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JP6038017B2 - 核酸を含む逆ミセル系及びその使用 - Google Patents

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Description

本発明は、ステロール、アシルグリセロール、リン脂質又はスフィンゴ脂質及び核酸に基づく逆ミセル系に関する。本発明の逆ミセル系は、粘膜及び細胞膜を通過できる。従って、それは、核酸のターゲット部位へのベクトル化を可能にする。有利なことに、それは、医薬及び栄養の分野において有用である。
背景技術
RNAi(RNA干渉)及びアンチセンス(AS)戦略は、mRNAターゲットの分解又は翻訳停止を可能にする核酸の使用によって、ターゲット遺伝子の発現をサイレンシングすることにある。新たなアンチセンス用途(エクソンスキッピング、選択的スプライシング校正)は、選択的スプライシング不履行の原因となる変異を隠すことによって、機能的タンパク質の合成を可能にしてきた。アプタマーは、ターゲットタンパク質と相互作用し、その合成をダウンレギュレーションできる核酸である。これらの核酸すべて、並びに、つい最近のsiRNA、miRNA及びRNAaの発見は、遺伝性疾患、ガン、神経変性疾患、伝染性疾患及び炎症性疾患のような疾患の処置のための治療、又は、それらによって引き起こされる細胞増殖及び疾患を遮断することの見通しを大きく開いた。
しかしながら、これらの分子は体液中で不安定であり、in vitro及びin vivoにおいて、それらは、弱い細胞内浸透及び低い生物学的利用率を示す。これらの大きな不利点は、治療におけるそれらの使用を制限してきた。その結果、前記核酸の臨床応用は、安定性及び細胞内浸透を増加させながら、タンパク質発現をノックダウンするそれらの能力を保持するための化学的改変を必要としている。核酸送達に基づいた治療の開発を妨げていた最大の障害を克服するために、研究グループは、それらの送達を改善するナノテクノロジー手法も適用している。生物学的利用率を改善するために、多くの研究者は、代替的な投与経路:眼、皮膚、口、筋肉内を使用することも試みている。今までのところ、それらの試みは、全く満足できるものではない。例えば、これらの試みのいくつか、より具体的には、リポソーム担体中の核酸を用いたアッセイは、免疫反応を刺激している。
以前、本発明者らは、植物抽出物から単離され、シトステロール及びアシルグリセロールからそれぞれ構成された2つの有機化合物から複合体が得られ、水溶性治療剤となり得ることを発見したが(W02006/048772)、これらの複合体は、前記治療剤の粘膜輸送ベクターとして特に効果的な薬剤である。以前記載したように、水溶性治療剤のこのようなベクトル化は、ミセルの非存在下におけるそれらの投与と比較して、投与量の大きな減少をもたらす。
前記複合体は、即時粘膜投与によって水溶性治療剤をベクトル化するのに効果的であることが示されている。しかしながら、治療剤を含むマイクロエマルションの安定性は、例えば、薬物及び/又は栄養化合物用の送達システムとしてのそれらの開発を可能にするには、常に満足できるものではない。このような開発は、長期間にわたって(例えば、数週間又は数ヶ月にわたって)室温で安定である製剤を必要とする。
本発明の目的は、先行技術の不利点を克服することである。安全かつ有効な核酸治療戦略、特に、有効な遺伝子発現モデュレーションに基づいた治療を達成できる新たなツールが明らかに必要である。より具体的には、例えば、粘膜投与され、活性型における薬物生物学的利用能を満足させ得る核酸、特にオリゴヌクレオチドを含む薬物送達システムを提供することが本発明の目的である。
驚くべきことに、特に、高投与量の核酸を含むマイクロエマルション製剤中の特定量のリン脂質又はスフィンゴ脂質の導入が、それらの安定性の大きな増加をトリガーした。
本発明は、多量の核酸をベクトル化できる新たなマイクロエマルション製剤、それらの調製過程、並びに、薬物及び/又は栄養化合物用の送達システムとしての使用を説明する。本明細書において、「多」量は、ヒトスケールで治療活性を得るのに十分だが、複合体の非存在下において送達される核酸の量よりも依然としてはるかに少ない量を意味する。
有利なことに、この製剤は、医薬及び栄養の分野におけるミセルの使用のための、ミセルを含む組成物のコントロール及び最適化を可能にする。
発明の概要
本発明は、核酸の放出用送達システム(好ましくは、粘膜的に適用される)、並びに、その送達システムを調製するための組成物及び方法に関する。安全かつコントロールされた方法でこの目的を達成するために設計された逆ミセル系が、本明細書において記載される。逆ミセル系は、粘膜を通じて吸収され、保護形態にある核酸を生物の任意の組織にベクトル化できる。
より具体的には、本発明は、mRNA前駆体、mRNA又はタンパク質と相互作用でき、遺伝子発現をモデュレーションできる核酸、特にオリゴヌクレオチドを投薬するための逆ミセル輸送システムを提供する。より具体的には、本発明による逆ミセルは、粘膜上皮バリアを通過する核酸の吸収を促進し、核酸がターゲット細胞に取り込まれることを可能にする。本発明の逆ミセルは、より具体的には、遺伝子発現をモデュレーションできる少なくとも1つの核酸、特にオリゴヌクレオチド、ステロール、アシルグリセロール、リン脂質又はスフィンゴ脂質、アルコール及び水を含む。
逆ミセルは、ステロール、アシルグリセロール、リン脂質又はスフィンゴ脂質、アルコール及び水を少なくとも使用して、以下に記載される方法に従って調製され得る。
前記ミセルは、より具体的には、以下の方法:
(a)(i)ステロール、好ましくはシトステロール又はコレステロール、(ii)アシルグリセロール、好ましくはジアシルグリセロール、(iii)リン脂質、好ましくはホスファチジルコリン又はスフィンゴ脂質、(iv)アルコール、(v)水、好ましくは精製水及び(vi)遺伝子発現をモデュレーションできる少なくとも1つの核酸、特にオリゴヌクレオチド、を接触させること、
(b)工程(a)において得られた混合物を、40℃以下で、逆ミセルの形成を得るのに十分な時間撹拌すること
によって得られる。
当業者であれば誰でも、実験条件に応じて、撹拌のパラメーター(例えば、機械的撹拌の継続期間及び速度)を、容易に決定できる。実際、これらのパラメーターは、マイクロエマルションが得られるようなものである;速度は、視覚的に透明な製剤の形成が可能なように決定され、撹拌の継続期間は、視覚的に透明な製剤を得た後数分間に、撹拌が中止され得るようなものである。
本発明はさらに、本発明の逆ミセル及び薬学的に許容しうる担体、賦形剤又は支持体を含む、医薬組成物に関する。
発明の詳細な説明
以下の説明は、ほんの一例としての好ましい実施態様であり、本発明を実施するために必要な特徴の組み合わせに制限はない。
逆ミセル
本発明による逆ミセル系は、油中における水のナノドロップレットの分散体を含むマイクロエマルションとして特徴付けられる。分散体は、水/油界面で最も合いそうな、2つの界面活性剤(アシルグリセロール、より好ましくはジアシルグリセロール、及び、リン脂質、より好ましくはホスファチジルコリン又はスフィンゴ脂質)及び補助界面活性剤(アルコール)により安定化される。逆ミセルは、水が内相を形成し、脂質の疎水性尾部が連続層を形成する系として定義され得る。油、界面活性剤、補助界面活性剤及び水層を含む逆ミセルは、油中水型マイクロエマルションとしても特徴付けられる。これらのマイクロエマルションは、熱力学的に安定であり、視覚的に透明である。
一般的には、本発明によるミセルの大きさは、非常に小さく、より具体的には、それは、10nm未満である;より具体的には、それは、8nm未満、より好ましくは6nm未満である。その大きさは、添加される水及びリン脂質又はスフィンゴ脂質の量によって変わり得る。本発明は、より具体的には、約4nm、好ましくは3〜5nm、より好ましくは3.5〜5nm、特に3.7〜4.5nmの水性コアを有する逆ミセルに関する。
逆ミセル及びそれらの水性コアの大きさは、
− 小角X線散乱(SAXS)
− 中性子散乱
− 透過型電子顕微鏡(TEM)
− 動的光散乱(DLS)
を含む様々な方法によって特徴付けられ得る。
本発明による逆ミセル系における脂質成分(ステロール、アシルグリセロール及びリン脂質又はスフィンゴ脂質を含む)の比は、変わり得る。例えば、重量比ステロール/アシルグリセロールは、0.015〜0.05、より具体的には0.03〜0.04の範囲であり得る。
重量比リン脂質又はスフィンゴ脂質/アシルグリセロールは、0.05〜0.40、特に0.06〜0.25の範囲であり得る。リン脂質又はスフィンゴ脂質の重量は、製剤化において使用されるリン脂質又はスフィンゴ脂質の混合物の総重量(例えば、レシチンの重量)にそれぞれ対応する。同様に、アシルグリセロールの重量は、アシルグリセロールを通常含む混合物、又は、アシルグリセロールと前記アシルグリセロール由来のグリセロール及び脂肪酸との混合物の総重量に対応する。
逆ミセル系の化合物は、適切な手段によって分析され得る。より具体的には、ステロールは、ガスクロマトグラフィー分析により、アシルグリセロールは、特に光散乱検出器を備えた、溶離液、例えば定組成アセトニトリルの存在下のシリカカラムでの高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により同定され得る。ガスクロマトグラフィーは、ジアシルグリセロールを分析するのにも使用され得る。リン脂質及びスフィンゴ脂質は、ジオールカラムを備え光散乱検出器を備えた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析され得る。
逆ミセルは、動的な系である。ブラウン運動は絶え間ないミセルの衝突を引き起こし、それにより、ミセルの合体と水性コアの交換が生じる。ミセルの分離と再生が生じ、異なる溶液間での化学反応が生起する。ミセル間での交換速度は、特に、温度、界面活性剤の炭化水素鎖の長さ、及び水/界面活性剤比と共に、増大する。本発明の文脈内で、ミセルの水性コアは、調製されたミセル中で、遺伝子発現をモデュレーションできる1つ以上の核酸、特にオリゴヌクレオチドの分子が安定化されることを可能にする特定の大きさを有しなければならない。上述のように、水性コアの大きさは、好ましくは約4nm、より好ましくは3〜5nm、より具体的には3.5〜5nm、特に3.7〜4.5nmである。
逆ミセルは、例えば、スフィア、シリンダー又は分枝状のシリンダーなどの異なる構造機構として、本発明の系において存在し得る。
いかなる理論にも束縛されることなく、逆ミセル系においてリン脂質又はスフィンゴ脂質を含めることは、より大きな直径及び体積を有する安定なミセルの形成を可能にし、従って、多量の核酸のベクトル化を可能にするように思われる。ベクトル化核酸量のこの増加は、治療活性を得るのに十分な量のベクトル化をもたらす。逆ミセル系におけるリン脂質又はスフィンゴ脂質の取り込みは、マイクロエマルション(特に、多量の核酸を含むマイクロエマルション)のより高い安定性をさらにもたらす。
本発明の逆ミセル系は、粘膜を通過して、好ましくは口粘膜、鼻粘膜及び/又は直腸粘膜を通過して、より好ましくは口粘膜を通過して送達されるべき化合物の吸収を保証する。また、本発明の逆ミセルは、低変動の吸収で重要な生物学的利用率を提供する。
逆ミセルを調製するための方法
特定の実施態様では、本発明は、約4nm、好ましくは3〜5nm、より好ましくは3.5〜5nm、特に3.7〜4.5nmの水性コアを示し、遺伝子発現をモデュレーションできる少なくとも1つの核酸、特にオリゴヌクレオチド、ステロール、アシルグリセロール、リン脂質又はスフィンゴ脂質、アルコール及び水を含む、逆ミセルを調製するための方法であって、以下の工程:
(a)(i)ステロール、(ii)アシルグリセロール、好ましくはジアシルグリセロール、(iii)リン脂質、好ましくはホスファチジルコリン又はスフィンゴ脂質、(iv)アルコール、(v)水、好ましくは精製水及び(vi)遺伝子発現をモデュレーションできる少なくとも1つの核酸、特にオリゴヌクレオチド、を接触させること、
(b)工程(a)において得られた混合物を、40℃以下で、逆ミセルの形成を得るのに十分な時間撹拌すること
を含む、方法に関する。
次いで、得られ、回収された逆ミセルは、核酸用の送達システムとして特に有用である。プロセスの工程(b)は、逆ミセルが得られることを可能にするので、特に重要であり、前記逆ミセルは、次いで、核酸をターゲット部位に送達するための輸送システムとして有用である。ターゲット部位は、例えば、特定の組織の細胞であり得る。
特定の実施態様では、最初に、核酸は、水(好ましくは、精製水)中で可溶化されて、水性混合物を形成する。次いで、前記水性混合物は、油性混合物に取り込まれる(工程(a))。油性混合物は、好ましくは、少なくとも1つのステロール、アシルグリセロール、リン脂質又はスフィンゴ脂質及びアルコールを含む。
工程(a)に関与する化合物は、以下により詳細に記載されるであろう。
工程(a)によって得られた混合物の撹拌は、40℃以下、具体的には15℃〜40℃、又は、より好ましくは25℃〜40℃、又は、より具体的には30℃〜37℃の範囲の温度で実施される。十分な時間は、特に、使用される撹拌技術に応じて変わり得る。いずれにせよ、撹拌の時間は、開始混合物を視覚的に透明な逆ミセル溶液に変換するのに必要な時間である。
当業者であれば、本発明による組成物の有益な特性を保つために、本発明による組成物と一緒に使用され得る賦形剤又は成分を選択する方法を知っている。特に、グリセロールの存在は、大量に取り込まれる場合、逆ミセルの形成を防ぎ得るか、又は逆ミセル系を破壊し得る。より具体的には、わずか2.5%(グリセロールの重量/アシルグリセロールの重量によって表されるパーセント)しか、本発明の逆ミセルの調製に使用されない。
他の化合物が、工程(a)において導入され得る。例えば、着色剤及び/又は香味物質を挙げることができる。
有利な方法において、上記化合物又はそれらを含む市販の混合物は、ミセル系を調製するために導入される唯一の成分であり、その結果として、その唯一のものは、本発明のミセル系において存在する。
工程(b)の撹拌は、例えば、機械的撹拌によって実施され得る。
一般的な装置は、その高速移動が、混合物内で粒子の相互浸透及び逆ミセルの形成を可能にする乱流及び渦を発生させるプロペラであり得る。
機械的撹拌速度は、好ましくは100〜2000r/分、より好ましくは300〜700r/分の範囲である。実施される容量、装置及び撹拌速度は、反応物質及びそれらの量に依存し、適合されるべきである。
温度は、より具体的には、15℃〜40℃、又は、25℃〜40℃、又は、さらにより具体的には30℃〜37℃の範囲である。
逆ミセル化合物
アシルグリセロール
本発明による逆ミセル系の調製に有用なアシルグリセロールは、動物及びより好ましくは植物の大部分から単離され得る。
アシルグリセロールは、モノ−、ジ−及びトリ−アシルグリセロールを含む。特定の実施態様では、本発明において優先的に使用されるアシルグリセロールは、以下の式(I):

(式中、
− Rは、14〜24個の炭素原子を有する、直鎖状若しくは分枝状の、飽和若しくは不飽和脂肪酸のアシル残基、水素原子、又はモノ−、ジ−若しくはトリ−ガラクトース若しくはグルコースであり;
− Rは、2〜18個の炭素原子を有する、直鎖状又は分枝状の、飽和又は不飽和脂肪酸のアシル残基であり;
− Rは、14〜24個の炭素原子を有する、直鎖状若しくは分枝状の、飽和若しくは不飽和脂肪酸のアシル残基、又は水素原子である)
特定の実施態様によれば、R又はR、好ましくはR及びRの1つだけ、特にRだけは、オレイン酸(C18:1[シス]−9)のアシル残基を表す。
特定の態様によれば、Rは1個の不飽和結合(例えば、エチレン性結合)を有し、有利には、18個の炭素原子を有し、好ましくは、R2は、オレイン酸残基(オレオイル基)、二重結合(シス−6,7,9,11及び13)に関するその位置異性体の1つ又はそのイソ分枝異性体の1つである。
別の特定の態様によれば、Rは、オレオイル基を表す。
別の特定の態様によれば、Rは、アセチル基を表す。
別の特定の態様によれば、Rは、水素原子である。
一般的に、オレイン酸を高濃度で含有する油が、本発明によるアシルグリセロールの有用な源として選択される。このような油は、通常、本発明による有用なアシルグリセロールを高い割合で含有している。
本発明の特定の態様によれば、好ましいジアシルグリセロールは、1,2−ジオレオイルグリセロール(又は、本明細書において、1,2−ジオレインとも命名される)及び1−オレオイル−2−アセチルグリセロールよりなる群の中で選択される。
それらの一定数、より具体的には、求められている用途において最も活性であることが見出されているものも、市販されている。これは、特に、1−オレオイル−2−アセチルグリセロール及び1,2−ジオレオイルグリセロールの場合である。グリセロールモノオレエート40は、約33%のジオレオイルグリセロール及び約11%の1,2−ジオレインを含み、薬学的に許容されている(European Pharmacopeia (4th Edition)、USP 25/NF20及びJapanese Standard of food Additives)。このような製造物は、例えば、PECEOL(登録商標)の名前でGattefosse社から市販されている。
アシルグリセロールは、好ましくは、総重量100gの本発明による組成物又は逆ミセル系に対して、50g〜90gの範囲の重量の量で、組成物若しくは逆ミセル系中に導入されるか、又は含められる。以下に特定される重量比により具体的に一致させるために、本明細書において詳述される量は、他の化合物に対して適合されるであろう。
ステロール
本発明による逆ミセル系の調製に有用なステロールは、好ましくは、コレステロール又は植物ステロール(野菜ステロール)などの天然のステロールである。シトステロール及びコレステロールが、本発明による逆ミセル系に有用な、好ましいステロールである。
シトステロール及びコレステロールは、市販されている。より具体的には、大豆から抽出された市販のシトステロールを使用され得る。このような製品では、シトステロールは、一般的に、製品の50〜80重量%を示し、一般的に、各々15%程度の割合のカンペステロール及びシトスタノールとの混合物中に見出される。トール油と称される、種々の松から抽出された市販のシトステロールも、使用され得る。一般的に、シトスタノールとの混合物中のシトステロールを使用され得る。好ましくは、その混合物は、混合物の少なくとも50重量%のシトステロールを含む。
上述のように、本発明による逆ミセル系における脂質成分(ステロール、アシルグリセロール及びリン脂質又はスフィンゴ脂質)の比は、変わり得る。好ましくは、重量比ステロール/アシルグリセロールは、0.015〜0.05、より具体的には0.03〜0.04の範囲であり得る。本発明において、ステロールの重量は、製剤化において使用されるステロールの総重量(例えば、植物ステロールの重量)に一致する。
ステロールは、好ましくは、総重量100gの本発明による組成物又は逆ミセル系に対して、0.825g〜4.5gの範囲の重量の量で、組成物若しくは逆ミセル系中に導入されるか、又は含められる。上記及び/又は以下に特定される重量比により具体的に一致させるために、本明細書において詳述される量は、他の化合物に対して適合されるであろう。
リン脂質及びスフィンゴ脂質
リン脂質は、2つの脂肪酸とリン酸基とに結合したグリセロールで形成される。リン脂質の可変性は、グリセロールに結合している脂肪酸、及び、リン酸基に結合しやすい化学基によるものである。リン脂質は、スフィンゴ脂質と共に、生体膜の主な脂質成分である。
本発明において有用なリン脂質には、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロール、ジホスファチジルグリセロール、ホスファチジルイノシトール及びホスファチジルコリンが挙げられ得る。
具体的な実施態様では、リン脂質は、ホスファチジルコリンである。ホスファチジルコリンは、1,2−ジアシル−グリセロ−3−ホスホコリン又はPtdChoとしても公知である。
ホスファチジルコリンは、コリン、リン酸基、グリセロール及び2つの脂肪酸から形成される。それは、実際には、脂肪酸組成が分子ごとに変わる分子の集団である。ホスファチジルコリンは、20〜98%の重量濃度でホスファチジルコリンを含む市販のレシチンから得られ得る。本発明による逆ミセルの調製に好ましく使用されるレシチンは、Epikuron 200(登録商標)であり、90%超の濃度でホスファチジルコリンを含む。
スフィンゴ脂質は、脂肪族アミノアルコールスフィンゴシンに由来する脂質のクラスである。本発明において使用され得るスフィンゴ脂質には、アシルスフィンゴシン、スフィンゴミエリン、スフィンゴ糖脂質及びガングリオシドが挙げられ得る。
本発明の逆ミセル系は、リン脂質、スフィンゴ脂質、又は両種類の化合物の混合物、好ましくはリン脂質を含み得る。
具体的な実施態様によれば、本発明の逆ミセル系は、リン脂質を含む。
本発明による組成物若しくは逆ミセル系における重量比リン脂質及び/又はスフィンゴ脂質/アシルグリセロールは、0.05〜0.40、好ましくは0.06〜0.25である。
リン脂質又はスフィンゴ脂質は、好ましくは、総重量100gの本発明による組成物又は逆ミセル系に対して、1g〜30g、好ましくは5〜20gの範囲の重量の量で、組成物若しくは逆ミセル系中に導入されるか、又は含められる。上記に特定される重量比により具体的に一致させるために、本明細書において詳述される量は、他の化合物に対して適合されるであろう。
アルコール
本発明による逆ミセル系の調製に有用なアルコールは、好ましくは、直鎖状又は分子状の、C2〜C6のモノアルコールである。アルコールの例は、エタノール、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、1−ペンタノール、1−プロパノール、2−プロパノール及びそれらの任意の混合物である。本発明の特定の実施態様では、アルコールは、エタノールである。
アルコールは、好ましくは、総重量100gの本発明による組成物又は逆ミセル系に対して、5g〜12gの範囲の重量の量で、組成物若しくは逆ミセル系中に導入されるか、又は含められる。

本発明による逆ミセル系の調製に有用な水は、好ましくは、精製水、より好ましくはRNAse又はDNAseフリーの水である。
水は、好ましくは、総体積100mlの本発明による組成物又は逆ミセル系に対して、1g〜15g、好ましくは5g〜15gの範囲の重量の量で、組成物若しくは逆ミセル系中に導入されるか、又は含められる。
当業者であれば、系におけるリン脂質又はスフィンゴ脂質の量を、所望量の水に適合させるであろう。例えば、水の量を増加させることは、系におけるリン脂質又はスフィンゴ脂質の量を増加させることを意味するはずである。
核酸
本発明において、「核酸」という用語は、mRNA、mRNA前駆体又はタンパク質と相互作用でき、遺伝子発現をモデュレーションできる任意の核酸を意味する。好ましい核酸は、ターゲットタンパク質の発現をアップレギュレーション又はダウンレギュレーションできる。
「核酸」は、任意のDNA(デオキシリボ核酸)及びRNA(リボ核酸)を含む。この用語は、一本鎖RNA、一本鎖DNA、二本鎖RNA、二本鎖DNA、プラスミドDNA、単離されたRNA、例えば、部分的に精製されたRNA、実質的に純粋なRNA、合成RNA、組換えで製造されたRNA、アプタマー及び非標準ヌクレオチド(例えば、非天然に存在するヌクレオチド又は化学的に合成されたヌクレオチド若しくはデオキシヌクレオチド)を含む核酸を含む。例えば、ギャップマー(gapmer)を挙げることができる。
「オリゴヌクレオチド」は、5個〜100個のヌクレオチド、好ましくは10個〜90個のヌクレオチド、より好ましくは13個〜80個のヌクレオチド、より具体的には13個〜25個のヌクレオチドを含む核酸を意味する。
本明細書において使用される「アンチセンスオリゴヌクレオチド」、「低分子干渉核酸」(siNA)、「低分子干渉RNA」(siRNA)、「低分子干渉核酸分子」、「低分子干渉オリゴヌクレオチド分子」、「miRNA」、「マイクロRNA」、「RNA活性化」(RNAa)、「短ヘアピンRNA」(shRNA)及び「アプタマー」という用語は、配列特異的な方法でターゲットタンパク質発現をアップレギュレーション又はダウンレギュレーション(例えば、遺伝子サイレンシング)することによって、遺伝子発現をモデュレーションできる任意の核酸分子を意味する。遺伝子発現をモデュレーションするための様々な核酸戦略を、以下に記載する。
1.RNA干渉戦略
RNA干渉(RNAi)は、二本鎖RNA(dsRNA)が、細胞内に存在する場合に、dsRNA(二本鎖RNA)のものと同一又はほぼ同一の配列を有する内在性遺伝子の発現を阻害する過程を表す。阻害は、ターゲット遺伝子から転写されたメッセンジャーRNA(mRNA)の特異的分解によって引き起こされる。より詳細には、RNA干渉は、in situ切断後の「低分子干渉RNA」(siRNA)の発現よって介在される、動物における配列特異的な転写後遺伝子サイレンシングの過程を表す(Brummelkamp T.R. and al, 2002)。最初の基本的な過程は、dsRNAを含み、これは切断によってより短い単位(いわゆるsiRNA)(これが、相同的なターゲットメッセンジャーRNA(mRNA)の認識及びターゲティングされた切断を導く)にプロセシングされる。
従って、この方法は、古典的な遺伝子ノックアウト戦略で必要とされるもののように、時間のかかる遺伝子操作を必要とせず、従って、ヒト治療にも適用され得る、分子遺伝学における有益なツールとして出現した。
RNAiの現在知られている機序は、以下に記載され得る:
dsRNAのsiRNA(これが、今度は、目的のターゲットmRNAの分解を誘導する)へのプロセシングは、2ステップRNA分解過程である。第一のステップは、dsRNAエンドヌクレアーゼ(リボヌクレアーゼIII様;RNase III様)活性を含み、これはdsRNAを、より小さなセンス及びアンチセンスRNA(これは、19個〜25個のヌクレオチド(nt)長の範囲であることが最も多い)に加工して、いわゆる低分子干渉RNA(siRNA)を生じさせる。このRNase III型タンパク質は、「ダイサー」と称される。第二のステップにおいて、生成されたアンチセンスsiRNAは、RNA誘導型サイレンシング複合体(RISC)と称される異なるリボヌクレアーゼ複合体と結合しそのガイドとして働き、これにより、siRNAと相同的な一本鎖ターゲットmRNAとのアニーリング、及び、相同的な一本鎖ターゲットmRNAの切断が可能となる。ターゲットmRNAの切断は、siRNA二本鎖のアンチセンス鎖及び目的のターゲットmRNAの相補的な二本鎖領域の真ん中で起こることが観察されている(Dykxhoorn D.M. and al, 2003)。
siRNA代替物は、ヘアピンsiRNAをコードするプラスミドであり、これは、shRNA戦略(短ヘアピンRNA)と称される。細胞において、ヘアピンRNAが作られ、DICERタンパク質と相互作用し、RISC複合体に組み込まれるであろう機能的siRNAを生じさせ、古典的なsiRNAのように作用する(Wacheck V. and Zangemeister-Wittke U., 2006)。このようなプラスミドを用いたトランスフェクションは、shRNA及び内在性siRNA分子の大量のコピーを可能にする(McCaffrey A. P. and al, 2002)。
マイクロRNA(miRNA)は、転写後のレベルで遺伝子発現をコントロールする、21個〜25個のヌクレオチドの非コードRNAである。miRNAは、125個のヌクレオチドのmiRNA前駆体において、RNAポリメラーゼII又はRNAポリメラーゼIIIから合成される。miRNA前駆体は、酵素Droshaによって核において切断され、不完全二本鎖ヘアピンRNA(又はmiRNAに基づいたヘアピンRNA)と称される前駆体を生じさせる。これらの不完全二本鎖ヘアピンRNAは、エクスポーチン5タンパク質によって核から細胞質にエクスポートされ、ここで、それは、酵素DICERによって切断され、成熟miRNAを生じさせる。miRNAは、相同的な一本鎖ターゲットmRNAとの全体的又は部分的アニーリングを可能にするRISC複合体と結合する。mRNAとの部分的アニーリングはタンパク質翻訳の抑制をもたらすが、全体的アニーリングは、一本鎖mRNAの切断をもたらす(Dykxhoorn D.M. and al, 2003 for review)。
「アンチセンス鎖」は、siRNA分子のセンス領域に対する相補性を有するsiRNA分子のヌクレオチド配列を意味する。加えて、siRNA分子のアンチセンス鎖は、ターゲット核酸配列と相同性を有する核酸配列を含む。
「センス鎖」は、siRNA分子のアンチセンス領域に対する相補性を有するsiRNA分子のヌクレオチド配列を意味する。
「モデュレート」及び「モデュレーション」は、遺伝子の発現、又は、1つ以上のタンパク質若しくはタンパク質サブユニットをコードするRNA分子若しくは同等のRNA分子のレベル、又は、1つ以上のタンパク質若しくはタンパク質サブユニットの活性が、アップレギュレーション又はダウンレギュレーションされることを意味し、それにより発現、レベル又は活性がモデュレーターの非存在下において観察されるものよりも大きく又は小さくなる。本発明の範囲内において、モデュレーションの好ましい形態は阻害であるが、「モデュレート」という語の使用はこの定義に限定されない。
「阻害」、「サイレンス」又は「ダウンレギュレーション」は、発現産物のレベル又は1つ以上の遺伝子産物をコードするRNA若しくは同等のRNAのレベルが、本発明の核酸分子の非存在下において観察されるもの以下に減少することを意味する。一実施形態では、RNA干渉を介在できる核酸分子(siRNA、shRNA、miRNA)を用いた阻害は、好ましくは、RNAi応答を介在できない不活性又は弱力化分子の存在下において観察されるレベルを下回る。
「ターゲットタンパク質」は、その発現又は活性がモデュレーションされるべき任意のタンパク質を意味する。
「ターゲット核酸」又は「ターゲット遺伝子」は、その発現又は活性がモデュレーションされるべき任意の核酸配列を意味する。ターゲット核酸は、例えば、DNA又はRNAであり得る。
遺伝子発現をモデュレーションできる核酸は、上記で定義された「低分子干渉核酸」(siNA)、「低分子干渉RNA」(siRNA)、「低分子干渉核酸分子」、「低分子干渉オリゴヌクレオチド分子」、「miRNA」、「マイクロRNA」及び「短ヘアピンRNA」(shRNA)を含むが、これらに限定されない。
2.アンチセンス戦略。
a.古典的なアンチセンス戦略。
アンチセンス戦略は、オリゴヌクレオチド化学的改変に基づく特別かつ合理的な戦術であり、その目的は、ターゲットRNA配列に相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASON)を用いて、遺伝子発現を特異的に阻害し、タンパク質発現の阻害をもたらすことである。ASONは、1978年から、疾患に関連する遺伝子を特異的にサイレンシングできる新たなクラスの薬物として考えられている(Gallo M. and al, 2003, Chan J.H. and al, 2006)。
ASONは、13個〜25個、好ましくは15個〜21個の塩基の一本鎖デオキシリボヌクレオチド(DNA)又はリボヌクレオチド(RNA)である。ASONのターゲットmRNA上でのハイブリダイゼーションは、立体遮断による翻訳停止、細胞内RNase H(これの役割は、DNA/RNA二本鎖を切断することである)の動員によるその破壊、又は、mRNA前駆体の不安定化(これは、スプライシング阻害をもたらす)をもたらす(Kurreck J.,2003 ; Chan J.H. and al, 2006)。
b.アンチセンスオリゴヌクレオチドの新たな用途。
いくつかの最近の用途において、ASONは、遺伝子発現を阻害するのに使用されず、反対に、正常なタンパク質合成を修復するのに使用されている。選択的スプライシング校正及びエクソンスキッピングモデルにおいて、選択的スプライシングは、異常である。一般的には、イントロン(スプライシング校正)又はエクソン(エクソンスキッピング)ローカスに位置する異常変異は、スプライシング異常の起源であり、病徴の原因となる非機能的タンパク質をもたらす(Kang S.H. and al, 1998 ; Sazani P. and Kole R., 2003)。
ASONは、配列依存的方法で、変異ローカスにおいて特異的にハイブリダイゼーションし、変異を隠し、機能的タンパク質の発現を伴う正常な選択的スプライシングへと機構を修復できる。
これらの用途は、いくつかのガン、神経疾患(例えば、ハンチントン病)、加齢性黄斑疾患及び遺伝性疾患(例えば、βサラセミア、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、ハッチンソン・ギルフォード早老症症候群(HGPS)又はCFTR変異の嚢胞性線維症(CF)(Mercatante D.R. and al, 2001 ; Srebrow A and Kornblihtt A.R.. 2006 ; Brinkman B.M.,. 2004, and Venables J.P., 2006))の処置に大きな関心を有する。
c.アンチセンスオリゴヌクレオチドの化学的改変及び新たな作製。
RNase Hが、ASONのRNA鎖上でのハイブリダイゼーション中に核酸の二本鎖を分解できないように、化学的ASON構造を改変する努力が報われた:リボースレベル(2’−フルオロ、2’−メチル、2’−メトキシ)、塩基レベル及び骨格レベル(リン酸ジエステル、ホスホロチオネート(phosphorithioate))における構造的改変。
RNase H酵素の活性化因子ではなく、第二(2’−O−メチル、2’−O−メトキシエチル又はMOE)及び第三(ロック核酸又はLNA、ペプチド核酸又はPNA、ホスホアミデートモルホリノ又はPMO)世代の化学的改変構造を有するASONが好ましい(Altmann K.H. and al, 1996, Egholm M. and al, 1993 ; Singh S.K. and al, 1998, Summerton J. and Weller D., 1997)。
ギャップマーは、ホスホロチオネートDNA(5個〜12個のヌクレオチド)の短いストレッチ(short strech)を有する化学的アンチセンスオリゴマー(RNA及びDNAヌクレオチドの混合物)である。それらは、ターゲットRNA及びmRNA分解のRNAse H介在性切断を得るのに使用されている。高いASO潜在性に加えて、それらは、ターゲット近接性及びヌクレアーゼ抵抗性を向上する(Kurreck J., 2003)。
「アンチセンスオリゴヌクレオチド」は、mRNA(細胞質中の)又はmRNA前駆体(細胞核中の)と特異的ハイブリダイゼーションできる一本鎖オリゴヌクレオチドを意味する。
アンチセンス機構を介在できる核酸は、一本鎖DNAオリゴヌクレオチド、一本鎖RNAオリゴヌクレオチド、非改変オリゴヌクレオチド及び化学的に改変されたオリゴヌクレオチドを含むが、これらに限定されない。
3.アプタマー。
アプタマーは、DNA、RNA又は化学的に改変されたヌクレオチド(2’−フルオロ、2’−O−メチル又はホスホロチオネート)からなる20個〜80個のヌクレオチド核酸である(Chan J.H. and al, 2006)。アプタマーは、それらの3D構造のおかげで、ファンデルワールス結合、水素結合及び静電的結合を介して、高い親和性で様々な分子及びタンパク質に結合できる(Pendergrast P.S. and al, 2005)。
アプタマーの最も興味深い用途は、タンパク質活性を阻害することによる遺伝子発現のレギュレーションのように思われる。
高親和性アプタマーは、1990年に開発されたSELEX技術(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)によって得られ得る。オリゴヌクレオチド(1013〜1015個の異なる配列)のプールがターゲットと混合され、ターゲットに結合したものだけが選択される。次いで、これらのアプタマーは、増幅され、以下のサイクルにおいて使用される。5回〜15回の増幅ステップの後に、高親和性アプタマーは得られる(Rimmelle M., 2003; Chauveau F. and al, 2006)。この技術は、今や自動化されている。
アプタマーは、免疫原性がないため、自己免疫疾患の治療用途の良い候補であるのように思われる(White R.R. and al, 2000 ; Kim Y.M. and al, 2003 ; Drolet D.W. and al, 2000 and Rhodes A. and al, 2000)。
本発明による逆ミセル系に取り込まれたこのような薬剤は、粘膜上皮バリアを通過し、それによって、ターゲット部位においてその治療効果を示すことができる。
遺伝子発現をモデュレーションできる核酸は、逆ミセルの水性コアに存在する。
治療剤の安定性及び活性は、混合物中の水濃度によって、実質的にコントロールされ得る。
逆ミセル系に取り込まれた遺伝子発現をモデュレーションできる核酸の量は、親水性相(水性コア)におけるそれらの溶解度によって決定される。好ましくは、逆ミセル系に含まれる治療剤の量は、遺伝子発現をモデュレーションできる核酸の大きさに依存する。
本発明において、マイクロエマルションにおける核酸の重量濃度は、より具体的には、マイクロエマルションの0.94+/−0.03の密度を用いて計算される。
密度は、一般的には、室温及び大気圧下で測定される。
逆ミセル系及びその使用
本発明の逆ミセルは、そこに含まれる核酸が投与され、特に、その安定性に影響を与えることなく、高度の保護を有する細胞に輸送されることを可能にする。
今日では、逆ミセル系は、マイクロ反応器として働くナノ材料の調製に使用され得ることが公知である。生体分子の活性及び安定性は、主に、逆ミセル系における水の濃度によってコントロールされ得る。
本発明の目的は、上に定義した逆ミセル及び少なくとも1つの薬学的に許容しうる担体、賦形剤又は支持体を含む、医薬組成物に関する。
具体的な実施態様によれば、本発明による医薬組成物は、100gの組成物に対して5〜20gのリン脂質又はスフィンゴ脂質、及び、100mlの組成物に対して5〜15gの水を含む。
具体的な実施形態によれば、医薬組成物は、カプセル剤、カプレット剤、スプレー剤、溶液剤又は軟弾性ゼラチンカプセル剤の形態である。本発明のさらなる目的は、1つ以上の核酸の送達、より具体的には、経粘膜送達を目的とする医薬組成物を調製するための、上で定義された逆ミセルの使用に関する。医薬組成物は、より具体的には、遺伝性疾患、ガン、神経変性疾患、伝染性疾患及び/若しくは炎症性疾患、又は細胞増殖による疾患若しくは障害の症状を予防、処置及び/又は改善することを目的としている。
本発明の別の目的は、1つ以上の核酸を哺乳動物(特に、ヒト)に送達するための方法であって、上で定義された逆ミセル組成物をその哺乳動物に投与することを含む方法に関する。具体的な実施態様では、本発明は、1つ以上の核酸を経粘膜送達するための方法であって、上で定義された逆ミセル組成物を前記哺乳動物(特に、ヒト)に粘膜投与することを含む方法を提供する。
本発明は、遺伝性疾患、ガン、神経変性疾患、伝染性疾患及び/若しくは炎症性疾患、又は細胞増殖による疾患若しくは障害の症状の予防、処置及び/又は改善の方法であって、上で定義されかつ遺伝性疾患、ガン、神経変性疾患、伝染性疾患及び/若しくは炎症性疾患、又は細胞増殖による疾患の症状の予防、処置又は改善において有用な1つ以上の核酸を含む逆ミセル組成物の有効量を、それを必要とする前記ヒトに投与することを含む方法を提供する。具体的な実施態様では、本発明は、疾患又は障害に伴う1つ以上の症状の予防、処置、又は改善のための方法であって、上で定義されかつ前記疾患又は障害に伴う1つ以上の症状の予防、処置、又は改善において有用な1つ以上の核酸を含む逆ミセル組成物の有効量を、それを必要とする被験体に粘膜投与することを含む方法を提供する。
薬学的に許容しうる賦形剤、ビヒクル又は担体として、当業者に周知の任意の賦形剤、ビヒクル又は担体が使用され得る。当業者に周知の他の添加剤、例えば、安定剤、乾燥剤、結合剤又はpH緩衝剤も使用され得る。本発明による好ましい賦形剤は、最終製造物の粘膜への付着を促進する。
本発明は、少なくとも1つの核酸の哺乳動物への送達のための上記医薬組成物の使用であって、前記送達が当該医薬組成物の粘膜投与を含む、使用にさらに関する。
具体的な実施形態では、本発明の医薬組成物は、少なくとも1つの核酸の送達、より具体的には粘膜送達に使用される。
本発明に従って製剤化された逆ミセル系中の核酸は、好ましくは、血液脳関門を通過できる。従って、それらは、中枢神経系(CNS)障害、特に遺伝性疾患、腫瘍性疾患、ウイルス性疾患及び/又はCNSにおける変性疾患の処置において有用であり得る。
本発明の組成物は、様々な方法で、特に、粘膜組織吸収を介して、特に、舌下、鼻、膣又は消化吸収により、投与され得る。
「被験体」は、本発明の核酸が投与され得る生物を意味する。被験体は、非ヒト動物、好ましくは哺乳動物であり得る。好ましい被験体は、ヒト被験体である。
本明細書において使用される「粘膜」及び「粘膜の」という用語は、例えば、呼吸器官、消化組織又は生殖組織の粘膜組織を意味する。本明細書において使用される「経粘膜送達」、「経粘膜投与」及び類似の用語は、粘膜組織を通して組成物を投与することを意味する。「経粘膜送達」、「経粘膜投与」及び類似の用語は、気管支、歯肉、舌、鼻、口、膣、直腸、及び胃腸の粘膜組織を通して組成物を送達することを含むが、これらに限定されない。
本発明の好ましい実施態様では、本発明の逆ミセル組成物は、カプセル剤、カプレット剤、エアゾール剤、スプレー剤、溶液剤又は軟弾性ゼラチンカプセル剤として、粘膜投与される。本発明の組成物は、例えば、その内容物を口の中又は任意の粘膜組織上で放出するカプセル剤中に液体の形態で導入され得る。好ましくは、本発明の逆ミセル組成物は、疾患又は障害(例えば、遺伝性疾患、ガン、神経変性疾患、伝染性疾患及び炎症性疾患又は細胞増殖による疾患)を処置するために、哺乳動物、より好ましくはヒトに投与される。
以下の実施例は、本発明の操作を例示することを意図するものであるが、その範囲を限定することを意図するものではない。
逆ミセルの回折曲線(図1a)及び大きさ(図1b)に対する、レシチン非存在下において取り込まれた水の割合の影響の評価。 逆ミセルの回折曲線(図1a)及び大きさ(図1b)に対する、レシチン非存在下において取り込まれた水の割合の影響の評価。 逆ミセルの回折曲線(図2a)及び大きさ(図2b)に対する、レシチン存在下において取り込まれた水の割合の影響の評価。 逆ミセルの回折曲線(図2a)及び大きさ(図2b)に対する、レシチン存在下において取り込まれた水の割合の影響の評価。 逆ミセルの回折曲線に対する、取り込まれたGAPDH siRNA含有量の影響の評価。 ネイキッドAlexa700−ClB1 siRNA(図4a)及び逆ミセル中に製剤化されたAlexa700−ClB1 siRNA(図4b)のin vivo生体内分布。 ネイキッドAlexa700−ClB1 siRNA(図4a)及び逆ミセル中に製剤化されたAlexa700−ClB1 siRNA(図4b)のin vivo生体内分布。 肝臓GAPDH遺伝子阻害のin vivo評価。 筋肉MAFBx遺伝子阻害のin vivo評価。 肝臓PCSK9タンパク質阻害のin vivo評価。 脳PrP(C)タンパク質阻害のin vivo評価。
実施例
実施例1:レシチン非存在下における逆ミセルの形成及び大きさに対する、水取り込みの影響の評価
本研究の目的は、X線回折法及び視覚測定によって、熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成及びその中で分散された逆ミセルの大きさに対する、含水量の影響を評価することであった。
以下の手順に従って、異なるパーセンテージの水を有する逆ミセルの製剤10個を調製した。
37℃、300r/分で15分間磁気撹拌することによって、0.7gの植物ステロールを1.4gの無水エタノール中に溶解させた。グリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施した。精製水をこの油性混合物に添加し、37℃、300〜500r/分で60分間撹拌して、「空の」逆ミセルを形成させた。
異なる製剤を以下の表に要約する。
1%の増分で水の量を1%から10%に増加させることによって、「空の」逆ミセルを調製した(水のパーセンテージは、水の重量/組成物の総体積、0.94の密度によって表される)。これらの製造物すべてに関して、無水エタノール(5%)及び植物ステロール(2.5%)のパーセンテージ(重量/組成物の総重量)は、変化していなかった。
それらの透明性の視覚測定によって、熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成を評価した。
格子定数は、X線回折によって得られ、それらは、本発明の逆ミセルの大きに対応していると考えられる。直径1.5mmのガラス毛管中にサンプルを導入し、送信設定を使用した。高フラックス(10光子/秒間)及び定時的視準を与える多層集束「オスミウム」モノクロメーターを備えるカップ状の回転陽極X線源(4kWで機能する)を使用した。「イメージプレート」2D検出器を使用した。波数ベクトルqの関数として、回折強度を与える回折曲線を得た。空の毛管による拡散から来る曝露時間、送信及び強度バックグラウンドによって、回折強度を修正した。式:d=2π/□qmax(qmaxは、最大回折強度に対応する波数ベクトルである)を用いて、逆ミセルの大きさを計算した。
上記手順に従って調製した10個のサンプルの回折曲線を図1aに示すが、これは、水のパーセンテージが増加する場合に、取り込まれた水が1%〜6%の間で、qmax値が減少することを明確に実証している。図1bは、水のパーセンテージが増加する場合に、取り込まれた水が1%〜6%の間で、逆ミセルの大きさが3.1から3.7nmに増加することを示している。対照的に、取り込まれた水が7%から、逆ミセルの大きさは、増加が止まる。
さらに、視覚分析は、取り込まれた水が1〜5%まで、製造物が透明であることを示している。水が6%から、製造物は、ますます不透明になる。
これらの結果は、レシチンの非存在下で形成した製剤が、ある量の水(6%)を超えると、不安定であることを明確に示している。それらは、レシチンなしで製剤化したミセルが、製剤中の水の量を増加させたとしても、所定の大きさを上回ることができないことをさらに示している。
実施例2:レシチン存在下における逆ミセルの形成及び大きさに対する、水取り込みの影響の評価
本研究の目的は、X線回折法及び視覚測定によって、レシチンの増加割合の存在下における熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成及びその中で分散された逆ミセルの大きさに対する、含水量の影響を評価することであった。
以下の手順に従って、異なるパーセンテージの水及びレシチンを有する逆ミセルの製剤3個を調製した。
室温、300r/分で10分間磁気撹拌することによって、市販のレシチンを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。2.3gの植物ステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。グリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施して、油性混合物を形成させた。精製水を油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、「空の」逆ミセルを形成させた。
異なる製剤を以下の表に要約する。
水の量を4%(サンプル11)から12%(サンプル13)に変化させ、レシチンの量を0%(サンプル11)から15%(サンプル13)に変化させることによって、「空の」逆ミセルを調製した。レシチン含有量は、レシチンの重量/組成物の総重量から計算され、含水量は、水の重量/組成物の総体積(0.94の密度)から計算される。これらのサンプルすべてに関して、植物ステロールのパーセンテージは、2.5%(植物ステロールの重量/組成物の総重量)であり、無水エタノールのパーセンテージは、9%(無水エタノールの重量/組成物の総重量)であった。
それらの透明性の視覚測定によって、熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成を評価した。
実施例1に記載されるように、X線回折実験によって、これらの製剤の逆ミセルの大きさを評価した。
サンプル11、12及び13の回折曲線を図2aに示すが、これは、レシチンのパーセンテージが0から15%に増加する場合に、回折強度が増加し、qmax値が減少することを明確に実証している。図2bは、レシチンのパーセンテージが0から15%に増加する場合に、逆ミセルの大きさが、3.1から4.5nmに増加することを実証している。視覚分析は、これらの製剤が透明であることを示している。
従って、これらの実験は、15%のレシチンの添加が、4.5nmの逆ミセルの大きさ及び高パーセンテージの水(12%)を有する熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成を可能にすることを示している。従って、レシチンの添加は、実施例1に記載されるレシチンの非存在下で製剤化された逆ミセルの欠点を解決する。
実施例3:逆ミセルの形成及び大きさに対する、GAPDH siRNA取り込みの影響の評価
本研究の目的は、X線回折法及び視覚測定によって、レシチンの存在下における熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成及びその中で分散された逆ミセルの大きさに対する、GAPDH siRNA含有量の影響を評価することであった。
GAPDH siRNAは、21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、GAPDH遺伝子の遺伝子サイレンシングを可能にするように設計されている。
以下の手順に従って、異なる濃度のGAPDH siRNAを有する逆ミセルの製剤4個を調製した。
GAPDH siRNAを含むsiRNA溶液を、サンプル13に従って調製した油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、GAPDH siRNAを含む逆ミセルを形成させた。
異なる製剤を以下の表に要約する:
GAPDH siRNAの濃度を0(サンプル13)から950μg/ml(サンプルD)に増加させることによって、逆ミセルを調製した。これらのサンプルすべてに関して、植物ステロールのパーセンテージは、2.5%(植物ステロールの重量/組成物の総重量)であり、無水エタノールのパーセンテージは、9%(無水エタノールの重量/組成物の総重量)であり、水のパーセンテージは、12%(水の重量/組成物の総体積、0.94の密度)であり、レシチンのパーセンテージは、15%(レシチンの重量/組成物の総重量)であった。
それらの透明性の視覚測定によって、熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成を評価した。
実施例1に記載されるように、X線回折実験によって、これらの製剤の逆ミセルの大きさを評価した。
図3は、サンプル13、A、B、C及びDの回折曲線を示す。GAPDH siRNA濃度の増加にもかかわらず、qmax値は、すべてのサンプルに関して同じである。これらのサンプルすべてに関して、逆ミセルの大きさは、4.5nmと計算される。視覚分析は、これらの製剤が透明であることを示している。
これらの実験は、GAPDH siRNAの添加が、熱力学的に安定なマイクロエマルションの形成を妨げず、その中で分散された逆ミセルの大きさを変化させないことを示している。
実施例4:逆ミセル中に製剤化された蛍光Alexa700−サイクリンB1(ClB1)siRNAのin vivo生体内分布の評価
本研究の目的は、直腸経路によって送達した場合の、以下の手順(サンプルE)に従って逆ミセル中に製剤化したAlexa700−ClB1 siRNAの生体内分布を、静脈内経路によって送達した溶液中の同じ投与量の非製剤化前記siRNAと比較して、動物イメージング技術によって評価することであった。
Alexa700−ClB1 siRNAは、21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、蛍光を発するように設計されている。
サンプルE:室温、300r/分で10分間磁気撹拌することによって、14.1gのレシチンを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。2.3gの植物ステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。57.0gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施した。100μgのAlexa700−ClB1 siRNAを含む48mgのsiRNA溶液を、328.7mgの油性混合物に添加し、700r/分で45分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、250μgAlexa700−ClB1 siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
投与された製造物:
−サンプルE:250μgAlexa700−ClB1 siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、2ml/kgで、直腸経路によって送達した
−非製剤化Alexa700−ClB1 siRNA:50μgAlexa700−ClB1 siRNA/mlのネイキッドsiRNA溶液を、10ml/kgで、静脈内経路によって送達した
非製剤化ネイキッドAlexa700−ClB1 siRNA又は前記siRNAで製剤化した逆ミセルを、500μg/kg(10μg)で、麻酔をかけたヌードマウスに1回投与した。ネイキッドAlexa700−ClB1 siRNA溶液を、尾静脈に静脈内投与し、逆ミセル製剤化siRNAを、ピペットを用いて、肛門括約筋のすぐ後ろの下部直腸にゆっくり投与した。
マウスを660nmでカメラの下に置き、0、15分間、1時間、2時間、4時間、5時間及び24時間の時点において側面及び腹部の写真を撮影して、蛍光強度生体内分布を可視化した。
結果を図4a及び4bに示す。図4aは、静脈内注射後のネイキッドsiRNAの急速な吸収を実証している。最大蛍光強度は、投与後15分間に観察され、急速に減少している。
対照的に、図4bは、逆ミセル中に製剤化し、直腸経路によって投与したsiRNAが、約4時間の時点において蛍光ピークを伴って動物の体全体に広く分布し、非常にゆっくり消失していることを示している。
上記実験は、逆ミセル中に製剤化したsiRNAがin vivo送達され得ること、並びに、逆ミセル製剤がsiRNAの保護及び寿命を非常に増加させることを実証している。
実施例5:逆ミセル製剤中に製剤化されたGAPDH siRNAの、GAPDH遺伝子発現を阻害するin vivo有効性の評価
本研究の目的は、直腸経路によってC57Bl/6Jマウスに送達した場合の、以下の手順(サンプルF及びG)に従って調製した逆ミセル中に製剤化したGAPDH siRNAの、肝臓GAPDH遺伝子サイレンシング有効性を評価することであった。
GAPDH siRNAは、21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、GAPDH遺伝子の遺伝子サイレンシングを可能にするように設計されている。
サンプルF:室温、300r/分で15分間磁気撹拌することによって、2.3gのコレステロールを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。79.2gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施して、油性混合物を形成させた。301μgのGAPDH siRNAを含む40.0mgのsiRNA溶液を、904.0mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、300μgGAPDH siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
サンプルG:室温、300r/分で10分間磁気撹拌することによって、6.6gのレシチンを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。2.3gのコレステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。67.7gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施した。286μgのGAPDH siRNAを含む45.2mgのsiRNA溶液を、852.7mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、300μgGAPDH siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
サンプル14:40.5mgの精製水を、サンプルFに従って調製した油性混合物900.6mgに添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、「空の」逆ミセルを形成させた。
投与された製造物:
−サンプルF:300μgGAPDH siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって3日間送達した
−サンプルG:300μgGAPDH siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって3日間送達した
−サンプル14:上記手順に従って調製した「空の」逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって3日間送達した
以下の表に記載されるように、GAPDH siRNAを含む逆ミセルの製剤の両方を、600μg/kg(300μg/kgを1日に2回)で、C57Bl/6Jマウス(グループ2及び3、1グループあたり3匹のマウス)に3日間送達した。これらの製造物を、ピペットを用いて、肛門括約筋のすぐ後ろの下部直腸にゆっくり送達した。未処置マウス又は「空の」逆ミセルで処置したマウスを、コントロールとして使用した(グループ1及び4)(サンプル14)。
最後の投与後24時間に、マウスを屠殺した。次いで、肝臓を回収し、凍結した。TRIzol(登録商標)/クロロホルム法によって総RNAを抽出し、定量RT−PCRによって、標準遺伝子(ユビキチン)と比較してGAPDH mRNA発現を評価した。
結果を図5に示すが、これは、コレステロールを含む逆ミセル中に製剤化したGAPDH siRNA(サンプルF)の、肝臓GAPDH遺伝子発現を減少させるin vivo有効性を実証している。サンプルGにおけるレシチンの添加は、GAPDH遺伝子発現を減少させる同様の有効性を示している。対照的に、「空の」逆ミセル(サンプル14)は、GAPDH遺伝子発現を減少させるのに効果がない。従って、このような量の核酸の送達に関して、本発明による逆ミセルは、レシチンを含まないものと同じくらい有効である。さらに、それらは、レシチンを含まない逆ミセルよりも、多量の核酸の送達を可能にする。
実施例6:逆ミセル中に製剤化されたユビキチンリガーゼアトロジン1/筋萎縮F−box配列(MAFbx) siRNAの、MAFbx遺伝子発現を阻害するin vivo有効性の評価
本研究の目的は、MAFbx過剰発現の誘導マウスモデルにおいて、以下の手順(サンプルH及びI)による逆ミセル中に製剤化したMAFbx si1又はsi2 siRNAの、直腸経路によって送達した場合のMAFbx遺伝子サイレンシング有効性を、静脈内送達した同じ投与量の非製剤化MAFbx si1 siRNAと比較して、評価することであった。
MAFbx si1及びsi2 siRNAは、それぞれ19個及び21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、MAFbx遺伝子の遺伝子サイレンシングを可能にするように設計されている。
サンプルH:室温、300r/分で10分間磁気撹拌することによって、14.1gのレシチンを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。2.3gの植物ステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。57.0gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施した。303μgのMAFbx s1 siRNAを含む117.3mgのsiRNA溶液を、833.8mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、300μgMAFbx si1 siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
サンプルI:室温、300r/分で15分間磁気撹拌することによって、2.3gの植物ステロールを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。79.2gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施して、油性混合物を形成させた。302μgのMAFbx si2 siRNAを含む39.5mgのsiRNA溶液を、905.4mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、300μgMAFbx si2 siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
投与された製造物:
−サンプルH:300μgMAFbx si1 siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって1日目及び2日目に送達した
−サンプルI:300μgMAFbx si2 siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって1日目及び2日目に送達した
−非製剤化MAFbx si1 siRNA:300μg/mlのネイキッドsiRNA溶液を、1ml/kgで、静脈内経路によって1日目に送達し、150μg/mlを、1ml/kgで、2日目に送達した。
以下の表に記載されるように、B6CBA F1マウスを処置した。MAFbx si1又は2 siRNAで製剤化した逆ミセル(サンプルH及びI)を、300μg/kgで、直腸経路によって、1日1回、2日間送達した。これらの製造物を、ピペットを用いて、肛門括約筋のすぐ後ろの下部直腸にゆっくり送達した。この処置の後に、骨格筋萎縮症及びMAFbxの過剰発現を誘導するために、2日間の食物飢餓を行った(グループ5及び7、1グループあたり8匹のマウス)。同じ処置(サンプルH及びI)を施したが、飢えていないマウスを、コントロールとして使用した(グループ4及び6、1グループあたり4匹のマウス)。別のグループのマウス8匹(グループ3)を、1日目に、尾静脈における静脈内経路によって、300μg/kgで、非製剤化ネイキッドMAFbx si1 siRNAで処置し、2日目に、150μg/kgで処置し、その後に、2日間の食物飢餓を行った。食物飢餓を行った又は行わなかった未処置マウスを、コントロールとして使用した(グループ1及び2、1グループあたり8匹のマウス)。
5日目にすべてのマウスを屠殺し、前脛骨(TA)筋を回収し、凍結した。TRIzol(登録商標)/クロロホルム法によって総RNAを抽出し、mini Opticon Real Time PCR system(Biorad)を使用する定量RT−PCRによって、標準リボソーム遺伝子(RPS9)と比較して、MAFbx mRNA発現を評価した。
定量PCRの結果を図6に示すが、これは、MAFbx siRNAで製剤化した逆ミセルの、MAFbx遺伝子過剰発現を減少させる有効性を明確に実証している。未処置動物と比較して、MAFbx mRNAレベルにおける約90%の減少が、サンプルH及びIで処置した動物において観察されている。従って、このような量の核酸の送達に関して、本発明による逆ミセルは、レシチンを含まないものと同じくらい有効である。さらに、それらは、レシチンを含まない逆ミセルよりも、多量の核酸の送達を可能にする。
実施例7:逆ミセル中に製剤化された、前駆タンパク質転換酵素スブチリシン/ケキシン9型(PCSK9)をターゲティングするsiRNAの、PCSK9タンパク質発現を阻害するin vivo有効性の評価
本研究の目的は、C57Bl/6Jマウスにおいて、以下の手順(サンプルJ)による逆ミセル中に製剤化したPCSK9 siRNAの、直腸経路によって送達した場合のPCSK9タンパク質発現を減少させる有効性を、静脈内送達した同じ投与量の非製剤化PCSK9 siRNAと比較して、評価することであった。
PCSK−9 siRNAは、21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、PCSK9タンパク質発現の阻害を可能にするように設計されている。
サンプルJ:室温、300r/分で10分間磁気撹拌することによって、14.3gのレシチンを8.6gの無水エタノール中に溶解させた。2.4gの植物ステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。57.8gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で60分間実施した。5797μgのPCSK9 siRNAを含む694.8mgのsiRNA溶液を、4819.4mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、1000μgPCSK9 siRNA/ml(0.95の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
サンプル15:2.4gの精製水を、サンプルJに従って調製した油性混合物16.6gに添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、「空の」逆ミセルを形成させた。
投与された製造物:
−サンプルJ:1000μgPCSK9 siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって10日間送達した
−サンプル15:「空の」逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって10日間送達した
−非製剤化PCSK9 siRNA:1000μgPCSK9 siRNA/mlのネイキッドsiRNA溶液を、1ml/kgで、静脈内経路によって10日間送達した
−緩衝食塩水を、1ml/kgで、静脈内経路によって10日間送達した
以下の表に記載されるように、C57Bl/6Jマウス(1グループあたり7又は8匹のマウス)を処置した。1000μg/kgで送達するサンプルJに製剤化したPCSK9 siRNA(グループ1)、及び、コントロールとして使用する「空の」逆ミセル(サンプル15)(グループ2)を、直腸経路によって、1日1回、10日間投与した。これらの製造物を、ピペットを用いて、肛門括約筋のすぐ後ろの下部直腸にゆっくり送達した。非製剤化ネイキッドPCSK9 siRNA(グループ3)又は緩衝食塩水(グループ4)で静脈内に10日間処置した動物も、コントロールとして使用した。
11日目に、すべてのマウスを屠殺した。肝臓を回収し、凍結した。製造業者の説明書に従って、ELISA法(R&D Systems)によって、PCSK9タンパク質発現を測定した。
結果を図7に示すが、これは、空の逆ミセル(サンプル15)と比較した、PCSK9 siRNA(サンプルJ)で製剤化した逆ミセルによる処置の、肝臓におけるPCSK9タンパク質発現を減少させる有効性を明確に実証している。さらに、本発明による逆ミセル中のPCSK9 siRNAの製剤は、ネイキッドPCSK9 siRNAと比較して、肝臓におけるPCSK9タンパク質発現を減少させる前記siRNAのより良い有効性を提供する。
実施例8:逆ミセル中に製剤化された、PrP(C)siRNAの、PrP(C)タンパク質発現を阻害するin vivo有効性の評価
本研究の目的は、C57Bl/6Jマウスの脳において、以下の手順(サンプルK)による逆ミセル中に製剤化した正常プリオンタンパク質PrP(C)siRNAの、直腸経路によって送達した場合のPrP(C)タンパク質発現を阻害する有効性を評価することであった。
PrP(C)siRNAは、21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、PrP(C)タンパク質発現の阻害を可能にするように設計されている。
サンプルK:室温、300r/分で15分間磁気撹拌することによって、14.1gのレシチンを8.5gの無水エタノール中に溶解させた。2.3gの植物ステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。57.1gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で45分間実施した。932μgのPrP(C)siRNAを含む184.0mgのsiRNA溶液を、1233.6mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で60分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、618μgPrP(C)siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
スクランブル(SC)siRNAは、21個のヌクレオチドを含む二本鎖siRNAであり、PrP(C)タンパク質発現のあらゆるモデュレーションを可能にしないように設計されている。
サンプルL:933μgのSC siRNAを含む184.2mgのsiRNA溶液を、サンプルKに従って調製した油性混合物1233.8mgに添加し、300〜500r/分で60分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、618μgSC siRNA/ml(0.94の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
投与された製造物:
−サンプルK:618μgPrP(C)siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって12日間送達した
−サンプルL:618μgSC siRNA/mlの上記手順に従って調製した逆ミセルを、1ml/kgで、直腸経路によって12日間送達した
以下の表に記載されるように、C57Bl/6Jマウスを処置した。逆ミセル中に製剤化したPrP(C)及びSC siRNA(サンプルK及びL)を、618μg/kgで送達した(グループ2及び3、1グループあたり10匹のマウス)。両製造物を、ピペットを用いて、肛門括約筋のすぐ後ろの下部直腸にゆっくりと、1日1回、12日間(週末を除く)送達した。未処置動物も、コントロールとして使用した(グループ1、1グループあたり10匹のマウス)。
13日目に、すべてのマウスを屠殺した。脳を回収し、凍結した。製造業者の説明書に従って、ELISA法(SPI BIO)によって、PrP(C)タンパク質レベルを測定した。
結果を図8に示すが、これは、逆ミセル中に製剤化したPrP(C)siRNA(サンプルK)の、血液脳関門を通過し、PrP(C)の脳タンパク質発現を減少させる有効性を明確に実証している。対照的に、非特異的スクランブルsiRNAで製剤化した逆ミセル(サンプルL)は、PrP(C)の脳発現に対して効果がない。
実施例9:アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた本発明による逆ミセルの形成
本研究の目的は、本発明による逆ミセル中に、化学的に改変したアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASON)を製剤化することであった。
DMPK2467Uは、20個のヌクレオチドを含むギャップマーASONである。
サンプルM:室温、300r/分で15分間磁気撹拌することによって、14.3gのレシチンを8.6gの無水エタノール中に溶解させた。2.4gの植物ステロールを混合物に添加し、同じ条件で撹拌した。57.8gのグリセロールモノオレエートをそれに添加し、磁気撹拌を37℃、500r/分で60分間実施した。5973μgのDMPK2467U ASONを含む724.6mgのASON溶液を、4984.0mgの油性混合物に添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、994μgDMPK2467U ASON/ml(0.95の密度)を含む逆ミセルを形成させた。
DMPKGD65は、20個のヌクレオチドを含むギャップマーASONである。
サンプルN:5933μgのDMPKGD65 ASONを含む715.6mgのASON溶液を、サンプルMに従って調製した油性混合物4986.2mgに添加し、300〜500r/分で30分間磁気撹拌することによって室温で撹拌して、988μgDMPKGD65 ASON/ml(0.95の密度)を含む逆ミセルを形成させた。

Claims (22)

  1. 少なくとも1つの核酸、ステロール、アシルグリセロール、リン脂質又はスフィンゴ脂質、アルコール及び水を含む、逆ミセル系であって、重量比リン脂質又はスフィンゴ脂質/アシルグリセロールが0.05〜0.40である、逆ミセル系。
  2. ミセルが3〜5nmの水性コアを示す、請求項1記載の逆ミセル系。
  3. ミセルが3.5〜5nmの水性コアを示す、請求項2記載の逆ミセル系。
  4. ミセルが3.7〜4.5nmの水性コアを示す、請求項3記載の逆ミセル系。
  5. ミセルが4nmの水性コアを示す、請求項4記載の逆ミセル系。
  6. 重量比ステロール/アシルグリセロールが、0.015〜0.05の範囲である、請求項1〜のいずれか一項記載の逆ミセル系。
  7. 重量比ステロール/アシルグリセロールが、0.03〜0.04の範囲である、請求項記載の逆ミセル系。
  8. リン脂質がホスファチジルコリンである、請求項1〜のいずれか一項に記載の逆ミセル系。
  9. アシルグリセロールが以下の式(I):

    (式中、
    −Rは、14〜24個の炭素原子を有する、直鎖状若しくは分枝状の、飽和若しくは不飽和脂肪酸のアシル残基、水素原子、又はモノ−、ジ−若しくはトリ−ガラクトース若しくはグルコースであり;
    −Rは、2〜18個の炭素原子を有する、直鎖状又は分枝状の、飽和又は不飽和脂肪酸のアシル残基であり;
    −Rは、14〜24個の炭素原子を有する、直鎖状若しくは分枝状の、飽和若しくは不飽和脂肪酸のアシル残基、又は水素原子である)を表す、請求項1〜のいずれか一項記載の逆ミセル系。
  10. アシルグリセロールが、1,2−ジオレイン及び1−オレオイル−2−アセチルグリセロールからなる群の中で選択される、請求項1〜のいずれか一項記載の逆ミセル系。
  11. ステロールが、シトステロール又はコレステロールである、請求項1〜10のいずれか一項記載の逆ミセル系。
  12. 核酸が、mRNA、mRNA前駆体又はタンパク質と相互作用でき、遺伝子発現をモデュレーションできるオリゴヌクレオチドである、請求項1〜11のいずれか一項記載の逆ミセル系。
  13. 核酸が、ターゲットタンパク質の発現をアップレギュレーション又はダウンレギュレーションできるオリゴヌクレオチドである、請求項1〜12のいずれか一項記載の逆ミセル系。
  14. (a)(i)ステロール、(ii)アシルグリセロール、(iii)リン脂質又はスフィンゴ脂質、(iv)アルコール、(v)水、及び(vi)少なくとも1つの核酸、を接触させること、
    (b)工程(a)において得られた混合物を、40℃以下で、逆ミセルの形成を得るのに十分な時間撹拌すること
    を含む、請求項1〜13のいずれか一項記載の逆ミセル系を製造する方法。
  15. 工程(b)の撹拌することが、15℃〜40℃の温度範囲で実施される、請求項14記載の方法。
  16. 工程(b)の撹拌することが、25℃〜40℃の温度範囲で実施される、請求項15記載の方法。
  17. 工程(b)の撹拌することが、30℃〜37℃の温度範囲で実施される、請求項16記載の方法。
  18. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の逆ミセル系及び少なくとも1つの薬学的に許容しうる担体、賦形剤又は支持体を含む、医薬組成物。
  19. 少なくとも1つの核酸の哺乳動物への送達のための、請求項18記載の医薬組成物であって、前記送達が当該医薬組成物の粘膜投与を含む、医薬組成物。
  20. 遺伝性疾患、ガン、神経変性疾患、伝染性疾患及び/若しくは炎症性疾患、又は細胞増殖による疾患若しくは障害の症状の予防、処置及び/又は改善のための、請求項18又は19記載の医薬組成物。
  21. 逆ミセル系の核酸が、血液脳関門を通過する、請求項19又は20記載の医薬組成物。
  22. 疾患又は障害が、中枢神経系における遺伝性疾患、腫瘍性疾患、ウイルス性疾患及び変性疾患から選択される、請求項21記載の医薬組成物。
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