胶束装配体 交叉参考
本 申 请 要 求 2008 年 5 月 13 日 提 交 的 美 国 临 时 申 请 案 61/052,908、 2008 年 5 月 13 日提交的美国临时申请案 61/052,914、 2008 年 8 月 22 日提交的美国临时申请案 61/091,294、 2008 年 11 月 6 日提交的美国临时申请案 61/112,048、 2008 年 12 月 24 日提交 的美国临时申请案 61/140,774 和 2009 年 4 月 21 日提交的美国临时申请案 61/171,369 的 利益, 将上述各申请通过参考完整引入本文。
关于联邦政府资助研究的申明
本发明是在由国立卫生研究院给予的合同号 NIH1RO1EB002991 下的政府资助下 进行的。政府具有本发明的某些权利。
发明领域
本文中描述了从聚合物形成的胶束装配体和此类胶束装配体的用途。发明背景
在某些情况下, 给活细胞提供治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸 ) 是有益的。 在一些情况下, 此类寡核苷酸至活细胞的递送提供了治疗有益性。
发明概述
在本文中的某些实施方案中, 提供了包含多个膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配 体, 所述胶束装配体包含芯和壳, 其中芯包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个芯嵌段, 其中 壳包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个壳嵌段, 其中芯嵌段是 pH 依赖性膜去稳定化疏水物 (hydrophobe), 并且其中壳嵌段在约中性 pH 下为亲水性的。在一些实施方案中, 术语 “膜” 是指细胞质膜、 囊泡膜、 有被小窝膜 (coated pit membrane)、 内体膜和 / 或细胞膜。
在本文的某些实施方案中, 提供了包含多个膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配 体, 所述胶束装配体包含芯和壳, 其中芯包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个芯嵌段, 其中壳 包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个壳嵌段, 其中芯嵌段是 pH 依赖性膜去稳定化疏水物, 其 包含在约中性 pH 下是阴离子性的第一可带电荷种类, 芯嵌段是共聚物嵌段, 并且其中壳嵌 段在约中性 pH 下为亲水性的。当 pH 约为该可带电荷种类的 pKa 时, 所述可带电荷种类的 两种形式之间将存在平衡分布。在阴离子性种类的情况下, 当 pH 为该阴离子性种类的 pKa 时, 约 50%的群体将是阴离子性的并且约 50%将不带电荷。 pH 离该可带电荷种类的 pKa 越 远, 则这种平衡将存在相应移动, 以使在更高的 pH 值下, 阴离子形式占优势, 而在更低的 pH 值下, 不带电荷形式占优势。本文中描述的实施方案包括在任意 pH 值下的共聚物形式。
在本文中的一些实施方案中, 提供了包含多个膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配 体, 所述胶束装配体包含芯和壳, 其中芯包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个芯嵌段, 其中壳 包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个壳嵌段, 其中芯嵌段是 pH 依赖性膜去稳定化疏水物, 其 包含在约中性 pH 下是阴离子性的第一可带电荷种类, 该第一可带电荷种类被疏水性隔离, 并且其中壳嵌段在约中性 pH 下是亲水性的。
在本文中的某些实施方案中, 提供了包含多个膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配体, 所述胶束装配体包含芯和壳, 其中芯包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个芯嵌段, 其中壳 包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个壳嵌段, 其中芯嵌段是 pH 依赖性的膜去稳定化疏水物, 其包含在约中性 pH 下为阴离子性的第一可带电荷种类和在中性 pH 下为阳离子性的第二可 带电荷种类, 并且其中壳嵌段在约中性 pH 下为亲水性的。
在本文中的一些实施方案中, 提供了包含多个膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配 体, 所述胶束装配体包含芯和壳, 其中芯包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个芯嵌段, 其中壳 包含膜去稳定化嵌段共聚物的多个壳嵌段, 其中芯嵌段是 pH 依赖性的膜去稳定化疏水物, 其包含在约中性 pH 下为阴离子性的第一可带电荷种类, 并且其中壳嵌段是在约中性 pH 下 为不依赖于温度的亲水物。在一个实施方案中, “不依赖于温度的亲水物” 是指具有在 20 至 40℃的温度范围内基本上无变化的亲水性质的亲水物。因此, 在给人患者施用胶束装配 体之前和之后, 亲水性质基本不变。 在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含在约 6.5 或更低, 约 5.0 至约 6.5, 或约 6.2 或更低的 pH 下具有膜去稳定性的膜去稳定化嵌段共 聚物。
在一些实施方案中, 用于本文中提供的胶束装配体的膜去稳定化嵌段共聚物包含 至少 2 个嵌段, 或为二嵌段共聚物。
在某些实施方案中, 胶束装配体的壳包含聚乙二醇基团。 在具体的实施方案中, 膜 去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段是聚乙二醇或包含聚乙二醇。在一些实施方案中, 壳嵌段包 含多个壳单体单元, 并且其中所述多个壳单体单元中的一个或更多个用 PEG 基团取代或官 能化。
在一些实施方案中, 胶束装配体在约 6.2 至 7.5 的 pH 范围内的形式是胶束、 假胶 束 (pseudo-micelle) 或胶束样结构。在另外的或备选的实施方案中, 胶束装配体在约 6.2 至 7.5 的 pH 范围内的形式是胶束。
在某些实施方案中, 本文中提供了其中一个或更多个膜去稳定化嵌段共聚物中的 至少一个嵌段是梯度嵌段的胶束装配体。
在一些实施方案中, 本文中提供了包含至少一种研究试剂 (research reagent) 的胶束装配体。在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含至少一种诊断试剂。在 一些实施方案中, 胶束装配体包含至少一种治疗剂。在具体的实施方案中, 通过共价键、 非 共价相互作用或其组合将治疗剂连接至胶束装配体中的至少一个膜去稳定化嵌段共聚物 的壳嵌段。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含连接至至少一个膜去稳定化 嵌段共聚物的壳嵌段的第一治疗剂和胶束装配体的芯部分内的至少一种第二治疗剂。在 一些实施方案中, 每一胶束装配体包含平均 1 至 5、 5 至 250、 5 至 1000、 250 至 1000 个、 至 少 2 个、 至少 5 个、 至少 10 个、 至少 20 个或至少 50 个治疗剂。在一些实施方案中, 本文 中描述的胶束装配体中提供的治疗剂包含至少一个核苷酸、 至少一个碳水化合物或至少 一个氨基酸。在某些实施方案中, 治疗剂是多核苷酸、 寡核苷酸、 基因表达调节剂、 敲低剂 (knock down agent)、 siRNA、 RNAi 试剂、 切丁酶底物、 miRNA、 shRNA、 反义寡核苷酸或适 体。在一些实施方案中, 治疗剂是蛋白质性质的治疗剂 ( 例如, 蛋白质、 肽、 酶、 显性阴性 (dominant-negative) 蛋白、 激素、 抗体、 抗体样分子或抗体片段 )。在某些实施方案中, 治 疗剂是具有大于约 500 道尔顿的分子量的碳水化合物或小分子。在一些实施方案中, 所述 多个膜去稳定化嵌段共聚物中的一个或更多个连接至治疗剂。在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段包含至少一个核苷酸, 至少 一个碳水化合物或至少一个氨基酸。在一些实施方案中, 壳嵌段是非肽。在某些实施方案 中, 至少一个核苷酸是核糖核苷酸。在一些实施方案中, 至少一个核苷酸是基因表达调节 剂、 敲低剂、 siRNA、 RNAi 试剂、 切丁酶底物、 miRNA、 shRNA、 反义寡核苷酸或适体。在具体的 实施方案中, 敲低剂是 siRNA、 反义寡核苷酸、 miRNA 或 shRNA。
在一些实施方案中, 本文中提供了包含至少一个靶向部分的胶束装配体。
在某些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段是带电荷的或可带电荷的。 在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段在约中性 pH 下是聚阳离子性的。在某 些实施方案中, 壳嵌段包含阳离子性或非阳离子性的单体单元。 在一些实施方案中, 壳嵌段 包含至少一个阳离子性的可带电荷单体单元和至少一个不可带电荷的 (non-chargeable) 单体单元。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含具有为均聚物嵌段的壳嵌段的 多个膜去稳定化嵌段共聚物。在另外或可替代选择的实施方案中, 本文中提供的胶束装配 体包含具有为杂聚物嵌段的壳嵌段的多个膜去稳定化嵌段共聚物。在一些实施方案中, 本 文中提供的胶束装配体的膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段包含 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 乙基丙烯酸酯 (ethacrylate) 单体单元、 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 甲基丙烯酸酯单体单元、 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 丙烯酸酯单体单 元或其组合。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含具有至少一个可带电荷种类和 至少一个第二可带电荷种类的芯, 其中第一可带电荷种类是可带电荷或带电荷成为阴离子 种类, 其中第二可带电荷种类是可带电荷的或带电荷成为阳离子种类, 并且其中存在于芯 中的第一可带电荷种类对第二可带电荷种类的比例是约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1。 在一些实施方案 中, 芯中带正电荷的基团对带负电荷的基团的比例在约中性 pH 下为约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1。 在 某些实施方案中, 芯中带正电荷的基团对带负电荷的基团的比例在约中性 pH 下为约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1。在一些实施方案中, 芯中带正电荷的基团对带负电荷的基团的比例在约中性 pH 下为约 1 ∶ 1.1 至约 1.1 ∶ 1。
在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上带电荷或可带电荷成为阴离子性种类的可带电荷种类。在一些实施方案中, 膜 去稳定化嵌段共聚物包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上第一可带电荷种类。 在具体的实施方案中, 各第一可带电荷种类可带电荷或带电荷成为阴离子性种类。在一些 实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上第二 可带电荷种类。在具体的实施方案中, 各第二可带电荷种类带电荷或可带电荷成为阳离子 性种类。在某些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上多个疏水性种类。 在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含 5 个 以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上带电荷或可带电荷成为阴离子性种类的可带电荷 种类。在某些实施方案中, 本文中提供的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上第一可带电荷种类。 在具体的实施方案中, 各第一可带电荷 种类是可带电荷或带电荷成阴离子性的种类。在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物 的芯嵌段包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上第二可带电荷种类。在具体的实施方案中, 各第二可带电荷种类是带电荷或可带电荷成为阴离子性种类。在某些实施方 案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含 5 个以上、 20 个以上、 50 个以上或 100 个以上疏 水性种类。
在一些实施方案中, 至少一个膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含存在于第一单 体单元上的第一可带电荷种类 ( 例如可带阴离子电荷的 ) 和存在于第二单体单元上的第二 可带电荷种类 ( 例如, 可带阳离子电荷的 )。在可选择的实施方案中, 第一和第二可带电荷 种类在相同的单体单元 ( 例如, 可带两性离子电荷的单体单元 ) 上。在一些实施方案中, 存 在于芯上的第一单体单元的数目对第二单体单元的数目的比例是约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1。
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含至少一个具有芯嵌段的膜去稳 定化嵌段共聚物, 所述芯嵌段包含至少一个第一可带电荷的单体单元和至少一个第二可带 电荷的单体单元。在一些实施方案中, 第一可带电荷的单体单元是布郎斯台德酸。在某些 实施方案中, 至少 80%的第一可带电荷单体单元在约 7.4 的 pH 下通过失去 H+ 而带电荷成 为阴离子性种类。在另外的或可替代选择的实施方案中, 低于 50%的第一可带电荷单体单 元在约 pH6 下带电荷而成为阴离子性种类。在一些实施方案中, 第一可带电荷单体单元是 (C2-C8) 烷基丙烯酸。在某些实施方案中, 第二可带电荷的单体单元是布朗斯台德碱。在一 些实施方案中, 至少 40%的第二可带电荷单体单元在约 7.4 的 pH 下通过获得 H+ 而带电荷成 为阳离子性种类。在某些实施方案中, 第二可带电荷单体单元是 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨 基 (C1-C6) 烷基 - 乙基丙烯酸酯、 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 甲基丙烯酸酯或 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 丙烯酸酯。在一些实施方案中, 芯嵌段还包含至 少一个不可带电荷的单体单元。在某些实施方案中, 所述不可带电荷的单体单元是 (C2-C8) 烷基 - 乙基丙烯酸酯、 (C2-C8) 烷基甲基丙烯酸酯或 (C2-C8) 烷基丙烯酸酯。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体是具有约 10nm 至约 200nm 的平均流 体动力学直径的颗粒。在具体的实施方案中, 胶束装配体具有约 20nm 至约 100nm 的平均流 体动力学直径。在更具体的实施方案, 胶束装配体具有约 30nm 至约 80nm 的平均流体动力 学直径。
在一些实施方案中, 本文中提供了自我装配的胶束装配体。 在某些实施方案中, 胶 束装配体在约 6.5 至约 7.5 内的 pH 下于含水介质中自我装配。在一些实施方案中, 自我装 配在 2 小时以内, 1 小时以内, 30 分钟以内, 15 分钟以内发生。 在一些实施方案中, 胶束装配 体在约 5.0 至约 7.4 的 pH 下在含水介质中是膜去稳定化的。
在某些实施方案中, 本文中提供了在约 pH 5 下比在约 pH 7 下包含更多净阳离子 电荷的胶束装配体。 在一些实施方案中, 胶束装配体的电荷的绝对值在约 pH 5 下比在约 pH 7 下更大。
在一些实施方案中, 本文中提供了包含多个具有芯嵌段和壳嵌段的膜去稳定化嵌 段共聚物的胶束装配体, 其中芯嵌段的数均分子量与壳嵌段的数均分子量之比为约 5 ∶ 1 至约 1 ∶ 1、 或 1 ∶ 1 至约 5 ∶ 1。在更具体的实施方案中, 芯嵌段的数均分子量与壳嵌段 的数均分子量之比为约 2 ∶ 1。
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含多个具有芯嵌段的膜去稳定 化嵌段共聚物, 所述芯嵌段具有任意适当的数均分子量 (Mn), 例如大于 2,000 道尔顿, 约 2,000 道尔顿至约 200,000 道尔顿、 约 2,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿、 约 2,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿、 约 10,000 道尔顿至约 200,000 道尔顿或约 10,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿的数均分子量。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含多个具有壳嵌段 的膜去稳定化嵌段共聚物, 所述壳嵌段具有任意适当的数均分子量 (Mn), 例如, 大于 5,000 道尔顿或约 5,000 道尔顿至约 50,000 道尔顿的数均分子量。
在一些实施方案中, 本文中提供的膜去稳定化嵌段共聚物具有小于 2, 小于 1.8、 小于 1.6、 小于 1.5、 小于 1.4、 或小于 1.3 的多分散性指数。
在一些实施方案中, 本文中提供了在约 7.4 的 pH 下稳定的胶束装配体。在某些实 施方案中, 胶束装配体在约 pH 5.8 下显著不如在约 pH7.4 下稳定。
在某些实施方案中, 本文中提供了在约 10μg/ml 或更大 ( 例如, 在约中性 pH 下 ) 的浓度下稳定的胶束装配体。 在一些实施方案中, 本文中提供了在约 100μg/mL 或更大 ( 例 如, 在约中性 pH 下 ) 的浓度下稳定的胶束装配体。
在某些实施方案中, 本文中描述了组成本文中描述的胶束装配体的任意聚合物。 即, 聚合物亚单元 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 或单个的聚合物 ( 无论是否以胶束装配体的形式存 在 ) 也是本文中描述的实施方案。为了清楚起见, 各个和每一个本文中提供的嵌段共聚物 ( 作为单个聚合物或作为本文中描述的胶束装配体的聚合物单元 / 链 / 组分 ) 在本文中描 述的本发明的范围内。 附图概述
本发明的新特征具体地示于所附权利要求中。 通过参考下列利用本发明原理的举 例说明性实施方案中所示的详细描述和附图, 将获得对本发明的特征和有利方面的更好理 解, 所述附图是 :
图 1A : RAFT 合成的聚合物的组成和性质的举例说明性实例。
图 1B : PEGMA-DMAEMA 共聚物的组成和性质的举例说明性实例。
图2: 嵌段共聚物 PRx0729v6 的 NMR 光谱分析的举例说明例性实例。
图3: 与 siRNA 复合的聚合物 PRx0729v6 的粒度的动态光散射 (DLS) 测定的举例 说明性实例。
图4: 不同电荷比的聚合物 PRx0729v6/siRNA 复合物的凝胶移位分析的举例说明 性实例。
图5 : 聚合物 PRx0729v6 的临界稳定性浓度 (criticals tabilityconcentration, CSC) 的举例说明性实例。
图6: 有机溶剂中聚合物 PRx0729v6 颗粒稳定性的举例说明性实例。
图7: siRNA- 胶束复合物在培养的哺乳动物细胞中的敲低活性的举例说明性实 例。
图8: 聚合物胶束及其 siRNA 复合物的膜去稳定化活性的举例说明性证明。
图9: 聚合物 PRx0729v6 的举例说明性透射电子显微镜 (TEM) 分析的举例说明性 实例。
图 10 : 聚合物 -siRNA 复合物的细胞摄取和细胞内分布的荧光显微镜检查的举例 说明性实例。
图 11 : pH 对聚合物结构的影响的举例说明性实例。
图 12 : siRNA- 胶束复合物在培养的哺乳动物细胞中的敲低数据的举例说明性概
述。 图 13 : 半乳糖末端官能化的聚 [DMAEMA]-macro CTA 的举例说明性实例。
图 14 : [PEGMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 的合成的举例说明性实例。
图 15 : PEGMA 和 MAA-NHS 的 RAFT 共聚合的举例说明性实例。
图 16 : 半乳糖官能化的 DMAEMA-MAA(NHS) 或 PEGMA-MAA(NHS) 二嵌段共聚物的举 例说明性实例。
图 17 : 可缀合的 siRNA、 肽和吡啶基二硫胺的结构的举例说明性实例。
发明详述
在本文中的某些实施方案中提供了胶束装配体和用于制备其的方法。 在一些实施 方案中, 本文中提供的胶束装配体包含多个嵌段共聚物, 所述嵌段共聚物包含壳嵌段和芯 嵌段。在一些实施方案中, 胶束装配体包含芯和壳, 其中芯包含多嵌段聚合物的芯嵌段, 并 且其中壳包含多嵌段聚合物的壳嵌段。在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体是自 我装配的。在具体的实施方案中, 胶束装配体是自发地自我装配的。在一些实施方案中, 胶 束装配体是胶束。
在某些实施方案中, 胶束装配体的芯包含多个疏水性基团。 在一些实施方案中, 所 述疏水性基团在约中性 pH 下是疏水性的。在更具体的实施方案中, 所述疏水性基团在微酸 性 pH( 例如, 在约 6 的 pH 下和 / 或约 5 的 pH 下 ) 是疏水性的。在某些实施方案中, 存在两 个或更多个不同疏水性基团。在一些实施方案中, 疏水性基团具有约 1 或更大的 π 值。化 合物的 π 值是其相对亲水性 - 亲脂性值的度量 ( 参见, 例如, Cates、 L.A.、 ″ Calculation of Drug Solubilities by Pharmacy Students″ Am.J.Pharm.Educ.45 : 11-13(1981))。
在一些实施方案中, 胶束装配体的芯在约中性 pH( 例如, 约 7.4) 下包含至少一个 电荷。在具体的实施方案中, 至少一个电荷是负电荷。在更特定的实施例中, 至少一个电荷 是至少一个负电荷和至少两个正电荷。
在具体的实施方案中, 壳嵌段是亲水性的 ( 例如, 在约中性 pH 下 )。 在一些实施方 案中, 胶束装配体在约 4.7 至约 6.8 内的 pH 下被破裂或解离。
在一些情况下, 本文中提供了适合用于将治疗剂 ( 包括, 例如寡核苷酸或肽 ) 递送 至活细胞的胶束装配体。在一些实施方案中, 胶束装配体包含多个嵌段聚合物和任选地至 少一个治疗剂。在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体是生物相容性的、 稳定的 ( 包 括化学和 / 或物理稳定的 ) 和 / 或可重现地合成的。此外, 在一些实施方案中, 本文中提供 的胶束装配体是无毒性的 ( 例如, 展示低毒性 ), 保护治疗剂 ( 例如寡核苷酸或肽 ) 净载荷 (payload) 免于降解, 通过天然存在的过程 ( 例如, 通过内吞作用 ) 进入活细胞, 和 / 或在与 细胞接触后将治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或肽 ) 净载荷递送入活细胞的细胞质。在某些情况 下, 多核苷酸 ( 例如, 寡核苷酸 ) 是 siRNA 和 / 或另一种改变细胞中至少一个基因表达的 “基 于核苷酸的” 试剂。因此, 在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体可用于将 siRNA 或 肽递送入细胞。 在某些情况下, 细胞是体外的, 而在其他情况下, 细胞是体内的。 在一些实施 方案中, 给有此需要 ( 例如, 具有敲低某一基因的需要, 其中所述基因能够被施用的 siRNA 敲低 ) 的个体施用治疗有效量的包含 siRNA 或肽的胶束装配体。在特定的情况下, 胶束装 配体可用于或经特殊设计用于将 siRNA 或肽递送至个体内被特异性靶向的细胞。
定义
有关本申请应理解, 除非另有特别指定, 否则应用的单数形式包括复数形式, 且反 之亦然。即无冠词修饰或″一种 ( 个 )(a)″和″所述的 (the)″均意指该词所修饰名称的 一种 ( 个 ) 或多种 ( 个 )。例如,″所述聚合物″或″核苷酸″可以意指一种 / 个聚合物 或核苷酸或多种 / 个聚合物或核苷酸。作为相同标记, 除非也有另外特别指定或上下文中 明显表明没有这种意图, 否则″聚合物″和″核苷酸″可以意指一种 / 个聚合物或一种 / 个核苷酸和多种 / 个聚合物或核苷酸。
如本文中所使用的, 如果两个部分或化合物通过任意相互作用, 包括但不限于一 个或多个共价键、 一个或多个非共价相互作用 ( 例如, 离子键、 静力、 范德瓦尔斯相互作用、 其组合等 ) 或其组合保持在一起, 那么它们是 “结合的” 。
脂族或脂族基团 : 术语 “脂族” 或 “脂族基团” , 如本文中所使用的, 意指烃部分, 可 以是直链 ( 即无支链的 )、 支链或环状 ( 包括稠合、 桥连和螺稠合的多环 ) 并且可以是完全 饱和的或可以包含一个或多个不饱和单元, 但不是芳族的。 除非另有指定, 否则脂族基团包 含 1-20 个碳原子。
阴离子性单体 : “阴离子性单体” 或 “阴离子性单体单元” , 如本文中所使用的, 是指 这样的单体或单体单元, 其具有以阴离子带电荷状态存在的基团, 或以不带电荷状态存在、 但处于不带电荷状态时能够变成阴离子带电荷状态 ( 例如在除去亲电体例如质子 (H+), 例 如以 pH 依赖性方式 ) 的基团。在某些情况中, 该基团在约生理 pH 下基本上带负电, 但在弱 酸性 pH 下发生质子化并且基本上变成中性。这种基团的非限制性实例包括羧基、 巴比妥酸 及其衍生物、 黄嘌呤及其衍生物、 硼酸、 次膦酸类、 膦酸类、 亚磺酸类、 磷酸类和磺酰胺类。
阴离子性种类 : “阴离子性种类” , 如本文中所使用的, 是这样的基团、 残基或分子, 其以阴离子带电荷状态存在, 或以不带电荷状态存在, 但处于不带电荷状态时能够变成阴 + 离子带电荷状态, 例如在除去亲电体时 ( 例如质子 (H ), 例如以 pH 依赖性方式 )。在某些 情况中, 这种基团、 残基或分子在约生理 pH 下基本上带负电, 但在弱酸性 pH 下发生质子化 并且基本上变成中性。
芳基或芳基基团 : 如本文中所使用的, 术语 “芳基” 或 “芳基基团” 意指具有总计 5-14 个环成员的单环、 双环和三环环系, 其中该环系中至少一个环是芳族的, 且其中该环系 中的每一个环都包含 3-7 个环成员。
如本文中所使用的, “电荷中和的” 意指具有为 ±10 至 ±30mV 的 Zeta 电位和 / 或 存在第一数目 (z) 的可带负电荷的可带电荷种类 ( 例如在去质子化时变成阴离子性的酸性 种类 ) 和第二数目 (0.5·z) 的可带正电荷的可带电荷种类 ( 例如在质子化时变成阳离子 性的碱性种类 ) 的颗粒。
如本文中所使用的, 正常生理 pH 是指哺乳动物身体的主要流体例如血液、 血清、 正常细胞的细胞溶胶等的 pH。在某些情况下, 正常生理 pH 是约中性 pH, 包括例如约 7.2 至 约 7.4 的 pH。在一些情况下, 约中性 pH 是 6.6 至 7.6 的 pH。如本文中所使用的, 术语中性 pH、 生理和生理学 pH 是同义词并且可互换使用。
如本文中所使用的, 如果胶束装配体不以与稳定胶束装配体相同、 基本上类似或 类似方式起作用和 / 或不具有与稳定胶束装配体相同、 基本上类似或类似的物理和 / 或化 学特征, 则它是 “被破裂的” 。可以以任意适当的方式确定胶束装配体的 “被破裂” 。在一种 情况下, 如果胶束装配体不具有低于包含相同嵌段共聚物并且在 pH 7.4 的水溶液或人血清中形成的胶束装配浓度 5 倍、 4 倍、 3 倍、 2 倍、 1.8 倍、 1.6 倍、 1.5 倍、 1.4 倍、 1.3 倍、 1.2 倍 或 1.1 倍的流体动力学粒度, 则它是 “被破裂的” 。在一种情况中, 如果胶束装配体不具有低 于包含相同嵌段共聚物并且在 pH 7.4 的水溶液或人血清中形成的胶束装配体的装配体浓 度 5 倍、 4 倍、 3 倍、 2 倍、 1.8 倍、 1.6 倍、 1.5 倍、 1.4 倍、 1.3 倍、 1.2 倍或 1.1 倍的装配体浓 度, 则它是 “被破裂的” 。
杂烷基 : 术语 “杂烷基” 意指其中至少一个骨架碳原子被杂原子替代的烷基。
杂芳基 : 术语 “杂芳基” 意指其中至少一个环成员是杂原子的芳基。
如本文中所使用的, “可带电荷的种类” 、 “可带电荷的基团” 或 “可带电荷的单体单 元” 是带电荷或不带电荷状态的种类、 基团或单体单元。在某些情况中, ″可带电荷的单体 + 单元″是可以通过添加或除去亲电体 ( 例如质子 (H ), 例如以 pH 依赖性方式 ) 转化成带电 荷状态 ( 阴离子或阳离子带电荷状态 ) 的单体单元。 除非另有说明, 否则应用的任意术语″ 可带电荷的种类″、 ″可带电荷的基团″或″可带电荷的单体单元″包括公开″可带电荷 的种类″、 ″可带电荷的基团″或″可带电荷的单体单元″中的任意其他用语。为″带电 荷或可带电荷成为阴离子″或″带电荷或可带电荷成为阴离子性种类″的″可带电荷种 类″是阴离子性带电荷状态的种类或基团, 或不带电荷状态的种类或基团, 但在不带电荷 + 状态下能够通过例如除去亲电体例如质子 (H ) 而被转化成阴离子性带电荷状态。 在一些具 体的实施方案中, 可带电荷种类是在约中性 pH 下带电荷成为阴离子的种类。应强调的是, 并非聚合物上的每一可带电荷种类在接近该可带电荷种类的 pKa( 酸解离常数 ) 的 pH 下是 阴离子性的, 而是阴离子性和非阴离子性种类的平衡共存。属″带电荷或可带电荷成为阳 离子″或″带电荷或可带电荷成为阳离子性种类″的″可带电荷种类″是阳离子性带电 荷状态的种类或基团, 或不带电荷状态的种类或基团, 但在不带电荷状态下能够通过例如 + 添加亲电体例如质子 (H ) 而被转化成阳离子性带电荷状态。在一些具体的实施方案中, 带 电荷的种类是在约中性 pH 下带电荷成为阳离子的种类。应强调, 并非聚合物上的每一可带 电荷的阳离子性种类在接近该可带电荷种类的 pKa( 酸解离常数 ) 的 pH 下是阳离子性的, 而是阳离子性和非阳离子性种类的平衡共存。 本文所述的″可带电荷的单体单元″与″可 带电荷的单体残基″互换使用。
杂原子 : 术语 “杂原子” 是指非氢或碳的原子, 例如, 氧、 硫、 氮、 磷、 硼、 砷、 硒或硅原 子。
疏水性种类 : “疏 水 性 种 类” ( 在本文中可与 “增 强 疏 水 性 的 部 分”互 换 使 用 ), 如本文中所使用的, 是例如这样的取代基、 残基或基团, 其在与分子例如单体或 聚合物共价连接时, 能增加分子的疏水性或充当增强疏水性的部分。术语″疏水性″ 是描述根据化合物在非极性溶剂与水之间的转移自由能衡量的物理特性的专门术语 (Hydrophobicityregained.Karplus P.A.、 Protein ScL、 1997、 6: 1302-1307)。 化合物的疏 水性可以由其 logP 值即分配系数 (P) 的对数度量, 其被定义为化合物在两种不能溶混的溶 剂例如辛醇和水的混合物的两相中的浓度比。 疏水性的实验测定方法和计算机辅助的 logP 值计算方法是本领域技术人员公知的。 本发明的疏水性种类包括、 但不限于脂族基团、 杂脂 族基团、 芳基和杂芳基。
如本文中所使用的,″疏水性芯″包含疏水性部分。在一些情况中,″疏水性 芯″基本上不带电荷 ( 例如电荷是基本上净中性的 )。抑制 : 术语 “抑制” 、 “沉默” 和 “弱化” , 如本文中所使用的, 是指与在敲低剂不存在 的情况下靶 mRNA 或相应蛋白质的表达相比较而言, 靶 mRNA 或相应蛋白质的表达的可测量 的减少。 “敲低” 或者靶 mRNA 或相应蛋白质的表达的减少可通过使用本领域内熟知的技术 测量 mRNA 的水平来估量, 所述技术是例如定量聚合酶链式反应 (qPCR) 扩增、 RNA 溶液杂交、 核酸酶保护、 northern 印迹和杂交以及使用微阵列的基因表达监控 ; 以及在蛋白质的情况 下利用本领域内熟知的技术例如 SDS-PAGE、 抗体结合、 western 印迹分析、 免疫沉淀、 放射 免疫测定或酶联免疫吸附测定 (ELISA)、 荧光激活细胞分析和免疫细胞化学来估量。
不受权利要求中没有特别引述的理论约束, 膜去稳定化聚合物可以直接或间接引 起细胞膜结构 ( 例如内体膜 ) 的改变 ( 例如渗透性改变 ), 以便允许活性剂例如多核苷酸 ( 其与胶束装配体或胶束 ( 或其组成聚合物 ) 缔合或与之独立地 ) 通过这种膜结构 - 例如 进入细胞或离开细胞囊泡 ( 例如内体 )。膜去稳定化聚合物可以是 ( 但不一定是 ) 膜破裂 性聚合物。膜破裂性聚合物可以直接或间接引起细胞囊泡的裂解或细胞膜破裂 ( 例如针对 大部分细胞膜群体所观察到的 )。
一般而言, 可以通过各种方式评价聚合物或胶束的膜去稳定化或膜破裂特性。在 一种非限制性手段中, 可以通过试验评价来观察细胞膜结构改变, 所述试验测定 ( 直接或 间接 ) 活性剂 ( 例如多核苷酸 ) 从细胞膜 ( 例如内体膜 ) 的释放 - 例如通过在对这种膜而 言是外部的环境中测定这种活性剂的存在或不存在或者这种活性剂的活性。 另一种非限制 性手段包括测定红细胞溶解 ( 溶血 )- 例如作为所关注细胞膜的替代试验。这种试验可以 任选地在单一 pH 值下或在多个 pH 值下进行。 如本文中所使用的, “胶束” 包括包含芯和亲水性壳的颗粒, 其中芯至少部分地、 主 要地或基本上通过疏水性相互作用而保持在一起。在一些情况中, 本文所用的″胶束″是 多成分纳米粒, 其包含至少两个结构域, 即内域或芯和外域或壳。芯至少部分地、 主要地或 基本上通过疏水性相互作用而保持在一起, 并且存在于胶束中心。本文所用的″胶束壳″ 定义为胶束的非芯部分。
如本文中所使用的, 如果颗粒或装配体表现基本上如胶束一样 : (1) 其在从与水 混溶的溶剂 ( 例如但不限于乙醇 ) 稀释至水性溶剂 ( 例如磷酸缓冲盐溶液、 pH 7.4) 时通 过嵌段共聚物的自发性自我缔合作用形成有组织的装配体 ( 例如, 胶束 ) 来形成 ; (2) 其对 于稀释 ( 例如, 低至 100μg/ml、 50μg/ml、 10μg/ml、 5μg/ml 或 1μg/ml 的聚合物浓度, 所 述浓度构成了临界稳定性浓度或临界胶束浓度 (CMC)) 是稳定的 ; (3) 其对于周围介质的高 离子强度 ( 例如 0.5M NaCl) 是稳定的 ; 和 / 或 (4) 随着有机溶剂的浓度增加其不稳定性逐 渐降低 ( 此类有机溶剂包括但不限于二甲基甲酰胺 (DMF)、 二甲基亚砜 (DMS) 和二噁烷 ), 则所述装配体或颗粒是 “胶束样的” 。
″ pH 依赖性的膜去稳定化疏水物″是至少部分地、 主要地或基本上疏水性并且 以 pH 依赖性方式使膜去稳定化的基团。在某些情况下, pH 依赖性的膜去稳定化的可带电 荷疏水物是嵌段共聚物的疏水性聚合节段和 / 或包含多个疏水性种类 ; 并且包含多个阴离 子性可带电荷的种类。在一些实施方案中, 该阴离子性可带电荷种类在约中性 pH 下是阴离 子性的。在另一些或可替代选择的实施方案中, 该阴离子性可带电荷种类在较低例如内体 pH 下不带电荷。在一些实施方案中, 使膜去稳定化的可带电荷的疏水物包含多个阳离子性 种类。该 pH 依赖性的膜去稳定化可带电荷疏水物包含非肽和非脂质的聚合物骨架。
如本文中所使用的, 如果本文中描述的胶束装配体不解离或不变得不稳定, 那么 其是 “稳定的” 。在某些情况下, 稳定的胶束装配体是具有的流体动力学粒度在最初在 pH 7.4 的水溶液 ( 例如磷酸缓冲盐溶液, pH 7.4) 中形成的包含相同嵌段共聚物的胶束装配体 的流体粒度的约 60%、 50%、 40%、 30%、 20%或 10%范围内的胶束装配体。在一些情况下, 稳定的胶束装配体是其形成 / 装配浓度的胶束装配体在包含相同嵌段共聚物并最初在 pH 7.4 水溶液 ( 例如磷酸缓冲盐水, pH 7.4) 中形成的胶束装配体形成 / 装配浓度的约 60%、 50%、 40%、 30%、 20%或 10%范围内的胶束装配体。
纳米粒 : 如本文中所使用的, 术语 “纳米粒” 是指具有小于 1000 纳米 (nm) 的直径 的任意颗粒。一般地, 纳米粒应当具有小至足以允许它们被真核细胞摄取的尺寸。通常, 纳米粒具有 200nm 或更小的最长直线尺寸 ( 例如, 直径 )。在一些实施方案中, 纳米粒具有 100nm 或更小的直径。更小的纳米粒, 例如具有约 10nm 至约 200nm, 约 20nm 至约 100nm 或 50nm 或更小, 例如 5nm-30nm 或 10nm-30nm 的直径的纳米粒被用于一些实施方案。
核苷酸 : 如本文中所使用的, 术语 “核苷酸” , 在其最广义上意指掺入或可以掺入多 核苷酸 ( 例如寡核苷酸 ) 链的任意化合物和 / 或物质。 在一些实施方案中, 核苷酸是通过磷 酸二酯键掺入或可以掺入多核苷酸 ( 例如寡核苷酸 ) 链的化合物和 / 或物质。在一些实施 方案中,″核苷酸″意指各核酸残基 ( 例如核苷酸和 / 或核苷 )。在一些实施方案中,″ 至少一个核苷酸″意指存在一个或多个核苷酸 ; 在不同的实施方案中, 所述一个或多个核 苷酸是不连续的核苷酸、 彼此以非共价键方式结合或彼此以共价键方式结合。 照此, 在一些 情况中, ″至少一个核苷酸″意指一个或多个多核苷酸 ( 例如寡核苷酸 )。在一些情况中, 多核苷酸是包含两个或更多个核苷酸单体单元的聚合物。
寡核苷酸基因表达调节剂 : 如本文中所使用的, “寡核苷酸基因表达调节剂” 是 这样的寡核苷酸试剂, 其能够通过一些机制 ( 包括但不限于反义机制 ) 或通过 RNA 干扰 (RNAi) 介导的途径 ( 其可包括 (i) 转录失活 ; (ii)mRNA 降解或螯合 (sequestration) ; (iii) 转录抑制或弱化或 (iv) 翻译的抑制或弱化 ) 在活细胞中诱导基因表达的选择性调 节。 寡核苷酸基因表达调节剂包括调控 RNA( 包括实际上任意调控 RNA), 例如但不限于反义 寡核苷酸、 miRNA、 siRNA、 RNAi、 shRNA、 适体和其任意类似物或前体。
寡核苷酸敲低剂 : 如本文所用的,″寡核苷酸敲低剂″是这样的寡核苷酸种类, 它们可以通过以序列特异性方式靶向和结合胞内核酸来抑制基因表达。 寡核苷酸敲低剂的 非限制性实例包括 siRNA、 miRNA、 shRNA、 切丁酶 (dicer) 底物、 反义寡核苷酸、 诱饵 DNA 或 RNA、 反基因寡核苷酸及其任意类似物和前体。
如本文中所使用的, 术语″寡核苷酸″意指包含 7-200 个核苷酸单体单元的聚合 物。 在一些实施方案中, ″寡核苷酸″包括单和或 / 双链 RNA 以及单和 / 或双链 DNA。 此外, 术语″核苷酸″、 ″核酸″、 ″ DNA″、 ″ RNA″和 / 或类似术语包括核酸类似物, 即具有被 修饰的骨架的类似物, 包括、 但不限于肽核酸 (PNA)、 锁定的核酸 (LNA)、 膦酰基 -PNA、 吗啉 代核酸或具有被修饰的磷酸酯基的核酸 ( 例如硫代磷酸酯、 膦酸酯、 5′ -N- 亚磷酰胺键 )。 核苷酸可以纯化自天然来源、 使用重组表达系统产生并任选地纯化、 化学合成等。本文所 用的″核苷″是描述包含单糖和碱基的化合物的术语。单糖包括、 但不限于戊糖和己糖单 糖。 单糖还包括通过用卤素、 甲氧基、 氢或氨基取代羟基或通过酯化其他羟基而修饰的单糖 模拟物和单糖。在一些实施方案中, 核苷酸是或包含天然核苷磷酸酯 ( 例如腺苷、 胸苷、 鸟苷、 胞苷、 尿苷、 脱氧腺苷、 脱氧胸苷、 脱氧鸟苷和脱氧胞苷磷酸酯 )。在一些实施方案中, 碱 基包括天然存在于各种核酸中的任意碱基和其他模拟或类似这种天然存在碱基的修饰物。 被修饰或衍生的碱基的非限制性实例包括 5- 氟尿嘧啶、 5- 溴尿嘧啶、 5- 氯尿嘧啶、 5- 碘尿 嘧啶、 次黄嘌呤、 黄嘌呤、 4- 乙酰胞嘧啶、 5-( 羧基羟甲基 ) 尿嘧啶、 5- 羧甲基氨甲基 -2- 硫 脲苷、 5- 羧甲基氨甲基尿嘧啶、 二氢尿嘧啶、 β-D-galactosylqueosine、 肌苷、 N6- 异戊烯 腺嘌呤、 1- 甲基鸟嘌呤、 1- 甲基肌苷、 2, 2- 二甲基鸟嘌呤、 2- 甲基腺嘌呤、 2- 甲基鸟嘌呤、 3- 甲基胞嘧啶、 5- 甲基胞嘧啶、 N6- 腺嘌呤、 7- 甲基鸟嘌呤、 5- 甲氨基甲基尿嘧啶、 5- 甲氧 基氨甲基 -2- 硫脲嘧啶、 β-D-mannosylqueosine、 5 ′ - 甲氧基羧甲基尿嘧啶、 5- 甲氧基 尿嘧啶、 2- 甲硫基 -N6- 异戊烯腺嘌呤、 尿嘧啶 -5- 氧基乙酸、 怀丁苷 (wybutoxosine)、 假 尿嘧啶、 queosine、 2- 硫胞嘧啶、 5- 甲基 -2- 硫尿嘧啶、 2- 硫尿嘧啶、 4- 硫尿嘧啶、 5- 甲基 尿嘧啶、 尿嘧啶 -5- 氧基乙酸甲酯、 尿嘧啶 -5- 氧基乙酸、 5- 甲基 -2- 硫尿嘧啶、 3-(3- 氨 基 -3-N-2- 羧丙基 ) 尿嘧啶、 2- 氨基腺嘌呤、 吡咯并嘧啶和 2, 6- 二氨基嘌呤。 核苷碱基还包 括通用核碱基例如二氟甲苯基、 硝基吲哚基、 硝基吡咯基或硝基咪唑基。 核苷酸还包括携有 标记或包含脱碱基即缺乏碱基的单体的核苷酸。除非另有指示, 否则核酸序列以 5′ -3′ 方向显示。核苷酸可以以序列特异性方式通过经 Watson-Crick 碱基对的氢键结合另一个 核苷酸。这种碱基对被称为彼此互补。寡核苷酸可以是单链、 双链或三链的。
RNA 干扰 (RNAi) : 如本文中所使用的, 术语 “RNA 干扰” 或 “RNAi” 是指由至少部分 双链 RNA 介导的基因表达的序列特异性抑制和 / 或靶 mRNA 和蛋白质水平的减少, 所述双链 RNA 还包含与靶 RNA 实质上互补的部分。
RNAi 试剂 : 如本文中所使用的, 术语 “RNAi 试剂” 是指可通过 RNAi 机制介导基因 表达的抑制的寡核苷酸, 其包括但不限于 siRNA、 microRNA(miRNA)、 短发夹 RNA(shRNA)、 不 对称干扰 RNA(aiRNA)、 切丁酶底物和其前体。
短干扰 RNA(siRNA) : 如本文中所使用的, 术语 “短干扰 RNA” 或″ siRNA″是指包 含核苷酸双链体的 RNAi 试剂, 所述双链体在长度上具有约 15-50 个碱基对并且任选地还包 含 0 至 2 个单链突出端。siRNA 的一条链包括以互补方式与靶 RNA 杂交的部分。在一些实 施方案中, siRNA 与靶 RNA 的被靶向部分之间可能存在一个或多个错配。在一些实施方案 中, siRNA 通过导致靶转录物降解而介导基因表达抑制。
短发夹 RNA(shRNA) : 短发夹 RNA(shRNA) 意指具有至少两个杂交或能够彼此杂交 形成双链 ( 双链体 ) 结构的互补性部分和至少一个单链部分的寡核苷酸。
切丁酶底物 : ″切丁酶底物″是大于约 25 个碱基对的双链体 RNA, 其为细胞中 RNase III 家族成员切丁酶 (Dicer) 的底物。 切丁酶底物被切割而产生约 21 个碱基对的双 链体小干扰 RNAs(siRNAs), 它引起 RNA 干扰效应, 从而通过 mRNA 敲低而引起基因沉默。
抑制基因表达 : 如本文中所使用的, 短语 “抑制基因表达” 意指引起基因的表达产 物的量的任意可测量的减少。表达产物可以是从基因转录的 RNA( 例如 mRNA) 和 / 或从基 因转录的 mRNA 翻译的多肽。可使用用于测量 mRNA 或蛋白质的标准技术测定表达的水平。
如本文中所使用的, “基本上不带电荷” 包括 ±10-±30mV 的 ζ 电位和 / 或存在第 一数目 (z) 的可带负电荷的可带电荷种类 ( 例如在去质子化时变成阴离子性的酸性种类 ) 和第二数目 (0.5·z) 的可带正电荷的可带电荷种类 ( 例如在质子化时变成阳离子性的碱 性种类 )。治疗剂 : 如本文中所使用的, 术语 “治疗剂” 是指当给受试者、 器官、 组织或细胞施 用时具有治疗效果和 / 或引发期望的生物学和 / 或药理学效果的任意试剂。
治疗有效量 : 如本文中所使用的, 术语治疗剂的 “治疗有效量” 是指当给患有或怀 疑患有某种疾病、 障碍和 / 或病症的受试者施用时足以治疗、 诊断、 预防和 / 或延缓该疾病、 障碍和 / 或病症症状发作的用量。
胶束装配体的结构
在本文中的一些实施方案中提供了包含多个膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配 体。在某些实施方案中, 胶束装配体包含芯和壳。
在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段是膜去稳定化的。在具体的 实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段是 pH 依赖性膜去稳定化疏水 物。在某些实施方案中, 壳嵌段是亲水性的。在具体的实施方案中, 壳嵌段在约中性 pH 下 是亲水性的。
如本文中所使用的, 膜去稳定化嵌段共聚物包括膜破裂性嵌段共聚物 ( 例如, 裂 解内体膜的聚合物 ) 和使膜局部去稳定 ( 例如, 通过内体膜中的临时裂隙 ) 的嵌段共聚物。 在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物包含 (i) 多个疏水性单体残基, (ii) 多个具有 可带电荷种类的阴离子性单体残基, 该可带电荷种类在血清生理 pH 下是阴离子性的, 以及 在内体 pH 下基本上是中性的或不带电荷的, 以及 (iii) 任选地多个阳离子性单体残基。在 一些实施方案中, 嵌段共聚物中阴离子性种类与阳离子性种类之比例的变动允许本文中描 述的胶束装配体的膜去稳定化活性改变。在一些此类实施方案中, 嵌段共聚物中阴离子 性∶阳离子性种类之比在血清生理 pH 下在约 4 ∶ 1 至约 1 ∶ 4 的范围内。 在一些此类实施 方案中, 嵌段聚合物的疏水性嵌段中阴离子性与阳离子性种类之比的变化允许本文中描述 的胶束装配体的膜去稳定化活性改变。在一些此类实施方案中, 本文中描述的嵌段共聚物 的疏水性嵌段中阴离子性∶阳离子性种类的比例在血清生理 pH 下在约 1 ∶ 2 至约 3 ∶ 1, 或约 1 ∶ 1 至约 2 ∶ 1 的范围内。
在某些实施方案中, 存在于本文中提供的胶束装配体中的膜去稳定化嵌段共聚物 包含含有多个疏水性基团的芯部分 ( 例如, 芯嵌段 )。在一些具体的实施方案中, 芯部分 ( 例如, 芯嵌段 ) 包含多个疏水性基团和多个第一可带电荷种类或基团。 在更具体的实施方 案, 此类第一可带电荷种类或基团是带负电荷的和 / 或可带电荷成为带负电荷的种类或基 团 ( 例如, 在约中性 pH 下, 或约 7.4 的 pH)。在一些特定的实施方案中, 芯部分 ( 例如, 芯 嵌段 ) 包含多个疏水性基团, 多个第一可带电荷种类或基团和多个第二可带电荷种类或基 团。在更具体的实施方案中, 该第一可带电荷种类或基团是带负电荷的和 / 或可带电荷成 为带负电荷的种类或基团, 并且该第二可带电荷种类或基团带正电荷和 / 或可带电荷成为 带正电荷的种类或基团 ( 例如, 在约中性 pH 或约 7.4 的 pH 下 )。
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳和 / 或膜去稳定化嵌段共聚物 的壳嵌段还包含可带电荷的种类或基团。在一些实施方案中, 存在于本文中描述的胶束装 配体中的一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物具有包含多个可带阳离子电荷的种类或基团 的壳部分。取决于围绕胶束装配体的介质中电解质的浓度 ( 例如, 取决于 pH), 此类可带阳 离子电荷的种类以带阳离子电荷或不带电荷的状态存在。
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在约 5 的 pH 下具有净阳离子电荷。在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体在约中性 pH 下具有净中性电荷。在某些实施 方案中, 本文中描述的胶束装配体在约中性 pH( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 具有净阳离子电 荷。在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体在约 5 的 pH 下比在约 7 的 pH 下具有更 多的净阳离子电荷。在另外的或可替代选择的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在约 5 的 pH 下具有比在约 7 的 pH 下更多的名义 ( 或绝对值 ) 电荷。
在某些实施方案中, 本文中提供了胶束装配体, 其中胶束装配体的形式在约 6 和 以上、 约 6.5 和以上、 约 7 和以上、 约 6 至约 14 或更高 ; 约 6 至约 10 或更高、 约 6 至约 9.5 或更高、 约 6 至约 9 或更高、 约 6 至约 8.5 或更高、 约 6 至约 8 或更高、 约 6.5 至约 14 或更 高、 约 6.5 至约 10 或更高、 约 6.5 至约 9.5 或更高、 约 6.5 至约 9 或更高、 约 6.5 至约 8.5 或 更高、 约 7 至约 14 或更高、 约 7 至约 10 或更高、 约 7 至约 9.5 或更高、 约 7 至约 9 或更高、 约 7 至约 8.5 或更高、 约 6.2 至约 7.5 或更高、 6.2 至 7.5、 或约 7.2 至约 7.4 的 pH 范围内 是胶束、 假胶束或胶束样结构。在某些实施方案中, 在约 7 或以下、 约 6.8 或以下、 约 6.5 或 以下、 约 6.2 或以下、 约 6 或以下、 约 5.8 或以下、 或约 5.7 或以下的 pH 下, 本文中提供的胶 束装配体、 胶束、 假胶束或胶束样结构基本上, 或至少部分地破裂或解离。在具体的实施方 案中, 胶束装配体的形式在约 6.2 至 7.5 的 pH 范围内是胶束。要理解, 如本文中所使用的, 胶束装配体在至少所述 pH 范围内具有某种形式, 而且可能在所述 pH 范围外的 pH 下也具有 所描述的形式。
在某些实施方案中, 本文中描述的 “嵌段共聚物” 包括芯部分和壳部分。如本文中 所论述的, 芯部分任选地是或包含芯嵌段并且壳部分任选地包含或是壳嵌段。在一些实施 方案中, 至少一个这样的嵌段是梯度聚合物嵌段。 在另外的实施方案中, 本文中使用的嵌段 共聚物任选地被梯度聚合物取代 ( 即, 用于胶束装配体的聚合物是具有芯部分和壳部分的 梯度聚合物 )。
在某些实施方案中, 胶束装配体是纳米粒。 在具体的实施方案中, 胶束装配体是胶 束。在另外的实施方案中, 胶束装配体是具有约 10nm 至约 200nm、 约 10nm 至约 100nm 或约 30-80nm 大小的纳米粒或胶束。 粒度可以以任意方式来测定, 包括但不限于凝胶渗透色谱法 (GPC)、 动态光散射 (DLS)、 电子显微镜检查技术 ( 例如, TEM) 和其他方法。
在某些实施方案中, 壳和 / 或壳嵌段是亲水性的和 / 或带电荷的 ( 例如, 不带电 荷的、 阳离子性的、 聚阳离子性的、 阴离子性的、 聚阴离子性的或两性离子性的 )。在某些实 施方案中, 壳和 / 或壳嵌段是亲水性的和中性的 ( 不带电荷的 )。在具体的实施方案中, 壳 和 / 或壳嵌段包含净正电荷。在具体的实施方案中, 壳和 / 或壳嵌段包含净负电荷。在具 体的实施方案中, 壳和 / 或壳嵌段包含净中性电荷。在一些实施方案中, 芯和 / 或芯嵌段是 疏水性的和 / 或包含疏水性基团、 部分、 单体单元、 种类等。在具体的实施方案中, 疏水性芯 和 / 或芯嵌段包含多个疏水性基团、 部分、 单体单元、 种类等以及多个可带电荷的种类或单 体单元。在更具体的实施方案, 多个可带电荷的单体单元或种类包含多个可带阴离子电荷 的单体单元或种类。在更具体的实施方案中, 多个可带电荷的单体单元或种类包含多个可 带阳离子电荷的单体单元或种类。在更具体的实施方案中, 多个可带电荷的单体单元或种 类包含多个阳离子性和多个阴离子性的可带电荷的单体单元或种类。在一些实施方案中, 嵌段共聚物各自具有 (1) 形成胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的壳的亲水性带电荷的嵌段 ( 例 如, 阴离子性的或聚阴离子性的 ; 阳离子性的或聚阳离子性的 ; 或两性离子性的 ; 或不带电荷的 ), (2) 疏水性嵌段, 和 (3) 多个可带阴离子电荷的种类, 并且为膜去稳定化的 ( 例如, 以 pH 依赖性的方式变成膜去稳定化的 )。在一些实施方案中, 多个可带阴离子电荷的种类 存在于疏水性嵌段中。在某些实施方案中, 疏水性核和 / 或芯嵌段任选地包含可包含或可 不包含疏水性基团、 可带电荷的基团或其组合的间隔子单体单元。 在一些实施方案中, 形成 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的芯或存在于其上的聚合物嵌段 ( 例如, 共聚物的一个或多个芯 嵌段 ) 是可带电荷的 ( 例如, 在生理 pH 下包含阳离子性种类和 / 或阴离子性种类 )。在一 些情况下, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 从自缔合的多个嵌段共聚物形成。在某 些情况下, 自缔合通过嵌段共聚物的疏水性嵌段的相互作用发生, 并且所得的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 通过存在于胶束装配体芯中的疏水性嵌段的疏水相互作用来稳定。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 在 50%的人血清中 保持活性 ( 例如, 胶束装配体递送治疗剂例如多核苷酸的活性 ) 至少 2 小时、 至少 4 小时、 至少 6 小时、 至少 8 小时、 至少 12 小时或至少 24 小时。在另外的或可替代选择的实施方案 中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 在至少 50%的人血浆中保持活性 ( 例如, 胶束 装配体递送多核苷酸的活性 ) 至少 2 小时、 至少 4 小时、 至少 6 小时、 至少 8 小时、 至少 12 小时或至少 24 小时。在另外的或可替代选择的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例 如, 胶束 ) 在 50%的小鼠血清中保持活性 ( 例如, 胶束装配体递送多核苷酸的活性 ) 至少 2 小时、 至少 4 小时、 至少 6 小时、 至少 8 小时、 至少 12 小时或至少 24 小时。在另外的或可替 代选择的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 在至少 50%的小鼠血浆中保 持活性 ( 例如, 胶束装配体递送治疗剂例如多核苷酸的活性 ) 至少 2 小时、 至少 4 小时、 至 少 6 小时、 至少 8 小时、 至少 12 小时或至少 24 小时。在具体的实施方案中, 本文中提供的 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 在 50%的人血清中保持活性 ( 例如, 胶束装配体递送治疗剂例如 多核苷酸的活性 ) 至少 2 小时, 在至少 50%的人血浆中保持活性至少 2 小时, 在 50%小鼠 血清中保持活性至少 2 小时, 在至少 50%的小鼠血浆中保持活性至少 2 小时或其组合。
在不同的实施方案, 用于本文中描述的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 中的嵌段共聚物 对本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的某些方面或功能性具有或经选择具有影响, 所 述方面或功能性包括但不限于 : (1) 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的生物物理性质, 例如但不 限于例如可溶性、 水溶解度、 稳定性、 含水介质中的稳定性、 亲水性、 亲脂性、 疏水性等 ; (2) 胶束装配体便于配制成可施用形式, 或其他目的 ; (3) 胶束装配体能够靶向指定的或选择 的类型的细胞 ( 例如, 通过携带靶向部分 ) 的能力 ; 和 / 或 (4) 增加胶束装配体 ( 例如, 胶 束 ) 的生物相容性的能力。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的 特征在于一个或多个下列方面 : (1) 通过在从与水混溶的溶剂 ( 例如但不限于乙醇 ) 稀释 至水性溶剂 ( 例如磷酸缓冲盐溶液, pH7.4) 时嵌段共聚物的自发自缔合形成有组织的装配 体 ( 例如胶束 ) 来形成胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) ; (2) 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 对于稀 释 ( 例如, 低至构成临界稳定性浓度或临界胶束浓度 (CMC) 的 100μg/ml、 50μg/ml、 10μg/ ml、 5μg/ml 或 1μg/ml 的聚合物浓度 ) 是稳定的 ; (3) 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 对于周围 介质的高离子强度 ( 例如, 0.5M NaCl) 是稳定的 ; 和 / 或 (4) 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 随着 有机溶剂的浓度增加而稳定性逐渐降低, 此类有机溶剂包括但不限于二甲基甲酰胺 (DMF)、 二甲基亚砜 (DMS) 和二噁烷。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 特征在于具有至少两个上述特性。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的特征在于具有至少 3 个上述特性。 在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例 如, 胶束 ) 的特征在于具有全部上述特性。
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的另外或可替代选择 的特征在于其他标准 : (1) 单个嵌段的分子量及其相对长度比减少或增加以控制形成的胶 束装配体的大小和其相对稳定性, 和 (2) 改变形成壳的聚合物阳离子性嵌段的大小以提供 与阴离子性治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸药物 ) 的有效复合物形成和 / 或所述阴离子性治疗剂 的电荷中和。
此外, 在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体将小的疏水性分子, 例如疏水 性小分子化合物 ( 例如, 疏水性小分子药物 ) 选择性摄入胶束装配体的疏水性芯。在具体 的实施方案中, 本文提供的胶束装配体将小的疏水性分子, 例如疏水性小分子化合物芘选 择性摄入胶束装配体的疏水性芯。
芯
在本文中的某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的芯包含多个 pH 依赖性 膜去稳定化疏水物。 在某些实施方案中, 至少部分地、 基本上地或主要地通过疏水相互作用 将本文中描述的胶束装配体的芯保持在一起。 在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的芯包含多个第一可带电荷的种 类。 在具体的实施方案中, 该第一可带电荷的种类带电荷或可带电荷成为阴离子性种类。 要 理解, 芯内的第一可带电荷种类中没有一个、 有一些或全部带电荷。
在某些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的芯嵌段包含多个第一可带 电荷的种类和多个第二可带电荷的种类。在一些情况下, 第一可带电荷的种类带电荷或可 带电荷成为阴离子性种类 ; 并且第二可带电荷的种类带电荷或可带电荷成阳离子性种类。 在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的芯包含多个第一可带电荷的种类 ; 多个第 二可带电荷的种类 ; 和多个疏水性种类。
在某些实施方案中, 当芯包含多个可带阴离子电荷的种类和多个可带阳离子电荷 的种类时, 该多个可带阴离子电荷的种类的数目对多个可带阳离子电荷的种类的数目的 比例是约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 3 ∶ 2 至约 2 ∶ 3 或是约 1 ∶ 1。在一些实施方案中, 芯包 含多个带阴离子电荷的可带阴离子电荷的种类和多个带阳离子电荷的可带阳离子电荷的 种类, 其中存在于芯中的带阴离子电荷的种类的数目对带阳离子电荷的种类的数目的比例 是约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 3 ∶ 2 至约 2 ∶ 3 或为约 1 ∶ 1。
在一些实施方案中, 在约中性 pH( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ), 所述多个可带阴离 子电荷的种类的数目对所述多个可带阳离子电荷的种类的数目的比例是约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 2 ∶ 3 至约 3 ∶ 2、 约 1 ∶ 1.1 至约 1.1 ∶ 1 或为约 1 ∶ 1. 在一些实施方案中, 芯包含多 个带阴离子电荷的可带阴离子电荷的种类和多个带阳离子电荷的可带阳离子电荷的种类, 其中在约中性 pH( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ), 芯中存在的带阴离子电荷的种类的数目对带阳 离子电荷的种类的数目的比例是约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约1∶6至 约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 2 ∶ 3 至约 3 ∶ 2、 约 1 ∶ 1.1 至约
1.1 ∶ 1、 或约 1 ∶ 1。在具体的实施方案中, 存在于芯中的带正电荷的种类对芯中带负电 荷的种类的比例在约中性 pH 下是约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1。在更具体的实施方案中, 存在于芯 中的带正电荷的种类对芯中带负电荷的种类的比例在约中性 pH 下是约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1。 在具体的实施方案中, 存在于芯中的带正电荷的种类与芯中带负电荷的种类之比在约中性 pH 下是约 1 ∶ 1.1 至约 1.1 ∶ 1。
在具体的实施方案中, 所述第一可带电荷的种类是布郎斯台德酸。 在某些情况下, 如本文中所使用的, 可带电荷的种类包括其中质子的添加或除去 ( 例如, 以 pH 依赖性的方 式 ) 分别提供了阳离子性或阴离子性种类、 基团或单体单元的种类。
在一些实施方案中, 存在于芯中的第一可带电荷的种类是在约中性 pH( 例如, 在 约 7.4 的 pH 下 ) 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带负电 荷的种类。 在具体的实施方案中, 第一可带电荷的种类在约中性 pH 下通过失去 H+ 而带电荷 成为阴离子性种类。在另外的或可替代选择的实施方案中, 存在于芯中的第一可带电荷的 种类是在微酸性 pH( 约 6.5 或更低、 约 6.2 或更低、 约 6 或更低、 约 5.9 或更低、 约 5.8 或更 低的 pH 或约内体 pH) 下至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%为中性或不带电荷的种类。
在一些实施方案中, 第一可带电荷的种类是但不限于例如羧酸、 酸酐、 磺酰胺、 磺 酸、 亚磺酸、 硫酸、 磷酸、 次膦酸、 硼酸、 亚磷酸等。
在一些实施方案中, 存在于芯中的第二可带电荷的种类是在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类。在具体的实施方案中, 此类第二可带电荷的 + 种类通过添加 H 而带电荷成为阳离子性种类。在另外的或可替代选择的实施方案中, 存在 于芯中的第二可带电荷的种类是在微酸性 pH( 例如, 约 6.5 或更低、 约 6.2 或更低、 约6或 更低、 约 5.9 或更低、 约 5.8 或更低的 pH 或约内体 pH) 下至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类。
在本文中提供的一些实施方案中提供了在胶束装配体的芯中包含多个膜去稳定 化部分的胶束装配体。
壳
在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳是亲水性的。在具体的实施方 案中, 本文中描述的胶束装配体的壳包含多个可带电荷的种类。 在具体的实施方案中, 可带 电荷的种类带电荷或可带电荷成为阳离子性种类。在其他具体的实施方案中, 可带电荷的 种类带电荷或可带电荷成为阴离子性种类。在其他实施方案中, 胶束装配体的壳是亲水性 和不带电荷的 ( 例如, 基本上不带电荷的 )。 要理解此类壳嵌段包括其中可带电荷种类中没 有一个、 有一些或全部带电荷的种类。
在具体的实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳在约中性 pH( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 是聚阳离子性的。在一些实施方案中, 胶束装配体的壳中的可带电荷种类是在约 中性 pH( 例如, 在约 7.4 的 pH) 下至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类、 基团或单体单元。在具体的 实施方案中, 胶束装配体的壳中的此类可带电荷种类通过添加 H+ 而带电荷成为阳离子性种 类 ( 例如, 布朗斯台德碱 )。在另外的或可替代选择的实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳中的可带电荷种类是在微酸性 pH( 例如, 约 6.5 或更低、 约 6.2 或更低、 约 6 或更低、 约 5.9 或更低、 约 5.8 或更低的 pH 或约内体 pH) 下至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类。
在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳在生理 pH( 例如, 循环人血浆 的 pH) 下或其附近是阳离子性的。在一些实施方案中, 壳嵌段是聚阳离子性的。在一些实 施方案中, 壳包含一个或多个治疗剂 ( 例如, 多核苷酸, 例如 siRNA), 其中治疗剂是聚阴离 子性的。在一些实施方案中, 所述多个治疗剂包含总共 x 个阴离子, 本文中描述的胶束装配 体的聚阳离子性壳包含约 0.6x、 约 0.7x、 约 0.8x、 约 0.9x、 约 1.0x、 约 1.1x 个阳离子或更多 阳离子。
在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳是亲水性的并且不带电荷。可 用于本文中的亲水性的不带电荷种类包括但不限于例如聚乙醇 (PEG)、 聚氧化乙烯 (PEO) 等。
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的壳包含多个不同的亲水性种类 ( 例如, 至少一个不带电荷的亲水性种类和至少一个带电荷的亲水性种类 )。
粒度
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体是具有任意适当大小的纳米粒。通 过调整芯部分、 壳部分、 另外的部分或其组合的聚合程度来调整纳米粒的大小以满足特殊 需要。在具体的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体具有约 10nm 至约 200nm 的平均流体 动力学直径。在更具体的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在含水介质中具有约 1nm 至约 500nm、 约 5nm 至约 250nm、 约 10nm 至约 200nm、 约 10nm 至约 100nm、 约 20nm 至约 100nm、 约 30nm 至约 80nm 等的平均流体动力学直径。在更具体的实施方案中, 本文中提供的胶束 装配体在具有约中性 pH( 例如, 约 7.4 的 pH) 的含水介质中具有约 1nm 至约 500nm、 约 5nm 至约 250nm、 约 10nm 至约 200nm、 约 10nm 至约 100nm、 约 20nm 至约 100nm、 约 30nm 至约 80nm 等的平均流体动力学直径。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在人血清中具有 约 1nm 至约 500nm、 约 5nm 至约 250nm、 约 10nm 至约 200nm、 约 10nm 至约 100nm、 约 20nm 至约 100nm、 约 30nm 至约 80nm 等的流体动力学直径。在具体的实施方案中, 本文中提供了在具 有约 7.4 的 pH 的含水介质和在人血清中都具有约 10nm 至约 200nm 的粒度的胶束装配体。
装配体
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体是自我装配的。 在某些实施方案中, 胶束装配体在含水介质中是自我装配的或能够自我装配。在一些实施方案中, 胶束装配体 在具有约中性 pH( 例如, 具有约 7.4 的 pH) 的含水介质中是自我装配的或能够自我装配。 在 一些实施方案中, 胶束装配体在用具有约中性 pH( 例如, 具有约 7.4 的 pH) 的含水介质稀释 嵌段共聚物的有机溶液后是自我装配的或能够自我装配。在一些实施方案中, 胶束装配体 在人血清中是自我装配的或能够自我装配。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 是自我装配的。
在具体的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在约 6 至约 9、 约 6 至约 8、 约 6.5 至约 9、 约 6.5 至约 8、 约 6.5 至约 7.5、 约 7 至约 9 或约 7 至约 8 内的至少一个 pH 值下的含 水介质中自我装配。在一些实施方案中, 胶束装配体在约 5.0 至约 7.4 内的 pH 值下的含水 介质中是膜去稳定化的。要理解, 如本文中所使用的, 胶束装配体在至少本文中描述的 pH下自我装配, 但还可在本文中描述的 pH 范围外的一个或多个 pH 值下自我装配。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在任意适当的浓度下自我装配。 在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在约 2μg/mL、 约 5μg/mL、 约 8μg/mL、 约 10μg/ml、 约 20μg/mL、 约 25μg/mL、 约 30μg/mL、 约 40μg/mL、 约 50μg/mL、 约 60μg/mL、 约 70μg/mL、 约 80μg/mL、 约 90μg/mL、 约 100μg/mL 或更高的浓度 ( 例如, 具有这样的临 界装配浓度下自我装配 (CAC), 或胶束装配体形成的最低浓度 )。在某些实施方案中, 本文 中提供的胶束装配体在约 1μg/mL 至约 100μg/mL 之间的至少一个浓度下自我装配。
在一些实施方案中, 通过本文中描述的聚合物的自发自我装配来制备本文中提供 的胶束装配体 ( 例如, 胶束 )。在某些实施方案中, 在 (a) 将与水混溶的有机溶剂中的聚合 物溶液稀释入含水介质中 ; 或 (b) 直接溶解于含水溶液后, 本文中描述的聚合物装配成本 文中提供的胶束装配体。在一些实施方案中, 本文中描述的聚合物在多核苷酸不存在的情 况下装配成本文中提供的胶束装配体。
在一些实施方案中, 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 对于含水溶液中的稀释是稳定的。 在具体的实施方案中, 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 对生理 pH( 包括人循环血液的 pH) 下的稀 释稳定, 其临界稳定性浓度 ( 例如, 临界胶束浓度 (CMC)) 为约 50 至约 100μg/mL 或约 10 至 约 50μg/mL、 低于 10μg/mL、 低于 5μg/mL 或低于 2μg/mL。 如本文中所使用的, “胶束装配 体的去稳定化” 意指形成胶束装配体的聚合物链至少部分地解聚, 结构改变 ( 例如, 大小的 扩大和 / 改变形状 ), 和 / 或可形成无定形超分子结构 ( 例如, 非胶束超分子结构 )。术语 临界稳定性浓度 (CSC)、 临界胶束浓度 (CMC) 和临界装配浓度 (CAC) 在本文中可互换使用。
稳定性
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在含水介质中是稳定的。在某些实 施方案中, 本文中提供的胶束装配体在选择的 pH, 例如约生理 pH( 例如, 循环人血浆的 pH) 下在含水介质中是稳定的。在具体的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在约中性 pH 下 ( 例如, 约 7.4 的 pH 下 ) 在含水介质中是稳定的。在具体的实施方案中, 含水介质是动物 ( 例如, 人 ) 血清或动物 ( 例如, 人 ) 血浆。在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体在 人血清和 / 或人血浆中是稳定的。在具体的实施方案中, 胶束装配体在循环人血浆中是稳 定的。要理解, 胶束装配体的稳定性不限于指定的 pH, 而且其还在最低限度包括该指定 pH 的 pH 值下是稳定的。在具体的实施方案中, 本文中描述的胶束装配体在酸性 pH 下明显不 如在约中性的 pH 下稳定。在更具体的实施方案, 本文中描述的胶束装配体在约 5.8 的 pH 下明显不如在约 7.4 的 pH 下稳定。
在具体的实施方案中, 胶束装配体在约 10μg/ml 或更高的浓度下 ( 例如, 在约中 性 pH 下 ) 是稳定的。在一些实施方案中, 胶束装配体在约 100μg/mL 或更高的浓度下 ( 例 如, 在约中性 pH) 是稳定的。
嵌段共聚物
在一些实施方案中, 本文中提供的膜去稳定化嵌段共聚物在任意适当的 pH 下是 膜去稳定化的。在一些实施方案中, 该膜去稳定化嵌段共聚物在内体 pH、 约 6.5 或更低、 约 5.0 至约 6.5 或约 6.2 或更低的 pH 下是膜去稳定化的 ( 例如, 在含水介质中 )。
在具体的实施方案中, 本文中提供的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包括多个第 一可带电荷的基团、 种类或单体单元和多个第二可带电荷的种类、 基团或单体单元。 在某些情况下, 第一可带电荷的基团、 种类或单体单元带负电荷或可带电荷成为带负电的种类、 基 团或单体单元。 在一些情况下, 第二可带电荷的基团、 种类或单体单元带正电荷或可带电荷 成为阳离子性种类、 基团或单体单元。 在某些实施方案中, 随着含有本文中描述的胶束装配 体的含水介质的 pH 增加, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段和胶束装配体的芯将带更多的 正电荷, 从而导致胶束装配体的形状和 / 或大小的破裂, 并且引起膜 ( 例如, 围绕胶束装配 体的内体膜 ) 的部分破裂或显著破裂。
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含多个以 pH 依赖性方式使内体 膜去稳定的膜去稳定化嵌段共聚体。在不同的实施方案中, 所述膜去稳定化嵌段共聚物当 装配在胶束装配体中和 / 或当独立于胶束装配体形式而存在 ( 例如, 当胶束装配体被解离 和 / 或去稳定化时 ) 时, 能够使膜去稳定。 在一些实施方案中, 在生理 pH( 例如, 循环血液的 pH) 下或其附近, 组成胶束装配体的聚合物具有程度最低的膜去稳定性, 但在暴露于降低的 pH( 例如, 内体 pH) 时, 聚合物是膜去稳定化的。 在某些情况下, 这种向膜去稳定化状态的转 变是通过掺入聚合物的微酸性残基的质子化发生的, 这样的质子化导致聚合物的疏水性增 加。 在某些情况下, 聚合物的增加的疏水性导致胶束装配体的构象变化, 使胶束装配体具有 膜去稳定化作用 ( 例如, 引起膜的去稳定化 )。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配 体的膜去稳定化机制不依赖于聚阳离子例如 PEI 或其他聚阳离子的纯粹质子 - 海绵膜去稳 定化机制。在一些实施方案中, 两个膜破裂机制 : (a) 聚阳离子 ( 例如 DMAEMA) 和 (b) 疏水 化的聚阴离子 ( 例如丙基丙烯酸 ) 一起作用的组合对由聚合物提供的膜去稳定化效力具有 累加或协同作用。
在一些实施方案中, 聚合物嵌段任选地选自但不限于例如多核苷酸、 寡核苷酸、 聚 乙二醇、 亲水性嵌段、 疏水性嵌段、 带电荷的嵌段等。
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含膜去稳定化嵌段共聚物, 其中 嵌段共聚物是非肽和 / 或非脂质的。本文中提供了包含膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配 体, 其中芯嵌段是非肽和 / 或非脂质的。在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含 膜去稳定化嵌段共聚物, 其中壳嵌段是非肽的和 / 或非脂质的。在一些实施方案中, 形成 胶束装配体的嵌段共聚物的骨架是非肽的和 / 或非脂质的。在某些实施方案中, 芯嵌段的 骨架是非肽和 / 或非脂质的。在一些实施方案中, 壳嵌段是非肽和 / 或非脂质的。如本文 中所使用的, 脂质是在广义上被定义为疏水性或两亲性分子的化合物大组, 所述分子完全 或部分起源于两个不同类型的生物化学亚单元 : 酮脂酰和异戊二烯基, 例如脂肪酸、 甘油脂 质、 磷酸甘油脂质 (glycerophoispholipid)、 鞘脂、 糖脂、 多聚乙酰、 固醇脂 (sterol lipid) 和孕烯醇酮脂 (prenol lipid)。
在一些实施方案中, 本文中提供了胶束装配体, 其包含多个含有芯部分 ( 例如, 芯 嵌段 ) 和壳部分 ( 例如, 壳嵌段 ) 的膜去稳定化嵌段共聚物, 其中芯部分 ( 例如, 芯嵌段 ) 的数均分子量与壳部分 ( 例如, 壳嵌段 ) 的数均分子量之比以任意适当的比率存在。在具 体的实施方案中, 在膜去稳定化嵌段共聚物中芯部分 ( 例如, 芯嵌段 ) 的数均分子量与壳 部分 ( 例如, 壳嵌段 ) 的数均分子量之比以约 1 ∶ 10 至约 5 ∶ 1、 约 1 ∶ 1 至约 5 ∶ 1、 约 5 ∶ 4 至约 5 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 2 ∶ 1、 约 1.5 ∶ 1、 约 1.1 ∶ 1、 约 1.2 ∶ 1、 约 1.3 ∶ 1、 约 1.4 ∶ 1、 约 1.6 ∶ 1、 约 1.7 ∶ 1、 约 1.8 ∶ 1、 约 1.9 ∶ 1 或约 2.1 ∶ 1 的比率 存在。在一些实施方案中, 在膜去稳定化嵌段共聚物中芯部分 ( 例如, 芯嵌段 ) 的数均分子量与壳部分 ( 例如, 壳嵌段 ) 的数均分子量之比以约 2( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.5( 或更高 ) 比 1; 约 1.1( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.2( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.3( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.4( 或更高 ) 比 1; 约 1.6( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.7( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.8( 或更高 ) 比 1 ; 约 1.9( 或更高 ) 比 1 或约 2.1( 或更高 ) 比 1 的比率存在。在具体的实施方案中, 芯嵌段的数均分子量与壳嵌 段的数均分子量之比是约 2 ∶ 1。
在具体的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含至少一种类型的具有亲水性 节段和疏水性节段的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物和 / 或单嵌段聚合物, 包括单嵌段共聚物 )。 在某些实施方案中, 亲水性节段是亲水性嵌段并且疏水性节段是疏水性嵌段。在一些实施 方案中, 此类聚合物是非肽的。 在其他实施方案中, 亲水性节段和疏水性节段是单嵌段梯度 共聚物的不同区域。在不同的情况下, “聚合物节段” 是具有给定的物理性质 ( 例如, 本文中 描述的嵌段的物理性质, 例如, 疏水性、 亲水性、 荷电率 (chargeability) 等 ) 的聚合物部分 或包含一个或多个具有相似物理性质 ( 例如, 疏水性、 亲水性、 荷电率等 ) 的嵌段的聚合物 部分。
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体的一个或多个或全部聚合物 ( 包括 至少多个膜去稳定化嵌段共聚物以及任选地非膜去稳定化嵌段共聚物 ) 各自具有 (1) 形成 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 壳的至少一部分的任选地带电荷的亲水性节段 ( 例如, 壳嵌段 ) ; 和 (2) 形成胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 疏水性芯的至少一部分的基本上疏水性的节段 ( 例 如, 芯嵌段 ), 所述胶束装配体通过形成芯的聚合物节段的疏水性相互作用来稳定。在一些 实施方案中, 所述亲水性节段是中性的或不带电荷的。 在一些实施方案中, 所述亲水性节段 是带电荷的和阳离子性的或聚阳离子性的。在一些实施方案中, 亲水性节段是带电的和阴 离子性的或聚阴离子性的。 在一些实施方案中, 亲水性节段是带电荷的和两性离子性的。 在 一些情况下, 亲水性节段可起至少 3 个作用 : (1) 形成胶束结构的壳, (2) 增加胶束装配体的 水分散性, 和 (3) 连接至 ( 例如, 结合 ) 一个或多个治疗剂 ( 例如, 基于寡核苷酸的治疗性 分子例如 siRNA)。在一些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段和 / 或胶束装配体 的芯还包含可带电荷的或带电荷的种类 ( 例如, 在生理 pH 下为阴离子性和 / 或阳离子性的 种类 / 单体单元 ) 并且是膜去稳定性的 ( 例如, 以 pH 依赖性的方式使膜去稳定 )。在一些 实施方案中, 胶束装配体的基本上疏水的嵌段 ( 例如, 芯嵌段 ) 和 / 或芯包含一个或多个可 带电荷的种类 ( 例如, 单体单元、 部分、 基团等 )。在更具体的实施方案中, 胶束装配体的基 本上疏水的嵌段和 / 或芯包含多个阳离子性种类和多个阴离子性种类。在更具体的实施方 案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段和 / 或胶束装配体的芯包含基本上相似数量的阳离 疏水性嵌段和 / 或芯基本上是净中性的 )。 子性和阴离子性种类 ( 即,
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含含有第一和第二可带电荷种类 的疏水性芯嵌段。在一些实施方案中, 第一可带电荷种类是如本文中所描述的并且第二可 带电荷种类是当质子化时可带电荷成为阳离子性种类。在具体的实施方案中, 第一可带电 荷种类在酸性 pH( 例如, 内体 pH, 低于约 6.5 的 pH, 低于约 6.0 的 pH, 低于约 5.8 的 pH, 低 于约 5.7 的 pH 等 ) 下不带电荷。在具体的实施方案中, 第二可带电荷种类的 pKa 为约 6 至 约 10、 约 6.5 至约 9、 约 6.5 至约 8、 约 6.5 至约 7.5 或任意其他适当的 pKa。在某些实施方 案中, 第一可带电荷种类中的至少一个和第二可带电荷种类中的至少一个存在于单个单体 单元上。在一些实施方案中, 第一可带电荷的种类存在于第一可带电荷的单体单元上并且第二可带电荷的种类存在于第二可带电荷的单体单元上。在某些实施方案中, 第一可带电 荷的种类在去质子化后可带电荷成为阴离子性种类, 第二可带电荷的种类在质子化后可带 电荷成为阳离子性种类, 并且阴离子性种类与阳离子性种类之比在约中性 pH 下为约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1, 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约1∶2至 3 ∶ 2 之间, 或为约 1 ∶ 1。 在一些实施方案中, 第一可带电荷的单体单元与第二可带电荷的 单体单元之比是约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约1∶2 至约 2 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至 3 ∶ 2 或为约 1 ∶ 1。
术语 “共聚物” , 如本文中所使用的, 表示聚合物是两个或更多个不同单体聚合的 结果。本文中描述的胶束装配体的 “单嵌段聚合物” 或 “亚单元聚合物 (subunit polymer)” 是单个聚合步骤的合成产物。术语单嵌段聚合物包括共聚物 ( 即, 超过一种类型的单体的 聚合产物 ) 和均聚物 ( 即, 单个类型的单体的聚合产物 )。 “嵌段” 共聚物是指包含结构单 元或单体单元 ( 在本文中可互换使用 ) 的一个或多个亚组合的结构。此类结构单元或单体 单元包含聚合单体的残基。在一些实施方案中, 本文中描述的嵌段共聚物包含非脂质结构 单元或单体单元。在一些实施方案中, 嵌段共聚物是二嵌段共聚物。二嵌段共聚物包含两 个嵌段 ; 这种聚合物的图示概括表列如下 : [AaBbCc...]m-[XxYyZz...]n, 其中每个字母表示结 构单元或单体单元, 并且其中每个结构单元的下标表示该具体嵌段中该单元的摩尔分数, 三个点表示每个嵌段中可以存在更多 ( 也可以更少 ) 个结构单元, m 和 n 表示二嵌段共聚物 中每个嵌段的分子量。 正如图示提示的, 在一些情况中, 对每个嵌段分别控制每个结构单元 的数量和性质。 图示并不意味着且不应解释为推定各嵌段中结构单元数或不同类型结构单 元数之间何种情况下的任意关系。 该图示也不意味着描述具体嵌段内结构单元的任意具体 数量或排列。 在每一嵌段中, 除非另有特别描述, 否则结构单元可以以纯粹随机、 交替随机、 规整交替、 规整嵌段或随机嵌段结构形式排列。例如, 纯粹随机结构可以具有形式 ( 非限制 性的 ) : x-x-y-z-x-y-y-z-y-z-z-z...。 非限制性的示例性交替随机结构可以具有形式 ( 非 限制性的 ) : x-y-x-z-y-x-y-z-y-x-z..., 示例性的规整交替结构可以具有形式 ( 非限制性 的) : x-y-z-x-y-z-x-y-z...。 示例性的规整嵌段结构可以具有如下结构 ( 非限制性的 ) : . ..x-x-x-y-y-y-z-z-z-x-x-x..., 而示例性的随机嵌段结构可以具有结构 ( 非限制性的 ) : . ..x-x-x-z-z-x-x-y-y-y-y-z-z-z-x-x-z-z-z-...。 在梯度聚合物中, 一个或多个单体单元 的含量以梯度方式从聚合物的 α 端值增加或减少到 ω 端值。在上述一般实例中无一指的 是单个结构单元或嵌段的具体并列或嵌段中结构单元的数量或嵌段的数量, 也不应将它们 视为以任意方式具有或限制形成本发明胶束装配体的嵌段共聚物的实际结构。 在某些实施 方案中, 本文中提供了本文中描述的任意亚单元聚合物或亚单元聚合物的组成, 无论此类 聚合物是否装配成胶束装配体。
如本文中所使用的, 括入结构单元的括号并非意指且并非视为意指结构单元自身 形成嵌段。即方括号内的结构单元可以以任意方式与嵌段内的其他结构单元组合, 即纯粹 随机、 交替随机、 规整交替、 规整嵌段或随机嵌段结构。本文所述的嵌段共聚物是任选地交 替、 梯度或随机嵌段共聚物。在一些实施方案中, 嵌段共聚物是树状、 星型或接枝共聚物。
在某些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体的嵌段共聚物 ( 例如膜去稳定化嵌 段共聚物 ) 包含乙烯型不饱和单体。术语 “乙烯型不饱和单体” 在本文中定义为具有至少 一个碳双键或三键的化合物。乙烯型不饱和单体的非限定性实例是 : ( 烷基 ) 丙烯酸烷基酯、 甲基丙烯酸酯、 丙烯酸酯、 烷基丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 丙烯酰胺、 苯乙烯、 烯丙基胺、 烯丙基铵、 二烯丙基胺、 二烯丙基铵、 N- 乙烯基甲酰胺、 乙烯醚、 乙烯磺酸酯、 丙烯酸、 硫代甜 菜碱、 羧基甜菜碱、 磷甜菜碱 (phosphobetaine) 或马来酸酐。
在不同实施方案中, 使用适合用于提供本文中描述的胶束装配体的聚合物 ( 包 括, 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 的任意单体。在一些实施方案中, 适合用于制备本文中 提供的胶束装配体的聚合物 ( 包括, 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 的单体包括但不限于 例如一个或多个下列单体 : 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸丙酯 ( 全部同分异 构体 )、 甲基丙烯酸丁酯 ( 全部同分异构体 )、 甲基丙烯酸 2- 乙基己酯、 甲基丙烯酸异冰片 酯、 甲基丙烯酸、 甲基丙烯酸苄酯、 甲基丙烯酸苯酯、 甲基丙烯腈、 α- 甲基苯乙烯、 丙烯酸甲 酯、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸丙酯 ( 全部同分异构体 )、 丙烯酸丁酯 ( 全部同分异构体 )、 丙烯酸 2- 乙基己酯、 丙烯酸异冰片酯、 丙烯酸、 丙烯酸苄酯、 丙烯酸丙酯、 丙烯腈、 苯乙烯、 选自如下 的丙烯酸酯类和苯乙烯类 : 甲基丙烯酸缩水甘油酯、 甲基丙烯酸 2- 羟基乙酯、 甲基丙烯酸 羟丙酯 ( 全部异构体 )、 甲基丙烯酸羟丁酯 ( 全部异构体 )、 甲基丙烯酸 N, N- 二甲氨基乙 酯、 甲基丙烯酸 N, N- 二乙基氨基乙酯、 甲基丙烯酸三乙二醇酯、 甲基丙烯酸寡乙二醇酯、 衣 康酸酐、 衣康酸、 丙烯酸缩水甘油酯、 丙烯酸 2- 羟乙酯、 丙烯酸羟丙酯 ( 全部异构体 )、 丙烯 酸羟丁酯 ( 全部异构体 )、 丙烯酸 N, N- 二甲氨基乙酯、 丙烯酸 N, N- 二乙氨基乙酯、 丙烯酸 三乙二醇酯、 甲基丙烯酰胺、 N- 甲基丙烯酰胺、 N, N- 二甲基丙烯酰胺、 N- 叔丁基甲基丙烯 酰胺、 N- 正丁基甲基丙烯酰胺、 N- 羟甲基丙烯酰胺 (N-methylolacrylamide)、 N- 羟乙基丙 烯酰胺 (N-ethylolacrylamide)、 乙烯基苯甲酸 ( 全部异构体 )、 二乙氨基苯乙烯 ( 全部异 构体 )、 α- 甲基乙烯基苯甲酸 ( 全部异构体 )、 二乙氨基 α- 甲基苯乙烯 ( 全部异构体 )、 对 - 乙烯基苯磺酸、 对 - 乙烯基苯磺酸钠盐、 甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯 酸三乙氧基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸三丁氧基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸二甲氧基甲基 甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸二乙氧基甲基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸二丁氧基甲基甲硅烷 基丙酯、 甲基丙烯酸二异丙氧基甲基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸二甲氧基甲硅烷基丙酯、 甲 基丙烯酸二乙氧基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸二丁氧基甲硅烷基丙酯、 甲基丙烯酸二异丙 氧基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸三乙氧基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸 三丁氧基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸二甲氧基甲基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸二乙氧基甲基甲硅烷 基丙酯、 丙烯酸二丁氧基甲基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸二异丙氧基甲基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸 二甲氧基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸二乙氧基甲硅烷基丙酯、 丙烯酸二丁氧基甲硅烷基丙酯、 丙 烯酸二异丙氧基甲硅烷基丙酯、 乙酸乙烯酯、 丁酸乙烯酯、 苯甲酸乙烯酯、 乙烯基氯、 乙烯基 氟、 乙烯基溴、 马来酸酐、 N- 芳基马来酰亚胺、 N- 苯基马来酰亚胺、 N- 烷基马来酰亚胺、 N- 丁 基马来酰亚胺、 N- 乙烯基吡咯烷酮、 N- 乙烯基咔唑、 丁二烯、 异戊二烯、 氯丁二烯、 乙烯、 丙 烯、 1, 5- 己二烯类、 1, 4- 己二烯类、 1, 3- 丁二烯类、 1, 4- 戊二烯类、 乙烯醇、 乙烯基胺、 N- 烷 基乙烯基胺、 烯丙基胺、 N- 烷基烯丙基胺、 二烯丙基胺、 N- 烷基二烯丙基胺、 亚烷基亚胺、 丙 烯酸类、 烷基丙烯酸酯类、 丙烯酰胺类、 甲基丙烯酸类、 甲基丙烯酸烷基酯类、 甲基丙烯酰胺 类、 N- 烷基丙烯酰胺类、 N- 烷基甲基丙烯酰胺类、 N- 异丙基丙烯酰胺、 乙烯基萘、 乙烯基吡 啶、 乙基乙烯基苯、 氨基苯乙烯、 乙烯基吡啶、 乙烯基咪唑、 乙烯基联苯、 乙烯基茴香醚、 乙烯 基咪唑基、 乙烯基吡啶基、 乙烯基聚乙二醇、 二甲氨基甲基苯乙烯、 三甲基铵乙基甲基丙烯 酸酯、 三甲基铵乙基丙烯酸酯、 二甲氨基丙基丙烯酰胺、 三甲基铵乙基丙烯酸酯、 三甲基铵乙基甲基丙烯酸酯、 三甲基铵丙基丙烯酰胺、 丙烯酸十二烷基酯、 丙烯酸十八酯或甲基丙烯 酸十八酯单体或其组合。
在一些实施方案中, 任选地使用此类单体的官能化形式。官能化的单体, 如本文 中所使用的, 是包含掩蔽或未掩蔽的官能团 ( 例如在聚合后可以连接其他部分的基团 ) 的 单体。此类基团的非限定性实例是伯氨基、 羧基、 硫氢基、 羟基、 叠氮基和氰基。几个适当 的掩蔽基团是可供利用的 ( 参见, 例如, T.W.Greene&P.G.M.Wuts、 Protective Groupsin Organic Synthesis( 第 2 版 )J.Wiley&Sons、 1991.P.J.Kocienski、 Protecting Groups、 Georg Thieme Verlag、 1994)。
按照任意适当的方式制备此处所述的聚合物。 用于产生本文中提供的聚合物的适 当合成方法包括但不限于例如阳离子、 阴离子和自由基聚合。 在一些情况下, 当使用阳离子 方法时, 用催化剂处理单体以引发聚合。任选地, 一种或多种单体用于形成共聚物。在一些 实施方案中, 这种催化剂是引发剂, 包括例如质子酸 ( 布郎斯台德酸 ) 或路易斯酸, 在使用 路易斯酸的情况下, 还任选地使用一些促进剂例如水或醇。 在一些实施方案中, 催化剂是但 不限于例如碘化氢、 高氯酸、 硫酸、 磷酸、 氟化氢、 氯磺酸、 甲磺酸、 三氟甲磺酸、 三氯化铝、 烷 基氯化铝、 三氟化硼复合物、 四氯化锡、 五氯化锑、 氯化锌、 四氯化钛、 五氯化磷、 三氯氧磷或 氯氧化铬。在某些实施方案中, 聚合物合成纯净地或在任意适合的溶剂中进行。适当的溶 剂包括但不限于戊烷、 己烷、 二氯甲烷、 氯仿或二甲基甲酰胺 (DMF)。在某些实施方案中, 在 任意适当的反应温度下, 包括例如约 -50℃至约 100℃或约 0℃至约 70℃的温度下进行聚合 物合成。
在某些实施方案中, 通过自由基聚合制备聚合物。 当使用自由基聚合方法时, 提供 (i) 单体、 (ii) 任选地共聚单体和 (iii) 任选的自由基来源以引发自由基聚合过程。在一 些实施方案中, 自由基的来源是任选的, 因为一些单体可在于高温下加热时自我引发。 在某 些情况下, 在形成聚合混合物后, 将混合物接触聚合条件。 聚合条件是如本文中所述引起至 少一种单体形成至少一种聚合物的条件。这种条件任选地可改变至任意适当的水平, 包括 但不限于例如温度、 压力、 气氛、 聚合混合物中使用的原料的比例和反应时间。以任意适当 的方式包括例如在溶液、 分散体、 悬浮液、 乳剂中或批量进行聚合。
在一些实施方案中, 引发剂存在于反应混合物中。如果可用于本文中描述的聚合 方法, 则任选地使用任意适当的引发剂。这种引发剂包括但不限于例如一种或多种烷基过 氧化物、 取代的烷基过氧化物、 芳基过氧化物、 取代的芳基过氧化物、 酰基过氧化物、 烷基氢 过氧化物、 取代的烷基氢过氧化物、 芳基氢过氧化物、 取代的芳基氢过氧化物、 杂烷基过氧 化物、 取代的杂烷基过氧化物、 杂烷基氢过氧化物、 取代的杂烷基氢过氧化物、 杂芳基过氧 化物、 取代的杂芳基过氧化物、 杂芳基氢过氧化物、 取代的杂芳基氢过氧化物、 烷基过酸酯、 取代的烷基过酸酯、 芳基过酸酯、 取代的芳基过酸酯或偶氮化合物。在具体的实施方案中, 过氧化苯酰 (BPO) 和 / 或 AIBN 用作引发剂。
在一些实施方案中, 聚合过程以活泼形式按照任意适合的方式进行, 例如, 但不 限于原子转移自由基聚合 (ATRP)、 一氧化二氮 - 为介体的活泼自由基聚合 (NMP)、 开环聚 合 (ROP)、 简并性转移 (DT) 或可逆添加分段转移 (RAFT)。使用常规和 / 或活泼 / 受控 聚合方法, 可以生产各种聚合物结构, 例如、 但不限于嵌段、 接枝、 星形和梯度共聚物, 其 中单体单元在整个链上以统计学方式或以梯度方式分布, 或以嵌段顺序或侧链接枝形式均聚化。在其他实施方案中, 通过大分子设计, 经黄原酸酯类 (MADIX) 的可逆添加 - 分 段链转移合成聚合物 (Direct Synthesis ofDouble Hydrophilic Statistical Di-and Triblock CopolymersComprised of Acrylamide and Acrylic Acid Units via the MADIXProcess″, Daniel Taton 等人, Macromolecular Rapid Communications, 22, No.18, 1497-1503(2001).)。
在某些实施方案中, 可逆添加 - 分段链转移或 RAFT 用于合成本发明的乙烯型骨架 聚合物。RAFT 是一种活泼聚合过程。RAFT 包含自由基简并性链转移过程。在一些实施方 案中, 用于制备本文所述聚合物的 RAFT 方法使用硫羰基硫基化合物, 例如、 但不限于二硫 酯类、 二硫氨基甲酸酯类和黄原酸酯类, 以通过可逆链转移机制介导聚合。在一些情况中, 聚合物自由基与任意上述化合物的 C = S 基团的反应导致形成稳定化的自由基中间体。典 型地, 这些稳定化的自由基中间体不发生标准自由基聚合所典型的终止反应, 而是再引入 能够再引发或增殖单体的自由基, 从而在该过程中重新形成 C = S 键。在大部分情况中, 这 种添加到 C = S 键上、 然后使随后的自由基段裂的循环持续至全部单体耗尽或反应被淬灭。 一般而言, 低浓度的活性自由基在任意具体时间均限制正常终止反应。
在一些实施方案中, 用于本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 中的聚合物 ( 例 如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 具有较低的多分散性指数 (PDI) 或在链长上的差异。按照任 意适合的方式测定多分散性指数 (PDI), 例如通过将聚合物链的重均分子量除以其数均分 子量来测量。数均分子量是各链分子量的总和除以链数量。重均分子量与分子量的平方除 以该分子量的分子的数量成正比。由于重均分子量始终大于数均分子量, 所以多分散性始 终大于或等于 1。当数值越来越接近相同时, 即当多分散性趋近于值 1 时, 聚合物变成更加 接近单分散性, 其中每一链具有实际上相同的数目的结构单元。趋近于 1 的多分散性值可 以使用活泼自由基聚合得到。 测定多分散性的方法例如、 但不限于尺寸排阻色谱法、 动态光 散射、 基质辅助的激光解吸 / 电离色谱法和电喷雾质量色谱法是本领域众所周知的。在一 些实施方案中, 本文提供的胶束装配物 ( 例如胶束 ) 的嵌段共聚物 ( 例如膜去稳定化嵌段 共聚物 ) 具有小于 2.0, 或小于 1.8, 或小于 1.6, 或小于 1.5, 或小于 1.4, 或小于 1.3, 或小 于 1.2 的多分散性指数 (PDI)。
本文所述的聚合过程任选在任意适合的溶剂或其混合物中发生。 适当的溶剂包括 水、 醇 ( 例如, 甲醇、 乙醇、 正丙醇、 异丙醇、 丁醇 )、 四氢呋喃 (THF) 二甲基亚砜 (DMSO)、 二甲 基甲酰胺 (DMF)、 丙酮、 乙腈、 六甲基磷酰胺、 乙酸、 甲酸、 己烷、 环己烷、 苯、 甲苯、 二噁烷、 二 氯甲烷、 醚 ( 例如乙醚 )、 氯仿和乙酸乙酯。 在一个方面, 溶剂包括水和水与水易溶混有机溶 剂例如 DMF 的混合物。
在某些实施方案中, 以任意合适的方式制备本文中使用的聚 (DMAEMA) 和其他聚 合物实体 ( 例如, BMA、 DMAEMA 和 PAA 的共聚物或共聚物嵌段 )。在一个实施方案中, 通过 在 RAFT CTA、 ECT 和自由基引发剂存在的情况下聚合 DMAEMA 来制备聚 (DMAEMA)。在一些 实施方案中, 将嵌段聚 (DMAEMA)macroCTA 用于制备一系列二嵌段共聚物, 其中第二嵌段包 含 BMA、 DMAEMA 和 PAA。在其他具体的实施方案中, 反转二嵌段聚合物上嵌段的方向, 以使 在自我装配后, 聚合物的 ω 末端暴露在胶束或胶束装配体的亲水性节段上。在不同的实施 方案中, 这通过任意适当的方式包括许多合成方法来实现。例如, 在一些实施方案中, 本文 中描述的嵌段共聚物的合成始于形成芯的 PAA/BMA/DMAEMA 疏水性嵌段的制备, 然后在第二合成步骤中通过将所得的 PAA/BMA/DMAEMA macroCTA 经历第二 RAFT 聚合步骤来加入形 成壳的亲水性带电荷嵌段。变通方法包括还原 PAA/BMA/DMAEMA macroCTA 以形成硫氢基末 端, 然后将预先形成的亲水性带电荷聚合物共价连接至形成的硫氢基。该合成方法提供了 在暴露于胶束表面的聚合物链的 ω- 末端上引入反应性基团的方法, 从而提供了对胶束进 行化学缀合的可选择的方法。
在一些实施方案中, 通过化学缀合由分别的聚合方法制备的几种聚合物嵌段来合 成嵌段共聚物。
在一些情况下, 嵌段共聚物 ( 例如膜去稳定化嵌段共聚物 ) 包含具有反应性基团 的单体, 所述反应性基团可用于通过本领域内已知的化学法例如 “Click” 化学法 ( 关于 例如 “Click”反 应, 参 见 Wu, P. ; Fokin, V.V.Catalytic Azide-Alkyne Cycloaddition : Reactivity andApplications.Aldrichim.Acta, 2007, 40, 7-17) 聚合后引入额外的功能 性。
在特定的情况下, 本文中提供了下列结构的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物, 包括膜去 稳定化嵌段共聚物 ) :
α-[Ds-Xt]b-[Bx-Py-Dz]a-ω[ 结构 1] α-[Bx-Py-Dz]a-[Ds-Xt]b-ω[ 结构 2]
其中 x、 y、 z、 s 和 t 是各个单体单元 D(DMAEMA)、 B(BMA)、 P(PAA) 和亲水性中性单体 (X) 在聚合物嵌段中的摩尔百分比组成 ( 通常为 0-50% ), a 和 b 是嵌段的分子量, [Ds-Xt] 是 亲水性芯嵌段, α 和 ω 表示聚合物的相对末端。在某些实施方案中, x 为 50%、 y 为 25%并 且 z 为 25%。在某些实施方案中, x 为 60%、 y 为 20%以及 z 为 20%。在某些实施方案中, x 为 70%、 y 为 15%以及 z 为 15%。在某些实施方案中, x 为 50%、 y 为 25%并且 z 为 25% . 在某些实施方案中, x 为 33%、 y 为 33%并且 z 为 33%。在某些实施方案中, x 为 50%、 y为 20%并且 z 为 30%。在某些实施方案中, x 为 20%、 y 为 40%并且 z 为 40%。在某些实施 方案中, x 为 30%、 y 为 40%并且 z 为 30%。在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体 包含约 2,000Da 至约 30,000Da、 约 5,000Da 至约 20,000Da 或约 7,000Da 至约 15,000Da 的 亲水性嵌段。 在具体的实施方案中, 亲水性嵌段为约 7,000Da、 8,000Da、 9,000Da、 10,000Da、 11,000Da、 12,000Da、 13,000Da、 14,000Da 或 15,000Da。在某些实施方案中, 本文中描述的 胶束装配体包含约 2,000Da 至约 50,000Da、 约 10,000Da 至约 50,000Da、 约 15,000Da 至约 35,000Da 或约 20,000Da 至约 30,000Da 的疏水性芯嵌段。在一些具体的实施方案中, 具有 12,500Da 的亲水性嵌段和 25,000Da 的疏水性芯嵌段 (1 ∶ 2 的长度比 ) 的聚合物形成胶束 装配体 ( 例如, 胶束 )。 在一些具体的实施方案中, 具有 10,000Da 的亲水性嵌段和 30,000Da 的疏水性芯嵌段 (1 ∶ 3 的长度比 ) 的聚合物形成胶束装配体 ( 例如, 胶束 )。在一些具体 的实施方案中, 具有 10,000Da 的亲水性嵌段和 25,000Da 的疏水性芯嵌段 (1 ∶ 2.5 的长度 比 ) 的聚合物形成约 45nm( 如通过动态光散射测量或电子显微镜检查测定的 ) 的胶束装配 体 ( 例如, 胶束 )。在一些具体的实施方案中, 胶束为 80 或 130nm( 例如通过动态光散射测 量或电子显微镜检查测定的 )。通常, 随着形成胶束壳的 [Ds-Xt] 的分子量 ( 或长度 ) 相对 于 [Bx-Py-Dz]( 形成芯的疏水性芯嵌段 ) 增加, 胶束的大小增加。 在一些情况下, 形成壳的聚 合物阳离子嵌段 ([Ds-Xt]) 的大小在提供与寡核苷酸药物的有效复合物形成 / 电荷中和中 非常重要。例如, 在某些情况下, 对于约 20 个碱基对 ( 即, 40 个阴离子电荷 ) 的 siRNA, 阳
离子嵌段具有适合于提供有效结合的长度, 例如 40 个阳离子电荷。对于包含 80 个 pKa 值 为 7.4 的 DMAEMA 单体 (MW = 11,680) 的壳嵌段, 嵌段在 pH 7.4 下包含 40 个阳离子电荷。 在一些情况下, 稳定的聚合物 -siRNA 缀合物 ( 例如, 复合物 ) 通过相似数目的相反电荷之 间的静电相互作用形成。在某些情况下, 避免大量的过量正电荷有助于防止显著的体外和 体内毒性。
在具体的实施方案中, 嵌段共聚物的疏水性芯嵌段包含多个可带阳离子电荷的种 类, 例如, 甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯 (DMAEMA)。 因此, 在一些实施方案中, 此类聚合物节段 的结构由结构 3 表示 :
Q1-[BMAx-PAAy-DMAEMAz]-Q2[ 结构 3]
其中上述命名中的 Q1 和 Q2 表示其他聚合物嵌段或末端官能团, 并且其中 x、 y和z 是各个单体单元的摩尔百分比组成 ( 通常, 0-50% )。在某些情况下, 各个单体单元发挥单 独的和协同的功能。 例如, 包含阴离子性种类和疏水性种类的聚丙基丙烯酸 ( 具有约 6.7 的 pKa 值 ) 在高于约 6.7 的 pH 下是亲水性的, 并且在低于约 6.7 的 pH 下疏水性逐渐增加, 其中 羧酸根开始质子化。在某些情况下, 例如通过增加嵌段中占主导的疏水性单体单元 BMA 的 摩尔百分比来增加局部环境的疏水性, 可以提高 PAA 的 pKa, 从而导致 PAA 在更高的 pH 下质 子化, 即, 包含 PAA 的嵌段在更高的 pH 下变得更加具有膜去稳定性, 从而在低于生理 pH7.4 的 pH 下对更小的酸性变化更敏感。在一些情况下, PAA 的质子化导致疏水性的大大增加和 随后构象变化, 从而产生具有膜去稳定化性质的形式。上述聚合物嵌段中的第三单体单元 是阳离子性种类, 例如 DMAEMA, 其在一些情况下起着多个作用, 包括但不限于下列作用。当 以等摩尔量与 PAA 阴离子性种类匹配时, 其产生电荷中和和形成可促成胶束结构疏水性芯 的稳定性的静电相互作用的电位, 其中上述结构中的 Q1 或 Q2 是亲水性均聚物嵌段, 例如聚 DMAEMA。
在某些实施方案中, 嵌段共聚物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 具有化学式 I :
在一些实施方案中 : A0、 A1、 A2、 A3 和 A4 选自 -C-、 -C-C-、 -C(O)(C)aC(O)O-、 -O(C)aC(O)- 和 -O(C)bO- ; 其中, a 是 1-4 ;
b 是 2-4 ;
Y4 选自氢、 (1C-10C) 烷基、 (3C-6C) 环烷基、 O-(1C-10C) 烷基、 -C(O)O(1C-10C) 烷 基 -、 -C(O)NR6(1C-10C)-、 -(4C-10C) 杂芳基 - 和 (6C-10C) 芳基, 其任一个任选地用一个或 多个氟基团取代 ;
Y0, Y1 和 Y2 独立地选自共价键、 (1C-10C) 烷基 -、 -C(O)O(2C-10C) 烷基 -、 -OC(O) (1C-10C) 烷 基 -、 -O(2C-10C) 烷 基 - 和 -S(2C-10C) 烷 基 -、 -C(O)NR6(2C-10C) 烷
基 -、 -(4C-10C) 杂芳基 - 和 -(6C-10C) 芳基 - ;
Y3 选自共价键、 -(1C-10C) 烷基 -、 -(4C-10C) 杂芳基 - 和 -(6C-10C) 芳基 - ; 其中
用适当数量的氢原子完成未完全被 R1-R5 和 Y0-Y4 取代的 A1-A4 四价碳原子 ;
R1、 R 2、 R3、 R4、 R5 和 R6 独立地选自氢、 -CN、 烷基、 炔基、 杂烷基、 环烷基、 杂环烷基、 芳 基和杂芳基, 它们中任意个可以任选地用一个或多个氟原子取代 ;
Q0 是选自如下残基的残基, 在生理 pH 下为亲水性的并且在生理 pH 下至少部分带 正电荷的残基 ( 例如, 氨基、 烷氨基、 铵、 烷基铵、 胍、 咪唑基、 吡啶基等 )、 在生理 pH 下至少部 分带负电荷但在更低 pH 下发生质子化的残基 ( 例如, 羧基、 磺酰胺、 硼酸根、 膦酸根、 磷酸根 等 )、 在生理 pH 下基本上呈中性 ( 或不带电荷 ) 的残基 ( 例如, 羟基、 多羟化烷基、 聚乙二 醇、 聚丙二醇、 硫氢基等 )、 在生理 pH 下至少为部分两性离子性的残基 ( 例如在生理 pH 下包 含磷酸根和铵基的单体残基 )、 可缀合的或可官能化的残基 ( 例如, 包含反应性基团的残基 例如叠氮化物、 炔烃、 琥珀酰亚胺酯、 四氟苯酯、 五氟苯酯、 对硝基苯酯、 吡啶基二硫化物等 ) 或氢 ;
Q1 是在生理 pH 下为亲水性并且在生理 pH 下至少部分带正电荷的残基 ( 例如, 氨 基、 烷氨基、 铵、 烷基铵、 胍、 咪唑基、 吡啶基等 ) ; 在生理 pH 下至少部分带负电荷但在更低 pH 下发生质子化的残基 ( 例如, 羧基、 磺酰胺、 硼酸根、 膦酸根、 磷酸根等 )、 在生理 pH 下基本为 中性的残基 ( 例如, 羟基、 多羟化烷基、 聚乙二醇、 聚丙二醇、 硫氢基等 )、 或在生理 pH 下至少 部分为两性离子性的残基 ( 例如在生理 pH 下包含磷酸根和铵基 ) ;
Q2 是在生理 pH 下带正电荷的残基, 包括但不限于氨基、 烷氨基、 铵、 烷基铵、 胍、 咪 唑基、 吡啶基 ;
Q3 在生理 pH 下带负电荷但在更低 pH 下发生质子化的残基, 包括但不限于羧基、 磺 酰胺、 硼酸根、 膦酸根和磷酸根 ;
m 约 0 至小于 1.0( 例如, 0 至约 0.49) ;
n 为大于 0 至 1.0( 例如, 约 0.51 至约 1.0) ; 其中
m+n = 1
p 为约 0.1 至约 0.9( 例如, 约 0.2 至约 0.5) ;
q 为约 0.1 至约 0.9( 例如, 约 0.2 至约 0.5) ; 其中
r 为 0 至约 08( 例如, 0 至约 0.6) ; 其中
p+q+r = 1
v 为约 1 至约 25kDa ; 或约 5 至约 25kDa 以及,
w 为约 1 至约 50kDa, 或约 5 至约 50kDa。
在一些实施方案中, p 和 q 表示的单体残基的数目或比率在彼此的约 30%, 彼此的 约 20%, 彼此的约 10%等范围内。在具体的实施方案中, p 大体上与 q 相同。在某些实施方 案中, 至少部分带电荷通常包括痕量以上的带电荷种类, 包括例如至少 20%的残基带电荷, 至少 30%的残基带电荷, 至少 40%的残基带电荷, 至少 50%的残基带电荷, 至少 60%的残 基带电荷, 至少 70%的残基带电荷等。
在某些实施方案中, m 是 0, 且 Q1 是亲水性的并且生理 pH 下基本上为中性 ( 或不 带电荷 ) 的残基。在一些实施方案中, 基本上不带电荷包括例如, 低于 5%带电荷, 低于 3% 带电荷, 低于 1%带电荷等。在某些实施方案中, m 是 0, 并且 Q1 是亲水性的并且在生理 pH下至少部分为阳离子性的残基。在某些实施方案中, m 是 0, 并且 Q1 是亲水性的并且在生理 pH 下至少部分为阴离子性的残基。在某些实施方案中, m 大于 0 并且 n 大于 0, 且 Q0 或 Q1 之一是亲水性的并且在生理 pH 下至少部分为阳离子性的残基, 且 Q0 或 Q1 中的另一个是亲 水性的并且在生理 pH 下基本上为中性的残基。在某些实施方案中, m 大于 0 且 n 大于 0, 且 Q0 或 Q1 之一是亲水性的并且在生理 pH 下至少部分为阴离子性的残基, 且 Q0 或 Q1 中另一个 是亲水性的并且在生理 pH 下基本上为中性的残基。在某些实施方案中, m 大于 0 并且 n 大 于 0, 且 Q1 是亲水性的并且在生理 pH 下至少部分为阳离子性的残基, 并且 Q0 是可缀合的或 可官能化的残基。在某些实施方案中, m 大于 0 且 n 大于 0, 且 Q1 是亲水性的并且在生理 pH 下基本上为中性的残基, 且 Q0 是可缀合的或可官能化的残基。
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含式 II 的嵌段聚合物 :
在一些实施方案中 :
A0、 A1、 A2、 A3 和 A4 选自 -C-C-、 -C(O)(C)aC(O)O-、 -O(C)aC(O)- 和 -O(C)bO- ; 其中,
a 是 1-4 ;
b 是 2-4 ;
Y0 和 Y4 独立地选自氢、 (1C-10C) 烷基、 (3C-6C) 环烷基、 O-(1C-10C) 烷基、 -C(O) O(1C-10C) 烷基、 C(O)NR6(1C-10C)、 (4C-10C) 杂芳基 - 和 (6C-10C) 芳基, 其任一个任选地 用一个或多个氟基团取代 ;
Y1 和 Y2 独 立 地 选 自 共 价 键、 (1C-10C) 烷 基 -、 -C(O)O(2C-10C) 烷 基 -、 -OC(O) (1C-10C) 烷 基 -、 -O(2C-10C) 烷 基 -、 -S(2C-10C) 烷 基 -、 -C(O)NR6(2C-10C) 烷 基 -、 -(4C-10C) 杂芳基 - 和 -(6C-10C) 芳基 - ;
Y3 选自共价键、 (1C-10C) 烷基、 (4C-10C) 杂芳基和 (6C-10C) 芳基 ; 其中
用适当数量的氢原子完成未完全被 R1-R5 和 Y0-Y4 取代的 A1-A4 四价碳原子 ;
R1、 R 2、 R3、 R4、 R5 和 R6 独立地选自氢、 -CN、 烷基、 炔基、 杂烷基、 环烷基、 杂环烷基、 芳 基和杂芳基, 其任一个可任选地用一个或多个氟原子取代 ;
Q1 和 Q2 是在生理 pH 下带正电荷的残基, 包括但不限于氨基、 烷氨基、 铵、 烷基铵、 胍、 咪唑基和吡啶基 ;
Q3 是在生理 pH 下带负电荷但在更低 pH 下发生质子化的残基, 包括但不限于羧基、 磺酰胺、 硼酸根、 膦酸根和磷酸根 ;
m 为 0 至约 0.49 ;
n 为约 0.51 至约 1.0 ; 其中
m+n = 1
p 为约 0.2 至约 0.5 ;
q 为约 0.2 至约 0.5 ; 其中 :
p 大体上与 q 相同 ;
r 为 0 至约 0.6 ; 其中
p+q+r = 1
v 为 1 至约 25kDa, 或约 5 至约 25kDa ; 以及,
w 为约 1 至约 50kDa, 或约 50 至约 50kDa。
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含式 III 的嵌段共聚物 ( 例如, 在 正常生理 pH 下 ) :
在一些实施方案中 :
在某些实施方案中, 如所示被取代的 A0、 A1、 A2、 A3 和 A4 包含式 III 聚合物的结构 单元 ( 在本文中可与 “单体单元” 和 “单体残基” 互换使用 )。在具体的实施方案中, 构成式 III 的 A 基团的单体单元在适当的条件下是聚合相容性的。 在某些情况下, 使用包含碳 - 碳 双键> C = C <的单体聚合乙烯型骨架或结构单元 -(C-C-)m- 聚合物, 其中每个 C 被 H 和 / 或任意其他适合的基团二取代。在某些实施方案中, 每个 A 基团 ( 例如 A0、 A1、 A2、 A3 和 A4 中每一个 ) 可以是 ( 即独立地选自 )-C-C-( 即乙烯型单体单元或聚合物骨架 )、 -C(O) (C)aC(O)O-( 即聚酸酐单体单元或聚合物骨架 )、 -O(C)aC(O)-( 即聚酯单体单元或聚合物骨 架 )、 -O(C)bO-( 即聚亚烷基二醇单体单元或聚合物骨架 ) 等 ( 其中每个 C 被 H 和 / 或任意 其他适合的基团二取代, 例如本文所述的, 包括如上所述的 R12 和 / 或 R13)。在具体的实施 方案中, 术语 “a” 是从 1 至 4 的整数, 并且 “b” 是从 2 至 4 的整数。在某些情况下, 与式 III 骨架连接的每个″ Y″和″ R″基团 ( 即 Y0、 Y 1、 Y 2、 Y 3、 Y 4、 R 1、 R 2、 R 3、 R4、 R5 中任一个 ) 与该 具体单体单元的任意″ C″ ( 包括任意 (C)a 或 (C)b) 键合。在一些具体的实施方案中, 一 个具体单体单元的 Y 和 R 与同一″ C″键合。 在一些具体的实施方案中, 一个具体单体单元 的 Y 和 R 与同一″ C″键合, 如果存在的话, 则该″ C″位于该单体单元羰基的 α 位。
在具体的实施方案中, R1-R11 独立地选自氢、 烷基 ( 例如, 1C-5C 烷基 )、 环烷基 ( 例 如, 3C-6C 环烷基 ) 或苯基, 其中 R1-R11 中任意个任选被一个或多个氟、 环烷基或苯基取代, 它们可以任选进一步被一个或多个烷基取代。
在某些具体的实施方案中, Y0 和 Y4 独立地选自氢、 烷基 ( 例如, 1C-10C 烷基 )、 环 烷基 ( 例如, 3C-6C 环烷基 )、 O- 烷基 ( 例如, O-(2C-10C) 烷基、 -C(O)O- 烷基 ( 例如 -C(O) O-(2C-10C) 烷基 ) 或苯基, 它们中任意个任选被一个或多个氟取代。
在 一 些 实 施 方 案 中, Y1 和 Y2 独 立 地 选 自 共 价 键、 烷 基 ( 优 选 为 (1C-10C) 烷 基 )、 -C(O)O- 烷基 ( 优选为 -C(O)O-(2C-10C) 烷基 )、 -OC(O) 烷基 ( 优选 -OC(O)-(2C-10C) 烷基 )、 O- 烷基 ( 优选 -O(2C-10C) 烷基 ) 和 -S- 烷基 ( 优选 -S-(2C-10C) 烷基 )。在某些 实施方案中, Y3 选自共价键、 烷基 ( 优选 (1C-5C) 烷基 ) 和苯基上。
在一些实施方案中, Z- 存在或不存在。 在某些实施方案中, 其中 R1 和 / 或 R4 是氢, Z- 是 OH-。在某些实施方案中, Z 是任意的抗衡离子 ( 例如, 一种或多种抗衡离子 ), 优选 生物相容性抗衡离子, 例如但不限于例如氯化物、 无机或有机磷酸根、 硫酸根、 磺酸根、 乙酸 根、 丙酸根、 丁酸根、 戊酸根、 己酸根、 辛酸根、 癸酸根、 月桂酸根、 肉豆蔻酸根、 软脂酸根、 硬 脂酸根、 棕榈酸根、 油酸根、 亚油酸根、 花生酸根、 鳕油酸根、 牛痘酸根、 乳酸根、 羟乙酸根、 水 杨酸根、 脱氨基苯丙氨酸、 脱氨基丝氨酸、 脱氨基苏氨酸、 ε- 羟基己酸根、 3- 羟基丁酸根、 4- 羟基丁酸根或 3- 羟基戊酸根。当 Y、 R 和任选的氟中每一个与所选择的骨架上的碳共价 键合时, 未完全取代的任意碳由适合数量的氢原子完成。数目 m、 n、 p、 q 和 r 表示其嵌段中 每个结构单元的摩尔分数, 且 v 和 w 提供每个嵌段的分子量。
在某些实施方案中,
A0、 A1、 A2、 A3 和 A4 选自 -C-、 -C-C-、 -C(O)(CR12R13)aC(O)O-、 -O(CR12R13)aC(O)- 和 O(CR12R13)bO ; 其中,
a 是 1-4 ;
b 是 2-4 ;
R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7.R8、 R9、 R10、 R11、 R12 和 R13 独立地选自氢、 (1C-5C) 烷基、 (3C-6C) 环烷基、 (5C-10C) 芳基、 (4C-10C) 杂芳基, 它们中任意个可以任选被一个或多个氟原子取 代;
Y0 和 Y4 独立地选自氢、 (1C-10C) 烷基、 (3C-6C) 环烷基、 O-(1C-10C) 烷基、 -C(O) O(1C-10C) 烷基和苯基, 它们中任意个任选被一个或多个氟基团取代 ;
Y1 和 Y2 独 立 地 选 自 共 价 键、 (1C-10C) 烷 基 -、 -C(O)O(2C-10C) 烷 基 -、 -OC(O) (1C-10C) 烷基 -、 -O(2C-10C) 烷基 - 和 -S(2C-10C) 烷基 - ;
Y3 选自共价键、 (1C-5C) 烷基和苯基 ; 其中
用适当数量的氢原子完成未完全被 R1-R5 和 Y0-Y4 取代的 A1-A4 四价碳原子 ;
Z 是一个或多个生理上可接受的抗衡离子,
m 为 0 至约 0.49 ;
n 为约 0.51 至约 1.0 ; 其中
m+n = 1
p 为约 0.2 至约 0.5 ;
q 为约 0.2 至约 0.5 ; 其中 :
p 大体上与 q 相同 ;
r 为 0 至约 0.6 ; 其中
p+q+r = 1
v 为约 1 至约 25kDa, 或约 5 至约 25kDa ; 以及,
w 为约 1 至约 50kDa, 或约 5 至约 50kDa。
在一个具体的实施方案中,
A0、 A1、 A2、 A3 和 A4 选自 -C-C-、 -C(O)(C)aC(O)O-、 -O(C)aC(O)- 和 -O(C)bO- ; 其中,
a 是 1-4 ;
b 是 2-4 ;
R1、 R2、 R 3、 R 4、 R5、 R 6、 R7.R8、 R 9、 R10 和 R11 独立地选自氢、 (1C-5C) 烷基、 (3C-6C) 环烷基和苯基, 它们中任意个可以任选被一个或多个氟原子取代 ;
Y0 和 Y4 独立地选自氢、 (1C-10C) 烷基、 (3C-6C) 环烷基、 O-(1C-10C) 烷基、 -C(O) O(1C-10C) 烷基和苯基, 它们中任意个任选被一个或多个氟基团取代 ;
Y1 和 Y2 独 立 地 选 自 共 价 键、 (1C-10C) 烷 基 -、 -C(O)O(2C-10C) 烷 基 -、 -OC(O) (1C-10C) 烷基 -、 -O(2C-10C) 烷基 - 和 -S(2C-10C) 烷基 - ;
Y3 选自共价键、 (1C-5C) 烷基和苯基 ; 其中
用适当数量的氢原子完成未完全被 R1-R5 和 Y0-Y4 取代的 A1-A4 四价碳原子 ;
Z 为生理上可接受的抗衡离子,
m 为 0 至约 0.49 ;
n 为约 0.51 至约 1.0 ;
其中 m+n = 1
p 为约 0.2 至约 0.5 ;
q 为约 0.2 至约 0.5 ; 其中 :
p 大体上与 q 相同 ;
r 为 0 至约 0.6 ; 其中
p+q+r = 1 v 为约 5 至约 25kDa ; 且, w 为约 5 至约 25kDa。 在一些实施方案中, A1 是 -C-CY1 是 -C(O)OCH2CH2- ; R6 是氢 ; R7 和 R8 各自是 -CH3 ; 且, R2 是 -CH3。 在一些实施方案中, A2 是 -C-C- ; Y2 是 -C(O)OCH2CH2- ; R9 是氢 ; R10 和 R11 各自是 -CH3 ; 且, R3 是 -CH3。 在一些实施方案中, A3 是 -C-C- ; R4 是 CH3CH2CH2- ; Y3 是共价键 ; 以及 Z- 是生理上可接受的阴离子。 在一些实施方案中, A4 是 -C-C- ; R5 选自氢和 -CH3 ; 且, Y4 是 -C(O)O(CH2)3CH3。在一些实施方案中,
A0 是 C-C
R1 选自氢和 (1C-3C) 烷基 ; 且,
Y0 选自 -C(O)O(1C-3C) 烷基。
在一些实施方案中, m 是 0。
在一些实施方案中, r 是 0。
在一些实施方案中, m 和 r 都是 0。
在本文中描述的不同实施方案中, 本文中描述的在生理 pH 下为阳离子性或带正 电荷的结构单元 ( 包括例如某些亲水性结构单元 ) 包含一个或多个氨基、 烷氨基、 胍基、 咪唑基、 吡啶基等或其质子化、 烷基化或带电荷的形式。在一些实施方案中, 本文中使用 的在正常生理 pH 下为阳离子性的结构单元包括但不限于例如甲基丙烯酸二烷基氨基烷 基酯 ( 例如, DMAEMA) 的单体残基。在本文中描述的不同实施方案中, 本文中描述的在生 理 pH 下为阴离子性或带负电荷的结构单元 ( 包括例如某些亲水性结构单元 ) 包含一个 或多个酸基团或其共轭碱, 包括但不限于例如, 羧酸根、 磺酰胺、 硼酸酸根、 膦酸酸根、 磷酸 酸根等。在一些实施方案中, 本文中使用的在正常生理 pH 下为阴离子性或带负电荷的结 构单元包含但不限于例如丙烯酸、 烷基丙烯酸 ( 例如, 甲基丙烯酸、 乙基丙烯酸、 丙基丙烯 酸等 ) 等的单体残基。在本文中描述的不同实施方案中, 在生理 pH 下为中性的亲水性结 构单元包含一个或多个亲水性基团, 例如羟基、 多羟化烷基、 聚乙二醇、 聚丙二醇、 硫氢基 等。在一些实施方案中, 本文中使用的在正常生理 pH 下为中性的亲水性结构单元包括但 不限于例如 PEG 化的丙烯酸、 PEG 化的甲基丙烯酸、 羟基烷基丙烯酸、 羟基烷基烷基丙烯酸 (hydroxyalkylalkacrylic acid)( 例如, HPMA) 等的单体残基。在本文中描述的不同实施 方案中, 在生理 pH 下为两性离子性的亲水性结构单元包括在生理 pH 下为阴离子性或带负 电荷的基团以及在生理 pH 下为阳离子性或带正电荷的基团。在一些实施方案中, 本文中使 用的在正常生理 pH 下为两性离子性的亲水性结构单元包括但不限于例如在生理 pH 下包含 磷酸根基团和铵基的单体残基, 例如在 US7,300,990( 将该文献的这种公开内容引入本文 ) 等中举出的。
在某些实施方案中, 本文中提供的聚合物还包含一个或多个包含可缀合的或可 官能化的侧链 ( 例如单体残基的侧基 ) 的结构单元。在一些情况下, 可缀合的或可官能 化的侧链是具有一个或多个反应性基团的基团, 其可用于聚合后通过化学领域公知的化 学方法 ( 例如″ click ″化学 ) 引入其他官能团 ( 关于例如 “click” 反应, 参见 Wu, P. ; Fokin, V.V.Catalytic Azide-Alkyne Cycloaddition : Reactivity andApplications. Aldrichim.Acta, 2007, 40, 7-17)。在某些实施方案中, 本文中提供的可缀合的或可官能化 的侧链包含一个或多个任意适当的活化基团, 例如但不限于 N- 羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 酯、 HOBt(1- 羟基苯并三唑 ) 酯、 对硝基苯酯、 四氟苯酯、 五氟苯酯、 吡啶基二硫基等。
在某些实施方案中提供的嵌段共聚物是二嵌段共聚物, 其具有式 IV1 的化学式 ( 在正常生理或约中性 pH 下 ) :
在某些情况下, 化合物 IV1 的结构单元如左边的方括号和右边圆括号中显示的, 并且它们从以下单体衍生而来 :
字母 p、 q 和 r 表示其嵌段内各结构单元的摩尔分数。字母 v 和 w 表示二嵌段共聚 物中各嵌段的分子量 ( 数均分子量 )。
在一些实施方案中, 本文中提供的化合物是具有下列结构的化合物 :
如上所述, 字母 p、 q 和 r 表示其嵌段内各结构单元的摩尔分数。字母 v 和 w 代表 二嵌段共聚物中各嵌段的分子量 ( 数均分子量 )。
在一些实施方案中, 本文中提供了下列聚合物 :
[DMAEMA]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV3
[PEGMA]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV4
[PEGMAm-/-DMAEMAn]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV5
[PEGMAm-/-MAA(NHS)n]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV6
[DMAEMAm-/-MAA(NHS)n]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV7
[HPMAm-/-PDSMn]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV8
[PEGMAm-/-PDSMn]v-[Bp-/-Pq-/-Dr]w IV9
在一些实施方案中, B 是甲基丙烯酸丁酯残基 ; P 是丙基丙烯酸残基 ; D 和 DMAEMA 是甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯残基 ; PEGMA 是甲基丙烯酸聚乙二醇酯残基 ( 例如, 具有 1-20 个环氧乙烷单元, 例如化合物 IV2 中举例说明的, 或 4-5 个环氧乙烷单元或 7-8 个环氧乙烷 单元 ) ; MAA(NHS) 是甲基丙烯酸 -N- 羟基琥珀酰亚胺残基 ; HPMA 是 N-(2- 羟丙基 ) 甲基丙 烯酰胺残基 ; 且 PDSM 是吡啶二硫基甲基丙烯酸酯残基。在某些实施方案中, 术语 m、 n、 p、 q、 r、 w 和 v 是如本文中所描述的。在具体的实施方案中, w 是 v 的约 1 倍至约 5 倍。
式 IV1-IV9 的化合物是本文提供的聚合物实例, 其包含构成聚合物第一嵌段的多 个结构单元。在一些实施方案中, 改变或以化学方式处理第一嵌段的结构单元以产生聚 合物, 其中, 第一嵌段是或包含为中性 ( 例如, PEGMA)、 阳离子性 ( 例如, DMAEMA)、 阴离子 性 ( 例如, PEGMA-NHS, 其中 NHS 被水解成其酸, 或丙烯酸 )、 两性的 ( 例如, DMAEMA-NHS, 其 中 NHS 被水解成其酸 ) 或两性离子性 ( 例如, 聚 [2- 甲基丙烯酰氧基 -2′三甲基铵乙基磷 酸 ]) 的结构单元。在一些实施方案中, 第一嵌段中包含吡啶基二硫化物官能团的聚合物例 如 [PEGMA-PDSM]-[B-P-D] 可以与、 并且任选地与硫氢基化 siRNA 反应, 形成聚合物 -siRNA 缀合物。
在一个具体的实施方案中, 式 IV3 的化合物是如本文所述的 P7 类聚合物并且具有 如表 1 中举出的分子量、 多分散性和单体组成。
a如通过与 Viscotek GPCmax VE2001 和折射计 VE 3580(Viscotek, Houston, TX)串联的 SEC Tosoh TSK-GEL R-3000 和 R-4000 柱 (TosohBioscience, Montgomery ville, PA) 测定的。包含 0.1wt% LiBr 的 HPLC- 级 DMF 用作流动相。使用一系列聚 ( 甲基丙烯酸 甲酯 ) 标准品测定合成共聚物的分子量。 b
如通过 1H NMR 光谱法 ( 在 CDCl3 中 3wt% ; Bruker DRX 499) 测定的。
在一些具体的实施方案中, 式 IV3 的聚合物是表 2 中 P7 类的聚合物。在一些具体 的实施方案, 式 IV3 的聚合物是称为 P7v6 的 P7 类聚合物。在本申请中和在各种优先权申 请中 PRx0729v6 可与 P7v6 互换使用。
表2
聚合物结构嵌段比 (w/v) 粒度 (nm)
PRx-1 PRx-2 PRx-3 PRx-4 PRx-5 PRx-6
[D]11.3K-[B50-P30-D20]20.7K [D]14.5K-[B57-P23-D20]26.4K [D]11.5K-[B35-P27-D38]33.4K [D]10.7K-[B50-P27-D33]33.8K [D]10.7K-[B40-P31-D29]32.2K [D]14.5K-[B53-P31-D16]62.0K1.83 1.82 2.92 3.16 3.00 4.6241 49 60 50 59 115芯嵌段
在本文中的某些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段是或 包含 pH 依赖性膜去稳定化疏水物。在某些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段是 至少部分、 基本上或大部分疏水的。
在一些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含在约中性 pH 下为阴离子性的第一可带电荷种类。在某些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化嵌段 共聚物的芯嵌段包含在约中性 pH 下为阴离子性的第一可带电荷种类, 其中所述芯嵌段为 共聚物嵌段。在一些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含在约 中性 pH 下为阴离子性的第一可带电荷种类, 该第一可带电荷种类被疏水性隔离 ( 例如, 通 过与靠近包含侧链疏水性部分的聚合物嵌段的聚合物骨架 )。 在某些实施方案中, 本文中描 述的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段包含在约中性 pH 下为阴离子性的第一可带电荷种类 和在约中性 pH 下为阳离子性的第二可带电荷种类。
在一些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的芯嵌段包括至少一个可带 电荷种类、 基团或单体单元。在具体的实施方案中, 所述第一可带电荷种类、 基团或单体单 元是带电荷或可带电荷成为阴离子性种类、 基团或单体单元。 应理解, 此类芯嵌段包括其中 所述可带电荷种类、 基团或单体单元中没有一个带电荷、 有一些或全部带电荷的种类、 基团 或单体单元。
在某些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的芯嵌段包括至少一个第一可带电荷种类、 基团或单体单元和至少一个第二可带电荷种类、 基团或单体单元。 在一些情 况下, 该第一可带电荷种类、 基团或单体单元是如上所述的, 并且该第二可带电荷种类、 基 团或单体单元是带电荷或可带电荷成为阳离子性种类、 基团或单体单元。在一些实施方案 中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的芯嵌段包含至少一个第一可带电荷种类、 基团或单 体单元 ; 至少一个第二可带电荷种类、 基团或单体单元 ; 和至少一个另外的种类、 基团或单 体单元。在具体的实施方案中, 所述另外的种类、 基团或单体单元是不可带电荷的种类、 基 团或单体单元。在某些实施方案中, 该另外的种类、 基团或单体单元是疏水性的种类、 基团 或单体单元。
在某些实施方案中, 当芯嵌段包含至少一个阴离子性的可带电荷种类、 基团或单 体单元和至少一个阳离子性的可带电荷种类、 基团或单体单元时, 所述至少一个阴离子性 的可带电荷种类、 基团或单体单元的数目与所述至少一个阳离子性的可带电荷种类、 基团 或单体单元的数目之比是约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 3 ∶ 2 至约 2 ∶ 3 或为约 1 ∶ 1。在一些实施 方案中, 芯嵌段包含至少一个带阴离子电荷的阴离子性可带电荷种类、 基团或单体单元和 至少一个带阳离子电荷的阳离子性可带电荷种类、 基团或单体单元, 其中存在于芯嵌段上 的带阴离电荷种类、 基团或单体单元的数目与带阳离子电荷的种类、 基团或单体单元的数 目之比为约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 3 ∶ 2 至约 2 ∶ 3 或为约 1 ∶ 1。 在一些实施方案中, 在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ), 所述至少一个阴离 子性的可带电荷种类、 基团或单体单元的数目与所述至少一个阳离子性的可带电荷种类、 基团或单体单元的数目之比为约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 2 ∶ 3 至约 3 ∶ 2、 约 1 ∶ 1.1 至约 1.1 ∶ 1 或为约 1 ∶ 1。在一些实施方案中, 芯嵌段包含至少一个带阴离子电荷的阴离子性 可带电荷种类、 基团或单体单元和至少一个带阳离子电荷的阳离子性带电荷种类、 基团或 单体单元, 其中在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ), 存在于芯嵌段上的带阴离子电 荷的种类、 基团或单体单元的数目与带阳离子电荷的种类、 基团或单体单元的数目之比为 约 1 ∶ 10 至约 10 ∶ 1、 约 1 ∶ 8 至约 8 ∶ 1、 约 1 ∶ 6 至约 6 ∶ 1、 约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1、 约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1、 约 2 ∶ 3 至约 3 ∶ 2、 约 1 ∶ 1.1 至约 1.1 ∶ 1 或为约 1 ∶ 1。在具体的 实施方案中, 存在于芯嵌段上的带正电荷的种类、 基团或单体单元与芯中的带负电荷的种 类、 基团或单体单元之比在约中性 pH 下为约 1 ∶ 4 至约 4 ∶ 1。在更具体的实施方案中, 存 基团或单体单元与芯中的带负电荷的种类、 基团或单体 在于芯嵌段上的带正电荷的种类、 单元之比在约中性 pH 下为约 1 ∶ 2 至约 2 ∶ 1。在具体的实施方案中, 存在于芯嵌段上的 带正电荷的种类、 基团或单体单元与芯中的带负电荷的种类、 基团或单体单元之比在约中 性 pH 下为约 1 ∶ 1.1 至约 1.1 ∶ 1。
在具体的实施方案中, 所述第一可带电荷单体单元是布郎斯台德酸。在某些情况 下, 如本文中所使用的, 可带电荷的种类、 基团或单体单元包括其中质子的添加或除去 ( 例 如, 以 pH 依赖性的方式 ) 分别提供阳离子性或阴离子性种类、 基团或单体单元的种类、 基团 和 / 或单体单元。
在一些实施方案中, 存在于芯嵌段中的第一可带电荷种类、 基团或单体单元是在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带负电荷种类、 基团或单体单元。 在具体的实施方案中, 此类第一可带电荷 + 种类、 基团或单体单元在约中性 pH 下通过失去 H 而带电荷成为阴离子性种类。 在另外的或 可替代选择的实施方案中, 存在于芯嵌段中的第一可带电荷种类、 基团或单体单元是在微 酸性 pH( 例如, 约 6.5 或更低、 约 6.2 或更低、 约 6 或更低、 约 5.9 或更低、 约 5.8 或更低的 pH 或约内体 pH) 下至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%为中性或不带电荷的种类、 基团或单体单元。
在一些实施方案中, 第一可带电荷的种类或基团是但不限于例如羧酸、 酸酐、 磺酰 胺、 磺酸、 亚磺酸、 硫酸、 磷酸、 次膦酸、 硼酸、 亚磷酸等。类似地、 在某些实施方案中, 可用于 本文中的第一可带电荷单体单元是包括羧酸、 酸酐、 磺酰胺、 磺酸、 亚磺酸、 硫酸、 磷酸、 次膦 酸、 硼酸、 亚磷酸等的单体单元。在具体的实施方案中, 可用于本文中的第一可带电荷单体 单元是 (C2-C8) 烷基丙烯酸。
在一些实施方案中, 存在于芯嵌段中的第二可带电荷种类、 基团或单体单元是在 约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类、 基团或单体单元。在具 体的实施方案中, 此类第二可带电荷种类、 基团或单体单元通过添加 H+ 而带电荷成为阳离 子性种类。 在另外的或可替代选择的实施方案中, 存在于芯嵌段中的第二可带电荷种类、 基 团或单体单元是在微酸性 pH( 例如, 约 6.5 或更低、 约 6.2 或更低、 约 6 或更低、 约 5.9 或更 低、 约 5.8 或更低的 pH 或约内体 pH) 下至少 20 %、 至少 30 %、 至少 40 %、 至少 50 %、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类、 基团或单体单元。
在具体的实施方案中, 第二可带电荷单体单元是布朗斯台德碱。在某些实施方案 中, 该第二可带电荷的种类或基团是胺 ( 包括, 例如, 非环胺和环胺 )。在一些实施方案中, 第二可带电荷的单体单元是包含胺的单体单元, 例如但不限于 : N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 乙基丙烯酸酯 (ethacrylate)、 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 甲 基丙烯酸酯或 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 丙烯酸酯。在一些实施方案中, 该第二可带电荷的单体单元包含氮杂环, 例如咪唑、 吡啶、 哌啶、 嘧啶等。
在某些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化嵌段共聚物的芯节段 ( 例如, 芯嵌 段 ) 是疏水性的, 并且包含一个或多个类型的可带电荷种类。在具体的实施方案中, 该可带 电荷种类可带电荷成为阳离子性种类。本文中描述的胶束装配体 ( 包含可带电荷的种类 ) 包括其中每一个可带电荷的种类各自单个地以带电荷的状态或不带电荷的状态存在于胶 束装配体中的胶束装配体。此外, 其中本文中描述的胶束装配体包含第一可带电荷种类的 群体、 第二可带电荷种类的群体和 / 或的任意地另外的可带电荷种类的群体, 本文中描述 的胶束装配体包括其中第一、 第二和任意地另外的可带电荷种类的群体中每一个各自单个 地以完全带电荷的状态、 部分带电荷的状态或完全不带电荷的状态存在于胶束装配体中的 胶束装配体。
在一些实施方案中, 阴离子性的可带电荷种类是在选择的聚合方法中任选地 作为被保护的种类例如酯或作为游离酸存在的任意有机或无机酸残基。在一些实施方 案中, 阴离子性的可带电荷种类是弱酸, 例如但不限于 : 硼酸、 磺酰胺、 膦酸、 胂酸、 次膦 酸 (phosphinic acid)、 磷 酸 盐、 羧 酸、 呫 吨 (xanthene)、 四唑或它们的衍生物 ( 例如酯 )。 在 某 些 实 施 方 案, 单 体 例 如 马 来 酸 酐 (Scott M.Henry、 Mohamed E.H.El-Sayed、 Christopher M.Pirie、 Allan S.Hoffman、 和 Patrick S.Stayton pH-Responsive Poly(styrene-alt-maleic anhydride)Alkylamide Copolymers for Intracellular Drug Delivery.Biomacromolecules 2006、 7、 2407-2414) 用于通过马来酸酐单体单元的聚合后 水解而引入第一可带电荷种类。在具体的实施方案中, 在正常生理 pH 下为阴离子性的可带 电荷种类是羧酸, 例如但不限于 2- 丙基丙烯酸, 或更确切地, 从其衍生的结构单元 2- 丙基 丙酸, -CH2C((CH2)2CH3)(COOH)-(PAA)。
在一些实施方案中, 所述可带电荷种类是阳离子性的。 在某些实施方案中, 所述可 带电荷种类在生理 pH 是阳离子性的。在具体的实施方案中, 在生理 pH 下是阳离子性的种 + 类是氮种类例如铵、 -NRR’ R” 、 胍盐 (-NRC( = NR’ H) NR” R” ’ , 包括标准形式, 其中 R 基团独 立地是氢、 烷基、 环烷基或芳基, 或连接至相同或相邻氮原子的两个 R 基团还可以彼此连接 以形成杂环种类, 例如吡咯、 咪唑、 嘧啶或吲哚。
在一些实施方案中, 所述可带电荷种类存在于两性离子性单体单元中 ( 即, 其中 阴离子性的可带电荷种类和阳离子性的可带电荷种类存在于在同一单体单元中存在 )。
在某些实施方案中, 芯嵌段包含至少一个不可带电荷的单体单元、 基团或种类。 在 一些实施方案中, 该不可带电荷的单体单元是疏水性的或包含疏水性基团或种类。在某些 实施方案中, 该疏水性基团的 π 值为约 1 或更大, 约 2 或更大, 约 3 或更大, 约 4 或更大, 约5 或更大等。在具体的实施方案, 该不可带电荷的单体单元是但不限于例如 (C2-C8) 烷基 - 乙 基丙烯酸酯 (ethacrylate)、 (C2-C8) 烷基 - 甲基丙烯酸酯或 (C2-C8) 烷基 - 丙烯酸酯。
在一些实施方案中, 第一嵌段共聚物包含多个疏水性种类。 在一些实施方案中, 嵌 段共聚物包含疏水性单体单元。在某些实施方案中, 疏水性单体单元是乙烯基取代的芳香 族或杂芳香族化合物。在另外的具体的实施方案中, 疏水性单体是 ( 烷基 ) 丙烯酸烷基酯。 在具体的实施方案中, 疏水性单体是苯乙烯衍生物。
在一些实施方案中, 本文中提供的膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段具有约 2,000 道尔顿至约 250,000 道尔顿 ; 2,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿 ; 约 5,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿 ; 约 5,000 道尔顿至约 50,000 道尔顿或约 10,000 道尔顿至约 50,000 道尔 顿的数均分子量 (Mn)。
壳嵌段
在一些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的壳嵌段是亲水性的。在一 些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的壳嵌段是亲水性的并且在约生理 pH 例 如 (pH 7.4) 下不带电荷。在一些实施方案中, 本文中描述的膜去稳定化聚合物的壳嵌段是 亲水性的并且在约生理 pH( 例如 pH 7.4) 下带电荷。在一些实施方案中, 膜去稳定化聚合 物的壳嵌段包含至少一个亲水性 ( 例如, 不带电荷、 阳离子性、 阴离子性或两性离子性 ) 的 种类、 基团或单体单元。 在具体的实施方案中, 膜去稳定化聚合物的壳嵌段包含至少一个可 带电荷的种类、 基团或单体单元。在具体的实施方案中, 所述可带电荷的种类、 基团或单体 单元带电荷或可带电荷成为阳离子性种类、 基团或单体。 在其他具体的实施方案中, 该可带 电荷的种类、 基团或单体单元带电荷或可带电荷成为阴离子性种类、 基团或单体单元。 在具 体的实施方案中, 该可带电荷的种类、 基团或单体单元带电荷或可带电荷成为两性离子性 种类、 基团或单体。要理解, 此类壳嵌段包括其中所述可带电荷的种类、 基团或单体单元中没有一个带电荷、 有一些或全部带电荷的种类、 基团和 / 或单体单元。
在一些实施方案中, 膜去稳定化聚合物的壳嵌段是不依赖于温度的。
在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 是不带电荷的。在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定 化嵌段共聚物的壳嵌段在约内体 pH 下也是不带电荷的。
在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 是聚阳离子性的。在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳 定化嵌段共聚物的壳嵌段在约内体 pH 下也是聚阳离子性的。
在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 是聚阴离子性的。在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳 定化嵌段共聚物的壳嵌段在约内体 PH 下也是聚阴离子性的。
在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 是两性离子性的。在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳 定化嵌段共聚物的壳嵌段在约内体 pH 下也是两性离子性的。
在一些实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段是均聚物嵌段。 在某些实施方案中, 均聚物壳嵌段包含阳离子性的可带电荷单体单元, 其中一些阳离子性 的可带电荷单体单元是阳离子性的并且其中另一些阳离子性的可带电荷单体单元是不带 电荷的。在另外的或可替代选择的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌 段是异聚性的 (heteropolymeric)。 在具体的实施方案中, 异聚壳嵌段包含阳离子性的可带 电荷单体单元和不可带电荷的单体单元。在某些实施方案中, 均聚物壳嵌段包含阴离子性 的可带电荷单体单元, 其中一些阴离子性的可带电荷单体单元是阴离子性的, 并且其中另 一些阴离子性的可带电荷单体单元是不带电荷的。在另外的或可替代选择的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段是异聚性的。在具体的实施方案中, 异聚壳嵌 段包含阴离子性的可带电荷单体单元和不带电荷的单体单元。 不带电荷的单体单元包括例 如聚氧化的烯烃的残基例如 PEGMA、 羟基 - 烷基烯烃的残基例如 HPMA、 硫氢基 - 烷基烯烃的 残基等。
在一些实施方案中, 存在于一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段中的可带 电荷种类、 基团或单体单元是在约中性 pH 下 ( 例如, 在约 7.4 的 pH 下 ) 至少 20 %、 至少 30%、 至少 40%、 至少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电 荷的种类、 基团或单体单元。 在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳 嵌段中的此类可带电荷种类、 基团或单体单元通过添加 H+ 而带电荷成为阳离子性种类。在 另外的或可替代选择的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段中的可带 电荷种类、 基团或单体单元是在微酸性 pH( 例如, 约 6.5 或更低、 约 6.2 或更低、 约 6 或更 低、 约 5.9 或更低、 约 5.8 或更低的 pH 或约内体 pH) 下至少 20%、 至少 30%、 至少 40%、 至 少 50%、 至少 60%、 至少 70%、 至少 80%、 至少 85%或至少 95%带正电荷的种类、 基团或单 体单元。
在一些实施方案中, 所述阴离子性的可带电荷种类是在选择的聚合方法中任选地 作为被保护的种类例如酯或作为游离酸存在的任意有机或无机酸残基。在一些实施方案 中, 所述阴离子性的可带电荷种类是弱酸, 例如但不限于 : 硼酸、 磺酰胺、 膦酸、 胂酸、 次膦酸、 磷酸根、 羧酸、 呫吨、 四唑或它们的衍生物 ( 例如酯 )。在某些实施方案, 单体例如马来 酸酐 (Scott M.Henry、 Mohamed E.H.El-Sayed、 Christopher M.Pirie、 Allan S.Hoffman、 和 Patrick S.Stayton pH-ResponsivePoly(styrene-alt-maleic anhydride)Alkylamide Copolymers forIntracellular Drug Delivery.Biomacromolecules 2006、 7、 2407-2414) 用于通过聚合后水解马来酸酐单体单元来引入第一可带电荷种类。在具体的实施方案中, 在正常生理 pH 下为阴离子性的可带电荷种类是羧酸, 例如但不限于 2- 丙基丙烯酸, 或更确 切地从其衍生的结构单元 2- 丙基丙酸, -CH2C((CH2)2CH3)(COOH)-(PAA)。
在一些实施方案中, 壳嵌段在生理 pH( 例如, 循环人血浆的 pH) 下或其附近是阳离 子性的。在一些实施方案中, 壳嵌段包含聚阳离子。在一些实施方案中, 将壳嵌段连接至治 疗剂 ( 例如, 多核苷酸, 例如 siRNA), 所述治疗剂是包含 x 个阴离子的聚阴离子, 并且所述聚 阳离子性壳嵌段包含约 0.6x、 约 0.7x、 约 0.8x、 约 0.9x、 约 1.0x、 约 1.1x 个阳离子或更多阳 离子。在具体的实施方案中, 治疗剂 ( 例如, 多核苷酸, 例如 siRNA) 是包含 x 个阴离子的聚 阴离子, 并且聚阳离子性壳嵌段包含约 0.7·x 个阳离子或更多个阳离子。
在一些实施方案中, 所述可带电荷种类是阳离子性的。 在某些实施方案中, 该可带 电荷种类在生理 pH 下是阳离子性的。在具体的实施方案中, 在生理 pH 下是阳离子性的种 + 类是氮种类, 例如铵、 -NRR’ R” 、 胍盐 (-NRC( = NR’ H) NR” R” ’ , 包括标准形式, 其中 R 基团 独立地是氢、 烷基、 环烷基或芳基, 或连接至相同或相邻氮原子的两个 R 基团还可以彼此连 接以形成杂环种类例如但不限于吡咯、 咪唑或吲哚等。 在一些实施方案中, 壳嵌段是结合核 酸的聚酰胺、 嵌入剂或者形成双链体或三链体的寡核苷酸。 在某些情况下, 壳嵌段任选地是 嵌段共聚物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 的 α- 末端嵌段或 ω- 末端嵌段。同样地, 芯 嵌段任选地是嵌段共聚物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 的 α- 末端嵌段或 ω- 末端嵌 段。
在一些实施方案中, 所述可带电荷种类存在于两性离子性单体单元中 ( 即, 其中 阴离子性的可带电荷种类和阳离子性的可带电荷种类存在于同一单体单元中 )。
在具体的实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段的可带电荷单 体单元是布朗斯台德碱。在某些实施方案中, 壳嵌段的可带电荷种类或基团是胺 ( 包括, 例 如非环胺和环胺 )。在一些实施方案中, 壳嵌段的可带电荷单体单元是包含胺的单体单元, 例如但不限于例如 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 乙基丙烯酸酯 (ethacrylate)、 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 甲基丙烯酸酯或 N, N- 二 (C1-C6) 烷基 - 氨基 (C1-C6) 烷基 - 丙烯酸酯。在一些实施方案中, 壳嵌段的可带电荷单体单元是包含氮杂环的 单体单元, 例如咪唑或吡啶。
在一些实施方案中, 本文中提供的膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段具有约 1,000 道尔顿至约 200,000 道尔顿 ; 1,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿 ; 约 3,000 道尔顿至约 100,000 道尔顿 ; 约 5,000 道尔顿至约 50,000 道尔顿 ; 约 5,000 道尔顿至约 25,000 道尔顿 或约 5,000 道尔顿至约 20,000 道尔顿的数均分子量 (Mn)。
在具体的实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段在约中性 pH 下 ( 例如, 在 约 7.4 的 pH 下 ) 是不带电荷的且为亲水性的。在某些实施方案中, 亲水性壳嵌段不含或基 本上不含可带电荷的基团。在一些实施方案中, 不带电荷的亲水性壳嵌段包含或是聚乙二 醇 (PEG)、 聚氧化乙烯 (PEO) 等。在某些实施方案中, 膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段包括官能团 ( 例如, 增溶 基 )。在具体的实施方案中, 所述官能团是聚乙二醇 (PEG) 基团。在某些实施方案中, 壳嵌 段包含具有约 1,000 至约 30,000 分子量的聚乙二醇 (PEG) 基团、 链或嵌段。在一些实施方 案中, PEG 是 ( 例如, 掺入 ) 壳嵌段链的部分。在某些实施方案中, 在聚合过程中将 PEG 掺 入壳嵌段链。 在一些实施方案中, 一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段是 PEG。 在某 些实施方案中, 本文中提供了包含具有聚阳离子性嵌段的第一膜去稳定化嵌段共聚物和具 有 PEG 壳嵌段的第二膜去稳定化嵌段共聚物的胶束装配体。在某些实施方案中, 壳嵌段的 一个或多个单体单元被 PEG 基团取代或官能化。在一些实施方案中, 将 PEG 与嵌段共聚物 末端基团或与存在于本文中提供的胶束装配体中的一个或多个侧链可修饰基团缀合。 在一 些实施方案中, 将 PEG 残基缀合至本文中提供的胶束装配体的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的亲水性节段或嵌段 ( 例如, 壳嵌段 ) 内的可修饰基团。在某些实施方案中, 将包含 PEG 残 基的单体共聚合以形成形成本文中提供的胶束装配体的聚合物的亲水性部分。
隔离亲水性节段 / 嵌段
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含一个或多个隔离剂 (shielding agent)。在一些实施方案中, 所述多核苷酸载体嵌段 / 节段包含 PEG 取代的单体单元 ( 例 如, PEG 是侧链并且不包含多核苷酸载体嵌段的骨架 )。在一些情况下, 用于本文中所述胶 束装配体的一个或多个聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 包含具有约 1,000 至约 30,000 分子量 的聚乙二醇 (PEG) 链或嵌段。在一些实施方案中, 将 PEG 与聚合物末端基团, 或与存在于本 文中提供的胶束装配体的聚合物中的一个或多个侧链可修饰基团缀合。在一些实施方案 中, 将 PEG 残基与本文中提供的胶束装配体的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的亲水性节段或 嵌段 ( 例如, 壳嵌段 ) 内的可修饰基团缀合。 在某些实施方案中, 将包含 2-20 个环氧乙烷单 元的 PEG 残基的单体共聚合以形成形成本文中提供的胶束装配体的聚合物的亲水性部分。
在一些情况下, 隔离剂可增强治疗剂 ( 例如, 多核苷酸或肽等 ) 在血浆中抗酶促降 解的稳定性。在一些情况下, 隔离剂减少本文中描述的胶束装配体 ( 例如, 连接至多核苷酸 的嵌段共聚物 ) 的毒性。在一些实施方案中, 隔离剂包含多个中性亲水性单体残基。在一 些情况下, 将隔离聚合物通过聚合物的末端基团共价偶合至膜去稳定化嵌段共聚物。在一 些实施方案中, 隔离剂是连接至聚合物的一个或多个单体残基的共价偶合侧链部分。在一 些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体中的多个单体残基包含通过官能团共价偶合至聚 乙二醇寡聚体或多聚体的侧链隔离种类 ( 例如, 聚乙二醇 (PEG) 寡聚体 ( 例如, 具有 20 个 或更少的重复单元 ) 或多聚体 ( 例如, 具有 20 个以上的重复单元 ))。在一些情况下, 嵌段 共聚物包含共价偶合至共聚物的膜去稳定化嵌段的 α 末端或 ω 末端的聚乙二醇 (PEG) 寡 聚体或多聚体。
在某些实施方案中, 多核苷酸载体嵌段 / 节段包含用于至少部分地隔离多核苷酸 载体嵌段 / 节段上的电荷 ( 例如, 阳离子电荷 ) 的单体单元。在具体的实施方案中, 这种隔 离, 至少部分地导致在单体单元上形成侧链部分, 所述单体单元包含至少部分多核苷酸载 体嵌段 / 节段。此类隔离任选地可减少来自该节段中过量电荷的细胞毒性。
治疗剂
在本文中的某些实施方案中提供了包含至少一个研究试剂、 至少一个诊断试剂、 至少一个治疗剂或其组合的胶束装配体。在一些实施方案中, 此类治疗剂存在于胶束装配体的壳中、 胶束装配体的芯中、 胶束装配体的表面上或其组合。
在不同的实施方案中, 以任意适当的方式将研究试剂、 诊断试剂和 / 或治疗剂连 接至胶束装配体或其膜去稳定化嵌段共聚物。 在具体的实施方案中, 通过共价键、 非共价相 互作用、 静电相互作用、 疏水相互作用等或其组合来实现连接。在一些实施方案中, 将研究 试剂、 诊断试剂和 / 或治疗剂连接至膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段。在某些实施方案中, 研究试剂、 诊断试剂或治疗剂形成膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段。 在一些实施方案中, 研 究试剂、 诊断试剂或治疗剂存在胶束装配体的壳中。
在一些实施方案中, 本文中提供了在胶束装配体的壳中包含第一治疗剂和胶束装 配体的芯中包含第二治疗剂的胶束装配体。在具体的实施方案中, 所述第一治疗剂是多核 苷酸。并且第二治疗剂是疏水性药物。在某些实施方案中, 本文中提供了在胶束装配体的 芯中包含疏水性药物 ( 例如, 小分子疏水性药物 ) 的胶束装配体。
在某些实施方案中, 本文中提供了如下胶束装配体, 其包含至少 1 至 5、 5 至 250、 5 至 1000、 250 至 1000 个、 至少 2、 至少 5、 至少 10、 至少 20 或至少 50 个治疗剂。在一些实施 方案中, 本文中提供了包含本文中描述的多个胶束装配体的组合物, 其中本文中的胶束装 配体平均包含至少 1 至 5、 5 至 250、 5 至 1000、 250 至 1000、 至少 2、 至少 5、 至少 10、 至少 20 或至少 50 个治疗剂。
在 一 些 实 施 方 案 中, 治 疗 剂、 诊 断 剂 等 选 自 但 不 限 于 例 如, 至少一个核苷 酸 ( 例 如, 多 核 苷 酸 )、 至 少 一 个 碳 水 化 合 物 或 至 少 一 个 氨 基 酸 ( 例 如, 肽 )。 在 具 体 的 实 施 方 案 中, 治 疗 剂 是 多 核 苷 酸、 寡 核 苷 酸、 基 因 表 达 调 节 剂、 敲 低 剂、 siRNA、 RNAi 试 剂、 切 丁 酶 底 物、 miRNA、 shRNA、 反 义 寡 核 苷 酸 或 适 体。 在 其 他 具 体 的 实 施 方 案 中,治 疗 剂 是 aiRNA(Asymmetric RNA duplexes mediate RNA interference in mammaliancells.Xiangao Sun、 Harry A Rogoff、 Chiang J Li NatureBiotechnology 26、 1379-1382(2008))。在某些实施方案中, 治疗剂是蛋白质、 肽、 显性阴性蛋白、 酶、 抗体或抗 体片段。在一些实施方案中, 治疗剂是碳水化合物或具有大于约 500 道尔顿的分子量的小 分子。
在某些实施方案中, 将所述多个膜去稳定化嵌段共聚物中的一个或多个连接至治 疗剂。在一些实施方案中, 将所述多个膜去稳定化嵌段共聚物中的一个或多个连接至第一 治疗剂, 并且其中将所述多个膜去稳定化嵌段共聚物中的一个或多个连接至第二治疗剂。 在某些实施方案中, 将所述多个膜去稳定化嵌段共聚物中的一个或多个连接至第一治疗 剂, 并且其中将一个或多个另外的聚合物连接至第二治疗剂。
在一些实施方案中, 胶束装配体的壳和 / 或一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的 壳嵌段包含至少一个核苷酸、 至少一个碳水化合物或至少一个氨基酸。 在某些实施方案中, 胶束装配体的壳和 / 或一个或多个膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段包含多核苷酸、 寡核苷 酸、 基因表达调节剂、 敲低剂、 siRNA、 RNAi 试剂、 切丁酶底物、 miRNA、 shRNA、 反义寡核苷酸、 适体、 蛋白质性质的治疗剂、 蛋白质、 肽、 酶、 激素、 抗体、 抗体片段、 碳水化合物、 具有大于约 500 道尔顿的分子量的小分子或其组合。
在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含多核苷酸, 其中所述多核苷酸 是哺乳动物表达载体。在另一个实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含经设计与人中 的内源基因序列重组并修正其的多核苷酸。在一些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体中提供的多核苷酸是基因表达调节剂。
哺乳动物表达载体包含功能性连接至启动子以使启动子驱动 cDNA 表达的互补 DNA 序列 (“cDNA” 或小基因 (mini-gene))。在某些情况下, 哺乳动物表达载体还在 cDNA 的 3′末端包含多聚腺苷酸化信号。启动子区域是由 RNA 聚合酶分子识别以起始 RNA 合成 ( 即, 转录 ) 的核苷酸节段, 并且还可包括其他转录调控元件例如增强子。任何数目的转录 调控序列可用于介导哺乳动物表达载体中连接的基因的表达。 启动子包括但不限于逆转录 病毒启动子、 其他病毒启动子例如来源于 HSV 或 CMV 的启动子和来自内源细胞基因的启动 子。哺乳动物表达载体通常还具有来自大肠杆菌 (E.Coli) 的复制起点以使得能够以质粒 的形式在细菌中扩增。
在某些情况下, 期望能够将哺乳动物表达载体引入培养中的或体内的哺乳动物细 胞。在一些实施方案中, 使用本文中提供的胶束装配体将表达载体转染入哺乳动物细胞。
如本文中所描述的, 在一些实施方案中, 使用本文中提供的胶束装配体将多核苷 酸递送入细胞或有此需要的个体。在某些实施方案中, 胶束装配体的聚阳离子性嵌段 ( 例 如, 本文中描述的膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段 ) 结合哺乳动物表达载体 DNA 并且使 DNA 与胶束装配体复合。在某些情况下, 聚阳离子结合哺乳动物表达载体 DNA 并且与其复合。 在一些实施方案中, 包含多核苷酸复合物的胶束装配体是电中性的 ( 例如, 胶束装配体的 壳或胶束装配体的聚合物的壳嵌段和多核苷酸基本上被电荷中和 )。取决于多核苷酸的长 度, 任选地调整聚阳离子性嵌段的长度以为多核苷酸提供电荷中和。 在一些情况下, 通过向 制剂中加入阳离子和 / 或聚阳离子实现电荷中和。在一些实施方案中, 然后必要时将包含 聚合物和多核苷酸 ( 例如, 200 聚体 ) 的胶束装配体稀释于适当的缓冲液并且直接加入至培 养中的细胞。通过将驱动指示基因例如荧光素酶、 氯霉素乙酰转移酶或 GFP 的表达盒包含 在该哺乳动物表达载体中, 可容易地测量转染基因或 cDNA 在所得的细胞中的表达。此类基 因可容易地获得并且报告基因测定已得到描述。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体用于基因疗法。利用基因疗法治疗 疾病和障碍通常包括将新的遗传信息转移入细胞。 “基因疗法载体” 包含待递送的新遗传 物质, 其任选地在哺乳动物表达载体中。胶束装配体的用途包括 DNA 序列递送用于基因替 代、 基因表达的抑制、 基因修正或基因增强, 或引入基因以实现一些其他期望的作用例如免 疫应答的调节。以任意适当的方式, 包括 ( 作为非限制性实例 ) 通过在表达 shRNA 或其他 RNAi 试剂的细胞中表达基因盒, 来实现基因表达的抑制。
在一些实施方案中, 将具有聚阳离子性壳嵌段的胶束装配体与基因治疗载体混 合, 以使它们能够结合至胶束装配体。然后通过一些途径 ( 包括但不限于静脉内、 关节内、 鞘内、 颅内、 吸入、 皮下或眼内 ) 将存在于适当的赋形剂 ( 参见下文 ) 中的胶束装配体 - 基 因治疗载体复合物给活受试者施用。
在具体的实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含至少一个多核苷酸 ( 例如, 寡核苷酸 )。在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体可用于将多核苷酸 ( 例如, 寡核 苷酸 ) 递送至有此需要的个体。在具体的实施方案中, 本文中提供了胶束装配体, 其包含至 少 2、 至少 4、 至少 5、 至少 10、 至少 20、 至少 30、 至少 40、 至少 50、 至少 100 个多核苷酸。在 一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体包含 2 至 50 个多核苷酸、 5 至 40 个多核苷酸、 5 至 30 个多核苷酸、 5 至 25 个多核苷酸、 20 至 40 个多核苷酸等。在某些实施方案中, 所述多核苷酸是寡核苷酸基因表达调节剂。在另外的实施方案中, 所述多核苷酸是寡核苷酸敲低 剂。在具体的实施方案中, 所述多核苷酸是 RNAi 试剂、 切丁酶底物或 siRNA。在某些实施方 案中, 胶束装配体是包含芯、 壳和一个或多个多核苷酸的纳米粒 ( 例如, 胶束 ), 其中所述多 核苷酸不存在于胶束装配体的芯中。在具体的实施方案中, 将多核苷酸掺入胶束装配体的 壳 ( 例如, 存在于其中和 / 或形成其一部分 )。在一些实施方案中, 将一个或多个所述多核 苷酸 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 连接至胶束装配体的聚合物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共聚 物或非膜去稳定化的稀释剂 / 载体聚合物 ) 的壳嵌段。 在不同的实施方案中, 通过一个或多 个共价键、 一个或多个非共价相互作用或其组合实现连接。在一些实施方案中, siRNA 共价 连接至膜去稳定化嵌段共聚物的疏水性嵌段 ( 例如, 芯嵌段 )。 在具体的实施方案中, siRNA 共价连接至嵌段共聚物的疏水性嵌段 ( 例如, 芯嵌段 ) 并且形成胶束装配体的壳的至少一 部分。在更具体的实施方案中, siRNA 是嵌段共聚物的亲水性嵌段 ( 例如, 壳嵌段 )。在其 他实施方案中, siRNA 连接至嵌段共聚物的亲水性嵌段或连接至任选的聚合物嵌段 ( 例如, 间隔子嵌段 )。
在一些实施方案中, 以任意适当的方式, 例如通过非共价结合, 将一个或多个治疗 剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 连接至本文中提供的嵌段共聚物。以任意适当的方式 ( 包 括但不限于静电相互作用 ( 包括与具有阳离子性基团的聚合物和具有阴离子性基团的治 疗剂的静电相互作用 )、 疏水性相互作用、 亲和作用或其组合 ) 实现 (i) 聚合物和 / 或本文 中提供的聚合物的装配体 ( 例如, 由多个聚合物形成的胶束 ) 与 (ii) 一个或多个治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸 ) 之间的非共价缔合。在某些实施方案中, 所述一个或多个治疗剂和 / 或 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的聚合物被化学部分修饰, 所述化学部分提供一个或多个治疗剂 和 / 或聚合物, 它们彼此具有亲和力, 例如芳基硼酸 - 水杨基羟肟酸、 亮氨酸拉链或其他肽 基元, 或胶束与治疗剂上的正电荷与负电荷之间的离子相互作用, 或其他类型的非共价化 学亲和连接。此外, 在一些实施方案中, 将双链多核苷酸缔合至 ( 例如, 复合至 ) 本文中描 述的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 或聚合物。在一些实施方案中, 将聚合物或胶束装配体 ( 例 如, 胶束 ) 与连接 ( 例如, 共价地 ) 至胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的组分 ( 例如, 聚合物 ) 的 核酸小沟结合剂或嵌入试剂缔合 ( 例如, 复合 )。
在一些实施方案中, 治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸 ) 包含至少一个负电荷 ( 例如, 包含 带负电荷的骨架 ) 并且与胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的阳离子性壳和 / 或胶束装配体的嵌段 共聚物的阳离子性壳嵌段缔合。在具体的实施方案中, 所述阳离子性壳或壳嵌段至少部分 中和存在于所述一个或多个连接至或存在于胶束装配体中的治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸 ) 中 的负电荷。在某些实施方案中, 一个或多个治疗剂 ( 例如一个或多个寡核苷酸, 一个或多个 siRNA 或其组合 ) 形成与胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的聚阳离子性壳嵌段的缔合 ( 例如, 复 合 )。在一些实施方案中, 胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 与治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 之间的缔合 ( 例如, 复合 ) 以任意期望的形成胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的嵌段共聚物对治 疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 的电荷比 ( 例如 1 ∶ 1 至 16 ∶ 1 之间 ) 的电荷比来形成。 在具体的实施方案中, 胶束与 siRNA 之间的复合物以 2 ∶ 1、 4 ∶ 1 或 8 ∶ 1 的电荷比形成。 换句话说, 在一些实施方案中, 存在于胶束装配体的壳中的阳离子电荷的数目与存在于治 疗剂中的阴离子电荷的数目之比是任意期望的值, 例如约 1 ∶ 1 至约 16 ∶ 1、 约 2 ∶ 1 至约 8 ∶ 1、 约 4 ∶ 1 至约 12 ∶ 1、 约 2 ∶ 1、 约 4 ∶ 1 或约 8 ∶ 1。在一些实施方案中, siRNA 被形成胶束装配体的嵌段共聚物的聚阳离子性嵌段所电荷中和。例如, 在一些具体的实施方 案中, 将在生理 pH 下包含 40 个负电荷的 20 碱基对多核苷酸 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 与 包含具有约 7.4 的 pKa 的聚 DMAEMA 壳嵌段 ( 长度为 80 个单体单元, MW = 11,680) 的胶束 装配体 ( 例如, 胶束 ) 缔合 ( 例如, 复合 )。在该 pH(pKa) 上, 聚 DMAEMA 包含 40 个负电荷, 从而导致在电荷上基本上是净中性的多核苷酸 - 壳嵌段结合 ( 例如, 复合 )。在某些情况 下, 避免大量过量的正电荷将有助于降低体外和体内毒性。在一些实施方案中, 治疗剂 ( 例 如, 寡核苷酸或 siRNA) 自发地与本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的带正电荷的壳 结合。
在一些实施方案中, 通过任意适当的化学缀合技术将治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 肽 ) 与胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 和 / 或与胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的一个或多个聚合物 化学缀合。 将治疗剂任选地与聚合物的末端或聚合物的侧连侧链缀合。 在一些实施方案中, 通过将 RNAi 试剂与已形成的包含多个聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 缀合来形成包含 RNAi 试剂的胶束装配体 ( 例如, 胶束 )。在其他实施方案中, 通过 将 RNAi 试剂与聚合物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物 ) 缀合, 然后以任意适当的方式 ( 例 如通过所得的缀合物自我装配成包含 RNAi 试剂的胶束装配体 ( 例如, 胶束 )) 来形成包含 RNAi 试剂的胶束装配体 ( 例如, 胶束 )。在不同的实施方案中, 这样的胶束装配体任选地 还包含与 RNAi 试剂缀合的聚合物相似、 相同或不同的未缀合聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 )。 本文中描述的胶束装配体的聚合物与治疗剂之间的共价键任选地是不可切割的或可切割 的。 在某些实施方案中, 将一个或多个 RNAi 试剂 ( 例如, 切丁酶底物 ) 的前体连接至胶束装 配体 ( 例如, 胶束 ) 或胶束装配体 ( 例如, 通过不可切割的键连接至胶束 ) 的聚合物单元。 在一些实施方案中, 通过可切割的键连接一个或多个 RNAi 试剂。在某些实施方案中, 本文 中描述的胶束装配体中使用的可切割的键包括但不限于例如二硫键 ( 例如, 在细胞质的还 原环境中解离的二硫键 )。在一些实施方案中, 胶束装配体 ( 包括其组分 ) 与治疗剂 ( 例 如, 寡核苷酸或 siRNA 或肽 ) 之间的共价缔合通过任意适当的化学缀合方法实现, 所述方法 包括但不限于胺 - 羧基连接基、 胺 - 硫氢基连接基、 胺 - 碳水化合物连接基、 胺 - 羟基连接 基、 胺 - 胺连接基、 羧基 - 硫氢基连接基、 羧基 - 碳水化合物连接基、 羧基 - 羟基连接基、 羧 基 - 羧基连接基、 硫氢基 - 碳水化合物连接基、 硫氢基 - 羟基连接基、 硫氢基 - 硫氢基连接 基、 碳水化合物 - 羟基连接基、 碳水化合物 - 碳水化合物连接基和羟基 - 羟基连接基。在一 些实施方案中, 可使用 pH 敏感型键和连接基 ( 包括但不限于腙和缩醛键合 ) 来进行缀合。 任选地也使用任意其他适当的缀合方法, 例如许多种缀合化学法是可获得的 ( 参见, 例如, Biconjugation, Aslam 和 Dent, Eds, Macmillan, 1998 和本文中的其他章节 )。
在 具 体 的 实 施 方 案 中, 通过本文中提供的胶束装配体递送的试剂是诊断试 剂。在一些实施方案中, 所述诊断试剂是诊断性成像试剂, 例如可用于使哺乳动物血管 系统 (vascular system) 成像的试剂, 其包括但不限于正电子发射断层成像 (position emission tomography, PET) 试剂、 计算机化断层显象 (computerized tomography, CT) 试 剂、 磁共振成像 (MRI) 试剂、 核磁成像试剂 (nuclear magnetic imaging agent, NMI)、 荧光 检查试剂 (fluoroscopy agent) 和超声造影剂。此类诊断试剂包括一些元素的放射性同 125 131 位素, 例如碘 (I), 包括 123I、 I、 I 等, 钡 (Ba)、 钆 (Gd)、 锝 (Tc)( 包括 99Tc)、 磷 (P)( 包括 31 51 14 P)、 铁 (Fe)、 锰 (Mn)、 铊 (Tl)、 铬 (Cr)( 包括 C)、 碳 (C)( 包括 C) 等, 荧光标记的化合物或它们的复合物、 螯合物、 加合物和缀合物。在其他实施方案中, 诊断剂是编码当在细胞中 表达时可容易地检测的蛋白质 ( 包括但不限于, β- 半乳糖苷酶、 绿色荧光蛋白、 荧光素酶 等 ) 的标记基因, 和标记的核酸探针 ( 例如, 放射性或荧光标记的探针 )。在一些实施方案 中, 按照多种缀合方法实现诊断试剂至本文中提供的胶束装配体的共价缀合。在其他实施 方案中, 通过与掺入形成胶束装配体的嵌段共聚物的螯合残基 ( 例如, 羧酸残基 ) 复合来将 诊断剂与本文中提供的胶束装配体非共价结合。在一些实施方案中, 将放射性标记的单体 14 ( 例如, C 标记单体 ) 掺入胶束装配体 ( 例如, 胶束的芯嵌段或壳嵌段 ) 的聚合物骨架。在 一些实施方案中, 与诊断剂结合的胶束装配体包含靶向部分。
在一些实施方案中, 治疗剂是蛋白质性质的试剂。 按照多种缀合方法, 通过牵涉所 述蛋白质性质的治疗剂 ( 例如, 多肽 ) 的一个或多个官能团与存在于胶束装配体 ( 例如, 在 胶束装配体的壳中或壳嵌段的单体单元上 ) 中的一个或多个官能团的化学反应, 实现该蛋 白质性质的治疗剂 ( 例如, 多肽 ) 至本文中提供的胶束装配体的缀合。通常涉及的多肽官 能团包括但不限于氨基、 羟基、 硫氢基或羧基。 此类基团可以作为末端基团存在或存在于氨 基酸侧链上。 在一些实施方案中, 将该蛋白质性质的治疗剂工程改造成包含非天然氨基酸, 所述氨基酸含有用于形成位点专一性缀合物的特殊官能团, 例如用于通过 “Click” 化学法 缀合的叠氮基。
在某些实施方案中, 按照包括下列 2 个步骤的方法制备一个或多个治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸 ) 与本文中提供的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的缀合物 ( 其中所述聚合物是单聚 体或存在于装配的胶束装配体上 ) : (1) 使用任意适当的活化剂, 例如但不限于 1- 乙基 -3, 3- 二甲基氨基丙基碳二亚胺 (EDAC)、 咪唑、 N- 羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 和二环己基碳二亚胺 (DCC)、 HOBt(1- 羟基苯并三唑 )、 对硝基苯基氯甲酸酯、 羰基二咪唑 (CDI) 和 N, N′ - 二琥 珀酰亚胺基碳酸酯 (DSC), 活化寡核苷酸的可修饰末端基团 ( 例如、 5′ - 或 3′ - 羟基 ) ; 和 (2) 将嵌段共聚物共价地连接至寡核苷酸的末端。在一些实施方案中, 在与嵌段共聚物 缀合之前用其他官能团取代寡核苷酸的 5′ - 或 3′ - 末端可修饰基团。例如, 任选地用具 有硫氢基 (-SH)、 羧基 (-COOH) 或胺基 (-NH2) 的连接基取代羟基 (-OH)。
在另一个实施方案中, 按照任意适当的方法, 使用活化剂或反应性的双官能连接 基将包含已引入至一个或多个碱基 ( 例如, 5- 氨基烷基嘧啶 ) 的官能团的寡核苷酸与本文 中提供的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 缀合, 其中所述聚合物是单聚体或存在胶束装配体 中。多种此类活化剂和双官能连接基可从这样的提供商如 Sigma、 Pierce、 Invitrogen 等商 购获得。
在一些实施方案中, 通过自发地自我装配形成包含寡核苷酸或多个寡核苷酸的胶 束装配体 ( 例如, 胶束 )。在一些实施方案中, 在单个坩埚 (pot) 中实现胶束装配体的自发 自我装配。例如, 在一些实施方案中, 将通过用含水介质 ( 例如, 水或 PBS) 稀释处于有机溶 剂 ( 例如, 乙醇 ) 中的本文中描述的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 溶液而自我装配的胶束装 配体 ( 例如, 胶束 ) 与一个或多个治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 组合, 由此自发形成包 含聚合物和一个或多个治疗剂的胶束装配体。在其他实施方案中, 通过 (1) 将一个或多个 目的治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 与本文中描述的聚合物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共 聚物、 非膜去稳定化嵌段共聚物或单嵌段聚合物 ) 接触以形成聚合物 - 治疗剂缀合物 ; 和 (2) 将聚合物 - 治疗剂缀合物经历适合于提供使聚合物 - 治疗剂缀合物自我装配成本文中描述的胶束装配体的条件来进行自发自我装配。在一些实施方案中, 提供聚合物 - 治疗剂 缀合物的自主装的步骤还包括将聚合物 - 治疗剂缀合物与另外的聚合物 ( 例如, 未缀合的 嵌段共聚物或单嵌段聚合物或稀释剂聚合物等, 或其组合 ) 相接触。
在一些实施方案中, 本文中描述的任意胶束装配体还包括未被连接至治疗剂的另 外的聚合物。 在一些实施方案中, 该另外的聚合物是稀释剂聚合物或靶向部分载体聚合物。 在某些实施方案中, 本文中提供的任意胶束装配体还包括连接至至少一个第二治疗剂 ( 例 如, 第二治疗剂 ) 的另外的聚合物。在某些实施方案中, 所述至少一个第二治疗剂 ( 例如, 第二治疗剂 ) 与所述至少一个治疗剂 ( 例如, 第一治疗剂 ) 不同。在一些实施方案中, 存在 于胶束装配体中的全部聚合物的芯部分 ( 例如, 芯嵌段 ) 相似或相同。在某些实施方案中, 胶束装配体中的一个或多个不同的聚合物包含相似或相同的芯部分 ( 例如, 芯嵌段 ), 但包 含不同的非芯部分 ( 例如, 壳嵌段 )。
治疗
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 可用于治疗处于发生 与胆固醇、 载脂蛋白 b 和 / 或 LDL 胆固醇的高血浆水平相关和 / 或由其引起的障碍例如高胆 固醇血症的风险中的或患有所述障碍的受试者。在某些实施方案中, 治疗包括提供包含治 疗剂 ( 例如, 寡核苷酸试剂 ) 的胶束装配体, 其中所述治疗剂沉默 ( 例如, 通过断裂 ) 促进此 类病症的基因或基因产物。 在一些实施方案中, 该治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 RNAi 试剂 ) 沉 默负责调控低密度脂蛋白 (LDLR) 水平和功能的前蛋白转化酶 (proprotein convertase) 枯草杆菌蛋白酶 /kexin 类型 9(PCSK9) 基因, 从而包含此类治疗剂的胶束装配体用于治疗 患有与胆固醇、 载脂蛋白 b 和 / 或 LDL 胆固醇的高血浆水平相关和 / 或由其引起的障碍例 如高胆固醇血症或处于发生所述障碍的风险中的受试者。在一些实施方案中, 胶束装配体 将 PCSK9- 沉默多核苷酸试剂 ( 例如, siRNA) 递送至表达 PCSK9 的细胞。在一些实施方案 中, 所述细胞是肝细胞。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 可用于治疗处于不期 望的细胞增殖 ( 例如, 恶性或非恶性细胞增殖 ) 的风险中或患有所述疾病的受试者。治疗 包括提供包含治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸试剂 ) 的胶束装配体、 其中所述治疗剂可沉默 ( 例 如, 通过断裂 ) 促进不期望的细胞增殖的基因或基因产物 ; 和给受试者 ( 例如, 人受试者 ) 施用治疗有效剂量的胶束装配体。在一些实施方案中, 所述治疗剂是与基因同源并且可沉 默 ( 例如, 通过断裂 ) 所述基因的多核苷酸 ( 例如, 寡核苷酸 )。
在某些实施方案中, 所述基因是但不限于生长因子或生长因子受体基因、 磷酸酶、 激酶例如蛋白质酪氨酸、 丝氨酸或苏氨酸激酶基因、 衔接蛋白基因、 编码 G 蛋白超家族分子 的基因或编码转录因子的基因。在一些情况下, 胶束装配体包含沉默在特定组织或器官 ( 包括但不限于肺、 胰腺、 肝、 肾、 卵巢、 肌肉、 皮肤、 乳腺、 结肠、 胃等 ) 中表达的基因的多核 苷酸。
在一些实施方案中, 所述寡核苷酸试剂沉默一个或多个下列基因 : PDGF β 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 PDGF β 表达的障碍 ( 例如睾丸癌和肺癌 ) 或处 于发生所述障碍的风险中的受试者 ; Erb-B 基因 ( 例如, Erb-B-2 或 Erb-B-3), 从而可用于 治疗患有特征在于不期望的 Erb-B 表达的障碍 ( 例如乳腺癌或肺癌 ) 或处于发生所述障 碍的风险之中的受试者 ; Src 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 Src 表达的障碍( 例如结肠癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; CRK 基因, 从而可用于治疗患有特 征在于不期望的 CRK 表达的障碍 ( 例如结肠癌和肺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的 受试者 ; GRB2 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 GRB2 表达的障碍 ( 例如鳞状细 胞癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; RAS 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不 期望的 RAS 表达的障碍 ( 例如胰腺癌、 结肠癌和肺癌以及慢性白血病 ) 或处于发生所述障 碍的风险中的受试者 ; MEKK 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 MEKK 表达的障碍 ( 例如鳞状细胞癌、 黑色素瘤或白血病 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; JNK 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 JNK 表达的障碍 ( 例如胰腺癌或乳腺癌 ) 或处于发 生所述障碍的风险中的受试者 ; RAF 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 RAF 表达 的障碍 ( 例如肺癌或白血病 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; Erk1/2 基因, 从而 可用于治疗患有特征在于不期望的 Erk1/2 表达的障碍 ( 例如肺癌 ) 或处于发生所述障碍 的风险中的受试者 ; PCNA(p21) 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 PCNA 表达的 障碍 ( 例如肺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; MYB 基因, 从而可用于治疗患有 特征在于不期望的 MYB 表达的障碍 ( 例如结肠癌或慢性粒细胞白血病 ) 或处于发生所述障 碍的风险中的受试者 ; c-MYC 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 c-MYC 表达的障 碍 ( 例如伯基特淋巴瘤或神经母细胞瘤 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; JUN 基 因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 JUN 表达的障碍 ( 例如卵巢癌、 前列腺癌或乳腺 癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; FOS 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期 望的 FOS 表达的障碍 ( 例如皮肤癌或前列腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; BCL-2 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 BCL-2 表达的障碍 ( 例如肺癌或前列 腺癌或非何杰金淋巴瘤 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; 细胞周期蛋白 D 基因, 从 而可用于治疗患有特征在于不期望的细胞周期蛋白 D 表达的障碍 ( 例如食道癌和结肠癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; VEGF 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望 的 VEGF 表达的障碍 ( 例如食道癌和结肠癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; EGFR 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 EGFR 表达的障碍 ( 例如乳腺癌 ) 或处于发生 所述障碍的风险中的受试者 ; 细胞周期蛋白 A 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望 的细胞周期蛋白 A 表达的障碍 ( 例如肺癌和宫颈癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试 者; 细胞周期蛋白 E 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的细胞周期蛋白 E 表达的障 碍 ( 例如肺癌和乳腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; WNT-1 基因, 从而可用于 治疗患有特征在于不期望的 WNT-1 表达的障碍 ( 例如基底细胞癌 ) 或处于发生所述障碍的 风险中的受试者 ; β- 连环蛋白 (beta-catenin) 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期 望的 β- 连环蛋白表达的障碍 ( 例如腺癌或肝细胞癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受 试者 ; c-MET 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 c-MET 表达的障碍 ( 例如肝细胞 癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; PKC 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期 望的 PKC 表达的障碍 ( 例如乳腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; NFKB 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 NFKB 表达的障碍 ( 例如乳腺癌 ) 或处于发生所述 障碍的风险中的受试者 ; STAT3 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 STAT3 表达的 障碍 ( 例如前列腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; 存活素 (survivin) 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的存活素表达的障碍 ( 例如宫颈癌或胰腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; Her2/Neu 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 Her2/Neu 表达的障碍 ( 例如乳腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; 拓扑异构酶 I 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的拓扑异构酶 I 表达的障碍 ( 例如卵巢癌和结 肠癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; 拓扑异构酶 IIα 基因, 从而可用于治疗患 有特征在于不期望的拓扑异构酶 II 表达的障碍 ( 例如乳腺癌和结肠癌 ) 或处于发生所述 障碍的风险中的受试者。
在其他实施方案中, 寡核苷酸试剂沉默下列基因之一的突变 : p73 基因, 从而可用 于治疗特征在于不期望的 p73 表达的障碍 ( 例如结肠直肠腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风 险中的受试者 ; p21(WAF1/CIP1) 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 p21(WAF1/ CIP1) 表达的障碍 ( 例如肝癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; p27(KIP1) 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 p27(KIP1) 表达的障碍 ( 例如肝癌 ) 或处于发生所 述障碍的风险中的受试者 ; PPM1D 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 PPM1D 表达 的障碍 ( 例如乳腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; RAS 基因, 从而可用于治疗 患有特征在于不期望的 RAS 表达的障碍 ( 例如乳腺癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受 试者 ; 小窝蛋白 I 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的小窝蛋白 I 表达的障碍 ( 例 如食道鳞状细胞癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; MIB I 基因, 从而可用于治疗 患有特征在于不期望的 MIB I 表达的障碍 ( 例如男性乳腺癌 (MBC)) 或处于发生所述障碍的 风险中的受试者 ; MTAI 基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 MTAI 表达的障碍 ( 例 如卵巢癌 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; M68 基因, 从而可用于治疗患有特征在 于不期望的 M68 表达的障碍 ( 例如食道、 胃、 结肠和直肠的人腺癌 ) 或处于发生所述障碍的 风险中的受试者。
在一些实施方案中, 所述寡核苷酸试剂沉默肿瘤抑制基因中的突变, 从而可用作 与化疗药物组合促进细胞凋亡活性的方法。在一些实施方案中, 所述肿瘤抑制基因选自下 列肿瘤抑制基因中的一个或多个 : p53 肿瘤抑制基因、 p53 家族成员 DN-p63、 pRb 肿瘤抑制 基因、 APC1 肿瘤抑制基因、 BRCA1 肿瘤抑制基因、 PTEN 肿瘤抑制基因。
在一些实施方案中, 所述寡核苷酸试剂沉默下列融合基因之一 : mLL 融合基因例 如 mLL-AF9, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 mLL 融合基因表达的障碍 ( 例如急性白 血病 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; BCR/ABL 融合基因, 从而可用于治疗患有特 征在于不期望的 BCR/ABL 融合基因表达的障碍 ( 例如急性和慢性白血病 ) 或处于发生所述 障碍的风险中的受试者 ; TEL/AML1 融合基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 TEL/ AML1 融合基因表达的障碍 ( 例如儿童急性白血病 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试 者; EWS/FLI1 融合基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 EWS/FLI1 融合基因表达的 障碍 ( 例如尤因肉瘤 (Ewing Sarcoma)) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; TLS/FUS1 融合基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 TLS/FUS1 融合基因表达的障碍 ( 例如粘 液样脂肪肉瘤 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; PAX3/FKHR 融合基因, 从而可用于 治疗患有特征在于不期望的 PAX3/FKHR 融合基因表达的障碍 ( 例如粘液样脂肪肉瘤 ) 或处 于发生所述障碍的风险中的受试者 ; AML1/ETO 融合基因, 从而可用于治疗患有特征在于不 期望的 AML1/ETO 融合基因表达的障碍 ( 例如急性白血病 ) 或处于发生所述障碍的风险中 的受试者。在本文中的一些方面, 胶束装配体提供了治疗剂, 所述治疗剂用于治疗处于可受 益于血管生成抑制的疾病或障碍 ( 例如癌症或视网膜变性 ) 的风险中或患有所述疾病的受 试者 ( 例如人 )。 治疗包括提供包含寡核苷酸试剂的胶束装配体, 其中所述寡核苷酸试剂与 介导血管生成的基因 ( 例如, VEGF-R1、 VEGF-R2 或编码此类受体途径的信号转导蛋白的基 因 ) 同源和 / 或可例如通过断裂沉默所述基因 ; 和给受试者 ( 例如人受试者 ) 施用治疗有 效剂量的包含所述寡核苷酸试剂的所述胶束装配体。
在一些实施方案中, 所述寡核苷酸试剂沉默下列基因之一 : αv- 整联蛋白基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的 αV 整联蛋白的障碍 ( 例如脑瘤或上皮来源的肿 瘤 ) 或处于发生所述障碍的风险中的受试者 ; Flt-1 受体基因, 从而可用于治疗患有特征在 于不期望的 FIt-1 受体的障碍 ( 例如癌症和类风湿性关节炎 ) 或处于发生所述障碍的风险 中的受试者 ; 微管蛋白基因, 从而可用于治疗患有特征在于不期望的微管蛋白的障碍 ( 例 如癌症和视网膜新血管形成 ) 或处于发生所述障碍的受试者。
在一些方面, 本文中提供的包含寡核苷酸试剂的胶束装配体涉及治疗感染病毒的 或处于发生与病毒感染相关的障碍或疾病的风险中的或患有所述障碍或疾病的受试者的 方法。该方法包括提供包含寡核苷酸试剂的胶束装配体, 其中所述寡核苷酸试剂与介导病 毒功能 ( 例如进入或生长 ) 的病毒基因或细胞基因同源和 / 或可通过例如断裂沉默所述基 因; 和给受试者 ( 例如人受试者 ) 施用治疗有效剂量的所述寡核苷酸试剂。
在一些实施方案中, 包含寡核苷酸试剂的胶束装配体可用于治疗被人乳头瘤病毒 (HPV) 感染的或处于发生由 HPV 介导的障碍例如宫颈癌的风险中的或患有所述障碍的受试 者。
在一些实施方案中, 胶束装配体包含沉默 HPV 基因的表达的寡核苷酸试剂。在一 些实施方案中, 所述 HPV 基因选自 E2、 E6 或 E7。
在另一个实施方案中, 减少 HPV 复制所需的人基因的表达。
在一些实施方案中, 胶束装配体包含可用于治疗被人免疫缺陷病毒 (HIV) 感染的 或处于发生由 HIV 介导的障碍 ( 例如获得性免疫缺陷综合征 (AIDS)) 的风险中的或患有所 述障碍的患者。在一些实施方案中, 减少 HIV 基因的表达。在其他实施方案中, 所述 HIV 基 因是 CCR5、 Gag 或 Rev。在一些实施方案中, 减少 HIV 复制所必需的人基因的表达。在一些 实施方案中, 所述基因是 CD4 或 Tsg101。
在一些实施方案中, 所述胶束装配体包含如下寡核苷酸试剂, 所述寡核苷酸试剂 可用于治疗被乙型肝炎病毒 (HBV) 感染的或处于发生由 HBV 介导的障碍 ( 例如肝硬化和肝 细胞癌 ) 的风险中的或患有所述障碍的患者。在一个实施方案中, 减少 HBV 基因的表达。 在其他实施方案中, 被靶向的 HBV 基因编码 HBV 核心蛋白的尾区域、 pre-cregious(pre-c) 区或 cregious(c) 区之一。在其他实施方案中, 被靶向的 HBV-RNA 序列由 poly(A) 尾组成。 在一些实施方案中, 减少 HBV 复制所必需的人基因的表达。
在一些实施方案中, 所述胶束装配体包含可用于治疗被病毒感染或处于由病毒 介导的障碍的风险中的或患有所述障碍的患者的寡核苷酸试剂, 所述病毒选自下列病 毒: 甲型肝炎病毒 (HAV) ; 丙型肝炎病毒 (HCV) ; 包括肝炎 D、 E、 F、 G 或 H 的肝炎病毒株系 组中的任意株系 ; 呼吸道合胞病毒 (Respiratory Syncytial Virus)(RSV) ; 疱疹巨细胞 病毒 (CMV) ; 疱疹爱泼斯坦 - 巴尔病毒 (Epstein Barr Virus)(EBV) ; 卡波西肉瘤相关疱疹病毒 (KSHV) ; JC 病毒 (JCV) ; 粘病毒 ( 例如, 引起流感的病毒 )、 鼻病毒 ( 例如, 引 起普通感冒的病毒 ) 或冠状病毒 ( 例如, 引起普通感冒的病毒 ) ; 圣路易斯脑炎黄病毒 (S t.Louis Encephalitisflavivirus) ; 蜱传脑炎黄病毒 ; 墨莱溪谷脑炎黄病毒 (Murray Valleyencephalitis flavivirus) ; 登革热黄病毒 ; 猿猴病毒 40(SV40) ; 脑心肌炎病毒 (EMCV) ; 麻疹病毒 (MV) ; 水痘带状疱疹病毒 (VZV) ; 腺病毒 ( 例如, 引起呼吸道感染的病 毒); 脊髓灰质炎病毒或痘病毒 ( 引起天花的痘病毒 )。在一些实施方案中, 减少此类病毒 的复制所必需的人基因的表达。
在一些实施方案中, 所述胶束装配体包含如下寡核苷酸试剂, 所述寡核苷酸试剂 可用于治疗被单纯疱疹病毒 (HSV) 感染的或处于发生由 HSV 介导的障碍 ( 例如生殖器疱疹 和感冒疮以及威胁生命或损害视力的疾病, 例如主要在免疫受损的患者中 ) 的风险中的或 患有所述疾病的患者。在一些实施方案中, 减少 HSV 基因的表达。在其他实施方案中, 被靶 向的 HSV 基因编码 DNA 聚合酶或解螺旋酶 - 引发酶。在一些实施方案中, 减少 HSV 复制所 必需的人基因的表达。
在一些实施方案中, 所述胶束装配体包含如下寡核苷酸试剂, 所述寡核苷酸试剂 可用于治疗被西尼罗病毒感染的或处于发生由西尼罗病毒介导的障碍的风险中的或患有 所述障碍的患者。在一些实施方案中, 减少西尼罗病毒基因的表达。在其他优选实施方案 中, 所述西尼罗病毒基因选自 E、 NS3 或 NS5。在一些实施方案中, 减少西尼罗病毒复制所必 需的人基因的表达。
在一些实施方案中, 所述胶束装配体包含如下寡核苷酸试剂, 所述寡核苷酸试剂 可用于治疗被人嗜 T 淋巴细胞病毒 (HTLV) 感染的或患有与该病毒相关的疾病或障碍 ( 例 如白血病或脊髓病 ) 的患者。在一些实施方案中, 减少 HTLV 基因的表达。在一些实施方案 中所述, HTLV1 基因是 Tax 转录激活因子。在一些实施方案中, 减少 HTLV 复制所必需的人 基因的表达。
在一些方面, 所述胶束装配体包含可用于治疗被病原体 ( 例如细菌、 阿米巴、 寄生 虫或真菌病原体 ) 感染的受试者的寡核苷酸试剂。治疗的方法包括提供包含寡核苷酸试剂 的胶束装配体, 其中所述寡核苷酸与病原体基因或参与病原体的生长的基因同源和 / 或可 以例如通过断裂沉默所述基因 ; 和给受试者 ( 例如人受试者 ) 施用治疗有效剂量的所述寡 核苷酸试剂。 靶基因可选自参与病原体的生长、 细胞壁合成、 蛋白质合成、 转录、 能量代谢例 如三羧酸循环或毒素产生的基因。
因此, 在一些实施方案中, 胶束装配体包含可用于治疗被引起疟疾的疟原虫感染 的患者的寡核苷酸试剂。在一些实施方案中, 减少疟原虫基因的表达。在其他实施方案中, 所述基因是顶膜抗原 1(AMA1)。在一些实施方案中, 减少疟原虫复制所必需的人基因的表 达。
在 一 些 实 施 方 案 中, 胶束装配体包含可用于治疗被溃疡分枝杆菌 (Mycobacterium ulcerans)、 结 核 分 枝 杆 菌 (Mycobacteriumtuberculosis)、 麻风分枝 杆 菌 (Mycobacterium leprae)、 金 黄 色 葡 萄 球 菌 (Staphylococcus aureus)、 肺炎链球 菌 (Streptococcuspneumoniae)、 酿 脓 链 球 菌 (Streptococcus pyogenes)、 肺炎衣原体 (Chlamydia pneumoniae)、 肺炎支原体 (Mycoplasma pneumoniae) 的患者或与此类病原体 中任意种相关的疾病或障碍的寡核苷酸。在一些实施方案中, 减少此类细菌的复制所必需的细菌基因和 / 或人基因的表达。
在一些实施方案中, 利用本文中提供的胶束装配体治疗的疾病可以是全身性的或 存在于特定组织例如肺、 皮肤、 肝、 乳腺、 肾、 胰腺、 CNS 等中。在某些方面, 寡核苷酸沉默介 导或参与代谢疾病或障碍 ( 例如糖尿病、 肥胖症等 ) 的基因。在某些实施方案中, 寡核苷酸 沉默介导或参与肺疾病或障碍 ( 例如慢性阻塞性肺疾病 (COPD)、 囊性纤维化或肺癌 ) 的基 因。在本文中的一些方面, 胶束装配体包含如下寡核苷酸试剂, 所述试剂可用于和 / 或涉及 治疗受试者例如人的方法, 所述受试者处于发生特征在于不期望的免疫应答的疾病或障碍 ( 例如炎性疾病或障碍或者自身免疫疾病或障碍 ) 的风险中或患有所述疾病。所述方法包 括提供包含寡核苷酸试剂的胶束装配体, 其中所述寡核苷酸试剂与介导不期望的免疫应答 的基因同源和 / 或可以例如通过断裂沉默所述基因 ; 和给受试者例如人受试者施用所述寡 核苷酸试剂。在一些实施方案中, 所述疾病或障碍是局部缺血或再灌注损伤, 例如, 与急性 心肌梗塞、 不稳定型心绞痛、 心肺转流术、 外科手术 ( 例如血管成形术, 例如经皮腔内冠状 动脉成形术 )、 对移植器官或组织例如移植的心脏或血管组织的反应或溶栓相关的局部缺 血或再灌注损伤。在其他实施方案中, 所述疾病或病症是再狭窄, 例如与外科手术 ( 例如血 管成形术, 例如经皮腔内冠状动脉成形术 ) 相关的再狭窄。在其他实施方案中, 所述疾病或 病症是炎性肠病, 例如克罗恩病或溃疡性结肠炎。 在一些实施方案中, 疾病或障碍是与感染 或损伤相关的炎症。在其他实施方案中, 所述疾病或障碍是哮喘、 过敏症、 狼疮、 多发性硬 化、 糖尿病例如 II 型糖尿病、 关节炎例如类风湿性或牛皮癣性关节炎。在某些实施方案中, 寡核苷酸试剂沉默整联蛋白或其协同配体 (co-ligand) 例如 VLA4、 VCAM、 ICAM。 在其他实施 方案中, 寡核苷酸试剂沉默选择蛋白或其协同配体例如 P- 选择蛋白、 E- 选择蛋白 (ELAM)、 I- 选择蛋白、 P- 选择蛋白糖蛋白 -1(PSGL-1)。在某些实施方案中, 寡核苷酸试剂沉默补体 系统的成分例如 C3、 C5、 C3aR、 C5aR、 C3 转化酶和 C5 转化酶。在一些实施方案中, 寡核苷 酸试剂沉默趋化因子或其受体例如 TNFI、 TNFJ、 IL-1I、 IL-1J、 IL-2、 IL-2R、 IL-4、 IL-4R、 IL-5、 IL-6、 IL-8、 TNFRI、 TNFRII、 IgE、 SCYAI1 和 CCR3。在其他实施方案中, 寡核苷酸试剂 沉默 GCSF、 Gro1、 Gro2、 Gro3、 PF4、 MIG、 促血小板碱性蛋白 (PPBP)、 MIP-1I、 MIP-1J、 RANTES、 MCP-1、 MCP-2、 MCP-3、 CMBKR1、 CMBKR2、 CMBKR3、 CMBKR5、 AIF-1 或 I-309。
在一些方面, 胶束装配体包含可用于治疗受试者例如人的寡核苷酸试剂, 所述受 试者处于发生神经性疾病 (neurological disease) 或障碍的风险中或患有所述疾病。该 方法包括提供包含寡核苷酸试剂的胶束装配体, 其中所述寡核苷酸与介导神经性疾病或障 碍的基因同源和 / 或可以例如通过断裂沉默所述基因 ; 和给受试者例如人施用治疗有效 剂量的所述寡核苷酸试剂。在一些实施方案中, 所述疾病或障碍是阿尔茨海默病或帕金 森病。在某些实施方案中, 所述寡核苷酸试剂沉默淀粉样蛋白家族基因例如、 APP ; 早老素 (presenilin) 基因例如 PSEN1 和 PSEN2 或 I- 突触核蛋白。在其他实施方案中, 所述疾病或 障碍是神经变性三核苷酸重复障碍 (trinucleotide repeat disorder) 例如亨廷顿病、 齿 状核红核苍白球丘脑下部核萎缩 (dentatorubral pallidoluysianatrophy) 或脊髓小脑性 共济失调 (spinocerebellar ataxia), 例如 SCA1、 SCA2、 SCA3( 马 - 约病, Machado-Joseph disease))、 SCA7 或 SCA8。在一些实施方案中, 所述寡核苷酸试剂沉默 HD、 DRPLA、 SCA1、 SCA2、 MJD1、 CACNL1A4、 SCA7 或 SCA8。
在某些方面, 本文中提供的胶束装配体包含能够切割或沉默超过 1 个基因的寡核苷酸试剂。在此类实施方案中, 寡核苷酸试剂被选择成能使其对在超过 1 个基因中发现的 序列 ( 例如在这些基因间保守的序列 ) 具有充分的同源性。因而在一些实施方案中, 靶向 此类序列的寡核苷酸试剂可有效地沉默该整个基因集合。
在一些方面, 本文中提供的胶束装配体包含两个或更多个类型的寡核苷酸试剂, 其中所述寡核苷酸试剂沉默相同疾病或不同疾病的不同基因。
以任意适当的方式, 例如本文中描述的任意方式, 将本文中描述的任意试剂连接 至胶束装配体或聚合物 ( 例如, 膜去稳定化嵌段共聚物或另外的聚合物 )。
靶向部分
在某些实施方案中, 本文中描述的胶束装配体包含至少一个靶向部分 ( 例如, 靶 向特定细胞或特定类型的细胞的部分 )。 在一些实施方案中, 靶向部分存在于胶束装配体的 芯中, 胶束装配体的壳中, 胶束装配体的表面上, 连接至膜去稳定化嵌段共聚物的芯嵌段, 连接至膜去稳定化嵌段共聚物的壳嵌段、 为膜去稳定化试剂的壳嵌段, 存在于胶束装配体 内的非膜去稳定化聚合物上, 连接至胶束装配体内的治疗剂等。
在特定的情况下, 本文中提供的胶束装配体可用于将治疗剂递送至个体的被特异 性靶向的细胞。在某些情况下, 通过将靶向部分掺入胶束装配体内或其表面上来增加胶束 装配体的细胞摄取效率。 “靶向部分” ( 可与 “靶向试剂” 互换使用 ) 是识别细胞 ( 例如, 选 择细胞 ) 的表面的任意亲和试剂。在一些实施方案中, 靶向部分识别细胞表面抗原或结合 靶细胞的表面上的受体。合适的靶向部分包, 作为非限制性实例, 例如抗体、 抗体样分子或 肽, 例如整联蛋白结合肽例如含有 RGD 的肽或小分子例如维生素, 例如叶酸、 糖例如乳糖和 半乳糖或其他小分子。 细胞表面抗原包括细胞表面分子例如细胞表面上的蛋白质、 糖、 脂质 或其他抗原。在具体的实施方案中, 细胞表面抗原经历内化。被本文中提供的胶束装配体 ( 例如, 胶束 ) 的靶向部分靶向的细胞表面抗原的实例包括但不限于转铁蛋白受体 1 型和 2 型、 EGF 受体、 HER2/Neu、 VEGF 受体、 整联蛋白、 NGF、 CD2、 CD3、 CD4、 CD8、 CD19、 CD20、 CD22、 CD33、 CD43、 CD38、 CD56、 CD69 和脱唾液酸糖蛋白受体。
在不同实施方案中, 将靶向部分连接至胶束装配体的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的任一末端, 或连接至单体单元的侧链, 或掺入聚合物嵌段内。 以任意适当的方式, 例如, 通 过许多缀合化学方法 ( 包括但不限于胺 - 羧基连接基、 胺 - 硫氢基连接基、 胺 - 碳水化合物 连接基、 胺 - 羟基连接基、 胺 - 胺连接基、 羧基 - 硫氢基连接基、 羧基 - 碳水化合物连接基、 羧基 - 羟基连接基、 羧基 - 羧基连接基、 硫氢基 - 碳水化合物连接基、 硫氢基 - 羟基连接基、 硫氢基 - 硫氢基连接基、 碳水化合物 - 羟基连接基、 碳水化合物 - 碳水化合物连接基和羟 基 - 羟基连接基 ) 中的任一个方法实现靶向部分至聚合物的连接。 在具体的实施方案中, 将 “Click” 化学法用于将靶向配体连接至形成本文中提供的胶束装配体的嵌段共聚物 ( 关于 “Click” 反应的实例, 参见 Wu、 P. ; Fokin、 V.V.Catalytic Azide-Alkyne Cycloaddition : Reactivity and Applications.Aldrichim.Acta 2007、 40、 7-17)。 任选地利用许多种缀合 化学法 ( 参见, 例如, Bioconjugation、 Aslam 和 Dent、 Eds、 Macmillan、 1998 和本文中的章 节 )。在一些实施方案中, 将靶向配体连接至单体, 然后将所得的化合物用于本文中描述的 胶束装配体中利用的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的聚合合成。在一些实施方案中, 将靶向 部分连接至混合的胶束装配体中的第一嵌段共聚物的嵌段, 或连接至第二嵌段共聚物的嵌 段。在一些实施方案中, 将靶向配体连接至与胶束装配体的聚合物结合的 siRNA 的有义或反义链。在某些实施方案中, 将靶向试剂连接至有义或反义链的 5′或 3′末端。
在具体的实施方案中, 形成本文中提供的胶束装配体的嵌段共聚物是生物相容性 的。如本文中所使用的, “生物相容性” 是指聚合物的性质, 其特征在于其或其体内降解产物 对活组织无损伤或至少最低限度和 / 或可修复的损伤 ; 和 / 或在活组织中不引起或至少最 低限度地和受控地引起免疫反应。就盐而言, 目前优选地是阳离子性和阴离子性种类都是 生物相容性的。如本文中所使用的, “生理可接受的” 可与生物相容性互换使用。在一些情 况下, 本文中使用的胶束装配体和聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物与阳离子脂质相比较 ) 展示较 低的毒性。
在一些情况下, 本文中描述的胶束装配体中使用的一个或多个聚合物 ( 例如, 嵌 段共聚物 ) 包含具有约 1,000 至约 30,000 的分子量的聚乙二醇 (PEG) 链或嵌段。在一些 实施方案中, 将 PEG 与聚合物末端基团, 或与存在于本文中提供的胶束装配体的聚合物中 的一个或多个侧连可修饰基团缀合。在一些实施方案中, 将 PEG 残基缀合至本文中提供的 胶束装配体的聚合物 ( 例如, 嵌段共聚物 ) 的亲水性节段或嵌段 ( 例如, 壳嵌段 ) 内的可修 饰基因。在某些实施方案中, 共聚合包含 2 至 20 个环氧乙烷单元的 PEG 残基的单体以形成 形成本文中提供的胶束装配体的聚合物的亲水性部分。
细胞摄取
在一些实施方案中, 通过内吞作用将包含治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 的胶 束装配体递送入细胞。在整个本说明书中细胞内囊泡和内体可互换使用。向细胞质内成功 递送治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 具有内体逃逸的机制。在某些情况下, 本文中提供 的包含治疗剂 ( 例如寡核苷酸或 siRNA) 的胶束装配体在内吞作用后对内体区室中的更低 pH 敏感。 在某些情况下, 内吞作用引发胶束装配体的可带阴离子电荷的种类 ( 例如, 丙基丙 烯酸单元 ) 的质子化或电荷中和, 从而导致胶束装配体的构象转换。在某些情况下, 该构象 转换导致更疏水的膜去稳定化形式, 其介导治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 从内体释放 至细胞质。在此类包含 siRNA 的胶束装配体中, siRNA 向细胞质内的递送允许其 mRNA 敲低 效应发生。在此类包含其他类型寡核苷酸的胶束装配体中, 向细胞质的递送允许它们期望 的作用发生。
药物组合物
任选地在组合物 ( 例如, 药学上可接受的组合物 ) 中提供本文中提供的胶束装配 体 ( 例如, 连接至一个或多个治疗剂例如一个或多个寡核苷酸的胶束装配体 )。在一些实 施方案中, 可将本文中提供的胶束装配体以任意合适方式 ( 例如在使用或不使用稳定剂、 缓冲剂等以形成治疗组合物的情况下 ) 给患者施用。在一些实施方案中, 配制本文中提供 的胶束装配体并且以片剂、 胶囊剂或酏剂 ( 用于口服施用 )、 栓剂 ( 用于直肠施用 )、 无菌溶 液、 悬浮液 ( 用于注射施用 ) 和任意其他适当的组合物的形式使用其。
提供了包含至少一种本文中描述的治疗剂的胶束装配体的药学可接受制剂。 此类 制剂包括上述化合物的盐例如酸加成盐, 例如盐酸、 氢溴酸、 乙酸和苯磺酸的盐。药物组合 物或制剂是指以适合于施用 ( 例如全身性施用 ) 至细胞或患者 ( 包括例如人 ) 内的形式存 在的组合物或制剂。适当的形式部分地取决于其用途或进入的途径, 例如, 口服、 经皮肤或 通过注射。 因此, 在其中胶束装配体包含和将递送多核苷酸的具体实施方案中, 制剂以不阻 止胶束装配体, 更具体地多核苷酸 ( 例如, 寡核苷酸或 siRNA) 到达靶细胞同时保持多核苷酸完整性和 / 或功能的形式存在。例如, 在某些实施方案中, 注射入血流的药物组合物是可 溶性的和 / 或可分散的。 此外, 本文中描述的药物组合物优选是无毒的。 在施用本文中描述 的胶束装配体以获得治疗益处的一些实施方案中, 施用治疗有效量的包含治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸, 例如 siRNA) 的胶束装配体。在示例性实施方案中, 治疗有效量包括提供约 10mg 或更少的 siRNA/kg 个体的充足量胶束装配体。
在一些实施方案中, 全身性施用包含含有治疗剂 ( 例如, 多核苷酸, 例如 siRNA) 的 胶束装配体的药物组合物。如本文中所使用的, “全身性施用” 是指在血流中体内全身性吸 收或积累药物, 然后分布在整个身体中。导致全身性吸收的施用途径包括但不限于 : 静脉 内、 皮下、 腹膜内、 吸入、 口服、 肺内和肌内途径。 在一些实施方案中, 局部施用胶束装配体组 合物。
在一些实施方案中, 制备组合物以用于贮存或施用, 所述组合物在药学上可接受 的载体或稀释剂中包含药物有效量的包含治疗剂的胶束装配体。 本文中任选地利用任意可 接受的载体或稀释剂。 在例如 Remington′ s Pharmaceutical Sciences、 Mack Publishing Co.、 A.R.Gennaro Ed.、 1985 中描述了具体的载体和稀释剂。 例如, 任选地加入防腐剂、 稳定 剂、 染料和调味剂。此类试剂包括对苯甲酸钠、 山梨酸和对羟基苯甲酸的酯。此外, 任选地 使用抗氧化剂和悬浮剂。 如本文中所使用的, 术语 “药学上可接受的载体” 是指无毒、 惰性的 固体、 半固体或液体充填剂、 稀释剂、 封装材料或任意类型的制剂助剂。任选地用作药学上 可接受载体的材料的一些实例是糖例如乳糖、 葡萄糖和蔗糖 ; 淀粉例如玉米淀粉和马铃薯 淀粉 ; 纤维素和其衍生物例如羧甲基纤维素钠、 乙基纤维素和醋酸纤维素 ; 西黄蓍胶粉 ; 麦 芽; 明胶 ; 滑石 ; 赋形剂例如可可脂和栓剂蜡 (suppository waxe) ; 油例如花生油、 棉籽油 ; 红花油 ; 芝麻油 ; 橄榄油 ; 玉米油和大豆油 ; 二醇类例如丙二醇 ; 酯例如油酸乙酯和十二烷 酸乙酯 ; 琼脂 ; 去垢剂例如 Tween 80 ; 缓冲剂例如氢氧化镁和氢氧化铝 ; 海藻酸 ; 无热源 水; 等渗盐水 ; 林格氏溶液 ; 乙醇 ; 和磷酸缓冲液以及其他无毒的相容性润滑剂例如十二烷 基硫酸钠和硬脂酸镁、 以及着色剂、 释放剂、 包衣剂、 甜味剂、 调味剂和芳香剂、 防腐剂和抗 氧化剂还可存在于组合物中, 这决定于配制者的判断。在一些实施方案中, 给人和 / 或动物 口服、 直肠、 胃肠外、 intracistemally、 阴道内、 鼻内、 腹膜内、 局部 ( 如通过粉剂、 乳膏剂、 软膏或滴剂 )、 皮下、 经口腔施用或作为口腔或鼻腔喷雾剂施用本文中提供的药物组合物。
在不同的实施方案中, 用于口服施用的液体剂型包括药学上可接受的乳剂、 微乳 剂、 溶液、 悬浮液、 糖浆剂和酏剂。 除了活性成份 ( 即, 本文中提供的胶束 - 寡核苷酸复合物 ) 外, 液体剂型任选地还包含惰性稀释剂或赋形剂, 例如作为非限制性实例, 水或其他溶剂、 增溶剂和乳化剂例如乙醇、 异丙醇、 碳酸乙酯、 乙酸乙酯、 苄醇、 苯甲酸苄酯、 丙二醇、 1, 3- 丁 二醇、 二甲基甲酰胺、 油 ( 特别地, 棉子、 落花生、 玉米、 胚芽 (germ)、 橄榄、 蓖麻和芝麻油 )、 甘油、 四氢糠醇、 聚乙二醇和脱水山梨醇的脂肪酸酯和其混合物。除了惰性稀释剂以外, 口 服组合物中任选地还包括佐剂例如湿润剂、 乳化剂和悬浮剂、 甜味剂、 调味剂和芳香剂。
在一些实施方案中, 相应地以任意适当的方式, 例如使用分散剂、 湿润剂和 / 或悬 浮剂, 配制可注射的制剂例如无菌可注射水性或油性悬浮液。无菌可注射制剂任选地是无 毒的胃肠外可接受稀释剂或溶剂中的无菌可注射溶液、 悬浮液或乳剂, 例如 1, 3- 丁二醇中 的溶液。其中, 任选地使用的可接受的媒介物和溶剂是水、 林格氏溶液、 U.S.P 和等渗氯化 钠溶液。此外, 无菌不挥发性油也常规地用作溶剂或悬浮介质。为此目的, 任选地使用任意刺激性小的不挥发性油, 包括合成的甘油一酯或甘油二酯。 在另外的实施方案中, 将脂肪酸 例如油酸用于制备可注射的制剂。 在具体的实施方案中, 将胶束装配体颗粒悬浮于包含 1% (w/v) 羧甲基纤维素钠和 0.1% (v/v)Tween 80 的载体流体中。
在 一 些 实 施 方 案 中, 例 如, 通过例如将可注射制剂通过细菌截留滤器 (bacteria-retaining filter) 过滤或通过掺入以无菌固体组合物的形式存在的灭菌剂 ( 任选地在使用之前将其溶解或分散在无菌水或其他可注射介质中 ) 来对可注射制剂进行 灭菌。
在某些实施方案中, 用于口服或阴道施用的组合物是栓剂。任选地通过将本文中 提供的包含治疗剂的胶束装配体与适当的非刺激性赋形剂或载体 ( 所述赋形剂或载体在 环境温度下是固体但在体温下是液体, 从而在直肠或阴道腔内熔化并且释放本文中提供的 包含治疗剂的胶束装配体 ) 例如可可脂、 聚乙二醇或栓剂蜡混合来制备栓剂。如本文中所 使用的, “本文中提供的包含治疗剂的胶束装配体” 可与本文中提供的包含一个或多个治疗 剂的一个或多个胶束装配体互换使用。
用于口服施用的适当的固体剂型包括, 作为非限制性实例, 胶囊剂、 片剂、 丸剂、 粉 剂和颗粒。在这样的固体剂型中, 将包含治疗剂 ( 例如, 寡核苷酸 ) 的胶束装配体与至少一 种惰性的药学上可接受的赋形剂或载体 ( 例如柠檬酸钠或磷酸二钙 ) 和 / 或 a) 充填剂或 增充剂 ( 例如淀粉、 乳糖、 蔗糖、 葡萄糖、 甘露醇和硅酸 ), b) 粘合剂, 例如羧甲基纤维素、 藻 酸酯、 明胶、 聚乙烯基吡咯烷酮、 蔗糖和阿拉伯胶, c) 保湿剂 ( 例如甘油 ), d) 崩解剂, 例如 琼脂 - 琼脂、 碳酸钙、 马铃薯或木薯淀粉、 海藻酸、 某些硅酸盐和碳酸钠, e) 溶液阻滞剂, 例 如石蜡, f) 吸收促进剂, 例如季铵类化合物, g) 湿润剂, 例如鲸蜡醇和单硬脂酸甘油酯, h) 吸收剂, 例如高岭土和膨润土粘土, 和 i) 润滑剂, 例如滑石、 硬脂酸钙、 硬脂酸镁、 固体聚乙 二醇、 十二烷基硫酸钠和其混合物相混合。在胶囊剂、 片剂和丸剂的情况下, 剂型还可包含 缓冲剂。
通过使用赋形剂如乳糖或奶糖 (milk sugar) 以及高分子量聚乙二醇等, 相似类型 的固体组合物也可任选地作为充填剂用于软和硬填充的明胶胶囊。
在一些实施方案中, 用包衣和壳例如肠溶包衣和其他适当的包衣制备片剂、 锭剂、 胶囊剂、 丸剂和颗粒剂的固体剂型。它们任选地包含遮光剂。在某些实施方案中, 它们的组 成是它们只在或优先在肠道的某些部分, 任选地以延迟的方式释放活性成分。适当的包埋 组合物的实例包括, 作为非限制性实例, 例如聚合物物质和蜡。
通过使用这样的赋形剂如乳糖或奶糖以及高分子量聚乙二醇等, 任选地将相似类 型的固体组合物作为充填剂用于软和硬填充的明胶胶囊。
用于本发明的药物组合物的局部或经皮肤施用的剂型包括但不限于例如软膏、 糊 剂、 乳膏剂、 洗剂、 凝胶、 粉剂、 溶液、 喷雾剂、 吸入剂或贴剂。在一些实施方案中, 在无菌条 件下将本文中提供的包含治疗剂的胶束装配体和药学上可接受的载体以及任选地一种或 多种防腐剂、 一种或多种缓冲剂或其组合 ( 例如, 当需要时 ) 混合。眼科制剂 (Ophthalmic formulation)、 滴耳剂和滴眼剂也包括在本发明的范围内。
除了本文中提供的包含治疗剂的胶束装配体外, 本文中提供的软膏、 糊剂、 乳膏 剂、 凝胶任选地还包含赋形剂例如动物和植物脂肪、 油、 蜡、 石蜡、 淀粉、 黄蓍胶、 纤维素衍生 物、 聚乙二醇、 硅酮、 膨润土、 硅酸、 滑石和氧化锌或其混合物。除了本文中提供的包含治疗剂的胶束装配体外, 粉剂和喷雾剂任选地还包含赋形 剂例如乳糖、 滑石、 硅酸、 氢氧化铝、 硅酸钙和聚酰胺粉剂或此类物质的混合物。 在一些实施 方案中, 喷雾剂额外地包含常规喷射剂例如氯氟化烃。
透皮贴剂具有给身体提供受控的化合物递送的额外有利方面。以任意适当的 方式, 例如通过将微粒或纳米粒溶解或分散在恰当的介质中来制备此类剂型。任选地 使用吸收促进剂来增加化合物穿过皮肤的通量 (flux)。可通过提供速率控制膜 (rate controlling membrane) 或通过将本文中提供的包含治疗剂的胶束装配体分散在聚合物基 质或凝胶中来控制速率。
在本发明的一些方面, 胶束装配体提供了通常通过赋形剂进行的一些性质 ( 例 如, 机械、 热学性质等 ), 从而减少了制剂所需的此类赋形剂的量。
在一些实施方案中, 本文中提供的胶束装配体相对于用于递送治疗剂的其他技术 而言具有更优的商业价值, 包括但不限于 : 在体内反复施用后降低的载体免疫原性 ; 装配 递送载体的多个元件所需的步骤更少, 从而导致商品成本更低 ; 和制造的重现性, 如通过制 造在生物物理测定性质 ( 包括但不限于例如 HPLC、 GPC、 DLS 和 TEM) 上具有低于 5%, 低于 10%或低于 20%的批次间差异的重复批次的产品的能力判断的。
实施例
在本发明上下文的描述中, 利用不同的已知首字母缩写和缩写描述单体或衍生 自这种单体的聚合的单体残基。除非另有指定, 否则不限于 : ″ BMA″ ( 或字母″ B″作 为等效的速记符号 ) 表示甲基丙烯酸丁酯或衍生自它的单体残基 ;″ DMAEMA ″ ( 或字 母″ D ″作为等效的速记符号 ) 表示甲基丙烯酸 N, N- 二甲氨基乙酯或衍生自它的单体 残基 ; ″ Gal ″意指半乳糖或半乳糖残基, 任选包括羟基保护部分 ( 例如乙酰基 ) 或其 聚乙二醇化衍生物 ( 如下所述 ) ; HPMA 表示甲基丙烯酸 2- 羟丙酯或衍生自它的单体残 基; ″ MAA″表示甲基丙烯酸或衍生自它的单体残基 ; ″ MAA(NHS)″表示甲基丙烯酸的 N- 羟基 - 琥珀酰亚胺酯或衍生自它的单体残基 ; ″ PAA″ ( 或字母″ P″作为等效的速记 符号 ) 表示 2- 丙基丙烯酸或衍生自它的单体残基 ; ″ PEGMA″意指聚乙二醇化的甲基丙烯 酸单体 CH3O(CH2O)7-8OC(O)C(CH3)CH2 或衍生自它的单体残基。在每种情况中, 任意这种命名 表示单体 ( 包括其全部的盐或离子性类似物 ) 或衍生自该单体的聚合的单体残基 ( 包括其 全部的盐或离子性类似物 ), 且上下文中具体显示的形式对本领域技术人员显而易见。
实施例 : 共聚物的制备
制备下列通式的二嵌段聚合物和共聚物 :
[A1x-/-A2y]n-[B1x-/-B2y-/-B3z]1-5n
其中 [A1-A2] 是由单体 A1 和 A2 的残基组成的第一嵌段共聚物, [B1-B2-B3] 是由 单体 B1、 B2、 B3 的残基组成的第二嵌段共聚物,
x、 y、 z 是以摩尔百分比单体残基计的聚合物组成
n 是分子量
一些示例性的二嵌段共聚物 :
[DMAEMA]-[B-/-P-/-D]
[PEGMAW]-[B-/-P-/-D]
[PEGMAW-DMAEMA]-[B-/-P-/-D][PEGMAW-MAA(NHS)]-[B-/-P-/-D] [DMAEMA-/-MAA(NHS)]-[B-/-P-/-D] [HPMA-/-PDSM]-[B-/-P-/-D] 其中 : B 是甲基丙烯酸丁酯 P 是丙基丙烯酸 D 是 DMAEMA, 其为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 PEGMA 是甲基丙烯酸聚乙二醇酯, 其中, 例如, w = 4 至 5 个或 7 至 8 个环氧乙烷单元) MAA(NS) 是甲基丙烯酸 -N- 羟基琥珀酰亚胺
HPMA 是 N-(2- 羟丙基 ) 甲基丙烯酰胺
PDSM 是吡啶二硫基甲基丙烯酸酯
这些聚合物表示这样的结构, 其中聚合物或共聚物的第一嵌段的组成被改变或以 化学方式处理, 以生成其中第一嵌段是中性的 ( 例如 PEGMA)、 阳离子性的 (DMAEMA)、 阴离 子性的 (PEGMA-NHS, 其中 NHS 被水解成酸 )、 两性的 (DMAEMA-NHS, 其中 NHS 被水解成酸 ) 或两性离子性的 ( 例如聚 [2- 甲基丙烯酰氧基 -2 ′三甲铵乙基磷酸 ]) 聚合物。此外, [PEGMA-PDSM]-[B-P-D] 聚合物在第一嵌段中包含吡啶二硫基官能团, 其可以与硫氢基化 siRNA 反应, 形成聚合物 -siRNA 缀合物。
实施例 1.1 : 通过 RAFT 合成嵌段共聚物
A.RAFT 链转移剂。
采用 Moad 等人、 Polymer、 2005、 46(19) : 8458-68 的方法稍加改动用于合成用于下 列 RAFT 聚合的链转移剂 (CTA)4- 氰基 -4-( 乙基硫烷基硫羰基 ) 硫烷基戊酸 (ECT)。简言 之, 在 0℃在 10 分钟内向搅拌的氢化钠 (60%的油溶液 )(3.15g、 79mmol) 在乙醚 (150ml) 中的混悬液中加入乙硫醇 (4.72g、 76mmol)。然后将该溶液搅拌 10 分钟, 然后添加二硫化 碳 (6.0g、 79mmol)。通过过滤收集粗 S- 乙基三硫代碳酸钠 (7.85g、 0.049mol), 混悬于乙醚 (100mL), 与碘 (6.3g、 0.025mol) 反应。 1 小时后, 过滤该溶液, 用硫代硫酸钠水溶液洗涤, 用 硫酸钠干燥。然后通过旋转蒸发分离粗的双 ( 乙基硫烷基硫羰基 ) 二硫化物。将双 -( 乙 基硫烷基硫羰基 ) 二硫化物 (1.37g、 0.005mol) 和 4, 4′ - 偶氮双 (4- 氰基戊酸 )(2.10g、 0.0075mol) 在乙酸乙酯 (50mL) 中的溶液在回流状态下加热 18 小时。旋转蒸发溶剂后, 通过柱色谱法、 使用硅胶作为固定相和 50 ∶ 50 乙酸乙酯己烷作为洗脱剂分离粗的 4- 氰 基 -4-( 乙基硫烷基硫羰基 ) 硫烷基戊酸 (ECT)。
B. 聚 ( 甲基丙烯酸 N, N- 二甲氨基乙酯 ) 大链转移剂 ( 聚 DMAEMAmacroCTA)
DMAEMA 的 RAFT 聚合在 30℃、 在氮气气氛中、 在 DMF 中使用 ECT 和 2, 2′ - 偶氮双 (4- 甲氧基 -2.4- 二甲基戊腈 )(V-70)(Wako chemicals) 作为自由基引发剂进行 18 小时。 起始单体与 CTA 之比 ([CTA]0/[M]0 能使得在 100%转化率下的理论值 Mn 是 10,000(g/mol)。 起始 CTA 与引发剂之比 ([CTA]o/[I]o) 是 10 ∶ 1。通过沉淀入 50 ∶ 50v ∶ v 乙醚 / 戊烷 分离所得的聚 DMAEMA 大链转移剂。将得到的聚合物再溶于丙酮, 然后沉淀入戊烷 (x3), 真 空干燥过夜。
C.DMAEMA、 PAA 和 BMA 从聚 (DMAMEA)macroCTA 的嵌段共聚合
将期望的化学计算量的 DMAEMA、 PAA 和 BMA 加入到溶于 N, N- 二甲基甲酰胺的聚 (DMAEMA)macroCTA 中 (25wt%单体和 macroCTA : 溶剂 )。就全部聚合而言, [M]o/[CTA]o 和 [CTA]o/[I]o 分别是 250 ∶ 1 和 10 ∶ 1。在添加 V70 后, 用氮气将溶液净化 30 分钟, 使其 在 30 ℃反应 18 小时。通过沉淀入 50 ∶ 50v ∶ v 乙醚 / 戊烷分离所得的二嵌段共聚物。 然后将沉淀的聚合物再溶于丙酮, 然后沉淀入戊烷 (x3), 真空干燥过夜。利用凝胶渗透色 谱法 (GPC) 测定在 DMF 中的聚 (DMAEMA)macroCTA 和二嵌段共聚物样品相对于聚甲基丙烯 酸甲酯标准品而言的分子量和多分散性 (PDI、 Mw/Mn)( 与 Viscotek GPCmax VE2001 和折 射计 VE 3580(Viscotek、 Houston、 TX) 串联的 SEC Tosoh TSK-GEL R-3000 和 R-4000 柱 (TosohBioscience、 Montgomery ville、 PA))。包含 1.0wt% LiBr 的 HPLC- 级 DMF 用作流 动相。图 1 概括了一些 P7RAFT 合成的聚合物的分子量、 组成和嵌段比例。
实 施 例 1.2. 由 聚 (PEGMA)macroCTA 制 备 DMAEMA、 PAA 和 BMA 的 第 二 嵌 段 (B1-B2-B3) 共聚物
将期望的化学计算量的 DMAEMA、 PAA 和 BMA 加入到溶于 N, N- 二甲基甲酰胺的聚 (PEGMA)macroCTA 中 (25wt %单体和 macroCTA : 溶剂 )。就全部聚合而言, [M]o/[CTA]o 和 [CTA]o/[I]o 分别是 250 ∶ 1 和 10 ∶ 1。在添加 AIBN 后, 用氮气将溶液净化 30 分钟, 使其 在 68℃反应 6-12 小时。通过沉淀入 50 ∶ 50v ∶ v 乙醚 / 戊烷分离所得的二嵌段共聚物。 然后将沉淀的聚合物再溶于丙酮, 然后沉淀入戊烷 (x3), 真空干燥过夜。 利用凝胶渗透色谱 法 (GPC), 使用 Viscotek GPCmax VE2001 和折射计 VE3580(Viscotek、 Houston、 TX) 测定在 DMF 中的聚 (PEGMA)macroCTA 和二嵌段共聚物样品的分子量和多分散性 (PDI、 Mw/Mn)。包 含 1.0wt% LiBr 的 HPLC- 级 DMF 用作流动相。CDCl3 中的 NMR 光谱法用于证实聚合物结构 和计算第二嵌段的组成。
实施例 1.3.PEGMA-DMAEMA 共聚物的制备和表征
使用与实施例 1.1 和 1.2 中所述类似的方法进行聚合物合成。通过使用各单体的 不同投料比改变 PEGM 和 DMAEMA 在第一嵌段中的比例, 生成图 1B 中所述的共聚物。
实施例 1.4.PEGMA-MAA(NHS) 共聚物的制备和表征。
使用单体进料比, 如实施例 1.1 和 1.2 所述进行聚合物合成, 得到期望的第一嵌段 共聚物的组成。在一些情况下, 制备 [PEGMAW-MAA(NHS)]-[B-P-D] 聚合物, 其中第一嵌段中 单体的共聚物之比是 75 ∶ 25。图 14 概述了 [PEGMAW-MAA(NHS)]-[B-P-D] 聚合物的合成, 其中第一嵌段中单体的共聚物比率为 70 ∶ 30。图 15A、 15B 和 15C 概述了通过 PEGMA 和 MAA-NHS 的 RAFT 共聚合合成的聚合物的表征, 其中第一嵌段中体的共聚物比率为 70 ∶ 30, 其中第一嵌段中体的共聚物比率为 70 ∶ 30。 。可以在室温或 37℃、 在 pH 7.4-8.5 的含水 缓冲液 ( 磷酸盐或碳酸氢盐 ) 中将包含 NHS 的聚合物孵育 1-4 小时, 生成水解 ( 酸性 ) 形 式。
实施例 1.5.DMAEMA-MAA(NHS) 共聚物的制备和表征。
使用单体进料比, 如实施例 1.1 和 1.2 所述进行聚合物合成, 得到期望的第一嵌段 共聚物的组成。在某些情况下, 制备 [DMAEMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 聚合物, 其中第一嵌段中 单体的共聚物之比是 70 ∶ 30。可以在室温或 37℃、 在 pH 7.4-8.5 的含水缓冲液 ( 磷酸盐 或碳酸氢盐 ) 中将包含 NHS 的聚合物孵育 1-4 小时, 生成水解 ( 酸性 ) 形式 .
实施例 2. 用于 siRNA 药物递送的 HPMA-PDS(RNA) 共聚物缀合物的制备和表征。A. 吡啶二硫基甲基丙烯酸酯单体 (PDSMA) 的合成
将 Aldrithiol-2TM(5g、 22.59mmol) 溶于 40ml 甲醇和 1.8ml AcOH。将该溶液在 30 分钟内加入 2- 氨基乙硫醇 .HCl(1.28g、 11.30mmol) 在 20ml 甲醇中的溶液。将该反应体系 在 N2 气氛中在 R.T. 搅拌 48 小时。蒸发溶剂后, 用 40ml 乙醚将残余油状物洗涤 2 次。将粗 化合物溶于 10ml 甲醇, 用 50ml 乙醚将产物沉淀 2 次, 得到期望的化合物 1, 为淡黄色固体。 收率 : 95%。
将 吡 啶 二 硫 乙 胺 (6.7g、 30.07mmol) 和 三 乙 胺 (4.23ml、 30.37mmol) 溶 于 DMF(25ml) 和吡啶 (25ml), 在 0℃通过注射器缓慢加入甲基丙烯酰氯 (3.33ml、 33.08mmol)。 将该反应混合物在 R.T. 搅拌 2 小时。反应后, 用饱和 NaHCO3(350ml) 使反应停止, 用乙酸 乙酯 (350ml) 萃取。再用 10 % HCl(100ml、 1 次 ) 和纯水 (100ml、 2 次 ) 洗涤合并的有机 层, 用 MgSO4 干燥。通过柱色谱法纯化纯产物 (EA/Hex : 1/10-2/1), 为黄色糖浆状物。Rf = 0.28(EA/Hex = 1/1). 收率 : 55%。
B.HPMA-PDSMA 共聚物合成
N-(2- 羟丙基 ) 甲基丙烯酰胺 (HPMA) 和吡啶二硫基甲基丙烯酸酯 ( 典型地以 70 ∶ 30 的单体比 ) 的 RAFT 聚合在 DMF(50 重量%单体 : 溶剂 ) 中、 在 68℃、 在氮气气氛中 使用 2, 2′ - 偶氮 - 双 - 异丁腈 (AIBN) 作为自由基引发剂进行 8 小时 ( 图 9)。CTA 与 AIBN 的摩尔比为 10 ∶ 1, 设定单体与 CTA 之比, 使得若转化率为 100%则可以得到 25,000g/mol 的分子量。通过反复从甲醇中沉淀入乙醚分离聚 (HPMA-PDS)macro-CTA。
真空干燥 macro-CTA 24 小时, 然后用于甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 (DMAEMA)、 丙 基丙烯酸 (PAA) 和甲基丙烯酸丁酯 (BMA) 的嵌段共聚合。将等摩尔量的 DMAEMA、 PAA 和 BMA([M]0/[CTA]0 = 250) 加入到溶于 N, N- 二甲基甲酰胺的 HPMA-PDS macroCTA 中 (25wt% 单体和 macroCTA : 溶剂 )。加入自由基引发剂 AIBN, 其中 CTA 与引发剂之比为 10 ∶ 1。使 聚合在氮气气氛中在 68℃进行 8 小时。然后通过沉淀入 50 ∶ 50 乙醚 / 戊烷、 在沉淀之间 再溶于乙醇而分离所得的二嵌段聚合物。用乙醚将产物洗涤 1 次, 真空干燥过夜。
C.siRNA 与 HPMA-PDSMA 共聚物的缀合
硫氢基化 siRNA 以商品方式得到 (Agilent、 Boulder、 CO), 为具有二硫基修饰的 5′ - 有义链的双链体 RNA。通过将冻干化合物溶于水制备用于缀合的游离硫醇形式, 用固 定在琼脂糖凝胶内的二硫化物还原剂 TCEP 处理 1 小时。然后将还原的 RNA(400uM) 与吡啶 基二硫化物 - 官能化聚合物在包含 5mM 乙二胺四乙酸 (EDTA) 的磷酸盐缓冲液 (pH 7) 中反 应 24 小时 ( 图 8)。
吡啶基二硫化物聚合物与 RNA 硫醇的反应生成 2- 吡啶硫酮, 其可以以分光光度 方式测定以表征缀合效率。为了进一步验证二硫化物交换, 使缀合物上 SDS-PAGE 16.5% 三 ( 羟甲基 ) 甲基甘氨酸凝胶。平行用固定的 TCEP 处理缀合反应的等分部分, 然后上 SDS-PAGE, 以验证在还原环境中 RNA 从聚合物中释放。缀合反应以聚合物 /RNA 化学计量比 为 1、 2 和 5 进行。在 343nm 对 2- 吡啶硫酮释放的 UV 分光光度吸光度测量值用于测定缀合 效率。
实施例 3 : 用细胞靶向剂合成聚合物 : 叠氮基 - 终止的聚合物与叶酸炔丙酯的 Click 反应。
受控自由基聚合和叠氮化物 - 炔 click 化学法的组合用于制备与生物配体 ( 例如叶酸 ) 缀合的嵌段共聚物胶束, 这种生物配体具有活跃地靶向包含所关注特异性受体的特 异性组织 / 细胞的潜能 ( 例如叶酸 )。 通过如实施例 1 所述的可逆添加 - 分段链转移 (RAFT) 聚合合成嵌段共聚物, 只是使用叠氮基链转移剂 (CTA)。 然后使聚合物的叠氮基末端与靶向 剂 ( 例如叶酸 ) 的炔衍生物反应, 产生包含靶向剂的聚合物。
RAFT 剂的合成。
如下制备 RAFT 链转移剂 (CTA)2- 十二烷基硫烷基硫羰基硫烷基 -2- 甲基 - 丙酸 3- 叠氮基丙酯 (C12-CTAN3) :
3- 叠氛基丙醇的合成。使 3- 氯 -1- 丙醇 (5.0g、 53mmol、 1.0 当量 ) 和叠氮化钠 (8.59g、 132mmol、 2.5 当量 ) 在 DMF(26.5mL) 中、 在 100℃反应 48 小时。将该反应混合物冷 却至室温, 倾入乙醚 (200mL), 用饱和 NaCl 水溶液 (500mL) 萃取。分离有机层, 用 MgSO4 干 燥, 过滤。浓缩上清液, 得到产物 (5.1g、 95%收率 )。
2- 十二烷基硫烷基硫羰基硫烷基 -2- 甲基 - 丙酰氯 (DMP-C1) 的合成
在 50mL 圆底烧瓶中将 2- 十二烷基硫烷基硫羰基硫烷基 -2- 甲基 - 丙酸 (DMP、 Noveon > 95% )(1.0g、 2.7mmol、 1.0 当量 ) 溶于二氯甲烷 (15mL), 将该溶液冷却至约 0℃。 在氮气气氛中缓慢加入草酰氯 (0.417g、 3.3mmol、 1.2 当量 ), 使该溶液达到室温, 总计搅拌 3 小时。减压浓缩所得的溶液, 得到酰氯产物 (1.0g、 99%收率 )。熔点 : 63℃。
2- 十二烷基硫烷基硫羰基硫烷基 -2- 甲基 - 丙酸 3- 叠氮基丙酯的合成。
在 50mL 圆底烧瓶中将 3- 叠氮基丙醇 (265mg、 2.62mmol、 1.0 当量 ) 溶于二氯甲 烷 (5mL), 将该溶液冷却至约 0℃。在 10 分钟内滴加三乙胺 (0.73mL) 在二氯甲烷 (5mL) 中 的溶液。滴加 DMP-C1(1.0g、 2.6mmol) 在二氯甲烷 (5mL) 中的溶液, 使该溶液达到室温, 同 时搅拌 3 小时。减压浓缩该溶液, 用乙醚 (100mL) 稀释, 用饱和碳酸氢钠水溶液 (50mL)、 水 (50mL) 和饱和 NaCl 溶液 (50mL) 依次洗涤。分离有机层, 用 MgSO4 干燥 (1.0g), 过滤。减 压浓缩上清液, 得到产物 (1.05g、 90%收率 ), 为残余油状物。
叶酸炔丙酯的合成。
将叶酸 (1.0g、 0.0022mol) 溶于 DMF(10mL), 用水 / 冰浴冷却。加入 N- 羟基琥珀酰 亚胺 (260mg、 0.0025mol) 和 EDC(440mg、 0.0025mol), 将得到的混合物在冰浴中搅拌 30 分 钟, 得到白色沉淀。加入炔丙胺 (124mg、 2.25mmol) 在 DMF(5.0mL) 中的溶液, 将得到的混合 物温至室温, 搅拌 24 小时。将该反应混合物倾入水 (100mL), 搅拌 30 分钟, 形成沉淀。过滤 橙 - 黄色沉淀, 用丙酮洗涤, 真空干燥 6 小时, 得到 1.01g 产物 (93%收率 )。
叠氮基 - 终止的聚合物与叶酸炔丙酯的 Click 反应。
通过下列实施例方法将叠氮基终止的聚合物与叶酸炔丙酯反应。用氮气将 N3-α-[Ds-Xt]b-[Bx-Py-Dz]a-[ω](0.0800mmol) 在 DMF(7mL) 中的溶液和五甲基二亚乙三胺 (PMDETA、 Aldrich、 99% )(8.7mg、 0.050mmol) 净化 60 分钟, 在氮气气氛中通过注射器转移 入安装了磁搅拌棒的包含 CuBr(7.2mg、 0.050mmol) 和叶酸炔丙酯 (42mg、 0.088mmol) 的小 瓶中。将该反应混合物在 26℃、 在没有氧存在的情况下搅拌 22 小时。使反应混合物接触 空气, 使该溶液通过中性氧化铝柱。真空除去 DMF, 并且将产物沉淀入己烷。将所得的以叶 酸 - 终止的嵌段共聚物叶酸 -α-[Ds-Xt]b-[Bx-Py-Dz]a-ω 溶于 THF, 过滤, 以除去过量叶酸 炔丙酯。除去 THF, 然后将聚合物溶解于去离子 (DI) 水, 使用具有 1000Da 的分子量截留值 的膜透析 6 小时。通过冻干分离聚合物。实施例 4 : 嵌段共聚物 PRx0729v6 的 NMR 光谱 ( 图 2) 本实施例使用 NMR 光谱法提供了聚合物 PRx0729v6 在水溶液形成胶束样结构的证据。 在 25℃在氘代氯仿 (CDCl3) 和氘代水 (D2O) 中用 Bruker AV301 记录 1HNMR 光谱。 使用氘锁 (CDCl3、 D2O), 以 ppm 计来自四甲基硅烷 ( 用于 CDCl3) 和 3-( 三甲代甲硅烷基 ) 丙 酸 -2, 2, 3, 3-d4 酸钠盐 ( 用于 D2O) 的化学位移。聚合物浓度是 6mg/mL。
使用聚合物 PRx0729v6 作为实例的合成聚合物在含水缓冲液中的 NMR 光谱提供了 本发明二嵌段聚合物在水溶液中形成胶束的证据。胶束的形成导致隔离的粘性内芯形成, 它限制了形成芯区段的质子运动并且防止了溶剂与芯的质子之间的氘交换。 这反映为相应 1 质子的 H NMR 信号显著抑制或消失。我们使用这种溶液 NMR 光谱法的内在特性证实胶束 芯的疏水性嵌段被有效隔离。如果胶束在含水介质中形成, 则应出现因疏水性共聚物嵌段 的质子导致的信号消失。
图 2 显示聚合物 PRx0729v6 在 CDCl3( 有机溶剂 ) 和 D2O( 含水溶剂 ) 中的 1H NMR 实 验。 在室温下聚合物在 CDCl3 中的 1H NMR 光谱 ( 图 1A) 显示信号归因于全部聚合物质子, 显 示聚合物链在 CDCl3 中保持分散 ( 未聚集 ), 保留了其运动, 所以, 其质子可以与溶剂交换。 这显示具有隔离芯的稳定胶束不能由 PRx0729v6 在有机溶剂中形成。 图 2B 显示 PRx0729v6 1 在 D2O 中的 H NMR 光谱。代表疏水性嵌段 (BMA、 PAA、 DMAEMA) 质子的信号从光谱中消失。 这显示具有隔离芯的稳定胶束由 PRx0729v6 在水溶液中形成。此外, 在同一光谱中, 归因于 DMAEMA(2.28ppm) 的两个甲基的质子共振的信号发生显著抑制, 这意味着仅构成壳的第一 聚 DMAEMA 嵌段接触水, 即主要是 DMAEMA 的带电荷基团。简单计算显示从 CDCl3 中的信号 (5600) 扣除疏水性嵌段的 PAA、 DMAEMA 的积分百分比 (2900) 得到在 D2O 中同一信号的近似 值 (2811), 符合该结论。 1
H NMR 实验结果共同显示聚合物 PRx0729v6 形成具有有序芯 - 壳结构的胶束, 其 中第一嵌段聚 DMAEMA 形成包围由疏水性单元 (BMA) 和带相反电荷的静电稳定单元 (PAA、 DMAEMA) 组成的芯的水化外壳。
实施例 5 : 动态光散射 (DLS) 测定与 siRNA 复合的聚合物 PRx0729v6 的粒度 ( 图 3)
下列实施例证实了聚合物 PRx0729v6 单独时形成均匀的 45nm 颗粒, 而在结合 siRNA 之后形成 47nm 大小的颗粒。
通过动态光散射 (DLS)、 使用 Malvern Zetasizer Nano ZS 测定单独聚合物或聚合 物 /siRNA 复合物的粒度。就单独的 PRx0729v6 而言以 1mg/mL 或就与 1uM GAPDH- 特异性 21mer-siRNA(Ambion) 复合的 PRx0729v6 而言以 0.7mg/mL 测定磷酸缓冲盐水 pH 7.4(PBS) 中的聚合物, 其中复合物中理论电荷比为 4 ∶ 1, 即聚合物上的正电荷 : siRNA 上的负电荷。 单独的 PRx0729v6(45nm) 和与 siRNA 复合的 PRx0729v6(47nm)( 图 15) 显示具有接近均匀 分布的类似粒度, PDI < 0.1。
实施例 6 : 不同电荷比的聚合物 PRx0729v6/siRNA 复合物的凝胶迁移分析 ( 图 4)
下列实施例证实聚合物 PRx0729v6 以不同电荷比结合 siRNA, 产生电泳迁移率降 低的复合物。
通过凝胶电泳分析聚合物 siRNA 结合 ( 图 4), 显示完全的 siRNA 与聚合物结合在
聚合物 /siRNA 电荷比为 4 ∶ 1 及更高时发生。
实施例 7. 聚合物 PRx0729v6 的临界稳定性浓度 (CSC)( 图 5)
下列实施例显示聚合物 PRx0729v6 的胶束颗粒性质对 100- 倍稀释稳定。
将聚合物 PRx0729v6 以 1mg/mL±0.5M NaCl 的浓度溶解在 PBS 缓冲液 pH 7.4 中。 通过动态光散射、 在从 1mg/mL 到 1.6ug/mL 的 5- 倍连续稀释度 (PBS±0.5M NaCl) 范围内 测定粒度。图 5 显示约 45nm 的粒度对降至约 10ug/mL 的浓度稳定。聚合物 PRx0729v6 显 示在低于约 5ug/mL( 临界稳定性浓度, 或 CMC) 下不稳定, 在该浓度下各聚合物链解离并且 形成非特异性聚集物。
实施例 8. 聚合物 PRx0729v6 颗粒在有机溶剂中的稳定性 ( 图 6)
本实施例显示聚合物 PRx0729v6 的胶束结构在有机溶剂中解离, 这符合胶束芯的 疏水性质。
将聚合物 PRx0729v6 以 1mg/mL 的浓度溶于各种有机溶剂, 通过动态光散射测定粒 度。图 6 显示增加浓度的二甲基甲酰胺 (DMF) 导致胶束解离成聚集的链。
实施例 9 : siRNA 与胶束的。
A. 双链 siRNA 与含硫氢基的嵌段共聚物的缀合。
通过将氨基 -siRNA 以 10mg/mL 溶于 50mM 磷酸钠、 0.15M NaCl pH7.2 或另一种 非 - 胺缓冲液例如硼酸盐、 Hepes、 碳酸氢盐 ( 具有适合于 NHS 酯修饰范围的 pH, pH 7-9) 制 备 siRNA- 吡啶基二硫化物。 将 SPDP 以 6.2mg/mL 的浓度溶于 DMSO(20mM 储备溶液 ), 将 25ul SPDP 储备溶液加入到待修饰的每 ml 氨基 -siRNA 中。混合该溶液, 在室温反应至少 30 分 钟。 更长的反应时间 ( 包括过夜 ) 不会对修饰产生不良影响。 通过使用 50mM 磷酸钠、 0.15M NaCl、 10mM EDTA pH 7.2 透析 ( 或凝胶过滤 ), 从反应副产物中纯化经修饰的 RNA( 吡啶基 二硫化物 )。使制备的 siRNA- 吡啶基二硫化物以 1 ∶ 5 的摩尔比与聚合物 PRx0729v6( 在 ω- 端上包含游离硫氢基 ) 在 10-50mM EDTA 的 PBS 溶液 pH 7.2 的存在下反应。根据吡 啶 -2- 硫酮的释放以分光光度法和通过凝胶电泳监测反应程度。
B. 单链 RNA 与聚合物的缀合、 然后是第二链退火。
使用上述实施例的方法、 以单链氨基修饰的 RNA 为原料制备单链 RNA 吡啶基二硫 化物缀合物。在使 RNA 吡啶基二硫化物与嵌段共聚物胶束偶合后, 将互补的 RNA 链加入到 该反应混合物中, 使两链在低于双链体 RNA 的 Tm 约 20℃的温度下退火 1 小时。
实施例 10 : siRNA- 胶束复合物在培养的哺乳动物细胞中的敲低活性 ( 图 7 和图 12)
在 96- 孔格中通过测定用 PRx0729v6 : siRNA 复合物处理 24 小时后特异性基因的 表达来检测 siRNA/ 聚合物 PRx0729v6 复合物的敲低 (KD) 活性。 在 25uL 中混合聚合物和靶 向 GAPDH 的 siRNA 或阴性对照 siRNA(Ambion), 得到不同电荷比和超过最终转染浓度 5- 倍 的浓度, 使其复合 30 分钟, 然后添加到包含 10% FBS 的 100uL 标准培养基中的 HeLa 细胞中。 在 100、 50、 25 和 12.5nM 评价最终 siRNA 浓度。以 4 ∶ 1、 2 ∶ 1 或 1 ∶ 1 电荷比或 18、 9、 4.5 和 2.2ug/mL 的固定聚合物浓度添加聚合物, 以测定何种条件产生最高 KD 活性。 就电荷比而 言 ( 图 7A), 制备较高浓度的复合物, 孵育 30 分钟, 然后恰在添加到细胞中前系列稀释至图 表所示浓度 5- 倍的浓度。就固定的聚合物浓度而言 ( 图 7B), 以如图所示浓度 5- 倍的浓度 复合 siRNA 和聚合物, 孵育 30 分钟, 然后添加到细胞中至所示终浓度。图 7C 是阴性对照。处理后 24 小时分离总 RNA, 通过定量 PCR 测定相对于 2 种内部校准基因 RPL13A 和 HPRT 的 GAPDH 表达。图 7 以及图 12A 和图 12B 的结果显示, 使用 9ug/mL 和更高浓度的 PRx0729v6 在测试的全部 siRNA 浓度下均得到> 60% KD 活性 ( 阴影 )。 该浓度符合来自粒度分析的稳 定胶束形成。与较低浓度 (4.5ug/mL 固定的聚合物浓度 ) 下的复合物形成相比, 仅当以高 浓度制备复合物并且系列稀释时 (4 ∶ 1 电荷比 ) 使用 4.5ug/mL PRx0729v6/12.5nM siRNA 观察到高 KD 活性。另外, 仅 100nM siRNA 与 4.5ug/mL PRx0729v6 显示高 KD 活性, 而更低 的 siRNA 浓度没有显示高活性。概括地说, PRx0729v6 胶束对降至~ 10ug/mL 的稀释稳定, KD 活性在低于~ 5ug/mL 时失去, 显示稳定的胶束是良好 KD 活性所需的。
实施例 11 : 切丁酶底物 GAPDH siRNA- 聚合物复合物在培养的哺乳动物细胞中的 敲低活性
在 96- 孔格中通过测定用聚合物 : GAPDH 切丁酶 siRNA 复合物处理 24 小时后的 GAPDH 基因表达而检测 GAPDH 特异性切丁酶底物 siRNA/ 聚合物复合物的敲低 (KD) 活性。 GAPDH 切丁酶 siRNA 序列为 : 有义链 : rGrGrUrCrArUrCrCrArUrGrArCrArArCrUrUrUrGrGrUrA dTdC ; 反义链 : rGrArUrArCrCrArArArGrUrUrGrUrCrArUrGrGrArUrGrArCrCrUrU。在 25uL 中 混合聚合物和靶向 GAPDH 的 siRNA 或阴性对照 siRNA(IDT), 得到不同电荷比和超过最终转 染浓度 5- 倍的浓度, 使其复合 30 分钟, 然后添加到包含 10% FBS 的 100uL 标准培养基中 的 HeLa 细胞中。在 100、 50、 25 和 12.5nM 检验最终 siRNA 浓度。以 4 ∶ 1、 2∶1或1∶1 电荷比或 40、 20、 10 和 5ug/mL 的固定聚合物浓度添加聚合物, 以测定何种条件产生最高 KD 活性。处理后 24 小时分离总 RNA, 通过定量 PCR 测定相对于 2 种内部校准基因 RPL13A 和 HPRT 的 GAPDH 表达。结果显示, 在测试的全部 siRNA 浓度下, 使用 10ug/mL 和更高浓度的聚 合物得到> 60% KD 活性。这种聚合物浓度符合从粒度分析得到的稳定胶束形成。
实施例 12 : ApoB100 siRNA- 聚合物复合物在培养的哺乳动物细胞中的敲低活性
在 96- 孔格中通过测定用聚合物 : ApoB siRNA 复合物处理 24 小时后 ApoB100 基因 的表达来检测与聚合物复合的 ApoB100 特异性 siRNA 或切丁酶底物 siRNA 的敲低 (KD) 活 性。 ApoB100 siRNA 序列为 : 有义链 : 5′ rGrArArUrGrUrGrGrGrUrGrGrCrArArCrUrUrUrArGS′ ; 反义链 : 5′ -rArArArGrUrUrGrCrCrArCrCrCrArCrArUrUrCrArG-3′。ApoB100 切丁酶 底物 siRNA 序列为 : 有义链 : 5′ -rGrArArUrGrUrGrGrGrUrGrGrCrArArCrUrUrUrArArArGd GdA ; 反义链 : 5′ -rUrCrCrUrUrUrArArArGrUrUrGrCrCrArCrCrCrArCrArUrUrCrArG-S′。 在 25uL 中混合聚合物和靶向 ApoB 的 siRNA 或阴性对照 siRNA(IDT), 得到不同电荷比和超过 最终转染浓度 5- 倍的浓度, 使其复合 30 分钟, 然后添加到包含 10% FBS 的 100uL 标准培 养基中的 HepG2 细胞中。在 100、 50、 25 和 12.5nM 检验最终 siRNA 浓度。以 4 ∶ 1、 2∶1 或 1 ∶ 1 电荷比或 40、 20、 10 和 5ug/mL 的固定聚合物浓度添加聚合物, 以测定何种条件产 生最高 KD 活性。处理后 24 小时分离总 RNA, 通过定量 PCR 测定相对于 2 种内部校准基因 RPL13A 和 HPRT 的 ApoB100 表达。结果显示, 在测试的全部 siRNA 浓度下, 使用 10ug/mL 和 更高浓度的聚合物得到> 60% KD 活性。这种聚合物浓度符合从粒度分析得到的稳定胶束 形成。
实施例 13 : ApoB100 siRNA- 聚合物复合物在小鼠模型中的敲低活性
通过测定肝组织中 ApoB100 的表达和血清胆固醇水平, 测定小鼠模型中 ApoB100 特异性 siRNA/ 聚合物复合物的敲低活性。通过尾静脉对 Balb/C 小鼠静脉内给予 1、 2或5mg/kg 的与聚合物以 1 ∶ 1、 2 ∶ 1 或 4 ∶ 1 电荷比 ( 聚合物 : siRNA) 复合的 ApoB 特异性 siRNA 或盐水对照。最终剂量后 48 小时处死小鼠, 分离血液和肝样品。测定血清中的胆固 醇水平。从肝中分离总 RNA, 通过定量 PCR 测定相对于 2 种内部校准基因 HPRT 和 GAPDH 的 ApoB100 表达。
实施例 14.ApoB100 反义 DNA 寡核苷酸 - 聚合物复合物在培养的哺乳动物细胞中 的敲低活性
在 96- 孔格中通过测定用聚合物 : ApoB 反义 DNA 寡核苷酸复合物处理 24 小时后 的 ApoB100 基因表达, 检测与聚合物复合的 ApoB100 特异性反义 DNA 寡核苷酸的敲低 (KD) 能力。对小鼠 ApoB 具有特异性的 2 种 ApoB100 反义寡核苷酸为 :
5′ -GTCCCTGAAGATGTCAATGC-3′, 编码区的 541 位 ; 和
5′ -ATGTCAATGCCACATGTCCA-3′, 编码区的 531 位。
在 25uL 中混合聚合物和靶向 ApoB 的反义 DNA 寡核苷酸或阴性对照 DNA 寡核苷酸 ( 乱序的序列 ), 得到不同电荷比和超过最终转染浓度 5- 倍的浓度, 使其复合 30 分钟, 然后 添加到包含 10% FBS 的 100uL 标准培养基中的 HepG2 细胞中。在 100、 50、 25 和 12.5nM 检 验最终寡核苷酸浓度。以 4 ∶ 1、 2 ∶ 1 或 1 ∶ 1 电荷比或 40、 20、 10 和 5ug/mL 的固定聚合 物浓度添加聚合物, 以测定何种条件产生最高 KD 活性。处理后 24 小时分离总 RNA, 通过定 量 PCR 测定相对于 2 种内部校准基因 RPL13A 和 HPRT 的 ApoB100 表达。
实施例 15 : 证实胶束装配体及其 siRNA 复合物的膜去稳定化活性 ( 图 8)
通过将单独聚合物或将 PRx0729v6 : siRNA 复合物滴定入人红细胞 (RBC) 制品, 并 且根据血红蛋白释放测定膜裂解活性 ( 在 540nm 吸光度读数 ), 由此检测 pH 响应性膜去稳 定化活性。3 种不同的 pH 条件用于模拟内体 pH 环境 ( 胞外 pH = 7.4, 初级内体= 6.6, 次 级内体= 5.8)。通过离心从采集在包含 EDTA 的真空容器中的全血中分离人红细胞 (RBC)。 用生理盐水将 RBC 洗涤 3 次, 使在特定 pH(5.8、 6.6 或 7.4) 的 PBS 中达到 2% RBC 的终浓 度。在恰好高于和低于如所示的临界稳定性浓度 (CSC) 的浓度下测试单独的 PRx0729v6 或 PRx0729v6/siRNA 复合物 ( 图 5)。就聚合物 /siRNA 复合物而言, 将 25nM siRNA 以 1 ∶ 1、 2 ∶ 1、 4 ∶ 1 和 8 ∶ 1 电荷比加入到 PRx0729v6( 对于单独聚合物, 采用相同的聚合物浓 度 )。在 20X 最终检测浓度下形成单独的聚合物或聚合物 -siRNA 复合物的溶液 30 分钟, 将其稀释到各 RBC 制品中。将 2 种 PRx0729v6 聚合物储备溶液的不同制品比较制备后 9 和 15 天的活性稳定性, 从制备日开始就贮存在 4℃。将 RBC 与单独的聚合物或聚合物 /siRNA 复合物一起在 37℃孵育 60 分钟, 离心以除去完整 RBC。将上清液转入比色杯, 在 540nm 测 定吸光度。将溶血百分比表示为 A540 样品 / 经 1% Triton X-100 处理的 RBC 的 A540( 对照 组, 100%裂解 )。 结果显示, 单独的 PRx0729v6( 图 8A) 或 PRx0729v6/siRNA 复合物 ( 图 8B) 在 pH 7.4 下是非溶血性的, 而在与内体相关的较低 pH 值和较高聚合物浓度下逐步变得更 具溶血性。
实施例 16 : 聚合物 PRx0729v6 的透射电子显微镜检查 (TEM) 分析 ( 图 9)
本实施例使用电子光谱法提供了聚合物 PRx0729v6 形成球形胶束样颗粒的证据。
将聚合物 PRx0729v6 在 PBS 中的 0.5mg/mL 溶液施用于碳涂敷的铜载网 30 分钟。 将该网在 Karnovsky 溶液中固定, 用二甲基胂酸盐缓冲液洗涤一次, 然后用水洗涤 8 次。用 乙酸双氧铀的 6%溶液将该网染色 15 分钟, 然后干燥至分析为止。 用 JEOL 显微镜进行透射电子显微镜检查 (TEM)。 图 9 显示了聚合物 PRx0729v6 的典型电子显微照片, 证实了具有与 通过动态光散射法在溶液中测定的近似大小的球形颗粒。
实施例 17. 聚合物 -siRNA 复合物的细胞摄取和胞内分布的荧光显微镜检查 ( 图 10)
本实施例显示聚合物 PRx0729v6 可以介导比基于脂质的转染试剂更有效的荧光 标记 siRNA 的细胞摄取和内体释放。
将 HeLa 细胞在 Lab-Tek II 分室盖玻片上铺板。 过夜孵育后, 用 100nM FAM-siRNA/ lipofectamine 2000 或 100nM FAM-siRNA 以聚合物 -siRNA 4 ∶ 1 的电荷比转染细胞。复 合物在 PBS pH 7.4 中以 5X 浓度形成 30 分钟, 将其加入到细胞中达最终 1X 浓度, 孵育过夜。 用 DAPI 染色细胞 ( 用于使核显影 )10 分钟, 然后在 3.7%甲醛 -1X PBS 中固定 5 分钟, 用 PBS 洗涤。用 Zeiss Axiovert 荧光显微镜使样品成像。图 10B 显示与 lipofectamine( 图 10A) 相比而言聚合物 -siRNA 的细胞摄取和胞内分布的荧光显微镜检查。lipofectamine-siRNA 复合物的颗粒染色启示了内体定位, 而聚合物 -siRNA 复合物的弥散性胞质染色显示它们 已经从内体释放入胞质。
实施例 18. 小的疏水性分子被摄入聚合物 PRx0729v6 胶束装配体
本实施例显示小的疏水性分子被聚合物 PRx0729v6 的主要疏水性胶束芯摄入。
通过使用芘 (C15H10, MW = 202) 的荧光探针技术证实具有或不具有 siRNA 的聚合 物胶束的形成, 其中可以使用芘光谱的 2 个发射最大值之比确定芘在胶束芯中的分配。使 用 395nm 的固定激发波长与恒定芘浓度 6×10-7M 测定 300-360nm 下聚合物胶束溶液中芘的 荧光发射光谱。在有或没有 100nM siRNA 的情况下聚合物在 0.001%至 20% (w/w) 之间变 化。使用 Varian 荧光分光光度计获取光谱数据。全部荧光实验均在 25℃进行。通过绘制 作为聚合物浓度函数的强度比 I336/I333 的图确定临界胶束浓度 (CMC)。
类似地, 如下将模型小分子药物双嘧达莫 (2-{[9-( 双 (2- 羟乙基 ) 氨基 )-2, 7- 双 (1- 哌啶基 )-3, 5, 8, 10- 四氮杂双环 [4.4.0] 癸 -2, 4, 7, 9, 11- 戊烯 -4- 基 ]-(2- 羟乙基 ) 氨基 } 乙醇 ; C24H40N8O4, MW = 505) 掺入 PRx0729v6 的胶束芯。将聚合物 (1.0mg) 和双嘧达 莫 (DIP)(0.2mg) 溶于 THF(0.5mL)。滴加去离子水 (10mL), 将该溶液在 50℃搅拌 6h 以将药 物掺入胶束的疏水性芯, 分开该溶液 (2.5mL), 在 25 和 37℃通过 UV-vis 光谱法在 415nm 测 定双嘧达莫的吸光度。 还通过测定在没有共聚物存在下去离子水中的双嘧达莫吸光度的时 间依赖性减小进行对照品测量。 对每一时间点测定 25 和 37℃的吸光度, 从在该溶液中观察 到的值中扣除该值。
实施例 19.pH 对聚合物结构的影响 ( 图 11)
本实施例显示聚合物 PRx0729v6.2 的胶束结构在 pH 从 7.4 降至 4.7 时解离。
通过在 pH 7.4 以及低至 pH4.7 的一系列酸性 pH 值下在 PBS 中以从 0.5mg/mL 到 0.004mg/mL 的 5- 倍连续稀释度进行动态光散射法测定聚合物 PRx0729v6.2 的粒度。 图 11A 显示在 pH 7.4, 聚合物在低至 4μg/ml 的稀释下稳定, 而在 4μg/ml 开始解离成产生聚集物 的形式。图 11B 显示, 在增加的酸性 pH 值 ( 低至 pH 4.7) 时, 聚合物从胶束结构中的解离 得到促进, 即以较高聚合物浓度发生, 产生增加水平的 1-8nm 大小的聚合物单体。
实施例 20 : 靶向配体和多核苷酸与共聚物缀合的方法
下列实施例显示靶向配体 ( 例如半乳糖 ) 或多核苷酸治疗剂 ( 例如 siRNA) 与二嵌段共聚物的缀合方法。 (1) 使用可逆添加分段链转移 (RAFT) 制备聚合物 (Chiefari 等人 Macromolecules.1998 ; 31(16) : 5559-5562), 以便使用具有半乳糖作为 R- 基团取代基的链 转移剂形成半乳糖端 - 官能化的二嵌段共聚物。(2) 将二嵌段共聚物的第一嵌段制备成包 含甲基丙烯酸 -N- 羟基琥珀酰亚胺 (MAA(NHS)) 的共聚物, 其中半乳糖 -PEG- 胺与 NHS 基团 缀合, 或其中氨基 - 二硫化 siRNA 与 NHS 缀合, 或其中吡啶基二硫化胺与 NHS 基团反应, 形 成吡啶基二硫化物, 其随后与硫氢基化 RNA 反应, 形成聚合物 -RNA 缀合物。
实施例 20.1 : 半乳糖 -PEG- 胺和半乳糖 -CTA 的制备
反应路线 1 示例半乳糖 -PEG- 胺 ( 化合物 3) 和半乳糖 -CTA( 链转移剂 )( 化合物 4) 的合成反应路线。
化合物 1 : 将半乳糖五乙酸酯 (10g、 25.6mmol) 和 2-[2-(2- 氯乙氧基 ) 乙氧基 ] 乙 醇 (5.6mL、 38.4mmol) 溶于无水 CH2Cl2(64mL), 将该反应混合物在 RT 搅拌 1 小时。在 1 小 时内在冰浴中将 BF3.OEt2(9.5ml、 76.8mmol) 滴加到上述混合物中。 将该反应混合物在室温 (RT) 搅拌 48 小时。反应后, 加入 30mL CH2Cl2 以稀释该反应体系。用饱和 NaHCO3( 水溶液 ) 中和有机层, 用盐水洗涤, 然后用 MgSO4 干燥。减压除去 CH2Cl2, 得到粗产物。通过闪蒸柱色 谱法纯化粗产物, 得到终产物 1, 为淡黄色油状物。收率 : 55% TLC(I2 和对 - 茴香醛 ) : EA/ Hex : 1/1(Rf : β = 0.33 ; α = 0.32 ; 未反应的 S.M 0.30)。
化合物 2 : 将化合物 1(1.46g、 2.9mmol) 溶于无水 DMF(35mL), 在 RT 将 NaN3(1.5g、 23.2mmol) 加入到该混合物中。将该反应混合物加热至 85-90℃过夜。反应后, 将 EA(15mL) 加入到该溶液中, 水 (50mL) 用于洗涤有机层 5 次。 用 MgSO4 干燥有机层, 通过闪蒸柱色谱法 纯化, 得到化合物 2, 为无色油状物。收率 : 80%、 TLC(I2 和对 - 茴香醛 ) : EA/Hex : 1/1(Rf : 0.33)。
化合物 3 : 将化合物 2(1.034g、 2.05mmol) 溶于 MeOH(24mL), 用 N2 发泡 10 分钟, 然 后将 Pd/C(10% )(90mg) 和 TFA(80uL) 加入到上述溶液中。用 H2 使该反应混合物再发泡 30 分钟, 然后在 RT 下、 在 H2 气氛中将该反应体系再搅拌 3 小时。用 C 盐除去 Pd/C, 蒸发 MeOH, 得到化合物 3, 为粘稠凝胶。化合物 3 可以不经进一步纯化使用。收率 : 95% .TLC( 对 - 茴 香醛 ) : MeOH/CH2Cl2 : 1/4(Rf : 0.05)。
化合物 4 : 在 0℃下将 ECT(0.5g、 1.9mmol)、 NHS(0.33g、 2.85mmol) 和 DCC(0.45g、 2.19mmol) 溶于 CHCl3(15mL)。 将该反应混合物在 RT 连续搅拌过夜。 在 0℃向上述反应体系 中缓慢加入在 CHCl3(10mL) 中的化合物 3(1.13g、 1.9mmol) 和 TEA(0.28mL、 2.00mmol)。将 该反应混合物在 RT 连续搅拌过夜。减压除去 CH3Cl, 通过闪蒸柱色谱法纯化粗产物, 得到化 合物 4, 为黄色凝胶。收率 (35% )。TLC : MeOH/CH2Cl2 : 1/9(Rf : 0.75)。
反应路线 1. 半乳糖 -PEG- 胺 ( 化合物 3) 和半乳糖 -CTA( 化合物 4) 的合成 实施例 20.2 : [DMAEMA]-[BMA-PAA-DMAEMA] 的合成A.DMAEMA macroCTA 的合成
聚合 : 在 20mL 玻 璃 小 瓶 ( 带 有 隔 离 帽 ) 中 加 入 33.5mg ECT(RAFTCTA)、 2.1mg AIBN( 从甲醇中重结晶 2 次 )、 3.0g DMAEMA(Aldrich、 98%, 使用前过小的氧化铝柱, 以除 去抑制剂 ) 和 3.0g DMF( 高纯度, 不含抑制剂 )。用隔离帽封闭玻璃小瓶, 用干燥氮气净化 ( 在搅拌下在冰浴中进行 )30 分钟。在 70℃将反应小瓶放入预加热的反应块。将该反应混 合物搅拌 2 小时 40 分钟。打开隔离帽, 在冰浴中将小瓶内的混合物搅拌 2-3 分钟以终止聚 合反应。
纯化 : 将 3mL 丙酮加入到反应混合物中。在 300mL 烧杯中加入 240mL 己烷和 60mL 乙醚 (80/20(v/v)), 在搅拌下将该反应混合物滴加到烧杯中。 最初产生油状物, 通过旋降混 浊溶液收集 ; 收率= 1.35g(45% )。从丙酮溶液中进行几次己烷 / 乙醚 (80/20(v/v)) 混合 溶剂中的沉淀 ( 例如 6 次 )。最终在 RT 真空干燥聚合物 8 小时 ; 收率~ 1g。
概述 : (Mn, 45%转化率 ) 理论= 11,000g/mol,
DMF = 3.0g ; N2 净化 : 30 分钟 ; 在 70℃进行聚合 2 小时 45 分钟。
B. 由 DMAEMA macroCTA 合成 [BMA-PAA-DMAEMA]
除非另有指定, 否则全部化学品和试剂购自 Sigma-AldrichCompany。使甲基丙烯 酸丁酯 (BMA)(99% )、 甲基丙烯酸 2-( 二甲氨基 ) 乙酯 (DMAEMA)(98% ) 通过碱性氧化铝柱 (150 目 ), 以除去聚合抑制剂。 采购不含抑制剂的 2- 丙基丙烯酸 (PAA)( > 99% ) 并且原样 使用。 使偶氮 ( 双异丁腈 (AIBN)(99% ) 从甲醇中重结晶, 真空干燥。 合成 DMAEMA macroCTA, 如上所述纯化 (Mn ~ 10000 ; PDI-1.3 ; > 98% )。N, N- 二甲基甲酰胺 (DMF)(99.99% )( 购 自 EMD) 为试剂级并且原样使用。己烷、 戊烷和乙醚购自 EMD 并且原样用于聚合物纯化。
聚合 : 在密封小瓶中、 在氮气气氛中加入 BMA(2.1g、 14.7mmoles)、 PAA(0.8389g、
7.5mmoles)、 DMAEMA(1.156g、 7.35mmoles)、 MacroCTA(0.8g、 0.0816mmoles)、 AIBN(1.34mg、 0.00816mmoles ; CTA ∶ AIBN 10 ∶ 1) 和 DMF(5.34ml)。使用的 CTA : 单体比为 1 ∶ 360( 推 定 50%转化率 )。单体浓度为 3M。然后通过使氮气进入该混合物发泡 30 分钟给该混合物 脱气, 然后放入加热块 ( 温度计 : 67℃; 显示 : 70-71 ; 搅拌速度 300-400rpm)。将该反应体系 静置 6 小时, 然后通过将小瓶放入冰和使该混合物接触空气而使反应停止。
纯化 : 将聚合物纯化从丙酮 /DMF 1 ∶ 1 到己烷 / 乙醚 75/25 进行 (3 次 )。将得 到的聚合物真空干燥至少 18 小时。NMR 光谱显示高纯度聚合物。未观察到乙烯基。将该聚 合物从乙醇对双去离子水透析 4 天, 然后冻干。通过凝胶渗透色谱法 (GPC)、 使用如下条件 分析该聚合物 : 溶剂 : DMF/LiBr 1% . 流速 : 0.75ml/ 分钟。注射体积 : 100ul。
柱温 : 60 ℃。聚 ( 苯乙烯 ) 用于校准检测器。得到的聚合物的 GPC 分析 : Mn = 40889g/mol.PDI = I.43.dn/dc = 0.049967。
实施例 20.3.gal-[DMAEMA]-[BMA-PAA-DMAEMA] 的合成
如 实 施 例 20.2 所 述 进 行 合 成。 首 先, 制 备 半 乳 糖 -DMAEMAmacroCTA( 实 施 例 20.2.A.), 只是使用半乳糖 -CTA( 实施例 20.1、 化合物 4) 替代 ECT 作为链转移剂。这导致 合成具有末端官能化半乳糖的聚 DMAEMA( 图 13)。半乳糖 -[DMAEMA]-macro-CTA 然后如实 施例 20.2.B 所述用于合成第二嵌段 [BMA-PAA-DMAEMA]。合成后, 通过在 pH 8.5 的 100mM 碳酸氢钠缓冲液中孵育 2 小时除去半乳糖上的乙酰基保护基, 然后透析, 冻干。NMR 光谱法 用于证实聚合物上脱保护的半乳糖的存在情况。
实施例 20.4.[PEGMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 和 DMAEMA-MMA(NHS)-[B-P-D] 二嵌段共 聚物的制备和表征
如实施例 20.2 所述 ( 和图 14 中概述的 )、 使用单体进料比进行聚合物合成, 得到 期望的第一嵌段共聚物组成。图 15 概述了 [PEGMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 聚合物的合成和表 征, 其中第一嵌段中单体的共聚物比为 70 ∶ 30。
实 施 例 20.5. 半 乳 糖 -PEG- 胺 与 PEGMA-MAA(NHS) 缀 合 产 生 [PEGMA-MAA(Gal)]-[B-P-D] 聚合物
图 16 示例半乳糖官能化的 DMAEMA-MAA(NHS) 或 PEGMA-MAA(NHS) 二嵌段共聚物的 制备。将聚合物 [DMAEMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 或 [PEGMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 以 1-20mg/ mL 的浓度溶于 DMF。用 1-2 当量的三乙胺中和如实施例 20.1( 化合物 3) 所述制备的半乳 糖 -PEG- 胺, 以 5 ∶ 1 的胺 : 聚合物之比加入到该反应混合物中。反应在 35℃进行 6-12 小 时, 然后添加等体积的丙酮, 对去离子水透析, 进行 1 天, 冻干。
实 施 例 20.6.siRNA 与 PEGMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 缀 合 产 生 [PEGMA-MAA(RNA)]-[B-P-D] 聚合物
图 17A 和 B 显示 2 种修饰的 siRNAs 的结构, 其可以与如实施例 20.4 所述制备的包 含 NHS 的聚合物缀合。siRNAs 获自 Agilent(Boulder、 CO)。图 17C 显示用于衍生包含 NHS 的聚合物, 得到二硫基反应基团用于缀合硫氢基化 RNA 的吡啶基二硫化胺的结构 ( 图 17B)。
包含 NHS 的聚合物与氨基 - 二硫化物 -siRNA 的反应。该反应在由有机溶剂 ( 例 如 DMF 或 DMSO 或混合溶剂 DMSO/ 缓冲液 pH 7.8.) 组成的标准条件下, 在 35℃进行 4-8 小 时, 然后添加等体积的丙酮, 对去离子水透析 1 天, 冻干。
包含 NHS 的聚合物与吡啶基 - 二硫化物 - 胺的反应和与硫氢基化 siRNA 的反应。吡啶基二硫化胺与包含 NHS 的聚合物的反应如实施例 20.5 进行。然后将冻干的聚合物以 50mg/mL 溶于乙醇, 用 pH 8 的碳酸氢钠缓冲液稀释 10- 倍。在 35℃将硫氢基化 siRNA( 图 17B) 以 2-5 摩尔过量在聚合物 NHS 基团上反应 4-8 小时, 然后对 pH 7.4 磷酸盐缓冲液透 析。
实施例 20.7. 治疗性肽与吡啶基二硫化物修饰的聚合物的缀合
还 可 将 实 施 例 20.6 中 描 述 的 吡 啶 基 二 硫 化 物 修 饰 的 聚 合 物 PEGMA-MAA(NHS)]-[B-P-D] 用于与治疗性肽缀合 ( 图 17D)。合成所述肽, 制备其用于缀合, 并且如下所述进行缀合反应, 以产生 [PEGMA-MAA( 肽 )]-[B-P-D] 聚合物。
将与肽转导结构域肽转运子 (transportin)( 也称为触角足肽, Antennapedia peptide, Antp) 序列的融合用于合成含有羧基末端半胱氨酸残基的 Bak-BH3 肽 (Antp-BH3) (NH2-RQIKIWFQNRRMKWKKMGQVGRQLAIIGDDINRRYDSC-COOH) 的细胞内化形式。为了确保用于 缀合的游离硫氢基, 在水中重建肽, 并且用固定在琼脂糖凝胶内的二硫化物还原剂 TCEP 处 理 1 小时。然后将还原的肽 (400μM) 与吡啶二硫基末端官能化的聚合物在含有 5mM 乙二 胺四乙酸 (EDTA) 的磷酸盐缓冲液 (pH 7) 中反应 24 小时。
吡啶基二硫化物聚合物末端基团与肽半胱氨酸的反应产生 2- 吡啶基硫酮, 其 可通过分光光度计测量来鉴定缀合效率。为了进一步证实二硫化物交换, 将缀合物在 SDS-PAGE 16.5%三 ( 羟甲基 ) 甲基甘氨酸凝胶上进行电泳。平行用固定的 TCEP 处理缀合 反应的等分部分, 然后上 SDS-PAGE, 以验证在还原环境中肽从聚合物中的释放。
缀合反应以聚合物 / 肽化学计量比为 1、 2 和 5 进行。343nm 下对 2- 吡啶基硫酮释 放的 UV 分光光度吸光度测量值指示了缀合效率。 SDSPAGE 凝胶用于进一步表征肽 - 聚合物 缀合物。在聚合物 / 肽摩尔比为 1 时, 有可检测量的肽通过末端半胱氨酸经二硫桥接形成 二聚体。然而, 形成吡啶基二硫化物的硫醇反应, 在聚合物 / 肽比率等于或大于 2 时不再看 到游离肽条带。通过用还原剂 TCEP 处理缀合物, 有可能切割聚合物 - 肽二硫键, 如由此类 样品中肽条带的出现所表明的。