BR112016026581B1 - POLYPLEX OF A DOUBLE-STRANDED RNA (DSRNA) AND A POLYMERIC CONJUGATE, USE OF THE POLYPLEX AND PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS COMPRISING IT - Google Patents
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Abstract
POLIPLEXO DE UM RNA DE FITA DUPLA (DSRNA) E UM CONJUGADO POLIMÉRICO, COMPOSIÇÃO FARMACÊUTICA QUE O COMPREENDE, E USO DO MESMO. Um poliplexo de um RNA de filamento duplo e um conjugado polimérico é provido, em que o conjugado polimérico consiste em uma polietilenoimina linear covalentemente ligada a uma ou mais porções de polietilenoglicol (PEG), cada porção de PEG sendo conjugada via um ligante a uma porção alvo capaz de ligarse a um antígeno de câncer.POLYPLEX OF A DOUBLE-STRANDED RNA (DSRNA) AND A POLYMERIC CONJUGATE, PHARMACEUTICAL COMPOSITION COMPRISING THE SAME, AND USE THEREOF. A polyplex of a double-stranded RNA and a polymeric conjugate is provided, wherein the polymeric conjugate consists of a linear polyethyleneimine covalently linked to one or more polyethylene glycol (PEG) moieties, each PEG moiety being conjugated via a linker to a targeting moiety capable of binding to a cancer antigen.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a poliplexos baseados em polietilenoiminas não virais conjugados a uma porção alvo capaz de se ligar a um antígeno de câncer.[0001] The present invention relates to polyplexes based on non-viral polyethyleneimines conjugated to a targeting moiety capable of binding to a cancer antigen.
[0002] Um dos obstáculos que a medicina molecular enfrenta é a distribuição direcionada dos agentes terapêuticos, tais como moléculas de DNA ou RNA. Uma estratégia em desenvolvimento é a construção de vetores não virais, tais como polímeros catiônicos e lipídeos catiônicos, que ligam e condensam ácidos nucleicos. Esses vetores catiônicos não virais possuem muitas vantagens sobre os vetores de genes, já que são não imunogênicos, não oncogênicos e fáceis de sintetizar [1-4]. Atualmente, diversos polímeros policatiônicos sintéticos estão sendo desenvolvidos para distribuição de ácido nucleico. Dentre estes, polietilenoiminas (PEIs) são consideradas agentes promissores para a distribuição de genes [5].[0002] One of the obstacles facing molecular medicine is the targeted delivery of therapeutic agents, such as DNA or RNA molecules. One strategy under development is the construction of nonviral vectors, such as cationic polymers and cationic lipids, which bind and condense nucleic acids. These nonviral cationic vectors have many advantages over gene vectors, as they are nonimmunogenic, nononcogenic, and easy to synthesize [1-4]. Currently, several synthetic polycationic polymers are being developed for nucleic acid delivery. Among these, polyethyleneimines (PEIs) are considered promising agents for gene delivery [5].
[0003] As PEIs são macromoléculas orgânicas solúveis em água que estão disponíveis como estruturas lineares e ramificadas [6]. As PEIs mudam seu grau de ionização sobre uma faixa ampla de pH, já que cada terceiro átomo em sua estrutura principal é um nitrogênio amino que pode ser protonado. Aproximadamente 55% dos nitrogênios nas PEIs são protonados ao pH fisiológico [7]. Eles possuem alta densidade de carga catiônica, e são, portanto, capazes de formar complexos não covalentes com ácidos nucleicos. Além disso, suas propriedades físico-químicas e biológicas podem ser alteradas por várias modificações químicas [8]. Os complexos baseados na PEI (também conhecido como poliplexos) podem sofrer endocitose por muitos tipos de célula [9]. Seguindo a internalização dos poliplexos, a liberação de endossomo e alta eficiência de transferência de genes são orientadas pelo “efeito de esponja de próton” [10]. A capacidade da PEI em condensar o DNA parece ser um fator importante na distribuição de construções amplas de DNA em muitos tipos de células.[0003] PEIs are water-soluble organic macromolecules that are available as linear and branched structures [6]. PEIs change their degree of ionization over a wide pH range, since every third atom in their backbone is an amino nitrogen that can be protonated. Approximately 55% of the nitrogens in PEIs are protonated at physiological pH [7]. They possess high cationic charge density, and are therefore capable of forming non-covalent complexes with nucleic acids. Furthermore, their physicochemical and biological properties can be altered by various chemical modifications [8]. PEI-based complexes (also known as polyplexes) can be endocytosed by many cell types [9]. Following internalization of polyplexes, endosome release and high gene transfer efficiency are driven by the “proton sponge effect” [10]. The ability of PEI to condense DNA appears to be an important factor in the distribution of large DNA constructs in many cell types.
[0004] A principal preocupação no uso das PEIs como veículos de distribuição é a toxicidade, devido a sua alta carga positiva na superfície que pode levar à ligação não específica [11]. Tentativas recentes foram feitas para melhorar a seletividade e biocompatibilidade de vetores não virais. Isto levou à modificação das moléculas de PEI com polietilenoglicol (PEG), a fim de blindar a partícula de PEI [12]. A conjugação de grupos PEG heterobifuncionais a PEI facilita o acoplamento da PEI a um ligante alvo, que provê distribuição eficiente de genes nas células contendo o receptor cognato [12]. Descreveu-se anteriormente a geração de vetores alvo, demonstrando a diferença entre a PEI ramificada (brPEI-EGF) e a PEI linear (LPEI) amarrada ao EGF como vetores alvo [13, WO 2004/045491, WO 2010/073247]. Os métodos de síntese atuais não são satisfatórios, já que resultam em produtos insuficientemente homogêneos. Há, portanto, urgente necessidade por métodos que possam prover conjugação eficiente de porções alvo a LPEI-PEG de forma reproduzível para produzir lotes homogêneos de produtos que possam ser usados de forma confiável nos métodos de tratamento de câncer.[0004] The main concern in the use of PEIs as delivery vehicles is toxicity, due to their high positive surface charge that can lead to nonspecific binding [11]. Recent attempts have been made to improve the selectivity and biocompatibility of nonviral vectors. This has led to the modification of PEI molecules with polyethylene glycol (PEG) in order to shield the PEI particle [12]. The conjugation of heterobifunctional PEG groups to PEI facilitates the coupling of PEI to a targeting ligand, which provides efficient gene delivery to cells containing the cognate receptor [12]. The generation of targeting vectors has been previously described, demonstrating the difference between branched PEI (brPEI-EGF) and linear PEI (LPEI) tethered to EGF as targeting vectors [13, WO 2004/045491, WO 2010/073247]. Current synthetic methods are unsatisfactory, as they result in insufficiently homogeneous products. There is therefore an urgent need for methods that can provide efficient conjugation of target moieties to LPEI-PEG in a reproducible manner to produce homogeneous batches of products that can be reliably used in cancer treatment methods.
[0005] Em um aspecto, a presente invenção é relacionada a um poliplexo de um RNA de fita dupla (dsRNA) e um conjugado polimérico, em que o dito conjugado polimérico consiste em uma polietilenoimina linear (LPEI) covalentemente ligada a uma ou mais porções de polietilenoglicol (PEG), cada porção de PEG sendo conjugada via um ligante a uma porção alvo capaz de ligar- se a um antígeno de câncer, desde que a porção alvo não seja EGF de camundongo (mEGF) ou o peptídeo da sequência YHWYGYTPQNVI (GE11) (SEQ ID N°: 1).[0005] In one aspect, the present invention relates to a polyplex of a double-stranded RNA (dsRNA) and a polymeric conjugate, wherein said polymeric conjugate consists of a linear polyethyleneimine (LPEI) covalently linked to one or more polyethylene glycol (PEG) moieties, each PEG moiety being conjugated via a linker to a targeting moiety capable of binding to a cancer antigen, provided that the targeting moiety is not mouse EGF (mEGF) or the peptide of the sequence YHWYGYTPQNVI (GE11) (SEQ ID NO: 1).
[0006] Em outro aspecto, a presente invenção provê uma composição farmacêutica compreendendo um veículo farmaceuticamente aceitável e um poliplexo da presente invenção como definido aqui.[0006] In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier and a polyplex of the present invention as defined herein.
[0007] Em ainda outro aspecto, a presente invenção provê o poliplexo da presente invenção como definido neste documento, ou composição farmacêutica compreendendo o poliplexo, para uso no tratamento de um câncer selecionado de um câncer caracterizado por células superexpressando EGFR, um câncer caracterizado por células superexpressando HER2 e câncer de próstata.[0007] In yet another aspect, the present invention provides the polyplex of the present invention as defined herein, or pharmaceutical composition comprising the polyplex, for use in the treatment of a cancer selected from a cancer characterized by cells overexpressing EGFR, a cancer characterized by cells overexpressing HER2, and prostate cancer.
[0008] Ainda outro aspecto, a presente invenção é relacionada a um método para tratamento de um câncer selecionado do grupo consistindo em um câncer caracterizado por células superexpressando EGFR, um câncer caracterizado por células superexpressando HER2 e câncer de próstata, o método compreendendo a administração a um indivíduo em necessidade de um poliplexo da presente invenção, conforme definido neste documento.[0008] Yet another aspect, the present invention relates to a method for treating a cancer selected from the group consisting of a cancer characterized by cells overexpressing EGFR, a cancer characterized by cells overexpressing HER2, and prostate cancer, the method comprising administering to a subject in need thereof a polyplex of the present invention, as defined herein.
[0009] Em outro aspecto, a presente invenção é relacionada a uma composição farmacêutica compreendendo um veículo farmaceuticamente aceitável e o poliplexo da presente invenção, para o tratamento de um câncer selecionado de um câncer caracterizado por células superexpressando EGFR, um câncer caracterizado por células superexpressando HER2 e câncer de próstata.[0009] In another aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier and the polyplex of the present invention, for the treatment of a cancer selected from a cancer characterized by cells overexpressing EGFR, a cancer characterized by cells overexpressing HER2 and prostate cancer.
[0010] O poliplexo da presente invenção pode ser usado em combinação com células imunes.[0010] The polyplex of the present invention can be used in combination with immune cells.
[0011] A Figura 1 mostra que a conjugação de LPEI (~22 kDa) com NHS-PEG- OPSS (-2 kDa ) rendeu principalmente duas redes copoliméricas que diferem no grau de PEGuilação. O copolímero LPEI-(PEG2k-OPSS)3 (“di-conjugado 1:3”) consistiu em média de 1 mol de LPEI e 3 mols de PEG, embora o copolímero LPEI-PEG2k-OPSS (“di-conjugado 1:1”), consistiu em média da razão de 1 mol de LPEI e 1 mol de PEG. (Razões de LPEI :PEG foram determinadas pela análise 1H- NMR.).[0011] Figure 1 shows that conjugation of LPEI (~22 kDa) with NHS-PEG-OPSS (~2 kDa) yielded primarily two copolymer networks that differed in the degree of PEGylation. The LPEI-(PEG2k-OPSS)3 copolymer (“1:3 di-conjugate”) consisted on average of 1 mole of LPEI and 3 moles of PEG, while the LPEI-PEG2k-OPSS copolymer (“1:1 di-conjugate”) consisted on average of a ratio of 1 mole of LPEI and 1 mole of PEG. (LPEI:PEG ratios were determined by 1H-NMR analysis.)
[0012] A Figura 2 mostra a análise de 1H-NMR dos dois di-conjugados, LPEI- PEG2k-OPSS (di-conjugado 1:1) e LPEI-(PEG2k-OPSS)3 (di-conjugado 1:3). O acoplamento dos grupos PEG a LPEI foi indicado pela presença das variações químicas que correlacionam a hidrogênios de etilenoglicol (a) a 3,7 ppm e hidrogênios de etilenoimina a -3,0 ppm (b). Os valores integrais desses picos proveem razões molares de PEG para LPEI, dos quais as estruturas ilustradas do di-conjugado 1:1 (A) e di-conjugado 1:3 (B) foram deduzidas.[0012] Figure 2 shows 1H-NMR analysis of the two diconjugates, LPEI-PEG2k-OPSS (1:1 diconjugate) and LPEI-(PEG2k-OPSS)3 (1:3 diconjugate). Coupling of the PEG groups to LPEI was indicated by the presence of chemical shifts that correlate to ethylene glycol hydrogens (a) at 3.7 ppm and ethyleneimine hydrogens at -3.0 ppm (b). The integral values of these peaks provide molar ratios of PEG to LPEI, from which the illustrated structures of the 1:1 diconjugate (A) and 1:3 diconjugate (B) were deduced.
[0013] A Figura 3 mostra um esquema para a conjugação das redes copoliméricas (di-conjugado 1:1 e di-conjugado 1:3) ao Affibody (“Her-2”) por meio de troca de dissulfeto, resultando na geração de dois tri-conjugados diferencialmente PEGuilados [20].[0013] Figure 3 shows a schematic for the conjugation of the copolymer networks (1:1 di-conjugate and 1:3 di-conjugate) to the Affibody (“Her-2”) via disulfide exchange, resulting in the generation of two differentially PEGylated tri-conjugates [20].
[0014] A Figura 4 retrata um SDS/PAGE de Affibody purificado, di- conjugado e tri-conjugado, na ausência e na presença de DTT. Na presença de DTT, o Affibody é liberado do tri-conjugado, e migra por todo Affibody purificado (ligeiramente acima de 10 kDa).[0014] Figure 4 depicts an SDS/PAGE of purified Affibody, di-conjugate and tri-conjugate, in the absence and presence of DTT. In the presence of DTT, Affibody is released from the tri-conjugate, and migrates throughout the purified Affibody (slightly above 10 kDa).
[0015] A Figura 5 mostra o dimensionamento de partícula usando medições de DLS da LPEI, os di-conjugados e tri-conjugados complexados com plasmídeo pGreenfire 1 no tampão HBG a pH 7,4.[0015] Figure 5 shows particle sizing using DLS measurements of LPEI, the di-conjugates and tri-conjugates complexed with plasmid pGreenfire 1 in HBG buffer at pH 7.4.
[0016] A Figura 6 retrata as distribuições potenciais Ç de LPEI, di- conjugados e tri-conjugados complexados com o plasmídeo pGreenfire1. Os potenciais zeta foram medidos por DLS e calculados pela equação de[0016] Figure 6 depicts the Ç potential distributions of LPEI, di-conjugates and tri-conjugates complexed with the plasmid pGreenfire1. The zeta potentials were measured by DLS and calculated by the equation
[0017] As Figuras 7A-B mostram imagens de microscópio de força atômica (AFM) obtidas de medições realizadas em tampão de HGB a pH 7,4 para ambos os poliplexos. (A) Poliplexo tri-conjugado 1:1 (B) Poliplexo tri-conjugado 1:3. A barra de escala é 1 μm.[0017] Figures 7A-B show atomic force microscope (AFM) images obtained from measurements performed in HGB buffer at pH 7.4 for both polyplexes. (A) 1:1 tri-conjugated polyplex (B) 1:3 tri-conjugated polyplex. Scale bar is 1 μm.
[0018] A Figura 8 retrata um gel de ágar mostrando que os poliplexos diferencialmente PEGuilados protegem o plasmídeo pGreenFire1 da degradação de DNase I. 1 μg de plasmídeo (pGreenFirel) sozinho ou em poliplexos tri- conjugados: 1:1 e 1:3 foi tratado com ou sem DNase I (2 IU). Plasmídeo superenrolado (s.c.), plasmídeo circular aberto (o.c.).[0018] Figure 8 depicts an agar gel showing that differentially PEGylated polyplexes protect plasmid pGreenFire1 from DNase I degradation. 1 μg of plasmid (pGreenFirel) alone or in tri-conjugated polyplexes: 1:1 and 1:3 was treated with or without DNase I (2 IU). Supercoiled plasmid (s.c.), open circular plasmid (o.c.).
[0019] As Figuras 9A-C mostram a transferência de genes de pGFP-LUC mediada por Her-2 usando o poliplexo tri-conjugado 1:1 e o poliplexo tri- conjugado 1:3 contendo razões de LPEI:PEG de 1:1 e 1:3, respectivamente. 10000 células/cavidade de câncer de mama BT474 e MDA-MB-231 foram tratadas por 48 h com tri-conjugados 1:1 e 1:3 complexados com pGFP-LUC (1 μg/ml) para gerar os dois poliplexos. Razão de nitrogênio de PEI/DNA fosfato de 6 (N/P=6) em HBS. (A) Medições da atividade de luciferase demonstram diminuição significativa na distribuição de pGreenFire1 nas células MDA-MB- 231, comparadas a BT474 e distribuição de genes reduzido mediado por poliplexos tri-conjugados 1:3, conforme comparada ao tri-conjugado 1:1 (* p < 0,001). A atividade de luciferase foi medida triplamente após 48 h, mostrada como unidades de lucifarase relativas (RLU) como média +S.D. (B) Imagens fluorescentes das células tratadas com poliplexos. As imagens são mostradas em ampliação de X10 e representam três experimentos realizados. (C) O ensaio azul de metileno retrata a porcentagem de sobrevivência de célula comparada às células não tratadas (UT).[0019] Figures 9A-C show Her-2-mediated gene transfer of pGFP-LUC using the 1:1 tri-conjugate polyplex and the 1:3 tri-conjugate polyplex containing LPEI:PEG ratios of 1:1 and 1:3, respectively. 10000 BT474 and MDA-MB-231 breast cancer cells/well were treated for 48 h with 1:1 and 1:3 tri-conjugates complexed with pGFP-LUC (1 μg/ml) to generate the two polyplexes. PEI/DNA phosphate nitrogen ratio of 6 (N/P=6) in HBS. (A) Luciferase activity measurements demonstrate significant decrease in pGreenFire1 delivery in MDA-MB-231 cells compared to BT474 and reduced gene delivery mediated by 1:3 tri-conjugated polyplexes compared to 1:1 tri-conjugated polyplexes (*p < 0.001). Luciferase activity was measured in triplicate after 48 h, shown as relative luciferase units (RLU) as mean + S.D. (B) Fluorescent images of polyplex-treated cells. Images are shown at X10 magnification and represent three experiments performed. (C) Methylene blue assay depicts percent cell survival compared to untreated cells (UT).
[0020] A Figura 10 mostra que PEI-PEG-Her2Affibody (PPHA) complexado com PolyIC inibe as células de câncer de mama BT474 superexpressando HER2. O vetor complexado inibe as células superexpressando Her2, incluindo as células resistentes à Herceptina/trastusumabe.[0020] Figure 10 shows that PEI-PEG-Her2Affibody (PPHA) complexed with PolyIC inhibits BT474 breast cancer cells overexpressing HER2. The complexed vector inhibits cells overexpressing Her2, including Herceptin/trastusumab resistant cells.
[0021] A Figura 11 mostra a inibição das células MCF7 superexpressando Her2 injetadas em camundongos sem pelos.[0021] Figure 11 shows the inhibition of Her2-overexpressing MCF7 cells injected into nude mice.
[0022] As Figuras 12A-B mostram a eficácia de (A) PEI-PEG-EGFRAffibody (PPEAffibody) em comparação com a de (B) PPE.[0022] Figures 12A-B show the efficacy of (A) PEI-PEG-EGFRAffibody (PPEAffibody) compared to that of (B) PPE.
[0023] A Figura 13 mostra a atividade de PolyIC/PPEaffibody in vivo como comparada com a do não tratado (UT), pIC/PPE, pI/PPE, pI/PPEA e pIC/PPEA inferior (0,1 μg/μl pIC no complexo).[0023] Figure 13 shows the activity of PolyIC/PPEaffibody in vivo as compared to that of untreated (UT), pIC/PPE, pI/PPE, pI/PPEA and lower pIC/PPEA (0.1 μg/μL pIC in the complex).
[0024] A Figura 14 mostra a sobrevivência das células U87MG, U87MGwtEGFR após aplicação de concentrações diferentes do complexo PolyIC/LPEI-PEG-hEGF como comparado com a aplicação de PolyIC/mPPE (camundongo) como descrito em Schaffert D, Kiss M, Rodl W, Shir A, Levitzki A, Ogris M, Wagner E. (2011) Poly(I:C)-mediated tumor growth suppression in EGF- receptor overexpressing tumors using EGF-polyethylene glycol-linear polyethylenimine as carrier. Pharm Res. 28:731-41.[0024] Figure 14 shows the survival of U87MG, U87MGwtEGFR cells after application of different concentrations of the PolyIC/LPEI-PEG-hEGF complex as compared with application of PolyIC/mPPE (mouse) as described in Schaffert D, Kiss M, Rodl W, Shir A, Levitzki A, Ogris M, Wagner E. (2011) Poly(I:C)-mediated tumor growth suppression in EGF- receptor overexpressing tumors using EGF-polyethylene glycol-linear polyethylenimine as carrier. Pharm Res. 28:731-41.
[0025] A Figura 15 mostra que PEI-PEG (PP)-DUPA (PPD)/PolyIC é altamente eficiente contra as células LNCaP e VCaP. A viabilidade foi medida após 96 h de exposição.[0025] Figure 15 shows that PEI-PEG(PP)-DUPA(PPD)/PolyIC is highly efficient against LNCaP and VCaP cells. Viability was measured after 96 h of exposure.
[0026] As Figuras 16A-B mostram a produção de citocinas (A) IP-10 e (B) RANTES pela célula LNCaP transfectada com PolyIC/PPD.[0026] Figures 16A-B show the production of cytokines (A) IP-10 and (B) RANTES by the PolyIC/PPD-transfected LNCaP cell.
[0027] A Figura 17 mostra que o meio condicionado pelas células LNCaP estimula a expressão de citocinas em PBMCs. A expressão foi medida após 24 h de incubação.[0027] Figure 17 shows that medium conditioned by LNCaP cells stimulates cytokine expression in PBMCs. Expression was measured after 24 h of incubation.
[0028] A Figura 18 mostra que a coincubação de PolyIC/PPD que tratou as células LNCaP com as células PC3-Luciferase que não expressam PSMA, resultou em até 70% de morte das células PC3-Luciferase via efeito do espectador. A adição de PBMCs humanas saudáveis intensificou fortemente o efeito e levou à morte de 90% das células PC3.[0028] Figure 18 shows that co-incubation of PolyIC/PPD treated LNCaP cells with non-PSMA expressing PC3-Luciferase cells resulted in up to 70% killing of PC3-Luciferase cells via bystander effect. Addition of healthy human PBMCs strongly intensified the effect and led to 90% killing of PC3 cells.
[0029] A Figura 19 mostra o efeito de PolyIC/PPD em tumores de LNCaP subcutâneos in vivo. UT, não tratados.[0029] Figure 19 shows the effect of PolyIC/PPD on subcutaneous LNCaP tumors in vivo. UT, untreated.
[0030] Policátions, especialmente PEI, foram investigados intensivamente como agentes para a transfecção de genes. As eficácias de transfecção ideais são obtidas quando os complexos de nanopartícula poliméricos possuem uma carga positiva global, que permite se ligarem a heparina sulfato proteoglicanos carregados negativamente na superfície da célula [28]. Estudos anteriores mostraram que PEI linear (LPEI) é mais eficaz na transfecção de genes que PEI ramificada (brPEI) [29-31] [32, 33, WO 2010/073247], mas que LPEI tem carga positiva maior e, portanto, é mais tóxica. Várias entidades de blindagem, tais como PEG [12], poli-(óxido etileno)-poli(óxido propileno)-poli(óxido etileno) (PEO-PPO-PEO) [18, 34] e poli(óxido etileno) [35], foram conjugadas a polímeros catiônicos, em uma tentativa de diminuir a carga positiva e a toxicidade consequente. Com efeito, a blindagem das PEIs com grupos PEG de comprimentos variáveis reduziu significativamente a toxicidade, mantendo a eficiência de transfecção [12,13, 36].[0030] Polycations, especially PEI, have been intensively investigated as agents for gene transfection. Optimal transfection efficiencies are achieved when the polymeric nanoparticle complexes possess a net positive charge, which allows them to bind to negatively charged heparin sulfate proteoglycans on the cell surface [28]. Previous studies have shown that linear PEI (LPEI) is more effective in gene transfection than branched PEI (brPEI) [29–31] [32, 33, WO 2010/073247], but that LPEI has a higher positive charge and is therefore more toxic. Several shielding entities, such as PEG [12], poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) (PEO-PPO-PEO) [18, 34], and poly(ethylene oxide) [35], have been conjugated to cationic polymers in an attempt to decrease the positive charge and consequent toxicity. Indeed, shielding of PEIs with PEG groups of varying lengths significantly reduced toxicity while maintaining transfection efficiency [12,13, 36].
[0031] Descobriu-se, de acordo com a presente invenção, que a conjugação de LPEI com PEG2k rende copolímeros di-conjugados compreendendo várias razões de LPEI a PEG2K. Estes di-conjugados poderiam ser separados um dos outros usando cromatografia de troca catiônica, devido a diferenças de carga, que refletem números diferentes de grupos PEG2k conjugados. A análise de 1H-NMR confirmou que os di-conjugados diferem uns dos outros no número médio de unidades de PEG2k por unidade de LPEI, onde o di-conjugado 1:1 tinha uma razão LPEI:PEG2k de 1:1 e o di-conjugado 1:3 tinha uma razão LPEI:PEG2k de 1:3. A conjugação do Her-2 alvo de Affibody a cada um dos di-conjugados purificados rendeu um produto tri-conjugado de peso molecular apropriado, ou seja, do di-conjugado 1:1 obteve-se “tri-conjugado 1:1” com LPEI:PEG2k:Her-2 igual a 1:1:1 e do di-conjugado 1:3 obteve-se “tri- conjugado 1:3”, com razão 1:3:3. Este protocolo permitiu obter produtos homogêneos, com conjugação quase completa do Affibody alvo a LPEI-PEG, de uma forma reproduzível.[0031] It has been discovered, in accordance with the present invention, that conjugation of LPEI with PEG2k yields diconjugated copolymers comprising various ratios of LPEI to PEG2K. These diconjugates could be separated from each other using cation exchange chromatography, due to differences in charge, which reflect different numbers of conjugated PEG2k groups. 1H-NMR analysis confirmed that the diconjugates differ from each other in the average number of PEG2k units per LPEI unit, where the 1:1 diconjugate had a LPEI:PEG2k ratio of 1:1 and the 1:3 diconjugate had a LPEI:PEG2k ratio of 1:3. The conjugation of the Affibody target Her-2 to each of the purified diconjugates yielded a triconjugate product of appropriate molecular weight, i.e., from the 1:1 diconjugate we obtained “1:1 triconjugate” with LPEI:PEG2k:Her-2 equal to 1:1:1 and from the 1:3 diconjugate we obtained “1:3 triconjugate”, with a ratio of 1:3:3. This protocol allowed to obtain homogeneous products, with almost complete conjugation of the target Affibody to LPEI-PEG, in a reproducible manner.
[0032] Observou-se que a PEGuilação afeta fortemente o tamanho das partículas de poliplexo obtidas mediante complexação dos di-conjugados ou tri- conjugados com DNA do plasmídeo. Ambos os poliplexos di-conjugados 1:3 e tri- conjugados 1:3 tinham tamanhos de partícula médios maiores que os poliplexos di-conjugados 1:1 e tri-conjugados 1:1. Acredita-se que aumentar a quantidade de PEGuilação em uma cadeia catiônica simples leva a impedimento estérico, que previne a cadeia polimérica de condensar o plasmídeo a uma partícula menor. Isto é consistente com a descoberta de que o poliplexo de LPEI nua tinha as partículas menores. Além disso, enquanto ambos os tri-conjugados 1:1 e 1:3 protegiam o plasmídeo complexado da DNase I, o poliplexo tri-conjugado 1:3 provia melhor proteção, possivelmente devido ao impedimento estérico aumentado.[0032] PEGylation was observed to strongly affect the size of the polyplex particles obtained by complexing the di- or tri-conjugates with plasmid DNA. Both the 1:3 di-conjugate and 1:3 tri-conjugate polyplexes had larger average particle sizes than the 1:1 di-conjugate and 1:1 tri-conjugate polyplexes. It is believed that increasing the amount of PEGylation on a single cationic chain leads to steric hindrance, which prevents the polymer chain from condensing the plasmid to a smaller particle. This is consistent with the finding that the naked LPEI polyplex had the smallest particles. Furthermore, while both the 1:1 and 1:3 tri-conjugates protected the complexed plasmid from DNase I, the 1:3 tri-conjugate polyplex provided better protection, possibly due to increased steric hindrance.
[0033] Estudos anteriores sugeriram que aumentar o peso molecular das unidades de PEG conjugadas a polímeros catiônicos levou à diminuição da carga de superfície dos poliplexos obtidos mediante complexação com ácidos nucleicos [13]. Os dados mostraram que aumentar a quantidade de grupos PEG de pesos moleculares similares levou a diminuição da carga de superfície, como definido pela distribuição potencial Ç. Com efeito, a maior carga de superfície foi mostrada por LPEI nua complexada com plasmídeo. Estes resultados suportam a ideia de que quanto mais presentes estiverem as entidades neutras em um vetor químico, menor será a carga de superfície. Surpreendentemente, os poliplexos tri-conjugados conjugados aos Affibodies tiveram carga de superfície menor que os poliplexos di-conjugados, mostrando que o Her-2 Affibody (que por si tem carga ligeiramente positiva) também reduziu a carga de superfície das partículas. Suspeitou-se que o Her-2 Affibody altera a topografia da partícula com mais porções alvo mascarando a carga na superfície, levando a uma diminuição na carga de superfície.[0033] Previous studies suggested that increasing the molecular weight of PEG units conjugated to cationic polymers led to a decrease in the surface charge of polyplexes obtained upon complexation with nucleic acids [13]. The data showed that increasing the amount of PEG groups of similar molecular weights led to a decrease in the surface charge, as defined by the Ç potential distribution. Indeed, the highest surface charge was shown by naked LPEI complexed with plasmid. These results support the idea that the more neutral entities are present in a chemical vector, the lower the surface charge will be. Surprisingly, tri-conjugated polyplexes conjugated to Affibodies had a lower surface charge than di-conjugated polyplexes, showing that the Her-2 Affibody (which itself has a slightly positive charge) also reduced the surface charge of the particles. It was suspected that the Her-2 Affibody alters the topography of the particle with more target moieties masking the surface charge, leading to a decrease in surface charge.
[0034] O formato de um poliplexo tem um efeito significativo em seu desempenho como um candidato de distribuição de fármaco[37, 38], embora não seja ainda conhecido quais formatos do poliplexo são desejáveis para a distribuição de fármaco eficaz. Até o momento, não se pode afirmar que o efeito de PEGuilação em um formato de poliplexo tenha sido investigado. Nas imagens de AFM, o poliplexo tri-conjugado 1:1 - que foi mais eficaz na distribuição de genes - apresentou homogeneidade de formato, embora o tri-conjugado 1:3 tenha sido mais heterogênico com muitas partículas elipsoidais assimétricas.[0034] The shape of a polyplex has a significant effect on its performance as a drug delivery candidate[37, 38], although it is not yet known which polyplex shapes are desirable for effective drug delivery. To date, the effect of PEGylation on a polyplex shape has not been investigated. In AFM images, the 1:1 tri-conjugate polyplex - which was most effective for gene delivery - showed shape homogeneity, although the 1:3 tri-conjugate was more heterogeneous with many asymmetric ellipsoidal particles.
[0035] A transferência de genes seletiva usando polímeros catiônicos permanece sendo o principal desafio. Estudos anteriores mostraram que o direcionamento dos conjugados de LPEI e LPEI-PEG, com EGF ou transferrina, aumentou sua seletividade e diminuiu as interações não específicas tanto in vitro quanto in vivo [39,40]. Por exemplo, para examinar a seletividade dos poliplexos tri-conjugados 1:1 e 1:3 de direcionamento de Her-2, utilizou-se duas células de câncer de mama que diferencialmente expressam Her-2. A distribuição de genes, como mostrada pela atividade de luciferase e expressão de GFP, foi significativamente maior nas células BT474, que altamente superexpressam o receptor de Her-2, que nas células MDA-MB-231, que expressam 100 vezes menos receptores de Her-2 na superfície da célula. Assim, os dados demonstram que ambos tri-conjugados 1:1 e 1:3 são altamente seletivos para as células superexpressando Her-2 (Figura 10).[0035] Selective gene transfer using cationic polymers remains a major challenge. Previous studies have shown that targeting LPEI and LPEI-PEG conjugates with EGF or transferrin increased their selectivity and decreased nonspecific interactions both in vitro and in vivo [39,40]. For example, to examine the selectivity of Her-2-targeting 1:1 and 1:3 tri-conjugate polyplexes, two breast cancer cells that differentially express Her-2 were used. Gene delivery, as shown by luciferase activity and GFP expression, was significantly greater in BT474 cells, which highly overexpress the Her-2 receptor, than in MDA-MB-231 cells, which express 100-fold less Her-2 receptor on the cell surface. Thus, the data demonstrate that both 1:1 and 1:3 tri-conjugates are highly selective for cells overexpressing Her-2 (Figure 10).
[0036] Estudos anteriores mostraram que altos níveis de PEGuilação podem resultar em transfecção de genes reduzida [41]. Estes resultados estão de acordo com o observado de que o poliplexo tri-conjugado 1:3 altamente PEGuilado mostrou uma redução significante na distribuição de genes, como comparado ao poliplexo tri-conjugado 1:1 menos PEGuilado, como mostrado pela atividade de luciferase e a expressão de GFP. A distribuição de genes aumentada pelo poliplexo tri-conjugado 1:1 PEGuilado inferior foi acompanhada por ligeira toxicidade celular, muito provavelmente devido a sua carga de superfície maior.[0036] Previous studies have shown that high levels of PEGylation can result in reduced gene transfection [41]. These results are in agreement with the observation that the highly PEGylated 1:3 tri-conjugate polyplex showed a significant reduction in gene delivery as compared to the less PEGylated 1:1 tri-conjugate polyplex, as shown by luciferase activity and GFP expression. The increased gene delivery by the lower PEGylated 1:1 tri-conjugate polyplex was accompanied by slight cellular toxicity, most likely due to its higher surface charge.
[0037] A hipótese de trabalho antes de engajar neste estudo era de que aumentando a quantidade de porções alvo por unidade de LPEI levaria a distribuição e/ou seletividade de genes melhorada. Especulou-se que o tri- conjugado 1:3 que tem 3 mols de moléculas de Her-2 Affibody conjugadas por mol de LPEI, mostraria a internalização aumentada de partícula mediada por receptor. No entanto, os poliplexos tri-conjugados 1:3 mostraram potencial Ç inferior, tamanho de partícula maior e heterogêneo, formato não esférico, todas as características podem contribuir para as eficiências de transfecção diminuídas atualmente observadas. Os resultados mostram que o tri-conjugado 1:1 menos PEGuilado é superior ao tri-conjugado 1:3 mais PEGuilado na mediação da distribuição de genes seletiva e eficiente nas células superexpressando HER-2.[0037] The working hypothesis prior to engaging in this study was that increasing the amount of targeting moieties per unit of LPEI would lead to improved gene delivery and/or selectivity. It was speculated that the 1:3 tri-conjugate having 3 moles of conjugated Her-2 Affibody molecules per mole of LPEI would show increased receptor-mediated particle internalization. However, the 1:3 tri-conjugate polyplexes showed lower ΔC potential, larger and heterogeneous particle size, and non-spherical shape, all characteristics that may contribute to the decreased transfection efficiencies currently observed. The results show that the less PEGylated 1:1 tri-conjugate is superior to the more PEGylated 1:3 tri-conjugate in mediating selective and efficient gene delivery in HER-2 overexpressing cells.
[0038] Descobriu-se de acordo com a presente invenção que a PEGuilação dos poliplexos baseados em LPEI levam à carga de superfície diminuída, tamanho de poliplexo aumentado e heterogeneidade de formato maior, e que estas propriedades podem ter efeitos profundos na distribuição de genes direcionada. A síntese simplificada permite purificação de produtos homogêneos em um formato reproduzível, que pode ser agora expandido para gerar tri-conjugados diferentes, usando uma variedade de porções alvo.[0038] It has been discovered in accordance with the present invention that PEGylation of LPEI-based polyplexes leads to decreased surface charge, increased polyplex size and increased shape heterogeneity, and that these properties can have profound effects on targeted gene delivery. The simplified synthesis allows purification of homogeneous products in a reproducible format, which can now be expanded to generate different tri-conjugates using a variety of targeting moieties.
[0039] Em visto ao acima, a presente invenção, em um aspecto, provê um poliplexo de um RNA de fita dupla (dsRNA) e um conjugado polimérico, em que o dito conjugado polimérico consiste em uma polietilenoimina linear (LPEI) covalentemente ligada a uma ou mais porções de polietilenoglicol (PEG), cada porção de PEG sendo conjugada via um ligante a uma porção alvo capaz de ligar- se a um antígeno de câncer, desde que a porção alvo não seja mEGF ou o peptídeo da sequência YHWYGYTPQNVI (GE11) (SEQ ID N°: 1).[0039] In view of the above, the present invention, in one aspect, provides a polyplex of a double-stranded RNA (dsRNA) and a polymeric conjugate, wherein said polymeric conjugate consists of a linear polyethyleneimine (LPEI) covalently linked to one or more polyethylene glycol (PEG) moieties, each PEG moiety being conjugated via a linker to a targeting moiety capable of binding to a cancer antigen, provided that the targeting moiety is not mEGF or the peptide of the sequence YHWYGYTPQNVI (GE11) (SEQ ID NO: 1).
[0040] Em certas modalidades, o antígeno de câncer pode ser, mas não está limitado a, um receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR), receptor do fator de crescimento epidérmico humano 2 (HER2), antígeno da membrana de superfície de próstata (PSMA), um receptor do fator de crescimento tipo insulina 1 (IGF1R), um receptor do fator de crescimento endotelial vascular (VEGFR), um receptor do fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGFR) ou um receptor do fator de crescimento fibroblástico (FGFR). A porção alvo pode ser um ligante nativo, modificado ou natural ou um parólogo do mesmo, ou um ligante não nativo, tal como um anticorpo, um fragmento variável de cadeia simples (scFv), ou um anticorpo mimético tal como um Affibody, a qualquer um dos antígenos de câncer. Os Affibodies são baseados no domínio Z (o domínio de ligação à imunoglobulina G) da proteína A e propriedades de ligação únicas são adquiridas por randomização de 13 aminoácidos localizados em duas alfa hélices envolvidas na atividade de ligação do domínio de proteína matriz.[0040] In certain embodiments, the cancer antigen can be, but is not limited to, an epidermal growth factor receptor (EGFR), human epidermal growth factor receptor 2 (HER2), prostate surface membrane antigen (PSMA), an insulin-like growth factor 1 receptor (IGF1R), a vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR), a platelet-derived growth factor receptor (PDGFR), or a fibroblast growth factor receptor (FGFR). The targeting moiety can be a native, modified, or natural ligand or a paralog thereof, or a non-native ligand, such as an antibody, a single-chain variable fragment (scFv), or an antibody mimetic such as an Affibody, to any of the cancer antigens. Affibodies are based on the Z domain (the immunoglobulin G binding domain) of protein A and unique binding properties are acquired by randomization of 13 amino acids located in two alpha helices involved in the binding activity of the matrix protein domain.
[0041] Em certas modalidades, o dsRNA é RNA de fita dupla de ácido poli- inosínico-policitidílico (poly I:C), o conjugado polimérico consiste em LPEI covalentemente ligada a uma porção de PEG (LPEI-PEG 1:1) ou a três porções de PEG (LPEI-PEG 1:3), e o antígeno de câncer é EGFR, HER2 ou PSMA.[0041] In certain embodiments, the dsRNA is polyinosinic-polycytidylic acid (poly I:C) double-stranded RNA, the polymeric conjugate consists of LPEI covalently linked to one PEG moiety (LPEI-PEG 1:1) or to three PEG moieties (LPEI-PEG 1:3), and the cancer antigen is EGFR, HER2, or PSMA.
[0042] O peso molecular de PEG pode estar na faixa de 2 a 8 kDa, em particular 2 kDa; o peso molecular de LPEI pode estar na faixa de 10 a 30 kDa, em particular 22 kDa; e o polyIC do poliplexo da invenção pode ser composto de fitas de RNA cada compreendendo pelo menos 22, preferivelmente pelo menos 45 ribonucleotídeos. Em certas modalidades, cada fita tem uma quantidade de ribonucleotídeos dentro da faixa de 20 a 300.[0042] The molecular weight of PEG may be in the range of 2 to 8 kDa, in particular 2 kDa; the molecular weight of LPEI may be in the range of 10 to 30 kDa, in particular 22 kDa; and the polyIC of the polyplex of the invention may be composed of RNA strands each comprising at least 22, preferably at least 45 ribonucleotides. In certain embodiments, each strand has an amount of ribonucleotides within the range of 20 to 300.
[0043] Em certas modalidades, uma ou mais porções de PEG cada um deles independentemente formam uma ligação -NH-CO- com a LPEI e uma ligação selecionada de -NH-CO-, -CO-NH-, -S-C-, -S-S-, -O-CO- ou -CO-O- com o dito ligante. Em particular, cada uma de uma ou mais das porções de PEG formam ligações de -NH-CO- com a LPEI e o ligante.[0043] In certain embodiments, one or more PEG moieties each independently form a -NH-CO- bond with the LPEI and a bond selected from -NH-CO-, -CO-NH-, -S-C-, -S-S-, -O-CO-, or -CO-O- with said linker. In particular, each of the one or more of the PEG moieties forms -NH-CO- bonds with the LPEI and the linker.
[0044] Em certas modalidades, o ligante forma uma ligação de -S-S-, NH- CO-, -CO-NH-, -S-C-, O-CO-, -CO-O- ou ureia (-NH-CO-NH) com a porção alvo. O ligante pode ser selecionado de -CO-R2-Rx-R3 ou uma porção de peptídeo consistindo em 3 a 7 resíduos de aminoácido, em que R2 é selecionado de (C1-C8)alquileno, (C2-C8)alquenileno, (C2-C8) alquinileno, (C6-C10)arileno-diila, ou heteroarilenidiila; Rx é ausente ou -S-; o R3 é ausente ou de fórmula R4 é selecionado de (C1-C8)alquileno, (C2-C8)alquenileno, (C2-C8) alquinileno, (C1-C8)alquileno-(C3-C8)cicloalquileno, (C2-C8)alquenileno-(C3-C8)cicloalquileno, (C2-C8) alquinileno-(C3-C8)cicloalquileno, (C6-C10)arileno-diila, heteroarilenodiila, (C1-C8)alquileno-(C6-C10)arileno-diila, ou (C1-C8)alquileno-heteroarilenodiila; em que cada um dos ditos (C1-C8)alquileno, (C2-C8)alquenileno, ou (C2-C8) alquinileno é opcionalmente substituído por um ou mais grupos cada independentemente selecionados de halogênio, -COR5, -COOR5, -OCOOR5, - OCON(R5)2, -CN, -NO2, -SR5, -OR5, -N(R5)2, -CON(R5)2, -SO2R5, -SO3H, -S(=O)R5, (C6- C10)arila, (C1-C4)alquileno-(C6-C10)arila, heteroarila, ou (C1-C4)alquileno- heteroarila, e mais opcionalmente interrompidos por um ou mais heteroátomos idênticos ou diferentes selecionados de S, O ou N, e/ou pelo menos um grupo cada independentemente selecionado de -NH-CO-, -CO-NH-, -N(R5)-, -N(C6- C10aril)-, (C6-C10)arileno-diila, ou heteroarilenodiila; e R5 é H ou (C1-C8)alquila.[0044] In certain embodiments, the linker forms a -SS-, NH-CO-, -CO-NH-, -SC-, O-CO-, -CO-O-, or urea (-NH-CO-NH) bond with the target moiety. The linker can be selected from -CO-R2-Rx-R3 or a peptide moiety consisting of 3 to 7 amino acid residues, wherein R2 is selected from (C1-C8)alkylene, (C2-C8)alkenylene, (C2-C8)alkynylene, (C6-C10)arylenediyl, or heteroarylenediyl; Rx is absent or -S-; R3 is absent or of the formula R4 is selected from (C1-C8)alkylene, (C2-C8)alkenylene, (C2-C8)alkynylene, (C1-C8)alkylene-(C3-C8)cycloalkylene, (C2-C8)alkenylene-(C3-C8)cycloalkylene, (C2-C8)alkynylene-(C3-C8)cycloalkylene, (C6-C10)aryle no-diyl, heteroarylenediyl, (C1-C8)alkylene-(C6-C10)arylene-diyl, or (C1-C8)alkylene-heteroarylenediyl; wherein each of said (C1-C8)alkylene, (C2-C8)alkenylene, or (C2-C8)alkynylene is optionally substituted by one or more groups each independently selected from halogen, -COR5, -COOR5, -OCOOR5, -OCON(R5)2, -CN, -NO2, -SR5, -OR5, -N(R5)2, -CON(R5)2, -SO2R5, -SO3H, -S(=O)R5, (C6-C10)aryl, (C1-C4)alkylene-(C6-C10)aryl, heteroaryl, or (C1-C4)alkylene-heteroaryl, and further optionally interrupted by one or more identical or different heteroatoms selected from S, O, or N, and/or at least one group each independently selected from -NH-CO-, -CO-NH-, -N(R5)-, -N(C6-C10aryl)-, (C6-C10)arylene-diyl, or heteroarylenediyl; and R5 is H or (C1-C8)alkyl.
[0045] Em certas modalidades, R2 é selecionado de (C1-C8)alquileno, preferivelmente (C1-C4)alquileno, opcionalmente substituído por um ou mais grupos cada independentemente selecionado de halogênio, -COH, -COOH, - OCOOH, -OCONH2, -CN, -NO2, -SH, -OH, -NH2, -CONH2, -SO2H, -SO3H, -S(=O)H, (C6- C10)arila, (C1-C4)alquileno-(C6-C10)arila, heteroarila, ou (C1-C4)alquileno- heteroarila, e mais opcionalmente interrompido por um ou mais heteroátomos idênticos ou diferentes selecionados de S, O ou N, e/ou pelo menos um grupo cada independentemente selecionado de -NH-CO-, -CO-NH-, -NH-, -N(C1- C8alquila)-, -N(C6-C10arila)-, (C6-C10)arileno-diila, ou heteroarilenodiila. Em particular, R2 é selecionado de (C1-C8)alquileno, preferivelmente (C1- C4)alquileno.[0045] In certain embodiments, R2 is selected from (C1-C8)alkylene, preferably (C1-C4)alkylene, optionally substituted by one or more groups each independently selected from halogen, -COH, -COOH, -OCOOH, -OCONH2, -CN, -NO2, -SH, -OH, -NH2, -CONH2, -SO2H, -SO3H, -S(=O)H, (C6-C10)aryl, (C1-C4)alkylene-(C6-C10)aryl, heteroaryl, or (C1-C4)alkylene-heteroaryl, and further optionally interrupted by one or more identical or different heteroatoms selected from S, O, or N, and/or at least one group each independently selected from -NH-CO-, -CO-NH-, -NH-, -N(C1-C8alkyl)-, -N(C6-C10aryl)-, (C6-C10)arylene-diyl, or heteroarylenediyl. In particular, R2 is selected from (C1-C8)alkylene, preferably (C1-C4)alkylene.
[0046] Em certas modalidades, Rx é -S-. 0[0046] In certain embodiments, Rx is -S-. 0
[0047] Em certas modalidades, R3 é ausente ou em que O R4 é (C1-C8)alquileno-(C3-C8)cicloalquileno, preferivelmente (C1- C4)alquileno-(C5-C6)cicloalquileno.[0047] In certain embodiments, R3 is absent or wherein R4 is (C1-C8)alkylene-(C3-C8)cycloalkylene, preferably (C1-C4)alkylene-(C5-C6)cycloalkylene.
[0048] Em certas modalidades, no poliplexo como definido acima, R2 é - o .—. CH2-CH2-; Rx é -S-; e R3 é ausente ou em que [0048] In certain embodiments, in the polyplex as defined above, R2 is -o .—. CH2-CH2-; Rx is -S-; and R3 is absent or in which
[0049] Em certas modalidades, o ligante é uma porção de peptídeo compreendendo pelo menos um, em particular dois ou três resíduos de aminoácidos aromáticos, tais como fenilalanina, triptofano, tirosina ou homofenilalanina. Em certas modalidades, a porção de peptídeo é -(NH-(CH2)7- CO)-Phe-Gly-Trp-Trp-Gly-Cys- (SEQ ID N°: 2) ou -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Phe-(NH- CH2-CH(NH2)-CO)-Asp-Cys- (SEQ ID N°: 3), ligada via seu grupo mercapto à porção alvo.[0049] In certain embodiments, the linker is a peptide moiety comprising at least one, in particular two or three aromatic amino acid residues, such as phenylalanine, tryptophan, tyrosine, or homophenylalanine. In certain embodiments, the peptide moiety is -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Gly-Trp-Trp-Gly-Cys- (SEQ ID NO:2) or -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Phe-(NH-CH2-CH(NH2)-CO)-Asp-Cys- (SEQ ID NO:3), linked via its mercapto group to the target moiety.
[0050] Em certas modalidades, o conjugado polimérico é um di-conjugado da fórmula (i)-(viii), ligado à porção/porções alvo: (iii) -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Phe-(NH-CH2-CH(NH2)-CO)-Asp-Cys-PEG2k- LPEI; (iv) -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Gly-Trp-Trp-Gly-Cys-PEG2k-LPEI; (v) [0050] In certain embodiments, the polymer conjugate is a diconjugate of formula (i)-(viii), attached to the target moiety/moieties: (iii) -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Phe-(NH-CH2-CH(NH2)-CO)-Asp-Cys-PEG2k- LPEI; (iv) -(NH-(CH2)7-CO)-Phe-Gly-Trp-Trp-Gly-Cys-PEG2k-LPEI; (v)
[0051] Em modalidades particulares, o poliplexo é selecionado de (a)o poliplexo, em que a porção alvo é HER2 Affibody, e o conjugado polimérico é o de fórmula (i) acima, e o HER2 Affibody é ligado via um grupo mercapto do mesmo, também referido neste documento como LPEI-PEG2k- HER2; (b) o poliplexo, em que a porção alvo é HER2 Affibody, e o conjugado polimérico é o de fórmula (v) acima, e o HER2 Affibody é ligado via um grupo mercapto do mesmo, também referido neste documento como LPEI-(PEG2k- HER2)3; (c) o poliplexo, em que a porção alvo é EGFR Affibody, e o conjugado polimérico é o de fórmula (i) acima, e o EGFR Affibody é ligado via um grupo mercapto do mesmo, também referido neste documento como LPEI-PEG2k- EGFR; (d) o poliplexo, em que a porção alvo é EGFR Affibody, e o conjugado polimérico é o de fórmula (v) acima, e o EGFR Affibody é ligado via um grupo mercapto do mesmo, também referido neste documento como LPEI-(PEG2k- EGFR)3; (e) o poliplexo, em que a porção alvo é EGF (hEGF) humano, e o conjugado polimérico é o de fórmula (ii) acima, em que o hEGF é ligado via um grupo amino do mesmo, também referido neste documento como LPEI-PEG2k- hEGF; (f) o poliplexo, em que a porção alvo é hEGF, e o conjugado polimérico é o de fórmula (vi) acima, em que o hEGF é ligado via um grupo amino do mesmo, também referido neste documento como LPEI-(PEG2k-hEGF)3; (g) o poliplexo, em que a porção alvo é HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (resíduo de DUPA), e o conjugado polimérico é o de fórmula (iii) acima; (h) o poliplexo, em que a porção alvo é HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (resíduo de DUPA), e o conjugado polimérico é o de fórmula (vii) acima; (i) o poliplexo, em que a porção alvo é HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (resíduo de DUPA), e o conjugado polimérico é o de fórmula (iv) acima; ou (j) o poliplexo, em que a porção alvo é HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (resíduo de DUPA), e o conjugado polimérico é o de fórmula (viii) acima;[0051] In particular embodiments, the polyplex is selected from (a) the polyplex, wherein the targeting moiety is HER2 Affibody, and the polymeric conjugate is that of formula (i) above, and the HER2 Affibody is linked via a mercapto group thereof, also referred to herein as LPEI-PEG2k-HER2; (b) the polyplex, wherein the targeting moiety is HER2 Affibody, and the polymeric conjugate is that of formula (v) above, and the HER2 Affibody is linked via a mercapto group thereof, also referred to herein as LPEI-(PEG2k-HER2)3; (c) the polyplex, wherein the targeting moiety is EGFR Affibody, and the polymeric conjugate is that of formula (i) above, and the EGFR Affibody is linked via a mercapto group thereof, also referred to herein as LPEI-PEG2k-EGFR; (d) the polyplex, wherein the targeting moiety is EGFR Affibody, and the polymeric conjugate is that of formula (v) above, and the EGFR Affibody is linked via a mercapto group thereof, also referred to herein as LPEI-(PEG2k-EGFR)3; (e) the polyplex, wherein the targeting moiety is human EGF (hEGF), and the polymeric conjugate is that of formula (ii) above, wherein the hEGF is linked via an amino group thereof, also referred to herein as LPEI-PEG2k-hEGF; (f) the polyplex, wherein the targeting moiety is hEGF, and the polymeric conjugate is that of formula (vi) above, wherein hEGF is linked via an amino group thereof, also referred to herein as LPEI-(PEG2k-hEGF)3; (g) the polyplex, wherein the targeting moiety is HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (DUPA residue), and the polymeric conjugate is that of formula (iii) above; (h) the polyplex, wherein the targeting moiety is HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (DUPA residue), and the polymeric conjugate is that of formula (vii) above; (i) the polyplex, wherein the target moiety is HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (DUPA residue), and the polymer conjugate is that of formula (iv) above; or (j) the polyplex, wherein the target moiety is HOOC(CH2)2-CH(COOH)-NH-CO- NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO- (DUPA residue), and the polymer conjugate is that of formula (viii) above;
[0052] O tamanho das nanopartículas formadas pelo poliplexo da presente invenção pode estar na faixa de 120 a 150 nm, em particular 135-148 nm, ou 142 nm.[0052] The size of the nanoparticles formed by the polyplex of the present invention may be in the range of 120 to 150 nm, in particular 135-148 nm, or 142 nm.
[0053] Exemplos não limitantes de procedimentos, para a preparação dos conjugados poliméricos usados na presente invenção estão exemplificados nos Exemplos abaixo.[0053] Non-limiting examples of procedures for preparing the polymer conjugates used in the present invention are exemplified in the Examples below.
[0054] Em certas modalidades particulares, o EGFR Affibody é o da sequência de aminoácidos como estabelecido na SEQ ID N°: 4, o HER2 Affibody é o da sequência de aminoácidos como estabelecido na SEQ ID N°: 5, e o hEGF é o da sequência de aminoácidos como estabelecido na SEQ ID N°: 6.[0054] In certain particular embodiments, the EGFR Affibody is of the amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO:4, the HER2 Affibody is of the amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO:5, and the hEGF is of the amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO:6.
[0055] Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a uma composição farmacêutica compreendendo um veículo farmaceuticamente aceitável e o poliplexo como definido acima.[0055] In another aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier and the polyplex as defined above.
[0056] Em ainda outro aspecto, a presente invenção provê o poliplexo da presente invenção como definido neste documento, ou composição farmacêutica compreendendo o poliplexo, para uso no tratamento de um câncer selecionado de um câncer caracterizado por células superexpressando EGFR, um câncer caracterizado por células superexpressando HER2 e câncer de próstata.[0056] In yet another aspect, the present invention provides the polyplex of the present invention as defined herein, or pharmaceutical composition comprising the polyplex, for use in the treatment of a cancer selected from a cancer characterized by cells overexpressing EGFR, a cancer characterized by cells overexpressing HER2, and prostate cancer.
[0057] Em certas modalidades, o câncer caracterizado por células superexpressando EGFR é selecionado de carcinoma de pulmão de células não pequenas, câncer de mama, glioblastoma, carcinoma de célula escamosa de cabeça e pescoço, câncer colorretal, adenocarcinoma, câncer de ovário, câncer de bexiga ou câncer de próstata e metástases dos mesmos. Em certas modalidades, o poliplexo usado para o tratamento de câncer caracterizado por células superexpressando EGFR é selecionado do poliplexo de (c), (d), (e) ou (f) definido acima.[0057] In certain embodiments, the cancer characterized by cells overexpressing EGFR is selected from non-small cell lung carcinoma, breast cancer, glioblastoma, head and neck squamous cell carcinoma, colorectal cancer, adenocarcinoma, ovarian cancer, bladder cancer, or prostate cancer, and metastases thereof. In certain embodiments, the polyplex used for the treatment of cancer characterized by cells overexpressing EGFR is selected from the polyplex of (c), (d), (e), or (f) defined above.
[0058] Em certas modalidades, o câncer caracterizado por células superexpressando HER2 é selecionado de câncer de mama, câncer de ovário, câncer de estômago e formas agressivas de câncer de útero, tais como carcinoma endometrial seroso uterino. Em certas modalidades, as células superexpressando HER2 são células resistentes a Herceptina/trastusumabe. Assim, o poliplexo da presente invenção pode ser para uso no tratamento de câncer resistente a Herceptina/trastusumabe, ou seja, células compreendendo câncer que não respondem, ou respondem a um menor grau de exposição à Herceptina/trastusumabe.[0058] In certain embodiments, the cancer characterized by cells overexpressing HER2 is selected from breast cancer, ovarian cancer, stomach cancer, and aggressive forms of uterine cancer, such as uterine serous endometrial carcinoma. In certain embodiments, the cells overexpressing HER2 are Herceptin/trastusumab-resistant cells. Thus, the polyplex of the present invention may be for use in the treatment of Herceptin/trastusumab-resistant cancer, i.e., cells comprising cancer that do not respond, or respond to a lesser degree of exposure to Herceptin/trastusumab.
[0059] Em particular, o poliplexo usado para o tratamento de câncer caracterizado por células superexpressando HER2 é selecionado do poliplexo de (a), (b), (e) ou (f) definido acima.[0059] In particular, the polyplex used for the treatment of cancer characterized by cells overexpressing HER2 is selected from the polyplex of (a), (b), (e) or (f) defined above.
[0060] Em certas modalidades, o câncer é câncer de próstata e o poliplexo usado para o tratamento do câncer de próstata é selecionado de (g), (h), (i) ou (j) definido acima.[0060] In certain embodiments, the cancer is prostate cancer and the polyplex used for treating prostate cancer is selected from (g), (h), (i), or (j) defined above.
[0061] Em ainda outro aspecto, a presente invenção é relacionada a um método para tratamento de um câncer selecionado do grupo consistindo em um câncer caracterizado por células superexpressando EGFR, um câncer caracterizado por células superexpressando HER2 e câncer de próstata, o método compreendendo a administração a um indivíduo em necessidade de um poliplexo da presente invenção, conforme definido neste documento.[0061] In yet another aspect, the present invention relates to a method for treating a cancer selected from the group consisting of a cancer characterized by cells overexpressing EGFR, a cancer characterized by cells overexpressing HER2, and prostate cancer, the method comprising administering to a subject in need thereof a polyplex of the present invention, as defined herein.
[0062] Em outro aspecto, a presente invenção é relacionada a uma composição farmacêutica compreendendo um veículo farmaceuticamente aceitável e o poliplexo da presente invenção, para o tratamento de um câncer selecionado de um câncer caracterizado por células superexpressando EGFR, um câncer caracterizado por células superexpressando HER2 e câncer de próstata.[0062] In another aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier and the polyplex of the present invention, for the treatment of a cancer selected from a cancer characterized by cells overexpressing EGFR, a cancer characterized by cells overexpressing HER2 and prostate cancer.
[0063] Em ainda outro aspecto, a presente invenção é direcionada ao poliplexo, ao método ou composição farmacêutica da presente invenção para uso em combinação com células imunes.[0063] In yet another aspect, the present invention is directed to the polyplex, method or pharmaceutical composition of the present invention for use in combination with immune cells.
[0064] Em ainda outro aspecto, a presente invenção é direcionada a um poliplexo como definido acima, no qual o dsRNA é substituído por uma molécula de DNA, tal como um plasmídeo compreendendo sequências de ácido nucleico codificadoras de proteínas ligadas de forma operacional aos elementos de controle, tais como promotores e terminadores apropriados.[0064] In yet another aspect, the present invention is directed to a polyplex as defined above, in which the dsRNA is replaced by a DNA molecule, such as a plasmid comprising protein-coding nucleic acid sequences operably linked to control elements, such as appropriate promoters and terminators.
[0065] Em certas modalidades, as células imunes são células T infiltrantes de tumor (T-TILs), células T engenheiradas tumor-específicas, ou células mononucleares do sangue periférico (PBMCs).[0065] In certain embodiments, the immune cells are tumor-infiltrating T cells (T-TILs), tumor-specific engineered T cells, or peripheral blood mononuclear cells (PBMCs).
[0066] O termo “poliplexo” como usado aqui se refere a um complexo entre um ácido nucleico e um polímero. O ácido nucleico é ligado ao polímero via ligações não covalentes ou covalentes, em particular ligações eletroestáticas. O termo “poliplexo” refere-se a um vetor, ou seja, um vetor não viral útil para transportar e distribuir ácidos nucleicos nas células.[0066] The term “polyplex” as used herein refers to a complex between a nucleic acid and a polymer. The nucleic acid is linked to the polymer via non-covalent or covalent bonds, in particular electrostatic bonds. The term “polyplex” refers to a vector, i.e., a non-viral vector useful for transporting and delivering nucleic acids into cells.
[0067] O termo “paciente”, “sujeito”, ou “indivíduo” são usados intercambiavelmente e referem-se tanto a um ser humano ou a um animal não humano.[0067] The terms “patient,” “subject,” or “individual” are used interchangeably and refer to either a human being or a non-human animal.
[0068] O termo “(C1-C8)alquila”, como usado aqui, significa tipicamente um radical hidrocarboneto linear ou ramificado tendo 1-8 átomos de carbono e inclui, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila, n-butila, sec-butila, isobutila, terc-butila, n-pentila, 2,2-dimetilpropila, n-hexila, n-heptila, n-octila, e similares.[0068] The term “(C1-C8)alkyl”, as used herein, typically means a straight or branched hydrocarbon radical having 1-8 carbon atoms and includes, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-pentyl, 2,2-dimethylpropyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, and the like.
[0069] O termo “(C1-C8)alquileno” refere-se a um radical hidrocarboneto divalente linear ou ramificado tendo 1-8 átomos de carbono e inclui, por exemplo, metileno, etileno, propileno, butileno, pentanileno, hexanileno, heptanileno, octanileno, e similares. O termo “(C2-C2)alquenileno” e “(C2- C8)alquinileno” significa tipicamente radicais hidrocarboneto divalentes lineares ou ramificados tendo 2-8 átomos de carbono e uma ou mais ligações duplas ou triplas, respectivamente. Exemplos não limitantes de tais radicais incluem etenileno, propenileno, 1- e 2-butenileno, 1- e 2-pentenileno, 1-, 2- e 3- hexenileno, 1-, 2- e 3-heptenileno, 1-, 2-, 3- e 4-octenileno, etinileno, propinileno, 1- e 2-butinileno, 2-metilpropileno, 1- e 2-pentinileno, 2- metilbutileno, 1-, 2- e 3-hexinileno, 1-, 2- e 3-heptinileno, 1-, 2-, 3- e 4-octinileno e similares.[0069] The term “(C1-C8)alkylene” refers to a linear or branched divalent hydrocarbon radical having 1-8 carbon atoms and includes, for example, methylene, ethylene, propylene, butylene, pentanylene, hexanylene, heptanylene, octanylene, and the like. The terms “(C2-C2)alkenylene” and “(C2-C8)alkynylene” typically mean linear or branched divalent hydrocarbon radicals having 2-8 carbon atoms and one or more double or triple bonds, respectively. Non-limiting examples of such radicals include ethenylene, propenylene, 1- and 2-butenylene, 1- and 2-pentenylene, 1-, 2- and 3-hexenylene, 1-, 2- and 3-heptenylene, 1-, 2-, 3- and 4-octenylene, ethynylene, propynylene, 1- and 2-butynylene, 2-methylpropylene, 1- and 2-pentynylene, 2-methylbutylene, 1-, 2- and 3-hexynylene, 1-, 2- and 3-heptynylene, 1-, 2-, 3- and 4-octynylene and the like.
[0070] O termo “(C6-C10)arila” denota um grupo carbocíclico aromático tendo 6-10 átomos de carbono consistindo em um anel único ou anéis múltiplos condensados, tais como, entre outros, fenila e naftila; o termo “(C6-C10)arileno- diila” denota um grupo carbocíclico aromático divalente tendo 6-10 átomos de carbono consistindo em um anel único ou anéis múltiplos condensados, entre outros, fenileno e naftileno.[0070] The term “(C6-C10)aryl” denotes an aromatic carbocyclic group having 6-10 carbon atoms consisting of a single ring or multiple condensed rings, such as, but not limited to, phenyl and naphthyl; the term “(C6-C10)arylenediyl” denotes a divalent aromatic carbocyclic group having 6-10 carbon atoms consisting of a single ring or multiple condensed rings, but not limited to, phenylene and naphthylene.
[0071] O termo “heteroarila” refere-se a um radical derivado de um anel heteroaromático mono ou policíclico de 5-10 membros contendo um a três, preferivelmente 1-2, heteroátomos selecionados de N, O, ou S. Exemplos de heteroarilas monocíclicas incluem, entre outras, pirrolila, furila, tienila, tiazinila, pirazolila, pirazinila, imidazolila, oxazolila, isoxazolila, tiazolila, isotiazolila, piridila, pirimidinila, 1,2,3-triazinila, 1,3,4-triazinila, e 1,3,5-triazinila. Os radicais heteroarila policíclicos são preferivelmente compostos de dois anéis, tais como, entre outros, benzofurila, isobenzofurila, benzotienila, indolila, quinolinila, isoquinolinila, imidazo[1,2-a]piridila, benzimidazolila, benzotiazolila, benzoxazolila, pirido[1,2-a]pirimidinila e 1,3-benzodioxinila. A heteroarila pode opcionalmente ser substituída por um ou mais grupos cada independentemente selecionado de halogênio, -OH, -COOH, -CN, -NO2, -SH, ou -CONH2. Deve ficar entendido que, quando uma heteroarila policíclica é substituída, a substituição pode ser em qualquer um dos anéis carbocíclico e/ou heterocíclicos. O termo “heteroarilenodiila” denota um radical divalente derivado de uma “heteroarila” como definida neste documento por remoção de dois átomos de hidrogênio de qualquer um dos átomos do anel.[0071] The term "heteroaryl" refers to a radical derived from a 5-10 membered mono- or polycyclic heteroaromatic ring containing one to three, preferably 1-2, heteroatoms selected from N, O, or S. Examples of monocyclic heteroaryls include, but are not limited to, pyrrolyl, furyl, thienyl, thiazinyl, pyrazolyl, pyrazinyl, imidazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, 1,2,3-triazinyl, 1,3,4-triazinyl, and 1,3,5-triazinyl. Polycyclic heteroaryl radicals are preferably composed of two rings, such as, but not limited to, benzofuryl, isobenzofuryl, benzothienyl, indolyl, quinolinyl, isoquinolinyl, imidazo[1,2-a]pyridyl, benzimidazolyl, benzothiazolyl, benzoxazolyl, pyrido[1,2-a]pyrimidinyl, and 1,3-benzodioxinyl. The heteroaryl may optionally be substituted by one or more groups each independently selected from halogen, -OH, -COOH, -CN, -NO2, -SH, or -CONH2. It should be understood that when a polycyclic heteroaryl is substituted, the substitution may be on any of the carbocyclic and/or heterocyclic rings. The term “heteroarylenediyl” denotes a divalent radical derived from a “heteroaryl” as defined herein by removal of two hydrogen atoms from either ring atom.
[0072] O termo “halogênio” como usado aqui se refere a flúor, cloro, bromo ou iodo.[0072] The term “halogen” as used herein refers to fluorine, chlorine, bromine or iodine.
[0073] O termo “(C3-C8)cicloalquileno” denota um radical hidrocarboneto cíclico divalente saturado mono ou bicíclico contendo três a oito carbonos. Exemplos não limitantes de tais radicais incluem 1,2-ciclopropano-diila, 1,2- ciclobutano-diila, 1,3-ciclobutano-diila, 1,2-ciclopentano-diila, 1,3-ciclopentano- diila, 1,2-ciclo-hexano-diila, 1,3-ciclo-hexano-diila, 1,4-ciclo-hexano-diila, 1,2- ciclo-heptano-diila, 1,3-ciclo-heptano-diila, 1,4-ciclo-heptano-diila, 1,2-ciclo- octano-diila, 1,3-ciclo-octano-diila, 1,4-ciclo-octano-diila, 1,5-ciclo-octano-diila e similares.[0073] The term “(C3-C8)cycloalkylene” denotes a mono- or bicyclic saturated divalent cyclic hydrocarbon radical containing three to eight carbons. Non-limiting examples of such radicals include 1,2-cyclopropanediyl, 1,2-cyclobutanediyl, 1,3-cyclobutanediyl, 1,2-cyclopentanediyl, 1,3-cyclopentanediyl, 1,2-cyclohexanediyl, 1,3-cyclohexanediyl, 1,4-cyclohexanediyl, 1,2-cycloheptanediyl, 1,3-cycloheptanediyl, 1,4-cycloheptanediyl, 1,2-cyclooctanediyl, 1,3-cyclooctanediyl, 1,4-cyclooctanediyl, 1,5-cyclooctanediyl and the like.
[0074] O termo “resíduo de aminoácido”, como usado aqui, refere-se a qualquer resíduo de aminoácido natural ou sintético, ou seja, não natural, em ambos L- e D-estereoisômeros. Embora um aminoácido natural seja qualquer um dos vinte resíduos de aminoácido ocorrendo tipicamente nas proteínas, o termo aminoácido sintético/não natural refere-se a qualquer aminoácido, aminoácido modificado e/ou um análogo do mesmo, que não seja um dos vinte aminoácidos naturais. Exemplos não limitantes de aminoácidos naturais incluem glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, lisina, valina, fenilalanina, ácido glutâmico, ácido aspártico, asparagina, glutamina, arginina, histidina, prolina, serina, tirosina, metionina, treonina, e triptofano. Exemplos de aminoácidos não naturais incluem, entre outros, ornitina, homolisina, ácido 2,4-diaminobutírico (DABA), ácido 2,3-diaminopropiônico (DAP), ácido 8-amino-octanoico (EAO), homofenilalanina, homovalina, homoleucina, e similares.[0074] The term “amino acid residue,” as used herein, refers to any natural or synthetic, i.e., unnatural, amino acid residue in both L- and D-stereoisomers. Although a natural amino acid is any of the twenty amino acid residues typically occurring in proteins, the term synthetic/unnatural amino acid refers to any amino acid, modified amino acid, and/or an analogue thereof, that is not one of the twenty natural amino acids. Non-limiting examples of natural amino acids include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, lysine, valine, phenylalanine, glutamic acid, aspartic acid, asparagine, glutamine, arginine, histidine, proline, serine, tyrosine, methionine, threonine, and tryptophan. Examples of unnatural amino acids include, but are not limited to, ornithine, homolysine, 2,4-diaminobutyric acid (DABA), 2,3-diaminopropionic acid (DAP), 8-aminooctanoic acid (EAO), homophenylalanine, homovaline, homoleucine, and the like.
[0075] As composições farmacêuticas de acordo com a presente invenção podem ser formuladas de forma convencional usando um ou mais veículos e/ou excipientes fisiologicamente aceitáveis. O(s) veículo(s) deve(m) ser “aceitável(is)” no senso de ser(em) compatível(is) com outros ingredientes da composição e não deletério(s) ao recipiente do(s) mesmo(s).[0075] The pharmaceutical compositions according to the present invention may be formulated in conventional manner using one or more physiologically acceptable carriers and/or excipients. The carrier(s) must be “acceptable” in the sense of being compatible with other ingredients of the composition and not deleterious to the recipient thereof.
[0076] A exemplificação a seguir dos veículos, modos de administração, formas de dosagem etc. estão listadas como possibilidades conhecidas das quais os veículos, modos de administração, formas de dosagem etc. podem ser selecionados para uso com a presente invenção. Os versados na técnica entenderão, no entanto, que qualquer formulação fornecida e modo de administração selecionado devem primeiro ser testados para determinar que obtenha os resultados desejados.[0076] The following exemplification of vehicles, modes of administration, dosage forms, etc. are listed as known possibilities from which vehicles, modes of administration, dosage forms, etc. may be selected for use with the present invention. Those skilled in the art will understand, however, that any formulation provided and mode of administration selected should first be tested to determine that it will achieve the desired results.
[0077] Os métodos de administração incluem, entre outros, vias parenterais, por exemplo, intravenosa, intraperitoneal, intramuscular, subcutânea, mucosais (por exemplo, oral, intranasal, bucal, vaginal, retal, intraocular), intratecais, tópicas e intradérmicas. A administração pode ser sistêmica ou local. Em certas modalidades, a composição farmacêutica é adaptada para administração intracerebral.[0077] Methods of administration include, but are not limited to, parenteral routes, e.g., intravenous, intraperitoneal, intramuscular, subcutaneous, mucosal (e.g., oral, intranasal, buccal, vaginal, rectal, intraocular), intrathecal, topical, and intradermal. Administration may be systemic or local. In certain embodiments, the pharmaceutical composition is adapted for intracerebral administration.
[0078] O termo “veículo” refere-se a um diluente, adjuvante, excipiente, ou veículo com o qual o agente ativo é administrado. Os veículos na composição farmacêutica podem compreender um aglutinante, tal como celulose microcristalina, polivinilpirrolidona (polividona ou povidona), goma tragacanto, gelatina, amido, lactose ou lactose mono-hidratada; um agente desintegrante, tal como ácido algínico, amido de milho e similares; um lubrificante ou tensoativo, tal como estearato de magnésio, ou lauril sulfato de sódio; e um glidante, tal como dióxido de silício coloidal.[0078] The term “vehicle” refers to a diluent, adjuvant, excipient, or vehicle with which the active agent is administered. The carriers in the pharmaceutical composition may comprise a binder, such as microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone (polyvidone or povidone), gum tragacanth, gelatin, starch, lactose or lactose monohydrate; a disintegrating agent, such as alginic acid, cornstarch and the like; a lubricant or surfactant, such as magnesium stearate, or sodium lauryl sulfate; and a glidant, such as colloidal silicon dioxide.
[0079] As composições podem ser formuladas para administração parenteral por injeção, por exemplo, por injeção em bolus ou infusão contínua. As formulações para injeção podem ser apresentadas na forma de dosagem única, por exemplo, em ampolas ou em recipientes multidoses, com um conservante adicionado. As composições podem assumir tais formas como suspensões, soluções ou emulsões em veículos oleosos ou aquosos, e podem conter agentes de formulação, tais como agentes de suspensão, estabilização e/ou dispersão. Alternativamente, o ingrediente ativo pode estar na forma em pó para constituição com um veículo adequado, por exemplo, água livre de pirogênio estéril, antes do uso.[0079] The compositions may be formulated for parenteral administration by injection, for example, by bolus injection or continuous infusion. Formulations for injection may be presented in single dosage form, for example, in ampoules or in multidose containers, with an added preservative. The compositions may take such forms as suspensions, solutions or emulsions in oily or aqueous vehicles, and may contain formulatory agents, such as suspending, stabilizing and/or dispersing agents. Alternatively, the active ingredient may be in powder form for constitution with a suitable vehicle, for example, sterile pyrogen-free water, before use.
[0080] Para administração por inalação, por exemplo, para administração nasal, as composições de acordo com a presente invenção são convenientemente distribuídas na forma de uma apresentação spray em aerossol de embalagens pressurizadas ou um nebulizador, com o uso de um propelente adequado, por exemplo, diclorodifluorometano, triclorofluorometano, diclorotetrafluoroetano, dióxido de carbono ou outro gás adequado. No caso de um aerossol pressurizado, a unidade de dosagem pode ser determinada provendo uma válvula para distribuir uma quantidade calibrada. As cápsulas e refis de, por exemplo gelatina, para uso em um inalador ou insuflador podem ser formuladas contendo uma mistura em pó do composto e uma base de pó adequada, tal como lactose ou amido.[0080] For administration by inhalation, e.g. for nasal administration, the compositions according to the present invention are conveniently delivered in the form of an aerosol spray presentation from pressurised packs or a nebuliser, using a suitable propellant, e.g. dichlorodifluoromethane, trichlorofluoromethane, dichlorotetrafluoroethane, carbon dioxide or other suitable gas. In the case of a pressurised aerosol, the dosage unit may be determined by providing a valve to dispense a metered quantity. Capsules and refills of, e.g. gelatin, for use in an inhaler or insufflator may be formulated containing a powder mix of the compound and a suitable powder base, such as lactose or starch.
[0081] Em certas modalidades, a composição farmacêutica é formulada para administração por qualquer método conhecido como descrito acima. Métodos particulares de administração contemplados aqui são administração intravenosa e intracerebral.[0081] In certain embodiments, the pharmaceutical composition is formulated for administration by any method known as described above. Particular methods of administration contemplated herein are intravenous and intracerebral administration.
[0082] A composição farmacêutica de acordo com qualquer uma das modalidades definidas acima pode ser formulada para administração intravenosa, intracerebral, oral, intradérmica, intramuscular, subcutânea, transdérmica, transmucosal, intranasal ou intraocular.[0082] The pharmaceutical composition according to any of the embodiments defined above may be formulated for intravenous, intracerebral, oral, intradermal, intramuscular, subcutaneous, transdermal, transmucosal, intranasal or intraocular administration.
[0083] A invenção será agora ilustrada pelos Exemplos não limitantes a seguir.[0083] The invention will now be illustrated by the following non-limiting Examples.
[0084] NHS-PEG-OPSS (Orto-Piridildissulfeto-Polietilenoglicol-N- Hidroxilsuccinimida éster), também nomeado de PDP-PEG-NHS (PDP: ditio propionato piridila), com peso molecular de -2 kDa foi comprado da Creative PEGworks (Winston, USA). Poli (2-etil-2-oxazolina), peso molecular médio (Mn) -50 kDa, e dimetilsulfóxido anidro (DMSO) foram comprados da Sigma Aldrich (Israel). Etanol absoluto foi comprado da Romical (Israel). Todos os solventes foram usados sem purificação adicional.[0084] NHS-PEG-OPSS (Ortho-Pyridyldisulfide-Polyethyleneglycol-N-Hydroxylsuccinimide ester), also named PDP-PEG-NHS (PDP: pyridyl dithiopropionate), with molecular weight of -2 kDa was purchased from Creative PEGworks (Winston, USA). Poly(2-ethyl-2-oxazoline), average molecular weight (Mn) -50 kDa, and anhydrous dimethylsulfoxide (DMSO) were purchased from Sigma Aldrich (Israel). Absolute ethanol was purchased from Romical (Israel). All solvents were used without further purification.
[0085] O polímero catiônico Polietilenoimina Linear (LPEI) foi sintetizado como descrito anteriormente [16]. Em resumo, 8,0 g (0,16 mmol) de poli(2-etil- 2-oxazolina) foram hidrolisados com 100 ml de HCl concentrado (37%) e refluxados por 48 h, rendendo um precipitado branco. O HCl em excesso foi removido sob pressão reduzida e permanecendo sólido foi dissolvido em 50 ml de água e seco por congelamento (5 g, 78%, 1H-NMR, D2O-d6, 400 MHz: singleto 3,5 ppm). O sal de cloridrato de LPEI resultante (4,5 g) foi tornado alcalino pela adição de NaOH aquoso (3 M) e o precipitado branco resultante foi filtrado e lavado com água até ficar neutro. O sólido foi então dissolvido em água e mais liofilizado para fornecer sólido branco (2 g, 81%).[0085] The cationic polymer Linear Polyethyleneimine (LPEI) was synthesized as previously described [16]. Briefly, 8.0 g (0.16 mmol) of poly(2-ethyl-2-oxazoline) was hydrolyzed with 100 ml of concentrated HCl (37%) and refluxed for 48 h, yielding a white precipitate. Excess HCl was removed under reduced pressure and the remaining solid was dissolved in 50 ml of water and freeze-dried (5 g, 78%, 1H-NMR, D2O-d6, 400 MHz: singlet 3.5 ppm). The resulting LPEI hydrochloride salt (4.5 g) was made alkaline by the addition of aqueous NaOH (3 M) and the resulting white precipitate was filtered and washed with water until neutral. The solid was then dissolved in water and further lyophilized to afford white solid (2 g, 81%).
[0086] 174 mg (8 μmols) de LPEI foram dissolvidos em 2,7 ml de EtOH absoluto e agitados à temperatura ambiente por 15 minutos. Um excesso 5 vezes molar de OPPS-PEG2k-CONHS (79 mg, 39,5 μmols) foi dissolvido em 500 μL de DMSO anidro e introduzido em partes pequenas na mistura de LPEI. A mistura de reação foi agitada a -800 rpm em um agitador tipo vortex à temperatura ambiente por 3 h. LPEIs substituídas por PEG diferentes foram separadas por cromatografia de troca catiônica, usando uma coluna HR10/10 preenchida com resina MacroPrep High S (BioRad). A pureza das frações eluídas dos di- conjugados foi avaliada usando HPLC de fase reversa equipada com coluna monomérica analítica Vydac C-8 de 5 μm (300 Â, 4,6 x 150 mm), usando um gradiente linear de 5%-95% de acetonitrila durante 25 min a fluxo de 1 ml/min. As frações com 95% de pureza ou mais foram combinadas. As frações combinadas foram mais dialisadas para 20 mM HEPES a pH 7,4. A razão dos grupos PEG2k conjugados a LPEI nos di-conjugados foi determinada por 1H-NMR. Os valores integrais dos hidrogênios do polietileno -(CH2-CH2-O)- e da LPEI -(CH2- CH2-NH)- foram usados para determinar a razão entre os dois copolímeros conjugados. Dos vários produtos obtidos da troca catiônica, dois produtos, LPEI- PEG2k-OPSS (di-conjugado 1:1, com razão molar de LPEI para PEG -1:1) e LPEI- (PEG2k)3-(OPSS)3 (di-conjugado 1:3, com razão molar de -1:3), foram escolhidos para a geração dos tri-conjugados. Um ensaio de cobre foi usado para avaliar a concentração de copolímero [17]. Em resumo, os copolímeros foram incubados com CuSO4 (23 mg dissolvidos em 100 ml de tampão de acetato) por 20 minutos e sua absorbância foi medida a 285 nm.[0086] 174 mg (8 μmols) of LPEI was dissolved in 2.7 mL of absolute EtOH and stirred at room temperature for 15 min. A 5-fold molar excess of OPPS-PEG2k-CONHS (79 mg, 39.5 μmols) was dissolved in 500 μL of anhydrous DMSO and introduced in small portions into the LPEI mixture. The reaction mixture was stirred at -800 rpm on a vortex mixer at room temperature for 3 h. Different PEG-substituted LPEIs were separated by cation exchange chromatography using a HR10/10 column packed with MacroPrep High S resin (BioRad). The purity of the eluted fractions of the diconjugates was assessed using reversed-phase HPLC equipped with a 5 μm Vydac C-8 analytical monomer column (300 Å, 4.6 × 150 mm) using a linear gradient of 5%-95% acetonitrile over 25 min at a flow rate of 1 ml/min. Fractions with 95% purity or greater were combined. The combined fractions were further dialyzed into 20 mM HEPES at pH 7.4. The ratio of PEG2k groups conjugated to LPEI in the diconjugates was determined by 1H-NMR. The integral values of the hydrogens of polyethylene -(CH2-CH2-O)- and LPEI -(CH2-CH2-NH)- were used to determine the ratio between the two conjugated copolymers. From the various products obtained from cation exchange, two products, LPEI-PEG2k-OPSS (1:1 diconjugate, with LPEI to PEG molar ratio of -1:1) and LPEI-(PEG2k)3-(OPSS)3 (1:3 diconjugate, with molar ratio of -1:3), were chosen for the generation of tri-conjugates. A copper assay was used to evaluate the copolymer concentration [17]. Briefly, the copolymers were incubated with CuSO4 (23 mg dissolved in 100 ml of acetate buffer) for 20 min and their absorbance was measured at 285 nm.
[0087] As amostras (30 μL) foram diluídas em tampão de amostra de proteína SDS com ou sem 100 mM DTT e então aplicadas a gel Tricina (13% de poliacrilamida). A eletroforese foi realizada usando tampão de cátodo (0,1 M Tris, 0,1 M Tricina e 0,1% de SDS pH 8,25) e tampão de ânodo (0,21 M Tris pH 8,9) e faixas de proteína foram visualizadas por coloração com InstantBlue™.[0087] Samples (30 μL) were diluted in SDS protein sample buffer with or without 100 mM DTT and then applied to Tricine gel (13% polyacrylamide). Electrophoresis was performed using cathode buffer (0.1 M Tris, 0.1 M Tricine, and 0.1% SDS pH 8.25) and anode buffer (0.21 M Tris pH 8.9) and protein bands were visualized by InstantBlue™ staining.
[0088] Um gene HER-2 Affibody foi clonado no plasmídeo pET28a, gerando um vetor codificando Z:2891 Affibody fundido em um marcador hexa-histidil N- terminal (His6) e um resíduo Cys no terminal-C. O Affibody foi expresso em E. coli BL21(DE3) como segue: As células cresceram a 37 °C a OD600 - 0,7. IPTG foi adicionado a uma concentração final de 0,5 mM, seguida por incubação a 30 °C por 4 h. o pélete de célula foi armazenado a -80 °C. Para purificar o Affibody, o pélete de célula foi ressuspenso em tampão A (20 mM HEPES pH 7,4, 500 mM NaCI, 10% glicerol, 10 mM imidazol e 2 mM β-mercaptoetanol) e rompido usando um Processador Microfluidizado M-110EHI de acordo com as instruções do fabricante. A fração solúvel foi recuperada por centrifugação a 12.000 Xg por 10 min a 4 °C. A fração resultante foi carregada em uma coluna de afinidade Ni (Clontech, Mountain View, CA). A coluna foi lavada com tampão A por 14 volumes de coluna (cv). Depois disso, uma eluição de etapa gradiente foi realizada usando concentrações aumentadas de tampão B (20 mM HEPES pH 7,4, 500 mM NaCI, 10% glicerol, 500 mM Imidazol e 2 mM β-Mercaptoetanol); 6% tampão B para 5 cv, 10% tampão B para 15 cv, 30% tampão B para 2 cv. A proteína ligada foi eluída com 100% tampão B para 5 cv (instalação de purificação de proteína, Wolfson centre, Israel). As frações eluídas foram então concentradas com um filtro Amicon (corte de 3 kDa) e carregadas na grade de preparação de coluna de filtração em Gel Superdex 30 (120 ml) (GE healthcare). As proteínas purificadas foram melhor analisadas por SDS-PAGE e confirmadas usando análise de Western blot com anticorpo anti-Affibody (Abcam). A pureza foi melhor avaliada por HPLC de fase reversa (Merck-Hitachi model L-7100) como descrito anteriormente.[0088] A HER-2 Affibody gene was cloned into plasmid pET28a, generating a vector encoding Z:2891 Affibody fused to an N-terminal hexa-histidyl tag (His6) and a Cys residue at the C-terminus. The Affibody was expressed in E. coli BL21(DE3) as follows: Cells were grown at 37 °C to OD600 - 0.7. IPTG was added to a final concentration of 0.5 mM, followed by incubation at 30 °C for 4 h. The cell pellet was stored at -80 °C. To purify Affibody, the cell pellet was resuspended in buffer A (20 mM HEPES pH 7.4, 500 mM NaCI, 10% glycerol, 10 mM imidazole, and 2 mM β-mercaptoethanol) and disrupted using an M-110EHI Microfluidized Processor according to the manufacturer's instructions. The soluble fraction was recovered by centrifugation at 12,000 X g for 10 min at 4 °C. The resulting fraction was loaded onto a Ni affinity column (Clontech, Mountain View, CA). The column was washed with buffer A for 14 column volumes (cv). Thereafter, a gradient step elution was performed using increasing concentrations of buffer B (20 mM HEPES pH 7.4, 500 mM NaCI, 10% glycerol, 500 mM imidazole, and 2 mM β-mercaptoethanol); 6% buffer B for 5 hp, 10% buffer B for 15 hp, 30% buffer B for 2 hp. Bound protein was eluted with 100% buffer B for 5 hp (protein purification facility, Wolfson center, Israel). Eluted fractions were then concentrated with an Amicon filter (3 kDa cutoff) and loaded onto the Superdex 30 Gel Filtration Column Preparation Grid (120 ml) (GE healthcare). Purified proteins were further analyzed by SDS-PAGE and confirmed using Western blot analysis with anti-Affibody antibody (Abcam). Purity was further assessed by reversed-phase HPLC (Merck-Hitachi model L-7100) as previously described.
[0089] 4,97 mg de cada di-conjugado (1:1 e 1:3) foram dissolvidos em 940 μl de 20 mM HEPES pH 7,4. Em seguida, 3,4 mg de HER-2 Affibody em HBS foram adicionados gota a gota à reação. 4 ml de 20 mM HEPES mais 700 μL de acetonitrila (classe de HPLC) foram introduzidos à mistura de reação para solubilidade aumentada. A reação foi melhor centrifugada (800 rpm) à temperatura ambiente até A343 indicar renovação completa. Os tri-conjugados resultantes foram purificados por cromatografia de troca catiônica em uma coluna HR10/10 preenchida com resina MacroPrep High S (BioRad) (usando eluição gradiente de três etapas de 20 mM HEPES pH 7,4 a 20 mM HEPES contendo 3 M NaCl). As frações eluídas foram introduzidas a RP-HPLC analítica para avaliar a pureza dos tri-conjugados, frações com 95% de pureza e maiores foram combinadas e mantidas a -80 °C. A concentração do tri-conjugado foi determinada por ensaio de cobre (como acima). A quantidade da proteína conjugada foi determinada por A280 usando Nano-Drop 2000. Verificação e pureza dos vetores químicos conjugados à proteína alvo.[0089] 4.97 mg of each di-conjugate (1:1 and 1:3) were dissolved in 940 μL of 20 mM HEPES pH 7.4. Then, 3.4 mg of HER-2 Affibody in HBS was added dropwise to the reaction. 4 ml of 20 mM HEPES plus 700 μL of acetonitrile (HPLC grade) were introduced to the reaction mixture for increased solubility. The reaction was further centrifuged (800 rpm) at room temperature until A343 indicated complete turnover. The resulting tri-conjugates were purified by cation exchange chromatography on a HR10/10 column packed with MacroPrep High S resin (BioRad) (using three-step gradient elution from 20 mM HEPES pH 7.4 to 20 mM HEPES containing 3 M NaCl). The eluted fractions were introduced to analytical RP-HPLC to assess the purity of the tri-conjugates, fractions with 95% purity and higher were combined and kept at -80 °C. The concentration of the tri-conjugate was determined by copper assay (as above). The amount of the conjugated protein was determined by A280 using Nano-Drop 2000. Verification and purity of chemical vectors conjugated to the target protein.
[0090] Os tri-conjugados passaram por eletroforese em SDS-PAGE, e tingidos com InstantBlueTM, para confirmar a conjugação do Affibody a LPEI- PEG2k. A pureza dos tri-conjugados foi confirmada por HPLC de fase reversa, usando uma coluna monomérica analítica Vydac C-8 de 5 μm (300 Â, 4,6 x 150 mm) a 1 ml/min durante monitoramento a 220 nm. Uma eluição gradiente com acetonitrila, 5%-95% em 25 min com água destilada tripla (TDW) contendo 0,1% de TFA como fase móvel, foi usada para análise de HPLC.[0090] The tri-conjugates were electrophoresed on SDS-PAGE, and stained with InstantBlueTM, to confirm conjugation of Affibody to LPEI-PEG2k. The purity of the tri-conjugates was confirmed by reversed-phase HPLC using a 5 μm Vydac C-8 analytical monomer column (300 Å, 4.6 x 150 mm) at 1 ml/min while monitoring at 220 nm. A gradient elution with acetonitrile, 5%-95% in 25 min with triple distilled water (TDW) containing 0.1% TFA as mobile phase, was used for HPLC analysis.
[0091] O plasmídeo pGreenFire1, codificando Firefly Luciferase e GFP (System Biosciences, Inc), foi amplificado em E. coli e purificado por Qiagen Plasmid Maxi Kits (Qiagen, Valencia, CA, USA) de acordo com o protocolo do fabricante. O tri-conjugado 1:1 ou tri-conjugado 1:3 foi complexado com plasmídeo a uma razão de N/P=6 em glicose de tampão HEPES (onde N=nitrogênio de LPEI e P=fosfato de DNA) gerando dois Poliplexos. Para permitir a formação completa das partículas de poliplexos, as amostras foram incubadas por 30 min à temperatura ambiente. A concentração de plasmídeo final nas amostras de poliplexos foi de 100 μg/ml, enquanto para o ensaio de proteção de DNase e ensaio de luciferase, a concentração final do plasmídeo foi de 10 μg/ml.[0091] Plasmid pGreenFire1, encoding Firefly Luciferase and GFP (System Biosciences, Inc), was amplified in E. coli and purified by Qiagen Plasmid Maxi Kits (Qiagen, Valencia, CA, USA) according to the manufacturer's protocol. The 1:1 tri-conjugate or 1:3 tri-conjugate was complexed with plasmid at a ratio of N/P=6 in HEPES buffer glucose (where N=nitrogen of LPEI and P=DNA phosphate) generating two Polyplexes. To allow complete formation of polyplex particles, samples were incubated for 30 min at room temperature. The final plasmid concentration in the polyplex samples was 100 μg/ml, while for DNase protection assay and luciferase assay, the final plasmid concentration was 10 μg/ml.
[0092] Os tamanhos das partículas de poliplexo obtidas após dispersão em tampão HBG foram medidos a 25 °C, por difusão dinâmica da luz usando um Nano-ZS Zetasizer (Malvern, UK), usando cálculo de distribuição de volume. O instrumento é equipado com um laser de 633 nm, e difusão de luz é detectada a 173° por tecnologia de retrodifusão (NIBS, Retrodifusão não invasiva). Cada amostra foi executada em triplicado. As medições de Z potencial também foram realizadas a 25 °C usando um Nano-ZS Zetasizer (Malvern, UK). O Z potencial foi avaliado após incubação dos poliplexos no tampão HBG (pH 7,4). A difusão de luz das partículas em movimento foi detectada a 17°, e o Modelo Smoluchowski foi usado para determinar o valor da função de Henry.[0092] The sizes of the polyplex particles obtained after dispersion in HBG buffer were measured at 25 °C by dynamic light scattering using a Nano-ZS Zetasizer (Malvern, UK) using volume distribution calculation. The instrument is equipped with a 633 nm laser, and light scattering is detected at 173° by backscattering technology (NIBS, Non-Invasive Backscattering). Each sample was run in triplicate. Z potential measurements were also performed at 25 °C using a Nano-ZS Zetasizer (Malvern, UK). The Z potential was evaluated after incubation of the polyplexes in HBG buffer (pH 7.4). Light scattering from the moving particles was detected at 17°, and the Smoluchowski Model was used to determine the value of the Henry function.
[0093] Para medições com AFM, os poliplexos foram colocados em discos Mica recém-clivados (V1 12 mm, Ted Pella USA). A captura da imagem foi realizada em tampão HBG a 25 °C, usando AFM comercial, um NanoWizard® 3 (JPK instrument, Berlin, Germany) com modo QITM. Os cantiléveres Si3N4 (serial MSNL-10, Bruker) com mola variando constantemente de 10 a 30 pN nm-1 foram calibrados pelo método de flutuação térmico (incluído no software de AFM) com uma imprecisão absoluta de aproximadamente 10%. As configurações de QI™ foram como segue: Z-comprimento: 0,1 μm; força aplicada: 0,5 nN; velocidade: 50 μm/s.[0093] For AFM measurements, polyplexes were placed on freshly cleaved Mica disks (V1 12 mm, Ted Pella USA). Imaging was performed in HBG buffer at 25 °C using a commercial AFM, a NanoWizard® 3 (JPK instrument, Berlin, Germany) with QITM mode. Si3N4 cantilevers (serial MSNL-10, Bruker) with spring constant varying from 10 to 30 pN nm-1 were calibrated by the thermal fluctuation method (included in the AFM software) with an absolute inaccuracy of approximately 10%. The QI™ settings were as follows: Z-length: 0.1 μm; applied force: 0.5 nN; speed: 50 μm/s.
[0094] Os ensaios de proteção de DNase I foram realizados como descrito anteriormente [18]. Em resumo, 1 μg de pGreenFire1 DNA sozinho, com poliplexo 1:1 ou com poliplexo 1:3 foi misturado em um volume final de 50 μl em solução de HBS. Após 30 minutos de incubação à temperatura ambiente, 2 μL de DNase I (2 unidades) ou PBS foram adicionados a 10 μL de cada amostra e incubados por 15 min a 37 °C. A atividade de DNase I foi terminada pela adição de 5 μL de 100 mM EDTA por 10 min à temperatura ambiente. Para dissociar o plasmídeo dos tri-conjugados, 10 μL de 5 mg/mL de heparina (Sigma, St. Louis, MO) foram adicionados, e os tubos foram incubados por 2 h a TA. As amostras passaram por eletroforese em 0,8% gel de agarose e tingidas com brometo de etídio. As imagens foram capturadas usando um Gel Doc EZ Imager (Bio Rad Laboratories, Inc).[0094] DNase I protection assays were performed as previously described [18]. In brief, 1 μg of pGreenFire1 DNA alone, with 1:1 polyplex, or with 1:3 polyplex was mixed in a final volume of 50 μL in HBS solution. After 30 min of incubation at room temperature, 2 μL of DNase I (2 units) or PBS were added to 10 μL of each sample and incubated for 15 min at 37 °C. DNase I activity was terminated by the addition of 5 μL of 100 mM EDTA for 10 min at room temperature. To dissociate the plasmid from the tri-conjugates, 10 μL of 5 mg/mL heparin (Sigma, St. Louis, MO) was added, and the tubes were incubated for 2 h at RT. Samples were electrophoresed on 0.8% agarose gel and stained with ethidium bromide. Images were captured using a Gel Doc EZ Imager (Bio Rad Laboratories, Inc).
[0095] As células BT474 superexpressando HER-2 foram cultivadas no meio RPMI suplementado com 10% de soro fetal bovino (FBS), 104 U/L de penicilina, e 10 mg/L de estreptomicina a 37 °C em 5% de CO2. As células de carcinoma de mama humano MDA-MB-231, foram cultivadas no meio Leibovitz L-15 com 10% de FBS, 104 U/L de penicilina, e 10 mg/L de estreptomicina a 37 °C sem CO2. As linhas de célula eram de ATCC e os reagentes de cultura de célula eram da Biological Industries, Bet Ha'emek, Israel.[0095] BT474 cells overexpressing HER-2 were cultured in RPMI medium supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS), 104 U/L penicillin, and 10 mg/L streptomycin at 37 °C in 5% CO2. MDA-MB-231 human breast carcinoma cells were cultured in Leibovitz L-15 medium with 10% FBS, 104 U/L penicillin, and 10 mg/L streptomycin at 37 °C without CO2. Cell lines were from ATCC and cell culture reagents were from Biological Industries, Bet Ha'emek, Israel.
[0096] As células 10000 BT474 e MDA-MB-231 foram colocadas em placa em triplicado em placas de 96 poços. As células foram tratadas com tri- conjugado 1:1 e tri-conjugado 1:3 complexado com plasmídeo 48 h após tratamento, as células foram lavadas com PBS e lisadas com 30 μl de tampão de lise de célula (Promega, Mannheim, Germany) por poço. A atividade de luciferase foi medida em amostras de 25 μl dos lisados, usando o sistema de ensaio de luciferase (Promega), de acordo com as recomendações do fabricante. As medições foram realizadas usando um Luminômetro de Microplaca Luminoskan™ Ascent (Thermo Scientific). Os valores, em unidades de luz relativa (RLU), estão presentes como desvio médio e padrão da atividade de luciferase das amostras em triplicado. O microscópio Confocal (FV-1200 Olympus) foi usado para visualizar o GFP, que foi considerado refletir a internalização do plasmídeo pGreenFire1. As imagens foram capturadas a ampliação de X10.[0096] 10000 BT474 and MDA-MB-231 cells were plated in triplicate in 96-well plates. Cells were treated with 1:1 tri-conjugate and 1:3 tri-conjugate complexed with plasmid. 48 h after treatment, cells were washed with PBS and lysed with 30 μl of cell lysis buffer (Promega, Mannheim, Germany) per well. Luciferase activity was measured in 25 μl samples of the lysates using the Luciferase Assay System (Promega) according to the manufacturer's recommendations. Measurements were performed using a Luminoskan™ Ascent Microplate Luminometer (Thermo Scientific). Values, in relative light units (RLU), are presented as mean and standard deviation of the luciferase activity of triplicate samples. Confocal microscope (FV-1200 Olympus) was used to visualize GFP, which was considered to reflect the internalization of pGreenFire1 plasmid. Images were captured at X10 magnification.
[0097] A viabilidade de célula foi medida por meio de um ensaio colorimétrico usando azul de metileno, como descrito anteriormente [19]. Em resumo, as células 10000 BT474 e MDA-MB-231 foram colocadas em placa em triplicado em placas de 96 poços. As células foram tratadas com poliplexos 1:1 e 1:3 contendo 1 μg/ml de pGreenFire1. 48 h após o tratamento, as células foram fixadas com 1% de formaldeído em PBS (pH 7,4), lavadas com DDW e, em seguida, tingidas com 1% (p/vol) de solução de azul de metileno em tampão borato por 1 h. Depois disso, a coloração foi extraída com 0,1 M HCl e a densidade ótica da solução de tinta foi lida a 630 nm em um leitor de microplaca (ELx800 BIO-TEX instruments Inc.).[0097] Cell viability was measured using a colorimetric assay using methylene blue as previously described [19]. In brief, 10000 BT474 and MDA-MB-231 cells were plated in triplicate in 96-well plates. Cells were treated with 1:1 and 1:3 polyplexes containing 1 μg/ml pGreenFire1. 48 h after treatment, cells were fixed with 1% formaldehyde in PBS (pH 7.4), washed with DDW, and then stained with 1% (wt/vol) methylene blue solution in borate buffer for 1 h. After that, the stain was extracted with 0.1 M HCl, and the optical density of the dye solution was read at 630 nm on a microplate reader (ELx800 BIO-TEX instruments Inc.).
[0098] 3.1. Estudos prévios demonstraram a PEGuilação de LPEI e sua conjugação a uma porção alvo de EGFR [13]. No entanto, a quantidade de PEGuilação em uma cadeia de LPEI simples não foi totalmente caracterizada. Para gerar copolímeros diferencialmente PEGuilados, as aminas secundárias em LPEI foram conjugadas ao grupo de proteção ortogonal éster NHS terminal em PEG. O éster N-hidroxissuccinimida (NHS) é um reativo espontâneo com aminas de estrutura principal secundárias de LPEI, provendo PEGuilação eficiente de LPEI. Além disso, a reação de NHS-PEG OPSS com as aminas de PEI resulta na formação de ligações estáveis de amida irreversível (Figura 1).[0098] 3.1. Previous studies have demonstrated PEGylation of LPEI and its conjugation to a target moiety of EGFR [13]. However, the amount of PEGylation on a single LPEI chain has not been fully characterized. To generate differentially PEGylated copolymers, secondary amines in LPEI were conjugated to the orthogonal terminal NHS ester protecting group in PEG. The N-hydroxysuccinimide (NHS) ester is spontaneously reactive with secondary backbone amines of LPEI, providing efficient PEGylation of LPEI. Furthermore, the reaction of NHS-PEG OPSS with PEI amines results in the formation of stable, irreversible amide bonds (Figure 1).
[0099] Os produtos de PEGuilação foram purificados por cromatografia de troca catiônica. Dois picos foram eluídos a altas concentrações de NaCl, um a 120 mS/cm e o outro a 132 mS/cm (dados não mostrados). Os dois produtos foram suspeitados de diferir em suas razões de LPEI:PEG e, consequentemente, em suas cargas positivas líquidas. Espectros de 1H-NMR foram analisados usando os valores integrais relativos dos átomos de hidrogênio em PEG (-CH2-CH2-O-) (Figura 2) e os valores integrais dos átomos de hidrogênio em LPEI (-CH2-CH2-NH- ) (Figure 2). Esta análise indicou que o material eluído no primeiro pico consistiu em um copolímero no qual cada mol de LPEI foi conjugado a aproximadamente três mols de PEG. Este produto foi nomeado LPEI-(PEG2k)3-(OPSS)3 (“di- conjugado 1:3”). O segundo pico consistiu em um copolímero no qual mols iguais de PEG foram conjugados a LPEI, e foi nomeado LPEI-PEG2k-OPSS (“di-conjugado 1:1”) (Figura 2).[0099] The PEGylation products were purified by cation exchange chromatography. Two peaks were eluted at high NaCl concentrations, one at 120 mS/cm and the other at 132 mS/cm (data not shown). The two products were suspected to differ in their LPEI:PEG ratios and, consequently, in their net positive charges. 1H-NMR spectra were analyzed using the relative integral values of the hydrogen atoms in PEG (-CH2-CH2-O-) (Figure 2) and the integral values of the hydrogen atoms in LPEI (-CH2-CH2-NH- ) (Figure 2). This analysis indicated that the material eluted in the first peak consisted of a copolymer in which each mole of LPEI was conjugated to approximately three moles of PEG. This product was named LPEI-(PEG2k)3-(OPSS)3 (“1:3 di-conjugate”). The second peak consisted of a copolymer in which equal moles of PEG were conjugated to LPEI, and was named LPEI-PEG2k-OPSS (“1:1 di-conjugate”) (Figure 2).
[00100] O principal objetivo deste estudo foi desenvolver um polímero catiônico que poderia direcionar as células tumorais superexpressando HER-2. Já que HER-2 é um “receptor órfão”, as moléculas de Affibody direcionando o receptor HER-2 (em vez do ligante) foram usadas para gerar os tri-conjugados direcionando HER-2. HER-2 Affibody foi expressado e purificado com um resíduo Cys na extremidade do C-terminal para permitir mais conjugação. Os copolímeros reativos a tiol, di-conjugado 1:1 e 1:3, foram conjugados a HER-2 Affibody por meio de seu resíduo Cys terminal, gerando tri- conjugados 1:1 e 1:3, respectivamente (Figura 3). A fim de gerar os tri- conjugados a reação teria de ser realizada com baixa concentração de Affibody (para evitar agregação) e na presença de 10% de acetonitrila (ACN) como um solvente polar orgânico para aumentar a solubilidade. Os rendimentos da reação para ambas as reações tri-conjugadas foram de aproximadamente 33% como determinado por ensaio de cobre. Para confirmar a conjugação do Affibody ao di-conjugado, os produtos tri-conjugados foram reduzidos com DTT e separados em SDS-PAGE. O tingimento com azul de Coomassie confirmou que o tri- conjugado reduzido liberou o Affibody (Figura 4). A quantidade de HER-2 Affibody presente nos tri-conjugados foi determinada pela medição de A280. Usando um ensaio de cobre, quantificou-se LPEI. Como descrito acima, a análise de 1H-NMR mostrou que as razões de LPEI:PEG nos di-conjugados purificados foram 1:1 ou 1:3. Comparando as razões molares de HER-2 Affibody e LPEI, determinou-se que a razão média de HER-2 Affibody para LPEI no tri-conjugado 1:1 era 1:1, e no tri-conjugado 1:3 a razão média era 3:1. Assim, concluiu-se que a conjugação completa aproximada de Affibody para LPEI-PEG foi obtida.[00100] The main objective of this study was to develop a cationic polymer that could target tumor cells overexpressing HER-2. Since HER-2 is an “orphan receptor,” Affibody molecules targeting the HER-2 receptor (rather than the ligand) were used to generate the HER-2 targeting tri-conjugates. HER-2 Affibody was expressed and purified with a Cys residue at the C-terminal end to allow further conjugation. The thiol-reactive copolymers, 1:1 and 1:3 di-conjugate, were conjugated to HER-2 Affibody via their terminal Cys residue, generating 1:1 and 1:3 tri-conjugates, respectively (Figure 3). In order to generate the triconjugates the reaction had to be carried out with low concentration of Affibody (to avoid aggregation) and in the presence of 10% acetonitrile (ACN) as a polar organic solvent to increase solubility. The reaction yields for both triconjugate reactions were approximately 33% as determined by copper assay. To confirm conjugation of Affibody to the diconjugate, the triconjugate products were reduced with DTT and separated on SDS-PAGE. Coomassie blue staining confirmed that the reduced triconjugate released Affibody (Figure 4). The amount of HER-2 Affibody present in the triconjugates was determined by measuring A280. Using a copper assay, LPEI was quantified. As described above, 1H-NMR analysis showed that the ratios of LPEI:PEG in the purified diconjugates were either 1:1 or 1:3. By comparing the molar ratios of HER-2 Affibody and LPEI, it was determined that the average ratio of HER-2 Affibody to LPEI in the 1:1 tri-conjugate was 1:1, and in the 1:3 tri-conjugate the average ratio was 3:1. Thus, it was concluded that approximate complete conjugation of Affibody to LPEI-PEG was obtained.
[00101] Para gerar os poliplexos, os di-conjugados e tri-conjugados puros (1:1 e 1:3) foram complexados com DNA do plasmídeo, como descrito nos Materiais e Métodos (Figura 3).[00101] To generate the polyplexes, the pure di-conjugates and tri-conjugates (1:1 and 1:3) were complexed with plasmid DNA as described in the Materials and Methods (Figure 3).
[00102] A seguir foram caracterizados os poliplexos, com relação ao tamanho e carga de superfície, usando difusão dinâmica da luz (DLS). O tamanho de um poliplexo tem um impacto significante nas propriedades de distribuição [21]. A fim de investigar o efeito do ligante de direcionamento no tamanho de um poliplexo, decidiu-se complexar ambos di-conjugados 1:1 e 1:3 com plasmídeo e medir seu tamanho. O di-conjugado 1:1 tinha um tamanho de partícula médio de 115,2 ± 8,2 nm e o di-conjugado 1:3 tinha um tamanho de partícula médio de 253,1 ± 9,5 nm. O poliplexo gerado do tri-conjugado 1:1 com o plasmídeo forneceu um tamanho de partícula médio de 141 ± 5,8 nm, enquanto o tri-conjugado 1:3 complexado com plasmídeo teve um tamanho de partícula médio de 256 ± 24,2 nm (Figura 5). As partículas menores (73,9 ± 3,0 nm) foram obtidas em poliplexos gerados complexando o plasmídeo com LPEI sozinha. A conjugação do Affibody aos di-conjugados teve apenas uma pequena influência no tamanho da partícula. O número de grupos PEG, no entanto, afetou o tamanho da partícula, sugerindo que os grupos PEG causaram impedimento estérico, interferindo na condensação do plasmídeo.[00102] The polyplexes were next characterized with respect to size and surface charge using dynamic light scattering (DLS). The size of a polyplex has a significant impact on the distribution properties [21]. In order to investigate the effect of the targeting ligand on the size of a polyplex, it was decided to complex both 1:1 and 1:3 diconjugates with plasmid and measure their size. The 1:1 diconjugate had an average particle size of 115.2 ± 8.2 nm and the 1:3 diconjugate had an average particle size of 253.1 ± 9.5 nm. The polyplex generated from the 1:1 tri-conjugate with plasmid gave an average particle size of 141 ± 5.8 nm, whereas the 1:3 tri-conjugate complexed with plasmid had an average particle size of 256 ± 24.2 nm (Figure 5). The smallest particles (73.9 ± 3.0 nm) were obtained in polyplexes generated by complexing the plasmid with LPEI alone. Conjugation of Affibody to the di-conjugates had only a small influence on the particle size. The number of PEG groups, however, affected the particle size, suggesting that the PEG groups caused steric hindrance, interfering with plasmid condensation.
[00103] Uma carga de superfície positiva facilita a ligação do poliplexo à superfície da célula carregada negativamente, mas carga positiva em excesso pode levar a ligação não específica e toxicidade significativa [12]. Os Ç potenciais dos vários complexos, presentes na Figura 6, estão de acordo com os estudos anteriores, que mostraram uma diminuição no Ç potencial com aumento no número de unidade de PEG [13]. Para avaliar o efeito dos grupos PEG na carga de superfície dos vetores químicos, mediram-se os Ç potenciais dos poliplexos formados por complexação do DNA do plasmídeo com os precursores, di- conjugados 1:1 e 1:3, e com os tri-conjugados 1:1 e 1:3. O poliplexo di-conjugado 1:1 teve um Ç potencial médio de 27,0 ± 0,1 mV e o poliplexo di-conjugado 1:3 teve um Ç potencial médio de 20,0 ± 1,0 mV. O poliplexo tri-conjugado 1:1 mostrou Ç potencial com uma média de 17,1 ± 0,7 mV, enquanto o poliplexo tri- conjugado 1:3 mostrou uma média de 10,2 ± 0,44 mV (Figura 6). Ao contrário dos tamanhos, os Ç potenciais dos poliplexos foram afetados tanto pelo número de grupos PEG quanto pela conjugação do HER-2 Affibody. Embora os poliplexos menores, mais carregados positivamente tenham sido obtidos com LPEI nua, estas partículas são extremamente tóxicas [22]. Esperou-se que a adição dos grupos PEG e uma porção alvo diminuiria a toxicidade, mas porque os poliplexos ainda estavam relativamente pequenos em tamanho, esperou-se que sua eficiência como vetores de distribuição de ácido nucleico não fosse comprometida.[00103] A positive surface charge facilitates binding of the polyplex to the negatively charged cell surface, but excess positive charge can lead to nonspecific binding and significant toxicity [12]. The Ç potentials of the various complexes, shown in Figure 6, are in agreement with previous studies, which showed a decrease in Ç potential with increasing number of PEG units [13]. To evaluate the effect of PEG groups on the surface charge of chemical vectors, the Ç potentials of polyplexes formed by complexation of plasmid DNA with the precursors, 1:1 and 1:3 diconjugates, and with 1:1 and 1:3 triconjugates were measured. The 1:1 diconjugate polyplex had an average Ç potential of 27.0 ± 0.1 mV and the 1:3 diconjugate polyplex had an average Ç potential of 20.0 ± 1.0 mV. The 1:1 tri-conjugated polyplex showed a mean Ç potential of 17.1 ± 0.7 mV, while the 1:3 tri-conjugated polyplex showed a mean of 10.2 ± 0.44 mV (Figure 6). Unlike the sizes, the Ç potentials of the polyplexes were affected by both the number of PEG groups and the HER-2 Affibody conjugation. Although smaller, more positively charged polyplexes were obtained with naked LPEI, these particles are extremely toxic [22]. It was expected that the addition of the PEG groups and a targeting moiety would decrease toxicity, but because the polyplexes were still relatively small in size, it was expected that their efficiency as nucleic acid delivery vectors would not be compromised.
[00104] A importância do formato da partícula e sua influência nas propriedades de distribuição está ganhando reconhecimento [23]. Analisou-se a morfologia dos poliplexos obtidos com os tri-conjugados na solução usando Microscópio de Força Atômica (AFM). Os diâmetros dos poliplexos tri- conjugados 1:1 e 1:3 estavam ambos na faixa do nano-tamanho (Figuras 7A-B), de acordo com os resultados obtidos por DLS. O poliplexo tri-conjugado 1:1 exibiu principalmente partículas elípticas. A maioria das partículas variou em diâmetro de 101 nm a 178 nm, com um diâmetro de partícula médio de 142 nm. Poucas partículas estavam excepcionalmente grandes, com algumas atingindo até mesmo >250 nm (Figura 7A). O poliplexo tri-conjugado 1:3 estava mais heterogênico em formato, e, além disso, rendeu grandes agregados com formato de partícula indefinido (Figura 7B). Estes variaram em comprimento de 150 nm a 650 nm, com um comprimento de partícula médio de 312 nm e sua largura variou de 85 nm a 400 nm, com uma largura média de 175 nm.[00104] The importance of particle shape and its influence on distribution properties is gaining recognition [23]. The morphology of the polyplexes obtained with the triconjugates in solution was analyzed using Atomic Force Microscopy (AFM). The diameters of the 1:1 and 1:3 triconjugate polyplexes were both in the nanosize range (Figures 7A–B), in agreement with the results obtained by DLS. The 1:1 triconjugate polyplex exhibited mainly elliptical particles. Most of the particles ranged in diameter from 101 nm to 178 nm, with an average particle diameter of 142 nm. A few particles were exceptionally large, with some even reaching >250 nm (Figure 7A). The 1:3 triconjugate polyplex was more heterogeneous in shape, and, in addition, yielded large aggregates with undefined particle shape (Figure 7B). These ranged in length from 150 nm to 650 nm, with an average particle length of 312 nm, and their width ranged from 85 nm to 400 nm, with an average width of 175 nm.
[00105] A distribuição bem-sucedida de genes in vivo depende da proteção eficiente das nucleases. Para determinar a capacidade dos tri- conjugados em proteger os plasmídeos da degradação e permitir a distribuição eficaz do gene, os poliplexos foram tratados com DNase I e analisados usando eletroforese em gel. Como mostrado na Figura 8, o DNA do plasmídeo pGreenFire1 nu foi totalmente degradado após 10 minutos de incubação com 2 unidades de DNase I. Em contraste, quando os poliplexos foram gerados misturando o plasmídeo com os tri-conjugados, o plasmídeo foi protegido de degradação por DNase I. A proteção completa do plasmídeo foi observada para o poliplexo tri-conjugado 1:3, enquanto algum cruzamento ocorreu para o poliplexo tri-conjugado 1:1, como mostrado pelas variações de forma superenrolada (s.c.) à circular aberta (o.c.) do plasmídeo. A proteção mais forte da DNase I conferida pelo poliplexo tri-conjugado 1:3 pode ser atribuída ao aumento de impedimento estérico provido pelas unidades de proteína de PEG adicionais nestes complexos. Com efeito, estudos anteriores mostraram que a PEGuilação da PEI pode estabilizar os poliplexos e aumentar sua circulação no sangue, impedindo suas interações com as enzimas e fatores séricos [24, 25].[00105] Successful gene delivery in vivo depends on efficient protection from nucleases. To determine the ability of the tri-conjugates to protect plasmids from degradation and allow efficient gene delivery, polyplexes were treated with DNase I and analyzed using gel electrophoresis. As shown in Figure 8, naked pGreenFire1 plasmid DNA was completely degraded after 10 minutes of incubation with 2 units of DNase I. In contrast, when polyplexes were generated by mixing the plasmid with the tri-conjugates, the plasmid was protected from degradation by DNase I. Complete plasmid protection was observed for the 1:3 tri-conjugate polyplex, while some crossover occurred for the 1:1 tri-conjugate polyplex, as shown by the variations from supercoiled (s.c.) to open circular (o.c.) form of the plasmid. The stronger DNase I protection conferred by the 1:3 triconjugated polyplex may be attributed to the increased steric hindrance provided by the additional PEG protein units in these complexes. Indeed, previous studies have shown that PEGylation of PEI can stabilize polyplexes and enhance their circulation in the blood by preventing their interactions with enzymes and serum factors [24, 25].
[00106] O tamanho e Ç potencial do poliplexo influenciam a eficiência da distribuição de DNA direcionado e a expressão de genes, mas o efeito do tamanho parece ser dependente do conjugado específico [2] [21]. Para avaliar a especificidade e a eficiência de transfecção dos poliplexos tri-conjugados 1:1 e 1:3, duas linhas de célula de câncer de mama que expressam diferencialmente HER-2 foram usadas. Os poliplexos dos tri-conjugados 1:1 e 1:3 foram formados com pGreenFire1 e transfectados nas células MDA-MB-231 (expressando aproximadamente 9x103 receptores HER-2/célula [26]) e células BT474 (expressando aproximadamente 1x106 receptores HER-2/célula [27]). Atividade diferencial de luciferase foi observada 48 h após transfecção. Ambos os poliplexos tri-conjugados 1:1 e 1:3 levaram a atividade de luciferase 300 vezes maior nas células BT474 que nas MDA-MB-231 (* p < 0,001) (Figura. 9A). A distribuição de genes mais eficiente para BT474 foi confirmada pela expressão GFP, como visto por microscopia confocal (Figura 9B). Estes resultados mostram que a seletividade do poliplexo depende da expressão de HER-2.[00106] The size and potential Ç of the polyplex influence the efficiency of targeted DNA delivery and gene expression, but the effect of size appears to be dependent on the specific conjugate [2][21]. To evaluate the specificity and transfection efficiency of the 1:1 and 1:3 tri-conjugate polyplexes, two breast cancer cell lines that differentially express HER-2 were used. The 1:1 and 1:3 tri-conjugate polyplexes were formed with pGreenFire1 and transfected into MDA-MB-231 cells (expressing approximately 9x103 HER-2 receptors/cell [26]) and BT474 cells (expressing approximately 1x106 HER-2 receptors/cell [27]). Differential luciferase activity was observed 48 h after transfection. Both the 1:1 and 1:3 triconjugate polyplexes led to 300-fold higher luciferase activity in BT474 than in MDA-MB-231 cells (*p < 0.001) (Figure 9A). The more efficient gene delivery for BT474 was confirmed by GFP expression as seen by confocal microscopy (Figure 9B). These results show that the selectivity of the polyplex depends on HER-2 expression.
[00107] A distribuição direcionada para as células BT474 pelo poliplexo tri-conjugado 1:1 foi 10 vezes mais eficiente que a distribuição pelo poliplexo tri-conjugado 1:3 (Figura 9A, B), muito embora o tri-conjugado 1:3 tenha mais porções alvo. Isto pode refletir Ç potencial maior e tamanho menor do poliplexo tri-conjugado 1:1.[00107] Targeted delivery to BT474 cells by the 1:1 triconjugate polyplex was 10-fold more efficient than delivery by the 1:3 triconjugate polyplex (Figure 9A, B), even though the 1:3 triconjugate had more targeted moieties. This may reflect the higher potential and smaller size of the 1:1 triconjugate polyplex.
[00108] Os vetores químicos baseados em LPEI carregados positivamente estão associados à toxicidade significante. Portanto, em seguida, testou-se a sobrevivência das células MDA-MB-231 e BT474 após o tratamento com os poliplexos tri-conjugados 1:1 e 1:3. Nenhum poliplexo mostrou efeitos citotóxicos nas células MDA-MB-231, em um ensaio de azul de metileno. Resultados similares foram observados nas células BT474 tratadas com poliplexo tri-conjugado 1:3. No entanto, um pequeno aumento na citotoxicidade da célula foi observado em BT474 tratada com poliplexo tri-conjugado 1:1 (Figura 9C). No geral, esses resultados indicam que o tamanho pequeno e maior Ç potencial do poliplexo tri-conjugado 1:1 conferem propriedades de distribuição direcionadas eficientes, com apenas um pequeno aumento na toxicidade. Assim, o poliplexo do tri-conjugado 1:1 é superior em distribuição de genes que o poliplexo tri- conjugado 1:3 mais blindado.[00108] Positively charged LPEI-based chemical vectors are associated with significant toxicity. Therefore, we next tested the survival of MDA-MB-231 and BT474 cells after treatment with the 1:1 and 1:3 triconjugate polyplexes. Neither polyplex showed cytotoxic effects on MDA-MB-231 cells in a methylene blue assay. Similar results were observed in BT474 cells treated with the 1:3 triconjugate polyplex. However, a small increase in cell cytotoxicity was observed in BT474 treated with the 1:1 triconjugate polyplex (Figure 9C). Overall, these results indicate that the small size and higher Ç potential of the 1:1 triconjugate polyplex confer efficient targeted delivery properties with only a small increase in toxicity. Thus, the 1:1 triconjugate polyplex is superior in gene distribution than the more shielded 1:3 triconjugate polyplex.
[00109] O PEI-PEG-HER2Affibody (PPHA) complexado com PoliInosina/PoliCitosina (PolyIC) tem atividade antitumor forte. As linhas de célula de câncer de mama superexpressando HER-2 foram consideradas fortemente inibidas por um complexo de PEI-PEG-HER2Affibody com PolyIC. Forte inibição foi observada também de linhas de célula de câncer de mama superexpressando HER2 resistente a trastuzumabe.[00109] PEI-PEG-HER2Affibody (PPHA) complexed with PolyInosine/PolyCytosine (PolyIC) has strong antitumor activity. Breast cancer cell lines overexpressing HER-2 were found to be strongly inhibited by a complex of PEI-PEG-HER2Affibody with PolyIC. Strong inhibition was also observed in breast cancer cell lines overexpressing trastuzumab-resistant HER2.
[00110] A Figura 10 mostra que o vetor/poliplexo inibe as células superexpressando HER2, incluindo as células resistentes a Herceptina/trastusumabe.[00110] Figure 10 shows that the vector/polyplex inhibits HER2 overexpressing cells, including Herceptin/trastusumab resistant cells.
[00111] 0,5x106 de células MCF-7 HER-2 foi injetado s.c. em camundongos sem pelos. Após os tumores terem atingido e medirem 100 mm3, o tratamento se iniciou. 1 mg/kg de pIC/PPHA foi injetado i.v. a cada 24 h. Trastuzumabe foi administrado i.v. uma vez por semana (indicado por setas), a dois grupos de camundongos. O crescimento do tumor foi medido duas vezes por semana. O complexo PolyIC/PPHA foi considerado possuir forte atividade antitumor em modelos de camundongo, nos quais estas linhas de célula foram implantadas em camundongos sem pelos, como exemplificado na Figura 11.[00111] 0.5x106 MCF-7 HER-2 cells were injected s.c. into nude mice. After tumors reached and measured 100 mm3, treatment was initiated. 1 mg/kg pIC/PPHA was injected i.v. every 24 h. Trastuzumab was administered i.v. once a week (indicated by arrows) to two groups of mice. Tumor growth was measured twice a week. The PolyIC/PPHA complex was found to have strong antitumor activity in mouse models in which these cell lines were implanted into nude mice, as exemplified in Figure 11.
[00112] 5 mg (2 x 10-4 mmols) de LPEI-PEG2k-OPSS (di-conjugado 1:1) foram dissolvidos em 1 ml de 20 mM HEPES pH 7,4. Em seguida, 3,4 mg (3,8 x 10-4 mmols, ~ 2 eq) de EGFR Affibody em HBS foram adicionados gota a gota à reação. 4 ml de 20 mM HEPES mais 700 μL de acetonitrila (classe de HPLC) foram introduzidos à mistura de reação para solubilidade aumentada. A reação foi melhor centrifugada (800 rpm) à temperatura ambiente e em condições de pouca luz até A343 indicar renovação completa. O tri-conjugado resultante foi purificado por cromatografia de troca catiônica em uma coluna HR10/10 preenchida com resina MacroPrep High S (BioRad) (usando eluição gradiente de três etapas de 20 mM HEPES pH 7,4 a 20 mM HEPES contendo 3 M NaCl). As frações eluídas foram introduzidas a RP-HPLC analítica para avaliar a pureza do LPEI-PEG-EGFR tri-conjugado, frações com 95% de pureza e maiores foram combinadas e mantidas a -80 °C. A concentração do tri-conjugado foi determinada por ensaio de cobre. A quantidade da proteína conjugada foi determinada por A280 usando Nano-Drop 2000.[00112] 5 mg (2 x 10-4 mmols) of LPEI-PEG2k-OPSS (1:1 di-conjugate) was dissolved in 1 ml of 20 mM HEPES pH 7.4. Then, 3.4 mg (3.8 x 10-4 mmols, ~2 eq) of EGFR Affibody in HBS was added dropwise to the reaction. 4 ml of 20 mM HEPES plus 700 μL of acetonitrile (HPLC grade) was introduced to the reaction mixture for increased solubility. The reaction was best centrifuged (800 rpm) at room temperature and in low light conditions until A343 indicates complete turnover. The resulting tri-conjugate was purified by cation exchange chromatography on a HR10/10 column packed with MacroPrep High S resin (BioRad) (using three-step gradient elution from 20 mM HEPES pH 7.4 to 20 mM HEPES containing 3 M NaCl). The eluted fractions were introduced into analytical RP-HPLC to assess the purity of the LPEI-PEG-EGFR tri-conjugate, fractions with 95% purity and higher were combined and kept at -80 °C. The concentration of the tri-conjugate was determined by copper assay. The amount of the conjugated protein was determined by A280 using Nano-Drop 2000.
[00113] O PEI-PEG-EGFRAffibody (PPEA) complexado com PolyIC tem forte atividade antitumor. Uma variedade de linhas de célula superexpressando EGFR foi considerada fortemente inibida por um complexo de PEI-PEG- EGFRAffibody (PPEA) no complexo com PoliInosina/PoliCitosina (PolyIC). Pode- se observar que a eficácia do PPEA é maior que a de PPE (Figura 12).[00113] PEI-PEG-EGFRAffibody (PPEA) complexed with PolyIC has strong antitumor activity. A variety of cell lines overexpressing EGFR were found to be strongly inhibited by a complex of PEI-PEG-EGFRAffibody (PPEA) in complex with PolyInosine/PolyCytosine (PolyIC). It can be seen that the efficacy of PPEA is greater than that of PPE (Figure 12).
[00114] O complexo PolyIC/PPEA foi considerado possuir forte atividade antitumor em modelos de camundongo, nos quais estas linhas de célula foram implantadas em camundongos sem pelos.[00114] The PolyIC/PPEA complex was found to have strong antitumor activity in mouse models, in which these cell lines were implanted into hairless mice.
[00115] Sessenta e cinco camundongos fêmeas sem pelos com 5 semanas de idade foram injetados s.c. com 2 milhões de células A431. Sete dias depois, os tumores de volume médio de 136 mm3 tinham crescido e os camundongos foram divididos em 6 grupos (7-8 camundongos/grupo) como segue: UT; pIC/PPEA, 0,75 mg/kg=250 μl de pIC por camundongo de 25 g, IC, 6/semana; pI/PPEA, 0,75 mg/kg IV, 6/semana; pIC/PPEA baixo, 0,1 mg/kg=250 μl de 0,01 μg/μl pf pIC por camundongo de 25 g IC, 6/semana. pIC, pI e PPE e PPEA foram diluídos antes de misturar para obter uma concentração de pIC menor que a usual (0,1 μg/μl) no complexo. A Figura 13 mostra a atividade de PolyIC/PPEAffibody in vivo. Novamente, a eficácia de PPEA/PolyIC é maior que a de PolyIC/PPE.[00115] Sixty-five 5-week-old female hairless mice were injected s.c. with 2 million A431 cells. Seven days later, tumors of average volume 136 mm3 had grown, and the mice were divided into 6 groups (7-8 mice/group) as follows: UT; pIC/PPEA, 0.75 mg/kg=250 μL pIC per 25 g mouse, IC, 6/wk; pI/PPEA, 0.75 mg/kg IV, 6/wk; pIC/PPEA-low, 0.1 mg/kg=250 μL of 0.01 μg/μL pf pIC per 25 g mouse IC, 6/wk. pIC, pI and PPE and PPEA were diluted before mixing to obtain a lower than usual pIC concentration (0.1 μg/μL) in the complex. Figure 13 shows the activity of PolyIC/PPEAffibody in vivo. Again, the efficacy of PPEA/PolyIC is greater than that of PolyIC/PPE.
[00116] A 5 mg de LPEI-PEG-OPSS (0,2 μmol, de acordo com 24000 g/mol) em 5 ml de tampão 20 mM HEPES (pH 7,4) foi adicionado excesso 50 vezes molar de ditiotreitol (DTT; 0,1 mmol, 1,5 mg) e misturado por centrifugação durante 20 min à temperatura ambiente em tubo de centrifugação plástico de 15 ml. O di-conjugado reduzido foi separado em coluna Sephadex G-25 (20 ml, 4x5 ml) usando repetição de amostra de 5 ml e a eluição realizada com 20 mM HEPES, pH 7,4 a taxa de fluxo de 1,0 ml/min e foi analisado por HPLC usando as mesmas condições e método, conforme descritos acima.[00116] To 5 mg of LPEI-PEG-OPSS (0.2 μmol, according to 24000 g/mol) in 5 ml of 20 mM HEPES buffer (pH 7.4) was added 50-fold molar excess of dithiothreitol (DTT; 0.1 mmol, 1.5 mg) and mixed by centrifugation for 20 min at room temperature in a 15 ml plastic centrifuge tube. The reduced di-conjugate was separated on a Sephadex G-25 column (20 ml, 4x5 ml) using 5 ml sample repeat and elution performed with 20 mM HEPES, pH 7.4 at a flow rate of 1.0 ml/min and analyzed by HPLC using the same conditions and method as described above.
[00117] O ensaio de Ellman foi usado para avaliar a concentração do grupo sulfidrila no intermediário LPEI-PEG-SH. A concentração dos grupos SH é diretamente proporcional à concentração do cromóforo ácido 6-nitro-3- tioxociclo-hexa-1,4-dieno-1-carboxílico, liberado por tiois livres que reagem quantitativamente com o reagente de Ellman. O cromóforo foi medido via absorbância a 412 nm, sem qualquer interferência da amostra ou reagente de Ellman. [00117] The Ellman assay was used to evaluate the concentration of the sulfhydryl group in the LPEI-PEG-SH intermediate. The concentration of the SH groups is directly proportional to the concentration of the chromophore 6-nitro-3-thioxocyclohexa-1,4-diene-1-carboxylic acid, released by free thiols that react quantitatively with Ellman's reagent. The chromophore was measured via absorbance at 412 nm, without any interference from the sample or Ellman's reagent.
[00118] Resumo da síntese. O h/mEGF (Fator de Crescimento Epidérmico humano/camundongo) foi modificado em h/mEGF-MCC (ácido EGF- 4-(N-Maleimidometil)ciclo-hexano-1-carboxílico; MCC) e purificado para ser usado depois para a conjugação com LPEI-PEG-SH. A ativação de h/mEGF pela fixação ao grupo MCC evita a redução da proteína por DTT e permite evitar exposição de h/mEGF a condições severas. Desta forma a eficiência da reação de conjugação é melhorada, além disso -EGF-MCC é um material estável que pode ser armazenado a -80 °C por semanas.[00118] Summary of the synthesis. h/mEGF (human/mouse epidermal growth factor) was modified into h/mEGF-MCC (EGF-4-(N-Maleimidomethyl)cyclohexane-1-carboxylic acid; MCC) and purified to be used later for conjugation with LPEI-PEG-SH. Activation of h/mEGF by attachment to the MCC group avoids protein reduction by DTT and allows avoiding exposure of h/mEGF to harsh conditions. In this way the efficiency of the conjugation reaction is improved, in addition -EGF-MCC is a stable material that can be stored at -80 °C for weeks.
[00119] Síntese de hEGF-MCC: 1 mg de hEGF (160 nmols) foi reconstituído em 0,5 ml de água, então desgaseificada com argônio. A quantidade de hEGF foi determinada a 280 nm usando Nano-drop 2000. A solução foi adicionada a 0,5 ml de tampão 200 mM acetato de sódio, pH 6,0, e 60 % de etanol durante mistura vigorosa. A solução foi misturada com 10 equivalentes de sal de sódio de éster 3-sulfo-N-hidroxissuccinimida de ácido 4- (N-maleimidometil)ciclo-hexano-1-carboxílico (Sulfo-SMCC) em 0,5 ml de 100 % etanol sob argônio. O pH ligeiramente acídico da mistura de reação (pH 6) foi necessário para modificar seletivamente o grupo amino N-terminal de hEGF. Após 4 h à temperatura ambiente, o peptídeo funcionalizado foi purificado por bolsas de diálise (corte de 3,5k) contra HBS (100 mM), três vezes em 1 L por 1 hora, em seguida, 1 L durante a noite. O hEGF-MCC foi analisado usando HPLC- espectros de massa (MS) e tinha um peso molecular de 6435,7 g/mol, que indica que há uma conjugação de sulfo-SMCC ao hEGF. A análise HPLC-MS foi realizada usando Thermo SCIENTIFIC/ LCQ FLEET, equipado com coluna C-18 de fase reversa (phenomenex, Aeris, 3,6 μm, 2,1 mm x 50 mm, 100 A0).[00119] Synthesis of hEGF-MCC: 1 mg of hEGF (160 nmols) was reconstituted in 0.5 ml of water, then degassed with argon. The amount of hEGF was determined at 280 nm using Nano-drop 2000. The solution was added to 0.5 ml of 200 mM sodium acetate buffer, pH 6.0, and 60% ethanol while mixing vigorously. The solution was mixed with 10 equivalents of 4-(N-maleimidomethyl)cyclohexane-1-carboxylic acid 3-sulfo-N-hydroxysuccinimide ester sodium salt (Sulfo-SMCC) in 0.5 ml of 100% ethanol under argon. The slightly acidic pH of the reaction mixture (pH 6) was necessary to selectively modify the N-terminal amino group of hEGF. After 4 h at room temperature, the functionalized peptide was purified by dialysis bags (cutoff 3.5k) against HBS (100 mM) three times in 1 L for 1 h then 1 L overnight. hEGF-MCC was analyzed using HPLC-mass spectra (MS) and had a molecular weight of 6435.7 g/mol, which indicates that there is a conjugation of sulfo-SMCC to hEGF. HPLC-MS analysis was performed using Thermo SCIENTIFIC/LCQ FLEET, equipped with C-18 reversed-phase column (phenomenex, Aeris, 3.6 μm, 2.1 mm x 50 mm, 100 A0).
[00120] Síntese de mEGF-MCC: 0,5 mg (quantidade total de 0,088 μmol) de EGF Murino (PeproTech) foi dissolvido em 2100 μL de tampão 20 mM HEPES formando uma solução viscosa clara. Um mg de sulfo-SMCC (30 eq., Ornat, IL) foi dissolvido em 0,9 mL de EtOH absoluto e misturado lentamente com solução de EGF para atingir a concentração final de 30% de EtOH no volume total de 3,0 ml. Uma mistura breve resultou em uma solução clara. O vaso de reação foi agitado à temperatura ambiente por 4 horas. Após este período de tempo, a solução permaneceu clara. O mEGF-MCC foi primeiro separado na coluna Sephadex G-25 (4x5 ml) e a eluição realizada com 20 mM HEPES, pH 7,4 à taxa de fluxo de 1,0 ml/min e melhor purificada e analisada por HPLC usando as mesmas condições e método padrão como descrito acima por LPEI-PEG-OPSS. 10.3 Síntese de LPEI-PEG-h/mEGF [00120] Synthesis of mEGF-MCC: 0.5 mg (total amount of 0.088 μmol) of Murine EGF (PeproTech) was dissolved in 2100 μL of 20 mM HEPES buffer forming a clear viscous solution. One mg of sulfo-SMCC (30 eq., Ornat, IL) was dissolved in 0.9 mL of absolute EtOH and slowly mixed with EGF solution to reach the final concentration of 30% EtOH in the total volume of 3.0 mL. Brief mixing resulted in a clear solution. The reaction vessel was shaken at room temperature for 4 h. After this period of time, the solution remained clear. mEGF-MCC was first separated on Sephadex G-25 column (4x5 ml) and elution performed with 20 mM HEPES, pH 7.4 at flow rate of 1.0 ml/min and further purified and analyzed by HPLC using the same conditions and standard method as described above for LPEI-PEG-OPSS. 10.3 Synthesis of LPEI-PEG-h/mEGF
[00121] Um equivalente e meio de hEGF-MCC ou mEGF-MCC foi misturado com 1,0 equivalente de LPEI-PEG-SH. A mistura de reação foi inicialmente agitada à temperatura ambiente por 2 horas e, então, incubada por 4 dias a +4 °C com agitação lenta. O produto de reação (LPEI-PEG-hEGF ou LPEI- PEG-mEGF) foi separado por cromatografia de troca catiônica (7,8 cm de resina MacroPrep High S (BioRad) em coluna Tricorn de 10/1 cm da GE Healthcare) usando a bomba gradiente via entrada do tampão A18, à taxa de fluxo 0,5 ml/min e usando o solvente A: 20 mM HEPES pH 7,4 e solvente B: 20 mM HEPES pH 7,4 NaCl 3,0 M. O tri-conjugado LPEI-PEG-hEGF ou LPEI-PEG-mEGF purificado foi analisado por HPLC e quantificado por um “ensaio de cobre” e um ensaio fotométrico do EGF para medir as concentrações de [LPEI] e [EGF], correspondentes. 10.4 Atividade biológica de LPEI-PEG-hEGF.[00121] One and a half equivalents of hEGF-MCC or mEGF-MCC was mixed with 1.0 equivalent of LPEI-PEG-SH. The reaction mixture was initially stirred at room temperature for 2 hours and then incubated for 4 days at +4 °C with slow shaking. The reaction product (LPEI-PEG-hEGF or LPEI-PEG-mEGF) was separated by cation exchange chromatography (7.8 cm MacroPrep High S resin (BioRad) on a 10/1 cm Tricorn column from GE Healthcare) using the gradient pump via the buffer A18 inlet, at a flow rate of 0.5 ml/min and using solvent A: 20 mM HEPES pH 7.4 and solvent B: 20 mM HEPES pH 7.4 3.0 M NaCl. The purified LPEI-PEG-hEGF or LPEI-PEG-mEGF tri-conjugate was analyzed by HPLC and quantified by a “copper assay” and a photometric EGF assay to measure the corresponding [LPEI] and [EGF] concentrations. 10.4 Biological activity of LPEI-PEG-hEGF.
[00122] Usando o ensaio celular, comparou-se a atividade do complexo PolyIC/LPEI-PEG-hEGF (PPEm) com o PolyIC/mPPE (camundongo) descrito em Schaffert D, Kiss M, Rodl W, Shir A, Levitzki A, Ogris M, Wagner E. (2011) Poly(I:C)-mediated tumor growth suppression in EGF-receptor overexpressing tumors using EGF-polyethylene glycol-linear polyethylenimine as carrier. Pharm Res. 28:731-41). Pode-se observar que o novo conjugado do HEGF é mais eficaz em matar as células superexpressando EGFR (Figura 14). As células que expressam quantidades moderadas de moléculas de EGFR em sua superfície (células U87MG expressam 80.000 EGFRs/célula) são menos sensíveis ao tratamento que as células superexpressando quantidades massivas (células U87MGwtEGFR expressam 1.000.000 EGFRs/célula).[00122] Using the cellular assay, the activity of the PolyIC/LPEI-PEG-hEGF (PPEm) complex was compared with PolyIC/mPPE (mouse) described in Schaffert D, Kiss M, Rodl W, Shir A, Levitzki A, Ogris M, Wagner E. (2011) Poly(I:C)-mediated tumor growth suppression in EGF-receptor overexpressing tumors using EGF-polyethylene glycol-linear polyethylenimine as carrier. Pharm Res. 28:731-41). It can be seen that the new HEGF conjugate is more effective in killing cells overexpressing EGFR (Figure 14). Cells expressing moderate amounts of EGFR molecules on their surface (U87MG cells express 80,000 EGFRs/cell) are less sensitive to treatment than cells overexpressing massive amounts (U87MGwtEGFR cells express 1,000,000 EGFRs/cell).
[00123] O peptídeo foi sintetizado usando os procedimentos de síntese de peptídeo em fase sólida padrão de Fmoc (SPPS) em resina de Wang Fmoc-Cys(trt) como o apoio sólido. Inchamento: a resina foi inchada por pelo menos 2 h em diclorometano. Remoção de Fmoc: a resina foi primeiro tratada com uma solução de 20% de piperidina em dimetilformamida (DMF) (2 x 20 min), em seguida lavada com DMF (5 x 2 min). Acoplamento de Fmoc-Asp(OtBu)-OH: 3 eq. de Fmoc-Asp(OtBu)-OH, 3 eq. de (1-[bis(dimetilamino)metileno]-1H-1,2,3- triazolo[4,5-b]piridínio 3-óxido hexafluorofosfato) (HATU) foram dissolvidos em 15 ml de DMF e 8 eq. de N,N-di-isopropiletilamina (DIEA ou DIPEA) foram adicionados à mistura. A solução foi mistura (pré-ativada) por 10 minutos à temperatura ambiente antes de ser adicionada à resina por 1 hora. O acoplamento foi repetido duas vezes com a nova mistura, a fim de assegurar o acoplamento completo do ácido aspártico. Um teste Keiser foi realizado para assegurar um acoplamento completo. A resina foi lavada com DMF (3 x 2 minutos) e diclorometano (DCM) (2 x 2 min). Nivelamento: A resina foi tratada com uma solução de anidro acético (10 eq.) e DIPEA (8 eq.) em DMF por 20 min e lavada com DMF (3 x 2 min). Remoção de Fmoc: A resina foi primeiro tratada com uma solução de 20% de piperidina em DMF (2 x 20 min), em seguida lavada com DMF (5 x 2 min). Acoplamento de ácido Fmoc-diaminopropiônico (DAP): 3 eq. de ácido Fmoc-diaminopropiônico (DAP), 3 eq. de HATU e 8 eq. de DIEA foram dissolvidos em 15 ml de DMF. A solução foi mistura (pré-ativada) por 10 minutos à temperatura ambiente antes de ser adicionada à resina por 1 hora. Um teste Keiser foi realizado para assegurar um acoplamento completo. A resina foi lavada com DMF (3 x 2 minutos) e DCM (2 x 2 min). Alongamento de peptídeo: Os compostos a seguir foram acoplados à resina na seguinte ordem (1) Fmoc- Phe-OH, (2) Fmoc-Phe-OH, (3) ácido Fmoc-8-amino-octanoico (EAO), e (4) OtBu- Glu(Fmoc)-OH. Remoção de Fmoc: a resina foi tratada com uma solução de 20% de piperidina em DMF (2 x 20 min), em seguida lavada com DMF (5 x 2 min) e DCM (3 x 2 min). Acoplamento do ligante de DUPA: 0,9 mL de trietilamina (6,6 mmols) foi combinado com 0,9 g (3 mmols) de cloridrato de di-tercbutil éster de ácido L-glutâmico em 15 mL de DCM. Esta solução foi adicionada gota a gota durante 45 minutos a uma solução de 5 mL de DCM e trifosgênio (0,35 g, 1,1 mmol) a 0° C. Após agitação por mais 50 min a mistura foi adicionada à resina com mais 0,9 mL de trietilamina. A mistura de reação com a resina foi agitada por 3 horas e lavada com DMF (3 x 2 min). Clivagem completa: a resina foi lavada com DCM (3 x 2 min) e seca sob vácuo. Uma solução de 2,5% TDW e 2,5% tri- isopropilsilano em ácido trifluoroacético (TFA) a 0° C foi adicionada. A reação prosseguiu por 4 h à temperatura ambiente, filtrada e tratada com uma solução resfriada de éter/hexano 1:1, e os peptídeos foram precipitados por centrifugação. Os peptídeos brutos foram dissolvidos em uma solução de acetonitrila/TDW 1:1 e liofilizados. O bruto foi purificado por HPLC preparativa de fase reversa (RP). Acoplamento DyLight 680: sob atmosfera de argônio, 1 mg de DyLightTM 680 (Life Technologies, Cat. N° 46418) foi dissolvido em dimetil sulfóxido anidro (DMSO; 100 μL) contendo 50 equivalentes de di- isopropiletilamino anidro. Um excesso duas vezes molar do ligante de peptídeo DUPA dissolvido em DMSO anidro (100 μL) foi adicionado à mistura acima e agitado à temperatura ambiente. As formações dos produtos foram confirmadas por cromatografia líquida-espectrometria de massa (LC-MS). Sondas de infravermelho proximal com DUPA bruto (NIR) foram então purificadas por RP- HPLC preparativa.[00123] The peptide was synthesized using standard Fmoc solid-phase peptide synthesis (SPPS) procedures on Wang Fmoc-Cys(trt) resin as the solid support. Swelling: the resin was swelled for at least 2 h in dichloromethane. Fmoc removal: the resin was first treated with a 20% piperidine solution in dimethylformamide (DMF) (2 × 20 min), then washed with DMF (5 × 2 min). Fmoc-Asp(OtBu)-OH coupling: 3 eq. of Fmoc-Asp(OtBu)-OH, 3 eq. of (1-[bis(dimethylamino)methylene]-1H-1,2,3-triazolo[4,5-b]pyridinium 3-oxide hexafluorophosphate) (HATU) were dissolved in 15 ml of DMF, and 8 eq. of N,N-diisopropylethylamine (DIEA or DIPEA) were added to the mixture. The solution was mixed (pre-activated) for 10 min at room temperature before being added to the resin for 1 h. Coupling was repeated twice with the new mixture in order to ensure complete coupling of the aspartic acid. A Keiser test was performed to ensure complete coupling. The resin was washed with DMF (3 × 2 min) and dichloromethane (DCM) (2 × 2 min). Leveling: The resin was treated with a solution of anhydrous acetic acid (10 eq.) and DIPEA (8 eq.) in DMF for 20 min and washed with DMF (3 × 2 min). Fmoc removal: The resin was first treated with a 20% piperidine solution in DMF (2 × 20 min), then washed with DMF (5 × 2 min). Fmoc-diaminopropionic acid (DAP) coupling: 3 eq. of Fmoc-diaminopropionic acid (DAP), 3 eq. of HATU, and 8 eq. of DIEA were dissolved in 15 mL of DMF. The solution was mixed (preactivated) for 10 min at room temperature before being added to the resin for 1 h. A Keiser test was performed to ensure complete coupling. The resin was washed with DMF (3 × 2 min) and DCM (2 × 2 min). Peptide elongation: The following compounds were coupled to the resin in the following order (1) Fmoc-Phe-OH, (2) Fmoc-Phe-OH, (3) Fmoc-8-aminooctanoic acid (EAO), and (4) OtBu-Glu(Fmoc)-OH. Fmoc removal: The resin was treated with a 20% piperidine solution in DMF (2 × 20 min) and then washed with DMF (5 × 2 min) and DCM (3 × 2 min). DUPA ligand coupling: 0.9 mL of triethylamine (6.6 mmol) was combined with 0.9 g (3 mmol) of L-glutamic acid di-tert-butyl ester hydrochloride in 15 mL of DCM. This solution was added dropwise over 45 min to a solution of 5 mL of DCM and triphosgene (0.35 g, 1.1 mmol) at 0 °C. After stirring for an additional 50 min, the mixture was added to the resin with an additional 0.9 mL of triethylamine. The reaction mixture with the resin was stirred for 3 h and washed with DMF (3 × 2 min). Complete cleavage: The resin was washed with DCM (3 × 2 min) and dried under vacuum. A solution of 2.5% TDW and 2.5% triisopropylsilane in trifluoroacetic acid (TFA) at 0 °C was added. The reaction was allowed to proceed for 4 h at room temperature, filtered and treated with a cold 1:1 ether/hexane solution, and the peptides were precipitated by centrifugation. The crude peptides were dissolved in a 1:1 acetonitrile/TDW solution and lyophilized. The crude was purified by preparative reversed-phase (RP) HPLC. DyLight 680 coupling: Under an argon atmosphere, 1 mg of DyLightTM 680 (Life Technologies, Cat. No. 46418) was dissolved in anhydrous dimethyl sulfoxide (DMSO; 100 μL) containing 50 equivalents of anhydrous diisopropylethylamino. A two-fold molar excess of the peptide ligand DUPA dissolved in anhydrous DMSO (100 μL) was added to the above mixture and stirred at room temperature. Product formations were confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). Crude DUPA near-infrared (NIR) probes were then purified by preparative RP-HPLC.
[00124] O peptídeo foi sintetizado usando os procedimentos de SPPS padrão de Fmoc em resina de Wang Fmoc-Cys(trt) como o apoio sólido. Inchamento: a resina foi inchada por pelo menos 2 h em diclorometano. Remoção de Fmoc: A resina foi tratada com uma solução de 20% de piperidina em DMF (2 x 20 min), em seguida lavada com DMF (5 x 2 min). Acoplamento de Fmoc-Gly-OH: 3 eq. de Fmoc-Gly-OH, e 3 eq. de HATU foram dissolvidos em 15 ml de DMF, seguidos pela adição de 8 eq. de DIEA. A solução foi mistura (pré- ativada) por 10 minutos à temperatura ambiente antes de ser adicionada à resina por 1 hora. O acoplamento foi repetido duas vezes com a nova mistura. Um teste Keiser foi realizado para assegurar um acoplamento completo. A resina foi lavada com DMF (3 x 2 minutos) e DCM (2 x 2 min). Nivelamento: A resina foi tratada com uma solução de anidro acético (10 eq.) e DIPEA (8 eq.) em DMF por 20 min e lavada com DMF (3 x 2 min). Remoção de Fmoc: A resina foi tratada com uma solução de 20% de piperidina em DMF (2 x 20 min), em seguida lavada com DMF (5 x 2 min). Acoplamento de Fmoc-Trp(Boc)-OH: 3 eq. do Fmoc- Trp(Boc)-OH, 3 eq. de HATU e 8 eq. de DIEA foram dissolvidos em 15 ml de DMF. A solução foi mistura (pré-ativada) por 10 minutos à temperatura ambiente antes de ser adicionada à resina por 1 hora. Um teste Keiser foi realizado para assegurar um acoplamento completo. A resina foi lavada com DMF (3 x 2 min) e DCM (2 x 2 min). Alongamento de peptídeo: os compostos a seguir foram acoplados à resina na seguinte ordem (1) Fmoc-Trp(Boc)-OH, (2) Fmoc-Gly-OH, (3) Fmoc-Phe-OH, (4) ácido Fmoc-8-amino-octanoico (EAO), e (5) OtBu- Glu(Fmoc)-OH. Remoção de Fmoc: a resina foi tratada com uma solução de 20% de piperidina em DMF (2 x 20 min), em seguida lavada com DMF (5 x 2 min) e DCM (3 x 2 min). Acoplamento do ligante de DUPA: 0,9 mL de trietilamina (6,6 mmols) foi combinado com 0,9 g (3 mmols) de cloridrato de di-tercbutil éster de ácido L-glutâmico em 15 mL de DCM. Esta solução foi adicionada gota a gota durante 45 minutos a uma solução de 5 mL de DCM e trifosgênio (0,35 g, 1,1 mmol) a 0° C. Após agitação por mais 50 min a mistura foi adicionada à resina com mais 0,9 mL de trietilamina. A mistura de reação com a resina foi agitada por 3 horas e lavada com DMF (3 x 2 min). Clivagem completa: a resina foi lavada com DCM (3 x 2 min) e seca sob vácuo. Uma solução de 2,5% TDW e 2,5% tri- isopropilsilano em ácido trifluoroacético (TFA) a 0° C foi adicionada. A reação prosseguiu por 4 h à temperatura ambiente, filtrada e tratada com uma solução resfriada de éter/hexano 1:1, e os peptídeos contendo DUPA análogo foram precipitados por centrifugação. Os peptídeos brutos foram dissolvidos em uma solução de acetonitrila/TDW 1:1 e liofilizados. O bruto foi purificado por RP-HPLC preparativa. Síntese de PEI-PEG-DUPA análogo: 4,37 mg (1,2 x 10-4 mmol) de di- conjugado 1:1 ou 1:3 (preparado como explicado no Exemplo 1 acima) foram dissolvidos em 940 μl de 20 mM HEPES pH 7,4. Em seguida, 1 mg (9,1 x 10-4 mmol, - 5 eq) de DUPA análogo, foi dissolvido em 2 ml de acetonitrila foram adicionados gota a gota à reação (ACN; classe de HPLC)/(20 mM HEPES pH 7,4) a uma razão de 1:1. Em seguida, para atingir uma concentração total aproximada a -10% de ACN na reação, uma adição de 4 mL de 20 mM foram introduzidos na mistura de reação. A reação foi melhor centrifugada (800 rpm) no escuro à temperatura ambiente até a absorbância ao comprimento de onda 343 (A343) indicar uma renovação completa. O tri-conjugado resultante foi purificado por cromatografia de troca catiônica em uma coluna HR10/10 preenchida com resina MacroPrep High S (BioRad) (usando uma eluição gradiente de três etapas de 20 mM HEPES pH 7,4 a 20 mM HEPES contendo 3 M NaCl). As frações eluídas foram introduzidas a uma RP-HPLC analítica para avaliar a pureza do tri- conjugado. As frações com 95% de pureza e maiores foram combinadas e mantidas a -80 °C. A concentração do tri-conjugado foi determinada por ensaio de cobre. A quantidade de DUPA análogo conjugado foi determinada pela absorção de cromóforos (Trp aminoácido).[00124] The peptide was synthesized using standard Fmoc SPPS procedures on Wang Fmoc-Cys(trt) resin as the solid support. Swelling: The resin was swelled for at least 2 h in dichloromethane. Fmoc removal: The resin was treated with a 20% piperidine solution in DMF (2 × 20 min), then washed with DMF (5 × 2 min). Fmoc-Gly-OH coupling: 3 eq. of Fmoc-Gly-OH, and 3 eq. of HATU were dissolved in 15 mL of DMF, followed by the addition of 8 eq. of DIEA. The solution was mixed (preactivated) for 10 min at room temperature before being added to the resin for 1 h. Coupling was repeated twice with the fresh mixture. A Keiser test was performed to ensure complete coupling. The resin was washed with DMF (3 × 2 min) and DCM (2 × 2 min). Leveling: The resin was treated with a solution of anhydrous acetic acid (10 eq.) and DIPEA (8 eq.) in DMF for 20 min and washed with DMF (3 × 2 min). Fmoc removal: The resin was treated with a solution of 20% piperidine in DMF (2 × 20 min) then washed with DMF (5 × 2 min). Fmoc-Trp(Boc)-OH coupling: 3 eq. of Fmoc-Trp(Boc)-OH, 3 eq. of HATU, and 8 eq. of DIEA were dissolved in 15 mL of DMF. The solution was mixed (preactivated) for 10 min at room temperature before being added to the resin for 1 h. A Keiser test was performed to ensure complete coupling. The resin was washed with DMF (3 × 2 min) and DCM (2 × 2 min). Peptide elongation: The following compounds were coupled to the resin in the following order (1) Fmoc-Trp(Boc)-OH, (2) Fmoc-Gly-OH, (3) Fmoc-Phe-OH, (4) Fmoc-8-aminooctanoic acid (EAO), and (5) OtBu-Glu(Fmoc)-OH. Fmoc removal: The resin was treated with a 20% piperidine solution in DMF (2 × 20 min), then washed with DMF (5 × 2 min) and DCM (3 × 2 min). DUPA ligand coupling: 0.9 mL of triethylamine (6.6 mmol) was combined with 0.9 g (3 mmol) of L-glutamic acid di-tert-butyl ester hydrochloride in 15 mL of DCM. This solution was added dropwise over 45 min to a solution of 5 mL of DCM and triphosgene (0.35 g, 1.1 mmol) at 0 °C. After stirring for an additional 50 min the mixture was added to the resin with an additional 0.9 mL of triethylamine. The reaction mixture with the resin was stirred for 3 h and washed with DMF (3 × 2 min). Cleavage complete: the resin was washed with DCM (3 × 2 min) and dried under vacuum. A solution of 2.5% TDW and 2.5% triisopropylsilane in trifluoroacetic acid (TFA) at 0 °C was added. The reaction was allowed to proceed for 4 h at room temperature, filtered and treated with a cold 1:1 ether/hexane solution, and the peptides containing the DUPA analogue were precipitated by centrifugation. The crude peptides were dissolved in a 1:1 acetonitrile/TDW solution and lyophilized. The crude was purified by preparative RP-HPLC. Synthesis of PEI-PEG-DUPA analogue: 4.37 mg (1.2 x 10-4 mmol) of 1:1 or 1:3 diconjugate (prepared as explained in Example 1 above) was dissolved in 940 μl of 20 mM HEPES pH 7.4. Then, 1 mg (9.1 x 10-4 mmol, -5 eq) of DUPA analogue, dissolved in 2 mL of acetonitrile was added dropwise to the reaction (ACN; HPLC grade)/(20 mM HEPES pH 7.4) at a ratio of 1:1. Then, to reach an approximate total concentration of -10% ACN in the reaction, an addition of 4 mL of 20 mM was introduced into the reaction mixture. The reaction was further centrifuged (800 rpm) in the dark at room temperature until the absorbance at wavelength 343 (A343) indicated a complete turnover. The resulting tri-conjugate was purified by cation exchange chromatography on a HR10/10 column packed with MacroPrep High S resin (BioRad) (using a three-step gradient elution from 20 mM HEPES pH 7.4 to 20 mM HEPES containing 3 M NaCl). The eluted fractions were introduced into an analytical RP-HPLC to assess the purity of the tri-conjugate. Fractions with 95% purity and higher were combined and kept at -80 °C. The concentration of the tri-conjugate was determined by copper assay. The amount of DUPA analog conjugate was determined by chromophore absorption (Trp amino acid).
[00125] O antígeno da membrana de superfície da próstata (PSMA) é superexpressado no câncer de próstata metastático. Ele também é encontrado na neovasculatura da maioria dos tumores sólidos. Já que o PSMA é internalizado mediante ligação do ligante, ele foi escolhido como um alvo, projeta e sintetiza um vetor de direcionamento de PolyIC PSMA. Com efeito, DUPA-Daylight680 é internalizado às células superexpressando PSMA (LNCaP) mas não para MCF7 (superexpressando HER2) (não mostrado).[00125] Prostate surface membrane antigen (PSMA) is overexpressed in metastatic prostate cancer. It is also found in the neovasculature of most solid tumors. Since PSMA is internalized upon ligand binding, it was chosen as a target, we designed and synthesized a PolyIC PSMA targeting vector. Indeed, DUPA-Daylight680 is internalized into PSMA-overexpressing cells (LNCaP) but not into MCF7 (HER2-overexpressing) (not shown).
[00126] A Figura 15 mostra que PEI-PEG-DUPA (PPD)/PolyIC é altamente eficiente contra as células LNCaP e VCaP. A viabilidade foi medida após 96 h de exposição. PPD também induz a produção de citocinas (Figura 16). Na Figura 17, é demonstrado que o meio condicionado pelas células LNCaP estimula a expressão das citocinas INF-y, IL-2 e TNF-α no crescimento de PBMCs no meio condicionado. Foi mostrado então que a coincubação de PolyIC/PPD tratou as células LNCaP com as células PC3-Luciferase que não expressam PSMA, resultou em até 70% de morte das células PC3-Luciferase via efeito do espectador. A adição de PBMCs humanas saudáveis intensificou fortemente o efeito e levou à morte de 90% das células PC3 (Figura 18).[00126] Figure 15 shows that PEI-PEG-DUPA(PPD)/PolyIC is highly efficient against LNCaP and VCaP cells. Viability was measured after 96 h of exposure. PPD also induces cytokine production (Figure 16). In Figure 17, it is demonstrated that the medium conditioned by LNCaP cells stimulates the expression of the cytokines INF-γ, IL-2 and TNF-α in PBMCs growing in the conditioned medium. It was then shown that the coincubation of PolyIC/PPD treated LNCaP cells with PC3-Luciferase cells that do not express PSMA resulted in up to 70% killing of PC3-Luciferase cells via bystander effect. The addition of healthy human PBMCs strongly intensified the effect and led to the killing of 90% of PC3 cells (Figure 18).
[00127] PolyIC/PPD tem efeitos antitumor significativos quando testado em camundongos SCID (Figura 19). A inibição do tumor não é completa devido à falta de sistema imunológico no camundongo experimental. REFERÊNCIAS 1. Boussif, O., et al., A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: polyethylenimine. Proc Natl Acad Sci U S A, 1995. 92(16): p. 7297-301. 2. Wagner, E., et al., Transferrin-polycation-DNA complexes: the effect of polycations on the structure of the complex and DNA delivery to cells. Proc Natl Acad Sci U S A, 1991. 88(10): p. 4255-9. 3. Little, S.R., et al., Poly-beta amino ester-containing microparticles enhance the activity of nonviral genetic vaccines. Proc Natl Acad Sci U S A, 2004. 101(26): p. 9534-9. 4. Davis, M.E., Z.G. Chen, e D.M. Shin, Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for cancer. Nat Rev Drug Discov, 2008. 7(9): p. 771-82. 5. 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Oncogene, 1999. 18(44): p. 6050-62. 27. Park, J.W., et al., Anti-HER2 immunoliposomes: enhanced efficacy attributable to targeted delivery. Clin Cancer Res, 2002. 8(4): p. 1172-81. 28. Rabenstein, D.L., Heparin and heparan sulfate: structure and function. Nat Prod Rep, 2002. 19(3): p. 312-31. 29. Seib, F.P., A.T. Jones, e R. Duncan, Comparison of the endocytic properties of linear and branched PEIs, and cationic PAMAM dendrimers in B16f10 melanoma cells. J Control Release, 2007. 117(3): p. 291-300. 30. Jeong, G.J., et al., Biodistribution and tissue expression kinetics of plasmid DNA complexed with polyethylenimines of different molecular weight and structure. J Control Release, 2007. 118(1): p. 118-25. 31. Kawakami, S., et al., Evaluation of proinflammatory cytokine production induced by linear and branched polyethylenimine/plasmid DNA complexes in mice. J Pharmacol Exp Ther, 2006. 317(3): p. 1382-90. 32. 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Tumor inhibition is not complete due to the lack of an immune system in the experimental mouse. REFERENCES 1. Boussif, O., et al., A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: polyethylenimine. Proc Natl Acad Sci U S A, 1995. 92(16): p. 7297-301. 2. Wagner, E., et al., Transferrin-polycation-DNA complexes: the effect of polycations on the structure of the complex and DNA delivery to cells. Proc Natl Acad Sci U S A, 1991. 88(10): p. 4255-9. 3. Little, S.R., et al., Poly-beta amino ester-containing microparticles enhance the activity of nonviral genetic vaccines. Proc Natl Acad Sci U S A, 2004. 101(26): p. 9534-9. 4. Davis, M.E., Z.G. Chen, and D.M. Shin, Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for cancer. Nat Rev Drug Discov, 2008. 7(9): p. 771-82. 5. Remy, J.S., et al., Targeted gene transfer into hepatoma cells with lipopolyamine-condensed DNA particles presenting galactose ligands: a stage toward artificial viruses. 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