[go: up one dir, main page]

JP7703811B2 - 糖鎖提示粒子およびその製造方法 - Google Patents

糖鎖提示粒子およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7703811B2
JP7703811B2 JP2021546964A JP2021546964A JP7703811B2 JP 7703811 B2 JP7703811 B2 JP 7703811B2 JP 2021546964 A JP2021546964 A JP 2021546964A JP 2021546964 A JP2021546964 A JP 2021546964A JP 7703811 B2 JP7703811 B2 JP 7703811B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glycan
glycans
pattern
cancer
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021546964A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021054420A1 (ja
Inventor
紳一郎 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ENU PHARMA, INC.
Original Assignee
ENU PHARMA, INC.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ENU PHARMA, INC. filed Critical ENU PHARMA, INC.
Publication of JPWO2021054420A1 publication Critical patent/JPWO2021054420A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7703811B2 publication Critical patent/JP7703811B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/06Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
    • A61K47/24Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen, halogen, nitrogen or sulfur, e.g. cyclomethicone or phospholipids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • A61P35/04Antineoplastic agents specific for metastasis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Description

本発明は、エキソソーム(Exosome)を模倣した糖鎖提示粒子およびその製造方法、その利用方法に関する。本発明は、がん糖鎖パターンを粒子表面に提示する糖鎖提示粒子およびその製造方法に関する。
関連出願の相互参照
本出願は、2019年9月20日出願の日本特願2019-171135号の優先権を主張し、その全記載は、ここに特に開示として援用される。
医薬品の治療効果を高めるためにはその疾患の原因となる、あるいは病態の増悪因子となる標的分子が高発現する特定の臓器や組織にその医薬品を選択的に送達する技術(ドラッグデリバリーシステム、以下DDSと略す)が重要である。現在、PEG修飾リポソームを活用した抗腫瘍ナノ医薬(anticancer nanomedicine)が承認・上市されている。これらのナノ医薬の薬効は基本的にがん組織において顕著なEPR(enhanced permeability and retention)効果に依存するとされてきたが、そのEPR効果はがんの種類、部位、進行度、さらにがん細胞と周辺の間質(細胞外マトリックス)を構成する様々な接着分子など多くの因子によって大きく影響されることが明らかとなっている(非特許文献1、2など)。EPR効果に有利な、より高度な分子設計が可能な無機・金属ナノ微粒子(金ナノ微粒子、量子ドット、シリカ系微粒子等をコアとする)をポリエチレングリコール(PEG)修飾化合物等により被覆した様々な人工細胞外微粒子によるDDSの研究開発が活発に進められてきた。
しかし、最近これらのリポソームや金属ナノ微粒子を含むほとんどのナノ医薬が実際には投与した実験動物の生体内で期待したような体内動態(例えば、がん組織での取り込み能)を実現できていなかったという調査結果が報告されている(非特許文献3)。驚いたことに、過去10年間に発表された232篇の論文を対象にした調査では標的としたがん組織に到達したナノ医薬は投与量の約0.7%(平均値)に過ぎなかったという。血管内に投与したほとんどのナノ微粒子型医薬品は速やかに肝臓に集積してマクロファージなどの貪食細胞に取り込まれて分解・排泄されるというが、これは血液中のアルブミンをはじめとする様々なタンパク質の非特異吸着により形成するナノ微粒子表面の「タンパク質コロナ」の性質に大きく依存するという(非特許文献4など)。
一方、個々のがん細胞の浸潤・転移、さらに臓器指向性(転移先)はがん細胞由来のエキソソーム(細胞外ナノ微粒子)が決定しているという最近の多くの報告を根拠としてがん細胞由来エキソソームの研究が盛んに行われており、エキソソーム及び内包される様々なマイクロRNAの機能を利用する新たな医薬品開発を指向する事例も見られる(例えば、非特許文献5)。
エキソソームは、細胞内に形成された膜小胞が、細胞外に放出されたものであり、細胞間の情報伝達のツールとして機能している。しかし、エキソソームのサイズや積載分子の不均一性、さらにがん細胞・組織に由来するエキソソームの精製が困難なため具体的な分子レベルでの臓器指向性メカニズムについてはほとんど不明である。
特許文献1:WO2017/131242A1/US2020138973(A1)
非特許文献1:Prabhakar et al., Cancer Res. 2013, 73, 2412-2417
非特許文献2:Danhier, J. Control. Release 2016, 244, 108-121
非特許文献3:W. C. W. Chan et al., Nat. Mater. 2016, 1, 1-12
非特許文献4:K. A. Dawson et al., Nat. Biotech. 2012, 7, 779-786
非特許文献5:R. Kalluri, J. Clin. Invest. 2016, 126, 1208-1215
非特許文献6:S.-I. Nishimura et al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12507-12517
非特許文献7:S.-I. Nishimura et al., ACS Chem. Biol. 2015, 10, 2073-2086;
非特許文献8:M. Colombo, et al., Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2014, 30, 255-289
非特許文献9:S.-I. Nishimura et al., Angew. Chem. Int. Engl. Ed. 2005, 44, 91-96
特許文献1及び非特許文献1~9の全記載は、ここに特に開示として援用される。
血中には多くの細胞から放出されたエキソソームが存在し、例えば、がん患者において、がん細胞・組織に由来するエキソソームのみ精製することが困難なため具体的な分子レベルでの臓器指向性メカニズムについてはほとんど不明であった。
本発明の目的は、細胞間の情報伝達のツールであるエキソソームを模倣した粒子を人工的に構築することにある。そして、情報の送り手から放出されるエキソソームの体内動態を利用する新しい技術を提供することにある。
より具体的には、がん細胞由来エキソソームのモデルとして極めて有効であり、転移機能解析を対象とする種々の分子を担持した糖鎖提示粒子の体内投与後の動態や臓器指向性の予測法の提供、さらにヒトでの臨床を可能とする、がん転移予防や治療のための新たなナノ微粒子DDSの開発を実現するための技術の提供を目的とする。さらに本発明は、がん細胞の転移性を示唆することができる糖鎖パターンの決定方法も提供することを目的とする。
本発明は、エキソソームの表面が、これを放出する細胞の糖鎖と同様のパターンにて糖鎖を提示していることに着目した。すなわち、例えば、がん細胞の転移の場合、がん細胞から放出されるエキソソームが、がん細胞の体内動態を導く先導的な役割を果たすと考えられる。エキソソームを取り込む様々な細胞や臓器は最初にエキソソーム膜表面の嵩高い糖衣(Glycocalix)と遭遇する可能性が高い。本発明では、この事実に着目して、がん細胞由来のエキソソームにおける体内動態、特に体内での移動及び排出並びに臓器や組織への分布あるいは集積(臓器指向性)はエキソソーム膜表面の糖鎖パターンによって先導および決定されていることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、ヒト培養がん細胞のN型糖鎖をグライコブロッティング法により全ての糖鎖をナノソーム膜表面に提示することでヒトがん細胞由来エキソソーム模倣微粒子を作製でき、これらを直接マウスに静脈内投与して体内動態をリアルタイムで観察することで、ヒトがん細胞由来エキソソームの体内動態と臓器指向性が簡単に判定できることが明らかとなった。さらに、その結果をもとに人工的に作製したがん特異的糖鎖パターンを提示したエキソソームを模倣した粒子が投与後に意図した通りの体内動態を再現したことから本技術により予め個々のがん転移における臓器指向性に適応したテイラーメイドDDSを分子設計するという新しい概念に基づく創薬が可能となることが実証でき、本発明を完成した。
本発明は以下の通りである。
[1]
糖鎖を表面に有するナノ粒子である糖鎖提示粒子であって、
(1)糖鎖提示粒子の平均粒子径は10~100nmの範囲であり、
(2)ナノ粒子の表面の少なくとも一部はリン脂質で被覆されており、
(3)ナノ粒子表面に有する糖鎖は、がん細胞依頼の糖鎖パターンまたはこの糖鎖のプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターン(以下、がん糖鎖パターンと呼ぶ)である、
糖鎖提示粒子。
[2]
がん糖鎖パターンは、
(1)体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンA、
(2)体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンB、
(3)体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンC、
(4)体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンDからなる群から選択される糖鎖パターンである、[1]に記載の糖鎖提示粒子。
[3]
がん糖鎖パターンAは、糖鎖の45モル%以上が末端ハイマンノース型糖鎖であり、末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満であり、
がん糖鎖パターンBは、糖鎖の末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満であり、
がん糖鎖パターンCは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量より多く、
がん糖鎖パターンDは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつα2,3シアル酸型糖鎖の含有量がα2,6シアル酸型糖鎖の含有量より多い、[2]に記載の糖鎖提示粒子。
[4]
ナノ粒子表面の少なくとも一部を被覆するリン脂質は、ホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体であり、ナノ粒子表面に有する糖鎖は、糖鎖を固定化したアルカンチオールのスルフィド結合体であり、ナノ粒子表面はホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体および糖鎖を固定化したアルカンチオールのスルフィド結合体の単分子膜で被覆されたナノ粒子である[1]~[3]のいずれかに記載の糖鎖提示粒子。
[5]
前記ホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体が、下記一般式(A)で示され、
(一般式(A)中、n3は2~30の範囲の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位である。)
前記糖鎖を固定化したアルカンチオールのスルフィド結合体が、下記一般式(B)で示される、[4]に記載の糖鎖提示粒子。
(一般式(B)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位であり、R10は糖鎖含有部位である。)
[6]
薬剤部位をさらに有する、[1]~[5]のいずれか1項に記載の糖鎖提示粒子。
[7]
前記単分子膜は、下記一般式(C)で示される、薬剤部位を有するアルカンチオールのスルフィド結合体をさらに含む、[4]または[5]に記載の糖鎖提示粒子。
一般式(C)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位であり、R20は薬剤含有部位である。
[8]
異なるがん糖鎖パターンを有する2種類以上の糖鎖提示粒子を含有し、糖鎖提示粒子は、[1]~[7]のいずれか1項に記載の糖鎖提示粒子である、糖鎖提示粒子キット。
[9]
異なるがん糖鎖パターンが、[2]に記載のパターンA~Dのいずれか2種以上の糖鎖パターンである、[8]に記載の糖鎖提示粒子キット。
[10]
糖鎖提示粒子は、[6]または[7]に記載の薬物部位をさらに有する糖鎖提示粒子である、[8]に記載の糖鎖提示粒子キット。
[11]
[6]または[7]に記載の糖鎖提示粒子を有効成分として含有する、がん転移予防薬。
[12]
[6]または[7]に記載の糖鎖提示粒子を有効成分として含有する、がん治療薬。
[13]
被検者から採取したがん細胞から、がん細胞の糖鎖をプロファイルし、プロファイルした糖鎖に基づいて糖鎖パターンを決定することを含む、がん細胞の糖鎖パターン決定方法。
[14]
糖鎖パターンの決定は、プロファイルした糖鎖が、
(1)体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンA、
(2)体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンB、
(3)体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンC、及び
(4)体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンDからなる群から選択される何れの糖鎖パターンであるかを特定することで行う、[13]に記載の決定方法。
[15]
がん糖鎖パターンAは、糖鎖の45モル%以上が末端ハイマンノース型糖鎖であり、末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満であり、
がん糖鎖パターンBは、糖鎖の末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満であり、
がん糖鎖パターンCは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量より多く、
がん糖鎖パターンDは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつα2,3シアル酸型糖鎖の含有量がα2,6シアル酸型糖鎖の含有量より多い、[14]に記載の決定方法。
[16]
がん細胞の糖鎖プロファイルが糖鎖パターンAの場合、被検者が有するがん細胞はタイプ1の体内動態を示し、がん細胞の転移傾向が低いことを示唆し、
糖鎖プロファイルが糖鎖パターンBの場合、被検者が有するがん細胞はタイプ2の体内動態を示し、がん細胞が肝臓及び脾臓への転移傾向があることを示唆し、
糖鎖プロファイルが糖鎖パターンCの場合、被検者が有するがん細胞はタイプ3の体内動態を示し、がん細胞が腋窩及び鎖骨上リンパ節への転移傾向があることを示唆し、
糖鎖プロファイルが糖鎖パターンDの場合、被検者が有するがん細胞はタイプ4の体内動態を示し、がん細胞が肺、肝臓、脾臓、脳及び腎臓への転移傾向があることを示唆する、[14]又は[15]に記載の決定方法。
[17]
表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子の表面に、がん糖鎖パターンを提示することを含む、[1]~[7]のいずれか1項に記載の糖鎖提示粒子の製造方法。
[18]
前記提示されるがん糖鎖パターンは、被検者から採取したがん細胞の糖鎖を切り出したがん糖鎖パターン、又は、被検者から採取したがん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンである、[17]に記載の製造方法。
[19]
前記表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子は、下記一般式(D)で示される架橋前駆体X及び下記一般式(E)で示されるリン脂質前駆体とコロイド状ナノ粒子とを混合して、ナノ粒子の表面に架橋前駆体X及びリン脂質を担持した表面修飾ナノ粒子を得ることで実施できる、[17]又は[18]に記載の製造方法。
(一般式(D)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数である。)
(一般式(E)中、n3は2~30の範囲の整数である。)
[20]
がん糖鎖パターンの提示は、表面修飾ナノ粒子に導入された一般式(D)で示される架橋前駆体Xが有するアミノオキシ基と、被検者から採取したがん細胞の糖鎖を切り出したがん糖鎖パターン、又は、被検者から採取したがん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンに含まれる糖鎖が有する還元末端とをグライコブロッティング法により反応させることで行う、[19]に記載の製造方法。
[21]
プロファイルに基づいて決定される糖鎖パターンは、糖鎖成分の種類と含有量をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、あるいは糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とした糖鎖パターンである[18]~[20]のいずれか1項に記載の製造方法。
本発明によれば、原発巣のがん細胞の転移先を予測できる、特定の体内動態を示す、がん糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子を提供できる。この糖鎖提示粒子は、例えば、マウスに静脈内投与することで、がん糖鎖パターンが先導するがん転移のプロセスをリアルタイムで可視化することができる。さらに本発明によれば、かん転移の予防、がん治療において有効なDDS技術を提供することもできる。さらに本発明によれば、がん細胞の転移性を示唆することができる糖鎖パターンの決定方法も提供することができる。
図1は、がん細胞の糖鎖パターンを表面に提示した糖鎖提示粒子の作製法とその体内動態のin vivoイメージングの結果である。 図2は、ヒト培養がん細胞のN型糖鎖プロファイルを示す。(a)MALDI-TOFMSによる糖鎖構造解析、IS=internal standard、(b)各がん細胞の主要な糖鎖成分の構造(発現量の上位10構造)、円グラフはグライコタイピング分析(glycotyping analysis)の結果である。 図3は、がん細胞の糖鎖パターンを提示するナノ粒子である糖鎖提示粒子の体内動態の実験結果を示す。(a)4種類のヒトがん細胞糖鎖を提示した糖鎖提示粒子とコントロールを静脈内投与後3時間までの体内動態(数字はゼータ電位)、(b)3時間経過後に解剖した主要な臓器での糖鎖提示粒子の分布状態。 図3は、がん細胞の糖鎖パターンを提示するナノ粒子である糖鎖提示粒子の体内動態の実験結果を示す。(c)糖鎖提示粒子の臓器指向性:糖鎖を有しないコントロールとした粒子の脳での蛍光強度を1.0とした際の各臓器での相対的な蛍光強度を示した。ただし、腋窩および鎖骨上リンパ節組織は解剖により摘出していない。 図4は、Ruddy duckの卵白糖鎖からヒトがん細胞の糖鎖パターンに改変する実験の結果を示す。(a)Ruddy duckの卵白に見られた多分岐型糖鎖の構造とシアル酸転移酵素による改変法、(b)Button Quail、Chicken、Ruddy duck卵白の糖鎖の階層構造およびRuddy duck卵白から改変した2種類の糖鎖パターン(2,3S-Ruddy duckと2,6S-Ruddy duck)。 図4は、Ruddy duckの卵白糖鎖からヒトがん細胞の糖鎖パターンに改変する実験の結果を示す。(c)糖鎖提示粒子に提示する糖鎖のうち主要な糖鎖成分の割合(発現量の上位10の成分)、パイ(pie)グラフはグライコタイピング分析(glycotyping analysis)の結果を示す。 図5は、卵白および卵黄の糖鎖及び改変した糖鎖パターン、さらに、α2,6型シアル酸型糖鎖の糖鎖パターンを提示したナノ粒子の体内動態や臓器指向性を調べた結果を示す。(a)Button Quail、Chicken、Ruddy duckの卵白糖鎖、及びRuddy duckの卵白糖鎖を改変しシアリル化した2種の糖鎖を提示したナノ粒子、さらに鶏卵黄糖ペプチド由来糖鎖を提示したナノ粒子(GNS-2,6S-A2)である糖鎖提示粒子とコントロールを静脈内投与後3時間までの体内動態(数字はゼータポテンシャル)、(b)3時間経過後に解剖したマウスの主要な臓器での糖鎖提示粒子(GNS-Button Quail、GNS-Chicken、GNS-Ruddy duck、GNS-2,3S-Ruddy duck、GNS-2,6S-Ruddy duck、GNS-2,6S-A2)の分布状態。 図5は、卵白および卵黄の糖鎖及び改変した糖鎖パターン、さらに、α2,6型シアル酸型糖鎖の糖鎖パターンを提示したナノ粒子の体内動態や臓器指向性を調べた結果を示す。(c)ナノソームの臓器指向性:コントロールとした糖鎖を有しないナノ粒子の脳での近赤外蛍光強度を1.0とした際の各臓器での相対的な蛍光強度を示した。ただし、腋窩および鎖骨上リンパ節組織は解剖により摘出していない。 図6は、Japanese Quail卵白糖鎖と鶏卵黄糖ペプチド由来糖鎖(2,6S-A2)を混合して作製した糖鎖提示粒子の体内動態の実験結果を示す。(a)Japanese Quail卵白由来の糖鎖(約6 nmol)に2,6S-A2由来の糖鎖をそれぞれ0.6 nmol、1.2 nmol、および2.4 nmol添加して混合し、これを提示したナノ粒子の糖鎖プロファイルの結果である。
<糖鎖提示粒子>
本発明は、糖鎖を表面に有するナノ粒子である糖鎖提示粒子に関し、この糖鎖提示粒子は、
(1)糖鎖提示粒子の平均粒子径は10~100nmの範囲であり、
(2)ナノ粒子の表面の少なくとも一部はリン脂質で被覆されており、
(3)ナノ粒子表面に有する糖鎖は、がん細胞由来の糖鎖パターン、またはこの糖鎖のプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンを模したパターン(がん糖鎖パターン)である。
本発明の糖鎖提示粒子は、ナノ粒子の表面にリン脂質の被覆及びがん糖鎖パターンを有する。本願明細書において糖鎖パターンとは、表面の糖鎖プロファイルに基づく2以上の異なる糖鎖からなる糖鎖の集団において、特定の種類の糖鎖の存在の有無または特定の種類の糖鎖の存在量により特定されるパターンを意味する。糖鎖パターンは、糖鎖成分の種類とそれらの含有量により特定される。
したがって、本発明において、がん細胞の糖鎖をそのまま捕捉し提示した糖鎖提示粒子は、がん細胞に由来する糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子である。また、がん細胞の糖鎖をプロファイルし、プロファイルに基づいて糖鎖パターンを決定し、この決定された糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子も、本発明における糖鎖提示粒子である。プロファイルに基づいて決定される糖鎖パターンは、糖鎖成分の種類と含有量をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、あるいは糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、のいずれでもよい。糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とする場合、プロファイルに含まれる糖鎖成分の一部の種類を減量または欠損させることができる。より詳細には、プロファイルに含まれる糖鎖成分をいくつかの型に分類した場合、含有量が多い1又は2以上の型に属する糖鎖成分を含み、含有量が少ない1又は2以上の型に属する糖鎖成分を減量または欠損させた糖鎖パターンであることができる。糖鎖成分の型としては、例えば、末端ハイマンノース型糖鎖、末端ガラクトース型糖鎖、末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖、末端α2,6シアル酸型糖鎖、末端α2,3シアル酸型糖鎖を挙げることができる。プロファイルにおける糖鎖成分が、例えば、含有量が多い順に末端ハイマンノース型糖鎖、末端ガラクトース型糖鎖及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖であった場合、含有量の少ない末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖を減量するか、または欠損させた糖鎖パターンをプロファイルから決定した糖鎖パターンとすることができる。あるいは、1つの型に複数の糖鎖成分が含まれる場合、同じ型に属する糖鎖成分の含有割合を変化させた糖鎖パターンをプロファイルから決定した糖鎖パターンとすることもできる。糖鎖の型によって糖鎖提示粒子の体内動態が変化することから、体内動態の変化を考慮して、プロファイルを適宜変更して糖鎖パターンを決定することもできる。
本発明における糖鎖パターンには、本発明の糖鎖提示粒子の体内動態によって分類できるAからDの4つのがん糖鎖パターンがあり得る。
(1)体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンA、
(2)体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンB、
(3)体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンC、
(4)体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンD。
体内動態とは、糖鎖提示粒子を投与された動物の体内における、糖鎖提示粒子の循環器系などを介しての経時的な動き、及び各臓器や組織への経時的な分布を意味する。本願明細書では、体内動態の中の各臓器や組織へ経時的に分布あるいは集積する性質を特に臓器指向性を意味することがある。
本発明において対象となるがん細胞は、本発明の糖鎖提示粒子の模倣対象であるエキソソームを放出するがん細胞であり、生体から採取したがん細胞、採集後に培養したがん細胞が含まれる。がん細胞は、純粋培養した単一の細胞であっても、悪性度等の異なる複数のがん細胞の混合物であってもかまわない。
また、標準的に利用されている既存のがん細胞の糖鎖パターンも、本発明の糖鎖提示粒子において糖鎖パターンとして使用することができる。例えば、標準的なヒトがん細胞としては、MCF7(乳がん)、MDA-MB-231(乳がん)、A549(肺がん)、HepG2(肝臓がん)、A375(メラノーマ)、HCT116(大腸がん)、Hela(子宮がん)、MNNG/NOS(骨肉腫)、AGC(胃がん)、MIAPaCa-2(膵臓がん)、A431(皮膚がん)、SKOV(卵巣がん)等を挙げることができる。
糖鎖提示粒子とは、細胞間の情報伝達に使われている粒子であるエキソソームの機能を模倣した機能(細胞間の情報伝達様機能)を有する粒子との意味である。エキソソームはその内部に核酸、タンパク質などを含んでおり、細胞から分泌したエキソソームを介して受け取り側の細胞に伝達される。エキソソームは細胞間のコミュニケーションツールとしての機能がある。本発明において作製された糖鎖提示粒子は、本来のエキソソームと同様に、受け取り側の細胞やこれが集合した組織や臓器に対して情報を伝達する機能を有する。
ナノ粒子は、金属ナノ粒子又は半導体ナノ粒子であることができる。金属ナノ粒子の材質には、特に制限はないが、金、白金、銀、鉄磁性体であることができ、金属ナノ粒子は、金ナノ粒子、白金ナノ粒子、銀ナノ粒子は、鉄磁性体ナノ粒子であることができる。特に、金属ナノ粒子は、金ナノ粒子、白金ナノ粒子、銀ナノ粒子が、生体に対する安全性という観点から好ましい。
半導体ナノ粒子の材質には、特に制限はない。半導体ナノ粒子は、量子ドットであることもできる。量子ドットとは半導体原子が数百個から数千個集まった10数nm程度の小さな塊であり、蛍光性ナノ粒子である。粒子径により発光する蛍光の波長(色)が異なる。市販品を利用でき、本発明の複合体のナノ粒子に量子ドットを用いると、蛍光発光性の複合体とすることができ、生体内での動態をモニタリングすることも可能である。
ナノ粒子は、粒子径が0.1~100nmの範囲であることができ、好ましくは、1~50nmの範囲、より好ましくは5~40nmの範囲、さらに好ましくは5~30nmの範囲、一層好ましく10~30nmの範囲である。ナノ粒子の表面にリン脂質の被覆及びがん糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子は、平均粒子径は10~100nmの範囲であり、好ましくは10~60nmの範囲、より好ましく12~50nmの範囲、さらに好ましく15~40nmの範囲、一層好ましく15~30nmの範囲である。ナノ粒子及び糖鎖提示粒子の平均粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。測定装置としては、ファイバー光学動的光散乱光度計 (粒径分布測定用)を用いることができる。より具体的にはファイバー光学動的光散乱光度計FDLS-3000(大塚電子製)を用いることができる。
本発明の糖鎖提示粒子は、ナノ粒子の表面がリン脂質で被覆されている。平均粒径20nm程度のリン脂質アルカンチオール混合単分子膜による完全被覆型金属ナノ微粒子は、血液中でも非特異吸着によるタンパク質コロナを形成しないこと、さらにマウスに静脈内投与した際に特定の臓器に集積せず投与後3時間に至っても全身を一様に滞留する安定なナノ微粒子である(非特許文献6-7、特許文献1)。
前記ホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体は、一般式(A)で示されるリン脂質疑似物質であることができる。
一般式(A)中、n3は2~30の範囲の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位である。
リン脂質疑似物質は、ナノ粒子の表面を修飾し、本発明の糖鎖提示粒子表面への、蛋白質コロナの非特異的吸着を防止する機能を付与する。この観点からn3は2~30、好ましくは5~20、より好ましくは7~15の範囲の整数である。
1個のナノ粒子に対するリン脂質又はリン脂質疑似物質の担持量は、ナノ粒子の表面における金属元素(反応点)の80%以上あることが好ましい。
本発明の糖鎖提示粒子は、ナノ粒子の表面にがん糖鎖パターンを有する。このがん糖鎖パターンは、情報の送り手として、エキソソームを放出するがん細胞由来の糖鎖を提示した糖鎖パターンであるか、あるいはがん細胞の糖鎖をプロファイルし決定したがん糖鎖パターンである。がん細胞由来の糖鎖パターンは、特定のがん治療患者から採取したがん細胞由来の糖鎖の糖鎖パターンであることが、その細胞から放出されるエキソソームの体内動態の予測性を高めるためには好ましい。標準的に利用されている既存のがん細胞由来の糖鎖パターンを予測に利用することもできる。がん細胞由来の糖鎖パターンは、がん細胞の糖鎖を切り出し、これをナノ粒子の表面に捕捉することで、提示することができる。細胞からの糖鎖の切り出しやナノ粒子への捕捉において、細胞の糖鎖がそのままナノ粒子表面に提示されることが好ましいが、細胞において決定されるがん糖鎖パターンの範囲において糖鎖成分に変動があってもかまわない。
上記のがん細胞由来の糖鎖プロファイルは、グライコブロッティング法の一般的なプロトコル(S.-I. Nishimura et al., Mol. Cell. Proteomics 2010, 9, 523-537)に従って特定することができる。内部標準化合物を指標としてグライコタイピング解析によって主要な構造モチーフとのそれら発現量の関係を明らかにすることができる。また、糖鎖は、既存の方法(S.-I. Nishimura eta l., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12507-12517; S.-I. Nishimura et al., ACS Chem. Biol. 2015, 10, 2073-2086; S.-I. Nishimura, WO2017/131242A1)によりナノ粒子に担持することができる。詳細は実施例1(A)を参照。
がん細胞の糖鎖の糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子の体内動態を分析した結果、検討対象としたがん細胞の糖鎖パターンは、少なくとも
(1)体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンA、
(2)体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンB、
(3)体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンC、
(4)体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンDからなる群から選択される糖鎖パターンであることが判明し、かつがん糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子の体内動態は、がん糖鎖パターンに依存して決まることが明らかになった(実施例1、2及び3参照)。
がん糖鎖パターンA~Dを有する糖鎖提示粒子の体内動態は以下の通りである。
がん糖鎖パターンAを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、粒子の体外への排泄が促進されるタイプ1の体内動態を示す。
がん糖鎖パターンBを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、肝臓や脾臓へ集積されるタイプ2の体内動態を示す。
がん糖鎖パターンCを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、腋窩や鎖骨上リンパ節へ集積されるタイプ3の体内動態を示す。
がん糖鎖パターンDを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、肺、肝臓、脾臓、脳、腎臓などの臓器へ分布(分散集積)されるタイプ4の体内動態を示す。
上記糖鎖パターンを構成する末端ハイマンノース型糖鎖とは、糖鎖の末端が2以上に枝分かれをし、枝分かれした部分の糖が全てマンノースである糖鎖を意味する。末端ハイマンノース型糖鎖の例を以下に示す。
上記糖鎖パターンを構成する末端ガラクトース型糖鎖とは、1つの糖鎖の単独又は複数の末端の糖がガラクトースである糖鎖を意味する。末端ガラクトース型糖鎖の例を以下に示す。
上記糖鎖パターンを構成する末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖とは、1つの糖鎖の単独又は複数の末端の糖がN-アセチルグルコサミンである糖鎖を意味する。末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖の例を以下に示す。
上記糖鎖パターンを構成する末端シアル酸型糖鎖とは、1つの糖鎖の単独又は複数の末端の糖がシアル酸である糖鎖を意味する。末端シアル酸型糖鎖には、末端にNeu5Acα2,6Galユニットを含む複合型糖鎖と、末端にNeu5Acα2,3Galユニットを含む複合型糖鎖とがある。本願明細書では、末端にNeu5Acα2,6Galユニットを含む複合型糖鎖を末端α2,6シアル酸型糖鎖と表記し、末端にNeu5Acα2,3Galユニットを含む複合型糖鎖を末端α2,3シアル酸型糖鎖と表記する。末端シアル酸型糖鎖の例を以下に示す。
本発明では、転移性および転移による再発が見られる臓器(臓器指向性)についての情報が既に存在するヒト培養がん細胞4種(MCF7,MDA-MB-231,A549,HepG2)を用いて、(1)がん細胞内および膜表面に存在する全てのタンパク質の翻訳後糖鎖修飾の状態(N型糖鎖)をプロファイルした。次いで(2)それらのがん細胞の糖鎖を直接グライコブロッティング法(非特許文献9)でナノソーム(量子ドットから調製した蛍光性ナノ微粒子:非特許文献6-7、特許文献1)に捕捉して、それぞれのがん細胞由来の糖鎖を提示する糖鎖提示粒子を作製し、さらにこれらをマウスに静脈内投与した際の体内動態を、糖鎖を提示していない糖鎖提示粒子を比較対照として近赤外蛍光スペクトルによりリアルタイムで観察した(実施例1参照)。
その結果を受けて、(3)人工的に上記のヒト培養がん細胞の糖鎖プロファイルに基づき糖鎖パターンを決定し、決定した糖鎖パターンの範囲で糖鎖を提示する人工的な糖鎖提示粒子を作製した。これらを同様の手法でマウスに静脈内投与して体内動態を観察した結果、がん細胞由来のエキソソームの糖鎖パターンがエキソソームの体内動態を先導して最終的にがん細胞の臓器指向性を決定していることが証明された(実施例2参照)。
(1)がん糖鎖パターンA
がん糖鎖パターンAは、糖鎖に含まれる糖鎖の45モル%以上が末端ハイマンノース型糖鎖である。以下、特にことわらない限り、糖鎖の%はモル%を意味する。実施例で示したがん糖鎖パターンAを有する本発明の糖鎖提示粒子における末端ハイマンノース型糖鎖(HM)の含有率は以下の通りである。末端シアル酸型糖鎖は何れの場合も0%である。
がん糖鎖パターンAは、末端ハイマンノース型糖鎖以外に糖鎖成分として、末端ガラクトース型糖鎖、末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖及び末端シアル酸型糖鎖等を含むことができるが、末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満である。末端シアル酸型糖鎖が2%以上になると、糖鎖パターンCまたは糖鎖パターンDと決定でき、末端シアル酸型糖鎖の効果が優先的になる(後述する)。末端シアル酸型糖鎖が2%未満であり、末端ハイマンノース型糖鎖が45%以上であれば、その他の糖鎖成分である末端ガラクトース型糖鎖、末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖の種類と量に関わらず、糖鎖提示粒子は、タイプ1の体内動態を示し、特定の臓器への分布(臓器指向性)は示さない。末端ハイマンノース型糖鎖は、例えば、50%~95%の範囲であることができる。
図3aに示すように、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子であるNS(コントロール)の例では、静脈投与後180分後にもほぼ全身に粒子からの蛍光が観察されたのに比べて、例えば、がん糖鎖パターンAを有する実施例1のGNS-MCF-7の例は、静脈投与後180分後には、ほとんどの粒子が体外に排出されていた。この現象は、実施例2のGNS-Button Quail(図5参照)及び実施例3の0/6/32でも同様であった。がん糖鎖パターンAを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、粒子の体外への排泄が促進されるタイプ1の体内動態を示すことが分かる。
(2)がん糖鎖パターンB
がん糖鎖パターンBは、末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満であるがん糖鎖パターンである。末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満である糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子は、タイプ2の体内動態を示す。末端ハイマンノース型糖鎖及び末端シアル酸型糖鎖以外の糖鎖成分として、末端ガラクトース型糖鎖及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖を含むことができるが、末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満である限り、末端ガラクトース型糖鎖及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖を量比が変わっても、糖鎖パターンBと決定することができる。がん糖鎖パターンBの糖鎖提示粒子はタイプ2の体内動態を示す。
実施例で示したがん糖鎖パターンBを有する本発明の糖鎖提示粒子の末端ハイマンノース型糖鎖(HM)、末端ガラクトース型糖鎖(Gal)及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖(NAc-G)の含有率は表2の通りである。末端シアル酸型糖鎖は何れの場合も0%である。
図5b及びcに示すように、例えば、がん糖鎖パターンBを有する実施例2のGNS-Chickenの例は、静脈投与後180分後には、肝臓や脾臓へ集積されていた。この現象は、実施例2のGNS-Ruddy Duckの例(図5b及びc参照)でも同様であった。即ち、がん糖鎖パターンBを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さないコントロール粒子と比べて、肝臓や脾臓へ集積されるタイプ2の体内動態を示すことが分かる。
(3)がん糖鎖パターンC
がん糖鎖パターンCは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であるがん糖鎖パターンである。さらに、末端シアル酸型糖鎖には、末端α2,6シアル酸型糖鎖と末端α2,3シアル酸型糖鎖があるが、がん糖鎖パターンCは、α2,6シアル酸型糖鎖の含有量がα2,3シアル酸型糖鎖の含有量より多い場合である。末端シアル酸型糖鎖の含有量は、例えば、3~100%、4~80%、または5~60%の範囲であることができる。末端シアル酸型糖鎖以外の糖鎖は、末端ハイマンノース型糖鎖、末端ガラクトース型糖鎖及び/又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖であってもかまわない。
(4)がん糖鎖パターンD
がん糖鎖パターンDは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であるがん糖鎖パターンである。がん糖鎖パターンDは、α2,3シアル酸型糖鎖の含有量がα2,6シアル酸型糖鎖の含有量より多い場合である。末端シアル酸型糖鎖の含有量は、例えば、3~100%、4~80%、または5~60%の範囲であることができる。末端シアル酸型糖鎖以外の糖鎖は、末端ハイマンノース型糖鎖、末端ガラクトース型糖鎖及び/又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖であってもかまわない。
実施例で示したパターンC及びDのがん糖鎖パターンを有する本発明の糖鎖提示粒子のα2,3シアル酸型糖鎖(α2,3)、α2,6シアル酸型糖鎖(α2,6)及び末端ハイマンノース型糖鎖(HM)の含有率は表3の通りである。末端ガラクトース型糖鎖(Gal)及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖(NAc-G)は表示せず。
図3b及びcに示す、糖鎖を有さない粒子であるNS(コントロール)は、静脈投与後180分後にもほぼ全身に粒子からの蛍光が観察された。それに対して、パターンCのがん糖鎖パターンを有する実施例2の2,6-Ruddy Duck(図5b及びc参照)では、NSに比べて、例えば、静脈投与後180分後には、粒子は腋窩や鎖骨上リンパ節へ集積された。このことから、がん糖鎖パターンCを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、腋窩や鎖骨上リンパ節へ集積されるタイプ3の体内動態を示すことが分かる。
パターンDのがん糖鎖パターンを有する実施例3の2,3-Ruddy Duck(図5b及びc参照)の例は、静脈投与後180分後には、粒子は肺、肝臓、脾臓、脳、腎臓などの臓器へ分布(分散集積)された。このことから、がん糖鎖パターンDを有する糖鎖提示粒子は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、肺、肝臓、脾臓、脳、腎臓などの臓器へ分布(分散集積)されるタイプ4の体内動態を示すことが分かる。
次に、α2,6シアル酸型糖鎖とα2,3シアル酸型糖鎖の特定について説明する。実施例1のGNS-MDA-MB-231の例は、静脈投与後180分後には、粒子は腋窩や鎖骨上リンパ節へ集積された(特に、図3b及びc)。この現象は、がん糖鎖パターンCを有する実施例2の2,6-Ruddy Duckの例と同様であった。実施例1においては、末端シアル酸型糖鎖がα2,3シアル酸型糖鎖であるか、α2,6シアル酸型糖鎖であるか特定をしていないが、この体内動態の結果から、実施例1のGNS-MDA-MB-231は糖鎖パターンCと判断して表4に表示した。
実施例1のGNS-A549の例は、静脈投与後180分後には、粒子は肺、肝臓、脾臓、脳、腎臓などの臓器へ分布(分散集積)された(特に、図3b及びc)。この現象は、がん糖鎖パターンDを有する実施例2の2,3-Ruddy Duckの例と同様であった。実施例1においては、末端シアル酸型糖鎖がα2,3シアル酸型糖鎖であるか、α2,6シアル酸型糖鎖であるか特定をしていないが、この体内動態の結果から、実施例1のGNS-A549及びGNS-HepG2は糖鎖パターンDと判断して表4に表示した。α2,6シアル酸型糖鎖かα2,3シアル酸型糖鎖であるかの特定は、本明細書ではその機能において判断したが、化学的・酵素分解特性などの分析方法においても特定は可能である。
がん糖鎖パターンは、前述のように研究用途に市販され一般化しているがん細胞または特定のがん治療患者のがん細胞の糖鎖そのものであることができる。さらにがん糖鎖パターンは、がん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンであることができる。プロファイルに基づいて決定される糖鎖パターンは、糖鎖成分の種類と含有量をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、あるいは糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、のいずれでもよい。糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とする場合、プロファイルに含まれる糖鎖成分の一部の種類を減量または欠損させることができる。より詳細には、プロファイルに含まれる糖鎖成分をいくつかの型に分類した場合、含有量が多い1又は2以上の型に属する糖鎖成分を含み、含有量が少ない1又は2以上の型に属する糖鎖成分を減量または欠損させた糖鎖パターンであることができる。がん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンとは、がん細胞由来の上記のがん糖鎖パターンと糖鎖成分の種類と各糖鎖成分の含有量が異なるが、がん細胞由来のがん糖鎖パターンと同一の体内動態を示す糖鎖パターンである。がん細胞の糖鎖をプロファイルした場合、プロファイルに含まれる糖鎖成分をいくつかの型に分類した場合、含有量が多い1又は2以上の型に属する糖鎖成分をそのまま含み、含有量が少ない1又は2以上の型に属する糖鎖成分を減量または欠損させることで、糖鎖をプロファイルしたがん細胞由来のがん糖鎖パターンと同一の体内動態を示す糖鎖パターンとすることができる。糖鎖成分の型としては、例えば、末端ハイマンノース型糖鎖、末端ガラクトース型糖鎖、末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖、末端α2,6シアル酸型糖鎖、末端α2,3シアル酸型糖鎖を挙げることができる。
ある糖鎖パターンが、がん細胞由来のがん糖鎖パターンと異なる糖鎖成分の種類と各糖鎖成分の含有量を有するが、体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンAである場合、タイプ1の体内動態を示す。
同様に、ある糖鎖パターンが、がん細胞由来のがん糖鎖パターンと異なる糖鎖成分の種類と各糖鎖成分の含有量を有するが、体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンBである場合、タイプ2の体内動態を示す。
ある糖鎖パターンが、がん細胞由来のがん糖鎖パターンと異なる糖鎖成分の種類と各糖鎖成分の含有量を有するが、体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンCである場合、タイプ3の体内動態を示す。
ある糖鎖パターンが、がん細胞由来のがん糖鎖パターンと異なる糖鎖成分の種類と各糖鎖成分の含有量を有するが、体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンDである場合、タイプ4の体内動態を示す。
本発明の糖鎖提示粒子は、例えば、原発巣のがん細胞からの転移部位への予防や治療においては、がん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいてがん糖鎖パターンA~Dのいずれであるかを決定し、選択した糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子を公知の方法を用いて調製し、提供することができる。
選択した糖鎖パターンは、特定の糖鎖を含むことが知られている既存の糖鎖を例えば、酵素を用いて処理することで人工的に改変することができ、既存の糖鎖としては実施例2に示すように、うずら、鶏、アヒルなどの卵白および鶏卵黄に含まれる糖鎖を挙げることができる。既存材料の糖鎖をそのままあるいは適宜加工して特定の糖鎖パターンとして利用することもできる。例えば、実施例2に示すように、糖鎖を、酵素処理することで、所望のがん糖鎖パターンを提供する材料として用いることができる。あるいは、組成の分かっている複数の糖鎖を含む材料を適当な比率で混合することで、所望のがん糖鎖パターンを提供する材料として用いることができる(実施例2参照)。
実施例2で用いたうずら、鶏、アヒルの卵白および鶏卵黄の糖鎖は、糖鎖構造およびその発現量プロファイルが明確で安全・安価な生体由来素材であるので、これらの糖鎖をそのまま、あるいは原料として改変した後にナノ粒子に提示して糖鎖提示粒子とすることで、がん細胞由来のエキソソームと同様の体内動態を再現できる。糖鎖パターンは、生体由来のものだけではなく、人工的に合成した糖鎖成分の混合物であることもできる。糖鎖成分の人工的合成は、公知の方法で行うことができる。
糖鎖の粒子表面への提示は、公知の直接グライコブロッティング法(非特許文献9)により実施できる。糖鎖の粒子表面への提示は、例えば、実施例1(C)及び実施例2(B)で示す方法で、作製したナノソームにがん糖鎖を含む混合物を反応させることで、実施して糖鎖提示粒子を調製できる。
前記ナノ粒子の表面の糖鎖は、下記一般式(B)で示される糖鎖を提示するアルカンチオールのスルフィド結合体であることができる。
一般式(B)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位であり、R10は糖鎖含有部位である。糖鎖含有部位R10の糖鎖は、がん糖鎖パターンであり、がん細胞の糖鎖や、糖鎖のプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンA~Dに応じた糖鎖の成分及びそれらの組成比を有する。
本発明の糖鎖提示粒子は、例えば、下記一般式(10)で模式的に示すことができる。
一般式(10)のナノ粒子(NP)に担持されている残基は、糖鎖含有部位として、R10を有する一般式(B)で示される糖鎖含有基及び一般式(A)で示されるリン脂質基である。いずれも各基の末端のスルフィド(-S-)を介してナノ粒子(NP)に担持される。実際の複合体では、一般式(A)で示されるリン脂質基は1個以上、ナノ粒子NPに担持されている。また、R10には、糖鎖パターンを構成する糖鎖成分からなる複数の糖鎖成分含有基が含まれる。
本発明の糖鎖提示粒子は、各パターンの糖鎖に応じた体内動態を有するので、その性質を利用して、特定の組織や臓器に集積させることができる。そのため、糖鎖が有するパターンを選択することで、特定の組織や臓器に集積させることができる糖鎖提示粒子とすることができ、この性質を利用してDDSを提供することもできる。
本発明の糖鎖提示粒子は、薬剤部位をさらに有することができる。薬剤部位の薬剤には特に制限はないが、例えば、抗がん剤、抗炎症剤、であることができる。
本発明の糖鎖提示粒子においては、薬剤部位として、例えば、一般式(C)で示される薬剤含有基が、ナノ粒子の表面に担持されていることができる。
一般式(C)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位であり、R20は薬剤含有部位である。
一般式(C)で示される薬剤含有基は、式中のn1及びn2を選択することで、薬剤含有基とナノ粒子との間の距離を所望の範囲に保つことができる。n1は2~30、好ましくは5~16、より好ましくは4~15の範囲の整数である。n2は2~30、好ましくは5~20、より好ましくは7~15の範囲の整数である。
本発明の糖鎖提示粒子で薬剤部位を有する粒子は、例えば、下記一般式(11)で模式的に示すことができる。
一般式(11)のナノ粒子(NP)に担持されている残基は、上から一般式(B)で示される糖鎖含有基、一般式(A)で示されるリン脂質基、及び一般式(C)で示される薬剤含有基である。実際の複合体は、一般式(B)で示される糖鎖含有基、一般式(A)で示されるリン脂質基、及び一般式(C)で示される薬剤含有基は、それぞれ1個以上、スルフィド結合体としてナノ粒子NPに担持されている。
本発明の糖鎖提示粒子は薬剤部位を有する場合、この糖鎖提示粒子を有効成分として含有する、がん予防薬や治療薬を包含する。本発明のがん予防薬や治療薬は、糖鎖提示粒子ががん細胞由来の糖鎖を捕捉しそのままに提示したがん糖鎖パターンであることが好ましいが、この糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定したがん糖鎖パターンB、CまたはDを有する糖鎖提示粒子であってもかまわない。この糖鎖提示粒子は、各糖鎖パターンに応じたタイプ2~4の体内動態を示し、特定の転移性がんの予防や治療に有用である。
がん糖鎖パターンBを有する糖鎖提示粒子の場合、肝臓や脾臓への転移性がんの予防や治療に有用であり、
がん糖鎖パターンCを有する糖鎖提示粒子の場合、腋窩や鎖骨上リンパ節への転移性がんの予防や治療に有用であり、
がん糖鎖パターンDを有する糖鎖提示粒子の場合、肺、肝臓、脾臓、脳、腎臓などの臓器への転移性がんの予防や治療に有用である。
(糖鎖提示粒子キット)
本発明は、異なるがん糖鎖パターンを有する2種類以上の糖鎖提示粒子を含有する、糖鎖提示粒子キットを包含する。キットにおける各糖鎖提示粒子は、別々の容器に保存されているか、1つの容器に混合物として保存されていてもよい。キットに含まれる糖鎖提示粒子は、上記本発明の糖鎖提示粒子のいずれかである。キットにおける異なるがん糖鎖パターンは、上記糖鎖パターンA~Dのいずれか2種以上の糖鎖パターンである。糖鎖パターンA~Dの選択は、例えば、がん患者から採取されたがん細胞の糖鎖をプロファイルすることで、糖鎖パターンを決定し、選択される。
本発明の糖鎖提示粒子キットは、決定された糖鎖パターンにおいて、その糖鎖パターンである糖鎖提示粒子を選択して使用することになるが、がんの種類によっては、複数を併用して使用することもできる。例えば、糖鎖パターンBとCの2種を併用して、肝臓及び脾臓(タイプ2)並びに腋窩及び鎖骨上リンパ節(タイプ3)の両方へ集積され得る糖鎖提示粒子として使用してもかまわない。
本発明の糖鎖提示粒子キットは、糖鎖提示粒子が、薬物部位をさらに有する糖鎖提示粒子であることができる。薬物としては、かんの予防薬、治療薬が挙げられる。
本発明の糖鎖提示粒子は、糖鎖提示粒子を有効成分として、当業者に公知の方法で製剤化することが可能である。例えば、水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、又は懸濁液剤の注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、薬理学上許容される担体もしくは媒体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、結合剤などと適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化することが考えられる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適当な用量が得られるようにするものである。
注射のための無菌組成物は注射用蒸留水のようなベヒクルを用いて通常の製剤実施に従って処方することができる。注射用の水溶液としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液、例えばD-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウムが挙げられ、適当な溶解補助剤、例えばアルコール、具体的にはエタノール、ポリアルコール、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤、例えばポリソルベート80(TM)、HCO-60と併用してもよい。
油性液としてはゴマ油、大豆油があげられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールと併用してもよい。また、緩衝剤、例えばリン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液、無痛化剤、例えば、塩酸プロカイン、安定剤、例えばベンジルアルコール、フェノール、酸化防止剤と配合してもよい。調製された注射液は通常、適当なアンプルに充填させる。また、リポソームも細胞送達のために該薬剤をカプセル化するために使用可能である。
本発明の糖鎖提示粒子及び糖鎖提示粒子キットは、使用目的に応じて、臓器への転移性がんの予防や治療のために、がん患者またはがんが疑われる患者に、適宜の投与経路で、投与することができる。
投与は、経口又は非経口であり、好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身又は局部的に投与することができる。
本発明の糖鎖提示粒子及び糖鎖提示粒子キットの用量および投与方法は、患者の年齡、体重、性別、治療すべき症状の性質もしくは重篤度等により適宜選択することができる。本発明の糖鎖提示粒子及び糖鎖提示粒子キットを含有する医薬組成物の投与量としては、例えば、一回につき体重1kgあたり0.0001mgから1,000mgの範囲で選ぶことが可能である。あるいは、患者あたり0.01~100,000mg/bodyの範囲で投与量を選ぶことができるが、これらの数値に必ずしも制限されるものではない。投与量、投与方法は、患者の年齢、体重、性別、症状などにより変動するが、当事者であれば適宜選択することが可能である。
<糖鎖提示粒子の製造方法>
本発明は、上記本発明の糖鎖提示粒子の製造方法を包含する。
本発明の糖鎖提示粒子は、表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子の表面に、所望のがん糖鎖パターンを提示することで調製できる。表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子の調製方法は後述する。
所望のがん糖鎖パターンとしては、前述のように、被検者から採取したがん細胞の糖鎖を切り出しそのまま利用するがん糖鎖パターン、又は、既存材料の糖鎖をそのままあるいは適宜改変して特定の糖鎖パターンに調整したものであってもかまわない。特定の糖鎖パターンとは、被検者から採取したがん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンである。プロファイルに基づいて決定される糖鎖パターンは、糖鎖成分の種類と含有量をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、あるいは糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、のいずれでもよい。糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とする場合、プロファイルに含まれる糖鎖成分の一部の種類を減量または欠損させることができる。より詳細には、プロファイルに含まれる糖鎖成分をいくつかの型に分類した場合、含有量が多い1又は2以上の型に属する糖鎖成分を含み、含有量が少ない1又は2以上の型に属する糖鎖成分を減量または欠損させた糖鎖パターンであることができる。がん細胞の糖鎖をプロファイルした場合、プロファイルに含まれる糖鎖成分をいくつかの型に分類した場合、含有量が多い1又は2以上の型に属する糖鎖成分をそのまま含み、含有量が少ない1又は2以上の型に属する糖鎖成分を減量または欠損させることで、糖鎖をプロファイルしたがん細胞由来のがん糖鎖パターンと同一の体内動態を示す糖鎖パターンとすることができる。糖鎖成分の型としては、例えば、末端ハイマンノース型糖鎖、末端ガラクトース型糖鎖、末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖、末端α2,6シアル酸型糖鎖、末端α2,3シアル酸型糖鎖を挙げることができる。
本発明の糖鎖提示粒子の製造方法の概念図(がん細胞の糖鎖パターンを表面に提示したエキソソームモデルの作製法とその体内動態・臓器指向性のin vivoイメージング)を図1に示す。(a)は、糖鎖提示粒子の基本的な構造:量子ドット、金ナノ微粒子、金被覆磁性ナノ微粒子などの金属ナノ微粒子をコアとしてその表面を、ホスホリルコリン基を頭部に持つアルカンチオールと適当量のアミノオキシリンカーを含むアルカンチオールの自己組織化混合単分子膜で完全被覆した抗凝集性ナノ微粒子である。(b)は、グライコブロッティング法の基本原理であり、糖鎖の還元末端(アルデヒド基やケトン基を含む化合物)とナノ粒子表面のアミノオキシ基が特異的に反応してオキシム結合を形成する。(c)は、ナノ粒子表面へのがん細胞由来糖鎖パターンの提示法とin vivoイメージングを示す。採取した、あるいは培養したがん細胞から調製した糖鎖を含む混合物から還元末端(アルデヒド基と等価)を持つ糖鎖に特異的な化学反応を活用したグライコブロッティング法によりナノ粒子表面に捕捉し提示させる。
表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子は、下記一般式(D)で示される架橋前駆体X及び下記一般式(E)で示されるリン脂質前駆体とコロイド状ナノ粒子とを混合して、ナノ粒子の表面に架橋前駆体X及びリン脂質を担持した表面修飾ナノ粒子を得ることで実施できる。この方法は、特許文献1に記載され、特許文献1の全記載は、ここに特に開示として援用される。
(一般式(D)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数である。)
(一般式(E)中、n3は2~30の範囲の整数である。)
一般式(D)中、n1は2~30、好ましくは5~20、より好ましくは7~15の範囲の整数である。n2は2~30、好ましくは5~20、より好ましくは7~15の範囲の整数である。一般式(E)は、末端がSH基であること以外は一般式(A)で示されるリン脂質疑似物質基と同様である。一般式(E)中、n3は2~30、好ましくは5~20、より好ましくは7~15の範囲の整数である。一般式(D)で示される架橋前駆体X及び一般式(E)で示されるリン脂質疑似物質前駆体は、いずれも市販品を入手可能であり、また、参考文献に記載の方法で調製することもできる。(参考文献:T. Ohyanagi, et. al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12507-12517)
一般式(D)で示される架橋前駆体X、一般式(E)で示されるリン脂質疑似物質前駆体及びナノ粒子の混合比率は、一般式(D)で示される架橋前駆体X及び一般式(E)で示されるリン脂質疑似物質前駆体のナノ粒子に対する所望の担持量を考慮して適宜決定することができる。
下記スキーム中に示す一般式(D)で示される架橋前駆体Xはn1が6であり、n2が9であり、一般式(E)で示されるリン脂質疑似物質前駆体のn3が9である。アミノオキシリンカー(AO)とホスホリルコリンリンカー(PC)のモル比AO/PCは任意であり、例えば、100/1~1/100の範囲であることができる。一般式(B)で示される糖鎖構造含有基と一般式(A)で示されるリン脂質疑似物質基との比率が、例えば、モル比率が1:100~100:1の範囲であることができ、好ましくは1:10~10:1の範囲であることから、これに準じた比であることができる。
ナノ粒子は、糖鎖提示粒子において説明したものと同様である。上記スキームでは、金属ナノ粒子の原料としてコロイド状の量子ドット(QDs(QD:Quantum Dot))を用いた。コロイド状量子ドットは、直径の範囲が、例えば、1~20nmの発光性の半導体ナノ粒子の表面に保護基を有する。上記スキームに示すコロイド状量子ドットは表面にトリアルキルリン酸基を有する。ナノ粒子が金属ナノ粒子の場合も、コロイド状の金属ナノ粒子を原料として用いることができる。コロイド状量子ドット及びコロイド状金属ナノ粒子は市販品を入手可能である。
得られた表面修飾ナノ粒子の表面に、所望のがん糖鎖パターンを提示する。糖鎖の提示は、上記で得られた表面修飾ナノ粒子に導入された一般式(D)で示される架橋前駆体Xが有するアミノオキシ基が、還元末端(アルデヒド基と等価)を持つ糖鎖に特異的に反応するグライコブロッティング法により行うことができる。
薬剤部位を有する本発明の糖鎖提示粒子は、前記表面修飾ナノ粒子の表面に、所望のがん糖鎖パターン及び薬剤含有部位を提示または担持する。糖鎖及び薬剤含有部位の提示又は担持は、逐次または同時に行うことができる。例えば、上述の通りグライコブロッティング法により糖鎖を提示した後に、薬剤含有部位の担持を行うことができる。糖鎖を提示した表面修飾ナノ粒子に下記一般式(G)で示される薬剤含有前駆体Zを混合して、前記表面修飾ナノ粒子上の架橋前駆体Xと連結させて一般式(C)で示される薬剤含有基をさらに形成することで得ることができる。
(一般式(G)中、R20は薬剤含有部位である。)
本発明の製造方法における糖鎖含有部位及び薬剤含有部位は、本発明の粒子における糖鎖含有部位及び薬剤含有部位とそれぞれ同義である。一般式(G)で示される薬剤含有前駆体Zは、例えば、特許文献1(WO2017/131242A1/US2020138973(A1))に記載の方法に準じて合成できる。
(がん細胞の糖鎖パターン決定方法)
本発明は、被検者から採取したがん細胞から、がん細胞の表面にある糖鎖をプロファイルし、プロファイルした糖鎖に基づいて糖鎖パターンを決定することを含む。
がん細胞の表面にある糖鎖のプロファイルは、上述のように、公知の分析法により行うことができる。
得られた糖鎖パターンの決定は、プロファイルした糖鎖が、
(1)体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンA、
(2)体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンB、
(3)体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンC、及び
(4)体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンDからなる群から選択される何れの糖鎖パターンであるかを特定することで行うことができる。
上記糖鎖パターンは、より具体的には、例えば、
がん糖鎖パターンAは、糖鎖の45モル%以上が末端ハイマンノース型糖鎖であり、末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満であり、
がん糖鎖パターンBは、糖鎖の末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満であり、
がん糖鎖パターンCは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量より多く、
がん糖鎖パターンDは、糖鎖の2~100%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量より多い。
本発明の決定方法において、決定された糖鎖パターンが糖鎖パターンAの場合、タイプ1の体内動態を示し、がん細胞の転移傾向が低いことを示唆する。決定された糖鎖パターンが糖鎖パターンBの場合、タイプ2の体内動態を示し、がん細胞が肝臓及び脾臓への転移傾向があることを示唆する。決定された糖鎖パターンが糖鎖パターンCの場合、タイプ3の体内動態を示し、がん細胞が腋窩及び鎖骨上リンパ節への転移傾向があることを示唆する。決定された糖鎖パターンが糖鎖パターンDの場合、タイプ4の体内動態を示し、がん細胞が肺、肝臓、脾臓、脳及び腎臓への転移傾向があることを示唆する。
本発明の決定方法で決定されたがん細胞の糖鎖パターンに基づいて、被検者が有するがん細胞の糖鎖パターンが、タイプ1~4の何れの体内動態を示す糖鎖パターンであるかを勘案して、医療関係者により、対象となったがん細胞の転移性を診断することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。但し、実施例は本発明の例示であって、本発明は実施例に限定される意図ではない。
実施例1
(1)がん細胞内および細胞膜表面に存在する全てのタンパク質の翻訳後糖鎖修飾の状態(糖鎖発現パターン及びそれらの発現量)のプロファイル
ヒトがん細胞の糖鎖プロファイル
4種類のヒト培養がん細胞(MCF7, MDA-MB-231, A549, HepG2)を、それぞれ約5 x 105個(全タンパク質量として約100μg)用いることで、これらのがん細胞の全糖鎖プロファイルを細胞のグライコブロッティング法の一般的なプロトコル(S.-I. Nishimura et al., Mol. Cell. Proteomics 2010, 9, 523-537)に従って詳細に解析した(図2a)。次いで、それらの糖鎖構造について内部標準化合物を指標としてグライコタイピング解析によって主要な構造モチーフとのそれら発現量の関係を明らかにした(図2b)。
(2)がん糖鎖パターン提示ナノ粒子(糖鎖提示粒子)の作製法およびマウスへの静脈内投与後のリアルタイムイメージングによる体内動態の解析(原理とプロトコルについては図1を参照)
(2-1)がん細胞由来糖鎖の調製法
ヒト培養がん細胞MCF7(ATCC)、A549(JCBR)、HepG2(RIKEN)それぞれ1 x 106個を10% fetal bovine serum(FBS)を含むD-MEM High-glucose培地(Wako)中、37℃、5% CO2の条件下で48時間培養する。また、MDA-MB-231(RIKEN)については1 x 106個を10% fetal bovine serum(FBS)を含むLeibovitz’s L-15培地(Wako)中、37℃で48時間培養することでそれぞれのがん細胞を2~3 x 106個(全タンパク質量として約500μgに相当)とする。細胞を氷冷した1 mLの0.2 Mリン酸緩衝液(pH7.4)で剥がしとり10 mM EDTAを含むリン酸緩衝液(pH7.4)1 mLに懸濁させて10,000 g、4℃で10分間遠心して上清を除く。残渣に0.1%SDS、1%Triton-X100および100 mM炭酸水素アンモニウムから成る溶液100μLを加えて可溶化し、総タンパク質量をBCA(bicinchoninic acid)法により定量する。タンパク質500μg相当量を1,4-dithithreiol(DTT, 20μL, 120 mM/MilliQ)と60℃で30分、次いでiodoacetamide(IAA, 40μL, 123 mM/MilliQ)と冷暗所、室温にて1時間反応させる。タンパク質混合液に400Uのトリプシン(Sigma Aldrich)を加えて37℃で一晩処理後90℃で10分間加熱することで加水分解を停止させる。この反応液に2UのPNGaseF(Roche Applied Science)を加えて37℃で一晩反応させて減圧下遠心型濃縮器(SpeedVac)で溶媒を留去して乾固させ、分析用試料を作製した。
(2-2)糖鎖提示用ナノ粒子の作製法
常法(S.-I. Nishimura eta l., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12507-12517; S.-I. Nishimura et al., ACS Chem. Biol. 2015, 10, 2073-2086; S.-I. Nishimura, WO2017/131242A1)に従って、量子ドット(1μM TOPO-coated QD800 in decane, Thermo Fischer)を11-mercaptoundecylphosphorylcholine(以下PC-SHと略す)と11,11'-dithio bis[undec-11-yl 12-(aminooxyacetyl)amino hexa(ethyleneglycol)(以下AOHEG-SHと略す)の2種のアルカンチオール誘導体からなる混合単分子膜により完全被覆したナノ粒子(PC-SH/AOHEG-SH=80/1)を作成した。具体的には量子ドット(200μL, 1μM TOPO-coated QD800 in decane)をMeOH(200μL)とi-PrOH(400μL)の混合溶媒に添加して室温で15,000 g、5分間遠心してTOPO-coated QD800を不溶化・沈殿させて上清を除く。残渣にn-hexane(400μL)を加えてTOPO-coated QD800を可溶化し、この溶液にPC-SH(32μL, 100 mM/MeOH, Medicinal Chemistry Pharmaceuticals)、AOHEG-SH(2μL, 10 mM/MilliQ, Mediicinal Chemistry Pharmaceuticals)、さらにNaBH4(1μL, 12 wt% in 14 N NaOH)とMilli Q(200μL)を加え室温で30分間vortex mixerにより激しく撹拌する。静置して有機層を除去した後、水層のナノ粒子を限外ろ過(YM50、Thermo Fischer)により分取、Milli Q(500μL)で3回洗浄して精製した(100μL, 2μM/MilliQとして速やかにがん細胞の糖鎖ブロッティングに供する)。同時にPC-SHのみで単分子膜被覆した糖鎖を持たないナノ粒子(PC-SH/AOHEG-SH=100/0)をコントロールとして作製した。
(2-3)本発明の糖鎖提示粒子であるがん糖鎖パターン提示ナノ粒子の作製法
(A)の工程で種々のがん細胞から調製した糖鎖を含む混合物(20μL, 全タンパク質量として約500μg相当)と50 mM酢酸緩衝液(200μL, pH4.0)を(B)の工程で作製したナノ粒子溶液(100μL, 2μM/MilliQ: PC-SH/AOHEG-SH=80/1)に加えて37℃で1.5時間反応させる(時々緩やかに撹拌する程度)。がん糖鎖パターン提示ナノ粒子は限外ろ過(YM50、Thermo Fischer)により分取、Milli Q(500μL)で洗浄し、生理食塩水(200μL, 0.9%NaCl水溶液)に溶解させて動物実験に供する。得られたがん糖鎖パターン提示ナノ粒子の平均粒子径は、ファイバー光学動的光散乱光度計FDLS-3000(大塚電子製)で測定した結果、15.1~28.0 nmであった。
(2-4)がん糖鎖パターン提示ナノ粒子(糖鎖提示粒子)の体内動態と臓器指向性
がん糖鎖パターン提示ナノ粒子(100μL, 1μM/0.9%NaCl水溶液)を5週齢以上のマウス(male, BALB/c)に静脈内投与した。投与後3時間までのナノ粒子の生体内動態をIVISイメージングシステム(Summit Pharmaceuticals International)を用いて近赤外蛍光スペクトルによりリアルタイムで観察した(露出時間1 sec、励起波長710 nm、検出波長820 nm)。静脈内投与から3時間経過後、マウスを解剖し主要な臓器を摘出してそれぞれの蛍光強度を観察した。以下、実施例においては、がん糖鎖パターン提示ナノ粒子(糖鎖提示粒子)の体内動態は、投与後の体内での粒子の移動及び排出の状態を体内動態と記載し、粒子の各臓器や組織への分布や集積状態を特に臓器指向性と記載する。
4種類のヒト培養がん細胞(MCF7, MDA-MB-231, A549, HepG2)の糖鎖を提示したナノ粒子(GNS-MCF7, GNS-MDA-MB-231, GNS-A549, GNS-HepG2)のそれぞれについて、およびコントロールのマウス静脈内投与後3時間までの体内動態と3時間後に解剖した際の各臓器での分布状態を図3に示した。
(i) コントロール(糖鎖を有しないナノ粒子)
これらの実験により、PC-SHのみを用いて単分子膜被覆したコントロールは静脈内投与後3時間を経過しても特定の臓器指向性を示さず(各臓器への相対的指向性は0.8~2.5)、すい臓以外の臓器(全身)にほぼ一様に分布することが再確認された(S.-I. Nishimura et al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12507-12517)。
(ii) GNS-MCF7
図2aと2bに示すとおり、糖鎖成分として、全糖鎖の約94%が7種類のハイマンノース型糖鎖で約6%がガラクトース末端を持つ2種類の糖鎖を含む糖鎖パターンである、転移性の見られない乳がん細胞であるMCF7の糖鎖パターンを提示した場合はそのほとんどが静脈内投与後特定の臓器に集積すること無く約15分以内に速やかに体外に排出された(図3a)。3時間後に解剖したマウスにおいても臓器での集積はほとんど観察されず、その一部が胃腸内の糞便に混入していた(図3b)。すなわち、糖鎖パターンAのハイマンノース型糖鎖(末端がマンノースのみのオリゴ糖)を提示する糖鎖提示粒子は、体外への排泄機構を有しており、タイプ1の体内動態を示すことが明らかになった。
(iii) GNS- MDA-MB-231
糖鎖成分として、2本鎖あるいは3本鎖の5種類の末端シアル酸型糖鎖を全糖鎖の18%、5種類のハイマンノース型糖鎖を82%含む糖鎖パターン(図2aと2b)であり、転移性の乳がん細胞であるMDA-MB-231の糖鎖パターンを提示した場合はGNS-MCF7の体内動態とは全く異なり、静脈内投与後3時間において腋窩および鎖骨上リンパ節への集積が特に顕著であり(矢印で表示)、タイプ3の体内動態を示した。また、投与後1~2時間あたりまでは肺、心臓、肝臓、脾臓、腎臓などにもナノ粒子の分布が確認できたが3時間後までにはそのほとんどが体外に排出された。以上の結果はナノ粒子の表面における糖鎖成分であるNeu5Acα2,6GalあるいはNeu5Acα2,3Galユニットを末端に含む糖鎖が乳がん細胞の転移性と臓器指向性を決定していることを示唆している。
(iv) GNS-A549
糖鎖成分として、2本鎖あるいは3本鎖の5種類の末端シアル酸型糖鎖を全糖鎖の19%、ガラクトース末端を持つ糖鎖を11%、N-アセチルグルコサミンを末端に持つ糖鎖を8%、さらに7種類のハイマンノース型糖鎖を62%含む糖鎖パターンである(図2aと2b)、A549の糖鎖パターンを提示した場合は静脈内投与後3時間においても全身に広く分布しており、特に肺、肝臓、脾臓での蓄積が非常に顕著で脳と腎臓にも分布が確認でき、タイプ4の体内動態を示した。
(v) GNS-HepG2
糖成分として、2本鎖あるいは3本鎖の2種類の末端シアル酸型糖鎖を全糖鎖の6%、ガラクトース末端を持つ糖鎖を9%、N-アセチルグルコサミンを末端に持つ糖鎖を13%、さらに7種類のハイマンノース型糖鎖を72%含む糖鎖パターン(図2aと2b)である、HepG2の糖鎖パターンを提示したナノ粒子の場合は、GNS-A549と非常に良く似たタイプ4の体内動態を示した。しかし、Neu5Acα2,6GalあるいはNeu5Acα2,3Galユニットの全糖鎖に占める割合が19%のGNS-A549は6%のGNS-HepG2よりも肺、肝臓、および脾臓への集積量がいずれも明らかに多いことも明らかとなった。しかし、これら2種のがん細胞由来糖鎖を提示したナノ粒子の投与後3時間での臓器指向性(蓄積性)は、GNS-HepG2の場合は、GNS-MDA-MB-231の場合と大きく異なることから、これらの違いは末端のシアル酸とガラクトースの結合様式(α2,6結合とα2,3結合の違い)が静脈内投与後のナノ粒子の臓器指向性に影響していることが考えられた。
実施例2
(1)末端のシアル酸とガラクトースの結合様式(α2,6結合とα2,3結合)が相違する人工的に作製した糖鎖パターンを有する糖鎖提示粒子
MDA-MB-231細胞とA549細胞およびHepG2細胞はいずれも、糖鎖成分として、2本鎖あるいは3本鎖の末端シアル酸型糖鎖を有意に発現するヒトがん細胞である。しかし、実施例1の結果では、体内動態と臓器指向性がMDA-MB-231細胞とA549細胞およびHepG2細胞について異なっていた。このことからシアル酸とガラクトースの結合様式(α2,6結合とα2,3結合の違い)が静脈内投与後のこれら糖鎖パターン提示ナノ粒子の体内動態の違いを決定していることが予想された。そこで本実施例では、予めα2,6結合とα2,3結合で連結された個々の末端シアル酸型糖鎖のどちらかのみを人工的に提示したナノ粒子を作製し、それぞれの体内動態及び臓器指向性を検討し、末端シアル酸型糖鎖の違いによる体内動態の違いを確認した。
Ruddy duckの卵白において主要な糖鎖である非還元末端がガラクトースの多分岐型糖鎖構造であるので、基質特異性が既知の2種類のシアル酸転移酵素Pasteurella multocida由来α2,3-(N)-sialyltransferaseおよびhuman α2,6-(N)-sialyltransferaseによってシアル酸を末端のガラクトースに付加し改変させて、Neu5Acα2,3GalあるいはNeu5Acα2,6Galのどちらかのみを含む糖鎖パターンを誘導した(図4a)。
(1-1)Ruddy duckの卵白糖鎖プロファイルのシアル酸転移酵素による改変法
Ruddy duck卵白(17 mg/50μL in Milli Q, 約1 mM LacNAc unitに相当)にCMP-Neu5Ac(10μL, 200 mM/milliQ, Yamasa)、α2,3-(N)-sialyltransferase(5μL, 1000 mU/mL, Sigma Aldrich)、HEPES-NaOH緩衝液(10μL, 1 M/milliQ, pH8.0)さらにmilliQ(10μL)を加えて総容量を100μLとし、37℃で20時間反応させる。同様に、Ruddy duck卵白(17 mg/50μL in Milli Q, 約1 mM LacNAc unitに相当)にCMP-Neu5Ac(10μL, 200 mM/milliQ, Yamasa)、α2,6-(N)-sialyltransferase(10μL, 516 mU/mL, Medicinal Chemistry Pharmaceuticals)、リン酸緩衝液(10μL, 1 M/milliQ, pH6.5)さらにmilliQ(10μL)を加えて総容量100μLとし、37℃で20時間反応させる。
(1-2)Button Quail、Chicken、Ruddy duck卵白タンパク質およびシアル酸修飾Ruddy duck卵白の糖鎖プロファイル
上記(A)の工程に従って5種類の卵白・シアル酸修飾卵白総タンパク質換算500μg相当量を1,4-dithithreiol(DTT, 20μL, 120 mM/MilliQ)と60℃で30分、次いでiodoacetamide(IAA, 40μL, 123 mM/MilliQ)と冷暗所、室温にて1時間反応させる。タンパク質混合液に400Uのトリプシン(Sigma Aldrich)を加えて37℃で一晩処理後90℃で10分間加熱することで加水分解を停止させる。この反応液に2UのPNGaseF(Roche Applied Science)を加えて37℃で一晩反応させて減圧下遠心型濃縮器(SpeedVac)で溶媒を留去して乾固させて糖鎖プロファイリング用の試料を作製した(図4bおよび4c)。
図4bと4cから明らかなようにButton Quail卵白の糖鎖は糖鎖成分として約50%がハイマンノース型糖鎖でN-アセチルグルコサミンを末端とする糖鎖が40%さらにわずかのガラクトース末端が見られるのみでシアル酸は全く存在しない。Chicken卵白についても糖鎖成分として、シアル酸は検出されず、N-アセチルグルコサミンを末端とする3~5本鎖の多分岐型の糖鎖が約40%とガラクトース末端が30%で残りがハイマンノース型糖鎖であった。Ruddy duckの卵白にも、糖鎖成分としてシアル酸は全く見られず非還元末端にガラクトース残基が存在する3~5本鎖の多分岐型の糖鎖が全体の約65%を占めており、残りはハイマンノース型糖鎖が25%およびN-アセチルグルコサミンを末端とする糖鎖が10%程度存在することが確認できた。また、これら3種の鳥卵白の糖鎖にはフコース残基が全く存在しないことも明らかになった。
図4aのスキームに従って Ruddy duckの卵白をCMP-シアル酸の存在下α2,3-(N)-sialyltransferase(recombinant Pasteurella multocida)およびα2,6-(N)-sialyltransferase(recombinant human)で処理してシアル酸が多数付加した2,3S-Ruddy duckと2,6S-Ruddy duckが誘導できた。
また、グライコタイピング法(S.-I. Nishimura et al., Mol. Cell. Proteomics 2010, 9, 523-537)による糖鎖プロファイルの結果、2,3S-Ruddy duckと2,6S-Ruddy duckはヒトがん細胞A549やHepG2の糖鎖プロファイルとも非常に良く似ていた(図2bと4c)。
(2)人工的に作製した糖鎖パターンを提示した糖鎖提示粒子の臓器指向性
実施例2(1)の方法で調製したButton Quail、Chicken、およびRuddy duckの卵白糖鎖、Ruddy duckの卵白糖鎖を改変した2種類の糖鎖パターンの糖鎖試料(いずれも総タンパク質換算500μg相当量から調製)、さらに鶏卵黄の糖ペプチド(500μg、17 nmol; sialylglycopeptide, SGP, Tokyo Chemical Industry、糖鎖部位においてα2,6結合型でシアル酸とガラクトースが結合)を実施例1(2-1)の工程に従ってPNGase処理して粗生成物を調製した。これらの糖鎖を含む混合物を実施例1(2-3)の工程に従ってナノ粒子溶液(100μL, 2μM/MilliQ: PC-SH/AOHEG-SH=80/1)と混合・反応させた後に精製して糖鎖パターン提示ナノ粒子(GNSs)を作製した。得られた糖鎖パターン提示ナノ粒子の平均粒子径は、ファイバー光学動的光散乱光度計FDLS-3000(大塚電子製)で測定した結果 14.4~24.4nmであった。これらの糖鎖を提示したナノ粒子を実施例1(2-4)に記載した方法でマウスに静脈内投与してそれらの体内動態と臓器指向性を近赤外蛍光顕微鏡(露出時間1 sec、励起波長710 nm、検出波長820 nm)で観察した(図5a~5c)。
図5に示したとおり、糖鎖構造およびそのプロファイルが明確であり、安全・安価な生体由来素材であるうずら、鶏、アヒルの卵白および鶏卵黄の糖鎖を改変して得られた糖鎖パターンをナノ粒子に提示することで、本発明の糖鎖提示粒子を製造できることが分かる。
具体的には、(i)ハイマンノース型糖鎖が全体の約50%を占めるButton Quail卵白から調製したGNS-Button Quailのマウス体内での滞留性はやや延長しているが(図5b)投与から3時間経過後の体内動態(図5c)はGNS-MCF7の体内動態(図3c)と酷似しておりほとんどが体外に排泄されている(タイプ1の体内動態)。
(ii)ChickenとRuddy duckの糖鎖パターンを提示したGNS-ChickenとGNS-Ruddy duckは肝臓と脾臓への集積度が際立って高いが(図5bと5c)(タイプ2の体内動態)、これはGNS-ChickenとGNS-Ruddy duckのシアル酸を持たないガラクトースやN-アセチルグルコサミンを末端とする分岐度の高い主要な糖鎖とこれらの臓器・細胞に高発現する哺乳類の肝レクチン(mammalian hepatic lectin)に代表されるアシアロ糖タンパク質レセプター等との特異的な相互作用に依存するところが大きいと思われる(例えばY. C. Lee et al., Acc. Chem. Res. 1997, 28, 321-327等)。
(iii)Ruddy duck卵白から誘導した糖鎖パターンを提示した2種のナノ粒子(GNS-2,3S-Ruddy duckとGNS-2,6S-Ruddy duck)および鶏卵黄糖ペプチドから調製したGNS-2,6S-A2による体内動態・臓器指向性の解析からMDA-MB-231細胞の主要な末端シアル酸型糖鎖はNeu5Acα2,6Galユニットを末端に含む2本鎖あるいは3本鎖の複合型糖鎖であること(図5bと5c)、さらにGNS-MCF7(図3bと3c)やGNS-Button Quailの体内動態・臓器指向性(図5bと5c)との違いからエキソソーム膜表面におけるNeu5Acα2,6Galユニットを末端に含む糖鎖の全糖鎖(あるいはハイマンノース型糖鎖)に対する割合(分布密度)が乳がん細胞の転移性と臓器指向性を決定していることが明らかになった(図5bに示すとおり、GNS-2,6S-Ruddy duckとGNS-2,6S-A2において腋窩および鎖骨上リンパ節への集積が確認できる)(タイプ3の体内動態)。
一方、(iv)GNS-2,3S-Ruddy duckの体内動態・臓器指向性(図5bと5c)とGNS-A549及びGNS-HepG2が酷似している(タイプ4の体内動態)ことからA549細胞とHepG2細胞の主要な末端シアル酸型糖鎖構造はNeu5Acα2,3Galユニットを末端に含む2本鎖あるいは3本鎖の複合型糖鎖であること、さらにこの2つのがん細胞由来エキソソームモデルの臓器指向性の違い(図3c)からNeu5Acα2,3Galユニットを末端に含む2本鎖あるいは3本鎖の複合型糖鎖の含有率が静脈内投与後のナノ粒子の臓器指向性のみならず滞留性(血中濃度や半減期)にも強く影響することが示唆された。
実施例3
実施例2において、Ruddy duckの卵白糖鎖の酵素による改変によりガラクトースとの結合位置が制御された末端シアル酸型糖鎖成分とハイマンノース型糖鎖成分の全糖鎖に対する比率が体内動態と臓器指向性に大きな影響を与えることが明らかになった。そこで、ハイマンノース型糖鎖の含有率が約70%とButton Quail卵白(50%)よりもさらに高く糖鎖パターンがよりシンプルなJapanese Quail卵白由来の糖鎖(S.-I. Nishimura et al., J. Agri. Food Chem. 2018, in press)と鶏卵黄糖ペプチド由来2,6S-A2糖鎖を任意の割合で混合して、ナノ粒子に提示し、本発明の糖鎖提示粒子を作製した。得られたがん糖鎖パターン提示ナノ粒子の平均粒子径は、ファイバー光学動的光散乱光度計FDLS-3000(大塚電子製)で測定した結果、27.3nmであった。
(3-1)
Japanese Quail卵白由来の糖鎖試料(約6 nmol; 総タンパク質換算100μg相当量から調製)に2,6S-A2糖鎖試料(17 nmol; SGP 500μgから調製)をそれぞれ0.6 nmol、1.2 nmol、および2.4 nmol添加して3種類の糖鎖を調製した。これらの糖鎖のプロファイルをグライコブロッティング法で解析した結果(図中の%は各ピーク面積から算出した2,6S-A2 糖鎖の全体に占める割合を示す)を図6a、表7に示した。これらの糖鎖パターンを実施例1(2-3)の工程に従ってナノ粒子(100μL, 1μM/MilliQ: PC-SH/AOHEG-SH=40/1)に提示して合計5種類の糖鎖パターン提示ナノ粒子(GNSs)を作製した。2種類の糖鎖(パターン)の混合により人工的に作製した糖鎖パターンを提示するナノ粒子を調製した。
本発明はがん細胞由来の糖鎖提示粒子を構築でき、この粒子は、がんの予防や治療に有用である。

Claims (19)

  1. 糖鎖を表面に有するナノ粒子である糖鎖提示粒子であって、
    (1)糖鎖提示粒子の平均粒子径は10~100nmの範囲であり、
    (2)ナノ粒子の表面の少なくとも一部はリン脂質で被覆されており、
    (3)ナノ粒子表面に有する糖鎖は、がん細胞由来の糖鎖パターン、またはこの糖鎖のプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターン(以下、がん糖鎖パターンと呼ぶ)であり、
    がん糖鎖パターンは、
    (1)糖鎖の50%~95%が末端ハイマンノース型糖鎖であり、末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満である、がん糖鎖パターンA、
    (2)糖鎖の末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満であり、かつ末端ガラクトース型糖鎖及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖をさらに含む、がん糖鎖パターンB、
    (3)糖鎖の5~60%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量より多い、がん糖鎖パターンC、
    (4)糖鎖の5~60%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量より多い、がん糖鎖パターンDからなる群から選択される糖鎖パターンである、糖鎖提示粒子。
  2. がん糖鎖パターンAは、体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンであり、
    がん糖鎖パターンBは、体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンであり、
    がん糖鎖パターンCは、体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンであり、
    がん糖鎖パターンDは、体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンである請求項1に記載の糖鎖提示粒子。
  3. ナノ粒子表面の少なくとも一部を被覆するリン脂質は、ホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体であり、ナノ粒子表面に有する糖鎖は、糖鎖を固定化したアルカンチオールのスルフィド結合体であり、ナノ粒子表面はホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体および糖鎖を固定化したアルカンチオールのスルフィド結合体の単分子膜で被覆されている請求項1~2のいずれかに記載の糖鎖提示粒子。
  4. 前記ホスホリルコリン基を有するアルカンチオールのスルフィド結合体が、下記一般式(A)で示され、
    (一般式(A)中、n3は2~30の範囲の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位である。)
    前記糖鎖を固定化したアルカンチオールのスルフィド結合体が、下記一般式(B)で示される、請求項3に記載の糖鎖提示粒子。
    (一般式(B)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位であり、R10は糖鎖含有部位である。)
  5. 薬剤部位をさらに有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の糖鎖提示粒子。
  6. 前記単分子膜は、下記一般式(C)で示される、薬剤部位を有するアルカンチオールのスルフィド結合体をさらに含む、請求項3または4に記載の糖鎖提示粒子。
    一般式(C)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数であり、-S-末端がナノ粒子にスルフィド結合する担持部位であり、R20は薬剤含有部位である。
  7. 異なるがん糖鎖パターンを有する2種類以上の糖鎖提示粒子を含有し、糖鎖提示粒子は、請求項1~6のいずれか1項に記載の糖鎖提示粒子である、糖鎖提示粒子キット。
  8. 異なるがん糖鎖パターンが、請求項1に記載の糖鎖パターンA~Dのいずれか2種以上の糖鎖パターンである、請求項7に記載の糖鎖提示粒子キット。
  9. 糖鎖提示粒子は、請求項5または6に記載の薬物部位をさらに有する糖鎖提示粒子である、請求項7に記載の糖鎖提示粒子キット。
  10. 請求項5または6に記載の糖鎖提示粒子を有効成分として含有する、がん転移予防薬。
  11. 請求項5または6に記載の糖鎖提示粒子を有効成分として含有する、がん治療薬。
  12. 被検者から採取したがん細胞から、がん細胞の糖鎖をプロファイルし、プロファイルした糖鎖に基づいて糖鎖パターンを決定することを含み、
    糖鎖パターンの決定は、プロファイルした糖鎖が、
    (1)糖鎖の50%~95%が末端ハイマンノース型糖鎖であり、末端シアル酸型糖鎖は0%以上、2%未満である、がん糖鎖パターンA、
    (2)糖鎖の末端ハイマンノース型糖鎖が45%未満であり、かつ末端シアル酸型糖鎖が0%以上、2%未満であり、かつ末端ガラクトース型糖鎖及び末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖をさらに含む、がん糖鎖パターンB、
    (3)糖鎖の5~60%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量より多い、がん糖鎖パターンC、
    (4)糖鎖の5~60%が末端シアル酸型糖鎖であり、かつ末端α2,3シアル酸型糖鎖の含有量が末端α2,6シアル酸型糖鎖の含有量より多い、がん糖鎖パターンDからなる群から選択される糖鎖パターンであるかを特定することで行う、
    がん細胞の糖鎖パターン決定方法。
  13. 糖鎖パターンAは、体内動態が主に末端ハイマンノース型糖鎖に依存する糖鎖パターンであり、
    糖鎖パターンBは、体内動態が主に末端ガラクトース型糖鎖又は末端N-アセチルグルコサミン型糖鎖に依存する糖鎖パターンであり、
    糖鎖パターンCは、体内動態が主に末端α2,6シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンであり、
    糖鎖パターンDは、体内動態が主に末端α2,3シアル酸型糖鎖に依存する糖鎖パターンである、請求項12に記載の決定方法。
  14. がん細胞の糖鎖プロファイルが糖鎖パターンAの場合、被検者が有するがん細胞は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、粒子の体外への排泄が促進されるタイプ1の体内動態を示し、がん細胞の転移傾向が低いことを示唆し、
    糖鎖プロファイルが糖鎖パターンBの場合、被検者が有するがん細胞は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、肝臓や脾臓へ集積されるタイプ2の体内動態を示し、がん細胞が肝臓及び脾臓への転移傾向があることを示唆し、
    糖鎖プロファイルが糖鎖パターンCの場合、被検者が有するがん細胞は、腋窩や鎖骨上リンパ節へ集積されるタイプ3の体内動態を示し、がん細胞が腋窩及び鎖骨上リンパ節への転移傾向があることを示唆し、
    糖鎖プロファイルが糖鎖パターンDの場合、被検者が有するがん細胞は、糖鎖を有さない糖鎖提示粒子と比べて、肺、肝臓、脾臓、脳、腎臓の臓器へ分布されるタイプ4の体内動態を示し、がん細胞が肺、肝臓、脾臓、脳及び腎臓への転移傾向があることを示唆する、請求項12又は13に記載の決定方法。
  15. 表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子の表面に、がん糖鎖パターンを提示することを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の糖鎖提示粒子の製造方法。
  16. 前記提示されるがん糖鎖パターンは、被検者から採取したがん細胞の糖鎖を切り出したがん糖鎖パターン、又は、被検者から採取したがん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンである、請求項15に記載の製造方法。
  17. 前記表面の少なくとも一部をリン脂質で被覆されたナノ粒子は、下記一般式(D)で示される架橋前駆体X及び下記一般式(E)で示されるリン脂質前駆体とコロイド状ナノ粒子とを混合して、ナノ粒子の表面に架橋前駆体X及びリン脂質を担持した表面修飾ナノ粒子を得ることで実施できる、請求項15又は16に記載の製造方法。
    (一般式(D)中、n1は2~30の整数であり、n2は2~30の整数である。)
    (一般式(E)中、n3は2~30の範囲の整数である。)
  18. がん糖鎖パターンの提示は、表面修飾ナノ粒子に導入された一般式(D)で示される架橋前駆体Xが有するアミノオキシ基と、被検者から採取したがん細胞の糖鎖を切り出したがん糖鎖パターン、又は、被検者から採取したがん細胞の糖鎖をプロファイルし、得られたプロファイルに基づいて決定された糖鎖パターンに含まれる糖鎖が有する還元末端とをグライコブロッティング法により反応させることで行う、請求項17に記載の製造方法。
  19. プロファイルに基づいて決定される糖鎖パターンは、糖鎖成分の種類と含有量をプロファイルと同一とした糖鎖パターンであるか、あるいは糖鎖成分の種類と含有量の一部をプロファイルと同一とした糖鎖パターンである請求項16~18のいずれか1項に記載の製造方法。
JP2021546964A 2019-09-20 2020-09-18 糖鎖提示粒子およびその製造方法 Active JP7703811B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019171135 2019-09-20
JP2019171135 2019-09-20
PCT/JP2020/035375 WO2021054420A1 (ja) 2019-09-20 2020-09-18 糖鎖提示粒子およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021054420A1 JPWO2021054420A1 (ja) 2021-03-25
JP7703811B2 true JP7703811B2 (ja) 2025-07-08

Family

ID=74884074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021546964A Active JP7703811B2 (ja) 2019-09-20 2020-09-18 糖鎖提示粒子およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7703811B2 (ja)
WO (1) WO2021054420A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007018272A1 (ja) 2005-08-11 2007-02-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 糖鎖修飾リポソーム及び該リポソームを含有する薬剤送達組成物
WO2007089043A1 (ja) 2006-02-03 2007-08-09 Takeda Pharmaceutical Company Limited リポソーム製剤
WO2009148169A1 (ja) 2008-06-06 2009-12-10 片山化学工業株式会社 アンミン白金錯体を高濃度に内包するリポソームを用いた腫瘍治療技術
WO2017131242A1 (ja) 2016-01-29 2017-08-03 国立大学法人北海道大学 細胞内物質移送システムおよびその利用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019208820A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 国立大学法人北海道大学 細胞内物質移送システムおよびその利用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007018272A1 (ja) 2005-08-11 2007-02-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 糖鎖修飾リポソーム及び該リポソームを含有する薬剤送達組成物
WO2007089043A1 (ja) 2006-02-03 2007-08-09 Takeda Pharmaceutical Company Limited リポソーム製剤
WO2009148169A1 (ja) 2008-06-06 2009-12-10 片山化学工業株式会社 アンミン白金錯体を高濃度に内包するリポソームを用いた腫瘍治療技術
WO2017131242A1 (ja) 2016-01-29 2017-08-03 国立大学法人北海道大学 細胞内物質移送システムおよびその利用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OGURA, A. et al.,A viable strategy for screening the effects of glycan heterogeneity on target organ adhesion and bio,Chem. Commun.,2018年,Vol.54,pp.8693-8696
YAMAZAKI, N. et al.,Preparation and Characterization of Neoglycoprotein-Liposome Conjugates: A Promising Approach to Dev,Trends in Glycoscience and Glycotechnology,2001年,Vol.13, No.71,pp.319-329
高山理沙ほか,がん細胞の動的糖鎖修飾の解析によるバイオマーカーの探索,日本化学会第97春季年会講演要旨集,2017年,4C8-18

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021054420A1 (ja) 2021-03-25
WO2021054420A1 (ja) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7674773B2 (ja) ガンマポリグルタミン酸化ペメトレキセドおよびその使用
Kikkeri et al. In vitro imaging and in vivo liver targeting with carbohydrate capped quantum dots
ES2346319T3 (es) Nanoparticulas.
Lee et al. Chemical tumor-targeting of nanoparticles based on metabolic glycoengineering and click chemistry
Chen et al. Folate-modified gold nanoclusters as near-infrared fluorescent probes for tumor imaging and therapy
Ohyanagi et al. Importance of sialic acid residues illuminated by live animal imaging using phosphorylcholine self-assembled monolayer-coated quantum dots
ES2617741T3 (es) Fucoidanos como ligandos para el diagnóstico de patologías degenerativas
JP2021513525A (ja) アルファポリグルタミン酸化テトラヒドロ葉酸およびその使用
Ge et al. Glucose-functionalized near-infrared Ag 2 Se quantum dots with renal excretion ability for long-term in vivo tumor imaging
JP2021512895A (ja) アルファポリグルタミン酸化ペメトレキセドおよびその使用
JP5784868B2 (ja) 分子撮像用の超音波造影剤及び粒子の使用
Deng et al. Dextran-mimetic quantum dots for multimodal macrophage imaging in vivo, ex vivo, and in situ
US20070275007A1 (en) Carbohydrate Antigen-Nanoparticle Conjugates and Uses Thereof as Antimetastatic Agents in Treating Cancer
US9623124B2 (en) Multimodal diagnostic technology for early stage cancer lesions
Han et al. Zwitterion and oligo (ethylene glycol) synergy minimizes nonspecific binding of compact quantum dots
KR20180031736A (ko) 나노입자-기반 간-표적화 요법 및 영상화
Han et al. Fate of antibody-targeted ultrasmall gold nanoparticles in cancer cells after receptor-mediated uptake
US7790473B2 (en) Biofunctionalized quantum dots for biological imaging
WO2013043902A1 (en) Targeted nanoparticles joined to reporter molecules through multiple mechanisms
Chung et al. Targeted biodegradable near-infrared fluorescent nanoparticles for colorectal cancer imaging
JP7703811B2 (ja) 糖鎖提示粒子およびその製造方法
Calvert et al. NIR-II scattering gold superclusters for intravascular optical coherence tomography molecular imaging
Wang et al. In vivo dual fluorescence imaging of mucin 1 and its glycoform in tumor cells
Sarsons et al. Testing nanoparticles for angiogenesis-related disease: charting the fastest route to the clinic
Tansi et al. Rapid target binding and cargo release of activatable liposomes bearing HER2 and FAP single-chain antibody fragments reveal potentials for image-guided delivery to tumors

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220325

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250415

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20250514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20250514

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7703811

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150