JP2010273565A - Gene transfer method, method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex - Google Patents
Gene transfer method, method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010273565A JP2010273565A JP2009126718A JP2009126718A JP2010273565A JP 2010273565 A JP2010273565 A JP 2010273565A JP 2009126718 A JP2009126718 A JP 2009126718A JP 2009126718 A JP2009126718 A JP 2009126718A JP 2010273565 A JP2010273565 A JP 2010273565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nucleic acid
- gene introduction
- gene
- temperature
- acid complex
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、遺伝子導入剤を用いて細胞に遺伝子を導入する遺伝子導入方法、遺伝子導入剤と核酸との複合体である核酸複合体の調製方法、及びこの核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体に関する。 The present invention relates to a gene introduction method for introducing a gene into a cell using a gene introduction agent, a method for preparing a nucleic acid complex which is a complex of a gene introduction agent and a nucleic acid, and a nucleic acid prepared by this nucleic acid complex preparation method. Concerning the complex.
近年、ヒト疾患の分子遺伝学的要因が明らかになるにつれ、遺伝子治療研究がますます重要視されている。遺伝子治療法は標的とする部位でのDNAの発現を目的としており、いかにDNAを標的部位に到達させるか、いかにDNAを標的部位に効率的に導入し、当該部位で機能的に発現させるかということが重要となる。外来DNAの導入のためのベクターとして、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ付随ウイルス、レンチウイルス、センダイウイルス又はヘルペスウイルスを含む多くのウイルスが、治療用遺伝子を運搬するように改変されて、遺伝子治療のヒトの臨床試験に使用されている。しかし感染及び免疫反応の危険性は依然として残されている。 In recent years, gene therapy research has become more and more important as the molecular genetic factors of human diseases become clear. Gene therapy is aimed at the expression of DNA at the target site, how to make the DNA reach the target site, how to efficiently introduce the DNA into the target site and make it functionally expressed at the site It becomes important. Many vectors, including retroviruses, adenoviruses, adeno-associated viruses, lentiviruses, Sendai viruses, or herpes viruses, have been modified to carry therapeutic genes as vectors for the introduction of foreign DNA. Used in human clinical trials. However, the risk of infection and immune response remains.
安全性、品質安定性、製造コストに問題があるウイルスベクターに代わる遺伝子導入技術として、合成高分子ベクター、カチオン性脂質ベクターが研究開発され、例えば、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートなどのカチオン性ビニル系モノマーからなるカチオン性ポリマーを含む遺伝子導入剤が報告されている(非特許文献1)。 Synthetic polymer vectors and cationic lipid vectors have been researched and developed as gene transfer technologies to replace virus vectors that have problems with safety, quality stability, and manufacturing costs. For example, 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate A gene introduction agent containing a cationic polymer composed of a cationic vinyl monomer has been reported (Non-patent Document 1).
本出願人らは、DNAを細胞中に運搬するための合成高分子ベクターとして、ベンゼンなど芳香環を核としてカチオン性ポリマー鎖が放射状に伸延する分岐構造のベクターがDNAを高密度で凝縮させて小さな核酸複合体微粒子を形成させ、効率良く細胞へ遺伝子導入できることを見出し、先に特許出願した(下記特許文献1,2)。 As a synthetic polymer vector for transporting DNA into cells, the present applicants have developed a branched structure vector in which a cationic polymer chain radially extends with an aromatic ring as a nucleus, such as benzene, to condense DNA at high density. It was found that small nucleic acid complex microparticles can be formed and genes can be efficiently introduced into cells, and a patent application was filed earlier (Patent Documents 1 and 2 below).
本出願人らはまた、感温性ポリマーとしてのN−イソプロピルアクリルアミドのポリマーブロックと、カチオン性ポリマーブロックとしての3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのポリマーブロックとを有する感温性−カチオン性ブロックコポリマーを遺伝子導入剤とし、この感温性−カチオン性ブロックコポリマーを基材へ塗布してから温度を上げて不溶化し、ここへ核酸を加えて基材上でブラウン運動するカチオン性ポリマー鎖にイオン結合性に核酸を包接させ、次いでここへ細胞を播種する遺伝子導入方法を提案した(下記特許文献3)。 Applicants also have a thermosensitive-cationic property having a polymer block of N-isopropylacrylamide as the temperature-sensitive polymer and a polymer block of 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide as the cationic polymer block. Using a block copolymer as a gene transfer agent, this temperature-sensitive-cationic block copolymer is applied to a substrate, then the temperature is raised to insolubilize, and a nucleic acid is added thereto to form a cationic polymer chain that undergoes Brownian motion on the substrate. A gene introduction method was proposed in which a nucleic acid was included in an ion binding property and cells were then seeded (Patent Document 3 below).
上記特許文献1〜3に記載されるベンゼン環から放射状にポリマー鎖が伸延する遺伝子導入剤は、同じモノマーユニットからなる線形ポリマーと比較して、その構造上、電荷密度を高く配置することが可能である。このため、DNAやRNAなどの核酸との複合体をより強く凝集させることが可能であり、より粒子径の小さい微細なポリプレックス粒子を形成させることができる。このため、ポリプレックス粒子の細胞膜透過性が高くなり、遺伝子導入活性が向上したが、以下のような問題点がある。 The gene introduction agent in which the polymer chain extends radially from the benzene ring described in Patent Documents 1 to 3 can be arranged with a higher charge density due to its structure compared to a linear polymer composed of the same monomer unit. It is. Therefore, a complex with a nucleic acid such as DNA or RNA can be more strongly aggregated, and fine polyplex particles having a smaller particle diameter can be formed. For this reason, the cell membrane permeability of the polyplex particles is increased and the gene transfer activity is improved, but there are the following problems.
細胞に対して遺伝子を導入する際、細胞を培養するための培地としては、血清を含まない培地よりも、血清を含む培地の方が好適である。これは、血清を含まない培地は、栄養が不足しているため細胞に与えるストレスが大きく、培養後の細胞に悪影響を与えるためであり、特に細胞分化の制御が重要であるiPS細胞などの幹細胞への遺伝子の導入に適していないからである。 When a gene is introduced into cells, a medium containing serum is more suitable as a medium for culturing cells than a medium not containing serum. This is because a medium containing no serum has a large stress on cells due to lack of nutrients, and adversely affects cells after culturing. Stem cells such as iPS cells in which control of cell differentiation is particularly important This is because it is not suitable for the introduction of genes into.
しかしながら、上述のカチオン性ポリマーを含む遺伝子導入剤は、血清を含む培地において、高い遺伝子導入活性を示さない。これは、上述のカチオン性ポリマーを含む遺伝子導入剤は、pHが7程度の中性条件下にあっても高いゼーター電位を有しているため、核酸を凝集することができるが、血清中のアニオン性のタンパクなども吸着・凝集してマクロ粒子を形成してしまい、細胞内に取り込まれにくくなったり、DNAがトランスポーターに認識されにくくなるためだと考えられる。 However, the gene introduction agent containing the above-mentioned cationic polymer does not show high gene introduction activity in a medium containing serum. This is because the gene introduction agent containing the above-mentioned cationic polymer has a high zeta potential even under a neutral condition of about pH 7, and can agglutinate nucleic acids. This is probably because anionic proteins and the like are also adsorbed and aggregated to form macro particles, making it difficult for cells to be taken up into cells and for DNA to be difficult to recognize by transporters.
従って、血清を含む培地においても、効率的に細胞へ遺伝子を導入することができる遺伝子の導入方法の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a gene introduction method that can efficiently introduce genes into cells even in a medium containing serum.
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、血清を含む培地において、細胞に遺伝子を効率よく導入することができる遺伝子導入方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said conventional subject, and it aims at providing the gene introduction method which can introduce | transduce a gene into a cell efficiently in the culture medium containing serum.
本発明はまた、血清を含む溶液中において遺伝子導入剤と核酸とを複合させる核酸複合体の調製方法、及びこの調製方法により調製した核酸複合体を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for preparing a nucleic acid complex in which a gene introduction agent and a nucleic acid are complexed in a solution containing serum, and a nucleic acid complex prepared by this preparation method.
請求項1の遺伝子導入方法は、遺伝子導入剤と核酸とを複合させた核酸複合体と、細胞とを接触させることにより細胞に遺伝子を導入する遺伝子導入方法であって、該遺伝子導入剤は、所定温度(T)において物性が変化する感温性ポリマーからなるものであり、該核酸複合体と細胞とを、血清を含む培地において、該所定温度(T)以上で接触させることを特徴とするものである。 The gene introduction method of claim 1 is a gene introduction method for introducing a gene into a cell by contacting the cell with a nucleic acid complex obtained by combining a gene introduction agent and a nucleic acid, and the gene introduction agent comprises: It consists of a thermosensitive polymer whose physical properties change at a predetermined temperature (T), and the nucleic acid complex and cells are brought into contact with the serum-containing medium at the predetermined temperature (T) or higher. Is.
請求項2の遺伝子導入方法は、請求項1において、該感温性ポリマーは、所定温度(T)未満では、カチオン性を示すものであり、所定温度(T)以上では疎水性を示すものであることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 2 is the method according to claim 1, wherein the thermosensitive polymer exhibits a cationic property at a temperature lower than a predetermined temperature (T) and exhibits a hydrophobic property at a temperature higher than the predetermined temperature (T). It is characterized by being.
請求項3の遺伝子導入方法は、請求項1又は2において、前記核酸複合体は、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を所定温度(T)未満で混合した後、該溶液を所定温度(T)以上に加温して、該遺伝子導入剤と核酸とを複合させることにより得られたものであることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 3 is the method according to claim 1 or 2, wherein the nucleic acid complex is prepared by mixing a solution containing a gene introduction agent and a nucleic acid at a temperature lower than a predetermined temperature (T), and then bringing the solution to a predetermined temperature (T ) It is obtained by heating the above and combining the gene introduction agent and the nucleic acid.
請求項4の遺伝子導入方法は、請求項1ないし3のいずれか1項において、該感温性ポリマーは、分岐鎖を有する分岐型重合体を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 4 is the method according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermosensitive polymer comprises a branched polymer having a branched chain, and the branched chain is at least 2-N. , N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative polymer block thereof.
請求項5の遺伝子導入方法は、請求項4において、前記分岐型重合体は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を光照射リビング重合させたものであることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 5 is the gene transfer method according to claim 4, wherein the branched polymer uses an iniferter as a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule. -N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative is obtained by light irradiation living polymerization.
請求項6の遺伝子導入方法は、請求項4又は5において、前記分岐鎖が、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 6 is characterized in that, in claim 4 or 5, the branched chain consists only of a polymer block of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof. .
請求項7の遺伝子導入方法は、請求項4ないし6のいずれか1項において、前記分岐型重合体に含まれる2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックの分子量が、5,000〜100,000であることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 7 is the method according to any one of claims 4 to 6, wherein the molecular weight of the polymer block of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof contained in the branched polymer is set. 5,000 to 100,000.
請求項8の遺伝子導入方法は、請求項1ないし7のいずれか1項において、前記遺伝子導入剤の分子量が、10,000〜150,000であることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 8 is the method according to any one of claims 1 to 7, wherein the molecular weight of the gene introduction agent is 10,000 to 150,000.
請求項9の遺伝子導入方法は、請求項1ないし8のいずれか1項において、前記所定温度(T)が、30〜34℃であることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 9 is characterized in that, in any one of claims 1 to 8, the predetermined temperature (T) is 30 to 34 ° C.
請求項10の遺伝子導入方法は、請求項3ないし9のいずれか1項において、前記遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を0〜30℃で混合した後、該溶液を32〜100℃に加温して、該遺伝子導入剤と核酸とを複合させることを特徴とするものである。 The gene introduction method according to claim 10 is the method according to any one of claims 3 to 9, wherein the solution containing the gene introduction agent and the nucleic acid is mixed at 0 to 30 ° C, and then the solution is added to 32 to 100 ° C. It is characterized in that the gene introduction agent and the nucleic acid are complexed by heating.
請求項11の遺伝子導入方法は、請求項1ないし10のいずれか1項において、前記核酸複合体と細胞とを34〜45℃で接触させることを特徴とするものである。 The gene transfer method according to claim 11 is characterized in that in any one of claims 1 to 10, the nucleic acid complex and cells are brought into contact at 34 to 45 ° C.
本発明(請求項12)の核酸複合体の調製方法は、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を混合することにより、核酸と遺伝子導入剤とを複合させる核酸複合体の調製方法であって、該遺伝子導入剤は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものであり、該溶液の温度が所定温度(T)未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度(T)以上に加温し、次いで該溶液に血清を加えて該遺伝子導入剤と該核酸とを複合させる複合工程とを有するものである。 The method for preparing a nucleic acid complex of the present invention (Claim 12) is a method for preparing a nucleic acid complex in which a nucleic acid and a gene introduction agent are combined by mixing a solution containing the gene introduction agent and the nucleic acid, The gene transfer agent uses a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, and contains at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof. A branched polymer polymerized by light irradiation living polymerization, a mixing step of mixing the gene introduction agent and the nucleic acid at a temperature of the solution lower than a predetermined temperature (T), and after the mixing step, The solution is heated at a predetermined temperature (T) or higher, and then a serum is added to the solution to combine the gene introduction agent and the nucleic acid.
本発明(請求項13)の核酸複合体は、請求項12に記載の核酸複合体の調製方法により調製したものである。 The nucleic acid complex of the present invention (Claim 13) is prepared by the method for preparing a nucleic acid complex according to Claim 12.
本発明の遺伝子導入方法は、所定温度(T)において物性が変化する感温性ポリマーを遺伝子導入剤として用いるものであり、この遺伝子導入剤と核酸との複合体と、細胞とを、血清を含む培地において、該所定温度(T)以上で接触させるものであり、血清を含む培地中で細胞にストレスを与えることなく、効率的に遺伝子を導入することができる。 The gene transfer method of the present invention uses a thermosensitive polymer whose physical properties change at a predetermined temperature (T) as a gene transfer agent. The complex of this gene transfer agent and a nucleic acid, cells, and serum are used. In the medium containing, it makes it contact above this predetermined temperature (T), and it can introduce | transduce a gene efficiently, without giving stress to a cell in the medium containing serum.
この遺伝子導入剤としては、所定温度(T)未満では、カチオン性を示し、所定温度(T)以上では疎水性を示す感温性ポリマーであることが好ましい(請求項2)。このような遺伝子導入剤であれば、所定温度(T)未満では、そのカチオン性を利用して遺伝子導入剤と核酸とを複合させることができ、所定温度(T)以上では、その疎水性、即ち、非イオン性に変化するため核酸複合体と血清中のアニオン性物質との複合化が起こりにくい。 The gene introduction agent is preferably a thermosensitive polymer that exhibits a cationic property at a temperature lower than a predetermined temperature (T) and exhibits a hydrophobic property at a temperature equal to or higher than the predetermined temperature (T). If it is such a gene introduction agent, the gene introduction agent and the nucleic acid can be combined using the cationic property at a temperature lower than a predetermined temperature (T), and the hydrophobicity, That is, since it changes to nonionic, complexation of a nucleic acid complex and an anionic substance in serum hardly occurs.
前記核酸複合体は、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を所定温度(T)未満で混合した後、該溶液を所定温度(T)以上に加温して、該遺伝子導入剤と核酸とを複合させることにより得られたものであることが好ましい(請求項3)。 The nucleic acid complex is prepared by mixing a solution containing a gene introduction agent and a nucleic acid at a temperature lower than a predetermined temperature (T), and then heating the solution to a temperature equal to or higher than a predetermined temperature (T). It is preferable that it is obtained by combining (claim 3).
前記感温性ポリマーとしては、分岐鎖を有する分岐型重合体を含んでなり、この分岐鎖は、少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであることが好ましく(請求項4)、この分岐型重合体としては、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を光照射リビング重合させたものであることが好ましい(請求項5)。 The temperature-sensitive polymer includes a branched polymer having a branched chain, and the branched chain includes at least a polymer block of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof. Preferably, the branched polymer is a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, and at least 2-N, N-dimethyl It is preferable that aminoethyl methacrylate and / or its derivative is subjected to light irradiation living polymerization (claim 5).
この2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体からなるポリマーは、ある所定温度以上に加温することにより分子全体の電荷が低下する性質を有しているため、このポリマーからなる遺伝子導入剤と核酸とを複合させた後に、加温して電荷を限りなくゼロに近い状態としてから、核酸と血清を含む完全培地とを混合することにより、核酸複合体と血清中のアニオン性のタンパクとの複合化を防ぐことができる。 This polymer composed of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof has such a property that the charge of the whole molecule is lowered by heating above a predetermined temperature. After complexing the gene introduction agent and the nucleic acid, heating to bring the charge to near zero, and then mixing the nucleic acid and the complete medium containing serum, the nucleic acid complex and anionicity in the serum Can be prevented from complexing with other proteins.
前記分岐鎖としては、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックのみからなることが好ましく(請求項6)、分岐型重合体に含まれる2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックの分子量は、5,000〜100,000であることが好ましい(請求項7)。また、前記遺伝子導入剤の分子量は、10,000〜150,000であることが好ましい(請求項8)。2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロック、並びに遺伝子導入剤の分子量が上記範囲内であると、遺伝子導入剤の高分子量化を抑えた上でより効率的に細胞に遺伝子を導入することができる。 The branched chain preferably comprises only a polymer block of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof (Claim 6), and 2-N, N-dimethyl contained in the branched polymer. The molecular weight of the polymer block of aminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof is preferably 5,000 to 100,000 (claim 7). The molecular weight of the gene introduction agent is preferably 10,000 to 150,000 (claim 8). When the molecular weight of the polymer block of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative and the gene introduction agent is within the above range, the cells can be more efficiently treated while suppressing the high molecular weight of the gene introduction agent. A gene can be introduced into.
本発明の遺伝子導入方法にあっては、前記所定温度(T)が、30〜34℃であることが好ましい(請求項9)。 In the gene introduction method of the present invention, the predetermined temperature (T) is preferably 30 to 34 ° C. (Claim 9).
また、遺伝子導入剤と核酸とを0〜30℃で混合した後、前記遺伝子導入剤と核酸とを32〜100℃で複合させることが好ましい(請求項10)。遺伝子導入剤と核酸とを混合する際の温度が上記範囲内であると、溶液内において核酸と遺伝子導入剤とが均一に混ざりやすく、遺伝子導入剤と核酸とを複合させる温度が上記範囲内であると、効率的に遺伝子導入剤と核酸とを複合させることができる。 Moreover, it is preferable that after the gene introduction agent and the nucleic acid are mixed at 0 to 30 ° C., the gene introduction agent and the nucleic acid are combined at 32 to 100 ° C. (Claim 10). If the temperature when mixing the gene introduction agent and the nucleic acid is within the above range, the nucleic acid and the gene introduction agent are easily mixed uniformly in the solution, and the temperature at which the gene introduction agent and the nucleic acid are combined is within the above range. If so, the gene introduction agent and the nucleic acid can be efficiently combined.
前記核酸複合体と細胞とは、34〜45℃で接触させることが好ましい(請求項11)。 The nucleic acid complex and the cell are preferably contacted at 34 to 45 ° C. (claim 11).
本発明の核酸複合体の調製方法は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなる遺伝子導入剤を用いて、所定温度(T)未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合し、溶液を所定温度(T)以上に加温した後、この溶液に血清を加えて遺伝子導入剤と核酸とを複合させるものである(請求項12)。 In the method for preparing a nucleic acid complex of the present invention, a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule is used as an iniferter, and at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and Using a gene transfer agent comprising a branched polymer obtained by light-irradiating living polymer of a derivative thereof and / or its derivative, the gene transfer agent and the nucleic acid are mixed at a temperature lower than a predetermined temperature (T), and the solution is set at a predetermined temperature (T). After warming as described above, serum is added to this solution to complex the gene introduction agent and the nucleic acid (claim 12).
本発明の核酸複合体(請求項13)は、本発明の核酸複合体の調製方法により調製した核酸複合体である。 The nucleic acid complex of the present invention (Claim 13) is a nucleic acid complex prepared by the method for preparing a nucleic acid complex of the present invention.
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[遺伝子導入方法、及び本発明の遺伝子導入方法に用いる遺伝子導入剤の製造方法]
本発明の遺伝子導入方法は、遺伝子導入剤と核酸とを複合させた核酸複合体と、細胞とを接触させることにより細胞に遺伝子を導入する遺伝子導入方法であって、該遺伝子導入剤は、所定温度(T)において物性が変化する感温性ポリマーからなるものであり、該核酸複合体と細胞とを、血清を含む培地において、該所定温度(T)以上で接触させることを特徴とするものである。
[Gene transfer method and method for producing gene transfer agent used in the gene transfer method of the present invention]
The gene introduction method of the present invention is a gene introduction method for introducing a gene into a cell by contacting the cell with a nucleic acid complex obtained by combining a gene introduction agent and a nucleic acid, and the gene introduction agent is a predetermined gene introduction method. It is composed of a thermosensitive polymer whose physical properties change at temperature (T), and is characterized in that the nucleic acid complex and cells are contacted at a temperature equal to or higher than the predetermined temperature (T) in a medium containing serum. It is.
本発明の遺伝子導入方法において用いる遺伝子導入剤としては、所定温度(T)未満では、カチオン性を示し、所定温度(T)以上では疎水性を示す感温性ポリマーであることが好ましく、この感温性ポリマーとしては、分岐鎖を有する分岐型重合体を含んでなり、該分岐鎖は、少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のポリマーブロックを含むものであることが好ましい。 The gene introduction agent used in the gene introduction method of the present invention is preferably a thermosensitive polymer that exhibits a cationic property at a temperature lower than a predetermined temperature (T) and exhibits a hydrophobic property at a temperature higher than the predetermined temperature (T). The warm polymer preferably includes a branched polymer having a branched chain, and the branched chain includes at least a polymer block of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof.
上記の分岐型重合体としては、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を重合させたものが好適である。 As the branched polymer, a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule is used as an iniferter, and at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its A polymer obtained by polymerizing a derivative is preferred.
なお、本明細書において、イニファターとは、光照射によりラジカルを発生させる重合開始剤、連鎖移動剤としての機能と共に、成長末端と結合して成長を停止する機能、さらに光照射が停止すると重合を停止させる重合開始・重合停止剤として機能する分子のことである。 In this specification, the iniferter is a polymerization initiator that generates radicals upon irradiation with light, a function as a chain transfer agent, a function that bonds with the growth terminal to stop the growth, and a polymerization when light irradiation stops. It is a molecule that functions as a polymerization initiator / termination agent for stopping.
イニファターとなるN,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物としては、ベンゼン環に該N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基が3個以上分岐鎖として結合しているものが好適であり、具体的には次が例示される。即ち、3分岐鎖化合物としては、1,3,5−トリ(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られる1,3,5−トリ(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンであり、4分岐鎖化合物としては、1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られる1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンであり、6分岐鎖化合物としては、ヘキサキス(ブロモメチル)ベンゼンとN,N−ジアルキルジチオカルバミン酸ナトリウム(ナトリウムN,N−ジアルキルジチオカルバメート)とをエタノール中で付加反応させて得られるヘキサキス(N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル)ベンゼンが挙げられる。なお、ここで、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に含まれるジアルキル部分のアルキル基としては、エチル基等の炭素数2〜18個のアルキル基が好ましいが、フェニル基など芳香族系の炭化水素基であっても構わない。即ち、N,N−ジアルキルジチオカルバミルメチル基に限らず、N,N−ジアリールジチオカルバミルメチル基等を含む、脂肪族炭化水素基及び/又は芳香族炭化水素基で置換されたN,N−ジ置換ジチオカルバミルメチル基であれば目的を達成することができる。 As a compound having three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, three or more N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl groups are bonded to the benzene ring as a branched chain. It is preferable that the following is exemplified. That is, the tri-branched compound is obtained by addition reaction of 1,3,5-tri (bromomethyl) benzene and sodium N, N-dialkyldithiocarbamate (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) in ethanol. 1,3,5-tri (N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl) benzene, and four-branched compounds include 1,2,4,5-tetrakis (bromomethyl) benzene and N, N-dialkyldithiocarbamic acid 1,2,4,5-tetrakis (N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl) benzene obtained by addition reaction of sodium (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) in ethanol, 6-branched compound As hexakis (bromomethyl) benzene and N, N-dialkyldithio Rubamin sodium (sodium N, N-dialkyldithiocarbamate) and the hexakis obtained by addition reaction in ethanol (N, N-dialkyldithiocarbamate carbamylmethyl) include benzene. Here, the alkyl group of the dialkyl moiety contained in the N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl group is preferably an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms such as an ethyl group, but an aromatic group such as a phenyl group. It may be a hydrocarbon group. That is, not only N, N-dialkyldithiocarbamylmethyl group but also N, N substituted with aliphatic hydrocarbon group and / or aromatic hydrocarbon group including N, N-diaryldithiocarbamylmethyl group and the like. A di-substituted dithiocarbamylmethyl group can achieve the object.
なお、以下においては、イニファターとして上述のような分岐鎖を有するものを用いて光照射リビング重合を行う場合を例示して、本発明に用いる遺伝子導入剤を説明するが、本発明に用いる遺伝子導入剤は何らこのようなものに限定されるものではない。 In the following, the case of performing light irradiation living polymerization using an iniferter having the above-mentioned branched chain will be described as an example, and the gene introduction agent used in the present invention will be described. The agent is not limited to such a thing.
上記のイニファターは、アルコール等の極性溶媒に対しては殆ど不溶であるが、非極性溶媒には易溶である。この非極性溶媒としては炭化水素、ハロゲン化炭化水素が好適であり、特に、ベンゼン、トルエン、クロロホルム又は塩化メチレン、中でも特にトルエンが好適である。 The above iniferter is almost insoluble in polar solvents such as alcohol, but is easily soluble in nonpolar solvents. As this nonpolar solvent, hydrocarbons and halogenated hydrocarbons are suitable, and in particular, benzene, toluene, chloroform or methylene chloride, particularly toluene is preferred.
このイニファターに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を重合させることにより、本発明に用いる遺伝子導入剤を得ることができる。 The gene introduction agent used in the present invention can be obtained by polymerizing at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof to this iniferter.
前記イニファターに対しては、少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を重合させれば良いが、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーを重合させてもよい。2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーとしては、例えば、アクリル酸誘導体、スチレン誘導体等のビニル系モノマーを挙げることができる。上記2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びその誘導体以外のモノマーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いても良い。 For the iniferter, at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative may be polymerized, but monomers other than 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and its derivative are polymerized. May be. Examples of monomers other than 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and derivatives thereof include vinyl monomers such as acrylic acid derivatives and styrene derivatives. Monomers other than the 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and derivatives thereof may be used alone or in combination of two or more.
ただし、1種のみのモノマーを用いて合成の簡素化、低コスト化を図るためには、本発明に用いる遺伝子導入剤として、前記イニファターに対して2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体のみを重合させたものが好ましい。 However, in order to simplify the synthesis and reduce the cost using only one kind of monomer, 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or the above-mentioned iniferter as a gene introduction agent used in the present invention. Or what superposed | polymerized only the derivative (s) is preferable.
イニファターと2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体(以下、単に「モノマー」と称す場合がある。)とを反応させるには、イニファター及び2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を含んでなる原料溶液を調製し、これに光照射することによって、イニファターに対しモノマーが結合した反応生成物を得る。この溶液の溶媒としては、アルカン、アルケン、アロマチック、ハロゲン化炭化水素が好適であり、具体的にはベンゼン、トルエン、クロロホルム、四塩化炭素又は塩化メチレンが挙げられ、中でもトルエン又はクロロホルムが好適である。 Iniferter and 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof (hereinafter sometimes simply referred to as “monomer”) are reacted with each other. And / or preparing a raw material solution containing a derivative thereof and irradiating it with light to obtain a reaction product in which a monomer is bound to an iniferter. As the solvent of this solution, alkanes, alkenes, aromatics, and halogenated hydrocarbons are preferable, and specific examples include benzene, toluene, chloroform, carbon tetrachloride, and methylene chloride. Among these, toluene or chloroform is preferable. is there.
この2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体の該原料溶液中の濃度は0.1M以上、例えば0.1〜5.0Mが好適である。イニファターの濃度は0.1〜100mM程度が好適である。 The concentration of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative in the raw material solution is preferably 0.1 M or more, for example, 0.1 to 5.0 M. The concentration of the iniferter is preferably about 0.1 to 100 mM.
照射する光の波長は200〜400nmが好適であり、例えば、ショートアークキセノンランプ、低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光の照射時間は照射強度にも依存するが、10〜360分程度が好適であり、1μW/cm2〜10mW/cm2程度の低い照射強度で10分〜180分程度が特に好適である。 The wavelength of the irradiated light is preferably 200 to 400 nm. For example, a short arc xenon lamp, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, or the like can be used. The irradiation time of the light depends on the irradiation intensity, about 10 to 360 minutes are preferred, about 10 minutes to 180 minutes 1μW / cm 2 ~10mW / cm 2 as low irradiation intensity is particularly preferred.
なお、この光照射工程(第1の光照射工程)の後にさらに第2の光照射工程を行ってもよい。すなわち、この反応生成物を含む溶液をアルコール、好ましくは上記モノマーのアルコール溶液で希釈する。このアルコールとしてはメタノール又はエタノール、特にメタノールが好適である。アルコール溶液中のモノマー濃度としては、終濃度として、100mM〜5M程度が好適である。 In addition, you may perform a 2nd light irradiation process further after this light irradiation process (1st light irradiation process). That is, the solution containing the reaction product is diluted with an alcohol, preferably an alcohol solution of the above monomer. As the alcohol, methanol or ethanol, particularly methanol is preferable. The monomer concentration in the alcohol solution is preferably about 100 mM to 5 M as the final concentration.
上記第1の光照射工程からの反応生成物含有液1体積部に対し、このアルコール溶液5〜500体積部を添加するのが好ましい。 It is preferable to add 5 to 500 parts by volume of the alcohol solution to 1 part by volume of the reaction product-containing liquid from the first light irradiation step.
このようにアルコール溶液で希釈した希釈液を、第2の光照射工程に供し、上記反応生成物に対しさらに上記モノマーを重合させる。この際の照射光源としては240〜400nmの波長の光を含むものであればよく、例えばショートアークキセノンランプ、低圧水銀灯や高圧水銀灯などを用いることができる。光照射時間は10分〜120分程度が好適である。 The diluted solution thus diluted with the alcohol solution is subjected to the second light irradiation step, and the monomer is further polymerized with respect to the reaction product. In this case, the irradiation light source may be any light source having a wavelength of 240 to 400 nm. For example, a short arc xenon lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, or the like can be used. The light irradiation time is preferably about 10 minutes to 120 minutes.
このような光照射により、反応液中に目的とする分岐型重合体が生成するので、必要に応じ精製して遺伝子導入剤を得る。 Since the target branched polymer is produced in the reaction solution by such light irradiation, it is purified as necessary to obtain a gene introduction agent.
得られる遺伝子導入剤(分岐型重合体)に含まれる2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体よりなるポリマーブロックの分子量は、分岐鎖の鎖数にもよるが、5,000〜100,000程度、特に8,000〜50,000程度が好ましく、また、分岐鎖中の2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体からなるポリマーブロックは5〜150個程度のモノマー単位からなることが好ましい。この2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体よりなるポリマーブロックの分子量が小さすぎると、核酸の凝集力を十分に得ることができず、大きすぎると核酸複合体が高分子量化して不利である。 The molecular weight of the polymer block composed of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof contained in the obtained gene introduction agent (branched polymer) depends on the number of branched chains, but is 5,000. ˜100,000, in particular, about 8,000 to 50,000 is preferable, and about 5 to 150 polymer blocks comprising 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or derivatives thereof in the branched chain. It preferably consists of monomer units. If the molecular weight of the polymer block composed of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative is too small, sufficient cohesion of nucleic acids cannot be obtained, and if it is too large, the nucleic acid complex has a high molecular weight. It is disadvantageous.
なお、本明細書において、分子量とは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリエチレングリコール換算の数平均分子量を指す。 In addition, in this specification, molecular weight refers to the number average molecular weight of polyethylene glycol conversion by GPC (gel permeation chromatography).
また、遺伝子導入剤の分子量は、分岐鎖の鎖数にもよるが5,000〜150,000程度、特に5,000〜100,000程度、とりわけ8,000〜50,000程度が好ましい。この遺伝子導入剤の分子量が小さすぎると、ポリマー同士が疎水結合的に凝集しにくくなり、核酸複合体を形成しにくくなる。また、分子量が大きすぎると、分解、代謝、排泄等の面において不利であり、生体内使用には不適当で、医薬品としての実用化が困難であり、また、細胞毒性も現れる。 The molecular weight of the gene introduction agent is preferably about 5,000 to 150,000, particularly about 5,000 to 100,000, and particularly about 8,000 to 50,000, although it depends on the number of branched chains. If the molecular weight of the gene introduction agent is too small, the polymers are less likely to aggregate in a hydrophobic bond, making it difficult to form a nucleic acid complex. On the other hand, if the molecular weight is too large, it is disadvantageous in terms of degradation, metabolism, excretion, etc., unsuitable for in vivo use, difficult to put into practical use as a pharmaceutical product, and cytotoxicity also appears.
なお、本発明に用いる遺伝子導入剤は、分子量が上記範囲内の低分子量であっても、核酸と複合させた場合、+15mV〜+40mV程度の高いゼーター電位を示す。 The gene introduction agent used in the present invention exhibits a high zeta potential of about +15 mV to +40 mV when complexed with a nucleic acid even when the molecular weight is a low molecular weight within the above range.
本発明の遺伝子導入方法にあっては、前記所定温度(T)が、人体の体温よりも若干低い温度、例えば、30〜34℃程度であることが好ましい。 In the gene introduction method of the present invention, the predetermined temperature (T) is preferably slightly lower than the body temperature of the human body, for example, about 30 to 34 ° C.
また、本発明にあっては、遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液を所定温度(T)未満で混合した後、この溶液を所定温度(T)以上に加温して、遺伝子導入剤と核酸とを複合させることが好ましく、特に、遺伝子導入剤と核酸とを0〜30℃程度、特に15〜25℃程度で混合した後、この溶液を加温して、前記遺伝子導入剤と核酸とを32〜100℃程度、特に35〜50℃で複合させることが好ましい。例えば、分岐鎖に2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートポリマー部分を有する遺伝子導入剤と核酸とを、上記温度範囲内で混合し後、加温して複合させることで、分岐鎖中の2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートポリマー部分がグロビュール化して疎水化し、効率良く核酸を凝集することができる。 In the present invention, a solution containing the gene introduction agent and the nucleic acid is mixed at a temperature lower than a predetermined temperature (T), and then the solution is heated to a temperature equal to or higher than the predetermined temperature (T) to obtain the gene introduction agent and the nucleic acid. In particular, the gene introduction agent and the nucleic acid are mixed at about 0 to 30 ° C., particularly about 15 to 25 ° C., and then the solution is heated to mix the gene introduction agent and the nucleic acid. It is preferable to combine at about 32 to 100 ° C, particularly 35 to 50 ° C. For example, a gene introduction agent having a 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate polymer moiety on a branched chain and a nucleic acid are mixed within the above temperature range, and then heated and combined to form 2 in the branched chain. The —N, N-dimethylaminoethyl methacrylate polymer portion becomes globulized and hydrophobized, so that nucleic acids can be efficiently aggregated.
さらに、この核酸複合体と細胞とを接触させる温度としては、人体の体温と同程度もしくはそれ以上の温度が好ましく、例えば34〜50℃、特に35〜40℃が好ましい。この核酸複合体と細胞とを接触させる温度が上記範囲内であれば、細胞に対して遺伝子を効率的に導入することができる。 Furthermore, the temperature at which the nucleic acid complex is brought into contact with the cells is preferably about the same as or higher than the body temperature of the human body, for example, 34 to 50 ° C, particularly 35 to 40 ° C. If the temperature at which the nucleic acid complex is brought into contact with the cell is within the above range, the gene can be efficiently introduced into the cell.
なお、本発明に用いる血清を含む培地としては、血清を含む液体の培地であることが好ましく、このような液体の培地に含まれる血清の濃度としては、0.1〜60重量%程度、特に5〜15重量%程度が好ましい。培地の血清の濃度が低すぎると血清を含有させることによる効果を十分に得ることができず、濃度が高すぎると培養細胞へ最適に設計されている培地の配合バランスが崩れる恐れもあり、また、血清の種々の成分が培養細胞へ何らかの影響を及ぼす可能性もあって好ましくない。 The medium containing serum used in the present invention is preferably a liquid medium containing serum, and the concentration of serum contained in such a liquid medium is about 0.1 to 60% by weight, particularly About 5 to 15% by weight is preferable. If the serum concentration of the medium is too low, the effect of containing the serum cannot be obtained sufficiently, and if the concentration is too high, the balance of the optimally designed medium for the cultured cells may be lost, Various components of serum are not preferable because they may have some influence on cultured cells.
血清としては、ウシ胎児血清(FCS)が好ましいが、この他にヒトや動物の成体の血清や血漿を使用することも可能であり、当業者によって適宜、補体などの成分の非態化処理やグロブリン成分の除去などを行って用いることができる。また、本発明の核酸複合体を生体へ適用する場合、同種個体の血漿が好適である。 As the serum, fetal bovine serum (FCS) is preferable, but human or animal adult serum or plasma can also be used. And can be used after removing the globulin component. In addition, when the nucleic acid complex of the present invention is applied to a living body, plasma of the same species is preferable.
[核酸複合体の調製方法及び核酸複合体]
本発明の核酸複合体の調製方法は、上記のように合成した遺伝子導入剤と核酸とを含む溶液の温度が所定温度(T)未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、該混合工程の後、該溶液を所定温度(T)以上に加温し、次いで該溶液に血清を加えて該遺伝子導入剤と該核酸とを複合させる複合工程と、を有するものである。
[Method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex]
The method for preparing a nucleic acid complex of the present invention comprises a mixing step of mixing the gene introduction agent and the nucleic acid when the temperature of the solution containing the gene introduction agent synthesized as described above and the nucleic acid is less than a predetermined temperature (T). Then, after the mixing step, the solution is heated to a predetermined temperature (T) or higher and then a serum is added to the solution to complex the gene introduction agent and the nucleic acid.
所定温度(T)は、前述の遺伝子導入方法の場合と同様に、30〜34℃の間であることが好ましい。 The predetermined temperature (T) is preferably between 30 to 34 ° C. as in the case of the gene introduction method described above.
前記混合工程における溶液の温度(以下、「温度条件1」という。)としては、上記所定温度(T)よりも若干低い温度が好ましく、例えば、0〜30℃程度、特に15〜25℃程度が好ましい。この温度条件1が低すぎると、溶液内において核酸と遺伝子導入剤とが均一に混ざりにくくなり、温度条件1が高すぎると、遺伝子導入剤と核酸とが十分に均一に混ざる前に遺伝子導入剤が凝集し、核酸を包接した核酸複合体を形成し得なくなる。 The temperature of the solution in the mixing step (hereinafter referred to as “temperature condition 1”) is preferably slightly lower than the predetermined temperature (T), for example, about 0 to 30 ° C., particularly about 15 to 25 ° C. preferable. If the temperature condition 1 is too low, the nucleic acid and the gene introduction agent are difficult to mix uniformly in the solution. If the temperature condition 1 is too high, the gene introduction agent and the nucleic acid introduction agent are mixed sufficiently uniformly before the temperature condition 1 is too high. Aggregate and cannot form a nucleic acid complex including nucleic acids.
また、前記複合工程における溶液の温度(以下、「温度条件2」という。)としては、前記所定温度(T)よりも若干高い温度が好ましく、例えば、32〜100℃程度、特に35〜50℃程度が好ましい。この温度条件2が低すぎると、遺伝子導入剤に核酸を効率的に凝集させることが難しく、温度条件2が高すぎると高温処理による不具合が生じるおそれがある。 Further, the temperature of the solution in the composite step (hereinafter referred to as “temperature condition 2”) is preferably slightly higher than the predetermined temperature (T), for example, about 32 to 100 ° C., particularly 35 to 50 ° C. The degree is preferred. If the temperature condition 2 is too low, it is difficult to efficiently aggregate the nucleic acid in the gene introduction agent, and if the temperature condition 2 is too high, there is a possibility that a problem due to the high temperature treatment may occur.
前記遺伝子導入剤(ベクター)と核酸とを複合させるには、このベクターの濃度1〜1000μg/mL程度の分散液に対し、温度条件1にて核酸を添加して混合する。この混合工程では、核酸に対してベクターを過剰量添加し、ベクターを核酸に対し飽和状態にするのが好ましい。 In order to combine the gene introduction agent (vector) and the nucleic acid, the nucleic acid is added and mixed under a temperature condition 1 with respect to a dispersion having a concentration of about 1 to 1000 μg / mL. In this mixing step, it is preferable to add an excessive amount of the vector to the nucleic acid so that the vector is saturated with respect to the nucleic acid.
この混合工程における核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を混合する時間は、3〜30分程度が好ましい。混合する時間が短すぎると、溶液が均一にならないため、核酸と遺伝子導入剤との弱い相互作用による会合が生じにくくなり、また、混合する時間が長すぎると、それ以上の効果は得られず、徒に混合時間が長くなり効率的ではない。 The time for mixing the solution containing the nucleic acid and the gene introduction agent in this mixing step is preferably about 3 to 30 minutes. If the mixing time is too short, the solution will not be uniform, making it difficult for the nucleic acid and the gene introduction agent to associate with each other, and if the mixing time is too long, no further effect will be obtained. , The mixing time is long and not efficient.
核酸の好ましい例としては、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子(HSV1−TK遺伝子),p53癌抑制遺伝子及びBRCA1癌抑制遺伝子やサイトカイン遺伝子としてTNF−α遺伝子,IL−2遺伝子,IL−4遺伝子,HLA−B7/IL−2遺伝子,HLA−B7/B2M遺伝子,IL−7遺伝子,GM−CSF遺伝子,IFN−γ遺伝子及びIL−12遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにgp−100,MART−1及びMAGE−1などの癌抗原ペプチド遺伝子が癌治療に利用できる。 Preferred examples of the nucleic acid include herpes simplex virus thymidine kinase gene (HSV1-TK gene), p53 tumor suppressor gene, BRCA1 tumor suppressor gene and cytokine gene such as TNF-α gene, IL-2 gene, IL-4 gene, HLA- Cytokine genes such as B7 / IL-2 gene, HLA-B7 / B2M gene, IL-7 gene, GM-CSF gene, IFN-γ gene and IL-12 gene, and gp-100, MART-1 and MAGE-1 These cancer antigen peptide genes can be used for cancer treatment.
また、VEGF遺伝子,HGF遺伝子及びFGF遺伝子などのサイトカイン遺伝子並びにc−mycアンチセンス,c−mybアンチセンス,cdc2キナーゼアンチセンス,PCNAアンチセンス,E2Fデコイやp21(sdi−1)遺伝子が血管治療に利用できる。また、上記のようなDNAの導入、遺伝子発現のみならず、細胞内のmRNAを破壊するRNA干渉をsiRNAの導入で行うことも可能である。かかる一連の遺伝子は当業者には良く知られたものである。 In addition, cytokine genes such as VEGF gene, HGF gene and FGF gene, c-myc antisense, c-myb antisense, cdc2 kinase antisense, PCNA antisense, E2F decoy and p21 (sdi-1) gene are used for vascular treatment. Available. Further, not only DNA introduction and gene expression as described above, but also RNA interference that destroys intracellular mRNA can be carried out by introduction of siRNA. Such a series of genes is well known to those skilled in the art.
上記混合工程の後、核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を温度条件2に加温して核酸と遺伝子導入剤とを複合させる。2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体よりなるポリマーブロックは、感温性であり、且つカチオン性であるため、このように、核酸と遺伝子導入剤とを含む溶液を温度条件2に加温することにより効率的に核酸と複合させることができる。即ち、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体よりなるポリマーブロックは、弱カチオン性であるため、凝集力が弱く、中性条件下ではDNAと完全に複合化していないが、互いに距離を保って会合しているため、加温し、前記ポリマーブロックの疎水性を高めて凝集させることにより、DNAと遺伝子導入剤とを複合させることができる。 After the mixing step, the solution containing the nucleic acid and the gene introduction agent is heated to temperature condition 2 to combine the nucleic acid and the gene introduction agent. Since the polymer block comprising 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof is temperature-sensitive and cationic, the solution containing the nucleic acid and the gene introduction agent is thus treated under temperature conditions. By heating to 2, it can be efficiently complexed with the nucleic acid. That is, since the polymer block composed of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative is weakly cationic, the cohesive force is weak and it is not completely complexed with DNA under neutral conditions. Since they are associated with each other at a distance, DNA can be combined with the gene introduction agent by heating and increasing the hydrophobicity of the polymer block to cause aggregation.
この複合工程に要する時間としては、温度条件2に加温した後、3〜30分程度が好ましい。この複合工程の時間が短すぎると、核酸と遺伝子導入剤とが複合体を形成せず、また、この時間が長すぎると複合体の二次粒子が形成され、細胞へ取り込まれるのに不利な大きさの粒子径まで成長してしまう可能性がある。 The time required for this composite step is preferably about 3 to 30 minutes after heating to temperature condition 2. If the time for this conjugation step is too short, the nucleic acid and the gene introduction agent do not form a complex, and if this time is too long, secondary particles of the complex are formed, which is disadvantageous for incorporation into cells. There is a possibility of growing to a large particle size.
核酸含有複合体の粒径は50〜400nm程度が好適である。これよりも小さいと、核酸含有複合体内部の核酸にまで酵素の作用が及ぶおそれ、あるいは腎臓にて濾過排出されるおそれがある。また、これよりも大きいと、細胞に導入されにくくなるおそれがある。 The particle size of the nucleic acid-containing complex is preferably about 50 to 400 nm. If it is smaller than this, there is a possibility that the action of the enzyme may reach the nucleic acid inside the nucleic acid-containing complex, or it may be filtered out by the kidney. Moreover, when larger than this, there exists a possibility that it may become difficult to introduce | transduce into a cell.
核酸は、細胞に導入されることによりその細胞内で機能を発現することができるような形態で用いる。例えばDNAの場合、導入された細胞内で当該DNAが転写され、それにコードされるポリペプチドの産生を経て機能発現されるように当該DNAが配置されたプラスミドとして用いる。好ましくは、プロモーター領域、開始コドン、所望の機能を有する蛋白質をコードするDNA、終止コドンおよびターミネーター領域が連続的に配列されている。 The nucleic acid is used in such a form that when introduced into a cell, the function can be expressed in the cell. For example, in the case of DNA, it is used as a plasmid in which the DNA is placed so that the DNA is transcribed in the introduced cell and functionally expressed through production of the polypeptide encoded thereby. Preferably, a promoter region, a start codon, DNA encoding a protein having a desired function, a stop codon, and a terminator region are sequentially arranged.
所望により2種以上の核酸をひとつのプラスミドに含めることも可能である。 If desired, two or more nucleic acids can be included in one plasmid.
本発明において、核酸を導入する対象として望ましい「細胞」としては、当該核酸の機能発現が求められるものであり、このような細胞としては、例えば使用する核酸(すなわちその機能)に応じて種々選択され、例えば心筋細胞、平滑筋細胞、繊維芽細胞、骨格筋細胞、血管内皮細胞、骨髄細胞、骨細胞、血球幹細胞、血球細胞等が挙げられる。また、単球、樹状細胞、マクロファージ、組織球、クッパー細胞、破骨細胞、滑膜A細胞、小膠細胞、ランゲルハンス細胞、類上皮細胞、多核巨細胞等、消化管上皮細胞・尿細管上皮細胞などである。 In the present invention, “cells” that are desirable as a target for introduction of nucleic acids are those in which functional expression of the nucleic acids is desired. Examples thereof include cardiomyocytes, smooth muscle cells, fibroblasts, skeletal muscle cells, vascular endothelial cells, bone marrow cells, bone cells, blood cell stem cells, blood cell cells and the like. In addition, monocytes, dendritic cells, macrophages, histocytes, Kupffer cells, osteoclasts, synovial A cells, microglia, Langerhans cells, epithelioid cells, multinucleated giant cells, etc., gastrointestinal epithelial cells / tubule epithelium Such as cells.
本発明のベクターを用いた核酸含有複合体は任意の方法で生体に投与することができる。 The nucleic acid-containing complex using the vector of the present invention can be administered to a living body by any method.
当該投与方法としては静脈内又は動脈内への注入が特に好ましいが、筋肉内、脂肪組織内、皮下、皮内、リンパ管内、リンパ節内、体腔(心膜腔、胸腔、腹腔、脳脊髄腔等)内、骨髄内への投与の他に病変組織内に直接投与することも可能である。 As the administration method, intravenous or intraarterial injection is particularly preferable, but intramuscular, adipose tissue, subcutaneous, intradermal, intralymphatic, intralymphatic, body cavity (pericardial cavity, thoracic cavity, abdominal cavity, cerebrospinal cavity) Etc.) In addition to administration into the bone marrow, administration into the diseased tissue is also possible.
この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、更に必要に応じて製剤上許容し得る担体(浸透圧調整剤,安定化剤、保存剤、可溶化剤、pH調整剤、増粘剤等)と混合することが可能である。これら担体は公知のものが使用できる。 The pharmaceutical comprising this nucleic acid-containing complex as an active ingredient is further a pharmaceutically acceptable carrier (osmotic pressure regulator, stabilizer, preservative, solubilizer, pH adjuster, thickener, etc.) as necessary. It is possible to mix with. Any known carrier can be used.
また、この核酸含有複合体を有効成分とする医薬は、含まれる核酸の種類が異なる2種以上の核酸含有複合体を含めたものも包含される。このような複数の治療目的を併せ持つ医薬は、多様化する遺伝子治療の分野で特に有用である。 Moreover, the medicine containing this nucleic acid-containing complex as an active ingredient also includes those containing two or more nucleic acid-containing complexes with different types of nucleic acids. Such a medicine having a plurality of therapeutic purposes is particularly useful in the field of diversifying gene therapy.
投与量としては、動物、特にヒトに投与される用量は目的の核酸、投与方法および治療される特定部位等、種々の要因によって変化する。しかしながら、その投与量は治療的応答をもたらすに十分であるべきである。 As for the dosage, the dosage administered to animals, particularly humans, varies depending on various factors such as the target nucleic acid, the method of administration, and the specific site to be treated. However, the dosage should be sufficient to produce a therapeutic response.
この核酸含有複合体は、好ましくは遺伝子治療に適用される。適用可能な疾患としては、当該複合体に含められる核酸の種類によって異なるが、末梢動脈疾患、冠動脈疾患、動脈拡張術後再狭窄等の病変を生じる循環器領域での疾患に加え、癌(悪性黒色腫、脳腫瘍、転移性悪性腫瘍、乳癌等)、感染症(HIV等)、単一遺伝病(嚢胞性線維症、慢性肉芽腫、α1−アンチトリプシン欠損症、Gaucher病等)等が挙げられる。 This nucleic acid-containing complex is preferably applied to gene therapy. Applicable diseases vary depending on the type of nucleic acid included in the complex, but in addition to diseases in the cardiovascular region that cause lesions such as peripheral arterial disease, coronary artery disease, restenosis after arterial dilation, cancer (malignant Melanoma, brain tumor, metastatic malignant tumor, breast cancer, etc.), infectious diseases (HIV, etc.), single genetic diseases (cystic fibrosis, chronic granulomas, α1-antitrypsin deficiency, Gaucher disease, etc.) .
また、この核酸を複合した遺伝子導入剤の水溶液を基材に塗布などにより付着させ、必要に応じ乾燥させることにより、核酸を担持したポリマーのコーティング等が形成される。 Further, an aqueous solution of the gene introduction agent combined with the nucleic acid is attached to a substrate by coating or the like, and dried as necessary, thereby forming a polymer coating or the like carrying the nucleic acid.
上記の核酸複合遺伝子導入剤を基材に付着させる場合、基材としてはシート状のものが好適である。このシート状基材の厚さは0.05〜10mm程度であることが好ましく、シート面の大きさは、方形の場合、一辺が1〜20mmであり他辺が1〜20mmであり、円形又は楕円形の場合、径は1〜20mm程度が好ましい。基材の材料としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、シリコン樹脂、フッ素樹脂などの合成樹脂が好適である。この基材は多孔質であってもよい。 When the nucleic acid complex gene introduction agent is attached to a substrate, the substrate is preferably a sheet. The thickness of the sheet-like substrate is preferably about 0.05 to 10 mm, and the size of the sheet surface is 1 to 20 mm on one side and 1 to 20 mm on the other side in the case of a square, In the case of an ellipse, the diameter is preferably about 1 to 20 mm. As a material for the base material, a synthetic resin such as polyolefin, polystyrene, polyester, polyamide, polyurethane, silicone resin, or fluororesin is suitable. This substrate may be porous.
この基材に対する核酸複合遺伝子導入剤の付着量は、基材表面1cm2当り0.001〜10mg程度が好ましい。 The adhesion amount of the nucleic acid complex gene introduction agent to the substrate is preferably about 0.001 to 10 mg per 1 cm 2 of the substrate surface.
核酸複合遺伝子導入剤を担持させた基材よりなる遺伝子導入材料は、皮下組織、心筋組織、病変組織、病変血管を包囲するようにシート状基材を配置したり、カバードステントのフィルムへ塗布することによって生体内に配置したり、生体外面に粘着テープを用いて貼り付けたりするようにして用いられる。 A gene transfer material comprising a substrate carrying a nucleic acid complex gene transfer agent is placed on a sheet-like substrate so as to surround a subcutaneous tissue, a myocardial tissue, a diseased tissue, or a diseased blood vessel, or is applied to a film of a covered stent. Therefore, it is used in such a manner that it is placed in the living body or is attached to the outer surface of the living body using an adhesive tape.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
i)イニファターの合成
イニファターとして1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼンを次のようにして合成した。
i) Synthesis of Iniferter As an iniferter, 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene was synthesized as follows.
1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチルベンゼン)5.0gとN,N−ジエチルジチオカルバミル酸ナトリウム34.0gをエタノール100mL中へ加え、遮光下、室温で4日間攪拌した。沈殿物を濾過し、3Lのメタノールへ投入して30分間攪拌して濾過した。この操作を繰り返して合計4回行った。沈殿物をトルエン200mLへ溶解した後、100mLのメタノールを加えて50℃に加温し、冷蔵庫中で15時間保管して再結晶させ、結晶を濾別後に大量のメタノールで洗浄した。結晶を室温で減圧乾燥して、白色の1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼンの針状結晶を得た(収率90%)。高速液体クロマトグラフィーにより、原料ピークが消失し、精製物が単一物質であることを確認した。 5.0 g of 1,2,4,5-tetrakis (bromomethylbenzene) and 34.0 g of sodium N, N-diethyldithiocarbamate were added to 100 mL of ethanol, and the mixture was stirred at room temperature for 4 days in the dark. The precipitate was filtered, poured into 3 L of methanol, stirred for 30 minutes and filtered. This operation was repeated a total of 4 times. After the precipitate was dissolved in 200 mL of toluene, 100 mL of methanol was added and heated to 50 ° C., stored in a refrigerator for 15 hours for recrystallization, and the crystals were separated by filtration and washed with a large amount of methanol. The crystals were dried at room temperature under reduced pressure to obtain white needle-like crystals of 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene (yield 90%). High-performance liquid chromatography confirmed that the raw material peak disappeared and the purified product was a single substance.
1H−NMR(in CDCl3)の測定結果は、δ1.26−1.31ppm(t,24H,CH2CH3),δ3.69−3.77ppm(q,8H,N(CH2CH3)2),δ3.99−4.07ppm(q,8H,N(CH2CH3)2),δ4.57ppm(s,8H,Ar−CH2),δ7.49ppm(s,2H,Ar−H)であった。 The measurement result of 1 H-NMR (in CDCl 3 ) is as follows: δ 1.26-1.31 ppm (t, 24H, CH 2 CH 3 ), δ 3.69-3.77 ppm (q, 8H, N (CH 2 CH 3 2 ), δ 3.99-4.07 ppm (q, 8H, N (CH 2 CH 3 ) 2 ), δ 4.57 ppm (s, 8H, Ar—CH 2 ), δ 7.49 ppm (s, 2H, Ar— H).
ii)4分岐型スター型重合体よりなる感温性カチオン性ホモポリマーの光重合による合成
2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートを感温性カチオン性モノマーとして用い、1,2,4,5−テトラキス[(N,N−ジエチルジチオカルバミル)ポリ(2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)−メチル]ベンゼン(以下、pDMAEMAAと記載することがある。)よりなる感温性カチオン性ホモポリマーの合成を行った。
ii) Synthesis of a thermosensitive cationic homopolymer comprising a 4-branched star polymer by photopolymerization 1,2,4,5 using 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate as a thermosensitive cationic monomer A thermosensitive cationic homopolymer comprising tetrakis [(N, N-diethyldithiocarbamyl) poly (2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) -methyl] benzene (hereinafter sometimes referred to as pDMAEMAA). Polymer synthesis was performed.
即ち、上記i)により合成した1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼン45.6mgを20mLのトルエンへ溶解し、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート8.5gを加えて混合し、全量をトルエンで50mLに調整した。3mm厚軟質ガラスセル中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガスで10分間パージした後、300Wショートアークキセノンランプ(朝日分光社製、MAX−301)で250nm〜400nmの混合紫外線を60分間照射した。照射強度はウシオ電機社のUIT−150へUVD−C405(検出波長範囲320nm〜470nm)を装着して2.5mW/cm2に調整した。重合溶液をエバポレーターで濃縮し、n−ヘキサンで重合物を再沈殿させ、クロロホルム/n−ヘキサン系で3回再沈殿を繰り返して精製し、n−ヘキサンを蒸散させた後に少量のベンゼンへ溶解し、0.2μmフィルターで濾過してから凍結乾燥させて目的とする4分岐型スター型重合体(pDMAEMAA)よりなる感温性カチオン性ホモポリマーを得た。この感温性カチオン性ホモポリマーのポリエチレングリコールを標準物質とした数平均分子量は、GPCにより、11,000(Mw/Mn=1.4)と測定され、この反応により導入された2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートポリマーブロックの分子量は、上記遺伝子導入剤の分子量とイニファターの分子量(723)との差より約10,000であることが分かる。なお、この感温性カチオン性ホモポリマーを実施例1の遺伝子導入剤とする。 Namely, 45.6 mg of 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized by i) above was dissolved in 20 mL of toluene, and 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate was dissolved. 8.5 g was added and mixed, and the total amount was adjusted to 50 mL with toluene. After purging with high-purity nitrogen gas for 10 minutes with vigorous stirring in a 3 mm thick soft glass cell, mixed ultraviolet rays of 250 nm to 400 nm were irradiated for 60 minutes with a 300 W short arc xenon lamp (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd., MAX-301). The irradiation intensity was adjusted to 2.5 mW / cm 2 by attaching UVD-C405 (detection wavelength range of 320 nm to 470 nm) to UIT-150 manufactured by USHIO. The polymerization solution is concentrated with an evaporator, the polymer is reprecipitated with n-hexane, purified by repeating reprecipitation three times with a chloroform / n-hexane system, and n-hexane is evaporated and dissolved in a small amount of benzene. The solution was filtered through a 0.2 μm filter and then freeze-dried to obtain a temperature-sensitive cationic homopolymer composed of the target 4-branched star polymer (pDMAEMAA). The number average molecular weight of polyethylene glycol of this thermosensitive cationic homopolymer as a standard substance was measured by GPC as 11,000 (Mw / Mn = 1.4), and 2-N, introduced by this reaction It can be seen that the molecular weight of the N-dimethylaminoethyl methacrylate polymer block is about 10,000 from the difference between the molecular weight of the gene introduction agent and the molecular weight of the iniferter (723). This temperature-sensitive cationic homopolymer is used as the gene introduction agent of Example 1.
1H−NMR(in CD3OD)の測定結果は、δ0.8−1.2ppm(br,3H,−CH2−CH3−),δ1.6−2.0ppm(br,2H,−CH2−CH3−),δ2.2−2.4ppm(br,6H,N−CH3),δ2.5−2.7ppm(br,2H,CH2−N),δ4.0−4.2ppm(br,2H,O−CH2)であった。 The measurement result of 1 H-NMR (in CD 3 OD) is δ0.8-1.2 ppm (br, 3H, —CH 2 —CH 3 —), δ 1.6-2.0 ppm (br, 2H, —CH). 2 -CH 3 -), δ2.2-2.4ppm ( br, 6H, N-CH 3), δ2.5-2.7ppm (br, 2H, CH 2 -N), δ4.0-4.2ppm (br, 2H, O-CH 2) was.
iii)4分岐型スター型重合体よりなる非感温性カチオン性ホモポリマーの光重合による合成
3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドをカチオン性ビニル系モノマーとして用い、1,2,4,5−テトラキス[(N,N−ジエチルジチオカルバミル)ポリ(3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)−メチル]ベンゼン(以下、pDMAPAAmと記載することがある。)よりなる非感温性カチオン性ホモポリマーの合成を行った。
iii) Synthesis of a non-thermosensitive cationic homopolymer comprising a 4-branched star polymer by photopolymerization 1,2,4,5 using 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide as a cationic vinyl monomer Non-thermosensitive cationic property comprising tetrakis [(N, N-diethyldithiocarbamyl) poly (3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide) -methyl] benzene (hereinafter sometimes referred to as pDMAPAAm). A homopolymer was synthesized.
即ち、上記i)により合成した1,2,4,5−テトラキス(N,N−ジエチルジチオカルバミルメチル)ベンゼン45.6mgを20mLのトルエンへ溶解し、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(3−N,N−DMAPAAm)3.4gを加えて混合し、全量をトルエンで50mLに調整した。3mm厚軟質ガラスセル中で激しく攪拌しながら高純度窒素ガスで5分間パージした後、300Wショートアークキセノンランプ(朝日分光社製、MAX−301)で250nm〜400nmの混合紫外線を15分間照射した。照射強度はウシオ電機社のUIT−150へUVD−C405(検出波長範囲320nm〜470nm)を装着して2.5mW/cm2に調整した。重合溶液をエバポレーターで濃縮し、ジエチルエーテルで重合物を再沈殿させ、クロロホルム/ジエチルエーテル系で3回再沈殿を繰り返して精製し、エーテルを蒸散させた後に少量の水へ溶解し、0.2μmフィルターで濾過してから凍結乾燥させて目的とする4分岐型スター型重合体(pDMAPAAm)よりなる非感温性カチオン性ホモポリマーを得た(重合率32%)。この非感温性カチオン性ホモポリマーの数平均分子量は、GPCにより13,000(Mw/Mn=1.3)と測定された。なお、この非感温性カチオン性ホモポリマーを比較例1の遺伝子導入剤とする。 That is, 45.6 mg of 1,2,4,5-tetrakis (N, N-diethyldithiocarbamylmethyl) benzene synthesized by i) above was dissolved in 20 mL of toluene, and 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide was dissolved. 3.4 g of (3-N, N-DMAPAAm) was added and mixed, and the total amount was adjusted to 50 mL with toluene. After purging with high-purity nitrogen gas for 5 minutes while vigorously stirring in a 3 mm thick soft glass cell, a mixed ultraviolet ray of 250 nm to 400 nm was irradiated for 15 minutes with a 300 W short arc xenon lamp (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd., MAX-301). The irradiation intensity was adjusted to 2.5 mW / cm 2 by attaching UVD-C405 (detection wavelength range of 320 nm to 470 nm) to UIT-150 manufactured by USHIO. The polymerization solution is concentrated with an evaporator, the polymer is reprecipitated with diethyl ether, purified by repeating reprecipitation three times with a chloroform / diethyl ether system, ether is evaporated, dissolved in a small amount of water, 0.2 μm After filtration through a filter, the product was freeze-dried to obtain a non-thermosensitive cationic homopolymer composed of the target 4-branched star polymer (pDMAPAAm) (polymerization rate: 32%). The number average molecular weight of this non-thermosensitive cationic homopolymer was measured by GPC as 13,000 (Mw / Mn = 1.3). This non-thermosensitive cationic homopolymer is used as the gene introduction agent of Comparative Example 1.
1H NMR(in D2O)の測定結果は、δ1.5−1.8ppm(br,2H,−CH2CH2CH2−),δ2.1−2.2ppm(br,6H,N−CH3),δ2.2−2.4ppm(br,2H,CH2−N),δ3.0−3.4ppm(br,2H,NH−CH2),δ7.4−7.8ppm(br,1H,−NH−)となった。 The measurement result of 1 H NMR (in D 2 O) is as follows: δ1.5-1.8 ppm (br, 2H, —CH 2 CH 2 CH 2 —), δ 2.1-2.2 ppm (br, 6H, N— CH 3), δ2.2-2.4ppm (br, 2H, CH 2 -N), δ3.0-3.4ppm (br, 2H, NH-CH 2), δ7.4-7.8ppm (br, 1H, -NH-).
iv)実施例1及び比較例1の遺伝子導入剤の曇点の測定
実施例1の遺伝子導入剤である感温性カチオン性ホモポリマー、及び比較例1の遺伝子導入剤である非感温性カチオン性ホモポリマーの水溶液を調製し、この水溶液の温度を上昇させることにより溶液が白濁する温度(雲点)の測定を行った。
iv) Measurement of cloud point of gene introduction agent of Example 1 and Comparative Example 1 Temperature-sensitive cationic homopolymer which is a gene introduction agent of Example 1, and non-thermosensitive cation which is a gene introduction agent of Comparative Example 1 An aqueous solution of a hydrophilic homopolymer was prepared, and the temperature at which the solution became cloudy (cloud point) was measured by raising the temperature of this aqueous solution.
即ち、各遺伝子導入剤の3重量%水溶液を調製し、これらの水溶液の20℃から40℃の温度範囲における、波長660nmの光の吸光度を測定した。この測定結果より、実施例1の遺伝子導入剤である感温性カチオン性ホモポリマーは、32℃付近にLCST(Lower Critical Solution Temperature)を有しており、細胞培養環境下で疎水性の無電荷のポリマーとなって水中で懸濁する感温性のポリマーであることが分かった。一方、比較例1の遺伝子導入剤である非感温性カチオン性ホモポリマーは、20℃から40℃の範囲で濁ることなく、100%の透過率を示したところから、この温度範囲において物性が変化するものではないことが分かった。 That is, 3% by weight aqueous solutions of each gene transfer agent were prepared, and the absorbance of light having a wavelength of 660 nm in the temperature range of 20 ° C. to 40 ° C. of these aqueous solutions was measured. From this measurement result, the thermosensitive cationic homopolymer which is the gene introduction agent of Example 1 has LCST (Lower Critical Solution Temperature) around 32 ° C., and is hydrophobic and uncharged in a cell culture environment. The polymer was found to be a thermosensitive polymer that suspends in water. On the other hand, the non-thermosensitive cationic homopolymer, which is the gene introduction agent of Comparative Example 1, showed 100% transmittance without turbidity in the range of 20 ° C to 40 ° C. It turns out that it doesn't change.
v)遺伝子導入活性の評価
次の(1)〜(3)の手順に従って、遺伝子導入活性の評価を行った。
(1) 遺伝子導入剤のポリマー溶液の調製、及びDNA溶液の調製
細胞にはアフリカミドリサル腎細胞の由来のCOS-1を使用し、DNAにはpGL3コントロールベクターを使用した。COS-1細胞は細胞数を4万個/mLに調整して24Well培養皿へ播種し、培養24時間後に遺伝子導入を行った。上記ii)にて調製した実施例1の遺伝子導入剤である感温性カチオン性ホモポリマー、及び上記iii)にて調整した比較例1の遺伝子導入剤である非感温性カチオン性ホモポリマーを、それぞれ生理食塩水へ溶解し、濃度(ポリマー/食塩水)が8μg/60μLのポリマー溶液とした。DNAはTEバッファーへ溶解し、濃度(DNA/バッファー)を3μg/90μLとした。
v) Evaluation of gene transfer activity Gene transfer activity was evaluated according to the following procedures (1) to (3).
(1) Preparation of polymer solution of gene introduction agent and preparation of DNA solution COS-1 derived from African green monkey kidney cells was used for cells, and pGL3 control vector was used for DNA. The number of COS-1 cells was adjusted to 40,000 cells / mL, seeded in a 24 Well culture dish, and gene transfer was performed after 24 hours of culture. The temperature-sensitive cationic homopolymer that is the gene introduction agent of Example 1 prepared in the above ii) and the non-temperature-sensitive cationic homopolymer that is the gene introduction agent of Comparative Example 1 prepared in the above iii) Each was dissolved in physiological saline to obtain a polymer solution having a concentration (polymer / saline) of 8 μg / 60 μL. DNA was dissolved in TE buffer, and the concentration (DNA / buffer) was adjusted to 3 μg / 90 μL.
(2) 血清を含む培地における遺伝子導入活性の評価
血清を含む培地における実施例1及び比較例1の遺伝子導入剤の遺伝子導入活性を評価した。
(2) Evaluation of gene introduction activity in medium containing serum The gene introduction activity of the gene introduction agents of Example 1 and Comparative Example 1 in a medium containing serum was evaluated.
上記(1)で調製した各ポリマー溶液とDNA溶液とを室温(25℃)で混合した後、溶液を37℃に加温して核酸複合体を形成させた。この核酸複合体25μLを1mLの血清を含む完全培地(DMEM+10%FCS+抗生物質)へ加え、30分間インキュベートした。この約1mLの核酸複合体完全培地溶液と、37℃のPBSで洗浄した培養細胞とを接触させ、48時間培養を行った。48時間後、ルシフェラーゼアッセにより遺伝子導入活性の評価を行った(プロメガ社、アッセイキット試薬)。補正はタンパク濃度で行い、タンパク定量はBioRad社のBradford試薬で行った。 Each polymer solution prepared in (1) above and the DNA solution were mixed at room temperature (25 ° C.), and then the solution was heated to 37 ° C. to form a nucleic acid complex. 25 μL of this nucleic acid complex was added to complete medium (DMEM + 10% FCS + antibiotics) containing 1 mL of serum and incubated for 30 minutes. About 1 mL of the nucleic acid complex complete medium solution was brought into contact with the cultured cells washed with PBS at 37 ° C., and cultured for 48 hours. After 48 hours, gene transfer activity was evaluated by luciferase assay (Promega, assay kit reagent). Correction was performed at protein concentration, and protein quantification was performed with Bradford reagent from BioRad.
(3) 血清を含まない培地における遺伝子導入活性の評価
血清を含まない培地における実施例1及び比較例1の遺伝子導入剤の遺伝子導入活性を評価した。
(3) Evaluation of gene transfer activity in medium not containing serum The gene transfer activity of the gene transfer agents of Example 1 and Comparative Example 1 in a medium not containing serum was evaluated.
上記(1)で調製した各ポリマー溶液とDNA溶液とを室温(25℃)で混合した後、溶液を37℃に加温して核酸複合体を形成させた。この核酸複合体25μLを200μLの無血清培地(OPTI−MEM)へ加えて30分間インキュベートした。37℃のPBSで洗浄した培養細胞にこの核酸複合体のOPTI−MEM溶液約200μLを加え、3時間トランスフェクションした後に完全培地1mLを加え、さらに45時間培養を行った。45時間後、ルシフェラーゼアッセにより遺伝子導入活性の評価を行った(プロメガ社、アッセイキット試薬)。補正はタンパク濃度で行い、タンパク定量はBioRad社のBradford試薬で行った。 Each polymer solution prepared in (1) above and the DNA solution were mixed at room temperature (25 ° C.), and then the solution was heated to 37 ° C. to form a nucleic acid complex. 25 μL of this nucleic acid complex was added to 200 μL of serum-free medium (OPTI-MEM) and incubated for 30 minutes. About 200 μL of the OPTI-MEM solution of this nucleic acid complex was added to cultured cells washed with PBS at 37 ° C., and after transfection for 3 hours, 1 mL of complete medium was added, followed by further incubation for 45 hours. After 45 hours, gene transfer activity was evaluated by luciferase assay (Promega, assay kit reagent). Correction was performed at protein concentration, and protein quantification was performed with Bradford reagent from BioRad.
上記(2),(3)の評価結果を図1に示す。 The evaluation results of (2) and (3) are shown in FIG.
[考察]
比較例1の遺伝子導入剤である非感温性カチオン性ホモポリマーは、血清を含まない培地での遺伝子導入活性に優れているが、血清を含む培地では遺伝子導入活性が顕著に低下した。一方、実施例1の遺伝子導入剤である感温性カチオン性ホモポリマーは、血清を含まない培地においては、比較例1の遺伝子導入剤よりも遺伝子導入活性が若干低くかった。これは、モノマーとして用いる2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(pKa=7)と、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(pKa=10)とのpKaの差が、遺伝子導入活性の差となって現れたものと考えられる。感温性カチオン性モノマーである2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(pDMAEMAA)の低分子量体は、室温(約25℃)においてのDNAの凝集能が低く、加温して疎水性に変化させ、疎水凝集効果を付加させなければDNAを十分には凝集することができない。つまり、血清を含まない培地では、高pKaのカチオン性ポリマーを有する遺伝子導入剤の方がDNAの凝集能が高いことがわかる。
[Discussion]
The non-thermosensitive cationic homopolymer that is the gene introduction agent of Comparative Example 1 is excellent in gene introduction activity in a medium not containing serum, but the gene introduction activity was significantly reduced in a medium containing serum. On the other hand, the temperature-sensitive cationic homopolymer that is the gene introduction agent of Example 1 had a slightly lower gene introduction activity than the gene introduction agent of Comparative Example 1 in a medium not containing serum. This is because the difference in pKa between 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (pKa = 7) used as a monomer and 3-N, N-dimethylaminopropylacrylamide (pKa = 10) is the difference in gene transfer activity. It is thought that appeared. The low molecular weight of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (pDMAEMAA), which is a thermosensitive cationic monomer, has a low DNA aggregation ability at room temperature (about 25 ° C.), and becomes warm when heated. If the hydrophobic aggregation effect is not added, DNA cannot be sufficiently aggregated. That is, it can be seen that in a medium that does not contain serum, the gene transfer agent having a high pKa cationic polymer has a higher DNA aggregating ability.
一方、血清を含む培地では、実施例1の遺伝子導入剤の方が格段に優れた遺伝子導入活性を示している。これは、実施例1の遺伝子導入剤と核酸との核酸複合体の電荷が、溶液の加温により低下し、血清に含まれるアニオン性タンパクを凝集しにくくなった、もしくは、核酸複合体が疎水性に変化し、血清中の両親和性のタンパクや脂質などの吸着を受け、細胞との親和性が高くなった状態で細胞に作用したためであると考えられる。これに対して、比較例1の遺伝子導入剤は、加温しても疎水性にはならないため、核酸複合体が血清中のアニオン性タンパクなどを凝集し、核酸が細胞内に取り込まれにくくなっていたため遺伝子導入活性が低下したと考えられる。 On the other hand, in the medium containing serum, the gene introduction agent of Example 1 shows much superior gene introduction activity. This is because the charge of the nucleic acid complex between the gene introduction agent and the nucleic acid of Example 1 is decreased by heating the solution, and the anionic protein contained in the serum becomes difficult to aggregate, or the nucleic acid complex is hydrophobic. This is thought to be due to the action of the cells in a state where the affinity with the cells was increased due to the adsorption of proteins and lipids having both affinity in the serum. On the other hand, since the gene introduction agent of Comparative Example 1 does not become hydrophobic even when heated, the nucleic acid complex aggregates anionic proteins in the serum and the nucleic acid is less likely to be taken into the cells. Therefore, the gene transfer activity is considered to have decreased.
実施例1の遺伝子導入剤は、血清を含む培地、血清を含まない培地のそれぞれにおいて、同程度の活性を示している。即ち、本発明の遺伝子導入剤は、血清を含むことにより細胞にストレスを与えない培地中においても効率良く遺伝子を導入することが可能である。 The gene introduction agent of Example 1 shows similar activity in each of a medium containing serum and a medium not containing serum. That is, the gene introduction agent of the present invention can efficiently introduce a gene even in a medium that does not give stress to cells by containing serum.
Claims (13)
該遺伝子導入剤は、所定温度(T)において物性が変化する感温性ポリマーからなるものであり、
該核酸複合体と細胞とを、血清を含む培地において、該所定温度(T)以上で接触させることを特徴とする遺伝子導入方法。 A gene introduction method for introducing a gene into a cell by contacting the cell with a nucleic acid complex obtained by combining a gene introduction agent and a nucleic acid,
The gene introduction agent is a thermosensitive polymer whose physical properties change at a predetermined temperature (T),
A gene introduction method comprising contacting the nucleic acid complex and cells at a temperature equal to or higher than the predetermined temperature (T) in a medium containing serum.
該遺伝子導入剤は、N,N−ジアルキル−ジチオカルバミルメチル基を同一分子内に3個以上有する化合物をイニファターとし、これに少なくとも2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体を光照射リビング重合させた分岐型重合体よりなるものであり、
該溶液の温度が所定温度(T)未満で該遺伝子導入剤と該核酸とを混合する混合工程と、
該混合工程の後、該溶液を所定温度(T)以上に加温し、次いで該溶液に血清を加えて該遺伝子導入剤と該核酸とを複合させる複合工程と、
を有する核酸複合体の調製方法。 A method for preparing a nucleic acid complex in which a nucleic acid and a gene introduction agent are combined by mixing a solution containing the gene introduction agent and the nucleic acid,
The gene introduction agent uses a compound having three or more N, N-dialkyl-dithiocarbamylmethyl groups in the same molecule as an iniferter, and contains at least 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof. It consists of a branched polymer that is polymerized by light irradiation living,
A mixing step of mixing the gene introduction agent and the nucleic acid at a temperature of the solution lower than a predetermined temperature (T);
After the mixing step, the solution is heated to a predetermined temperature (T) or higher, then serum is added to the solution to combine the gene introduction agent and the nucleic acid,
A method for preparing a nucleic acid complex having
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009126718A JP2010273565A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | Gene transfer method, method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009126718A JP2010273565A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | Gene transfer method, method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010273565A true JP2010273565A (en) | 2010-12-09 |
Family
ID=43421123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009126718A Withdrawn JP2010273565A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | Gene transfer method, method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010273565A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013099924A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 独立行政法人国立循環器病研究センター | Method for producing cell having nucleic acid introduced therein |
-
2009
- 2009-05-26 JP JP2009126718A patent/JP2010273565A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013099924A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 独立行政法人国立循環器病研究センター | Method for producing cell having nucleic acid introduced therein |
JPWO2013099924A1 (en) * | 2011-12-28 | 2015-05-07 | 独立行政法人国立循環器病研究センター | Method for producing nucleic acid-introduced cell |
US9206441B2 (en) | 2011-12-28 | 2015-12-08 | National Cerebral And Cardiovascular Center | Method for producing cell having nucleic acid introduced therein |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009275002A (en) | Gene transfer agent, nucleic acid complex and method for producing the same | |
JP2009275001A (en) | Method for producing nucleic acid complex | |
JP2010273565A (en) | Gene transfer method, method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex | |
JP2011072257A (en) | Gene transfer agent, method for producing the same, and nucleic acid complex | |
JP2010115153A (en) | Gene-transferring agent and nucleic acid complex | |
JP2008195687A (en) | Nucleic acid complex | |
JP5344420B2 (en) | GENE TRANSFER, ITS MANUFACTURING METHOD, AND NUCLEIC ACID COMPLEX | |
JP2010136631A (en) | Method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex | |
JP5153072B2 (en) | vector | |
JP2011083243A (en) | Gene transfer agent, method for producing gene transfer agent, and nucleic acid complex and gene transfer method | |
JP2009073805A (en) | Gene transfer agent, nucleic acid complex and gene transfer material | |
JP6029131B2 (en) | Nucleic acid introduction agent, nucleic acid introduction method and cell | |
JP2010136632A (en) | Method for preparing nucleic acid complex and nucleic acid complex | |
JP2010275199A (en) | Gene-introducing agent and nucleic acid complex | |
JP2008195681A (en) | Gene transfer agent, nucleic acid complex and gene transfer material | |
JP5944622B2 (en) | Gene transfer agent composition | |
JP2011207813A (en) | Method for producing gene transfer agent | |
JP2009274996A (en) | Gene transfer agent and nucleic acid complex | |
JP2009144099A (en) | Method for producing crosslinked branched polymer, and gene-introducing agent comprising the same | |
JP2010273564A (en) | Gene transfer agent and method for producing the same | |
JP2009274994A (en) | Stabilizer for nucleic acid complex, and nucleic acid complex | |
JP2009142230A (en) | Nucleic acid complex | |
JP2009275000A (en) | Gene transfer agent and nucleic acid complex | |
JP2009273422A (en) | Gene-inducing agent and nucleic acid complex | |
JP2010024192A (en) | Method for producing gene transfer agent |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100916 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120807 |