用于分子的跨膜递送的化合物和方法技术

本发明专利技术提供用于大分子(如蛋白质和寡核苷酸，特别是siRNA)通过生物膜的新递送系统，其包含大分子与基团的缀合，所述基团使得能够有效跨过膜。本发明专利技术分别提供使用所述递送系统的新化合物和药物组合物。在本发明专利技术的一个方面，可在医学实践(例如在跨生物膜递送siRNA或反义寡核苷酸用于治疗医学病症中)中利用所述化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于分子跨过生物膜递送入细胞(任选存在随后的细胞内捕获)的递送系统和相关方法。背景在许多医学病症的病因学和发病机制中，蛋白质病理学是常见的共同特征，从突变蛋白质的功能失常到病态的功能获得，其中特定蛋白质获得使其具有毒性的新性质。理论上讲，通过基因疗法抑制这些蛋白质的合成可为患有这样的蛋白质异常的患者带来希望。近些年的主要进展之一是通过使用干扰小RNA(siRNA)的RNA干扰来沉默特定基因的概念。RNA干扰是基于短(≈19-27碱基对)的双链RNA序列，其能够与细胞生物系统(如裂解双链RNA以产生siRNA的Dicer蛋白复合物，以及RNA诱导沉默复合物(RISC)等)相呼应地发挥作用，以抑制翻译并为降解特定mRNA序列标记，由此在翻译阶段抑制基因表达。还建议使用反义寡核苷酸(ASO)(未修饰或化学修饰的DNA分子的短序列(通常13-25个核苷酸)，其与特定mRNA互补)来抑制各个特定靶蛋白的表达并阻断其产生。然而，尽管这样的用于医疗护理的方法有巨大的潜在益处，但是由于siRNA相对较大和高度带电荷的结构(平均MW：13kD，约40个带负电荷的磷酸酯基团)，这样的大分子的跨膜递送仍然是显著挑战。因此，siRNA的跨膜递送需要克服非常大的能量屏障。膜偶极电位是存在于任何磷脂膜，在水/膜界面和膜中心(里面为正)之间的电位。它被认为是由于高度有序的磷脂甘油基酯键的羰基所产生的。其振幅为约220-280mV。由于其在高度疏水的环境(介电常数为2-4)中，其转化为108-109V/m的非常强的电场。可以想到，膜偶极电位和相关的膜内电场对于膜蛋白的功能是非常重要的。偶极电位可能在决定膜蛋白的构象和活性中具有重要的生理作用。然而迄今为止，尚未将偶极电位用于医疗用途。已开发多种方法用于寡核苷酸跨生物膜的递送。这些方法包括病毒载体和非病毒递送系统(如阳离子脂质或脂质体)。然而迄今为止，这些方法的使用大部分限于体外施用，或者用于体内局部给药(例如，通过向眼直接注射或向肺直接给药)。例如，电穿孔是用于大分子的跨生物屏障递送的有效并广泛使用的方法。根据该方法，向细胞悬浮液施加外电场，这导致带电荷的靶分子与膜的碰撞，随后暂时的和局部的膜失稳，并且因此大分子通过进入细胞。然而迄今为止，电穿孔主要用于体外。体内电穿孔具有有限的成功，并仅对于特定器官(如肌肉、肺)尝试，其中可将外部电极插入靶器官中。总之，大分子(如寡核苷酸和其它治疗剂)通过细胞膜和其它生物屏障(如血脑屏障)的递送仍是显著的未满足的需求，并且这样的大分子的全身递送(即通过静脉给药或口服的递送)仍是巨大的未解决的挑战。概述本专利技术的实施方案提供递送系统，其基于新的、合理设计的“分子马达”。根据本专利技术的实施方案的“分子马达”可用于药物(其可包括小分子药物或大分子，如肽、蛋白质或寡核苷酸(例如单链或双链RNA或DNA))的跨膜递送。在具体实施方案中，大分子可包括用于基因沉默的RNA链(即siRNA(干扰小RNA))或设计用作反义寡核苷酸(ASO)的DNA序列。根据本专利技术的实施方案的药物(如小分子药物或大分子)与“分子马达”的缀合物可在医疗实践中使用，如用于其中异常蛋白质或蛋白质功能障碍发挥作用以及其中沉默编码这些蛋白质的基因的表达可以是有益的医学病症的治疗；例如在退行性病症、癌症、毒性或缺血性损伤、感染或免疫介导的病症的治疗中。在一个实施方案中提供用于药物的跨膜递送的化合物，所述化合物具有式II(A)a-B-Q-L(式II)其中a是1、2、3或4的整数，并且其中A选自如式III、IV和V所示的结构：其中M选自-O-或-CH2-；并且g和h各自为选自0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16的整数；并且其中B是饱和或部分饱和的线性、支化或环状的C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42烷基、亚烷基、亚杂烷基、芳基、杂芳基；甾体或其组合；Q不存在或者选自酯、硫酯、酰胺、氨基甲酸酯、二硫键[-(S-S)-]、醚[-O-]、pH敏感基团和氧化还原敏感基团；L不存在或者为任选被取代的线性、环状或支化的饱和、不饱和或部分饱和的C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42烷基、亚烷基、亚杂烷基、芳基、杂芳基；甾体或-(O-CH2-CH2)u-，其中u为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的整数；或其组合；所述化合物可连接至药物。在一个实施方案中提供包含连接至药物的如上所述的化合物的缀合物。本专利技术的一些实施方案涉及用于药物跨生物膜递送的方法，所述方法包括将细胞与如上所述的缀合物孵育。另一实施方案涉及用于治疗医学病症的方法，所述方法包括向有需要的患者给药足够量的包含如上所述的缀合物的药物组合物。附图简述现会参照以下的说明性附图，以非限制性方式结合某些实施例和实施方案来描述本专利技术，从而可更全面地理解本专利技术。在附图中：图1A是根据本专利技术的实施方案的化合物的活性基础的不对称极性的原理的图示呈现；图1B图示描述如式IX的化合物所说明的本专利技术分子的基本结构；图2图示说明根据本专利技术的实施方案的缀合物的可能的作用机制；图3图示说明利用Dicer酶将siRNA捕获在细胞质中的机制；图4表明包含本专利技术的“分子马达”，缀合至Cas9蛋白的缀合物的示例性结构；图5A和5B显示根据本专利技术的实施方案的化合物的生物学性能的结果；图5A显示荧光显微术的结果，并且图5B显示孵育24小时后通过ELISA读取器的定量分析的结果。专利技术详述本专利技术的实施方案涉及新化合物，其可作为用于药物跨生物膜(例如磷脂细胞膜)进入细胞质的递送系统。本专利技术的实施方案的化合物包含新的、合理设计的“分子马达”，其被设计为在磷脂膜内，利用与膜偶极电位相关的内部膜电场从膜/水界面移动到膜核心。当连接至药物时，所述递送系统发挥将药物拉向膜核心，并便于跨膜移动的作用。例如，该递送系统被设计用于递送治疗性大分子：蛋白质或寡核苷酸(后者为单链或双链DNA或RNA)。例如，所述递送系统被设计用于递送反义寡核苷酸(ASO)、siRNA和治疗性蛋白质(如Cas9蛋白)。根据本专利技术的实施方案的化合物的结构的原理之一是“不对称极性”的原理(其关于根据它们的logP为疏水、不带电荷的分子分配入生物膜(参见图1A))。所述分子是极性的，它们局部电荷不均匀地分布：局部负电荷高度局部化和集中，而局部正电荷在分子内沿烃链分散。另外，局部正电荷也通过与膜脂质环境内相邻的烃链的London型相互作用(London色散力)掩蔽。因此，如图1A中图示说明，根据本专利技术的实施方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于药物的跨膜递送的化合物，所述化合物具有式II(A)a‑B‑Q‑L(式II)其中a为1、2、3或4的整数，并且其中A选自如式III、IV和V所示的结构其中M选自‑O‑或‑CH2‑；并且g和h独立地为选自0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16的整数；并且其中B为饱和或部分饱和的线性、支化或环状的C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42烷基、亚烷基、亚杂烷基、芳基、杂芳基；甾体或其组合；Q不存在或者选自酯、硫酯、酰胺、氨基甲酸酯、二硫键[‑(S‑S)‑]、醚[‑O‑]、pH敏感基团和氧化还原敏感基团；L不存在或者为任选被取代的线性、环状或支化的饱和、不饱和或部分饱和的C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42烷基、亚烷基、亚杂烷基、芳基、杂芳基；甾体或‑(O‑CH2‑CH2)u‑，其中u为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的整数；或其组合；所述化合物可连接至药物。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 US 61/971,548;2014.04.13 US 61/978,903;1.用于药物的跨膜递送的化合物，所述化合物具有式II(A)a-B-Q-L(式II)其中a为1、2、3或4的整数，并且其中A选自如式III、IV和V所示的结构其中M选自-O-或-CH2-；并且g和h独立地为选自0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16的整数；并且其中B为饱和或部分饱和的线性、支化或环状的C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42烷基、亚烷基、亚杂烷基、芳基、杂芳基；甾体或其组合；Q不存在或者选自酯、硫酯、酰胺、氨基甲酸酯、二硫键[-(S-S)-]、醚[-O-]、pH敏感基团和氧化还原敏感基团；L不存在或者为任选被取代的线性、环状或支化的饱和、不饱和或部分饱和的C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42烷基、亚烷基、亚杂烷基、芳基、杂芳基；甾体或-(O-CH2-CH2)u-，其中u为...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·齐夫，
申请(专利权)人：阿波森斯有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL