核酸複合体の調製方法及び核酸複合体
【課題】低ｐＫａの２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーからなる低分子量体を遺伝子導入剤として用い、これに核酸を効率的に複合させる核酸複合体の調製方法と、この方法により調製された、低分子量で遺伝子導入効率に優れた核酸複合体を提供する。
【解決手段】遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸を遺伝子導入剤に複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有する核酸複合体の調製方法。この核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体。
【解決手段】遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸を遺伝子導入剤に複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有する核酸複合体の調製方法。この核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸複合体の調製方法、及びこの核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒト疾患の分子遺伝学的要因が明らかになるにつれ、遺伝子治療研究がますます重要視されている。遺伝子治療法は標的とする部位でのＤＮＡの発現を目的としており、いかにＤＮＡを標的部位に到達させるか、いかにＤＮＡを標的部位に効率的に導入し、当該部位で機能的に発現させるかということが重要となる。外来ＤＮＡの導入のためのベクターとして、レトロウイルス、アデノウイルス又はヘルペスウイルスを含む多くのウイルスが、治療用遺伝子を運搬するように改変されて、遺伝子治療のヒトの臨床試験に使用されている。しかし感染及び免疫反応の危険性は依然として残されている。
【０００３】
本出願人らは、ＤＮＡを細胞中に運搬するための合成高分子ベクターとして、ベンゼンなど芳香環を核としてカチオン性ポリマー鎖が放射状に伸延する分岐構造のベクターがＤＮＡを高密度で凝縮させて小さな核酸複合体微粒子を形成させ、効率良く細胞へ遺伝子導入できることを見出し、先に特許出願した（下記特許文献１，２）。
【０００４】
本出願人らはまた、感温性ポリマーとしてのＮ−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロックと、カチオン性ポリマーブロックとしての３−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのポリマーブロックとを有する感温性−カチオン性ブロックコポリマーを遺伝子導入剤とし、この感温性−カチオン性ブロックコポリマーを基材へ塗布してから温度を上げて不溶化し、ここへ核酸を加えて基材上でブラウン運動するカチオン性ポリマー鎖にイオン結合性に核酸を包接させ、次いでここへ細胞を播種する遺伝子導入方法を提案した（下記特許文献３）。
【０００５】
また、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのホモポリマーからなる遺伝子導入剤の研究については下記非特許文献１に報告されている。
この非特許文献１で報告されている研究の背景は次の通りである。
即ち、ＤＮＡの凝集力に関しては、高分子量、高ｐＫａのカチオン性ポリマーほど強く、このようなポリマーであれば、よりＤＮＡをコンパクトに凝集して高密度な核酸複合体の微粒子を形成させることができる。
一方で、過度の凝集は、細胞内でのＤＮＡの放出効率が悪く（所謂オーバーコンデンス状態）、結果的には遺伝子発現効率を悪くしてしまう。
【０００６】
そこで、低ｐＫａのカチオン性ポリマーを使用する研究が古くから検討されていた。中性条件下で完全にカチオン化されていないこれらのポリマーで核酸複合体の微粒子を形成させれば、エンドサイトーシス後、酸性のエンドソーム内でプロトンとの結合容量に余裕があり、プロトンスポンジ効果を増強できることが期待されている。また、凝集力が低いために、細胞内でのＤＮＡの放出も容易に行われることも期待される。
【０００７】
２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートはｐＫａが約７の低ｐＫａのカチオン性モノマーであり、非特許文献１では、これを用いた低ｐＫａのカチオン性ポリマーについての研究が報告されている。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９２３８８
【特許文献２】特開２００７−７０５７９
【特許文献３】特願２００８−２０５２５６
【非特許文献１】Wetering P.,Cherng,J.Y.,Talsma,H.,Crommelin,D.J.,Hennink,W.E.,(1998),J Control Release 53,145-153
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１，２に記載されるベンゼン環から放射状にポリマー鎖が伸延する遺伝子導入剤は、同じモノマーユニットからなる線形ポリマーと比較して、その構造上、電荷密度を高く配置することが可能である。このため、ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸との複合体をより強く凝集させることが可能であり、より粒子径の小さい微細なポリプレックス粒子を形成させることができる。このため、ポリプレックス粒子の細胞膜透過性が高くなり、遺伝子導入活性が向上したが、下記(１),(２)に挙げる不具合があった。
【０００９】
（１）ＤＮＡを小さく凝集させるために電荷密度を上げる工夫がされてきたが、一方で、一度頑強に凝集された微粒子は容易には解離することなく安定に存在することになる（所謂、オーバーコンデンスの状態になる）ため、細胞内でＤＮＡを放出しにくくなる。放出されなかったＤＮＡは当然ｍＲＮＡへ転写されることはなく、タンパクの発現には至らない。
（２）一般に細胞培養及び遺伝子の導入は、中性条件下で行われる。そのため中性条件下でも十分にイオン強度の高いカチオン性高分子の原料として、ｐＫａの高いモノマーが選択される。しかしながら、このような高ｐＫａモノマーからなるカチオン性ポリマーは、中性条件下において、その側鎖の窒素原子のほぼ１００％がカチオン化されており、細胞内へ取り込まれた後にエンドソーム内で、酸性となってもプロトンを呼び込むキャパシティーに欠ける。このため、前述のプロトンスポンジ現象が得られない。
【００１０】
特許文献３に記載される感温性−カチオン性ブロックコポリマーであれば、感温性ポリマーブロック部の導入により、上記(１)，(２)の問題が軽減されることが考えられるが、この感温性−カチオン性ブロックコポリマーでは、カチオン性ポリマーブロックと感温性ポリマーブロックとが必須であり、核酸の包接に関与しない部分があって効率が悪い。また２種類のモノマーを用い、重合を２段階で行う必要があり、合成が煩雑になり高コストとなる。また、核酸複合体内において、核酸と親和していないＮ−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロックの強い凝集力で不溶化して基材表面へ析出するので、培養基材も必須の構成要素である。即ち、無形の薬剤としての用法には適用し得ず、血管内や皮下或いは腹腔へ注射して投与したり、飲用したりすることができないという不具合もある。
【００１１】
非特許文献１に報告されている２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのホモポリマーは、カチオン性ポリマーの範疇であるが、そのｐＫａが７程度で、実際のところ、細胞培養環境である中性条件下ではほとんど電荷を持っていない。このため、核酸の凝集力は低く、３０万以上の超高分子量体でなければ遺伝子導入剤として全く機能しない。しかし、高分子量体では、分解、代謝、排泄等の面において不利であり、生体内使用には不適当で、医薬品としての実用化が困難である。また、細胞毒性も高分子量体では強く現れる。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点を解消し、低ｐＫａの２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーからなる低分子量体を遺伝子導入剤として用い、これに核酸を効率的に複合させる核酸複合体の調製方法と、この方法により調製された、低分子量で遺伝子導入効率に優れた核酸複合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明（請求項１）の核酸複合体の調製方法には、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸と遺伝子導入剤を複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有するものである。
【００１４】
請求項２の核酸複合体の調製方法は、請求項１において、前記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、５，０００〜１００，０００であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の核酸複合体の調製方法は、請求項１又は２において、前記混合工程における溶液の温度が、０〜３０℃であり、前記複合工程における溶液の温度が、３２〜１００℃であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４の核酸複合体の調製方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリマー材料は、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものであることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の核酸複合体の調製方法は、請求項４において、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として３個以上の該Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が結合していることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の核酸複合体の調製方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記分岐鎖が、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項７の核酸複合体の調製方法は、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記遺伝子導入剤の分子量が１０，０００〜１５０，０００であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明（請求項８）の核酸複合体は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の核酸複合体の調製方法により調製したものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明（請求項１）の核酸複合体の調製方法によれば、分岐鎖に２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むポリマー材料を遺伝子導入剤として用い、この遺伝子導入剤に核酸を効率的に複合させることができる。これは、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーが、加温することにより疎水性に変化することによる。
【００２２】
即ち、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーは、ｐＫａ約７の低ｐＫａカチオン性ポリマーであり、中性条件下では核酸の凝集力が低いため、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーと核酸とが混合された状態であっても、このポリマーと核酸とは何らかの親和性の相互作用で、ある程度会合しているのみであり、核酸複合体を形成し得ない。しかし、この状態で温度を上げると、このポリマーがその感温性により疎水性に変化する。これにより、疎水化したカチオン性の２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマー同士が疎水結合的に凝集し、この凝集時に核酸を包接する。この結果、遺伝子導入剤として使用できるレベルの粒子径に凝集して核酸複合体が形成される。
【００２３】
本発明において、遺伝子導入剤として用いる２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーは、低ｐＫａではあるが、その全体がカチオン性であるため、感温性ポリマーブロックを別途導入する特許文献３のものに比べて効率がよく、また、１種のモノマーを用いて１回の重合反応で合成することができ、合成が容易で低コストである。
【００２４】
しかも、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体の感温性を利用して、１万〜３万程度の低分子量体で十分に高いζ−電位を有する核酸複合体を形成することができるため、非特許文献１で報告されている超高分子量体の細胞毒性などの問題もなく、生体内使用の適合性に優れる。
【００２５】
本発明において、前記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、５，０００〜１００，０００であることが好ましく（請求項２）、遺伝子導入剤の分子量は、１０，０００〜１５０，０００であることが好ましい（請求項７）。
２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロック、並びに遺伝子導入剤の分子量が上記範囲内であると、高分子量化を抑えた上でより効率的に遺伝子導入剤と核酸とを複合させて、低分子量で遺伝子導入効率に優れた核酸複合体を得ることができる。
【００２６】
前記混合工程における溶液の温度は、０〜３０℃であり、前記複合工程における溶液の温度は、３２〜１００℃であることが好ましい（請求項３）。この温度範囲であれば、効率的に遺伝子導入剤と核酸とを混合し複合化を行うことができる。
【００２７】
本発明において、前記ポリマー材料は、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものが好ましく（請求項４）、このＮ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として３個以上の該Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が結合しているものであることが好ましい（請求項５）。
【００２８】
また、前記分岐鎖は、前記分岐鎖は、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることが好ましい（請求項６）。
【００２９】
本発明（請求項８）の核酸複合体は、上記の核酸複合体の調製方法により調製したものであり、低分子量化による細胞毒性の低減が可能であり、生体使用に好適な遺伝子導入効率に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
本発明の核酸複合体の調製方法は、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸を遺伝子導入剤に複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有するものである。
【００３２】
上記のポリマー材料としては、Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を重合させた分岐型重合体よりなるものが好適である。
【００３３】
なお、本明細書において、イニファターとは、光照射によりラジカルを発生させる重合開始剤、連鎖移動剤としての機能と共に、成長末端と結合して成長を停止する機能、さらに光照射が停止すると重合を停止させる重合開始・重合停止剤として機能する分子のことである。
【００３４】
イニファターとなるＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物としては、ベンゼン環に該Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が３個以上分岐鎖として結合しているものが好適であり、具体的には次が例示される。即ち、３分岐鎖化合物としては、１，３，５−トリ（ブロモメチル）ベンゼンとＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム（ナトリウムＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバメート）とをエタノール中で付加反応させて得られる１，３，５−トリ（Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル）ベンゼンであり、４分岐鎖化合物としては、１，２，４，５−テトラキス（ブロモメチル）ベンゼンとＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム（ナトリウムＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバメート）とをエタノール中で付加反応させて得られる１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル）ベンゼンであり、６分岐鎖化合物としては、ヘキサキス（ブロモメチル）ベンゼンとＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム（ナトリウムＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバメート）とをエタノール中で付加反応させて得られるヘキサキス（Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル）ベンゼンが挙げられる。なお、ここで、Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に含まれるジアルキル部分のアルキル基としては、エチル基等の炭素数２〜１８個のアルキル基が好ましいが、フェニル基など芳香族系の炭化水素基であっても構わない。即ち、Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に限らず、Ｎ，Ｎ−ジアリールジチオカルバミルメチル基等を含む、脂肪族炭化水素基及び／又は芳香族炭化水素基で置換されたＮ，Ｎ−ジ置換ジチオカルバミルメチル基であれば目的を達成することができる。
【００３５】
なお、以下においては、イニファターとして上述のような分岐鎖を有するものを用いて光照射リビング重合を行う場合を例示して、本発明に用いる遺伝子導入剤を説明するが、本発明に用いる遺伝子導入剤は何らこのようなものに限定されるものではない。
【００３６】
上記のイニファターは、アルコール等の極性溶媒に対しては殆ど不溶であるが、非極性溶媒には易溶である。この非極性溶媒としては炭化水素、ハロゲン化炭化水素が好適であり、特に、ベンゼン、トルエン、クロロホルム又は塩化メチレン、中でも特にトルエンが好適である。
【００３７】
このイニファターに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を重合させることにより、本発明に用いる遺伝子導入剤を得ることができる。
【００３８】
前記イニファターに対しては、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を重合させれば良いが、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーを重合させてもよい。２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーとしては、例えば、アクリル酸誘導体、スチレン誘導体等のビニル系モノマーを挙げることができる。上記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いても良い。
【００３９】
ただし、１種のみのモノマーを用いて合成の簡素化、低コスト化を図るためには、本発明に用いる遺伝子導入剤として、前記イニファターに対して２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のみを重合させたものが好ましい。
【００４０】
イニファターと２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体（以下、単に「モノマー」と称す場合がある。）とを反応させるには、イニファター及び２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を含んでなる原料溶液を調製し、これに光照射することによって、イニファターに対しモノマーが結合した反応生成物を得る。この溶液の溶媒としては、アルカン、アルケン、アロマチック、ハロゲン化炭化水素が好適であり、具体的にはベンゼン、トルエン、クロロホルム、四塩化炭素又は塩化メチレンが挙げられ、中でもトルエン又はクロロホルムが好適である。
【００４１】
この２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体の該原料溶液中の濃度は０．１Ｍ以上、例えば０．１〜５．０Ｍが好適である。イニファターの濃度は０．１〜１００ｍＭ程度が好適である。
【００４２】
照射する光の波長は２００〜４００ｎｍが好適であり、例えば、低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光の照射時間は照射強度にも依存するが、１０〜３６０分程度が好適であり、１μＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２程度の低い照射強度で１０分〜１８０分程度が特に好適である。
【００４３】
なお、この光照射工程（第１の光照射工程）の後にさらに第２の光照射工程を行ってもよい。すなわち、この反応生成物を含む溶液をアルコール、好ましくは上記モノマーのアルコール溶液で希釈する。このアルコールとしてはメタノール又はエタノール、特にメタノールが好適である。アルコール溶液中のモノマー濃度としては、終濃度として、１００ｍＭ〜５Ｍ程度が好適である。
【００４４】
上記第１の光照射工程からの反応生成物含有液１体積部に対し、このアルコール溶液５〜５００体積部を添加するのが好ましい。
【００４５】
このようにアルコール溶液で希釈した希釈液を、第２の光照射工程に供し、上記反応生成物に対しさらに上記モノマーを重合させる。この際の照射光源としては２４０〜４００ｎｍの波長の光を含むものであればよく、例えば低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光照射時間は１０分〜１２０分程度が好適である。
【００４６】
このような光照射により、反応液中に目的とする分岐型重合体が生成するので、必要に応じ精製して遺伝子導入剤を得る。
【００４７】
得られる遺伝子導入剤における２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックの分子量は、５，０００〜１００，０００程度、特に１０，０００〜５０，０００程度が好ましく、また、分岐鎖中の２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーブロックは５〜１５０個程度のモノマー単位からなることが好ましい。この２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックの分子量が小さすぎると、核酸の凝集力を十分に得ることができず、大きすぎると核酸複合体が高分子量化して不利である。
【００４８】
なお、本明細書において、分子量とは、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）によるポリエチレングリコール換算の数平均分子量を指す。
【００４９】
また、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックのみを有する遺伝子導入剤の分子量は、分岐鎖の鎖数にもよるが１０，０００〜１５０，０００程度、特に１５，０００〜１２０，０００程度、とりわけ２０，０００〜８０，０００程度が好ましい。この遺伝子導入剤の分子量が小さすぎると、ポリマー同士が疎水結合的に凝集しにくくなり、核酸複合体を形成しにくくなる。また、分子量が大きすぎると、分解、代謝、排泄等の面において不利であり、生体内使用には不適当で、医薬品としての実用化が困難であり、また、細胞毒性も現れる。
【００５０】
なお、本発明に用いる遺伝子導入剤は、分子量が上記範囲内の低分子量であっても、核酸と複合させた場合、＋１５ｍＶ〜＋４０ｍＶ程度の高いζ−電位を示す。
【００５１】
本発明の核酸複合体の調製方法は、上記のように合成した遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有するものである。
【００５２】
前記混合工程における溶液の温度（以下、「温度条件１」という。）としては、０〜３０℃程度、特に１５〜２５℃程度が好ましく、また、前記複合工程における溶液の温度（以下、「温度条件２」という。）としては、３２〜１００℃程度、特に３５〜５０℃程度が好ましい。
【００５３】
なお、所定温度（Ｔ）は、３０〜３４℃の間であることが好ましい。所定温度（Ｔ）が上記温度よりも低いと、溶液内において核酸と遺伝子導入剤とが均一に混ざりにくくなり、上記温度よりも高い温度であると遺伝子導入剤と核酸とが十分に均一に混ざる前に遺伝子導入剤が凝集し、核酸を包接した核酸複合体を形成し得なくなる。
【００５４】
前記遺伝子導入剤（ベクター）と核酸とを複合させるには、このベクターの濃度１〜１０００μｇ／ｍＬ程度の分散液に対し、温度条件１にて核酸を添加して混合する。この混合工程では、核酸に対してベクターを過剰量添加し、ベクターを核酸に対し飽和状態にするのが好ましい。
【００５５】
この混合工程における核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を混合する時間は、３〜３０分程度が好ましい。混合する時間が短すぎると、溶液が均一にならないため、核酸と遺伝子導入剤との弱い相互作用による会合が生じにくくなり、また、混合する時間が長すぎると、それ以上の効果は得られず、徒に混合時間が長くなり効率的ではない。
【００５６】
核酸の好ましい例としては、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子（ＨＳＶ１−ＴＫ遺伝子），ｐ５３癌抑制遺伝子及びＢＲＣＡ１癌抑制遺伝子やサイトカイン遺伝子としてＴＮＦ−α遺伝子，ＩＬ−２遺伝子，ＩＬ−４遺伝子，ＨＬＡ−Ｂ７／ＩＬ−２遺伝子，ＨＬＡ−Ｂ７／Ｂ２Ｍ遺伝子，ＩＬ−７遺伝子，ＧＭ−ＣＳＦ遺伝子，ＩＦＮ−γ遺伝子及びＩＬ−１２遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにｇｐ−１００，ＭＡＲＴ−１及びＭＡＧＥ−１などの癌抗原ペプチド遺伝子が癌治療に利用できる。
【００５７】
また、ＶＥＧＦ遺伝子，ＨＧＦ遺伝子及びＦＧＦ遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにｃ−ｍｙｃアンチセンス，ｃ−ｍｙｂアンチセンス，ｃｄｃ２キナーゼアンチセンス，ＰＣＮＡアンチセンス，Ｅ２Ｆデコイやｐ２１（ｓｄｉ−１）遺伝子が血管治療に利用できる。また、上記のようなＤＮＡの導入、遺伝子発現のみならず、細胞内のｍＲＮＡを破壊するＲＮＡ干渉をｓｉＲＮＡの導入で行うことも可能である。かかる一連の遺伝子は当業者には良く知られたものである。
【００５８】
上記混合工程の後、核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を温度条件２に加温して核酸と遺伝子導入剤とを複合させる。２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックは、感温性であり、且つカチオン性であるため、このように、核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を温度条件２に加温することにより効率的に核酸と複合させることができる。即ち、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックは、弱カチオン性であるため、凝集力が弱く、中性条件下ではＤＮＡと完全に複合化していないが、互いに距離を保って会合しているため、加温し、前記ポリマーブロックの疎水性を高めて凝集させることにより、ＤＮＡと遺伝子導入剤とを複合させることができる。
この複合工程に要する時間としては、温度条件２に加温した後、３〜３０分程度が好ましい。この複合工程の時間が短すぎると、核酸と遺伝子導入剤とが複合体を形成せず、また、この時間が長すぎると複合体の二次粒子が形成され、細胞へ取り込まれるのに不利な大きさの粒子径まで成長してしまう可能性がある。
【００５９】
核酸含有複合体の粒径は５０〜４００ｎｍ程度が好適である。これよりも小さいと、核酸含有複合体内部の核酸にまで酵素の作用が及ぶおそれ、あるいは腎臓にて濾過排出されるおそれがある。また、これよりも大きいと、細胞に導入されにくくなるおそれがある。
【００６０】
核酸は、細胞に導入されることによりその細胞内で機能を発現することができるような形態で用いる。例えばＤＮＡの場合、導入された細胞内で当該ＤＮＡが転写され、それにコードされるポリペプチドの産生を経て機能発現されるように当該ＤＮＡが配置されたプラスミドとして用いる。好ましくは、プロモーター領域、開始コドン、所望の機能を有する蛋白質をコードするＤＮＡ、終止コドンおよびターミネーター領域が連続的に配列されている。
【００６１】
所望により２種以上の核酸をひとつのプラスミドに含めることも可能である。
【００６２】
本発明において、核酸を導入する対象として望ましい「細胞」としては、当該核酸の機能発現が求められるものであり、このような細胞としては、例えば使用する核酸（すなわちその機能）に応じて種々選択され、例えば心筋細胞、平滑筋細胞、繊維芽細胞、骨格筋細胞、血管内皮細胞、骨髄細胞、骨細胞、血球幹細胞、血球細胞等が挙げられる。また、単球、樹状細胞、マクロファージ、組織球、クッパー細胞、破骨細胞、滑膜Ａ細胞、小膠細胞、ランゲルハンス細胞、類上皮細胞、多核巨細胞等、消化管上皮細胞・尿細管上皮細胞などである。
【００６３】
本発明のベクターを用いた核酸含有複合体は任意の方法で生体に投与することができる。
【００６４】
当該投与方法としては静脈内又は動脈内への注入が特に好ましいが、筋肉内、脂肪組織内、皮下、皮内、リンパ管内、リンパ節内、体腔（心膜腔、胸腔、腹腔、脳脊髄腔等）内、骨髄内への投与の他に病変組織内に直接投与することも可能である。
【００６５】
この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、更に必要に応じて製剤上許容し得る担体（浸透圧調整剤，安定化剤、保存剤、可溶化剤、ｐＨ調整剤、増粘剤等）と混合することが可能である。これら担体は公知のものが使用できる。
【００６６】
また、この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、含まれる核酸の種類が異なる２種以上の核酸含有複合体を含めたものも包含される。このような複数の治療目的を併せ持つ医薬は、多様化する遺伝子治療の分野で特に有用である。
【００６７】
投与量としては、動物、特にヒトに投与される用量は目的の核酸、投与方法および治療される特定部位等、種々の要因によって変化する。しかしながら、その投与量は治療的応答をもたらすに十分であるべきである。
【００６８】
この核酸含有複合体は、好ましくは遺伝子治療に適用される。適用可能な疾患としては、当該複合体に含められる核酸の種類によって異なるが、末梢動脈疾患、冠動脈疾患、動脈拡張術後再狭窄等の病変を生じる循環器領域での疾患に加え、癌（悪性黒色腫、脳腫瘍、転移性悪性腫瘍、乳癌等）、感染症（ＨＩＶ等）、単一遺伝病（嚢胞性線維症、慢性肉芽腫、α１−アンチトリプシン欠損症、Gaucher病等）等が挙げられる。
【００６９】
また、この核酸を複合した遺伝子導入剤の水溶液を基材に塗布などにより付着させ、必要に応じ乾燥させることにより、核酸を担持したポリマーのコーティング等が形成される。
【００７０】
上記の核酸複合遺伝子導入剤を基材に付着させる場合、基材としてはシート状のものが好適である。このシート状基材の厚さは０．０５〜１０ｍｍ程度であることが好ましく、シート面の大きさは、方形の場合、一辺が１〜２０ｍｍであり他辺が１〜２０ｍｍであり、円形又は楕円形の場合、径は１〜２０ｍｍ程度が好ましい。基材の材料としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、シリコン樹脂、フッ素樹脂などの合成樹脂が好適である。この基材は多孔質であってもよい。
【００７１】
この基材に対する核酸複合遺伝子導入剤の付着量は、基材表面１ｃｍ２当り０．００１〜１０ｍｇ程度が好ましい。
【００７２】
核酸複合遺伝子導入剤を担持させた基材よりなる遺伝子導入材料は、皮下組織、心筋組織、病変組織、病変血管を包囲するようにシート状基材を配置したり、カバードステントのフィルムへ塗布することによって生体内に配置したり、生体外面に粘着テープを用いて貼り付けたりするようにして用いられる。
【実施例】
【００７３】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００７４】
ｉ）イニファターの合成
下記反応式に従って、イニファターである１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチル）ベンゼンを次のようにして合成した。
【００７５】
１，２，４，５−テトラキス（ブロモメチルベンゼン）５．０ｇとＮ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミル酸ナトリウム３４．０ｇをエタノール１００ｍＬ中へ加え、遮光下、室温にて４日間攪拌した。沈殿物を濾過し、３リットルのメタノールへ投入して３０分間攪拌した後、濾過した。この操作を繰り返して合計４回行った。沈殿物をトルエン２００ｍＬへ溶解した後、１００ｍＬのメタノールを加えて５０℃に加温し、冷蔵庫内で１５時間保管して再結晶させ、結晶を濾別後、大量のメタノールで洗浄した。結晶を室温で減圧乾燥して、白色の１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチル）ベンゼンの針状結晶を得た（収率９０％）。高速液体クロマトグラフィーにより、原料ピークが消失し、精製物が単一物質であることを確認した。
【００７６】
１Ｈ ＮＭＲ（ｉｎ ＣＤＣｌ３）の測定結果は、δ１．２６−１．３１ｐｐｍ（ｔ，２４Ｈ，ＣＨ２ＣＨ３），δ３．６９−３．７７ｐｐｍ（ｑ，８Ｈ，Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２），δ３．９９−４．０７ｐｐｍ（ｑ，８Ｈ，Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２），δ４．５７ｐｐｍ（ｓ，８Ｈ，Ａｒ−ＣＨ２），δ７．４９ｐｐｍ（ｓ，２Ｈ，Ａｒ−Ｈ）となった。
【００７７】
【化１】
【００７８】
ii)イニファターへの２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートの重合
下記反応式に従って、１，２，４，５−テトラキス［（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミル）ポリ（２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート）−メチル］ベンゼン（以下、ｐＤＭＡＥＭＡＡと記載することがある。）の合成を行った。
【００７９】
即ち、上記ｉ)により合成した１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチル）ベンゼン４５．６ｍｇを２０ｍＬのトルエンへ溶解し、２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）メタクリレート８．５ｇを加えて混合し、全量をトルエンで５０ｍＬに調整した。３ｍｍ厚軟質ガラスセル中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガスで１０分間パージした後に、３００Ｗショートアークキセノンランプ（朝日分光社製、ＭＡＸ−３０１）で波長２５０ｎｍ−４００ｎｍの混合紫外線を照射した。なお、混合紫外線の照射時間は、６０分、１２０分又は１８０分であり、以下、混合紫外線を６０分間照射することにより得られたホモポリマーを「ホモポリマーＩ」といい、混合紫外線を１２０分間照射することにより得られたホモポリマーを「ホモポリマーII」といい、混合紫外線を１８０分間照射することにより得られたホモポリマーを「ホモポリマーIII」という。照射強度はウシオ電機社のＵＩＴ−１５０へＵＶＤ−Ｃ４０５（検出波長範囲３２０ｎｍ〜４７０ｎｍ）を装着して２．５ｍＷ／ｃｍ２に調整した。各重合溶液をエバポレーターで濃縮し、ｎ−ヘキサンで重合物を再沈殿させ、クロロホルム／ｎ−ヘキサン系で３回再沈殿を繰り返して精製し、ｎ−ヘキサンを蒸散させた後に少量のベンゼンへ溶解し、０．２μｍフィルターで濾過してから凍結乾燥させて４分岐型スター型ホモポリマーｐＤＭＡＥＭＡＡを得た。
【００８０】
得られたホモポリマーの分子量は、混合紫外線を照射した時間に依存して増加し、ポリエチレングリコールを標準物質とした数平均分子量は、ＧＰＣにより、ホモポリマーI（照射時間６０分間）は、１１，０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５），ホモポリマーII（照射時間１２０分間）は、２１，０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５），ホモポリマーIII（照射時間１８０分間）は、３２，０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５）と測定された。
【００８１】
１Ｈ ＮＭＲ（ｉｎ ＣＤ3ＯＤ）の測定結果は、ホモポリマーI〜IIIのいずれも、δ０．８−１．２ｐｐｍ（ｂｒ，３Ｈ，−ＣＨ２−ＣＨ３−），δ１．６−２．０ｐｐｍ（ｂｒ，２Ｈ，−ＣＨ２−ＣＨ３−），δ２．２−２．４ｐｐｍ(ｂｒ，６Ｈ，Ｎ−ＣＨ３)，δ２．５−２．７ｐｐｍ（ｂｒ，２Ｈ，ＣＨ２−Ｎ），δ４．０−４．２ｐｐｍ（ｂｒ，２Ｈ，Ｏ−ＣＨ２）となった。
【００８２】
【化２】
【００８３】
以下、上記ii)において合成したホモポリマーIIIを実施例１及び比較例１の遺伝子導入剤として用い、下記(v)〜(vii)の各評価を行った。
【００８４】
iii）核酸複合体の調製（実施例１）
遺伝子導入剤を３２μｇ分取し、６０μＬのＴＥバッフアー（１０ｍＭ Ｔｒｉ・ＨＣＬ，１ｍＭ ＥＤＴＡ）へ溶解した。プロメガ社のホタルルシフェラーゼをコードするプラスミドＤＮＡ（ｐＧＬ３コントロール）をＴＥバッフアーへ溶解し、０．０３３μｇ／μＬ濃度に調製した。このＤＮＡ溶液９０μＬへカチオン性ポリマー溶液６０μＬを加えて２５℃で緩やかに混合し、１０分後に３７℃まで加温して１０分間維持した。
【００８５】
なお、遺伝子導入剤中の単位重量あたりの陽電荷数はポリマー中のモノマー単位の分子量１５７から計算して求め、中性域でも１００％解離しているものとした。ＤＮＡ中の単位重量あたりの陰電荷数は配列マップによる塩基対数と核酸塩基の平均的分子量６６０とから計算した。これにて、核酸複合体中の陽電荷と陰電荷の混合比は、陽電荷数が陰電荷数の２０倍となるようになっている。
【００８６】
iv）核酸複合体の調製（比較例１）
ＤＮＡ溶液と遺伝子導入剤溶液とを混合し、混合後の溶液の温度を室温（２５℃）に維持し、術者の指温度などが移らないように配慮したこと以外は、上記iii）と同様に核酸複合体を調製した。
【００８７】
v）ζ−電位の測定
iii）およびiv）で調製した核酸複合体を生理食塩水で１０倍に希釈し、ζ−電位を測定した。測定には、シスメックス社のゼーターサイザーＮａｎｏ-ＺＳ、使い捨て式の１ｍＬ容量のセルを使用した。セル温度は、実施例１では３７℃および２５℃，比較例１では２５℃のみに設定した。表面反射係数など粒子の諸係数はポリスチレン粒子の値で計算した。実施例１では、１７．０ｍＶのζ−電位が観測され、３７℃から２５℃へ温度を下げても１６．９ｍＶと変化はなかった。一方、比較例１では、ζ−電位が観測されず、帯電微粒子が形成されていないことが示唆された。
【００８８】
vi）臭化エチジウムによるＤＮＡと遺伝子導入剤との複合化の確認
臭化エチジウムはＤＮＡへインターカレーションすることで強い蛍光を発する化合物として知られている。通常はＤＮＡの電気泳動でバンドを可視化する際に利用されており、ＤＮＡがフリーの状態にあれば臭化エチジウムを混合することで強い蛍光が観察される。核酸と遺伝子導入剤とが凝集して核酸複合体を形成していると、ＤＮＡ分子と臭化エチジウムの結合が制限されて蛍光が観察されなくなる。この原理を利用し、ＤＮＡが凝集されているかどうかを評価する。操作はすべて室温で行った。
【００８９】
iii）およびiv）で調製した核酸複合体を９６Ｗｅｌｌマイクロプレートへ移した。ここへ、２０μｇ／ｍＬ濃度の臭化エチジウム水溶液を４０μＬ加え１０分間静置した。１０分後、蛍光マイクロプレートリーダー（Ｄｉａ−Ｌａｔｒｏｎ社，ＣＴ９０００Ｄ）を使用し、励起波長５６０ｎｍ，蛍光波長６２０ｎｍで蛍光強度を測定した。蛍光強度は、０．０３３μｇ／μＬのＤＮＡ溶液９０μＬへＴＥバッファー６０μＬを混合した溶液へ２０μｇ／ｍＬ濃度の臭化エチジウム水溶液を４０μＬ加えたときの溶液の蛍光強度を１００％とし、ＴＥバッファー１５０μＬへ２０μｇ／ｍＬ濃度の臭化エチジウム水溶液を４０μＬ加えた溶液の蛍光強度を０％として計算により相対的数値で表した。この結果、比較例１では、ＤＮＡ単体での溶液の蛍光強度と差がなく、ＤＮＡがコンデンスされていないことが分かった。実施例１では、相対値で７０％程度の強度となり、ＤＮＡがコンデンスされて臭化エチジウムのインターカレーションが制限されていることが分かった。この結果は、v）のζ−電位の結果と整合性があることが確認された。
【００９０】
vii）遺伝子導入活性
細胞にはアフリカミドリサル腎細胞の由来のＣＯＳ-１を使用し、ＤＮＡにはｐＧＬ３コントロールベクターを使用した。ＣＯＳ-１細胞は細胞数を４万個／ｍＬへ調整して２４Ｗｅｌｌ培養皿へ播種し、培養２４時間後に遺伝子導入を行った。上記iii）またはiv）にて調製した核酸複合体を遺伝子ベクターとして使用した。この遺伝子ベクター２５μＬを２００μＬのＯＰＴＩ−ＭＥＭへ室温で加え３０分間インキュベートした。培養細胞は室温のＰＢＳで洗浄し、トランスフェクションを行った。トランスフェクションの４８時間後にルシフェラーゼアッセにより遺伝子導入活性の評価を行った（プロメガ社、アッセイキット試薬)。補正はタンパク濃度で行い、タンパク定量はＢｉｏＲａｄ社のＢｒａｄｆｏｒｄ試薬で行った。
【００９１】
この結果、実施例１では遺伝子導入活性が発現し、その活性は市販のリポフェクトアミン２０００に比べて約５０〜８０％程度高いものであった。一方、比較例１では、Ｎａｃｋｅｄ ＤＮＡを使用した系とほぼ同じ活性であり、核酸複合体が形成されず、遺伝子導入活性を示さなかったものと考えられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸複合体の調製方法、及びこの核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒト疾患の分子遺伝学的要因が明らかになるにつれ、遺伝子治療研究がますます重要視されている。遺伝子治療法は標的とする部位でのＤＮＡの発現を目的としており、いかにＤＮＡを標的部位に到達させるか、いかにＤＮＡを標的部位に効率的に導入し、当該部位で機能的に発現させるかということが重要となる。外来ＤＮＡの導入のためのベクターとして、レトロウイルス、アデノウイルス又はヘルペスウイルスを含む多くのウイルスが、治療用遺伝子を運搬するように改変されて、遺伝子治療のヒトの臨床試験に使用されている。しかし感染及び免疫反応の危険性は依然として残されている。
【０００３】
本出願人らは、ＤＮＡを細胞中に運搬するための合成高分子ベクターとして、ベンゼンなど芳香環を核としてカチオン性ポリマー鎖が放射状に伸延する分岐構造のベクターがＤＮＡを高密度で凝縮させて小さな核酸複合体微粒子を形成させ、効率良く細胞へ遺伝子導入できることを見出し、先に特許出願した（下記特許文献１，２）。
【０００４】
本出願人らはまた、感温性ポリマーとしてのＮ−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロックと、カチオン性ポリマーブロックとしての３−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのポリマーブロックとを有する感温性−カチオン性ブロックコポリマーを遺伝子導入剤とし、この感温性−カチオン性ブロックコポリマーを基材へ塗布してから温度を上げて不溶化し、ここへ核酸を加えて基材上でブラウン運動するカチオン性ポリマー鎖にイオン結合性に核酸を包接させ、次いでここへ細胞を播種する遺伝子導入方法を提案した（下記特許文献３）。
【０００５】
また、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのホモポリマーからなる遺伝子導入剤の研究については下記非特許文献１に報告されている。
この非特許文献１で報告されている研究の背景は次の通りである。
即ち、ＤＮＡの凝集力に関しては、高分子量、高ｐＫａのカチオン性ポリマーほど強く、このようなポリマーであれば、よりＤＮＡをコンパクトに凝集して高密度な核酸複合体の微粒子を形成させることができる。
一方で、過度の凝集は、細胞内でのＤＮＡの放出効率が悪く（所謂オーバーコンデンス状態）、結果的には遺伝子発現効率を悪くしてしまう。
【０００６】
そこで、低ｐＫａのカチオン性ポリマーを使用する研究が古くから検討されていた。中性条件下で完全にカチオン化されていないこれらのポリマーで核酸複合体の微粒子を形成させれば、エンドサイトーシス後、酸性のエンドソーム内でプロトンとの結合容量に余裕があり、プロトンスポンジ効果を増強できることが期待されている。また、凝集力が低いために、細胞内でのＤＮＡの放出も容易に行われることも期待される。
【０００７】
２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートはｐＫａが約７の低ｐＫａのカチオン性モノマーであり、非特許文献１では、これを用いた低ｐＫａのカチオン性ポリマーについての研究が報告されている。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９２３８８
【特許文献２】特開２００７−７０５７９
【特許文献３】特願２００８−２０５２５６
【非特許文献１】Wetering P.,Cherng,J.Y.,Talsma,H.,Crommelin,D.J.,Hennink,W.E.,(1998),J Control Release 53,145-153
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１，２に記載されるベンゼン環から放射状にポリマー鎖が伸延する遺伝子導入剤は、同じモノマーユニットからなる線形ポリマーと比較して、その構造上、電荷密度を高く配置することが可能である。このため、ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸との複合体をより強く凝集させることが可能であり、より粒子径の小さい微細なポリプレックス粒子を形成させることができる。このため、ポリプレックス粒子の細胞膜透過性が高くなり、遺伝子導入活性が向上したが、下記(１),(２)に挙げる不具合があった。
【０００９】
（１）ＤＮＡを小さく凝集させるために電荷密度を上げる工夫がされてきたが、一方で、一度頑強に凝集された微粒子は容易には解離することなく安定に存在することになる（所謂、オーバーコンデンスの状態になる）ため、細胞内でＤＮＡを放出しにくくなる。放出されなかったＤＮＡは当然ｍＲＮＡへ転写されることはなく、タンパクの発現には至らない。
（２）一般に細胞培養及び遺伝子の導入は、中性条件下で行われる。そのため中性条件下でも十分にイオン強度の高いカチオン性高分子の原料として、ｐＫａの高いモノマーが選択される。しかしながら、このような高ｐＫａモノマーからなるカチオン性ポリマーは、中性条件下において、その側鎖の窒素原子のほぼ１００％がカチオン化されており、細胞内へ取り込まれた後にエンドソーム内で、酸性となってもプロトンを呼び込むキャパシティーに欠ける。このため、前述のプロトンスポンジ現象が得られない。
【００１０】
特許文献３に記載される感温性−カチオン性ブロックコポリマーであれば、感温性ポリマーブロック部の導入により、上記(１)，(２)の問題が軽減されることが考えられるが、この感温性−カチオン性ブロックコポリマーでは、カチオン性ポリマーブロックと感温性ポリマーブロックとが必須であり、核酸の包接に関与しない部分があって効率が悪い。また２種類のモノマーを用い、重合を２段階で行う必要があり、合成が煩雑になり高コストとなる。また、核酸複合体内において、核酸と親和していないＮ−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロックの強い凝集力で不溶化して基材表面へ析出するので、培養基材も必須の構成要素である。即ち、無形の薬剤としての用法には適用し得ず、血管内や皮下或いは腹腔へ注射して投与したり、飲用したりすることができないという不具合もある。
【００１１】
非特許文献１に報告されている２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのホモポリマーは、カチオン性ポリマーの範疇であるが、そのｐＫａが７程度で、実際のところ、細胞培養環境である中性条件下ではほとんど電荷を持っていない。このため、核酸の凝集力は低く、３０万以上の超高分子量体でなければ遺伝子導入剤として全く機能しない。しかし、高分子量体では、分解、代謝、排泄等の面において不利であり、生体内使用には不適当で、医薬品としての実用化が困難である。また、細胞毒性も高分子量体では強く現れる。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点を解消し、低ｐＫａの２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーからなる低分子量体を遺伝子導入剤として用い、これに核酸を効率的に複合させる核酸複合体の調製方法と、この方法により調製された、低分子量で遺伝子導入効率に優れた核酸複合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明（請求項１）の核酸複合体の調製方法には、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸と遺伝子導入剤を複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有するものである。
【００１４】
請求項２の核酸複合体の調製方法は、請求項１において、前記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、５，０００〜１００，０００であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の核酸複合体の調製方法は、請求項１又は２において、前記混合工程における溶液の温度が、０〜３０℃であり、前記複合工程における溶液の温度が、３２〜１００℃であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４の核酸複合体の調製方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリマー材料は、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものであることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の核酸複合体の調製方法は、請求項４において、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として３個以上の該Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が結合していることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の核酸複合体の調製方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記分岐鎖が、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項７の核酸複合体の調製方法は、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記遺伝子導入剤の分子量が１０，０００〜１５０，０００であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明（請求項８）の核酸複合体は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の核酸複合体の調製方法により調製したものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明（請求項１）の核酸複合体の調製方法によれば、分岐鎖に２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むポリマー材料を遺伝子導入剤として用い、この遺伝子導入剤に核酸を効率的に複合させることができる。これは、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーが、加温することにより疎水性に変化することによる。
【００２２】
即ち、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーは、ｐＫａ約７の低ｐＫａカチオン性ポリマーであり、中性条件下では核酸の凝集力が低いため、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーと核酸とが混合された状態であっても、このポリマーと核酸とは何らかの親和性の相互作用で、ある程度会合しているのみであり、核酸複合体を形成し得ない。しかし、この状態で温度を上げると、このポリマーがその感温性により疎水性に変化する。これにより、疎水化したカチオン性の２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマー同士が疎水結合的に凝集し、この凝集時に核酸を包接する。この結果、遺伝子導入剤として使用できるレベルの粒子径に凝集して核酸複合体が形成される。
【００２３】
本発明において、遺伝子導入剤として用いる２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーは、低ｐＫａではあるが、その全体がカチオン性であるため、感温性ポリマーブロックを別途導入する特許文献３のものに比べて効率がよく、また、１種のモノマーを用いて１回の重合反応で合成することができ、合成が容易で低コストである。
【００２４】
しかも、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体の感温性を利用して、１万〜３万程度の低分子量体で十分に高いζ−電位を有する核酸複合体を形成することができるため、非特許文献１で報告されている超高分子量体の細胞毒性などの問題もなく、生体内使用の適合性に優れる。
【００２５】
本発明において、前記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、５，０００〜１００，０００であることが好ましく（請求項２）、遺伝子導入剤の分子量は、１０，０００〜１５０，０００であることが好ましい（請求項７）。
２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロック、並びに遺伝子導入剤の分子量が上記範囲内であると、高分子量化を抑えた上でより効率的に遺伝子導入剤と核酸とを複合させて、低分子量で遺伝子導入効率に優れた核酸複合体を得ることができる。
【００２６】
前記混合工程における溶液の温度は、０〜３０℃であり、前記複合工程における溶液の温度は、３２〜１００℃であることが好ましい（請求項３）。この温度範囲であれば、効率的に遺伝子導入剤と核酸とを混合し複合化を行うことができる。
【００２７】
本発明において、前記ポリマー材料は、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものが好ましく（請求項４）、このＮ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として３個以上の該Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が結合しているものであることが好ましい（請求項５）。
【００２８】
また、前記分岐鎖は、前記分岐鎖は、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることが好ましい（請求項６）。
【００２９】
本発明（請求項８）の核酸複合体は、上記の核酸複合体の調製方法により調製したものであり、低分子量化による細胞毒性の低減が可能であり、生体使用に好適な遺伝子導入効率に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
本発明の核酸複合体の調製方法は、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸を遺伝子導入剤に複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有するものである。
【００３２】
上記のポリマー材料としては、Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を重合させた分岐型重合体よりなるものが好適である。
【００３３】
なお、本明細書において、イニファターとは、光照射によりラジカルを発生させる重合開始剤、連鎖移動剤としての機能と共に、成長末端と結合して成長を停止する機能、さらに光照射が停止すると重合を停止させる重合開始・重合停止剤として機能する分子のことである。
【００３４】
イニファターとなるＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物としては、ベンゼン環に該Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が３個以上分岐鎖として結合しているものが好適であり、具体的には次が例示される。即ち、３分岐鎖化合物としては、１，３，５−トリ（ブロモメチル）ベンゼンとＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム（ナトリウムＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバメート）とをエタノール中で付加反応させて得られる１，３，５−トリ（Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル）ベンゼンであり、４分岐鎖化合物としては、１，２，４，５−テトラキス（ブロモメチル）ベンゼンとＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム（ナトリウムＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバメート）とをエタノール中で付加反応させて得られる１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル）ベンゼンであり、６分岐鎖化合物としては、ヘキサキス（ブロモメチル）ベンゼンとＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム（ナトリウムＮ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバメート）とをエタノール中で付加反応させて得られるヘキサキス（Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル）ベンゼンが挙げられる。なお、ここで、Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に含まれるジアルキル部分のアルキル基としては、エチル基等の炭素数２〜１８個のアルキル基が好ましいが、フェニル基など芳香族系の炭化水素基であっても構わない。即ち、Ｎ，Ｎ−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に限らず、Ｎ，Ｎ−ジアリールジチオカルバミルメチル基等を含む、脂肪族炭化水素基及び／又は芳香族炭化水素基で置換されたＮ，Ｎ−ジ置換ジチオカルバミルメチル基であれば目的を達成することができる。
【００３５】
なお、以下においては、イニファターとして上述のような分岐鎖を有するものを用いて光照射リビング重合を行う場合を例示して、本発明に用いる遺伝子導入剤を説明するが、本発明に用いる遺伝子導入剤は何らこのようなものに限定されるものではない。
【００３６】
上記のイニファターは、アルコール等の極性溶媒に対しては殆ど不溶であるが、非極性溶媒には易溶である。この非極性溶媒としては炭化水素、ハロゲン化炭化水素が好適であり、特に、ベンゼン、トルエン、クロロホルム又は塩化メチレン、中でも特にトルエンが好適である。
【００３７】
このイニファターに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を重合させることにより、本発明に用いる遺伝子導入剤を得ることができる。
【００３８】
前記イニファターに対しては、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を重合させれば良いが、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーを重合させてもよい。２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーとしては、例えば、アクリル酸誘導体、スチレン誘導体等のビニル系モノマーを挙げることができる。上記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いても良い。
【００３９】
ただし、１種のみのモノマーを用いて合成の簡素化、低コスト化を図るためには、本発明に用いる遺伝子導入剤として、前記イニファターに対して２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のみを重合させたものが好ましい。
【００４０】
イニファターと２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体（以下、単に「モノマー」と称す場合がある。）とを反応させるには、イニファター及び２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を含んでなる原料溶液を調製し、これに光照射することによって、イニファターに対しモノマーが結合した反応生成物を得る。この溶液の溶媒としては、アルカン、アルケン、アロマチック、ハロゲン化炭化水素が好適であり、具体的にはベンゼン、トルエン、クロロホルム、四塩化炭素又は塩化メチレンが挙げられ、中でもトルエン又はクロロホルムが好適である。
【００４１】
この２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体の該原料溶液中の濃度は０．１Ｍ以上、例えば０．１〜５．０Ｍが好適である。イニファターの濃度は０．１〜１００ｍＭ程度が好適である。
【００４２】
照射する光の波長は２００〜４００ｎｍが好適であり、例えば、低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光の照射時間は照射強度にも依存するが、１０〜３６０分程度が好適であり、１μＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２程度の低い照射強度で１０分〜１８０分程度が特に好適である。
【００４３】
なお、この光照射工程（第１の光照射工程）の後にさらに第２の光照射工程を行ってもよい。すなわち、この反応生成物を含む溶液をアルコール、好ましくは上記モノマーのアルコール溶液で希釈する。このアルコールとしてはメタノール又はエタノール、特にメタノールが好適である。アルコール溶液中のモノマー濃度としては、終濃度として、１００ｍＭ〜５Ｍ程度が好適である。
【００４４】
上記第１の光照射工程からの反応生成物含有液１体積部に対し、このアルコール溶液５〜５００体積部を添加するのが好ましい。
【００４５】
このようにアルコール溶液で希釈した希釈液を、第２の光照射工程に供し、上記反応生成物に対しさらに上記モノマーを重合させる。この際の照射光源としては２４０〜４００ｎｍの波長の光を含むものであればよく、例えば低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光照射時間は１０分〜１２０分程度が好適である。
【００４６】
このような光照射により、反応液中に目的とする分岐型重合体が生成するので、必要に応じ精製して遺伝子導入剤を得る。
【００４７】
得られる遺伝子導入剤における２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックの分子量は、５，０００〜１００，０００程度、特に１０，０００〜５０，０００程度が好ましく、また、分岐鎖中の２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体からなるポリマーブロックは５〜１５０個程度のモノマー単位からなることが好ましい。この２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックの分子量が小さすぎると、核酸の凝集力を十分に得ることができず、大きすぎると核酸複合体が高分子量化して不利である。
【００４８】
なお、本明細書において、分子量とは、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）によるポリエチレングリコール換算の数平均分子量を指す。
【００４９】
また、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックのみを有する遺伝子導入剤の分子量は、分岐鎖の鎖数にもよるが１０，０００〜１５０，０００程度、特に１５，０００〜１２０，０００程度、とりわけ２０，０００〜８０，０００程度が好ましい。この遺伝子導入剤の分子量が小さすぎると、ポリマー同士が疎水結合的に凝集しにくくなり、核酸複合体を形成しにくくなる。また、分子量が大きすぎると、分解、代謝、排泄等の面において不利であり、生体内使用には不適当で、医薬品としての実用化が困難であり、また、細胞毒性も現れる。
【００５０】
なお、本発明に用いる遺伝子導入剤は、分子量が上記範囲内の低分子量であっても、核酸と複合させた場合、＋１５ｍＶ〜＋４０ｍＶ程度の高いζ−電位を示す。
【００５１】
本発明の核酸複合体の調製方法は、上記のように合成した遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、を有するものである。
【００５２】
前記混合工程における溶液の温度（以下、「温度条件１」という。）としては、０〜３０℃程度、特に１５〜２５℃程度が好ましく、また、前記複合工程における溶液の温度（以下、「温度条件２」という。）としては、３２〜１００℃程度、特に３５〜５０℃程度が好ましい。
【００５３】
なお、所定温度（Ｔ）は、３０〜３４℃の間であることが好ましい。所定温度（Ｔ）が上記温度よりも低いと、溶液内において核酸と遺伝子導入剤とが均一に混ざりにくくなり、上記温度よりも高い温度であると遺伝子導入剤と核酸とが十分に均一に混ざる前に遺伝子導入剤が凝集し、核酸を包接した核酸複合体を形成し得なくなる。
【００５４】
前記遺伝子導入剤（ベクター）と核酸とを複合させるには、このベクターの濃度１〜１０００μｇ／ｍＬ程度の分散液に対し、温度条件１にて核酸を添加して混合する。この混合工程では、核酸に対してベクターを過剰量添加し、ベクターを核酸に対し飽和状態にするのが好ましい。
【００５５】
この混合工程における核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を混合する時間は、３〜３０分程度が好ましい。混合する時間が短すぎると、溶液が均一にならないため、核酸と遺伝子導入剤との弱い相互作用による会合が生じにくくなり、また、混合する時間が長すぎると、それ以上の効果は得られず、徒に混合時間が長くなり効率的ではない。
【００５６】
核酸の好ましい例としては、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子（ＨＳＶ１−ＴＫ遺伝子），ｐ５３癌抑制遺伝子及びＢＲＣＡ１癌抑制遺伝子やサイトカイン遺伝子としてＴＮＦ−α遺伝子，ＩＬ−２遺伝子，ＩＬ−４遺伝子，ＨＬＡ−Ｂ７／ＩＬ−２遺伝子，ＨＬＡ−Ｂ７／Ｂ２Ｍ遺伝子，ＩＬ−７遺伝子，ＧＭ−ＣＳＦ遺伝子，ＩＦＮ−γ遺伝子及びＩＬ−１２遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにｇｐ−１００，ＭＡＲＴ−１及びＭＡＧＥ−１などの癌抗原ペプチド遺伝子が癌治療に利用できる。
【００５７】
また、ＶＥＧＦ遺伝子，ＨＧＦ遺伝子及びＦＧＦ遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにｃ−ｍｙｃアンチセンス，ｃ−ｍｙｂアンチセンス，ｃｄｃ２キナーゼアンチセンス，ＰＣＮＡアンチセンス，Ｅ２Ｆデコイやｐ２１（ｓｄｉ−１）遺伝子が血管治療に利用できる。また、上記のようなＤＮＡの導入、遺伝子発現のみならず、細胞内のｍＲＮＡを破壊するＲＮＡ干渉をｓｉＲＮＡの導入で行うことも可能である。かかる一連の遺伝子は当業者には良く知られたものである。
【００５８】
上記混合工程の後、核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を温度条件２に加温して核酸と遺伝子導入剤とを複合させる。２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックは、感温性であり、且つカチオン性であるため、このように、核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を温度条件２に加温することにより効率的に核酸と複合させることができる。即ち、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体よりなるポリマーブロックは、弱カチオン性であるため、凝集力が弱く、中性条件下ではＤＮＡと完全に複合化していないが、互いに距離を保って会合しているため、加温し、前記ポリマーブロックの疎水性を高めて凝集させることにより、ＤＮＡと遺伝子導入剤とを複合させることができる。
この複合工程に要する時間としては、温度条件２に加温した後、３〜３０分程度が好ましい。この複合工程の時間が短すぎると、核酸と遺伝子導入剤とが複合体を形成せず、また、この時間が長すぎると複合体の二次粒子が形成され、細胞へ取り込まれるのに不利な大きさの粒子径まで成長してしまう可能性がある。
【００５９】
核酸含有複合体の粒径は５０〜４００ｎｍ程度が好適である。これよりも小さいと、核酸含有複合体内部の核酸にまで酵素の作用が及ぶおそれ、あるいは腎臓にて濾過排出されるおそれがある。また、これよりも大きいと、細胞に導入されにくくなるおそれがある。
【００６０】
核酸は、細胞に導入されることによりその細胞内で機能を発現することができるような形態で用いる。例えばＤＮＡの場合、導入された細胞内で当該ＤＮＡが転写され、それにコードされるポリペプチドの産生を経て機能発現されるように当該ＤＮＡが配置されたプラスミドとして用いる。好ましくは、プロモーター領域、開始コドン、所望の機能を有する蛋白質をコードするＤＮＡ、終止コドンおよびターミネーター領域が連続的に配列されている。
【００６１】
所望により２種以上の核酸をひとつのプラスミドに含めることも可能である。
【００６２】
本発明において、核酸を導入する対象として望ましい「細胞」としては、当該核酸の機能発現が求められるものであり、このような細胞としては、例えば使用する核酸（すなわちその機能）に応じて種々選択され、例えば心筋細胞、平滑筋細胞、繊維芽細胞、骨格筋細胞、血管内皮細胞、骨髄細胞、骨細胞、血球幹細胞、血球細胞等が挙げられる。また、単球、樹状細胞、マクロファージ、組織球、クッパー細胞、破骨細胞、滑膜Ａ細胞、小膠細胞、ランゲルハンス細胞、類上皮細胞、多核巨細胞等、消化管上皮細胞・尿細管上皮細胞などである。
【００６３】
本発明のベクターを用いた核酸含有複合体は任意の方法で生体に投与することができる。
【００６４】
当該投与方法としては静脈内又は動脈内への注入が特に好ましいが、筋肉内、脂肪組織内、皮下、皮内、リンパ管内、リンパ節内、体腔（心膜腔、胸腔、腹腔、脳脊髄腔等）内、骨髄内への投与の他に病変組織内に直接投与することも可能である。
【００６５】
この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、更に必要に応じて製剤上許容し得る担体（浸透圧調整剤，安定化剤、保存剤、可溶化剤、ｐＨ調整剤、増粘剤等）と混合することが可能である。これら担体は公知のものが使用できる。
【００６６】
また、この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、含まれる核酸の種類が異なる２種以上の核酸含有複合体を含めたものも包含される。このような複数の治療目的を併せ持つ医薬は、多様化する遺伝子治療の分野で特に有用である。
【００６７】
投与量としては、動物、特にヒトに投与される用量は目的の核酸、投与方法および治療される特定部位等、種々の要因によって変化する。しかしながら、その投与量は治療的応答をもたらすに十分であるべきである。
【００６８】
この核酸含有複合体は、好ましくは遺伝子治療に適用される。適用可能な疾患としては、当該複合体に含められる核酸の種類によって異なるが、末梢動脈疾患、冠動脈疾患、動脈拡張術後再狭窄等の病変を生じる循環器領域での疾患に加え、癌（悪性黒色腫、脳腫瘍、転移性悪性腫瘍、乳癌等）、感染症（ＨＩＶ等）、単一遺伝病（嚢胞性線維症、慢性肉芽腫、α１−アンチトリプシン欠損症、Gaucher病等）等が挙げられる。
【００６９】
また、この核酸を複合した遺伝子導入剤の水溶液を基材に塗布などにより付着させ、必要に応じ乾燥させることにより、核酸を担持したポリマーのコーティング等が形成される。
【００７０】
上記の核酸複合遺伝子導入剤を基材に付着させる場合、基材としてはシート状のものが好適である。このシート状基材の厚さは０．０５〜１０ｍｍ程度であることが好ましく、シート面の大きさは、方形の場合、一辺が１〜２０ｍｍであり他辺が１〜２０ｍｍであり、円形又は楕円形の場合、径は１〜２０ｍｍ程度が好ましい。基材の材料としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、シリコン樹脂、フッ素樹脂などの合成樹脂が好適である。この基材は多孔質であってもよい。
【００７１】
この基材に対する核酸複合遺伝子導入剤の付着量は、基材表面１ｃｍ２当り０．００１〜１０ｍｇ程度が好ましい。
【００７２】
核酸複合遺伝子導入剤を担持させた基材よりなる遺伝子導入材料は、皮下組織、心筋組織、病変組織、病変血管を包囲するようにシート状基材を配置したり、カバードステントのフィルムへ塗布することによって生体内に配置したり、生体外面に粘着テープを用いて貼り付けたりするようにして用いられる。
【実施例】
【００７３】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００７４】
ｉ）イニファターの合成
下記反応式に従って、イニファターである１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチル）ベンゼンを次のようにして合成した。
【００７５】
１，２，４，５−テトラキス（ブロモメチルベンゼン）５．０ｇとＮ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミル酸ナトリウム３４．０ｇをエタノール１００ｍＬ中へ加え、遮光下、室温にて４日間攪拌した。沈殿物を濾過し、３リットルのメタノールへ投入して３０分間攪拌した後、濾過した。この操作を繰り返して合計４回行った。沈殿物をトルエン２００ｍＬへ溶解した後、１００ｍＬのメタノールを加えて５０℃に加温し、冷蔵庫内で１５時間保管して再結晶させ、結晶を濾別後、大量のメタノールで洗浄した。結晶を室温で減圧乾燥して、白色の１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチル）ベンゼンの針状結晶を得た（収率９０％）。高速液体クロマトグラフィーにより、原料ピークが消失し、精製物が単一物質であることを確認した。
【００７６】
１Ｈ ＮＭＲ（ｉｎ ＣＤＣｌ３）の測定結果は、δ１．２６−１．３１ｐｐｍ（ｔ，２４Ｈ，ＣＨ２ＣＨ３），δ３．６９−３．７７ｐｐｍ（ｑ，８Ｈ，Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２），δ３．９９−４．０７ｐｐｍ（ｑ，８Ｈ，Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２），δ４．５７ｐｐｍ（ｓ，８Ｈ，Ａｒ−ＣＨ２），δ７．４９ｐｐｍ（ｓ，２Ｈ，Ａｒ−Ｈ）となった。
【００７７】
【化１】
【００７８】
ii)イニファターへの２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートの重合
下記反応式に従って、１，２，４，５−テトラキス［（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミル）ポリ（２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート）−メチル］ベンゼン（以下、ｐＤＭＡＥＭＡＡと記載することがある。）の合成を行った。
【００７９】
即ち、上記ｉ)により合成した１，２，４，５−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチル）ベンゼン４５．６ｍｇを２０ｍＬのトルエンへ溶解し、２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）メタクリレート８．５ｇを加えて混合し、全量をトルエンで５０ｍＬに調整した。３ｍｍ厚軟質ガラスセル中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガスで１０分間パージした後に、３００Ｗショートアークキセノンランプ（朝日分光社製、ＭＡＸ−３０１）で波長２５０ｎｍ−４００ｎｍの混合紫外線を照射した。なお、混合紫外線の照射時間は、６０分、１２０分又は１８０分であり、以下、混合紫外線を６０分間照射することにより得られたホモポリマーを「ホモポリマーＩ」といい、混合紫外線を１２０分間照射することにより得られたホモポリマーを「ホモポリマーII」といい、混合紫外線を１８０分間照射することにより得られたホモポリマーを「ホモポリマーIII」という。照射強度はウシオ電機社のＵＩＴ−１５０へＵＶＤ−Ｃ４０５（検出波長範囲３２０ｎｍ〜４７０ｎｍ）を装着して２．５ｍＷ／ｃｍ２に調整した。各重合溶液をエバポレーターで濃縮し、ｎ−ヘキサンで重合物を再沈殿させ、クロロホルム／ｎ−ヘキサン系で３回再沈殿を繰り返して精製し、ｎ−ヘキサンを蒸散させた後に少量のベンゼンへ溶解し、０．２μｍフィルターで濾過してから凍結乾燥させて４分岐型スター型ホモポリマーｐＤＭＡＥＭＡＡを得た。
【００８０】
得られたホモポリマーの分子量は、混合紫外線を照射した時間に依存して増加し、ポリエチレングリコールを標準物質とした数平均分子量は、ＧＰＣにより、ホモポリマーI（照射時間６０分間）は、１１，０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５），ホモポリマーII（照射時間１２０分間）は、２１，０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５），ホモポリマーIII（照射時間１８０分間）は、３２，０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５）と測定された。
【００８１】
１Ｈ ＮＭＲ（ｉｎ ＣＤ3ＯＤ）の測定結果は、ホモポリマーI〜IIIのいずれも、δ０．８−１．２ｐｐｍ（ｂｒ，３Ｈ，−ＣＨ２−ＣＨ３−），δ１．６−２．０ｐｐｍ（ｂｒ，２Ｈ，−ＣＨ２−ＣＨ３−），δ２．２−２．４ｐｐｍ(ｂｒ，６Ｈ，Ｎ−ＣＨ３)，δ２．５−２．７ｐｐｍ（ｂｒ，２Ｈ，ＣＨ２−Ｎ），δ４．０−４．２ｐｐｍ（ｂｒ，２Ｈ，Ｏ−ＣＨ２）となった。
【００８２】
【化２】
【００８３】
以下、上記ii)において合成したホモポリマーIIIを実施例１及び比較例１の遺伝子導入剤として用い、下記(v)〜(vii)の各評価を行った。
【００８４】
iii）核酸複合体の調製（実施例１）
遺伝子導入剤を３２μｇ分取し、６０μＬのＴＥバッフアー（１０ｍＭ Ｔｒｉ・ＨＣＬ，１ｍＭ ＥＤＴＡ）へ溶解した。プロメガ社のホタルルシフェラーゼをコードするプラスミドＤＮＡ（ｐＧＬ３コントロール）をＴＥバッフアーへ溶解し、０．０３３μｇ／μＬ濃度に調製した。このＤＮＡ溶液９０μＬへカチオン性ポリマー溶液６０μＬを加えて２５℃で緩やかに混合し、１０分後に３７℃まで加温して１０分間維持した。
【００８５】
なお、遺伝子導入剤中の単位重量あたりの陽電荷数はポリマー中のモノマー単位の分子量１５７から計算して求め、中性域でも１００％解離しているものとした。ＤＮＡ中の単位重量あたりの陰電荷数は配列マップによる塩基対数と核酸塩基の平均的分子量６６０とから計算した。これにて、核酸複合体中の陽電荷と陰電荷の混合比は、陽電荷数が陰電荷数の２０倍となるようになっている。
【００８６】
iv）核酸複合体の調製（比較例１）
ＤＮＡ溶液と遺伝子導入剤溶液とを混合し、混合後の溶液の温度を室温（２５℃）に維持し、術者の指温度などが移らないように配慮したこと以外は、上記iii）と同様に核酸複合体を調製した。
【００８７】
v）ζ−電位の測定
iii）およびiv）で調製した核酸複合体を生理食塩水で１０倍に希釈し、ζ−電位を測定した。測定には、シスメックス社のゼーターサイザーＮａｎｏ-ＺＳ、使い捨て式の１ｍＬ容量のセルを使用した。セル温度は、実施例１では３７℃および２５℃，比較例１では２５℃のみに設定した。表面反射係数など粒子の諸係数はポリスチレン粒子の値で計算した。実施例１では、１７．０ｍＶのζ−電位が観測され、３７℃から２５℃へ温度を下げても１６．９ｍＶと変化はなかった。一方、比較例１では、ζ−電位が観測されず、帯電微粒子が形成されていないことが示唆された。
【００８８】
vi）臭化エチジウムによるＤＮＡと遺伝子導入剤との複合化の確認
臭化エチジウムはＤＮＡへインターカレーションすることで強い蛍光を発する化合物として知られている。通常はＤＮＡの電気泳動でバンドを可視化する際に利用されており、ＤＮＡがフリーの状態にあれば臭化エチジウムを混合することで強い蛍光が観察される。核酸と遺伝子導入剤とが凝集して核酸複合体を形成していると、ＤＮＡ分子と臭化エチジウムの結合が制限されて蛍光が観察されなくなる。この原理を利用し、ＤＮＡが凝集されているかどうかを評価する。操作はすべて室温で行った。
【００８９】
iii）およびiv）で調製した核酸複合体を９６Ｗｅｌｌマイクロプレートへ移した。ここへ、２０μｇ／ｍＬ濃度の臭化エチジウム水溶液を４０μＬ加え１０分間静置した。１０分後、蛍光マイクロプレートリーダー（Ｄｉａ−Ｌａｔｒｏｎ社，ＣＴ９０００Ｄ）を使用し、励起波長５６０ｎｍ，蛍光波長６２０ｎｍで蛍光強度を測定した。蛍光強度は、０．０３３μｇ／μＬのＤＮＡ溶液９０μＬへＴＥバッファー６０μＬを混合した溶液へ２０μｇ／ｍＬ濃度の臭化エチジウム水溶液を４０μＬ加えたときの溶液の蛍光強度を１００％とし、ＴＥバッファー１５０μＬへ２０μｇ／ｍＬ濃度の臭化エチジウム水溶液を４０μＬ加えた溶液の蛍光強度を０％として計算により相対的数値で表した。この結果、比較例１では、ＤＮＡ単体での溶液の蛍光強度と差がなく、ＤＮＡがコンデンスされていないことが分かった。実施例１では、相対値で７０％程度の強度となり、ＤＮＡがコンデンスされて臭化エチジウムのインターカレーションが制限されていることが分かった。この結果は、v）のζ−電位の結果と整合性があることが確認された。
【００９０】
vii）遺伝子導入活性
細胞にはアフリカミドリサル腎細胞の由来のＣＯＳ-１を使用し、ＤＮＡにはｐＧＬ３コントロールベクターを使用した。ＣＯＳ-１細胞は細胞数を４万個／ｍＬへ調整して２４Ｗｅｌｌ培養皿へ播種し、培養２４時間後に遺伝子導入を行った。上記iii）またはiv）にて調製した核酸複合体を遺伝子ベクターとして使用した。この遺伝子ベクター２５μＬを２００μＬのＯＰＴＩ−ＭＥＭへ室温で加え３０分間インキュベートした。培養細胞は室温のＰＢＳで洗浄し、トランスフェクションを行った。トランスフェクションの４８時間後にルシフェラーゼアッセにより遺伝子導入活性の評価を行った（プロメガ社、アッセイキット試薬)。補正はタンパク濃度で行い、タンパク定量はＢｉｏＲａｄ社のＢｒａｄｆｏｒｄ試薬で行った。
【００９１】
この結果、実施例１では遺伝子導入活性が発現し、その活性は市販のリポフェクトアミン２０００に比べて約５０〜８０％程度高いものであった。一方、比較例１では、Ｎａｃｋｅｄ ＤＮＡを使用した系とほぼ同じ活性であり、核酸複合体が形成されず、遺伝子導入活性を示さなかったものと考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸と遺伝子導入剤を複合させる核酸複合体の調製方法であって、
該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、
該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、
該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、
該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、
を有する核酸複合体の調製方法。
【請求項２】
請求項１において、前記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、５，０００〜１００，０００であることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記混合工程における溶液の温度が、０〜３０℃であり、前記複合工程における溶液の温度が、３２〜１００℃であることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリマー材料は、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものであることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項５】
請求項４において、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として３個以上の該Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が結合していることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記分岐鎖が、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記遺伝子導入剤の分子量が１０，０００〜１００，０００であることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体。
【請求項１】
遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸と遺伝子導入剤を複合させる核酸複合体の調製方法であって、
該遺伝子導入剤は、分岐鎖を有するポリマー材料を含んでなり、
該分岐鎖は、少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであり、
該溶液の温度が所定温度（Ｔ）未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、
該混合工程の後、該溶液を所定温度（Ｔ）以上に加温し、該遺伝子導入剤と該核酸とを複合する複合工程と、
を有する核酸複合体の調製方法。
【請求項２】
請求項１において、前記２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、５，０００〜１００，０００であることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記混合工程における溶液の温度が、０〜３０℃であり、前記複合工程における溶液の温度が、３２〜１００℃であることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリマー材料は、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものであることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項５】
請求項４において、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に３個以上有する化合物は、ベンゼン環を核とし、この核に分岐鎖として３個以上の該Ｎ，Ｎ−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基が結合していることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記分岐鎖が、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記遺伝子導入剤の分子量が１０，０００〜１００，０００であることを特徴とする核酸複合体の調製方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体。
【公開番号】特開２０１０−１３６６３１（Ｐ２０１０−１３６６３１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３３４７（Ｐ２００８−３１３３４７）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（５９１１０８８８０）国立循環器病センター総長 (159)
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（５９１１０８８８０）国立循環器病センター総長 (159)
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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