脂质化合物及其应用的制作方法

本发明属于药物递送，具体涉及一种脂质化合物及其应用，尤其涉及一种递送治疗剂的脂质化合物、包含其的脂质载体、核酸脂质纳米粒组合物、药物制剂以及相关应用。

背景技术：

1、基因治疗技术是现代生物医药领域研究的热点，利用核酸药物可有效防治癌症、防治细菌和病毒感染，以及治疗具有遗传病因的疾病等。由于核酸药物具有易降解、难以进入细胞等特点，通常需要借助载体将其封装起来递送至靶细胞，因此，开发安全高效的递送载体就成为基因治疗在临床应用的前提。

2、脂质纳米颗粒(lipid nanoparticle，lnp)目前是非病毒基因载体领域的研究热点。2018年，美国食品药品管理局(fda)批准了lnp递送patisiran(商品名onpattro)来治疗遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性，自此运用lnp技术递送核酸药物的研究呈现迸发式地增长。特别是2020年底，fda分别批准了moderna和biontech&辉瑞针对covid 19的新冠病毒疫苗，这两种疫苗均采用lnp技术递送mrna药物，从而实现了对sars-cov-2病毒的预防。

3、lnp通常由四种脂质化合物组成，即可电离脂质、中性脂质、类固醇和聚合物结合的脂质，其中，可电离脂质的选择对lnp的影响最大。当前核酸治疗药物发挥作用仍面临一些挑战，主要包括递送效率不足、低细胞渗透性和对包括rna在内的某些核酸分子降解的高敏感性等。因此，仍需要开发新的脂质化合物促进核酸分子的活体外或活体内递送以实现治疗和/或预防目的。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物等)，其作为脂质化合物，可与其它脂质化合物(例如中性脂质、带电脂质、类固醇、聚合物结合的脂质等)共同制备脂质纳米颗粒，用于递送治疗剂或预防剂(例如各类核酸分子，具体还包括mrna)，能够提升核酸药物在体内的递送效率，可根据核酸药物需要富集的器官而选用特定结构的脂质化合物作为脂质载体。

2、本发明的另一目的还提供所述化合物或其药学上可接受的形式的制备方法。

3、本发明的另一目的还提供包含所述化合物或其药学上可接受的形式的脂质载体。

4、本发明的另一目的还提供包含所述化合物或其药学上可接受的形式或所述脂质载体的核酸脂质纳米粒组合物。

5、本发明的另一目的还提供包含所述化合物或其药学上可接受的形式、或所述脂质载体、或所述核酸脂质纳米粒组合物的药物制剂。

6、本发明的另一目的还提供所述化合物或其药学上可接受的形式、或所述脂质载体、或所述核酸脂质纳米粒组合物的药物制剂在制备核酸药物、基因疫苗、小分子药物、多肽或蛋白质药物中的用途。

7、为达到前述发明目的，本发明采用以下技术方案：

8、<第一方面>

9、本发明提供具有式i所示结构的化合物或其药学上可接受的形式，

10、

11、式i中，虚线代表任选地化学键；即，虚线所示的化学键存在或不存在；当虚线所示的化学键存在时，代表r1与r2通过化学键连接成环cy；该环cy可以理解为r1、r2和n原子共同构成，即为n杂环；当虚线所示的化学键不存在时，代表r1与r2不连接。

12、r1、r2各自独立地选自c1-10烷基，或，r1与r2通过化学键连接成环cy，所述环cy选自3-10元杂环。

13、g1选自c1-10亚烷基。

14、r3、r5、r7各自独立地选自c1-20亚烷基或c2-20亚烯基。

15、r4、r6各自独立地选自氢、c1-30烷基、c2-30烯基、含有1-2个杂原子的c1-30烷基、含有1-2个杂原子的c2-30烯基。

16、r8选自c1-30烷基、c2-30烯基、含有1-2个杂原子的c1-30烷基、含有1-2个杂原子的c2-30烯基。

17、l1、l2各自独立地选自波浪线代表基团的连接位点。

18、n1、n2各自独立地选自0或1，且n1+n2≥1；即n1为0，n2为1；或，n1为1，n2为0；或，n1为1，n2为1。

19、当n1为0时，代表l1不存在，即r3与r4通过单键直接相连；当n1为1时，则r3、l1与r4形成

20、同理，当n2为0时，代表l2不存在，即r5与r6通过单键直接相连；当n2为1时，则r5、l2与r6形成

21、根据本发明的具体实施方案，n1+n2＝1。

22、根据本发明的具体实施方案，所述化合物具有式ii-1或式ii-2所示结构：

23、

24、其中，r1、r2、g1、r3、r5、r7、r4、r6、r8具有与式i中相同的限定范围。

25、根据本发明的具体实施方案，所述r1、r2各自独立地选自c1-6烷基，或，r1与r2通过化学键连接成3-6元杂环。

26、根据本发明的具体实施方案，所述r1、r2各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基或己基。

27、根据本发明的一个具体实施方案，所述r1与r2不连接。

28、根据本发明的另一具体实施方案，所述r1与r2通过化学键连接成三元环、四元环、五元环或六元环。

29、根据本发明的具体实施方案，所述r1、r2各自独立地选自c1-4烷基，或，r1与r2通过化学键连接成波浪线代表基团与g1的连接位点。

30、根据本发明的优选具体实施方案，所述r1、r2各自独立地选自甲基或乙基，或，r1与r2通过化学键连接成

31、根据本发明的具体实施方案，所述g1选自c2-6亚烷基，进一步优选其中mg选自2-6的整数，例如可以为2、3、4、5或6；即所述g1选自c2-6直链亚烷基。

32、根据本发明的具体实施方案，所述g1选自波浪线代表基团的连接位点。

33、根据本发明的具体实施方案，所述r3、r5、r7各自独立地选自c2-16亚烷基，进一步优选c2-12亚烷基，更进一步优选c2-10亚烷基。

34、根据本发明的具体实施方案，所述r3、r5、r7各自独立地选自其中mr选自2-12的整数，例如可以为3、4、5、6、7、8、9、10或11等。

35、根据本发明的具体实施方案，所述r3、r5、r7各自独立地选自波浪线代表基团的连接位点。

36、根据本发明的具体实施方案，所述r3、r7各自独立地选自

37、

38、优选地，所述r5选自

39、根据本发明的具体实施方案，所述r4、r6各自独立地选自氢、c6-22烷基、c6-22烯基、含有1-2个杂原子的c6-22烷基、含有1-2个杂原子的c6-22烯基。

40、根据本发明的优选具体实施方案，所述r4、r6各自独立地选自氢、c6-22直链或支链烷基、c6-22直链或支链烯基、含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烷基、含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烯基。

41、根据本发明的优选具体实施方案，所述含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烷基中的杂原子为o；和/或，所述含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烯基中的杂原子为o。

42、根据本发明的优选具体实施方案，所述r4、r6各自独立地选自氢、c6-22支链烷基、c6-22支链烯基、含有1-2个杂原子的c6-22支链烷基、含有1-2个杂原子的c6-22支链烯基。

43、根据本发明的具体实施方案，所述r4、r6各自独立地选自氢、

44、

45、

46、波浪线代表基团的连接位点。

47、根据本发明的具体实施方案，当所述n1为0时，所述r4为氢。当所述n1为1时，所述r4选自

48、根据本发明的具体实施方案，当所述n2为0时，所述r6为氢。当所述n2为1时，所述r6选自

49、根据本发明的具体实施方案，式ii-1中，所述r4选自

50、所述r6为氢。

51、根据本发明的具体实施方案，式ii-2中，所述r4为氢；所述r6选自

52、

53、根据本发明的具体实施方案，所述r8选自c6-22烷基、c6-22烯基、含有1-2个杂原子的c6-22烷基、含有1-2个杂原子的c6-22烯基。

54、根据本发明的具体实施方案，所述r8选自c6-22直链或支链烷基、c6-22直链或支链烯基、含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烷基、含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烯基。

55、根据本发明的优选具体实施方案，所述含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烷基中的杂原子为o；和/或，所述含有1-2个杂原子的c6-22直链或支链烯基中的杂原子为o。

56、根据本发明的具体实施方案，所述r8选自c6-22支链烷基、c6-22支链烯基、含有1-2个杂原子的c6-22支链烷基、含有1-2个杂原子的c6-22支链烯基，进一步优选c6-22支链烷基。

57、根据本发明的具体实施方案，所述r8选自

58、进一步优选

59、

60、根据本发明的具体实施方案，所述化合物选自化合物1至化合物5中的任意一种或至少两种的组合：

61、化合物1

62、化合物2

63、化合物3

64、化合物4化合物5

65、根据本发明的具体实施方案，所述药学上可接受的形式选自药学上可接受的盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物。

66、<第二方面>

67、本发明提供一种中间体，其具有式iii、式iv、式v、式vi所示结构：

68、

69、其中，r1、r2、g1、r3、r5、r7、r4、r6、r8、l1、l2、n1、n2如前述本发明中所定义。

70、本发明所述中间体可用于制备本发明所述化合物或其药学上可接受的形式。

71、<第三方面>

72、本发明提供一种如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式的制备方法，所述制备方法包括：

73、式iii所示结构的异腈化合物、式iv所示结构的醛类化合物、式v所示结构的胺类化合物和式vi所示结构的羧酸化合物进行ugi反应(乌吉反应)，得到具有式i所示结构的化合物；其中，r1、r2、g1、r3、r5、r7、r4、r6、r8、l1、l2、n1、n2如前述本发明中所定义。

74、<第四方面>

75、本发明提供一种如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式在制备脂质体纳米载体中的应用。

76、<第五方面>

77、本发明提供一种脂质载体，其包含如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式。

78、根据本发明的具体实施方案，所述脂质载体包含所述化合物、其盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物中的至少一种。该类脂质载体对核酸药物的包封效率高，大大提升了核酸药物在体内的递送效率。

79、根据本发明的具体实施方案，所述脂质载体包含第一脂质化合物和第二脂质化合物的组合；所述第一脂质化合物包含如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式以及任选地其它阳离子脂质，所述第二脂质化合物包含阴离子脂质、中性脂质、类固醇、聚合物结合的脂质中的任意一种或至少两种的组合。

80、在一些实施方案中，所述第一脂质化合物为所述化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)。

81、在另一实施方案中，所述第一脂质化合物所述化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)和其它阳离子脂质的组合。

82、在一些实施方案中，所述其它阳离子脂质包括1,2-二亚油基氧基-n,n-二甲基氨基丙烷dlindma、1,2-二油基氧基-n,n-二甲基氨基丙烷dodma、dlin-mc2-mpz、2,2-二亚油基-4-(2-二甲基氨基乙基)-[1,3]-二氧环戊烷dlin-kc2-dma、1,2-二油酰基-3-三甲基铵-丙烷dotap、1,1'-(2-(4-(2-((2-(双(2-羟基十二烷基)氨基)乙基)(2-羟基十二烷基)氨基)乙基)哌嗪-1-基)乙基氮烷二基)二-十二烷-2-醇c12-200、3β-(n-(n,'n'-二甲氨乙烷)-氨甲酰)胆固醇dc-chol、n-(1-(2,3-二油酰氯)丙基)-n,n,n-氯化三甲胺dotma中的任意一种或至少两种的组合。

83、在一些实施方案中，所述阴离子脂质包括磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酸、磷脂酰甘油、二油酰磷脂酰甘油dopg、1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷脂酰丝氨酸dops、二豆蔻酰磷脂酰甘油中的任意一种或至少两种的组合。

84、在一些实施方案中，所述中性脂质包括1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷脂酰乙醇胺dope、1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷脂酰胆碱dspc、1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂酰胆碱dppc、1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷脂酰胆碱dopc、二棕榈酰磷酯酰甘油dppg、油酰磷脂酰胆碱popc、1-棕榈酰基-2-油酰基磷脂酰乙醇胺pope、1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺dppe、1,2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺dmpe、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺dspe、1-硬脂酰基-2-油酰基磷脂酰乙醇胺sope中的至少一种或其经阴离子或阳离子修饰基团修饰的脂质。阴离子或阳离子修饰基团不作限定。

85、在一些实施方案中，所述类固醇包括胆固醇、非甾醇、谷固醇、麦角固醇、菜油甾醇、豆甾醇、芸苔甾醇、番茄碱、熊果酸、α-生育酚、粪固醇、皮质类固醇中的任意一种或至少两种的组合。

86、在一些实施方案中，所述聚合物结合的脂质包括1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油甲氧基-聚乙二醇peg-dmg、二肉豆蔻酰甘油-聚乙二醇peg-c-dmg、聚乙二醇-二肉豆蔻酰基甘油peg-c14、peg-1,2-二肉豆蔻酰基氧基丙基-3-胺peg-c-dma、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺-n-(氨基(聚乙二醇))peg-dspe、聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺peg-pe、peg修饰的神经酰胺、peg修饰的二烷基胺、peg修饰的二酰基甘油、吐温-20、吐温-80、1,2-二棕榈基-sn-甘油-甲氧基聚乙二醇peg-dpg、4-o-(2',3'-二(十四烷酰氧基)丙基-1-o-(ω-甲氧基(聚乙氧基)乙基)丁二酸酯peg-s-dmg、peg-二烷氧基丙基peg-daa、mpeg2000-1,2-二-o-烷基-sn-3-氨基甲酰基甘油酯peg-c-domg、n-乙酰半乳糖胺((r)-2,3-双(十八烷氧基)丙基-1-(甲氧基聚(乙二醇)2000)丙基氨基甲酸酯))galnac-peg-dsg中的任意一种或至少两种的组合。

87、在一些实施方案中，所述脂质载体中，第一脂质化合物、阴离子脂质、中性脂质、类固醇与聚合物结合的脂质的摩尔比为(20-65):(0-20):(5-25):(25-55):(0.3-15)；其中，“20-65”具体可以为22、25、28、30、32、35、38、40、42、45、48、50、52、55、58、60、62或64等；“0-20”具体可以为1、3、5、8、10、12、15或18等；“5-25”具体可以为6、8、10、12、15、18、20、22或24等；“25-55”具体可以为28、30、32、35、38、40、42、45、48、50、52或54等；“0.3-15”具体可以为0.5、0.8、1、3、5、8、10、12或14等。示例性地，第一脂质化合物、阴离子脂质、中性脂质、类固醇和聚合物结合的脂质的摩尔比可以为20:20:5:50:5、30:5:25:30:10、20:5:5:55:15、65:0:9.7:25:0.3等。

88、其中，在第一脂质化合物中，所述化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)和其它阳离子脂质的摩尔比为(1-10):(0-10)；其中，“1-10”具体可以为2、3、4、5、6、7、8或9等；“0-10”具体可以为0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8或9等；示例性地，该摩尔比可以为1:1、1:2、1:5、1:7.5、1:10、2:1、5:1、7.5:1、10:1等。

89、在一些实施方案中，所述脂质载体中，第一脂质化合物、阴离子脂质、中性脂质、类固醇和聚合物结合的脂质的摩尔比为(20-55):(0-13):(5-25):(25-51.5):(0.5-15)；其中，在第一脂质化合物中，上述任一种化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)和其它阳离子脂质的摩尔比为(3-4):(0-5)。

90、<第六方面>

91、本发明提供一种核酸脂质纳米粒组合物，其包含如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)、如第五方面所述的脂质载体中的至少一种，以及治疗剂或预防剂。

92、根据本发明的具体实施方案，所述治疗剂或预防剂为核酸药物。

93、根据本发明的具体实施方案，所述治疗剂或预防剂包含dna、反义核酸、rna、适配体、核酶、免疫刺激性核酸或pna组分。

94、根据本发明的具体实施方案，所述dna包括质粒。

95、根据本发明的具体实施方案，所述反义核酸为反义寡核酸。

96、根据本发明的具体实施方案，所述rna包括mrna、rrna、circrna、sirna、sarna、trna、snrna、antagomir、微rna抑制剂、微rna激活剂或shrna。

97、根据本发明的具体实施方案，所述rna包括经修饰的rna。

98、根据本发明的具体实施方案，所述mrna包括编码rna导向的dna结合剂的序列，更具体地，例如包括cas蛋白的mrna。

99、在一些实施方案中，所述治疗剂或预防剂(核酸药物)包括导向rna，具体地，所述导向rna包括grna核酸。

100、在一些实施方案中，所述治疗剂或预防剂(核酸药物)包括cas蛋白的mrna和grna。

101、根据本发明的具体实施方案，所述mrna包括编码rna引导的核酸酶或编码碱基编辑器的mrna，以及grna。

102、在一些实施方案中，所述grna经过修饰。

103、根据本发明的具体实施方案，所述核酸酶包括cas9、cas12、cas13、iscb、tnpb、isrb及其同源物。

104、在一些实施方案中，所述治疗剂或预防剂(核酸药物)与所述化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)的质量比为1:(3-40)，例如可以为1:3、1:5、1:8、1:10、1:12、1:15、1:18、1:20、1:22、1:25、1:28、1:30、1:32、1:35或1:38等。

105、在一些实施方案中，所述治疗剂或预防剂(核酸药物)与所述脂质载体的质量比为1:(3-40)，例如可以为1:3、1:5、1:8、1:10、1:12、1:15、1:18、1:20、1:22、1:25、1:28、1:30、1:32、1:35或1:38等。

106、<第七方面>

107、本发明提供一种药物组合物，其包含如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)、如第五方面所述的脂质载体、如第六方面所述的核酸脂质纳米粒组合物中的至少一种，以及药学上可接受的辅料。

108、<第八方面>

109、本发明提供一种药物制剂，其包含如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)、如第五方面所述的脂质载体、如第六方面所述的核酸脂质纳米粒组合物中的至少一种，以及药学上可接受的辅料。

110、根据本发明的具体实施方案，所述药学上可接受的辅料包括赋形剂、载体、稀释剂、填充剂、粘合剂、润湿剂、崩解剂、乳化剂、助溶剂、增溶剂、渗透压调节剂、ph调节剂、抗氧剂、缓冲剂中的任意一种或至少两种的组合。

111、在一些实施方案中，所述药物制剂的粒径为30-500nm，示例性地，粒径可以为30nm、50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm等。

112、在一些实施方案中，所述治疗剂或预防剂(核酸药物)在药物制剂中的包封率大于50％。示例性地，包封率可以为55％、60％、65％、70％、75％、79％、80％、85％、89％、90％、93％或95％等。

113、<第九方面>

114、本发明提供一种如第一方面所述的化合物或其药学上可接受的形式(例如盐、立体异构体、互变异构体、溶剂化物、螯合物、非共价复合物或前体药物)、如第五方面所述的脂质载体、如第六方面所述的核酸脂质纳米粒组合物、如第七方面所述的药物组合物、如第八方面所述的药物制剂在制备核酸药物、基因疫苗、小分子药物、多肽或蛋白质药物中的用途。

115、在一些实施方案中，所述核酸脂质纳米粒组合物或所述药物制剂用于治疗或预防于有治疗或预防需要的受试者的疾病或病症。

116、在一些实施方案中，所述受试者为哺乳动物。

117、在一些实施方案中，所述受试者为人。

118、在一些实施方案中，所述疾病或病症选自代谢性疾病、遗传性疾病、癌症、心血管疾病和传染性疾病。

119、在一些实施方案中，所述的代谢性疾病包括家族性高胆固醇血症(fh)。

120、在一些实施方案中，所述遗传性疾病包括转甲状腺素蛋白淀粉样变(attr)、原发性高草尿酸症(ph1)或遗传性血管性水肿(hae)。

121、在一些实施方案中，所述传染性疾病包括乙型肝炎(hepatitis b)。

122、本发明还提供一种用于防止、改善或治疗有需要的受试者的疾病或状况的方法，所述方法包括对所述受试者施用如第六方面所述的核酸脂质纳米粒组合物、如第七方面所述的药物组合物、如第八方面所述的药物制剂。

123、本发明还提供一种将治疗剂或预防剂递送至受试者细胞的方法，所述方法包括向所述受试者施用如第六方面所述的核酸脂质纳米粒组合物、如第七方面所述的药物组合物、如第八方面所述的药物制剂中的至少一种，所述施用包括使所述受试者细胞与所述核酸脂质纳米粒组合物、药物组合物或药物制剂接触，由此将所述治疗剂或预防剂递送至所述受试者细胞。

124、在一些实施方案中，所述施用的途径包括：口服、鼻内、静脉内、腹膜内、肌肉内、关节内、病灶内、气管内、皮下以及皮内。

125、在一些实施方案中，所述核酸脂质纳米粒组合物、药物组合物或药物制剂例如经由肠内或肠胃外施用途径施用。

126、在一些实施方案中，将约0.001mg/kg至约10mg/kg剂量的所述核酸脂质纳米粒组合物、药物组合物或药物制剂施用给所述受试者。

127、本发明还提供一种在受试者细胞中产生目标蛋白或目标多肽的方法，所述方法包括使所述受试者细胞与第六方面所述的核酸脂质纳米粒组合物接触，其中所述治疗剂或预防剂为mrna，且所述mrna编码目标蛋白或多肽，由此所述mrna能够在所述细胞中翻译以产生目标蛋白或目标多肽。

128、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

129、本发明提供一系列结构新颖的式i化合物，该化合物可作为可电离脂质，与其它脂质化合物共同制备脂质载体，其粒径可控，分布均一，具有很高的包封率；合成方法简单、收率高，可以快速合成，成本低。本发明的化合物可用于递送核酸药物、基因疫苗、小分子药物、多肽或蛋白质药物，丰富了可电离脂质化合物的种类，并能够提升核酸药物在体内的递送效率。