CN106434665A - 用于抑制乙型肝炎病毒的基因表达的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于抑制乙型肝炎病毒基因的表达的双链核糖核酸(dsRNA)。本发明也涉及含有编码相同的所述dsRNA或核酸分子或载体和药学上可接受的载体的药物组合物；使用所述药物组合物治疗乙型肝炎病毒感染引起的疾病的方法；以及在细胞中抑制乙型肝炎病毒基因的表达的方法。

Description

用于抑制乙型肝炎病毒的基因表达的组合物和方法
背景技术
本发明涉及双链核糖核酸(dsRNA)，以及它们在介导RNA干扰以抑制对于乙肝病毒基因的复制和致病必要的基因表达中的应用，尤其在病毒聚合酶、表面抗原、e-抗原和X蛋白的抑制中。另外，所述双链核糖核酸治疗或预防乙型肝炎病毒感染导致的慢性肝病/疾病、炎症、纤维化病症和增殖性疾病如癌症的应用也是本发明的一部分。
乙型肝炎病毒是严格亲肝的含双链DNA的病毒。虽然DNA是遗传物质，其复制循环涉及反转录步骤以从前基因组RNA复制为DNA。为了完成这个必要的步骤，病毒编码的聚合酶具有反转录活性。乙型肝炎病毒被分类为肝脱氧核糖核酸病毒(Hepadnaviruses)的一个成员并且属于肝脱氧核糖核酸病毒科。成人初次感染乙型肝炎病毒引起具有器官炎症、发热、黄疸和血液中肝转氨酶升高的症状的急性肝炎。约95％的急性肝炎不需要治疗就能痊愈。这些不能克服病毒感染的病人在多年内经受慢性疾病过程，具有增加的发展成肝硬化或肝癌的风险。乙型肝炎病毒感染的母亲向新生婴儿的母婴传播也引起慢性肝炎。慢性乙型肝炎病毒感染的治疗选择是有限的并且仅仅在一些情况下导致完全和持续地缓解。在共同感染了丙型肝炎、丁型肝炎或人免疫缺陷病毒的乙型肝炎病毒的患者中出现另外的临床和治疗并发症。
乙型肝炎病毒通过血液或血液制品、精液、阴道分泌物或唾液传播。药物滥用和性交是危险的活动并且促进病毒的传播。破损的粘液型的上皮细胞与污染的体液的接触可能足以感染。孵育时间为40-200天。感染的风险与传播的乙型肝炎病毒颗粒成比例。婴儿经常由他们的乙型肝炎病毒携带的母亲母婴感染，在地方性区域是主要的健康问题。
大约20亿人被感染乙型肝炎病毒并且4亿人是慢性携带者。高度流行的地区是非洲和东南亚，当地累计有20-80％的感染的人。
基于序列同源性，乙型肝炎病毒被分类为A-H的基因型，A-D基因型是最重要的基因型。基因型A在北欧-西欧、美国、南美洲和中美洲常见。基因型B和C主要在中国、日本、印度尼西亚和其他东亚国家中。基因型D在南欧、北非和南非发现。不同基因型之间的疾病进程和对于药物治疗的反应不同。
感染性乙型肝炎病毒颗粒具有约42nm的直径。外膜双层含有大、中和小型的表面蛋白。用于病毒表面蛋白结合和内化的关联的肝细胞受体未知。很多拷贝的核心蛋白形成在病毒颗粒内的球形核衣壳结构。每个核衣壳携带作为遗传物质的部分双链DNA和病毒聚合酶。
在被肝细胞摄入之后，核衣壳被转移至核并且释放DNA。此时，DNA链合成完成并且修复缺口得到环状共价闭合(circular covalently closed)(ccc)的3.2kb的超螺旋DNA。cccDNA作为四个主要病毒mRNA转录的模板，其为3.5、2.4、2.1和0.7kb长。所有的mRNA是5′-加帽并且在3′-末端多腺苷酸化。在所有四个mRNA的3′-末端存在重叠序列。
3.5kb mRNA作为用于核心蛋白和生产聚合酶的模板。此外，相同的转录物作为前基因组复制中间体并且允许病毒聚合酶引发反转录为DNA。需要核心蛋白用于核衣壳形成。另外，顺序加工活动(sequential processing activity)将一些核心蛋白转化为可分泌的e-抗原。在血液中富含e-抗原与乙型肝炎病毒在肝脏中的复制相关并且作为监测疾病过程的重要诊断标记。
2.4和2.1kb mRNA携带用于表达病毒大、中和小型表面抗原的开放阅读框pre-S1、pre-S2和S2。s-抗原与感染性、完整颗粒相关。另外，感染的患者的血液也含有单独来自s-抗原，不含基因组DNA或聚合酶的非感染性颗粒。这些颗粒的功能还未完全知晓。完全和持续的在血液中检测不到s-抗原被认为是乙型肝炎病毒清除，由此成功治愈的可靠指标。
0.7kb mRNA编码X蛋白。这个基因产物对于病毒基因的有效转录很重要并且也作为宿主细胞基因表达的反式激活蛋白。后者的活性似乎对于在肝癌发展中肝细胞转化很重要。
重组乙型肝炎病毒s-抗原被用作疫苗接种。在第1天、第4周和第6个月的3个剂量的配制s-抗原的注射通常诱导充足效价的中和抗体。疫苗接种的患者被保护10年或者更久。然而，这个疫苗没有用于治疗的替代品。
由于天然缓解率高，患有急性乙型肝炎病毒感染的患者不能被治疗。然而，这些具有超过6个月的在血液中可检测的s-抗原、e-抗原或病毒DNA的患者被认为是受到慢性感染。作为逆转录酶活性抑制剂的核苷类似物是很多患者的首选治疗选项。拉米夫定(Lamivudine)、替诺福韦(Tenofovir)或恩替卡韦(Entecavir)抑制乙型肝炎病毒的复制，有时达到不可检测的水平。肝功能的改善和肝炎症的减少是最重要的益处。然而，只有很少的患者在治疗结束之后实现完全和持续的缓解。此外，乙型肝炎病毒在增加的治疗持续期间产生药物耐药性。对于同时感染了乙型肝炎病毒和人免疫缺陷病毒的患者而言这是特别困难的。两种病毒都易受核苷类似物药物的影响并且可能共同产生耐药性。
第二个治疗选项是给予干扰素-α。在此，患者在6个月期间接受高剂量的干扰素-α。取决于病毒基因型，最高50％的慢性感染是可治愈的。然而，亚洲基因型B有非常低的反应率。与丁型肝炎病毒或人免疫缺陷病毒同时感染使得干扰素-α完全无效。有严重肝损伤和严重纤维化症状的患者不能进行干扰素-α治疗。
尽管在乙型肝炎病毒治疗领域中有显著进步，仍然存在需要能够在慢性感染的患者中选择性和有效地沉默病毒的基因表达、阻断复制并且连续减少病毒负荷的药剂。
双链RNA分子(dsRNA)已经显示以称为RNA干扰(RNAi)的高度保守的调节机制阻断基因表达。本发明提供了双链核糖核酸分子(dsRNA)，和用于抑制乙型肝炎病毒基因表达的组合物以及方法，尤其是在细胞、组织或哺乳动物中使用这样的dsRNA抑制乙型肝炎病毒基因的表达。本发明也提供了用于治疗或预防由乙型肝炎病毒感染引起的病理状况和疾病如慢性肝脏疾病/病症、炎症、纤维化病症和增殖性疾病，如癌症。
发明内容
本发明提供能够选择性和有效地减少乙型肝炎病毒基因的表达的双链核糖核酸(dsRNA)分子。乙型肝炎病毒RNAi的使用提供了治疗性和/或预防性治疗疾病/病症的方法，其与慢性肝脏疾病/病症、炎症、纤维化病症和增殖性疾病如癌症有关，这样的方法包括向人或动物给予靶向乙型肝炎病毒的dsRNA。
在一个优选的实施方式中，描述的dsRNA分子能够抑制至少60％，优选至少70％，最优选至少80％的乙型肝炎病毒基因的表达。
在一个实施方式中，本发明提供双链核糖核酸(dsRNA)分子用于抑制乙型肝炎病毒基因的表达，尤其是与乙型肝炎的复制或致病机制相关的基因的表达。dsRNA包括至少两条互补的序列。dsRNA包括含有第一序列的正义链和含有第二序列的反义链，参见在序列表中提供的序列以及在所附的表1和表2中的特定dsRNA对。在一个实施方式中，正义链包括与乙型肝炎病毒mRNA的至少一部分具有至少90％相同性的序列。所述的序列位于正义链与反义链的互补区域，优选在反义链的5′末端2-7个核苷酸内。在一个优选的实施方式中，dsRNA具体靶向编码核心蛋白、病毒聚合酶、表面抗原、e-抗原或X蛋白的乙型肝炎病毒基因。因此，优选dsRNA具体靶向在基因组A、B、C和D的乙型肝炎病毒基因组序列之间具有高度保守性核酸序列的共有序列。优选地，共有序列长度上是至少13个毗连核苷酸，更优选至少17个毗连核苷酸，最优选至少19个毗连核苷酸。优选的高度保守的核酸序列如表5所示。
在一个实施方式中，反义链包括与编码所述乙型肝炎病毒基因的mRNA的至少一部分基本互补的，互补的区域长度上最优选少于30个核苷酸。另外，优选本文描述的发明的dsRNA分子(双链长度)的长度在约16-30个核苷酸范围内，尤其是在约18-28个核苷酸的范围内。在本发明的文本中具体有用的是约19、20、21、22、23或24个核苷酸的双链长度。更优选的是19、21或23个核苷酸的双链延伸。在向乙型肝炎病毒感染的细胞递送之后，该dsRNA在体外抑制至少60％，优选至少70％并且最优选至少80％的乙型肝炎病毒基因的表达。
附图简要说明
图1.表1.靶向乙型肝炎病毒基因的dsRNA的核心序列。大写的字母代表RNA核苷酸。
图2.表2.靶向乙型肝炎病毒的dsRNA的特性分析：单剂量的活性测试。大写的字母代表RNA核苷酸，小写字母“c”、“g”、“a”和“u”代表2′O-甲基修饰的核苷酸，“s”代表硫代磷酸酯，“dT”代表脱氧胸苷，后面带有“f”的大写字母A、C、G、U表示2′-氟核苷酸。小写字母“p”表示5′-磷酸。(invdT)代表反向脱氧胸苷(3′-3′-连接)。
图3.表3.靶向乙型肝炎病毒的dsRNA的特性分析：稳定性t1/2＝实施例中所述的链的半衰期。
图4.表4.靶向乙型肝炎病毒基因的dsRNA的核心序列和它们的修饰的对应物。大写的字母代表RNA核苷酸，小写字母“c”、“g”、“a”和“u”代表2′O-甲基修饰的核苷酸，“s”代表硫代磷酸酯，“dT”代表脱氧胸苷，后面带有“f”的大写字母A、C、G、U表示2′-氟核苷酸。小写字母“p”表示5′-磷酸。(invdT)代表反向脱氧胸苷(3′-3′-连接)。
图5.表5.靶向乙型肝炎病毒的dsRNA的目标位点序列和它们相对于乙型肝炎病毒基因型A、B、C和D的覆盖率。n＝每个基因型获得的乙型肝炎病毒序列的数量。
图6.表6.乙型肝炎病毒基因组序列的NCBI基因库登录号。
图7.表7.单个dsRNA及其组合的敲减效率和乙型肝炎病毒基因组覆盖率的比较。在终浓度10nM和1nM下进行两种dsRNA的组合和按照表2的表现最好的dsRNA的活性测试并且比较各自数据。
图8.表8.在psiCHECKTM-2筛选试验中使用的阴性对照dsRNA的序列。
发明详述
所附的表1涉及优选的用作按照本发明的dsRNA的分子。本文也提供了修饰的dsRNA分子并且具体在所附的表2中公开，提供了本发明的修饰的dsRNA分子的说明性示例。如本文所指出，表2提供了本发明的修饰的dsRNA的说明性示例(在这个表中提供了相应的正义链和反义链)。表1所示的未修饰的优选分子与表2的修饰的dsRNA的关系如表4所示。但是，本文提供的本发明dsRNA的这些组分的说明性修饰是作为修饰的示例。
表3提供了本发明的特定dsRNA分子的选择性生物、临床和药学相关参数。
在所附的表1中提供一些优选的dsRNA分子，并且在此之外，优选地，其中正义链选自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、7和26所示的核酸序列。反义链选自SEQ ID NO：157、158、160、161、162、163、164和186所示的核酸序列。因此，发明的dsRNA分子可以，在此之外，包括选自SEQ ID NO：1/157、2/158、3/160、4/161、5/162、6/163、7/164和26/186的序列对。在本文提供的具体dsRNA分子的内容中，这些SEQ ID NO的序列对涉及也在表中所示的相应的正义链序列和反义链序列(5′-3′)。
在一个实施方式中，dsRNA分子包括在有1-5个核苷酸长度，优选1-2个核苷酸长度的3′突出端的反义链。优选地，所述反义链的突出端包括编码乙型肝炎病毒的复制或致病必要的蛋白，尤其是核心蛋白、病毒聚合酶、表面抗原、e-抗原和X蛋白的mRNA互补的尿嘧啶或核苷酸。在另一个优选实施方式中，所述dsRNA分子包括在有1-5个核苷酸长度，优选1-2个核苷酸长度的3′突出端的正义链。优选地，所述正义链的突出端包括编码乙型肝炎病毒的复制或致病必要蛋白的mRNA相同的尿嘧啶或核苷酸。
在另一个优选的实施方式中，所述dsRNA分子包括具有1-5个核苷酸长度，优选1-2个核苷酸长度的3′突出端的正义链，以及具有1-5个核苷酸长度，优选1-2个核苷酸长度的3′突出端的反义链。优选地，所述正义链的突出端包括与编码乙型肝炎病毒的复制或致病必要的蛋白的前基因组RNA和/或mRNA有90％相同的尿嘧啶或核苷酸并且所述的反义链的突出端包括与编码乙型肝炎病毒的复制或致病必要的蛋白的mRNA有90％互补性的尿嘧啶或核苷酸。
本发明的dsDNA分子可以包括天然存在的核苷酸或可以包括至少一个修饰的核苷酸，如2′-O-甲基修饰的核苷酸、反向脱氧胸苷、包括5′-硫代磷酸酯基团的核苷酸和与胆甾醇衍生物或十二烷酸二癸酰胺基团连接的末端核苷酸。2′修饰的核苷酸可具有额外的优势，当发明的dsRNA分子在体内使用如在医学情况中时，特定免疫刺激因子或细胞因子被抑制。任选的且非限制性地，修饰的核苷酸的可以选自2′-脱氧-2′-氟修饰的核苷酸、2′-脱氧-修饰的核苷酸、锁定核苷酸、脱碱基核苷酸、2′-氨基-修饰的核苷酸、2′-烷基-修饰的核苷酸、吗啉代核苷酸、氨基磷酸酯和含有非天然碱基的核苷酸。在一个优选的实施方式中，dsRNA分子包括至少一个下述的修饰的核苷酸：2′-O-甲基修饰的核苷酸、含有5′-硫代磷酸酯基团和脱氧胸苷的核苷酸。优选的dsRNA分子包括如表2所示的修饰的核苷酸。在另一个优选的实施方式中，在两条链的3′端的这些脱氧胸苷核苷酸中的一个是反向脱氧胸苷。
在一个优选的实施方式中，发明的dsRNA分子包括如表2所示的序列中详述的修饰的核苷酸。在一个优选的实施方式中，发明的dsRNA分子包括选自SEQ ID NO：1/157、2/158、3/160、4/161、5/162、6/163、7/164和26/186的序列对，并且包括在反义链和/或正义链的突出端的1-2个脱氧胸苷。在一个优选的实施方式中，发明的dsRNA分子包括选自SEQ ID NO：1/157、2/158、3/160、4/161、5/162、6/163、7/164和26/186的序列对，并且包括表2中详述的修饰。优选的dsRNA分子包括表2-4中所示的修饰的核苷酸，最优选的dsRNA分子见SEQ IDNO：321/485、322/486、324/488、325/489、326/490、327/491、328/492和350/514。
在另一个实施方式中，发明的dsRNA包括在与表2所示不同位置的修饰的核苷酸。在一个优选的实施方式中，在dsRNA分子的两条链的3′末端都发现两个脱氧胸苷核苷酸。优选地，所述脱氧胸苷核苷酸形成突出端。
在一个实施方式中，本发明的dsRNA分子包括正义链和反义链，其中两条链都具有至少9小时的半衰期。在一个优选的实施方式中，本发明的dsRNA分子包括正义链和反义链，其中两条链优选在人血清中，都具有至少48小时的半衰期。
在另一个实施方式中，提供了编码包括在本文定义的dsRNA中的正义链和/或反义链的核酸序列。
本发明也提供了包括本发明中的至少一个dsRNA的细胞。所述细胞优选是哺乳动物细胞，如人细胞。另外，包括本文定义的dsRNA分子的组织和/或非人生物是本发明的一个实施方式，其中所述的非人生物特别用于研究目的或作为研究工具，如在药物测试中。
另外，本发明涉及在细胞、组织或生物体中抑制乙型肝炎病毒基因表达的方法，尤其是编码核心蛋白、病毒聚合酶、表面抗原、e-抗原或X蛋白的乙型肝炎病毒基因，所述方法包括下面的步骤：
(a)本文定义的双链核糖核酸(dsRNA)引入细胞、组织或生物体；以及
(b)维持步骤(a)中产生的所述的细胞、组织或生物体足够的时间以得到乙型肝炎病毒基因的mRNA转录物的降解，从而在指定的细胞中抑制乙型肝炎病毒基因的表达。
本发明也涉及包括至少一种发明的dsRNA的药物组合物。这些药物组合物特别用于在细胞、组织或生物体中抑制乙型肝炎病毒基因的表达。
优选地，所述至少一种发明的双链核糖核酸分子靶向编码对于乙型肝炎病毒基因的复制或致病必要的蛋白的前基因组RNA或mRNA区域。更优选地，发明的双链核糖核酸分子的所述靶向区域包括一段共有的序列，其是在基因型A、B、C和D的乙型肝炎病毒基因组序列之间高度保守的，并且所述的共有序列是至少13个毗连核苷酸，优选至少17个毗连核苷酸，最优选至少19个毗连核苷酸长度的。优选的高度保守的核酸序列如表5所示。所述药物组合物可以被用于治疗感染了任意基因型的乙型肝炎病毒或同时感染不同基因型的乙型肝炎病毒的患者。
在所述药物组合物包括至少两种发明的双链核糖核酸分子的情况下，优选所述双链核糖核酸分子的靶标是互相不同的。发明的药物组合物可以被用于治疗患者并且防止乙型肝炎病毒产生出针对药物组合物的耐药性。在一个优选的实施方式中，发明的药物组合物包括表7中给出的序列详述的dsRNA分子的组合。在一个优选的实施方式中，发明的药物组合物包括选自SEQ ID NO：322/486和333/497、322/486和346/510、322/486和330/494以及322/486和324/488的dsRNA对的组合。
上述的药物组合物也可以包括药学上可接受的载体、稀释剂和/或赋形剂。
在另一个实施方式中，本发明提供用于治疗、预防或控制与乙型肝炎病毒相关的慢性肝脏疾病/病症、炎症、纤维化病症和/或增殖性疾病如癌症的方法，所述方法包括向需要这样治疗、预防或控制的对象给予治疗上或预防上有效量的一种或多种本发明的dsRNA。优选地，所述对象是哺乳动物，最优选是人类患者。
在一个实施方式中，本发明提供了用于治疗具有乙型肝炎病毒感染介导的病理状况的对象的方法。如上述，这样的状况包括与慢性肝脏疾病/病症、炎症、纤维化症状和/或增殖性病症如癌症相关的病症。在这个实施方式中，dsRNA用作控制乙型肝炎病毒基因的表达的治疗性药剂。所述方法包括向患者(如人)给予本发明的药物组合物，使得乙型肝炎病毒基因的表达被沉默。由于它们的高特异性，本发明的dsRNA特异性地靶向乙型肝炎病毒基因的mRNA。在一个优选的实施方式中，所述的dsRNA特异性地降低乙型肝炎病毒mRNA的水平并且没有直接影响在细胞中的脱靶基因的表达和/或mRNA水平。
在一个优选的实施方式中，在体内所述的dsRNA在肝脏中降低至少60％，优选至少70％，最优选至少80％的乙型肝炎病毒mRNA水平。在另一个实施方式中，所述的dsRNA在体内降低乙型肝炎病毒mRNA水平至少4天。在另一个优选的实施方式中，本发明的dsRNA被用于制备用于治疗慢性肝脏疾病/病症、炎症、纤维化疾病和增殖性疾病如癌症的药物组合物。这样的需要用所述的药物组合物治疗的疾病包括但不限于慢性肝炎(CH)、肝硬化(HC)和肝细胞癌(HCC)。
在另一个实施方式中，本发明提供了用于在细胞中抑制乙型肝炎病毒基因表达的载体，尤其是包括与编码本发明的dsRNA分子的至少一个链的核苷酸序列可操作连接的调节序列的乙型肝炎病毒基因。
在另一个实施方式中，本发明提供包括用于在细胞中抑制乙型肝炎病毒基因表达的载体的细胞。所述的载体包括与编码本发明的dsRNA分子的至少一条链的核苷酸序列可操作连接的调节序列。另外，除了所述的调节序列之外，优选所述的载体包括编码本发明的dsRNA的至少一条“正义链”和所述dsRNA的至少一条“反义链”的序列。也要考虑的是所要求的细胞包括两个或更多的载体，除了所述的调节序列外，所述载体包括本文定义的编码本发明的dsRNA分子的至少一条链的序列。
在一个实施方式中，所述方法包括给予包括dsRNA的组合物，其中所述dsRNA包括核苷酸序列，所述核苷酸序列与需要治疗的哺乳动物的乙型肝炎病毒基因的RNA转录物的至少一部分互补。如上文所指出，包括编码本文定义的dsRNA的至少一条链的核酸分子的载体和细胞也能被用作药物组合物，并且因此也可以被用于本文所述的治疗需要医疗干预的对象的方法。也值得注意的是，这些涉及药物组合物和相应的治疗对象(人)的方法的实施方式也涉及如基因疗法等方法。
本文提供的乙型肝炎病毒特异性dsRNA分子或编码这些发明的dsRNA分子的单链的核酸分子也能被插入到载体中并且用作用于人类患者的基因治疗载体。可通过例如静脉内注射、局部给药(参见美国专利号5,328,470)或通过立体定位注射(参见例如Chen等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1994)91：3054-3057)向对象递送基因治疗载体。基因治疗载体的药物制品能包括溶于可接受稀释剂的基因治疗载体，或可包括其中包埋基因递送载剂的缓释剂。或者，可从重组细胞完整地产生完整的基因递送载体时，例如逆转录病毒载体，所述药物制品可包括一种或多种产生基因递送系统的细胞。
在本发明的另一方面，调控乙型肝炎病毒基因表达活性的乙型肝炎病毒特异性dsRNA分子由插入到DNA或RNA载体中的转录单元表达(参见例如Skillern A等，国际PCT公开号WO 00/22113)。这些转基因能以线性构建体、环形质粒或病毒载体引入，其能以整合进入宿主基因组的转基因被结合并且遗传。该转基因能够被构建以使其以染色体外质粒的形式遗传(Gassmann等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1995)92：1292)。
dsRNA的单链能由在两个分离的表达载体上的启动子转录并共转染进入目标细胞。任选地，dsRNA的每个单链能由位于相同表达质粒的启动子转录。在一个优选的实施方式中，dsRNA以接头多核苷酸序列连接的反向重复表达，使得这样的dsRNA具有茎环结构。
重组dsRNA表达载体优选是DNA质粒或病毒载体。dsRNA表达病毒载体构建能基于但不限于腺伴随病毒(作为综述，参见Muzyczka等，Curr.Topics Micro.Immunol.(1992)158：97-129)；腺病毒(参见例如Berkner等，BioTechniques(1998)6：616；Rosenfeld等，Science(1991)252：431-434；以及Rosenfeld等，Cell(1992)68：143-155)；或α病毒和本领域已知的其他病毒。狂犬病病毒已经被用于在体外和/或体内，向很多不同的细胞类型(包括上皮细胞)引入多种基因(参见例如Danos和Mulligan，Proc.NatI.Acad.Sci.USA(1998)85：6460-6464)。能够通过重组逆转录基因组转染进入合适的包装细胞系如PA317和Psi-CRIP产生能够转导和表达引入细胞基因组的基因的重组逆转录载体(Comette等，HumanGene Therapy(1991)2：5-10；Cone等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1984)81：6349)。重组腺病毒载体能够被用于感染易感性的宿主(如大鼠、仓鼠、狗和大猩猩)的多种细胞和组织(Hsu等，J.Infectious Disease，(1992)166：769)，并且也具有不需要有丝分裂活性细胞感染的优势。
在本发明的DNA质粒或病毒载体驱动dsRNA表达的启动子可以是真核RNA聚合酶I(如核糖体RNA启动子)、RNA聚合酶II(如CMV早期启动子或肌动蛋白启动子或U1 snRNA启动子)或优选RNA聚合酶III启动子(如U6 snRNA或7SK RNA启动子)或原核启动子，例如T7启动子，前提是表达质粒也编码来自T7启动子的转录所需的T7 RNA聚合酶。启动子也可以指导胰腺的转基因表达(参见例如，胰腺的胰岛素调控序列(Bucchini等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1986)83：2511-2515))。
另外，例如通过使用诱导型调控序列和表达系统如对特定生理学调节剂(如循环葡萄糖水平或激素)敏感的调控序列，转基因的表达能被精确调控(Docherty等，FASEB J.(1994)8：20-24)。这样的诱导型表达系统，适于在细胞或哺乳动物中控制转基因表达，包括通过蜕皮激素、雌激素、孕酮、四环素、二聚化的化学诱导剂和异丙基-β-D1-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)的调控。本领域技术人员能够基于dsRNA转基因的目标用途选择合适的调控/启动子序列。
优选地，能够表达dsRNA分子的重组载体如下述递送并且在目标细胞中持续存在。另外，能够使用病毒载体提供dsRNA分子的瞬时表达。这样的载体可以根据需要重复给药。一旦被表达，dsRNA结合到目标RNA上并且调控其功能或表达。dsRNA表达载体的递送可以是系统性的，如通过静脉内或肌肉内给药，通过向从患者移植的目标细胞给药然后再引入患者体内，或通过允许引入需要的目标细胞的任意其他方式。
dsRNA表达DNA质粒通常以与阳离子脂质载体(如寡转染胺(Oligofectamine))或基于非阳离子脂质载体(如Transit-TKOTM)的复合物转染进入目标细胞。用于在一周或更长的时间内靶向单个乙型肝炎病毒基因或多个乙型肝炎病毒基因的不同区域的dsRNA介导的敲减的混合脂质转染也在本发明的范围内。能够使用多种已知的方法监测本发明的载体成功引入宿主细胞。例如，能够用报道基因，如荧光标记(如绿色荧光蛋白(GFP))指示瞬时转染。能够使用向转染的细胞提供对于特定环境因素(如抗生素或药物)具有耐受性的标记，如潮霉素B耐药性，确保离体细胞的稳定转染。
下面的详细说明公开了如果制备和使用dsRNA和含有dsRNA的组合物以抑制目标乙型肝炎病毒基因的表达，以及用于治疗由所述乙型肝炎病毒引起的疾病和病症的组合物和方法。
定义
方便起见，在说明书、实施例和所附的权利要求书中使用的特定术语和短语的意思如下提供。如果在本说明书的其他部分的术语的使用与在这部分中提供定义之间存在明显的偏差，以这部分中的定义为准。
“G”、“C”、“A”、“U”和“T”或“dT”分别各自通常代表含有鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤、尿嘧啶和脱氧胸苷作为碱基的核苷酸。然而，术语“核糖核苷酸”或“核苷酸”也能指代如下面进一步定义的修饰的核苷酸，或替代取代部分。包括这种取代部分的序列是本发明的实施方式。如下文详述，本文所述的dsRNA分子也可以包括“突出端”，例如不直接参与RNA双螺旋结构的未配对的突出的核苷酸，其中RNA双螺旋结果通常由本文定义的“正义链”和“反义链”对形成。这样的一个突出端延伸经常包括脱氧胸苷核苷酸，在大多数实施方式中，包括在3′末端的两个脱氧胸苷核苷酸。这样的突出端如下文描述和说明。
本文使用的术语“乙型肝炎病毒基因”是指乙型肝炎病毒的复制和致病必要的基因，尤其是编码核心蛋白、病毒聚合酶、表面抗原、e-抗原和X蛋白的基因和编码相同的功能性片段的基因。术语“乙型肝炎病毒基因/序列”不仅是指野生型的序列，也指在所述基因/序列中包括的突变和改变。因此，本发明不限于本文提供的具体dsRNA分子。本发明也涉及包括与相应的乙型肝炎病毒基因的RNA转录物的核苷酸延伸至少85％互补的反义链dsRNA分子，所述乙型肝炎病毒基因包括这样的突变和改变。
如本文所述，术语“共有序列”是指至少13个毗连核苷酸，优选至少17个毗连核苷酸，最优选至少19个毗连核苷酸，其在基因型A、B、C和D的乙型肝炎病毒基因组序列之间高度保守。
如本文所述，“目标序列”是指在乙型肝炎病毒基因转录中形成的mRNA分子的核苷酸序列的毗连部分，所述mRNA分子包括主要转录产物的RNA加工的产品的mRNA。
如本文所述，术语“含有序列的链”是指含有核苷酸链的寡核苷酸，所述核苷酸通过使用标准核苷酸命名法命名的序列描述。然而，如本文所述，这样的“含有序列的链”也可以包括修饰，如修饰的核苷酸。
如本文所述，并且除非另外说明，使用术语“互补”描述第一核苷酸序列和第二核苷酸序列的关系时，是指在特定条件下含有第一核苷酸序列的寡核苷酸或多核苷酸与含有第二核苷酸序列的寡核苷酸或多核苷酸杂交并形成双链结构的能力。如本文所述，“互补”序列也可以包括，或完全由非Watson-Crick碱基配对和/或非天然或修饰的核苷酸形成的碱基配对形成的，只要满足相对于它们杂交的能力的上述要求。
称为“完全互补”的序列包括含有第一核苷酸序列的寡核苷酸或多核苷酸与含有第二核苷酸序列的寡核苷酸或多核苷酸的在第一核苷酸序列和第二核苷酸序列的全长上的碱基配对。
然而，在第一序列被称为与这里的第二序列“基本互补”的情况下，两条序列能够是完全互补或在杂交时它们可以形成一个或多个，但是优选不超过13个错配的碱基对。
本文的术语“互补”、“完全互补”和“基本互补”可以根据dsRNA的正义链和反义链之间，或dsRNA的反义链和目标序列之间的碱基配对使用，如从它们使用的内容中可以理解。
本文使用的术语“双链RNA”、“dsRNA分子”或“dsRNA”是指具有包括两条反向平行和基本互补的核酸链的双链结构的核糖核酸分子，或核糖核酸分子的复合物。形成双链结构的两条链可以在一个较大的RNA分子的不同区域或它们可以是分离的RNA分子。在两条链是一个较大的分子的部分的情况下，并且因此通过一条链的3′-末端和相应的形成双链结构的另一条链的5′-末端之间不间断的核苷酸链连接，所述的连接的RNA链被称为“发夹环”。在两条链通过一条链的3′-末端和相应的形成双链结构的另一条链的5′-末端之间不间断的链之外的方式共价连接的情况下，所述的连接结构被称为“接头”。RNA链可以具有相同或不同的核苷酸的数量。在双链结构以外，dsRNA可以包括一个或多个核苷酸突出端。在所述“突出端”的核苷酸可以包括0-5个核苷酸，其中“0”表示没有形成“突出端”的额外核苷酸而“5”表示在dsRNA双链的单链上有5个额外的核苷酸。这些任选的“突出端”位于单链的3′末端。如下文所详述，包括在仅两条链中的一条上有“突出端”的dsRNA分子可以用于并且甚至在本发明的内容中有优势。“突出端”包括优选0-2个核苷酸。最优选地，在dsRNA的两条链的3′末端发现两个“dT”(脱氧胸苷)核苷酸。两个“U”(尿嘧啶)也能在用作dsRNA的两条链的3′末端的突出端。因此，“核苷酸突出端”是指未配对的核苷酸或当dsRNA的一条链的3′-末端超过另一条链的5′-末端时，反之亦然，从dsRNA的双链结构突出的核苷酸。例如，包括23个核苷酸的反义链以及包括21个核苷酸的正义链，在反义链的3′末端形成两个核苷酸的突出端。优选地，两个核苷酸的突出端与目标基因的mRNA是完全互补的。“钝”或“钝端”是指在dsRNA的末端没有未配对的核苷酸，即没有核苷酸突出端。“钝端”dsRNA是全长都是双链的dsRNA，即在分子的任意一端都没有核苷酸突出端。
术语“反义链”是指dsRNA的链，其包括与目标序列基本互补的区域。如本文所述，术语“互补区域”是指反义链上与一段序列，例如目标序列，基本互补的区域。在互补区域与目标序列不是完全互补的情况下，错配最多容许在反义链的5′末端2-7个核苷酸之外。
本文使用的术语“正义链”是指dsRNA的链，其包括与反义链的一个区域基本互补的区域。“基本互补”表示优选在正义链和反义链中至少85％的重叠核苷酸是互补的。
当“引入细胞”是指dsRNA时，表示促进摄入和吸收进入细胞，如本领域技术人员所理解的。吸收或摄入dsRNA能够通过简单扩散或主动细胞过程，或导电辅助剂或设备实现。这个术语的意思不限于体外的细胞；dsRNA也可能“引入细胞”，其中细胞是活的生物体的部分。在这样的情况下，引入细胞会包括向生物体递送。例如，对于体内递送，dsRNA能够被注射进入组织部位或全身给药。例如，考虑本发明的dsRNA分子向需要医疗干预的对象给药。这样的给药可包括本发明的dsRNA、载体或细胞的注射进入所述对象中的疾病部位，例如进入肝脏组织/细胞或进入癌组织/细胞，如肝癌组织。另外，注射优选在靠近考虑的疾病部位。体外引入细胞包括本领域已知的方法，如电穿孔和脂质转染。
如本文所述，“慢性肝脏疾病/病症”是指持续超过6个月的肝脏功能不正常，其可由病毒的感染引起。慢性肝脏疾病/病症的一个例子是慢性肝炎(CH)。
本文使用的术语“炎症”是指身体组织对于受伤、刺激或疾病的生物反应，这些由有害的刺激引起，例如病原体、受损的细胞或刺激剂。炎症的通常特征是疼痛和肿胀。炎症包括急性反应，其中炎性过程的激活的(如嗜中性粒细胞和白细胞)，以及慢性反应，其标志为进展缓慢，在炎症的部位存在的细胞类型的变化和形成结缔组织。炎症引起的疾病的一个例子是纤维化。
本文使用的术语“纤维化疾病”是指能够由纤维组织的生长引起的器官的功能性问题。这种疾病的一个这样的例子是肝硬化(HC)。
本文使用的术语“增殖性”和“增殖”是指经历有丝分裂的细胞。本申请中，术语“增殖性疾病”是指标志为不需要的或异常的组织增殖的任意疾病/病症。本文中所用的术语“增殖性疾病”也指细胞的生长失调和/或异常生长可导致不需要的病症或疾病的发展的状况，所述状况可以是或不是癌症。
需要治疗的癌症包括，但也不限于肝癌，其中所述肝癌可以选自肝细胞癌(HCC)、肝母细胞瘤、混合肝癌、间充质组织衍生的癌症、肝肉瘤或胆管癌。
术语“沉默”、“抑制表达”和“敲减”，只要它们指乙型肝炎病毒基因，它们表示至少部分抑制乙型肝炎病毒基因的表达，其表现为减少乙型肝炎病毒基因转录的mRNA的量，其可以从第一细胞或细胞群中分离，乙型肝炎病毒基因在其中转录，并且与第一细胞或细胞群基本相同但是没有被如此处理的第二个细胞或细胞群(对照细胞)相比，已经处理的第一细胞或细胞群使得乙型肝炎病毒基因的表达被抑制。抑制的程度通常表示为
(对照细胞中的mRNA)-(处理的细胞中的mRNA)×100％
(对照细胞中的mRNA)
另外，抑制的程度可以参数的减少计，所述参数与乙型肝炎病毒基因转录功能性连接，例如细胞分泌的乙型肝炎病毒基因编码的蛋白的量，或展现出特定表型的细胞的数量。
如本文提供的所附的实施例和所附的表所示，在体外试验中，发明的dsRNA分子能够，例如在体外抑制至少约60％，优选至少70％，最优选至少80％的乙型肝炎病毒的表达。本文使用的术语“体外”包括但不限于细胞培养试验。本领域技术人员能够容易地确定这样的抑制速率和相关的效果，尤其是根据本文提供的试验。
本文使用的术语“脱靶”是指基于序列互补性用计算机方法预测的与所述的dsRNA杂交的转录组的所有非目标mRNA。本发明的dsRNA优选特异性地抑制乙型肝炎病毒基因的表达，即不抑制任意脱靶基因的表达。
本文使用的术语“半衰期”是化合物或分子稳定性的测量并且能够通过本领域技术人员已知的方法评价，尤其是根据本文提供的试验。
本文使用的术语“非免疫刺激性”是指没有本发明的dsRNA分子任意诱导的免疫应答。确定免疫应答的方法为本领域技术人员所熟知，例如，通过评价细胞因子的释放，如实施例部分所述。
术语“处理”、“治疗”等在本发明的内容中是指乙型肝炎病毒感染相关的病症，如慢性肝脏疾病/病症、炎症、纤维化疾病或增殖性疾病如癌症的缓解或减轻。
如本文所述，“药物组合物”包括药理学有效量的至少一种dsRNA和药学上可接受的载体。然而，这样的“药物组合物”也可以包括这样的dsRNA分子的单链或本文所述的载体，包括与编码本发明的dsRNA包括的正义链或反义链的至少一条链的核苷酸序列可操作连接的调节序列。也考虑到表达或包括本文定义的dsRNA的细胞、组织或分离的器官可以被用作“药物组合物”。如本文所述，“药理学有效量”、“治疗上有效量”或简单的“有效量”是指有效产生预期的药理学、治疗或预防性结果的RNA的量。
术语“药学上可接受的载体”是指用于药剂给药的载体。这样的载体包括，但不限于盐水、缓冲盐水、右旋糖、水、甘油、乙醇及其组合。该术语特别排除了细胞培养基。对于口服给药的药物，药学上可接受的载体包括，但不限于药学上可接受的赋形剂如本领域技术人员所知的惰性稀释剂、分解剂、结合剂、润滑剂、甜味剂、调味剂、着色剂和防腐剂。
尤其考虑允许用于dsRNA、本发明的载体或细胞的全身给药的药学上可接受的载体。在肠给药也被考虑的情况下，局部给药和透皮或经粘膜(如吹入、口颊、阴道、肛门)给药和药物的吸入是向需要医疗干预的患者给予本发明的化合物的可行方式。当采用局部给药时，这可以包括本发明的化合物直接注射进入疾病组织或至少其附近。然而，静脉内、动脉内、皮下、肌肉内、腹膜内、皮内、鞘内和其他的本发明的化合物的给药方式也为本领域技术人员所知，例如主治医师。
对于肌肉内、皮下和静脉内应用，本发明的药物组合物通常以缓冲至合适的pH和电导率的无菌水溶液或悬浮液的形式提供。在优选的实施方式中，所述载体完全地由水性缓冲液组成。在这个内容中，“完全地”表示没有可能影响或介导在表达乙型肝炎病毒基因的细胞中摄入dsRNA的导电辅助剂或包封物质。按照本发明的水性悬浮液可以包括悬浮剂如纤维素衍生物、藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和黄蓍胶，以及湿润剂如卵磷脂。合适的用于水性悬浮液的防腐剂包括对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸正丙酯。按照本发明有用的药物组合物也包括保护dsRNA免受来自身体的快速消除的包封制剂，如控释制剂，包括植入和微囊化递送系统。可利用生物可降解的、生物相容的聚合物，例如乙烯乙酸乙烯酯、聚酐、聚乙醇酸、胶原、聚原酸酯和聚乳酸。制备该制剂的方法是本领域技术人员显而易见的。脂质体悬浮液和双特异性抗体也能被用作药学上可接受的载体。这些可以按照本领域技术人员所知的方法制备，例如，如PCT公开号WO91/06309和WO2011/003780所述，其通过引用纳入本文。
如本文所述，“转化的细胞”是至少一个载体已经被引入其中的细胞，所述载体可以表达dsRNA分子或这样的dsRNA分子的至少一条链。这样的载体优选是包括与编码本发明的dsRNA的至少一条正义链或反义链的核苷酸序列可操作连接的调节序列。
能够合理期望的是，包括表1和表4中的序列之一的仅仅在一个或两个末端减少了一些核苷酸的较短dsRNA与上述的dsRNA相比可以有相似的效果。
在一个优选的实施方式中，发明的dsRNA分子包括如表1所示的序列中第1-19个核苷酸。
如本文所指出，在本发明的大多数实施方式中，本文提供的dsRNA分子包括约16-30个核苷酸的双链长度(如，不含“突出端”)。特别有用的dsRNA双链的长度为约19-25个核苷酸。最优选的是具有19个核苷酸长度的双链结构。在发明的dsRNA分子中，反义链与正义链是至少部分互补的。
本发明的dsRNA能够含有对于目标序列一个或多个错配。在优选的实施方式中，本发明的dsRNA含有不超过13个错配。如果dsRNA的反义链含有对于目标序列的错配，优选错配的区域不在反义链的5′末端2-7个核苷酸之内。在另一个实施方式中，优选错配的区域不在反义链的5′末端2-9个核苷酸之内。
如上述，dsRNA的至少一个末端/链可能具有1-5个单链核苷酸，优选1或2个核苷酸的突出端。有至少一个核苷酸的突出端的dsRNA相比钝末端的对应物具有意料之外的优良的抑制性质。此外，本发明人已经发现只有一个核苷酸的突出端的存在增强了dsRNA的干扰活性，而不影响其总的稳定性。只有一个突出端的dsRNA已经证明在体内和多种细胞、细胞培养基、血液和血清中是特别稳定和有效的。优选地，单链突出端位于反义链的3′-末端或者，任选地，位于正义链的3′-末端。所述dsRNA可能也有钝末端，优选位于反义链的5′-末端。优选地，dsRNA的反义链在3′-末端具有一个核苷酸突出端，并且5′-末端是钝的。在另一个实施方式中，一个或多个在突出端的核苷酸由硫代磷酸核苷取代。
本发明的dsRNA也可以是化学修饰的以增强稳定性。可以通过本领域建立成熟的方法合成和/或修饰本发明的核酸。化学修饰可以包括但不限于2′修饰、引入非天然碱基、与配体共价连接和用硫代磷酸连接取代磷酸连接、反向脱氧胸苷。在这个实施方式中，通过至少一个，并且优选两个化学连接强化双链结构的完整性。可以通过多种已知技术中的任意技术实现化学连接，例如通过引入共价交联、离子结合或氢键；疏水作用、范德华力或层叠相互作用；通过金属-离子配位的方式，或通过嘌呤类似物的使用。优选地，能够被用于修饰dsRNA的化学基团包括，但不限于亚甲蓝；双功能团，优选双-(2-氯乙基)胺；N-乙酰基-N′-(对-乙醛酰基苯甲酰基)胱胺；4-硫尿嘧啶；和补骨脂素。在一个优选的实施方式中，接头是六乙二醇(hexa-ethylene glycol)接头。在这种情况下，通过固相合成产生dsRNA并且按照标准方法(如Williams DJ和Hall KB，Biochem.(1996)35：14665-14670)纳入六乙二醇接头。在特定实施方式中，反义链的5′-末端和正义链的3′-末端通过六乙二醇接头化学连接。在另一个实施方式中，dsRNA的至少一个核苷酸包括硫代磷酸酯或二硫代磷酸酯基团。在dsRNA的末端的化学键优选由三螺旋键形成。
在某些实施方式中，可以通过一种或多种成键基团的方式形成化学键，其中这样的成键基团优选是聚-(氧基磷酸亚基氧基(oxyphosphinicooxy)-1，3-丙二醇)和/或聚乙二醇链。在其他实施方式中，也可以通过嘌呤类似物替代嘌呤引入双链结构的方法形成化学键。在另外的实施方式中，可通过将氮杂苯(azabenzene)单元引入双链结构中来形成化学键。在另外的实施方式中，通过将分支核苷酸类似物代替核苷酸引入双链结构中来形成化学键。在某些实施方式中，通过紫外线诱导化学键。
在另一个实施方式中，可修饰所述两个单链的一端或两端的核苷酸以阻止或抑制细胞酶类的活性，例如某些核酸酶。抑制细胞酶类活性的技术是本领域已知的，其中包括，但不局限于2′-氨基修饰、2′-氨基糖修饰、2′-F糖修饰、2′-F修饰、2′-烷基糖修饰、不带电荷的主链修饰、吗啉代修饰、2′-O-甲基修饰和氨基磷酸酯(参见，例如Wagner，Nat.Med.(1995)1：1116-8)。因此，dsRNA上的核苷酸的至少一个2′-羟基基团被化学基团所替代，优选地被2’-氨基或2′-甲基所替代。而且，至少一个核苷酸被修饰形成锁定核苷酸。这样的锁定核苷酸包含亚甲基桥，其将核糖的2′-氧与核糖的4′-碳相连。将锁定核苷酸引入寡核苷酸中改善了对互补序列的亲和力，并且将熔融(解链)温度提高了几度。
本文提供的dsRNA的修饰可能会正面影响它们在体内和体外的稳定性并且也改善它们向(疾病)目标部位的递送。此外，这样的结构和化学修饰可能正面影响在给药后对于dsRNA的生理反应，例如优选抑制的细胞因子释放。这样的化学和结构修饰为本领域已知并且除此以外，在NawrotCurrent Topics in Med Chem，(2006)6：913-925中说明。
将配体轭合到dsRNA上能增强其细胞吸收和靶向特定组织。在某些情况下，将疏水配体轭合到dsRNA上来促进其直接穿过细胞膜。可选地，轭合到所述dsRNA上的配体是用于受体介导的内吞作用的底物。这些方法已用于协助反义寡核苷酸的细胞穿入。例如，已将胆固醇轭合到多种反义寡核苷酸上从而产生与它们的未轭合类似物相比更有活性的化合物(参见Manoharan M，Antisense&Nucleic Acid Drug Development(2002)12：103)。其他轭合到寡核苷酸上的亲脂性化合物包括1-芘丁酸、1，3-二-O-(十六烷基)甘油和薄荷醇。受体介导的内吞作用的配体的一个例子是叶酸。叶酸通过叶酸受体介导的内吞作用进入细胞。具有叶酸的dsRNA化合物能通过叶酸受体介导的内吞作用有效地被转运入细胞。将叶酸结合到寡核苷酸的3′-末端使该核苷酸的细胞摄取增加(Li S，Deshmukh HM和Huang L，Pharm.Res.(1998)15：1540)。其他轭合到寡核苷酸上的配体包括聚乙二醇、糖的集簇物、交联剂、卟啉轭合体和递送肽。
在某些情况下，将阳离子配体轭合到寡核苷酸上经常可改善对核酸酶的抗性。阳离子配体的代表性例子是丙胺和二甲基丙胺。有趣的是，当将阳离子配体分散到整个寡核苷酸上时，据报道反义寡核苷酸保留其对mRNA的高结合亲和力。参见Manoharan M，Antisense&Nucleic Acid DrugDevelopment(2002)12：103并且在本文中引用。
本发明的轭合配体的dsRNA可通过使用具有悬垂反应功能性(pendantreactivefunctionality)的dsRNA来合成，例如衍生自将连接分子结合到所述dsRNA上。该反应性的寡核苷酸可直接与市售配体、合成而具有任意的多种保护基团的配体或具有与其结合的连接部分的配体直接反应。在一些优选的实施方式中通过使用与配体适当地连接并进一步与固体支持材料结合的核苷单体，本发明的方法促进了轭合配体的dsRNA的合成。任选地结合到固体支持材料上的此类配体-核苷轭合物，可根据本发明方法的一些优选实施方式，通过所选的血清-结合配体与位于核苷或寡核苷酸5′位置的连接部分的反应来制备。在某些情况下，具有结合到dsRNA的3′-末端的芳烷基配体的dsRNA通过首先将单体构建单元(monomer building block)经长链氨基烷基共价结合到受控的孔-玻璃的支持物上制备。然后，通过标准固相合成技术将核苷酸结合到已经与固体支持物结合的单体构建单元上。单体构建单元可以是核苷或其他适于固相合成的有机化合物。
可通过固相合成的已知技术方便、常规地制备本发明的轭合物中所用的dsRNA。也已知使用相似的技术制备其他寡核苷酸，例如硫代磷酸酯和烷基化的衍生物。
关于合成特定的修饰寡核苷酸的教导可见以下美国专利：美国专利号5,218,105描述了轭合聚氨的寡核苷酸；美国专利号5,541,307描述了主链被修饰的寡核苷酸；美国专利号5,521,302描述了用于制备具有手性磷连接的寡核苷酸的单体；美国专利号5,539,082描述了肽核酸；美国专利号5,554,746描述了具有β-内酰胺主链的寡核苷酸；美国专利号5,571,902描述了合成寡核苷酸的方法和材料；美国专利号5,578,718描述了具有烷硫基的核苷，其中此类基团可用作结合到该核苷的多种位置中的任何其他部分的接头；美国专利号5,587,361描述了具有高手性纯度的硫代磷酸键的寡核苷酸；美国专利号5,506,351描述了用于制备2′-O-烷基鸟嘌呤核苷和相关化合物的过程，包括2，6-二氨基嘌呤化合物；美国专利号5,587,469描述了具有N-2取代的嘌呤的寡核苷酸；美国专利号5,587,470描述了具有3-去氮嘌呤寡核苷酸；美国专利号5,608,046都描述了轭合的4′-去甲基核苷类似物；美国专利号5,610,289描述了主链-修饰的寡核苷酸类似物；美国专利号6,262,241描述了合成2′-氟-寡核苷酸的方法。
在本发明的轭合配体的dsRNA和具有配体分子的序列特异性核苷中，寡核苷酸和寡核苷可在合适的寡核苷酸合成仪上使用下述材料来组装：标准的核苷酸或核苷前体，或者已经具有连接部分的核苷酸或核苷轭合前体，已经具有配体分子的配体-核苷酸或核苷-轭合前体，或者具有非核苷配体的构建单元。
当使用已经具有连接部分的核苷酸轭合前体时，通常完成序列特异性连接的核苷的合成，然后所述配体分子与连接部分反应以形成轭合配体的寡核苷酸。具有多种分子(例如类固醇、维生素、脂质和报道分子)的寡核苷酸轭合物在之前已有描述(参见Manoharan等，PCT申请号W093/07883)。在优选的实施方式中，本发明的寡核苷酸或连接的核苷通过自动合成仪，除了市售的并在寡核苷酸合成中常规使用的标准的和非标准的亚磷酰胺以外，还使用来自配体-核苷轭合物的亚磷酰胺来合成。
在寡核苷酸的核苷中并入2′-O-甲基、2′-O-乙基、2′-O-丙基、2′-O-烯丙基、2′-O-氨基烷基或2′-脱氧-2′-氟基团赋予该寡核苷酸增强的杂交特性。另外，包含硫代磷酸酯主链的寡核苷酸具有增强的核酸酶稳定性。因此，本发明的功能化的、连接的核苷可扩大为包括硫代磷酸酯主链或2′-O-甲基、2′-O-乙基、2′-O-丙基、2′-O-烯丙基、2′-O-氨基烷基或2′-脱氧-2′-氟基团之一或两者。
在某些优选的实施方式中，使用DNA合成仪制备在5′-末端具有氨基基团的本发明的功能化核苷序列，并且随后使其与所选配体的活性酯衍生物反应。活性酯衍生物是本领域技术人员熟知的。代表性的活性酯包括N-羟基琥珀酰亚胺酯、四氟苯酚酯、五氟苯酚酯和五氯苯酚酯。氨基基团和活性酯的反应产生寡核苷酸，其中所选的配体通过连接基团结合到5′-位置。在5′-末端的氨基基团可通过使用5′-氨基修饰物C6试剂来制备。在优选的实施方式中，可通过使用配体-核苷亚磷酰胺将配体分子轭合到寡核苷酸的5′-位置，其中该配体通过接头直接或间接连接到5′-羟基基团上。这样的配体-核苷亚磷酰胺通常用在自动合成程序的最后以提供在5′-末端具有该配体的轭合配体的寡核苷酸。
在本发明的方法的一个优选实施方案中，轭合配体的寡核苷酸的制备开始于合适的前体分子的选择，在其之上构建该配体分子。通常，所述前体是常用核苷的适当保护的衍生物。例如，用于合成本发明的轭合配体的寡核苷酸的合成前体包括但不限于在该分子的核碱基部分被保护的2′-氨基烷氧基-5′-ODMT-核苷、2′-6-氨基烷基氨基-5′-ODMT-核苷、5′-6-氨基烷氧基-2′-脱氧-核苷、5′-6-氨基烷氧基-2-保护的-核苷、3′-6-氨基烷氧基-5′-ODMT-核苷和3′-氨基烷基氨基-5′-ODMT-核苷。合成此类连有氨基的受保护的核苷前体的方法是本领域普通技术人员已知的。
在许多情况下，在本发明的化合物的制备期间使用保护基团。如本文中所用的，术语“受保护的”表示所指定的部分具有附加其上的保护基团。在本发明的一些优选实施方案中，化合物包含一种或多种保护基团。在本发明的方法中可应用广泛多种的保护基团。通常，保护基团对特定的反应条件保留化学功能性的惰性，并且可在分子的这种功能性上附加或移除，而基本上不损坏该分子的剩余部分。
常用的保护基团，尤其是羟基保护基团为本领域熟知(Greene和Wuts，ProtectiveGroups in Organic Synthesis，第二章，第二版，John Wiley&Sons，New York，1991)。用碱处理选择性地除去对酸处理稳定的氨基保护基团，并用于制备对取代选择性可用的反应氨基基团。此类基团的例子是Fmoc和由Nsc基团示例的各种取代的磺酰乙基氨基甲酸酯。
其它氨基保护基团包括，但不局限于氨基甲酸酯保护基团，例如2-三甲基硅乙氧基羰基(Teoc)、1-甲基-1-(4-联苯基)乙氧基羰基(Bpoc)、叔丁氧基羰基(BOC)、烯丙氧基羰基(Alloc)、9-芴基-甲氧羰基(Fmoc)和苄氧基羰基(Cbz)；酰胺保护基团，例如甲酰基、乙酰基、三卤代乙酰基、苯甲酰基和硝基苯乙酰基；磺酰胺保护基团，例如2-硝基苯磺酰；以及亚胺和环酰亚胺保护基团，例如苯二甲酰亚氨基和二硫琥珀酰基(dithiasuccinoyl)。这些氨基保护基团的等价物也包含在本发明的化合物和方法中。
许多固体支持物可从市场购得，并且本领域技术人员易于选择在固相合成步骤中所用的固体支持物。在某些实施方式中，使用通用的支持物。本领域熟知的通用支持物可制备具有位于寡核苷酸的3′-末端的不常见的或修饰的核苷酸的寡核苷酸。另外，据报道当寡核苷酸通过更容易进行碱性水解的顺式-1，2-乙酰氧基磷酸基(syn-1，2-acetoxyphosphate group)结合到固体支持物上时，所述寡核苷酸可在更温和的条件下从通用支持物上裂解。参见Guzaev Ai和Manoharan MJ.Am.Chem.Soc.(2003)125：2380。
所述核苷通过含磷的和不含磷的共价核苷间连接而连接。出于鉴定的目的，这样的轭合核苷可表征为具有配体的核苷或配体-核苷轭合物。在其序列中具有轭合至核苷的芳烷基配体的连接核苷，与没有轭合的类似dsRNA的化合物相比时，显示出增强的dsRNA活性。
本发明的轭合芳烷基-配体的寡核苷酸也包括寡核苷酸和连接核苷的轭合物，其中所述配体直接结合至核苷或核苷酸而没有接头基团的中间作用。所述配体可优选通过连接基团，在该配体的羰基、氨基和氧基位置结合。典型的连接基团可以是酯、酰胺和氨基甲酸酯基团。
用于本发明的轭合配体的寡核苷酸的修饰寡核苷酸的具体实例优选包括含有修饰的主链或非天然核苷间连接的寡核苷酸。如在本文中定义的，具有修饰的主链或非天然核苷间连接的寡核苷酸包括在主链保留磷原子的寡核苷酸和在主链没有磷原子的寡核苷酸。对于本发明的目的，在糖间主链中不具有磷原子的修饰的寡核苷酸也被视为寡核苷。
下文描述了具体的寡核苷酸化学修饰。不需要对给定化合物的所有位置进行统一的修饰。相反地，可将多于一个的修饰并入单个dsRNA化合物或者甚至是其单个核苷酸中。
优选修饰的核苷间连接或主链包括，例如硫代磷酸酯、手性硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯、磷酸三酯、氨烷基磷酸三酯、甲基和其他烷基磷酸酯(包括3′-烯基磷酸酯和手性磷酸酯)、亚磷酸酯、氨基磷酸酯(包括3′-氨基磷酸酯和氨基烷基氨基磷酸酯)、硫代氨基磷酸酯、硫代烷基磷酸酯、硫代烷基磷酸三酯和具有正常3′-5′连接的硼代磷酸酯、这些化合物2′-5′连接的类似物以及具有反向极性(inverted polarity)的类似物，其中核苷单位的临近对以：3′-5′至5′-3′或2′-5′至5′-2′连接。也包括多种盐、混合的盐和无酸形式。
涉及制备上述含有磷-原子连接的美国专利包括，但不限于：美国专利号4,469,863、5,023,243、5,264,423、5,321,131、5,399,676、5,405,939、5,453,496、5,455,233和5,466,677，其中每个通过引用纳入本文。
其内不含磷原子的优选的修饰的核苷间连接或主链(即寡核苷)具有通过短链烷基或环烷基糖间连接、混合的杂原子和烷基或环烷基糖间连接、或者一种或多种短链杂原子或杂环糖间连接而形成的主链。这些包括具有吗啉代连接(部分从核苷的糖基部分形成)的主链；硅氧烷主链；硫化物、亚砜和砜主链；甲酰基和硫代甲酰基主链；亚甲基甲酰基和硫代甲酰基主链；含链烯主链；氨基磺酸酯主链；亚甲基亚氨基和亚甲肼基主链；磺酸酯和磺酰胺主链；酰胺主链和其他具有混合的N、O、S和CH2组分的主链。
涉及制备上述寡核苷的代表性美国专利包括但不限于：美国专利号5,034,506、5,214,134、5,216,141、5,264,562、5,466,677、5,470,967、5,489,677、5,602,240和5,663,312，其中每个通过引用纳入本文。
在其他优选的寡核苷酸模拟物中，所述核苷酸单位的糖基和核苷间连接两者，即主链，被新的基团所取代。保留所述核碱基单位以与合适的核酸靶化合物杂交。将已被证明具有优秀的杂交特性的这样的寡核苷酸，即寡核苷酸模拟物，称为肽核酸(peptidenucleicacid，PNA)。在PNA化合物中，用含酰胺的主链，特别是氨基乙基甘氨酸主链，替代寡核苷酸的糖主链。保留所述核碱基并直接或间接结合于该主链的酰胺部分的原子。导PNA化合物制备方法的指导在例如美国专利号5,539,082中发现。
本发明的一些优选的实施方式使用具有硫代磷酸酯基的寡核苷酸和具有杂原子主链的寡核苷，特别是上述引用的美国专利号5,489,677的-CH2-NH-O-CH2-、-CH2-N(CH3)-O-CH2-[称为亚甲基(甲基亚胺基)或MMI主链]、-CH2-O-N(CH3)-CH2-、-CH2-N(CH3)-N(CH3)-CH2-和-O-N(CH3)-CH2-CH2-[其中天然磷酸二酯主链表示为-O-P-O-CH2-]和上述引用的美国专利号5,602,240的酰胺主链。具有上述引用的美国专利号5,034,506的吗啉代主链结构的寡核苷酸也是优选的。
本发明的轭合配体的寡核苷酸中使用的寡核苷酸可另外地或可选地包括核碱基(本领域中简称为“碱基”)修饰物或者替代物。如本文中所用的，“未修饰的”或“天然的”核碱基包括嘌呤碱基：腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)，以及嘧啶碱基：胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)。修饰的核碱基包括其他合成的和天然的核碱基，如：5-甲基胞嘧啶(5-me-C)，5-羟甲基胞嘧啶，黄嘌呤，次黄嘌呤，2-氨基腺嘌呤，腺嘌呤和鸟嘌呤的6-甲基以及其他烷基的衍生物，腺嘌呤和鸟嘌呤的2-丙基和其他烷基衍生物，2-硫脲嘧啶，2-硫胸腺嘧啶和2-硫胞嘧啶，5-卤代尿嘧啶和胞嘧啶，5-丙炔基尿嘧啶和胞嘧啶，6-偶氮基尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶，5-尿嘧啶(假尿嘧啶)，4-硫脲嘧啶、8-卤代、8-氨基、8-硫代、8-硫代烷基、8-羟基和其他8-取代的腺嘌呤和鸟嘌呤，5-卤代特别是5-溴、5-三氟甲基和其他5-取代的尿嘧啶和胞嘧啶，7-甲基鸟嘌呤和7-甲基腺嘌呤，8-偶氮基鸟嘌呤和8-偶氮基腺嘌呤，7-去氮鸟嘌呤(7-deazaguanine)和7-去氮腺嘌呤(7-deazaadenine)以及3-去氮鸟嘌呤和3-去氮腺嘌呤。
其它核碱基包括美国专利号3,687,808中公开的核碱基或其他在本领域中已知或市售的核碱基。某些上述核碱基对提高本发明的寡核苷酸的结合亲和力特别有用。这些核碱基包括5-取代的嘧啶、6-偶氮基嘧啶以及N-2、N-6和O-6取代的嘌呤，包括2-氨基丙基腺嘌呤、5-丙炔基尿嘧啶和5-丙炔基胞嘧啶。已发现5-甲基胞嘧啶取代使核酸双链的稳定性提高了0.6-1.2℃，其是目前优选的碱基取代，当与2′-甲氧基乙基糖基修饰组合时，甚至更特别优选。
涉及制备某些上述修饰的核碱基以及其它修饰的核碱基的代表性美国专利包括但不局限于：上述的美国专利号3,687,808，以及美国专利号5,134,066、5,459,255、5,552,540、5,594,121和5,596,091，其中每一个通过引用纳入本文。
在某些实施方式中，本发明的轭合配体的寡核苷酸中所用的寡核苷酸可另外地或可选地包括一个或多个取代的糖基部分。优选的寡核苷酸包括以下在2′位置中的一个：OH、F、O-、S-或N-烷基，O-、S-或N-烯基，或者O、S-或N-炔基，其中所述烷基、烯基和炔基可以是被取代和不被取代的C1-C10烷基或C2-C10烯基和炔基。特别优选的是O[(CH2)nO]mCH3、O(CH2)nOCH3、O(CH2)nNH2、O(CH2)nCH3、O(CH2)nONH2和O(CH2)nON[(CH2)nCH3)]2，其中是1至大约10。其它优选的寡核苷酸包括以下在2′位置的：C1-C10低级烷基、取代的低级烷基、烷芳基、芳烷基、O-烷芳基或O-芳烷基、SH、SCH3、OCN、Cl、Br、CN、CF3、OCF3、SOCH3、SO2CH3、ONO2、NO2、N3、NH2、杂环烷基、杂环烷芳基、氨基烷氨基、聚烷氨基、取代的硅烷基、RNA剪切基团、报告基团、插入剂、用于改善寡核苷酸的药代动力学特性的基团或用于改善寡核苷酸药效特性的基团，以及其它具有相似特性的取代基。优选的修饰包括2′-甲氧基乙氧基(2′-O—CH2CH2OCH3，也称为2′-O-(2-甲氧基乙基)或2′-MOE)即烷氧基烷氧基基团。另一优选的修饰包括2′-二甲基氨基氧基乙氧基，即O(CH2)2ON(CH3)2基团，也称为2′-DMAOE，如其在美国专利号6,127,533中描述。
其它优选的修饰包括2′-甲氧基(2′-O-CH3)、2′-氨基丙氧基(2′-OCH2CH2CH2NH2)和2′-氟(2′-F)。也可在所述寡核苷酸的其它位置产生相似的修饰，特别是3′末端核苷酸或2′-5′连接的寡核苷酸的糖基的3′位置。
如本文中使用的术语“糖取代基”或“2′-取代基团”，包括结合到有氧原子或没有氧原子的呋喃核糖基部分的2′-位置的基团。糖取代基包括但不限于氟、O-烷基、O-烷基氨基、O-烷基烷氧基、保护的O-烷氨基、O-烷氨基烷基、O-烷基咪唑和式(O-烷基)m的聚醚，其中m是1至大约10。这些聚醚中优选的是线性和环状聚乙二醇(PEGs)和包含PEG的基团，例如冠醚以及Delgardo等公开的基团(Critical Reviews in Therapeutic Drug CarrierSystems(1992)9：249)。其它糖基修饰由Cook(Anti-fibrosis DrugDesign，(1991)6：585-607)公开。氟、O-烷基、O-烷基氨基、O-烷基咪唑、O-烷基氨基烷基和烷基氨基取代描述于美国专利6,166,197中，其名称为“具有2′和5′取代的嘧啶核苷的寡聚化合物(OligomericCompounds havingPyrimidine Nucleotide(s)with 2′and 5′Substitutions)”在此通过引用将其全部内容纳入本文。
适用于本发明的其它糖取代基包括2′-SR和2′-NR2基，其中每一个R独立地是氢、保护基或者取代的或非取代的烷基、烯基或炔基。2′-SR核苷公开于美国专利号5,670,633中，在此通过引用将其全部内容纳入本文。2′-SR单体合成纤维的并入公开在Hamm等(J.Org.Chem.，(1997)62：3415-3420)中。2′-NR核苷公开于Thomson JB，J.Org.Chem.，(1996)61：6273-6281；以及Polushin等，Tetrahedron Lett.，(1996)37：3227-3230中。适用于本发明的其它代表性2′-取代基团包括具有式I或式II之一的基团：
其中，
E是C1-C10烷基、N(Q3)(Q4)或N＝C(Q3)(Q4)；每一个Q3和Q4独立地是H、C1-C10烷基、二烷基氨基烷基、氮保护基、栓系的和未栓系的轭合基(tethered or untetheredconjugate group)、固相支持物的接头；或者Q3和Q4一起形成氮保护基团或环结构，该环结构任选地包括至少一个附加的选自N和O的杂原子；
q1是1-10的整数；
q2是1-10的整数；
q3是0或1；
q4是0、1或2；
每一个Z1、Z2和Z3独立地是C4-C7环烷基、C5-C14芳基或C3-C15杂环，其中在所述杂环基团中的杂原子选自氧、氮和硫；
Z4是OM1、SM1或N(M1)2；每个M1独立地是H、C1-C8烷基、C1-C8卤代烷基、C(＝NH)N(H)M2、C(＝O)N(H)M2或OC(＝O)N(H)M2；M2是H或C1-C8烷基；并且
Z5是C1-C10烷基、C1-C10卤代烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、C6-C14芳基、N(Q3)(Q4)、OQ3、卤素、SQ3或CN。
式I的代表性2′-O-糖取代基公开于美国专利号6,172,209中，其名称为“加帽的2′-氧基乙氧基寡核苷酸”(Capped 2′-OxyethoxyOligonucleotides)，在此通过引用将其全部内容纳入本文。式II的代表性环2′-O-糖取代基公开于美国专利号6,271,358中，其名称为“构象预先改造的、RNA靶向的2′-修饰的寡核苷酸”(RNA Targeted 2′-ModifiedOligonucleotides that are Conformationally Preorganized)，在此通过引用将其全部内容纳入本文。
在核糖环上具有O-取代基的糖基也适用于本发明。环O的代表性取代基包括，但不限于S、CH2、CHF和CF2。
寡核苷酸也可具有糖基模拟物，例如环丁基部分，其代替呋喃戊糖。涉及制备这样修饰的糖基的代表性美国专利包括但不局限于：美国专利号5,359,044、5,466,786、5,519,134、5,591,722、5,597,909、5,646,265和5,700,920，其中每个通过引用纳入本文。
也可在寡核苷酸的其它位置上进行另外的修饰，特别是3′末端核苷酸的糖基的3′位置。例如，本发明的轭合配体的寡核苷酸的其它修饰包括将一个或多个其它非配体部分或轭合物化学连接到寡核苷酸上，所述非配体部分或轭合物增强该寡核苷酸的活性、细胞分布或细胞摄取。此类部分包括但不局限于脂质部分，例如胆固醇部分(Letsinger等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，(1989)86：6553)、胆酸(Manoharan等，Bioorg.Med.Chem.Lett.，(1994)4：1053)，硫醚，例如己基-S-三苯甲基硫醇(hexyl-s-tritylthiol)(Manoharan等，Ann.N.Y.Acad.Sci.，(1992)660：306；Manoharan等，Bioorg.Med.Chem.Let.，(1993)3：2765)、硫代胆固醇(Oberhauser等，Nucl.Acids Res.，(1992)20：533)、脂肪链，例如十二烷二醇(dodecandiol)或十一烷残基(Saison-Behmoaras等，EMBO J.，(1991)10：111；Kabanov等，FEBS Lett.，(1990)259：327；Svinarchuk等，Biochimie，(1993)75：49)、磷脂，例如双-十六烷基-外消旋-甘油或三乙胺1，2-双-O-十六烷基-外消旋-甘油-3-H-膦酸酯(Manoharan等，Tetrahedron Lett.，(1995)36：3651；Shea等，Nucl.Acids Res.，(1990)18：3777)、聚胺或聚乙二醇链(Manoharan等，Nucleosides&Nucleotides，(1995)14：969)、或者金刚烷乙酸(Manoharan等，Tetrahedron Lett.，(1995)36：3651)、棕榈基部分(Mishra等，Biochim.Biophys.Acta，(1995)1264：229)、或者十八胺或己胺-羰基-氧基胆固醇部分(Crooke等，J.Pharmacol.Exp.Ther.，(1996)277：923)。
本发明也包括使用了寡核苷酸的组合物，其对于寡核苷酸内的具体位置基本上是手性纯的。基本上手性纯的寡核苷酸的实例包括，但不限于具有硫代磷酸酯基的寡核苷酸，其具有至少75％Sp或Rp(Cook等，美国专利号5,587,361)，以及具有基本上手性纯(Sp或Rp)的烷基磷酸酯基、氨基磷酸酯基或磷酸三酯连接的寡核苷酸(Cook，美国专利号5,212,295和5,521,302)。
在某些情况下，可由非配体基团修饰所述寡核苷酸。已将许多非配体分子轭合到寡核苷酸上以增强该寡核苷酸的活性、细胞分布或细胞摄取，并且可在科学文献中得到实施此类轭合的方式。此类非配体部分包括脂质部分，例如胆固醇部分(Letsinger等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，(1989)86：6553)、胆酸(Manoharan等，Bioorg.Med.Chem.Lett.，(1994)4：1053)，硫醚，例如己基-S-三苯甲基硫醇(hexyl-s-tritylthiol)(Manoharan等，Ann.N.Y.Acad.Sci.，(1992)660：306；Manoharan等，Bioorg.Med.Chem.Let.，(1993)3：2765)、硫代胆固醇(Oberhauser等，Nucl.Acids Res.，(1992)20：533)、脂肪链，例如十二烷二醇(dodecandiol)或十一烷残基(Saison-Behmoaras等，EMBO J.，(1991)10：111；Kabanov等，FEBS Lett.，(1990)259：327；Svinarchuk等，Biochimie，(1993)75：49)、磷脂，例如双-十六烷基-外消旋-甘油或三乙胺1，2-双-O-十六烷基-外消旋-甘油-3-H-膦酸酯(Manoharan等，Tetrahedron Lett.，(1995)36：3651；Shea等，Nucl.AcidsRes.，(1990)18：3777)、聚胺或聚乙二醇链(Manoharan等，Nucleosides&Nucleotides，(1995)14：969)、或者金刚烷乙酸(Manoharan等，Tetrahedron Lett.，(1995)36：3651)、棕榈基部分(Mishra等，Biochim.Biophys.Acta，(1995)1264：229)、或者十八胺或己胺-羰基-氧基胆固醇部分(Crooke等，J.Pharmacol.Exp.Ther.，(1996)277：923)。典型的轭合方案包括在序列的一个或多个位置合成具有氨基接头的寡核苷酸。随后使用合适的偶联或激活反应试剂使该氨基与被轭合分子反应。所述轭合反应可与结合到固体支持物上的寡核苷酸进行或寡核苷酸裂解之后在液相中进行。通过HPLC对寡核苷酸轭合物的纯化通常得到纯的轭合物。
可选地，可将被轭合分子转化为构建单元，例如亚磷酰胺，其通过该分子中的醇基或通过附着具有醇基的接头(其可被亚磷酸酯化)而实现。
重要的是，这些方法中的每一个可用于合成轭合配体的寡核苷酸。可使用偶联剂或在激活如NHS或五氟苯酯(pentfluorophenolate ester)配体后，将连接氨基的寡核苷酸与所述配体直接偶联。可将氨基己醇接头附着于羧基上，其后通过末端醇官能基的亚磷酸酯，来合成配体亚磷酰胺。其它连接体，例如半胱胺，也可用于与合成的寡核苷酸中的氯乙酰基接头进行轭合。
本领域技术人员容易想到将本发明的分子引入细胞、组织或生物体的方法。在本发明上述的发明详述中也已经提供了相应的例子。例如，编码发明的dsRNA的至少一条链的本发明的核酸分子或载体可以通过本领域已知的方法引入细胞或组织，如转染等。
也提供了用于引入dsRNA分子的手段和方法。例如，通过糖基化和叶酸修饰的分子的靶向递送，包括使用具有配体的聚合载体，如半乳糖和乳糖或叶酸连接的多种大分子，使得递送的分子结合到叶酸受体。已知通过多肽和蛋白而不是抗体的靶向递送，例如，包括RGD-修饰的纳米颗粒在体内递送siRNA或包括短环糊精或金刚烷-PEG的多组分(非病毒)递送系统。但是，也考虑使用抗体或抗体片段的靶向递送，包括抗体的(单价)Fab片段(或这样的抗体的其他片段)或单链抗体。用于目标导向的递送的注射方法包括流体力学静脉注射(hydrodynamic i.v.injection)。dsRNA的胆固醇轭合体可以被用于靶向递送，从而与亲脂基团的轭合增强细胞摄取并且改善寡核苷酸的药代动力学和组织分布。也已知阳离子递送系统，其中带有净正电荷(阳离子)的合成载体促进与聚阳离子核酸的络合物的形成和与带负电荷的细胞膜的相互作用。这样的阳离子递送系统也包括阳离子脂质体递送系统、阳离子聚合物和多肽递送系统。其他用于dsRNA/siRNA的细胞摄入的递送系统是适配体-ds/siRNA。也能使用基因治疗方法递送发明的dsRNA分子或编码相同产物的核酸分子。这样的系统包括非病原性病毒、修饰的病毒载体的使用以及用纳米颗粒或脂质体的递送。其他用于细胞摄入dsRNA的递送方法是体外的，例如细胞、器官或组织的离体处理。一些这样的技术在出版物中描述和总结，如Akhtar，Journal of ClinicalInvestigation(2007)117：3623-3632，Nguyen等，Current Opinion in MolecularTherapeutics(2008)10：158-167，Zamboni，Clin Cancer Res(2005)11：8230-8234或Ikeda等，Pharmaceutical Research(2006)23：1631-1640。
除非另外定义，否则，本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。虽然在本发明的实施或测试中可以采用类似于或等同于本文所述的那些方法和材料，但是下面描述了合适的方法和材料。所有出版物、专利申请和专利均通过引用全文纳入本文。在抵触的情况下，以本说明书(包括定义在内)为准。此外，材料、方法和实施例都仅是说明性的，并不意在构成限制。
上述提供的本发明的实施方式和项目现在用下面的非限制性实施例说明。
实施例
用于治疗用途的dsRNA的鉴定。进行dsRNA设计以用于治疗用途的鉴定dsRNA特异性靶向的乙型肝炎病毒基因型A、B、C和D。
首先，从NCBI基因库中下载已知的乙型肝炎病毒基因组序列(表6所示的登录号)。从NCBI基因库文件中提取或由计算机辅助比较参考基因组确定基因型信息(表6所示的登录号)。
通过计算机分析检测基因型A-D的乙型肝炎病毒的基因组序列以鉴定用于RNAi药剂的最优的目标区域，即在所有序列的至少90％中相同的高度保守的17个核苷酸长度的序列延伸。
在鉴定的RNAi药剂中，通过使用专门的算法选择限于具有对于人类RefSeq数据库(版本(release)41)中的任意序列有至少两个错配的17聚体序列，我们假定人类RefSeq数据库代表综合性人类转录组。
所有的包含4个或更多的连续的G(聚-G序列)的17聚体序列进一步从合成中排除。
19个核苷酸长度的序列被定义为包括位置2-18的选择的17聚体。
这些19聚体序列产生与基因型A-D的乙型肝炎病毒的基因组序列交叉反应并且形成所附表1和表2中的RNAi药剂的合成基础的RNA干扰(RNAi)药剂。
dsRNA的合成。按照在固相上的亚磷酰胺技术合成寡核糖核苷酸。取决于使用的ABI 394合成仪(应用生物系统公司)或AKTA oligopilot 100(德国弗莱堡的GE医疗集团)的规模。在可控多孔玻璃(CPG，520，载量为75μmol/g，来自美国宾夕法尼亚州阿斯顿的引物合成公司(Prime Synthesis))制成的固体支持物上进行合成。所有的2′-修饰的RNA亚磷酰胺(phosphoramidite)和辅助试剂购自SAFC(德国汉堡)。具体地，使用下面的2′-O-甲基亚磷酰胺：(5′-O-二甲氧基三苯甲基-N6-(苯甲酰基)-2′-O-甲基-腺苷-3′-O-(2-氰基乙基-N，N-二异丙基氨基)亚磷酰胺、5′-O-二甲氧基三苯甲基-N4-(乙酰基)-2′-O-甲基-胞苷-3′-O-(2-氰基乙基-N，N-二异丙基氨基)亚磷酰胺、(5′-O-二甲氧基-三苯甲基-N2-(异丁酰基)-2′-O-甲基-鸟苷-3′-O-(2-氰基乙基-N，N-二异丙基氨基)亚磷酰胺和5′-O-二甲氧基-三苯甲基-2′-O-甲基-尿苷-3′-O-(2-氰基乙基-N，N-二异丙基氨基)亚磷酰胺。2′-脱氧-2′-氟-亚磷酰胺携带与2′-O-甲基RNA酰胺相同的保护基团。所有的酰胺溶于无水乙腈(100mM)中并且加入分子筛(3)。为了产生5′-磷酸，使用来自美国弗吉尼亚州斯特林的格兰研究公司(Glen Research，Sterling，Virginia，USA)的2-[2-(4，4′-二甲氧基三苯甲基氧基)乙基磺酰基]乙基-(2-氰基乙基)-(N，N-二异丙基)-亚磷酰胺。为了在低聚物的5′-末端引入C-6氨基接头，使用来自美国威斯康星州密尔沃基赛默飞世尔科学公司(ThermoFisher Scientific，Milwaukee，Wisconsin，USA)的6-(三氟乙酰基氨基)-己基-(2-氰基乙基)-(N，N-二异丙基)-亚磷酰胺。在对于合成的环没有任意修饰下引入5′-修饰。使用5-乙基硫四氮唑(ETT，在乙腈中500mM)作为活化剂溶液。偶联时间为6分钟。为了引入硫代磷酸酯连接，使用在无水乙腈/吡啶(1∶1v/v)中3-((二甲基氨基-亚甲基)氨基)-3H-1，2，4-二噻唑-3-硫酮的50mM溶液(DDTT，从美国加利福尼亚州海岸市的AM化学公司(AM Chemicals，Oceanside，CA，USA)得到)。
支持物上结合的低聚体的切割和去保护。在固相合成终止化之后，通过用在ACN中的20％二乙胺处理30分钟去除氰基乙基保护基团而没有从支持物上切下寡核苷酸。随后，干燥的固体支持物被转移至15ml管中并且在40℃下用浓氨水(阿尔得里奇公司(Aldrich))处理18小时。在离心之后，上清被转移至新的管中并且用氨水洗涤CPG。蒸发合并的溶液并在缓冲液A(见下文)中重溶固体残留物。
寡核糖核苷酸的纯化。通过使用Source Q15(GE医疗)和AKTA探测器系统(GE医疗)的阴离子交换HPLC纯化粗的低聚体。缓冲液A是10mM高氯酸钠、20mM Tris、1mM EDTA，pH7.4(Fluka化学公司，瑞士Buchs)和含有20％乙腈，以及缓冲液B与缓冲液A相同，除了500mM高氯酸钠。在32个柱体积(CV)内使用22％B-42％B的梯度。记录在280nm处的紫外吸收，收集合适的组分并且用3M NaOAc，pH＝5.2和70％乙醇沉淀。最后，用70％乙醇洗涤团块。另外，按照厂家的推荐用Sephadex HiTrap柱(GE医疗)进行脱盐。
寡核糖核苷酸的退火产生siRNA。通过合并等摩尔的RNA溶液混合互补链。冻干混合物并用合适体积的退火缓冲液(100mM NaCl，20mM磷酸钠，pH 6.8)重溶以达到需要的浓度。在80℃下该溶液放于水浴中，在3小时内冷却至室温。
乙型肝炎病毒mRNA靶向的dsRNA的体外筛选。psiCHECKTM-2载体(普洛麦格)含有两个报道基因以监测RNAi的活性：海肾萤光素酶(hRluc)基因和合成的萤火虫荧光素酶基因(hluc+)的合成形成。萤火虫荧光素酶活性的测量确定与测试的dsRNA的RNAi的活性不相关的变化。用荧光素酶测试系统(普洛麦格)测量海肾萤光素酶和萤火虫荧光素酶活性。在被克隆进入位于合成的海肾萤光素酶的终止密码子和聚A尾的3′端的克隆区域之后，感兴趣的乙型肝炎病毒目标位点被插入psiCHECKTM-2载体。细胞系COS-7被转染进入载体，随后用靶向HBV序列的dsRNA-脂质转染胺试剂(lipofectamine)2000脂复合体处理。通过测量海肾萤光素酶融合基因的活性确定dsRNA赋予的对于克隆的HBV目标位点的RNAi的效果。
含有目标序列的psiCHECK载体的产生。为了测试乙型肝炎病毒dsRNA的活性，构建了双荧光素酶乙型肝炎病毒报道基因。用计算机连接乙型肝炎病毒基因组序列登录号EU554538.1(基因组C)的84-805、1075-1992、2165-2530和2718-2940区域。故意插入两个突变(128 A→T，598 T→C，相对于EU554538.1的位置)。一个需要以去除内部的XhoI位点。第二个突变导致对于dsRNA的单个错配的去除。通过在5′和3′端都加入限制性位点延长这个乙型肝炎病毒目标构建物。由德国雷根斯堡基因技术公司(Geneart，Regensburg，Germany)化学合成人工DNA序列并且克隆插入psiCHECKTM-2双-荧光素酶载体的XhoI/NotI位点。
转染和荧光素酶定量。在96孔板中以2.25×104细胞/孔的密度接种Cos-7细胞(德国布伦瑞克(Braunschweig)的DSMZ，目录号ACC-60)。如厂商所述，在50ng/孔的浓度下用0.5μL/孔的脂质转染胺试剂2000(Lipofectamine 2000)(英杰公司(Invitrogen GmbH)，德国卡尔斯鲁厄，目录号：11668-019)进行质粒转染。在载体转染4小时之后，弃去培养基并加入新鲜的培养基。在这个阶段后，如上述以10nM或1nM的浓度dsRNA，用脂质转染胺试剂2000加到细胞中。为了优化乙型肝炎病毒基因型覆盖率并且最小化针对dsRNA的耐受性产生，能够组合同时使用两种不同的dsRNA。为了证明这样的方法的可行性，两个不同的dsRNA对选自具有额外偏差以最优化基因型覆盖率的最有效的dsRNA。
每个dsRNA以5nM或0.5nM的浓度将dsRNA加入到细胞中，如上述使用脂质转染胺试剂2000得到10nM或1nM的总dsRNA浓度。如厂商所述，在48小时后用荧光素酶试剂裂解细胞。海肾萤光素酶蛋白水平相对萤火虫萤光素酶水平进行标准化以考虑转染效率。每个dsRNA收集四个单独的数据点。使用至少一个与所有目标位点不相关的dsRNA作为对照以确定在用dsRNA处理的细胞中的相对海肾萤光素酶蛋白水平(表8)。为了比较在完全配对条件下的沉默活性，合成了与海肾开放阅读框完全配对的dsRNA并且与乙型肝炎病毒dsRNA平行试验。
在所附的表2给出了抑制数据。
dsRNA的稳定性。在体外试验中确定靶向人乙型肝炎病毒的dsRNA的稳定性，所述体外试验用人类、猕猴或小鼠血清中的任意一个测量每个单链的半衰期。
用3μL，50μM的dsRNA样品与30μL人血清(西格玛公司(Sigma))、猕猴血清(西格玛公司)或小鼠血清(西格玛公司)混合，每个时间点的测量重复三次。在37℃下，混合物孵育了0分钟、30分钟、1小时、3小时、6小时、24小时或48小时。通过在65℃下加入4μL蛋白酶K(20mg/ml)、25μL“组织和细胞裂解液”(艾比森得(Epicentre))和38μL密理博水(Milliporewater)维持30分钟终止反应。样品之后以1400rpm的速度旋转过滤0.2μm 96孔过滤平板8分钟，用55μL密理博水洗涤两次并且再次旋转过滤。
为了分离单链并且分析剩下的全长产品(FLP)，在变性条件下样品经过离子交换戴安(Dionex)Summit HPLC，使用在10％ACN中20mM Na3PO4pH＝11作为洗脱液A和在洗脱液A中1M NaBr作为洗脱液B。
采用下面的梯度：
对于每次注射，通过戴安Chromeleon 6.60 HPLC软件自动整合色谱图，并且如果需要，手动调节。所有的峰区域被修正为内标(IS)峰并且相对在t＝0分钟的孵育标准化。每条单链计算在峰之下的区域和所得的剩余FLP并且重复三次。由三次重复的一半FLP降解的平均时间点(小时)定义一条链的半衰期(t1/2)。所附表3中给出结果。

Claims (21)

1.一种抑制乙型肝炎病毒基因表达的双链核糖核酸分子，其中所述双链核糖核酸分子包含反义链和正义链，所述反义链依次包含由SEQ ID NO：157-160和162-320中任一个的核苷酸1-19，并且所述正义链与所述反义链至少部分互补，其中所述正义链和所述反义链的长度各自小于30个核苷酸。
2.如权利要求1所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述双链核糖核酸分子含有一个或多个修饰的核苷酸。
3.如权利要求2所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述一个或多个修饰的核苷酸独立地选自下组：2′-O-甲基修饰的核苷酸、包含5′-硫代磷酸酯基团的核苷酸、与胆甾醇衍生物连接的末端核苷酸、与十二烷酸二癸酰胺基团连接的末端核苷酸、2′-脱氧-2′-氟修饰的核苷酸、2′-脱氧-核苷酸、锁定核苷酸、脱碱基核苷酸、脱氧胸苷、反向脱氧胸苷、2′-氨基-修饰的核苷酸、2′-烷基-修饰的核苷酸、吗啉代核苷酸、氨基磷酸酯和包含非天然碱基的核苷酸。
4.如权利要求3所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述双链核糖核酸分子包含至少一个2′-O-甲基修饰的核苷酸和至少一个包含5′-硫代磷酸酯基团的核苷酸。
5.如权利要求2-4中任一项所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述反义链依次包含SEQ ID NO：158、159、160、和163之一的核苷酸1-19。
6.如权利要求5所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述反义链依次包含SEQ IDNO：158的核苷酸1-19。
7.如权利要求5所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述反义链依次包含SEQ IDNO：159的核苷酸1-19。
8.如权利要求5所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述反义链依次包含SEQ IDNO：160的核苷酸1-19。
9.如权利要求5所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述反义链依次包含SEQ IDNO：163的核苷酸1-19。
10.如权利要求2-9中任一项所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述正义链，或所述反义链，或所述正义链和所述反义链还包含长度为1-5个核苷酸的3′突出端和/或5′突出端。
11.如权利要求1-10中任一项所述的双链核糖核酸分子，其特征在于，所述正义链偶联至胆甾醇衍生物。
12.一种药物组合物，所述组合物包含：
a)如权利要求1-11中任一项所定义的双链核糖核酸分子，或
b)包含如权利要求1-11中任一项所定义的双链核糖核酸分子的细胞、组织或非人生物体。
13.一种药物组合物，所述组合物包含：
a)如权利要求1-11中任一项所定义的第一双链核糖核酸分子，以及与所述第一双链核糖核酸分子不同并抑制乙型肝炎病毒基因表达的第二双链核糖核酸分子；或
b)包含如权利要求1-11中任一项所定义的第一双链核糖核酸分子，以及与所述第一双链核糖核酸分子不同并抑制乙型肝炎病毒基因表达的第二双链核糖核酸分子的细胞、组织或非人生物体。
14.如权利要求13所述的药物组合物，其特征在于，所述第二双链核糖核酸分子是如权利要求1-11中任一项所定义的双链核糖核酸分子。
15.如权利要求14所述的药物组合物，其特征在于，所述第一双链核糖核酸分子具有依次包含SEQ ID NO：158的核苷酸1-19的反义链，并且所述第二双链核糖核酸分子具有依次包含SEQ ID NO：159的核苷酸1-19的反义链。
16.如权利要求14所述的药物组合物，其特征在于，所述第一双链核糖核酸分子具有依次包含SEQ ID NO：158的核苷酸1-19的反义链，并且所述第二双链核糖核酸分子具有依次包含SEQ ID NO：160的核苷酸1-19的反义链。
17.如权利要求14所述的药物组合物，其特征在于，所述第一双链核糖核酸分子具有依次包含SEQ ID NO：158的核苷酸1-19的反义链，并且所述第二双链核糖核酸分子具有依次包含SEQ ID NO：163的核苷酸1-19的反义链。
18.如权利要求14-16中任一项所述的药物组合物，其特征在于，所述第一双链核糖核酸分子和所述第二双链核糖核酸分子各自包含至少一个2′-O-甲基修饰的核苷酸和至少一个包含5′-硫代磷酸酯基团的核苷酸。
19.如权利要求1所述的双链核糖核酸分子在制备用于抑制细胞、组织或生物体中乙型肝炎病毒基因表达的药物中的用途，其特征在于，所述用途包括向所述细胞、组织或生物体导入如权利要求1-19中任一项所定义的双链核糖核酸分子。
20.如权利要求19所述的双链核糖核酸分子的用途，其特征在于，抑制生物体中乙型肝炎病毒基因表达治疗或控制由乙型肝炎病毒感染引起的病理状况和疾病。
21.如权利要求20所述的双链核糖核酸分子的用途，其特征在于，所述由乙型肝炎病毒感染引起的病理状况和疾病选自下组：慢性肝病、炎症、纤维化病症和增殖性疾病。
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