RU2430740C2 - Polyconjugates for polynucleotide introduction in vivo - Google Patents

Polyconjugates for polynucleotide introduction in vivo Download PDF

Info

Publication number
RU2430740C2
RU2430740C2 RU2009109588/15A RU2009109588A RU2430740C2 RU 2430740 C2 RU2430740 C2 RU 2430740C2 RU 2009109588/15 A RU2009109588/15 A RU 2009109588/15A RU 2009109588 A RU2009109588 A RU 2009109588A RU 2430740 C2 RU2430740 C2 RU 2430740C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
polynucleotide
cdm
sirna
membrane
Prior art date
Application number
RU2009109588/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009109588A (en
Inventor
Дейвид Б. РОЗЕМА (US)
Дейвид Б. РОЗЕМА
Даррен Х. УЭЙКФИЛД (US)
Даррен Х. УЭЙКФИЛД
Джон А. УОЛФФ (US)
Джон А. УОЛФФ
Со ВОН (US)
Со ВОН
Джейсон КЛЕЙН (US)
Джейсон КЛЕЙН
Дейвид Л. ЛУИС (US)
Дейвид Л. ЛУИС
Джеймс Э. ХАГСТРОМ (US)
Джеймс Э. ХАГСТРОМ
Андрей БЛОХИН (US)
Андрей БЛОХИН
Владимир ТРУБЕЦКОЙ (US)
Владимир ТРУБЕЦКОЙ
Ханс ХЕРВЕЕР (US)
Ханс ХЕРВЕЕР
Original Assignee
Ф.Хоффманн-Ля Рош Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ф.Хоффманн-Ля Рош Аг filed Critical Ф.Хоффманн-Ля Рош Аг
Publication of RU2009109588A publication Critical patent/RU2009109588A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2430740C2 publication Critical patent/RU2430740C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics.
SUBSTANCE: present invention refers to compositions which can be applied to introduce polynucleotides or other molecules which are not characterised by ability to penetrate into cells of mammal molecules. The offered composition intended for molecule introduction in a cell, contains a conjugate of formula: N-L1-P-(L2-M)y in which N means a molecule not characterised by ability to penetrate through membranes or a molecule having low ability to penetrate through the membrane; L1 means a first reversible bond containing a bond labile in a physiological environment; P means a polymer exhibiting activity on the membrane; L2 means a second reversible bond containing an orthogonal bond labile in the physiological environment; M means a masking agent selected from the group including steric stabilisers transferring the group directly, and charge-modifying agents, and y means an integer exceeding 0.
EFFECT: polyconjugate systems are characterised by types of activity which provide the directed transfer, exhibit antiopsonising, antiaggregation and transfection action, in small biocompatible carriers intended for introduction in vivo.
18 cl, 26 ex, 36 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Настоящая заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент США №60/822833, зарегистрированной 18 августа 2006 г., и предварительной заявки на патент США №60/91868, зарегистрированной 3 мая 2007 г.This application claims priority to provisional application for US patent No. 60/822833, registered August 18, 2006, and provisional application for US patent No. 60/91868, registered May 3, 2007

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Эффективность введения полинуклеотидов и других, не обладающих способностью проникать через мембраны соединений в живые клетки, в значительной степени ограничена комплексом мембранных систем клетки. Лекарственные средства, которые применяют для антисмысловой и генной терапии, представляют собой относительно крупные гидрофильные полимеры, и они часто несут также большой отрицательный заряд. Обе эти физические характеристики препятствуют их непосредственной диффузии через клеточную мембрану. По этой причине основной проблемой при введении полинуклеотидов является проникновение полинуклеотида внутрь клетки. Разработаны многочисленные реагенты для трансфекции, предназначенные для введения полинуклеотидов в клетки in vitro. Однако введение in vivo полинуклеотидов осложняется токсичностью, взаимодействиями с сывороткой и недостаточной эффективностью направленного переноса, обеспечиваемого реагентами для трансфекции, которые обладают активностью in vitro. Реагенты для трансфекции, которые хорошо «работают» in vitro, катионные полимеры и липиды, как правило, оказывают дестабилизирующее действие на клеточные мембраны и образуют крупные частицы. Положительный (катионный) заряд реагента для трансфекции облегчает введение связывание нуклеиновой кислоты, а также ее связывание с клеткой. Дестабилизация мембран облегчает введение не обладающих способностью проникать через мембраны полинуклеотидов через клеточную мембрану. Эти свойства делает реагенты для трансфекции неэффективными или токсичными in vivo. Заряд катиона приводит к взаимодействию с компонентами сыворотки, что обусловливает дестабилизацию взаимодействия полинуклеотид-реагент для трансфекции и недостаточную биологическую доступность, и эффективность направленного переноса. Заряд катиона может приводить также к токсичности in vivo. Активность в отношении мембраны реагента для трансфекции, который может обладать эффективностью in vitro, часто приводит к токсичности in vivo.The efficiency of introducing polynucleotides and others that do not have the ability to penetrate through the membranes of compounds into living cells is largely limited by the complex of cell membrane systems. The drugs used for antisense and gene therapy are relatively large hydrophilic polymers, and they often also carry a large negative charge. Both of these physical characteristics prevent their direct diffusion across the cell membrane. For this reason, the main problem with the introduction of polynucleotides is the penetration of the polynucleotide into the cell. Numerous transfection reagents designed to introduce polynucleotides into cells in vitro have been developed. However, in vivo administration of polynucleotides is complicated by toxicity, interactions with serum, and insufficient directed transfer efficiency provided by transfection reagents that have in vitro activity. Reagents for transfection that work well in vitro, cationic polymers and lipids, as a rule, have a destabilizing effect on cell membranes and form large particles. The positive (cationic) charge of the transfection reagent facilitates the introduction of nucleic acid binding, as well as its binding to the cell. Membrane destabilization facilitates the administration of non-penetrating polynucleotides through the cell membrane. These properties make the transfection reagents ineffective or toxic in vivo. The cationic charge leads to interaction with the components of the serum, which leads to the destabilization of the interaction of the polynucleotide reagent for transfection and insufficient bioavailability, and the effectiveness of directional transfer. The cationic charge can also lead to in vivo toxicity. Membrane activity of a transfection reagent, which may be in vitro effective, often leads to in vivo toxicity.

Для введения in vivo комплекс для трансфекции (реагент для трансфекции в сочетании с подлежащей введению нуклеиновой кислотой) должен быть небольшим, т.е. диаметром менее 100 нм, и предпочтительно менее 50 нм. Более эффективными могут быть комплексы еще меньшего размера, менее 20 нм или даже менее 10 нм. Комплексы для трансфекции крупнее 100 нм обладают очень незначительной способностью проникать в клетки, отличные от клеток кровеносных сосудов, in vivo. Применяемые in vitro комплексы также несут положительный заряд. Этот положительный заряд необходим для прикрепления комплекса к клетке и слияния с мембраной, ее дестабилизации или разрушения. Положительный заряд применяемых in vivo комплексов для трансфекции приводит к нежелательным взаимодействиям с сывороткой и, как следствие, к недостаточной биологической доступности. Практически нейтральные или отрицательно заряженные комплексы должны обладать in vivo лучшими характеристиками распределения и способностью осуществлять направленный перенос. Однако применяемые in vitro комплексы для трансфекции ассоциируют с нуклеиновыми кислотами путем взаимодействий типа заряд-заряд (электростатические взаимодействия). Отрицательно заряженные полимеры и липиды не взаимодействуют с отрицательно заряженными нуклеиновыми кислотами. Кроме того, эти электростатические комплексы имеют тенденцию к агрегации или осаждению при контакте с физиологическими концентрациями солей или компонентами сыворотки. И, наконец, комплексы для трансфекции, которые являются эффективными in vitro, часто являются токсичными in vivo. Полимеры и липиды, применяемые для трансфекции, разрушают или дестабилизируют клеточные мембраны. Баланса между этой активностью и эффективностью введения нуклеиновых кислот легче достигать in vitro, чем in vivo.For in vivo administration, the transfection complex (transfection reagent in combination with the nucleic acid to be administered) should be small, i.e. with a diameter of less than 100 nm, and preferably less than 50 nm. More effective complexes may be even smaller, less than 20 nm, or even less than 10 nm. Complexes for transfection larger than 100 nm have very little ability to penetrate into cells other than blood vessel cells in vivo. Used in vitro complexes also carry a positive charge. This positive charge is necessary for attachment of the complex to the cell and fusion with the membrane, its destabilization or destruction. The positive charge of the in vivo complexes for transfection leads to undesirable interactions with serum and, as a result, to insufficient bioavailability. Practically neutral or negatively charged complexes should have in vivo better distribution characteristics and the ability to carry out directed transfer. However, in vitro complexes for transfection are associated with nucleic acids via charge-charge (electrostatic) interactions. Negatively charged polymers and lipids do not interact with negatively charged nucleic acids. In addition, these electrostatic complexes tend to aggregate or precipitate upon contact with physiological concentrations of salts or serum components. Finally, transfection complexes that are effective in vitro are often toxic in vivo. The polymers and lipids used for transfection destroy or destabilize cell membranes. The balance between this activity and the efficiency of introducing nucleic acids is easier to achieve in vitro than in vivo.

Хотя нескольким группам исследователей удалось добиться существенных улучшений в отношении введения генов в клетки in vivo, сохраняется необходимость в создании формы, которая обеспечивала бы эффективное введение в клетку-мишень полинуклеотида в сочетании с обеспечивающим введение агентом и не обладала бы токсичностью, как правило, ассоциированной с введением in vivo реагентов для трансфекции. В настоящем изобретении предложены композиции и способы введения в клетку и высвобождения в клетке полинуклеотида, основанные на применении систем для введения, включающих биологически лабильные конъюгаты.Although several research groups have been able to achieve significant improvements in introducing genes into cells in vivo, there remains a need to create a form that provides for the effective introduction of a polynucleotide into a target cell in combination with an administration agent and does not have toxicity, usually associated with the introduction of in vivo reagents for transfection. The present invention provides compositions and methods for introducing into a cell and releasing a polynucleotide in a cell based on the use of administration systems including biologically labile conjugates.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Предпочтительным вариантом осуществления отличительных признаков изобретения является композиция, предназначенная для введения полинуклеотида в клетку in vivo, которая содержит обратимо замаскированный обладающий активностью в отношении мембран полимер, обратимо конъюгированный с полинуклеотидом. Полимер присоединяют через одну или несколько первых обратимых ковалентных связей к одному или нескольким маскирующим агентам и дополнительно присоединяют через одну или несколько вторых обратимых ковалентных связей к одному или нескольким полинуклеотидам. Первые и вторые обратимые ковалентные связи могут представлять собой обратимые мостики, которые могут расщепляться в одинаковых или сходных условиях или которые могут расщепляться в различных условиях, т.е. они могут содержать ортогональные обратимые мостики. Конъюгат полинуклеотид-полимер вводят млекопитающему в фармацевтически приемлемом носителе или разбавителе.A preferred embodiment of the features of the invention is a composition for introducing a polynucleotide into an in vivo cell that contains a reversibly masked membrane-active polymer that is reversibly conjugated to the polynucleotide. The polymer is attached via one or more first reversible covalent bonds to one or more masking agents and is additionally attached via one or more second reversible covalent bonds to one or more polynucleotides. The first and second reversible covalent bonds can be reversible bridges that can split under the same or similar conditions or which can split under different conditions, i.e. they may contain orthogonal reversible bridges. The polynucleotide-polymer conjugate is administered to a mammal in a pharmaceutically acceptable carrier or diluent.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения являются обладающие активностью в отношении мембран полимеры, представляющие собой статистические сополимеры простого поливинилового эфира. Сополимеры простого поливинилового эфира можно синтезировать из двух, трех или большего количества различных мономеров. Мономеры можно выбирать из группы, включающей: защищенный простой аминовиниловый эфир, такой как фталимидосодержащие простые виниловые эфиры, простой бутилвиниловый эфир, простой додецилвиниловый эфир, простой октадецилвиниловый эфир. Предпочтительные статистические сополимеры простого поливинилового эфира содержат три мономера: содержащий амин мономер, простой винилбутиловый эфир и простой октадецилвиниловый эфир.A preferred embodiment of the invention are membrane active polymers, which are random polyvinyl ether copolymers. Polyvinyl ether copolymers can be synthesized from two, three or more different monomers. Monomers can be selected from the group consisting of: protected aminovinyl ethers such as phthalimide-containing vinyl ethers, butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, octadecyl vinyl ether. Preferred random polyvinyl ether copolymers contain three monomers: an amine-containing monomer, vinyl butyl ether, and octadecyl vinyl ether.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения одну или несколько биофизических характеристик обладающего активностью в отношении мембран полимера обратимо защищают или модифицируют с помощью маскирующего агента. Маскирующие агенты можно выбирать из группы, включающей стабилизаторы стерической конфигурации, обеспечивающие направленный перенос группы или модифицирующие заряд агенты. Маскирующий агент может улучшать биораспределение или направленный перенос конъюгата полимер-полинуклеотид путем ингибирования неспецифических взаимодействий полимера с компонентами сыворотки или нецелевыми клетками. Маскирующий агент может также снижать агрегацию полимера или конъюгата полимер-полинуклеотид. Маскирующие агенты, содержащие обеспечивающие направленный перенос группы, могут повышать специфический для клетки направленный перенос или интернализацию в клетке путем направленного переноса системы конъюгата к рецептору клеточной поверхности. Маскирующий агент можно конъюгировать с обладающим активностью в отношении мембран полимером до или после конъюгации полимера с полинуклеотидом.In a preferred embodiment, one or more biophysical characteristics of a membrane-active polymer is reversibly protected or modified with a masking agent. Masking agents can be selected from the group comprising sterilizing stabilizers, providing directional transfer of the group, or charge modifying agents. A masking agent can improve biodistribution or targeted transfer of the polymer-polynucleotide conjugate by inhibiting non-specific polymer interactions with serum components or non-target cells. The masking agent may also reduce the aggregation of the polymer or polymer-polynucleotide conjugate. Masking agents containing targeted group transfer can enhance cell-specific targeted transfer or internalization in the cell by targeted transfer of the conjugate system to the cell surface receptor. The masking agent can be conjugated to a membrane-active polymer before or after conjugation of the polymer with a polynucleotide.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения полинуклеотид можно вводить в клетки с помощью описанных систем конъюгатов, которые можно выбирать из группы, включающей: ДНК, РНК, блокирующие полинуклеотиды, антисмысловые олигонуклеотиды, плазмиды, экспрессионные векторы, олигонуклеотиды, siPHK, микроРНК, мРНК, shPHK и рибозимы.In a preferred embodiment, the polynucleotide can be introduced into cells using the described conjugate systems, which can be selected from the group consisting of: DNA, RNA, blocking polynucleotides, antisense oligonucleotides, plasmids, expression vectors, oligonucleotides, siRNA, miRNA, mRNA, shRNA and ribozymes .

В предпочтительном варианте осуществления изобретения маскирующий агент(ы) и полинуклеотид(ы) ковалентно связывают с обладающим активностью в отношении мембран полимером через обратимые связи. Хотя маскировка полимера и присоединение полинуклеотида к полимеру являются важными, указанные присоединения могут оказывать влияние на трансфекционную активность полимера или активность полинуклеотида. Путем присоединения маскирующего агента и полинуклеотида к полимеру через обратимые связи, которые расщепляются в соответствующий момент времени, активность полимера восстанавливают и полинуклеотид высвобождается. Обратимые ковалентные связи содержат обратимые или лабильные мостики, которые можно выбирать из группы, включающей: лабильные в физиологических условиях мостики (физиологически лабильные мостики), лабильные в физиологических клеточных условиях мостики, лабильные при определенных значениях рН мостики (рН-лабильные мостики), очень лабильные при определенных значениях рН мостики, чрезвычайно лабильные при определенных значениях рН мостики, расщепляемые ферментами мостики и дисульфидные мостики. Присутствие двух обратимых связей, соединяющих полимер с полинуклеотидом и маскирующим агентом, обеспечивает совместное введение полинуклеотида с обеспечивающим введение полимером и избирательный направленный перенос, и инактивацию обеспечивающего введение полимера маскирующим агентом. Обратимость связей обеспечивает высвобождение полинуклеотида из обладающего активностью в отношении мембран полимера и избирательную активацию обладающего активностью в отношении мембран полимера.In a preferred embodiment, the masking agent (s) and polynucleotide (s) are covalently coupled to a membrane-active polymer via reversible bonds. Although masking the polymer and attaching the polynucleotide to the polymer are important, these attachments may affect the transfection activity of the polymer or the activity of the polynucleotide. By attaching the masking agent and the polynucleotide to the polymer via reversible bonds that cleave at the appropriate point in time, the polymer activity is restored and the polynucleotide is released. Reversible covalent bonds contain reversible or labile bridges, which can be selected from the group including: labile bridges under physiological conditions (physiologically labile bridges), labile bridges under physiological cellular conditions, labile bridges at certain pH values (pH labile bridges), very labile at certain pH values, bridges, extremely labile at certain pH values, bridges, enzyme-cleaved bridges and disulfide bridges. The presence of two reversible bonds connecting the polymer with the polynucleotide and the masking agent allows for the simultaneous administration of the polynucleotide with the introduction of the polymer and selective directional transfer, and the inactivation of the introduction of the polymer with a masking agent. The reversibility of the bonds ensures the release of the polynucleotide from the membrane-active polymer and the selective activation of the membrane-active polymer.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является композиция, которая содержит: обеспечивающий введение полимер, ковалентно связанный с: а) одной или несколькими обеспечивающими направленный перенос группами, стабилизаторами стерической конфигурации или модифицирующими заряд агентами через одну или несколько обратимых связей; и б) одним или несколькими полинуклеотидами через одну или несколько обратимых связей. В одном из вариантов осуществления изобретения обратимая ковалентная связь обеспечивающего направленный перенос агента, стабилизатора стерической конфигурации или модифицирующего заряд агента является ортогональной относительно ковалентной обратимой связи полинуклеотида.A preferred embodiment of the invention is a composition which comprises: an administration polymer covalently bonded to: a) one or more directed transfer groups, steric stabilizers or charge modifying agents via one or more reversible bonds; and b) one or more polynucleotides via one or more reversible bonds. In one embodiment, the reversible covalent bond of the targeted transfer agent, steric stabilizer or charge modifying agent is orthogonal to the covalent reversible polynucleotide bond.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является система, включающая конъюгат полимера, предназначенная для введения полинуклеотида в клетку и высвобождения полинуклеотида в клетке, которая содержит: полинуклеотид, обратимо конъюгированный с обладающим активностью в отношении мембран полимером, который сам обратимо конъюгирован с маскирующим агентом. Обеспечивающие конъюгацию связи могут быть одинаковыми или различными. Кроме того, обеспечивающие конъюгацию связи могут расщепляться в одних и тех же или различных условиях.A preferred embodiment of the invention is a system comprising a polymer conjugate for introducing a polynucleotide into a cell and releasing a polynucleotide in a cell, which comprises: a polynucleotide reversibly conjugated to a membrane-active polymer that is itself reversibly conjugated to a masking agent. The conjugation linkages may be the same or different. In addition, conjugation linkages can be cleaved under the same or different conditions.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является система, включающая конъюгат полимера, предназначенная для введения не обладающей способностью проникать через мембраны молекулы в клетку и высвобождения молекулы в клетке. Система, включающая конъюгат полимера, содержит не обладающую способностью проникать через мембраны молекулу, обратимо связанную с обладающим активностью в отношении мембран полимером, при этом с обладающим активностью в отношении мембран полимером связано через обратимые ковалентные связи несколько маскирующих агентов. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры могут обладать токсичностью или могут не обеспечивать направленный перенос при применении in vivo. Обратимое присоединение маскирующего агента обратимо ингибирует или изменяет взаимодействия с мембраной, взаимодействия с сывороткой, взаимодействия с клеткой, токсичность или заряд полимера. Предпочтительная обратимая ковалентная связь представляет собой: лабильный мостик, физиологически лабильный мостик или мостик, который расщепляется во внутриклеточной среде клетки млекопитающих. Предпочтительный лабильный мостик представляет собой лабильный при определенных значениях рН мостик. Предпочтительным лабильным при определенных значениях рН мостиком является малеаматный мостик. Другим предпочтительным лабильным мостиком является дисульфидный мостик. Не обладающие способностью проникать через мембрану молекулы включают (но, не ограничиваясь только ими): полинуклеотиды, белки, антитела и не обладающие способностью проникать через мембраны лекарственные средства.A preferred embodiment of the invention is a system comprising a polymer conjugate intended to be administered that is not capable of penetrating the membrane of a molecule into the cell and releasing the molecule in the cell. A system comprising a polymer conjugate contains a membrane-impaired molecule reversibly coupled to a membrane-active polymer, with several masking agents linked via a membrane-active polymer through reversible covalent bonds. Membrane-active polymers may be toxic or may not provide targeted transfer when used in vivo. Reversible addition of a masking agent reversibly inhibits or alters interactions with the membrane, interactions with the serum, interactions with the cell, toxicity or charge of the polymer. A preferred reversible covalent bond is a labile bridge, a physiologically labile bridge, or a bridge that cleaves in the intracellular environment of a mammalian cell. A preferred labile bridge is a labile bridge at certain pH values. The preferred labile bridge at certain pH values is the maleate bridge. Another preferred labile bridge is a disulfide bridge. Molecules that do not have the ability to penetrate through the membrane include (but are not limited to) polynucleotides, proteins, antibodies, and drugs that do not have the ability to penetrate the membrane.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения полинуклеотид присоединяют к полимеру в присутствии избытка полимера. Избыток полимера может способствовать приготовлению препаративной формы конъюгата полинуклеотид-полимер. Избыток полимера может снижать агрегацию в процессе приготовления препаративной формы конъюгата. Конъюгат полинуклеотид-полимер можно отделять от избытка полимера до введения конъюгата в клетку или организм. В другом варианте конъюгат полинуклеотид-полимер можно вводить вместе с избытком полимера в клетку или организм. Взятый в избыточном количестве полимер может представлять собой тот же самый или другой полимер.In a preferred embodiment, the polynucleotide is attached to the polymer in the presence of an excess of polymer. Excess polymer may facilitate the preparation of a polynucleotide-polymer conjugate formulation. Excess polymer may reduce aggregation during preparation of the conjugate formulation. The polynucleotide-polymer conjugate can be separated from the excess polymer before the conjugate is introduced into the cell or organism. In another embodiment, the polynucleotide-polymer conjugate may be administered together with an excess of polymer into the cell or organism. The excess polymer taken may be the same or a different polymer.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения содержащие полимер конъюгаты, предлагаемые в изобретении, можно применять для введения in vitro полинуклеотида или другой не обладающей способностью проникать через мембрану молекулы. Для введения in vitro обратимая маскировка полимера повышает активность трансфекции некоторых не эффективных в противном случае полиаминов, таких как полилизин. Обратимая маскировка может повышать также применимость других обладающих активностью в отношении мембран полимеров посредством снижения их токсичности или ограничения их способности разрушать мембрану эндосом.In a preferred embodiment of the invention, the polymer-containing conjugates of the invention can be used to introduce in vitro a polynucleotide or other molecule that does not penetrate the membrane. For in vitro administration, reversible masking of the polymer increases the transfection activity of some otherwise ineffective polyamines, such as polylysine. Reversible masking can also increase the applicability of other membrane active polymers by reducing their toxicity or limiting their ability to destroy the endosome membrane.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является система, предназначенная для введения полинуклеотида в клетку in vivo, применение которой предусматривает: присоединение путем ковалентной связи обеспечивающей направленный перенос группы к полинуклеотиду, присоединение путем ковалентной связи второй обеспечивающей направленный перенос группы к обладающему активностью в отношении мембран полимеру и введение путем инъекции полинуклеотида и обладающего активностью в отношении мембран полимера в организм.A preferred embodiment of the invention is a system for introducing a polynucleotide into an in vivo cell, the use of which comprises: covalently bonding a targeted transfer of a group to a polynucleotide, covalently bonding a second targeted transfer of a group to a membrane-active polymer and introduced by injections of a polynucleotide and having activity against polymer membranes in the body.

Другие объекты, отличительные признаки и преимущества изобретения должны стать очевидными после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.Other objects, features, and advantages of the invention should become apparent after reading the following detailed description of the invention in conjunction with the accompanying drawings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертежах показано:The drawings show:

на фиг.1 - реакционная схема полимеризации полимеров простого поливинилового эфира;figure 1 - reaction scheme for the polymerization of polymers of simple polyvinyl ether;

на фиг.2 - иллюстрация нескольких вариантов маскирующих агентов, предлагаемых в изобретении;figure 2 is an illustration of several variants of masking agents proposed in the invention;

на фиг.3 - иллюстрация формирования обратимых конъюгатов полинуклеотид-полимер и обратимой маскировки конъюгата малеаматами;figure 3 is an illustration of the formation of reversible polynucleotide-polymer conjugates and reversible masking of the conjugate by maleamates;

на фиг.4 - микрофотографии, демонстрирующие целенаправленное введение в гепатоциты печени PBAVE-полимера, замаскированного A) CDM-ПЭГ (слева) или Б) CDM-ПЭГ плюс CDM-Pip-LBA;4 is a photomicrograph showing a targeted introduction into the liver hepatocytes of a PBAVE polymer masked A) CDM-PEG (left) or B) CDM-PEG plus CDM-Pip-LBA;

на фиг.5 - микрофотографии, демонстрирующие введение замаскированного конъюгата полинуклеотид-полимер в гепатоциты in vivo;5 is a micrograph showing the introduction of a masked conjugate polynucleotide-polymer in hepatocytes in vivo;

на фиг.6 - график, иллюстрирующий «выключение» гена-мишени in vivo после опосредуемого поликонъюгатом введения обладающей активностью в отношении гена ppara siPHK (siPHK ppara);6 is a graph illustrating the "shutdown" of the target gene in vivo after mediated by the polyconjugate introduction with activity against the ppara siRNA gene (siRNA ppara);

на фиг.7 - микрофотографии, демонстрирующие введение dsДНК в печень in vivo с использованием (A) ДНК-DW1360-CDM-ПЭГ/NAG, (Б) ДНК+DW1360-CDM-ПЭГ/NAG (полинуклеотид, не конъюгирован с полимером), (В) ДНК-DW1360-CDM-ПЭГ/глюкоза и (Г) ДНК-DW1360-СВМ-ПЭГ/манноза. Данные для меченной с помощью Су3 ДНК представлены в левом верхнем квадрате на каждой панели, для актина, окрашенного снабженным флуоресцентной меткой ALEXA®-488 фаллоидином, - в верхнем правом квадрате, для ядер - в левом нижнем квадрате и объединенное изображение - в правом нижнем квадрате;7 is a micrograph showing the introduction of dsDNA into the liver in vivo using (A) DNA-DW1360-CDM-PEG / NAG, (B) DNA + DW1360-CDM-PEG / NAG (polynucleotide, not conjugated to the polymer), (B) DNA-DW1360-CDM-PEG / glucose; and (D) DNA-DW1360-CBM-PEG / mannose. Data for Cy3-labeled DNA is presented in the upper left square on each panel, for actin stained with the ALEXA ® -488 phalloidin fluorescent label, in the upper right square, for nuclei in the lower left square and the combined image in the lower right square ;

на фиг.8 - графики и блоты, иллюстрирующие «выключение» экспрессии гена-мишени в печени мышей после внутривенного введения включающих siPHK поликонъюгатов. (А) Снижение уровней мРНК ароВ в печени после обработки поликонъюгатами, содержащими обладающую активностью в отношении гена ароВ siPHK (siPHK ароВ). (Б) Уровни в сыворотке белка ароВ-100 у обработанных содержащими siPHK ароВ поликонъюгатами мышей. (В) Снижение уровней мРНК ppara в печени после внутривенного введения содержащих siPHK ppara поликонъюгатов;on Fig - graphs and blots illustrating the "shutdown" of the expression of the target gene in the liver of mice after intravenous administration of siRNA polyconjugates. (A) Decrease in apoB mRNA levels in the liver after treatment with polyconjugates containing siRNA (siRNA apoB) gene with activity against apoB gene. (B) Serum levels of apoB-100 protein in mice treated with siRNA-containing apoB polyconjugates. (B) Decreased levels of ppara mRNA in the liver after intravenous administration of siRNA ppara polyconjugates;

на фиг.9 - график, иллюстрирующий дозовую зависимость содержащего siPHK ароВ-1 поликонъюгата. (А) «Выключение» мРНК ароВ после инъекции серийных разведений содержащего siPHK ароВ-1 поликонъюгата. (Б) «Выключение» мРНК ароВ после инъекции различных количеств siPHK;Fig.9 is a graph illustrating the dose dependence of siRNA-containing apoB-1 polyconjugate. (A) “Shutdown” of apoB mRNA after injection of serial dilutions of siRNA-containing apoB-1 polyconjugate. (B) “Shutdown” of apoB mRNA after injection of various amounts of siRNA;

на фиг.10 - график, иллюстрирующий уровни холестерина у мышей, обработанных содержащим siPHK ароВ-1 поликонъюгатом;10 is a graph illustrating cholesterol levels in mice treated with siRNA-containing apoB-1 polyconjugate;

на фиг.11 - микрофотографии, демонстрирующие накопление липидов в печени мышей после введения поликонъюгата, содержащего (А) siPHK ароВ или (Б) siPHK GL3, применяемой в качестве отрицательного контроля, или (В) только физиологического раствора;11 is a micrograph showing the accumulation of lipids in the liver of mice after administration of a polyconjugate containing (A) siPHK apoB or (B) siPHK GL3, used as a negative control, or (C) physiological saline only;

на фиг.12 - график, иллюстрирующий ингибирование экспрессии гена (А) и снижение в результате уровня холестерина (Б) через 2-15 дней после введения содержащего siPHK ароВ-1 конъюгата мышам в день 0;12 is a graph illustrating the inhibition of gene expression (A) and a decrease in cholesterol (B) as a result 2-15 days after the administration of siRNA-containing apoB-1 conjugate to mice on day 0;

на фиг.13 - микрофотографии, демонстрирующие введение in vivo антител к гепатоцитам посредством введения антитела, обратимо конъюгированного с DW1360 и замаскированного с помощью CDM-ПЭГ и CDM-NAG. В верхнем левом квадрате представлены данные для меченых антител, в верхнем правом квадрате - для актина, в нижнем левом квадрате - для ядер и в нижнем правом квадрате - объединенное изображение;13 is a photomicrograph showing in vivo administration of antibodies to hepatocytes by administration of an antibody reversibly conjugated to DW1360 and masked by CDM-PEG and CDM-NAG. Data for labeled antibodies are presented in the upper left square, actin in the upper right square, nuclei in the lower left square, and the combined image in the lower right square;

на фиг.14 - график, иллюстрирующий «выключение» гена в первичных гепатоцитах, трансфектированных siPHK АроВ, которую вводили с помощью поступающего в продажу реагента для трансфекции in vitro или с помощью различных количеств поликонъюгата, содержащего siPHK ароВ;on Fig is a graph illustrating the "shutdown" of the gene in primary hepatocytes transfected with siRNA ApoB, which was introduced using a commercially available transfection reagent for in vitro transfusion or using various amounts of a polyconjugate containing siRNA apoB;

на фиг.15 - график, иллюстрирующий трансфекцию конъюгатами, содержащими siPHK, клеток линии Hepa-1c1c7 in vitro: «только конъюгат» обозначает замаскированную siPHK-PLL;on Fig is a graph illustrating the transfection of conjugates containing siRNA, cells of the line Hepa-1c1c7 in vitro: "conjugate only" means masked siRNA-PLL;

на фиг.16 - график, иллюстрирующий флуоресценцию DPH в присутствии PBAVE;on Fig is a graph illustrating the fluorescence of DPH in the presence of PBAVE;

на фиг.17 - графики, иллюстрирующие А) профили элюции стандартов ПЭГ на колонке Shodex SB-803; Б) калибровочную кривую для колонки Shodex SB-803 и В) калибровочную кривую для расчета молекулярной массы PBAVE-полимера;17 is a graph illustrating A) elution profiles of PEG standards on a Shodex SB-803 column; B) a calibration curve for the Shodex SB-803 column; and C) a calibration curve for calculating the molecular weight of the PBAVE polymer;

на фиг.18 - графики, иллюстрирующие А) профили элюции меченных Су3 стандартов нуклеиновых кислот и замаскированного конъюгата полинуклеотид-полимер. Б) калибровочную кривую для гель-фильтрации на Sephacryl S-500-колонке и В) калибровочную кривую для расчета молекулярной массы замаскированного конъюгата полинуклеотид-полимер;Fig. 18 is a graph illustrating A) elution profiles of Su3-labeled nucleic acid standards and a masked polynucleotide-polymer conjugate. B) a calibration curve for gel filtration on a Sephacryl S-500 column; and C) a calibration curve for calculating the molecular weight of the masked polynucleotide-polymer conjugate;

на фиг.19 - микрофотографии, демонстрирующие введение in vivo полинуклеотида в позитивные по рецептору галактозы опухоли (А-Б) или негативные по рецептору галактозы опухоли (В-Г) с помощью конъюгатов олигонуклеотид-полимер-СDМ/ПЭГ/NAG (А, В) или конъюгатов олигонуклеотид-полимер-СDМ/ПЭГ/глюкоза (Б, Г).on Fig - microphotographs demonstrating the introduction of in vivo polynucleotide in positive for galactose receptor tumors (AB) or negative for galactose receptor tumors (BG) using oligonucleotide-polymer-CDM / PEG / NAG conjugates (A, B ) or conjugates of oligonucleotide-polymer-CDM / PEG / glucose (B, D).

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к соединениям, композициям и способам, пригодным для введения в клетки млекопитающих полинуклеотидов или других не обладающих способностью проникать в клетку молекул. В настоящем описании предложена поликонъюгатная система для введения полинуклеотидов или других не обладающих способностью проникать через мембраны молекул в клетки in vivo. Поликонъюгатная система включает агенты, обладающие способностью обеспечивать направленный перенос, способностью противодействовать опсонизации, агрегации и обладающие трансфекционной активностью, сосредоточенные в предназначенном для введения носителе небольшого, менее 50 нанометров, размера. Имеющим решающее значение компонентом системы является обратимость связей, соединяющих компоненты системы.The present invention relates to compounds, compositions and methods suitable for introducing polynucleotides or other molecules that do not penetrate into the cell into mammalian cells. In the present description, a polyconjugate system for introducing polynucleotides or other molecules lacking the ability to penetrate through the membrane of molecules into cells in vivo is provided. The polyconjugate system includes agents with the ability to provide targeted transfer, the ability to counteract opsonization, aggregation, and transfection activity, concentrated in a small, less than 50 nanometers, carrier intended for administration. A crucial component of the system is the reversibility of the bonds connecting the components of the system.

Первым компонентом описанных конъюгатов, предназначенных для введения in vivo полинуклеотидов, является обратимая в физиологических условиях ковалентная связь полинуклеотида с обладающим активностью в отношении мембран полимером. Ковалентное присоединение полинуклеотида к обладающему активностью в отношении мембран полимеру гарантирует, что полинуклеотид не будет легко отщепляться в результате диссоциации от полимера при введении in vivo или ех vivo в присутствии сыворотки, и в результате обеспечивает совместное введение полинуклеотида с обладающим активностью в отношении мембран полимером в клетку-мишень. Однако ковалентное присоединение полинуклеотида к полимеру может делать полинуклеотид неактивным. Таким образом, присоединение полинуклеотида к обладающему активностью в отношении мембран полимеру осуществляют через физиологически обратимую связь или мостик. Благодаря применению физиологически обратимой связи полинуклеотид может отщепляться от полимера, высвобождая полинуклеотид, который вступает в функциональное взаимодействие с компонентами клетки. В результате выбора соответствующей обратимой связи можно создавать конъюгат, из которого полинуклеотид высвобождается только после его введения в требуемую область, такую как клеточная цитоплазма.The first component of the described conjugates intended for the introduction of in vivo polynucleotides is a physiologically reversible covalent bond of the polynucleotide with a membrane-active polymer. The covalent attachment of a polynucleotide to a membrane-active polymer ensures that the polynucleotide will not be easily cleaved by dissociation from the polymer when introduced in vivo or ex vivo in the presence of serum, and as a result allows co-administration of the polynucleotide with the membrane-active polymer into the cell -target. However, covalent attachment of a polynucleotide to a polymer may render the polynucleotide inactive. Thus, the attachment of a polynucleotide to a membrane-active polymer is via a physiologically reversible link or bridge. Through the use of a physiologically reversible bond, the polynucleotide can be cleaved from the polymer, releasing the polynucleotide, which enters into functional interaction with the components of the cell. By selecting the appropriate reversible bond, it is possible to create a conjugate from which the polynucleotide is released only after its introduction into the desired region, such as a cell cytoplasm.

Второй компонент описанных применяемых in vivo конъюгатов, предназначенных для введения полинуклеотидов, содержит обратимую модификацию обладающего активностью в отношении мембран полимера. Обратимая модификация обладающего активностью в отношении мембран полимера снижает непродуктивные взаимодействия с сывороткой и не являющейся мишенью клеткой и снижает токсичность. Маскирующий агент может также придавать дополнительную требуемую функцию конъюгата, такую как повышение взаимодействия с клеткой-мишенью или усиление эндоцитоза конъюгата. Полимер маскируют путем ковалентного присоединения маскирующего агента к полимеру посредством физиологически обратимой ковалентной связи. Маскирующий агент может представлять собой стабилизатор стерической конфигурации, обеспечивающую направленный перенос группу или модифицирующий заряд агент. Маскирующий агент может защищать полимер от неспецифических взаимодействий, повышать время нахождения в кровотоке, повышать специфические взаимодействия, ингибировать токсичность или изменять заряд полимера. Каждая из указанных модификаций может изменять активность полимера в отношении мембраны, приводя к тому, что модифицированный полимер может оказаться неспособным облегчать введение полинуклеотида. Поэтому присоединение маскирующего агента к обладающему активностью в отношении мембран полимеру осуществляют через физиологически обратимую связь. Благодаря применению физиологически обратимой связи маскирующий агент может отщепляться от полимера, оставляя полимер без маскировки, и это приводит к восстановлению активности незамаскированного полимера. В результате выбора соответствующей обратимой связи можно создавать конъюгат, при использовании которого восстанавливается активность обладающего активностью в отношении мембран полимера после его введения в или достижения требуемого типа клеток или клеточной области.The second component of the described described in vivo conjugates intended for the introduction of polynucleotides contains a reversible modification of the activity with respect to the membrane of the polymer. A reversible modification of a membrane-active polymer reduces unproductive interactions with serum and non-target cells and reduces toxicity. The masking agent may also confer additional desired conjugate function, such as increasing interaction with the target cell or enhancing conjugate endocytosis. The polymer is masked by covalently attaching a masking agent to the polymer via a physiologically reversible covalent bond. The masking agent may be a stabilizer of steric configuration, providing directional transfer group or charge modifying agent. A masking agent can protect the polymer from non-specific interactions, increase the residence time in the bloodstream, increase specific interactions, inhibit toxicity or change the charge of the polymer. Each of these modifications can change the activity of the polymer in relation to the membrane, resulting in the fact that the modified polymer may be unable to facilitate the introduction of the polynucleotide. Therefore, the attachment of the masking agent to the membrane-active polymer is via a physiologically reversible bond. Through the use of a physiologically reversible bond, the masking agent can be cleaved from the polymer, leaving the polymer unmasked, and this leads to the restoration of the activity of the unmasked polymer. As a result of the selection of an appropriate reversible bond, it is possible to create a conjugate, by using which the activity of the polymer having activity against the membranes is restored after it is introduced into or the desired type of cells or cell region is reached.

Изобретение относится к системам введения на основе конъюгата общей формулы:The invention relates to administration systems based on a conjugate of the general formula:

N-L1-P-(L2-M)y,NL 1 -P- (L 2 -M) y ,

в которой N обозначает полинуклеотид или другую не обладающую способностью проникать в клетку молекулу, L1 обозначает обратимую связь, Р обозначает полимер, L2 обозначает вторую обратимую связь и М обозначает маскирующий агент. Маскирующий агент М защищает или модифицирует свойства или взаимодействие Р, y обозначает целое число больше 0. Предпочтительным полимером является обладающий активностью в отношении мембран полимер. Другой предпочтительный полимер представляет собой предназначенный для трансфекции полимер. Один полимер можно связывать с несколькими маскирующими агентами. Несколько маскирующих агентов можно связывать с полимером через несколько обратимых связей. После расщепления обратимой связи L2 замаскированное свойство или способность к взаимодействию у полимера Р восстанавливается. Маскирующий агент М может придавать дополнительную функцию полимеру Р, такую как связывание с клеточным рецептором. Обратимая связь L1 может быть такой же или может отличаться от обратимой связи L2 (быть ортогональной ей). Обратимое сцепление обратимой связи L1 или L2 выбирают так, чтобы расщепление происходило в требуемой физиологической среде, такой, которая присутствует в требуемой ткани, органе и субклеточной области, или в ответ на добавление фармацевтически приемлемого экзогенного агента. Полинуклеотид N и маскирующий агент М можно присоединять к полимеру Р в любом месте на полимере Р.in which N is a polynucleotide or other molecule lacking the ability to penetrate into the cell, L 1 is a reversible bond, P is a polymer, L 2 is a second reversible bond and M is a masking agent. Masking agent M protects or modifies the properties or interaction of P, y denotes an integer greater than 0. A preferred polymer is a membrane-active polymer. Another preferred polymer is a transfection polymer. One polymer can be associated with several masking agents. Several masking agents can be coupled to the polymer via several reversible bonds. After cleavage of the reversible bond L 2, the masked property or interaction ability of polymer P is restored. Masking agent M may confer an additional function to polymer P, such as binding to a cell receptor. The reversible link L 1 may be the same or may differ from the reversible link L 2 (be orthogonal to it). Reversible linkage of the reversible link L 1 or L 2 is chosen so that cleavage occurs in the desired physiological environment, such as is present in the desired tissue, organ and subcellular region, or in response to the addition of a pharmaceutically acceptable exogenous agent. Polynucleotide N and masking agent M can be attached to polymer P anywhere on polymer P.

ПолимерыPolymers

Полимер, представляет собой молекулу, состоящую из повторяющихся связанных между собой более мелких элементов (звеньев), которые называют мономерами. Полимер может быть линейным, разветвленным, разветвленным сетчатым, звездчатым, гребенчатым или лестничным. Основная цепь полимера состоит из атомов, связи которых необходимы для увеличения длины полимера. Например, поли-L-лизин, углерод карбонила, α-углерод и α-аминогруппы требуются для удлинения полимера и поэтому являются атомами, входящими в основную цепь. Боковая цепь полимера состоит из атомов, связи которых не требуются для увеличения длины полимера.A polymer is a molecule consisting of repeating interconnected smaller elements (units), which are called monomers. The polymer may be linear, branched, branched mesh, star, comb or ladder. The main chain of the polymer consists of atoms whose bonds are necessary to increase the length of the polymer. For example, poly-L-lysine, carbonyl carbon, α-carbon and α-amino groups are required to extend the polymer and therefore are atoms in the main chain. The side chain of the polymer consists of atoms whose bonds are not required to increase the length of the polymer.

Полимер может представлять собой гомополимер, для получения которого применяют одинаковые мономеры, или полимер может представлять собой сополимер, для получения которого применяют два или большее количество различных типов мономеров. Сополимеры могут представлять собой чередующиеся, статистические (произвольные) сополимеры, блок-сополимеры и привитые (гребенчатые) сополимеры.The polymer may be a homopolymer for which the same monomers are used, or the polymer may be a copolymer for which two or more different types of monomers are used. The copolymers can be alternating, random (random) copolymers, block copolymers and grafted (comb) copolymers.

Чередующиеся полимеры содержат мономеры в различном повторяющемся порядке, таком как -[А-В]n-. Мономеры чередующихся полимеров, как правило, не гомополимеризуют, а подвергают взаимодействию друг с другом с образованием чередующегося сополимера.Alternating polymers contain monomers in a different repeating order, such as - [AB] n -. The monomers of alternating polymers, as a rule, do not homopolymerize, but are reacted with each other to form an alternating copolymer.

Мономеры в статистических сополимерах не имеют определенного порядка или расположения в любой конкретной цепи, т.е. имеют следующее строение: -An-Bm-. Общие композиции таких полимеров отражают соотношение входящих в него (загруженных) мономеров. Однако точное соотношение одного и другого мономера может быть различным в разных цепях. Распределение мономеров также может быть различным в каждом полимере. Кроме того, химические свойства мономера могут влиять на уровень его включения в статистический сополимер и его распределение в полимере. Таким образом, хотя соотношение мономеров в статистическом сополимере зависит от соотношения загруженных мономеров, степень загрузки может не соответствовать точно соотношению включенных мономеров.Monomers in random copolymers do not have a specific order or arrangement in any particular chain, i.e. have the following structure: -A n -B m -. The general compositions of such polymers reflect the ratio of the (loaded) monomers included in it. However, the exact ratio of one and the other monomer may be different in different chains. The distribution of monomers may also be different in each polymer. In addition, the chemical properties of the monomer can affect the level of its incorporation into the random copolymer and its distribution in the polymer. Thus, although the ratio of monomers in a random copolymer depends on the ratio of loaded monomers, the degree of loading may not correspond exactly to the ratio of included monomers.

Блок-полимер имеет сегмент или блок одного полимера (полиА), за которым следует сегмент или блок второго полимера (полиВ): т.е. -полиА-полиВ-. В результате различные полимерные цепи соединяют по типу конфигурации голова-к-хвосту. Таким образом, блок-полимер имеет линейное расположение блоков различных по составу мономеров. Как правило, хотя и необязательно, полимерные блоки являются гомополимерами, при этом полимер А может состоять из мономеров, отличных от мономеров, из которых состоит полимер В. Диблок-сополимер представляет собой полиА-полиВ, а триблок-сополимер представляет собой полиА-полиВ-полиА. Если А представляет собой гидрофильную группу, а В представляет собой гидрофобную группу, то образовавшийся блок-сополимер может представлять собой полимерное поверхностно-активное вещество. Привитый полимер является таким типом блок-сополимера, в котором цепи одного полимера привиты в боковые цепи другого мономера, например, как показано ниже (где n, m, х, y и z обозначают целые числа):The block polymer has a segment or block of one polymer (polyA), followed by a segment or block of a second polymer (polyA): i.e. -polyA-polyB-. As a result, various polymer chains are connected in a head-to-tail configuration. Thus, the block polymer has a linear arrangement of blocks of different composition of monomers. Typically, although not necessarily, the polymer blocks are homopolymers, and polymer A may consist of monomers other than the monomers of which polymer B. The diblock copolymer is polyA-polyB, and the triblock copolymer is polyA-polyB- polyA. If A represents a hydrophilic group and B represents a hydrophobic group, then the resulting block copolymer may be a polymeric surfactant. A grafted polymer is a type of block copolymer in which the chains of one polymer are grafted into the side chains of another monomer, for example, as shown below (where n, m, x, y and z are integers):

Figure 00000001
Figure 00000001

МономерыMonomers

В процессах полимеризации можно использовать широкое разнообразие мономеров. Мономеры могут быть катионными, анионными, цвиттерионными, гидрофильными, гидрофобными, липофильными, амфипатическими или амфотерными. Мономеры сами могут представлять собой полимеры. Мономеры могут содержать химические группы, которые можно модифицировать до или после полимеризации. Такие мономеры имеют реактивные группы, выбранные из ряда, включающего: амин (первичный, вторичный и третичный), амид, карбоновую кислоту, сложный эфир, гидразин, гидразид, гидроксиламин, галоидалкил, альдегид и кетон. Предпочтительно реактивную группу можно модифицировать после конъюгации полинуклеотида или в водном растворе.A wide variety of monomers can be used in polymerization processes. Monomers can be cationic, anionic, zwitterionic, hydrophilic, hydrophobic, lipophilic, amphipathic or amphoteric. Monomers themselves can be polymers. Monomers may contain chemical groups that can be modified before or after polymerization. Such monomers have reactive groups selected from the series consisting of: amine (primary, secondary and tertiary), amide, carboxylic acid, ester, hydrazine, hydrazide, hydroxylamine, haloalkyl, aldehyde and ketone. Preferably, the reactive group can be modified after conjugation of the polynucleotide or in an aqueous solution.

Как известно специалистам в области полимеризации, существует несколько категорий процессов полимеризации. Например, полимеризация может быть цепной или ступенчатой.As is known to those skilled in the art of polymerization, there are several categories of polymerization processes. For example, the polymerization may be chain or stepwise.

Ступенчатая полимеризацияStep polymerization

При ступенчатой полимеризации полимеризацию осуществляют постадийно. Для удлинения полимера используют реакцию между мономерами, олигомерами и полимерами. При этом не требуется никакой инициации, так как одна и та же реакция имеет место на всем протяжении и не имеет стадии обрыва цепи, поскольку концевые группы еще являются реактивными. Скорость полимеризации снижается в зависимости от поглощения функциональных групп.In stepwise polymerization, the polymerization is carried out in stages. To extend the polymer, a reaction is used between monomers, oligomers and polymers. In this case, no initiation is required, since the same reaction takes place throughout and does not have a chain termination stage, since the end groups are still reactive. The polymerization rate decreases depending on the absorption of functional groups.

Полимер можно создавать с помощью ступенчатой полимеризации, используя мономеры, которые имеют две реактивные группы (А и В) в одном и том же мономере (гетеробифункциональный), при этом А содержит реактивную группу и В содержит реактивную в отношении А группу (реактивная группа, которая образует ковалентную связь с А). Полимеризация А-В позволяет получать -[А-В]n-. Реактивные группы А и В можно соединять ковалентной связью или множеством ковалентных связей, получая состоящий из мономеров полимер. Полимер можно создавать также путем ступенчатой полимеризации, используя гомобифункциональные мономеры, такие как А-А+В-В, получая -[А-А-В-В]n-. Как правило, эти реакции могут включать ацилирование и алкилирование. Две реактивные группы мономера можно соединять одной ковалентной связью или множеством ковалентных связей.The polymer can be created using stepwise polymerization using monomers that have two reactive groups (A and B) in the same monomer (heterobifunctional), while A contains a reactive group and B contains a reactive group with respect to A (reactive group, which forms a covalent bond with A). Polymerization AB allows you to get - [AB] n -. Reactive groups A and B can be joined by a covalent bond or by a plurality of covalent bonds to obtain a polymer consisting of monomers. The polymer can also be created by stepwise polymerization using homobifunctional monomers, such as A-A + B-B, getting - [A-A-B-B] n -. Typically, these reactions may include acylation and alkylation. Two reactive monomer groups can be joined by one covalent bond or by multiple covalent bonds.

Если реактивная группа А представляет собой амин, то В представляет собой обладающую реактивностью в отношении амина группу, которую можно выбирать из группы, включающей: изотиоцианат, изоцианат, ацилазид, N-гидроксисукцинимид, сульфонилхлорид, альдегид (включая формальдегид и глутаровый альдегид), кетон, эпоксид, карбонат, сложный имидоэфир, карбоксилат, активированный карбодиимидом, алкилфосфат, галоидарилы (дифтординитробензол), ангидрид, галогенангидрид, сложный пара-нитрофениловый эфир, сложный орто-нитрофениловый эфир, сложный пентахлорфениловый эфир, сложный пентафторфениловый эфир, карбонилимидазол, карбонилпиридиний и карборилдиметиламинопиридиний. Другими словами, если реактивная группа А представляет собой амин, то В может представлять собой ацилирующий или алкилирующий агент или агент для аминирования.If reactive group A is an amine, then B is an amine reactive group that can be selected from the group consisting of: isothiocyanate, isocyanate, acylazide, N-hydroxysuccinimide, sulfonyl chloride, aldehyde (including formaldehyde and glutaraldehyde), ketone, epoxide, carbonate, imido ester, carbodiimide activated carboxylate, alkyl phosphate, haloaryls (difluoridinitrobenzene), anhydride, halide, para-nitrophenyl ester, ortho-nitrophenyl ester, foam tachlorophenyl ether, pentafluorophenyl ether, carbonylimidazole, carbonylpyridinium and carboryldimethylaminopyridinium. In other words, if reactive group A is an amine, then B may be an acylating or alkylating agent or an amination agent.

Если реактивная группа А представляет собой сульфгидрил (тиол), то В представляет собой обладающую реактивностью в отношении тиола группу, которую можно выбирать из группы, включающей: йодацетильное производное, малеимид, азиридиновое производное, акрилоильное производное, фторбензольное производное и дисульфидное производное (такое как пиридилдисульфид или производные 5-тио-2-нитробензойной кислоты (TNB)).If reactive group A is sulfhydryl (thiol), then B is a thiol-reactive group that can be selected from the group consisting of: iodoacetyl derivative, maleimide, aziridine derivative, acryloyl derivative, fluorobenzene derivative and disulfide derivative (such as pyridyl disulfide or derivatives of 5-thio-2-nitrobenzoic acid (TNB)).

Если реактивная группа А представляет собой карбоксилат, то реактивная группа В представляет собой обладающую реактивностью в отношении карбоксилата группу, которую можно выбирать из группы, включающей: диазоацетат и амин, в качестве которого используют карбодиимид. Можно применять другие добавки, такие как карбонилимидазол, диметиламинопиридин (ДМАП), N-гидроксисукцинимид или спирт, в случае применения карбодиимида и ДМАП.If reactive group A is a carboxylate, then reactive group B is a carboxylate reactive group that can be selected from the group consisting of diazoacetate and an amine, which is carbodiimide. Other additives such as carbonylimidazole, dimethylaminopyridine (DMAP), N-hydroxysuccinimide or alcohol may be used if carbodiimide and DMAP are used.

Если реактивная группа А представляет собой гидроксил, то реактивная группа В представляет собой обладающую реактивностью в отношении гидроксила группу, которую можно выбирать из группы, включающей: эпоксид, оксиран, активированный карбамат, активированный сложный эфир и галоидалкил.If reactive group A is hydroxyl, then reactive group B is a hydroxyl reactive group that can be selected from the group consisting of: epoxide, oxirane, activated carbamate, activated ester, and haloalkyl.

Если реактивная группа А представляет собой альдегид или кетон, то реактивная группа В представляет собой обладающую реактивностью в отношении альдегида или кетона группу, которую можно выбирать из группы, включающей: гидразин, производное гидразида, амин (для получения основания Шиффа, которое можно не восстанавливать или восстанавливать с помощью восстановителя, такого как NaCNBH3) и гидроксилсодержащее соединение.If reactive group A is an aldehyde or ketone, then reactive group B is an aldehyde or ketone reactive group that can be selected from the group consisting of hydrazine, a hydrazide derivative, an amine (to obtain a Schiff base, which may not be reduced, or recover using a reducing agent such as NaCNBH 3 ) and a hydroxyl-containing compound.

Полимер можно создавать с помощью ступенчатой полимеризации, используя бифункциональные. Мы вынуждены признать правоту экспертизы, признак, относящийся к приему с пищей, характеризует способ лечения и не имеет отношения к применению для приготовления лекарственного средства. Как нам кажется, можно было бы обосновать, что этот признак является существенным для заявленного применения, только если будет доказано, что прием лекарственного средства во время еды оказывает влияние на его получение. Мономеры и другие агенты, такие, например, как А-А плюс другой агент, с получением -[А-А]n-.The polymer can be created using stepwise polymerization using bifunctional. We are forced to admit the correctness of the examination, a sign related to food intake characterizes the method of treatment and is not related to the use for the preparation of a medicinal product. It seems to us that it would be possible to substantiate that this symptom is essential for the claimed use only if it is proved that taking the drug with food affects its production. Monomers and other agents, such as, for example, AA plus another agent, to give - [AA] n -.

Если реактивная группа А представляет собой сульфгидрильную (тиол) группу, то ее затем можно превращать в дисульфидные мостики с помощью окислителей, таких как йод (I2), перйодат натрия (NaIO4) или кислород (O2). Если реактивная группа А представляет собой амии, то ее можно превращать в тиол путем взаимодействия с 2-иминотиолатом (реагент Траута), который затем подвергают окислению и образованию дисульфида. Для катализа формирования дисульфидного мостика можно применять также дисульфидные производные (такие как пиридилдисульфид или производные TNB).If reactive group A is a sulfhydryl (thiol) group, then it can then be converted to disulfide bridges using oxidizing agents such as iodine (I 2 ), sodium periodate (NaIO 4 ) or oxygen (O 2 ). If reactive group A is an amia, then it can be converted to thiol by reaction with 2-iminothiolate (Trout reagent), which is then subjected to oxidation and the formation of disulfide. Disulfide derivatives (such as pyridyl disulfide or TNB derivatives) can also be used to catalyze the formation of a disulfide bridge.

Реактивные группы А или В в любом из приведенных выше примеров могут представлять собой также фотореактивную группу, такую как арилазид (включая галогенированный арилазид), диазогруппу, бензофенон, алкин или диазириновое производное.Reactive groups A or B in any of the above examples may also be a photoreactive group, such as an arylazide (including halogenated arylazide), a diazo group, benzophenone, alkine or a diazirin derivative.

Реакции с участием амина, гидроксила, сульфгидрила или карбоксилата позволяют получать химические связи, которые описаны как амиды, амидины, дисульфиды, простые эфиры, сложные эфиры, енамипы, имины, мочевины, изотиомочевины, изомочевины, сульфонамиды, карбаматы, алкиламинные связи (вторичные амины) и простые связи типа углерод-азот, в которых углерод содержит гидроксильную группу, простой тиоэфир, диол, гидразон, диазогруппу или сульфон.Reactions involving an amine, hydroxyl, sulfhydryl or carboxylate provide chemical bonds that are described as amides, amidines, disulfides, ethers, esters, enamipes, imines, ureas, isothioureas, isoureas, sulfonamides, carbamates, alkylamine bonds (secondary amines) and simple carbon-nitrogen bonds in which carbon contains a hydroxyl group, a thioether, a diol, a hydrazone, a diazo group, or a sulfone.

Цепная полимеризацияChain polymerization

При цепной реакции полимеризации рост полимера происходит в результате последовательного добавления мономерных звеньев до достижения определенной длины растущих цепей. Механизмы инициации и роста являются различными и, как правило, включают стадию обрыва цепи. Цепные реакции полимеризации могут быть радикальными, анионными или катионными. Мономеры для цепной полимеризации можно выбирать из таких групп, как: винил, простой виниловый эфир, акрилатные, метакрилатные, акриламидные и метакриламидные группы. Цепную полимеризацию можно осуществлять также посредством циклической полимеризации или полимеризации с раскрытием кольца. Можно применять также несколько различных типов ингибиторов свободных радикалов, включая (но, не ограничиваясь только ими): пероксиды, гидроксипероксиды и азосоединения, такие как дигидрохлорид 2,2′-азобис(амидинопропана) (ААР).In the chain reaction of polymerization, polymer growth occurs as a result of successive addition of monomer units until a certain length of the growing chains is reached. The mechanisms of initiation and growth are different and, as a rule, include the stage of chain termination. Polymerization chain reactions can be radical, anionic or cationic. Monomers for chain polymerization can be selected from such groups as: vinyl, vinyl ether, acrylate, methacrylate, acrylamide and methacrylamide groups. Chain polymerization can also be carried out by cyclic polymerization or ring opening polymerization. Several different types of free radical inhibitors can also be used, including (but not limited to) peroxides, hydroxyperoxides and azo compounds such as dihydrochloride 2,2′-azobis (amidinopropane) (AAP).

Эффективность трансфекцииTransfection Efficiency

Понятие трансфекция относится к переносу полинуклеотида или другого биологически активного соединения снаружи клетки внутрь клетки, так, чтобы при этом полинуклеотид или биологически активное соединение являлось функциональным. Примерами реагентов для трансфекции, предназначенных для введения полинуклеотидов в клетки т vitro, являются, но, не ограничиваясь только ими: липосомы, липиды, полиамины, осадки фосфата кальция, гистонные белки, полиэтиленимин и полиамфолитные комплексы и их комбинации. Многие из предназначенных для трансфекции in vitro реагентов являются катионными, что позволяет реагенту ассоциироваться или образовывать комплекс с отрицательно заряженными нуклеиновыми кислотами посредством электростатического взаимодействия.The concept of transfection refers to the transfer of a polynucleotide or other biologically active compound from the outside of the cell into the cell, so that the polynucleotide or biologically active compound is functional. Examples of transfection reagents for introducing polynucleotides into t vitro cells include, but are not limited to: liposomes, lipids, polyamines, calcium phosphate precipitates, histone proteins, polyethyleneimine and polyampholytic complexes, and combinations thereof. Many of the reagents intended for in vitro transfection are cationic, which allows the reagent to associate or complex with negatively charged nucleic acids through electrostatic interaction.

Обладающие активностью в отношении мембран полимерыMembrane-active polymers

Обладающие активностью в отношении мембран полимеры представляют собой амфипатические полимеры, которые могут индуцировать одно или несколько следующих воздействий на биологическую мембрану: изменять или разрушать мембрану, что позволяет не обладающим способностью проникать через мембрану молекулам входить в клетку или пересекать мембрану, образование пор в мембране, расщепление мембран или разрушение или растворение мембраны. В контексте настоящего описания мембрана или клеточная мембрана содержит липидный бислой. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры, предлагаемые в изобретении, включают такие полимеры, которые облегчают введение полинуклеотида или другой не обладающей способностью проникать через мембрану молекулы снаружи клетки внутрь клетки и предпочтительно в цитоплазму клетки. Функциональную активность в отношении изменения или разрушения мембраны полимера или соединения можно определять по их роли по меньшей мере в одном из следующих процессов: лизис клеток крови (гемолизис), слияние, вытекание содержимого из липосом, слияние с липосомами, клеточное слияние, клеточный лизис и высвобождение эндосом. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры, которые могут вызывать лизис клеточных мембран, называют мембранолитическими полимерами. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры, которые могут разрушать эндосомы или лизосомы, относятся к эндосомолитическим полимерам. Воздействие обладающих активностью в отношении мембран полимеров на клеточную мембрану может быть кратковременным. Активность полимера в отношении мембраны определяют на основе его аффинности к мембране, которая обусловливает денатурацию или деформацию двухслойной структуры. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры могут представлять собой синтетические или не встречающиеся в естественных условиях амфипатические полимеры. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры могут обладать трансфекционной активностью in vitro. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры могут быть катионными, анионными, амфипатическими, амфотерными, поверхностно-активными или представлять собой их комбинации.Membrane-active polymers are amphipathic polymers that can induce one or more of the following effects on a biological membrane: modify or destroy the membrane, which allows molecules that cannot penetrate through the membrane to enter the cell or cross the membrane, pore formation in the membrane, cleavage membranes or destruction or dissolution of the membrane. In the context of the present description, the membrane or cell membrane contains a lipid bilayer. Membrane-active polymers of the invention include those that facilitate the administration of a polynucleotide or other molecule that does not penetrate the membrane from the outside of the cell into the cell, and preferably into the cell cytoplasm. Functional activity with respect to a change or destruction of a polymer membrane or compound can be determined by their role in at least one of the following processes: blood cell lysis (hemolysis), fusion, leakage of contents from liposomes, fusion with liposomes, cell fusion, cell lysis and release endosomes. Membrane-active polymers that can cause lysis of cell membranes are called membranolytic polymers. Membrane-active polymers that can destroy endosomes or lysosomes are endosomolytic polymers. The effects of membrane active polymers on the cell membrane can be short-lived. The activity of the polymer with respect to the membrane is determined on the basis of its affinity for the membrane, which causes denaturation or deformation of the bilayer structure. Membrane-active polymers may be synthetic or non-naturally occurring amphipathic polymers. Membrane-active polymers may have in vitro transfection activity. Membrane-active polymers can be cationic, anionic, amphipathic, amphoteric, surfactant, or combinations thereof.

Введение полинуклеотида или другой не обладающей способностью проникать через мембрану молекулы в клетку опосредуется индуцируемым обладающим активностью в отношении мембран полимером разрушением или дестабилизацией плазменной мембраны или мембраны внутренних пузырьков (таких как эндосома или лизосома), включая образование пор в мембране или нарушение функции эндосом или лизосом.The introduction of a polynucleotide or other membrane-free molecule into the cell is mediated by the destruction of the plasma membrane or the membrane of the internal vesicles (such as the endosome or lysosome) induced by the membrane-active polymer, including the formation of pores in the membrane or dysfunction of the endosomes or lysosomes.

В контексте настоящего описания обладающие активностью в отношении мембран полимеры отличаются от класса полимеров, обозначенных как проникающие в клетку пептиды или полимеры, представителями которых являются такие соединения как богатый аргинином пептид, выведенный из ТАТ-белка ВИЧ, пептид antennapedia (обусловливающий развитие ног вместо головы у Drosophila), VP22-пептид, транспортан, богатые аргинином искусственные пептиды, небольшие богатые гуанидием искусственные полимеры или т.п. Хотя проникающие в клетку соединения, вероятно, транспортируют некоторые молекулы через мембрану с одной стороны липидного бислоя на другую сторону липидного бислоя, вероятно без необходимости в эндоцитозе и без разрушения целостности мембраны, их механизм действия пока не известен и ведется дискуссия о самой их активности.In the context of the present description, membrane-active polymers differ from the class of polymers designated as cell-penetrating peptides or polymers, which are compounds such as the arginine-rich peptide derived from the HIV TAT protein, the antennapedia peptide (causing the development of legs instead of the head in Drosophila), VP22 peptide, transpan, arginine-rich artificial peptides, small guanidium-rich artificial polymers, or the like. Although cell-penetrating compounds are likely to transport certain molecules across the membrane from one side of the lipid bilayer to the other side of the lipid bilayer, probably without the need for endocytosis and without destroying the integrity of the membrane, their mechanism of action is not yet known and discussion is underway about their activity.

Эндосомолитические полимерыEndosomolytic Polymers

Эндосомолитические полимеры представляют собой полимеры, которые в ответ на изменение значения рН могут вызывать разрушение или лизис эндосомы или служат для выхода в норме не обладающего способностью проникать через мембрану соединения, такого как полинуклеотид или белок, из заключенного во внутреннюю клеточную мембрану пузырька, такого как эндосома или лизосома. Высвобождение из эндосомы является важным для введения широкого разнообразия молекул, которые проникают благодаря эндоцитозу, но не обладают способностью диффундировать через клеточные мембраны. В эндосомолитическпх полимерах происходит сдвиг их физико-химических свойств при физиологически приемлемых значениях рН (как правило, рН 5,5-8). Этот сдвиг может приводить к изменению растворимости полимера, его способности взаимодействовать с другими соединениями и изменению гидрофобности или гидрофильности. Репрезентативные эндосомолитические полимеры могут нести рН-титруемые группы или рН-лабильные группы или связи. В контексте настоящего описания под рН-титруемыми группами подразумевают группы, которые являются обратимыми акцепторами или донорами протонов в воде в зависимости от значения рН в физиологических условиях, т.е. при значении рН от 4 до 8. Для рН-титруемых групп характерны значения pKa в диапазоне от 4 до 8, и они действуют в качестве буферов при указанных значениях рН. Так, рН-титруемые группы приобретают или теряют заряд при более низких значениях рН среды, окружающей эндосому. Группы, титруемые при физиологических значениях рН, можно определять экспериментально путем осуществления кислотно-основного титрования и экспериментального определения, обладает ли группа забуферивающим действием при значениях рН от 4 до 8. Примерами групп, которые могут обладать забуферивающими свойствами при таких значения рН, являются, но, не ограничиваясь только ими: карбоновые кислоты, имидазол, N-замещенный имидазол, пиридин, фенолы и полиамины. Полимеры, несущие рН-титруемые группы, могут разрушать внутренние пузырьки с помощью так называемого эффекта «протонной губки». Таким образом, обратимо замаскированный обладающий активностью в отношении мембран полимер, где маскирующие агенты присоединены к полимеру через рН-лабильные связи, можно рассматривать как эндосомолитический полимер.Endosomolytic polymers are polymers that, in response to a change in pH, can cause destruction or lysis of the endosomes or serve to exit a normally inactive membrane-penetrating compound, such as a polynucleotide or protein, from a vesicle enclosed in an internal cell membrane, such as an endosome or lysosome. Release from the endosome is important for introducing a wide variety of molecules that penetrate through endocytosis but do not have the ability to diffuse across cell membranes. In endosomolytic polymers, a shift in their physicochemical properties occurs at physiologically acceptable pH values (usually pH 5.5-8). This shift can lead to a change in the solubility of the polymer, its ability to interact with other compounds, and a change in hydrophobicity or hydrophilicity. Representative endosomolytic polymers can carry pH titratable groups or pH labile groups or bonds. In the context of the present description, under pH-titratable groups are meant groups which are reversible acceptors or proton donors in water depending on the pH value under physiological conditions, i.e. at pH values from 4 to 8. pH-titratable groups are characterized by pK a values ranging from 4 to 8, and they act as buffers at the indicated pH values. Thus, pH-titratable groups acquire or lose charge at lower pH values of the environment surrounding the endosome. Groups titrated at physiological pH values can be determined experimentally by performing acid-base titration and experimentally determining whether a group has a buffering effect at pH values of 4 to 8. Examples of groups that may have buffering properties at such pH values are, but , but not limited to: carboxylic acids, imidazole, N-substituted imidazole, pyridine, phenols and polyamines. Polymers bearing pH-titratable groups can destroy internal bubbles using the so-called “proton sponge” effect. Thus, a reversibly masked membrane-active polymer, where masking agents are attached to the polymer via pH-labile bonds, can be considered an endosomolytic polymer.

Подгруппой эндосомолитических соединений являются фузогенные соединения, включая фузогенные пептиды. Фузогенные пептиды могут облегчать высвобождение из эндосомы агентов, таких как олигомерные соединения, в цитоплазму. Вероятно, фузогенные пептиды изменяют конформацию при кислых значениях рН, эффективно дестабилизируя эндосомную мембрану, повышая тем самым поступление в цитоплазму содержимого эндосомы. Примерами фузогенных пептидов являются пептиды, выведенные из полимиксина В, вируса гриппа НА2, GALA, KALA, EALA, мелиттина и пептидов-производных мелиттина, β-амилоидного пептида, связанного с болезнью Альцгеймера, и т.п.A subgroup of endosomolytic compounds are fusogenic compounds, including fusogenic peptides. Fusogenic peptides can facilitate the release of agents from the endosome, such as oligomeric compounds, into the cytoplasm. Probably, fusogenic peptides change conformation at acidic pH values, effectively destabilizing the endosomal membrane, thereby increasing the content of endosomes in the cytoplasm. Examples of fusogenic peptides are peptides derived from polymyxin B, influenza virus HA2, GALA, KALA, EALA, melittin and peptides derived from melittin, β-amyloid peptide associated with Alzheimer's disease, etc.

ПолиамфолитыPolyampholytes

Полиамфолитным является полимер, содержащий и анионные, и катионные мономерные звенья. Более конкретно в контексте настоящего описания полиамфолит содержит множество анионных мономеров и множество катионных мономеров. Полиамфолитный полимер необязательно может содержать неионные мономерные звенья. В водных растворах осаждение полиамфолитов происходит вблизи их изоэлектрической точки. Полиамфолит можно получать полимеризацией анионных и катионных мономеров, включая полимерные мономеры. В другом варианте полиамфолит можно получать путем модификации более чем одной, но не всех заряженных групп полимера. Если заряженные группы модифицируют обратимо, то получают обратимый полиамфолит.Polyampholytic is a polymer containing both anionic and cationic monomer units. More specifically, in the context of the present description, the polyampholyte contains many anionic monomers and many cationic monomers. The polyampholytic polymer may optionally contain non-ionic monomer units. In aqueous solutions, the deposition of polyampholytes occurs near their isoelectric point. Polyampholyte can be obtained by polymerization of anionic and cationic monomers, including polymer monomers. In another embodiment, the polyampholyte can be obtained by modifying more than one, but not all charged polymer groups. If the charged groups are reversibly modified, a reversible polyampholyte is obtained.

Амфипатические полимерыAmphipathic Polymers

Амфипатические или амфифильные полимеры хорошо известны и признаны в данной области, они имеют как гидрофильные (полярные, водорастворимые), так и гидрофобные (неполярные, липофильные, водонерастворимые) группы или фрагменты. Гидрофильными группами в качественных понятиях являются химические фрагменты, которые «отдают предпочтение» воде. Как правило, указанные химические группы являются водорастворимыми и являются донорами или акцепторами водородных связей в воде. Гидрофильная группа может быть заряженной или незаряженной. Заряженные группы могут быть положительно заряженными (анионные) или отрицательно заряженными (катионные) или нести оба заряда. Амфипатическое соединение может представлять собой полианион, поликатион, цвиттерион или полиамфолит. Примерами гидрофильных групп являются соединения, несущие следующие химические фрагменты: углеводы, полиоксиэтилен, некоторые пептиды, олигонуклеотиды и группы, содержащие амины, амиды, алкоксиамиды, карбоновые кислоты, атомы серы или гидроксильные радикалы. Гидрофобными группами в качественных понятиях являются химические фрагменты, которые «избегают» воду. Как правило, такие химические группы не являются водорастворимыми и не имеют тенденцию образовывать водородные связи. Липофильные группы растворимы в жирах, маслах, липидах и неполярных растворителях и обладают невысокой способностью или не обладают вообще способностью образовывать водородные связи. Углеводороды (содержащие 2 или большее количество атомов углерода), определенные замещенные углеводороды, холестерин, производные холестерина и некоторые пептиды являются примерами гидрофобных групп. В контексте настоящего описания к амфипатическим полимерам относят, в частности, молекулу, полученную при расщеплении ковалентной связи и замене ее на водород. Например, в бутиламине расщепление связей между углеродом и азотом с заменой на атомы водорода приводит к получению аммиака (гидрофильное соединение) и бутана (гидрофобное соединение). Однако, если 1,4-диаминобутан расщепляют на связях азот-углерод и заменяют на атомы водорода, то образовавшиеся молекулы и в этом случае представляют собой аммиак (2×) и бутан. Однако 1,4,-диаминобутан не рассматривается как амфипатическое соединение, поскольку для образования гидрофобного фрагмента требуется расщепление двух связей.Amphipathic or amphiphilic polymers are well known and recognized in the art, they have both hydrophilic (polar, water-soluble) and hydrophobic (non-polar, lipophilic, water-insoluble) groups or fragments. Hydrophilic groups in qualitative terms are chemical fragments that “give preference” to water. Typically, these chemical groups are water soluble and are donors or acceptors of hydrogen bonds in water. The hydrophilic group may be charged or uncharged. Charged groups can be positively charged (anionic) or negatively charged (cationic) or carry both charges. The amphipathic compound may be a polyanion, a polycation, a zwitterion or a polyampholyte. Examples of hydrophilic groups are compounds bearing the following chemical moieties: carbohydrates, polyoxyethylene, certain peptides, oligonucleotides and groups containing amines, amides, alkoxyamides, carboxylic acids, sulfur atoms or hydroxyl radicals. Hydrophobic groups in qualitative terms are chemical fragments that “avoid” water. As a rule, such chemical groups are not water soluble and do not tend to form hydrogen bonds. Lipophilic groups are soluble in fats, oils, lipids and non-polar solvents and have a low ability or not at all capable of forming hydrogen bonds. Hydrocarbons (containing 2 or more carbon atoms), certain substituted hydrocarbons, cholesterol, cholesterol derivatives and some peptides are examples of hydrophobic groups. In the context of the present description, amphipathic polymers include, in particular, a molecule obtained by cleaving a covalent bond and replacing it with hydrogen. For example, in butylamine, the cleavage of bonds between carbon and nitrogen replaced by hydrogen atoms results in ammonia (a hydrophilic compound) and butane (a hydrophobic compound). However, if 1,4-diaminobutane is cleaved at nitrogen-carbon bonds and replaced with hydrogen atoms, then the molecules formed in this case are ammonia (2 ×) and butane. However, 1,4, -diaminobutane is not considered an amphipathic compound, since splitting of two bonds is required for the formation of a hydrophobic fragment.

Встречающийся в естественных условиях полимер представляет собой полимер, который можно обнаружить в природе. Их примерами являются полинуклеотиды, белки, коллаген и полисахариды (крахмалы, целлюлоза, гликозамингликаны, хитин, агар, агароза). Встречающийся в естественных условиях полимер можно выделять из биологического источника, или он может быть синтетическим. Синтетический полимер можно составлять или получать путем химического процесса, осуществляемого человеком, и не создавать с помощью встречающихся в естественных условиях биологических процессов. Не встречающийся в естественных условиях полимер представляет собой синтетический полимер, который не создан из встречающихся в естественных условиях материалов (животного или растительного происхождения) или мономеров (таких как аминокислоты, нуклеотиды и сахариды). Полимер может быть полностью или частично природным, синтетическим или неприродным.A naturally occurring polymer is a polymer that can be found in nature. Their examples are polynucleotides, proteins, collagen and polysaccharides (starches, cellulose, glycosamine glycans, chitin, agar, agarose). The naturally occurring polymer may be isolated from a biological source, or it may be synthetic. A synthetic polymer can be made or obtained by a chemical process carried out by man, and not created using naturally occurring biological processes. A non-naturally occurring polymer is a synthetic polymer that is not made from naturally occurring materials (animal or plant origin) or monomers (such as amino acids, nucleotides and saccharides). The polymer may be fully or partially natural, synthetic or non-natural.

Полимер может иметь одну или несколько лабильных или расщепляемых связей. Если лабильные связи являются расщепляемыми в физиологических условиях или клеточных физиологических средах, то полимер является биоразложимым. Расщепляемая связь может находиться либо в основной цепи, либо в боковой цепи. Если расщепляемая связь находится в основной цепи, то расщепление связи приводит к уменьшению длины полимера и образованию двух или большего количества молекул. Например, более мелкие полимеры простого поливинилового эфира можно объединять через лабильные связи с получением более крупных полимеров простого поливинилового эфира. Если расщепляемая связь находится в боковой цепи, то расщепление связи приводит к потере атомов боковой цепи полимера.The polymer may have one or more labile or cleavable bonds. If the labile bonds are cleavable in physiological conditions or in physiological cellular media, then the polymer is biodegradable. The cleavable bond can be either in the main chain or in the side chain. If the cleavable bond is in the main chain, then cleavage of the bond leads to a decrease in the length of the polymer and the formation of two or more molecules. For example, smaller polyvinyl ether polymers can be combined via labile bonds to form larger polyvinyl ether polymers. If the cleavable bond is in the side chain, then cleavage of the bond leads to the loss of atoms of the side chain of the polymer.

В настоящем описании представлен класс амфипатических поливиниловых статистических сополимеров. Поливиниловые сополимеры можно синтезировать из двух, трех или большего количества различных мономеров.The present description provides a class of amphipathic polyvinyl random copolymers. Polyvinyl copolymers can be synthesized from two, three or more different monomers.

Предпочтительные мономеры можно выбирать из ряда, включающего: заряженный простой виниловый эфир, простой виниловый эфир, содержащий защищенную ионную группу, простой виниловой эфир с защищенным фталимидом амином, простой ацилвиниловый эфир, простой алкилвиниловый эфир, простой (низш.)алкилвиниловый эфир, простой (высш.)алкилвиниловый эфир, простой бутилвиниловый эфир, простой додецилвинидовый эфир, простой октадецилвиниловый эфир, простой виниловый эфир холестерина и другие углеводородсодержащие гидрофобные простые виниловые эфиры.Preferred monomers can be selected from the range including: a charged vinyl ether, a vinyl ether containing a protected ionic group, a vinyl ether with a protected phthalimide amine, an acyl vinyl ether, an alkyl vinyl ether, a simple (lower) alkyl vinyl ether, a simple (higher) vinyl vinyl ether .) alkyl vinyl ether, butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, octadecyl vinyl ether, cholesterol vinyl ether and other hydrocarbon-containing hydrophobic vinyl ethers.

Класс представляющих наибольший интерес полимеров включает: содержащие амин статистические сополимеры простого поливинилового эфира, полученные в результате полимеризации с тремя мономерами: фталимидные мономеры, небольшие гидрофобные мономеры и крупные гидрофобные мономеры. Удаление защиты фталимидного мономера позволяет получать аминовый мономер. Небольшие гидрофобные мономеры содержат углерод-водородные цепи с 2-6 атомами углерода. Крупные гидрофобные мономеры содержат углерод-водородные цепи, включающие от примерно 10 до примерно 22 атомов углерода или от примерно 12 до примерно 18 атомов углерода. Гидрофобные мономеры среднего размера содержат углерод-водородные цепи, содержащие от примерно 6 до примерно 10 атомов углерода. Предпочтительные полимеры простого аминополивинилового эфира представляют собой: полимер простого амино-/бутил-/октадецилполивинилового эфира или полимер амино-/бутил-/додецилполивинилового эфира.The class of polymers of interest is: amine-containing random polyvinyl ether copolymers obtained by polymerization with three monomers: phthalimide monomers, small hydrophobic monomers and large hydrophobic monomers. Deprotection of the phthalimide monomer allows the production of an amine monomer. Small hydrophobic monomers contain carbon-hydrogen chains with 2-6 carbon atoms. Large hydrophobic monomers contain carbon-hydrogen chains comprising from about 10 to about 22 carbon atoms or from about 12 to about 18 carbon atoms. Medium-sized hydrophobic monomers contain carbon-hydrogen chains containing from about 6 to about 10 carbon atoms. Preferred aminopolyvinyl ether polymers are: amino / butyl / octadecyl polyvinyl ether polymer or amino / butyl / dodecyl polyvinyl ether polymer.

Биофизические свойства статистических сополимеров простого поли(винилового) эфира определяются конкретными выбранными мономерами, соотношением, в котором они включены в полимер, и размером полимера. Различные полимеры можно получать, изменяя степень загрузки мономеров в реакции полимеризации. Хотя соотношение включенных мономеров в полимер может быть такой же, что и степень загрузки мономеров, соотношения могут быть различными. Вне зависимости от того, соответствует ли включение мономеров степени загрузки или соответствует другому соотношению, можно изменять степень загрузки мономеров для достижения требуемого соотношения включения мономеров. Предпочтительный простой аминополивиниловый эфир представляет собой растворимый в воде обладающий активностью в отношении мембран амин-/бутил-/октадециловый или амин/бутил/додециловый статистический триполимер. Можно синтезировать полимеры со сходным содержанием подобных аминовых и гидрофобных полимеров из полиаминов, таких как: полиэтиленимин, полилизин, поливиниламин и полиаллиламин, или других полимеров, таких как поливиниловый спирт, посредством модификации боковых цепей этих полимеров.The biophysical properties of random copolymers of poly (vinyl) ether are determined by the particular monomers selected, the ratio in which they are included in the polymer, and the size of the polymer. Various polymers can be obtained by varying the degree of loading of the monomers in the polymerization reaction. Although the ratio of monomers incorporated into the polymer may be the same as the monomer loading ratio, the ratios may vary. Regardless of whether the inclusion of monomers corresponds to the degree of loading or corresponds to a different ratio, the degree of loading of monomers can be changed to achieve the desired ratio of inclusion of monomers. A preferred aminopolyvinyl ether is a water-soluble membrane active amine / butyl / octadecyl or amine / butyl / dodecyl statistical tripolymer. Polymers with a similar content of similar amine and hydrophobic polymers from polyamines, such as polyethyleneimine, polylysine, polyvinylamine and polyallylamine, or other polymers such as polyvinyl alcohol, can be synthesized by modifying the side chains of these polymers.

Предпочтительные обладающие активностью в отношении мембран полимеры, предлагаемые в изобретении, имеют растворимость в воде, составляющую 1 мг/мл или более. Предпочтительные обладающие активностью в отношении мембран полимеры, предлагаемые в изобретении, являются поверхностно-активными веществами. Обладающие активностью в отношении мембран полимеры, предлагаемые в изобретении, предпочтительно имеют молекулярную массу от примерно 5 до примерно 100 кДа, более предпочтительно от примерно 7 до примерно 50 кДа и наиболее предпочтительно от примерно 10 до примерно 30 кДа.Preferred membrane active polymers of the invention have a solubility in water of 1 mg / ml or more. Preferred membrane active polymers of the invention are surfactants. The membrane active polymers of the invention preferably have a molecular weight of from about 5 to about 100 kDa, more preferably from about 7 to about 50 kDa, and most preferably from about 10 to about 30 kDa.

Маскирующий агентMasking agent

Полимеры, которые могут обеспечивать введение полинуклеотида снаружи клетки в цитоплазму часто обладают токсичностью или плохим биораспределением in vivo. В результате необходимо маскировать свойства полимера, который характеризуется токсичностью или плохим биораспределением. Поскольку, модифицируя полимер с целью маскировки указанных свойств можно также инактивировать трансфекционную активность или активность в отношении мембран полимера, то маскирующие агенты соединяют с полимером через физиологически обратимые связи. Расщепление связи восстанавливает защищенное или замаскированное свойство полимера.Polymers that can allow polynucleotide to be introduced outside the cell into the cytoplasm often have toxicity or poor in vivo biodistribution. As a result, it is necessary to mask the properties of the polymer, which is characterized by toxicity or poor biodistribution. Since, by modifying the polymer in order to mask these properties, it is also possible to inactivate transfection activity or activity with respect to the polymer membranes, masking agents are connected to the polymer via physiologically reversible bonds. Cleavage of the bond restores the protected or masked property of the polymer.

В контексте настоящего описания подразумевается, что маскирующий агент представляет собой молекулу, которая, будучи связана с полимером, защищает, ингибирует или инактивирует одно или несколько свойств (биофизические или биохимические характеристики) полимера. Маскирующий агент может придавать также дополнительную активность или функцию полимеру, которая отсутствует у полимера без маскирующего агента. Свойства полимеров, которые можно маскировать, включают: активность в отношении мембран, эндосомолитическая активность, заряд, эффективный заряд, активность трансфекции, взаимодействия в сыворотке, взаимодействия с клетками и токсичность. Маскирующие агенты могут также ингибировать или предупреждать агрегацию конъюгата полинуклеотид-полимер в физиологических условиях. Маскирующие агенты, предлагаемые в изобретении, можно выбирать из группы, включающей: стабилизаторы стерической конфигурации, группы, обеспечивающие направленный перенос, и модификаторы заряда. С одним полимером можно обратимо связывать несколько маскирующих агентов. Для инактивации определенного свойства полимера может потребоваться связывать более одного маскирующего агента с полимером. Для достижения требуемого уровня инактивации с полимером связывают достаточное количество маскирующих агентов. Требуемый уровень модификации полимера, достигаемый благодаря присоединению маскирующего(их) агента(ов) легко определять с помощью соответствующих анализов активности полимера. Например, если полимер обладает активностью в отношении мембран в данном анализе, достаточное количество маскирующего агента связывают с полимером для достижения требуемого уровня ингибирования активности в отношении мембран в данном анализе. Для ингибирования агрегации полимера в физиологических условиях можно обратимо связывать с полимером достаточное количество маскирующего агента. Можно применять более одного вида маскирующих агентов. Например, с полимером можно связывать как стабилизаторы стерической конфигурации, так и обеспечивающие направленный перенос группы. Стабилизаторы стерической конфигурации и обеспечивающие направленный перенос группы могут функционировать также в качестве модификаторов заряда, но могут и не обладать такой функцией. Маскирующие агенты, предлагаемые в изобретении, обратимо связывают с полимером. В контексте настоящего описания подразумевается, что маскирующий агент обратимо связан с полимером, если обращение связи приводит к восстановлению замаскированной активности полимера. Маскирующие агенты связывают с полимером путем образования обратимых ковалентных связей с реактивными группами полимера. Реактивные группы можно выбирать из ряда, включающего: амины, спирты, тиолы, гидразиды, альдегиды, карбоксилы и т.д. От одной до всех реактивных групп или заряженных групп в полимере можно обратимо модифицировать. В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере два маскирующих агента обратимо связывают с полимером. В другом варианте осуществления изобретения маскирующие агенты обратимо связывают примерно с 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% или 80% реактивных групп полимера. В другом варианте осуществления изобретения маскирующие агенты обратимо связывают примерно с 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% или 80% заряженных групп полимера. В следующем варианте осуществления изобретения количество (в процентах) маскирующих агентов, обратимо связывающих полимер с заряженными группами полимера, составляет примерно 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% или 80%.In the context of the present description, it is understood that the masking agent is a molecule that, when bound to a polymer, protects, inhibits or inactivates one or more of the properties (biophysical or biochemical characteristics) of the polymer. The masking agent may also impart additional activity or function to the polymer, which is absent in the polymer without a masking agent. Properties of polymers that can be masked include membrane activity, endosomolytic activity, charge, effective charge, transfection activity, serum interactions, cell interactions, and toxicity. Masking agents can also inhibit or prevent aggregation of the polynucleotide-polymer conjugate under physiological conditions. The masking agents of the invention can be selected from the group consisting of: steric stabilizers, directed transfer groups, and charge modifiers. Multiple masking agents can be reversibly bound to a single polymer. To inactivate a particular property of the polymer, it may be necessary to bind more than one masking agent to the polymer. To achieve the desired level of inactivation, a sufficient amount of masking agents is bound to the polymer. The required level of polymer modification achieved by attaching the masking agent (s) is readily determined using appropriate polymer activity assays. For example, if the polymer has membrane activity in this assay, a sufficient amount of masking agent is coupled to the polymer to achieve the desired level of inhibition of membrane activity in this assay. To inhibit polymer aggregation under physiological conditions, a sufficient amount of a masking agent can be reversibly bound to the polymer. More than one type of masking agent may be used. For example, both stabilizers of a steric configuration and those providing directional transfer of a group can be coupled to the polymer. Steric stabilizers and groups that provide directional transfer can also function as charge modifiers, but they may not have such a function. The masking agents of the invention are reversibly bound to the polymer. In the context of the present description, it is understood that the masking agent is reversibly bound to the polymer if reversal of the bond restores the masked activity of the polymer. Masking agents bind to the polymer by forming reversible covalent bonds with the reactive groups of the polymer. Reactive groups can be selected from a series including: amines, alcohols, thiols, hydrazides, aldehydes, carboxyls, etc. From one to all reactive groups or charged groups in the polymer can be reversibly modified. In one embodiment, the at least two masking agents are reversibly bound to the polymer. In another embodiment, masking agents reversibly bind to about 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, or 80% of the polymer reactive groups. In another embodiment, masking agents reversibly bind to about 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, or 80% of the charged polymer groups. In a further embodiment, the amount (in percent) of masking agents reversibly linking the polymer to charged polymer groups is about 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, or 80%.

В контексте настоящего описания подразумевается, что полимер является замаскированным, если одно или несколько свойств полимера ингибируется или инактивируется присоединением одного или нескольких маскирующих агентов. Полимер является обратимо замаскированным, если расщепление связей, соединяющих маскирующие агенты с полимером, приводит к восстановлению замаскированного свойства полимера.In the context of the present description, it is understood that the polymer is masked if one or more of the properties of the polymer is inhibited or inactivated by the addition of one or more masking agents. The polymer is reversibly masked if the cleavage of bonds connecting the masking agents to the polymer restores the masked properties of the polymer.

Предпочтительные маскирующие агенты, предлагаемые в изобретении, обладают способностью модифицировать полимер (формировать обратимую связь с полимером) в водном растворе. Конкретным примером соединения, которое можно применять, является производное малеинового ангидрида, в котором R1 обозначает метил (-СН3) и R2 обозначает группу пропионовой кислоты (-(СН2)2CO2H) или эфиры/амиды кислоты.Preferred masking agents of the invention have the ability to modify the polymer (to form a reversible bond with the polymer) in an aqueous solution. A specific example of a compound that can be used is a maleic anhydride derivative in which R 1 is methyl (—CH 3 ) and R 2 is a propionic acid group (- (CH 2 ) 2 CO 2 H) or acid esters / amides.

В контексте настоящего описания подразумевается, что стабилизатор стерической конфигурации представляет собой природный, синтетический или не встречающийся в естественных условиях неионный гидрофильный полимер, который препятствует внутримолекулярным или межмолекулярным взаимодействиям полимера, к которому он присоединен, относительно полимера, который не содержит стабилизатор стерической конфигурации. Стабилизатор стерической конфигурации препятствует участию полимера в электростатических взаимодействиях. Электростатические взаимодействия представляют собой нековалентную ассоциацию двух или большего количества субстанций благодаря силам притяжения между положительными и отрицательными зарядами. Стабилизаторы стерической конфигурации могут ингибировать взаимодействие с компонентами крови и, как следствие, опсонизацию, фагоцитоз и поглощение системой эндоплазматического ретикулума. Таким образом, стабилизаторы стерической конфигурации могут повышать время нахождения в кровотоке молекул, к которым они присоединены. Стабилизаторы стерической конфигурации могут также ингибировать агрегацию полимера. Предпочтительными стабилизаторами стерической конфигурации являются полиэтиленгликоль (ПЭГ) и производные ПЭГ. В контексте настоящего описания подразумевается, что предпочтительный ПЭГ может содержать примерно 1-500 этиленгликольных мономеров, 2-20 этиленгликольных мономеров, 5-15 этиленгликольных мономеров или примерно 10 этиленгликольных мономеров. В контексте настоящего описания подразумевается, что предпочтительный ПЭГ может также иметь среднюю молекулярную массу примерно 85-20000 Дальтон (Да), примерно 200-1000 Да, примерно 200-750 Да или примерно 550 Да. Другие приемлемые стабилизаторы стерической конфигурации можно выбирать из группы, включающей: полисахариды, декстран, циклодекстрин, поли(виниловый спирт), поливинилпирролидон, 2-гидроксипропилметакрилат (НРМА) и водорастворимые простые эфиры целлюлозы.In the context of the present description, it is understood that the stabilizer of the steric configuration is a natural, synthetic or non-naturally occurring non-ionic hydrophilic polymer that interferes with the intramolecular or intermolecular interactions of the polymer to which it is attached, relative to a polymer that does not contain a steric configuration stabilizer. The sterilizing stabilizer prevents the participation of the polymer in electrostatic interactions. Electrostatic interactions are a non-covalent association of two or more substances due to the attractive forces between positive and negative charges. Steric stabilizers can inhibit the interaction with blood components and, as a result, opsonization, phagocytosis and absorption by the endoplasmic reticulum system. Thus, steric stabilizers can increase the residence time of the molecules to which they are attached. Steric stabilizers can also inhibit polymer aggregation. Preferred sterilizing stabilizers are polyethylene glycol (PEG) and PEG derivatives. In the context of the present description, it is understood that a preferred PEG may contain about 1-500 ethylene glycol monomers, 2-20 ethylene glycol monomers, 5-15 ethylene glycol monomers, or about 10 ethylene glycol monomers. In the context of the present description, it is understood that the preferred PEG may also have an average molecular weight of about 85-20000 Daltons (Yes), about 200-1000 Yes, about 200-750 Da, or about 550 Da. Other suitable steric stabilizers can be selected from the group consisting of polysaccharides, dextran, cyclodextrin, poly (vinyl alcohol), polyvinylpyrrolidone, 2-hydroxypropylmethacrylate (HPMA) and water soluble cellulose ethers.

Обеспечивающие направленный перенос группы или лиганды применяют для направленного переноса или введения полимера в клетку- или ткань-мишень или в специфические типы клеток. Обеспечивающие направленный перенос группы повышают ассоциацию молекул с клеткой-мишенью. Так, обеспечивающие направленный перенос группы могут улучшать фармакокинетические свойства или биораспределение конъюгата, к которому они присоединены, улучшая распределение в клетке и поглощение клеткой конъюгата. Одну или несколько обеспечивающих направленный перенос групп можно сцеплять с обладающим активностью в отношении мембран полимером либо непосредственно или посредством связи со спейсером. Связывание обеспечивающей направленный перенос группы, такой как лиганд, с клеткой или клеточным рецептором может инициировать эндоцитоз. Обеспечивающие направленный перенос группы могут быть одновалентными, двухвалентными, трехвалентными, четырехвалентными или иметь более высокую валентность. Обеспечивающие направленный перенос группы можно выбирать из ряда, включающего: соединения, обладающие аффинностью к молекуле клеточной поверхности, лиганды клеточного рецептора и антитела, фрагменты антител и миметики антител, обладающие аффинностью к молекулам клеточной поверхности. Предпочтительная обеспечивающая направленный перенос группа содержит лиганд клеточного рецептора. Для направленного переноса лекарственных средств и генов в клетки и к специфическим клеточным рецепторам применяют разнообразные лиганды. Лиганды клеточных рецепторов можно выбирать из группы, включающей: углеводы, гликаны, сахариды, включая, но не ограничиваясь только ими: галактозу, производные галактозы, маннозу и производные маннозы), витамины, фолат, биотин, аптамеры и пептиды (включая, но не ограничиваясь только ими: RGD-содержащие пептиды, инсулин, EGF и трансферрин). Примерами обеспечивающих направленный перенос групп являются группы, мишенью которых является азиалогликопротеиновый (ASGP) рецептор благодаря присутствию азиалогликопротеинов или остатков галактозы. Например, клетки печени содержат ASGP-рецепторы. Таким образом, содержащие галактозу обеспечивающие направленный перенос группы можно применять для направленного переноса в гепатоциты. Содержащие галактозу обеспечивающие направленный перенос группы включают, но не ограничиваясь только ими: галактозу, N-ацетилгалактозамин, олигосахариды и кластеры сахаридов (такие как: Tyr-Clu-Clu-(аминогексил-CalNAc)3, галактозные кластеры, основой которых является лизин, и галактозные кластеры, основой которых является холан). Другие приемлемые конъюгаты могут включать олигосахариды, которые могут связываться с распознающими углеводы доменами (CRD), которые обнаружены в азиалогликропротеиновом рецепторе (ASGP-R). Примеры фрагментов конъюгатов, содержащих олигосахариды и/или углеводные комплексы, представлены в US 6525031.Directed transfer groups or ligands are used for targeted transfer or insertion of a polymer into a target cell or tissue or into specific types of cells. Directed transfer groups increase the association of molecules with the target cell. Thus, directed transfer groups can improve the pharmacokinetic properties or biodistribution of the conjugate to which they are attached, improving cell distribution and cell uptake of the conjugate. One or more directional transfer groups can be linked to a membrane-active polymer either directly or through communication with a spacer. Binding of a targeted transfer group, such as a ligand, to a cell or cellular receptor can initiate endocytosis. The groups providing directional transfer can be monovalent, divalent, trivalent, tetravalent or have a higher valency. The groups providing targeted transfer can be selected from the range including: compounds having affinity for a cell surface molecule, cell receptor ligands and antibodies, antibody fragments and antibody mimetics having affinity for cell surface molecules. A preferred directional transfer group comprises a cell receptor ligand. A variety of ligands are used for targeted transfer of drugs and genes to cells and to specific cellular receptors. Cell receptor ligands can be selected from the group including: carbohydrates, glycans, saccharides, including, but not limited to: galactose, galactose derivatives, mannose and mannose derivatives), vitamins, folate, biotin, aptamers and peptides (including, but not limited to only them: RGD-containing peptides, insulin, EGF and transferrin). Examples of targeted transfer groups are groups targeted by the azialoglycoprotein (ASGP) receptor due to the presence of azialoglycoproteins or galactose residues. For example, liver cells contain ASGP receptors. Thus, groups containing galactose providing targeted transfer can be used for targeted transfer to hepatocytes. Groups containing galactose providing targeted transfer include, but are not limited to: galactose, N-acetylgalactosamine, oligosaccharides and saccharide clusters (such as: Tyr-Clu-Clu- (aminohexyl-CalNAc) 3 , galactose clusters based on lysine, and galactose clusters, the basis of which is the cholan). Other suitable conjugates may include oligosaccharides that can bind to carbohydrate recognition domains (CRD), which are found in the azialoglycroprotein receptor (ASGP-R). Examples of fragments of conjugates containing oligosaccharides and / or carbohydrate complexes are presented in US 6525031.

В контексте настоящего описания подразумевается, что модификатор заряда представляет собой группу, которая изменяет ионную группу полимера. Модификатор заряда может нейтрализовать заряженную группу полимера или изменять заряд полимерного иона с положительного на отрицательный или с отрицательного на положительный. Модификация заряд полииона приводит к образованию полииона противоположного заряда или приводит к образованию полиамфолита. Модификацию заряда можно применять также для получения полимера с требуемым чистым зарядом или зета-потенциалом. Конъюгаты с практически нейтральным чистым зарядом или зета-потенциалом являются предпочтительными для введения in vivo полинуклеотидов. Предпочтительный модификатор заряда обратимо модифицирует заряженную или ионную группу. Обратимые модификаторы заряда можно выбирать из группы, включающей: карбоксидиметилмалеиновый ангидрид (CDM), диметилмалеиновый ангидрид (DM), сложный тиоэфир CDM, CDM-маскирующий агент, CDM-стабилизатор стерической конфигурации, CDM-лиганд, CDM-ПЭГ и CDM-галактозу.In the context of the present description, it is understood that the charge modifier is a group that changes the ionic group of the polymer. The charge modifier can neutralize a charged polymer group or change the charge of a polymer ion from positive to negative or from negative to positive. Modification of the charge of the polyion leads to the formation of a polyion of opposite charge or leads to the formation of polyampholyte. Charge modification can also be used to produce a polymer with the desired net charge or zeta potential. Conjugates with a substantially neutral net charge or zeta potential are preferred for in vivo administration of polynucleotides. A preferred charge modifier reversibly modifies a charged or ionic group. Reversible charge modifiers can be selected from the group consisting of: carboxy dimethyl maleic anhydride (CDM), dimethyl maleic anhydride (DM), CDM thioester, CDM masking agent, sterile configuration CDM stabilizer, CDM ligand, CDM PEG and CDM galactose.

Зета-потенциал является физическим свойством, которым обладает любая частица в суспензии, и этот показатель близок к поверхностному заряду. В водных средах значение рН образца является одним из наиболее важных факторов, влияющих на зета-потенциал. Когда заряд основан на протонировании/депротонировании оснований/кислот, то заряд зависит от значения рН. Таким образом, значение зета-потенциала должно отражать условия раствора, прежде всего основную роль имеет значение рН. Для обычных частиц величина зета-потенциала свидетельствует о возможной стабильности коллоидной системы. Если все частицы в суспензии имеют большой отрицательный или положительный зета-потенциал, то они должны иметь тенденцию отталкивать друг друга, и в результате частицы не имеют тенденцию к объединению. Однако, если частицы имеют низкое значение зета-потенциала, то не существует силы, предотвращающей их объединение и хлопьеобразование. Основная разделяющая линии между стабильными и нестабильными суспензиями для обычных частиц проходит па уровне либо +30, либо -30 мВ. Частицы, имеющие положительный зета-потенцнал, превышающий +30 мВ, или отрицательный потенциал, более низкий чем -30 мВ, как правило, считаются стабильными. При создании изобретения было установлено, что замаскированные с помощью CDM конъюгаты полинуклеотид-полимер могут образовывать небольшие частицы размером <20 нм или <10 им (что определяют с помощью динамического рассеяния света, аналитического ультрацентрифугирования или атомно-силовой микроскопии), которые являются стабильными, несмотря па то, что имеют зета-потенциал между +30 и -30 мВ в физиологическом солевом растворе и рН 9.The zeta potential is a physical property that any particle in suspension has, and this indicator is close to the surface charge. In aqueous media, the pH of the sample is one of the most important factors affecting the zeta potential. When a charge is based on protonation / deprotonation of bases / acids, the charge depends on the pH value. Thus, the value of the zeta potential should reflect the conditions of the solution, first of all, the main role is played by the pH value. For ordinary particles, the zeta potential indicates the possible stability of the colloidal system. If all particles in suspension have a large negative or positive zeta potential, then they should tend to repel each other, and as a result, the particles do not tend to combine. However, if the particles have a low zeta potential, then there is no force to prevent their association and flocculation. The main dividing line between stable and unstable suspensions for ordinary particles passes at the level of either +30 or -30 mV. Particles having a positive zeta potential greater than +30 mV, or a negative potential lower than -30 mV, are generally considered stable. When creating the invention, it was found that polynucleotide-polymer conjugates masked with CDM can form small particles <20 nm or <10 im in size (as determined by dynamic light scattering, analytical ultracentrifugation, or atomic force microscopy), which are stable despite pa that have a zeta potential between +30 and -30 mV in physiological saline and a pH of 9.

Чистый заряд или зета-потенциал конъгатов полинуклеотид-полимер, предлагаемых в изобретении, можно контролировать путем присоединения маскирующих агентов или модификаторов заряда. Заряд полимера, прежде всего положительный заряд, может приводить к нежелательным взаимодействиям с компонентами сыворотки или клетками, не являющимися мишенями. Путем защиты заряда с помощью стабилизаторов стерической конфигурации или модификации заряда можно легко получать конъюгаты, видимый поверхностный заряд которых близок к нейтральному. Путем модификации заряженных групп полимера можно создавать частицы, обладающие стабильностью в сыворотке, зета-потенциал которых, измеренный при рН 9, находится в диапазоне от +30 до -30 мВ, между +20 и -20 мВ, между +10 и -10 мВ или между +5 и -5 мВ. При рН 7, вероятно, чистый заряд конъюгата должен иметь большую положительную величину, чем при рН 9. Чистый заряд или поверхностный заряд является важным фактором при введении полинуклеотидных комплексов in vivo.The net charge or zeta potential of the polynucleotide-polymer conjugates of the invention can be controlled by the addition of masking agents or charge modifiers. A polymer charge, especially a positive charge, can lead to undesirable interactions with serum components or non-target cells. By protecting the charge with stabilizers of a steric configuration or by modifying the charge, conjugates can easily be obtained whose visible surface charge is close to neutral. By modifying the charged polymer groups, it is possible to create particles that are stable in serum, whose zeta potential, measured at pH 9, is in the range from +30 to -30 mV, between +20 and -20 mV, between +10 and -10 mV or between +5 and -5 mV. At pH 7, it is likely that the net charge of the conjugate should have a greater positive value than at pH 9. Net charge or surface charge is an important factor in the introduction of polynucleotide complexes in vivo.

Лабильная (неустойчивая) связьLabile (unstable) connection

Связь или линкер представляет собой соединяющий элемент между двумя атомами, который сцепляет одну представляющую интерес химическую группу или сегмент с другой представляющей интерес химической группой или сегментом посредством одного или нескольких ковалентных мостиков. Например, связь может соединять полинуклеотид или маскирующий агент с полимером. При формировании связи может происходить соединение двух отдельных молекул с образованием одной молекулы, или она может соединять два атома одной и той же молекулы. Связь может быть нейтральной или может нести положительный или отрицательный заряд. Обратимая или лабильная связь содержит обратимый или лабильный мостик. Связь необязательно может включать спейсер, который увеличивает расстояние между двумя объединяемыми атомами. Спейсер может придавать дополнительную гибкость и/или увеличивать длину связи. Спейсеры могут включать, но не ограничиваясь только ими: алкильные группы, алкенильные группы, алкинильные группы, арильные группы, аралкильные группы, аралкенильные группы, аралкинильные группы, каждая из которых может содержать один или несколько гетероатомов, и гетероциклы. Спейсерные группы хорошо известны в данной области и перечисленный выше ряд не следует рассматривать, как ограничивающий объем изобретения.A bond or linker is a connecting element between two atoms that bonds one chemical group of interest or segment to another chemical group or segment of interest via one or more covalent bridges. For example, a bond may combine a polynucleotide or masking agent with a polymer. In the formation of a bond, two separate molecules can combine to form one molecule, or it can connect two atoms of the same molecule. The bond may be neutral or may carry a positive or negative charge. A reversible or labile link contains a reversible or labile link. The bond may optionally include a spacer that increases the distance between the two atoms to be joined. The spacer may provide additional flexibility and / or increase the length of the connection. Spacers may include, but are not limited to: alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, aralkyl groups, aralkenyl groups, aralkynyl groups, each of which may contain one or more heteroatoms, and heterocycles. Spacer groups are well known in the art and the above series should not be construed as limiting the scope of the invention.

Обратимая или лабильная связь (мостик) представляет собой ковалентную связь, отличную от ковалентной связи с атомом водорода, которую можно избирательно разрушать или расщеплять в условиях, при которых не разрушаются или расщепляются другие ковалентные связи в этой же молекуле. Более конкретно, обратимая или лабильная связь представляет собой ковалентную связь, которая является менее стабильной (термодинамически) или быстрее расщепляется (кинетически) в соответствующих условиях, чем другие нелабильные ковалентные связи в этой же молекуле. Расщепление лабильной связи в молекуле может приводить к образованию двух или большего количества молекул. Специалисты в данной области способность к расщеплению или лабильность связи, как правило, выражают в понятиях времени полужизни (

Figure 00000002
) касательно расщепления связи или времени, которое необходимо для расщепления половины связей. Ортогональные связи представляют собой связи, которые расщепляются в условиях, при которых происходит расщепление одной из них, но не другой. Две связи считаются ортогональными, если времена их полужизни касательно расщепления в конкретной среде отличаются друг от друга в 10 или более раз. Таким образом, к обратимым или лабильным связям относятся связи, которые можно избирательно расщеплять быстрее, чем другие связи в молекуле.A reversible or labile bond (bridge) is a covalent bond other than a covalent bond with a hydrogen atom that can be selectively broken or cleaved under conditions in which other covalent bonds in the same molecule are not broken or cleaved. More specifically, a reversible or labile bond is a covalent bond that is less stable (thermodynamically) or cleaves faster (kinetically) under appropriate conditions than other unstable covalent bonds in the same molecule. The cleavage of a labile bond in a molecule can lead to the formation of two or more molecules. Specialists in this field, the ability to split or lability of communication, as a rule, express in terms of half-life (
Figure 00000002
) regarding bond cleavage or the time it takes to split half of the bonds. Orthogonal bonds are bonds that break down under conditions in which one of them splits, but not the other. Two bonds are considered orthogonal if their half-lives with respect to cleavage in a particular medium differ from each other by 10 or more times. Thus, reversible or labile bonds include bonds that can be selectively cleaved faster than other bonds in the molecule.

Группы, представляющие собой доноры и акцепторы электронов, могут присутствовать в молекуле непосредственно вблизи расщепляемой связи, в результате электронные воздействия групп-доноров и групп-акцепторов электронов влияют на скорость расщепления связи. Группы-акцепторы электронов (EWG) представляют собой атомы или части молекул, которые притягивают к себе (акцептируют) электронную плотность другого атома, связи или части молекулы, при этом снижается электронная плотность представляющей интерес связи (донор). Группы-доноры электронов (EDG) представляют собой атомы или части молекул, которые отдают электроны другому атому, связи или части молекулы, при этом повышается электронная плотность представляющей интерес связи (акцептор). Группы, представляющие собой акцепторы/доноры электронов, для того, чтобы оказывать действие, должны находиться в достаточной близости, как правило, в пределах примерно 3 связей, от подлежащей расщеплению связи.Groups representing electron donors and acceptors can be present in the molecule directly near the cleavable bond; as a result, the electronic effects of donor groups and electron acceptor groups affect the rate of bond cleavage. Electron acceptor groups (EWGs) are atoms or parts of molecules that attract (accept) the electron density of another atom, bond, or part of a molecule, and the electron density of the bond of interest (donor) decreases. Electron donor groups (EDGs) are atoms or parts of molecules that donate electrons to another atom, bond or part of a molecule, and the electron density of the bond of interest (acceptor) increases. Groups representing electron acceptors / donors must be in sufficient proximity, typically within about 3 bonds, from the bond to be cleaved in order to exert an effect.

Другая стратегия повышения скорости расщепления связи предусматривает включение функциональных групп в ту же молекулу, в которой присутствует лабильная связь. Близость функциональных групп друг к другу в молекуле должна быть такой, чтобы внутримолекулярная реакция преобладала над межмолекулярной реакцией. Близость функциональных групп друг к другу может приводить к более высоким концентрациям функциональных групп. В целом, внутримолекулярные реакции являются существенно более быстрыми, чем межмолекулярные реакции. Реактивные группы, разделенные 5 и 6 атомами, могут образовывать чрезвычайно лабильные связи из-за образования 5- и 6-членных кольцевых переходных состояний. Примерами являются молекулы, включающие производные карбоновых кислот (кислоты, эфиры, амиды) и спирты, тиолы, карбоновые кислоты или амины в одной и той же молекуле, которые взаимодействую с образованием эфиров, карбоновых и карбонатных эфиров, фосфатных эфиров, тиольных эфиров, ангидридов кислот или амидов. Стерические взаимодействия могут также изменять скорость расщепления связи.Another strategy for increasing the rate of bond cleavage involves the inclusion of functional groups in the same molecule in which a labile bond is present. The proximity of the functional groups to each other in the molecule should be such that the intramolecular reaction prevails over the intermolecular reaction. The proximity of functional groups to each other can lead to higher concentrations of functional groups. In general, intramolecular reactions are significantly faster than intermolecular reactions. Reactive groups separated by 5 and 6 atoms can form extremely labile bonds due to the formation of 5- and 6-membered ring transition states. Examples are molecules including derivatives of carboxylic acids (acids, esters, amides) and alcohols, thiols, carboxylic acids or amines in the same molecule, which interact with the formation of esters, carboxylic and carbonate esters, phosphate esters, thiol ethers, acid anhydrides or amides. Steric interactions can also change the rate of bond cleavage.

Соответствующие условия определяются типом лабильной связи, и они хорошо известны в органической химии. Лабильная связь может быть чувствительной к значению рН, окислительным или восстановительным условиям или агентам, температуре, концентрации солей, присутствию фермента или присутствию дополнительного агента. Например, определенные пептидные, сложноэфирные или сахаридные линкеры можно расщеплять в присутствии соответствующего фермента. В другом примере повышенные или пониженные значения рН могут являются соответствующими условиями для рН-лабильной связи. В еще одном примере окислительные условия могут представлять собой соответствующие условия для лабильной в окислительных условиях связи. И еще в одном примере восстановительные условия могут представлять собой соответствующие условия для лабильной в восстанавливающих условиях связи. Например, дисульфидный мостик, состоящий из двух алкилтиолов, можно расщеплять восстановлением в присутствии тиолов без расщепления связей типа углерод-углерод. В этом примере связи типа углерод-углерод не являются лабильными в восстанавливающих условиях.The corresponding conditions are determined by the type of labile bond, and they are well known in organic chemistry. A labile bond may be sensitive to pH, oxidizing or reducing conditions or agents, temperature, salt concentration, the presence of an enzyme, or the presence of an additional agent. For example, certain peptide, ester or saccharide linkers can be cleaved in the presence of an appropriate enzyme. In another example, higher or lower pH values may be appropriate conditions for a pH labile bond. In yet another example, oxidative conditions may be appropriate conditions for labile under oxidative conditions. And in yet another example, the reducing conditions may be appropriate conditions for labile under reducing conditions of communication. For example, a disulfide bridge of two alkylthiols can be cleaved by reduction in the presence of thiols without cleaving carbon-carbon bonds. In this example, carbon-carbon bonds are not labile under reducing conditions.

Скорость трансформации лабильной группы можно контролировать, изменяя химические составляющие молекулы, содержащей лабильную группу. Например, добавление конкретных химических фрагментов (например, акцепторов или доноров электронов) вблизи лабильной группы может влиять на конкретные состояния (например, значение рН), в которых может иметь место химическая трансформация.The rate of transformation of the labile group can be controlled by changing the chemical components of the molecule containing the labile group. For example, the addition of specific chemical fragments (e.g., acceptors or electron donors) in the vicinity of the labile group can affect specific conditions (e.g., pH) in which chemical transformation can take place.

Молекулы могут содержать одну или несколько обратимых или лабильных связей. Если в молекуле присутствует более одной обратимой или лабильной связи, и все обратимые или лабильные связи относятся к одному и тому же типу (расщепляются примерно с одинаковой скоростью в одних и тех же условиях), то молекула содержит множество обратимых или лабильных связей. Если более одной обратимой или лабильной связи присутствует в молекуле и обратимые или лабильные связи относятся в разным типам (на основе либо соответствующих требуемых для лабильности условий, либо химической функциональной группы лабильных связей), то молекула содержит ортогональные обратимые или лабильные связи. Ортогональные обратимые или лабильные связи обеспечивают способность расщеплять обратимую или лабильную связь одного типа, оставляя обратимую связь второго типа без расщепления или разрушения. Другими словами две лабильные связи являются ортогональными друг другу, если одна может расщепляться в условиях, в которых другая связь остается интактной. Ортогональные защитные группы хорошо известны в области органической химии и содержат ортогональные связи.Molecules may contain one or more reversible or labile bonds. If there is more than one reversible or labile bond in the molecule, and all reversible or labile bonds are of the same type (split at approximately the same speed under the same conditions), then the molecule contains many reversible or labile bonds. If more than one reversible or labile bond is present in the molecule and reversible or labile bonds are of different types (based on either the corresponding conditions required for lability or the chemical functional group of labile bonds), then the molecule contains orthogonal reversible or labile bonds. Orthogonal reversible or labile bonds provide the ability to cleave a reversible or labile bond of one type, leaving a reversible bond of the second type without cleavage or destruction. In other words, two labile bonds are orthogonal to each other, if one can split under conditions in which the other bond remains intact. Orthogonal protecting groups are well known in the field of organic chemistry and contain orthogonal bonds.

В контексте настоящего описания подразумевается, что физиологически лабильная связь представляет собой лабильную связь, которая может расщепляться в условиях, которые, как правило, встречаются или аналогичны встречающимся в организме млекопитающего. Физиологически лабильные группы связей выбирают из связей, которые подвергаются химической трансформации (например, расщеплению), когда находятся в физиологических условиях.In the context of the present description, it is understood that a physiologically labile bond is a labile bond that can be cleaved under conditions that typically occur or are similar to those found in a mammalian organism. Physiologically labile linkage groups are selected from bonds that undergo chemical transformation (e.g., cleavage) when they are in physiological conditions.

В контексте настоящего описания подразумевается, что клеточная физиологически лабильная связь представляет собой связь, которая может расщепляться во внутриклеточной среде млекопитающих. Внутриклеточные среды млекопитающих включают химические условия, такие как значение рН, температура, окислительные или восстановительные условия или агенты и концентрация соли, обнаруженные или аналогичные встречающимся в клетках млекопитающих. Внутриклеточные среды млекопитающих включают также наличие ферментативной активности, которая в норме характерна для клетки млекопитающего, например, связанной с протеолитическими или гидролитическими ферментами. Клеточная физиологически лабильная связь может расщеплять также в ответ на введение фармацевтически приемлемого экзогенного агента. Физиологически лабильные связи, расщепление которых характеризуется временем полужизни, составляющим менее 45 мин, считаются очень лабильными. Физиологически лабильные связи, расщепление которых характеризуется временем полужизни, составляющим менее 15 мин, считаются чрезвычайно лабильнымиIn the context of the present description, it is understood that the physiologically labile cell bond is a bond that can cleave in the intracellular environment of mammals. Intracellular environments of mammals include chemical conditions such as pH, temperature, oxidizing or reducing conditions or agents, and salt concentration found or similar to those found in mammalian cells. Intracellular environments of mammals also include the presence of enzymatic activity, which is normally characteristic of a mammalian cell, for example, associated with proteolytic or hydrolytic enzymes. A physiologically labile cell bond can also cleave in response to the administration of a pharmaceutically acceptable exogenous agent. Physiologically labile bonds, the cleavage of which is characterized by a half-life of less than 45 minutes, are considered very labile. Physiologically labile bonds, the cleavage of which is characterized by a half-life of less than 15 minutes, are considered extremely labile

Химическую трансформацию (расщепление лабильной связи) можно инициировать, добавляя фармацевтически приемлемый агент в клетку, или она может происходить спонтанно, когда молекула, содержащая лабильную связь, достигает соответствующего внутри- и/или внеклеточного окружения. Например, рН-лабильная связь может расщепляться, когда молекула проникает в кислую среду эндосомы. Так, рН-лабильную связь можно рассматривать как расщепляемую в эндосоме связь. Ферментативно расщепляемые связи могут расщеплять при контакте с ферментами, которые присутствуют в эндосоме или лизосоме, или в цитоплазме. Дисульфидный мостик может расщепляться, когда молекула проникает в обладающую более высокой восстанавливающей способностью среду клеточной цитоплазмы. Таким образом, дисульфид можно рассматривать как расщепляемую в цитоплазме связь.Chemical transformation (cleavage of the labile bond) can be initiated by adding a pharmaceutically acceptable agent to the cell, or it can occur spontaneously when the molecule containing the labile bond reaches the corresponding intra- and / or extracellular environment. For example, a pH labile bond can cleave when a molecule enters the acidic environment of endosomes. Thus, a pH-labile bond can be considered as a bond cleaved in the endosome. Enzymatically cleaved bonds can cleave upon contact with enzymes that are present in the endosome or lysosome, or in the cytoplasm. The disulfide bridge can cleave when the molecule penetrates the cell cytoplasm, which has a higher reducing ability. Thus, disulfide can be regarded as a cleavable bond in the cytoplasm.

«Лабильная при определенных значениях рН связь» («рН-лабильная связь»): В контексте настоящего описания подразумевается, что рН-лабильные связи представляют собой лабильные связи, которые избирательно разрушаются в кислых условиях (рН<7). Такие связи можно обозначать также как лабильные в условиях эндосомы связи, поскольку значение рН в эндосомах и лизосомах менее 7. Под понятие «рН-лабильные связи» подпадают рН-лабильные связи (лабильные при определенных значениях рН связи), очень лабильные при определенных значениях рН связи и чрезвычайно лабильные при определенных значениях рН связи. РН-лабильные связи можно выбирать из группы, включающей:“Labile bond at certain pH values” (“pH labile bond”): As used herein, it is intended that pH labile bonds are labile bonds that selectively break down under acidic conditions (pH <7). Such bonds can also be referred to as labile under endosome conditions, since the pH value in endosomes and lysosomes is less than 7. The term “pH-labile bonds” includes pH-labile bonds (labile at certain pH values of the bond), very labile at certain pH values bonds and are extremely labile at certain pH values of the bond. PH labile bonds can be selected from the group including:

а) кетали, лабильные в кислых средах (рН менее 7, выше 4), образующие диол и кетон,a) ketals, labile in acidic environments (pH less than 7, above 4), forming a diol and ketone,

б) ацетали, лабильные в кислых средах (рН менее 7, выше 4), образующие диол и альдегид,b) acetals, labile in acidic environments (pH less than 7, above 4), forming diol and aldehyde,

в) имины или иминиумы, лабильные в кислых средах (рН менее 7, выше 4), образующие амин и альдегид или кетон,c) imines or iminiums labile in acidic environments (pH less than 7, above 4), forming an amine and an aldehyde or ketone,

г) связи типа кремний-кислород-углерод, лабильные в кислых средах,d) silicon-oxygen-carbon bonds, labile in acidic media,

д) связи типа кремний-азот (силазаны), иe) silicon-nitrogen bonds (silazanes), and

е) связи типа кремний-углерод (арилсиланы, винилсиланы и аллилсиланы),f) silicon-carbon bonds (arylsilanes, vinylsilanes and allylsilanes),

ж) малеамат-амидные связи, которые синтезируют из производных малеинового ангидрида и аминов,g) maleamate amide bonds that are synthesized from derivatives of maleic anhydride and amines,

з) сложные орто-эфиры,h) ortho-esters,

и) гидразоны,i) hydrazones,

к) активированные производные карбоновых кислот (эфиры, амиды), созданные так, чтобы они подвергались катализируемому кислотой гидролизу,j) activated derivatives of carboxylic acids (esters, amides) designed so that they undergo acid catalyzed hydrolysis,

л) простые виниловые эфиры.k) simple vinyl ethers.

Органосиланы в течение длительного времени применяют в качестве защитных групп кислорода в органическом синтезе благодаря тому, что их просто получать (связь типа кремний-кислород-углерод) и легко удалять защитную группу в кислых условиях. Например, и простые силиловые эфиры, и простые силиленоловые эфиры несут указанную связь. Связи типа кремний-кислород-углерод чувствительны к гидролизу в кислых условиях с образованием силанилов и спирта (или енола). Замена как атома кремния, так и углерода спирта может оказывать влияние на скорость гидролиза из-за стерических и электронных эффектов. Это дает возможность изменять скорость гидролиза связи кремний-кислород-углерод путем внесения замены либо в органосилан, либо в спирт, либо и в органосилан и в спирт, облегчая требуемое действие. Кроме того, заряженные или реактивные группы, такие как амины или карбоксилат, можно связывать с атомом кремния, что придает лабильному соединению заряд и/или реактивность.Organosilanes have been used for a long time as oxygen protective groups in organic synthesis due to the fact that they are easy to obtain (a silicon-oxygen-carbon bond) and it is easy to remove the protective group under acidic conditions. For example, both silyl ethers and silylenol ethers carry the indicated bond. Silicon-oxygen-carbon bonds are sensitive to hydrolysis under acidic conditions with the formation of silanyls and alcohol (or enol). Replacing both a silicon atom and carbon alcohol can affect the rate of hydrolysis due to steric and electronic effects. This makes it possible to change the rate of hydrolysis of the silicon-oxygen-carbon bond by making a substitution either in organosilane or alcohol, or in organosilane and alcohol, facilitating the desired effect. In addition, charged or reactive groups, such as amines or carboxylate, can be bonded to a silicon atom, which gives the labile compound a charge and / or reactivity.

Гидролиз силазана приводит к образованию силанола и амина. Силазанам присуща большая чувствительность к гидролизу, чем связи типа кремний-кислород-углерод, однако скорость гидролиза возрастает в кислых условиях. Замена и атома кремния, и амина может оказывать влияние на скорость гидролиза благодаря стерическим и электронным эффектам. Это дает возможность изменять скорость гидролиза силазана путем замены либо кремния, либо амина с целью облегчения требуемого действия.Hydrolysis of silazane leads to the formation of silanol and amine. Silazans are more sensitive to hydrolysis than silicon-oxygen-carbon bonds, but the rate of hydrolysis increases under acidic conditions. Replacing both the silicon atom and the amine can affect the rate of hydrolysis due to steric and electronic effects. This makes it possible to change the rate of hydrolysis of silazane by replacing either silicon or amine in order to facilitate the desired action.

Другим примером рН-лабильной связи является применение лабильной в кислых условиях связи типа простого енольного эфира. Скорость расщепления указанной лабильной связи зависит от структур образовавшегося карбонильного производного и высвободившегося спирта. Например, аналоги простого этилизопропенилового эфира, которые можно синтезировать из простых β-галоидных эфиров, имеют полужизни примерно 2 мин при рН 5. Аналоги простого этилциклогексенилового эфира, которые можно синтезировать из простых эфиров фенола, имеют время полужизни примерно 14 мин при рН 5.Another example of a pH-labile bond is the use of an enol ether type labile bond under acidic conditions. The rate of cleavage of this labile bond depends on the structures of the resulting carbonyl derivative and the liberated alcohol. For example, analogs of ethyl isopropenyl ether that can be synthesized from β-halide ethers have a half-life of about 2 minutes at pH 5. Analogs of ethylcyclohexenyl ether that can be synthesized from phenol ethers have a half-life of about 14 minutes at pH 5.

Путем взаимодействия ангидрида с амином можно получать амид и кислоту. Как правило, обратная реакция (образование ангидрида и амина) является очень медленной и энергетически нецелесообразной. Однако, если ангидрид представляет собой циклический ангидрид, то реакция с амином позволяет получать молекулу, в которой амид и кислота находятся в одной и той молекуле, т.е. амид кислоты. Присутствие обеих реактивных групп (амида и карболовой кислоты) в одной и той же молекуле облегчает обратную реакцию. В частности, продукт взаимодействия первичных аминов с малеиновым ангидридом и производными малеинового ангидрида, малеамовыми кислотами, обратно превращаются в амин и ангидрид от 1×109 до 1×1013 раз быстрее, чем их нециклические аналоги (Kirby, 1980).By reacting the anhydride with an amine, an amide and an acid can be obtained. As a rule, the reverse reaction (formation of anhydride and amine) is very slow and energetically impractical. However, if the anhydride is cyclic anhydride, then a reaction with an amine allows one to obtain a molecule in which the amide and acid are in the same molecule, i.e. amide acid. The presence of both reactive groups (amide and carbolic acid) in the same molecule facilitates the reverse reaction. In particular, the product of the interaction of primary amines with maleic anhydride and maleic anhydride derivatives, maleamic acids, is converted back to the amine and anhydride from 1 × 10 9 to 1 × 10 13 times faster than their non-cyclic analogues (Kirby, 1980).

Взаимодействие амина с ангидридом с образованием амида и кислотыThe interaction of amine with anhydride with the formation of amide and acid

Figure 00000003
Figure 00000003

Взаимодействие амина с циклическим ангидридом с образованием амида кислоты.The interaction of the amine with cyclic anhydride to form an acid amide.

Figure 00000004
Figure 00000004

Расщепление амида кислоты с образованием амина и ангидрида зависит от значения рН и резко ускоряется при кислом значении рН. Эту зависимая от рН реактивность можно применять для образования обратимых чувствительных к значению рН связей и линкеров. Цис-аконитовую кислоту использовали в качестве такой чувствительной к значению рН линкерной молекулы. Сначала с молекулой сшивали γ-карбоксилат. На второй стадии либо α-, либо β-карбоксилат сшивали со второй молекулой с получением рН-чувствительного сочетания двух молекул. Время полужизни касательно расщепления этого линкера при рН 5 составляло от 8 до 24 ч.The cleavage of the acid amide with the formation of amine and anhydride depends on the pH value and accelerates sharply at acidic pH. This pH-dependent reactivity can be used to form reversible pH-sensitive bonds and linkers. Cis-aconitic acid was used as such a pH-sensitive linker molecule. First, γ-carboxylate was crosslinked with the molecule. In the second step, either the α- or β-carboxylate was crosslinked with the second molecule to give a pH-sensitive combination of the two molecules. The half-life regarding the cleavage of this linker at pH 5 ranged from 8 to 24 hours.

Структуры цис-аконитового ангидрида и малеинового ангидридаStructures of cis-aconitic anhydride and maleic anhydride

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000005
Figure 00000006

Значение рН, при котором имеет место расщепление, контролируют путем добавления химических компонентов к лабильному фрагменту. Скорость превращения малеамовых кислот в амины и малеиновые ангидриды в значительной степени зависит от замещения (R2 и R3) системы малеинового ангидрида. Когда R2 обозначает метил, скорость превращения в 50 раз выше, чем когда R2 и R3 обозначают водород. Когда присутствуют алкильные заместители и в R2, и в R3 (например, 2,3-диметилмалеиновый ангидрид), то скорость очень резко возрастает, реакция протекает в 10000 быстрее по сравнению с реакцией, в которой участвует незамещенный малеиновый ангидрид. Малеаматная связь, образовавшаяся в результате модификации амина 2,3-диметилмалеиновым ангидридом, расщепляется с восстановлением ангидрида и амина, время полужизни которых составляет от 4 до 10 мин при рН 5. Это позволяет предполагать, что если R2 и R3 представляют собой группы более крупные, чем водород, то скорость превращения амида кислоты в амин и ангидрид должна быть быстрее, чем в случае, когда R2 и/или R3 обозначают водород.The pH at which cleavage takes place is controlled by adding chemical components to the labile moiety. The rate of conversion of maleamic acids to amines and maleic anhydrides largely depends on the substitution (R 2 and R 3 ) of the maleic anhydride system. When R 2 is methyl, the conversion rate is 50 times higher than when R 2 and R 3 are hydrogen. When alkyl substituents are present in both R 2 and R 3 (for example, 2,3-dimethyl maleic anhydride), the rate increases very sharply, the reaction proceeds 10,000 faster than the reaction in which unsubstituted maleic anhydride is involved. The maleamate bond resulting from the modification of the amine with 2,3-dimethylmaleic anhydride is cleaved with the reduction of the anhydride and amine, whose half-lives are from 4 to 10 minutes at pH 5. This suggests that if R 2 and R 3 are more than larger than hydrogen, then the rate of conversion of the acid amide to amine and anhydride should be faster than when R 2 and / or R 3 are hydrogen.

Очень лабильная при определенных значениях рН связь: Время полужизни очень лабильной при определенных значениях рН связи при рН 5 составляет менее 45 мин. Создание очень лабильной при определенных значениях рН связей известно в области химии.Very labile at certain pH values: The half-life is very labile at certain pH values at pH 5 is less than 45 minutes. The creation of a very labile at certain pH values of bonds is known in the field of chemistry.

Чрезвычайно лабильные при определенных значениях рН связи: Время полужизни чрезвычайно лабильной при определенных значениях рН связи при рН 5 составляет менее 15 мин. Создание чрезвычайно лабильных при определенных значениях рН связей известно в области химии.Extremely labile at certain pH linkages: The half-life is extremely labile at certain pH linkages at pH 5 is less than 15 minutes. The creation of extremely labile bonds at certain pH values is known in the field of chemistry.

Связь полинуклеотида с полимеромThe connection of the polynucleotide with the polymer

Большинство разработанных ранее методов введения полинуклеотида в клетки основано на образовании комплекса анионной нуклеиновой кислоты с катионным агентом, предназначенным для введения, таким как катионный полимер или катионный липид. Электростатические комплексы с более крупными полинуклеотидами, например плазмидами, имеют тенденцию к агрегации и увеличению размеров (>500 нм) в физиологических растворах. Более мелкие полинуклеотиды, олигонуклеотиды, из-за их небольшого размера образуют нестабильные электростатические комплексы с возможными предназначенными для введения агентами. Более эффективным методом упаковки полинуклеотидов является ковалентное связывание полинуклеотида с предназначенным для введения носителем. Однако присоединение к полимеру может ингибировать активность полинуклеотида в клетке. При создании изобретения было обнаружено, что путем присоединения полинуклеотида к полимеру через обратимый линкер, который расщепляется после введения полинуклеотида в клетку, можно вводить функционально активный полинуклеотид в клетку in vivo. Обратимый линкер выбирают таким образом, чтобы он подвергался химической трансформации (например, расщеплению) при нахождении в определенных физиологических условиях (например, в восстанавливающей среде цитоплазмы клеток). Присоединение полинуклеотида к предназначенному для введения или обладающему активностью в отношении мембран полимеру повышает эффективность введения полинуклеотида в клетку in vivo. Высвобождение полинуклеотида из полимера путем расщепления обратимой связи облегчает взаимодействие полинуклеотида с соответствующими клеточными компонентами с проявлением активности.Most of the previously developed methods for introducing a polynucleotide into cells are based on the formation of a complex of anionic nucleic acid with a cationic agent intended for introduction, such as a cationic polymer or cationic lipid. Electrostatic complexes with larger polynucleotides, for example plasmids, tend to aggregate and increase in size (> 500 nm) in physiological solutions. Smaller polynucleotides, oligonucleotides, due to their small size form unstable electrostatic complexes with possible agents intended for administration. A more effective method for packaging polynucleotides is the covalent binding of a polynucleotide to an administration vehicle. However, attachment to the polymer can inhibit polynucleotide activity in the cell. When creating the invention, it was found that by attaching the polynucleotide to the polymer through a reversible linker, which cleaves after the introduction of the polynucleotide into the cell, a functionally active polynucleotide can be introduced into the cell in vivo. The reversible linker is chosen so that it undergoes chemical transformation (for example, cleavage) when it is in certain physiological conditions (for example, in the reducing medium of the cell cytoplasm). The attachment of a polynucleotide to a polymer intended for administration or having activity against membranes increases the efficiency of introducing the polynucleotide into the cell in vivo. The release of the polynucleotide from the polymer by cleavage of the reversible bond facilitates the interaction of the polynucleotide with the corresponding cellular components with the manifestation of activity.

Помимо полинуклеотидов можно вводить в клетки in vivo с использованием описанных поликонъюгатов в качестве носителей также и другие не обладающие способностью проникать через мембрану молекулы или молекулы с невысокой способностью проникать через мембраны. Молекулы, пригодные для обратимого присоединения к обладающему активностью в отношении мембран полимеру, включают: белки, антитела, фрагменты антител, факторы транскрипции, низкомолекулярные лекарственные средства, противораковые лекарственные средства и другие синтетические молекулы, включая молекулы, которые оказывают действие на транскрипцию.In addition to polynucleotides, it is possible to introduce in vivo cells using the described polyconjugates as carriers also other molecules that cannot penetrate the membrane or molecules with a low ability to penetrate the membranes. Molecules suitable for reversible addition to a membrane-active polymer include: proteins, antibodies, antibody fragments, transcription factors, low molecular weight drugs, anti-cancer drugs, and other synthetic molecules, including molecules that affect transcription.

Присоединение не обладающей способностью проникать через мембраны молекулы к обладающему активностью в отношении мембран полимеру позволяет получать носитель, имеющий пригодный размер для введения in vivo. Описанные молекулярные конъюгаты в основном состоят из полимера и имеют размер и обеспечивающие направленный перенос свойства, такие же, которые известны для других полимеров. Для введения внутрь сосудов (системное введение) носитель должен обладать способностью преодолевать эндотелиальный барьер для достижения представляющих интерес паренхимных клеток. Наиболее крупные эндотелиальные «окна» (отверстия в эндотелиальном барьере) находятся в печени и имеют средний диаметр примерно 100 нм. Трансэпителиальные поры в других органах существенно меньше. Например, известно, что мышечный эпителий имеет структуру, в которой присутствует большое количество мелких пор с радиусом 4 нм и меньшее количество более крупных пор с радиусом 20-30 нм. Размер носителя для введения полинуклеотида также важен для процесса проникновения в клетку. Считается, что клеточная интернализация посредством эндоцитоза ограничена комплексами диаметром не более примерно 100 нм, т.е. размером эндоцитозных пузырьков. Предлагаемые в изобретении конъюгаты имеют размер менее 100 нм, болеее предпочтительно менее 50 нм и наиболее предпочтительно менее 20 нМ или менее 10 нм.Addition of a membrane-incompetent molecule to a membrane-active polymer allows a carrier having a suitable size for in vivo administration. The described molecular conjugates are mainly composed of a polymer and are sized and provide directional transfer properties, the same as those known for other polymers. For vascular administration (systemic administration), the carrier must be able to cross the endothelial barrier to achieve parenchymal cells of interest. The largest endothelial “windows” (openings in the endothelial barrier) are in the liver and have an average diameter of about 100 nm. Transepithelial pores in other organs are significantly smaller. For example, it is known that muscle epithelium has a structure in which a large number of small pores with a radius of 4 nm and a smaller number of larger pores with a radius of 20-30 nm are present. The size of the carrier for introducing the polynucleotide is also important for the process of penetration into the cell. It is believed that cellular internalization through endocytosis is limited to complexes with a diameter of not more than about 100 nm, i.e. the size of endocytotic vesicles. The conjugates of the invention have a size of less than 100 nm, more preferably less than 50 nm, and most preferably less than 20 nM or less than 10 nm.

Почечная ультрафильтрация представляет собой один из основных путей элиминации гидрофильных белков, полимеров и конъюгатов полимер-белок из крови. Среди параметров, влияющих на этот процесс, следует отметить химический состав, размер, заряд. Глобулярные белки с молекулярной массой свыше 70 кДа, как правило, не подвергаются клиренсу посредством почечной ультрафильтрации. Таким образом, конъюгация со стабилизаторами стерической конфигурации, такими как ПЭГ, снижает почечный клиренс в результате увеличения эффективного молекулярного размера полимеров, к которым они присоединены. Ультрафильтрация ПЭГ с молекулярной массой менее 8 кДа не ограничена, в то время как ультрафильтрация ПЭГ с массой 8-30 кДа регулируется молекулярным размером. Элиминация ПЭГ с молекулярной массой, превышающей 30 кДа, резко снижается. По этой причине предпочтительными являются несущие маскирующий агент конъюгаты полимер-полинуклеотид, общая масса которых превышает примерно 10 кДа, превышает примерно 20 кДа или превышает примерно 30 кДа. Помимо меньшей подверженности почечной ультрафильтрации, полимер с высокой молекулярной массой может в большей степени накапливаться в проницаемых тканях, таких как опухоли, в результате пассивной увеличенной проницаемости и механизма удерживания.Renal ultrafiltration is one of the main ways of eliminating hydrophilic proteins, polymers and polymer-protein conjugates from the blood. Among the parameters affecting this process, it should be noted the chemical composition, size, charge. Globular proteins with a molecular weight of over 70 kDa, as a rule, do not undergo clearance through renal ultrafiltration. Thus, conjugation with stabilizers of a steric configuration, such as PEG, reduces renal clearance by increasing the effective molecular size of the polymers to which they are attached. Ultrafiltration of PEG with a molecular weight of less than 8 kDa is not limited, while ultrafiltration of PEG with a mass of 8-30 kDa is regulated by molecular size. Elimination of PEG with a molecular mass exceeding 30 kDa decreases sharply. For this reason, polymer-polynucleotide conjugates carrying a masking agent are preferred, the total mass of which exceeds about 10 kDa, exceeds about 20 kDa, or exceeds about 30 kDa. In addition to less exposure to renal ultrafiltration, a polymer with a high molecular weight can accumulate to a greater extent in permeable tissues, such as tumors, as a result of passive increased permeability and retention mechanism.

ПолинуклеотидPolynucleotide

Понятие полинуклеотид или нуклеиновая кислота, или полинуклеиновая кислота в данной области относится к полимеру, содержащему по меньшей мере два нуклеотида. Нуклеотиды представляют собой мономерные звенья полинуклеотидных полимеров. Полинуклеотиды, имеющие менее 120 мономерных звеньев, часто называют олигонуклеотидами. Встречающиеся в естественных условиях нуклеиновые кислоты имеют дезоксирибозо- или рибозофосфатный каркас. Не встречающийся в естественных условиях или синтетический полинуклеотид представляет собой полинуклеотид, который полимеризован in vitro или в бесклеточной системе и содержит такие же или сходные основания, но может иметь тип каркаса, отличный от встречающегося в естественных условиях рибозо- или дезоксирибозофосфатного каркаса. Полинуклеотиды можно синтезировать с помощью любых известных в данной области методов. Полинуклеотидные каркасы, известные в данной области, включают: ПНК (пептидные нуклеиновые кислоты), фосфоротиоаты, фосфородиамидаты, морфолины и другие варианты фосфатного каркаса нативных нуклеиновых кислот. Основания представляют собой пурины и пиримидины, которые в свою очередь включают встречающиеся в естественных условиях соединения, такие как аденин, тимин, гуанин, цитозин, урацил, инозин, и аналоги встречающихся в естественных условиях оснований. Синтетические производные пуринов и пиримидинов включают, но не ограничиваясь только ими, модификации, которые приводят к появлению новых реактивных групп в нуклеотиде, таких как, но не ограничиваясь только ими, амины, спирты, тиолы, карбоксилаты и галоидалкилы. Под это понятие подпадают также все известные аналоги ДНК и РНК. Понятие полинуклеотид включает дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК) и комбинации ДНК, РНК и других встречающихся в естественных условиях и синтетических нуклеотидов.The term polynucleotide or nucleic acid or polynucleic acid in this field refers to a polymer containing at least two nucleotides. Nucleotides are monomeric units of polynucleotide polymers. Polynucleotides having less than 120 monomer units are often referred to as oligonucleotides. Naturally occurring nucleic acids have a deoxyribose or ribose phosphate backbone. A non-naturally occurring or synthetic polynucleotide is a polynucleotide that is polymerized in vitro or in a cell-free system and contains the same or similar bases, but may have a type of scaffold different from the naturally occurring ribose or deoxyribose phosphate scaffold. Polynucleotides can be synthesized using any methods known in the art. Polynucleotide scaffolds known in the art include: PNA (peptide nucleic acids), phosphorothioates, phosphorodiamidates, morpholines, and other variants of the phosphate scaffold of native nucleic acids. The bases are purines and pyrimidines, which in turn include naturally occurring compounds such as adenine, thymine, guanine, cytosine, uracil, inosine, and analogues of naturally occurring bases. Synthetic derivatives of purines and pyrimidines include, but are not limited to, modifications that lead to the appearance of new reactive groups in the nucleotide, such as, but not limited to, amines, alcohols, thiols, carboxylates and haloalkyls. This concept also includes all known analogues of DNA and RNA. The term polynucleotide includes deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA) and combinations of DNA, RNA and other naturally occurring and synthetic nucleotides.

ДНК может иметь форму кДНК, полимеризованной in vitro ДНК, плазмидной ДНК, фрагментов плазмидной ДНК, генетического материала, полученного из вируса, линейной ДНК, векторов (Р1, РАС, ВАС, YAC и искусственные хромосомы), экспрессионных векторов, кассет экспрессии, химерных последовательностей, рекомбинантной ДНК, хромосомной ДНК, олигонуклеотида, аптисмысловой ДНК или производных указанных групп. РНК может иметь форму матричной РНК (мРНК), полимеризованной in vitro РНК, рекомбинантной РНК, олигонуклеотидной РНК, транспортной РНК (тРНК), малой ядерной РНК (мяРНК), рибосомной РНК (рРНК), химерной последовательности, антисмысловой РНК, интерферирующей РНК, малой интерферирующей РНК (siPHK), микроРНК (миРНК), рибозимой, внешних направляющих последовательностей, малых не матричных РНК (snmPHK), нетранслируемых РНК (utPHK), snoPHK (24-меры, модифицированные snmPHK, которые действуют путем антисмыслового механизма), крошечных некодирующих РНК (tncPHK), малой РНК-шпильки (shRNA) или производных указанных групп. Кроме того, ДНК и РНК могут иметь одну, две, три или четыре цепи. Двух-, трех- и четырехцепочечный полинуклеотид может содержать и РНК, и ДНК или другие комбинации встречающихся в естественных условиях и/или синтетических нуклеиновых кислот.DNA may take the form of cDNA, in vitro polymerized DNA, plasmid DNA, fragments of plasmid DNA, genetic material derived from virus, linear DNA, vectors (P1, PAC, BAC, YAC and artificial chromosomes), expression vectors, expression cassettes, chimeric sequences , recombinant DNA, chromosomal DNA, oligonucleotide, aptisense DNA or derivatives of these groups. RNA can take the form of template RNA (mRNA), in vitro polymerized RNA, recombinant RNA, oligonucleotide RNA, transport RNA (tRNA), small nuclear RNA (snRNA), ribosomal RNA (rRNA), chimeric sequence, antisense RNA, interfering RNA, small interfering RNA (siPHK), microRNA (siRNA), ribozyme, external guide sequences, small non-matrix RNAs (snmPHK), untranslated RNA (utPHK), snoPHK (24-measures modified by snmPHK that act by antisense mechanism), tiny non-coding RNAs (tncPHK), small RNA spike bk (shRNA) or derivatives of these groups. In addition, DNA and RNA can have one, two, three or four chains. A two-, three- and four-stranded polynucleotide can contain both RNA and DNA or other combinations of naturally occurring and / or synthetic nucleic acids.

Блокирующий полинуклеотид представляет собой полинуклеотид, который воздействует на функцию или экспрессию ДНК или РНК. Блокирующие полинуклеотиды не транслируются в белок, но их присутствие или экспрессия в клетке изменяет экспрессию или функцию клеточных генов или РНК. Блокирующие полинуклеотиды вызывают деградацию или ингибируют функцию или трансляцию конкретной клеточной РНК, как правило, мРНК, специфическим для последовательности образом. Таким образом, ингибирование РНК может эффективно ингибировать экспрессию гена, с которого РНК транскрибируется. В контексте настоящего описания подразумевается, что блокирующий полинуклеотид можно выбирать из ряда, включающего такие элементы, как: антисмысловой олигонуклеотид, взаимодействующий с РНК полинуклеотид, dsPHK, siPHK, миРНК, hPHK, рибозим, hammerhead-рибозим (рибозим типа «головки молотка»), внешняя направляющая последовательность (US 5962426), snoPHK, образующая тройную спираль, транскрибируемая с участием олигонуклеотидной РНК-полимеразы II ДНК, которая кодирует блокирующий полинуклеотид, ДНК, транскрибируемые с участием РНК-полимеразы III, которые кодируют блокирующий полинуклеотид. Блокирующий полинуклеотид может представлять собой ДНК, РНК, комбинацию РНК и ДНК, или может содержать не встречающиеся в естественных условиях или синтетические нуклеотиды.A blocking polynucleotide is a polynucleotide that affects the function or expression of DNA or RNA. Blocking polynucleotides are not translated into the protein, but their presence or expression in the cell alters the expression or function of cell genes or RNA. Blocking polynucleotides cause degradation or inhibit the function or translation of a particular cellular RNA, typically mRNA, in a sequence-specific manner. Thus, inhibition of RNA can effectively inhibit the expression of a gene from which RNA is transcribed. In the context of the present description, it is understood that the blocking polynucleotide can be selected from a number including elements such as: an antisense oligonucleotide interacting with an RNA polynucleotide, dsRNA, siRNA, miRNA, hRNA, ribozyme, hammerhead ribozyme (hammerhead type ribozyme), external guide sequence (US 5962426), snoRNA forming a triple helix transcribed with oligonucleotide RNA polymerase II DNA that encodes a blocking polynucleotide, DNA transcribed with RNA polymerase III that encodes ie blocking polynucleotide. The blocking polynucleotide may be DNA, RNA, a combination of RNA and DNA, or may contain non-naturally occurring or synthetic nucleotides.

Блокирующие полинуклеотиды можно полимеризовать in vitro, они могут быть рекомбинантными, содержать химерные последовательности или производные указанных групп. Блокирующий полинуклеотид может содержать рибонуклеотиды, дезоксирибонуклеотиды, синтетические нуклеотиды или любую приемлемую комбинацию, ингибирующую РНК- или ген-мишень.Blocking polynucleotides can be polymerized in vitro, they can be recombinant, contain chimeric sequences or derivatives of these groups. The blocking polynucleotide may comprise ribonucleotides, deoxyribonucleotides, synthetic nucleotides, or any suitable combination that inhibits an RNA or target gene.

Полинуклеотид, принимающий участие в РНК-интерференции (PHKi) (PHKi-полинуклеотид), представляет собой молекулу, которая может индуцировать РНК-интерференцию путем воздействия на механизм пути РНК-интерференции в клетках млекопитающих, в результате чего происходит нарушение или ингибирование трансляции транскриптов матричной РНК (мРНК) трансгена специфическим для последовательности образом. Два основных PHKi-полинуклеотида представляют собой малые (или короткие) интерферирующие РНК (siPHK) и микроРНК (миРНК). Однако, как установлено, и другие полинуклеотиды также могут опосредовать РНК-интерференцию. PHKi-полинуклеотиды можно выбирать из группы, включающей: siPHK, микроРНК, двухцепочечную РНК (dsPHK), короткую РНК-шпильку (shPHK) и кассеты экспрессии, кодирующие РНК, если они обладают способностью индуцировать РНК-интерференцию. siPHK содержит двухцепочечную структуру, как правило, состоящую из 15-50 пар оснований и предпочтительно из 21-25 пар оснований, и имеющую нуклеотидную последовательность, которая идентична (полностью комплементарна) или практически идентична (частично комплементарна) кодирующей последовательности в экспрнессируемом гене-мишени или РНК внутри клетки. siPHK может иметь состоящие из двух нуклеотидов 3′-выступающие концы. siPHK может состоять из двух ренатурированных полинуклеотидов или одного полинуклеотида, который образует структуру типа шпильки. Молекула siPHK, предлагаемая в изобретении, содержит смысловую область и антисмысловую область. В одном из вариантов осуществления изобретения siPHK, входящие в конъюгат, состоят из двух олигонуклеотидных фрагментов, при этом один фрагмент содержит нуклеотидную последовательность антисмысловой цепи молекулы siPHK, а второй фрагмент содержит нуклеотидную последовательность смысловой области молекулы siPHK. В другом варианте осуществления изобретения смысловую цепь соединяют с антисмысловой цепью через линкерную молекулу, такую как полинуклеотидный линкер или ненуклеотидный линкер. МикроРНК (миРНК) представляют собой генные продукты в виде малых некодирующих РНК, состоящих примерно из 22 nt (нуклеотидов), которые вызывают деструкцию или подавление трансляции их мРНК-мишеней. Если комплементарность между миРНК и мРНК-мишенью является частичной, то трансляция мРНК-мишени подавляется, а если комплементарность является более полной, то мРНК-мишень расщепляется. В случае миРНК комплекс связывается с сайтами-мишенями, обычно локализованными в 3′ UTR мРНК, которая, как правило, имеет лишь частичную гомологию с миРНК. «Область затравки», т.е. участок, состоящий примерно из 7 последовательных нуклеотидов на 5′-конце миРНК, который осуществляет точное спаривание оснований с ее мишенью, играет основную роль в специфичности миРНК. Связывание комплекса RISC (РНК-индуцируемый комплекс выключения гена)/миРНК с мРНК может приводить либо к подавлению трансляции белка, либо к расщеплению и деградации мРНК. Согласно современным данным расщепление мРНК главным образом происходит, если существует точная гомология по всей длине миРНК и ее мишени, а не только в важной для спаривания оснований ее области затравки (Pillai и др., 2007).A polynucleotide involved in RNA interference (PHKi) (a PHKi polynucleotide) is a molecule that can induce RNA interference by affecting the mechanism of the RNA interference pathway in mammalian cells, resulting in disruption or inhibition of translation of matrix RNA transcripts (mRNA) of the transgene in a sequence-specific manner. The two main PHKi polynucleotides are small (or short) interfering RNAs (siRNAs) and miRNAs (siRNAs). However, it has been found that other polynucleotides can also mediate RNA interference. PHKi polynucleotides can be selected from the group consisting of: siRNA, miRNA, double-stranded RNA (dsRNA), short RNA hairpin (shRNA) and expression cassettes encoding RNA, if they are capable of inducing RNA interference. siRNA contains a double-stranded structure, typically consisting of 15-50 base pairs and preferably 21-25 base pairs, and having a nucleotide sequence that is identical (fully complementary) or almost identical (partially complementary) to the coding sequence in the expressed target gene or RNA inside the cell. siRNA can have two nucleotides of 3'-protruding ends. siRNA can consist of two renatured polynucleotides or one polynucleotide that forms a hairpin-like structure. The siRNA molecule of the invention contains a sense region and an antisense region. In one embodiment, the siRNAs included in the conjugate are composed of two oligonucleotide fragments, one fragment containing the nucleotide sequence of the antisense strand of the siRNA molecule, and the second fragment containing the nucleotide sequence of the sense region of the siRNA molecule. In another embodiment, the sense strand is connected to the antisense strand via a linker molecule, such as a polynucleotide linker or non-nucleotide linker. MicroRNAs (miRNAs) are gene products in the form of small non-coding RNAs, consisting of approximately 22 nt (nucleotides), which cause the destruction or suppression of translation of their target mRNAs. If the complementarity between the siRNA and the target mRNA is partial, then the translation of the target mRNA is suppressed, and if the complementarity is more complete, the target mRNA is cleaved. In the case of siRNA, the complex binds to target sites, usually localized in 3 ′ UTR mRNA, which, as a rule, has only partial homology with siRNA. "Seed area", i.e. the site, consisting of about 7 consecutive nucleotides at the 5′-end of the siRNA, which performs exact base pairing with its target, plays a major role in siRNA specificity. The binding of the RISC complex (RNA-induced gene shutdown complex) / siRNA to mRNA can lead to either inhibition of protein translation or to cleavage and degradation of mRNA. According to current data, mRNA cleavage mainly occurs if there is exact homology along the entire length of the siRNA and its target, and not only in the seed region important for base pairing (Pillai et al., 2007).

Антисмысловой олигонуклеотид представляет собой полинуклеотид, содержащий последовательность, которая комплементарна последовательности, присутствующей в мРНК-мишени. Антисмысловой олигонуклеотид связывается (спаривается) с мРНК специфическим для последовательности образом. Это связывание может препятствовать связыванию других клеточных ферментов с мРНК, что приводит к ингибированию трансляции мРНК или расщеплению мРНК.An antisense oligonucleotide is a polynucleotide containing a sequence that is complementary to the sequence present in the target mRNA. The antisense oligonucleotide binds (mates) to the mRNA in a sequence-specific manner. This binding may interfere with the binding of other cellular enzymes to mRNA, resulting in inhibition of mRNA translation or mRNA cleavage.

Внешние направляющие последовательности представляют собой антисмысловые олигорибонуклеотиды, которые индуцируют опосредуемое РНКазой Р расщепление РНК-мишени путем формирования предшественника РНК-подобного комплекса (US 5624824).External guide sequences are antisense oligoribonucleotides that induce RNAse P-mediated cleavage of the target RNA by forming the precursor of the RNA-like complex (US 5624824).

Рибозимы представляют собой, как правило, олигонуклеотиды РНК, которые содержат последовательность, комплементарную РНК-транскрипту-мишени, и последовательность РНК, которая действует в качестве фермента, расщепляя РНК-транскрипт. Расщепление мРНК препятствует трансляции.Ribozymes are typically RNA oligonucleotides that contain a sequence complementary to the target RNA transcript and an RNA sequence that acts as an enzyme by cleaving the RNA transcript. Cleavage of mRNA inhibits translation.

Олигонуклеотид, который образует блокирующий полинуклеотид, может включать концевой кэп на 5′-конце, 3′-конце или и на 5′-, и на 3′-концах. Копирующий фрагмент может представлять собой, но не ограничиваясь только ими, инвертированный остаток рибозы в молекуле ДНК, лишенной азотистого основания, инвертированный дезокситимидиновый остаток, тимидиновый остаток или 3′-глицерильную модификацию.An oligonucleotide that forms a blocking polynucleotide may include an end cap at the 5′-end, 3′-end, or both at the 5′- and 3′-ends. The copying fragment can be, but not limited to, an inverted ribose residue in a DNA molecule lacking a nitrogenous base, an inverted deoxythymidine residue, a thymidine residue, or a 3′-glyceryl modification.

Транскрибируемые при участии РНК-полимеразы II и III ДНК могут транскрибироваться в клетке с образованием малых РНК-шпилек, которые могут функционировать в качестве siPHK, индивидуальных смысловых и антисмысловых siPHK с линейными цепями или линейных РНК, которые могут функционировать в качестве антисмысловой РНК. Транскрибируемые при участии РНК-полимеразы III ДНК содержат промоторы, выбранные из ряда, включающего: U6-промоторы, H1-промоторы и tPHK-промоторы. Промоторы РНК-полимеразы II включают промоторы U1, U2, U4 и U5, промоторы мяРНК промоторы микроРНК и промоторы мРНК.DNA transcribed with the participation of RNA polymerase II and III can be transcribed in the cell to form small RNA hairpins that can function as siRNAs, individual sense and antisense siRNAs with linear chains or linear RNAs that can function as antisense RNA. DNA transcribed with the participation of RNA polymerase III contains promoters selected from the series including: U6 promoters, H1 promoters, and tRNA promoters. RNA polymerase II promoters include U1, U2, U4, and U5 promoters, mRNA promoters, miRNA promoters, and mRNA promoters.

Перечень известных последовательностей миРНК можно почерпнуть из баз данных, поддерживаемых среди прочего такими исследовательскими организациями, как Wellcome Trust Sanger Institute, Penn Center for Bioinformatics, Memorial Sloan Kettering Cancer Center и European Molecule Biology Laboratory. Данные об эффективности последовательностей siPHK и местах связывания конъюгатов также подробно описаны в соответствующей литературе. PHKi-молекулы легко можно создавать и получать с помощью методик, известных в данной области. Кроме того, существуют компьютерные средства для повышения шанса обнаружения эффективных и специфических мотивов последовательностей (Pei и др., 2006, Reynolds и др., 2004, Khvorova и др., 2003, Schwarz и др., 2003, Ui-Tei и др., 2004, Heale и др., 2005, Chalk и др., 2004, Amarzguioui и др., 2004).A list of known siRNA sequences can be obtained from databases maintained by, inter alia, research organizations such as the Wellcome Trust Sanger Institute, Penn Center for Bioinformatics, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, and European Molecule Biology Laboratory. Data on the effectiveness of siRNA sequences and conjugate binding sites are also described in detail in the relevant literature. PHKi molecules can easily be created and prepared using techniques known in the art. In addition, computer tools exist to increase the chance of detecting effective and specific sequence motifs (Pei et al., 2006, Reynolds et al., 2004, Khvorova et al., 2003, Schwarz et al., 2003, Ui-Tei et al. 2004, Heale et al. 2005; Chalk et al. 2004; Amarzguioui et al. 2004).

Полинуклеотиды, предлагаемые в изобретении, можно химически модифицировать. Применение химически модифицированного полинуклеотида может улучшать различные свойства полинуклеотида, включая, но не ограничиваясь только ими: устойчивость к расщеплению нуклеазами in vivo, поглощение клеткой, активность и специфическую для последовательности гибридизацию. Примерами таких химических модификаций являются, но не ограничиваясь только ими: фосфоротиоатные межнуклеотидные связи, 2′-O-метилрибонуклеотиды, 2′-дезокси-2′-фторрибонуклеотиды, 2′-дезоксирибонуклеотиды, состоящие из «универсальных оснований» нуклеотиды, 5-С-метилнуклеотиды и включение инвертированного остатка рибозы в молекулу ДНК, лишенную азотистого основания. Установлено, что эти химические модификации при их применении в различных полинуклеотидных конструкциях сохраняют активность полинуклеотида в клетках, в то же время резко повышая стабильность в сыворотке этих соединений. Химически модифицированная siPHK может также снижать до минимально возможного уровня возможность активации интерферонов в организме человека.The polynucleotides of the invention can be chemically modified. The use of chemically modified polynucleotide can improve various properties of the polynucleotide, including, but not limited to: resistance to in vivo degradation by nucleases, cell uptake, activity, and sequence specific hybridization. Examples of such chemical modifications include, but are not limited to: phosphorothioate internucleotide bonds, 2′-O-methylribonucleotides, 2′-deoxy-2′-fluorribonucleotides, 2′-deoxyribonucleotides consisting of “universal bases” nucleotides, 5-C- methyl nucleotides and the inclusion of an inverted ribose residue in a DNA molecule lacking a nitrogenous base. It has been established that these chemical modifications, when applied to various polynucleotide constructs, retain polynucleotide activity in cells, while at the same time sharply increasing the stability in serum of these compounds. Chemically modified siRNA can also reduce the ability to activate interferons in humans to the lowest possible level.

В одном из вариантов осуществления изобретения химически модифицированный PHKi-полинуклеотид, предлагаемый в изобретении, содержит дуплекс, который имеет две цепи, при этом одна или обе цепи могут быть модифицированы, где каждая цепь содержит от примерно 19 до примерно 29 (например, примерно 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 или 29) нуклеотидов. В одном из вариантов осуществления изобретения PHKi-полинуклеотид, предлагаемый в изобретении, содержит один или несколько модифицированных нуклеотидов, сохраняя способность опосредовать процесс PHKi внутри клетки или реконструированной системе in vitro. PHKi-полинуклеотид можно модифицировать, при этом химическая модификация затрагивает один или несколько (например, примерно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более) нуклеотидов. PHKi-полинуклеотид, предлагаемый в изобретении, может содержать определенный процент модифицированных нуклеотидов относительно общего количества нуклеотидов, присутствующих PHKi-полинуклеотиде. Сам по себе PHKi-полинуклеотид, предлагаемый в изобретении, может в целом содержать модифицированные нуклеотиды примерно в 5-100% нуклеотидных положений (например, в 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% или 100% нуклеотидных положений). Фактический процент модифицированных нуклеотидов, присутствующих в данном PHKi-полинуклеотиде, зависит от общего количества нуклеотидов, присутствующих в PHKi-полинуклеотиде. Если PHKi-полинуклеотид является одноцепочечным, то процентное содержание модифицированных нуклеотидов можно определять в зависимости от общего количества нуклеотидов, присутствующих в одноцепочечном PHKi-полинуклеотиде. Аналогично этому, если PHKi-полинуклеотид является двухцепочечным, то процентное содержание модифицированных нуклеотидов можно определять в зависимости от общего количества нуклеотидов, присутствующих в смысловой цепи, антисмысловой цепи или и смысловой, и антисмысловой цепях. Кроме того, фактический процент модифицированных нуклеотидов, присутствующих в данном PHKi-полинуклеотиде может зависеть также от общего количества пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, присутствующих в PHKi-полинуклеотиде. Например, при этом все пиримидиновые нуклеотиды и/или все пуриновые нуклеотиды, присутствующие в PHKi-полинуклеотиде, могут быть модифицированными.In one embodiment of the invention, the chemically modified PHKi polynucleotide of the invention comprises a duplex that has two strands, wherein one or both strands may be modified, where each strand contains from about 19 to about 29 (for example, about 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 or 29) nucleotides. In one embodiment, the PHKi polynucleotide of the invention contains one or more modified nucleotides, while retaining the ability to mediate the PHKi process within a cell or in vitro reconstructed system. A PHKi polynucleotide can be modified, with a chemical modification affecting one or more (e.g., about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more) nucleotides. The PHKi polynucleotide of the invention may contain a certain percentage of modified nucleotides relative to the total number of nucleotides present in the PHKi polynucleotide. The PHKi polynucleotide of the invention itself may generally contain modified nucleotides at about 5-100% of the nucleotide positions (e.g., at 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% of the nucleotide positions). The actual percentage of modified nucleotides present in a given PHKi polynucleotide depends on the total number of nucleotides present in a PHKi polynucleotide. If the PHKi polynucleotide is single stranded, then the percentage of modified nucleotides can be determined depending on the total number of nucleotides present in the single stranded PHKi polynucleotide. Similarly, if the PHKi polynucleotide is double stranded, the percentage of modified nucleotides can be determined depending on the total number of nucleotides present in the sense strand, antisense strand, or both sense and antisense strands. In addition, the actual percentage of modified nucleotides present in a given PHKi polynucleotide may also depend on the total number of purine and pyrimidine nucleotides present in the PHKi polynucleotide. For example, all pyrimidine nucleotides and / or all purine nucleotides present in the PHKi polynucleotide can be modified.

PHKi-полинуклеотид модулирует экспрессию РНК, кодируемую геном. Поскольку множество генов могут иметь определенный уровень гомологии их последовательностей, то PHKi-полинуклеотид можно создавать таким образом, чтобы его мишенью был класс генов, обладающих достаточной гомологией последовательностей. Так, PHKi-полинуклеотид может содержать последовательность, комплементарную последовательностям, которые характерны для различных генов-мишеней, или являются уникальными для специфического гена-мишени. Таким образом, можно создавать PHKi-полинуклеотид, мишенью которого будут консервативные области последовательности РНК, которые имеют гомологию с несколькими генами, тем самым оказывая направленное воздействие на несколько генов в семействах генов (например, различные изоформы гена, полученные в результате сплайсинга варианты, мутантные гены и т.д.). В другом варианте осуществления изобретения PHKi-полинуклеотид можно создавать так, чтобы его мишенью являлась последовательность, которая является уникальной для специфической последовательности РНК индивидуального гена.The PHKi polynucleotide modulates RNA expression encoded by the gene. Since many genes can have a certain level of homology of their sequences, the PHKi polynucleotide can be created so that its target is a class of genes with sufficient sequence homology. Thus, a PHKi polynucleotide may contain a sequence complementary to sequences that are characteristic of different target genes, or are unique to a specific target gene. Thus, it is possible to create a PHKi polynucleotide whose target will be conservative regions of the RNA sequence that have homology with several genes, thereby exerting a targeted effect on several genes in gene families (for example, various isoforms of a gene, variants resulting from splicing, mutant genes etc.). In another embodiment, the PHKi polynucleotide can be designed so that its target is a sequence that is unique to a specific RNA sequence of an individual gene.

Понятие комплементарность относится к способности полинуклеотида образовывать водородную(ые) связь(и) с другой полинуклеотидной последовательностью либо согласно традиционному предложенному Уотсоном-Криком типу или согласно другому нетрадиционному типу. Касательно полинуклеотидных молекул, предлагаемых в настоящем изобретении, свободная энергия связывания полинуклеотидной молекулы с ее мишенью (эффекторный сайт связывания) или комплементарнной последовательностью, является достаточной для того, чтобы происходил процессинг соответствующей функции полинуклеотида, например, ферментативное расщепление мРНК или ингибирование трансляции. Определение свободной энергии связывания для молекул нуклеиновых кислот хорошо известно в данной области (Frier и др., 1986, Turner и др., 1987). Процент комплементарности свидетельствует о проценте оснований в состоящей из смежных нуклеотидов цепи в первой полинуклеотидной молекуле, которые могут образовывать водородные связи (например, спаривание оснований согласно модели Уотсона-Крика), со второй полинуклеотидной последовательностью (например, 5, 6, 7, 8, 9, 10 из 10 соответствуют 50%, 60%, 70%, 80%, 90% и 100% комплементарности). Полная комплементарность означает, что все основания в состоящей из смежных нуклеотидов цепи полинуклеотидной последовательности связаны с помощью водородной связи с таким же количеством смежных оснований во второй полинуклеотидной последовательности.The concept of complementarity refers to the ability of a polynucleotide to form hydrogen (s) link (s) with another polynucleotide sequence, either according to the traditional type proposed by Watson-Crick or according to another non-traditional type. Regarding the polynucleotide molecules of the present invention, the free binding energy of the polynucleotide molecule to its target (effector binding site) or complementary sequence is sufficient for processing of the corresponding function of the polynucleotide, for example, enzymatic cleavage of mRNA or inhibition of translation. The determination of free binding energy for nucleic acid molecules is well known in the art (Frier et al., 1986; Turner et al., 1987). The percentage of complementarity indicates the percentage of bases in the chain of adjacent nucleotides in the first polynucleotide molecule that can form hydrogen bonds (for example, base pairing according to the Watson-Crick model), with the second polynucleotide sequence (for example, 5, 6, 7, 8, 9 , 10 out of 10 correspond to 50%, 60%, 70%, 80%, 90% and 100% complementarity). Complete complementarity means that all bases in a chain of a polynucleotide sequence consisting of adjacent nucleotides are hydrogen bonded to the same number of adjacent bases in the second polynucleotide sequence.

Под ингибированием, понижающей регуляцией или «выключением» экспрессии гена подразумевают, что экспрессия гена, оцененная по уровню РНК, транскрибированной с гена, или уровню полипептида, белка или субъединицы белка, транслируемого с РНК, понижена по сравнению с тем, когда содержащие блокирующий полинуклеотид конъюгаты, предлагаемые в изобретении, отсутствуют. Ингибирование, понижающая регуляция или «выключение» экспрессии гена с помощью полинуклеотида, введенного с использованием композиций, предлагаемых в изобретении, предпочтительно являются более низкими по сравнению с уровнем, обнаруженным в присутствии контрольной инактивирующей нуклеиновой кислоты с реорганизованной (скремблированной) последовательностью или инактивирующими ошибочными спариваниями, или в отсутствии конъюгации полинуклеотида с маскирующим полимером.By inhibiting, down-regulating, or “turning off” gene expression, it is meant that gene expression estimated by the level of RNA transcribed from the gene, or the level of the polypeptide, protein, or subunit of the protein translated from RNA, is reduced compared to when the conjugates containing blocking polynucleotide are proposed in the invention are absent. Inhibition, down regulation, or “shutting down” of gene expression using a polynucleotide introduced using the compositions of the invention is preferably lower than that found in the presence of a control inactivating nucleic acid with a reorganized (scrambled) sequence or inactivating mismatches, or in the absence of conjugation of the polynucleotide with a masking polymer.

Введенный полинуклеотид может находиться в цитоплазме или ядре вне эндогенного генетического материала. В другом варианте ДНК может рекомбинироваться с (становиться частью) эндогенным генетическим материалом. Рекомбинация может приводить к встраиванию ДНК в хромосомную ДНК путем либо гомологичной, либо негомологичной рекомбинации.The introduced polynucleotide may be located in the cytoplasm or nucleus outside the endogenous genetic material. In another embodiment, the DNA can recombine with (become part of) endogenous genetic material. Recombination can lead to the incorporation of DNA into chromosomal DNA by either homologous or non-homologous recombination.

Полинуклеотид можно вводить в клетку для экспрессии экзогенной нуклеотидной последовательности, для ингибирования, элиминации, повышения или изменения экспрессии эндогенной нуклеотидной последовательности или воздействия на специфические физиологические характеристики, которые в норме не ассоциированы с клеткой.A polynucleotide can be introduced into a cell to express an exogenous nucleotide sequence, to inhibit, eliminate, increase or alter the expression of an endogenous nucleotide sequence or to affect specific physiological characteristics that are not normally associated with the cell.

Полинуклеотиды могут содержать кассету экспрессии, предназначенную для экспрессии всего или части белка или РНК. Понятие кассета экспрессии относится к встречающемуся в естественных условиях или полученному рекомбинантно полинуклеотиду, который обладает способностью экспрессировать последовательность. Понятие рекомбинантная в контексте настоящего описания относится к полинуклеотидной молекуле, которая состоит из сегментов полинуклеотидов, соединенных с помощью известных в области молекулярной биологии методов. Кассета содержит кодирующую область представляющего интерес гена наряду с любыми другими последовательностями, которые оказывают воздействие на экспрессию представляющей интерес последовательности. Кассета экспрессии, как правило, включает промотор (обеспечивающий инициацию транскрипции) и транскрибируемую последовательность. Необязательно кассета экспрессии может включать, но не ограничиваясь только ими: энхансеры транскрипции, некодирующие последовательности, сигналы сплайсинга, сигналы терминации транскрипции и сигналы полиаденилирования. Кассета экспрессии РНК, как правило, включает кодон инициации трансляции (обеспечивающий инициацию трансляции) и последовательность, кодирующую один или несколько белков. Необязательно кассета экспрессии может включать, но не ограничиваясь только ими, сигналы терминации трансляции, полиаденозиновую последовательность, внутренние рибосомальные сайты проникновения (IRES) и некодирующие последовательности.Polynucleotides may contain an expression cassette designed to express all or part of a protein or RNA. The term “expression cassette” refers to a naturally occurring or recombinantly produced polynucleotide that has the ability to express a sequence. The term recombinant in the context of the present description refers to a polynucleotide molecule, which consists of segments of polynucleotides connected using methods known in the field of molecular biology. The cassette contains the coding region of the gene of interest along with any other sequences that affect the expression of the sequence of interest. The expression cassette typically includes a promoter (providing transcription initiation) and a transcribed sequence. Optionally, an expression cassette may include, but is not limited to: transcription enhancers, non-coding sequences, splicing signals, transcription termination signals, and polyadenylation signals. An RNA expression cassette typically includes a translation initiation codon (providing translation initiation) and a sequence encoding one or more proteins. Optionally, an expression cassette may include, but is not limited to, translation termination signals, a polyadenosine sequence, internal ribosomal entry sites (IRES), and non-coding sequences.

Полинуклеотид может содержать последовательности, которые не обладают конкретной функцией в клетке-мишени, но которые применяют для получения полинуклеотида. Такие последовательности включают, но не ограничиваясь только ими, последовательности, которые необходимы для репликации или отбора полинуклеотида в организме-хозяине.A polynucleotide may contain sequences that do not have a specific function in the target cell, but which are used to produce the polynucleotide. Such sequences include, but are not limited to, sequences that are necessary for replication or selection of a polynucleotide in a host organism.

Понятие ген обычно относится к полинуклеотидной последовательности, которая содержит кодирующие последовательности, необходимые для получения терапевтического полинуклеотида (например, рибозима) или полипептида, или предшественника. Полипептид может кодироваться полноразмерной кодирующей последовательностью или любой частью кодирующей последовательности, если она сохраняет требуемую активность или функциональные свойства (например, ферментативную активность, связывание лиганда, трансдукцию сигнала) полноразмерного полипептида или фрагмента. Под понятие подпадает также кодирующая область гена и включающая последовательности, локализованные по соседству с кодирующей областью и на 5′-, и на 3′-концах на расстоянии примерно 1 т.п.н. или более на любом конце, в результате ген соответствует длине непроцессированной мРНК. Последовательности, которые локализованы на 5′-конце кодирующей области и которые присутствуют в мРНК, обозначают как 5′-нетранслируемые последовательности. Последовательности, которые локализованы на 3′-конце или по ходу транскрипции кодирующей области и которые присутствуют в мРНК, обозначают как 3′-нетранслируемые последовательности. Под понятие ген подпадают как кДНК, так и геномные формы гена. Геномная форма или клон гена содержит кодирующую область, прерываемую некодирующими последовательностями, которые называют интронами, прерывающими областями или прерывающими последовательностями. Интроны представляют собой сегменты гена, которые транскрибируются в ядерную РНК. Интроны могут содержать регуляторные элементы, такие как энхансеры. Интроны изымают или удаляют путем сплайсинга из ядерного или первичного транскрипта; в результаты интроны отсутствуют в зрелом транскрипте РНК. Матричная РНК (мРНК) функционирует в процессе трансляции для придания специфичности последовательности или для упорядочивания аминокислот в возникающем полипептиде. Ген может включать также другие области или последовательности, включая, но не ограничиваясь только ими, промоторы, энхансеры, сайты связывания факторов транскрипции, сигналы полиаденилирования, внутренние рибосомальные сайты проникновения, глушители (silencer), изолирующие последовательности, области присоединения матрикса. Эти последовательности могут примыкать к кодирующей области гена (в пределах 10000 нуклеотидов) или находиться в удаленных сайтах (более 10000 нуклеотидов). Эти некодирующие последовательности оказывают влияние на уровень или скорость транскрипции и/или трансляции гена. Ковалентная модификация гена может влиять на скорость транскрипции (например, метилирование геномной ДНК), стабильность мРНК (например, длина полиаденозинового 3′-хвоста), скорость трансляции (например, 5′-кэп), репарацию нуклеиновых кислот, ядерный транспорт и иммуногенность. Одним из примеров ковалентной модификации нуклеиновой кислоты является воздействие реагентов типа LABELIT® (фирма Mirus Corporation, Мэдисон, шт. Висконсин).The term gene usually refers to a polynucleotide sequence that contains the coding sequences necessary to obtain a therapeutic polynucleotide (e.g., ribozyme) or polypeptide or precursor. A polypeptide can be encoded by a full-sized coding sequence or any part of a coding sequence if it retains the desired activity or functional properties (e.g., enzymatic activity, ligand binding, signal transduction) of a full-sized polypeptide or fragment. The concept also encompasses the coding region of a gene and includes sequences localized in the vicinity of the coding region at both the 5 ′ and 3 ′ ends at a distance of about 1 kb. or more at either end, as a result, the gene corresponds to the length of the unprocessed mRNA. Sequences that are localized at the 5′-end of the coding region and which are present in mRNA are referred to as 5′-untranslated sequences. Sequences that are localized at the 3′-end or in the course of transcription of the coding region and which are present in the mRNA are referred to as 3′-untranslated sequences. The concept of a gene includes both cDNA and genomic forms of the gene. The genomic form or clone of a gene contains a coding region interrupted by non-coding sequences, which are called introns, interrupt regions or interrupt sequences. Introns are segments of a gene that are transcribed into nuclear RNA. Introns may contain regulatory elements, such as enhancers. Introns are removed or removed by splicing from a nuclear or primary transcript; Intron results are absent in the mature RNA transcript. Matrix RNA (mRNA) functions during translation to give specificity to a sequence or to order amino acids in the resulting polypeptide. The gene may also include other regions or sequences, including, but not limited to, promoters, enhancers, transcription factor binding sites, polyadenylation signals, internal ribosomal penetration sites, silencer, isolation sequences, matrix attachment regions. These sequences can be adjacent to the coding region of the gene (within 10,000 nucleotides) or located at remote sites (more than 10,000 nucleotides). These non-coding sequences affect the level or rate of transcription and / or translation of a gene. Covalent modification of a gene can affect transcription rate (e.g. methylation of genomic DNA), mRNA stability (e.g. polyadenosine 3′-tail length), translation rate (e.g. 5′-cap), nucleic acid repair, nuclear transport, and immunogenicity. One example covalent modification of nucleic acid is exposure LABELIT ® type reagents (manufactured by Mirus Corporation, Madison, Wis.).

В контексте настоящего описания понятие экспрессия гена относится к процессу превращения генетической информации, кодируемой в гене, в РНК (например, малая РНК, siPHK, мРНК, рРНК, тРНК или мяРНК) посредством транскрипции дезоксирибонуклеинового гена (например, благодаря ферментативному действию РНК-полимеразы), а для кодирующих белки генов - в белок посредством трансляции мРНК. Экспрессию генов можно регулировать на многих стадиях этого процесса. Понятие повышающая регуляция или активация относится к регуляции, которая повышает производство продуктов экспрессии генов (т.е. РНК или белок), а понятие понижающая активация или подавление относится к регуляции, которая снижает производство. Молекулы (например, факторы транскрипции), которые участвуют в повышающей регуляции или понижающей регуляции, часто называют активатором и репрессорами соответственно.In the context of the present description, the concept of gene expression refers to the process of converting genetic information encoded in a gene into RNA (e.g., small RNA, siRNA, mRNA, rRNA, tRNA or snRNA) by transcription of a deoxyribonucleic gene (e.g., due to the enzymatic action of an RNA polymerase) , and for protein-encoding genes - into a protein through translation of mRNA. Gene expression can be regulated at many stages of this process. The term upregulation or activation refers to a regulation that enhances the production of gene expression products (i.e., RNA or protein), and the term upregulation or inhibition refers to a regulation that reduces production. Molecules (e.g., transcription factors) that are involved in up-regulation or down-regulation are often called activator and repressors, respectively.

Полинуклеотид можно применять в исследовательских целях или для осуществления изменения в клетке, которое можно использовать в терапевтических целях. Введение полинуклеотида в терапевтических целях обычно называют генной терапией. Введение полинуклеотида может приводить к модификации генетического материала, присутствующего в клетке-мишени. Понятие стабильная трансфекция или стабильно трансфектированный, как правило, относится к интродукции и интеграции экзогенного полинуклеотида в геном трансфектированной клетки. Понятие стабильный трансфектант относится к клетке, в которой полинуклеотид стабильно интегрирован в геномную ДНК. Для стабильной трансфекции можно применять также эписомальные векторы, которые реплицируются в процессе деления эукариотической клетки (например, векторы на основе плазмидной ДНК, содержащие сайт инициации репликации вируса папилломы, искусственные хромосомы). Понятие кратковременная трансфекция или кратковременно трансфектированный относится к интродукции полинуклеотида в клетку, в которой не происходит интеграции полинуклеотида в геном трансфектированной клетки. Если полинуклеотид содержит обладающий способностью к экспрессии ген, то кассету экспрессии подвергают регуляторному контролю, который обеспечивает управление экспрессией эндогенных генов в хромосомах. Понятие кратковременный трансфектант относится к клетке, в которой произошло поглощение полинуклеотида, но не произошла интеграция полинуклеотида в ее геномную ДНК.The polynucleotide can be used for research purposes or for making changes in the cell, which can be used for therapeutic purposes. The administration of a polynucleotide for therapeutic purposes is commonly referred to as gene therapy. The introduction of a polynucleotide can lead to modification of the genetic material present in the target cell. The term stable transfection or stably transfected generally refers to the introduction and integration of an exogenous polynucleotide into the genome of a transfected cell. The term stable transfectant refers to a cell in which a polynucleotide is stably integrated into genomic DNA. For stable transfection, episomal vectors that replicate during the division of a eukaryotic cell (for example, plasmid DNA vectors containing the papilloma virus replication initiation site, artificial chromosomes) can also be used. The term short-term transfection or short-term transfected refers to the introduction of a polynucleotide into a cell in which the polynucleotide does not integrate into the genome of the transfected cell. If the polynucleotide contains an expression-capable gene, then the expression cassette is subjected to regulatory control, which controls the expression of endogenous genes on the chromosomes. The term “short-term transfectant” refers to a cell in which polynucleotide uptake occurred, but the polynucleotide did not integrate into its genomic DNA.

Создание препаративных формCreating Preparative Forms

Конъюгат полинуклеотид-полимер получают путем ковалентного сцепления полинуклеотида с полимером. Полимер полимеризуют или модифицируют таким образом, чтобы он содержал реактивную группу А. Полинуклеотид также полимеризуют или модифицируют так, чтобы он содержал реактивную группу В. Реактивные группы А и В выбирают таким образом, чтобы их можно было сцеплять обратимой ковалентной связью с помощью методов, известных в данной области.A polynucleotide-polymer conjugate is prepared by covalently linking a polynucleotide to a polymer. The polymer is polymerized or modified so that it contains reactive group A. The polynucleotide is also polymerized or modified so that it contains reactive group B. Reactive groups A and B are selected so that they can be linked by a reversible covalent bond using methods known in the art. in this area.

Конъюгацию полинуклеотида с полимером можно осуществлять в присутствии избытка полимера. Поскольку полинуклеотид и полимер могут нести противоположные заряды в процессе конъюгации, то присутствие избытка полимера может снижать или элиминировать агрегацию конъюгата. В другом варианте можно применять избыток полимера-носителя, такого как поликатион. Избыток полимера можно удалять из конъюгированного полимера до введения конъюгата животному или в клеточную культуру. Еще в одном варианте избыток полимера можно вводить вместе с конъюгатом животному или в клеточную культуру.The conjugation of the polynucleotide with the polymer can be carried out in the presence of an excess of polymer. Since the polynucleotide and the polymer can carry opposite charges during the conjugation process, the presence of excess polymer can reduce or eliminate the aggregation of the conjugate. Alternatively, an excess of a carrier polymer, such as a polycation, can be used. Excess polymer can be removed from the conjugated polymer prior to administration of the conjugate to the animal or to the cell culture. In yet another embodiment, the excess polymer can be introduced along with the conjugate to an animal or into a cell culture.

Полимер можно конъюгировать также с маскирующим агентом в присутствии избытка полимера или маскирующего агента. Поскольку полинуклеотид и полимер могут нести противоположные заряды в процессе конъюгации, то присутствие избытка полимера может снижать или элиминировать агрегацию конъюгата. В другом варианте можно применять избыток полимера-носителя. Избыток полимера можно удалять из конъюгированного полимера до введения конъюгата животному или в клеточную культуру. Еще в одном варианте избыток полимера можно вводить вместе с конъюгатом животному или в клеточную культуру. Полимер можно модифицировать до или после конъюгации полинуклеотида с полимером.The polymer can also be conjugated to a masking agent in the presence of an excess of polymer or masking agent. Since the polynucleotide and the polymer can carry opposite charges during the conjugation process, the presence of excess polymer can reduce or eliminate the aggregation of the conjugate. Alternatively, an excess of carrier polymer may be used. Excess polymer can be removed from the conjugated polymer prior to administration of the conjugate to the animal or to the cell culture. In yet another embodiment, the excess polymer can be introduced along with the conjugate to an animal or into a cell culture. The polymer can be modified before or after conjugation of the polynucleotide with the polymer.

Реагент для трансфекцииTransfection Reagent

Процесс введения полинуклеотида в клетку обычно называют трансфекцией или процессом трансфекции. Понятие трансфекция в контексте настоящего описания относится к интродукции полинуклеотида или другого биологически активного соединения снаружи клетки внутрь клетки таким образом, чтобы полинуклеотид обладал биологической активностью. Полинуклеотид можно применять в исследовательских целях или для осуществления изменения в клетке, которое можно использовать в терапевтических целях. Введение полинуклеотида может приводить к модификации генетического материала, присутствующего в клетке-мишени. Реагент для трансфекции или предназначенный для введения носитель представляет собой соединение или соединения, которое(ые) связывается(ются) или образует(ют) комплекс(ы) с олигонуклеотидами и полинуклеотидами и опосредует(ют) проникновение в клетки. Реагенты для трансфекции in vitro или предназначенные для введения носители представляют собой соединения или композиции соединений, которые связываются или образуют комплекс с олигонуклеотидами и полинуклеотидами и опосредуют их проникновение в клетки. Примерами реагентов для трансфекции являются, но не ограничиваясь только ими, комплексы белка и полимера (полиплексы), липидов и липосом (липоплексы), комбинации полимеров и липидов (липополиплексы), осадки, полученные при использовании фосфата кальция, и дендримеры. Как правило, реагент для трансфекции имеет компонент с чистым положительным зарядом, который связывается с отрицательным зарядом олигонуклеотида или полинуклеотида. Катионные агенты для трансфекции можно конденсировать также с крупными нуклеиновыми кислотами. Агенты для трансфекции можно применять также для ассоциации функциональных групп с полинуклеотидом. Функциональные группы включают обеспечивающие направленный перенос в клетку сигналы, сигналы ядерной локализации, соединения, которые повышают высвобождение содержимого эндосом или других внутриклеточных пузырьков (например, обладающие активностью в отношении мембран соединения) и другие соединения, которые изменяют поведение или взаимодействия соединения или комплекса, к которому они присоединены (модификаторы взаимодействия).The process of introducing a polynucleotide into a cell is commonly referred to as transfection or a transfection process. The concept of transfection in the context of the present description refers to the introduction of a polynucleotide or other biologically active compound from the outside of the cell into the cell so that the polynucleotide has biological activity. The polynucleotide can be used for research purposes or for making changes in the cell, which can be used for therapeutic purposes. The introduction of a polynucleotide can lead to modification of the genetic material present in the target cell. A transfection reagent or an administration vehicle is a compound or compounds that binds (s) or forms (s) complex (s) with oligonucleotides and polynucleotides and mediates (s) penetration into cells. In vitro transfection reagents or carriers intended for administration are compounds or compositions of compounds that bind or complex with oligonucleotides and polynucleotides and mediate their entry into cells. Examples of transfection reagents include, but are not limited to, protein and polymer complexes (polyplexes), lipids and liposomes (lipoplexes), combinations of polymers and lipids (lipolyplexes), precipitates obtained using calcium phosphate, and dendrimers. Typically, the transfection reagent has a component with a net positive charge that binds to the negative charge of the oligonucleotide or polynucleotide. Cationic transfection agents can also be condensed with large nucleic acids. Transfection agents can also be used to associate functional groups with a polynucleotide. Functional groups include directed signals into the cell, nuclear localization signals, compounds that increase the release of the contents of endosomes or other intracellular vesicles (for example, having activity against the membranes of the compound) and other compounds that alter the behavior or interactions of the compound or complex to which they are attached (interaction modifiers).

Конъюгированные полинуклеотиды, предлагаемые в настоящем изобретении, являются ценными реагентами, и они могут найти применение в терапевтических, диагностических способах, для валидации мишеней, изучения генома, генетической инженерии и для фармакогеномных исследований. Конъюгированный полинуклеотид обладает улучшенными характеристиками поглощения клеткой по сравнению с таким же неконъюгированным полинуклеотидом.The conjugated polynucleotides of the present invention are valuable reagents, and they can be used in therapeutic, diagnostic methods, for target validation, genome studies, genetic engineering, and pharmacogenomic studies. The conjugated polynucleotide has improved cell uptake characteristics compared to the same unconjugated polynucleotide.

Парентеральные пути введения включают внутрисосудистые (внутривенные, внутриартериальные), внутримышечные, внутрипаренхимные, внутрикожные, субдермальные, подкожные, внутриопухолевые, внутрибрюшинные, внутритрахеальные, субдуральные, эпидуральные и внутрилимфатические инъекции, для которых используют шприц и иглы или катетеры. В контексте настоящего описания понятие «внутрисосудистый» означает «находящийся внутри трубчатой структуры, которую называют сосудом, соединенной с тканью или органом в организме». Внутрь полости трубчатой структуры общая вода организма втекает или вытекает в организм. Примерами общей воды организма являются кровь, спинномозговая жидкость (СМЖ), лимфатическая жидкость или желчь. Примерами сосудов являются артерии, артериолы, капилляры, венулы, синусоидные капилляры, вены, лимфатические, желчные протоки и протоки слюнных или других экзокринных желез. Внутрисосудистый путь включает введение через кровеносные сосуды, такие как артерия или вена. Кровеносная система обеспечивает системное распространение фармацевтических агентов. Подразумевается, что путь введения через слизистую мембрану включает назальное введение, введение в бронхи, ингаляцию в легкие или введение через глаза. Внутрипаренхимный путь включает непосредственную инъекцию в ткань, такую как печень, легкое, сердце, мышца (скелетная мышца или диафрагма), селезенка, поджелудочные железы, головной мозг (включая внутрижелудочковую инъекцию), спинной мозг, ганглии, лимфатические узлы, жировая ткань, ткань щитовидной железы, надпочечники, почки, предстательная железа и опухоли. Для чрескожных путей введения используют пластыри и ионофорез. Другие эпителиальные пути включают оральный, назальный, респираторный, ректальный и вагинальный пути введения.Parenteral routes of administration include intravascular (intravenous, intra-arterial), intramuscular, intra-parenchymal, intradermal, subdermal, subcutaneous, intratumoral, intraperitoneal, intratracheal, subdural, epidural and intralymphatic injections that use a syringe and needles or catheters. In the context of the present description, the term "intravascular" means "located inside a tubular structure, which is called a vessel connected to a tissue or organ in the body." Inside the cavity of the tubular structure, the body’s total water flows into or out of the body. Examples of total body water are blood, cerebrospinal fluid (CSF), lymphatic fluid, or bile. Examples of vessels include arteries, arterioles, capillaries, venules, sinusoidal capillaries, veins, lymphatic, bile ducts, and ducts of the salivary or other exocrine glands. The intravascular pathway involves administration through blood vessels such as an artery or vein. The circulatory system provides systemic distribution of pharmaceutical agents. It is understood that the route of administration through the mucous membrane includes nasal administration, administration to the bronchi, inhalation into the lungs, or administration through the eyes. The intra-parenchymal route includes direct injection into tissue such as the liver, lung, heart, muscle (skeletal muscle or diaphragm), spleen, pancreas, brain (including intraventricular injection), spinal cord, ganglia, lymph nodes, adipose tissue, thyroid tissue glands, adrenal glands, kidneys, prostate gland and tumors. For transdermal routes of administration, plasters and iontophoresis are used. Other epithelial routes include the oral, nasal, respiratory, rectal, and vaginal routes of administration.

Конъюгаты можно инъецировать в фармацевтически приемлемом носителе в виде раствора. Понятие «фармацевтически приемлемый» относится к свойствам и/или субстанциям, приемлемым для млекопитающего с фармакологической/токсикологической точки зрения. Фраза «фармацевтически приемлемый» относится к молекулярным субстанциям, композициям и свойствам, которые являются физиологически переносимыми и, как правило, не вызывают аллергическую или другую нежелательную реакцию при введении млекопитающему. Предпочтительно в контексте настоящего описания понятие «фармацевтически приемлемый» относится к субстанции, утвержденной регулирующим агентством Федерального или государственного управления или разрешенной Фармакопеей США или другой принятой фармакопеей для применения на животных и более конкретно на человеке.The conjugates can be injected in a pharmaceutically acceptable carrier in the form of a solution. The term "pharmaceutically acceptable" refers to properties and / or substances acceptable to a mammal from a pharmacological / toxicological point of view. The phrase "pharmaceutically acceptable" refers to molecular substances, compositions and properties that are physiologically tolerable and, as a rule, do not cause an allergic or other undesirable reaction when administered to a mammal. Preferably, in the context of the present description, the term "pharmaceutically acceptable" refers to a substance approved by a regulatory agency of the Federal or state government or authorized by the United States Pharmacopeia or other accepted pharmacopeia for use in animals and more specifically in humans.

Терапевтическое действиеTherapeutic effect

В изобретении предложено введение полинуклеотида, приводящее к экспрессии гена или ингибированию генной экспрессии репортерных генов и эндогенных генов в специфических тканях. Уровни экспрессии репортерных (маркерных) генов, определенные после введения полинуклеотида, свидетельствуют о том, что можно ожидать таких же уровней генной экспрессии, которые наблюдаются при введении других полинуклеотидов. Показатель лечения, который обычный специалист в данной области рассматривает, как благоприятный, отличается от заболевания к заболеванию, например, гемофилия А и В связана с дефицитом Х-сцепленных факторов свертывающей системы крови VIII и IX соответственно. На их клиническую картину главным образом влияет процентное содержание относительно уровней в сыворотке здоровых людей фактора VIII или IX: <2%, серьезная; 2-5%, умеренная; и 5-30% слабая. Таким образом, повышение содержания фактора с 1% до 2% относительно уровня в кровотоке здорового человека у страдающих серьезной формой гемофилии следует рассматривать как благоприятное воздействие. Уровни, превышающие 6%, предупреждают спонтанное кровотечение, но не те кровотечения, которые являются вторичными, связанными с хирургическим вмешательством или повреждением. Аналогично этому, ингибирование гена не обязательно должно быть 100% для проявления благоприятного действия. Обычный специалист в области генной инженерии может с уверенностью определить уровни экспрессии гена, специфического для заболевания, на основе данных о достаточных уровнях маркерного гена. Например, в случае гемофилии, если в результате экспрессии маркерных генов уровень образовавшего белка, сопоставим с 2 об.% относительно уровней фактора VIII у здорового человека, то можно с большей долей уверенности ожидать, что ген, кодирующий фактор VIII, должен экспрессироваться с подобными же уровнями. Таким образом, репортерные или маркерные гены, такие как гены люциферазы и β-галактозидазы, служат в качестве ценных примеров, характеризующих экспрессию внутриклеточных белков в целом. Аналогично этому, репортерные или маркерные гены, секретирующие щелочную фосфатазу (SEAP), служат ценными примерами, характеризующими секретируемые белки в целом.The invention provides for the introduction of a polynucleotide leading to gene expression or inhibition of gene expression of reporter genes and endogenous genes in specific tissues. The expression levels of reporter (marker) genes determined after the introduction of the polynucleotide indicate that the same levels of gene expression can be expected that are observed with the introduction of other polynucleotides. The treatment indicator, which is considered by a person of ordinary skill in the art as favorable, differs from disease to disease, for example, hemophilia A and B is associated with deficiency of X-linked factors of the blood coagulation system VIII and IX, respectively. Their clinical picture is mainly affected by the percentage relative to the levels in the serum of healthy people of factor VIII or IX: <2%, serious; 2-5%, moderate; and 5-30% is weak. Thus, an increase in the factor content from 1% to 2% relative to the level in the bloodstream of a healthy person in patients with severe hemophilia should be considered as a beneficial effect. Levels in excess of 6% prevent spontaneous bleeding, but not bleeding that is secondary to surgery or damage. Similarly, gene inhibition does not have to be 100% for a beneficial effect. A person of ordinary skill in the field of genetic engineering can confidently determine the expression levels of a disease-specific gene based on sufficient marker gene levels. For example, in the case of hemophilia, if, as a result of the expression of marker genes, the level of the formed protein is comparable to 2 vol.% Relative to the levels of factor VIII in a healthy person, then we can more confidently expect that the gene encoding factor VIII should be expressed with similar levels. Thus, reporter or marker genes, such as luciferase and β-galactosidase genes, serve as valuable examples of the expression of intracellular proteins in general. Similarly, reporter or marker genes secreting alkaline phosphatase (SEAP) provide valuable examples of the secreted proteins in general.

Терапевтическое действие белка, экспрессируемого с введенного полинуклеотида, в отношении ослабления или предупреждения болезни, состояния или симптома можно определять по белку, либо присутствующему в клетке, сохранившемуся в прикрепленном состоянии к клеточной мембране, либо секретируемому и диссоцированному из клетки, при этом он может проникать в общую систему кровообращения и кровь. Секретируемые белки, которые могут являться терапевтическими, включают гормоны, цитокины, факторы роста, факторы свертывающей системы крови, антипротеазные белки (например, альфа-антитрипсин) и другие белки, которые присутствуют в крови. Мембранные белки обладают терапевтическим действием, представляя собой рецептор для клетки, с которым связывается белок или липопротеин. Например, рецептор липротеина низкой плотности (ЛПНП) можно экспрессировать в гепатоцитах и понижать уровни холестерина и тем самым предупреждать атеросклеротические повреждения, которые могут вызывать «удар» или инфаркт миокарда. Терапевтические белки, которые могут оставаться внутри клетки, могут представлять собой ферменты, которые осуществляют клиренс находящихся в кровотоке токсических метаболитов, например, при фенилкетонурии. Они могут также обусловливать более низкую пролиферацию раковых клеток или их злокачественность (например, снижать метастатическое действие). Белок внутри клетки может также влиять на репликацию вируса.The therapeutic effect of the protein expressed from the introduced polynucleotide in relation to the weakening or prevention of the disease, condition or symptom can be determined by the protein, either present in the cell, preserved in the attached state to the cell membrane, or secreted and dissociated from the cell, while it can penetrate into general circulatory system and blood. Secreted proteins that may be therapeutic include hormones, cytokines, growth factors, blood coagulation factors, antiprotease proteins (e.g., alpha antitrypsin), and other proteins that are present in the blood. Membrane proteins have a therapeutic effect, representing a receptor for the cell with which the protein or lipoprotein binds. For example, a low density liprotein receptor (LDL) can be expressed in hepatocytes and lower cholesterol levels and thereby prevent atherosclerotic lesions that can cause a “stroke” or myocardial infarction. Therapeutic proteins that can remain inside the cell can be enzymes that cleave toxic metabolites in the bloodstream, such as phenylketonuria. They can also cause lower proliferation of cancer cells or their malignancy (for example, reduce metastatic effect). The protein inside the cell can also affect the replication of the virus.

Печень является одной из наиболее важных тканей-мишеней для генной терапии, поскольку она играет основную роль в метаболизме (например, метаболизм липопротеинов при различных гиперхолестеринемиях) и секреции белков кровотока (например, факторы свертывающей системы крови при гемофилии). По меньшей мере сто различных генетических нарушений потенциально можно корректировать с помощью направленной на печень генной терапии. Кроме того, приобретенные нарушения, такие как хронический гепатит и цирроз, являются широко распространенными и их также можно лечить с помощью направленных на печень терапий, основанных на применении полинуклеотидов. Генные терапии, включающие гетеротропную генную экспрессию, могут расширять также спектр нарушений, которые можно лечить с помощью направленного переноса гена в печень. Например, сахарный диабет можно лечить путем экспрессии гена инсулина в гепатоцитах, которые по физиологическим показаниям могут осуществлять регулируемую глюкозой секрецию инсулина.The liver is one of the most important target tissues for gene therapy because it plays a major role in metabolism (e.g., lipoprotein metabolism in various hypercholesterolemia) and secretion of blood flow proteins (e.g., blood coagulation factors in hemophilia). At least one hundred different genetic disorders can potentially be corrected with liver-oriented gene therapy. In addition, acquired disorders such as chronic hepatitis and cirrhosis are widespread and can also be treated with liver-oriented therapies based on the use of polynucleotides. Gene therapies involving heterotropic gene expression can also expand the range of disorders that can be treated with targeted gene transfer to the liver. For example, diabetes mellitus can be treated by expressing the insulin gene in hepatocytes, which, according to physiological indications, can carry out glucose-regulated secretion of insulin.

Помимо увеличения или снижения уровня экспрессии генов, участвующих в метаболизме или в заболевании, введение полинуклеотидов в клетку in vivo можно применять также для стимуляции иммунной системы, стимуляции иммунной системы в отношении разрушения раковых клеток, инактивации онкогенов или введения генов-супресссоров опухоли. Полинуклеотиды можно вводить также для индукции иммунитета к патогенам или для блокады экспрессии патогенных генов.In addition to increasing or decreasing the expression level of genes involved in metabolism or disease, the introduction of polynucleotides into cells in vivo can also be used to stimulate the immune system, stimulate the immune system in relation to the destruction of cancer cells, inactivation of oncogenes, or the introduction of tumor suppressor genes. Polynucleotides can also be administered to induce immunity to pathogens or to block the expression of pathogenic genes.

Различные определенияVarious definitions

В контексте настоящего описания in vivo относится к процессу, осуществляемому внутри организма и более конкретно к процессу, осуществляемому в живой ткани целого живого многоклеточного организма (животного), такого как млекопитающее, в отличие от части организма или мертвого организма.In the context of the present description, in vivo refers to a process carried out internally and more particularly to a process carried out in living tissue of a whole living multicellular organism (animal), such as a mammal, as opposed to a part of an organism or a dead organism.

В контексте настоящего описания in vitro относится к процессу, осуществляемому в искусственной среде, созданной вне живого многоклеточного организма (например, в лабораторной пробирке или культуральном планшете), которую используют в экспериментальных исследованиях для изучения болезни или процесса. В контексте настоящего описания in vitro включает процессы, осуществляемые в интактных клетках, которые выращивают в культуре.In the context of the present description, in vitro refers to a process carried out in an artificial environment created outside a living multicellular organism (for example, in a laboratory test tube or culture plate), which is used in experimental studies to study a disease or process. In the context of the present description, in vitro includes processes carried out in intact cells that are grown in culture.

В контексте настоящего описания in situ относится к процессам, которые осуществляют в интактной ткани. Однако ткань может находиться в живом организме или быть удалена из организма.In the context of the present description, in situ refers to processes that are carried out in intact tissue. However, the tissue may be in a living organism or removed from the body.

В контексте настоящего описания ex vivo относится к процессу, осуществляемому в искусственной среде вне организма на живых клетках или тканях, которые удалены из организма и затем возвращены в организм.As used herein, ex vivo refers to a process carried out in an artificial environment outside the body on living cells or tissues that are removed from the body and then returned to the body.

Перекрестносшивающие агенты представляют собой бифункциональные молекулы, которые применяют для соединения двух молекул вместе, т.е. они образуют связь между двумя молекулами. Бифункциональные молекулы могут быть гомо- или гетеробифункциональными.Crosslinking agents are bifunctional molecules that are used to bond two molecules together, i.e. they form a bond between two molecules. Bifunctional molecules can be homo- or heterobifunctional.

В контексте настоящего описания поверхностно-активный полимер снижает поверхностное натяжение воды и/или межфазное натяжение с другими фазами и вследствие этого положительно абсорбируется на границе раздела жидкость/пар.In the context of the present description, the surface-active polymer reduces the surface tension of water and / or interfacial tension with other phases and is therefore positively absorbed at the liquid / vapor interface.

Антитело представляет собой любой иммуноглобулин, включая антитела и их фрагменты, которые связываются со специфическим эпитопом. Под понятие подпадают поликлональные, моноклональные и химерные антитела. Антигенсвязывающий центр антитела представляет собой структурную область молекулы антитела, которая содержит вариабельные области и гипервариабельные участки тяжелых и легких цепей, которые специфически связывает антиген. Под понятие молекула антитела и его различные грамматические формы в контексте настоящего описания подпадают как интактная молекула иммуноглобулина, так и иммунологически активная часть молекулы иммуноглобулина. Примерами молекул антител являются интактные молекулы иммуноглобулинов, практически интактные молекулы иммуноглобулинов и те участки молекул иммуноглобулинов, которые содержат паратоп, в том числе участки, известные в данной области как Fab-, Fab′-, F(ab′)2- и F(v)-фрагменты, которые являются предпочтительными для применения в терапевтических способах, предлагаемых в настоящем изобретении. Fab- и F(ab′)2-фрагменты молекул антител получают с помощью протеолитической реакции с использованием папаина и пепсина соответственно, которой подвергают практически интактные молекулы антител с помощью методов, хорошо известных в данной области. Понятие моноклональное антитело и его различные грамматические формы относится к антителу, несущему только один вид антигенсвязывающих центров антитела, который обладает иммунореактивностью в отношении конкретного антигена. Таким образом, моноклональное антитело, как правило, характеризуется одной аффинностью к связыванию любого антигена, в отношение которого оно обладает иммунореактивностью. Поэтому моноклональное антитело может представлять собой молекулу антитела, содержащую несколько антигенсвязывающих центров антитела, каждый из которых обладает иммуноспецифичностью в отношении различных антигенов; например, может представлять собой биспецифическое (химерное) моноклональное антитело.An antibody is any immunoglobulin, including antibodies and fragments thereof, that bind to a specific epitope. The concept includes polyclonal, monoclonal and chimeric antibodies. The antigen-binding center of an antibody is the structural region of an antibody molecule that contains the variable regions and hypervariable regions of the heavy and light chains that specifically bind the antigen. Under the concept of an antibody molecule and its various grammatical forms in the context of the present description, both the intact immunoglobulin molecule and the immunologically active part of the immunoglobulin molecule are included. Examples of antibody molecules are intact immunoglobulins, practically intact immunoglobulins, and those portions of immunoglobulins that contain a paratope, including those known in the art as Fab, Fab, F (ab) 2 and F (v ) fragments that are preferred for use in the therapeutic methods of the present invention. Fab and F (ab ′) 2 fragments of antibody molecules are obtained by a proteolytic reaction using papain and pepsin, respectively, to which practically intact antibody molecules are subjected using methods well known in the art. The term monoclonal antibody and its various grammatical forms refers to an antibody that carries only one type of antigen-binding centers of an antibody that has immunoreactivity against a particular antigen. Thus, a monoclonal antibody, as a rule, is characterized by a single affinity for binding to any antigen in relation to which it has immunoreactivity. Therefore, a monoclonal antibody can be an antibody molecule containing several antigen-binding centers of the antibody, each of which is immunospecific for different antigens; for example, it may be a bispecific (chimeric) monoclonal antibody.

ПримерыExamples

Пример 1. Синтез и сборка полинуклеотидов. Применяли следующие синтетические олигонуклеотиды РНК (фирма Dharmacon, Лафаетт, шт. Колорадо). Смысловые цепи РНК содержали первичный амин с шестью углеродными спейсерами на 5′-конце, что позволяло осуществлять конъюгацию с предназначенным для введения носителем. У защищенных с помощью 2′АСЕ олигонуклеотидов удаляли защитные группы перед осуществлением стадии репатурации согласно инструкциям производителя. SiPHK имели следующие последовательности:Example 1. Synthesis and assembly of polynucleotides. The following synthetic RNA oligonucleotides were used (Dharmacon, Lafayette, Colorado). The sense strands of RNA contained a primary amine with six carbon spacers at the 5′-end, which allowed conjugation with the carrier intended for administration. The 2 ′ ACE-protected oligonucleotides were deprotected before the repatriation step according to the manufacturer’s instructions. SiPHK had the following sequences:

ароВ (Ensembl# ENSMUST00000037520);apoB (Ensembl # ENSMUST00000037520);

siPHK apoB-1siPHK apoB-1

смысловая 5′-NH4-GAAmUGmUGGGmUGGmCAAmCmUmUmUmA*G, SEQ ID 1,semantic 5′-NH 4 -GAAmUGmUGGGmUGGmCAAmCmUmUmUmA * G, SEQ ID 1,

антисмысловая 5′-P-AmAAGUUGCCACCCACAUUCmA*G, SEQ ID 2;antisense 5′-P-AmAAGUUGCCACCCACAUUCmA * G, SEQ ID 2;

siPHK apoB-2siPHK apoB-2

смысловая 5′-NH4-GGAmCAmUGGGmUmUCCAAAmUmUAmC*G, SEQ ID 3,semantic 5′-NH 4 -GGAmCAmUGGGmUmUCCAAAmUmUAmC * G, SEQ ID 3,

антисмысловая 5′-P-UmAAUUUGGAACCCAUGUCCmC*G, SEQ ID 4;antisense 5′-P-UmAAUUUGGAACCCAUGUCCmC * G, SEQ ID 4;

ppara (GenBank# NM_011144);ppara (GenBank # NM_011144);

siPHK ppara-1,siPHK ppara-1,

смысловая 5′-NH4-mUmCAmCGGAGmCmUmCAmCAGAAmUmUmC*U-3′, SEQ ID 5,semantic 5′-NH 4 -mUmCAmCGGAGmCmUmCAmCAGAAmUmUmC * U-3 ′, SEQ ID 5,

антисмысловая 5′-P-AmAUUCUGUGAGCUCCGUGAmC*U-3′, SEQ ID 6;antisense 5′-P-AmAUUCUGUGAGCUCCGUGAmC * U-3 ′, SEQ ID 6;

siPHK ppara-2siPHK ppara-2

смысловая 5′-NH4-mUmCCCAAAGCmUCCmUmUmCAAAAmU*U-3′, SEQ ID 7,semantic 5′-NH 4 -mUmCCCAAAGCmUCCmUmUmCAAAAmU * U-3 ′, SEQ ID 7,

антисмысловая 5′-P-mUmUUUGAAGGAGCUUUGGGAmA*G-3′, SEQ ID 8;antisense 5′-P-mUmUUUGAAGGAGCUUUGGGAmA * G-3 ′, SEQ ID 8;

контрольная siPHK (репортерный ген люциферазы GL-3),control siRNA (GL-3 luciferase reporter gene),

смысловая 5′-NH4-mCmUmUAmCGmCmUGAGmUAmCmUmUmCGAmU*U-3′; SEQ ID 9,semantic 5′-NH 4 -mCmUmUAmCGmCmUGAGmUAmCmUmUmCGAmU * U-3 ′; SEQ ID 9,

антисмысловая 5′-P-UmCGAAGUACUCAGCGUAAGmU*U; SEQ ID 10;antisense 5′-P-UmCGAAGUACUCAGCGUAAGmU * U; SEQ ID 10;

m = замена 2′-O-СН3,m = substitution 2′-O-CH 3 ,

* = фосфоротиоатная связь и* = phosphorothioate bond and

Р = PO4.P = PO 4 .

Смысловые и антисмысловые олигонуклеотиды для каждой последовательности-мишени ренатурировали, для чего их смешивали в эквимолярных количествах и нагревали до 94°С в течение 5 мин, охлаждали до 90°С в течение 3 мин, затем понижали температуру поэтапно на 0,3°С 250 раз, выдерживая каждый раз по 3 с.The sense and antisense oligonucleotides for each target sequence were renatured, for which they were mixed in equimolar amounts and heated to 94 ° C for 5 min, cooled to 90 ° C for 3 min, then the temperature was gradually decreased by 0.3 ° C 250 times, keeping each time for 3 s.

Пример 2. Статистические сополимеры простого винилового эфираExample 2. Statistical vinyl ether copolymers

А. Синтез мономера простого винилового эфираA. Synthesis of vinyl ether monomer

2-Винилоксиэтилфталимид получали взаимодействием простого 2-хлорэтилвинилового эфира (25 г, 0,24 моля) и фталимида калия (25 г, 0,135 моля) при 100°С в ДМФ (75 мл), используя бромид тетра-н-бутиламмония (0,5 г) в качестве межфазного катализатора. Этот раствор нагревали в течение 6 ч и затем сливали в воду и фильтровали. Указанный твердый продукт затем перекристаллизовывали дважды из метанола, получая кристаллы белого цвета.2-Vinyloxyethylphthalimide was prepared by reacting 2-chloroethyl vinyl ether (25 g, 0.24 mol) and potassium phthalimide (25 g, 0.135 mol) at 100 ° C in DMF (75 ml) using tetra-n-butylammonium bromide (0, 5 g) as an interphase catalyst. This solution was heated for 6 hours and then poured into water and filtered. Said solid was then recrystallized twice from methanol to give white crystals.

Б. Полимеры амин + простой алкилполивиниловый эфир.B. Polymers amine + alkylpolyvinyl ether.

Серии сополимеров синтезировали из мономеров простого винилового эфира с различными соотношениями алкильных и аминогрупп и с использованием алкильных групп, которые содержали от 1 до 4 атомов углерода (фиг.1, R и R′ могут быть одинаковыми или различными). Активность в отношении мембран зависела от размера (длина алкильной цепи) и соотношения гидрофобных мономеров (Wakefield 2005). На моделях липосом установлено, что пропильные и бутильные полимеры обладали литической активностью в отношении мембран, в то время как содержащие метил и этил полимеры не обладали таким действием. В контексте настоящего описания эти полимеры обозначены как простые метил-, этил-, пропил- или бутиламиновиниловые эфиры (PMAVE, PEAVE, PPAVE или PBAVE соответственно). Эти полимеры несут достаточно высокий заряд для того, чтобы образовывать комплексы с ДНК при физиологических концентрациях солей. В противоположность этому, небольшие обладающие литической активностью в отношении мембран катионные пептиды, такие как мелиттин, оказались слишком слабыми и не обладали совсем способностью конденсировать ДНК в изотонических солевых растворах. Больший размер синтетических амфипатических полимеров не только приводил к повышению способности к связыванию ДНК, но также обусловливал их более высокую по сравнению с мелиттином литическую активность на молярном уровне. Способность вызывать лизис мембран с использованием меньшего количества молекул полимера должна облегчать введение in vivo нуклеиновых кислот. При создании изобретения была определена с использование меченной флуорофором ДНК плотность заряда синтезированных полимеров и подтверждена их стабильность в солевых растворах.A series of copolymers were synthesized from vinyl ether monomers with different ratios of alkyl and amino groups and using alkyl groups that contained from 1 to 4 carbon atoms (FIG. 1, R and R ′ may be the same or different). Membrane activity depended on size (alkyl chain length) and the ratio of hydrophobic monomers (Wakefield 2005). On liposome models, it was found that propyl and butyl polymers had lytic activity against membranes, while methyl and ethyl polymers did not have such an effect. In the context of the present description, these polymers are designated as methyl, ethyl, propyl or butylamino ethers (PMAVE, PEAVE, PPAVE or PBAVE, respectively). These polymers carry a charge high enough to form complexes with DNA at physiological concentrations of salts. In contrast, small cationic peptides with lytic activity against membranes, such as melittin, turned out to be too weak and did not at all possess the ability to condense DNA in isotonic saline solutions. The larger size of synthetic amphipathic polymers not only led to an increase in the ability to bind DNA, but also caused their higher lytic activity compared to melittin at the molar level. The ability to cause lysis of membranes using fewer polymer molecules should facilitate in vivo administration of nucleic acids. When creating the invention, the charge density of the synthesized polymers was determined using fluorophore-labeled DNA and their stability in saline solutions was confirmed.

В. Синтез водорастворимых, амфипатических, обладающих активностью в отношении мембран тройных сополимеров простого винилового эфира-полиамина.B. Synthesis of water-soluble, amphipathic, membrane-active ternary vinyl ether-polyamine copolymers.

Х мол.% несущего защищенный амин простого винилового эфира (например, 2-винилоксиэтилфталимид) добавляли в высушенную в печи круглодонную колбу в защитном слое азота в безводном дихлорметане. К этому раствору добавляли Y мол.% простого алкил- (например, этил-, пропил- или бутил-)винилового эфира, а затем Z мол.% простого алкил- (додецил-, октадецил-) винилового эфира (фиг.1). Хотя приведенные в качестве примеров полимеры состояли из 2-3 различных мономеров, изобретение не ограничено конкретным составом мономеров простого винилового эфира. Под объем изобретения подпадают также полимеры, содержащие большее количество мономеров или различные мономеры. Раствор доводили до -78°С в бане сухой лед/ацетон. К этому раствору добавляли 10 мол.% BF3EtOEt и реакции давали протекать в течение 2-3 ч при -78°С и затем прекращали с помощью метанольного раствора гидроксида аммония. Полимер высушивали досуха при пониженном давлении и затем вносили в 30 мл смеси 1,4-диоксан/метанол (2/1). Добавляли 20 мол. эквивалентов гидразина на фталимид для удаления защитной группы амина. Раствор кипятили с обратным холодильником в течение 3 ч, затем сушили досуха при пониженном давлении. Твердый продукт вносили в 20 мл 0,5 М HCl, кипятили с обратным холодильником в течение 15 мин, разводили 20 мл дистиллированной воды и кипятили с обратным холодильником в течение еще 1 ч. Затем раствор нейтрализовали NaOH, охлаждали до комнатной температуры, переносили в целлюлозное трубчатое устройство для диализа, отсекающее соединения с молекулярной массой 3500, подвергали диализу в течение 24 ч (2×20 л) в противотоке дистиллированной воды и сушили вымораживанием. Молекулярную массу полимеров определяли с помощью аналитических колонок для гель-фильтрации согласно стандартным процедурам. Хотя в этих примерах описаны полимеры, содержащие указанные мономеры простых виниловый эфиров, изобретение не ограничено конкретными мономерами.X mol% of a vinyl amine-containing protected amine (e.g., 2-vinyloxyethylphthalimide) was added to a kiln-dried round bottom flask in a nitrogen blanket in anhydrous dichloromethane. To this solution was added Y mol.% Simple alkyl- (for example, ethyl-, propyl- or butyl-) vinyl ether, and then Z mol.% Simple alkyl- (dodecyl-, octadecyl-) vinyl ether (figure 1). Although the exemplary polymers consisted of 2-3 different monomers, the invention is not limited to the specific composition of vinyl ether monomers. Polymers containing more monomers or various monomers also fall within the scope of the invention. The solution was adjusted to −78 ° C. in a dry ice / acetone bath. To this solution, 10 mol% of BF 3 EtOEt was added and the reaction was allowed to proceed for 2-3 hours at -78 ° C and then quenched with a methanolic solution of ammonium hydroxide. The polymer was dried to dryness under reduced pressure and then added to 30 ml of a 1,4-dioxane / methanol mixture (2/1). Added 20 mol. equivalents of hydrazine to phthalimide to remove the amine protecting group. The solution was refluxed for 3 hours, then dried to dryness under reduced pressure. The solid product was added to 20 ml of 0.5 M HCl, refluxed for 15 min, diluted with 20 ml of distilled water and refluxed for another 1 h. Then the solution was neutralized with NaOH, cooled to room temperature, transferred to cellulose a tubular dialysis device, cutting off compounds with a molecular weight of 3500, was dialyzed for 24 hours (2 × 20 L) in countercurrent with distilled water and freeze dried. The molecular weight of the polymers was determined using gel filtration analytical columns according to standard procedures. Although these examples describe polymers containing the indicated vinyl ether monomers, the invention is not limited to specific monomers.

После удаления фталимидных групп путем последовательной обработки гидразином и HCl полимеры переносили в целлюлозное трубчатое устройство для диализа, отсекающее соединения с молекулярной массой 3500, подвергали диализу в течение 24 ч (2×20 л) в противотоке дистиллированной воды и сушили вымораживанием. Затем полимеры растворяли в воде и вносили в колонку, заполненную сефадексом G-15. Полимеры, полученные после хроматографии па сефадексе G-15, выделяли и концентрировали лиофилизацией. Затем определяли молекулярные массы полимеров, используя GPC, с помощью серий колонок Eprogen Inc. CATSEC100, CATSEC300 и CATSEC1000. Подвижный буфер содержал 50 мМ NaCl, 0,1% ТФК и 10% МеОН. В качестве калибровочных кривых применяли поливинилпиридиновые стандарты. Молекулярные массы полимеров составляли 10000-100000 Да, при этом для большинства полимерных препаратов молекулярная масса превышала 20000 Да.After phthalimide groups were removed by sequential treatment with hydrazine and HCl, the polymers were transferred to a cellulose tubular dialysis device, cutting off compounds with a molecular weight of 3,500, dialyzed for 24 hours (2 × 20 L) in countercurrent with distilled water, and freeze dried. Then the polymers were dissolved in water and introduced into a column filled with Sephadex G-15. The polymers obtained after chromatography on Sephadex G-15 were isolated and concentrated by lyophilization. The molecular weights of the polymers were then determined using GPC using Eprogen Inc. column series. CATSEC100, CATSEC300 and CATSEC1000. The mobile buffer contained 50 mM NaCl, 0.1% TFA and 10% MeOH. Polyvinylpyridine standards were used as calibration curves. The molecular weight of the polymers was 10,000-100,000 Yes, while for most polymer preparations, the molecular weight exceeded 20,000 Da.

Г. Синтез DW1360.G. Synthesis of DW1360.

Тройной сополимер простого амин/бутил/октадецилполивинилового эфира синтезировали из мономеров 2-винилоксиэтилфталимида (3,27 г, 15 ммолей), простого бутилвинилового эфира (0,40 г, 4 ммоля) и простого октадецилвинилового эфира (0,29 г, 1 ммоль). Мономеры растворяли в 30 мл безводного дихлорметана. Затем эти растворы добавляли в баню сухой лед/ацетон при -78°С. Через 2 мин добавляли BF3·OEt2 (0,042 г, 0,3 ммоля) и реакции давали протекать в течение 3 ч при -78°С. Затем полимеризацию прекращали, добавляя смесь 50/50 гидроксида аммония в метаноле или раствор борогидрида лития. Затем растворители удаляли с помощью роторного испарителя. После чего полимер растворяли в 30 мл смеси 1,4-диоксан/метанол (2/1). К этому раствору добавляли гидразин (0,44 г, 138 ммолей) и смесь нагревали до температуры дефлегмации в течение 3 ч. Затем растворители удаляли с помощью роторного испарителя и образовавшееся твердое вещество вносили в 20 мл 0,5 М HCl и кипятили с обратным холодильником в течение 15 мин, разводили 20 мл дистиллированной воды и кипятили с обратным холодильником в течение еще 1 ч. Затем этот раствор нейтрализовали с помощью NaOH, охлаждали до КТ, переносили в целлюлозное трубчатое устройство для диализа, отсекающее соединения с молекулярной массой 3500, подвергали диализу в течение 24 ч (2×20 л) в противотоке дистиллированной воды и лиофилизировали.The amine / butyl / octadecyl polyvinyl ether triple copolymer was synthesized from monomers of 2-vinyloxyethylphthalimide (3.27 g, 15 mmol), butyl vinyl ether (0.40 g, 4 mmol) and octadecyl vinyl ether (0.29 g, 1 mmol) . Monomers were dissolved in 30 ml of anhydrous dichloromethane. Then these solutions were added to a dry ice / acetone bath at -78 ° C. After 2 min, BF 3 · OEt 2 (0.042 g, 0.3 mmol) was added and the reaction was allowed to proceed for 3 hours at -78 ° C. Then the polymerization was stopped by adding a mixture of 50/50 ammonium hydroxide in methanol or a solution of lithium borohydride. Then the solvents were removed using a rotary evaporator. Then the polymer was dissolved in 30 ml of a mixture of 1,4-dioxane / methanol (2/1). Hydrazine (0.44 g, 138 mmol) was added to this solution and the mixture was heated to reflux for 3 hours. Then, the solvents were removed using a rotary evaporator and the resulting solid was taken up in 20 ml of 0.5 M HCl and refluxed. for 15 min, 20 ml of distilled water was diluted and refluxed for another 1 h. Then this solution was neutralized with NaOH, cooled to CT, transferred to a cellulose tubular dialysis device, cutting off compounds with a molecular weight of 3500, under Yergali dialyzed for 24 hours (2 × 20 L) of distilled water in countercurrent and lyophilized.

Аналогично можно синтезировать другие полимеры, содержащие различные соотношения аминогрупп, бутильных и октадецильных групп. Кроме того, можно включать другие мономеры. В частности, в полимеры можно включать простой трет-бутилвиниловый эфир, простой додецилвиниловый эфир и простой олеинвиниловый эфир.Other polymers containing different ratios of amino groups, butyl and octadecyl groups can be synthesized similarly. In addition, other monomers may be included. In particular, tert-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether and olein vinyl ether can be included in the polymers.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения можно синтезировать тройные сополимеры простого амин/(низш.)алкил/(высш.)алкилполивинилого эфира, используя мономеры при степени загрузки 15 аминовых мономеров: 4 (низш.)алкильных мономера: 1 (высш.)алкильный мономер. При указанных выше условиях установлено, что уровень включения составлял примерно 5,4-7,5 аминовых мономеров: 3-3,5 (низш.)алкильных мономеров: 1 (высш.)алкильный мономер. Согласно другому варианту осуществления изобретения синтезировали тройные сополимеры простого амин/(низш.)алкил/(высш.)алкилполивинилого эфира, используя мономеры при степени загрузки 4-8 аминовых мономеров: 3-5 (низш.)алкильных мономеров: 1 (высш.)алкильный мономер. В предпочтительном варианте осуществления изобретения полимеры являются водорастворимыми (примерно 1 мг/мл или более при 25°С) и обладают поверхностной активностью.According to one embodiment of the invention, it is possible to synthesize ternary amine / lower alkyl / higher alkyl polyvinyl ether copolymers using monomers at a loading level of 15 amine monomers: 4 (lower) alkyl monomers: 1 (higher) alkyl monomer . Under the above conditions, it was found that the inclusion level was approximately 5.4-7.5 amine monomers: 3-3.5 (lower) alkyl monomers: 1 (higher) alkyl monomer. According to another embodiment of the invention, amine / (lower) alkyl / (higher) alkyl polyvinyl ether ternary copolymers are synthesized using monomers with a loading level of 4-8 amine monomers: 3-5 (lower) alkyl monomers: 1 (higher) alkyl monomer. In a preferred embodiment, the polymers are water soluble (about 1 mg / ml or more at 25 ° C) and have surface activity.

В одним из вариантов осуществления изобретения полимеры фракционировали, получая полимеры с молекулярной массой от примерно 5 до примерно 50 кДа и более предпочтительно от примерно 10 до примерно 30 кДа.In one embodiment, the polymers are fractionated to give polymers with a molecular weight of from about 5 to about 50 kDa, and more preferably from about 10 to about 30 kDa.

Д. Другие тройные сополимеры.D. Other ternary copolymers.

Аналогичные полимеры можно синтезировать, модифицируя различные каркасы полимеров, включая, но не ограничиваясь только ими: поли-L-лизин (PLL), поливиниламин (PVA) и полиаллиламин (РАА). Путем присоединения алкильных групп к различным основным цепям этих полимеров можно создавать тройные полимеры с соотношением амин: (низш.)алкил: (высш.)алкил примерно 6:3:1.Similar polymers can be synthesized by modifying various polymer frameworks, including, but not limited to: poly-L-lysine (PLL), polyvinylamine (PVA) and polyallylamine (PAA). By attaching alkyl groups to the various main chains of these polymers, it is possible to create ternary polymers with an amine: (lower) alkyl: (higher) alkyl ratio of about 6: 3: 1.

Е. Лизис липосом.E. Lysis of liposomes.

10 мг фосфатидилхолина куриного яйца гидрировали с помощью 1 мл буфера, содержащего 100 мМ карбоксифлуоресцеин (CF) и 10 мМ HEPES, рН 7,5. Затем липосомы экструдировали через поликарбонатные фильтры с размером пор 100 им (фирма Nucleopore, Плезантон, шт. Калифорния) Несвязанный CF удаляли с помощью гель-фильтрации на сефарозе 4 В-200, осуществляя элюцию 10 мМ HEPES, рН 8, 0,1 М NaCl. Аликвоты по 200 мкл загруженных CF липосом добавляли в 1,8 мл изотоничного буфера. Флуоресценцию (λex=488, λem=540) определяли через 30 мин после добавления 0,25 мкг полимеров или мелиттина в суспензии пузырьков. В конце каждого эксперимента пузырьки разрушали, добавляя 40 мкл 1%-ного раствора Тритон Х-100 для определения максимального лизиса.10 mg of chicken egg phosphatidylcholine was hydrogenated with 1 ml of buffer containing 100 mM carboxyfluorescein (CF) and 10 mM HEPES, pH 7.5. Then the liposomes were extruded through polycarbonate filters with a pore size of 100 im (Nucleopore, Pleasanton, Calif.) Unbound CF was removed by gel filtration on 4B-200 Sepharose, eluting with 10 mM HEPES, pH 8, 0.1 M NaCl . Aliquots of 200 μl of loaded CF liposomes were added in 1.8 ml of isotonic buffer. Fluorescence (λ ex = 488, λ em = 540) was determined 30 minutes after the addition of 0.25 μg of polymers or melittin in a suspension of bubbles. At the end of each experiment, the bubbles were destroyed by adding 40 μl of a 1% solution of Triton X-100 to determine the maximum lysis.

Пример 3. Маскирующие агентыExample 3. Masking agents

А. Синтез 2-пропионово-3-метилмалеинового ангидрида (гидроксиметилмалеиновый ангидрид или CDM).A. Synthesis of 2-propionic-3-methyl-maleic anhydride (hydroxymethyl-maleic anhydride or CDM).

К суспензии гидрида натрия (0,58 г, 25 ммолей) в 50 мл безводного тетрагидрофурана добавляли триэтил-2-фосфорнопропионат (7,1 г, 30 ммолей). После прекращения выделения газообразного водорода добавляли диметил-2-оксоглутарат (3,5 г, 20 ммолей) в 10 мл безводного тетрагидрофурана и перемешивали в течение 30 мин. Затем добавляли 10 мл воды и тетрагидрофуран удаляли с помощью роторного испарителя. Образовавшуюся смесь твердого вещества и воды экстрагировали 3×50 мл этилового эфира. Эфирные экстракты объединяли, сушили над сульфатом магния и концентрировали, получая масло желтого цвета. Масло очищали гель-фильтрацией на силикагеле, используя для элюции смесь 2:1 простой эфир: гексан, в результате чего получали 4 г (выход 82%) чистого сложного триэфира. Затем получали 2-пропионово-3-метилмалеиновый ангидрид в результате растворения этого сложного триэфира в 50 мл смеси 50/50 воды и этанола, содержащей 4,5 г (5 экв.) гидроксида калия. Этот раствор нагревали до температуры дефлегмации в течение 1 ч. Затем этанол удаляли с помощью роторного испарителя и раствор подкисляли до рН 2 с помощью соляной кислоты. Этот водный раствор затем экстрагировали 200 мл этилацетат, выделяли, сушили над сульфатом магния и концентрировали с получением твердого вещества белого цвета. Затем это твердое вещество перекристаллизовывали из дихлорметана и гексана, получая 2 г (выход 80%) 2-пропионово-3-метилмалеинового ангидрида.To a suspension of sodium hydride (0.58 g, 25 mmol) in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran was added triethyl-2-phosphoropropionate (7.1 g, 30 mmol). After the evolution of hydrogen gas ceased, dimethyl-2-oxoglutarate (3.5 g, 20 mmol) in 10 ml of anhydrous tetrahydrofuran was added and stirred for 30 minutes. Then 10 ml of water was added and tetrahydrofuran was removed using a rotary evaporator. The resulting mixture of solid and water was extracted with 3 × 50 ml of ethyl ether. The ether extracts were combined, dried over magnesium sulfate and concentrated to give a yellow oil. The oil was purified by gel filtration on silica gel using a 2: 1 ether: hexane mixture to elute, whereby 4 g (82% yield) of pure ester was obtained. Then, 2-propiono-3-methylmaleic anhydride was obtained by dissolving this triester in 50 ml of a 50/50 mixture of water and ethanol containing 4.5 g (5 equiv.) Of potassium hydroxide. This solution was heated to reflux for 1 h. Then, ethanol was removed using a rotary evaporator and the solution was acidified to pH 2 with hydrochloric acid. This aqueous solution was then extracted with 200 ml ethyl acetate, isolated, dried over magnesium sulfate and concentrated to give a white solid. This solid was then recrystallized from dichloromethane and hexane to give 2 g (80% yield) of 2-propionic-3-methyl-maleic anhydride.

Сложные тиоэфиры, сложные эфиры и амиды можно синтезировать на основе CDM путем превращения CDM в хлорангидрид с помощью оксалилхлорида с последующим добавлением тиола, сложного эфира или амина и пиридина. CDM и его производные можно модифицировать с помощью стандартных методов, известных в данной области, добавляя обеспечивающие направленный перенос лиганды, стабилизаторы стерической конфигурации, заряженные группы и другие реактивные группы. Образовавшиеся молекулы можно применять для обратимой модификации аминов.Thioesters, esters and amides can be synthesized based on CDM by converting CDM to acid chloride using oxalyl chloride followed by addition of thiol, ester or amine and pyridine. CDM and its derivatives can be modified using standard methods known in the art, adding targeted transfer ligands, steric stabilizers, charged groups and other reactive groups. The resulting molecules can be used for reversible modification of amines.

Б. Содержащие галактозу обеспечивающие направленный перенос группы.B. Containing galactose providing directional transfer of the group.

Основой наиболее широко изученных обеспечивающих направленный перенос в гепатоциты лигандов является галактоза, которая связывается с азиалогликопротеиновым рецептором (ASGPr) на гепатоцитах. Установлено, что присоединение галактозы облегчает направленный перенос в гепатоциты нескольких хорошо растворимых в воде незаряженных полимеров, включая: олигосахарид хитозан, производное полистирола и полиакриламид НРМА. Галактозные обеспечивающие направленный перенос группы легко получать с помощью лактозы, дисахаридов галактоза-глюкоза путем модификации глюкозного фрагмента. Лактобионовую кислоту (LBA, производное лактозы, в котором глюкоза окислена до глюконовой кислоты) можно включать в производное малеинового ангидрида с помощью стандартных методов амидного сочетания. На фиг.2 показана структура двух производных LBA, которые получали путем сочетания галактозы с малеиновым ангидридом CDM.The basis of the most widely studied ligands providing targeted transfer to hepatocytes is galactose, which binds to the azialoglycoprotein receptor (ASGPr) on hepatocytes. It has been established that the addition of galactose facilitates the targeted transfer of several water-soluble uncharged polymers into hepatocytes, including: chitosan oligosaccharide, polystyrene derivative and HPMA polyacrylamide. Galactose groups providing directional transfer are easy to obtain using lactose, galactose-glucose disaccharides by modifying the glucose fragment. Lactobionic acid (LBA, a lactose derivative in which glucose is oxidized to gluconic acid) can be included in the maleic anhydride derivative using standard amide coupling techniques. Figure 2 shows the structure of two derivatives of LBA, which were obtained by combining galactose with maleic anhydride CDM.

Малеаматная модификация приводит к превращению положительно заряженной аминовой группы в отрицательно заряженную. Такая модификация заряда может снижать неспецифические взаимодействия полимера с отрицательно заряженными клетками и компонентами сыворотки. Однако слишком высокий отрицательный заряд может усиливать взаимодействия с рецепторами-«мусорщиками» (скавенджер-рецепторами). Имеющее чистый нейтральный заряд содержащее галактозу производное малеинового ангидрида можно получать путем инсерции положительно заряженной группы третичного амина в маскирующий агент, в результате чего образуется цвиттерион. Такое соединение, т.е. CDM-Pip-LBA, можно создавать из следующих компонентов: CDM, пропиламинопиперазин и лактобионовая кислота (фиг.2).The maleamate modification leads to the conversion of a positively charged amine group into a negatively charged one. This modification of the charge can reduce the non-specific interactions of the polymer with negatively charged cells and serum components. However, too high a negative charge can enhance interactions with scavenger receptors (scavenger receptors). Having a pure neutral charge, a galactose-containing derivative of maleic anhydride can be obtained by inserting a positively charged tertiary amine group into a masking agent, resulting in the formation of zwitterion. Such a connection, i.e. CDM-Pip-LBA, can be created from the following components: CDM, propylaminopiperazine and lactobionic acid (figure 2).

В. Синтез стабилизатора стерической конфигурации CDM-ПЭГ и обеспечивающей направленный перенос группы CDM-NAG (N-ацетилгалактозамин) (фиг.2).B. Synthesis of a stabilizer of the sterile configuration of CDM-PEG and targeted transfer of the CDM-NAG (N-acetylgalactosamine) group (FIG. 2).

К раствору CDM (Rozema 2003) (300 мг, 0,16 ммоля) в 50 мл метиленхлорида добавляли оксалилхлорид (2 г, 10 мас. экв.) и диметилформамид (5 мкл). Реакции давали протекать в течение ночи, после чего избыток оксалилхлорида и метиленхлорида удаляли с помощью роторного испарителя, получая хлорангидрид CDM. Хлорангидрид растворяли в 1 мл метиленхлорида. К этому раствору добавляли 1,1 молярного эквивалента простого монометилового эфира полиэтиленгликоля (средняя ММ 450) для CDM-ПЭГ или (аминоэтокси)этокси-2-(ацетиламино)-2-дезокси-β-D-глюкопиранозида (т.е. аминобисэтоксилэтил NAG) для CDM-NAG, и пиридин (200 мкл, 1,5 экв.) в 10 мл метиленхлорида. Затем раствор перемешивали в течение 1,5 ч. Затем растворитель удаляли и образовавшееся твердое вещество растворяли в 5 мл воды и очищали с помощью ЖХВР с обращенной фазой, используя градиент 0,1% ТФК в воде/ацетонитрил (фиг.2).To a solution of CDM (Rozema 2003) (300 mg, 0.16 mmol) in 50 ml of methylene chloride was added oxalyl chloride (2 g, 10 wt. Equiv.) And dimethylformamide (5 μl). The reaction was allowed to proceed overnight, after which the excess oxalyl chloride and methylene chloride were removed using a rotary evaporator to give CDM chloride. The acid chloride was dissolved in 1 ml of methylene chloride. To this solution was added 1.1 molar equivalents of polyethylene glycol monomethyl ether (average MM 450) for CDM-PEG or (aminoethoxy) ethoxy-2- (acetylamino) -2-deoxy-β-D-glucopyranoside (i.e., aminobisethoxyethyl NAG ) for CDM-NAG, and pyridine (200 μl, 1.5 equiv.) in 10 ml of methylene chloride. Then, the solution was stirred for 1.5 hours. Then, the solvent was removed and the resulting solid was dissolved in 5 ml of water and purified using reverse phase HPLC using a gradient of 0.1% TFA in water / acetonitrile (Fig. 2).

Пример 4. Обратимое присоединение полинуклеотида к полимеру.Example 4. Reversible attachment of a polynucleotide to a polymer.

Модификация олигонуклеотидов амино-siPHK с помощью S-ацетильных групп приводила к получению стабильно защищенных тиолов, которые могли высвобождаться в основный раствор (рН≥9) в присутствии содержащего амин поликатиона. Стандартные условия удаления защитной группы для удаления сложной тиоэфирной группы предусматривают инкубацию с гидроксиламином. Однако указанные условия удаления защитной группы приводят к образованию в значительных количествах связанных дисульфидным мостиком димеров siPHK. Как правило, взаимодействие между алкиламином и сложным тиоэфиром является относительно медленным, но в комплексе между полианионной siPHK и поликатионным амином реакция между функциональными группами становится в значительной степени внутримолекулярной и значительно ускоряется (см. стадию 2а на фиг.3). Помимо ускорения удаления защитной группы в значительной степени ускоряется реакция высвободившихся тиольных групп с активированными дисульфидными группами на поликатионе (стадия 2б). Активированный дисульфидный пиридилтиол (PD) гарантирует избирательное образование дисульфида, и его легко присоединять к поликатиону с помощью поступающих в продажу реагентов. Результатом этих взаимодействий внутри частиц была >90% конъюгация дисульфида с поликатионом.Modification of amino siRNA oligonucleotides by S-acetyl groups resulted in stably protected thiols that could be released into the stock solution (pH≥9) in the presence of an amine-containing polycation. Standard deprotection conditions for removing a thioester group include incubation with hydroxylamine. However, these deprotection conditions result in the formation of significant quantities of siRNA dimers bound by a disulfide bridge. As a rule, the interaction between the alkylamine and the thioester is relatively slow, but in the complex between the polyanionic siRNA and the polycationic amine, the reaction between the functional groups becomes significantly intramolecular and significantly accelerated (see step 2a in FIG. 3). In addition to accelerating the removal of the protective group, the reaction of the released thiol groups with activated disulfide groups at the polycation is significantly accelerated (stage 2b). Activated disulfide pyridylthiol (PD) guarantees the selective formation of disulfide, and it is easy to attach to the polycation using commercially available reagents. The result of these interactions within the particles was> 90% conjugation of the disulfide with the polycation.

Пример 5. Обратимая конъюгация полинуклеотида с полимеромExample 5. Reversible conjugation of a polynucleotide with a polymer

А. SATA-модифицированный полинуклеотид.A. SATA-modified polynucleotide.

Модифицированные N-сукцинимидил-3-ацетилтиоацетатом (SATA) полинуклеотиды синтезировали путем взаимодействия модифицированной 5′-амином siPHK с 1 массовым эквивалентом (мас. экв.) реагента SATA (фирма Pierce) и 0,36 мас. экв. NaHCO3 в воде при 4°С в течение 16 ч. Защищенные тиолом модифицированные siPHK осаждали путем добавления 9 объемов этанола и инкубировали при -78°С в течение 2 ч. Осадок выделяли, растворяли в 1× буфере для siPHK (фирма Dharmacon) и количественно оценивали абсорбцию при длине волны 260 нм.Modified N-succinimidyl-3-acetylthioacetate (SATA) polynucleotides were synthesized by reacting a 5′-amine modified siRNA with 1 mass equivalent (wt. Equivalent) of SATA reagent (Pierce) and 0.36 wt. eq. NaHCO 3 in water at 4 ° C for 16 hours. Thiol-protected modified siRNA precipitated by adding 9 volumes of ethanol and incubated at -78 ° C for 2 hours. The precipitate was isolated, dissolved in 1 × siRNA buffer (Dharmacon) and Absorbance at a wavelength of 260 nm was quantified.

Полимер, в данном примере PBAVE или DW1360 (30 мг/мл в 5 мМ TAPS, рН 9), модифицировали путем добавления 1,5 мас.% 4-сукцинимидилоксикарбонил-α-метил-α-[2-пиридилдитио]толуола (SMPT, фирма Pierce). Через 1 ч после добавления SMPT добавляли 0,8 мг SMPT-полимера к 400 мкл изотонического раствора глюкозы, содержащего 5 мМ TAPS, рН 9. К этому раствору добавляли 50 мкг SATA-модифицированной siPHK. Для экспериментов по оценке дозовой зависимости, в которых концентрация PBAVE оставалась постоянной, добавляли различные количества siPHK. Затем смесь инкубировали в течение 16 ч. Таким путем полинуклеотид конъюгировали с полимером посредством обратимого дисульфидного мостика. Применение дисульфидного мостика для конъюгации между полимером и siPHK необходимо для обратимости в восстанавливающей среде цитоплазмы. Конъюгат siPHK-полимер маскировали, добавляя к раствору, содержащему 5,6 мг HEPES в виде свободного основания, с последующем добавлением смеси, включающей 3,7 мг CDM-NAG и 1,9 мг CDM-ПЭГ. Затем раствор инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре (КТ) до инъекции.The polymer, in this example PBAVE or DW1360 (30 mg / ml in 5 mM TAPS, pH 9), was modified by adding 1.5 wt.% 4-succinimidyloxycarbonyl-α-methyl-α- [2-pyridyldithio] toluene (SMPT, firm Pierce). One hour after the addition of SMPT, 0.8 mg of SMPT polymer was added to 400 μl of an isotonic glucose solution containing 5 mM TAPS, pH 9. To this solution, 50 μg of SATA-modified siRNA was added. For dose-dependent experiments in which the concentration of PBAVE remained constant, various amounts of siRNA were added. The mixture was then incubated for 16 hours. In this way, the polynucleotide was conjugated to the polymer via a reversible disulfide bridge. The use of a disulfide bridge for conjugation between the polymer and siRNA is necessary for reversibility in the reducing environment of the cytoplasm. The siRNA polymer conjugate was masked by adding to a solution containing 5.6 mg of free base HEPES, followed by a mixture comprising 3.7 mg of CDM-NAG and 1.9 mg of CDM-PEG. The solution was then incubated for 1 h at room temperature (CT) before injection.

Б. Количественная оценка конъюгированного полинуклеотида.B. Quantification of conjugated polynucleotide.

Для определения количества конъюгированной siPHK аликвоты по 10 мкл конъюгата siPHK-полимер, содержащего 1 мкг siPHK, обрабатывали 2 мкл 1М ДТТ при КТ в течение 16 ч или не обрабатывали ДТТ. К образцам добавляли 100 мкг полиакриловой кислоты и 300 мкг NaCl для нейтрализации электростатических взаимодействий. После инкубации в течение 2 ч образцы подвергали электрофорезу на 2%-ном агарозном геле и siPHK визуализировали путем окрашивания бромидом этидия. Полосы, соответствующие siPHK, количественно оценивали, используя программное обеспечение Kodak Molecular Imaging Software, версия 4.0. Количество неконъюгированной siPHK стандартизовали относительно количества, высвободившегося после обработки ДТТ, для определения процента конъюгированного продукта. Количество конъюгированной siPHK, как правило, составляло 70-90%.To determine the amount of conjugated siRNA an aliquot of 10 μl of the conjugate, the siRNA polymer containing 1 μg of siRNA was treated with 2 μl of 1M DTT at RT for 16 h or not treated with DTT. 100 μg of polyacrylic acid and 300 μg of NaCl were added to the samples to neutralize electrostatic interactions. After incubation for 2 h, the samples were subjected to electrophoresis on a 2% agarose gel and siRNA was visualized by staining with ethidium bromide. Bands corresponding to siRNA were quantified using the Kodak Molecular Imaging Software, version 4.0. The amount of unconjugated siRNA was standardized relative to the amount released after DTT treatment to determine the percentage of conjugated product. The amount of conjugated siRNA, as a rule, was 70-90%.

Можно применять другие варианты химии, основанной на дисульфидной конъюгации, когда тиол защищен в виде дисульфида или не защищен вообще. Кроме того, полимер можно модифицировать с помощью других активированных дисульфидных групп, тиольных групп или защищенных тиольных групп.You can apply other variants of chemistry based on disulfide conjugation when the thiol is protected as disulfide or not protected at all. In addition, the polymer can be modified with other activated disulfide groups, thiol groups or protected thiol groups.

Пример 6. Обратимое присоединение CDM-маскирующих агентов к конъюгатам полинуклеотид-полимеры.Example 6. Reversible attachment of CDM masking agents to conjugates of polynucleotide polymers.

Конъюгаты полинуклеотид-полимер можно модифицировать, например, с помощью производных малеиновой кислоты, с целью обратимой модификации полимера (фиг.3, стадия 4.). Конъюгат siPHK-полимер маскировали, добавляли к раствору, содержащему 5,6 мг HEPES в виде свободного основания, с последующим добавлением смеси, содержащей 3,7 мг CDM-NAG и 1,9 мг CDM-ПЭГ. Затем раствор инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре (КТ) до инъекции in vivo.The polynucleotide-polymer conjugates can be modified, for example, using maleic acid derivatives, with the goal of reversibly modifying the polymer (FIG. 3, step 4.). The siRNA-polymer conjugate was masked, added to a solution containing 5.6 mg of HEPES as a free base, followed by a mixture containing 3.7 mg of CDM-NAG and 1.9 mg of CDM-PEG. The solution was then incubated for 1 h at room temperature (CT) before in vivo injection.

Пример 7. Обеспечивающая направленный перенос активность замаскированных конъюгатов.Example 7. Providing directional transfer activity of masked conjugates.

Для демонстрации способности CDM-Pip-LBA (содержащих галактозу) агентов обеспечивать направленный перенос в печень амфипатического простого поливинилового эфира 25/75 (25:75 бутил:амин) PBAVE, полимер метилфлуорофором Су3 с последующей модификацией с помощью CDM-ПЭГ с добавлением или без добавления CDM-Pip-LBA. По 100 мкг замаскированного полимера в 400 мкл изотонического раствора глюкозы инъецировали в хвостовую вену мышей. Образцы печени получали через 1 ч после инъекции и подготавливали замороженные срезы печени, которые обрабатывали для иммуногистохимического анализа (фиг.4). Как видно из фиг.4, обнаружена выраженная локализация полимера, для направленного переноса которого использовали CDM-Pip-LBA, в гепатоцитах (Б), в то время как для полимера, не имеющего обеспечивающих направленный перенос агентов, обнаружена локализация в основном в макрофагах печени (А).To demonstrate the ability of CDM-Pip-LBA (galactose-containing) agents to provide targeted liver transfer of amphipathic polyvinyl ether 25/75 (25:75 butyl: amine) PBAVE, the polymer methyl fluorophore Cy3, followed by modification with CDM-PEG with or without addition add CDM-Pip-LBA. 100 μg of masked polymer in 400 μl of an isotonic glucose solution was injected into the tail vein of mice. Liver samples were obtained 1 h after injection and frozen sections of the liver were prepared, which were processed for immunohistochemical analysis (Fig. 4). As can be seen from figure 4, a pronounced localization of the polymer was found, for the directional transfer of which CDM-Pip-LBA was used, in hepatocytes (B), while for a polymer that did not provide directional transfer agents, localization was mainly found in macrophages of the liver (BUT).

Модифицированный с помощью CDM-LBA PBAVE является высокоанионным и, как установлено, обнаружен в основном в макрофагах (данные не представлены). Модифицированные с помощью CDM-Pip-LBA (цвиттерионный маскирующий агент) полимеры имели заряд, близкий к нейтральному, и характеризовались повышением количества полимера, направленно перенесенного в печень вообще и, что более важно, в гепатоциты в частности (фиг.4Б). Заряд, например, отрицательный заряд, можно защищать также с помощью стабилизаторов стерической конфигурации, включая маскирующие агенты CDM-ПЭГ.Modified by CDM-LBA PBAVE is highly anionic and has been found to be found mainly in macrophages (data not shown). The polymers modified with CDM-Pip-LBA (zwitterionic masking agent) had a charge close to neutral and were characterized by an increase in the amount of polymer directed to the liver in general and, more importantly, to hepatocytes in particular (Fig. 4B). A charge, such as a negative charge, can also be protected with steric stabilizers, including masking agents CDM-PEG.

Пример 8. Направленный перенос полинуклеотида в гепатоциты.Example 8. Directed transfer of a polynucleotide to hepatocytes.

Создавали конъюгат олигонуклеотид-полимер согласно описанному выше методу и маскировали его с помощью CDM-Pip-LBA. 20 мкг SATA/Су3-модифицированной siPHK конъюгировали с 1,8 мг PD-модифицированной PLL и модифицировали с использованием CDM-Pip-LBA. Замаскированный конъюгат инъецировали в 400 мкл физиологического раствора в хвостовую вену мышей. Такой же раствор для инъекции содержал 100 мкг модифицированного с помощью CDM-Pip-LBA 25/75-PBAVE, меченного с помощью Oregon Green. Конъюгаты растворялись и не образовывали агрегатов в физиологических условиях. Через 1 ч после инъекции получали образцы печени и подготавливали замороженные срезы печени, которые обрабатывали для иммуногистохимического анализа. Для окраски клеточных ядер применяли ТО-PRO-3®. После инъекции в хвостовую вену мышей меченные олигонуклеотиды и PBAVE обнаружены в гепатоцитах (верхняя левая панель на фиг.5).An oligonucleotide-polymer conjugate was created according to the method described above and masked with CDM-Pip-LBA. 20 μg of SATA / Cy3-modified siRNA was conjugated to 1.8 mg of PD-modified PLL and modified using CDM-Pip-LBA. Masked conjugate was injected into 400 μl of saline into the tail vein of mice. The same injection solution contained 100 μg modified with CDM-Pip-LBA 25/75-PBAVE labeled with Oregon Green. The conjugates dissolved and did not form aggregates under physiological conditions. One hour after the injection, liver samples were prepared and frozen sections of the liver were prepared, which were processed for immunohistochemical analysis. To stain cell nuclei, TO-PRO-3 ® was used . After injection into the tail vein of mice, labeled oligonucleotides and PBAVE were detected in hepatocytes (upper left panel in FIG. 5).

Пример 9. Активность конъюгатов in vivo.Example 9. The activity of conjugates in vivo.

Способность замаскированных конъюгатов полинуклеотид-полимер обеспечивать введение siPHK с целью ингбирования эндогенного гена в печени мышей оценивали с использованием альфа-рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом (PPARa). Мышам линии С57В (n=4) инъецировали в хвостовую вену модифицированного с помощью CDM-Pip-LBA конъюгат PPARa siPHK-PLL (20 мкг siPHK, 1,8 мг PD-PLL) и 25/75-PBAVE (100 мкг) в 400 мкл изотонического раствора глюкозы. РНК получали из печени через 48 ч после инъекции. Уровни мРНК PPARa определяли с помощью количественной ПЦР в реальном времени (qRT-ПЦР). Уровни мРНК стандартизовали относительно уровней в животных, которым инъецировали антилюциферазную siPHK. Изменения уровней мРНК стандартизовали относительно эндогенной GAPDH. Осуществляли три независимых эксперимента. Как видно из фиг.6, обнаружено 20%-ное ингибирование уровней мРНК PPARa.The ability of masked polynucleotide-polymer conjugates to administer siRNA to inhibit the endogenous gene in the liver of mice was evaluated using an alpha receptor activated by peroxisome proliferators (PPARa). C57B mice (n = 4) were injected into the tail vein of a CDM-Pip-LBA modified PPARa siPHK-PLL conjugate (20 μg siRNA, 1.8 mg PD-PLL) and 25/75-PBAVE (100 μg) in 400 μl isotonic glucose solution. RNA was obtained from the liver 48 hours after injection. PPARa mRNA levels were determined using real-time quantitative PCR (qRT-PCR). MRNA levels were standardized relative to levels in animals that were injected with antiluciferase siRNA. Changes in mRNA levels were standardized relative to endogenous GAPDH. Three independent experiments were performed. As can be seen from FIG. 6, a 20% inhibition of PPARa mRNA levels was detected.

Пример 10. Введение/активность конъюгатов in vivo.Example 10. The introduction / activity of conjugates in vivo.

Самцов мышей возрастом 6-8 недель (линия C57BL/6, 20-25 г) получали от фирмы Harlan Sprague Dawley (Индианаполис, шт. Индиана). Мышей выдерживали в течение по меньшей мере 10 дней перед инъекцией. Животные имели свободный доступ к корму для грызунов типа Harlan Teklad Rodent Diet (фирма Harlan, Мэдисон, шт. Висконсин). Мышам вводили путем инфузии в хвостовую вену общий объем 0,4 мл забуференного HEPES (5 мМ, рН 7,5) изотонического раствора глюкозы. Мышам инъецировали конъюгаты либо ДНК, либо siPHK.Male mice 6-8 weeks old (C57BL / 6 line, 20-25 g) were obtained from Harlan Sprague Dawley (Indianapolis, Indiana). Mice were incubated for at least 10 days before injection. Animals had free access to food for rodents such as Harlan Teklad Rodent Diet (Harlan, Madison, Wisconsin). Mice were injected by infusion into the tail vein with a total volume of 0.4 ml of buffered HEPES (5 mM, pH 7.5) isotonic glucose solution. Mice were injected with conjugates of either DNA or siRNA.

Мышам не давали корм в течение 4 ч до получения образцов сыворотки путем взятия крови из заглазничного сплетения и получения образцов печени. Сыворотку применяли для анализа методом Вестерн-блоттинга и добавляли к равному объему смеси полного ингибитора протеаз (Complete Protease Inhibitor Cocktail), содержащей ЭДТК (фирма Roche, Индианаполис, шт. Индиана) и хранили при -20°С. Общую РНК выделяли из печени непосредственно после получения образцов с помощью TRI-REAGENT® согласно протоколу производителя (фирма Molecular Research Center, Цинциннати, шт. Огайо).Mice were not fed for 4 hours until serum samples were obtained by taking blood from the orbital plexus and obtaining liver samples. The serum was used for Western blot analysis and added to an equal volume of a mixture of a complete Protease Inhibitor Cocktail) containing EDTA (Roche, Indianapolis, Indiana) and stored at -20 ° C. Total RNA was isolated from the liver immediately after obtaining samples using TRI-REAGENT ® according to the manufacturer's protocol (Molecular Research Center, Cincinnati, Ohio).

Для анализа направленного переноса в гепатоциты получали поликонъюгат, содержащий 10 мкг меченной с помощью Су3 21-мерной dsДНК, согласно описанному выше методу в общем объеме 0,2 мл и вводили самцам мышей линии ICR (20-25 г, фирма Harlan Sprague Dawley) путем i.v.-инъекции. Через 1 ч после инъекции мышей умерщвляли и получали образцы печени. В некоторых экспериментах получали также образцы тканей легкого, почки, селезенки, головного мозга и поджелудочной железы. Образцы тканей фиксировали в смеси 4% параформальдегида/ЗФР в течение 6 ч и помещали в раствор 30% сахарозы/ЗФР, который выдерживали в течение ночи при 4°С. Фиксированные образцы тканей затем переносили в держатель для блоков, содержащий среду для замораживания ОСТ (фирма Fisher Scientific, Питтсбург, шт. Пенсильвания) и быстро замораживали в жидком азоте. Замороженные срезы тканей (8-10 мкм) получали с помощью криостата типа Microm HM 505N (фирма Carl Zeiss, Thornwood, шт. Нью-Йорк) и помещали на предметные стекла для микроскопа Superfrost-Plus (фирма Fisher Scientific). Срезы тканей подвергали контрастному окрашиванию с помощью ALEXA®-488-фаллоидина (13 нМ, фирма Invitrogen, Карлсбад, шт. Калифорния) и TO-PRO-3® (40 нМ, фирма Invitrogen) в ЗФР в течение 20 мин. Предметные стекла выдерживали в реагенте Vectashield (фирма Vector Laboratories, Берлингейм, шт. Калифорния) и анализировали с помощью конфокального микроскопа типа LSM510 (фирма Carl Zeiss).To analyze targeted transfer to hepatocytes, a polyconjugate containing 10 μg of Cy3-labeled 21-dimensional dsDNA was prepared according to the method described above in a total volume of 0.2 ml and was administered to male ICR mice (20-25 g, Harlan Sprague Dawley) by iv injection. 1 h after injection, the mice were sacrificed and liver samples were obtained. In some experiments, tissue samples from the lung, kidney, spleen, brain, and pancreas were also obtained. Tissue samples were fixed in a mixture of 4% paraformaldehyde / PBS for 6 h and placed in a solution of 30% sucrose / PBS, which was kept overnight at 4 ° C. The fixed tissue samples were then transferred to a block holder containing OST freezing medium (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA) and quickly frozen in liquid nitrogen. Frozen tissue sections (8-10 μm) were obtained using a Microm HM 505N type cryostat (Carl Zeiss, Thornwood, NY) and placed on Superfrost-Plus microscope slides (Fisher Scientific). Tissue sections were contrast stained with ALEXA ® -488-phalloidin (13 nM, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) And TO-PRO-3 ® (40 nM, Invitrogen) in PBS for 20 minutes. Slides were kept in Vectashield reagent (Vector Laboratories, Burlingame, Calif.) And analyzed using a LSM510 type confocal microscope (Carl Zeiss).

Полученные с помощью конфокального микроскопа микрофотографии срезов печени мышей через 1 ч после инъекции конъюгата полинуклеотид-полимер, содержащего меченную с помощью Су3 21-мерную двухцепочечную ДНК, представлены на фиг.7 (верхний левый квадрат на каждой панели). Данные, полученные для актина, представлены в верхних правых квадратах для обозначения контуров клеток. Данные для ядер представлены в нижних левых квадратах. Объединенные изображения показаны в нижних правых квадратах. Накопление меченной с помощью Су3 dsДHK в гепатоцитах обнаружено, в том случае, когда полимер содержал обеспечивающие направленный перенос остаток NAG, при этом обнаружено минимальное поглощение клетками Купфера или накопление в синусоидных капиллярах печени (фиг.7А). Распределение было практически однородным в различных долях печени. Оценка других органов позволила выявить наличие невысокого уровня Су3-флуоресценции в селезенке и почке, обнаруженные уровни оказались по меньшей мере в 20 раз ниже, чем в печени. Инъекция неконъюгированного полинуклеотида + полимера или замена CDM-NAG на предназначенном для введения носителе на CDM-глюкозу, приводила к резкому снижению поглощения гепатоцитами и повышенному уровню поглощения селезенкой и почкой (фиг.7Б и В соответственно), что согласуется с низкой аффинностью глюкозы к азиалогликопротеиновому рецептору. Замена CDM-NAG на предназначенном для введения носителе на CDM-маннозу, приводила к увеличению направленного переноса в макрофаги и эндотелиальные клетки печени (фиг.7Г).Micrographs of slices of mouse liver obtained using a confocal microscope 1 h after injection of a polynucleotide-polymer conjugate containing 21-dimensional double-stranded DNA labeled with Cy3 are shown in Fig. 7 (upper left square on each panel). The data obtained for actin are presented in the upper right squares to indicate cell contours. Data for cores are presented in the lower left squares. The merged images are shown in the lower right squares. The accumulation of Cy3-labeled dsDNA in hepatocytes was detected when the polymer contained a directed NAG residue, while minimal uptake by Kupffer cells or accumulation in sinusoidal capillaries of the liver was detected (Fig. 7A). The distribution was almost uniform in different lobes of the liver. Evaluation of other organs revealed the presence of a low level of Cy3 fluorescence in the spleen and kidney, the detected levels were at least 20 times lower than in the liver. Injection of the unconjugated polynucleotide + polymer or replacement of CDM-NAG on the carrier intended for administration with CDM-glucose led to a sharp decrease in hepatocyte uptake and an increased level of absorption by the spleen and kidney (Figs. 7B and C, respectively), which is consistent with low glucose affinity for azialoglycoprotein receptor. Replacing CDM-NAG on a carrier intended for administration with CDM-mannose led to an increase in targeted transfer to macrophages and liver endothelial cells (Fig. 7G).

Количественная ПЦР и анализ с помощью системы INVADER® (анализы внедрения).Quantitative PCR and analysis using the INVADER ® system (analysis of implementation).

При подготовке препаратов для анализа с помощью количественной ПЦР общую РНК (500 нг) подвергали обратной транскрипции с помощью SUPERSCRIPT III® (фирма Invitrogen) и праймеров олиго-dT согласно протоколу производителя. Количественную оценку осуществляли с помощью системы для быстрой ПЦР в реальной времени, модель 7500 (фирма Applied Biosystems, Фостер-Сити, шт. Калифорния). Систему TAQMAN® для анализа экспрессии генов в случае ароВ и ppara применяли для осуществления биплексных реакций в трех повторностях с использованием праймеров мРНК и зонда GAPDH, которые используются в универсальной мастер-смеси для ПЦР в системе TAQMAN® (Universal PCR Master Mix) (фирма Applied Biosystems). Ниже представлены последовательности праймеров и зонда GAPDH (фирма IDT, Коралвилл, шт. Айова):When preparing preparations for quantitative PCR analysis, total RNA (500 ng) was reverse transcribed using SUPERSCRIPT III ® (Invitrogen) and oligo-dT primers according to the manufacturer's protocol. Quantification was performed using a system for fast real-time PCR, model 7500 (firm Applied Biosystems, Foster City, Calif.). The TAQMAN ® system for analysis of gene expression in the case of apoB and ppara was used to carry out biplex reactions in triplicate using mRNA primers and the GAPDH probe, which are used in the universal master-mix for PCR in the TAQMAN ® system (Universal PCR Master Mix) (Applied Biosystems). Below are the sequences of primers and GAPDH probe (IDT, Coralville, Iowa):

GAPDH-«прямой» праймер 5′-AAATGGTGAAGGTCGGTGTG-3′, SEQ ID 11;GAPDH- “direct” primer 5′-AAATGGTGAAGGTCGGTGTG-3 ′, SEQ ID 11;

GAPDH-«обратный» праймер 5′-CATGTAGTTGAGGTCAATGAAGG-3′, SEQ ID 12;GAPDH- “reverse” primer 5′-CATGTAGTTGAGGTCAATGAAGG-3 ′, SEQ ID 12;

GAPDH-зонд 5′-Hex/CGTGCCGCCTGGAGAAACCTGCC/BHQ-3′, SEQ ID 13.GAPDH probe 5′-Hex / CGTGCCGCCTGGAGAAACCTGCC / BHQ-3 ′, SEQ ID 13.

Непосредственное измерение уровней мРНК ppara осуществляли с помощью созданной на заказ системы для анализа мРНК INVADER® согласно инструкциям производителя (фирма Third Wave Technologies, Мэдисон, шт. Висконсин). Биплексные реакция осуществляли в трех повторностях с использование набора зондов для убикитина согласно инструкциям производителя.The ppara mRNA levels were directly measured using the custom-made INVADER ® mRNA analysis system according to manufacturer's instructions (Third Wave Technologies, Madison, Wisconsin). The biplex reaction was carried out in triplicate using a set of probes for ubiquitin according to the manufacturer's instructions.

Анализ методом Вестерн-блоттинга АроВ, анализы цитокинов и токсичности для печени и панели метаболитов.ApoB Western blot analysis, cytokine and liver toxicity and metabolic panel analyzes.

Для отделения сывороточных белков (0,1 мкл) использовали электрофорез в 3-8%-ных полиакриламидных гелях в присутствии ДСН. Выделенные белки переносили электрофоретически на ПВДФ-мембрану и затем инкубировали с разведением 1:5000 кроличьего поликлонального антитела к АроВ (фирма Biodesign International, Сако, шт. Мэн). Затем блот инкубировали с разведением 1:80000 козьего антикроличьего антитела, конъюгированного с пероксидазой из хрена (фирма Sigma), связывание антитела выявляли с помощью набора для ускоренного выявления хемилюминисценции (фирма Amersham Biosciences, Пискатавей, шт. Нью-Джерси). Уровни в сыворотке мышиных цитокинов TNF-α и IL-6 определяли с помощью двухвалентной («сэндвич») ELISA с использованием реагентов, предложенных в инструкциях производителя (фирма R&D Systems, Миннеаполис, шт. Миннесота). Уровни в сыворотке мышиного IFN-α оценивали с помощью набора для «сэндвич»-ELISA согласно инструкциям производителя (фирма PBL Biomedical, Пискатавей, шт. Нью-Джерси). Уровни в сыворотке АЛТ, ACT, холестерина и триглицеридов определяли с помощью автоматической системы Marshfield Clinic Laboratories Veterinary Diagnostic Division (Маршфилд, шт. Висконсин).To separate whey proteins (0.1 μl), electrophoresis was used in 3-8% polyacrylamide gels in the presence of SDS. The isolated proteins were transferred electrophoretically to a PVDF membrane and then incubated with a dilution of 1: 5000 rabbit polyclonal anti-ApoB antibody (Biodesign International, Saco, Maine). The blot was then incubated with a dilution of 1: 80,000 goat anti-rabbit antibody conjugated to horseradish peroxidase (Sigma), antibody binding was detected using the chemiluminescence accelerated detection kit (Amersham Biosciences, Piskataway, NJ). Serum levels of murine cytokines TNF-α and IL-6 were determined using a divalent ("sandwich") ELISA using reagents proposed in the manufacturer's instructions (R&D Systems, Minneapolis, Minnesota). Serum levels of murine IFN-α were evaluated using a sandwich ELISA kit according to the manufacturer's instructions (PBL Biomedical, Piskataway, NJ). Serum levels of ALT, ACT, cholesterol and triglycerides were determined using the Marshfield Clinic Laboratories Veterinary Diagnostic Division automated system (Marshfield, Wisconsin).

Уровни в сыворотке цитокинов и ферментов печени у мышей, обработанных включающим siPHK конъюгатомSerum levels of cytokines and liver enzymes in mice treated with siRNA conjugate

ОбработкаTreatment TNF-α (пг/мл)TNF-α (pg / ml) IL-6 (пг/мл)IL-6 (pg / ml) IFN-α (пг/мл)IFN-α (pg / ml) АЛТ (ед/л)ALT (u / l) ACT (ед/л)ACT (u / l) Физиологический растворSaline 6 ч6 h <6<6 <2<2 206±51206 ± 51 48 ч48 h <6<6 <2<2 321±77321 ± 77 60±2160 ± 21 149±21149 ± 21 контрольная siPHKcontrol siRNA 6 ч6 h 7,9±2,97.9 ± 2.9 60,2±2,460.2 ± 2.4 207±86207 ± 86 48 ч48 h <6<6 4,0±1,34.0 ± 1.3 211±16211 ± 16 97±2697 ± 26 176±62176 ± 62 siPHK ароВ-1siPHK apoB-1 б чb h 57,9±7,257.9 ± 7.2 48,6±2,548.6 ± 2.5 494±165494 ± 165 48 ч48 h <6<6 <2<2 257±70257 ± 70 71±3071 ± 30 144±34144 ± 34 n=5, данные представлены в виде средних значений ± С.К.О.n = 5, data are presented as mean values ± S.K.O.

Пример 11. «Выключение» генов-мишеней в печени мышей.Example 11. "Shutdown" of target genes in the liver of mice.

Для демонстрации способности системы обеспечивать введение siPHK и «выключение» экспрессии гена-мишени in vivo конъюгат, содержащий siPHK ароВ-1 (800 мкг полимера, 50 мкг siPHK), инъецировали мышам линии С57 В1/6. Также как и в опытах по направленному переносу in vivo конъюгат, содержащий siPHK, вводили путем инфузии в хвостовую вену. Получали образцы печени мышей через 2 дня после инъекции и анализировали уровни мРНК ароВ с помощью количественной ПЦР с обратной транскриптазой (ОТ-qПЦР). Уровни мРНК ароВ оценивали относительно уровня мРНК GAPDH и общей введенной РНК (в мкг) для того, чтобы снизить вероятность любых отличий в относительных уровнях мРНК ароВ, связанных с неспецифическими воздействиями на экспрессию конститутивных генов. Как видно на фиг.8А, при оценке через 2 дня после инъекции у мышей, обработанных содержащим siPHK ароВ-1 конъюгатом, существенно снижались уровни мРНК ароВ по сравнению с уровнями, которые обнаружены у мышей, которым вводили контрольную siPHK, не связанную с ароВ, или у мышей, которых обрабатывали только физиологическим раствором (n=5, р<0,00001). В частности, средний уровень мРНК ароВ у мышей, которым вводили содержащий siPHK ароВ-1 конъюгат, понижался на 76±14% по сравнению с обработанной физиологическим раствором группой по сравнению с уровнями мРНК GAPDH, а уровни мРНК ароВ у мышей, которым вводили контрольную siPHK, не изменялись. Аналогичные результаты получали при оценке уровней мРНК ароВ относительно общей РНК. Анализ методом Вестерн-блоттинга уровней белка ароВ-100 в сыворотке отражал снижение уровней мРНК ароВ в печени (фиг.8Б).To demonstrate the ability of the system to introduce siRNA and “turn off” the expression of the target gene in vivo, a conjugate containing apoB-1 siRNA (800 μg polymer, 50 μg siRNA) was injected into C57 B1 / 6 mice. As in the in vivo directed transfer experiments, the conjugate containing siRNA was introduced by infusion into the tail vein. Mice liver samples were obtained 2 days after injection and apoB mRNA levels were analyzed by quantitative reverse transcriptase PCR (RT-qPCR). ApoB mRNA levels were evaluated relative to the level of GAPDH mRNA and total RNA introduced (in μg) in order to reduce the likelihood of any differences in relative apoB mRNA levels associated with non-specific effects on the expression of constitutive genes. As can be seen in FIG. 8A, when evaluated 2 days after injection in mice treated with siRNA-containing apoB-1 conjugate, apoB mRNA levels were significantly reduced compared with levels found in mice that were given control siRNA not associated with apoB. or in mice that were treated only with saline (n = 5, p <0.00001). In particular, the average level of apoB mRNA in mice injected with the siRNA-containing apoB-1 conjugate decreased by 76 ± 14% compared with the saline-treated group compared to the levels of GAPDH mRNA, and the apoB mRNA levels in mice injected with the control siRNA not changed. Similar results were obtained when evaluating apoB mRNA levels relative to total RNA. Western blot analysis of serum apoB-100 protein levels reflected a decrease in liver apoB mRNA levels (FIG. 8B).

Для подтверждения специфичности «выключения» ароВ отдельную группу мышей обрабатывали siPHK, мишенью которой была другая область мРНК ароВ. У мышей, которым вводили содержащий siPHK ароВ-2 конъюгат, также обнаружено значительное снижение уровней мРНК ароВ (снижение на 60±6%, n=5, р<0,00001, фиг.8А). Анализ методом Вестерн-блоттинга уровней белка ароВ-100 в сыворотке отражал снижение уровней мРНК ароВ в печени (фиг.8А). Экспрессия мРНК ароВ не снижалась в тощей кишке, другой ткани, в которой происходит экспрессия гена ароВ, что позволяет предположить, что для конъюгата эта ткань не является мишенью. Тканеспецифическая активность согласуется с направленным переносом в гепатоциты.To confirm the specificity of “off” apoB, a separate group of mice was treated with siRNA, the target of which was a different region of apoB mRNA. A significant decrease in apoB mRNA levels was also found in mice that were injected with siRNA-containing apoB-2 conjugate (decrease by 60 ± 6%, n = 5, p <0.00001, Fig. 8A). Western blot analysis of serum apoB-100 protein levels reflected a decrease in liver apoB mRNA levels (Fig. 8A). The expression of apoB mRNA did not decrease in the jejunum, another tissue in which the apoB gene is expressed, suggesting that this tissue is not a target for the conjugate. Tissue-specific activity is consistent with targeted transfer to hepatocytes.

При создании изобретения получали также конъюгаты, содержащие siPHK, мишенью которых является альфа-рецептор, активируемый пролифераторами пероксисом (ppara), важный ген для контроля метаболизма жирных кислот в печени (Kersten 1999, Schoonjans 1996). Введение двух различных siPHK, мишенью которых является ppara, привело к выраженному снижению («выключению») уровней мРНК ppara, что проанализировано двумя независимыми методами количественной оценки уровней мРНК (фиг.8В). По сравнению с уровнями в мышах, которых обрабатывали контрольной siPHK, уровни мРНК ppara у мышей, которых обрабатывали siPHK ppara-1, снижались от 40±9% до 64±9% по данным, полученным с помощью IINVADER® или ОТ-qПHP соответственно. Аналогичное снижение уровней мРНК ppara обнаружено у мышей, которым инъецировали предназначенный для введения носитель, содержащий siPHK ppara-2, мишенью которой является другая область последовательности мРНК ppara.Conjugates containing siRNAs, the target of which is the alpha receptor activated by peroxisome proliferators (ppara), an important gene for controlling the metabolism of fatty acids in the liver (Kersten 1999, Schoonjans 1996), have also been prepared. The introduction of two different siRNAs targeted by ppara led to a pronounced decrease ("off") of ppara mRNA levels, which was analyzed by two independent methods for quantifying mRNA levels (Fig. 8B). Compared to levels in mice treated with control siRNA, ppara mRNA levels in mice treated with siRNA ppara-1 decreased from 40 ± 9% to 64 ± 9% according to data obtained using IINVADER ® or RT-qPHP, respectively. A similar decrease in ppara mRNA levels was found in mice injected with an administration vehicle containing siRNA ppara-2, the target of which is another region of the ppara mRNA sequence.

Потенциальную токсичность предназначенной для введения системы оценивали по уровням в сыворотке печеночных ферментов и цитокинов. Через 48 ч после инъекции небольшое повышение уровней АЛТ и ACT обнаружено у мышей, которым вводили конъюгаты, содержащие контрольную siPHK или siPHK ароВ-1, по сравнению с уровнями у мышей, которых обрабатывали физиологическим раствором. Однако повышенные уровни оказались не достоверными (р<0,05) и гистологическая оценка срезов печени не подтвердила признаков токсичности для печени. Аналогично этому анализ уровней TNF-α и IL-6 в сыворотке с помощью ELISA позволил установить, что оба эти уровня слегка повышались через 6 ч после инъекции конъюгата siPHK-полимер, но возвращались в основному уровню через 48 ч. Обнаруженное через 6 ч повышение, как ожидается, не может вызывать существенной стимуляции иммунной системы и по меньшей мере на 4 порядка ниже, чем уровни, обнаруженные при стимуляции липополисахаридом (Matsumoto 1998, Matsuzaki 2001), и на 1-3 порядка ниже, чем уровни после инъекции аденовируса (Lieber 1997, Benihoud 2007). Не обнаружено существенных различий в уровнях в сыворотке INF-α в любой момент времени, за исключением небольшого повышения через 6 ч после инъекции содержащего siPHK ароВ-1 конъюгата. Эти результаты свидетельствуют о хорошей переносимости предназначенной для направленного переноса системы.The potential toxicity of the administration system was evaluated by serum levels of hepatic enzymes and cytokines. 48 hours after injection, a slight increase in ALT and ACT levels was found in mice that were injected with conjugates containing control siRNA or siRNA apoB-1, compared with levels in mice treated with saline. However, elevated levels were not significant (p <0.05) and histological evaluation of liver sections did not confirm signs of liver toxicity. Similarly, analysis of serum TNF-α and IL-6 levels using ELISA showed that both of these levels increased slightly 6 hours after injection of the siPHK-polymer conjugate, but returned to the baseline after 48 hours. An increase observed after 6 hours it is expected that it cannot cause significant stimulation of the immune system and is at least 4 orders of magnitude lower than levels found during stimulation with lipopolysaccharide (Matsumoto 1998, Matsuzaki 2001), and 1-3 orders of magnitude lower than levels after injection of adenovirus (Lieber 1997 , Benihoud 2007). No significant differences were found in serum levels of INF-α at any time, with the exception of a slight increase 6 hours after injection of siRNA-containing apoB-1 conjugate. These results indicate good tolerance for a targeted transfer system.

Пример 12. Анализ дозовой зависимости и фенотипический анализ.Example 12. Dose dependence analysis and phenotypic analysis.

При создании изобретения осуществляли изучение дозовой зависимости двумя путями: понижая количество содержащего siPHK конъюгата, вводимого мышам, и удерживая количество полимера на постоянном уровне, но снижая количество конъюгированной siPHK. Путем сравнения результатов этих экспериментов, при создании изобретения предпринята попытка определить, какой из двух компонентов предназначенного для введения носителя ограничивал введение: эндосомолитический полимер или сама siPHK.When creating the invention, the dose dependence was studied in two ways: by lowering the amount of siRNA-containing conjugate administered to mice and by keeping the polymer at a constant level, but by reducing the amount of conjugated siRNA. By comparing the results of these experiments, when creating the invention, an attempt was made to determine which of the two components intended for the introduction of the media limited the introduction: endosomolytic polymer or siRNA itself.

Инъекция простых серийных разведении содержащего siPHK ароВ-1 конъюгата мышам приводила к прогрессивному снижению количества «выключенной» мРНК ароВ в печени (фиг.9А). При использовании наиболее высокой из инъецируемых доз (800 мкг полимера, 50 мкг siPHK, т.е. 2,5 мг/кг), уровни мРНК ароВ в печени снижались на 84±5% относительно мРНК GAPDH через 2 дня после инъекции по сравнению с мышами, которым инъецировали только физиологический раствор. Аналогичные результаты получали, когда уровни мРНК ароВ оценивали относительно общей РНК. Инъекция в 2 раза более низкого количества содержащего siPHK конъюгата (400 мкг полимера, 25 мкг siPHK) приводила к снижению на 50±8% относительных уровней мРНК ароВ. Инъекция в 4 раза более низкого количества не приводила к «выключению» ароВ по сравнению с обработанной физиологическим раствором контрольной группой. Сохранение на постоянном уровне количества полимера, но снижение количества конъюгированной siPHK ароВ-1 в предназначенном для введения носителе приводило к количественно таким же результатам, которые получены при использовании серийных разведении (фиг.9Б). Эти данные позволяет предположить, что количество эндосомолитического полимера, присутствующего в предназначенном для введения носителе, не является лимитирующим фактором для осуществления «выключения», на этот фактор скорее оказывает влияние количество или эффективность конъюгированной с ним siPHK.Injection of simple serial dilutions of siRNA-containing apoB-1 conjugate to mice led to a progressive decrease in the amount of “turned off” apoB mRNA in the liver (Fig. 9A). When using the highest injection dose (800 μg polymer, 50 μg siRNA, i.e. 2.5 mg / kg), apoB mRNA levels in the liver decreased by 84 ± 5% relative to GAPDH mRNA 2 days after injection compared with mice that were injected only with saline. Similar results were obtained when apoB mRNA levels were evaluated relative to total RNA. Injection of a 2 times lower amount of siRNA-containing conjugate (400 μg of polymer, 25 μg of siRNA) led to a decrease of 50 ± 8% in the relative levels of apoB mRNA. Injection of a 4 times lower amount did not lead to “shutdown” of apoB compared with the control group treated with physiological saline. Maintaining a constant amount of polymer, but reducing the amount of conjugated siRNA apoB-1 in the vehicle intended for administration, led to quantitatively the same results as those obtained using serial dilutions (Fig. 9B). These data suggest that the amount of endosomolytic polymer present in the vehicle intended for administration is not a limiting factor for the “shutdown,” but rather the amount or effectiveness of siRNA conjugated to it is more likely to influence this factor.

Критерием дефицита ароВ является наличие пониженных уровней сывороточного холестерина из-за нарушения сборки ЛОНП (липопротеиды очень низкой плотности) и транспорта холестерина из печени (Burnett Zimmermann 2006, 02). Для решения вопроса о том, является ли уровень «выключения» ароВ, который показан на фиг.10, достаточным для того, чтобы вызывать физиологический ответ у мышей, при создании изобретения оценивали общие уровни сывороточного холестерина. При наиболее высокой из вводимых доз siPHK (50 мкг) обнаружено существенное снижение средних уровней сывороточного холестерина (30±7%, n=5, р<0,001) по сравнению с уровнями в мышах, которым вводили контрольную siPHK или только физиологический раствор (фиг.10). Аналогичные результаты были получены для животных, обработанных содержащим siPHK ароВ-2 конъюгатом. Снижение количества вводимой siPHK приводило к прогрессивному снижению количества холестерина пониженной плотности, что согласуется с понижением уровня «выключения» мРНК ароВ, обнаруженным у этих животных.The criterion for apoB deficiency is the presence of lowered levels of serum cholesterol due to impaired VLDL assembly (very low density lipoproteins) and cholesterol transport from the liver (Burnett Zimmermann 2006, 02). To solve the question of whether the level of “off” apoB, which is shown in Fig. 10, is sufficient to induce a physiological response in mice, the total serum cholesterol levels were estimated when creating the invention. At the highest dose of siRNA administered (50 μg), a significant decrease in mean serum cholesterol levels (30 ± 7%, n = 5, p <0.001) was found compared to levels in mice that were given the control siRNA or saline alone (Fig. 10). Similar results were obtained for animals treated with siRNA-containing apoB-2 conjugate. A decrease in the amount of siRNA introduced led to a progressive decrease in the amount of low density cholesterol, which is consistent with a decrease in the level of “off” apoB mRNA found in these animals.

Нарушение сборки ЛОНП в печени и, как следствие, снижение экспорта ЛОНП, может приводить также к изменению уровней печеночных триглицеридов, поскольку триглицериды также включаются в частицы ЛОНП (Gibbons 2004). Действительно, у трансгенных мышей, экспрессирующих укороченную форму ароВ, которая аналогична укороченной версии, обнаруженной у пациентов с семейной гипобеталипопротеинемией, также выявлена пониженная способность транспортировать печеночные триглицериды (Chen, 2000). Для оценки влияния «выключения» ароВ на транспорт триглицеридов при создании изобретения проводили окрашивание масляным красным срезов печени, полученных из мышей, которым инъецировали содержащий siPHK ароВ-1 конъюгат. Оценка срезов печени продемонстрировала очень резкое снижение содержания липидов в печени по сравнению с контрольными мышами (фиг.11). На панели А показаны результаты, полученные для мыши, обработанной siPHK ароВ. На панели Б показаны результаты, полученные при обработке применяемой в качестве отрицательного контроля siPHK GL3. На панели В показаны результаты, полученные для мыши, которым инъецировали только физиологический раствор. У этих мышей обнаружены также пониженные уровни сывороточных триглицеридов, что является дополнительным доказательством пониженной способности к экспорту печеночных триглицеридов. В сочетании эти результаты свидетельствуют о том, что простая i.v.-инъекция содержащего siPHK apoB-1 конъюгата приводила к функциональному введению полинуклеотида в гепатоцит и, как следствие, к «выключению» экспрессии ароВ в печени, что приводило к ожидаемым фенотипическим признакам.Disruption of VLDL assembly in the liver and, as a consequence, a decrease in VLDL export can also lead to a change in hepatic triglycerides, since triglycerides are also included in VLDL particles (Gibbons 2004). Indeed, transgenic mice expressing a shortened form of apoB, which is similar to the shortened version found in patients with familial hypobetalipoproteinemia, also showed a reduced ability to transport hepatic triglycerides (Chen, 2000). To assess the effect of “turning off” apoB on triglyceride transport, the invention was stained with oil red liver sections obtained from mice that were injected with siRNA-containing apoB-1 conjugate. Assessment of liver sections showed a very sharp decrease in the lipid content in the liver compared to control mice (Fig. 11). Panel A shows the results obtained for a mouse treated with siRNA apoB. Panel B shows the results obtained by processing the siRNA GL3 used as a negative control. Panel B shows the results obtained for a mouse that was injected only with saline. These mice also showed reduced levels of serum triglycerides, which is additional evidence of a reduced ability to export hepatic triglycerides. Combined, these results indicate that a simple i.v. injection of siRNA-containing apoB-1 conjugate led to the functional introduction of the polynucleotide into the hepatocyte and, as a result, to “shutdown” the expression of apoB in the liver, which led to the expected phenotypic signs.

Для анализа накопления в печени жира образцы печени, полученные из обработанных содержащим siPHK конъюгатом и контрольных мышей, замораживали в среде для замораживания ОСТ и получали срезы замороженной ткани (8-10 мкм) согласно описанному выше методу. Высушенные на воздухе срезы тканей фиксировали в смеси 4% формальдегида/ЗФР в течение 20 мин, промывали, осуществляя несколько замен, дистиллированной водой и затем быстро промывали 60%-ным изопропанолом. Маточный раствор масляного красного О приготавливали путем смешения 0,5 г масляного красного О в 100 мл изопропанола в течение ночи и фильтрации через фильтровальную бумагу Whatman №1. Рабочий раствор масляного красного О приготавливали смешением 20 мл воды с 30 мл маточного раствора масляного красного О и фильтрации с использованием устройства для фильтрации с размером пор 0,2 мкм типа Nalgene (фирма Fisher Scientific). Фиксированные срезы окрашивали свежеприготовленным рабочим раствором масляного красного О в течение 15 мин, быстро промывали 60%-ным изопропанолом. Для контрастного окрашивания ядер использовали 7-кратное погружение предметных стекол в модифицированный по Гаррису раствор гематоксилина (фирма Sigma, Сент-Луис, шт. Миссури) и отмывку в дистиллированной воде. Отмытые предметные стекла затем заливали в среду, используя гель Mount (фирма Biomedia Corp., Фостер Сити, шт. Калифорния). Окрашенные предметные стекла анализировали с помощью микроскопа типа Zeiss Axioplan 2, снабженного цифровой камерой (типа Axiocam, фирма Carl Zeiss). Цифровые изображения записывали с помощью программы Axio Vision (фирма Carl Zeiss).To analyze the accumulation of fat in the liver, liver samples obtained from treated with siRNA conjugate and control mice were frozen in OCT freezing medium and sections of frozen tissue (8-10 μm) were obtained according to the method described above. Air-dried tissue sections were fixed in a 4% formaldehyde / PBS mixture for 20 minutes, washed with several replacements with distilled water, and then washed quickly with 60% isopropanol. A stock solution of oil red O was prepared by mixing 0.5 g of oil red O in 100 ml of isopropanol overnight and filtering through Whatman No. 1 filter paper. A working solution of oil red O was prepared by mixing 20 ml of water with 30 ml of a mother solution of oil red O and filtering using a 0.2 μm filter device of the Nalgene type (Fisher Scientific). Fixed sections were stained with a freshly prepared working solution of oil red O for 15 min, quickly washed with 60% isopropanol. For contrast staining of nuclei, a 7-fold immersion of glass slides in a Harris-modified hematoxylin solution (Sigma, St. Louis, Missouri) and washing in distilled water were used. The washed glass slides were then poured onto the medium using Mount gel (Biomedia Corp., Foster City, Calif.). Stained glass slides were analyzed using a Zeiss Axioplan 2 type microscope equipped with a digital camera (Axiocam type, Carl Zeiss). Digital images were recorded using the Axio Vision software (Carl Zeiss).

Пример 13. Введение siPHK посредством конъюгации с обладающим активностью в отношении мембран полимером с использованием CDM или дисульфидной лабильной связи.Example 13. The introduction of siRNA through conjugation with a membrane-active polymer using CDM or a disulfide labile bond.

Связанный дисульфидной связью конъюгат: 50 нг siPHK, мишенью которой является ген люциферазы, которая имеет на 5′-конце смысловой цепи аминогруппу, подвергали взаимодействию с 1 мкг N-сукцинимидил-S-ацетилтиоацетата в присутствии HEPES-основания, рН 7,5. Отдельно синтезировали 50 мкг простого поливинилового эфира, синтезированного из смеси 50/50 мономеров простого винилового эфира с защищенным амином и простого бутилвинилового эфира, которую подвергали взаимодействию с 5 мкг N-гидроксисукцинимидного эфира 3-(2-пиридилдитио)пропионовой кислоты в присутствии HEPES, рН 7,5. Затем модифицированную siPHK и модифицированный полимер объединяли, давая произойти ковалентному присоединению siPHK к полимеру. Через 6-24 ч конъюгат полимер-siPHK подвергали взаимодействию с 200 мкг 2-пропионово-3-метилмалеинового ангидрида в присутствии HEPES-основания. Частицы добавляли к мышиным гепатоцитам линии НЕРА, которые стабильно экспрессировали ген люциферазы. В качестве контроля к клеткам добавляли CDM-модифицированный полимер (без siPHK). В клетках, обработанных конъюгатом полимер-полинуклеотид, экспрессия люциферазы подавлялась на 75% относительно клеток, обработанных только полимером, что свидетельствует о введении функциональной siPHK в клетки.Disulfide-linked conjugate: 50 ng siRNA, the target of which is the luciferase gene, which has an amino group at the 5′-end of the sense strand, was reacted with 1 μg of N-succinimidyl-S-acetylthioacetate in the presence of a HEPES base, pH 7.5. Separately, 50 μg of polyvinyl ether synthesized from a mixture of 50/50 monomers of vinyl ether with protected amine and butyl vinyl ether was separately synthesized, which was reacted with 5 μg of 3- (2-pyridyldithio) propionic acid N-hydroxysuccinimide ester, pH 7.5. Then, the modified siRNA and the modified polymer were combined, allowing covalent attachment of the siRNA to the polymer. After 6-24 hours, the polymer-siRNA conjugate was reacted with 200 μg of 2-propionic-3-methyl-maleic anhydride in the presence of a HEPES base. Particles were added to murine hepatocytes of the HEPA line, which stably expressed the luciferase gene. As a control, a CDM-modified polymer (without siRNA) was added to the cells. In cells treated with the polymer-polynucleotide conjugate, luciferase expression was inhibited by 75% relative to cells treated with the polymer alone, indicating the introduction of functional siRNA into the cells.

Связанный с помощью CDM конъюгат: 50 нг siPHK, мишенью которой является ген люциферазы, которая имеет на 5′-конце смысловой цепи аминогруппу, подвергали взаимодействию с 2 мкг тиоэфира CDM в присутствии HEPES рН 7,9. К siPHK добавляли 50 мкг простого поливинилового эфира, синтезированного из смеси 50/50 мономеров простого винилового эфира с защищенным амином и простого бутилвинилового эфира. Через 6-24 ч конъюгат полимер-siPHK подвергали взаимодействию с 200 мкг 2-пропионово-3-метилмалеинового ангидрида в присутствии HEPES-основания. Частицы добавляли к мышиным гепатоцитам линии НЕРА, которые стабильно экспрессировали ген люциферазы. В качестве контроля к клеткам добавляли CDM-модифицированный полимер (без siPHK). В клетках, обработанных конъюгатом полимер-полинуклеотид, экспрессия люциферазы подавлялась на 86% относительно клеток, обработанных только полимером, что свидетельствует о введении функциональной siPHK в клетки.CDM-linked conjugate: 50 ng siRNA, the target of which is the luciferase gene, which has an amino group at the 5′-end of the sense strand, is reacted with 2 μg of CDM thioester in the presence of HEPES pH 7.9. 50 μg of polyvinyl ether synthesized from a mixture of 50/50 protected vinyl amine monomers and butyl vinyl ether was added to siRNA. After 6-24 hours, the polymer-siRNA conjugate was reacted with 200 μg of 2-propionic-3-methyl-maleic anhydride in the presence of a HEPES base. Particles were added to murine hepatocytes of the HEPA line, which stably expressed the luciferase gene. As a control, a CDM-modified polymer (without siRNA) was added to the cells. In cells treated with the polymer-polynucleotide conjugate, luciferase expression was suppressed by 86% relative to cells treated with the polymer alone, indicating the introduction of functional siRNA into the cells.

Процент ингибирования люциферазной активности после трансфекции клеток линии HEPA-Luc с помощью конъюгатов: обладающий активностью в отношении мембран полимер-siPHKPercentage of Inhibition of Luciferase Activity after Transfection of HEPA-Luc Cells with Conjugates: Polymer-siRNA Membrane-Active

Конъюгация с помощью дисульфидной связиDisulfide-linked conjugation Конъюгация с помощью CDMCDM conjugation 75%75% 86%86%

Пример 14. Продолжительность «выключения» ароВ и его фенотипическое действие.Example 14. The duration of "off" apoV and its phenotypic effect.

При создании изобретения осуществляли длительный эксперимент с целью определения продолжительности «выключения» ароВ и снижения уровня холестерина у мышей после инъекции одой дозы содержащего siPHK apoB-1 конъюгата. В соответствии с результатами, описанными в предыдущих примерах, инъекция содержащего siPHK apoB-1 конъюгата (800 мкг полимера, 50 мкг siPHK) через 2 дня приводила к снижению средних уровней мРНК ароВ на 87±8% относительно контрольных мышей (фиг.12А). Снижение экспрессии ароВ сопровождалось снижением на 42±5% уровней общего сывороточного холестерина (фиг.12Б). Снижение экспрессии мРНК ароВ сохранялось в значительной степени в течение 10 дней и возвращалось к уровню, близкому к контрольному, к 15-ому дню. Снижение в сыворотке уровня холестерина сохранялось на достоверном уровне в течение 4 дней (n=5, р<0,01) и не полностью возвращалось к контрольным уровням вплоть до дня 10. Эти результаты свидетельствуют о длительном «выключении» ароВ и создании фенотипа, который можно получать после одной инъекции содержащего siPHK конъюгата, и что фенотип можно со временем обращать при возвращении экспрессии ароВ к нормальному уровню.When creating the invention, a lengthy experiment was carried out with the aim of determining the duration of “shutdown” of apoB and lowering the cholesterol level in mice after injection of a dose containing siRNA apoB-1 conjugate. In accordance with the results described in the previous examples, injection of siRNA-containing apoB-1 conjugate (800 μg polymer, 50 μg siRNA) after 2 days resulted in a decrease in average apoB mRNA levels of 87 ± 8% relative to control mice (Fig. 12A). The decrease in apoB expression was accompanied by a decrease of 42 ± 5% in total serum cholesterol levels (Fig. 12B). The decrease in the expression of apoB mRNA persisted to a significant extent for 10 days and returned to the level close to the control one by the 15th day. The decrease in serum cholesterol levels remained at a reliable level for 4 days (n = 5, p <0.01) and did not completely return to control levels until day 10. These results indicate a long-term “shutdown” of apoB and the creation of a phenotype that can be obtained after a single injection of siRNA-containing conjugate, and that the phenotype can be reversed over time when the expression of apoB returns to normal.

Пример 15. Введение фосфородиамидатморфолиноолигонуклеотида (РМО) в клетки с помощью конъюгатов полимер-РМО.Example 15. The introduction of phosphorodiamidate morpholino oligonucleotide (PMO) into cells using polymer-PMO conjugates.

С использованием основного на применении перекрестносшивающего агента CDM-тиоэфир, применяемого для сцепления siPHK и полимера, можно также получать обратимые конъюгаты олигонуклеотидов и полимеров других типов. В частности, при создании изобретения изучено введение РМО в клетки. 5 нмолей амино-РМО (который блокирует мутантный сайт сплайсинга в мутантном транскрипте люциферазы), либо в нативном виде («голый»), либо гибридизованный с комплементарной цепью ДНК, подвергали взаимодействию с 2 мкг CDM-тиоэфира в присутствии HEPES рН 7,9 или не подвергали указанному взаимодействию. Для осуществления взаимодействия добавляли 200 мкг простого поливинилого эфира, синтезированного из 50% простого аминовинилового эфира, 45% простого бутилвинилого эфира и 5% простого додецилвинилого эфира (DW550). Через 3 или более часов полимер + РМО или конъюгат полимер-РМО подвергали взаимодействию с 500 мкг CDM в присутствии HEPES для поддержания рН>7,5. Помимо CDM конъюгаты подвергали взаимодействию со сложными ПЭГ-эфирами CDM, которые получали из хлорангидридов CDM и простых монометиловых эфиров ПЭГ с различной молекулярной массой. Затем конъюгаты вносили к клеткам линии HeLa Luc/705 (фирма Gene Tools, Филомат, шт. Орегон), выращенных в условиях, принятых для клеток линии HeLa. Клетки высевали в 24-луночиые культуральные планшеты с плотностью 3×106 клеток/лунку и инкубировали в течение 24 ч. Среды заменяли на 1,0 мл среды DMEM, содержащей 2,5 нмолей комплексов амино-РМО. Клетки инкубировали в течение 4 ч в увлажняющем 5% СО2-инкубаторе при 37°С. Затем среды заменяли на среду DMEM, содержащую 10% фетальной бычьей сыворотки. Клетки инкубировали в течение еще 48 ч. Затем клетки собирали и лизировали и в лизатах анализировали экспрессию люциферазы. Результаты демонстрируют увеличение введения незаряженного полинуклеотида, когда агентом для трансфекции является конъюгат полимера, представляющего собой содержащий DW550 простой поливиниловый эфир, и РМО.Using the main cross-linking agent CDM-thioether used to couple siRNA and polymer, reversible conjugates of other types of oligonucleotides and polymers can also be obtained. In particular, when creating the invention, the introduction of PMO into cells was studied. 5 nmoles of amino-PMO (which blocks the mutant splicing site in the mutant luciferase transcript), either native (naked) or hybridized with a complementary DNA strand, was reacted with 2 μg of CDM thioether in the presence of HEPES pH 7.9 or not subjected to the specified interaction. 200 μg of polyvinyl ether synthesized from 50% aminovinyl ether, 45% butyl vinyl ether and 5% dodecyl vinyl ether (DW550) was added to carry out the reaction. After 3 or more hours, the polymer + PMO or polymer-PMO conjugate was reacted with 500 μg CDM in the presence of HEPES to maintain a pH> 7.5. In addition to CDM, the conjugates were reacted with CDM PEG esters, which were prepared from CDM chlorides and PEG monomethyl ethers of different molecular weights. Then the conjugates were added to HeLa Luc / 705 cells (Gene Tools, Filomat, Oregon) grown under the conditions adopted for HeLa cells. Cells were seeded in 24-well culture plates with a density of 3 × 10 6 cells / well and incubated for 24 hours. The media was replaced with 1.0 ml of DMEM containing 2.5 nmoles of amino-PMO complexes. Cells were incubated for 4 hours in a humidifying 5% CO 2 incubator at 37 ° C. Then the medium was replaced with DMEM medium containing 10% fetal bovine serum. Cells were incubated for another 48 hours. Then the cells were collected and lysed and luciferase expression was analyzed in lysates. The results demonstrate an increase in the administration of an uncharged polynucleotide when the transfection agent is a conjugate of a polymer comprising a DW550 polyvinyl ether and PMO.

Введение незаряженных полинуклеотидов в клеткиIntroduction of uncharged polynucleotides into cells Носитель для трансфекцииTransfection carrier Кратность индукции люциферазыMultiplicity of luciferase induction отсутствие связиlack of communication DW550 + «голый» РМОDW550 + “naked” RMO 22 DW550 +РМО, гибридизованный с ДНКDW550 + PMO DNA hybridized 22 конъюгат полимер-РМОpolymer-RMO conjugate DW550-CDM-«голый» РМОDW550-CDM- “naked” RMO 7,57.5 DW550-CDM-гибридизованный РМОDW550-CDM Hybridized PMO 1010

Пример 16. Введение конъюгата, содержащего siPHK, в мышцу. 40 мкг siPHK PPARa или контрольной (GL3) siPHK конъюгировали с PBAVE-полимером и осуществляли введения маскирующих групп согласно описанному выше методу. 250 мкл конъюгата инъецировали в икроножную мышцу мышей (n=3). Скорость инъекции составляла примерно 25 мкл/с. Уровни экспрессии PPARa определяли согласно описанному выше методу.Example 16. The introduction of the conjugate containing siRNA in the muscle. 40 μg siRNA PPARa or control (GL3) siRNA conjugated with a PBAVE polymer and masking groups were introduced according to the method described above. 250 μl of conjugate was injected into the gastrocnemius muscle of mice (n = 3). The injection rate was approximately 25 μl / s. PPARa expression levels were determined as described above.

Ингибирование PPARa в мышце после непосредственной инъекции замаскированного конъюгатаInhibition of PPARa in muscle after direct injection of masked conjugate

Конъюгат siPHKSiPHK conjugate Уровни мРНК PPARa относительно:PPARa mRNA levels relative to: мРНК GAPDHGAPDH mRNA общей мРНКtotal mRNA GL3GL3 1,00±0,261.00 ± 0.26 1,00±0,151.00 ± 0.15 PPARaPPARa 0,62±0,070.62 ± 0.07 0,54±0,130.54 ± 0.13

Пример 17. Введение in vivo кассеты экспрессии siPHK. 20 мкг созданной с помощью ПЦР линейной кассеты экспрессии siPHK SEAP, которая экспрессирует siPHK SEAP под контролем промотора U6, объединяли в комплекс с 400 мкг обладающего активностью в отношении мембран полимера DW1453 (который получали полимеризацией 75 мол.% амино-, 21 мол.% (низш.)алкильных (бутильных) и 4 мол.% (высш.)алкильных (С18, октадецильных) групп и модифицировали галактозой с помощью лактобионовой кислоты (LBA)). Лактобионилирование осуществляли, добавляя 43 мг LBA к 60 мг полимера с последующим добавлением 34 мг EDC и 24 мг NHS. В качестве контроля создавали также кассету, экспрессирующую siPHK люциферазы (GL3). ДНК конъюгировали с полимером путем добавления 0,65 мас. эквивалентов глутарового альдегида. После конъюгации в течение ночи комплексы модифицировали с помощью 40 мол.% NHS-ацетата для восстановления заряда полимера.Example 17. In vivo administration of siRNA expression cassettes. 20 μg of the linear siPHK SEAP expression cassette created by PCR, which expresses siRNA SEAP under the control of the U6 promoter, was combined with 400 μg of membrane-active DW1453 polymer (which was obtained by polymerization of 75 mol% amino, 21 mol% ( lower.) alkyl (butyl) and 4 mol.% (higher) alkyl (C18, octadecyl) groups and modified with galactose using lactobionic acid (LBA)). Lactobionylation was carried out by adding 43 mg of LBA to 60 mg of polymer followed by 34 mg of EDC and 24 mg of NHS. As a control, a cassette expressing siRNA of luciferase (GL3) was also created. DNA was conjugated to the polymer by adding 0.65 wt. glutaraldehyde equivalents. After conjugation overnight, the complexes were modified with 40 mol% NHS acetate to restore polymer charge.

500 мкг лактотионилированного DW1453 модифицировали с использованием 7 мас. эквивалентов маскирующего агента CDM-ПЭГ (в среднем 10 звеньев) в присутствии 14 мас. эквивалентов HEPES-основания и инъецировали в хвостовую вену мышей, экспрессирующих секретируемую щелочную фосфатазу (SEAP). Через 10 мин после инъекции замаскированного полимера инъецировали предназначенные для совместного целенаправленного введения конъюгаты ДНК-полимер DW1453. В день 1 и 14 брали образцы крови и анализировали уровни SEAP.500 μg of lactotionylated DW1453 was modified using 7 wt. equivalents of the masking agent CDM-PEG (average 10 units) in the presence of 14 wt. equivalents of HEPES base and were injected into the tail vein of mice expressing secreted alkaline phosphatase (SEAP). 10 minutes after the injection of the masked polymer, DNA-polymer conjugates DW1453 intended for co-targeted administration were injected. Blood samples were taken on day 1 and 14 and SEAP levels were analyzed.

siPHKsiPHK Активность SEAP через 14 дней относительно активности в день 1SEAP activity after 14 days relative to activity on day 1 siPHK SEAPsiPHK SEAP 48±1348 ± 13 siPHK GL3siPHK GL3 87±1787 ± 17

Активность представлена в виде среднего значения для 4 животных ± СКО.Activity is presented as the average value for 4 animals ± standard deviation.

Пример 18. Введение антител.Example 18. The introduction of antibodies.

35 мкг антитела в виде кроличьего IgG (фирма Sigma) модифицировали 2 мас.% SPDP (фирма Pierce). DW1360 (30 мг/мл в 5 мМ TAPS, pH 9) модифицировали, добавляя 2 мас.% иминотиолана. Добавляли 530 мкг имминотиолана-PBAVE к 400 мкл изотонического раствора глюкозы, содержащего 5 мМ TAPS, pH 9. К этому раствору добавляли 35 мкг SPDP-модифицированного антитела. Через 16 ч конъюгат антитело-полимер модифицировали 7 мас. экв. смеси 2:1 CDM-NAG и CDM-ПЭГ. Конъюгат инъецировали в хвостовую вену мыши. Через 20 мин после инъекции мышь умерщвляли и изымали печень и обрабатывали для микроскопического анализа. Оценка ткани печени продемонстрировала значительное накопление антитела в гепатоцитах (фиг.13). В верхнем левом квадрате показаны результаты для меченых антител, в верхнем правом квадрате - для актина, в нижнем левом квадрате - для ядер и в нижнем правом квадрате показано объединенное изображение.35 μg of rabbit IgG antibody (Sigma) modified 2 wt.% SPDP (Pierce). DW1360 (30 mg / ml in 5 mM TAPS, pH 9) was modified by adding 2 wt.% Iminothiolan. 530 μg of imminothiolan-PBAVE was added to 400 μl of an isotonic glucose solution containing 5 mM TAPS, pH 9. To this solution, 35 μg of SPDP-modified antibody was added. After 16 hours, the antibody-polymer conjugate was modified with 7 wt. eq. 2: 1 mixtures of CDM-NAG and CDM-PEG. The conjugate was injected into the tail vein of the mouse. 20 minutes after the injection, the mouse was sacrificed and the liver was seized and processed for microscopic analysis. Evaluation of liver tissue showed significant accumulation of antibodies in hepatocytes (Fig.13). The upper left square shows the results for labeled antibodies, the upper right square - for actin, the lower left square - for nuclei and the combined image is shown in the lower right square.

Пример 19. Замаскированный конъюгат полинуклеотид-полимер в качестве реагента для трансфекции in vitro.Example 19. A masked polynucleotide-polymer conjugate as an in vitro transfection reagent.

Первичные гепатоциты получали из взрослых мышей (линии C57BL/6), используя ранее описанную процедуру двухступенчатой коллагеназной перфузии (Klaunig 1981). Жизнеспособность гепатоцититов составляла 85-90% по данным метода исключения трипанового синего. Гепатоциты высевали с плотностью 1,5×105 клеток на лунку в покрытые коллагеном 12-луночные планшеты в 1 мл среды, содержащей 10% фетальной телячьей сыворотки. Через 24 ч после посева клетки во взятых в трех повторностям лунках трансфектировали без замены среды siPHK с использованием TRANSIT-SIQUEST® (фирма Mirus Bio, Мэдисон, шт. Висконсин) согласно протоколу производителя или с использованием различных количеств содержащего siPHK конъюгата. Гепатоциты собирали через 24 ч после трансфекции и выделяли общую РНК с помощью реагента TRIREAGENT® (фирма Molecular Research Center, Цинциннати, шт. Огайо).Primary hepatocytes were obtained from adult mice (C57BL / 6 line) using the previously described two-stage collagenase perfusion procedure (Klaunig 1981). The viability of hepatocytes was 85-90% according to the trypan blue exclusion method. Hepatocytes were plated at a density of 1.5 × 10 5 cells per well in collagen-coated 12-well plates in 1 ml of medium containing 10% fetal calf serum. Twenty four hours after plating, cells in triplicate wells were transfected without replacing siRNA medium using TRANSIT-SIQUEST ® (Mirus Bio, Madison, Wisconsin) according to the manufacturer's protocol or using different amounts of siRNA conjugate. Hepatocytes were harvested 24 hours after transfection and total RNA was isolated using TRIREAGENT ® reagent (manufactured by Molecular Research Center, Cincinnati,. OH).

Для демонстрации способности осуществлять трансфекцию in vitro описанных замаскированных конъюгатов полинуклеотид-полимер, специфическую для аполипопротеина В (ароВ) siPHK вводили в первичные гепатоциты с использованием поступающих в продажу реагентов для трансфекции siPHK или описанных конъюгатов полинуклеотидов. Трансфекция первичных гепатоцитов конъюгатом оказалась высокоэффективной, приводящей к «выключению» примерно 80% мРНК ароВ (фиг.14). Уровень введения siPHK, оцененный по «выключению» гена-мишени, сравнивали с уровнем при использовании поступающего в продажу реагента SIQUEST®. Как и ожидалось, снижение количества конъюгата, добавленного к клеткам, приводило к прогрессивному снижению «выключения» ароВ.To demonstrate the ability to transfect in vitro the described masked polynucleotide-polymer conjugates specific for apolipoprotein B (apoB) siRNA was introduced into primary hepatocytes using commercially available siRNA transfection reagents or the described polynucleotide conjugates. Transfection of primary hepatocytes with the conjugate was highly effective, leading to "shutdown" of approximately 80% of apoB mRNA (Fig. 14). The level of siRNA administration, evaluated by “turning off” the target gene, was compared with the level using the commercially available SIQUEST ® reagent. As expected, a decrease in the amount of conjugate added to the cells led to a progressive decrease in “shutdown” of apoB.

Пример 20. Замаскированный конъюгат полинуклеотид-полимер в качестве реагента для трансфекции in vitro.Example 20. Masked polynucleotide-polymer conjugate as an in vitro transfection reagent.

Клетки линии Нера-1с1с7 трансфектировали плазмидами, кодирующими люциферазы светляка и морских перьев (Renilla) с использованием TRANSIT LT1® (фирма Minis Bio). Через 4 ч после плазмидной трансфекции в клетки добавляли 100 нг siPHK люциферазы, конъюгированной с 9 мкг PD-PLL и модифицированной затем CDM-Pip-LBA (45 г). В некоторых образцах в клетки добавляли также модифицированный CDM-Pip-LBA 25/75-PBAVE (5 мкг). Через 48 ч после добавления siPHK клетки собирали и анализировали в отношении люциферазы светляка и морских перьев. Уровень экспрессии люциферазы светляка стандартизовали относительно уровня экспрессии люциферазы морских перьев для каждого образца и относительно уровня в клетках, которые не обрабатывали siPHK, для каждой группы. Конъюгаты, содержащие только PLL-siPHK не обладали способностью вводить siPHK в клетки in vitro (белый столбец, фиг.15). Добавление замаскированного малеаматом литического для мембран полимера PBAVE приводила к активности, такой же как у поступающего в продажу реагента для трансфекции (черный столбец). В целом для трансфекции ДНК и siPHK, вероятно, требуется избыток реагента. Избыток описанного выше высвобождающегося полимера, необходимый для взаимодействия с siPHK, может повышать функциональное введение in vitro и in vivo (высвобождение из эндосом). Из-за близкого размера и заряда у конъюгатов siPHK-полимер и полимеров, они могут одновременно осуществлять направленный перенос в гепатоциты in vivo, В подтверждении этого положения при создании изобретения было установлено, что при совместной инъекции меченной с помощью Су3 siPHK, конъюгированной с PLL, и меченного с помощью Oregon Green полимера 25/75-PBAVE действительно происходила совместная локализация в гепатоцитах (см. выше).Hera-1c1c7 cells were transfected with plasmids encoding firefly and sea feather luciferase (Renilla) using TRANSIT LT1 ® (Minis Bio). Four hours after plasmid transfection, 100 ng of siRNA luciferase conjugated to 9 μg PD-PLL and then modified with CDM-Pip-LBA (45 g) was added to the cells. In some samples, modified CDM-Pip-LBA 25/75-PBAVE (5 μg) was also added to the cells. 48 hours after the addition of siRNA, cells were harvested and analyzed for firefly luciferase and marine feathers. Firefly luciferase expression levels were standardized with respect to marine feather luciferase expression levels for each sample and relative to the level in cells that were not treated with siRNA for each group. Conjugates containing only PLL-siRNA did not possess the ability to introduce siRNA into cells in vitro (white column, FIG. 15). The addition of maleate disguised as a membrane lytic membrane polymer PBAVE led to an activity similar to that of a commercially available transfection reagent (black column). In general, transfection of DNA and siRNA probably requires an excess of reagent. An excess of the release polymer described above necessary for interaction with siRNA can enhance functional in vitro and in vivo administration (release from endosomes). Due to the close size and charge of the siPHK-polymer conjugates and polymers, they can simultaneously carry out targeted transfer to hepatocytes in vivo. In confirmation of this position, it was found during the creation of the invention that when co-injected with Cu3-labeled siRNA conjugated with PLL, and Oregon Green-labeled polymer 25/75-PBAVE did indeed co-localize in hepatocytes (see above).

Активность in vitro siPHK, конъюгированной с обеспечивающими введение полимерами, такая же, как в неконъюгированной siPHK, для трансфекции которой применяли поступающий в продажу реагент TRANSIT TKO® (фиг.15). Параллельные эксперименты с использованием необратимой связи siPHK и полимера на основе йодацетамидного алкилирования (IA-конъюгат, обозначенный точками столбец на фиг.15) продемонстрировали, что конъюгаты siPHK-полимер не обладают активностью, если конъюгация не является обратимой, что позволяет предположить, что дисульфидный мостик должен быть восстановлен для осуществления функционального введения siPHK (обнаруженное 20%-ное «выключение» является следствием того, что примерно 10% олигонуклеотидов не были конъюгированы, что установлено с помощью анализа с использованием геля). Обнаруженная активность малеамилированных конъюгатов позволяет предположить, что даже, если полимер уже не является положительно заряженным и взаимодействует с олигонуклеотидом посредством электростатических сил, содержащий siPHK конъюгат является устойчивым к расщеплению нуклеазами в сыворотке. Можно применять также модифицированные аналоги siPHK, устойчивые к нуклеазам.The in vitro activity of siRNA conjugated to administering polymers is the same as that of unconjugated siRNA, for the transfection of which a commercially available TRANSIT TKO ® reagent was used (FIG. 15). Parallel experiments using an irreversible bond of siRNA and a polymer based on iodoacetamide alkylation (IA conjugate, indicated by the dots in the column in Fig. 15) showed that the conjugates of the siRNA polymer are not active if the conjugation is not reversible, suggesting that the disulfide bridge must be restored for the functional administration of siRNA (the detected 20% “shutdown” is due to the fact that approximately 10% of the oligonucleotides were not conjugated, which was established by gel analysis). The detected activity of maleamylated conjugates suggests that even if the polymer is no longer positively charged and interacts with the oligonucleotide by electrostatic forces, the siRNA conjugate is resistant to serum cleavage. Modified nuclease-resistant siRNA analogues may also be used.

Пример 21. Лабильные связи для присоединения маскирующих агентов и полинуклеотидов к обладающему активностью в отношении мембран полимеру.Example 21. Labile bonds for attaching masking agents and polynucleotides to a membrane-active polymer.

А. рН-лабильая связь с ПЭГ-спейсером. Один из вариантов группы лиганда, мишенью которого является ASGP-R, можно получать следующим образом:A. pH labile bond with the PEG spacer. One of the variants of the ligand group, the target of which is ASGP-R, can be obtained as follows:

Figure 00000007
Figure 00000007

(аминоэтокси)этильные производные(aminoethoxy) ethyl derivatives

2-ацетамидо-3,4,6-три-O-ацетил-2-дезокси-β-D-галактопиранозида2-acetamido-3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy-β-D-galactopyranoside

Figure 00000008
Figure 00000008

N-ацетил-галактозамин-ПЭГ-метилмалеиновый ангидридN-acetyl-galactosamine-PEG-methylmaleic anhydride

Соединение I применяли в качестве предшественника для создания соединения II, которое несет содержащую галактозу обеспечивающую направленный перенос группу маскирующего агента, который обладает способностью обратимо модифицировать содержащие амин обладающие активностью в отношении мембран полимеры, такие как PBAVE-полимеры. Взаимодействие малеинового ангидрида с аминогруппой на полимерах приводит к образованию рН-лабильной связи между галактозой и полимером. Модификация PBAVE-полимера соединением II приводит к получению:Compound I was used as a precursor to create a compound II that carries a galactose-containing targeted transfer group of a masking agent that has the ability to reversibly modify amine-containing membrane-active polymers such as PBAVE polymers. The interaction of maleic anhydride with an amino group on polymers leads to the formation of a pH-labile bond between galactose and the polymer. Modification of the PBAVE polymer with compound II results in:

Figure 00000009
Figure 00000009

Модификация аминогрупп PBAVE соединением III (молярное соотношение 0,75:1 соединения III и полимерного амина) и CDM-ПЭГ500 (молярное соотношение 0,25 CDM-ПЭГ и полимерного амина) приводила к получению конъюгата, который обладал способностью обеспечивать направленный перенос в гепатоциты in vivo. При использовании спейсерных этиленовых групп различной длины (n=1, 2, 3 или 7) во всех случаях введение siPHK в гепатоциты in vivo оказалось эффективным, о чем свидетельствовало «выключение» экспрессии гена-мишени.Modification of the PBAVE amino groups by compound III (molar ratio of 0.75: 1 of compound III and the polymer amine) and CDM-PEG 500 (molar ratio of 0.25 of CDM-PEG and the polymer amine) resulted in a conjugate that was capable of providing targeted transfer to hepatocytes in vivo. When using spacer ethylene groups of various lengths (n = 1, 2, 3, or 7) in all cases, the introduction of siRNA into hepatocytes in vivo was effective, as evidenced by the "shutdown" of the expression of the target gene.

Б. рН-лабильная связь с алкильным спейсером. Можно применять также алкильные спейсерные группы, проиллюстрированные в соединении V. Однако алкильные спейсеры повышают гидрофобность маскирующего агента, что приводит к меньшей растворимости маскирующего агента и конъюгата.B. pH-labile bond with an alkyl spacer. The alkyl spacer groups illustrated in compound V can also be used. However, the alkyl spacers increase the hydrophobicity of the masking agent, resulting in less solubility of the masking agent and conjugate.

Figure 00000010
Figure 00000010

маскирующий агент, представляющий собой N-ацетилгалактозамин-С6-метилмалеиновый ангидридmasking agent, which is an N-acetylgalactosamine-6 C -metilmaleinovy anhydride

В. Мультивалентные обеспечивающие направленный перенос группы.B. Multivalent directional transfer groups.

Можно применять также обеспечивающие направленный перенос группы с более высокой валентностью. Примеры мульвалентных содержащих галактозу обеспечивающих направленный перенос групп приведены ниже. Двухвалентные (VI) и трехвалентные (VII) содержащие галактозу лиганды могут обладать более высокой аффинностью в отношении ASGP-R.Groups with higher valency can also be used that provide directional transfer. Examples of multivalent galactose-containing groups that provide directional transfer groups are given below. Divalent (VI) and trivalent (VII) galactose-containing ligands may have a higher affinity for ASGP-R.

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Г. Отрицательно заряженные обеспечивающие направленный перенос лиганды. Родственные обеспечивающие направленный перенос группы, которые обладают существенно более низкой аффинностью к клетке-мишени, можно применять в качестве отрицательного контроля при определении эффективности предпочтительных обеспечивающих направленный перенос групп. Например, ASGP-R гепатоцитов связывается с галактозой, но не связывается с глюкозой. Таким образом, содержащие глюкозу обеспечивающие направленный перенос группы (VIII) могут служить в качестве отрицательного контроля в анализах по оценке направленного переноса в клетки.D. Negatively charged directional transfer ligands. Related directed transfer groups that have significantly lower affinity for the target cell can be used as a negative control in determining the effectiveness of preferred directed transfer groups. For example, hepatocyte ASGP-R binds to galactose but does not bind to glucose. Thus, glucose-containing groups that provide directional transfer of group (VIII) can serve as a negative control in assays evaluating directional transfer to cells.

Figure 00000013
Figure 00000013

Д. Содержащая маннозу обеспечивающая направленный перенос группа.D. A mannose containing directional transfer group.

Известно, что макрофаги и печеночные клетки Купфера несут рецепторы, которые связываются с содержащими маннозу сахаридами. Поэтому обеспечивающие направленный перенос группы с остатками маннозы (IX) можно применять для направленного переноса в эти клетки.Kupffer's macrophages and liver cells are known to carry receptors that bind to mannose-containing saccharides. Therefore, providing directional transfer groups with residues of mannose (IX) can be used for directional transfer to these cells.

Figure 00000014
Figure 00000014

Е. Связи с различной лабильностью. Связи с различной лабильностью (с позиций кинетики расщепления) можно применять для соединения маскирующего агента или полинуклеотида с обладающим активностью в отношении мембран полимером.E. Relations with various lability. Relationships with different lability (from the point of view of cleavage kinetics) can be used to connect a masking agent or polynucleotide with a membrane-active polymer.

Для введения антисмысловых полинуклеотидов можно повышать продолжительность «выключения» путем снижения скорости высвобождения полинуклеотида из конъюгата. Можно создавать дисульфидные мостики с различными кинетическими характеристиками расщепления в восстанавливающей среде, типичной для клеток млекопитающих. Более медленное высвобождение маскирующего агента из полимера может удлинять время нахождения конъюгата в кровотоке in vivo. Например, 5-метил-2-имминотиолан (M2IT, связь X) характеризуется в 4 раза более медленной скоростью расщепления, чем SMTP-связь (соединение XI).To introduce antisense polynucleotides, the “shutdown” duration can be increased by reducing the rate of release of the polynucleotide from the conjugate. You can create disulfide bridges with different kinetic characteristics of cleavage in a reducing environment typical of mammalian cells. Slower release of the masking agent from the polymer can lengthen the in vivo residence time of the conjugate. For example, 5-methyl-2-imminothiolane (M2IT, bond X) is characterized by a 4 times slower cleavage rate than the SMTP bond (compound XI).

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Ожидается, что скорость расщепления соединения XII будет примерно в 30 раз более медленной, чем дизамещенных связей, образуемых с помощью маленнового ангидрида.It is expected that the cleavage rate of compound XII will be about 30 times slower than disubstituted bonds formed with malenoyl anhydride.

Figure 00000017
Figure 00000017

Пример 22. Характеристика PBAVE и конъюгатов полинуклеотид-PBAVEExample 22. Characterization of PBAVE and Polynucleotide-PBAVE Conjugates

А. Анализ амфипатичности. Флуоресценция 1,6-дифенил-1,3,5-гексатриена (DPH, фирма Invitrogen) (λex=350 нм; λem=452 нм) повышалась в гидрофобной среде. Этот флуорофор применяли для анализа полимера PBAVE (DW1360). 0,5 мкМ (конечная концентрация) DPH добавляли к 10 мкг PBAVE в присутствии 40 мкг плазмидной ДНК в 0,5 мл 50 мМ HEPES-буфера, рН 8,0 или без плазмидной ДНК. Затем в растворе оценивали накопление DPH в гидрофобной среде путем определения флуоресценции DPH. Повышение флуоресценции DPH в присутствии конъюгатов свидетельствовало об образовании гидрофобной среды с помощью полимера. Добавление избытка не приводила к существенному изменению флуоресценции DPH (фиг.16).A. Analysis of amphipathicity. The fluorescence of 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH, Invitrogen) (λ ex = 350 nm; λ em = 452 nm) increased in a hydrophobic medium. This fluorophore was used to analyze PBAVE polymer (DW1360). 0.5 μM (final concentration) DPH was added to 10 μg PBAVE in the presence of 40 μg plasmid DNA in 0.5 ml of 50 mM HEPES buffer, pH 8.0 or without plasmid DNA. Then, the accumulation of DPH in a hydrophobic medium was evaluated in solution by determining the fluorescence of DPH. The increase in DPH fluorescence in the presence of conjugates indicated the formation of a hydrophobic medium using a polymer. Adding excess did not lead to a significant change in the fluorescence of DPH (Fig. 16).

Б. Молекулярная масса. Молекулярную массу DW1360 определяли с помощью ЖХВР-гель-фильтрации и с использованием набора полиэтилгликолей в качестве стандартов (American Polymer Standard Corp.). Полимеры разделяли с помощью GPC ЖХВР на колонке типа Shodec SB-803 HQ с использованием для элюции 0,2 М LiClO4, 5% АсОН в метаноле. Элюция PBAVE-полимера из колонки позволила установить, что средняя молекулярная масса полимера составляла примерно 12,8 кДа (фиг.17)B. Molecular mass. The molecular weight of DW1360 was determined using HPLC gel filtration and using a set of polyethylene glycols as standards (American Polymer Standard Corp.). The polymers were separated using GPC GHUR on a Shodec SB-803 HQ column using 0.2 M LiClO 4 , 5% AcOH in methanol for elution. Elution of the PBAVE polymer from the column revealed that the average molecular weight of the polymer was approximately 12.8 kDa (FIG. 17)

В. Молекулярная масса конъюгата полинуклеотид-полимер. Молекулярную массу замаскированного конъюгата полинуклеотид-полимер определяли с помощью FPLC-(жидкостная хроматография быстрого разрешения)-гель-фильтрации и с использованием меченных с помощью Су3-нуклеиновых кислот в качестве стандартов. Конъюгат и стандарты разделяли с помощью Shimadzu-FPLC на колонке 1×22 см Sephacryl S-500 и элюировали 50 мМ HEPES, рН 8,0 со скоростью 1 мл/мин. Элюция конъюгата из колонки позволила установить, что средняя молекулярная масса полимера составляла примерно 77 кДа (фиг.18).B. Molecular Weight of Polynucleotide-Polymer Conjugate The molecular weight of the masked polynucleotide-polymer conjugate was determined using FPLC- (liquid chromatography fast resolution) gel filtration and using labeled with Cy3 nucleic acids as standards. The conjugate and standards were separated using Shimadzu-FPLC on a 1 × 22 cm Sephacryl S-500 column and eluted with 50 mM HEPES, pH 8.0, at a rate of 1 ml / min. Elution of the conjugate from the column allowed us to establish that the average molecular weight of the polymer was approximately 77 kDa (Fig. 18).

Г. Стехиометрия конъюгатов. Экспериментально установлено, что средняя молекулярная масса полимера PBAVE составляла примерно 13 кДа. Экспериментально установлено, что средняя молекулярная масса замаскированного конъюгата полинуклеотид-полимер составляла примерно 77 кДа. Экспериментально установлено, что средняя молекулярная масса на заряд (амин) полимера PBAVE составляла примерно 200 Да. Рассчитано, что средняя молекулярная масса маскирующего агента CDM должна составлять примерно 550 Да. Экспериментально установлено, что средняя степень модификации полимера PBAVE составлял примерно 75% от содержания доступных аминогрупп. Рассчитано, что средняя молекулярная масса конъюгированной siPHK должна составлять примерно 14 кДа. На основе этих значений рассчитано, что средняя молекулярная масса замаскированного с помощью маскирующего агента CDM полимера PBAVE должна составлять примерно 30 кДа. Таким образом, установлено, что близкое к стехиометрическому соотношение siPHK и замаскированного полимера составляло примерно 1:2.G. Stoichiometry of conjugates. It was experimentally established that the average molecular weight of the PBAVE polymer was approximately 13 kDa. It was experimentally established that the average molecular weight of the masked polynucleotide-polymer conjugate was approximately 77 kDa. It was experimentally established that the average molecular weight per charge (amine) of the PBAVE polymer was approximately 200 Da. It is estimated that the average molecular weight of the CDM masking agent should be approximately 550 Da. It was experimentally established that the average degree of modification of the PBAVE polymer was approximately 75% of the content of available amino groups. It was estimated that the average molecular weight of conjugated siRNA should be approximately 14 kDa. Based on these values, it was calculated that the average molecular weight of the PBAVE polymer masked with a masking agent should be approximately 30 kDa. Thus, it was found that a close to stoichiometric ratio of siRNA and masked polymer was approximately 1: 2.

Д. Размер частиц и зета-потенциал. Размеры конъюгатов, инъецируемых in vivo, определяли с помощью рассеяния света при 532 им, используя устройство Brookhaven Instruments Corporation, ZetaPlus Particle Sizer, 190. Унимодальный анализ пиков осуществляли при длине волны от 100 до 30 нм. С помощью мультимодального анализа установлено, что пик, соответствующий наибольшему количеству (>95%) частиц, включал частицы размером менее 50 нм и более предпочтительно менее 20 нм. Можно определять также размер поликонъюгатов с помощью аналитического ультрацентрифугирования или атомно-силовой микроскопии. Одновременно зета-потенциал конъюгатов измеряли с помощью устройства Brookhaven Instruments Corporation ZetaPALS. Зета-потенциал замаскированных CDM конъюгатов находился в диапазоне от 0 и -30 мВ и главным образом от 0 и -20 мВ. Зета-потенциал измеряли в изотоническом растворе глюкозы, забуференном до рН 9 с помощью 5 мМ TAPS. Стабильные не образующие агрегатов конъюгаты образовывались также при значении зета-потенциала от 0 до -10 мВ и от 0 до -5 мВ в таких же условиях. Можно ожидать, что при рН 7 конъюгаты приобретут определенный положительный заряд в результате протонирования части аминов.D. Particle size and zeta potential. In vivo injectable conjugate sizes were determined by scattering light at 532 nm using a 190 Brookhaven Instruments Corporation ZetaPlus Particle Sizer device. Unimodal peak analysis was performed at a wavelength of 100 to 30 nm. Using multimodal analysis, it was found that the peak corresponding to the largest number (> 95%) of particles included particles smaller than 50 nm and more preferably less than 20 nm. The size of the polyconjugates can also be determined by analytical ultracentrifugation or atomic force microscopy. At the same time, the zeta potential of the conjugates was measured using a Brookhaven Instruments Corporation ZetaPALS device. The zeta potential of masked CDM conjugates ranged from 0 and -30 mV and mainly from 0 and -20 mV. Zeta potential was measured in an isotonic glucose solution buffered to pH 9 with 5 mM TAPS. Stable aggregate-forming conjugates were also formed when the zeta potential was from 0 to -10 mV and from 0 to -5 mV under the same conditions. It can be expected that at pH 7 the conjugates will acquire a certain positive charge as a result of protonation of a part of the amines.

Пример 23. Введение in vivo конъюгата бестимусным мышам, несущим ксенотрансплантат человеческой гепатомы. Для демонстрации того, что описанные конъюгаты можно применять для направленного переноса в опухолевую клетку-мишень, конъюгат, содержащий модифицированный с помощью CDM-NAG олигонуклеотид-DW1360, инъецировали мышам, которым были имплантированы подкожно (SC) в бок клетки человеческой гепатокарциномы линии HepG2. Шестинедельных бестимусных самок мышей получали от фирмы Harlan Spraque Dawley (Индианаполис, шт. Индиана). Мышами инокулировали 2 миллиона клеток линии HepG2 в 300 мкл ЗФР подкожно в левый бок. В качестве контроля клетки карциномы ободочной кишки линии НТ-29 (2 миллиона в 300 мкл ЗФР) инокулировали SC в правый бок спустя 2 недели. Последнюю инъекцию осуществляли для компенсации более высокой скорости роста. Когда введенные SC опухоли достигали примерно 8 мм в ширину и длину, через хвостовую вену инъецировали модифицированный с помощью CDM-NAG или CDM-ПЭГ конъюгат, содержащий 10 мкг меченной с помощью Су3 21-мерной dsДНК в 200 мкл буфера для введения.Example 23. In vivo administration of the conjugate to athymic mice bearing a human hepatoma xenograft. To demonstrate that the conjugates described can be used for targeted transfer to a target tumor cell, a conjugate containing oligonucleotide-DW1360 modified with CDM-NAG was injected into mice that were implanted subcutaneously (SC) into the side of a HepG2 human hepatocarcinoma cell. Six-week nude female mice were obtained from Harlan Spraque Dawley (Indianapolis, Indiana). 2 million HepG2 cells were inoculated with mice in 300 μl PBS subcutaneously in the left flank. As a control, NT-29 colon carcinoma cells (2 million in 300 μl PBS) were inoculated with SC in the right flank after 2 weeks. The last injection was performed to compensate for a higher growth rate. When SC-introduced tumors reached approximately 8 mm in width and length, a conjugate modified with CDM-NAG or CDM-PEG containing 10 μg of Cy3-labeled 21-dimensional dsDNA in 200 μl of injection buffer was injected through the tail vein.

Высокий (в %) уровень накопления меченного с помощью NAG конъюгата обнаружен в массе SC-гепатом (30-60%, n=4, фиг.19А). Репрезентативная площадь опухолевых клеток, в которых обнаружено поглощение, показана на фиг.19А. Очень невысокий уровень направленного переноса в опухоль обнаружен, когда мышам вводили конъюгат, в котором в качестве агента для направленного переноса применяли глюкозу (фиг.19Б, <5% от массы опухоли, n=3). В контрольных опухолях карциномы ободочной кишки, которые не имели рецептора галактозы, никакого сигнала в клетках не обнаружено ни при использовании модифицированных NAG, ни при использовании модифицированных глюкозой конъюгатов (фиг.19 В-Г, n=2). Аналогичные результаты получены при использовании для создания ксенотрансплантата клеток гепатокарциономы линии HuH-7.A high (in%) level of accumulation of NAG-labeled conjugate was found in the mass of SC-hepatoma (30-60%, n = 4, Fig. 19A). A representative area of tumor cells in which uptake is detected is shown in FIG. 19A. A very low level of directional transfer to the tumor was detected when a conjugate was administered to mice in which glucose was used as an agent for directional transfer (Fig. 19B, <5% of the tumor mass, n = 3). In control colon carcinoma tumors that did not have a galactose receptor, no signal was detected in the cells either using modified NAGs or using glucose-modified conjugates (Fig. 19 B-D, n = 2). Similar results were obtained when using a HuH-7 hepatocarcinoma cell to create a xenograft.

Пример 24. Модификация полимера с помощью обратимой ПЭГ-модификации перед конъюгацией. 400 мкг полимера DW1360 (при создании использовали степень загрузки простых амин-: бутил-: октадецилвиниловых эфиров 75:20:5) модифицировали с помощью 1,5 мас.% SMPT. Через 1 ч к полимеру добавляли 2 мас. эквивалента смеси 2:1 (мас.:мас.) CDM-NAG (N-ацетилгалактозамин) и CDM-ПЭГ (в среднем 11 звеньев) в присутствии 5,6 мг HEPES-основания. К этому раствору добавляли 20 мкг SATA/Су3-модифицированных 22-мерных олигонуклеотидов ДНК. После инкубации в течение ночи к конъюгату добавляли 5 мас. эквивалентов смеси 2:1 (мас.:мас.) CDM-NAG и CDM-ПЭГ. Замаскированный конъюгат инъецировали в 400 мкл физиологического раствора в хвостовую вену мыши. Было установлено, что модификация полимера с помощью CDM-NAG и CDM-ПЭГ перед конъюгацией не снижала эффективность конъюгации. Через 1 ч после инъекции изымали печень и готовили срезы замороженной печени и обрабатывали для осуществления иммуногистохимического анализа. Для окрашивания ядер клеток применяли TO-PRO-3®. После инъекции в хвостовую вену мышей меченый олигонуклеотид обнаружен в гепатоцитах.Example 24. Modification of the polymer using a reversible PEG-modification before conjugation. 400 μg of DW1360 polymer (when creating, the loading ratio of amine: butyl: octadecyl vinyl ethers 75: 20: 5 was used) was modified using 1.5 wt.% SMPT. After 1 h, 2 wt. the equivalent of a 2: 1 mixture (wt.: wt.) CDM-NAG (N-acetylgalactosamine) and CDM-PEG (average 11 units) in the presence of 5.6 mg of HEPES base. To this solution was added 20 μg of SATA / Cy3-modified 22-dimensional DNA oligonucleotides. After incubation overnight, 5 wt.% Was added to the conjugate. equivalents of a 2: 1 mixture (wt.: wt.) CDM-NAG and CDM-PEG. The masked conjugate was injected into 400 μl of saline into the tail vein of the mouse. It was found that modifying the polymer with CDM-NAG and CDM-PEG before conjugation did not reduce the efficiency of conjugation. After 1 h after injection, the liver was removed and sections of the frozen liver were prepared and processed for immunohistochemical analysis. To stain cell nuclei, TO-PRO-3 ® was used . After injection into the tail vein of mice, a labeled oligonucleotide was found in hepatocytes.

Пример 25. Количественное определение аминогрупп в конъюгате после модификации с помощью CDM-реагента. Конъюгат олигонуклеотид-полимер DW1360 синтезировали согласно описанному ранее методу с последующей обработкой 14 мас. эквивалентами HEPES-основания и 7 мас. эквивалентами смеси 2:1 (мас.:мас.) CDM-NAG и CDM-ПЭГ (в среднем 11 звеньев). Через 1 ч содержание амина в обработанном производным малеинового ангидрида оценивали, используя обработку тринитробензолсульфоновой кислотой (TNBS) в 100 мМ NaHCO3. При сравнении с конъюгатом, который не был модифицирован малеаматом, было установлено, что количество модифицированных аминогрупп составляло примерно 75% от общего количества. Указанную степень модификации можно изменять, изменяя количество добавленного малеинового ангидрида.Example 25. Quantification of amino groups in the conjugate after modification using a CDM reagent. The DW1360 oligonucleotide-polymer conjugate was synthesized according to the previously described method, followed by 14 wt. equivalents of HEPES base and 7 wt. equivalents of a 2: 1 mixture (wt.: wt.) CDM-NAG and CDM-PEG (average 11 units). After 1 h, the amine content in the treated maleic anhydride derivative was evaluated using trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS) treatment in 100 mM NaHCO 3 . When compared with a conjugate that was not modified with maleamate, it was found that the number of modified amino groups was approximately 75% of the total. The indicated degree of modification can be changed by changing the amount of maleic anhydride added.

Пример 26. Электрофорез конъюгата олигонуклеотид-полимер и его полученных с помощью малеинового ангидрида производных. Конъюгаты олигонуклеотид-полимер DW1360 получали согласно описанному ранее методу. Затем конъюгат, содержащий 1 мкг олигонуклеотида, модифицировали различными количествами CDM-ПЭГ (в среднем 11 звеньев) и CDM-NAG. Затем конъюгаты вносили в агарозные гели (2 мас.%) и подвергали электрофорезу. При окрашивании бромидом этидия установлено, что заряд конъюгатов изменялся в зависимости от количества эквивалентов производного малеинового ангидрида с положительного на нейтральный и на отрицательный.Example 26. Electrophoresis of the conjugate oligonucleotide-polymer and its obtained using maleic anhydride derivatives. Conjugates of the oligonucleotide polymer DW1360 were prepared according to the previously described method. Then the conjugate containing 1 μg of the oligonucleotide was modified with various amounts of CDM-PEG (an average of 11 units) and CDM-NAG. Then the conjugates were added to agarose gels (2 wt.%) And subjected to electrophoresis. When staining with ethidium bromide, it was found that the charge of the conjugates changed depending on the number of equivalents of the maleic anhydride derivative from positive to neutral and negative.

Приведенное выше описание дано только с целью иллюстрации принципов изобретения. Кроме того, с учетом того, что в изобретении могут быть сделаны различные модификации и изменения, очевидные специалистам в данной области, изобретение не должно быть ограничено конкретной описанной конструкцией и операцией. Таким образом, все приемлемые модификации и эквиваленты подпадают под объем изобретения.The above description is given only to illustrate the principles of the invention. In addition, since various modifications and changes can be made to the invention that are obvious to those skilled in the art, the invention should not be limited to the particular construction and operation described. Thus, all acceptable modifications and equivalents fall within the scope of the invention.

Claims (18)

1. Композиция, предназначенная для введения молекулы в клетку, которая содержит конъюгат формулы
N-L1-P-(L2-M)y,
в которой N обозначает не обладающую способностью проникать через мембраны молекулу или молекулу с низкой способностью проникать через мембрану,
L1 обозначает первое обратимое сцепление, содержащее лабильную в физиологических условиях связь,
Р обозначает полимер, обладающий активностью в отношении мембраны,
L2 обозначает второе обратимое сцепление, содержащее ортогональную лабильную в физиологических условиях связь,
М обозначает маскирующий агент, выбранный из группы, включающей стабилизаторы стерической конфигурации, обеспечивающие направленный перенос группы, и агенты, модифицирующие заряд, и
y обозначает целое число, большее 0.
1. A composition intended for introducing a molecule into a cell that contains a conjugate of the formula
NL 1 -P- (L 2 -M) y ,
in which N denotes not having the ability to penetrate through the membrane of a molecule or a molecule with a low ability to penetrate through the membrane,
L 1 denotes the first reversible coupling containing labile under physiological conditions,
P denotes a polymer having activity against the membrane,
L 2 is a second reversible linkage containing an orthogonal physiologically labile bond,
M denotes a masking agent selected from the group comprising steric stabilizers that provide directional transfer of the group and charge modifying agents, and
y is an integer greater than 0.
2. Композиция по п.1, в которой молекула выбрана из группы, включающей: полинуклеотид, белок, пептид, антитело и не обладающее способностью проникать через мембраны лекарственное средство.2. The composition according to claim 1, in which the molecule is selected from the group comprising: polynucleotide, protein, peptide, antibody and not having the ability to penetrate through the membrane of the drug. 3. Композиция по п.2, в которой полинуклеотид выбран из группы, включающей: модифицированный полинуклеотид, ДНК, РНК, siPHK, миРНК и кассету экспрессии.3. The composition according to claim 2, in which the polynucleotide is selected from the group comprising: a modified polynucleotide, DNA, RNA, siRNA, siRNA, and expression cassette. 4. Композиция по п.1, в которой полимер имеет массу, превышающую 10 кДа.4. The composition according to claim 1, in which the polymer has a mass exceeding 10 kDa. 5. Композиция по п.4, в которой обладающий активностью в отношении мембран полимер представляет собой полиамин.5. The composition according to claim 4, in which the membrane-active polymer is a polyamine. 6. Композиция по п.5, в которой обладающий активностью в отношении мембран полиамин состоит из статистического сополимера простого поливинилового эфира.6. The composition of claim 5, wherein the membrane-active polyamine consists of a random polyvinyl ether random copolymer. 7. Композиция по п.6, в которой статистический сополимер простого поливинилового эфира состоит из трех или большего количества различных мономеров.7. The composition according to claim 6, in which the random copolymer of polyvinyl ether consists of three or more different monomers. 8. Композиция по п.7, в которой три или большее количество различных мономеров включают мономер, представляющий собой аминсодержащий простой виниловый эфир мономер, мономер, представляющий собой простой низший алкилвиниловый эфир, и мономер, представляющий собой простой высший алкилвиниловый эфир.8. The composition according to claim 7, in which three or more different monomers include a monomer comprising an amine-containing vinyl ether monomer, a monomer representing a lower alkyl vinyl ether, and a monomer representing a higher alkyl vinyl ether. 9. Композиция по п.8, в которой мономер в виде простого низшего алкилвинилового эфира, представляет собой мономер в виде простого бутилвинилового эфира, а мономер в виде простого высшего алкилвинилового эфира, представляет собой мономер в виде простого октадецилвинилового эфира или мономер в виде простого додецилвинилового эфира.9. The composition of claim 8, in which the monomer in the form of a simple lower alkyl vinyl ether, is a monomer in the form of a simple butyl vinyl ether, and the monomer in the form of a simple higher alkyl vinyl ether, is a monomer in the form of a simple octadecyl vinyl ether or a monomer in the form of a dodecyl vinyl ether ether. 10. Композиция по п.1, в которой полимер представляет собой биоразложимый полимер.10. The composition according to claim 1, in which the polymer is a biodegradable polymer. 11. Композиция по п.10, в которой первое обратимое и второе обратимое сцепления содержат лабильные в физиологических условиях связи, которые независимо друг от друга выбраны из группы, включающей: лабильную в физиологических условиях связь, лабильную в физиологических условиях клетки связь, лабильную при определенных значениях рН связь, очень лабильную при определенных значениях рН связь, чрезвычайно лабильную при определенных значениях рН связь, малеаматную связь, ферментативно расщепляемую связь и дисульфидную связь.11. The composition of claim 10, in which the first reversible and second reversible linkages contain labile under physiological conditions, bonds that are independently selected from the group including: labile under physiological conditions, labile under physiological conditions of the cell, labile under certain pH values, a bond very labile at certain pH values, extremely labile at certain pH values, a maleate bond, an enzymatically cleavable bond and a disulfide bond. 12. Композиция по п.1, в которой у обозначает 2 или число, превышающее 2.12. The composition according to claim 1, in which y represents 2 or a number greater than 2. 13. Композиция по п.12, в которой маскирующие агенты являются одинаковыми или различными.13. The composition of claim 12, wherein the masking agents are the same or different. 14. Композиция по п.13, в которой по меньшей мере один из маскирующих агентов содержит обеспечивающую направленный перенос группу, выбранную из группы, включающей: соединение, которое обладает аффинностью к расположенной на клеточной поверхности молекуле, лиганд клеточного рецептора, антитело, которое обладает аффинностью к расположенной на клеточной поверхности молекуле, сахарид, галактозу, производное галактозы, N-ацетилгалактозамин, маннозу, производное маннозы, витамины, фолат, биотин, аптамер, пептид, RGD-содержащий пептид, инсулин и EGF.14. The composition according to item 13, in which at least one of the masking agents contains a directional transfer group selected from the group including: a compound that has affinity for a molecule located on the cell surface, a ligand of a cell receptor, an antibody that has affinity to a molecule located on the cell surface, a saccharide, galactose, galactose derivative, N-acetylgalactosamine, mannose, mannose derivative, vitamins, folate, biotin, aptamer, peptide, RGD-containing peptide, insulin and EGF. 15. Композиция по п.14, в которой маскирующие агенты независимо выбраны из группы, включающей: диметилмалеиновый ангидрид, карбоксидиметилмалеиновый ангидрид (CDM), CDM-тиоэфир, производные CDM, CDM-стабилизаторы стерической конфигурации, CDM-ПЭГ, CDM-лиганд, CDM-галактозу, CDM-лактобионовую кислоту (LBA), CDM-Pip-LBA и CDM-NAG.15. The composition of claim 14, wherein the masking agents are independently selected from the group consisting of: dimethyl maleic anhydride, carboxy dimethyl maleic anhydride (CDM), CDM thioether, derivatives of CDM, CDM stabilizers of steric configuration, CDM PEG, CDM ligand, CDM β-galactose, CDM-lactobionic acid (LBA), CDM-Pip-LBA and CDM-NAG. 16. Композиция по п.1, которая содержит также избыток полимера.16. The composition according to claim 1, which also contains an excess of polymer. 17. Композиция по п.1, в которой конъюгат имеет зета-потенциал от +30 до -30 мВ при рН 7.17. The composition according to claim 1, in which the conjugate has a zeta potential of from +30 to -30 mV at pH 7. 18. Композиция по п.1, в которой диаметр конъюгата меньше 20 нм. 18. The composition according to claim 1, in which the diameter of the conjugate is less than 20 nm.
RU2009109588/15A 2006-08-18 2007-08-17 Polyconjugates for polynucleotide introduction in vivo RU2430740C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US82283306P 2006-08-18 2006-08-18
US60/822,833 2006-08-18
US91586807P 2007-05-03 2007-05-03
US60/915,868 2007-05-03
US11/840,468 2007-08-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009109588A RU2009109588A (en) 2010-09-27
RU2430740C2 true RU2430740C2 (en) 2011-10-10

Family

ID=42939793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009109588/15A RU2430740C2 (en) 2006-08-18 2007-08-17 Polyconjugates for polynucleotide introduction in vivo

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2430740C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619453C2 (en) * 2010-12-29 2017-05-16 Эрроухэд Фармасьютикалз, Инк. Conjugates for delivery of polynucleotides in vivo, containing bonds sensitive to enzymatic degradation
US11873489B2 (en) 2017-11-13 2024-01-16 Silence Therapeutics Gmbh Nucleic acids for inhibiting expression of a target gene comprising phosphorodithioate linkages
RU2812806C2 (en) * 2017-11-13 2024-02-02 Сайленс Терапьютикс Гмбх Nucleic acids for inhibition of target gene expression containing phosphodithioate bonds

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619453C2 (en) * 2010-12-29 2017-05-16 Эрроухэд Фармасьютикалз, Инк. Conjugates for delivery of polynucleotides in vivo, containing bonds sensitive to enzymatic degradation
US11873489B2 (en) 2017-11-13 2024-01-16 Silence Therapeutics Gmbh Nucleic acids for inhibiting expression of a target gene comprising phosphorodithioate linkages
RU2812806C2 (en) * 2017-11-13 2024-02-02 Сайленс Терапьютикс Гмбх Nucleic acids for inhibition of target gene expression containing phosphodithioate bonds

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009109588A (en) 2010-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101133799B1 (en) Polyconjugates for in vivo delivery of polynucleotides
US10022456B2 (en) Reversibly masked polymers
US8138383B2 (en) Membrane active heteropolymers
US8658211B2 (en) Polyconjugates for in vivo delivery of polynucleotides
US8541548B2 (en) Compounds and methods for reversible modification of biologically active molecules
US8017109B2 (en) Endosomolytic poly(acrylate) polymers
US8008355B2 (en) Endosomolytic poly(vinyl ether) polymers
US10316316B2 (en) Compositions for targeted delivery of siRNA
US8933047B2 (en) Poly(acrylate) polymers for in vivo nucleic acid delivery
EP1594977B1 (en) Reversible attachment of a membrane active polymer to a polynucleotide
Parmar et al. Endosomolytic bioreducible poly (amido amine disulfide) polymer conjugates for the in vivo systemic delivery of siRNA therapeutics
Parmar et al. Novel endosomolytic poly (amido amine) polymer conjugates for systemic delivery of siRNA to hepatocytes in rodents and nonhuman primates
RU2430740C2 (en) Polyconjugates for polynucleotide introduction in vivo

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130123

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180818