JP2011093892A - Tumor proliferation inhibitor containing cancer-inhibitive micro-rna - Google Patents

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斉 中釜
Naoto Tsuchiya
直人 土屋
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昌志 泉谷
Yasushi Okamoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To find out a micro-RNA effective as a tumor proliferation inhibitor, and to provide a new tumor proliferation inhibitor and a medicinal composition for use in cancer treatment. <P>SOLUTION: The tumor proliferation inhibitor includes as an effective ingredient at least one kind of a micro-RNA having a base sequence expressed in SEQ ID NO: 1 through 19 in the sequence table; the pancreatic cancer proliferation inhibitor contains as an effective ingredient at least one kind of a micro-RNA having a base sequence expressed SEQ ID NO: 1 through 5 in the sequence table; the colic cancer proliferation inhibitor contains as an effective ingredient at least one kind of a micro-RNA having a base sequence expressed SEQ ID NO: 5 through 19 in the sequence table; and the medicinal composition for use in cancer treatment contains these tumor proliferation inhibitors. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、がん抑制的マイクロRNAを有効成分として含む腫瘍増殖抑制剤に関する。より詳しくは、膵がん抑制的マイクロRNAまたは大腸がん抑制的マイクロRNAを有効成分として含む腫瘍増殖抑制剤に関する。さらに本発明は、この腫瘍増殖抑制剤を含む癌治療用医薬組成物に関する。   The present invention relates to a tumor growth inhibitor containing a cancer-suppressing microRNA as an active ingredient. More specifically, the present invention relates to a tumor growth inhibitor containing pancreatic cancer inhibitory microRNA or colon cancer inhibitory microRNA as an active ingredient. Furthermore, this invention relates to the pharmaceutical composition for cancer treatment containing this tumor growth inhibitor.

マイクロRNAは約22塩基の蛋白質非翻訳RNA(small non-coding RNA)であり、ヒトには約1000種類存在する事が示唆されている。近年、マイクロRNAは生体内でさまざまな遺伝子の発現抑制を行う分子として注目されている。ゲノム上には各マイクロRNA遺伝子の領域が存在し、RNAポリメラーゼIIによって転写され、約数百塩基のマイクロRNA初期転写産物が形成される。マイクロRNA初期転写産物は核内でDrosha、細胞質内でDicerと呼ばれる2種類のRNase III酵素によってプロセシングされ、成熟マイクロRNAが形成される。成熟マイクロRNAは制御タンパク質複合体(RNA-induced silencing complex, RISC)と協調しつつ、相補的配列をもつ複数のターゲット遺伝子のmRNAと相互作用し、遺伝子の発現を抑制する事が知られている(非特許文献1)。   MicroRNAs are small non-coding RNAs of about 22 bases, suggesting that there are about 1000 types in humans. In recent years, microRNAs have attracted attention as molecules that suppress the expression of various genes in vivo. A region of each microRNA gene exists on the genome and is transcribed by RNA polymerase II to form a microRNA initial transcript of about several hundred bases. MicroRNA early transcripts are processed by two RNase III enzymes called Drosha in the nucleus and Dicer in the cytoplasm to form mature microRNAs. Mature microRNA is known to interact with regulatory protein complexes (RNA-induced silencing complex, RISC) and interact with multiple target gene mRNAs with complementary sequences to suppress gene expression. (Non-patent document 1).

いくつかのマイクロRNAはがんを含めたヒト疾患との関連が示唆されている。特にがんとマイクロRNAの関係に関して、様々な臓器において正常組織とがん組織で多くのマイクロRNAの発現様式が異なる事から、発がん過程へのマイクロRNA発現異常の関与が強く示唆されている(非特許文献2-4)。近年、腫瘍抑制的あるいは発がん促進的マイクロRNAの存在が示唆されている(非特許文献5-7)。腫瘍抑制的マイクロRNAとして、miR-15とmiR-16はアポトーシス抑制因子であるBCL2の発現を抑制する事によってヒト巨核球細胞にアポトーシスを誘導する事が報告されている(非特許文献8)。Let-7は、ヒト肺がんならびに子宮がん細胞株において、がん遺伝子Rasの発現を抑制的に調節する事が知られている(非特許文献9)。また、miR-143とmiR-145はヒト大腸がん組織での発現低下が認められるが、その生物学的意義は未だ不明である(非特許文献10)。一方、発がん促進的マイクロRNAとして、miR-17-92クラスターは転写因子c-Mycと協調して、マウスにB細胞型リンパ腫を誘発させる事が報告されている(非特許文献11)。また、miR-21の発現低下はヒト膠芽腫細胞株にアポトーシスを誘導する事が知られている(非特許文献12)。以上より、腫瘍抑制的マイクロRNAの発現低下あるいは発がん促進的マイクロRNAの発現上昇がヒト発がん過程に関与している可能性が強く示唆されている。   Some microRNAs have been implicated in human diseases including cancer. In particular, regarding the relationship between cancer and microRNA, the expression pattern of many microRNAs differs between normal and cancerous tissues in various organs, which strongly suggests the involvement of abnormal microRNA expression in the carcinogenesis process ( Non-Patent Document 2-4). Recently, the presence of tumor-inhibiting or carcinogenic-promoting microRNAs has been suggested (Non-patent Documents 5-7). As tumor-suppressing microRNAs, miR-15 and miR-16 have been reported to induce apoptosis in human megakaryocyte cells by suppressing the expression of apoptosis inhibitor BCL2 (Non-patent Document 8). Let-7 is known to suppress the expression of oncogene Ras in human lung cancer and uterine cancer cell lines (Non-patent Document 9). In addition, miR-143 and miR-145 have decreased expression in human colon cancer tissues, but their biological significance is still unclear (Non-patent Document 10). On the other hand, as a carcinogenic microRNA, miR-17-92 cluster has been reported to induce B cell lymphoma in mice in cooperation with transcription factor c-Myc (Non-patent Document 11). Moreover, miR-21 expression reduction is known to induce apoptosis in human glioblastoma cell lines (Non-patent Document 12). From the above, it is strongly suggested that decreased expression of tumor-inhibiting microRNA or increased expression of tumor-promoting microRNA may be involved in the human carcinogenesis process.

miRNAを用いた癌の予後判定方法、癌の遺伝子治療ベクター及び癌治療用医薬組成物も提案されている(特許文献1)。特定の塩基配列を含むDNAから転写されるmiRNA、pre-miRNA及びpri-miRNAからなる群から選択されるいずれか1つを有効成分として含有する癌治療用医薬組成物が記載されている(請求項15)。   A prognosis determination method for cancer using miRNA, a gene therapy vector for cancer, and a pharmaceutical composition for cancer treatment have also been proposed (Patent Document 1). A pharmaceutical composition for cancer treatment containing, as an active ingredient, any one selected from the group consisting of miRNA, pre-miRNA and pri-miRNA transcribed from DNA containing a specific base sequence is described (claims) Item 15).

さらに、本発明者らは、腫瘍抑制的マイクロRNAの探索を目的として、腫瘍抑制遺伝子p53の活性化に伴って発現が誘導されるマイクロRNAの同定を試み、マイクロRNA34a(miR-34a)が、複数の大腸癌細胞に対して増殖抑制効果を示すことを見いだしてその結果を特許出願した(特許文献2)。   Furthermore, the present inventors tried to identify a microRNA whose expression is induced by the activation of the tumor suppressor gene p53 for the purpose of searching for a tumor suppressor microRNA, and microRNA34a (miR-34a) A patent application was filed for the result of finding out that it had a growth inhibitory effect on a plurality of colon cancer cells (Patent Document 2).

特開2005−192484号公報JP 2005-192484 A 特開2008−239596号公報JP 2008-239596 A

Bartel DP, マイクロRNA:遺伝学的特性、生物学的特性、メカニズムと機能(MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism, and Function), Cell, 2004年, 116巻, p.281-297Bartel DP, MicroRNAs: Genetics, Biological Properties, Mechanisms and Functions (MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism, and Function), Cell, 2004, 116, p.281-297 Lu J, Getz G, Miska EAら, マイクロRNA発現プロファイルがヒトがん組織を分類する(MicroRNA expression profiles classify human cancers), Nature, 2005年, 435巻, p.834-838Lu J, Getz G, Miska EA et al., MicroRNA expression profiles classify human cancers, Nature, 2005, 435, p.834-838 Volinia S, Calin GA, Liu CG, Ambs Sら, ヒトがん組織におけるマイクロRNAの発現形式はがん関連遺伝子のターゲットを明らかにする(A microRNA expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets), Proc Natl Acad Sci USA, 2006年, 103巻, p.2257-2261Volinia S, Calin GA, Liu CG, Ambs S, et al., A microRNA expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets, Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103, p.2257-2261 Calin GA, Croce CM, ヒトがん組織に特徴的なマイクロRNA(MicroRNA signatures in human cancers), Nature Rev Cancer, 2006年, 6巻, p.857-866Calin GA, Croce CM, MicroRNA signatures in human cancers, Nature Rev Cancer, 2006, 6, 857-866 Esquela-Kerscher A, Slack FJ, がんマイクロRNA遺伝子−がん組織において役割をもったマイクロRNA(Oncomirs−microRNAs with a role in cancer), Nature Rev Cancer, 2006年, 6巻, p.259-269Esquela-Kerscher A, Slack FJ, Oncoirs-microRNAs with a role in cancer, Nature Rev Cancer, 2006, 6, pp. 259-269 Kent OA, Mendell JT, がんパズルにおける小さなピース:腫瘍抑制的及び発がん促進的microRNAs(A small piece in the cancer puzzle: microRNAs as tumor suppressors and oncogenes), Oncogene, 2006年, 25巻, p.6188-6196Kent OA, Mendell JT, A small piece in the cancer puzzle: Oncogene, 2006, 25, p.6188- 6196 Zhang B, Pan X, Cobb GP, Anderson TA, 発がん促進的及び腫瘍抑制的マイクロRNAs(MicroRNAs as oncogenes and tumor suppressors), Dev Biol, 2007年, 302巻, p.1-12Zhang B, Pan X, Cobb GP, Anderson TA, MicroRNAs as oncogenes and tumor suppressors, Dev Biol, 2007, 302, p.1-12 Cimmino A, Calin GA, Fabbri M, Iorio MVら, miR-15とmiR-16はBCL2をターゲットとしてアポトーシスを誘導する(miR-15 and miR-16 induce apoptosis by targeting BCL2), Proc Natl Acad Sci USA, 2005年, 102巻, p.13944-13949Cimmino A, Calin GA, Fabbri M, Iorio MV, et al., MiR-15 and miR-16 induce apoptosis by targeting BCL2 (miR-15 and miR-16 induce apoptosis by targeting BCL2), Proc Natl Acad Sci USA, 2005, 102, p.13944-13949 Johnson SM, Grosshans H, Shingara J, Byrom Mら, RASはlet-7マイクロRNAファミリーによって調節されている(RAS is regulated by the let-7 microRNA family), Cell, 2005年, 120巻, p.635-647Johnson SM, Grosshans H, Shingara J, Byrom M et al., RAS is regulated by the let-7 microRNA family, Cell, 2005, 120, p.635 -647 Michael MZ, O'Connor SM, van Holst Pellekaan NG, Young GP, James RJ, 大腸がん組織において発現が低下しているマイクロRNA(Reduced accumulation of specific microRNAs in colorectal neoplasia), Mol Cancer Res, 2003年, 1巻, p.882-891Michael MZ, O'Connor SM, van Holst Pellekaan NG, Young GP, James RJ, Reduced accumulation of specific microRNAs in colorectal neoplasia (MRNA), Mol Cancer Res, 2003, Volume 1, p.882-891 He L, Thomson JM, Hemann MT, Hernando-Monge Eら, ヒトがん遺伝子としてのマイクロRNAポリシストロン(A microRNA polycistron as a potential human oncogene), Nature, 2005年, 435巻, p.828-833He L, Thomson JM, Hemann MT, Hernando-Monge E, et al., A microRNA polycistron as a potential human oncogene, Nature, 2005, 435, p.828-833 Chan JA, Krichevsky AM, Kosik KS, microRNA-21はヒトグリオブラストーマ細胞株において抗アポトーシス因子となる(MicroRNA-21 is an antiapoptotic factor in human glioblastoma cells), Cancer Res, 2005年, 65巻, p.6029-6033Chan JA, Krichevsky AM, Kosik KS, microRNA-21 is an anti-apoptotic factor in human glioblastoma cell lines (MicroRNA-21 is an antiapoptotic factor in human glioblastoma cells), Cancer Res, 2005, 65, p. 6029-6033

上記非特許文献1〜12に記載のように、腫瘍抑制的マイクロRNAの発現低下あるいは発がん促進的マイクロRNAの発現上昇がヒト発がん過程に関与している可能性が強く示唆されているが、実際に腫瘍抑制的マイクロRNAを用いた腫瘍増殖抑制剤は記載されていない。   As described in Non-Patent Documents 1 to 12 above, it is strongly suggested that a decrease in tumor suppressive microRNA expression or an increase in carcinogenic microRNA expression may be involved in the human carcinogenesis process. Does not describe a tumor growth inhibitor using a tumor-suppressing microRNA.

また、特許文献1に記載の発明では、マイクロRNAを直接用いる方法ではなく、マイクロRNAを転写によって作成しえるDNAを用いるものである。また、特許文献1は、マイクロRNAを転写によって作成し得るDNAを用いて、マイクロRNAによる癌治療についてのデータは含んでおらず、実際に腫瘍抑制的マイクロRNAを用いた腫瘍増殖抑制剤は記載されていない。   In addition, in the invention described in Patent Document 1, DNA that can produce microRNA by transcription is used instead of a method that uses microRNA directly. In addition, Patent Document 1 does not include data on cancer treatment using microRNA using DNA capable of producing microRNA by transcription, and describes a tumor growth inhibitor actually using tumor suppressive microRNA. It has not been.

特許文献2には、miR-34aを有効成分として含有する腫瘍増殖抑制剤が記載されている。しかし、マイクロRNAは数百種類存在することが知られているにもかかわらず、有効なマイクロRNAとして明らかにされたのは miR-34aのみである。   Patent Document 2 describes a tumor growth inhibitor containing miR-34a as an active ingredient. However, despite the fact that hundreds of microRNAs are known, only miR-34a has been identified as an effective microRNA.

そこで、本発明の目的は、miR-34a以外の腫瘍増殖抑制剤として有効なマイクロRNAを見出し、新たな腫瘍増殖抑制剤および癌治療用医薬組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to find a microRNA effective as a tumor growth inhibitor other than miR-34a, and to provide a new tumor growth inhibitor and a pharmaceutical composition for cancer treatment.

本発明者らは、miR-34a以外の腫瘍増殖抑制剤として有効なマイクロRNAを見出すべく、マイクロRNAの機能スクリーニング方法を新たに開発した。この方法により、15種類の大腸がん抑制的マイクロRNAを新たに発見し、さらに5種類の膵がん抑制的マイクロRNAを新たに発見した。この発見に基づいて、マイクロRNAを有効成分として含有する腫瘍増殖抑制剤および癌治療用医薬組成物を完成した。   The present inventors have newly developed a function screening method for microRNA in order to find a microRNA effective as a tumor growth inhibitor other than miR-34a. By this method, 15 types of colon cancer suppressive microRNAs were newly discovered, and 5 types of pancreatic cancer suppressive microRNAs were newly discovered. Based on this discovery, a tumor growth inhibitor containing microRNA as an active ingredient and a pharmaceutical composition for cancer treatment were completed.

本発明は以下のとおりである。
[1]
配列表の配列番号1〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有する腫瘍増殖抑制剤。
[2]
配列表の配列番号1〜5で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有し、腫瘍が膵がんである[1]に記載の腫瘍増殖抑制剤。
[3]
配列表の配列番号5〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有し、腫瘍が大腸癌である[1]に記載の腫瘍増殖抑制剤。
[4]
配列表の配列番号6で示される塩基配列を有するマイクロRNAmiR-22を有効成分として含有し、腫瘍が大腸癌である[1]に記載の腫瘍増殖抑制剤。
[5]
前記マイクロRNAは、相補的な塩基配列を有するRNAまたはDNAとからなる二本鎖の前駆体である[1]〜[4]のいずれかに記載の腫瘍増殖抑制剤。
[6]
相補的な塩基配列を有するRNAが修飾されたRNAである[5]に記載の腫瘍増殖抑制剤。
[7]
キャリアーとして、アテロコラーゲンをさらに含有する[1]〜[6]のいずれか1項に記載の腫瘍増殖抑制剤。
[8]
マイクロRNAとアテロコラーゲンとの質量混合比が1:99〜99:1の範囲である[7]に記載の腫瘍増殖抑制剤。
[9]
[1]〜[8]のいずれか1項に記載の腫瘍増殖抑制剤を含有する癌治療用医薬組成物。
The present invention is as follows.
[1]
A tumor growth inhibitor comprising as an active ingredient at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 19 in the sequence listing.
[2]
The tumor growth inhibitor according to [1], comprising as an active ingredient at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 5 in the sequence listing, wherein the tumor is pancreatic cancer.
[3]
The tumor growth inhibitor according to [1], comprising as an active ingredient at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 5 to 19 in the sequence listing, wherein the tumor is colon cancer.
[Four]
The tumor growth inhibitor according to [1], which contains microRNAmiR-22 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 in the sequence listing as an active ingredient, and the tumor is colon cancer.
[Five]
The tumor growth inhibitor according to any one of [1] to [4], wherein the microRNA is a double-stranded precursor composed of RNA or DNA having a complementary base sequence.
[6]
The tumor growth inhibitor according to [5], wherein RNA having a complementary base sequence is modified RNA.
[7]
The tumor growth inhibitor according to any one of [1] to [6], further containing atelocollagen as a carrier.
[8]
The tumor growth inhibitor according to [7], wherein the mass mixing ratio of microRNA and atelocollagen is in the range of 1:99 to 99: 1.
[9]
[1] A pharmaceutical composition for cancer treatment comprising the tumor growth inhibitor according to any one of [8].

本発明によれば、膵がんおよび/または大腸癌細胞に対して増殖抑制効果を示す、腫瘍細胞増殖抑制剤および癌治療用医薬組成物を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tumor cell growth inhibitor and the pharmaceutical composition for cancer treatment which show the growth inhibitory effect with respect to a pancreatic cancer and / or a colon cancer cell can be provided.

実施例1で同定された5種類のマイクロRNAを個別にすい臓がん細胞株へ導入し、継時的に細胞数を計測することにより、細胞増殖抑制効果の確認を行った結果を示す。The result of having confirmed the cell growth inhibitory effect by introduce | transducing individually 5 types of microRNA identified in Example 1 to a pancreatic cancer cell line, and measuring a cell number continuously is shown. 実施例2で同定された16種類のマイクロRNAを大腸癌細胞株HCT 116に個別に導入し、5日間培養後の顕微鏡観察像を示す。The 16 types of microRNAs identified in Example 2 are individually introduced into the colon cancer cell line HCT116, and a microscopic observation image after culturing for 5 days is shown. 実施例2で同定された16種類のマイクロRNAを大腸癌p53変異型SW480細胞へ個別に導入し、5日間培養後の顕微鏡観察像を示す。The 16 types of microRNAs identified in Example 2 were individually introduced into colon cancer p53 mutant SW480 cells, and microscopic observation images after 5 days of culture are shown. 実施例2で得られた定量的RT-PCR法の結果(miR-22、miR-101、miR-30c、miR-345)を示す。The result (miR-22, miR-101, miR-30c, miR-345) of the quantitative RT-PCR method obtained in Example 2 is shown. 実施例2で得られた定量的RT-PCR法の結果( miR-193b)を示す。The result (miR-193b) of the quantitative RT-PCR method obtained in Example 2 is shown. 実施例2で得られたイッムノブロット解析の結果を示す。The result of the Imunoblot analysis obtained in Example 2 is shown. 実施例2で得られた細胞周期の解析の結果を示す。The result of the cell cycle analysis obtained in Example 2 is shown. 実施例3で得られた、miR-22によるp2 13'非翻訳領域(3'UTR)を介した発現抑制結果を示す。The expression suppression result via p2 13 'untranslated region (3'UTR) by miR-22 obtained in Example 3 is shown. 実施例3で得られた、miR-22によるp53依存的p21発現誘導の抑制結果を示す。The suppression result of p53 dependent p21 expression induction by miR-22 obtained in Example 3 is shown. 実施例3で得られた、miR-22によるがん細胞の抗がん剤感受性増大効果を示す結果を示す。The result which shows the anticancer agent sensitivity increase effect of the cancer cell by miR-22 obtained in Example 3 is shown. 実施例3で得られた、miR-22のp53依存的発現上昇結果を示す。The result of p53-dependent expression increase of miR-22 obtained in Example 3 is shown. 実施例3で得られた、miR-22のストレスに対する活性化様式結果を示す。The activation mode result with respect to the stress of miR-22 obtained in Example 3 is shown.

[マイクロRNAの機能スクリーニング方法]
本発明者らは、上記のように、miR-34a以外の腫瘍増殖抑制剤として有効なマイクロRNAを見出すべく、マイクロRNAの機能スクリーニング方法を新たに開発した。マイクロRNAの機能スクリーニング方法は、がん抑制的なマイクロRNAを効率よく同定するだけでなく、がん促進的なマイクロRNAを効率よく同定することができる。この系は、全部で数百種類あるヒトやマウス等のマイクロRNAのそれぞれが、(i)ある注目する形質(例:細胞増殖、転移など)に関して(ii)促進的か抑制的か、に関して比較的短時間で同定することもできる。前者に関しては、知りたい形質について実験者自身が決定し、ふさわしい実験系を構築する。後者に関しては、マイクロRNAが導入された細胞数の増加(がん促進的)、減少(がん抑制的)の変化を、マイクロアレイを用いて検出する。具体的な方法を以下に挙げる。
[Functional screening method for microRNA]
As described above, the present inventors have newly developed a functional screening method for microRNA in order to find a microRNA effective as a tumor growth inhibitor other than miR-34a. The microRNA functional screening method not only efficiently identifies tumor-suppressing microRNAs but also can efficiently identify cancer-promoting microRNAs. This system compares hundreds of microRNAs, such as humans and mice, in terms of (i) whether they are of interest (eg cell proliferation, metastasis, etc.) or (ii) whether they are promoting or suppressing It can also be identified in a short time. As for the former, the experimenter himself decides the trait he wants to know and constructs a suitable experimental system. Regarding the latter, changes in increase (cancer promotion) and decrease (cancer suppression) of the number of cells into which microRNA has been introduced are detected using a microarray. Specific methods are listed below.

[1]マイクロRNA前駆体発現ウイルスライブラリーの使用:それぞれがマイクロRNAの前駆体(500〜600塩基対程度)を発現するウイルスを混合したもの(ライブラリー)を使用する。マイクロRNAの機能を個別に調べてゆくのではなく、数百種類のマイクロRNA発現ウイルスベクターが混合されたライブラリーを使用することで、比較的短時間で大量のマイクロRNAの機能スクリーニングが可能となる。また、ウイルスライブラリーによる発現系を用いた事で、合成マイクロRNAを用いた場合に比較して、多様な形質に関して評価可能である。なお、今回、系の構築に当っては米国System Biosciences社のLenti-mirTM Virus Libraryを使用したが、「マイクロRNA前駆体の500〜600bpを発現するウイルスライブラリー」であれば原理的に代用可能である。 [1] Use of a microRNA precursor-expressing virus library: A mixture (library) of viruses each expressing a microRNA precursor (about 500 to 600 base pairs) is used. Rather than investigating the functions of microRNAs individually, using a library of hundreds of microRNA-expressing viral vectors enables functional screening of large quantities of microRNAs in a relatively short time. Become. In addition, by using an expression system based on a virus library, it is possible to evaluate various traits as compared with the case of using a synthetic microRNA. In this study, we used the Lenti-mir TM Virus Library from System Biosciences of the United States for the construction of the system. However, if it is a virus library that expresses 500-600 bp of microRNA precursors, it can be used in principle. Is possible.

[2]マイクロRNA前駆体を検出するマイクロアレイの設計:500〜600bp程度のマイクロRNA前駆体に特異的にハイブリダイゼーションするプローブの設計。あるマイクロRNAが導入された細胞数の相対量を、ラベル化したマイクロRNA前駆体の蛍光強度として検出する。このために、数百あるマイクロRNA前駆体(ウイルスベクターからの転写産物としてそれぞれ500〜600bp程度)のそれぞれと相補的に結合するオリゴヌクレオチドプローブを設計した。マイクロRNA前駆体の検出は、後述の通り、ゲノムに組み込まれた状態からPCRで増幅するため、相補的な二本鎖としてラベル化される。このため、オリゴヌクレオチドプローブは、各前駆体のsenseならびにantisenseの双方に設計した。今回、系の構築に当っては米国Agilent Technologies社のeArrayソフトウェアを用いて、60bpのオリゴヌクレオチドプローブを設計した。このプローブを、同社のマイクロアレイ上に、複数回のreplicateを設けて搭載した。   [2] Design of microarray for detecting microRNA precursors: Design of probes that specifically hybridize to microRNA precursors of about 500 to 600 bp. The relative amount of the number of cells into which a certain microRNA has been introduced is detected as the fluorescence intensity of the labeled microRNA precursor. For this purpose, oligonucleotide probes that bind complementarily to each of several hundred microRNA precursors (each about 500 to 600 bp as a transcription product from a viral vector) were designed. The detection of the microRNA precursor is labeled as a complementary double strand because it is amplified by PCR from the state integrated in the genome as described later. For this reason, oligonucleotide probes were designed for both the sense and antisense of each precursor. In this study, a 60 bp oligonucleotide probe was designed using eArray software from Agilent Technologies, USA. The probe was mounted on the company's microarray with multiple replicates.

上記[1]、[2]の組み合わせにより、機能スクリーニングが可能となる。とくに、細胞増殖や転移など、注目する形質を負に制御するマイクロRNAに関しては、この組み合わせによる機能スクリーニングでなければ同定は不可能である。   Functional screening is possible by combining the above [1] and [2]. In particular, microRNAs that negatively control the trait of interest, such as cell proliferation and metastasis, can only be identified by functional screening using this combination.

スクリーニングの実際
(1)ウイルスライブラリーを細胞に感染させ、マイクロRNAを導入する。注目する形質に関して、比較したい細胞サンプルから、それぞれゲノムDNAを抽出する。
(2)PCR法により、マイクロRNA前駆体近傍部分のみ増幅する。
(3)増幅されたマイクロRNA前駆体を、蛍光ラベル化する。
(4)マイクロアレイ上にハイブリダイゼーションさせた後、レーザースキャナーならびに数値化ソフトウェアにより、蛍光強度を測定する。
(5)注目する形質の変化を、蛍光強度比として同定する。
Actual screening (1) Cells are infected with a virus library, and microRNA is introduced. For each trait of interest, genomic DNA is extracted from each cell sample to be compared.
(2) Amplify only the vicinity of the microRNA precursor by PCR.
(3) The amplified microRNA precursor is fluorescently labeled.
(4) After hybridization on the microarray, the fluorescence intensity is measured with a laser scanner and digitizing software.
(5) The change of the character of interest is identified as the fluorescence intensity ratio.

[すい臓がん細胞株の増殖を抑制するマイクロRNA分子の同定]
実施例において詳細に記載するが、すい臓がん細胞株MIA PaCa-2へ、マイクロRNAライブラリーを導入し、一定期間培養したのち、ドロップアウトクローンの同定を行った。その結果、すい臓がん細胞株の増殖を抑制する5種類のマイクロRNA分子(配列番号1〜5)を同定した。以下にマイクロRNAのリストを示す(表1)。
[Identification of microRNA molecules that suppress the growth of pancreatic cancer cell lines]
As described in detail in the Examples, a microRNA library was introduced into a pancreatic cancer cell line MIA PaCa-2, cultured for a certain period, and then a dropout clone was identified. As a result, five types of microRNA molecules (SEQ ID NOs: 1 to 5) that suppress the growth of pancreatic cancer cell lines were identified. A list of microRNAs is shown below (Table 1).

[大腸癌細胞株の増殖を抑制するマイクロRNA分子の同定]
実施例において詳細に記載するが、大腸癌細胞株HCT 116とSW480へマイクロRNA発現レンチウイルスライブラリーを感染させ、一定期間培養した。感染直後と一定期間培養した細胞のそれぞれからゲノムDNAを回収し、染色体に組み込まれたウイルス断片(マイクロRNAの前駆体配列を含む)をPCR法にて増幅した。これらを鋳型としてラベル化反応をしたのち、カスタムデザインしたマイクロアレイによって、ウイルス由来のマイクロRNA遺伝子のコピー数を定量した。細胞増殖を抑制するマイクロRNAを単離することを目的としているため、感染直後の細胞では存在し、一定期間培養したのちにそのコピー数が減少する、いわゆるドロップアウトクローンの同定を行った。その結果、16種類のマイクロRNAが大腸癌細胞株の増殖を強く抑制することが判明した。以下にそのマイクロRNAのリストを示す(表2)。但し、miR-34aは特許文献2に大腸癌細胞株の増殖を抑制するマイクロRNAとして記載したものである。また、miR-532(配列番号5)は、上記において、すい臓がん細胞株の増殖を抑制するマイクロRNA分子としても同定されたマイクロRNA である。miR-34aおよびmiR-532を除くmiR-22、miR-30cからmiR-601、miR-605の14種類のマイクロRNAを配列番号6〜19とした。
[Identification of microRNA molecules that suppress the growth of colon cancer cell lines]
As described in detail in the Examples, colon cancer cell lines HCT 116 and SW480 were infected with a microRNA-expressing lentiviral library and cultured for a certain period of time. Genomic DNA was collected from each of the cells immediately after infection and cultured for a certain period of time, and a viral fragment (including a microRNA precursor sequence) integrated into the chromosome was amplified by PCR. After labeling reaction using these as templates, the copy number of virus-derived microRNA genes was quantified using a custom-designed microarray. The aim was to isolate microRNAs that suppress cell growth, and so-called dropout clones were identified that exist in cells immediately after infection and whose copy number decreases after culturing for a certain period of time. As a result, it was found that 16 types of microRNAs strongly suppressed the growth of colon cancer cell lines. The list of microRNAs is shown below (Table 2). However, miR-34a is described in Patent Document 2 as a microRNA that suppresses the growth of colon cancer cell lines. In addition, miR-532 (SEQ ID NO: 5) is a microRNA identified above as a microRNA molecule that suppresses the growth of pancreatic cancer cell lines. Fourteen microRNAs from miR-22, miR-30c to miR-601, miR-605 excluding miR-34a and miR-532 were designated as SEQ ID NOS: 6-19.

マイクロRNA(miRNA)は、miRNA遺伝子から、まず数百から数千ヌクレオチドの長さの1次転写産物が合成される。核内においてマイクロプロセッサーと呼ばれるタンパク質ー酵素複合体によって切断され、約60〜70ヌクレオチドのヘヤピン型前駆体miRNAとなる。エクスポーチン5により核から細胞質へ移行したのち、Dicerと呼ばれるリボヌクレアーゼIIIによって更に消化され、19〜24ヌクレオチドの成熟したmiRNAとなる。成熟したmiRNAは、RNA干渉(RNAi)の制御因子であるArgonauteタンパク質と共に複合体(RNA-induced silencing complex, RISC)を形成し機能する。   In microRNA (miRNA), a primary transcript having a length of several hundred to several thousand nucleotides is first synthesized from a miRNA gene. It is cleaved by a protein-enzyme complex called a microprocessor in the nucleus, and becomes a hairpin type precursor miRNA of about 60 to 70 nucleotides. After moving from the nucleus to the cytoplasm by exportin 5, it is further digested by ribonuclease III called Dicer to become a mature miRNA of 19 to 24 nucleotides. Mature miRNA forms a complex (RNA-induced silencing complex, RISC) and functions together with Argonaute protein, which is a regulator of RNA interference (RNAi).

本発明における配列表の配列番号1〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAは、以下の配列を有し、いずれも成熟した一本鎖のmiRNAである。   The microRNAs having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 19 in the sequence listing in the present invention have the following sequences, and are all mature single-stranded miRNAs.

miR-22: AAGCUGCCAGUUGAAGAACUGU (配列番号6)
miR-30c: UGUAAACAUCCUACACUCUCAGC (配列番号7)
miR-34a: UGGCAGUGUCUUAGCUGGUUGUU (配列番号2)
miR-101: UACAGUACUGUGAUAACUGAA (配列番号8)
miR-124: UAAGGCACGCGGUGAAUGCC (配列番号9)
miR-145: GUCCAGUUUUCCCAGGAAUCCCU (配列番号10)
miR-146b: UGAGAACUGAAUUCCAUAGGCU (配列番号11)
miR-193b: AACUGGCCCUCAAAGUCCCGCU (配列番号12)
miR-206: UGGAAUGUAAGGAAGUGUGUGG (配列番号13)
miR-218: UUGUGCUUGAUCUAACCAUGU (配列番号14)
miR-345: GCUGACUCCUAGUCCAGGGCUC (配列番号15)
miR-424: CAGCAGCAAUUCAUGUUUUGAA (配列番号16)
miR-532: CAUGCCUUGAGUGUAGGACCGU (配列番号5)
miR-551b: GCGACCCAUACUUGGUUUCAG (配列番号17)
miR-601: UGGUCUAGGAUUGUUGGAGGAG (配列番号18)
miR-605: UAAAUCCCAUGGUGCCUUCUCCU (配列番号19)
miR-29b: UAGCACCAUUUGAAAUCAGUGUU (配列番号1)
miR-222: AGCUACAUCUGGCUACUGGGU (配列番号3)
miR-224: CAAGUCACUAGUGGUUCCGUU (配列番号4)
miR-22: AAGCUGCCAGUUGAAGAACUGU (SEQ ID NO: 6)
miR-30c: UGUAAACAUCCUACACUCUCAGC (SEQ ID NO: 7)
miR-34a: UGGCAGUGUCUUAGCUGGUUGUU (SEQ ID NO: 2)
miR-101: UACAGUACUGUGAUAACUGAA (SEQ ID NO: 8)
miR-124: UAAGGCACGCGGUGAAUGCC (SEQ ID NO: 9)
miR-145: GUCCAGUUUUCCCAGGAAUCCCU (SEQ ID NO: 10)
miR-146b: UGAGAACUGAAUUCCAUAGGCU (SEQ ID NO: 11)
miR-193b: AACUGGCCCUCAAAGUCCCGCU (SEQ ID NO: 12)
miR-206: UGGAAUGUAAGGAAGUGUGUGG (SEQ ID NO: 13)
miR-218: UUGUGCUUGAUCUAACCAUGU (SEQ ID NO: 14)
miR-345: GCUGACUCCUAGUCCAGGGCUC (SEQ ID NO: 15)
miR-424: CAGCAGCAAUUCAUGUUUUGAA (SEQ ID NO: 16)
miR-532: CAUGCCUUGAGUGUAGGACCGU (SEQ ID NO: 5)
miR-551b: GCGACCCAUACUUGGUUUCAG (SEQ ID NO: 17)
miR-601: UGGUCUAGGAUUGUUGGAGGAG (SEQ ID NO: 18)
miR-605: UAAAUCCCAUGGUGCCUUCUCCU (SEQ ID NO: 19)
miR-29b: UAGCACCAUUUGAAAUCAGUGUU (SEQ ID NO: 1)
miR-222: AGCUACAUCUGGCUACUGGGU (SEQ ID NO: 3)
miR-224: CAAGUCACUAGUGGUUCCGUU (SEQ ID NO: 4)

miRNAの作用機序は、miRNAの配列と部分相補的な配列を有するメッセンジャーRNA(標的mRNA)とmiRNAを含むRISCとの複合体形成に始まり、標的mRNA上でのリボソームによるタンパク質合成(翻訳過程)の阻害、さらにはP-bodyと呼ばれる細胞内構造体によるmRNAの分解である。本発明においては、miRNAが、腫瘍細胞の増殖亢進にかかわるmRNAの翻訳を抑制し、細胞内のがん抑制ネットワークを活性化することにより腫瘍細胞の増殖を抑制し、細胞死を誘導していることが分かっている(実施例2参照)。   The mechanism of action of miRNA begins with the formation of a complex between messenger RNA (target mRNA) that has a partially complementary sequence to the miRNA sequence and RISC containing miRNA, and protein synthesis by the ribosome on the target mRNA (translation process) Inhibition of RNA, and further, degradation of mRNA by an intracellular structure called P-body. In the present invention, miRNA suppresses the translation of mRNA involved in the promotion of tumor cell growth, activates an intracellular tumor suppressor network, suppresses tumor cell growth, and induces cell death. (See Example 2).

miRNAは、相補的な塩基配列を有するRNAとからなる二本鎖の前駆体であることもできる。二本鎖の前駆体は、細胞内で、熱力学的に不安定な端から二本鎖が解けて、成熟した一本鎖のmiRNAとなり、腫瘍細胞の増殖抑制効果を発揮する。   miRNA can also be a double-stranded precursor consisting of RNA having a complementary base sequence. The double-stranded precursor breaks the double strand from the thermodynamically unstable end in the cell to become a mature single-stranded miRNA, and exerts an effect of suppressing the growth of tumor cells.

相補的な塩基配列を有するRNAは、相補的な塩基配列を有するRNAであること以外に、相補的な塩基配列を有するRNAの一部の核酸が修飾されたRNAであることもできる。そのような修飾をすることで、二本鎖の前駆体の安定性等を向上させることができる。修飾の例としては、例えば2-O(2-メトキシ)エチル−修飾を挙げることができる。   In addition to RNA having a complementary base sequence, RNA having a complementary base sequence can also be RNA in which a part of the nucleic acid of RNA having a complementary base sequence is modified. By such modification, the stability of the double-stranded precursor can be improved. As an example of modification, for example, 2-O (2-methoxy) ethyl-modification can be mentioned.

本発明の腫瘍増殖抑制剤は、miRNAを細胞内に移送するためのキャリアーを含むことができる。そのようなキャリアーとしては、siRNAを含む種々のRNA用のキャリアーを挙げることができ、例えば、アテロコラーゲンをキャリアーとして挙げることができる。さらに、キャリアーとしては、アテロコラーゲン以外にリポソームなどの既知のデリバリー担体を用いることができる。   The tumor growth inhibitor of the present invention can contain a carrier for transferring miRNA into cells. As such a carrier, a carrier for various RNAs including siRNA can be mentioned, for example, atelocollagen can be mentioned as a carrier. In addition to atelocollagen, known delivery carriers such as liposomes can be used as the carrier.

アテロコラーゲンは、酵素可溶化コラーゲンであり、コラーゲンをペプシン処理することでテロペプチド部分が分解されて得られるポリペプチドである。コラーゲンは、その種類、由来、型等特に制限はない。アテロコラーゲン に加えて、その修飾物も用いることができる。修飾物としては、側鎖アミノ基、カルボキシル基の化学修飾、あるいは化学的・物理的架橋物を用いることができる。また、由来として、ウシ、ブタ、ウマ、ヒト等の哺乳動物、鳥、魚類を由来とするいずれのコラーゲンも用いることが可能であるが、細胞が培養される温度で変化しない熱安定性を持つことが望ましい。具体的には、哺乳動物、鳥由来のコラーゲンが望ましく、若しくはそれらの遺伝子組み換えにより得られたコラーゲンが望ましい。コラーゲンの型については、特に制限はないが、入手の容易さよりI、II、III型などを使用することができる。   Atelocollagen is enzyme-solubilized collagen, which is a polypeptide obtained by degrading the telopeptide portion by treating the collagen with pepsin. There are no particular limitations on the type, origin, type, etc. of collagen. In addition to atelocollagen, modified products thereof can also be used. As a modified product, a side chain amino group, a chemical modification of a carboxyl group, or a chemical / physical cross-linked product can be used. In addition, any collagen derived from mammals such as cattle, pigs, horses, humans, birds, and fish can be used as a source, but it has thermal stability that does not change at the temperature at which the cells are cultured. It is desirable. Specifically, collagen derived from mammals and birds is desirable, or collagen obtained by genetic recombination thereof is desirable. There are no particular restrictions on the type of collagen, but types I, II, III, etc. can be used because of their availability.

miRNAとアテロコラーゲンとの質量混合比は複合体の長径が100nm前後である事等を考慮して適宜決定でき、例えば、1:99〜99:1の範囲であることができる。好ましくは10:90〜90:10、より好ましくは30:70〜70:30の範囲で混合することができる。   The mass mixing ratio of miRNA and atelocollagen can be determined as appropriate in consideration of the long axis of the complex being around 100 nm, and can be, for example, in the range of 1:99 to 99: 1. The mixing can be performed preferably in the range of 10:90 to 90:10, more preferably 30:70 to 70:30.

本発明の腫瘍増殖抑制剤は、配列表の配列番号1〜5で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有するものは、膵がんの腫瘍増殖抑制剤として有効である。本発明の腫瘍増殖抑制剤は、配列番号1〜5で示される塩基配列を有するマイクロRNAの2種以上を有効成分として含有することもできる。   The tumor growth inhibitor of the present invention is effective as a tumor growth inhibitor of pancreatic cancer if it contains at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 5 in the sequence listing as an active ingredient. is there. The tumor growth inhibitor of the present invention can also contain two or more microRNAs having the base sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 5 as active ingredients.

また、本発明の腫瘍増殖抑制剤は、配列表の配列番号5〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有するものは、大腸癌の腫瘍増殖抑制剤として有効である。本発明の腫瘍増殖抑制剤は、配列番号5〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAの2種以上を有効成分として含有することもできる。   In addition, the tumor growth inhibitor of the present invention is effective as a tumor growth inhibitor of colorectal cancer, containing as an active ingredient at least one of the microRNAs having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 5 to 19 It is. The tumor growth inhibitor of the present invention can also contain two or more kinds of microRNAs having the base sequences represented by SEQ ID NOs: 5 to 19 as active ingredients.

miR-22による高効率アポトーシス誘導機構
miR-22(配列番号6)を単独で、大腸がん細胞株へ導入することによりアポトーシスを誘導できる(実施例2参照)が、この作用はがん抑制遺伝子p53が野生型の細胞で特に効率よく誘導される。このメカニズムを明らかにするために、miR-22の標的遺伝子の探索を行った(詳細は実施例3参照)。
Highly efficient apoptosis induction mechanism by miR-22
Apoptosis can be induced by introducing miR-22 (SEQ ID NO: 6) alone into a colon cancer cell line (see Example 2), but this effect is particularly efficient in cells where the tumor suppressor gene p53 is wild-type. Well induced. In order to clarify this mechanism, miR-22 target genes were searched (for details, see Example 3).

その結果、miR-22がp21を抑制することが明らかとなった。p21は、p53により誘導され、細胞周期を停止させる機能を有するがん抑制遺伝子と考えられてきたが、この機能の反面、p21の誘導はアポトーシスを抑制することが知られている。近年、p21はがん抑制遺伝子としての機能ばかりではなく、がん遺伝子として機能することも明らかとなってきており、p53の活性化を誘導し、p21の発現を誘導しない小分子化合物のスクリーニングと抗がん剤への応用が精力的に世界中で行われているが、未だ、効果的なものは単離されていない。   As a result, it was revealed that miR-22 suppresses p21. p21 has been considered to be a tumor suppressor gene that is induced by p53 and has a function of stopping the cell cycle. On the other hand, p21 induction is known to suppress apoptosis. In recent years, it has been clarified that p21 functions not only as a tumor suppressor gene but also as an oncogene, and screening of small molecule compounds that induce p53 activation and do not induce p21 expression. Although application to anticancer agents has been energetically performed all over the world, no effective one has been isolated yet.

miR-22は、p21 mRNAの3'非翻訳領域に存在するmiR-22認識配列を介して、p21の翻訳を抑制している(図7)。また、細胞に抗がん剤を添加した後に、p53によって誘導されるp21の発現を強く抑制することが明らかとなった(図8)。また、がん細胞に対して、miR-22を導入することにより、抗がん剤への感受性が亢進し、低い濃度の抗がん剤で効率よくがん細胞をアポトーシスへ導くことが可能であることが判明した(図9)。また、miR-22はがん抑制因子p53により直接発現制御を受けることを見出した(図10)。興味深いことに、miR-22のp53による発現制御は、がん細胞にアポトーシスを誘導する濃度の抗がん剤や細胞傷害性ストレスの時にのみ認められた(図11)。これらの結果から、miR-22は、細胞がアポトーシスにより死を選択する際に発現上昇し、p21の発現抑制を介して効率よく細胞死へと誘導する“分子スウィッチ”の役割を果たしている可能性が強く示唆された。また、70%の大腸がん患者では、染色体のmiR-22遺伝子座が高頻度に片アリル欠損していることも確認した。この結果は、miR-22が大腸がんのがん抑制遺伝子である可能性を強く示すと考えられる。   miR-22 represses translation of p21 via a miR-22 recognition sequence present in the 3 ′ untranslated region of p21 mRNA (FIG. 7). It was also revealed that the expression of p21 induced by p53 was strongly suppressed after adding an anticancer drug to the cells (FIG. 8). In addition, miR-22 is introduced into cancer cells to increase sensitivity to anticancer agents, and cancer cells can be efficiently induced to apoptosis with low concentrations of anticancer agents. It was found (FIG. 9). It was also found that miR-22 is directly regulated by the tumor suppressor p53 (FIG. 10). Interestingly, miR-22 expression control by p53 was observed only at concentrations of anticancer agents and cytotoxic stress that induce apoptosis in cancer cells (FIG. 11). Based on these results, miR-22 may play a role as a “molecular switch” that increases expression when cells select death by apoptosis and efficiently induces cell death through suppression of p21 expression. Was strongly suggested. It was also confirmed that 70% of colorectal cancer patients frequently lack a single allele at the miR-22 locus on the chromosome. This result strongly suggests that miR-22 may be a tumor suppressor gene for colorectal cancer.

miR-22は、大腸発がんにおいてがん抑制因子として機能し、患者で遺伝子座の欠損及び発現低下を示すことから、miR-22を腫瘍組織へ導入することによる、抗腫瘍剤として理想的な核酸分子である。   miR-22 functions as a tumor suppressor in carcinogenesis of the large intestine, and since it has a locus loss and decreased expression in patients, it is an ideal nucleic acid as an antitumor agent by introducing miR-22 into tumor tissue. Is a molecule.

さらに、miR-22はp53変異型のがん細胞株において、細胞周期停止を強く誘導することが明らかとなっている(実施例2参照)。このことは、抗がん剤に対する感受性の亢進に寄与する可能性を示しており、応用範囲の広い抗腫瘍剤の開発候補として有用である。   Furthermore, it has been shown that miR-22 strongly induces cell cycle arrest in p53 mutant cancer cell lines (see Example 2). This indicates the possibility of contributing to enhanced sensitivity to anticancer agents, and is useful as a candidate for developing antitumor agents with a wide range of applications.

本発明は、上記本発明の腫瘍増殖抑制剤を含有する癌治療用医薬組成物も包含する。   The present invention also includes a pharmaceutical composition for cancer treatment containing the tumor growth inhibitor of the present invention.

本発明に係る癌治療用医薬組成物においては、miRNAの含量は、例えば、100〜500mg、より好ましくは300〜500mgであることが望ましい。さらに本発明に係るmiRNAを有効成分として含有する癌治療用医薬組成物の投与量は、癌患者の病期、年齢、体重等により適宜調節することができ、例えば、100〜500mg、より好ましくは300〜500mgであることが望ましい。かかる投与量を1〜10回、より好ましくは5〜10回投与することが望ましい。   In the pharmaceutical composition for cancer treatment according to the present invention, the content of miRNA is, for example, 100 to 500 mg, more preferably 300 to 500 mg. Furthermore, the dosage of the pharmaceutical composition for cancer treatment containing miRNA according to the present invention as an active ingredient can be appropriately adjusted according to the stage, age, weight, etc. of the cancer patient, for example, 100 to 500 mg, more preferably It is desirable to be 300-500 mg. It is desirable to administer such a dose 1 to 10 times, more preferably 5 to 10 times.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

参考例
マイクロRNA前駆体を検出するカスタムマイクロアレイの作成
1)使用するヒトマイクロRNA前駆体発現レンチウイルスライブラリーの配列を、公的データベース(miRBase,Ensembl,PubMed)より入手した。
2)これらの配列に対して、プローブ配列設計ソフトウェア(eArray,Agilent社)を用いて、60bpのオリゴヌクレオチドプローブ候補を設計した。この候補と、ヒトマイクロRNA前駆体の配列全体をBlastにて相同性検索を行い、特異性の低いプローブについては同ソフトウェアにて設計しなおした。
3)このプローブ配列を持つカスタムマイクロアレイを作成する(Agilent社)。同一のプローブは、複数箇所へ配置した。
Reference example
Create custom microarrays to detect microRNA precursors
1) The sequence of the human microRNA precursor expression lentiviral library to be used was obtained from a public database (miRBase, Ensembl, PubMed).
2) 60 bp oligonucleotide probe candidates were designed for these sequences using probe sequence design software (eArray, Agilent). The candidate and the entire sequence of the human microRNA precursor were subjected to homology search with Blast, and the probe with low specificity was redesigned with the same software.
3) Create a custom microarray with this probe sequence (Agilent). The same probe was arranged at a plurality of locations.

実施例1
膵がん抑制的マイクロRNAのスクリーニング
1)445種類のヒトマイクロRNA前駆体を発現するレンチウイルスライブラリー(Lenti-miR Virus Library, SBI社)を、ヒト膵がん細胞株MIA PaCa-2に感染させ、培地皿で培養した。細胞株へ感染したレンチウイルスのゲノムは、細胞株のゲノムへと組み込まれ、導入したマイクロRNA前駆体を発現した。
Example 1
Screening for pancreatic cancer suppressive microRNA
1) A lentiviral library (Lenti-miR Virus Library, SBI) expressing 445 human microRNA precursors was infected with the human pancreatic cancer cell line MIA PaCa-2 and cultured in a medium dish. The lentiviral genome infected with the cell line was integrated into the cell line genome and expressed the introduced microRNA precursor.

2)培養皿で細胞が増殖したら、このうちの1/8をとり新しい培養皿で培養した(継代)。継代を9回程度繰り返した。継代の際には、使用しなかった残りの7/8の細胞を液体窒素中に保存した。 2) When cells grew on the culture dish, 1/8 of them were taken and cultured on a new culture dish (passaging). The passage was repeated about 9 times. During the passage, the remaining 7/8 cells that were not used were stored in liquid nitrogen.

3)感染直後の細胞サンプル(P0)と、9回継代後の細胞サンプル(P9)からそれぞれDNAを抽出した。このDNAは細胞株ゲノムと、レンチウイルス感染により導入したレンチウイルスゲノムの混合物であった。 3) DNA was extracted from a cell sample immediately after infection (P0) and a cell sample after 9 passages (P9). This DNA was a mixture of the cell line genome and the lentiviral genome introduced by lentiviral infection.

4)このDNAを鋳型としてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行い、レンチウイルス感染により導入したマイクロRNA前駆体DNAを含む部分を選択的に増幅させた。PCRにより鋳型中のマイクロRNA前駆体比が変化することを最小限にするために、PCRは同一の鋳型DNAを用いて4本のチューブで独立に行い、PCR後にこれを混合した。
・PCRのプライマー配列;
forward primer: 5'-GCC TGG AGA CGC CAT CCA CGC TG-3'(配列番号20); reverse primer: 5'-GAT GTG CGC TCT GCC CAC TGA C-3'(配列番号21)
・PCRのプログラム:{94℃, 3分}→{(94℃, 35秒 → 65℃, 35秒 → 72℃, 1分)×25回}→{72℃, 7分}→ 4℃
4) Polymerase chain reaction (PCR) was performed using this DNA as a template, and the portion containing the microRNA precursor DNA introduced by lentivirus infection was selectively amplified. In order to minimize the change in microRNA precursor ratio in the template due to PCR, PCR was performed independently in 4 tubes using the same template DNA, and this was mixed after PCR.
-PCR primer sequences;
forward primer: 5'-GCC TGG AGA CGC CAT CCA CGC TG-3 '(SEQ ID NO: 20); reverse primer: 5'-GAT GTG CGC TCT GCC CAC TGA C-3' (SEQ ID NO: 21)
・ PCR program: {94 ℃, 3 minutes} → {(94 ℃, 35 seconds → 65 ℃, 35 seconds → 72 ℃, 1 minute) × 25 times} → {72 ℃, 7 minutes} → 4 ℃

5)以下5)〜9)は、市販のオリゴヌクレオチドCGHアレイのプロトコール・試薬キットを流用する。PCR産物を鋳型として、市販のラベル化キットを用いて酵素的に蛍光色素で標識した(Genomic DNA Enzymatic Labeling Kit, Agilent社)。すなわち、P0、P9のPCR産物を鋳型として、それぞれCy3 dCTP、Cy5-dCTP にてExo-Klenow酵素を用いて蛍光標識されたDNAを合成した。 5) For 5) to 9) below, use a commercially available protocol / reagent kit for oligonucleotide CGH array. The PCR product was used as a template and enzymatically labeled with a fluorescent dye using a commercially available labeling kit (Genomic DNA Enzymatic Labeling Kit, Agilent). That is, using the PCR products of P0 and P9 as templates, fluorescently labeled DNA was synthesized using Exo-Klenow enzyme with Cy3 dCTP and Cy5-dCTP, respectively.

6)市販のフィルターにて、ラベル化されたDNAを回収した(YM-30フィルター、ミリポア社)。 6) Labeled DNA was collected with a commercially available filter (YM-30 filter, Millipore).

7)Cy3、 Cy5にてラベル化標識されたP0、P9のPCR産物を混合し、1で作成したカスタムアレイ上に乗せ、65℃で24時間ハイブリダイゼーションした。 7) The PCR products of P0 and P9 labeled with Cy3 and Cy5 were mixed, placed on the custom array prepared in 1, and hybridized at 65 ° C. for 24 hours.

8)Wash Buffer1、Wash Buffer2にてアレイを洗浄した(Agilent社)。レーザースキャナーにてアレイをスキャンし、数値化ソフト(FeatureExtraction Software, Agilent社)を用いて傾向強度比(log2(Cy5/Cy3))を算出した。 8) The array was washed with Wash Buffer 1 and Wash Buffer 2 (Agilent). The array was scanned with a laser scanner, and the trend intensity ratio (log2 (Cy5 / Cy3)) was calculated using digitization software (FeatureExtraction Software, Agilent).

9)表計算ソフトウェアにて、同一のマイクロRNA前駆体の蛍光強度比の平均を算出した。蛍光強度比の平均の大きいものから小さいものへと並べた。 9) The average fluorescence intensity ratio of the same microRNA precursor was calculated using spreadsheet software. The average fluorescence intensity ratio was arranged from the largest to the smallest.

10)ヒト膵がん細胞株MIA PaCa-2へ導入し、蛍光強度比が10-1以下となる、すなわち増殖を強く抑制する5つのマイクロRNAとしてマイクロRNA-222、-224、-29b、-34a、-532(配列番号1〜5)を同定した。 10) When introduced into human pancreatic cancer cell line MIA PaCa-2, the fluorescence intensity ratio is 10 -1 or less, that is, microRNA-222, -224, -29b,- 34a and -532 (SEQ ID NOs: 1 to 5) were identified.

また、これらのマイクロRNAを個別にすい臓がん細胞株へ導入し、継時的に細胞数を計測することにより、細胞増殖抑制効果の確認を行った(図1)。図1に示すように、候補マイクロRNAは、いずれも、すい臓がん細胞株の増殖を強く抑制することが判明した。   In addition, these microRNAs were individually introduced into pancreatic cancer cell lines, and the cell growth inhibitory effect was confirmed by measuring the number of cells over time (FIG. 1). As shown in FIG. 1, all of the candidate microRNAs were found to strongly suppress the growth of pancreatic cancer cell lines.

実施例2
大腸がん抑制的マイクロRNAの同定
1)ヒト大腸がん細胞株HCT 116及びSW480細胞へ、レンチウイルスmiRNA発現ライブラリーを感染させ、一定期間培養した。継代培養を繰り返し、各継代毎に細胞を凍結保存し、DNA調製用とした。感染直後及び9回継代培養後の細胞から、ゲノムDNAを調製し、PCRにより細胞集団に組み込まれたレンチウイルス由来のmiRNA遺伝子領域を増幅した。以後の実験操作は上記実施例1の方法と同じである。蛍光強度比が10-1以下となるクローンを候補として抽出した。
Example 2
Identification of colon cancer suppressive microRNA
1) Human colon cancer cell lines HCT 116 and SW480 cells were infected with a lentiviral miRNA expression library and cultured for a certain period of time. The subculture was repeated, and the cells were stored frozen for each passage and used for DNA preparation. Genomic DNA was prepared from cells immediately after infection and after 9 subcultures, and the lentivirus-derived miRNA gene region integrated into the cell population was amplified by PCR. The subsequent experimental operation is the same as the method of Example 1 above. Clones with a fluorescence intensity ratio of 10 −1 or less were extracted as candidates.

以下の表に示す16種類のマイクロRNAが大腸がん細胞株の増殖を有意に抑制する候補として抽出された。   The 16 types of microRNAs shown in the following table were extracted as candidates for significantly suppressing the growth of colon cancer cell lines.

2)候補マイクロRNAの絞り込み
上記の方法により抽出した、候補miRNAの細胞増殖抑制効果を検討するため、HCT116及びSW480細胞へ、22塩基の成熟型合成miRNA(Applied Biosystems社、Pre-miRNA)を導入し、3〜5日間培養した。一定期間培養したのちに、顕微鏡下で細胞増殖抑制効果を評価した(図2)。細胞増殖抑制効果は、negative control miRNAを導入した細胞に対し、候補miRNAを導入した細胞の形態及び細胞数により評価した。特に増殖抑制効果が顕著であるものに対しては、MTS法により細胞増殖に及ぼす影響を定量的に評価した。
2) Narrowing down candidate microRNAs In order to examine the cell growth inhibitory effect of candidate miRNAs extracted by the above method, 22-base mature synthetic miRNAs (Applied Biosystems, Pre-miRNA) were introduced into HCT116 and SW480 cells. And cultured for 3 to 5 days. After culturing for a certain period, the cell growth inhibitory effect was evaluated under a microscope (FIG. 2). The cell growth inhibitory effect was evaluated based on the morphology and the number of cells into which the candidate miRNA was introduced relative to the cells into which the negative control miRNA was introduced. In particular, the effect on cell proliferation was quantitatively evaluated by the MTS method for those with a remarkable growth inhibitory effect.

表4に示すマイクロRNAを大腸癌細胞株HCT 116へ個別に導入し、5日間培養後の顕微鏡観察像である図2の結果から、miR-22, 34a, 101, 124, 193b, 206, 424, 532, 601, 605は強い細胞死誘導活性を有することが分かる。   The microRNAs shown in Table 4 were individually introduced into the colorectal cancer cell line HCT116, and from the results of FIG. 2 which were microscopic images after 5 days of culture, miR-22, 34a, 101, 124, 193b, 206, 424 , 532, 601, and 605 have strong cell death-inducing activity.

表4に示すマイクロRNAをp53変異型SW480大腸癌細胞へ個別に導入し、5日間培養後の顕微鏡観察像である図3の結果から、上記の増殖抑制効果は、p53野生型のHCT 116細胞のみならず、p53変異型SW480細胞でも認められた。   The microRNAs shown in Table 4 were individually introduced into p53 mutant SW480 colorectal cancer cells, and from the results shown in FIG. 3, which is a microscopic image after culturing for 5 days. As well as p53 mutant SW480 cells.

図2と図3を見比べてみると、miR-345はp53変異型の細胞株で強い効果が認められる。また、miR-124も同様の傾向が認められた。一方、miR-22, 101, 601は両細胞株に対して、強い細胞死の誘導効果を有することがわかる。   Comparing FIG. 2 and FIG. 3, miR-345 has a strong effect in the p53 mutant cell line. The same tendency was observed for miR-124. On the other hand, it can be seen that miR-22, 101, 601 has a strong effect of inducing cell death against both cell lines.

3)ヒト大腸がん検体における候補miRNAの発現
miR-22、miR-101、miR-30c、miR-345、 miR-193bの大腸がん検体における発現を調べるために、24検体のヒト大腸がん組織における発現を定量的RT-PCR法で評価した。24症例の大腸がん手術検体及び同一個体由来の非がん部から、総RNAを調製し、定量的PCR法により、がん組織における当該miRNAの発現量を定量した。定量的RT-PCR法は、Applied Biosystems社のTaqMan miRNA 発現定量システムを用いて行った。結果を図4aおよび4bに示す(発現はがん部/非がん部、での相対定量により表示)。
3) Expression of candidate miRNAs in human colorectal cancer specimens
To examine the expression of miR-22, miR-101, miR-30c, miR-345, and miR-193b in colorectal cancer specimens, we evaluated the expression of 24 human colon cancer tissues by quantitative RT-PCR. did. Total RNA was prepared from 24 cases of colorectal cancer surgical specimens and non-cancerous parts derived from the same individual, and the expression level of the miRNA in cancer tissues was quantified by quantitative PCR. Quantitative RT-PCR was performed using an Applied Biosystems TaqMan miRNA expression quantification system. The results are shown in FIGS. 4a and 4b (expression is expressed by relative quantification in cancerous / non-cancerous).

治療薬への応用に際しては、正常組織で発現しており、がん組織で著しい発現低下を示す分子が好ましい。候補miRNAのうち3種類(miR-22、miR-101、miR-30c)の発現が半数以上の大腸癌検体で認められた。また、miR-345およびmiR-193bについても、大腸癌検体で発現低下が認められた。   In application to therapeutic agents, molecules that are expressed in normal tissues and show a significant decrease in expression in cancer tissues are preferred. Expression of three types (miR-22, miR-101, miR-30c) of candidate miRNAs was observed in more than half of colon cancer specimens. In addition, miR-345 and miR-193b were also found to decrease in expression in colorectal cancer specimens.

4)治療薬候補miRNAの機能
がん臨床検体を用いた発現解析から、50%以上の大腸癌検体で発現低下を示した、miR-22、miR-101、miR-30cに関して、これらmiRNAを導入することによる細胞内遺伝子発現変化の解析を行った。大腸がん細胞株HCT 116へmiR-22、miR-101、miR-30cの成熟型miRNAを単独で導入し(Apllied Biosystems 社、pre-miR)、3日間培養したのち、遺伝子発現解析をAgilent社の発現解析アレイを用いて行った。同様に各々のmiRNAをHCT 116細胞へ導入し、3日間培養した細胞からタンパク質を調製し、イッムノブロット解析のサンプルとした。さらに、同様の方法で候補miRNAを導入した細胞を用いて細胞周期の解析を行った。
4) Function of therapeutic drug candidate miRNAs: miR-22, miR-101, miR-30c introduced miRNAs that showed decreased expression in more than 50% colorectal cancer specimens from expression analysis using clinical cancer specimens We analyzed the changes in intracellular gene expression. After introducing miR-22, miR-101, miR-30c mature miRNA into colon cancer cell line HCT 116 alone (Apllied Biosystems, pre-miR) and culturing for 3 days, gene expression analysis is performed by Agilent. An expression analysis array was used. Similarly, each miRNA was introduced into HCT 116 cells, proteins were prepared from the cells cultured for 3 days, and used as samples for Imunoblot analysis. Furthermore, the cell cycle was analyzed using cells into which candidate miRNAs were introduced in the same manner.

マイクロアレイ解析から、miR-22、miR-101、miR-30cを導入することにより、がん抑制因子p53と関連する細胞内シグナル伝達系が活性化することが判明した。図5には、当該miRNAによりp53及びp53関連因子(p21、NOXA、LATS2)の発現が亢進することをイムノブロット法で検出したものを示す。また、図6に示す結果から、miR-22及びmiR-101を導入したがん細胞はアポトーシス誘導により細胞増殖が抑制されていることも判明した。一方、miR-30cは細胞周期の停止を誘導していることが分かった。これらの結果から、これら3つのmiRNAは、腫瘍抑制因子群を活性化することにより細胞増殖を抑制していることが分かった。   Microarray analysis revealed that the introduction of miR-22, miR-101, and miR-30c activated the intracellular signal transduction system associated with the tumor suppressor p53. FIG. 5 shows immunoblotting detection of the expression of p53 and p53-related factors (p21, NOXA, LATS2) by the miRNA. From the results shown in FIG. 6, it was also found that cancer cells into which miR-22 and miR-101 were introduced were suppressed in cell proliferation due to apoptosis induction. On the other hand, miR-30c was found to induce cell cycle arrest. From these results, it was found that these three miRNAs suppressed cell proliferation by activating the tumor suppressor group.

以上の結果を以下にまとめる。
表4中には、特許文献2に記載したがん抑制的miRNAであるmiR-34aが含まれていた。miR-34aを除く、miR-22〜miR-424、 miR-551b〜miR-605は配列番号6〜19に示す。miR-532(配列番号5)は、前述のようにヒト膵がん細胞株の増殖も抑制する。miR-22、miR-30c、miR-101、miR-345、miR-193bについては、強い細胞増殖抑制効果を示した。また、この効果は代表的ながん抑制因子であるp53の変異した細胞株でも認められた。したがって、miR-22、miR-30c、miR-101、miR-345、miR-193bについては、抗腫瘍薬の成分としては、広範な大腸癌へ応用できると考えられる。
The above results are summarized below.
In Table 4, miR-34a, which is a tumor suppressor miRNA described in Patent Document 2, was included. Except miR-34a, miR-22 to miR-424, miR-551b to miR-605 are shown in SEQ ID NOs: 6 to 19, respectively. miR-532 (SEQ ID NO: 5) also suppresses the growth of human pancreatic cancer cell lines as described above. miR-22, miR-30c, miR-101, miR-345, and miR-193b showed a strong cell growth inhibitory effect. This effect was also observed in a cell line in which p53, a typical tumor suppressor, was mutated. Therefore, miR-22, miR-30c, miR-101, miR-345, and miR-193b are considered to be applicable to a wide range of colorectal cancers as components of antitumor drugs.

また、これらのmiRNAは、ヒト大腸癌検体で発現が低下しているものが多いことが分かった。特にmiR-22、miR-30c、miR-101に関しては、おおよそ半数の検体において共通して発現低下していることが判明した。これらの結果から、この3種類のmiRNAに関しては、治療薬成分としての有用性が特に高いと考えられる。   In addition, it was found that many of these miRNAs have decreased expression in human colon cancer specimens. In particular, regarding miR-22, miR-30c, and miR-101, it was found that the expression decreased in approximately half of the samples in common. From these results, it is considered that these three types of miRNAs are particularly useful as therapeutic drug components.

上記で単離したマイクロRNA分子において、大腸がんとすい臓がんで共通する分子はmiR-34aとmiR-532のみであり、その他は共通するものはなかった。実験には、同じライブラリーと検出方法を用いていることから、マイクロRNAの機能は組織(細胞)に特異的であることが強く示唆される。すなわち、miR-532以外は、大腸がんまたはすい臓がん特異的に抗増殖効果を示すマイクロRNAである。この事実は、miR-532以外は、他の細胞への影響が少ない(すなわち副作用の少ない)治療薬を提供できる可能性を示すものである。   Of the microRNA molecules isolated above, miR-34a and miR-532 were the only molecules common to colorectal cancer and pancreatic cancer, and nothing else was common. Since the same library and detection method are used in the experiment, it is strongly suggested that the function of the microRNA is specific to the tissue (cell). That is, other than miR-532 are microRNAs exhibiting an antiproliferative effect specific to colon cancer or pancreatic cancer. This fact indicates that other than miR-532, it is possible to provide a therapeutic agent that has little effect on other cells (ie, has few side effects).

実施例3
実験方法
miR-22標的遺伝子の同定:大腸がん細胞株HCT 116へ、miRNAの制御因子の一つであるAGO2を恒常的に発現させる細胞株を樹立した。導入したAGO2は、HAタグを付加することにより、HA抗体を用いた解析が可能となる。HCT116-AGO2細胞へ、miR-22及びネガティブコントロールmiRNAを導入し、24時間培養した。細胞抽出液を調製し、抗HA抗体を用いてAGO2を免疫沈降した。免疫沈降物から、RNAを常法に従い調製し、カラムにより精製した後、マイクロアレイ解析を行った。サイクリン依存性キナーゼインヒビターp21を同定した。
Example 3
experimental method
Identification of miR-22 target gene: A cell line that constitutively expresses AGO2, one of miRNA regulators, was established in the colon cancer cell line HCT116. The introduced AGO2 can be analyzed using an HA antibody by adding an HA tag. MiR-22 and negative control miRNA were introduced into HCT116-AGO2 cells and cultured for 24 hours. A cell extract was prepared and AGO2 was immunoprecipitated using anti-HA antibody. RNA was prepared from the immunoprecipitate according to a conventional method, purified by a column, and then subjected to microarray analysis. A cyclin-dependent kinase inhibitor p21 was identified.

miR-22によるp21発現抑制の測定
P21の3'非翻訳領域を挿入したルシフェラーゼレポーター遺伝子を構築した。このレポータープラスミドとmiR-22をがん細胞へ、常法により導入し、24時間培養した後、ルシフェラーゼの活性を測定した。内在性コントロールの測定値を基準にし、miR-22によるp21非翻訳領域を介した発現抑制効果を示した。結果を図7に示す。
Measurement of p21 expression suppression by miR-22
A luciferase reporter gene in which the 3 ′ untranslated region of P21 was inserted was constructed. This reporter plasmid and miR-22 were introduced into cancer cells by a conventional method, cultured for 24 hours, and then luciferase activity was measured. Based on the measured value of the endogenous control, miR-22 showed an expression suppression effect via the p21 untranslated region. The results are shown in FIG.

図7は、HCT 116 細胞へp21 mRNAの3'UTR領域を挿入したルシフェラーゼレポータープラスミドとネガティブコントロールmiRNA(NC)またはmiR-22(22)を導入し、ルシフェラーゼ活性を測定した結果である。グラフは相対的活性値を示す。図7では、miR-22が結合する領域に変異を導入したp21 3'UTRを連結したルシフェラーゼレポータープラスミドを用いた場合は、miR-22による抑制活性が減弱していることが分かる。   FIG. 7 shows the results of measuring luciferase activity by introducing a luciferase reporter plasmid in which the 3′UTR region of p21 mRNA was inserted into HCT 116 cells and a negative control miRNA (NC) or miR-22 (22). The graph shows relative activity values. FIG. 7 shows that when the luciferase reporter plasmid ligated with p21 3′UTR in which a mutation is introduced into the region to which miR-22 binds is used, miR-22 suppressive activity is attenuated.

miR-22によるp21発現誘導の抑制効果
miR-22及びネガティブコントロールmiRNAを大腸がん細胞、HCT116へリポフェクション法により導入し、2日間培養した後、細胞を抗がん剤であるアドリアマイシンで処理し、継時的に細胞抽出液を調製した。イッムノブロット法により、p21の発現を確認した。結果を図8に示す。
Inhibition of p21 expression induction by miR-22
miR-22 and negative control miRNA were introduced into colon cancer cells and HCT116 by lipofection, cultured for 2 days, treated with adriamycin, an anticancer agent, and cell extracts were prepared over time. . The expression of p21 was confirmed by the Imunoblot method. The results are shown in FIG.

大腸がん細胞株HCT 116細胞へ、miR-22及びネガティブコントロールmiRNA(miR-NC)を導入し、48時間培養した後、抗がん剤であるアドリアマイシン(ADR)を添加した。細胞抽出液を図に示した時間で継時的に調製し、イッムノブロット法でp21の発現誘導を解析した。miR-NCを導入した細胞では、ADR添加後、p53が活性化され、それに伴ってp21の発現が誘導されることが分かる。一方、miR-22を導入した細胞では、p21の発現が強く抑制されていることが分かる。GAPDHは、電気泳動の際、等量のタンパク質が得移動されているか否かを示す内在性コントロールとして用いている。   MiR-22 and negative control miRNA (miR-NC) were introduced into colorectal cancer cell line HCT 116 cells, cultured for 48 hours, and adriamycin (ADR), an anticancer agent, was then added. Cell extracts were prepared over time at the times shown in the figure, and expression induction of p21 was analyzed by the Imuno blot method. It can be seen that in cells into which miR-NC has been introduced, p53 is activated after ADR addition, and p21 expression is induced accordingly. On the other hand, it can be seen that p21 expression is strongly suppressed in cells into which miR-22 has been introduced. GAPDH is used as an endogenous control indicating whether or not an equal amount of protein is obtained and transferred during electrophoresis.

miR-22によるがん細胞の抗がん剤感受性の増大
HCT 116 細胞へ、miR-22及びコントロールmiRNAを上記方法により導入し、一晩培養した。細胞を低濃度のアドリアマイシンで処理し、一晩培養した後、死細胞をフローサイトメトリー(FACS)で検出した。細胞死の判定はPI染色によるDNA検出パターンの変化により判断した。また、アポトーシスに伴って切断される細胞内タンパク質PARP-1の検出も同時に行った。結果を図9に示す。
miR-22 increases the sensitivity of cancer cells to anticancer drugs
MiR-22 and control miRNA were introduced into HCT 116 cells by the above method and cultured overnight. Cells were treated with low concentrations of adriamycin and cultured overnight, after which dead cells were detected by flow cytometry (FACS). Cell death was judged by changing the DNA detection pattern by PI staining. In addition, the intracellular protein PARP-1 that was cleaved with apoptosis was also detected. The results are shown in FIG.

HCT 116細胞を低濃度のアドリアマイシン(ADR)で処理し、24時間培養した後、フローサイトメーターで細胞死を検出した。右上のパネルに示すように、低濃度のADR処理では、細胞死は起こらず、細胞周期の停止が誘導されていることが分かる。一方、miR-22のみを導入した細胞は、弱いアポトーシスが誘導されている(左下パネル)。miR-22と低濃度のADRを両方処理した細胞は、明らかな細胞死を誘導し、細胞周期のパターンが大きく乱れていることが確認された(右下パネル)   HCT 116 cells were treated with a low concentration of adriamycin (ADR), cultured for 24 hours, and then cell death was detected with a flow cytometer. As shown in the upper right panel, it can be seen that cell death was not caused by ADR treatment at a low concentration, and cell cycle arrest was induced. On the other hand, weak apoptosis was induced in cells into which only miR-22 was introduced (lower left panel). Cells treated with both miR-22 and low concentrations of ADR induced clear cell death, confirming that the cell cycle pattern was greatly disturbed (lower right panel)

miR-22のp53依存的発現上昇の解析
HCT 116 細胞をアドリアマイシンで処理し、24時間培養後、細胞内の総RNAを調製した。総RNA16ngを用いて、TaqManリアルタイムPCR法によりmiR-22の発現を定量した。結果を図10に示す。
Analysis of increased p53-dependent expression of miR-22
HCT 116 cells were treated with adriamycin, cultured for 24 hours, and intracellular total RNA was prepared. MiR-22 expression was quantified by TaqMan real-time PCR using 16 ng of total RNA. The results are shown in FIG.

HCT 116大腸がん細胞を、抗がん剤であるアドリアマイシンで処理し、一晩培養した後、総RNAを調製した。miR-22はTaqManリアルタイムPCR法により定量した。miR-22はアドリアマイシン処理後、p53野生型細胞で顕著に発現上昇することが分かる。一方、p53を欠損した細胞では、その発現誘導は認められないことから、miR-22はp53依存的に発現誘導されることが判明した。   HCT 116 colon cancer cells were treated with anticancer drug adriamycin and cultured overnight, and then total RNA was prepared. miR-22 was quantified by TaqMan real-time PCR. It can be seen that miR-22 significantly increases in p53 wild-type cells after adriamycin treatment. On the other hand, since expression induction was not observed in cells lacking p53, it was found that miR-22 was induced to be p53-dependent.

miR-22の発現調節機構の解析
HCT 116 細胞を低濃度及び高濃度のアドリアマイシンで処理し、継時的にRNAを回収し、リアルタイムPCR法によりmiR-22及びp21 mRNAを定量した。同時に、細胞抽出液を調製し、イムノブロット法によりp53、p21を検出し、アポトーシスのマーカーであるPARP-1の切断を確認した。結果を図11に示す。
Analysis of miR-22 expression regulation mechanism
HCT 116 cells were treated with low and high concentrations of adriamycin, RNA was collected over time, and miR-22 and p21 mRNA were quantified by real-time PCR. At the same time, a cell extract was prepared, and p53 and p21 were detected by immunoblotting to confirm the cleavage of PARP-1 which is a marker for apoptosis. The results are shown in FIG.

HCT 116細胞を低濃度のADRで処理すると細胞周期の停止が誘導される。この時、p21のmRNA及びタンパク質レベルの急激な上昇が認められる。一方、高い濃度のADRで処理した細胞では、処理後10時間あたりから細胞死が認められるようになる。この時、miR-22はp21mRNAと同様のキネティックスで発現誘導されることが分かる。興味深いことは、高濃度ADRで36時間培養した細胞では、p21 mRNAの発現量が上昇しているにもかかわらず、タンパク質レベルはほとんど変化しないことが分かった。この時、miR-22の発現は上昇している。これらの結果から、miR-22は、細胞がアポトーシスを選択する際に発現誘導される可能性が考えられる。   Treatment of HCT 116 cells with low concentrations of ADR induces cell cycle arrest. At this time, rapid increases in p21 mRNA and protein levels are observed. On the other hand, in cells treated with a high concentration of ADR, cell death begins to be observed about 10 hours after treatment. At this time, it can be seen that miR-22 is induced to be expressed by the same kinetics as p21 mRNA. Interestingly, it was found that in cells cultured at a high concentration of ADR for 36 hours, the protein level hardly changed even though the expression level of p21 mRNA was increased. At this time, miR-22 expression is elevated. From these results, it is considered that miR-22 may be induced to express when cells select apoptosis.

まとめ
miR-22の抗腫瘍細胞増殖活性について、分子レベルでの新たな知見を記した。miR-22が標的とするp21は、古典的に細胞周期の亢進を抑制するがん抑制遺伝子として考えられてきた。近年、p21はアポトーシスを抑制し、細胞の生存に深く関連することや、がん幹細胞におけるp21の重要性が報告されている。抗がん剤としては、p53の活性化を誘導し、p21の活性化を伴わない小分子化合物が効果的である事が報告されている。即ち、p53活性化とp21の抑制を同時に引き起こすと細胞死を効率よく誘導される。miR-22は、内在性に発現するsmall non-coding RNAであり、内在性因子がp53の活性化に伴ってp21の発現を抑制することができる。これは、抗がん剤の効果を増感するばかりではなく、副作用の低減化に大きく貢献できる分子である事を示している。
Summary
The new knowledge at the molecular level about the antitumor cell proliferation activity of miR-22 was described. p21 targeted by miR-22 has been classically considered as a tumor suppressor gene that suppresses cell cycle enhancement. In recent years, it has been reported that p21 suppresses apoptosis and is deeply related to cell survival and the importance of p21 in cancer stem cells. As an anticancer agent, it has been reported that a small molecule compound that induces p53 activation and does not involve p21 activation is effective. That is, cell death is efficiently induced by simultaneously causing p53 activation and p21 suppression. miR-22 is a small non-coding RNA expressed endogenously, and an endogenous factor can suppress the expression of p21 with the activation of p53. This indicates that it is a molecule that not only sensitizes the effects of anticancer agents, but can also greatly contribute to the reduction of side effects.

本発明は、マイクロRNAによる細胞増殖抑制による癌治療の分野に有用である。   The present invention is useful in the field of cancer treatment by inhibiting cell growth with microRNA.

Claims (9)

配列表の配列番号1〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有する腫瘍増殖抑制剤。 A tumor growth inhibitor comprising, as an active ingredient, at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 19 in the Sequence Listing. 配列表の配列番号1〜5で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有し、腫瘍が膵がんである請求項1に記載の腫瘍増殖抑制剤。 2. The tumor growth inhibitor according to claim 1, comprising as an active ingredient at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 5 in the sequence listing, wherein the tumor is pancreatic cancer. 配列表の配列番号5〜19で示される塩基配列を有するマイクロRNAの少なくとも1種を有効成分として含有し、腫瘍が大腸癌である請求項1に記載の腫瘍増殖抑制剤。 2. The tumor growth inhibitor according to claim 1, comprising as an active ingredient at least one microRNA having a base sequence represented by SEQ ID NOs: 5 to 19 in the sequence listing, wherein the tumor is colon cancer. 配列表の配列番号6で示される塩基配列を有するマイクロRNAmiR-22を有効成分として含有し、腫瘍が大腸癌である請求項1に記載の腫瘍増殖抑制剤。 2. The tumor growth inhibitor according to claim 1, comprising microRNAmiR-22 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 in the sequence listing as an active ingredient, and the tumor is colon cancer. 前記マイクロRNAは、相補的な塩基配列を有するRNAまたはDNAとからなる二本鎖の前駆体である請求項1〜4のいずれかに記載の腫瘍増殖抑制剤。 5. The tumor growth inhibitor according to any one of claims 1 to 4, wherein the microRNA is a double-stranded precursor composed of RNA or DNA having a complementary base sequence. 相補的な塩基配列を有するRNAが修飾されたRNAである請求項5に記載の腫瘍増殖抑制剤。 6. The tumor growth inhibitor according to claim 5, wherein the RNA having a complementary base sequence is a modified RNA. キャリアーとして、アテロコラーゲンをさらに含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の腫瘍増殖抑制剤。 The tumor growth inhibitor according to any one of claims 1 to 6, further comprising atelocollagen as a carrier. マイクロRNAとアテロコラーゲンとの質量混合比が1:99〜99:1の範囲である請求項7に記載の腫瘍増殖抑制剤。 8. The tumor growth inhibitor according to claim 7, wherein the mass mixing ratio of microRNA and atelocollagen is in the range of 1:99 to 99: 1. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の腫瘍増殖抑制剤を含有する癌治療用医薬組成物。 The pharmaceutical composition for cancer treatment containing the tumor growth inhibitor of any one of Claims 1-8.
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