KR20240124983A - 지질 나노입자에 사용하기 위한 플루오르화 양이온성 지질 - Google Patents

지질 나노입자에 사용하기 위한 플루오르화 양이온성 지질 Download PDF

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KR20240124983A
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제이슨 사무엘 탄
스티브 아른스
줄리아 가테뇨
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아퀴타스 테라퓨틱스 인크.
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Abstract

다음 구조 (I)를 갖는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염, 호변 이성질체(tautomer) 또는 입체이성질체:

여기서, R2a, R2b, R3a, R3b, R7, R8, R9, L1, L2, G1, G2, G3, b 및 c는 본 명세서에 정의된 바와 같다. 치료제의 전달을 위한 지질 나노 입자 제제의 구성 성분으로서 화합물의 용도, 화합물을 포함하는 조성물 및 이의 용도 및 제조 방법을 제공한다.

Description

지질 나노입자에 사용하기 위한 플루오르화 양이온성 지질
본 개시내용은 일반적으로 시험관내 및 생체내 둘 다에서 핵산(예를 들어, 올리고뉴클레오티드, 메신저 RNA)과 같은 치료제의 세포 내 전달을 촉진하기 위한 지질 나노입자를 형성하기 위해 중성 지질, 콜레스테롤 및 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)과 같은 다른 지질 성분과 조합하여 사용될 수 있는 신규한 지질에 관한 것이다.
생물학적 시스템에서 원하는 반응에 영향을 미치는 핵산 전달과 관련된 많은 도전이 있다. 핵산 기반 치료법은 엄청난 잠재력을 가지고 있지만 이러한 잠재력을 실현하기 위해서는 세포 또는 유기체 내의 적절한 부위에 핵산을 보다 효과적으로 전달해야 할 필요성이 여전히 남아 있다. 치료 핵산은 예를 들어 메신저 RNA(mRNA), 안티센스 올리고뉴클레오티드, 리보자임, DNAzyme, 플라스미드, 면역 자극 핵산, 안타고미르(antagomir), 안티미르(antimir), 모방체, 슈퍼미르(supermir) 및 압타머를 포함한다. mRNA 또는 플라스미드와 같은 일부 핵산은 예를 들어 단백질 또는 효소 결핍과 관련된 질병의 치료에 유용한 특정 세포 산물의 발현을 달성하는데 사용될 수 있다. 번역 가능한 뉴클레오티드 전달의 치료적 적용은 시스템에 고유한지 여부에 관계없이 임의의 선택된 단백질 서열을 생산하는 작제물이 합성될 수 있기 때문에 매우 광범위하다. 핵산의 발현 산물은 단백질의 기존 수준을 증가시키거나, 누락되었거나 기능이 없는 버전의 단백질을 대체하거나, 세포 또는 유기체에 새로운 단백질 및 관련된 기능성을 도입할 수 있다.
miRNA 억제제와 같은 일부 핵산은 예를 들어 단백질 또는 효소 결핍과 관련된 질병의 치료에 유용한 miRNA에 의해 조절되는 특정 세포 산물의 발현을 달성하는데 사용될 수 있다. miRNA 억제의 치료적 적용은 mRNA 산물의 발현을 조절하는 하나 이상의 miRNA를 억제하는 작제물이 합성될 수 있기 때문에 매우 광범위하다. 내인성 miRNA의 억제는 특정 miRNA 또는 miRNA 그룹과 관련된 질병을 치료하기 위한 수단으로 이의 다운스트림 표적 내인성 단백질 발현을 증가시키고, 세포 또는 유기체의 적절한 기능을 복원할 수 있다.
다른 핵산은 특정 mRNA의 세포내 수준을 하향조절할 수 있으며, 결과적으로 RNA 간섭(RNAi) 또는 안티센스 RNA의 상보적 결합과 같은 과정을 통해 상응하는 단백질의 합성을 하향조절할 수 있다. 안티센스 올리고뉴클레오티드 및 RNAi의 치료적 적용은 또한 매우 광범위한데, 올리고뉴클레오티드 작제물이 표적 mRNA에 대한 임의의 뉴클레오타이드 서열로 합성될 수 있기 때문이다. 표적에는 정상 세포의 mRNA, 암과 같은 질병 상태와 관련된 mRNA, 바이러스와 같은 감염원의 mRNA가 포함될 수 있다. 현재까지, 안티센스 올리고뉴클레오티드 작제물은 시험관내 및 생체내 모델 둘다에서 동족 mRNA의 분해를 통해 표적 단백질을 특이적으로 하향조절하는 능력을 보여주었다. 또한, 안티센스 올리고뉴클레오티드 작제물은 현재 임상 연구에서 평가되고 있다.
그러나 현재 치료적 측면에서 올리고뉴클레오티드를 사용하는데에는 두 가지 문제가 있다. 첫째, 유리 RNA는 혈장에서 뉴클레아제 분해에 민감하다. 둘째, 유리 RNA는 관련 번역 기계가 있는 세포내 구획에 접근하는 능력이 제한되어 있다. 중성 지질, 콜레스테롤, PEG, 페길화된 지질 및 올리고뉴클레오티드와 같은 다른 지질 성분과 함께 양이온성 지질로부터 형성된 지질 나노입자는 혈장에서 RNA의 분해를 차단하고 올리고뉴클레오티드의 세포 흡수를 촉진하는데 사용되었다.
올리고뉴클레오티드 전달을 위한 개선된 양이온성 지질 및 지질 나노입자에 대한 필요성이 여전히 남아 있다. 바람직하게는, 이들 지질 나노입자는 최적의 약물:지질 비율을 제공하고, 혈청 내 분해 및 제거로부터 핵산을 보호하며, 전신 또는 국소 전달에 적합하고, 핵산의 세포내 전달을 제공할 것이다. 또한, 이들 지질-핵산 입자는 내약성이 좋아야 하고, 적절한 치료 지수를 제공하여 유효 용량의 핵산으로 환자를 치료하는 것이 환자에 대한 허용할 수 없는 독성 및/또는 위험과 관련되지 않도록 해야 한다. 본 개시내용은 이들 및 관련된 이점을 제공한다.
간단히 말해, 본 개시내용은 단독으로, 또는 중성 지질, 하전된 지질, 스테로이드(예를 들어 모든 스테롤 포함) 및/또는 이들의 유사체, 및/또는 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)과 같은 다른 지질 성분과 조합하여 사용되어 치료제의 전달을 위한 지질 나노입자를 형성할 수 있는 이의 입체이성질체, 약학적으로 허용가능한 염 또는 호변이성질체(tautomer)를 포함하는 지질 화합물을 제공한다. 일부 경우에, 지질 나노입자는 안티센스 및/또는 메신저 RNA와 같은 핵산을 전달하는 데 사용된다. 감염성 개체 및/또는 단백질 부족으로 인해 발생하는 것과 같은 다양한 질병 또는 상태의 치료 또는 예방(예를 들어, 백신접종)를 위해 이러한 지질 나노입자를 사용하는 방법도 제공된다.
일 구체예에서, 하기 화학식 (I)을 갖는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 호변이성질체 또는 입체이성질체가 제공되며
[Ι]
여기서, R2a, R2b, R3a, R3b, R7, R8, R9, L1, L2, G1, G2, G3, b 및 c는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
전술한 화학식 (I)의 화합물 중 하나 이상 및 치료제를 포함하는 약학 조성물도 제공된다. 일부 구체예에서, 약학 조성물은 중성 지질, 하전된 지질, 스테로이드 및 고분자 결합 지질로부터 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함한다. 그러한 조성물은 치료제 전달을 위한 지질 나노입자의 형성에 유용하다.
다른 구체예에서, 본 발명은 이를 필요로 하는 환자에게 치료제를 투여하는 방법을 제공하되, 이 방법은 화학식 (I)의 화합물 및 치료제를 포함하는 지질 나노입자의 조성물을 제조하는 단계 및 이 조성물을 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태는 다음의 상세한 설명을 참조하면 명백해질 것이다.
하기 설명에서, 본 개시내용의 다양한 구체예의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정의 구체적인 세부사항이 설명된다. 그러나, 당업자는 본 개시내용이 이러한 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 개시내용은 부분적으로 핵산과 같은 활성제 또는 치료제를 포유동물의 세포 내로 생체내 전달하기 위한 지질 나노입자에 사용될 때 이점을 제공하는 신규한 양이온성(아미노) 지질의 발견에 기초한다. 특히, 본 개시내용의 구체예는 이전에 기술된 핵산-지질 나노입자 조성물과 비교하여 생체내에서 핵산의 증가된 활성 및 조성물의 개선된 내약성을 제공하여 치료 지수의 상당한 증가를 초래하는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 신규한 양이온성 지질을 포함하는 핵산-지질 나노입자 조성물을 제공한다. 다른 구체예에서, 개시된 지질 및 이를 포함하는 지질 나노입자는 핵산과 같은 활성제의 전달에 사용할 때 증가된 안전성 및/또는 내약성을 갖는다.
특정 구체예에서, 본 개시내용은 mRNA 및/또는 다른 올리고뉴클레오티드의 시험관내 및 생체내 전달을 위한 개선된 조성물의 제형화를 가능하게 하는 신규한 양이온성 지질을 제공한다. 일부 구체예에서, 이들 개선된 지질 나노입자 조성물은 mRNA에 의해 인코딩된 단백질의 발현에 유용하다. 다른 구체예에서, 이들 개선된 지질 나노입자 조성물은 하나의 특정 miRNA 또는 표적 mRNA 또는 여러 mRNA를 조절하는 하나의 miRNA 그룹을 표적으로 하는 miRNA 억제제를 전달함으로써 내인성 단백질 발현의 상향조절에 유용하다. 다른 구체예에서, 이들 개선된 지질 나노입자 조성물은 표적 유전자의 단백질 수준 및/또는 mRNA 수준을 하향조절(예를 들어, 침묵화)하는데 유용하다. 일부 다른 구체예에서, 지질 나노입자는 또한 트랜스진의 발현을 위한 mRNA 및 플라스미드의 전달에 유용하다. 또 다른 구체예에서, 지질 나노입자 조성물은 단백질의 발현으로부터 발생하는 약리학적 효과, 예를 들어 적합한 에리트로포이에틴 mRNA의 전달을 통한 적혈구 생산의 증가, 또는 적합한 항원 또는 항체를 인코딩하는 mRNA의 전달을 통한 감염에 대한 보호를 유도하는 데 유용하다.
본 개시내용의 구체예의 지질 나노입자 및 조성물은 시험관내 및 생체내 둘 다에서 핵산과 같은 캡슐화된 또는 결합된(예를 들어, 복합된) 치료제의 세포로의 전달을 포함하는 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 구체예는 적합한 치료제를 캡슐화하거나 이와 결합된 지질 나노입자와 대상체를 접촉시킴으로써 이를 필요로 하는 대상체의 질병 또는 장애를 치료 또는 예방하는 방법을 제공하되, 지질 나노입자는 본 명세서에 기술된 신규한 양이온성 지질 중 하나 이상을 포함한다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 개시내용의 지질 나노입자의 구체예는 예를 들어 mRNA, 안티센스 올리고뉴클레오티드, 플라스미드 DNA, microRNA(miRNA), miRNA 억제제(안타고미르/안티미르), 메신저-RNA 간섭 상보적 RNA(micRNA), DNA, 다가 RNA, 다이서 기질 RNA, 상보적 DNA(cDNA) 등을 포함하여 핵산의 전달에 특히 유용하다. 따라서, 본 개시내용의 특정 구체예의 지질 나노입자 및 조성물은 세포를 본 명세서에 기술된 하나 이상의 신규한 양이온성 지질을 포함하는 지질 나노입자와 접촉시킴으로써 시험관내 및 생체내 둘 다에서 원하는 단백질의 발현을 유도하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 지질 나노입자는 원하는 단백질(예를 들어, 원하는 단백질을 인코딩하는 메신저 RNA 또는 플라스미드)을 생산하기 위해 발현되는 핵산을 캡슐화하거나 이와 결합되거나 mRNA의 발현을 종결시키는 과정(예를 들어, miRNA 억제제)을 억제한다. 특정 구체예에서, 핵산에 의해 발현되는 단백질은 항원이고, 따라서 LNP는 면역 반응(예를 들어, 백신접종)을 유도한다. 대안으로, 본 개시내용의 구체예의 지질 나노입자 및 조성물은 세포를 하나 이상의 신규한 양이온성 지질을 포함하는 지질 나노입자와 접촉시킴으로써 시험관내 및 생체내 둘 다에서 표적 유전자 및 단백질의 발현을 감소시키는 데 사용될 수 있으며, 여기서 지질 나노입자는 표적 유전자 발현을 감소시키는 핵산(예를 들어, 안티센스 올리고뉴클레오티드 또는 작은 간섭 RNA(siRNA))을 캡슐화하거나 이와 결합된다. 본 개시내용의 구체예의 지질 나노입자 및 조성물은 또한 상이한 핵산(예를 들어, mRNA 및 플라스미드 DNA)의 공동 전달을 위해 별도로 또는 조합하여 사용될 수 있으며, 예를 들어, 다양한 핵산(예: 적합한 유전자 변형 효소를 인코딩하는 mRNA 및 숙주 게놈에 혼입하기 위한 DNA 세그먼트(들))의 공존(co-localization)을 요구하는 효과를 제공하는 데 유용할 수 있다.
본 개시내용의 구체예에 사용하기 위한 핵산은 임의의 이용 가능한 기술에 따라 제조될 수 있다. mRNA의 경우, 주요 제조 방법은 현재 긴 서열 특이적인 mRNA를 생성하는 가장 효율적인 방법을 나타내는 효소 합성(시험관내 전사라고도 함)이지만 이에 제한되지 않는다. 시험관내 전사는 목적 유전자를 인코딩하는 다운스트림 서열에 연결된 업스트림 박테리오파지 프로모터 서열(예를 들어, T7, T3 및 SP6 대장균파지를 포함하되 이에 제한되지 않음)로 구성된 조작된 DNA 주형으로부터 RNA 분자의 주형 지정 합성 과정을 설명한다. 주형 DNA는 플라스미드 DNA 및 중합효소 연쇄 반응 증폭을 포함하되 이에 제한되지 않는 당업계에 잘 알려진 적절한 기술을 사용하여 다양한 소스로부터 시험관내 전사를 위해 제조될 수 있다(Linpinsel, J.L and Conn, G.L., General protocols for preparation of plasmid DNA template and Bowman, J.C., Azizi, B., Lenz, T.K., Ray, P., and Williams, L.D. in RNA in vitro transcription and RNA purification by denaturing PAGE in Recombinant and in vitro RNA syntheses Methods v. 941 Conn G.L. (ed), New York, N.Y. Humana Press, 2012, 참조).
RNA의 전사는 생성된 mRNA 전사체의 잠재적 분해를 최소화하면서 중합효소 활성을 지원하는 조건 하에서 상응하는 RNA 중합효소와 아데노신, 구아노신, 우리딘 및 시티딘 리보뉴클레오시드 삼인산(rNTP)의 존재 하에 선형화된 DNA 주형을 사용하여 시험관내에서 일어난다. 시험관내 전사는 RiboMax Large Scale RNA Production System(Promega), MegaScript Transcription 키트(Life Technologies)를 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 시판 키트와 RNA 중합효소 및 rNTP를 비롯한 시판 시약을 사용하여 수행될 수 있다. mRNA의 시험관내 전사를 위한 방법론은 당업계에 잘 알려져 있다(예를 들어, Losick, R., 1972, In vitro transcription, Ann Rev Biochem v.41 409-46; Kamakaka, R. T. and Kraus, W. L. 2001. In Vitro Transcription. Current Protocols in Cell Biology. 2:11.6:11.6.1-11.6.17; Beckert, B. And Masquida, B.,(2010) Synthesis of RNA by In Vitro Transcription in RNA in Methods in Molecular Biology v. 703 (Neilson, H. Ed), New York, N.Y. Humana Press, 2010; Brunelle, J.L. and Green, R., 2013, Chapter Five - In vitro transcription from plasmid or PCR-amplified DNA, Methods in Enzymology v. 530, 101-114 참조; 이들 모두는 참조로 본 명세서에 포함됨).
그런 다음 원하는 시험관내 전사된 mRNA는 전사 또는 관련 반응(혼입되지 않은 rNTP, 단백질 효소, 염, 짧은 RNA 올리고 등 포함)의 원하지 않는 구성 요소로부터 정제된다. mRNA 전사체를 분리하는 기술은 당업계에 잘 알려져 있다. 잘 알려진 절차에는 1가 양이온 또는 염화리튬이 있는 상태에서 알코올(에탄올, 이소프로판올)을 사용한 페놀/클로로포름 추출 또는 침전이 포함된다. 사용될 수 있는 정제 절차의 추가적인 비제한적인 예는 크기 배제 크로마토그래피(Lukavsky, P.J. and Puglisi, J.D., 2004, Large-scale preparation and purification of polyacrylamide-free RNA oligonucleotides, RNA v.10, 889-893), 실리카 기반 친화성 크로마토그래피 및 폴리아크릴아미드 젤 전기영동(Bowman, J.C., Azizi, B., Lenz, T.K., Ray, P., and Williams, L.D. in RNA in vitro transcription and RNA purification by denaturing PAGE in Recombinant and in vitro RNA syntheses Methods v. 941 Conn G.L. (ed), New York, N.Y. Humana Press, 2012)을 포함한다. 정제는 SV Total Isolation System(Promega) 및 In Vitro Transcription Cleanup and Concentration Kit(Norgen Biotek)을 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 시판 키트를 사용하여 수행될 수 있다.
더욱이, 역전사를 통해 다량의 mRNA가 생성될 수 있지만, 산물에는 전체 길이의 mRNA 제제에서 제거해야 할 수 있는 원치 않는 중합효소 활성과 관련된 다수의 비정상 RNA 불순물이 포함될 수 있다. 여기에는 실패한 전사 개시로 인해 생성된 짧은 RNA 뿐만 아니라 RNA 의존성 RNA 중합효소 활성에 의해 생성된 이중 가닥 RNA(dsRNA), RNA 주형에서 RNA 프라이밍된 전사 및 자기-상보적인 3' 확장이 포함된다. dsRNA 구조를 가진 이러한 오염물은 특정 핵산 구조를 인식하고 강력한 면역 반응을 유도하는 기능을 하는 진핵 세포의 다양한 선천적 면역 센서와의 상호 작용을 통해 원치 않는 면역 자극 활동을 유발할 수 있다는 것이 입증되었다. 이는 선천성 세포 면역 반응 동안 단백질 합성이 감소하기 때문에 mRNA 번역을 극적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 이러한 dsRNA 오염물을 제거하기 위한 추가 기술이 개발되었으며 확장 가능한 HPLC 정제를 포함하여 당업계에 알려져 있으나 이에 제한되지 않는다(예를 들어 Kariko, K., Muramatsu, H., Ludwig, J. And Weissman, D., 2011, Generating the optimal mRNA for therapy: HPLC purification eliminates immune activation and improves translation of nucleoside-modified, protein-encoding mRNA, Nucl Acid Res, v. 39 e142; Weissman, D., Pardi, N., Muramatsu, H., and Kariko, K., HPLC Purification of in vitro transcribed long RNA in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013 참조). HPLC 정제된 mRNA는 특히 프라이머리 세포에서 그리고 생체내에서 훨씬 더 높은 수준으로 번역되는 것으로 보고되었다.
시험관내에서 전사된 mRNA의 특정 특성을 변경하고 이의 유용성을 향상시키는데 사용되는 상당히 다양한 변형이 당업계에에 설명되어 있다. 여기에는 mRNA의 5' 및 3' 말단에 대한 변형이 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 내인성 진핵세포 mRNA는 일반적으로 성숙한 분자의 5'-말단에 캡 구조를 포함하고 있으며 이는 mRNA 캡 결합 단백질(CBP)의 결합을 중재하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 차례로 세포 내 mRNA 안정성과 mRNA 번역 효율성을 향상시키는 역할을 한다. 캡핑된 mRNA 전사체를 사용하면 최고 수준의 단백질 발현이 달성된다. 5'-캡은 5'-최다 뉴클레오티드와 구아닌 뉴클레오티드 사이에 5'-5'-삼인산 결합을 포함한다. 접합된 구아닌 뉴클레오티드는 N7 위치에서 메틸화된다. 추가 변형에는 2'-히드록실기의 최종 및 끝에서 두 번째 5'-뉴클레오티드의 메틸화가 포함된다.
다양한 개별 캡 구조를 사용하여 시험관내에서 전사된 합성 mRNA의 5'-캡을 생성할 수 있다. 합성 mRNA의 5'-캡핑은 화학적 캡 유사체와 공동-전사적으로 수행될 수 있다(즉, 시험관내 전사 중 캡핑). 예를 들어, ARCA(Anti-Reverse Cap Analog) 캡은 하나의 구아닌이 3'-O-메틸 그룹뿐만 아니라 N7 메틸 그룹을 포함하는 5'-5'-삼인산 구아닌-구아닌 결합을 포함한다. 그러나 전사체의 최대 20%는 이 공동-전사 과정에 캡이 없는 상태로 남아 있으며 합성 유사체는 실제 mRNA의 5' 캡 구조와 동일하지 않아 번역 가능성과 세포 안정성이 잠재적으로 감소한다. 대안으로, 합성 mRNA 분자는 전사 후 효소적으로 캡핑될 수도 있다. 이는 캡 결합 단백질의 결합을 향상시키고, 반감기를 증가시키며, 5' 엔도뉴클레아제에 대한 감수성을 감소시키고, 및/또는 5' 디캡핑하는 내인성 5'-캡을 구조적으로 또는 기능적으로 더 밀접하게 모방하는 보다 확실한 5'-캡 구조를 생성할 수 있다. 수많은 5'-캡 유사체가 개발되었고, 당업계에 알려져 있으며, mRNA 안정성과 번역성을 향상시킨다(예를 들어, Grudzien-Nogalska, E., Kowalska, J., Su, W., Kuhn, A.N., Slepenkov, S.V., Darynkiewicz, E., Sahin, U., Jemielity, J., and Rhoads, R.E., Synthetic mRNAs with superior translation and stability properties in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013 참조).
3'-말단에는 일반적으로 RNA 프로세싱 중에 아데닌 뉴클레오티드의 긴 사슬(폴리-A 꼬리)이 mRNA 분자에 추가된다. 전사 직후, 전사체의 3'-말단이 절단되어 폴리-A 중합효소가 폴리아데닐화라고 불리는 과정에서 RNA에 아데닌 뉴클레오티드 사슬을 추가하는 3' 하이드록실기를 유리시킨다. 폴리-A 꼬리는 mRNA의 번역 효율성과 안정성을 모두 향상시키는 것으로 광범위하게 나타났다(Bernstein, P. and Ross, J., 1989, Poly (A), poly (A) binding protein and the regulation of mRNA stability, Trends Bio Sci v. 14 373-377; Guhaniyogi, J. And Brewer, G., 2001, Regulation of mRNA stability in mammalian cells, Gene, v. 265, 11-23; Dreyfus, M. And Regnier, P., 2002, The poly (A) tail of mRNAs: Bodyguard in eukaryotes, scavenger in bacteria, Cell, v.111, 611-613 참조).
시험관내에서 전사된 mRNA의 폴리(A) 꼬리달기(tailing)는 폴리(T) 트랙을 DNA 주형으로 클로닝하거나 폴리(A) 중합효소를 사용한 전사 후 부가를 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 접근법을 사용하여 달성될 수 있다. 첫 번째의 경우는 폴리(T) 트랙의 크기에 따라 정의된 길이의 폴리(A) 꼬리를 갖는 mRNA의 시험관내 전사를 허용하지만 주형에 대한 추가 조작이 필요하다. 후자의 경우는 RNA의 3' 말단에 아데닌 잔기의 결합을 촉매하는 폴리(A) 중합효소를 사용하여 시험관내에서 전사된 mRNA에 폴리(A) 꼬리를 효소적으로 추가하는 것과 관련되어 있어 DNA 주형을 추가로 조작할 필요가 없다. 이질적인 길이의 폴리(A) 꼬리를 갖는 mRNA가 생성된다. 5'-캡핑 및 3'-폴리(A) 꼬리달기는 폴리(A) 중합효소 꼬리달기 키트(EpiCenter), mMESSAGE mMACHINE T7 Ultra 키트 및 폴리(A) 꼬리달기 키트(Life Technologies)를 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 시판 키트와 다양한 ARCA 캡, Poly(A) 중합효소 등의 시판 시약을 사용하여 수행할 수 있다.
5' 캡 및 3' 폴리아데닐화 외에도 시험관내 전사체의 다른 변형이 번역 효율성 및 안정성과 관련된 이점을 제공하는 것으로 보고되었다. 병원성 DNA 및 RNA가 진핵생물 내의 다양한 센서에 의해 인식될 수 있고 강력한 선천성 면역 반응을 유발할 수 있다는 것은 당업계에 잘 알려져 있다. 병원성 DNA와 자가 DNA 및 RNA를 구별하는 능력은 적어도 부분적으로는 구조와 뉴클레오시드 변형에 기반을 두고 있는 것으로 나타났다. 왜냐하면 천연 공급원의 대부분의 핵산은 변형된 뉴클레오시드를 포함하고 있기 때문이다. 대조적으로, 시험관내에서 합성된 RNA에는 이러한 변형이 부족하여 면역자극성이 있게 되어 위에서 설명한 대로 효과적인 mRNA 번역을 억제할 수 있다. 시험관내에서 전사된 mRNA에 변형된 뉴클레오시드를 도입하면 RNA 센서의 인식 및 활성화를 방지하여 이러한 바람직하지 않은 면역자극 활성을 완화하고 번역 능력을 향상시킬 수 있다(예를 들어, Kariko, K. And Weissman, D. 2007, Naturally occurring nucleoside modifications suppress the immunostimulatory activity of RNA: implication for therapeutic RNA development, Curr Opin Drug Discov Devel, v.10 523-532; Pardi, N., Muramatsu, H., Weissman, D., Kariko, K., In vitro transcription of long RNA containing modified nucleosides in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013); Kariko, K., Muramatsu, H., Welsh, F.A., Ludwig, J., Kato, H., Akira, S., Weissman, D., 2008, Incorporation of Pseudouridine Into mRNA Yields Superior Nonimmunogenic Vector With Increased Translational Capacity and Biological Stability, Mol Ther v.16, 1833-1840 참조). 변형된 RNA의 합성에 사용되는 변형된 뉴클레오시드 및 뉴클레오티드는 당업계에 공지된 일반적인 방법 및 절차를 사용하여 모니터링하고 활용할 수 있도록 제조될 수 있다. 단독으로 또는 다른 변형된 뉴클레오시드와 어느 정도 조합하여 시험관내 전사된 mRNA에 혼입될 수 있는 매우 다양한 뉴클레오시드 변형이 이용 가능하다(예를 들어 US 2012/0251618 참조). 뉴클레오시드 변형 mRNA의 시험관내 합성은 면역 센서를 활성화하는 능력이 감소하고 번역 능력이 향상되는 것으로 보고되었다.
번역가능성 및 안정성 측면에서 이점을 제공하기 위해 변형될 수 있는 mRNA의 다른 구성성분에는 5' 및 3' 미번역 영역(UTR)이 포함된다. UTR(바람직한 5' 및 3' UTR을 세포 또는 바이러스 RNA로부터 얻을 수 있음)의 최적화는 둘 다 또는 독립적으로 시험관내에서 전사된 mRNA의 mRNA 안정성 및 번역 효율을 증가시키는 것으로 나타났다(예를 들어, Pardi, N., Muramatsu, H., Weissman, D., Kariko, K., In vitro transcription of long RNA containing modified nucleosides in Synthetic Messenger RNA and Cell Metabolism Modulation in Methods in Molecular Biology v.969 (Rabinovich, P.H. Ed), 2013 참조).
mRNA 외에, 다른 핵산 페이로드가 본 개시내용의 구체예에 사용될 수 있다. 올리고뉴클레오티드의 경우, 제조 방법에는 화학적 합성 및 긴 전구체의 효소적, 화학적 절단, 위에서 설명한 시험관내 전사 등이 포함되나 이에 제한되지 않는다. DNA 및 RNA 뉴클레오티드를 합성하는 방법이 널리 사용되고 당업계에 잘 알려져 있다(예를 들어, Gait, M. J. (ed.) Oligonucleotide synthesis: a practical approach, Oxford [Oxfordshire], Washington, D.C.: IRL Press, 1984; and Herdewijn, P. (ed.) Oligonucleotide synthesis: methods and applications, Methods in Molecular Biology, v. 288 (Clifton, N.J.) Totowa, N.J.: Humana Press, 2005 참조; 둘 다 참조로 본 명세서에 포함된다).
플라스미드 DNA의 경우, 본 개시내용의 구체예와 함께 사용하기 위한 제제는 일반적으로 목적 플라스미드를 함유하는 박테리아의 액체 배양물에서 시험관내 플라스미드 DNA의 확장 및 분리를 활용하지만 이에 제한되지 않는다. 특정 항생제(페니실린, 카나마이신 등)에 대한 내성을 인코딩하는 목적 플라스미드에 유전자가 존재하면 목적 플라스미드를 함유한 박테리아가 항생제 함유 배양물에서 선택적으로 성장할 수 있다. 플라스미드 DNA를 분리하는 방법이 널리 사용되고 당업계에 잘 알려져 있다(예를 들어, Heilig, J., Elbing, K. L. and Brent, R (2001) Large-Scale Preparation of Plasmid DNA. Current Protocols in Molecular Biology. 41:II:1.7:1.7.1-1.7.16; Rozkov, A., Larsson, B., Gillstrφm, S., Bjφrnestedt, R. and Schmidt, S. R. (2008), Large-scale production of endotoxin-free plasmids for transient expression in mammalian cell culture. Biotechnol. Bioeng., 99: 557-566; 및 US 6,197,553 B1 참조). 플라스미드 분리는 Plasmid Plus(Qiagen), GenJET Plasmid MaxiPrep(Thermo) 및 PureYield MaxiPrep(Promega) 키트를 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 시판 키트와 시판 시약을 사용하여 수행할 수 있다.
본 개시내용의 양이온성 지질의 다양한 예시적인 구체예, 지질 나노입자 및 이를 포함하는 조성물, 및 유전자 및 단백질 발현을 조절하기 위한 핵산과 같은 활성제(예를 들어, 치료제)를 전달하기 위한 그들의 용도가 하기에 더욱 상세하게 기술된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 하기 용어들은 달리 명시하지 않는 한 그들에게 부여된 의미를 갖는다.
문맥상 달리 요구하지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, "포함하다(comprise)"라는 단어와 그 변형형, 예를 들어 "포함한다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"은 개방적이고 포괄적인 의미, 즉 "포함하나 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 한다.
본 개시내용 전반에 걸쳐 "일 구체예" 또는 "하나의 구체예"에 대한 참조는 해당 구체예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 구체예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치에 나타나는 "일 구체예에서" 또는 "하나의 구체예에서"라는 문구가 반드시 모두 동일한 구체예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 구체예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시내용이 속하는 기술 분야의 숙련자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 명세서 및 청구범위에 사용된 단수형 "a", "an" 및 "the"는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수형을 포함한다.
"원하는 단백질의 발현을 유도하다"라는 문구는 원하는 단백질의 발현을 증가시키는 핵산의 능력을 지칭한다. 단백질 발현 정도를 조사하기 위해, 시험 샘플(예: 원하는 단백질을 발현하는 배양물 중 세포 샘플) 또는 설치류(예: 마우스) 또는 비인간 영장류(예를 들어, 원숭이) 모델과 같은 시험 포유동물(예: 인간 또는 동물과 같은 포유동물) 모델을 핵산(예를 들어, 본 개시내용의 지질과 조합된 핵산)과 접촉시킨다. 시험 샘플 또는 시험 동물에서 원하는 단백질의 발현은 핵산과 접촉되거나 투여되지 않은 대조군 샘플(예: 원하는 단백질을 발현하는 배양물 중 세포 샘플) 또는 설치류(예: 마우스) 또는 비인간 영장류(예를 들어, 원숭이) 모델과 같은 대조군 포유동물(예: 인간 또는 동물과 같은 포유동물) 모델에서의 원하는 단백질의 발현과 비교된다. 원하는 단백질이 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물에 존재하는 경우, 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물에서의 원하는 단백질의 발현은 1.0의 값으로 할당될 수 있다. 특정 구체예에서, 원하는 단백질의 발현을 유도하는 것은 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물에서의 원하는 단백질 발현 수준에 대한 시험 샘플 또는 시험 포유동물에서의 원하는 단백질 발현의 비율이 1 초과, 예를 들어 약 1.1, 1.5, 2.0. 5.0 또는 10.0일 때 달성된다. 원하는 단백질이 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물에 존재하지 않는 경우, 시험 샘플 또는 시험 포유동물에서 측정 가능한 수준의 원하는 단백질이 검출되면 원하는 단백질의 발현을 유도하는 것이 달성된다. 당업자는 예를 들어 샘플 내 단백질 발현 수준을 결정하기 위한 적절한 분석, 예를 들어, 닷 블롯, 노던 블롯, 인 시츄 혼성화, ELISA, 면역침전, 효소 기능 및 표현형 분석 또는 적절한 조건에서 형광 또는 발광을 생성할 수 있는 리포터 단백질 기반 분석을 이해할 것이다.
"표적 유전자의 발현을 억제하는"이라는 문구는 표적 유전자의 발현을 침묵시키거나 감소시키거나 억제하는 핵산의 능력을 지칭한다. 유전자 침묵의 정도를 조사하려면, 시험 샘플(예: 표적 유전자를 발현하는 배양물 중 세포 샘플) 또는 설치류(예: 마우스) 또는 비인간 영장류(예를 들어, 원숭이) 모델과 같은 대조군 포유동물(예: 인간 또는 동물과 같은 포유동물) 모델은 표적 유전자의 발현을 침묵시키거나 감소시키거나 억제하는 핵산과 접촉된다. 시험 샘플 또는 시험 동물에서의 표적 유전자의 발현은 핵산과 접촉되거나 투여되지 않은 대조군 샘플(예: 표적 유전자를 발현하는 배양물 중 세포 샘플) 또는 설치류(예: 마우스) 또는 비인간 영장류(예를 들어, 원숭이) 모델과 같은 대조군 포유동물(예: 인간 또는 동물과 같은 포유동물) 모델에서의 표적 유전자의 발현과 비교된다. 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물에서의 표적 유전자의 발현은 100% 값으로 할당될 수 있다. 특정 구체예에서, 표적 유전자 발현의 침묵, 억제 또는 감소는 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물의 표적 유전자 발현 수준에 대한 시험 샘플 또는 시험 포유동물의 표적 유전자 발현 수준이 약 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% 또는 0%일 때 달성된다. 즉, 핵산은 핵산과 접촉되거나 투여되지 않은 대조군 샘플 또는 대조군 포유동물의 표적 유전자 발현 수준과 비교하여 시험 샘플 또는 시험 포유동물에서 적어도 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 100%의 표적 유전자의 발현을 침묵, 억제 또는 감소할 수 있다. 표적 유전자 발현 수준을 결정하기 위한 적합한 분석에는 당업자에게 공지된 기술, 예를 들어 닷 블롯, 노던 블롯, 인 시츄 혼성화, ELISA, 면역침전, 효소 기능뿐만 아니라 당업자에게 공지된 표현형 분석을 이용한 단백질 또는 mRNA 수준의 검사를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
치료 핵산과 같은 활성제 또는 치료제의 "유효량" 또는 "치료적 유효량"은 원하는 효과, 예를 들어 핵산의 부재 하에서 검출된 정상적인 발현 수준과 비교하여 표적 서열의 발현의 증가 또는 억제를 생성하기에 충분한 양이다. 표적 서열의 발현 증가는 핵산의 부재 하에서 존재하지 않는 발현 산물의 경우 측정 가능한 수준이 검출될 때 달성된다. 발현 산물이 핵산과 접촉되기 전 어느 정도 수준으로 존재하는 경우, 발현의 증가는 대조군과 비교하여 mRNA와 같은 핵산을 사용하여 얻은 값의 배수 증가가 약 1.05, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.75, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 250, 500, 750, 1000, 5000, 10000 이상일 때 달성된다. 표적 유전자 또는 표적 서열의 발현 억제는 대조군 대비 안티센스 올리고뉴클레오티드와 같은 핵산으로 얻은 값이 약 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% 또는 0%인 경우 달성된다. 표적 유전자 또는 표적 서열의 발현을 측정하기 위한 적합한 분석에는 예를 들어 닷 블롯, 노던 블롯, 인 시츄 혼성화, ELISA, 면역침전, 효소 기능, 적합한 리포터 단백질의 형광 또는 발광뿐만 아니라 당업자에게 공지된 표현형 분석과 같이 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 단백질 또는 RNA 수준을 검사하는 것이 포함된다.
본 명세서에 사용된 용어 "핵산"은 단일 또는 이중 가닥 형태의 적어도 2개의 디옥시리보뉴클레오티드 또는 리보뉴클레오티드를 함유하는 중합체를 지칭하며, DNA, RNA 및 이들의 하이브리드를 포함한다. DNA는 안티센스 분자, 플라스미드 DNA, cDNA, PCR 산물 또는 벡터의 형태일 수 있다. RNA는 작은 헤어핀 RNA(shRNA), 메신저 RNA(mRNA), 안티센스 RNA, miRNA, micRNA, 다가 RNA, 다이서 기질 RNA 또는 바이러스 RNA(vRNA) 및 이들의 조합의 형태일 수 있다. 핵산은 합성, 자연적으로 발생 및 비-자연적으로 발생하며, 레퍼런스 핵산과 유사한 결합 특성을 갖는 공지의 뉴클레오티드 유사체 또는 변형된 백본 잔기 또는 연결을 포함하는 핵산을 포함한다. 이러한 유사체의 예에는 포스포로티오에이트, 포스포라미데이트, 메틸 포스포네이트, 키랄-메틸 포스포네이트, 2'-O-메틸 리보뉴클레오티드 및 펩타이드-핵산(PNA)이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 특별히 제한되지 않는 한, 이 용어는 레퍼런스 핵산과 유사한 결합 특성을 갖는 천연 뉴클레오티드의 공지된 유사체를 함유하는 핵산을 포함한다. 달리 표시되지 않는 한, 특정 핵산 서열은 또한 명시적으로 표시된 서열뿐만 아니라 그의 보존적으로 변형된 변이체(예를 들어 축퇴 코돈 치환), 대립유전자, 오르토로그, 단일 뉴클레오티드 다형성 및 상보적 서열을 암시적으로 포함한다. 구체적으로, 축퇴 코돈 치환은 하나 이상의 선택된(또는 모든) 코돈의 세 번째 위치가 혼합 염기 및/또는 디옥시이노신 잔기로 치환되는 서열을 생성함으로써 달성될 수 있다(Batzer et al., Nucleic Acid Res., 19:5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem., 260:2605-2608 (1985); Rossolini et al., Mol. Cell. Probes, 8:91-98 (1994)). "뉴클레오티드"는 당 디옥시리보스(DNA) 또는 리보스(RNA), 염기 및 인산염 그룹을 포함한다. 뉴클레오티드는 인산기를 통해 서로 연결된다. "염기"에는 퓨린과 피리미딘이 포함되며, 여기에는 천연 화합물인 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신, 우라실, 이노신 및 천연 유사체, 및 아민, 알코올, 티올, 카르복실레이트 및 알킬할라이드와 같은 새로운 반응기를 배치하는 변형을 포함하나 이에 제한되지 않는 퓨린 및 피리미딘의 합성 유도체가 추가로 포함된다.
용어 "유전자"는 폴리펩타이드 또는 전구체 폴리펩타이드의 생산에 필요한 부분 길이 또는 전체 길이의 코딩 서열을 포함하는 핵산(예를 들어, DNA 또는 RNA) 서열을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 "유전자 산물"은 RNA 전사체 또는 폴리펩타이드와 같은 유전자의 산물을 지칭한다.
용어 "지질"은 지방산의 에스테르를 포함하나 이에 제한되지 않는 유기 화합물 그룹을 지칭하며 일반적으로 물에는 잘 녹지 않지만 많은 유기 용매에는 녹는 것을 특징으로 한다. 이들은 일반적으로 적어도 세 가지 클래스로 나뉜다: (1) 왁스뿐만 아니라 지방과 오일을 포함하는 "단순 지질"; (2) 인지질과 당지질을 포함하는 "복합 지질"; (3) 스테로이드와 같은 "파생 지질".
"스테로이드"는 하기 탄소 골격을 포함하는 화합물이다:
스테로이드의 비제한적인 예에는 콜레스테롤 등이 포함된다.
"양이온성 지질"은 양으로 하전될 수 있는 지질을 지칭한다. 예시적인 양이온성 지질은 양전하를 띠는 하나 이상의 아민기(들)를 포함한다. 바람직한 양이온성 지질은 pH에 따라 양으로 하전되거나 중성의 형태로 존재할 수 있도록 이온화 가능하다. 양이온성 지질의 이온화는 다양한 pH 조건에서 지질 나노입자의 표면 전하에 영향을 미친다. 이러한 전하 상태는 혈장 단백질 흡수, 혈액 제거 및 조직 분포(Semple, S.C., et al., Adv. Drug Deliv Rev 32:3-17 (1998)) 뿐만 아니라 핵산의 세포내 전달에 중요한 엔도좀분해성 비이중층 구조를 형성하는 능력 (Hafez, I.M., et al., Gene Ther 8:1188-1196 (2001))에도 영향을 미칠 수 있다.
용어 "고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)"은 지질 부분과 고분자 부분을 모두 포함하는 분자를 지칭한다. 고분자 결합 지질의 예는 페길화된 지질이다. 용어 "페길화된 지질"은 지질 부분과 폴리에틸렌 글리콜 부분을 모두 포함하는 분자를 지칭한다. 페길화된 지질은 당업계에 공지되어 있으며 1-(모노메톡시-폴리에틸렌글리콜)-2,3-디미리스토일글리세롤(1-(monomethoxy-polyethyleneglycol)-2,3-dimyristoylglycerol, PEG-DMG) 등을 포함한다.
용어 "중성 지질"은 선택된 pH에서 하전되지 않거나 중성의 쯔위터이온 형태로 존재하는 임의의 다수의 지질 종을 지칭한다. 생리학적 pH에서 이러한 지질은 1,2-디스테아로일-sn-글리세로-3-포스포콜린(DSPC), 1,2-디팔미토일-sn-글리세로-3-포스포콜린(DPPC), 1,2-디미리스토일-sn-글리세로-3-포스포콜린(DMPC), 1-팔미토일-2-올레오일-sn-글리세로-3-포스포콜린(POPC), 1,2-디올레오일-sn-글리세로-3-포스포콜린(DOPC)과 같은 포스포티딜콜린; 1,2-디올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(DOPE)과 같은 포스파티딜에탄올아민; 스핑고미엘린(SM); 세라마이드; 스테롤과 같은 스테로이드; 및 이들의 유도체를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 중성 지질은 합성되거나 자연적으로 유래될 수 있다.
용어 "하전된 지질"은 유용한 생리학적 범위(예: pH ~3 ~ pH ~9) 내에서 pH와 관계없이 양전하 또는 음전하 형태로 존재하는 다양한 지질 종을 지칭한다. 하전된 지질은 합성되거나 자연적으로 유래될 수 있다. 하전된 지질의 예는 포스파티딜세린, 포스파티드산, 포스파티딜글리세롤, 포스파티딜이노시톨, 스테롤 헤미숙시네이트, 디알킬 트리메틸암모늄-프로판(예: DOTAP, DOTMA), 디알킬 디메틸아미노프로판, 에틸 포스포콜린, 디메틸아미노에탄 카르바모일 스테롤(예: DC-Chol)을 포함한다.
용어 "지질 나노입자"는 하나 이상의 구조식 (I)의 화합물 또는 다른 명시된 양이온성 지질을 포함하는 나노미터 정도의 적어도 하나의 치수(예를 들어, 1-1,000 nm)를 갖는 입자를 지칭한다. 일부 구체예에서, 개시된 양이온성 지질(예를 들어, 구조식 (I)의 화합물)을 포함하는 지질 나노입자는 목적 표적 부위(예를 들어, 세포, 조직, 기관, 종양 등)에 핵산(예를 들어, mRNA)과 같은 활성제 또는 치료제를 전달하는데 사용될 수 있는 제형에 포함된다. 일부 구체예에서, 지질 나노입자는 구조식 (I)의 화합물 및 핵산을 포함한다. 이러한 지질 나노입자는 전형적으로 구조식 (I)의 화합물 및 중성 지질, 하전된 지질, 스테로이드 및 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)로부터 선택되는 하나 이상의 부형제를 포함한다. 일부 구체예에서, 핵산과 같은 활성제 또는 치료제는 지질 나노입자의 지질 부분 또는 지질 나노입자의 지질 부분의 일부 또는 전부에 의해 둘러싸이는 수성 공간에 캡슐화될 수 있으며, 이로써 숙주 유기체 또는 세포의 메커니즘에 의해 유발되는 효소 분해 또는 기타 바람직하지 않은 영향, 예를 들어, 불리한 면역 반응으로부터 이를 보호한다.
다양한 구체예에서, 지질 나노입자는 약 30 nm 내지 약 150 nm, 약 40 nm 내지 약 150 nm, 약 50 nm 내지 약 150 nm, 약 60 nm 내지 약 130 nm, 약 70 nm 내지 약 110 nm, 약 70 nm 내지 약 100 nm, 약 80 nm 내지 약 100 nm, 약 90 nm 내지 약 100 nm, 약 70 내지 약 90 nm, 약 80 nm 내지 약 90 nm, 약 70 nm 내지 약 80 nm, 또는 약 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm, 90 nm, 95 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm, 또는 150 nm의 평균 직경을 갖는다. 일부 구체예에서, 지질 나노입자는 실질적으로 독성이 없다. 특정 구체예에서, 지질 나노입자에 존재할 때 핵산은 수용액에서 뉴클레아제에 의한 분해에 대해 내성을 갖는다. 핵산을 포함하는 지질 나노입자 및 이의 제조 방법은 예를 들어 미국 특허 공개 번호 2004/0142025, 2007/0042031 및 PCT 공개 번호 WO 2013/016058 및 WO 2013/086373에 개시되어 있으며, 그 전체 개시 내용은 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "캡슐화된 지질"은 전체 캡슐화, 부분 캡슐화 또는 둘 모두를 갖는 핵산(예를 들어, mRNA)과 같은 활성제 또는 치료제를 제공하는 지질 나노입자를 지칭한다. 구체예에서, 핵산(예를 들어, mRNA)은 지질 나노입자에 완전히 캡슐화된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "수용액"은 물을 포함하는 조성물을 지칭한다.
핵산-지질 나노입자와 관련된 "혈청 안정성"은 유리 DNA 또는 RNA를 유의적으로 분해하는 혈청 또는 뉴클레아제 분석에 노출된 후에도 뉴클레오티드가 유의적으로 분해되지 않음을 의미한다. 적합한 분석에는 예를 들어 표준 혈청 분석, DNAse 분석 또는 RNAse 분석이 포함된다.
본 명세서에 사용된 "전신 전달"은 유기체 내에서 활성제의 광범위한 노출을 초래할 수 있는 치료 산물의 전달을 지칭한다. 일부 투여 기술은 특정 제제의 전신 전달로 이어질 수 있지만 다른 약물은 그렇지 않을 수 있다. 전신 전달은 유용한, 바람직하게는 치료적 함량의 제제가 신체의 대부분 부위에 노출되는 것을 의미한다. 지질 나노입자의 전신 전달은 예를 들어 정맥내, 동맥내, 피하 및 복강내 전달을 포함하는 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 이루어질 수 있다. 일부 구체예에서, 지질 나노입자의 전신 전달은 정맥내 전달에 의한다.
본 명세서에 사용된 "국소 전달"은 유기체 내의 표적 부위에 활성 물질을 직접 전달하는 것을 지칭한다. 예를 들어, 제제는 종양과 같은 질병 부위, 염증 부위와 같은 다른 표적 부위, 또는 간, 심장, 췌장, 신장 등과 같은 표적 기관에 직접 주사함으로써 국소적으로 전달될 수 있다. 국소 전달에는 국소 적용이나 근육내, 피하 또는 피내 주사와 같은 국소 주사 기술도 포함될 수 있다. 국소 전달은 전신 약리학적 효과를 배제하지 않는다.
"알킬"은 포화되고, 예를 들어 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 알킬), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 알킬), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 알킬), 6 내지 16개의 탄소 원자(C6-C16 알킬), 6 내지 9개의 탄소 원자(C6-C9 알킬), 1 내지 15개의 탄소 원자(C1-C15 알킬), 1 내지 12개의 탄소 원자(C1-C12 알킬), 1 내지 8개의 탄소 원자(C1-C8 알킬) 또는 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 알킬), 또는 이전 범위 내 임의의 범위 또는 특정 값을 가지며, 단일 결합, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 1 메틸에틸(이소 프로필), n-부틸, n-펜틸, 1,1-디메틸에틸(t 부틸), 3-메틸헥실, 2-메틸헥실 등에 의해 분자의 나머지 부분에 부착된 탄소와 수소 원자만으로 구성된 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 알킬기는 치환 또는 비치환된다.
"알케닐"은 불포화되고(즉, 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 포함), 예를 들어 2 내지 24개의 탄소 원자(C2-C24 알케닐), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 알케닐), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 알케닐), 6 내지 16개의 탄소 원자(C6-C16 알케닐), 6 내지 9개의 탄소 원자(C6-C9 알케닐), 2 내지 15개의 탄소 원자(C2-C15 알케닐), 2 내지 12개의 탄소 원자(C2-C12 알케닐), 2 내지 8개의 탄소 원자(C2-C8 알케닐) 또는 2 내지 6개의 탄소 원자(C2-C6 알케닐) 또는 이전 범위 내 임의의 범위 또는 특정 값을 가지며, 단일 결합, 예를 들어, 에테닐, n-프로페닐, 1-메틸에테닐, n-부테닐, n-펜테닐, 1,1-디메틸에테닐, 3-메틸헥세닐, 2-메틸헥세닐 등에 의해 분자의 나머지 부분에 부착된 탄소와 수소 원자로만 구성된 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 알케닐기는 치환 또는 비치환된다.
"플루오로알킬"은 하나 이상의 플루오린 원자(F)가 수소 원자(H)로 치환된 알킬기를 지칭한다. 플루오로알킬은 1) 탄소, 수소 및 플루오린 원자 또는 2) 탄소 및 플루오린 원자로 구성된 선형 또는 분지형 라디칼을 포함한다. 플루오로알킬은 예를 들어 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 플루오로알킬), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 플루오로알킬), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 플루오로알킬), 6 내지 16개의 탄소 원자(C6-C16 플루오로알킬), 6 내지 9개의 탄소 원자(C6-C9 플루오로알킬), 1 내지 15개의 탄소 원자(C1-C15 플루오로알킬), 1 내지 12개의 탄소 원자(C1-C12 플루오로알킬), 1 내지 8개의 탄소 원자(C1-C8 플루오로알킬) 또는 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 플루오로알킬), 또는 상기 범위 내의 임의의 범위 또는 특정 값을 가질 수 있으며, 단일 결합, 예를 들어, 트리플루오로메틸(-CF3), 퍼플루오로에틸(-CF2CF3), 퍼플루오로 n-프로필(-(CF2)2CF3), 퍼플루오로 이소-프로필(-CF(CF3)2), 퍼플루오로 n-부틸(-(CF2)3CF3), 퍼플루오로 이소-부틸(-CF2CF(CF3)2), 퍼플루오로 tert-부틸(-C(CF3)3), 퍼플루오로 n-헥실(-(CF2)5CF3), 퍼플루오로 n-옥틸(-(CF2)7CF3), 2,2,2-트리플루오로에틸(-CH2CF3), 4,4,4-트리플루오로 n-부틸(-(CH2)3CF3), 7,7,7-트리플루오로 n-헵틸(-(CH2)6CF3), 또는 퍼플루오로 n-헵틸(-(CF2)6CF3) 등에 의해 분자의 나머지 부분에 부착된다. 예를 들어, C12 플루오로알킬은 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸(-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)을 포함한다. 또 다른 예에서, C17 플루오로알킬은 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸(-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)를 포함한다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 플루오로알킬기는 치환 또는 비치환된다.
"플루오로알케닐"은 하나 이상의 플루오린 원자(F)가 수소 원자(H)로 치환된 알케닐기를 지칭한다. 플루오로알케닐은 1) 탄소, 수소 및 플루오린 원자 또는 2) 탄소 및 플루오린 원자로 구성된 선형 또는 분지형 라디칼을 포함한다. 플루오로알케닐은 예를 들어 2 내지 24개의 탄소 원자(C2-C24 플루오로알케닐), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 플루오로알케닐), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 플루오로알케닐), 6 내지 16개의 탄소 원자(C6-C16 플루오로알케닐), 6 내지 9개의 탄소 원자(C6-C9 플루오로알케닐), 2 내지 15개의 탄소 원자(C2-C15 플루오로알케닐), 2 내지 12개의 탄소 원자(C2-C12 플루오로알케닐), 2 내지 8개의 탄소 원자(C2-C8 플루오로알케닐) 또는 2 내지 6개의 탄소 원자(C2-C6 플루오로알킬) 또는 상기 범위 내의 임의의 범위 또는 특정 값을 가질 수 있으며, 단일 결합, 예를 들어, 퍼플루오로에틸(-CF2CF3), 퍼플루오로 n-프로필(-(CF2)2CF3), 퍼플루오로 이소-프로필(-CF(CF3)2), 퍼플루오로 n-부틸(-(CF2)3CF3), 퍼플루오로 이소-부틸(-CF2CF(CF3)2), 퍼플루오로 tert-부틸(-C(CF3)3), 퍼플루오로 n-헥실(-(CF2)5CF3), 퍼플루오로 n-옥틸(-(CF2)7CF3), 2,2,2-트리플루오로에틸(-CH2CF3), 4,4,4-트리플루오로 n-부틸(-(CH2)3CF3), 7,7,7-트리플루오로 n-헵틸(-(CH2)6CF3), 또는 퍼플루오로 n-헵틸(-(CF2)6CF3) 등에 의해 분자의 나머지 부분에 부착된다. 예를 들어, C12 플루오로알킬은 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸(-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)을 포함한다. 또 다른 예에서, C17 플루오로알킬은 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸(-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)을 포함한다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 플루오로알킬기는 치환 또는 비치환된다.
"퍼플루오르화 치환기" 또는 "퍼플루오르화 화합물"은 각각의 C-H 결합이 C-F 결합으로 대체된 선형 또는 분지형 치환기 또는 화합물을 지칭한다. 퍼플루오르화 치환기 또는 화합물은 일반적으로 탄소-플루오린(C-F) 및 탄소-탄소 결합(C-C)만을 포함한다. 그러나 일부 구체예에서 퍼플루오르화 치환기 또는 화합물은 헤테로원자 및/또는 OH, CO2H, 할로겐화물, O 및 SO3H와 같은 작용기를 포함하며, 단, 퍼플루오르화 치환기 또는 화합물은 C-H 결합 및 적어도 하나의 C-F 결합을 함유하지 않는다. 퍼플루오르화 치환기 또는 화합물은 포화될 수 있으며, 예를 들어 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 퍼플루오로알킬), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 퍼플루오로알킬), 6 내지 16개의 탄소 원자(C6-C16 퍼플루오로알킬), 6 내지 9개 탄소 원자(C6-C9 퍼플루오로알킬), 1 내지 15개 탄소 원자(C1-C15 퍼플루오로알킬), 1 내지 12개 탄소 원자(C1-C12 퍼플루오로알킬), 1 내지 8개 탄소 원자(C1-C8 퍼플루오로알킬) 또는 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 퍼플루오로알킬)를 가질 수 있고, 단일 결합, 예를 들어, 트리플루오로메틸(-CF3), 퍼플루오로에틸(-CF2CF3), 퍼플루오로 n-프로필(-(CF2)2CF3), 퍼플루오로 이소-프로필(-CF(CF3)2), 퍼플루오로 n-부틸(-(CF2)3CF3), 퍼플루오로 이소-부틸(-CF2CF(CF3)2), 퍼플루오로 tert-부틸(-C(CF3)3), 퍼플루오로 n-헥실(-(CF2)5CF3), 퍼플루오로 n-옥틸(-(CF2)7CF3), 퍼플루오로 n-헵틸(-(CF2)6CF3) 등에 의해 분자의 나머지 부분에 부착된다.
"알킬렌"은 탄소와 수소로만 구성되고, 포화되며, 예를 들어, 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 알킬렌), 1 내지 15개의 탄소 원자(C1-C15 알킬렌), 1 내지 12개의 탄소 원자(C1-C12 알킬렌), 1 내지 8개의 탄소 원자(C1-C8 알킬렌), 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 알킬렌), 2 내지 4개의 탄소 원자(C2-C4 알킬렌), 1 내지 2개의 탄소 원자(C1-C2 알킬렌), 또는 이전 범위 내 임의의 범위 또는 특정 값, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, n-부틸렌 등을 가지며, 분자의 나머지 부분을 라디칼 그룹에 연결하는 직쇄 또는 분지쇄 2가 탄화수소를 지칭한다. 알킬렌 사슬은 단일 결합을 통해 분자의 나머지 부분에 부착되고 단일 결합을 통해 라디칼 그룹에 부착된다. 알킬렌 사슬이 분자의 나머지 부분과 라디칼 그룹에 부착되는 지점은 사슬 내 탄소 1개 또는 임의의 탄소 2개를 통해 이루어질 수 있다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 알킬렌 사슬은 치환 또는 비치환된다.
"플루오로알킬렌"은 적어도 하나의 C-H 결합이 C-F 결합으로 대체된 상기 정의된 바와 같은 알킬렌을 지칭한다. 플루오로알킬렌은 예를 들어 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 플루오로알킬렌), 1 내지 15개의 탄소 원자(C1-C15 플루오로알킬렌), 1 내지 12개의 탄소 원자(C1-C12 플루오로알킬렌), 1 내지 8개의 탄소 원자(C1-C8 플루오로알킬렌), 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 플루오로알킬렌), 2 내지 4개의 탄소 원자(C2-C4 플루오로알킬렌), 1 내지 2개의 탄소 원자(C1-C2 플루오로알킬렌), 또는 전술한 범위 내의 임의의 범위 또는 특정 값, 예를 들어 플루오로메틸렌, 플루오로에틸렌, 플루오로프로필렌, n-플루오로부틸렌 등을 갖는다. 플루오로알킬렌 사슬은 단일 결합을 통해 분자의 나머지 부분에 부착되고 단일 결합을 통해 라디칼 그룹에 부착된다. 플루오로알킬렌 사슬이 분자의 나머지 부분과 라디칼 그룹에 부착되는 지점은 사슬 내의 탄소 1개 또는 탄소 2개를 통해 이루어질 수 있다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 플루오로알킬렌 사슬은 치환 또는 비치환된다.
"알킬아세탈"은 화학식 -RaCH(ORb)(ORc)의 라디칼을 지칭하며, 여기서 Ra는 위에 정의된 알킬렌이고, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 위에 정의된 알킬 또는 알케닐이다. 알킬아세탈기는 예를 들어 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 알킬아세탈), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 알킬아세탈), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 알킬아세탈), 6 내지 24개의 탄소 원자(C4-C20 알킬아세탈), 6 내지 16개의 탄소 원자(C6-C16 알킬아세탈), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 알킬아세탈), 6 내지 9개의 탄소 원자(C6-C9 알킬아세탈), 1 내지 15개의 탄소 원자(C1-C15 알킬아세탈), 1 내지 12개의 탄소 원자(C1-C12 알킬아세탈), 1 내지 8개의 탄소 원자(C1-C8 알킬아세탈) 또는 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 알킬아세탈)를 갖는다. 명세서에서 구체적으로 달리 언급하지 않는 한, 알킬아세탈기는 임의로 치환될 수 있다.
"플루오로알킬아세탈"은 Ra, Rb 및/또는 Rc에서 적어도 하나의 C-H 결합이 C-F 결합으로 대체된 상기 정의된 바와 같은 알킬아세탈을 지칭한다. 예시적인 플루오로알킬아세탈은, 예를 들어 1 내지 24개의 탄소 원자(C1-C24 플루오로알킬아세탈), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 알킬아세탈), 4 내지 20개의 탄소 원자(C4-C20 플루오로알킬아세탈), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C16 플루오로알킬아세탈), 6 내지 24개의 탄소 원자(C6-C24 플루오로알킬아세탈), 6 내지 9개의 탄소 원자(C6-C9 플루오로알킬아세탈), 1 내지 15개의 탄소 원자(C1-C15 플루오로알킬아세탈), 1 내지 12개의 탄소 원자(C1-C12 플루오로알킬아세탈), 1 내지 8개의 탄소 원자(C1-C8 알킬아세탈) 또는 1 내지 6개의 탄소 원자(C1-C6 플루오로알킬아세탈)을 갖는다. 명세서에서 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 플루오로알킬아세탈기는 임의로 치환될 수 있다.
"헤테로사이클릭 고리"는 2 내지 12개의 탄소 원자와 질소, 산소 및 황으로 구성된 군으로부터 선택된 1 내지 6개의 헤테로원자로 구성된 안정한 3-원 내지 18-원의 비방향족 고리 라디칼을 지칭한다. 명세서에 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 헤테로사이클릴 라디칼은 융합되거나 가교된 고리 시스템을 포함할 수 있는 모노사이클릭, 바이사이클릭, 트리사이클릭 또는 테트라사이클릭 고리 시스템일 수 있고; 헤테로사이클릴 라디칼의 질소, 탄소 또는 황 원자는 임의로 산화될 수 있으며; 질소 원자는 임의로 4차화될 수 있고; 헤테로사이클릴 라디칼은 부분적으로 또는 완전히 포화될 수 있다. 이러한 헤테로사이클릴 라디칼의 예시는 디옥솔라닐, 티에닐[1,3]디티아닐, 데카히드로이소퀴놀릴, 이미다졸리닐, 이미다졸리디닐, 이소티아졸리디닐, 이속사졸리디닐, 모르폴리닐, 옥타히드로인돌릴, 옥타히드로이소인돌릴, 2-옥소피페라지닐, 2-옥소피페리디닐, 2-옥소피롤리디닐, 옥사졸리디닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 4-피페리도닐, 피롤리디닐, 피라졸리디닐, 퀴누클리디닐, 티아졸리디닐, 테트라히드로푸릴, 트리티아닐, 테트라히드로피라닐, 티오모르폴리닐, 티아모르폴리닐, 1-옥소-티오모르폴리닐 및 1,1-디옥소-티오모르폴리닐을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 헤테로사이클릴기는 임의로 치환될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "치환된"은 임의의 상기 기(예를 들어, 알킬, 알케닐, 플루오로알킬, 플루오로알케닐, 퍼플루오르화 치환기, 퍼플루오르화 화합물, 알킬렌, 플루오로알킬렌, 알킬아세탈, 플루오로알킬아세탈 및/또는 헤테로사이클릭 고리)를 의미하며, 여기서, 적어도 하나의 수소 원자는 다음과 같으나 이에 제한되지 않는 비수소 원자에 대한 결합에 의해 대체된다: F, Cl, Br, I 등의 할로겐 원자; 옥소기(=O); 히드록실기(-OH); 카르복실기-(CO2H); C1-C12 알킬기; -(C=O)OR'; -O(C=O)R'; -C(=O)R'; -OR'; -S(O)xR'; -S-SR'; -C(=O)SR'; -SC(=O)R'; -NR'R'; -NR'C(=O)R'; -C(=O)NR'R'; -NR'C(=O)NR'R'; -OC(=O)NR'R'; -NR'C(=O)OR'; -NR'S(O)xNR'R'; -NR'S(O)xR'; 및 -S(O)xNR'R', 여기서, R'는 각 경우에 독립적으로 H 또는 C1-C15 알킬이고, x는 0, 1 또는 2이다. 일부 구체예에서, 치환기는 C1-C12 알킬기이다. 다른 구체예에서, 치환기는 옥소기이다. 다른 구체예에서, 치환기는 히드록실기이다. 다른 구체예에서, 치환기는 알콕시기(-OR')이다. 다른 구체예에서, 치환기는 카르복실기이다. 다른 구체예에서, 치환기는 아민기(-NR'R')이다.
"임의의" 또는 "임의로"(예를 들어, 임의로 치환된)는 이후에 설명되는 상황의 사건이 발생할 수도 있고 발생하지 않을 수도 있으며, 설명에는 해당 사건 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우가 포함된다는 의미한다. 예를 들어, "임의로 치환된 알킬"은 알킬 라디칼이 치환될 수도 있고 치환되지 않을 수도 있다는 것을 의미하며, 설명에는 치환된 알킬 라디칼과 치환이 없는 알킬 라디칼이 모두 포함된다는 의미이다.
본 명세서에 개시된 본 개시내용은 또한 하나 이상의 원자를 상이한 원자 질량 또는 질량수를 갖는 원자로 대체함으로써 동위원소 표지된 구조식 (I)의 화합물의 모든 약학적으로 허용가능한 화합물을 포함하는 것을 의미한다. 개시된 화합물에 혼입될 수 있는 동위원소의 예에는 수소, 탄소, 질소, 산소, 인, 플루오린, 염소 및 요오드의 동위원소, 예컨대 각각 2H, 3H, 11C, 13C, 14C, 13N, 15N, 15O, 17O, 18O, 31P, 32P, 35S, 18F, 36Cl, 123I, 및 125I를 포함한다. 이러한 방사성표지된 화합물은 예를 들어 작용 부위 또는 방식을 특성화하거나 약리학적으로 중요한 작용 부위에 대한 결합 친화성을 특성화함으로써 화합물의 유효성을 결정하거나 측정하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 방사성 동위원소를 포함하는 구조식 (I), (IA) 또는 (IB)의 특정 동위원소 표지된 화합물은 약물 및/또는 기질 조직 분포 연구에 유용하다. 방사성 동위원소인 삼중수소, 즉, 3H 및 탄소-14, 즉, 14C는 혼입이 용이하고 검출이 용이하다는 점에서 이러한 목적에 특히 유용하다.
중수소, 즉 2H와 같은 더 무거운 동위원소로의 대체는 더 큰 대사 안정성, 예를 들어 생체내 반감기 증가 또는 복용량 요구량 감소로 인한 특정 치료 이점을 제공할 수 있으므로 일부 상황에서는 선호될 수 있다.
11C, 18F, 15O 및 13N과 같은 양전자 방출 동위원소로 대체하는 것은 기질 수용체 점유를 조사하기 위한 양전자 방출 단층촬영술(PET) 연구에 유용할 수 있다. 동위원소 표지된 구조식 (I)의 화합물은 일반적으로 당업자에게 공지된 통상적인 기술에 의해 또는 이전에 사용된 비표지 시약 대신 적절한 동위원소 표지 시약을 사용하여 아래에 설명된 제조 및 실시예에 설명된 것과 유사한 공정에 의해 제조될 수 있다.
"안정한 화합물" 및 "안정한 구조"는 반응 혼합물로부터 유용한 정도의 순도까지의 분리 및 효과적인 치료제로의 제형화를 견딜 수 있을 만큼 충분히 견고한 화합물을 나타내는 것을 의미한다.
"포유동물"은 인간과 실험실 동물 및 가정용 애완동물(예를 들어, 고양이, 개, 돼지, 소, 양, 염소, 말, 토끼)과 같은 가축 동물과 야생 동물 등과 같은 비-가정 동물을 모두 포함한다.
"약학적으로 허용가능한 담체, 희석제 또는 부형제"는 인간 또는 가축에서 사용하기 위해 허용되는 것으로서, 미국 식품의약국의 승인을 받은 임의의 보조제, 담체, 부형제, 활택제, 감미제, 희석제, 방부제, 염료/착색제, 향미 강화제, 계면활성제, 습윤제, 분산제, 현탁화제, 안정제, 등장화제, 용매 또는 유화제를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
"약학적으로 허용가능한 염"은 산 및 염기 부가염을 모두 포함한다.
"약학적으로 허용가능한 산 부가염"은 생물학적으로 또는 달리 바람직하지 않은, 유리 염기의 생물학적 유효성 및 특성을 유지하고, 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산 등과 같으나 이에 제한되지 않은 무기산 및 아세트산, 2,2-디클로로아세트산, 아디프산, 알긴산, 아스코르브산, 아스파르트산, 벤젠술폰산, 벤조산, 4-아세트아미도벤조산, 장뇌산, 캄포-10-술폰산, 카프르산, 카프로산, 카프릴산, 탄산, 신남산, 시트르산, 시클람산, 도데실황산, 에탄-1,2-디설폰산, 에탄술폰산, 2-히드록시에탄술폰산, 포름산, 푸마르산, 갈락타르산, 겐티신산, 글루코헵톤산, 글루콘산, 글루쿠론산, 글루탐산, 글루타르산, 2-옥소글루타르산, 글리세로인산, 글리콜산, 히푸르산, 이소부티르산, 젖산, 락토비온산, 라우르산, 말레산, 말산, 말론산, 만델산, 메탄술폰산, 뮤신산, 나프탈렌-1,5-디술폰산, 나프탈렌-2-술폰산, 1-히드록시-2-나프토산, 니코틴산, 올레산, 오로트산, 옥살산, 팔미트산, 파모산, 프로피온산, 피로글루탐산, 피루브산, 살리실산, 4-아미노살리실산, 세바스산, 스테아르산, 숙신산, 타르타르산, 티오시안산, p-톨루엔술폰산, 트리플루오로아세트산, 운데실렌산 등과 같으나 이에 제한되지 않는 유기산과 함께 형성되는 염을 지칭한다.
"약학적으로 허용가능한 염기 부가염"은 생물학적으로 또는 달리 바람직하지 않은, 유리산의 생물학적 유효성 및 특성을 유지하는 염을 지칭한다. 이들 염은 유리산에 무기 염기 또는 유기 염기를 첨가하여 제조된다. 무기 염기로부터 유도된 염은 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 아연, 구리, 망간, 알루미늄 염 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 바람직한 무기염은 암모늄, 나트륨, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘 염이다. 유기 염기로부터 유도된 염에는 1차, 2차 및 3차 아민, 자연적으로 발생하는 치환된 아민을 포함하는 치환된 아민, 고리형 아민 및 염기성 이온 교환 수지, 예컨대, 암모니아, 이소프로필아민, 트리메틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 디에탄올아민, 에탄올아민, 데아놀, 2-디메틸아미노에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 디시클로헥실아민, 리신, 아르기닌, 히스티딘, 카페인, 프로카인, 히드라바민, 콜린, 베타인, 베네타민, 벤자틴, 에틸렌디아민, 글루코사민, 메틸글루카민, 테오브로민, 트리에탄올아민, 트로메타민, 퓨린, 피페라진, 피페리딘, N-에틸피페리딘, 폴리아민 수지 등의 염을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 특히 바람직한 유기 염기는 이소프로필아민, 디에틸아민, 에탄올아민, 트리메틸아민, 디시클로헥실아민, 콜린 및 카페인이다.
종종 결정화는 본 개시내용의 화합물(즉, 구조식 (I)의 화합물)의 용매화물을 생성한다. 본 명세서에 사용된 용어 "용매화물"은 본 개시내용의 화합물의 하나 이상의 분자와 하나 이상의 용매 분자를 포함하는 집합체를 지칭한다. 용매는 물일 수 있고, 이 경우 용매화물은 수화물일 수 있다. 대안으로, 용매는 유기 용매일 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 화합물은 1수화물, 2수화물, 반수화물, 3수화물, 3수화물, 4수화물 등을 포함하는 수화물뿐만 아니라 상응하는 용매화된 형태로 존재할 수 있다. 본 개시내용의 화합물의 용매화물은 진정한 용매화물로서 존재할 수 있는 반면, 다른 경우에 본 개시내용의 화합물은 단지 부정성 물을 보유하거나 물과 일부 부정성 용매의 혼합물일 수 있다.
"약학 조성물"은 본 개시내용의 화합물 및 생물학적 활성 화합물을 포유동물, 예를 들어 인간에게 전달하기 위해 당업계에서 일반적으로 허용되는 매체의 제형을 지칭한다. 이러한 매체에는 약학적으로 허용가능한 모든 담체, 희석제 또는 부형제가 포함된다.
"유효량" 또는 "치료적 유효량"은 포유동물, 바람직하게는 인간에게 투여될 때 포유동물, 바람직하게는 인간에서 치료를 실시하기에 충분한 본 개시내용의 화합물의 양을 지칭한다. "치료적 유효량"을 구성하는 본 개시내용의 지질 나노입자의 양은 화합물, 상태 및 이의 중증도, 투여 방식 및 치료할 포유동물의 연령에 따라 달라질 것이나, 이는 그 자신의 지식 및 본 개시내용을 고려하여 당업자에 의해 일상적으로 결정될 수 있다.
본 명세서에 사용된 "치료하는" 또는 "치료"는 목적 질병 또는 상태를 갖는 포유동물, 바람직하게는 인간의 목적 질병 또는 상태의 치료를 포괄하며, 다음을 포함한다:
(i) 포유동물에서 질병 또는 상태가 발생하는 것을 예방하는 것, 특히 포유동물이 질병에 걸리기 쉬운 경향이 있지만 아직 질병이 있는 것으로 진단되지 않은 경우;
(ii) 질병 또는 상태를 억제하는 것, 즉 발병을 저지하는 것;
(iii) 질병 또는 상태의 완화, 즉 질병 또는 상태의 퇴행 유발; 또는
(iv) 질병 또는 상태로 인한 증상 완화, 즉 근본적인 질병 또는 상태를 해결하지 않고 통증을 완화하는 것. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "질병" 및 "상태"는 상호교환적으로 사용될 수 있거나 특정 질병 또는 상태가 알려진 원인 물질을 갖지 않을 수 있다는 점에서(병인이 아직 밝혀지지 않았으므로) 다를 수 있고, 따라서, 아직 질병으로 인식되지는 않지만 바람직하지 않은 상태나 증후군으로만 인식되며, 여기서, 다소 구체적인 증상 세트는 임상의에 의해 확인되었다.
본 개시내용의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 하나 이상의 입체중심을 함유할 수 있으므로 거울상이성질체, 부분입체이성질체 및 절대 입체화학 측면에서 아미노산의 경우 (R)- 또는 (S)- 또는 (D)- 또는 (L)-로서 정의될 수 있는 기타 입체이성질체 형태를 생성할 수 있다. 본 개시내용은 그러한 모든 가능한 이성질체뿐만 아니라 이들의 라세미 및 광학적으로 순수한 형태를 포함하는 것을 의미한다. 광학 활성 (+) 및 (-), (R)- 및 (S)-, 또는 (D)- 및 (L)- 이성질체는 키랄 신톤 또는 키랄 시약을 사용하여 제조되거나, 크로마토그래피, 분별 결정화 등의 기존 기술을 사용하여 분리될 수 있다. 개별 거울상 이성질체의 제조/분리를 위한 통상적인 기술에는 적합한 광학적으로 순수한 전구체로부터의 키랄 합성 또는 예를 들어 키랄 고압 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용하여 라세미체(또는 염 또는 유도체의 라세미체)를 분할하는 것이 포함된다. 본 명세서에 기술된 화합물이 올레핀성 이중 결합 또는 기타 기하학적 비대칭 중심을 함유하는 경우, 달리 명시하지 않는 한, 화합물은 E 및 Z 기하 이성질체를 모두 포함하는 것으로 의도된다. 마찬가지로, 모든 호변이성질체(tautomer) 형태도 포함되도록 의도되었다.
"입체이성질체"는 동일한 결합으로 결합된 동일한 원자로 구성되지만 서로 교환할 수 없는 서로 다른 3차원 구조를 갖는 화합물을 지칭한다. 본 개시내용은 다양한 입체이성질체 및 이의 혼합물을 고려하며, "거울상이성질체"를 포함하는데, 이는 분자가 서로 겹쳐질 수 없는 거울상인 2개의 입체이성질체를 지칭한다.
"호변이성질체(tautomer)"는 분자의 한 원자에서 동일한 분자의 다른 원자로의 양성자 이동을 지칭한다. 본 개시내용은 임의의 상기 화합물의 호변이성질체를 포함한다.
화합물
일 양태에서, 본 개시내용은 중성 지질, 하전된 지질, 스테로이드 및/또는 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)과 같은 다른 지질 성분과 결합하여 올리고뉴클레오티드와 같은 치료제와 함께 지질 나노입자를 형성할 수 있는 신규한 플루오르화 지질 화합물을 제공한다. 이론에 구속되는 것을 바라는 것은 아니지만, 이들 지질 나노입자는 혈청 내 분해로부터 치료제를 보호하고 시험관내 및 생체내에서 세포에 치료제의 효과적인 전달을 제공하는 것으로 생각된다.
일 구체예에서, 화합물은 하기 구조식 (I) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 호변이성질체, 입체이성질체를 갖는다:
여기서, L1 은 -O(C=O)R1a, -(C=O)OR1a, -C(=O)R1a, -OR1a, -S(O)xR1a, -S-SR1a, -C(=O)SR1a, -SC(=O)R1a, -NRaC(=O)R1a, -C(=O)NRaR1a, -NRaC(=O)NRaR1a, -OC(=O)NRaR1a, -NRaC(=O)OR1a 또는 R1b이고;
L2는 is -O(C=O)R4a, -(C=O)OR4a, -C(=O)R4a, -OR4a, -S(O)xR4a, -S-SR4a, -C(=O)SR4a, -SC(=O)R4a, -NRaC(=O)R4a, -C(=O)NRaR4a, -NRaC(=O)NRaR4a, -OC(=O)NRaR4a, -NRaC(=O)OR4a 또는 R4b이며;
G1은 C1-C2 알킬렌, -(C=O)-, -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NRaC(=O)- 또는 직접 결합이고;
G2는 -C(=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)S-, -C(=O)NRa- 또는 직접 결합이며;
G3는 C1-C6 알킬렌이고;
Ra는 H 또는 C1-C12 알킬이며;
R1a 및 R4a는 각각 독립적으로 분지형 C6-C24 알킬, 분지형 C6-C24 알케닐, 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐, C6-C24 알킬아세탈 또는 C6-C24 플루오로알킬아세탈이고;
R1b 및 R4b는 각각 독립적으로 -CH(OR)(OR)이고, 여기서 각 R은 독립적으로 선형 또는 분지형 C6-C18 알킬, 선형 또는 분지형 C6-C18 알케닐, 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬, 또는 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐이며;
R2a 및 R2b는 각각의 경우에, 독립적으로 H, F, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 플루오로알킬이고;
R3a 및 R3b는 각각의 경우에, 독립적으로 H, F, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 플루오로알킬이며;
R7 은 H, C4-C20 알킬 또는 C2-C10 플루오로알킬이고;
R8 및 R9 은 각각 독립적으로 C1-C12 알킬이거나, R8 및 R9,는 그들이 부착된 질소 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며;
b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 24의 정수이고; 및
여기서, R2a, R2b, R3a 및 R3b 중 적어도 하나는 F 또는 C1-C12 플루오로알킬이며; R1a 및 R4a 중 적어도 하나가 존재하고, 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐 및 C6-C24 플루오로알킬아세탈로부터 선택되며; R1b 및 R4b 중 적어도 하나가 존재하고, 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬 및 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐로부터 선택되며; G3 는 C1-C6 플루오로알킬렌이고; 및/또는 R7 은 C2-C10 플루오로알킬이다.
다른 구체예에서, 화합물은 구조식 (I) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 호변이성질체, 입체이성질체를 갖는다:
L1 은 -O(C=O)R1a, -(C=O)OR1a, -C(=O)R1a, -OR1a, -S(O)xR1a, -S-SR1a, -C(=O)SR1a, -SC(=O)R1a, -NRaC(=O)R1a, -C(=O)NRaR1a, -NRaC(=O)NRaR1a, -OC(=O)NRaR1a, -NRaC(=O)OR1a 또는 R1b이고;
L2는 -O(C=O)R4a, -(C=O)OR4a, -C(=O)R4a, -OR4a, -S(O)xR4a, -S-SR4a, -C(=O)SR4a, -SC(=O)R4a, -NRaC(=O)R4a, -C(=O)NRaR4a, -NRaC(=O)NRaR4a, -OC(=O)NRaR4a, -NRaC(=O)OR4a 또는 R4b이며;
G1 은 C1-C2 알킬렌, -(C=O)-, -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NRaC(=O)- 또는 직접 결합이고;
G2는 -C(=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)S-, -C(=O)NRa- 또는 직접 결합이며;
G3는 C1-C6 알킬렌이고;
Ra는 H 또는 C1-C12 알킬이며;
R1a 및 R4a는 각각 독립적으로 분지형 C6-C24 알킬, 분지형 C6-C24 알케닐, 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐, C6-C24 알킬아세탈 또는 C6-C24 플루오로알킬아세탈이고;
R1b 및 R4b는 각각 독립적으로 -CH(OR)(OR)이고, 여기서 각 R 은 독립적으로 선형 또는 분지형 C6-C18 알킬, 선형 또는 분지형 C6-C18 알케닐, 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬, 또는 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐이며;
R2a 및 R2b는 각각의 경우에, 독립적으로 H, F, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 플루오로알킬이고;
R3a 및 R3b는 각각의 경우에, 독립적으로 H, F, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 플루오로알킬이며;
R7 은 H, C4-C20 알킬 또는 C2-C10 플루오로알킬이고;
R8 및 R9는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬이거나, R8 및 R9는 그들이 부착된 질소 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며;
b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 24의 정수이고; 및
여기서, R2a, R2b, R3a 및 R3b 중 적어도 하나는 F 또는 C1-C12 플루오로알킬이며; R1a 및 R4a 중 적어도 하나가 존재하고, 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐 및 C6-C24 플루오로알킬아세탈로부터 선택되며; R1b 및 R4b 중 적어도 하나가 존재하고, 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬 및 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐로부터 선택되며; 및/또는 R7 은 C2-C10 플루오로알킬이다.
일부 구체예에서, G1는 독립적으로 -(C=O)- 또는 직접 결합이다. 일부 구체예에서, G2는 -(C=O)- 또는 직접 결합이다. 다른 구체예에서, G1 및 G2는 각각 독립적으로 -(C=O)- 또는 직접 결합이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "직접 결합"은 기(예를 들어, G1 또는 G2)가 존재하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 일부 구체예에서, G1 및 G2 각각은 직접 결합이다.
이전 구체예 중 다른 것에서, 화합물은 하기 구조식 (IA) 또는 (IB) 중 하나를 갖는다.
일부 구체예에서, 화합물은 구조식 (IA)를 갖는다. 다른 구체예에서, 화합물은 구조식 (IB)를 갖는다.
일부 구체예에서, L1 은 -O(C=O)R1a 또는 -(C=O)OR1a이다. 일부 구체예에서, L2는 -O(C=O)R4a 또는 -(C=O)OR4a이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, L1은 -O(C=O)R1a이고, L2는 -O(C=O)R4a이다. 다른 예에서, L1은 -O(C=O)R1a이고, L2는 -(C=O)OR4a이다. 또 다른 예에서, L1은 -(C=O)OR1a이고, L2는 -O(C=O)R4a이다. 또 다른 예에서, L1은 -(C=O)OR1a이고, L2는 -(C=O)OR4a이다.
일부 구체예에서, R2a, R2b, R3a 및 R3b 중 적어도 하나는 F 또는 C1-C12 플루오로알킬이다. 예를 들어, 일부 구체예에서 R2a 및 R3a는 각각 F이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서 R2b 및 R3b는 각각 F이다. 또 다른 예에서, R2a 및 R2b는 각각 F이다. 또 다른 예에서, R3a 및 R3b는 각각 F이다. 예를 들어, 일부 구체예에서 R2a 및 R3a는 각각 C1-C12 플루오로알킬이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서 R2b 및 R3b는 각각 C1-C12 플루오로알킬이다. 또 다른 예에서, R2a 및 R2b는 각각 C1-C12 플루오로알킬이다. 또 다른 예에서, R3a 및 R3b는 각각 C1-C12 플루오로알킬이다. 일부 구체예에서, R2a 및 R3a 중 적어도 하나는 H이다. 예를 들어, 일부 구체예서 R2a 및 R3a는 각각 H이다. 일부 구체예에서, R2b 및 R3b 중 적어도 하나는 H이다. 예를 들어, 일부 구체예에서 R2b 및 R3b는 각각 H이다.
일부 구체예에서, R1a 및 R4a 중 적어도 하나가 존재하고, 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐 및 C6-C24 플루오로알킬아세탈로부터 선택된다. 일부 구체예에서, R1a 및 R4a 중 적어도 하나가 존재하고, 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬 및 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐로부터 선택된다.
일부 구체예에서, R1a, R1b, R4a, 또는 R4b 중 적어도 하나는 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸(-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, R1a, R4a 또는 둘 다 각각 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸(-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)이다. 일부 구체예의 다른 예에서, R1b, R4b, 또는 둘 다 각각 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸(-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)이다.
일부 구체예에서, R1a, R1b, R4a, 또는 R4b 중 적어도 하나는 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸(-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, R1a, R4a, 또는 둘 다 각각 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸(-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)이다. 일부 구체예의 다른 예에서, R1b, R4b, 또는 둘 다 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸(-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)이다.
일부 구체예에서, R1a, R1b, R4a, 또는 R4b 중 적어도 하나는 하기 구조식 중 하나를 갖는다:
일부 구체예에서, R1a 및 R4a 중 적어도 하나는 C6-C24 알킬아세탈 또는 C6-C24 플루오로알킬아세탈이다. 예를 들어, 일부 구체예에서 R1a 및 R4a 중 적어도 하나는 하기 구조식을 갖는다:
일부 구체예에서, L1 및 L2 중 적어도 하나는 각각 R1b 또는 R4b이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, R1b 또는 R4b 또는 둘 다 하기 구조식을 갖는다:
일부 구체예에서, R7는 H, C6-C16 알킬 또는 C2-C10 플루오로알킬이다. 일부 구체예에서, R7 은 H, C6-C9 알킬 또는 C2-C7 플루오로알킬이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, C6-C9 알킬은 n-헵틸(-(CH2)6CH3)이다. 일부 구체예에서, R7 은 C2-C10 플루오로알킬이다. 다른 구체예에서, R7 은 C2-C10 플루오로알킬이다. 더 많은 구체예에서, R7 은 C2-C7 퍼플루오로알킬과 같은 퍼플루오로알킬이다. 일부 구체예에서, 다른 예에서, C2-C7 플루오로알킬은 2,2,2-트리플루오로에틸(-CH2CF3), 4,4,4-트리플루오로 n-부틸(-(CH2)3CF3), 퍼플루오로 n-부틸(-(CF2)3CF3), 7,7,7-트리플루오로 n-헵틸(-(CH2)6CF3), 또는 퍼플루오로 n-헵틸(-(CF2)6CF3)이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, R7 은 퍼플루오로 n-헵틸(-(CF2)6CF3)이다. 일부 구체예에서, 다른 예에서, R7 은 퍼플루오로 n-부틸(-(CF2)3CF3)이다. 일부 구체예에서, 또 다른 예에서, R7 은 2,2,2-트리플루오로에틸(-CH2CF3)이다. 일부 구체예에서, 또 다른 예에서, R7 은 4,4,4-트리플루오로 n-부틸(-(CH2)3CF3)이다.
일부 구체예에서, R8 및 R9 중 적어도 하나는 메틸(-CH3)이다. 예를 들어, 일부 구체예에서 R8 및 R9 각각은 메틸(-CH3)이다. 이와 관련하여, R8 및 R9 각각에 메틸기를 갖는 구조식 (I), (IA) 또는 (IB)는 디메틸아민 모이어티를 갖는다.
일부 구체예에서, R8 및 R9는 그들이 부착된 질소 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 헤테로사이클릭 고리를 형성한다. 예를 들어 일부 구체예에서 헤테로사이클릭 고리는 피롤리딘이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서 헤테로시클릭 고리는 피페리딘이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서 헤테로사이클릭 고리는 아제판이다. 일부 구체예에서, 5, 6 또는 7-원 헤테로사이클릭 고리는 1개 초과의 헤테로원자를 갖는다. 예를 들어, 일부 구체예에서 헤테로사이클릭 고리는 이미다졸리딘 또는 피라졸리딘이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서 헤테로사이클릭 고리는 1,2-디아지난, 1,3-디아지난 또는 1,4-디아지난(피페라진)이다. 일부 구체예에서, 헤테로사이클릭 고리는 치환된다. 예를 들어, 헤테로사이클릭 고리는 4-메틸 피페라진이다.
일부 구체예에서, G3은 C2-C5 알킬렌이다. 예를 들어, 일부 구체예에서 G3은 에틸렌을 포함하는 C2 알킬렌이다. 일부 구체예의 다른 예에서, G3 은 n-프로필렌을 포함하는 C3 알킬렌이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서, G3 은 n-부틸렌을 포함하는 C4 알킬렌이다. 일부 구체예의 또 다른 예에서, G3 은 n-펜틸렌을 포함하는 C5 알킬렌이다.
일부 구체예에서, G3 은 C1-C6 플루오로알킬렌, 예를 들어, 모노-플루오로헥실렌이다.
일부 구체예에서, b는 5이다. 일부 구체예에서, b는 8이다. 일부 구체예에서, c는 5이다. 일부 구체예에서, c는 8이다. 일부 구체예에서, b는 8이고, c는 8이다. 일부 구체예에서, b는 5이고, c는 5이다.
일부 구체예에서, 화합물은 적어도 2개의 플루오린 원자를 갖는다. 일부 구체예에서, 화합물은 적어도 3개의 플루오린 원자를 갖는다. 일부 구체예에서, 화합물은 적어도 하나의 퍼플루오르화 치환기(예를 들어, 트리플루오로메틸, 트리플루오로에틸, 트리플루오로프로필, 트리플루오로부틸, 트리플루오로펜틸, 트리플루오로헥실 또는 트리플루오로헵틸)를 갖는다. 일부 구체예에서, 화합물은 퍼플루오르화 화합물이다.
일부 구체예에서, 화합물은 아래 표 1에 제시된 구조 중 하나를 갖는다.
대표 화합물
No. 구조식
I-1
I-2
I-3
I-4
I-5
I-6
I-7
I-8
I-9
I-10
I-11
I-12
I-13
I-14
I-15
I-16
I-17
I-18
I-19
I-20
I-21
I-22
I-23
I-24
I-25
상기 제시된 구조식 (I)의 화합물 및 상기 제시된 구조식 (I)의 화합물에서 임의의 특정 치환기 및/또는 변수의 임의의 구체예는 구조식 (I)의 화합물의 다른 구체예 및/또는 치환기 및/또는 변수와 독립적으로 조합되어 위에 구체적으로 제시되지 않은 본 개시내용의 구체예를 형성할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 특정 구체예 및/또는 청구범위에서 임의의 특정 R 기, G 기, L 기 또는 변수 b 및 c에 대해 치환기 및/또는 변수의 목록이 나열되는 경우, 각각의 개별 치환기 및/또는 변수는 특정 구체예 및/또는 청구범위에서 삭제될 수 있으며 치환기 및/또는 변수의 나머지 목록은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 간주될 것으로 이해된다.
본 설명에서, 도시된 구조식의 치환기 및/또는 변수의 조합은 그러한 기여로 인해 안정한 화합물이 생성되는 경우에만 허용되는 것으로 이해된다.
일부 구체예에서, 구조식 (I)의 화합물을 포함하는 조성물이 제공된다. 일부 구체예에서, 구조식 (I)의 화합물을 포함하는 지질 나노입자를 포함하는 조성물이 제공된다. 지질 나노입자는 중성 지질, 스테로이드 및 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)로부터 선택된 부형제를 임의로 포함한다.
일부 구체예에서, 임의의 하나 이상의 구조식 (I)의 화합물 및 치료제를 포함하는 지질 나노입자가 제공된다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 지질 나노입자는 임의의 구조식 (I)의 화합물, 치료제 및 중성 지질, 스테로이드 및 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)로부터 선택된 하나 이상의 부형제를 포함한다. 다른 약학적으로 허용가능한 부형제 및/또는 담체도 지질 나노입자의 다양한 구체예에 포함된다.
일부 구체예에서, 중성 지질은 DSPC, DPPC, DMPC, DOPC, POPC, DOPE 및 SM으로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 중성 지질은 DSPC이다. 다양한 구체예에서, 화합물 대 중성 지질의 몰비는 약 2:1 내지 약 8:1이다.
다양한 구체예에서, 지질 나노입자는 스테로이드 또는 스테로이드 유사체를 더 포함한다. 특정 구체예에서, 스테로이드 또는 스테로이드 유사체는 콜레스테롤이다. 일부 이들 구체예에서, 화합물 대 콜레스테롤의 몰비는 약 5:1 내지 1:1이다. 이들 구체예 중 일부에서, 화합물 대 콜레스테롤의 몰비는 약 2:1 내지 1:1이다.
다양한 구체예에서, 고분자 결합 지질(polymer conjugated lipid)은 페길화된 지질이다. 예를 들어, 일부 구체예는 1-(모노메톡시-폴리에틸렌글리콜)-2,3-디미리스토일글리세롤(PEG-DMG)과 같은 페길화된 디아실글리세롤(PEG-DAG), 페길화된 포스파티딜에탄올아민(PEG-PE), 4-O-(2',3'-디(테트라데카노일옥시)프로필-1-O-(ω-메톡시(폴리에톡시)에틸)부탄디오에이트(PEG-S-DMG)와 같은 PEG 숙시네이트 디아실글리세롤(PEG-S-DAG), 페길화된 세라마이드(PEG-cer) 또는 ω-메톡시(폴리에톡시)에틸-N-(2,3-디(테트라데카녹시)프로필)카바메이트 또는 2,3-디(테트라데카녹시)프로필-N-(ω-메톡시(폴리에톡시)에틸)카바메이트와 같은 PEG 디알콕시프로필카바메이트를 포함한다. 다양한 구체예에서, 화합물 대 페길화된 지질의 몰비는 약 100:1 내지 약 25:1이다. 일부 구체예에서, 화합물 대 페길화된 지질의 몰비는 약 100:1 내지 약 20:1이다. 일부 구체예에서, 화합물 대 페길화된 지질의 몰비는 약 100:1 내지 약 20:1 또는 약 100:1 내지 10:1이다(~50% 아미노 지질 조성을 기준으로 한 PEG 지질의 5% 몰 비율).
일부 구체예에서, 지질 나노입자는 하기 구조식 (II)를 갖는 페길화된 지질 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 호변이성질체 또는 입체이성질체를 포함한다:
여기서, R10 및 R11은 각각 독립적으로 10 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지쇄의 포화 또는 불포화 알킬이고, 알킬 사슬은 임의로 하나 이상의 에스테르 결합에 의해 차단될 수 있으며; 및
z는 30 내지 60의 평균값을 갖는다.
일부 구체예에서, R10 및 R11 은 각각 독립적으로 12 내지 16개의 탄소 원자를 함유하는 직쇄의 포화 알킬이다. 다른 구체예에서, 평균 z는 약 42 내지 55, 예를 들어 약 49이다.
전술한 지질 나노입자의 일부 구체예에서, 치료제는 핵산을 포함한다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 핵산은 안티센스 및 메신저 RNA로부터 선택된다.
다른 상이한 구체예에서, 본 개시내용은 이를 필요로 하는 환자에게 치료제를 투여하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 임의의 전술한 조성물을 제조 또는 제공하는 단계 및 조성물을 환자에게 투여하는 단계를 포함한다.
투여 목적으로, 본 개시내용의 화합물의 구체예(전형적으로 치료제와 조합된 지질 나노입자의 형태로서)는 미가공 화학물질로서 투여될 수 있거나 약학 조성물로 제형화될 수 있다. 본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 구조식 (I)의 화합물 및 하나 이상의 약학적으로 허용가능한 담체, 희석제 또는 부형제를 포함한다. 일부 구체예에서, 구조식 (I)의 화합물은 예를 들어 목적하는 특정 질병 또는 상태를 치료하기 위해 지질 나노입자를 형성하고 치료제를 전달하는데 효과적인 양으로 조성물에 존재한다. 적절한 농도 및 투여량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
본 개시내용의 구체예의 조성물의 투여는 유사한 유용성을 제공하기 위해 허용되는 임의의 제제 투여 방식을 통해 수행될 수 있다. 본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 고체, 반고체, 액체 또는 기체 형태의 제제, 예컨대, 정제, 캡슐, 분말, 과립, 연고, 용액, 현탁액, 좌약, 주사제, 흡입제, 젤, 미소구체 및 에어로졸로 제형화될 수 있다. 이러한 약학 조성물을 투여하는 전형적인 경로에는 경구, 국소, 경피, 흡입, 비경구, 설하, 협측, 직장, 질 및 비강내 경로가 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에 사용된 용어 비경구는 피하 주사, 정맥내, 근육내, 피내, 흉골내 주사 또는 주입 기술을 포함한다. 본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 환자에게 조성물을 투여할 때 그 안에 함유된 유효 성분이 생물학적으로 이용 가능하도록 제형화된다. 일부 구체예에서 대상체 또는 환자에게 투여될 조성물은 하나 이상의 투여 단위의 형태를 취한다. 예를 들어, 정제는 단일 투여 단위일 수 있고, 에어로졸 형태의 본 개시내용의 구체예의 화합물의 용기는 복수의 투여 단위를 담을 수 있다. 이러한 투여형을 제조하는 실제 방법은 당업자에게 공지되어 있거나 명백할 것이며; 예를 들어, Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition(Philadelphia College of Pharmacy and Science, 2000)을 참조. 일부 구체예에서, 투여될 조성물은 본 개시내용의 교시에 따라 목적하는 질병 또는 상태의 치료를 위해 임의의 경우에 치료적 유효량의 본 개시내용의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 함유할 것이다.
본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 고체 또는 액체의 형태일 수 있다. 일 양태에서, 담체(들)는 미립자이므로, 조성물은 예를 들어 정제 또는 분말 형태이다. 담체(들)는 액체일 수 있으며, 조성물은 예를 들어 경구 시럽, 주사 가능한 액체 또는 예를 들어 흡입 투여에 유용한 에어로졸일 수 있다.
경구 투여용으로 의도된 경우, 특정 구체예의 약학 조성물은 바람직하게는 고체 또는 액체 형태이고, 여기서 반고체, 반액체, 현탁액 및 젤 형태는 본 명세서에 고체 또는 액체로 간주되는 형태 내에 포함된다.
경구 투여용 고체 조성물로서, 일부 구체예의 약학 조성물은 분말, 과립, 압축 정제, 환제, 캡슐, 츄잉검, 웨이퍼 등의 형태로 제형화될 수 있다. 이러한 고체 조성물은 전형적으로 하나 이상의 불활성 희석제 또는 식용 담체를 함유할 것이다. 또한 다음 중 하나 이상이 존재할 수 있다: 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 트라가칸스 검 또는 젤라틴과 같은 결합제; 전분, 유당 또는 덱스트린과 같은 부형제; 알긴산, 알긴산나트륨, 프리모겔, 옥수수 전분 등과 같은 붕해제; 스테아르산마그네슘 또는 스테로텍스(Sterotex)와 같은 윤활제; 콜로이드성 이산화규소 등의 활택제; 수크로스 또는 사카린과 같은 감미제; 페퍼민트, 메틸 살리실레이트 또는 오렌지 향료와 같은 향미제; 및 착색제.
일부 구체예의 약학 조성물이 캡슐, 예를 들어 젤라틴 캡슐 형태인 경우, 이는 상기 유형의 물질 이외에 폴리에틸렌 글리콜 또는 오일과 같은 액체 담체를 함유할 수 있다.
일부 구체예의 약학 조성물은 액체, 예를 들어 엘릭서, 시럽, 용액, 에멀젼 또는 현탁액의 형태일 수 있다. 액체는 두 가지 예로서 경구 투여용이거나 주사 전달용일 수 있다. 경구 투여용으로 의도된 경우, 바람직한 조성물은 구조식 (I)의 화합물, 감미제, 보존제, 염료/착색제 및 향미 강화제 중 하나 이상을 함유한다. 주사 투여용 조성물에는 계면활성제, 보존제, 습윤제, 분산제, 현탁제, 완충제, 안정제 및 등장제 중 하나 이상이 포함될 수 있다.
용액, 현탁액 또는 다른 유사한 형태이건 간에, 본 개시내용의 구체예의 액체 약학 조성물은 다음 보조제 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 주사용수, 식염수 용액, 바람직하게는 생리 식염수, 링거액, 등장성 염화나트륨, 용매 또는 현탁 매질로 작용할 수 있는 합성 모노 또는 디글리세리드와 같은 고정 오일, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 기타 용매와 같은 멸균 희석제; 벤질알코올, 메틸파라벤 등의 항균제; 아스코르브산 또는 중아황산나트륨과 같은 항산화제; 에틸렌디아민테트라아세트산과 같은 킬레이트제; 아세트산염, 시트르산염 또는 인산염과 같은 완충제 및 염화나트륨 또는 포도당과 같은 장성 조절제; 수크로스 또는 트레할로스와 같은 동결 방지제로 작용하는 제제. 비경구 제제는 앰플, 일회용 주사기 또는 유리나 플라스틱으로 만들어진 다회 용량 바이알에 담을 수 있다. 생리 식염수가 바람직한 보조제이다. 주사용 약학 조성물은 바람직하게는 멸균된다.
본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 국소 투여용으로 의도될 수 있으며, 이 경우 담체는 용액, 에멀젼, 연고 또는 젤 베이스를 적절하게 포함할 수 있다. 베이스는 예를 들어 바셀린, 라놀린, 폴리에틸렌 글리콜, 밀랍, 미네랄 오일, 물 및 알코올과 같은 희석제, 유화제 및 안정제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 증점제는 국소 투여용 약학 조성물에 존재할 수 있다. 경피 투여용으로 의도된 경우, 조성물은 경피 패치 또는 이온삼투 장치를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 고체 또는 액체 투여 단위의 물리적 형태를 변형시키는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 유효 성분 주위에 코팅 껍질을 형성하는 물질을 포함할 수 있다. 코팅 껍질을 형성하는 물질은 일반적으로 불활성이며, 예를 들어 설탕, 셸락 및 기타 장용성 코팅제 중에서 선택될 수 있다. 대안으로, 유효 성분을 젤라틴 캡슐에 넣을 수도 있다.
고체 또는 액체 형태의 본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 본 개시내용의 화합물에 결합하여 LNP의 전달을 돕는 제제를 포함할 수 있다. 이러한 능력으로 작용할 수 있는 적합한 제제에는 단클론성 또는 다클론성 항체 또는 단백질이 포함된다.
본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 에어로졸로서 투여될 수 있는 투여 단위로 구성될 수 있다. 용어 에어로졸은 콜로이드성 시스템부터 가압 패키지로 구성된 시스템까지 다양한 시스템을 나타내는 데 사용된다. 전달은 액화 가스나 압축 가스 또는 유효 성분을 분배하는 적절한 펌프 시스템을 통해 이루어질 수 있다. 본 개시내용의 구체예의 LNP의 화합물의 에어로졸은 유효 성분(들)을 전달하기 위해 단일상, 2상, 또는 3상 시스템으로 전달될 수 있다. 에어로졸 전달에는 함께 키트를 형성할 수 있는 필수 용기, 활성제, 밸브, 하위 용기 등이 포함된다. 당업자는 과도한 실험 없이 바람직한 에어로졸을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 구체예의 약학 조성물은 약학 분야에 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 주사로 투여되도록 의도된 약학 조성물은 본 개시내용의 지질 나노입자를 멸균 증류수 또는 다른 담체와 결합하여 용액을 형성함으로써 제조될 수 있다. 균질한 용액 또는 현탁액의 형성을 촉진하기 위해 계면활성제를 첨가할 수 있다. 계면활성제는 수성 전달 시스템에서 화합물의 용해 또는 균질한 현탁을 촉진하기 위해 본 개시내용의 화합물과 비공유적으로 상호작용하는 화합물이다.
본 개시내용의 구체예의 조성물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 치료적 유효량으로 투여되며, 사용된 특정 치료제의 활성을 포함한 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다: 치료제의 대사 안정성 및 작용 기간; 환자의 연령, 체중, 전반적인 건강 상태, 성별 및 식이요법; 투여 방식 및 시간; 배설 속도; 약물 조합; 특정 장애 또는 상태의 중증도; 및 치료를 받고 있는 대상체.
본 발명의 개시내용의 조성물은 또한 하나 이상의 다른 치료제의 투여와 동시에, 이전에, 또는 이후에 투여될 수 있다. 이러한 병용 요법은 본 개시내용의 구체예의 조성물 및 하나 이상의 추가 활성제의 단일 제약 투여 제형의 투여뿐만 아니라, 본 개시내용의 구체예의 조성물 및 각각의 활성제를 그 자체의 별도의 제약 투여 제형으로 투여하는 것을 포함한다. 예를 들어, 본 개시내용의 구체예의 조성물 및 다른 활성제는 정제 또는 캡슐과 같은 단일 경구 투여 조성물로 환자에게 함께 투여되거나, 각각의 제제는 별도의 경구 투여 제형으로 투여될 수 있다. 별도의 투여 제형이 사용되는 경우, 본 개시내용의 구체예의 화합물 및 하나 이상의 추가 활성제는 본질적으로 동시에, 즉 동시에 투여되거나, 별도로 시차를 둔 시간에, 즉 순차적으로 투여될 수 있으며; 병용 요법은 이러한 모든 요법을 포함하는 것으로 이해된다.
상기 화합물 및 조성물의 제조 방법은 본 명세서에 하기에 기재되어 있고/있거나 당업계에 공지되어 있다.
당업자는 본 명세서에 기술된 공정에서 중간체 화합물의 작용기가 적합한 보호기에 의해 보호될 필요가 있음을 이해할 것이다. 이러한 작용기에는 히드록시, 아미노, 머캅토 및 카르복실산이 포함된다. 히드록시에 대한 적합한 보호기는 트리알킬실릴 또는 디아릴알킬실릴(예를 들어, t-부틸디메틸실릴, t-부틸디페닐실릴 또는 트리메틸실릴), 테트라히드로피라닐, 벤질 등을 포함한다. 아미노, 아미디노 및 구아니디노에 대한 적합한 보호기는 t-부톡시카르보닐, 벤질옥시카르보닐 등을 포함한다. 머캅토에 대한 적합한 보호기는 -C(O)-R"(여기서, R"은 알킬, 아릴 또는 아릴알킬임), p-메톡시벤질, 트리틸 등을 포함한다. 카르복실산에 대한 적합한 보호기는 알킬, 아릴 또는 아릴알킬 에스테르를 포함한다. 보호기는 당업자에게 공지되어 있고 본 명세서에 기술된 표준 기술에 따라 추가되거나 제거될 수 있다. 보호기의 사용은 Green, T.W. and P.G.M. Wutz, Protective Groups in Organic Synthesis (1999), 3rd Ed., Wiley에 구체적으로 기술되어 있다. 당업자가 인식하는 바와 같이, 보호기는 또한 Wang 수지, Rink 수지 또는 2-클로로트리틸-클로라이드 수지와 같은 고분자 수지일 수 있다.
또한, 당업자는 본 개시내용의 화합물의 보호된 유도체가 그 자체로 약리학적 활성을 갖지 않을 수 있지만, 이들은 포유동물에게 투여된 후 체내에서 대사되어 약리학적 활성을 갖는 본 개시내용의 화합물을 형성할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서 이러한 유도체는 "전구약물"로 기술될 수 있다. 본 개시내용의 화합물의 모든 전구약물은 본 개시내용의 범위 내에 포함된다.
또한, 유리 염기 또는 산 형태로 존재하는 본 개시내용의 구체예의 모든 화합물은 당업자에게 공지된 방법에 의해 적절한 무기 또는 유기 염기 또는 산으로 처리함으로써 약학적으로 허용가능한 염으로 전환될 수 있다. 본 개시내용의 구체예의 화합물의 염은 표준 기술에 의해 유리 염기 또는 산 형태로 전환될 수 있다.
하기 일반 반응식 1 및 2는 본 개시내용의 화합물, 즉, 구조식 (I)의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 호변이성질체 또는 입체이성질체를 제조하는 예시적인 방법을 설명한다:
여기서, b, c, G1, G2, G3, L1, L2, R2a, R2b, R3a, R3b, R7, R8, 및 R9는 본 명세서에 정의된 바와 같다.
당업자는 유사한 방법에 의해 또는 당업자에게 공지된 다른 방법을 조합함으로써 이들 화합물을 제조할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 당업자는 적절한 출발 성분을 사용하고 필요에 따라 합성 매개변수를 변형함으로써 하기에 구체적으로 예시되지 않은 구조식 (I)의 다른 화합물을 하기에 기술된 것과 유사한 방식으로 제조할 수 있을 것으로 이해된다. 일반적으로, 출발 성분은 Sigma Aldrich, Lancaster Synesis, Inc., Maybridge, Matrix Scientific, TCI 및 Fluorochem USA 등과 같은 공급원으로부터 얻거나, 당업자에게 공지된 공급원(예를 들어, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 5th edition(Wiley, 2000년 12월) 참조)에 따라 합성되거나, 본 개시내용에 기술된 대로 제조될 수 있다.
일반 반응식 1
일반 반응식 1은 구조식 (IA)의 화합물(즉, A5)의 예시적인 제조 방법을 제공한다. 일반 반응식 1에서 b, c, G3, L1, L2, R2a, R2b, R3a, R3b, R7, R8, 및 R9는 본 명세서에 정의된 바와 같다. 일반 반응식 1에 따른 화합물의 제조에 필요한 중간체 및 시약(예를 들어, A1 및 A2)은 아래 실시예 또는 당업자에게 공지된 방법에 따라 구입하거나 제조할 수 있다.
일반 반응식 2
구조식(IB)의 화합물의 구체예는 일반 반응식 2에 따라 제조될 수 있으며, 여기서 R2a, R2b, R3a, R3b, R7, R8, R9, L1, L2, G3, b 및 c는 본 명세서에 정의된 바와 같다. 일반 반응식 2를 참조하면, 구조식 B1 및 B2의 화합물은 상업적인 공급원으로부터 구입하거나 당업자에게 친숙한 방법에 따라 제조할 수 있다. B1(과량), B2 및 염기(예: 포타슘 카보네이트)의 혼합물을 가열하여 필요한 작업 후 B3을 얻는다. B3와 염기(예: 트리메틸아민, DMAP)의 용액을 아실 클로라이드 B4(또는 카르복실산 및 DCC)로 처리하여 필요한 작업 및/또는 정제 후 B5(구조식 (IB))를 얻는다.
구조식 (I)의 화합물을 제조하기 위한 다양한 대체 전략이 당업자에게 이용가능하다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 적절한 출발 물질을 사용하여 유사한 방법에 따라 구조식 (I)의 다른 화합물을 제조할 수 있다. 필요에 따라 보호기를 사용하는 것과 상기 일반 반응식 1에 대한 다른 변형은 당업자에게 쉽게 명백할 것이다.
하기 실시예는 제한이 아닌 설명의 목적으로 제공된다.
실시예 1: 지질 나노입자 조성물을 이용한 루시퍼라제 mRNA 생체내 평가
지질 나노입자는 PCT Pub. Nos. WO 2015/199952 및 WO 2017/004143에 설명된 일반적인 절차에 따라 제조되고 평가하였으며, 전체적인 공개는 여기에 참조로 통합되어 있다. 간략하게, 양이온성 지질, DSPC, 콜레스테롤 및 PEG-지질은 약 50:10:38.5:1.5 또는 약 47.5:10:40.7:1.8의 몰비로 에탄올에 용해되었다. 지질 나노입자(Lipid nanoparticles, LNP)는 총 지질과 mRNA의 중량 비가 약 10:1 내지 40:1로 제조되었다. mRNA는 10 내지 50mM 구연산염 또는 아세테이트 완충액(pH 4)에 0.2 mg/mL로 희석된다. 주사기 펌프는 에탄올성 지질 용액과 mRNA 수용액을 약 1:5 내지 1:3(vol/vol)의 비율로 혼합하는데 사용되며 총 유속은 15 mL/min 이상이다. 이어서, 에탄올을 제거하고 투석을 통해 외부 완충액을 PBS로 교체하였다. 마지막으로, 지질 나노입자는 0.2μm 기공 멸균 필터를 통해 여과되었다. Malvern Zetasizer Nano ZS(Malvern, UK)를 사용하여 준-탄성광 산란으로 측정한 결과 약 55 내지 95 nm 직경, 경우에 따라 약 70 내지 90 nm 직경이었다.
연구는 기관 동물 관리 위원회(ACC)와 캐나다 동물 관리 협의회(CCAC)가 수립한 지침에 따라 6 내지 8주령 암컷 C57BL/6 마우스(Charles River), 8~10주령 CD-1(Harlan) 마우스(Charles River)로 수행하였다. 다양한 용량의 mRNA-지질 나노입자를 꼬리 정맥 주사에 의해 전신 투여하고 동물은 투여 후 특정 시점(예: 4시간)에 안락사하였다. 간 및 비장은 사전에 무게를 측정한 튜브에 수집하고 무게를 측정한 후 즉시 액체 질소에 급속 냉동하고 분석을 위해 처리할 때까지 -80 ℃에서 보관하였다.
간의 경우 분석을 위해 2 mL FastPrep 튜브(MP Biomedicals, Solon OH)에서 약 50 mg을 절개하였다. ¼" 세라믹 구체(MP Biomedicals)를 각 튜브에 첨가하고 실온으로 평형화된 500μL의 Glo Lysis Buffer - GLB(Promega, Madison WI)를 간 조직에 첨가한다. 간 조직을 FastPrep24 기기(MP Biomedicals)를 사용하여 2Х6.0m/s에서 15초 동안 균질화하였다. 균질화물은 GLB에서 1:4 희석 전 5분 동안 실온에서 배양되고 SteadyGlo Luciferase 분석 시스템(Promega)을 사용하여 평가되었다. 구체적으로, 희석된 조직 균질액 50μL를 SteadyGlo 기질 50μL와 반응시키고, 10초 동안 흔든 후 5분간 배양한 후 CentroXS³LB 960 발광측정기(Berthold Technologies, Germany)를 사용하여 정량하였다. 분석된 단백질의 양은 BCA 단백질 분석 키트(Pierce, Rockford, IL)를 사용하여 결정하였다. 그런 다음 상대 발광 단위(RLU)를 분석된 총 μg 단백질로 정규화하였다. RLU를 ng 루시퍼라제로 변환하기 위해 QuantiLum Recombinant Luciferase(Promega)를 사용하여 표준 곡선을 생성하였다.
Trilink Biotechnologies의 FLuc mRNA(L-6107)는 원래 반딧불이인 포티누스 피랄리스(Photinus pyralis)에서 분리된 루시퍼라제 단백질을 발현한다. FLuc는 일반적으로 포유동물 세포 배양에서 유전자 발현과 세포 생존력을 측정하는데 사용된다. 기질인 루시페린이 있을 때 생물발광을 방출한다. 이 캡핑되고 폴리아데닐화된 mRNA는 5-메틸시티딘 및 슈도우리딘으로 완전히 대체된다.
실시예 2: 제형화된 지질의 pK a 결정
다른 곳에 설명된 바와 같이, 제형화된 지질의 pKa는 핵산 전달에 대한 LNP의 효율성과 상관관계가 있다(Jayaraman et al, Angewandte Chemie, International Edition (2012), 51(34), 8529-8533; Semple et al, Nature Biotechnology 28, 172-176 (2010) 참조). 일부 구체예에서, pKa의 바람직한 범위는 ~5 내지 ~7이다. 각 지질의 pKa는 2-(p-톨루이디노)-6-나프탈렌 설폰산(TNS)의 형광을 기반으로 하는 분석을 사용하여 지질 나노입자에서 결정된다. 0.4 mM 총 지질 농도로 PBS 중에 구조 (I)/DSPC/콜레스테롤/PEG-지질(47.5:10:40.7:1.8 mol%)의 화합물을 포함하는 지질 나노입자는 실시예 1에 설명된 인라인 공정을 사용하여 제조된다. TNS는 증류수에 용해된 100μM 스톡 용액으로 제조되었다. 소포(Vesicle)는 10mM HEPES, 10mM MES, 10mM 암모늄 아세테이트 및 130mM NaCl을 포함하는 완충 용액 2 mL에서 24μM 지질로 희석되며, 여기서 pH 범위는 2.5~11이다. TNS 용액의 분취량을 첨가하여 1 μM의 최종 농도를 제공하고 와류 혼합 후 형광 강도를 실온에서 321 nm 및 445 nm의 여기 및 방출 파장을 사용하여 SLM Aminco 시리즈 2 발광 분광 광도계에서 측정하였다. S자형 최적 적합 분석이 형광 데이터에 적용되고 pKa는 최대 형광 강도의 절반을 발생시키는 pH로 측정되었다.
실시예 3: 생체내 루시퍼라제 mRNA 발현 설치류 모델을 사용하여 다양한 양이온성 지질을 함유한 지질 나노입자 제형의 효능 결정
표 2에 제시된 개시내용의 대표적인 화합물은 다음 몰비를 사용하여 제형화되었다: 50% 양이온성 지질 / 10% 디스테아로일포스파티딜콜린(DSPC) / 38.5% 콜레스테롤 / 1.5% PEG 지질 2-[2-(ω-메톡시(폴리에틸렌글리콜2000)에톡시]-N,N-디테트라데실아세트아미드) 또는 47.5% 양이온성 지질 / 10% DSPC / 40.7% 콜레스테롤 / 1.8% PEG 지질. 실시예 1에 기술된 바와 같이 꼬리 정맥 주사를 통해 투여 후 4시간 후 간에서 루시퍼라제 발현을 측정하여 상대적 활성을 결정하였다. 활성을 1.0 또는 0.5 또는 0.3 mg mRNA/kg의 용량에서 비교하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 투여 후 4시간 후에 측정된 ng 루시퍼라제/g 간으로 표현하였다. 또한 루시퍼라제 분석은 I-5 및 I-11을 포함한 플루오네이티드된 화합물(fluorinated compounds) 및 대조군으로 해당 플루오네이티드된 유사체에 대해서도 수행하였다. 두 경우 모두 표 2에 기재한 바와 같이 0.3 mg/kg 및 1.0 mg/kg에서 분석을 수행하였다. 플루오네이티드된 화합물 I-5 및 I-11은 비-플루오네이티드된 유사체(각각 I-5 유사체 및 I-11 유사체) 대비 루시퍼라제 mRNA 발현 활성화에 대한 효능이 증가한 것으로 나타났다. 일부 구체예에서, 비-플루오네이티드된 화합물에 비해 플루오네이티드된 화합물의 총 사슬의 길이가 짧을수록 더 나은 결과를 보여주며, 이는 플루오네이티드 없이는 불가능한 결과이다.
지질 및 관련된 활성
[표 2]
실시예 4: 비스(1,1,1,2,2-펜타플루오로도데칸-3-일) 10-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)옥탄아미도)노나데칸디오에이트(화합물 I-2)
비스(1,1,1,2,2-펜타플루오로도데칸-3-yl) 10-옥소노나데칸디오에이트의 합성
1,1,1,2,2-펜타플루오로도데칸-3-올(0.50 g, 1.80 mmol), 10-옥소노나데칸디오산(0.20 g, 0.58 mmol) 및 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)(0.22 g, 1.8 mmol)을 무수 DCM에 넣은 용액에 DCC(0.50 g, 2.34 mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 이어서 고체를 여과하고 DCM으로 세척하였다. 여과물을 농축하였다. 잔류물을 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피(헥산 중 0 내지 5% 에틸 아세테이트)로 정제하였다. 원하는 산물을 무색 오일(0.61 g, 0.71 mmol, 88%)로 얻었다.
I-1의 합성
3-(디메틸아미노)-1-프로필아민(0.10 g, 0.99 mmol) 및 비스(1,1,1,2,2-펜타플루오로도데칸-3-일) 10-옥소노나데칸디오에이트(0.60 g, 0.70 mmol)를 DCE에 넣은 용액을 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드 (0.21 g, 0.99 mmol) 및 AcOH (55 μL, 0.98 mmol)로 밤새 처리하였다. 용액을 묽은 수산화 나트륨 용액(1 N NaOH)으로 세척하였다. 유기상을 염수로 세척하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하여 용매를 제거하였다. 잔류물을 작은 실리카겔 패드에 통과시키고, DCM/MeOH/Et3N (85:15:1)의 혼합물로 세척하였다. 잔류물을 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피(DCM 중 0 내지 5% MeOH 농도구배)로 정제하여 무색 오일(170 mg, 0.18 mmol, 26%)의 화합물 I-1을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 5.51-5.38 (m, 2H), 2.61 (t, 6.8 Hz, 2H), 2.48-2.40 (m, 1H), 2.40-2.35 (t, 7.4 Hz, 4H), 2.34-2.29 (t, 7.4 Hz, 2H), 2.23 (s, 6H), 1.86-1.17 (m, 62H), 0.89 (t, 6.9 Hz, 6H). ESI-MS: MW for C48H86F10N2O4 [M+H]+ Calc. 945.6; Found 945.8.
화합물 I-2의 합성
옥타노일 클로라이드(83 mg, 0.51 mmol)을 무수 벤젠(5 mL)에 넣은 용액을 화합물 I-1(0.24 g, 0.25 mmol), 트리에틸아민 (0.3 mL, 2.5 mmol) 및 DMAP (5 mg)을 벤젠(10 mL)에 넣은 용액에 주사기로 5분동안 첨가하였다. 혼합물을 2시간 동안 교반하고 이어서 초과된 아실 클로라이드를 제거하기 위해 메탄올(0.5 mL)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 또 다시 한시간동안 교반하고 이어서 실리카 겔 패드로 여과한 후, 헥산/EtOAc/Et3N(70:30:1)의 혼합물로 세척하고 농축하였다. 잔여물을 실리카 겔 컬럼(DCM 중 0 내지 4% MeOH 농도구배)에 통과하여 무색 오일(170 mg, 0.16 mmol, 62%)의 화합물 I-2을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 5.53-5.36 (m, 2H), 3.69-3.57 (m, 1H), 3.18-3.05 (m, 2H), 2.45-2.14 (m, 14H), 1.86-1.12 (m, 72H), 0.92-0.85 (m, 9H). ESI-MS: MW for C56H100F10N2O5 [M+H]+ Calc. 1071.8; Found 1071.9.
실시예 5: 비스(2-헥실데실) 7-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)-3,3,3-틀리플루오로프로판아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-12)
비스(2-헥실데실) 7-옥소트리데칸디오에이트의 합성
2-헥실-1-데칸올(2.2 mL, 7.75 mmol), 7-옥소트리데칸디오익산(0.50 g, 1.94 mmol) 및 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)(0.71 g, 5.81 mmol)을 무수 DCM에 넣은 용액에 DCC(1.6 g, 7.75 mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 이어서 고체를 여과하고 DCM으로 세척하였다. 여과물을 농축하였다. 잔류물(오일/고체)를 컬럼 실리카 겔 상의 크로마토그래피(헥산 중 0 내지 5% 에틸 아세테이트)로 정제하였다. 원하는 산물을 무색 오일(1.21 g, 1.71 mmol, 88%)로 얻었다.
비스(2-헥실데실) 7-((3-(디메틸아미노)프로필)아미노)트리데칸디오에이트의 합성
3-(디메틸아미노)-1-프로필아민(0.10 g, 0.99 mmol) 및 비스(2-헥실데실) 7-옥소트리데칸디오에이트(0.50 g, 0.70 mmol)을 DCE에 넣은 용액을 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드(0.21 g, 0.99 mmol) 및 AcOH(55 μL, 0.98 mmol)으로 밤새 처리하였다. 용액을 묽은 수산화 나트륨 용액(1 N NaOH)으로 세척하였다. 유기상을 염수로 세척하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하여 용매를 제거하였다. 잔류물을 작은 실리카 겔 패드에 통과시키고, DCM/MeOH/Et3N (85:15:1)의 혼합물로 세척하였다. 여과물을 농축하여 약간 노란색 오일(360 mg, 0.45 mmol, 65%)을 원하는 산물로 얻었다.
I-12의 합성
3,3,3-트리플루오로프로피오닐 클로라이드(0.13 g, 0.91 mmol)를 무수벤젠 (5 mL)에 넣은 용액을 비스(2-헥실데실) 7-((3-(디메틸아미노)프로필)아미노)트리데칸디오에이트(0.36 g, 0.45 mmol), 트리에틸아민(0.3 mL, 2.5 mmol) 및 DMAP(5 mg)을 벤젠(10 mL)에 넣은 용액에 실온에서 5분동안 첨가하였다. 혼합물을 2시간 동안 교반하고 이어서 초과된 아실 클로라이드를 제거하기 위해 메탄올(0.5 mL)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 다시 한시간 동안 교반하고 이어서 실리카 겔 패드를 통해 여과하고, 헥산/EtOAc/Et3N (70:30:1)의 혼합물로 세척한 후 농축하였다. 잔류물은 실리카 겔 컬럼(DCM 중 0-4% MeOH 농도구배)에 통과시켜, 무색 오일(0.35 g, 0.39 mmol, 87%)로 화합물 I-12를 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.38-4.26 (very br., estimated 0.3H, due to slow isomerization about amide bond), 3.99-3.92 (m, 4H), 3.50-3.39 (m, 0.7H), 3.36-3.13 (m, 4H), 2.32-2.23 (m, 6H), 2.22 (s, 6H), 1.63-1.55 (m, 8H), 1.54-1.45 (m, 4H), 1.36-1.18 (m, 56H), 0.91-0.84 (m, 12H). ESI-MS: MW for C53H101F3N2O5 [M+H]+ Calc. 903.8; Found 904.0.
실시예 6: 비스(2-헥실데실) 7-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-3)
화합물 I-3을 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 0.26 g의 무색 오일(0.22 mmol, 50%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.97, 3.96 (two sets of doublets, 5.8 Hz, 4H), 4.93-4.84 (m, 1H), 3.38-3.19 (m, 2H), 2.35-2.24 (m, 6H), 2.21 (s, 6H), 1.83-1.48 (m, 12H), 1.36-1.21 (m, 56H), 0.89 (t, 6.8 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C58H99F15N2O5 [M+H]+ Calc. 1189.7; Found 1189.8.
실시예 7: 비스(2-에틸헥실) 7-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-4)
화합물 I-4를 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 0.27 g의 무색 오일(0.28 mmol, 45%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.04-3.93 (m, 4H), 3.93-3.83 (m, 1H), 3.38-3.19 (m, 2H), 2.35-2.24 (m, 6H), 2.21 (s, 6H), 1.82-1.45 (m, 14H), 1.42-1.19 (m, 22H), 0.89 (t, 7.3 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C42H67F15N2O5 [M+H]+ Calc. 965.5; Found 965.6.
실시예 8: 비스(2-에틸헥실) 10-(N-(4-(디메틸아미노)부틸)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)노나데칸디오에이트(화합물 I-5)
화합물 I-5를 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 0.40 g의 무색 오일(0.38 mmol, 75%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.03-3.93 (m, 4H), 3.92-3.81 (m, 1H), 3.31-3.14 (m, 2H), 2.35-2.24 (m, 6H), 2.22 (s, 6H), 1.74-1.40 (m, 14H), 1.39-1.16 (m, 36H), 0.92-1.84 (m, 12H). ESI-MS: MW for C49H81F15N2O5 [M+H]+ Calc. 1063.6; Found 1063.7.
실시예 9: 비스(2-헥실데실) 7-(N-(4-(디메틸아미노)부틸)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-7)
화합물 I-7를 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 0.16 g의 무색 오일(0.13 mmol, 28%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.97, 3.96 (two sets of doublets, 5.8 Hz, 4H), 3.93-3.83 (m, 1H), 3.32-3.15 (m, 2H), 2.34-2.24 (m, 6H), 2.22 (s, 6H), 1.73-1.39 (m, 14H), 1.38-1.18 (m, 56H), 0.88 (t, 7.0 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C59H101F15N2O5 [M+H]+ Calc. 1203.8; Found 1203.8.
실시예 10: 비스(2-헥실데실) 7-(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로-N-(2-(4-메틸피페라진-1-일)에틸)옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-8)
화합물 I-8을 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 0.35 g의 무색 오일(0.28 mmol, 75%)을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.02-3.92 (m, 4H), 3.92-3.82 (m, 1H), 3.47-3.30 (m, 2H), 2.68-2.35 (m, 10H), 2.34-2.21 (m, 7H), 1.82-1.40 (m, 10H), 1.39-1.16 (m, 56H), 0.88 (t, 6.8 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C60H102F15N3O5 [M+H]+ Calc. 1230.8; Found 1230.8.
실시예 11: 비스(2-헥실데실) 7-(N-(5-(디메틸아미노)펜틸)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-9)
화합물 I-9를 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 80 mg의 무색 오일(0.07 mmol, 22%)을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.96, 3.95 (two sets of doublets, 5.8 Hz, 4H), 3.92-3.82 (m, 1H), 3.28-3.11 (m, 2H), 2.62-2.21 (m, 12H), 1.73-1.42 (m, 16H), 1.41-1.16 (m, 56H), 0.88 (t, 7.0 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C60H103F15N2O5 [M+H]+ Calc. 1217.8; Found 1217.8.
실시예 12: 비스(2-부틸옥틸) 7-(N-(4-(디메틸아미노)부틸)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-10)
화합물 I-10를 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 80 mg의 무색 오일(0.07 mmol, 22%)을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.98, 3.97 (two sets of doublets, 5.9 Hz, 4H), 3.93-3.83 (m, 1H), 3.32-3.15 (m, 2H), 2.34-2.25 (m, 6H), 2.22 (s, 6H), 1.73-1.40 (m, 14H), 1.39-1.19 (m, 40H), 0.95-0.83 (m, 12H). ESI-MS: MW for C51H85F15N2O5 [M+H]+ Calc. 1091.6; Found 1091.8.
실시예 13: 비스(2-부틸옥틸) 7-(N-(5-(디메틸아미노)펜틸)-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-11)
화합물 I-11을 실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조하여 80 mg의 무색 오일(0.07 mmol, 15%)을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.97, 3.96 (two sets of doublets, 5.8 Hz, 4H), 3.91-3.81 (m, 1H), 3.28-3.12 (m, 2H), 2.33-2.17 (m, 12H), 1.76-1.40 (m, 14H), 1.38-1.18 (m, 42H), 0.93-0.82 (m, 12H). ESI-MS: MW for C52H87F15N2O5 [M+H]+ Calc. 1105.6; Found 1105.8.
실시예 14: 비스(2-헥실데실) 7-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)-5,5,5-트리플루오로펜타나미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-13)
5,5,5-트리플루오로펜타노일 클로라이드(중간체 A)의 합성
5,5,5-트리플루오펜타노익산(177 mg, 1.13 mmol)을 무수 DCM(10 mL) 및 DMF (5-10 μL)에 넣은 용액에 실온에서 옥살 클로라이드(0.4 mL, 4.54 mmol)를 첨가하였다. 혼합물을 밤새 교반하고 이어서 흄 후드(fume hood)에서 농축하였다. 잔여물을DCM(10 mL)에 담고 다시 농축하여 옥살 클로라이드를 제거하였다. 미정제 산물(밝은 노란색 오일)을 추가적인 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
I-13의 합성
5,5,5-트리플루오로펜타노일 클로라이드의 잔류 오일을 무수 벤젠(5mL)에 넣고 주사기를 통해 비스(2-헥실데실) 7-((3-(디메틸아미노)프로필)아미노)트리데칸디오에이트(270 mg, 0.34 mmol), 트리에틸아민(0.3 mL, 2.5 mmol) 및 DMAP (5 mg)을 무수 벤젠(10 mL)에 넣은 용액에 실온에서 5분동안 첨가하였다. 첨가 후에, 반응 혼합물을 실온에서 2시간동안 교반하고 이어서, 아실 클로라이드를 제거하기 위해 메탄올(0.5 mL)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 한시간 더 교반하고, 실리카 겔 패드를 통해 여과하고, 헥산/EtOAc/Et3N (70:30:1)로 세적하고 농축하였다. 잔여물을 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피(DCM 중 0 내지5% MeOH 농도구배)로 정제하여 무색 오일(135 mg, 0.14 mmol, 43%)의 화합물 I-13을 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.54-4.31 (very br., estimated 0.4H, due to slow isomerization about amide bond), 4.02-3.91 (m, 4H), 3.64-3.53 (m, 0.6H), 3.18-3.07 (m, 2H), 2.48-2.10 (m, 16H), 1.94 (sext, 7.2 Hz, 2H), 1.77-1.54 (m, 8H), 1.53-1.40 (m, 4H), 1.39-1.15 (m, 56H), 0.88 (t, 6.8 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C55H105F3N2O5 [M+H]+ Calc. 931.8; Found 932.0.
실시예 15: 비스(2-헥실데실) 10-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)-5,5,5-트리플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트(화합물 I-14)
화합물 I-14을 실시예 14의 일반적인 절차에 따라서 0.13 g의 무색 오일(0.13 mmol, 58%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.51-4.31 (br., 0.4H, due to slow isomerization about amide bond), 3.99-3.94 (m, 4H), 3.63-3.52 (m, 0.6H), 3.18-3.06 (m, 2H), 2.47-2.09 (m, 16H), 1.94 (sext, 7.2 Hz, 2H), 1.78-1.53 (m, 8H), 1.52-1.38 (m, 4H), 1.36-1.14 (m, 68H), 0.88 (t, 6.9 Hz, 12H). ESI-MS: MW for C61H117F3N2O5 [M+H]+ Calc. 1015.9; Found 1016.0.
실시예 16: 비스(2-부틸옥틸) 7-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)-5,5,5-트리플루오로펜탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-15)
화합물 I-15를 실시예 14의 일반적인 절차에 따라서 0.15 g의 무색 오일(0.18 mmol, 35%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.53-4.28 (br., 0.4H, due to slow isomerization about amide bond), 3.96, 3.95 (two sets of doublets, 5.6 Hz, 4H), 3.64-3.51 (m, 0.6H), 3.17-3.05 (m, 2H), 2.45-2.10 (m, 16H), 1.92 (sext, 7.2 Hz, 2H), 1.76-1.52 (m, 8H), 1.52-1.39 (m, 4H), 1.37-1.15 (m, 40H), 0.93-0.83 (m, 12H). ESI-MS: MW for C47H89F3N2O5 [M+H]+ Calc. 819.7; Found 819.8.
실시예 17: 비스(2-부틸옥틸) 7-(N-(2-(디메틸아미노)에틸)-5,5,5-트리플루오로펜탄아미도)트리데칸디오에이트(화합물 I-16)
화합물 I-16 실시예 14의 일반적인 절차에 따라서 0.23 g의 무색 오일(0.28 mmol, 48%)로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 4.53-4.33 (br., 0.4H, due to slow isomerization about amide bond), 3.96, 3.95 (two sets of doublets, 5.7 Hz, 4H), 3.64-3.51 (m, 0.6H), 3.27-3.15 (m, 2H), 2.47-2.33 (m, 4H), 2.32-2.23 (m, 10H), 2.22-2.11 (m, 2H), 1.93 (sext, 7.2 Hz, 2H), 1.65-1.54 (m, 6H), 1.51-1.39 (m, 4H), 1.36-1.15 (m, 40H), 0.93-0.83 (m, 12H). ESI-MS: MW for C46H87F3N2O5 [M+H]+ Calc. 805.7; Found 805.8.
실시예 18: 비스(1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-일) 7-(N-(3-(디메틸아미노)프로필)옥탄아미도)트리데칸디오에이트 (화합물 I-19)
1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-올(중간체 B)의 합성
1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸 아이오다이드(5 g, 10.55 mmol)를 이소프로필마그네?? 클로라이드(2.0 M in THF, 4.5ml) 및 무수 THF(10 mL)의 냉각 용액에 천천히 첨가하고 내부 온도를 15 ℃이하로 유지하였다. 20분 후, 에틸 포르메이트(0.35 mL, 4.36 mmol)를 5분동안 추가하였다. 얼음조를 제거하고 반응 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 반응물 플라스크를 찬물로 다시 식히고, 차가운 HCl(1N, 20 mL) 용액을 천천히 첨가하였다. Et2O로 추출하고, 유기층을 수성 Na2SO4로 세척하고, MgSO4로 건조하고, 여과하고 감압하에 증발하여 하얀 고체를 얻었다. 재결정화된 메틸렌 클로라이드로부터 순수한1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-올(3.5 g, 4.83 mmol, 91%)을 얻었다.
비스(1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-일) 7-옥소트리데칸디오에이트의 합성
1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-올(1.9 g, 2.62 mmol), 7-옥소트리데칸디오익산 (0.17 g, 0.66 mmol) 및 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)(0.25 g, 2.04 mmol)을 무수 DCM에 넣은 용액에 DCC(0.56 g, 2.71 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 이어서 고체를 여과하고 EtOAc로 세척하였다. 여과물을 농축하였다. 잔류물(오일/고체)를 실리카 패드에 통과시켜 여과하고, 헥산/EtOAc/Et3N(70:30:1) 혼합물로 세척하고 농축하였다. 미정제 산물을 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피(DCM 중 0 내지 5% MeOH 농도구배)로 여러 차례 정제하여 무색 오일(0.75 g, 0.45 mmol, 68%)의 비스(1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-일) 7-옥소트리데칸디오에이트를 얻었다.
비스(1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-일) 7-((3-(디메틸아미노)프로필)아미노)트리데칸디오에이트의 합성
3-(디메틸아미노)-1-프로필아민(0.13 g, 1.25 mmol) 및 비스(1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-일) 7-옥소트리데칸디오에이트(1.50 g, 0.89 mmol)을 THF에 넣은 용액을 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드(0.28 g, 1.32 mmol) 및 AcOH(55 μL, 0.98 mmol)로 밤새 처리하였다. 용액을 묽은 수산화 나트륨 용액 NaOH)으로 세척하였다. 유기상을 염수로 세척하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고 용매를 제거하였다. 미정제 산물을 에테르/MeOH/Et3N(85:15:1)의 혼합물로 용출된 실리카 겔 상에서 단 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 여과물을 농축하여 원하는 산물로 옅은 노란색 오일(0.5 g, 0.28 mmol, 31%)을 얻었다.
I-19의 합성
옥타노일 클로라이드(93 mg, 0.57 mmol)을 무수 벤젠(5 mL)에 넣은 용액을 비스(1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로펩타데칸-9-yl) 7-((3-(디메틸아미노)프로필)아미노)트리데칸디오에이트(0.50 g, 0.28 mmol), 트리에틸아민(0.3 mL, 2.5 mmol) 및 DMAP(5 mg)을 벤젠(10 mL)에 넣은 용액에 주사기로 실온에서 5분동안 첨가하였다. 혼합물을 2분 동안 교반하고 초과된 아실 클로라이드를 제게하기 위해 메탄올(0.5 mL)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 다시 한시간 동안 교반하고 이어서 실리카 겔 패드에 통과하여 여과하고, 헥산/EtOAc/Et3N(80:20:2)의 혼합물로 세척하고 농축하였다. 잔여물은 실리카 겔 컬럼(DCM 중 0 내지 4% MeOH 농도구배)을 통과하여 무색 오일(40 mg, 0.02 mmol, 8%)의 화합물 I-19로 얻었다.
1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ: 5.05-4.95 (m, 2H), 4.61-4.34 (very br., estimated 0.4H, due to slow isomerization about amide bond), 3.68-3.57 (m, 0.6H), 3.15-3.03 (m, 2H), 2.36-2.01 (m, 22H), 1.95-1.82 (m, 8H), 1.73-1.53 (m, 8H) 1.50-1.37 (m, 4H), 1.35-1.17 (m, 16H), 0.91-0.82 (m, 3H).
실시예 19: 비스(2-부틸옥틸) 10-(2-플루오로-N-(3-(피롤리딘-1-일)프로필)노난아미도)노나데칸디오에이트(화합물 I-22)
디에틸 2-플루오로-2-헵틸말로네이트의 합성
60% 수산화나트륨(2.3 mmol, 94 mg)을 DMF(3 mL)에 넣은 현탁액에 DMF(1 mL)내의 디에틸 2-플루오로말로네이트(1.68 mmol, 300 mg)를 5 ℃에서 첨가하였다. 반응 혼합물을 5 ℃에서 15분 동안 교반하였다. 1-아이오도헵탄(5.0 mmol, 0.82 mL)을 첨가하고 반응 혼합물을 실온에서 80분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(헥산 중 0% 내지 25% EtOAc)로 정제하여 디에틸 2-플루오로-2-헵틸말로네이트(319 mg, 69%)을 얻었다.
2-플루오로-2-헵틸말로닉산의 합성
디에틸 2-플루오로-2-헵틸말로네이트(1.1 mmol, 300 mg) 및 수산화 칼륨(13.2 mmol, 730 mg)의 혼합물을 MeOH:water:THF(1.0 mL:1.0 mL:0.1 mL)에 넣고 2시간 동안 80 ℃로 가열하였다. 반응 혼합물을 1M HCl로 산화하고 EtOAc로 추출하여 추가적인 정제 없이 다음 단계에서 사용할 수 있는 2-플루오로-2-헵틸말로닉산(221 mg, 91%)을 얻었다.
2-플루오로노난산(중간체 C)의 합성
2-플루오로-2-헵틸말로닉산(0.9 mmol, 196 mg) 및 4-(N,N-디메틸아미노)피리딘 (촉매)을 DMF (1.0 mL)에 넣은 용액을 10분 동안 180 ℃로 가열하였다. 반응 혼합물을 1M HCl로 산화하고 산화하고 EtOAc로 추출하여 추가적인 정제 없이 다음 단계에서 사용할 수 있는 2-플루오로노난산(150 mg, 95%)를 얻었다.
비스(2-부틸옥틸) 10-((3-(피롤리딘-1-일)프로필)아미노)노나데칸디오에이트의 합성
비스(2-부틸옥틸) 10-옥소노나데칸디오에이트 (실시예 5의 일반적인 절차에 따라서 제조된, 1.5 mmol, 1.0 g) 및 3-(피롤리딘-1-일)프로판-1-아민(2.2 mmol, 280 mg)을 디클로로에탄(8 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 20분 동안 교반하였다. 이어서, 아세트산(2.1 mmol, 0.12 mL) 및 소듐트리아세톡시보로하이드라이드(2.2 mmol, 470 mg)를 첨가하고 반응물을 실온에서 19시간 동안 교반하였다. 추가적인 양의 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드(0.44 mmol, 94 mg)를 추가하고 반응물을 다시 24시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 농축하고 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고, 농축하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(10% EtOAc, 이어서 1% Et3N와 함께 DCM 중 5% 내지 15% MeOH)로 정제하여 비스(2-부틸옥틸) 10-((3-(피롤리딘-1-일)프로필)아미노)노나데칸디오에이트(866 mg, 75%)을 얻었다.
I-22의 합성
비스(2-부틸옥틸) 10-((3-(피롤리딘-1-일)프로필)아미노)노나데칸디오에이트(0.13 mmol, 100 mg), 중간체 C(0.16 mmol, 27 mg), DIEA(0.47 mmol, 0.08 mL), HATU(0.20 mmol, 74 mg)을 DCM(2 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고, 농축하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(1% Et3N이 추가된 헥산 중 5% 내지65% EtOAc)로 정제하여 I-22(100 mg, 81%)를 얻었다.
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 5.12 (dddd, J = 48.7, 39.8, 8.5, 4.2 Hz, 1H), 3.99 (d, J = 5.7 Hz, 4H), 3.70 (t, J = 7.2 Hz, 1H), 3.29 - 3.13 (m, 2H), 2.54 - 2.43 (m, 6H), 2.34 - 2.28 (m, 4H), 2.00 - 1.86 (m, 2H), 1.85 - 1.75 (m, 6H), 1.68 - 1.58 (m, 10H), 1.57 - 1.47 (m, 4H), 1.47 - 1.15 (m, 64H), 0.94 - 0.87 (m, 15H). ESI-MS: MW for C59H113FN2O5 [M+H]+ Calc. 949.9; Found 950.0.
실시예 20: 비스(2-부틸옥틸) 10-(N-데실-5-(디메틸아미노)-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트(화합물 I-24)
터트-부틸 3-플루오로-2-옥소피페리딘-1-카복실레이트의 합성
터트-부틸 2-옥소피페리딘-1-카복실레이트(5.0 mmol, 1.0g)을 THF(8 mL)에 넣은 용액에 THF내의 1M LiHMDS(5.3 mmol, 5.3 mL) 을 -78 ℃에서 첨가하였다. 반응물을 -78 ℃에서 한시간 동안 교반하였다. 이어서 N-플루오로벤젠설폰이미드(5.3 mmol, 1.7 g)를 추가하고 반응 혼합물을 2시간 동안 -40 ℃까지 데웠다. 반응 혼합물을 포화 NaHCO3로 담금질하고, EtOAc로 추출하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고 농축하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(1% Et3N과 함께 헥산 중 5% 내지100% EtOAc)로 정제하여 터트-부틸 3-플루오로-2-옥소피페리딘-1-카복실레이트 (730 mg, 68%)을 얻었다.
5-((터트-부톡시카보닐)아미노)-2-플루오로펜타노익산(중간체 D)의 합성
터트-부틸 3-플루오로-2-옥소피페리딘-1-카복실레이트(0.90 mmol, 200 mg) 및 수산화 칼륨(1.2 mmol, 67 mg)를MeOH:water(1.0 mL:1.0 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 1M HCl로 산화하고 EtOAc로 추출하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고, 농축하여 추가적인 정제 없이 다음 단계에서 사용할 중간체 D(166 mg, 79%)을 얻었다.
비스(2-부틸옥틸) 10-(데실아미노)노나데칸디오에이트의 합성
비스(2-부틸옥틸) 10-옥소노나데칸디오에이트 (실시예 5의 일반적인 절차에 따라 제조된, 1.5 mmol, 1.0 g) 및 데칸-1-아민(2.2 mmol, 0.44 mL)을 디클로로에탄(8 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 20분 동안 교반하였다. 이어서, 아세트산 (2.1 mmol, 0.12 mL) 및 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드(2.2 mmol, 470 mg)를 추가하고 반응물을 실온에서 19시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 농축하고 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고 농축하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(헥산 중2% 내지10% MeOH)로 정제하고 이어서 2차로 자동 플래시 크로마토그래피(1% Et3N과 함께 헥산 중 5% 내지100% EtOAc)로 정제하여 비스(2-부틸옥틸) 10-(데실아미노)노나데칸디오에이트(735 mg, 61%)을 얻었다.
비스(2-부틸옥틸) 10-(5-((터트-부톡시카보닐)아미노)-N-덱실-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트의 합성
비스(2-부틸옥틸) 10-(데실아미노)노나데칸디오에이트(0.24 mmol, 200 mg), 중간체 D(0.29 mmol, 68 mg), DIEA(0.86 mmol, 0.15 mL) 및HATU (0.36 mmol, 136 mg)을 DCM(2 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고 농축하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(1% Et3N과 함께 헥산 중 5% 내지100% EtOAc)로 정제하여 비스(2-부틸옥틸) 10-(5-((터트-부톡시카보닐)아미노)-N-데실-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트(227 mg, 91%)를 얻었다.
비스(2-부틸옥틸) 10-(5-아미노-N-데실-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트의 합성
비스(2-부틸옥틸) 10-(5-((터트-부톡시카보닐)아미노)-N-데실-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트(0.33 mmol, 340 mg) 및 트리플루오로아세트산 (1.0 mL)을 DCM (2 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 농축하고 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고 농축하여 추가적인 정제 없이 다음 단계에서 사용할 수 있는 비스(2-부틸옥틸) 10-(5-아미노-N-데실-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트(320 mg, 정량적)를 얻었다.
I-24의 합성
비스(2-부틸옥틸) 10-(5-아미노-N-데실-2-플루오로펜탄아미도)노나데칸디오에이트(0.30 mmol, 280 mg) 및 포름산(37 wt% in water, 0.7 mL)을 MeOH(5 mL)에 넣은 혼합물을 실온에서 15분 동안 교반하였다. 이어서, 소듐 트리아세톡시보로하이드라이드(1.3 mmol, 266 mg)을 첨가하고 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 농축하고 EtOAc 및 포화 NaHCO3로 분획하였다. 유기층을 분리하고, Na2SO4로 건조하고 농축하였다. 자동 플래시 크로마토그래피(1% Et3N과 함께 헥산 중 5% 내지65% EtOAc)로 정제하여I-24 (197 mg, 68%)을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 5.23 - 4.97 (m, 1H), 3.96 (d, J = 5.7 Hz, 4H), 3.67 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 3.22 - 2.92 (m, 2H), 2.35 - 2.24 (m, 6H), 2.23 - 2.18 (m, 6H), 2.02 - 1.73 (m, 2H), 1.72 - 1.39 (m, 18H), 1.37 - 1.10 (m, 67H), 0.93 - 0.84 (m, 15H). ESI-MS: MW for C60H117FN2O5 [M+H]+ Calc. 965.9; Found 966.0.
실시예 21: 비스(2-부틸옥틸) 10-(2-플루오로-N-(4-(피롤리딘-1-일)부틸)노난아미도)노나데칸디오에이트(화합물 I-23)
화합물 I-23을 실시예 19의 일반적인 절차에 따라서 82 mg의 제품(69%)로 제조하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 5.06 (ddt, J = 49.1, 8.7, 4.7 Hz, 1H), 3.96 (d, J = 5.7 Hz, 4H), 3.74 - 3.61 (m, 1H), 3.24 - 2.96 (m, 2H), 2.52 - 2.40 (m, 6H), 2.33 - 2.24 (m, 4H), 2.02 - 1.70 (m, 6H), 1.67 - 1.56 (m, 9H), 1.55 - 1.39 (m, 9H), 2.02 - 1.70 (m, 62H), 0.93 - 0.84 (m, 15H).ESI-MS: MW for C60H115FN2O5 [M+H]+ Calc. 962.9; Found 963.9.
위에서 설명한 다양한 실시예를 결합하여 추가적인 실시예를 제공할 수 있다. 2021년 12월 16일에 출원된 미국 임시 특허 출원 일련 번호 63/290,396을 포함하여, 본 명세서에 언급된 모든 미국 특허 출원, 미국 특허 출원 공개, 미국 특허, 외국 특허, 외국 특허 출원 및 비특허 출판물은 그 전체가 여기에 참조로 통합되어 있다. 다양한 특허, 출원 및 출판물의 개념을 사용하여 더 많은 실시예를 제공하기 위해 필요한 경우, 실시예의 측면이 수정될 수 있다. 상기 상세한 설명에 비추어 이러한 변경 및 기타 변경이 실시예에 이루어질 수 있다. 일반적으로, 다음의 청구항에서 사용된 용어는 명세서 및 청구항에 개시된 특정 실시예로 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 청구항이 권리가 부여되는 균등물의 전체 범위와 함께 가능한 모든 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 청구항은 본 개시에 의해 제한되지 않는다.

Claims (64)

  1. 다음 구조 (I)를 갖는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염, 호변 이성질체(tautomer) 또는 입체이성질체:

    여기서, L1은 -O(C=O)R1a, -(C=O)OR1a, -C(=O)R1a, -OR1a, -S(O)xR1a, -S-SR1a, -C(=O)SR1a, -SC(=O)R1a, -NRaC(=O)R1a, -C(=O)NRaR1a, -NRaC(=O)NRaR1a, -OC(=O)NRaR1a, -NRaC(=O)OR1a 또는 R1b이고;
    L2는 -O(C=O)R4a, -(C=O)OR4a, -C(=O)R4a, -OR4a, -S(O)xR4a, -S-SR4a, -C(=O)SR4a, -SC(=O)R4a, -NRaC(=O)R4a, -C(=O)NRaR4a, -NRaC(=O)NRaR4a, -OC(=O)NRaR4a, -NRaC(=O)OR4a, 또는 R4b이며;
    G1는 C1-C2 알킬렌, - (C=O)-, -O(C=O)-, -SC(=O)-, -NRaC(=O)- 또는 직접 결합(direct bond)이고;
    G2는 -C(=O)-, -(C=O)O-, -C(=O)S-, -C(=O)NRa- 또는 직접 결합이며;
    G3는 C1-C6 알킬렌이고;
    Ra는 H 또는 C1-C12 알킬이며;
    R1a 및 R4a는 각각 독립적으로 분지형 C6-C24 알킬, 분지형 C6-C24 알케닐, 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐, C6-C24 알킬아세탈 또는 C6-C24 플루오로알킬아세탈이고;
    R1b 및 R4b는 각각 독립적으로 -CH(OR)(OR)이며, 여기서, 각각의 R은 독립적으로 선형 또는 분지형 C6-C18 알킬, 선형 또는 분지형 C6-C18 알케닐, 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬, 또는 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐이며;
    R2a 및 R2b는 각각의 경우에, 독립적으로 H, F, C1-C12 알킬, 또는 C1-C12 플루오로알킬이고;
    R3a 및 R3b는 각각의 경우에, 독립적으로 H, F, C1-C12 알킬, 또는 C1-C12 플루오로알킬이며;
    R7은 H, C4-C20 알킬, 또는 C2-C10 플루오로알킬이고;
    R8 및 R9는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬; 또는 R8 및 R9는, 결합된 질소 원자와 함께, 5, 6 또는 7원의 헤테로사이클릭 고리를 형성하며;
    b 및 c은 각각 독립적으로 1 내지 24의 정수이고; 및
    여기서, 적어도 하나의 R2a, R2b, R3a, 및 R3b은 F 또는 C1-C12 플루오로알킬이며; 적어도 하나의 R1a 및 R4a는 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐 및 C6-C24 플루오로알킬아세탈로 존재 및 선택되고; 적어도 하나의 R1b 및 R4b는 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬, 및 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐로 존재 및 선택되며; G3은 C1-C6 플루오로알킬렌이고; 및/또는 R7은 C2-C10 플루오로알킬이다.
  2. 제1항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R2a, R2b, R3a, 및 R3b는 F 또는 C1-C12 플루오로알킬이고; 적어도 하나의 R1a 및 R4a는 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐, 및 C6-C24 플루오로알킬아세탈로 존재 및 선택되며; 적어도 하나의 R1b 및 R4b는 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬, 및 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐로 존재 및 선택되며; 및/또는 R7은 C2-C10 플루오로알킬인 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    여기서, G1은 독립적으로 -(C=O)- 또는 직접 결합이고
    G2는 -(C=O)- 또는 직접 결합인 화합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음 구조 (IA) 또는 (IB) 중 하나를 갖는 화합물:
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, L1은 -O(C=O)R1a 또는 -(C=O)OR1a이고
    L2는 -O(C=O)R4a 또는 -(C=O)OR4a인 화합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R2a, R2b, R3a, 및 R3b는 F 또는 C1-C12 플루오로알킬인 화합물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1a 및 R4a는 분지형 C6-C24 플루오로알킬, 분지형 C6-C24 플루오로알케닐, 및 C6-C24 플루오로알킬아세탈로 존재 및 선택되는 화합물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1b 및 R4b는 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알킬, 및 선형 또는 분지형 C6-C18 플루오로알케닐로 존재 및 선택되는 것인 화합물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R2a 및 R3a는 H인 화합물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R2b 및 R3b는 H인 화합물.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R2a 및 R3a는 각각 H인 화합물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R2b 및 R3b는 각각 H인 화합물.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R2a 및 R3a는 각각 F인 화합물.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R2b 및 R3b는 각각 F인 화합물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1a, R1b, R4a, 또는 R4b는 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸 (-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)인 화합물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R1a, R4a, 또는 둘 다는 각각 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸 (-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)인 화합물.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R1b, R4b, 또는 둘 다는 각각 1,1,1,2,2,펜타플루오로-3-도데칸 (-CH(CF2CF3)(CH2)8CH3)인 화합물.
  18. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1a, R1b, R4a, 또는 R4b는 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸 (-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)인 화합물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R1a, R4a, 또는 둘 다는 각각 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸 (-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)인 화합물.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R1b, R4b, 또는 둘 다는 각각 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-헥사코사플루오로-9-헵타데칸 (-CH((CH2)2(CF2)5CF3)2)인 화합물.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1a, R1b, R4a, 또는 R4b는 다음 구조 중 하나를 갖는 화합물:
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1a 및 R4a는 C6-C24 알킬아세탈 또는 C6-C24 플루오로알킬아세탈인 화합물.
  23. 제22항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R1a 및 R4a는 다음의 구조를 갖는 화합물:
    .
  24. 제1항 내지 4항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 L1 및 L2는 각각 R1b 또는 R4b인 화합물.
  25. 제24항에 있어서,
    여기서, R1b 또는 R4b, 또는 둘 다는 다음의 구조를 갖는 화합물:
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R7는 H, C6-C16 알킬, 또는 C2-C10 플루오로알킬인 화합물.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R7는 H, C6-C9 알킬, 또는 C2-C7 플루오로알킬인 화합물.
  28. 제27항에 있어서,
    여기서, C6-C9 알킬은 n-헵틸 (-(CH2)6CH3)인 화합물.
  29. 제27항에 있어서,
    여기서, C2-C7 플루오로알킬은 2,2,2-트리플루오로에틸 (-CH2CF3), 4,4,4-트리플루오로 n-부틸 (-(CH2)3CF3), 퍼플루오로 n-부틸 (-(CF2)3CF3), 7,7,7-트리플루오로 n-헵틸 (-(CH2)6CF3), 또는 퍼플루오로 n-헵틸 (-(CF2)6CF3)인 화합물.
  30. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R7은 C2-C10 플루오로알킬인 화합물.
  31. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R7은 퍼플루오로알킬인 화합물.
  32. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, C2-C7 퍼플루오로알킬인 화합물.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 적어도 하나의 R8 및 R9는 메틸 (-CH3)인 화합물.
  34. 제33항에 있어서,
    여기서 각각 R8 및 R9는 메틸 (-CH3)인 화합물.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, R8 및 R9는, 이들이 결합된 질소 원자와 함께, 5, 6 또는 7원의 헤테로사이클릭 고리를 형성하는 화합물.
  36. 제35항에 있어서,
    여기서, 헤테로사이클릭 고리는 피페라지닐인 화합물.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, G3은 C2-C5 알킬렌인 화합물.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, G3은 C3 알킬렌인 화합물.
  39. 제1항, 또는 제3항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, G3은 C1-C6 플루오로알킬렌인 화합물.
  40. 제1항, 또는 제3항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 모노-플루오로헥실렌인 화합물.
  41. 제1항 내지 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서:
    a) b 는 8이고 c는 8이며; 또는
    b) b는 5이고 c는 5인
    화합물.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 두 개의 플루오린 원자를 갖는 화합물.
  43. 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 세 개의 플루오린 원자를 갖는 화합물.
  44. 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 화합물은 적어도 한 개의 퍼플루오리네이티드 치환체(perfluorinated substituent)인 화합물.
  45. 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 화합물은 퍼플루오리네이티드 화합물인 화합물.
  46. 표 1의 화합물로부터 선택된 화합물.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항의 화합물 및 치료제를 포함하는 지질 나노입자.
  48. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항의 화합물 및 치료제를 포함하는 조성물.
  49. 제47항 또는 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    중성 지질, 스테로이드 및 고분자 접합된 지질로부터 선택된 하나 이상의 부형제를 더 포함하는 지질 나노입자 또는 조성물.
  50. 제49항에 있어서,
    여기서, 조성물은 DSPC, DPPC, DMPC, DOPC, POPC, DOPE 및 SM으로부터 선택된 하나 이상의 중성 지질을 포함하는 지질 나노입자 또는 조성물.
  51. 제50항에 있어서,
    여기서, 중성 지질은 DSPC인 지질 나노입자 또는 조성물.
  52. 제48항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 화합물 대 중성 지질의 몰비는 약 2:1 내지 약 8:1의 범위인 지질 나노입자 또는 조성물.
  53. 제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 스테로이드는 콜레스테롤인 지질 나노입자 또는 조성물.
  54. 제53항에 있어서,
    여기서, 화합물 대 콜레스테롤의 몰비는 약 5:1 내지 1:1 또는 약 2:1 내지 1:1의 범위인 지질 나노입자 또는 조성물.
  55. 제48항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 고분자 접합된 지질은 페길화된 지질인 지질 나노입자 또는 조성물.
  56. 제55항에 있어서,
    여기서, 화합물 대 페길화된 지질의 몰비는 약 100:1 내지 약 20:1 또는 약 100:1 내지 약 10:1의 범위인 지질 나노입자 또는 조성물.
  57. 제55항 또는 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 페길화된 지질은 PEG-DAG, PEG-PE, PEG-S-DAG, PEG-cer 또는 PEG 디알콕시프로필카바메이트인 지질 나노입자 또는 조성물.
  58. 제55항 또는 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 페길화된 지질은 다음의 구조 (II) 또는 이의 약학적으로 허용되는 염, 호변 이성질체 또는 입체이성질체를 갖는 지질 나노입자 또는 조성물:

    여기서, R10 및 R11은 각각 독립적으로 10 내지 30개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형, 포화된 또는 불포화된 알킬 사슬이고,
    여기서, 알킬 사슬은 선택적으로 하나 이상의 에스테르 결합에 의해 차단될 수 있으며; 및
    Z의 평균값은 30 내지 60이다.
  59. 제58항에 있어서,
    여기서, R10 및 R11은 각각 독립적으로 12 내지 16개의 탄소 원자를 포함하는 선형, 포화된 알킬 사슬인 지질 나노입자 또는 조성물.
  60. 제58항 또는 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, z의 평균값은 약 49인 지질 나노입자 또는 조성물.
  61. 제48항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서, 치료제는 핵산을 포함하는 지질 나노입자 또는 조성물.
  62. 제61항에 있어서,
    여기서, 핵산은 안티센스 및 메신저 RNA로부터 선택되는 지질 나노입자 또는 조성물.
  63. 제47항 내지 제62항 중 어느 하나에 해당하는 지질 나노입자 또는 조성물을 제조 또는 제공하고 이 조성물을 환자에게 투여하는 것을 포함하는 치료제를 필요로 하는 환자에게 치료제를 투여하는 방법.
  64. 제47항의 지질 나노입자와 약학적으로 허용 가능한 희석제 또는 첨가제를 포함하는 약학적 조성물.
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