KR20210125530A - 노화 및 연령-관련 기관 기능부전과 연관된 질환을 치료하기 위한 텔로머라제-함유 엑소좀 - Google Patents

노화 및 연령-관련 기관 기능부전과 연관된 질환을 치료하기 위한 텔로머라제-함유 엑소좀 Download PDF

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라구 칼루리
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Abstract

치료적 항노화제를 포함하는 지질계 나노입자, 예컨대 엑소좀으로 이루어진 조성물이 본원에 제공된다. 또한, 상기 조성물을 사용하여 연령-관련 장애를 갖는 환자를 치료하는 방법이 본원에 제공된다. 특히, 텔로머라제-인코딩 RNA를 포함하는 엑소좀이, 연령-관련 장애를 치료하는 데 사용하는 방법과 함께 제공된다.

Description

노화 및 연령-관련 기관 기능부전과 연관된 질환을 치료하기 위한 텔로머라제-함유 엑소좀
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2019년 2월 8일자로 출원된 미국 가출원 제62/803,023호의 우선권 이익을 주장하며 이의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되어 있다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 의학 및 종양학 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 텔로머라제(telomerase) 활성을 증가시키기 위해 카고(cargo)를 운반하는 엑소좀의 투여에 의한 연령-관련 장애의 치료 방법에 관한 것이다.
텔로머라제 결핍은 전신 기관 기능부전과 관련되고 연령-의존성 장애와 관련된다. 노화(aging)에 따라, 세포는 텔로머라제를 잃으며 이는 세포 기능부전과 노화(senescence)에 기여한다. 유전 연구에 따르면 텔로머라제의 재발현은 세포 수명을 늘리고 나이가 들어감에 따라 장기 기능을 보존할 수 있다. 그러나, 전신 치료 전략이 요구된다.
이와 같이, 연령-관련 장애, 예를 들면 기관 결함을 역전시키기 위해 세포에 텔로머라제 mRNA 또는 변형된 텔로머라제 mRNA를 전달하도록 조작된 엑소좀을 포함하는 조성물 및 이러한 엑소좀의 투여 방법이 본원에 제공된다.
일양태에서, 텔로머라제 복합체의 활성을 향상시키는 치료제 카고(therapeutic agent cargo)를 포함하는 지질계(lipid-based) 나노입자를 포함하는 조성물이 본원에 제공된다. 일부 측면에서, 지질계 나노입자는 이의 표면 상에 CD47을 포함한다. 일부 측면에서, 지질계 나노입자는 이의 표면 상에 성장 인자를 포함한다. 일부 측면에서, 지질계 나노입자는 리포좀(liposome) 또는 엑소좀이다.
일부 측면에서, 치료제 카고는 치료 단백질(therapeutic protein), 항체, 저해성(inhibitory) RNA, 유전자 편집 시스템(gene editing system), 또는 소분자 약물이다. 일부 측면에서, 치료 단백질은 TERT 단백질에 해당한다. 일부 측면에서, 항체는 세포내 항원에 결합한다. 일부 측면에서, 항체는 전장 항체, scFv, Fab 단편, (Fab)2, 디아바디(diabody), 트리아바디(triabody), 또는 미니바디(minibody)이다. 일부 측면에서, 저해성 RNA는 siRNA, shRNA, miRNA, 또는 pre-miRNA이다. 일부 측면에서, siRNA는 텔로머라제 활성을 하향조절하는 단백질의 발현을 녹다운시킨다. 일부 측면에서, 유전자 편집 시스템은 CRISPR 시스템이다. 일부 측면에서, CRISPR 시스템은 엔도뉴클레아제 및 가이드 RNA (gRNA)를 포함한다. 일부 측면에서, 엔도뉴클레아제 및 gRNA는 엑소좀 내의 단일 핵산 분자 상에 인코딩(encoding)된다. 일부 측면에서, CRISPR 시스템은 TERT 또는 TERC 돌연변이를 표적으로 한다.
일양태에서, 본 발명의 양태들 중 어느 하나의 지질계 나노입자 및 부형제를 포함하는 약제학적 조성물이 본원에 제공된다. 일부 측면에서, 조성물은 비경구 투여용으로 제형화된다. 일부 측면에서, 조성물은 정맥내, 근육내, 피하, 또는 복강내 주사용으로 제형화된다. 일부 측면에서, 조성물은 항균제(antimicrobial agent)를 추가로 포함한다. 일부 측면에서, 항균제는 벤잘코늄 클로라이드, 벤제토늄 클로라이드, 벤질 알코올, 브로노폴, 센트리미드, 세틸피리디늄 클로라이드, 클로르헥시딘, 클로로부탄올, 클로로크레졸, 클로록실레놀, 크레졸, 에틸 알코올, 글리세린, 엑세티딘, 이미두레아, 페놀, 페녹시에탄올, 페닐에틸 알코올, 질산페닐수은, 프로필렌 글리콜, 또는 티메로살이다.
일양태에서, 본 발명의 양태들 중 어느 하나의 조성물을 환자에게 투여하는 것을 포함하는, 질환 또는 장애의 치료를 필요로 하는 환자의 질환 또는 장애를 치료하는 방법이 본원에 제공된다. 일부 측면에서, 투여에 의해 치료제 카고가 환자의 세포에 전달된다.
일부 측면에서, 질환 또는 장애는 연령-관련 질환 또는 장애이다. 일부 측면에서, 질환 또는 장애는 폐섬유증, 선천성 각화이상증, 재생불량성 빈혈, 근이영양증, 죽상 동맥경화증, 고혈압, 심장병, 암, 뇌졸중, 당뇨병, 당뇨병성 궤양, 알츠하이머병, 골다공증, 황반 변성, 면역노화, 심근 경색증, 또는 혈관성 치매이다.
일부 측면에서, 투여는 전신 투여이다. 일부 측면에서, 전신 투여는 정맥내 투여이다. 일부 측면에서, 조성물은 1회 이상 투여된다.
일부 측면에서, 방법은 환자에게 적어도 제2 치료요법을 투여하는 것을 추가로 포함한다. 일부 측면에서, 제2 치료요법은 외과적 요법, 화학요법, 방사선 요법, 냉동요법, 호르몬 요법, 또는 면역요법을 포함한다.
일부 측면에서, 환자는 사람이다. 일부 측면에서, 지질계 나노입자는 엑소좀이며, 엑소좀은 환자에 대한 자가조직이다. 일부 측면에서, 엑소좀은 환자로부터 얻어지는 체액 샘플로부터 얻는다. 일부 측면에서, 체액 샘플은 혈액, 림프, 타액, 소변, 뇌척수액, 골수 흡인물, 눈 삼출물/눈물, 또는 혈청이다. 일부 측면에서, 엑소좀은 중간엽 세포로부터 얻는다. 일부 측면에서, 방법은, 환자의 간, 뇌 및/또는 췌장에 텔로머라제 복합체의 활성을 향상시키는 치료제 카고를 전달하는 방법으로 추가로 정의된다.
일양태에서, 환자의 간, 뇌, 및/또는 췌장 조직에 치료제를 전달하는 방법으로서, 치료제를 환자에게 운반하는 중간엽 세포-유래 엑소좀을 투여하는 것을 포함하는 방법이 본원에 제공된다. 일부 측면에서, 엑소좀은 환자에 대한 자가조직이다. 일부 측면에서, 치료제는 치료 단백질, 항체, 저해성 RNA, 유전자 편집 시스템, 또는 소분자 약물이다. 일부 측면에서, 치료제는 텔로머라제 복합체의 활성을 향상시킨다. 일부 측면에서, 치료제는 TERT 단백질이다. 일부 측면에서, 엑소좀은 1회 이상 투여된다. 일부 측면에서, 엑소좀은 전신 투여된다. 일부 측면에서, 엑소좀은 국소 투여된다.
본원에서 사용된, 특정 성분과 관련하여 "본질적으로 없는"은 특정 성분 중 어느 것도 의도적으로 조성물로 제형화되지 않았고/않았거나 오염물로서 또는 미량으로만 존재함을 의미하기 위해 본원에 사용된다. 따라서 조성물의 의도하지 않은 임의의 오염으로 인한 특정 성분의 총량은 0.05%, 바람직하게는 0.01% 미만이다. 특정 성분의 양이 표준 분석 방법으로 검출될 수 없는 조성물이 가장 바람직하다.
본 명세서에서 사용된 "a" 또는 "an"은 하나 이상을 의미할 수 있다. 본원의 청구범위(들)에서 사용된 바와 같이, "포함하는(comprising)"이라는 단어와 함께 사용될 때, 단어 "a" 또는 "an"은 하나 또는 하나 초과를 의미할 수 있다.
청구범위에서 용어 "또는"의 사용은, 본 개시내용이 오직 대안 및 "및/또는"을 지칭하는 정의를 지지하더라도, 대안만을 지칭하는 것으로 명시적으로 표시되거나 대안이 상호 배타적이지 않는 한 "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이 "또 다른"은 적어도 두 번째 또는 그 이상을 의미할 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐, 용어 "약"은 값이 장치에 대한 오류의 고유한 변동, 값을 결정하기 위해 사용되는 방법, 또는 연구 대상들 사이에 존재하는 변동, 또는 명시된 값의 10% 이내인 값을 포함하는 것을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예는, 본 발명의 바람직한 양태를 나타내지만, 본 발명의 사상 및 범주 내에서 이 상세한 설명으로부터의 다양한 변경 및 수정이 당업자에게 명백할 것이므로 예시로서만 제공되는 것으로 이해되어야 한다.
하기 도면은 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명의 특정 측면을 추가로 입증하기 위해 포함된다. 본 발명은 여기에 제시된 특정 양태의 상세한 설명과 함께 하나 이상의 이러한 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 1a 내지 도 1e. 원숭이에서의 중간엽 줄기 세포 유래의 엑소좀의 생체분포. 도 1a 및 도 1b는 췌장에 국한되어 있음을 보여준다. 도 1c 및 도 1d는 간에 국한되어 있음을 보여준다. 도 1e는 뇌에 국한되어 있음을 보여준다.
도 2a 내지 도 2k. 도 2a는 시험관내 전사된 mRNA 또는 modRNA의 구조를 보여준다. 도 2b는 hTERT mRNA 및 리포펙타민으로 시험관내 처리된 BJ 세포 내의 qPCR에 의한 hTERT mRNA 발현을 보여준다. 도 2c 및 도 2d는 hTERT mRNA 및 리포펙타민으로 시험관내 처리된 BJ 세포의 텔로머라제 활성을 보여준다. 도 2e는 hTERT modRNA 및 리포펙타민으로 시험관내 처리된 BJ 세포 내의 qPCR에 의한 hTERT modRNA 발현을 보여준다. 도 2f는 hTERT modRNA 및 리포펙타민으로 시험관내 처리된 BJ 세포의 텔로머라제 활성을 보여준다. 도 2g는 우성 음성(dominant negative) hTERT modRNA의 형질감염은 텔로머라제 활성을 증가시키지 않음을 보여준다. 도 2h는 hTERT mRNA는 세포 사멸을 유도하지만 hTERT modRNA는 그렇지 않음을 보여준다. 도 2i는 BJ 세포를 리포펙타민으로 장기간 hTERT modRNA 처리하는 것의, 세포 노화에 대한 효과를 보여준다. 도 2j는 우성 음성 hTERT modRNA의 형질감염은 세포 노화를 개선시키지 않는 것으로 보인다. 도 2k는 BJ 세포를 리포펙타민으로 장기간 hTERT modRNA 처리하는 것의, 텔로미어(telomere) 신호에 대한 효과를 보여준다.
도 3a 및 도 3b. 엑소좀에서의 hTERT mRNA의 전기천공(electroporation). 도 3a는 전기천공 후 엑소좀에서의 modRNA 발현을 보여준다. 도 3b는 외인성 및 내인성 hTERT를 위한 프라이머의 설계를 보여준다.
도 4a 내지 도 4e. hTERT modRNA로 전기천공된 엑소좀을 사용한 BJ 세포의 처리. 도 4a는 hTERT 엑소좀으로 처리한 후 BJ 세포에서의 mRNA 발현을 보여준다. 도 4b는 텔로머라제 활성에 대한 hTERT 엑소좀 처리의 효과를 보여준다. 도 4c는 노화에 대한 hTERT 엑소좀 처리의 효과를 보여준다. 도 4d는 hTERT 과발현 엑소좀이 C12FDG 신호를 증가시킴을 보여준다. BJ 세포를 hTERT 과발현 엑소좀으로 2회 처리한 다음, 수집하여, 형광 기질(substrate) (C12FDG)을 사용하여 베타-갈락토시다아제 신호에 대해 평가하였다. C12FDG MFI의 감소는 노화의 정도가 낮다는 것을 나타낸다. 도 4e는 BJ hTERT 세포가 더 낮은 노화 신호를 나타냄을 보여준다.
도 5a 및 도 5b. hTERT 엑소좀 (Exofect 형질감염)에 의한 U2OS 세포의 처리. 도 5a는 hTERT 엑소좀으로 처리한 후의 U2OS 세포에서의 hTERT mRNA 발현을 보여준다. 도 5b는 hTERT 엑소좀으로 처리한 후의 U2OS 세포에서의 텔로머라제 활성을 보여준다.
도 6a 내지 도 6e. hTERT 과발현 세포주. 도 6a는 293T hTERT 과발현 세포가 더 많은 hTERT 단백질을 발현함을 보여준다. 도 6b는 293T hTERT 세포가 더 많은 텔로머라제 활성을 발현함을 보여준다. 도 6c는 293T hTERT 엑소좀이 더 많은 hTERT mRNA를 발현함을 보여준다. 도 6d는 hTERT 과발현 세포가 더 높은 hTERT mRNA를 가짐을 보여준다. 도 6e는 BJ 및 U2OS hTERT 과발현 세포가 더 많은 hTERT 단백질을 발현함을 보여준다.
도 7. 293T hTERT 엑소좀에 의한 세포 처리. 데이터는 U2OS hTERT 세포가 더 높은 텔로머라제 신호를 나타냄을 보여준다.
도 8a 내지 도 8j. tdTomato mRNA 전달 및 엑소좀으로 tdTomato mRNA의 Exofect 형질감염. 도 8a는 리포펙타민에 의한 tdTomato 플라스미드 및 mRNA의 293T 세포로의 형질감염을 FACS에 의해 나타낸다. 도 8b는 리포펙타민에 의한 tdTomato 플라스미드 및 mRNA의 293T 세포로의 형질감염을 면역형광법(immunofluorescence)에 의해 나타낸다. 도 8c는 시험관내 전사된 tdTomato mRNA 또는 modRNA의 구조를 나타낸다. 도 8d는 엑소좀에 의한 tdTomato mRNA의 293T 세포로의 전달을 FACS에 의해 나타낸다. 도 8e는 Exofect 및 tdTomato mRNA/플라스미드로 처리된 엑소좀으로 293T 세포를 처리한 것을 FACS에 의해 보여준다. 도 8f는 Exofect 및 tdTomato mRNA로 처리된 엑소좀으로 293T 세포를 처리한 것을 FACS에 의해 나타낸다. 도 8g는 Exofect 및 tdTomato mRNA로 처리된 엑소좀으로 293T 세포를 처리한 것을 면역형광법에 의해 나타낸다. 도 8h 및 도 8i는 세포 생존력에 대한 Exofect 및 tdTomato mRNA 전달의 효과를 보여준다. 도 8j는 U2OS 세포에 대한 Exofect를 사용한 엑소좀에 의한 mRNA 전달의 시각화를 보여준다.
엑소좀 및 미세소포를 포함하는 세포외 소포(extracellular vesicle) (EV)는 여러 생리학적 과정에 참여하는 나노크기의 세포간 통신 비히클(intercellular communication vehicle)이다. 마우스와 원숭이에게 주사할 때의 생물학적 특성 및 다른 세포로 도입되는 능력으로 인해, 이는, mRNA, microRNA, siRNA, shRNA, CRISPR-Cas9 유전자 편집 구조, 치료 단백질, 사이토카인, 화학요법 약물, 핵산, 박테리아 및 바이러스 벡터와 같은 치료 화합물의 전신 전달에 사용될 수 있다. 중간엽 세포 또는 293T 세포로부터의 엑소좀을 갖는 건강한 마우스 및 원숭이의 IP 또는 IV 주사는, 뇌, 간, 폐 및 췌장을 포함한 여러 기관에서 치료적 엑소좀의 국소화/축적을 초래한다.
엑소좀을 사용하여 기능적 mRNA 분자를 세포에 전달하는 방법이 본원에 제공된다. 엑소좀은 기능적 이점으로 mRNA를 세포로 전달하는 데 우수하다. 이와 같이, 엑소좀은 텔로머라제를 인코딩하는 mRNA를 세포에 전달하여 연령-관련 기관 기능부전을 역전시키는 데 사용될 수 있다.
텔로미어는 염색체 말단에 있는 반복적인 DNA 서열이다. 충분한 길이의 텔로미어는 DNA 복구 과정에서 기질이 사용되는 것으로부터 염색체의 말단을 보호하는 고리(loop)를 형성한다. 그러나, 텔로미어는 시간이 지남에 따라 짧아져, 염색체 말단이 노출되어, 염색체가 불안정해져, 세포 노화(cellular senescence), 세포사멸(apoptosis) 또는 암을 유발할 수 있다.
I. 지질계 나노입자
지질계 나노입자는 리포좀; 엑소좀; 지질 제제; 또는 지질계 소포 (예를 들면, DOTAP:콜레스테롤 소포)와 같은 다른 지질계 나노입자일 수 있다. 지질계 나노 입자는 양전하, 음전하 또는 중성일 수 있다. 지질계 나노입자는 전사(transcription) 및 번역(translation), 신호 변환(signal transduction), 화학주성(chemotaxis) 또는 기타 세포 기능을 허용하는 데 필요한 구성요소(components)를 포함할 수 있다.
지질계 나노입자는 이의 표면 상에 CD47을 포함할 수 있다. CD47 (인테그린 관련 단백질(Integrin Associated Protein))은 대부분의 조직과 세포에서 발현되는 막횡단(transmembrane) 단백질이다. CD47은 대식세포 및 수지상 세포와 같은 식세포에서 발현되는 신호 조절 단백질 알파(Signal Regulatory Protein Alpha) (SIRP-α)에 대한 리간드이다. 활성화된 CD47-SIRP-α는 식균작용을 저해하는 신호 전달 캐스케이드(signal transduction cascade)를 개시한다. 따라서, 이론에 한정되지 않고, 엑소좀 표면 상에서의 CD47의 발현은 대식세포에 의한 식균작용을 방지할 수 있다 (전체 내용이 본원에 참조로 포함되어 있는 WO 2016/201323 참조).
A. 리포좀
"리포좀"은 봉입된 지질 이중층(enclosed lipid bilayer) 또는 응집체의 생성에 의해 형성된 다양한 단일 및 다중층 지질 비히클을 포괄하는 일반적인 용어이다. 리포좀은 일반적으로 인지질을 포함하는 이중층 멤브레인, 및 일반적으로 수성 조성물을 포함하는 내부 매질(inner medium)을 갖는 소포 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 본원에서 제공되는 리포좀은 단층 리포좀, 다중층 리포좀, 및 다소포 리포좀을 포함한다. 본원에서 제공되는 리포좀은 양전하, 음전하 또는 중성으로 하전될 수 있다. 특정 양태에서, 리포좀은 전하가 중성이다.
다중층 리포좀은 수성 매질에 의해 분리된 다중 지질층을 갖는다. 이러한 리포좀은 인지질을 포함하는 지질이 과량의 수용액에 현탁될 때 자발적으로 형성된다. 지질 성분은 닫힌 구조가 형성되기 전에 자가 재배열되어, 물 및 용해된 용질을 지질 이중층들 사이에 가둔다. 친유성 분자 또는 친유성 영역을 갖는 분자는 또한 지질 이중층에 용해되거나 결합될 수 있다.
특정 측면에서, 폴리펩타이드, 핵산, 또는 소분자 약물은, 예를 들면, 리포좀의 수성 내부에 캡슐화되고, 리포좀의 지질 이중층 내에 산재되어, 리포좀 및 폴리펩타이드/핵산 둘 다와 결합된, 리포좀에 포획된(entrapped), 리포좀과 복합된 등의 연결 분자(linking molecule)를 통해 리포좀에 부착될 수 있다.
본 발명의 양태에 따라 사용되는 리포좀은 당업자에게 공지된 바와 같은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 예를 들면, 중성 인지질 디올레오일포스파티딜콜린(DOPC)과 같은 인지질은 tert-부탄올에 용해된다. 이어서, 지질(들)을 폴리펩타이드, 핵산, 및/또는 다른 성분(들)과 혼합한다. Tween 20이 조성물 중량의 약 5%가 되도록 Tween 20을 상기 지질 혼합물에 첨가한다. tert-부탄올의 체적이 95% 이상이 되도록 과량의 tert-부탄올을 이 혼합물에 첨가한다. 혼합물을 와동시키고(vortexed), 드라이 아이스/아세톤 욕(bath)에서 동결시키고 밤새 동결건조시켰다. 동결건조된 제제는 -20℃에서 보관하며 최대 3개월까지 사용할 수 있다. 필요한 경우 동결건조된 리포좀을 0.9% 식염수로 재구성시킨다.
대안적으로, 리포좀은 용기, 예를 들면, 유리, 배(pear) 모양 플라스크 내에서 용매 중에서 지질들을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 용기는 예상되는 리포좀 현탁액의 부피보다 10배 더 큰 체적을 가져야 한다. 회전 증발기를 사용하여, 약 40℃에서 음압하에 용매를 제거한다. 용매를 일반적으로 원하는 리포좀 체적에 따라 약 5분 내지 2시간 이내에 제거한다. 조성물을 진공하에 데시케이터에서 추가로 건조할 수 있다. 건조된 지질은, 일반적으로, 시간이 지남에 따라 악화되는 경향이 있으므로 약 1주일 후에 폐기한다.
건조된 지질은, 모든 지질 필름이 재현탁될 때까지 진탕함으로써 발열원이 없는 멸균수 내에서 대략 25 내지 50mM의 인지질에서 수화될 수 있다. 이어서, 수성 리포좀을 부분 표본(aliquot)들로 분리할 수 있으며, 각각을 바이알에 넣고, 동결건조하고, 진공하에 밀봉한다.
전술된 바와 같이 제조된 건조된 지질 또는 동결건조된 리포좀은 단백질 또는 펩타이드 용액에서 탈수 및 재구성될 수 있으며, DPBS와 같은 적절한 용매를 사용하여 적절한 농도로 희석될 수 있다. 이어서, 혼합물을 와동 혼합기에서 격렬하게 진탕한다. 호르몬, 약물, 핵산 구성물 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 제제와 같은 캡슐화되지 않은 추가 물질을 29,000xg에서 원심분리하여 제거하고 리포좀 펠렛을 세척한다. 세척된 리포좀은 적절한 총 인지질 농도, 예를 들면 약 50 내지 200mM에서 재현탁한다. 캡슐화된 추가 물질 또는 활성제(active agent)의 양은 표준 방법에 따라 결정할 수 있다. 리포좀 제제에 캡슐화된 추가 물질 또는 활성제의 양을 결정한 후, 리포좀을 적절한 농도로 희석하고, 사용시까지 4℃에서 보관할 수 있다. 리포좀을 포함하는 약제학적 조성물은 일반적으로 약제학적으로 허용되는 멸균된 담체 또는 희석제, 예를 들면 물 또는 염류 용액을 포함할 것이다.
본 발명의 양태에 유용할 수 있는 추가 리포좀은 양이온성 리포좀, 예를 들면 WO 02/100435A1, 미국 특허 5,962,016, 미국 출원 2004/0208921, WO 03/015757A1, WO 04/029213A2, 미국 특허 5,030,453, 및 미국 특허 6,680,068에 기재된 바와 같은 것을 포함하며, 이들 모두는 면책 조항 없이 전체 내용이 본원에 참조로 포함되어 있다.
이러한 리포좀을 제조함에 있어서, 본원에 기술된 프로토콜 또는 당업자에게 공지된 프로토콜이 사용될 수 있다. 리포좀을 제조하는 추가의 비제한적인 예는 미국 특허 4,728,578, 4,728,575, 4,737,323, 4,533,254, 4,162,282, 4,310,505, 및 4,921,706; 국제 출원 PCT/US85/01161 및 PCT/US89/05040에 개시되어 있으며, 이들은 각각 본원에 참조로 포함되어 있다.
특정 양태에서, 지질계 나노입자는 중성 리포좀 (예를 들면, DOPC 리포좀)이다. 본원에 사용된 "중성(neutral) 리포좀" 또는 "비-하전된(non-charged) 리포좀"은 (실질적으로 비-하전된) 본질적으로 중성인 순 전하(net charge)를 생성하는 하나 이상의 지질 성분을 갖는 리포좀으로 정의된다. "본질적으로 중성" 또는 "본질적으로 비-하전된"은, 제공된 집단(예를 들면, 리포좀의 집단) 내의 지질 성분이 거의 존재하지 않더라도 다른 성분의 반대 전하에 의해 상쇄되지 않는 전하를 포함함을 의미한다. (즉, 성분의 10% 미만, 보다 바람직하게는 5% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만은 취소되지 않은 전하(non-canceled charge)를 포함한다) 특정 양태에서, 중성 리포좀은 생리학적 조건(즉, pH 약 7)하에 자체적으로 중성인 지질 및/또는 인지질을 대부분 포함할 수 있다.
본 발명의 양태의 리포좀 및/또는 지질계 나노입자는 인지질을 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 단일 종류의 인지질이 리포좀의 생성에 사용될 수 있다 (예를 들면, DOPC와 같은 중성 인지질이 중성 리포좀의 생성에 사용될 수 있다). 다른 양태에서, 1종류가 넘는 인지질이 리포좀의 생성에 사용될 수 있다. 인지질은 천연 또는 합성 공급원으로부터 유래할 수 있다. 인지질은, 예를 들면, 포스파티딜콜린, 포스파티딜글리세롤, 및 포스파티딜에탄올아민을 포함하며; 포스파티딜에탄올아민 및 포스파티딜 콜린은 생리학적 조건(즉, pH 약 7)에서 비-하전되기 때문에, 이러한 화합물은 중성 리포좀을 생성하는 데 특히 유용할 수 있다. 특정 양태에서, 인지질 DOPC는 비-하전된 리포좀의 생성에 사용된다. 특정 양태에서, 인지질(예를 들면, 콜레스테롤)이 아닌 지질이 사용될 수 있다.
인지질은 글리세로인지질 및 특정한 스핑고지질(sphingolipid)을 포함한다. 인지질은 디올레오일포스파티딜콜린("DOPC"), 에그 포스파티딜콜린("EPC"), 디라우릴로일포스파티딜콜린("DLPC"), 디미리스토일포스파티딜콜린("DMPC"), 디팔미토일포스파티딜콜린("DPPC"), 디스테아로일포스파티딜콜린("DSPC"), 1-미리스토일-2-팔미토일 포스파티딜콜린("MPPC"), 1-팔미토일-2-미리스토일 포스파티딜콜린("PMPC"), 1-팔미토일-2-스테아로일 포스파티딜콜린("PSPC"), 1-스테아로일-2-팔미토일 포스파티딜콜린("SPPC"), 디라우릴로일포스파티딜글리세롤("DLPG"), 디미리스토일포스파티딜글리세롤("DMPG"), 디팔미토일포스파티딜글리세롤("DPPG"), 디스테아로일포스파티딜글리세롤("DSPG"), 디스테아로일 스핑고미엘린("DSSP"), 디스테아로일포스파티딜에탄올아민("DSPE"), 디올레오일포스파티딜글리세롤("DOPG"), 디미리스토일 포스파티딘산("DMPA"), 디팔미토일 포스파티딘산("DPPA"), 디미리스토일 포스파티딜에탄올아민("DMPE"), 디팔미토일 포스파티딜에탄올아민("DPPE"), 디미리스토일 포스파티딜세린("DMPS"), 디팔미토일 포스파티딜세린("DPPS"), 뇌 포스파티딜세린("BPS"), 뇌 스핑고미엘린("BSP"), 디팔미토일 스핑고미엘린("DPSP"), 디미리스틸 포스파티딜콜린("DMPC"), 1,2-디스테아로일-sn-글리세로-3-포스포콜린("DAPC"), 1,2-디아라키도일-sn-글리세로-3-포스포콜린("DBPC"), 1,2-디에이코세노일-sn-글리세로-3-포스포콜린("DEPC"), 디올레오일포스파티딜에탄올아민("DOPE"), 팔미토일올레오일 포스파티딜콜린("POPC"), 팔미토일올레오일 포스파티딜에탄올아민("POPE"), 리소포스파티딜콜린, 리소포스파티딜에탄올아민, 및 디리놀레오일포스파티딜콜린을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
B. 엑소좀
본원에 사용된 용어 "미세소포(microvesicle)" 및 "엑소좀(exosome)"은 직경(또는 입자가 회전타원체가 아닌 경우 가장 긴 치수)이 약 10nm 내지 약 5000nm, 보다 통상적으로 30nm 내지 1000nm, 가장 통상적으로 약 50nm 내지 750nm인 멤브레인 입자를 나타내며, 여기서 엑소좀 멤브레인의 적어도 일부는 세포로부터 직접 얻어진다. 가장 일반적으로, 엑소좀은 공여 세포 크기의 최대 5%인 크기(평균 직경)를 가질 것이다. 따라서, 특히 고려되는 엑소좀은 세포로부터 흘러나온 엑소좀이 포함된다.
엑소좀은, 예를 들면, 체액과 같은 임의의 적합한 샘플 유형에서 검출되거나 이로부터 단리될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "단리된"은 자연 환경으로부터의 분리를 나타내고, 적어도 부분적인 정제를 포함하는 것을 의미하며, 실질적인 정제를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "샘플"은 본 발명에 의해 제공되는 방법에 적합한 임의의 샘플을 나타낸다. 샘플은 검출 또는 단리에 적합한 엑소좀을 포함하는 임의의 샘플일 수 있다. 샘플 공급원으로는 혈액, 골수, 흉수, 복막액, 뇌척수액, 소변, 타액, 양수, 악성복수, 기관지-폐포 세척 유체, 활액, 모유, 땀, 누액, 관절액, 및 기관지 세척액이 포함된다. 일 측면에서, 샘플은 예를 들면 전혈 또는 이의 임의의 분획 또는 성분을 포함하는 혈액 샘플이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 혈액 샘플은 정맥, 동맥, 말초, 조직, 탯줄 등과 같은 혈액 세포 또는 이의 성분을 포함하는 임의의 알려진 공급원으로부터 추출될 수 있다. 예를 들면, 잘 알려진 일상적인 임상 방법(예를 들면, 전혈 채취 및 처리 절차)을 사용하여 샘플을 얻고 처리할 수 있다. 일 측면에서, 예시적인 샘플은 암에 걸린 피험자로부터 채취한 말초 혈액일 수 있다.
엑소좀은 또한 수술 샘플, 생검 샘플, 조직, 대변 및 배양된 세포와 같은 조직 샘플로부터 단리될 수 있다. 조직 공급원에서 엑소좀을 단리할 때 단일 세포 현탁액을 얻기 위해 조직을 균질화한 다음 세포를 용해시켜 엑소좀을 방출하는 것이 필요할 수 있다. 조직 샘플에서 엑소좀을 단리할 때 엑소좀을 파괴하지 않는 균질화 및 용해 절차를 선택하는 것이 중요하다. 본원에서 고려되는 엑소좀은 바람직하게는 생리학적으로 허용되는 용액, 예컨대 완충 염수, 성장 배지, 다양한 수성 배지 등에서 체액으로부터 단리된다.
엑소좀은 새로 수집된 샘플 또는 동결 또는 냉동 보관된 샘플로부터 단리될 수 있다. 일부 양태에서, 엑소좀은 세포 배양 배지로부터 단리될 수 있다. 필수적이지는 않지만, 샘플에서 임의의 잔해물을 제거하기 위해 용적-제외 중합체로 침전시키기 전에 유체 샘플을 정화하면 더 높은 순도의 엑소좀을 얻을 수 있다. 정화 방법으로는 원심분리, 초원심분리, 여과 또는 한외여과가 포함된다. 가장 통상적으로, 엑소좀은 당업계에 잘 알려진 다수의 방법에 의해 단리될 수 있다. 한 가지 바람직한 방법은 체액 또는 세포 배양 상청액으로부터의 분별 원심분리이다. 엑소좀의 예시적인 단리 방법은 문헌(Losche et al., 2004; Mesri and Altieri, 1998; Morel et al., 2004)에 개시되어 있다. 대안적으로, 엑소좀은 문헌(Combes et al., 1997)에 개시된 바와 같이 유세포 분석을 통해 단리될 수 있다.
엑소좀의 단리를 위해 허용되는 한 가지 프로토콜은 종종 상대적으로 저밀도인 엑소좀을 부유시키기 위해 수크로스 밀도 구배 또는 수크로스 쿠션과 조합된 초원심분리를 포함한다. 순차적 분별 원심분리에 의한 엑소좀의 단리는 다른 미세소포 또는 거대분자 복합체와 크기 분포가 겹칠 가능성으로 인해 복잡하다. 또한, 원심분리는 이의 크기에 따라 소포를 분리하는 수단으로 불충분할 수 있다. 그러나, 순차적 원심분리는, 수크로스 구배 초원심분리와 조합될 때, 높은 엑소좀 농축을 제공할 수 있다.
초원심분리 경로에 대한 대안을 사용한 크기에 따른 엑소좀의 분리는 또 다른 선택사항이다. 초원심분리보다 시간이 덜 걸리고 특수 장비를 사용할 필요가 없는 한외여과 절차를 사용한 엑소좀의 성공적인 정제가 보고되었다. 마찬가지로, 하나의 마이크로필터에서 세포, 혈소판 및 세포 잔해물을 제거하고 양압을 사용하여 유체를 구동시키는 두 번째 마이크로필터에서 30nm보다 큰 소포를 포획할 수 있는 상용 키트(엑소미르(EXOMIR™), 비오 사이언티픽(Bioo Scientific))가 이용 가능하다. 그러나, 이 과정에서 엑소좀은 회수되지 않고, 두 번째 마이크로필터에서 포착된 물질에서 RNA 내용물을 직접 추출하여 PCR 분석에 사용할 수 있다. HPLC-기반 프로토콜을 사용하면 잠재적으로 고순도 엑소좀을 얻을 수 있지만, 이러한 과정은 전용 장비가 필요하고 확장이 어렵다. 중요한 문제는 혈액 및 세포 배양 배지 모두 엑소좀과 동일한 크기 범위의 많은 수의 나노입자(일부 비-소포성)를 포함한다는 것이다. 예를 들면, 일부 miRNA는 엑소좀이 아닌 세포외 단백질 복합체 내에 포함될 수 있지만; 프로테아제(예를 들면, 프로테이나제 K)를 사용한 처리는 "엑스트라엑소좀" 단백질에 의한 모든 가능한 오염을 제거하기 위해 수행될 수 있다.
또 다른 양태에서, 암세포 유래 엑소좀은 면역특이적 상호작용(예를 들면, 면역자기 포획)을 포함하는 것과 같이, 엑소좀에 대해 샘플을 농축시키기 위해 일반적으로 사용되는 기술에 의해 포획될 수 있다. 면역자기 세포 분리라고도 알려진 면역자기 포획은 통상적으로 특정 세포 유형에서 발견되는 단백질에 대한 항체를 작은 상자성 비드에 부착하는 것을 포함한다. 항체-코팅된 비드가 혈액과 같은 샘플과 혼합되면, 이는 특정 세포에 부착되어 주변을 둘러싼다. 이어서 샘플을 강한 자기장에 배치하여 비드가 한쪽으로 펠렛화되도록 한다. 혈액을 제거한 후 포획된 세포는 비드와 함께 유지된다. 이러한 일반적인 방법의 많은 변형은 당업계에 잘 알려져 있으며, 엑소좀을 단리하는 데 사용하기에 적합하다. 일례로, 엑소좀은 자기 비드(예를 들면, 알데하이드/설페이트 비드)에 부착될 수 있고, 이어서 항체가 혼합물에 첨가되어 비드에 부착된 엑소좀의 표면상의 에피토프를 인식한다. 암세포 유래 엑소좀에서 발견되는 것으로 알려진 단백질의 예는 ATP-결합 카세트 서브-패밀리 A 구성원 6 (ABCA6), 테트라스파닌-4 (TSPAN4), SLIT 및 NTRK-유사 단백질 4 (SLITRK4), 추정 프로토카드헤린 베타-18(PCDHB18), 골수 세포 표면 항원 CD33 (CD33) 및 글리피칸-1 (GPC1)을 포함한다. 예를 들면, 이들 단백질 중 하나 이상에 대한 항체 또는 압타머를 사용하여 암세포 유래 엑소좀을 단리할 수 있다.
세포에서 발현되는 모든 단백질이 그 세포에 의해 분비되는 엑소좀에서 발견되는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 예를 들면, 칼넥신, GM130 및 LAMP-2는 모두 MCF-7 세포에서 발현되는 단백질이지만 MCF-7 세포에서 분비되는 엑소좀에서는 발견되지 않는다 (Baietti et al., 2012). 또 다른 예로서, 한 연구에서는 190/190 췌관 선암 환자가 건강한 대조군보다 GPC1+ 엑소좀 수치가 더 높았음을 밝혀내었다 (Melo et al., 2015, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되어 있다). 특히 건강한 대조군의 평균 2.3%만이 GPC1+ 엑소좀을 가졌다.
1. 세포 배양으로부터 엑소좀을 수집하기 위한 예시적인 프로토콜
1일에, 10% FBS를 함유하는 배지 중에서 T225 플라스크에 충분한 세포(예를 들면, 약 5백만개의 세포)를 접종하여 다음날 세포가 약 70% 융합될 수 있도록 한다. 2일에, 세포 상의 배지를 흡인하고, PBS로 세포를 2회 세척한 다음 25 내지 30mL 기본 배지(즉, PenStrep 또는 FBS 없음)를 세포에 첨가한다. 세포를 24 내지 48시간 동안 항온배양한다. 48시간 항온배양이 선호되지만, 일부 세포주는 무혈청 배지에 더 민감하므로 항온배양 시간을 24시간으로 줄여야 한다. FBS에는 NanoSight 결과를 크게 왜곡할 수 있는 엑소좀이 포함되어 있다는 점에 유의한다.
3/4일에, 800×g에서 5분 동안 실온에서 배지와 원심분리기를 수집하여 사멸된 세포와 큰 잔해물을 펠렛화한다. 상청액을 새로운 코니칼 튜브로 옮기고 배지를 다시 2000×g에서 10분 동안 원심분리하여 다른 큰 잔해물과 큰 소포를 제거한다. 0.2㎛ 필터를 통해 배지를 통과시킨 다음 튜브당 35mL를 사용하여 초원심분리기 튜브(예를 들면, 25×89mm 벡크만 울트라-클리어(Beckman Ultra-Clear))에 분취한다. 튜브당 배지의 용적이 35mL 미만인 경우, 35mL에 도달하도록 튜브의 나머지 부분을 PBS로 채운다. SW 32 Ti 로터(k-인자 266.7, RCF 최대 133,907)를 사용하여 4℃에서 28,000rpm으로 2 내지 4시간 동안 배지를 초원심분리한다. 약 1인치의 액체가 남을 때까지 상청액을 조심스럽게 흡인한다. 튜브를 기울이고 나머지 매질이 흡인기 피펫에 천천히 들어갈 수 있게 한다. 원하는 경우, 엑소좀 펠렛을 PBS에 재현탁시키고 28,000rpm에서 1 내지 2시간 동안 초원심분리를 반복하여 엑소좀 집단을 추가로 정제할 수 있다.
마지막으로, 210㎕ PBS에서 엑소좀 펠렛을 재현탁시킨다. 각 샘플에 대해 여러 개의 초원심분리기 튜브가 있는 경우, 동일한 210㎕ PBS를 사용하여 각 엑소좀 펠렛을 연속적으로 재현탁시킨다. 각 샘플에 대해, 10㎕를 취하고 990㎕ H2O에 첨가하여 나노입자 추적 분석에 사용한다. 나머지 200㎕ 엑소좀-함유 현탁액을 다운스트림 공정에 사용하거나 즉시 -80℃에 보관한다.
2. 혈청 샘플로부터 엑소좀을 추출하기 위한 예시적인 프로토콜
먼저, 혈청 샘플(또는 기타 체액)을 얼음 상에서 해동시킨다. 이어서, 11mL PBS에 250㎕의 무세포 혈청 샘플을 희석하고, 0.2㎛ 기공 필터를 통해 여과한다. 희석된 샘플을 150,000×g에서 밤새 4℃에서 초원심분리한다. 다음날, 조심스럽게 상청액을 버리고 11mL PBS에서 엑소좀 펠렛을 세척한다. 2시간 동안 4℃에서 150,000×g에서 두 번째 초원심분리를 수행한다. 마지막으로, 상청액을 조심스럽게 버리고 분석을 위해 100㎕ PBS에 엑소좀 펠렛을 재현탁한다.
C. 엑소좀 및 리포좀의 전기천공을 위한 예시적인 프로토콜
1×108개의 엑소좀 (NanoSight 분석으로 측정) 또는 100nm 리포좀 (예를 들면, Encapsula Nano Sciences에서 구입) 및 1㎍의 siRNA (Qiagen) 또는 shRNA를 400㎕의 전기천공 완충액 (1.15mM 인산칼륨, pH 7.2, 25mM 염화칼륨, 21% Optiprep) 중에서 혼합한다. 4mm 큐벳을 사용하여 엑소좀 또는 리포좀을 전기천공한다 (예를 들면, 문헌[Alvarez-Erviti et al., 2011; El-Andaloussi et al., 2012] 참조). 전기천공 후, 엑소좀 또는 리포좀을 프로테아제가 없는 RNAse로 처리한 다음 10× 농축된 RNase 저해제를 첨가한다. 마지막으로, 전술된 바와 같이 초원심분리 방법하에 엑소좀 또는 리포좀을 PBS로 세척한다.
II. 질환의 치료
본 발명의 특정 측면은 세포에서 텔로머라제 활성을 증가시키는 치료제를 발현하거나 포함하는 엑소좀으로 환자를 치료하는 것을 제공한다. 본원에 사용된 "치료제(therapeutic agent)"는 연령-관련 장애 또는 기타 상태의 치료에 유용한 원자, 분자 또는 화합물이다. 치료제의 예는 약물, 화학요법제, 치료 항체 및 항체 단편, 독소, 방사성 동위원소, 효소, 핵산, 뉴클레아제, 호르몬, 면역조절제, 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 유전자 편집 시스템, 킬레이터, 붕소 화합물, 광활성제 및 염료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
단축된 텔로미어와 관련된 유전 질환의 예는 특발성 폐 섬유증, 선천성 각화이상증 및 재생불량성 빈혈을 포함한다. 단축된 텔로미어와 관련된 것으로 알려진 다른 질환은 근이영양증, 죽상 동맥경화증, 고혈압, 심장병, 암, 뇌졸중, 당뇨병, 당뇨병성 궤양, 알츠하이머병, 골다공증, 황반 변성, 면역노화, 심근경색증, 및 혈관성 치매를 포함한다.
엑소좀은 DICER 및 활성 RNA 처리 RISC 복합체를 포함하는 것으로 알려져 있으므로 (전체 내용이 본원에 참조로 포함되어 있는 PCT 공보 WO 2014/152622 참조), 엑소좀 내에서 형질감염된 shRNA는 엑소좀 자체 내에서 RISC-복합체 결합 siRNA로 성숙할 수 있다. 대안적으로, 성숙한(mature) siRNA는 자체적으로 엑소좀 또는 리포좀으로 형질감염(transfection)될 수 있다. 따라서, 예로서, 저해성 RNA는 텔로머라제 활성을 조절하기 위한 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다 (예를 들면, Menin, SIP1, pRB, p38, p53, p73, MKRN1, CHIP, Hsp70, 안드로겐, TGF-베타, Arc1, cAbl, Pinx1, CRM1, POT1, p19/Arf). 임의의 저해성 핵산이 임의의 공급원에 의해 관심 단백질의 검증된 하향조절자(downregulator)인 것으로 밝혀진 경우, 임의의 저해성 핵산이 본 발명의 조성물 및 방법에 적용될 수 있다.
RNAi 설계시에는 siRNA의 특성, 침묵 효과(silencing effect)의 지속성, 및 전달 시스템의 선택과 같은 여러 요인을 고려해야 한다. RNAi 효과를 생성하기 위해, 유기체에 도입되는 siRNA는 통상 엑손 서열을 포함한다. 또한, RNAi 프로세스는 상동성(homology) 의존적이므로, 유전자 특이성을 최대화하는 동시에 상동성이지만 유전자 특이적 서열들 사이의 교차-간섭(cross-interference) 가능성을 최소화하도록, 서열을 신중하게 선택해야 한다. 바람직하게는, siRNA는, siRNA의 서열과 저해 대상 유전자 사이에 80%, 85%, 90%, 95%, 98% 이상의, 또는 심지어 100%의 동일성(identity)을 나타낸다. 표적 유전자와 약 80% 미만으로 동일한 서열은 실질적으로 덜 효과적이다. 따라서, siRNA와 저해 대상 유전자 사이의 상동성이 클수록, 관련 없는 유전자의 발현이 덜 영향을 받을 것이다.
엑소좀은 mRNA 전사 및 단백질 번역을 완료하는 데 필요한 기구(machinery)를 포함하는 것으로 알려져 있기 때문에(전체 내용이 본원에 참조로 포함되어 있는 PCT/US2014/068630 참조), 치료 단백질을 인코딩하는 mRNA 또는 DNA 핵산이 엑소좀으로 형질감염될 수 있다. 대안적으로, 치료 단백질 자체는 엑소좀 내로 전기천공되거나 리포좀 내로 직접 통합될 수 있다. 예시적인 치료 RNA는 텔로머라제 RNA 성분 (TERC)을 포함한다. 예시적인 치료 단백질은 텔로머라제 역전사효소 (TERT (NP_937983.2 또는 NP_001180305.1)), TCAB1, Dyskerin, Gar1, Nhp2, Nop10, RHAU, helicase, UPF1, HSP90, PKC, Shp-2, NFkB p65, TPP1, ATM, DAT, TRF1, TRF2, Rap1, Rif1, TIN2, NBS, MRE17, RAD50, EGF, IGF-1, FGF-2, VEGF, IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-13, IL-15, 및 Akt를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
병든 세포의 세포내 공간으로 도입하는 것이 바람직할 수 있는 단백질의 한 가지 특정 유형은, 세포내 항원에 특이적으로 또는 선택적으로 결합할 수 있는 항체(예를 들면, 모노클로날 항체)이다. 이러한 항체는 세포내 단백질의 기능을 방해하고/하거나 세포내 단백질-단백질 상호작용을 방해할 수 있다. 이러한 모노클로날 항체의 예시적인 표적은 Menin, SIP1, pRB, p38, p53, p73, MKRN1, CHIP, Hsp70, 안드로겐, TGF-beta, Arc1, cAbl, Pinx1, CRM1, POT1, 및 p19/Arf를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 단일클론 항체 이외에도, scFv, Fab 단편, Fab', F(ab')2, Fv, 펩티바디(peptibody), 디아바디, 트리아바디, 또는 미니바디와 같은 이의 임의의 항원 결합 단편이 또한 고려된다. 임의의 이러한 항체 또는 항체 단편은 글리코실화되거나 비글리코실화(aglycosylated)될 수 있다.
엑소좀은 또한 TERT 또는 TERC의 돌연변이와 같은 텔로머라제 복합체의 유전적 결함을 교정하는 CRISPR/Cas 시스템과 같은 유전자 편집 시스템을 포함하도록 조작될 수 있다. 일반적으로, "CRISPR 시스템"은, Cas 유전자, tracr (트랜스-활성화 CRISPR) 서열 (예를 들면 tracrRNA 또는 활성 부분 tracrRNA), tracr-메이트 서열 (내인성 CRISPR 시스템의 맥락에서 "직접 반복" 및 tracrRNA-처리된 부분 직접 반복을 포함함), 가이드 서열 (내인성 CRISPR 시스템과 관련하여 "스페이서"로도 지칭됨), 및/또는 CRISPR 유전자좌(locus)의 다른 서열 및 전사체를 포함하여, CRISPR-관련("Cas") 유전자의 발현에 관여하고 또는 이의 활성을 지시하는 전사체(transcripts) 및 기타 요소를 총칭한다. 일부 측면에서, Cas 뉴클레아제 및 gRNA (표적 서열에 특이적인 crRNA 및 고정 tracrRNA의 융합을 포함함)가 세포 내로 도입된다. 일반적으로, gRNA의 5' 말단에 있는 표적 부위는, 상보적 염기쌍을 사용하여, Cas 뉴클레아제를 표적 부위, 예를 들면 유전자로 표적화한다. 표적 부위는, 통상적으로 NGG 또는 NAG와 같은 프로토스페이서 인접 모티프(protospacer adjacent motif) (PAM) 서열의 바로 5' 위치에 기초하여 선택될 수 있다. 이와 관련하여, gRNA는 표적 DNA 서열에 상응하도록 가이드 RNA의 최초 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 14, 12, 11, 또는 10개의 뉴클레오타이드를 변형함으로써 원하는 서열로 표적화된다. 일반적으로, CRISPR 시스템은 표적 서열 부위에서 CRISPR 복합체의 형성을 촉진하는 요소를 특징으로 한다. 통상적으로, "표적 서열(target sequence)"은 일반적으로 가이드 서열이 상보성을 갖도록 설계된 서열을 지칭하며, 여기서 표적 서열과 가이드 서열 간의 혼성화(hybridization)는 CRISPR 복합체의 형성을 촉진한다. 혼성화를 유발하고 CRISPR 복합체의 형성을 촉진하기에 충분한 상보성이 있는 경우, 완전한 상보성이 반드시 필요한 것은 아니다. 이러한 시스템을 포함하도록 조작된 엑소좀의 CRISPR 시스템은 표적 세포 내부의 게놈 DNA를 편집하는 기능을 할 수 있거나, 상기 시스템은 엑소좀 자체 내부의 DNA를 편집할 수 있다. 유전자 편집 시스템의 전달 수단으로서의 엑소좀의 사용과 관련된 추가의 측면은 미국 출원 62/599,340에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되어 있다.
단백질- 및 핵산-기반 치료제 이외에도, 엑소좀은 단독으로 또는 임의의 단백질- 및 핵산-기반 치료제와 조합하여 소분자 약물을 전달하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 양태에서 사용하기 위해 고려되는 예시적인 소분자 약물은 TA-65 (Harley et al., Rejuvenation Research, 14:45-56, 2011), 에스트로겐, 에리트로포이에틴, 레스베라트롤, 사이클로아스트라제놀 (TAT2), TA-65, TAT153 및 오카다산을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본원에 사용된 용어 "피험자(subject)"는 본 방법이 수행되는 임의의 개인 또는 환자를 나타낸다. 일반적으로 피험자는 인간이지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 피험자는 동물일 수 있다. 따라서 설치류(마우스, 랫트, 햄스터 및 기니피그 포함), 고양이, 개, 토끼, 농장 동물(소, 말, 염소, 양, 돼지 등 포함) 및 영장류(원숭이, 침팬지, 오랑우탄 및 고릴라 포함)와 같은 포유류를 포함한 다른 동물이 피험자의 정의 내에 포함된다.
"치료" 및 "치료하는"은 질환 또는 건강-관련 상태의 치료적 이점을 얻기 위한 목적으로 피험자에 치료제의 투여 또는 적용, 또는 피험자에 대한 시술 또는 양식(modality)의 수행을 나타낸다. 예를 들면, 치료는 카고-운반 엑소좀(cargo-carrying exosome), 화학요법, 면역요법 또는 방사선요법의 적용, 수술의 수행, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 명세서에 걸쳐 사용된 용어 "치료적 이점(therapeutic benefit)" 또는 "치료적으로 효과적인(therapeutically effective)"은 이 상태의 의학적 치료와 관련하여 피험자의 웰빙(well-being)을 촉구하거나 향상시키는 모든 것을 나타낸다. 여기에는 질환의 징후 또는 증상의 빈도 또는 중증도 감소가 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 암 치료는, 예를 들면, 종양 침습성 감소, 암 성장률 감소 또는 전이 예방을 포함할 수 있다. 암 치료는 또한 암에 걸린 피험자의 생존을 연장하는 것을 나타낼 수 있다.
세포에 적용될 때 "접촉된" 및 "노출된"이라는 용어는, 치료제가 표적 세포에 전달되거나 치료제가 표적 세포와 직접 병렬배치(juxtaposition)되는 과정을 설명하기 위해 본원에서 사용된다. 텔로미어 신장(elongation)을 달성하기 위해, 예를 들면, 하나 이상의 제제가 텔로머라제 기능을 향상시키는 데 효과적인 양으로 세포에 전달된다.
치료에 대한 환자의 효과적인 반응 또는 환자의 "반응성(responsiveness)"은 질환 또는 장애에 걸릴 위험이 있거나 이를 앓고 있는 환자에게 부여되는 임상적 또는 치료적 이점을 나타낸다. 이러한 이점에는 세포 또는 생물학적 반응, 완전 반응, 부분 반응, 안정한 질환(진행 또는 재발 없음) 또는 나중에 재발하는 반응이 포함될 수 있다. 치료 결과는 예측하고 모니터링할 수 있고/있거나 이러한 치료로부터 이익을 얻는 환자가 본원에 기재된 방법을 통해 식별되거나 선택될 수 있다.
질환의 치료를 위해, 치료 조성물의 적절한 투여량은 상기 정의된 바와 같이 치료될 질환의 유형, 질환의 중증도 및 경과, 환자의 임상 이력 및 제제에 대한 반응, 및 주치의의 재량에 따라 달라질 것이다. 제제는 한 번에 또는 일련의 치료에 걸쳐 환자에게 적합하게 투여된다.
치료적 및 예방적 방법 및 조성물은 원하는 효과를 달성하는 데 효과적인 조합된 양으로 제공될 수 있다. 조직, 종양 또는 세포는 하나 이상의 제제를 포함하는 하나 이상의 조성물 또는 약리학적 제형(들)과 접촉되거나, 조직, 종양 및/또는 세포를 2개 이상의 별개의 조성물 또는 제형과 접촉시킴으로써 접촉될 수 있다. 또한, 이러한 병용 요법은 화학요법, 방사선요법, 외과적 요법 또는 면역요법과 함께 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
병용 투여는 동일한 투여형으로 2종 이상의 제제의 동시 투여, 별도의 투여형으로의 동시 투여, 및 개별 투여를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 치료 조성물 및 다른 치료제는 동일한 투여형으로 함께 제형화되어 동시에 투여될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 치료 조성물 및 다른 치료제는 동시에 투여될 수 있으며, 여기서 2개 제제는 별개의 제형으로 존재한다. 또 다른 대안에서, 치료제는 바로 다음에 다른 치료제가 투여될 수 있거나 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 별도의 투여 프로토콜에서, 본 발명의 치료 조성물 및 다른 치료제는 몇 분 간격으로, 또는 몇 시간 간격으로, 또는 며칠 간격으로 투여될 수 있다.
III. 약제학적 조성물
치료제를 발현하거나 포함하는 엑소좀은 텔로머라제 활성을 향상시키기 위해 전신 또는 국소 투여될 수 있는 것으로 고려된다. 이는 정맥내, 척수강내 및/또는 복강내 투여될 수 있다. 이는 단독으로 또는 두 번째 약물과 함께 투여될 수 있다.
본 발명이 치료 제제의 특정한 성질에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들면, 이러한 조성물은 생리학적으로 허용되는 액체, 겔, 고체 담체, 희석제 또는 부형제와 함께 제형으로 제공될 수 있다. 이들 치료 제제는, 다른 치료제와 유사한 방식으로 가축과 같은 수의학적 용도 및 사람에서의 임상 용도를 위해 포유동물에 투여될 수 있다. 일반적으로, 치료 효능에 요구되는 투여량은 사용 유형 및 투여 방식 뿐만 아니라 개별 피험자의 특정 요구사항에 따라 달라질 것이다.
임상 적용이 고려되는 경우, 의도된 적용에 적합한 형태로 엑소좀을 포함하는 약제학적 조성물을 제조하는 것이 필요할 수 있다. 일반적으로, 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체에 용해되거나 분산된 유효량의 하나 이상의 엑소좀 및/또는 추가 제제를 포함할 수 있다. "약제학적 또는 약리학적으로 허용되는"이라는 문구는 적절하게 예를 들면 사람과 같은 동물에게 투여될 때 유해하거나 알레르기성이거나 또는 기타 부적절한 반응을 일으키지 않는 분자적 실체 및 조성물을 지칭한다. 본원에 기재된 엑소좀 또는 추가 활성 성분을 포함하는 약제학적 조성물의 제조는 본원에 참조로 포함되어 있는 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Ed., 1990]에 의해 예시된 바와 같이 본 개시내용을 기반으로 당업자에게 공지될 것이다. 또한, 동물(예를 들면, 사람) 투여의 경우, 제제는 FDA 생물학적 표준 사무국에서 요구하는 무균(sterility), 발열성(pyrogenicity), 전반적인 안전성(general safety) 및 순도 표준을 충족해야 함을 이해해야 한다.
추가로, 본 발명의 특정 측면에 따라, 투여에 적합한 조성물은 불활성 희석제와 함께 또는 불활성 희석제 없이 약제학적으로 허용되는 담체로 제공될 수 있다. 본원에서 사용된 "약제학적으로 허용되는 담체"는 임의의 모든 수성 용매 (예를 들면, 물, 알코올성/수성 용액, 에탄올, 염류 용액, 비경구 비히클, 예컨대 염화나트륨, 링거 덱스트로스 등), 비-수성 용액 (예를 들면, 지방, 오일, 폴리올 (예를 들면, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 및 액체 폴리에틸렌 글리콜 등), 식물성유, 및 주사 가능한 유기 에스테르, 예컨대 에틸올레이트), 지질, 리포솜, 분산 매질, 코팅 (예를 들면, 레시틴), 계면활성제, 항산화제, 방부제 (예를 들면, 항균제 또는 항진균제, 항산화제, 킬레이트제, 불활성 가스, 파라벤 (예를 들면, 메틸파라벤, 프로필파라벤), 클로로부탄올, 페놀, 소르브산, 티메로살 또는 이들의 조합), 등장제 (예를 들면, 설탕 및 염화나트륨), 흡수 지연제 (예를 들면, 알루미늄 모노스테아레이트 및 젤라틴), 염, 약물, 약물 안정제, 겔, 수지, 충전제, 결합제, 부형제, 붕해제, 윤활제, 감미제, 향미제, 염료, 유체 및 영양 보충제, 당업자에게 알려진 바와 같은 유사한 재료 및 이들의 조합을 포함한다. 담체는 동화될 수 있어야 하며, 액체, 반고체, 즉 페이스트 또는 고체 담체를 포함한다. 또한, 원하는 경우, 조성물은 습윤제 또는 유화제, 안정화제 또는 pH 완충제와 같은 보조 물질을 소량 함유할 수 있다. 약제학적 조성물의 다양한 성분의 pH 및 정확한 농도는 잘 알려진 매개변수에 따라 조정된다. 적절한 유동성(fluidity)은, 예를 들면, 레시틴과 같은 코팅의 사용, 분산의 경우 필요한 입자 크기의 유지, 및 계면활성제의 사용에 의해 유지될 수 있다.
약제학적으로 허용되는 담체는 특히 사람으로의 투여를 위해 제형화되지만, 특정 양태에서 사람이 아닌 동물로의 투여를 위해 제형화되지만 (예를 들면, 정부 규정으로 인해) 사람으로의 투여는 허용되지 않는 약제학적으로 허용되는 담체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 임의의 통상적인 담체가 활성 성분과 양립할 수 없는 경우를 제외하고는 (예를 들면, 수령자에게 또는 그 안에 함유된 조성물의 치료 효과에 유해함), 치료 또는 약제학적 조성물에서의 이의 사용이 고려된다. 본 발명의 특정 측면에 따라, 조성물은 임의의 편리하고 실용적인 방식으로, 즉 용액, 현탁액, 유화, 혼합물, 캡슐화, 흡수 등에 의해 담체와 조합된다. 이러한 절차는 당업자에게 일상적이다.
본 발명의 특정 양태는 고체, 액체 또는 에어로졸 형태로 투여되어야 하는지 여부, 및 주사와 같은 투여 경로에 대해 멸균될 필요가 있는지 여부에 따라 상이한 유형의 담체를 포함할 수 있다. 조성물은, 정맥내, 피내, 경피, 척수강내, 동맥내, 복강내, 비강내, 질내, 직장내, 근육내, 피하, 점막, 경구, 국소, 국부적으로, 흡입 (예를 들면, 에어로졸 흡입), 주사, 주입, 연속 주입에 의해, 국소 관류 배씽(localized perfusion bathing) 표적 세포에 의해 직접적으로, 카테터를 통해, 세척(lavage)을 통해, 지질 조성물 (예를 들면, 리포좀) 중에서, 또는 다른 방법에 의해 또는 당업자에게 공지된 전술한 것의 임의의 조합에 의해 (예를 들면, 본원에 참조로 포함되어 있는 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Ed., 1990] 참조) 투여될 수 있다.
엑소좀은 비경구 투여용으로 제형화될 수 있으며, 예를 들면 정맥내, 근육내, 피하 또는 심지어 복강내 경로를 통한 주사용으로 제형화될 수 있다. 통상적으로, 이러한 조성물은 액체 용액 또는 현탁액으로 제조될 수 있으며; 주사 전에 액체를 첨가하여 용액 또는 현탁액을 제조하는 데 사용하기에 적합한 고체 형태도 제조할 수 있으며; 제제는 또한 에멀젼화될 수 있다.
주사용으로 적합한 약제학적 형태는 멸균 수용액 또는 분산액; 참기름, 땅콩유 또는 수성 프로필렌 글리콜을 포함하는 제형; 및 멸균 주사 용액 또는 분산액의 즉석 제조를 위한 멸균 분말을 포함한다. 모든 경우에, 이러한 형태는 멸균되어야 하며, 용이하게 주사될 수 있을 정도로 액체여야 한다. 또한, 제조 및 보관 조건하에 안정해야 하며 박테리아 및 곰팡이와 같은 미생물의 오염 작용에 대해 보존되어야 한다.
제형화시, 용액은 투여 제제와 양립 가능한 방식으로 치료적으로 효과적인 양으로 투여될 것이다. 제형은, 주사용 용액과 같은 비경구 투여용 제형, 또는 폐로의 전달을 위한 에어로졸, 또는 약물 방출 캡슐 등과 같은 소화 투여용 제형과 같은 다양한 투여형으로 용이하게 투여된다.
용어 "단위 용량(unit dose)" 또는 "투여량(dosage)"은 피험자에서 사용하기에 적합한 물리적으로 분리된 단위를 지칭하며, 각 단위는 이의 투여, 즉, 적절한 경로 및 치료 요법과 관련하여 위에서 논의된 원하는 반응을 생성하도록 계산된 소정량의 치료학적 조성물을 함유한다. 투여될 양은 치료 횟수와 단위 용량 둘 다에 따라 원하는 효과에 따라 다르다. 환자 또는 피험자에 투여되는 본 발명의 조성물의 실제 투여량은 피험자의 체중, 연령, 건강 및 성별과 같은 신체적 및 생리학적 인자, 치료되는 질환의 유형, 질환 침투의 정도, 이전의 또는 동시발생하는 치료적 중재, 환자의 특발성, 투여 경로, 특정 치료 물질의 효능, 안정성 및 독성에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 용량은, 1회 투여당 약 1㎍/kg/체중 내지 약 1000mg/kg/체중 (이러한 범위는 중간 용량을 포함한다) 또는 그 이상, 및 그 안에서 유추할 수 있는 임의의 범위를 포함할 수도 있다. 본원에 열거된 숫자들로부터 유추할 수 있는 범위의 비제한적 예에서, 약 5㎍/kg/체중 내지 약 100mg/kg/체중, 약 5㎍/kg/체중 내지 약 500mg/kg/체중 등의 범위가 투여될 수 있다. 또 다른 예로서, 용량은, 1회 투여당 약 10억 내지 약 5000억개의 엑소좀 (이러한 범위는 중간 용량을 포함한다) 또는 그 이상, 및 그 안에서 유추할 수 있는 임의의 범위를 포함할 수도 있다. 본원에 열거된 숫자들로부터 유추할 수 있는 범위의 비제한적 예에서, 약 10억개의 엑소좀 내지 약 5000억개의 엑소좀, 약 50억개의 엑소좀 내지 약 2500억개의 엑소좀 등의 범위가 투여될 수 있다. 일례에서, 용량은, 5mL 체적 중에 약 1500억개의 엑소좀을 포함할 수 있고, 이러한 용량은 체중이 70kg인 사람 환자에게 투여될 수 있다. 투여를 담당하는 의사는 어떠한 경우에도 조성물의 활성 성분(들)의 농도 및 개별 피험자에 대한 적절한 용량(들)을 결정할 것이다.
동물 환자에게 투여되는 조성물의 실제 투여량은 체중과 같은 신체적 및 생리학적 인자, 병태의 중증도, 치료되는 질환의 유형, 이전의 또는 동시발생하는 치료적 중재, 환자의 특발성, 및 투여 경로에 의해 결정될 수 있다. 투여량 및 투여 경로에 따라, 바람직한 투여량 및/또는 유효량의 투여 횟수는 피험자의 반응에 따라 달라질 수 있다. 투여를 담당하는 의사는 어떠한 경우에도 조성물의 활성 성분(들)의 농도 및 개별 피험자에 대한 적절한 용량(들)을 결정할 것이다.
특정 양태에서, 약제학적 조성물은, 예를 들면, 활성 화합물을 약 0.1% 이상 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 활성 화합물은 단위 중량의 약 2% 내지 약 75%, 또는 예를 들면 약 25% 내지 약 60%, 및 그 안에서 유추할 수 있는 임의의 범위를 포함할 수 있다. 물론, 각각의 치료학적으로 유용한 조성물 중의 활성 화합물(들)의 양은 상기 화합물의 임의의 주어진 단위 용량 내에서 적합한 투여량이 수득되는 방식으로 제조될 수 있다. 용해도, 생체이용률, 생물학적 반감기, 투여 경로, 제품 저장 수명, 및 기타 약리학적 고려사항과 같은 인자가, 그 자체로, 이러한 약제학적 제형을 제조하는 기술 분야의 당업자에 의해 고려될 것이며, 다양한 복용량 및 치료 요법이 바람직할 수 있다.
다른 비제한적 예에서, 용량은, 1회 투여당 약 1 마이크로그램/kg/체중, 약 5 마이크로그램/kg/체중, 약 10 마이크로그램/kg/체중, 약 50 마이크로그램/kg/체중, 약 100 마이크로그램/kg/체중, 약 200 마이크로그램/kg/체중, 약 350 마이크로그램/kg/체중, 약 500 마이크로그램/kg/체중, 약 1 밀리그램/kg/체중, 약 5 밀리그램/kg/체중, 약 10 밀리그램/kg/체중, 약 50 밀리그램/kg/체중, 약 100 밀리그램/kg/체중, 약 200 밀리그램/kg/체중, 약 350 밀리그램/kg/체중, 약 500 밀리그램/kg/체중에서부터, 약 1000 밀리그램/kg/체중까지 또는 그 이상, 및 그 안에서 유추할 수 있는 임의의 범위를 포함할 수도 있다. 본원에 열거된 숫자들로부터 유추할 수 있는 범위의 비제한적 예에서, 전술된 수치를 근거로 하여, 약 5 밀리그램/kg/체중 내지 약 100 밀리그램/kg/체중, 약 5 마이크로그램/kg/체중 내지 약 500 밀리그램/kg/체중 등의 범위가 투여될 수 있다.
IV. 엑소좀 카고
A. 헥산 및 벡터
본 발명의 특정 측면에서, 치료 단백질 또는 항체를 인코딩하는 핵산 서열이 개시될 수 있다. 사용되는 발현 시스템에 따라, 핵산 서열은 통상적인 방법에 근거하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 각각의 유전자 또는 이의 변이체는 특정 시스템에서의 발현을 위해 최적화된 코돈(codon)일 수 있다. 각종 벡터를 사용하여 관심 단백질을 발현할 수도 있다. 예시적인 벡터는 플라스미드 벡터, 바이러스 벡터, 전이인자(transposon), 또는 리포솜 기반 벡터를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
B. 재조합 단백질
일부 양태는 예를 들면 치료 항체와 같은 재조합 단백질 및 폴리펩타이드에 관한 것이다. 일부 측면에서, 치료 항체는 세포내 단백질에 특이적으로 또는 선택적으로 결합하는 항체일 수 있다. 추가 측면에서, 단백질 또는 폴리펩타이드는 혈청 안정성을 증가시키기 위해 변형될 수 있다. 따라서, 본 출원이 "변형된 단백질" 또는 "변형된 폴리펩타이드"의 기능 또는 활성을 언급할 때, 당업자는, 예를 들면 이것이 변형되지 않은 단백질 또는 폴리펩타이드에 비해 추가의 이점을 갖는 단백질 또는 폴리펩타이드를 포함함을 이해할 것이다. "변형된 단백질"에 관한 양태는 "변형된 폴리펩타이드"와 관련하여 구현될 수 있으며 그 반대도 성립될 수 있다는 것이 구체적으로 고려된다.
본원에서 사용된, 단백질 또는 펩타이드는 일반적으로 유전자로부터 번역된 전장 서열까지 약 200개 이상의 아미노산의 단백질; 약 100개 이상의 아미노산의 폴리펩타이드; 및/또는 약 3 내지 약 100개 아미노산의 펩타이드를 지칭하지만 이에 한정되지 않는다. 편의상, "단백질", "폴리펩타이드" 및 "펩타이드"라는 용어는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다.
본원에서 사용된 "아미노산 잔기"는 임의의 천연 발생 아미노산, 임의의 아미노산 유도체, 또는 당업계에 공지된 임의의 아미노산 모방체를 지칭한다. 특정 양태에서, 단백질 또는 펩타이드의 잔기는 아미노산 잔기의 서열을 방해하는 어떠한 비-아미노산도 없이 순차적이다. 다른 양태에서, 서열은 하나 이상의 비-아미노산 모이어티를 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 단백질 또는 펩타이드의 잔기의 서열은 하나 이상의 비-아미노산 부분에 의해 방해될 수 있다.
따라서, 용어 "단백질 또는 펩타이드"는 자연 발생 단백질에서 발견되는 20개의 공통 아미노산 중 적어도 하나, 또는 적어도 하나의 변형되거나 특이한 아미노산을 포함하는 아미노산 서열을 포함한다.
C. 저해성 RNA
siRNA (예를 들면 siNA)는 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들면, siRNA 및 이중 가닥 RNA는 미국 특허 6,506,559 및 6,573,099 및 미국 특허 출원 2003/0051263, 2003/0055020, 2004/0265839, 2002/0168707, 2003/0159161, 및 2004/0064842에 개시되어 있으며 이들은 모두 전체 내용이 본원에 참조로 포함되어 있다.
siRNA 내에서, 핵산의 성분들은 동일한 유형이거나 전체적으로 균질할 필요는 없다 (예를 들면, siRNA는 뉴클레오타이드 및 핵산 또는 뉴클레오타이드 유사체를 포함할 수 있다). 통상적으로, siRNA는 이중 가닥 구조를 형성하며; 이중 가닥 구조는 부분적으로 또는 완전히 상보적인 2개의 별개의 핵산으로 인해 발생할 수 있다. 본 발명의 특정 양태에서, siRNA는 단일 핵산 (폴리뉴클레오타이드) 또는 핵산 유사체만을 포함할 수 있으며, 그 자체로 상보성(예를 들면, 헤어핀 루프(hairpin loop)의 형성)에 의해 이중 가닥 구조를 형성할 수 있다. siRNA의 이중 가닥 구조는 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500개 또는 그 이상의 (이 범위 내의 모든 것을 포함하는) 인접 핵염기를 포함할 수 있다. siRNA는 17 내지 35의 인접 핵염기, 보다 바람직하게는 18 내지 30개의 인접 핵염기, 보다 바람직하게는 19 내지 25개의 핵염기, 보다 바람직하게는 20 내지 23개의 인접 핵염기, 또는 20 내지 22개의 인접 핵염기, 또는 21의 인접 핵염기를 포함할 수 있으며, 이는 상보적인 헥산 (이는 일한 핵산 또는 별도의 상보적인 핵산의 다른 부분일 수 있다)과 혼성화되어 이중 가닥 구조를 형성한다.
본 발명의 방법을 실행하는데 유용한 본 발명의제제는 siRNA를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 통상적으로, 본원에서 작은 간섭(small interfering RNA) RNA(siRNA)로 대안적으로 지칭될 수 있는 이중 가닥 RNA (dsRNA)의 도입은, RNA 간섭 또는 RNAi라고 하는 현상인 강력하고 특이적인 유전자 침묵을 유도한다. RNA 간섭은 "공동억제(cosuppression)", "전사 후 유전자 침묵(post-transcriptional gene silencing)", "감각 억제(sense suppression)" 및 "진압(quelling)"으로 언급된다. RNAi는 특정 유전자의 활성을 제거(knocking out)하는 수단을 제공하므로 매력적인 생명공학적 도구이다.
RNAi 설계시에는 siRNA의 특성, 침묵 효과의 지속성, 및 전달 시스템의 선택과 같은 여러 요인을 고려해야 한다. RNAi 효과를 생성하기 위해, 유기체에 도입되는 siRNA는 통상 엑손 서열을 포함한다. 또한, RNAi 프로세스는 상동성 의존적이므로, 유전자 특이성을 최대화하는 동시에 상동성이지만 유전자 특이적 서열들 사이의 교차-간섭 가능성을 최소화하도록, 서열을 신중하게 선택해야 한다. 바람직하게는, siRNA는, siRNA의 서열과 저해 대상 유전자 사이에 80%, 85%, 90%, 95%, 98% 이상의, 또는 심지어 100%의 동일성을 나타낸다. 표적 유전자와 약 80% 미만으로 동일한 서열은 실질적으로 덜 효과적이다. 따라서, siRNA와 저해 대상 유전자 사이의 상동성이 클수록, 관련 없는 유전자의 발현이 덜 영향을 받을 것이다.
또한, siRNA의 크기는 중요한 고려사항이다. 일부 양태에서, 본 발명은 적어도 약 19 내지 25개의 뉴클레오타이드를 포함하고 유전자 발현을 조절할 수 있는 siRNA 분자에 관한 것이다. 본 발명의 맥락에서, siRNA는 바람직하게는 길이가 500, 200, 100, 50, 또는 25개 미만인 뉴클레오타이드이다. 보다 바람직하게는, siRNA는 약 19개의 뉴클레오타이드 내지 약 25개의 뉴클레오타이드 길이이다.
표적 유전자는, 일반적으로, 폴리펩타이드를 인코딩하는 영역을 포함하는 폴리뉴클레오타이드, 또는 폴리펩타이드의 발현에 중요한 복제, 전사 또는 번역 또는 기타 과정을 조절하며 폴리뉴클레오타이드 영역, 또는 폴리펩타이드를 인코딩하는 영역과 발현을 조절하는 여기에 작동 가능하게 연결된 영역 둘 다를 포함하는 폴리뉴클레오타이드를 의미한다. 세포에서 발현되는 모든 유전자를 표적으로 삼을 수 있다. 바람직하게는, 표적 유전자는, 질환에 중요한 또는 연구 대상으로서 특히 관심 있는 세포 활성의 진행에 관여하거나 관련되어 있는 것이다.
siRNA는 상업적 공급원, 천연 공급원으로부터 수득될 수 있거나, 또는 당업자에게 널리 공지된 다수의 기술들 중 임의의 것을 사용하여 합성될 수 있다. 예를 들면, 미리 설계된 siRNA의 하나의 상업적 소스는 Ambion® (미국 텍사스주 오스틴)이다. 다른 하나는 Qiagen® (미국 캘리포니아주 발렌시아)이다. 본 발명의 조성물 및 방법에 적용될 수 있는 저해성 헥산은 관심 단백질의 검증된 하향조절자인 것으로 임의의 공급원에 의해 입증된 임의의 핵산 서열일 수 있다. 과도한 실험 없이 그리고 본 발명의 개시내용을 사용하여, 추가의 siRNA가 본 발명의 방법을 실행하기 위해 설계되고 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
siRNA는 또한 하나 이상의 뉴클레오타이드의 변경(alteration)을 포함할 수 있다. 이러한 변경은 19개 내지 25개의 뉴클레오타이드 RNA의 말단(들)에서 또는 내부에서 (RNA의 하나 이상의 뉴클레오타이드에서) 비-뉴클레오타이드 물질을 추가하는 것을 포함할 수 있다. 특정 측면에서, RNA 분자는 3'-하이드록실 기를 함유한다. 또한, 본 발명의 RNA 분자 내의 뉴클레오타이드는, 비-천연 뉴클레오타이드 또는 데옥시리보뉴클레오타이드를 포함하는 비-표준 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 이중 가닥 올리고뉴클레오타이드는 변형된 골격, 예를 들면 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트, 또는 당업계에 공지된 다른 변형된 골격을 함유할 수 있거나, 비-천연 뉴클레오사이드 연결부(linkage)를 함유할 수 있다. siRNA의 추가 변형 (예를 들면, 2'-O-메틸 리보뉴클레오타이드, 2'-데옥시-2'-플루오로 리보뉴클레오타이드, "보편 염기(universal base)" 뉴클레오타이드, 5-C-메틸 뉴클레오타이드, 하나 이상의 포스포로티오에이트 뉴클레오타이드 연결부, 및 역전된 데옥시염기성 잔기 통합)은 미국 출원 공개 2004/0019001 및 미국 특허 6,673,611 (이들은 각각 전체 내용이 참조로 포함되어 있다)에서 찾을 수 있다. 집합적으로, 전술된 모든 변형된 핵산 또는 RNA는 변형된 siRNA로 지칭된다.
D. 유전자 편집 시스템
일반적으로, "CRISPR 시스템"은 Cas 유전자, tracr (트랜스-활성화 CRISPR) 서열 (예를 들면 tracrRNA 또는 활성 부분 tracrRNA), tracr-메이트(tracr-mate) 서열 (내인성 CRISPR 시스템의 맥락에서 "직접 반복부" 및 tracrRNA-처리된 부분 직접 반복부를 포함함), 가이드 서열 (내인성 CRISPR 시스템의 맥락에서 "스페이서"로도 지칭됨), 및/또는 CRISPR 유전자좌로부터의 다른 서열 및 전사체를 포함하여, CRISPR-연관된 ("Cas") 유전자의 활성을 지시하거나 이의 발현에 관여하는 전사체 및 기타 요소들을 집합적으로 지칭한다.
CRISPR/Cas 뉴클레아제 또는 CRISPR/Cas 뉴클레아제 시스템은 DNA에 서열-특이적으로 결합하는 비-코딩(non-coding) RNA 분자 (가이드) RNA, 및 뉴클레아제 기능성 (예를 들면, 2개의 뉴클레아제 도메인)을 갖는 Cas 단백질 (예를 들면, Cas9)을 포함할 수 있다. CRISPR 시스템의 하나 이상의 요소(element)는 I형, II형, 또는 III형 CRISPR 시스템으로부터 유도될 수 있으며, 예를 들면 화농성 연쇄상구균(Streptococcus pyogenes)과 같은 내인성 CRISPR 시스템을 포함하는 특정 유기체로부터 유도될 수 있다.
일부 측면에서, Cas 뉴클레아제 및 gRNA (표적 서열에 대해 특이적인 crRNA 및 고정 tracrRNA의 융합을 포함함)가 세포 내로 도입된다. 일반적으로, gRNA의 5' 말단에 있는 표적 부위는, 상보적 염기쌍을 사용하여 Cas 뉴클레아제를 표적 부위, 예를 들면 유전자로 표적화한다. 표적 부위는 통상적으로 NGG 또는 NAG와 같은 프로토스페이서 인접 모티프(protospacer adjacent motif) (PAM) 서열의 바로 5' 위치에 근거하여 선택될 수 있다. 이와 관련하여, gRNA는, 표적 DNA 서열에 상응하도록 가이드 RNA의 최초의 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 14, 12, 11, 또는 10개의 뉴클레오타이드를 변형함으로써 원하는 서열로 표적화된다. 일반적으로, CRISPR 시스템은 표적 서열 부위에서 CRISPR 복합체의 형성을 촉진하는 요소를 특징으로 한다. 통상적으로, "표적 서열(target sequence)"은 일반적으로 표적 서열과 가이드 서열간의 혼성화가 CRISPR 복합체의 형성을 촉진시키는, 가이드 서열이 상보성(complementarity)을 갖도록 설계된 서열을 지칭한다. 완전한 상보성이 반드시 필요한 것은 아니며, 단, 혼성화를 유발하고 CRISPR 복합체의 형성을 촉진하기에 충분한 상보성이 존재한다.
CRISPR 시스템은 표적 부위에서 이중 가닥 파손(double stranded break) (DSB)을 유도할 수 있고, 이어서 본원에 논의된 바와 같은 파괴(disruption)가 뒤따를 수 있다. 다른 양태에서, "니카제(nickase)"로 간주되는 Cas9 변이체는 표적 부위에서 단일 가닥에 흠집을 내는 데(nicked) 사용된다. 쌍을 이루는 니카제는, 예를 들면, 흡집(nick)이 동시에 도입될 때 5' 돌출부(overhang)가 도입되도록 서열들을 표적화하는 상이한 gRNA들의 쌍에 의해 각각 지시되는 특이성을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 촉매적으로 불활성인 Cas9는 유전자 발현에 영향을 끼치기 위해 전사 억제인자(repressor) 또는 활성제(activator)와 같은 이종 이펙터 도메인에 융합된다.
표적 서열은 DNA 또는 RNA 폴리뉴클레오타이드와 같은 임의의 폴리뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 표적 서열은 세포의 소기관 내와 같이 세포의 핵 또는 세포질에 위치할 수 있다. 일반적으로, 표적 서열을 포함하는 표적화된 유전자좌로의 재조합에 사용될 수 있는 서열 또는 주형(template)은 "편집 주형(editing template)" 또는 "편집 폴리뉴클레오타이드" 또는 "편집 서열"로 지칭된다. 일부 측면에서, 외인성 주형 폴리뉴클레오타이드는 편집 주형으로 지칭될 수 있다. 일부 측면에서, 재조합은 상동 재조합이다.
통상적으로, 내인성 CRISPR 시스템의 맥락에서, CRISPR 복합체 (표적 서열에 혼성화되고 하나 이상의 Cas 단백질과 복합체화된 가이드 서열을 포함함)의 형성으로 인해, (예를 들면 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50개, 또는 그 이상의 염기쌍 내에) 표적 서열에 또는 표적 서열 가까이에 가닥(strand)들 중 하나 또는 둘 다가 절단(cleavage)된다. 또한, 야생형 tracr 서열의 전부 또는 일부 (예를 들면 약 20, 26, 32, 45, 48, 54, 63, 67, 85개, 또는 그 이상의 뉴클레오타이드의 야생형 tracr 서열)를 포함하거나 이들로 이루어진 tracr 서열은, 예를 들면, tracr 서열의 적어도 일부를 따라, 가이드 서열에 작동 가능하게 연결된 tracr 메이트 서열의 전부 또는 일부에 대한 혼성화에 의해, CRISPR 복합체의 일부를 형성할 수 있다. tracr 서열은, tracr 메이트 서열에 대해 혼성화하고 CRISPR 복합체의 형성에 참여하기에 충분한 상보성을 가지며, 예컨대, 최적으로 정렬되는 경우 tracr 메이트 서열의 길이를 따라 서열 상보성의 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 또는 99%를 갖는다.
CRISPR 시스템의 하나 이상의 요소의 발현을 구동하는 하나 이상의 벡터는, CRISPR 시스템의 요소의 발현이 하나 이상의 표적 부위에서 CRISPR 복합체의 형성을 지시하도록 세포 내로 도입될 수 있다. 이들 요소는 또한 단백질 및/또는 RNA로 세포에 전달할 수 있다. 예를 들면, Cas 효소, tracr-메이트 서열에 연결된 가이드 서열, 및 tracr 서열은 각각 별도의 벡터 상에 별도의 조절 요소에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로, 동일하거나 상이한 조절 요소로부터 발현된 요소들 중 2개 이상이 단일 벡터에서 조합될 수 있으며, 하나 이상의 추가의 벡터는 제1 벡터에 포함되지 않은 CRISPR 시스템의 임의의 요소를 제공한다. 벡터는 제한 엔도뉴클레아제 인식 서열("클로닝 부위(cloning site)"로도 지칭됨)과 같은 하나 이상의 삽입 부위를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 하나 이상의 삽입 부위는 하나 이상의 벡터의 하나 이상의 서열 요소의 업스트림(upstream) 및/또는 다운스트림(downstream)에 위치한다. 다수의 상이한 가이드 서열이 사용될 때, 단일 발현 구축물은 세포 내의 다수의 상이한 상응하는 표적 서열들에 대한 CRISPR 활성을 표적화하기 위해 사용될 수 있다.
벡터는 Cas 단백질과 같은 CRISPR 효소를 인코딩하는 효소-코딩(enzyme-coding) 서열에 작동 가능하게 연결된 조절 요소를 포함할 수 있다. Cas 단백질의 비제한적인 예는 Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas6, Cas7, Cas8, Cas9 (Csn1 및 Csx12로도 알려짐), Cas10, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1, Cse2, Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1, Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csfl, Csf2, Csf3, Csf4, 이들의 상동체, 또는 이들의 변형된 버전을 포함한다. 이들 효소는 알려져 있으며, 예를 들면, S. pyogenes Cas9 단백질의 아미노산 서열은 수탁 번호 Q99ZW2 하에 SwissProt 데이터베이스에서 찾을 수 있다.
CRISPR 효소는 (예를 들면, S. pyogenes 또는 S. pneumonia로부터의) Cas9일 수 있다. CRISPR 효소는 표적 서열 내 및/또는 표적 서열의 상보체 내와 같은 표적 서열의 위치에서 가닥들 중의 하나 또는 둘 다를 지칭할 수 있다. 벡터는, 돌연변이된 CRISPR 효소가 표적 서열을 함유하는 표적 폴리뉴클레오타이드의 가닥들 중 하나 또는 둘 다를 절단하는 능력이 부족하도록, 상응하는 야생형 효소에 대해 돌연변이된 CRISPR 효소를 인코딩할 수 있다. 예를 들면, S. pyogenes으로부터의 Cas9의 RuvC I 촉매 도메인에서의 아스파르테이트에서 알라닌으로의 치환(D10A)은, 가닥들을 둘 다 절단하는 뉴클레아제로부터 Cas9를 니카제로 전환한다 (단일 가닥 절단). 일부 양태에서, Cas9 니카제는, DNA 표적의 센스(sense) 및 안티센스(antisense) 가닥을 각각 표적화하는 가이드 서열(들), 예를 들면 2개의 가이드 서열과 조합하여 사용될 수 있다. 이러한 조합을 사용하면 가닥들 둘 다에 흠집이 생겨(nicked) NHEJ 또는 HDR을 유도하는 데 사용할 수 있다.
일부 양태에서, CRISPR 효소를 인코딩하는 효소 코딩(coding) 서열은 진핵 세포와 같은 특정 세포에서의 발현을 위해 최적화된 코돈이다. 진핵 세포는 사람, 마우스, 래트, 토끼, 개, 또는 사람 이외의 영장류를 포함하지만 이에 한정되지 않는 포유동물과 같은 특정 유기체의 세포이거나 이들 세포로부터 유래될 수 있다. 일반적으로, 코돈 최적화는, 천연 아미노산 서열을 유지하면서, 천연 서열의 적어도 하나의 코돈을 해당 숙주 세포의 유전자에서 보다 빈번하게 또는 가장 빈번하게 사용되는 코돈으로 대체함으로써, 관심 숙주 세포에서의 발현을 향상시키기 위해, 핵산 서열을 변형시키는 과정을 의미한다. 다양한 종은 특정 아미노산의 특정 코돈에 대해 특정한 편향(bias)을 나타낸다. 코돈 편향(유기체들간의 코돈 사용의 차이)은 종종 메신저 RNA (mRNA)의 번역 효율성(efficiency)과 상관관계가 있으며, 이는, 무엇보다도 번역되는 코돈의 특성과 특정한 전달 RNA (tRNA) 분자의 가용성(availability)에 의존하는 것으로 여겨진다. 세포 중의 선택된 tRNA의 우위성은 일반적으로 펩타이드 합성에서 가장 빈번하게 사용되는 코돈을 반영한 것이다. 따라서, 유전자는 코돈 최적화에 근거하여 주어진 유기체에서의 최적의 유전자 발현을 위해 맞춤화될 수 있다.
일반적으로, 가이드 서열은, 표적 서열과 혼성화하고 표적 서열에 대한 CRISPR 복합체의 서열-특이적 결합을 지시하기 위해 표적 폴리뉴클레오타이드 서열과의 충분한 상보성을 갖는 임의의 폴리뉴클레오타이드 서열이다. 일부 양태에서, 적절한 정렬 알고리즘을 사용하여 최적으로 정렬될 때 가이드 서열과 이의 상응하는 표적 서열 사이의 상보성 정도는 약 50%, 60%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97.5%, 99%, 또는 그 이상이다.
최적의 정렬은 서열을 정렬하기 위한 임의의 적절한 알고리즘을 사용하여 결정될 수 있으며, 이의 비제한적인 예는 Smith-Waterman 알고리즘, Needleman-Wunsch 알고리즘, Burrows-Wheeler Transform에 기반한 알고리즘 (예를 들면 the Burrows Wheeler Aligner), Clustal W, Clustal X, BLAT, Novoalign (Novocraft Technologies, ELAND (Illumina, 미국 캘리포니아주 샌 디에이고), SOAP (soap.genomics.org.cn에서 입수 가능), 및 Maq (maq.sourceforge.net에서 입수 가능)을 포함한다.
CRISPR 효소는 하나 이상의 이종 단백질 도메인을 포함하는 융합 단백질의 일부일 수 있다. CRISPR 효소 융합 단백질은 임의의 추가 단백질 서열, 및 임의로 임의의 2개 도메인 사이의 링커 서열(linker sequence)을 포함할 수 있다. CRISPR 효소에 융합될 수 있는 단백질 도메인의 예는 에피토프 태그(epitope tag), 리포터 유전자 서열, 및 하기 활성 중 하나 이상을 갖는 단백질 도메인을 포함하지만 이에 한정되지 않는다: 메틸라제 활성, 데메틸라제 활성, 전사 활성화 활성, 전사 억제(repression) 활성, 전사 방출 인자 활성, 히스톤 변형 활성, RNA 절단 활성 및 핵산 결합 활성. 에피토프 태그의 비제한적인 예는 히스티딘 (His) 태그, V5 태그, FLAG 태그, 인플루엔자 혈구응집소(hemagglutinin) (HA) 태그, Myc 태그, VSV-G 태그, 및 티오레독신 (Trx) 태그를 포함한다. 리포터 유전자의 예는 글루타티온-5-트랜스퍼라제 (GST), 홀스래디시 퍼옥시다제(horseradish peroxidase) (HRP), 클로람페니콜 아세틸트랜스퍼라제(chloramphenicol acetyltransferase) (CAT) 베타 갈락토시다아제, 베타-글루쿠로니다제, 루시페라제, 녹색 형광 단백질(green fluorescent protein) (GFP), HcRed, DsRed, 청록색 형광 단백질(cyan fluorescent protein) (CFP), 황색 형광 단백질(yellow fluorescent protein) (YFP), 및 청색 형광 단백질(blue fluorescent protein) (BFP)을 포함한 자가형광(autofluorescent) 단백질을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. CRISPR 효소는 말토오스 결합 단백질(MBP), S-태그, Lex A DNA 결합 도메인 (DBD) 융합, GAL4A DNA 결합 도메인 융합, 및 단순 포진 바이러스(herpes simplex virus) (HSV) BP16 단백질 융합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 세포 분자에 결합하거나 DNA 분자에 결합하는 단백질 또는 단백질 단편을 인코딩하는 유전자 서열에 융합될 수 있다. CRISPR 효소를 포함하는 융합 단백질의 일부를 형성할 수 있는 추가의 도메인은 본원에 참조로 포함되어 있는 US 2011005950에 개시되어 있다.
V. 키트 및 진단법
본 발명의 다양한 측면에서, 체액 또는 조직 배양 배지에서 엑소좀을 정제하는 데 필요한 구성성분을 함유하는 키트가 구상된다. 다른 측면에서, 엑소좀을 단리하고 이를 치료 헥산, 치료 단백질, 또는 저해성 RNA와 함께 전달하는 데 필요한 고성성분을 함유하는 키트가 구상된다. 키트는 이러한 성분 중 어느 것을 함유하는 하나 이상의 밀봉된 바이알을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 키트는 또한 에펜도르프 튜브, 검정 플레이트, 주사기, 병 또는 튜브와 같은 키트의 구성 요소와 반응하지 않을 용기인 적절한 용기 수단을 포함할 수 있다. 용기는 플라스틱 또는 유리와 같은 멸균 가능한 재료로 만들어질 수 있다. 키트는 본원에 기재된 방법의 절차 단계를 개괄적으로 설명하는 지침서를 추가로 포함할 수 있으며, 본원에 기재되거나 당업자에게 알려진 것과 실질적으로 동일한 절차를 따를 것이다. 지침 정보는, 컴퓨터를 사용하여 실행될 때, 샘플로부터 엑소좀을 정제하고 엑소좀을 치료제 카고로 형질주입(transfecting)하는 실제 또는 가상의 절차를 표시하는 기계-판독 가능한 지침을 보유한 컴퓨터 판독 가능한 매체에 있을 수 있다.
VI. 실시예
하기 실시예는 본 발명의 바람직한 양태를 입증하기 위해 포함된다. 다음 실시예에 개시된 기술은 본 발명의 실행에서 잘 기능하기 위해 발명자에 의해 발견된 기술을 나타내며, 따라서 이의 실행을 위한 바람직한 모드를 구성하는 것으로 간주될 수 있음을 당업자는 인식해야 한다. 그러나, 당업자는 본 개시내용에 비추어 볼 때, 개시된 특정 양태에서 많은 변경이 이루어질 수 있고, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여전히 같거나 유사한 결과를 얻을 수 있음을 인식해야 한다.
실시예 1 - 원숭이에서의 중간엽 줄기 세포 유래의 엑소좀의 생체분포
3마리의 수컷 성체(체중 6kg)인 붉은털 원숭이(rhesus macaque)를 사용하였다. 하나는 PHK-67-표지된 엑소좀을 정맥내 투여하였고, 하나는 DiR-표지된 엑소좀을 정맥내 투여하였고, 하나는 DiR-표지된 엑소좀을 복강 내 투여하였다. 엑소좀을 투여하기 전에, 각 원숭이로부터 5mL의 전혈을 수집하였다. 엑소좀 투여는 NanoSight 라벨링 후의 평가에 따라 680억개의 엑소좀을 함유하는 2.5mL로 이루어졌다. 상기 원숭이는 엑소좀 투여 24시간 후에 안락사되었다. 소변을 수집하였다. 혈액을 다음과 같이 수집하였다: 2×5mL 전혈, 2×5mL EDTA, 2×5mL 헤파린. 장기를 수집하고, H&E 염색(staining)을 위한 포르말린 고정 및 파라핀 포매(embedding) 처리, 액체 질소에서의 급속 동결, OCT 포매, 및 드라이 아이스에서 천천히 냉각하거나, IVIS 이미징을 위해 신선하게 보관하였다. 대퇴골에서 골수를 채취하였다. 영상화 결과는, 엑소좀이 췌장(도 1a 및 도 1b), 간(도 1c 및 도 1d) 및 뇌(도 1e)에 국한되어 있음을 보여준다.
실시예 2 - 엑소좀을 사용한 tdTomato mRNA 전달
원리의 증거로서, 293T 세포를 tdTomato를 인코딩하는 플라스미드 DNA 또는 RNA(도 8c)로 형질감염시켰다. 형질감염된 세포를 형질감염 24시간 후에 FACS (도 8a) 및 면역형광법 (도 8b)을 사용하여 분석하였다. 이어서, 293T 세포를 tdTomato mRNA로 전기천공된 엑소좀으로 처리하고 24시간 후에 FACS를 사용하여 분석하였다 (도 8d). 또한 293T 세포를, Exofect 및 tdTomato mRNA 또는 플라스미드 DNA로 처리된 엑소좀으로 형질감염시켰다. tdTomato 발현 (도 8e 및 도 8f) 및 세포 생존력 (도 8h 및 도 8i)에 대해 24시간 후에 FACS에 의해 세포를 분석하였다. 또한 세포를 면역형광법에 의해 tdTomato 발현에 대해 분석하였다 (도 8g). 마지막으로, Exofect를 사용한 엑소좀에 의한 mRNA의 전달을 U2OS 세포를 사용하여 가시화시켰다 (도 8j).
실시예 3 - 노화 방지 치료를 위한 텔로머라제 엑소좀
원리의 증거로서, BJ 세포를 96시간에 걸쳐 리포펙타민(lipofectamine)을 사용하여 시험관내 전사된 hTERT mRNA(도 2a)로 형질감염시켰다. 시간이 경과하는 동안, mRNA는 세포로부터 단리되었으며 hTERT mRNA의 수준을 qPCR에 의해 평가하였다. hTERT mRNA 수준을 24시간에 걸쳐 비교적 일정하게 유지시켰다 (도 2b). 또한, 시간이 경과하는 동안, 단백질을 단리하고 텔로머라제 활성에 대해 시험하였다. 상대적인 텔로머라제 활성을 형질감염 후 24시간 동안 상승된 상태로 유지하였다 (도 2c 및 도 2d).
또한 BJ 세포는 96시간에 걸쳐 리포펙타민을 사용하여 시험관내 전사된 변형된 hTERT mRNA (hTERT modRNA)로 형질감염시켰다. 시간이 경과하는 동안, mRNA는 세포로부터 단리되었으며 hTERT mRNA의 수준을 qPCR에 의해 평가하였다. hTERT mRNA 수준을 24시간에 걸쳐 비교적 일정하게 유지시켰다 (도 2e). 또한, 시간이 경과하는 동안, 단백질을 단리하고 텔로머라제 활성에 대해 시험하였다. 상대적인 텔로머라제 활성을 형질감염 후 24시간 동안 상승된 상태로 유지하였다 (도 2f). 특히, 우성 음성 hTERT modRNA는 텔로머라제 활성을 증가시키지 않았다 (도 2g).
세포 생존력에 대한 hTERT mRNA 및 hTERT modRNA의 효과를, 24시간 또는 48시간 동안 세포를 형질감염시키고 세포 사멸에 대해 배양물을 검정함으로써 시험하였다. hTERT mRNA는 세포 사멸을 유도하지만 hTERT modRNA는 그렇지 않은 것으로 밝혀졌다 (도 2h).
세포 노화에 대한 hTERT modRNA의 효과를, 리포펙타민을 3주에 걸쳐 4회 사용하여 hTERT modRNA로 세포를 처리함으로써 시험하였다. 리포펙타민 단독을 대조군으로 사용하였다. 마지막에 세포를 수집하여 베타-갈락토시다아제 발현을 평가하였다. hTERT modRNA 처리는 세포 노화 수준을 감소시켰지만, 우성 음성 hTERT modRNA 처리는 그렇지 않았다 (도 2i 및 도 2j).
FISH에 의해 검출된 텔로미어 신호에 대한 hTERT modRNA의 효과를, 리포펙타민을 3주에 걸쳐 4회 사용하여 hTERT modRNA로 세포를 처리함으로써 시험하였다. 리포펙타민 단독을 대조군으로 사용하였다. 마지막에 세포를 수집하여, PNA-FISH를 사용하여 텔로미어 신호를 평가하였다. 세포를 영상화하고, 소프트웨어를 사용하여 신호 통합 밀도를 기반으로 텔로미어 신호를 평가하였다. hTERT modRNA를 사용한 처리는 더 높은 텔로미어 신호를 나타내는 세포의 상대 빈도(relative frequency)를 증가시켰다 (도 2k).
이어서, hTERT modRNA로 전기천공된 엑소좀을 사용하여 BJ 세포를 연구하였다. 전기천공 후 엑소좀에서의 modRNA 발현 (도 3b에 도시된 프라이머를 사용하여 수행됨)은 이것이 더 효율적임을 보여준다 (도 3a). 0시간 및 48시간에 BJ 세포를 엑소좀 함유 hTERT modRNA로 처리하였다. 세포를 72시간에 수집하고 hTERT mRNA 및 modRNA 수준에 대해 시험하였다 (도 4a). 또한 세포를 텔로머라제 활성 (도 4b) 및 노화 (도 4c 내지 도 4e)에 대해 시험하였다.
Exofect를 사용하여 hTERT modRNA로 형질감염된 엑소좀으로 U2OS 세포를 처리하고, 24시간 후에 이를 hTERT mRNA 발현에 대해 시험하고 (도 5a) 텔로머라제 활성에 대해 시험하였다 (도 5b).
hTERT는 293T 세포에서 과발현되었다 (도 6a). hTERT-과발현 293T 세포는 더 높은 텔로머라제 활성을 발현하고 (도 6b) 더 많은 hTERT mRNA를 발현하는 (도 6c) 것으로 밝혀졌다. 또한 hTERT는 BJ 및 U2OS 세포에서 과발현되었으며, 이는 또한 더 높은 수준의 hTERT mRNA (도 6d) 및 단백질 (도 6e)을 나타내었다. hTERT를 과발현하는 293T 세포로부터 단리된 엑소좀을 사용하여 BJ 및 U2OS 세포를 처리하였다. 처리된 U2OS 세포는 더 높은 텔로미어 신호를 나타내었다 (도 7).
본원에 개시되고 청구된 모든 방법은 본 개시내용을 고려하여 과도한 실험 없이 만들어지고 실행될 수 있다. 본 발명의 조성물 및 방법이 바람직한 양태의 관점에서 설명되었지만, 본 발명의 개념, 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본원에 기재된 방법 및 방법의 단계 또는 단계의 순서에 변형이 적용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 보다 구체적으로, 화학적 및 생리학적으로 관련된 특정 제제가 본원에 기재된 제제를 대체할 수 있는 한편 동일하거나 유사한 결과가 달성될 수 있음이 명백할 것이다. 당업자에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체 및 변형은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상, 범주 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.
참조문헌
하기 참조문헌은 본원에 기재된 것들에 보충적인 예시적인 절차적 또는 다른 세부사항을 제공하는 범위 내에서 구체적으로 본원에 참조로 포함된다.
미국 특허 4,870,287
미국 특허 5,739,169
미국 특허 5,760,395
미국 특허 5,801,005
미국 특허 5,824,311
미국 특허 5,830,880
미국 특허 5,846,945
Alvarez-Erviti et al., Delivery of siRNA to the mouse brain by systemic injection of targeted exosomes. Nature Biotechnology, 29:341-345, 2011.
Baietti et al., Syndecan-syntenin-ALIX regulated the biogenesis of exosomes. Nat. Cell Biol., 14:677-685, 2012.
Clayton et al., Antigen-presenting cell exosomes are protected from complement-mediated lysis by expression of CD55 and CD59. European Journal of Immunology, 33:522-531, 2003.
Combes et al., A new flow cytometry method of platelet-derived microvesicle quantitation in plasma, Thromb. Haemost., 77:220, 1997.
Cooper et al., Systemic exosomal siRNA delivery reduced alpha-synuclein aggregates in brains of transgenic mice. Movement Disorders, 29:1476-1485, 2014.
Du et al., A systematic analysis of the silencing effects of an active siRNA at all single-nucleotide mismatched target sites. Nucleic Acids Research, 33:1671-1677, 2005.
El-Andaloussi et al., Extracellular vesicles: biology and emerging therapeutic opportunities. Nature Reviews Drug Discovery, 12:347-357, 2013.
El-Andaloussi et al., Exosome-mediated delivery of siRNA in vitro and in vivo. Nature Protocols, 7:2112-2126, 2012.
Esteller,　Nat Review Genet　8: 286-298, 2007.
Feinberg and Fogelstein, Nature 301:89-92, 1983.
Gomes-da-Silva et al., Lipid-based nanoparticles for siRNA delivery in cancer therapy: paradigms and challenges. Accounts of Chemical Research, 45:1163-1171, 2012.
Johnsen et al., A comprehensive overview of exosomes as drug delivery vehicles - endogenous nanocarriers for targeted cancer therapy. Biochimica et Biophysica Acta, 1846:75-87, 2014.
Jones and Paylin,　Cell　128:683-692, 2007.
Kowal et al., Biogenesis and secretion of exosomes. Current Opinion in Cell Biology, 29:116-125, 2014.
Luga et al., Exosomes mediate stromal mobilization of autocrine Wnt-PCP signaling in breast cancer cell migration. Cell, 151:1542-1556, 2012.
Ma et al., Structural basis for overhang-specific small interfering RNA recognition by the PAZ domain. Nature, 429:318-322, 2004.
Marcus and Leonard, FedExosomes: Engineering Therapeutic Biological Nanoparticles that Truly Deliver. Pharmaceuticals (Basel), 6:659-680, 2013.
Melo et al., Glypican-1 identifies cancer exosomes and detects early pancreatic cancer. Nature, 523:177-182, 2015.
Robertson, Nat Review Genet 6:597-610, 2005.
Siegel et al., Cancer statistics, 2014. CA: A cancer journal for clinicians, 64:9-29, 2014.
Simoes et al., Cationic liposomes for gene delivery. Expert Opinion on Drug Delivery, 2:237-254, 2005.
Thery et al., Exosomes: composition, biogenesis and function. Nature Reviews Immunology, 2:569-579, 2002.
Valadi et al., Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nature Cell Biology, 9:654-659, 2007.
van den Boorn et al., Exosomes as nucleic acid nanocarriers. Advanced Drug Delivery Reviews, 65:331-335, 2013.
van der Meel et al., Extracellular vesicles as drug delivery systems: Lessons from the liposome field. Journal of Controlled Release, 195:72-85, 2014.
Wahlgren et al., Plasma exosomes can deliver exogenous short interfering RNA to monocytes and lymphocytes. Nucleic Acids Research, 40:e130, 2012.
Xue et al., Small RNA combination therapy for lung cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 111:E3553-3561, 2014.

Claims (42)

  1. 텔로머라제 복합체의 활성을 향상시키는 치료제 카고(therapeutic agent cargo)를 포함하는 지질계 나노입자를 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지질계 나노입자는 이의 표면 상에 CD47을 포함하는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지질계 나노입자는 이의 표면 상에 성장 인자를 포함하는, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지질계 나노입자는 리포좀 또는 엑소좀인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 치료제 카고는 치료 단백질, 항체, 저해성 RNA, 유전자 편집 시스템, 또는 소분자 약물인, 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 치료 단백질은 TERT 단백질에 해당하는, 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 항체는 세포내 항원에 결합하는, 조성물.
  8. 제5항에 있어서, 상기 항체는 전장 항체, scFv, Fab 단편, (Fab)2, 디아바디(diabody), 트리아바디(triabody), 또는 미니바디(minibody)인, 조성물.
  9. 제5항에 있어서, 상기 저해성 RNA는 siRNA, shRNA, miRNA, 또는 pre-miRNA인, 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 siRNA는 텔로머라제 활성을 하향조절하는 단백질의 발현을 녹다운시키는, 조성물.
  11. 제9항에 있어서, 상기 유전자 편집 시스템은 CRISPR 시스템인, 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 CRISPR 시스템은 엔도뉴클레아제 및 가이드 RNA (gRNA)를 포함하는, 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 엔도뉴클레아제 및 상기 gRNA는 상기 엑소좀 내의 단일 핵산 분자 상에 인코딩(encoding)되는, 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 상기 CRISPR 시스템은 TERT 또는 TERC 돌연변이를 표적으로 하는, 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 지질계 나노입자 및 부형제를 포함하는 약제학적 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 조성물은 비경구 투여용으로 제형화되는, 약제학적 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 조성물은 정맥내, 근육내, 피하, 또는 복강내 주사용으로 제형화되는, 약제학적 조성물.
  18. 제16항에 있어서, 항균제를 추가로 포함하는, 약제학적 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 상기 항균제는 벤잘코늄 클로라이드, 벤제토늄 클로라이드, 벤질 알코올, 브로노폴, 센트리미드, 세틸피리디늄 클로라이드, 클로르헥시딘, 클로로부탄올, 클로로크레졸, 클로록실레놀, 크레졸, 에틸 알코올, 글리세린, 엑세티딘, 이미두레아, 페놀, 페녹시에탄올, 페닐에틸 알코올, 질산페닐수은, 프로필렌 글리콜, 또는 티메로살인, 약제학적 조성물.
  20. 질환 또는 장애의 치료를 필요로 하는 환자의 질환 또는 장애의 치료 방법으로서, 상기 환자에게 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 투여함을 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 투여에 의해 상기 치료제 카고가 상기 환자의 세포에 전달되는, 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 질환 또는 장애는 연령-관련 질환 또는 장애인, 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 질환 또는 장애는 폐섬유증, 선천성 각화이상증, 재생불량성 빈혈, 근이영양증, 죽상 동맥경화증, 고혈압, 심장병, 암, 뇌졸중, 당뇨병, 당뇨병성 궤양, 알츠하이머병, 골다공증, 황반 변성, 면역노화, 심근 경색증, 또는 혈관성 치매인, 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 투여는 전신 투여인, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 전신 투여는 정맥내 투여인, 방법.
  26. 제20항에 있어서, 환자에게 적어도 제2 치료요법을 투여하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 치료요법은 외과적 요법, 화학요법, 방사선 요법, 냉동요법, 호르몬 요법, 또는 면역요법을 포함하는, 방법.
  28. 제20항에 있어서, 상기 환자는 사람인, 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 지질계 나노입자는 엑소좀이고, 상기 엑소좀은 상기 환자에 대한 자가조직인, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 엑소좀은 상기 환자로부터 얻은 체액 샘플로부터 얻어지는, 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 체액 샘플은 혈액, 림프, 타액, 소변, 뇌척수액, 골수 흡인물, 눈 삼출물/눈물, 또는 혈청인, 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 엑소좀은 중간엽 세포로부터 얻어지는, 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 방법은, 상기 환자의 간, 뇌 및/또는 췌장에 텔로머라제 복합체의 활성을 향상시키는 치료제 카고를 전달하는 방법으로 추가로 정의되는, 방법.
  34. 제20항에 있어서, 상기 조성물은 1회 이상 투여되는, 방법.
  35. 환자의 간, 뇌, 및/또는 췌장 조직에 치료제를 전달하는 방법으로서, 상기 치료제를 상기 환자에게 운반하는 중간엽 세포-유래 엑소좀을 투여하는 것을 포함하는, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 엑소좀은 상기 환자에 대한 자가조직인, 방법.
  37. 제35항에 있어서, 상기 치료제는 치료 단백질, 항체, 저해성 RNA, 유전자 편집 시스템, 또는 소분자 약물인, 방법.
  38. 제35항에 있어서, 상기 치료제는 텔로머라제 복합체의 활성을 향상시키는, 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 치료제는 TERT 단백질인, 방법.
  40. 제35항에 있어서, 상기 엑소좀은 1회 이상 투여되는, 방법.
  41. 제35항에 있어서, 상기 엑소좀은 전신 투여되는, 방법.
  42. 제35항에 있어서, 상기 엑소좀은 국소 투여되는, 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023167484A1 (ko) * 2022-03-02 2023-09-07 서울대학교병원 중간엽 줄기세포로부터 추출된 엑소좀을 함유하는 망막변성질환 예방 또는 치료용 조성물

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016180430A1 (en) 2015-05-08 2016-11-17 Curevac Ag Method for producing rna
DE202016009003U1 (de) 2015-05-29 2021-05-28 Curevac Real Estate Gmbh Zusammensetzung umfassend in vitro transkribierte RNA erhältlich durch ein Verfahren zur Herstellung und Reinigung von RNA mit mindestens einem Schritt mit einer tangentialen Flussfiltration
CN114231483A (zh) * 2021-12-21 2022-03-25 广州市新甡命科技有限公司 一种干细胞外泌体及其在促进生发中的应用

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162282A (en) 1976-04-22 1979-07-24 Coulter Electronics, Inc. Method for producing uniform particles
US4310505A (en) 1979-11-08 1982-01-12 California Institute Of Technology Lipid vesicles bearing carbohydrate surfaces as lymphatic directed vehicles for therapeutic and diagnostic substances
US4533254A (en) 1981-04-17 1985-08-06 Biotechnology Development Corporation Apparatus for forming emulsions
US5030453A (en) 1983-03-24 1991-07-09 The Liposome Company, Inc. Stable plurilamellar vesicles
US4728575A (en) 1984-04-27 1988-03-01 Vestar, Inc. Contrast agents for NMR imaging
US4921706A (en) 1984-11-20 1990-05-01 Massachusetts Institute Of Technology Unilamellar lipid vesicles and method for their formation
US4737323A (en) 1986-02-13 1988-04-12 Liposome Technology, Inc. Liposome extrusion method
US4728578A (en) 1986-08-13 1988-03-01 The Lubrizol Corporation Compositions containing basic metal salts and/or non-Newtonian colloidal disperse systems and vinyl aromatic containing polymers
US5824311A (en) 1987-11-30 1998-10-20 Trustees Of The University Of Pennsylvania Treatment of tumors with monoclonal antibodies against oncogene antigens
US4870287A (en) 1988-03-03 1989-09-26 Loma Linda University Medical Center Multi-station proton beam therapy system
US5846945A (en) 1993-02-16 1998-12-08 Onyx Pharmaceuticals, Inc. Cytopathic viruses for therapy and prophylaxis of neoplasia
US5801005A (en) 1993-03-17 1998-09-01 University Of Washington Immune reactivity to HER-2/neu protein for diagnosis of malignancies in which the HER-2/neu oncogene is associated
GB9506466D0 (en) 1994-08-26 1995-05-17 Prolifix Ltd Cell cycle regulated repressor and dna element
US5760395A (en) 1996-04-18 1998-06-02 Universities Research Assoc., Inc. Method and apparatus for laser-controlled proton beam radiology
US5739169A (en) 1996-05-31 1998-04-14 Procept, Incorporated Aromatic compounds for inhibiting immune response
US5891467A (en) 1997-01-31 1999-04-06 Depotech Corporation Method for utilizing neutral lipids to modify in vivo release from multivesicular liposomes
US6506559B1 (en) 1997-12-23 2003-01-14 Carnegie Institute Of Washington Genetic inhibition by double-stranded RNA
CZ295108B6 (cs) 1998-03-20 2005-05-18 Benitec Australia Ltd Syntetický gen obsahující dispergovanou nebo cizorodou deoxyribonukleovou molekulu a genový konstrukt obsahující tento syntetický gen
AUPP249298A0 (en) 1998-03-20 1998-04-23 Ag-Gene Australia Limited Synthetic genes and genetic constructs comprising same I
CA2326823A1 (en) 1998-04-20 1999-10-28 Ribozyme Pharmaceuticals, Inc. Nucleic acid molecules with novel chemical compositions capable of modulating gene expression
CA2386270A1 (en) 1999-10-15 2001-04-26 University Of Massachusetts Rna interference pathway genes as tools for targeted genetic interference
US6680068B2 (en) 2000-07-06 2004-01-20 The General Hospital Corporation Drug delivery formulations and targeting
US20040019001A1 (en) 2002-02-20 2004-01-29 Mcswiggen James A. RNA interference mediated inhibition of protein typrosine phosphatase-1B (PTP-1B) gene expression using short interfering RNA
EP1399189A1 (en) 2001-06-11 2004-03-24 Universite De Montreal Compositions and methods for enhancing nucleic acid transfer into cells
AU2002324723B2 (en) 2001-08-16 2007-10-25 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Synthesis and use of reagents for improved DNA lipofection and/or slow release pro-drug and drug therapies
AU2003279004B2 (en) 2002-09-28 2009-10-08 Massachusetts Institute Of Technology Influenza therapeutic
US20040208921A1 (en) 2003-01-14 2004-10-21 Ho Rodney J. Y. Lipid-drug formulations and methods for targeted delivery of lipid-drug complexes to lymphoid tissues
CA2649955C (en) 2006-05-09 2013-04-02 Colgate-Palmolive Company Oral care regimen
US8889394B2 (en) 2009-09-07 2014-11-18 Empire Technology Development Llc Multiple domain proteins
US20130247924A1 (en) 2012-03-23 2013-09-26 Mark Scatterday Electronic cigarette having a flexible and soft configuration
IL240680B2 (en) * 2013-02-22 2023-03-01 Univ Leland Stanford Junior Nucleic acids encoding telomerase reverse transcriptase, preparations containing them and their uses
MX2015013141A (es) 2013-03-15 2016-06-21 Univ Texas Biogénesis de miarn en exosomas para diagnóstico y terapia.
CN106459995B (zh) * 2013-11-07 2020-02-21 爱迪塔斯医药有限公司 使用统治型gRNA的CRISPR相关方法和组合物
US20160324986A1 (en) * 2013-12-27 2016-11-10 Teloregen, Inc. Compositions and methods for providing active telomerase to cells in vivo
JP2018520125A (ja) * 2015-06-10 2018-07-26 ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム 疾患の処置のためのエキソソームの使用
EP3380102A4 (en) 2015-11-25 2019-05-08 The Methodist Hospital System TELOMER EXTENSION AND ANTI-INFLAMMATORY AGENT FOR CELL REGENERATION
CN108602849B (zh) * 2016-04-06 2022-10-21 俄亥俄州国家创新基金会 用于通过rna纳米技术将治疗剂特异性递送至细胞的rna配体展示外来体
AU2018386215A1 (en) * 2017-12-15 2020-07-09 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and compositions for treating cancer using exosomes-associated gene editing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023167484A1 (ko) * 2022-03-02 2023-09-07 서울대학교병원 중간엽 줄기세포로부터 추출된 엑소좀을 함유하는 망막변성질환 예방 또는 치료용 조성물

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CA3129248A1 (en) 2020-08-13

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