【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医药，具体涉及一种可电离阳离子脂质化合物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、基因治疗使用核酸作为功能分子来激活生物治疗。由于全球在人类基因组阐释方面的努力以及最近的发现，如rna干扰(rnai)和基于crispr的基因组编辑，核酸已经引起了大家的关注。基因治疗使用遗传物质来改变目标基因的表达或改变活细胞的生物特性以满足治疗需要。近年来，多个基因治疗产品已被监管机构批准用于各种应用，例如使用mrna疫苗来对抗covid-19疫情。基因治疗可分为三个主要途径：1)利用crispr-cas技术编辑变异基因；2)通过插入功能性基因拷贝来实现基因表达的上调，使用的分子包括dna质粒(pdna)、小环dna(mcdna)、合成mrna、环状rna和自扩增rna(sarna)；3)用小干扰rna(sirna)、反义寡核苷酸(aso)、短发夹rna(shrna)和microrna(mirna)等分子下调基因表达。
2、由于核酸的负电荷、高分子量和亲水性，它们在细胞膜上的渗透性很差。此外，核酸在体内的稳定性低，在细胞外被宿主迅速清除，因此将核酸运送到细胞内的活性部位是基因治疗中最具有挑战性部分。尤其是在递送rna分子时，因为rna分子通常具有短期活性，在细胞内的保留率低，需要更频繁地给药，因此有效载荷和载体的毒性是两个非常重要的衡量指标。载体本身需要克服细胞外和细胞内的障碍，为血液中的核酸酶活动提供保护，加强和协助细胞的吸收，并在进入细胞后促进内体逃逸。
3、常用的核酸载体分为两类，病毒载体与非病毒载体。
4、可电离的阳离子脂质是脂质非病毒载体中一种重要的组成部分。从化学结构的角度来说，可电离阳离子脂质是一种两亲分子，化学结构由三部分组成：头基、连接子和尾链。一般头基中含有一到多个可以电离的位点，因此在不同ph条件下，分子可以呈中性或者正电性。在低于其pka的前提下，可电离脂质可以与带有相反电荷的核酸和阴离子小分子、肽、蛋白质和肝素形成亲脂性药物复合物。脂质与核酸可以通过静电相互作用形成脂质纳米颗粒(lnp)。
5、在医药产品中，可电离阳离子脂质具有ph依赖的阳离子性质，存在一定的安全性问题。第一代阳离子脂质(例如：dotma、dotap等)会结合细胞膜和核膜，引发溶酶体释放降解酶，导致线粒体通透性和功能障碍，产生活性氧，改变细胞质酶的功能，并损害dna。为了解决阳离子脂类的这一缺陷，2001年前后，acuitas公司设计了以二甲基叔胺为头基的第二代脂质结构，与第一代脂质结构相比，以二甲基叔胺为头基的脂质结构的电性可通过ph调节，因此从第二代脂质结构开始，用于核酸载体的阳离子脂质又被称为可电离的阳离子脂质(参见cn105873902b、cn107207428a、cn110003066b、cn110325511b、cn110337429b)。常见的第二代可电离阳离子脂质包括d-lin-mc3-dma、dlin-k-dma、dlindma等(cn107922364b、cn108368028b)。第二代可电离脂质已经成功的用于sirna药物的载体，例如：acuitas治疗公司成功的开发了脂质d-lin-mc3-dma，并与alnylam公司合作开发的sirna产品onparrto成为全球首款核酸药物，于2018年获批上市。此后，moderna研发了以羟基叔胺为头基的第三代脂质(cn110520409a、cn114746398a)。第三代可电离脂质在酸性ph条件下呈现正电荷，有利于与核酸的复合，进入细胞后能从内体逃逸。目前性能较好的可电离的阳离子脂质包括alc-0315(4-羟基丁基)偶氮-2-(己烷-6、1-二基)双(2-己基癸酸酯)和脂质h(sm-102)(9-十七烷基-8-{(2-羟乙基)[6-氧代-6-(十一烷氧基)己基]氨基}辛酸酯)，分别用于冠状病毒(covid-19)mrna疫苗bnt162b和mrna-1273。
6、目前大部分专利中保护的可电离的阳离子脂质均以叔胺基团为中心官能团引入头基和尾链，叔胺上的三个官能团，其中一个用来引入头基，另外两个用来引入尾链。本专利技术提供的可电离阳离子脂质化合物(包括其立体异构体、互变异构体以及这些脂质相对应的盐)以四官能团化合物为核心单元，通过四官能团化合物的末端官能团引入相应的头基和尾链。在本专利技术中，这四个官能团之一用于引入头基，另外三个官能团用于引入尾链，如式(1)所示：
7、
8、本专利技术提供的可电离阳离子脂质化合物是以可离子化的阳离子化合物及其类似物为可电离脂质头基，以脂质如脂肪酸为尾链，以四官能团化合物为连接子，通过生物可降解的化学键(如酯键或者酰胺键等)将可电离脂质头基、尾链与连接子连接，构建的两亲性脂质化合物。本专利技术构建可电离阳离子脂质化合物的结构时，引入了生物可降解的功能性官能团，由于生物可降解的化学键在体内可被多种酶如脂肪酶、酯酶和蛋白酶所裂解，迅速水解为内源代谢物，可降低细胞毒性，提高其使用安全性。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种可电离阳离子脂质化合物及其制备方法和应用。本专利技术提供的可电离阳离子脂质化合物是以可离子化的阳离子化合物及其类似物为可电离脂质头基，以脂质如脂肪酸为尾链，以四官能团化合物为连接子，通过生物可降解的化学键(如酯键或者酰胺键等)将可电离脂质头基、尾链与连接子连接，构建的两亲性脂质化合物。生物可降解的化学键在体内可被多种酶如脂肪酶、酯酶和蛋白酶所裂解，迅速水解为内源代谢物，细胞毒性低。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种可电离阳离子脂质化合物，所述可电离阳离子脂质化合物为式(1)的化合物，或其盐、立体异构体、互变异构体：
3、
4、其中，r1、r2、r3彼此独立地是h、c5-40直链或支链的烷基、c5-40直链或支链的烯基、c5-40直链或支链的炔基、含有1-3个侧链的3-6元饱和或部分不饱和环烃基、或者含有1-3个侧链的6-10元芳族基团；所述侧链独立地选自c10-30直链或支链烷基、c10-30直链或支链烯基、c10-30直链或支链炔基；条件是r1、r2、r3至多1个是h；
5、m选自-nr4r5、含有至少一个氮原子的饱和或部分不饱和3-6元杂环基、含有至少一个氮原子的6-10元杂芳基，所述的杂环基、杂芳基未被取代或被一个或多个-oh、羧基、氨基、氧代基或卤素取代；
6、r4、r5彼此独立地是h、c1-6直链或支链烷基、c2-6直链或支链烯基或者c2-6直链或支链炔基，所述的c1-6直链或支链烷基、c2-6直链或支链烯基或c2-6直链或支链炔基未被取代或被一个或多个-oh、羧基、氨基酰胺基、脒基、胍基或卤素取代；
7、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述可电离阳离子脂质化合物为式(1)的化合物，或其盐、立体异构体、互变异构体：
2.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述R1、R2、R3彼此独立地是如下基团：
3.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述R1、R2、R3彼此独立地选自以下基团：
4.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，R1、R2、R3彼此独立地选自以下基团中的任意一种：
5.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，G1、G2、G3彼此独立地是-O-、-S-、-NR6-、-S-S-、-C(＝O)-、-C(＝O)O-、-CH(OH)-、-OC(＝O)-、-C(＝O)NR6-、-NR6C(＝O)-、-OC(＝O)O-、-NR6C(＝O)O-、-OC(＝O)NR6-、-NR6C(＝O)NR13-、-P(＝O)(OR6)O-、-OP(＝O)(OR6)-或-OP(＝O)(OR6)O-。
6.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，L1选自
7.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，L2是-(CR9R10)n-X2-(CR11R12)k-，其中X2选自-O-、-S-、-NR16-、-S-S-、-C(＝O)-、-C(＝O)O-、-OC(＝O)-、-C(＝O)NR16-、-NR16C(＝O)-、-OC(＝O)O-、-NR16C(＝O)O-、-OC(＝O)NR16-、-NR16C(＝O)NR17-、-P(＝O)(OR16)O-、-OP(＝O)(OR16)-或-OP(＝O)(OR16)O-。
8.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，M选自以下结构：
9.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1A)所示的化合物：
10.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1B)所示的化合物：
11.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1C)所示的化合物：
12.如权利要求10所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1D)所示的化合物：
13.如权利要求12所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1E)所示的化合物
14.如权利要求13所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1F)所示的化合物：
15.如权利要求14所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1G)所示的化合物：
16.如权利要求14所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1H)所示的化合物：
17.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述可电离阳离子脂质化合物结构如式(1I)所示的化合物：
18.如权利要求10所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1J)所示的化合物：
19.如权利要求17所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1K)所示的化合物：
20.如权利要求2所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，Y不存在，所述式(1)的化合物选自式(1L)所示的化合物：
21.如权利要求2所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1M)所示的化合物：
22.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自：
23.如权利要求1-22任一项所述的可电离阳离子脂质化合物的制备方法，其特征在于，包括使式(II)与式(III)化合物反应的步骤：
24.如权利要求1-22任一项所述的可电离阳离子脂质化合物的制备方法，其特征在于，包括使式(IV)与式(V)化合物反应的步骤：
25.如权利要求1-22任一项所述的可电离...
【技术特征摘要】
1.一种可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述可电离阳离子脂质化合物为式(1)的化合物，或其盐、立体异构体、互变异构体：
2.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述r1、r2、r3彼此独立地是如下基团：
3.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述r1、r2、r3彼此独立地选自以下基团：
4.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，r1、r2、r3彼此独立地选自以下基团中的任意一种：
5.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，g1、g2、g3彼此独立地是-o-、-s-、-nr6-、-s-s-、-c(＝o)-、-c(＝o)o-、-ch(oh)-、-oc(＝o)-、-c(＝o)nr6-、-nr6c(＝o)-、-oc(＝o)o-、-nr6c(＝o)o-、-oc(＝o)nr6-、-nr6c(＝o)nr13-、-p(＝o)(or6)o-、-op(＝o)(or6)-或-op(＝o)(or6)o-。
6.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，l1选自-(cr7r8)m-x1-，其中x1选自-o-、-s-、-nr14-、-s-s-、-c(＝o)-、-c(＝o)o-、-oc(＝o)-、-c(＝o)nr14-、-nr14c(＝o)-、-oc(＝o)o-、-nr14c(＝o)o-、-oc(＝o)nr14-、-nr14c(＝o)nr15-、-p(＝o)(or14)o-、-op(＝o)(or14)-或-op(＝o)(or14)o-。
7.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，l2是-(cr9r10)n-x2-(cr11r12)k-，其中x2选自-o-、-s-、-nr16-、-s-s-、-c(＝o)-、-c(＝o)o-、-oc(＝o)-、-c(＝o)nr16-、-nr16c(＝o)-、-oc(＝o)o-、-nr16c(＝o)o-、-oc(＝o)nr16-、-nr16c(＝o)nr17-、-p(＝o)(or16)o-、-op(＝o)(or16)-或-op(＝o)(or16)o-。
8.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，m选自以下结构：
9.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1a)所示的化合物：
10.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1b)所示的化合物：
11.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1c)所示的化合物：
12.如权利要求10所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1d)所示的化合物：
13.如权利要求12所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1e)所示的化合物
14.如权利要求13所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1f)所示的化合物：
15.如权利要求14所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1g)所示的化合物：
16.如权利要求14所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1h)所示的化合物：
17.如权利要求1所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述可电离阳离子脂质化合物结构如式(1i)所示的化合物：
18.如权利要求10所述的可电离阳离子脂质化合物，其特征在于，所述式(1)的化合物选自式(1j)所示的化合物：
19.如权利要求17所述的可...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小宝，
申请(专利权)人：晟迪生物医药苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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