CN104582691A - 脂膜白蛋白纳米颗粒组合物以及制备和使用其的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了脂质纳米颗粒制剂、制备和使用其的方法。

Description

脂膜白蛋白纳米颗粒组合物以及制备和使用其的方法
发明人:Robert J.Lee
相关申请
本申请要求2012年5月23日提交的美国临时申请61/650,729和2013年3月14日提交的美国临时申请61/784,892的优先权，将所述美国临时申请的公开内容通过引用整体并入本文。
关于联邦政府资助的研究的声明
本发明是由在国立卫生研究院授予的基金号R01CA135243、DK088076和CA152969下的政府资助进行的。政府具有本发明的某些权利。
序列表
本申请包括已通过EFS-web提交并通过引用整体并入本文的序列表。2013年5月22日创建的ASCII副本被命名为604_55043_SEQ_LIST_OSU-2013-246(2).txt，并且大小为1,476字节。
技术领域
本公开内容涉及可用于递送治疗组合物(包括，但不限于核酸(NA))的脂质纳米颗粒(LN)。
发明背景
脂质体是由一个或多个脂双层组成的小囊泡，其能够在含水核心内携带亲水性分子或在其脂双层内携带疏水性分子。如本文中所用，“脂质纳米颗粒”(LN)是描述亚微米范围内的基于脂质的颗粒的一般术语。LN可具有脂质体的结构特征和/或具有可选择的非双层类型的结构。通过全身性途径利用LN进行的药物递送需要克服若干生理屏障。网状内皮***(RES)负责从循环清除LN。一旦逸出脉管***并到达靶细胞，LN通常通过胞吞作用被吸收，并且必需在酸性内涵体条件内的降解之前将药物释放至细胞质。
特别地，这样的核酸(NA)(包括siRNA和其它治疗性寡核苷酸)的递送是限制它们的临床转换潜能的主要技术挑战。
高效递送媒介物的开发是寡核苷酸(ON)治疗剂的临床转换的关键。期望LN制剂应当能够(1)保护药物免于酶促降解；(2)横穿毛细血管内皮；(3)特异性到达靶细胞类型而不引起过度免疫活化或脱靶细胞毒性；(4)促进胞吞作用和内涵体释放；和(5)形成具有高胶体稳定性和长贮存期的稳定制剂。
发明概述
本文中提供了高效封装治疗性寡核苷酸并达到有效递送的物理学和生物学标准的LN。在某些实施方案中，LN包含超阳离子化和/或pH反应性的HSA-聚合物缀合物。在某些实施方案中，HSA-聚合物缀合物包含HSA-PEI或HSA-PEHA。超阳离子化白蛋白-聚合物缀合物(APC)的包含增强了LN制剂的转染率。这些LN颗粒在本文中也被描述为脂膜白蛋白纳米颗粒(LCAN)。
在第一方面，本文中提供了包含至少一种脂质和缀合于带正电荷的聚合物的白蛋白的脂质纳米颗粒(LN)。
在某些实施方案中，LN包含超阳离子化白蛋白-聚阳离子缀合物(APC)。在某些实施方案中，聚阳离子包括选自精胺、哌嗪、三精胺、四精胺、寡精胺、thermine、精脒、二精脒、三精脒、寡精脒、腐胺、聚赖氨酸、聚精氨酸、分枝或直链类型的聚乙烯亚胺和聚烯丙胺的多胺。
在某些实施方案中，带正电荷的聚合物基本上由聚乙烯亚胺组成。
在某些实施方案中，聚乙烯亚胺具有不超过50kDa，或约200Da至约2000Da的分子量。在某些实施方案中，带正电荷的聚合物包括五乙烯六胺(PEHA)或四乙烯五胺(TEPA)。
在某些实施方案中，LN包含缀合于人血清白蛋白的聚乙烯亚胺。
在某些实施方案中，缀合是通过一种或多种交联剂进行的。在某些实施方案中，LN包含缀合于HSA的PEHA。
在某些实施方案中，多个PEHA分子连接于每一个HSA分子。例如，在某些实施方案中，可将约二(2)个至约二十(2)个PEHA分子连接于每一个HSA分子。在某些实施方案中，十一(11)个PEHA分子连接于每一个HSA分子。
在某些实施方案中，LN包含两个或更多个低分子量聚合物的混合物。
在某些实施方案中，至少一种脂质包含阳离子脂质、中性脂质和PEG化脂质，具有或不具有胆固醇。
在某些实施方案中，至少一种脂质包含1,2-二油酰基-3-三甲铵-丙烷(DOTAP)、L-α-磷脂酰胆碱(SPC)和d-α-生育酚基聚乙二醇1000琥珀酸盐(TPGS)。在特定实施方案中，脂质以25:70:5摩尔比的DOTAP:SPC:TPGS存在。
在某些实施方案中，LN封装选自核酸、化疗剂或其组合的分子。在某些实施方案中，封装的分子包括选自质粒DNA、反义寡核苷酸、miR、anti-miR、shRNA、siRNA或其组合的核酸。在某些实施方案中，治疗剂或核苷酸的封装率为40％或更高。
在某些实施方案中，LN具有300nm以下或200nm以下或约98nm的直径。
在某些实施方案中，聚合物通过直接连接或通过交联剂仅结合于纳米颗粒的外表面。
在某些实施方案中，LN还包含聚乙二醇缀合的脂质。在某些实施方案中，聚乙二醇缀合的脂质选自聚山梨酯80、TPGS和mPEG-DSPE。在特定实施方案中，聚乙二醇缀合的脂质以低于约15.0摩尔百分率的浓度存在。
在某些实施方案中，LN还包含能够结合靶细胞或靶分子的配体。在某些实施方案中，配体是抗体或抗体片段。在某些实施方案中，配体选自cRGD、含半乳糖部分、转铁蛋白、叶酸、低密度脂蛋白或表皮生长因子。
在另一个广泛方面，本文中提供了药物组合物，其包含具有至少一种脂质和缀合于带正电荷的聚合物的白蛋白的脂质纳米颗粒和药学上可接受的赋形剂。
在某些实施方案中，口服、静脉内、腹膜内、皮下或经皮肤施用药物组合物。在特定实施方案中，将药物组合物制备为口服施用片剂、无菌溶液、无菌悬浮剂、冻干粉剂或栓剂。
在另一个广泛的方面，本文中提供了制备脂膜白蛋白纳米颗粒(LCAN)的方法。方法包括合成人血清白蛋白-五乙烯六胺(HSA-PEHA)缀合物；添加至少一种脂质至HSA-PEHA缀合物；添加核酸至脂质与HSA-PEHA缀合物的混合物以获得LCAN前体；和将LCAN前体经历透析或渗滤步骤以制备脂膜白蛋白纳米颗粒。
在某些实施方案中，至少一种脂质以25:70:5的比例包含DOTAP、SPC和TPGS。在某些实施方案中，核酸选自pDNA、反义寡核苷酸、miR、anti-miR、shRNA、siRNA或其组合。本文中还提供了从所述方法制备的产物。
在另一个广泛的方面，本文中提供了诊断或治疗癌症或传染病的方法。方法包括给有此需要的患者施用有效量的包含至少一种脂质、缀合于带正电荷的聚合物的白蛋白和药学上可接受的赋形剂的药物组合物。
在另一个广泛的方面，本文中提供了包含至少一种脂质和缀合于聚合物的大分子的递送***，其中大分子与核酸形成静电复合物。
在另一个广泛的方面，本文中提供了使用脂质纳米颗粒的方法。方法包括将核酸封装于脂质纳米颗粒中，其中脂质纳米颗粒包含缀合于聚合物的白蛋白，将脂质纳米颗粒掺入药物组合物，和给有此需要的患者施用药物组合物。
附图概述
图1：具有不同的ODN对HSA-PEI(600)w/w比率的HSA-PEI(600)(APC)-寡脱氧核苷酸(ODN)复合物的凝胶迁移率变动分析。使用LOR-2501，一种抗核糖核酸酶还原酶R1(RNR R1)亚单位的ASO(购自Alpha DNA)。
图2：LN(LN)-HSA-PEI(600)-LOR-2501(APC-ODN)复合物的ζ电位。
图3A-B：LCAN中的LOR-2501对RNR R1 mRNA表达的下调。在不同的培养基条件下以不同的APC浓度制备LCAN：图3A显示无血清培养基；图3B显示含10％FBS的培养基。通过RT-PCR测定相对于肌动蛋白的RNR R1 mRNA表达，其中未处理的KB细胞用作mRNA表达的基线。
图4：利用LCAN-HSA-PEI(600)-LOR-2501(APC)复合物处理的KB细胞的细胞活力研究。在无血清培养基中进行转染。细胞活力表达为相对于未处理KB细胞的平均活力的百分率。
图5：具有不同的ODN对APC w/w比率的HSA-PEHA-LOR-2501(APC-ODN)复合物的凝胶迁移率变动分析。LOR-2501在本研究中用作ODN。
图6：LCAN中的LOR-2501对RNR R1mRNA表达的下调。在无血清条件下以不同的APC浓度制备LCAN。通过RT-PCR测定相对于肌动蛋白的RNR R1 mRNA表达，其中未处理的KB细胞用作mRNA表达的基线。
图7：脂膜白蛋白纳米颗粒(LCAN)-G3139相较于LN-G3139在KB细胞中对Bcl-2的下调。
图8：用于合成APC的示例方案。
图9：超阳离子化pH-反应性APC的作用机制。
图10：CAL-51乳腺癌细胞中载入anti-miR-221的LCAN对p27/kip1mRNA的上调。
图11：CAL-51细胞中载入anti-miR-221的LCAN对***mRNA的上调。***受体为miR-221的靶。
发明详述
本领域技术人员将认识到下列实施方案的详细描述仅是举例说明性的，并且无意以任何方式进行限定。其它实施方案可容易地将其暗示给具有本公开内容的益处的这样的本领域技术人员。本文中的“实施方案”、“方面”或“实施例”表示所描述的本发明的实施方案可包括特定特性、结构或特征，但每一个实施方案不一定包括特定特性、结构或特征。此外，短语“在一个实施方案中”的重复使用不一定是指相同实施方案，尽管其可指相同实施方案。
并非所有本文中描述的实施方式或方法的常规特性都被显示和描述。当然，应理解在任何这样的实际实施方式的开发中，将作出许多实施方式特异性决定以实现开发者的特定目标，例如顺从应用和商业相关约束，以及这些特定目标将随实施方式和开发者的不同而变化。此外，将理解这样的开发尝试可以是复杂和耗时的，但虽然如此仍然是具有本公开内容的益处的本领域技术人员的常规任务。
一般描述
基于核酸(NA)的疗法正被开发来促进或抑制基因表达。由于基因的突变和miRNA特征谱的变化被认为是癌症和其它疾病的根本原因，因此基于NA的试剂可直接作用于根本的病因，使治疗潜能最大化。基于NA的疗法的非限定性实例包括：质粒DNA(pDNA)、小干扰RNA(siRNA)、小发夹RNA(shRNA),microRNA(miR),模拟物(模仿物)、anti-miR/antagomiR/miR抑制剂和反义寡核苷酸(ASO)。在本文中描述的纳米颗粒组合物的开发以前，由于将NA运输至它们的细胞内靶具有特别的挑战性以及由于NA相对不稳定并遭受血清和细胞核酸酶的降解，因此基于NA的疗法的临床转换在它们的实施中面临几个障碍。此外，NA的高负电荷使其不可能运输穿过细胞膜，从而进一步限制效用。
本文中描述的LN提供了用于递送传统的治疗性化合物和基于NA的疗法的有用平台。使用LN配制的药物提供期望的体内药代动力学(PK)性质，例如因高渗透和滞留(EPR)效应而引起的增加的血液循环时间和增加的在实体瘤部位的积累。此外，在某些实施方案中，可用聚乙醇对LN进行表面涂覆来减少血清蛋白对LN的调理作用和所造成的RES介导的吸收，和/或用细胞特异性配体涂覆以提供靶向药物递送。
期望LN的ζ电位不是过度正的或负的以用于全身性递送。具有高正电荷的LN倾向于与非靶细胞、组织和循环血浆蛋白非特异性相互作用，并且可引起细胞毒性。或者，具有高负电荷的LN不能有效地包含NA(其本身是带负电荷的)，并且可触发快速RES介导的清除，从而降低治疗功效。具有中性至适度电荷的LN最适合于体内药物和基因递送。
在某些实施方案中，本文中描述的LN包含超阳离子化白蛋白-聚合物缀合物(APC)。如本文中所用，术语“超阳离子化”意指每一个聚阳离子具有多个正电荷。在具体实施方案中，多达20个聚阳离子可连接于每一个白蛋白分子。这些因子导致比常规阳离子化白蛋白高得多的APC的总电荷含量，所述常规阳离子化白蛋白通常包含其中羧基被单个正电荷胺官能团替代的白蛋白缀合物。由于它们的高电荷密度，因此APC能够非常高效地与聚阴离子例如寡核苷酸颗粒、分子、化合物或具有多个阳离子或正电荷的制剂相互作用。
如本文中所用，术语“脂质纳米颗粒”(LP)是指由一种或多种脂质组分形成的小囊泡。本文中描述的脂质组分可包括阳离子脂质。阳离子脂质为在任何生理pH下具有净正电荷的脂质。在某些实施方案中，正电荷用于通过静电相互作用与带负电荷的治疗剂例如ASO缔合。
适当的阳离子脂质包括但不限于：3β-[N-(N’,N’-二甲氨基乙烷)-氨基甲酰基]胆固醇盐酸盐(DC-Chol)；1,2-二油酰基-3-三甲铵-丙烷(DOTAP)；1,2-二油酰基-3-二甲铵-丙烷(DODAP)；二甲基双十八烷基溴化铵盐(DDAB)；1,2-二月桂酰基-sn-甘油-3-氯化乙基磷酸胆碱盐(DL-EPC)；N-[1-(2,3-二油氧基)丙基]-N-N-N-三甲基氯化铵(DOTMA)；N-[1-(2,3-二油氧基)丙基]-N-N-N-二甲基氯化铵(DODMA)；N,N-双十八烷-N,N-二甲基氯化铵(DODAC)；N-(1-(2,3-二油氧基)丙基)-N-2-(精胺甲酰胺)乙基)-N,N-二甲基三氟乙酸铵(DOSPA)；1,2-二肉豆蔻基氧丙基-3-二甲基羟乙基溴化铵(DMRIE)；双十八烷基氨基甘氨酰精胺(DOGS)；缀合于阳离子修饰基团的中性脂质；及其组合。此外，可使用可获得的制剂中的许多阳离子脂质例如(来自GIBCO/BRL)、(来自GIBCO/MRL)、siPORT(来自Applied Biosystems)、T(来自Promega)和(来自Bio-RadLaboratories,Inc.)。熟练的操作者将承认更多的阳离子脂质适合用于包含在LN制剂中。在某些实施方案中，阳离子脂质可以以制剂中总脂质的高至约80.0的摩尔百分率，或制剂的约5.0至约50.0的摩尔百分率的浓度存在。
在某些实施方案中，目前公开的LN制剂还可包含阴离子脂质。阴离子脂质是在生理pH具有净负电荷的脂质。这些阴离子脂质，当与阳离子脂质组合时，用于减少LN的总表面电荷和引入LN双层结构的pH-依赖性破坏，从而通过在酸性pH诱导非层相(nonlamellarphase)来促进核苷酸释放，或诱导与细胞膜的融合。
适当的阴离子脂质的实例包括但不限于：脂肪酸例如油酸、亚油酸和亚麻酸；胆甾醇半琥珀酸酯；1,2-二-O-十四烷基-sn-甘油-3-磷酸-(1’-rac-甘油)(二醚PG)；1,2-二肉豆蔻基-sn-甘油-3-磷酸-(1’-rac-甘油)(钠盐)；1,2-二肉豆蔻基-sn-甘油-3-磷酸-L-丝氨酸(钠盐)；1-十六酰,2-(9Z,12Z)-十八碳二烯酰-sn-甘油-3-磷酸盐；1,2-二油酰基-sn-甘油-3-[磷酸-rac-(1-甘油)](DOPG)；二油酰基磷脂酸(DOPA)；和1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸-L-丝氨酸(DOPS)；缀合于中性脂质的阴离子修饰基团；及其组合。本公开内容的阴离子脂质以制剂的高至约60.0的摩尔百分率，或制剂的约5.0至约25.0的摩尔百分率的浓度存在。
在某些实施方案中，带电荷的LN对于转染是有利的，但脱靶效应例如细胞毒性和RES-介导的吸收可发生。亲水性分子例如聚乙二醇(PEG)可缀合于脂质锚并包含在本文中描述的LN中以阻止LN聚集或与膜相互作用。可将亲水性聚合物共价地键合于脂质组分或使用交联剂缀合于官能团例如胺。
亲水性聚合物的适当缀合物包括但不限于聚乙烯醇(PVA)；聚山梨酯80；1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸氨基乙醇-N-PEG2000(DSPE-PEG2000)；D-α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸盐(TPGS)；二肉豆蔻酰基磷脂酰基乙醇胺-PEG2000(DMPE-PEG2000)；和二棕榈酰磷脂酰乙醇胺-PEG2000(DPPE-PEG2000)。在某些实施方案中，亲水性聚合物可以以制剂的约0至约15.0摩尔百分率，或制剂的约5.0至约10.0摩尔百分率的浓度存在。同样地，在某些实施方案中，使用的PEG的分子量为约100至约10,000Da，或约100至约2,000Da。
本文中描述的LN还可包含中性和/或胆固醇脂质作为辅助脂质。这些脂质用于稳定制剂，减少体内消除，或增强转染率。可在糖例如但不限于葡萄糖、山梨醇、蔗糖、麦芽糖、海藻糖、乳糖、纤维二糖、棉子糖、麦芽三糖、葡聚糖或其组合的溶液中配制LN以促进溶解稳定性(lyostability)和/或低温稳定性。
中性脂质在生理pH具有0的净电荷。可将几种中性脂质之一或其组合包含在本文中公开的任何LN制剂中。
适当的中性脂质包括但不限于：磷脂酰胆碱(PC，例如，DSPC、DPPC、DOPC、DMPC、soyPC、eggPC、HSPC)、磷脂酰乙醇胺(PE，例如，DOPE、DSPE、DPPE、DSPE、DMPE)、神经酰胺、脑苷脂、鞘磷脂、脑磷脂、胆固醇、二酰甘油、糖基化二酰甘油、异戊烯醇(prenol)、溶酶体PLA2底物、N-酰基甘氨酸及其组合。
其它适当的脂质包括但不限于磷脂酸、磷脂酰甘油(PG，例如，DSPG,DMPG,DPPG)和溶血磷脂酰乙醇胺；甾醇类例如胆固醇、脱氢胆固醇、谷固醇、霉菌固醇、薯蓣皂苷配基、羊毛甾烯醇、豆固醇、7-烯胆烷醇和去氢表雄酮；和鞘脂类例如鞘氨醇、神经酰胺类、鞘磷脂、神经节苷脂类、糖苷神经鞘脂类、鞘磷脂、植物鞘氨醇；及其组合。
本文中描述的LN制剂还可包含致融合脂质或致融合涂层以促进膜融合。适当的致融合脂质的实例包括但不限于单油酸甘油酯、油酸、棕榈油酸、磷脂酸、磷酸肌醇4,5-二磷酸(PIP2)及其组合。
本文描述的LN制剂还可包含阳离子聚合物或阳离子聚合物的缀合物。阳离子聚合物或其缀合物可单独使用或与脂质纳米载体组合使用。适当的阳离子聚合物包括但不限于：聚乙烯亚胺(PEI)；五乙烯六胺(PEHA)；精胺；精脒；聚(L-赖氨酸)；聚(酰胺基胺)(PAMAM)树状聚合物；聚丙烯亚胺树状聚合物；聚(2-二甲氨基乙基)-甲基丙烯酸酯(pDMAEMA)；壳聚糖；三(2-氨乙基)胺及其甲基化衍生物；及其组合。在某些实施方案中，链长度和分枝是实施多聚体递送***的重要考虑因素。高分子量聚合物例如PEI(MW 25,000)可用作转染剂，但受困于细胞毒性。低分子量PEI(MW 600)不引发细胞毒性，但因其不能促进与NA的稳定凝聚而受限制。如本文中所述的低分子量聚合物至更大分子例如白蛋白的缀合从而是增强与NA凝聚的静电复合的活性同时降低LN制剂的细胞毒性的有用方法。
还可将阴离子聚合物掺入本文中公开的LN制剂。适当的阴离子聚合物包括但不限于：聚(丙基丙烯酸)(PPAA)；聚(谷氨酸)(PGA)；藻酸盐；葡聚糖衍生物；黄原胶；衍生聚合物；及其组合。
在某些实施方案中，LN制剂包括聚合物的缀合物。可将缀合物与靶向试剂、亲脂性部分、蛋白质或增加总体治疗功效的其它分子交联。适当的交联剂包括但不限于：N-琥伯酰亚胺3-[2-吡啶基二硫代]-丙酸盐(SPDP)；3,3’-二硫双丙酰亚氨酸二甲酯(DTBP)；二环己基碳二亚胺(DCC)；二异丙基碳二亚胺(DIC)；1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺(EDC)；N-羟基硫代琥珀酰亚胺(磺基-NHS)；N’-N’-羰二咪唑(CDI)；N-乙基-5-苯基异恶唑-3’磺酸盐(伍德沃德氏试剂K)；及其组合。
靶向试剂至LN的添加提供了相较于被动靶向法的增加的效率。靶向包括特异性靶向部分例如但不限于针对细胞表面受体的配体或抗体、肽、脂蛋白、糖蛋白、激素、维生素、抗体、抗体片段以及这些部分的缀合物或组合的掺入。
在某些实施方案中，靶向效率的最大化包括利用适当的靶向部分对LN进行表面涂覆而非预混合靶向配体和其它组分，所述预混合导致靶向试剂的部分封装，从而使得其不能接触细胞靶。该方法最优化与细胞表面受体的相互作用。
应理解可在合成过程中将靶向试剂直接掺入LN，或在随后步骤中添加。靶向部分上的官能团以及治疗性应用的具体要求(例如，可降解的连接)决定至LN的掺入的适当方法。例如，不具有亲脂性区域的靶向部分不能直接***LN的脂双层，并需要在***之前至脂质锚的预先缀合，或必须与LN形成静电复合物。
同样地，在某些情况下，靶向配体不能直接连接于亲脂性锚。在这些情况下，可将交联剂形式的分子桥用于促进相互作用。在某些实施方案中，如果锚定的靶向部分的空间限制阻止与期望的生理靶的充分相互作用，则使用交联剂是有利的。此外，如果靶向部分仅在一定方向上具有功能(例如，单克隆抗体)，则通过交联剂连接至脂质锚是有益的。在某些实施方案中，可将生物缀合的其它方法用于将靶向剂连接于LN。可将可还原的或可水解的连接用于防止制剂在体内的积累和相关的细胞毒性。
LN制备的多种方法适合用于合成本公开内容的LN。例如，可使用乙醇稀释、冷冻-解冻、薄膜水合、超声处理、挤压、高压均化、去垢剂透析、微流化、切向流渗滤、无菌过滤和/或冷冻干燥。此外，数种方法可用于减小LN的尺寸。例如，可在适合用于脂质均化的任何装置例如Avestin Emulsiflex上进行均化。可使用具有适当的孔径(0.05至0.2μm)的聚碳酸酯膜在Lipex Biomembrane挤压机上进行挤压。可进行多个粒度减小循环来使样品内的尺寸变化最小化。随后可将所得的LN通过尺寸排阻柱例如Sepharose CL4B或通过切向流渗滤加工以纯化LN。
本文中描述的LN的任何实施方案还可在制备过程中包括乙醇。在LN制剂中掺入约30-50％的乙醇使脂双层去稳定，并促进带电荷部分例如阳离子脂质与阴离子ASO和siRNA之间的静电相互作用。在施用之前稀释在高乙醇溶液中制备的LN。或者，可通过透析或渗滤除去乙醇，这也除去未被封装的NA。
在某些实施方案中，期望对LN进行灭菌。这可在进行或未进行粗滤的情况下通过将LN通过0.2或0.22μm无菌过滤器来实现。
可通过许多方法进行LN的物理表征。例如，可将动态光散射(DLS)或原子力显微镜检查(AFM)用于测定平均直径及其标准差。在某些实施方案中，特别期望LN具有约200nm或更小的直径。利用ζ电位差计的ζ电位测量在测定颗粒的相对稳定性中是有用的。可利用在去离子水或适当的缓冲液中稀释的样品进行动态光散射分析和ζ电位分析。低温透射电子显微镜(Cryo-TEM)和扫描电子显微镜(SEM)可用于测定LN的详细的形态学。
本文中描述的LN在冷冻下可稳定数月。可使用标准方法冷冻干燥在合成与施用之间需要长期保存的LN。可在冷冻之前将冷冻保护剂例如10％蔗糖添加至LN悬浮液以在冷冻干燥过程中维持制剂的完整性。为了长期稳定性，推荐LN制剂的冷冻干燥。
在某些实施方案中，本文中描述的LCAN具有小于300nm的直径，以及在特别的实施方案中，具有约50至约200nm的平均直径。这些LN显示增强的转染和降低的细胞毒性，特别地在见于全身性施用过程中的高血清条件下。LN可用于众多的目前的治疗剂和***，其具有高血清稳定性，并且可被设计用于具有高转染率的靶向递送。
白蛋白-聚合物缀合物(APC)
阳离子聚合物单独地和与LN中的脂质结合地用作转染剂的应用通常对转染率是有益的。一种聚合性转染剂是高分子量聚乙烯亚胺(PEI)，其是一种具有～25kDa的分子量的大聚合物。虽然PEI25K已被用于将pDNA递送至细胞，但细胞毒性限制了其体内的使用。还研究了具有较低毒性的低分子量PEI(MW～600kDa)，但这已显示减弱的与NA相互作用和递送NA的能力。
本文中提供了不具有上述聚合物的任何不足的超阳离子化白蛋白-聚合物缀合物(APC)。APC可单独地用于递送试剂例如pDNA或与基于脂质的制剂组合以递送试剂例如ASO和siRNA。白蛋白还因其疏水核而具有内涵体溶解活性，所述疏水核在构象变化后可被暴露并且可诱导双层破坏或膜融合。在一些实施方案例如HSA-PEI600缀合物中，APC具有响应pH变化的电离特征谱。电荷密度在酸性的内涵体pH下增加。
在一个实施方案中，将阳离子脂质组合与APC结合以装配阳离子脂质-APC-NA纳米颗粒，在本文中有时被称为LCAN。在另一个实施方案中，将阴离子脂质组合与APC结合以装配脂质-APC-NA纳米颗粒。在某些实施方案中，LN包含超阳离子化APC。这些LN具有高转染率而无额外的细胞毒性。用于合成APC的示例方案示于图8中。超阳离子化pH-反应性APC的作用机制示于图9中。
本文中还提供了缀合于聚合物例如带正电荷的聚合物的大分子。在一个实施方案中，通过交联剂将低分子量pH敏感性聚合物(聚乙烯亚胺MW 600,PEI600)缀合于人血清白蛋白(HSA)，从而导致超阳离子化pH-反应性APC。HSA-PEI600缀合物至LN的添加在血清存在的情况下在KB细胞(HeLa的亚系)中显著增加ASO LOR-2501(购自Alpha DNA)对RRM1(aka RNR R1)的下调而无显著细胞毒性。
在另一个实施方案中，通过交联剂将低分子量五乙烯六胺(PEHA)缀合于HSA，从而导致超阳离子化pH-反应性APC。该特定制剂，被称为脂膜白蛋白纳米颗粒(LCAN)，可特别地用于递送寡核苷酸，例如反义ODN,pDNA,siRNA,shRNA,miR和anti-miR。不希望受理论束缚，据信HSA-PEHA提高纳米颗粒的稳定性和生物活性。在某些实施方案中，该制剂中的脂质为比率为25:70:5(mol/mol)的DOTAP、SPC和TPGS。
应用
取决于应用，本文中公开的LN可被设计来有利于特性例如增加的NA的载入、增加的血清稳定性、减少的RES-介导的吸收、靶向递送或内涵体中pH敏感性的释放。由于LN制剂的各种各样的性质，本文中提供的几种方法的任一种可用于实现特定治疗目标。阳离子脂质、阴离子脂质、多烯烃类、中性脂质、致融性脂质、阳离子聚合物、阴离子聚合物、聚合物缀合物、肽、靶向部分及其组合可用于实现特定目标。
本文中描述的LN可用作用于治疗性递送寡核苷酸(ON)治疗剂例如cDNA、siRNA、shRNA、miRNA、anti-miR和反义ODN的平台。这些治疗剂可用于处理众多疾病例如不同类型的癌症、白血病、病毒感染和其它疾病。例如，靶向部分例如环状-RGD、叶酸、转铁蛋白或抗体通过使得能够靶向药物递送极大地增强了活性。许多肿瘤在它们的细胞表面上过表达受体。适当的靶向部分的非限定性实例包括转铁蛋白(Tf),叶酸,低密度脂蛋白(LDL)和表皮生长因子。此外，肿瘤血管内皮标志物例如α-v-β-3整联蛋白和***特异性膜抗原(PSMA)作为LN的靶是有价值的。在某些实施方案中，具有约300nm或更小的测量直径的颗粒、具有低于50mV的ζ电位以及大于20.0％的封装率的LN可用于NA递送。
本文中描述的LN制剂的实施方案的单独的或彼此组合的实施与当前的LN设计的范例协同作用。
可将许多治疗剂与本文中描述的LN结合使用。这样的治疗剂的非限定性实例包括抗肿瘤药、抗感染剂、局部麻醉剂、抗过敏剂、抗贫血药、血管生成抑制剂、β-肾上腺素能阻断剂、钙通道拮抗剂、抗-升血压药、抗抑郁剂、抗惊厥药、抗菌药、抗真菌药、抗病毒药、抗风湿药、驱虫药、抗寄生虫药、皮质类固醇、激素、激素拮抗药、免疫调节剂、神经递质拮抗剂、抗糖尿病药、抗癫痫药、抗出血药、抗高渗药、抗青光眼药、免疫调节细胞因子、镇静药、趋化因子、维生素、毒素、麻醉品、成像剂及其组合。
基于NA的治疗剂高度适用于本公开内容的LN制剂。这样的基于NA的治疗剂的实例包括但不限于：pDNA、siRNA、miRNA、anti-miRNA、ASO及其组合。为了保护免受血清核酸酶降解和稳定治疗剂，可对取代NA碱基单位和/或磷酸二酯接头进行修饰。这样的修饰包括但不限于：主链修饰(例如，硫代磷酸酯连接)；2’修饰(例如，2’-O-甲基取代的碱基)；两性离子修饰(6’-氨基己基修饰的ODN)；末端亲脂性部分(例如，脂肪酸、胆固醇或胆固醇衍生物)的添加；及其组合。修饰的序列与本文中公开的LN制剂协同作用。例如，3’-胆固醇至ODN的添加通过在***中添加亲脂性相互作用给LN复合物提供稳定性(否则所述LN复合物在合成过程中主要通过静电相互作用保持在一起)。此外，该亲脂性结合通过将ODN定位至细胞膜的外叶层来促进细胞渗透。
取决于治疗性应用，本文中描述的LN可通过下列方法来施用：口服、胃肠外、静脉内、肌内、皮下、腹膜内、经皮肤、瘤内、动脉内、全身性或对流增强的(convection-enhanced)递送。在特定实施方案中，静脉内、肌内、皮下或瘤内递送LN。使用不同的或相似的LN的随后给药可使用替代的施用途径。
本公开内容的药物组合物包含有效量的溶解或分散在药学上可接受的载体中的本文中公开的LN制剂和/或另外的试剂。短语“药物的”或“药学上可接受的”是指当给动物例如人施用时不产生有害、过敏或其它不良反应的分子实体和组合物。根据本公开内容，包含至少一种化合物或另外的活性成分的药物组合物的制备对于本领域技术人员来说是已知的，如由Remington’s Pharmaceutical Sciences,2003(通过引用并入本文)举例说明的。此外，对于动物(和人)施用，应理解LN制剂应当满足FDA生物标准办公室要求的无菌性、致热原性以及一般安全性和纯度标准。
取决于以固体、液体还是气雾剂形式施用以及对于这样的施用途径如注射是否需要是无菌的，本文中公开的组合物可包含不同类型的载体。本文中公开的组合物可静脉内、皮内、经皮肤、鞘内、动脉内、腹膜内、鼻内、***内、直肠内、局部、肌内、皮下、经粘膜、子宫内、口服、表面地、局域地、通过吸入(例如，喷雾吸入)、通过注射、通过输注、通过连续输注、通过直接浸浴靶细胞的局部灌注、通过导管、通过灌洗、于乳剂中、于脂质组合物(例如，脂质体)中或通过其它方法或上述方法的任意组合来施用，这对于本领域技术人员来说是已知的(参见，例如，Remington's Pharmaceutical Sciences,2003，其通过引用并入本文)。
给动物或人患者施用的本文中公开的组合物的实际剂量可由物理和生理因素例如体重或表面积、病况的严重度、待治疗的疾病的类型、先前或同时进行的治疗干预、患者的特发症以及施用途径来确定。取决于施用剂量和途径，优选剂量和/或有效量的施用的次数可根据受试者的反应而变化。在任何情况下负责施用的医生将确定组合物中活性成分的浓度和用于个体受试者的适当剂量。
在某些实施方案中，药物组合物可包含例如至少约0.1％的活性化合物。天然地，可以以这样的方式制备每一种治疗上有用的组合物中的活性化合物的量，以便在任何给定的化合物的单位剂量中将获得适当的剂量。制备这样的药物制剂的本领域技术人员将考虑因素例如溶解度、生物利用度、生物半衰期、施用途径、产物贮存期以及其它药理学考虑因素，这样，多种剂量和治疗方案可以是期望的。
在其它非限定性实例中，剂量还可包括每次施用约1微克/kg/体重、约5微克/kg/体重、约10微克/kg/体重、约50微克/kg/体重、约100微克/kg/体重、约200微克/kg/体重、约350微克/kg/体重、约500微克/kg/体重、约1毫克/kg/体重、约5毫克/kg/体重、约10毫克/kg/体重、约50毫克/kg/体重、约100毫克/kg/体重、约200毫克/kg/体重、约350毫克/kg/体重、约500毫克/kg/体重至约1000mg/kg/体重或更多，以及其中可导出的任何范围。在可从本文中所列数目导出的范围的非限定性实例中，可基于上述数目施用约5mg/kg/体重至约100mg/kg/体重、约5微克/kg/体重至约500毫克/kg/体重的范围的活性药物成分(API)等。
在某些实施方案中，本文中的组合物和/或另外的试剂被配制来通过消化道途径施用。消化道途径包括所有可能的其中组合物与消化道直接接触的施用途径。具体地，本文中公开的药物组合物可口服、含服、经直肠或舌下施用。这样，这些组合物可用惰性稀释剂或用可同化的食用载体来配制。
在其它实施方案中，本文中描述的组合物可通过胃肠外途径来施用。如本文中所用，术语“胃肠外”包括绕开消化道的途径。具体地，本文中公开的药物组合物可以例如但不限于静脉内、皮内、肌内、动脉内、鞘内、皮下或腹膜内地施用(将美国专利6,753,514、6,613,308、5,466,468、5,543,158、5,641,515和5,399,363各自明确地通过引用整体并入本文)。
可在与表面活性剂例如羟丙基纤维素适当地混合的水中制备本文中公开的作为游离碱或药学上可接受的盐的组合物的溶液。还可在甘油、液体聚乙二醇及其混合物中和在油中制备分散体。在常规贮存和使用条件下，这些制剂包含防腐剂来防止微生物的生长。适合用于注射使用的药物形式包括无菌水溶液或分散体和用于无菌注射液或分散体的临时制备的无菌粉剂(美国专利5,466,468，明确地通过引用整体并入本文)。在所有情况下，形式必须是无菌的，并且必须具有达到易注射能力存在的程度的流动性。其在制造和贮存条件下必须是稳定的，并且必需防止微生物例如细菌和真菌的污染作用。载体可以是包含例如水、乙醇、多元醇(即，甘油、丙二醇和液体聚乙二醇等)、其适当的混合物和/或植物油的溶剂或分散介质。可以例如通过使用包衣，例如卵磷脂，在分散体的情况下通过维持所需粒度和通过使用表面活性剂来维持适当的流动性。微生物的作用的防止可通过各种抗菌和抗真菌剂例如对羟苯甲酸酯、三氯叔丁醇、苯酚、山梨酸、硫柳汞等来实现。在许多情况下，优选包含实现等渗性的试剂例如糖或氯化钠。可注射组合物的延长吸收可通过在组合物中使用延迟吸收的试剂例如单硬脂酸铝或明胶来实现。
对于水溶液中的胃肠外施用，例如，必要时应当适当地缓冲溶液，以及首先利用充足的盐水或葡萄糖使液体稀释剂等渗。这些特定的水溶液特别适合于静脉内、肌内、皮下和腹膜内施用。关于这一点，根据本公开内容，可使用的无菌含水介质对于本领域技术人员来说是已知的。例如，可将一个剂量溶解于1ml等渗NaCl溶液中，添加至1000ml皮下输液液体或注射于建议的输注部位，(参见例如，“Remington'sPharmaceutical Sciences”第15版,第1035-1038页和1570-1580页)。取决于待治疗的受试者的病况，剂量将必要地发生一定的变化。负责施用的人，在任何情况下，将确定用于个体受试者的适当剂量。此外，对于人施用，制剂应当满足FDA生物标准办公室要求的无菌性、致热原性以及一般安全性和纯度标准。
通过将组合物以需要的量与各种上文中列举的其它成分(需要时)掺入适当的溶剂，随后进行灭菌来制备无菌注射液。通常地，通过将各种无菌组合物掺入无菌媒介物来制备分散体，所述媒介物包含基本分散介质和来自上文中列举的成分的所需的其它成分。在用于制备无菌注射液的无菌粉剂的情况下，一些制备方法为真空干燥和冷冻干燥技术，其产生活性成分和任何其它的来自其先前经无菌过滤的溶液的期望成分的粉剂。在利用或不利用稳定剂的情况下，将粉末组合物与液体载体例如水或盐溶液组合。
在其它实施方案中，组合物可被配制来用于通过各种各样的途径施用例如局部(即，经皮肤)施用、粘膜施用(鼻内、***等)和/或通过吸入施用。
在某些实施方案中，组合物可通过滴眼剂、鼻内喷雾、吸入和/或其它气雾剂递送媒介物来递送。用于将组合物通过鼻气雾喷雾器直接递送至肺的方法已描述于美国专利5,756,353和5,804,212(将其各自明确地通过引用并入本文)中。同样地，使用鼻内微粒树脂(Takenaga等人,1998)和溶血磷脂酰基甘油化合物(美国专利5,725,871,明确地通过引用整体并入本文)进行的药物递送在制药领域中也是公知的，并且可用于递送本文中描述的组合物。同样地，以聚四氟乙烯支持基质的形式进行的经粘膜药物递送描述于美国专利5,780,045(明确地通过引用整体并入本文)中，并且可用于递送本文中描述的组合物。
还预期本文中公开的组合物可通过气雾剂来递送。术语气雾剂是指分散在液化或加压的气体喷射剂中的细碎的固体或液体颗粒的胶体***。用于吸入的典型气雾剂由液体喷射剂或液体喷射剂与适当的溶剂的混合物中的活性成分的悬浮液组成。适当的喷射剂包括烃类和烃醚。适当的容器根据喷射剂的压力需要而变化。气雾剂的施用根据受试者的年龄、体重以及症状的严重度和反应而变化。
实施例
在本文中的实施例中定义本发明的某些实施方案。应当理解这些实施例，虽然显示本发明的优选实施方案，但仅以举例说明的方式给出。根据上文中的论述和这些实施例，本领域技术人员可确定本发明的基本特征，并且在不背离其精神和范围的情况下，可进行本发明的各种变化和修饰以使其适合于各种用途和条件。
实施例1
HSA(25％)购自Octapharma。PEHA购自Sigma-Aldrich。制备PEHA的原液并用M HCl调整pH至8.0。将HSA与500x的PEHA组合。随后在搅拌的条件下将80x的1-乙基-3-[3二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐(EDC)(来自Fisher Scientific)添加至溶液。将反应在室温进行>4h。通过在PD-10脱盐柱上进行凝胶过滤层析或通过使用MWCO 10,000膜透析以除去未反应的PEHA和副产品来纯化产物HSA-PEHA。产物的蛋白质浓度通过BCA蛋白质测定法来测定。HSA-PEHA缀合物的分子量通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MADLI TOF MS)来测定。平均起来，基于显示66405.756的m/z的结果，11个PEHA连接于每一个HSA。可将产物于4℃贮存、冷冻或冻干。
实施例2
将脂质1,2-二油酰基-3-三甲铵-丙烷(DOTAP)(Avanti PolarLipids)、从大豆产生的L-α-磷脂酰胆碱(SPC)(Avanti Polar Lipids)和d-α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸盐(TPGS)(Eastman Chemical)溶解于乙醇中。以25:70:5(mol/mol)组合脂质。简而言之，将各自为3.15、8.83和0.63μmol的DOTAP、SPC和TPGS组合在4mL的乙醇中。随后将这添加于至溶解于4mL的20mM HEPES缓冲液(pH 7.4)中的3mg HSA-PEHA中，随后添加2mL的20mM HEPES缓冲液中的1mg的针对bcl-2的ASO,G3139(购自Alpha DNA)以形成含有40％乙醇的混合物。随后使用MWCO 10K Slide-A-Lyzer盒对其针对HEPES缓冲液进行透析，以除去乙醇和游离的G3139。通过渗滤将产物脂膜白蛋白纳米颗粒(LCAN)-G3139浓缩至2mg/mL ODN浓缩物，将10％蔗糖添加至产物中，将产物通过0.2μm滤器进行过滤灭菌。LCAN-G3139在4℃是稳定的，将其冷冻或冻干以长期贮存。LCAN的粒度通过NICOMP 370颗粒尺寸分析仪来测定。在ζPALS仪上测定ζ电位。利用Oligreen ssDNA定量试剂测定载药效率。发现LCAN颗粒直径为<200nm，其具有+20～+40mV的ζ电位，和>60％的G3139封装率。将相同方法用于合成缀合有配体的LCAN，通过在纳米颗粒合成过程中将脂质衍生的配体掺入脂质组分来进行。可能的配体包括转铁蛋白、叶酸、cRGD或抗体。
实施例3
如下合成HSA-PEHA缀合物。HSA(25％)购自Octapharma。将PEHA溶解于水中，用HCl将pH调整至8.0。将500倍过量的PEHA添加至HSA溶液中，随后在搅拌的条件下添加80倍过量的EDC。将反应在室温下进行4hr。通过在具有10,000的MW的MicroKros药筒上针对水进行切向流渗滤来纯化和浓缩产物。通过BCA蛋白质测定法测定产物蛋白质浓度，使用基于PEHA的标准曲线通过TNBS胺含量测定法来测定产物中的PEHA含量。基于相对于未修饰的HSA的胺含量的超过量来计算PEHA-HSA比率，发现该比率为10.5:1。SDS-PAGE分析显示缀合物迁移为单条带，表明HSA-PEHA产物中不存在分子间交联。
G3139为针对bcl-2的18聚体硫代磷酸酯ASO。将购自AlphaDNA的G3139溶解于mM HEPES,pH 7.4中。将25:70:5(m/m)的DOTAP/SPC/TPGS溶解于乙醇中，随后添加至于20mM HEPES中稀释的HSA-PEHA，随后添加至G3139溶液，从而产生40％的终乙醇浓度和1:3:10(wt/wt)的ODN:HSA-PEHA:总脂质比率。这导致胶体复合物的形成，所述复合物为LCAN的前体。随后用水将其稀释4倍，将其在具有30,000的MWCO的MicroKros药筒上针对5mM HEPES缓冲液,pH 7.4经历切向流渗滤。随后，将蔗糖添加至产物(10％终浓度)。随后使用0.2μm滤器对LCAN-G3139进行无菌过滤，将其于-20℃冷冻贮存。产物为2mg/mL的G3139浓度，通过OliGreen测定法测定的。产物中G3139的百分比回收率为67％。在NICOMPParticle Sizer Model 370(Particle Sizing Systems,Santa Barbara,CA)上分析LCAN的粒度。将体积-加权高斯分布分析用于测定平均粒径和粒径分布。在ZetaPALS(Brookhaven Instruments Corp.,Worcestershire,NY)上测定ζ电位(ξ)。以一式三份进行所有测量。粒径为98±40nm，ζ电位为+23mV。
就bcl-2在KB(人癌)细胞中的下调分析产物LCAN-G3139。在于含有10％FBS和1％抗生素的RPMI 1640(Life Technologies)培养基中转染之前24h，将KB细胞以2x 104个细胞/cm2的密度涂覆在6孔板上。除去培养基，用RPMI 1640培养基中的各种G3139ODN制剂(G3139浓度为1μM)替代培养基。对照LN-G3139为具有25:70:5(m/m)的DOTAP/SPC/TPGS的组成的LN制剂，其未添加HSA-PEHA并且在其它方面通过与LCAN相同的方法制备。在于37℃进行4h后，除去转染培养基，用PBS洗涤细胞3次。随后将新鲜培养基添加至细胞。在转染后48h，收获细胞。简而言之，使用Trizol试剂(Invitrogen)提取总RNA，cDNA通过如下过程合成：用随机六聚体引物(PerkinElmer,Boston,MA)温育RNA，随后用逆转录酶(Invitrogen)、反应缓冲液、二硫苏糖醇、dNTP和RNAsin温育，随后在热循环仪(AppliedBiosystems,Foster City,CA)中于42℃温育60分钟和在94℃温育5分钟。使用bcl-2引物和探针通过实时PCR(ABI Prism 7700SequenceDetection System,Applied Biosystems)扩增所得cDNA：
正向引物CCCTGTGGATGACTGAGTACCTG[SEQ ID NO.1]；
反向引物CCAGCCTCCGTTATCCTGG[SEQ ID NO.2]；和,
探针CCGGCACCTGCACACCTGGA[SEQ ID NO.3])。
同时还扩增管家基因ABL mRNA，将Bcl-2mRNA针对ABLmRNA水平进行标准化。
结果示于图7中。这些结果显示LCAN-G3139在Bcl-2下调中远比LN-G3139(不包含HSA-PEHA的G3139的典型LN制剂)高效。这些数据显示LCAN-G3139对于大多数LN来说是优良的组合物，并且可用于递送反义ASO和其它寡核苷酸药物例如siRNA、miR模拟物和anti-miR寡核苷酸。
实施例4
将低分子量PEI(600)用于本实施例。还可使用相似的技术缀合可选择的低分子量聚合物例如五乙烯六胺(PEHA)。
使用EDC产生HSA-PEI缀合物。将42mg HSA和188mgPEI(MW＝600)(摩尔比HSA:PEI 1:500)于HBS中组合，在小瓶中形成2.0mL的总体积，将其调整至pH 8.0。由于PEI的高度碱性性质，将PEI原液滴定至pH 8.0，随后混合。使EDC平衡至室温，随后缓慢地将9.60mg EDC(相对于HSA，80倍摩尔过量)添加至HSA和PEI的搅拌溶液。在搅拌的条件下将混合物在室温反应1h。在整个反应过程中将pH维持在～9.0。将产物通过PD-10柱以除去未反应的试剂。进行凝胶迁移率变动分析以测定HSA-PEI缀合物的DNA凝聚效率。
在引入可还原衬里的可选择的缀合法中，使用Traut试剂产生HSA-PEI缀合物。将42mg HSA和188mg PEI(MW＝600)(摩尔比HSA:PEI 1:500)于HBS中组合，在小瓶中形成2.0mL的总体积，将其调整至pH 8.0。由于PEI的高度碱性性质，将PEI原液滴定至pH8.0，随后进行混合。将3.5mg Traut试剂(相对于HSA，40倍摩尔过量)溶解于10μL DMSO中，随后缓慢地添加至HSA和PEI的搅拌溶液中。将混合物在搅拌的条件下于室温反应2h。在整个反应过程中维持8.0的pH。导致巯基氧化的二硫化物交联导致HSA-PEI缀合物的形成。通过将该产物通过PD-10柱以除去未反应的试剂来纯化其。进行凝胶迁移率变动分析以测定缀合物的DNA凝聚效率。
在另一个合成方法中，使用SPDP产生HSA-PEI缀合物。将42mg利用Traut试剂活化的HSA和188mg利用SPDP活化的PEI(MW＝600)(摩尔比HSA:PEI 1:500)于HBS中组合，在小瓶中形成2.0mL的总体积，将其调整至pH 8.0。这导致白蛋白-PEI缀合物通过二硫化物连接形成。进行凝胶迁移率变动分析以测定缀合物的凝聚效率。
使用DTBP产生白蛋白-PEI缀合物。将42mg HSA和188mgPEI(MW＝600)(摩尔比HSA:PEI 1:500)于HBS中组合，在小瓶中形成2.0mL的总体积，将其调整至pH 8.0。由于PEI的高度碱性性质，将PEI原液滴定至pH 8.0，随后进行混合。将3.9mg DTBP(相对于HSA，20倍摩尔过量)溶解于10μL DMSO中，随后缓慢地添加至HSA和PEI的搅拌溶液中。将混合物在搅拌的条件下于室温反应过夜。在整个反应过程中维持8.0的pH，将产物通过PD-10柱以除去未反应的试剂。进行凝胶迁移率变动分析以测定缀合物的凝聚效率。
实施例5
产生了包含HSA-PEI缀合物的LN。将不同w/w比率(0,0.5,1,3,6：1,HSA:ODN w/w)的HSA-PEI与ODN LOR-2501(0.2μM)(购自Alpha DNA)组合以使用凝胶迁移率变动分析来发现最佳阻滞比率。阻滞在3:1(HSA:ODN w/w)发生(图1)。以60:35:5的摩尔比组合溶解于100％乙醇中的DDAB、CHOL和TPGS脂质原液。将100μL乙醇中的脂质混合物添加至900μL 1X PBS缓冲液，以形成10％乙醇中的空LN。随后将HSA-PEI/ODN复合物与空LN组合以形成LCAN。将制剂短暂地涡旋，使其在室温静置15分钟，随后转染入KB细胞。在以LN:HSA:ODN＝10:1,2,3:1的比率包含HSA-PEI和ODNLOR-2501(购自Alpha DNA)的LCAN上完成ζ电位分析。使用的ODN的浓度为0.2μM(图2)。所有包含HSA-PEI的LCAN都显示在5与25mV之间变化的正电荷。无HSA-PEI的LCAN是带中性电荷的。图3显示在LCAN中LOR-2501下调RNR R1mRNA表达。
在以3.0x 105个细胞/孔的密度转染之前24h，将在5％CO2气氛下于37℃在RPMI 1640培养基中生长的KB细胞涂板于6孔板中。使细胞生长至大致80％的汇合，随后除去含血清培养基。用1000μL转染培养基转染细胞，处理4h。在含0％和10％血清的RPMI 1640培养基存在的情况下进行转染。以一式三份重复进行实验。在处理完成后，用1X PBS洗涤细胞，恢复含血清RPMI 1640。在处理完成后48h，利用RT-PCR，以肌动蛋白作为管家基因来分析细胞的RNR R1表达水平。结果示于图2中。在无血清的条件下，1:3的ODN:HSALCAN制剂显示最大的转染率。相反地，在10％血清中，1:1ODN:HSALCAN制剂是最有效的。通过MTT测定来评估处理后48h的细胞活力(图4)。完成了牵涉PEHA-至-白蛋白的缀合的相似实验，该实验显示相似的转染活性(图7和8)。
实施例6
研究了用于将anti-miR-221递送至CAL-51乳腺癌细胞中的LCAN。
如上所述制备LCAN(使用基于HSA-PEI的APC)。在转染之前24h，将CAL-51(三阴性乳腺癌)细胞以2x 104个细胞/cm2的密度于补充有1％青霉素/链霉素和10％FBS的DMEM/F12培养基中涂板在6孔板中。将LCAN与anti-miR-221(100nM)组合以精确计量其上调miR-221、p27/Kip1和***受体α(ERα)的下游靶的能力。在20％血清存在的情况下转染CAL-52细胞。使处理进行4h，随后除去转染培养基并用新鲜培养基(补充有10％FBS)替代。使细胞增殖另外的44h，随后开始RT-PCR。用TRIzol试剂(Life Technologies)从细胞提取RNA，按照制造商的说明书，利用III第一链合成***(Life Technologies)产生cDNA。随后使用SYBR green(LifeTechnologies)以及p27/kip1(Alpha DNA)和ERα的引物进行RT-PCR：
正向：5’CGGAGCACGGGGACGGGTATC-3’[SEQ ID NO.4],
反向：5’-AAGACGAAGGGGAAGACGCACATC-3’[SEQ IDNO.5])。
β-肌动蛋白用作对照。如图10和图11中显示的，LCAN/anti-miR-221导致p27/Kip1表达的中等增加和ERα表达的微小增加。
实施例7
相对大规模地合成HSA-PEHA缀合物。合成过程中使用的HSA:PEHA:EDC摩尔比为1:1500:200(mol/mol)。将5g PEHA(MW232.37,工业级)溶解于80mL ddH2O中，随后使用1M HCl调整至pH 8.0。将1g(4mL)HSA(25％,Octapharma))和随后562.5mg 1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺(EDC,溶解于DMSO中)在搅拌的条件下添加至PEHA溶液中。反应在室温继续进行3h。随后使用MWCO 10,000Spectrum膜在4℃针对ddH2O对混合物进行透析。每3-4h替换缓冲液直至在透析循环结束的3h时间点处在外部缓冲液中，未通过标准茚三酮或TNBS胺分析检测到来自PEHA的胺。为了进一步按比例放大合成，可用切向流渗滤替代透析法，例如使用Millipore Pellicon盒***或Spectropor中空纤维***。该方法还可用于将产物浓缩至期望的浓度。可将产物通过0.22μm无菌过滤器至无菌容器中，并于4℃贮存。为了长期贮存，可将产物于-20℃贮存。还可冷冻干燥产物。
使用BCA蛋白质测定法测定产物的蛋白质浓度。通过TNBS测定法或MALDI-TOF MS基于相对于HSA的分子量的变化来测定HSA-PEHA缀合物的胺含量。将与胺TNBS测定法组合的凝胶渗透层析法用于显示产物中交联的HSA的不存在和游离PEHA的不存在。由于使用的试剂的成本适中，因此反应的产率不是至关重要的。预期产物的纯度非常高。可基于PEHA-对-HSA的比率和终产物中交联的HSA和游离PEHA的较高界限来定义精确的产物规格。
在上述实施例中定义了本文中公开的制剂和方法的某些实施方案。应当理解，这些实施例，虽然显示了本发明的特定实施方案，但仅以举例说明的方式给出。根据上述论述和这些实施例，本领域技术人员可确定本公开内容的基本特征，并且在不背离其精神和范围的情况下，可进行各种变化和修饰以使本文中描述的组合物和方法适合于各种用途和条件。可进行各种变化，以及可用等同物替代其组分而不背离本公开内容的基本范围。此外，可进行许多修饰以使特定情形或材料适合于本公开内容的教导而不背离其基本范围。

Claims (43)

1.脂质纳米颗粒，其包含至少一种脂质和至少一种白蛋白-聚合物缀合物(APC)，其中所述聚合物包含至少一种带正电荷的聚合物。
2.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述APC包含超阳离子化白蛋白-聚阳离子缀合物。
3.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒具有约0至约+40mV的ζ电位。
4.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述APC能够结合至少一种寡核苷酸。
5.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中带正电荷的聚合物包含选自如下物质的多胺：精胺、哌嗪、三精胺、四精胺、寡精胺、thermine、精脒、二精脒、三精脒、寡精脒、腐胺、聚赖氨酸、聚精氨酸、分枝或直链类型的聚乙烯亚胺和聚烯丙胺。
6.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述至少一种带正电荷的聚合物包含聚乙烯亚胺。
7.权利要求6的脂质纳米颗粒，其中所述聚乙烯亚胺具有不大于50kDa的分子量，或具有约200至约2000Da的分子量。
8.权利要求6的脂质纳米颗粒，其中将所述聚乙烯亚胺缀合于人血清白蛋白。
9.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述至少一种带正电荷的聚合物包含四乙烯五胺(TEPA)。
10.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述带正电荷的聚合物包含两种或更多种低分子量聚合物的混合物。
11.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中通过一种或多种交联剂将所述白蛋白缀合于至少一种带正电荷的聚合物。
12.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒包含缀合于人血清白蛋白(HSA)的五乙烯六胺(PEHA)。
13.权利要求12的脂质纳米颗粒，其中平均约十一(11)个PEHA分子连接于每一个HSA分子。
14.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述至少一种脂质包含如下物质的一种或多种：阳离子脂质、中性脂质、PEG化脂质和胆固醇。
15.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述至少一种脂质包含1,2-二油酰基-3-三甲铵-丙烷(DOTAP)、L-α-磷脂酰胆碱(SPC)和d-α-生育酚基聚乙二醇1000琥珀酸盐(TPGS)。
16.权利要求15的脂质纳米颗粒，其中所述脂质为25:70:5摩尔比的DOTAP:SPC:TPGS。
17.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒封装至少一种选自核酸、化疗剂及其组合的分子。
18.权利要求17的脂质纳米颗粒，其中所述封装的分子包含选自质粒DNA、反义寡核苷酸、miR、anti-miR、shRNA、siRNA及其组合的核酸。
19.权利要求17的脂质纳米颗粒，其中所述封装的分子包含选自如下物质的治疗剂：抗肿瘤剂、抗感染剂、局部麻醉剂、抗过敏剂、抗贫血剂、血管生成抑制剂、β-肾上腺素能阻断剂、钙通道拮抗剂、抗-高血压药、抗抑郁剂、抗惊厥药、抗细菌剂、抗真菌剂、抗病毒剂、抗风湿剂、驱虫药、抗寄生虫药、皮质类固醇、激素、激素拮抗剂、免疫调节剂、神经递质拮抗剂、抗糖尿病药、抗癫痫药、抗出血药、抗高渗药、抗青光眼药、免疫调节细胞因子、镇静药、趋化因子、维生素、毒素、麻醉品、成像剂及其组合。
20.权利要求17的脂质纳米颗粒，其中所述封装的分子包含核酸治疗剂。
21.权利要求20的脂质纳米颗粒，其中所述核酸治疗剂选自：pDNA、siRNA、miRNA、anti-miRNA、ASO及其组合。
22.权利要求20的脂质纳米颗粒，其中通过对取代NA碱基单位的修饰，通过磷酸二酯接头的硫代磷酸酯置换，和/或通过核糖单位的2’-O-甲基化来稳定所述核酸治疗剂。
23.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒具有约300nm以下的直径。
24.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒具有约200nm以下的直径。
25.权利要求1的脂质纳米颗粒，其中所述聚合物通过直接连接或通过接头结合于脂质的外表面。
26.权利要求16的脂质纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒具有至少约40％或更高的分子封装率。
27.权利要求1的脂质纳米颗粒，其还包括缀合有聚乙二醇的脂质。
28.权利要求27的脂质纳米颗粒，其中所述缀合有聚乙二醇的脂质包含如下物质的一种或多种：聚山梨酯80、TPGS和mPEG-DSPE。
29.权利要求27的脂质纳米颗粒，其中所述缀合有聚乙二醇的脂质以低于约15.0摩尔百分率的浓度存在。
30.权利要求1的脂质纳米颗粒，其还包含能够结合靶细胞或细胞表面上的靶分子的配体。
31.权利要求30的脂质纳米颗粒，其中所述配体为抗体或抗体片段。
32.权利要求30的脂质纳米颗粒，其中所述配体选自cRGD、含半乳糖的部分、转铁蛋白、叶酸、低密度脂蛋白或表皮生长因子。
33.一种药物组合物，其包含权利要求1的脂质纳米颗粒和药学上可接受的赋形剂。
34.权利要求33的药物组合物，其中口服、静脉内、腹膜内、皮下或经皮肤施用所述药物组合物。
35.权利要求33的药物组合物，其中将所述药物组合物制备为口服施用的片剂、吸入剂或栓剂。
36.权利要求33的药物组合物，其中将所述药物组合物制备为无菌溶液、无菌悬浮液或冻干粉剂。
37.一种制备脂质纳米颗粒的方法，所述方法包括：
将至少一种脂质添加至人血清白蛋白-五乙烯六胺(HSA-PEHA)缀合物以形成混合物；
将至少一种治疗性分子添加至所述混合物；和
将所述混合物经历透析或渗滤步骤以制备脂质纳米颗粒。
38.权利要求37的方法，其中所述至少一种脂质以25:70:5的比率包含DOTAP、SPC和TPGS。
39.权利要求37的方法，其中所述治疗性分子选自pDNA、反义寡核苷酸、miR、anti-miR、shRNA、siRNA或其组合。
40.一种从权利要求39的方法制备的产物。
41.一种治疗病症的方法，所述方法包括给有此需要的受试者施用有效量的权利要求33的药物组合物。
42.一种递送***，其包含：
a.至少一种脂质；和
b.缀合于聚合物的大分子；
c.其中所述大分子封装核酸。
43.一种使用脂质纳米颗粒的方法，其包括：
a.将核酸封装于脂质纳米颗粒中，其中所述脂质纳米颗粒包含缀合于聚合物的白蛋白；
b.将所述脂质纳米颗粒掺入药物组合物；和
c.给有此需要的患者施用所述药物组合物。
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