JP6967810B2 - 肝癌の予防または治療用の薬学的組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、肝癌の予防または治療用の薬学的組成物に関する。
肝癌(Hepatocellular carcinoma、HCC)は、世界の癌死亡原因の第2位の疾患である。HCCは、最近発症率が増加している少数の癌の一つである。
肝癌の一次治療法は外科的切除術であり、初期治療の段階で治癒的治療(curative treatment)が可能な患者は少数である。切除術(Resection)と経皮的切除術(percutaneous ablation)は、5年後の再発率が70%に達し、生存率と密接な関係がある。
他の癌と同様に、HCCは多発性腫瘍の進行過程を特徴とする。損傷した肝組織は、初期段階で異型結節(dysplastic nodules、DNs)と呼ばれる小さな結節性過増殖病変(small nodular hypercellular lesions)に進化する。この前癌性病変は、曖昧な結節形態の小さくてよく分化された肝細胞に発展した後、間質性形状と頻繁な微細血管への侵犯を特徴とする進行性肝細胞と定義される早期肝癌(eHCC)に進行する。多段階の肝癌の発生に関する現在の知識に基づいて、高リスク患者に対して密接に追跡調査が行われ、小さなサイズを有し、かつ原因が明らかになっていない一つの病変の数が増加することが画像診断により検知される。超音波誘導針生検は、この病変に対して行われる。がんと組織学的診断を受けると治療を受ける。しかし、eHCCは、最小の異型性を示し、明確な侵襲的または破壊的な成長に欠けている。このため、肝病理学者でさえも再生結節、前がん病変および早期病変を区別することが困難な場合がしばしばある。この理由から、初期HCCの組織学的診断を標準化し、適切な治療を誘導する客観的な分子マーカーの発見が熱望されている。また、肝癌種の正確な診断と関連するバイオマーカーの発見は、肝癌種に進行する可能性のある前癌病変を確認し、外科的に切除可能な病変を決定するのに役立つので、医師が肝癌患者の手術範囲を設計するのに役立たせることができる。前癌病巣でのHCCの発症可能性を予測する追加の分子マーカーの確認は、外科的切除術後の再発リスクがある患者を確認するのに役立たせることができる。
本研究では、肝病理学者が定義した段階的肝癌組織の臨床病理学的および遺伝子発現データを統合して、潜在的な原因遺伝子を職別するための遺伝子選別戦略を策定しようとした。これにより、初期段階のHCCの原因と推定される10個の遺伝子を選別することができた。
臨床的及び実験的な研究の結果によると、10個の推定駆動遺伝子の中で、プロコラーゲン−リシン、2−オキソグルタル酸5−ジオキシゲナーゼ3(procollagen―lysine、2−oxoglutarate 5−dioxygenase 3)、およびスプライシングファクター3bサブユニット4(splicing factor 3b subunit 4)に対する障壁が前癌病巣でHCCを示し、グリピカン3、グルタミンシンセターゼ(glyphican 3、glutamine synthetase)、および熱ショックタンパク質70(heatshock protein 70)などの現在のHCC診断マーカートリオに比べて肝癌患者の大規模な集団でeHCCを診断することができた。
生体外実験と生体内腫瘍形成の分析結果により、BANF1、PLOD3およびSF3B4遺伝子の標的破壊は、HCC細胞の腫瘍及び転移特性を抑制することを確認することができた。SFB4の過度な過剰反応はp27とHCC細胞でスラグ(Slug)を増強させ、悪性肝変換および増殖に寄与する上皮間葉転移(EMT)を抑制し、細胞周期検査ポイントを阻害してスプライソソーム(spliceosome)の活動過剰を引き起こし、KLF4腫瘍の成長を抑制する選択的スプライシングバリアントの生産を加速化することがわかった。
我々の結果は、新しい肝癌診断マーカーBANF1、PLOD3及びSF3Bが肝腫瘍の形成で肝細胞の早期悪性形質転換に寄与し、肝悪性腫瘍の分子治療法における有望な標的であることを提示する。
本発明の目的は、初期の肝癌細胞で高発現される特異遺伝子をノックダウン(knockdown)させる肝癌の予防または治療用の薬学的組成物を提供することにある。
1.配列番号5〜157の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号158〜310の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
2.前記項目1において、
前記組成物は、配列番号5〜12、14〜19、21、23、24、26、28〜34、35〜37、39〜41、43、45〜47、49〜53、55〜60、62〜73、75〜81、84〜87、89〜98、100〜102、105〜116、118〜128、130〜154、156、および157の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号158〜165、167〜172、174、176、177、179、181〜187、188〜190、192〜194、196、198〜200、202〜206、208〜213、215〜226、228〜234、237〜240、242〜251、253〜255、258〜269、271〜281、283〜307、309、および310の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
3.前記項目1において、
前記組成物は、配列番号5〜28の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号158〜181の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
4.前記項目1において、
前記組成物は、配列番号29〜55の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号182〜208の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
5.前記項目1において、
前記組成物は、配列番号56〜120の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号209〜273の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
6.前記項目1において、
前記組成物は、配列番号121〜157の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号274〜310の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
7.前記項目1〜6のいずれか1つにおいて、
前記siRNAまたはdsRNAは、リポソーム、リポフェクタミン、デンドリマー、ミセル、多孔性シリカ粒子、アミノクレイ、金ナノ粒子、磁性ナノ粒子、グラフェン、酸化グラフェン、キトサン、デキストラン、ペクチン、二酸化マンガン2次元シート、PVA、ゼラチン、シリカ、ガラス粒子、プロタミン、エクソソーム、ポリエチレンイミン、N−ブチルシアノアクリレート、ゼルフォーム、ゼラチン、エタノール、ナノクリスタル、ナノチューブ、炭素ナノ粒子、ヒアルロン酸、酸化鉄、ポリ乳酸、ポリブチルシアノアクリレート、アルブミン、リピド粒子、ポリエチレングリコール、ポリ−L−グルロニックアルギネート、ポリグリコリック−ポリアクチック酸、ポリジオキサノン、ポリグリコール酸−co−カプロラクトン、ポリプロピレン、及びヒドロゲルからなる群より選択される少なくとも一つである担持体に担持された組成物。
8.前記項目7において、
前記担持体は、下記数式1の吸光度の比が1/2となるtが20以上である多孔性シリカ粒子である組成物。
[数式1]
/A
(式中、Aは、前記多孔性シリカ粒子1mg/mlの懸濁液5mlを直径50kDaの気孔を有する円筒状の透過膜に入れて測定した多孔性シリカ粒子の吸光度であり、
前記透過膜の外部には、前記透過膜と接し、前記懸濁液と同じ溶媒15mlが位置し、前記透過膜の内外部は、37℃で60rpmで水平攪拌され、
前記懸濁液のpHは、7.4であり、
は、Aの測定時からt時間経過後に測定した多孔性シリカ粒子の吸光度である。)
9.前記項目8において、
前記tは、40以上である組成物。
10.前記項目8において、
前記siRNAは、配列番号28、119および136の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなり、
前記dsRNAは、配列番号181、272および289からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる組成物。
11.前記項目8において、
前記多孔性シリカ粒子は、親水性置換基または疎水性置換基を有する組成物。
12.前記項目8において、
前記多孔性シリカ粒子は、アルデヒド基、ケト基、カルバメート基、スルフェート基、スルホネート基、アミノ基、アミン基、アミノアルキル基、シリル基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、アンモニウム基、スルフヒドリル基、ホスフェート基、エステル基、イミド基、チオイミド基、ケト基、エーテル基、インデン基、スルホニル基、メチルホスホネート基、ポリエチレングリコール基、置換または非置換のC〜C30のアルキル基、置換または非置換のC〜C30のシクロアルキル基、置換または非置換のC〜C30のアリール基、およびC〜C30のエステル基からなる群より選択される少なくとも一つの親水性置換基を有する組成物。
13.前記項目8において、
前記多孔性シリカ粒子は、外部表面または気孔内部が中性のpHで陽電荷または陰電荷を帯びる組成物。
14.前記項目8において、
前記多孔性シリカ粒子は、外部表面および気孔内部が中性のpHで陽電荷を帯びる組成物。
15.前記項目8において、
前記多孔性シリカ粒子は、平均直径が100〜400nmであり、気孔直径が4〜30nmである組成物。
本発明の薬学的組成物は、初期の肝癌細胞で発現される遺伝子を特異的にノックダウンさせて肝癌の発症を防ぎ、肝癌細胞の転移と増殖を抑制することにより、肝癌の予防及び治療の効果を提供する。
図1は、実施例1のHepa−1c1c7、SNU−449細胞株に対して、表11の配列を有するセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、それぞれ実施例1−2または1−8の方法によりin vitro トランスフェクション(in vitro transfection)した後、各siRNAが対応する指標因子の発現量をウエスタンブロッティング(Western blotting)で測定した結果を示す図である。 図2は、実施例1−1のSNU−449細胞株に対して、表12の配列を有するセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、実施例1−2の方法によりin vitro トランスフェクション(in vitro transfection)した後、各siRNAが対応する指標因子の遊走(migration)反応および浸潤(invasion)反応を実施例1−5の方法により分析し、実施例1−6の方法によりスクラッチ創傷治癒(scratch wound healing)能力を分析した結果を示す図である。 図3(A)は、実施例1のSNU−449細胞株に表12の配列を有するセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、実施例1−2の方法によりin vitroトランスフェクション(in vitro transfection)した後、各siRNAが対応する指標因子の発現量と前記EMT調節タンパク質の発現量を実施例1−9の方法により分析した結果を示す図である。図3(B)は、前記(A)のトランスフェクション(transfection)した細胞(cell)を胸腺欠失マウス(athymic nude mice)の皮下に注入した後、肝腫瘍の大きさとマウスの生存率を分析した結果を示す図である。 図4(A)は、表13の配列を有するセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを実施例1−8の方法によりin vitroトランスフェクション(in vivo transfection)し、その過程と超音波画像および時間経過による腫瘍の数を示す図である。図4(B)は、多孔性ナノ粒子に担持された前記siRNAの各指標遺伝子の発現抑制レベルを、実施例1−9の方法により分析した結果を示す図である。 図5は、多孔性シリカ粒子の顕微鏡写真である。 図6は、多孔性シリカ粒子の顕微鏡写真である。 図7は、多孔性シリカ粒子の製造工程中の小気孔粒子の顕微鏡写真である。 図8は、小気孔粒子の顕微鏡写真である。 図9は、多孔性シリカ粒子の生分解性を確認できる顕微鏡写真である。 図10は、円筒状の透過膜を備えたチューブである。 図11は、多孔性シリカ粒子の時間経過による吸光度の減少の結果を示す図である。 図12は、多孔性シリカ粒子の時間経過による粒径別の吸光度の減少の結果を示す図である。 図13は、多孔性シリカ粒子の時間経過による気孔直径別の吸光度の減少の結果を示す図である。 図14は、多孔性シリカ粒子の時間経過による環境のpH別の吸光度の減少の結果を示す図である。 図15は、多孔性シリカ粒子の時間経過による吸光度の減少の結果を示す図である。 図16は、多孔性シリカ粒子の生理活性物質の放出を確認するチューブである。 図17は、多孔性シリカ粒子に担持された生理活性物質の時間経過による放出程度を示す図である。 図18は、多孔性シリカ粒子にsiRNAを担持し、マウス内におけるsiRNAの放出を確認した顕微鏡写真である。
本発明で使用される用語の定義は、以下の通りである。
「siRNA」とは、RNA干渉または遺伝子サイロンシンを媒介することができる核酸分子を意味する。siRNAは、標的遺伝子の発現を抑制できるので、効率のよい遺伝子のノックダウン方法または遺伝子治療の方法として提供される。siRNA分子は、センス鎖(標的遺伝子のmRNA配列に相応する(corresponding)配列)と、アンチセンス鎖(標的遺伝子のmRNA配列に相補的な配列)とが互いに反対側に位置して二重鎖をなす構造を有することができる。また、siRNA分子は、自己相補性(self−complementary)のセンス及びアンチセンス鎖を有する単一鎖の構造を有することができる。siRNAは、RNA同士にペアをなす二重鎖RNAの部分が完全に対をなすものに限定されず、ミスマッチ(対応する塩基が相補的でない)、バルジ(一方の鎖に対応する塩基がない)等によって対を成していない部分が含まれ得る。siRNAの末端構造は、標的遺伝子の発現をRNAi(RNA interference)効果により抑制できるものであれば、平滑(blunt)末端または粘着(cohesive)末端のいずれも可能である。粘着末端構造としては、3’−末端突出構造と5’末端突出構造のいずれも可能である。また、siRNA分子は、自己相補性のセンスとアンチセンス鎖との間に短いヌクレオチド配列(例えば、約5−15nt)が挿入された形態を有することができる。この場合、ヌクレオチド配列の発現によって形成されたsiRNA分子は、分子内混成化によってヘアピン構造を形成することになり、全体としてはステム・アンド・ループ構造を形成することになる。このステム・アンド・ループ構造は、インビトロ(in vitro)またはインビボ(in vivo)でプロセシングされ、RNAiを媒介できる活性のsiRNA分子を生成する。
「dsRNA」とは、siRNAの前駆体分子であり、標的細胞のDICER酵素(リボヌクレアーゼIII、Ribonuclease III)を含むRISC複合体と会合してsiRNAに切断され、この過程でRNAiが発生する。dsRNAは、siRNAよりも数ヌクレオチドだけ長い配列を有し、センス鎖(標的遺伝子のmRNA配列に相応する(corresponding)配列)とアンチセンス鎖(標的遺伝子のmRNA配列に相補的な配列)が互いに反対側に位置して二重鎖をなす構造を有することができる。
「核酸」とは、任意のDNAまたはRNA、例えば、組織サンプルに存在する染色体、ミトコンドリア、ウイルス及び/又は細菌核酸を含む意味である。二本鎖核酸分子のいずれか1つ又は2つの鎖を含み、無損傷核酸分子の任意の断片または一部を含む。
「遺伝子」とは、タンパク質のコーディングまたは転写時、または他の遺伝子発現の調節時に機能的な役割を持つ任意の核酸配列またはその一部を意味する。遺伝子は、機能的タンパク質をコードするすべての核酸またはタンパク質をコードまたは発現する核酸の一部のみからなり得る。核酸配列は、エクソン、イントロン、開始または終了領域、プロモーター配列、他の調節配列または遺伝子に隣接する特有の配列内に遺伝子を含むことができる。
用語「遺伝子発現」とは、一般的に生物学的活性のあるポリペプチドがDNA配列から生成され、細胞で生物学的活性を示す細胞プロセスを意味する。その意味で、遺伝子発現は、転写及び解読のプロセスを含むだけでなく、遺伝子または遺伝子産物の生物学的活性に影響を与えることができる転写後および解読後のプロセスを含む。前記プロセスは、RNA合成、加工及び輸送だけでなく、ポリペプチドの合成、輸送、およびポリペプチドの解読後の変形を含むが、これらに限定されるものではない。タンパク質産物を暗号化しない遺伝子、例えば、siRNA遺伝子の場合に、「遺伝子発現」という用語は、前駆体siRNAが遺伝子から生成されるプロセスを意味する。通常、前記プロセスは、タンパク質暗号遺伝子に対してRNAポリメラーゼIIによって誘導される転写とは異なり、siRNA遺伝子の転写産物が解読されてタンパク質を生成しないが、転写と呼ばれる。それにもかかわらず、siRNA遺伝子からの成熟siRNAの生成は、その用語が本明細書に使用されるように「遺伝子発現」という用語によって含まれる。
用語「標的遺伝子(target gene)」とは、本願に開示される主題の方法および組成物を使用して調整するために標的とする遺伝子を意味する。このため、標的遺伝子は、その発現レベルがmRNAまたはポリペプチドのレベルにsiRNAによって下向き調節される核酸配列を含む。同様に、用語「標的RNA」または「標的mRNA」とは、siRNAが結合して標的遺伝子の発現の調節を誘導する標的遺伝子の転写体を意味する。
用語「転写(transcription)」とは、遺伝子の暗号配列に存在する構造情報のRNAへの発現を誘導する遺伝子とRNAポリメラーゼの相互作用を含む細胞プロセスを意味する。
「下向き調節(down−regulation)」という表現は、正常組織細胞に比べて、活性化された細胞で細胞内転写(gene transcription)または翻訳(gene translation)によって、特定の遺伝子のmRNAへの発現またはタンパク質への発現量が顕著に減少したことを意味する。
「治療」とは、有益な、または望ましい臨床的結果を得るためのアクセスを意味する。本発明の目的のために、有益な、または望ましい臨床的結果は、非限定的に、症状の緩和、疾患の範囲の減少、疾患状態の安定化(即ち、悪化しない)、疾患の進行の遅延化または緩徐化、疾患状態の改善または一時的緩和および軽減(部分的または完全な)、検出可能かまたは検出不可能かを含む。また、「治療」は、治療を受けていないときに予想される生存率と比較して生存率を伸ばすことを意味し得る。治療は、治療学的治療および予防的または予防措置方法のすべてを指す。前記治療は、予防される障害だけでなく、既に発生した障害において要する治療を含む。
「予防」とは、関連疾患の発症を抑制または遅延させるあらゆる行為を意味する。本願の組成物が、初期症状、または示される前に投与した場合に関連疾患を予防できることは、当業者に自明であろう。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、配列番号5〜157の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
配列番号158〜310の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物を提供する。
本発明のsiRNAまたはdsRNAは、ヒトを含む動物、例えば、サル(monkeys)、ブタ(pigs)、ウマ(horses)、ウシ(cows)、ヒツジ(sheeps)、イヌ(dogs)、ネコ(cats)、マウス(mice)、ウサギ(rabbits)などに由来するものであってもよく、好ましくは、ヒト由来のものであってもよい。
本発明のsiRNA又はdsRNAは、それを構成する核酸分子の作用性等価物、例えば、本発明のsiRNA又はdsRNAの一部塩基配列が、欠失(deletion)、置換(substitution)または挿入(insertion)によって変形されたが、本発明のsiRNAまたはdsRNAと機能的に同じ作用をすることができる変異体(variants)を含む概念である。
本発明のsiRNAまたはdsRNAは、標準分子生物学技術、例えば、化学的合成方法または組換え方法を用いて分離または製造するか、又は市販のものを使用することができる。また、本発明の組成物は、本発明のsiRNAまたはdsRNAそのものだけでなく、細胞内で本発明のsiRNAまたはdsRNAの発現率を増加させることができる他の物質、例えば化合物、天然物、新規タンパク質などを含むことができる。
なお、本発明のsiRNAまたはdsRNAは、細胞内発現のためのベクターに含んで提供することができる。
本発明のsiRNAまたはdsRNAは、DNA及びDEAE−デキストラン(デキストランにジエチルアミノエチル基を導入した陰イオン交換体)の複合体、DNA及び核タンパク質の複合体、DNA及び脂質の複合体などの様々な形質転換技術を用いて細胞内に導入できる。そのために、本発明のsiRNAまたはdsRNAは、細胞内への効率的な導入を可能にする送達体内に含まれたものであってもよい。前記送達体は、好ましくはベクターであり、ウイルスベクター及び非ウイルスベクターのいずれも使用可能である。ウイルスベクター(viral vector)としては、例えば、レンチウイルス(lentivirus)、レトロウイルス(retrovirus)、アデノウイルス(adenovirus)、ヘルペスウイルス(herpes virus)およびアビポックスウイルス(avipox virus)ベクターなどを使用することができ、好ましくはレンチウイルスベクターであるが、これらに限定されるものではない。レンチウイルスは、レトロウイルスの一種であり、核膜孔(nucleopore)や完全な核膜への能動導入を可能にする事前−統合複合体(ウイルス「シェル(shell)」)の求核性により、***細胞だけでなく、未***細胞も感染させる特徴がある。
また、本発明のsiRNAまたはdsRNAを含むベクターは、選別マーカーをさらに含むことが好ましい。前記「選別マーカー(selection marker)」とは、本発明のsiRNAまたはdsRNAが導入された細胞の選別を容易にするためのものである。前記ベクターで使用できる選別マーカーとしては、ベクターの導入有無を容易に検出または測定できる遺伝子であれば特に限定されないが、代表的に薬物耐性、栄養要求性、細胞毒性剤に対する耐性または表面タンパク質の発現のような選択可能な表現型を付与するマーカー、例えば、GFP(緑色蛍光タンパク質)、ピューロマイシン(puromycin)、ネオマイシン(Neomycin:Neo)、ハイグロマイシン(hygromycin:Hyg)、ヒスチジノールデヒドロゲナーゼ(histidinol dehydrogenase gene:hisD)、及びグアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(guanine phosphosribosyltransferase:Gpt)などがあり、好ましくは、GFP(緑色蛍光タンパク質)及びピューロマイシンマーカーを使用することができる。
本発明の組成物は、下記表1の配列番号5〜28の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表1の配列番号158〜181の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む。
下記表1の配列番号5〜28の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表1の配列番号158〜181の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAは、ヒトBANF1遺伝子のvariant1配列(配列番号1)をターゲットするものであり、ヒトBANF1遺伝子variant1の発現をRNAiにより抑制することにより、肝癌の予防または治療の効果を有する。なお、以下に示す表1〜4において、「Target sequence」は「標的配列」を、「Position in gene sequence」は「遺伝子配列の位置」を、「GC content」は「GC含有量」を、「Sense strand」は「センス鎖」を、「Antisense strand」は「アンチセンス鎖」を、それぞれ意味する。
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本発明の組成物は、下記表2の配列番号29〜55の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表2の配列番号182〜208の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む。
下記表2の配列番号29〜55の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表2の配列番号182〜208の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAは、ヒトBANF1遺伝子のvariant2配列(配列番号2)をターゲットするものであり、ヒトBANF1遺伝子variant2の発現をRNAiにより抑制することにより、肝癌の予防または治療の効果を有する。
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本発明の組成物は、下記表3の配列番号56〜120の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表3の配列番号209〜273の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む。
下記表3の配列番号56〜120の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表3の配列番号209〜273の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAは、ヒトPLOD3遺伝子の配列(配列番号3)をターゲットするものであり、ヒトPLOD3遺伝子の発現をRNAiにより抑制することにより、肝癌の予防または治療の効果を有する。
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本発明の組成物は、下記表4の配列番号121〜157の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表4の配列番号274〜310の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む。
下記表4の配列番号121〜157の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、下記表4の配列番号274〜310の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAは、ヒトSF3B4遺伝子の配列(配列番号4)をターゲットするものであり、ヒトSF3B4遺伝子の発現をRNAiにより抑制することにより、肝癌の予防または治療の効果を有する。
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本発明のsiRNAまたはdsRNAは、担持体に担持されたものであってもよく、担持体の種類は、RNA分子を担持できるものであって当業界で公知のものであれば、特に制限されないが、例えば、リポソーム、リポフェクタミン、デンドリマー、ミセル、多孔性シリカ粒子、アミノクレイ、金ナノ粒子、磁性ナノ粒子、グラフェン、酸化グラフェン、キトサン、デキストラン、ペクチン、二酸化マンガン2次元シート、PVA、ゼラチン、シリカ、ガラス粒子、プロタミン、エクソソーム、ポリエチレンイミン、N−ブチルシアノアクリレート、ゼルフォーム、ゼラチン、エタノール、ナノクリスタル、ナノチューブ、炭素ナノ粒子、ヒアルロン酸、酸化鉄、ポリ乳酸、ポリブチルシアノアクリレート、アルブミン、リピド粒子、ポリエチレングリコール、ポリ−L−グルロニックアルギネート、ポリグリコリック−ポリアクチック酸、ポリジオキサノン、ポリグリコール酸−co−カプロラクトン、ポリプロピレン、及びヒドロゲルからなる群より選択される少なくとも一つであってもよく、好ましくは、高いRNA担持率、徐放性、生分解性などの利点を有する多孔性シリカ粒子であってもよい。
本発明のsiRNAまたはdsRNAは、多孔性シリカ粒子に担持されたものであってもよい。前記粒子は、シリカ(SiO)素材の粒子であり、ナノサイズの粒径を有する。
前記多孔性シリカ粒子は、多孔性粒子であり、ナノサイズの気孔を有し、その表面及び/又は気孔内部に本発明のsiRNAまたはdsRNAのような生理活性物質を担持することができる。
前記多孔性シリカ粒子は、生分解性粒子であり、生理活性物質を担持して体内に投与されたとき、体内で生分解されて生理活性物質を放出することができる。つまり、多孔性シリカ粒子が生分解されて生理活性物質が放出されるが、本発明に係る多孔性シリカ粒子は、体内で徐々に分解され、担持された生理活性物質に徐放性を持たせることができる。例えば、下記数式1の吸光度の比が1/2になるtは、20以上である。
[数式1]
/A
(式中、Aは、前記多孔性シリカ粒子1mg/mlの懸濁液5mlを直径50kDaの気孔を有する円筒状の透過膜に入れて測定した多孔性シリカ粒子の吸光度であり、
前記透過膜の外部には、前記透過膜と接し、前記懸濁液と同じ溶媒15mlが位置し、前記透過膜の内外部は、37℃で60rpmで水平攪拌され、
前記懸濁液のpHは、7.4であり、
は、前記Aの測定時からt時間経過後に測定した多孔性シリカ粒子の吸光度である。)
前記数式1は、多孔性シリカ粒子が体内と同様の環境でどの程度の速度で分解されるかを意味するものである。
前記数式1における吸光度A、Aは、例えば円筒状の透過膜に多孔性シリカ粒子および懸濁液を入れ、透過膜の外部にも同じ懸濁液を入れて測定したものであり得る。
前記多孔性シリカ粒子は、生分解性であり、懸濁液中で徐々に分解され得る。直径50kDaは約5nmに相当するものであり、生分解された多孔性シリカ粒子は、直径50kDaの透過膜を通過することができる。円筒状の透過膜は、60rpmの水平攪拌下にあるので、懸濁液を均一に混合することができ、分解された多孔性シリカ粒子は、透過膜の外部に放出され得る。
前記数式1での吸光度は、例えば、透過膜の外部の懸濁液が新しい懸濁液に入れ替わる環境下で測定したものであり得る。懸濁液は、持続的に入れ替わるものであってもよく、一定期間ごとに入れ替わるものであってもよい。前記一定期間は、定期的または不定期的な期間であってもよい。たとえば、1時間〜1週間の範囲内で、1時間おき、2時間おき、3時間おき、6時間おき、12時間おき、24時間おき、2日おき、3日おき、4日おき、7日おき等に入れ替えることができるが、これらに限定されるものではない。
前記「吸光度の比が1/2となる」ということは、t時間後の吸光度が初期吸光度の半分になるということであり、これは多孔性シリカ粒子の約半分が分解されたことを意味する。
前記懸濁液は緩衝溶液であってもよく、具体的には、PBS(リン酸緩衝食塩水)およびSBF(疑似体液)からなる群より選択される1種以上であってもよく、より具体的にはPBSであってもよい。
前記数式1の吸光度の比が1/2となるtは20以上であり、例えばtは20〜120であってもよく、例えば、前記範囲内で20〜96、20〜72、30〜70、 40〜70、50〜65などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、前記数式1の吸光度の比が1/5となるtが、例えば70〜140であってもよく、例えば、前記範囲内で80〜140、80〜120、80〜110、70〜140、70〜120、70〜110などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、前記数式1の吸光度の比が1/20となるtが、例えば、130〜220であってもよく、例えば、前記範囲内で130〜200、140〜200、140〜180、150〜180などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、測定される吸光度が0.01以下となるtが、例えば250以上、例えば、300以上、350以上、400以上、500以上、1,000以上などであってもよく、その上限は2,000であってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子における前記数式1の吸光度の比とtは、高い量の相関関係を有するものであり、例えばピアソン相関係数が0.8以上であってもよく、例えば0.9以上、0.95以上であってもよい。
前記数式1のtは、多孔性シリカ粒子が体内と同様の環境でどの程度の速度で分解されるかを意味するものである。これは、例えば多孔性シリカ粒子の表面積、粒径、気孔直径、表面及び/又は気孔内部の置換基、表面の緻密さの程度などを調節することによって調節できる。
例えば、粒子の表面積を増加させてtを減少させるか、表面積を減少させてtを増加させることができる。表面積は、粒子の直径、気孔の直径を調節することによって調節できる。また、表面及び/又は気孔内部に置換基を位置させ、多孔性シリカ粒子が環境(溶媒など)に直接露出することを減らしてtを増加させることができる。また、多孔性シリカ粒子に生理活性物質を担持させ、生理活性物質と多孔性シリカ粒子間の親和度を増加させ、多孔性シリカ粒子が環境に直接露出することを減らしてtを増加させることができる。また、粒子の製造時に表面をより緻密に製造してtを増加させることもできる。前記に数式1のtを調節できる様々な例を示したが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、例えば球状粒子であってもよいが、これに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、平均直径が例えば100nm〜1,000nmであってもよく、例えば、前記範囲内で100nm〜800nm、100nm〜500nm、100nm〜400nm、100nm〜300nm、100nm〜200nmであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、平均気孔直径が例えば1nm〜100nmであってもよく、例えば、前記範囲内で4nm〜100nm、4nm〜50nm、4nm〜30nm、10nm〜30nmであってもよいが、これらに限定されるものではない。前記のような大きな直径を有することにより、多量の生理活性物質を担持することができ、サイズの大きい生理活性物質の担持も可能となる。
前記多孔性シリカ粒子は、BET表面積が例えば200m/g〜700m/gであってもよい。例えば、前記範囲内で200m/g〜700m/g、200m/g〜650m/g、250m/g〜650m/g、300m/g〜700m/g、300m/g〜650m/g、300m/g〜600m/g、300m/g〜550m/g、300m/g〜500m/g、300m/g〜450m/gなどであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、g当たりの体積が、例えば0.7ml〜2.2mlであってもよい。例えば、前記範囲内で0.7ml〜2.0ml、0.8ml〜2.2ml、0.8ml〜2.0ml、0.9ml〜2.0ml、1.0ml〜2.0mlなどであってもよいが、これらに限定されるものではない。g当たりの体積が小さすぎると、分解速度が速くなりすぎることがあり、大きすぎると、製造が困難であるか、完全な形状を有しないことがある。
前記多孔性シリカ粒子は、外部表面及び/又は気孔内部に親水性置換基及び/又は疎水性置換基が存在し得る。例えば、表面及び気孔内部の両方に親水性置換基のみが存在するか、疎水性置換基のみが存在してもよく、表面または気孔内部のみに親水性置換基が存在するか、疎水性置換基が存在してもよく、表面に親水性置換基が、気孔内部に疎水性置換基が存在してもよく、その逆の場合も可能である。
前記多孔性シリカ粒子に担持された生理活性物質の放出は、主に粒子の分解によって行われるので、前記置換基の調節により生理活性物質の放出環境に対する多孔性シリカ粒子の相互作用を調節し、粒子自体の分解速度を調節して、生理活性物質の放出速度を調節することができる。また、生理活性物質は、粒子から拡散して放出されることもあるが、前記置換基の調節により生理活性物質の粒子への結合力を調節し、生理活性物質の放出を調節することができる。
また、難溶性(疎水性)生理活性物質との結合力を強化するために、気孔内部に疎水性置換基が存在し、使用、剤形化のし易さなどの側面で粒子の表面に親水性置換基が存在するようにするなどの処理も可能である。
親水性置換基としては、例えば、アルデヒド基、ケト基、カルバメート基、スルフェート基、スルホネート基、アミノ基、アミン基、アミノアルキル基、シリル基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、アンモニウム基、スルフヒドリル基、ホスフェート基、エステル基、イミド基、チオイミド基、ケト基、エーテル基、インデン基、スルホニル基、メチルホスホネート基、ポリエチレングリコール基、置換または非置換のC〜C30のアルキル基、置換または非置換のC〜C30のシクロアルキル基、置換または非置換のC〜C30のアリール基、およびC〜C30のエステル基などが挙げられる。疎水性置換基としては、例えば、置換または非置換のC〜C30のアルキル基、置換または非置換のC〜C30のシクロアルキル基、置換または非置換のC〜C30のアリール基、置換または非置換のC〜C30のヘテロアリール基、ハロゲン基、C〜C30のエステル基、およびハロゲン含有基などが挙げられる。
前記「置換または非置換」における「置換」される作用基は、アルデヒド基、ケト基、カルバメート基、スルフェート基、スルホネート基、アミノ基、アミン基、アミノアルキル基、シリル基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、アンモニウム基、スルフヒドリル基、ホスフェート基、エステル基、イミド基、チオイミド基、ケト基、エーテル基、インデン基、スルホニル基、メチルホスホネート基、及びポリエチレングリコール基からなる群より選択される少なくとも一つであってもよいが、これらに限定されない。
また、前記多孔性シリカ粒子は、外部表面及び/又は気孔内部が陽電荷及び/又は陰電荷に帯電したものであってもよい。例えば、表面及び気孔内部の両方が陽電荷に帯電されるか、陰電荷に帯電されてもよく、表面または気孔内部のみが陽電荷に帯電されるか、陰電荷に帯電されてもよく、表面が陽電荷、気孔内部が陰電荷に帯電されてもよく、その逆の場合も可能である。
前記帯電は、例えば、陽イオン性置換基または陰イオン性置換基が存在することによって行われたものであり得る。
陽イオン性置換基は、例えば、塩基性基としてアミノ基、その他の窒素含有基などであってもよく、陰イオン性置換基は、例えば、酸性基としてカルボキシ基(−COOH)、スルホン酸基(−SOH)、チオール基(−SH)などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
同様に、前記帯電によって前記置換基の調節により生理活性物質の放出環境に対する多孔性シリカ粒子の相互作用を調節し、粒子自体の分解速度を調節して、生理活性物質の放出速度を調節することができる。また、生理活性物質は粒子から拡散されて放出されることもあるが、前記置換基の調節により生理活性物質の粒子への結合力を調節し、生理活性物質の放出を調節することができる。
また、前記多孔性シリカ粒子は、その表面及び/又は気孔内部に前記の他に生理活性物質の担持、生理活性物質の標的細胞への移動、その他の目的のための物質の担持、またはその他の追加置換基の結合などのための置換基が存在してもよく、それに結合された抗体、リガンド、細胞透過性のペプチドまたはアプタマーなどをさらに含んでいてもよい。
前述した表面及び/又は気孔内部の置換基、電荷、結合物質などは、例えば、表面改質によって付加することができる。
前記表面改質は、例えば、導入しようとする置換基を有する化合物を粒子と反応させて行うことができる。前記化合物は、例えば、C1〜C10のアルコキシ基を有するアルコキシシランであってもよいが、これに限定されるものではない。前記アルコキシシランは、前記アルコキシ基を1つ以上有するものであり、例えば1〜3つを有することができ、アルコキシ基の結合していない部位に導入しようとする置換基があるか、又はそれで置換された置換基があり得る。
前記多孔性シリカ粒子は、例えば、小気孔の粒子の製造および気孔拡張工程を経て製造したものであってもよく、必要に応じて、か焼(calcination)工程、表面改質工程などをさらに経て製造したものであってもよい。か焼及び表面改質工程をすべて経た場合は、か焼後に表面改質されたものであってもよい。
前記小気孔の粒子は、例えば、平均気孔直径が1nm〜5nmである粒子であってもよい。
前記小気孔の粒子は、溶媒に界面活性剤とシリカ前駆物質を入れて攪拌および均質化して得ることができる。
前記溶媒は、水及び/又は有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサンなどのエーテル類(特に環状エーテル類);クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、ジクロロプロパン、塩化アミル、1,2−ジブロモエタンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの炭素系芳香族類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアルキルアミド類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類(セロソルブ);その他ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチルホルムアミド(DEF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホアミド、テトラメチル尿素、N−メチルカプロラクタム、テトラヒドロフラン、m−ジオキサン、P−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどを使用でき、具体的にはアルコール、より具体的にはメタノールを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記溶媒において、水と有機溶媒の混合溶媒の使用時の割合は、例えば、水と有機溶媒を1:0.7〜1.5の体積比、例えば1:0.8〜1.3の体積比で使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記界面活性剤は、例えば、CTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム)、TMABr(臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム)、TMPrCl(塩化ヘキサデシルトリメチルピリジニウム)、TMACl(塩化テトラメチルアンモニウム)などであってもよく、具体的には、CTABを使用することができる。
前記界面活性剤は、例えば、溶媒1リットル当たりに1g〜10g、例えば、前記範囲内で1g〜8g、2g〜8g、3g〜8gなどの量で添加できるが、これらに限定されるものではない。
前記シリカ前駆物質は、溶媒に界面活性剤を添加して攪拌した後に添加することができる。シリカ前駆物質は、例えば、TMOS(テトラメチルオルソシリケート)であってもよいが、これに限定されるものではない。
前記攪拌は、例えば10分〜30分間行うことができるが、これに限定されるものではない。
前記シリカ前駆物質は、例えば溶媒1リットル当たりに0.5ml〜5ml、例えば、前記範囲内で0.5ml〜4ml、0.5ml〜3ml、0.5ml〜2ml、1ml〜2mlなどの量で添加できるが、これらに限定されるものではない。必要に応じて、触媒として水酸化ナトリウムをさらに使用することができるが、これは溶媒に界面活性剤を添加した後、シリカ前駆物質の添加前に撹拌しながら添加することができる。
前記水酸化ナトリウムは、例えば、1M水酸化ナトリウム水溶液を基準で溶媒1リットル当たりに0.5ml〜8ml、例えば、前記範囲内で0.5ml〜5ml、0.5ml〜4ml、1ml〜4ml、1ml〜3ml、2ml〜3mlなどであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記シリカ前駆物質の添加後に溶液を攪拌して反応させることができる。攪拌は、例えば2時間〜15時間行うことができ、例えば、前記範囲内で3時間〜15時間、4時間〜15時間、4時間〜13時間、5時間〜12時間、6時間〜12時間、6時間〜10時間などであってもよいが、これらに限定されるものではない。攪拌時間(反応時間)が短すぎると、結晶核生成(nucleation)が不足することがある。
前記攪拌の後には、溶液を熟成(aging)させることができる。熟成は、例えば、8時間〜24時間行うことができ、例えば、前記範囲内で8時間〜20時間、8時間〜18時間、8時間〜16時間、8時間〜14時間、10時間〜16時間、10時間〜14時間などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
その後、反応産物を洗浄及び乾燥して多孔性シリカ粒子を得ることができる。必要に応じて、洗浄の前に未反応物質の分離を先行することができるが、これは例えば、遠心分離で上澄み液を分離して行うことができる。
前記遠心分離は、例えば6,000〜10,000rpmで行うことができる。その時間は、例えば3分〜60分、例えば、前記範囲内で3分〜30分、3分〜30分、5分〜30分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は、水及び/又は有機溶媒で行うことができ、具体的には、溶媒ごとに溶解できる物質が異なるので、水と有機溶媒を1回または数回交互に使用してもよく、水または有機溶媒単独で1回または数回洗浄してもよい。前記数回は、例えば2回以上10回以下、例えば、3回以上10回以下、4回以上8回以下、4回以上6回以下などであってもよい。
前記有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサンなどのエーテル類(特に環状エーテル類);クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、ジクロロプロパン、塩化アミル、1,2−ジブロモエタンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの炭素系芳香族類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアルキルアミド類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類(セロソルブ);その他ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチルホルムアミド(DEF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホアミド、テトラメチル尿素、N−メチルカプロラクタム、テトラヒドロフラン、m−ジオキサン、P−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどを使用でき、具体的にはアルコール、より具体的にはエタノールを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は遠心分離下で行うことができ、例えば、6,000〜10,000rpmで行うことができる。その時間は、例えば3分〜60分、例えば、前記範囲内で3分〜30分、3分〜30分、5分〜30分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は、遠心分離をせずに、フィルタで粒子をろ過して行うこともできる。フィルタは、多孔性シリカ粒子の直径以下の気孔を有するものであってもよい。反応液を、そのようなフィルタでろ過すると、粒子だけがフィルタの上に残り、そのフィルタの上に水及び/又は有機溶媒を注ぎ、洗浄することができる。
前記洗浄時には、水と有機溶媒を1回または数回交互に使用してもよく、水または有機溶媒単独で1回または数回洗浄してもよい。前記数回は、例えば、2回以上10回以下、例えば、3回以上10回以下、4回以上8回以下、4回以上6回以下などであってもよい。
前記乾燥は、例えば20℃〜100℃で行うことができるが、これらに限定されず、真空状態で行うこともできる。
その後、前記で得られた多孔性シリカ粒子の気孔を拡張する。気孔の拡張は、気孔膨張剤を用いて行うことができる。
前記気孔膨張剤としては、例えば、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン、トリプロピルベンゼン、トリブチルベンゼン、トリペンチルベンゼン、トリヘキシルベンゼン、トルエン、ベンゼンなどを使用でき、具体的にはトリメチルベンゼンを使用できるが、これらに限定されるものではない。
また、前記気孔膨張剤としては、例えばN,N−ジメチルヘキサデシルアミン(N,N−dimethylhexadecylamine、DMHA)を使用できるが、これに限定されるものではない。
前記気孔の拡張は、例えば、溶媒中の多孔性シリカ粒子を気孔膨張剤と混合し、加熱して反応させて行うことができる。
前記溶媒は、例えば、水及び/又は有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては、例えば1,4−ジオキサンなどのエーテル類(特に環状エーテル類);クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、ジクロロプロパン、塩化アミル、1,2−ジブロモエタンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭素系芳香族類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアルキルアミド類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;などを使用でき、具体的にはアルコール、より具体的にはエタノールを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、例えば、溶媒1リットル当たりに10g〜200g、例えば、前記範囲内で10g〜150g、10g〜100g、30g〜100g、40g〜100g、50g〜100g、50g〜80g、60g〜80gなどの割合で添加できるが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子は、溶媒中に均一に分散されているものであってもよく、例えば、溶媒に多孔性シリカ粒子を添加して超音波分散したものであってもよい。混合溶媒を使用する場合には、第1の溶媒に多孔性シリカ粒子を分散した後、第2の溶媒を添加したものであってもよい。
前記気孔膨張剤は、例えば、溶媒100体積部に対して10〜200体積部、前記範囲内で10〜150体積部、10〜100体積部、10〜80体積部、30〜80体積部、30〜70体積部などの割合で添加できるが、これらに限定されるものではない。
前記反応は、例えば120℃〜180℃で行うことができる。例えば、前記範囲内で120℃〜170℃、120℃〜160℃、120℃〜150℃、130℃〜180℃、130℃〜170℃、130℃〜160℃、130℃〜150℃などで行うことができるが、これらに限定されるものではない。
前記反応は、例えば24時間〜96時間行うことができる。例えば、前記範囲内で30時間〜96時間、30時間〜96時間、30時間〜80時間、30時間〜72時間、24時間〜80時間、24時間〜72時間、36時間〜96時間、36時間〜80時間、36時間〜72時間、36時間〜66時間、36時間〜60時間、48時間〜96時間、48時間〜88時間、48時間〜80時間、48時間〜72時間などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記例示した範囲内で時間および温度を調節して、反応が過剰せずに十分に行われるようにすることができる。例えば、反応温度が低くなると反応時間を増やしたり、反応温度が高くなると反応時間を短くしたりすることができる。反応が十分でないと、気孔の拡張が十分でないことがあり、反応が進行しすぎると、気孔の過剰拡張により粒子が崩壊することがある。
前記反応は、例えば、段階的に昇温して行うことができる。具体的には、常温から前記温度まで0.5℃/分〜15℃/分の速度で段階的に昇温して行うことができ、例えば、前記範囲内で1℃/分〜15℃/分、3℃/分〜15℃/分、3℃/分〜12℃/分、3℃/分〜10℃/分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記反応後は、反応液を徐々に冷却させることができ、例えば、段階的に減温して冷却することができる。具体的には、前記温度から常温まで0.5℃/分〜20℃/分の速度で段階的に減温して行うことができ、例えば、前記範囲内で1℃/分〜20℃/分、3℃/分〜20℃/分、3℃/分〜12℃/分、3℃/分〜10℃/分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記冷却後に反応産物を洗浄および乾燥し、気孔が拡張された多孔性シリカ粒子を得ることができる。必要に応じて、洗浄の前に未反応物質の分離を先行することができる。これは、例えば遠心分離で上澄み液を分離して行うことができる。
前記遠心分離は、例えば6,000〜10,000rpmで行うことができる。その時間は、例えば3分〜60分、例えば、前記範囲内で3分〜30分、3分〜30分、5分〜30分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は、水及び/又は有機溶媒で行うことができる。具体的には、溶媒ごとに溶解できる物質が異なるので、水と有機溶媒を1回または数回交互に使用してもよく、水または有機溶媒単独で1回または数回洗浄してもよい。前記数回は、例えば2回以上、10回以下、例えば、3回、4回、5回、6回、7回、8回などであってもよい。
前記有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサンなどのエーテル類(特に環状エーテル類);クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、ジクロロプロパン、塩化アミル、1,2−ジブロモエタンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭素系芳香族類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアルキルアミド類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;などを使用することができ、具体的にはアルコール、より具体的にはエタノールを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は遠心分離下で行うことができ、例えば6,000〜10,000rpmで行うことができる。その時間は、例えば3分〜60分、例えば、前記範囲内で3分〜30分、3分〜30分、5分〜30分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は遠心分離をせずに、フィルタで粒子をろ過して行うこともできる。フィルタは、多孔性シリカ粒子の直径以下の気孔を有するものであってもよい。反応液を、そのようなフィルタでろ過すると、粒子だけがフィルタの上に残り、そのフィルタの上に水及び/又は有機溶媒を注ぎ、洗浄することができる。
前記洗浄時には、水と有機溶媒を1回または数回交互に使用してもよく、水または有機溶媒単独で1回または数回洗浄してもよい。前記数回は、例えば2回以上10回以下、例えば、3回以上10回以下、4回以上8回以下、4回以上6回以下などであってもよい。
前記乾燥は、例えば20℃〜100℃で行うことができるが、これに限定されるものではなく、真空状態で行うこともできる。
その後、得られた粒子は、か焼することができる。か焼は、粒子を加熱してその表面および内部をより緻密な構造にし、気孔を満たす有機物を除去する工程であり、例えば400℃〜700℃で3時間〜8時間、具体的には500℃〜600℃で4時間〜5時間行うことができるが、これらに限定されるものではない。
その後、得られた多孔性シリカ粒子は、表面改質することができる。
前記表面改質は、表面および/または気孔内部に行うことができる。粒子表面と気孔内部は、同じように表面改質してもよく、異なるように表面改質してもよい。
前記表面改質により粒子が帯電されるようにするか、または親水性及び/又は疎水性の性質を持つようにすることができる。表面改質は、例えば、導入しようとする親水性、疎水性、陽イオン性、陰イオン性などの置換基を有する化合物を粒子と反応させて行うことができ、前記化合物は、例えばC1〜C10のアルコキシ基を有するアルコキシシランであってもよいが、これに限定されるものではない。前記アルコキシシランは、前記アルコキシ基を1個以上有するものであり、例えば1〜3個有することができ、アルコキシ基が結合していない部位に導入しようとする置換基があるか、またはそれで置換された置換基があってもよい。
前記アルコキシシランを多孔性シリコン粒子と反応させると、シリコン原子と酸素原子との共有結合が形成され、アルコキシシランが多孔性シリコン粒子の表面及び/又は気孔内部と結合することができる。前記アルコキシシランは、導入しようとする置換基を有しているので、当該置換基を多孔性シリコン粒子の表面及び/又は気孔内部に導入することができる。
前記反応は、溶媒に分散した多孔性シリカ粒子をアルコキシシランと反応させて行うことができる。
前記溶媒は、水及び/又は有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサンなどのエーテル類(特に環状エーテル類);クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、ジクロロプロパン、塩化アミル、1,2−ジブロモエタンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの炭素系芳香族類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアルキルアミド類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類(セロソルブ);その他ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチルホルムアミド(DEF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホアミド、テトラメチル尿素、N−メチルカプロラクタム、テトラヒドロフラン、m−ジオキサン、P−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどを使用でき、具体的にはトルエンを使用できるが、これらに制限されるものではない。
前記陽電荷での帯電は、例えばアミノ基、アミノアルキル基などの窒素含有基などの塩基性基を有するアルコキシシランと反応させて行うことができる。具体的には、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン(N−[3−(Trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine)、N1−(3−トリメトキシシリルプロピル)ジエチレントリアミン(N1−(3−Trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine)、(3−アミノプロピル)トリメトキシシラン((3−Aminopropyl)trimethoxysilane)、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アニリン(N−[3−(Trimethoxysilyl)propyl]aniline)、トリメトキシ[3−(メチルアミノ)プロピル]シラン(Trimethoxy[3−(methylamino)propyl]silane)、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン(3−(2−Aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane)などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記陰電荷での帯電は、例えばカルボキシ基、スルホン酸基、チオール基などの酸性基を有するアルコキシシランと反応させて行うことができる。具体的には、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン((3−Mercaptopropyl)trimethoxysilane)などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記親水性の性質は、親水性基、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、カルボニル基、スルフヒドリル基、ホスフェート基、チオール基、アンモニウム基、エステル基、イミド基、チオイミド基、ケト基、エーテル基、インデン基、スルホニル基、ポリエチレングリコール基などを有するアルコキシシランと反応させて持たせることができる。具体的には、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン(N−[3−(Trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine)、N1−(3−トリメトキシシリルプロピル)ジエチレントリアミン(N1−(3−Trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine)、(3−アミノプロピル)トリメトキシシラン((3−Aminopropyl)trimethoxysilane)、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン((3−Mercaptopropyl)trimethoxysilane)、トリメトキシ[3−(メチルアミノ)プロピル]シラン(Trimethoxy[3−(methylamino)propyl]silane)、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン(3−(2−Aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane)などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
前記疎水性の性質は、疎水性置換基、例えば、置換または非置換のC1〜C30のアルキル基、置換または非置換のC3〜C30のシクロアルキル基、置換または非置換のC6〜C30のアリール基、置換または非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、ハロゲン基、C1〜C30のエステル基、ハロゲン含有基などを有するアルコキシシランと反応させて持たせることができる。具体的には、トリメトキシ(オクタデシル)シラン(Trimethoxy(octadecyl)silane)、トリメトキシ−n−オクチルシラン(Trimethoxy−n−octylsilane)、トリメトキシ(プロピル)シラン(Trimethoxy(propyl)silane)、イソブチル(トリメトキシ)シラン(Isobutyl(trimethoxy)silane)、トリメトキシ(7−オクテン−1−イル)シラン(Trimethoxy(7−octen−1−yl)silane)、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン(Trimethoxy(3,3,3−trifluoropropyl)silane)、トリメトキシ(2−フェニルエチル)シラン(Trimethoxy(2−phenylethyl)silane)、ビニルトリメトキシシラン(Vinyltrimethoxysilane)、シアノメチル(Cyanomethyl)、[3−(トリメトキシシリル)プロピル]トリチオカーボネート([3−(trimethoxysilyl)propyl]trithiocarbonate)、(3−ブロモプロピル)トリメトキシシラン((3−Bromopropyl)trimethoxysilane)などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
そのほか、表面改質により難溶性(疎水性)の生理活性物質との結合力を強化するために、気孔内部に疎水性置換基が存在し、使用、剤形化のし易さなどの側面で粒子の表面に親水性置換基が存在するようにするなどの処理も可能であり、表面に生理活性物質以外の他の物質を結合するための置換基が存在してもよい。
また、前記表面改質は、複合的に行うこともできる。例えば、外部表面または気孔内部に2回以上の表面改質を行うこともできる。具体的な例として、アミノ基が導入されたシリカ粒子にカルボキシル基を含む化合物をアミド結合で結合して陽電荷に帯電した粒子を、他の表面特性を持つように変化させることができるが、これに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子のアルコキシシランとの反応は、例えば、加熱下で行うことができる。
前記加熱は、例えば80℃〜180℃、例えば、前記範囲内で80℃〜160℃、80℃〜150℃、100℃〜160℃、100℃〜150℃、110℃〜150℃などで行うことができるが、これらに限定されるものではない。
前記多孔性シリカ粒子のアルコキシシランとの反応は、例えば4時間〜20時間、例えば、前記範囲内で4時間〜18時間、4時間〜16時間、6時間〜18時間、6時間〜16時間、8時間〜18時間、8時間〜16時間、8時間〜14時間、10時間〜14時間などで行うことができるが、これらに限定されるものではない。
前記反応温度、時間、そして表面改質に使用される化合物の量などは、表面改質しようとする程度によって選択できる。生理活性物質の親水性、疎水性、電荷の程度によって反応条件を変えて多孔性シリカ粒子の親水性、疎水性、電荷の程度を調節することにより、生理活性物質の放出速度を調節することができる。例えば、生理活性物質が中性のpHで強い陰電荷を帯びる場合には、多孔性シリカ粒子が強い陽電荷を帯びるようにするために、反応温度を高くしたり、反応時間を長くしたり、化合物の処理量を増やすことができるが、これらに制限されるものではない。
また、前記多孔性シリカ粒子は、例えば、小気孔の粒子の製造、気孔の拡張、表面改質、気孔内部の改質工程を経て製造されたものであってもよい。
小気孔の粒子の製造および気孔拡張工程は前述通りの工程によって行うことができ、小気孔の粒子の製造後、そして気孔拡張工程の後に洗浄及び乾燥工程を行うことができる。
必要に応じて、洗浄の前に未反応物質の分離を先行することができる。これは例えば遠心分離で上澄み液を分離して行うことができる。
前記遠心分離は、例えば6,000〜10,000rpmで行うことができる。その時間は、例えば3分〜60分、具体的には、前記範囲内で3分〜30分、3分〜30分、5分〜30分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記小気孔の粒子の製造後の洗浄は、先に例示した範囲内の方法/条件で行うことができるが、これらに限定されるものではない。
前記気孔拡張後の洗浄は、先の例示よりは緩和された条件で行うことができる。例えば、洗浄を3回以内で行うことができるが、これに限定されるものではない。
前記表面改質と気孔内部改質のそれぞれは、前述の工程によって行うことができる。表面改質と気孔内部改質の順に工程を行うことができ、前記二つの工程の間に粒子の洗浄工程をさらに行うことができる。
前記小気孔の粒子の製造および気孔拡張の後に洗浄をより緩和された条件で行う場合、気孔内部には粒子製造、気孔拡張に使用された界面活性剤などの反応液が満たされており、表面改質時に気孔内部が改質されずに、表面だけが改質され得る。その後、粒子を洗浄すると、気孔内部の反応液が除去され得る。
前記表面改質と気孔内部改質工程との間の粒子の洗浄は、水及び/又は有機溶媒で行うことができる。具体的には、溶媒ごとに溶解できる物質が異なるので、水と有機溶媒を1回または数回交互に使用してもよく、水または有機溶媒単独で1回または数回洗浄してもよい。前記数回は、例えば2回以上10回以下、具体的には、3回以上10回以下、4回以上8回以下、4回以上6回以下などであってもよい。
前記洗浄は遠心分離下で行うことができ、例えば6,000〜10,000rpmで行うことができる。その時間は、例えば3分〜60分、具体的には、前記範囲内で3分〜30分、3分〜30分、5分〜30分などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記洗浄は遠心分離をせずに、フィルタで粒子をろ過して行うこともできる。フィルタは、多孔性シリカ粒子の直径以下の気孔を有するものであってもよい。反応液をそのようなフィルタでろ過すると、粒子だけがフィルタの上に残り、そのフィルタの上に水及び/又は有機溶媒を注ぎ、洗浄することができる。
前記洗浄時には、水と有機溶媒を1回または数回交互に使用してもよく、水または有機溶媒単独で1回または数回洗浄してもよい。前記数回は、例えば2回以上10回以下、具体的には、3回以上10回以下、4回以上8回以下、4回以上6回以下などであってもよい。
前記乾燥は、例えば20℃〜100℃で行うことができるが、これに限定されるものではなく、真空状態で行うこともできる。
本発明のsiRNAまたはdsRNAのような生理活性物質は、多孔性シリカ粒子の表面及び/又は気孔内部に担持することができる。
前記担持は、例えば、溶媒中の多孔性シリカ粒子と生理活性物質を混合して行うことができる。
前記溶媒は、水及び/又は有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサンなどのエーテル類(特に環状エーテル類);クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、ジクロロプロパン、塩化アミル、1,2−ジブロモエタンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭素系芳香族類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジブチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアルキルアミド類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;などを使用することができる。
また、前記溶媒として、PBS(リン酸緩衝食塩水)、SBF(疑似体液)、ホウ酸緩衝食塩水(Borate−buffered saline)、トリス緩衝食塩水(Tris−buffered saline)などを使用することもできる。
前記多孔性シリカ粒子と生理活性物質との割合は、特に限定されず、例えば重量比が1:0.05〜0.8、例えば、前記範囲内で1:0.05〜0.7、1:0.05〜0.6、1:0.1〜0.8、1:0.1〜0.6、1:0.2〜0.8、1:0.2〜0.6などであってもよい。
前記多孔性シリカ粒子に担持された本発明のsiRNAまたはdsRNAのような生理活性物質は、延長された時間をかけて段階的に放出され得る。このような遅い放出は、連続性または非連続性、線形または非線形であってもよく、多孔性シリカ粒子の特徴及び/又はそれと生理活性物質との相互作用に起因して異なり得る。
前記多孔性シリカ粒子に担持された生理活性物質は、多孔性シリカ粒子が生分解されながら放出されるが、本発明に係る多孔性シリカ粒子は徐々に分解され、担持された生理活性物質が徐放的に放出されるようにすることができる。これは例えば、多孔性シリカ粒子の表面積、粒径、気孔直径、表面及び/又は気孔内部の置換基、表面の緻密さの程度などを調節することで調節できるが、これらに限定されるものではない。
また、前記多孔性シリカ粒子に担持された生理活性物質は、多孔性シリカ粒子から離脱して拡散しながら放出されることもある。これは多孔性シリカ粒子と生理活性物質、生理活性物質の放出環境との関係に影響を受けるものであるところ、これを調節して生理活性物質の放出を調節することができる。例えば、表面改質によって多孔性シリカ粒子の生理活性物質との結合力を強化または弱化させることによって調節することができる。
より具体的な例として、担持された生理活性物質が難溶性(疎水性)である場合には、粒子の表面及び/又は気孔内部が疎水性置換基を有して多孔性シリカ粒子と生理活性物質との結合力が増加したものであってもよく、これにより、生理活性物質を徐放的に放出することができる。これは例えば、多孔性シリカ粒子が疎水性置換基を有するアルコキシシランで表面改質されたものであってもよい。
本明細書で「難溶性」とは、(水に対して)不溶性(insoluble)、実質的に不溶性(practically insoluble)、またはごくわずかの可溶性(only slightly soluble)を含む意味である。これは「Pharmaceutical Science」18th Edition(USP、Remington、Mack Publishing Company発行)に定義されている用語である。
前記難溶性の生理活性物質は、例えば1気圧、25℃での水溶解度が10g/L未満、具体的には5g/L未満、より具体的には1g/L未満であってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記担持された生理活性物質が水溶性(親水性)である場合には、粒子の表面及び/又は気孔内部が親水性置換基を有して多孔性シリカ粒子と生理活性物質との結合力が増加したものであってもよく、これにより生理活性物質を徐放的に放出することができる。これは例えば、多孔性シリカ粒子が親水性置換基を有するアルコキシシランで表面改質されたものであってもよい。
前記水溶性生理活性物質は、例えば1気圧、25℃での水溶解度が10g/L以上であってもよいが、これに限定されるものではない。
前記担持された生理活性物質が電荷を帯びる場合には、粒子の表面及び/又は気孔内部がその逆の電荷に帯電して多孔性シリカ粒子と生理活性物質との結合力が増加したものであってもよく、これにより生理活性物質を徐放的に放出することができる。これは例えば、多孔性シリカ粒子が酸性基または塩基性基を有するアルコキシシランで表面改質されたものであってもよい。
具体的には、前記生理活性物質が中性のpHで陽電荷を帯びるものであれば、粒子の表面及び/又は気孔内部が中性のpHで陰電荷に帯電するものであってもよい。これにより、多孔性シリカ粒子と生理活性物質との結合力が増加して生理活性物質を徐放的に放出することができる。これは例えば、多孔性シリカ粒子がカルボキシ基(−COOH)、スルホン酸基(−SOH)などの酸性基を有するアルコキシシランで表面改質されたものであってもよい。
また、前記生理活性物質が中性のpHで陰電荷を帯びるものであれば、粒子の表面及び/又は気孔内部が陽電荷に帯電するものであってもよく、これにより多孔性シリカ粒子と生理活性物質との結合力が増加して生理活性物質を徐放的に放出することができる。これは例えば、多孔性シリカ粒子がアミノ基、その他窒素含有基などの塩基性基を有するアルコキシシランで表面改質されたものであってもよい。
前記生理活性物質は、必要な治療の種類、放出環境、使用される多孔性シリカ粒子に依存して、例えば7日〜1年またはそれ以上の期間にわたって放出され得る。
また、前記多孔性シリカ粒子は、生分解性で100%分解され得るので、これに担持された生理活性物質は100%放出され得る。
本発明のsiRNAまたはdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物は、薬学的に許容可能な担体をさらに含むことができ、担体と共に製剤化することができる。本発明で用語「薬学的に許容可能な担体」とは、生物体を刺激せず投与化合物の生物学的活性及び特性を阻害しない担体または希釈剤を意味する。液状溶液に製剤化される組成物における薬学的に許容可能な担体は、滅菌および生体に適したものであり、食塩水、滅菌水、リンガー液、緩衝食塩水、アルブミン注射液、デキストロース溶液、マルトデキストリン溶液、グリセロール、エタノール及びこれらの成分のうち1つの成分以上を混合して使用することができ、必要に応じて、抗酸化剤、緩衝液及び静菌剤などの他の通常の添加剤を添加することができる。また、希釈剤、分散剤、界面活性剤、結合剤及び潤滑剤を付加的に添加し、水溶液、懸濁液、乳濁液などの注射用剤形、丸薬、カプセル、顆粒または錠剤に製剤化することができる。
本発明の組成物は、本発明のsiRNAまたはdsRNAを有効成分として含むいずれの剤型にも適用可能であり、経口用または非経口用の剤形に製造することができる。本発明の薬学的剤形は、口腔(oral)、直腸(rectal)、鼻腔(nasal)、局所(topical;頬及び舌下を含む)、皮下、膣(vaginal)または非経口(parenteral;筋肉内、皮下及び静脈内を含む)投与に適したもの、あるいは吸入(inhalation)または注入(insufflation)による投与に適した形態を含む。
本発明の組成物は、薬学的に有効な量で投与する。有効容量は、患者の疾患の種類、重症度、薬物の活性、薬物に対する敏感度、投与時間、投与経路、排出割合、治療期間、同時使用される薬物を含む要素、及びその他の医学分野でよく知られている要素によって決定できる。本発明の組成物は、個々の治療剤として投与しても、他の治療剤と併用して投与してもよい。また、従来の治療剤と順次または同時に投与することができ、単一または多重投与することができる。前記の要素をすべて考慮して副作用なしに最小限の量で最大の効果が得られる量を投与することが重要であり、これは当業者によって容易に決定され得る。
本発明の組成物の投与量は、患者の体重、年齢、性別、健康状態、食物、投与時間、投与方法、***率および疾患の重症度などによってその範囲が非常に多様である。適正な投与量は、例えば、患者の体内に蓄積された薬物の量及び/又は使用される本発明のsiRNAまたはdsRNAの具体的な効能程度によって異なり得る。一般的に、イン・ビボ動物モデル及びイン・ビトロで効果的なものと測定されたEC50に基づいて計算することができ、例えば、体重1kg当たりに0.01μg〜1gであってもよい。日、週、月、または年の単位期間に、単位期間当たりの一回または数回に分けて投与してもよく、若しくはインフュージョンポンプを用いて長期間連続して投与してもよい。反復投与の回数は、薬物の体内滞在時間、体内薬物濃度などを考慮して決定する。疾患の治療経過によっては、治療された後でも再発防止のために組成物を投与することができる。
本発明の組成物は、肝癌の治療に関連して同一または類似の機能を示す有効成分を1種以上、または有効成分の溶解性及び/又は吸収性を維持/増加させる化合物をさらに含有することができる。また必要に応じて、化学治療剤、抗炎症剤、抗ウイルス剤、及び/又は免疫調節剤などをさらに含むことができる。
また、本発明の組成物は、哺乳動物に投与された後、活性成分の迅速、持続または遅延放出を提供できるように、当業界で公知の方法を用いて剤形化することができる。剤形は、粉末、顆粒、錠剤、エマルジョン、シロップ、エアロゾル、軟質または硬質のゼラチンカプセル、滅菌注射液、滅菌粉末の形態であってもよい。
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳細に説明することにする。
実施例1.実験材料及び方法
1.細胞培養
ヒト肝癌細胞株(SNU−449)およびマウスHepa−1c1c7肝癌細胞株は、韓国細胞株銀行(ソウル、大韓民国)から得た。すべての細胞株は、加湿インキュベーター内で37℃、5%COの条件で、10%ウシ胎児血清(fetal bovine serum,FBS、Lonza)および100単位/mLのペニシリン−ストレプトマイシン(Invitrogen社、Carlsbad、CA)を含有するEMEM(American Type Culture Collection、Manassas、VA)、RPMI−1640またはDMEM培地(Lonza、Walkersville、MD)で培養された。
2.siRNA、dsRNAの合成及びトランスフェクション(Transfection)
本実験で使用されるsiRNA及びdsRNAは、Lemonex(ソウル、大韓民国)によって合成された。pcDNA3.1+/C−(K)−DYKプラスミド内の遺伝子ORF配列(BANF1:NM_003860、PLOD3:NM_001084、SF3B4:NM_005850)をサブクローニングするヒトのBANF1、PLOD3、SF3B4発現プラスミドは、GenscriptTM(Piscataway、NJ、USA)から購入した。形質注入はメーカーのマニュアルに従い、Lipofectamine RNAiMAXまたはLipofectamine 2000試薬(Invitrogen)を用いて行った。
3.RNA、DNA extraction、RT−PCR and qRT−PCR
氷結組織および細胞から総RNAがトリゾール試薬(invitrogen)を用いて分離された。1μgの総RNAがTetro cDNA合成キット(Bioline、London、UK)を用いて、メーカーのマニュアルに従ってcDNAに逆転写された。RT−PCR反応がnTaq DNAポリメラーゼ(Enzynomics、大田市、大韓民国)で行われ、検出はGel Doc XRイメージシステム(Bio−Rad、Hercules、CA)内のエチジウムブロマイドを用いた。qRT−PCRは、SensiFAST SYBR No−ROX Kit(Bioline)で行われ、iQTM−5(Bio−Rad)によってリアルタイムモニターされた。3回繰り返し実験からの平均Ct(threshold cycle)が、計算のために用いられた。正常化された遺伝子発現が相対定量化方法を用いて決定された。結果は3回繰り返し実験の平均値で表現された。組織及び細胞からの誘電体DNAは、マニュアルに従ってDNAzol試薬(Invitrogen)を用いて分離された。コピー数変異分析(copy number variation analysis)のために、SF3B4誘電体DNA領域が20対(非腫瘍及び腫瘍)HCC組織からエクソン−1からイントロン−1までのプライマーセットでGenbank accession No.NC_000001.11の誘電体配列によって増幅された。qRT−PCRは、前述の通りに行われ、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde−3−phosphate dehydrogenase)がendogenous loading controlとして用いられた。RT−PCR及びqRT−PCRに使用されたプライマー配列は、表5に示す。
Figure 0006967810
4.細胞成長および増殖アッセイ(Cell Growth and Proliferation assay)
細胞成長の分析のために、細胞株は30%confluenceの12ウェルプレートに供給された。形質注入または阻害治療の後に、細胞は、24時間ごとに37℃で1時間の間0.5mg/mLの3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウム臭化物(3−(4,5−dimethylthiazol−2−yl)−2,5−diphenyltetrazolium bromide)と共に培養された。ホルマザン結晶(formazan crystal)をDMSOに溶かし、VICTOR3TM multilabel plate reader(PerkinElmer、Boston、MA)を用いて、570nmにおける吸光度を読み取った。
細胞増殖の分析のために、細胞株は24ウェルプレートに30%confluenceに供給された。形質注入の後に、細胞は、5−ブロモ−2’−デオキシウリジン(5−bromo−2'−deoxyuridine,BrdU)試薬で2時間処理され、常温で30分間固定された。細胞は、常温で1時間抗BrdU抗体と共に培養された。結合していない抗体は、洗浄バッファ(washing buffer)によって除去された。西洋ワサビペルオキターゼ(Horseradish peroxidase−conjugated)2次抗体が各ウェルに添加された。基質溶液が添加され、反応はストップ溶液で30分後に停止された。最終産物は、VICTOR3TM multilabel plate reader(PerkinElmer)によって490nmで定量化された。
5.細胞運動性および浸潤アッセイ(Cell motility and invasion assay)
試験管内の細胞運動性および浸潤の分析のために、Transwell plates and cell culture inserts(BD Biosciences)を用いた。侵入分析のコーティングのために、コーティングバッファ(0.01 M Tris, 0.7% NaCl, pH 8.0)でマトリゲル(BD Biosciences)を0.3mg/mlの濃度に希釈し、100μlのマトリゲルを細胞培養インサートの上部区画にコーティングした。37℃で1時間培養した後、細胞培養インサートをシードする準備が完了した。si−SF3B4形質注入の後に、細胞は、5%FBSが化学誘引物質として存在するセラム−フリー培地の細胞培養インサート内に適切にシードされた(0.5×105 cells/well for the motility assay、1×105 cells/well for the invasion assay)。37℃で6時間(migration assay)または12時間(invasion assay)培養した後、移動または侵入された細胞は、Diff―Quik staining kit(Sysmex、Japan)を用いて染色された。細胞を200倍の倍率でAxiovert 200倒立顕微鏡(inverted microscope)(Zeiss、Jena、Germany)で撮影した。細胞は、3つのランダムな視界で列挙された。
6.創傷治癒アッセイ(Wound healing assay)
形質注入細胞は6ウェルプレートのウェル内に供給された。100%confluenceでは、マイクロピペットの先端(micropipette tip)を用いてスクラッチが同一の層上に作られた。傷の同じ領域の写真がIX70 fluorescence inverted microscope(オリンパス、東京、日本)を用いて、0時間及び24時間後に撮られた。
7.マウス肝癌モデル
異種移植(xenograft)腫瘍形成の評価のために、1×10個の形質注入された細胞が0.2ml PBS(pH7.4)および30%(v/v)マトリゲルマトリックス(BD Biosciences)に混合された。細胞懸濁液は、6週齢のBalb/c−nude miceに皮下注射された。マウスは注射部位での腫瘍形成を確認するために、週2回検査された。腫瘍体積は、0.5×長さ(L)×幅(W)で算出した。各実験群は、10匹のマウスからなり、腫瘍の成長は、三直角の方向にキャリパスを用いて測定することにより定量化された。結果は、平均腫瘍体積および95%信頼区間で表された。H−ras12V活性化同型遺伝形質転換マウスは、ユデヨル博士(Laboratory of Human Genomics、Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology、Daejeon、Korea)から提供された。形質転換マウスは、H−ras12V活性化された。オスのマウスは、自然に15週齢からHCCが発達し始めた。外科的に35週齢の5匹のマウスから非腫瘍部位及びHCC massを得、病理学的スコアリングによって3対のHCC組織を選別した。ジエチルニトロサミン(Diethylnitrosamine(DEN))がHCCの導入のために使用された。
8.多孔性シリカ粒子トランスフェクション(Mesoporous nanoparticleTransfection)
BANF1、PLOD3、SF3B4に特異的なsiRNAが3nmolの80μlInViVojectionTM RNAi−nano reagent(実施例1−12(1)−2)−iiの多孔性シリカナノ粒子、Cat.No.DHMSN−vivoRNA;Lemonex Inc.,Seoul、Korea)に担持され、200μlPBSに準備された。siRNAまたはdsRNAとナノ粒子の混合物は、9週間から23週間まで毎週尾静脈注射によってH−ras transgenic HCCマウスモデルに注射された。超音波機械(Affiniti 50、Philips、Seoul、Korea)で17、19、21週に超音波検査の写真を撮った。
9.ウエスタンブロッティング分析(Western blotting analysis)
細胞は、タンパク質抽出緩衝液(50mM HEPES、5mM EDTA、50mM NaCl、1% Triton X−100、50mM NaF、10mM Na2P2O7、1mM Na3VO4、100 x Halt protease inhibitor cocktail)で溶解させた。同じ量のタンパク質を含有する溶解物をSDS−PAGEで分離し、ポリビニリデンフッ化物(PVDF)膜(Bio−Rad)上に移した。ブロットを5%脱脂乳でブロッキングし、各抗体(表6)と共に培養した。
Figure 0006967810
10.統計的分析
生存曲線は、カプラン−マイヤー法(Kaplan−Meier product limit method)を用いて描かれ、生存曲線間の有意差は、log―rank testを用いて決定された。すべての実験は3回以上行われ、すべてのサンプルは3回分析された。結果は、平均±標準偏差または平均の標準誤差で示した。実験群間の差の統計的有意性は、GraphpadTM 7.0 softwareを用いて、student's t−testsにより評価された。統計的有意性は、p<0.05で決定された。chi−square test(2−sided)は、パラメータ間の関連を決定した。
11.多孔性シリカ粒子(Mesoporous nanoparticle)の製造
(1)粒子1の製造
1)小気孔粒子の製造
2L丸底フラスコに蒸留水(DW)の960mLとMeOHの810mLを入れた。前記フラスコにCTABを7.88g入れた後、攪拌しながら1M NaOHの4.52mLを素早く入れた。10分間攪拌して均一な混合液を入れた後、TMOSの2.6mLを入れた。6時間攪拌して均一に混合した後、24時間熟成した。
その後、前記反応液を25℃で10分間8,000rpmで遠心分離して上澄み液を除去し、25℃で10分間8,000rpmで遠心分離し、エタノール及び蒸留水で交互に5回洗浄した。
その後、70℃のオーブンで乾燥し、1.5gの粉末状の小気孔多孔性シリカ粒子(気孔平均直径2nm、粒径200nm)を得た。
2)気孔の拡張
1.5gの小気孔多孔性シリカ粒子の粉末をエタノール10mlに添加して超音波分散し、水10ml、TMB(trimethyl benzene)10mlを添加して超音波分散した。
その後、前記分散液をオートクレーブに入れて160℃、48時間反応させた。
反応は、25℃で開始し、10℃/分の速度で昇温して行った。その後、オートクレーブ内で1〜10℃/分の速度で徐々に冷却した。
冷却した反応液を25℃で10分間8,000rpmで遠心分離して上澄み液を除去し、25℃で10分間8,000rpmで遠心分離し、エタノールおよび蒸留水で交互に5回洗浄した。
その後、70℃のオーブンで乾燥し、粉末状の多孔性シリカ粒子(気孔直径10〜15nm、粒径200nm)を得た。
3)か焼
前記2)で製造された多孔性シリカ粒子をガラスバイアル(vial)に入れて550℃で5時間加熱し、反応終了後、常温に徐々に冷やして粒子を製造した。
(2)粒子2の製造
気孔拡張時の反応条件を140℃、72時間に変更した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(3)粒子3の製造(10Lスケール)
5倍大きな容器を使用し、各物質をいずれも5倍の容量で使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(4)粒子4の製造(粒径300nm)
小気孔粒子の製造時に蒸留水920ml、メタノール850mlを使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(5)粒子5の製造(粒径500nm)
小気孔粒子の製造時に蒸留水800ml、メタノール1,010ml、CTAB10.6gを使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(6)粒子6の製造(粒径1,000nm)
小気孔粒子の製造時に蒸留水620ml、メタノール1,380ml、CTAB7.88gを使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(7)粒子7の製造(気孔直径4nm)
気孔拡張時にTMBを2.5mL使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(8)粒子8の製造(気孔直径7nm)
気孔拡張時にTMBを4.5mL使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(9)粒子9の製造(気孔直径17nm)
気孔拡張時にTMBを11mL使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(10)粒子10の製造(気孔直径23nm)
気孔拡張時にTMBを12.5mL使用した以外は、実施例1−11(1)の方法と同様にして多孔性シリカ粒子を製造した。
(11)粒子11の製造(二重改質)
1)小気孔粒子の製造
実施例1−11(1)の方法と同様にして小気孔粒子を製造した。
2)気孔の拡張
実施例1−11(1)−2)の方法と同様にして小気孔粒子をTMBと反応させ、冷却し、遠心分離して上澄み液を除去した。その後、実施例1−11(1)−2)と同じ条件で遠心分離し、エタノールおよび蒸留水で交互に3回洗浄した。その後、実施例1−11(1)−2)と同じ条件で乾燥し、粉末状の多孔性シリカ粒子(気孔直径10〜15nm、粒径200nm)を得た。
3)表面改質
気孔が拡張された多孔性シリカ粒子0.8g〜1gを50mLのトルエンに分散した後、(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン((3−aminopropyl)triethoxysilane)を5mL入れて120℃で還流したまま12時間加熱した。この過程は、前述の洗浄過程および乾燥過程を経た後、1mLのトリエチレングリコール(PEG3,2−[2−(2−methoxyethoxy)ethoxy] acetic acid)と、100mgのEDC(1−Ethyl−3−(3−dimethylaminopropyl)carbodiimide)と、200mgのN−ヒドロキシコハク酸イミド(N−Hydroxysuccinimide,NHS)を30mLのPBSに分散して常温で攪拌したまま12時間反応する。その後、生成物は、前記の洗浄および乾燥過程を経る。
気孔内部に、前のステップの反応液が残っているため、気孔内部は改質されない。
4)気孔内部の洗浄
表面改質された粒子粉末800mgを2M HCl/エタノール40mlに溶かし、12時間強く撹拌下に還流した。
その後、冷却された反応液を10分間8,000rpmで遠心分離して上澄み液を除去し、25℃で10分間8,000rpmで遠心分離し、エタノールおよび蒸留水で交互に5回洗浄した。
その後、70℃のオーブンで乾燥して粉末状の多孔性シリカ粒子を得た。
5)気孔内部の改質
i)後述する実施例1−12(2)−1)の方法と同様にして気孔内部にプロピル基を導入した。
ii)後述する実施例1−12(2)−2)の方法と同様にして気孔内部にオクチル基を導入した。
12.多孔性シリカ粒子の表面改質
(1)陽電荷での帯電
1)粒径300nmの粒子
実施例1−11(4)の多孔性シリカ粒子を(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン)((3−Aminopropyl)triethoxysilane,APTES)と反応して陽電荷に帯電した。
具体的には、100mL丸底フラスコに100mgの多孔性シリカ粒子を10mLのトルエンに洗浄器(bath sonicator)で分散した。その後、1mLのAPTESを添加し、400rpmで攪拌し、130℃で攪拌して12時間反応させた。
反応後、常温まで徐々に冷やし、10分間8,000rpmで遠心分離して上澄み液を除去し、25℃で10分間8,000rpmで遠心分離し、エタノールおよび蒸留水で交互に5回洗浄した。
その後、70℃のオーブンで乾燥し、表面および気孔内部にアミノ基を有する粉末状の多孔性シリカ粒子を得た。
2)粒径200nmの粒子
i)実施例1−11(1)の多孔性シリカ粒子を(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン)((3−Aminopropyl)triethoxysilane,APTES)と反応して陽電荷に帯電し、APTESを0.4ml添加し、反応時間を3時間とした以外は、実施例1−12(1)−1)の方法と同様にして改質した。
ii)実施例1−11(9)の多孔性シリカ粒子を(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン)((3−Aminopropyl)triethoxysilane,APTES)と反応して陽電荷に帯電し、それ以外は、実施例1−12(1)−1)の方法と同様にして改質した。
iii)実施例1−11(10)の多孔性シリカ粒子を(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン)((3−Aminopropyl)triethoxysilane,APTES)と反応して陽電荷に帯電し、それ以外は、実施例1−12(1)−1)の方法と同様にして改質した。
(2)疎水性基の導入
1)プロピル基
実施例1−11(1)の多孔性シリカ粒子をトリメトキシ(プロピル)シラン(Trimethoxy(propyl)silane)と反応して表面および気孔内部にプロピル基を導入し、APTESの代わりにトリメトキシ(プロピル)シラン(Trimethoxy(propyl)silane)を0.35ml添加し、12時間反応させた以外は、実施例1−12(1)の方法と同様にして改質した。
2)オクチル基
実施例1−11(1)の多孔性シリカ粒子をトリメトキシ−n−オクチルシラン(Trimethoxy−n−octylsilane)と反応して表面および気孔内部にプロピル基を導入し、APTESの代わりにトリメトキシ−n−オクチルシラン(Trimethoxy−n−octylsilane)を0.5ml添加し、12時間反応させた以外は、実施例1−12(1)の方法と同様にして改質した。
(3)陰電荷での帯電
1)カルボキシル基
実施例1−11(1)の多孔性シリカ粒子を無水コハク酸(succinic anhydride)と反応して陰電荷に帯電し、トルエンの代わりにDMSO(ジメチルスルホキシド)を使用し、APTESの代わりに80mgの無水コハク酸(succinic anhydride)を添加して24時間常温で攪拌し反応させ、洗浄時に蒸留水の代わりにDMSOを使用した以外は、実施例1−12(1)−1)の方法と同様にして改質した。
2)チオール基
APTESの代わりにMPTES1.1mLを使用した以外は、実施例1−12(1)−1)の方法と同様にして改質した。
3)スルホン酸基
実施例1−12(3)−2)の多孔性シリカナノ粒子100mgを、1M硫酸水溶液1mLと30%過酸化水素水20mLに分散して常温で攪拌し、酸化反応を誘導してチオール基をスルホン酸基に酸化した。その後、実施例1−12(1)−1)の方法と同様にして洗浄および乾燥した。
13.多孔性シリカ粒子へのsiRNAまたはdsRNAの担持
緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescence Protein、GFP)を標的とする21 base pair duplex siRNAを(株)バイオニアに合成依頼して購入した(配列:sense;5'−GGCUACGUCCAGGAGCGCACC−3'(配列番号324)、antisense;5' − UGCGCUCCUGGACGUAGCCUU−3 '(配列番号325))。
実施例1−12(1)−2)−ii)の多孔性シリカ粒子10μgと50pmolの前記siRNAを1xPBS条件で混ぜた後、常温で30分間置いてロードされるようにした。
実施例2.本発明のsiRNAまたはdsRNAの指標遺伝子発現抑制率の分析
前記実施例1の1〜3による実験方法に従い、本発明のsiRNAおよびdsRNAの指標遺伝子(BANF1 variant 1、BANF1 variant 2、PLOD3、SF3B4)発現抑制率を分析した。その結果は下記表7〜10に示す。
下記表7〜10を参照すると、本発明のすべてのsiRNAおよびdsRNAは、前記指標遺伝子の発現を、優れた割合で抑えたことを確認することができる。
Figure 0006967810
Figure 0006967810
Figure 0006967810
Figure 0006967810
実施例3.多孔性シリカ粒子のRNA送達の優秀性の確認
実施例1のHepa−1c1c7、SNU−449細胞株に対して、下記表11の配列を有するセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAをそれぞれ実施例1−2または1−8の方法によりin vitroトランスフェクション(in vitro transfection)した。その後、各siRNAが対応する指標因子の発現量をウエスタンブロッティング(Western blotting)で測定し、その結果を図1に示した。
図1を参照すると、表11のsiRNAをトランスフェクション(Transfection)したときに各指標因子を効果的に抑制したこと、特に多孔性シリカ粒子に担持してトランスフェクション(Transfection)した場合に発現量の抑制レベルがより高いことを確認することができる。
Figure 0006967810
実施例4.本発明のsiRNAまたはdsRNAの肝癌細胞の転移能力抑制能の確認
1.細胞運動性および浸潤アッセイ(Cell motility and invasion assay)及び創傷治癒アッセイ(Wound healing assay)
実施例1−1のSNU−449細胞株に対して、下記表12の配列を有するセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、実施例1−2の方法によりin vitroトランスフェクション(in vitro transfection)した。その後、各siRNAが対応する指標因子の遊走(migration)反応および浸潤(invasion)反応を実施例1−5の方法によって分析し、実施例1−6の方法によってスクラッチ創傷治癒(scratch wound healing)能力を分析した。その結果は図2に示す。
Figure 0006967810
図2(A)を参照すると、前記表12のsiRNAをトランスフェクション(transfection)して、各指標因子をノックダウンさせた細胞(cell)は、対照群に比べて、顕著に遊走(migration)反応および浸潤(invasion)反応が低下することを確認することができる。また、図2(B)を参照すると、対照群に比べて、顕著に創傷治癒(wound―healing)能力が低下することを確認することができる。これらの結果は、本発明のsiRNAまたはdsRNAが肝癌細胞の転移能力を抑制し、悪性に進行することを低下させることができることを示すものである。
2.EMT調節タンパク質の抑制能の確認
肝癌細胞の転移と関連した代表的な上皮間葉転換(EMT:epithelial−mesenchymal transition)調節タンパク質であるN−カドヘリン(N−cadherin)、フィブロネクチン(Fibronectin)、スネイル(Snail)及びスラグ(Slug)の発現を、本発明のsiRNAまたはdsRNAが各指標因子の発現を抑制することで肝癌の転移を抑制できるかを確認するために、実施例1のSNU−449細胞株に前記表12の配列を有するセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、実施例1−2の方法によってin vitroトランスフェクション(in vitro transfection)した。その後、各siRNAが対応する指標因子の発現量と前記EMT調節タンパク質の発現量を実施例1−9の方法によって分析し、その結果を図3(A)に示した。
図3(A)を参照すると、前記表12のsiRNAをトランスフェクション(transfection)して、各指標因子をノックダウンさせた細胞(cell)は、対照群に比べて有意に各指標因子の発現量はもちろん、上皮間葉転換(EMT:epithelial−mesenchymal transition)調節タンパク質であるN−カドヘリン(N−cadherin)、フィブロネクチン(Fibronectin)、スネイル(Snail)及びスラグ(Slug)の発現量も抑制されることを確認できる。この結果は、本発明のsiRNAまたはdsRNAは、各々の対応する指標因子の発現を選択的に抑制し、肝癌細胞の潜在的な転移能力を抑制できることを示すものである。
実施例5.本発明のsiRNAまたはdsRNAの腫瘍成長抑制能の確認
実施例1のSNU−449細胞株に前記表12の配列を有するセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、実施例1−2の方法によってin vitroトランスフェクション(in vitro transfection)した後、トランスフェクション(transfection)された際棒(cell)を胸腺欠失マウス(athymic nude mice)の皮下に注入した。その後、肝腫瘍の大きさとマウスの生存率を分析し、その結果を図3(B)に示した。
図3(B)の左側の画像を参照すると、ほとんどの実験群は、対照群に比べて肝腫瘍の大きさが顕著に小さいことを確認できる。これにより、本発明のsiRNAまたはdsRNAによる指標因子のノックダウンが全体的な腫瘍の成長率を低下させ、平均的な腫瘍の体積を減少させることが分かる。
図3(B)の右側の画像を参照すると、実験群の生存率(tumor−free survival rate)が対照群の生存率よりも顕著に高いことが確認できる。より具体的には、前記トランスフェクション(transfection)された際棒(cell)皮下注入後50日が経過したとき、対照群では、10匹のマウスのうち6匹のマウスで腫瘍が発見されたが、実験群では10匹のマウスのうち1〜2匹のマウスで腫瘍が発見された。これにより、本発明のsiRNAまたはdsRNAが肝腫瘍の成長を効果的に抑制できることが分かる。
実施例6.本発明のsiRNAまたはdsRNAの肝癌予防効果の確認
下記表13の配列を有するセンスRNA及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNAを、実施例1−8の方法によってin vitroトランスフェクション(in vivo transfection)し、その過程と超音波画像、および時間の経過による腫瘍の数を図4(A)に示す。また、多孔性ナノ粒子に担持された前記siRNAの各指標遺伝子の発現抑制レベルを、実施例1−9の方法で分析して図4(B)に示す。
図4(A)を参照すると、多孔性ナノ粒子のみを注入した対照群の場合には、注入後17週間が経過して3〜4匹のマウスで大きな複数の肝腫瘍が発見されたのに対して、前記siRNAを担持した多孔性ナノ粒子を注入した実験群の場合には、注入後19週間が経過して2〜4匹のマウスで相対的に小さな肝腫瘍のみが発見されたことを確認できる。図4(B)を参照すると、対照群に比べて実験群の場合に、指標遺伝子の発現量をin vivoで顕著に減少させることをウエスタンブロッティング(Western blotting)の結果から確認することができる。この結果から、in vivoでも、本発明のsiRNAまたはdsRNAは、各指標因子の発現を効果的に抑制して肝腫瘍の生成抑制および肝癌の予防に優れた効果を発揮することが分かる。
Figure 0006967810
実施例7.多孔性シリカ粒子の形成および気孔拡張の確認
実施例1−11(1)〜(3)の粒子の小気孔粒子、製造された多孔性シリカ粒子を顕微鏡で観察し、小気孔粒子が均一に生成されているか、気孔が十分に拡張されて多孔性シリカ粒子が均一に形成されているかを確認した(図5〜8)。
図5は、1−11(1)の多孔性シリカ粒子の写真、図6は、1−11(2)の多孔性シリカ粒子の写真であり、気孔が十分に拡張された球状の多孔性シリカ粒子が均一に生成されたことを確認することができる。図7は1−11(1)の小気孔粒子の写真、図8は、1−11(1)と1−11(3)の小気孔粒子の比較写真であり、球状の小気孔粒子が均一に生成されたことを確認することができる。
実施例8.多孔性シリカ粒子の生分解性の確認
実施例1−11(1)の多孔性シリカ粒子の生分解性を確認するために、37℃、SBF(pH7.4)における生分解の程度を0時間、120時間、360時間に顕微鏡で観察し、それを図9に示した。
図9を参照すると、多孔性シリカ粒子が生分解され、360時間経過後はほぼすべてが分解されたことを確認することができる。
実施例9.多孔性シリカ粒子の吸光度比の測定
1.測定方法
時間別に下記数式1による吸光度比を測定した。
[数式1]
/A
(式中、Aは、前記多孔性シリカ粒子1mg/mlの懸濁液5mlを直径50kDaの気孔を有する円筒状の透過膜に入れて測定した多孔性シリカ粒子の吸光度であり、
前記透過膜の外部には、前記透過膜と接し、前記懸濁液と同じ溶媒15mlが位置し、
前記透過膜の内外部は、37℃で60rpmで水平攪拌され、
は、前記Aの測定時からt時間経過後に測定した多孔性シリカ粒子の吸光度である。)
具体的には、多孔性シリカ粒子粉末5mgをSBF(pH7.4)5mlに溶かした。その後、5mlの多孔性シリカ粒子溶液を、図10に示す直径50kDaの気孔を有する透過膜に入れた。外部膜に15mlのSBFを添加し、外部膜のSBFは12時間ごとに入れ替えた。多孔性シリカ粒子の分解は、37℃で60rpmで水平攪拌して行った。
その後、紫外・可視分光法(UV−vis spectroscopy)によって吸光度を測定し、λ=640nmで分析した。
2.吸光度比の測定結果
実施例1−11(1)の多孔性シリカ粒子の吸光度比を前記方法に従って測定し、その結果を図11に示した。
図11を参照すると、吸光度比が1/2となるtは約58時間であり、非常にゆっくりと分解されることが確認できた。
3.粒径別の測定結果
実施例1−11(1)、(5)、(6)の多孔性シリカ粒子の吸光度を前記数式1により測定し、その結果を図12に示した(懸濁液と溶媒としては、SBFを使用)。
図12を参照すると、粒径の増加によってtが減少することが分かる。
4.気孔の平均直径別の測定結果
実施例1−11(1)、(9)の多孔性シリカ粒子、そしてコントロールとして実施例1−11(1)の小気孔多孔性シリカ粒子の吸光度を前記数式1により測定し、その結果を図13に示した(懸濁液と溶媒としては、SBFを使用)。
図13を参照すると、実施例の多孔性シリカ粒子は、コントロールに比べてtが非常に大きいことが確認できる。
5.pH別の測定結果
実施例1−11(4)の多孔性シリカ粒子のpH別吸光度を測定した。吸光度は、SBFで、そしてpH2、5及び7.4のTrisで測定し、その結果を図14に示した。
図14を参照すると、pH別にtの差はあるが、いずれも吸光度の比が1/2になるtは24以上であった。
6.帯電
実施例1−12(1)−1)の多孔性シリカ粒子の吸光度を測定し、その結果を図15に示した(懸濁液と溶媒としては、トリス(Tris,pH7.4)を使用)。
図15を参照すると、陽電荷に帯電した粒子も吸光度の比が1/2になるtは24以上であった。
実施例10.多孔性シリカ粒子に担持されたsiRNAまたはdsRNAの放出
実施例1−13のsiRNAをロードした多孔性シリカ粒子10μlをSBF(pH7.4、37℃)に再浮遊させ、気孔直径20kDaの透過膜(図16のチューブ)に入れた。その後、透過チューブを1.5mlのSBFに浸漬した。siRNAの放出は、37℃で60rpmで水平攪拌して行われた。
24時間の前は、0.5、1、2、4、8、12、24時間経過した時刻に放出溶媒を回収し、その後は24時間おきに0.5mlの放出溶媒を蛍光測定のために回収し、等量のSBFを添加した。
前記siRNAの蛍光強度は、670nmの波長(λex=647nm)で測定し、siRNAの放出程度を測定した。その結果は、図17に示す。
図17を参照すると、siRNAが50%放出された時間は約40時間以上であることを確認することができる。
実施例11.多孔性シリカ粒子に担持されたsiRNAまたはdsRNAの標的送達有無の確認
動物レベルにおけるsiRNA送達の研究に適したレベルの送達体の役割が可能なことを検証するために、マウス(ネズミ)を対象として生理活性物質の放出による腫瘍の抑制程度を確認した。
Balb/c nudeオス(5週齢)を(株)オリエントバイオから購入し、滅菌された1x PBSに300万個のHeLa細胞(子宮頸がん細胞)を分散して、マウスに皮下注射異種移植(Xenograft)腫瘍を成長させた。70mmサイズの固形化された腫瘍が確認されたとき、PBS、FITC−多孔性シリカ粒子(実施例1−12(1)−2)−ii)の多孔性シリカ粒子)、実施例1−13のsiRNAをロードしたFITC−多孔性シリカ粒子(実施例1−12(1)−2)−ii)の多孔性シリカ粒子)をそれぞれマウスの腫瘍内に注射投与した。投与直前、投与直後、そして48時間後に蛍光強度および分布をFOBI Fluorescence in vivo imaging system(Neo science、Korea)機器により観察した。
前記FITC標識は、シリカ粒子50mgを1mL DMSO(ジメチルスルホキシド(dimethyl sulfoxide))に分散し、FITC−NHS(N−ヒドロキシコハク酸イミド(N−hydroxycuccinimide))溶液(2.5mg/mL)25μg(10μl)を入れ、アルミホイルで光を遮断した状態で常温で18時間反応させ、反応物を遠心分離(8,500rpm、10分)で精製して上層液を捨てて、沈んだ粒子を集めてエタノールに均一に分散し、それをエタノール−蒸留水で交差して3〜4回繰り返して上層液にFITC色が見えなくなるまで精製して行った。
前記実験の結果を示す図18を参照すると、controlはPBS単独投与、実施例1−13のsiRNAは、実施例1−13のsiRNA単独投与、FITC−DDVはFITCで標識した多孔性シリカ粒子の単独投与、complexは実施例1−13のsiRNAがロードされ、FITC標識された多孔性シリカ粒子の投与を示すものである。これを参照すると、粒子にロードして体内に送達されたsiRNAは、活性を維持する期間がより長く、注入された部位でより長く滞在して、48時間が経過しても強い蛍光を示すことを確認できる。

Claims (14)

  1. 配列番号5、7、9、10、12、15〜19、21、24、29〜31、35〜37、40、41、43、45、49〜51、53、56、58〜60、63、64、66、67、69〜71、76〜78、81、85〜87、91、92、94、95、98、100、105、106、108、109、113、116、119、121〜124、126、127、132〜136、138〜140、144、145、148〜150、153及び156の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるセンスRNA、及びそれに相補的な配列からなるアンチセンスRNAからなるsiRNA;または、
    配列番号158、160、162、163、165、168〜172、174、177、182〜184、188〜190、193、194、196、198、202〜204、206、209、211〜213、216、217、219、220、222〜224、229〜231、234、238〜240、244、245、247、248、251、253、258、259、261、262、266、269、272、274〜277、279、280、285〜289、291〜293、297、298、301〜303、306及び309の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなるdsRNAを含む肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
  2. 前記組成物は、配列番号5、7、9、10、12、15〜19、21及び24の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記センスRNA、及びそれに相補的な配列からなる前記アンチセンスRNAからなる前記siRNA;または、
    配列番号158、160、162、163、165、168〜172、174及び177の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記dsRNAを含む請求項1に記載の肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
  3. 前記組成物は、配列番号29〜31、35〜37、40、41、43、45、49〜51及び53の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記センスRNA、及びそれに相補的な配列からなる前記アンチセンスRNAからなる前記siRNA;または、
    配列番号182〜184、188〜190、193、194、196、198、202〜204及び206の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記dsRNAを含む請求項1に記載の肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
  4. 前記組成物は、配列番号56、58〜60、63、64、66、67、69〜71、76〜78、81、85〜87、91、92、94、95、98、100、105、106、108、109、113、116及び119の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記センスRNA、及びそれに相補的な配列からなる前記アンチセンスRNAからなる前記siRNA;または、
    配列番号209、211〜213、216、217、219、220、222〜224、229〜231、234、238〜240、244、245、247、248、251、253、258、259、261、262、266、269及び272の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記dsRNAを含む請求項1に記載の肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
  5. 前記組成物は、配列番号121〜124、126、127、132〜136、138〜140、144、145、148〜150、153及び156の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記センスRNA、及びそれに相補的な配列からなる前記アンチセンスRNAからなる前記siRNA;または、
    配列番号274〜277、279、280、285〜289、291〜293、297、298、301〜303、306及び309の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記dsRNAを含む請求項1に記載の肝癌の予防または治療用の薬学的組成物。
  6. 前記siRNAまたは前記dsRNAは、リポソーム、リポフェクタミン、デンドリマー、ミセル、多孔性シリカ粒子、アミノクレイ、金ナノ粒子、磁性ナノ粒子、グラフェン、酸化グラフェン、キトサン、デキストラン、ペクチン、二酸化マンガン2次元シート、PVA、ゼラチン、シリカ、ガラス粒子、プロタミン、エクソソーム、ポリエチレンイミン、N−ブチルシアノアクリレート、ゼルフォーム、ゼラチン、エタノール、ナノクリスタル、ナノチューブ、炭素ナノ粒子、ヒアルロン酸、酸化鉄、ポリ乳酸、ポリブチルシアノアクリレート、アルブミン、リピド粒子、ポリエチレングリコール、ポリ−L−グルロニックアルギネート、ポリグリコリック−ポリアクチック酸、ポリジオキサノン、ポリグリコール酸−co−カプロラクトン、ポリプロピレン、及びヒドロゲルからなる群より選択される少なくとも一つである担持体に担持された請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 前記担持体は、下記数式1の吸光度の比が1/2となるtが20以上である多孔性シリカ粒子である請求項に記載の組成物。
    [数式1]
    /A
    (式中、Aは、前記多孔性シリカ粒子1mg/mlの懸濁液5mlを直径50kDaの気孔を有する円筒状の透過膜に入れて測定した前記多孔性シリカ粒子の吸光度であり、
    前記透過膜の外部には、前記透過膜と接し、前記懸濁液と同じ溶媒15mlが位置し、前記透過膜の内外部は、37℃で60rpmで水平攪拌され、
    前記懸濁液のpHは、7.4であり、
    は、Aの測定時からt時間経過後に測定した前記多孔性シリカ粒子の吸光度である。)
  8. 前記tは、40以上である請求項に記載の組成物。
  9. 前記siRNAは、配列番号119および136の配列からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる前記センスRNA、及びそれに相補的な配列からなる前記アンチセンスRNAからなるものであり、
    前記dsRNAは、配列番号272および289からなる群より選択される少なくとも一つの配列からなる請求項に記載の組成物。
  10. 前記多孔性シリカ粒子は、親水性置換基または疎水性置換基を有する請求項に記載の組成物。
  11. 前記多孔性シリカ粒子は、アルデヒド基、ケト基、カルバメート基、スルフェート基、スルホネート基、アミノ基、アミン基、アミノアルキル基、シリル基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、アンモニウム基、スルフヒドリル基、ホスフェート基、エステル基、イミド基、チオイミド基、エーテル基、インデン基、スルホニル基、メチルホスホネート基、ポリエチレングリコール基、置換または非置換のC〜C30のアルキル基、置換または非置換のC〜C30のシクロアルキル基、置換または非置換のC〜C30のアリール基、およびC〜C30のエステル基からなる群より選択される少なくとも一つの親水性置換基を有する請求項に記載の組成物。
  12. 前記多孔性シリカ粒子は、外部表面または気孔内部が中性のpHで陽電荷または陰電荷を帯びる請求項に記載の組成物。
  13. 前記多孔性シリカ粒子は、外部表面および気孔内部が中性のpHで陽電荷を帯びる請求項に記載の組成物。
  14. 前記多孔性シリカ粒子は、平均直径が100〜400nmであり、気孔直径が4〜30nmである請求項に記載の組成物。
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