KR20230144472A

KR20230144472A - 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230144472A
Application number: KR1020230038997A
Authority: KR
Inventors: 박우람; 신하은; 박천권
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2023-10-16

Abstract

본 발명은 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자를 사용하면 타겟 세포 내부에 염증성 사이토카인과 함께 siRNA를 전달할 수 있으므로 유전자 치료와 면역 치료를 동시에 수행할 수 있다. 또한, 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자는 T 세포와 NK 세포에는 유전자를 전달하지 않고, 염증성 사이토카인만을 전달하여 세포 활성화를 일으켜 면역 반응을 활성화한다.

Description

대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자 및 이의 제조 방법{Lipid nanoparticles coated with inflammatory macrophages-derived extracellular vesicle and method thereof}

본 발명은 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

기존에 암 환자에게 시행되어 오던 수술, 방사선 치료, 항암화학요법, 면역요법 등과는 달리, 유전자 치료는 이미 발생된 암이라는 현상을 치료의 대상뿐만 아니라 암이 유발된 원인 중의 하나를 직접 교정한다는 점에서 제5세대 암 치료법으로 여겨진다. 현재 유전자 치료를 통한 암 치료는 새로운 치료 유전자를 암세포에 도입하여 특정 유전자를 과발현 또는 억제함으로써 보다 효과적인 전략으로 발전하고 있다. 이러한 치료용 핵산을 효과적으로 전달하기 위해서는 유전자 전달 기술이 중요하며, 현재 효율성이 가장 높다고 알려져 사용되는 바이러스 벡터는 면역원성을 유발할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 유전자 전달 기술은 생체 내 유전자 전달을 나노입자와 같은 비바이러스 기반 벡터를 이용하는 방향으로 이동하고 있는 추세다.

코로나19 팬데믹으로 등장한 지질 나노입자가 유전자 백신으로 임상에서 그 유효성이 입증된 바 있으나, 암 치료 등의 유전자 치료 플랫폼으로 사용되기 위해서는 생체 내 빠른 제거 및 분해로 지속적인 유전자 제공이 어려운 한계를 개선할 필요성이 있다. 따라서, 핵산 입자를 세포에 안정적으로 전달할 수 있는 개선된 지질 나노입자에 대한 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0108439호 (2014.09.11 공개)

본 발명자들은 봉입된 핵산 분자를 안정적으로 세포에 전달함과 동시에 면역세포를 활성화시킬 수 있는 지질 나노입자를 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 염증성 대식세포 유래 소포를 지질 나노입자에 코팅하여 제작한 나노입자를 사용하는 경우 대상 세포에 핵산 분자를 효과적으로 전달하고 면역 세포를 활성화시켜 유전자 치료와 면역치료를 동시에 수행할 수 있다는 것을 규명하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포; 및 상기 나노입자 코어에 탑재된 세포사멸 유도 핵산 분자 또는 소수성 약물을 포함하는 나노입자를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 a) 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 b) 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자를 제공한다.

본 발명자들은 봉입된 핵산 분자를 안정적으로 세포에 전달함과 동시에 면역세포를 활성화시킬 수 있는 지질 나노입자를 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 염증성 대식세포 유래 소포를 지질 나노입자에 코팅하여 제작한 나노입자를 사용하는 경우 대상 세포에 핵산 분자를 효과적으로 전달하고 면역 세포를 활성화시켜 유전자 치료와 면역치료를 동시에 수행할 수 있다는 것을 규명하였다.

"나노입자"라는 용어는 직경이 약 1nm 내지 약 300 nm (예컨대, 1nm 내지 300 nm, 1nm 내지 200 nm, 1nm 내지 50nm, 1nm 내지 30 nm, 1nm 내지 20 nm, 1nm 내지 15 nm, 100 nm 내지 300 nm, 및 150 nm 내지 300nm, 200nm 내지 300nm, 또는 250nm 내지 300nm)인 물체를 의미한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노입자는 구형인 것이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 대식세포는 염증성 대식세포(M1 macrophage)인 것이다.

본 명세서의 용어 "대식세포(macrophage)"란, 선천 면역을 담당하는 주요한 면역 세포를 의미한다. 대식세포는 온 몸에 정착성으로 존재하는 것이 대부분이나, 일부는 혈액 내에서　단핵구의 형태로 존재한다. 대식세포는 세포 조직이나 이물질, 미생물, 암세포 등 건강한 몸에 존재하는 비단백질 분자를 흡수하고 소화시키는　식세포 작용을 한다.

대식세포는 비활성화 대식세포(M0), 전염증성 대식세포(M1), 또는 항염증성 대식세포(M2)로 분류될 수 있다. 대식세포에 LPS나 IFN-gamma와 같은 염증성 자극을 주게 되면 Th1의 활성화가 유도되며, 항박테리아를 위한 염증성 대식세포(M1)의 형태를 띠게 된다. 반면, M2 대식세포는 IL-4, IL-13, IL-10에 의하여 활성화가 되는 형태를 의미한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 지질 성분은 콜레스테롤, 이온화 가능한 지질, 양이온성 지질, 인지질, PEG-지질 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다.

본 명세서에서 용어 "지질"은 지방산의 에스테르를 포함하지만 이에 제한되지 않고, 물에 불용성이지만 많은 유기 용매에 가용성임을 특징으로 하는 유기 화합물의 군을 지칭한다.

본 명세서에서 용어 "콜레스테롤" 및 그의 유도체는 예를 들어, 콜레스타놀, 콜레스타논, 콜레스테논, 코프로스타놀, 콜레스테릴-2'-하이드록시에틸에테르, 콜레스테릴-4'-하이드록시부틸 에테르, 및 이들의 혼합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서, 용어 "이온화 가능한 지질(ionizable lipid)"은 산 성 pH에서는 양전하를 띠나, 생체 내 pH에서는 중성인 지질을 의미한다. 이온화 가 능한 지질은 산성 pH에서 양전하를 띰으로써 지질 나노입자 내에 RNA 등 음전하를 띠는 입자를 응축할 수 있으며, 생체 내 pH에서는 중성을 유지함으로써 독성을 최 소화할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상술한 이온화 가능한 지질은 (6Z,9Z,28Z,31Z)-heptatriaconta-6,9,28,31-tetraen-19-yl 4- (dimethylamino)butanoate (D-Lin MC3-DMA 또는 MC3), 9-heptadecanyl 8-{(2- hydroxyethyl)[6-oxo-6-(undecyloxy)hexyl]amino}octanoate (SM-102), [(4- hydroxybutyl)azanediyl]di(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] (ALC-0315), 1,2-distearyloxy-N,N-dimethyl-3-aminopropane (DSDMA), 1,2-dioleyloxy-N,Ndimethyl-3-aminopropane (DODMA), 1,2-dilinoleyloxy-N,N-dimethyl-3- aminopropane (D-Lin-DMA), 2,2-dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-[1,3]-dioxolane (D-Lin-KC2-DMA), N,N-dimethyl-2,3-bis(((9Z,12Z,15Z)-octadeca-9,12,15-trien-1- yl)oxy)propan-1-amine (D-Len-DMA), (Z)-N,N-dimethyl-N-((Z)-octadec-9-en-1- yl)octadec-9-en-1-aminium chloride (DODAC), N,N-dimethyl-Noctadecyloctadecan-1-aminium bromide (DDAB), N-(2-hydroxyethyl)-N,N-dimethyl2,3-bis(tetradecyloxy)propan-1-aminium bromide (DMRIE), N,N-dimethyl-3,4- dioleyloxybenzylamine (DMOBA), 1,2-N,N'-dioleylcarbamyl-3- dimethylaminopropane (DOcarbDAP), 2,3-dilinoleoyloxy-N,N-dimethylpropylamine (D-Lin-DAP), 1,2-N,N'-dilinoleylcarbamyl-3-dimethylaminopropane (DLincarbDAP), 1,2-dilinoleoylcarbamyl-3-dimethylaminopropane (DLinCDAP) 및 2,2-dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl[1,3]-dioxolane (DLin-K-XTC2-DMA)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이온화 가능한 지질일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 (6Z,9Z,28Z,31Z)-heptatriaconta-6,9,28,31-tetraen-19-yl 4- (dimethylamino)butanoate (D-Lin MC3-DMA 또는 MC3), 9-heptadecanyl 8-{(2- hydroxyethyl)[6-oxo-6-(undecyloxy)hexyl]amino}octanoate (SM-102) 또는 [(4- hydroxybutyl)azanediyl]di(hexane-6,1-diyl) bis(2-hexyldecanoate)] (ALC-0315)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서 상의 용어, "양이온성 지질"은 선택된 pH, 예컨대 생체 내 pH에서 양전하를 갖는 지질을 의미한다. 양이온성 지질은 일반적으로 음으로 하전된 핵산 분자의 정전기적 복합체화를 유도하기 위해 포함된다. 양으로 하전된 나노입자는 음으로 하전된 핵산 분자와 정전기적으로 상호작용하는 것으로 여겨지며, 이는 치료제의 복합체화를 촉진할 뿐만 아니라, 핵산 분자를 효소적 분해로부터 보 호할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상술한 양이온성 지질은 1,2- dioleoyloxy-3-(trimethylammonium)propane (DOTAP), N41-(2,3- dioleyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammonium chloride (DOTMA), 5- carboxyspermylglycinedioctadecylamide (DOGS), 2,3-dioleyloxy-N-[2(sperminecarboxamido)ethyl]-N,N-dimethyl-l-propanaminium (DOSPA) 및 1,2-dioleoyl-3- dimethylammonium-propane (DODAP)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온성 지질일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상술한 인지질은 핵산을 안정적으로 유지하고 세포막(플라즈마 막 및 소기관 막)과의 융합을 억제하지 않는 한 특별히 제한되지 않으며, distearoylphosphatidylcholine (DSPC), 1,2-dioleoyl-snglycero-3-phosphocholine (DOPC), 1,2-dipalmitoyl-sn- glycero-3-phosphocholine (DPPC), 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-Phospho-rac-(1-glycerol) (DPPG), 1,2- dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1-palmitoyl-2-oleoyl-snglycero-3-phosphocholine (POPC), 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3- phosphoethanolamine (POPE) 및 dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N- (maleimidomethyl) (DOPE-mal)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 인지질일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 DSPC(distearoylphosphatidylcholine)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서 상의 용어, "PEG 지질(pegylated lipid)"은 지질 모이어 티에 컨쥬게이션된 폴리에틸렌글라이콜(Poly(ethylene glycol))의 유도체로서, 지 질 부분 및 폴리에틸렌 글라이콜 부분을 모두 포함하는 분자를 의미한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상술한 PEG 지질은 페길화 다이아실 글리세롤 지질 (pegylated diacylglycerol, PEG-DAG), 페길화 세라마이드 지질 (pegylated ceramide lipid, PEG-Cer), 페길화 포스파티딜에탄올 아민 지질 (pegylated phosphatidylethanoloamine lipid, PEG-PE), 페길화 석시네이트 디아실 글리세롤 지질 (pegylated succinate diacylglycerol lipid, PEG-S-DAG), 페길화 다이알콕시프로필카바메이트 지질(pegylated dialkoxypropylcarbamate lipid), 1,2-dimyristoyl-rac-glycero-3-methoxypolyethylene glycol("PEG-DMG" 또는 "DMGPEG") 및 1,2-dicapryl-rac-glycero-3-methylpolyoxyethylene glycol(C10 다이아실 글리세롤 PEG)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 PEG 지질일 수 있고, 보다 구체적으로 1,2-dimyristoyl-rac-glycero-3-methoxypolyethylene glycol-2000 (DMG-PEG 2000)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 지질 성분은 다음과 같은 것이다:

a) 상기 이온화 가능한 지질은 4-(dimethylamino)butanoate (D-Lin MC3-

DMA 또는 MC3) 인 것;

b) 상기 인지질은 DSPC(distearoylphosphatidylcholine)인 것; 또는

c) a) 및 b)의 조합.

본원에서 사용된 용어 "4-(dimethylamino)butanoate (D-Lin MC3-DMA 또는 MC3)"는 이온화지질의 하나로 지질 나노입자 형성에 주로 사용되며, "DSPC(Distearoylphosphatidylcholine)"는 인지질의 일종인　포스파티딜콜린으로　세포막의 구성 성분이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노입자 코어에 대한 대식세포 유래 소포의 개수 비는 1.0 내지 3.0인 것이다. 예를 들어, 1.0 내지 2.5, 1.0 내지 2.0, 1.0 내지 1.5, 1.5 내지 3.0, 2.0 내지 3.0, 2.5 내지 3.0, 또는 1.5 내지 2.5일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노입자의 크기는 100nm 내지 300nm인 것이다. 예를 들면, 100nm 내지 300nm, 100nm 내지 270nm, 100nm 내지 240nm, 100nm 내지 210nm, 100nm 내지 180nm, 100nm 내지 150nm, 100nm 내지 120nm, 130nm 내지 300nm, 160nm 내지 300nm, 190nm 내지 300nm, 220nm 내지 300nm, 250nm 내지 300nm, 280nm 내지 300nm, 130nm 내지 270nm, 160nm 내지 240nm, 또는 190nm 내지 210nm 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어는 50 nm 내지 약 150 nm의 평균 직경을 갖는 것이다. 예를 들면, 50nm 내지 150nm, 50nm 내지 130nm, 50nm 내지 110nm, 70nm 내지 150nm, 90nm 내지 150nm, 110nm 내지 150nm, 130nm 내지 150nm, 70nm 내지 130nm, 90nm 내지 110nm 일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 대식세포 유래 소포는 50 nm 내지 약 150 nm의 평균 직경을 갖는 것이다. 예를 들면, 50nm 내지 150nm, 50nm 내지 130nm, 50nm 내지 110nm, 70nm 내지 150nm, 90nm 내지 150nm, 110nm 내지 150nm, 130nm 내지 150nm, 70nm 내지 130nm, 90nm 내지 110nm 일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노입자 코어는 소수성 약물 또는 핵산 분자를 포함할 수 있는 것이다.

상기 나노입자 코어에 탑재할 수 있는 약물의 종류는 예를 들면, 항암제, 항생제, 항염증제, 당뇨병 치료제일 수 있다. 구체적으로, 독소루비신(doxorubicin), 파클리탁셀(paclitaxel), 도세탁셀(docetaxel), 펨브롤리주맙(pembrolizumab), 니볼루맙(nivolumab), 암포테리신 B(amphotericin B), 그라미시딘(gramicidin), 덱사메타손(dexamethasone), 이부프로펜(ibuprofen), 인슐린(insulin), 또는 GLP-1 길항제(glucagon-like peptide-1 agonist) 일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

본 명세서에서 용어 "핵산 분자”는 DNA(gDNA 및 cDNA) 그리고 RNA 분자를 포괄적으로 포함하는 의미를 갖으며, 핵산 분자에서 기본 구성 단위인 뉴클레오타이드는 자연의 뉴클레오타이드뿐만 아니라, 당 또는 염기 부위가 변형된 유사체(analogue)도 포함한다(Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York(1980); Uhlman 및 Peyman, Chemical Reviews, 90:543-584(1990)).

본원에서 사용된 용어 "핵산"은 단일- 또는 이중 가닥 형태의, 최소 2 이상의 데옥시리보뉴클레오타이드 또는 리보뉴클레오타이드를 포함하는 중합체를 지칭하고 DNA 및 RNA를 포함한다. 핵산은 합성, 자연 발생, 및 비자연 발생될 수 있고, 표준 핵산과 유사한 결합 특성을 갖는, 공지된 뉴클레오타이드 유사체 또는 변형된 뼈대 잔기 또는 연결을 포함하는 핵산을 포함한다. 그러한 유사체의 예는, 제한없이, 포스포로티오에이트, 포스포라미데이트, 메틸 포스포네이트, 카이랄-메틸 포스포네이트, 2'-O-메틸 리보뉴클레오타이드, 및 펩타이드-핵산 (PNA)을 포함한다. 특별히 제한되지 않는 한, 상기 용어는 표준 핵산과 유사한 결합 특성을 갖는 천연 뉴클레오타이드의 공지된 유사체를 포함하는 핵산을 포함한다. 달리 지시되지 않는 한, 특정 핵산 서열은 또한 이의 보존적으로 변형된 변이체 (예를 들어, 퇴화 코돈 치환), 대립유전자, 오쏘로그, SNP, 및 상보적 서열뿐만 아니라 명시적으로 표시된 서열을 암시적으로 포함한다. 구체적으로, 퇴화 코돈치환은 하나 이상의 선택된 (또는 모든) 코돈의 세 번째 위치가 혼합된 염기 및/또는 데옥시이노신 잔기로 치환되는 서열을 생성함으로써 달성될 수 있다 (Batzer et al., Nucleic Acid Res., 19:5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem., 260:2605-2608 (1985); Rossolini et al., Mol. Cell. Probes, 8:91-98 (1994)).

"뉴클레오타이드"는 당 데옥시리보스(DNA) 또는 리보스(RNA), 염기, 및 포스페이트 기를 포함한다. 뉴클레오타이드는 포스페이트 기를 통해 서로 연결된다. "염기"는 천연 화합물 아데닌, 티민, 구아닌, 사이토신, 우라실, 이노신, 및 천연 유사체를 추가로 포함하는 퓨린 및 피리미딘, 및 제한되는 것은 아니지만 아민, 알코올, 티올, 카르복실레이트, 및 알킬할라이드와 같은 새로운 반응성 기를 배치하는 변형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 퓨린 및 피리미딘의 합성 유도체를 포함한다.

본 명세서에서 용어 "유전자"는 폴리펩타이드 또는 전구체 폴리펩타이드의 생성에 필요한 부분 길이 또는 전체 길이 코딩 서열을 포함하는 핵산 (예를 들어, DNA 또는 RNA) 서열을 지칭한다.

본 명세서에서 용어 "유전자 산물"은 RNA 전사물 또는 폴리펩타이드와 같은 유전자의 산물을 지칭한다.

본 발명의 일 구체예에서, 핵산은 예를 들어, 뉴클레이스 또는 프로테이스에 의한 효소에 의해 분해되지 않도록 지질 입자의 지질 부분 내에 완전히 캡슐화될 수 있다. 본 발명의 지질 나노입자에서, 핵산은 입자의 지질 부분 내에 완전히 캡슐화됨으로써 효소 분해로부터 보호될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 간섭 RNA (예를 들어, siRNA) 또는 mRNA와 같은 핵산을 포함하는 지질 나노입자는 입자의 지질 부분 내에 완전해 캡슐화됨으로써, 뉴클레이스 분해로부터 핵산을 보호한다. 특정 예에서, LNP 중의 핵산은 37℃에서 최소 약 20, 30, 45, 또는 60 분 동안 뉴클레이스에 입자를 노출시킨 후 실질적으로 분해되지 않는다. 특정한 다른 예에서, 지질 나노입자 중의 핵산은 37℃에서 최소 약 30, 45, 또는 60 분 또는 최소 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 또는 36 시간 동안 혈청에서 입자의 인큐베이션 후 실질적으로 분해되지 않는다.

상기 지질 입자는 인간과 같은 포유동물에게 실질적으로 무독성이다. 이는 지질 입자가 인간 또는 포유동물의 세포막과 융합되어도 독성을 발휘하지 않고 핵산 분자를 전달할 수 있음을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 핵산 분자는 DNA, 상보성 DNA(complementary DNA, cDNA), RNA, 메신저 RNA(messenger RNA, mRNA), 운반 RNA(transfer RNA, tRNA), 라이보좀 리보핵산(rRNA), 마이크로 RNA(micro RNA), 작은 간섭 RNA(small interference RNA, siRNA), 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA, shRNA), 앱타머(aptamer), 안티 센스 올리고뉴클레오타이드, 리보자임(ribozyme), 펩타이드 핵산(Peptide nucleic acid, PNA), DNAzyme 및 단일 가이드 RNA(single guide RNA, sgRNA)로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.

본 명세서 상의 용어, "마이크로 RNA(micro RNA)"는 유전자 발현을 조절하며, 전장 21 내지 23개의 뉴클레오타이드로 구성된 단일 가닥 RNA 분자를 의 미한다. miRNA는 세포 내에서 발현되지 않는 올리고뉴클레오타이드며, 짧은 스템루프 구조를 가진다. miRNA는 1 또는 2 이상의 mRNA(messenger RNA)와 전체 또는 부분적으로 상동성을 가지며, 상기 mRNA와 상보적인 결합을 통하여 타겟 유전자 발 현을 억제시킬 수 있다.

본 명세서 상의 용어, "짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA, shRNA)"는 단일 가닥으로 50 내지 70개로 구성된 뉴클레오타이드를 의미하며, in vivo 상에서 스템-루프(stemloop) 구조를 이루고 있다. 5 내지 10개의 뉴클레오타이드의 루프 부위 양쪽으로 상보적으로 19 내지 29개의 뉴클레오타이드의 긴 RNA가 염기쌍을 이루어 이중가닥의 스템을 형성한다.

본 명세서 상의 용어, "앱타머(aptamer)"는 특정 타겟에 결합하는 올리고뉴클레오타이드(일반적으로, 20 ~ 80 nt DNA 혹은 RNA)를 의미한다. 바람직하게는, 본 발명에서 "앱타머"는 올리고뉴클레오타이드 앱타머(예컨대, DNA 혹은 RNA aptamer)를 의미한다.

본 명세서 상의 용어, "안티센스 올리고뉴클레오타이드"는 mRNA 또는 pre-mRNA에 결합하여 이를 붕괴시켜 해로운 단백질 생성물로 번역되는 것을 방 지할 수 있다.

본 명세서 상의 용어, "리보자임(ribozyme)"은 RNA의 일종으로 특정 한 RNA의 염기 서열을 인식하여 자체적으로 이를 절단하는 효소와 같은 기능을 가 진 RNA을 의미한다. 리보자임은 타겟 전령 RNA 가닥의 상보적인 염기서열로 특이성을 가지고 결합하는 영역과 타겟 RNA를 절단하는 영역으로 되어 있다.

본 명세서 상의 용어, "펩타이드 핵산(Peptide nucleic acid, PN A)"은 핵산과 단백질의 성질을 모두 가지고 있는 분자로서, DNA 또는 RNA와 상보적으로 결합이 가능한 분자를 의미한다. PNA는 자연계에서는 발견되지 않고 인공적으로 화학적인 방법으로 합성된다. PNA는 상보적인 염기 서열의 천연 핵산과 혼성화 (hybridization) 반응을 일으켜서 이중가닥을 형성한다. 길이가 같은 경우 PNA/DNA 이중가닥은 DNA/DNA 이중가닥보다, PNA/RNA 이중가닥은 DNA/RNA 이중가닥보다 안정 하여 유전자 진단 등에 사용 가능하다.

본 명세서 상의 용어, "DNAzyme"은 효소 활성을 가지는 단일 가닥 DNA 분자로, 10 내지 23개의 뉴클레오티드로 구성된 DNAzyme(10-23 DNAzyme)은 생 리적으로 유사한 조건 하에서 RNA가닥을 특정위치에서 절단한다.

본 명세서 상의 용어, "단일 가이드 RNA(single guide RNA, sgRN A)"는 특정 DNA 타겟에 결합하는 올리고뉴클레오타이드(일반적으로, RNA 분자)로 crisprRNA(crRNA)와 tracer(tracrRNA)의 복합 단일 RNA 분자를 의미한다. CRISPR system에서 Cas9 nuclease와 함께 특정 DNA 서열을 인식하는데 이용이 되며 선택적 인 유전자 절단을 가능케 하는 RNA분자로서, 대략 DNA와 상보적으로 결합이 가능한 20-nt 서열을 포함한다.

본 명세서 상의 용어, "작은 간섭 RNA (small interference RNA, siRNA)"는 특정 mRNA의 절단(cleavage)을 통하여 RNAi(RNA interference) 현상을 유도할 수 있는 이중 가닥 RNA(duplex RNA), 혹은 단일 가닥 RNA 내부에서 이중 가닥의 형태를 띄는 단일 가닥 RNA를 의미한다. 타겟 유전자의 mRNA와 상동인 서열을 가지는 센스 RNA 가닥과 이와 상보적인 서열을 가지는 안티센스 RNA 가닥으로 구성 된다. siRNA는 타겟 유전자의 발현을 억제할 수 있기 때문에 효율적인 유전자 넉다운 방법으로서 또는, 유전자치료(gene therapy)의 방법으로 제공된다. 이중 가닥 사이의 결합은 뉴클레오타이드 간의 수소 결합을 통해 이루어지고, 이중 가닥 내부 의 모든 뉴클레오타이드가 완전히 상보적으로 결합해야 하는 것은 아니다. RNA 간섭 프로세스는 문헌 [Ebalshir et al. (Nature 411:494-498, 2001)]에 기술되어 있다. siRNA 각 가닥의 길이는 19 내지 23개의 뉴클레오티드 길이일 수 있다. 본원에서 사용되는 siRNA 분자는 오직 천연 또는 내인성 RNA 뉴클레오티드를 함유하는 분자로 제한될 필요는 없지만, 이는 화학적으로 변형된 뉴클레오티드를 추가로 포함할 수 있다. siRNA의 비제한적인 예는 본원에 기술되어 있다. siRNA의 추가 예는 관련 기술분야에 공지되어 있다.

바람직하게는, siRNA는 화학적으로 합성된다. siRNA는 또한 E. coli RNase III 또는 Dicer를 사용하여 더 긴 dsRNA(예를 들어, 길이가 약 25 개 초과의 뉴클레오타이드인 dsRNA)의 절단에 의해 생성될 수 있다. 이들 효소는 dsRNA를 생물학적으로 활성인 siRNA로 처리한다 (예를 들어, Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99:9942-9947 (2002); Calegari et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99:14236 (2002); Byrom et al., Ambion TechNotes, 10(1):4-6 (2003); Kawasaki et al., Nucleic Acids Res., 31:981-987 (2003); Knight et al., Science, 293:2269-2271 (2001); and Robertson et al., J. Biol. Chem., 243:82 (1968) 참조). 바람직하게는, dsRNA는 최소 50 개의 뉴클레오타이드 내지 약 100, 200, 300, 400, 또는 500 개의 뉴클레오타이드 길이이다. dsRNA는 1000, 1500, 2000, 5000 개의 뉴클레오타이드 길이이거나 더 길 수 있다. dsRNA는 전체 유전자 전사물 또는 부분 유전자 전사물에 대해 인코딩할 수 있다. 특정 예에서, siRNA는 플라스미드에 의해 인코딩 될 수 있다 (예를 들어, 헤어핀 루프가 있는 듀플렉스로 자동으로 접히는 서열로서 전사됨).

유전자의 발현을 하향조절하거나 침묵시키기 위해 핵산에 의해 (예를 들어, siRNA에 의해) 표적화될 수 있는 표적 유전자는 액틴, 알파 2, 평활근, 대동맥 (ACTA2), 알코올 디하이드로제네이스 1A (ADH1A), 알코올 디하이드로제네이스 4 (ADH4), 알코올 디하이드로제네이스 6 (ADH6), 아파민 (AFM), 안지오텐시노겐 (AGT), 세린-피루베이트 아미노트랜스퍼레이스 (AGXT), 알파-2-HS-당단백질 (AHSG), 알도-케토 리덕테이스 패밀리 1 멤버 C4 (AKR1C4), 혈청 알부민 (ALB), 알파-1-마이크로글로불린/비쿠닌 전구체 (AMBP), 안지오포이에틴-관련 단백질 3 (ANGPTL3), 혈청 아밀로이드 P-성분 (APCS), 아포지질단백질 A-II (APOA2), 아포지질단백질 B-100 (APOB), 아포지질단백질 C3 (APOC3), 아포지질단백질 C-IV (APOC4), 아포지질단백질 F (APOF), 베타-2-당단백질 1 (APOH), 아쿠아포린-9 (AQP9), 담즙산-CoA:아미노산 N-아실트랜스퍼레이스 (BAAT), C4b-결합 단백질 베타사슬 (C4BPB), LINC01554 (C5orf27)에 의해 인코딩된 추정상의 비특성화 단백질, 보체 인자 3 (C3), 보체 인자 5 (C5), 보체 성분 C6 (C6), 보체 성분 C8 알파 사슬 (C8A), 보체 성분 C8 베타 사슬 (C8B), 보체 성분 C8 감마 사슬 (C8G), 보체 성분 C9 (C9), 칼모둘린 결합 전사 활성인자 1 (CAMTA1), CD38 (CD38), 보체 인자 B(CFB), 보체 인자 H-관련 단백질 1 (CFHR1), 보체 인자 H-관련 단백질 2 (CFHR2), 보체 인자 H-관련 단백질 3(CFHR3), 칸나비노이드 수용체 1 (CNR1), 세룰로플라스민 (CP), 카르복시펩티데이스 B2 (CPB2), 결합 조직 성장인자 (CTGF), C-X-C 모티프 케모킨 2 (CXCL2), 사이토크롬 P450 1A2 (CYP1A2), 사이토크롬 P450 2A6 (CYP2A6), 사이토크롬 P450 2C8 (CYP2C8), 사이토크롬 P450 2C9 (CYP2C9), 사이토크롬 P450 패밀리 2 서브패밀리 D 멤버6 (CYP2D6), 사이토크롬 P450 2E1 (CYP2E1), 필로퀴논 오메가-하이드록실레이스 CYP4F2 (CYP4F2), 7-알파-하이드록시콜레스트-4-엔-3-온 12-알파-하이드록실레이스 (CYP8B1), 디펩티딜 펩티데이스 4 (DPP4), 응고 인자 12(F12), 응고 인자 II (트롬빈) (F2), 응고 인자 IX (F9), 피브리노겐 알파 사슬 (FGA), 피브리노겐 베타 사슬(FGB), 피브리노겐 감마 사슬 (FGG), 피브리노겐-유사 1 (FGL1), 플라빈 함유 모노옥시게네이스 3 (FMO3), 플라빈 함유 모노옥시게네이스 5 (FMO5), 그룹-특이적 성분 (비타민 D 결합 단백질) (GC), 성장 호르몬 수용체(GHR), 글리신 N-메틸트랜스퍼레이스 (GNMT), 하이알루로난 결합 단백질 2 (HABP2), 헵시딘 항균 펩타이드(HAMP), 하이드록시산 옥시데이스 (글리콜레이트 옥시데이스) 1 (HAO1), HGF 활성인자 (HGFAC), 합토글로빈-관련 단백질; 합토글로빈 (HPR), 헤모펙신 (HPX), 히스티딘-풍부 당단백질 (HRG), 하이드록시스테로이드(11-베타) 디하이드로제네이스 1 (HSD11B1), 하이드록시스테로이드 (17-베타) 디하이드로제네이스 13 (HSD17B13),인터-알파-트립신 억제제 중쇄 H1 (ITIH1), 인터-알파-트립신 억제제 중쇄 H2 (ITIH2), 인터-알파-트립신 억제제 중쇄 H3 (ITIH3), 인터-알파-트립신 억제제 중쇄 H4 (ITIH4), 프리칼리크레인 (KLKB1), 락테이트디하이드로제네이스 A (LDHA), 간 발현 항균 펩타이드 2 (LEAP2), 백혈구 세포-유래 케모탁신 2 (LECT2), 지질단백질 (a) (LPA), 만난-결합 렉틴 세린 펩티데이스 2 (MASP2), S-아데노실메티오닌 신테이스 이소폼 타입-1(MAT1A), NADPH 옥시데이스 4 (NOX4), 폴리 [ADP-리보스] 폴리머레이스 1 (PARP1), 파라옥소네이스 1 (PON1),파라옥소네이스 3 (PON3), 비타민 K-의존성 단백질 C (PROC), 레티놀 디하이드로제네이스 16 (RDH16), 혈청 아밀로이드 A4, 구성 (SAA4), 세린 디하이드라테이스 (SDS), 세르핀 패밀리 A 멤버 1 (세르핀A1), 세르핀 A11 (세르핀A11), 칼리스타틴 (세르핀A4), 코르티코스테로이드-결합 글로불린 (세르핀A6), 안티트롬빈-III (세르핀C1), 헤파린 보조인자 2 (세르핀D1), 세르핀 패밀리 H 멤버 1 (세르핀H1), 용질 운반체 패밀리 5 멤버 2 (SLC5A2), 소듐/담즙산 공수송체 (SLC10A1), 용질 운반체 패밀리 13 멤버 5 (SLC13A5), 용질 운반체 패밀리 22 멤버 1(SLC22A1), 용질 운반체 패밀리 25 멤버 47 (SLC25A47), 용질 운반체 패밀리 2, 촉진된 글루코스 수송체 멤버 2(SLC2A2), 소듐-커플링된 중성 아미노산 수송체 4 (SLC38A4), 용질 운반체 유기 음이온 수송체 패밀리 멤버 1B1(SLCO1B1), 스핑고미엘린 포스포디에스터레이스 1 (SMPD1), 담즙산 염 설포트랜스퍼레이스 (SULT2A1), 티로신아미노트랜스퍼레이스 (TAT), 트립토판 2,3-디옥시게네이스 (TDO2), UDP 글루쿠로노실트랜스퍼레이스 2 패밀리, 폴리펩타이드 B10 (UGT2B10), UDP 글루쿠로노실트랜스퍼레이스 2 패밀리, 폴리펩타이드 B15 (UGT2B15), UDP 글루쿠로노실트랜스퍼레이스 2 패밀리, 폴리펩타이드 B4 (UGT2B4) 및 비트로넥틴 (VTN)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 대식세포 유래 소포는 염증성 사이토카인을 포함하는 것이다.

본 명세서에서 용어 "염증성　사이토카인"은　헬퍼 T 세포　및　대식세포 와 같은 면역 세포 또는　염증을　촉진하는 특정 기타 세포에서 분비되는　일종의 신호 분자를 의미한다.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 염증성 사이토카인은 IL-6(interleukin-6), iNOS(induced nitric oxide synthase), TNF-α(tumor necrosis factor- α), IL-1β(interleukin-1β), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.

본 명세서의 용어 "IL-6"는 전 염증성　사이토카인(cytokine) 및 항 염증성　미오킨(myokine) 둘 다로서 작용하는 인터루킨을 의미한다. 용어 "iNOS" 염증성 사이토카인들이나 LPS에 의해 대식세포와 같은 면역세포가 자극을 받으면 발현이 증가하는 효소를 의미하며, iNOS에 의해 생성된 많은 양의 NO는 유익한 살균, 항바이러스, 항기생충 및 항종양 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 용어 "TNF-α"는 주로 활성화된　대식세포에 의해 분비 염증반응에 포함되고　급성기 반응(acute-phase protein)의 구성원인　사이토카인을 의미한다. 용어 "IL-1β"는 인간에서　IL1B　유전자　에 의해 암호화되는　사이토카인　단백질으로, 면역 조절 특성, 장내 미생물총의 조절, 분화 및 세포 사멸과 관련이 있는 것으로 알려져있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노입자는 다음과 같은 특성을 갖는 것이다:

(a) 표적 세포에 약물을 전달하는 것;

(b) 종양 체류 시간이 향상된 것;

(c) 면역 세포의 활성화를 유도하는 것; 및

(d) (a) 내지 (c)에서 선택되는 2이상의 것으로 이루어진 조합.

본 발명의 일 구체예에서 상기 약물 전달 대상 표적 세포는 면역 세포가 포함되지 않는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 면역 세포는 NK 세포, T 세포, 또는 이들의 조합인 것이다.

본 명세서의 용어 "면역세포의 활성화"의 의미는 예를 들면, 면역세포내로 유효물질의 성공적인 유입, 항원제시 세포의 프라이밍, 대식세포의 분극 활성, 면역세포의 사이토카인 또는 케모카인의 분비, 면역세포에 의한 종양 세포의 면역성 세포사(IDC) 유도, 종양 미세환경의 억제일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자의 제조 방법을 제공한다:

(a) 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포를 준비하는 단계;

(b) (a) 단계에서 제작한 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포의 균질화 단계; 및

(c) (b) 단계에서 균질화 된 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포를 융합시키는 코팅 단계.

상기 (a) 단계의 지질 나노입자 제작 단계는 고전단 균질화 및 초음파, 용매 유화/증발 또는 마이크로에멀젼 등 당업계에 알려진 통상의 지질 나노입자 제작 방법을 통해 수행될 수 있다.

상기 (a) 단계의 대식세포 유래 소포를 준비하는 단계는 균일한 구멍이 뚫린 막을 복수 회 통과시키는 연속 압출(serial extrusion) 과정을 통해 수행될 수 있다. 이 때 제n회 압출 단계는 (n은 1 이상의 정수) 제n+1 압출 단계 보다 지름이 넓은 구멍을 가진 막을 통과하는 것이다.

본 명세서의 용어 "균질화"더 큰 입자를 더 작은 것으로 부수는 방법을 의마하며, 전형적인 균질화 절차에서, 입자는 선택된 입자 크기과 관찰될 때 균질화 단계를 반복적으로 실시할 수 있다, 입자 크기 분포는 레이저 입자 크기 식별 방법 또는 QELS 등에 의해 모니터링 될 수 있다. 상기 균질화 단계는 초음파 처리, 압출(extrusion), 고압 균질화 등 당업계에 알려진 임의의 방법에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (a) 단계의 대식세포 유래 소포를 준비하는 단계는 대식세포의 압출(extrusion) 과정을 포함하는 것일 수 있다. 압출 단계는 균일한 구멍이 뚫린 막을 복수 회 통과시키는 연속 압출(serial extrusion) 과정을 통해 수행될 수 있다. 이 때 제n회 압출 단계는 (n은 1 이상의 정수) 제n+1 압출 단계 보다 지름이 넓은 구멍을 가진 막을 통과하는 것이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (a) 단계의 지질 나노입자에 대한 대식세포 유래 소포의 비율은 0.5 내지 3인 것이다. 예를 들어, 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 2.7, 0.5 내지 2.4, 0.5 내지 2.1, 0.5 내지 1.8, 0.5 내지 1.5, 0.5 내지 1.2, 0.5 내지 0.9, 0.8 내지 3.0, 1.2 내지 3.0, 1.5 내지 3.0, 1.8 내지 3.0, 2.1 내지 3.0, 2.4 내지 3.0, 2.7 내지 3.0, 0.8 내지 2.5, 0.8 내지 2.0, 0.8 내지 1.5, 또는 0.8 내지 1.2 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (b) 단계는 압출(extrusion)을 통해 90nm 내지 110nm의 구멍을 갖는 막을 통과시키는 과정을 포함하는 것이다. 상기 구멍의 크기는 예를 들면, 90nm 내지 110nm, 90nm 내지 108nm, 90nm 내지 106nm, 90nm 내지 104nm, 90nm 내지 102nm, 92nm 내지 110nm, 94nm 내지 110nm, 96nm 내지 110nm, 98nm 내지 110nm, 100nm 내지 110nm, 102nm 내지 110nm, 104nm 내지 110nm, 106nm 내지 110nm, 108nm 내지 110nm, 92nm 내지 108nm, 94nm 내지 106nm, 96nm 내지 104nm, 또는 98nm 내지 102nm 일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (c) 단계의 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포가 융합되는 단계는 지질 나노입자와 대식세포 유래 소포를 같은 압출기를 이용하여 100nm 크기의 미세공극을 가지는 막을 다수 통과시켜 지질 나노입자보다 경도가 낮은 대식세포 유래 소포가 지질 나노입자 표면을 둘러싸게 되는 것을 의미한다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명은 a) 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; b) 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포; c) 및 상기 나노입자 코어에 탑재된 세포사멸 유도 핵산 분자 또는 소수성 약물을 포함하는 나노입자를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.

본 명세서의 용어 '예방'은 질환 또는 질환 상태의 방지 또는 보호적인 치료를 의미한다. 본 명세서의 용어 '치료'는 질환 상태의 감소, 억제, 진정 또는 근절을 의미한다. 예를 들면, 치료제를 대상체에 투여함으로써 초래되는 질환의 확산 또는 악화를 최소화하는 것을 의미한다.

본 명세서의 용어 "대상체" 또는 "환자"는 인간, 돼지, 침팬지, 개, 고양이, 소, 마우스, 토끼 또는 래트를 포함하는 동물, 바람직하게는 포유동물을 지칭한다.

본 발명의 약학 조성물은 분말, 과립, 정제, 피복정제, 환제, 당의정제, 캡슐제, 액제, 현탁액제, 겔제, 시럽제, 슬러리제, 좌약, 관장제, 에멀전제, 페이스트제(pastes), 연고제, 크림제, 로션제, 산제, 분무제 또는 현탁액으로 제형화될 수 있다.

본 발명의 약학 조성물은 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 또는 광물유 등이다.

본 발명에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서, 약학적으로 유효한 양은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 상기 조성물의 사용량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으나, 펩타이드가 암의 치료에 유용한 혈중 농도가 되도록 충분한 양을 1일 1회 내지 수회 투여할 수 있다.

상기 조성물의 투여량은 투여 경로, 질병의 정도, 성별 체중, 나이 등에 따라 증감될 수 있다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 약학적 조성물의 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001 내지 100mg/kg(체중)이고 상술한 투여량의 약학적 조성물을 적용을 원하는 부위에 대해, 적용 목적에 따라 국소적으로 적용할 수 있다.

핵산(예를 들어, 간섭 RNA 또는 mRNA)의 "유효량" 또는 "치료적 유효량"은 원하는 효과, 예를 들어, 간섭 RNA의 부재에서 검출된 정상 발현 수준과 비교하여 표적 서열의 발현 억제; 또는 단백질이 발현되는 유기체에서 바람직한 생물학적 효과를 유발하는 양의 단백질의 mRNA-유도된 발현을 발생시키기에 충분한 양을 의미한다. 표적 유전자 또는 표적 서열의 발현의 억제는 대조군에 비해 간섭 RNA로써 획득한 값이 약 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 또는 0%인 경우에 달성된다. 다른 실시양태에서, 발현된 단백질은 체내 세포 유형에서 정상적으로 발현되는 단백질의 활성 형태이고, mRNA의 치료적 유효량은 건강한 개체의 세포 유형에서 정상적으로 발현되는 단백질의 양의 최소 50%(예를 들어, 최소 60%, 또는 최소 70%, 또는 최소 80%, 또는 최소 90%)인 인코딩된 단백질의 양을 생성하는 양이다. 표적 유전자 또는 표적 서열의 발현 측정을 위한 적합한 분석은, 예를 들어, 도트 블랏, 노던 블랏, 제자리 혼성화, ELISA, 면역침전, 효소 기능과 같은 당업자에게 공지인 기술을 사용하는 단백질 또는 RNA 수준의 검사 뿐만 아니라 당업자에게 공지인 표현형 분석을 포함한다.

본 발명의 약학적 조성물은 개체에게 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 뇌내 투여, 경구 복용, 피하 주사, 복강 투여, 정맥 주사, 근육 주사, 척수 주위 공간(경막내) 주사, 설하 투여, 볼 점막 투여, 직장 내 삽입, 질 내 삽입, 안구 투여, 귀 투여, 비강 투여, 흡입, 입 또는 코를 통한 분무, 피부 투여, 경피 투여 등에 따라 투여될 수 있다. 바람직하게는, 정맥 주사일 수 있다.

본 발명에 따른 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 기술자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 세포사멸 유도 핵산 분자는 Bcl2, Bcl-xl, Bcl-w, Mcl-1, A1/BFL-1, XIAP, Survivin, 표피 성장 인자 수용체(Epidermal growth factor receptor, EGFR), 혈관 내피 성장 인자(Vascular endothelial growth factor¸VEGF), KRAS(Kirsten　rat　sarcoma　virus), c-Myc 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 유전자를 표적하는 siRNA 인 것이다.

본 명세서에서 용어 "BCL2"는 BCL2　유전자에 의해 코딩되는 단백질을 의미하며,　세포 사멸을 억제하거나 유도하여 세포 사멸을 조절한다. Bax　및　Bak를　포함하는 BCL2 계열의 전-세포사멸 단백질은　일반적으로 미토콘드리아 막에 작용하여　세포사멸 캐스케이드에서 중요한 신호인　시토크롬 c　및　ROS의 투과 및 방출을 촉진한다.　이러한 전-세포사멸 단백질은 BH3-단독 단백질에 의해 차례로 활성화되고, BCL-2 및 그의 상대적인 BCL-X1에 의해 조절된다.

본 명세서의 용어 "표피 성장 인자 수용체(EGFR)"는 다양한 유형의 암에서 자주 과발현되는 세포 표면 수용체로, siRNA로 EGFR 유전자를 표적으로 삼으면 암세포 성장을 억제하고 세포 사멸을 유도하는 것으로 밝혀졌다.

본 명세서의 용어 "혈관 내피 성장 인자(VEGF)"는 혈관의 성장을 촉진하는 단백질로 종양의 성장과 생존에 필수적이며. VEGF 유전자를 표적으로 하는 siRNA는 암의 전임상 모델에서 혈관 신생(새로운 혈관 형성)과 종양 성장을 억제하는 것으로 밝혀졌다.

본 명세서의 용어"KRAS"는 폐암과 췌장암을 포함한 여러 유형의 암에서 돌연변이가 발생하는 단백질로, 접근 가능한 결합 부위의 부족으로 인해 siRNA로 KRAS를 표적으로 삼는 것이 어려웠지만, 최근의 발전으로 KRAS 발현과 종양 성장을 억제할 수 있는 가능성이 발견되었다.

본 명세서의 용어 "c-Myc"는 여러 유형의 암에서 과발현되는 전사인자로 세포 성장과 증식을 조절하는 데 중요한 역할을 수행하며, siRNA로 c-Myc를 표적으로 삼으면 암세포 성장을 억제하고 세포 사멸을 유도하는 것으로 밝혀졌다,

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 암은 유방암, 난소암, 위암, 폐암, 간암, 간세포암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 대장암, 결장암, 직장암, 자궁경부암, 뇌암, 전립선암, 골암, 두경부암, 피부암, 갑상선암, 부갑상선암, 편평세포암, 복막암, 신장암, 고환암, 식도암 및 요관암으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다. 다만 이에 제한되지는 않으며, 암은 예를 들면, 암종, 림프종, 모세포종, 육종, 신경내분비 종양, 종피종, 슈반세포종, 수막종, 선암종 또는 흑색종일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 약제학적 조성물은 종양 조직에 국소 투여되는 것이다.

본원에서 사용된 "국소 투여"은 유기체 내에서 표적 부위에 직접적으로 siRNA 또는 mRNA와 같은 핵산을 전달하는 것을 지칭한다. 예를 들어, 상기 약제학적 조성물은 종양과 같은 질환 부위 또는 염증 부위와 같은 다른 표적 부위 또는 간, 심장, 췌장, 신장 등과 같은 표적 기관에 직접 주사함으로써 국소적으로 투여될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명은 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자를 제공한다.

(b) 본 발명은 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자의 제조방법을 제공한다.

(c) 본 발명은 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포; 및 상기 나노입자 코어에 탑재된 세포 사멸 유도 핵산 분자 또는 소수성 약물을 포함하는 나노입자를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.

(d) 본 발명의 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자를 사용하면 타겟 세포 내부에 염증성 사이토카인과 함께 siRNA를 전달할 수 있으므로 유전자 치료와 면역 치료를 동시에 수행할 수 있다. 또한, 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자는 T 세포와 NK 세포에는 유전자를 전달하지 않고, 염증성 사이토카인만을 전달하여 세포 활성화를 일으켜 면역 반응을 활성화한다.

도 1은 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 합성 모식도 및 이를 이용한 항암 면역치료 과정의 개요를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2f는 지질 나노입자의 제작 과정 및 특성 분석 결과를 나타낸다. 도 2a는 지질 나노입자의 합성 모식도를 도 2b는 지질 나노입자의 크기 및 표면전하 확인 결과를, 도 2c는 지질 나노입자의 형태 확인 결과를, 도 2d는 지질 나노입자의 안정성 확인 결과를, 도 2e는 지질 나노입자 내부의 siRNA 봉입율 확인 결과를, 도 2g는 대장암세포주로 siRNA가 봉입된 지질 나노입자의 유전자 전달능 확인 결과를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3h는 대식세포 유래 소포 제작 과정 및 특성 분석 결과를 나타낸다. 도 3a는 대식세포 유래 소포 제작 모식도를, 도 3b는 대식세포 유래 소포의 크기 확인 결과를, 도 3c는 대식세포 유래 소포의 표면전하 확인 결과를, 도 3d는 대식세포 유래 소포의 단백질에서 소포 마커 확인 결과를, 도 3e는 대식세포 유래 소포의 형태 확인 결과를, 도 3f는 대식세포 유래 소포의 암세포 내재화 확인 결과를, 도 3g는 대식세포 유래 소포의 RNA에서의 염증관련 마커 확인 결과를, 도 3h는 대식세포 유래 소포의 단백질에서 염증관련 마커 확인 결과를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4g는 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 제작 과정 및 특성 분석 결과를 나타낸다. 도 4a는 대식세포 유래 소포 및 지질 나노입자의 합성 비율을 확인하는 실험 모식도를, 도 4b는 대식세포 유래 소포와 지질 나노입자의 입자 수 비율에 따른 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 합성 비율 확인 결과를, 도 4c는 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 합성 모식도를, 도 4d는 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 크기 확인 결과를, 도 4e는 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 표면전하 확인 결과를, 도 4f는 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 형태 확인 결과를, 도 4g는 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 단백질에서 소포 마커 확인 결과를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5f는 나노입자의 siRNA 전달 효율 검증 결과를 나타낸다. 도 5a는 나노입자의 siRNA 봉입율 확인 결과를, 도 5b는 나노입자의 유전자 전달능 확인 결과를, 도 5c는 나노입자 처리시 세포 사멸 관련 단백질 발현 확인 결과를, 도 5e는 나노입자로 처리시 세포 사멸 관련 단백질 발현 정량 결과를, 도 5f는 나노입자로 인해 처리시 세포 증식/사멸 염색 이미지를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6h는 siRNA를 포함하는 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 항암효과 검증 결과를 나타낸다. 도 6a는 동물실험 스케쥴 모식도를, 도 6b는 종양 모델에서의 지질 나노입자의 체류 기간 검증 결과를, 도 6c는 나노입자의 부착 단백질 발현 확인 결과를, 도 6d는 지질 나노입자의 부착 단백질 발현 정량 결과를, 도 6e는 세포 사멸 관련 마커 및 종양 미세환경 관련 마커의 단백질 발현 확인 결과를, 도 6f는 마우스 종양에서의 세포 사멸 관련 마커 및 종양 미세환경 관련 마커의 단백질 발현 정량 결과를, 도 6g는 나노입자 처리에 따른 마우스 종양의 성장 확인 결과를, 도 6h는 나노입자가 처리된 마우스 종양의 조직 구조 확인 및 세포 증식 마커 발현 확인 결과를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 제작한 나노입자의 독성 검증 결과를 나타낸다. 도 7a는 나노입자가 처리된 마우스의 혈액 독성 평가 결과를, 도 7b는 나노입자가 처리된 마우스의 주요 장기 독성 평가 결과를, 도 7c는 지질 나노입자가 처리된 마우스의 몸무게 변화 확인 결과를 나타낸다.
도 8은 염증성 대식세포 유래 소포와 지질 나노입자의 혼합물과 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 혈액 독성 평가 결과를 나타낸다.
도 9는 지질 나노입자의 면역 세포에 대한 siRNA 전달 능력 검증 결과를 나타낸다. 도 9의 a)는 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 세포 사멸율 확인 결과를, 도 9의 b)는 지질 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 전달된 유전자의 위치 확인 결과를, 도 9의 c)는 지질 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 전달된 유전자의 루시퍼레이즈 발현 확인 결과를, 도 9의 d)는 지질 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 전달된 유전자의 타겟 단백질의 발현 확인 결과를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10e은 나노입자의 면역 세포 활성화 능력 검증 결과를 나타낸다. 도 10a는 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 RNA에서 염증성 사이토카인 마커들의 발현 확인 결과를, 도 10b는 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 단백질에서 염증성 사이토카인 마커들의 발현 확인 결과를, 도 10c는 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 과립 매개 사멸 관련 마커의 단백질 발현 확인 결과를, 도 10d는 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 과립 매개 사멸 관련 마커의 단백질 발현 정량 결과를, 도 10e는 지질 나노입자가 처리된 T세포 및 NK세포와 공배양한 대장암세포주의 세포 사멸율 확인 결과를 나타낸다.
도 11은 나노입자를 처리한 면역 세포에 의한 항암 효과 분석 결과를 나타낸다. 도 11의 a)는 나노입자가 처리된 마우스 종양 내 T세포 및 NK세포의 분포 확인 결과를, 도 11의 b)는 나노입자가 처리된 마우스 종양 내 T세포 및 NK세포 내 세포 활성 마커 확인 결과를 나타낸다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1: 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 합성

1-1. 지질 나노입자(LNP)의 제작

대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)를 제작하기 위해 지질 나노입자(LNP)를 제작하였다. 유효 성분을 포함한 지질 나노입자의 합성 과정은 도 2a에 나타내었다. 유효 성분으로는 siRNA를 사용하였으며, 지질은 PEG-DMG 2000, MC3, DSPC 및 콜레스테롤을 사용하였다. 지질 성분은 MC3: DSPC: cholesterol: PEG를 50:10:38.5:1.5의 몰 비율로 사용하였다. 지질나노입자는 자가조립 (self-assembly) 방법으로 제조하였다. 여러 종류의 지질을 상기 비율로 조합하여 에탄올에 용해시켜 준비하고, 지질과 유전자의 질량비는 20으로 구성하여 pH5.2의 25mM 아세트산나트륨(sodium acetate)용액에 siRNA를 넣고, 에탄올과 아세트산나트륨용액의 부피비를 1:3으로 구성하여 두 용액을 섞어 지질 나노입자가 자가조립(self-assembly)되도록 하였다. 에탄올을 제거하기위해 분자량 10K 센트리콘(centricon)을 이용하여 PBS에 10배 희석하여 3000rpm, 20분, 4℃조건에서 3번의 원심분리기를 수행하여 지질나노입자를 수득했다. 수득된 지질나노입자는 4℃에서 보관했다.

제작한 지질 나노입자(LNP)의 물리적 특성을 검증하였다. 결과는 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 나타내었다. 도 2의 b)에 나타낸 바와 같이, siRNA가 봉입된 지질 나노입자(LNP)는 198nm의 크기를 가지고, 0.24mV의 중성의 전하를 가짐을 확인할 수 있었다. 도 2c에 나타낸 바와 같이 siRNA가 봉입된 지질 나노입자(LNP)는 구형의 형태를 가짐을 확인하였다. 도 2d에 나타낸 바와 같이 지질 나노입자(LNP)는 물, 인산 완충 생리식염수 및 세포 배양액에서의 지질 나노입자(LNP) 크기를 시간 흐름에 따라 확인하였을 때, 96시간이 경과하였을 때도 크기가 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었으며, 이는 제작한 지질 나노입자(LNP)가 안정성이 높음을 의미한다.

제작한 지질 나노입자(LNP)의 유효성분 봉입율 및 암세포 전달 효율을 확인하였다. 결과는 도 2e 및 도 2f에 나타내었다. 도 2e에 나타낸 바와 같이, 지질 나노입자(LNP) 내부의 siRNA 봉입율을 확인 시, 64%의 봉입율을 가짐을 확인할 수 있었다. 도 2f에 나타낸 바와 같이, 대장암세포주 CT26에 siRNA가 봉입된 지질 나노입자(LNP)를 처리하였을 때, siRNA를 나타내는 녹색 형광이 대장암세포 내부에서 확인되는 바, 봉입된 siRNA가 대장암세포로 전달됨을 확인할 수 있었다.

1-2. 대식세포 유래 소포의 제작

대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 제작을 위해 대식세포 유래 소포를 제작하였다. 대식세포는 면역세포 중 부착 단백질의 발현이 높고, 다른 면역세포와 상호작용이 활발하여, 암세포와 결합력이 높고 다른 면역세포를 활성화시킬 수 있을 것으로 판단하였다. 도 3a는 대식세포 유래 소포의 제작 과정을 나타낸다. 대식세포주에 LPS를 처리하여 염증성 대식세포로 극성화하고 초음파분쇄기로 세포에 물리적 자극을 가한 후, 원심분리를 통해 핵을 제거하고 세포막을 회수하여 압출기를 통해 10 ㎛, 5 ㎛, 1 ㎛, 0.4 ㎛의 미세공극을 가지는 막을 다수 통과하여 염증석 대식세포 유래 소포를 제작하였다.

제작한 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 물리적 특성을 검증하였다. 결과는 도 3b, 도 3c 및 도 3e에 나타내었다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 크기를 확인하였을 때, 각각 205, 187nm의 크기를 가짐을 확인할 수 있었다. 또한 도 3c에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 표면전하를 확인하였을 때, 각각 -24.35, -24.42 mV로 표면전하에 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 도 3e에 나타낸 바와 같이, 소포의 형태를 확인하였을 때 염증성 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)는 구형의 형태를 가짐을 확인하였다.

도 3d에 나타낸 바와 같이 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 단백질에서 소포 마커 확인 시, 각각의 입자에서 소포 마커의 발현을 확인할 수 있었다. 도 3h에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 단백질에서 염증 관련 마커의 발현 확인 시, 염증성 대식세포 유래 소포에서 염증 관련 마커의 발현이 높게 유지되고 있음을 확인할 수 있었다. 도 3f에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포를 염색하여 대장암세포주 CT26에 처리하였을 때, 대식세포 유래 소포를 나타내는 붉은 형광이 염증성 대식세포 유래 소포가 암세포 표면에서 관찰되는 바, 대식세포 유래 소포가 암세포막에 융합됨을 확인할 수 있었다.

1-3. 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 제작

대식세포 유래 소포(M1-EV)로 지질 나노입자(LNP)를 코팅하여 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)를 제작하였다. 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 제작 과정은 도 4a에 나타내었으며, 형광 발현을 통해 나노입자 합성 비율을 확인하였다. 염증성 대식세포 유래 소포체와 siRNA가 봉입된 지질 나노입자를 형성하고, 각 입자를 동일 입자 수로 맞추어 섞은 후 압출기를 통해 100 nm의 구멍을 가지는 막을 다수 통과하여 염증성 대식세포 유래 소포체로 코팅된 지질 나노입자를 제작하였다.

대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)와 지질 나노입자(LNP)의 입자 수 비율에 따른 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 합성 효율을 검증하였다. 결과는 도 4b에 나타내었다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 대식세포 유래 소포(M0-C-LNP, M1-C-LNP)와 지질 나노입자(LNP)를 1:1 비율로 하였을 때, 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 합성이 가장 효율적임을 확인할 수 있었다.

제작한 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 특성을 검증하였다. 결과는 도 4d, 도 4e, 도 4f 및 도 4g에 나타내었다. 도 4d에 나타낸 바와 같이, 비염증성 또는 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 크기를 확인하였을 때, 각각 193, 203nm의 크기임을 확인할 수 있었다. 또한 도 4e에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 표면전하를 확인하였을 때, -24.35, -24.42 mV로 표면전하에 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 도 4f에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 나노 지질입자(M1-C-LNP)는 구형의 형태를 가짐을 확인하였다. 도 4g에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 단백질에서 소포 마커 확인 시, 각각의 입자에서 소포 마커를 발현하고 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 2: 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 siRNA 전달 효율 검증

대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 약물 전달체로서의 가능성을 검증하기 위해 siRNA 봉입율을 확인하였다. 결과는 도 5a에 나타내었다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 지질 나노입자(LNP), 비염증성 또는 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 siRNA 봉입율 확인 결과, 소포 코팅 이후에도 나노입자 내부에 siRNA가 봉입되어 있음을 확인할 수 있었다.

대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 siRNA 전달 효율을 검증하였다. 결과는 도 5b 및 도 5c에 나타내었다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 대장암세포에 대한 지질 나노입자(LNP), 비염증성 또는 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 siRNA 전달능력 검증 결과, 비염증성 또는 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)는 같은 입자 수에서 지질 나노입자(LNP)보다 적은 유전자 양을 봉입하고 있음에도 암 세포 내부에 붉은 형광이 더욱 많이 관찰되므로 더 많은 유전자를 대장암세포에 전달함을 확인할 수 있었다.

또한, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 나노입자 처리시 대장암세포에서 타겟 유전자 Bcl2의 RNA발현을 확인하였을 때, 타겟 유전자의 발현이 억제됨을 확인할 수 있었는데, 이는 대식세포 유래 소포가 코팅된 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)가 암세포에 siRNA를 효과적으로 전달함을 나타낸다. 또한, 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 siRNA의 봉입율이 지질 나노입자(LNP)에 비해 낮았으나, 타겟 유전자 Bcl2의 발현 억제 효율은 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)에서 더 높음을 확인할 수 있었다.

제작한 나노입자가 siRNA의 전달을 통해 실제 세포 사멸 효과를 발휘하는 지 여부를 대장암세포에서 검증하였다.

결과는 도 5d, 도 5e 및 도 5f에 나타내었다.

도 5d 및 도 5e에 나타낸 바와 같이, 세포 사멸 관련 단백질의 발현 정도를 확인한 결과, 지질 나노입자(LNP)와 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP) 처리군의 BCL2 단백질의 발현량이 낮음을 확인할 수 있었다. 세포 사멸 효과를 확인한 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)에서 지질 나노입자 대비 세포 사멸 효과가 약 5 내지 8배로 매우 높게 나타났는데, 이는 지질 나노입자와 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)와 지질 나노입자(LNP)의 BCL2의 단백질 발현량의 차이보다 매우 큰 차이로 확인된다. 이는, 단순히 타겟 유전자 Bcl2의 발현 억제뿐아니라, 대식세포 유래 소포의 코팅으로 인한 상승효과가 작용했음을 나타낸다. 이는 도 5f의 세포 증식/사멸 염색 이미지에서도 확인할 수 있다.

실시예 3: siRNA를 포함하는 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 항암 효과 검증

동물 실험을 통해 siRNA를 포함하는 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)의 항암효과를 검증하였다. 동물 실험 스케쥴은 도 6a에 나타내었다.

효율적인 암 치료 및 부작용 감소의 가능성을 확인하기 위해, 제작한 각 나노입자들의 종양 체류 시간을 검증하였다.

결과는 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 표 1에 나타내었다.

도 6b에 나타낸 바와 같이, 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP), 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)의 종양 체류 기간을 형광 발현 및 형광값을 정량해 확인하였을 때, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV)와 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)의 종양 체류 기간이 길게 유지됨을 확인할 수 있었다. 이는 도 6c 및 도 6d에 나타낸 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)에서의 부착 단백질 발현을 검증 결과에서 확인할 수 있듯이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV)와 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)에서 부착 단백질의 발현이 높은 것에 기인한 것으로 판단된다. 나노입자의 종양 체류 기간이 길다는 것은, 나노입자 투여시 효과적으로 종양을 치료할 수 있다는 것, 나노입자가 다른 세포로 유입되어 세포 사멸 등의 부작용을 유발할 가능성이 낮다는 것을 의미할 수 있다.

형광 세기 분석을 통한 각 나노입자의 종양 체류 시간 검증

샘플	시간
샘플	2 h	24 h	7 d	15 d
M1-EV	1.000	1.039	1.036	0.338
LNP	0.974	1.030	0.994	0.107
M1-C-LNP	0.854	0.979	0.961	0.190

제작한 나노입자의 암 치료 효과를 질병 모델에서 검증하였다.

결과는 도 6e, 도 6f, 도 6g 및 도 6h에 나타내었다.

도 6e에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스의 종양에서의 세포 사멸 관련 마커 및 종양 미세환경 관련 마커의 단백질 발현 확인 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP) 처리군에서 종양 내 세포 사멸 마커의 발현이 증가함을 확인할 수 있었다.

도 6f에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자가(M1-C-LNP) 처리된 마우스의 종양에서의 세포 사멸 관련 마커 및 종양 미세환경 관련 마커의 단백질 발현 정량 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP) 처리군에서 세포 사멸 유도가 통계적으로 유의미하게 가장 높은 것을 확인할 수 있었다. 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP) 처리군에서 세포 사멸 유도 정도는 대조군 대비 약 3배 이상이었다.

도 6g에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스 종양의 성장을 확인한 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP) 처리군에서 마우스 종양의 성장억제가 통계적으로 유의미하게 효과적임을 확인할 수 있었다. 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP) 처리군은 유일하게 처리 후 23일 경과시 대조군 대비 종양 크기가 50% 이하로 감소하였다.

도 6h에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스 종양의 조직 구조와 세포 증식 마커의 발현 확인 시, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자 처리군에서, 종양 조직 밀도가 낮아지며, 세포 증식 마커의 발현이 감소함을 확인할 수 있었다.

실시예 4: siRNA를 포함하는 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 독성 검증

제작한 나노입자의 생체 적합성을 확인하기 위해 마우스에서 독성 여부를 검증하였다.

결과는 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 나타내었다.

도 7a에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스의 혈액 독성 평가 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자의 독성은 대조군과 비교 시 큰 차이가 없음을 확인하였다.

도 7b에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스의 주요 장기 독성 평가 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)의 독성은 대조군과 비교 시 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 특히 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV)의 경우 특히 간에서 독성을 보였으나, 이를 지질 나노입자에 코팅하면 독성이 완화 또는 제거됨을 확인할 수 있었다.

도 7c에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스의 몸무게 변화를 확인하였을 때, 대조군과 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다.

염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV)의 독성이 코팅으로 인해 완화 및 제거됨을 확인하기 위해 코팅 전후의 독성을 검증을 다시 검증해보았다.

결과는 도 8에 나타내었다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV)와 지질 나노입자(LNP)의 혼합물과 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스의 혈액 독성 평가 결과, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV)와 지질 나노입자(LNP)의 단순 혼합물은 혈액 독성을 보인 반면, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)는 혈액 독성이 없음을 확인할 수 있었다.

실시예 5: 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 면역 세포로의 약물 전달성 검증

제작한 나노입자의 높은 암세포 특이성 및 면역 치료 활용 가능성을 확인하기 위해 면역 세포에 siRNA의 전달 여부를 확인하였다.

결과는 도 9의 a), 도 9의 b), 도 9의 c) 및 도 9의 d)에 나타내었다.

도 9의 a)에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 세포 사멸율 확인 시, 80% 이상의 생존율을 가짐을 확인할 수 있었다.

도 9의 b)에 나타낸 바와 같이, 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 전달된 유전자의 위치를 확인했을 때, 유전자가 세포막에 존재함을 확인할 수 있었다.

도 9의 c)에 나타낸 바와 같이, 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 대장암세포, T세포 및 NK세포에서의 전달된 유전자의 루시퍼레이즈 발현 확인 결과, T세포 및 NK세포에서는 암세포인 CT26세포와 달리 루시퍼레이즈의 발현 정도가 미약했으므로, 대장암세포로는 유전자가 잘 전달되지만 T세포 및 NK세포에는 유전자가 전달되지 않음을 확인할 수 있었다.

또한, 도 9의 d)에 나타낸 바와 같이, 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포에서의 전달된 유전자의 타겟 단백질의 발현 확인 시, 타겟 유전자 발현의 변화를 확인할 수 없었다.

이는 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)는 siRNA를 면역 세포로 전달하지 않음을 나타내고, 따라서 면역 세포의 사멸을 유도하지 않음을 의미한다.

실시예 6: 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자의 면역 세포 활성화 검증

면역 세포에 siRNA를 전달하지 않는 것에 그치지 않고, 제작한 나노입자의 면역 치료 효과를 확인하기 위해, 나노입자 처리시 면역세포를 활성화 여부를 검증하였다.

결과는 도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e에 나타내었다.

도 10a에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 RNA에서의 염증 관련 마커 확인 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)에서 염증성 사이토카인의 발현이 높게 유지됨을 확인하였다.

도 10b에 나타낸 바와 같이, 비염증성 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M0-C-LNP, M1-C-LNP)의 단백질에서 염증 관련 마커를 확인 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)에서 염증 관련 마커의 발현이 높게 유지되고 있음을 확인하였다.

도 10c에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포에서 과립 매개 사멸 관련 마커의 단백질 발현을 확인 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리되었을 때 과립 매개 사멸 관련 마커의 발현이 증가함을 확인하였다.

도 10d에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포에서 과립 매개 사멸 관련 마커의 단백질 발현을 정량 결과, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리되었을 때 과립 매개 사멸 관련 마커의 발현이 통계적으로 유의미하게 증가함을 확인하였다.

제작한 나노입자로 인해 활성화된 면역 세포의 항암 효과를 검증하였다.

결과는 도 10e 및 도 11의 a) 및 도 11의 b)에 나타내었다,

도 10e에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포와 공배양한 대장암세포의 세포 사멸율 확인 시, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 T세포 및 NK세포와 공배양한 대장암세포의 대부분이 사멸함을 확인하였다.

도 11의 a)에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자(LNP) 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스 종양 내 T세포 및 NK세포의 분포 확인 시, T세포 및 NK세포의 분포의 차이가 거의 없음을 확인할 수 있었다. 반면 도 11의 b)에 나타낸 바와 같이, 염증성 대식세포 유래 소포(M1-EV), 지질 나노입자 및 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 마우스 종양 내 T세포 및 NK세포 내 세포 활성 마커 확인 시, 염증성 대식세포 유래 소포가 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)가 처리된 종양 내 T세포와 NK세포에서의 세포 활성 마커가 통계적으로 유의미하게 증가함을 확인할 수 있었다.

즉, 본원에서 제작한 염증성 대식세포 유래 소포로 코팅된 지질 나노입자(M1-C-LNP)는 암세포에 siRNA를 효과적으로 전달하는 것뿐만 아니라, 면역 세포를 활성화시켜 면역 치료 효과를 가짐을 확인하였다.

Claims

a) 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 b) 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자.
제1항에 있어서, 상기 대식세포는 염증성 대식세포(M1 macrophage)인 것인, 나노입자.
제1항에 있어서, 상기 지질 성분은 콜레스테롤, 이온화 가능한 지질, 양이온성 지질, 인지질, PEG-지질 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 지질 나노입자.
제3항에 있어서, 상기 지질 성분은 다음과 같은 것인, 지질 나노입자:
a) 상기 이온화 가능한 지질은 4-(dimethylamino)butanoate (D-Lin MC3-
DMA 또는 MC3) 인 것;
b) 상기 인지질은 DSPC(distearoylphosphatidylcholine)인 것; 또는
c) a) 및 b)의 조합.
제1항에 있어서, 상기 나노입자 코어에 대한 대식세포 유래 소포의 개수 비는 1.0 내지 3.0인 것인, 나노입자.
제1항에 있어서, 상기 나노입자의 크기는 100nm 내지 300nm인 것인, 나노입자.
제1항에 있어서, 상기 나노입자 코어는 소수성 약물 또는 핵산 분자를 포함할 수 있는 것인, 나노입자.
제7항에 있어서, 상기 핵산 분자는 DNA, 상보성 DNA(complementary DNA, cDNA), RNA, 메신저 RNA(messenger RNA, mRNA), 운반 RNA(transfer RNA, tRNA), 라이보좀 리보핵산(rRNA), 마이크로 RNA(micro RNA), 작은 간섭 RNA(small interference RNA, siRNA), 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA, shRNA), 앱타머(aptamer), 안티 센스 올리고뉴클레오타이드, 리보자임(ribozyme), 펩타이드 핵산(Peptide nucleic acid, PNA), DNAzyme 및 단일 가이드 RNA(single guide RNA, sgRNA)로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 나노입자.
제1항에 있어서, 상기 대식세포 유래 소포는 염증성 사이토카인을 포함하는 것인, 나노입자.
제9항에 있어서, 상기 염증성 사이토카인은 IL-6(interleukin-6), iNOS(induced nitric oxide synthase), TNF-α(tumor necrosis factor- α), IL-1β(interleukin-1β), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 나노입자.
제1항에 있어서, 상기 나노입자는 다음과 같은 특성을 갖는 것인 나노입자:
(a) 표적 세포에 약물을 전달하는 것;
(b) 종양 체류 시간이 향상된 것;
(c) 면역 세포의 활성화를 유도하는 것; 및
(d) (a) 내지 (c)에서 선택되는 2이상의 것으로 이루어진 조합.
제11항에 있어서, 상기 면역 세포는 NK 세포, T 세포, 또는 이들의 조합인 것인, 나노입자.
다음 단계를 포함하는, 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; 및 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포를 포함하는 나노입자의 제조 방법:
(a) 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포를 준비하는 단계;
(b) (a) 단계에서 제작한 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포의 균질화 단계; 및
(c) (b) 단계에서 균질화 된 지질 나노입자 및 대식세포 유래 소포를 융합시키는 코팅 단계.
제13항에 있어서, 상기 (b) 균질화 단계는 압출(extrusion)을 통해 90nm 내지 110nm의 구멍을 갖는 막을 통과시키는 과정을 포함하는 것인, 나노입자의 제조 방법.
a) 지질 성분을 포함하는 나노입자 코어; b) 상기 나노입자 코어의 표면에 코팅된 대식세포 유래 소포; 및 c) 상기 나노입자 코어에 탑재된 세포사멸 유도 핵산 분자 또는 소수성 약물을 포함하는 나노입자를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
제15항에 있어서, 상기 세포사멸 유도 핵산 분자는 Bcl2, Bcl-xl, Bcl-w, Mcl-1, A1/BFL-1, XIAP, Survivin, 표피 성장 인자 수용체(Epidermal growth factor receptor, EGFR), 혈관 내피 성장 인자(Vascular endothelial growth factor¸VEGF), KRAS(Kirsten　rat　sarcoma　virus), c-Myc 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 유전자를 표적하는 siRNA인 것인, 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물
제15항에 있어서, 상기 암은 유방암, 난소암, 위암, 폐암, 간암, 간세포암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 대장암, 결장암, 직장암, 자궁경부암, 뇌암, 전립선암, 골암, 두경부암, 피부암, 갑상선암, 부갑상선암, 편평세포암, 복막암, 신장암, 고환암, 식도암 및 요관암으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
제15항에 있어서, 상기 약제학적 조성물은 종양 조직에 국소 투여되는 것인, 암 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.