WO2023219164A1 - 医薬、キット及びシステム - Google Patents

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WO2023219164A1
WO2023219164A1 PCT/JP2023/017950 JP2023017950W WO2023219164A1 WO 2023219164 A1 WO2023219164 A1 WO 2023219164A1 JP 2023017950 W JP2023017950 W JP 2023017950W WO 2023219164 A1 WO2023219164 A1 WO 2023219164A1
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complex
aav9
polymer
administration
group
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PCT/JP2023/017950
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宏昭 喜納
一則 片岡
伸宏 西山
雄士 本田
周平 長尾
貴大 野本
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公益財団法人川崎市産業振興財団
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    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
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    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/88Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation using microencapsulation, e.g. using amphiphile liposome vesicle

Definitions

  • the present invention relates to medicaments, kits and systems. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-079741 filed in Japan on May 13, 2022, the contents of which are incorporated herein.
  • Genetic diseases are diseases caused by genetic mutations. There are currently more than 7,000 rare diseases in the United States, and it is estimated that 30 million Americans, or approximately 10% of the population, are affected by genetic disorders. According to the National Rare Disease Association, there are said to be hundreds of millions of patients worldwide, and two-thirds of all patients are children. However, there is no effective treatment for more than 95% of these patients, and the few treatments approved for genetic disorders can only slow the progression of symptoms or provide some relief. Currently, these therapeutic drugs cannot address the genetic factors that are the root cause of the disease, so they must be administered lifelong. Therefore, it is desired to develop therapeutic agents for such genetic diseases and repair the genes with a single administration, thereby alleviating or eliminating the symptoms of patients throughout their lives.
  • Gene therapy is a method of treating and/or preventing diseases by introducing genes into target cells using, for example, non-viral or viral vectors, and correcting or supplementing defective genes.
  • the advantage of gene therapy is that it does not require repeated administration, has a sustained effect, and can be used as both ex vivo gene therapy and in vivo gene therapy. Most diseases caused by defects in specific genes can be ameliorated by delivering the defective gene. Because of these advantages, gene therapy can be used as a treatment for many diseases such as single genetic diseases, cancer, cardiovascular diseases, and neurodegenerative diseases, and is considered to be very promising.
  • Glybera is a serotype 1 adeno-associated virus (AAV) vector and a gene therapy drug targeted at patients with lipoprotein lipase deficiency (LPLD). Additionally, in May 2019, Zolgensma, which uses a serotype 9 adeno-associated virus vector, was approved as a treatment for spinal muscular atrophy. As described above, gene transfer vectors using adeno-associated virus (AAV) are used in many gene therapy trials due to their high safety and therapeutic effects on genetic diseases, and their therapeutic effects are being demonstrated.
  • AAV adeno-associated virus
  • the present inventors have so far developed a complex comprising a conjugate to which a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure are bound, and a substance (for example, AAV) that is complexed with the conjugate.
  • a substance for example, AAV
  • the present invention was made to solve the above-mentioned problems, and includes a complex containing a polymer and a substance that is complexed with the polymer, thereby improving delivery efficiency to a target site.
  • the purpose of this research is to provide highly effective medicines.
  • Another object of the present invention is to provide a kit and a system comprising the above-mentioned medicine.
  • the present invention includes the following aspects.
  • Medicine (3) The medicament according to (2) above, wherein the compound having a diol structure is a polyphenol.
  • the complex is administered in step B after 20 minutes have passed since the bubble was administered in step A1, and less than 60 minutes have passed since the ultrasound irradiation in step A1.
  • the method further comprises, after the step A1 and the step B, a step A2 of administering bubbles to the mammal and irradiating the target region of the mammal with ultrasound, (1) to The medicament according to any one of (7).
  • the medicament according to any one of (1) to (8) above, wherein the ultrasound is high-intensity focused ultrasound (HIFU).
  • HIFU high-intensity focused ultrasound
  • the medicament according to any one of (1) to (10) above, wherein the substance to be complexed is a viral vector.
  • the viral vector is an adeno-associated virus (AAV) vector.
  • a kit comprising the medicament according to any one of (1) to (12) above and a bubble.
  • a system comprising an ultrasound irradiation device that irradiates ultrasound to a mammal, and the medicament according to any one of (1) to (12) above.
  • a drug that contains a complex containing a polymer and a substance that is complexed with the polymer, and that has improved delivery efficiency to a target site. Further, according to the present invention, it is possible to provide a kit and a system including the medicine.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the in-vivo structure of a complex contained in a medicine according to an embodiment. It is a schematic diagram explaining the procedure of each experiment in an example.
  • 2 is a graph showing the expression ratio of the luciferase gene in each tissue of mice to which each AAV9 sample was administered in Examples.
  • 4 is a graph showing the gene expression levels in the brain/liver of each AAV9 sample among the results shown in FIG. 3.
  • it is a graph showing the luminescence intensity of the luciferase gene in each tissue of a mouse to which each AAV9 sample was administered after microbubble administration and HIFU irradiation.
  • 1 is a graph showing the luminescence intensity of the luciferase gene in each tissue of a mouse to which each AAV9 sample was administered one minute after microbubble administration and HIFU irradiation in an example.
  • 3 is a graph showing the luminescence intensity of the luciferase gene in each tissue of a mouse to which each AAV9 sample was administered 30 minutes after microbubble administration and HIFU irradiation in an example.
  • FIG. 1 is a graph showing the luminescence intensity of the luciferase gene in each tissue of a mouse to which each AAV9 sample was administered one hour after microbubble administration and HIFU irradiation in an example. This is a graph obtained by extracting the results for the brain and liver from among the results shown in FIGS. 6A to 6C and sorting them by type of AAV9 sample.
  • 6A to 6C are graphs showing gene expression levels in the brain/liver of each AAV9 sample.
  • 6A to 6C are graphs showing the gene expression levels in the brain/kidney of each AAV9 sample.
  • 6A to 6C are graphs showing gene expression levels in the brain/heart of each AAV9 sample.
  • each AAV9 sample was administered 1 hour after microbubble administration and HIFU irradiation, and 24 hours later, microbubble administration and HIFU irradiation were performed again.
  • 10 is a graph showing the gene expression levels in the brain/liver of each AAV9 sample, including the results shown in FIG. 9.
  • 10 is a graph showing the gene expression levels in the brain/kidney of each AAV9 sample, including the results shown in FIG. 9.
  • 10 is a graph showing the gene expression levels in the brain/heart of each AAV9 sample, including the results shown in FIG. 9. 2 is a graph showing the results of comparing the luminescence intensity of the luciferase gene with and without administration of microbubbles in Examples.
  • FIG. 10 is a graph showing the gene expression levels in the brain/liver of each AAV9 sample, including the results shown in FIG. 9.
  • 10 is a graph showing the gene expression levels in the brain/kidney of each AAV9 sample, including the results shown in FIG. 9.
  • FIG. 7 is a diagram showing an experiment schedule in Experiment 6 of the example.
  • 1 is a graph showing changes over time in blood GPT/ALT of mice to which each AAV9 sample was administered in an example.
  • 1 is a graph showing blood parameter values of mice administered with each AAV9 sample in an example.
  • anti-GFP antibody staining images and HE staining images of horizontal sections of the brain of mice administered with each AAV9-GFP sample are shown. Scale bar: 1000 ⁇ m.
  • the number of GFP-positive cells in each region in the horizontal cross section of the brain of mice administered with each AAV9-GFP sample is shown.
  • immunostaining images are shown in which the colocalization of the AAV9 infection site and each neuronal marker was evaluated in the brains of mice administered with each AAV9-GFP sample. Scale bar: 20 ⁇ m.
  • the term “comprise” means that components other than the target component may be included.
  • the term “consist of” means that no components other than the component in question are included.
  • the term “consist essentially of” does not include components other than the target component in a manner that exerts a special function (such as a manner in which the effect of the invention is completely lost). means.
  • the term “comprises” includes both “consist of” and “consist essentially of” aspects.
  • the macromolecules, vectors, proteins, peptides, nucleic acids, and cells described herein may be isolated. "Isolated” means in its natural state or separated from other components.
  • the medicament of the embodiment is used in a method comprising a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound, and a step B of administering a complex to the mammal, It contains the complex, and the complex includes a polymer and a substance that is complexed with the polymer.
  • the medicine of the embodiment can contain the complex as an active ingredient.
  • the complex as an active ingredient can have pharmacological effects against diseases.
  • Examples of such complexes include those in which a substance complexed with the polymer has a pharmacological effect.
  • the substance complexed with the polymer is the active ingredient of the medicine of the embodiment.
  • examples of such substances include pharmaceutically active ingredients, such as any protein having a pharmacological effect; protein-type drugs; vectors; therapeutic viruses such as viral vectors; nucleic acids; nucleic acid drugs; low-molecular drugs, etc. It will be done. Details of these will be described later.
  • the method can also be used as a technique for opening the blood-brain barrier (BBB).
  • the blood-brain barrier (BBB) is a tight junction layer of cells formed by brain capillary endothelial cells.
  • the blood-brain barrier (BBB) is said to exclude 100% of high-molecular drugs and more than 98% of low-molecular drugs from the brain.
  • a minimally invasive method that temporarily opens blood vessels and the blood-brain barrier by combining bubble administration with ultrasound (e.g., High Intensity Focused Ultrasound (HIFU)). I can do it.
  • ultrasound e.g., High Intensity Focused Ultrasound (HIFU)
  • the medicament of the embodiment is used in a method including a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound, and a step B of administering a complex to the mammal.
  • a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound and a step B of administering a complex to the mammal.
  • the efficiency of delivery of the complex to the target site can be improved by using the accumulated amount of the complex and the expression level of the protein derived from the complex in the target site, such as an organ, tissue, or cell, as an indicator. It can be evaluated by checking the amount delivered to the target site in the body.
  • the target region to be delivered here may include the target area to which the ultrasound was irradiated in step A1.
  • the target region may be the same region as the target region to which ultrasound is applied.
  • the target region may further include a region outside the target region as long as it is within the range affected by the bubbles that interacted with the ultrasound waves. Such effects include vibration and collapse of bubbles caused by ultrasonic irradiation.
  • the present inventors administered a bubble to a mammal, irradiated the brain of the mammal with ultrasound, and administered a complex to the mammal, thereby improving the effectiveness of the mammal. It has been found that gene expression derived from the complex can be improved in animal brains.
  • one aspect of improving the delivery efficiency of the complex is improving the selectivity of delivery to the target site.
  • the present inventors set the brain as a target site and set a time difference between the implementation of the above step A1 and the implementation of step B, thereby allowing the complex to reach the target site.
  • the selectivity of delivery of can be improved. It is unexpected that the selectivity of delivery is improved by providing such a time difference. By providing such a time difference, the observation is more pronounced when the complex is administered than when the uncomplexed substance is administered alone.
  • the improvement in the selectivity of the complex to the target site means that the ratio of the amount of the complex delivered at the target site to the amount of the complex delivered outside the target site is higher than that of the uncomplexed substance such as the above protein.
  • the evaluation can be made based on the fact that the ratio of the delivered amount was improved compared to the above-mentioned delivery amount ratio.
  • the non-target site to be compared with the target site includes major organs of a mammal that are not targeted for delivery, such as the liver, kidney, or heart, with the liver or kidney being preferred.
  • the ratio of the amount of AAV9 complex delivered to the brain to the amount of AAV9 complex delivered to the liver is the same as that of AAV9 alone. It has been confirmed that the delivered dose ratio (brain/liver) was improved.
  • Step A1 is a step of administering bubbles to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound.
  • the bubble used in the method according to the embodiment may be a bubble containing any gas.
  • the bubble is not particularly limited as long as it can circulate in the blood of the mammal to be administered and can interact with ultrasound energy, and bubbles commonly used in the art can be used. Also, commercially available bubble preparations may be used.
  • the bubbles may be microbubbles or nanobubbles.
  • the average particle size of the bubbles is a size that allows circulation in the blood of the mammal to be administered, and may be, for example, 0.5 to 10 ⁇ m, or 1 to 5 ⁇ m.
  • Bubbles are also suitably used as ultrasound contrast agents due to their properties, and bubble preparations used as ultrasound contrast agents can also be used as bubbles in the method according to the embodiment.
  • Gases contained in the bubbles include perfluorocarbons such as perfluoromethane, perfluoropropane, and perfluorobutane, as well as air, nitrogen, sulfur hexafluoride, etc., and do not include gases suitably used as ultrasound contrast gases. It's okay to stay.
  • the bubble may have an arbitrary component as a shell, and the gas may be encapsulated inside the shell.
  • the components constituting the shell include polymers such as lactic acid/glycolic acid copolymers, polyacrylic acid, acrylic resins (resins containing structural units derived from (meth)acrylic acid esters), polyethylene glycol, and polyoxazoline. Proteins such as albumin; Fatty acids such as palmitic acid; Lipids such as cholesterol and phospholipids; Saccharides such as galactose; Surfactants.
  • the bubble is preferably a bubble liposome from the viewpoint of excellent gas encapsulation and retention efficiency.
  • Bubble liposomes have a lipid layer, preferably a lipid bilayer, as the shell, and contain gas inside the lipid membrane.
  • the lipid include phospholipids such as phosphatidylcholine, phosphatidylserine, and phosphatidylglycerol.
  • Specific examples of phospholipids include dipamitoyl phosphatidylcholine (DPPC), distearoyl phosphatidylglycerol (DSPG), and the like.
  • the surface of the bubble shell may be further modified with a component different from the constituent components of the shell.
  • a component different from the constituent components of the shell may be modified with a polymer such as polyethylene glycol.
  • the bubbles administered to a mammal are preferably administered systemically through blood circulation.
  • Administration of the bubble may be intravascular, preferably by intravenous or arterial injection or infusion.
  • Bubbles may be administered suspended in a vehicle such as water for injection.
  • Ultrasonic irradiation can be performed using an ultrasound irradiation device that can irradiate ultrasound to the target area.
  • the ultrasonic irradiation device can include an ultrasonic vibrator that generates the ultrasonic waves.
  • a commercially available ultrasonic irradiation device can be used.
  • the conditions for ultrasonic irradiation can be appropriately selected and carried out depending on the type of target area, etc.
  • the ultrasound is preferably high-intensity focused ultrasound (HIFU) because it allows more localized irradiation.
  • HIFU high-intensity focused ultrasound
  • a commercially available ultrasonic irradiation device that can irradiate the target area with HIFU can be used.
  • the ultrasonic irradiation intensity may be, for example, 100 to 3000 W/cm 2 or 150 to 2000 W/cm 2 . In another aspect, the ultrasonic irradiation intensity may be 100 to 450 W/cm 2 .
  • the ultrasonic irradiation time per time in step A1 can be appropriately selected depending on the irradiation intensity, and as an example, it may be 5 seconds to 60 minutes, 7 seconds to 5 minutes, 10 seconds to 1 It may be minutes.
  • the frequency of the ultrasound can be appropriately selected depending on the depth of the target region, etc., and may be, for example, 0.1 to 10 MHz, or 0.8 to 3 MHz.
  • the target region to be irradiated with ultrasound preferably includes the head, more preferably the brain, and even more preferably the blood-brain barrier.
  • ultrasound preferably HIFU
  • the ultrasound is irradiated to the bubbles circulating in the cerebral blood vessels, and the bubbles are stimulated and stabilized by the ultrasound energy. generates vibrations.
  • These oscillations are thought to cause a transient downregulation of tight junction proteins between endothelial cells that are involved in BBB permeability, thereby temporarily opening the blood-brain barrier. Opening the blood-brain barrier increases the permeability of the complex to the brain, allowing for effective treatment of, for example, brain diseases.
  • Mammals include humans and non-human mammals, with humans being preferred.
  • non-human mammals include cows, monkeys, cats, mice, rats, guinea pigs, hamsters, pigs, dogs, rabbits, sheep, horses, and the like.
  • Step B is a step of administering the complex to the mammal.
  • the structure of the complex will be detailed later.
  • the complex administered to a mammal is preferably administered systemically through blood circulation.
  • Administration of the complex may be intravascular, preferably by intravenous or arterial injection or infusion.
  • the complex may be administered suspended in a vehicle such as water for injection.
  • step A1 and step B may be performed simultaneously, but it is preferable to provide a time difference between the steps A1 and B.
  • step B may be performed after step A1, or step A1 may be performed after step B.
  • step B is performed after step A1 (i.e., when the complex is administered to the mammal after the administration of bubbles to the mammal and the irradiation of ultrasound to the target area of the mammal are completed) ), from the viewpoint that the selectivity of the complex to the target site in step A1 can be effectively improved, in the method, the administration of the complex in step B is performed from the point of administration of the bubble in step A1. It is preferable to perform this after 5 minutes have elapsed.
  • the complex may be administered in step B after 7 minutes, 10 minutes, 15 minutes, or 20 minutes have elapsed from the time of bubble administration in step A1.
  • the upper limit of the elapsed time from the time of bubble administration in step A1 of administering the complex in step B may be determined as appropriate by taking into account the elapsed time from the time of ultrasound irradiation in step A1. , it may be before 48 hours have passed, it may be before 36 hours have passed, it may be before 24 hours have passed, it may be before 12 hours have passed, and it may be before 3 hours have passed from the time of bubble administration. , may be before 60 minutes have elapsed, may be less than 60 minutes have elapsed, may be before 50 minutes have elapsed, and may be before 45 minutes have elapsed.
  • the administration of the complex in step B may be performed after 5 minutes and before 48 hours, after 7 minutes and before 36 hours, or after 10 minutes and before 36 hours have elapsed from the time of bubble administration in step A1. It may be after minutes and before 24 hours, after 15 minutes and before 12 hours, after 15 minutes but before 3 hours, after 20 minutes and before 60 minutes. It may be between 20 minutes and less than 60 minutes, between 25 minutes and before 50 minutes, and between 25 minutes and before 45 minutes.
  • after the passage of time includes a time point at which the time has passed and a time point after that time point.
  • 5 minutes after the time of bubble administration means 5 minutes and a time after 5 minutes from the time of bubble administration.
  • before the passage of time includes a time point at which the time has passed and a time point before that time point.
  • 48 hours or less from the time of administration of the bubbles means 48 hours after and before 48 hours from the time of administration of the bubbles.
  • less than the elapsed time does not include a time point that has elapsed, but includes a time point before that time point. For example, less than 60 minutes have passed since the time of administration of the bubbles means a time before 60 minutes have passed since the time of administration of the bubbles.
  • the administration of the bubbles to the mammal and the irradiation of the ultrasonic waves in step A1 be carried out at the same time, they do not have to be carried out at the same time. If not carried out simultaneously, it is preferable to irradiate the target region of the mammal with ultrasound after administering the bubble to the mammal.
  • the interval between bubble administration and ultrasound irradiation should be short, and may be before 60 minutes have elapsed from the time of bubble administration. It may be before 30 minutes have passed, it may be before 10 minutes have passed, it may be before 7 minutes have passed, it may be before 5 minutes have passed, it may be before 3 minutes have passed, and it may be before 1 minute has passed. It's good.
  • Step B when carrying out Step B after Step A1, the implementation interval between bubble administration and ultrasound irradiation is set so that the administration of the complex in Step B is carried out after the bubble administration and ultrasound irradiation in Step A1. It shall be. That is, the elapsed time from the time of bubble administration to the irradiation of ultrasound does not exceed the elapsed time from the time of bubble administration to complex administration.
  • step A1 of irradiating the ultrasound 5 minutes after the administration of the bubbles is performed, and 30 minutes after the time of administration of the bubbles, the complex is Step B of administering can be performed.
  • the administration of the complex in Step B may be based on the time of ultrasound irradiation.
  • the administration of the complex in step B is preferably performed after 5 minutes have elapsed from the time of ultrasound irradiation in step A1.
  • the complex may be administered in step B after 7 minutes, 10 minutes, or 15 minutes have elapsed from the time of ultrasonic irradiation in step A1, It may be after 20 minutes, it may be after 25 minutes, it may be after 30 minutes, it may be after 35 minutes, it may be after 40 minutes, It may be after 45 minutes, it may be after 50 minutes, it may be after 55 minutes, it may be after 60 minutes, it may be after 2 hours, It may be after 3 hours have elapsed.
  • the upper limit of the elapsed time from the time of ultrasound irradiation in step A1 for administration of the complex in step B may be before 48 hours have passed since the ultrasound irradiation time, and 36 hours have passed since the time of ultrasound irradiation. It may be before, it may be before 24 hours have passed, it may be before 12 hours have passed, it may be before 3 hours have passed, it may be before 60 minutes have passed, it may be less than 60 minutes have passed. , may be before 50 minutes have elapsed, or may be before 45 minutes have elapsed.
  • the administration of the complex in step B may be performed after 5 minutes and before 48 hours, or after 7 minutes and before 36 hours from the time of ultrasound irradiation in step A1. It may be after 10 minutes and before 24 hours, after 15 minutes and before 12 hours, after 15 minutes but before 3 hours, after 20 minutes but before 60 minutes. It may be after 20 minutes but less than 60 minutes, after 25 minutes but before 50 minutes, or after 25 minutes but before 45 minutes.
  • the administration of the complex in step B may be performed after 5 minutes have elapsed from the time of bubble administration in step A1 and before 48 hours have elapsed from the time of ultrasonic irradiation, and within 7 minutes from the time of bubble administration. It may be after 10 minutes but before 36 hours have passed from the time of ultrasound irradiation, or after 10 minutes after bubble administration but before 24 hours have passed since ultrasound irradiation, or after bubble administration. It may be after 15 minutes from the time of administration of the bubbles and before 12 hours have passed from the time of irradiation of ultrasound, or after 15 minutes after the time of administration of bubbles and before 3 hours have passed from the time of irradiation of ultrasound.
  • It may be after 20 minutes from the time of administration and before 60 minutes from the time of ultrasound irradiation, or it may be after 20 minutes from the time of bubble administration but less than 60 minutes from the time of ultrasound irradiation, It may be after 25 minutes from the time of bubble administration and before 50 minutes from the time of ultrasound irradiation, or it may be after 25 minutes from bubble administration and before 45 minutes from the time of ultrasound irradiation. good.
  • the administration of the complex in step B may be performed after 5 minutes and before 48 hours, and after 7 minutes and before 36 hours from the time of bubble administration and ultrasound irradiation in step A1. It may be after 10 minutes but before 24 hours, after 15 minutes but before 12 hours, after 15 minutes but before 3 hours, or after 20 minutes. It may be before 60 minutes have elapsed, it may be after 20 minutes but less than 60 minutes has elapsed, it may be after 25 minutes but before 50 minutes have elapsed, and it may be after 25 minutes but before 45 minutes have elapsed. It's okay.
  • Step B is performed after Step A1 has been described so far, Step A1 may be performed after Step B.
  • step A1 is performed after step B, from the viewpoint that the selectivity of delivery of the complex to the target site in step A1 can be improved, for example, in the method, the ultrasonic irradiation in step A1 is It is preferably carried out after 8 hours from the time of administration of the complex in the step B, more preferably carried out after 8 hours and before 72 hours, and preferably carried out after 12 hours and before 48 hours. More preferably, it is performed after 18 hours and before 36 hours.
  • the method may further include, after the step A1 and the step B, a step A2 of administering bubbles to the mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound.
  • a step A2 of administering bubbles to the mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound When the method further includes step A2, the selectivity of delivery of the complex to the target site can be further improved.
  • each step may be performed in the order of step A1, step B, and step A2, or each step may be performed in the order of step B, step A1, and step A2. It's okay.
  • Step A2 after Step B When carrying out Step A2 after Step B, the same conditions as those exemplified for carrying out Step A1 after Step B described above can be adopted.
  • step B when each step is performed in the order of step A1, step B, and step A2, the administration of the complex in step B is performed after 5 minutes have elapsed from the time of bubble administration in step A1, and the complex is administered in step A1.
  • An example of the case is a case in which the ultrasonic irradiation in step A2 is performed before 3 hours have elapsed from the time of irradiation of the ultrasound in step A2, and the irradiation of ultrasound in step A2 is performed after 8 hours have elapsed from the time of administration of the complex in step B.
  • the administration of bubbles and the irradiation of ultrasonic waves in step A2 can be carried out in the same manner as the method listed in step A1 above.
  • the bubble used in step A2 may be the same as or different from that used in step A1.
  • the ultrasonic wave used in step A2 may be the same as that used in step A1, or may be different.
  • the target area in step A2 may be the same as or different from the target area in step A1, but preferably the same.
  • the target region in step A2 preferably includes an area overlapping with the target region in step A1, preferably includes the head, more preferably includes the brain, and even more preferably includes the blood-brain barrier.
  • the complex includes a polymer and a substance that is complexed with the polymer.
  • the polymer in the complex is complexed with the substance, and when administered to a living body, has the role of controlling the internal dynamics of the substance.
  • a complex containing a polymer can have better stability in blood than the substance alone, and is suitable as a complex used in the method according to the embodiment.
  • a complex with excellent stability in blood can improve the delivery efficiency to the target site even if Step A1 is performed after Step B and there is a time difference between the implementation of Step B and Step A1. The effect is well exhibited.
  • the polymer may form a polymer micelle or may be in the form of a polymer vesicle.
  • the polymer in the complex is preferably biodegradable. Moreover, it is preferable that the polymer is biocompatible. Biocompatibility means that when administered to a living body, it does not or is unlikely to cause significant adverse effects or adverse effects such as strong inflammatory reactions or injury.
  • Biodegradability means the property of being able to be absorbed or decomposed within a living body.
  • the biodegradable biocompatible polymer is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and examples thereof include polyamino acids, polyesters, polynucleotides, polysaccharides, and the like.
  • a polymer is biodegradable means that at least a portion of the polymer is biodegradable. Therefore, at least one selected from polyamino acids, polyesters, polynucleotides, polysaccharides, etc., polyethylene glycol (PEG), acrylic resin (resin containing a structural unit derived from (meth)acrylic acid ester), polyacrylamide A block copolymer in which at least one selected from polyether, polyurethane, etc. is bonded also corresponds to biodegradable and biocompatible polymers.
  • biostable means that it can exist in a living body without being immediately absorbed or decomposed.
  • a polymer is biodegradable and biostable, it means that it can exist in a living body until it is absorbed or degraded in a living body.
  • biodegradable and biostable polymers can exist in vivo for a period of time after being administered to the organism and before being delivered to the target site.
  • a polymer is biostable means that at least a portion of the polymer is biostable. Therefore, at least one selected from polyamino acids, polyesters, polynucleotides, polysaccharides, etc., PEG, acrylic resin (resin containing a structural unit derived from (meth)acrylic acid ester), polyacrylamide, polyether, A block copolymer bonded with at least one selected from polyurethane and the like also corresponds to biostable and biocompatible polymers.
  • the polymer preferably contains a cationic polymer, more preferably a block copolymer in which a PEG block and a cationic polymer block are bonded, and a block copolymer in which a PEG block and a cationic polyamino acid block are bonded. It is even more preferable.
  • the cationic polymer examples include polymers having structural units derived from cationic monomers.
  • the cationic monomer is not particularly limited, and for example, a non-natural cationic amino acid (eg, a modified natural cationic amino acid) or a natural cationic amino acid can be used.
  • the natural cationic amino acid preferably has an amino acid side chain having a cationic group (eg, an amino group), and includes one or more natural cationic amino acids selected from lysine and ornithine.
  • Non-natural cationic amino acids include one or more modified natural amino acids selected from glutamic acid and aspartic acid modified with a cationic side chain.
  • Examples of the cationic side chain include groups having a 5-aminopentyl group, 4-aminobutyl group, 3-aminopropyl group, and 2-aminoethyl group, and in these groups, -CH 2 - -NH- may be substituted.
  • Cationic side chains also include -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 , -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 (sometimes referred to as diethyltriamine (DET)), -NH -CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 (sometimes referred to as triethyltetraamine (TET)), and -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 (sometimes referred to as tetraethylpentamine (TEP)).
  • DET diethyltriamine
  • TET triethyltetraamine
  • TEP tetraethylpentamine
  • Cationic amino acids may have their side chains modified with 2-iminothiolane or dimethyl 3,3'-dithiobis(propionimidate) (DTBP), for example, in order to increase the convenience of crosslinking. At least some or all of the amino acids contained in the polymer maintain cationic properties ⁇ .
  • DTBP 3,3'-dithiobis(propionimidate)
  • the "substance" complexed with the polymer includes at least one selected from the group consisting of proteins, viruses, vectors, inorganic particles, nucleic acids, vesicles, and low-molecular drugs; At least one selected from the group consisting of viruses, vectors, inorganic particles, nucleic acids, and low-molecular drugs is preferred.
  • the substance may be complexed with the polymer through a covalent bond. Details of each substance will be described later.
  • ternary complex As a preferable complex in the medicine of the embodiment, a complex (hereinafter referred to as (Sometimes referred to as “ternary complex”) will be explained below.
  • ternary system means that it includes at least three components: a polymer having a boronic acid group, a compound having a diol structure, and a substance to be complexed with a bond.
  • the ternary complex may further contain components that do not fall under these three components.
  • the ternary complex has excellent properties such as excellent retention in blood and pH responsiveness, and is suitable as a complex used in the method according to the embodiment.
  • the ternary complex itself has improved selectivity of delivery to the brain, and by being used in the method according to the embodiment of irradiating ultrasound to the brain as a target region, The selectivity of delivery to the brain can be further improved.
  • the effect of improving the selectivity of delivery is very effectively achieved when step B is performed after step A1 and a time lag is provided between the implementation of step A1 and step B. be done.
  • a possible reason for this is that the ternary complex is likely to dissociate due to the interaction between the compound having a diol structure and the bubble.
  • interaction between the bubbles and the ternary complex can be prevented, and the original function of the ternary complex can be better exerted. It is presumed that this is because it is possible.
  • a ternary complex is a combination of a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure, and a substance that forms a complex with the combination (hereinafter sometimes referred to as a "complex element").
  • the polymer may be a biocompatible polymer.
  • the ternary complex includes a conjugate in which a biocompatible polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure are bound together, and a substance that is complexed with the conjugate.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration of a ternary complex.
  • the ternary complex 1 includes a conjugate 10 and a substance 40 that is complexed with the conjugate 10.
  • the substance 40 complexed with the conjugate 10 includes at least one selected from the group consisting of proteins, viruses, vectors, inorganic particles, nucleic acids, vesicles, and low-molecular drugs; At least one selected from the group consisting of particles, nucleic acids, and low-molecular drugs is preferred.
  • an AAV ternary complex can be exemplified as an embodiment of the ternary complex. Assuming a complex between the conjugate and a protein constituting the AAV capsid, the AAV ternary complex can be explained as a protein complex as follows.
  • the protein complex of the embodiment may include a protein and a conjugate in which a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure are bound.
  • diol structure refers to a structure in which two hydroxyl groups are bonded to different carbon atoms, and may be a structure in which two hydroxyl groups are bonded to adjacent carbon atoms.
  • the compound having a diol structure may be an aliphatic compound or an aromatic compound.
  • the protein complex 1 of the embodiment includes the conjugate 10 and the protein 4.
  • the conjugate 10 is a combination of a polymer 2 having a boronic acid group and a compound 3 having a diol structure.
  • a diol structure represented by the following formula (10a) and a boronic acid group represented by the following formula (10b) can form a boronic acid diol bond represented by the following formula (10c).
  • the conjugate 10 in the composite 1 of the embodiment may be a conjugate in which a polymer 2 having a boronic acid group and a compound 3 having a diol structure form a boronic acid diol bond.
  • Compound 3 having a diol structure forms a conjugate 10 with a polymer 2 having a boronic acid group, and also binds with a complex element 40 such as a protein 4 to form a ternary complex, as shown in FIG. 1A. can be formed.
  • Compound 3 having a diol structure and protein 4 are thought to be able to bond through hydrophobic interactions and/or hydrogen bonds, and the compound 3 and protein 4 (complex element 40) can be bonded together without chemically modifying protein 4 (complex element 40). It is possible to embody it.
  • a polymer having a boronic acid group is added to the protein 4 (complex element 40) via the compound 3 having a diol structure (that is, via the portion of the conjugate 10 derived from the compound 3 having a diol structure). It looks like 2 has been added. From this, the ternary complex 1 can form a complex with the conjugate 10 without chemically modifying complex elements such as proteins.
  • the ternary complex can take a form in which a complex element such as a protein is the core, and the binders are arranged around it like a shell. More specifically, it is a form in which a complex element such as a protein is used as a core, a part derived from a compound having a diol structure is arranged around it as part of the conjugate, and a polymer part is further arranged on the outside. can be taken. Therefore, since the composite element is encapsulated and protected by the conjugate, involvement of the composite element such as protein in unintended biological reactions can be suppressed. An example of an unintended biological reaction is an immune reaction.
  • the polymer 2 having a boronic acid group and the compound 3 having a diol structure combine to form a boronic acid diol bond.
  • the acid group and diol structure may not be included.
  • the boronic acid diol bond may be a reversible covalent bond.
  • the bond between the boronic acid group and the diol structure is reversible depending on the pH condition, and the boronic acid diol bond dissociates when the pH shifts to low, forming the diol structure (10a) and the boronic acid group (10b) again. It can be.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing an example of the structure of a ternary complex in a living body.
  • the pH in blood is around 7.4, and the pH inside cells (particularly in acidic organelles such as endosomes and lysosomes) is around 5.5.
  • the ternary complex 1 forms a complex with the conjugate 10 and the protein 4 (complex element 40), which improves blood retention and blood stability. can be done.
  • the boronic acid diol bond dissociates in cells (pH approximately 5.5) and around tumors (pH approximately 6.6), and the polymer 2 having a boronic acid group is released.
  • protein 4 (complex element 40) is released. Thereby, the protein 4 (complex element 40) can be brought into a state where its original function can be easily exhibited.
  • the ternary complex can have pH responsiveness.
  • the pH responsiveness of a ternary complex refers to the pH responsiveness of a compound 3 having a diol structure and a high This refers to the property that the bond with molecule 2 dissociates.
  • the pH responsiveness is a property in which the bond between the compound 3 having a diol structure and the polymer 2 having a boronic acid group of the bond forming the ternary complex dissociates as the pH decreases. You can.
  • the ternary complex can be ATP-responsive.
  • the ATP responsiveness that the ternary complex may have means that as the surrounding ATP concentration increases, the diol structure of the bond 10 constituting the ternary complex increases. It refers to the property that the bond between compound 3 and polymer 2 having a boronic acid group dissociates. Because the ternary complex has ATP responsiveness, in the blood (pH approximately 7.4), the ternary complex forms a complex with the conjugate 10 and the protein 4 (complex element 40), Blood retention and blood stability can be improved.
  • the boronic acid diol bond is dissociated in the cytoplasm, and the polymer 2 having the boronic acid group is detached, and the protein 4 (complex element 40) is released. Thereby, the protein 4 (complex element 40) can be brought into a state where its original function can be easily exhibited.
  • the above bond and its dissociation can be measured, for example, by the alizarin red method.
  • the above-mentioned bond and its dissociation can be evaluated, for example, by measuring the particle diameter of composite particles (including those in which some or all of the components of the composite are dissociated) under different pH environments. I can do it. If it is confirmed that the particle size of the composite particles is smaller under a lower pH condition than under a certain pH condition, then under the low pH condition, the compound 3 having a diol structure of the conjugate and the boronic acid group are The bond with polymer 2 has been dissociated, and it can be determined that the ternary complex has pH responsiveness. Confirmation of the particle size of the composite particles can be performed by a known method, such as fluorescence correlation spectroscopy or dynamic light scattering.
  • the particle diameter of the composite particles determined by fluorescence correlation spectroscopy in this specification is the arithmetic mean diameter based on the number of particle diameters determined using the Einstein-Stokes equation.
  • the particle diameter of the composite particles determined by the dynamic light scattering method in this specification is the arithmetic mean diameter based on the number of particle diameters determined using the Einstein-Stokes equation.
  • Whether or not a ternary complex has pH responsiveness can be determined, for example, based on a value (for example, an average value) analyzed for a plurality of ternary complexes.
  • the ternary complex is such that the complex element and the binder form a complex at pH 7.4, for example. It is preferable to have pH responsiveness such that the bond between the compound 3 having a diol structure and the polymer 2 having a boronic acid group dissociates at a pH of less than 6.6, 5.5 or less.
  • the ternary complex is such that the protein and the binder form a complex at a pH of 7.4, for example, at a pH of less than 7.4, It is preferable to have pH responsiveness such that the bond between the compound 3 having the diol structure and the polymer 2 having a boronic acid group dissociates at pH 6.6 or lower, pH 5.5 or lower, etc.
  • the ternary complex can be compared with a higher pH condition (e.g. pH 7.4) at a pH below 7.4, at a pH 6.6 or below, at a pH 5.5 or below, and a reduction in particle size can be confirmed.
  • a higher pH condition e.g. pH 7.4
  • pH below 7.4 at a pH below 7.4
  • a pH 6.6 or below at a pH 5.5 or below
  • a reduction in particle size can be confirmed.
  • a higher pH condition e.g. pH 7.4
  • the pH environment in blood is known to be about pH 7.4, the pH environment around tumors is known to be about pH 6.6, and the pH environment inside cells is about pH 5. It is known that 5.
  • a ternary complex with pH responsiveness that can confirm a decrease in particle size at a pH of less than 7.4 compared to a pH of 7.4 or above forms a ternary complex in the blood, resulting in improved retention and blood retention in the blood. It has excellent intermediate stability, and at the delivery destination of complex elements such as proteins such as around tumors and inside cells, the ternary complex dissociates and releases proteins, etc. function is demonstrated.
  • a ternary complex with pH responsiveness that can confirm a decrease in particle size at pH 6.6 or below compared to pH 7.4 or above forms a ternary complex in the blood, improving blood retention and blood retention. It has excellent intermediate stability, and the ternary complex dissociates and releases complex elements such as proteins around tumors and within cells, so it is possible to more effectively release the original complex elements such as proteins around tumors and within cells. function can be demonstrated.
  • the pH-responsive ternary complex which shows a decrease in particle size at pH 5.5 or lower compared to pH 7.4 or higher, forms a complex in the blood and improves blood retention and blood stability. Since the complex dissociates within cells and complex elements such as proteins are released, complex elements such as proteins can more effectively exert their original functions within cells.
  • the pH related to the pH responsiveness of the ternary complex is not limited to those exemplified above.
  • the bonding and dissociation between the compound 3 having a diol structure and the polymer 2 having a boronic acid group in the bonded body and the confirmation of the above particle size are determined as appropriate depending on the environment in which the ternary complex is used. be able to.
  • the degree of pH responsiveness under the delivery environment (for example, the degree of reduction in particle size of the ternary complex) can be arbitrarily adjusted by adjusting the pKa of the boronic acid group related to pH responsiveness. It is. Furthermore, even if the degree of pH responsiveness (e.g., the degree of particle size reduction of the ternary complex) under the delivery environment is poor, the usefulness of the present ternary complex may be negated. It's not like that. Rather, such a ternary complex is thought to be able to exhibit sustained release properties of complex elements such as proteins, and may be suitably used for long-term substance delivery.
  • the average particle diameter of the composite is, for example, preferably 5 nm or more and 200 nm or less, more preferably 10 nm or more and 150 nm or less, and even more preferably 15 nm or more and 100 nm or less.
  • the particle size of the complex can be measured by dynamic light scattering (DLS) or fluorescence correlation spectroscopy (FCS).
  • DLS dynamic light scattering
  • FCS fluorescence correlation spectroscopy
  • the tumor accumulation property of the complex is thought to be exerted by selective accumulation in tumors utilizing the enhanced permeability and retention effect (EPR effect) of tumors, which is the selective accumulation in tumors that takes advantage of the enhanced permeability and retention effect (EPR effect). Achieve better anti-tumor efficacy through more effective delivery.
  • EPR effect enhanced permeability and retention effect
  • the ratio of the conjugate 10 and the composite element 40 contained in the ternary complex is not particularly limited, but for example, if one molecule of the composite element is complexed with one or more conjugates. may be complexed with two or more conjugates, may be complexed with 5 or more conjugates, and may be complexed with 1 to 100 conjugates. It may be complexed with 2 to 50 conjugates, or it may be complexed with 5 to 20 conjugates.
  • the ratio of conjugate 10 and protein 4 contained in the complex is not particularly limited, but for example, one or more conjugates per protein molecule. It may be complexed with 2 or more conjugates, it may be complexed with 5 or more conjugates, and it may be complexed with 1 to 100 conjugates. It may be complexed, it may be complexed with 2 to 50 conjugates, it may be complexed with 5 to 20 conjugates.
  • the ternary complex it is possible to form a complex with the conjugate without chemically modifying complex elements such as proteins, and the retention in blood is improved by polymerizing the conjugate with polymers. has been done.
  • the conjugate is a combination of a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure, and has pH responsiveness such that the conjugate dissociates depending on the pH environment of the target site. Therefore, ternary complexes have excellent retention in blood, and are expected to selectively dissociate at the intended delivery destination, resulting in the expression of functions of complex elements such as proteins. It is something like that.
  • Compound 3 having a diol structure forms a bond with a polymer having a boronic acid group, and also forms a complex with a complex element such as a protein, and functions as a mediator between the two. Contributes to the formation of atomic complexes.
  • the compound having a diol structure according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has one or more diol structures in the molecule, and from the viewpoint of bond stability, it is preferable to use a compound having a catechol structure and a galloyl structure in the molecule. It is preferable to have one or more selected structures.
  • the compound has a catechol structure and/or a galloyl structure, it is preferable because the hydrophobic interaction with the benzene ring in the structure further promotes complex formation with a complex element such as a protein.
  • the catechol structure a structure represented by the following formula (3a) can be exemplified.
  • a structure represented by the following formula (3b) can be exemplified.
  • the galloyl structure represented by the following formula (3b) is preferable because the formation of a complex with a complex element such as a protein is more facilitated by hydrogen bonding with a hydroxyl group.
  • the number of diol structures (for example, a structure in which two or three hydroxyl groups are bonded to adjacent carbon atoms, specific examples are a catechol structure, a galloyl structure, etc.) of the compound 3 according to the present embodiment is 1 or more. , may be 2 or more, and may be 5 or more.
  • the upper limit of the number of diol structures in the compound according to the present embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 30 or less, 15 or less, or 13 or less.
  • the number of diol structures possessed by Compound 3 according to the present embodiment may be an integer of 1 to 30, an integer of 2 to 15, or an integer of 5 to 13, for example.
  • compound 3 has multiple (two or more) diol structures, so even if the bond in one diol structure dissociates, the other diol structure can bond. .
  • the larger the number of diol structures in the compound having a diol structure according to the present embodiment the greater the apparent bonding strength between the compound having a diol structure and the polymer having a boronic acid group. do.
  • the above bonding strength between a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure can be measured by, for example, the alizarin red method.
  • Examples of the compound having the diol structure include those corresponding to polyphenols.
  • Examples of polyphenols include aromatic hydrocarbons having a structure in which two or more hydrogen atoms are substituted with hydroxyl groups. It is known that natural polyphenols are produced by plants.
  • the polyphenols include gallic acid, catechins (catechin and its derivatives), epicatechins (epicatechin and its derivatives), proanthocyanidins, anthocyanidins, galloylated catechins (galloylated catechins and its derivatives), flavonoids, and isoflavonoids. , neoflavonoids, flavones, tannins, tannic acid, and derivatives thereof.
  • the compound having a diol structure is preferably at least one selected from the group consisting of tannic acid, gallic acid, and derivatives thereof.
  • examples of the above derivatives include compounds having a diol structure in which one or more hydrogen atoms or groups are substituted with other groups (substituents).
  • a hydrogen atom may be added or removed.
  • the substituent include a hydroxyl group, an amino group, a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and the like.
  • Examples of the monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, and the like.
  • Examples of the halogen atom include a fluorine atom and a chlorine atom.
  • the polymer may be a biocompatible polymer.
  • a biocompatible polymer refers to a polymer that does not or is unlikely to cause significant adverse effects or adverse effects such as strong inflammatory reactions or injury when administered to a living body.
  • the biocompatible polymer having a boronic acid group is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • examples include resins containing boronic acid groups), polyamino acids, polyvinylamine, polyallylamine, polynucleotides, polyacrylamides, polyethers, polyesters, polyurethanes, polysaccharides, copolymers thereof, and the like into which boronic acid groups are introduced.
  • the biocompatible polymer having a boronic acid group may partially have any group introduced during its synthesis process. Examples of such groups include a portion of a polymerization initiator.
  • the degree of dispersion (Mw/Mn) of the polymer is preferably 1.0 or more and less than 2.0, more preferably 1.0 to 1.5, and even more preferably 1.0 to 1.3. In order for the ternary complex to more effectively exhibit excellent tumor accumulation properties, it is preferable that the degree of dispersion of the polymer is within the above range.
  • the number average molecular weight of a polymer can be a value calculated from the ratio of peak integral values in a 1 H NMR spectrum.
  • the calculation method is to calculate the degree of polymerization of the monomer from the ratio of the peak integral value of the structure derived from the initiator present at the end of the polymer chain and the peak integral value of the structure derived from the monomer in the calculation target part, and calculate the degree of polymerization.
  • the number average molecular weight of the polymer before boronic acid groups are introduced can be calculated.
  • the number average molecular weight of a polymer having a boronic acid group a value calculated from the ratio of peak integral values in a 1 H NMR spectrum can be employed.
  • the calculation method is to calculate the number of bonds of boronic acid groups from the ratio of the peak integral value of the structure derived from the initiator present at the end of the polymer chain and the peak integral value of the structure derived from the boronic acid group in the calculation target part. However, it can be calculated by adding the total molecular weight of the structure derived from the bonded boronic acid groups to the number average molecular weight of the polymer chain.
  • the polymer having a boronic acid group preferably has a number average molecular weight (Mn) calculated by 1 H NMR of 2,000 to 200,000, for example, it may be 5,000 to 100,000, It may be from 10,000 to 50,000, or from 12,000 to 45,000.
  • Mn number average molecular weight
  • the retention of the ternary complex in the blood and the accumulation in tumor tissue can be moderately improved, and it can also be used in normal tissues such as the liver. It can prevent the accumulation of As a result, complex elements such as proteins can be efficiently delivered to tumor tissues.
  • the tumor accumulation ability of the ternary complex is thought to be exerted by selective accumulation in tumors utilizing the enhanced vascular leakiness of tumors, that is, the enhanced permeability and retention effect (EPR effect). Achieve better antitumor effects by selective delivery of .
  • the polymer having a boronic acid group may form a polymer micelle or may be in the form of a polymer vesicle.
  • the polymer having boronic acid groups is biodegradable.
  • Biodegradability means the property of being able to be absorbed or decomposed within a living body.
  • the biodegradable biocompatible polymer is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and examples thereof include polyamino acids, polyesters, polynucleotides, polysaccharides, and the like.
  • a polymer having a boronic acid group is biodegradable
  • block copolymers of polyamino acids, polyesters, polynucleotides, polysaccharides, etc., and PEG, acrylic resins (resins containing structural units derived from (meth)acrylic esters), polyacrylamides, polyethers, polyurethanes, etc. Also falls under the category of biodegradable and biocompatible polymers.
  • the polymer having a boronic acid group may have a first biocompatible polymer chain and a second biocompatible polymer chain.
  • the first biocompatible polymer chain and the second biocompatible polymer chain are different, and the biocompatible polymer consists of a block of the first biocompatible polymer chain and a second biocompatible polymer chain. It can be provided as a block copolymer containing a block of biocompatible polymer chains.
  • the biocompatible polymer according to this embodiment can further include another polymer chain in addition to the first biocompatible polymer chain and the second biocompatible polymer chain.
  • a "block copolymer” is a polymer in which multiple types of blocks (partial components in which the same type of structural units are repeatedly bonded) are bonded.
  • the number of blocks constituting the block copolymer may be two or three or more.
  • Either one of the first biocompatible polymer chain and the second biocompatible polymer chain is preferably polyethylene glycol (PEG) from the viewpoint of excellent biocompatibility and versatility.
  • PEG polyethylene glycol
  • Either one of the first biocompatible polymer chain and the second biocompatible polymer chain is a polyamino acid from the viewpoint of being biocompatible and having an excellent balance between biostability and biodegradability. It is preferable.
  • the first biocompatible polymer chain is polyethylene glycol
  • a combination in which the second biocompatible polymer chain is a polyamino acid is preferred.
  • the method for producing a biocompatible polymer containing a first biocompatible polymer chain and a second biocompatible polymer chain is not particularly limited.
  • a first biocompatible polymer chain is synthesized by a known polymerization reaction, and then a monomer of a second biocompatible polymer chain is polymerized into the first biocompatible polymer chain. can be manufactured.
  • the polymer chains obtained by the polymerization reaction may each be in the state of a precursor (for example, one having a protecting group), and the polymer chains obtained by the polymerization reaction may be in the form of a conventional one selected by a person skilled in the art for the precursor obtained by the polymerization reaction. Processing may be performed to produce a first biocompatible polymer chain and a second biocompatible polymer chain.
  • the first biocompatible polymer chain or its precursor, provided in advance as a polymer, and the second biocompatible polymer chain or its precursor can be combined by a known reaction.
  • the two may be bonded by utilizing bonding between reactive functional groups.
  • the appropriate treatment is performed in the same manner as above to produce a biocompatible polymer containing a first biocompatible polymer chain and a second biocompatible polymer chain. be able to.
  • the polymer in the ternary complex has a boronic acid group.
  • the boronic acid group may have the structure shown by the above formula (10b), and is said to be capable of efficiently forming a boronic acid diol bond even under near-neutral pH conditions such as in an in vivo environment. From this point of view, it is preferable that the boronic acid group is a phenylboronic acid group which may have a substituent or a pyridylboronic acid group which may have a substituent. Regarding the phenylboronic acid group and the pyridylboronic acid group, those disclosed in previous reports (WO2013/073697, JP2018-142115, etc.) can also be illustrated and cited.
  • the boronic acid group is phenylboron represented by the following general formula (I) from the viewpoint that it can more efficiently form a boronic acid diol bond and can more easily exhibit the above pH responsiveness. It is preferably an acid group or a pyridylboronic acid group represented by the following general formula (II).
  • X represents a halogen atom or a nitro group
  • n a is an integer from 0 to 4. * represents a bond.
  • the halogen atom of X is an element belonging to Group 17 in the periodic table, such as F, Cl, Br, I, etc., and F is preferable.
  • the phenylboronic acid group represented by general formula (I) is preferably a group represented by general formula (I-1) or general formula (I-2) below.
  • the pyridylboronic acid group represented by general formula (II) is preferably a group represented by general formula (II-1) below.
  • the group represented by general formula (I-1) is preferably a group represented by the following general formula (I-1-1), and the group represented by general formula (I-2) is preferably a group represented by the following general formula (I-1-1).
  • a group represented by general formula (I-2-1) is preferred.
  • the group represented by the general formula (II-1) is preferably a group represented by the following general formula (II-1-1).
  • one or more boronic acid groups may be introduced into the polymer, two or more boronic acid groups may be introduced, or five or more boronic acid groups may be introduced into the polymer.
  • the upper limit of the number of boronic acid groups in the polymer in the ternary complex is not particularly limited, but may be, for example, 1000 or less, 100 or less, or 50 or less. .
  • the number of boronic acid groups possessed by the polymer in the ternary complex may be, for example, an integer of 1 to 1000, an integer of 2 to 100, or an integer of 5 to 50. It is preferable that the number is greater than or equal to the lower limit because the boronic acid groups can effectively form a bond.
  • the polymer having a boronic acid group can be obtained by introducing a boronic acid group into a polymer.
  • the boronic acid group can be introduced anywhere in the polymer.
  • the boronic acid group may be introduced into either or both of the first biocompatible polymer chain and the second biocompatible polymer chain.
  • a boronic acid group may be introduced by utilizing the bond between mutually reactive functional groups of a polymer and a "compound having a boronic acid group".
  • the reactive functional group may be one that the polymer originally has, or one that has been modified or introduced.
  • a compound having a boronic acid group may be bonded to a functional group of a polymer, and may be bonded to a functional group of a first biocompatible polymer chain and/or a second biocompatible polymer chain. You may.
  • a compound having a boronic acid group may be bonded to a functional group of a side chain of a polymer, and a compound having a boronic acid group may be bonded to a functional group of a side chain of a first biocompatible polymer chain and/or a second biocompatible polymer chain. It may also be bonded to a functional group.
  • the boronic acid group may be introduced into the side chain of the polymer via a divalent linking group.
  • the divalent linking group include an amide bond, a carbamoyl bond, an alkyl bond, an ether bond, an ester bond, a thioester bond, a thioether bond, a sulfonamide bond, a urethane bond, a sulfonyl bond, a thymine bond, a urea bond, and a thiourea bond.
  • the divalent linking group include an amide bond, a carbamoyl bond, an alkyl bond, an ether bond, an ester bond, a thioester bond, a thioether bond, a sulfonamide bond, a urethane bond, a sulfonyl bond, a thymine bond, a urea bond, and a thiourea bond.
  • the polymer to which the boronic acid group is introduced is preferably a cationic polymer, more preferably one having a cationic group, and more preferably a cationic polyamino acid, with the side chain More preferably, it is a polyamino acid having a cationic group. Even when a boronic acid group is introduced into the side chain of a polymer, the cationic group in the side chain that remains without the boronic acid group is combined with the anionic group represented by the above formula (10c). The interaction can stabilize the binding of the conjugate.
  • the polymer in the ternary complex may have a boronic acid group and a cationic group, and either one of the first biocompatible polymer chain and the second biocompatible polymer chain Or both may have a boronic acid group and a cationic group.
  • the molar ratio of the boronic acid group to the cationic group may be from 10:1 to 1:10, and may be 10:1 to 1:10. :3 to 3:1 and may be 10:8 to 8:10.
  • the above cationic group is preferably an amino group.
  • the amino group coordinates with the boron of the boronic acid in an aqueous medium, thereby making it possible to further stabilize the bond of the conjugate.
  • biocompatible polymer chain having an amino group in the molecule examples include polyamino acids, polyacrylamide, polyvinylamine, polyallylamine, etc., and polyamino acids are preferred.
  • the polyamino acid is preferably a cationic polyamino acid, more preferably has a cationic group in its side chain, and even more preferably has an amino group in its side chain.
  • the amino group may be an amino group protected with a protecting group.
  • the compound having a boronic acid group is preferably one having a carboxyl group from the viewpoint of bond stability with the amino group and ease of synthesis.
  • An amide bond is formed between the amino group of the biocompatible polymer into which the boronic acid group is to be introduced and the carboxyl group of the compound containing the boronic acid group, and the boronic acid group is introduced into the biocompatible polymer. can be done.
  • the formed amide bond also has the effect of lowering the apparent pKa of the boronic acid group.
  • Examples of compounds having a boronic acid group and a carboxyl group include 4-carboxy-phenylboronic acid, 3-carboxy-4-fluorophenylboronic acid, 4-carboxy-2-fluorophenylboronic acid, 4-carboxy-3- Fluorophenylboronic acid (FPBA), 3-carboxy-4-chlorophenylboronic acid, 4-carboxy-2-chlorophenylboronic acid, 4-carboxy-3-chlorophenylboronic acid, etc. can be used.
  • 4-carboxy-phenylboronic acid 3-carboxy-4-fluorophenylboronic acid
  • 4-carboxy-2-fluorophenylboronic acid 4-carboxy-3- Fluorophenylboronic acid (FPBA)
  • FPBA 4-carboxy-3- Fluorophenylboronic acid
  • 4-carboxy-2-chlorophenylboronic acid 4-carboxy-3-chlorophenylboronic acid, etc
  • a biocompatible polymer chain having an amino group and a compound having a boronic acid group and a carboxyl group are combined in the presence of a condensing agent such as DMT-MM.
  • the condensation reaction may be carried out below.
  • the protecting group is deprotected by a known reaction to obtain a biocompatible polymer chain having an amino group, and then condensation is performed in the same manner. can be reacted.
  • boronic acid group may be introduced only into either the first biocompatible polymer chain or the second biocompatible polymer chain.
  • boronic acid groups can be introduced into the second biocompatible polymer chain.
  • a biocompatible polymer 2 having boronic acid groups is composed of a second biocompatible polymer chain 22 having boronic acid groups and a first biocompatible polymer chain 21 having no boronic acid groups.
  • the second biocompatible polymer chain may have a side chain, and a boronic acid group may be introduced into the side chain of the second biocompatible polymer chain.
  • An example of the polymer having a boronic acid group according to the present embodiment includes a polymer having a structure represented by the following general formula (1) or (1-1).
  • A represents the first biocompatible polymer chain
  • L represents the linker portion
  • B represents the second biocompatible polymer chain having a boronic acid group. (Represents a polymer chain.)
  • the linker portion is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, and preferably a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. More preferably, it is an alkylene group.
  • Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, and a pentamethylene group.
  • the second biocompatible polymer chain is preferably a polyamino acid, more preferably a cationic polyamino acid.
  • B in the above general formula (1) or (1-1) is The following are preferred.
  • B represents the second biocompatible polymer chain having a boronic acid group, and the second biocompatible polymer chain has a repeating structure represented by (b2) below or (b1). It is preferable to include a repeating structure represented by (b2) and a repeating structure represented by (b2).
  • R 1 represents an amino acid side chain
  • R2 has the boronic acid group introduced into the amino acid side chain
  • n represents the total number of (b1) and (b2)
  • n is an integer from 1 to 1000
  • m is an integer from 1 to 1000 (however, m ⁇ n)
  • nm is 2 or more
  • a plurality of R 1 may be the same or different from each other
  • m is 2 or more
  • a plurality of R 2 may be the same or different from each other.
  • amino acids from which the amino acid side chains in R 1 and R 2 are derived are preferably naturally occurring amino acids, such as valine, leucine, isoleucine, alanine, glycine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, methionine, cysteine, serine, threonine, Examples include glutamine, asparagine, lysine, arginine, histidine, aspartic acid, glutamic acid, and proline.
  • Amino acid side chain is used in the usual sense in the art and refers to structures other than amino groups and carboxy groups that participate in the amide bond of polypeptides.
  • glycine is a hydrogen atom
  • alanine is a hydrogen atom
  • alanine is a hydrogen atom. It is a methyl group, and in the case of valine, it is an isopropyl group.
  • the sequences of (b1) and (b2) may be random.
  • m represents the total number of (b2) in the second biocompatible polymer chain
  • nm represents the total number of (b1) in the second biocompatible polymer chain.
  • nm may be 0 (that is, the second biocompatible polymer chain may have only (b2) into which a boronic acid group is introduced among (b1) and (b2). good.).
  • the second biocompatible polymer chain may consist of a repeating structure represented by (b2) above, or a repeating structure represented by (b1) and a repeating structure represented by (b2). .
  • amino acid side chain of R 1 and the amino acid side chain of R 2 may be the same or different.
  • n is an integer of 1 to 1000, may be an integer of 10 to 500, or may be an integer of 15 to 100. It is preferable that the value of n is within the above range, since the value of the molecular weight of the second biocompatible polymer chain is suitable.
  • m is an integer of 1 to 1000, may be an integer of 3 to 100, or may be an integer of 5 to 50. It is preferable that the value of m is equal to or greater than the lower limit because the effect of forming a bond by the boronic acid group is well exhibited.
  • the manner of introducing the boronic acid group into the polyamino acid is not particularly limited, but preferably the amino acid side chain of the polyamino acid is bonded to a compound having a boronic acid group.
  • a method for bonding a compound having a boronic acid group to the amino acid side chain of a polyamino acid is to form an amide bond with the carboxyl group of the aspartic acid side chain or glutamic acid side chain, or a disulfide bond with the thiol group of the cysteine side chain. Examples include methods.
  • the second biocompatible polymer chain has an amino group in the side chain
  • the amino group coordinates with the boron of the boronic acid in an aqueous medium and prevents the bonding of the conjugate.
  • a method in which an amide bond is formed between an amino acid side chain having an amino group and a carboxyl group of a compound having a boronic acid group and a carboxyl group is preferred because it can further stabilize the reaction.
  • the amino acid side chain having an amino group may be the amino group of a natural amino acid side chain such as a lysine side chain, an arginine side chain, an asparagine side chain, or a glutamine side chain, and any amino acid side chain may have an amino group.
  • the lysine side chain is preferable from the viewpoint of biocompatibility and the like.
  • the repeating structure represented by the above formula (b2) preferably includes a structure in which a boronic acid group is introduced into an amino acid side chain in which R 2 has a cationic group, and R 2 has an amino group. It is more preferable to include as a structural unit a structure in which a boronic acid group is introduced into the amino acid side chain of R 2 , and R 2 is a structural unit in which a boronic acid group is introduced into the lysine side chain. is even more preferable.
  • the repeating structure represented by the above formula (b1) preferably includes a structure in which R 1 is an amino acid side chain having a cationic group as a constituent unit, and R 1 is an amino group It is more preferable to include a structure in which R 1 is an amino acid side chain having a lysine side chain as a structural unit, and it is even more preferable to include a structure in which R 1 is a lysine side chain as a structural unit.
  • the first biocompatible polymer chain is preferably polyethylene glycol.
  • the structure represented by the above general formula (1) is the following general formula ( The structure represented by 1-2) is preferred.
  • l is an integer from 1 to 1500
  • B represents a second biocompatible polymer chain having a boronic acid group
  • the second biocompatible polymer chain is a repeating compound represented by the following formula (b2). structure, or includes a repeating structure represented by formula (b1) and a repeating structure represented by formula (b2).
  • l is an integer of 1 to 1500, may be an integer of 10 to 1000, or may be an integer of 100 to 500.
  • the substance to be complexed with the polymer in the complex is not particularly limited and may be any substance as long as it can be complexed with the polymer.
  • the substance complexed with the binder in the ternary complex is not particularly limited, and may be any substance as long as it can be complexed with the binder to form a ternary complex.
  • a substance to be complexed with a conjugate in a ternary complex, can be complexed with the conjugate via a moiety derived from a compound having a diol structure of the conjugate.
  • the fact that a certain substance can be complexed with a conjugate via a moiety derived from the compound having a diol structure in the conjugate means that, for example, in a composition containing the substance and a compound having a diol structure, both This can be preliminarily confirmed by the fact that it is possible to form a ternary complex.
  • the protein in a composition containing a protein and a polyphenol, if both can form a ternary complex, the protein may be complexed with the conjugate via the polyphenol-derived portion of the conjugate. expensive.
  • Composite formation can be determined by the fact that the particle size of the particles contained in the composition has become larger than the particle size of the substance alone.
  • the ability of a certain substance to form a complex with a conjugate can be evaluated, for example, by confirming that, in a composition containing the substance and the conjugate, both can form a ternary complex. Formation of a ternary complex can be determined by the fact that the particle size of the particles contained in the composition has become larger than the particle size of the substance alone.
  • the size of the substance complexed with the polymer or the binder is not particularly limited, but as an example, the particle size of the substance may be 500 nm or less, and 0.1 nm or more and 500 nm or less. Generally, the thickness may be 0.2 nm or more and 100 nm or less, and may be 0.3 nm or more and 50 nm or less. Particle size can be measured by dynamic light scattering (DLS) or fluorescence correlation spectroscopy (FCS).
  • DLS dynamic light scattering
  • FCS fluorescence correlation spectroscopy
  • An example of the substance that is complexed with the polymer or the conjugate is at least one selected from the group consisting of proteins, viruses, vectors, inorganic particles, nucleic acids, vesicles, and low-molecular drugs.
  • a substance included in the concept illustrated here may be included in a plurality of the above concepts.
  • the protein in the complex is not particularly limited, and may be any protein as long as it can form a complex by complexing with the polymer or the conjugate.
  • the protein in the complex is preferably a physiologically active protein.
  • the physiologically active protein preferably has a pharmacological action and preferably includes a protein-type drug.
  • Protein-type drugs are drugs whose active ingredients are proteins or components containing proteins as constituents, such as antibody drugs such as Herceptin, Avastin, and Cyramza, various enzymes such as hyaluronidase, insulin, cytokines, interferon, and viruses.
  • antibody drugs such as Herceptin, Avastin, and Cyramza
  • various enzymes such as hyaluronidase, insulin, cytokines, interferon, and viruses.
  • examples include vectors.
  • viral vectors include those containing adeno-associated virus (AAV).
  • protein is a concept that includes peptides.
  • a suitable example of the peptide is a membrane-permeable peptide.
  • ternary complexes have improved selectivity for delivery to the brain and can exhibit tumor accumulation, so protein-based drugs in ternary complexes have a therapeutic effect on brain diseases or Preferably, it has an antitumor effect.
  • protein-type drugs examples include antibody drugs, interferons, viral vectors, and the like.
  • the virus in the complex is not particularly limited, and may be any virus as long as it can be complexed with the polymer or the conjugate to form a complex. Since the complex can be suitably used for in vivo drug delivery, the virus in the complex is preferably a therapeutic virus used as a viral vector for disease treatment (viral therapy). Disease treatment here also includes gene therapy.
  • ternary complexes have improved selectivity for delivery to the brain and can exhibit tumor accumulation, so viruses in ternary complexes may be used to treat brain diseases or cancer. More preferably, it is a therapeutic virus.
  • the therapeutic virus may include a viral vector containing a nucleic acid having a pharmacological effect, a nucleic acid encoding a protein having a pharmacological effect, or a nucleic acid for genetic modification. There may be.
  • a therapeutic virus may contain a nucleic acid introduced for the treatment of a disease, or may contain a nucleic acid introduced for the treatment of a brain disease or cancer.
  • the nucleic acid may include an operably linked promoter sequence to express the sequence contained in the nucleic acid.
  • Examples of therapeutic viruses include various viruses or artificial viruses that can be used as virus vectors for humans, and types of virus vectors include adeno-associated virus, adenovirus, herpes virus, Sendai virus, retrovirus, and lentivirus. etc. can be exemplified.
  • Examples of adeno-associated viruses (AAV) include AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10, and AAV11.
  • AAV adeno-associated virus used for the treatment of brain diseases
  • AAV8 or AAV9 is particularly preferred.
  • AAV is AAV-PHP., which has been modified to improve gene expression in the brain. It may also be an AAV such as B.
  • the vector in the complex is not particularly limited and may be any vector as long as it can be complexed with the polymer or the conjugate to form a complex.
  • the vector is preferably a gene therapy vector used in gene therapy, and includes, in addition to the virus vectors exemplified above, plasmids, liposomes, bacterial vectors, and the like.
  • a vector for gene therapy may contain a nucleic acid that has a pharmacological effect, may contain a nucleic acid that encodes a protein that has a pharmacological effect, or may contain a nucleic acid for genetic modification. good.
  • a gene therapy vector may contain a nucleic acid introduced for the treatment of a disease, or may contain a nucleic acid introduced for the treatment of a brain disease or cancer.
  • the nucleic acid may include an operably linked promoter sequence to express the sequence contained in the nucleic acid.
  • step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound used in a method comprising step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound, and step B of administering a complex to the mammal.
  • a gene therapy agent containing the complex is provided.
  • a gene therapy agent in a method comprising a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound, and a step B of administering a complex to the mammal.
  • a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound and a step B of administering a complex to the mammal.
  • said complex as a.
  • the inorganic particles in the composite are not particularly limited and may be of any type as long as they can be composited with the polymer or the binder to form a composite.
  • Inorganic particles include particles containing inorganic materials, such as metal particles such as gold particles, silver particles, platinum particles, iron particles, and titanium oxide particles; silica particles; semiconductor particles such as quantum dots; carbon nanotubes, graphene, etc. Examples include carbon particles and the like.
  • the inorganic particles are nanoparticles. Nanoparticles refer to particles with a particle size of 1 to 100 nm. The particle size of the particles can be measured by dynamic light scattering (DLS) or fluorescence correlation spectroscopy (FCS).
  • the inorganic particles may be further modified with at least one selected from the group consisting of the above-mentioned proteins, viruses, vectors, nucleic acids, and low-molecular drugs.
  • nucleic acid in the complex is not particularly limited and may be of any type as long as it can be complexed with the polymer or the conjugate to form a complex.
  • the nucleic acid in the complex is preferably a physiologically active nucleic acid.
  • the physiologically active nucleic acid preferably has pharmacological action and preferably includes a nucleic acid drug.
  • the nucleic acid as a complex element in the complex is preferably a nucleic acid drug used for disease treatment, and preferably a nucleic acid drug used for gene therapy.
  • ternary complexes have improved selectivity for delivery to the brain and can exhibit tumor accumulation, so the nucleic acids in ternary complexes may be used for the treatment of brain diseases or cancer. It is preferable that the nucleic acid drug be a nucleic acid drug.
  • nucleic acid medicines include various nucleic acids that have physiological activity in the human body, including artificial nucleic acids such as DNA; RNA; and LNA.
  • artificial nucleic acids such as DNA; RNA; and LNA.
  • types of nucleic acid medicines include siRNA, miRNA, antisense nucleic acids, aptamers, ribozymes, and the like.
  • nucleic acids having antitumor effects include TUG1 (taurine upregulated gene 1) antisense nucleic acid, PLK1 (polo-like kinase 1) siRNA, VEGF (vascular endothelial growth factor) siRNA, and the like.
  • the vesicles in the complex are not particularly limited and may be of any type as long as they can be complexed with the polymer or the conjugate to form a complex.
  • the vesicle has a lipid membrane, preferably a phospholipid bilayer.
  • the vesicles may be artificially produced liposomes or the like, or may be extracellular vesicles produced from cells. Examples of extracellular vesicles include exosomes and microvesicles.
  • the low molecule drug in the complex is not particularly limited and may be any drug as long as it can form the polymer or complex.
  • the complex can be suitably used for in vivo drug delivery applications.
  • low molecule drug as used herein means a drug with a molecular weight of 1,000 or less, preferably a drug with a molecular weight of 500 or less, for example, a drug with a molecular weight of 200 to 1,000, and a drug with a molecular weight of 300 to 500. good.
  • small molecule drugs with antitumor effects include anticancer agents such as epirubicin, vinblastine, bleomycin or their salts, acoustic sensitizers such as rose bengal, photosensitizers such as chlorin e6, and radiosensitizers such as boron clusters. etc. can be exemplified.
  • a brain disease therapeutic agent containing the complex as an active ingredient is provided.
  • One embodiment of the invention provides a conjugate for the treatment of brain diseases.
  • One embodiment of the present invention provides the use of the conjugate for producing a therapeutic agent for a brain disease.
  • the complex can have a therapeutic effect on brain diseases.
  • the medicament of this embodiment is suitable when a substance such as a protein in the complex is an active ingredient and has a therapeutic effect on a brain disease.
  • proteins, protein-type drugs, therapeutic viruses, nucleic acids, nucleic acid drugs, low-molecular drugs, etc. can be used.
  • Brain diseases include brain tumors, cerebral infarction, cerebral hemorrhage, subarachnoid hemorrhage, cerebral aneurysm, cerebrovascular disorder, cranial nerve disease, dementia, Alzheimer's disease, Creutzfeldt-Jakob disease, spinal muscular atrophy, moyamoya disease, and migraine. , Tay-Sachs disease, and Sandhoff disease.
  • step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound used in a method comprising step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound, and step B of administering a complex to the mammal.
  • a therapeutic agent for brain diseases containing the above complex is provided.
  • a method for treating a brain disease includes a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound, and a step B of administering a complex to the mammal.
  • the use of said complex as an agent is provided.
  • step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound used in a method comprising step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound, and step B of administering a complex to the mammal.
  • a gene therapy agent for brain diseases containing the above complex is provided.
  • a method for treating a brain disease comprising: step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound; and step B of administering a complex to the mammal.
  • the use of the complex as a gene therapy agent is provided.
  • the brain disease therapeutic agent of the embodiment may further contain components that exhibit other brain disease therapeutic effects. With such a configuration, a synergistic effect on the treatment of brain diseases can be expected.
  • a cancer therapeutic agent containing the complex as an active ingredient is provided.
  • One embodiment of the invention provides a conjugate for the treatment of cancer.
  • One embodiment of the invention provides the use of the conjugate for the manufacture of a cancer therapeutic.
  • the conjugate can have cancer therapeutic effects.
  • the pharmaceutical of this embodiment is suitable when a substance such as a protein in the complex is an active ingredient and has an antitumor effect, and the active ingredient includes, for example, various proteins and proteins that can exhibit an antitumor effect.
  • Type medicines, therapeutic viruses, nucleic acids, nucleic acid medicines, low molecular medicines, etc. can be used.
  • Target diseases for which a cancer therapeutic effect is expected include, for example, blood cancer, solid cancer, etc.
  • solid cancer When the complex has tumor accumulation property, it is suitable for solid cancer.
  • human solid cancers include brain cancer, head and neck cancer, esophageal cancer, thyroid cancer, small cell cancer, non-small cell cancer, breast cancer, stomach cancer, gallbladder/bile duct cancer, lung cancer, Liver cancer, hepatocellular carcinoma, pancreatic cancer, colon cancer, rectal cancer, ovarian cancer, chorioepithelial cancer, endometrial cancer, cervical cancer, renal pelvis/ureteral cancer, bladder cancer , prostate cancer, penile cancer, testicular cancer, embryonic cancer, Wilms' cancer, skin cancer, malignant melanoma, neuroblastoma, osteosarcoma, Ewing's tumor, soft tissue sarcoma, etc.
  • step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound used in a method comprising step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target area of the mammal with ultrasound, and step B of administering a complex to the mammal.
  • a cancer therapeutic agent containing the above complex is provided.
  • a cancer therapeutic agent in a method comprising a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound, and a step B of administering a complex to the mammal.
  • a step A1 of administering a bubble to a mammal and irradiating a target region of the mammal with ultrasound and a step B of administering a complex to the mammal.
  • said complex as a.
  • the cancer therapeutic agent of the embodiment may further contain other anticancer agents and the like. With such a configuration, a synergistic effect on cancer treatment can be expected.
  • Examples of pharmaceutical formulations of the present embodiment include oral preparations that are used orally in the form of sugar-coated tablets, capsules, elixirs, and microcapsules if necessary.
  • examples include those used parenterally in the form of injections of sterile solutions or suspensions with water or other pharmaceutically acceptable liquids.
  • pharmacologically acceptable carriers or vehicles specifically sterile water, physiological saline, vegetable oils, emulsifiers, suspending agents, surfactants, stabilizers, flavoring agents, excipients, vehicles, and preservatives. Examples include those formulated by mixing with agents, binders, etc., as appropriate, in a unit dosage form required for generally accepted pharmaceutical practice.
  • additives examples include binders such as gelatin, cornstarch, gum tragacanth, and gum arabic; excipients such as crystalline cellulose; and leavening agents such as cornstarch, gelatin, and alginic acid.
  • lubricating agents such as magnesium stearate; sweetening agents such as sucrose, lactose or saccharin; flavoring agents such as peppermint, redwood oil or cherry.
  • the dosage unit form is a capsule, the above materials can further contain a liquid carrier such as an oil or fat.
  • Sterile compositions for injection can be formulated according to conventional pharmaceutical practice using vehicles such as water for injection.
  • Aqueous solutions for injection include, for example, physiological saline, isotonic solutions containing glucose and other adjuvants, and adjuvants include, for example, D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, and sodium chloride.
  • suitable solubilizing agents such as alcohols (eg ethanol), polyalcohols (eg propylene glycol), polyethylene glycol, nonionic surfactants such as polysorbate 80 (TM), HCO-50, etc. may be used in combination.
  • oily liquids examples include sesame oil and soybean oil, which may be used in combination with appropriate solubilizing agents such as benzyl benzoate and benzyl alcohol. Additionally, buffers (eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer), soothing agents (eg, procaine hydrochloride), stabilizers (eg, benzyl alcohol, phenol), and antioxidants may be added.
  • buffers eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer
  • soothing agents eg, procaine hydrochloride
  • stabilizers eg, benzyl alcohol, phenol
  • antioxidants eg, benzyl alcohol, phenol
  • Administration to the patient is carried out, for example, by intraarterial injection, intravenous injection, subcutaneous injection, etc., as well as intranasal, transbronchial, intramuscular, percutaneous, or oral methods known to those skilled in the art. sell.
  • the dosage varies depending on the patient's weight, age, administration method, etc., those skilled in the art can appropriately select an appropriate dosage.
  • the preferred timing of administering the drug is exemplified in the ⁇ Method> section above.
  • Other details of the dosage and administration method vary depending on the patient's weight, age, symptoms, etc., but can be appropriately selected by those skilled in the art.
  • the drug of this embodiment described above is very useful because it can improve delivery efficiency to a target site by being used in a method including Step A1 and Step B.
  • the medicine of this embodiment can significantly improve the delivery ratio of the complex to the brain, while significantly suppressing the delivery ratio of the complex to the liver, kidneys, etc. compared to conventional methods, for example. This is an excellent drug that can deliver drugs to target sites while suppressing hepatotoxicity and nephrotoxicity.
  • the medicament of the embodiment with improved delivery selectivity is suitable when a complex containing a vector is used as a gene therapy agent, particularly a gene therapy agent for brain diseases.
  • the kit of this embodiment includes the medicine of the above embodiment and a bubble.
  • the complex in medicine those exemplified in the above ⁇ medicine>> can be employed, and the explanation here will be omitted.
  • the complex includes a bond formed by bonding a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure, and a substance to be complexed with the bond.
  • Examples of the substance complexed with the conjugate include at least one selected from the group consisting of proteins, viruses, vectors, inorganic particles, nucleic acids, vesicles, and low-molecular drugs.
  • the bubbles are those exemplified in the above ⁇ Medicine>> can be used, and the explanation here will be omitted.
  • the bubble is a bubble liposome.
  • the kit of this embodiment may further include a solution, reagents such as a buffer, a reaction container, an instruction manual, and the like.
  • the kit of the present embodiment by combining the drug of the embodiment with bubbles, it can be used in the method including Step A1 and Step B described above, and the delivery efficiency of the drug can be improved.
  • the system of this embodiment includes an ultrasound irradiation device that irradiates ultrasound to a mammal, and the medicine of the above embodiment.
  • the complex includes a bond formed by bonding a polymer having a boronic acid group and a compound having a diol structure, and a substance to be complexed with the bond.
  • Examples of the substance complexed with the conjugate include at least one selected from the group consisting of proteins, viruses, vectors, inorganic particles, nucleic acids, vesicles, and low-molecular drugs.
  • the ultrasound is preferably high intensity focused ultrasound (HIFU).
  • the ultrasound irradiation device irradiates the mammal with ultrasound so as to satisfy the time relationship between the administration of the complex and the administration of bubbles as exemplified in ⁇ Method> under ⁇ Medicine>> above. can be irradiated.
  • the ultrasound irradiation device by combining the ultrasound irradiation device and the medicine of the embodiment, it is applicable to the method including Step A1 and Step B described above, and the delivery efficiency of the medicine can be improved. be.
  • PEG-P[Lys(FPBA) m ] n may be simply expressed as "Polymer”.
  • a solution and a complex obtained by adding AAV9 and tannic acid (TA) may be referred to as an AAV9/TA solution, an AAV9/TA complex, or simply "AAV9/TA”.
  • a solution or complex obtained by adding AAV9, tannic acid (TA), and PEG-P[Lys(FPBA) m ] n can be used as an AAV9/TA/Polymer solution, an AAV9/TA/Polymer complex, or simply It may be expressed as "AAV9/TA/Polymer”, “AAV9 complex”, “AAV9 ternary complex”, “ternary complex”, etc.
  • these simple substances and complexes containing AAV9 may be collectively referred to as "AAV9 samples.”
  • gene expression of the AAV9 ternary complex in mice was evaluated by a biodistribution test. Specifically, each AAV9 sample was administered to normal mice through the tail vein, and the amount of luciferase gene expression in each organ was evaluated. By irradiating the brain with HIFU using the High Focused Intensity Ultrasound (HIFU) method, the tight junction layer of cells of the blood-brain barrier is opened and the AAV9 ternary complex enters the brain. The amount of uptake and the amount of gene expression in the brain were evaluated.
  • HIFU High Focused Intensity Ultrasound
  • ⁇ Microbubble Microbubble Contrast Agent for Small animal Ultrasound Imaging, TRUST BIO SONICS Usphere Prime (#TBS-Prime Nepagene) (Gas: perfluorobutane, average particle size: 1.2 ⁇ 0.2 ⁇ m, shell component: phospholipid)
  • HIFU irradiation device product name Sonitron GTS base station (with foot switch) Nepagene Product number: ST-GTS FUS probe
  • FIG. 2 shows a schematic diagram illustrating the outline of the procedure of this experiment.
  • 100 ⁇ l of the prepared solution of each AAV9 sample (AAV9, AAV9/TA, AAV9/TA/Polymer) described above was administered to the mouse through the tail vein (dose of each AAV9 sample: 1.0 ⁇ 10 11 VG/mouse, VG is (representing the vector genome).
  • Twenty-one days after AAV9 sample administration animals were dissected and organs were collected. The weight of each organ was measured, 1 to 3 times the weight of Passive Lysis Buffer was added, and then homogenized.
  • FIG. 3 shows the measurement results of luciferase luminescence intensity in each tissue of mice administered with each AAV9 sample. Regarding the expression level of the luciferase gene in each organ, the results of the gene expression ratio are shown, taking the Luc gene expression level of AAV9 alone in each organ as 100%.
  • the gene expression level of AAV9/TA/Polymer was significantly reduced compared to AAV9 alone in almost all tissues.
  • the gene expression level when AAV9/TA/Polymer was administered was about 1/50th of the gene expression level when AAV9 alone was administered.
  • the gene expression level in the brain when AAV9/TA and AAV9/TA/Polymer were administered was about 60% of the gene expression level when AAV9 alone was administered, and compared to other tissues. The decline in gene expression levels was small. This confirmed selective delivery of AAV9 to the brain by the AAV9 ternary complex.
  • FIG. 4 shows the value of (gene expression level in the brain)/(gene expression level in the liver) for each AAV9 sample among the results shown in FIG. 3 above.
  • the amount of gene expression in the brain compared to the amount of gene expression in the liver by AAV9/TA/Polymer administration increased approximately 23 times compared to AAV9 alone and AAV9/TA, indicating that selective gene expression to the brain was improved.
  • AAV9 By forming AAV9 into a ternary complex, gene expression in the brain is reduced to approximately 60% compared to AAV9 alone, but gene expression in the liver is approximately 1/50th or less; It can be seen that the selectivity to the brain is significantly improved.
  • Experiment 2 Evaluation of gene expression of AAV9 ternary complex using HIFU
  • each AAV9 sample was administered through the tail vein after bubble administration and HIFU irradiation to the mouse skull.
  • gene expression in each organ was evaluated.
  • AAV9 carrying the luciferase gene was used, and AAV9 alone, AAV9/TA complex, or AAV9/TA/Polymer ternary complex was administered to mice through the tail vein, and the luciferase gene in each mouse organ was injected into mice. Delivery of the AAV9 ternary complex was evaluated by measuring expression levels.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram illustrating the outline of the procedure of this experiment.
  • the corresponding steps (Step A1 and Step B) when using the AAV9/TA/Polymer ternary complex are shown.
  • the mice were put to sleep by isoflurane inhalation anesthesia, and hair removal cream was applied to the skulls of the mice to completely remove their hair.
  • the gel was applied to the dehaired mouse skull and the HIFU probe and allowed to blend in. At this time, it was confirmed that there were no air bubbles mixed into the gel. If there were air bubbles, they were removed by suctioning with a pipette. 100 ⁇ L of microbubbles was administered into the tail vein of the mouse.
  • microbubbles were mixed by inversion before administration.
  • a probe was brought into contact with the gel on the mouse skull and ultrasound was applied.
  • the irradiation conditions were: Time 1:00 min, Intensity 1.5 kW/cm 2 , Duty 10% On 1 mS Off 9 mS. After irradiation, the gel was wiped off with Kimwipe. Three minutes after microbubble administration and HIFU irradiation (3 minutes after bubble administration and ultrasound irradiation), each AAV9 sample was administered through the tail vein.
  • FIG. 5 shows the measurement results of the luminescence intensity of each organ of the mouse.
  • the Luc gene expression level in each organ is shown on a logarithmic axis.
  • the group irradiated with HIFU was written as "(AAV9 samples) HIFU.”
  • FIG. 2 shows a schematic diagram illustrating the outline of the procedure of this experiment.
  • the corresponding steps (Step A1 and Step B) when using the AAV9/TA/Polymer ternary complex are shown.
  • the mice were put to sleep by isoflurane inhalation anesthesia, and hair removal cream was applied to the skulls of the mice to completely remove their hair.
  • the gel was applied to the dehaired mouse skull and the HIFU probe and allowed to blend in. At this time, it was confirmed that there were no air bubbles mixed into the gel. If there were air bubbles, they were removed by suctioning with a pipette. 100 ⁇ L of microbubbles was administered into the tail vein of the mouse.
  • microbubbles were mixed by inversion before administration.
  • a probe was brought into contact with the gel on the mouse skull and ultrasound was applied. After irradiation, the gel was wiped off with Kimwipe.
  • (i) 1 minute, (ii) 30 minutes, or (iii) 1 hour after microbubble administration and HIFU irradiation ((i) 1 minute after bubble administration and ultrasound irradiation, ( Each AAV9 sample was administered via the tail vein at each dosing interval: ii) after 30 minutes, or (iii) after 1 hour.
  • FIGS. 6A to 6C The measurement results are shown in FIGS. 6A to 6C.
  • the expression level of luciferase gene in each organ is shown on the logarithmic axis.
  • HIFU ⁇ # minutes AAV9 sample administration time
  • AAV9 sample name AAV9 sample name
  • FIG. 7 shows a graph in which some of the results for the brain and liver are extracted and sorted by type of AAV9 sample.
  • Figures 8A to 8C show the luciferase gene expression level in each organ and brain when AAV9, AAV9/TA, or AAV9/TA/Polymer was administered to major organs (liver, kidney, heart).
  • the expression level/gene expression level of each organ was expressed as the value, and selectivity to the organ was evaluated.
  • AAV9/TA/Polymer improved gene expression in the brain for the relevant organs compared to when AAV9 was administered alone, and the liver The value was approximately 4 times higher in the kidney, and approximately 2 times higher in the kidney.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram illustrating the outline of the procedure of this experiment.
  • the corresponding steps (Step A1, Step B, and Step A2) when using the AAV9/TA/Polymer ternary complex are shown.
  • the mice were put to sleep by isoflurane inhalation anesthesia, and hair removal cream was applied to the skulls of the mice to completely remove their hair.
  • the gel was applied to the dehaired mouse skull and the HIFU probe and allowed to blend in. At this time, it was confirmed that there were no air bubbles. If there were air bubbles, they were removed by suctioning with a pipette. 100 ⁇ L of microbubbles was administered into the tail vein of the mouse.
  • microbubbles were mixed by inversion before administration.
  • a probe was brought into contact with the gel on the mouse skull and ultrasound was applied. After irradiation, the gel was wiped off with Kimwipe.
  • Each AAV9 sample was administered 1 hour after microbubble administration and HIFU irradiation (1 hour after bubble administration and ultrasound irradiation), and then 24 hours after the first microbubble administration and HIFU irradiation (1 hour after bubble administration and ultrasound irradiation). After 23 hours had passed from the time of administration of the complex and 24 hours after the time of first administration of bubbles and irradiation of ultrasound, microbubbles were administered again and HIFU irradiation was performed.
  • FIG. 9 shows the measurement results of the luciferase luminescence intensity of each tissue of the mouse when the number of HIFU irradiations was two times.
  • the amount of luciferase gene expression in each organ is shown on a logarithmic axis. Furthermore, for the group that was irradiated with HIFU twice, it was written as "HIFU ⁇ # minutes later (AAV9 sample administration time) (AAV9 sample name) ⁇ # minutes later HIFU.”
  • Figures 10A to C show the results of major organs (liver, kidneys, heart) for the group in which the AAV9 sample was administered 1 hour after microbubble administration and HIFU irradiation, and the group in which microbubble administration and HIFU irradiation were repeated 24 hours later. ), the luciferase gene expression level in each organ and brain when AAV9, AAV9/TA, or AAV9/TA/Polymer is administered is shown as the "gene expression level in the brain/gene expression level in each organ" value, Selectivity of organ delivery was evaluated.
  • the amount of AAV9-derived gene expression in the brain was lower than when microbubble administration and HIFU irradiation were not performed. was shown to increase significantly. Furthermore, it was shown that the selectivity of gene expression in the brain was improved by administering AAV9/TA/Polymer at a predetermined time interval from the time of microbubble administration and HIFU irradiation. It was also shown that the selectivity of gene expression in the brain was improved by administering microbubbles and HIFU irradiation at predetermined time intervals after administration of AAV9/TA/Polymer.
  • each of the above-mentioned Examples to which the present invention is applied shows the introduction of gene-containing drugs systemically administered into the brain using HIFU, and is the first time that a significant suppression of gene expression in normal tissues can be expected. delivery system.
  • the AAV9 complex (AAV9/TA/Polymer) to which the present invention is applied can be efficiently delivered to the brain while suppressing inactivation by neutralizing antibodies and accumulation in normal tissues, which are considered major barriers to gene therapy. It was shown that it is a carrier capable of delivering AAV.
  • the AAV9 ternary complex self-associates to form a complex simply by mixing each component in water, suppressing inactivation by neutralizing antibodies and accumulation in normal tissues, which are considered major barriers to gene therapy. It is possible. Furthermore, the AAV9 ternary complex also shows the ability to release the encapsulated AAV in response to the intracellular environment, achieving the simple, smart, and highly functional molecular design required for recent DDS research. There is. Thus, the AAV9 ternary complex to which the present invention is applied is extremely useful as a gene therapy drug.
  • FIG. 12 shows the experimental schedule.
  • a high-dose AAV9 sample (AAV9 dose: 3.0 ⁇ 10 12 vg (1.5 ⁇ 10 12 vg twice over 2 days)/mouse) was injected into female 7-week-old BALB/c mice via the tail vein.
  • AAV9 dose 3.0 ⁇ 10 12 vg (1.5 ⁇ 10 12 vg twice over 2 days)/mouse
  • 25 ⁇ L of blood was collected from the tail vein and the GPT value was measured.
  • mice were sacrificed and blood was collected.
  • Blood tests are performed by centrifuging blood (5,000 rpm, 10 minutes) to obtain plasma, and detecting blood glutamate pyruvate transaminase/alanine aminotransferase (GPT/ALT), glutamate oxaloacetate transaminase/aspartate transaminase (GOT/AST). ), blood urea nitrogen (BUN), and creatinine (CRE) levels were analyzed using Fuji Drychem (Fuji Film, Tokyo, Japan). The amounts of white blood cells (WBC), red blood cells (RBC), and platelets (PLT) were measured using an Automatic Multiple Blood Cell Counter (POCH-100IVDIFF (Sysmex) Linconshire, IL).
  • WBC white blood cells
  • RBC red blood cells
  • PLT platelets
  • FIG. 14 shows the measurement results of blood parameters in mice administered with each AAV9 sample.
  • mice administered with AAV9 alone and mice administered with AAV9/TA were clearly increased compared to the GPT values of mice administered with PBS on day 14. This result indicates that AAV9 and AAV9/TA induce hepatotoxicity and is in good agreement with previous studies (Wang, L. et al., (2010). Molecular Therapy, 18(1), 118-125.). I was doing it. Several black dots derived from inflammatory cells near the portal vein were observed in the liver tissue sections of AAV9-treated mice and AAV9/TA-treated mice.
  • AAV9-treated mice and AAV9/TA-treated mice platelet (PLT) levels were significantly decreased compared to D-PBS(-)-treated mice due to the hepatotoxicity of AAV9. It has been reported that TA damages living tissues (Honda, Y., et al., (2021). ACS Applied Materials and Interfaces, 13(46), 54850-54859.), and TA coating is effective against AAV9. May increase hepatotoxicity. AAV9 and AAV9/TA showed a tendency to increase LDH and GOT concentrations compared to D-PBS(-).
  • AAV9/TA/Polymer ternary complex may suppress the hepatotoxicity of AAV9 by reducing AAV9-mediated gene transfer into the liver.
  • Experiment 7 Evaluation of the localization of the AAV9 ternary complex in the brain The procedure was the same as in Experiment 4 above, except that AAV9 carrying the GFP gene (hereinafter also referred to as "AAV9-GFP") was used instead of the luciferase gene. Then, bubble administration, HIFU irradiation, and administration of each AAV9-GFP sample were performed to evaluate the localization of AAV9-GFP in the brain.
  • AAV9-GFP AAV9 carrying the GFP gene
  • the brain samples were frozen at 7 ⁇ m and were extracted with anti-GFP (Anti-GFP (Green Fluorescent Protein) mAb-Alexa Fluor TM 488 MBL: D153-A48) (AAV9-GFP expressing cells), anti-NeuN (NeuN rabbit mAb: CST 24307 S) (neuronal marker), anti-GFAP (CST:12389 S) (glial cell marker), anti-Iba1 (abcam:ab178846) (microglial marker), or anti-MAG1 (CST9043 S) (oligo dendrocyte marker).
  • the removed brains were fixed by perfusion of an intravenous injection of 4% paraformaldehyde and 0.1% glutaraldehyde solution.
  • FIGS. 15A to 15C The results are shown in FIGS. 15A to 15C.
  • HIFU(+) represents a group that received HIFU irradiation
  • HIFU(-) represents a group that did not receive HIFU irradiation.
  • FIG. 15A shows an anti-GFP antibody-stained image and a hematoxylin-eosin (HE)-stained image of a mouse brain horizontal section.
  • AAV9-GFP-treated mice showed strong GFP gene expression, especially in the hippocampus.
  • AAV9-GFP/TA-treated mice and AAV9-GFP/TA/Polymer-treated mice also showed similar strong GFP expression in the hippocampus.
  • the pH responsiveness of AAV9-GFP/TA/Polymer indicates that AAV9-GFP/TA/Polymer releases AAV9-GFP in response to the acidic pH ( ⁇ 5.5) of endosomes within endothelial cells, and in the process transactivates. It was assumed that he had tosis.
  • AAV9-GFP is considered to be in a naked state when translocating into the brain by transcytosis, and it exhibited gene transfer behavior in the hippocampus similarly to AAV9-GFP.
  • HIFU irradiation increased GFP expression throughout the brain.
  • HIFU irradiation showed an increase in GFP expression, particularly in the hippocampus and striatum tissues.
  • AAV9-GFP/TA and AAV9-GFP/TA/Polymer also showed increased GFP expression in both the hippocampus and striatum upon HIFU irradiation.
  • AAV9-GFP/TA and AAV9-GFP/TA/Polymer also showed relatively high GFP expression in the cerebral cortex (Cortex).
  • Figure 15C shows the AAV9 infection site (staining with anti-GFP antibody) and each neuronal marker (anti-NeuN antibody: neuron, anti-GFAP antibody: glia, anti-Iba-1 antibody: microglia, anti-MAG-1 antibody: oligodendrocytes). Shows immunostaining images in which colocalization of was evaluated. To observe the colocalization of AAV9-GFP with various neuronal markers, brain cells in tissue sections were incubated with antibodies (anti-NeuN antibody: neurons, anti-GFAP antibody: glia, anti-Iba-1 antibody: microglia, anti-MAG antibody). -1 antibody: oligodendrocytes). The tissue in which GFP and stained cells are not colocalized may be white matter.
  • Table 1 shows the results of evaluating the double staining intensity based on the results shown in FIG. 15C.
  • the symbols in Table 1 indicate the following double staining intensities. -: 0%, +: 1 to 2%, ++: 2 to 5%, +++: 5 to 10%, +++++: 10 to 15%.
  • AAV9-GFP was shown to not be effectively expressed in microglial cells (anti-Iba-1 antibody) and oligodendrocyte cells (anti-MAG-1 antibody).
  • AAV9-GFP/TA and AAV9-GFP/TA/Polymer showed colocalization with glial cells similar to AAV9-GFP alone, but the colocalization efficiency was slightly lower than that of AAV9. Irradiation with HIFU improved the colocalization effect of all AAV9-GFP samples with neurons and glial cells, probably because the amount of AAV9-GFP accumulated in the brain increased. These results indicated that HIFU irradiation could maintain the gene transfer properties of AAV9 and AAV9 ternary complexes.

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Abstract

哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用され、前記複合体を含有し、前記複合体が、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む、医薬。

Description

医薬、キット及びシステム
 本発明は、医薬、キット及びシステムに関する。
 本願は、2022年5月13日に、日本に出願された特願2022-079741号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 遺伝性疾患は、遺伝子の変異によって引き起こされる病気である。現在アメリカでは、7000種類以上の希少疾患があり、アメリカ人の3000万人、つまり全人口の約10%が遺伝性疾患に罹患していると概算されている。全米希少疾患協会によると、世界中に数億人の患者がいるといわれており、全患者の3分の2は小児である。しかしながら、これらの患者の95%以上に対して有効な治療法はなく、遺伝性疾患に対して承認されている数少ない治療薬によって症状の進行を遅らせたり、多少回復させたりする程度である。これらの治療薬は、病気の根本的な原因である遺伝的要因には対処できないので、薬剤を生涯にわたって投与しなければならないのが現状である。したがって、このような遺伝性疾患に対する治療薬を開発し、単回投与で遺伝子の修復をすることによって生涯にわたって患者の症状を軽減または消失させることが望まれている。
 遺伝子治療は、例えば、非ウイルス性またはウイルス性のベクター等を用いて遺伝子を標的細胞に導入し、欠陥のある遺伝子を修正または補充することによって病気の治療及び/又は予防を行う方法である。遺伝子治療の利点は、繰り返し投与を必要とせず効果が持続的に継続し、生体外遺伝子治療であるex vivo および生体内遺伝子治療in vivo の両方を用いることができる点である。特定の遺伝子の欠損によって引き起こされるほとんどの疾患は、欠損した遺伝子を送達することによって改善することができる。このような利点から、遺伝子治療は単発性遺伝子疾患、がん、心血管疾患、神経変性疾患など多くの疾患に対する治療法として利用可能であり、非常に有望視されている。
 2012年11月に、遺伝子治療薬の第一号となるGlyberaが承認された。Glyberaは、血清型1のアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターであって、リポ蛋白質リパーゼ欠乏症 (LPLD : lipoprotein lipase deficiency) 患者を対象とした遺伝子治療薬である。また、2019年5月には、血清型9のアデノ随伴ウイルスベクターを用いたZolgensmaが脊髄性筋萎縮症の治療薬として承認された。
 このように、アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いた遺伝子導入ベクターは、その高い安全性と遺伝性疾患に対する治療効果から、多くの遺伝子治療試験で利用され、治療効果が実証されつつある。
 本発明者らは、これまでに、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質(例えばAAV)と、を含む複合体を開発している(特許文献1)。
国際公開第2020/241819号
 しかし、特許文献1に示されるような複合体の標的部位への送達の効率化については未だ検討の余地がある。
 本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む複合体を含有し、標的部位への送達効率が向上した医薬を提供することを目的とする。
 また、前記医薬を備えるキット、およびシステムを提供することを目的とする。
 本発明は以下の態様を含む。
(1) 哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、
 前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用され、
 前記複合体を含有し、
 前記複合体が、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む、医薬。
(2) 前記複合体が、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質と、を含む、前記(1)に記載の医薬。
(3) 前記ジオール構造を有する化合物が、ポリフェノールである、前記(2)に記載の医薬。
(4) 前記ジオール構造を有する化合物が、タンニン酸、没食子酸及びそれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも一種である、前記(2)に記載の医薬。
(5) 前記方法において、前記工程Bにおける前記複合体の投与が、前記工程A1における前記バブルの投与時点から5分経過以後に行われる、前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の医薬。
(6) 前記方法において、前記工程Bにおける前記複合体の投与が、前記工程A1における前記超音波の照射時点から3時間経過以前に行われる、前記(1)~(5)のいずれか一つに記載の医薬。
(7) 前記方法において、前記工程Bにおける前記複合体の投与が、前記工程A1における前記バブルの投与時点から20分経過以後であり、前記工程A1における前記超音波の照射時点から60分経過未満である、前記(1)~(6)のいずれか一つに記載の医薬。
(8) 前記方法が、前記工程A1及び前記工程Bの後に、前記哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の前記対象領域に超音波を照射する工程A2を更に含む、前記(1)~(7)のいずれか一つに記載の医薬。
(9) 前記超音波が、高密度焦点式超音波(HIFU)である、前記(1)~(8)のいずれか一つに記載の医薬。
(10) 前記バブルが、バブルリポソームである、前記(1)~(9)のいずれか一つに記載の医薬。
(11) 前記複合化する物質が、ウイルスベクターである、前記(1)~(10)のいずれか一つに記載の医薬。
(12) 前記ウイルスベクターが、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターである、前記(11)に記載の医薬。
(13) 前記(1)~(12)のいずれか一つに記載の医薬と、バブルとを備える、キット。
(14) 哺乳動物に超音波を照射する超音波照射装置と、前記(1)~(12)のいずれか一つに記載の医薬と、を備えるシステム。
 本発明によれば、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む複合体を含有し、標的部位への送達効率が向上した医薬を提供できる。
 また、本発明によれば、前記医薬を備えるキット、およびシステムを提供できる。
実施形態の医薬に含有される複合体の、概略的な構成の一例を示す模式図である。 実施形態の医薬に含有される複合体の、生体内における構成の一例を示す模式図である。 実施例における各実験の手順を説明する模式図である。 実施例において、各AAV9サンプルを投与したマウスの各組織での、ルシフェラーゼ遺伝子の発現比率を示すグラフである。 図3に示される結果のうち、各AAV9サンプルの脳/肝臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 実施例において、マイクロバブル投与及びHIFU照射後、各AAV9サンプルが投与されたマウスの各組織での、ルシフェラーゼ遺伝子の発光強度を示すグラフである。 実施例において、マイクロバブル投与及びHIFU照射から1分後に、各AAV9サンプルが投与されたマウスの各組織での、ルシフェラーゼ遺伝子の発光強度を示すグラフである。 実施例において、マイクロバブル投与及びHIFU照射から30分後に、各AAV9サンプルが投与されたマウスの各組織での、ルシフェラーゼ遺伝子の発光強度を示すグラフである。 実施例において、マイクロバブル投与及びHIFU照射から1時間後に、各AAV9サンプルが投与されたマウスの各組織での、ルシフェラーゼ遺伝子の発光強度を示すグラフである。 図6A~Cに示される結果のうち、脳及び肝臓における結果を抜粋し、AAV9サンプルの種類毎に並べ替えたグラフである。 図6A~Cに示される結果の、各AAV9サンプルの脳/肝臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 図6A~Cに示される結果の、各AAV9サンプルの脳/腎臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 図6A~Cに示される結果の、各AAV9サンプルの脳/心臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 実施例において、マイクロバブル投与及びHIFU照射から1時間後に、各AAV9サンプルが投与され、24時間後に再度マイクロバブル投与及びHIFU照射されたマウスの各組織での、ルシフェラーゼ遺伝子の発光強度を示すグラフである。 図9に示される結果を含む、各AAV9サンプルの脳/肝臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 図9に示される結果を含む、各AAV9サンプルの脳/腎臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 図9に示される結果を含む、各AAV9サンプルの脳/心臓での遺伝子発現量の値を示すグラフである。 実施例において、マイクロバブルの投与の有無の違いによる、ルシフェラーゼ遺伝子の発光強度を比較した結果を示すグラフである。 実施例の実験6における実験スケジュールを示す図である。 実施例において、各AAV9サンプルが投与されたマウスの血中GPT/ALTの経時変化を示すグラフである。 実施例において、各AAV9サンプルが投与されたマウスの血液パラメータの値を示すグラフである。 実施例において、各AAV9-GFPサンプルを投与されたマウスの脳水平断面の抗GFP抗体染色像及びHE染色像を示す。スケールバー:1000μm。 実施例において、各AAV9-GFPサンプルを投与されたマウスの脳水平断面における各部位のGFP陽性細胞数を示す。 実施例において、各AAV9-GFPサンプルを投与されたマウスの脳における、AAV9感染部位と各神経細胞マーカーの共局在を評価した免疫染色画像を示す。スケールバー:20μm。
 「を含む」(comprise)という用語は、対象となる構成要素以外の構成要素を含んでいてもよいことを意味する。「からなる」(consist of)という用語は、対象となる構成要素以外の構成要素を含まないことを意味する。「から本質的になる」(consist essentially of)という用語は、対象となる構成要素以外の構成要素を特別な機能を発揮する態様(発明の効果を完全に喪失させる態様など)では含まないことを意味する。本明細書において、「を含む」(comprise)と記載する場合、「からなる」(consist of)態様、及び「から本質的になる」(consist essentially of)態様を包含する。
 本明細書において記載される高分子、ベクター、タンパク質、ペプチド、核酸及び細胞は、単離されたものであり得る。「単離された」とは、天然状態又は他の成分から分離された状態を意味する。
 以下、本発明の医薬、キット及びシステムの実施形態を説明する。
≪医薬≫
 実施形態の医薬は、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用され、前記複合体を含有し、前記複合体が、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む。
 実施形態の医薬は、前記複合体を有効成分として含有することができる。有効成分としての複合体は、疾病に対する薬理効果を有することができる。そのような複合体としては、複合体における前記高分子と複合化する物質が薬理作用を有するものが挙げられる。この場合、高分子と複合化する物質が、実施形態の医薬の有効成分であるともいえる。当該物質としては、医薬的に活性な成分が挙げられ、例えば、薬理作用を有する任意のタンパク質;タンパク質型医薬;ベクター;ウイルスベクター等の治療用ウイルス;核酸;核酸医薬;低分子医薬等が挙げられる。これらの詳細については、後述する。
<方法>
 従来、バブルの投与と超音波照射とを組み合わせた方法は、薬剤の浸透性、及び/又は遺伝子導入の効率を向上させる技術として用いられてきた。
 当該方法は、血液脳関門(BBB:blood-brain barrier)を開くための技術としても利用できる。血液脳関門(BBB)は、脳毛細血管内皮細胞によって形成される、細胞の密着結合層である。血液脳関門(BBB)は、高分子薬剤の100%、低分子薬剤の98%以上を脳から排除しているとされる。バブルの投与と、超音波(例えば、高密度焦点式超音波(HIFU : High Intensity Focused Ultrasound))の照射とを併用することにより、低侵襲で、血管及び血液脳関門を一時的に開口することができる。
 実施形態の医薬は、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bとを含む方法に使用されることで、当該方法に使用されずに前記複合体が対象の哺乳動物に投与された場合に比べ、前記複合体の標的部位への送達効率が向上する。
 複合体の標的部位への送達効率の向上は、標的部位である器官、組織、細胞等における、前記複合体の蓄積量、及び前記複合体に由来するタンパク質の発現量等を指標として、前記複合体の標的部位への送達量を確認することで評価できる。
 ここでの送達対象である標的部位は、前記工程A1において超音波を照射した対象領域を含むことができる。標的部位は、超音波を照射する対象領域と同一領域であってもよい。あるいは、標的部位は、超音波と相互作用したバブルによる作用が及ぶ範囲であれば、更に対象領域外の部位を含んでいてもよい。当該作用としては、超音波照射によって生じるバブルの振動および圧壊が挙げられる。
 後述の実施例に示されるように、本発明者らは、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の脳に超音波を照射し、前記哺乳動物に複合体を投与することで、前記哺乳動物の脳において、複合体に由来する遺伝子発現を向上可能であることを見出した。
 また、複合体の送達効率の向上の一つの側面として、標的部位への送達の選択性の向上が挙げられる。
 後述の実施例に示されるように、本発明者らは、脳を標的部位として、上記の工程A1の実施と、工程Bの実施との間に時間差を設けることで、複合体の標的部位への送達の選択性を向上可能であることを見出した。
 このような時間差を設けることにより、送達の選択性が向上されることは、予想外の事象である。このような時間差を設けることにより、複合化していない物質単体が投与された場合よりも、複合体が投与された場合で顕著に観察される。
 複合体の標的部位への選択性の向上は、標的部位外における前記複合体の送達量に対する、標的部位における前記複合体の送達量の比が、複合体化されていない上記タンパク質等の物質単体での前記送達量の比よりも向上されたことに基づき評価できる。
 ここで標的部位との比較対象とする標的部位外としては、送達対象としない哺乳動物の主要臓器が挙げられ、例えば、肝臓、腎臓、又は心臓を例示でき、肝臓又は腎臓が好ましい。
 例えば、後述の実施例においては、脳に超音波を照射した場合の、肝臓におけるAAV9複合体の送達量に対する、脳におけるAAV9複合体の送達量の比(脳/肝臓)が、AAV9単体の前記送達量の比(脳/肝臓)よりも向上されたことが確認されている。
 以下、前記方法における各工程の詳細について説明する。
(工程A1)
 工程A1は、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程である。
・バブル
 実施形態に係る方法に用いられるバブルは、任意の気体を含む気泡であってよい。バブルは、投与対象の哺乳動物の血液中を循環可能であって、超音波のエネルギーと相互作用可能なものであれば特に限定されず、当分野で通常用いられるバブルを利用可能である。また、市販のバブル製剤を使用してもよい。
 バブルは、マイクロバブルであってもよく、ナノバブルであってもよい。バブルの平均粒子径は、投与対象の哺乳動物の血液中を循環可能なサイズであり、例えば、0.5~10μmであってよく、1~5μmであってよい。
 バブルは、その特性から超音波造影剤としても好適に用いられており、実施形態に係る方法におけるバブルとして、超音波造影剤として使用されるバブル製剤を用いることもできる。
 バブルが含む気体としては、パーフルオロメタン、パーフルオロプロパン、パーフロオロブタン等のパーフルオロカーボンの他、空気、窒素、六フッ化硫黄等が挙げられ、超音波造影ガスとして好適に用いられるガスを含んでいてもよい。
 バブルは、任意の成分をシェルとして有することができ、当該シェルの内部に前記気体が内包されていてもよい。シェルを構成する成分としては、例えば、乳酸・グリコール酸共重合体、ポリアクリル酸、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含む樹脂)、ポリエチレングリコール、ポリオキサゾリン等のポリマー;アルブミン等のタンパク質;パルミチン酸等の脂肪酸、コレステロール、リン脂質等の脂質;ガラクトース等の糖類;界面活性剤などが挙げられる。
 バブルは、気体の封入及び保持の効率に優れるとの観点から、バブルリポソームであることが好ましい。バブルリポソームは、前記シェルとして脂質層、好ましくは脂質二重層を有し、該脂質膜の内部に気体を包含するものである。該脂質としてはホスファチジルコリン、フォスファチジルセリン、フォスファチジルグリセロール等のリン脂質が挙げられる。リン脂質の具体例としては、ジパミトイルホスファチジルコリン(DPPC)、ジステアロイルフォスファチジルグリセロール(DSPG)等が挙げられる。
 バブルのシェルの表面は、シェルの構成成分とは異なる成分により更に修飾されていてもよい。例えば、ポリエチレングリコール等のポリマーで修飾されていてもよい。
 哺乳動物へ投与されたバブルは血液循環により全身投与されることが好ましい。バブルの投与は血管内投与であってよく、静脈又は動脈への注射又は点滴により行われることが好ましい。バブルは、注射用水等の媒体に懸濁された状態で投与されてよい。
・超音波照射
 超音波照射は、対象領域に超音波を照射可能な、超音波照射装置により実施することができる。超音波照射装置は、前記超音波を発生させる超音波振動子を有することができる。超音波照射装置は市販のものを使用可能である。
 超音波照射の条件は、対象領域の種類等に応じて適宜選定して実施可能である。
 前記超音波は、より局所的な照射が可能であることから、高密度焦点式超音波(HIFU)であることが好ましい。対象領域にHIFUを照射可能な超音波照射装置は、市販のものを使用可能である。
 超音波の照射強度は、一例として、100~3000W/cm2であってよく、150~2000W/cm2であってよい。別の側面としては、超音波の照射強度は100~450W/cm2であってよい。
 工程A1の1回あたりの超音波照射時間は、照射強度によっても適宜選定可能であり、一例として、5秒~60分であってよく、7秒~5分であってよく、10秒~1分であってよい。
 超音波の周波数は、対象領域の深度等によって適宜選定可能であり、一例として、0.1~10MHzであってよく、0.8~3MHzであってよい。
 超音波を照射する対象領域としては、頭部を含むことが好ましく、脳を含むことがより好ましく、血液脳関門を含むことがさらに好ましい。
 哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の脳に超音波(好ましくはHIFU)を照射すると、脳血管を循環しているバブルに超音波が照射され、超音波エネルギーによってバブルが刺激され,安定した振動を発生する。これらの振動によってBBB透過性に関与する内皮細胞間のタイトジャンクション蛋白の一過性のダウンレギュレーションが引き起こされ、血液脳関門を一時的に開門させることができるとされる。血液脳関門を開門させることで、脳への複合体の透過性を向上させ、例えば脳疾患の効果的な治療が可能になる。
 哺乳動物としては、ヒト又は非ヒト哺乳動物が挙げられ、ヒトが好ましい。非ヒト哺乳動物としては、例えば、ウシ、サル、ネコ、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ブタ、イヌ、ウサギ、ヒツジ、ウマ等を例示できる。
(工程B)
 工程Bは、前記哺乳動物に複合体を投与する工程である。複合体の構成については、後に詳述する。
 哺乳動物へ投与された複合体は血液循環により全身投与されることが好ましい。複合体の投与は血管内投与であってよく、静脈又は動脈への注射又は点滴により行われることが好ましい。複合体は、注射用水等の媒体に懸濁された状態で投与されてよい。
 実施形態の医薬に係る前記方法において、工程A1と工程Bとは同時に実施してもよいが、工程A1と工程Bとの実施とに時間差を設けることが好ましい。工程A1と工程Bとの実施の順序は、工程A1の後に工程Bを実施してもよく、工程Bの後に工程A1を実施してもよい。
 工程A1の後に工程Bを実施、又は工程Bの後に工程A1を実施することで、複合体の標的部位への送達の選択性を向上可能である。
 工程A1の後に工程Bを実施する場合(即ち、哺乳動物へのバブルの投与と、前記哺乳動物の対象領域への超音波の照射とが完了した後に、前記哺乳動物に複合体を投与する場合)、工程A1における複合体の標的部位への選択性を効果的に向上可能であるとの観点から、前記方法において、前記工程Bにおける複合体の投与が、前記工程A1におけるバブルの投与時点から5分経過以後に行われることが好ましい。前記工程Bにおける複合体の投与は、前記工程A1におけるバブルの投与時点から7分経過以後であってもよく、10分経過以後であってもよく、15分経過以後であってもよく、20分経過以後であってもよく、25分経過以後であってもよく、30分経過以後であってもよく、35分経過以後であってもよく、40分経過以後であってもよく、45分経過以後であってもよく、50分経過以後であってもよく、55分経過以後であってもよく、60分経過以後であってもよく、2時間経過以後であってもよく、3時間経過以後であってもよい。
 前記工程Bにおける複合体の投与の、前記工程A1におけるバブルの投与時点からの上記経過時間の上限値としては、工程A1における超音波の照射時点からの経過時間を考慮して適宜定めてもよく、バブルの投与時点から48時間経過以前であってよく、36時間経過以前であってよく、24時間経過以前であってよく、12時間経過以前であってよく、3時間経過以前であってよく、60分経過以前であってよく、60分経過未満であってよく、50分経過以前であってよく、45分経過以前であってよい。
 上記投与間隔の数値範囲は、上記の上限及び下限として例示した数値を適宜組み合わせることができる。例えば、前記工程Bにおける複合体の投与は、前記工程A1におけるバブルの投与時点から5分経過以後48時間経過以前であってもよく、7分経過以後36時間経過以前であってもよく、10分経過以後24時間経過以前であってもよく、15分経過以後12時間経過以前であってもよく、15分経過以後3時間経過以前であってもよく、20分経過以後60分経過以前であってもよく、20分経過以後60分経過未満であってもよく、25分経過以後50分経過以前であってもよく、25分経過以後45分経過以前であってもよい。
 本明細書において「経過以後」とは、経過した時点と、その時点よりも後の時点とを含む。例えば、バブルの投与時点から5分経過以後とは、バブルの投与時点から5分後及び5分後より後の時を意味する。
 本明細書において「経過以前」とは、経過した時点と、その時点よりも前の時点とを含む。例えば、バブルの投与時点から48時間経過以前とは、バブルの投与時点から48時間後及び48時間後より前の時を意味する。
 本明細書において「経過未満」とは、経過した時点を含まず、その時点よりも前の時点を含む。例えば、バブルの投与時点から60分経過未満とは、バブルの投与時点から60分経過せず、60分経過より前の時を意味する。
 バブルの投与から、複合体の投与までの間で時間差を設けることで、標的部位への複合体の送達の選択性を向上可能であることのメカニズムの詳細は明らかではない。しかし、投与されたバブルが次第に消失することを考慮すると、バブルの投与と、複合体の投与との間に時間差を設けることで、バブルと複合体との相互作用を防止でき、複合体本来の機能をより良好に発揮可能であると推察される。
 なお、前記工程A1における哺乳動物への前記バブルの投与と、前記超音波の照射とは、同時に実施することが好ましいが、同時に実施しなくともよい。同時に実施しない場合には、哺乳動物にバブルを投与した後に、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射することが好ましい。
 バブルと超音波との相互作用を効果的に生じさせるとの観点からは、バブルの投与から超音波の照射までの間隔は短いほうがよく、バブルの投与時点から60分経過以前であってよく、30分経過以前であってよく、10分経過以前であってよく、7分経過以前であってよく、5分経過以前であってよく、3分経過以前であってよく、1分経過以前であってよい。
 なお、工程A1の後に工程Bを実施する場合、工程Bにおける複合体の投与は、工程A1におけるバブル投与および超音波照射の後に実施されるよう、バブル投与と超音波照射との実施間隔を設定するものとする。即ち、バブルの投与時点から超音波の照射までの経過時間は、バブルの投与時点から複合体投与までの経過時間を超えない。
 例えば、バブルの投与と、前記超音波の照射との間に時間差を設ける場合、バブルの投与から5分後に超音波照射をする工程A1を行い、バブルの投与時点から30分後に、複合体を投与する工程Bを行うことができる。
 別の側面として、工程Bにおける複合体の投与は、超音波の照射時点を基準としてもよい。前記方法において、工程A1の後に工程Bを実施する場合、前記工程Bにおける複合体の投与が、前記工程A1における超音波の照射時点から5分経過以後に行われることが好ましい。前記工程Bにおける複合体の投与は、前記工程A1における超音波の照射時点から7分経過以後であってもよく、10分経過以後であってもよく、15分経過以後であってもよく、20分経過以後であってもよく、25分経過以後であってもよく、30分経過以後であってもよく、35分経過以後であってもよく、40分経過以後であってもよく、45分経過以後であってもよく、50分経過以後であってもよく、55分経過以後であってもよく、60分経過以後であってもよく、2時間経過以後であってもよく、3時間経過以後であってもよい。
 一方、工程A1においては、超音波の照射後から標的部位への送達効率の向上効果が発揮されると考えられる。そのため、前記工程Bにおける複合体の投与の、前記工程A1における超音波の照射時点からの上記経過時間の上限値としては、超音波の照射時点から48時間経過以前であってよく、36時間経過以前であってよく、24時間経過以前であってよく、12時間経過以前であってよく、3時間経過以前であってよく、60分経過以前であってよく、60分経過未満であってよく、50分経過以前であってよく、45分経過以前であってよい。
 上記投与間隔の数値範囲は、上記の上限及び下限として例示した数値を適宜組み合わせることができる。例えば、前記工程Bにおける複合体の投与は、前記工程A1における超音波の照射時点から5分経過以後48時間経過以前であってもよく、7分経過以後36時間経過以前であってもよく、10分経過以後24時間経過以前であってもよく、15分経過以後12時間経過以前であってもよく、15分経過以後3時間経過以前であってもよく、20分経過以後60分経過以前であってもよく、20分経過以後60分経過未満であってもよく、25分経過以後50分経過以前であってもよく、25分経過以後45分経過以前であってもよい。
 より好ましくは、前記工程Bにおける複合体の投与は、前記工程A1におけるバブルの投与時点から5分経過以後で超音波の照射時点から48時間経過以前であってもよく、バブルの投与時点から7分経過以後で超音波の照射時点から36時間経過以前であってもよく、バブルの投与時点から10分経過以後で超音波の照射時点から24時間経過以前であってもよく、バブルの投与時点から15分経過以後で超音波の照射時点から12時間経過以前であってもよく、バブルの投与時点から15分経過以後で超音波の照射時点から3時間経過以前であってもよく、バブルの投与時点から20分経過以後で超音波の照射時点から60分経過以前であってもよく、バブルの投与時点から20分経過以後で超音波の照射時点から60分経過未満であってもよく、バブルの投与時点から25分経過以後で超音波の照射時点から50分経過以前であってもよく、バブルの投与時点から25分経過以後で超音波の照射時点から45分経過以前であってもよい。
 さらに好ましくは、前記工程Bにおける複合体の投与は、前記工程A1におけるバブルの投与及び超音波の照射時点から5分経過以後48時間経過以前であってもよく、7分経過以後36時間経過以前であってもよく、10分経過以後24時間経過以前であってもよく、15分経過以後12時間経過以前であってもよく、15分経過以後3時間経過以前であってもよく、20分経過以後60分経過以前であってもよく、20分経過以後60分経過未満であってもよく、25分経過以後50分経過以前であってもよく、25分経過以後45分経過以前であってもよい。
 なお、ここまでは工程A1の後に工程Bを実施する場合について説明したが、工程Bの後に工程A1を実施してもよい。
 工程Bの後に工程A1を実施する場合、工程A1における複合体の標的部位への送達の選択性を向上可能であるとの観点から、例えば、前記方法において、工程A1における超音波の照射は、前記工程Bにおける複合体の投与時点から8時間経過以後に行われることが好ましく、8時間経過以後72時間経過以前に行われることがより好ましく、12時間経過以後48時間経過以前に行われることがより好ましく、18時間経過以後36時間経過以前に行われることがさらに好ましい。
 工程Bの後に工程A1を実施する場合、複合体の投与から、超音波の照射までの間に時間差を設けることで、標的部位への送達の選択性を向上可能であることのメカニズムの詳細は明らかではないが、複合体化によって物質の血中滞留性が向上されているために、時間経過後に血中に滞留している複合体に対する超音波の照射による効果が、より効果的に発揮されるものと推察される。
(工程A2)
 前記方法は、前記工程A1及び前記工程Bの後に、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A2を更に含んでもよい。
 前記方法が工程A2を更に含むことで、複合体の標的部位への送達の選択性をより一層向上可能である。
 前記方法が工程A2を更に含む場合、例えば、工程A1、工程B、及び工程A2の順で各工程を実施してもよく、工程B、工程A1、及び工程A2の順で各工程を実施してもよい。
 工程Bの後に工程A2を実施する場合、上記で説明した工程Bの後に工程A1を実施する場合として例示した実施条件と同一の条件を採用することができる。
 一例として、工程A1、工程B、及び工程A2の順で各工程を実施する場合、前記工程Bにおける複合体の投与が、前記工程A1におけるバブルの投与時点から5分経過以後、且つ前記工程A1における超音波の照射時点から3時間経過以前で、工程A2における超音波の照射は、前記工程Bにおける複合体の投与時点から8時間経過以後である場合を例示できる。
 工程A2におけるバブルの投与及び超音波の照射は、上記の工程A1で挙げた方法と同様の方法で実施することができる。工程A2で用いられるバブルは、工程A1で用いたものと同じであってもよく、異なってもよい。工程A2で用いられる超音波は、工程A1で用いたものと同じであってもよく、異なってもよい。工程A2における対象領域は、工程A1における対象領域と同じであってもよく、異なってもよいが、同じであることが好ましい。工程A2における対象領域は、工程A1における対象領域と重複した領域を含むことが好ましく、頭部を含むことが好ましく、脳を含むことがより好ましく、血液脳関門を含むことがさらに好ましい。
<複合体>
 複合体は、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む。
 複合体における前記高分子は、前記物質と複合体化され、生体に投与されて前記物質の体内動態を制御する役割を有する。
 高分子を含む複合体は、前記物質単体での場合に比べ、血中での安定性に優れるものとすることができ、実施形態に係る方法に使用される複合体として好適である。
 例えば、血中での安定性に優れる複合体は、工程Bの後に工程A1を行い、工程Bと工程A1との実施とに時間差を設ける場合であっても、標的部位への送達効率の向上の効果が良好に発揮される。
 複合体において、高分子は、高分子ミセルを形成していてもよく、高分子ベシクルの形態であってもよい。
 複合体における前記高分子は、生体分解性であることが好ましい。また、前記高分子は、生体適合性であることが好ましい。生体適合性とは、生体に投与した場合に、強い炎症反応や傷害等の著しい有害作用や悪影響を及ぼさない又は及ぼしにくいことを意味する。
 生体分解性とは、生体内で吸収又は分解され得る性質を意味する。生体分解性である生体適合性ポリマーとしては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、ポリアミノ酸、ポリエステル、ポリヌクレオチド、多糖類等が挙げられる。
 本明細書において、高分子が生体分解性であるとは、高分子の少なくとも一部が生体分解性であることを意味する。したがって、ポリアミノ酸、ポリエステル、ポリヌクレオチド、多糖類等から選択される少なくとも1種と、ポリエチレングリコール(PEG)、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含む樹脂)、ポリアクリルアミド、ポリエーテル、ポリウレタン等から選択される少なくとも1種とが結合したブロックコポリマー等も生体分解性の生体適合性高分子に該当する。
 生体分解性である高分子を用いることにより、複合体の生体内への蓄積を抑制することができ、副作用を低減させることができる。
 本明細書において、生体安定性とは、生体内で即時に吸収又は即時に分解されることなく、存在可能であることを意味する。高分子が生体分解性且つ生体安定性を有する場合には、生体内で吸収又は分解されるまでの間、生体内で存在可能であることを意味する。例えば、生体分解性及び生体安定性を有する高分子は、生体に投与されてから標的部位に送達されるまでの時間、生体内で存在可能である。
 本明細書において、高分子が生体安定性であるとは、高分子の少なくとも一部が生体安定性であることを意味する。したがって、ポリアミノ酸、ポリエステル、ポリヌクレオチド、多糖類等から選択される少なくとも1種と、PEG、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含む樹脂)、ポリアクリルアミド、ポリエーテル、ポリウレタン等から選択される少なくとも1種とが結合したブロックコポリマー等も生体安定性の生体適合性高分子に該当する。
 高分子としては、カチオン性ポリマーを含むことが好ましく、PEGブロックとカチオン性ポリマーブロックとが結合したブロックコポリマーであることがより好ましく、PEGブロックとカチオン性ポリアミノ酸ブロックとが結合したブロックコポリマーであることがさらに好ましい。
 カチオン性ポリマーとしては、カチオン性単量体に由来する構成単位を有するポリマーが挙げられる。カチオン性単量体としては、特に限定されないが、例えば、非天然のカチオン性アミノ酸(例えば、修飾された天然のカチオン性アミノ酸)、または天然のカチオン性アミノ酸を用いることができる。天然のカチオン性アミノ酸としては、カチオン性基(例えば、アミノ基)を有するアミノ酸側鎖を有するものが好ましく、リシンおよびオルニチンから選択される1以上の天然のカチオン性アミノ酸が挙げられる。非天然のカチオン性アミノ酸としては、カチオン性側鎖で修飾されたグルタミン酸およびアスパラギン酸から選択される修飾された1以上の天然アミノ酸が挙げられる。カチオン性側鎖としては、例えば、5-アミノペンチル基、4-アミノブチル基、3-アミノプロピル基、2-アミノエチル基を有する基が挙げられ、これらの基においては、-CH-が-NH-により置き換えられていてもよい。カチオン性側鎖としてはまた、-NH-CHCH-NH、-NH-CHCH-NH-CHCH-NH(ジエチルトリアミン(DET)ということがある)、-NH-CHCH-NH-CHCH-NH-CHCH-NH(トリエチルテトラアミン(TET)ということがある)、および-NH-CHCH-NH-CHCH-NH-CHCH-NH-CHCH-NH(テトラエチルペンタアミン(TEP)ということがある)が挙げられる。カチオン性アミノ酸は、例えば、架橋の利便性を高めるために、その側鎖が2-イミノチオランまたはジメチル3,3’-ジチオビス(プロピオンイミダート)(DTBP)により修飾されていてもよい{但し、カチオン性ポリマーに含まれる少なくとも一部または全部のアミノ酸はカチオン性を維持する}。
 複合体における、前記高分子と複合化する「物質」としては、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、小胞、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられ、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。当該物質は、前記高分子との共有結合により複合化されていてもよい。当該各物質の詳細については後述する。
 以下、実施形態の医薬における好ましい複合体として、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質と、を含む複合体(以下「三元系複合体」ということがある)について説明する。
 なお、三元系とは、ボロン酸基を有する高分子、ジオール構造を有する化合物、及び結合体と複合化する物質の、これら三成分を少なくとも含むことを意味する。三元系複合体は、これらの三成分に該当しない成分を更に含んでもよい。
 三元系複合体は、血中滞留性に優れ、pH応答性を有する等の優れた特性を有し、実施形態に係る方法に使用される複合体として好適である。
 更には、三元系複合体は、それ自体の性質として脳への送達の選択性が向上されており、脳を対象領域として超音波を照射する実施形態に係る方法に使用されることにより、脳への送達の選択性をより一層向上可能である。
 三元系複合体では、工程A1の後に工程Bを行い、工程A1と工程Bとの実施の間に時間差を設ける場合での、送達の選択性の向上の効果が、非常に効果的に発揮される。この理由としては、ジオール構造を有する化合物とバブルとの相互作用により三元系複合体が解離しやすい状況にある可能性が考えられる。バブルの投与と、三元系複合体の投与との間に時間を設けることで、バブルと三元系複合体との相互作用を防止でき、三元系複合体本来の機能をより良好に発揮可能であるためと推察される。
 三元系複合体は、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質(以下、「複合要素」ということがある。)と、を含むものであってよく、前記高分子は生体適合性高分子であってよい。
 三元系複合体は、ボロン酸基を有する生体適合性高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質と、を含むものである。
 図1Aは、三元系複合体の概略的な構成の一例を示す模式図である。三元系複合体1は、結合体10と、結合体10と複合化する物質40と、を含む。
 結合体10と複合化する物質40としては、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、小胞、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられ、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
 結合体と複合化する物質がAAVベクター等のAAVである場合、三元系複合体の一実施形態としてのAAV三元系複合体を例示できる。結合体とAAVのカプシドを構成するタンパク質との複合化を想定し、AAV三元系複合体を、以下のようなタンパク質複合体として説明できる。
 実施形態のタンパク質複合体は、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、タンパク質と、を含むものであってよい。本明細書において「ジオール構造」とは、2個の水酸基がそれぞれ異なる炭素原子に結合した構造を指し、2個の水酸基が隣り合う炭素原子にそれぞれ結合した構造であってよい。ジオール構造を有する化合物は、脂肪族化合物であってもよく、芳香族化合物であってもよい。
 図1Aにおいて、結合体10と複合化する物質40がタンパク質4である場合、実施形態のタンパク質複合体1は、結合体10、及びタンパク質4を含む。
 結合体10は、ボロン酸基を有する高分子2と、ジオール構造を有する化合物3と、が結合したものである。例えば、下記式(10a)で示されるジオール構造と、下記式(10b)で示されるボロン酸基とは、下記式(10c)で示されるボロン酸ジオール結合を形成可能である。すなわち、実施形態の複合体1における結合体10は、ボロン酸基を有する高分子2と、ジオール構造を有する化合物3と、がボロン酸ジオール結合を形成した結合体であってよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ジオール構造を有する化合物3は、ボロン酸基を有する高分子2と結合体10を形成する一方で、図1Aに示されるように、タンパク質4等の複合要素40とも結合して三元系複合体を形成することができる。ジオール構造を有する化合物3とタンパク質4(複合要素40)とは、疎水性相互作用及び/又は水素結合にて結合できるものと考えられ、タンパク質4(複合要素40)に化学修飾を施さずとも複合体化が可能である。すなわち、タンパク質4(複合要素40)には、ジオール構造を有する化合物3を介して(つまり、結合体10のジオール構造を有する化合物3に由来する部分を介して)、ボロン酸基を有する高分子2が付加されたような格好となる。このことから、三元系複合体1では、タンパク質等の複合要素に対し化学修飾を施さずに、結合体10と複合体を形成できる。
 上記で説明した三元系複合体の形成様式から、三元系複合体は、タンパク質等の複合要素をコアとして、その周囲に結合体がシェルの如く配されている形態をとり得る。より詳細には、タンパク質等の複合要素をコアとして、その周囲に結合体の一部としてジオール構造を有する化合物に由来する部分が配され、さらにその外側に高分子の部分が配されている形態をとり得る。そのため、複合要素が結合体によって内包され保護されるので、タンパク質等の複合要素が意図しない生体反応に関与することを抑制できる。意図しない生体反応の例としては、例えば免疫反応が挙げられる。
 ジオール構造を有する化合物の持つ性質として、タンパク質等と相互作用し易い性質があり、従来の技術では、ジオール構造を有する化合物により、生体内での意図しない相互作用が生じる可能性がある。一方、三元系複合体では、ジオール構造を有する化合物に由来する部分の外側に、高分子の部分が配されている形態をとり得るため、従来の技術と比較し、生体内での意図しない相互作用を抑制できるものと考えられ、ジオール構造を有する化合物をそのまま用いる場合よりも、物質送達の安定性に優れる。
 三元系複合体1においては、ボロン酸基を有する高分子2と、ジオール構造を有する化合物3とが結合して、ボロン酸ジオール結合を形成するので、三元系複合体1には、ボロン酸基及びジオール構造は含まれていなくともよい。
 当該ボロン酸ジオール結合は、可逆的な共有結合であり得る。上記ボロン酸基とジオール構造との結合はpH条件に応じて可逆的で、低pHへの移行でボロン酸ジオール結合が解離して、再びジオール構造(10a)とボロン酸基(10b)とになり得る。
 図1Bは、三元系複合体の、生体内における構成の一例を示す模式図である。一般的に、血中のpHは7.4付近とされ、細胞内の(特に、エンドソーム、リソソーム等の酸性オルガネラ内の)pHは5.5付近とされる。例えば、三元系複合体1は、血中(pH約7.4)では、結合体10とタンパク質4(複合要素40)とが複合体化され、血中滞留性や血中安定性を向上させることができる。、三元系複合体1は、細胞内(pH約5.5)や腫瘍周辺(pH約6.6)では、ボロン酸ジオール結合が解離することで、ボロン酸基を有する高分子2が脱離して、タンパク質4(複合要素40)がリリースされる。これにより、タンパク質4(複合要素40)本来の機能が発揮され易い状態とすることができる。
 また、ポリフェノール類等のジオール構造を有する化合物3は、細胞内でタンパク質4から解離することが知られている。
 このように、三元系複合体は、pH応答性を有することができる。本明細書において、三元系複合体のpH応答性とは、周囲のpH環境に応じて、三元系複合体を構成する結合体の、ジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合が解離する性質をいう。前記pH応答性は、pHが低くなるのに伴い、三元系複合体を構成する結合体の、ジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合が解離する性質であってもよい。
 三元系複合体は、ATP応答性を有することができる。本明細書において、三元系複合体が有してもよいATP応答性とは、周囲のATP濃度が高くなるのに伴い、三元系複合体を構成する結合体10の、ジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合が解離する性質をいう。
 三元系複合体がATP応答性を有することで、三元系複合体は、血中(pH約7.4)では、結合体10とタンパク質4(複合要素40)とが複合体化され、血中滞留性や血中安定性を向上させることができる。三元系複合体は、細胞質内では、ボロン酸ジオール結合が解離することで、ボロン酸基を有する高分子2が脱離して、タンパク質4(複合要素40)がリリースされる。これにより、タンパク質4(複合要素40)本来の機能が発揮され易い状態とすることができる。
 上記結合とその解離は、例えば、アリザリンレッド法により測定できる。
 或いは、上記結合とその解離は、例えば、異なるpH環境下での複合体粒子(複合体の一部又は全部の構成要素が解離したものも含む)の粒子径を測定することにより、評価することができる。あるpH条件下よりも低pHの条件下にて複合体粒子の粒子サイズが小さくなったことが確認できれば、その低pHの条件下では、結合体のジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合が解離しており、三元系複合体がpH応答性を有すると判断できる。
 複合体粒子の粒子径の確認は、公知の方法で行うことができ、一例として、蛍光相関分光法や、動的光散乱法を用いることができる。
 本明細書における蛍光相関分光法により求められる複合体粒子の粒子径は、アインシュタイン-ストークスの式を用いて求められた粒径の個数基準の算術平均径である。
 本明細書における動的光散乱法により求められた複合体粒子の粒子径は、アインシュタイン-ストークスの式を用いて求められた粒径の個数基準の算術平均径である。
 上記解離は、pH環境下に存在する全ての三元系複合体で生じる必要はない。三元系複合体がpH応答性を有するかどうかは、例えば、複数個の三元系複合体について解析した値(例えば平均値)に基づき判断することができる。
 複合要素を効率的に生体内の標的部位に送達するとの観点からは、三元系複合体は、例えば、pH7.4において複合要素と結合体とが複合体を形成し、例えば、pH7.4未満、pH6.6以下、pH5.5以下などで、上記ジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合が解離するpH応答性を有することが好ましい。
 タンパク質を効率的に生体内の標的部位に送達するとの観点からは、三元系複合体は、例えば、pH7.4においてタンパク質と結合体とが複合体を形成し、例えば、pH7.4未満、pH6.6以下、pH5.5以下などで、上記ジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合が解離するpH応答性を有することが好ましい。
 三元系複合体は、例えば、pH7.4未満、pH6.6以下、pH5.5以下などで、当該pHよりも高いpH条件(例えばpH7.4)と比較し、粒子サイズの低下を確認できる、pH応答性を有することが好ましい。
 上記のとおり、血中のpH環境はpH約7.4であることが知られ、腫瘍周辺のpH環境はpH約6.6であることが知られ、細胞内のpH環境はpH約5.5であることが知られている。
 pH7.4以上と比べてpH7.4未満で、粒子サイズの低下を確認できるpH応答性を有する三元系複合体は、血中で三元系複合体を形成して血中滞留性及び血中安定性に優れ、腫瘍周辺や細胞内といったタンパク質等の複合要素の送達先では、三元系複合体が解離してタンパク質等がリリースされるため、送達先でより効果的にタンパク質等の本来の機能が発揮される。
 pH7.4以上と比べてpH6.6以下で、粒子サイズの低下を確認できるpH応答性を有する三元系複合体は、血中で三元系複合体を形成して血中滞留性及び血中安定性に優れ、腫瘍周辺及び細胞内では、三元系複合体が解離してタンパク質等の複合要素がリリースされるため、腫瘍周辺及び細胞内でより効果的にタンパク質等の複合要素の本来の機能を発揮させることができる。
 pH7.4以上と比べてpH5.5以下で、粒子サイズの低下を確認できるpH応答性を有する三元系複合体は、血中で複合体を形成して血中滞留性及び血中安定性に優れ、細胞内では複合体が解離してタンパク質等の複合要素がリリースされるので、細胞内でより効果的にタンパク質等の複合要素の本来の機能を発揮させることができる。
 三元系複合体のpH応答性に係るpHとして、上記を例示したが、pH応答性に係るボロン酸基のpKaは、ボロン酸基が結合する構造を改変すること等により適宜調整可能であるため、三元系複合体のpH応答性に係るpHとしては上記に例示したものに限定されるものではない。
 また、結合体のジオール構造を有する化合物3とボロン酸基を有する高分子2との結合と解離や上記の粒子径の確認は、三元系複合体が使用される環境下に応じて適宜定めることができる。ある条件で上記解離が確認されない場合であっても、より長時間にわたり測定することや、より使用環境や送達環境に近い条件で確認をすることが推奨される。
 また、送達環境下でのpH応答性の程度(例えば、三元系複合体の粒子サイズの低下率の程度)は、pH応答性に係るボロン酸基のpKaを調整することで任意に調整可能である。また、送達環境下での、pH応答性の程度(例えば、三元系複合体の粒子サイズの低下率の程度)が乏しい場合であっても、本三元系複合体の有用性が否定されるわけではない。むしろそのような三元系複合体は、タンパク質等の複合要素の徐放性を発揮できると考えられ、長期的な物質送達に好適に利用することが可能となり得る。
 複合体の平均粒径は、例えば、5nm以上200nm以下が好ましく、10nm以上150nm以下がより好ましく、15nm以上100nm以下がさらに好ましい。複合体の粒径は、動的光散乱法(DLS)又は蛍光相関分光法(FCS)により測定できる。
 複合体の粒径が上記の範囲であることにより、複合体の血中滞留性、腫瘍組織への集積性を適度に向上させ、また、肝臓等の正常組織への集積を防止できる。この結果、タンパク質等の複合要素を効率よく腫瘍組織に送達することが可能になる。
 複合体の腫瘍集積性は、腫瘍の亢進した血管漏出性を利用した腫瘍への選択的な集積、すなわちenhanced permeability and retention効果(EPR効果)により発揮されるものと考えられ、腫瘍への選択的な送達により、より優れた抗腫瘍効果を達成する。
 三元系複合体に含まれる、結合体10と複合要素40との比率は、特に制限されるものではないが、例えば、複合要素1分子あたり、1個以上の結合体と複合体化されていてもよく、2個以上の結合体と複合体化されていてもよく、5個以上の結合体と複合体化されていてもよく、1~100個の結合体と複合体化されていてもよく、2~50個の結合体と複合体化されていてもよく、5~20個の結合体と複合体化されていてもよい。
 三元系複合体がタンパク質を含む場合、複合体に含まれる、結合体10とタンパク質4との比率は、特に制限されるものではないが、例えば、タンパク質1分子あたり、1個以上の結合体と複合体化されていてもよく、2個以上の結合体と複合体化されていてもよく、5個以上の結合体と複合体化されていてもよく、1~100個の結合体と複合体化されていてもよく、2~50個の結合体と複合体化されていてもよく、5~20個の結合体と複合体化されていてもよい。
 三元系複合体によれば、タンパク質等の複合要素に対し化学修飾を施さずに、結合体との複合体を形成でき、結合体の高分子による高分子化により、血中滞留性が向上されている。また当該結合体は、ボロン酸基を有する高分子と、ジオール構造を有する化合物とが結合したものであり、標的部位のpH環境に応じて結合体が解離するpH応答性を有している。
 そのため、三元系複合体は、血中滞留性に優れ、且つ、目的の送達先で選択的に結合体が解離して、タンパク質等の複合要素の機能発現が期待される、非常に画期的なものである。
 以下、三元系複合体に含まれる各要素の詳細について説明する。
(ジオール構造を有する化合物)
 本実施形態に係るジオール構造を有する化合物3は、ボロン酸基を有する高分子との結合体を形成するとともに、タンパク質等の複合要素との複合体を形成し、いわば両者の仲介役として、三元系複合体の形成に寄与する。
 本実施形態に係るジオール構造を有する化合物は、分子内に1以上のジオール構造を有するものであれば特に制限されず、結合安定性の観点から、分子内にカテコール構造及びガロイル構造からなる群より選択される構造を1個以上を有することが好ましい。当該化合物がカテコール構造及び/又はガロイル構造を有する場合には、該構造におけるベンゼン環との疎水性相互作用によって、タンパク質等の複合要素との複合体化がより促進されるため好ましい。
 カテコール構造としては、下記式(3a)で表される構造を例示できる。ガロイル構造としては、下記式(3b)で表される構造を例示できる。下記に示される構造のうちでは、下記式(3b)で表されるガロイル構造のほうが、水酸基との水素結合によって、タンパク質等の複合要素との複合体化がより促進されるため好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 本実施形態に係る化合物3の有するジオール構造(例えば、2個又は3個の水酸基が隣り合う炭素原子にそれぞれ結合した構造、具体例としてカテコール構造、ガロイル構造等)の個数は、1以上であり、2以上であってよく、5以上であってよい。本実施形態に係る化合物におけるジオール構造の個数の上限値は特に制限されるものではないが、一例として30以下であってよく、15以下であってよく、13以下であってよい。本実施形態に係る化合物3の有するジオール構造の個数は、一例として、1~30の整数であってよく、2~15の整数であってよく、5~13の整数であってよい。
 ジオール構造における解離と結合の平衡状態を考えたとき、化合物3が複数(2以上)のジオール構造を有することで、一方のジオール構造の結合が解離しても、他方のジオール構造が結合し得る。このように、本実施形態に係るジオール構造を有する化合物における、ジオール構造の個数が多いほど、ジオール構造を有する化合物とボロン酸基を有する高分子とでの、見かけの結合力は飛躍的に向上する。
 ボロン酸基を有する高分子とジオール構造を有する化合物とでの、上記結合力は、例えば、アリザリンレッド法により測定できる。
 前記ジオール構造を有する化合物としては、ポリフェノールに該当するものが挙げられる。ポリフェノールとしては、芳香族炭化水素において、2個以上の水素原子が、水酸基で置換された構造を有するものが挙げられる。ポリフェノールの天然のものは植物により生産されることが知られる。当該ポリフェノールとしては、没食子酸、カテキン類(カテキン及びその誘導体)、エピカテキン類(エピカテキン及びその誘導体)、プロアントシアニジン、アントシアニジン、ガロイル化カテキン類(ガロイル化カテキン及びその誘導体)、フラボノイド、イソフラボノイド、ネオフラボノイド、フラボン、タンニン、タンニン酸、それらの誘導体等が挙げられる。前記ジオール構造を有する化合物としては、タンニン酸、没食子酸及びそれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。上記の誘導体としては、ジオール構造を有する化合物において、1個以上の水素原子又は基が、それ以外の基(置換基)で置換されたものが挙げられる。また、ジオール構造を有する化合物において、水素原子が付加または脱離されたものであってもよい。ここで置換基としては、水酸基、アミノ基、炭素数1~4の1価の鎖状飽和炭化水素基、ハロゲン原子等が挙げられる。炭素数1~4の1価の鎖状飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子等が挙げられる。
(ボロン酸基を有する高分子)
 以下、本実施形態に係るボロン酸基を有する高分子2について説明する。
 前記高分子は生体適合性高分子であってよい。生体適合性高分子とは、生体に投与した場合に、強い炎症反応や傷害等の著しい有害作用や悪影響を及ぼさない又は及ぼしにくいポリマーを意味する。
 ボロン酸基を有する生体適合性高分子としては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含む樹脂)、ポリアミノ酸、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリヌクレオチド、ポリアクリルアミド、ポリエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、多糖類、これらのコポリマー等にボロン酸基が導入されたものが挙げられる。ボロン酸基を有する生体適合性高分子は、一部にその合成過程で導入された任意の基を有していてもよい。このような基としては、例えば重合開始剤の一部等が挙げられる。
 前記高分子の分散度(Mw/Mn)は、1.0以上2.0未満が好ましく、1.0~1.5がより好ましく、1.0~1.3がさらに好ましい。三元系複合体が、優れた腫瘍集積性をより効果的に発揮するためには、高分子の分散度が上記範囲内にあることが好ましい。
 本明細書において、高分子の数平均分子量は、H NMRスペクトルによるピーク積分値の比から算出した値を採用できる。算出方法としては、高分子鎖末端に存在する開始剤由来の構造のピーク積分値と、算出対象部分のモノマー由来の構造のピーク積分値との比から、モノマーの重合度を算出し、重合したモノマー由来の構造の合計分子量を開始剤由来の構造の分子量に加算することでボロン酸基が導入される前の高分子の数平均分子量を算出可能である。
 ボロン酸基を有する高分子の数平均分子量についても、H NMRスペクトルによるピーク積分値の比から算出した値を採用できる。算出方法としては、高分子鎖末端に存在する開始剤由来の構造のピーク積分値と、算出対象部分のボロン酸基由来の構造のピーク積分値との比から、ボロン酸基の結合数を算出し、結合したボロン酸基由来の構造の合計分子量を高分子鎖の数平均分子量に加算することで算出可能である。
 ボロン酸基を有する高分子は、H NMRにより算出された数平均分子量(Mn)が2,000~200,000であることが好ましく、例えば5,000~100,000であってもよく、10,000~50,000であってもよく、12,000~45,000であってもよい。
 ボロン酸基を有する高分子の数平均分子量が上記の範囲であることにより、三元系複合体の血中滞留性、腫瘍組織への集積性を適度に向上させ、また、肝臓等の正常組織への集積を防止できる。この結果、タンパク質等の複合要素を効率よく腫瘍組織に送達することが可能になる。
 三元系複合体の腫瘍集積性は、腫瘍の亢進した血管漏出性を利用した腫瘍への選択的な集積、すなわちenhanced permeability and retention効果(EPR効果)により発揮されるものと考えられ、腫瘍への選択的な送達により、より優れた抗腫瘍効果を達成する。
 また、三元系複合体において、ボロン酸基を有する高分子は、高分子ミセルを形成していてもよく、高分子ベシクルの形態であってもよい。
 ボロン酸基を有する高分子は、生体分解性であることが好ましい。
 生体分解性とは、生体内で吸収又は分解され得る性質を意味する。生体分解性である生体適合性ポリマーとしては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、ポリアミノ酸、ポリエステル、ポリヌクレオチド、多糖類等が挙げられる。
 本明細書において、ボロン酸基を有する高分子が生体分解性であるとは、ボロン酸基を有する高分子の少なくとも一部が生体分解性であることを意味する。したがって、ポリアミノ酸、ポリエステル、ポリヌクレオチド、多糖類等と、PEG、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含む樹脂)、ポリアクリルアミド、ポリエーテル、ポリウレタン等とのブロックコポリマー等も生体分解性の生体適合性高分子に該当する。
 生体分解性であるポリマーを用いることにより、結合体又は複合体の生体内への蓄積を抑制することができ、副作用を低減させることができる。
 ボロン酸基を有する高分子は、第1の生体適合性高分子鎖と、第2の生体適合性高分子鎖とを有するものであってよい。なお、前記第1の生体適合性高分子鎖と第2の生体適合性高分子鎖とは異なるものであり、生体適合性高分子は、第1の生体適合性高分子鎖のブロックと第2の生体適合性高分子鎖のブロックとを含むブロック共重合体として提供できる。また、本実施形態に係る生体適合性高分子は、第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖の他に、さらに別の高分子鎖を含むことができる。
 本実施形態において、「ブロック共重合体」とは、複数種類のブロック(同種の構成単位が繰り返し結合した部分構成成分)が結合した高分子である。ブロック共重合体を構成するブロックは、2種類であってもよく、3種類以上であってもよい。
 第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖のいずれか一方は、生体適合性及び汎用性に優れるとの観点から、ポリエチレングリコール(PEG)であることが好ましい。
 第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖のいずれか一方は、生体適合性及び生体安定性と生体分解性とのバランスに優れるとの観点から、ポリアミノ酸であることが好ましい。
 生体適合性高分子が含む第1の生体適合性高分子鎖と、第2の生体適合性高分子鎖との組み合わせとしては、例えば、第1の生体適合性高分子鎖がポリエチレングリコールであり、第2の生体適合性高分子鎖がポリアミノ酸である組み合わせが好ましい。
 第1の生体適合性高分子鎖と第2の生体適合性高分子鎖とを含む生体適合性高分子の製造方法は、特に制限されない。例えば、第1の生体適合性高分子鎖を公知の重合反応により合成した後、第1の生体適合性高分子鎖に、第2の生体適合性高分子鎖の単量体を重合させる方法により製造することができる。重合反応によって得られた前記高分子鎖は、それぞれ前駆体(例えば保護基を有するもの)の状態であってもよく、重合反応によって得られた前駆体に対して当業者により選択された通常の処理を行い、第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖を製造してもよい。
 或いは、予め重合体として提供された、第1の生体適合性高分子鎖又はその前駆体と、第2の生体適合性高分子鎖又はその前駆体とを、公知の反応によって結合させることができる。その際、反応性の官能基同士の結合を利用して、両者を結合させてもよい。前駆体を用いる場合には、両者を結合後に上記と同様に適宜処理を行い、第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖を含む生体適合性高分子を製造することができる。
 三元系複合体における高分子は、ボロン酸基を有するものである。ボロン酸基は、上記式(10b)で示される構造であってよく、生体内環境等の中性付近のpH条件下であっても、ボロン酸ジオール結合を効率的に形成可能であるとの観点から、前記ボロン酸基が、置換基を有してもよいフェニルボロン酸基、又は置換基を有してもよいピリジルボロン酸基であることが好ましい。フェニルボロン酸基及びピリジルボロン酸基については、既報(WO2013/073697、特開2018-142115等)に開示されたものも例示及び援用できる。
 前記ボロン酸基は、より効率的にボロン酸ジオール結合を形成可能であり、上記のpH応答性をより容易に発現可能であるとの観点から、下記一般式(I)で表されるフェニルボロン酸基、又は下記一般式(II)で表されるピリジルボロン酸基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、Xはハロゲン原子又はニトロ基を表し、nは0~4の整数である。*は結合手を表す。)。
 Xの前記ハロゲン原子は、F,Cl, Br, I等の周期表において第17族に属する元素であり、Fが好ましい。
 一般式(I)で表されるフェニルボロン酸基は、下記一般式(I-1)又は一般式(I-2)で表される基であることが好ましい。一般式(II)で表されるピリジルボロン酸基は、下記一般式(II-1)で表される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、Xはハロゲン原子又はニトロ基を表す。*は結合手を表す。)
 一般式(I-1)及び一般式(I-2)において、Xが係る位置に結合していることで、Xは電子吸引性基として効果的に作用し、上記式(10c)で示されるボロン酸ジオール結合の安定化に寄与すると考えられる。そのため、生体内の中性付近のpH環境においても、ボロン酸ジオール結合が形成されやすくなるため、上記のpH応答性をより容易に発現可能とすることができる。
 一般式(I-1)で表される基は、下記一般式(I-1-1)で表される基であることが好ましく、一般式(I-2)で表される基は、下記一般式(I-2-1)で表される基であることが好ましい。一般式(II-1)で表される基は、下記一般式(II-1-1)で表される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Xはハロゲン原子又はニトロ基を表す。*は結合手を表す。)
 上記一般式(I-1-1)、一般式(I-2-1)及び一般式(II-1-1)で表される基がアミド結合を有していることにより、ボロン酸基の見かけのpKaを低下させる作用を奏する。
 三元系複合体における高分子において、ボロン酸基は、高分子に1つ以上導入されていればよく、2つ以上導入されていてもよく、5つ以上導入されていてもよい。
 三元系複合体における高分子における、ボロン酸基の個数の上限値は特に制限されるものではないが、一例として1000以下であってよく、100以下であってよく、50以下であってよい。三元系複合体における高分子の有するボロン酸基の個数は、一例として、1~1000の整数であってよく、2~100の整数であってよく、5~50の整数であってよい。
 上記個数が上記下限値以上であることで、ボロン酸基による結合体の形成作用が良好に発揮され好ましい。
 ボロン酸基における解離と結合の平衡状態を考えたとき、高分子が複数(2以上)のボロン酸基を有することで、一方のボロン酸基の結合が解離しても、他方のボロン酸基が結合し得る。このように、本実施形態に係る高分子における、ボロン酸基の個数が多いほど、ボロン酸基を有する高分子とジオール構造を有する化合物とでの、見かけの結合力は飛躍的に向上する。
 よって、両者の結合力を向上させる観点から、2以上のジオール構造を有する化合物と、2以上のボロン酸基を有する高分子との組み合わせを用いることがより好ましい。ジオール構造及びボロン酸基の個数の2以上の各数については、各々上記で例示したものが挙げられる。
 前記ボロン酸基を有する高分子は、高分子に、ボロン酸基を導入して得ることができる。
 本実施形態の高分子において、ボロン酸基は、高分子のうちのいずれの箇所にも導入可能である。ボロン酸基は、第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖のいずれか一方又は両方に導入されていてもよい。
 例えば、高分子と「ボロン酸基を有する化合物」との互いの反応性の官能基同士の結合を利用してボロン酸基を導入してもよい。反応性の官能基は、高分子が元から有しているものでもよく、改変又は導入されたものであってもよい。
 高分子とボロン酸基を有する化合物との結合においては、ボロン酸基を有する化合物及び高分子は、それぞれ、本発明の効果が得られる限り、それらが結合するのに必要な構造の変化を受けてもよい。
 例えば、ボロン酸基を有する化合物は、高分子の有する官能基と結合してもよく、第1の生体適合性高分子鎖及び/又は第2の生体適合性高分子鎖の有する官能基と結合してもよい。
 例えば、ボロン酸基を有する化合物は、高分子の側鎖の官能基と結合してもよく、第1の生体適合性高分子鎖及び/又は第2の生体適合性高分子鎖の側鎖の官能基と結合してもよい。
 前記ボロン酸基は、高分子の側鎖に2価の連結基を介して導入されたものであってよい。当該二価の連結基としては、例えば、アミド結合、カルバモイル結合、アルキル結合、エーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、チオエーテル結合、スルホンアミド結合、ウレタン結合、スルホニル結合、チミン結合、ウレア結合、チオウレア結合が挙げられる。
 ここで、ボロン酸基が導入される対象となる高分子は、カチオン性ポリマーであることが好ましく、カチオン性基を有するものがより好ましく、カチオン性ポリアミノ酸であることがより好ましく、側鎖にカチオン性基を有するポリアミノ酸であることがさらに好ましい。ボロン酸基が高分子の側鎖に導入される場合であっても、ボロン酸基が導入されずに残った側鎖のカチオン性基は、上記式(10c)で示されるアニオン性基との相互作用により当該結合体の結合を安定化させることができる。
 したがって、三元系複合体における高分子は、ボロン酸基及びカチオン性基を有するものであってよく、第1の生体適合性高分子鎖及び第2の生体適合性高分子鎖のいずれか一方又は両方は、ボロン酸基及びカチオン性基を有するものであってよい。
 高分子が、ボロン酸基及びカチオン性基を有する場合、ボロン酸基とカチオン性基とのモル比(カチオン性基:ボロン酸基)は、10:1~1:10であってよく、10:3~3:1であってよく、10:8~8:10であってよい。
 上記のカチオン性基としてはアミノ基が好ましい。側鎖にアミノ基を有することにより、水性媒体中において、該アミノ基がボロン酸のホウ素に配位し、該結合体の結合をより一層安定化させることができる。
 分子内にアミノ基を有する生体適合性高分子鎖としては、ポリアミノ酸や、ポリアクリルアミド、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等が挙げられ、ポリアミノ酸であることが好ましい。ポリアミノ酸は、カチオン性ポリアミノ酸が好ましく、側鎖にカチオン性基を有するものがより好ましく、側鎖にアミノ基を有するものがさらに好ましい。
 ボロン酸基が導入される対象となる生体適合性高分子がアミノ基を有する場合、当該アミノ基は、保護基で保護されたアミノ基であってもよい。
 アミノ基又は保護基で保護されたアミノ基を有しない生体適合性高分子鎖を用いる場合、エチレンジアミンおよびヒドラジンの導入、ベシャンプ還元、水酸基の直接アミノ化法、アミノリシス、Curtius転移等を用いた公知の方法により、生体適合性高分子にアミノ基を導入することができる。
 上記アミノ基との結合を形成させる場合、アミノ基との結合安定性および合成容易性の観点から、上記のボロン酸基を有する化合物は、カルボキシル基を有するものであることが好ましい。ボロン酸基が導入される対象となる生体適合性高分子のアミノ基と、ボロン酸基を有する化合物のカルボキシル基と、でアミド結合を形成させて、生体適合性高分子にボロン酸基を導入させることができる。また形成されたアミド結合がボロン酸基の見かけのpKaを低下させる作用も奏する。
 ボロン酸基及びカルボキシル基を有する化合物としては、例えば、4-カルボキシ-フェニルボロン酸、3-カルボキシ-4-フルオロフェニルボロン酸、4-カルボキシ-2-フルオロフェニルボロン酸、4-カルボキシ-3-フルオロフェニルボロン酸(FPBA)、3-カルボキシ-4-クロロフェニルボロン酸、4-カルボキシ-2-クロロフェニルボロン酸、4-カルボキシ-3-クロロフェニルボロン酸等を用いることができる。
 カルボキシル基とアミノ基とでアミド結合を形成させる方法としては、例えば、アミノ基を有する生体適合性高分子鎖とボロン酸基及びカルボキシル基を有する化合物とを、DMT-MM等の縮合剤の存在下で縮合反応させることが挙げられる。また、保護基で保護されたアミノ基を有する生体適合性高分子鎖の場合、公知の反応で保護基を脱保護し、アミノ基を有する生体適合性高分子鎖を得た後、同様に縮合反応させることができる。
 また、ボロン酸基は、第1の生体適合性高分子鎖又は第2の生体適合性高分子鎖のいずれか一方のみに導入されてもよい。例えば、ボロン酸基は、第2の生体適合性高分子鎖に導入することができる。図1Aでは、ボロン酸基を有する生体適合性高分子2は、ボロン酸基を有する第2の生体適合性高分子鎖22と、ボロン酸基を有しない第1の生体適合性高分子鎖21とを含む。例えば、第2の生体適合性高分子鎖が側鎖を有するものであり、ボロン酸基が、第2の生体適合性高分子鎖の側鎖に導入されたものであってよい。
 本実施形態に係るボロン酸基を有する高分子の一例として、下記一般式(1)又は(1-1)で表される構造を含むものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式(1)~(1-1)中、Aは、前記第1の生体適合性高分子鎖を表し、Lはリンカー部を表し、Bは、ボロン酸基を有する前記第2の生体適合性高分子鎖を表す。)
 前記リンカー部は、炭素原子数1~20のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数1~20の直鎖状のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数1~5の直鎖状のアルキレン基であることがより好ましい。該アルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は、それぞれ独立して-CH=CH-、-O-、-CO-、-S-、-NH-、又は-CONH-によって置換されていてもよい。アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等を例示できる。
 前記第2の生体適合性高分子鎖は、ポリアミノ酸であることが好ましく、カチオン性ポリアミノ酸であることがより好ましい。
 第2の生体適合性高分子鎖がポリアミノ酸であり、前記ボロン酸基が前記ポリアミノ酸の側鎖に導入されている場合、上記一般式(1)又は(1-1)におけるBとしては、以下が好ましい。
 Bは、ボロン酸基を有する前記第2の生体適合性高分子鎖を表し、第2の生体適合性高分子鎖は、下記(b2)で表される繰り返し構造、又は(b1)で表される繰り返し構造及び(b2)で表される繰り返し構造を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(b1)~(b2)中、
 Rは、アミノ酸側鎖を表し、
 Rは、アミノ酸側鎖に前記ボロン酸基が導入されたものであり、
 nは(b1)及び(b2)の合計数を表し、nは1~1000の整数であり、mは1~1000の整数であり(ただしm≦n)、n-mが2以上である場合、複数個のRは互いに同一でも異なっていてもよく、mが2以上である場合、複数個のRは互いに同一でも異なっていてもよい。)。
 R及びRにおけるアミノ酸側鎖が由来するアミノ酸としては、天然に存在するアミノ酸が好ましく、例えば、バリン、ロイシン、イソロイシン、アラニン、グリシン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、メチオニン、システイン、セリン、トレオニン、グルタミン、アスパラギン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、プロリン等を例示できる。
 アミノ酸側鎖とは、当分野における通常の意味で用いられ、ポリペプチドのアミド結合に関与するアミノ基とカルボキシ基以外の構造を指し、例えば、グリシンであれば水素原子であり、アラニンであればメチル基であり、バリンであればイソプロピル基である。
 第2の生体適合性高分子鎖が、(b1)で表される繰り返し構造及び(b2)で表される繰り返し構造を含む場合、(b1)と(b2)の配列はランダムであってよい。mは第2の生体適合性高分子鎖における(b2)の合計数を表し、n-mは第2の生体適合性高分子鎖における(b1)の合計数を表す。n-mは0であってもよい(すなわち、第2の生体適合性高分子鎖は(b1)及び(b2)のうち、ボロン酸基が導入された(b2)のみを有していてもよい。)。
 第2の生体適合性高分子鎖は、上記(b2)で表される繰り返し構造、又は(b1)で表される繰り返し構造及び(b2)で表される繰り返し構造からなるものであってもよい。
 また、Rのアミノ酸側鎖とRのアミノ酸側鎖とは、互いに同一でも異なっていてもよい。
 式(b1)~(b2)中、nは1~1000の整数であり、10~500の整数であってよく、15~100の整数であってよい。上記nの値が上記範囲内であることで、第2の生体適合性高分子鎖の分子量の値が好適なものとなり好ましい。
 式(b1)~(b2)中、mは1~1000の整数であり、3~100の整数であってよく、5~50の整数であってよい。上記mの値が上記下限値以上であることで、ボロン酸基による結合体の形成作用が良好に発揮され好ましい。
 ここでは、nがmよりも大きい場合の数値範囲も例示しているが、nとmとは同一の数であってよい。
 ポリアミノ酸へのボロン酸基の導入様式は、特に限定されるものではないが、ポリアミノ酸のアミノ酸側鎖とボロン酸基を有する化合物との結合が好ましい。ポリアミノ酸のアミノ酸側鎖にボロン酸基を有する化合物を結合させる方法としては、アスパラギン酸側鎖又はグルタミン酸側鎖のカルボキシル基とのアミド結合、システインの側鎖のチオール基とのジスルフィド結合を形成させる方法などが挙げられる。ただし、上述のとおり、第2の生体適合性高分子鎖が側鎖にアミノ基を有することにより、水性媒体中において、該アミノ基は、ボロン酸のホウ素に配位し、結合体の結合をより一層安定化させることができるから、アミノ基を有するアミノ酸側鎖とボロン酸基及びカルボキシル基を有する化合物のカルボキシル基とのアミド結合を形成させる方法が好ましい。
 アミノ基を有するアミノ酸側鎖は、リシン側鎖、アルギニン側鎖、アスパラギン側鎖、又はグルタミン側鎖などの天然のアミノ酸側鎖のアミノ基であってもよく、任意のアミノ酸側鎖にアミノ基が導入されたものであってもよく、生体適合性等の観点からリシン側鎖が好ましい。
 上記式(b2)で示される繰り返し構造は、Rがカチオン性基を有するアミノ酸側鎖にボロン酸基が導入されたものである構造を構成単位として含むことが好ましく、Rがアミノ基を有するアミノ酸側鎖にボロン酸基が導入されたものである構造を構成単位として含むことがより好ましく、Rがリシン側鎖にボロン酸基が導入されたものである構造を構成単位として含むことがさらに好ましい。
 n-mが1以上である場合、上記式(b1)で示される繰り返し構造は、Rがカチオン性基を有するアミノ酸側鎖である構造を構成単位として含むことが好ましく、Rがアミノ基を有するアミノ酸側鎖である構造を構成単位として含むことがより好ましく、Rがリシン側鎖である構造を構成単位として含むことがさらに好ましい。
 第1の生体適合性高分子鎖は、ポリエチレングリコールであることが好ましい。
 第1の生体適合性高分子鎖が、ポリエチレングリコールであり、第2の生体適合性高分子鎖がポリアミノ酸である場合、上記一般式(1)で表される構造としては、下記一般式(1-2)で表される構造が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(1-2)中、
 lは1~1500の整数であり、Bは、ボロン酸基を有する第2の生体適合性高分子鎖を表し、第2の生体適合性高分子鎖は、下記式(b2)表される繰り返し構造を含むか、又は式(b1)表される繰り返し構造及び式(b2)表される繰り返し構造を含む。)
 式(1-2)中、lは1~1500の整数であり、10~1000の整数であってよく、100~500の整数であってよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式(b1)~(b2)中、R、R、n、及びmは前記と同一の意味を表す)。
(複合化する物質)
 複合体における、高分子と複合化する物質は、前記高分子と複合化可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 三元系複合体における、結合体と複合化する物質は、前記結合体と複合化して三元系複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 三元系複合体において、結合体と複合化する物質は、結合体のジオール構造を有する化合物に由来する部分を介して、前記結合体と複合化することができる。
 ある物質が、結合体のジオール構造を有する化合物に由来する部分を介して、前記結合体と複合化することができることは、例えば、該物質とジオール構造を有する化合物とを含む組成物において、両者が三元系複合体を形成可能であることで予備的に確認できる。例えば、タンパク質とポリフェノールを含む組成物において、両者が三元系複合体を形成可能であれば、タンパク質は、結合体のポリフェノールに由来する部分を介して、前記結合体と複合化する可能性が高い。複合化は、組成物に含まれる粒子の粒子サイズが、該物質単体の粒子サイズよりも大きくなったことで判断できる。
 ある物質が、結合体と複合化することは、例えば、該物質と結合体とを含む組成物において、両者が三元系複合体を形成可能であることを確認することで評価できる。三元系複合体の形成は、組成物に含まれる粒子の粒子サイズが、該物質単体の粒子サイズよりも大きくなったことで判断できる。
 前記高分子又は前記結合体と複合化する物質のサイズは、特に制限されるものではないが、一例として、該物質の粒径が500nm以下であってよく、0.1nm以上500nm以下であってよく、0.2nm以上100nm以下であってよく、0.3nm以上50nm以下であってよい。粒径は、動的光散乱法(DLS)又は蛍光相関分光法(FCS)により測定できる。
 前記高分子又は前記結合体と複合化する物質の一例として、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、小胞、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種を例示できる。ここで例示した概念に含まれる物質は、複数の前記概念に包含されるものであってよい。
・タンパク質
 複合体におけるタンパク質は、前記高分子又は前記結合体と複合化して複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 複合体は、生体内での薬物送達用途に好適に利用可能であることから、複合体におけるタンパク質は、生理活性タンパク質であることが好ましい。生理活性タンパク質は、薬理作用を有することが好ましく、タンパク質型医薬を含むことが好ましい。
 タンパク質型医薬としては、タンパク質又はタンパク質を構成要素として含む成分を有効成分とする医薬であり、例えば、ハーセプチン、アバスチン、サイラムザ等の抗体医薬や、ヒアルロニダーゼ等の各種酵素、インスリン、サイトカイン、インターフェロン、ウイルスベクター等が挙げられる。ウイルスベクターとしては、アデノ随伴ウイルス(AAV)を含むもの等を例示できる。
 また本明細書において、タンパク質とはペプチドを包含する概念とする。ペプチドとして、膜透過性ペプチドも好適に例示できる。
 なかでも三元系複合体は、脳への送達の選択性が向上されており、腫瘍集積性を発揮可能であることから、三元系複合体におけるタンパク質型医薬は、脳疾患の治療効果又は抗腫瘍作用を有するものであることが好ましい。
 タンパク質型医薬としては、例えば、抗体医薬、インターフェロン、ウイルスベクター等が挙げられる。
・ウイルス
 複合体におけるウイルスは、前記高分子又は前記結合体と複合化して複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 複合体は、生体内での薬物送達用途に好適に利用可能であることから、複合体におけるウイルスは、ウイルスベクターとして疾患の治療(ウイルス療法)に用いられる治療用ウイルスであることが好ましい。ここでの疾患の治療には、遺伝子治療も含まれる。
 なかでも三元系複合体は、脳への送達の選択性が向上されており、腫瘍集積性を発揮可能であることから、三元系複合体におけるウイルスは、脳疾患又は癌の治療に用いられる治療用ウイルスであることがより好ましい。
 治療用ウイルスは、ウイルスベクターに薬理作用を有する核酸を含むものであってもよく、薬理作用を有するタンパク質をコードする核酸を含むものであってもよく、遺伝子改変のための核酸を含むものであってもよい。
 治療用ウイルスは、疾患の治療用に導入される核酸を含むものであってもよく、脳疾患又は癌の治療用に導入される核酸を含むものであってもよい。
 上記核酸には、該核酸に含まれる配列を発現させるため、作動可能に連結したプロモーター配列を含むことができる。
 治療用ウイルスとしては、ヒトへのウイルスベクターとして使用可能な各種ウイルス又は人工ウイルスが挙げられ、ウイルスベクターのウイルス種としては、アデノ随伴ウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、センダイウイルス、レトロウイルス、レンチウイルス等を例示できる。
 アデノ随伴ウイルス(AAV)としては、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11等を例示できる。
 脳疾患の治療に用いられる場合のアデノ随伴ウイルス(AAV)としては、特に、AAV8又はAAV9が好ましい。AAVは、脳での遺伝子発現が向上されるよう改変された、AAV-PHP.B等のAAVであってもよい。
・ベクター
 複合体におけるベクターは、前記高分子又は前記結合体と複合化して複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 ベクターとしては、遺伝子治療に用いられる遺伝子治療用ベクターが好ましく、上記に例示したウイルスベクターの他、プラスミド、リポソーム、バクテリアベクター等が挙げられる。
 遺伝子治療用ベクターは、薬理作用を有する核酸を含むものであってもよく、薬理作用を有するタンパク質をコードする核酸を含むものであってもよく、遺伝子改変のための核酸を含むものであってよい。
 遺伝子治療用ベクターは、疾患の治療用に導入される核酸を含むものであってもよく、脳疾患又は癌の治療用に導入される核酸を含むものであってもよい。
 上記核酸には、該核酸に含まれる配列を発現させるため、作動可能に連結したプロモーター配列を含むことができる。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用される、前記複合体を含む遺伝子治療剤を提供する。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法における、遺伝子治療剤としての、前記複合体の使用を提供する。
・無機粒子
 複合体における無機粒子は、前記高分子又は前記結合体と複合化して複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 無機粒子としては、無機材料を含む粒子であり、金粒子、銀粒子、白金粒子、鉄粒子、酸化チタン粒子等の金属粒子;シリカ粒子;量子ドット等の半導体粒子;カーボンナノチューブ、グラフェン等を含有する炭素粒子等を例示できる。
 無機粒子は、ナノ粒子であることが好ましい。ナノ粒子とは、粒径が1~100nmの粒子をいう。粒子の粒径は、動的光散乱法(DLS)又は蛍光相関分光法(FCS)により測定できる。
 無機粒子は、さらに上記のタンパク質、ウイルス、ベクター、核酸、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種で修飾されたものであってもよい。
・核酸
 複合体における核酸は、前記高分子又は前記結合体と複合化して複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 複合体は、生体内での薬物送達用途に好適に利用可能であることから、複合体における核酸は、生理活性を有する核酸であることが好ましい。生理活性を有する核酸は、薬理作用を有することが好ましく、核酸医薬を含むことが好ましい。
 複合体における複合要素としての核酸は、疾患の治療に用いられる核酸医薬であることが好ましく、遺伝子治療に用いられる核酸医薬であることが好ましい。
 なかでも三元系複合体は、脳への送達の選択性が向上されており、腫瘍集積性を発揮可能であることから、三元系複合体における核酸は、脳疾患又は癌の治療に用いられる核酸医薬であることが好ましい。
 核酸医薬としては、ヒトの体内で生理活性を有する各種核酸が挙げられ、DNA;RNA;LNA等の人工核酸等を例示できる。核酸医薬の種類としては、siRNA、miRNA、アンチセンス核酸、アプタマー、リボザイム等を例示できる。
 抗腫瘍作用を有する核酸としては、TUG1(taurine upregulated gene 1)アンチセンス核酸、PLK1(polo-like kinase 1) siRNA、VEGF (vascular endothelial growth factor) siRNA等を例示できる。
・小胞
 複合体における小胞は、前記高分子又は前記結合体と複合化して複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 小胞としては、脂質膜を有し、好ましくはリン脂質二重層を有するものである。小胞は、人為的に製造されたリポソーム等であってもよく、細胞から生産される細胞外小胞等であってもよい。細胞外小胞としては、エクソソーム、マイクロベシクル等が挙げられる。
・低分子医薬
 複合体における低分子医薬は、前記高分子又は複合体を形成可能であれば、特に制限されず、いかなるものであってもよい。
 複合体は、生体内での薬物送達用途に好適に利用可能である。
 本明細書における「低分子医薬」とは、分子量1000以下の医薬を意味し、分子量500以下の医薬が好ましく、例えば分子量200~1000の医薬であってよく、分子量300~500の医薬であってよい。
 抗腫瘍作用を有する低分子医薬としては、エピルビシン、ビンブラスチン、ブレオマイシン又はそれらの塩等の抗癌剤、ローズベンガル等の音響増感剤、chlorin e6等の光増感剤、ホウ素クラスター等の放射線増感剤等を例示できる。
 本発明の医薬の一実施形態として、複合体を有効成分として含有する脳疾患治療剤を提供する。本発明の一実施形態として、脳疾患の治療のための複合体を提供する。本発明の一実施形態として、脳疾患治療薬を製造するための複合体の使用を提供する。複合体は脳疾患治療効果を有することができる。該実施形態の医薬は、複合体におけるタンパク質等の物質が有効成分であって、脳疾患の治療作用を有する場合に好適であり、有効成分としては、例えば、脳疾患の治療効果を発揮できる種々のタンパク質、タンパク質型医薬、治療用ウイルス、核酸、核酸医薬、低分子医薬等を用いることができる。
 脳疾患としては、脳腫瘍、脳梗塞、脳出血、くも膜下出血、脳動脈瘤、脳血管障害、脳神経疾患、認知症、アルツハイマー病、クロイツフェルト・ヤコブ病、脊髄性筋萎縮症、もやもや病、片頭痛、テイ-サックス病、サンドホフ病などが挙げられる。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用される、前記複合体を含む脳疾患治療剤を提供する。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法における、脳疾患治療剤としての、前記複合体の使用を提供する。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用される、前記複合体を含む脳疾患の遺伝子治療剤を提供する。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法における、脳疾患の遺伝子治療剤としての、前記複合体の使用を提供する。
 実施形態の脳疾患治療剤は、さらに他の脳疾患治療効果を発揮する成分を含んでいてもよい。かかる構成により、脳疾患の治療に対する相乗効果が期待できる。
 本発明の医薬の一実施形態として、複合体を有効成分として含有する癌治療剤を提供する。本発明の一実施形態として、癌の治療のための複合体を提供する。本発明の一実施形態として、癌治療薬を製造するための複合体の使用を提供する。複合体は癌治療効果を有することができる。該実施形態の医薬は、複合体におけるタンパク質等の物質が有効成分であって、抗腫瘍作用を有する場合に好適であり、有効成分としては、例えば、抗腫瘍効果を発揮できる種々のタンパク質、タンパク質型医薬、治療用ウイルス、核酸、核酸医薬、低分子医薬等を用いることができる。
 癌治療効果が期待される対象疾患としては、例えば血液がん、固形がん等が挙げられ、複合体が腫瘍集積性を有する場合、固形がんに好適である。ヒトの固形がんとしては、例えば、脳がん、頭頸部がん、食道がん、甲状腺がん、小細胞がん、非小細胞がん、乳がん、胃がん、胆のう・胆管がん、肺がん、肝がん、肝細胞がん、膵がん、結腸がん、直腸がん、卵巣がん、絨毛上皮がん、子宮体がん、子宮頸がん、腎盂・尿管がん、膀胱がん、前立腺がん、陰茎がん、睾丸がん、胎児性がん、ウイルムスがん、皮膚がん、悪性黒色腫、神経芽細胞腫、骨肉腫、ユ-イング腫、軟部肉腫などが挙げられる。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用される、前記複合体を含む癌治療剤を提供する。
 一実施形態として、哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法における、癌治療剤としての、前記複合体の使用を提供する。
 実施形態の癌治療剤は、さらに他の抗がん剤等を含んでいてもよい。かかる構成により、がん治療に対する相乗効果が期待できる。
 本実施形態の医薬における製剤化の例としては、必要に応じて糖衣を施した錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤として経口的に使用される経口剤が挙げられる。
 または、水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、又は懸濁液剤の注射剤の形で非経口的に使用されるものが挙げられる。更には、薬理学上許容される担体若しくは媒体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、結合剤等と適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化されたものが挙げられる。
 錠剤、カプセル剤に混和することができる添加剤としては、例えば、ゼラチン、コーンスターチ、トラガントガム、アラビアゴムのような結合剤;結晶性セルロースのような賦形剤;コーンスターチ、ゼラチン、アルギン酸のような膨化剤;ステアリン酸マグネシウムのような潤滑剤;ショ糖、乳糖又はサッカリンのような甘味剤;ペパーミント、アカモノ油又はチェリーのような香味剤が用いられる。調剤単位形態がカプセルである場合には、上記の材料にさらに油脂のような液状担体を含有することができる。注射のための無菌組成物は注射用蒸留水のようなベヒクルを用いて通常の製剤実施に従って処方することができる。
 注射用の水溶液としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液が挙げられ、補助薬としては、例えばD-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウムが挙げられ、適当な溶解補助剤、例えばアルコール(例えばエタノール)、ポリアルコール(例えばプロピレングリコール)、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤、例えばポリソルベート80(TM)、HCO-50等と併用してもよい。
 油性液としてはゴマ油、大豆油が挙げられ、適当な溶解補助剤、例えば安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等と併用してもよい。また、緩衝剤(例えばリン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液)、無痛化剤(例えば、塩酸プロカイン)、安定剤(例えばベンジルアルコール、フェノール)、酸化防止剤を配合してもよい。調製された注射液は通常、適当なアンプルに充填される。
 患者への投与は、例えば、動脈内注射、静脈内注射、皮下注射などのほか、鼻腔内的、経気管支的、筋内的、経皮的、または経口的に当業者に公知の方法により行いうる。投与量は、患者の体重や年齢、投与方法などにより変動するが、当業者であれば適当な投与量を適宜選択することが可能である。医薬の好適な投与時期については、上記の<方法>で例示している。その他の、投与量、投与方法の詳細は、患者の体重や年齢、症状などにより変動するが、当業者であれば適宜選択することが可能である。
 以上に説明した本実施形態の医薬は、工程A1と、工程Bと、を含む方法に使用されることで、標的部位への送達効率を向上可能な、非常に有用なものである。
 また、本実施形態の医薬によれば、使用される方法において、工程A1の実施と、工程Bの実施との間に時間差を設けることで、標的部位への送達の選択性を向上可能である。これにより、本実施形態の医薬は、例えば、肝臓や腎臓等への複合体の送達割合を従来法よりも大幅に抑制しつつ、脳への複合体の送達割合を大幅に向上可能であり、肝毒性および腎毒性を抑制しつつ、標的部位へと医薬を送達可能であるという、非常に優れたものである。
 特に、遺伝子治療を目的とする場合では、高濃度でベクターを投与する場合がある。そのため、送達の選択性が向上された実施形態の医薬は、遺伝子治療剤、特に脳疾患への遺伝子治療剤としてベクターを含む複合体を使用する場合に好適である。
≪キット≫
 本実施形態のキットは、上記実施形態の医薬と、バブルとを備える。
 医薬における複合体については、上記の≪医薬≫で例示したものを採用でき、ここでの説明を省略する。
 複合体としては、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質と、を含むものが好ましい。
 結合体と複合化する物質としては、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、小胞、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種を例示できる。
 バブルについても、上記の≪医薬≫で例示したものを採用でき、ここでの説明を省略する。前記バブルは、バブルリポソームであることが好ましい。
 本実施形態のキットは、溶液や、バッファー等の試薬類、反応容器、取扱い説明書等をさらに備えていてもよい。
 本実施形態のキットによれば、実施形態の医薬とバブルとを組み合わせることで、上記で説明した工程A1及び工程Bを含む方法に使用可能であり、医薬の送達効率を向上可能である。
≪システム≫
 本実施形態のシステムは、哺乳動物に超音波を照射する超音波照射装置と、上記実施形態の医薬と、を備えるものである。
 医薬における複合体については、上記の≪医薬≫で例示したものを採用でき、ここでの説明を省略する。
 複合体としては、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質と、を含むものが好ましい。
 結合体と複合化する物質としては、タンパク質、ウイルス、ベクター、無機粒子、核酸、小胞、及び低分子医薬からなる群から選択される少なくとも一種を例示できる。
 超音波照射装置および照射される超音波としては、上記の≪医薬≫で例示したものを採用でき、ここでの説明を省略する。
 前記超音波としては、高密度焦点式超音波(HIFU)であることが好ましい。
 超音波照射装置による超音波照射について、超音波照射装置は、上記の≪医薬≫における<方法>で例示した、複合体の投与およびバブルの投与との時間関係を満たすよう、哺乳動物に超音波を照射することができる。
 実施形態のシステムによれば、超音波照射装置と、実施形態の医薬とを組み合わせることで、上記で説明した工程A1及び工程Bを含む方法に適用可能であり、医薬の送達効率を向上可能である。
 次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 以下の実施例では、PEG-P[Lys(FPBA)m]nを、単に「Polymer」と表記する場合がある。
 また、AAV9とタンニン酸(TA)とを添加して得られた溶液及び複合体を、AAV9/TA溶液、及びAAV9/TA複合体、或いは単に「AAV9/TA」等と表記する場合がある。
 AAV9とタンニン酸(TA)とPEG-P[Lys(FPBA)m]nとを添加して得られた溶液や複合体を、AAV9/TA/Polymer溶液及びAAV9/TA/Polymer複合体、或いは単に「AAV9/TA/Polymer」、「AAV9複合体」、「AAV9三元系複合体」、又は「三元系複合体」等と表記する場合がある。
 また、AAV9を含むこれら単体及び複合体の総称として、「AAV9サンプル」と表記する場合がある。
 本実施例では、マウスにおけるAAV9三元系複合体の遺伝子発現を、生体内分布試験により評価した。具体的には、正常マウスに各AAV9サンプルを尾静脈投与し、各臓器でのルシフェラーゼ遺伝子発現量を評価した。High Focused Intensity Ultrasound(HIFU)の手法を用い、HIFUを脳に照射することによって、血液脳関門(Blood-Brain Barrier)の細胞の密着結合層を開門させ、脳内へのAAV9三元系複合体の取り込み量、及び脳での遺伝子発現量を評価した。
・実験試薬
 特に記述のない試薬は市販品をそのまま使用した。PEG-P[Lys (FPBA)10]20は、国際公開第2020/241819号に記載の方法により製造した。
 ・AAV9-CMV-Luc:SignaGen Laboratories.
 ・PEG-P[Lys (FPBA)10]20 (Mn=14,000)
 ・タンニン酸 (Mw=1,701):Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.
 ・D-PBS (-):Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.
 ・VivoGlo(TM) Luciferin, In Vivo Grade:Promega Corporation.
 ・Passive Lysis Buffer:Promega Corporation.
 ・マイクロバブル:Microbubble Contrast Agent for Small animal Ultrasound Imaging、TRUST BIO SONICS Usphere Prime (#TBS-Prime ネッパジーン)(気体:パーフルオロブタン、平均粒子径:1.2±0.2μm、シェルの構成成分:リン脂質)
・HIFU照射装置
本体
 製品名:ソニトロンGTS ベースステーション(フットスイッチ付) ネッパジーン
 品番:ST-GTS
FUS プローブ
 製品名:HIFUトランスデューサーモジュール3.5MHz 深度20mm, 20mmφ
 品番:ST-FM3.5-20-20
・動物
 ・BALB/c mice:Charles River Japan Inc.
・溶液の調製
 ・AAV9-CMV-Luc(単に「AAV9」と略す):1.0 × 1012 vL/mL
 ・タンニン酸(単に「TA」と略す):2.0 × 10-2 mg/mL
 ・PEG-P[Lys(FBPA)10]20(単に「Polymer」と略す):2.2 × 10-1 mg/mL
  これらはそれぞれ、D-PBS (-)に溶解させ調製した。
 ・マイクロバブル:800μLのバブルを2000μLのD-PBS (-)で希釈して調製した。
実験1.(参考例)マウスにおけるAAV9三元系複合体の遺伝子発現評価
 本実験では、HIFUを使用せずにAAV9サンプルをマウスに投与し、マウスにおける各臓器での各AAV9サンプルの遺伝子発現量を評価した。ルシフェラーゼ遺伝子を搭載したAAV9を使用し、AAV9単体、AAV9/TA複合体、AAV9/TA/Polymer三元系複合体をマウスに尾静脈投与し、マウスの各臓器でのルシフェラーゼ遺伝子発現量を測定することによって、AAV9三元系複合体の送達を評価した。
・実験操作
 図2に、本実験の手順の概要を説明する模式図を示す。マウスに対して、上記の各AAV9サンプル(AAV9、AAV9/TA、AAV9/TA/Polymer)の調製溶液100μlを尾静脈投与した(各AAV9サンプルの投与量:1.0×1011 VG/mouse, VGはベクターゲノムを表す)。AAV9サンプル投与から21日後に解剖し、臓器を回収した。臓器は、それぞれの重量を測り、1~3倍重量のPassive Lysis Buffer加えた後、ホモジナイズを行った。
 ホモジナイズした懸濁液20μlにLuciferin溶液を100μl加え、発光測定装置を用いて、各臓器のルシフェラーゼ遺伝子発現量を測定した(n=5)。
・結果
 図3に各AAV9サンプルを投与したマウスの各組織のルシフェラーゼ発光強度の測定結果を示した。各臓器のルシフェラーゼ遺伝子の発現量について、各臓器のAAV9単体でのLuc遺伝子発現量を100%とした遺伝子発現比率の結果を示す。
 図3に示す結果のとおり、ほぼ全ての組織において、AAV9/TA/Polymerは、AAV9単体と比較して大幅に遺伝子発現量が低下した。特にAAV9の集積によって毒性が生じやすい肝臓では、AAV9/TA/Polymerを投与した場合の遺伝子発現量は、AAV9単体を投与した場合の遺伝子発現量の約50分の1の値を示した。AAV9/TA/Polymerの使用によって各臓器での遺伝子発現が大幅に抑制されることを確認した。
 一方で、AAV9/TAおよびAAV9/TA/Polymerを投与した場合の脳における遺伝子発現量は、AAV9単体を投与した場合の遺伝子発現量の約6割を示しており、他の組織と比較して遺伝子発現量の下り幅が少なかった。このことから、AAV9の三元系複合体による、脳への選択的なAAV9送達が確認された。
 図4に、上記図3に示される結果のうち、各AAV9サンプルの(脳での遺伝子発現量)/(肝臓での遺伝子発現量)の値を示す。AAV9/TA/Polymer投与による肝臓での遺伝子発現量に対する脳での遺伝子発現量は、AAV9単体およびAAV9/TAと比較して約23倍に増加し、脳への選択的な遺伝子発現の向上が示された。AAV9を三元系複合体とすることによって、脳での遺伝子発現はAAV9単体と比較して約6割程度に低下するが、肝臓での遺伝子発現は約50分の1以下になるので、結果的に脳への選択性が大幅に向上していることが分かる。
実験2. HIFUの使用によるAAV9三元系複合体の遺伝子発現評価
 上記の実験1において、バブル投与及びマウス頭蓋へのHIFU照射後、各AAV9サンプルを尾静脈投与した以外は、上記の実験1と同様にして、各臓器への遺伝子発現を評価した。実験1と同様に、ルシフェラーゼ遺伝子を搭載したAAV9を使用し、AAV9単体、AAV9/TA複合体、又はAAV9/TA/Polymer三元系複合体をマウスに尾静脈投与し、マウス各臓器のルシフェラーゼ遺伝子発現量を測定することによって、AAV9三元系複合体の送達を評価した。
・実験操作
 図2に、本実験の手順の概要を説明する模式図を示す。また、AAV9/TA/Polymer三元系複合体を用いた場合に該当する工程(工程A1及び工程B)を示す。
 イソフルラン吸入麻酔によってマウスを眠らせ、マウスの頭蓋に除毛クリームを塗布して完全に除毛した。
 除毛したマウスの頭蓋及びHIFUプローブにゲルを塗布して馴染ませた。この時、ゲルに気泡の混入がないことを確認した。気泡がある場合は、ピペットで吸引して取り除いた。
 マウスの尾静脈に、マイクロバブル100μLを投与した。この際、マイクロバブルは転倒混和してから投与した。マイクロバブルの投与と同時にマウス頭蓋のゲルにプローブを接触させ、超音波を照射した。照射条件は、Time 1:00 min、Intensity 1.5 kW/cm2、Duty 10% On 1 mS Off 9 mSだった。
 照射後はゲルをキムワイプで拭き取った。
 マイクロバブルの投与及びHIFU照射から3分後(バブルの投与及び超音波の照射時点から3分経過後)に各AAV9サンプルを尾静脈投与した。
・結果
 図5にマウスの各臓器の発光強度の測定結果を示した。図5では、各臓器のLuc遺伝子発現量を対数軸で示した。
 また、HIFUを照射した群については、「(AAV9サンプル)HIFU」と表記した。
 図5に示す結果から、脳でのルシフェラーゼ遺伝子発現量は、AAV9 HIFUはAAV9と比較して約50倍、AAV9/TA/Polymer HIFUはAAV9/TA/Polymerと比較して約20倍向上したことが確認された。ただし、脳以外の肝臓及び腎臓でも、同様のルシフェラーゼ遺伝子発現量の向上が確認された。
実験3. AAV9の投与条件を変更した場合の遺伝子発現評価
 そこで本実験では、上記の実験2で行なった評価において、HIFU照射から各AAV9サンプル投与までの時間間隔を変更した場合の、各臓器におけるルシフェラーゼ遺伝子発現量の評価を行なった。
・実験操作
 図2に、本実験の手順の概要を説明する模式図を示す。また、AAV9/TA/Polymer三元系複合体を用いた場合に該当する工程(工程A1及び工程B)を示す。
 イソフルラン吸入麻酔によってマウスを眠らせ、マウスの頭蓋に除毛クリームを塗布して完全に除毛した。
 除毛したマウスの頭蓋及びHIFUプローブにゲルを塗布して馴染ませた。この時、ゲルに気泡の混入がないことを確認した。気泡がある場合は、ピペットで吸引して取り除いた。
 マウスの尾静脈に、マイクロバブル100μLを投与した。この際、マイクロバブルは転倒混和してから投与した。マイクロバブルの投与と同時にマウス頭蓋のゲルにプローブを接触させ、超音波を照射した。照射後はゲルをキムワイプで拭き取った。
 マイクロバブルの投与及びHIFU照射から(i)1分後、(ii)30分後、又は(iii)1時間後、(バブルの投与及び超音波の照射時点から(i)1分経過後、(ii)30分経過後、又は(iii)1時間経過後)の各投与間隔で各AAV9サンプルを尾静脈投与した。
・結果
 測定結果を図6A~Cに示した。各臓器のルシフェラーゼ遺伝子発現量を対数軸で示した。
 また、HIFUを照射した群については、「HIFU→#分後(AAV9サンプル投与時間)(AAV9サンプル名)」と表記した。
 上記図6A~Cに示した結果のうち、図7に、脳及び肝臓における結果の一部を抜粋し、AAV9サンプルの種類毎に並べ替えたグラフを示す。
 図6A~C及び図7に示した結果を参照すると、AAV9単体では、マイクロバブル投与及びHIFUを照射してから1分後の投与群が最も高い遺伝子発現量を示したのに対して、AAV9/TA、及びAAV9/TA/Polymerで脳における遺伝子発現量が最も高い値を示したのは、マイクロバブル投与及びHIFUを照射してから30分後の投与群であることが分かる。
 図8A~Cに、主要臓器(肝臓・腎臓・心臓)について、AAV9、AAV9/TA、又はAAV9/TA/Polymerを投与した場合の各臓器と脳でのルシフェラーゼ遺伝子発現量を「脳での遺伝子発現量/各臓器の遺伝子発現量」値として示し、臓器への選択性を評価した。
 マイクロバブル投与及びHIFUを照射してから30分後の群において、AAV9単体を投与した場合と比較して、AAV9/TA/Polymerの該当の臓器に対する脳での遺伝子発現の向上が確認され、肝臓では約4倍、腎臓では約2倍の値であった。
実験4. HIFUを2回照射した場合のAAV9三元系複合体の遺伝子発現評価
 本実験では、上記の実験2で行なった評価において、HIFU照射から各AAV9サンプル投与までの時間間隔、及びHIFUの照射回数を変更した場合の、各臓器におけるルシフェラーゼ遺伝子発現量の評価を行なった。
・実験操作
 図2に、本実験の手順の概要を説明する模式図を示す。また、AAV9/TA/Polymer三元系複合体を用いた場合に該当する工程(工程A1、工程B及び工程A2)を示す。
 イソフルラン吸入麻酔によってマウスを眠らせ、マウスの頭蓋に除毛クリームを塗布して完全に除毛した。
 除毛したマウスの頭蓋及びHIFUプローブにゲルを塗布して馴染ませた。この時、気泡がないことを確認した。気泡がある場合は、ピペットで吸引して取り除いた。
 マウスの尾静脈に、マイクロバブル100μLを投与した。この際、マイクロバブルは転倒混和してから投与した。マイクロバブルの投与と同時にマウス頭蓋のゲルにプローブを接触させ、超音波を照射した。照射後はゲルをキムワイプで拭き取った。
 マイクロバブルの投与及びHIFU照射から1時間後(バブルの投与及び超音波の照射時点から1時間経過後)に各AAV9サンプル投与し、更に1回目のマイクロバブルの投与及びHIFU照射から24時間後(複合体の投与時点から23時間経過後、1回目のバブルの投与及び超音波の照射時点から24時間経過後)に再度マイクロバブルの投与及びHIFU照射を行った。
・結果
 HIFU照射回数を2回にした場合のマウスの各組織のルシフェラーゼ発光強度の測定結果を図9に示した。図中では、各臓器のルシフェラーゼ遺伝子発現量を対数軸で示した。
 また、HIFUを2回照射した群については、「HIFU→#分後(AAV9サンプル投与時間)(AAV9サンプル名)→#分後HIFU」と表記した。
 また、図10A~Cに、マイクロバブル投与及びHIFU照射から1時間後にAAV9サンプルを投与した群と、更に24時間後に再度マイクロバブル投与及びHIFU照射をした群について、主要臓器(肝臓・腎臓・心臓)における、AAV9、AAV9/TA、又はAAV9/TA/Polymerを投与した場合の各臓器と脳でのルシフェラーゼ遺伝子発現量を「脳での遺伝子発現量/各臓器の遺伝子発現量」値として示し、臓器への送達の選択性を評価した。
 図10A~Cに示す結果から、いずれの臓器においてもマイクロバブル投与及びHIFU照射から1時間後にAAV9サンプル投与、24時間後に再度マイクロバブル投与及びHIFU照射をした条件が最も高い値を示しており、24時間後の再度のマイクロバブル投与及びHIFU照射が、脳への遺伝子発現の選択性を向上させることが分かった。特にAAV9/TA/Polymerではいずれの臓器においても、24時間後の再度のマイクロバブル投与及びHIFU照射を行わなかった条件より10倍以上の脳への選択性を示していた。これは、24時間後時点でのAAV9/TA/Polymerの血中滞留性が、AAV9単体及びAAV9/TAよりも高いことから、血中を滞留している三元系複合体が24時間後のHIFU照射の際に再び脳内へ移行することによるものと考えられる。
実験5. AAV9三元系複合体の遺伝子発現効率における、マイクロバブルによる影響の評価
 本実験では、マイクロバブルの投与から1分後に、各AAV9サンプルを尾静脈投与した群(Bubble(+))と、マイクロバブルは投与せず、各AAV9サンプルを尾静脈投与した群(Bubble(-))とで、脳におけるルシフェラーゼ遺伝子発現量の比較を行なった。
 その他の実験条件および操作については、上記実験1と同様である。
・結果
 結果を図11に示す。図11では、各AAVサンプルの(Bubble(-))の発光強度を100%とした場合の値を示している。
 AAV単体を投与した場合では、(Bubble(-))群と(Bubble(+))群とで、遺伝子発現の値はほとんど変わらなかった。一方、AAV/TAを投与した場合、及びAAV/TA/polymerを投与した場合では、(Bubble(-))に比べて(Bubble(+))での遺伝子発現の値が大幅に低下しており、血中内でのマイクロバブルとAAV9三元系複合体との相互作用が示唆された。
 以上に示した結果により、AAV9/TA/Polymerの投与と、マイクロバブル投与及びHIFU照射とを組み合わせることにより、マイクロバブル投与及びHIFU照射を行わない場合に比べ、脳でのAAV9由来の遺伝子発現量が顕著に増加することが示された。
 また、マイクロバブル投与及びHIFU照射時点から、所定の時間間隔を設けてAAV9/TA/Polymerの投与を行うことにより、脳での遺伝子発現の選択性が向上することが示された。
 また、AAV9/TA/Polymerの投与から、所定の時間間隔を設けてマイクロバブル投与及びHIFU照射を行うことによっても、脳での遺伝子発現の選択性が向上されることが示された。
<考察>
 実験1の図3に示されるとおり、AAV9/TA/Polymer投与群では、AAV9単体およびAAV9/TAと比較して肝臓や腎臓・心臓などの臓器での遺伝子発現量が大幅に減少した。これは、PEG-P[Lys10/(Lys-FPBA)10]20で被覆することによって各臓器細胞に発現しているAAV9受容体がAAV9を認識しにくくなったからであると考えられる。肝臓には、肝類洞内皮細胞(LSEC)が存在し、様々な受容体が発現している。その受容体によって、体内に投与された薬剤の多くはクリアランスされてしまう。AAVのようなウイルスベクターもLSECによって異物認識され、クリアランスされてしまい、標的組織への送達効率が制限されてしまう。さらに、この異物認識機構による肝臓毒性が生じる可能性もある。
 実験3に示されるとおり、マイクロバブル投与+HIFU照射後から、30分後にAAV9/TA/Polymerを投与した群で、主要組織に対する脳における遺伝子発現量の顕著な向上を示した。このことは、マイクロバブル投与とAAV9/TA/Polymeの投与とに時間差を設けたことで、実験5に示されるような血中内でバブルリポソームとAAV9三元系複合体のTAが相互作用を起こすことが防止され、脳以外の主要組織の発現量の低減を含めたAAV9三元系複合体としての本来の機能が効果的に発揮されたからであると考えられる。即ち、AAV9/TA/Polymerの複合体化が効果的に維持されたことにより、各組織に発現しているAAV9に対する受容体のAAV9への認識が阻害され、上記の遺伝子発現が抑制されたと考えられる。
 また、脳における発現量のみに着目した場合でも、AAV9/TA/Polymer + HIFUの群の脳での遺伝子発現量は、HIFUを照射していないAAV9/TA/Polymerの群の遺伝子発現量と比較して、HIFU照射から30後に各AAV9サンプルを投与した場合で約10倍の遺伝子発現量を示し、検討した時間条件の中で最も高い遺伝子発現量を示していた。
 この結果により、HIFUを照射してから30分後に最も多くのAAV9/TA/Polymerが血液脳関門を通過し、脳内に侵入すると考えられる。
 さらに、実験4に示されるとおり、HIFUを照射してから1時間後にAAV9サンプルを投与し、24時間後に再びHIFUを照射した条件では、HIFUを照射してから1時間後にAAV9サンプル投与のみをした場合よりも約3倍の遺伝子発現量を示していた。これは、投与後各組織に取り込まれずに血液内を循環しているAAV9/TA/Polymerが、再びHIFUを照射することによって開いた血液脳関門を通過することによって遺伝子発現量が増加するからであり、AAV9/TA/Polymerの24時間における血中滞留性がAAV9単体と比較して大幅に向上している結果を反映しているものと考えられる。
 従来、AAV9の正常組織で大幅な遺伝子発現抑制を示したキャリアの報告はない。従って、本発明を適用した上記の各実施例は、HIFUを用いて全身に投与された遺伝子含有薬剤の脳内への導入を示しつつ、正常組織への大幅な遺伝子発現抑制が期待できる、初めてのデリバリーシステムである。
 本発明を適用したAAV9複合体(AAV9/TA/Polymer)は、遺伝子治療の大きな障壁とされている中和抗体による不活性化および正常組織への集積を抑制しつつ、脳へと効率的にAAVを送達できるキャリアであることが示された。AAV9三元系複合体は、各成分を水中で混ぜるだけで自己会合して複合体を形成し、遺伝子治療の大きな障壁とされている中和抗体による不活性化および正常組織への集積を抑制可能である。さらに、AAV9三元系複合体は細胞内環境に応答して、内包したAAVをリリースする機能も示しており、まさに近年のDDS研究に求められるシンプル&スマートかつ高機能な分子設計を達成している。このように、本発明を適用したAAV9三元系複合体は、遺伝子治療薬としても極めて有用である。
実験6. AAV9三元系複合体によるAAV9の毒性回避の評価
 本実験では、HIFUを使用せずにAA9サンプルを高用量でマウスに投与し、投与から3日目及び7日目にグルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ(GPT)値を測定し、投与から14日目に各種血液パラメータを測定することにより、AAV9三元系複合体によるAAV9の毒性回避を評価した。
・実験操作
 図12に、実験スケジュールを示す。雌性7週齢のBALB/cマウスに高用量AAV9サンプル(AAV9用量:3.0×1012 vg(1.5×1012 vgを2日間で2回)/マウス)を尾静脈注射した。最初の注射から3日目及び7日目に尾静脈から25μLの血液を採取し、GPT値を測定した。最初の注射から14日目に、マウスを屠殺し、血液を採取した。血液検査は、血液を遠心分離(5,000rpm、10分)して血漿を得、その血中グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ/アラニンアミノトランスフェラーゼ(GPT/ALT)、グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ/アスパラギン酸トランスアミナーゼ(GOT/AST)、血液尿素窒素(BUN)、及びクレアチニン(CRE)量を、富士ドライケム(富士フィルム、東京、日本)を用いて分析した。白血球(WBC)、赤血球(RBC)、及び血小板(PLT)の量は、Automatic Multiple Blood Cell Counter(POCH-100IVDIFF (Sysmex) Linconshire, IL)を用いて測定した。
・結果
 図13に、各AAV9サンプルを投与したマウスにおけるGPT/ALT値の変動を示した。図14に、各AAV9サンプルを投与したマウスにおける血液パラメータの測定結果を示した。
 AAV9単体を投与したマウス及びAAV9/TAを投与したマウスのGPT値は、14日目にPBSを投与したマウスのGPT値と比較して明らかに上昇していた。この結果は、AAV9およびAAV9/TAが肝毒性を誘導することを示し、先行研究(Wang, L. et al., (2010). Molecular Therapy, 18(1), 118-125.)とよく一致していた。AAV9投与マウスおよびAAV9/TA投与マウスの肝臓組織切片には、門脈付近の炎症細胞由来の黒点がいくつか見られた。
 AAV9投与マウスおよびAAV9/TA投与マウスでは、AAV9の肝毒性により、D-PBS(-)投与マウスと比較して血小板(PLT)レベルが有意に低下していた。TAは生体組織に損傷を与えることが報告されており(Honda, Y., et al., (2021). ACS Applied Materials and Interfaces, 13(46), 54850-54859.)、TAコーティングはAAV9の肝毒性を増強する可能性がある。AAV9およびAAV9/TAは、D-PBS(-)と比較して、LDH濃度およびGOT濃度を上昇させる傾向を示した。
 AAV9/TA/Polymer投与マウスでは、GPT値及びPLT値等の血液パラメータ値がD-PBS(-)投与マウスと同程度であった。AAV9/TA/Polymer投与マウスの肝臓組織切片では、黒い斑点が観察されなかった。これらの結果から、AAV9/TA/Polymer三元系複合体は肝臓へのAAV9による遺伝子導入が減少することにより、AAV9の肝毒性を抑制している可能性が考えられた。
実験7. AAV9三元系複合体の脳内局在の評価
 ルシフェラーゼ遺伝子の代わりにGFP遺伝子を搭載したAAV9(以下「AAV9-GFP」ともいう)を使用したこと以外は、上記実験4と同様にして、バブル投与、HIFU照射、及び各AAV9-GFPサンプルの投与を行い、AAV9-GFPの脳内局在を評価した。
・実験操作
 実験4と同様の方法(図2参照)で、マウスに対して、バブル投与、HIFU照射、及び各AAV9-GFPサンプル投与を行った。AAV9-GFPサンプルの投与から21日後に、マウスを灌流固定し、固定した脳サンプルを採取した。脳サンプルは7μmで凍結摘出し、anti-GFP(Anti-GFP (Green Fluorescent Protein) mAb-Alexa FluorTM 488 MBL社:D153-A48)(AAV9-GFP発現細胞)、anti-NeuN(NeuN rabbit mAb:CST社24307 S)(神経細胞マーカー)、anti-GFAP(CST:12389 S)(グリア細胞マーカー)、anti-Iba1(abcam:ab178846)(マイクログリアマーカー)、又はanti-MAG1(CST9043 S)(オリゴデンドロサイトマーカー)で染色した。取り出した脳は、4%パラホルムアルデヒド及び0.1%グルタルアルデヒド溶液の静脈内注射の還流によって固定された。その後、全脳を回収し、4%パラホルムアルデヒド及び0.1%グルタルアルデヒド溶液で24時間固定した。組織は、10%及び15%スクロース含有PBSで6時間、その後20%スクロース含有PBSで一晩置いた。最後に、組織をOCTコンパウンドに包埋した。免疫蛍光染色のために、凍結組織切片を上記の一次抗体とインキュベートし、SignalStain Boost IHC検出試薬で染色した。検出には、TSA plus fluorescein system kit (PerkinElmer)を使用した。凍結組織切片を洗浄し、カバースリップしたBZ-X700(KEYENCE、東京、日本)を用いてサンプルを観察した(Ex/Em:450-490/500-550 nm)。
・結果
 結果を図15A~Cに示す。HIFU(+)はHIFU照射した群を表し、HIFU(-)は、HIFU照射しなかった群を表す。
 図15Aに、マウスの脳水平断面の抗GFP抗体染色像及びヘマトキシリン・エオジン(HE)染色像を示す。図15Bに、脳水平断面における各部位のGFP陽性細胞数を示す(n=3)。
 AAV9-GFP投与マウスでは、特に海馬(Hippocampus)で強いGFP遺伝子発現を示した。AAV9-GFP/TA投与マウスおよびAAV9-GFP/TA/Polymer投与マウスでも、海馬で同様の強いGFP発現を示していた。AAV9-GFP/TA/PolymerのpH応答性から、AAV9-GFP/TA/Polymerは、内皮細胞内のエンドソームの酸性pH(~5.5)に反応してAAV9-GFPを放出し、その過程でトランスサイトーシスすると推測された。したがって、AAV9-GFPは、トランスサイトーシスにより脳内に移行する際には裸の状態であると考えられ、AAV9-GFPと同様に海馬で遺伝子導入挙動を示した。全てのAAV9-GFPサンプル処理マウスにおいて、HIFU照射により、脳全体のGFP発現量が増加した。AAV9-GFP単体では、HIFU照射により、特に海馬(Hippocampus)と線条体(striatum)の組織でGFP発現量の増加が見られた。AAV9-GFP/TAおよびAAV9-GFP/TA/Polymerも、HIFU照射により、海馬(Hippocampus)と線条体(striatum)の両方でGFP発現の上昇が見られた。AAV9-GFP/TAおよびAAV9-GFP/TA/Polymerは、大脳皮質(Cortex)でも比較的高いGFP発現を示した。
 図15Cは、AAV9感染部位(抗GFP抗体による染色)と各神経細胞マーカー(抗NeuN抗体:ニューロン、抗GFAP抗体:グリア、抗Iba-1抗体:ミクログリア、抗MAG-1抗体:オリゴデンドロサイト)の共局在を評価した免疫染色画像を示す。AAV9-GFPと各種神経細胞マーカーとの共局在を観察するために、組織切片中の脳細胞を抗体(抗NeuN抗体:ニューロン、抗GFAP抗体:グリア、抗Iba-1抗体:ミクログリア、抗MAG-1抗体:オリゴデンドロサイト)を用いて染色した。GFP及び染色細胞が共局在していない部分の組織は、白質である可能性がある。GFPの蛍光(緑)と各種マーカーに対する抗体の蛍光(赤)が重なる部分は、黄色又はオレンジ色に変化した。表1に、図15Cの結果から、二重染色強度を評価した結果を示す。表1中の記号は以下の二重染色強度を示す。
 -:0%、+:1~2%、++:2~5%、+++:5~10%、++++:10~15%。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 AAV9-GFP単体では、抗GFAPの蛍光は、GFPの蛍光と強く重なる領域が観察された。抗NeuN抗体の蛍光も、GFPの蛍光と重なる領域が観察された。一方、GFPの蛍光は、抗Iba-1抗体の蛍光及び抗MAG-1抗体の蛍光との共局在は観察されなかった。これらの結果から。AAV9-GFPは、ミクログリア細胞(抗Iba-1抗体)及びオリゴデンドロサイト細胞(抗MAG-1抗体)では、効果的にGFP発現していないことが示された。
 AAV9-GFP/TAおよびAAV9-GFP/TA/Polymerでは、AAV9-GFP単体と同様にグリア細胞との共局在を示したが、共局在効率はAAV9と比較して若干低下した。
 HIFUを照射すると、AAV9-GFPの脳内蓄積量が増加したためか、すべてのAAV9-GFPサンプルのニューロンおよびグリア細胞との共局在化効果が向上した。これらの結果から、HIFU照射は、AAV9およびAAV9三元系複合体の遺伝子導入特性を維持できることが示された。
 各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、請求項(クレーム)の範囲によってのみ限定される。
 1  複合体
 2  ボロン酸基を有する高分子
 3  ジオール構造を有する化合物
 40 結合体と複合化する物質(複合要素)
 4  タンパク質
 10 結合体

Claims (14)

  1.  哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の対象領域に超音波を照射する工程A1と、
     前記哺乳動物に複合体を投与する工程Bと、を含む方法に使用され、
     前記複合体を含有し、
     前記複合体が、高分子と、前記高分子と複合化する物質とを含む、医薬。
  2.  前記複合体が、ボロン酸基を有する高分子、及びジオール構造を有する化合物、が結合した結合体と、前記結合体と複合化する物質と、を含む、請求項1に記載の医薬。
  3.  前記ジオール構造を有する化合物が、ポリフェノールである、請求項2に記載の医薬。
  4.  前記ジオール構造を有する化合物が、タンニン酸、没食子酸及びそれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項2に記載の医薬。
  5.  前記方法において、前記工程Bにおける前記複合体の投与が、前記工程A1における前記バブルの投与時点から5分経過以後に行われる、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  6.  前記方法において、前記工程Bにおける前記複合体の投与が、前記工程A1における前記超音波の照射時点から3時間経過以前に行われる、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  7.  前記方法において、前記工程Bにおける前記複合体の投与が、前記工程A1における前記バブルの投与時点から20分経過以後であり、前記工程A1における前記超音波の照射時点から60分経過未満である、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  8.  前記方法が、前記工程A1及び前記工程Bの後に、前記哺乳動物にバブルを投与し、前記哺乳動物の前記対象領域に超音波を照射する工程A2を更に含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  9.  前記超音波が、高密度焦点式超音波(HIFU)である、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  10.  前記バブルが、バブルリポソームである、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  11.  前記複合化する物質が、ウイルスベクターである、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬。
  12.  前記ウイルスベクターが、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターである、請求項11に記載の医薬。
  13.  請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬と、バブルとを備える、キット。
  14.  哺乳動物に超音波を照射する超音波照射装置と、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬と、を備えるシステム。
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