles.

본 발명의 약물 조성물은 약학적 유효성분인 핵산(코어), 양이온성 화합물층(중간층) 및 음이온성 화합물층(최외각층)로 구성되며, 입자 크기는 50~500nm, 바람직하게는 100~400nm, 더욱 바람직하게는 150~300nm 일 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 코어로 제공되는 약학적 유효성분으로 복합체 하이드로겔보다 입자 사이즈가 감소되었다.The drug composition of the present invention is composed of a nucleic acid (core), a cationic compound layer (intermediate layer) and an anionic compound layer (outermost layer), which are pharmaceutically active ingredients, and the particle size is 50 to 500 nm, preferably 100 to 400 nm, more preferably For example, it may be 150-300 nm. The pharmaceutical composition of the present invention has a reduced particle size than the composite hydrogel as a pharmaceutically active ingredient provided as a core.

본 발명은 상기 핵산과 양이온성 폴리펩타이드로 이루어진 코어입자의 외면층과 히알루론산 층을 더 포함하므로 생체 내 핵산을 분해시키는 효소로부터 핵산을 보호할 수 있다.Since the present invention further comprises an outer layer and a hyaluronic acid layer of the core particle consisting of the nucleic acid and the cationic polypeptide, it is possible to protect the nucleic acid from enzymes that degrade the nucleic acid in vivo.

또한, 본 발명은 마이크로 사이즈 또는 이에 준하는 나노 사이즈의 크기를 갖는 약학적 유효성분으로 하는 핵산을 응축시켜 나노 사이즈로 입자 크기를 줄이고, 또한, 최외곽층을 (-) 전하를 띄는 히알루론산으로 코팅함에 따라 피부 장벽 통과가 용이한 입자를 제공할 수 있다.In addition, the present invention reduces the particle size to a nano size by condensing a nucleic acid as a pharmaceutical active ingredient having a micro size or a nano size equivalent thereto, and coating the outermost layer with hyaluronic acid having a negative charge As a result, it is possible to provide particles that easily pass through the skin barrier.

천연 다당류natural polysaccharides

천연 다당류는 <표 2>에 제시하였으며, 동물 (예: 키토산, 히알루론산), 식물 (예:전분, 셀룰로오스, 시클로 덱스트린, 펙틴), 조류 (예:알기네이트) 또는 박테리아 (예:덱스트란)에서 얻을 수 있다. 농업 및 식품 산업에서 화장품, 제약 및 생의학 분야에 이르기까지 광범위한 응용 분야가 있다. 다당류는 중성 또는 하전, 선형 또는 분지형 및 다양한 정도의 친수성을 갖는 탄수화물 구조를 형성하는 단당류에 의해 형성된다.Natural polysaccharides are presented in <Table 2>, animals (eg chitosan, hyaluronic acid), plants (eg starch, cellulose, cyclodextrin, pectin), algae (eg alginate) or bacteria (eg dextran) can be obtained from It has a wide range of applications, from the agricultural and food industries to the cosmetic, pharmaceutical and biomedical sectors. Polysaccharides are formed by monosaccharides forming neutral or charged, linear or branched and carbohydrate structures with varying degrees of hydrophilicity.

약물 전달을 위한 의약품에 천연 다당류가 널리 사용되는 것은 생체 적합성, 생분해 성 및 저독성이다. 또한 후자의 독성을 완화하기 위한 전략으로서 합성 재료와 조합하여 사용되어왔다. 이들의 구조적 다양성은 최종 적용의 필요에 따라 각 경우에 가장 적합한 다당류를 선택할 수 있게 하며, 더욱 중요한 것은 그들의 기능적 그룹에 대한 화학적 변형에 의해 기능적 특성이 조정되고 최적화 될 수 있다는 점이다.The widespread use of natural polysaccharides in pharmaceuticals for drug delivery is their biocompatibility, biodegradability and low toxicity. It has also been used in combination with synthetic materials as a strategy to mitigate the latter toxicity. Their structural diversity makes it possible to select the most suitable polysaccharides in each case according to the needs of the final application, and more importantly, their functional properties can be tuned and optimized by chemical modifications to their functional groups.

많은 천연 다당류는 특정 작용기의 존재로 인해 생물학적 접착 특성을 가지므로 체류 시간이 개선된 나노 캐리어 디자인, 특히 장 및 폐 응용 분야에 유용한 출발 물질이 된다. 이러한 기의 존재는 또한 그의 전달 또는 표적화 능력을 향상시키기 위한 중합체 구조의 특정 변형을 허용한다. 또한, 천연 다당류는 중성 (예를 들어, 셀룰로오스, 풀루란, 전분, 덱스트란), 음으로 (예를 들어, 히알루론산, 알기네이트, 콘드로이틴 설페이트), 또는 양으로 하전된 (예를 들어, 키토산) 일 수 있다.Many natural polysaccharides have biological adhesion properties due to the presence of specific functional groups, making them useful starting materials for nanocarrier designs with improved retention times, especially for intestinal and lung applications. The presence of such groups also allows for certain modifications of the polymer structure to enhance its delivery or targeting ability. In addition, natural polysaccharides are neutral (eg, cellulose, pullulan, starch, dextran), negatively (eg, hyaluronic acid, alginate, chondroitin sulfate), or positively charged (eg, chitosan). ) can be

다당류의 종류Types of polysaccharides Animal PolysaccharidesAnimal Polysaccharides Chitin
Chitosan
Glycosamminoglycans
Chitin
Chitosan
Glycosamminoglycans
Vegetal PolysaccharidesVegetal Polysaccharides Land VegetalLand Vegetal Marine VegetalMarine Vegetal Cellulose
Pectins
Galactomannans
Acacia gum
Starch
Cellulose
Pectins
Galactomannans
Acacia gum
Starch
Alginate (Phaeophyceae brown seaweed)
Agar (Rhodophyceae red seaweed)
Carragenans (Rhodophyceae red seaweed)
-
-
Alginate (Phaeophyceae brown seaweed)
Agar (Rhodophyceae red seaweed)
Carragenans (Rhodophyceae red seaweed)
-
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Microorganis/Fungi Microorganis/Fungi Alginate (Pseudomonas aeruginosa and Azotobacter vinelandii)
Dextran (Leuconostoc spp. and Lactobacillus spp.)
Gellan (Pseudomonas elodea)
Pullulan (Aureobasidium pullulans)
Scleroglucan (Sclerotium glucanicum) Xanthomonas campestris
Xanthan (Xanthomonas campestris)
Alginate (Pseudomonas aeruginosa and Azotobacter vinelandii)
Dextran (Leuconostoc spp. and Lactobacillus spp.)
Gellan (Pseudomonas elodea)
Pullulan (Aureobasidium pullulans)
Scleroglucan (Sclerotium glucanicum) Xanthomonas campestris
Xanthan (Xanthomonas campestris)

핵산 기반 요법에 사용된 모든 다당류 중에서, 본 발명자들은 핵산 전달에 매우 적합한 적용 가능한 특성 및 특징적인 특징을 강조하기 위해 히알루론산을 구체적으로 선택하였다. 히알루론산은 점막 점착성 폴리머이지만, 반대 전하를 가지고 있어 핵산 전달에 그 사용에 크게 영향을 미친다. 이러한 중요한 차이는 화학적 구조로부터 유래하는데, 이는 히알루론산의 글루쿠론산 단위에서 음으로 하전된 카복실 그룹을 제공한다. Among all polysaccharides used in nucleic acid-based therapy, we specifically selected hyaluronic acid to highlight applicable properties and characteristic features that are well suited for nucleic acid delivery. Although hyaluronic acid is a mucoadhesive polymer, it has an opposite charge, greatly affecting its use in nucleic acid delivery. This important difference stems from the chemical structure, which provides a negatively charged carboxyl group in the glucuronic acid unit of hyaluronic acid.

한편, 핵산 발현카세트와 히알루론산과 같은 음이온성 다당류와의 회합은 사구체 모세관 벽을 통한 핵산 배출을 피함으로써 생체 이용률을 향상시킬 수 있다. 실제로, 음으로 하전된 종은 사구체 막의 음전하로 확립된 반발력으로 인해 "필터링이 불가능하다". On the other hand, association of nucleic acid expression cassettes with anionic polysaccharides such as hyaluronic acid can improve bioavailability by avoiding nucleic acid excretion through the glomerular capillary wall. Indeed, negatively charged species are "unfilterable" due to the repulsive forces established by the negative charge of the glomerular membrane.

변형된 이온성 분자Modified Ionic Molecules

<변형된 양이온 분자> <Modified Cationic Molecules>

본 발명에 따르면, 상기 핵산과 양이온성 폴리펩타이드는 정전기적 상호작용으로 결합되어 있으며, 상기 양이온성 폴리펩타이드에 공유결합된 담즙산 또는 그의 유도체는 친수성의 이온성 기를 가진 형태로 입자의 표면에 위치하게 할 수도 있다.According to the present invention, the nucleic acid and the cationic polypeptide are bound by electrostatic interaction, and the bile acid or its derivative covalently bound to the cationic polypeptide is located on the surface of the particle in a form having a hydrophilic ionic group. You may.

담즙산 또는 담즙산 유도체가 공유결합된 1종 이상의 양이온성 폴리펩타이드 및 복합체를 포함하고, 상기 공유결합된 담즙산 또는 담즙산 유도체는 이온성 기를 가지고 있는 입자를 제공한다.A bile acid or bile acid derivative comprises one or more cationic polypeptides and complexes covalently bound, wherein the covalently bound bile acid or bile acid derivative has an ionic group.

본 발명의 입자는 담즙산 또는 이의 유도체가 공유결합된 양이온성 폴리펩타이드 및 복합체 간의 정전기적 상호작용으로 형성되거나, 담즙산 또는 이의 유도체가 공유결합된 음이온성 다당류, 양이온성 폴리펩타이드 및 핵산 간의 정전기적 상호작용으로 형성된 것으로, 보다 안전하게 핵산의 세포 내재화를 유도할 수 있다.The particles of the present invention are formed by an electrostatic interaction between a cationic polypeptide and a complex to which a bile acid or derivative thereof is covalently bound, or an anionic polysaccharide to which a bile acid or a derivative thereof is covalently bound, an electrostatic interaction between a cationic polypeptide and a nucleic acid It is formed by action, and it can induce cellular internalization of nucleic acids more safely.

즉, 본 발명의 코어입자는 양이온성 폴리펩타이드와 핵산가 입자의 코어에 존재하며, 친수성의 이온성 기를 가지는 담즙산이 입자의 표면에 위치하는, 담즙산이 표면 수식된 형태의 입자이다.That is, the core particle of the present invention is a particle in which a bile acid is surface-modified, in which a cationic polypeptide and a nucleic acid are present in the core of the particle, and a bile acid having a hydrophilic ionic group is located on the surface of the particle.

상기 핵산을 표적 세포로 전달하기 위하여 본 발명의 담즙산이 표면 위치하는 입자를 사용하는 경우 장 점막을 통해 복합체를 잘 전달함과 동시에 입자의 코어에 존재하는 이온 복합체로 인하여 위장관에서 매우 안전하였다. 이로부터 본 발명에 따른 복합체 전달용 입자는 경구 투여용으로 매우 적합함을 알 수 있다.In order to deliver the nucleic acid to a target cell, when the particles on which the bile acid of the present invention is located on the surface are used, the complex is well delivered through the intestinal mucosa, and at the same time, it is very safe in the gastrointestinal tract due to the ionic complex present in the core of the particle. From this, it can be seen that the particles for delivery of the complex according to the present invention are very suitable for oral administration.

본 발명에서 상기 담즙산 또는 이의 유도체는 이온성 분자와 공유결합될 수 있는 작용기 이외에 친수성의 이온성 기를 가지고 있다. 상기 이온성 분자는 디옥시콜린산 (DCA: deoxycholic acid), 우로디옥시콜린산 (taurodeoxycholic acid), 타우로콜린산 (TCA: taurocholic acid), 글리코콜린산(glycocholic acid) 및 글리코케노디옥시콜린산(glycochenodeoxycholic acid)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the bile acid or its derivative has a hydrophilic ionic group in addition to a functional group capable of covalently bonding with an ionic molecule. The ionic molecule is deoxycholic acid (DCA), urodeoxycholic acid (taurodeoxycholic acid), taurocholic acid (TCA: taurocholic acid), glycocholic acid (glycocholic acid) and glycochenodeoxycholine acid (glycochenodeoxycholic acid).

상기 담즙산은 소장의 회장 부분을 통해 95%이상의 높은 효율로 흡수가 되어 간으로 흡수되는데 이를 '장간 순환(enterohepatic circulation)'이라 하며, 이러한 장간 순환으로 지질 이동에 중요한 역할을 하는 생물학적 계면활성제로, 말단 장 부분에 존재하는 ASBT(apical sodium-dependent bile acid transporter)에 의해 특이적으로 인식되므로, 경구 전달에 있어서 표적 리간드로 작용할 수 있다.The bile acid is absorbed with a high efficiency of more than 95% through the ileum of the small intestine and is absorbed into the liver, which is called 'enterohepatic circulation'. Since it is specifically recognized by ASBT (apical sodium-dependent bile acid transporter) present in the distal intestinal region, it can act as a targeting ligand in oral delivery.

즉, 회장 부분을 통해 흡수가 이루어지는 답즙산은 상기 핵산 전달용 입자의 표면에 위치함으로써 ASBT를 통하여 기존의 경구 투여 방식의 가장 큰 문제점인 장 내벽을 통한 상기 핵산 전달용 입자의 타겟 세포내 흡수를 증대시키는 역할을 한다. 이로 인하여 본 발명의 핵산 전달용 입자는 담즙산을 흡수하는 회장 부분을 통해 흡수가 용이하므로 경구용으로 사용될 수 있으며, 이로 인하여 약물의 생체내 이용률을 증대시킬 수 있다.That is, the bile acid, which is absorbed through the ileum, is located on the surface of the nucleic acid delivery particle, thereby increasing target intracellular absorption of the nucleic acid delivery particle through the intestinal lining, which is the biggest problem of the existing oral administration method through ASBT. serves to make Due to this, the particles for nucleic acid delivery of the present invention can be used orally because they are easily absorbed through the ileum for absorbing bile acids, thereby increasing the bioavailability of the drug.

본 발명에 있어서, 상기 담즙산 또는 이의 유도체는 이온성 분자의 작용기 수에 따라 공유결합되는 정도가 달라질 수 있다. 바람직하게 상기 담즙산 또는 이의 유도체 및 이온성 분자는 1:1 내지 1:300의 몰비로 공유결합될 수 있다.In the present invention, the degree of covalent bonding of the bile acid or its derivative may vary depending on the number of functional groups of the ionic molecule. Preferably, the bile acid or its derivative and the ionic molecule may be covalently bonded in a molar ratio of 1:1 to 1:300.

바람직하게, 상기 담즙산 또는 이의 유도체 및 키토산의 경우 1:1 내지 1:100의 몰비로 공유결합될 수 있다.Preferably, the bile acid or its derivative and chitosan may be covalently bonded in a molar ratio of 1:1 to 1:100.

바람직하게, 상기 담즙산 또는 이의 유도체 및 헤파린의 경우 1:1 내지 1:30의 몰비로 공유결합될 수 있다.Preferably, the bile acid or its derivative and heparin may be covalently bonded in a molar ratio of 1:1 to 1:30.

바람직하게, 상기 담즙산 또는 이의 유도체 및 히알루론산의 경우에는 1:1 내지 1:200의 몰비로 공유결합될 수 있다.Preferably, the bile acid or its derivative and hyaluronic acid may be covalently bonded in a molar ratio of 1:1 to 1:200.

본 발명에 있어서, 상기 핵산 입자는 입자 크기에 관계없이 흡수가 가능하나, 바람직하게는 500 nm 이하일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100 내지 300 nm이다.In the present invention, the nucleic acid particles can be absorbed regardless of the particle size, preferably 500 nm or less, more preferably 100 to 300 nm.

본 발명에 있어서, 핵산과 상기 담즙산 또는 담즙산 유도체가 이온결합된 이온성 분자는 1:0.5 내지 1:70의 질량비, 바람직하게는 1:0.5 내지 1:5의 질량비로 결합될 수 있다. In the present invention, the ionic molecule to which the nucleic acid and the bile acid or the bile acid derivative are ionically bonded may be bound in a mass ratio of 1:0.5 to 1:70, preferably 1:0.5 to 1:5.

본 발명에 있어서, 상기 담즙산 또는 담즙산 유도체가 이온결합된 복합체 및 양이온성 폴리펩타이드는 1:0.5 내지 1:10, 바람직하게는 1:0.5 내지 1:5 질량비로 혼합될 수 있다. 양이온성 폴리펩타이드가 결합할 수 있는 한계가 있고 최적의 강한 결합능력을 가질 수 있는 범위에서만 전달이 가능하기 때문에 상기 범위 내에서 양이온성 폴리펩타이드와 핵산의 정전기적 상호작용에 따른 이온복합체의 형성이 잘 이루어진다.In the present invention, the bile acid or bile acid derivative ion-coupled complex and the cationic polypeptide may be mixed in a mass ratio of 1:0.5 to 1:10, preferably 1:0.5 to 1:5. Since there is a limit to the binding of the cationic polypeptide and delivery is possible only in the range where it can have an optimal strong binding ability, the formation of an ionic complex due to the electrostatic interaction of the cationic polypeptide and the nucleic acid within the above range well done

<변형된 음이온 분자><Modified Anion Molecules>

또한, 본 발명은 담즙산 또는 담즙산 유도체가 공유결합된 1종 이상의 음이온성 다당류, 핵산을 포함하는 핵산/양이온성 폴리펩타이드 입자를 포함하고, 상기 공유결합된 담즙산 또는 담즙산 유도체는 이온성 기를 가지고 있는 핵산 입자를 유효성분으로 포함하는 약학 조성물을 제공한다.In addition, the present invention includes a nucleic acid/cationic polypeptide particle comprising one or more anionic polysaccharides and nucleic acids covalently bound to a bile acid or bile acid derivative, wherein the covalently bound bile acid or bile acid derivative is a nucleic acid having an ionic group It provides a pharmaceutical composition comprising particles as an active ingredient.

본 발명의 타우로콜린산은 담즙산의 일종으로 체내에서 분비되어 소화과정 중 지질 또는 비타민의 흡수를 돕는 물질로 알려져 있으며 장간 순환을 통해 90%이상 재흡수되는 특징이 있다. 상기 타우로콜린산은 소화과정에서 소장 말단에서 ASBT(Apical Sodium dependent Bile acid Transporter)에 의하여 대부분이 흡수된다. 따라서 타우로콜린산을 히알루론산에 결합하여 입자를 제조하면 소장에서의 경구 흡수율을 향상시킬 수 있으며 장간 순환을 통한 전달성이 향상되는 장점이 있다.Taurocholic acid of the present invention is a type of bile acid, secreted in the body and known as a substance that helps the absorption of lipids or vitamins during the digestive process, and is characterized by being reabsorbed by more than 90% through enteric circulation. Most of the taurocholic acid is absorbed by ASBT (Apical Sodium Dependent Bile Acid Transporter) at the end of the small intestine during digestion. Therefore, when taurocholic acid is combined with hyaluronic acid to prepare particles, the oral absorption rate in the small intestine can be improved, and delivery through the enteric circulation is improved.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명은 히알루론산(hyaluronic acid)-타우로콜린산(taurocholic acid) 결합체를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, the present invention provides a hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 히알루론산-타우로콜린산 결합체는 히알루론산과 타우로콜린산이 1:1~1:100 범위의 첨가몰비(feed mole ratio, 히알루론산:타우로콜린산)로 혼합되어 제조되며 음전하를 띠는 특징이 있다.According to another embodiment of the present invention, in the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate of the present invention, hyaluronic acid and taurocholic acid are added in a molar ratio of 1:1 to 1:100 (feed mole ratio, hyaluronic acid: taurocholine). acid), and has the characteristic of having a negative charge.

상기 히알루론산-타우로콜린산 결합체가 양전하의 특성을 띠면 양전하의 특성을 가지는 핵산/PS 결합체와 결합할 수 없는 단점이 있다.If the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate has a positive charge, there is a disadvantage in that it cannot bind to a nucleic acid/PS conjugate having a positive charge.

본 발명에 따르면, 상기 히알루론산-타우로콜린산 결합체는 히알루론산과 타우로콜린산이 1:1

Figure pat00001
1:100 범위의 첨가몰비(feed mole ratio, 히알루론산:타우로콜린산)로 혼합하여 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 히알루론산-타우로콜린산 결합체는 히알루론산과 타우로콜린산이 1:1~1:50 범위의 첨가몰비로 혼합하여 제조할 수 있으며 보다 바람직하게는 1:10 범위의 첨가몰비로 혼합하여 제조할 수 있다.According to the present invention, the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate is 1:1 with hyaluronic acid and taurocholic acid.
Figure pat00001
1:100 addition molar ratio (feed mole ratio, hyaluronic acid: taurocholic acid) can be prepared by mixing. Preferably, the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate can be prepared by mixing hyaluronic acid and taurocholic acid in an addition molar ratio in the range of 1:1 to 1:50, and more preferably in an addition molar ratio in the range of 1:10. It can be prepared by mixing.

상기 히알루론산과 타우로콜린산을 1:1 범위 미만의 첨가몰비로 혼합하여 제조하면 복합체/PS를 코팅하는데 효율적이지 않으며 상기 히알루론산과 타우로콜린산을 1:100 범위를 초과한 첨가몰비로 혼합하여 제조하면 결합비율이 유사한 히알루론산-타우로콜린산 결합체만이 만들어지므로 경제적으로 효율적이지 않다.If it is prepared by mixing the hyaluronic acid and taurocholic acid in an addition molar ratio of less than 1:1, it is not efficient to coat the complex/PS, and the hyaluronic acid and taurocholic acid are added in a molar ratio exceeding 1:100. When prepared by mixing, it is not economically efficient because only a hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate having a similar binding ratio is made.

본 발명의 경구투여용 복합체 입자는 상기 핵산/PS가 히알루론산-타우로콜린산 결합체에 의해 코팅된 형태를 가진다.The complex particle for oral administration of the present invention has a form in which the nucleic acid/PS is coated with a hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate.

상세하게는 본 발명의 경구투여용 복합체 입자는 내부에 상기 핵산/PS가 위치하고 상기 핵산/PS의 표면에 상기 히알루론산-타우로콜린산 결합체가 코팅된 형태를 가지며 음전하의 특성을 가지고 입자의 직경이 250nm 이하이며 상기 핵산/PS 단백질의 봉입률이 90% 이상인 특징이 있다.In detail, the complex particle for oral administration of the present invention has a form in which the nucleic acid / PS is located and the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate is coated on the surface of the nucleic acid / PS, has a negative charge property, and the diameter of the particle It is 250 nm or less, and the encapsulation rate of the nucleic acid/PS protein is 90% or more.

상기 핵산/PS 입자의 직경이 100nm를 초과하면 하기 HA-TCA 결합체의 코팅으로 제조된 핵산/PS/HA-TCA 복합입자의 크기가 250nm를 초과하여 입자로서의 장점이 사라질 수 있으므로 이를 고려하여 상기 핵산/PS 코어입자의 직경이 100nm 이하가 되도록 제조하는 것이 바람직하다. 또한 상기 핵산PS 코어입자의 전하특성이 음전하를 띠게 되면 음전하를 띠는 HA-TCA 결합체와의 결합(코팅)이 어려운 단점이 있으므로 상기 핵산PS 코어입자가 양전하를 띠도록 제조하는 것이 바람직하다.If the diameter of the nucleic acid / PS particle exceeds 100 nm, the size of the nucleic acid / PS / HA-TCA composite particle prepared by the coating of the following HA-TCA conjugate exceeds 250 nm, so the advantage as a particle may disappear. /PS It is preferable to manufacture so that the diameter of the core particle is 100 nm or less. In addition, when the charge characteristic of the nucleic acid PS core particle is negatively charged, it is difficult to bind (coat) with the negatively charged HA-TCA conjugate, so it is preferable to prepare the nucleic acid PS core particle to have a positive charge.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 핵산PS/HA-TCA 복합입자의 약제학적 유효량을 포함하는 약제학적 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically effective amount of the nucleic acid PS / HA-TCA multiparticulate.

PEMC 제조PEMC manufacturing

상기 발명의 PEMN의 제조방법을 자세히 살펴보면 하기와 같다.A detailed look at the manufacturing method of the PEMN of the present invention is as follows.

상기 PEMN을 제조하는 단계는 압출 균질화, 상류 압력(upstream pressure) 균질화, 고압(high pressure) 균질화, 초고압(ultra-high pressure) 균질화 및 나노구조체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.In the step of preparing the PEMN, any one or more selected from the group comprising extrusion homogenization, upstream pressure homogenization, high pressure homogenization, ultra-high pressure homogenization and nanostructures may be used. .

상기 상류 압력은 20 ~ 60 MPa이고, 고압은 최대 150 ~ 200 MPa이며, 초고압은 최대 350 ~ 400 MPa일 수 있다.The upstream pressure may be 20 to 60 MPa, the high pressure may be up to 150 to 200 MPa, and the ultrahigh pressure may be up to 350 to 400 MPa.

1) 압출 균질화1) Extrusion homogenization

본 발명은 높은 압출 압력을 이용하여 실시하였다. 더 높은 압력하에서 행해진 압출은, 더 낮은 압력 하에서 행해진 다른 동일한 압출보다 높은 유속을 가질 것이고, 막힘과 오염이 덜 이루어질 것이며, 막이 생산 공정 동안 고도의 오염이나 막힘을 견뎌내게 할 것이고, 보다 작은 크기의 PEM을 생산하게 될 것이다. 사용될 수 있는 압력은 사용된 압출 장치와 막의 내성에 의해서만 제한된다. 약 400psi보다 큰 압력이 사용된다.The present invention was practiced using high extrusion pressure. Extrusion done under higher pressure will have a higher flow rate than other identical extrusions done under lower pressure, will be less prone to clogging and fouling, will allow the membrane to withstand a high degree of fouling or clogging during the production process, and will PEM will be produced. The pressure that can be used is limited only by the extrusion equipment used and the resistance of the membrane. Pressures greater than about 400 psi are used.

본 발명에서의 방법과 장치들은 어떠한 원하는 평균 직경의 PEM이라도 만드는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기에 설명한 대로, 막은 원하는 평균 PEM 직경과 비슷한 평균 구멍 직경을 가진 것이 선택된다. 평균 PEM 크기는 본 명세서에서 기술한 바와 같이, 예를 들면 압출된 PEM을 추가적으로 한번 이상 더 압출하거나, 여러 겹의 막을 사용하거나, 더 얇은 막을 사용하거나, 압출 압력을 증가시키거나 PEM을 처리함으로써 감소시킬 수 있다. PEM의 크기는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 어떠한 기술을 사용하여 결정될 수 있다. The methods and apparatus of the present invention can be used to make PEMs of any desired average diameter. In general, as described above, membranes are selected that have an average pore diameter comparable to the desired average PEM diameter. The average PEM size is reduced as described herein, for example, by extruding the extruded PEM one or more additional times, using multiple layers of membranes, using thinner membranes, increasing the extrusion pressure, or treating the PEM as described herein. can do it The size of the PEM may be determined using any technique known in the art.

본 발명의 방법이나 장치들을 이용하여 생산된 PEM은 어떠한 공정 기술이라도 이용하여 더 처리되어질 수 있다. 오염 정도를 감소시키기 위해서 앞쪽과 뒤쪽 방향으로 번갈아 가면서 막을 통과시킨다. 압출된 PEM의 평균직경은 고주파를 이용한 파쇄(sonication)에 의해 더 감소시킬 수 있다. 간헐적인 고주파를 이용한 파쇄 순환수는 효율적인 PEM 합성으로 유도하는 조건은 Dynamic Light Scattering(DLS) 평가로 스크리닝할 수 있다.PEM produced using the method or apparatus of the present invention may be further processed using any processing technique. To reduce the degree of contamination, the membrane is passed through the membrane in alternating anterior and posterior directions. The average diameter of the extruded PEM can be further reduced by sonication using high frequency. Conditions leading to efficient PEM synthesis using intermittent high-frequency fracturing water can be screened by Dynamic Light Scattering (DLS) evaluation.

본 발명의 방법과 장치들은 어떠한 수로 겹쳐 쌓인 막을 이용하여 실시할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 기술 중 하나는 더 많은 수의 쌓인 막들을 통한 압출은 더 적은 수의 쌓인 막들을 통한 다른 유사한 압출보다 더 낮은 유속을 나타내고, 더 작은 평균직경을 가진 PEM을 생산하게 된다는 것을 알고 있다. 겹쳐 쌓이는데 사용되는 막의 수는 단지 압출 장치의 내성에 의해서만 제한된다. 바람직한 실시예로, 쌓여진 더미(stack)는 2 내지 10개 사이의 막으로 이루어진다. 가장 바람직한 실시예로, 쌓여진 더미는 2 내지 5개 사이의 막으로 이루어진다. 다른 바람직한 실시예로, 쌓여진 막들은 사실상 동일하다. 다른 바람직한 실시예로, 쌓여진 더미에서 적어도 하나의 막은 더미 속 다른 막들 중 적어도 하나와 다르다. 차이점은 압출에 영향을 주는 어떤 성질에 있다고 할 수 있다. 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 예를 들면 막의 조성, 코팅, 구멍크기, 구멍밀도, 구멍각, 구멍모양 또는 막 크기에 차이점이 있다고 할 수 있다. The methods and devices of the present invention may be practiced using any number of stacked membranes. One of the techniques in the art to which this invention pertains is that extrusion through a higher number of stacked membranes results in a lower flow rate than other similar extrusions through a smaller number of stacked membranes, resulting in a PEM with a smaller average diameter. know that The number of membranes used for stacking is limited only by the resistance of the extrusion apparatus. In a preferred embodiment, the stacked stack consists of between 2 and 10 films. In a most preferred embodiment, the stacked pile consists of between 2 and 5 membranes. In another preferred embodiment, the stacked films are substantially identical. In another preferred embodiment, at least one membrane in the stack is different from at least one of the other membranes in the pile. The difference lies in some properties that affect extrusion. As described herein, differences can be made, for example, in the composition, coating, pore size, pore density, pore angle, pore shape, or membrane size of the membrane.

압출은 단일막이나 쌓여진 막들을 통하여 여러번 통과시켜 실행될 수 있다. 만일 쌓여진 막을 이용한 실시예가 압출에 사용된다면, 원하는 직경의 PEM을 얻기 위하여 여러 번 통과시키는 것은 불필요할 수 있다. 특히, 단계적으로 감소하는 방법이 사용된다. 단계적으로 감소하는 방법에서, 현탁액을 여러 번 통과시키는 것은 구멍직경이 줄어드는 막을 통해 이루어진다. 단계적으로 감소하는 방법의 특히 바람직한 실시예로, 첫째로 약 0.4㎛의 구멍 직경을 가진 막을 통하여 수행하고, 둘째로 약 0.2㎛의 구멍직경을 가진 막을 통하여 하며, 필요하다면 세 번째, 네 번째, 다섯 번째, 여섯 번째로 약 0.1㎛의 구멍직경을 갖는 막을 통하여 수행한다.Extrusion may be effected by multiple passes through a single membrane or stacked membranes. If an embodiment using a stacked membrane is used for extrusion, multiple passes may be unnecessary to obtain a PEM of the desired diameter. In particular, a step-down method is used. In the step-down method, several passes of the suspension are made through a membrane of decreasing pore diameter. In a particularly preferred embodiment of the step-down method, first through a membrane having a pore diameter of about 0.4 μm, second through a membrane having a pore diameter of about 0.2 μm, if necessary a third, fourth, and fifth Second and sixth, it is carried out through a membrane having a pore diameter of about 0.1 μm.

막은 수세식 약품(flushing agent)으로 처리될 수 있다. 막은 압출보다 선행하여 수세식 약품으로 처리될 수 있다. 막은 적어도 한번의 통과가 이루어진 후와 적어도 막을 통하여 이루어진 한번 이상의 통과보다 선행하여 수세식 약품로 처리될 수 있다. 수세식 약품은 막히거나 오염된 막구멍으로부터 물질을 제거하거나 막힘, 오염이나 '체가름효과(sieving effect)'를 생기게 하는 것을 예방하는 어떠한 종류의 물질이나 조성물도 가능하다. 수세식 약품은 유기알콜로 이루어진다. 수세식 약품은 에탄올로 이루어진다.The membrane may be treated with a flushing agent. The membrane may be treated with a flush agent prior to extrusion. The membrane may be treated with the flush agent after at least one pass and prior to at least one pass through the membrane. A flushing agent can be any kind of substance or composition that removes material from clogged or contaminated membrane pores or prevents clogging, contamination or creating a 'sieving effect'. The flushing agent consists of organic alcohol. The flushing agent consists of ethanol.

적합한 막을 수용하고 높은 압출 압력을 견뎌낼 수 있는 어떠한 압출 장치라도 본 청구된 발명의 방법과 장치를 실시하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 압출장치와 본 발명의 방법을 실시하는데 유용한 장치들은 친수성, 구부러진 구멍이나 친수성이고 구부러진 구멍을 가진 스크린 막으로 이루어져있다. 막은 폴리에스테르(PETE) 막이다. Any extrusion apparatus capable of receiving suitable membranes and withstanding high extrusion pressures may be used in practicing the methods and apparatus of the presently claimed invention. The extrusion apparatus of the present invention and apparatus useful for practicing the method of the present invention consist of a hydrophilic, curved orifice or hydrophilic, curved screen membrane. The membrane is a polyester (PETE) membrane.

압출장치는 그 위에 덮개와 수집용기로 구성되어있는데, 덮개는 압력과 액체에 내성이 있는 밀봉에 의해 막의 첫 면에 조작가능하게 붙어있으며, 수집용기는 압출된 현탁액이 생성되면 이를 받기 위해 막의 두 번째 면에 배치된다. 장치는 추가적으로 막 받침대나 기구로 구성된다. 압출장치는 수용성 현탁액이 번갈아가며 앞쪽과 뒤쪽 방향으로 막을 통하여 압출될 수 있도록 배치되어진다. 압출장치는 접선의 흐름을 이용한다. The extruder consists of a cover and a collecting vessel thereon, the cover being operably attached to the first face of the membrane by a pressure and liquid resistant seal, and the collecting vessel being the two sides of the membrane to receive the extruded suspension as it forms. placed on the second side. The device may additionally consist of a membrane pedestal or instrument. The extrusion device is arranged so that the aqueous suspension can be extruded through the membrane in alternating forward and backward directions. The extruder uses a tangential flow.

적절한 막에 적합하고 본 발명에 사용될 수 있는 상업적으로 입수가능한 장치들은 THE MINI-EXTRUDERTM, Cat. No.610000 (AVANTI R Polar Lipids,Inc., Alabaster AL), Subbarao, et al ., 1991, Biochim. Biophys. Acta, 1063: 147-54, Liposome Extruder, Part No.ER-1 (Eastern Scientific, Rockville MD), EMULSIFLEX R -C50 Extruder, Cat. No. EFC50EX (Avestin,Inc., Ottowa, Ontario, Canada), LIPOSOFASTTM, (Avestin,Inc.),LIPEX TM Extruders (Northern Lipids Inc. , Vancouver, British Columbia, Canada)을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. Commercially available devices suitable for suitable membranes and which can be used in the present invention are described in THE MINI-EXTRUDER , Cat. No. 610000 (AVANTI R Polar Lipids, Inc., Alabaster AL), Subbarao, et al., 1991, Biochim. Biophys. Acta, 1063: 147-54, Liposome Extruder, Part No. ER-1 (Eastern Scientific, Rockville MD), EMULSIFLEX R-C50 Extruder, Cat. No. EFC50EX (Avestin, Inc., Ottowa, Ontario, Canada), LIPOSOFAST™, (Avestin, Inc.), LIPEX™ Extruders (Northern Lipids Inc., Vancouver, British Columbia, Canada).

압출 장치는 높은 압출 압력을 견디는 능력이 있어야 한다. 일반적인 규칙으로, 보다 큰 압력은 향상된 성능을 가져오는데, 예를 들면 증가된 유속, 줄어든 막오염과 막힘, 압출된 PEM의 크기에 있어서 더 빠른 감소를 나타낸다. 최소한으로, 압출장치는 약 400psi보다 큰 압출압력을 견딜 수 있어야 한다. 또한 유효한 표면적을 최적화시켜주는 막 받침대 홀더나 덮개가 그것이 받는 압출압력을 견딜 수 있다면 사용될 수 있다. 카트리지 홀더 장치는 막의 조작을 최소화시켜주는 장점과 막을 쌓는데 더 큰 효율을 제공한다. 게다가, 카트리지 홀더 장치는 생산에서 전체적으로 향상된 효율을 제공하는데, 예를 들면 막히거나 오염된 카트리지 홀더 장치를 교환하는 중에 생산물 흐름이 새로운 카트리지 홀더 장치 쪽으로 바뀌는 동안 막히거나 오염된 막이 교환될 수 있기 때문이다. The extrusion equipment must be capable of withstanding high extrusion pressures. As a general rule, greater pressure results in improved performance, eg increased flow rates, reduced membrane fouling and clogging, and a faster reduction in the size of the extruded PEM. As a minimum, the extrusion equipment must be able to withstand extrusion pressures greater than about 400 psi. Membrane pedestal holders or covers that optimize the effective surface area may also be used if they can withstand the extrusion pressure it is subjected to. The cartridge holder device offers the advantage of minimizing the manipulation of the membrane and greater efficiency in stacking the membrane. In addition, the cartridge holder device provides an overall improved efficiency in production, for example during exchanging a clogged or soiled cartridge holder device, a clogged or soiled membrane may be exchanged while the product flow is diverted to a new cartridge holder device. .

2) 압력 균질화2) pressure homogenization

식품 및 유제품 에멀젼의 안정화를 위한 균질화의 첫 번째 적용은 1900년 Auguste Gaulin은 파리 세계 박람회에서 발표하였으며 최대 30MPa의 압력을 사용하여 "밀크 혼합"을 위한 발명품이다. 그 이후로 기존의 균질화는 압력 범위를 50MPa까지 확장하였다. 동적 HPH라고도하는 HPH는 식품 저온 저온 살균에 대한 잠재력으로 자주 강조되었다. 최신 초고압 균질화기는 기존 압력보다 10-15 배 높은 압력을 가능하게 하며 300 ~ 400MPa의 압력 범위를 구현하며, 이러한 범위를 UHPH라고 한다. UHPH 기술은 종래의 균질화와 동일한 원리에 기초하나, 그 작용이 동적 고압의 적용으로 인해 야기된 압력 강하, 비틀림 및 전단(shear stress), 난류(turbulent flow), 캐비테이션(cavitation), 충격파, 온도 증가와 같은 여러 메커니즘의 결과로 신생 물리적 기술과 연관될 수 있다.The first application of homogenization for the stabilization of food and dairy emulsions was presented by Auguste Gaulin at the Paris World's Fair in 1900 and is an invention for "milk mixing" using pressures of up to 30 MPa. Since then, conventional homogenization has extended the pressure range to 50 MPa. HPH, also known as dynamic HPH, has been frequently highlighted for its potential for food pasteurization. The latest ultra-high pressure homogenizers enable pressures 10-15 times higher than conventional pressures and implement a pressure range of 300 to 400 MPa, which is called UHPH. UHPH technology is based on the same principle as conventional homogenization, but its action is pressure drop, torsion and shear stress, turbulent flow, cavitation, shock wave, temperature increase caused by the application of dynamic high pressure. It may be associated with emerging physical technologies as a result of several mechanisms, such as

균질화 처리, 특히 동적 고압이라고도 하는 초고압 균질화 (UHPH)를 사용할 수 있다. UHPH는 최근 식품, 화장품 및 제약 분야에서 연구된 새로운 기술로 분산액 또는 에멀젼의 입자를 조각화하고, 미세하고 안정적인 에멀젼을 생성하고, 입자 크기 감소로 인한 유체의 점성 특성을 수정하고, 대사산물 추출도 용이하게 하고 있다. 미생물, 효소 또는 일부 바이러스의 불활성화를 달성하기 위해. 실제로 UHPH는 최소한 저온 살균과 동등한 수준에서 미생물 부하를 현저하게 감소시키는 추가 이점을 제공하는 연속 공정이다. 압력 수준에 따라 이 기술을 고압 균질화 (HPH, 최대 150 ~ 200 MPa) 또는 초고압 균질화 (UHPH, 최대 350 ~ 400 MPa)라고 한다. 비교를 위해 표준 균질화는 낙농 산업에서와 같이 20 ~ 60 MPa의 상류 압력으로 작동한다. UHPH는 고압 (HP) 기술의 최신 개발, 즉 HP 강화제 개발, 고압에 강한 재료 (스테인레스 스틸, 세라믹, 씰)의 개념을 통해 이점을 얻었다. UHPH 장비를 위해 특별히 개발된 세라믹으로 제작되거나 인조 다이아몬드로 코팅된 시트와 바늘이 있는 정교한 균질화 밸브가 350 ~ 400 MPa까지의 압력을 견딜 수 있는 밸브가 현재 연구되고 있다. It is possible to use a homogenization treatment, in particular ultra-high pressure homogenization (UHPH), also called dynamic high pressure. UHPH is a new technology recently studied in food, cosmetic and pharmaceutical fields, which fragments the particles of dispersions or emulsions, creates fine and stable emulsions, modifies the viscous properties of fluids due to particle size reduction, and facilitates metabolite extraction. doing it To achieve inactivation of microorganisms, enzymes or some viruses. In fact, UHPH is a continuous process that offers the added benefit of significantly reducing the microbial load, at least on par with pasteurization. Depending on the pressure level, this technique is called high pressure homogenization (HPH, up to 150 to 200 MPa) or ultra-high pressure homogenization (UHPH, up to 350 to 400 MPa). For comparison, a standard homogenizer operates with an upstream pressure of 20 to 60 MPa, as in the dairy industry. UHPH has benefited from the latest developments in high pressure (HP) technology, namely HP reinforcement, the concept of high pressure resistant materials (stainless steel, ceramics, seals). Sophisticated homogenizing valves with a needle and seat and needle made of ceramic or coated with artificial diamond developed specifically for UHPH equipment are currently being studied to withstand pressures from 350 to 400 MPa.

본 발명에서 제조된 PEMN은, Dynamic Light Scattering(DLS)라고도 알려진 quasi-electric light scattering(QELS)은 Bloomfield, 1981, A nn. Rev. Biophys. Bioeng. 10: 421-50에서 기술된 바와 같이 이용될 수 있다. 바람직한 실시예로, PEM은 약 50 내지 400nm 사이의 평균 직경을 갖는다. 보다 바람직한 실시예로, 평균 직경은 약 50 내지 150nm 사이이다. 보다 더 바람직한 실시예로, 평균 직경은 약 100 내지 150nm 사이이다. The PEMN prepared in the present invention, quasi-electric light scattering (QELS), also known as Dynamic Light Scattering (DLS), is described in Bloomfield, 1981, A nn. Rev. Biophys. Bioeng. 10: 421-50. In a preferred embodiment, the PEM has an average diameter between about 50 and 400 nm. In a more preferred embodiment, the average diameter is between about 50 and 150 nm. In an even more preferred embodiment, the average diameter is between about 100 and 150 nm.

본 발명에서 제조된 PEMN의 다분산 지수(polydispersity index)는 0.01 내지 0.5일 수 있다. 예를 들어, PEMN의 다분산 지수는 0.01 내지 0.45, 0.01 내지 0.4, 0.01 내지 0.35, 0.01 내지 0.3, 0.01 내지 0.2, 0.01 내지 0.19일 수 있다. 본 명세서에서 다분산 지수는 다분산 정도를 나타내는 것으로, 수치가 작을수록 단분산을 나타낸다. 단분산성은 입자의 크기가 균일함을 의미한다. The polydispersity index (polydispersity index) of the PEMN prepared in the present invention may be 0.01 to 0.5. For example, the polydispersity index of the PEMN may be 0.01 to 0.45, 0.01 to 0.4, 0.01 to 0.35, 0.01 to 0.3, 0.01 to 0.2, 0.01 to 0.19. In the present specification, the polydispersity index indicates the degree of polydispersity, and a smaller number indicates monodispersity. Monodispersity means that the particle size is uniform.

본 발명에서 제조된 PEMN은 입자 크기가 50 ~ 400 나노미터이고 다분산지수 (PDI)는 0.3 이하일 수 있다.The PEMN prepared in the present invention may have a particle size of 50 to 400 nanometers and a polydispersity index (PDI) of 0.3 or less.

본 발명에서 제조된 PEMN은 유효성분 핵산이 일정한 속도를 방출될 수 잇다.The PEMN prepared in the present invention can release the active ingredient nucleic acid at a constant rate.

본 발명에서 제조된 PEMN은 최외각층을 구성하는 화합물 또는 그와 결합한 리간드에 의한 능동적 약물 전달체일 수 잇다.The PEMN prepared in the present invention may be an active drug carrier by a compound constituting the outermost layer or a ligand bound thereto.

본 발명에서 제조된 PEMN은 주사제, 크림 및 구강 점막 투여로 사용할 수 있다.The PEMN prepared in the present invention can be used for injection, cream, and oral mucosal administration.

본 발명에서 제조된 PEMN은 이온성 염, 소분자 약물, 고분자 약물, 약물을 포함하는 고분자 약물 및 형광물질을 포함하는 고분자를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다.The PEMN prepared in the present invention may further include any one or more selected from the group including ionic salts, small molecule drugs, polymer drugs, polymer drugs including drugs, and polymers including fluorescent materials.

상기 고분자 약물은 단백질, 항체 및 핵산을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상일 수 있다.The polymer drug may be any one or more selected from the group comprising proteins, antibodies, and nucleic acids.

상기 PEMN의 치료적 유효량을 개체에게 투여하고, 이에 의해 질병을 치료하는 과정을 포함하는 이를 필요로 하는 개체에서 질병을 치료할 수 잇다.It is possible to treat a disease in a subject in need thereof, comprising administering to the subject a therapeutically effective amount of the PEMN, thereby treating the disease.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples. However, these Examples are for illustrative purposes of the present invention, and the scope of the present invention is not limited only to these Examples.

실시례 1. 핵산 주형의 설계 및 제조Example 1. Design and Preparation of Nucleic Acid Templates

본 발명의 핵산은 세포에서 단백질 합성이 가능한 구조를 갖는 RNA를 제안하였다. 본 발명에서 사용되는 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(sTNFR2, EPO, G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 제한되는 것은 아니다. 상기 표적단백질을 포함한 다양한 단백질들이 안정적으로 발현할 수 있는 특히, 발현카세트가 선형 핵-비의존적으로 세포질 발현이 가능한 핵산은 다음과 같이 제조하였다. The nucleic acid of the present invention proposes an RNA having a structure capable of protein synthesis in a cell. The target protein of the nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (sTNFR2, EPO, G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), an extracellular matrix degrading enzyme ORFs encoding inhibitors (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and proteins of interest for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins). In particular, a nucleic acid capable of stably expressing various proteins including the target protein, in which the expression cassette is linear, nuclear-independent, and capable of cytoplasmic expression was prepared as follows.

1-1. 핵산 주형의 설계 1-1. Design of Nucleic Acid Templates

상기 핵산은 비증폭 mRNA(non-amplifying mRNA) 구조체; 및 자가 증폭 mRNA(self-amplifying mRNA) 구조체 등이 있다. 상기 비증폭 mRNA 구조체는 (a) 상기 표적 폴리펩타이드를 암호화하는 개방 판독 프레임(open reading frame, ORF): (b) 5' UTR; (c) 3' UTR; 및 (d) 5' 캡 구조(cap structure) 또는 IRES;를 포함한다. 상기 자가 증폭 mRNA(self-amplifying mRNA) 구조체는 (a) RNA dependent RNA polymerase(RdRp)를 발현시키기 위한 mRNA 구조; 및 (b) 상기 RdRp에 의해 복제될 수 있고 상기 관심 대상 폴리펩타이드를 코딩하는 ORF를 포함하는 mRNA 레플리콘(replicon)을 포함하며, 여기서, 상기 두 종류의 구성요소가 동일한 한 개의 RNA에 있는 시스-레플리콘 RNA 구조체 또는 각각 상이한 두 개의 RNA에 있는 트렌스 레플리콘 RNA 구조체를 포함한다.The nucleic acid is a non-amplifying mRNA (non-amplifying mRNA) construct; and self-amplifying mRNA (mRNA) constructs. The unamplified mRNA construct comprises (a) an open reading frame (ORF) encoding the target polypeptide: (b) a 5' UTR; (c) 3' UTR; and (d) a 5' cap structure or IRES; The self-amplifying mRNA construct comprises (a) an mRNA construct for expressing RNA dependent RNA polymerase (RdRp); and (b) an mRNA replicon capable of being replicated by said RdRp and comprising an ORF encoding said polypeptide of interest, wherein said two kinds of components are in the same single RNA cis-replicon RNA constructs or trans-replicon RNA constructs in two different RNAs each.

본 발명의 핵산을 제조하기 위해, 표적 단백질 ORF를 제조할 수 있는 T7 프로모터가 있는 표적 단백질 DNA를 설계하고 제작하여 pUC19 클로닝 벡터에 재조합하고, 재조합 pUC19 벡터에서 얻은 T7 프로모터가 있는 표적 단백질 DNA를 주형으로 체외전사한 후, 5′Cap 구조를 전사체에 부가하여 제조할 수 있다.In order to prepare the nucleic acid of the present invention, a target protein DNA having a T7 promoter capable of producing a target protein ORF is designed and manufactured, and then recombined in a pUC19 cloning vector, and the target protein DNA having a T7 promoter obtained from the recombinant pUC19 vector is used as a template. After in vitro transcription, it can be prepared by adding a 5'Cap structure to the transcript.

본 발명의 표적단백질 DNA는 표적단백질을 효율적으로 합성할 수 있는 DNA 절편으로 <T7 promoter - 5'UTR - 표적단백질 DNA - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL> 순서로 제조하였다.The target protein DNA of the present invention was prepared in the order of <T7 promoter - 5'UTR - target protein DNA - muag - A64 - C30 - histone-SL> as a DNA fragment capable of efficiently synthesizing the target protein.

본 발명의 표적단백질 DNA는 표적단백질 orf를 효율적으로 합성할 수 있는 DNA 절편으로 <T7 프로모터 다음에 5'UTR, 표적단백질를 코딩하는 ORF, 3'UTR>로 구성된 DNA 절편을 설계하였다.The target protein DNA of the present invention is a DNA fragment capable of efficiently synthesizing the target protein orf, and a DNA fragment consisting of <T7 promoter followed by 5'UTR, ORF encoding the target protein, 3'UTR> was designed.

본 발명의 표적단백질 DNA는 pUC19 벡터에서 T7 promoter와 5'UTR의 하류에 위치하면서, muag (mutated alpha-globin-3′UTR), A64 폴리(A) 서열, 폴리(C) 서열(C30) 및 히스톤 스템-루프 서열(히스톤-SL)서열의 상류에 위치하게 하였다. The target protein DNA of the present invention is located downstream of the T7 promoter and 5'UTR in the pUC19 vector, muag (mutated alpha-globin-3'UTR), A64 poly(A) sequence, poly(C) sequence (C30) and Histone stem-loop sequence (histone-SL) was placed upstream of the sequence.

상기 표적단백질 DNA 절편을 구성하는 단위 요소들은 <표 3>에 일부 제시하였다. The unit elements constituting the target protein DNA fragment are partially presented in <Table 3>.

표적단백질 DNA 절편을 구성하는 염기서열The nucleotide sequence composing the target protein DNA fragment Backbonebackbone DNA or amino acid sequences DNA or amino acid sequences T7 promoterT7 promoter TAATACGACT CACTATAGGG (서열번호 6)TAATACGACT CACTATAGGG (SEQ ID NO: 6) hAg-KozakhAg-Kozak ATTCTTCTGG TCCCCACAGA CTCAGAGAGA ACCCGCCACC(서열번호 7)ATTCTTCTGG TCCCCACAGA CTCAGAGAGA ACCCGCCACC (SEQ ID NO: 7) Sec Sec ATGAGAGTGA CCGCCCCCAG AACCCTGATC CTGCTGCTGT CTGGCGCCCT GGCCCTGACA GAGACATGGG CCGGAAGCGG ATCC (서열번호 8)
(M R V T A P R T L I L L L S G A L A L T E T W A G S G S; 서열번호 9)
ATGAGAGTGA CCGCCCCCAG AACCCTGATC CTGCTGCTGT CTGGCGCCCT GGCCCTGACA GAGACATGGG CCGGAAGCGG ATCC (SEQ ID NO: 8)
(MRVTAPRTLILLLSGALALTE TWAGSGS; SEQ ID NO: 9)
muag - A64 - C30 - 히스톤Smuag - A64 - C30 - Histone S GCCCGATGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCGAGATTA ATAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAATGCA TCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCAAAGGCTC TTTTCAGAGC CACCA (서열번호 10): GCCCGATGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCGAGATTA ATAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAATGCA TCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCAAAGGCTC TTTTCAGAGC CACCA (SEQ ID NO:10) 2 BgUTR2 BgUTR CCGAGAGCTC GUCGGCCAAC AAAAGGTTCU TGCCCAAGTC CAACA CAAAC TGGGGGATAT TATGAAGGGC CTTGAGCATC TGGATTCTGC CTAATAAAAA ACATTTACAT TGCTGCGTCG AGAGCTCGCT TCTTGCTGTC CAATTTCTAT TAAAGGTTCC TTTGTTCCCT AAGTCCAACT ACTAAACTGG GGGATATTAT GAAGGGCCTT GAGCATCTGG ATTCTGCCTA ATAAAAAACA TTTACATTGC TGCGTC (서열번호 11)CCGAGAGCTC GUCGGCCAAC AAAAGGTTCU TGCCCAAGTC CAACA CAAAC TGGGGGATAT TATGAAGGGC CTTGAGCATC TGGATTCTGC CTAATAAAAA ACATTTACAT TGCTGCGTCG AGAGCTCGCT TCTTGCTGTC CAATTTCTAT TAAAGGTTCC TTTGTTCCCT AAGTCCAACT ACTAAACTGG GGGATATTAT GAAGGGCCTT GAGCATCTGG ATTCTGCCTA ATAAAAAACA TTTACATTGC TGCGTC (서열번호 11) A30LA70A30LA70 GAGACCTGGT CCAGAGTCGC TAGCAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAGCATAT GACTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAA(서열번호 12)GAGACCTGGT CCAGAGTCGC TAGCAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAGCATAT GACTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAA (SEQ ID NO: 12) (G4S)3-linker(G4S)3-linker GGAGGCGGTG GTAGTGGAGG TGGCGGGTCC GGTGGAGGTG GAAGC(서열번호 13)
(G G G G S G G G G S G G G G S; 서열번호 14)
GGAGGCGGTG GTAGTGGAGG TGGCGGGTCC GGTGGAGGTG GAAGC (SEQ ID NO: 13)
(GGGGSGGGGGSGGGGS; SEQ ID NO: 14)

본 발명의 5'UTR는 마우스 리보솜 단백질 라지 35A (mRPL35A)일 수 있으며, 그 염기서열은 서열번호 15이다. The 5'UTR of the present invention may be mouse ribosomal protein Raji 35A (mRPL35A), and its base sequence is SEQ ID NO: 15.

GGGCCATCTT GGCGCCTGTG GAGGCCTGCT GGGAACAGGA CTTCTAACAG CAAGTAAGCT TGAGGATG (서열번호 15)GGGCCATCTT GGCGCCTGTG GAGGCCTGCT GGGAACAGGA CTTCTAACAG CAAGTAAGCT TGAGGATG (SEQ ID NO: 15)

5'UTR 요소는 5' 말단 올리고피리미딘관이 결여된 인간 리보솜 단백질 라지(Large) 32의 5'-UTR: human ribosamal protein Large 32 lacking the 5' terminal oligopyrimidine tract GGCGCTGCCTACGGAGGTGGCAGCCATCTCCTTCTCGGCATC (서열번호 16) The 5'UTR element is 5'-UTR of human ribosamal protein Large 32 lacking the 5' terminal oligopyrimidine tract GGCGCTGCCTACGGAGGTGGCAGCCATCTCCTTCTCGGCATC (SEQ ID NO: 16)

바람직하게는 인간 하이드록시스테로이드 (17-베타) 디하이드로게나아제 4 유전자(HSD17B4)로부터 유래된 핵산 서열을 포함하거나 이로 이루어진다. preferably comprises or consists of a nucleic acid sequence derived from the human hydroxysteroid (17-beta) dehydrogenase 4 gene (HSD17B4).

GGGTCCCGCA GTCGGCGTCC AGCGGCTCTG CTTGTTCGTG TGTGTGTCGT TGCAGGCCTT ATTCAAGCTT ACCATG (서열번호 17)GGGTCCCGCA GTCGGCGTCC AGCGGCTCTG CTTGTTCGTG TGTGTGTCGT TGCAGGCCTT ATTCAAGCTT ACCATG (SEQ ID NO: 17)

바람직하게, 상기 5'UTR는 hAg-Kozak로 서열번호 7이다Preferably, the 5'UTR is hAg-Kozak, SEQ ID NO:7

상기 5'UTR는 Kozak 컨센서스를 포함하며, Kozak 컨센서스 서열은 ACCAUGG (서열번호 18) 일 수도 있다. The 5'UTR includes a Kozak consensus sequence, and the Kozak consensus sequence may be ACCAUGG (SEQ ID NO: 18).

3'UTR는 muag - A64 - C30 - 히스톤-SL 및 2 BgUTR-A30LA70을 포함하는 구조에서 선택되어진 어느 하나일 수 있다. 표적단백질이 융합단백질인 경우는 링커는 (G4S)3-linker 그리고. 표적단백질을 세포외부로 분비하는 목적으로 Sec을 사용할 수 있다.3'UTR may be any one selected from the group consisting of muag-A64-C30-histone-SL and 2BgUTR-A30LA70. If the target protein is a fusion protein, the linker is (G4S)3-linker and. Sec can be used for the purpose of secreting the target protein to the outside of the cell.

여기에서 3'UTR은 서열 5'-GCCCGaTGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG-3'(서열번호 19; muag; 밑줄 친 뉴클레오타이드는 야생형 서열과 비교하여 돌연변이임) (알파-)글로빈의 돌연변이된 UTR, 폴리(A) 꼬리는 64개의 아데닌 뉴클레오타이드, 폴리(C) 서열은 30개의 사이토신 뉴클레오타이드, 히스톤 스템-루프는 (5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' 서열번호 20)로 이루어진 RNA 서열이다. wherein 3'UTR is the sequence 5'-GCCCG a TGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG-3' (SEQ ID NO: 19; muag; underlined nucleotides are mutated compared to wild-type sequence) (alpha-) globin mutated UTR, poly (A) The tail is 64 adenine nucleotides, the poly(C) sequence is 30 cytosine nucleotides, and the histone stem-loop is an RNA sequence consisting of (5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' SEQ ID NO: 20).

A64: GGACTAGTAG ATCTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAA (서열번호 21) A64: GGACTAGTAG ATCTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAA (SEQ ID NO: 21)

C30: TGCATCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCTCTA G (서열번호 22) C30: TGCATCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCTCTA G (SEQ ID NO: 22)

본 발명에 사용하는 표적단백질은 sTNFR2, EPO, G-CSF 및 E3 ligase를 포함하는 치료용 단백질; 히알루로니다제, MMP와 TIMP를 포함하는 ECM 분해관련 단백질; 그리고 광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G) 및 RSV 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질를 포함하는 백신관련 단백질을 사용하였으며, 이들에 국한되는 것은 아니다.The target protein used in the present invention is a therapeutic protein comprising sTNFR2, EPO, G-CSF and E3 ligase; ECM degradation related proteins including hyaluronidase, MMP and TIMP; And vaccine-related proteins including, but not limited to, G protein (RAV-G) of rabies virus and RSV-F protein of RSV long strain were used.

<치료용 단백질><Therapeutic protein>

sTNFR2sTNFR2

본 발명의 치료 단백질은, TNFR2 단백질 또는 이의 세포외 영역 단편이다. 종양괴사인자(tumor necrosis factor, TNF)는 다면발현 사이토카인으로, 특히 TNF-α는 염증성 반응 및 면역 체계에서 중요한 역할을 담당한다. TNF 에 결합하는 수용체로서 TNFR1(분자량, 55 kD; TNF-R55) 및 TNFR2(분자량,75 kD; TNF-R75)가 알려져 있으며, 이 때 TNFR2에 대한 TNF-α의 친화도는 TNFR1에 대한 친화도보다 몇 배 더높다고 알려져 있다.The therapeutic protein of the present invention is a TNFR2 protein or an extracellular region fragment thereof. Tumor necrosis factor (TNF) is a pleiotropic cytokine, in particular TNF-α plays an important role in the inflammatory response and immune system. TNFR1 (molecular weight, 55 kD; TNF-R55) and TNFR2 (molecular weight, 75 kD; TNF-R75) are known as receptors that bind to TNF, wherein the affinity of TNF-α for TNFR2 is the affinity for TNFR1. It is known to be several times higher than

본 발명에서 TNFR2 단백질은 1386 bp DNA(NM_001066.3에 코딩되었으며, 이 단백질 또는 이의 세포외 영역 단편(sTNFR2)은 TNF-α에 대하여 높은 결합 친화도를 가지며 TNF-α의 작용을 억제함으로써 자가 면역 질환의 치료에 특히 우수한 효과를 나타낼 수 있다. In the present invention, the TNFR2 protein is encoded by 1386 bp DNA (NM_001066.3, this protein or its extracellular region fragment (sTNFR2) has a high binding affinity for TNF-α and autoimmune by inhibiting the action of TNF-α. It can exhibit a particularly excellent effect in the treatment of diseases.

바람직하게, 상기 sTNFR2는 TNFR2 단백질 중 N말단으로부터 1번 내지 256번을 포함하는 서열번호 23의 아미노산 서열 폴리펩타이드일 수 있다.Preferably, the sTNFR2 may be an amino acid sequence polypeptide of SEQ ID NO: 23 including 1 to 256 from the N-terminus of the TNFR2 protein.

또한 바람직하게, 상기 sTNFR2 cDNA는 서열번호 24의 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드일 수 있다.Also preferably, the sTNFR2 cDNA may be a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 24.

sTNFR2: TNFR2의 1~ 256 아미노산으로 이루어진 transmembrane sequence 단편 sTNFR2 : transmembrane sequence fragment consisting of 1 to 256 amino acids of TNFR2

MAPVAVWAAL AVGLELWAAA HALPAQVAFT PYAPEPGSTC RLREYYDQTA QMCCSKCSPG QHAKVFCTKT SDTVCDSCED STYTQLWNWV PEMLSCGSRC SSDQVETQAC TREQNRICTC RPGWYCALSK QEGCRLCAPL RKCRPGFGVA RPGTETSDVV CKPCAPGTFS NTTSSTDICR PHQICNVVAI PGNASMDAVC TSTSPTRSMA PGAVHLPQPV STRSQHTQPT PEPSTAPSTS FLLPMGPSPP AEGSTG (서열번호 23)MAPVAVWAAL AVGLELWAAA HALPAQVAFT PYAPEPGSTC RLREYYDQTA QMCCSKCSPG QHAKVFCTKT SDTVCDSCED STYTQLWNWV PEMLSCGSRC SSDQVETQAC TREQNRICTC RPGWYCALSK QEGCRLCAPL RKCRPGFGVA RPGTETSDVV CKPCAPGTFS NTTSSTDICR PHQICNVVAI PGNASMDAVC TSTSPTRSMA PGAVHLPQPV STRSQHTQPT PEPSTAPSTS FLLPMGPSPP AEGSTG (서열번호 23)

sTNFR2 cDNA; sTNFR2에 상응하는 cDNA(768bp) sTNFR2 cDNA ; cDNA corresponding to sTNFR2 (768 bp)

ATGGCGCCC GTCGCCGTCT GGGCCGCGCT GGCCGTCGGA CTGGAGCTCT GGGCTGCGGC GCACGCCTTG CCCGCCCAGG TGGCATTTAC ACCCTACGCC CCGGAGCCCG GGAGCACATG CCGGCTCAGA GAATACTATG ACCAGACAGC TCAGATGTGC TGCAGCAAAT GCTCGCCGGG CCAACATGCA AAAGTCTTCT GTACCAAGAC CTCGGACACC GTGTGTGACT CCTGTGAGGA CAGCACATAC ACCCAGCTCT GGAACTGGGT TCCCGAGTGC TTGAGCTGTG GCTCCCGCTG TAGCTCTGAC CAGGTGGAAA CTCAAGCCTG CACTCGGGAA CAGAACCGCA TCTGCACCTG CAGGCCCGGC TGGTACTGCG CGCTGAGCAA GCAGGAGGGG TGCCGGCTGT GCGCGCCGCT GCGCAAGTGC CGCCCGGGCT TCGGCGTGGC CAGACCAGGA ACTGAAACAT CAGACGTGGT GTGCAAGCCC TGTGCCCCGG GGACGTTCTC CAACACGACT TCATCCACGG ATATTTGCAG GCCCCACCAG ATCTGTAACG TGGTGGCCAT CCCTGGGAAT GCAAGCATGG ATGCAGTCTG CACGTCCACG TCCCCCACCC GGAGTATGGC CCCAGGGGCA GTACACTTAC CCCAGCCAGT GTCCACACGA TCCCAACACA CGCAGCCAAC TCCAGAACCC AGCACTGCTC CAAGCACCTC CTTCCTGCTC CCAATGGGCC CCAGCCCCCC AGCTGAAGGG AGCACTGGC (서열번호 24)ATGGCGCCC GTCGCCGTCT GGGCCGCGCT GGCCGTCGGA CTGGAGCTCT GGGCTGCGGC GCACGCCTTG CCCGCCCAGG TGGCATTTAC ACCCTACGCC CCGGAGCCCG GGAGCACATG CCGGCTCAGA GAATACTATG ACCAGACAGC TCAGATGTGC TGCAGCAAAT GCTCGCCGGG CCAACATGCA AAAGTCTTCT GTACCAAGAC CTCGGACACC GTGTGTGACT CCTGTGAGGA CAGCACATAC ACCCAGCTCT GGAACTGGGT TCCCGAGTGC TTGAGCTGTG GCTCCCGCTG TAGCTCTGAC CAGGTGGAAA CTCAAGCCTG CACTCGGGAA CAGAACCGCA TCTGCACCTG CAGGCCCGGC TGGTACTGCG CGCTGAGCAA GCAGGAGGGG TGCCGGCTGT GCGCGCCGCT GCGCAAGTGC CGCCCGGGCT TCGGCGTGGC CAGACCAGGA ACTGAAACAT CAGACGTGGT GTGCAAGCCC TGTGCCCCGG SEQUENCE GGACGTTCTC CAACACGACT TCATCCACGG ATATTTGCAG GCCCCACCAG ATCTGTAACG TGGTGGCCAT CCCTGGGAAT GCAAGCATGG ATGCAGTCTG CACGTCCACG TCCCCCACCC GGAGTATGGC CCCAGGGGCA GTACACTTAC CCAGCCTG CCCAGCCAGT GTCCACACAC ACCCAGCCACTACCAGC GGCC GC GAGCCAGT GTCCAC GG CG

EPOEPO

본 발명의 EPO 핵산의 제조를 위하여, 쥣과의(murine) EPO cDNA의 염기서열은 다음과 같다. For the preparation of the EPO nucleic acid of the present invention, the nucleotide sequence of the murine EPO cDNA is as follows.

EPO cDNAEPO cDNA

ATGGGCG TGCCCGAGCG GCCGACCCTG CTCCTGCTGC TCAGCCTGCT GCTCATCCCC CTGGGGCTGC CCGTCCTCTG CGCCCCCCCG CGCCTGATCT GCGACTCCCG GGTGCTGGAG CGCTACATCC TCGAGGCCAA GGAGGCGGAG AACGTGACCA TGGGCTGCGC CGAGGGGCCC CGGCTGAGCG AGAACATCAC GGTCCCCGAC ACCAAGGTGA ACTTCTACGC CTGGAAGCGC ATGGAGGTGG AGGAGCAGGC CATCGAGGTC TGGCAGGGCC TGTCCCTCCT GAGCGAGGCC ATCCTGCAGG CGCAGGCCCT CCTGGCCAAC TCCAGCCAGC CCCCGGAGAC ACTGCAGCTC CACATCGACA AGGCCATCTC CGGGCTGCGG AGCCTGACCT CCCTCCTGCG CGTGCTGGGC GCGCAGAAGG AGCTCATGAG CCCGCCCGAC ACGACCCCCC CGGCCCCGCT GCGGACCCTG ACCGTGGACA CGTTCTGCAA GCTCTTCCGC GTCTACGCCA ACTTCCTGCG GGGCAAGCTG AAGCTCTACA CCGGGGAGGT GTGCCGCCGG GGCGACCGCT GA (서열번호 25) ATG GGCG TGCCCGAGCG GCCGACCCTG CTCCTGCTGC TCAGCCTGCT GCTCATCCCC CTGGGGCTGC CCGTCCTCTG CGCCCCCCCG CGCCTGATCT GCGACTCCCG GGTGCTGGAG CGCTACATCC TCGAGGCCAA GGAGGCGGAG AACGTGACCA TGGGCTGCGC CGAGGGGCCC CGGCTGAGCG AGAACATCAC GGTCCCCGAC ACCAAGGTGA ACTTCTACGC CTGGAAGCGC ATGGAGGTGG AGGAGCAGGC CATCGAGGTC TGGCAGGGCC TGTCCCTCCT GAGCGAGGCC ATCCTGCAGG CGCAGGCCCT CCTGGCCAAC TCCAGCCAGC CCCCGGAGAC ACTGCAGCTC CACATCGACA AGGCCATCTC CGGGCTGCGG AGCCTGACCT CCCTCCTGCG CGTGCTGGGC GCGCAGAAGG AGCTCATGAG CCCGCCCGAC ACGACCCCCC CGGCCCCGCT GCGGACCCTG ACCGTGGACA CGTTCTGCAA GCTCTTCCGC GTCTACGCCA ACTTCCTGCG GGGCAAGCTG AAGCTCTACA CCGGGGAGGT GTGCCGCCGG GGCGACCGCT GA (SEQ ID NO:25)

GM CSFGM CSF

본 발명의 GM CSF 핵산의 제조를 위하여, GM CSF (CSF2) (NM_000758)의 염기서열은 다음과 같다. For the preparation of the GM CSF nucleic acid of the present invention, the nucleotide sequence of GM CSF (CSF2) (NM_000758) is as follows.

GM CSF (CSF2) cDNA (NM_000758) GM CSF (CSF2) cDNA (NM_000758)

ATGTGGCTGC AGAGCCTGCT GCTCTTGGGC ACTGTGGCCT GCAGCATCTC TGCACCCGCC CGCTCGCCCA GCCCCAGCAC GCAGCCCTGG GAGCATGTGA ATGCCATCCA GGAGGCCCGG CGTCTCCTGA ACCTGAGTAG AGACACTGCT GCTGAGATGA ATGAAACAGT AGAAGTCATC TCAGAAATGT TTGACCTCCA GGAGCCGACC TGCCTACAGA CCCGCCTGGA GCTGTACAAG CAGGGCCTGC GGGGCAGCCT CACCAAGCTC AAGGGCCCCT TGACCATGAT GGCCAGCCAC TACAAGCAGC ACTGCCCTCC AACCCCGGAA ACTTCCTGTG CAACCCAGAT TATCACCTTT GAAAGTTTCA AAGAGAACCT GAAGGACTTT CTGCTTGTCA TCCCCTTTGA CTGCTGGGAG CCAGTCCAGG AGTGA (서열번호 26)ATGTGGCTGC AGAGCCTGCT GCTCTTGGGC ACTGTGGCCT GCAGCATCTC TGCACCCGCC CGCTCGCCCA GCCCCAGCAC GCAGCCCTGG GAGCATGTGA ATGCCATCCA GGAGGCCCGG CGTCTCCTGA ACCTGAGTAG AGACACTGCT GCTGAGATGA ATGAAACAGT AGAAGTCATC TCAGAAATGT TTGACCTCCA GGAGCCGACC TGCCTACAGA CCCGCCTGGA GCTGTACAAG CAGGGCCTGC GGGGCAGCCT CACCAAGCTC AAGGGCCCCT TGACCATGAT GGCCAGCCAC TACAAGCAGC ACTGCCCTCC AACCCCGGAA ACTTCCTGTG CAACCCAGAT TATCACCTTT GAAAGTTTCA AAGAGAACCT GAAGGACTTT CTGCTTGTCA TCCCCTTTGA CTGCTGGGAG CCAGTCCAGG AGTGA (서열번호 26)

FBXW7FBXW7

FBXW7은 E3 ligase에 속하는 잘 특성화된 SCF이며 C-MyC, 형질 전환 단백질 RhoA (RhoA), 전사 활성화 제 BRG1 (Brg1) 및 아연-핑거 단백질 GFI-1 (GFI1)과 같은 발암 성 단백질의 파괴를 촉진한다. 이러한 표적 단백질은 모두 종양 형성을 촉진하다. 예를 들어, Brg1은 암의 전이를 촉진하고, RhoA는 종양 형성과 관련이 있으며, GFI1은 종양 단백질로서 세포 증식을 촉진한다. FBXW7 is a well-characterized SCF belonging to the E3 ligase and promotes the destruction of oncogenic proteins such as C-MyC, transforming protein RhoA (RhoA), transcriptional activator BRG1 (Brg1) and zinc-finger protein GFI-1 (GFI1). do. All of these target proteins promote tumorigenesis. For example, Brg1 promotes cancer metastasis, RhoA is associated with tumorigenesis, and GFI1 promotes cell proliferation as an oncoprotein.

FBXW7 cDNA(1770 nt): NM_001013415.2FBXW7 cDNA (1770 nt): NM_001013415.2

ATGTCAAAAC CGGGAAAACC TACTCTAAAC CATGGCTTGG TTCCTGTTGA TCTTAAAAGT GCAAAAGAGC CTCTACCACA TCAAACTGTG ATGAAGATAT TTAGCATTAG CATCATTGCC CAAGGCCTCC CTTTTTGTCG AAGACGGATG AAAAGAAAGT TGGACCATGG TTCTGAGGTC CGCTCTTTTT CTTTGGGAAA GAAACCATGC AAAGTCTCAG AATATACAAG TACCACTGGG CTTGTACCAT GTTCAGCAAC ACCAACAACT TTTGGGGACC TCAGAGCAGC CAATGGCCAA GGGCAACAAC GACGCCGAAT TACATCTGTC CAGCCACCTA CAGGCCTCCA GGAATGGCTA AAAATGTTTC AGAGCTGGAG TGGACCAGAG AAATTGCTTG CTTTAGATGA ACTCATTGAT AGTTGTGAAC CAACACAAGT AAAACATATG ATGCAAGTGA TAGAACCCCA GTTTCAACGA GACTTCATTT CATTGCTCCC TAAAGAGTTG GCACTCTATG TGCTTTCATT CCTGGAACCC AAAGACCTGC TACAAGCAGC TCAGACATGT CGCTACTGGA GAATTTTGGC TGAAGACAAC CTTCTCTGGA GAGAGAAATG CAAAGAAGAG GGGATTGATG AACCATTGCA CATCAAGAGA AGAAAAGTAA TAAAACCAGG TTTCATACAC AGTCCATGGA AAAGTGCATA CATCAGACAG CACAGAATTG ATACTAACTG GAGGCGAGGA GAACTCAAAT CTCCTAAGGT GCTGAAAGGA CATGATGATC ATGTGATCAC ATGCTTACAG TTTTGTGGTA ACCGAATAGT TAGTGGTTCT GATGACAACA CTTTAAAAGT TTGGTCAGCA GTCACAGGCA AATGTCTGAG AACATTAGTG GGACATACAG GTGGAGTATG GTCATCACAA ATGAGAGACA ACATCATCAT TAGTGGATCT ACAGATCGGA CACTCAAAGT GTGGAATGCA GAGACTGGAG AATGTATACA CACCTTATAT GGGCATACTT CCACTGTGCG TTGTATGCAT CTTCATGAAA AAAGAGTTGT TAGCGGTTCT CGAGATGCCA CTCTTAGGGT TTGGGATATT GAGACAGGCC AGTGTTTACA TGTTTTGATG GGTCATGTTG CAGCAGTCCG CTGTGTTCAA TATGATGGCA GGAGGGTTGT TAGTGGAGCA TATGATTTTA TGGTAAAGGT GTGGGATCCA GAGACTGAAA CCTGTCTACA CACGTTGCAG GGGCATACTA ATAGAGTCTA TTCATTACAG TTTGATGGTA TCCATGTGGT GAGTGGATCT CTTGATACAT CAATCCGTGT TTGGGATGTG GAGACAGGGA ATTGCATTCA CACGTTAACA GGGCACCAGT CGTTAACAAG TGGAATGGAA CTCAAAGACA ATATTCTTGT CTCTGGGAAT GCAGATTCTA CAGTTAAAAT CTGGGATATC AAAACAGGAC AGTGTTTACA AACATTGCAA GGTCCCAACA AGCATCAGAG TGCTGTGACC TGTTTACAGT TCAACAAGAA CTTTGTAATT ACCAGCTCAG ATGATGGAAC TGTAAAACTA TGGGACTTGA AAACGGGTGA ATTTATTCGA AACCTAGTCA CATTGGAGAG TGGGGGGAGT GGGGGAGTTG TGTGGCGGAT CAGAGCCTCA AACACAAAGC TGGTGTGTGC AGTTGGGAGT CGGAATGGGA CTGAAGAAAC CAAGCTGCTG GTGCTGGACT TTGATGTGGA CATGAAGTGA (서열번호 27)ATGTCAAAAC CGGGAAAACC TACTCTAAAC CATGGCTTGG TTCCTGTTGA TCTTAAAAGT GCAAAAGAGC CTCTACCACA TCAAACTGTG ATGAAGATAT TTAGCATTAG CATCATTGCC CAAGGCCTCC CTTTTTGTCG AAGACGGATG AAAAGAAAGT TGGACCATGG TTCTGAGGTC CGCTCTTTTT CTTTGGGAAA GAAACCATGC AAAGTCTCAG AATATACAAG TACCACTGGG CTTGTACCAT GTTCAGCAAC ACCAACAACT TTTGGGGACC TCAGAGCAGC CAATGGCCAA GGGCAACAAC GACGCCGAAT TACATCTGTC CAGCCACCTA CAGGCCTCCA GGAATGGCTA AAAATGTTTC AGAGCTGGAG TGGACCAGAG AAATTGCTTG CTTTAGATGA ACTCATTGAT AGTTGTGAAC CAACACAAGT AAAACATATG ATGCAAGTGA TAGAACCCCA GTTTCAACGA GACTTCATTT CATTGCTCCC TAAAGAGTTG GCACTCTATG TGCTTTCATT CCTGGAACCC AAAGACCTGC TACAAGCAGC TCAGACATGT CGCTACTGGA GAATTTTGGC TGAAGACAAC CTTCTCTGGA GAGAGAAATG CAAAGAAGAG GGGATTGATG AACCATTGCA CATCAAGAGA AGAAAAGTAA TAAAACCAGG TTTCATACAC AGTCCATGGA AAAGTGCATA CATCAGACAG CACAGAATTG ATACTAACTG GAGGCGAGGA GAACTCAAAT CTCCTAAGGT GCTGAAAGGA CATGATGATC ATGTGATCAC ATGCTTACAG TTTTGTGGTA ACCGAATAGT TAGTGGTTCT GATGACAACA CTTTAAAAGT TTGGTCAGCA GTCACAGGCA AATGTCTGAG AACATTAGTG GGACATACAG GTGGAGTATG GTCATCACAA ATGAGAGACA ACATCATCAT TAGTGGATCT ACAGATCGGA CACTCAAAGT GTGGAATGCA GAGACTGGAG AATGTATACA CACCTTATAT GGGCATACTT CCACTGTGCG TTGTATGCAT CTTCATGAAA AAAGAGTTGT TAGCGGTTCT CGAGATGCCA CTCTTAGGGT TTGGGATATT GAGACAGGCC AGTGTTTACA TGTTTTGATG GGTCATGTTG CAGCAGTCCG CTGTGTTCAA TATGATGGCA GGAGGGTTGT TAGTGGAGCA TATGATTTTA TGGTAAAGGT GTGGGATCCA GAGACTGAAA CCTGTCTACA CACGTTGCAG GGGCATACTA ATAGAGTCTA TTCATTACAG TTTGATGGTA TCCATGTGGT GAGTGGATCT CTTGATACAT CAATCCGTGT TTGGGATGTG GAGACAGGGA ATTGCATTCA CACGTTAACA GGGCACCAGT CGTTAACAAG TGGAATGGAA CTCAAAGACA ATATTCTTGT CTCTGGGAAT GCAGATTCTA CAGTTAAAAT CTGGGATATC AAAACAGGAC AGTGTTTACA AACATTGCAA GGTCCCAACA AGCATCAGAG TGCTGTGACC TGTTTACAGT TCAACAAGAA CTTTGTAATT ACCAGCTCAG ATGATGGAAC TGTAAAACTA TGGGACTTGA AAACGGGTGA ATTTATTCGA AACCTAGTCA CATTGGAGAG TGGGGGGAGT GGGGGAGTTG TGTGGCGGAT CAGAGCCTCA AACACAAAGC TGGTGTGTGC AGTTGGGAGT CGGAATGGGA CTGAAGAAAC CAAGCTGCTG GTGCTGGACT TTGATGTGGA CATGAAGTGA (서열번호 27)

<세포외기질 분해 효소><Extracellular matrix degrading enzyme>

히알루로니다제hyaluronidase

히알루로니다제(HA를 분해하는 효소)는 HYAL1 (NM_153281), HYAL2 (NM_033158), HYAL3 (NM_003549), HYAL4 (NM_012269) 및 Hyaluronidase PH20 (SPAM1) (NM_001174044), sPH20 등이 있다.Hyaluronidase (enzyme that degrades HA) includes HYAL1 (NM_153281), HYAL2 (NM_033158), HYAL3 (NM_003549), HYAL4 (NM_012269) and Hyaluronidase PH20 (SPAM1) (NM_001174044), sPH20, and the like.

PH20 CDNA, 서열번호 28은 개시 코돈(ATG)에서 1467번 위치까지의 단백질 Hyaluronidase PH20 (SPAM1) (NM_001174044)에 대한 코딩 뉴클레오티드 서열이다. PH20 CDNA, SEQ ID NO: 28 is the coding nucleotide sequence for the protein Hyaluronidase PH20 (SPAM1) (NM_001174044) from the start codon (ATG) to position 1467.

Hyaluronidase PH20 (SPAM1) cDNA (NM_001174044) Hyaluronidase PH20 (SPAM1) cDNA (NM_001174044)

ATGGGAGTGC TAAAATTCAA GCACATCTTT TTCAGAAGCT TTGTTAAATC AAGTGGAGTA TCCCAGATAG TTTTCACCTT CCTTCTGATT CCATGTTGCT TGACTCTGAA TTTCAGAGCA CCTCCTGTTA TTCCAAATGT GCCTTTCCTC TGGGCCTGGA ATGCCCCAAG TGAATTTTGT CTTGGAAAAT TTGATGAGCC ACTAGATATG AGCCTCTTCT CTTTCATAGG AAGCCCCCGA ATAAACGCCA CCGGGCAAGG TGTTACAATA TTTTATGTTG ATAGACTTGG CTACTATCCT TACATAGATT CAATCACAGG AGTAACTGTG AATGGAGGAA TCCCCCAGAA GATTTCCTTA CAAGACCATC TGGACAAAGC TAAGAAAGAC ATTACATTTT ATATGCCAGT AGACAATTTG GGAATGGCTG TTATTGACTG GGAAGAATGG AGACCCACTT GGGCAAGAAA CTGGAAACCT AAAGATGTTT ACAAGAATAG GTCTATTGAA TTGGTTCAGC AACAAAATGT ACAACTTAGT CTCACAGAGG CCACTGAGAA AGCAAAACAA GAATTTGAAA AGGCAGGGAA GGATTTCCTG GTAGAGACTA TAAAATTGGG AAAATTACTT CGGCCAAATC ACTTGTGGGG TTATTATCTT TTTCCGGATT GTTACAACCA TCACTATAAG AAACCCGGTT ACAATGGAAG TTGCTTCAAT GTAGAAATAA AAAGAAATGA TGATCTCAGC TGGTTGTGGA ATGAAAGCAC TGCTCTTTAC CCATCCATTT ATTTGAACAC TCAGCAGTCT CCTGTAGCTG CTACACTCTA TGTGCGCAAT CGAGTTCGGG AAGCCATCAG AGTTTCCAAA ATACCTGATG CAAAAAGTCC ACTTCCGGTT TTTGCATATA CCCGCATAGT TTTTACTGAT CAAGTTTTGA AATTCCTTTC TCAAGATGAA CTTGTGTATA CATTTGGCGA AACTGTTGCT CTGGGTGCTT CTGGAATTGT AATATGGGGA ACCCTCAGTA TAATGCGAAG TATGAAATCT TGCTTGCTCC TAGACAATTA CATGGAGACT ATACTGAATC CTTACATAAT CAACGTCACA CTAGCAGCCA AAATGTGTAG CCAAGTGCTT TGCCAGGAGC AAGGAGTGTG TATAAGGAAA AACTGGAATT CAAGTGACTA TCTTCACCTC AACCCAGATA ATTTTGCTAT TCAACTTGAG AAAGGTGGAA AGTTCACAGT ACGTGGAAAA CCGACACTTG AAGACCTGGA GCAATTTTCT GAAAAATTTT ATTGCAGCTG TTATAGCACC TTGAGTTGTA AGGAGAAAGC TGATGTAAAA GACACTGATG CTGTTGATGT GTGTATTGCT GATGGTGTCT GTATAGATGC TTTTCTAAAA CCTCCCATGG AGACAGAAGA ACCTCAAATT TTCTACAATG CTTCACCCTC CACACTATCT GCCACAATGT TCATTGTTAG TATTTTGTTT CTTATCATTT CTTCTGTAGC GAGTTTGTGA (서열번호 28)ATGGGAGTGC TAAAATTCAA GCACATCTTT TTCAGAAGCT TTGTTAAATC AAGTGGAGTA TCCCAGATAG TTTTCACCTT CCTTCTGATT CCATGTTGCT TGACTCTGAA TTTCAGAGCA CCTCCTGTTA TTCCAAATGT GCCTTTCCTC TGGGCCTGGA ATGCCCCAAG TGAATTTTGT CTTGGAAAAT TTGATGAGCC ACTAGATATG AGCCTCTTCT CTTTCATAGG AAGCCCCCGA ATAAACGCCA CCGGGCAAGG TGTTACAATA TTTTATGTTG ATAGACTTGG CTACTATCCT TACATAGATT CAATCACAGG AGTAACTGTG AATGGAGGAA TCCCCCAGAA GATTTCCTTA CAAGACCATC TGGACAAAGC TAAGAAAGAC ATTACATTTT ATATGCCAGT AGACAATTTG GGAATGGCTG TTATTGACTG GGAAGAATGG AGACCCACTT GGGCAAGAAA CTGGAAACCT AAAGATGTTT ACAAGAATAG GTCTATTGAA TTGGTTCAGC AACAAAATGT ACAACTTAGT CTCACAGAGG CCACTGAGAA AGCAAAACAA GAATTTGAAA AGGCAGGGAA GGATTTCCTG GTAGAGACTA TAAAATTGGG AAAATTACTT CGGCCAAATC ACTTGTGGGG TTATTATCTT TTTCCGGATT GTTACAACCA TCACTATAAG AAACCCGGTT ACAATGGAAG TTGCTTCAAT GTAGAAATAA AAAGAAATGA TGATCTCAGC TGGTTGTGGA ATGAAAGCAC TGCTCTTTAC CCATCCATTT ATTTGAACAC TCAGCAGTCT CCTGTAGCTG CTACACTCTA TGTGCGCAAT CGAGTTCGGG AAGCCATCAG AGTTTCCAAA ATACCTGATG CAAAAAGTCC ACTTCCGGTT TTTGCATATA CCCGCATAGT TTTTACTGAT CAAGTTTTGA AATTCCTTTC TCAAGATGAA CTTGTGTATA CATTTGGCGA AACTGTTGCT CTGGGTGCTT CTGGAATTGT AATATGGGGA ACCCTCAGTA TAATGCGAAG TATGAAATCT TGCTTGCTCC TAGACAATTA CATGGAGACT ATACTGAATC CTTACATAAT CAACGTCACA CTAGCAGCCA AAATGTGTAG CCAAGTGCTT TGCCAGGAGC AAGGAGTGTG TATAAGGAAA AACTGGAATT CAAGTGACTA TCTTCACCTC AACCCAGATA ATTTTGCTAT TCAACTTGAG AAAGGTGGAA AGTTCACAGT ACGTGGAAAA CCGACACTTG AAGACCTGGA GCAATTTTCT GAAAAATTTT ATTGCAGCTG TTATAGCACC TTGAGTTGTA AGGAGAAAGC TGATGTAAAA GACACTGATG CTGTTGATGT GTGTATTGCT GATGGTGTCT GTATAGATGC TTTTCTAAAA CCTCCCATGG AGACAGAAGA ACCTCAAATT TTCTACAATG CTTCACCCTC CACACTATCT GCCACAATGT TCATTGTTAG TATTTTGTTT CTTATCATTT CTTCTGTAGC GAGTTTGTGA (SEQ ID NO: 28)

sPH20sPH20

sPH20 cDNA는 서열번호 28, PH20 cDNA의 전사 시작 (ATG)에서 위치 1467까지의 염기서열로 PH20 단백질의 소수성 꼬리 (뉴클레오타이드 1468-1527)가 결여되고 마지막에 정지 코돈 (TAA)이 추가된 염기서열 형태로 세포에서 분비하는 단백질이다. sPH20 cDNA is SEQ ID NO: 28, a nucleotide sequence from the transcription start (ATG) to position 1467 of the PH20 cDNA, lacking the hydrophobic tail (nucleotides 1468-1527) of the PH20 protein and adding a stop codon (TAA) at the end. is a protein secreted by cells.

sPH20 cDNA sPH20 cDNA

ATGGGAGTGC TAAAATTCAA GCACATCTTT TTCAGAAGCT TTGTTAAATC AAGTGGAGTA TCCCAGATAG TTTTCACCTT CCTTCTGATT CCATGTTGCT TGACTCTGAA TTTCAGAGCA CCTCCTGTTA TTCCAAATGT GCCTTTCCTC TGGGCCTGGA ATGCCCCAAG TGAATTTTGT CTTGGAAAAT TTGATGAGCC ACTAGATATG AGCCTCTTCT CTTTCATAGG AAGCCCCCGA ATAAACGCCA CCGGGCAAGG TGTTACAATA TTTTATGTTG ATAGACTTGG CTACTATCCT TACATAGATT CAATCACAGG AGTAACTGTG AATGGAGGAA TCCCCCAGAA GATTTCCTTA CAAGACCATC TGGACAAAGC TAAGAAAGAC ATTACATTTT ATATGCCAGT AGACAATTTG GGAATGGCTG TTATTGACTG GGAAGAATGG AGACCCACTT GGGCAAGAAA CTGGAAACCT AAAGATGTTT ACAAGAATAG GTCTATTGAA TTGGTTCAGC AACAAAATGT ACAACTTAGT CTCACAGAGG CCACTGAGAA AGCAAAACAA GAATTTGAAA AGGCAGGGAA GGATTTCCTG GTAGAGACTA TAAAATTGGG AAAATTACTT CGGCCAAATC ACTTGTGGGG TTATTATCTT TTTCCGGATT GTTACAACCA TCACTATAAG AAACCCGGTT ACAATGGAAG TTGCTTCAAT GTAGAAATAA AAAGAAATGA TGATCTCAGC TGGTTGTGGA ATGAAAGCAC TGCTCTTTAC CCATCCATTT ATTTGAACAC TCAGCAGTCT CCTGTAGCTG CTACACTCTA TGTGCGCAAT CGAGTTCGGG AAGCCATCAG AGTTTCCAAA ATACCTGATG CAAAAAGTCC ACTTCCGGTT TTTGCATATA CCCGCATAGT TTTTACTGAT CAAGTTTTGA AATTCCTTTC TCAAGATGAA CTTGTGTATA CATTTGGCGA AACTGTTGCT CTGGGTGCTT CTGGAATTGT AATATGGGGA ACCCTCAGTA TAATGCGAAG TATGAAATCT TGCTTGCTCC TAGACAATTA CATGGAGACT ATACTGAATC CTTACATAAT CAACGTCACA CTAGCAGCCA AAATGTGTAG CCAAGTGCTT TGCCAGGAGC AAGGAGTGTG TATAAGGAAA AACTGGAATT CAAGTGACTA TCTTCACCTC AACCCAGATA ATTTTGCTAT TCAACTTGAG AAAGGTGGAA AGTTCACAGT ACGTGGAAAA CCGACACTTG AAGACCTGGA GCAATTTTCT GAAAAATTTT ATTGCAGCTG TTATAGCACC TTGAGTTGTA AGGAGAAAGC TGATGTAAAA GACACTGATG CTGTTGATGT GTGTATTGCT GATGGTGTCT GTATAGATGC TTTTCTAAAA CCTCCCATGG AGACAGAAGA ACCTCAAATT TTCTACAATG CTTCACCCTC CACACTATCT TAA (서열번호 29)ATGGGAGTGC TAAAATTCAA GCACATCTTT TTCAGAAGCT TTGTTAAATC AAGTGGAGTA TCCCAGATAG TTTTCACCTT CCTTCTGATT CCATGTTGCT TGACTCTGAA TTTCAGAGCA CCTCCTGTTA TTCCAAATGT GCCTTTCCTC TGGGCCTGGA ATGCCCCAAG TGAATTTTGT CTTGGAAAAT TTGATGAGCC ACTAGATATG AGCCTCTTCT CTTTCATAGG AAGCCCCCGA ATAAACGCCA CCGGGCAAGG TGTTACAATA TTTTATGTTG ATAGACTTGG CTACTATCCT TACATAGATT CAATCACAGG AGTAACTGTG AATGGAGGAA TCCCCCAGAA GATTTCCTTA CAAGACCATC TGGACAAAGC TAAGAAAGAC ATTACATTTT ATATGCCAGT AGACAATTTG GGAATGGCTG TTATTGACTG GGAAGAATGG AGACCCACTT GGGCAAGAAA CTGGAAACCT AAAGATGTTT ACAAGAATAG GTCTATTGAA TTGGTTCAGC AACAAAATGT ACAACTTAGT CTCACAGAGG CCACTGAGAA AGCAAAACAA GAATTTGAAA AGGCAGGGAA GGATTTCCTG GTAGAGACTA TAAAATTGGG AAAATTACTT CGGCCAAATC ACTTGTGGGG TTATTATCTT TTTCCGGATT GTTACAACCA TCACTATAAG AAACCCGGTT ACAATGGAAG TTGCTTCAAT GTAGAAATAA AAAGAAATGA TGATCTCAGC TGGTTGTGGA ATGAAAGCAC TGCTCTTTAC CCATCCATTT ATTTGAACAC TCAGCAGTCT CCTGTAGCTG CTACACTCTA TGTGCGCAAT CGAGTTCGGG AAGCCATCAG AGTTTCCAAA ATACCTGATG CAAAAAGTCC ACTTCCGGTT TTTGCATATA CCCGCATAGT TTTTACTGAT CAAGTTTTGA AATTCCTTTC TCAAGATGAA CTTGTGTATA CATTTGGCGA AACTGTTGCT CTGGGTGCTT CTGGAATTGT AATATGGGGA ACCCTCAGTA TAATGCGAAG TATGAAATCT TGCTTGCTCC TAGACAATTA CATGGAGACT ATACTGAATC CTTACATAAT CAACGTCACA CTAGCAGCCA AAATGTGTAG CCAAGTGCTT TGCCAGGAGC AAGGAGTGTG TATAAGGAAA AACTGGAATT CAAGTGACTA TCTTCACCTC AACCCAGATA ATTTTGCTAT TCAACTTGAG AAAGGTGGAA AGTTCACAGT ACGTGGAAAA CCGACACTTG AAGACCTGGA GCAATTTTCT GAAAAATTTT ATTGCAGCTG TTATAGCACC TTGAGTTGTA AGGAGAAAGC TGATGTAAAA GACACTGATG CTGTTGATGT GTGTATTGCT GATGGTGTCT GTATAGATGC TTTTCTAAAA CCTCCCATGG AGACAGAAGA ACCTCAAATT TTCTACAATG CTTCACCCTC CACACTATCT TAA (SEQ ID NO: 29)

HYAL1 cDNA(NM_153281) HYAL1 cDNA (NM_153281)

ATGGCAGCCC ACCTGCTTCC CATCTGCGCC CTCTTCCTGA CCTTACTCGA TATGGCCCAA GGCTTTAGGG GCCCCTTGCT ACCCAACCGG CCCTTCACCA CCGTCTGGAA TGCAAACACC CAGTGGTGCC TGGAGAGGCA CGGTGTGGAC GTGGATGTCA GTGTCTTCGA TGTGGTAGCC AACCCAGGGC AGACCTTCCG CGGCCCTGAC ATGACAATTT TCTATAGCTC CCAGCTGGGC ACCTACCCCT ACTACACGCC CACTGGGGAG CCTGTGTTTG GTGGTCTGCC CCAGAATGCC AGCCTGATTG CCCACCTGGC CCGCACATTC CAGGACATCC TGGCTGCCAT ACCTGCTCCT GACTTCTCAG GGCTGGCAGT CATCGACTGG GAGGCATGGC GCCCACGCTG GGCCTTCAAC TGGGACACCA AGGACATTTA CCGGCAGCGC TCACGGGCAC TGGTACAGGC ACAGCACCCT GATTGGCCAG CTCCTCAGGT GGAGGCAGTA GCCCAGGACC AGTTCCAGGG AGCTGCACGG GCCTGGATGG CAGGCACCCT CCAGCTGGGG CGGGCACTGC GTCCTCGCGG CCTCTGGGGC TTCTATGGCT TCCCTGACTG CTACAACTAT GACTTTCTAA GCCCCAACTA CACCGGCCAG TGCCCATCAG GCATCCGTGC CCAAAATGAC CAGCTAGGGT GGCTGTGGGG CCAGAGCCGT GCCCTCTATC CCAGCATCTA CATGCCCGCA GTGCTGGAGG GCACAGGGAA GTCACAGATG TATGTGCAAC ACCGTGTGGC CGAGGCATTC CGTGTGGCTG TGGCTGCTGG TGACCCCAAT CTGCCGGTGC TGCCCTATGT CCAGATCTTC TATGACACGA CAAACCACTT TCTGCCCCTG GATGAGCTGG AGCACAGCCT GGGGGAGAGT GCGGCCCAGG GGGCAGCTGG AGTGGTGCTC TGGGTGAGCT GGGAAAATAC AAGAACCAAG GAATCATGTC AGGCCATCAA GGAGTATATG GACACTACAC TGGGGCCCTT CATCCTGAAC GTGACCAGTG GGGCCCTTCT CTGCAGTCAA GCCCTGTGCT CCGGCCATGG CCGCTGTGTC CGCCGCACCA GCCACCCCAA AGCCCTCCTC CTCCTTAACC CTGCCAGTTT CTCCATCCAG CTCACGCCTG GTGGTGGGCC CCTGAGCCTG CGGGGTGCCC TCTCACTTGA AGATCAGGCA CAGATGGCTG TGGAGTTCAA ATGTCGATGC TACCCTGGCT GGCAGGCACC GTGGTGTGAG CGGAAGAGCA TGTGGTGA (서열번호 30)ATGGCAGCCC ACCTGCTTCC CATCTGCGCC CTCTTCCTGA CCTTACTCGA TATGGCCCAA GGCTTTAGGG GCCCCTTGCT ACCCAACCGG CCCTTCACCA CCGTCTGGAA TGCAAACACC CAGTGGTGCC TGGAGAGGCA CGGTGTGGAC GTGGATGTCA GTGTCTTCGA TGTGGTAGCC AACCCAGGGC AGACCTTCCG CGGCCCTGAC ATGACAATTT TCTATAGCTC CCAGCTGGGC ACCTACCCCT ACTACACGCC CACTGGGGAG CCTGTGTTTG GTGGTCTGCC CCAGAATGCC AGCCTGATTG CCCACCTGGC CCGCACATTC CAGGACATCC TGGCTGCCAT ACCTGCTCCT GACTTCTCAG GGCTGGCAGT CATCGACTGG GAGGCATGGC GCCCACGCTG GGCCTTCAAC TGGGACACCA AGGACATTTA CCGGCAGCGC TCACGGGCAC TGGTACAGGC ACAGCACCCT GATTGGCCAG CTCCTCAGGT GGAGGCAGTA GCCCAGGACC AGTTCCAGGG AGCTGCACGG GCCTGGATGG CAGGCACCCT CCAGCTGGGG CGGGCACTGC GTCCTCGCGG CCTCTGGGGC TTCTATGGCT TCCCTGACTG CTACAACTAT GACTTTCTAA GCCCCAACTA CACCGGCCAG TGCCCATCAG GCATCCGTGC CCAAAATGAC CAGCTAGGGT GGCTGTGGGG CCAGAGCCGT GCCCTCTATC CCAGCATCTA CATGCCCGCA GTGCTGGAGG GCACAGGGAA GTCACAGATG TATGTGCAAC ACCGTGTGGC CGAGGCATTC CGTGTGGCTG TGGCTGCTGG TGACCCCAAT CTGCCGGTGC TGCCCTATGT CCAGATCTTC TATGACACGA CAAACCACTT TCTGCCCCTG GATGAGCTGG AGCACAGCCT GGGGGAGAGT GCGGCCCAGG GGGCAGCTGG AGTGGTGCTC TGGGTGAGCT GGGAAAATAC AAGAACCAAG GAATCATGTC AGGCCATCAA GGAGTATATG GACACTACAC TGGGGCCCTT CATCCTGAAC GTGACCAGTG GGGCCCTTCT CTGCAGTCAA GCCCTGTGCT CCGGCCATGG CCGCTGTGTC CGCCGCACCA GCCACCCCAA AGCCCTCCTC CTCCTTAACC CTGCCAGTTT CTCCATCCAG CTCACGCCTG GTGGTGGGCC CCTGAGCCTG CGGGGTGCCC TCTCACTTGA AGATCAGGCA CAGATGGCTG TGGAGTTCAA ATGTCGATGC TACCCTGGCT GGCAGGCACC GTGGTGTGAG CGGAAGAGCA TGTGGTGA (서열번호 30)

MMP는 <표 1>과 같이 분류할 수 있는데, 콜라게나제 (MMP-1, MMP-8, MMP-13 및 MMP-18) 젤라티나제 (MMP-2 및 MMP-9), 스트로멜리신 (MMP-3, MMP-10, MMP-11 및 MMP-17), matrilysins (MMP-7 및 MMP-26), 멤브레인 유형 (MMP-14, MMP-15, MMP-16, MMP-24 및 MMP-25) 및 기타 유형 (MMP -12, MMP-19, MMP-20, MMP-21, MMP-22, MMP-28, MMP-29) 등이다.MMP can be classified as shown in <Table 1>, collagenase (MMP-1, MMP-8, MMP-13 and MMP-18) gelatinase (MMP-2 and MMP-9), stromelysin ( MMP-3, MMP-10, MMP-11 and MMP-17), matrilysins (MMP-7 and MMP-26), membrane types (MMP-14, MMP-15, MMP-16, MMP-24 and MMP-25) ) and other types (MMP-12, MMP-19, MMP-20, MMP-21, MMP-22, MMP-28, MMP-29), etc.

본 발명의 MMP 핵산의 제조를 위하여, 여러 종류의 MMP에서 선정된 MMP1 (NM_002421) 및 MMP9 (NM_004994)의 염기서열은 아래와 같다. For the preparation of the MMP nucleic acid of the present invention, the nucleotide sequences of MMP1 (NM_002421) and MMP9 (NM_004994) selected from various types of MMP are as follows.

MMP1 cDNA(NM_002421)MMP1 cDNA (NM_002421)

ATGCACAGCT TTCCTCCACT GCTGCTGCTG CTGTTCTGGG GTGTGGTGTC TCACAGCTTC CCAGCGACTC TAGAAACACA AGAGCAAGAT GTGGACTTAG TCCAGAAATA CCTGGAAAAA TACTACAACC TGAAGAATGA TGGGAGGCAA GTTGAAAAGC GGAGAAATAG TGGCCCAGTG GTTGAAAAAT TGAAGCAAAT GCAGGAATTC TTTGGGCTGA AAGTGACTGG GAAACCAGAT GCTGAAACCC TGAAGGTGAT GAAGCAGCCC AGATGTGGAG TGCCTGATGT GGCTCAGTTT GTCCTCACTG AGGGGAACCC TCGCTGGGAG CAAACACATC TGACCTACAG GATTGAAAAT TACACGCCAG ATTTGCCAAG AGCAGATGTG GACCATGCCA TTGAGAAAGC CTTCCAACTC TGGAGTAATG TCACACCTCT GACATTCACC AAGGTCTCTG AGGGTCAAGC AGACATCATG ATATCTTTTG TCAGGGGAGA TCATCGGGAC AACTCTCCTT TTGATGGACC TGGAGGAAAT CTTGCTCATG CTTTTCAACC AGGCCCAGGT ATTGGAGGGG ATGCTCATTT TGATGAAGAT GAAAGGTGGA CCAACAATTT CAGAGAGTAC AACTTACATC GTGTTGCGGC TCATGAACTC GGCCATTCTC TTGGACTCTC CCATTCTACT GATATCGGGG CTTTGATGTA CCCTAGCTAC ACCTTCAGTG GTGATGTTCA GCTAGCTCAG GATGACATTG ATGGCATCCA AGCCATATAT GGACGTTCCC AAAATCCTGT CCAGCCCATC GGCCCACAAA CCCCAAAAGC GTGTGACAGT AAGCTAACCT TTGATGCTAT AACTACGATT CGGGGAGAAG TGATGTTCTT TAAAGACAGA TTCTACATGC GCACAAATCC CTTCTACCCG GAAGTTGAGC TCAATTTCAT TTCTGTTTTC TGGCCACAAC TGCCAAATGG GCTTGAAGCT GCTTACGAAT TTGCCGACAG AGATGAAGTC CGGTTTTTCA AAGGGAATAA GTACTGGGCT GTTCAGGGAC AGAATGTGCT ACACGGATAC CCCAAGGACA TCTACAGCTC CTTTGGCTTC CCTAGAACTG TGAAGCATAT CGATGCTGCT CTTTCTGAGG AAAACACTGG AAAAACCTAC TTCTTTGTTG CTAACAAATA CTGGAGGTAT GATGAATATA AACGATCTAT GGATCCAGGT TATCCCAAAA TGATAGCACA TGACTTTCCT GGAATTGGCC ACAAAGTTGA TGCAGTTTTC ATGAAAGATG GATTTTTCTA TTTCTTTCAT GGAACAAGAC AATACAAATT TGATCCTAAA ACGAAGAGAA TTTTGACTCT CCAGAAAGCT AATAGCTGGT TCAACTGCAG GAAAAATTGA (서열번호 31)ATGCACAGCT TTCCTCCACT GCTGCTGCTG CTGTTCTGGG GTGTGGTGTC TCACAGCTTC CCAGCGACTC TAGAAACACA AGAGCAAGAT GTGGACTTAG TCCAGAAATA CCTGGAAAAA TACTACAACC TGAAGAATGA TGGGAGGCAA GTTGAAAAGC GGAGAAATAG TGGCCCAGTG GTTGAAAAAT TGAAGCAAAT GCAGGAATTC TTTGGGCTGA AAGTGACTGG GAAACCAGAT GCTGAAACCC TGAAGGTGAT GAAGCAGCCC AGATGTGGAG TGCCTGATGT GGCTCAGTTT GTCCTCACTG AGGGGAACCC TCGCTGGGAG CAAACACATC TGACCTACAG GATTGAAAAT TACACGCCAG ATTTGCCAAG AGCAGATGTG GACCATGCCA TTGAGAAAGC CTTCCAACTC TGGAGTAATG TCACACCTCT GACATTCACC AAGGTCTCTG AGGGTCAAGC AGACATCATG ATATCTTTTG TCAGGGGAGA TCATCGGGAC AACTCTCCTT TTGATGGACC TGGAGGAAAT CTTGCTCATG CTTTTCAACC AGGCCCAGGT ATTGGAGGGG ATGCTCATTT TGATGAAGAT GAAAGGTGGA CCAACAATTT CAGAGAGTAC AACTTACATC GTGTTGCGGC TCATGAACTC GGCCATTCTC TTGGACTCTC CCATTCTACT GATATCGGGG CTTTGATGTA CCCTAGCTAC ACCTTCAGTG GTGATGTTCA GCTAGCTCAG GATGACATTG ATGGCATCCA AGCCATATAT GGACGTTCCC AAAATCCTGT CCAGCCCATC GGCCCACAAA CCCCAAAAGC GTGTGACAGT AAGCTAACCT TTGATGCTAT AACTACGATT CGGGGAGAAG TGATGTTCTT TAAAGACAGA TTCTACATGC GCACAAATCC CTTCTACCCG GAAGTTGAGC TCAATTTCAT TTCTGTTTTC TGGCCACAAC TGCCAAATGG GCTTGAAGCT GCTTACGAAT TTGCCGACAG AGATGAAGTC CGGTTTTTCA AAGGGAATAA GTACTGGGCT GTTCAGGGAC AGAATGTGCT ACACGGATAC CCCAAGGACA TCTACAGCTC CTTTGGCTTC CCTAGAACTG TGAAGCATAT CGATGCTGCT CTTTCTGAGG AAAACACTGG AAAAACCTAC TTCTTTGTTG CTAACAAATA CTGGAGGTAT GATGAATATA AACGATCTAT GGATCCAGGT TATCCCAAAA TGATAGCACA TGACTTTCCT GGAATTGGCC ACAAAGTTGA TGCAGTTTTC ATGAAAGATG GATTTTTCTA TTTCTTTCAT GGAACAAGAC AATACAAATT TGATCCTAAA ACGAAGAGAA TTTTGACTCT CCAGAAAGCT AATAGCTGGT TCAACTGCAG GAAAAATTGA (SEQ ID NO: 31)

MMP9 cDNA(NM_004994) MMP9 cDNA (NM_004994)

ATGAGCCTCT GGCAGCCCCT GGTCCTGGTG CTCCTGGTGC TGGGCTGCTG CTTTGCTGCC CCCAGACAGC GCCAGTCCAC CCTTGTGCTC TTCCCTGGAG ACCTGAGAAC CAATCTCACC GACAGGCAGC TGGCAGAGGA ATACCTGTAC CGCTATGGTT ACACTCGGGT GGCAGAGATG CGTGGAGAGT CGAAATCTCT GGGGCCTGCG CTGCTGCTTC TCCAGAAGCA ACTGTCCCTG CCCGAGACCG GTGAGCTGGA TAGCGCCACG CTGAAGGCCA TGCGAACCCC ACGGTGCGGG GTCCCAGACC TGGGCAGATT CCAAACCTTT GAGGGCGACC TCAAGTGGCA CCACCACAAC ATCACCTATT GGATCCAAAA CTACTCGGAA GACTTGCCGC GGGCGGTGAT TGACGACGCC TTTGCCCGCG CCTTCGCACT GTGGAGCGCG GTGACGCCGC TCACCTTCAC TCGCGTGTAC AGCCGGGACG CAGACATCGT CATCCAGTTT GGTGTCGCGG AGCACGGAGA CGGGTATCCC TTCGACGGGA AGGACGGGCT CCTGGCACAC GCCTTTCCTC CTGGCCCCGG CATTCAGGGA GACGCCCATT TCGACGATGA CGAGTTGTGG TCCCTGGGCA AGGGCGTCGT GGTTCCAACT CGGTTTGGAA ACGCAGATGG CGCGGCCTGC CACTTCCCCT TCATCTTCGA GGGCCGCTCC TACTCTGCCT GCACCACCGA CGGTCGCTCC GACGGCTTGC CCTGGTGCAG TACCACGGCC AACTACGACA CCGACGACCG GTTTGGCTTC TGCCCCAGCG AGAGACTCTA CACCCGGGAC GGCAATGCTG ATGGGAAACC CTGCCAGTTT CCATTCATCT TCCAAGGCCA ATCCTACTCC GCCTGCACCA CGGACGGTCG CTCCGACGGC TACCGCTGGT GCGCCACCAC CGCCAACTAC GACCGGGACA AGCTCTTCGG CTTCTGCCCG ACCCGAGCTG ACTCGACGGT GATGGGGGGC AACTCGGCGG GGGAGCTGTG CGTCTTCCCC TTCACTTTCC TGGGTAAGGA GTACTCGACC TGTACCAGCG AGGGCCGCGG AGATGGGCGC CTCTGGTGCG CTACCACCTC GAACTTTGAC AGCGACAAGA AGTGGGGCTT CTGCCCGGAC CAAGGATACA GTTTGTTCCT CGTGGCGGCG CATGAGTTCG GCCACGCGCT GGGCTTAGAT CATTCCTCAG TGCCGGAGGC GCTCATGTAC CCTATGTACC GCTTCACTGA GGGGCCCCCC TTGCATAAGG ACGACGTGAA TGGCATCCGG CACCTCTATG GTCCTCGCCC TGAACCTGAG CCACGGCCTC CAACCACCAC CACACCGCAG CCCACGGCTC CCCCGACGGT CTGCCCCACC GGACCCCCCA CTGTCCACCC CTCAGAGCGC CCCACAGCTG GCCCCACAGG TCCCCCCTCA GCTGGCCCCA CAGGTCCCCC CACTGCTGGC CCTTCTACGG CCACTACTGT GCCTTTGAGT CCGGTGGACG ATGCCTGCAA CGTGAACATC TTCGACGCCA TCGCGGAGAT TGGGAACCAG CTGTATTTGT TCAAGGATGG GAAGTACTGG CGATTCTCTG AGGGCAGGGG GAGCCGGCCG CAGGGCCCCT TCCTTATCGC CGACAAGTGG CCCGCGCTGC CCCGCAAGCT GGACTCGGTC TTTGAGGAGC CGCTCTCCAA GAAGCTTTTC TTCTTCTCTG GGCGCCAGGT GTGGGTGTAC ACAGGCGCGT CGGTGCTGGG CCCGAGGCGT CTGGACAAGC TGGGCCTGGG AGCCGACGTG GCCCAGGTGA CCGGGGCCCT CCGGAGTGGC AGGGGGAAGA TGCTGCTGTT CAGCGGGCGG CGCCTCTGGA GGTTCGACGT GAAGGCGCAG ATGGTGGATC CCCGGAGCGC CAGCGAGGTG GACCGGATGT TCCCCGGGGT GCCTTTGGAC ACGCACGACG TCTTCCAGTA CCGAGAGAAA GCCTATTTCT GCCAGGACCG CTTCTACCGG CGCGTGAGTT CCCGGAGTGA GTTGAACCAG GTGGACCAAG TGGGCTACGT GACCTATGAC ATCCTGCAGT GCCCTGAGGA CTGA (서열번호 32)ATGAGCCTCT GGCAGCCCCT GGTCCTGGTG CTCCTGGTGC TGGGCTGCTG CTTTGCTGCC CCCAGACAGC GCCAGTCCAC CCTTGTGCTC TTCCCTGGAG ACCTGAGAAC CAATCTCACC GACAGGCAGC TGGCAGAGGA ATACCTGTAC CGCTATGGTT ACACTCGGGT GGCAGAGATG CGTGGAGAGT CGAAATCTCT GGGGCCTGCG CTGCTGCTTC TCCAGAAGCA ACTGTCCCTG CCCGAGACCG GTGAGCTGGA TAGCGCCACG CTGAAGGCCA TGCGAACCCC ACGGTGCGGG GTCCCAGACC TGGGCAGATT CCAAACCTTT GAGGGCGACC TCAAGTGGCA CCACCACAAC ATCACCTATT GGATCCAAAA CTACTCGGAA GACTTGCCGC GGGCGGTGAT TGACGACGCC TTTGCCCGCG CCTTCGCACT GTGGAGCGCG GTGACGCCGC TCACCTTCAC TCGCGTGTAC AGCCGGGACG CAGACATCGT CATCCAGTTT GGTGTCGCGG AGCACGGAGA CGGGTATCCC TTCGACGGGA AGGACGGGCT CCTGGCACAC GCCTTTCCTC CTGGCCCCGG CATTCAGGGA GACGCCCATT TCGACGATGA CGAGTTGTGG TCCCTGGGCA AGGGCGTCGT GGTTCCAACT CGGTTTGGAA ACGCAGATGG CGCGGCCTGC CACTTCCCCT TCATCTTCGA GGGCCGCTCC TACTCTGCCT GCACCACCGA CGGTCGCTCC GACGGCTTGC CCTGGTGCAG TACCACGGCC AACTACGACA CCGACGACCG GTTTGGCTTC TGCCCCAGCG AGAGACTCTA CACCCGGGAC GGCAATGCTG ATGGGAAACC CTGCCAGTTT CCATTCATCT TCCAAGGCCA ATCCTACTCC GCCTGCACCA CGGACGGTCG CTCCGACGGC TACCGCTGGT GCGCCACCAC CGCCAACTAC GACCGGGACA AGCTCTTCGG CTTCTGCCCG ACCCGAGCTG ACTCGACGGT GATGGGGGGC AACTCGGCGG GGGAGCTGTG CGTCTTCCCC TTCACTTTCC TGGGTAAGGA GTACTCGACC TGTACCAGCG AGGGCCGCGG AGATGGGCGC CTCTGGTGCG CTACCACCTC GAACTTTGAC AGCGACAAGA AGTGGGGCTT CTGCCCGGAC CAAGGATACA GTTTGTTCCT CGTGGCGGCG CATGAGTTCG GCCACGCGCT GGGCTTAGAT CATTCCTCAG TGCCGGAGGC GCTCATGTAC CCTATGTACC GCTTCACTGA GGGGCCCCCC TTGCATAAGG ACGACGTGAA TGGCATCCGG CACCTCTATG GTCCTCGCCC TGAACCTGAG CCACGGCCTC CAACCACCAC CACACCGCAG CCCACGGCTC CCCCGACGGT CTGCCCCACC GGACCCCCCA CTGTCCACCC CTCAGAGCGC CCCACAGCTG GCCCCACAGG TCCCCCCTCA GCTGGCCCCA CAGGTCCCCC CACTGCTGGC CCTTCTACGG CCACTACTGT GCCTTTGAGT CCGGTGGACG ATGCCTGCAA CGTGAACATC TTCGACGCCA TCGCGGAGAT TGGGAACCAG CTGTATTTGT TCAAGGATGG GAAGTACTGG CGATTCTCTG AGGGCAGGGG GAGCCGGCCG CAGGGCCCCT TCCTTATCGC CGACAAGTGG CCCGCGCTGC CCCGCAAGCT GGACTCGGTC TTTGAGGAGC CGCTCTCCAA GAAGCTTTTC TTCTTCTCTG GGCGCCAGGT GTGGGTGTAC ACAGGCGCGT CGGTGCTGGG CCCGAGGCGT CTGGACAAGC TGGGCCTGG G AGCCGACGTG GCCCAGGTGA CCGGGGCCCT CCGGAGTGGC AGGGGGAAGA TGCTGCTGTT CAGCGGGCGG CGCCTCTGGA GGTTCGACGT GAAGGCGCAG ATGGTGGATC CCCGGAGCGC CAGCGAGGTG GACCGGATGT TCCCCGGGGT GCCTTTGGAC ACGCACGACG TCTTCCAGTA CCGAGAGAAA GCCTATTTCT GCCAGGACCG CTTCTACCGG CGCGTGAGTT CCCGGAGTGA GTTGAACCAG GTGGACCAAG TGGGCTACGT GACCTATGAC ATCCTGCAGT GCCCTGAGGA CTGA (서열번호 32)

<세포외기질 분해 효소의 저해물질: TIMP><Extracellular matrix degrading enzyme inhibitor: TIMP>

금속 단백 분해효소(MP)의 조직 억제제 (TIMP), TIMP-1, 2, 3 및 4 계열의 네 가지 구성원은 원래 분비된 금속 단백 분해효소 (MP)의 내인성 억제제이다.Tissue inhibitors of metalloproteinases (MPs) (TIMPs), four members of the TIMP-1, 2, 3 and 4 family, are endogenous inhibitors of originally secreted metalloproteinases (MPs).

본 발명의 TIMP 핵산의 제조를 위하여, TIMP1 (NM_003254), TIMP2 (NM_003255), TIMP3 (NM_000362)및 TIMP4 (NM_003256)의 염기서열은 다음과 같다. For the preparation of the TIMP nucleic acid of the present invention, the nucleotide sequences of TIMP1 (NM_003254), TIMP2 (NM_003255), TIMP3 (NM_000362) and TIMP4 (NM_003256) are as follows.

TIMP1 cDNA(NM_003254) TIMP1 cDNA (NM_003254)

ATGGCCCCCT TTGAGCCCCT GGCTTCTGGC ATCCTGTTGT TGCTGTGGCT GATAGCCCCC AGCAGGGCCT GCACCTGTGT CCCACCCCAC CCACAGACGG CCTTCTGCAA TTCCGACCTC GTCATCAGGG CCAAGTTCGT GGGGACACCA GAAGTCAACC AGACCACCTT ATACCAGCGT TATGAGATCA AGATGACCAA GATGTATAAA GGGTTCCAAG CCTTAGGGGA TGCCGCTGAC ATCCGGTTCG TCTACACCCC CGCCATGGAG AGTGTCTGCG GATACTTCCA CAGGTCCCAC AACCGCAGCG AGGAGTTTCT CATTGCTGGA AAACTGCAGG ATGGACTCTT GCACATCACT ACCTGCAGTT TCGTGGCTCC CTGGAACAGC CTGAGCTTAG CTCAGCGCCG GGGCTTCACC AAGACCTACA CTGTTGGCTG TGAGGAATGC ACAGTGTTTC CCTGTTTATC CATCCCCTGC AAACTGCAGA GTGGCACTCA TTGCTTGTGG ACGGACCAGC TCCTCCAAGG CTCTGAAAAG GGCTTCCAGT CCCGTCACCT TGCCTGCCTG CCTCGGGAGC CAGGGCTGTG CACCTGGCAG TCCCTGCGGT CCCAGATAGC CTGA (서열번호 33)ATGGCCCCCT TTGAGCCCCT GGCTTCTGGC ATCCTGTTGT TGCTGTGGCT GATAGCCCCC AGCAGGGCCT GCACCTGTGT CCCACCCCAC CCACAGACGG CCTTCTGCAA TTCCGACCTC GTCATCAGGG CCAAGTTCGT GGGGACACCA GAAGTCAACC AGACCACCTT ATACCAGCGT TATGAGATCA AGATGACCAA GATGTATAAA GGGTTCCAAG CCTTAGGGGA TGCCGCTGAC ATCCGGTTCG TCTACACCCC CGCCATGGAG AGTGTCTGCG GATACTTCCA CAGGTCCCAC AACCGCAGCG AGGAGTTTCT CATTGCTGGA AAACTGCAGG ATGGACTCTT GCACATCACT ACCTGCAGTT TCGTGGCTCC CTGGAACAGC CTGAGCTTAG CTCAGCGCCG GGGCTTCACC AAGACCTACA CTGTTGGCTG TGAGGAATGC ACAGTGTTTC CCTGTTTATC CATCCCCTGC AAACTGCAGA GTGGCACTCA TTGCTTGTGG ACGGACCAGC TCCTCCAAGG CTCTGAAAAG GGCTTCCAGT CCCGTCACCT TGCCTGCCTG CCTCGGGAGC CAGGGCTGTG CACCTGGCAG TCCCTGCGGT CCCAGATAGC CTGA (SEQ ID NO:33)

TIMP2 cDNA(NM_003255) TIMP2 cDNA (NM_003255)

ATGGGCGCCG CGGCCCGCAC CCTGCGGCTG GCGCTCGGCC TCCTGCTGCT GGCGACGCTG CTTCGCCCGG CCGACGCCTG CAGCTGCTCC CCGGTGCACC CGCAACAGGC GTTTTGCAAT GCAGATGTAG TGATCAGGGC CAAAGCGGTC AGTGAGAAGG AAGTGGACTC TGGAAACGAC ATTTATGGCA ACCCTATCAA GAGGATCCAG TATGAGATCA AGCAGATAAA GATGTTCAAA GGGCCTGAGA AGGATATAGA GTTTATCTAC ACGGCCCCCT CCTCGGCAGT GTGTGGGGTC TCGCTGGACG TTGGAGGAAA GAAGGAATAT CTCATTGCAG GAAAGGCCGA GGGGGACGGC AAGATGCACA TCACCCTCTG TGACTTCATC GTGCCCTGGG ACACCCTGAG CACCACCCAG AAGAAGAGCC TGAACCACAG GTACCAGATG GGCTGCGAGT GCAAGATCAC GCGCTGCCCC ATGATCCCGT GCTACATCTC CTCCCCGGAC GAGTGCCTCT GGATGGACTG GGTCACAGAG AAGAACATCA ACGGGCACCA GGCCAAGTTC TTCGCCTGCA TCAAGAGAAG TGACGGCTCC TGTGCGTGGT ACCGCGGCGC GGCGCCCCCC AAGCAGGAGT TTCTCGACAT CGAGGACCCA TGA(서열번호 34)ATGGGCGCCG CGGCCCGCAC CCTGCGGCTG GCGCTCGGCC TCCTGCTGCT GGCGACGCTG CTTCGCCCGG CCGACGCCTG CAGCTGCTCC CCGGTGCACC CGCAACAGGC GTTTTGCAAT GCAGATGTAG TGATCAGGGC CAAAGCGGTC AGTGAGAAGG AAGTGGACTC TGGAAACGAC ATTTATGGCA ACCCTATCAA GAGGATCCAG TATGAGATCA AGCAGATAAA GATGTTCAAA GGGCCTGAGA AGGATATAGA GTTTATCTAC ACGGCCCCCT CCTCGGCAGT GTGTGGGGTC TCGCTGGACG TTGGAGGAAA GAAGGAATAT CTCATTGCAG GAAAGGCCGA GGGGGACGGC AAGATGCACA TCACCCTCTG TGACTTCATC GTGCCCTGGG ACACCCTGAG CACCACCCAG AAGAAGAGCC TGAACCACAG GTACCAGATG GGCTGCGAGT GCAAGATCAC GCGCTGCCCC ATGATCCCGT GCTACATCTC CTCCCCGGAC GAGTGCCTCT GGATGGACTG GGTCACAGAG AAGAACATCA ACGGGCACCA GGCCAAGTTC TTCGCCTGCA TCAAGAGAAG TGACGGCTCC TGTGCGTGGT ACCGCGGCGC GGCGCCCCCC AAGCAGGAGT TTCTCGACAT CGAGGACCCA TGA (SEQ ID NO:34)

TIMP3 cDNA(NM_000362) TIMP3 cDNA (NM_000362)

ATGACCCCTT GGCTCGGGCT CATCGTGCTC CTGGGCAGCT GGAGCCTGGG GGACTGGGGC GCCGAGGCGT GCACATGCTC GCCCAGCCAC CCCCAGGACG CCTTCTGCAA CTCCGACATC GTGATCCGGG CCAAGGTGGT GGGGAAGAAG CTGGTAAAGG AGGGGCCCTT CGGCACGCTG GTCTACACCA TCAAGCAGAT GAAGATGTAC CGAGGCTTCA CCAAGATGCC CCATGTGCAG TACATCCATA CGGAAGCTTC CGAGAGTCTC TGTGGCCTTA AGCTGGAGGT CAACAAGTAC CAGTACCTGC TGACAGGTCG CGTCTATGAT GGCAAGATGT ACACGGGGCT GTGCAACTTC GTGGAGAGGT GGGACCAGCT CACCCTCTCC CAGCGCAAGG GGCTGAACTA TCGGTATCAC CTGGGTTGTA ACTGCAAGAT CAAGTCCTGC TACTACCTGC CTTGCTTTGT GACTTCCAAG AACGAGTGTC TCTGGACCGA CATGCTCTCC AATTTCGGTT ACCCTGGCTA CCAGTCCAAA CACTACGCCT GCATCCGGCA GAAGGGCGGC TACTGCAGCT GGTACCGAGG ATGGGCCCCC CCGGATAAAA GCATCATCAA TGCCACAGAC CCCTGA (서열번호 35)ATGACCCCTT GGCTCGGGCT CATCGTGCTC CTGGGCAGCT GGAGCCTGGG GGACTGGGGC GCCGAGGCGT GCACATGCTC GCCCAGCCAC CCCCAGGACG CCTTCTGCAA CTCCGACATC GTGATCCGGG CCAAGGTGGT GGGGAAGAAG CTGGTAAAGG AGGGGCCCTT CGGCACGCTG GTCTACACCA TCAAGCAGAT GAAGATGTAC CGAGGCTTCA CCAAGATGCC CCATGTGCAG TACATCCATA CGGAAGCTTC CGAGAGTCTC TGTGGCCTTA AGCTGGAGGT CAACAAGTAC CAGTACCTGC TGACAGGTCG CGTCTATGAT GGCAAGATGT ACACGGGGCT GTGCAACTTC GTGGAGAGGT GGGACCAGCT CACCCTCTCC CAGCGCAAGG GGCTGAACTA TCGGTATCAC CTGGGTTGTA ACTGCAAGAT CAAGTCCTGC TACTACCTGC CTTGCTTTGT GACTTCCAAG AACGAGTGTC TCTGGACCGA CATGCTCTCC AATTTCGGTT ACCCTGGCTA CCAGTCCAAA CACTACGCCT GCATCCGGCA GAAGGGCGGC TACTGCAGCT GGTACCGAGG ATGGGCCCCC CCGGATAAAA GCATCATCAA TGCCACAGAC CCCTGA (SEQ ID NO: 35)

TIMP4 cDNA(NM_003256) TIMP4 cDNA (NM_003256)

ATGCCTGGGA GCCCTCGGCC CGCGCCAAGC TGGGTGCTGT TGCTGCGGCT GCTGGCGTTG CTGCGGCCCC CGGGGCTGGG TGAGGCATGC AGCTGCGCCC CGGCGCACCC TCAGCAGCAC ATCTGCCACT CGGCACTTGT GATTCGGGCC AAAATCTCCA GTGAGAAGGT AGTTCCGGCC AGTGCAGACC CTGCTGACAC TGAAAAAATG CTCCGGTATG AAATCAAACA GATAAAGATG TTCAAAGGGT TTGAGAAAGT CAAGGATGTT CAGTATATCT ATACGCCTTT TGACTCTTCC CTCTGTGGTG TGAAACTAGA AGCCAACAGC CAGAAGCAGT ATCTCTTGAC TGGTCAGGTC CTCAGTGATG GAAAAGTCTT CATCCATCTG TGCAACTACA TCGAGCCCTG GGAGGACCTG TCCTTGGTGC AGAGGGAAAG TCTGAATCAT CACTACCATC TGAACTGTGG CTGCCAAATC ACCACCTGCT ACACAGTACC CTGTACCATC TCGGCCCCTA ACGAGTGCCT CTGGACAGAC TGGCTGTTGG AACGAAAGCT CTATGGTTAC CAGGCTCAGC ATTATGTCTG TATGAAGCAT GTTGACGGCA CCTGCAGCTG GTACCGGGGC CACCTGCCTC TCAGGAAGGA GTTTGTTGAC ATCGTTCAGC CCTGA (서열번호 36)ATGCCTGGGA GCCCTCGGCC CGCGCCAAGC TGGGTGCTGT TGCTGCGGCT GCTGGCGTTG CTGCGGCCCC CGGGGCTGGG TGAGGCATGC AGCTGCGCCC CGGCGCACCC TCAGCAGCAC ATCTGCCACT CGGCACTTGT GATTCGGGCC AAAATCTCCA GTGAGAAGGT AGTTCCGGCC AGTGCAGACC CTGCTGACAC TGAAAAAATG CTCCGGTATG AAATCAAACA GATAAAGATG TTCAAAGGGT TTGAGAAAGT CAAGGATGTT CAGTATATCT ATACGCCTTT TGACTCTTCC CTCTGTGGTG TGAAACTAGA AGCCAACAGC CAGAAGCAGT ATCTCTTGAC TGGTCAGGTC CTCAGTGATG GAAAAGTCTT CATCCATCTG TGCAACTACA TCGAGCCCTG GGAGGACCTG TCCTTGGTGC AGAGGGAAAG TCTGAATCAT CACTACCATC TGAACTGTGG CTGCCAAATC ACCACCTGCT ACACAGTACC CTGTACCATC TCGGCCCCTA ACGAGTGCCT CTGGACAGAC TGGCTGTTGG AACGAAAGCT CTATGGTTAC CAGGCTCAGC ATTATGTCTG TATGAAGCAT GTTGACGGCA CCTGCAGCTG GTACCGGGGC CACCTGCCTC TCAGGAAGGA GTTTGTTGAC ATCGTTCAGC CCTGA (SEQ ID NO: 36)

<백신 접종 단백질><Vaccination protein>

광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G)G protein of rabies virus (RAV-G)

본 발명의 RAV-G 핵산의 제조를 위하여, 광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G)의 염기서열은 다음과 같다. For the preparation of the RAV-G nucleic acid of the present invention, the nucleotide sequence of the rabies virus G protein (RAV-G) is as follows.

RAV-G cDNARAV-G cDNA

ATGGT GCCCCAGGCC CTGCTCTTCG TCCCGCTGCT GGTGTTCCCC CTCTGCTTCG GCAAGTTCCC CATCTACACC ATCCCCGACA AGCTGGGGCC GTGGAGCCCC ATCGACATCC ACCACCTGTC CTGCCCCAAC AACCTCGTGG TCGAGGACGA GGGCTGCACC AACCTGAGCG GGTTCTCCTA CATGGAGCTG AAGGTGGGCT ACATCAGCGC CATCAAGATG AACGGGTTCA CGTGCACCGG CGTGGTCACC GAGGCGGAGA CCTACACGAA CTTCGTGGGC TACGTGACCA CCACCTTCAA GCGGAAGCAC TTCCGCCCCA CGCCGGACGC CTGCCGGGCC GCCTACAACT GGAAGATGGC CGGGGACCCC CGCTACGAGG AGTCCCTCCA CAACCCCTAC CCCGACTACC ACTGGCTGCG GACCGTCAAG ACCACCAAGG AGAGCCTGGT GATCATCTCC CCGAGCGTGG CGGACCTCGA CCCCTACGAC CGCTCCCTGC ACAGCCGGGT CTTCCCCGGC GGGAACTGCT CCGGCGTGGC CGTGAGCTCC ACGTACTGCA GCACCAACCA CGACTACACC ATCTGGATGC CCGAGAACCC GCGCCTGGGG ATGTCCTGCG ACATCTTCAC CAACAGCCGG GGCAAGCGCG CCTCCAAGGG CAGCGAGACG TGCGGGTTCG TCGACGAGCG GGGCCTCTAC AAGTCCCTGA AGGGGGCCTG CAAGCTGAAG CTCTGCGGCG TGCTGGGCCT GCGCCTCATG GACGGGACCT GGGTGGCGAT GCAGACCAGC AACGAGACCA AGTGGTGCCC CCCCGGCCAG CTGGTCAACC TGCACGACTT CCGGAGCGAC GAGATCGAGC ACCTCGTGGT GGAGGAGCTG GTCAAGAAGC GCGAGGAGTG CCTGGACGCC CTCGAGTCCA TCATGACGAC CAAGAGCGTG TCCTTCCGGC GCCTGAGCCA CCTGCGGAAG CTCGTGCCCG GGTTCGGCAA GGCCTACACC ATCTTCAACA AGACCCTGAT GGAGGCCGAC GCCCACTACA AGTCCGTCCG CACGTGGAAC GAGATCATCC CGAGCAAGGG GTGCCTGCGG GTGGGCGGCC GCTGCCACCC CCACGTCAAC GGGGTGTTCT TCAACGGCAT CATCCTCGGG CCCGACGGCA ACGTGCTGAT CCCCGAGATG CAGTCCAGCC TGCTCCAGCA GCACATGGAG CTGCTGGTCT CCAGCGTGAT CCCGCTCATG CACCCCCTGG CGGACCCCTC CACCGTGTTC AAGAACGGGG ACGAGGCCGA GGACTTCGTC GAGGTGCACC TGCCCGACGT GCACGAGCGG ATCAGCGGCG TCGACCTCGG CCTGCCGAAC TGGGGGAAGT ACGTGCTGCT CTCCGCCGGC GCCCTGACCG CCCTGATGCT GATCATCTTC CTCATGACCT GCTGGCGCCG GGTGAACCGG AGCGAGCCCA CGCAGCACAA CCTGCGCGGG ACCGGCCGGG AGGTCTCCGT GACCCCGCAG AGCGGGAAGA TCATCTCCAG CTGGGAGTCC TACAAGAGCG GCGGCGAGAC CGGGCTGTGA GGACTAGTTA TAAGACTGAC TATGA (서열번호 37) ATGGT GCCCCAGGCC CTGCTCTTCG TCCCGCTGCT GGTGTTCCCC CTCTGCTTCG GCAAGTTCCC CATCTACACC ATCCCCGACA AGCTGGGGCC GTGGAGCCCC ATCGACATCC ACCACCTGTC CTGCCCCAAC AACCTCGTGG TCGAGGACGA GGGCTGCACC AACCTGAGCG GGTTCTCCTA CATGGAGCTG AAGGTGGGCT ACATCAGCGC CATCAAGATG AACGGGTTCA CGTGCACCGG CGTGGTCACC GAGGCGGAGA CCTACACGAA CTTCGTGGGC TACGTGACCA CCACCTTCAA GCGGAAGCAC TTCCGCCCCA CGCCGGACGC CTGCCGGGCC GCCTACAACT GGAAGATGGC CGGGGACCCC CGCTACGAGG AGTCCCTCCA CAACCCCTAC CCCGACTACC ACTGGCTGCG GACCGTCAAG ACCACCAAGG AGAGCCTGGT GATCATCTCC CCGAGCGTGG CGGACCTCGA CCCCTACGAC CGCTCCCTGC ACAGCCGGGT CTTCCCCGGC GGGAACTGCT CCGGCGTGGC CGTGAGCTCC ACGTACTGCA GCACCAACCA CGACTACACC ATCTGGATGC CCGAGAACCC GCGCCTGGGG ATGTCCTGCG ACATCTTCAC CAACAGCCGG GGCAAGCGCG CCTCCAAGGG CAGCGAGACG TGCGGGTTCG TCGACGAGCG GGGCCTCTAC AAGTCCCTGA AGGGGGCCTG CAAGCTGAAG CTCTGCGGCG TGCTGGGCCT GCGCCTCATG GACGGGACCT GGGTGGCGAT GCAGACCAGC AACGAGACCA AGTGGTGCCC CCCCGGCCAG CTGGTCAACC TGCACGACTT CCGGAGCGAC GAGATCGAGC ACCTCGTGGT GGAGGAGCTG GTCAAGAAGC GCGAGGAGTG CCTG GACGCC CTCGAGTCCA TCATGACGAC CAAGAGCGTG TCCTTCCGGC GCCTGAGCCA CCTGCGGAAG CTCGTGCCCG GGTTCGGCAA GGCCTACACC ATCTTCAACA AGACCCTGAT GGAGGCCGAC GCCCACTACA AGTCCGTCCG CACGTGGAAC GAGATCATCC CGAGCAAGGG GTGCCTGCGG GTGGGCGGCC GCTGCCACCC CCACGTCAAC GGGGTGTTCT TCAACGGCAT CATCCTCGGG CCCGACGGCA ACGTGCTGAT CCCCGAGATG CAGTCCAGCC TGCTCCAGCA GCACATGGAG CTGCTGGTCT CCAGCGTGAT CCCGCTCATG CACCCCCTGG CGGACCCCTC CACCGTGTTC AAGAACGGGG ACGAGGCCGA GGACTTCGTC GAGGTGCACC TGCCCGACGT GCACGAGCGG ATCAGCGGCG TCGACCTCGG CCTGCCGAAC TGGGGGAAGT ACGTGCTGCT CTCCGCCGGC GCCCTGACCG CCCTGATGCT GATCATCTTC CTCATGACCT GCTGGCGCCG GGTGAACCGG AGCGAGCCCA CGCAGCACAA CCTGCGCGGG ACCGGCCGGG AGGTCTCCGT GACCCCGCAG AGCGGGAAGA TCATCTCCAG CTGGGAGTCC TACAAGAGAGCG GCGGCGAGAC CGGGCTGTGA GGACTAGTTAGTGA No. 37)

RSV 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질RSV-F protein of RSV long strain

본 발명의 RSV-F 핵산의 제조를 위하여, 호흡기세포융합바이러스 (Ripiratory SynCytial Virus, RSV) 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질의 염기서열은 다음과 같다. For the preparation of the RSV-F nucleic acid of the present invention, the base sequence of the RSV-F protein of the respiratory syncytial virus (RSV) long strain is as follows.

RSV-F long(GC) cDNARSV-F long (GC) cDNA

ATGGAGC TGCCCATCCT CAAGGCCAAC GCCATCACCA CCATCCTGGC GGCCGTGACG TTCTGCTTCG CCAGCTCCCA GAACATCACC GAGGAGTTCT ACCAGAGCAC CTGCTCCGCC GTCAGCAAGG GCTACCTGTC CGCCCTCCGG ACCGGGTGGT ACACGAGCGT GATCACCATC GAGCTGTCCA ACATCAAGGA GAACAAGTGC AACGGCACCG ACGCGAAGGT GAAGCTGATC AACCAGGAGC TCGACAAGTA CAAGAACGCC GTCACCGAGC TGCAGCTGCT CATGCAGAGC ACGACCGCCG CCAACAACCG CGCGCGGCGC GAGCTGCCGC GGTTCATGAA CTACACCCTG AACAACACCA AGAAGACGAA CGTGACCCTC TCCAAGAAGC GCAAGCGGCG CTTCCTGGGG TTCCTGCTCG GCGTGGGGAG CGCCATCGCC TCCGGCATCG CCGTCAGCAA GGTGCTGCAC CTGGAGGGCG AGGTGAACAA GATCAAGTCC GCCCTCCTGA GCACCAACAA GGCGGTCGTG TCCCTGAGCA ACGGGGTGTC CGTCCTCACC AGCAAGGTGC TGGACCTGAA GAACTACATC GACAAGCAGC TCCTGCCCAT CGTGAACAAG CAGTCCTGCC GGATCAGCAA CATCGAGACG GTCATCGAGT TCCAGCAGAA GAACAACCGC CTGCTCGAGA TCACCCGGGA GTTCAGCGTG AACGCCGGCG TGACCACCCC CGTCTCCACG TACATGCTGA CCAACAGCGA GCTGCTCTCC CTGATCAACG ACATGCCCAT CACCAACGAC CAGAAGAAGC TGATGAGCAA CAACGTGCAG ATCGTGCGCC AGCAGTCCTA CAGCATCATG TCCATCATCA AGGAGGAGGT CCTCGCCTAC GTGGTGCAGC TGCCGCTGTA CGGGGTCATC GACACCCCCT GCTGGAAGCT CCACACGAGC CCCCTGTGCA CCACCAACAC CAAGGAGGGC TCCAACATCT GCCTGACGCG GACCGACCGC GGGTGGTACT GCGACAACGC CGGCAGCGTG TCCTTCTTCC CCCAGGCCGA GACCTGCAAG GTCCAGAGCA ACCGGGTGTT CTGCGACACC ATGAACTCCC TCACGCTGCC GAGCGAGGTG AACCTGTGCA ACGTCGACAT CTTCAACCCC AAGTACGACT GCAAGATCAT GACCTCCAAG ACCGACGTGA GCTCCAGCGT GATCACCTCC CTCGGCGCGA TCGTCAGCTG CTACGGGAAG ACGAAGTGCA CCGCCAGCAA CAAGAACCGC GGCATCATCA AGACCTTCTC CAACGGGTGC GACTACGTGA GCAACAAGGG CGTGGACACC GTCTCCGTGG GCAACACCCT GTACTACGTG AACAAGCAGG AGGGGAAGAG CCTGTACGTC AAGGGCGAGC CCATCATCAA CTTCTACGAC CCCCTCGTGT TCCCGTCCGA CGAGTTCGAC GCCAGCATCT CCCAGGTGAA CGAGAAGATC AACCAGAGCC TGGCCTTCAT CCGGAAGTCC GACGAGCTGC TGCACCACGT CAACGCCGGG AAGAGCACGA CCAACATCAT GATCACCACC ATCATCATCG TGATCATCGT GATCCTCCTG TCCCTGATCG CGGTCGGCCT CCTGCTGTAC TGCAAGGCCC GCAGCACGCC CGTGACCCTC TCCAAGGACC AGCTGA (서열번호 38)ATGGAGC TGCCCATCCT CAAGGCCAAC GCCATCACCA CCATCCTGGC GGCCGTGACG TTCTGCTTCG CCAGCTCCCA GAACATCACC GAGGAGTTCT ACCAGAGCAC CTGCTCCGCC GTCAGCAAGG GCTACCTGTC CGCCCTCCGG ACCGGGTGGT ACACGAGCGT GATCACCATC GAGCTGTCCA ACATCAAGGA GAACAAGTGC AACGGCACCG ACGCGAAGGT GAAGCTGATC AACCAGGAGC TCGACAAGTA CAAGAACGCC GTCACCGAGC TGCAGCTGCT CATGCAGAGC ACGACCGCCG CCAACAACCG CGCGCGGCGC GAGCTGCCGC GGTTCATGAA CTACACCCTG AACAACACCA AGAAGACGAA CGTGACCCTC TCCAAGAAGC GCAAGCGGCG CTTCCTGGGG TTCCTGCTCG GCGTGGGGAG CGCCATCGCC TCCGGCATCG CCGTCAGCAA GGTGCTGCAC CTGGAGGGCG AGGTGAACAA GATCAAGTCC GCCCTCCTGA GCACCAACAA GGCGGTCGTG TCCCTGAGCA ACGGGGTGTC CGTCCTCACC AGCAAGGTGC TGGACCTGAA GAACTACATC GACAAGCAGC TCCTGCCCAT CGTGAACAAG CAGTCCTGCC GGATCAGCAA CATCGAGACG GTCATCGAGT TCCAGCAGAA GAACAACCGC CTGCTCGAGA TCACCCGGGA GTTCAGCGTG AACGCCGGCG TGACCACCCC CGTCTCCACG TACATGCTGA CCAACAGCGA GCTGCTCTCC CTGATCAACG ACATGCCCAT CACCAACGAC CAGAAGAAGC TGATGAGCAA CAACGTGCAG ATCGTGCGCC AGCAGTCCTA CAGCATCATG TCCATCATCA AGGAGGAGGT CCTCGCCTAC GTGGTGCAGC TG CCGCTGTA CGGGGTCATC GACACCCCCT GCTGGAAGCT CCACACGAGC CCCCTGTGCA CCACCAACAC CAAGGAGGGC TCCAACATCT GCCTGACGCG GACCGACCGC GGGTGGTACT GCGACAACGC CGGCAGCGTG TCCTTCTTCC CCCAGGCCGA GACCTGCAAG GTCCAGAGCA ACCGGGTGTT CTGCGACACC ATGAACTCCC TCACGCTGCC GAGCGAGGTG AACCTGTGCA ACGTCGACAT CTTCAACCCC AAGTACGACT GCAAGATCAT GACCTCCAAG ACCGACGTGA GCTCCAGCGT GATCACCTCC CTCGGCGCGA TCGTCAGCTG CTACGGGAAG ACGAAGTGCA CCGCCAGCAA CAAGAACCGC GGCATCATCA AGACCTTCTC CAACGGGTGC GACTACGTGA GCAACAAGGG CGTGGACACC GTCTCCGTGG GCAACACCCT GTACTACGTG AACAAGCAGG AGGGGAAGAG CCTGTACGTC AAGGGCGAGC CCATCATCAA CTTCTACGAC CCCCTCGTGT TCCCGTCCGA CGAGTTCGAC GCCAGCATCT CCCAGGTGAA CGAGAAGATC AACCAGAGCC TGGCCTTCAT CCGGAAGTCC GACGAGCTGC TGCACCACGT CAACGCCGGG AAGAGCACGA CCAACATCAT GATCACCACC ATCATCATCG TGATCATCGT GATCCTCCTG TCCCTGATCG CGGTCGGCCT CCTGCTGTAC TGCAAGGCCC GCAGCACGCC CGTGACCCTC TCCAAGGACC AGCTGA (서열번호 38)

1.2. 표적단백질 핵산의 제조1.2. Preparation of target protein nucleic acids

본 발명에서 사용되는 표적단백질 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(sTNFR2, EPO, G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 이에 제한되는 것은 아니다.The target protein of the target protein nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (sTNFR2, EPO, G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), extracellular matrix decomposition ORFs encoding enzyme inhibitors (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and proteins of interest for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins).

본 발명에서 표적단백질 DNA 절편은 <T7 promoter - 5'UTR - 표적단백질 ORF DNA - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL> 순서로 합성하였으며(TriLink Biotenologies 사, 미국), 이를 주형으로 정방향 플라이머 5'-GAATTCTAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT GAACACGATT AACA-3' (서열번호 39) 및 역방향 프라이머 5'-GGATCCTGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3' (서열번호 40)을 사용하여 증폭하였다. 여기서 T7pol의 표적 서열에 밑줄이 그어져 있다. 사용된 프라이머의 양 말단은 ECoRI/BamHI 인식서열이 포함되어 있다. In the present invention, the target protein DNA fragment was synthesized in the order of <T7 promoter - 5'UTR - target protein ORF DNA - muag - A64 - C30 - histone-SL> (TriLink Biotenologies, USA). Amplification using ' -GAATTC TAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACC AT GAACACGATT AACA -3' (SEQ ID NO: 39) and reverse primer 5'- GGATCC TGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3' (SEQ ID NO: 40). Here the target sequence of T7pol is underlined. Both ends of the primers used include ECoRI/BamHI recognition sequences.

증폭된 PCR 산물을 EcoRI/BamHI 효소를 사용하여 절단한 다음, EcoRI/BamHI 효소로 선형화된 pUC19 벡터와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝하였다. 상기 반응용액을 대장균에 형질전환하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 EcoRI/BamHI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 1).The amplified PCR product was digested using EcoRI/BamHI enzymes, and then cloned using a pUC19 vector linearized with EcoRI/BamHI enzymes and T4 DNA ligase. The reaction solution was transformed into E. coli, and the plasmid was isolated from the selected strain, treated with EcoRI/BamHI restriction enzymes, and then electrophoresed (FIG. 1).

본 발명에서는 캡된 화학적 변형이 있는 뉴클레오타이드를 포함하는 표적단백질 ORF으로 이루어진 핵산을 아래와 같이 제작하였다. In the present invention, a nucleic acid comprising a target protein ORF including a capped chemically modified nucleotide was prepared as follows.

캡된 표적단백질 mRNA을 합성하기 위하여, 먼저 <T7 promoter - 5'UTR - 표적단백질 ORF DNA - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL>을 가지는 DNA가 삽인된 pUC19 벡터를 주형으로 정방향 프라이머 서열번호 20 및 역방향 프라이머 서열번호 21을 사용하여 증폭하였다. 여기서 T7pol의 표적 서열에 밑줄이 그어져 있다. 상기 PCR 산물을 주형으로 체외전사하였다(도 2).In order to synthesize the capped target protein mRNA, first, the forward primer SEQ ID NO: 20 and It was amplified using reverse primer SEQ ID NO:21. Here the target sequence of T7pol is underlined. The PCR product was transcribed in vitro as a template (FIG. 2).

상기 PCR 산물, T7 promoter-표적단백질 DNA를 주형으로 HighYield T7 ARCA mRNA Synthesis Kit (m5CTP/Ψ-UTP) (Jena BioSCienCe, 미국)를 이용하여 캡된 표적단백질 변형 mRNA를 포함하는 발현카세트를 시험관 내에서 합성하였다. Using the PCR product, T7 promoter-target protein DNA as a template, using the HighYield T7 ARCA mRNA Synthesis Kit (m5CTP/Ψ-UTP) (Jena BioSCienCe, USA) to synthesize an expression cassette containing the capped target protein-modified mRNA in vitro. did.

구체적으로 살펴보면, anti-reverse Cap analog [(ARCA) (3′-O-Me-7mG(5′)ppp(5′)G Cap analog라고도 부름)] 및 화학적 변형된 뉴클레오타이드 포함하는 반응용액 (6 mM ARCA, 1.5 mM GTP, 7.5 mM 5-Methyl-CTP, 7.5 mM Pseudo-UTP, 7.5 mM ATP)에서 체외전사를 실시하였다. dsDNA 주형을를 제거하기 위해서 DNA nuClease를 첨가하였고, 남아있는 캡된 표적단백질 변형 mRNA는 에탄올 침전법 또는 spin Column membrane을 이용하여 정제하였다. Specifically, a reaction solution containing anti-reverse Cap analog [(ARCA) (3′-O-Me-7mG(5′)ppp(5′)G Cap analog)] and chemically modified nucleotides (6 mM In vitro transcription was performed in ARCA, 1.5 mM GTP, 7.5 mM 5-Methyl-CTP, 7.5 mM Pseudo-UTP, 7.5 mM ATP). DNA nuClease was added to remove the dsDNA template, and the remaining capped target protein-modified mRNA was purified using ethanol precipitation or spin column membrane.

대조군으로 T7 promoter-표적단백질 DNA 주형에서 얻은 RNA 전사체에 5′Cap 구조를 부가한 캡된 표적단백질 mRNA 합성은 Hiscribe T7 ARCA mRNA Kit(NEB, 미국)를 이용하여 실시하였는데, 천연 캡(m7G(5')ppp(5')G; m7GpppG)을 부가하여 제조하였다.As a control, the capped target protein mRNA synthesis by adding a 5'Cap structure to the RNA transcript obtained from the T7 promoter-target protein DNA template was performed using the Hiscribe T7 ARCA mRNA Kit (NEB, USA). 5')ppp(5')G; m7GpppG) was added.

콜레스테롤의 부가 및 안정성Addition and Stability of Cholesterol

본 발명의 oligo-chol은 상기 핵산의 3'말단의 20개의 염기서열과 상보적인 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오타이드와 cholesterol(chol)이 접합된 구조체로 제조하였다(바이오니아, 한국).The oligo-chol of the present invention was prepared as a structure in which cholesterol (chol) was conjugated with an oligonucleotide consisting of 20 nucleotide sequences and a complementary nucleotide sequence at the 3' end of the nucleic acid (Bioneer, Korea).

상기 항에서 제조한 캡된 핵산 또는 캡된 변형 핵산과 하기 제조된 oligo-chol을 혼성화하여 핵산(RNA)와 oligo-chol이 상보적인 결합을 한 RNA-oligo-chol 발현카세트 hybrid를 제조하였다. An RNA-oligo-chol expression cassette hybrid was prepared by hybridizing the capped nucleic acid or the capped modified nucleic acid prepared in the above section with the oligo-chol prepared below, in which the nucleic acid (RNA) and oligo-chol were complementary to each other.

여러 종류의 핵산 15 pmole과 oligo-chol 15 pmole을 섞어 총 5 ul가 되도록 nuclease free water를 넣어준 뒤 95℃에서 5분간 가열한 후 25℃에서 1시간 동안 혼성화하였다. 혼성화 비율은 핵산과 oligo-chol의 몰 비율로 1:1, 1:5, 1:10으로 하고 2% agarose gel로 retardation assay를 통해 확인한 결과 1:1로 혼성화하였을 때 단일밴드로 확인되었다.After mixing 15 pmole of various types of nucleic acids and 15 pmole of oligo-chol, nuclease free water was added to make a total of 5 ul, followed by heating at 95°C for 5 minutes, followed by hybridization at 25°C for 1 hour. The hybridization ratio was 1:1, 1:5, and 1:10 in the molar ratio of nucleic acid and oligo-chol, and as a result of retardation assay using 2% agarose gel, it was confirmed as a single band when hybridized at 1:1.

상기 제조한 다양한 RNA-발현카세트와 oligo-chol로 제조한 hybrid의 혈청에서 안정성을 조사하였는데, 혈청 용액에 제조한 다양한 RNA-oligo-chol 발현카세트를 처리하여 시간별 시료를 채취하여 남아있는 hybrid를 분석하였다.The stability of the prepared various RNA-expressing cassettes and hybrids prepared with oligo-chol was investigated in the serum, and the remaining hybrids were analyzed by processing various RNA-oligo-chol expression cassettes prepared in the serum solution. did.

<도 3>에서 제시한 결과처럼, 상기 제조한 캡된 핵산, 캡된 변형 핵산 및 3말단에 cholesterol이 부가된 캡된 변형 핵산을 세포 배양액에 다양한 시간 동안 처리한 후 RT-PCR하여 in vitro 안정성을 확인하였다. As shown in <Fig. 3>, the prepared capped nucleic acid, capped modified nucleic acid, and capped modified nucleic acid with cholesterol added to the three ends were treated for various times in cell culture medium, and then RT-PCR was performed to confirm in vitro stability. .

상기 제조한 캡된 변형 핵산은 캡된 핵산보다 in vitro 안전성이 매우 우수하였으며, 3'말단에 cholesterol이 부가된 캡된 변형 RNA-oligo-chol 발현카세트 접합체가 가장 안정성이 높았다. The prepared capped modified nucleic acid had excellent in vitro safety than the capped nucleic acid, and the capped modified RNA-oligo-chol expression cassette conjugate with cholesterol added to the 3' end had the highest stability.

영상소재의 부가Addition of video material

상기 제조된 Rhodamine Labelled Oligo 및 FITC Labelled Oligo를 주문 제조하고(Trilink Biotechnologies 사, 미국), 상기 제조된 핵산과 형광소재 표지된 올리고는 일정한 비율(W/W, 1:1~0.1)로 혼합하여 Rhodamine B 또는 FITC가 있는 복합입자의 제조에 사용할 수 있다.The prepared Rhodamine Labeled Oligo and FITC Labeled Oligo are custom-made (Trilink Biotechnologies, USA), and the prepared nucleic acid and the fluorescent material-labeled oligo are mixed in a certain ratio (W/W, 1:1 to 0.1) to prepare Rhodamine. It can be used for the preparation of multiparticulates with B or FITC.

실시예 2. 다층 고분자 전해질 나노입자(PEMN)의 제조 설계Example 2. Fabrication Design of Multilayer Polyelectrolyte Nanoparticles (PEMN)

본 발명에서 사용되는 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(sTNFR2, EPO, G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 이에 제한되는 것은 아니다.The target protein of the nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (sTNFR2, EPO, G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), an extracellular matrix degrading enzyme ORFs encoding inhibitors (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and proteins of interest for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins).

상기 선택된 핵산과 양이온성 화합물을 혼합하여 자기조립으로 제조되는 입자를 코어입자라고 지칭하였다. 본 발명에서 하기 핵산과 한 종류의 양이온성 화합물(PS, Protamine)으로 이루어진 코어입자 1.0 및 핵산과 두 종류의 양이온성 화합물(PS/양이온성 지질)로 이루어진 코어입자 2.0로 구분하였다. 상기 핵산도 1종류 이상을 선택할 수 있으며, DNA 및 RNA에서 각각에서 선택되어진 하나 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 제조한 코어입자에 음이온성 화합물에서 선택되어진 1종류 이상을 첨가하여 PEM을 제조할 수 있다.The particles prepared by self-assembly by mixing the selected nucleic acid with the cationic compound were referred to as core particles. In the present invention, it was divided into a core particle 1.0 consisting of the following nucleic acid and one type of cationic compound (PS, Protamine) and a core particle 2.0 consisting of a nucleic acid and two types of cationic compound (PS/cationic lipid). One or more types of nucleic acids may also be selected, and one or more selected from each of DNA and RNA may be mixed and used. PEM can be prepared by adding one or more types selected from anionic compounds to the prepared core particles.

본 발명의 코어입자 또는 PEM의 제조는 음이온성 핵산 및 양이온성 화합물을 반응용액 내에서 30초간 연속적으로 와동(vortexing)하면서 혼합한 현탁용액에 음이온성 화합물을 첨가하여 30초간 연속적으로 와동 또는/및 초음파 처리를 하여 반응이 끝난 후, 상온에서 1시간 동안 안정화시키는 제1 방법을 사용하였다. The preparation of the core particle or PEM of the present invention is performed by adding the anionic compound to the suspension solution in which the anionic nucleic acid and the cationic compound are continuously vortexed in the reaction solution for 30 seconds and continuously vortexed for 30 seconds or/and After the reaction was completed by ultrasonication, the first method of stabilizing at room temperature for 1 hour was used.

상기 선택된 핵산, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물을 혼합하여 자기조립으로 제조되는 입자를 'PEM'이라고 지칭하였다. 상기 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물은 각각에 1종류 이상을 선택할 수 있으며, 선택되어진 화합물을 혼합하여 PEM을 제조할 수 있다. The particles prepared by self-assembly by mixing the selected nucleic acid, cationic compound and anionic compound were referred to as 'PEM'. One or more types of the nucleic acid, cationic compound, and anionic compound may be selected for each, and PEM may be prepared by mixing the selected compound.

음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 반응용액 내에 30초간 연속적으로 와동 또는/및 초음파 처리를 하여 반응이 끝난 후, 상온에서 1시간 동안 안정화시키는 제2 방법을 사용하였다. The second method was used in which the anionic nucleic acid, the cationic compound and the anionic compound were continuously vortexed and/or sonicated for 30 seconds in the reaction solution to complete the reaction and then stabilized at room temperature for 1 hour.

선택된 기판에 음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 교대로 층적하는 free standing layer by layer 층적 기술로 제조되고 용출되는 막을 제조하는 제3 방법을 사용하였다. 바람직하게, 기판에 처음 음이온성 화합물을 적층하였다. 상기 적층된 음이온성 층에 양이온성 화합물, 유효성분 음이온성 핵산, 양이온성 화합물, 유효성분 음이온성 핵산을 적층하고 이를 한 단위체로 하여 반복적으로 증착하고 최외각 층은 양이온성 화합물 또는 음이온성 화합물을 선정하여 제조하였다. 이어서 다양한 방법으로 제조된 PEM을 용출하였다. 각각 층을 제조한 다음 세척용액에서 제조된 층이 있는 기판을 담구어 세척하였다.A third method was used for preparing an eluted film prepared by a free standing layer by layer layering technique in which anionic nucleic acids, cationic compounds and anionic compounds were alternately layered on a selected substrate. Preferably, the anionic compound is initially deposited on the substrate. A cationic compound, an active ingredient anionic nucleic acid, a cationic compound, and an active ingredient anionic nucleic acid are stacked on the stacked anionic layer and repeatedly deposited as a unit, and the outermost layer contains a cationic compound or an anionic compound Selected and manufactured. Then, the PEM prepared by various methods was eluted. After preparing each layer, the substrate with the prepared layer was immersed in a cleaning solution and washed.

실시예 3. 코어입자의 제조Example 3. Preparation of core particles

3.1. 코어입자 1.0의 제조3.1. Preparation of Core Particle 1.0

멸균 증류수(DW), PBS 완충액 (NaCl 137 mM, KCl 2.7 mM, Na2HPO4 10 mM, KH2PO4 1.8 mM; pH 7.4) 또는 페놀 레드가 없는 RPMI 1640 세포 배지를 사용하여 핵산 및 PS를 각각 2.5mg/mL 스톡 용액으로 준비하였다. Use sterile distilled water (DW), PBS buffer (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 1.8 mM KH2PO4; pH 7.4) or RPMI 1640 cell medium without phenol red to stock 2.5 mg/mL each of nucleic acids and PS. prepared as a solution.

상기 선택된 핵산은 n개의 뉴클레오티드을 포함하고 있어 분자당 n-1개의 음전하이고 또는 1 몰당 1.8 × 1025 음전하이다. 상기 PS 분자량이 5.8 kDa이고 염기성 아미노산, 특히 아르기닌 (70~80 %)이 풍부하여 몰당 양이온이 1.26 × 1025이다. PS는 핵산 인산염 그룹의 음전하를 중성화시킨다. 따라서, 이론적으로는 상기 선택된 핵산과 PS의 전하 비율(Charge ratio)이 1:0.4 이상, 즉 핵산은 1이고 PS가 0.4이상으로 핵산 코어입자를 제조할 수 있다.The selected nucleic acid contains n nucleotides, resulting in n-1 negative charges per molecule or 1.8×10 25 negative charges per mole. The PS has a molecular weight of 5.8 kDa and is rich in basic amino acids, particularly arginine (70-80%), so that the cation per mole is 1.26 × 10 25 . PS neutralizes the negative charge of the nucleic acid phosphate group. Therefore, theoretically, a nucleic acid core particle can be prepared in which the selected nucleic acid and PS have a charge ratio of 1:0.4 or more, that is, nucleic acid is 1 and PS is 0.4 or more.

양이온성 PS를 음이온성 핵산 용액에 첨가하며 PS와 핵산 사이의 상호작용이 일어났으며 PS와 핵산의 혼합물도 자발적으로 입자를 형성할 수 있다. When cationic PS was added to the anionic nucleic acid solution, an interaction between PS and nucleic acid occurred, and the mixture of PS and nucleic acid can also spontaneously form particles.

본 발명의 핵산 기반 코어입자는 상기 핵산과 PS(Protamine) (㎍/mL)의 중량비는 30:15~150, 바람직하게는 30:15~90, 더욱 바람직하게는 30:75 조건으로 멸균증류수(DW) 또는 등장액(CM)에서 핵산/PS 입자로 이루어진 코어입자를 제조하였다.The nucleic acid-based core particle of the present invention is sterile distilled water ( DW) or isotonic solution (CM) to prepare core particles consisting of nucleic acid/PS particles.

본 발명에서 HSA 및 PS로 구성된 수용액에 핵산을 첨가하여 입자를 제조하였으며, 이를 핵산/PS 코어입자 1.1 또는 코어입자 1.1이라고 지칭하였다.In the present invention, particles were prepared by adding nucleic acid to an aqueous solution composed of HSA and PS, and this was referred to as nucleic acid/PS core particle 1.1 or core particle 1.1.

그런 다음, 반응물을 상온에서 1시간 동안 안정화하고 동결건조하여 제조한 핵산/PS 코어입자 1.1을 수득하였다.Then, the reaction product was stabilized at room temperature for 1 hour and lyophilized to obtain a nucleic acid/PS core particle 1.1 prepared.

본 발명에서 핵산/PS 코어입자 1.0에서 PS 대신에 PS-TCA, CS 또는 CS-TCA를 사용할 수 있으며 이들로부터 형성된 코어입자를 ‘코어입자 1.0’이라고 총칭하였으며, 이를 세부하여 PS를 사용한 코어입자는 코어입자 1.1, PS-TCA를 사용하면 1.1, CS는 1.3 및 CS-TCA는 1.4라고 하였다. In the present invention, PS-TCA, CS, or CS-TCA can be used instead of PS in the nucleic acid/PS core particle 1.0, and the core particles formed therefrom are collectively referred to as 'core particle 1.0', and in detail, the core particle using PS is When using the core particle 1.1, PS-TCA was 1.1, CS was 1.3, and CS-TCA was 1.4.

PS-TCA 또는 CS-TCA의 제조는 본 발명자의 출원 특허 (대한민국 특허 출원:10-2019-0007873)를 참조하였다.For the preparation of PS-TCA or CS-TCA, reference was made to the present inventor's patent application (Korean Patent Application: 10-2019-0007873).

상기 결과들은 선택된 핵산에만 한정된 것이 아니라 다른 핵산에도 일반적으로 관찰되었다.These results are not limited to selected nucleic acids, but have been generally observed for other nucleic acids as well.

입자는 Phoenix RS-VA10 Vortexer (Phoenix Instrument,독일) (10 초, 25W) 및 SpeedMixerTM DAC 150.1 CM 41 (HausChild & Co KG, 독일) (5 분, 3000rpm)을 사용할 수도 있다. Particles may be used with a Phoenix RS-VA10 Vortexer (Phoenix Instrument, Germany) (10 sec, 25 W) and a SpeedMixer™ DAC 150.1 CM 41 (HausChild & Co KG, Germany) (5 min, 3000 rpm).

3.2. 코어입자 1.0의 평가3.2. Evaluation of Core Particle 1.0

PS가 코어입자 1.0의 크기에 미치는 영향Effect of PS on the size of core particle 1.0

실시예 2.1항에서 제조된 코어입자 1.1의 크기는 Malvern Zetasizer 3000 HSA(Malvern Panalytical technologies, 영국)로 광자 상관 분광법(Photon Correlation SPEMtroscopy, PCS)으로 결정하였다. 코어입자 1.1의 크기는 평균 유체 역학적 직경(mean hydrodynamic diameter, dh)으로, 크기 분포의 폭은 다분산 지수(polydispersity index, PDI)로 표현하였다. 코어입자 1.0의 크기 분포 계산을 위한 소프트웨어 데이터 분석은 비음수 제한 최소 제곱의 피팅 방법(Fitting method of non-negative constrained least-squares, NNLS)을 기반으로 하였다. 측정은 구성성분을 첨가한 혼합물의 배양 1시간 후 수행하였다.The size of the core particles 1.1 prepared in Example 2.1 was determined by Photon Correlation SPEMtroscopy (PCS) using Malvern Zetasizer 3000 HSA (Malvern Panalytical technologies, UK). The size of the core particle 1.1 was expressed as the mean hydrodynamic diameter (dh), and the width of the size distribution was expressed as the polydispersity index (PDI). The software data analysis for the size distribution calculation of the core particle 1.0 was based on the fitting method of non-negative constrained least-squares (NNLS). Measurement was performed after 1 hour of incubation of the mixture to which the components were added.

본 발명의 연구결과에 따르면, Malvern Zetasizer 3000 HSA 로 측정한 PCS 결과, 첫 단계에서 핵산과 PS의 초기 복합입자가 형성되었고 강한 양으로 하전된 PS을 추가로 첨가하면 핵산/PS 입자는 자기조립으로 형성하였다.According to the research results of the present invention, as a result of PCS measured with Malvern Zetasizer 3000 HSA, an initial complex of nucleic acid and PS was formed in the first step, and when a strongly positively charged PS is additionally added, the nucleic acid/PS particle is self-assembled. formed.

도 4을 살펴보면, 상기 코어입자 1.1-DW 시료는 핵산:PS(㎍/ml) 비율이 30:15에서 매우 큰 입자이고 큰 크기 분포(PDI >0.2)가 관찰되었다. 핵산:PS 비율이 약 30:45 질량비 이상에서부터 PS 농도를 증가시킴으로써 코어입자 형성이 관찰되었다. 작은 크기 분포를 갖고 가장 적절한 크기로 안정된 복합입자는 핵산:PS (㎍/ml) 비율이 30:60 질량비보다 높은 PS 농도에서 제조할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the core particle 1.1-DW sample was a very large particle with a nucleic acid:PS (μg/ml) ratio of 30:15, and a large size distribution (PDI >0.2) was observed. Core particle formation was observed by increasing the PS concentration from a nucleic acid:PS ratio of about 30:45 mass ratio or more. Multiparticulates with a small size distribution and most suitable size can be prepared at a PS concentration in which the nucleic acid:PS (μg/ml) ratio is higher than 30:60 mass ratio.

도 4을 살펴보면, 코어입자 1.1-CM 시료는 낮은 PS 농도에서 작은 크기 분포(PDI ≤0.2) 및 약 50nm의 dh를 나타내었고 PS 농도가 증가하면서 증가하다가 안정화되었다. 핵산:PS 비율이 약 30:60 질량비보다 더 높은 PS 농도에서, 코어입자 1.0-등장 시료는 코어입자 1.0-DW 시료와 비교 가능한 dh 및 크기 분포 데이터를 나타내었다.Referring to FIG. 4, the core particle 1.1-CM sample exhibited a small size distribution (PDI ≤0.2) and a dh of about 50 nm at a low PS concentration, and was stabilized while increasing as the PS concentration increased. At a PS concentration in which the nucleic acid:PS ratio was higher than about 30:60 mass ratio, the core particle 1.0-appearing sample showed comparable dh and size distribution data to the core particle 1.0-DW sample.

본 발명의 코어입자 1.1은 상기 핵산과 PS (㎍/mL)의 중량비는 30:15~150, 바람직하게는 30:15~90, 더욱 바람직하게는 30:75 조건으로 증류수(DW)에서 이상적인 약물 전달체의 성질을 보유하고 있다.The core particle 1.1 of the present invention is an ideal drug in distilled water (DW) under the condition that the weight ratio of the nucleic acid and PS (μg/mL) is 30:15 to 150, preferably 30:15 to 90, more preferably 30:75. It has the properties of a carrier.

PS 농도가 입자 크기에 미치는 영향을 연구한 결과, 등장액에서는 안정한 작은 monomodal size 분포를 갖는 핵산/PS 코어입자 1.1을 제조하기 위해서는 핵산:PS 비는 최소 30:60 질량비가 이상적이다. As a result of studying the effect of PS concentration on particle size, in order to prepare nucleic acid/PS core particle 1.1 having a stable small monomodal size distribution in isotonic solution, a nucleic acid:PS ratio of at least 30:60 mass ratio is ideal.

상기 연구결과는 이론적인 예상과 유사하다. 양이온성 화합물인 PS의 양으로 하전된 질소(N)와 mRNA의 음으로 하전된 인(P)사이의 비율에 의해 코어입자 1.0의 물리 화학적 입자 특성과 생물학적 활성이 결정된다. 여기에 주어진 N/P 비율은 1mol 단위 전하를 운반하는 무게를 계산하여 얻을 수 있다. The above study results are similar to the theoretical predictions. The physicochemical particle properties and biological activity of the core particle 1.0 are determined by the ratio between the positively charged nitrogen (N) of the cationic compound PS and the negatively charged phosphorus (P) of the mRNA. The N/P ratio given here can be obtained by calculating the weight carrying 1 mol unit of charge.

2000개의 염기로 구성된 핵산은 약 340.5g/mol의 음전하이다. 따라서 1g 핵산은 2.94mmol 음전하와 같다. 생리학적 pH에서 RNA 백본에 있는 인산염 그룹은 인산염 그룹의 관련 pKa를 기반으로 음이온성이다. PS의 양전하 양은 제조업체가 제공한 황산염 농도에 따라 결정된다. PS은 물질 1g 당 3.6mmol의 양전하를 가지고 있다. 전위차 적정(보충)은 pH 7.2 (제조 조건)에서 0.35 mmol이 결합한다. 요약하면, 1g 물질은 2.94mmol 음전하 핵산 및 3.6mmol 양전하 PS에 해당한다. A nucleic acid of 2000 bases has a negative charge of about 340.5 g/mol. Thus, 1 g of nucleic acid is equal to 2.94 mmol of negative charge. At physiological pH, the phosphate group in the RNA backbone is anionic based on the associated pKa of the phosphate group. The amount of positive charge on PS is determined by the sulphate concentration provided by the manufacturer. PS has a positive charge of 3.6 mmol per gram of substance. Potentiometric titration (supplementation) binds 0.35 mmol at pH 7.2 (preparation conditions). In summary, 1 g material corresponds to 2.94 mmol negatively charged nucleic acid and 3.6 mmol positively charged PS.

상기 결과들은 선택된 mRNA에만 한정된 것이 아니라 다른 핵산에서도 일반적으로 관찰되었다. These results were not limited to selected mRNAs, but were generally observed for other nucleic acids as well.

봉합 및 방출suture and release

코어입자 1.0의 제조는 양전하의 PS와 음전하의 핵산을 혼합하여 정전기적 상호작용에 따라 입자 형태를 형성한다. 형성된 코어입자 1.0는 안정화를 위해 30분간 상온에서 놓아두었다. PS와 핵산의 혼합을 위한 용매는 핵산의 분해를 방지하기 위해 DEPC 처리된 RNase-free 용매를 사용하였다. In the preparation of core particle 1.0, positively charged PS and negatively charged nucleic acid are mixed to form particles according to electrostatic interaction. The formed core particles 1.0 were left at room temperature for 30 minutes for stabilization. As a solvent for mixing PS and nucleic acid, a DEPC-treated RNase-free solvent was used to prevent degradation of the nucleic acid.

핵산과 PS의 결합 확인은 2% agarose gel에서 전기영동을 수행하여 측정하였다. 핵산은 0.5 μg/ml의 EtBr로 염색하였으며, 1x TBE buffer를 이용해 80 Volt 조건에서 20분 동안 전기영동을 수행하였다.The binding of nucleic acids to PS was measured by performing electrophoresis on a 2% agarose gel. Nucleic acids were stained with 0.5 μg/ml of EtBr, and electrophoresis was performed for 20 minutes at 80 Volts using 1x TBE buffer.

PS에 의한 핵산 봉입 결과를 확인하기 위하여 핵산과 PS의 질량비에 따라 제조된 코어입자 1.0의 전기영동상 밴드의 이동정도를 확인하였다. 핵산을 흡착하는데 필요한 핵산/PS (㎍/ml) 비율은 30:15, 30:30, 30:60, 30:75, 30:90 및 30:150으로 핵산을 PS와 혼합하여 반응시키고 1시간 동안 안정시키고 원심 분리하여 상징액(supernatant)을 전기영동하여 조사하였다. In order to confirm the result of nucleic acid encapsulation by PS, the degree of movement of the band in the electrophoresis image of the core particle 1.0 prepared according to the mass ratio of nucleic acid and PS was confirmed. Nucleic acid/PS (μg/ml) ratio required to adsorb nucleic acid is 30:15, 30:30, 30:60, 30:75, 30:90 and 30:150. The nucleic acid is mixed with PS and reacted for 1 hour. After stabilization, centrifugation and electrophoresis of the supernatant were investigated.

<도 5>를 살펴보면, 코어입자 1.1의 핵산/PS (㎍/ml) 비율 30:15 질량비에서 82% 미결합 핵산가 발견되었다. 30:30의 질량비에서 40% 핵산은 용액에 남아있었다. 30:75, 30:90 및 30:150 질량비에서는 핵산은 정량적으로 입자 형태로 존재하였다. 이는 양전하를 띠는 PS의 영향으로 PS의 첨가량이 증가할수록 핵산과 강하게 반응하여 더욱 안정한 입자 형태를 형성한 것이다. 코어입자 1.1에서 핵산:PS (㎍/ml) 비율 1:1 이상에서 PS가 증가함에 따라 mRNA와 PS 복합체가 강력하게 형성함을 알 수 있다. 이는 기존 다른 보고와 유사한 경향이다.Referring to <FIG. 5>, 82% unbound nucleic acid was found at a nucleic acid/PS (μg/ml) ratio of 30:15 mass ratio of the core particle 1.1. At a mass ratio of 30:30, 40% nucleic acid remained in solution. In the 30:75, 30:90 and 30:150 mass ratios, the nucleic acid was quantitatively present in the form of particles. This is because, under the influence of positively charged PS, as the amount of PS added increases, it reacts strongly with the nucleic acid to form a more stable particle form. In the core particle 1.1, it can be seen that the mRNA and PS complex are strongly formed as PS increases at a nucleic acid:PS (㎍/ml) ratio of 1:1 or more. This trend is similar to other previous reports.

코어입자 1.0의 안정성과 핵산의 방출은 PBS에서 37℃에서 조사하였다. 24 시간 후, 핵산:PS 비율 30:90 및 30:150 조건에서 핵산 방출이 발생하지 않았다. 30:75 조건에서 핵산의 작은 방출을 보였으며 8.0 %의 미결합 핵산가 발견되었다. 코어입자의 핵산:PS (㎍/ml) 비율 30:15 질량비 비율 90.0 %, 30:30 질량비에서 63.0%의 핵산가 용액에서 발견되었다. The stability of core particle 1.0 and the release of nucleic acid were investigated in PBS at 37°C. After 24 hours, no nucleic acid release occurred at the nucleic acid:PS ratio of 30:90 and 30:150. A small release of nucleic acid was shown at 30:75 condition, and 8.0% of unbound nucleic acid was found. Nucleic acid of the core particle: PS (μg/ml) ratio 30:15 mass ratio ratio 90.0%, and nucleic acid of 63.0% at 30:30 mass ratio were found in the solution.

코어입자 1.0에서 핵산:PS (㎍/ml) 비율 1:1 이상에서 PS가 증가함에 따라 mRNA는 PS과 강력하게 결합하여 방출정도가 매우 났다. 이는 기존 다른 보고와 유사한 경향이다.As the PS increased in the nucleic acid:PS (μg/ml) ratio of 1:1 or higher in the core particle 1.0, mRNA strongly bound to PS and the release degree was very high. This trend is similar to other previous reports.

상기 결과들은 선택된 핵산에만 한정된 것이 아니라 다른 핵산에서도 일반적으로 관찰되었다. These results are not limited to selected nucleic acids, but have been generally observed for other nucleic acids as well.

실시예 4. 코어입자 2.0 Example 4. Core Particle 2.0

4.1. 코어입자 2.0의 제조4.1. Preparation of Core Particle 2.0

양이온성 화합물인 PS과 DOTAP를 함께 사용하여 코어입자 2.0을 제조할 때의 농도는 PS로부터 생기는 양전하의 비율은 15% (저), 45%/55% (중), 85% (고)로 다양하게 하였다. When the cationic compound PS and DOTAP were used together to prepare core particle 2.0, the concentration of the positive charge generated from PS varied from 15% (low), 45%/55% (medium), and 85% (high). made it

세 가지 다른 조립 경로로 제조하였는데, PS/핵산 코어로 시작하여 DOTAP를 추가하는 공정(PC), 또는 그 반대로 DOTA/핵산 코어로 시작하여 PS을 추가하는 공정(DC), 그리고 먼저 핵산, DOTAP와 PS을 혼합하는 공정(MP)으로 코어입자 2.0을 제조하였다. It was prepared by three different assembly routes, starting with the PS/nucleic acid core and adding DOTAP (PC), or vice versa, starting with the DOTA/nucleic acid core and adding PS (DC), and first with the nucleic acid, DOTAP and Core particles 2.0 were prepared by a process (MP) of mixing PS.

그런 다음, 반응물을 상온에서 1시간 동안 안정화하고 동결건조하여 제조된 핵산/PS/DOTAP 코어입자 2.0을 수득하였다.Then, the reaction was stabilized at room temperature for 1 hour and lyophilized to obtain nucleic acid/PS/DOTAP core particles 2.0 prepared.

입자는 Phoenix RS-VA10 Vortexer (Phoenix Instrument,독일) (10 초, 25W) 및 SpeedMixerTM DAC 150.1 CM 41 (HausChild & Co KG, 독일) (5 분, 3000rpm)을 사용할 수도 있다. Particles may be used with a Phoenix RS-VA10 Vortexer (Phoenix Instrument, Germany) (10 sec, 25 W) and a SpeedMixer™ DAC 150.1 CM 41 (HausChild & Co KG, Germany) (5 min, 3000 rpm).

4.2. 코어입자 2.0의 평가4.2. Evaluation of Core Particle 2.0

양이온성 화합물인 PS과 DOTAP를 함께 사용하여 코어입자 2.0을 제조할 때의 농도는 PS로부터 생기는 양전하의 비율은 15% (저), 45%/55% (중), 85% (고)로 다양하게 하였다. When the cationic compound PS and DOTAP were used together to prepare core particle 2.0, the concentration of the positive charge generated from PS varied from 15% (low), 45%/55% (medium), and 85% (high). made it

양이온성 화합물인 PS과 DOTAP의 양으로 하전된 질소(N)와 mRNA의 음으로 하전된 인(P) 사이의 비율에 의해 코어입자 2의 물리 화학적 입자 특성과 생물학적 활성이 결정된다. 여기에 주어진 N/P 비율은 1mol 단위 전하를 운반하는 무게를 계산하여 얻을 수 있다. The physicochemical particle properties and biological activity of Core Particle 2 are determined by the ratio between the positively charged nitrogen (N) of the cationic compounds PS and DOTAP and the negatively charged phosphorus (P) of mRNA. The N/P ratio given here can be obtained by calculating the weight carrying 1 mol unit of charge.

2,000개의 염기로 구성된 핵산은 약 340.5g/mol의 음전하이다. 따라서 1g 핵산은 2.94mmol 음전하와 같다. 생리학적 pH에서 RNA 백본에 있는 인산염 그룹은 인산염 그룹의 관련 pKa를 기반으로 음이온성이다. PS의 양전하 양은 제조업체가 제공한 황산염 농도에 따라 결정된다. PS은 물질 1g 당 3.6mmol의 양전하를 가지고 있다. 전위차 적정(보충)은 pH 7.2 (제조 조건)에서 0.35 mmol이 결합한다. DOTAP의 분자량은 698.5g/mol이고 분자 당 하나의 4차 아민 그룹이다. 따라서 pH 값과 관계없이 이온화된다. DOTAP g 당 양전하량은 1.43mmol이다. 요약하면, 1g 물질은 2.94mmol 음전하 핵산, 3.6mmol 양전하 PS 및 1.43mmol 양전하 DOTAP에 해당한다. A nucleic acid of 2,000 bases has a negative charge of about 340.5 g/mol. Thus, 1 g of nucleic acid is equal to 2.94 mmol of negative charge. At physiological pH, the phosphate group in the RNA backbone is anionic based on the associated pKa of the phosphate group. The amount of positive charge on PS is determined by the sulphate concentration provided by the manufacturer. PS has a positive charge of 3.6 mmol per gram of substance. Potentiometric titration (supplementation) binds 0.35 mmol at pH 7.2 (preparation conditions). The molecular weight of DOTAP is 698.5 g/mol and there is one quaternary amine group per molecule. Therefore, it is ionized regardless of the pH value. The positive charge per g of DOTAP is 1.43 mmol. In summary, 1 g material corresponds to 2.94 mmol negatively charged nucleic acid, 3.6 mmol positively charged PS and 1.43 mmol positively charged DOTAP.

따라서, 모든 코어입자 2.0은 최종 N/P 비율 2에서 이상적으로 제조할 수 있다. 이는 실시례 2.1항에서 코어입자 1.0의 제조에서 PS 농도가 입자 크기에 미치는 영향을 연구한 결과와 유사하다. 실시례 2.1항의 결과로 등장액에서는 안정한 작은 monomodal size 분포를 갖는 핵산/PS 코어입자 1.0을 제조하기 위해서는 핵산:PS (㎍/ml) 비율은 최소 30:60 질량비가 이상적임을 확인하였다. Therefore, all core particles of 2.0 can be ideally prepared at a final N/P ratio of 2. This is similar to the result of studying the effect of PS concentration on particle size in the preparation of core particle 1.0 in Example 2.1. As a result of Example 2.1, in order to prepare nucleic acid/PS core particle 1.0 having a stable small monomodal size distribution in isotonic solution, it was confirmed that the nucleic acid:PS (㎍/ml) ratio was at least 30:60 mass ratio.

각 조립 경로에 대해 PS과 DOTAP의 세 가지 다른 N/P 비율 조성이 제조되었다. 0.3/1 중간체인 PC(저), DC(고)의 경우 mRNA는 양이온 화합물에 부분적으로만 결합하였다. 따라서 최종 PC(저) 및 DC(고) 입자의 경우 두 번째로 추가되는 물질과 미리 형성된 입자 및 유리 RNA와의 상호작용을 고려해야 하며, 이는 더 복잡한 코어입자 2.0 구성으로 이어질 수 있다.For each assembly route, three different N/P ratio compositions of PS and DOTAP were prepared. In the case of 0.3/1 intermediate PC (low) and DC (high), mRNA was only partially bound to the cationic compound. Therefore, for the final PC (low) and DC (high) particles, the interaction of the second added material with the preformed particles and free RNA should be considered, which may lead to a more complex Core Particle 2.0 construction.

제한된 크기 (입자 크기 <300 nm, PDI <0.3)를 갖는 코어입자 2.0은 조립 경로 및 선택된 최종 N/P 비율 2에서 PS:DOTAP 비율에 관계없이 획득할 수 있다. 이러한 조건에서 모든 코어입자 2.0은 양의 제타이고, 전위>20mV이다. PS (저> 중> 고)의 양이 증가함에 따라 MP 코어입자 2는 크기가 감소하는 반면 DC 코어입자 2.0은 크기가 증가하고 PC 코어입자 2.0은 크게 변하지 않는 경향이 있다.Core particles 2.0 with limited size (particle size <300 nm, PDI <0.3) can be obtained regardless of the PS:DOTAP ratio in the assembly route and the selected final N/P ratio of 2. Under these conditions, all core particles of 2.0 are positive zeta and potential > 20 mV. As the amount of PS (low > medium > high) increases, MP core particle 2 decreases in size, while DC core particle 2.0 increases in size, and PC core particle 2.0 tends not to change significantly.

코어입자 2.0에 봉합된 RNA를 평가하기 위해 gel retardation assay를 실시하여 그 양을 평가하였다. 모든 코어입자 2.0은 RNA 탑재를 확인하였다. MP로 합성된 코어입자 2.0에서 다른 조립 경로 (PC/DC)에 비해 2배가 탑재된 RNA의 양이 측정되었다(도 6). To evaluate the RNA encapsulated in the core particle 2.0, gel retardation assay was performed to evaluate the amount. All core particles 2.0 were confirmed to be loaded with RNA. In the core particle 2.0 synthesized with MP, the amount of RNA loaded twice compared to other assembly pathways (PC/DC) was measured (FIG. 6).

코어입자 2.0을 더 차별화하기 위해 헤파린 트리거 RNA 방출을 조사하였다. 음이온성 헤파린은 DOTAP 및 PS의 양전하와 상호 작용하므로 헤파린은 상호작용 부위에서 음이온성 mRNA와 경쟁하여 양이온성 화합물에서 RNA를 방출한다. 첨가된 헤파린 농도는 RNA 농도 (% w/w)에 비해 10배에서 100배 과잉으로 증가시켰다. To further differentiate Core Particle 2.0, heparin-triggered RNA release was investigated. Since anionic heparin interacts with the positive charge of DOTAP and PS, heparin competes with anionic mRNA at the site of interaction to release RNA from the cationic compound. The added heparin concentration was increased from 10-fold to 100-fold excess compared to the RNA concentration (% w/w).

DOTAP/RNA 또는 PS/RNA로만 구성된 N/P 비율이 2인 입자는 유사한 DOTAP/PS/RNA 절대 비율을 갖지만 다른 조립 경로에서 얻은 코어입자들와 비교하여 평가하였다. DOTAP/RNA 리포플렉스의 경우 100배 과량의 헤파린조차도 RNA 방출을 관찰할 수 없었던 반면, PS/RNA 폴리플렉스의 경우 10배 초과량은 RNA를 방출하기에 충분하였다. Particles with an N/P ratio of 2 composed only of DOTAP/RNA or PS/RNA were evaluated compared to core particles obtained by other assembly routes with similar absolute DOTAP/PS/RNA ratios. For DOTAP/RNA lipoplexes, even a 100-fold excess of heparin could not observe RNA release, whereas for PS/RNA polyplexes, a 10-fold excess was sufficient to release RNA.

코어입자 2.0에서 결합된 RNA의 80% RNA의 방출은 코어입자 2.0에서 제조 경로에 따라 명확하게 달라졌다. PC(중) 코어입자 2는 mRNA 방출이 거의 발생하지 않는 수준인 반면, DC(저)의 경우 중간 정도의 RNA 방출이 관찰되었으며 MP(중) 코어입자 2.0의 경우 RNA 방출이 가장 많이 일어났다. MP(중) 코어입자에서 높은 RNA 방출은 더 많은 양의 RNA가 탑재하기 때문으로 생각이 된다.The release of 80% RNA of bound RNA in Core Particle 2.0 was clearly different depending on the manufacturing route in Core Particle 2.0. While PC (medium) core particle 2 produced almost no mRNA release, DC (low) showed moderate RNA release, and MP (medium) core particle 2.0 produced the most RNA release. The high RNA release from the MP (medium) core particle is thought to be due to the loading of a larger amount of RNA.

실시예 5. HSA 복합입자Example 5. HSA Multiparticulates

본 발명에서 핵산/PS/HSA 복합입자 1.1, 핵산/PS-TCA/HSA 복합입자 1.2, 핵산/CS/HSA 복합입자 1.3 또는 핵산/CS-TCA/HSA 복합입자 1.4를 포함하여 ‘HSA 복합입자’라고 총칭하였다.In the present invention, 'HSA multiparticulate' including nucleic acid/PS/HSA multiparticle 1.1, nucleic acid/PS-TCA/HSA multiparticle 1.2, nucleic acid/CS/HSA multiparticle 1.3 or nucleic acid/CS-TCA/HSA multiparticle 1.4 was collectively called.

5.1. HSA 복합입자의 제조5.1. Preparation of HSA composite particles

본 발명에서 사용되는 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(sTNFR2, EPO, G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 제한되는 것은 아니다.The target protein of the nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (sTNFR2, EPO, G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), an extracellular matrix degrading enzyme ORFs encoding inhibitors (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and proteins of interest for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins).

본 실시례의 HSA 복합입자는 치료용 단백질 및 백신용 단백질을 코딩하는 핵산을 사용하였으며, 이에 국한되는 것은 아니다.The HSA multiparticulates of this example used nucleic acids encoding therapeutic proteins and vaccine proteins, but are not limited thereto.

상기 선택된 핵산, 양이온성 단백질 프로타민(PS) 및 음이온성 단백질 인간혈청알부민(HSA) 용액은 각각 증류수(DW), PBS 완충액 (NaCl 137mM, KCl 2.7mM, Na2HPO4 10mM, KH2PO4 1.8mM; pH 7.4) 또는 페놀 레드가 없는 RPMI 1640 세포 배지를 사용하여 2.5mg/ml의 농도로 제조하였다. The selected nucleic acid, cationic protein protamine (PS) and anionic protein human serum albumin (HSA) solutions were each prepared in distilled water (DW), PBS buffer (NaCl 137 mM, KCl 2.7 mM, Na2HPO4 10 mM, KH2PO4 1.8 mM; pH 7.4) or It was prepared at a concentration of 2.5 mg/ml using RPMI 1640 cell medium without phenol red.

0~2000㎍의 HSA를 15~150㎍의 PS에 첨가한 다음 5초 동안 혼합하였다. 그 후, 상기 제조한 30㎍ 핵산을 1ml의 최종 용적에 도달시켜 첨가하고, 5초 동안 와동하여 입자를 제조하였다. 0-2000 μg of HSA was added to 15-150 μg of PS and then mixed for 5 seconds. Then, the 30 μg nucleic acid prepared above was added to reach a final volume of 1 ml, and vortexed for 5 seconds to prepare particles.

다른 방법은 3종류의 화합물의 첨가 순서를 임의로 결정할 수도 있다.In another method, the order of addition of the three types of compounds may be arbitrarily determined.

또 다른 방법은 상기 3종류 화합물을 혼합하여 제조할 수도 있다.Another method may be prepared by mixing the above three types of compounds.

그런 다음, 반응물을 상온에서 1시간 동안 방치하고 2일 동안 동결건조하여 제조한 복합입자를 수득하였으며 이를 ‘핵산/PS/HSA 복합입자 1.1 또는 HSA 복합입자 1.1’이라고 지칭하였다.Then, the reactant was left at room temperature for 1 hour and freeze-dried for 2 days to obtain a prepared composite particle, which was referred to as 'nucleic acid/PS/HSA composite particle 1.1 or HSA composite particle 1.1'.

여기에서 핵산은 상기 여러 종류에서 선택되어진 어느 한 종류이거나 복수의 종류가 혼합물이 될 수도 있다. Here, the nucleic acid may be any one type selected from the above various types or a mixture of a plurality of types.

여기서, PS 대신에 PS-TCA, CS(Chitosan) 또는 CS-TCA을 사용할 수 있다. PS-TCA 또는 CS-TCA의 제조는 본 발명자의 출원 특허 (대한민국 특허 출원:10-2019-0007873)를 참조하였다.Here, PS-TCA, CS (Chitosan) or CS-TCA may be used instead of PS. For the preparation of PS-TCA or CS-TCA, reference was made to the present inventor's patent application (Korean Patent Application: 10-2019-0007873).

상기 PS 대신에 PS과 DOTAP를 선정하여 제조할 수 있으며 이들의 농도는 PS로부터 생기는 양전하의 비율은 15% (저), 45%/55% (중) 및 85% (고)로 다양하게 하여 사용할 수도 있다. PS and DOTAP can be selected instead of PS and their concentrations can be varied to 15% (low), 45%/55% (medium) and 85% (high) of the positive charge generated from PS. may be

5.2. HSA 복합입자의 평가5.2. Evaluation of HSA Multiparticulates

HSA가 입자 크기에 미치는 영향Effect of HSA on particle size

도 7를 살펴보면, HSA 복합입자 1.1-DW는 30㎍ 핵산, 90㎍ PS이 있는 1ml의 증류수에 100 ~500㎍의 HSA를 첨가하고 혼합하면 dh는 250~280nm의 범위이고 PDI가 ≤ 0.1이었다. 핵산/PS/HSA 복합입자 1.1-DW는 1000~2000㎍의 HSA를 증가시키면 dh가 커지고 PDI가 0.2 이상이 되었다(빨간색 막대 그래프). Referring to FIG. 7 , HSA composite particles 1.1-DW was obtained by adding 100 to 500 μg of HSA to 1 ml of distilled water containing 30 μg nucleic acid and 90 μg PS and mixing, dh was in the range of 250 to 280 nm and PDI was ≤ 0.1. In the case of nucleic acid/PS/HSA complex particles 1.1-DW, when HSA of 1000~2000㎍ was increased, dh increased and PDI became more than 0.2 (red bar graph).

상기 HSA 복합입자 1.1-DW는 소량의 HSA가 있는 경우 작은 입자를 형성하나 HSA가 증가함에 따라 입자는 큰 구조로 응집되었다. 이러한 결과는 고농도의 HSA가 DW에서의 제조 과정에 부정적인 영향을 미치므로 덜 안정한 입자를 형성한 것이다. The HSA composite particles 1.1-DW formed small particles in the presence of a small amount of HSA, but as the HSA increased, the particles aggregated into a large structure. These results indicate that the high concentration of HSA negatively affects the manufacturing process in DW, resulting in less stable particles.

도 7를 살펴보면, HSA 복합입자 1.1-등장액은 30㎍ 핵산과 90㎍ PS이 있는 1ml 등장액에 첨가되는 100~2000㎍의 HSA를 첨가하고 혼합하면 안정성은 개선되었다. 이 입자의 dh는 사용된 등장액에 따라 1~2mm에서 250~400nm로 감소하였다. 페놀 레드가 없는 세포 배지 RPMI 1640 등장액에서 dh = 245nm 및 PDI ≤ 0.15를 갖는 입자를 형성하였다. 이를 핵산/PS/HSA 복합입자 1.1-RPMI이라고 지칭하였다. Referring to FIG. 7 , the stability of HSA complex particle 1.1-isotonic solution was improved when 100-2000 μg of HSA added to 1 ml isotonic solution with 30 μg nucleic acid and 90 μg PS was added and mixed. The dh of these particles decreased from 1-2 mm to 250-400 nm depending on the isotonic solution used. Particles with dh = 245 nm and PDI ≤ 0.15 were formed in isotonic solution of cell medium RPMI 1640 without phenol red. This was referred to as nucleic acid/PS/HSA multiparticulate 1.1-RPMI.

도 7의 결과를 종합하면, HSA의 최적화 농도는 HSA 복합입자 1.1-DW에서 약 100㎍/ml이고 핵산/PS/HSA 복합입자 1.1-등장액에서 약 1000㎍/ml이며 PS의 최적화 농도는 15~150㎍ 범위로 평가되었다. 7, the optimized concentration of HSA is about 100 μg/ml in HSA multi-particle 1.1-DW, and about 1000 μg/ml in nucleic acid/PS/HSA multi-particle 1.1-isotonic solution, and the optimized concentration of PS is 15~ It was evaluated in the 150 μg range.

상기 HSA가 HSA 복합입자 1.1에 미치는 영향은 HSA 복합입자 1.2, 1.3. 및 1.4에서 유사하게 관찰되었다.The effect of the HSA on the HSA multiparticulates 1.1 is the HSA multiparticulates 1.2, 1.3. and 1.4 were similarly observed.

상기 결과들은 선택된 핵산에만 한정된 것이 아니라 다른 핵산에서도 일반적으로 관찰되었다.These results are not limited to selected nucleic acids, but have been generally observed for other nucleic acids as well.

실시예 6. HA PEMNExample 6. HA PEMN

6.1. HA PEMN의 제조6.1. Preparation of HA PEMN

본 발명에서 사용되는 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(EPO 및 G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8 및 MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 제한되는 것은 아니다.The target protein of the nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (EPO and G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8 and MMP 13), an extracellular matrix degrading enzyme inhibitor (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and ORFs encoding target proteins for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins).

핵산/PS/HSA 복합입자는 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8 및 MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 을 코딩하는 핵산을 사용하였으며, 이에 국한되는 것은 아니다.Nucleic acid/PS/HSA complex particles are extracellular matrix degrading enzymes (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8 and MMP 13), extracellular matrix degrading enzyme inhibitors (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) A nucleic acid encoding a nucleic acid was used, but is not limited thereto.

상기 코어입자와 음이온성 다당류를 혼합하여 자기조립으로 형성되는 입자 또는 mRNA, 양이온성 폴리펩타이드 및 음이온성 다당류를 혼합하면서 초음파 분사하여 형성되는 입자를 PEM이라고 지칭하였다. 본 발명에서 하기 핵산/PS/HA PEM 1.1 및 핵산/PS/HA-TCA PEM 1.2를 포함하여 'HA PEM'이라고 지칭하였다.Particles formed by self-assembly by mixing the core particles and anionic polysaccharides or particles formed by ultrasonic spraying while mixing mRNA, cationic polypeptides and anionic polysaccharides were referred to as PEMs. In the present invention, the following nucleic acid/PS/HA PEM 1.1 and nucleic acid/PS/HA-TCA PEM 1.2 are referred to as 'HA PEM'.

상기 핵산/PS/HA PEM의 제조는 먼저 제조한 코어입자 1.0을 다시 표면 개질을 위하여, 음이온성 다당류인 히알루론산(Hyaluronic acid, HA, 83 kDa)을 멸균증류수 또는 등장액에 1mg/mL 용해시켜 0.1% 스톡 용액으로 제조하였다. For the preparation of the nucleic acid/PS/HA PEM, 1 mg/mL of the anionic polysaccharide hyaluronic acid (HA, 83 kDa) was dissolved in sterile distilled water or isotonic solution for surface modification of the previously prepared core particle 1.0 again to 0.1 % stock solution.

상기 핵산:PS (㎍/ml) 비율이 30:75 질량비에서 제조하여 동결건조한 코어입자 1.0을 멸균증류수 또는 등장액에 1mg/mL로 용해시켜 0.1% 코어입자 1.1 용액을 제조하였다. The nucleic acid: PS (μg/ml) ratio of the lyophilized core particles 1.0 prepared at a mass ratio of 30:75 was dissolved in sterile distilled water or isotonic solution at 1 mg/mL to prepare a 0.1% core particle 1.1 solution.

상기 제조한 0.1% 코어입자 1.0 용액과 0.1% HA 용액을 1:0.5, 1:1, 1:1.5 또는 1:2 첨가몰비(feed mole ratio, nmol)로 섞어준 뒤 5분 정도 처리하여 동결건조하여 HA PEM-DW를 수득하였다. The prepared 0.1% core particle 1.0 solution and 0.1% HA solution were mixed at 1:0.5, 1:1, 1:1.5 or 1:2 feed mole ratio (nmol), then treated for about 5 minutes and freeze-dried. HA PEM-DW was obtained.

이어서, 상기 입자의 크기를 조절하기 위해 적절하게 초음파분석기(Sonicator) 또는 압출기(Extruder)를 사용할 수 있다. 동결건조하여 HA PEMN 1.1-DW를 수득하였다.Then, a sonicator or an extruder may be used as appropriate to control the size of the particles. Lyophilization gave HA PEMN 1.1-DW.

또는, 상기 HA PEMN 1.1의 다른 제조는 상기 핵산/PS]:HA 또는 [핵산/PS]:HA의 첨가몰비(feed mole ratio, nmol)는 상기 복합입자와 HA 첨가몰비 1:0.5, 1:1, 1:1.5 또는 1:2에 준하여 핵산, PS 및 HA를 5분 정도 섞어준 후, 상기 입자의 크기를 조절하기 위해 적절하게 초음파분석기(sonicator) 또는 압출기(extruder)를 사용할 수 있으며 동결건조하여 HA PEMN 1.1을 수득하였다. Alternatively, in the other preparation of the HA PEMN 1.1, the nucleic acid/PS]:HA or [nucleic acid/PS]:HA addition molar ratio (feed mole ratio, nmol) is the composite particle and the HA addition molar ratio 1:0.5, 1:1 , 1:1.5 or 1:2, after mixing nucleic acid, PS and HA for about 5 minutes, a sonicator or extruder can be used appropriately to control the size of the particles, and freeze-dried HA PEMN 1.1 was obtained.

여기서, HA 대신에 HA-TCA를 사용할 수도 있다. 본 발명자의 출원 특허(대한민국 특허 출원: 10-2019-0007873)를 참조하여 제조한 HA-TCA 결합체는 HA와 TCA의 첨가몰비가 1:10인 조건에서 제조된 HA-TCA 결합체를 멸균증류수 또는 등장액 1mg/mL로 용해시켜 0.1% HA-TCA 수용액을 제조하였다. Here, HA-TCA may be used instead of HA. The HA-TCA conjugate prepared with reference to the inventor's patent application (Korean Patent Application: 10-2019-0007873) is obtained by sterilizing the HA-TCA conjugate prepared under the condition that the addition molar ratio of HA and TCA is 1:10 in sterile distilled water or isotonic solution. A 0.1% HA-TCA aqueous solution was prepared by dissolving at 1 mg/mL.

본 발명의 핵산/PS/HA-TCA HA 복합입자 1.2는 상기 0.1% 코어입자 1.1 용액과 0.1% HA-TCA 수용액에 1:0.5, 1:1, 1:1.5 또는 1:2 첨가몰비로 천천히 와동하면서 첨가하고 상온에서 1시간동안 안정화하고 동결건조하여 수득하였다.Nucleic acid/PS/HA-TCA HA composite particle 1.2 of the present invention is slowly vortexed at a molar ratio of 1:0.5, 1:1, 1:1.5 or 1:2 addition to the 0.1% core particle 1.1 solution and 0.1% HA-TCA aqueous solution. It was added while stabilizing at room temperature for 1 hour and lyophilized to obtain.

상기 PS 대신에 PS과 DOTAP의 농도는 PS로부터 원하는 양전하의 비율은 15% (저), 45%/55% (중), 85% (고)로 다양하게 하여 사용할 수도 있다. Instead of the PS, the PS and the DOTAP concentration may be used by varying the desired positive charge ratio from PS to 15% (low), 45%/55% (medium), and 85% (high).

압출기를 이용한 균질화Homogenization using an extruder

대조구는 일반적인 기존 방식(bottom-up method, 상향식)으로 얻은 수용액에 유효성분 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 혼합한 현탁용액에서 제조한 PEM이다.A control is a PEM prepared from a suspension solution obtained by mixing the active ingredient nucleic acid, cationic compound and anionic compound in an aqueous solution obtained by a general conventional method (bottom-up method, bottom-up method).

상기 상향식으로 제조한 PEM을 포함하는 현탁용액을 LIPEXTM 압출기(Northern Lipids 사, 캐나다)로 다양한 조건에 따른 PEMN 제조 예비실험을 실시하였다.The suspension solution containing the PEM prepared in the bottom-up manner was subjected to a preliminary experiment for manufacturing PEMN according to various conditions with a LIPEX TM extruder (Northern Lipids, Canada).

상기 제조한 PEM 현탁용액을 상기 예비실험으로 설정된 LIPEXTM 압출기를 이용하여 200psi에서 5겹으로 쌓인 평균 구멍크기 0.1㎛인 PORETICSTM PETE 막(Cat.No.T01CP02500)를 왕복으로 5회 통과하여 얻은 용액을 상온에서 1시간 동안 안정시킨 후, 형성된 HA PEMN을 수확하여 분석하였다.The prepared PEM suspension solution was passed through a PORETICS TM PETE membrane (Cat.No.T01CP02500) with an average pore size of 0.1㎛ stacked in 5 layers at 200psi using the LIPEX TM extruder set as the preliminary experiment 5 times reciprocally. After stabilizing at room temperature for 1 hour, the formed HA PEMN was harvested and analyzed.

6.2. HA PEMN의 평가6.2. Assessment of HA PEMN

형태학적 분석 및 봉입 확인Morphological analysis and encapsulation confirmation

입자 크기, 다분산지수 (PDI) 및 제타 전위 분석은 적색 He/Ne 레이저 (633 nm)가 장착된 Zetasizer nano ZSP (Malvern Panalytical Ltd, 영국)를 사용하여 결정하였다. 입자 크기와 PDI는 20℃에서 산란각이 173°인 DLS (Dynamic Light Scattering)와 석영 유동 셀 (ZEN0023)을 사용하여 측정한 반면, 제타 전위는 일회용 접힌 모세관 셀 (DTS1070)을 사용하여 측정하였다. DLS는 Brownian 운동에 발생하는된 입자의 확산을 측정하고 Stokes-Einstein 관계에 해당하는 계측기에서 상관 함수를 사용하여 입자 크기 및 크기 분포 매개 변수를 얻을 수 있었다. 이러한 상관 함수는 누적 분석에 의해 획득되고 평균 크기 (z- 평균 직경) 및 분포 폭 추정치 (다 분산 지수)가 얻어지는 단순 지수에 적합하다. 마찬가지로 상관 함수는 입자 크기 분포가 음이 아닌 최소 제곱 (NNLS) 또는 제약 정규화 (CONTIN)로 획득되는 다중 지수에도 적합하다. 이 작업에서는 입자 크기를 z- 평균 직경으로 측정하고 PDI는 각각 단분산 및 매우 넓은 분포에 해당하는 0 ~ 1 범위이다. 모든 나노 입자는 ~ 1:100 v/v 희석 인자를 사용하여 초순수에 분산하였다. 모든 측정은 3회 수행하였며 평균 ± 표준 편차로 기록하였다.Particle size, polydispersity index (PDI) and zeta potential analysis were determined using a Zetasizer nano ZSP (Malvern Panalytical Ltd, UK) equipped with a red He/Ne laser (633 nm). Particle size and PDI were measured using a dynamic light scattering (DLS) and quartz flow cell (ZEN0023) with a scattering angle of 173° at 20°C, whereas zeta potential was measured using a disposable folded capillary cell (DTS1070). DLS was able to obtain particle size and size distribution parameters by measuring the diffusion of particles resulting from Brownian motion and using the correlation function in the instrument corresponding to the Stokes-Einstein relationship. These correlation functions are fitted to simple exponentials obtained by cumulative analysis and mean size (z-mean diameter) and distribution width estimates (polydispersity index) obtained. Similarly, the correlation function is also suitable for multiple exponents in which the particle size distribution is obtained with non-negative least squares (NNLS) or constrained normalization (CONTIN). In this work, particle size is measured as the z-mean diameter and the PDI ranges from 0 to 1 corresponding to monodisperse and very broad distribution, respectively. All nanoparticles were dispersed in ultrapure water using a ~ 1:100 v/v dilution factor. All measurements were performed in triplicate and were reported as mean ± standard deviation.

다양한 비율로 제조한 HA PEM 1.1의 사이즈 분포를 조사한 결과는 <표 4>이다. 이들 결과는 상기 HA PEM 1.0의 크기가 200nm 범위인 경우 핵산/PS:HA의 비율은 1:0.5와 1:1임을 알 수 있다. Table 4 shows the results of examining the size distribution of HA PEM 1.1 prepared at various ratios. These results show that when the size of the HA PEM 1.0 is in the 200 nm range, the ratio of nucleic acid/PS:HA is 1:0.5 and 1:1.

제조한 HA PEM 1.1의 DLS 분석결과DLS analysis result of the prepared HA PEM 1.1 첨가몰비
(feed mole ratio, nmol)
addition molar ratio
(feed mole ratio, nmol)
RNA:PSRNA:PS 1One 1One 1One 1One
HAHA 1One 1.51.5 22 2.52.5 핵산PS/HANucleic acid PS/HA size(nm)size(nm) 184.8±7.1184.8±7.1 182.3±14.1182.3±14.1 493.2±22.6493.2±22.6 1259±1471259±147 PDIPDI 0.30±0.070.30±0.07 0.34±0.040.34±0.04 0.30±0.020.30±0.02 0.35±0.090.35±0.09 Complex efficiency
(% vs RNA)
Complex efficiency
(% vs RNA)
80.980.9 71.771.7 100100 100100

상기 실시례에서 얻은, 핵산, PS 및 HA에 선택된 두 종류 물질을 반응 용액내에서 가열없이 얼음 팩 위에서 1시간 동안 sonication하면서 혼합하고 형성된 복합체 용액에 전단계에서 처리하지 못한 나머지 물질을 첨가하여 가열없이 얼음 팩 위에서 1시간 동안 sonication하여 반응이 끝난 후, 상온에서 1시간 동안 유지한 후 LIPEXTM 압출기(Northern Lipids 사, 캐나다)를 이용하여 형성된 HA PEMN 1.1를 Zetasizer를 이용하여 입자 분석을 하였으며 그 결과는 표 5과 같다. The two types of materials selected for nucleic acid, PS and HA obtained in the above example were mixed in the reaction solution while sonication on an ice pack for 1 hour without heating, and the remaining materials that were not treated in the previous step were added to the resulting complex solution on ice without heating. After the reaction was completed by sonication on the pack for 1 hour, the particles were analyzed using a Zetasizer for HA PEMN 1.1 formed using a LIPEX TM extruder (Northern Lipids, Canada) after maintaining at room temperature for 1 hour. Same as 5.

상기 형성 HA PEMN 1,1의 분포 및 크기는 도 8과 같다.The distribution and size of the formed HA PEMN 1,1 are shown in FIG. 8 .

HA PEMN 1.1을 제조한 DLS 분석결과Result of DLS analysis of HA PEMN 1.1 구성성분Ingredients 1One 22 33 44 RNA(㎍)RNA (μg) 1One 1One 1One 1One PS(㎍)PS (μg) 0.50.5 0.50.5 1One 22 HA(㎍)HA (μg) 0.50.5 1One 0.50.5 1One SonicationSonication SiZE(nm)SiZE (nm) 184.8±7.1184.8±7.1 182.3±14.1182.3±14.1 493.2±22.6493.2±22.6 1259±1471259±147 PDIPDI 0.30±0.070.30±0.07 0.34±0.040.34±0.04 0.30±0.020.30±0.02 0.35±0.090.35±0.09 KcpsKcps 80.280.2 56.456.4 181.4181.4 225.5225.5 Complex efficiency
(% vs RNA)
Complex efficiency
(% vs RNA)
80.980.9 71.771.7 100100 100100
ExtrusionExtrusion SizeSize 159.6±1.2159.6±1.2 163.2±1.3163.2±1.3 186.5±9.9186.5±9.9 258.3±11.3258.3±11.3 PDIPDI 0.17±0.0040.17±0.004 0.21±0.0080.21±0.008 0.33±0.050.33±0.05 0.22±0.010.22±0.01 ZetaZeta -23.3±0.9-23.3±0.9 -16.6±4.6-16.6±4.6 -18.3±3.4-18.3±3.4 -8.6±0.8-8.6±0.8 KcpsKcps 40.540.5 32.632.6 22.922.9 39.739.7

상기 HA PEMN 1.0를 핵산/PS];HA 첨가몰비를 1:1.5로제조하여 원심분리한 후, 동결건조하고 5% w/w Trehalose 용액으로 재수화하였으며 재수화전후의 전후의 입자 크기를 조사하였다.The HA PEMN 1.0 was prepared at a nucleic acid/PS];HA addition molar ratio of 1:1.5, centrifuged, lyophilized, rehydrated with 5% w/w Trehalose solution, and particle size before and after rehydration was investigated. .

<표 6>를 살펴보면, 동결건조하여 재수화 전후에 따라 입자 크기 변화는 거의 없으며 증류수(DW)보다 PBS에서 입자가 약 3~4% 정도 증가 현상이다. Looking at <Table 6>, there is little change in particle size before and after rehydration by lyophilization, and the particle size increases by about 3 to 4% in PBS than in distilled water (DW).

HA PEMN 1.1을 동결건조한 후 재수화하여 DLS 분석결과DLS analysis result by rehydration after lyophilization of HA PEMN 1.1 핵산/PS/HANucleic Acid/PS/HA Size(nm)Size(nm) 137.0±30.4137.0±30.4 PDIPDI 0.15±0.220.15±0.22 동결건조 및 재수화Freeze-drying and rehydration DWDW PBSPBS Size(nm)Size(nm) 140.7±5.4140.7±5.4 150.5±19.7150.5±19.7 PDIPDI 0.12±0.060.12±0.06 0.17±0.10.17±0.1 CE(%)CE(%) 96.496.4 100100

상기 결과들은 선택된 핵산에만 한정된 것이 아니라 다른 핵산에서도 일반적으로 관찰되었다. These results are not limited to selected nucleic acids, but have been generally observed for other nucleic acids as well.

HA PEMN 약물 방출 프로파일HA PEMN drug release profile

HA PEMN 1.1의 안정성과 핵산의 방출은 PBS에서 37℃에서 24시간 처리한 후 원심분리하여 얻은 상징액을 조사하였었다. 상기 HA PEMN 1.1에 의한 핵산 방출 프로파일은 다양한 조건에서 얻은 상징액을 2% agarose gel에서 1x TBE buffer를 이용해 80 Volt 조건에서 20분 동안 전기영동을 수행한 후, 핵산은 0.5 μg/ml의 EtBr(Ethidium bromide)을 이용해 염색하였다. The stability of HA PEMN 1.1 and the release of nucleic acids were investigated in the supernatant obtained by centrifugation after treatment in PBS at 37°C for 24 hours. The nucleic acid release profile by the HA PEMN 1.1 was obtained by electrophoresis of the supernatant obtained under various conditions using 1x TBE buffer on a 2% agarose gel at 80 Volt conditions for 20 minutes, and then the nucleic acid was 0.5 μg/ml EtBr (Ethidium bromide) was used for staining.

[핵산/PS]:HA 첨가몰비 1:1.5 및 1:2 조건에서 mRNA 방출이 거의 발생하지 않았다. [핵산/PS]:HA 첨가몰비 1;0.5에서 90.0 % 및 1:1에서 63.0 % mRNA가 용액에서 발견되었다. 1:1.5 조건에서 핵산의 작은 방출을 보였으며 8.0 %의 미결합 핵산가 발견되었다. 이는 양전하를 띠는 HA의 영향으로 HA의 첨가량이 증가할수록 핵산과 강하게 반응하여 더욱 안정한 입자 형태를 형성한 것으로 판단할 수 있다.[Nucleic acid/PS]: Almost no mRNA release occurred in the conditions of 1:1.5 and 1:2 addition molar ratio of HA. [Nucleic acid/PS]:HA addition molar ratio of 1;0.5 to 90.0% and 1:1 to 63.0% mRNA was found in the solution. A small release of nucleic acids was shown in the 1:1.5 condition, and 8.0% of unbound nucleic acids were found. It can be determined that, under the influence of positively charged HA, as the amount of HA added increases, it reacts strongly with the nucleic acid to form a more stable particle form.

상기 복합입자의 [핵산/PS]:HA 첨가몰비 1:1.5 질량비에서 시간에 따른 약물 방출 프로파일을 조사하였다(도 9).The drug release profile over time was investigated at a mass ratio of [nucleic acid/PS]:HA addition of 1:1.5 mass ratio of the multiparticulates (FIG. 9).

도 9의 밴드 강도를 판독한 결과는 <표 7>과 같으며, HA PEMN 1.1은 PBS 용액에서 120시간 동안에 누적된 핵산가 봉합된 수준의 100%를 방출하였으며 72~ 96시간 사이에 50%의 방출을 관찰하였다.The results of reading the band intensities of FIG. 9 are shown in <Table 7>, and HA PEMN 1.1 released 100% of the encapsulated level of nucleic acids accumulated for 120 hours in PBS solution, and 50% release between 72 and 96 hours. was observed.

HA PEMN 1.1로부터 시간대별 핵산의 방출 프로파일Hourly Release Profiles of Nucleic Acids from HA PEMN 1.1 Incubation Time (hours)Incubation Time (hours) 00 44 88 2424 4848 7272 9696 120120 Band density(%)Band density(%) 20.020.0 27.927.9 25.525.5 36.036.0 48.048.0 42.742.7 41.241.2 50.250.2 Release of RNA
(%, normalization)
Release of RNA
(%, normalization)
00 7.97.9 5.55.5 17.017.0 33.833.8 43.643.6 65.365.3 104.9104.9

실시례 7. FS_PEM을 이용한 PEMN의 제조Example 7. Preparation of PEMN using FS_PEM

7.1. FS_PEM의 생산7.1. Production of FS_PEM

본 발명에서 사용되는 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(EPO, G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 제한되는 것은 아니다.The target protein of the nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (EPO, G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), an extracellular matrix degrading enzyme inhibitor (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and ORFs encoding target proteins for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins).

FS_PEM(Free standing LbL 기반 PEM)은 silicon wafers (Si), polystyrene (PS), polypropylene (PP) 및 Teflon (PTFE)의 네 가지 기판에 구축하였다. 필름 증착 전에 에탄올로 세척하고 질소 흐름으로 건조하기 전에 물로 완전히 헹구었다.Free standing LbL-based PEM (FS_PEM) was built on four substrates: silicon wafers (Si), polystyrene (PS), polypropylene (PP), and Teflon (PTFE). It was washed with ethanol prior to film deposition and rinsed thoroughly with water before drying with a stream of nitrogen.

다중 전해질 용액은 달리 언급하지 않는 한 0.15 M NaCl pH pH 7.4에서 다양한 농도 (1, 3 또는 5 mg/mL)로 준비하였다. HA는 pKa가 약 2.9이므로 음전하이고 PS는 pKa가 9.2~13.3이므로 양전하를 띠고 수용액에 용해되었다. pH 조정을 위해, pH 5.5 아세트산 나트륨 완충액 (0.1m)을 추가 염 (0.15m NaCl)의 존재하에서 제조하였다.Multielectrolyte solutions were prepared at various concentrations (1, 3 or 5 mg/mL) in 0.15 M NaCl pH pH 7.4 unless otherwise noted. HA has a negative charge because its pKa is about 2.9, and PS has a positive charge because its pKa is 9.2 to 13.3 and is dissolved in aqueous solution. For pH adjustment, pH 5.5 sodium acetate buffer (0.1 m) was prepared in the presence of additional salt (0.15 m NaCl).

모든 용액은 Milli-Q 물로 만들고 Corning 0.22 μm 셀룰로오스 아세테이트 필터 장치로 여과하였다. 희석된 아세트산으로 용액 pH 조정을 하였다. 유리 제품은 사용 전에 증류수로 5 회, 탈이온수로 5 회 헹구었다. 달리 명시되지 않는 한 탈이온수는 모든 실험에 사용되었다.All solutions were made with Milli-Q water and filtered through a Corning 0.22 μm cellulose acetate filter device. The solution pH was adjusted with diluted acetic acid. Glassware was rinsed 5 times with distilled water and 5 times with deionized water before use. Unless otherwise specified, deionized water was used for all experiments.

상기 세척된 슬라이드에 음이온성 HA, 양이온성 PS, 유효성분 핵산, PS, HA를 순서대로 증착하였으며, 이를 1 단위체로 하여 반복적으로 증착하여 PEM을 제조하였다. 세척된 슬라이드를 PS 및 HA (10 mL) 용액에 각각 15분 동안 연속적으로 담근 후 용액 사이에 0.15 M NaCl pH 4.5에서 2번 헹구었다. Anionic HA, cationic PS, active ingredient nucleic acid, PS, and HA were sequentially deposited on the washed slide, and this was repeatedly deposited as a unit to prepare PEM. The washed slides were successively immersed in PS and HA (10 mL) solutions for 15 min each, followed by rinsing twice in 0.15 M NaCl pH 4.5 between solutions.

또 다른 제조 방법은, FS_PEM은 먼저 에탄올과 물로 세척된 폴리프로필렌 polypropylene 지지체를 사용하여 생산하였다. 다층 고분자 전해질의 자동 제조를 위해 특별히 설계된 침지 로봇(dipping robot)을 사용하여 PS 및 HA 이중층을 형성하기 위해 템플릿에 고분자 전해질 용액을 교대로 증착하였다. In another preparation method, FS_PEM was produced using a polypropylene polypropylene scaffold that was first washed with ethanol and water. Polyelectrolyte solutions were alternately deposited on the template to form PS and HA bilayers using a dipping robot specially designed for the automated production of multilayer polyelectrolytes.

각 고분자 전해질 용액 증착 단계 사이에 슬라이드를 아세테이트 완충 용액에 담근다. 증착이 종료되고 세척 처리 단계없이 기판에서 필름을 분리 여부를 실시하였다. 고분자 전해질과 기판 사이에 약한 van der Waals 상호 작용으로 기판에서 쉽게 벗겨지는 결함없는 FS PEM을 생산할 수 있었다. Between each polyelectrolyte solution deposition step, the slides are immersed in acetate buffer solution. After the deposition was completed, it was checked whether the film was separated from the substrate without a washing treatment step. We were able to produce defect-free FS PEMs that peel off easily from the substrate due to the weak van der Waals interaction between the polyelectrolyte and the substrate.

Si로 제작된 (PS/HA) 다층 필름은 견고하지 않고 PTFE 기판으로 제작된 필름은 분리할 수 없었다. 반대로 PP 및 PS 기판에 구축된 PEM은 건조되도록 두는 것만으로도 잘 분리할 수 있었다. 핀셋으로 쉽게 다룰 수 있고 가위로 어떤 모양이라도 자를 수 있다. The (PS/HA) multilayer film made of Si was not robust, and the film made of the PTFE substrate could not be separated. Conversely, PEMs built on PP and PS substrates were able to separate well just by letting them dry. It is easily handled with tweezers and can be cut into any shape with scissors.

또 다른 LbL 기술은, 선정된 기판에 양이온성 화합물, poly (4-vinylpyridiniomethanecarboxylate) (PVPMC)을 증착한 다음, 특별히 설계된 침지 로봇(dipping robot)을 사용하여 음이온성 HA, 양이온성 PS, 유효성분 핵산, PS, HA를 순서대로 증착하였으며, 이를 1 단위체로 하여 반복적으로 증착하여 PEM을 제조하였다. layer-by-layer (LbL) PEM의 층수가 증가함에 따라 선형적으로 성장하였다. PVPMC기반 다층의 분해 속도는 수용액에서 염의 농도를 변경하여 잘 제어할 수 있습니다. PVPMC기반 PEM은 0.9% 생리 식염수에서 15분 이내에 완전히 PEM만 분리할 수 있다. Another LbL technique is to deposit a cationic compound, poly (4-vinylpyridiniomethanecarboxylate) (PVPMC), on a selected substrate, and then use a specially designed dipping robot for anionic HA, cationic PS, and active ingredient nucleic acid. , PS, and HA were sequentially deposited, and PEM was prepared by repeatedly depositing them as one unit. The layer-by-layer (LbL) PEM grew linearly as the number of layers increased. The rate of decomposition of PVPMC-based multilayers can be well controlled by changing the concentration of salts in the aqueous solution. The PVPMC-based PEM can completely separate only the PEM within 15 minutes in 0.9% saline.

또 다른 LbL 기술은 셀룰로오스 섬유(Cellulose fiber)로 이루어진 종이를 기판으로 하고 잉크젯 프린팅을 사용하며, 프린트 헤드에 있는 각각의 잉크 카트리지에 유효성분 핵산이 포함된 용액, 양이온성 전해질 용액, 음이온성 전해질을 포함하는 용액을 충진하고, 각각에 맞는 색상을 선택하여 종이에 인쇄하였다. 한 번의 인쇄와 한 번의 헹굼(과량의 PBS로 1회 세척)으로 하나의 층을 만들고 이를 반복하여 다층의 나노 박막을 형성하였다. 종이기반 PEM은 0.9% 생리 식염수에서 조심스럽게 PEM만 분리할 수 있다. Another LbL technology uses a paper made of cellulose fiber as a substrate and inkjet printing, and each ink cartridge in the print head contains a solution containing an active ingredient nucleic acid, a cationic electrolyte solution, and an anionic electrolyte. The containing solution was filled, and a color suitable for each was selected and printed on paper. One layer was made with one printing and one rinse (washing once with excess PBS), and this was repeated to form a multi-layered nano-thin film. Paper-based PEM can only be carefully separated from PEM in 0.9% saline.

7.2. 초고압 균질화(ultra-high pressure homogenization, UHPH) 7.2. Ultra-high pressure homogenization (UHPH)

본 발명에서 사용되는 핵산의 표적단백질은 치료용 단백질(EPO, G-CSF), 세포외기질 분해 효소(HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), 세포외기질 분해 효소의 저해물질(TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4) 및 백신 접종용 목적 단백질(RAV-G 및 RSV-F 단백질)을 코딩하는 ORF를 포함하며 제한되는 것은 아니다.The target protein of the nucleic acid used in the present invention is a therapeutic protein (EPO, G-CSF), an extracellular matrix degrading enzyme (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), an extracellular matrix degrading enzyme inhibitor (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and ORFs encoding target proteins for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins).

대조구는 일반적인 기존 방식(bottom-up method, 상향식)으로 유효성분 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 혼합한 현탁용액에서 제조하는 PEM이다.The control is a PEM prepared from a suspension solution in which the active ingredient nucleic acid, cationic compound and anionic compound are mixed in a general conventional method (bottom-up method, bottom-up method).

상기 실시례 6.1항 및 7.1항에서 제조한 PEM에서 PEMN의 개발은 음이온성 핵산, 양이온성 폴리머와 음이온성 폴리머의 혼성화 순서 및 이들의 비율, UHPH 적용 압력 및 재순환주기에 따라 여러 단계로 수행하였다. The development of PEMN in the PEM prepared in Examples 6.1 and 7.1 was performed in several steps according to the hybridization sequence of the anionic nucleic acid, the cationic polymer and the anionic polymer and their ratio, the UHPH application pressure and the recycle cycle.

상기 실시례 6.1항의 경우, 음이온성 핵산 용액과 양이온성 폴리머 용액을 진탕하면서(~ 300rpm, 25℃) 혼합하여 정전기적 상호작용에 의해 코어입자를 형성하는 현탁용액 A를 제조하였다. 이어서 현탁용액 A를 진탕하면서 음이온성 폴리머를 첨가하고 초음파 처리하여 코어입자와 음이온성 폴리머의 정전기적인 상호작용으로 형성되는 PEM을 포함하는 현탁용액 B를 제조하였다. In the case of Example 6.1, the anionic nucleic acid solution and the cationic polymer solution were mixed with shaking (~ 300 rpm, 25° C.) to prepare a suspension solution A in which core particles were formed by electrostatic interaction. Then, the anionic polymer was added while shaking the suspension solution A, followed by ultrasonication to prepare a suspension solution B containing PEM formed by the electrostatic interaction between the core particles and the anionic polymer.

상기 실시례 6.1항의 경우, 음이온성 핵산 용액, 양이온성 폴리머 용액과 음이온성 폴리머 용액을 진탕하면서 각각 첨가하고, 초음파 처리하여 이들간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 PEM을 포함하는 현탁용액 C를 제조하였다.In the case of Example 6.1, the anionic nucleic acid solution, the cationic polymer solution, and the anionic polymer solution were respectively added while shaking, followed by sonication to prepare a suspension solution C containing PEM formed by the electrostatic interaction therebetween. .

상기 실시례 7.1항의 경우, 기판에 layer by layer 방식으로 제조되고 용출된 PEM을 포함하는 용액 D를 제조하였다.In the case of Example 7.1, a solution D containing PEM eluted and prepared in a layer-by-layer method on the substrate was prepared.

상기 제조된 현탁용액 B, C 그리고 용액 D를 Nano DeBEE 2000 Series Homogenizer(BEE International 사, 미국)를 사용한 UHPH로 균질화하여 PEMN을 제조하였다. The prepared suspension solutions B, C, and D were homogenized with UHPH using a Nano DeBEE 2000 Series Homogenizer (BEE International, USA) to prepare PEMN.

상기 균질화 장치는 지르코늄(zirconium) 노즐 (Z8, 직경:200μm) 및 6개의 지르코늄 반응기 (직경 0.95mm)가 병렬 배열된 구조이다. 사용된 작동 조건은 압력(68.9, 137.9, 172.4 및 2000 MPa) 및 재순환 사이클 수 (1 및 4회)이다.The homogenizer has a structure in which a zirconium nozzle (Z8, diameter: 200 μm) and six zirconium reactors (diameter 0.95 mm) are arranged in parallel. The operating conditions used are pressure (68.9, 137.9, 172.4 and 2000 MPa) and number of recycle cycles (1 and 4).

상기 제조한 PEMN 현탁액을 DLS 분석을 하였으며 그 결과는 도 10과 같다. The prepared PEMN suspension was subjected to DLS analysis, and the results are shown in FIG. 10 .

상기 제조한 PEMN 현탁액을 정제 시스템 (Millipore Elix Essential, Merck KGraA, 독일)에서 얻은 초순수와 혼합하였다.The PEMN suspension prepared above was mixed with ultrapure water obtained from a purification system (Millipore Elix Essential, Merck KGraA, Germany).

본 발명에서 약물 방출 분석 방법은 입자에 FBS 첨가하여 최종 50% FBS 농도의 반응액 제조하고 37˚C, CO2 incubator에서 시간대별 반응한 후, 원심분리하여 상징액을 Gel retardation 분석법으로 분석하였다.In the present invention, the drug release analysis method was prepared by adding FBS to the particles to prepare a reaction solution having a final 50% FBS concentration, and reacted at 37 ˚C, CO 2 in an incubator for each time period, followed by centrifugation to analyze the supernatant by gel retardation analysis.

본 발명에서 동결건조는 입자 용액을 -70℃에서 O/N 동안 처리하고 동결건조기를 미리 가동하여 압력과 온도를 최대치까지 가동한 후, 상기 처리된 입자(고체)를 동결건조기에 연결하여 동결건조를 진행하였다. 동결건조 시간은 양에 따라 결정하였으며 1시간/100 μL으로 하였다. 동결건조가 완료된 시료는 진공상태를 유지한 채 동결건조기에서 분리된 용기를 사용하여 상온 보관하는 방법을 사용하였다.In the present invention, freeze-drying is performed by treating the particle solution at -70 ° C. for O/N, operating the freeze dryer in advance to operate the pressure and temperature to the maximum, and then connecting the treated particles (solid) to the freeze dryer to freeze-drying. proceeded. The freeze-drying time was determined according to the amount and was 1 hour/100 μL. After the freeze-drying was completed, the sample was stored at room temperature using a container separated from the freeze-drying machine while maintaining a vacuum state.

실시례 8. HA-압타머 복합입자Example 8. HA-aptamer composite particles

HA-압타머 합성HA-aptamer synthesis

HA-압타머 접합체는 EDC/NHS 화학을 사용하여 HA의 카르복실기와 압타머의 아민 기 사이의 커플링 반응에 의해 제조할 수 있다. 간단히 말해서, 83 kDa HA (1g, 20μmol)를 질소하에서 5 시간 동안 200mL의 멸균증류수에 용해시켰다. EDC (100.4 mg, 0.52 mmol) 및 NHS (60.7 mg, 0.52 mmol)를 HA 용액에 첨가하였다. 20분 후, 압타머-아민기 (99.4 mg, 0.52 mmol)를 천천히 첨가하였다. 0.1 M HCl을 사용하여 pH를 5.5로 조정하고 용액을 실온에서 밤새 반응시켰다. 미 반응 잔류 물 및 부산물은 증류수 (pH 5)에서 투석막 (MW Cut off = 100 kDa)으로 제거되었다. 최종 제품은 동결 건조하고 -20℃에서 보관하였다. HA-aptamer conjugates can be prepared by a coupling reaction between the carboxyl group of HA and the amine group of the aptamer using EDC/NHS chemistry. Briefly, 83 kDa HA (1 g, 20 μmol) was dissolved in 200 mL of sterile distilled water under nitrogen for 5 h. EDC (100.4 mg, 0.52 mmol) and NHS (60.7 mg, 0.52 mmol) were added to the HA solution. After 20 minutes, an aptamer-amine group (99.4 mg, 0.52 mmol) was slowly added. The pH was adjusted to 5.5 with 0.1 M HCl and the solution was reacted overnight at room temperature. Unreacted residues and by-products were removed with a dialysis membrane (MW Cut off = 100 kDa) in distilled water (pH 5). The final product was freeze-dried and stored at -20°C.

HA-DAB-압타머 합성HA-DAB-aptamer synthesis

먼저, HA-DAB(1,4-diaminobutane)는 분자량 100kDa인 HA(100g)의 카르복실기(Carboxyl group)를 pH 6.0에서 1-에틸-3-[3-(디메틸아미노)-프로필]카르보디이민(1-ethyl-3- [3-(dimethylamino)-propyl]Carbodiimide, EDC) 및 1-히드록시 벤트리아졸 모노하이드레이트(1-hydroxy bentriazole monohydrate, HOBt)로 활성화 시킨 다음, 1,4-디아미노부탄(1,4-diaminobutane, DAB)을 첨가하여 합성하였다. 이 때 반응 시간을 1시간, 6시간, 24시간으로 다양하게 하여 서로 다른 치환율을 가진 합성물을 수득하였다. 상기와 같이 수득된 합성물을 여과 튜브(Cut off 100kDa)를 이용하여 여과 정제하여 HA-DAB를 제조하였다. First, HA-DAB (1,4-diaminobutane) is 1-ethyl-3-[3-(dimethylamino)-propyl] carbodiimine (Carboxyl group) of HA (100 g) having a molecular weight of 100 kDa at pH 6.0 After activation with 1-ethyl-3-[3-(dimethylamino)-propyl]Carbodiimide, EDC) and 1-hydroxy bentriazole monohydrate (HOBt), 1,4-diaminobutane ( 1,4-diaminobutane, DAB) was added and synthesized. At this time, the reaction time was varied to 1 hour, 6 hours, and 24 hours to obtain compounds having different substitution rates. HA-DAB was prepared by filtration purification of the compound obtained as described above using a filtration tube (Cut off 100 kDa).

이어서, 상기 제조된 HA-DAB에 이황화 결합을 도입된 HA-DAB-SPDP를 제조하였다. 구체적으로, 상기 합성된 HA-DAB (20 mg; 4.8 x 10-5몰)와 숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오) 프로피오네이트(Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio) propionate; SPDP) (5.6 mg; 1.8 x 10-5몰) 를 섞고 반응시켜 HA 체인에 피리딜기(pyridyl group)를 도입하고 여과 튜브(MW Cut off = 100 kDa)를 이용해 여과 정제하였다. Then, HA-DAB-SPDP in which a disulfide bond was introduced into the prepared HA-DAB was prepared. Specifically, the synthesized HA-DAB (20 mg; 4.8 x 10 -5 mol) and succinimidyl 3-(2-pyridyldithio) propionate (Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio) propionate; SPDP) (5.6 mg; 1.8 x 10 -5 mol) was mixed and reacted to introduce a pyridyl group to the HA chain, followed by filtration purification using a filtration tube (MW Cut off = 100 kDa).

정제된 HA-DAB-SPDP는 TCEP(Tris(2-carboxyethyl)phosphine)를 처리하고 343nm에서 흡광도를 측정하여 피리딜기의 농도를 계산하였다(피리미딜기 농도: 34 mM).Purified HA-DAB-SPDP was treated with TCEP (Tris(2-carboxyethyl)phosphine) and absorbance was measured at 343 nm to calculate the concentration of the pyridyl group (pyrimidyl group concentration: 34 mM).

본 실시례에 사용된 EGFR 압타머(Tan Y et al., Acta Pharmacologica Sinica (2013) 34: 1491-1498)는 서열번호 41의 N30 부위에 서열번호 42이 있는 염기서열이다The EGFR aptamer (Tan Y et al., Acta Pharmacologica Sinica (2013) 34: 1491-1498) used in this Example is a nucleotide sequence having SEQ ID NO: 42 at the N30 region of SEQ ID NO: 41

5′-GCAATGGTAC GGTACTTCC- (N30)-CAAAAG TGCACGCTAC TTTGCTAA-3′ (서열번호 41)5'-GCAATGGTAC GGTACTTCC- (N30)-CAAAAG TGCACGCTAC TTTGCTAA-3' (SEQ ID NO: 41)

5′-TGAATGTTGT TTTTTCTCTT TTCTATAGTA-3′ (서열번호 42)5'-TGAATGTTGT TTTTTCTCTT TTCTATAGTA-3' (SEQ ID NO: 42)

상기 EGFR 압타머는 3*?**?*말단에 티올기(Thiol group)가 도입된 단일가닥 DNA 구조로 유기합성하였다(TriLink Biotechnologies 사, 미국).The EGFR aptamer was organically synthesized as a single-stranded DNA structure in which a thiol group was introduced at the 3*?**?* end (TriLink Biotechnologies, USA).

상기 제조된 HA-DAB-SPDP 용액에 3'말단에 티올기(Thiol group)가 도입된 EGFR 압타머를 상기 피리미딜기 농도의 0.2 몰 배에서 1배의 다양한 비율로 첨가하여 이황화 결합으로 HA-DAB-압타머 접합체를 합성하였다. EGFR aptamer having a thiol group introduced at the 3' end to the prepared HA-DAB-SPDP solution was added in various ratios from 0.2 to 1 times the concentration of the pyrimidyl group to form HA- with disulfide bonds. A DAB-aptamer conjugate was synthesized.

이 때 합성된 HA-DAB-압타머는 HA 100kDa 한 분자당 접합된 압타머의 개수를 2개에서 15개 사이로 조절할 수 있다.At this time, the synthesized HA-DAB-aptamer can control the number of conjugated aptamers per 100 kDa HA molecule from 2 to 15.

HA-DAB-압타머 접합체 확인Identification of HA-DAB-aptamer conjugates

상기 실시예 7에서 합성된 HA-DAB-압타머 접합체의 생성을 확인하기 위하여 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC)를 이용하였다. 상기 HPLC 조건은 superdex 200 10/300 GL (GE Health) 컬럼을 사용하였고 이동상은 pH 7.0 50 mM 포스페이트 버퍼 (phosphate buffer), 흐름 속도는 0.5ml/min를 사용했고 210nm와 260nm에서 흡광도를 측정하였다. In order to confirm the production of the HA-DAB-aptamer conjugate synthesized in Example 7, high performance liquid chromatography (HPLC) was used. The HPLC conditions used a superdex 200 10/300 GL (GE Health) column, the mobile phase was pH 7.0 50 mM phosphate buffer, the flow rate was 0.5 ml/min, and absorbance was measured at 210 nm and 260 nm.

그 결과를 도 11에 기재하였고, 결과를 바탕으로 합성물을 분리 정제하였다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, HA-DAB-압타머 접합체 생성률(반응률)은 약 64%인 것으로 확인되었다. The result is described in FIG. 11, and the compound was separated and purified based on the result. As can be seen from FIG. 11 , it was confirmed that the HA-DAB-aptamer conjugate production rate (reaction rate) was about 64%.

상기 접합체 생성률(반응률)은 다음의 식으로 계산하였다:The conjugate production rate (reaction rate) was calculated as follows:

반응률(%) = {(접합체 생성에 소요된 압타머 수준)/(반응 초기에 첨가한 압타머 수준) }X100Reaction rate (%) = {(level of aptamer required to form the conjugate)/(level of aptamer added at the beginning of the reaction) }X100

또한 분리 정제된 합성물은 아가로스 젤 전기영동을 통해 합성 여부 및 환원제(TCEP)에 의한 분해 여부를 확인하여, 그 결과를 도 12a 내지 12d에 기재하였다.In addition, it was confirmed whether the separated and purified compound was synthesized through agarose gel electrophoresis and whether it was decomposed by a reducing agent (TCEP), and the results are shown in FIGS. 12A to 12D .

도 12a는 두 가지 다른 Cross linker로 합성된 HA-DAB-압타머 접합체를 아가로즈 전기영동을 통해 분석한 결과이다. 구체적으로, 도 12a에서, HA-ss-압타머는 HA와 압타머 사이에 이황화결합 (-ss-)이 포함된 접합체를 의미하고, HA-압타머는 이황화결합이 아닌 일반적인 공유결합으로 연결되어 있는 접합체(대조군)를 의미한다. 오른쪽 두 컬럼에서 보는 바와 같이, 환원제인 TCEP를 처리했을 때 이황화결합이 포함된 접합체에서는 압타머가 분리되어 아래 부분에 밴드가 나타나는데 비하여, 대조군에서는 압타머가 분리되지 못하고 그대로 윗부분에 남아 있는 것을 확인할 수 있다.12a is a result of analysis of HA-DAB-aptamer conjugates synthesized with two different cross linkers through agarose electrophoresis. Specifically, in Fig. 12a, HA-ss-aptamer means a conjugate including a disulfide bond (-ss-) between HA and an aptamer, and HA-aptamer is a conjugate connected by a general covalent bond rather than a disulfide bond. (control) means. As shown in the two columns on the right, when the reducing agent TCEP is treated, the aptamer is separated from the conjugate containing the disulfide bond and a band appears at the bottom, whereas in the control group, the aptamer is not separated and remains at the top. .

또한, 도 12b 내지 12d는 HA-DAB-압타머 접합체의 안전성을 평가하기 위하여 HA-DAB-압타머 접합체에 FBS를 첨가하여 시간별로 아가로즈 전기영동을 통해 남아있는 압타머의 양을 확인하였다(도 12b 및 도 12d에서 HA-압타머 Conjugate는 HA-DAB-압타머 접합체를 의미함). 그 결과 HA-DAB-압타머 접합체는 HA-DAB-압타머 접합하지 않은 압타머(naked 압타머)에 비해 오랜 시간 동안 분해되지 않고 남아있는 것을 확인할 수 있다.In addition, FIGS. 12b to 12d show the amount of aptamer remaining through agarose electrophoresis by time by adding FBS to the HA-DAB-aptamer conjugate to evaluate the safety of the HA-DAB-aptamer conjugate ( 12b and 12d, HA-aptamer conjugate means HA-DAB-aptamer conjugate). As a result, it can be confirmed that the HA-DAB-aptamer conjugate remains undecomposed for a long time compared to the HA-DAB-aptamer unconjugated aptamer (naked aptamer).

HA-압타머 복합입자의 제조Preparation of HA-aptamer composite particles

상기 핵산:PS (㎍/ml) 비율이 30:75 질량비에서 제조하여 동결건조한 코어입자 1.1을 멸균증류수 또는 등장액에 1mg/mL로 용해시켜 0.1% 코어입자 1.1 용액을 제조하였다. The nucleic acid: PS (μg/ml) ratio of the lyophilized core particles 1.1 prepared at a mass ratio of 30:75 was dissolved in sterile distilled water or isotonic solution at 1 mg/mL to prepare a 0.1% core particle 1.1 solution.

상기 제조한 0.1% 코어입자 1.1 용액과 0.1% HA-압타머 용액을 1:0.5, 1:1, 1:1.5 또는 1:2 첨가몰비(feed mole ratio, nmol)로 혼합하여 복합입자를 제조하고 1시간 동안 안정화시킨 후, 동결건조하여 핵산/PS/HA-압타머 복합입자-DW를 수득하였다.By mixing the prepared 0.1% core particle 1.1 solution and 0.1% HA-aptamer solution at 1:0.5, 1:1, 1:1.5 or 1:2 feed mole ratio (nmol) to prepare composite particles, After stabilization for 1 hour, lyophilization was performed to obtain nucleic acid/PS/HA-aptamer multiparticulate-DW.

또는, 다른 방법의 상기 핵산/PS/HA-압타머 복합입자의 제조는 상기 핵산/PS]:HA-압타머의 첨가몰비(feed mole ratio, nmol)는 상기 복합입자와 HA-압타머 첨가몰비 1:0.5, 1:1, 1:1.5 또는 1:2에 준하여 핵산/PS 및 HA-압타머를 섞어준 뒤 5분 정도 상기 입자의 크기를 조절하기 위해 적절하게 초음파분석기(soniCator) 또는 압출기(extruder)를 사용할 수 있다. 동결건조하여 핵산/PS/HA-압타머 복합입자-DW를 수득하였다.Alternatively, in the preparation of the nucleic acid/PS/HA-aptamer composite particle of another method, the nucleic acid/PS]:HA-aptamer addition molar ratio (feed mole ratio, nmol) is the composite particle and the HA-aptamer addition molar ratio After mixing the nucleic acid/PS and HA-aptamer according to 1:0.5, 1:1, 1:1.5 or 1:2, use an appropriate ultrasonicator (soniCator) or extruder ( extruder) can be used. By freeze-drying, a nucleic acid/PS/HA-aptamer multiparticulate-DW was obtained.

상기 PS 대신에 PS과 DOTAP의 농도는 PS으로부터 원하는 양전하의 비율은 15% (저), 45%/55% (중), 85% (고)로 다양하게 하여 사용할 수도 있다.Instead of the PS, the PS and DOTAP concentrations may be used with various desired ratios of positive charges from PS to 15% (low), 45%/55% (medium), and 85% (high).

실시예 9. HSA 복합입자의 생물학적 평가Example 9. Biological evaluation of HSA multiparticulates

293T 세포(ATCC CRL-3216™, Thermo Fisher 사 미국)을 DMEM + 2mM Glutamine + 10% Fetal Bovine Serum (FBS) 배지에서 >70%의 배양용기를 커버될 정도까지 성장시킨다. 신선한 배지로 세척한 후, 0ng, 46.875ng, 93.75ng, 187.5ng, 375ng, 750ng, 또는 1500ng의 [sTNFR2 핵산:PS]/HSA 복합입자 1.1, [G-CSF 핵산:PS]/HSA 복합입자 1.1, [EPO 핵산:PS]/HSA 복합입자 1.1, [RSV-F 핵산:PS]/HSA 복합입자 1.1, 또는 [RAV-G 핵산:PS]/HSA 복합입자 1.1을 배지에 첨가하여, 6시간 동안 배양하고 신선한 배지로 세척하고, 신선한 배지에서 다시 배양하여 293T 세포에 형질주입하였다. 293T cells (ATCC CRL-3216™, Thermo Fisher, USA) are grown in DMEM + 2 mM Glutamine + 10% Fetal Bovine Serum (FBS) medium to cover >70% of the culture vessel. After washing with fresh medium, 0 ng, 46.875 ng, 93.75 ng, 187.5 ng, 375 ng, 750 ng, or 1500 ng of [sTNFR2 Nucleic Acid:PS]/HSA Multiparticle 1.1, [G-CSF Nucleic Acid:PS]/HSA Multiparticle 1.1 , [EPO Nucleic acid:PS]/HSA multiparticulates 1.1, [RSV-F nucleic acid:PS]/HSA multiparticulates 1.1, or [RAV-G nucleic acid:PS]/HSA multiparticulates 1.1 were added to the medium, incubated for 6 hours and fresh 293T cells were transfected by washing with medium and re-cultured in fresh medium.

배양 배지 중에 분비된 각각 단백질 농도는 각각의 핵산의 각각의 농도에 대해 형질감염 후 0, 6, 12, 24, 및 48시간째에 3회 측정된다. The concentration of each protein secreted in the culture medium was measured in triplicate at 0, 6, 12, 24, and 48 hours post-transfection for each concentration of each nucleic acid.

형질주입된 293T 세포들로부터의 각각 단백질의 분비는 Human sTNFR2 ELISA Kit(MyBioSource, 미국), G-CSF Human Instant ELISA™ Kit(인비트로겐, 미국), EPO Quantikine ELISA™ Kit(R&D Systems, 미국), 항-RSV-F 항체 ELISA™ kit(ab94968, abcam사, 미국) 또는 Human Anti-Respiratory syncytial virus IgG ELISA™ Kit (RSV) (ab108765, abcam사, 미국)를 사용하여 정량하였다(도 13).The secretion of each protein from the transfected 293T cells was determined by Human sTNFR2 ELISA Kit (MyBioSource, USA), G-CSF Human Instant ELISA™ Kit (Invitrogen, USA), EPO Quantikine ELISA™ Kit (R&D Systems, USA), Anti-RSV-F antibody ELISA™ kit (ab94968, abcam, USA) or Human Anti-Respiratory syncytial virus IgG ELISA™ Kit (RSV) (ab108765, abcam, USA) was used (Fig. 13).

실시예 10. HA PEMN 1.1의 생물학적 평가Example 10. Biological evaluation of HA PEMN 1.1

HYAL 1, Hyaluronidase PH20 및 sPH20HYAL 1, Hyaluronidase PH20 and sPH20

PC3 세포주(ATCC CRL-1435™, Thermo Fisher 사, 미국)을 F-12K Medium (Kaighn's ModifiCation of Ham's F-12 Medium) + 2mM Glutamine + 10% Fetal Bovine Serum (FBS) 배지에서 배양하여 본 실시례에 사용하였다.PC3 cell line (ATCC CRL-1435™, Thermo Fisher, USA) was cultured in F-12K Medium (Kaighn's ModifiCation of Ham's F-12 Medium) + 2mM Glutamine + 10% Fetal Bovine Serum (FBS) medium in this example. was used.

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 세포 배양액을 넣고, 세포를 약 1.2x105 의 농도로 접종한 후, >70%의 배양용기를 커버될 정도까지 배양하였다. 신선한 배지로 세척한 후, 0ng, 46.875ng, 93.75ng, 187.5ng, 375ng, 750ng 또는 1500ng의 HYAL 1, PH20 또는 sPH20 핵산/PS/HA PEMN을 배지에 첨가하여, 6시간 동안 배양하고 신선한 배지로 세척하고, 신선한 배지에서 다시 배양하였다. 배양 배지에 분비된 sPH20 농도는 각각의 핵산의 각각의 농도에 대해 형질주입 후 0, 6, 12, 24, 및 48시간째에 3회 sPH20 ELISA™ Kit(인비트로겐, 미국)를 사용하여 정량하였다(도 14).2ml of the cell culture solution was put in a 40mm cell culture dish, and the cells were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 and then cultured to the extent that >70% of the culture vessel was covered. After washing with fresh medium, 0 ng, 46.875 ng, 93.75 ng, 187.5 ng, 375 ng, 750 ng or 1500 ng of HYAL 1, PH20 or sPH20 nucleic acid/PS/HA PEMN was added to the medium, incubated for 6 hours, and washed with fresh medium. Washed and incubated again in fresh medium. The concentration of sPH20 secreted in the culture medium was quantified using the sPH20 ELISA™ Kit (Invitrogen, USA) three times at 0, 6, 12, 24, and 48 hours after transfection for each concentration of each nucleic acid. (Fig. 14).

상기 다양한 용량의 HA PEMN으로 형질주입한 세포를 37℃에서 6시간 동안 배양한 후 세척하고, 이어서, 0.5mg/mL의 소 aggrecan (Sigma-Aldrich사, 미국)을 첨가하여 함께 0, 1, 2, 8, 16, 24 및 48시간 동안 배양하였다. 그 후, 배지를 제거하고 PBS (pH 7.4)에서 2% 글루타르알데히드로 고정하고 109/mL 마우스 RBC가 있는 현탁액으로 교체하였다. 세포는 카메라 스캐너 및 이미징 프로그램 (DiagnostiC Instruments, Inc., 미국)이 결합된 위상차 현미경으로 이미지화하였다(도 15). The cells transfected with the various doses of HA PEMN were cultured at 37° C. for 6 hours, washed, and then, 0.5 mg/mL bovine aggrecan (Sigma-Aldrich, USA) was added to 0, 1, 2 together. , 8, 16, 24 and 48 hours. Thereafter, the medium was removed and fixed with 2% glutaraldehyde in PBS (pH 7.4) and replaced with a suspension with 10 9 /mL mouse RBCs. Cells were imaged with a phase-contrast microscope combined with a camera scanner and imaging program (DiagnostiC Instruments, Inc., USA) (FIG. 15).

MMP: MMP1, MMP 8 및 MMP 13MMP: MMP1, MMP 8 and MMP 13

인간 피부 섬유모세포(Human skin fibroblast) CCD-986Sk (ATCC  CRL-1947™)는 37℃, 5% 이산화탄소의 조건하에서 10% FBS, 0.1 mM 비필수 아미노산, 1.5 g/L 중탄산나트륨, 1mM 피르빈산나트륨을 첨가한 Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) 배지(이하 세포 배지로 약함)에서 배양하였다.Human skin fibroblast CCD-986Sk (ATCC  CRL-1947™) was obtained from 10% FBS, 0.1 mM non-essential amino acids, 1.5 g/L sodium bicarbonate, 1 mM sodium pyrbate under the conditions of 37°C and 5% carbon dioxide. It was cultured in Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) medium (hereinafter abbreviated as cell medium).

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 세포 배양액을 넣고, 인간섬유아세포를 약 1.2x105 의 농도로 접종한 후, >70%의 배양용기를 커버될 정도까지 배양하였다. 0ng, 46.875ng, 93.75ng, 187.5ng, 375ng, 750ng, 또는 1500ng의 MMP1, MMP 8 또는 MMP 13 핵산:PS]/HA PEMN을 인간 피부 섬유모세포에 형질주입시킨다. 배양 배지 중에 분비된 MMP 농도는 각각의 핵산의 각각의 농도에 대해 형질감염 후 0, 6, 12, 24, 및 48시간째에 3회 측정된다. 형질감염된 293T 세포들로부터의 MMP1, MMP 8 또는 MMP 13의 분비는 MMP1, MMP 8 또는 MMP 13 Human Instant ELISA™ Kit(인비트로겐, 미국)를 사용하여 정량하였다(도 16).2ml of cell culture solution was placed in a 40mm cell culture dish, and human fibroblasts were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 and then cultured to the extent that >70% of the culture vessel was covered. Human dermal fibroblasts are transfected with 0 ng, 46.875 ng, 93.75 ng, 187.5 ng, 375 ng, 750 ng, or 1500 ng of MMP1, MMP 8 or MMP 13 nucleic acid:PS]/HA PEMN. Secreted MMP concentrations in the culture medium are measured three times at 0, 6, 12, 24, and 48 hours post-transfection for each concentration of each nucleic acid. The secretion of MMP1, MMP 8 or MMP 13 from transfected 293T cells was quantified using MMP1, MMP 8 or MMP 13 Human Instant ELISA™ Kit (Invitrogen, USA) (FIG. 16).

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 세포 배양액을 넣고, 인간섬유아세포를 약 1.2x105 의 농도로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 환경에서 24시간 동안 배양하였다. 그 후, 실시예 7에서 제조된 MMP1 핵산:PS]/HA PEMN 1.1(각각 10 또는 100㎍/㎖)을 포함한 배지로 교체하여 3일간 배양하였다. 이후 배양액을 수확하여 4℃, 7500rpm 환경에서 5분간 원심분리하여 ELISA 방법을 이용하여 타입 1 프로콜라겐(Procollagen Type I C Peptide EIA Kit, Takara, Shiga, Japan)의 단백질 변화를 확인하였다. 인간섬유아세포 실험에서, MMP1 핵산:PS]/HA PEMN 처리군은 타입 1 프로콜라겐 단백질의 생성을 농도 의존적으로 억제시키고 있음을 알 수 있었다. 이러한 효과는 MMP1 핵산:PS]/HA PEMN을 비처리한 군과 비교할 때, 월등한 것으로 나타났는데, 비처리 군 대비, 처리된 군에서는 각각 10 또는 100㎍/㎖ 용량에서 109% 또는 138%의 타입1 프로콜라겐 단백질의 억제를 하였다.2ml of cell culture solution was placed in a 40mm cell culture dish, and human fibroblasts were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 and then cultured at 37°C, 5% CO2 environment for 24 hours. Thereafter, the medium prepared in Example 7 was replaced with a medium containing MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN 1.1 (10 or 100 μg/ml, respectively) and cultured for 3 days. Thereafter, the culture medium was harvested and centrifuged for 5 minutes at 4° C., 7500 rpm, and the protein change of type 1 procollagen (Procollagen Type IC Peptide EIA Kit, Takara, Shiga, Japan) was confirmed using the ELISA method. In human fibroblast experiments, it was found that the MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN treatment group inhibited the production of type 1 procollagen protein in a concentration-dependent manner. This effect was superior when compared to the untreated group with MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN, and compared to the untreated group, 109% or 138% of the treated group at a dose of 10 or 100 μg/ml, respectively. Inhibition of type 1 procollagen protein was performed.

상기와 같은 결과를 통해, 본 발명의 MMP1 핵산:PS]/HA PEMN가 형질주입된 세포는 콜라겐 분해 효소인 MMP-1의 발현이 증가하여 타입1 프로콜라겐의 생성을 억제하였다.Through the above results, the cells transfected with the MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN of the present invention increased the expression of MMP-1, a collagen degrading enzyme, and suppressed the production of type 1 procollagen.

sPH20 mRNA 발현카세트와 MMP1 RNA발현카세트를 혼합하여, PS 및 HA를 사용하여 PEMN을 제조하여 히알루론산 및 콜라젠이 주성분으로 이루어진 암조직의 ECM을 효율적으로 분해할 수도 있다.By mixing the sPH20 mRNA expression cassette and the MMP1 RNA expression cassette, and preparing PEMN using PS and HA, it is also possible to efficiently decompose ECM of cancer tissue composed of hyaluronic acid and collagen as main components.

TIMP: TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 및 TIMP 4TIMP: TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4

인간 피부 섬유아세포(Human skin fibroblast) CCD-986Sk (ATCC  CRL-1947™)는 37℃, 5% 이산화탄소의 조건하에서 10% FBS, 0.1 mM 비필수 아미노산, 1.5 g/L 중탄산나트륨, 1mM 피르빈산나트륨을 첨가한 IMDM 배지(이하 세포 배지로 약함)에서 배양하였다.Human skin fibroblast CCD-986Sk (ATCC  CRL-1947™) was prepared under the conditions of 37°C and 5% carbon dioxide, with 10% FBS, 0.1 mM non-essential amino acids, 1.5 g/L sodium bicarbonate, 1 mM sodium pyrbate. It was cultured in IMDM medium (hereinafter abbreviated as cell medium) to which was added.

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 IMDM 배양액을 넣고, 인간섬유아세포를 약 1.2x105의 농도로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 환경에서 24시간 동안 배양하였다. 0ng, 46.875ng, 93.75ng, 187.5ng, 375ng, 750ng, 또는 1500ng의 제조된 TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 또는 TIMP 4 핵산:PS]/HA PEMN 1.1을 포함한 배지로 교체하여 6시간 배양한 후 신선한 배지로 교체하여 3일간 배양하였다. 이후 배양액을 수확하여 4℃, 7500rpm 환경에서 5분간 원심분리하여 ELISA 방법을 이용하여 배양 배지 중에 분비된 TIMP 농도는 각각의 핵산의 각각의 농도에 대해 형질감염 후 0, 6, 12, 24, 및 48시간째에 3회 측정된다. 형질주입된 인간섬유아세포들로부터의 TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 또는 TIMP 4의 분비는 TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 또는 TIMP 4 Human Instant ELISA™ Kit(인비트로겐, 미국)를 사용하여 정량하였다(도 17).2ml of IMDM culture solution was put in a 40mm cell culture dish, and human fibroblasts were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 , and then cultured at 37°C, 5% CO2 environment for 24 hours. 0ng, 46.875ng, 93.75ng, 187.5ng, 375ng, 750ng, or 1500ng of the prepared TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 or TIMP 4 nucleic acid:PS]/HA After replacing with a medium containing PEMN 1.1 and culturing for 6 hours It was replaced with fresh medium and cultured for 3 days. Thereafter, the culture medium was harvested and centrifuged for 5 minutes at 4° C., 7500 rpm environment, and the TIMP concentration secreted in the culture medium using the ELISA method was 0, 6, 12, 24, and 0 after transfection for each concentration of each nucleic acid. Measured three times at 48 hours. The secretion of TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 or TIMP 4 from transfected human fibroblasts was quantified using TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 or TIMP 4 Human Instant ELISA™ Kit (Invitrogen, USA). (Fig. 17).

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 DMEM 배양액을 넣고, 인간섬유아세포를 약 1.2x105 의 농도로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 환경에서 24시간 동안 배양하였다. 그 후, 실시예 1에서 제조된 TIMP 1 핵산:PS]/HA PEMN(각각 10, 및 100㎍/㎖)을 포함한 배지로 교체하여 3일간 배양하였다. 이후 배양액을 수확하여 4℃, 7500rpm 환경에서 5분간 원심분리하여 ELISA 방법을 이용하여 타입 1 프로콜라겐(Procollagen Type I C Peptide EIA Kit, Takara, 일본)의 단백질 변화를 확인하였다. 인간섬유아세포 실험에서, TIMP 핵산:PS]/HA PEMN 처리군은 타입 1 프로콜라겐 단백질의 생성을 농도 의존적으로 증가시키고 있음을 알 수 있었다. 이러한 효과는 TIMP 핵산:PS]/HA PEMN을 비처리한 군과 비교할 때, 월등한 것으로 나타났는데, 비처리 군 대비, 처리된 군에서는 각각 10 또는 100㎍/㎖ 용량에서 109% 또는 138% 개선된 타입 1 프로콜라겐 단백질의 생성 증가를 나타내어, TIMP 1 핵산:PS]/HA PEMN 처리시 타입 1 프로콜라겐 단백질의 생성 증가 효과가 더욱 큰 것으로 나타났다.2ml of DMEM culture solution was placed in a 40mm cell culture dish, and human fibroblasts were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 and then cultured at 37°C, 5% CO2 environment for 24 hours. Thereafter, the medium prepared in Example 1 was replaced with a medium containing TIMP 1 nucleic acid:PS]/HA PEMN (10 and 100 μg/ml, respectively) and cultured for 3 days. Thereafter, the culture medium was harvested and centrifuged for 5 minutes at 4° C., 7500 rpm, and the protein change of type 1 procollagen (Procollagen Type IC Peptide EIA Kit, Takara, Japan) was confirmed using the ELISA method. In human fibroblast experiments, it was found that the TIMP nucleic acid:PS]/HA PEMN treatment group increased the production of type 1 procollagen protein in a concentration-dependent manner. This effect was found to be superior when compared to the untreated group with TIMP nucleic acid:PS]/HA PEMN, and compared to the untreated group, the treated group improved by 109% or 138% at a dose of 10 or 100 μg/ml, respectively. By showing an increase in the production of the type 1 procollagen protein, it was shown that the effect of increasing the production of the type 1 procollagen protein was greater during the TIMP 1 nucleic acid:PS]/HA PEMN treatment.

상기와 같은 결과를 통해, 본 발명의 TIMP 핵산:PS]/HA PEMN은 MMP 신호전달체계에 작용하여 타입 1 프로콜라겐의 생성을 촉진시키고, 콜라겐 분해 효소인 MMP-1의 발현을 억제하는 작용을 통해, 주름 생성을 효과적으로 예방하고, 생성된 주름을 개선하는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.Through the above results, the TIMP nucleic acid: PS]/HA PEMN of the present invention acts on the MMP signaling system to promote the production of type 1 procollagen and inhibit the expression of MMP-1, a collagen degrading enzyme. Through this, it was confirmed that there was an effect of effectively preventing the generation of wrinkles and improving the generated wrinkles.

실시예 11. HA-TCA PEMN 1.2의 세포흡수 실험Example 11. Cell uptake experiment of HA-TCA PEMN 1.2

상기 [TIMP1 핵산:PS]/HA-TCA(Taurocholate) PEMN 1.2의 담즙산 수용체에 의한 세포흡수 정도를 평가하기 위하여 ASBT가 발현되지 않은 MDCK 및 ASBT가 발현되는 MDCK-ASBT 세포(BioIVT 사, 미국)를 이용하여 실험을 수행하였다. MDCK 또는 MDCK-ASBT 세포는 10% FBS이 포함된 Dulbecco's Modified Eagle's Medium에서 배양하였다.To evaluate the degree of cellular uptake by the bile acid receptor of the [TIMP1 nucleic acid: PS]/HA-TCA (Taurocholate) PEMN 1.2, MDCK without ASBT and ASBT-expressing MDCK-ASBT cells (BioIVT, USA) were used. An experiment was performed using MDCK or MDCK-ASBT cells were cultured in Dulbecco's Modified Eagle's Medium containing 10% FBS.

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 DMEM 배양액을 넣고, 세포를 약 1.2x105의 농도로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 환경에서 24시간 동안 배양하였다. 그 후, 실시예 2에서 제조된 [TIMP1 핵산:PS]/HA PEMN 1.2를 포함한 배지로 교체하여 6시간 배양한 후 신선한 배지로 교체하여 3일간 배양하였다. 2ml of DMEM culture solution was placed in a 40mm cell culture dish, and the cells were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 and cultured at 37° C., 5% CO2 environment for 24 hours. Thereafter, the medium containing [TIMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN 1.2 prepared in Example 2 was replaced and cultured for 6 hours, and then replaced with a fresh medium and cultured for 3 days.

이후 배양액을 수확하여 4℃, 7500rpm 환경에서 5분간 원심분리하여 ELISA 방법을 이용하여 배양 배지 중에 분비된 TIMP1 농도는 각각의 핵산의 각각의 농도에 대해 형질주입한 후 0, 6, 12, 24, 및 48시간째에 3회 측정된다. 형질주입된 세포들로부터의 TIMP1의 분비는 TIMP1 Human Instant ELISA™ Kit(인비트로겐, 미국)를 사용하여 정량하였다.Thereafter, the culture medium was harvested and centrifuged for 5 minutes at 4 ° C., 7500 rpm. The TIMP1 concentration secreted in the culture medium using the ELISA method was 0, 6, 12, 24, 0, 6, 12, 24, and three measurements at 48 hours. The secretion of TIMP1 from the transfected cells was quantified using the TIMP1 Human Instant ELISA™ Kit (Invitrogen, USA).

상기 TCA는 담즙산의 일종으로 담즙산 수용체에 의한 장간순환이 가능한 물질로 약물의 체순환(Systemic circulation)을 증가시키며, 소장 말단 부분에서의 ASBT(Apical Sodium Dependent Bile Acid Transporter)에 의해 경구흡수를 증진시키는 장점이 있다. MDCK-ASBT 세포는 ASBT가 수용체가 과발현된 세포이며 대조군으로 MDCK 세포를 사용하였다. The TCA is a type of bile acid, which is a substance capable of enterohepatic circulation by bile acid receptors, and increases the systemic circulation of the drug. There is this. MDCK-ASBT cells were cells in which ASBT receptors were overexpressed, and MDCK cells were used as a control.

도 18를 살펴보면, TCA를 갖고 있는 PEMN은 시간이 경과함에 따라 MDCK-ASBT 세포로 유입되어 TIMP1 발현이 증가함을 확인할 수 있다. 실험결과 ASBT가 발현되지 않은 MDCK 세포에서는 TIMP1 발현 정도가 거의 없었다. MDCK-ASBT 세포에서는 TIMP1 발현양이 대조군보다 확실하게 높은 것을 확인하였으며 시간이 경과할수록 더욱더 증가하는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 18 , it can be confirmed that PEMN having TCA is introduced into MDCK-ASBT cells as time elapses and TIMP1 expression is increased. As a result of the experiment, the expression level of TIMP1 was almost absent in MDCK cells in which ASBT was not expressed. In MDCK-ASBT cells, it was confirmed that the expression level of TIMP1 was clearly higher than that of the control group, and it was confirmed that it increased more and more as time passed.

또한, 상기 TIMP1 핵산:PS/HA-TCA 입자 1.2가 MDCK-ASBT 세포의 ASBT 수용체에 의해 흡수되었는지를 확인하기 위하여 TCA를 고농도로 전처리한 후 상기 TIMP1의 발현 정도를 확인한 결과, HA-TCA PEMN 1.2의 MDCK-ASBT 세포 흡수가 확연히 줄어든 것을 확인할 수 있었다. In addition, the TIMP1 nucleic acid: PS/HA-TCA particle 1.2 was pre-treated with a high concentration of TCA in order to confirm that the 1.2 was absorbed by the ASBT receptor of MDCK-ASBT cells. It was confirmed that the uptake of MDCK-ASBT cells was significantly reduced.

따라서 본 발명의 [핵산:PS]/HA-TCA PEMN은 세포독성이 매우 낮으며 소장 말단을 통해 장간 순환으로 진입할 수 있음을 확인하였다.Therefore, it was confirmed that the [nucleic acid:PS]/HA-TCA PEMN of the present invention has very low cytotoxicity and can enter the enterohepatic circulation through the end of the small intestine.

실시예 12. HA-압타머 PEMN의 암세포 표적화 분석Example 12. Cancer cell targeting assay of HA-aptamer PEMN

상기 [MMP1 핵산:PS]/HA PEMN 1.1과 [MMP1 핵산:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN가 형질주입된 세포에서 EGFR의 발현정도에 따라 MMP1 발현에 미치는 영향 평가를 하였다. 본 실시예에 사용한 세포주는 EGFR+ 세포주로 <폐암 세포주 A549, 대장암 세포주 SW48 및 피부암 세포주 A431>; 그리고 EGFR- 세포주로 <유방암 세포주 MDA-MB-453, 대장암 세포주 HT-29 및 신경모세포종 세포주 SK-N-MC>이다.The effects of [MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN 1.1 and [MMP1 nucleic acid:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN on MMP1 expression were evaluated according to the expression level of EGFR in the transfected cells. The cell line used in this Example is an EGFR+ cell line, <lung cancer cell line A549, colon cancer cell line SW48, and skin cancer cell line A431>; And <breast cancer cell line MDA-MB-453, colorectal cancer cell line HT-29 and neuroblastoma cell line SK-N-MC> as EGFR- cell lines.

40mm 세포 배양 접시에 2㎖의 배양액을 넣고, 세포를 약 1.2x105의 농도로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 환경에서 24시간 동안 배양하였다. 그 후, 실시예 2에서 제조된 [MMP1 핵산:PS]/HA PEMN 1.1과 [MMP1 핵산:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN을 포함한 배지로 교체하여 6시간 배양한 후 신선한 배지로 교체하여 3일간 배양하였다. 2ml of the culture solution was put in a 40mm cell culture dish, and the cells were inoculated at a concentration of about 1.2x10 5 and then cultured at 37°C, 5% CO2 environment for 24 hours. Thereafter, the medium containing [MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN 1.1 and [MMP1 nucleic acid:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN prepared in Example 2 was replaced and cultured for 6 hours, then replaced with a fresh medium and cultured for 3 days did.

이후 배양액을 수확하여 4℃, 7500rpm 환경에서 5분간 원심분리하여 ELISA 방법을 이용하여 배양 배지 중에 분비된 TIMP 농도는 각각의 핵산의 각각의 농도에 대해 형질주입한 후 0, 6, 12, 24, 및 48시간째에 3회 측정된다. 형질주입된 세포들로부터의 MMP1의 분비는 MMP1 Human Instant ELISA™ KiT(인비트로겐, 미국)를 사용하여 정량하였다.Thereafter, the culture medium was harvested and centrifuged for 5 minutes at 4° C., 7500 rpm. The concentration of TIMP secreted in the culture medium using the ELISA method was 0, 6, 12, 24, 0, 6, 12, 24, and three measurements at 48 hours. The secretion of MMP1 from the transfected cells was quantified using the MMP1 Human Instant ELISA™ KiT (Invitrogen, USA).

도 19a을 살펴보면, 상기 EGFR 리간드가 없는 [MMP1 핵산:PS]/HA PEMN 1.1은 EGFR+ 폐암 세포주 A549 세포, 대장암 세포주 SW48 및 피부암 세포주 A431에서 거의 발현이 없었으며, EGFR- 유방암 세포주, MDA-MB-453, 대장암 세포주 HT-29 및 신경모세포종 세포주 SK-N-MC에서는 MMP1의 발현 정도는 높았다. Referring to FIG. 19A , [MMP1 nucleic acid:PS]/HA PEMN 1.1 without the EGFR ligand had almost no expression in EGFR+ lung cancer cell line A549 cells, colon cancer cell line SW48 and skin cancer cell line A431, EGFR- breast cancer cell line, MDA-MB The expression level of MMP1 was high in -453, colon cancer cell line HT-29, and neuroblastoma cell line SK-N-MC.

도 19b을 살펴보면, 상기 EGFR 리간드가 있는 [MMP1 핵산:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN은 EGFR+ 폐암 세포주 A549 세포, 대장암 세포주 SW48 및 피부암 세포주 A431에서는 MMP1 발현 정도는 상대적으로 높았으며, EGFR- 유방암 세포주, MDA-MB-453, 대장암 세포주 HT-29 및 신경모세포종 세포주 SK-N-MC에서는 거의 측정할 수 없었다. Referring to FIG. 19b , [MMP1 nucleic acid: PS]/HA-Apt_EGFR PEMN having the EGFR ligand had a relatively high MMP1 expression level in EGFR+ lung cancer cell line A549 cells, colon cancer cell line SW48 and skin cancer cell line A431, and EGFR- breast cancer cell line , MDA-MB-453, colorectal cancer cell line HT-29, and neuroblastoma cell line SK-N-MC were hardly measurable.

이러한 세포독성 결과는 상기 암세포에 EGFR 표적 분자의 유무에 따라 선택적으로 EGFR 리간드가 있는 [MMP1 핵산:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN 전달하여 MMP1 발현을 유도한다는 것을 나타낸다. 평균 ± 표준편차(n = 5).These cytotoxicity results indicate that MMP1 expression is induced by selectively delivering [MMP1 nucleic acid:PS]/HA-Apt_EGFR PEMN with an EGFR ligand to the cancer cells depending on the presence or absence of an EGFR target molecule. Mean ± standard deviation (n = 5).

상기 결과들은 선택된 mRNA에만 한정된 것이 아니라 다른 mRNA에서도 일반적으로 관찰되었다.These results were not limited to selected mRNAs, but were generally observed for other mRNAs as well.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The foregoing description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (27)

(a) 유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하고
(b) 이들 간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 고분자 전해질 복합체(polyelectrolyte complex, PEC) 또는 다층 고분자 전해질(polyelectrolyte Multilayer, PEM)을 균질화하며,
(c) 상기 유효성분이 봉입된 구조를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
여기서, 상기 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상이다.
(a) including an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound;
(b) homogenizing the polyelectrolyte complex (PEC) or polyelectrolyte Multilayer (PEM) formed by the electrostatic interaction therebetween,
(c) PEMN characterized in that the active ingredient is encapsulated, its use, and its manufacturing method.
Here, the active ingredient is any one or more selected from the group comprising metals, small molecule drugs, proteins, growth factors, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids.
제1항에 있어서, 상기 핵산은
(a) antisense, DNA aptamers 및 gene therapy를 포함하는 DNA 의약품; 및
(b) mRNA, micro RNAs, RNA aptamer, short interfering RNAs, ribozymes, RNA decoys 및 circular RNAs를 포함하는 RNA 의약품;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the nucleic acid is
(a) DNA medicinal products, including antisense, DNA aptamers and gene therapy; and
(b) RNA pharmaceuticals including mRNA, micro RNAs, RNA aptamer, short interfering RNAs, ribozymes, RNA decoys and circular RNAs; .
제2항에 있어서, 상기 mRNA는
(a) 상기 표적 폴리펩타이드를 코딩하는 ORF(open reading frame):
(b) 5' UTR;
(C) 3' UTR; 및
(d) 5' 캡 구조(Cap structure) 또는 IRES(internal ribosome entry site);를 포함하는, 폴리펩타이드를 코딩하는 단리된 RNA 구조체를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 2, wherein the mRNA is
(a) an open reading frame (ORF) encoding the target polypeptide:
(b) a 5'UTR;
(C) 3'UTR; and
(d) a PEMN characterized by an isolated RNA construct encoding a polypeptide, comprising a 5' cap structure or an internal ribosome entry site (IRES), uses thereof, and methods for preparing the same.
제1항에 있어서, 상기 양이온 화합물은
양이온성 지질, PACE-based cationic polymers, 양이온성 폴리펩타이드 및 양이온성 다당류를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the cationic compound is
Cationic lipids, PACE-based cationic polymers, PEMN characterized in that any one or more selected from the group comprising a cationic polypeptide, and a cationic polysaccharide, its use, and a method for producing the same.
제4항에 있어서, 상기 양이온 폴리펩타이드는
프로타민(Protamine), 세포투과 펩타이드(Cell penetrating peptide (CPP)), 키메릭 CPP(Chimeric CPP), pH 의존성 CPP, 뉴클레오린(nucleoline), 스페르민(spermine), 스페르미딘(spermidine), 폴리-L-라이신(poly-L-lysine (PLL)), 염기성 폴리펩타이드(basic polypeptide), 폴리-아르기닌(poly-arginine), 트랜스포탄(Transportan), MPG 펩타이드(MPG peptide), HIV(인간 면역결핍 바이러스)-결합 펩타이드(HIV(Human Immunodeficiency Virus)-binding peptide), 트랜스-액티베이팅 트랜스크립셔널 액티베이터(Trans-activating Transcriptional aCtivator, tat), HIV-1 tat (HIV), tat-유래 펩타이드(tat-derived peptide), 올리고아르기닌, 페네트라틴 패밀리 구성원(penetratin family member), 페네트라틴(Penetratin), 안테나페디아-유래 펩타이드(Antennapedia-derived peptide), 드라소필라 안테나페디아 펩티드(Drosophila Antennapedia peptide, pAntp), 아일렛-1 펩티드(Islet-1 peptide, pIsl), 항균물질-유래 CPP(antimicrobial-derived CPP), 부포린-2(Buforin-2), 박테네신 7 펩티드 단편 15-24(bactenecin 7 peptide fragment 15-24, Bac715-24), 신사이틴(syncytin B, SynB), SynB(1), 혈관 내피 캐드헤린 유래 세포 투과 펩티드(vascular endothelial cadherin derived cell penetrating peptide, pVEC), 인간 칼시토닌(human calcitonin, hCT)-유래 펩타이드, 스윗 애로우 펩티드(sweet arrow peptide, SAP), 모델 양친매성 펩티드(model amphipathic peptide, MAP), KALA, PptG20, 프롤린-풍부 펩타이드(Proline-rich peptide), 롤리고미어(Lologomere), 아르기닌-풍부 펩타이드(Arginine-riCh peptide), 칼시토닌-펩타이드(Calcitonin-peptide), 섬유아세포 성장 인자(Fibroblast growth faCtors, FGF), 락토페린(Lactoferrin), 히스톤(histone), VP22 펩타이드(VP22 peptide), 단순포진 바이러스(Herpes simplex virus, HSV), VP22(단순포진(Herpes simplex)), 단백질 형질도입 도메인(protein Transduction domain(PTD), 라이신-풍부 펩타이드(lysine-rich peptide), Pep-1, L-올리고머(L-oligomer)를 포함하는 양이온 폴리펩타이드에서 선택되어진 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
5. The method of claim 4, wherein the cationic polypeptide is
Protamine, cell penetrating peptide (CPP), chimeric CPP, pH dependent CPP, nucleoline, spermine, spermidine, Poly-L-lysine (PLL), basic polypeptide, poly-arginine, transportan, MPG peptide, HIV (human immunity) Human Immunodeficiency Virus (HIV)-binding peptide, Trans-activating Transcriptional aCtivator (tat), HIV-1 tat (HIV), tat-derived peptide derived peptide), oligoarginine, penetratin family member, penetratin, Antennapedia-derived peptide, Drosophila Antennapedia peptide (pAntp) , Islet-1 peptide (pIsl), antimicrobial-derived CPP (antimicrobial-derived CPP), Buforin-2, Bactenecin 7 peptide fragment 15-24 (bactenecin 7 peptide fragment 15 -24, Bac715-24), syncytin B, SynB, SynB(1), vascular endothelial cadherin derived cell penetrating peptide (pVEC), human calcitonin (hCT) -Derived peptide, sweet arrow peptide arrow peptide, SAP), model amphipathic peptide (MAP), KALA, PptG20, Proline-rich peptide, Lologomere, Arginine-riCh peptide , Calcitonin-peptide (Calcitonin-peptide), Fibroblast growth faCtors (FGF), Lactoferrin, histone (histone), VP22 peptide (VP22 peptide), Herpes simplex virus (HSV), Cationic poly containing VP22 (Herpes simplex), protein transduction domain (PTD), lysine-rich peptide, Pep-1, L-oligomer (L-oligomer) PEMN, its use, and its preparation method, characterized in that it contains any one or more selected from peptides.
제4항 있어서, 상기 양이온성 다당류는
(a) 키토산, 글리코키토산 및 인위적으로 유도된 양이온 다당류;
(b) 답즙산 또는 답즙산 유도체가 공유결합한 양이온성 분자; 및
(c) 양이온성 다당류 유도체 또는 염 및 이들의 조합;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 1종 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
5. The method of claim 4, wherein the cationic polysaccharide is
(a) chitosan, glycochitosan and artificially derived cationic polysaccharides;
(b) a cationic molecule to which a bile acid or a bile acid derivative is covalently bound; and
(c) cationic polysaccharide derivatives or salts, and combinations thereof;
제1항 내지 제6항에 있어서, 상기 선택되어진 어느 한 양이온성 화합물은
선택된 다른 양이온성 화합물들에 대해 10~100%(몰비)를 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
7. The method of claim 1 to 6, wherein any one cationic compound selected is
PEMN, characterized in that it contains 10-100% (molar ratio) with respect to other selected cationic compounds, use thereof and method for preparing the same.
제1항에 있어서, 상기 음이온성 화합물은
(a) 카르복실기, -OSO3H 기, -SO3H 기, 포스페이트 기 및 이의 염으로부터 선택된 관능기를 갖는 다당류 및 이의 유도체;
(b) 음으로 하전된 측쇄를 갖는 아미노산 잔기를 함유하는 폴리 아미노산;
(c) 카르복실 측쇄를 갖는 PEG 유도체;
(d) 카르복실기, -OSO3H 기, -SO3H 기, 포스페이트 기 및 이들의 염으로부터 선택된 관능기를 갖는 합성 폴리머;
(e) 카르복실기, -OSO3H 기, -SO3H 기, 포스페이트 기 및 이의 염; 및
(f) 임의로 치환된 아미노기, 암모늄기 또는 이의 염으로부터 선택된 관능기를 갖는 폴리머 및 이들의 조합;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the anionic compound is
(a) polysaccharides and derivatives thereof having a functional group selected from a carboxyl group, -OSO3H group, -SO3H group, phosphate group and salts thereof;
(b) polyamino acids containing amino acid residues having negatively charged side chains;
(c) PEG derivatives having carboxyl side chains;
(d) a synthetic polymer having a functional group selected from a carboxyl group, -OSO3H group, -SO3H group, phosphate group and salts thereof;
(e) a carboxyl group, -OSO3H group, -SO3H group, phosphate group and salts thereof; and
(f) a polymer having a functional group selected from an optionally substituted amino group, an ammonium group, or a salt thereof, and a combination thereof;
제8에 있어서, 상기 음이온성 화합물은
(a) 실크 단백질 피브로인 (Silk protein fibroin), 글라이아딘 (Gliadin) 및 알부민를 포함하는 음이온성 단백질;
(b) 폴리글루타민산 및 폴리아스파르트산을 포함하는 음이온성 폴리아미노산;
(c) 한천, 히알루로난, 콘드로이틴 설페이트, 덱스트란 설페이트, 헤파란 설페이트, 데르마탄 설페이트, 푸코이단, 케라탄 설페이트, 헤파린, 카라기난, 석시노글루칸, 아라비아 고무, 잔탄 검, 알긴산, 펙틴 및 카르복시메틸 셀룰로오스 및 이들의 변형체를 포함하는 음이온성 다당류;
(d) 폴리아크릴산; 및
(e) 인위적으로 유도된 음이온 다당류 및 이의 염; 를 포함하는 군에서 선택된 1종 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the anionic compound is
(a) silk protein fibroin (Silk protein fibroin), gliadin (Gliadin) and anionic proteins including albumin;
(b) anionic polyamino acids including polyglutamic acid and polyaspartic acid;
(c) agar, hyaluronan, chondroitin sulfate, dextran sulfate, heparan sulfate, dermatan sulfate, fucoidan, keratan sulfate, heparin, carrageenan, succinoglucan, gum arabic, xanthan gum, alginic acid, pectin and carboxymethyl anionic polysaccharides including cellulose and variants thereof;
(d) polyacrylic acid; and
(e) artificially derived anionic polysaccharides and salts thereof; PEMN, characterized in that at least one selected from the group comprising a, a use thereof, and a method for producing the same.
제8항 내지 제9항에 있어서, 상기 음이온성 화합물은
혈청알부민, 히알루론산(hyaluronic acid, HA) 또는 이의 변형체;를 포함하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
10. The method of claim 8 to 9, wherein the anionic compound is
Serum albumin, hyaluronic acid (hyaluronic acid, HA) or a variant thereof; PEMN containing; its use, and a method for producing the same.
제1항 내지 제10항에 있어서, 상기 선택되어진 어느 한 음이온성 화합물은 선택된 다른 음이온성 화합물들에 대해 10~100%(몰비)를 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.11. The PEMN according to any one of claims 1 to 10, wherein the selected one anionic compound comprises 10-100% (molar ratio) relative to the other selected anionic compounds, PEMN, its use, and its preparation method. 제1항에 있어서, 상기 PEM은
(a) 유효성분 음이온성 핵산과 양이온 화합물을 혼합한 현탁용액에서 이들 간의 정전기적 상호 작용으로 제조된 코어입자를 포함하는 현탁용액 및 상기 현탁용액에 음이온성 화합물을 혼합하여 상기 코어입자와 상기 음이온성 화합물 간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 PEM;
(b) 유효성분 음이온성 핵산, 양이온 화합물 및 음이온성 화합물을 혼합한 현탁용액에서 이들 간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 PEM; 및
(c) 유효성분 음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 기판에 교대로 증착하는 layer by layer 방법으로 제조되고 용출되는 PEM;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the PEM is
(a) a suspension solution containing a core particle prepared by electrostatic interaction between the active ingredient anionic nucleic acid and a cationic compound in a mixed suspension solution, and an anionic compound mixed with the core particle and the anion PEM formed by electrostatic interactions between sexual compounds;
(b) PEM formed by the electrostatic interaction between active ingredients anionic nucleic acid, cationic compound and anionic compound in a mixed suspension solution; and
(c) PEM which is prepared and eluted by a layer by layer method of alternately depositing active ingredients anionic nucleic acids, cationic compounds and anionic compounds on a substrate; PEMN, characterized in any one selected from the group comprising; Uses and methods of manufacturing the same.
제12항에 있어서, 상기 PEM은 고분자 전해질, 다층 고분자 전해질, 나노 겔, 하이드로 젤 및 중합체 미셀을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. [13] The PEMN according to claim 12, wherein the PEM is at least one selected from the group consisting of a polymer electrolyte, a multilayer polyelectrolyte, a nanogel, a hydrogel, and a polymer micelle, a use thereof, and a method for manufacturing the same. 제1항에 있어서, 상기 PEMN은 입자 크기가 50 ~ 400 나노미터이고 다분산지수 (PDI)는 0.3 이하를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. [Claim 2] The PEMN according to claim 1, wherein the PEMN has a particle size of 50 to 400 nanometers and a polydispersity index (PDI) of 0.3 or less. 제14항에 있어서, 상기 PEMN은 유효성분 핵산이 일정한 속도를 방출되는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. 15. The method of claim 14, wherein the PEMN is a PEMN characterized in that the active ingredient nucleic acid is released at a constant rate, its use, and its preparation method. 제14항 내지 제15항에 있어서, 상기 PEMN은 최외각층을 구성하는 화합물 또는 그와 결합한 리간드에 의한 능동적 약물 전달체를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. [16] The method according to claim 14 to 15, wherein the PEMN is an active drug delivery system using a compound constituting the outermost layer or a ligand bound thereto, a use thereof, and a method for preparing the same. 제14항 내지 제16항 에 있어서, 상기 PEMN은 주사제, 크림 및 구강 점막 투여로 이루어진 군에서 선택된 1종을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. 17. The method of claim 14 to 16, wherein the PEMN is one selected from the group consisting of injections, creams, and oral mucosal administration, PEMN, its use, and its preparation method. 제14항 내지 제17에 있어서, 상기 PEMN은 이온성 염, 소분자 약물, 고분자 약물, 약물을 포함하는 고분자 약물 및 형광물질을 포함하는 고분자를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. 18. The method of claim 14 to claim 17, wherein the PEMN further comprises at least one selected from the group consisting of ionic salts, small molecule drugs, polymer drugs, polymer drugs including drugs, and polymers including fluorescent substances. Characterized by PEMN, its use and its preparation method. 제18항에 있어서, 상기 고분자 약물은 단백질, 항체 및 핵산을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. [Claim 19] The method of claim 18, wherein the polymer drug is selected from the group consisting of proteins, antibodies, and nucleic acids. 제1항 내지 제19항에 있어서,
상기 PEMN의 치료적 유효량을 개체에게 투여하고, 이에 의해 질병을 치료하는 과정을 포함하는 이를 필요로 하는 개체에서 질병을 치료하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
20. The method according to any one of claims 1 to 19,
A PEMN for treating a disease in a subject in need thereof, comprising administering to the subject a therapeutically effective amount of the PEMN, thereby treating the disease, a use thereof, and a method for preparing the same.
(a) 유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하고 이들 간의 정전기적 상호작용으로 PEM(polyelectrolyte Multilayer)를 제조하는 단계; 및
(b) 상기 제조된 PEM을 균질화하여 상기 핵산이 봉입된 PEMN(Polyelectrolyte multilayer nanoparticles)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
(a) comprising an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound, and preparing a polyelectrolyte multilayer (PEM) by electrostatic interaction between them; and
(b) homogenizing the prepared PEM to prepare PEMN (Polyelectrolyte multilayer nanoparticles) in which the nucleic acid is encapsulated, PEMN, its use, and its manufacturing method.
제21항에 있어서, 상기 PEM 제조 단계에서 진탕 및 초음파 처리를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein in the PEM manufacturing step, any one or more selected from the group comprising shaking and sonication is performed, PEMN, its use, and its manufacturing method. 제21항에 있어서, 상기 PEMN을 제조하는 단계는
압출 균질화, 상류 압력(upstream pressure) 균질화, 고압(high pressure) 균질화, 초고압(ultra-high pressure) 균질화 및 나노구조체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
The method of claim 21, wherein the manufacturing of the PEMN comprises:
PEMN characterized by at least one selected from the group comprising extrusion homogenization, upstream pressure homogenization, high pressure homogenization, ultra-high pressure homogenization and nanostructures, uses thereof, and preparation thereof Way.
제23항에 있어서, 상기 상류 압력은 20 ~ 60 MPa이고,
고압은 최대 150 ~ 200 MPa이며,
초고압은 최대 350 ~ 400 MPa;를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법.
24. The method of claim 23, wherein the upstream pressure is 20-60 MPa,
high pressure up to 150~200 MPa,
Ultra-high pressure is up to 350 ~ 400 MPa; PEMN, its use, and its manufacturing method, characterized in that.
제1항 내지 제24항에 있어서, 상기 PEMN의 최외각층은 음이온성 화합물을 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. 25. The PEMN according to any one of claims 1 to 24, wherein the outermost layer of the PEMN is an anionic compound, a use thereof, and a method for preparing the same. 제1항 내지 제25항에 있어서, 상기 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물은 생분해를 특징으로 하는 PEMN, 이의 용도 및 이의 제조방법. 26. The PEMN according to claim 1 to 25, wherein the cationic compound and the anionic compound are biodegradable, the use thereof and the preparation method thereof. Layer by layer 증착기술로 제조되는 다층 고분자 전해질(PEM)로,
(a) 유효성분, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 각각 독립된 층으로 포함하고,
(b) 최외각 층은 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나로 구성되며,
(c) 상기 유효성분을 봉입하는 구조를 특징으로 하는 PEM, 이의 용도 및 이의 제조방법.
여기서, 상기 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체, 나노입자 및 핵산을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나이상이다.
A multilayer polymer electrolyte (PEM) manufactured by layer by layer deposition technology,
(a) comprising an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound as independent layers,
(b) the outermost layer is composed of any one selected from the group comprising a cationic compound and an anionic compound,
(c) PEM characterized in that the structure encapsulates the active ingredient, its use, and its manufacturing method.
Here, the active ingredient is any one or more selected from the group including metals, small molecule drugs, proteins, growth factors, peptides, antibodies, nanoparticles and nucleic acids.
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CN115947956A (en) * 2022-10-09 2023-04-11 西北农林科技大学 Pickering nano emulsion based on bacterial cellulose nanocrystals and application thereof
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