WO2023182756A1 - 신규한 이온화지질 및 이를 이용한 지질나노입자 조성물 - Google Patents

신규한 이온화지질 및 이를 이용한 지질나노입자 조성물 Download PDF

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WO2023182756A1
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    • C07D233/61—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms with hydrocarbon radicals, substituted by nitrogen atoms not forming part of a nitro radical, attached to ring nitrogen atoms
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    • C07D295/04—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms
    • C07D295/12—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly or doubly bound nitrogen atoms
    • C07D295/125—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly or doubly bound nitrogen atoms with the ring nitrogen atoms and the substituent nitrogen atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings
    • C07D295/13—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly or doubly bound nitrogen atoms with the ring nitrogen atoms and the substituent nitrogen atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings to an acyclic saturated chain

Definitions

  • the present invention relates to novel ionized lipids and lipid nanoparticle compositions using the same.
  • Nucleic acid-based medicines which started about 40 years ago by injecting plasmid DNA into the human body to help produce missing proteins, have since been reported in various types such as antigene, decoy, antisense, siRNA, and miRNA that inhibit gene transcription and translation.
  • Nucleic acid-based medicines target DNA or RNA rather than proteins and have received attention as personalized treatments through complementary binding to DNA or RNA of a specific sequence.
  • Nucleic acid-based medicines are used not only as therapeutic agents but also as preventive agents that protect against diseases by injecting genes that can express antigens for specific diseases.
  • Gene-based vaccines are divided into DNA vaccines, RNA vaccines, and viral vector vaccines.
  • RNA vaccines are viral vector-based vaccines that inject mRNA encoding an antigen into the human body to express the antigen within the body and induce the formation of antibodies against it. It has been spotlighted as an effective response to COVID-19, which broke out in 2019, as it has no concerns about infection with vaccines or the potential risk of genetic mutation with DNA vaccines, and has the advantage of being able to be developed quickly.
  • nucleic acid-based medicines are easily degraded by nucleic acid hydrolyzing enzymes in the human body and are negatively charged macromolecules, so they have the disadvantage of not being easily delivered into cells, so a method of delivering them to the desired location stably and efficiently is needed.
  • delivery systems for nucleic acids delivery techniques based on various materials such as lipids, polymers, dendrimers, and inorganic metal materials have been reported, including patisiran, the first siRNA new drug approved by the FDA in 2018, as well as COVID-19 approved for emergency use in 2020.
  • the mRNA vaccine for Korea also used lipid nanoparticles.
  • lipid nanoparticles are commonly used in the form of a mixture of four components: ionized lipids, phospholipids (helper lipids), cholesterol (structure-maintaining lipids), and PEG-lipids in a certain ratio.
  • lipid nanoparticle-based delivery vehicles not only improve stability and cell permeability, which are challenges in the delivery field of traditional nucleic acid drugs, but also ensure ease of targeting, storage and distribution, alleviate side effects, reduce costs, and overcome infection.
  • Various problems are emerging that need to be resolved, including responses to . Therefore, the nucleic acid drug market requires the development of lipid nanoparticles that can solve new challenges.
  • the object of the present invention is to provide novel compounds, compounds selected from pharmaceutically acceptable salts, tautomers, prodrugs or stereoisomers thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a lipid nanoparticle composition containing the above compound.
  • Another object of the present invention is the lipid nanoparticle composition; and a composition for drug delivery containing a prophylactic or therapeutic agent.
  • the present invention provides a compound selected from the compounds represented by the following formula (I), pharmaceutically acceptable salts, tautomers, prodrugs or stereoisomers thereof,
  • R 1 may be selected from the group consisting of Formulas I-1 to Formulas I-3,
  • R 3 and R 4 may be independently selected from substituted or unsubstituted C 2-10 alkyl, alkenyl or alkynyl, and the substitution may be one or more -CH 2 - -CH(OH)-, Can be substituted with -O- or -SS-,
  • R 5 and R 6 are independently substituted or unsubstituted and branched C 3-20 alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, heterocyclyl, aryl or heteroaryl. may be selected, wherein one or more -CH 2 - may be replaced with -CH(OH)-, -O-, or -SS-,
  • X 1 and X 2 are selected from CH or N,
  • R 7 is C 1-6 alkyl
  • the n may be an integer of 1 to 2.
  • the present invention provides a lipid nanoparticle composition containing the above compound.
  • the present invention relates to a lipid nanoparticle composition; and a composition for drug delivery containing a prophylactic or therapeutic agent.
  • lipid nanoparticles using novel ionized lipids exhibit excellent gene encapsulation rate and gene transfer rate in cells/in vivo, and on the other hand show excellent gene transfer rate even in a serum-free environment, a composition for drug delivery It can be usefully utilized.
  • Figure 1 shows ((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)[((2-(piperidin -4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] shows the manufacturing method.
  • Figure 2 shows ((2-(piperazin-1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)[((2-(piperazin- 1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] indicates the manufacturing method.
  • Figure 3 shows ((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)[((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1 -diyl) bis(2-hexyldecanoate)] indicates the manufacturing method.
  • Figure 4 shows ((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)[((2-( 6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] indicates the manufacturing method.
  • Figure 5 shows ((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)[( (3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]
  • the manufacturing method is shown.
  • Figure 6 shows ((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate) )[((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)] indicates the manufacturing method.
  • Figure 7 shows heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octa Describes the manufacturing method of noate [Heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate] .
  • Figure 8 shows heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-oxo-8-(pentan-2-yloxy)octyl ) Amino) octanoate
  • heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-oxo-8-(pentan-2-yloxy)octyl )amino)octanoate indicates the manufacturing method.
  • the present invention provides a compound selected from the compounds represented by the following formula (I), pharmaceutically acceptable salts, tautomers, prodrugs or stereoisomers thereof.
  • R 1 may be selected from the group consisting of Formulas I-1 to Formulas I-3,
  • R 3 and R 4 may be independently selected from substituted or unsubstituted C 2-10 alkyl, alkenyl or alkynyl, and the substitution may be one or more -CH 2 - -CH(OH)-, Can be substituted with -O- or -SS-,
  • R 5 and R 6 are independently substituted or unsubstituted and branched C 3-20 alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, heterocyclyl, aryl or heteroaryl. may be selected, wherein one or more -CH 2 - may be replaced with -CH(OH)-, -O-, or -SS-,
  • X 1 and X 2 are selected from CH or N,
  • R 7 is C 1-6 alkyl
  • the n may be an integer of 1 to 2.
  • the R 1 may be a compound selected from the group consisting of the following formulas (I-4) to (I-9).
  • R 3 and R 4 are independently substituted or unsubstituted C 2-10 alkyl, and the substitution is where one or more -CH 2 - is replaced with -CH(OH)-, -O- or -SS- It may be.
  • R 5 and R 6 are independently substituted or unsubstituted branched C 3-20 alkyl or alkenyl, and the substitution is performed by one or more -CH 2 - -CH(OH)-, -O- or It may be replaced with -SS-.
  • the compound is ((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)[((2-(piperidin -4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((2-(piperazin-1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)[((2-(piperazin-1-yl )ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis
  • Compound 1 has the same structure as the following Chemical Formula 1, the molecular formula is C 51 H 100 N 2 O 4 , and the molecular weight is 805.35.
  • Compound 2 has the same structure as the following Chemical Formula 2, the molecular formula is C 50 H 99 N 3 O 4 , and the molecular weight is 806.34.
  • Compound 3 has the same structure as the following Chemical Formula 3, the molecular formula is C 51 H 94 N 2 O 4 , and the molecular weight is 799.30.
  • Compound 4 has the same structure as the following Chemical Formula 4, the molecular formula is C 51 H 95 N 3 O 4 , and the molecular weight is 814.32.
  • Compound 5 has the same structure as the following Chemical Formula 5, the molecular formula is C 51 H 97 N 3 O 4 , and the molecular weight is 816.33.
  • the heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate [Heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate; [hereinafter referred to as Compound 7] has the same structure as the following Chemical Formula 7, the molecular formula is C 50 H 95 N 3 O 4 , and the molecular weight is 802.31.
  • the bis(2-pentyloctyl)8,8'-((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)dioctanoate [Bis(2-pentyloctyl)8,8'-( (2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)dioctanoate; [hereinafter referred to as Compound 9] has the same structure as the following Chemical Formula 9, the molecular formula is C 49 H 96 N 2 O 4 , and the molecular weight is 777.30.
  • the bis (2-hexyldecyl) 7,7'-((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)diheptanoate [bis(2-hexyldecyl) 7,7'- ((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)diheptanoate; [hereinafter referred to as Compound 10] has the same structure as the following Chemical Formula 10, the molecular formula is C 53 H 99 N 3 O 4 , and the molecular weight is 842.37.
  • Compound 15 has a structure as shown in the following Chemical Formula 15, the molecular formula is C 53 H 101 N 3 O 5 , and the molecular weight is 860.39.
  • the present invention provides a lipid nanoparticle composition containing the above compound.
  • the compound may be an ionized lipid.
  • the lipid nanoparticles have excellent safety and stability, and can function as a delivery vehicle so that genes containing RNA, DNA, or a mixture thereof as an active ingredient can exhibit their effectiveness within cells.
  • the lipid nanoparticle composition may further include one or more selected from the group consisting of neutral lipids, steroids, and polymerized lipids, but is not limited thereto.
  • the neutral lipid may be phospholipid or glycolipid.
  • the phospholipids include dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE), distearoylphosphatidylcholine (DSPC), palmitoyloleoylphosphatidylcholine (POPC), egg phosphatidylcholine (EPC), dioleo dioleoylphosphatidylcholine (DOPC), dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC), dioleoylphosphatidylglycerol (DOPG), dipalmitoylphosphatidylglycerol (DPPG), diste Aroylphosphatidylethanolamine (distearoylphosphatidylethanolamine; DSPE), phosphatidylethanolamine (PE), and dipalmitoylphosphatidylethanolamine may be one or more selected from the group consisting of, and the glycolipid is glucosylceramide, galactosylceramide.
  • the steroid may be one or more selected from the group consisting of cholesterol, bile acid derivatives, and cholic acid derivatives, but is not limited thereto.
  • the polymer polymerized lipid may be a pegylated lipid, which is a structure in which a water-soluble polymer and a lipid are combined, and the pegylated lipid may include PEG (PEG-DAA) bound to dialkyloxypropyl; PEG-c-DOMG and PEG-DMG as PEG linked to diacylglycerol (PEG-DAG); PEG linked to phospholipids such as phosphatidylethanolamine (PEG-PE) such as PEG-DLPE, PEG-DMPE and PEG-DSPE; PEG conjugated to ceramide (PEG-CER); PEG conjugated to cholesterol or its derivatives; PEG-modified phosphatidic acid; PEG-modified dialkylamine; and PEG-modified dialkylglycerol, but is not limited thereto.
  • PEG-DAA PEG bound to dialkyloxypropyl
  • PEG-c-DOMG and PEG-DMG as PEG linked to
  • the PEGylated lipid may be functionalized PEG, with a functional group bonded to the side that is not bonded to the lipid.
  • the functional groups that can be used at this time are succinyl, carboxylic acid, maleimide, n-hydroxysuccinimide, amine group, biotin, cyanur, and folate. It may be one or more selected from the group consisting of (folate), but is not limited thereto.
  • the ionized lipids can be manufactured into lipid nanoparticles, including neutral lipids, steroids, and polymerized lipids.
  • the lipid composition excluding the active ingredient contains 20 to 65 mol% of ionized lipids, 2.5 to 30 mol% of neutral lipids, 20 to 60 mol% of steroids, and 0.5 to 5 mol% of polymerized lipids. It can be included.
  • ionized lipids: neutral lipids: steroids: polymerized lipids are 60:5:33.5:1.5, 50:10:38.5:1.5, 40:15:43.5:1.5, 30:20:48.5:1.5, 25:25.
  • composition may further include a preventive or therapeutic agent
  • the agent may be a gene containing RNA, DNA, or a mixture thereof composed of single-stranded or double-stranded substances, and specifically, small interference ribonucleic acid ( siRNA), ribosomal ribonucleic acid (rRNA), ribonucleic acid (RNA), deoxyribonucleic acid (DNA), complementary deoxyribonucleic acid (cDNA), aptamer, messenger ribonucleic acid (mRNA), transport ribonucleic acid (tRNA), antisense Oligonucleotide (anti-sense oligonucleotide), small hairpin ribonucleic acid (shRNA), micro ribonucleic acid (miRNA), asymmetric interfering ribonucleic acid (aiRNA), dicer-substrate ribonucleic acid (dsRNA), ribozyme, peptide nucleic acid It may be one or more selected
  • the active ingredient of the composition may be various anionic peptides, protein drugs, protein-nucleic acid structures, or anionic biopolymer-drug conjugates such as hyaluronic acid-peptide conjugates, hyaluronic acid-protein conjugates, and antibodies.
  • the lipid nanoparticle composition containing ionized lipids, neutral lipids, steroids, polymerized lipids, etc. of the present invention can be prepared as a lipid solution by dissolving in a solvent miscible with ethanol or water.
  • the active ingredient may be dissolved in a citric acid or acetic acid buffer solution of pH 4.0 ⁇ 1.0 to prepare an active ingredient solution.
  • the lipid solution and the active ingredient solution can be mixed through a microfluidic mixing device (Benchtop Nanoassemblr, Precision Nanosystems) at a volume ratio of 1:3 and a flow rate of about 10 to 15 mL/min to produce lipid nanoparticles.
  • the present invention relates to the lipid nanoparticle composition; and a composition for drug delivery containing a prophylactic or therapeutic agent.
  • composition for drug delivery can be administered to mammals, including humans, by various routes, including parenteral administration.
  • Parenteral administration can be applied intravenously, subcutaneously, intraperitoneally, or locally, and the dosage is determined by the patient's dose. It varies depending on the condition and body weight, degree of disease, drug type, administration route and time, but may be appropriately selected by a person skilled in the art.
  • the drug delivery composition When formulating the drug delivery composition according to one example, it is prepared using commonly used diluents or excipients such as fillers, extenders, lyophilizers, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.
  • diluents or excipients such as fillers, extenders, lyophilizers, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.
  • Preparations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, suppositories, etc.
  • Non-aqueous solvents and suspensions may include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, and injectable ester such as ethyl oleate.
  • injectable ester such as ethyl oleate.
  • suppositories witepsol, macrogol, tween 61, cacao, laurel, glycerol, gelatin, etc. can be used.
  • the composition for drug delivery of the present invention can be administered while containing a pharmaceutically effective amount of a prophylactic or therapeutic agent.
  • the effective dose level of the prophylactic or therapeutic agent is determined by factors including the type of patient's disease, severity, drug activity, sensitivity to the drug, administration time, administration route and excretion rate, treatment period, concomitant drugs, and other medical fields. It can be determined according to well-known factors.
  • the composition according to one example may be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be administered singly or multiple times. Considering all of the above factors, it is important to administer an amount that can achieve maximum effect with the minimum amount without side effects, and this can be easily determined by a person skilled in the art.
  • the composition may be administered at 0.01 to 100 mg/kg, 0.1 to 50 mg/kg, or 1 to 10 mg/kg.
  • Dissolve compound 1-b (26.5 g, 146 mmol) in DCM (200 mL), dimethylaminopyridine (hereinafter referred to as DMAP) (1.19 g, 9.75 mmol) and diisopropylethylamine (hereinafter referred to as DIEA). After adding (75.6g, 585mmol), the temperature was lowered to 0°C, and 2-hexyldecanoyl chloride (26.8g, 97.5mmol) dissolved in DCM (150mL) was slowly added. The mixture was slowly heated to 25°C and stirred for 14 hours.
  • DMAP dimethylaminopyridine
  • DIEA diisopropylethylamine
  • compound 3-a (25.0 g, 97.5 mmol) was added to DCM (250 mL), and dimethylformamide (356 mg, 4.87 mmol) and oxalyl chloride (61.9 g, 487 mmol) were added to DCM (250 mL). ) was added and stirred at 25°C for 1 hour. Afterwards, it was concentrated under reduced pressure, dissolved in toluene (50mL ⁇ 2), and then concentrated under reduced pressure to obtain 2-hexyldecanoyl chloride as a yellow oil.
  • compound 4-a (1.03g, 5.08mmol), compound 4-b (850mg, 3.39mmol), and cesium carbonate (3.31g, cesium carbonate) were added to a mixture of toluene (20mL) and purified water (5mL). 10.2 mmol) and palladium catalyst (Pd(dppf)Cl 2 .CH 2 Cl 2 , 276 mg, 0.339 mmol) were added, and stirred at 80°C for 12 hours under nitrogen gas.
  • Pd(dppf)Cl 2 .CH 2 Cl 2 , 276 mg, 0.339 mmol palladium catalyst
  • compound 5-a (4.00 g, 9.54 mmol), compound 5-b (442 mg, 3.18 mmol), K 2 CO 3 (1.32 g, 9.54 mmol) and NaI (238 mg) were added to MeCN (60 mL). , 1.59 mmol) was added and stirred at 80°C for 3 hours.
  • Compound 5-a (1.00g, 2.38mmol) was added and stirred at 80°C for 1 hour to react, then diluted with purified water (80mL), extracted with DCM (80mL x 3 times), and washed with brine (150mL). It was dried with Na 2 SO 4 and filtered.
  • compound 6-a (5.00 g, 52.0 mmol) was added to THF (50 mL), and after cooling, sodium hydride (2.08 g, 52.0 mmol) was added at 0°C and stirred for 1 hour.
  • compound 6-b (9.30 g, 34.7 mmol) dissolved in THF (20 mL) was added and stirred at 25°C for 11 hours. The reaction was terminated with saturated ammonium chloride (50 mL), extracted with MeCN (80 mL x 3 times), washed with brine (50 mL), dried with Na 2 SO 4 and filtered.
  • compound 7-a (3.00 g, 5.62 mmol), compound 7-b (654 mg, 1.87 mmol), K 2 CO 3 (397 mg, 3.75 mmol) and NaI (281 mg, 1.87 mmol) was added and replaced with nitrogen gas, and then stirred at 50°C for 4 hours under nitrogen gas. Afterwards, it was diluted with purified water (60mL), extracted with EtOAc (50mL ⁇ 3 times), washed with brine (100mL), dried with Na 2 SO 4 and filtered.
  • compound 8-a (3.00 g, 5.62 mmol), compound 8-b (549 mg, 1.87 mmol), Na 2 CO 3 (397 mg, 3.75 mmol) and NaI (281 mg, 1.87 mmol) was added and replaced with nitrogen gas, and then stirred at 50°C for 4 hours under nitrogen gas. Afterwards, it was diluted with purified water (60mL), extracted with EtOAc (50mL ⁇ 3 times), washed with brine (100mL), dried with Na 2 SO 4 and filtered.
  • the size and surface charge of lipid nanoparticles according to the ionized lipid prepared in Example 1 were measured.
  • the mRNA contained in each lipid nanoparticle was diluted using PBS so that the concentration was 1 ⁇ g/mL, and Dynamic Light Scattering (Dynamic Light Scattering) was performed on a Mlvern Zetasizer Nano (Malvern Instruments, UK).
  • the diameter and polydispersity index (hereinafter referred to as PDI) of LNPs were measured using DLS).
  • the mRNA contained in each lipid nanoparticle was diluted using PBS so that the concentration was 1 ⁇ g/mL, and the surface charge (zeta potential) was measured using the same equipment as above. did.
  • Quant-iTTM RibogreenTM RNA Reagent and Kit was used.
  • a stock solution for the calibration curve was prepared by taking 5 ⁇ L of ribosomal RNA standard (100 ⁇ g/mL in TE buffer) and diluting it with 245 ⁇ L TE buffer or 0.4% Triton-TE buffer, respectively. Take 2, 5, 10, 25, and 50 ⁇ L of the stock solution and dilute it with TE buffer or 0.4% Triton-TE buffer to adjust the total volume to 100 ⁇ L. Then add 100 ⁇ L of Quant-iTTM RibogreenTM RNA Reagent, mix, and measure fluorescence intensity (excitation).
  • the measured fluorescence intensity was substituted into the calibration curve to calculate the gene amount (TO) of the TE buffer and the gene amount (T2) of the 2% Triton-TE buffer, and then the gene inclusion rate was calculated using Equation 1 below.
  • the gene inclusion rate was confirmed and listed in Table 2. As a result, all showed good gene inclusion rates.
  • lipid nanoparticles FLuc mRNA-LNP
  • HeLa cells Korea Cell Line Bank, Seoul
  • MEM medium was incubated with 10% fetal bovine serum ( Fetal bovine serum) and penicillin/streptomycin were added and cultured at 37°C and 5% CO 2 conditions.
  • the HeLa cell line was cultured in a 96- well plate at a number of 2 It was diluted in MEM medium without MEM medium and MEM medium containing only 10% FBS, and 100 ⁇ l per well was added to the cells.
  • the culture medium in the well was removed after 6 hours, washed with PBS, and 100 ⁇ l of Glo-Lysis Buffer (Promega, WI, USA) was added to lyse the cells at room temperature for 5 minutes.
  • 100 ⁇ l of Steady-GloTM Luciferase Assay solution (Promega) was added to the dissolved cells at a 1:1 ratio, leave at room temperature for 5 minutes, then transfer to a 96-well white plate and use a GloMax Discover microplate reader (Promega). Luminescence values were detected.
  • a calibration curve was calculated using recombinant luciferase (Promega) as a standard material, and the luciferase concentration (pg/ml) of the sample was derived from this.
  • lipid nanoparticles (compounds 1 to 2) exhibited a particularly high gene transfer effect without FBS. From the above results, it was confirmed that the lipid nanoparticles can be used as a gene carrier even in a serum-free environment.
  • Luciferase expression level (Mean ⁇ SD, pg/ml) compound number w/o FBS 10%FBS
  • w/o FBS 10%FBS 16685 ⁇ 646 16,060 ⁇ 102 2 15,270 ⁇ 2,273 8,492 ⁇ 2,375
  • lipid nanoparticles were injected intravenously once or intramuscularly into the thigh into 7-week-old mice of the C57BL/6 strain, and the mice were sacrificed 4 hours later and injected intravenously.
  • the liver was removed, and in the case of intramuscular injection, organs including the thigh muscle were removed.
  • the weight of the tissue section was measured, transferred to a tube containing 3 mm metal beads, and 500 ⁇ l of Glo-Lysis Buffer (Promega) per 50 mg was added to the homogenizer.
  • the tissue was shredded using a homogenizer.
  • the supernatant of the centrifuged homogenate was taken and diluted using Glo-Lysis Buffer at an appropriate ratio, and 50 ⁇ l each of the diluted tissue homogenate and Steady-Glo Luciferase Assay solution were reacted at a 1:1 ratio.
  • the luminescence value of luciferase was measured in the same manner as in Example 3-1, and the expression level of luciferase (ng/g tissue) was calculated.
  • lipid nanoparticles (compounds 4 to 6) showed good gene transfer ability to liver tissue when injected intravenously, and as shown in Table 5, lipid nanoparticles (compounds 5 to 6) ) was confirmed to exhibit direct gene delivery in muscle tissue when administered intramuscularly.

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Abstract

본 발명은 신규한 이온화지질 및 이를 이용한 지질나노입자 조성물에 관한 것으로, 신규한 이온화지질에 의한 지질나노입자가 우수한 유전자 봉입률과 세포/생체 내 유전자 전달률을 나타내고, 한편으로는 혈청이 없는 환경에서도 우수한 유전자 전달률을 나타내는 것을 확인함으로써, 약물 전달용 조성물로서 유용하게 활용될 수 있다.

Description

신규한 이온화지질 및 이를 이용한 지질나노입자 조성물
본 발명은 신규한 이온화지질 및 이를 이용한 지질나노입자 조성물에 관한 것이다.
40여 년 전 플라스미드 DNA를 인체에 주입하여 결핍된 단백질의 생산을 돕는 방식으로 시작된 핵산 기반 의약품은 이후 유전자의 전사와 번역을 억제하는 antigene, decoy, antisense, siRNA, miRNA 등 다양한 종류가 보고되었다. 핵산 기반 의약품은 단백질이 아닌 DNA나 RNA를 표적으로 하여 특정 서열의 DNA 또는 RNA와의 상보적인 결합을 통해 개인 맞춤형 치료제로 주목을 받아왔다. 핵산 기반 의약품은 치료적 제제뿐 아니라 특정 질병에 대한 항원을 발현할 수 있는 유전자를 주입하여 질병을 방어하는 예방적 제제로도 활용되고 있다. 유전자 기반 백신은 DNA 백신, RNA 백신 및 바이러스 벡터 백신으로 구분되는데, 이중 RNA 백신은 항원을 코딩하는 mRNA를 인체에 주입하여 인체 내에서 항원을 발현시키고 이에 대한 항체 형성을 유발하는 형식으로 바이러스 벡터 기반 백신이 가지는 감염에 대한 우려나 DNA 백신이 가지는 유전자 변이 등에 대한 잠재적인 위험이 없고, 신속개발이 가능하다는 장점을 가지고 있어 2019년 발병한 코로나 19의 효과적인 대응책으로서 각광을 받았다.
그러나 핵산 기반 의약품은 인체 내에서 핵산 가수분해 효소에 의해 쉽게 분해되고 음전하를 띄는 거대분자로서 세포 내로 쉽게 전달하지 못하는 단점이 있어 이를 안정적이고 효율적으로 원하는 곳에 전달하는 방법이 필요하다. 핵산의 전달시스템으로는 지질, 고분자, 덴드리머, 무기금속 재료 등 다양한 소재를 기반으로 한 전달 기법이 보고되었는데, 2018년 최초로 FDA 승인을 받은 siRNA 신약인 patisiran 뿐 아니라 2020년 긴급사용 승인된 코로나 19에 대한 mRNA 백신 또한 지질나노입자를 사용하였다. 현재의 지질나노입자는 이온화지질, 인지질(헬퍼지질), 콜레스테롤(구조유지지질), PEG-지질의 4개의 구성성분이 일정한 비율로 혼합된 형태가 일반적으로 쓰이고 있다.
지질나노입자 기반의 전달체는 이처럼 siRNA 신약 및 mRNA 백신이 상용화되면서 전통적인 핵산 의약품의 전달 분야의 도전과제인 안정성과 세포투과성의 증진 외에도 표적화, 저장 및 유통의 용이성 확보, 부작용 완화, 비용 절감, 돌파감염에 대한 대응 등 해결되어야 할 다양한 문제들이 대두되고 있다. 따라서 핵산 약물 시장에서는 신규 도전과제를 해결할 수 있는 지질나노입자의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 신규한 화합물, 이의 약학적으로 허용 가능한 염, 호변이성체, 전구약물 또는 입체이성질체에서 선택된 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 화합물을 포함하는 지질나노입자 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 지질나노입자 조성물; 및 예방적 또는 치료적 약제를 포함하는 약물 전달용 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 화합물, 이의 약학적으로 허용 가능한 염, 호변이성체, 전구약물 또는 입체이성질체에서 선택된 화합물을 제공하고,
[화학식 I]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000001
상기 화학식 I에 있어서,
상기 R1은 하기 화학식 I-1 내지 화학식 I-3으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고,
[화학식 I-1]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000002
[화학식 I-2]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000003
[화학식 I-3]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000004
상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OP(=O)(OR2)O-, -OP(=O)(OH)O-, -OC(=S)-, -C(=S)O-, -SC(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=S)-, -C(=S)S-, -SC(=O)O-, -OC(=O)S-, -SS-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)NR2-, -NR2C(=O)-, -OC(=O)NH-, -NHC(=O)O-, -OC(=O)NR2- 및 -NR2C(=O)O-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환될 수 있고,
상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-으로 치환될 수 있고,
상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클릴, 아릴 또는 헤테로아릴에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-으로 치환될 수 있고,
상기 Y1 및 Y2는 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-에서 선택되고,
상기 X1 및 X2는 CH 또는 N에서 선택되고,
상기 R7은 C1-6의 알킬이며,
상기 n은 1 내지 2의 정수일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화합물을 포함하는 지질나노입자 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 지질나노입자 조성물; 및 예방적 또는 치료적 약제를 포함하는 약물 전달용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 신규한 이온화지질에 의한 지질나노입자가 우수한 유전자 봉입률과 세포/생체 내 유전자 전달률을 나타내고, 한편으로는 혈청이 없는 환경에서도 우수한 유전자 전달률을 나타내는 것을 확인함으로써, 약물 전달용 조성물로서 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 ((2-(피페리딘-4-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] 제조방법을 나타낸다.
도 2는 ((2-(피페라진-1-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperazin-1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] 제조방법을 나타낸다.
도 3은 ((4-아미노벤질)아자네다일)비스(헥산-6,1-다이일)비스(2-헥실데카노에이트)[((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] 제조방법을 나타낸다.
도 4는 ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] 제조방법을 나타낸다.
도 5는 ((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] 제조방법을 나타낸다.
도 6은 ((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일)비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)] 제조방법을 나타낸다.
도 7은 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-(노닐옥시)-8-옥소옥틸)아미노)옥타노에이트[Heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate] 제조방법을 나타낸다.
도 8은 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-옥소-8-(펜탄-2-일옥시)옥틸)아미노)옥타노에이트[heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-oxo-8-(pentan-2-yloxy)octyl)amino)octanoate] 제조방법을 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 화합물, 이의 약학적으로 허용 가능한 염, 호변이성체, 전구약물 또는 입체이성질체에서 선택된 화합물을 제공한다.
[화학식 I]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000005
상기 화학식 I에 있어서,
상기 R1은 하기 화학식 I-1 내지 화학식 I-3으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고,
[화학식 I-1]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000006
[화학식 I-2]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000007
[화학식 I-3]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000008
상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OP(=O)(OR2)O-, -OP(=O)(OH)O-, -OC(=S)-, -C(=S)O-, -SC(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=S)-, -C(=S)S-, -SC(=O)O-, -OC(=O)S-, -SS-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)NR2-, -NR2C(=O)-, -OC(=O)NH-, -NHC(=O)O-, -OC(=O)NR2- 및 -NR2C(=O)O-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환될 수 있고,
상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-으로 치환될 수 있고,
상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클릴, 아릴 또는 헤테로아릴에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환될 수 있고,
상기 Y1 및 Y2는 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-에서 선택되고,
상기 X1 및 X2는 CH 또는 N에서 선택되고,
상기 R7은 C1-6의 알킬이며,
상기 n은 1 내지 2의 정수일 수 있다.
또는 상기 화학식 I에 있어서,
상기 R1은 하기 화학식 I-4 내지 I-9로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물일 수 있다.
[화학식 I-4]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000009
[화학식 I-5]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000010
[화학식 I-6]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000011
[화학식 I-7]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000012
[화학식 I-8]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000013
[화학식 I-9]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000014
상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O- 및 -SS-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환되는 것일 수 있다.
상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되는 것일 수 있다.
상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬 또는 알케닐이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되는 것 일 수 있다.
상기 Y1 및 Y2는 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-에서 선택될 수 있다.
또는 상기 화학식 I에 있어서,
상기 R1은 하기 화학식 I-4 내지 I-9로 이루어진 군에서 선택되고, R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O- 및 -SS-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환되고, 상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되고, 상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬 또는 알케닐이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되고, 상기 Y1 및 Y2는 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-에서 선택될 수 있다.
[화학식 I-4]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000015
[화학식 I-5]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000016
[화학식 I-6]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000017
[화학식 I-7]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000018
[화학식 I-8]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000019
[화학식 I-9]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000020
상기 화합물은 ((2-(피페리딘-4-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((2-(피페라진-1-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperazin-1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((4-아미노벤질)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일)비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)]; 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-(노닐옥시)-8-옥소옥틸)아미노)옥타노에이트[Heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate]; 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-옥소-8-(펜탄-2-일옥시)옥틸)아미노)옥타노에이트[heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-oxo-8-(pentan-2-yloxy)octyl)amino)octanoate]; 비스(2-헥실데실) 7,7'-((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)다이헵타노에이트[bis(2-hexyldecyl) 7,7'-((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl) diheptanoate]; 6-((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)(8-(노나노일옥시)옥틸)아미노)헥실 2-헥실데카노에이트[6-((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)(8-(nonanoyloxy)octyl)amino)hexyl 2-hexyldecanoate]; ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-(2-(부틸다이설파닐)에틸)옥타노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-(2-(butyldisulfanyl)ethyl)octanoate)]; ((((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(에탄-2,1-다이일))비스(옥시))비스(프로판-3,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(ethane-2,1-diyl))bis(oxy))bis(propane-3,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; 헵타데칸-9-일 8-((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-(노닐옥시)-8-옥소옥틸)아미노)옥타노에이트[Heptadecan-9-yl 8-((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate]; 및 ((3-((2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)메톡시)프로필)아자네다이일) 비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-((2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)methoxy)propyl)azanediyl) bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 ((2-(피페리딘-4-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 1이라 함]은 하기 화학식 1과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C51H100N2O4이고, 분자량은 805.35이다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000021
상기 ((2-(피페라진-1-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperazin-1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 2라 함]은 하기 화학식 2와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C50H99N3O4이고, 분자량은 806.34이다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000022
상기 ((4-아미노벤질)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 3이라 함]은 하기 화학식 3과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C51H94N2O4이고, 분자량은 799.30이다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000023
상기 ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 4라 함]은 하기 화학식 4와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C51H95N3O4이고, 분자량은 814.32이다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000024
상기 ((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 5라 함]은 하기 화학식 5와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C51H97N3O4이고, 분자량은 816.33이다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000025
상기 ((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일)비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 6이라 함]은 하기 화학식 6과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C52H99N3O4이고, 분자량은 830.36이다.
[화학식 6]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000026
상기 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-(노닐옥시)-8-옥소옥틸)아미노)옥타노에이트[Heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate; 이하 화합물 7이라 함]은 하기 화학식 7과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C50H95N3O4이고, 분자량은 802.31이다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000027
상기 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-옥소-8-(펜탄-2-일옥시)옥틸)아미노)옥타노에이트[heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-oxo-8-(pentan-2-yloxy)octyl)amino)octanoate; 이하 화합물 8이라 함]은 하기 화학식 8과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C46H87N3O4이고, 분자량은 746.20이다.
[화학식 8]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000028
상기 비스(2-펜틸옥틸)8,8'-((2-(피페리딘-4-일)에틸)아자네다이일) 디옥타노에이트[Bis(2-pentyloctyl)8,8'-((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl) dioctanoate; 이하 화합물 9라 함]은 하기 화학식 9와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C49H96N2O4이고, 분자량은 777.30이다.
[화학식 9]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000029
상기 비스(2-헥실데실) 7,7'-((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)다이헵타노에이트[bis(2-hexyldecyl) 7,7'-((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl) diheptanoate; 이하 화합물 10이라 함]은 하기 화학식 10과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C53H99N3O4이고, 분자량은 842.37이다.
[화학식 10]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000030
상기 6-((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)(8-(노나노일옥시)옥틸)아미노)헥실 2-헥실데카노에이트[6-((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)(8-(nonanoyloxy)octyl)amino)hexyl 2-hexyldecanoate; 이하 화합물 11이라 함]은 하기 화학식 11과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C46H85N3O4이고, 분자량은 744.18이다.
[화학식 11]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000031
상기 ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-(2-(부틸다이설파닐)에틸)옥타노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-(2-(butyldisulfanyl)ethyl)octanoate); 이하 화합물 12이라 함]은 하기 화학식 12와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C47H87N3O4S4고, 분자량은 886.47이다.
[화학식 12]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000032
상기 ((((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(에탄-2,1-다이일))비스(옥시))비스(프로판-3,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(ethane-2,1-diyl))bis(oxy))bis(propane-3,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 13이라 함]은 하기 화학식 13과 같은 구조를 가지고, 분자식은 C49H93N3O6이고, 분자량은 820.28이다.
[화학식 13]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000033
상기 헵타데칸-9-일 8-((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-(노닐옥시)-8-옥소옥틸)아미노)옥타노에이트[Heptadecan-9-yl 8-((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate; 이하 화합물 14라 함]은 하기 화학식 14와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C49H93N3O4이고, 분자량은 788.28이다.
[화학식 14]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000034
상기 ((3-((2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)메톡시)프로필)아자네다이일) 비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-((2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)methoxy)propyl)azanediyl) bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate); 이하 화합물 15라 함]은 하기 화학식 15와 같은 구조를 가지고, 분자식은 C53H101N3O5이고, 분자량은 860.39이다.
[화학식 15]
Figure PCTKR2023003696-appb-img-000035
또한, 본 발명은 상기 화합물을 포함하는 지질나노입자 조성물을 제공한다.
상기 화합물은 이온화지질일 수 있다.
상기 지질나노입자는 우수한 안전성과 안정성을 가지며, 유효성분으로서 RNA, DNA 또는 이의 혼합형을 포함하는 유전자가 세포 내에서 그 효력을 잘 나타내도록 전달체로서 기능을 나타낼 수 있다.
상기 지질나노입자 조성물은 중성 지질, 스테로이드 및 폴리머 중합 지질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 중성 지질은 인지질(phospholipid) 또는 당지질(glycolipid)일 수 있다. 구체적으로, 상기 인지질은 디올레일포스파티딜에탄올아민(dioleoylphosphatidylethanolamine; DOPE), 디스테아로일포스파티딜콜린(distearoylphosphatidylcholine; DSPC), 팔미토일올레오일포스파티딜콜린 (palmitoyloleoylphosphatidylcholine; POPC), 에그 포스파티딜콜린(egg phosphatidylcholine; EPC), 디올레오일포스파티딜콜린(dioleoylphosphatidylcholine; DOPC), 디팔미토일포스파티딜콜린 (dipalmitoylphosphatidylcholine; DPPC), 디올레오일팔미토일올레오일포스파티딜콜린(dioleoylphosphatidylglycerol; DOPG), 디팔미토일포스파티딜글리세롤(dipalmitoylphosphatidylglycerol; DPPG), 디스테아로일포스파티딜에탄올아민(distearoylphosphatidylethanolamine; DSPE), 포스파티딜에탄올아민(Phosphatidylethanolamine; PE) 및 디팔미토일포스파티딜에탄올아민(dipalmitoylphosphatidylethanolamine)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 상기 당지질은 글루코실세라마이드(Glucosylceramide), 갈락토실세라마이드(Galactosylceramide), 글루코실스핑고신(Glucosylsphingosine), 갈락토실스핑고신(Galactosyl sphingosine) 및 포스포글리코세라마이드(Phosphoglycoceramide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 스테로이드는 콜레스테롤, 담즙산 유도체 및 콜린산 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리머 중합 지질은 수용성 폴리머와 지질이 결합된 구조인 페길화 지질(pegylated lipid)일 수 있고, 상기 페길화 지질은 다이알킬옥시프로필에 결합된 PEG(PEG-DAA); 다이아실글리세롤에 결합된 PEG(PEG-DAG)로서 PEG-c-DOMG 및 PEG-DMG; 포스파티딜에탄올아민과 같은 인지질에 결합된 PEG(PEG-PE)로서 PEG-DLPE, PEG-DMPE 및 PEG-DSPE; 세라마이드에 접합된 PEG(PEG- CER); 콜레스테롤 또는 이의 유도체에 접합된 PEG; PEG-변형된 포스파티드산; PEG-변형된 디알킬아민; 및 PEG-변형된 디알킬글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 페길화 지질은 지질과 결합하지 않은 쪽에 관능기가 결합된 것(functionalized PEG)일 수 있다. 이 때 사용 가능한 관능기는 숙시닐기(succinyl), 카르복시산(carboxylic acid), 말레이미드(maleimide), n-히드록시석시니미드(n-hydroxysuccinimide), 아민기, 바이오틴, 시아누르기(cyanur) 및 폴레이트(folate)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이온화 지질은 중성지질, 스테로이드, 폴리머 중합 지질 등을 포함하여 지질나노입자로 제조될 수 있다. 지질나노입자 제조에 적합한 조성을 위하여 유효성분을 제외한 지질 조성물 중 이온화 지질은 20 내지 65 mol%, 중성지질은 2.5 내지 30 mol%, 스테로이드는 20 내지 60 mol% 및 폴리머 중합 지질은 0.5 내지 5 mol% 포함할 수 있다. 예를 들어 이온화 지질 : 중성지질 : 스테로이드 : 폴리머 중합 지질은 60:5:33.5:1.5, 50:10:38.5:1.5, 40:15:43.5:1.5, 30:20:48.5:1.5, 25:25:48.5:1.5, 60:5:32:3 또는 50:10:37:3, 40:15:42:3, 30:20:47:3 및 25:25:47:3으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 mol% 비율로 조성될 수 있다.
또한, 상기 조성물은 예방적 또는 치료적 약제를 더 포함할 수 있고, 상기 약제는 단일가닥 또는 이중가닥으로 구성되는 RNA, DNA 또는 이의 혼합형을 포함한 유전자가 될 수 있으며, 구체적으로 소간섭리보핵산(siRNA), 리보좀 리보핵산(rRNA), 리보핵산(RNA), 디옥시리보핵산(DNA), 상보성 디옥시리보핵산(cDNA), 앱타머(aptamer), 전령 리보핵산(mRNA), 운반 리보핵산(tRNA), 안티센스 올리고뉴클레오티드(anti-sense oligonucleotide), 작은 헤어핀 리보핵산(shRNA), 마이크로 리보핵산(miRNA), 비대칭 간섭 리보핵산(aiRNA), 다이서-기질 리보핵산(dsRNA), 리보자임(ribozyme), 펩타이드 핵산(PNA), 디옥시리보자임(DNAzyme) 및 유전자교정을 위한 가이드 리보핵산(sgRNA) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 조성물의 유효성분은 음이온을 띠는 각종 펩타이드, 단백질 약물, 단백질-핵산 구조체 또는 히알루로닉산-펩타이드 접합체, 히알루로닉산-단백질 접합체, 항체 등의 음이온성 생체고분자-약물 접합체 등일 수 있다.
본 발명의 이온화 지질, 중성지질, 스테로이드, 폴리머 중합 지질 등을 포함한 지질나노입자 조성물은 에탄올 또는 물과 혼화가 가능한 용매에 용해되어 지질 용액으로 제조될 수 있다. 별도로 유효성분은 pH 4.0±1.0의 시트르산 또는 아세트산 완충액에 용해되어 유효성분 용액으로 제조될수 있다. 또한 지질 용액과 유효성분 용액은 1:3의 부피비로 약 10~15mL/min의 유속으로 미세유체 혼합 장치(Benchtop Nanoassemblr, Precision Nanosystems)를 통해 혼합되어 지질나노입자로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 지질나노입자 조성물; 및 예방적 또는 치료적 약제를 포함하는 약물 전달용 조성물을 제공한다.
상기 약물 전달용 조성물은 사람을 포함하는 포유동물에 비경구 투여를 포함한 다양한 경로로 투여될 수 있으며, 비경구 투여는 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용할 수 있으며, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 시간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
일 예에 따른 상기 약물 전달용 조성물을 제제화할 경우, 보통 사용하는 충진제, 증량제, 동결건조제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 제조된다.
비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁용제, 유제, 동결건조제제, 좌제 등이 포함된다.
비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세롤, 젤라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 약물 전달용 조성물은 약학적으로 유효한 양의 예방적 또는 치료적 약제를 포함하면서 투여될 수 있다. 상기 예방적 또는 치료적 약제의 유효용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출비율, 치료기간, 병용 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 일 예에 따른 상기 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 예를 들어 상기 조성물은 0.01 내지 100mg/kg, 0.1 내지 50mg/kg 또는 1 내지 10mg/kg으로 투여될 수 있다.
본 발명은 하기의 구체적인 실시예 및 실험예를 통해 더 자세히 설명될 수 있으나, 하기 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1] 화합물 제조
1-1. 화합물 1 제조
도 1에 나타난 바와 같이, 디클로로메탄(Dichloromethane; 이하 DCM이라 함)(250mL)에 화합물 1-a(25.0g, 97.5mmol)를 녹이고, 0℃에서 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, 356mg, 4.87mmol) 및 염화옥살릴(oxalyl chloride, 61.9g, 487mmol)을 넣은 후, 25℃에서 1시간 동안 교반하였다. 그 후 혼합물을 1차 감압 농축하고, 톨루엔(Toluene, 50mL×2회)에 녹인 후, 2차 감압 농축하여 노란색 오일인 2-헥실데카노일염화물(2-hexyldecanoyl chloride, 26.8g, crude)을 얻었다. DCM(200mL)에 화합물 1-b(26.5g, 146mmol)를 녹이고, 디메틸아미노피리딘(Dimethylaminopyridine; 이하 DMAP라 함)(1.19g, 9.75mmol) 및 디이소프로필에틸아민(Diisopropylethylamine; 이하 DIEA라 함)(75.6g, 585mmol)을 넣은 후, 0℃로 낮추고 DCM(150mL)에 녹인 2-헥실데카노일염화물(2-hexyldecanoyl chloride, 26.8g, 97.5mmol)을 천천히 가해주었다. 혼합물을 25℃까지 천천히 승온시키고, 14시간 동안 교반하였다. 그 후 염산용액(0.1M, 400mL×2회) 및 포화된 탄산수소나트륨용액(400mL×2회)으로 세척하고, 유기층을 황산나트륨(이하 Na2SO4라 함) 건조한 후 감압 농축하여 실리카겔(석유에테르(이하 PE라 함)/에틸아세테이트(이하 EtOAc라 함) = 100/1 내지 49/1) 상에서 정제하여 무색 오일의 화합물 1-c를 얻었다.
아세토니트릴(Acetonitrile; 이하 MeCN이라 함)(40mL)에 화합물 1-a(3.00g, 7.15mmol), 화합물 1-b(544mg, 2.38mmol), 탄산칼륨(이하 K2CO3이라 함)(988mg, 7.15mmol) 및 요오드화나트륨(이하 NaI라 함)(357mg, 2.38mmol) 혼합물을 80℃에서 7시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(80mL)로 희석하고 DCM(80mL×3회)로 추출한 후, 포화된 염화나트륨용액(이하 brine이라 함)(150mL)으로 세척하고, Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여액을 감압 농축한 후 실리카겔(PE/EtOAc = 9/1 내지 2/1)상에서 분리하여 얻은 화합물 1-c(500mg, 0.552mmol)에 DCM(5mL) 및 트리플루오로아세트산(Trifluoroacetic acid; 이하 TFA라 함)(5mL)을 넣고 25℃에서 14시간 동안 교반하였다. 그 후 감압 농축하고, DCM(20mL) 및 정제수(20mL)를 넣고 수산화나트륨용액(이하 aq.NaOH이라 함)(1M)을 사용해 pH 11로 조절한 후 DCM(30mL×2회)로 추출하였다. 그 후 Na2SO4로 건조하고, 여과 및 감압 농축하여 연한 노란색 오일의 화합물 1을 수득하였고, 화합물 1의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 4.07(t, J = 6.8Hz, 4H), 3.05-3.08(m, 2H), 2.55-2.62(m, 2H), 2.28-2.44(m, 8H), 1.56-1.68(m, 10H), 1.26-1.45(m, 59H), 1.09-1.15(m, 2H), 0.86-0.89(m, 12H)
1-2. 화합물 2 제조
도 2에 나타난 바와 같이, MeCN(40mL)에 화합물 2-a(3.00g, 7.15mmol), 화합물 2-b(547mg, 2.38mmol), K2CO3(988mg, 7.15mmol) 및 NaI(179mg, 1.19mmol) 혼합물을 질소가스 하에서 80℃에서 5시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(80mL)로 희석하고, DCM(80mL×3회)으로 추출한 후, brine(150mL) 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여액을 감압 농축하고, 실리카겔(PE/EtOAc = 100/1 내지 2/1) 상에서 정제하여 얻은 노란색 오일의 화합물 1-c(500mg, 0.552mmol)에 DCM(5mL) 및 TFA(7.70g)를 넣고, 25℃에서 14시간 동안 교반하였다. 그 후 감압 농축하고, DCM(20mL) 및 정제수(20mL)를 넣은 후, aq.NaOH(1M)을 사용해 pH 11로 조절하고, DCM(30mL×2회)로 추출하고, Na2SO4로 건조 후 감압 농축하여 노란색 오일의 화합물 2를 수득하였다. 화합물 2의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 4.06(t, J = 6.4Hz, 4H), 2.90(t, J = 4.8Hz, 4H), 2.57-2.61(m, 2H), 2.43-2.46(m, 8H), 2.30-2.31(m, 2H), 1.58-1.66(m, 8H), 1.26-1.47(m, 58 H), 0.88(t, J = 6.4Hz, 12 H)
1-3. 화합물 3 제조
도 3에 나타난 바와 같이, DCM(250mL)에 화합물 3-a(25.0g, 97.5mmol)을 넣고, 0℃에서 디메틸포름아미드(356mg, 4.87mmol) 및 옥살릴클로라이드(Oxalyl chloride, 61.9g, 487mmol)을 넣은 후, 25℃에서 1시간 동안 교반하였다. 그 후 감압 농축하고, 톨루엔(Toluene, 50mL×2)에 녹인 후, 감압 농축하여 노란색 오일의 2-헥실데카노일염화물(2-hexyldecanoyl chloride)을 얻었다. DCM(200mL)에 화합물 3-b(26.5g, 146mmol)를 넣고, DMPA(1.19g, 9.75mmol) 및 DIEA(75.6g, 585mmol)을 넣은 후, 0℃로 낮춘 후 DCM(150mL)에 녹인 2-헥실데카노일염화물(2-hexyldecanoyl chloride, 26.8g, 97.5mmol)을 천천히 가해주었다. 혼합물을 25℃까지 천천히 승온시킨 후 14시간 동안 교반하였다. 그 후 염산용액(0.1M, 400mL×2회) 및 포화된 탄산수소나트륨용액(400mL×2회)로 세척하고, 유기층을 Na2SO4로 건조하고, 감압 농축한 후 실리카겔(PE/EtOAc = 100/1 내지 49/1)상에서 정제하여 무색 오일의 화합물 1-c를 얻었다. MeCN(40mL)에 화합물 3-c(3g, 7.15mmol) 및 3-d(530mg, 2.38mmol), K2CO3(988mg, 7.15mmol) 및 NaI(179mg, 1.19mmol)을 넣고, 80℃에서 6시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(60mL)로 희석하고 DCM(60mL×2회)로 추출하고, Na2SO4로 건조하고, 감압 농축한 후, 실리카겔(PE/EtOAc = 100/1 내지 6/1)상에서 정제하여 무색 반고형의 화합물 3-e를 얻었다. DCM(6mL)에 화합물 3-e(600mg, 0.667mmol)을 넣고, TFA(6mL)를 넣은 후, 25℃에서 16시간 동안 교반하였다. 그 후 감압 농축하고, DCM(20mL) 및 정제수(20mL)를 넣은 후 포화된 탄산나트륨용액을 사용해 pH 9로 조절하였다. DCM(30mL×2회)로 추출하고, Na2SO4로 건조 후, 감압 농축하여 노란색 오일의 화합물 3을 수득하였다. 화합물 3의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 7.07-7.09(m, 2H), 6.63-6.65(m, 2H), 4.05(t, J = 6.8Hz, 4H), 3.62(s, 2H), 3.44(s, 2H), 2.29-2.38(m, 6H), 1.56-1.62(m, 8H), 1.40-1.45(m, 8H), 1.26-1.31(m, 48H), 0.86-0.90(m, 12H).
1-4. 화합물 4 제조
도 4에 나타난 바와 같이, 톨루엔(20mL) 및 정제수(5mL) 혼합물에 화합물 4-a(1.03g, 5.08mmol), 화합물 4-b(850mg, 3.39mmol), 탄산세슘(cesium carbonate, 3.31g, 10.2mmol) 및 팔라듐 촉매(Pd(dppf)Cl2.CH2Cl2, 276mg, 0.339mmol)를 넣고, 질소가스 하에서 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(40mL)로 희석하고 EtOAc(40mL×3회)로 추출한 후 감압 농축하고, 실리카겔(PE/EtOAc = 100/1 내지 1/1)상에서 정제하여 얻은 노란색 고형의 화합물 4-c(640mg, 2.39mmol)을 DCM(6mL) 및 TFA(6mL)에 넣고 25℃에서 2시간 동안 교반하였다. 그 후 감압농축하고 DCM(20mL) 및 정제수(20mL)로 희석한 후, aq.NaOH(1M)로 pH 11로 조절하고, DCM/메탄올(이하 MeOH) 혼합액(10/1, 30mL×4회)으로 추출하였다. 추출물을 Na2SO4로 건조하고, 감압 농축하여 노란색 오일의 화합물 4-d를 얻었다. DCM(40mL)에 화합물 4-d(3.10g, 7.39mmol), 화합물 4-e(412mg, 2.46mmol), K2CO3(1.02g, 7.39mmol) 및 NaI(185mg, 1.23mmol)을 넣고 80℃에서 5시간 동안 교반하였다. 화합물 4-e(1.03g, 2.46mmol)를 추가하고 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(80mL)로 희석하고 DCM(80mL×3회)으로 추출한 후, brine(150mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여액을 감압 농축하고, 실리카겔(PE/EtOAc = 100/1 내지 3/1)상에서 정제하여 노란 오일인 화합물 4-f를 얻었다. 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran; 이하 THF라 함)(10mL)에 화합물 4-f(400mg, 0.474mmol)을 넣고, 질소가스 하에서 팔라듐/탄소촉매(Pd/C, 80mg, 순도 10%)를 넣은 후 수소로 치환하고 수소가스(15Psi) 하에서 25℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그 후 DCM(20mL)으로 여과한 액을 Na2SO4로 건조 및 여과한 후, 감압 농축 및 동결건조하여 노란색 오일인 화합물 4를 수득하였다. 화합물 4의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 7.90(d, J = 2.0Hz, 1H), 7.29(dd, J = 8.4, 2.4Hz, 1H), 6.46(d, J = 8.4Hz, 1H), 4.32(s, 2H), 4.07(t, J = 6.4Hz, 4H), 2.61-2.62(m, 4H), 2.47-2.48(m, 4H), 2.28-2.35(m, 2H), 1.56-1.66(m, 8H), 1.31-1.45(m, 16H), 1.26-1.30(m, 40H), 0.86-0.89(m, 12H)
1-5. 화합물 5 제조
도 5에 나타난 바와 같이, MeCN(60mL)에 화합물 5-a(4.00g, 9.54mmol), 화합물 5-b(442mg, 3.18mmol), K2CO3(1.32g, 9.54mmol) 및 NaI(238mg, 1.59mmol)을 넣고 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 화합물 5-a(1.00g, 2.38mmol)를 추가하고 80℃에서 1시간 동안 교반하여 반응시킨 후, 정제수(80mL)로 희석하고 DCM(80mL×3회)으로 추출한 액을 brine(150mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여과물을 감압 농축하고, 실리카겔 상에서 2회(DCM/MeOH = 100/1 내지 19/1, DCM(0.1% 7M NH3, MeOH)/MeOH = 100/1 내지 24/1) 정제한 후 연한 노란색 오일인 화합물 5를 수득하였다. 화합물 5의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(500MHz, CDCl3) δ 6.90(s, 1H), 6.82(s, 1H), 4.06(t, J = 6.5Hz, 4H), 3.87(t, J = 7.0Hz, 2H), 2.37-2.41(m, 9H), 2.28-2.34(m, 2H), 1.81-1.87(m, 2H), 1.56-1.65(m, 8H), 1.35-1.44(m, 12H), 1.25-1.30(m, 44H), 0.86-0.89(m, 12H).
1-6. 화합물 6 제조
도 6에 나타난 바와 같이, THF(50mL)에 화합물 6-a(5.00g, 52.0mmol)을 넣고, 냉각 후 0℃에서 수소화나트륨(2.08g, 52.0mmol)을 넣고 1시간 동안 교반하였다. 그 후 THF(20mL)에 용해된 화합물 6-b(9.30g, 34.7mmol)를 넣고 25℃에서 11시간 동안 교반하였다. 포화된 염화암모늄(50mL)으로 반응을 종료시키고, MeCN(80mL×3회)로 추출한 후 brine(50mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여액을 감압 농축하고, 실리카겔(DCM/MeOH = 100/1 내지 16/1) 상에서 정제하여 흰색의 고형인 화합물 6-c를 얻었다. 에탄올(20mL)에 화합물 6-c(1.50g, 5.29mmol)를 넣고 히드라진수화물(Hydrazine Hydrate, 1.03g, 17.5mmol)을 넣은 후 70℃에서 2시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(80mL)로 희석하고 DCM(30mL×2회)으로 추출한 후 brine(40mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여과한 액을 감압 농축하여 노란색 오일상인 화합물 6-d를 얻었다. MeCN(60mL)에 화합물 6-d(584mg, 3.82mmol), 화합물 6-e(4.00g, 9.54mmol), K2CO3(1.58g, 11.4mmol) 및 NaI(286mg, 1.91mmol)을 넣고 80℃에서 4시간 동안 교반하였다. 화합물 6-e(1.60g, 3.82mmol) 및 K2CO3(527mg, 3.82mmol)을 추가하고 80℃에서 3시간 동안 교반하여 반응을 완료하였다. 그 후 정제수(100mL)로 희석하고 DCM(80mL×3회)으로 추출한 후 brine(150mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여액을 감압 농축하고 실리카겔(DCM/MeOH = 100/1 내지 19/1) 상에서 정제하여 노란색 오일인 화합물 6을 수득하였다. 화합물 6 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 6.63(s, 1H), 4.06(t, J = 6.8Hz, 4H), 3.89(t, J = 7.2Hz, 2H), 2.45-2.54(m, 9H), 2.27-2.34(m, 2H), 2.22(s, 3H), 1.90-1.97(m, 2H), 1.56-1.65(m, 8H), 1.31-1.47(m, 20H), 1.25-1.26(m, 36H), 0.86-0.89(m, 12H).
1-7. 화합물 7 제조
도 7에 나타난 바와 같이, MeCN(25mL)에 화합물 7-a(3.00g, 5.62mmol), 화합물 7-b(654mg, 1.87mmol), K2CO3(397mg, 3.75mmol) 및 NaI(281mg, 1.87mmol)을 넣고 질소가스로 치환한 후, 질소가스 하에서 50℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(60mL)로 희석하고 EtOAc(50mL×3회)으로 추출하고, brine(100mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후, 여과하였다. 여과액을 감압 농축하고 실리카겔 상에서 2회(DCM/MeOH = 100/1 내지 19/1 및 DCM(0.1% 7M 암모니아수/MeOH)/MeOH = 100/1 내지 10/1) 정제한 후, 노란색 오일인 화합물 7을 수득하였다. 화합물 7의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 6.54(s, 1H), 4.84-4.90(m 1H), 4.06(t, J = 6.8Hz, 2H), 3.82(t, J = 6.8, 2H), 2.39-2.42(m, 6H), 2.35-2.36(m, 3H), 2.28-2.30(m, 4H), 2.18(s, 3H), 1.82-1.84(m, 2H), 1.57-1.67(m, 6H), 1.50-1.55(m, 4H), 1.40-1.44(m, 4H), 1.24-1.35(m, 48H), 0.86-0.70(m, 9H).
1-8. 화합물 8 제조
도 8에 나타난 바와 같이, MeCN(25mL)에 화합물 8-a(3.00g, 5.62mmol), 화합물 8-b(549mg, 1.87mmol), Na2CO3(397mg, 3.75mmol) 및 NaI(281mg, 1.87mmol)을 넣고 질소가스로 치환한 후, 질소가스 하에서 50℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그 후 정제수(60mL)로 희석하고 EtOAc(50mL×3회)으로 추출하고, brine(100mL)으로 세척하고 Na2SO4로 건조한 후 여과하였다. 여과액을 감압 농축하고 실리카겔 상에서 2회(DCM/MeOH = 100/1 내지 19/1 및 DCM(0.1% 7M NH3.MeOH)/MeOH = 100/1 내지 10/1) 정제한 후 노란색 오일인 화합물 8을 수득하였다. 화합물 8의 1H NMR 분석 결과, 하기와 같이 나타났다.
1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 6.54(s, 1 H), 4.84-4.94(m, 2H), 3.82(t, J = 7.2Hz, 2H), 2.39-2.42(m, 6H), 2.37(s, 3H), 2.25-2.29(m, 4H), 2.18(s, 3H), 1.82-1.84(m, 2H), 1.57-1.62(m, 6H), 1.51-1.55(m, 4H), 1.39-1.42(m, 4H), 1.26-1.32(m, 38H), 1.20(d, J = 6.0Hz, 3H), 0.87-0.92(m, 9H).
[실시예 2] 지질나노입자 크기 및 표면전하 확인
상기 실시예 1에서 제조한 이온화지질에 따른 지질나노입자의 크기 및 표면전하를 측정하였다. 지질나노입자의 크기를 측정하기 위해, 각 지질나노입자에 포함된 mRNA의 농도가 1μg/mL가 되도록 PBS를 사용하여 희석하고, Mlvern Zetasizer Nano(Malvern Instruments, UK)에서 동적 광산란(Dynamic Light Scattering; DLS)을 사용하여 LNP의 지름 및 다분산도(polydispersity index; 이하 PDI라 함)를 측정하였다. 또한, 나노지질입자의 표면전하를 측정하기 위해, 각 지질나노입자에 포함된 mRNA의 농도가 1μg/mL가 되도록 PBS를 사용하여 희석하고 상기와 동일한 장비를 이용하여 표면전하(zeta potential)을 측정하였다.
그 결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 지질나노입자는 모두 80~120nm의 크기와 양호한 다분산도를 나타냈고, 표면전하는 +30mV 이하의 값을 나타내는 것을 확인하였다.
화합물 번호 입자 사이즈(nm) PDI 표면전하(mV)
1 121 0.09 +29.1
2 106 0.12 +28.1
3 78 0.18 -1.4
4 84 0.13 +2.0
5 104 0.08 +19.9
6 102 0.07 +21.1
7 109 0.24 +26.3
[ 실시예 3] 유전자 봉입률 확인
지질나노입자의 유전자 봉입률을 확인하기 위해, Quant-iTTM RibogreenTM RNA Reagent and Kit를 사용하였다. Ribosomal RNA standard(100μg/mL in TE buffer)를 5μL 취하여 245μL TE buffer 또는 0.4% Triton-TE buffer로 각각 희석하여 검량선용 스톡(stock) 용액을 제조하였다. 스톡 용액 2, 5, 10, 25 및 50μL를 취하여 TE buffer 또는 0.4% Triton-TE buffer로 희석하여 총 부피가 100μL가 되도록 조절한 후 Quant-iTTM RibogreenTM RNA Reagent 100μL를 넣고 혼합한 후 형광세기(excitation 475nm 및 Emission 500~550nm)를 측정하여 검량선을 작성하였다. 상기 실시예 2에서 제조한 나노입자액 5μL를 취하여 TE buffer(10mM Tris-HCl, 1mM EDTA, pH 7.5 in DEPC-treated water) 245μL로 희석하였다. 희석된 나노입자액 50μL에 TE buffer 또는 2% Triton-TE buffer 50μL를 각각 넣은 후. 37℃에서 약 10분 동안 배양하였다. 그 후 배양액에 각각 40μL를 취하여 마이크로플레이트에 넣고, 60μL TE buffer 및 Quant-iTTM RibogreenTM RNA Reagent 100μL를 순차적으로 넣고 혼합한 후 형광세기를 측정하였다. 측정된 형광세기를 검량선에 대입하여 TE buffer의 유전자량(TO) 및 2% Triton-TE buffer의 유전자량(T2)을 산출한 후, 하기 수학식 1을 이용하여 유전자 봉입률을 계산하였다. 유전자 봉입률을 확인하여 표 2에 기재하였다. 그 결과 모두 양호한 유전자 봉입률을 나타내었다.
[수학식 1]
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그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 화합물 모두 양호한 유전자 봉입률을 나타내는 것을 확인하였다.
화합물 번호 유전자 봉입률(%)
1 99.7
2 94.9
3 93.8
4 78.2
5 93.5
6 94.1
7 98.9
[ 실시예 4] 지질나노입자 유전자 전달 효율 확인
4-1. 세포 내 유전자 전달 효율 확인
지질나노입자의 세포 내 유전자 전달 효율을 확인하기 위해, 지질나노입자 (FLuc mRNA-LNP)를 사용하였다. 유전자 전달 효율을 평가하기 위하여, 세포 표면에 LDL 수용체(low-density lipoprotein receptor)를 발현하는 인간 자궁경부암 세포주인 HeLa 세포(한국 세포주 은행, 서울)를 사용하였으며, MEM 배지에 10% 소 태아 혈청(fetal bovine serum) 및 페니실린/스트렙토마이신을 첨가하여 37℃ 및 5% CO2 조건에서 배양하였다. HeLa 세포주를 96-웰 플레이트에 웰 당 2×104 세포 수로 분주하여 배양하였고, 16~24시간 경과 후 지질나노입자를 봉입된 mRNA 기준으로 0.25μg/ml 농도로 FBS(fetal bovine serum)를 포함하지 않은 MEM 배지와 10% FBS만을 포함한 MEM 배지에 희석하여 웰 당 100μl를 첨가하여 세포에 처리하였다.
지질나노입자를 통해 전달된 세포 내 루시퍼라제(luciferase)의 발현을 확인하기 위해, 6시간 경과 시점에 웰의 배양 배지를 걷어낸 후 PBS로 세척하였고, 100μl의 Glo-Lysis Buffer(Promega, WI, USA)를 첨가하여 5분 동안 상온에서 세포를 용해하였다. 용해된 세포에 1:1 비율로 100μl의 Steady-Glo™ Luciferase Assay 용액(Promega)을 첨가하여 5분 동안 상온에 둔 후, 96-웰 화이트 플레이트에 옮겨 GloMax Discover 마이크로 플레이트 리더기(Promega)를 이용하여 발광 값을 검출하였다. 표준물질로 재조합 루시퍼라제(Promega)를 사용하여 검량선을 산출하고, 이를 통해 시료의 루시퍼라제 농도(pg/ml) 값을 도출하였다.
그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 지질나노입자(화합물 1~2)는 특이하게 FBS 없이 높은 유전자 전달 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 상기 결과로부터, 상기 지질나노입자는 혈청이 없는(serum-free) 환경에서도 유전자 전달체로 활용될 수 있음을 확인하였다.
루시퍼라제 발현량(Mean±SD, pg/ml)
화합물 번호 w/o FBS 10% FBS
1 16,685±646 16,060±102
2 15,270±2,273 8,492±2,375
4-2. 생체 내 유전자 전달 효율 확인
지질나노입자의 생체 내 유전자 전달 효율 및 분포를 확인하기 위해, 지질나노입자를 C57BL/6 계통의 7주령 쥐에 단회 정맥주사하거나 대퇴부에 근육주사하고, 4시간 경과 시점에 쥐를 희생하여 정맥주사의 경우 간을 적출하였고, 근육주사의 경우 대퇴부 근육을 포함한 장기를 적출하였다.
조직 시료에서의 루시퍼라제 발현량 확인을 위해, 조직 절편의 무게를 측정하고 3mm 메탈 비즈(metal bead)가 포함된 튜브에 옮긴 후 50mg 당 500μl의 Glo-Lysis Buffer(Promega)를 첨가하여 호모게나이저(Homogenizer)를 이용하여 조직을 파쇄하였다. 원심분리 된 파쇄액의 상등액을 취하고 적정 비율로 Glo-Lysis Buffer를 이용하여 희석하였으며, 희석된 조직 파쇄액과 Steady-Glo Luciferase Assay 용액을 1:1 비율로 각 50μl씩 반응하였다. 5분 방치 후 상기 실시예 3-1과 동일한 방법으로 루시퍼라제의 발광 값을 측정하고 루시퍼라제의 발현량(ng/g 조직)을 산출하였다.
그 결과, 표 4에 나타난 바와 같이, 지질나노입자(화합물 4~6)는 정맥주사 시, 간 조직으로 양호한 유전자 전달력을 나타냈고, 표 5에 나타난 바와 같이, 지질나노입자(화합물 5~6)는 근육주사 시, 근육 조직에서 직접적인 유전자 전달력을 나타내는 것을 확인하였다.
화합물 번호 루시퍼라제 발현량(Mean±SD, ng/g)
4 6,844±2,052
5 2,582±745
6 1,172±99
화합물 번호 루시퍼라제 발현량(Mean±SD, ng/g)
5 651±158
6 358±74
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 즉, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 화합물, 이의 약학적으로 허용 가능한 염, 호변이성체, 전구약물 또는 입체이성질체에서 선택된 화합물:
    [화학식 I]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000037
    상기 화학식 I에 있어서,
    상기 R1은 하기 화학식 I-1 내지 화학식 I-3으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고,
    [화학식 I-1]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000038
    [화학식 I-2]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000039
    [화학식 I-3]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000040
    상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OP(=O)(OR2)O-, -OP(=O)(OH)O-, -OC(=S)-, -C(=S)O-, -SC(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=S)-, -C(=S)S-, -SC(=O)O-, -OC(=O)S-, -SS-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)NR2-, -NR2C(=O)-, -OC(=O)NH-, -NHC(=O)O-, -OC(=O)NR2- 및 -NR2C(=O)O-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환될 수 있고,
    상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬, 알케닐 또는 알키닐에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환될 수 있고,
    상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클릴, 아릴 또는 헤테로아릴에서 선택될 수 있고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환될 수 있고,
    상기 Y1 및 Y2는 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-에서 선택되고,
    상기 X1 및 X2는 CH 또는 N에서 선택되고,
    상기 R7은 C1-6의 알킬이며,
    상기 n은 1 내지 2의 정수임.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 R1은 하기 화학식 I-4 내지 I-9로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    [화학식 I-4]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000041
    [화학식 I-5]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000042
    [화학식 I-6]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000043
    [화학식 I-7]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000044
    [화학식 I-8]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000045
    [화학식 I-9]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000046
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O- 및 -SS-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬 또는 알케닐이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 R1은 하기 화학식 I-4 내지 I-9로 이루어진 군에서 선택되고, R2는 치환되거나 치환되지 않은 C1-6의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -O-, -C(=O)-, -OC(=O)-, -C(=O)O- 및 -SS-로 이루어진 군에서 선택된 것으로 치환되고, 상기 R3 및 R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C2-10의 알킬이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되고, 상기 R5 및 R6은 독립적으로 치환되거나 치환되지 않고 분지를 가지는 C3-20의 알킬 또는 알케닐이고, 상기 치환은 한 개 이상의 -CH2-이 -CH(OH)-, -O- 또는 -SS-로 치환되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    [화학식 I-4]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000047
    [화학식 I-5]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000048
    [화학식 I-6]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000049
    [화학식 I-7]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000050
    [화학식 I-8]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000051
    [화학식 I-9]
    Figure PCTKR2023003696-appb-img-000052
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물은 ((2-(피페리딘-4-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperidin-4-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((2-(피페라진-1-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(piperazin-1-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((4-아미노벤질)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((4-aminobenzyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; ((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일)비스(2-헥실데카노에이트)[((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)]; 헵타데칸-9-일 8-((3-(2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)(8-(노닐옥시)-8-옥소옥틸)아미노)옥타노에이트[Heptadecan-9-yl 8-((3-(2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)(8-(nonyloxy)-8-oxooctyl)amino)octanoate]; 비스(2-헥실데실) 7,7'-((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)다이헵타노에이트[bis(2-hexyldecyl) 7,7'-((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl) diheptanoate]; ((2-(6-아미노피리딘-3-일)에틸)아자네다이일)비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-(2-(부틸다이설파닐)에틸)옥타노에이트)[((2-(6-aminopyridin-3-yl)ethyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-(2-(butyldisulfanyl)ethyl)octanoate)]; ((((3-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)프로필)아자네다이일)비스(에탄-2,1-다이일))비스(옥시))비스(프로판-3,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((((3-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)propyl)azanediyl)bis(ethane-2,1-diyl))bis(oxy))bis(propane-3,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]; 및 ((3-((2,4-다이메틸-1H-이미다졸-1-일)메톡시)프로필)아자네다이일) 비스(헥산-6,1-다이일) 비스(2-헥실데카노에이트)[((3-((2,4-dimethyl-1H-imidazol-1-yl)methoxy)propyl)azanediyl) bis(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 지질나노입자 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 화합물은 이온화지질인 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 조성물은 중성 지질, 스테로이드 및 폴리머 중합 지질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 중성 지질은 인지질(phospholipid) 또는 당지질(glycolipid)인 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 스테로이드는 콜레스테롤, 담즙산 유도체 및 콜린산 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 폴리머 중합 지질은 페길화 지질로서, PEG-변형된 포스파티딜에탄올아민, PEG-변형된 포스파티드산, PEG-변형된 세라미드, PEG-변형된 디알킬아민, PEG-변형된 디아실글리세롤 및 PEG-변형된 디알킬글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 조성물은 이온화지질 20 내지 65 mol%, 중성 지질 2.5 내지 30 mol%, 스테로이드 25 내지 60 mol% 및 폴리머 중합 지질 0.5 내지 5 mol%을 포함하는 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  15. 청구항 8에 있어서, 상기 조성물은 예방적 또는 치료적 약제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 예방적 또는 치료적 약제는 소간섭리보핵산(siRNA), 리보좀 리보핵산(rRNA), 리보핵산(RNA), 디옥시리보핵산(DNA), 상보성 디옥시리보핵산(cDNA), 앱타머(aptamer), 전령 리보핵산(mRNA), 운반 리보핵산(tRNA), 안티센스 올리고뉴클레오티드(anti-sense oligonucleotide), 작은 헤어핀 리보핵산(shRNA), 마이크로 리보핵산(miRNA), 비대칭 간섭 리보핵산(aiRNA), 다이서-기질 리보핵산(dsRNA), 리보자임(ribozyme), 펩타이드 핵산(PNA), 디옥시리보자임(DNAzyme), 유전자교정을 위한 가이드 리보핵산(sgRNA) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지질나노입자 조성물.
  17. 청구항 8에 따른 지질나노입자 조성물; 및 예방적 또는 치료적 약제를 포함하는 약물 전달용 조성물.
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