KR20230073629A - Complex comprising MLKL mRNA, and pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the same as an active ingredient - Google Patents

Complex comprising MLKL mRNA, and pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the same as an active ingredient Download PDF

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Abstract

본 발명은 암 세포사멸 유도용 MLKL mRNA를 함유하는 나노입자 및 이에 기반한 암의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로서, 암 세포의 물리적 세포사멸을 유도할 수 있는 MLKL mRNA 매개 약학적 조성물에 등에 관한 것이다.The present invention relates to nanoparticles containing MLKL mRNA for inducing cancer cell death and a composition for preventing or treating cancer based thereon, and to a pharmaceutical composition mediated by MLKL mRNA capable of inducing physical apoptosis of cancer cells. .

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Description

MLKL mRNA를 포함하는 복합체 및 이를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물{Complex comprising MLKL mRNA, and pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the same as an active ingredient}Complex comprising MLKL mRNA, and pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the same as an active ingredient}

본 발명은 MLKL mRNA를 함유하는 항암용 조성물에 관한 것으로서, 암 세포의 네크롭토시스를 유도할 수 있는 MLKL mRNA 매개 항암제 등에 관한 것이다. 본 발명에 따른 약학적 조성물은 MLKL mRNA를 함유하는 복합체에 의해 종양 부위에 네크롭토시스를 유도하고 DAMP(Damage-associated molecular pattern)와 종양항원이 면역원성을 가진 원래의 상태로 유출하여, 다양한 암종의 치료에 활용 가능하다. 또한, 기존의 항암 치료를 활용한 면역원성 세포사멸보다 강력한 면역원성을 유발할 수 있으므로, 이를 이용한 항암 병용치료 기술에 적용될 수 있다.The present invention relates to an anticancer composition containing MLKL mRNA, and relates to an MLKL mRNA mediated anticancer agent capable of inducing necroptosis of cancer cells. The pharmaceutical composition according to the present invention induces necroptosis at the tumor site by a complex containing MLKL mRNA, and DAMP (Damage-associated molecular pattern) and tumor antigen are released in their original state with immunogenicity, and various It can be used in the treatment of carcinoma. In addition, since it can induce stronger immunogenicity than immunogenic cell death using conventional anticancer treatment, it can be applied to anticancer combination treatment technology using this.

네크롭토시스(necroptosis)는 프로그램된 형태의 괴사(necrosis) 또는 염증성 세포사멸 기작으로서, 2005년 처음 명명된 이래로 2009년부터 RIPK3(receptor-interacting protein kinase 3) 등 관련 주요 인자의 규명이 이루어지고 있다. 네크롭토시스는 세포막의 파열을 유발하는데, 종래의 항암화학 요법(chemotherapy) 또는 최근 부상하고 있는 광역동 치료(photodynamic therapy) 등을 통해 유발되는 면역원성 세포사멸보다 더욱 강한 면역 반응을 수반하는 특징이 있다. 이는 세포 내에서의 단백질 분해나 산화 과정을 수반하지 않기 때문에 위 과정에서 면역원성을 상실하는 종양 부위에서 DAMP(Damage-associated molecular pattern)와 종양항원이 면역원성을 가진 원래의 상태로 유출되어 효과적으로 항암 면역반응을 유도할 수 있는 것에 기인한다. 상기 특징으로 인하여 네크롭토시스가 기존 항암 치료에 대한 반응성을 증폭시켜 치료 효능을 극대화할 수 있을 것으로 예상되었다.Necroptosis is a programmed form of necrosis or inflammatory cell death mechanism, and since it was first named in 2005, related key factors such as RIPK3 (receptor-interacting protein kinase 3) have been identified since 2009. there is. Necroptosis causes rupture of the cell membrane, which is characterized by a stronger immune response than immunogenic cell death induced by conventional chemotherapy or recently emerging photodynamic therapy. there is Since it does not involve proteolysis or oxidative processes within cells, damage-associated molecular patterns (DAMPs) and tumor antigens flow out in their original state with immunogenicity from the tumor site that loses immunogenicity during the above process, effectively anti-cancer. It is due to the ability to induce an immune response. Due to the above characteristics, it was expected that necroptosis could maximize the therapeutic efficacy by amplifying the responsiveness to conventional anticancer treatment.

그러나, 대부분의 종양 세포들은 네크롭토시스의 발생에 관여하는 RIPK3 및 MLKL(mixed lineage kinase domain-like protein)의 발현이 현저히 억제되어 있는 것으로 밝혀져, 네크롭토시스 유발 제제들, 예를 들어 TRAIL을 포함하는 종양괴사인자계 사이토카인, zVAD를 포함하는 pan-caspase 억제제, MLKL 간섭 RNA 등이 개발되었으나 효능이 제한적이었다. 또한, 혈관 세포의 네크롭토시스는 종양의 전이를 촉진시킬 수 있으며, T 림프구의 네크롭토시스는 주변 T 림프구의 면역 활성을 저해하는 부작용을 가지고 있는 등 부작용도 적지 않다. 따라서 현재 네크롭토시스를 통한 항암 치료는 임상적 활용이 제한적이므로 암 세포에 선택적으로 작용하며 RIPK3/MLKL의 발현 정도에 의존하지 않는 네크롭토시스 유발 제제의 개발이 필요한 실정이다.However, most tumor cells were found to have markedly suppressed expression of RIPK3 and MLKL (mixed lineage kinase domain-like protein), which are involved in the occurrence of necroptosis, and necroptosis-inducing agents such as TRAIL Tumor necrosis factor cytokines, including zVAD, pan-caspase inhibitors, and MLKL interfering RNA were developed, but their efficacy was limited. In addition, necroptosis of vascular cells can promote tumor metastasis, and necroptosis of T lymphocytes has side effects such as inhibiting the immune activity of surrounding T lymphocytes. Therefore, since current anticancer treatment through necroptosis has limited clinical application, it is necessary to develop a necroptosis-inducing agent that acts selectively on cancer cells and does not depend on the expression level of RIPK3/MLKL.

이에 본 발명자들은 암 세포 특이적 네크롭토시스 유사 세포사멸을 유도할 수 있는 MLKL mRNA를 함유한 복합체를 개발하였고, 이를 활용한 MLKL mRNA 매개 항암 효과를 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors developed a complex containing MLKL mRNA capable of inducing cancer cell-specific necroptosis-like apoptosis, and confirmed the MLKL mRNA-mediated anticancer effect using the complex to complete the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 MLKL mRNA, 생체적합성의 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물를 포함하는 복합체를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a complex comprising MLKL mRNA, a biocompatible cationic compound and an anionic compound.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 포함하는 복합체를 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising the complex containing MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 포함하는 복합체 및 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB)를 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of cancer, comprising the MLKL mRNA-containing complex and immune checkpoint blockers (ICB) according to the present invention as active ingredients.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 및 DPP4 억제제(dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i)를 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention and DPP4 inhibitor (dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i) as active ingredients.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 포함하는 복합체를 유효성분으로 포함하는, 암의 전이 억제용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for inhibiting cancer metastasis, comprising the complex comprising MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 MLKL mRNA, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 포함하는 약학적 조성물을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising MLKL mRNA, a cationic compound and an anionic compound.

본 발명에 따른 조성물의 구성성분 중, MLKL mRNA, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물에 의하여 제조된 약학적 조성물 그리고 이들을 균질화하여 제조된 나노입자로 유효성분 MLKL mRNA은 나노입자 구조 내부에 봉입될 수 있다. Among the components of the composition according to the present invention, a pharmaceutical composition prepared by MLKL mRNA, a cationic compound and an anionic compound, and nanoparticles prepared by homogenizing them, the active ingredient MLKL mRNA can be encapsulated inside the nanoparticle structure .

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

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.There are a wide variety of substances, such as nucleic acids, that is, anionic drugs, and different delivery systems and manufacturing methods are required depending on the type of nucleic acid to be delivered. To provide a formulation with increased stability and production yield as a nucleic acid delivery system and a manufacturing method thereof.

유효성분 음이온성 MLKL mRNA과 양이온 화합물를 혼합하여 이들 간의 정전기적 상호 작용으로 제조된 코어입자 및 상기 제조된 코어입자와 음이온성 화합물를 혼합하여 이들 간의 정전기적 상호작용으로 복합체를 제조하는 방법; A core particle prepared by electrostatic interaction between active ingredient anionic MLKL mRNA and a cationic compound, and a method of preparing a complex by mixing the prepared core particle and anionic compound and electrostatic interaction between them;

유효성분인 음이온성 MLKL mRNA, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물를 혼합하여 이들 간의 정전기적 상호작용으로 복합체를 제조하는 방법; 및A method of preparing a complex by mixing active ingredients, anionic MLKL mRNA, a cationic compound, and an anionic compound, and electrostatic interaction between them; and

유효성분인 음이온성 MLKL mRNA, 양이온 화합물 및 음이온성 화합물를 교대로 기판에 잉크젯을 포함한 다양한 layer by layer 증착기술로 제조되고 용출하여 복합체를 제조 방법;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나로 특징으로 하는 복합체의 제조방법을 제공하고자한다. A complex characterized by any one selected from the group comprising: anionic MLKL mRNA as an active ingredient, a cationic compound, and an anionic compound alternately prepared and eluted on a substrate by various layer-by-layer deposition techniques, including inkjet, to prepare a complex; To provide a manufacturing method of.

상기 제조된 복합체를 균질화하여 균질화 나노입자를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자, 이의 용도 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. It is intended to provide nanoparticles, uses thereof, and methods for preparing them, characterized in that they include the step of preparing homogenized nanoparticles by homogenizing the prepared composite.

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.There are several types of nucleic acids, cationic compounds, and anionic compounds, respectively, and one or two or more types may be selected and used in each group to meet the purpose of the present invention.

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

상기 음이온성 고분자전해질은 특정 리셉터에 결합할 수도 있다.The anionic polyelectrolyte may bind to a specific receptor.

상기 복합체 제조 단계에서 진탕 및 초음파 처리를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 복합체 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. To provide a composite and a manufacturing method thereof, characterized in that at least one selected from the group consisting of shaking and ultrasonic treatment is performed in the composite manufacturing step.

상기 복합체는 입자크기가 50 ~ 400 나노미터이고 다분산지수 (PDI)는 0.3 이하를 특징으로 하는 나노입자 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. The composite is intended to provide nanoparticles and a manufacturing method thereof characterized by a particle size of 50 to 400 nanometers and a polydispersity index (PDI) of 0.3 or less.

상기 나노입자을 제조하는 단계는 압출 균질화, 상류 압력 균질화, 고압 균질화 및 초고압 균질화를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 나노입자 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. The step of preparing the nanoparticles is to provide nanoparticles characterized by at least one selected from the group consisting of extrusion homogenization, upstream pressure homogenization, high pressure homogenization, and ultra-high pressure homogenization, and a method for producing 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 나노입자에서 유효성분이 핵산이 일정한 속도를 방출되는 것을 특징으로 하는 나노입자 및 이의 제조방법을 제공하고자한다. It is intended to provide a nanoparticle and a method for preparing the same, characterized in that the active ingredient nucleic acid is released from the nanoparticle at a constant rate.

핵산 기반 요법에 사용되는 화합물 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 compounds used in nucleic acid-based therapy, the inventors of the present invention, in order to highlight the applicable properties that are well suited for nucleic acid delivery, are biodegradable and biocompatible cations such as Protamine (PS), Chitosan and Cell Penetrating Peptides (CPP). Sexual compounds and anionic compounds such as hyaluronic acid and albumin were selected.

히알루론산은 종양부위에 과발현되는 CD44, 알부빈은 G60과 특이적으로 강력하게 결합할 수 있다. Hyaluronic acid can specifically and strongly bind to CD44, which is overexpressed at the tumor site, and albumin to G60.

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 화합물이지만, 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 interact electrostatically with nucleic acids to form stable positively charged polyplexes, while neutral and anionic compounds often favor more efficient interactions with nucleic acids. It requires the presence of other ingredients. Although anionic compounds are mucoadhesive compounds, they have opposite charges and thus greatly affect their use in nucleic acid delivery. This important difference stems from the chemical structure, which is provided by the positively charged guanidino group in the basic amino acids of protamine, particularly the arginine monomer, or the 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 intracellular delivery system for nucleic acids proposed in the present invention are clearly achieved by cationic compounds and supplemented by anionic compounds. 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 delivery vehicle of the present invention can improve bioavailability by avoiding nucleic acid excretion through the glomerular capillary wall. In fact, anionic substances are "unfilterable" due to the repulsive force established by the negative charge of the glomerular membrane.

본 발명의 나노입자은 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. The nanoparticles of the present invention may be used to obtain different types of cationic compounds and their derivatives, and also anionic compounds and their derivatives may be used to obtain different types of carriers. Nevertheless, the present invention mainly relies on the interaction of nucleic acids, especially cationic compounds such as PS, CPP, chitosan and anionic compounds such as hyaluronic acid, albumin or derivatives of these polysaccharides, to provide a nucleic acid delivery system.

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

본 발명은 유효성분으로 핵산과 양이온성 폴리펩타이드로 핵, 코어입자를 제조하고, 음이온성 다당류로 외각층을 형성하는 나노입자을 개발하였다.The present invention has developed nanoparticles in which nuclei and core particles are prepared with nucleic acids and cationic polypeptides as active ingredients, and an outer layer is formed with anionic polysaccharide.

본 발명자들은 나노입자을 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 characteristic of a cationic compound capable of forming core particles containing nucleic acids in order to prepare nanoparticles, and thus completed the present invention.

상기 핵산과 양이온성 화합물 복합체는 상기 음이온성 화합물에 의해 형성되는 나노입자 구조체 내에 봉입된 상태를 유지하여 혈중 또는 체액 내에서의 안정성이 향상된다.The complex of the nucleic acid and the cationic compound maintains an encapsulated state in the nanoparticle structure formed by the anionic compound, so that stability in blood or body fluids is improved.

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 나노입자 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. It is for sufficient aggregation of nucleic acids for the purpose of sufficient transfection of nucleic acids into other cell lines. The nanoparticle carrier molecule furthermore allows sufficient release of the nucleic acid deliverable without being toxic to cells.

본 발명에서 추가적으로 핵산 전달물의 향상된 안정성을 제공하고, 면역계에 의해 나노입자의 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.In the present invention, additionally, a biodegradable and biocompatible anionic compound is used, which provides improved stability of the nucleic acid delivery and prevents recognition of the nanoparticles by the immune system, and a hydrophilic polymer chain (e.g., , PEG-monomer) can also impart improved resistance to agglutination.

본 발명의 나노입자을 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 nanoparticles of the present invention, although consisting of fairly small non-toxic monomeric units, have binding sequences of cations with defined chain lengths that provide strong condensation of nucleic acid deliveries and complex stability. (cationic binding sequence) is formed. Under reduced conditions 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 delivery of the nucleic acid transporter into the cell matrix. Since it is degraded into small oligopeptides in the cell matrix, toxicity known to be observed with high molecular weight oligopeptides, such as high molecular weight oligoarginine, is not observed.

본 발명의 나노입자을 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 anionic compounds constituting the nanoparticles of the present invention coats the carrier with a hydrophilic coating at its ends, which can prevent salt-mediated aggregation and unwanted interactions with serum contents. . Within the cell matrix, this coating is readily removed under the reducing conditions of the cell. Again, this effect enhances the induction of the nucleic acid transporter into the cell matrix.

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

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

본 발명의 나노입자은 고분자 전해질, 다층 고분자 전해질, 나노 겔, 하이드로 젤 및 중합체 미셀을 포함할 수 있다다. 본 발명의 나노입자의 입자 크기 및 표면 전하가 상기 수준을 유지할 경우, 나노입자 구조의 안정성 및 구성성분들의 함량과 체내에서 핵산의 흡수도 및 약제학적 조성물로서 멸균의 편의성면에서 바람직하다.The nanoparticles of the present invention may include polymer electrolytes, multilayer polymer electrolytes, nanogels, hydrogels and polymeric micelles. When the particle size and surface charge of the nanoparticles of the present invention are maintained at the above levels, it is preferable in terms of the stability of the nanoparticle structure, the content of components, the absorption of nucleic acids in the body, and the 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, a composition for treating cancer comprising the composition for drug delivery as an active ingredient is provided.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 MLKL mRNA를 함유한 나노입자는 종양에서 네크롭토시스(necroptosis) 유사 세포사멸을 유도하는 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the nanoparticles containing the MLKL mRNA may induce necroptosis-like cell death in tumors.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 MLKL mRNA를 함유한 나노입자는 종양 세포에서 DAMP(Damage associated molecular pattern)의 유출을 유도하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the nanoparticles containing MLKL mRNA may induce efflux of DAMP (Damage associated molecular pattern) in tumor cells, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient.

더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 유효성분으로 포함하는, 나노입자 면역항암용 조성물을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a nanoparticle immuno-anticancer composition comprising the nanoparticle containing MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient.

뿐만 아니라, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preventing or treating cancer, comprising administering to a subject a nanoparticle containing MLKL mRNA according to the present invention.

더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의, 암의 예방, 개선 또는 치료 용도를 제공한다.Furthermore, the present invention provides a use of the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention for preventing, ameliorating or treating cancer.

뿐만 아니라, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의 암에 이용되는 약제를 생산하기 위한 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides the use of the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention for producing a drug used for cancer.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 암은 폐암, 위암, 신경교종, 간암, 흑색종, 신장암, 요로상피암, 두경부암, 메르켈세포종(Merkel-cell carcinoma), 전립선암, 혈액암, 유방암, 대장암, 결장암, 직장암, 췌장암, 뇌암, 난소암, 방광암, 기관지암, 피부암, 자궁경부암, 자궁내막암, 식도암, 갑상선암, 골암 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 암일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the cancer is lung cancer, gastric cancer, glioma, liver cancer, melanoma, kidney cancer, urothelial cancer, head and neck cancer, Merkel-cell carcinoma, prostate cancer, hematological cancer, breast cancer, It may be a cancer selected from the group consisting of colorectal cancer, colon cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, brain cancer, ovarian cancer, bladder cancer, bronchial cancer, skin cancer, cervical cancer, endometrial cancer, esophageal cancer, thyroid cancer, bone cancer, and combinations thereof, but is not limited thereto. no.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 약학적 조성물은 면역관문 억제제(immune checkpoint inhibitor, ICI)를 유효성분으로 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the pharmaceutical composition may further include an immune checkpoint inhibitor (ICI) as an active ingredient, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 면역관문 억제제는 CTLA-4, PD-1 및 PD-L1으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단백질에 특이적으로 결합하는 항체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the immune checkpoint inhibitor may be an antibody that specifically binds to one or more proteins selected from the group consisting of CTLA-4, PD-1 and PD-L1, but is not limited thereto. .

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 조성물은 DPP4 억제제(dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i)를 유효성분으로 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the composition may further include a DPP4 inhibitor (dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i) as an active ingredient, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 DPP4 억제제는 DPP4 단백질의 활성 억제제일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the DPP4 inhibitor may be a DPP4 protein activity inhibitor, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 DPP4 단백질의 활성 억제제는 DPP-4에 대한 항체, 시타글립틴(sitagliptin), 빌다글립틴(vildagliptin), 삭사글립틴(saxagliptin), 리나글립틴(linagliptin), 두토글립틴(dutogliptin), 제미글립틴(gemigliptin), 알로글립틴(alogliptin), 아나글립틴(Anagliptin), 에보글립틴(evogliptin), 베르베린(Berberine), 디프로틴(Diprotin) 및 루피올(Lupeol)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the activity inhibitor of the DPP4 protein is an antibody against DPP-4, sitagliptin, vildagliptin, saxagliptin, linagliptin ), dutogliptin, gemigliptin, alogliptin, anagliptin, evogliptin, berberine, diprotin and lupiol (Lupeol), but may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 유효성분으로 포함하는, 암의 전이 억제용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for inhibiting metastasis of cancer, comprising nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient.

더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 전이 억제 방법을 제공한다.Moreover, the present invention provides a method for inhibiting cancer metastasis, comprising administering to a subject a nanoparticle containing MLKL mRNA according to the present invention.

뿐만 아니라, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의, 암의 전이 예방 또는 억제 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides a use of the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention for preventing or inhibiting cancer metastasis.

본 발명에 따른 네크롭토시스를 유도용 MLKL mRNA를 함유한 복합체는 종양 부위 선택적으로 네크롭토시스 유도가 가능하며, 따라서 종양의 치료에도 활용이 가능하다. 또한, 기존의 항암 치료를 활용한 면역원성 세포사멸보다 강력한 면역원성을 유발할 수 있으므로, 이를 이용한 항암 병용치료 기술에 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.The complex containing MLKL mRNA for inducing necroptosis according to the present invention can induce necroptosis selectively at the tumor site, and thus can be used for tumor treatment. In addition, since it can induce stronger immunogenicity than immunogenic cell death using conventional anticancer treatment, it is expected to be widely applied to anticancer combination treatment technology using this.

도 1은 MLKL mRNA에 의해 종양부위에 네크롭토시스 유도를 하고 DAMP와 종양항원을 유출하며, ICB mRNA를 통한 항암 면역반응을 나타내는 개략도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the induction of necroptosis in the tumor site by MLKL mRNA, the release of DAMP and tumor antigen, and the anti-cancer immune response through ICB mRNA.

본 발명은 네크롭토시스를 유도용 MLKL mRNA를 함유한 약학적 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a pharmaceutical composition containing MLKL mRNA for inducing necroptosis.

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 can generally be a compound that facilitates transport or complexation of another cargo. A polymer carrier is a carrier that generally forms a polymer. A carrier may be associated with its cargo by covalent or non-covalent interactions. A carrier can transport 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 substance suitable for storing, transporting, and/or administering a compound, such as a pharmaceutically active compound. For example, it can be a suitable physiologically acceptable lipid for storing, transporting and/or administering 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 generally replaces a pathological level of an expressed peptide or protein, or replaces a missing gene product, e.g., a pathologically effective amount. An amount sufficient to induce a pharmacological effect such as an immune response in the case of an adverse situation is understood.

Ⅰ. MLKL mRNA을 포함하는 약학적 조성물I. Pharmaceutical composition comprising MLKL mRNA

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

본 발명과 관련하여 약리적 유효성분은, 네크롭토시스 유도용 MLKL mRNA이다.In relation to the present invention, the pharmacologically active ingredient is MLKL mRNA for inducing necroptosis.

상기 핵산은 선형(linear) 단일가닥 RNA일 수 있고, mRNA일 수 있다. mRNA는 일반적으로 몇 가지 구조적 요소(structural elememt), 예를 들면, 코딩 지역에 상류에 위치한 리보좀 바인딩 사이트 또는 5‘CAP 구조, 선택적 5'-UTR, 및 하류에 있는선택적 3'-UTR, 폴리-A-꼬리(및/또는 폴리-C-꼬리)를 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 linear single-stranded RNA or mRNA. mRNAs usually contain several structural elements, for example, a ribosome binding site or 5'CAP structure located upstream of the coding region, an optional 5'-UTR, and an optional 3'-UTR downstream of the coding region, poly- RNA that contains an A-tail (and/or a poly-C-tail). mRNA can appear as mono-, di-, or even multicistronic RNA, i.e. one, two or more (identical or different) proteins or peptides as defined herein. RNA that carries the coding sequence of In di-, or even multicistronic mRNA, such coding sequences can be separated by at least one internal ribosome entry site (IRES) sequence.

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 delivery vehicles encounters extracellular and intracellular barriers. Nucleic acid carriers are exposed to serum nucleases and phagocytic uptake, resulting in a marked reduction in 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 working.

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 cytosol. The cell membrane is a dynamic and strong barrier to intracellular delivery. Various ion pumps and ion channels help maintain a negative potential. -40 to -80 mV across the cell membrane), maintaining a negative charge in the cytoplasmic space by regulating the balance of most essential metal ions (e.g., K+, Na+, Ca2+ and Mg2+).

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, especially cis-double linked lipids, increase cell membrane fluidity by introducing defects in membrane structure. Other major components of the bilayer include sterols (about 30% of total lipids). Cholesterol, the major sterol in lipid bilayers, helps to maintain the balance between fluidization and condensation of lipid bilayers by creating bilayer defects.

RNA 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. RNA delivery methods have been 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, and use physical force to penetrate cell membranes; And it promotes gene introduction into cells. Chemical approaches generally use synthetic or naturally occurring compounds (cationic lipids, cationic polymers, and lipid-polymer hybrid systems) as carriers to transport the gene of interest into the cell. is used as a carrier.

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.To achieve steric stability of the nucleic acid of the present invention and to improve the BD/PK properties of the carrier, PEGylated lipids approved by the FDA for use in humans may be used in other pharmaceuticals. The entire surface of the particle may be covered with PEG to minimize any possible immune response and activation of the complement system.

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 the co-formulation of lipid nanoparticles (LNPs). LNP formulations generally consist of (1) a polymeric material containing 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-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine [DOPE]); (3) cholesterol to stabilize 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 uptake.

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 produced by encapsulation is lipid nanoparticles. Phospholipids are recognized as one of the most promising carriers for 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 form spontaneous bilayer structures when dispersed in water and trap the dispersed hydrophilic load within the aqueous core of the forming structure. Therefore, chemical modification of the head group of these molecules with cationic polypeptides facilitates entrapment of the negatively charged nucleic acid prepared in the present invention through electrostatic interaction, making it a promising component of delivery systems.

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 cell entry.

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.A polyelectrolyte complex (PEC) is a complex that forms spontaneously when two polymers of opposite charge are mixed, in which macromolecules are bound together primarily by electrostatic interactions. Also, "nanoplex" is widely used in the literature to refer to 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 mainly spherical and consist of a neutral core containing a stoichiometric mixture of cationic and anionic polymers and 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.As 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. Thus, 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 covalently cross-link complex polyelectrolytes to prevent separation of the polymer chains from the PEM, thereby enhancing the stability of the PEM. PEM-based nanoparticles are attractive because they are easy and cost-effective to manufacture, and because the reversibility of electrostatic interactions provides extraordinary tuning of the behavior of the carrier while maintaining the integrity of the composite under appropriate conditions.

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.Nucleic acids constituting the nucleic acids of the present invention are strongly negatively charged polymers, and cationic polymers play a very important role in the process of preparing 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 endosome escape. However, the disadvantages of cationic polymers are high toxicity due to altered 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 and more promising approach in gene therapy is the use of cationic polymers. Cationic polymers have been shown 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 in vitro and in vivo gene delivery.

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.Cationic compounds generally refer to charged molecules, which are generally 1 to 9, less than 9 (eg 5 to 9), or less than 8 (eg 5 to 8), or less than 7 ( It has a positive charge (positive ion) with a physiological pH value of, for example, 5 to 7), for example 7.3 to 7.4. Thus, the cationic component can be any positively charged compound or polymer, cationic peptide or protein that is positively charged under physiological conditions, particularly under physiological conditions in vivo. 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 of exhibiting 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, Includes 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 facilitating cellular uptake by endocytosis through anion site on the cell surface and charge-charge reaction, they have transfection activity. activity and toxicity are significantly different.

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 show better transfection ability with higher molecular weight due to stronger complexation with negatively charged nucleic acid carriers. However, as the molecular weight increases, the toxicity of cationic polymers increases further. Polyethyleneimine (PEI) is probably the most active and most studied polymer in the field of gene delivery, but the biggest weakness of polyethyleneimine as a transfection reagent is related to its non-biodegradable nature 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 exhibit good transfection activity in cell culture, most do not perform well in the presence of serum and only a few are active in vivo. Size, surface charge and lipid 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. Significant changes in structure occur.

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. Lipoplexes, once administered into the body, react with negatively charged blood components and tend to form large aggregates, which may be adsorbed on the surface of circulating red blood cells or deposited in a thick layer of mucus. become entrapped or embolize the microvasculature, preventing lipoplexes from reaching their 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, the toxicity associated with gene transfer by lipoplexes includes induction of inflammatory cytokines, among others. In humans, adverse inflammatory reactions of varying degrees, including flu-like symptoms, have been reported among patients receiving Lipoplex. Thus, the question remains whether Lipoplex is safe for everyone to use.

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 show improved stability under physiological conditions, such polymers may interfere with vector unpacking. For example, very rapid DNA dissociation in complexes formed with poly L-lysine (PLL) results in apparently enhanced short-term gene expression. A cationic amino acid length of at least 6 to 8 is required to pack the DNA into the structure active for receptor-mediated gene transport. However, polyplexes made of short polyions are not stable under physiological conditions and aggregates are generally formed 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 these negative aspects, linear reducible polycations made by oxidative polycondensation of the Cys-Lys10-Cys peptide, which can be cleaved by the intracellular environment, to promote the release of nucleic acids. A new 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 enabling 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. This problem led to the development of an RNAtive vaccine platform in which protamine formulated RNA acts only as an immune activator and not as an expression vector. CureVac has developed an RNAactive vaccine platform based on protamine-made RNA complexes that act as TLR 7/8 agonists to induce Th1 T cell responses, and nucleotide-modified mRNAs function as antigen producers. This vaccine platform produced favorable immune activation against cancer and infectious diseases both in preclinical animal models and in patients.

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 of the 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 residence time, enhances cellular internalization, and enables nucleic acid to move 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 its inherent role in protecting the body against nanosized infectious agents. The kidney filters out naked nucleic acids or any nanoparticles with a hydrodynamic diameter 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 to exit the MPS and not reach other organs of interest. The liver, the main organ of MPS, has a vascular structure with small pores and contains phagocytes such as Kupffer cells that possess 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 delivery vehicle components is 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 polyesters or polycarbonates can better control the degradation of the delivery vehicle.

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 through an apolipoprotein E-dependent manner. In the case of APE, it has been shown that the core structure of the polymer's tertiary amino alcohol may play an important role in targeting specific organs. These targeting strategies have limitations and, in general, rationally designed targeting approaches, such as incorporation of tissue-specific receptors with ligands obtained 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 reported the in vitro active targeting of sialic acid-terminal glycoproteins on the surface of dendritic cells. 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 targeting ligands. Therefore, new strategies targeting specific tissues need to be explored to address the clinical challenge.

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, 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 polyelectrolytes 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 polydisperse systems, often between 10 nm and 1 μm in diameter. Particle size is usually measured by indirect techniques that maintain the integrity of nanoparticles in solution, primarily 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. These dynamic properties of PEC particles can inherently compromise their integrity upon dilution and addition of other charged compounds, resulting in electrostatic shielding and multiple ion exchanges from these nanomaterials. As a result, the stability of PEC particles may be severely compromised in biological environments where high concentrations of small electrolytes and charged proteins are found. However, PEC particles can be easily stabilized through cross-linking of polyelectrolyte components, and in this way exchange with free polymers in solution can be minimized. On the other hand, structural damage due to physiological electrolytes to PEC particles can be beneficial, for example by increasing the permeability of these nanomaterials, leading to 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. While making these nanomaterials, several factors need to be optimized, in particular the molecular weight, concentration and charge density of the polyelectrolytes, the pH and ionic strength of the (aqueous) medium or the relative proportions and mixing order of the two polyelectrolytes. These parameters are usually interdependent and must be optimized in parallel. Often stable colloidal PEC particles are prepared with high dilution and low ionic strength, and can be prepared with a significant mismatch in their molecular weight with weak ionic groups in more than one of the poly ions, ideally in one of the polymers. Under different conditions, coacervates separate from solution and coalesce into a dense material known as a compact polyelectrolyte complex, which has also shown great potential for some biomedical applications, such as synthetic cartilage and enzyme-active biocomposites.

1. 양이온성 화합물1. Cationic compounds

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 with (-) charge and the cationic compound with (+) charge are mixed with each other, they can be condensed. More specifically, a molecule with a strong positive charge can condense or compress while surrounding the negatively charged nucleic acid, thereby reducing the particle size.

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 cationic properties at least in water, and also includes amphoteric polymers exhibiting cationic properties 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 above cationic compound, it is possible to easily form the composite particle with the anionic compound.

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, in terms of forming multiparticulates with anionic compounds, there is no specific upper limit to the degree of cationization of cationic compounds. As a criterion, a cationic compound having a cationization degree 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 "degree of cationization" 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 the polymer) - (Number of anionic functional groups contained in the 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 product 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 to which bile acids or bile acid derivatives are covalently bonded.

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

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 such as 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, etc., dendrimers such as polypropylamine dendrimers or dendrimers based on pAMAM, PEI:poly(ethylenimine), poly polyimine(s) such as (propyleneimine), polyallylamine, cyclodextrin-based polymers, dextran-based polymers, glycobackbone-based polymers such as chitosan, silane backbone-based polymers such as PMOXA-PDMS copolymers, a combination of one or more cationic blocks (eg selected from the aforementioned cationic compounds) and one or more hydrophilic or hydrophobic blocks (eg polyethylene glycol); and the like.

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 smaller uniform particle sizes. Cationic compounds tend to condense and package negatively charged nucleic acids. Poly-L-lysine (PLL) is the first cationic polymer investigated for DNA transfection. In addition, PEI (poly-ethylenimine), a new 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 ability of several amino groups on PEI to quench 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, eventually leading to osmotic expansion and destruction of endosomes. However, PEI-based formulations are cytotoxic because they bind to serum proteins and erythrocytes due to their high positive charge, causing plasma membrane disruption. Moreover, cell lines treated with PEI polymer exhibit autophagy, necrosis and cell death.

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 address the aforementioned problems, next-generation cation-based polymers, poly[(2-dimethylamino)ethylmethacrylate] (pDMAEMA), polyamidoamine (PAMAM) dendrimers, and biodegradable poly(β-amino ester) (PBAE) have been developed. polymers have been developed. Because of their tertiary amine end groups, pDMAEMA and PBAE aid in endosome escape and have excellent transfection efficiency. Although PBAE is less toxic compared to PEI, care 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 the PACE polymer is based on the presence of a branched amino group with a cleavable ester moiety that aids in endosome disruption and is readily hydrolyzable under biological conditions. PACE-based cationic polymers exhibit 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 total amino acid residues is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more. , more preferably 99% or more basic RNA is preferably used.

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

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.Also, 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 may 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 selected from the group consisting of, for example, 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) and polyamidoamine (PAMAM), , 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 a variety of applications. In particular, it is used for drug delivery and has been reported to delay the absorption of injected insulin suspensions. 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, when complexed with DNA, protamine neutralizes the negative charge of DNA phosphate groups. Commonly called poly-electrolyte complexes (PECs), these materials consist of macromolecules of biological macromolecules that contain groups that can dissociate in water and interact to create charged components. Among animal testes, PS is present in abundance in sperm nuclei of fish, including salmon, and is known as a protein involved in the expression of genetic information through association with or dissociation with DNA, such as histones. Usually, the molecular weight of PS extracted from sperm nuclei of fish is about 4,000 to 10,000, and more than 70% of 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 pharmaceutically acceptable salts thereof. Specifically, the salt of PS of the present invention encompasses salt forms by acidic substances including hydrochloride or sulfate. PS is soluble in water without forming a salt, and can be used in any form because the salt form is also soluble in water.

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 more compact 'particle' structure, a modified form by treating PS with acrylamide (denoted as mPS) and a modified form by treating HA with an acrylate group (denoted as mHA) can also be used. In this case, the final gel is It can also be constructed by photo-crosslinking 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 be delivered into cells by forming complexes and ionic complexes, but it is somewhat toxic, so it is difficult to show high delivery efficiency alone Due to limitations, it can be used by attaching endosome-destroying substances or endosome fusion peptides, 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 is positively charged, but has a disadvantage in that its use is limited due to toxicity in the body. On the other hand, PS is not cytotoxic and has the advantage of allowing nucleic acids to be safely released into the cytoplasm by promoting penetration into negatively charged cell membranes (endosome 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 widely used to deliver nucleic acids into cells. CPP increases the stability and bioavailability of nucleic acids within cells. Thus, the use of CPPs to deliver nucleic acids can have significant therapeutic benefits. 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 펩타이드이다.In the cell penetrating peptides (CPP), peptides that activate cell permeability by pH (a) have little membrane permeability at high peptide concentrations above the effective concentration (EC) and physiological pH range (pH 7.0), (b) In the acidic pH range of endosomes (pH5.5) and at low peptide concentrations below the effective concentration (EC), macromolecular-sized defects can be efficiently formed in the membrane, and the domain and pH-dependent membrane that increase cell membrane permeability It is a peptide composed of an active domain.

pH에 의해 세포투과성을 활성화하는 세포투과성 펩타이드(Cell Penetrating Peptides, CPP)Cell Penetrating Peptides (CPP) that activate cell permeability by pH 종류type 아미노산서열amino acid sequence 비고note MelittinMelittin GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ (서열번호 1)GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ (SEQ ID NO: 1) 넓은 pH 범위에서 막 활성화Membrane activation over a wide pH range LPLP GWWLALALALALALALASWIKRKRQQ (서열번호 2)GWWLALALALALALALASWIKRKRQQ (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 Unmodified mRNA; Modified mRNA; Self-amplifying mRNA; 및 Trans-amplifying mRNA;를 포함하는 핵산/PS 코어입자를 제공한다.According to the present invention, the present invention is Unmodified mRNA; Modified mRNA; self-amplifying mRNA; And Trans-amplifying mRNA; It provides a nucleic acid / PS core particle containing.

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

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

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 to 5, preferably 1:0.4 to 3.0. In an environment where the w/w ratio is 1:2.5 or less, it is further condensed, but when PS is added at a ratio of 1:5 or more, the particles may be micro or larger in size.

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 are stably maintained in high-purity water due to their physical and chemical stability, the particles can rapidly aggregate when salt is added to the colloidal system. Another disadvantage of these first generation nucleic acid/PS particles, so-called 'particles', may be the low release of nucleic acids from the particles.

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 these 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 amphipathic 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), conductive metal elements such as aluminum (Al), or metal oxides thereof, may be nanoparticles selected from the group consisting of one or more combinations. there is.

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 address these problems. HSA, with a molecular weight of about 65,000 Da and a slightly negative surface charge under physiological conditions, is a non-toxic macromolecule widely used in particulate formulations and other pharmaceuticals. HSA is a protective colloid. This colloid is only entrapped 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 high HSA concentrations (1000 μg/ml), the particles are completely coated with HSA, and 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 the polysaccharides used in nucleic acid-based therapy as a cationic compound, the present invention specifically selected chitosan to highlight applicable properties and characteristic features that make it highly suitable for nucleic acid delivery. The positively charged amino group in the glucosamine monomer of chitosan or the 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 apparently 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 invention may be included in 1 to 50% by weight, more specifically 2 to 40% by weight, and 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 nucleic acid, and if it exceeds 50% by weight, the size of the nanoparticles becomes too large and the size of the nanoparticles There is a possibility that the stability is lowered and the loss rate increases during filter sterilization.

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 are bonded through electrostatic interaction to form a complex. As a specific example, the ratio of the charge amount of the nucleic acid (P) and the cationic compound (N) (N / P; the ratio of the positive charge of the cationic compound to the negative 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. Since it is difficult to form a complex containing a sufficient amount of nucleic acid when the ratio (N/P) is less than 0.5, it is advantageous to form a complex containing a sufficient amount of an anionic drug when the ratio is greater than 0.5. On the other hand, when the ratio (N/P) exceeds 100, there is a risk of toxicity, so it is better to set it to 100 or less.

2. 음이온성 화합물2. Anionic compounds

본 발명의 PEM는 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.There is a problem that the cationic compound layer coating the outer surface of the core particle made of the nucleic acid has a strong positive charge, making it difficult to pass through the tissue barrier. In the present invention, to solve this problem, an anionic compound having good biocompatibility and negative charge was secondarily coated on the outer surface of the cationic compound layer.

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 a nucleic acid. That is, the negatively charged nucleic acid forms an ionic complex encapsulated inside the cationic compound due to an 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 step of coating the anionic compound layer is a step of coating the outer surface of the particle with an anionic compound by electrostatic attraction to the anionic compound layer.

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 composite particle 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 proteins including serum albumin, anionic polysaccharides including polyglutamic acid and polyaspartic acid. 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 anionic polysaccharides such as polyacrylic acid and its salts. In particular, hyaluronan, polyglutamic acid and salts thereof may be suitably mentioned.

음이온성 화합물로서, 시판 제품을 사용할 수 있다.As an anionic compound, a commercially available product 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, and is 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, proteins including silk protein fibroin, gliadin, and albumin as anionic polypeptides (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 will ensure success in the future development of Abraxane and other types of nanomedicine. 1) Albumin is a component of human blood. As an endogenous protein (human serum 35-50g/L), it is non-immunogenic and ensures biocompatibility for albumin-based nanoparticles. 2) The half-life of albumin in human blood is about 19 days on average. Unlike free drugs, albumin provides a long half-life that helps improve plasma area under the curve (AUC) values, maintaining drug concentration for a relatively long time. 3) Albumin is an excellent cryoprotectant for nanopharmaceuticals in solid form, and dried nanoparticles can be immediately redispersed in injection solutions. These advantages are advantageous for the development of room temperature stability nanomedicine by avoiding drug release and precipitate formation, which are common problems in clinically translatable nanomedicine development.

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, such as high water solubility, long half-life in blood, similar molecular weight (65-70 kDa), and similar number. Number of amino acid residues (585 amino acids for HSA and 583 amino acids for BSA). There is no appreciable property difference in constructing the nanomedicine. Therefore, both types of albumin have been widely used to design multifunctional nanoparticles. Technologies developed as alternative albumins 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, Dox)이나 메토트렉세이트 (methotrexate, MTX) 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, 이는 암 조직 주변의 느슨한 혈관에서 발생하는 증가된 침투 지연 (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 high molecular materials in vivo, is a very stable protein with a half-life of 19 days in blood as well as excellent biocompatibility, and shows effective cancer accumulation ability due to its excellent affinity with cancer tissues. Therefore, serum albumin can be chemically bound to various low-molecular-weight chemical drugs, proteins, antibodies, etc. to improve the stability of various drugs in vivo and can be used to effectively deliver the drugs to target cancer sites. For example, a study has been reported that chemically binds representative hydrophobic anticancer drugs such as doxorubicin (Dox) or methotrexate (MTX) to albumin to improve cancer targeting and improve drug stability in the blood. . In addition, with respect to the use of albumin as a drug delivery system, based on the high targetability of albumin to cancer tissue, when a fluorescent substance is attached to albumin or labeled with a radioactive isotope and injected into a small animal transplanted with cancer, it is imaged. It has been reported that a positive amount of albumin is selectively accumulated in cancer tissue, and it can be seen that this is caused by an enhanced permeability and retention (EPR) effect occurring in loose blood vessels around cancer tissue. As such, the excellence of albumin as an anticancer drug delivery system has been known, but albumin itself lacks binding ability to be used as a strong negatively charged siRNA delivery system. Therefore, while maintaining the unique characteristics of albumin, it is necessary to modify it 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 may be 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 multiparticles 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, in terms of forming multiparticulates with cationic polypeptides, there is no particular upper limit on the degree of anionization of the anionic polysaccharide. As a reference, an anionic polysaccharide 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 the polymer) - (Number of cationic functional groups contained in the 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. As the anionic polysaccharide, any molecule having a negative charge and having biocompatibility may 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 containing a hydroxy group, a carboxyl group and an amino group, and unfractionated heparin, molecular weight heparin, low molecular weight heparin, heparin fragments, recombinant heparin, heparin analogues, heparan sulfate, sulfonated polysaccharides having heparin activity, etc. can be used. there is.

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 disaccharides glucuronic acid-β(1-3) and 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 of the human body either systemically or topically because of its ability to provide targeted active substances to diseased or diseased areas. It is known that HA is formed in injured carotid artery (for uninjured contralateral artery) and colorectal carcinoma in laboratory animals and is retained in the skin of such laboratory 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 particle and the hyaluronic acid may be in the range of 1:0.5 to 2 (core particle: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 complex polysaccharides composed of amino acids and uronic acids, 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 a therapeutic agent that selectively targets 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 therefore, the composite particle also exhibits a (-) charge on its outside. In the case of normal skin, the electrostatic property of the particle surface has a slight effect on the permeation of the skin, but it is known that the cationic property increases this. However, in the case of skin, the structure of fatty acids in sebaceous lipids and epidermal phospholipids is damaged, and as a result, the decrease in acidity of the skin has a (-) property as in the present invention. It facilitates the penetration of the 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 pharmaceutical composition of the present invention is composed of a pharmaceutically active ingredient, nucleic acid (core), a cationic compound layer (intermediate layer), and an anionic compound layer (outermost layer), and has a particle size of 50 to 500 nm, preferably 100 to 400 nm, more preferably It may be 150 to 300 nm. The pharmaceutical composition of the present invention is a pharmaceutically active ingredient provided as a core and has a particle size smaller than that of the composite hydrogel.

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 includes an outer surface layer and a hyaluronic acid layer of the core particle composed of the nucleic acid and the cationic polypeptide, the nucleic acid can be protected from enzymes that degrade 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 nano size by condensing nucleic acid as a pharmaceutically active ingredient having a micro size or nano size size similar thereto, and also coats the outermost layer with (-) charged hyaluronic acid. Accordingly, it is possible to provide particles that easily pass through the skin barrier.

3. 천연 다당류3. Natural polysaccharides

천연 다당류는 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 can be obtained from animals (eg chitosan, hyaluronic acid), plants (eg starch, cellulose, cyclodextrin, pectin), algae (eg alginates) or bacteria (eg dextran). It has a wide range of applications, from agriculture and food industry to cosmetics, pharmaceuticals and biomedical fields. Polysaccharides are formed by monosaccharides forming carbohydrate structures that are neutral or charged, linear or branched and have varying degrees of hydrophilicity.

약물 전달을 위한 의약품에 천연 다당류가 널리 사용되는 것은 생체 적합성, 생분해성 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 biocompatibility, biodegradability and low toxicity. It has also been used in combination with synthetic materials as a strategy to mitigate the toxicity of the latter. Their structural diversity makes it possible to select the most suitable polysaccharides for each case, depending on 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 bioadhesive properties due to the presence of specific functional groups, making them useful starting materials for nanocarrier design with improved retention times, especially for intestinal and pulmonary applications. The presence of these groups also allows certain modifications of the polymer structure to enhance its delivery or targeting capabilities. In addition, natural polysaccharides can be neutral (eg cellulose, pullulan, starch, dextran), negatively (eg hyaluronic acid, alginates, 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
PEMtins
Galactomannans
Acacia gum
Starch
Cellulose
PEMtins
Galactomannans
Acacia gum
Starch
Alginate (Phaeophyceae brown seaweed)
Agar (Rhodophyceae red seaweed)
Carragenans (Rhodophyceae red seaweed)
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Alginate (Phaeophyceae brown seaweed)
Agar (Rhodophyceae red seaweed)
Carragenans (Rhodophyceae red seaweed)
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Microorganis/FungiMicroorganis/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 the polysaccharides used in nucleic acid-based therapy, we specifically selected hyaluronic acid to highlight applicable properties and characteristic features that make it highly suitable 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 comes from the chemical structure, which gives the 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. In fact, negatively charged species are "unfilterable" due to the repulsive force established by the negative charge of the glomerular membrane.

변형된 이온성 분자modified ionic molecule

<변형된 양이온 분자> <Modified cation molecule>

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 a derivative thereof covalently bound to the cationic polypeptide is located on the surface of the particle in the form of 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 particle comprising at least one cationic polypeptide and a complex to which a bile acid or a bile acid derivative is covalently bonded, wherein the covalently bonded 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 electrostatic interactions between cationic polypeptides and complexes to which bile acids or derivatives thereof are covalently bonded, or electrostatic interactions between anionic polysaccharides to which bile acids or derivatives thereof are covalently bonded, cationic polypeptides, and nucleic acids. Formed by the action, it is possible to 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 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, in which bile acid is surface-modified.

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 the case of using the surface-located particles of the bile acid of the present invention to deliver the nucleic acid to target cells, the complex was well delivered through the intestinal mucosa and was 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 complex delivery particles 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 molecules include deoxycholic acid (DCA), taurodeoxycholic acid, taurocholic acid (TCA), glycocholic acid and glycochenodeoxycholine. It may be selected from the group consisting of 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 acids are absorbed with a high efficiency of 95% or more through the ileum of the small intestine and absorbed into the liver. Since it is specifically recognized by the apical sodium-dependent bile acid transporter (ASBT) present in the distal intestine, it can act as a targeting ligand for 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 acids absorbed through the ileum are located on the surface of the nucleic acid delivery particles, thereby increasing the absorption of the nucleic acid delivery particles into target cells through the intestinal wall, which is the biggest problem of the existing oral administration method through ASBT. play a role in As a result, the particles for nucleic acid delivery of the present invention are easily absorbed through the ileum where bile acids are absorbed, so they can be used for oral use, 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 a derivative thereof may vary according to the number of functional groups of the ionic molecule. Preferably, the bile acid or derivative thereof 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 derivative thereof and chitosan may be covalently bonded at 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 derivative thereof and heparin may be covalently bonded at 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, in the case of the bile acid or a derivative thereof and hyaluronic acid, they may be covalently bonded at 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 particle size, but may be 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 in 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 complex in which the bile acid or bile acid derivative is ionically bonded 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 cationic polypeptides have limitations in binding and delivery is possible only in the range where they can have optimal strong binding ability, the formation of ionic complexes according to the electrostatic interaction between cationic polypeptides and nucleic acids within the above range is possible. It's done well.

<변형된 음이온 분자><Modified anion molecule>

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 at least one anionic polysaccharide or nucleic acid to which a bile acid or a bile acid derivative is covalently bonded, wherein the covalently bonded bile acid or bile acid derivative is a nucleic acid having an ionic group. A pharmaceutical composition containing the particles as an active ingredient is provided.

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 kind of bile acid, which is secreted in the body and is known as a substance that helps absorption of lipids or vitamins during digestion, and is characterized in that more than 90% of taurocholic acid is reabsorbed through enterohepatic 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 the particles are prepared by combining taurocholic acid with hyaluronic acid, the oral absorption rate in the small intestine can be improved and the delivery through the enterohepatic 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, the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate of the present invention has a feed mole ratio (hyaluronic acid: taurocholic acid) in the range of 1:1 to 1:100. acid) and has 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, 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 contains 1:1 hyaluronic acid and taurocholic acid.
Figure pat00001
It can be prepared by mixing at a feed mole ratio (hyaluronic acid: taurocholic acid) in the range of 1:100. Preferably, the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate can be prepared by mixing hyaluronic acid and taurocholic acid at a molar ratio in the range of 1:1 to 1:50, and more preferably in a molar ratio 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.When prepared by mixing the hyaluronic acid and taurocholic acid at an addition molar ratio of less than 1:1, it is not effective in coating the composite/PS, and the hyaluronic acid and taurocholic acid are added at a molar ratio exceeding the range of 1:100. When prepared by mixing, it is not economically efficient because only hyaluronic acid-taurocholic acid conjugates having similar binding ratios are produced.

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.Specifically, the complex particle for oral administration of the present invention has the nucleic acid/PS located therein, has a form in which the hyaluronic acid-taurocholic acid conjugate is coated on the surface of the nucleic acid/PS, has negative charge characteristics, and has a diameter of the particle 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 coating the following HA-TCA conjugate may exceed 250 nm, and the advantage as a particle may disappear. /PS It is preferable to manufacture such that the diameter of the core particle is 100 nm or less. In addition, since the charge characteristic of the nucleic acid PS core particle is negatively charged, it is difficult to bond (coating) with the negatively charged HA-TCA conjugate, so it is preferable to prepare the nucleic acid PS core particle to be positively charged.

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 multiparticles.

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 micro-objects. The main advantage of using synthetic polymers is that several parameters can be tuned over a wider range (e.g. ionic strength and assembly pH) and resistance to more physical and chemical stresses can be tuned. 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 recreating 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 biomedical field considering their structural similarity with natural extracellular matrix and biodegradable properties. Polysaccharides are of particular interest because they are highly hydrated, highly biocompatible and often biodegradable. It can also be easily processed into PEM 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 used in biomedical applications including biosensors, drug delivery, biomaterial coatings and tissue engineering. In addition, various types of LbL-based objects including individual coated cells, encapsulated cell aggregates, hollow capsules or free-standing membranes can be prepared using colloidal templates or supporting materials. 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.A method for preparing multilayer polyelectrolytes (PEMs) by successive deposition of oppositely charged polyelectrolytes provides user-friendly preparation under ambient and physiological conditions, the possibility to integrate various biomolecules, fine control over and production of PEM structures. It is receiving high attention due to its robustness. This nanoscale control can be achieved simply by altering 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 varying polyelectrolyte concentrations can 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. Complexation of transfection reagents with nucleic acids for better stability lends itself to substrate-mediated transfection approaches. These complexes can be produced in large quantities by coating and serve as the transport of active ingredient nucleic acids. The use of PEMs is a promising approach in the field of matrix-mediated active substance delivery. The ability to incorporate drugs into PEMs makes this system related to nucleic acid release and desired functions. A simple technique for PEM deposition is the layer by layer (LbL) technique, in which a polymer electrolyte is deposited alternately on a substrate. It consists of alternating positively and negatively charged materials and 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. Cationic polyelectrolytes such as poly(L-lysine), chitosan, and poly(ethylenimine) (PEI) and anionic polyelectrolytes such as alginic acid, hyaluronic acid, and polyacrylic acid are good for cell-biomaterial interactions in many PEM operations. Among cationic polymers, PEI is widely used for complexation of negatively charged nucleic acids because it forms non-covalent bonds with strong cationic charge density. By complexing the nucleic acids, the 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 on every third atom, allowing it to release protons from endosomes. Because of their buffering capacity, chloride anions flow into the endosome, causing water influx and consequent 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.The choice of molecular weight, chemical structure and phosphoric acid/nitrogen (N/P) ratio are 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 particle size 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 in the extracellular matrix, synovial fluid, umbilical cord, and blood. Biopolymer properties such as biocompatibility, biodegradability and non-immunogenicity make hyaluronic acid a suitable material for wound healing, knee osteoarthritis treatment or tissue engineering scaffolds. What is 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, whereas low molecular weight hyaluronic acid activates pro-inflammatory chemokines and cytokines. HA is not a typical transfection reagent due to its negative charge, but is frequently used for nucleic acid delivery in combination 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.

다층 고분자 전해질 나노입자Multilayer 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) formed by electrostatic interaction between active ingredients, cationic compounds and anionic compounds, and It relates to multilayer electrolyte nanoparticles (Polyelectrolyte multilayer nanoparticles: PEMN) encapsulated.

상기 약리적 유효성분은 금속, 소분자 약물, 단백질, 성장인자, 펩타이드, 항체 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, 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 to medical applications has increased significantly, from inorganic to organic systems. In the case of inorganic nanoparticles, 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-assembling systems (micelles and liposomes), and polymer nanoparticles being the most commonly 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. Regarding polymeric NPs, they are commonly used in the biomedical field due to their characteristics of compatibility, biodegradability and low cytotoxicity, and natural polymers such as chitosan, modified starch and natural gum are very common. However, the development of polymer NPs is not limited to biopolymer systems because they can also be obtained as biocompatible synthetic materials. Polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), polyglycolic acid (PGA) and acrylate-based polymers are also used. Similarly, polymeric NPs are classified according to their structures, the most common being 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 being the traditional polyelectrolytic complexation process (bottom-up method). This technology is based on spontaneous interpolymeric aggregation given by electrostatic attraction when cationic and anionic polyelectrolytes are mixed in an aqueous solution. The preparation of this polymer electrolyte composite is in principle an easy methodology to perform. However, it can also be the other way round as it depends on several internal and external variables. The internal variables are the polymer's chemical properties, molecular weight and fractional charge. Extrinsic variables depend on many process conditions, such as polyelectrolyte ratio, mixture volume, rate and order of addition, and agitation rate during polyelectrolyte complexation, as well as several dissolution medium conditions (temperature, pH, or ionic strength). These factors lead to the fact that it is difficult to obtain polyelectrolyte composites, especially in the nanometer scale. Therefore, standardization and extension of PECs 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 of homogenizing PEC and PEM by applying high energy by High Pressure Homogenization (UHPH) 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 due to excess energy applied during the homogenization process is one of the few drawbacks of this method. Nevertheless, the great advantage of this technique is that the conditions implemented can be easily reproduced and scaled up at an industrial level. Therefore, NP technology developed in this way can be easily transferred to industrial sites. In addition, one of the major problems arising from the traditional bottom-up polyelectrolytic complexation process is the PEC system with large particle size and high polydispersity. This can be improved by supplementing the existing phase-type 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 PEM는 부서지며, PEM들은 얽힘 및/또는 분산할 수 있으며, 표면은 활성화되거나 기능화될 수 있으며, PEM는 유화될 수 있다. Sonication and/or extrusion through a screen membrane at high pressure, high pressure and super pressure can be used to produce a homogeneous PEMN suspension from the PEC and PEM prepared in the present invention. did Sonication in PEMN formation breaks down large PEMs, entangles and/or disperses PEMs, activates or functionalizes surfaces, and emulsifies PEMs.

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 these processing steps, high-powered ultrasound gives an intense effect. When sonicating suspensions at high intensities, the sound waves propagating in the liquid medium frequently alternate between high pressure (compressive) and low pressure (lean) cycles depending on the frequency. During the low-pressure cycle, high-intensity ultrasound creates tiny vacuum bubbles or voids in the liquid. When the bubble reaches a volume at which it can no longer absorb energy, it collapses violently during the high-pressure cycle. Large particles can be disrupted by surface erosion (through cavitational collapse of the surrounding liquid) or particle size reduction (due to interparticle collisions 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 crystallite 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 nanoparticels (PEMN) containing an active ingredient, a cationic compound and an anionic compound according to the present invention, preferably, a complex layer formed by electrostatic interaction between a nucleic acid having a negative charge and a cationic compound, and an anionic polymer It is a composite particle containing 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 includes (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 PEMN encapsulated with the nucleic acid.

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. In the preparation of PEC and PEM of the present invention, the anionic nucleic acid and cationic compound are continuously vortexed for 30 seconds in the reaction solution, and the anionic compound is added to the mixed suspension solution, and continuously vortexed for 30 seconds or / and ultrasonic After the reaction was completed by treatment, a 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 PEM를 제조할 수 있다. Particles prepared by self-assembly by mixing the selected nucleic acid, cationic compound and anionic compound were referred to as PEM. One or more of the nucleic acids, cationic compounds, and anionic compounds may be selected, and PEM may be prepared by mixing the selected compounds.

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. A second method was used in which the anionic nucleic acid, the cationic compound, and the anionic compound were continuously vortexed or/and sonicated for 30 seconds in the reaction solution to stabilize them at room temperature for 1 hour after the reaction was completed.

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 was used to prepare a membrane prepared and eluted by a layer-by-layer layering technique in which anionic nucleic acids, cationic compounds, and anionic compounds are alternately layered 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. It is not limited to this.

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 anionic nucleic acid and a cationic compound as active ingredients in a suspension solution, and mixing the anionic compound with the suspension solution to obtain the core 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) PEM prepared and eluted by a layer-by-layer method in which active ingredients anionic nucleic acids, cationic compounds, and anionic compounds are alternately deposited on a substrate and eluted.

상기 PEM은 고분자 전해질, 다층 고분자 전해질, 나노 겔, 하이드로 젤 및 중합체 미셀을 포함할 수 있다.The PEM may include a polymer electrolyte, a multilayer polymer electrolyte, 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, 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, cationic compound or anionic compound may be one or more selected from each. Each ratio can be varied according to the purpose.

본 발명은 먼저, 유효성분으로 핵산과 양이온성 화합물로 핵, 코어입자를 제조한다. In the present invention, first, nuclear and core particles are prepared with 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, peptide. an allyl-based amine polymer, or a cationic polysaccharide. By using these cationic compounds, the stability of the core particle 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 nucleic acid and a core particle. The present invention also relates to a method for producing the multiparticulates described above. That is, the production method of the present invention is characterized in that a nucleic acid and a cationic compound having a cationization degree of 0.2 or more are mixed in an aqueous solvent. According to the present invention, the above-mentioned 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 nucleic acid (A) and an aqueous solution of cationic compound (B) are prepared separately, and these aqueous solutions are mixed with each other. Thus, the aggregation of the core particles can be prevented 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 all cationic compounds 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) within the ranges described above, core particles that are difficult to agglomerate can be produced.

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, coats the nucleic acid with a positively charged molecule to prepare a core particle, and additionally coats the anionic polysaccharide for a second time. A method for manufacturing the 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 multi-particle obtained by mixing nucleic acid, cationic compound and anionic compound.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 양이온성 화합물은 상기 핵산과 정전기적 상호작용으로 응축된 PEM을 형성한다.Looking 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 consists 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, especially arginine (70-80%), so the cation per mole is 1.26 ± 10 25 . Thus, when complexed with the complex, PS neutralizes the negative charge of the phosphate group of the complex. Commonly called core particles, these materials are composed of macromolecules 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.A method may be provided in which the charge ratio between the nucleic acid and the cationic compound of the present invention is 1:0.4 or more, that is, nucleic acid is 1 and 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 that aggregate by the electrostatic interaction of the nucleic acid and PS is determined by the charge of each of the nucleic acid and PS, and in the particles 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.Including human serum albumin (HSA), hyaluronic acid, amphiphilic biopolymers, negatively charged nanoparticles or nucleic acids and CaCl 2 for smooth release of nucleic acids by electrostatic interaction between nucleic acids and cationic compounds constituting the core particles Any one selected from salts 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 includes a cationic compound to form an ionic complex. That is, an ionic complex formed of a negatively charged nucleic acid encapsulated inside the cationic compound due to an electrostatic interaction with the cationic compound is located in the core portion of the particle. The layer of the core particle formed by the contact between the nucleic acid and the cationic compound has a strong positive charge, which increases adhesion to cells and makes it difficult to pass through tissue barriers.

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, a PEM may be prepared by secondarily coating the outer surface of the cationic compound layer using an anionic compound having good biocompatibility and negative charge to form an anionic compound layer.

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

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 analogues, derivatives, and metabolites of cholesterol, tocopherol and fatty acids, respectively.

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 0.05 to 10% by weight, more specifically 0.1 to 5% by weight, and 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, the amount of the carrier used is too large compared to the drug, and side effects caused by the carrier may occur, and if it exceeds 10% by weight, the size of the nanoparticles is too large. There is a concern that the stability of the nanoparticles may decrease and 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 bonded to the nucleic acid by electrostatic interaction to form a complex, and the complex is encapsulated inside the nanoparticle structure of the anionic compound. Accordingly, the cationic compound includes all types of compounds capable of forming complexes with nucleic acids through electrostatic interaction, 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 by an ultrasonicator. may include doing.

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. It is preferable to use a bath type ultrasonicator as the ultrasonicator. Bath-type ultrasonicators are known to provide weak ultrasonication of 20 to 40 W/L (Watt/L) and provide a very uneven distribution, whereas probe-type ultrasonicators provide approximately 20,000 W/L. can be added. This means that the probe-type sonicator is about 1,000 times superior to the bath-type sonicator 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, it has been known that nucleic acids are impossible or difficult to be pulverized by ultrasonication due to their instability, but by encapsulating nucleic acids in polymer nanoparticles as in the present invention, it is possible to use a sonicator for more convenient and efficient manufacturing of delivery systems. 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 preparing a PEM-containing composition containing an active ingredient prepared by the above-described method. That is, the method for producing a 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 produced by the above-described manufacturing method does not disappear even when the pH is changed thereafter. Accordingly, 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, a targeting molecule may be covalently linked to the anion molecule. The composite particle can be used as an active carrier. The targeting molecule may be a compound that binds to the cell surface, an antibody or peptide, an aptamer, or a combination thereof.

또한, 본 발명은 또한 양이온성 화합물 및 핵산을 포함하는 PEM에 관한 것이며, PEM는 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 with one or two or more nucleic acids selected from the group consisting of non-amplified RNA and self-amplifying mRNA. You may.

본 발명의 복합입자의 입자 직경이 500 nm 이하임을 특징으로 한다. The composite particle of the present invention is characterized in that the particle diameter 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, a step of freeze-drying by adding a freeze-drying aid may be further included.

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 polymer nanoparticle aqueous solution with a sterile 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 lyophilization aid used in the present invention is added to help the lyophilized composition maintain a cake shape or to help the anionic compound composition dissolve uniformly in a short time in the process of reconstitution after lyophilization. Specifically, it may be at least one selected from the group consisting of lactose, mannitol, sorbitol and sucrose. The content of the lyophilization aid may be 1 to 90% by weight, more specifically 10 to 60% by weight, based on the total dry weight of the lyophilized 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 manufacturing method according to the present invention, are stable in blood, and the size may be specifically 10 to 200 nm And, more specifically, it 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 complex of a nucleic acid delivery agent as defined herein and a general formula biodegradable polymeric carrier carrier and optionally a pharmaceutically acceptable carrier and/or Includes 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, a biodegradable pharmaceutical composition includes a polymer carrier-transport complex made by a nucleic acid carrier and a biodegradable polymer carrier molecule.

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 contain at least one additional pharmaceutically active ingredient. In this regard, the pharmaceutically active component is a compound that is therapeutically effective in healing, ameliorating, or preventing a specific symptom, and is preferably effective against cancer, 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 polymeric carrier-transmitter complex by itself causes a non-specific innate immune response that allows the biodegradable polymeric carrier-transmitter complex to be used as an immunostimulatory drug (without the addition of other pharmacologically active components). causes If treated together with other pharmacologically active components, preferably particularly immunogenic components, preferably antigens, the nucleic acids of the present invention assist in the specific adaptive immune response elicited by the other pharmacologically active components. serves 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 carrier 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 the nucleic acid molecule of the nucleic acid carrier and the nucleic acid molecule of the complex of the biodegradable polymeric carrier carrier, the biodegradable vaccine is generally constituted as a biodegradable pharmaceutical composition and is preferably an immune response of the immune system of the patient to be treated, for example, Helps or elicits the innate immune response. Additionally or alternatively, preferably, if the nucleic acid of the complex of the nucleic acid transporter and the biodegradable polymeric carrier transporter encodes any of the aforementioned antigens or proteins eliciting an adaptive immune response, the biodegradable vaccine may elicit 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; 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.In addition, the present invention provides several applications and uses of biodegradable polymeric carrier molecules, and a biodegradable carrier-transportation complex made by a nucleic acid carrier and a biodegradable polymeric carrier molecule, a pharmaceutical composition containing them, or a kit containing 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 biodegradable polymeric carrier molecule, a nucleic acid delivery material and a biodegradable polymeric carrier molecule made by a biodegradable polymeric carrier molecule, as a medicament for gene therapy or treatment of a disease as defined herein. A first medical use of a polymeric carrier-transport composite 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 a pharmaceutical composition. A pharmaceutical composition in the context of the present invention generally comprises a biodegradable polymeric carrier molecule or nucleic acid deliverable and a biodegradable polymeric carrier-carryout complex made by the biodegradable polymeric carrier molecule, optionally including other ingredients, for example For example, preferably 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, cationic compound group, and anionic compound group may be of 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 multi-particle obtained by mixing nucleic acid, cationic compound and 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, i.e. the net charge of the particle, is important. Therefore, in the present invention, a delivery platform based on nucleic acid multiparticles using cationic 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 is intended to overcome concerns about rapid extracellular nucleic acid degradation and aggregation with serum proteins, thereby providing the 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 fatty nanoparticles were delivered via intravenous injection, mainly 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 as targets 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 a neutral molecule, cholesterol, may be attached to the nucleic acid. The multiparticles can simultaneously possess the coding of proteins, the pharmacological function by the contained pharmaceutical active ingredient, the imaging function by the imaging 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 고분자전해질과 같이 제공하고 있다.Since the nucleic acid itself is defenseless against enzymes that degrade nucleic acids composed of nucleotides in the human body, it is difficult to completely deliver its efficacy to the inside of the target tissue and has a problem in that it is excreted by the kidney filtration function. Therefore, the present invention provides a method for overcoming the above problems in order to develop a complex into an excellent drug, as well as a polyelectrolyte.

IV. PEMC 제조IV. PEMC 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, at least one selected from the group consisting of 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 ultra-high 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 carried out using high extrusion pressures. An extrusion done under a higher pressure will have a higher flow rate than an otherwise identical extrusion done under a lower pressure, will be less clogged and fouled, will allow the membrane to withstand a high degree of fouling or clogging during the production process, and will have a smaller size. PEM will be produced. The pressure that can be used is limited only by the extrusion equipment used and the tolerance 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 devices in the present invention can be used to make PEMs of any desired average diameter. Generally, as described above, membranes are selected that have an average pore diameter close to the desired average PEM diameter. The average PEM size is reduced by, for example, 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 make it The size of the PEM can be determined using any technique known in the art.

본 발명의 방법이나 장치들을 이용하여 생산된 PEM는 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.PEMs produced using the methods or devices of the present invention may be further processed using any processing technology. To reduce the degree of contamination, the membrane is passed alternately in the forward and backward directions. The average diameter of the extruded PEM can be further reduced by sonication. The number of shredding cycles using intermittent high-frequency waves can be screened by Dynamic Light Scattering (DLS) evaluation for conditions that lead to efficient PEM synthesis.

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 can be practiced with any number of stacked membranes. One of the techniques in the art to which this invention pertains is that extrusion through a larger number of stacked membranes produces a PEM with a smaller average diameter and exhibits a lower flow rate than other similar extrusions through a smaller number of stacked membranes. know that The number of membranes used for stacking is limited only by the tolerance of the extrusion equipment. In a preferred embodiment, the stacked stack consists of between 2 and 10 membranes. 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 film in the stacked pile is different from at least one of the other films in the pile. The difference can be said to be in certain properties that affect extrusion. As described herein, differences may exist, for example, in membrane composition, coating, pore size, pore density, pore angle, pore shape, or membrane size.

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 can be performed by multiple passes through a single membrane or stacked membranes. If an embodiment using stacked membranes is used for extrusion, multiple passes may be unnecessary to obtain a PEM of the desired diameter. In particular, a stepwise decreasing method is used. In the step-down method, multiple passes of the suspension are made through a membrane of decreasing pore diameter. In a particularly preferred embodiment of the step-down process, first through a membrane with a pore diameter of about 0.4 μm, secondly through a membrane with a pore diameter of about 0.2 μm, and, if necessary, through a third, fourth, five Fourth and sixth, it is performed 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 flushing agent prior to extrusion. The membrane may be treated with a flushing agent after at least one pass has been made and prior to at least one pass made through the membrane. Flush chemicals can be any type of material or composition that removes material from clogged or fouled membrane pores or prevents clogging, fouling 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 that accepts suitable membranes and can withstand high extrusion pressures can be used to practice the methods and apparatus of the claimed invention. The extrusion apparatus of the present invention and the apparatuses useful for practicing the method of the present invention may consist of a hydrophilic, curved aperture or a hydrophilic, curved aperture screen membrane. The film is a polyester (PETE) film.

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 extrusion device consists thereon of a cover and a collection vessel, the cover being operably attached to the first side of the membrane by means of a pressure- and liquid-resistant seal, and a collection vessel on the two sides of the membrane to receive the extruded suspension as it is formed. placed on the second side. The apparatus additionally consists of a membrane support or apparatus. The extruder is arranged so that the aqueous suspension can be extruded through the membrane in alternating forward and backward directions. The extruder uses 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 that are suitable for suitable membranes and can be used in the present invention are THE MINI-EXTRUDER TM , 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. Extrusion equipment must be capable of withstanding high extrusion pressures. As a general rule, higher pressures result in improved performance, eg increased flow rate, less membrane fouling and clogging, and a faster decrease in the size of the extruded PEM. At a minimum, the extrusion equipment must be capable of withstanding extrusion pressures greater than about 400 psi. Also, membrane pedestal holders or covers that optimize the available surface area can be used if they can withstand the extrusion pressures they are subjected to. The cartridge holder device provides the advantage of minimizing membrane manipulation and greater efficiency in membrane stacking. In addition, the cartridge holder device provides an overall improved efficiency in production, for example, while exchanging a clogged or contaminated cartridge holder device, a clogged or contaminated membrane can 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 stabilization of food and dairy emulsions was presented at the Paris World's Fair in 1900 by Auguste Gaulin, an invention for "mixing milk" using pressures of up to 30 MPa. Since then, conventional homogenization has extended the pressure range to 50 MPa. HPH, also referred to as dynamic HPH, has been frequently highlighted for its potential for food pasteurization. The latest ultra-high pressure homogenizer enables pressures 10-15 times higher than conventional pressures and realizes 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 the pressure drop caused by the application of dynamic high pressure, shear stress, turbulent flow, cavitation, shock wave, temperature increase can 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. Homogenization processes may be used, particularly ultra-high pressure homogenization (UHPH), also referred to as dynamic high pressure. UHPH is a new technology recently studied in the fields of food, cosmetics and pharmaceuticals, 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. Indeed, 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 technology 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, standard homogenizers operate with upstream pressures of 20 to 60 MPa, as in the dairy industry. UHPH has benefited from the latest developments in high pressure (HP) technology, namely the development of HP hardeners, and the concept of high pressure resistant materials (stainless steel, ceramics, seals). Sophisticated homogenizing valves with seats and needles made of ceramics or coated with artificial diamonds specially developed for UHPH equipment capable of withstanding pressures of up to 350 to 400 MPa are currently being studied.

본 발명에서 제조된 PEMN는, 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 fabricated in the present invention is quasi-electric light scattering (QELS), also known as Dynamic Light Scattering (DLS), according to 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 of the PEMN prepared in the present invention may be 0.01 to 0.5. For example, the polydispersity index of 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, or 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.In the PEMN prepared in the present invention, the active ingredient nucleic acid can be released 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 delivery system 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 as an 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 additionally contain at least one selected from the group consisting of ionic salts, small molecule drugs, high molecular drugs, high molecular drugs including drugs, and polymers including fluorescent substances.

상기 고분자 약물은 단백질, 항체 및 핵산을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상일 수 있다.The high-molecular drug may be any one or more selected from the group including 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.A therapeutically effective amount of the PEMN can be administered to a subject, thereby treating a disease in a subject in need thereof, including the process of 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 intended to illustrate the present invention by way of example, and the scope of the present invention is not limited only to these examples.

V. MLKL mRNA를 함유한 복합체의 응용 V. Applications of Complexes Containing MLKL mRNA

본 발명에 있어서, 상기 MLKL mRNA를 함유한 복합체에 의해 종양에서 네크롭토시스(necroptosis) 유사 세포사멸을 유도하는 것일 수 있다. 상기 RIPK3는 네크롭토시스에 의한 세포사멸 양식의 주요 조절 인자로 알려져 있으며, 세포질막의 파열 및 사멸한 세포로부터 세포 내용물의 누출에 의해 종결되는 네크롭토시스를 신호하기 위해 집행자인 MLKL을 모집하고 인산화한다. 현재까지의 실험 데이터는 RIPK3 및 MLKL이 모든 네크롭토시스 세포사멸 반응에 필수적인 기구임을 나타내고 있었다.In the present invention, necroptosis-like cell death may be induced in a tumor by the complex containing the MLKL mRNA. The RIPK3 is known as a key regulator of cell death by necroptosis, and recruits MLKL, an executor, to signal necroptosis, which is terminated by rupture of the cytoplasmic membrane and leakage of cell contents from dead cells. phosphorylate Experimental data to date have indicated that RIPK3 and MLKL are essential mechanisms for all necroptotic cell death responses.

본 발명에 있어서, 상기 MLKL mRNA를 함유한 나노입자는 초음파 조사에 의해 종양 세포에서 DAMP(Damage-associated molecular pattern)의 유출을 유도하는 것일 수 있다.In the present invention, the nanoparticles containing the MLKL mRNA may induce efflux of DAMP (Damage-associated molecular pattern) from tumor cells by ultrasound irradiation.

또한, 본 발명에 있어서 상기 MLKL mRNA를 함유한 나노입자는 종양에 표적화되는 것일 수 있다.In addition, in the present invention, the nanoparticle containing the MLKL mRNA may be targeted to a tumor.

뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에서는 암세포에 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 처리한 경우 아폽토시스가아닌 네크롭토시스와 유사한 기작으로 세포사멸이 발생하여 면역원성이 보존된 DAMP(damage-associated molecular pattern)이 유출됨을 확인하였으며, 이에 따라 수지상세포의 성숙이 유도됨을 보임으로써 항암 면역치료와의 병용치료 가능성을 제시하였다. 특히, MLKL mRNA를 함유한 나노입자는 기존의 수지상세포의 활성화만 관여가 가능한 아폽토시스와는 다르게 NK세포와 호산구의 활성화를 유도하여 더욱 효과적으로 항암 면역반응을 유도할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, when cancer cells are treated with nanoparticles containing MLKL mRNA, cell death occurs in a mechanism similar to necroptosis rather than apoptosis, resulting in damage-associated molecular pattern (DAMP) with preserved immunogenicity. ) was confirmed to be leaked, and as a result, maturation of dendritic cells was induced, suggesting the possibility of combination therapy with anticancer immunotherapy. In particular, nanoparticles containing MLKL mRNA can induce an anticancer immune response more effectively by inducing activation of NK cells and eosinophils, unlike conventional apoptosis that can only involve activation of dendritic cells.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자가 다른 조직과 비교하여 종양에 선택적으로 축적됨을 확인하였다.In addition, in another embodiment of the present invention, it was confirmed that the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention were selectively accumulated in tumors compared to other tissues.

따라서 상기와 같은 실시예에 의해, 본 발명은 다른 양태로서 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공할 수 있다.Therefore, according to the above embodiments, the present invention can provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of cancer, comprising the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient in another aspect.

상기 약학적 조성물은 초음파 면역항암용 조성물을 포함한다.The pharmaceutical composition includes a composition for ultrasound immunotherapy.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 예방 또는 치료 방법을 제공할 수 있다.As another aspect of the present invention, the present invention may provide a method for preventing or treating cancer, comprising administering to a subject a nanoparticle containing MLKL mRNA according to the present invention.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의, 암의 예방, 개선 또는 치료 용도를 제공할 수 있다.As another aspect of the present invention, the present invention may provide a use of nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention for preventing, improving or treating cancer.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의 암에 이용되는 약제를 생산하기 위한 용도를 제공할 수 있다.As another aspect of the present invention, the present invention can provide the use of nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention to produce a drug used for cancer.

또한, 상기 조성물은 사이토카인, 케모카인, 자살 유전자 생산물, 면역원성 단백질 또는 펩타이드, 세포자멸 유도자, 혈관형성 억제자, 열충격 단백질, 종양 항원, β-카테닌 억제자, STING 경로의 활성자, 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB), 선천적 면역 활성자, 항체, 우성 음성 수용체 및 디코이 수용체, 골수 유도 억제 세포(MDSC)의 억제자, IDO 경로 억제자, 및 세포자멸의 억제자에 결합하는 단백질 또는 펩타이드, 항박테리아제, 항바이러스제, 약물, 어쥬번트, 화학요법제 및 키나아제 억제자를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, the composition may include cytokines, chemokines, suicide gene products, immunogenic proteins or peptides, apoptosis inducers, angiogenesis inhibitors, heat shock proteins, tumor antigens, β-catenin inhibitors, STING pathway activators, immune checkpoint blockers (Immune-checkpoint blockers, ICB), innate immune activators, antibodies, dominant negative receptors and decoy receptors, inhibitors of myeloid derived suppressor cells (MDSC), inhibitors of the IDO pathway, and inhibitors of apoptosis; or It may further include any one selected from the group consisting of peptides, antibacterial agents, antiviral agents, drugs, adjuvants, chemotherapeutic agents, and kinase inhibitors.

상기 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB)는 PD-1 억제자, PD-L1 억제자, CTLA-4 억제자, LAG3 억제자, TIM3 억제자, OX-40 자극자, 4-1BB 자극자, CD40L 자극자, CD28 자극자, GITR 자극자를 포함하는 군에서 선택되어진 하나 이상일 수 있다.The immune checkpoint blockers (ICB) are PD-1 inhibitors, PD-L1 inhibitors, CTLA-4 inhibitors, LAG3 inhibitors, TIM3 inhibitors, OX-40 stimulators, 4-1BB stimulators , CD40L stimulators, CD28 stimulators, and GITR stimulators.

상기 PD-1 억제자는 PD-1에 대한 길항성 항체이며, PD-L1 억제자는 PD-L1에 대한 길항성 항체일 수도 있다.The PD-1 inhibitor is an antibody antagonistic to PD-1, and the PD-L1 inhibitor may be an antibody antagonistic to PD-L1.

상기 선택되어진 어느 하나는 단백질 및 mRNA를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나일 수 잇다.Any one selected above may be any one selected from the group including protein and mRNA.

상기 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB)는 항체, 단백질 및 mRNA를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나일 수 있다.The immune checkpoint blockers (ICB) may be any one selected from the group including antibodies, proteins and mRNAs.

또한, 상기 조성물은 RIPK3(receptor-interacting protein kinase 3) mRNA를 유효성분으로 더 포함할 수 도 있다.In addition, the composition may further contain RIPK3 (receptor-interacting protein kinase 3) mRNA as an active ingredient.

더욱이, 본 발명에 있어서 상기 조성물은 DPP4 억제제(dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i)를 유효성분으로 더 포함하는 것일 수 있다.Moreover, in the present invention, the composition may further contain a DPP4 inhibitor (dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i) as an active ingredient.

본 발명에 있어서, 상기 조성물은 면역관문 억제제 또는 DPP4 억제제와 동시에(simultaneous), 별도로(separate) 또는 순차적(sequential)으로 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다.In the present invention, the composition may be administered simultaneously, separately or sequentially with the immune checkpoint inhibitor or DPP4 inhibitor, and may be administered singly or multiple times.

본 발명의 일 실시예에서는 암 동물모델에서 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의 뛰어난 항암 효과와 더불어 면역관문 억제제와의 병용시 40%의 개체에서 완전관해가 관찰되어 항암 효과가 극대화됨을 확인하였다. 또한, 암 동물모델에서 MLKL mRNA를 함유한 나노입자(cNB)도 뛰어난 항암 효과를 나타냈으며, DPP4 억제제인 시타글립틴(sitagliptin)을 병용하여 처리하면 항암 효과가 더욱 더 극대화됨을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, in addition to the excellent anticancer effect of nanoparticles containing MLKL mRNA in a cancer animal model, complete remission was observed in 40% of subjects when used in combination with an immune checkpoint inhibitor, confirming that the anticancer effect was maximized. In addition, nanoparticles (cNB) containing MLKL mRNA also showed excellent anticancer effects in cancer animal models, and it was confirmed that the anticancer effect was further maximized when treated in combination with the DPP4 inhibitor sitagliptin.

본 명세서에서 사용된 용어 “예방”이란, 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 암을 억제시키거나 지연시키는 모든 행위를 의미한다.As used herein, the term "prevention" refers to any activity that suppresses or delays cancer by administration of the pharmaceutical composition according to the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어 “치료”란, 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 암이 호전 또는 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미하며, 임상적 결과를 포함하는 유용한 결과 또는 바람직한 결과를 얻기 위한 시도를 의미한다. 유용한 또는 바람직한 임상적 결과는 검출 가능하거나 가능하지 않더라도, 하나 이상의 증상 또는 상태의 완화 또는 개선, 질병 범위의 축소, 질병 상태의 안정화, 질병 발생의 억제, 질병 확산의 억제, 질병 진행의 지연 또는 늦춤, 질병 발병의 지연 또는 늦춤, 질병 상태의 개선 또는 경감, 및 감퇴(부분 또는 전체)를 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, “치료”는 치료의 부재에서 예측되는 것 이상으로 환자의 생존이 연장되는 것을 의미할 수 있다. 또한, “치료”는 질병 진행의 억제, 일시적으로 질병 진행의 늦춤을 의미할 수 있으며, 질병의 진행을 영원히 정지시키는 것과 관련될 수 있다.As used herein, the term "treatment" refers to any activity in which cancer is improved or beneficially altered by administration of the pharmaceutical composition according to the present invention, and attempts are made to obtain useful or desirable results, including clinical results. means A useful or desirable clinical outcome, whether detectable or not, is alleviation or amelioration of one or more symptoms or conditions, reduction of disease extent, stabilization of disease state, inhibition of disease occurrence, inhibition of disease spread, delay or slowing of disease progression. , delay or slowing of disease onset, improvement or alleviation of disease state, and reduction (partial or total), but are not necessarily limited thereto. Also, "treatment" can mean prolonging the survival of a patient beyond what would be predicted in the absence of treatment. In addition, "treatment" may refer to inhibiting disease progression, temporarily slowing disease progression, or may relate to permanently halting disease progression.

본 명세서에서 사용된 용어, “면역관문 억제제”는 일부 암세포가 체내 면역세포인 T 세포의 면역 체크포인트를 활용하면서 면역을 회피하는 경우에, T 세포 억제에 관여하는 면역 체크포인트 단백질(Immune Checkpoint Protein)의 활성화를 차단하여 T 세포를 활성화시켜 암세포를 공격하는 작용을 하는 면역 항암제의 일종으로서, CTLA-4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4) 억제제, PD-1(Programmed cell death protein 1) 억제제, PD-L1(Programmed death-ligand 1) 억제제, LAG-3(Lymphocyte-activation gene 3) 억제제, TIM-3(T-cell immunoglobulin and mucin-domain containing-3) 억제제, TIGIT(T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains) 억제제 및 VISTA(V-domain Ig suppressor of T cell activation) 억제제를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. As used herein, the term “immune checkpoint inhibitor” refers to an immune checkpoint protein involved in T cell suppression when some cancer cells evade immunity while utilizing the immune checkpoint of T cells, which are immune cells in the body. ), a type of immunocancer drug that activates T cells to attack cancer cells by blocking the activation of CTLA-4 (cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4) inhibitor, PD-1 (Programmed cell death protein 1) inhibitor , PD-L1 (Programmed death-ligand 1) inhibitor, LAG-3 (Lymphocyte-activation gene 3) inhibitor, TIM-3 (T-cell immunoglobulin and mucin-domain containing-3) inhibitor, TIGIT (T cell immunoreceptor with Ig) and ITIM domains) inhibitors and VISTA (V-domain Ig suppressor of T cell activation) inhibitors.

본 발명에 있어서, 상기 면역관문 억제제는 CTLA-4, PD-1 및 PD-L1으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단백질에 특이적으로 결합하는 항체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the immune checkpoint inhibitor may be an antibody that specifically binds to one or more proteins selected from the group consisting of CTLA-4, PD-1 and PD-L1, but is not limited thereto.

본 명세서에서 사용된 용어, “DPP4 억제제(dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i)”는 DPP4의 효소활성에 매우 중요한 활성 포켓의 구조분석을 통하여 선택적으로 효소활성을 억제하는 비교적 분자량이 작은 화학적 합성물질을 지칭하는 것으로서, 주로 제2형 당뇨병 치료에 사용되고 있다. 본 발명에 있어서, 상기 DPP4 억제제는 DPP4 단백질의 활성 억제제일 수 있으며, 보다 구체적으로 DPP-4에 대한 항체, 시타글립틴(sitagliptin), 빌다글립틴(vildagliptin), 삭사글립틴(saxagliptin), 리나글립틴(linagliptin), 두토글립틴(dutogliptin), 제미글립틴(gemigliptin), 알로글립틴(alogliptin), 아나글립틴(Anagliptin), 에보글립틴(evogliptin), 베르베린(Berberine), 디프로틴(Diprotin) 및 루피올(Lupeol)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As used herein, the term "dipeptidyl peptidase 4 inhibitor (DPP4i)" refers to a relatively small molecular weight chemical compound that selectively inhibits the enzyme activity through structural analysis of the active pocket that is very important for the enzyme activity of DPP4. It is mainly used for the treatment of type 2 diabetes. In the present invention, the DPP4 inhibitor may be an activity inhibitor of the DPP4 protein, and more specifically, an antibody against DPP-4, sitagliptin, vildagliptin, saxagliptin, lina linagliptin, dutogliptin, gemigliptin, alogliptin, anagliptin, evogliptin, berberine, diprotin ) and at least one selected from the group consisting of lupiol (Lupeol), but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 암은 RIPK3 또는 MLKL 단백질이 결핍되어 있거나 상기 단백질의 발현이 하향 조절되어 있는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the cancer may be one in which RIPK3 or MLKL protein is deficient or the expression of the protein is down-regulated, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 암은 폐암, 위암, 신경교종, 간암, 흑색종, 신장암, 요로상피암, 두경부암, 메르켈세포종(Merkel-cell carcinoma), 전립선암, 혈액암, 유방암, 대장암, 결장암, 직장암, 췌장암, 뇌암, 난소암, 방광암, 기관지암, 피부암, 자궁경부암, 자궁내막암, 식도암, 갑상선암, 골암 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로 부터 선택된 암일 수 있으나, 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자는 암 세포에 네크롭토시스를 유발하여 항암 효과를 발휘하는 원리에 근거하므로, 본 발명에 따른 약학적 조성물은 암의 종류에 관계없이 모든 종류의 암에 대하여 효과를 발휘할 수 있다.In the present invention, the cancer is lung cancer, gastric cancer, glioma, liver cancer, melanoma, kidney cancer, urothelial cancer, head and neck cancer, Merkel-cell carcinoma, prostate cancer, hematological cancer, breast cancer, colon cancer, colon cancer , rectal cancer, pancreatic cancer, brain cancer, ovarian cancer, bladder cancer, bronchial cancer, skin cancer, cervical cancer, endometrial cancer, esophageal cancer, thyroid cancer, bone cancer, and combinations thereof. Since the containing nanoparticles are based on the principle of exerting an anticancer effect by inducing necroptosis in cancer cells, the pharmaceutical composition according to the present invention can exert an effect on all types of cancer regardless of the type of cancer. .

한편, 본 발명에 따른 약학적 조성물은 유효성분 이외에 약학적 조성물로 제조하기 위하여 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및/또는 희석제를 더 포함할 수 있다. 또한, 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.Meanwhile, the pharmaceutical composition according to the present invention may further include suitable carriers, excipients and/or diluents commonly used to prepare pharmaceutical compositions in addition to active ingredients. In addition, it can be formulated and used in the form of oral formulations such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, external preparations, suppositories and sterile injection solutions according to conventional methods.

상기 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오스, 덱스트로오스, 수크로오스, 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시 벤조에이트, 프로필히드록시 벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 및 광물유 등이 있다. 상기 조성물을 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제할 수 있다.Carriers, excipients and diluents that may be included in the composition include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia gum, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose , microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxy benzoate, propylhydroxy benzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil. When formulating the composition, it may be prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.

본 발명에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여된다. 본 발명에 있어서, “약학적으로 유효한 양”은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.The pharmaceutical composition according to the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. In the present invention, "pharmaceutically effective amount" means an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit / risk ratio applicable to medical treatment, and the effective dose level is based on the type, severity, and activity of the drug in the patient. , sensitivity to the drug, time of administration, route of administration and excretion rate, duration of treatment, factors including drugs used concurrently, and other factors well known in the medical field.

상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 약학적 조성물의 유효량은 환자의 연령, 성별, 상태, 체중, 체내에서 활성 성분의 흡수도, 불활성율 및 배설속도, 질병종류, 병용되는 약물에 따라 달라질 수 있다.Considering all of the above factors, it is important to administer the amount that can obtain the maximum effect with the minimum amount without side effects, which can be determined by those skilled in the art. Specifically, the effective amount of the pharmaceutical composition according to the present invention may vary depending on the patient's age, sex, condition, body weight, absorption rate, inactivity rate and excretion rate of the active ingredient in the body, disease type, and concomitant drugs.

본 발명의 약학적 조성물은 개체에게 다양한 경로로 투여될 수 있다. 예를 들면, 경구 투여, 비강 내 투여, 경기관지 투여, 동맥 주사, 정맥 주사, 피하 주사, 근육 주사 또는 복강 내 주사에 의해 투여될 수 있다. 일일 투여량은 하루 일회 내지 수회 나누어 투여할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered to a subject by various routes. For example, it may be administered by oral administration, intranasal administration, transbronchial administration, arterial injection, intravenous injection, subcutaneous injection, intramuscular injection, or intraperitoneal injection. The daily dose may be divided and administered once or several times a day.

본 발명에 있어서, 상기 조성물은 정맥 주사제 또는 복강 주사제 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the composition may be in the form of an intravenous or intraperitoneal injection, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 유효성분으로 포함하는, 암의 전이 억제용 약학적 조성물을 제공할 수 있다.As another aspect of the present invention, the present invention may provide a pharmaceutical composition for inhibiting metastasis of cancer, comprising nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자를 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 전이 억제 방법을 제공할 수 있다.As another aspect of the present invention, the present invention may provide a method for inhibiting cancer metastasis, comprising administering nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention to a subject.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 본 발명에 따른 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의, 암의 전이 예방 또는 억제 용도를 제공할 수 있다.As another aspect of the present invention, the present invention may provide a use of the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention for preventing or inhibiting cancer metastasis.

본 발명의 일 실시예에서는 폐 전이암 동물모델에서 MLKL mRNA를 함유한 나노입자의 뛰어난 암 전이 억제능을 확인하였으며, 림프증식증과 같은 부작용 또한 나타나지 않음을 확인하였다In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the nanoparticles containing MLKL mRNA had excellent ability to inhibit cancer metastasis in an animal model of lung metastasis, and it was confirmed that side effects such as lymphoproliferation did not appear.

본 명세서에서 사용된 용어, “전이(metastasis)”는 악성 종양이 발병한 장기에서 떨어진 다른 조직으로 전파한 상태를 말한다. 하나의 장기에서 시작한 악성 종양이 진행함에 따라 처음 발생한 원발 부위인 장기로부터 다른 조직으로 퍼져 나가는데, 이렇게 원발 부위로부터 다른 조직으로 퍼져 나가는 것을 전이라 할 수 있다. 전이는 악성 종양의 진행에 수반되는 현상이라고 할 수 있는데, 악성 종양 세포가 증식하고 암이 진행함에 따라 새로운 유전 형질을 획득하면서 전이가 일어날 수 있다. 새로운 유전 형질을 획득한 종양 세포가 혈관과 림프선으로 침입하고 혈액과 림프를 따라 순환하다가 다른 조직에 정착, 증식하게 되면 전이가 일어날 수 있다. 전이가 발생하는 조직에 따라, 간암, 신장암, 폐암, 위암, 대장암, 직장암, 췌장암 등 각종 암 질환이 유발될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 전이를 억제하여 암이 퍼지는 것을 예방 및 치료할 수 있다.As used herein, the term “metastasis” refers to a state in which a malignant tumor has spread to other tissues away from an organ where it has developed. As a malignant tumor that started in one organ progresses, it spreads from an organ, which is the primary site where it first occurred, to other tissues, and spreading from the primary site to other tissues can be referred to as metastasis. Metastasis can be said to be a phenomenon accompanying the progression of malignant tumors, and metastasis may occur while acquiring new genetic traits as malignant tumor cells proliferate and cancer progresses. Metastasis can occur when tumor cells that have acquired new genetic traits invade blood vessels and lymph glands, circulate along the blood and lymph, and settle and proliferate in other tissues. Depending on the tissue in which metastasis occurs, various cancer diseases such as liver cancer, kidney cancer, lung cancer, stomach cancer, colon cancer, rectal cancer, and pancreatic cancer may be induced. The composition according to the present invention can prevent and treat the spread of cancer by inhibiting metastasis.

본 명세서에서 사용된 용어, “억제”는 본 발명에 따른 조성물의 투여로 상기 암 전이를 억제시키는 모든 행위를 의미한다.As used herein, the term “inhibition” refers to any activity that suppresses the cancer metastasis by administration of the composition according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided to more easily understand the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.

실시례 1. 관심 mRNA 핵산 주형의 설계 및 제조Example 1. Design and manufacture of mRNA nucleic acid templates of interest

본 발명의 핵산은 세포에서 단백질 합성이 가능한 구조를 갖는 관심 mRNA를 제안하였다. 본 발명에서 사용되는 관심 mRNA는 MLKL, 수용성 PD-L1을 코딩하는 ORF를 포함하며 이에 제한되는 것은 아니다. The nucleic acids of the present invention suggest an mRNA of interest having a structure capable of protein synthesis in cells. mRNAs of interest for use in the present invention include, but are not limited to, MLKL, an ORF encoding soluble PD-L1.

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 may be a non-amplifying mRNA (non-amplifying mRNA) construct; and self-amplifying 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 includes (a) an mRNA construct for expressing RNA dependent RNA polymerase (RdRp); and (b) an mRNA replicon comprising an ORF capable of being replicated by the RdRp and encoding the polypeptide of interest, wherein the two types of components are in the same single RNA. cis-replicon RNA constructs or trans-replicon RNA constructs in two different RNAs.

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, target protein DNA having a T7 promoter capable of producing a target protein ORF is designed and constructed and recombined into 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 is a DNA fragment capable of efficiently synthesizing the target protein, and was prepared in the order of <T7 promoter - 5'UTR - target protein DNA - muag - A64 - C30 - histone-SL>.

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, and 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, and contains muag (mutated alpha-globin-3'UTR), A64 poly(A) sequence, poly(C) sequence (C30) and It was placed upstream of the histone stem-loop sequence (histone_SL) sequence.

관심 MRNA 산물이 혈액으로 분비되는 경우 신호펩타이드(Sec, 서열번호 8)와 혈액내 life-span 연장을 위한 염기서열(Albumin binding domain, 서열번호 13)을 부가할 수도 있다.When the mRNA product of interest is secreted into blood, a signal peptide (Sec, SEQ ID NO: 8) and a nucleotide sequence (Albumin binding domain, SEQ ID NO: 13) for life-span extension in blood may be added.

상기 표적단백질 DNA 절편을 구성하는 단위 요소들은 다음과 같다. The unit elements constituting the target protein DNA fragment are as follows.

표적단백질 핵산을 구성하는 염기서열Nucleotide sequence constituting target protein nucleic acid 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 - 히스톤_SLmuag - A64 - C30 - Histone_SL GCCCGATGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCGAGATTA ATAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAATGCA TCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCAAAGGCTC TTTTCAGAGC CACCA (서열번호 10): (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 ATTC TGCCTA ATAAAAAACA TTTACATTGC TGCGTC (SEQ ID NO: 11) A30LA70A30LA70 GAGACCTGGT CCAGAGTCGC TAGCAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAGCATAT GACTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAA(서열번호 12)(SEQ ID NO: 12) Albumin binding domainAlbumin binding domain CAGCATGATG AAGCGGTGGA TGCGAACAGC CTGGCGGAAG CGAAAGTGCT GGCGAACCGC GAACTGGATA AATATGGCGT GAGCGATTTT TATAAACGCC TGATTAACAA AGCGAAAACC GTGGAAGGCG TGGAAGCGCT GAAACTGCAT ATTCTGGCGG CGCTGCCGTA A (서열번호 13, 171 nt)
( QHDEAVDANS LAEAKVLANR ELDKYGVSDF YKRLINKAKT VEGVEALKLH ILAALP: 서열번호 14)
CAGCATGATG AAGCGGTGGA TGCGAACAGC CTGGCGGAAG CGAAAGTGCT GGCGAACCGC GAACTGGATA AATATGGCGT GAGCGATTTT TATAAACGCC TGATTAACAA AGCGAAAACC GTGGAAGGCG TGGAAGCGCT GAAACTGCAT ATTCTGGCGG CGCTGCCGTA A (SEQ ID NO: 13, 171 nt)
(QHDEAVDANS LAEAKVLANR ELDKYGVSDF YKRLINKAKT VEGVEALKLH ILAALP: SEQ ID NO: 14)
(G4S)3-linker(G4S)3-linker GGAGGCGGTG GTAGTGGAGG TGGCGGGTCC GGTGGAGGTG GAAGC(서열번호 15)
(G G G G S G G G G S G G G G S; 서열번호 16)
GGAGGCGGTG GTAGTGGAGG TGGCGGGTCC GGTGGAGGTG GAAGC (SEQ ID NO: 15)
(GGGGSGGGGSGGGGS; SEQ ID NO: 16)

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

상기 5'UTR는 Kozak 컨센서스를 포함하며, Kozak 컨센서스 서열은 ACCAUGG (서열번호 18) 일 수도 있다. The 5'UTR includes the 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. The 3'UTR may be any one selected from structures including muag-A64-C30-histone-SL and 2 BgUTR-A30LA70.

표적단백질이 융합단백질인 경우는 링커는 (G4S)3-linker 그리고. 표적단백질을 세포외부로 분비하는 목적으로 Sec을 사용할 수 있다.If the target protein is a fusion protein, the linker is a (G4S)3-linker and. Sec can be used for the purpose of secreting a 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. where the 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 the wild-type sequence) mutated UTR of (alpha-)globin, poly (A) RNA sequence consisting of 64 adenine nucleotides for the tail, 30 cytosine nucleotides for the poly(C) sequence, and (5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' SEQ ID NO: 20) histone stem-loop.

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

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

<관심 mRNA><mRNA of interest>

MLKLMLKL

Necroptosis는 프로그램된 세포 사멸의 caspase와 무관한 용해 형태이며, 이는 숙주 방어과 관련이 있다. Necroptosis는 또한 허혈 재관류 손상 퇴행성 질환 및 염증성 질환을 포함한 여러 인간 병리학에 참여할 수 있다. 세포는 수용체-상호작용 세린/트레오닌-단백질 키나제(RIPK)-1이 세포사멸 단백질의 세포 억제제(cIAP)와 같은 E3 리가제에 의해 편재될 수 없을 때 죽음 신호를 받는 경향이 있다. 네크로솜 내에서 RIPK3은 차례로 자가인산화에 의해 활성화되고, 이어서 세포질 슈도키나제, 혼합 계통 키나제 도메인 유사(MLKL) 인산화된다. MLKL 활성화의 정확한 기전은 종에 따라 다를 수 있지만, 괴사체에서 MLKL의 RIPK3 매개 인산화는 MLKL이 원형질막으로 이동하기 전에 일어나며, 여기서 MLKL은 막 무결성을 손상시켜 세포 사멸을 유발한다.Necroptosis is a caspase-independent lytic form of programmed cell death, which is involved in host defense. Necroptosis may also participate in several human pathologies including ischemia-reperfusion injury, degenerative and inflammatory diseases. Cells tend to receive death signals when receptor-interacting serine/threonine-protein kinase (RIPK)-1 cannot be localized by E3 ligases such as cellular inhibitor of apoptosis proteins (cIAP). Within the necrosome, RIPK3 is in turn activated by autophosphorylation followed by cytoplasmic pseudokinase, mixed lineage kinase domain-like (MLKL) phosphorylation. Although the exact mechanisms of MLKL activation may vary by species, RIPK3-mediated phosphorylation of MLKL in necrosomes occurs before translocation of MLKL to the plasma membrane, where MLKL compromises membrane integrity and triggers apoptosis.

necroptotic pathway에 대한 이해는 아직 초기 단계에 있지만, MLKL 활성화를 지배하는 업스트림 이벤트와 MLKL이 막 무결성을 방해하는 최종 이벤트에 매우 중요하다. 이에 비해, MLKL이 원형질막으로 전위되어 괴사를 유발하는 것과 같은 개입 단계의 분자 메커니즘은 제대로 이해되지 않았다. 현재까지 ESCRT-III 복합체, Flotillins 및 Alix:Syntenin-1의 단백질이 MLKL 국소화를 조절하는 것으로 보고되었다, 주로 세포 사멸을 무효화하기 위해 활성화된 MLKL의 엔도솜 구획화 또는 엑소솜 흘림의 맥락에서. 이들 경로 중 어떤 것이 원형질막으로의 MLKL 인신매매를 조절하는지, 여기서 막 무결성이 파괴되어 세포 사멸을 유도하는지는 불분명하다. Although our understanding of the necroptotic pathway is still in its infancy, it is of great importance for the upstream events governing MLKL activation and the final events by which MLKL disrupts membrane integrity. In comparison, the molecular mechanisms of the intervening steps, such as translocation of MLKL to the plasma membrane and triggering necrosis, are poorly understood. To date, proteins of the ESCRT-III complex, Flotillins and Alix:Syntenin-1 have been reported to regulate MLKL localization, primarily in the context of endosomal compartmentalization or exosomal shedding of activated MLKL to negate apoptosis. It is unclear which of these pathways regulate MLKL trafficking to the plasma membrane, where membrane integrity is disrupted leading to cell death.

MLKL ( NM_152649.2 ) cDNA ORF clone, Homo sapiens(human) -> NP_689862.1 Homo sapiens mixed lineage kinase domain-like (MLKL), transcript variant 1, mRNA.MLKL (NM_152649.2) cDNA ORF clone, Homo sapiens (human) -> NP_689862.1 Homo sapiens mixed lineage kinase domain-like (MLKL), transcript variant 1, mRNA.

ATGGAAAATT TGAAGCATAT TATCACCCTT GGCCAGGTCA TCCACAAACG GTGTGAAGAG ATGGAAAATT TGAAGCATAT TATCACCCTT GGCCAGGTCA TCCACAAACG GTGTGAAGAG

ATGAAATACT GCAAGAAACA GTGCCGGCGC CTGGGCCACC GCGTCCTCGG CCTGATCAAG ATGAAATACT GCAAGAAACA GTGCCGGCGC CTGGGCCACC GCGTCCTCGG CCTGATCAAG

CCTCTGGAGA TGCTCCAGGA CCAAGGAAAG AGGAGCGTGC CCTCTGAGAA GTTAACCACA CCTCTGGAGA TGCTCCAGGA CCAAGGAAAG AGGAGCGTGC CCTCTGAGAA GTTAACCACA

GCCATGAACC GCTTCAAGGC TGCCCTGGAG GAGGCTAATG GGGAGATAGA AAAGTTCAGC GCCATGAACC GCTTCAAGGC TGCCCTGGAG GAGGCTAATG GGGAGATAGA AAAGTTCAGC

AATAGATCCA ATATCTGCAG GTTTCTAACA GCAAGCCAGG ACAAAATACT CTTCAAGGAC AATAGATCCA ATATCTGCAG GTTTCTAACA GCAAGCCAGG ACAAAATACT CTTCAAGGAC

GTGAACAGGA AGCTGAGTGA TGTCTGGAAG GAGCTCTCGC TGTTACTTCA GGTTGAGCAA GTGAACAGGA AGCTGAGTGA TGTCTGGAAG GAGCTCTCGC TGTTACTTCA GGTTGAGCAA

CGCATGCCTG TTTCACCCAT AAGCCAAGGA GCGTCCTGGG CACAGGAAGA TCAGCAGGAT CGCATGCCTG TTTCACCCAT AAGCCAAGGA GCGTCCTGGG CACAGGAAGA TCAGCAGGAT

GCAGACGAAG ACAGGCGAGC TTTCCAGATG CTAAGAAGAG ATAATGAAAA AATAGAAGCT GCAGACGAAG ACAGGCGAGC TTTCCAGATG CTAAGAAGAG ATAATGAAAA AATAGAAGCT

TCACTGAGAC GATTAGAAAT CAACATGAAA GAAATCAAGG AAACTTTGAG GCAGTATTTA TCACTGAGAC GATTAGAAAT CAACATGAAA GAAATCAAGG AAACTTTGAG GCAGTATTTA

CCACCAAAAT GCATGCAGGA GATCCCGCAA GAGCAAATCA AGGAGATCAA GAAGGAGCAG CCACCAAAAT GCATGCAGGA GATCCCGCAA GAGCAAATCA AGGAGATCAA GAAGGAGCAG

CTTTCAGGAT CCCCGTGGAT TCTGCTAAGG GAAAATGAAG TCAGCACACT TTATAAAGGA CTTTCAGGAT CCCCGTGGAT TCTGCTAAGG GAAAATGAAG TCAGCACACT TTATAAAGGA

GAATACCACA GAGCTCCAGT GGCCATAAAA GTATTCAAAA AACTCCAGGC TGGCAGCATT GAATACCACA GAGCTCCAGT GGCCATAAAA GTATTCAAAA AACTCCAGGC TGGCAGCATT

GCAATAGTGA GGCAGACTTT CAATAAGGAG ATCAAAACCA TGAAGAAATT CGAATCTCCC GCAATAGTGA GGCAGACTTT CAATAAGGAG ATCAAAACCA TGAAGAAATT CGAATCTCCC

AACATCCTGC GTATATTTGG GATTTGCATT GATGAAACAG TGACTCCGCC TCAATTCTCC AACATCCTGC GTATATTTGG GATTTGCATT GATGAAACAG TGACTCCGCC TCAATTCTCC

ATTGTCATGG AGTACTGTGA ACTCGGGACC CTGAGGGAGC TGTTGGATAG GGAAAAAGAC ATTGTCATGG AGTACTGTGA ACTCGGGACC CTGAGGGAGC TGTTGGATAG GGAAAAAGAC

CTCACACTTG GCAAGCGCAT GGTCCTAGTC CTGGGGGCAG CCCGAGGCCT ATACCGGCTA CTCACACTTG GCAAGCGCAT GGTCCTAGTC CTGGGGGCAG CCCGAGGCCT ATACCGGCTA

CACCATTCAG AAGCACCTGA ACTCCACGGA AAAATCAGAA GCTCAAACTT CCTGGTAACT CACCATTCAG AAGCACCTGA ACTCCACGGA AAAATCAGAA GCTCAAACTT CCTGGTAACT

CAAGGCTACC AAGTGAAGCT TGCAGGATTT GAGTTGAGGA AAACACAGAC TTCCATGAGT CAAGGCTACC AAGTGAAGCT TGCAGGATTT GAGTTGAGGA AAACACAGAC TTCCATGAGT

TTGGGAACTA CGAGAGAAAA GACAGACAGA GTCAAATCTA CAGCATATCT CTCACCTCAG TTGGGAACTA CGAGAGAAAAA GACAGACAGA GTCAAATCTA CAGCATATCT CTCACCTCAG

GAACTGGAAG ATGTATTTTA TCAATATGAT GTAAAGTCTG AAATATACAG CTTTGGAATC GAACTGGAAG ATGTATTTTA TCAATATGAT GTAAAGTCTG AAATATACAG CTTTGGAATC

GTCCTCTGGG AAATCGCCAC TGGAGATATC CCGTTTCAAG GCTGTAATTC TGAGAAGATC GTCCTCTGGG AAATCGCCAC TGGAGATATC CCGTTTCAAG GCTGTAATTC TGAGAAGATC

CGCAAGCTGG TGGCTGTGAA GCGGCAGCAG GAGCCACTGG GTGAAGACTG CCCTTCAGAG CGCAAGCTGG TGCTGTGAA GCGGCAGCAG GAGCCACTGG GTGAAGACTG CCCTTCAGAG

CTGCGGGAGA TCATTGATGA GTGCCGGGCC CATGATCCCT CTGTGCGGCC CTCTGTGGAT CTGCGGGAGA TCATTGATGA GTGCCGGGCC CATGATCCCT CTGTGCGGCC CTCTGTGGAT

GAAATCTTAA AGAAACTCTC CACCTTTTCT AAGTAGGAAATCTTAA AGAAACTCTC CACCTTTTCT AAGTAG

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------

Mlkl ( NM_029005.3 ) cDNA ORF clone, Mus musculus(house mouse) -> NP_083281.1 Mus musculus mixed lineage kinase domain-like (Mlkl), transcript variant 2, mRNA.Mlkl (NM_029005.3) cDNA ORF clone, Mus musculus (house mouse) -> NP_083281.1 Mus musculus mixed lineage kinase domain-like (Mlkl), transcript variant 2, mRNA.

ATGGATAAAT TGGGACAGAT CATCAAGTTA GGCCAGCTCA TCTATGAACA GTGTGAAAAG ATGGATAAAT TGGGACAGAT CATCAAGTTA GGCCAGCTCA TCTATGAACA GTGTGAAAAG

ATGAAATACT GCCGGAAACA ATGCCAGCGT CTAGGAAACC GTGTGCACGG CCTGCTACAG ATGAAATACT GCCGGAAACA ATGCCAGCGT CTAGGAAACC GTGTGCACGG CCTGCTACAG

CCTCTCCAGA GACTCCAGGC CCAAGGAAAG AAGAACCTGC CCGATGACAT TACTGCTGCC CCTCTCCAGA GACTCCAGGC CCAAGGAAAG AAGAACCTGC CCGATGACAT TACTGCTGCC

CTGGGCCGTT TTGATGAAGT CCTGAAGGAG GCTAACCAGC AGATAGAAAA GTTCAGCAAG CTGGGCCGTT TTGATGAAGT CCTGAAGGAG GCTAACCAGC AGATAGAAAA GTTCAGCAAG

AAGTCCCATA TTTGGAAGTT TGTGAGTGTG GGCAATGATA AGATCCTCTT CCATGAAGTG AAGTCCCATA TTTGGAAGTT TGTGAGTGTG GGCAATGATA AGATCCTCTT CCATGAAGTG

AATGAGAAGC TGAGAGACGT CTGGGAGGAG CTGTTGCTGC TGCTTCAGGT TTATCATTGG AATGAGAAGC TGAGAGACGT CTGGGAGGAG CTGTTGCTGC TGCTTCAGGT TTATCATTGG

AATACCGTTT CAGATGTCAG CCAGCCAGCA TCCTGGCAGC AGGAAGATCG ACAGGATGCA AATACCGTTT CAGATGTCAG CCAGCCAGCA TCCTGGCAGC AGGAAGATCG ACAGGATGCA

GAGGAAGACG GAAATGAAAA TATGAAAGTT ATCCTGATGC AGTTGCAAAT TAGCGTGGAA GAGGAAGACG GAAATGAAAA TATGAAAGTT ATCCTGATGC AGTTGCAAAT TAGCGTGGAA

GAAATCAACA AAACCCTGAA GCAATGCTCA CTAAAACCCA CACAGGAGAT CCCACAAGAT GAAATCAACA AAACCCTGAA GCAATGCTCA CTAAAACCCA CACAGGAGAT CCCACAAGAT

CTCCAAATCA AGGAGATTCC AAAGGAACAT CTTGGACCTC CGTGGACCAA ACTGAAGACA CTCCAAATCA AGGAGATTCC AAAGGAACAT CTTGGACCTC CGTGGACCAA ACTGAAGACA

AGTAAAATGA GCACCATTTA TAGAGGAGAG TATCACAGAT CTCCAGTTAC CATCAAAGTA AGTAAAATGA GCACCATTTA TAGAGGAGAG TATCACAGAT CTCCAGTTAC CATCAAAGTA

TTCAACAACC CCCAGGCCGA AAGTGTTGGA ATAGTGAGGT TCACTTTCAA TGACGAGATC TTCAACAACC CCCAGGCCGA AAGTGTTGGA ATAGTGAGGT TCACTTTCAA TGACGAGATC

AAAACCATGA AGAAATTCGA TTCTCCCAAC ATCTTGCGTA TATTTGGGAT TTGCATTGAT AAAACCATGA AGAAATTCGA TTCTCCCAAC ATCTTGCGTA TATTTGGGAT TTGCATTGAT

CAAACAGTGA AGCCCCCTGA GTTCTCCATT GTCATGGAGT ACTGTGAACT TGGAACCCTG CAAACAGTGA AGCCCCCTGA GTTCTCCATT GTCATGGAGT ACTGTGAACT TGGAACCCTG

AGGGAACTGC TGGATAGAGA AAAAGACCTC ACAATGAGTG TGCGCAGCCT CCTAGTCCTG AGGGAACTGC TGGATAGAGA AAAAGACCTC ACAATGAGTG TGCGCAGCCT CCTAGTCCTG

AGGGCAGCCA GAGGCTTATA CAGGCTACAC CATTCGGAAA CACTCCACAG AAACATCAGC AGGGCAGCCA GAGGCTTATA CAGGCTACAC CATTCGGAAA CACTCCACAG AAACATCAGC

AGCTCCAGTT TCCTCGTAGC CGGAGGCTAC CAAGTAAAGC TTGCAGGATT TGAGTTAAGC AGCTCCAGTT TCCTCGTAGC CGGAGGCTAC CAAGTAAAGC TTGCAGGATT TGAGTTAAGC

AAAACACAGA ATTCCATCAG CCGGACAGCA AAGAGCACTA AAGCAGAGAG ATCCAGTTCA AAAACACAGA ATTCCATCAG CCGGACAGCA AAGAGCACTA AAGCAGAGAG ATCCAGTTCA

ACGATATATG TCTCCCCTGA GAGACTGAAA AATCCATTTT GCCTTTATGA CATAAAAGCT ACGATATATG TCTCCCCTGA GAGACTGAAA AATCCATTTT GCCTTTATGA CATAAAAGCT

GAAATATATA GCTTTGGAAT TGTACTCTGG GAAATTGCCA CTGGAAAGAT CCCATTTGAA GAAATATATA GCTTTGGAAT TGTACTCTGG GAAATTGCCA CTGGAAAGAT CCCATTTGAA

GGCTGTGATT CTAAGAAGAT CCGGGAGCTG GTGGCTGAGG ACAAGAAGCA GGAACCAGTG GGCTGTGATT CTAAGAAGAT CCGGGAGCTG GTGGCTGAGG ACAAGAAGCA GGAACCAGTG

GGTCAGGATT GCCCTGAGTT GTTGCGGGAA ATCATTAATG AGTGTCGTGC CCATGAGCCC GGTCAGGATT GCCCTGAGTT GTTGCGGGAA ATCATTAATG AGTGTCGTGC CCATGAGCCC

TCCCAACGGC CCTCTGTGGA CGGAATCTTG GAGAGACTGT CTGCGGTTGA AGAATCCACG TCCCAACGGC CCTCTGTGGA CGGAATCTTG GAGAGACTGT CTGCGGTTGA AGAATCCACG

GACAAGAAGG TGTAAGACAAGAAGG TGTAA

수용성 PD-L1(sPD-L1)Water-soluble PD-L1 (sPD-L1)

암 치료를 위한 의약품은 크게 저분자 의약품과 고분자 의약품으로 나뉘며 특이성이 없어 부작용이 상대적으로 큰 저분자 의약품에 비해 특이성이 있는 고분자 의약품이 치료제로서 각광을 받고 있다. 최근 암을 치료하기 위한 방법으로써 면역관문 억제 단백질 중 특히 PD-1/PD-L1 결합의 차단이 암치료에 큰 효과가 있으며, 다른 면역관문 억제 단백질에 비해 부작용이 적다.Drugs for cancer treatment are largely divided into small-molecule drugs and high-molecular drugs, and polymer drugs with specificity are in the limelight as therapeutic agents compared to small-molecule drugs that have relatively large side effects due to lack of specificity. Recently, as a method for treating cancer, blocking of PD-1/PD-L1 binding among immune checkpoint inhibitory proteins has a great effect on cancer treatment, and has fewer side effects than other immune checkpoint inhibitory proteins.

Bristol-Myers Squibb 등의 거대 제약기업이 PD-1/PD-L1 면역관문 억제를 통한 치료용 의약품 개발을 위해 노력하고 있으며, YERVOY(ipilimumab), OPDIVO(nivolumab) 같은 항암 목적의 의약품들이 항체 포맷을 이용하여 개발 중이다.Large pharmaceutical companies such as Bristol-Myers Squibb are making efforts to develop therapeutic drugs through PD-1/PD-L1 immune checkpoint inhibition, and anti-cancer drugs such as YERVOY (ipilimumab) and OPDIVO (nivolumab) use antibody formats. are being developed using

암세포 뿐만 아니라 사람의 면역 세포에도 PD-1 과 PD-L1이 발현되기 때문에 항체 의약품들은 정상적인 면역세포까지 사멸시켜 자가면역 질환을 일으킬 수 있다.Since PD-1 and PD-L1 are expressed not only in cancer cells but also in human immune cells, antibody drugs can cause autoimmune diseases by killing normal immune cells.

또한, 종양과 PD-1/PD-L1 결합 중인 TILs(Tumor-infiltrating lymphocytes)의 결합을 제거하기 위해서는 세포침투력이 뛰어난 치료제가 필요하나 항체는 150 kDa의 매우 큰 거대 분자 단백질로써 침투하기에 불리한 점이 존재한다.In addition, in order to eliminate the binding of TILs (Tumor-infiltrating lymphocytes) that are bound to PD-1/PD-L1 with tumors, a therapeutic agent with excellent cell penetrating ability is required. exist.

또한, 기존의 연구에서 screening을 통해 PD-L1 변이체를 발굴했지만, 이는 비교적 결합력이 낮을 뿐 아니라 많은 mutation이 도입되었기 때문에 치료용 의약품으로써의 면역원성이 존재할 수 있기 때문에 적은 돌연변이를 갖는 PD-L1으로써 PD-1에 높은 결합력으로 결합하는 변이체들이 많이 제안되었다(한국, 공개특허 10-2020-0002654).In addition, although PD-L1 variants were discovered through screening in previous studies, this is a PD-L1 with few mutations because it has relatively low binding ability and can have immunogenicity as a therapeutic drug due to the introduction of many mutations. Many variants that bind to PD-1 with high binding affinity have been proposed (Republic of Korea, Patent Publication 10-2020-0002654).

(한국, 공개특허 10-2020-0002654)에서 PD-1과의 결합력이 높아 야생형 PD-L1 및 PD-1 간 결합을 효과적으로 억제할 수 있으면서, 동시에 면역원성 발생의 가능성을 최소화할 수 있는 PD-L1 변이체를 발굴하였다. 야생형 PD-L1의 일부 아미노산 서열을 다른 아미노산 서열로 치환하여(E169D, R195A, P198S) 최적화함으로써 PD-1과의 결합력이 크게 향상되고, 돌연변이 위치의 최소화의 구현을 통해 면역원성 발생 가능성을 감소시킨 염기서열을 아래와 같이 제안하였다.(Korean Patent Publication No. 10-2020-0002654), which has a high affinity with PD-1, can effectively inhibit the binding between wild-type PD-L1 and PD-1, and at the same time minimize the possibility of immunogenicity. An L1 variant was discovered. By substituting some amino acid sequences of wild-type PD-L1 with other amino acid sequences (E169D, R195A, P198S) and optimizing, the binding force with PD-1 is greatly improved, and the possibility of immunogenicity is reduced by minimizing the mutation site. The base sequence was proposed as follows.

DNA sequence #24: PD-L1 Variant JY-DASDNA sequence #24: PD-L1 Variant JY-DAS

TTTACTGTCA CGGTTCCCAA GGACCTATAT GTGGTAGAGT ATGGTAGCAA TATGACAATT 60TTTACTGTCA CGGTTCCCAA GGACCTATAT GTGGTAGAGT ATGGTAGCAA TATGACAATT 60

GAATGCAAAT TCCCAGTAGA AAAACAATTA GACCTGGCTG CACTAATTGT CTATTGGGAA 120GAATGCAAAT TCCCAGTAGA AAAACAATTA GACCTGGCTG CACTAATTGT CTATTGGGAA 120

ATGGAGGATA AGAACATTAT TCAATTTGTG CATGGAGAGG AAGACCTGAA GGTTCAGCAT 180ATGGAGGATA AGAACATTAT TCAATTTGTG CATGGAGAGG AAGACCTGAA GGTTCAGCAT 180

AGTAGCTACA GACAGAGGGC CCGGCTGTTG AAGGACCAGC TCTCCCTGGG AAATGCTGCA 240AGTAGCTACA GACAGAGGGC CCGGCTGTTG AAGGACCAGC TCTCCCTGGG AAATGCTGCA 240

CTTCAGATCA CAGATGTGAA ATTGCAGGAT GCAGGGGTGT ACCGCTGCAT GATCAGCTAT 300CTTCAGATCA CAGATGTGAA ATTGCAGGAT GCAGGGGTGT ACCGCTGCAT GATCAGCTAT 300

GGTGGTGCCG ACTACAAGCG AATTACTGTG AAAGTCAATG CCCCATACAA CAAAATCAAC 360GGTGGTGCCG ACTACAAGCG AATTACTGTG AAAGTCAATG CCCCATACAA CAAAATCAAC 360

CAAAGAATTT TGGTTGTGGA TCCAGTCACC TCTGAACATG AACTGACATG TCAGGCTGAG 420CAAAGAATTT TGGTTGTGGA TCCAGTCACC TCTGAACATG AACTGACATG TCAGGCTGAG 420

GGCTACCCCA AGGCCGAAGT CATCTGGACA AGCAGTGACC ATCAAGTCCT GAGTGGTAAG 480GGCTACCCCA AGGCCGAAGT CATCTGGACA AGCAGTGACC ATCAAGTCCT GAGTGGTAAG 480

ACCACCACCA CCAATTCCAA GAGAGATGAG AAGCTTTTCA ATGTGACCAG CACACTGAGA 540ACCACCACCA CCAATTCCAA GAGAGATGAG AAGCTTTTCA ATGTGACCAG CACACTGAGA 540

ATCAACACAA CAACTAATGA GATTTTCTAC TGCACTTTTA GGGCTTTAGA TTCTGAGGAA 600ATCAACACAA CAACTAATGA GATTTTCTAC TGCACTTTTA GGGCTTTAGA TTCTGAGGAA 600

AACCATACAG CTGAATTGGT CATCCCAGAA CTACCTCTGG CACATCCTCC AAATGAAAGG 660AACCATACAG CTGAATTGGT CATCCCAGAA CTACCTCTGG CACATCCTCC AAATGAAAGG 660

660660

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

본 발명에서 사용되는 관심 mRNA는 MLKL, 수용성 PD-L1을 코딩하는 ORF를 포함하며 이에 제한되는 것은 아니다.mRNAs of interest for use in the present invention include, but are not limited to, MLKL, an ORF encoding soluble PD-L1.

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), using this as a template for forward primer 5 '- 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 contain 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 enzyme, and then cloned using pUC19 vector linearized with EcoRI/BamHI enzyme and T4 DNA ligase. The reaction solution was transformed into Escherichia coli, and a plasmid was isolated from the selected strain, treated with EcoRI/BamHI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 1).

본 발명에서는 캡된 화학적 변형이 있는 뉴클레오타이드를 포함하는 표적단백질 ORF으로 이루어진 핵산을 아래와 같이 제작하였다. In the present invention, a nucleic acid consisting of a target protein ORF containing 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).To synthesize the capped target protein mRNA, first, pUC19 vector into which DNA having <T7 promoter - 5'UTR - target protein ORF DNA - muag - A64 - C30 - histone-SL> was inserted was used as a template, and forward primers SEQ ID NO: 20 and Reverse primer SEQ ID NO: 21 was used to amplify. 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, the HighYield T7 ARCA mRNA Synthesis Kit (m5CTP/Ψ-UTP) (Jena BioSCienCe, USA) synthesizes 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, the reaction solution (6 mM 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 an ethanol precipitation method or a 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 synthesis of the capped target protein mRNA 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).

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 were custom-made (Trilink Biotechnologies, USA), and the prepared nucleic acid and fluorescent material-labeled oligo were mixed at a constant ratio (W/W, 1:1 to 0.1) to obtain Rhodamine It can be used for the preparation of multiparticulates with B or FITC.

실시예 2. 다층 고분자 전해질 나노입자(나노입자)의 제조 설계Example 2. Manufacturing design of multilayer polyelectrolyte nanoparticles (nanoparticles)

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 proteins of nucleic acids used in the present invention include therapeutic proteins (sTNFR2, EPO, G-CSF), extracellular matrix degrading enzymes (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13), and extracellular matrix degrading enzymes. ORFs encoding inhibitors (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4) and target proteins for vaccination (RAV-G and RSV-F proteins), but are not limited thereto.

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 나노입자를 제조할 수 있다.Particles prepared by self-assembly by mixing the selected nucleic acid with a cationic compound were referred to as core particles. In the present invention, a core particle 1.0 composed of the following nucleic acid and one type of cationic compound (PS, Protamine) and a core particle 2.0 composed of a nucleic acid and two types of cationic compound (PS/cationic lipid) were classified. One or more types of nucleic acids may be selected, and at least one selected from each of DNA and RNA may be mixed and used. Nanoparticles can be prepared by adding one or more types selected from anionic compounds to the prepared core particles.

본 발명의 코어입자 또는 나노입자의 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. Preparation of the core particles or nanoparticles of the present invention is by adding an anionic compound to a suspension solution in which an anionic nucleic acid and a cationic compound are continuously vortexed for 30 seconds in a reaction solution, and continuously vortexed for 30 seconds or / And a first method of stabilizing at room temperature for 1 hour after the reaction was completed by ultrasonic treatment was used.

상기 선택된 핵산, 양이온성 화합물과 음이온성 화합물을 혼합하여 자기조립으로 제조되는 입자를 *?**?*나노입자*?**?*이라고 지칭하였다. 상기 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물은 각각에 1종류 이상을 선택할 수 있으며, 선택되어진 화합물을 혼합하여 나노입자를 제조할 수 있다. Particles prepared by self-assembly by mixing the selected nucleic acid, cationic compound and anionic compound were referred to as *?**?*nanoparticles*?**?*. One or more of the nucleic acids, cationic compounds, and anionic compounds may be selected, and nanoparticles may be prepared by mixing the selected compounds.

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. A second method was used in which the anionic nucleic acid, the cationic compound, and the anionic compound were continuously vortexed or/and sonicated for 30 seconds in the reaction solution to stabilize them at room temperature for 1 hour after the reaction was completed.

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 나노입자을 용출하였다. 각각 층을 제조한 다음 세척용액에서 제조된 층이 있는 기판을 담구어 세척하였다.A third method was used to prepare a membrane prepared and eluted by a free standing layer by layer layering technique in which an anionic nucleic acid, a cationic compound, and an anionic compound are alternately layered on a selected substrate. Preferably, the anionic compound is first 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 is a cationic compound or anionic compound Selected and prepared. Subsequently, nanoparticles prepared by various methods were eluted. After preparing each layer, the substrate with the prepared layer was immersed in the 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. Nucleic acids and PS were prepared at 2.5 mg/mL stocks each using sterile distilled water (DW), PBS buffer (NaCl 137 mM, KCl 2.7 mM, Na2HPO4 10 mM, KH2PO4 1.8 mM; pH 7.4) or RPMI 1640 cell medium without phenol red. 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 and thus has 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, especially arginine (70-80%), so that the number of cations per mole is 1.26 × 10 25 . PS neutralizes the negative charge of nucleic acid phosphate groups. Therefore, theoretically, a nucleic acid core particle can be prepared with a charge ratio of 1:0.4 or more between the selected nucleic acid and PS, that is, 1 for nucleic acid and 0.4 or more for PS.

양이온성 PS를 음이온성 핵산 용액에 첨가하며 PS와 핵산 사이의 상호작용이 일어났으며 PS와 핵산의 혼합물도 자발적으로 입자를 형성할 수 있다. When cationic PS is added to an anionic nucleic acid solution, an interaction between PS and nucleic acid occurs, and a mixture of PS and nucleic acid can 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 has a weight ratio of the nucleic acid and PS (Protamine) (μg / mL) in sterile distilled water ( DW) or isotonic solution (CM) to prepare core particles composed 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 acids to an aqueous solution composed of HSA and PS, which 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 reactants were stabilized at room temperature for 1 hour and lyophilized to obtain prepared nucleic acid/PS core particles 1.1.

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'. In detail, the core particle using PS is The core particles were 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, refer to the inventor's application patent (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 with other nucleic acids.

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 also be used with a Phoenix RS-VA10 Vortexer (Phoenix Instrument, Germany) (10 seconds, 25 W) and a SpeedMixer™ DAC 150.1 CM 41 (HausChild & Co KG, Germany) (5 minutes, 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(Herrenberg, 독일)로 광자 상관 분광법(Photon Correlation S나노입자troscopy, 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 particle 1.1 prepared in Example 2.1 was determined by Photon Correlation S nanoparticle troscopy (PCS) using a Malvern Zetasizer 3000 HSA (Herrenberg, Germany). 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). Software data analysis for size distribution calculation of core particle 1.0 was based on the fitting method of non-negative constrained least-squares (NNLS). The 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 (Malvern Panalytical technologies, 독일)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 by Malvern Zetasizer 3000 HSA (Malvern Panalytical technologies, Germany), initial complex particles of nucleic acid and PS were formed in the first step, and when strongly positively charged PS was additionally added, nucleic acid /PS particles were formed by self-assembly.

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 at 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 or higher. The most suitable size stable multiparticulates with a small size distribution can be prepared at PS concentrations where the nucleic acid:PS (μg/ml) ratio is higher than the 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, which increased as the PS concentration increased and then stabilized. At PS concentrations where the nucleic acid:PS ratio is higher than the mass ratio of about 30:60, the core particle 1.0-coated 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, and 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 particles 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 results of this study are similar to the theoretical expectations. The physical and chemical particle characteristics and biological activity of Core Particle 1.0 are determined by the ratio between the positively charged nitrogen (N) of PS, which is a cationic compound, 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 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 consisting of 2000 bases has a negative charge of about 340.5 g/mol. Thus, 1 g nucleic acid equals 2.94 mmol negative charge. At physiological pH, phosphate groups in the RNA backbone are anionic based on the associated pKa of the phosphate group. The amount of positive charge on PS is determined by the sulfate concentration provided by the manufacturer. PS has a positive charge of 3.6 mmol per gram of material. Potentiometric titration (supplement) binds 0.35 mmol at pH 7.2 (preparation conditions). In summary, 1 g material corresponds to 2.94 mmol negatively charged nucleic acids 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 with other nucleic acids.

봉합 및 방출seal 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 particle shapes according to electrostatic interaction. The formed core particle 1.0 was left at room temperature for 30 minutes for stabilization. As a solvent for mixing PS and nucleic acid, an RNase-free solvent treated with DEPC was used to prevent degradation of 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.Confirmation of binding between nucleic acid and 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 under 80 Volt conditions 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 electrophoretic band of the core particle 1.0 prepared according to the mass ratio of nucleic acid to PS was confirmed. The ratio of nucleic acid/PS (μg/ml) required to adsorb nucleic acid is 30:15, 30:30, 30:60, 30:75, 30:90, and 30:150, and nucleic acid is mixed with PS and reacted for 1 hour. After stabilization and centrifugation, the supernatant was examined by electrophoresis.

<도 5>를 살펴보면, 코어입자 1.1의 핵산/PS (㎍/ml) 비율 30:15 질량비에서 82% 미결합 핵산가 발견되었다. 30:30의 질량비에서 40% 핵산가 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.Looking at <Figure 5>, 82% of unbound nucleic acids were found in the mass ratio of nucleic acid/PS (μg/ml) of 30:15 of core particle 1.1. At a mass ratio of 30:30, 40% nucleic acid remained in solution. At mass ratios of 30:75, 30:90 and 30:150, nucleic acids were quantitatively present in particle form. This is due to the positively charged PS, which reacts strongly with nucleic acid as the amount of PS added increases to form a more stable particle form. In the core particle 1.1, it can be seen that the mRNA and PS complex is strongly formed as the PS increases at a nucleic acid:PS (μg/ml) ratio of 1:1 or higher. 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 acids were investigated at 37°C in PBS. After 24 hours, nucleic acid release did not occur under the conditions of 30:90 and 30:150 nucleic acid:PS ratios. The 30:75 condition showed a small release of nucleic acid, and 8.0% of unbound nucleic acid was found. The nucleic acid:PS (μg/ml) ratio of the core particle was 90.0% at a mass ratio of 30:15, and 63.0% of the nucleic acid was found in the solution at a mass ratio of 30:30.

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 at a nucleic acid:PS (μg/ml) ratio of 1.0 or more in the core particle 1.0, the mRNA was strongly bound to PS and the degree of release 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 with other nucleic acids.

실시예 4. 코어입자 2.0 Example 4. Core particle 2.0

4.1. 코어입자 2.0의 제조4.1. Manufacture 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 core particle 2.0 is prepared using the cationic compound PS and DOTAP together, the concentration of the positive charge generated from the PS varies 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 a PS/nucleic acid core and adding DOTAP (PC), or vice versa starting with a DOTA/nucleic acid core and adding PS (DC), and first adding nucleic acid, DOTAP and Core particles 2.0 were prepared by mixing PS (MP).

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

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 also be used with a Phoenix RS-VA10 Vortexer (Phoenix Instrument, Germany) (10 seconds, 25 W) and a SpeedMixer™ DAC 150.1 CM 41 (HausChild & Co KG, Germany) (5 minutes, 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 core particle 2.0 is prepared using the cationic compound PS and DOTAP together, the concentration of the positive charge generated from the PS varies 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 physical and chemical particle characteristics and biological activity of core particle 2 are determined by the ratio between the positively charged nitrogen (N) of PS and DOTAP, which are cationic compounds, 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 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 consisting of 2,000 bases has a negative charge of about 340.5 g/mol. Thus, 1 g nucleic acid equals 2.94 mmol negative charge. At physiological pH, phosphate groups in the RNA backbone are anionic based on the associated pKa of the phosphate group. The amount of positive charge on PS is determined by the sulfate concentration provided by the manufacturer. PS has a positive charge of 3.6 mmol per gram of material. Potentiometric titration (supplement) binds 0.35 mmol at pH 7.2 (preparation conditions). DOTAP has a molecular weight of 698.5 g/mol and 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 results 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, it was confirmed that a minimum mass ratio of 30:60 was ideal for preparing nucleic acid/PS core particles 1.0 having a stable small monomodal size distribution in isotonic solution.

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 must be considered, which can lead to more complex Core Particle 2.0 configurations.

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 assembly route and PS:DOTAP ratio in the selected final N/P ratio 2. Under these conditions, all core particles 2.0 are positive zeta, and potential >20 mV. As the amount of PS (low>middle>high) increases, the MP core particle 2 decreases in size, while the DC core particle 2.0 increases in size and the 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). In order to evaluate the RNA sealed in the core particle 2.0, gel retardation assay was performed to evaluate the amount. All core particles 2.0 confirmed RNA loading. In the core particle 2.0 synthesized with MP, the amount of RNA loaded twice as 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 for interaction sites and releases RNA from cationic compounds. The added heparin concentration 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 consisting only of DOTAP/RNA or PS/RNA were evaluated in comparison with core particles having similar DOTAP/PS/RNA absolute ratios but obtained from other assembly routes. 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% of RNA bound in Core Particle 2.0 clearly varied depending on the manufacturing route in Core Particle 2.0. PC (medium) core particle 2 had almost no mRNA release, whereas DC (low) had moderate RNA release, and MP (medium) core particle 2.0 had 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 complex particles' including nucleic acid/PS/HSA complex particle 1.1, nucleic acid/PS-TCA/HSA complex particle 1.2, nucleic acid/CS/HSA complex particle 1.3 or nucleic acid/CS-TCA/HSA complex particle 1.4 was collectively called.

5.1. HSA 복합입자의 제조5.1. Preparation of HSA multiparticulates

본 발명의 핵산은 세포에서 단백질 합성이 가능한 구조를 갖는 관심 mRNA를 제안하였다. 본 발명에서 사용되는 관심 mRNA는 MLKL, 수용성 PD-L1을 코딩하는 ORF를 포함하며 이에 제한되는 것은 아니다. The nucleic acids of the present invention suggest an mRNA of interest having a structure capable of protein synthesis in cells. mRNAs of interest for use in the present invention include, but are not limited to, MLKL, an ORF encoding soluble PD-L1.

본 실시례의 HSA 복합입자는 치료용 단백질 및 백신용 단백질을 코딩하는 핵산을 사용하였으며, 이에 국한되는 것은 아니다.The HSA multiparticles 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 137mM, KCl 2.7mM, Na2HPO4 10mM, KH2PO4 1.8mM; pH 7.4) or It was prepared at a concentration of 2.5 mg/ml using RPMI 1640 cell medium without phenol red.

0

Figure pat00002
2000㎍의 HSA를 15
Figure pat00003
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
Figure pat00002
2000 μg of HSA for 15
Figure pat00003
It was added to 150 μg of PS and mixed for 5 seconds. Then, 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.Alternatively, the order of addition of the three 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 reactants were left at room temperature for 1 hour and lyophilized for 2 days to obtain multiparticles prepared by *??**?*Nucleic acid/PS/HSA composite particles 1.1 or HSA composite particles 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 several 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, refer to the inventor's application patent (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. Instead of PS, it can be prepared by selecting PS and DOTAP, and their concentrations can be used by varying the ratio of positive charge generated from PS to 15% (low), 45%/55% (medium) and 85% (high). 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

Figure pat00004
500㎍의 HSA를 첨가하고 혼합하면 dh는 250
Figure pat00005
280nm의 범위이고 PDI가 ≤ 0.1이었다. 핵산/PS/HSA 복합입자 1.1-DW는 1000
Figure pat00006
2000㎍의 HSA를 증가시키면 dh가 커지고 PDI가 0.2 이상이 되었다(빨간색 막대 그래프). Referring to FIG. 7, the HSA multiparticle 1.1-DW was 100 μg in 1 ml of distilled water containing 30 μg nucleic acid and 90 μg PS.
Figure pat00004
When 500 μg of HSA is added and mixed, the dh is 250
Figure pat00005
range of 280 nm and a PDI of ≤ 0.1. Nucleic acid/PS/HSA complex particle 1.1-DW is 1000
Figure pat00006
Increasing 2000 μg of HSA increased dh and resulted in a PDI greater 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 particle 1.1-DW formed small particles when a small amount of HSA was present, but the particles aggregated into large structures as the amount of HSA increased. 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

Figure pat00007
2000㎍의 HSA를 첨가하고 혼합하면 안정성은 개선되었다. 이 입자의 dh는 사용된 등장액에 따라 1
Figure pat00008
2mm에서 250
Figure pat00009
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, HSA multiparticles 1.1-isotonic solution was added to 1 ml isotonic solution containing 30 μg nucleic acid and 90 μg PS.
Figure pat00007
Stability was improved when 2000 μg of HSA was added and mixed. The dh of this particle is 1 depending on the isotonic solution used.
Figure pat00008
250 at 2mm
Figure pat00009
decreased to 400 nm. Particles with dh = 245 nm and PDI ≤ 0.15 were formed in cell medium RPMI 1640 isotonic solution 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

Figure pat00010
150㎍ 범위로 평가되었다. Summarizing the results of FIG. 7, the optimal concentration of HSA is about 100 μg/ml in the HSA composite particle 1.1-DW, about 1000 μg/ml in the nucleic acid/PS/HSA composite particle 1.1-isotonic solution, and the optimal concentration of PS is 15 μg/ml.
Figure pat00010
A range of 150 μg was evaluated.

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 composite particle 1.1 is the HSA composite particle 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 with other nucleic acids.

실시예 6. HA 나노입자Example 6. HA nanoparticles

6.1. HA 나노입자의 제조6.1. Preparation of HA nanoparticles

본 발명의 핵산은 세포에서 단백질 합성이 가능한 구조를 갖는 관심 mRNA를 제안하였다. 본 발명에서 사용되는 관심 mRNA는 MLKL, 수용성 PD-L1을 코딩하는 ORF를 포함하며 이에 제한되는 것은 아니다. The nucleic acids of the present invention suggest an mRNA of interest having a structure capable of protein synthesis in cells. mRNAs of interest for use in the present invention include, but are not limited to, MLKL, an ORF encoding soluble PD-L1.

핵산/PS/HSA 복합입자는 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) 을 코딩하는 핵산을 사용하였으며, 이에 국한되는 것은 아니다.The nucleic acid/PS/HSA complex contains extracellular matrix degrading enzymes (HYAL 1, Hyaluronidase PH20, MMP1, MMP 8, MMP 13) and inhibitors of extracellular matrix degrading enzymes (TIMP 1, TIMP 2, TIMP 3 and TIMP 4). Nucleic acid encoding 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 나노입자이라고 지칭하였다. 본 발명에서 하기 핵산/PS/HA 나노입자 1.1 및 핵산/PS/HA-TCA 나노입자 1.2를 포함하여 ‘HA 나노입자’라고 지칭하였다.Particles formed by self-assembly by mixing the core particle and anionic polysaccharide or particles formed by ultrasonic spraying while mixing mRNA, cationic polypeptide, and anionic polysaccharide were referred to as nanoparticles. In the present invention, the following nucleic acid/PS/HA nanoparticle 1.1 and nucleic acid/PS/HA-TCA nanoparticle 1.2 were referred to as 'HA nanoparticles'.

상기 핵산/PS/HA 나노입자의 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. The preparation of the nucleic acid / PS / HA nanoparticles is performed by dissolving 1 mg / mL of hyaluronic acid (HA, 83 kDa), an anionic polysaccharide, in sterile distilled water or isotonic solution for surface modification of the previously prepared core particle 1.0. Prepared as a 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. A 0.1% core particle 1.1 solution was prepared by dissolving the nucleic acid:PS (μg/ml) ratio at a mass ratio of 30:75 and lyophilized core particle 1.0 at 1 mg/mL in sterile distilled water or isotonic 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 나노입자-DW를 수득하였다. After mixing the 0.1% core particle 1.0 solution and the 0.1% HA solution prepared above at a feed mole ratio (nmol) of 1:0.5, 1:1, 1:1.5 or 1:2, they were treated for 5 minutes and freeze-dried. Thus, HA nanoparticles-DW were obtained.

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

또는, 상기 HA 나노입자 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 나노입자 1.1을 수득하였다. Alternatively, in another preparation of the HA nanoparticle 1.1, the feed mole ratio (nmol) of the nucleic acid/PS]:HA or [nucleic acid/PS]:HA is 1:0.5, 1:0.5, 1: After mixing nucleic acid, PS and HA for about 5 minutes according to 1, 1: 1.5 or 1: 2, a sonicator or extruder can be used appropriately to adjust the size of the particles, and freeze-drying Thus, HA nanoparticles 1.1 were 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 by referring to the present inventor's application patent (Korean Patent Application: 10-2019-0007873) is a HA-TCA conjugate prepared under the condition that the molar ratio of HA to TCA is 1:10, and the HA-TCA conjugate is prepared 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.The nucleic acid/PS/HA-TCA HA composite particle 1.2 of the present invention was slowly vortexed in the 0.1% core particle 1.1 solution and the 0.1% HA-TCA aqueous solution at a molar ratio of 1:0.5, 1:1, 1:1.5 or 1:2. 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 concentration of PS and DOTAP may be used by varying the desired positive charge ratio from PS to 15% (low), 45%/55% (medium), or 85% (high).

압출기를 이용한 균질화Homogenization using an extruder

대조구는 일반적인 기존 방식(bottom-up method, 상향식, 상향식)으로 얻은 수용액에 유효성분 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 혼합한 현탁용액에서 제조한 나노입자이다.The control is a nanoparticle prepared from a suspension solution in which an active ingredient nucleic acid, a cationic compound, and an anionic compound are mixed with an aqueous solution obtained by a conventional method (bottom-up method, bottom-up method).

상기 상향식으로 제조한 나노입자을 포함하는 현탁용액을 LIPEXTM 압출기(Northern Lipids 사, 캐나다)로 다양한 조건에 따른 나노입자 제조 예비실험을 실시하였다.Preliminary experiments were conducted on the nanoparticle production under various conditions using a LIPEX TM extruder (Northern Lipids, Canada) for the suspension solution containing the bottom-up nanoparticles.

상기 제조한 나노입자 현탁용액을 상기 예비실험으로 설정된 LIPEXTM 압출기(Northern Lipids 사, 캐나다)를 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 나노입자을 수확하여 분석하였다.PORETICS TM PETE membrane (Cat.No.T01CP02500) with an average pore size of 0.1 μm stacked in 5 layers at 200 psi using the LIPEX TM extruder (Northern Lipids, Canada) set for the above-prepared nanoparticle suspension solution After stabilizing the solution obtained by passing back and forth five times at room temperature for 1 hour, the formed HA nanoparticles were harvested and analyzed.

6.2. HA 나노입자의 평가6.2. Evaluation of HA nanoparticles

형태학적 분석 및 봉입 확인Morphological analysis and confirmation of encapsulation

입자 크기, 다분산지수 (PDI) 및 제타 전위 분석은 적색 He/Ne 레이저 (633 nm)가 장착된 Zetasizer nano ZSP (Malvern Instrument, 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 Instrument, UK) equipped with a red He/Ne laser (633 nm). Particle size and PDI were measured using Dynamic Light Scattering (DLS) with a scattering angle of 173° at 20 °C and a quartz flow cell (ZEN0023), while 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 caused by Brownian motion and using a correlation function in the instrument corresponding to the Stokes-Einstein relation. These correlation functions are obtained by cumulative analysis and fit simple exponentials from which mean size (z-mean diameter) and distribution width estimate (polydispersity index) are obtained. Similarly, the correlation function is also suitable for multiple exponentials where 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-average diameter and the PDI ranges from 0 to 1, corresponding to monodisperse and very broad distributions, respectively. All nanoparticles were dispersed in ultrapure water using a dilution factor of ~1:100 v/v. All measurements were performed in triplicate and reported as mean ± standard deviation.

다양한 비율로 제조한 HA 나노입자 1.1의 사이즈 분포를 조사한 결과는 <표 4>이다. 이들 결과는 상기 HA 나노입자 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 nanoparticles 1.1 prepared at various ratios. These results indicate that the ratio of nucleic acid/PS:HA is 1:0.5 and 1:1 when the size of the HA nanoparticle 1.0 is in the range of 200 nm.

제조한 HA 나노입자 1.1의 DLS 분석결과DLS analysis result of prepared HA nanoparticles 1.1 첨가몰비
(feed mole ratio, nmol)
molar ratio of addition
(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 나노입자 1.1를 Zetasizer를 이용하여 입자 분석을 하였으며 그 결과는 표 5과 같다. The two materials selected from the above example, nucleic acid, PS and HA, were mixed while sonication for 1 hour on an ice pack without heating in the reaction solution, and the remaining materials not treated in the previous step were added to the complex solution formed by mixing on ice without heating. After the reaction was completed by sonication on the pack for 1 hour, maintained at room temperature for 1 hour, HA nanoparticles 1.1 formed using a LIPEX TM extruder (Northern Lipids, Canada) were analyzed using Zetasizer, and the results were As shown in Table 5.

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

HA 나노입자 1.1을 제조한 DLS 분석결과Results of DLS analysis of HA nanoparticles 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 나노입자 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 nanoparticles of 1.0 were prepared at a molar ratio of 1:1.5 of nucleic acid/PS]; HA, centrifuged, lyophilized, rehydrated with 5% w/w Trehalose solution, and particle sizes before and after rehydration were investigated. did

<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 after freeze-drying, and the particle size increases by about 3 to 4% in PBS than in distilled water (DW).

HA 나노입자 1.1을 동결건조한 후 재수화하여 DLS 분석결과HA nanoparticles 1.1 were lyophilized and then rehydrated, resulting in DLS analysis 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 with other nucleic acids.

HA 나노입자 약물 방출 프로파일HA nanoparticle drug release profile

HA 복합입자 1.1의 안정성과 핵산의 방출은 PBS에서 37℃에서 24시간 처리한 후 원심분리하여 얻은 상징액을 조사하였었다. 상기 HA 복합입자 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 multiparticle 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 multiparticle 1.1 was obtained by performing electrophoresis for 20 minutes at 80 Volt condition using 1x TBE buffer in a 2% agarose gel for the supernatant obtained under various conditions, and then the nucleic acid was 0.5 μg / ml of 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]:HA hardly released mRNA under the addition molar ratio of 1:1.5 and 1:2. [Nucleic acid/PS]:HA 90.0% at molar ratios of 1:0.5 and 63.0% mRNA at 1:1 were found in solution. The 1:1.5 condition showed a small release of nucleic acid and 8.0% of unbound nucleic acid was found. It can be judged that, due to the influence of positively charged HA, as the amount of HA added increases, it reacts strongly with nucleic acid to form more stable particle forms.

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

도 9의 밴드 강도를 판독한 결과는 <표 7>과 같으며, HA 복합입자 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 intensity in FIG. 9 are shown in Table 7. HA multiparticle 1.1 released 100% of the level of the sealed nucleic acid accumulated in the PBS solution for 120 hours and 50% of the nucleic acid between 72 and 96 hours. Emission was observed.

HA 나노입자 1.1로부터 시간대별 핵산의 방출 프로파일Release profiles of nucleic acids over time from HA nanoparticles 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_나노입자을 이용한 나노입자의 제조Example 7. Preparation of nanoparticles using FS_nanoparticles

7.1. FS_나노입자(Free standing LbL 기반 나노입자)의 생산7.1. Production of FS_Nanoparticles (Free standing LbL-based nanoparticles)

FS_나노입자(Free standing LbL 기반 나노입자)은 silicon wafers (Si), polystyrene (PS), polypropylene (PP) and Teflon (PTFE) 실리콘 웨이퍼(Si), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 테프론(PTFE)의 네 가지 기판에 구축하였다. 필름 증착 전에 에탄올로 세척하고 질소 흐름으로 건조하기 전에 물로 완전히 헹구었다.FS_nanoparticles (Free standing LbL-based nanoparticles) are silicon wafers (Si), polystyrene (PS), polypropylene (PP) and Teflon (PTFE) silicon wafers (Si), polystyrene (PS), polypropylene (PP) and It was built on four substrates of Teflon (PTFE). It was washed with ethanol before film deposition and thoroughly rinsed with water before drying with a nitrogen flow.

다중 전해질 용액은 달리 언급하지 않는 한 0.15 M NaCl pH pH 7.4에서 다양한 농도 (1, 3 또는 5 mg/mL)로 새로 준비하였다. HA는 pKa가

Figure pat00011
2.9이므로 산성 pH에서 음전하이다. PS는 pKa가
Figure pat00012
9.2-13.3이므로 양전하를 띠고 수용액에 용해되기 위해서는 산성 환경이 필요하다. pH 조정을 위해, pH 5.5 아세트산 나트륨 완충액 (0.1m)을 추가 염 (0.15m NaCl)의 존재하에서 제조하였다.Multi-electrolyte solutions were freshly prepared at various concentrations (1, 3 or 5 mg/mL) in 0.15 M NaCl pH 7.4 unless otherwise noted. HA has a pKa of
Figure pat00011
2.9, so it is negatively charged at acidic pH. PS is the pKa
Figure pat00012
9.2-13.3, so it has a positive charge and requires an acidic environment to dissolve in aqueous solutions. 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 up 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. Deionized water was used in all experiments unless otherwise specified.

상기 세척된 슬라이드에 음이온성 HA, 양이온성 PS, 유효성분 핵산, PS, HA를 증착하였으며, 이를 1 단위체로 하여 반복적으로 증착하여 나노입자를 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 deposited on the washed slide, and nanoparticles were prepared by repeatedly depositing them as one unit. The washed slides were continuously immersed in PS and HA (10 mL) solutions for 15 min each and then rinsed twice in 0.15 M NaCl pH 4.5 between solutions.

또는, FS_나노입자은 먼저 에탄올과 물로 세척된 폴리프로필렌 polypropylene 지지체를 사용하여 생산하였다. 다층 고분자 전해질의 자동 제조를 위해 특별히 설계된 침지 로봇(dipping robot) 또는 잉크젯 프린팅을 사용하여 PS 및 HA 이중층을 형성하기 위해 템플릿에 고분자 전해질 용액을 교대로 증착하였다. Alternatively, FS_nanoparticles were first produced using a polypropylene support washed with ethanol and water. A polyelectrolyte solution was alternately deposited on a template to form a PS and HA bilayer using a dipping robot specially designed for automated production of multilayer polyelectrolyte or inkjet printing.

각 고분자 전해질 용액 증착 단계 사이에 슬라이드를 아세테이트 완충 용액에 담근다. 증착이 종료되고 세척 처리 단계없이 기판에서 필름을 분리 여부를 조사하였다. 이를 위해 소수성 측면에서 Si, PP, PS 및 PTFE 4 가지 유형의 기판을 선택하였다. 고분자 전해질과 기판 사이에 약한 van der Waals 상호 작용이 확립되어 기판에서 쉽게 벗겨지는 결함없는 FS 나노입자을 생산할 수 있었다. Between each polyelectrolyte solution deposition step, the slide is immersed in an acetate buffer solution. After the deposition was completed, it was investigated whether or not the film was separated from the substrate without a cleaning treatment step. For this, four types of substrates were selected in terms of hydrophobicity: Si, PP, PS, and PTFE. A weak van der Waals interaction was established between the polyelectrolyte and the substrate, enabling the production of defect-free FS nanoparticles that peel off easily from the substrate.

Si로 제작된 (PS/HA) 100 다층 필름은 견고하지 않고 PTFE 기판으로 제작된 필름은 분리할 수 없었다. 반대로 PP 및 PS 기판에 구축된 나노입자은 건조되도록 두는 것만으로도 잘 분리할 수 있었다. 핀셋으로 쉽게 다룰 수 있고 가위로 어떤 모양이라도 자를 수 있다. The (PS/HA) 100 multilayer film made of Si was not robust and the film made of PTFE substrate was inseparable. Conversely, the nanoparticles built on the PP and PS substrates could be separated just by allowing them to dry. It is easy to handle 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) 또는 잉크젯 프린팅을 사용하여 음이온성 HA, 양이온성 PS, 유효성분 핵산, PS, HA를 증착하였으며, 이를 1 단위체로 하여 반복적으로 증착하여 나노입자를 제조하였다. layer-by-layer (LbL) 나노입자의 층 수가 증가함에 따라 선형적으로 성장하였다. PVPMC기반 다층의 분해 속도는 수용액에서 염의 농도를 변경하여 잘 제어할 수 있다. PVPMC기반 다층 필름은 0.9% 생리 식염수에서 15 분 이내에 완전히 분해되었다. Another LbL technique involves depositing a cationic compound, poly (4-vinylpyridiniomethanecarboxylate) (PVPMC) on selected substrates, then using a specially designed dipping robot or inkjet printing to create anionic HA, cationic PS, Active ingredients nucleic acid, PS, and HA were deposited, and nanoparticles were prepared by repeatedly depositing them as one unit. The layer-by-layer (LbL) nanoparticles grew linearly as the number of layers increased. The degradation rate of PVPMC-based multilayers can be well controlled by changing the salt concentration in the aqueous solution. The PVPMC-based multilayer film was completely degraded within 15 minutes in 0.9% physiological saline.

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

대조구는 일반적인 기존 방식(bottom-up method, 상향식, 상향식)으로 얻은 수용액에 유효성분 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물을 혼합한 현탁용액에서 제조한 나노입자이다.The control is a nanoparticle prepared from a suspension solution in which an active ingredient nucleic acid, a cationic compound, and an anionic compound are mixed with an aqueous solution obtained by a conventional method (bottom-up method, bottom-up method).

나노입자의 개발은 음이온성 핵산, 양이온성 화합물와 음이온성 화합물의 혼성화 순서 및 이들의 비율, UHPH 적용 압력 및 재순환주기에 따라 여러 단계로 수행하였다. 처음에는 음이온성 핵산, 양이온성 화합물 및 음이온성 화합물의 3 가지 고분자 용액을 1mg/mL 농도의 초순수에서 독립적으로 제조하였다. The development of nanoparticles was carried out in several steps according to the anionic nucleic acid, hybridization order and ratio of cationic and anionic compounds, UHPH applied pressure and recirculation cycle. Initially, three polymer solutions of anionic nucleic acid, cationic compound and anionic compound were independently prepared in ultrapure water at a concentration of 1 mg/mL.

사례 I의 경우 음이온성 핵산 용액과 양이온성 화합물 용액을 진탕하면서(~ 300rpm, 25℃) 혼합하여 정전기적 상호 작용에 의해 코어입자를 형성하는 현탁용액 A를 제조하였다. 이어서 현탁용액 A를 진탕하면서 음이온성 화합물를 첨가하고 초음파 처리하여 코어입자와 음이온성 화합물의 정전기적인 상호작용으로 형성되는 나노입자를 포함하는 현탁용액 B를 제조하였다. In Case I, a suspension solution A was prepared by mixing an anionic nucleic acid solution and a cationic compound solution while shaking (~ 300 rpm, 25° C.) to form core particles by electrostatic interaction. Subsequently, an anionic compound was added while shaking the suspension solution A, and ultrasonic treatment was performed to prepare a suspension solution B containing nanoparticles formed by electrostatic interaction between the core particles and the anionic compound.

사례 2의 경우는 1mg/mL 농도의 음이온성 핵산 용액, 양이온성 화합물 용액과 음이온성 화합물 용액을 진탕하면서 각각 첨가하고, 초음파 처리하여 이들간의 정전기적 상호작용으로 형성되는 나노입자를 포함하는 현탁용액 C를 제조하였다.Case 2 is a suspension solution containing nanoparticles formed by electrostatic interaction between the anionic nucleic acid solution, cationic compound solution and anionic compound solution at a concentration of 1 mg/mL, each added while shaking, and sonicated. C was prepared.

사례 3의 경우는 기판에 layer by layer 방식으로 제조되고 용출된 나노입자을 포함하는 용액 D를 제조하였다.In Case 3, solution D containing nanoparticles prepared and eluted in a layer-by-layer manner was prepared on a substrate.

상기 제조된 현탁용액 B, C 그리고 용액 D를 Nano DeBEE 2000 Series Homogenizer(BEE International 사, 미국)를 사용한 UHPH로 균질화하여 나노입자를 제조하였다. Nanoparticles were prepared by homogenizing the prepared suspension solutions B, C, and solution D with UHPH using a Nano DeBEE 2000 Series Homogenizer (BEE International, USA).

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 were pressure (68.9, 137.9, 172.4 and 2000 MPa) and number of recirculation cycles (1 and 4 times).

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

본 발명에서 입자의 정제는 입자가 포함된 버퍼에 100% EtOH를 첨가하여 70% EtOH이 되도록 하고 4℃에서 5분간 원심분리한 후 70% EtOH로 2회 세척하며 원심분리 4℃에서 5분간 원심분리한 후 멸균증류수 또는 등장액을 첨가하는 제4법; In the present invention, the purification of the particles is performed by adding 100% EtOH to the buffer containing the particles to make them 70% EtOH, centrifuging at 4 ° C for 5 minutes, washing twice with 70% EtOH, and centrifugation at 4 ° C for 5 minutes. A fourth method of adding sterile distilled water or isotonic solution after separation;

20 μL isopropanol 첨가 후 태핑하고 -20℃에서 15분간 처리한 후 4℃에서 5분간 원심분리하며, 70% EtOH로 2회 세척한 후, 침전물을 말린 후 멸균증류수 또는 등장액을 첨가하는 제5 방법; 그리고 A fifth method of adding 20 μL isopropanol followed by tapping, treating at -20 ° C for 15 minutes, centrifuging at 4 ° C for 5 minutes, washing twice with 70% EtOH, drying the precipitate and adding sterile distilled water or isotonic solution; and

2.5X 양의 100% EtOH, 3M sodium acetate 첨가하고 태핑한 후 -20℃에서 15분간 처리하며 4℃에서 5분간 원심분히하고 70% EtOH로 2회 세척한 후 침전물을 말린 후 멸균증류수 또는 등장액을 첨가하는 제6 방법;을 포함하는 방법에서 선택된 이상적인 어느 한 방법을 사용하였다.After adding 2.5X amount of 100% EtOH and 3M sodium acetate, tapping, treating at -20℃ for 15 minutes, centrifuging at 4℃ for 5 minutes, washing twice with 70% EtOH, drying the precipitate, and using sterile distilled water or isotonic solution. A sixth method of adding; was used as an ideal method selected from methods including.

본 발명에서 약물 방출 분석 방법은 입자에 FBS 첨가하여 최종 50% FBS 농도의 반응액 제조하고 37˚C, CO2incubator에서 시간대별 반응한 후, 원심분리하여 상징액을 Gel retardation 분석법으로 분석하였다.In the drug release analysis method in the present invention, FBS was added to the particles to prepare a reaction solution with a final 50% FBS concentration, followed by reaction over time in a 37˚C, CO 2 incubator, centrifugation, and the supernatant was analyzed 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, lyophilization 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 lyophilize. proceeded. Freeze-drying time was determined according to the amount and was 1 hour/100 μL. The freeze-dried sample was stored at room temperature using a container separated from the lyophilizer while maintaining a vacuum state.

실시예 8. 복합입자의 생물학적 평가Example 8. Biological evaluation of multiparticulates

8.1. 실험 재료 및 방법8.1. Experimental Materials and Methods

8.1.1. 세포 배양 및 세포성 흡수 이미징8.1.1. Cell culture and cellular uptake imaging

마우스 대장암 세포주(CT26) 및 인간 대장암 세포주(HT29)는 ATCC(MD, 미국)로부터 구입하였고, 10% 우태아혈청(FBS) 및 1% 항생제-항진균제를 함유하는 RPMI1640 배지(Gibco, 미국)에서 37 ℃ 온도에서 CO2 인큐베이터로 배양하였다. 유리 바닥의 35-pi 세포배양 접시에 1 × 105 개의 CT26 세포를 접종하고, 36시간 동안 배양하였다.Mouse colorectal cancer cell line (CT26) and human colorectal cancer cell line (HT29) were purchased from ATCC (MD, USA), RPMI1640 medium (Gibco, USA) containing 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% antibiotic-antimycotic. were cultured in a CO2 incubator at 37 °C. 1 × 10 5 CT26 cells were inoculated in a 35-pi cell culture dish with a glass bottom, and cultured for 36 hours.

세포를 PBS로 세척하고 6시간 동안 어두운 곳에서 무혈청 RPMI 배지에서 관심 mRNA를 포함하는 나노입자와 배양하였다. 그 후 세포를 PBS로 2회 세척하고 2% 파라포름알데하이드 용액으로 고정한 후 DAPI(4,6-diamidino-2-phenylindole)로 10분 동안 염색하였다. 이어서, 세포를 PBS로 2회 세척하고, DAPI (청색; λEx = 405 nm, λEm = 450-500 nm) 및 Ce6 (적색; λEx = 633 nm, λEm = 650-730 nm)을 공초점 레이저 스캐닝 현미경(Leica TCS SP8; Leica Microsystems, 독일)을 사용하여 분석하였다.Cells were washed with PBS and incubated with nanoparticles containing the mRNA of interest in serum-free RPMI medium in the dark for 6 hours. Then, the cells were washed twice with PBS, fixed with 2% paraformaldehyde solution, and then stained with DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole) for 10 minutes. Cells were then washed twice with PBS, and DAPI (blue; λEx = 405 nm, λEm = 450–500 nm) and Ce6 (red; λEx = 633 nm, λEm = 650–730 nm) were examined with a confocal laser scanning microscope. (Leica TCS SP8; Leica Microsystems, Germany).

한편, 관심 mRNA를 포함하는 나노입자를 이용한 실험을 위해, 유리 바닥의 35-pi 세포배양 접시에 1 × 105 개의 CT26 세포를 시딩하고, 36시간 동안 배양하였다. 세포를 PBS로 세척하고 무혈청 RPMI 배지에서 0.1 mg/mL 관심 mRNA를 포함하는 나노입자와 6시간 배양하였다. 그 후 세포를 PBS로 2회 세척하고 2% 파라포름알데하이드 용액으로 고정한 후 DAPI로 10분 동안 염색하였다. 이어서, 세포를 PBS로 2회 세척하고, DAPI (청색; λEx = 405 nm, λEm = 450-500 nm) 및 Cy5.5 (적색; λEx = 633 nm, λEm = 650-730 nm)을 공초점 레이저 스캐닝 현미경(Leica TCS SP8; Leica Microsystems)을 사용하여 분석하였다.Meanwhile, for experiments using nanoparticles containing the mRNA of interest, 1 × 10 5 CT26 cells were seeded in a 35-pi cell culture dish with a glass bottom and cultured for 36 hours. Cells were washed with PBS and incubated with nanoparticles containing 0.1 mg/mL mRNA of interest in serum-free RPMI medium for 6 hours. Then, the cells were washed twice with PBS, fixed with 2% paraformaldehyde solution, and then stained with DAPI for 10 minutes. Cells were then washed twice with PBS, DAPI (blue; λEx = 405 nm, λEm = 450–500 nm) and Cy5.5 (red; λEx = 633 nm, λEm = 650–730 nm) confocal laser Analysis was performed using a scanning microscope (Leica TCS SP8; Leica Microsystems).

8.1.2. 세포 생존능(cell viability) 평가8.1.2. Cell viability evaluation

관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 세포 독성은 세포 계수 키트-8(CCK-8; Dojindo Molecular Technologies, Inc., 미국)을 사용한 비색(colorimetric) 분석을 사용하여 평가하였다. 1 × 104 개의 CT26 세포를 96-well 플레이트의 각 well에 시딩하고 24시간 동안 배양한 다음, 1 내지 100 μg/ml의 관심 mRNA를 포함하는 나노입자와 함께 24시간 동안 배양 한 후 PBS로 2회 세척하였다. 이어서, 세포를 10% CCK-8 용액이 함유된 배지와 함께 30분 동안 배양하고, 마이크로 플레이트 리더(VERSAmaxTM; Molecular Devices Corp., 미국)를 사용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.The cytotoxicity of the nanoparticles containing the mRNA of interest was evaluated using a colorimetric assay using a cell counting kit-8 (CCK-8; Dojindo Molecular Technologies, Inc., USA). 1 × 10 4 CT26 cells were seeded in each well of a 96-well plate and cultured for 24 hours, followed by incubation with nanoparticles containing 1 to 100 μg/ml of the mRNA of interest for 24 hours, followed by 2 in PBS. washed twice. Subsequently, the cells were incubated for 30 minutes with a medium containing 10% CCK-8 solution, and absorbance was measured at 450 nm using a microplate reader (VERSAmax™; Molecular Devices Corp., USA).

8.1.3. Annexin V/PI 염색을 이용한 세포 사멸 분석(cell death assay)8.1.3. Cell death assay using Annexin V/PI staining

100 mm 배양 접시에서 2 × 106 개의 CT26 세포를 36시간 동안 배양하였다. 그리고, 세포를 관심 mRNA를 포함하는 나노입자와 함께 6시간 동안 배양한 후 PBS로 2회 세척하였다. 세포에 트립신을 처리하고 Annexin V 결합 버퍼를 함유하는 500 μl의 1% FBS로 재현탁한 후 세포를 1시간 동안 추가로 배양하고 10분 동안 Alexa Fluor™ 488 Annexin V 및 요오드화 프로피디움(propidium iodide; PI)로 염색하였다. 이어서, 200 μl의 세포 현탁액을 유리 바닥의 35-pi 세포 배양 접시에 넣어주고, 이를 5분 후에 PBS로 세척한 후 공초점 레이저 스캐닝 현미경(Leica TCS SP8; Leica Microsystems, 독일)을 사용하여 즉시 분석하였다. 각각의 형광체(fluorophore)은 다음과 같은 조건으로 관찰하였다: Alexa Fluor™ 488-Annexin V, 녹색, λEx = 488 nm, λEm = 500-550 nm; 요오드화 프로피디움, 적색, λEx = 514 nm, λEm = 590-650 nm.2 × 10 6 CT26 cells were cultured for 36 hours in a 100 mm culture dish. Then, the cells were incubated with the nanoparticles containing the mRNA of interest for 6 hours and washed twice with PBS. After trypsinizing the cells and resuspending them in 500 μl of 1% FBS containing Annexin V binding buffer, the cells were further incubated for 1 hour and then treated with Alexa Fluor™ 488 Annexin V and propidium iodide (PI) for 10 minutes. ) was stained. Subsequently, 200 μl of the cell suspension was placed in a glass bottom 35-pi cell culture dish, washed with PBS after 5 minutes, and immediately analyzed using a confocal laser scanning microscope (Leica TCS SP8; Leica Microsystems, Germany). did Each fluorophore was observed under the following conditions: Alexa Fluor™ 488-Annexin V, green, λEx = 488 nm, λEm = 500-550 nm; Propidium iodide, red, λEx = 514 nm, λEm = 590-650 nm.

8.1.4. 웨스턴 블롯(Western blot)8.1.4. Western blot

150 mm 배양 접시에서 4 × 106 개의 CT26 세포를 36 시간 동안 배양하고, 관심 mRNA를 포함하는 나노입자와 함께 6시간 동안 추가로 배양하였다. 세포를 PBS로 2회 세척하고 트립신을 처리하였다. 트립신을 처리한 세포를 10% FBS를 함유하는 500 μl의 RPMI1640 배지로 재현탁시켰다. 200 μl의 세포 현탁액을 . 관심 mRNA를 포함하는 나노입자 처리된 세포를 추가로 1시간 동안 배양한 다음 상층액을 수확하였다. 수확한 상층액은 탈염컬럼(Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter Unit-3K, Merck KGaA, 독일)을 사용하여 제조사의 지침에 따라 두번 농축하였다. 단백질은 SDS-PAGE 젤(조정배지에서 GAPDH 및 HMGB1의 경우 12%, 카스파제-3의 경우 16%, 세포펠릿의 HMGB1)을 사용하여 전기영동을 통해 분리되었다. 1차 항체로서 anti-카스파제-3 항체(1 : 1000 및 1 : 500, 9662S 및 9661, Cell Signaling, 미국), anti-HMGB1 항체(1 : 660, ab79823, Abcam, 영국) 및 anti-GAPDH 항체(1 : 1000, sc-32233, 산타 크루즈 바이오 테크놀로지, 미국)를 처리하였다. 2차 항체로는 HRP이 접합된 anti-rabbit IgG(1 : 1000, Invitrogen, 미국)를 사용하였다. 블로팅된 막은 실시간 광학 영상 시스템(LAS-3000; Fuji Photo Film, 일본)을 사용하여 분석하였다.In a 150 mm culture dish, 4 × 10 6 CT26 cells were cultured for 36 hours, and further incubated with the nanoparticles containing the mRNA of interest for 6 hours. Cells were washed twice with PBS and trypsinized. Trypsinized cells were resuspended in 500 μl of RPMI1640 medium containing 10% FBS. 200 μl of cell suspension. Cells treated with nanoparticles containing the mRNA of interest were cultured for an additional hour and then the supernatant was harvested. The harvested supernatant was concentrated twice using a desalting column (Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter Unit-3K, Merck KGaA, Germany) according to the manufacturer's instructions. Proteins were separated by electrophoresis using SDS-PAGE gels (12% for GAPDH and HMGB1 in conditioned media, 16% for caspase-3, and HMGB1 in cell pellets). As primary antibodies, anti-caspase-3 antibody (1 : 1000 and 1 : 500, 9662S and 9661, Cell Signaling, USA), anti-HMGB1 antibody (1 : 660, ab79823, Abcam, UK) and anti-GAPDH antibody (1:1000, sc-32233, Santa Cruz Biotechnology, USA). As a secondary antibody, HRP-conjugated anti-rabbit IgG (1:1000, Invitrogen, USA) was used. The blotted membrane was analyzed using a real-time optical imaging system (LAS-3000; Fuji Photo Film, Japan).

한편, 관심 mRNA를 포함하는 나노입자를 이용한 실험도 상기와 동일하게 진행하였으며, 1차 항체로는 anti-HSP70 항체(1 : 650), anti-HMGN1 항체(1 : 500), anti-IL-33 항체(1 : 500), anti-GSDME(DFNA5) 항체(1 : 100)을 처리하였다. 2차 항체로는 HRP이 접합된 anti-rat IgG(1 : 1000, invitrogen, 미국)를 처리하였다.On the other hand, experiments using nanoparticles containing the mRNA of interest were conducted in the same manner as above, and anti-HSP70 antibody (1:650), anti-HMGN1 antibody (1:500), and anti-IL-33 were used as primary antibodies. Antibody (1:500) and anti-GSDME (DFNA5) antibody (1:100) were treated. As a secondary antibody, HRP-conjugated anti-rat IgG (1 : 1000, Invitrogen, USA) was treated.

8.1.5. 골수 유래 수지상세포(Bone marrow-derived dendritic cell)의 성숙도 평가8.1.5. Evaluation of maturity of bone marrow-derived dendritic cells

골수는 8주령의 BALB/c 마우스로부터 얻었다. 골수 유래 수지상세포(BMDC)는 GM-CSF(20 ng/mL), IL-4(20 ng/mL), 2-머캅토에탄올(50 μM) 및 10%(v/v) FBS를 포함하는 RPMI 1640 배지로 일주일 동안 골수에서 세포를 배양함으로써 제조하였다. 1 × 107 개의 CT26 세포를 관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 10 μM)로 처리하였다. 6시간 경과 후, 3 mL의 CT26 세포 배양 상층액을 6-well 플레이트로 옮기고, 24시간 동안 각각의 well 당 4 ×106 개의 BMDC와 함께 배양하였다. 최종적으로, BMDC를 FITC가 접합된 anti-CD86 항체로 1시간 동안 염색하고, 유세포 분석기(Guava EasyCyte, Merck Millipore, 미국)를 사용하여 분석하였다.Bone marrow was obtained from 8-week-old BALB/c mice. Bone marrow-derived dendritic cells (BMDC) were cultured in RPMI containing GM-CSF (20 ng/mL), IL-4 (20 ng/mL), 2-mercaptoethanol (50 μM) and 10% (v/v) FBS. It was prepared by culturing cells in bone marrow for one week with 1640 medium. 1 × 10 7 CT26 cells were treated with 10 μM) of nanoparticles containing the mRNA of interest. After 6 hours, 3 mL of the CT26 cell culture supernatant was transferred to a 6-well plate and cultured with 4 × 10 6 BMDCs per well for 24 hours. Finally, BMDCs were stained with FITC-conjugated anti-CD86 antibody for 1 hour and analyzed using a flow cytometer (Guava EasyCyte, Merck Millipore, USA).

8.1.6. 인비보(in vivo) 생체분포거동(biodistribution) 분석8.1.6. In vivo biodistribution analysis

관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 체내 분포는 CT26 종양을 보유한 4주령의 BALB/c 누드 마우스 모델을 사용하여 평가하였다. 구체적으로, 마우스의 측면에 1 × 106 개의 세포를 함유하는 CT26 세포 현탁액(100 μL)을 피하 주사하여 종양을 접종하고 14일 동안 종양을 거의 150 mm3으로 성장시켰다. 관심 mRNA를 포함하는 나노입자를 마우스의 꼬리에 정맥내 주사하고 실시간 광학 영상 시스템(IVIS Lumina K; PerkinElmer Inc., 미국; λEx = 660 nm, λEm = 710 nm)을 사용하여 24시간 동안 모니터링 하였다. 이어서, 간, 폐, 신장, 비장, 심장 및 종양을 포함한 주요 기관을 수확하고 실시간 광학 영상 시스템을 사용하여 분석하였다.The body distribution of nanoparticles containing the mRNA of interest was evaluated using a 4-week-old BALB/c nude mouse model bearing CT26 tumors. Specifically, a CT26 cell suspension (100 μL) containing 1×10 6 cells was subcutaneously injected into the flank of the mouse to inoculate the tumor, and the tumor grew to approximately 150 mm 3 for 14 days. Nanoparticles containing the mRNA of interest were injected intravenously into the tail of mice and monitored for 24 hours using a real-time optical imaging system (IVIS Lumina K; PerkinElmer Inc., USA; λEx = 660 nm, λEm = 710 nm). Then, major organs including liver, lung, kidney, spleen, heart and tumor were harvested and analyzed using a real-time optical imaging system.

8.1.7. 항종양 생장 시험8.1.7. Anti-tumor growth test

4주령 BALB/c 마우스를 사용한 CT26 종양-보유 모델은 마우스의 측면에 1 × 106 개의 세포를 함유하는 CT26 세포 현탁액(100 μL)의 피하 주사에 의해 제조되었다. 종양을 8일 동안 거의 60-70 mm3 부피까지 성장시키고, 실험 목적에 따라 다음의 7개 군으로 분류하였다: i) 식염수, ii) [MLKL mRNA:PS]/HSA 복합입자, iii) [sPD-L1:PS]/HSA 복합입자 iv) [MLKL mRNA +sPD-L1 mRNA:PS]/HSA 복합입자, v) MLKL mRNA:PS]/HA 복합입자, vi) [sPD-L1:PS]/HA 복합입자 및 vii) [MLKL mRNA + sPD-L1 mRNA:PS]/HA 복합입자로 2 ug/kg의 용량으로 각각 8, 11 및 14일째에 투여되었다. 종양의 부피는 최대 직경 × 최소 직경2 × 0.5로 계산되었다. CIG(Complete inhibition of tumor growth)는 초기 지점보다 작은 종양크기(tumor burdens)로 정의되었다.A CT26 tumor-bearing model using 4-week-old BALB/c mice was prepared by subcutaneous injection of a CT26 cell suspension (100 μL) containing 1×10 6 cells into the flank of the mouse. Tumors were grown to approximately 60-70 mm 3 volume for 8 days and classified into 7 groups according to experimental purpose: i) saline, ii) [MLKL mRNA:PS]/HSA complexes, iii) [sPD -L1:PS]/HSA conjugate iv) [MLKL mRNA +sPD-L1 mRNA:PS]/HSA conjugate, v) MLKL mRNA:PS]/HA conjugate, vi) [sPD-L1:PS]/HA multiparticulates and vii) [MLKL mRNA + sPD-L1 mRNA:PS]/HA multiparticulates at a dose of 2 ug/kg on days 8, 11 and 14, respectively. Tumor volume was calculated as maximum diameter × minimum diameter 2 × 0.5. Complete inhibition of tumor growth (CIG) was defined as tumor burdens smaller than the initial point.

한편, 관심 mRNA를 포함하는 나노입자를 이용한 실험의 경우에는 실험 목적에 따라 다음의 7개 군으로 분류하였다: i) 식염수, ii) [MLKL mRNA:PS]/HSA 복합입자, iii) [sPD-L1:PS]/HSA 복합입자 iv) [MLKL mRNA +sPD-L1 mRNA:PS]/HSA 복합입자, v) MLKL mRNA:PS]/HA 복합입자, vi) [sPD-L1:PS]/HA 복합입자 및 vii) [MLKL mRNA + sPD-L1 mRNA:PS]/HA 복합입자는 2 ug/kg의 용량으로 각각 8, 11, 14 및 17일째에 투여되었다. DPP4i는 8일째부터 17일째까지 25 mg/kg의 용량으로 매일 투여하였다.On the other hand, in the case of experiments using nanoparticles containing the mRNA of interest, the following 7 groups were classified according to the purpose of the experiment: i) saline, ii) [MLKL mRNA:PS]/HSA complex particles, iii) [sPD- L1:PS]/HSA complex iv) [MLKL mRNA +sPD-L1 mRNA:PS]/HSA complex, v) MLKL mRNA:PS]/HA complex, vi) [sPD-L1:PS]/HA complex particles and vii) [MLKL mRNA + sPD-L1 mRNA:PS]/HA multiparticulates at a dose of 2 ug/kg were administered on days 8, 11, 14 and 17, respectively. DPP4i was administered daily at a dose of 25 mg/kg from day 8 to day 17.

8.1.8. 전이성 종양에 대한 항종양 효능 시험8.1.8. Anti-tumor efficacy test for metastatic tumors

4주령 BALB/c 마우스를 사용한 CT26 종양 보유 모델은 1 × 106 개의 CT26 세포를 피하 주사하여 제조하였다. 7일째 되는 날, 전이성 폐암을 유도하기 위해 4 × 105 개의 세포를 정맥내 주사하였다. 8일째에, 마우스를 7개의 군으로 나누고 다음과 같이 처리하였다: i) 식염수, ii) [MLKL mRNA:PS]/HSA 복합입자, iii) [sPD-L1:PS]/HSA 복합입자 iv) [MLKL mRNA +sPD-L1 mRNA:PS]/HSA 복합입자, v) MLKL mRNA:PS]/HA 복합입자, vi) [sPD-L1:PS]/HA 복합입자 및 vii) [MLKL mRNA + sPD-L1 mRNA:PS]/HA 복합입자를 2 ug/kg의 용량으로 8, 11 및 14일째 되는 날 종양 보유 마우스에 정맥내 투여하였다. A CT26 tumor bearing model using 4-week-old BALB/c mice was prepared by subcutaneous injection of 1 × 10 6 CT26 cells. On day 7, 4 × 10 5 cells were intravenously injected to induce metastatic lung cancer. On day 8, mice were divided into 7 groups and treated as follows: i) saline, ii) [MLKL mRNA:PS]/HSA multiparticulates, iii) [sPD-L1:PS]/HSA multiparticulates iv) [ MLKL mRNA +sPD-L1 mRNA:PS]/HSA conjugate, v) MLKL mRNA:PS]/HA conjugate, vi) [sPD-L1:PS]/HA conjugate, and vii) [MLKL mRNA + sPD-L1 mRNA:PS]/HA multiparticles were intravenously administered to tumor-bearing mice on days 8, 11 and 14 at a dose of 2 ug/kg.

종양의 부피는 최대 직경 × 최소 직경2 × 0.5로 계산되었다. Tumor volume was calculated as maximum diameter × minimum diameter 2 × 0.5.

22일째에, 마우스에서 폐를 적출하고, 15% 인디아 잉크 용액으로 염색한 후 Fekete's solution(70 mL의 EtOH, 10 mL의 포르말린, 5 mL의 아세트산 및 15 mL의 탈이온수)을 사용하여 48시간 동안 고정하였다.On day 22, the lungs were removed from the mice, stained with 15% India ink solution, and then treated with Fekete's solution (70 mL of EtOH, 10 mL of formalin, 5 mL of acetic acid, and 15 mL of deionized water) for 48 h. Fixed.

8.1.9. 엑스비보 조직학적 분석(ex vivo histology)8.1.9. ex vivo histology

22일째 되는 날 마우스의 폐, 비장 및 종양을 적출하고 4% 파라포름알데하이드 용액으로 고정시켰다. 조직을 파라핀에 매립하고, 슬라이드 글라스에서 두께 4 μm의 슬라이스로 절단하였다. CD8+T 림프구를 관찰하기 위해, 조직을 anti-mouse CD8 alpha-Alexa Fluor™ 488 접합 항체(1 : 200)로 염색하고 DAPI Fluoromount G(SouthernBiotech, 미국)로 마운트하였다. 슬라이드는 공초점 레이저 스캐닝 현미경(Leica TCS SP8)을 사용하여 관찰하였다. 또한, 현미경 슬라이드 스캐너(Aperio CS2; Leica Biosystems, 독일)를 사용하여 H&E(hematoxylin and eosin)으로 염색된 조직 슬라이드를 관찰하였다. 관심 mRNA를 포함하는 나노입자를 이용한 실험의 경우, CD80+수지상세포 및 CD49b+NK세포(natural killer cell)를 관찰하기 위해, 조직을 FITC anti-mouse CD80 접합항체(1 : 100) 및 FITC anti-mouse CD49b 접합항체(1 : 100)로 염색하였다.On the 22nd day, the lungs, spleens and tumors of the mice were removed and fixed with 4% paraformaldehyde solution. Tissues were embedded in paraffin and cut into slices with a thickness of 4 μm on slide glass. To observe CD8+T lymphocytes, tissues were stained with anti-mouse CD8 alpha-Alexa Fluor™ 488 conjugated antibody (1:200) and mounted with DAPI Fluoromount G (Southern Biotech, USA). Slides were observed using a confocal laser scanning microscope (Leica TCS SP8). In addition, tissue slides stained with H&E (hematoxylin and eosin) were observed using a microscope slide scanner (Aperio CS2; Leica Biosystems, Germany). In the case of experiments using nanoparticles containing the mRNA of interest, to observe CD80 + dendritic cells and CD49b + NK cells (natural killer cells), tissues were conjugated with FITC anti-mouse CD80 antibody (1: 100) and FITC anti-mouse It was stained with CD49b conjugated antibody (1:100).

8.2. 각 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 세포 독성 및 세포사멸 유도능 평가8.2. Evaluation of cytotoxicity and apoptosis inducing ability of nanoparticles containing each MLKL mRNA

MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 세포독성은 대장암 세포주 CT26(colon carcinoma)에서 평가하였다. 먼저, 96-well 플레이트에 1×104 cells/well의 밀도로 시딩(seeding)한 후 36시간 동안 배양하였다. 이후 제조된 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 다양한 농도(1-100 μg/ml)로 처리한 후 24시간 후에 CCK-8 분석법을 이용하여 세포 생존율을 측정하였다(구체적인 방법은 상기 실험 재료 및 방법 참조).The cytotoxicity of nanoparticles containing MLKL mRNA was evaluated in colon cancer cell line CT26 (colon carcinoma). First, seeding was performed in a 96-well plate at a density of 1×10 4 cells/well, followed by culturing for 36 hours. Thereafter, the prepared nanoparticles containing MLKL mRNA were treated at various concentrations (1-100 μg/ml), and 24 hours later, cell viability was measured using the CCK-8 assay (see Experimental Materials and Methods above for specific methods). ).

그 결과 도 3d에 나타난 바와 같이, 다음으로, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 감응 세포사멸 유도능을 평가하기 위하여, 2×106 개의 CT26 세포를 100-pi 디쉬에서 36시간 동안 배양하고, 일정 농도의 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 6시간 동안 처리하였다. 48-well 플레이트에 세포를 재분산 시켜 24시간 동안 추가 배양을 진행하고, CCK-8 분석법을 이용하여 세포 생존율을 측정하였다.As a result, as shown in FIG. 3d, next, in order to evaluate the nanoparticle-sensitized apoptosis inducing ability containing MLKL mRNA, 2×10 6 CT26 cells were cultured in a 100-pi dish for 36 hours, and a certain concentration Nanoparticles containing MLKL mRNA of were treated for 6 hours. The cells were redispersed in a 48-well plate, further cultured for 24 hours, and cell viability was measured using the CCK-8 assay.

그 결과 도 3e 및 3f에 나타난 바와 같이, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에 의하여 세포 독성이 증가함을 알 수 있었다(도 3f). As a result, as shown in FIGS. 3e and 3f, it was found that the cytotoxicity was increased by the nanoparticles containing MLKL mRNA (FIG. 3f).

8.3. 각 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 네크롭토시스 유사 세포사멸 유도능 확인8.3. Confirmation of necroptosis-like apoptosis inducing ability of nanoparticles containing each MLKL mRNA

8.3.1. MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 네크롭토시스 유사 세포사멸 유도능8.3.1. Ability of nanoparticles containing MLKL mRNA to induce necroptosis-like apoptosis

MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 세포사멸 기전을 검증하기 위하여, Annexin V/PI 염색 후 공초점 현미경을 통하여 세포의 형상을 관찰하였다. 구체적으로, 2×106 개의 RIPK-3 결핍 CT26 대장암 세포주를 100-pi 디쉬에서 36시간 동안 배양한 후, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 6시간 동안 처리하였다. 이 후, 500 μl의 Annexin V 결합 버퍼에 재분산하여 추가적으로 1시간 동안 배양하였다. 세포를 Alexa FluorTM 488 Annexin V 및 PI(propidium iodide)로 염색한 뒤 공초점 현미경으로 관찰하였다.In order to verify the apoptosis mechanism of nanoparticles containing MLKL mRNA, cell morphology was observed through confocal microscopy after Annexin V/PI staining. Specifically, 2×10 6 RIPK-3 deficient CT26 colorectal cancer cell line was cultured in a 100-pi dish for 36 hours, and then treated with nanoparticles containing MLKL mRNA for 6 hours. Thereafter, the mixture was redispersed in 500 μl of Annexin V binding buffer and incubated for an additional 1 hour. Cells were stained with Alexa FluorTM 488 Annexin V and PI (propidium iodide) and observed under a confocal microscope.

그 결과 도 4a에 나타난 바와 같이, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 처리한 세포에서는 세포막 파열에 의한 세포 형태의 손상이 관찰되었다. 즉, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 처리한 경우 세포막의 붕괴에 의한 염색질, 세포질 성분 및 막 단편의 누출이 관찰되었으며, 이는 네크롭토시스에 의한 세포사멸과 매우 유사한 거동이다. 흥미롭게도, RIPK3 및 MLKL 발현에 관계없이, 세포는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 처리될 때 네크롭토시스의 형태학적 특징을 나타내었고(도 4b), 이러한 결과는 세포의 네크롭토시스가 RIPK3/MLKL-독립적 방식으로 발생했음을 시사하는 것이다.As a result, as shown in FIG. 4a , damage to cell morphology due to cell membrane rupture was observed in cells treated with nanoparticles containing MLKL mRNA. That is, when nanoparticles containing MLKL mRNA were treated, leakage of chromatin, cytoplasmic components, and membrane fragments due to cell membrane collapse was observed, which is a behavior very similar to apoptosis by necroptosis. Interestingly, regardless of RIPK3 and MLKL expression, cells exhibited morphological characteristics of necroptosis when treated with nanoparticles containing MLKL mRNA (Fig. This suggests that it occurred in a /MLKL-independent manner.

8.3.2. MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 네크롭토시스 유사 세포사멸 유도능8.3.2. Ability of nanoparticles containing MLKL mRNA to induce necroptosis-like apoptosis

다음으로, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 처리한 경우의 세포사멸 유도능을 조사하였다.Next, the apoptosis inducing ability of nanoparticles containing MLKL mRNA was investigated.

먼저, 도 4f에 나타난 바와 같이 독소루비신(DOX)를 처리한 세포에서는 아폽토시스(apoptosis)의 특성(세포의 염색질 응축 및 포스파티딜 세린의 외부화)이 관찰되었다. 이와 비교하여, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 처리한 세포에서는 세포막 파열에 의한 세포 형태의 손상이 관찰되었다. 즉, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에서 나타나는 네크롭토시스에 의한 세포사멸은 일어남을 뒷받침하는 것이다.First, as shown in FIG. 4f , characteristics of apoptosis (condensation of chromatin and externalization of phosphatidylserine) were observed in cells treated with doxorubicin (DOX). In comparison, in cells treated with nanoparticles containing MLKL mRNA, damage to cell morphology due to cell membrane rupture was observed. That is, it supports the occurrence of cell death by necroptosis that appears in nanoparticles containing MLKL mRNA.

또한, 도 4b의 결과와 같이 상기 실시예 4.1의 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에서도 RIPK3 및 MLKL 발현에 관계없이 세포의 네크롭토시스가 RIPK3/MLKL-독립적 방식으로 발생할 수 있음을 확인하였다.In addition, as shown in FIG. 4B , it was confirmed that cell necroptosis could occur in a RIPK3/MLKL-independent manner regardless of RIPK3 and MLKL expression in the nanoparticles containing MLKL mRNA of Example 4.1.

8.4. DAMP 유출 거동 평가 및 수지상세포 성숙도 평가8.4. Evaluation of DAMP efflux behavior and evaluation of dendritic cell maturation

8.4.1. DAMP(damage-associated molecular pattern) 유출 거동 평가8.4.1. Assessment of damage-associated molecular pattern (DAMP) efflux behavior

아폽토시스(apoptosis)와는 다르게 네크롭토시스(necroptosis)는 세포로부터 온전한 DAMP의 방출을 유발하며, 따라서 수지상세포의 성숙 및 활성화를 효과적으로 매개한다. 이에, 본 발명자들은 각 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 매개 네크롭토시스 유사 세포사멸을 통한 면역원성 DAMP의 유출을 검증하기 위해, 웨스턴 블롯(Western blot)을 이용하여 DAMP 단백질의 유출양을 확인하였다. Unlike apoptosis, necroptosis causes the release of intact DAMPs from cells, thus effectively mediating dendritic cell maturation and activation. Accordingly, in order to verify the efflux of immunogenic DAMP through nanoparticle-mediated necroptosis-like cell death including each MLKL mRNA, the present inventors confirmed the efflux of DAMP protein using Western blot. .

구체적으로, CT26 세포를 4×106 cell/dish의 밀도로 150-pi 디쉬에서 36시간 동안 배양한 뒤, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자가 포함된 배양액으로 교체하여 추가로 6시간 배양하였다. 이후, 세포와 배양액을 각각 추출하여 SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis)를 수행하여 단백질을 크기 별로 분리하고, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 경우는 anti-GAPDH, anti-HMGB1, anti-카스파제-3 항체를, cNB의 경우는 anti-HSP70, anti-HMGN1, anti-IL-33, anti-GSDME(DFNA5) 항체를 통하여 각 단백질을 염색하여 화학발광영상(LAS-3000; Fuji Photo Film, 일본)을 통해 관찰하였다. 방출된 DAMP 중 HMGB1(High mobility group box 1)은 산화-환원 상태에 따라 면역학적으로 다른 기능을 갖는다고 알려져 있으며, 따라서 HMGB1은 네크롭토시스에 대한 대표적인 마커로 여겨진다.Specifically, CT26 cells were cultured for 36 hours in a 150-pi dish at a density of 4×10 6 cells/dish, and then replaced with a culture medium containing nanoparticles containing MLKL mRNA and further cultured for 6 hours. Afterwards, the cells and the culture medium were extracted separately and SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis) was performed to separate proteins by size, and in the case of nanoparticles containing MLKL mRNA, anti-GAPDH, anti-HMGB1, anti- Chemiluminescence imaging (LAS-3000; Fuji Photo Film) was performed by staining each protein with caspase-3 antibody and, in the case of cNB, with anti-HSP70, anti-HMGN1, anti-IL-33, and anti-GSDME (DFNA5) antibodies. , Japan). Among the released DAMPs, HMGB1 (High mobility group box 1) is known to have different immunological functions depending on the oxidation-reduction state, and therefore HMGB1 is considered a representative marker for necroptosis.

먼저, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자는 도 4c 및 도 4d에 나타난 바와 같이, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에는 아폽토시스(apoptosis)의 특징인 cleaved caspase-3의 발현이 증가되고 HMGB1 단백질이 산화된 형태(oxHMGB1)로 존재함이 확인되었다. 상기와 같은 결과는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 감응 네크롭토시스 유사 세포사멸의 유도능을 뒷받침하는 것이다.First, as shown in FIGS. 4c and 4d, the nanoparticles containing MLKL mRNA have an increased expression of cleaved caspase-3, a characteristic of apoptosis, and an oxidized form of HMGB1 protein. (oxHMGB1) was confirmed to exist. The above results support the ability to induce necroptosis-like apoptosis in response to nanoparticles containing MLKL mRNA.

추가적으로, 기존 아폽토시스와 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에 의해 일어나는 네크롭토시스에서 나타나는 DAMP 단백질의 발현 종류와 유출양을 확인하였다. 그 결과, 도 4h에서 나타난 바와 같이, 독소루비신을 통해 아폽토시스를 유도한 CT26 세포의 경우 수지상세포의 성숙을 유도하는 HMGB1과 HSP70의 방출이 관찰되었다. 반면, 백혈구의 화학주성을 유도하는 DAMP인 HMGN1, 자연살해 세포의 활성화를 유도하는 DAMP인 GSDME 및 호산구의 활성화를 유도하는 DAMP인 IL-33의 경우 독소루비신을 통해 아폽토시스를 유도한 CT26 세포에서는 유출이 되지 않았으며, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 처리한 CT26 세포에서만 특이적으로 유출이 됨을 확인하였다. 이러한 결과는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 통해 유도하는 네크롭토시스의 경우, 기존의 수지상세포의 활성화만 관여가 가능한 아폽토시스와는 다르게 NK세포와 호산구의 활성화를 유도하여 더욱 효과적으로 항암 면역반응을 유도할 수 있음을 시사하는 것이다.Additionally, the expression type and amount of DAMP protein expressed in existing apoptosis and necroptosis caused by nanoparticles containing MLKL mRNA were confirmed. As a result, as shown in FIG. 4h, in the case of CT26 cells inducing apoptosis through doxorubicin, the release of HMGB1 and HSP70, which induce maturation of dendritic cells, was observed. On the other hand, in the case of HMGN1, a DAMP that induces chemotaxis of leukocytes, GSDME, a DAMP that induces the activation of natural killer cells, and IL-33, a DAMP that induces the activation of eosinophils, in CT26 cells that induce apoptosis through doxorubicin, there is no efflux. However, it was confirmed that the nanoparticles containing MLKL mRNA were specifically effluxed only in CT26 cells. These results show that in the case of necroptosis induced through nanoparticles containing MLKL mRNA, unlike apoptosis in which only activation of dendritic cells can be involved, activation of NK cells and eosinophils is induced, resulting in a more effective anti-cancer immune response. This means that it can be induced.

8.4.2. 수지상세포의 성숙도 평가8.4.2. Evaluation of maturity of dendritic cells

상기 실시예의 실험에서 추출한 초음파 조사 이후의 CT26 배양액을 골수 유래 수지상세포(bone marrow-derived dendritic cells)에 24시간 동안 처리한 다음, FITC-anti-CD86을 표지하여 유세포분석을 수행하였다. CD86은 수지상세포에 발현되는 대표적인 공동자극분자(costimulatory molecules)로서, 이의 발현 수준을 통하여 수지상세포의 성숙 정도를 판단할 수 있다.The CT26 culture solution after ultrasonic irradiation extracted from the experiment of the above example was treated with bone marrow-derived dendritic cells for 24 hours, and then FITC-anti-CD86 was labeled and flow cytometry was performed. CD86 is a representative costimulatory molecule expressed in dendritic cells, and the degree of maturation of dendritic cells can be determined through its expression level.

그 결과 도 4e에 나타난 바와 같이, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 처리한 군에서 추출한 세포배양액은, 아무것도 처리하지 않은 대조군 또는 DOX를 처리한 군과 비교하여 각각 1.52배 및 1.16배 높은 양의 CD86 발현이 유도됨을 확인하였다. 이는 세포막 파열에 따른 네크롭토시스 유사 세포사멸에 의하여 DAMP 및 종양 관련 항원이 산화되지 않고 높은 효율로 수지상세포의 성숙을 유도하는 것에 기인한 것으로 사료된다.As a result, as shown in FIG. 4e, the cell culture solution extracted from the group treated with nanoparticles containing MLKL mRNA showed 1.52-fold and 1.16-fold higher amounts of CD86 compared to the control group or the DOX-treated group, respectively. It was confirmed that expression was induced. This is thought to be due to the high efficiency induction of dendritic cell maturation without oxidation of DAMPs and tumor-related antigens by necroptosis-like cell death following cell membrane rupture.

상기 결과들을 종합하면, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 이용하여 RIPK3/MLKL 비의존적 네크롭토시스 유사 세포사멸을 유도할 수 있으며, 이 경우 다량의 HMGB1이 손상 없이 방출되어 면역세포인 수지상세포의 성숙을 효과적으로 유도함을 증명한 것이다. 따라서 상기와 같은 네크롭토시스 유사 세포사멸은 높은 면역원성을 가짐에 따라 항암 면역치료와의 병용치료 가능성을 시사하는 것이다.Taken together, the above results suggest that RIPK3/MLKL-independent necroptosis-like cell death can be induced using nanoparticles containing MLKL mRNA. It has been proven that it effectively induces maturation. Therefore, necroptosis-like cell death as described above has high immunogenicity, suggesting the possibility of combination therapy with anti-cancer immunotherapy.

8.5. MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 종양 축적 거동 확인 8.5. Confirmation of tumor accumulation behavior of nanoparticles containing MLKL mRNA

상기 실시예 5를 통해 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 RIPK3 독립적인 네크롭토시스 및 수지상세포의 성숙을 이끌어내는 능력을 입증한 후, 본 발명자들은 종양 보유 마우스에 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 전신 투여(systemic administraion)한 후 광학 이미징 기술을 사용하여 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 종양 축적 거동을 평가하였다.After demonstrating the ability of nanoparticles containing MLKL mRNA to induce RIPK3-independent necroptosis and maturation of dendritic cells through Example 5, the present inventors injected nanoparticles containing MLKL mRNA into tumor-bearing mice. After systemic administration (systemic administration), the tumor accumulation behavior of nanoparticles containing MLKL mRNA was evaluated using an optical imaging technique.

그 결과 도 5a에 나타난 바와 같이, 시험한 전체 기간 동안 살아있는 마우스의 종양에서 강한 형광 신호가 관찰되었다. 또한, 도 5b에 나타난 바와 같이 투여 24시간 후 적출된 조직의 생체외 이미지는 종양 조직에서 가장 강한 형광 신호를 나타내었고, 이는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 높은 종양 표적화 효율을 보여주는 것이다(도 5b 상단). 정량적으로, 종양 조직에서의 형광 강도는 간 및 폐의 형광 강도보다 각각 2.74배 및 5.66배 높았다(도 5b 하단). 종합하면, 이러한 결과는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자가 수동적 표적화 기작(passive targeting mechanism)에 의해 효과적으로 종양에 도달할 수 있음을 밝혀낸 것이다.As a result, as shown in FIG. 5a , strong fluorescence signals were observed in the tumors of live mice during the entire test period. In addition, as shown in FIG. 5b, the ex vivo image of the tissue excised 24 hours after administration showed the strongest fluorescence signal in the tumor tissue, indicating the high tumor targeting efficiency of the nanoparticles containing MLKL mRNA (FIG. 5b). Top). Quantitatively, fluorescence intensities in tumor tissue were 2.74-fold and 5.66-fold higher than those in liver and lung, respectively (Fig. 5b bottom). Taken together, these results reveal that nanoparticles containing MLKL mRNA can effectively reach tumors by a passive targeting mechanism.

8.6. 동물모델을 이용한 각 관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 암 치료 효능 및 전이 억제능 평가8.6. Evaluation of cancer treatment efficacy and metastasis inhibitory ability of nanoparticles containing each mRNA of interest using animal models

8.6.1. 암 동물모델에서 관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 항암 효과 및 병용치료 효과 확인8.6.1. Confirmation of anticancer effect and combination treatment effect of nanoparticles containing the mRNA of interest in cancer animal models

암 동물모델에서 관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 치료 효능을 평가하기 위해, 상기 시험관 수준의 검증실험에서 사용하였던 CT26 세포주(1 × 106 개)를 마우스의 피하에 이식함으로써 암 동물모델을 제조하였다. 상기 동물모델에 본 발명에 따른 관심 mRNA를 포함하는 나노입자를 2ug/kg의 투여량으로 정맥주사(intravenous injection) 하였으며, 대조군은 생리식염수 및 DOX)를 투여하였다. 그 후 관심 mRNA를 포함하는 나노입자 투여 유무에 따른 치료 효능을 평가하였다. 투여 일정은 도 6a에 나타내었다.In order to evaluate the therapeutic efficacy of the nanoparticles containing the mRNA of interest in a cancer animal model, a cancer animal model was prepared by subcutaneously transplanting the CT26 cell line (1 × 10 6 ) used in the in vitro validation experiment to a mouse. . Nanoparticles containing the mRNA of interest according to the present invention were intravenously injected into the animal model at a dose of 2 μg/kg, and physiological saline and DOX) were administered as a control group. Then, treatment efficacy was evaluated according to the presence or absence of administration of nanoparticles containing the mRNA of interest. The dosing schedule is shown in Figure 6a.

그 결과 도 6b 내지 6d에 나타난 바와 같이,관심 mRNA를 포함하는 나노입자의 경우 생리식염수 처리군에 비하여 종양의 부피가 88.3% 감소되는 것으로 나타났다.As a result, as shown in FIGS. 6B to 6D , in the case of the nanoparticles containing the mRNA of interest, the volume of the tumor was reduced by 88.3% compared to the physiological saline treatment group.

또한, 병용치료 가능성을 확인하기 위하여 대표적인 면역관문 억제제인 sPD-L1 mRNA를 포함하는 나노입자를 함께 투여하여 치료 효능을 비교한 결과, 도 6b 내지 도 6d에 나타난 바와 같이, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 및 sPD-L1 mRNA를 포함하는 나노입자를 병용 투여하고 초음파를 조사한 경우 40%의 완전관해(complete remission)가 관찰되었으며, 적출한 암 조직의 무게가 sPD-L1 mRNA를 포함하는 나노입자 단독투여군과 비교하여 97.03% 감소하는 것으로 나타나, 병용 투여시 항암 효과가 더욱 극대화됨을 확인하였다.In addition, in order to confirm the possibility of combination treatment, nanoparticles containing sPD-L1 mRNA, a representative immune checkpoint inhibitor, were administered together to compare treatment efficacy. As shown in FIGS. 6B to 6D, nanoparticles containing MLKL mRNA When the particles and nanoparticles containing sPD-L1 mRNA were co-administered and ultrasound was irradiated, 40% complete remission was observed, and the weight of the excised cancer tissue was compared to the nanoparticles containing sPD-L1 mRNA alone administration group. It was found to be reduced by 97.03% compared to , and it was confirmed that the anticancer effect was further maximized when administered in combination.

8.6.2. 전이암 동물모델에서 관심 mRNA를 포함하는 나노입자)의 암 전이 억제 효과 확인8.6.2. Confirmation of cancer metastasis inhibitory effect of nanoparticles containing the mRNA of interest in metastatic cancer animal models

본 발명에 따른 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 암 전이 억제 효과를 확인하기 위해, CT26 세포주를 마우스의 피하에 이식한 후, 추가적으로 CT26 세포주를 정맥주사하여 폐전이 암 동물모델을 제조하여, 인디아 잉크 염색법(india ink staining)을 통해 암 전이 억제능을 평가하였다. 투여 일정 및 초음파 조사 시점은 도 7a에 나타내었다.In order to confirm the cancer metastasis inhibitory effect of the nanoparticles containing MLKL mRNA according to the present invention, the CT26 cell line was subcutaneously transplanted into mice, and then the CT26 cell line was additionally injected intravenously to prepare an animal model of lung metastasis cancer, and India Ink Cancer metastasis inhibitory ability was evaluated through india ink staining. The administration schedule and the time of ultrasound irradiation are shown in FIG. 7a.

그 결과 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자와 sPD-L1 mRNA를 포함하는 나노입자를 병용투여한 군에서 암의 성장이 현저하게 억제됨을 확인하였으며(도 7b 내지 도 7d 참조). 면역형광염색법으로 암 조직 내의 CD8+ 세포를 확인하였을 때 NB+US+aPDL1 군에서 월등히 많은 CD8+ T 세포가 분포하고 있음을 확인하였다(도 7e 참조).As a result, it was confirmed that cancer growth was significantly inhibited in the group administered with the nanoparticles containing MLKL mRNA and the nanoparticles containing sPD-L1 mRNA (see FIGS. 7B to 7D ). When CD8+ cells in the cancer tissue were confirmed by immunofluorescence staining, it was confirmed that a significantly larger number of CD8+ T cells were distributed in the NB+US+aPDL1 group (see FIG. 7e).

또한, 도 7f 및 도 7g에 나타난 바와 같이, H&E 염색 및 인디아 잉크 염색을 실시한 결과 NB+US+aPDL1 군에서 대조군과 비교하여 폐로의 암 전이가 현저하게 억제됨을 확인하였다.In addition, as shown in FIGS. 7f and 7g , as a result of H&E staining and India ink staining, it was confirmed that cancer metastasis to the lung was significantly suppressed in the NB+US+aPDL1 group compared to the control group.

더불어 비장(spleen)을 적출하여 H&E 염색을 통해 림프증식증(lymphoid hyperplasia)과 같은 부작용이 나타나는지 여부를 조사해 본 결과, 도 7h에 나타난 바와 같이, 대조군에 비하여 NB+US+aPDL1 군에서는 부작용이 나타나지 않음을 확인할 수 있었다.In addition, as a result of examining whether side effects such as lymphoid hyperplasia appear through H&E staining by removing the spleen, as shown in FIG. 7h, the NB + US + aPDL1 group has no side effects compared to the control group was able to confirm

상기 결과를 통하여 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자와 sPD-L1 mRNA를 포함하는 나노입자를 병용투여한 군에서 선택적으로 네크롭토시스 유사 세포사멸을 유발함으로써, 효율적으로 종양 억제 및 항암 면역반응을 유도할 수 있음을 증명한 것이며, 이에 따라 다양한 병용치료 기술 개발이 가능할 것으로 기대된다.Through the above results, necroptosis-like cell death was selectively induced in the group administered with nanoparticles containing MLKL mRNA and nanoparticles containing sPD-L1 mRNA, thereby efficiently suppressing tumors and inducing an anti-cancer immune response. It has been proven that it can be done, and it is expected that various combination treatment technologies will be developed accordingly.

8.6.3. 암 동물모델에서 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자의 항암 효과 및 병용치료 효과 확인 8.6.3. Confirmation of anticancer effect and combination treatment effect of nanoparticles containing MLKL mRNA in cancer animal models

암 동물모델에서 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에 의한 치료 효능을 평가하기 위하여, MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 투여한 뒤 종양 성장 억제효능을 평가하였다. 상기 시험관 수준의 검증 실험에서 사용하였던 CT26 세포주(1 × 106개)를 마우스의 피하에 이식함으로써 암 동물모델을 제조하였다. 상기 동물모델에 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 2ug/kg의 투여량으로 정맥주사(intravenous injection) 하였다. 그 후 치료 효능을 평가하였으며, 호산구와 NK세포에 의한 항암 면역치료 효능을 평가하기 위하여 호산구의 활동을 저해하는 DPP4(Dipeptidyl peptidase 4)의 억제제(DPP4i) 중 하나인 시타글립틴(sitagliptin)을 cNB와 병용 투여하였다. 투여 일정은 도 8a에 나타내었다.In order to evaluate the therapeutic efficacy of the nanoparticles containing MLKL mRNA in cancer animal models, the nanoparticles containing MLKL mRNA were administered and then the tumor growth inhibitory effect was evaluated. A cancer animal model was prepared by subcutaneously transplanting the CT26 cell line (1 × 10 6 cells) used in the in vitro validation experiment to mice. Nanoparticles containing MLKL mRNA were intravenously injected into the animal model at a dose of 2ug/kg. After that, the treatment efficacy was evaluated. In order to evaluate the efficacy of anti-cancer immunotherapy by eosinophils and NK cells, sitagliptin, one of DPP4 (Dipeptidyl peptidase 4) inhibitors (DPP4i) that inhibits eosinophil activity, was added to cNB. was administered concomitantly with The dosing schedule is shown in FIG. 8A.

그 결과, 도 8b 및 8c에 나타난 바와 같이 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 투여한 군의 경우, 대조군에 비하여 종양의 부피가 24.3 ± 11.1% 감소되는 것으로 나타났다. 또한, 호산구와 NK세포를 통한 항암 면역 효과를 확인하기 위하여, 종양 내에서 DPP4i인 시타글립틴을 함께 투여하여 치료 효능을 비교한 결과, 종양의 부피가 70.4 ± 26.9% 감소되고, 적출한 암 조직의 무게가 76.3 ± 25.7% 감소하는 것으로 나타나 병용 치료 시 항암 효과가 더욱 극대화됨을 확인하였다(도 8b 및 도 8c의 좌측 그래프). 반면, 호산구를 억제하는 항체(aCD170)를 처리한 경우, DPP4의 억제제와의 병용 시 나타나는 항암 효과가 사라짐을 확인하였다(도 8c의 좌측 그래프). 따라서 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자에 의해 유도되는 네크롭토시스 유사 세포사멸의 경우, 종양 내에서 호산구의 활성화를 유도하고 이로 인한 항암 면역반응을 수반하는 것으로 사료된다.As a result, as shown in FIGS. 8b and 8c, in the case of the group administered with nanoparticles containing MLKL mRNA, the tumor volume was reduced by 24.3 ± 11.1% compared to the control group. In addition, in order to confirm the anticancer immune effect through eosinophils and NK cells, the treatment efficacy was compared by administering sitagliptin, DPP4i, within the tumor. As a result, the tumor volume was reduced by 70.4 ± 26.9%, and the extracted cancer tissue It was found that the weight of was reduced by 76.3 ± 25.7%, confirming that the anticancer effect was further maximized during combined treatment (left graphs in FIGS. 8B and 8C). On the other hand, when treated with an antibody that inhibits eosinophils (aCD170), it was confirmed that the anticancer effect that appeared when combined with a DPP4 inhibitor disappeared (left graph of FIG. 8c). Therefore, in the case of necroptosis-like apoptosis induced by nanoparticles containing MLKL mRNA, it is thought that the activation of eosinophils in tumors is induced and the resulting anti-cancer immune response is accompanied.

더불어, 종양 유래 사이토카인 및 유출된 표류성 암 세포에 의한 비장 비대증의 관찰을 위해 비장(spleen)을 적출하여 무게를 측정한 결과, 대조군 대비 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 조사 및 DPP4 억제제를 병용 투여한 경우 약 33.8 ± 21.7% 감소한 것을 확인하였다(도 8c의 우측 그래프). 이와 비교하여, 이외의 군에서는 비장의 무게에서 유의한 차이를 나타내지 않았다. 상기 결과는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 조사 및 DPP4 억제제를 병용 투여한 경우, 호산구의 항암 면역반응에 의해 혈류로 유출되는 암 세포와 종양 유래 사이토카인이 억제됨에 따른 것으로 사료된다.In addition, for the observation of splenomegaly caused by tumor-derived cytokines and spilled drifting cancer cells, the spleen was removed and weighed. As a result, compared to the control group, nanoparticles containing MLKL mRNA were investigated and DPP4 inhibitors were used in combination. When administered, it was confirmed that the decrease was about 33.8 ± 21.7% (right graph of FIG. 8c). In comparison, there was no significant difference in spleen weight in the other groups. The above result is thought to be due to the suppression of cancer cells and tumor-derived cytokines leaked into the bloodstream by the anti-cancer immune response of eosinophils when nanoparticle irradiation containing MLKL mRNA and DPP4 inhibitor are administered in combination.

추가적으로, 면역형광염색법에 의해 암 조직 내의 CD80+ 수지상세포를 확인하였을 때, 효과적으로 HMGB1이 유출될 수 있는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 조사한 모든 군에서 유의적으로 높은 CD80+수지상세포의 형광이 관찰되었다(도 8d). 반면, 호산구에 의해 유도되는 CD49b+NK세포의 경우 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자를 조사한 군(cNB+US) 및 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자 조사 및 DPP4 억제제를 병용 투여한 군(cNB+US+DPP4i)에서 높은 형광을 나타내었으나, 호산구를 억제하는 항체를 처리한 경우(cNB+US+DPP4i+aCD170) 형광의 세기가 현저히 감소됨을 확인하였다(도 8d). 이는 MLKL mRNA를 포함하는 나노입자을 통한 네크롭토시스 유사 세포사멸이 효과적인 수지상세포 활성화뿐만 아니라 호산구 활성화를 통한 NK세포의 활성화가 가능함을 뒷받침하는 것이다.Additionally, when CD80+ dendritic cells in cancer tissues were identified by immunofluorescence staining, significantly high fluorescence of CD80+ dendritic cells was observed in all groups in which nanoparticles containing MLKL mRNA capable of effectively releasing HMGB1 were examined ( Fig. 8d). On the other hand, in the case of CD49b+NK cells induced by eosinophils, the group irradiated with nanoparticles containing MLKL mRNA (cNB+US) and the group irradiated with nanoparticles containing MLKL mRNA and administered with a DPP4 inhibitor in combination (cNB+US+ DPP4i) showed high fluorescence, but when treated with an antibody that inhibits eosinophils (cNB+US+DPP4i+aCD170), it was confirmed that the intensity of fluorescence significantly decreased (FIG. 8d). This supports that necroptosis-like cell death through nanoparticles containing MLKL mRNA can activate NK cells through eosinophil activation as well as effective dendritic cell activation.

상기의 결과를 통하여 관심 mRNA를 포함하는 나노입자하에서 선택적으로 네크롭토시스 유사 세포사멸을 유발하고, 이로써 효율적인 종양 억제 및 항암 면역반응을 유도할 수 있음을 증명한 것이다. 이는 기존의 아폽토시스에서 나타나는 수지상세포의 활성화와 더불어 호산구 및 NK세포의 활성화를 통해 더욱 효과적인 항암 면역반응이 유도되는 것에 기인한 것으로 사료된다. 이에 따라, 다양한 병용 치료 기술의 개발이 가능할 것으로 기대된다.Through the above results, it was demonstrated that necroptosis-like cell death can be selectively induced under the nanoparticles containing the mRNA of interest, and thereby efficient tumor suppression and anticancer immune response can be induced. This is thought to be due to the induction of a more effective anti-cancer immune response through the activation of eosinophils and NK cells along with the activation of dendritic cells shown in the existing apoptosis. Accordingly, it is expected that the development of various combination treatment technologies will be possible.

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 above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art 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, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

Claims (16)

(a) 유효성분으로 MLKL(mixed lineage kinase domain like protein) mRNA;
(b) 양이온성 화합물; 및
(c) 음이온성 화합물;을 포함하며,
(d) 이들 간의 정전기적인 상호작용으로 형성되고
(e) 종양부위 표적화 운반;을 하는 복합체를 특징으로 하는 약학적 조성물
(a) MLKL (mixed lineage kinase domain like protein) mRNA as an active ingredient;
(b) cationic compounds; and
(c) an anionic compound;
(d) formed by electrostatic interactions between them;
(e) targeted delivery to the tumor site; a pharmaceutical composition characterized by the complex
제1항에 있어서, 상기 조성물은 사이토카인, 케모카인, 자살 유전자 생산물, 면역원성 단백질 또는 펩타이드, 세포자멸 유도자, 혈관형성 억제자, 열충격 단백질, 종양 항원, β-카테닌 억제자, STING 경로의 활성자, 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB), 선천적 면역 활성자, 항체, 우성 음성 수용체 및 디코이 수용체, 골수 유도 억제 세포(MDSC)의 억제자, IDO 경로 억제자, 및 세포자멸의 억제자에 결합하는 단백질 또는 펩타이드, 항박테리아제, 항바이러스제, 약물, 어쥬번트, 화학요법제 및 키나아제 억제자를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 유효성분으로 더 추가하는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물The method of claim 1, wherein the composition is a cytokine, chemokine, suicide gene product, immunogenic protein or peptide, apoptosis inducer, angiogenesis inhibitor, heat shock protein, tumor antigen, β-catenin inhibitor, activator of the STING pathway , Immune-checkpoint blockers (ICB), innate immune activators, antibodies, dominant negative receptors and decoy receptors, inhibitors of myeloid derived suppressor cells (MDSC), inhibitors of the IDO pathway, and inhibitors of apoptosis. A pharmaceutical composition characterized by further adding any one selected from the group consisting of binding proteins or peptides, antibacterial agents, antiviral agents, drugs, adjuvants, chemotherapeutic agents and kinase inhibitors as an active ingredient 제2항에 있어서, 상기 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB)는 PD-1 억제자, PD-L1 억제자, CTLA-4 억제자, LAG3 억제자, TIM3 억제자, OX-40 자극자, 4-1BB 자극자, CD40L 자극자, CD28 자극자, GITR 자극자를 포함하는 군에서 선택되어진 하나 이상을 특징으로 하는 특징으로 하는 약학적 조성물The method of claim 2, wherein the immune-checkpoint blockers (ICB) are PD-1 inhibitors, PD-L1 inhibitors, CTLA-4 inhibitors, LAG3 inhibitors, TIM3 inhibitors, OX-40 stimulators , 4-1BB stimulator, CD40L stimulator, CD28 stimulator, GITR stimulator characterized in that at least one selected from the group consisting of a pharmaceutical composition characterized by 제3항에 있어서, 상기 PD-1 억제자는 PD-1에 대한 길항성 항체이며, PD-L1 억제자는 PD-L1에 대한 길항성 항체를 특징으로 하는 약학적 조성물The pharmaceutical composition of claim 3, wherein the PD-1 inhibitor is an antagonistic antibody to PD-1, and the PD-L1 inhibitor is an antagonistic antibody to PD-L1. 제2항 내지 제4항에 있어서, 상기 선택되어진 어느 하나는 단백질 및 mRNA를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 약학적 조성물The pharmaceutical composition according to claims 2 to 4, wherein the selected one is selected from the group consisting of protein and mRNA. 제2항에 있어서, 상기 면역 관문 차단제(Immune-checkpoint blockers, ICB)는 항체, 단백질 및 mRNA를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 약학적 조성물The pharmaceutical composition according to claim 2, wherein the immune checkpoint blockers (ICB) is any one selected from the group consisting of antibodies, proteins and mRNAs. 제6항에 있어서, 상기 ICB mRNA는
(a) 분비 신호 펩타이드(Sec)을 인코딩하는 염기서열; 및
(b) 혈액에서 상기 mRNA의 life-span 연장을 위한 펩타이드 도메인을 인코딩하는 염기서열;을 포함하는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물
The method of claim 6, wherein the ICB mRNA
(a) a nucleotide sequence encoding a secretion signal peptide (Sec); and
(b) a nucleotide sequence encoding a peptide domain for extending the life-span of the mRNA in blood; a pharmaceutical composition comprising
제1항 내지 제7항에 있어서, 상기 조성물은
RIPK3(receptor-interacting protein kinase 3) mRNA를 유효성분으로 더 포함하는 약학적 조성물
The method of claim 1 to 7, wherein the composition
A pharmaceutical composition further comprising receptor-interacting protein kinase 3 (RIPK3) mRNA as an active ingredient
제1항 내지 제8항에 있어서,
상기 조성물은 DPP4 억제제(dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i)를 유효성분으로 더 포함하는 것인, 약학적 조성물.
According to claims 1 to 8,
The composition further comprises a DPP4 inhibitor (dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, DPP4i) as an active ingredient, a pharmaceutical composition.
제9항에 있어서,
상기 DPP4 억제제는 DPP4 단백질의 활성 억제제를 특징으로 하는 약학적 조성물
According to claim 9,
The DPP4 inhibitor is a pharmaceutical composition characterized by an activity inhibitor of DPP4 protein
제10항에 있어서,
상기 DPP4 단백질의 활성 억제제는 DPP-4에 대한 항체, 시타글립틴(sitagliptin), 빌다글립틴(vildagliptin), 삭사글립틴(saxagliptin), 리나글립틴(linagliptin), 두토글립틴(dutogliptin), 제미글립틴(gemigliptin), 알로글립틴(alogliptin), 아나글립틴(Anagliptin), 에보글립틴(evogliptin), 베르베린(Berberine), 디프로틴(Diprotin) 및 루피올(Lupeol)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 특징으로 하는 약학적 조성물
According to claim 10,
The activity inhibitor of the DPP4 protein is an antibody against DPP-4, sitagliptin, vildagliptin, saxagliptin, linagliptin, dutogliptin, zemi At least one selected from the group consisting of gemigliptin, alogliptin, anagliptin, evogliptin, berberine, diprotin and lupeol A pharmaceutical composition characterized by
제1항에 있어서, 상기 양이온성 화합물은 양이온성 고분자전해질을 특징으로 하는 약학적 조성물The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the cationic compound is a cationic polyelectrolyte. 제12항에 있어서, 상기 양이온성 고분자전해질은 프로타민 및 키토산을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 약학적 조성물The pharmaceutical composition according to claim 12, wherein the cationic polyelectrolyte is any one selected from the group consisting of protamine and chitosan. 제1항에 있어서,
상기 음이온성 화합물은 음이온성 고분자전해질을 특징으로 하는 약학적 조성물
According to claim 1,
The anionic compound is a pharmaceutical composition characterized by an anionic polyelectrolyte
제14항에 있어서, 상기 음이온성 고분자전해질은 히알루론산 및 인간 혈청 알부민을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 약학적 조성물15. The pharmaceutical composition according to claim 14, wherein the anionic polyelectrolyte is selected from the group consisting of hyaluronic acid and human serum albumin. 제1항에 있어서, 상기 종양부위 표적화 운반은
(a) 복합체의 크기에 의한 EPR(Enhanced Permeability and Retention) 효과: 및
(b) 음이온성 고분자전해질의 특정 분자에 특이적 결합 능력;을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나 이상을 특징으로 하는 약학적 조성물.
The method of claim 1, wherein the tumor site targeted delivery
(a) EPR (Enhanced Permeability and Retention) effect by the size of the complex: and
(b) a specific binding ability to a specific molecule of an anionic polyelectrolyte; a pharmaceutical composition characterized by at least one selected from the group comprising.
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