Aminolípidos mejorados y métodos para la administración de ácidos nucleicos.

Un aminolípido que tiene la siguiente estructura (II):

o sales del mismo,

en donde

R1 y R2 son o bien iguales o diferentes y son independientemente alquilo C12 - C24 sustituido, alquenilo C12 - C24 opcionalmente sustituido, alquinilo C12 - C24 opcionalmente sustituido, o acilo C12 - C24 opcionalmente sustituido; R3 y R4 son o bien iguales o diferentes y son independientemente alquilo C1 - C6 opcionalmente sustituido, alquenilo C1 - C6 opcionalmente sustituido, o alquinilo C1 - C6 opcionalmente sustituido, o R3 y R4 se pueden unir para formar un anillo heterocíclico opcionalmente sustituido de 4 a 6 átomos de carbono y 1 o 2 heteroátomos escogidos entre nitrógeno y oxígeno;

R5 está o bien ausente o es hidrógeno o alquilo C1 - C6 para proporcionar una amina cuaternaria;

m, n, y p son o bien iguales o diferentes y son independientemente 0 o 1 con la condición de que m, n, y p no sean simultáneamente 0;

Y y Z son o bien iguales o diferentes e independientemente O, S, o NH.

Aminolïpidos mejorados y mïtodos para la administraciïn de ïcidos nucleicos Antecedentes Campo de la tïcnica La presente invenciïn se refiere al campo de la administraciïn de un agente terapïutico utilizando partïculas lipïdicas. En particular, la presente invenciïn proporciona lïpidos catiïnicos y partïculas lipïdicas que comprenden estos lïpidos, que son ventajosas para la administraciïn in vivo de ïcidos nucleicos, asï como composiciones de ïcidos nucleicos - partïculas lipïdicas adecuadas para uso terapïutico in vivo. Adicionalmente, la presente invenciïn proporciona mïtodos para la elaboraciïn de estas composiciones, asï como se relaciona con mïtodos para la introducciïn de ïcidos nucleicos en cïlulas utilizando estas composiciones, por ejemplo, para el tratamiento de diversas condiciones de enfermedad.

Descripciïn de la tïcnica relacionada Los ïcidos nucleicos terapïuticos incluyen, por ejemplo, ARN pequeïo de interferencia (ARNpi) , micro ARN (miARN) , oligonucleïtidos antisentido, ribozimas, plïsmidos, y ïcidos nucleicos de estimulaciïn inmunolïgica. Estos ïcidos nucleicos actïan a travïs de una variedad de mecanismos. En el caso de ARNpi o miARN, estos ïcidos nucleicos pueden subregular los niveles intracelulares de proteïnas especïficas a travïs de un proceso denominado ribointerferencia (ARNi) . Despuïs de la introducciïn de ARNpi o miARN en el citoplasma de la cïlula, estos constructos de ARN bicatenarios pueden enlazarse a una proteïna denominada RISC. La cadena sentido del ARNpi o miARN es desplazada del complejo RISC que proporciona una plantilla dentro de RISC que pueden reconocer y enlazar ARNm con una secuencia complementaria a aquella del ARNpi o miARN enlazado. Habiendo enlazado el ARNm complementario, el complejo RISC escinde el ARNm y libera las cadenas escindidas. La ARNi puede proporcionar la subregulaciïn de proteïnas especïficas centrïndose en la destrucciïn especïfica del ARNm correspondiente que codifica para la sïntesis de proteïnas.

Las aplicaciones terapïuticas de la ARNi son extremadamente amplias, ya que los constructos de ARNpi y miARN se pueden sintetizar con cualquier secuencia de nucleïtidos dirigida contra una proteïna objetivo. Hasta la fecha, los constructos de ARNpi han demostrado la capacidad para subregular especïficamente proteïnas objetivo tanto en modelos in vitro como in vivo. Ademïs, los constructos de ARNpi estïn siendo actualmente evaluados en estudios clïnicos.

Sin embargo, dos problemas que actualmente enfrentan los constructos de ARNpi o miARN son, primero, su susceptibilidad a la digestiïn por nucleasas en el plasma y, segundo, su limitada capacidad para tener acceso al compartimiento intracelular donde pueden enlazar RISC cuando se administran sistïmicamente como el ARNpi o miARN libres. Estos constructos bicatenarios se pueden estabilizar mediante la incorporaciïn de enlazadores de nucleïtidos modificados quïmicamente dentro de la molïcula, por ejemplo, grupos fosfotioato. Sin embargo, estas modificaciones quïmicas proporcionan ïnicamente una protecciïn limitada de la digestiïn de nucleasa y pueden disminuir la actividad del constructo. La administraciïn intracelular de ARNpi o miARN se puede ver facilitada mediante el uso de sistemas portadores tales como polïmeros, liposomas catiïnicos o por modificaciïn quïmica del constructo, por ejemplo, mediante la uniïn covalente de molïculas de colesterol [referencia]. Sin embargo, se requieren sistemas de administraciïn mejorados para aumentar la potencia de las molïculas de ARNpi y miARN y reducir o eliminar el requisito de la modificaciïn quïmica.

Los oligonucleïtidos antisentido y los ribozimas tambiïn pueden inhibir la traducciïn del ARNm en proteïna. En el caso de constructos antisentido, estos ïcidos desoxinucleicos monocatenarios tienen una secuencia complementaria a la del ARNm de la proteïna objetivo y pueden enlazar al ARNm por medio del apareamiento de bases de Watson-Crick. Este enlazamiento o bien impide la traducciïn del ARNm objetivo y / o desencadena la degradaciïn por la ARNasa H de los transcritos de ARNm. En consecuencia, los oligonucleïtidos antisentido tienen un enorme potencial por la especificidad de la acciïn (es decir, subregulaciïn de una proteïna relacionada con una enfermedad especïfica) . Hasta la fecha, estos compuestos han demostrado ser prometedores en varios modelos in vitro e in vivo, incluyendo los modelos de enfermedad inflamatoria, cïncer, y el VIH (revisado en Agrawal, Trends in Biotech. 14: 376 - 387 (1996) ) . El antisentido tambiïn puede afectar la actividad celular por hibridar especïficamente con el ADN cromosïmico. Evaluaciones clïnicas avanzadas con humanos de varios fïrmacos antisentido estïn actualmente en curso. Los objetivos de estos medicamentos incluyen los genes bcl2 y de la apolipoproteïna B y productos de ARNm.

ïcidos nucleicos inmunoestimuladores incluyen ïcidos desoxirribonucleicos y ïcidos ribonucleicos. En el caso de los ïcidos desoxirribonucleicos, se ha demostrado que ciertas secuencias o motivos provocan estimulaciïn inmune en mamïferos. Estas secuencias o motivos incluyen el motivo CpG, secuencias ricas en pirimidinas y secuencias

palindrïmicas. Se cree que el motivo CpG en ïcidos desoxirribonucleicos es especïficamente reconocido por un receptor endosomal, el receptor 9 tipo toll (TLR-9) , que luego activa tanto la ruta de estimulaciïn inmune adquirida como la innata. Tambiïn se han reportado ciertas secuencias de ïcido ribonucleico estimuladoras del sistema inmune. Se cree que estas secuencias de ARN desencadenan la activaciïn inmune mediante el enlazamiento con los receptores 6 y 7 tipo toll (TLR-6 y TLR-7) . Ademïs, tambiïn se ha reportado que ARN bicatenario es estimulador del sistema inmune y se cree que se activa a travïs del enlazamiento con TLR-3.

Un problema bien conocido con el uso de ïcidos nucleicos terapïuticos se refiere a la estabilidad del enlace internucleïtido fosfodiïster y la susceptibilidad de este enlazador a las nucleasas. La presencia de exonucleasas y endonucleasas en suero trae como resultado la rïpida digestiïn de ïcidos nucleicos que poseen enlazadores fosfodiïster y, por lo tanto, los ïcidos nucleicos terapïuticos puede tener vidas medias muy cortas en presencia de suero o dentro de las cïlulas. (Zelphati, O., et al., Antisense. Res. Dev. 3: 323 - 338 (1993) ; y Thierr y , A. R., et al., pïginas 147 - 161 en Gene Regulation: Biology of Antisense RNA and DNA (Eds. Erickson, RP e Izant, J. G.; Raven Press, Nueva York (1992) ) . El ïcido nucleico terapïutico que estï siendo desarrollado actualmente no emplea la quïmica fosfodiïster bïsica que se encuentra en los ïcidos nucleicos naturales, debido a estos y a otros problemas conocidos.

Este problema ha sido superado parcialmente mediante modificaciones quïmicas que reducen la degradaciïn del suero o intracelular. Se han analizado las modificaciones en el puente fosfodiïster internucleotïdico (por ejemplo, usando enlaces fosforotioato, metilfosfonato o fosforamidato) , en la base nucleotïdica (por ejemplo, 5-propinilpirimidinas) , o en el azïcar (por ejemplo, azïcares modificados en la posiciïn 2') (Uhlmann E., et al. Antisense: Chemical Modifications. Encyclopedia of Cancer, Vol. X., pïginas 64 - 81 Academic Press Inc. (1997) ) . Se han intentado otros cambios para mejorar la estabilidad usando enlaces de azïcar 2'-5' (vïase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos No. 5.532.130) . Se han intentado otros cambios. Sin embargo, ninguna de estas soluciones han demostrado ser enteramente satisfactoria, y los ïcidos nucleicos terapïuticos libres in vivo todavïa tienen sïlo una eficacia limitada.

Ademïs, como se seïalï anteriormente en relaciïn con ARNpi y miARN, sigue habiendo problemas con la limitada capacidad de los ïcidos nucleicos terapïuticos para cruzar las membranas celulares (vïase, Vlassov, et al., Biochim. Biophys. Acta 1197: 95 - 1082 (1994) ) y en los problemas asociados con la toxicidad sistïmica, tales como anafilaxis mediada por el complemento, propiedades coagulantes alteradas, y citopenia (Galbraith, et al., Antisense Nucl. Acid Drug Des. 4: 201 - 206 (1994) ) .

Para tratar de mejorar la eficacia, los investigadores tambiïn han empleado sistemas portadores con base lipïdica para administrar ïcidos nucleicos terapïuticos quïmicamente modificados o no modificados. En Zelphati, O y Szoka,

F. C, J. Contr. Rel. 41: 99 - 119 (1996) , los autores se refieren a la utilizaciïn de liposomas aniïnicos (convencionales) , liposomas sensibles al pH, inmunoliposomas, liposomas fusogïnicos, y agregados lipïdicos / antisentido catiïnicos. Del mismo modo, se ha administrado sistïmicamente ARNpi en liposomas catiïnicos,... [Seguir leyendo]

1. Un aminolïpido que tiene la siguiente estructura (II) :

o sales del mismo, en donde R1 y R2 son o bien iguales o diferentes y son independientemente alquilo C12 - C24 sustituido, alquenilo C12 - C24 opcionalmente sustituido, alquinilo C12 - C24 opcionalmente sustituido, o acilo C12 - C24 opcionalmente sustituido;

R3 y R4 son o bien iguales o diferentes y son independientemente alquilo C1 - C6 opcionalmente sustituido, alquenilo C1 - C6 opcionalmente sustituido, o alquinilo C1 - C6 opcionalmente sustituido, o R3 y R4 se pueden unir para formar un anillo heterocïclico opcionalmente sustituido de 4 a 6 ïtomos de carbono y 1 o 2 heteroïtomos escogidos entre nitrïgeno y oxïgeno;

R5 estï o bien ausente o es hidrïgeno o alquilo C1 - C6 para proporcionar una amina cuaternaria;

m, n, y p son o bien iguales o diferentes y son independientemente 0 o 1 con la condiciïn de que m, n, y p no sean simultïneamente 0;

Y y Z son o bien iguales o diferentes e independientemente O, S, o NH.

2. El aminolïpido de la reivindicaciïn 1, que tiene la estructura:

3. Un aminolïpido que tiene una de las siguientes estructuras:

4. Una partïcula lipïdica que comprende un aminolïpido de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde opcionalmente y preferiblemente, la partïcula comprende ademïs un lïpido neutro y un lïpido capaz de reducir la

agregaciïn de partïculas; y en donde opcionalmente y preferiblemente ademïs, en donde la partïcula lipïdica comprende:

(i) DLin-K-C2-DMA;

(ii) un lïpido neutro seleccionado de DSPC, POPC, DOPE, y SM;

(iii) colesterol; y

(iv) un PEG-lïpido,

en una relaciïn molar de alrededor d.

20. 60% de DLin-K-DMA.

5. 25% de lïpido neutro.

25. 55 % de colesterol: 0, 5 - 15% de PEG - lïpido.

5. La partïcula lipïdica de la reivindicaciïn 4 que comprende ademïs un agente terapïutico; en donde opcionalmente y preferiblemente, el agente terapïutico es un ïcido nucleico; y

en donde opcionalmente y preferiblemente ademïs, el ïcido nucleico es un plïsmido, o un oligonucleïtido estimulador del sistema inmunolïgico.

6. La partïcula lipïdica de la reivindicaciïn 5, en donde el ïcido nucleico se selecciona de entre el grupo que consiste de: un ARNpi, un microARN, un oligonucleïtido antisentido, y una ribozima; opcionalmente, en donde el ïcido nucleico es un ARNpi.

7. Una composiciïn farmacïutica que comprende la partïcula lipïdica de cualquiera de las reivindicaciones 4, 5 o 6 y un excipiente, portador o diluyente farmacïuticamente aceptable.

8. Un mïtodo in vitro de modular la expresiïn de un polipïptido por una cïlula, que comprende proporcionar a una cïlula la partïcula lipïdica de cualquiera de las reivindicacione.

4. 7, en el que, opcionalmente y preferiblemente, el agente terapïutico se selecciona de un ARNpi, un microARN, un oligonucleïtido antisentido, y un plïsmido capaz de expresar un ARNpi, un microARN, o un oligonucleïtido antisentido, y en el que el ARNpi, microARN, o ARN antisentido comprende un polinucleïtido que se enlaza especïficamente a un polinucleïtido que codifica el polipïptido, o un complemento de los mismos, de tal manera que se reduce la expresiïn del polipïptido; en el que opcionalmente y mïs preferiblemente, el agente terapïutico es un plïsmido que codifica el polipïptido o una variante funcional o fragmento del mismo, de tal manera que se incrementa la expresiïn del polipïptido o la variante funcional o fragmento de los mismos.

9. La composiciïn farmacïutica de la reivindicaciïn 7 para uso en un mïtodo de tratamiento de una enfermedad o trastorno caracterizado por la sobreexpresiïn de un polipïptido en un sujeto, comprendiendo el mïtodo proporcionar al sujeto la composiciïn farmacïutica, en donde el agente terapïutico se selecciona de un ARNpi, un microARN, un oligonucleïtido antisentido, y un plïsmido capaz de expresar un ARNpi, un microARN, o un oligonucleïtido antisentido, y en donde el ARNpi, microARN, o ARN antisentido comprenden un polinucleïtido que se enlaza especïficamente a un polinucleïtido que codifica el polipïptido, o un complemento del mismo.

10. La composiciïn farmacïutica de la reivindicaciïn 7 para uso en un mïtodo de tratamiento de una enfermedad o trastorno caracterizado por una menor expresiïn de un polipïptido en un sujeto, en donde el agente terapïutico es un plïsmido que codifica al polipïptido o una variante funcional o fragmento del mismo.

11. La composiciïn farmacïutica de la reivindicaciïn 7 para uso en un mïtodo para inducir una respuesta inmune en un sujeto, en donde el agente terapïutico es un oligonucleïtido estimulador del sistema inmunolïgico.

12. La composiciïn farmacïutica para uso en la reivindicaciïn 11, en donde se proporciona la composiciïn farmacïutica al paciente en combinaciïn con una vacuna o un antïgeno.

13. Una vacuna que comprende la partïcula lipïdica de la reivindicaciïn 5 y un antïgeno asociado con una enfermedad o un patïgeno.

14. La vacuna de la reivindicaciïn 13, en donde dicho antïgeno es un antïgeno tumoral.

15. La vacuna de la reivindicaciïn 13, en donde dicho antïgeno es un antïgeno viral, un antïgeno bacteriano, o un antïgeno de un parïsito.