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KR101601035B1 - 키토산 및 액상결정 형성 물질을 포함하는 유전자 전달용 조성물 - Google Patents

키토산 및 액상결정 형성 물질을 포함하는 유전자 전달용 조성물 Download PDF

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KR101601035B1
KR101601035B1 KR1020130022333A KR20130022333A KR101601035B1 KR 101601035 B1 KR101601035 B1 KR 101601035B1 KR 1020130022333 A KR1020130022333 A KR 1020130022333A KR 20130022333 A KR20130022333 A KR 20130022333A KR 101601035 B1 KR101601035 B1 KR 101601035B1
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chitosan
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liquid crystal
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황지혜
이영남
노상명
기민효
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주식회사 종근당
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Abstract

본 발명은 키토산 및 액상결정 형성 물질을 포함하고, 수성 유체 상에서 액정을 형성하는 유전자 전달용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 키토산과 액상결정 형성물질을 포함하는 유전자 전달용 조성물은 키토산과 유전자의 낮은 유전자 결합력을 개선하고 혈청 내 키토산 나노 복합체의 안정성을 획기적으로 개선함으로써, 고효율의 유전자 전달력과 함께 우수한 안정성을 가지므로 유전자 치료제로서 유용하게 이용할 수 있다.

Description

키토산 및 액상결정 형성 물질을 포함하는 유전자 전달용 조성물{Composition for gene delivery comprising chitosan and liquid crystal formation material}
본 발명은 키토산 및 액성결정 형성 물질을 포함하고, 수성 유체 상에서 액정을 형성하는 유전자 전달용 조성물에 관한 것이다.
질병치료를 목적으로 하는 유전자 치료제의 연구는 지속적으로 수행되어 왔으며 현재까지도 연구결과를 제품화하기 위한 노력이 계속되어지고 있다. 유전자는 뉴클레오타이드(nucleotide) 및 뉴클레오타이드의 중합체인 핵산을 포함하는 물질로서 핵산 단위체가 가지는 포스페이트기에서 기인한 강한 음전하를 가지고 있다. 일반 화학 치료 기술에 비교하여 유전자 치료 기술은 DNA나 RNA 수준에서 활성 작용이 일어나게 된다. 하지만, 유전자는 유전자 분해효소들에 의해 쉽게 분해될 수 있으며 세포 혹은 생채 내에서 짧은 반감기를 가지고 있기 때문에 이를 극복하기 위해서 꼭 선행되어야 하는 연구 분야가 바로 '유전자 세포 내 전달 (gene transfection delivery)' 기술이다.
유전자의 세포 내 전달 방법은 바이러스의 사용여부에 따라 크게 바이러스성 벡터 (viral vector)와 비바이러스성 벡터 (non-viral vector)로 구분되며 이들은 각각의 특징 및 장단점을 가지고 있다.
바이러스성 벡터는 인간 세포에 감염을 일으키는 바이러스 고유의 세포 내 침투기전을 이용하므로 비바이러스성 벡터보다는 세포 내 전달효율이 비교적 높은 것으로 알려져 있지만, 면역 반응에 의한 장기 투여의 어려움과 아직까지 병원성을 지닌 바이러스의 복제 가능성을 완전히 배제하지 못한 단점을 지니고 있다 (ISRN Oncology, 2012, Article ID 616310, 14 pages).
이와 같은 바이러스성 벡터의 단점과 위험성을 보완하기 위해 현재는 비바이러스성 벡터에 의한 유전자 전달기술의 연구가 활발히 진행되고 있다. 바이러스성 벡터에 비교하여 비바이러스성 벡터의 경우 감염 위험성이 없으며 전달할 유전자의 크기에 제한이 없고, 체내 면역원성의 문제가 비교적 적으며, 반복 투여가 보다 용이하다는 장점을 지니고 있다. 비바이러스성 벡터는 소재 면에서 크게 양하전 지질 물질과 양하전 고분자 물질로 구분할 수 있으며 음전하를 띠는 유전자와 정전기적 인력에 의한 결합력을 이용하는 것이라 전달하고자 하는 유전자와 양하전 벡터의 물리적인 혼합만으로도 복합체를 간편하게 준비하는 장점을 지니고 있다.
선행기술인 국내특허 10-2012-0078661은 양이온성 지질을 합성하여 유전자와의 이온결합 복합체를 형성하여 전달하는 기술이다. 구체적으로 최소한 한 개 이상의 양이온성 지질(cationic lipid)과 여러 가지 계면활성제로 구성된 용액에 유전자를 첨가함으로써 비공유 이온결합을 형성시키는 기술이다. 상기 기술에서 사용된 양이온성 지질은 세포독성을 가질 수 있으며, 또한 합성공정에 의해서 생산되는 지질은 고순도 정제가 필요한 소재로써 품질관리가 어려워 대량 생산의 문제를 가지며, 보관 및 유통과정의 안정성이 낮은 단점도 있으므로 제품화가 용이하지 않다. 따라서 본 발명 기술은 합성 양이온성 지질과 달리 주사가능한 지질들의 혼합물로 액상결정을 형성함으로써 유전자를 전달하는데 높은 안정성을 부여한다는 점에서 상기 기술과 상이하다.
또 다른 선행 기술인 US 20110038941은 올리고뉴클레오타이드 (oligonucleotide), 지질, 그리고 결합 물질(complexation agent)로 구성된 올리고뉴클레오타이드-지질 나노입자를 제조하기 위해 1) 지질, 결합 물질, 그리고 양이온성 폴리머를 물과 섞을 수 있는 유기용매에서 혼합하고, 2) 올리고뉴클레오타이드를 수용액에 녹인 후, 3) 1)의 혼합물을 2) 수용액에 주사주입하거나 1)의 혼합물과 2) 수용액을 압력 하에서 섞어 최종 용액을 제조하고, 4) 여기에서 유기용매를 제거함으로써 나노입자를 형성시키는 제조과정을 청구하고 있다. 이러한 제조 과정은 품질관리가 어려우며, 제조과정 시 특정 기계가 요구되거나 대량 생산화가 곤란하여 실질적인 기술의 실시가 어려운 단점도 있다. 또한 이 선행 기술은 광범위하게 많은 물질들을 청구하면서 본 발명의 조성물 중에서 프로타민(protamine)과 키토산 (chitosan)을 언급하고 있지만, 키토산을 포함하는 유전자 전달 조성물의 예시나 본 발명이 목적하는 효과에 대하여 전혀 기술하고 있지 않으며, 특정 환경을 통한 혼합과정과 유기용매의 제거를 통한 나노입자 제조과정을 필수적으로 사용하여야 한다는 점에서 본 발명과 상이하다.
액상결정(liquid crystal) 또는 액정 기술은 액체의 중간 상태라 할 수 있는데, 결정과 같이 분자배열이 규칙적이지는 않지만, 일반 액체와 같이 고체로부터 액체로 상변이가 일어났을 때에 무정형이 아니라 비교적 규칙적인 상태의 정형 (crystal)을 이루는 물질을 액정 또는 중간상(meso-phase)물질이라 일컫는다. 선행 특허로써, 한국 공개 특허 제10-2012-0013336호는 디아실리피드를 사용하여 액정 나노입자를 제조한 후 유전자를 나노입자에 존재하는 수성 공동에 내포하여 전달하는 시스템을 제공하고 있다. 이들 제제는 고분자 시스템의 젖산 또는 글리콜산 분해산물을 생성하지 않아 주사부위의 동통이나 염증이 수반되지 않으며 약리학적 활성 물질을 in vivo 상에서 약 4주간 지속 방출할 수 있음을 개시하고 있다. 그러나, 상기 제제 조성물의 핵심 구성성분인 디아실리피드는 일반적으로 의약품의 부형제로 사용되지 않는 안전성이 충분히 확보되지 않은 물질이며, 일부 약리학적 활성물질의 활성 저하를 일으키는 유기용매를 사용하여야 한다는 문제점이 있다 (H. Ljusberg-Wahre, F. S. Nielse, 298, 328-332 (2005); H. Sah, Y. bahl, Journal of Controlled Release 106, 51-61(2005)).
키토산은 유전자 전달 복합체를 제조함에 있어서 생체 적합성이 우수하고 대량생산에 유리한 천연의 양이온성 소재이므로 양질의 비바이러스성 전달체 후보가 될 수 있다. 특히 키토산은 생체 내로 투여된 후, 리소좀(lysozyme)에 의해서 아미노당으로 분해되는 물질로서 현재 랫트에서의 LD50는 16g/kg로 알려져 있을 만큼 안전한 폴리머 물질이다 (Trends in Food Science & Technology, 2007; 18: 117-131).
키토산은 유전자와 이온결합을 통해 유전자를 세포 내로 전달할 수 있는 비바이러스성 전달체로서 유력한 후보이지만, 생리학적 pH (pH7~7.4)에서 양이온성 전하가 약해지기 때문에 유전자와의 결합력이 떨어지게 된다. 결국 생리학적 pH에서 키토산은 유전자와의 복합체를 유지하지 못하고 풀리게 되어 유전자를 세포내로 전달하는 효력이 현저하게 낮아질 수 있다.
키토산, 유전자와 티아민피로포스페이트만으로 조성된 나노복합체를 제조하더라도 in vitro에서 유전자 전달력을 향상시킬 수 있지만, in vivo에서는 in vitro와 달리 많은 혈청 단백질 및 세포 삼출물이 존재하기에 키토산 복합체의 유전자 전달력이 발현되지 못한다. 이것은 키토산 나노복합체가 생체 내로 투여되었을 때, in vivo 환경에서 혈청 단백질 등과 응집하고 결국 침전현상을 유발하여 유전자 전달력을 상실하기 때문이다. 현재까지 이러한 이유로 인하여 기존의 키토산 복합체는 생체 내에서 유전자 전달력을 나타내지 못하고 유전자 전달체로서 제품화에 성공하지 못하고 있다 (Expert Opinion on Drug Delivery, 2011; 8: 343-357).
이와 같이, 키토산을 유전자 전달체로서 인체에 적용시키기 위해서는 키토산 나노복합체가 생리학적 pH에서 유전자 전달효력을 갖도록 해야하며 더 나아가 생체 내로 주입된 이후에도 혈청 내 응집이 일어나지 않고 나노복합체의 안정성을 유지하도록 해야 한다.
그러나, 아직까지 키토산을 이용하여 유전자를 전달함에 있어서, 혈청 내에서 나노 복합체의 안정성을 유지하고 독성을 나타내지 않으면서도 효과적으로 생체 내에서 유전자의 효과를 나타낼 수 있도록 하는 기술은 보고된 바 없어, 키토산을 이용한 효과적인 유전자 전달체 개발의 필요성이 있어왔다.
국내특허 10-2012-0078661 미국특허 20110038941
Development of Safer Gene Delivery Systems to Minimize the Risk of Insertional Mutagenesis-Related Malignancies: A Critical Issue for the Field of Gene Therapy(ISRN Oncology, 2012, Article ID 616310, 14p) Enzymatic characterization of lipid-based drug delivey systems(H. Ljusberg-Wahre, F. S. Nielse, Int J Pharm. 2005;298:328-332(2005)) Effects of aqueous phase composition upon protein destabilization at water/organic solvent interface(H. Sah, Y. bahl, Journal of Controlled Release 106, 51-61(2005)) Chitin/chitosan: modifications and their unlimited application potential-an overview(K.V. Harish Prashanth, R.N. Tharanathan, Trends in Food Science & Technology, March 2007, Pages 117-131) Interactions of nanoparticles with plasma proteins: implication on clearance and toxicity of drug delivery systems(Priya Prakash Karmali1 & Dmitri Simberg, Pages 343-357)
본 발명의 목적은 액상결정 형성물질과 키토산을 포함하는 유전자 전달용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액상결정 형성물질, 키토산 및 유전자를 포함하는 나노복합체를 제공하는 것이다.
본 발명은 액상결정 형성제, 포스포리피드(phospholipid), 액상결정 강화제, 및 키토산을 포함하는 수성유체 상에서 액정을 형성하는 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
본 발명의 액상결정 형성물질과 키토산을 포함하는 유전자 전달용 조성물은 키토산과 유전자의 낮은 유전자 결합력을 개선하고 혈청 내 키토산 나노 복합체의 안정성을 획기적으로 개선함으로써, 고효율의 유전자 전달력과 함께 우수한 안정성을 가지므로 유전자 치료제로서 유용하게 이용할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 액상결정 형성제, 포스포리피드 및 액상결정 강화제는 수용액 상에서 액상결정을 형성할 수 있다. 위와 같이 형성된 액상결정은 키토산 및 유전자와 안정적인 나노 복합체를 형성하여 유전자의 전달 효능을 현저히 향상시킬 수 있고 안정성이 우수하여 상기 복합체가 장기간에 걸쳐 균질한 상태를 유지할 수 있다.
상기 "액상결정 형성제(liquid crystal former)"는 비층상 구조인 액상결정을 형성시키는 물질로 솔비탄 불포화지방산 에스터(sorbitan unsaturated fatty acid ester), 모노아실 글리세롤(monoacyl glycerol), 디아실 글리세롤(diacyl glycerol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있다.
또한 상기 액상 결정 형성제는 극성헤드기에 -OH (hydroxyl)기가 2개 이상 존재하는 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester)일 수 있다. 이러한 솔비탄 불포화지방산 에스터는 [화학식 1]의 화합물을 의미하며, 이중에서 솔비탄 모노에스터(sorbitan monoester)는 R1=R2=OH, R3=R, 솔비탄 디에스터(sorbitan diester)는 R1=OH, R2=R3=R, 여기서 R은 탄소수가 4 내지 30이며 이중결합을 1개 이상 포함하는 알킬 에스터 그룹(alkyl ester group)을 의미한다.
[화학식 1]
Figure 112013018429024-pat00001
구체적으로 본 발명의 솔비탄 불포화지방산 에스터는 식물성 오일, 동물성 지방 및 오일 뿐만 아니라 고래 기름 및 어유로부터 수득될 수 있다. 바람직한 식물성 오일류의 예는 카카오 버터, 보리지 오일, 현미 오일, 녹차 오일, 대두 오일, 대마씨 오일, 세사미 오일, 체리씨드 오일, 평지씨 오일, 양귀비씨 오일, 호박씨 오일, 포도씨 오일, 살구씨 오일, 코코넛 오일, 동백 오일, 달맞이꽃 오일, 유채 오일, 해바라기 오일, 카놀라 오일, 잣 오일, 호도 오일, 헤이즐넛 오일, 아보카 오일, 아몬드 오일, 땅콩 오일, 호바바 오일, 야자 오일, 피마자 오일, 올리브 오일, 옥수수 오일, 참깨 오일, 면실 오일, 홍화씨 오일, 서양지치 오일 및 앵초 오일 등이 있고, 바람직한 동물성 지방 및 오일류의 예는 유지방, 우지, 포유류 오일, 파충류 오일 및 조류 오일이 있고, 바람직하게는 고래 기름 및 어유로부터 수득될 수 있는 지방산에서 유래하는 솔비탄 모노에스터(sorbitan monoester), 솔비탄 세스퀴에스터(sorbitan sesquiester), 솔비탄 디에스터(sorbitan diester) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
바람직하게는, 상기 솔비탄 불포화지방산 에스터가 솔비탄에 1개의 지방산 그룹이 에스터 결합된 솔비탄 모노올레이트(sorbitan monooleate), 솔비탄 모노리놀레이트(sorbitan monolinoleate), 솔비탄 모노팔미톨레이트(sorbitan monopalmitoleate), 솔비탄 모노미리스톨레이트(sorbitan monomyristoleate) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택된 것일 수 있다.
상기 솔비탄 세스퀴에스터(sorbitan sesquiester)는 솔비탄에 평균 1.5개의 지방산 그룹이 에스터 결합된 것으로 솔비탄 세스퀴올레이트(sorbitan sesquioleate), 솔비탄 세스퀴리놀레이트(sorbitan sesquilinoleate), 솔비탄 세스퀴팔미톨레이트(sorbitan sesquipalmitoleate), 솔비탄 세스퀴미리스톨레이트(sorbitan sesquimyristoleate) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 솔비탄 디에스터(sorbitan diester)는 솔비탄에 2개의 지방산 그룹이 에스터 결합된 것으로 솔비탄 디올레이트(sorbitan dioleate), 솔비탄 디리놀레이트(sorbitan dilinoleate), 솔비탄 디팔미톨레이트(sorbitan dipalmitoleate), 솔비탄 디미리스톨레이트(sorbitan dimyristoleate) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 액상결정 형성제인 모노아실 글리세롤(monoacyl glycerol)은 글리세린(glycerine)으로 구성되는 극성 헤드부분(polar head)에 지방산(fatty acid) 그룹 1개가 에스터(ester) 결합된 것이며, 디아실 글리세롤(diacyl glycerol)은 글리세린으로 구성되는 극성 헤드부분에 서로 같거나 다른 지방산 그룹 2개가 에스터 결합된 것이다. 본 발명의 모노아실 글리세롤(monoacyl glycerol) 및 디아실 글리세롤(diacyl glycerol)에 에스터 결합하는 지방산 그룹은 탄소수 4 내지 30으로 서로 같거나 상이한 탄소수를 가지며, 각각 독립적으로 포화 또는 불포화 될 수 있다. 구체적으로 상기 지방산 그룹은 팔미트산(palmitic acid), 팔미톨레산(palmitoleic acid), 라우르산(lauric acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 에난트산(enanthic acid), 카프릴산(caprylic acid), 펠라곤산(pelargonic aicd), 카프릭산(capric acid), 미리스트산(myristic acid), 미리스트올레산(myristoleic acid), 스테아르산(stearic acid), 아라키드산(arachidic aicd), 베헨산(bebenic acid), 리그노세린산(lignoceric acid), 세로트산(cerotic acid), 리놀렌산(linolenic aicd), 알파-리놀렌산(alpha-linolenic acid, ALA), 에이코사펜타엔산(eicosapentaenoic acid, EPA), 도코사헥사엔산(docosahexaenoic acid, DHA), 리놀레산(linoleic acid, LA), 감마-리놀레산(gamma-linoleic acid, GLA), 디호모 감마-리놀레산(dihomo gamma-linoleic acid, DGLA), 아라키돈산(arachidonic acid, AA), 올레산(oleic acid), 바크센산(Vaccenic acid), 엘라이드산(elaidic acid), 에이코센산(eicosanoic acid) 에루스산(erucic acid) 네르본산(nervonic acid) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 모노아실 글리세롤(monoacyl glycerol)은 글리세롤모노 부티레이트(glycerol monobutyrate), 글리세롤 모노베헤네이트(glycerol monobehenate), 글리세롤 모노카프릴레이트(glycerol monocaprylate), 글리세롤 모노라우레이트(glycerol monolaurate), 글리세롤 모노메타아크릴레이트(glycerol monomethacrylate), 글리세롤 모노팔미테이트(glycerol monopalmitate), 글리세롤 모노스테아레이트(glycerol monostearate), 글리세롤 모노올레이트(glycerol monooleate), 글리세롤 모노리놀레이트(glycerol monolinoleate), 글리세롤 모노아라키데이트(glycerol monoarchidate), 글리세롤 모노아라키도네이트(glycerol monoarchidonate), 글리세롤 모노에루케이트(glycerol monoerucate) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
바람직하게는 하기 [화학식] 2의 글리세롤 모노올레이트(glycerol monooleate, GMO)를 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112013018429024-pat00002
또한, 본 발명의 디아실 글리세롤(diacyl glycerol)은 글리세롤 디베헤네이트(glycerol dibehenate), 글리세롤 디라우레이트(glycol dilaurate), 글리세롤 디메타아크릴레이트(glycerol dimethacrylate), 글리세롤 디팔미테이트(glycerol dipalmitate), 글리세롤 디스테아레이트(glycerol distearate), 글리세롤 디올레이트(glycerol dioleate), 글리세롤 디리놀레이트(glycerol dilinoleate), 글리세롤 디에루케이트(glycerol dierucate), 글리세롤 디미리스테이트(glycerol dimyristate), 글리세롤 디리시놀레이트(glycerol diricinoleate), 글리세롤 디팔미톨레이트(glycerol dipalmitoleate) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다. 바람직하게는 하기 [화학식 3]의 글리세롤 디올레이트(glycerol dioleate, GDO)를 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112013018429024-pat00003
본 발명의 "포스포리피드(phospholipid)"는 종래에 리포좀(liposome)과 같은 층상 구조(lamellar structure)의 제조에 필수적으로 사용되어 온 물질이나 독자적으로는 비층상 구조(non-lamellar phase structure)인 액상결정을 형성할 수 없다. 하지만 본 발명의 액상결정 형성제에 의해 촉발되는 비층상 구조에 참여하여 액상결정을 안정화시키는 역할을 한다.
구체적으로 본 발명의 포스포리피드는 식물 또는 동물에서 유래된 형태이며, 바람직하게는 포화 또는 불포화된 탄소 수 4개 내지 30개인 알킬 에스터 그룹을 가질 수 있고, 극성 헤드부분의 구조에 따라 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine), 포스파티딜에탄올아민(phosphatidylethanolamine), 포스파티딜세린(phosphatidylserine), 포스파티딜글리세린(phosphatidylglycerine), 포스파티딜이노시톨(phosphatidylinositol) 포스파티딘산(phosphatidic acid) 및 스핑고미엘린(sphingomyelin) 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다. 포스포리피드에 결합되는 알킬 에스터 그룹(alkyl ester group)은 모노 및 디팔미토일(mono- and dipalmitoyl), 모노 및 디미리스토일(mono- and dimyristoyl), 모노 및 디라우릴(mono- and dilauryl), 모노 및 디스테아릴(mono- and distearyl) 등의 포화 지방산 에스터나 모노 및 디리놀레일(mono- and dilinoleyl), 모노 및 디올레일(mono- and dioleyl), 모노 및 디 팔미톨레일(mono- and dipalmitoleyl), 모노 및 디미리스톨레일(mono- and dimyristoleyl) 등의 불포화 지방산 에스터가 있으며, 포화 지방산 에스터와 불포화 지방산 에스터가 함께 존재하는 형태일 수 있다.
본 발명에서는 바람직한 예로써, 상기 포스포리피드 (phospholipid)가 포스파티딜콜린 (phosphatidylcholine), 포스파티딜에탄올아민 (phosphatidylethanolamine), 포스파티딜세린 (phosphatidylserine), 포스파티딜글리세린 (phosphatidylglycerine), 포스파티딜이노시톨 (phosphatidylinositol), 포스파티딘산 (phosphatidic acid), 스핑고미엘린 (sphingomyelin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
본 발명의 "액상결정 강화제(liquid crystal hardener)"는 독자적으로는 액상결정 형성제처럼 비층상 구조를 형성할 수 없을 뿐 아니라 포스포리피드처럼 리포좀과 같은 층상 구조를 형성할 수 없다. 그러나 본 발명의 액상결정 강화제는 액상결정 형성제에 의해 촉발되는 비층상 구조에 참여하여 비층상 구조의 곡률(curvature, 뒤틀림)을 높여 유수(oil, water)의 규칙적인 혼재 정도를 더욱 높이는 결과를 가져온다. 또한 분자구조 내부에 극성이 매우 제한적으로 존재하고 동시에 비극성을 나타내는 부위의 부피가 클(bulky)수록 액상결정 강화제로서 유리하다.
하지만 본 발명의 액상결정 강화제는 이상과 달리 실제로는 매우 특이하게도 직접적이고 반복적인 실험을 통해서만 인체에 투여가능하고 생체에 적합한 물질이 선택될 수 있었으며 그 결과, 본 발명의 조성물에 적합한 액상결정 강화제는 각각이 상이한 분자구조를 가지고 있어 한가지의 구조로 설명할 수 없었다. 다만, 본 발명의 조성물에 적합한 액상결정 강화제를 밝혀낸 후 이들 구조의 특성을 관찰해 본 결과, 카르복실기나 아민기와 같은 이온화기를 가지지 않고 소수성 부분은 전체 탄소수가 15개 내지 40개의 부피가 큰(bulky) 트리아실기를 가지거나 탄소 링 구조를 가지는 물질임을 확인할 수 있었다.
본 발명의 액상결정 강화제는 바람직하게는 카르복실기나 아민기와 같은 이온화기를 가지지 않고 약한 극성 부분으로서 수산화기 및 에스터 구조를 최대 1개 가지며 상대적으로 소수성 부분은 전체 탄소수가 20개 내지 40개의 부피가 큰 트리아실기를 가지거나 탄소 링 구조를 가지는 물질이다. 구체적으로 트리글리세리드(triglyceride), 레티닐 팔미테이트(retinyl palmitate), 토코페롤 아세테이트(tocopherol acetate), 콜레스테롤(cholesterol), 벤질 벤조에이트(benzyl benzoate), 유비퀴논(ubiquinone) 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 액상결정강화제의 바람직한 예로써, 상기 액상결정 강화제가 트리글리세리드(triglyceride), 레티닐 팔미테이트(retinyl palmitate), 토코페롤 아세테이트(tocopherol acetate), 콜레스테롤(cholesterol), 벤질 벤조에이트 (benzyl benzoate), 유비퀴논(ubiquinone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상인 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
상기 액상결정은 액상결정형성물질, 포스포리피드 및 액상결정강화제 외에 계면활성제를 추가로 사용하여 형성될 수 있다. 추가로 될 수 있는 계면활성제는 바람직하게는 솔비탄지방산에스테르에 에틸렌옥시드를 결합시킨 폴리옥시에틸렌 고급 지방족 알코올인 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 40, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리소르베이트 80일 수 있다.
본 발명의 "키토산"은 (1->4) 2-amino-2-deoxy-β-D-glucan의 구조를 가지는 천연에 존재하는 매우 안전한 양이온성 다당류이다. 키토산은 천연의 갑각류 등으로부터 얻어지는 키틴 (chitin)을 탈아세틸화하여 유리 아민기를 생성시킨 폴리머 형태이다. 여기서 키토산은 분자량 1~500kDa이고 유리 아민기가 50% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 키토산의 분자량이 150~400kDa이고 유리 아민기가 80% 이상일 수 있으나 본 발명이 여기에 제한되는 것은 아니다.
키토산의 가용화 측면에서 수용성 키토산 및 불용성 키토산, 키토산의 분자를 변화시킨 키토산 유도체도 본 발명의 키토산 범주에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 수용성 키토산을 사용할 수 있다.
상기 수용성 키토산은 키토산 HCl, 키토산 아세테이트, 키토산 글루타메이트, 키토산 락테이트 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 수용성 키토산은 분자구조 내의 아민기가 염산 또는 초산, 글루탐산, 젖산 등의 산성 물질과 당량비로 염을 형성하고 있어 물에 용해가 가능하다. 수용성 키토산은 주사제 제조과정에서 제균 및 이물질 제거가 가능한 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물에 유전자를 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
상기 유전자는 뉴클레오타이드 및 뉴클레오타이드의 중합체인 핵산을 포함하는 물질을 의미하며, 단일가닥 또는 이중가닥 DNA (deoxyribonucleic acid), 단일가닥 또는 이중가닥 RNA(ribonucleic acid), 플라스미드 형태 DNA, 단일가닥 또는 이중가닥 siRNA(small interfering RNA), 안티센스 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide), 리보자임, 촉매적 RNA 및 뉴클레오타이드 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유전자는 플라스미드 형태 DNA, 단일가닥 또는 이중가닥 siRNA 및 안티센스 올리고뉴클레오타이드 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 유전자는 유전자 약물일 수 있으며, 여기서 유전자 약물은 하나 이상의 질병 치료 또는 예방을 약효로 나타내는 유전자를 의미한다.
또한 본 발명은 상기 조성물에 분산제를 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
"분산제"는 분자 내에 친유성과 친수성의 상반되는 성질을 가지는 일종의 계면활성제이며 액체 중에 분산하기 어려운 무기·유기 등의 미세한 입자를 균일하게 분산시켜 입자의 침강이나 응집을 방지해 안정적인 조성을 형성하는 약제이다.
본 발명의 분산제는 15mer 이상의 올리고머(oligomer) 또는 폴리머 (polymer) 형태의 분산제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴록사머 (poloxamer), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 토코페롤글리세롤숙신산(D-alpha-tocopherol polyethylene glycol succinate), 폴리에틸렌글리콜-글리세릴모노올레이트(polyethylene glycol-glyceryl monooleate), 소수성 개질된 전분 (hydrophobically modified starch) 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴록사머, 토코페롤글리세롤숙신산 및 이들의 혼합물 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물에 티아민피로포스페이트(thiamine pyrophosphate) 또는 그의 약학적으로 허용 가능한 염을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
상기 티아민피로포스페이트는 비타민 B1을 체내에 투여했을 때, 생체 내에서 형성되는 비타민 B1의 활성형 형태로 안전한 물질이며 구조적으로 양이온과 음이온을 함께 가지고 있어 키토산과 유전자 간의 약한 결합을 보완하는 기능을 가질 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물에 프로타민(protamine) 또는 그의 약학적으로 허용 가능한 염을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
프로타민은 아르기닌이 풍부한 천연의 양이온성 단백질로서 의약품 부형제로 사용되고 있다. 프로타민은 동물의 정소 중에서 특히 연어를 포함한 어류의 정자핵에 많이 존재하는 물질로서, 히스톤과 같이 DNA와 회합 또는 해리를 통하여 유전정보 발현에 관여하는 단백질로 알려져 있다. 추출된 프로타민의 분자량은 약 4,000 내지 10,000이며 구성 아미노산의 70% 이상이 아르기닌으로 존재하나 본 발명이 여기에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 본 발명의 프로타민의 염은 염산염 또는 황산염을 포함한 산성 물질에 의한 염 형태를 포괄할 수 있다. 프로타민은 염 형성 없이도 물에 용해가 가능하며 염 형태 또한 물에 용해가 가능하므로 어떤 형태로든 본 발명의 유전자 전달용 조성물에 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물에 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate)을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
라우릴황산나트륨은 대표적인 음이온성 계면활성제로써 제조된 화학식은 CH3(CH2)10CH2OSO3Na이고 흰색 또는 엷은 노란색의 결정으로서 알킬황산나트륨의 혼합물이다. 서로 잘 혼합되지 않는 액체나 고체를 액체에 균일하게 분산시키기 위해 사용되며 본 발명의 조성물에서 입자의 응집이나 침강을 방지하는 기능을 가질 수 있다. 또한 라우릴황산나트륨은 추가되는 함량 비율에 따라 유전자 전달용 조성물의 제형을 조절할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물에 만노오즈, 글루코오즈, 프락토오즈, 아라비노우즈, 만니톨, 소르비톨, 수크로오즈, 트레할로스, 말토스, 락토스, 셀로비오스, 이소 말토스, 덱스트란, 덱스트린, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로 덱스트린, 히드록시프로필-β-시클로덱스트린, 히드록시에틸-β-시클로덱스트린, 디메틸-β-시클로덱스트린, 트리메틸-β-시클로덱스트린 및 설포부틸에테르 β-시클로덱스트린로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 당류를 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 유전자 조성물에 약제학적으로 허용되는 첨가제로써 안정화제, 완충제, 보존제, 무통화제 및 등장화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
안정화제는 항산화제, 환원제, 및 킬레이트제 성분 등을 포함하며, 완충제는 pH 조절을 위한 유기 또는 무기염류 등을 포함하고, 보존제는 파라옥시안식향산 메칠, 파라옥시안식향산 에칠, 파라옥시안식향산 프로필, 파라옥시안식향산 부틸, 클로로부탄올, 염화벤잘코늄, 염화벤제토늄, 페놀, 크레졸, 클로로크레졸, 및 벤질알코올과 같은 방부성 성분 등을 포함하고, 무통화제는 벤질알코올, 및 클로로부탄올과 같은 국소마취 성분을 포함하며, 등장화제는 삼투압 조절을 위한 당류 및 무기염류 성분 등을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물은 형성된 나노복합체를 포함할 수 있다. 상기 나노복합체는 액상결정형성물질, 포스포리피드, 액상결정강화제를 포함하는 액상결정, 키토산 및 유전자를 혼합하여 형성될 수 있다. 상기 나노복합체는 바람직하게는 10~500nm, 더욱 바람직하게는 10~300nm 크기의 나노복합체일 수 있다. 상기 나노복합체에 구조에 있어 키토산은 표면에 위치할 수 있으며, 바람직하게는 키토산이 표면에 코팅된 구조를 가질 수 있다.
또한 본 발명은, 액상결정을 함유하는 용액 및 키토산 또는 이의 염을 함유하는 용액을 포함하는 유전자 전달용 조성물을 제공한다.
상기 액상결정은 액상결정 형성제, 포스포리피드, 액상결정 강화제를 포함할 수 있으며, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 계면활성제 등의 물질을 추가로 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 액상결정 형성제, 포스포리피드(phospholipid), 액상결정 강화제, 키토산 또는 이의 염을 포함하는 유전자 전달 조성물의 동결건조 제제를 제공한다.
상기 동결건조 제제는 바람직하게는 동결건조용 부형제를 추가로 포함할 수 있으며, 동결건조용 부형제는 바람직하게는 당알코올 또는 당류, 더욱 바람직하게는 당류일 수 있다.
상기 당 알코올은 바람직하게는 만니톨, 에리트리톨, 이노시톨, 소르비톨일 수 있으며, 상기 당류는 만노오즈, 글루코오즈, 프락토오즈, 아라비노우즈, 만니톨, 소르비톨, 수크로오즈, 트레할로스, 말토스, 락토스, 셀로비오스, 이소 말토스, 덱스트란, 덱스트린, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로 덱스트린, 히드록시프로필-β-시클로덱스트린, 히드록시에틸-β-시클로덱스트린, 디메틸-β-시클로덱스트린, 트리메틸-β-시클로덱스트린 및 설포부틸에테르 β-시클로덱스트린로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 당류인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 트레할로즈 또는 글루코오즈일 수 있다.
상기 동결건조 제제의 바람직한 형태의 예로서, 동결건조 제제는 pH 조정제, 산화 방지제, 방부제, 침투압조정제 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 동결건조 제제는 당업계의 일반적인 동결건조 제조 방법을 통해 동결건조될 수 있으며, 동결건조 후 재수화하여도 본 발명의 유전자 전달 목적을 달성할 수 있는 양호한 재구성 특징을 갖는다. 즉, 임의의 적당한 용액(재용해액)의 첨가에 의해서 매우 용이하게 재용해하고, 동결 건조 전의 유전자 전달용 조성물을 재구축할 수 있다. 이러한 재용해액으로는 주사용수, 생리식염수, 기타 일반적 수액(예를 들면, 포도당, 아미노산 수액)등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 동결건조 제제를 재수화시킨 용액은 정맥, 근육, 피하, 자궁 내 경막, 뇌혈관 등의 주사제 등으로 비경구 투여할 수 있다.
이상의 구성성분을 함유하는 본 발명의 조성물은 다음과 같이 제조될 수 있으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
제조방법으로서 1) 유전자, 라우릴황산나트륨 혹은 티아민피로로스페이트와 프로타민, 수용성 키토산을 물에서 혼합하여 전복합체 (pre-complex)를 제조하는 단계, 2) 여기에 액상결정이 분산된 용액을 첨가하여 최종적인 액정 나노복합체 형태가 형성되는 단계를 사용할 수 있다. 이 때 형성되는 나노복합체는 세포 내 도입 시 요구되는 입자경을 만족할 수 있도록 10~500nm의 크기를 가질 수 있으며, 바람직하게는 10~300nm의 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 있어 상기 유전자 전복합체는 유전자, 라우릴황산나트륨 혹은 티아민피로포스페이트와 프로타민, 수용성 키토산을 혼합하고 교반시켜 제조할 수 있으며, 바람직하게는 유전자와 수용성 키토산을 1 : 0.3~20 중량 비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 라우릴황산나트륨, 티아민피로포스페이트, 프로타민은 전복합체에 선택적으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 유전자와 라우릴황산타트륨은 1: 1 중량 비율로, 유전자와 티아민피로포스페이트는 1:1~6의 중량비율로, 유전자와 프로타민은 1: 0.6 중량 비율로 포함하여 혼합 교반될 수 있다.
본 발명에 있어 상기 액상결정이 분산된 용액은 액상결정 형성제, 포스포리피드, 액상결정 강화제를 혼합 교반하여 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 액상결정 형성제, 포스포리피드, 액상결정 강화제를 상온에서 교반하여 지질 용액을 제조할 수 있으며, 제조된 지질용액을 분산제에 첨가한 후, 균질화하여 제조할 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 액상결정 형성제, 포스포리피드, 액상결정 강화제는 0.20~1 : 1~1.5 : 0.05~ 0.2 중량 비율로 혼합하여 제조될 수 있다.
본 발명에 있어 상기 유전자 전복합체와 액상결정이 분산된 용액을 혼합하고 여과하여 최종적으로 액정 나노 복합체 형태를 형성할 수 있으며, 제조된 나노 복합체는 키토산으로 코팅된 형태일 수 있다.
본 발명의 동결건조제제는 상기에서 최종적으로 제조된 액정 나노 복합체에 당 알코올 또는 당류, 바람직하게는 당류를 부형제로 첨가하여 혼합한 후, 냉동시켜제조될 수 있다. 상기 당류는 20 내지 40% 바람직하게는 30% 용액으로 제조된 당류일 수 있으며, -50 내지 -80℃, 바람직하게는 -70℃로 냉동하여 고체상으로 제조될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유전자 전달용 조성물을 포함하는 나노복합체를 제공한다.
상기 나노복합체는 유전자 치료제로 사용될 수 있으며, 키토산이 표면에 존재하면서 액상결정 및 유전자를 코팅하는 형태로 존재할 수 있다. 상기 유전자 치료제는 인간 등의 포유동물에 적절한 경로로서, 예를 들면, 주사, 경폐, 경비, 경구, 직장투여의 형태로 적용될 수 있다. 바람직하게는 주사투여 형태로서 정맥, 근육, 피하, 자궁 내 경막, 뇌혈관 등에 투여될 수 있으며 필요에 따라 특정 조직 장기 및 암 조직에 직접 투여될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유전자 치료제의 투여량은 1일 1mg/kg ~ 10 mg/kg의 범위 내에서 조절할 수 있다. 다만, 투여될 최적의 투여량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효성분 및 다른 성분의 함량, 제형의 종류, 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로, 치료기간, 및 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 키토산과 액상결정 형성물질을 포함하는 유전자 전달용 조성물은 키토산과 유전자의 낮은 유전자 결합력을 개선하고 혈청 내 키토산 나노 복합체의 안정성을 획기적으로 개선함으로써, 고효율의 유전자 전달력과 함께 우수한 안정성을 가지므로 유전자 치료제로서 유용하게 이용할 수 있다.
도 1은 실시예 2, 실시예 6의 수성유체 상에서의 액상결정 구조를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 실시예 2, 실시예 6, 실시예 10의 급속 동결 전자현미경 사진을 나타낸 도이다.
도 3은 실시예 7, 실시예 10, 실시예 12, 실시예 13, 실시예 14, 실시예 17, 실시예 21과 비교예 1의 입자경을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 실시예7, 실시예 10, 실시예 12, 실시예 13, 실시예 14, 실시예 17, 실시예 19와 비교예 1의 표적 단백질 발현 억제력을 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 실시예 10, 실시예 17, 실시예 18, 실시예 19와 비교예 2, 비교예 3의 혈청 내 입자 안정성을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 실시예 23, 실시예 24의 동결건조 후 입자경을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 실시예 10과 비교예 4의 종양 증식 억제력을 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예 및 실험예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 6. 액상결정을 형성하는 지질 조성물의 제조
[표 1]과 같은 중량으로 포스포리피드, 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 액상결정 강화제, 에탄올을 첨가하여 상온에서 교반 후 균질한 상태의 지질 용액을 제조하였다.
지질 용액 0.15 ml를 1.1% 폴록사머 407 수용액 5 ml에 첨가하고 20~75℃의 온도에서 초음파분쇄기 혹은 호모게나이저 (PowerGenmodel123, Fisher) 1,000 ~ 3,000 RPM의 조건 하에서 5 ~ 10분간 균질화하여 용액 상의 액상 결정(liquid crystal) 조성물을 제조하였다. [표 1]은 제조된 조성물의 최종 성분에 대한 중량비를 나타낸다.
[표 1]
Figure 112013018429024-pat00004
실시예 7 내지 13. 유전자, 키토산, 프로타민 , 라우릴황산나트륨 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물간 복합체 제조
다음 [표 2]와 같은 중량으로 포스포리피드, 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 액상결정 강화제, 에탄올을 첨가하여 상온에서 교반한 후, 균질한 상태의 지질 용액을 제조하였다.
제조된 지질 용액 0.15ml을 1.1% 폴록사머 407 수용액 5 ml에 첨가하여 20~75℃의 온도에서 초음파분쇄기 혹은 호모게나이저 (PowerGenmodel123, Fisher) 1,000 ~ 3,000 RPM의 조건 하에서 5 ~ 10분간 균질화하여 용액 상의 액상 결정(liquid crystal) 조성물을 제조하였다.
라우릴황산나트륨을 추가적으로 포함하여 유전자를 전달하는 경우, 활성 물질로 전달될 서바이빈(Survivin) siRNA와 라우릴황산나트륨을 무게비 1:1w/w로 혼합하고 주사용수를 이용하여 20mg/ml의 농도로 제조하였다. 분자량 150kDa의 키토산 HCl, 프로타민과 폴록사머 407을 아래 표2와 같은 중량비로 주사용수를 이용하여 8 mg/ml의 농도로 제조한 후, 제조된 20 mg/ml 서바이빈 siRNA, 라우릴황산나트륨 용액과 부피비 1:2.5 v/v의 비율로 혼합하여 교반시켰다. 라우릴황산나트륨을 포함하지 않는 서바이빈 siRNA 혼합액도 라우릴황산나트륨을 혼합하는 단계를 제외하고 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.
마지막으로 제조된 액상결정 조성물에 서바이빈 siRNA 혼합액을 [표 2]과 같은 중량비로 추가하여 복합체를 제조하고 0.22μm 필터로 여과하였다. 서바이빈 siRNA는 센스: 5'-AAG GAG AUC AAC AUU UUC A(dTdT)-3', 안티센스: 5'-UGA AAA UGU UGA UCU CCU U(dTdT)-3'를 갖는 서열을 사용하였다. [표 2]는 제조된 조성물의 최종 성분에 대한 중량비를 나타낸다.
[표 2]
Figure 112013018429024-pat00005
실시예 14 내지 19. 유전자, 키토산, 프로타민 , 티아민피로포스페이트 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물을 포함하는 복합체 제조
다음 [표 3]과 같은 중량으로 포스포리피드, 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 액상결정 강화제, 에탄올을 첨가하여 상온에서 교반 후 균질한 상태의 지질 용액을 제조하였다.
제조된 지질 용액 0.15 ml를 1.1% 폴록사머 407 수용액 5 ml에 첨가하고 20~75℃의 온도에서 초음파분쇄기 혹은 호모게나이저 (PowerGenmodel123, Fisher) 1,000 ~ 3,000 RPM의 조건 하에서 균질화하여 용액 상의 액상 결정(liquid crystal) 조성물을 제조하였다.
활성 물질로 전달될 유전자인 서바이빈 siRNA 20mg과 분자량 150kDa의 키토산 HCl 30mg, 티아민피로포스페이트(thiamine pyrophosphate) 30mg 및 프로타민 1mg을 각각 주사용수 1ml에 녹여 용액을 제조하였다. 티아민피로포스페이트를 포함하지 않는 서바이빈 siRNA 혼합액도 티아민피로포스페이트를 혼합하는 단계를 제외하고 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.
상기와 같이 제조된 액상결정 조성물과 각각의 수용액들을 [표 3]과 같은 중량비로 첨가하여 복합체를 제조하고 0.22μm 필터로 여과하였다. [표 3]은 제조된 조성물의 최종 성분에 대한 중량비를 나타낸다.
[표 3]
Figure 112013018429024-pat00006
실시예 20 내지 24. 유전자, 키토산, 프로타민 , 라우릴황산나트륨 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물간 복합체의 동결건조물 제조
다음 [표 4]와 같은 중량으로 포스포리피드, 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 액상결정 강화제, 에탄올을 첨가하여 상온에서 교반 후 균질한 상태의 지질 용액을 제조하였다.
제조된 지질 용액 0.15 ml를 1.1% 폴록사머 407 수용액 5 ml에 첨가하고 20~75℃의 온도에서 초음파분쇄기 혹은 호모게나이저 (PowerGenmodel123, Fisher) 1,000 ~ 3,000 RPM의 조건 하에서 균질화하여, 용액 상의 액상 결정(liquid crystal) 조성물을 제조하였다.
서바이빈 siRNA와 라우릴황산나트륨을 무게비 1:1 w/w로 혼합하고 주사용수를 이용하여 20 mg/ml의 농도로 제조하였다. 분자량 150kDa의 키토산 HCl, 프로타민과 폴록사머 407을 무게비 1:2:4 w/w로 혼합하고, 주사용수를 이용하여 8 mg/ml의 농도로 제조한 후 상기 20mg/ml의 서바이빈 siRNA, 라우릴황산나트륨 용액과 1:2.5 v/v의 부피 비율로 혼합하여 교반시켰다. 라우릴황산나트륨을 포함하지 않는 서바이빈 siRNA 혼합액도 라우릴황산나트륨을 혼합하는 단계를 제외하고 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.
상기와 같이 제조된 액상결정 조성물에 서바이빈 siRNA 혼합액을 [표 4]와 같은 중량비로 첨가하여 복합체를 제조하고 0.22μm 필터로 여과하였다. 제조된 복합체를 동결건조 시키기 위하여, 미리 30%의 용액으로 제조한 당류의 부형제를 [표 4]의 중량비와 같이 혼합한 후 -70℃로 냉동시키고 동결 건조하여 고체상을 제조하였다.
[표 4]
Figure 112013018429024-pat00007
비교예 1. 유전자, 프로타민 , 라우릴황산나트륨 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체 제조.
키토산 유무에 따른, 유전자 전달을 위한 복합체의 생성능을 비교하기 위하여 키토산을 포함하지 않은 유전자 전달 복합체를 제조하여 비교하였다. 구체적으로, [표 5]과 같은 중량으로 포스포리피드, 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 액상결정 강화제, 에탄올을 첨가하여 상온에서 교반 후 균질한 상태의 지질 용액을 제조하였다.
제조된 지질 용액 0.15ml을 1.1% 폴록사머 407 수용액 5 ml에 첨가하고, 20~75℃의 온도에서 초음파분쇄기 혹은 호모게나이저 (PowerGenmodel123, Fisher) 1,000 ~ 3,000 RPM의 조건 하에서 균질화하여 용액 상의 액상 결정(liquid crystal) 조성물을 제조하였다.
서바이빈 siRNA와 라우릴황산나트륨을 무게비 1:1 w/w로 혼합하고 주사용수를 이용하여 20 mg/ml의 농도로 제조하였다. 프로타민과 폴록사머 407을 무게비 2:4 w/w로 혼합하고 주사용수를 이용하여 8 mg/ml의 농도로 제조한 후, 상기 20 mg/ml의 서바이빈 siRNA, 라우릴황산나트륨 용액과 1:2.5 v/v의 부피 비율로 혼합하여 교반시켰다. 라우릴황산나트륨을 포함하지 않는 서바이빈 siRNA 혼합액도 라우릴황산나트륨을 혼합하는 단계를 제외하고 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.
상기의 방법에 따라 제조된 지질용액과 서바이빈 siRNA 혼합액을 [표 5]와 같은 중량비로 첨가하여 복합체를 제조하고 0.22μm 필터로 여과하였다.
[표 5]
Figure 112013018429024-pat00008
비교예 2 및 3. 유전자, 키토산, 티아민피로포스페이트 및 프로타민으로 구성된 유전자 약물 간의 복합체 제조
액상 결정을 형성하는 물질을 포함하지 않는 경우, 유전자 약물 전달을 위한 복합체가 효과적으로 형성될 수 있는지 확인하기 위하여 액상 결정을 형성하는 물질을 포함하지 않은 복합체를 제조하였다.
먼저 분자량 150kDa 키토산 HCl 30mg, 티아민피로포스페이트 2mg, 프로타민 0.5mg을 각각 주사용수 1ml에 녹인 용액을 제조하였으며, 제조된 수용액들을 [표 6]과 같은 중량비로 혼합하여 복합체를 제조하였다.
[표 6]
Figure 112013018429024-pat00009
비교예 4. 유전자, 수용성 키토산, 프로타민, 라우릴황산나트륨 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체 제조
활성 물질로 포함되는 유전자가 효과적으로 전달되어 목적을 달성할 수 있는지 확인하기 위하여, 서바이빈 siRNA 대신 종양 증식 억제 능력이 없는 유전자인 FL dsRNA(Fluorescein-labeled dsRNA oligomer, Invitrogen)를 포함하는 비교군을 제조하여 효력 비교 측면의 대조군으로 사용하였다.
먼저 다음 [표 7]과 같은 중량으로 포스포리피드, 솔비탄 불포화지방산 에스터(sorbitan unsaturated fatty acid ester), 액상결정 강화제, 에탄올을 첨가하여 상온에서 교반 후 균질한 상태의 지질 용액을 제조하였다.
제조된 지질 용액 0.15ml을 1.1% 폴록사머 407 수용액 5 ml에 첨가하고, 20~75℃의 온도에서 초음파분쇄기 혹은 호모게나이저 (PowerGenmodel123, Fisher) 1,000 ~ 3,000 RPM의 조건 하에서 균질화하여 용액 상의 액상 결정 조성물을 제조하였다.
FL dsRNA와 라우릴황산나트륨을 무게비 1:1 w/w로 혼합하고 주사용수를 이용하여 20 mg/ml의 농도로 제조하였으며, FL dsRNA로는 5'-UUG UUU UGG AGC ACG GAA A(dTdT)-3' 서열을 사용하였다. 분자량 150kDa의 키토산 HCl, 프로타민과 폴록사머 407을 무게비 1:2:4 w/w로써 주사용수를 이용하여 8 mg/ml의 농도로 제조한 후, 상기와 같이 제조된 20 mg/ml의 서바이빈 siRNA, 라우릴황산나트륨 용액과 1:2.5 v/v의 부피 비율로 혼합하여 교반시켰다.
상기의 방법으로 제조된 지질용액과 FL dsRNA 혼합액을 [표 7]과 같은 중량비로 첨가하여 복합체를 제조하고 0.22μm 필터로 여과하였다.
[표 7]
Figure 112013018429024-pat00010
실험예 1. 수성유체 상에서의 액상결정 ( liquid crystal )의 구조 확인
실시예 1 내지 실시예 6을 통해 제조된 지질 조성물이 수성 유체 상에서 형성한 액상 결정의 결정 구조를 편광 현미경 (Motic, BA 300 Pol)을 통하여 확인하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 6의 지질 조성물을 슬라이드 글라스에 매우 얇게 도포한 후 3차 증류수가 담긴 샬레에 4시간 동안 방치하여 슬라이드 글라스 상에서 액상 결정을 형성시켰다. 기포가 들어가지 않도록 커버 글라스를 덮은 후 편광 현미경 (Motic, BA 300 Pol)을 200 배율로 고정한 후 관찰하였다.
결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 2 및 6의 결정구조는 우수한 입자 안정성을 제공 가능한 전형적인 형태인 헥사고날(hexagonal) 구조를 나타냄을 확인하였다.
실험예 2. 유전자, 키토산, 라우릴황산나트륨, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체를 이용한 급속동결 전자현미경 관찰
실시예 2, 실시예 6 및 실시예 10 조성물에 대하여 급속 동결 전자현미경 (Tecnai 12 electron microscope, 필립스, 네델란드)을 이용하여, 유전자 전달을 위한 액상 결정 복합체 조성물을 관찰하였다. 제조된 조성물을 얇은 수막형태로 그리드 위에 올린 다음 -170℃에서 급속 동결시켰다. 그리고 제조사 설명서에 따라, 그리드 위의 급속 동결된 조성물의 복합체를 관찰하였다.
결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2와 실시예 6의 지질 조성물은 수성유체상에서 구형의 헥사고날 형태의 그물망을 형성하므로 전형적인 액상결정을 형성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 실시예 10에서 유전자, 수용성 키토산, 라우릴황산나트륨, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물로 구성된 유전자 전달용 액정 복합체 조성물은 전형적인 구형의 나노복합체를 형성함을 확인하였다.
실험예 3. 유전자, 키토산, 라우릴황산나트륨, 티아민피로포스페이트, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체를 이용한 입자경 측정
비교예 1, 실시예 7, 10, 12, 13, 14, 17, 19 조성물들에 대하여 ELS (Electrophoretic Light Scattering Spectrophotometer) 입도 및 전하 분석기 (ELS-Z, 오츠카, 일본)를 이용하여 입자경을 측정하였다. 제조한 조성물들의 입자경은 ELS 제조사의 설명서에 따라, 입자 크기 세포(particle size cell)를 이용하여 측정하였다.
결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 유전자, 수용성 키토산 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물에 선택적으로 프로타민을 포함하지 않거나(실시예 7, 14) 또는 라우릴황산나트륨(실시예 10, 12, 13) 또는 티아민피로포스페이트(실시예 17, 19)를 추가로 포함하는 유전자 전달용 액상 결정 복합체 조성물은 모두 200~300nm의 균일한 입자경을 가지는 것과 달리, 키토산을 구성으로 하지 않는 비교예 1의 조성물은 입자가 균질하지 못하고 커지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 키토산이 유전자 전달을 위해 필수적인 세포투과에 적합한 나노 직경을 가지는 복합체를 형성하는데 필수적임을 확인하였다.
실험예 4. 유전자, 키토산, 라우릴황산나트륨, 티아민피로포스페이트 , 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체를 이용한 표적 단백질 발현 억제력 관찰
상기 비교예 1, 실시예 7, 10, 12, 13, 14, 17, 19 조성물 처리군과 유전자 단독 처리군의 표적 단백질 발현을 억제하는 효력을 평가하기 위하여, 서바이빈 ELISA 키트(R&D systems, catalog No. SVE00)를 사용하여 하기의 방법으로 실험하였다. 사람의 전립선암 세포주(PC-3, ATCC)를 6 웰 플레이트에 웰 당 1X105 개수로 분주하여 10% FBS(fetal bovine serum) 배지 조성(pH7.2)으로 37℃, 5% CO2 조건에서 48 시간동안 배양하였다. 유전자 약물을 투여하기 전에 10% FBS가 포함된 새 배지(pH7.2)로 교체를 한 후, 2시간 동안 안정화시켰다. 그 후, 비교예 1 조성물, 실시예 7, 10, 12, 13, 14, 17, 19 조성물, 유전자 단독을 각각 전립선 암세포주에 첨가하고, 37℃, 5% CO2 조건에서 세포를 48시간 배양하였다. 이때 투여되는 유전자 약물은 2㎍/well로 하였다. 배양이 종료되면 배지를 제거한 후 세포용해완충액(cell lysis buffer; cell signaling technology) 500㎕을 첨가하여 전립선 암세포주를 수거하였다. 그리고 수거물에서 세포 잔해물과 상층액을 분리하기 위하여, 12,000rpm에서 20분 동안 원심분리하였다. 상층액 100㎕을 사용하여 표적 단백질 발현 억제력을 비교하였으며, 서바이빈 ELISA 키트로 제조사의 설명서에 따라 배지 샘플에 포함되어 있는 서바이빈의 단백질의 발현량을 측정하였다.
결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 유전자, 수용성 키토산 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물에 선택적으로 프로타민을 포함하지 않거나(실시예 7, 14) 또는 라우릴황산나트륨(실시예 10, 12, 13) 또는 티아민피로포스페이트(실시예 17, 19)를 추가로 포함하는 유전자 전달용 액상 결정 복합체 조성물은, 유전자가 효과적으로 세포내로 전달됨으로써 표적 단백질의 발현이 현저히 억제되었다. 반면에 유전자 단독 처리와 키토산이 없는 복합체(비교예 1)의 경우 단백질의 발현을 전혀 억제시키지 못하는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 비록 양이온성의 프로타민을 가지더라도, 효과적인 유전자 전달 효과를 나타내기 위해서는 양이온성을 띄는 키토산이 필요한 것을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 복합체에서 키토산은 핵심적인 유전자 전달기능을 가지며, 본 발명의 조성에서 키토산이 배제될 경우 유전자 전달기능이 완전히 상실됨을 알 수 있다.
실험예 5. 유전자, 키토산, 라우릴황산나트륨, 티아민피로포스페이트 , 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체를 이용한 혈청에서의 입자 안정성 평가
키토산을 유전자 전달체로 사용하여 생체 내에 적용하기 위해서는 혈청 내에서의 입자 안정성이 확보되는 것이 필수적이나, 혈청 내에서 침전 형상이 유발되어 유전자 전달력을 나타내지 못하는 문제점이 지적되어 왔다. 따라서, 본 발명의 유전자 전달용 액상 결정 복합체 조성물이 혈청 내에서 안정한 입자를 형성할 수 있는지 확인하기 위하여, 액상 결정 형성제를 포함하지 않는 비교예 2, 3과 본 발명의 실시예를 비교하였다.
구체적으로, 비교예 2, 3과 실시예 10, 17, 18, 19을 50% 혈청 상태가 되도록 혼합하고 3시간 후에 ELS (Electrophoretic Light Scattering Spectrophotometer) 입도 및 전하 분석기(ELS-Z, 오츠카, 일본)를 이용하여 입자경 변화를 측정하였다. 제조한 조성물들은 ELS 제조사의 설명서에 따라, 각각 입자 크기 세포(particle size cell)를 이용하여 입자경을 측정하였다.
결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 유전자, 수용성 키토산, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물에 선택적으로 라우릴황산나트륨(실시예 10) 또는 티아민피로포스페이트(실시예 17, 18, 19)를 추가로 포함하는 유전자 전달용 액상 결정 복합체 조성물은, 혈청 내에서도 제조 초기의 200~300nm 입자 사이즈를 그대로 유지하였다. 반면에 액상 결정을 형성하기 위한 지질 조성물을 제외하고 제조된 유전자 전달용 복합체(비교예 2, 비교예 3)의 경우에는 각 1,500nm, 1,200nm 이상의 입자 사이즈가 특정되어, 혈청 내 단백질과의 응집이 심하게 일어나 입자 안정성이 유지되지 못하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 키토산과 함께 액상결정을 형성하는 지질 조성물을 구성으로 함으로써, 혈청 내에서 입자의 안정성을 확보할 수 있으므로, 기존 기술의 문제점을 해결하면서 목적으로 하는 유전자를 효과적으로 전달할 수 있음을 확인하였다.
실험예 6. 유전자, 키토산, 라우릴황산나트륨, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체를 이용한 동결건조물 제조 및 입자경 측정
보관 및 유통의 용이성을 위하여 본 발명의 유전자 전달용 액상 결정 복합체 조성물을 동결건조시킬 수 있는지 여부를 확인하기 위하여 상기 조성물을 동결건조시킨 후, 재분산하여 입자경을 확인하였다.
구체적으로, 당류인 트레할로즈와 글루코오즈를 추가적으로 포함하는 실시예 23 내지 실시예 24 조성물을 동결건조 후 유전자가 100㎍/ml가 되도록 정제수로 재분산시킨 후, ELS(Electrophoretic Light Scattering Spectrophotometer) 입도 및 전하 분석기 (ELS-Z, 오츠카, 일본)를 이용하여 입자경을 관찰하였다. 제조한 조성물들의 입자경은 ELS 제조사 설명서에 따라 각각 입자 크기 세포(particle size cell)를 이용하여 측정하였다.
결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 23, 24의 조성물은 동결건조 후 재수화하여도 약 200nm의 초기 입자경을 유지할 수 있음을 확인하였다. 이를 통해, 당류를 추가적으로 첨가하여 동결건조하고 생체 적용 시 재분산 하더라도 동결 건조 전과 같은 입자의 안정성이 유지될 수 있으므로, 보관 및 유통 과정에서 유전자 전달용 액정 복합체 조성물을 동결건조물 형태로 안정하게 보관할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 7. 유전자, 키토산, 라우릴황산나트륨, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물 간의 복합체를 이용한 in vivo 종양 증식 억제력 평가
본 발명의 유전자 전달용 액상 결정 조성물에 의해 전달되는 유전자가 생체 내로 전달되어 목적하는 효과를 효과적으로 나타낼 수 있는지 확인하기 위하여, 서바이빈 siRNA를 유전자로 포함하는 실시예 10의 조성물과 종양 증식 억제 능력이 없는 유전자 FL dsRNA를 유전자로 포함하는 비교예 4 조성물에 의한 종양 억제 효과를 확인하였다. 생체 내에서의 유전자 약물 전달능을 평가하기 위하여 전립선암이 이식된 면역부전 마우스 모델을 사용하였다. 전립선암이 이식된 면역부전 마우스 모델을 구축하기 위해 RPMI 배양액 50㎕에 재분산된 전립선 암세포주 2x106 개를 마트리젤 (Matrigel, BD biosciences) 50㎕와 혼합하고, 이를 5주령 면역부전 수컷 마우스 피하에 주사하였다. 종양 크기를 100 mm3까지 증식시킨 다음, 유전자량이 200㎍/ml이 되도록 제조된 실시예 10 조성물과 비교예 4 조성물을 마우스 꼬리 정맥에 주사하였다. 이때 1회 투여되는 유전자 약물은 40㎍이며 2 주간 총 6회 투여하였다.
결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 전립선암이 이식된 면역부전 마우스 모델에 유전자, 수용성 키토산, 라우릴황산나트륨, 프로타민 및 액상결정을 형성하는 지질 조성물로 구성된 유전자 전달용 복합체 조성물(실시예 10)을 정맥 주사한 경우, in vivo에서 종양 증식이 현저하게 억제되는 것을 관찰하였다. 본 발명의 실시예 10 조성물이 정맥 주사된 군은 미처리군과 비교하여 마지막 투여 날(Day 11)과 그 날로부터 일주일 후(Day 18)에 각각 약 63%와 약 70%의 종양 증식 억제율을 나타내었다. 그 반면, 미처리군과 종양 증식 억제력이 없는 유전자를 포함한 복합체 조성물(비교예 4)은 종양의 증식이 억제되지 않고 증식이 계속적으로 진행되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해, 본 발명의 유전자 전달용 복합체 조성물이 실제 in vivo 정맥 주사를 통해서 유전자를 효과적으로 전달할 수 있으며, 전달된 유전자가 목적으로 하는 효과를 우수하게 달성할 수 있음을 알 수 있었다.
결과적으로, 본 발명의 조성물이 실제 in vivo 전신투여에서 유전자 전달효과를 우수하게 발현할 수 있음을 증명하였으며, 기존의 키토산 소재가 유전자 전달용 의약품으로서 실제 생체에 적용되지 못한 원인인 낮은 유전자 결합력과 혈청 내 불안정성을 모두 해결할 수 있는 것을 확인하였다.

Claims (31)

  1. a) 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 모노아실 글리세롤 (monoacyl glycerol), 디아실 글리세롤 (diacyl glycerol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 액상결정 형성제;
    b) 포스포리피드 (phospholipid);
    c) 이온화기를 가지지 않고 소수성 부분은 전체 탄소수가 15개 내지 40개의 부피가 큰(bulky) 트리아실기를 가지거나 탄소 링 구조를 가지는 액상결정 강화제; 및
    d) 키토산 또는 이의 염; 을 포함하는 수성유체 상에서 액정을 형성하는 유전자 전달용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 액상 결정 형성제는 극성헤드기에 -OH (hydroxyl)기가 2개 이상 존재하는 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester)인 유전자 전달용 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 솔비탄 불포화지방산 에스터는 솔비탄 모노올레이트 (sorbitan monooleate), 솔비탄 모노리놀레이트 (sorbitan monolinoleate), 솔비탄 모노팔미톨레이트 (sorbitan monopalmitoleate), 솔비탄 모노미리스톨레이트 (sorbitan monomyristoleate), 솔비탄 세스퀴올레이트 (sorbitan sesquioleate), 솔비탄 세스퀴리놀레이트 (sorbitan sesquilinoleate), 솔비탄 세스퀴팔미톨레이트 (sorbitan sesquipalmitoleate), 솔비탄 세스퀴미리스톨레이트 (sorbitan sesquimyristoleate), 솔비탄 디올레이트 (sorbitan dioleate), 솔비탄 디리놀레이트 (sorbitan dilinoleate), 솔비탄 디팔미톨레이트 (sorbitan dipalmitoleate), 솔비탄 디미리스톨레이트 (sorbitan dimyristoleate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 유전자 전달용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포스포리피드 (phospholipid)는 포스파티딜콜린 (phosphatidylcholine), 포스파티딜에탄올아민 (phosphatidylethanolamine), 포스파티딜세린 (phosphatidylserine), 포스파티딜글리세린 (phosphatidylglycerine), 포스파티딜이노시톨 (phosphatidylinositol), 포스파티딘산 (phosphatidic acid), 스핑고미엘린 (sphingomyelin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유전자 전달용 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액상결정 강화제는 트리글리세리드(triglyceride), 레티닐 팔미테이트 (retinyl palmitate), 토코페롤 아세테이트 (tocopherol acetate), 콜레스테롤(cholesterol), 벤질 벤조에이트 (benzyl benzoate), 유비퀴논 (ubiquinone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상인 유전자 전달용 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 키토산은 수용성 키토산, 불용성 키토산 및 키토산 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 유전자 전달용 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수용성 키토산은 키토산 HCl, 키토산 아세테이트, 키토산 글루타메이트 및 키토산 락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 유전자 전달용 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 유전자를 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 유전자는 단일가닥 또는 이중가닥 DNA, 단일가닥 또는 이중가닥 RNA, 플라스미드 형태 DNA, 단일가닥 또는 이중가닥 siRNA, 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 리보자임, 촉매적 RNA 및 뉴클레오타이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 유전자 전달용 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 분산제를 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 분산제는 15mer 이상의 올리고머 (oligomer) 또는 폴리머(polymer) 형태인 유전자 전달용 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 15mer 이상의 올리고머 (oligomer) 또는 폴리머(polymer) 형태의 분산제는 폴록사머 (poloxamer), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 토코페롤글리세롤숙신산 (D-alpha-tocopherol polyethylene glycol succinate), 폴리에틸렌글리콜-글리세릴모노올레이트 (polyethylene glycol-glyceryl monooleate), 소수성 개질된 전분 (hydrophobically modified starch) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유전자 전달용 조성물.
  14. 제1항 또는 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 티아민피로포스페이트(thiamine pyrophosphate) 또는 그의 약학적으로 허용 가능한 염을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  15. 제1항 또는 제3항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 프로타민(protamine) 또는 그의 약학적으로 허용 가능한 염을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  16. 제1항 또는 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate)을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  17. 제 1항 또는 제3항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 만노오즈, 글루코오즈, 프락토오즈, 아라비노우즈, 만니톨, 소르비톨, 수크로오즈, 트레할로스, 말토스, 락토스, 셀로비오스, 이소 말토스, 덱스트란, 덱스트린, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로 덱스트린, 히드록시프로필-β-시클로덱스트린, 히드록시에틸-β-시클로덱스트린, 디메틸-β-시클로덱스트린, 트리메틸-β-시클로덱스트린 및 설포부틸에테르 β-시클로덱스트린로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 당류를 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  18. 제1항 또는 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 안정화제, 완충제, 보존제, 무통화제 및 등장화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는, 유전자 전달용 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 상기 유전자 전달용 조성물은 나노복합체를 형성하는 것인, 유전자 전달용 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 상기 나노복합체는 10~ 500nm 크기인, 유전자 전달용 조성물.
  21. 제19항에 있어서, 상기 나노복합체는 키토산 코팅 형태의 복합체인, 유전자 전달용 조성물.
  22. 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 모노아실 글리세롤 (monoacyl glycerol), 디아실 글리세롤 (diacyl glycerol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 액상결정 형성제, 포스포리피드, 이온화기를 가지지 않고 소수성 부분은 전체 탄소수가 15개 내지 40개의 부피가 큰(bulky) 트리아실기를 가지거나 탄소 링 구조를 가지는 액상결정 강화제를 포함하는 액상결정 조성물을 함유하는 용액; 및
    키토산 또는 이의 염을 함유하는 용액을 포함하는 유전자 전달용 조성물.
  23. 삭제
  24. a) 솔비탄 불포화지방산 에스터 (sorbitan unsaturated fatty acid ester), 모노아실 글리세롤 (monoacyl glycerol), 디아실 글리세롤 (diacyl glycerol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 액상결정 형성제;
    b) 포스포리피드 (phospholipid);
    c) 이온화기를 가지지 않고 소수성 부분은 전체 탄소수가 15개 내지 40개의 부피가 큰(bulky) 트리아실기를 가지거나 탄소 링 구조를 가지는 액상결정 강화제; 및
    d) 키토산 또는 이의 염을 포함하는 유전자 전달 조성물의 동결건조 제제.
  25. 제24항에 있어서, e) 동결건조용 부형제를 추가로 포함하는, 유전자 전달 조성물의 동결건조 제제.
  26. 제25항에 있어서, 상기 동결건조용 부형제는 당 알코올 또는 당류인 동결건조 제제.
  27. 제26항에 있어서, 상기 당류는 만노오즈, 글루코오즈, 프락토오즈, 아라비노우즈, 만니톨, 소르비톨, 수크로오즈, 트레할로스, 말토스, 락토스, 셀로비오스, 이소 말토스, 덱스트란, 덱스트린, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로 덱스트린, 히드록시프로필-β-시클로덱스트린, 히드록시에틸-β-시클로덱스트린, 디메틸-β-시클로덱스트린, 트리메틸-β-시클로덱스트린 및 설포부틸에테르 β-시클로덱스트린로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 당류인 동결건조 제제.
  28. 제9항의 조성물을 포함하는 나노복합체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 나노복합체는 유전자 치료제인 나노복합체.
  30. 제28항에 있어서, 상기 나노복합체는 주사용 제제인 나노복합체.
  31. 제28항에 있어서, 상기 나노복합체는 키토산 코팅 형태의 복합체인 나노복합체.
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