膜裂解嵌段共聚物制造技术

描述了膜裂解嵌段共聚物、胶束组装物、药物组合物和相关方法。

Membrane Pyrolysis Block Copolymer

Membrane pyrolysis block copolymers, micelle assemblies, pharmaceutical compositions and related methods are described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜裂解嵌段共聚物关于联邦赞助研究的声明本专利技术是在政府支持下根据美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的批准号R01NS064404进行。政府对本专利技术具有一定的权利。
技术介绍
细胞内药物诸如基于核酸的药物、肽和蛋白质的潜在变革性影响主要由于涉及大分子治疗剂的细胞内递送的相当大的递送挑战而尚未在临床上实现。M.E.Davis等人.Nature2010,464,1067-U1140；b)M.A.Kay,NatRevGenet2011,12,316-328；c)K.A.Whitehead等人.NatRevDrugDiscov2009,8,129-138。对于核酸，使用两种主要类别的递送媒介物、病毒系统和非病毒系统包装货物(cargo)并促进细胞吸收，但具有其对应的限制。病毒载体具有免疫原性和健康问题并且制造昂贵。C.E.Thomas等人.NatureReviewsGenetics2003,4,346-358。非病毒载体诸如合成聚合物与病毒相比具有改进的成本和安全性曲线，但是与其病毒对应物相比在基因转移方面的有效性低多个数量级。U.Lachelt等人.ChemRev2015,115,11043-11078。探索聚合物载体的细胞内运输的多个研究已将核内体释放确定为细胞内递送的限制性步骤；如果没有发生外出，则核内体内容物通常被路送以用于溶酶体降解。J.M.Bergen等人.TheJournalofGeneMedicine2008,10,187-197；b)C.M.Varga等人.GeneTher2005,12,1023-1032。因此，合成聚合物已被设计为通过诸如在酸性pH中缓冲(称为“质子海绵效应”)以及膜活性肽和烷基化羧酸结合的机制来增强核内体释放。J.-P.Behr,CHIMIAInternationalJournalforChemistry1997,51,34-36；b)E.Wagner,AdvancedDrugDeliveryReviews1999,38,279-289；c)A.J.Convertine等人.JControlRelease2009,133,221-229；d)E.J.Adolph等人.JournalofMaterialsChemistryB2014,2,8154-8164。这些方法通常在培养的细胞中工作良好，但是可能不容易转译以用于体内应用。通过质子海绵效应进行核内体缓冲需要可能在体内难以实现的显著积累的聚合物浓度。同时，在到达核内体之前需要屏蔽膜活性肽，以使导致位点外毒性的细胞膜破坏最小化。
技术实现思路
本公开提供一种合成聚合物，该合成聚合物模拟腺病毒(Ad)所采用的有效核内体逃逸机制。本公开的主要特征是一种嵌段共聚物，该嵌段共聚物包含第一亲水性嵌段，其在生理条件中提供溶解性；和第二嵌段，其是pH响应性的和可逆地疏水性的，膜裂解实体附接至该第二嵌段。在细胞外pH下，第二嵌段是疏水性的，从而使疏水性嵌段自组装，进而减小材料在内在化之前的裂解可能性。在某些酸性pH(在内在化到酸化核内体之后碰到)下，第二嵌段变成亲水性的并且膜裂解实体变得暴露出来以促进核内体释放。嵌段共聚物可以通过直接共价附接或通过非共价相互作用(诸如静电结合、范德华力、氢键结合、疏水性封装等)来与其大分子货物缔合。在一方面，本公开提供嵌段共聚物，该嵌段共聚物包含：亲水性嵌段，该亲水性嵌段包含在约中性pH下为水溶性的重复单元；以及pH响应性嵌段，该响应性嵌段包含在约中性pH下为疏水性的重复单元，其中该pH响应性嵌段共价偶合至膜裂解实体。在一方面，本公开提供嵌段共聚物，该嵌段共聚物包含：亲水性聚离子嵌段，该亲水性聚离子嵌段包含在约中性pH下为离子性的重复单元；以及pH响应性嵌段，该响应性嵌段包含在约中性pH下为疏水性的重复单元，其中该pH响应性嵌段共价偶合至膜裂解实体。在某些实施方式中，聚离子嵌段包含选自在约中性pH下为阳离子的重复单元、在约中性pH下为阴离子的重复单元以及中性亲水性重复单元的重复单元。在某些实施方式中，pH响应性嵌段在大于约6.8的pH下为疏水性的。在某些实施方式中，膜裂解实体通过连接基共价连接至pH响应性嵌段。在第二方面，本专利技术提供一种用于提供根据本文进一步描述的任何共聚物的共聚物的方法。在第三方面，本专利技术提供胶束组装物，该胶束组装物包含：根据本文进一步描述的任何共聚物的多种共聚物。在某些实施方式中，胶束组装物具有约5nm至约100nm的直径。在某些实施方式中，胶束组装物在小于约6.5的pH下分解。在第四个实施方式中，本专利技术提供一种药物组合物，该药物组合物包含根据本专利技术的任何方面的嵌段共聚物和根据本专利技术的方面的胶束组装物中的至少一种；以及与共聚物可逆地缔合的治疗剂。在某些实施方式中，治疗剂缀合至共聚物。在某些实施方式中，治疗剂与共聚物非共价缔合。在某些实施方式中，治疗剂是核酸分子。在某些实施方式中，治疗剂是蛋白质或肽。在第五方面，本专利技术提供一种在细胞内递送核酸、肽或蛋白质的方法，该方法包括：向受试者给药根据本专利技术的药物组合物，其中该药物组合物被内吞到核内体中并且因此该药物组合物从核内体释放核酸、肽或蛋白质。附图说明本专利技术的上述方面和许多附带优点在结合附图时通过参考以下详细描述将变得更容易了解，也变得更好理解。图1示出A).VIPER(用于核内体释放的病毒吸入型聚合物)的一个实施方式的化学结构。B).VIPER诱导的核内体/溶酶体逃逸的示意图。在中性pH下，VIPER自组装成纳米颗粒，其中膜裂解实体(在此实例中，肽蜂毒肽)被限制在pH敏感的结构域中。在由细胞内吞之后，酸性核内体/溶酶体环境诱导pDIPAMA的亲水相变，从而实现蜂毒肽暴露、核内体/溶酶体膜破裂和核内体/溶酶体逃逸。图2示出在各种酸性pH下经历疏水性至亲水性转变的VIPER的可替选实施方式的化学结构。图3示出使用VIPER/质粒人工合成多聚物(polyplex)的优化配方进行的GFP质粒到各种永生化细胞系的体外转染。与VIPER相比进行所有统计分析。数据被示出为平均值±SD(n＝3；student氏t检验，*p<0.05,***p<0.001)。图4示出A).通过用各种人工合成多聚物瘤内注射进行治疗的携带KB肿瘤的小鼠的生物荧光图像。B).来自用人工合成多聚物治疗的小鼠的切下的KB肿瘤组织的荧光素酶活性。C).通过用各种人工合成多聚物瘤内注射进行治疗的携带A549肿瘤的小鼠的生物荧光图像。D).来自用人工合成多聚物治疗的小鼠的切下的A549肿瘤组织的荧光素酶活性。数据被示出为平均值±SD(n＝4；student氏t检验，*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001)。图5示出p(OEGMA11-DMAEMA56)和p(OEGMA11-DMAEMA56)-b-p(DIPAMA33-PDSEMA1)的1HNMR质谱。图6示出聚合物/DNA人工合成多聚物的表征。A).以不同N/P比率制备的聚合物/DNA复合物的琼脂糖凝胶电泳。B)和C).以N/P＝5形成的聚合物/DNA复合物的TEM图像(比例尺：200nm)。D).不同制剂的平均流体动力学直径。E).不同制剂的ζ电势本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种式(II)的嵌段共聚物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.04 US 62/371,1631.一种式(II)的嵌段共聚物：其中每个A1是亲水性单体衍生单元，每个A2是在pH10或更小值下独立地为中性或带电荷的单体衍生单元；每个A3是包括治疗性分子例如肽、核酸、核酸衍生物或小分子药物的单体衍生单元；每个A4是pKa范围为约pH4至约pH7的单体衍生单元；每个A5是包括治疗性分子例如肽、核酸、核酸衍生物或小分子药物的单体衍生单元；A6是包括膜裂解实体的单体衍生单元；T1独立地是不存在的或是靶向基团；T2独立地是不存在的，是膜裂解肽、治疗性分子例如肽、核酸、核酸衍生物或小分子药物；m是约1至约10,000；n是约0至约10,000；o是约0至约10,000；p是约1至约10,000；q是约0至约10,000；并且r是约0至约10,000。2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中A1、A2或A3独立地包含选自由甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、丙烯酸2-二甲基氨基乙酯、(3-丙烯酰氨基丙基)三甲基氯化铵、N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二乙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-[3-(二甲基氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、甲基丙烯酸2-(二乙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、甲基丙烯酸[2-羟基-3-(2-氨基乙基)氨基]丙酯、[3甲基丙烯酰胺基)丙基]三甲基氯化铵以及L-赖氨酸组成的组中的重复单元。3.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中A1、A2或A3独立地包含选自由甲基丙烯酸、丙烯酸、二甲基马来酸改性的N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸2-氨基乙酯组成的组中的重复单元。4.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中A1、A2或A3独立地包含选自由寡聚(乙二醇)、羟丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、N-异丙基丙烯酰胺、3-葡聚糖酰氨基丙基甲基丙烯酰胺、2-乳清蛋白酰氨基乙基甲基丙烯酰胺、甜菜碱、胆碱磷酸、磺基甜菜碱和羧基甜菜碱组成的组中的重复单元。5.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中A4、A5或A6独立地包含由甲基丙烯酸2-二异丙基氨基乙酯、甲基丙烯酸2-(五亚甲基亚氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(六亚甲基亚氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二丙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二丁基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二苯基氨基)乙酯以及甲基丙烯酸2-(乙基丙基氨基)乙酯组成的组中的重复单元。6.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中所述膜裂解实体通过连接基共价连接至A6。7.根据权利要求6所述的嵌段共聚物，其中所述连接基选自碳-碳键、寡核苷酸、含酯片段、含酰胺片段、含二硫基的片段。8.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中所述膜裂解肽选自由蜂毒肽、来自腺病毒蛋白VI的肽、GALA、KALA、EGLA、JTS1、短杆菌肽S、HGP肽(序列LLGRRGWEVLKYWWNLLQYWSQEL)、sHGP肽(序列RGWEVLKYWWNLLQY)、TAT肽(序列GRKKRRQRRRPQ)、寡聚精氨酸、CaLL(KWKLFKKIFKRIVQRIKDFLR)、墨蝎毒素(GILDTIKSIASKVWNSKTVQDLKRKGINWVANKLGVSPQAA)、红独角兽毒素1a(GFGALFKFLAKKVAKTVAKQAAKQGAKYVVNKQME)、螃蟹毒素(Fmoc-FLALILRKIVTAL-CONH2)、IsCT(ILGKIWEGIKSLF-NH2...

【专利技术属性】
技术研发人员：成一龙，S·H·潘，
申请(专利权)人：华盛顿大学，
类型：发明
国别省市：美国,US