JP7690221B2 - 動力学的に作用するアジュバントアンサンブル - Google Patents
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Description
本発明者らは、2種以上のアジュバントを複合的に使用するとき、アジュバントのシナジー効果には、順序と時間差が重要な要因として作用することを確認し、複合アジュバントを使用して免疫活性化を誘導するとき、その効果を最大限増加させるために、それぞれのアジュバントの活性化時点を調節できる動力学的制御(kinetical control)が可能なアジュバントアンサンブルシステムについて鋭意研究した結果、第1アジュバントが一次的に作動し、第2アジュバントは、活性化部位に切断可能なリンカーを連結して一時的に活性が阻害された状態で維持され、体内投与後、目標とする組織、または細胞に到達した後、すなわち、2~12時間以内にリンカーが切断されて、二次的にアジュバントの活性が現れる動力学的制御が可能なアジュバントアンサンブル組成物を発明した。
初期には、不活性化状態(inactive form)で存在しているが、体内の腫瘍微小環境、免疫細胞など標的する細胞内に伝達された後に、生理学的環境(低pH、酵素、グルタチオンなど)によって活性化状態に転換されて、免疫活性化効能を示すことができる動力学的に活性の制御が可能な(kinetically controlled activity)トール様受容体アゴニスト(TLR agonist)を製作するために、多様なトール様受容体7または8アゴニスト(イミダゾキノリン系アゴニスト(imidazoquinoloine-based agonist)、ヒドロキシアデニン系アゴニスト(8-hydroxyadenine-based agonist)、プテリドン系アゴニスト(pteridone-based agonist)、アミノピリミジン系アゴニスト(2-aminopyrimidine-based agonist)、ベンゾアゼピン系アゴニスト(benzoazepine-based agonist)、チアオキソグアノシン系アゴニスト(7-thia-8-oxoguanosine-based agonist)など)の活性化部位(active site)、すなわち、アミン基(NH2)部位にコレステロールを結合させた結合体(conjugate)を下記反応式1または2の化学反応によって作製した。トール様受容体7または8アゴニストとコレステロールの結合は、切断可能な結合(cleavable bond)のカルバメート(carbamate)、ジスルフィド(disulfide)、エステル(ester)、ペプチド(peptide)、またはアジド(azide)結合を介してコレステロール(Sigma-Aldrich)と結合させた。
下記反応式3の方法を用いて2-メチル-1-(3-ニトロキノリン-4-イルアミノ)プロパン-2-オール(化合物2)を合成した。より詳細には、10~20℃で化合物1(30g)が添加されたジクロロメタン(450ml)に1-アミノ-2-メチルプロパン-2-オール(14g)およびテトラエチルアミン(9.6g)を添加し、2時間撹拌させて、混合物を製造した。次に、真空状態で溶媒を蒸発させて混合物を濃縮させた後に、メチルtert-ブチルエーテル(150ml)を用いて再懸濁した。再懸濁した混合物は、フィルターを用いて分離した後、低圧状態で濃縮させて、化合物2(32g、85.2%、黄色固体)を獲得した。獲得した化合物2の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(400MHz、DMSO-d6):δ9.91(brs、1H)、9.18(s、1H))、8.46(d、J=8.0Hz、1H)、7.83-7.92(m、2H)、7.56-7.60(m、1H)、5.15(s、1H)、3.86(d、J=4.8Hz、2H)、1.15(s、6H)。
下記反応式4の方法を用いて1-(3-アミノキノリン-4-イルアミノ)-2-メチルプロパン-2-オール(化合物3)を合成した。より詳細には、10~20℃のリアクターに化合物2(32g)、メタノール(500ml)、およびPd/C触媒(3.2g)を混合した後、混合物は、水素を用いて3回脱ガス(degassing)およびフラッシング(flushing)した。水素が気体化して、1 atmを維持するようにした後、室温で5時間撹拌させた。その後、混合物は、メチルtert-ブチルエーテル(100ml)を用いて再懸濁した。再懸濁した混合物は、フィルターを用いて分離した後、低圧状態で濃縮させて、化合物3(27g、95.4%、黄色固体)を獲得した。獲得した化合物3の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(400MHz、DMSO-d6):δ8.37(s、1H))、7.99-8.01(m、1H)、7.72-7.74(m、1H)、7.32-7.39(m、2H)、5.04(s、2H)、4.77(brs、1H)、4.67-4.70(m、1H)、4.12(brs、2H)、1.15(s、6H)。
下記反応式5の方法を用いて1-(2-エトキシメチル)-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-1-イル)-2-メチルプロパン-2-オール(化合物4)を合成した。より詳細には、10~20℃のリアクターに化合物3(27g)および2-エトキシ酢酸(30ml)を添加した後、5時間120~130℃で5時間撹拌させた。その後、混合物を20~25℃で冷却させ、飽和炭酸ナトリウム(150ml)を添加した。次に、ジクロロメタンとメタノール(10/1、v/v)の混合溶液を用いて反応物を抽出した。抽出した有機溶液層を塩水(brine)で洗浄した後、硫酸ナトリウム(10g)を用いて水分を除去した。次に、水分が除去された有機溶液層は、フィルターを用いてろ過した後、低圧状態で濃縮させて、化合物4(30g、85.8%、黄色ゲル)を獲得した。獲得した化合物4の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(DMSO_d6 400MHz):δ9.18(s、1H))、8.63(d、J=8.0Hz、1H)、8.13(dd、J=1.6、8.0Hz、1H)、7.63-7.71(m、2H)、4.91(s、2H)、4.78(brs、2H)、3.54(q、J=6.8Hz、2H)、1.10-1.18(m、9H)。
下記反応式6の方法を用いて2-(エトキシメチル)-1-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピル)-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン5-オキシド(化合物5)を合成した。より詳細には、10~20℃のリアクターに化合物4(30g)、ジクロロメタン(350ml)、およびメタクロロペルオキシ安息香酸(26g)を添加した後、室温で4時間撹拌させた。次に、撹拌した混合物に飽和炭酸ナトリウム溶液(150ml)と硫酸ナトリウム溶液(150ml)を添加した後、ジクロロメタンとメタノール(10/1、v/v)の混合溶液を用いて反応物を抽出した。抽出した有機溶液層の水分は、硫酸ナトリウム(30g)を用いて除去した後、フィルターを用いてろ過した後、低圧状態で濃縮させた。その後、濃縮させた反応物をエチルアセテート(50ml)を用いて再懸濁し、フィルターを用いて分離した後、低圧状態で乾燥させて、化合物5(30g、94.9%、黄色固体)を獲得した。獲得した化合物5の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(DMSO_d6 400MHz):δ9.04(s、1H))、8.79(d、J=8.4Hz、1H)、8.71(d、J=8.4Hz、1H)、7.77-7.80(m、2H)、4.93(s、2H)、4.73(brs、2H)、3.54(q、J=6.8Hz、2H)、1.12-1.18(m、9H)。
下記反応式7の方法を用いて1-(4-アミノ-2-エトキシメチル)-1H-イミダゾ[4.5-c]キノリン-1-イル)-2-メチルプロパン-2-オール(化合物6)を合成した。より詳細には、10~20℃のリアクターに化合物5(30g)、DCM(600ml)、4-メチルベンゼン-1-スルホニルクロリド(18.2g)、およびアンモニア水(NH3・H2O、180ml)を添加した後、室温で16時間撹拌させた。次に、撹拌した混合物に蒸留水を添加した後、ジクロロメタンとメタノール(10/1、v/v)の混合溶液を用いて混合物を分離した。分離した有機溶液層は、塩水(brine)を用いて洗浄した後、無水硫酸ナトリウム(50g)を用いて水分を除去した。水分が除去された有機溶液層は、フィルターを用いてろ過した後、低圧状態で濃縮させ、濃縮させた反応物をメチルtert-ブチルエーテルとメタノール(15/1、v/v)の混合溶液を用いて30分間再懸濁した。その後、フィルターを用いて分離した後、低圧状態で乾燥させて、化合物6(18g、60%、黄色固体)を獲得した。獲得した化合物6の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(DMSO_d6 400MHz):δ8.27(d、J=8.0Hz、1H)、7.59(d、J=7.6Hz、1H)、7.40(t、J=7.2Hz、1H)、7.21(t、J=7.2Hz、1H)、6.57(brs、2H)、4.89(s、2H)、4.68(brs、2H)、3.52(q、J=6.8Hz、2H)、1.11-1.17(m、9H)。
下記反応式8の方法を用いて10,13-ジメチル-17-(6-メチルヘプタン-2-イル)-2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロ-1H-シクロ[a]フェナントレン-3-イル2-(エトキシメチル)-1-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピル)-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-4-イルカルバメート(化合物8)を合成した。まず、化合物7(TCI、50g、Cholesterol chloroformate)を250gのシリカゲルが充填されたカラムクロマトグラフィー(0%~20%酢酸エチルin n-ヘキサン)を用いて純粋な化合物7(30g)を獲得した。次に、10~20℃のリアクターに化合物6(15g)とジクロロメタン(198.9g)を添加した後、純粋な化合物7(30g)とテトラエチルアミン(9.6g)を順に添加し、20~25℃で16時間撹拌させた。撹拌した混合物に水を添加した後、ジクロロメタンを添加して反応物を抽出した。抽出した有機溶液層は、塩水を用いて洗浄した後、無水硫酸ナトリウム(195g)を用いて水分を除去した。水分が除去された有機溶液層は、フィルターを用いてろ過した後、低圧状態で濃縮させた。次に、濃縮させた反応物は、メチルtert-ブチルエーテルとメタノール(10/1、v/v)の混合溶液を用いて再懸濁した。その後、フィルターを用いて分離した後、低圧状態で乾燥させて、化合物8(10.2g、55.1%、白色固体)を獲得した。獲得した化合物8の構造は、1H NMRを用いて検証した。1H NMR結果を通じて、レシキモド(resiquimod;R848)とコレステロールがカルバメート結合で連結された結合体が製造されたことを確認した。
1H NMR(CDCl3 400MHz):δ8.13-8.19(m、2H)、7.59-7.63(m、1H))、7.46-7.50(m、1H)、5.42-5.43(m、1H)、4.92(brs、2H)、4.72-4.80(m、3H)、3.68(q、J=6.8Hz、2H)、3.24(s、1H)、2.51-2.59(m、1H)、2.36-2.47(m、1H)、1.96-2.11(m、3H)、1.81-1.95(m、2H)、1.45-1.75(m、9H)、1.02-1.35(m、27H)、0.94(d、J=6.4Hz、3H)、0.89(d、J=6.4Hz、6H)、0.71(s、3H)。
下記反応式9の方法を用いてビス(2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)2,2’-ジスルファンジイルビス(エタン-2,1-ジイル)ジカーボネート(化合物9)を合成した。まず、化合物7(TCI、70g)を350gのシリカゲルが充填されたカラムクロマトグラフィー(0%~20%酢酸エチルin n-ヘキサン)を用いて純粋な化合物7(40g)を獲得した。次に、10~15℃のリアクターに純粋な化合物7(40g)およびジクロロメタン(100ml)を添加した後、ビス(2-ヒドロキシエチル)ジスルフィドが添加されているジクロロメタン(250ml)溶液とピリジン(21g)を順に添加した。混合物を2時間室温で撹拌させた後、蒸留水(200ml)を添加した。次いで、ジクロロメタン(150ml)を3回添加して反応物を抽出した。抽出した有機溶液層は、塩水を用いて洗浄した後、無水硫酸ナトリウム(20g)を用いて水分を除去した。水分が除去された反応物は、フィルターを用いてろ過した後、低圧状態で濃縮させた。その後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、300g、10%~30%酢酸エチルin n-ヘキサン)を用いて化合物9(20g、39.6%、黄色ゲル)を獲得した。獲得した化合物9の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(CDCl3 400MHz):δ5.41-5.42(m、1H)、4.46-4.56(m、1H)、4.41(t、J=6.8Hz、2H)、3.91(t、J=6.0Hz、2H)、2.98(t、J=6.8Hz、2H)、2.91(t、J=6.0Hz、2H)、2.35-2.47(m、2H)、1.79-2.08(m、6H)、1.43-1.73(m、7H)、1.25-1.42(m、5H)、1.06-1.22(m、7H)、0.97-1.03(m、5H)、0.93(d、J=6.4Hz、3H)、0.88(dd,J=1.6,6.8Hz、6H)、0.69(s、3H)。
下記反応式10の方法を用いて化合物10を合成した。より詳細には、10~15℃のリアクターに化合物9(20g)とジクロロメタン(200ml)を添加した後、ビス(2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)カーボネート(18g)とテトラエチルアミン(10.7g)を順に添加した。混合物は、3時間室温で撹拌させた後、蒸留水(300ml)を添加し、次いで、ジクロロメタン(150ml)を3回添加して反応物を抽出した。抽出した有機溶液層は、塩水を用いて洗浄した後、無水硫酸ナトリウム(20g)を用いて水分を除去した。水分が除去された反応物は、フィルターを用いてろ過した後、濾過物を低圧状態で濃縮させた。その後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、200g、5%~20%酢酸エチルin n-ヘキサン)を用いて化合物10(18g、72%、黄色ゲル)を獲得した。獲得した化合物10の構造は、1H NMRを用いて検証した。
1H NMR(CDCl3 400MHz):δ5.39-5.40(m、1H)、4.57(t、J=6.8Hz、2H)、4.43-4.52(m、1H)、4.37(t、J=6.4Hz、2H)、2.96-3.03(m、4H)、2.84(s、4H)、2.34-2.44(m、2H)、1.78-2.04(m、5H)、1.42-1.73(m、7H)、1.22-1.40(m、5H)、1.06-1.20(m、7H)、0.95-1.04(m、5H)、0.91(d、J=6.0Hz、3H)、0.86(d、J=6.4Hz、6H)、0.67(s、3H)。
下記反応式11の方法を用いて2-((2-((10,13-ジメチル-17-(6-メチルヘプタン-2-イル)-2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-テトラデカヒドロ-1H-シクロ[a]フェナントレン-3-イルオキシ)カルボニルオキシ)エチル)ジスルファニル)エチル2-(エトキシメチル)-1-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピル)-1H-イミダゾ[4,5-c]キノリン-4-イルカルバメート(化合物11)を合成した。より詳細には、10~20℃のリアクターに化合物6(15g)とジクロロメタン(198.9g)を添加した後、化合物10(40.5g)とテトラエチルアミン(9.6g)を順に添加した。混合物は、20~25℃で16時間撹拌させた後、蒸留水(225ml)を添加した。次いで、ジクロロメタン(99.45g)を5回添加して反応物を抽出した。抽出した有機溶液層は、塩水を用いて洗浄した後、無水硫酸ナトリウム(195g)を用いて水分を除去した。次に、水分が除去された反応物は、フィルターを用いてろ過した後、ろ過物を低圧状態で濃縮させた。その後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、100g、10%~50%酢酸エチルin n-ヘキサン)を用いて化合物11(10.8g、37.4%、白色固体)を獲得した。獲得した化合物11の構造は、1H NMRを用いて検証した。1H NMR結果を通じて、R848とコレステロールがジスルフィドで交差結合された結合体が製造されたことを確認した。
1H NMR(CDCl3 400MHz):δ8.15-8.17(m、2H)、7.60-7.64(m、1H))、7.47-7.51(m、1H)、5.39-5.40(m、1H)、4.93(s、2H)、4.81(s、2H)、4.56(t、J=6.4Hz、2H)、4.45-4.54(m、1H)、4.41(t、J=6.4Hz、2H)、3.68(q、J=6.8Hz、2H)、3.13(s、1H)、3.09(t、J=6.4Hz、2H)、3.01(t、J=6.4Hz、2H)、2.34-2.47(m、2H)、1.92-2.06(m、3H)、1.79-1.90(m、2H)、1.23-1.72(m、21H)、1.06-1.21(m、7H)、0.96-1.05(m、5H)、0.93(d、J=6.4Hz、3H)、0.88(dd,J=1.6,6.4Hz、6H)、0.69(s、3H)。
コレステロール-トール様受容体7または8アゴニストの結合体は、コレステロールを含んでいるので、多様なナノ粒子の形態で容易に製造することができ、これによって、免疫細胞との相互作用を最大化することができる。
コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソーム(nanoliposome)を製造するために、実施例1と同じ方法で製造したコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体の1つであるコレステロール-レシキモド結合体を用いてナノリポソームを製造した。より詳細には、0.5mlのクロロホルム(chloroform)に5mgのDOPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,Avanti)、1.5mgのDDAB(dimethyldioctadecylammonium bromide、Avanti)、および、1mgのコレステロール-レシキモド結合体を溶解させて混合物を製造した。前記混合物をロータリーエバポレーター(rotary evaporator、30分)を用いてクロロホルムを蒸発させて、複数層のの薄いフィルム形態で製造し、そこへ2mlのリン酸塩緩衝溶液(phosphate buffered saline;PBS)を添加し、常温で2時間撹拌させた。次に、チップ超音波破砕機(Tip sonication、amplitude:20%、2分)を用いて均質化段階を経て単層のリポソームを獲得した後に、ナノリポソームの均質化のために小型押し出し機(mini extruder)を経て安定したコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを製造した。製造されたナノリポソームは、紫外線および可視光線分光分析法(UV-Vis spectrophotometer)を用いて内部に含まれているコレステロール-トール様受容体7または8アゴニストの量を定量した。
コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノエマルジョン(nanoemulsion)を製造するために、実施例1と同じ方法で製造したコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体の1つであるコレステロール-レシキモド結合体を用いてナノエマルジョンを製造した。より詳細には、1mlのクロロホルムに1mgのDOPC、240μgのコレステロール(Sigma-Aldrich)、および240μgのコレステロール-レシキモド結合体を添加した後、溶解させて、混合物を製造した。次に、前記混合物を丸底フラスコに移して入れた後に、ロータリーエバポレーター(rotary evaporator)を用いてクロロホルムを完全に蒸発させて、薄い脂質膜(thin-film)形態を製造した。次に、リン酸塩緩衝溶液2mlにSqualene(5%v/v)、Tween 80(0.5%v/v)、およびSpan 85(0.5%v/v)を添加して溶解させた後に、前記溶液を脂質膜上に添加し、超音波分散機(Tip sonicator)を用いて1分間分散させ、回転装置(tube revolve)を用いて2時間程度撹拌させて、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノエマルジョンを製造した後に、使用前まで4℃冷蔵庫に保管した。
コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体およびサポニンで構成されるナノミセル(nanomicelle)を製造するために、実施例1と同じ方法で製造したコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体の1つであるコレステロール-レシキモド結合体を用いてナノミセルを製造した。より詳細には、ホスファチジルコリン:サポニン:コレステロール-レシキモド結合体を5:3:2の重量比で混合した後に、14mg/mlの濃度となるようにエーテルに添加し、溶解させて、脂質を含むエーテル溶液を製造した。次に、サポニンは、1.5mg/mlの濃度で4mlの蒸留水に溶解させた後に、20mlのガラス瓶に入れ、ゴム栓でガラス瓶を塞いだ後に、55℃のウォータージャケットに保管した。次に、1mlの脂質を含むエーテル溶液を注射器ポンプを用いて0.2ml/minの速度でサポニンが含んでいるガラス瓶に添加し、2時間撹拌させた。この際、注射器針の端部は、サポニンを含む水溶液の表面より下方に位置させ、換気のために二番目の針は、ゴム栓にさしておいた。次に、常温にガラス瓶を移し、3日間撹拌させて安定化させる段階を経て、コレステロールが結合したレシキモドおよびサポニンで構成されたナノミセルを製造した。
コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体で構成された高分子ナノ粒子を製造するために、実施例1と同じ方法で製造したコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体の1つであるコレステロール-レシキモド結合体を用いて高分子ナノ粒子を製造した。より詳細には、ラクチド(Lactide)とグリコリド(glycolide)組成比が50:50のPLGA高分子(Eudragit)60mgを1mlのクロロホルム溶媒に溶かした。次に、5mgのコレステロール-レシキモド結合体を溶媒に添加し、超音波洗浄器(ultrasonic bath、Emerson Model CPX5800H-E)を用いてコレステロール-レシキモド結合体と高分子を溶解させた。次に、2.5% PVA水溶液10mlに前記溶解させた溶液を200μlずつ添加しつつ、超音波分散機(Tip sonicator、Sonics&Materials Model VCX 750)を用いて1分間分散させた。この際、分散機の出力は、750ワットであり、振動強度は、20kHzであり、Amplitudeは、20%に設定した。次に、PLGAが溶解した有機溶媒を完全に蒸発させるために製造された水溶液を600rpmで室温で8時間以上撹拌した。反応しない高分子とコレステロール-レシキモド結合体を除去するために、遠心分離機(Centrifuge、Hanil、Combi-514R)を用いて12,000rpm、12分の条件で遠心分離を実施し、上清液を除去した後、超純水10mlを添加し、超音波分散機に30秒間分散させた。前記過程を3回繰り返した後、凍結乾燥方法を使用して乾燥させた後、-20℃で保管した。
(12.1.動力学的に作用するコレステロール-トール様受容体7または8アゴニストを含むナノリポソームの細胞内移入)
前記実施例11.1と同じ方法で製造したコレステロールとレシキモドがジスルフィド結合(disulfide bond)で結合した結合体を含むナノリポソームが細胞内移入(endocytosis)を介して細胞内に移動するかを確認するために、骨髄由来樹状細胞(bone marrow derived dendritic cell;BMDC)を用いて実験を行った。より詳細には、BMDCに細胞内移入を抑制するDynasore(40μg)を処理し、1時間培養した。次に、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを処理し、4、8、12、および24時間後にそれぞれ細胞培養液を獲得した。次に、獲得した細胞培養液は、1,500rpmで3分間遠心分離して細胞と上清液を分離した後に、上清液内に含まれているインターロイキン12(interleukin-12;IL-12)の量を酵素免疫測定法(ELISA)で測定した。その後、すべての実験は、最小3回以上繰り返し、結果は、平均値±標準偏差で示した。統計的有意性は、Student’s t-testにより確認し、P<0.05なら、統計的に有意性があると判断した。その結果を図4に示した。
BMDCとマクロファージにおいてγ-インターフェロン誘導性リソソームチオール還元酵素(Gamma-interferon-inducible lysosomal thiol reductase;GILT)を発現するかを確認するために、BMDCとマクロファージであるRAW 264.7細胞を用いて実験を行った。より詳細には、BMDCおよびRAW 264.7細胞の総リボ核酸(RNA)をTrizol試薬を用いて分離した。次に、分離したRNAを鋳型として相補的デオキシリボ核酸(cDNA)をMaxime RT PreMix toolを使用して合成した。次に、合成されたcDNAを用いてリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)を実施し、PCR産物は、アガロースゲル電気泳動(agarose gel electrophoresis)してGILTの発現量を確認した。その結果を図5に示した。
コレステロールとトール様受容体7または8アゴニストの化学的結合であるジスルフィド結合(disulfide bond)がエンドリソソームに存在するGILTにより切断(cleavage)されるかを確認するために、前記実施例11.1と同じ方法で製造したコレステロールとレシキモドがジスルフィド結合(disulfide bond)で結合した結合体を含むナノリポソーム50μlを5mlのチューブに収納した。次に、GILTを含むかまたは含まないPBSにそれぞれ溶解させたシステイン(cysteine)をナノリポソームと混合し、37℃振とう培養器で培養しつつ、時間別に試料を獲得した。次に、獲得した試料は、液体窒素を用いて急速冷凍させ、-20℃冷凍庫で保管した。12時間後に獲得したすべての試料を真空凍結乾燥器で10パスカル、および、-80℃条件で24時間凍結乾燥した。次に、凍結乾燥した試料を液体クロマトグラフィー-質量分析法(LC-MS)で分析して、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体から分離したレシキモド(R848)の量を定量した。その結果を図6に示した。
(13.1.コレステロール-トール様受容体7または8アゴニストを含むナノリポソームによる動力学的に制御される免疫細胞の活性化の確認)
前記実施例11.1と同じ方法で製造したコレステロールとレシキモドがジスルフィド結合(disulfide bond)で結合した結合体を含むナノリポソームが免疫細胞の免疫機能調節に及ぼす影響を確認するために、BMDCにナノリポソームを処理した後、時間に応じたサイトカイン分泌量と共刺激分子(co-stimulatory molecule)の発現を確認した。より詳細には、トール様受容体7または8アゴニストの濃度が1μg/mlになるようにナノリポソームまたはR848をそれぞれ1×106個のBMDC細胞に処理し、4時間後から、4時間間隔で細胞培養液を獲得した。獲得した細胞培養液は、1,500rpmで3分間遠心分離して細胞と上清液を分離した後、上清液内に含まれているインターロイキン-10(IL-10)とインターロイキン-12(IL-12)の分泌量をELISAを用いて測定した。その結果を図7に示した。
また、獲得した細胞は、細胞の成熟度を確認するために、蛍光付き抗体を用いて細胞を染色した後、BD CantoII flow cytometryを用いて樹状細胞の共刺激分子の発現を確認した。その結果を図8に示した。
前記実施例11.1と同じ方法で製造したコレステロールとレシキモドがジスルフィド結合(disulfide bond)で結合した結合体を含むナノリポソームが持続的に免疫反応を誘導するかを確認するために、トール様受容体7または8アゴニストの濃度が1μg/mlになるようにナノリポソームまたはR848をそれぞれ1×106個のBMDC細胞に処理し、12時間後に細胞培養液を獲得した。獲得した細胞培養液は、1,500rpmで3分間遠心分離して細胞と上清液を分離した後、獲得した上清液を用いてIL-12の分泌量を測定した。次に、獲得した細胞は、新しい培地にさらに分注し、4時間間隔で細胞上清液を獲得して、IL-12の分泌量をELISAを用いて確認した。その結果を図9に示した。
コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームによる持続的免疫反応がCD4+ T細胞のTh1反応への分化を誘導するかを確認するために、一次的にC57BL/6マウスから脾臓を採取し、単一細胞に作った後に、CD4+ T細胞分離キットを使用してCD4+ T細胞を分離した。次に、OVA(10μg/ml)とともに、トール様受容体7または8アゴニストの濃度が1μg/mlになるようにナノリポソームまたはR848をそれぞれ1×106個のBMDC細胞に処理し、12時間培養した。その後、96-ウェルプレートにBMDCとCD4+ T細胞の割合が1:10になるように分注し、共に培養した。培養5日後で培養上清液を獲得し、ELISAを用いてインターロイキン4(IL-4)とインターフェロンガンマ(IFN-γ)の分泌量を測定した。その結果を図10に示した。
(14.1.トール様受容体3アゴニストおよび動力学的に作用するコレステロール-トール様受容体7または8アゴニストを含むナノリポソームの組み合わせによるシナジー効果の確認)
複合アジュバント投与によるシナジー効果を確認するために、アジュバントと知られているトール様受容体3アゴニストであるpoly(I:C)とR848をBMDCに処理した。より詳細には、BMDCにpoly(I:C)を最初に処理し、時間間隔をおいてトール様受容体7または8アゴニストであるR848を処理した実験群(R848 after poly(I:C))、また、R848を最初に処理し、時間間隔をおいてpoly(I:C)を処理した実験群(poly(I:C))after R848)、すなわち、非同期処理(asynchronous treatment)を実施した。非同期処理の対照群としては、R848とpoly(I:C)を同時に処理した細胞を用い、同時処理時に分泌されたIL-12の量を基準点100として、相対的な値を換算した。また、同期処理(synchronous treatment)グループとしては、対照群としてR848とpoly(I:C)をそれぞれ単独で処理した対照群とR848とpoly(I:C)を同時に処理した対照群(R848+poly(I:C))を使用し、コレステロール-レシキモド結合体を含むナノリポソームとpoly(I:C)を処理した実験群(t-TLR7/8a+poly(I:C))を準備した。次に、処理が完了した後、36時間培養し、細胞培養液を獲得した。獲得した細胞培養液は、1,500rpmで3分間遠心分離して細胞と上清液を分離した後、上清液内に含まれているIL-12の分泌量をELISAを用いて測定した。その結果を図11に示した。
複合アジュバントの投与によるシナジー効果を確認するために、トール様受容体4アゴニストであるLPS、トール様受容体7または8アゴニストであるレシキモド、および、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを用いて実施例14.1と同じ方法で実験を行った。その結果を図12に示した。
(15.1.動力学的に作用するコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームとトール様受容体3アゴニストまたはトール様受容体4アゴニストの組み合わせによる免疫活性化効能の確認)
第1アジュバントと動力学的に作用する第2アジュバントの複合投与による免疫活性化効能を確認するために、第1アジュバントとしては、poly(I:C)またはLPSを使用し、第2アジュバントとしては、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを用いて実験を行った。BMDCにLPS、poly(I:C)、R848、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームをそれぞれ単独投与した対照群とLPSおよびR848を同時投与した実験群、poly(I:C)およびR848を同時投与した実験群、LPSおよびコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを同時投与した実験群、poly(I:C)およびコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを同時投与した実験群をそれぞれ準備した後、36時間培養し、細胞培養液を獲得した。獲得した細胞培養液は、1,500rpmで3分間遠心分離して細胞と上清液に分離した後、上清液を用いて上清液内に含まれている腫瘍壊死因子(TNF-α)とIL-6の分泌量を測定し、細胞は、蛍光付き抗体を用いて標識した後、BD CantoII flow cytometryを用いて樹状細胞の共刺激分子の発現を確認して細胞の成熟度を確認した。その結果を図13および図14に示した。
第1アジュバントと動力学的に作用する第2アジュバントの複合投与による免疫活性化効能を確認するために、第1アジュバントとしては、poly(I:C)またはLPSを使用し、第2アジュバントとしては、コレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを用いて実験を行った。より詳細には、BMDCにLPSおよびR848、poly(I:C)およびR848、LPSおよびコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソーム、またはpoly(I:C)およびコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームを処理し、24時間および36時間後に細胞培養液を獲得した。獲得した細胞培養液は、1,500rpmで3分間遠心分離して細胞と上清液に分離した後、上清液内に含まれているIL-12、IL-6、およびTNF-αの分泌量をELISAを用いて確認した。その結果を図15に示した。
(16.1.トール様受容体3アゴニストと動力学的に作用するコレステロール-トール様受容体7または8アゴニスト結合体を含むナノリポソームで構成されたアジュバント複合体の製造)
前記実施例11.1と同じ方法で製造したコレステロールとレシキモドがジスルフィド結合(disulfide bond)で結合した結合体を含むナノリポソームとpoly(I:C)を質量比4:1で混合し、ボルテックスミキサー(vortex mixer、3秒)を用いて安定したパーティクル形態のアジュバント複合体を製造した。本明細書において、ナノリポソームの質量は、ナノリポソーム内に含まれているトール様受容体7または8アゴニストの質量に換算して計算した。
実施例16.1と同じ方法で製造したアジュバント複合体が電気的引力によって安定した複合体を形成したかを確認するために、混合体を形成しないpoly(I:C)が周辺に残っているかを電気泳動移動性変化分析(electrophoresis mobility shift assay;EMSA)を用いて確認した。より詳細には、TAE bufferにagarose(1g)を添加し、熱を加えて溶かした後に、モールドに注いで30分程度固化して、アガロースゲルを製造した。次に、サイズ マーカー(100bp)、コレステロール-レシキモド結合体を含むナノリポソーム、poly(I:C)、複合体(K-nanoadjuvant)を順に処理した後、1時間電気泳動した。その結果を図16に示した。
アジュバント複合体が細胞内でも安定した複合体状態を維持するかを確認するために、R848、FITCが結合したコレステロール(chol-FITC)、および、ローダミンが結合したpoly(I:C)(Rhodamine-poly(I:C))を用いて、実施例16.1と同じ方法でアジュバント複合体を製造した。次に、ibidiμ-slide-8-well microscopy chamberにBMDC(4×104cells/well)を分注し、アジュバント複合体を処理した。その後、37℃で4時間培養し、PBSを用いて洗浄した後、エンドリソソームは、LysoTracker DeepRedで、核は、Hoechst 33342で染色した。次に、Deltaviosion PDを用いて細胞イメージを獲得した。その結果を図17に示した。
(17.1.アジュバント複合体の腫瘍排出リンパ節における持続的な免疫反応誘導効能の確認)
実施例16.1と同じ方法で製造したアジュバント複合体が腫瘍排出リンパ節における免疫反応誘導効能を確認するために、C57BL/6マウスにR848(25μg)、poly(I:C)(6.25μg)、または同量のR848およびpoly(I:C)を含むアジュバント複合体をSIINFEKL抗原と混合して、皮下に単一接種した。次に、接種後6、12、24、48、および72時間後にリンパ節を摘出し、摘出したリンパ節は、細胞溶解緩衝液(CellLytic MT cell lysis)に懸濁した後、機械的に破砕した。細胞が破砕された溶液は、4℃で10,000xgで10分間遠心分離して、不純物が除去された上清液を獲得した。次に、獲得した上清液内に含まれているIL-12p70の量をELISAを用いて確認した。その結果を図18に示した。
実施例16.1と同じ方法で製造したアジュバント複合体の抗腫瘍効能を確認するために、一次的にB16OVA黒色腫細胞5×105 cellsをマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを製作した。次に、がん動物モデルにR848(25μg)、poly(I:C)(6.25μg)、または同量のR848およびpoly(I:C)を含むアジュバント複合体をSIINFEKL抗原と混合して、3日に1回ずつ皮下に単一接種した。次に、腫瘍サイズおよび生存の有無を持続的に確認した。腫瘍体積は、「長軸直径X短軸直径2/2」で計算した。その結果を図19に示した。
実施例16.1と同じ方法で製造したアジュバント複合体の腫瘍排出リンパ節(TDLN)と腫瘍微小環境(TME)における免疫反応誘導効能を確認するために、一次的にB16OVA黒色腫細胞5×105 cellsをマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを製作した。次に、がん動物モデルにR848(25μg)、poly(I:C)(6.25μg)、または同量のR848およびpoly(I:C)を含むアジュバント複合体をSIINFEKL抗原と混合して、3日間隔で3回皮下に単一接種した。次に、最後の接種後3日後に、腫瘍組織および腫瘍排出リンパ節を摘出した。次に、腫瘍組織およびリンパ節に集めた免疫細胞を分析するために、腫瘍組織とリンパ節を機械的に破砕した後、コラーゲナーゼD(collagenase D、1mg/ml)が添加された培地に再懸濁し、37℃で40分間振とう培養器で培養した。その後、70μm細胞ろ過器(cell strainer)を用いてろ過し、PBSを用いて2回洗浄して、単一細胞を獲得した。獲得した単一細胞は、蛍光が結合している多様な抗体を用いて染色した後、BD Canto II flow cytometryを用いて分析した。その結果を図20~図23に示した。
アジュバント複合体によって向上した免疫細胞の増殖および免疫活性化能がIL-12p70の持続的な生産によって媒介されるかを確認するために、一次的にB16OVA黒色腫細胞5×105細胞をマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを作製した。次に、がん動物モデルにアジュバント複合体を接種する前に、抗マウスIL-12p75(300μg)を3日間隔で5回腹腔内投与した。次に、5回投与し、3日後にアジュバント複合体をSIINFEKL抗原と混合して、3日間隔で3回皮下に単一接種した。次に、腫瘍サイズおよび生存の有無を持続的に確認した。その結果を図26に示した。
(19.1.アジュバント複合体の局所接種を介した転移がんに対する抗腫瘍効能の確認)
アジュバント複合体の局所接種を介して、転移がんに対する抗腫瘍効能を示すかを確認するために、TC-1細胞5×105細胞をマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを作製した。次に、4日後に、二次的にTC-1細胞2.5×105細胞をマウスの左脇腹に皮下接種した。次に、がん動物モデルにアジュバント複合体をSIINFEKL抗原と混合して、3日間隔で4回皮下に単一接種した。次に、最後の接種後3日後に、腫瘍組織および腫瘍排出リンパ節を摘出した。腫瘍サイズおよび生存の有無を持続的に確認した。その結果を図27に示した。
アジュバント複合体の局所接種ががんの転移を抑制するかを確認するために、一次的に4T1細胞5×105細胞をマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを製作した。次に、5日後に腫瘍溶解物(tumor lysate、10μg)とアジュバント複合体を混合して、3日間隔で4回皮下に単一接種した。次に、30日後にマウスを安楽死させた後に、インディアインク(47ml)とPBS(3ml)を混合した溶液を器官内注射して、肺を染色した。染色された肺は摘出し、PBSで洗浄した後、固定溶液(70%エタン(40ml)、4%ホルムアルデヒド(1ml)および酢酸(0.5 ml))に浸漬して固定させ、肺転移性結節は、目視観察で計数した。その結果を図28に示した。
アジュバント複合体の局所接種を介して、同所(orthotopic)腫瘍に対する抗腫瘍効能を示すかを確認するために、一次的にC57BL/6マウスを呼吸器麻酔で麻酔した。次に、胸部皮膚の右側を切開した後、肺葉の右側にTC-1細胞5×105細胞を接種した。次に、3日後にアジュバント複合体をLong-E7ペプチドとともに混合して、3日間隔で4回皮下単一接種した。次に、最後の接種3日後にマウスを安楽死させた後、肺を摘出し、摘出された肺は、切片して、ヘマトキシリンとエオシンで染色した。その結果を図29に示した。
アジュバント複合体の免疫活性化作用を介して、多様な抗がん治療に対する治療効果を向上させることができるかを確認するために、実験を行った。
アジュバント複合体と免疫チェックポイント阻害剤療法(ICBT therapy)の組み合わせを介した抗腫瘍効能を確認するために、一次的にTC-1細胞5×105細胞をマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを作製した。次に、4日後に、アジュバント複合体とLong-E7ペプチドを混合して、3日間隔で6回皮下に単一接種した。次に、抗PD-L1は、2日間隔で8回腹腔内投与した。最後の投与3日後に、腫瘍組織内のPD-L1の発現程度を確認し、腫瘍サイズおよび生存の有無は、持続的に確認した。その結果を図30に示した。
アジュバント複合体と化学療法(chemotherapy)の組み合わせを介した抗腫瘍効能を確認するために、一次的にTC-1細胞5×105細胞をマウスの右脇腹に皮下接種して、がん動物モデルを作製した。次に、4日後に、アジュバント複合体とLong-E7ペプチドを混合して3日間隔で5回皮下に単一接種した。次に、ドキソルビシンリポソーム剤形(80μg)は、6日間隔で2回静脈注射した。次に、腫瘍サイズおよび生存の有無を持続的に確認した。その結果を図31に示した。
したがって以上で記述した実施例は、すべての点で例示的なものであり限定的ではないと理解すべきである。
Claims (15)
- 動力学的に作用するアジュバントアンサンブル組成物であって、
前記組成物が、2種以上のアジュバントを含んでおり、
第1アジュバントが、免疫細胞受容体と最初に結合して一次免疫反応を誘導し、
前記第1アジュバントが、トリアシル化脂質ペプチド(LP)、フェノール可溶性モデュリン(modulin)、マイコバクテリウム・ツベルクローシス(Mycobacterium tuberculosis)の脂質ペプチド、S-(2,3-ビス(パルミトイルオキシ)-(2-RS)-プロピル)-N-パルミトイル-(R)-Cys-(S)-Ser-(S)-Lys(4)-OH、ボレリア・ブルグドルフェリ(Borrelia burgdorferi)の脂質ペプチド、トリヒドロクロリド(Pam3Cys)脂質ペプチド、ペプチドグリカン(peptidoglycan)、ザイモサン(zymosan)、HSP70、HMGB1、HA、bam3Cys-Lip、アラム(alum)、アラムの類似体(derivative)、ポリIC系、アンプリジェン(ampligen)、シゲラ・フレキシネリ(Shigellaflexneri)の外膜タンパク質製造物、AGP、CRX-527、MPLA、PHAD、3D-PHAD、GLA、LPS、フラジェリン(Flagellin)、ジアシルリポペプチド(Diacyl lipopeptide)、リポタイコ酸(lipoteichoic acid)、QS21、Quil A、QS7、QS17、スクアレン、β-エスシン、ジギトニン、ケイエルケイ(KLK)、不完全フロイントアジュバント、フロイントアジュバント、TDB(trehalose-6,6-dibehenate)、M-TriLYS、N-グリコシル化ムラミルジペプチド、Poly(dA:dT)、cGAMP、di-AMP、およびdi-GMPからなる群から選ばれるいずれか1つ以上の免疫活性化物質であり、
第2アジュバントが、活性化部位に切断可能なリンカー(cleavable linker)が結合しているトール様受容体7または8アゴニストであり、順次に免疫細胞受容体と結合して二次免疫反応を誘導することを特徴とし、
前記トール様受容体7または8アゴニストが、イミダゾキノリン系アゴニスト、ヒドロキシアデニン系アゴニスト、プテリドン系アゴニスト、アミノピリミジン系アゴニスト、ベンゾアゼピン系アゴニストおよびチアオキソグアノシン系アゴニストよりなる群から選ばれるいずれか1つであり、
第2アジュバントの活性化部位に切断可能なリンカーが結合されており、不活性化(inactive)状態が維持され、2~12時間以内に活性化部位をブロッキングしていた切断可能なリンカーが切断されて、免疫活性化物質の活性が時間的に遅延して現れるこ
とを特徴とする、
アジュバントアンサンブル組成物。 - 前記切断可能なリンカーが、ジスルフィド(disulfide)、カルバメート(carbamate)、ヒドラジン(hydrazine)、エステル(ester)、ペプチド(peptide)、アジド(azide)、アミド(amide)、ヒドラゾン(hydrazone)、チオエーテル(thioether)、ホスホジエステル(phosphodiester)、チオケタール(thioketal)およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれるいずれか1つ以上の結合を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記切断可能なリンカーが、両方の末端または一方の末端にエチレンオキシド(ethylene oxide)またはエチレングリコール(ethylene glycol)をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記切断可能なリンカーが、酵素、pH、酸化還元電位(redox potential)、温度、超音波、磁性、および光源からなる群から選ばれるいずれか1つ以上の要因によって結合部位の化学的結合が切断されることを特徴とする、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記切断可能なリンカーの末端に、コレステロール、脂質、タンパク質、アミノ酸、ペプチドおよびオリゴヌクレオチドからなる群から選ばれるいずれか1つ以上の物質が結合していることを特徴とする、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記第2アジュバントが、ナノリポソーム、ナノエマルジョン、ナノミセル、ヒドロゲル、スキャフォールド、固形ナノ粒子および高分子ナノ粒子からなる群から選ばれるいずれか1つ以上の薬物伝達体にローディングされていることを特徴とする、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記薬物伝達体が、第1アジュバントをさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記薬物伝達体が、免疫細胞の表面またはエンドソームまたはサイトゾル内に存在する受容体と反応するリガンドをさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記薬物伝達体が、
トール様受容体アゴニスト、サポニン、抗ウイルス性ペプチド、インフラマソームインデューサ(inflammasome inducer)、NODリガンド(NOD ligand)、CDSリガンド(cytosolic DNA sensor ligand)、STING(stimulator of interferon genes)リガンド、病原菌の外壁成分、アラム(alum)、脂質(lipids)、これらの組み合わせおよびこれらの類似体(derivative)からなる群から選ばれるいずれか1つ以上の免疫活性化物質をさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載のアジュバントアンサンブル組成物。 - 前記免疫細胞が、抗原提示細胞(dendritic cells、macrophage)、ナチュラルキラー細胞(NK cell)、T細胞、B細胞、制御性T細胞(regulatory T cell)、MDSC(myeoloid derived suppressor cells)、およびM2マクロファージからなる群から選ばれるいずれか1つ以上であることを特徴とする、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 感染性疾患(infectious disease)、がん(cancer)、代謝症候群(metabolic syndrome)、自己免疫疾患(autoimmune disease)および希少疾患(rare disease)からなる群より選ばれる1つ以上の予防または治療用である、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 抗原、化学抗がん剤、または免疫チェックポイント阻害剤をさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 前記抗原が、タンパク質、組換えタンパク質、糖タンパク質、遺伝子、ペプチド、多糖類、脂質多糖類、ポリヌクレオチド、細胞、細胞溶解物(lysate)、バクテリアおよびウイルスからなる群から選ばれる1つ以上であることを特徴とする、請求項12に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- がんの増殖、転移、再発または抗がん治療療法に対する耐性を抑制することを特徴とする、請求項11に記載のアジュバントアンサンブル組成物。
- 請求項1に記載の組成物中のアジュバントの免疫活性化の向上のための薬剤を生産するための、請求項1に記載のアジュバントアンサンブル組成物の使用。
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