CN110997918A - 单链寡核苷酸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了可高效地控制靶基因,且易于制备的单链寡核苷酸。所述单链寡核苷酸由式(1)表示,其中X由Xa‑Xb表示,Xa与Y连接,Xb与Y能进行杂交。Xa由1‑40个核苷酸组成,包含至少1个修饰的核苷酸。Xb由4‑40个核苷酸组成,包含至少1个修饰的核苷酸。Y由4‑40个核苷酸组成,包含至少1个核糖核苷酸。Xz、Yz由5‑40个核苷酸组成,包含至少1个修饰的核苷酸。核苷酸序列X、Xz、Yz具有能够与靶RNA杂交的反义序列。Lx和Ly由0‑20个核苷酸组成。
Description
技术领域
本发明涉及单链寡核苷酸。
背景技术
反义寡核苷酸(ASO)是与靶基因的mRNA、mRNA前体或核糖体RNA、转运RNA、miRNA等ncRNA(非编码RNA)互补的寡核苷酸,是由约8-30个碱基组成的单链的DNA、RNA和/或它们的结构类似物。ASO通过使该反义寡核苷酸与作为靶标的mRNA、mRNA前体或ncRNA形成双链,从而抑制mRNA、mRNA前体或ncRNA发挥作用。
但是,由于ASO容易被生物体内的核酸酶分解,且被靶细胞摄入的效率低下,因此难以实用化。为了克服这两个大问题,对作为有效成分的寡核苷酸本身的化学修饰,以及向靶细胞内运送寡核苷酸的药物递送系统(DDS)展开了长期的研究。
以ASO本身的化学修饰为例,已知有修饰磷酸部分的S-Oligo(硫代磷酸酯)、修饰糖部分的2’,4’-BNA(桥接核酸,bridged nucleic acid)/LNA(锁核酸,locked nucleicaicd)(参见专利文献1-5)等。
以DDS为例,已知有使用阳离子型脂质体或高分子胶束等载体的方法等。另外,专利文献6中还记载了通过接头与去唾液酸糖蛋白受体具有相互作用的糖类衍生物GalNAc(N-乙酰基半乳糖胺)衍生物结合而成的ASO,并记载了施予所述ASO后可抑制靶基因在肝脏中的表达。
在专利文献7和非专利文献1中,记载了通过使包含ASO和互补的RNA寡核苷酸的双链寡核苷酸(HDO)与生育酚(Toc)结合,在小鼠中,比ASO更高效地向肝脏递送、积累,抑制肝脏中的靶基因的表达。在专利文献8中,记载了HDO通过接头与GalNAc衍生物结合而成的ASO,在皮下施予该反义寡核苷酸,比生育酚(Toc)修饰物更高效地抑制表达。
在专利文献9中,记载了在DNA和RNA的双链寡核苷酸单位的末端结合有ASO的寡核苷酸(HCDO),比ASO更高效地抑制靶RNA。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:Nature Communications,第6卷,Article Number 7969(2015)
专利文献
专利文献1:国际公开98/39352
专利文献2:国际公开2005/021570
专利文献3:国际公开2003/068795
专利文献4:国际公开2011/052436
专利文献5:国际公开2011/156202
专利文献6:国际公开2014/179620
专利文献7:国际公开2013/089283
专利文献8:国际公开2015/105083
专利文献9:国际公开2014/192310
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述,当在临床实践中以药物的形式施予于包括人在内的哺乳动物时,需要能够高效控制靶基因表达的新型核酸药物。此外,在制备双链寡核苷酸(例如,上述HDO、HCDO)的情况下,需要在分别合成反义链和互补的RNA链的基础上,最终使这些链杂交的步骤。进一步地,当施予于动物或细胞时,必须处于抑制解离成单链的状态,可以料想设置其处理条件也是需要劳力的。
本发明的目的是提供能够高效控制靶基因表达的新型寡核苷酸。此外,另一个目的是提供能够比双链寡核苷酸更易于制备的寡核苷酸。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本申请的发明人发现,下述单链寡核苷酸表现出与双链寡核苷酸相同或更高的反义效果:所述单链寡核苷酸是由包含反义序列的寡核苷酸链(X链)和包含RNA的寡核苷酸链(Y链)连接而成的单链寡核苷酸,所述X链由与所述Y链连接的Xa链和不与所述Y链连接的Xb链组成,所述单链寡核苷酸具有所述Y链和所述Xb链在分子内部分杂交的结构。此外,由于所述单链寡核苷酸是单链的,因此无需形成双链的杂交步骤,可以高效地制备。本发明包括以下方式。
1、单链寡核苷酸,其由式(I)表示,并且Xb与Y能进行杂交,
[化学式1]
[Xz-Lx]m-X-Y-[Ly-Yz]n (I)
{式中,Y是源自由4-40个核苷酸组成的寡核苷酸Y的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个核糖核苷酸,
X是由下述式表示的、源自由5-80个核苷酸组成的寡核苷酸X的基团,
[化学式2]
Xb-Xa
(式中,Xb是源自由4-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xb的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Xa是源自由1-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xa的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,Xa在两端分别与寡核苷酸Y和寡核苷酸Xb结合),
Xz是源自由5-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xz的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Yz是源自由5-40个核苷酸组成的寡核苷酸Yz的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Lx是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Lx的基团,与上述Xb结合,
Ly是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Ly的基团,
m是0或1,
当m是0时,n是0或1,
当m是1时,n是0,
上述寡核苷酸X具有核苷酸序列X,上述寡核苷酸Xa具有核苷酸序列Xa,上述寡核苷酸Xb具有核苷酸序列Xb,上述寡核苷酸Y具有核苷酸序列Y,上述寡核苷酸Xz具有核苷酸序列Xz,上述寡核苷酸Yz具有核苷酸序列Yz,上述寡核苷酸Lx具有核苷酸序列Lx,上述寡核苷酸Ly具有核苷酸序列Ly,
上述核苷酸序列Xb与上述核苷酸序列Y互补,
上述核苷酸序列X包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当m是1,n是0时,
上述核苷酸序列Xz包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当m是0,n是1时,
上述核苷酸序列Yz包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当具有2种以上的上述反义序列时,各反义序列部分所杂交的靶RNA可以相同,也可以不同}。
2、如1所述的单链寡核苷酸,其中,Xb的3’侧与Xa结合,Y的5’侧与Xa结合。
3、如1所述的单链寡核苷酸,其中,Xb的5’侧与Xa结合,Y的3’侧与Xa结合。
4、如1至3中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,反义序列各自独立地为:
包含独立地被RNaseH识别的、至少4个连续的核苷酸的序列,或者
包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸的序列。
5、如4所述的单链寡核苷酸,其中,至少1个反义序列是包含被RNaseH识别的、至少4个连续的核苷酸的序列,所述反义序列部分在所述包含被RNaseH识别的、至少4个连续的核苷酸的序列部分的5’侧和3’侧,包含邻接结合的糖基修饰的核苷酸。
6、如1至5中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,反义序列部分包含硫代磷酸酯键。
7、如1至6中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,反义序列是由10-30个核苷酸组成的、包含至少1个脱氧核糖核苷酸的序列。
8、如1至7中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述核苷酸序列Y是包含被RNaseH切割的、至少4个连续的核苷酸的序列。
9、如1至8中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Y在寡核苷酸Y的5’侧和3’侧中的至少一者包含1个或多个糖基修饰的核苷酸。
10、如1至9中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是0,n是0。
11、如1至9中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是0,n是1。
12、如11所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Ly中的核苷酸通过磷酸二酯键相互连接。
13、如11或12所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly是DNA或RNA。
14、如1至9中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是1,n是0。
15、如14所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Lx中的核苷酸通过磷酸二酯键相互连接。
16、如14或15中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx是DNA或RNA。
17、如1至16中任一项所述的单链寡核苷酸,其还包含源自具有选自由标记功能、纯化功能和向靶部位运送的功能组成的群组中的至少一种功能的功能性分子的基团。
18、如17所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子选自由糖、脂类、肽和蛋白质及它们的衍生物组成的组。
19、如17或18所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子是选自由胆固醇、生育酚和生育三烯酚组成的组的脂类。
20、如17或18所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子是与去唾液酸糖蛋白受体相互作用的糖类衍生物。
21、如17或18所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子是选自由受体的配基和抗体组成的组的肽或蛋白质。
22、药物组合物,其包含药理学上允许的载体和1至21中任一项记载的单链寡核苷酸。
23、控制靶RNA的功能的方法,其包括使1至21中任一项记载的单链寡核苷酸与细胞接触的步骤。
24、控制哺乳动物的靶RNA的功能的方法,其包括向所述哺乳动物施予包含1至21中任一项记载的单链寡核苷酸的药物组合物的步骤。
25、控制靶基因的表达方法,其包括使1至21中任一项记载的单链寡核苷酸与细胞接触的步骤。
26、控制哺乳动物中的靶基因表达的方法,其包括向所述哺乳动物施予包含1至21中任一项记载的单链寡核苷酸的药物组合物的步骤。
27、制备方法,其是制备1至21中任一项记载的单链寡核苷酸的方法,包括在包含X和Y中的至少一者的寡核苷酸的3’末端或5’末端延伸核苷酸链的步骤。
发明效果
根据本发明,可以提供能够高效控制靶RNA的寡核苷酸。
本发明的单链寡核苷酸能够通过作为其构成要件的反义寡核苷酸,高效的控制靶基因的表达,可用作核酸药物。
附图说明
图1:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图2:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图3:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图4:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图5:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图6:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图7:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图8:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图9:是显示作为本实施方案的一个例子的单链寡核苷酸的Xb与Y在分子内杂交的一个方式的示意图。
图10:是显示施予了本实施方案涉及的单链寡核苷酸的C57BL/6J小鼠的肝脏中的SRB1的表达水平的影响的图。
图11:是本实施方案涉及的单链寡核苷酸的杂交处理前后的凝胶电泳的结果。
图12:是显示本实施方案涉及的单链寡核苷酸对人肝癌来源细胞中的PTEN表达水平的影响的图。
图13:是本实施方案涉及的单链寡核苷酸的杂交处理前后的凝胶电泳的结果。
图14:是显示施予了本实施方案涉及的单链寡核苷酸的C57BL/6J小鼠的肝脏中的SRB1的表达水平的影响的图。
图15:是本实施方案涉及的单链寡核苷酸的杂交处理前后的凝胶电泳的结果。
除非特别提及的情况,用于本说明书中的术语通常使用该领域中常用的含义。下面对本说明书中使用的各个术语进行说明。并且,在本说明书中,不论是单独使用各个术语的情况,或者与其他术语共同使用的情况,只要没有特殊描述,都具有相同的含义。
“反义效果”是指根据靶基因选择的靶RNA与例如具有与其部分序列互补的序列的寡核苷酸杂交,由此控制靶RNA的功能。例如,当靶RNA是mRNA时,意味着通过杂交阻碍上述靶RNA的翻译,外显子跳过等剪切功能变换效果、通过识别杂交的部分来分解上述靶RNA等。对于产生上述反义效果的寡核苷酸可列举例如DNA和寡聚脱氧核糖核苷酸等,但产生反义效果的寡核苷酸不限于此,也可以是RNA、寡聚核糖核苷酸或设计为通常可产生反义效果的寡核苷酸等。
“靶RNA”意指mRNA、mRNA前体或ncRNA,包括从编码靶基因的基因组DNA转录的mRNA,未进行碱基修饰的mRNA,未被剪接的mRNA前体和ncRNA等。对于经由反义效果而功能被控制的“靶RNA”没有特殊的限制,可列举与在各种疾病中表达亢进的基因相关的RNA。“靶RNA”也可以是经DNA依赖性的RNA聚合酶合成的任何RNA,优选mRNA或mRNA前体。更优选是哺乳动物的mRNA或mRNA前体,更优选是人的mRNA或mRNA前体。
“杂交”是指包含互补序列的寡核苷酸或源自寡核苷酸的基团之间形成双链的行为,和包含互补序列的寡核苷酸或源自寡核苷酸的基团之间形成双链的现象。
“互补的”是指两个核酸碱基能够通过氢键,形成沃森-克里克型碱基对(天然型碱基对)或非沃森-克里克型碱基对(Hoogsteen型碱基对等)。两个寡核苷酸或源自寡核苷酸的基团能够在其序列互补时“杂交”。为了使两个寡核苷酸或源自寡核苷酸的基团杂交,不需要二者完全互补,但以使两个寡核苷酸或源自寡核苷酸的基团杂交为目的的互补性优选在70%以上,更优选80%以上,进一步优选90%以上(例如,95%、96%、97%、98%、或99%以上)。可以利用自动鉴别寡核苷酸部分序列的计算机程序来确定序列的互补性。例如,OligoAnalyzer是所述软件之一,由Integrated DNA Technologies公司提供。该程序也可以在网站上使用。本领域技术人员可以容易地确定两个寡核苷酸或源自寡核苷酸的基团能够杂交的条件(温度、盐浓度等)。此外,本领域技术人员可以例如根据靶RNA的核苷酸序列信息,通过使用BLAST程序等,容易地设计与靶RNA互补的反义寡核苷酸。关于BLAST程序,可以参见Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States ofAmerica(1990年,第87卷,第2264-68页;1993年,第90卷,第5873-77页)和JapaneseJournal of Molecular Biology(1990年,第215卷,第403页)等。
“核苷酸”意指能够作为核酸(寡核苷酸)的构成单元的分子,一般而言,其具有作为构成要素的碱基。核苷酸由例如糖、碱基和磷酸构成。核苷酸包括下述的核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸。
“寡核苷酸”意指具有由一个以上的上述核苷酸聚合而成的结构的分子。当“寡核苷酸”是由一个核苷酸构成时,该寡核苷酸可以被称为“核苷酸”。
本发明的“单链寡核苷酸”分子所包含的核苷酸各自独立地以磷酸二酯键或下文所述的被修饰的磷酸二酯键相互连接。本发明的单链寡核苷酸分子的3’末端的核苷酸在其3’位上优选具有羟基或磷酸基,更优选具有羟基,通常具有羟基。单链寡核苷酸分子的5’末端的核苷酸在其5’位上优选具有羟基或磷酸基,更优选具有羟基,通常具有羟基。
“源自寡核苷酸的基团”意指从上述寡核苷酸的3’末端和5’末端中的至少一者的羟基中去除了氢原子、羟基等的基团,与其他基团(例如,其他源自寡核苷酸的基团)形成磷酸二酯键或者被修饰的磷酸二酯键,间接地以共价键相连接。上述3’末端或5’末端的羟基包括具有磷酸基的羟基。例如,从寡核苷酸的3’末端的羟基去除了氢原子的基团与从其他寡核苷酸的5’末端的磷酸基去除了羟基的基团形成磷酸二酯键或者被修饰的磷酸二酯键。
“核苷酸序列”意指构成寡核苷酸的核苷酸的碱基序列。
“核苷酸序列部分”意指在寡核苷酸链中,具有上述核苷酸序列的区域的部分结构。
在本说明书中,“核苷酸序列”包含或不包含指定的核苷酸或者寡核苷酸链等情况,与相对应的“包含核苷酸的序列部分”包含或不包含所述核苷酸或者所述寡核苷酸链等具有相同的含义。
“序列部分”意指寡核苷酸链的部分结构。例如,包含核苷酸的序列部分是在寡核苷酸链中包含所述核苷酸的区域的部分结构。
核苷酸序列是选自指定的核苷酸的序列、指定的核苷酸连续的序列等情况,与相对应的核苷酸序列部分分别是选自所述核苷酸的序列部分、所述核苷酸连续的序列部分等具有相同的含义。
“脱氧核糖核苷酸”意指上述“核苷酸”中,糖是2’-脱氧核糖,2’-脱氧核糖的1’位的碳原子与碱基结合,3’位或5’位上具有磷酸基的分子。本发明中的脱氧核糖核苷酸可以是天然存在的脱氧核糖核苷酸,也可以是天然存在的脱氧核糖核苷酸的碱基部分或者磷酸二酯键部分被修饰的脱氧核糖核苷酸。对于一个脱氧核糖核苷酸,也可以组合进行复数种碱基部分的修饰或磷酸二酯键部位的修饰。上述被修饰的脱氧核糖核苷酸记载在例如Journal of Medicinal Chemistry(2016年,第59卷,第21期,第9645-9667页),MedicinalChemistry Communications(2014年,第5卷,第1445-1471页),Future MedicinalChemistry(2011年,第3卷,第3期,第339-365页)等中。
上述“脱氧核糖核苷酸”在构成本发明的单链寡核苷酸分子时,通常是脱氧核糖核苷酸的3’位以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键(例如,硫代磷酸酯键)与其他的核苷酸等连接,脱氧核糖核苷酸的5’位以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键(例如,硫代磷酸酯键)与别的核苷酸等连接。本发明的单链寡核苷酸分子的3’末端的脱氧核糖核苷酸在其3’位上优选具有羟基或磷酸基,5’位如前所述。单链寡核苷酸分子的5’末端的脱氧核糖核苷酸在其5’位上优选具有羟基或磷酸基,3’位如前所述。
“寡聚脱氧核糖核苷酸”意指由上述脱氧核糖核苷酸构成的寡核苷酸。构成寡聚脱氧核糖核苷酸的脱氧核糖核苷酸可以各自相同或不同。
“DNA”意指由天然的脱氧核糖核苷酸构成的寡核苷酸。构成DNA的天然的脱氧核糖核苷酸可以各自相同或不同。
“核糖核苷酸”意指在上述“核苷酸”中,糖是核糖,核糖的1’位的碳原子与碱基结合,2’位、3’位或5’位上具有磷酸基的分子。本发明中的核糖核苷酸可以是天然存在的核糖核苷酸,也可以是天然存在的核糖核苷酸的碱基部分或者磷酸二酯键部分被修饰的核糖核苷酸。对于一个核糖核苷酸,也可以组合进行复数种碱基部分的修饰或磷酸二酯键部位的修饰。上述被修饰的核糖核苷酸记载在例如Journal of Medicinal Chemistry(2016年,第59卷,第21期,第9645-9667页),Medicinal Chemistry Communications(2014年,第5卷,第1454-1471页),Future Medicinal Chemistry(2011年,第3卷,第3期,第339-365页)等中。
当上述“核糖核苷酸”构成本发明的单链寡核苷酸分子时,典型的情况是核糖核苷酸的3’位以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键(例如,硫代磷酸酯键)与其他的核苷酸连接,核糖核苷酸的5’位以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键(例如,硫代磷酸酯键)与别的核苷酸等连接。本发明的单链寡核苷酸分子的3’末端的核糖核苷酸在其3’位上优选具有羟基或磷酸基,5’位如前所述。单链寡核苷酸分子的5’末端的核糖核苷酸在其5’位上优选具有羟基或磷酸基,3’位如前所述。
“寡聚核糖核苷酸”意指由上述核糖核苷酸构成的寡核苷酸。构成寡聚核糖核苷酸的核糖核苷酸可以各自相同或不同。
“RNA”意指由天然的核糖核苷酸构成的寡核苷酸。构成RNA的天然的核糖核苷酸可以各自相同或不同。
“糖基修饰的核苷酸”意指上述脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸的糖部分中,部分地被一个以上的取代基取代,或其糖骨架整体被与核糖和2’-脱氧核糖不同的糖骨架(例如,己糖醇、苏阿糖等的5至6元的糖骨架)取代,或者其糖骨架整体或糖骨架的环部分被5至7元的饱和或不饱和环(例如,环己烷、环己烯、吗啉等)或者可以通过氢键形成5至7元环的部分结构(例如,肽结构)取代,或者糖部分的环形成开环、或所述开环部分被进一步修饰的核苷酸。“糖基修饰的核苷酸”的碱基部分可以是天然存在的碱基,也可以是被修饰的碱基。此外,“糖基修饰的核苷酸”的磷酸二酯键部分可以是磷酸二酯键,也可以是被修饰的磷酸二酯键。对于一个糖基修饰的核苷酸,也可以组合进行复数种碱基部分的修饰或磷酸二酯键部位的修饰。上述开环的部分的修饰包括例如卤代、烷基化(例如,甲基化、乙基化)、羟基化、氨基化、和硫化等,此外还包括去甲基化等。
“糖基修饰的核苷酸”可以是桥连的核苷酸,也可以是非桥连的核苷酸。糖基修饰的核苷酸可列举例如在日本特开平10-304889号公报、国际公开2005/021570、日本特开平10-195098号公报、日本特表2002-521310号公报、国际公开2007/143315、国际公开2008/043753、国际公开2008/029619和国际公开2008/049085(在下文中,这些文献被称为“反义方法相关的文献”)等中,被公开适合用于反义方法的核苷酸等。上述文献中公开了己糖醇核苷酸(HNA)、环己烯核苷酸(CeNA)、肽核酸(PNA)、乙二醇核酸(GNA)、苏糖核酸(TNA)、吗啉代核酸、三环DNA(tcDNA)、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基(2’-MOE)化核苷酸、2’-O-氨基丙基(2’-AP)化核苷酸、2’-氟化核苷酸、2’-F-阿拉伯糖核苷酸(2’-F-ANA)、桥连核苷酸(BNA(Bridged Nucleic Acid))、2’-O-{(N-甲基氨基甲酰基)乙基}(2’-MCE)化核苷酸等核苷酸。此外,Journal of Medicinal Chemistry(2016年,第59卷,第21期,第9645-9667页),Medicinal Chemistry Communications(2014年,第5卷,第1454-1471页),FutureMedicinal Chemistry(2011年,第3卷,第3期,第339-365页)等中也公开了糖基修饰的核苷酸。
当上述“糖基修饰的核苷酸”构成本发明的单链寡核苷酸分子时,例如,所述糖基修饰的核苷酸的3’位以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键(例如,硫代磷酸酯键)与其他的核苷酸连接,所述糖基修饰的核苷酸的5’位以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键(例如,硫代磷酸酯键)与别的核苷酸等连接。本发明的单链寡核苷酸分子的3’末端的糖基修饰的核苷酸在其3’位上优选具有羟基或磷酸基,5’位如前所述。单链寡核苷酸分子的5’末端的糖基修饰的核苷酸在其5’位上优选具有羟基或磷酸基,3’位如前所述。
脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸中的碱基部分优选选自由腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和5-甲基胞嘧啶(5-me-C)组成的组中的至少一种。
脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸中的碱基部分的修饰的示例可列举卤代、甲基化、乙基化、正丙基化、异丙基化、环丙基化、正丁基化、异丁基化、仲丁基化、叔丁基化、环丁基化、羟基化、氨基化、硫化和去甲基化等。更具体的可列举胞嘧啶的5-甲基化、5-氟化、5-溴化、5-碘化和N4-甲基化;胸腺嘧啶的2-硫化、5-去甲基化、5-氟化、5-溴化和5-碘化;尿嘧啶的2-硫化、5-氟化、5-溴化和5-碘化;腺嘌呤的N6-甲基化和8-溴化;鸟嘌呤的N2-甲基化和8-溴化等。此外,Journal of Medicinal Chemistry(2016年,第59卷,第21期,第9645-9667页),Medicinal Chemistry Communications(2014年,第5卷,第1454-1471页),Future Medicinal Chemistry(2011年,第3卷,第3期,第339-365页)等中公开了核苷酸中的碱基部分的修饰的示例,可以将其用于脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸中的碱基部分。
脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸中的磷酸二酯键部分的修饰的示例可列举硫代磷酸酯化、甲基磷酸酯化(包括手性甲基磷酸酯化)、甲基硫代磷酸酯化、二硫代磷酸酯化、氨基磷酸酯化、二氨基磷酸酯化、硫代氨基磷酸酯化和硼烷磷酸酯化等。此外,Journal of Medicinal Chemistry(2016年,第59卷,第21期,第9645-9667页),Medicinal Chemistry Communications(2014年,第5卷,第1454-1471页),FutureMedicinal Chemistry(2011年,第3卷,第3期,第339-365页)等中公开了核苷酸中的磷酸二酯键部分的修饰的示例,可以将其用于脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸中的磷酸二酯键部分。
脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸的糖部分中部分被1个取代基取代的修饰示例可列举2’-O-甲基化、2’-O-甲氧基乙基(2’-MOE)化、2’-O-氨基丙基(2’-AP)化、2’-氟化和2’-O-{(N-甲基氨基甲酰基)乙基}(2’-MCE)化等。
“桥连的核苷酸”是指通过糖部分中2个位置的取代而对桥连单位进行取代的糖基修饰的核苷酸,可列举例如2’位和4’位桥连的核苷酸。
2’位和4’位桥连的核苷酸(2’,4’-BNA)只要是具有2’位的碳原子和4’位的碳原子介由两个或更多个原子桥连的糖部分的核苷酸即可,可列举例如具有介由C2-6亚烷基(所述亚烷基是无取代的,或被选自由卤原子、氧代基和硫代基组成的组中的1个以上的取代基取代,且所述亚烷基的1个或者2个亚甲基未被取代、或独立地被选自由-O-、-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)和-S-组成的组中的基团取代)桥连的糖部分的核苷酸。
将上述取代和置换组合而将2’,4’-BNA的2’位和4’位桥连的基团还可以包含用-C(=O)-O-、-O-C(=O)-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-C(=O)-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-C(=S)-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)等表示的基团。
这种BNA可列举例如又被称为LNA的锁核酸(Locked Nucleic Acid(注册商标))、α-L-亚甲氧基(4’-CH2-O-2’)BNA或β-D-亚甲氧基(4’-CH2-O-2’)BNA、又被称为ENA的乙烯氧基(4’-(CH2)2-O-2’)BNA、β-D-硫代(4’-CH2-S-2’)BNA、氨基氧基(4’-CH2-O-N(R11)-2’)BNA(R11是H或CH3)、又被称为2’,4’-BNANC的氧基氨基(4’-CH2-N(R12)-O-2’)BNA(R12是H或CH3)、2’,4’-BNACOC、3’-氨基-2’,4’-BNA、5’-甲基BNA、又被称为cEt-BNA的(4’-CH(CH3)-O-2’)BNA、又被称为cMOE-BNA的(4’-CH(CH2OCH3)-O-2’)BNA、又被称为AmNA的酰胺型BNA(4’-C(=O)-N(R13)-2’)BNA(R13是H或CH3),和本领域技术人员已知的其他BNA等。
“糖部分、碱基部分和磷酸部分中的至少一个被修饰的核苷酸”意指天然存在的脱氧核糖核苷酸的碱基部和磷酸部中的至少一个被修饰的脱氧核糖核苷酸、天然存在的核糖核苷酸的碱基部和磷酸部中的至少一个被修饰的核糖核苷酸或糖基修饰的核苷酸。
“n-”表示正、“s-”表示次级、“t-”表示三级。
“卤原子”意指氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
“C1-6烷基”是指碳原子数量为1至6个的直链或支链状饱和烃基,可列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基和异己基等。
“卤代C1-6烷基”是指上述”C1-6烷基”的任意位置的氢原子被1个以上的上述“卤原子”取代后的基团。
“C1-6亚烷基”是指从碳原子数量为1至6个的直链或支链状饱和烃基中去除任意位置的1个氢原子后的二价基团。可列举例如亚甲基、亚乙(乙二基)基、1,3-丙二基、2,2-丙二基、2,2-二甲基-1,3-丙二基、1,6-己二基和3-甲基-1,2-丁二基等。
“C2-6亚烷基”是指上述“C1-6亚烷基”中,碳原子数是2至6的直链或支链状的二价基团,除亚甲基外,例子与上述“C1-6亚烷基”相同。
“C2-20亚烷基”是指从碳原子数是2至20的直链或支链状的饱和烃基中去除任意位置的1个氢原子后的二价基团。同样的,“C8-12亚烷基”是指从碳原子数是8至12的直链或支链状的饱和烃基中去除任意位置的1个氢原子后的二价基团。
“C2-20亚烯基”是指从碳原子数是2至20、含有至少1个双键的直链或支链状的不饱和烃基中去除任意位置的1个氢原子后的二价基团。
“氧代基”表示氧原子通过双键取代的基团(=O)。羰基对碳原子进行取代时,与所述碳原子一同构成了羰基。
“硫代基”是表示氧原子通过双键取代的基团(=S)。当硫代基对碳原子进行取代时,与所述碳原子一同构成了硫代羰基。
糖基修饰的核苷酸不限于上述示例的内容。本领域已知多数的糖基修饰的核苷酸,例如,Tachas等人的美国专利第8299039号说明书(特别是17至22栏)、或Journal ofMedicinal Chemistry(2016年,第59卷,第21期,第9645-9667页),Medicinal ChemistryCommunications(2014年,第5卷,第1454-1471页),Future Medicinal Chemistry(2011年,第3卷,第3期,第339-365页)等中记载的糖基修饰的核苷酸,可以用作本发明的实施方案。
本领域技术人员可以考虑反义效果、针对靶RNA的部分序列的亲和性、对核酸分解酶的耐受性等观点,从这样的糖基修饰的核苷酸中选出合适的糖基修饰的核苷酸使用。
“RNaseH”一般作为识别DNA和RNA杂交而成的双链、切割所述RNA而产生单链DNA的核糖核酸酶为人所知。RNaseH不仅可以识别DNA和RNA杂交而成的双链,还可以识别DNA和RNA中至少一者的、碱基部分、磷酸二酯键部分和糖部分中的至少一个被修饰的双链。例如,可以识别寡聚脱氧核糖核苷酸和寡聚核糖核苷酸杂交而成的双链。
因此,DNA在与RNA杂交时,可以被RNaseH识别。在DNA和RNA中至少一者中,碱基部分、磷酸二酯键部分和糖部分中的至少一个被修饰的情况下也是如此。可列举例如DNA的磷酸二酯键部分被硫代磷酸酯修饰而成的寡核苷酸等作为代表。
RNA在与DNA杂交时,可以被RNaseH切割。在DNA和RNA中至少一者中,碱基部分、磷酸二酯键部分和糖部分中的至少一个被修饰的情况下也是如此。
可以被RNaseH识别的DNA和/或RNA的修饰示例记载在例如Nucleic AcidsResearch(2014年,第42卷,第8期,第5378-89页),Bioorganic and Medicinal ChemistryLetters(2008年,第18卷,第2296-2300页),Molecular Biosystems(2009年,第5卷,第8期,第838-843页),Nucleic Acid Therapeutics(2015年,第25卷,第5期,第266-274页),TheJournal of Biological Chemistry(2004年,第279卷,第35期,第36317-36326页)等中。
用于本发明的RNaseH优选是哺乳动物的RNaseH,更优选是人的RNaseH,特别优选是人RNaseH1。
“被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”只要包含4个以上的连续的核苷酸、且被RNaseH识别即可,没有特殊限制,但所述连续的核苷酸优选独立地选自脱氧核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸,更优选独立地选自脱氧核糖核苷酸。所述连续的核苷酸可以各自相同或不同。
“被RNaseH切割的至少4个连续的核苷酸”只要包含4个连续的核苷酸、且被RNaseH切割即可,没有特殊限制,但包括至少1个核糖核苷酸。此外,包含寡聚核糖核苷酸是优选的,包含RNA是更优选的。所述连续的核苷酸优选独立地选自核糖核苷酸。此外,所述连续的核苷酸更优选是相互以磷酸二酯键连接的。所述连续的核苷酸可以各自相同或不同。
下面对本发明中的反义序列和反义序列部分进行说明。
“反义序列”是指构成能与靶RNA杂交的寡核苷酸的核苷酸的碱基序列。
“反义序列部分”意指在寡核苷酸链中,具有上述反义序列的区域的部分结构。
并且,在本说明书中,“反义序列”包含或者不包含指定的核苷酸或寡核苷酸链的情况等,与所对应的“反义序列部分”包含或者不包含所述核苷酸或所述寡核苷酸链具有相同的含义。
上述反义序列部分不必与靶RNA的全长杂交,只要能与靶RNA的至少一部分杂交即可,通常是与靶RNA的至少一部分杂交。例如,具有与靶RNA的部分序列互补的反义序列的寡核苷酸(DNA、寡聚脱氧核糖核苷酸或通常设计为产生反义效果的寡核苷酸等)与靶RNA的至少一部分杂交,从而控制靶基因的表达。此外,虽然反义序列部分不必全长杂交,一部分杂交即可,但优选是反义序列部分的全长杂交。
上述反义序列与靶RNA的部分序列间的互补性优选在70%以上,更优选80%以上,进一步优选90%以上(例如95%、96%、97%、98%、99%以上)。为了使反义序列部分与靶RNA的至少一部分杂交,虽然这些序列不必完全互补,但完全互补的情况是更优选的。
上述反义序列优选是包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的序列,或“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续4个脱氧核糖核苷酸”的序列。
本领域技术人员可以利用BLAST程序等,容易地确定适合“能够与靶RNA杂交”的反义序列的碱基序列。适合“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的核苷酸序列也是如此。
“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”通常是4-30个连续的核苷酸,优选是4-20个连续的核苷酸,更优选是5-16个连续的核苷酸,进一步优选是6-12个连续的核苷酸,特别优选是8-10个连续的核苷酸。上述连续的核苷酸优选的是独立地选自脱氧核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸,更优选的是独立地选自脱氧核糖核苷酸。特别优选的是8-10个连续的脱氧核糖核苷酸。所述连续的核苷酸可以各自相同或不同。
此外,从优秀的体内动力学的观点出发,所述连续的核苷酸中,至少1个核苷酸被硫代磷酸酯化是优选的。在所述连续的核苷酸中,3’末端和5’末端的核苷酸中至少一者被硫代磷酸酯化是更优选的,3’末端和5’末端的核苷酸这两者都被硫代磷酸酯化是更优选的。在所述连续的核苷酸中,80%的核苷酸被硫代磷酸酯化是更优选的,90%的核苷酸被硫代磷酸酯化是更进一步优选的。所述连续的核苷酸全部被硫代磷酸酯化是特别优选的。
当反义序列是包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的序列时,从增加对靶RNA的部分序列的亲和力或对核酸分解酶的耐受性的观点来看,“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合1-10个糖基修饰的核苷酸是优选的,所述3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合2-5个糖基修饰的核苷酸是更优选的,所述3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合2-3个糖基修饰的核苷酸是进一步优选的。此处,在所述3’侧和5’侧中的至少一者处的复数个糖基修饰的核苷酸之间,可以包含一个或多个脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸或者其二者,所述复数个糖基修饰的核苷酸优选是连续的。此外,所述一个或多个糖基修饰的核苷酸优选是与上述“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的3’侧和5’侧这两者邻接结合。在所述“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合复数个糖基修饰的核苷酸的情况下,“邻接结合复数个糖基修饰的核苷酸”是指,所述复数个糖基修饰的核苷酸、及被包含于所述复数个糖基修饰的核苷酸之间的脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸组成的寡核苷酸链邻接结合。在所述3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合复数个糖基修饰的核苷酸的情况下,各个糖基修饰的核苷酸可以相同,也可以不同。
上述“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合的糖基修饰的核苷酸部分可以与靶RNA杂交,也可以不与靶RNA杂交,但从与上述相同的观点出发,与靶RNA杂交是优选的。反义序列部分包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”,所述3’侧和5’侧邻接结合一个或多个糖基修饰的核苷酸,当所述糖基修饰的核苷酸部分与靶RNA杂交时,所述一个或多个糖基修饰的核苷酸部分也是反义序列部分的一部分。换言之,“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”、及与所述3’侧和5’侧邻接结合的一个或多个糖基修饰的核苷酸构成了反义序列部分。所述反义序列部分被称为缺口聚体(gapmer)。
上述“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合的糖基修饰的核苷酸部分中的至少一个被硫代磷酸酯化是优选的,3’侧邻接的糖基修饰的核苷酸部分中的至少一个和5’侧邻接的糖基修饰的核苷酸部分中的至少一个被硫代磷酸酯化是更优选的,50%被硫代磷酸酯化是进一步优选的,80%被硫代磷酸酯化是更进一步优选的。此外,全部都被硫代磷酸酯化是优选的。所述3’侧邻接复数个糖基修饰的核苷酸时,所述核苷酸之间的键被硫代磷酸酯化是优选的,所述5’侧邻接复数个糖基修饰的核苷酸时也是如此。
缺口聚体(gapmer)优选是由1-10个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸、4-30个脱氧核糖核苷酸组成的寡聚脱氧核糖核苷酸、和1-10个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸依次连接而成的寡核苷酸,更优选的是由2-5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸、4-20个脱氧核糖核苷酸组成的寡聚脱氧核糖核苷酸、和2-5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸依次连接而成的寡核苷酸,进一步优选的是由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸、5-15个脱氧核糖核苷酸组成的寡聚脱氧核糖核苷酸、和2或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸依次连接而成的寡核苷酸,特别优选的是由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸、8-12个脱氧核糖核苷酸组成的寡聚脱氧核糖核苷酸、和2或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸依次连接而成的寡核苷酸。作为其他方式,特别优选的是由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸、8-12个脱氧核糖核苷酸组成的寡聚脱氧核糖核苷酸、和4或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸依次连接而成的寡核苷酸。
当反义序列是“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的序列时,所述反义序列部分可以包含或不包含核糖核苷酸,也可以包含或不包含脱氧核糖核苷酸,但都包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸。所述反义序列部分被称为混合聚体(Mixmer)。所述反义序列部分优选是由独立地选自脱氧核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸的核苷酸组成的寡核苷酸的部分结构,糖基修饰的核苷酸的含量是例如25%以上。从糖基修饰的核苷酸的含量增加对靶RNA的部分序列的亲和力或对核酸分解酶的耐受性的观点来看,优选在30%以上,更优选在50%以上。基于同样的观点,该反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸中的至少一者优选是糖基修饰的核苷酸,更优选的是上述3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸都是糖基修饰的核苷酸。
作为其他的方式,上述反义序列部分的糖基修饰的核苷酸的含有率优选是100%。
“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的反义序列部分不含连续的3个脱氧核糖核苷酸是更优选的。
“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的反义序列部分(混合聚体)通常是4-30个连续的核苷酸,优选是8-25个连续的核苷酸,更优选是10-20个连续的核苷酸。所述连续的核苷酸各自可以相同或不同。
此外,从优秀的体内动力学的观点出发,在构成所述“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的反义序列部分(混合聚体)的核苷酸中,至少1个核苷酸被硫代磷酸酯化是优选的。所述反义序列部分的3’末端和5’末端的核苷酸中的至少一者被硫代磷酸酯化是更优选的。在所述反义序列部分所含的核苷酸之间的键中,80%被硫代磷酸酯化是更优选的,90%被硫代磷酸酯化是更进一步优选的,全部被硫代磷酸酯化是特别优选的。
包含于反义序列部分中的“糖基修饰的核苷酸”只要是通过取代等而对靶RNA的部分序列亲和力增加的核苷酸或对核酸分解酶的耐受性增加的核苷酸即可,优选是2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基(2’-MOE)化核苷酸、2’-O-氨基丙基(2’-AP)化核苷酸、2’-氟化核苷酸、2’-F-阿拉伯糖核苷酸(2’-F-ANA)、桥连的核苷酸(BNA(Bridged NucleicAcid))或2’-O-甲基氨基甲酰基乙基(2’-MCE)化核苷酸,更优选的是BNA或2’-O-甲基化核苷酸,更进一步优选的是包含由下述化学式(II)表示的部分结构的LNA或2’-O-甲基化核苷酸,特别优选的是LNA。包含在反义序列部分中的“糖基修饰的核苷酸”除了上述桥连的核苷酸外,特别优选的是2’-MOE化核苷酸、2’-MCE化核苷酸。
[化学式3]
式中,Base表示碱基部分,是嘌呤-9-基或2-氧代-嘧啶-1-基,所述嘌呤-9-基和2-氧-嘧啶-1-基经过或不经过修饰。此处,2-氧代-嘧啶-1-基与2-氧代-1H-嘧啶-1-基的含义相同。此外,嘌呤-9-基和2-氧代-嘧啶-1-基还包括各自的互变异构体。
反义序列部分中的糖基修饰的核苷酸、脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的种类、数量和位置可以影响本文公开的单链寡核苷酸产生的反义效果等。由于其种类、数量和位置随靶RNA的序列等而不同,因此不能一概而论,本领域技术人员能够参考上述反义方法相关的文献的记载内容,确定优选的的方式。此外,测量碱基部分、糖部分或磷酸二酯键部分修饰后的单链寡核苷酸所具有的反义效果,如果获得的测量值没有显著低于修饰前的单链寡核苷酸的值(例如,如果修饰后的单链寡核苷酸的测量值在修饰前的单链寡核苷酸的测量值的30%以上),则可以评价所述修饰为优选的方式。就反义效果的测量而言,例如,如下文的实施例中所示,将待测寡核苷酸导入细胞等中,适当使用Northern印迹、定量PCR、Western印迹等公知的方法,测量被所述待测寡核苷酸产生的反义效果控制的靶RNA的表达量、与靶RNA相关的cDNA的表达量、与靶RNA相关的蛋白质的量等。
“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的反义序列部分的3’侧和5’侧中的至少一侧的2个核苷酸优选是糖基修饰的核苷酸,所述糖基修饰的核苷酸优选是桥连的核苷酸,特别优选是LNA。当所述反义序列部分的3’侧的2个核苷酸是糖基修饰的核苷酸时,5’侧的3个核苷酸中的2个以上是糖基修饰的核苷酸,且从所述反义序列部分的末端侧开始按以下顺序中的任一者连接是优选的。当所述反义序列部分的5’侧的2个核苷酸是糖基修饰的核苷酸时,3’侧的3个核苷酸中的2个以上是糖基修饰的核苷酸,且从所述反义序列部分的末端侧开始按以下顺序中的任一者连接是优选的。并且,在以下顺序中,左侧是反义序列部分的末端侧,右侧是反义序列部分的内侧。所述糖基修饰的核苷酸优选是桥连的核苷酸,特别优选是LNA。
糖基修饰的核苷酸-糖基修饰的核苷酸-糖基修饰的核苷酸
糖基修饰的核苷酸-糖基修饰的核苷酸-脱氧核糖核苷酸
糖基修饰的核苷酸-脱氧核糖核苷酸-糖基修饰的核苷酸
然后,对本发明的单链寡核苷酸分子进行说明。本发明的单链寡核苷酸包含X和Y。本发明的单链寡核苷酸的实施方案可列举:
不包含Xz与Lx、Yz与Ly这两者的实施方案(上述式(1)中,m是0,n是0)、
不包含Xz与Lx、包含Yz与Ly的实施方案(上述式(1)中,m是0,n是1)、
包含Xz与Lx、不包含Yz与Ly的实施方案(上述式(1)中,m是1,n是是0)。
下面对本发明中的Xa、Xb、X、Y、Xz和Yz进行说明。本发明中存在几个实施方案,首先对共通点进行说明。
Xa是源自由1-40个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Xa的基团。所述脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸各自独立地没有被修饰、或者碱基部分和磷酸部分中的至少一个被修饰。寡核苷酸Xa包含至少1个糖基修饰的核苷酸。寡核苷酸Xa具有核苷酸序列Xa。Xa由于不与Y杂交,因此核苷酸序列Xa优选不包含与核苷酸序列Y互补的序列。
核苷酸序列Xa是构成寡核苷酸Xa的核苷酸的碱基序列。
包含在Xa中的核苷酸的数量是1-40个,优选2-20个,更优选3-10个,进一步优选4-8个,更进一步优选4或5个,特别优选5个。包含在Xa中的核苷酸的数量通常根据对上述靶RNA的反义效果的强弱、在分子内杂交的结构的稳定性、费用、合成收率等其他要素进行选择。
Xb是源自由4-40个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Xb的基团,所述脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸各自独立地没有被修饰、或者碱基部分和磷酸部分的至少一个被修饰。寡核苷酸Xb包含至少1个糖基修饰的核苷酸。寡核苷酸Xb具有核苷酸序列Xb,核苷酸序列Xb包含与核苷酸序列Y互补的序列。
核苷酸序列Xb是构成寡核苷酸Xb的核苷酸的碱基序列。
包含在Xb中的核苷酸的数量是4-40个,优选6-25个,更优选8-16个,进一步优选9-13个,特别优选9-11个。包含在Xb中的核苷酸的数量通常根据对上述靶RNA的反义效果的强弱、在分子内杂交的结构的稳定性、费用、合成收率等其他要素进行选择。
寡核苷酸X是由上述寡核苷酸Xa的一个末端与上述寡核苷酸Xb的一个末端各自通过共价键连接而成的寡核苷酸,Xa的5’末端的核苷酸的5’位和Xb的3’末端的核苷酸的3’位形成磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键而连接,或者,Xb的5’末端的核苷酸的5’位和Xa的3’末端的核苷酸的3’位形成磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键而连接。
X是源自由5-80个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸X的基团,所述脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸各自独立地没有被修饰、或者碱基部分和磷酸部分的至少一个被修饰。寡核苷酸X包含至少2个糖基修饰的核苷酸。寡核苷酸X具有核苷酸序列X。
核苷酸序列X是构成寡核苷酸X的核苷酸的碱基序列。核苷酸序列X与核苷酸序列(Xb-Xa)的含义相同。
包含在X中的核苷酸的数量是5-80个,优选8-45个,更优选11-26个,进一步优选13-21个,特别优选13-16个。包含在X中的核苷酸的数量通常根据对上述靶RNA的反义效果的强弱、在分子内杂交的结构的稳定性、费用、合成收率等其他要素进行选择。
Y是源自由4-40个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Y的基团,所述脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸各自独立地没有被修饰、或者碱基部分和磷酸部分的至少一个被修饰。寡核苷酸Y包含至少1个核糖核苷酸。寡核苷酸Y具有核苷酸序列Y,核苷酸序列Y包含与核苷酸序列Xb互补的序列。
核苷酸序列Y是构成寡核苷酸Y的核苷酸的碱基序列。
包含在Y中的核苷酸的数量是4-40个,优选6-25个,更优选8-16个,特别优选10-13个。包含在Y中的核苷酸的数量可以与包含在Xb中的核苷酸的数量相同,也可以不同。包含在Y中的核苷酸的数量通常根据对上述靶RNA的反义效果的强弱、在分子内杂交的结构的稳定性、费用、合成收率等其他要素进行选择。包含在Y中的核苷酸的数量与包含在Xb中的核苷酸的数量之差优选在10以内,更优选在5以内,进一步优选在4以内,更进一步优选在2以内,特别优选是0。
Xz是源自由5-40个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Xz的基团,所述脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸各自独立地没有被修饰、或者碱基部分和磷酸部分的至少一个被修饰。寡核苷酸Xz包含至少1个糖基修饰的核苷酸。寡核苷酸Xz具有核苷酸序列Xz。
核苷酸序列Xz是构成寡核苷酸Xz的核苷酸的碱基序列。
包含在Xz中的核苷酸的数量是5-40个,优选8-30个,更优选11-25个,更进一步优选12-21个,特别优选13-14个。包含在Xz中的核苷酸的数量通常根据对上述靶RNA的反义效果的强弱、所述X与Y在分子内杂交而成的结构的稳定性、费用、合成收率等其他要素进行选择。
Yz是源自由5-40个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Yz的基团,所述脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸各自独立地没有被修饰、或者碱基部分和磷酸部分的至少一个被修饰。寡核苷酸Yz包含至少1个糖基修饰的核苷酸。寡核苷酸Yz具有核苷酸序列Yz。
核苷酸序列Yz是构成寡核苷酸Yz的核苷酸的碱基序列。
包含在Yz中的核苷酸的数量是5-40个,优选8-30个,更优选11-25个,更进一步优选12-21个,特别优选13-14个。包含在Yz中的核苷酸的数量通常根据对上述靶RNA的反义效果的强弱、所述X与Y在分子内杂交而成的结构的稳定性、费用、合成收率等其他要素进行选择。
X与Y按Xb-Xa-Y的顺序连接。Xb在3’侧与Xa连接时,Y在5’侧与Xa连接。Xb在5’侧与Xa连接时,Y在3’侧与Xa连接。
Xa与Y以共价键连接,Xa的5’末端的核苷酸的5’位与Y的3’末端的核苷酸的3’位形成磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键而连接,或者,Y的5’末端的核苷酸的5’位与Xa的3’末端的核苷酸的3’位形成磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键而连接。Xa与Y优选以磷酸二酯键连接。
Xa可以包含在源自Xa的寡核苷酸的基团内部分互补的序列,也可以不包含。
Xb与Y能在分子内进行杂交。
核苷酸序列Xb与核苷酸序列Y没有必要为了使Xb与Y的杂交而完全互补,互补性优选在70%以上,更优选在80%以上,进一步优选在90%以上(例如,95%、96%、97%、98%、99%以上)。核苷酸序列Xb与核苷酸序列Y也可以完全互补。
Y没有必要全长与作为反义序列部分的一部分的Xb杂交,虽然Y可以一部分不杂交,但全长杂交是优选的。
当Y与作为反义序列部分的一部分的Xb部分杂交时,Y之中至少Xa侧的末端与Xb杂交是优选的。部分杂交的核苷酸的数量通常根据分子间或分子内杂交的结构的稳定性、对上述靶RNA的反义效果的强弱、费用、合成收率等其他要素进行选择。
核苷酸序列X包含反义序列。核苷酸序列X之中,反义序列所占的比例优选在70%以上,进一步优选在90%以上,特别优选是100%。核苷酸序列X所包含的反义序列是包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的序列,或者包含“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的序列的序列,优选的方式等如反义序列和反义序列部分中所述。
Xb是X所包含的反义序列部分中的一部分,在分子内杂交,Xa是X所包含的反义序列部分中的一部分,不在分子内杂交。当包含在X中的反义序列部分是包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的序列时,上述“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”优选一部分被Xb包含且在分子内杂交,一部被Xa包含且不在分子内杂交。作为其他的方式,上述“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的全长都包含在Xb中而杂交是优选的。“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合的糖基修饰的核苷酸序列部分之中,包含在Xb中的部分在分子内杂交、包含在Xa中的部分在分子内不杂交是优选的。
在寡核苷酸X中,寡核苷酸X所包含的反义序列部分的Xb侧可以邻接结合、也可以不邻接结合由1-10个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组中的核苷酸组成的寡核苷酸链,但不结合是优选的。在结合的情况下,由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸组成的组中的核苷酸组成的寡核苷酸链在反义序列部分的Xb侧的末端邻接结合是优选的。在所述反义序列部分的Xb侧邻接结合由1-10个核苷酸组成的寡核苷酸链的情况下,反义序列部分的Xb侧与上述寡核苷酸链以磷酸二酯键连接是优选的。
核苷酸序列Xz包含反义序列,在核苷酸序列Xz中,反义序列所占的比例优选在70%以上,进一步优选在90%以上,特别优选是100%。核苷酸序列Xz所包含的反义序列是包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的序列,或者包含“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的序列的序列,优选的方式等如反义序列和反义序列部分中所述。
Xz所包含的反义序列部分在分子内不杂交。
在寡核苷酸Xz中,寡核苷酸Xz所包含的反义序列部分的Lx未结合的一侧的末端可以邻接结合、也可以不邻接结合由1-10个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组中的核苷酸组成的寡核苷酸链,但不结合是优选的。在结合的情况下,由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸组成的组中的核苷酸组成的寡核苷酸链优选的是邻接结合在Xz所包含的反义序列部分的Lx未结合的一侧。在所述反义序列部分的Lx未结合的一侧的末端邻接结合由1-10个核苷酸组成的寡核苷酸链的情况下,所述反义序列部分与上述寡核苷酸链以磷酸二酯键连接是优选的。
核苷酸序列Yz包含反义序列,在核苷酸序列Yz中,反义序列所占的比例优选在70%以上,进一步优选在90%以上,特别优选是100%。核苷酸序列Yz所包含的反义序列是包含“在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸”的序列,或者包含“包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸”的序列的序列,优选的方式等如反义序列和反义序列部分中所述。
Yz所包含的反义序列部分在分子内不杂交。
在寡核苷酸Yz中,寡核苷酸Yz所包含的反义序列部分的Ly未结合的一侧的末端可以邻接结合、也可以不邻接结合由1-10个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组中的核苷酸组成的寡核苷酸链,但不结合是优选的。在结合的情况下,由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸组成的组中的核苷酸组成的寡核苷酸链邻接结合在Yz所包含的反义序列部分的Ly未结合的一侧是优选的。在所述反义序列部分的的3’侧和5’侧中的至少一者邻接结合由1-10个核苷酸组成的寡核苷酸链的情况下,所述反义序列部分与上述寡核苷酸链以磷酸二酯键连接是优选的。
寡核苷酸X中的糖基修饰的核苷酸、脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的种类、数量和修饰的位置有时可以影响单链寡核苷酸所产生的反义效果。由于其优选的方式随作为修饰对象的核苷酸的种类、序列等而不同,因此不能一概而论,与前述的反义序列部分相同,可以通过测量修饰后的单链寡核苷酸所具有的反义效果来确定。Xz和Yz也与寡核苷酸X相同。
当寡核苷酸X和Xz与同一靶RNA杂交时,它们的反义序列各自可以相同或不同。寡核苷酸X和Xz可以分别与不同的靶RNA杂交。
当寡核苷酸X和Yz与同一靶RNA杂交时,它们的反义序列各自可以相同或不同。寡核苷酸X和Yz可以分别与不同的靶RNA杂交。
Y中的糖基修饰的核苷酸、脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的种类、数量和修饰的位置有时可以影响单链寡核苷酸所产生的反义效果。由于其优选的方式随作为修饰对象的核苷酸的种类、序列等而不同,因此不能一概而论,但是与前述的反义序列部分相同,可以通过测量修饰后的寡核苷酸复合体所具有的反义效果来确定。从通过在特定的细胞内利用RNaseH等核酸酶分解Y从而产生包含反义序列部分的寡核苷酸、容易发挥反义效果的观点出发,核苷酸序列Y包含“被RNaseH切割的至少4个连续的核苷酸”是优选的,包含至少1个核糖核苷酸是优选的。该连续的核苷酸独立地选自核糖核苷酸是进一步优选的。此外,该连续的核苷酸彼此以磷酸二酯键连接是进一步优选的。该连续的核苷酸各自可以相同或不同。此外,核苷酸序列Y优选包含寡聚核糖核苷酸,更优选包含RNA。
“被RNaseH切割的至少4个连续的核苷酸”包括4-25个连续的核苷酸是更优选的。
接下来,按照(A)不包含Xz与Lx、Yz与Ly这两者的情况,(B)不包含Xz与Lx、包含Yz与Ly的情况和(C)包含Xz与Lx、不包含Yz与Ly的情况的顺序,分别说明各方式。
(A)不包含Xz与Lx、Yz与Ly这两者的情况(m=0、n=0)
核苷酸序列Y包含被RNaseH切割的至少4个连续的核苷酸是优选的,包含4-25个连续的核苷酸是更优选的。该连续的核苷酸各自可以相同或不同。Y包含寡聚核糖核苷酸是优选的,包含RNA是更优选的。寡核苷酸Y的5’侧和3’侧的核苷酸之中,至少一者被硫代磷酸酯化是优选的。当Xb以3’侧结合Xa,Y以5’侧结合Xa时,寡核苷酸Y的3’侧被硫代磷酸酯化是优选的。当Xb以5’侧结合Xa,Y以3’侧结合Xa时,寡核苷酸Y的5’侧被硫代磷酸酯化是优选的。当Xb以3’侧结合Xa,Y以5’侧结合Xa时,寡核苷酸Y的3’侧包含1-10个糖基修饰的核苷酸是优选的,包含2-5个糖基修饰的核苷酸是更优选的,包含2或3个糖基修饰的核苷酸是进一步优选的。当Xb以5’侧结合Xa,Y以3’侧结合Xa时,寡核苷酸Y的5’侧包含1-10个糖基修饰的核苷酸是优选的,包含2-5个糖基修饰的核苷酸是更优选的,包含2或3个糖基修饰的核苷酸是进一步优选的。上述复数个糖基修饰的核苷酸以硫代磷酸酯键连接是优选的。因此,在该3’侧和5’侧中的至少一者的复数个糖基修饰的核苷酸之间,可以包含复数个脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸或这两者,但是所述复数个糖基修饰的核苷酸连续是优选的。当寡核苷酸Y的3’侧和5’侧中的至少一者包含复数个糖基修饰的核苷酸时,各个糖基修饰的核苷酸可以相同,也可以不同。
包含在寡核苷酸Y的3’侧和5’侧中的至少一者中的糖基修饰的核苷酸优选是2’-O-甲基化核苷酸、2’-MOE(2’-O-甲氧基乙基)化核苷酸、2’-AP(2’-O-氨基丙基)化核苷酸、2’-氟化核苷酸、2’-F-阿拉伯糖核苷酸(2’-F-ANA)、桥连的核苷酸(BNA(Bridged NucleicAcid))或2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸(MCE),更优选是BNA或2’-O-甲基化核苷酸,更进一步优选是包含由下式(II)表示的部分结构的LNA或2’-O-甲基化核苷酸,特别优选的是2’-O-甲基化核苷酸。
[化学式4]
式中,Base表示碱基部分,是嘌呤-9-基或2-氧代-嘧啶-1-基,所述嘌呤-9-基和2-氧代-嘧啶-1-基经过或不经过修饰。
对于其他方式,包含在Y中的核苷酸独立地选自核糖核苷酸是优选的。此外,包含在Y中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接是优选的。
(B)不包含Xz与Lx、包含Yz与Ly的情况(m=0、n=1)
核苷酸序列Y包含被RNaseH切割的至少4个连续的核苷酸是优选的,包含4-25个连续的核苷酸是更优选的。该连续的核苷酸各自可以相同或不同。寡核苷酸Y包含寡聚核糖核苷酸是优选的,包含RNA是更优选的,特别优选是源自RNA的基团。包含在Y中的核苷酸独立地选自核糖核苷酸是优选的。包含在Y中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接是优选的。
(C)包含Xz与Lx、不包含Yz与Ly的情况(m=1、n=0)
核苷酸序列Y的优选方式与上述(A)不包含Xz与Lx、Yz与Ly这两者的情况相同。
下面针对Lx、Ly和功能性分子进行说明。下述内容与上文的几个方式是通用的。
Lx是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Lx的基团,是连接上述Xb和Xz的接头。Lx与上述Xb和Xz按Xz-Lx-Xb的顺序连接。
m是1,寡核苷酸Lx由0个核苷酸组成时,Xb和Xz直接连接。
Ly是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Ly的基团,是连接上述Y和Yz的接头。Ly与上述Y和Yz按Y-Ly-Yz的顺序连接。
m是1,寡核苷酸Ly由0个核苷酸组成时,Y和Yz直接连接。
Lx和Xb以共价键连接,例如,将Xb的末端核苷酸的糖部分(在糖基修饰的核苷酸中,包含从糖骨架置换的部分结构)的羟基去除氢原子后的氧原子、与Lx的末端核苷酸的糖部分以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键连接是优选的。Lx和Xz以共价键连接,例如,将Xz的末端核苷酸的糖部分(在糖基修饰的核苷酸中,包含从糖骨架置换的部分结构)的羟基去除氢原子后的氧原子、与Lx的末端核苷酸的糖部分以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键连接是优选的。
此外类似的,Ly和Y通过Ly的末端核苷酸的糖部分和Y的末端核苷酸的糖部分连接是优选的,Ly和Yz通过Ly的末端核苷酸的糖部分和Yz的末端核苷酸的糖部分连接是优选的。当Xb和Xz直接连接时,类似的,Xb的末端核苷酸的糖部分和Xz的末端核苷酸的糖部分以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键连接是优选的,以磷酸二酯键连接是更优选的。当Y和Yz直接连接时,类似的,Y的末端核苷酸的糖部分和Yz的末端核苷酸的糖部分以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键连接是优选的,以磷酸二酯键连接是更优选的。当上述末端核苷酸是糖基修饰的核苷酸时,上述糖部分包含从糖骨架置换的部分结构。
当Xb以3’侧结合Xa时,Y以5’侧结合Xa。进一步的,当m是1时,Xb以5’侧结合Lx,Xz以3’侧结合Lx。当Xb以3’侧结合Xa,Y以5’侧结合Xa,且n是1时,Y以3’侧结合Ly,Yz以5’侧结合Ly。
当Xb以5’侧结合Xa时,Y以3’侧结合Xa。进一步的,当m是1时,Xb以3’侧结合Lx,Xz以5’侧结合Lx。当Xb以5’侧结合Xa,Y以3’侧结合Xa,且n是1时,Y以5’侧结合Ly,Yz以3’侧结合Ly。
期望Lx和Ly比上述反义序列部分被更快的分解。
上述寡核苷酸Lx优选是在生理条件下被分解的寡核苷酸。
上述寡核苷酸Ly优选是在生理条件下被分解的寡核苷酸。
在本文中,“在生理条件下被分解的寡核苷酸”是在生理条件下被各种DNase(脱氧核糖核酸酶)和RNase(核糖核酸酶)等酶分解的寡核苷酸即可,构成所述寡核苷酸的核苷酸的一部分或全部中,碱基、糖或磷酸酯键可以是经过化学修饰的,也可以是没有经过修饰的。
上述寡核苷酸Lx优选是以磷酸二酯键连接的寡核苷酸,更优选是寡聚脱氧核糖核苷酸或寡聚核糖核苷酸,进一步优选是DNA或RNA,更进一步优选是RNA。寡核苷酸Ly和寡核苷酸Lx也是如此。
寡核苷酸Lx可以在寡核苷酸Lx内包含或不包含部分互补的序列,但是寡核苷酸Lx优选是在寡核苷酸Lx内不包含部分互补的序列的寡核苷酸。这类源自寡核苷酸的基团的示例可列举以磷酸二酯键连接的(N)k(N各自独立地是腺苷、尿苷、胞苷、鸟苷、2’-脱氧腺苷、胸苷、2’-脱氧胞苷或2’-脱氧鸟苷,k是1-20的整数(重复数))。其中,k优选是1-12,更优选是1-8,进一步优选是1-5,更进一步优选是1-3。寡核苷酸Ly也和寡核苷酸Lx相同。
X(包括Xa和Xb)、Y、Xz、Yz、Lx和Ly可以直接或间接地结合功能性分子。当(A)不包含Xz与Lx、Yz与Ly这两者时,功能性分子优选结合至寡核苷酸Y。当(B)不包含Xz与Lx、包含Yz与Ly时,功能性分子优选结合至寡核苷酸Xb或寡核苷酸Y。当(C)包含Xz与Lx、不包含Yz与Ly时,功能性分子优选结合至寡核苷酸Y。功能性分子与寡核苷酸Y或寡核苷酸Xb之间的结合可以是直接的,也可以通过其他物质间接进行,但优选是通过共价键、离子键或氢键使寡核苷酸Y或寡核苷酸Xb与功能性分子结合。从键的稳定性高的观点出发,更优选的是以共价键直接结合,或者以共价键通过接头(连接基团)结合。
当上述功能性分子以共价键结合单链寡核苷酸时,上述功能性分子优选直接或间接的结合在单链寡核苷酸分子的3’末端或5’末端。上述接头或功能性分子与单链寡核苷酸分子的末端核苷酸之间的键根据功能性分子进行相应选择。
上述接头或功能性分子与单链寡核苷酸分子的末端核苷酸之间以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键连接是优选的,以磷酸二酯键连接是更优选的。
上述接头或功能性分子可以与单链寡核苷酸分子的3’末端核苷酸所具有的3’位氧原子或5’末端核苷酸所具有的5’位氧原子直接连接。
“功能性分子”的结构没有特殊的限制,通过结合赋予单链寡核苷酸所期望的功能。所期望的功能可列举标记功能、纯化功能和向靶部位运送的功能。赋予标记功能的分子的示例可列举荧光蛋白、荧光素酶等化合物。赋予纯化功能的分子的示例可列举生物素、抗生物素蛋白、His标签肽、GST标签肽、FLAG标签肽等化合物。
此外,从将单链寡核苷酸高特异性、高效地运送至靶部位(例如,靶细胞)、且通过所述单链寡核苷酸非常有效地控制靶基因表达的观点来看,功能性分子优选与具有能将单链寡核苷酸运送至靶部位的功能的分子结合。所述具有运送功能的分子可以参见例如European Journal of Pharmaceuticals and Biopharmaceutics,第107卷,第321-340页(2016年),Advanced Drug Delivery Reviews,第104卷,第78-92页(2016年),ExpertOpinion on Drug Delivery,第11卷,第791-822页(2014年)等。
对于赋予向靶RNA运送的功能的分子而言,例如,从能够高特异性、高效地将单链寡核苷酸运送至肝脏等的观点来看,可列举脂类、糖。这样的脂类可列举胆固醇;脂肪酸;维生素E(生育酚类、生育三烯酚类)、维生素A、维生素D、维生素K等脂溶性维生素;酰基肉毒碱、酰基CoA等中间代谢物;糖脂;甘油酯;及它们的衍生物等。其中,从安全性更高的观点来看,胆固醇、维生素E(生育酚类、生育三烯酚类)是优选的。其中,生育酚类是更优选的,生育酚是进一步优选的,α-生育酚是特别优选的。糖可列举具有与去唾液酸糖蛋白受体的相互作用的糖类衍生物。
“去唾液酸糖蛋白受体”位于肝脏细胞表面,识别去唾液酸糖蛋白的半乳糖残基,具有将所述分子摄入至细胞内分解的作用。“与去唾液酸糖蛋白受体相互作用的糖类衍生物”优选是具有与半乳糖残基类似的结构、通过与去唾液酸糖蛋白受体的相互作用而被摄入细胞内的化合物,可列举例如GalNAc(N-乙酰基半乳糖胺)衍生物、半乳糖衍生物和乳糖衍生物。此外,在能够高特异性、高效地将本发明的单链寡核苷酸运送至脑的观点中,“功能性分子”可列举糖(例如,葡萄糖、蔗糖等)。此外,在通过与位于各器官的细胞表面的各种蛋白质相互作用,从而能够高特异性、高效地将单链寡核苷酸运送至所述器官的观点中,“功能性分子”可列举受体的配基、抗体、其片段的肽或蛋白质。
功能性分子与X(包括Xa和Xb)、Y、Xz、Yz、Lx和Ly的结合所经由的接头只要能以单链寡核苷酸分子的形式发挥功能性分子所具有的功能即可,因此只要是使所述功能性分子和所述寡核苷酸稳定地结合的接头即可,没有特殊限制。所述接头可列举例如源自核苷酸数为2-20个的寡核苷酸的基团、源自氨基酸数为2-20个的多肽的基团、碳原子数为2-20个亚烷基和碳原子数为2-20个亚烯基等。上述源自核苷酸数为2-20个的寡核苷酸的基团是从核苷酸数为2-20的寡核苷酸中去除羟基、氢原子等后的基团。上述源自氨基酸数为2-20个的多肽的基团是从氨基酸数为2-20的多肽中去除羟基、氢原子、氨基等后的基团。
接头优选是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代,或者被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的1或2个取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换,或者被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换)。在本文中,组合上述取代和置换,接头可以包括用-C(=O)-O-、-O-C(=O)-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-C(=O)-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-C(=S)-NR1-(R1表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-NR1-C(=O)-NR1-(R1分别独立地表示氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)等表示的基团。
接头更优选是C2-20亚烷基(该亚烷基的亚甲基各自独立地没有被置换,或者被-O-置换。没有被置换的亚甲基各自独立地无取代,或者被羟基或被保护的羟基取代),进一步优选的是C8-12亚烷基(该亚烷基的亚甲基各自独立地没有被置换,或者被-O-置换。没有被置换的亚甲基各自独立地无取代,或者被羟基取代),特别优选的是1,8-辛烯基。此外对于其他的方式,接头特别优选的是用下式(III)表示的基团。
[化学式5]
式中、一个*表示与源自寡核苷酸的基团的结合位置(构成核苷酸的原子),另一个*表示与源自功能性分子的基团的结合位置(构成源自功能性分子的基团的原子)。
对于其他的方式,接头更优选的是被C2-20亚烷基(该亚烷基的亚甲基各自独立地没有被置换,或者被-O-或者-NRB-(RB是氢原子或C1-6烷基)置换。没有被置换的亚甲基各自独立地无取代,或者被氧代基取代),进一步优选的是由下式表示的基团:
[化学式6]
-N(H)C(=O)-(CH2)e-N(H)C(=O)-(CH2)e-C(=O)-
(式中e各自独立地是1至6的整数),特别优选的是由下式表示的基团
[化学式7]
-N(H)C(=O)-(CH2)e-N(H)C(=O)-(CH2)e-C(=O)-。
上述“被保护的羟基”的保护基只要在使功能性分子和寡核苷酸结合时是稳定的即可,没有特殊的限制。对接头没有特殊的限制,可列举例如PROTECTIVE GROUPS INORGANIC SYNTHESIS,第3版,JOHN WILLY&SONS出版(1999年)等中记载的任意保护基。具体而言,可列举甲基、苄基、对甲氧基苄基、叔丁基、甲氧基甲基、甲氧基乙基、2-四氢吡喃基、乙氧基乙基、氰乙基、氰乙氧基甲基、苯基氨基甲酰基、1,1-二氧代硫代吗啉-4-硫代氨基甲酰基、乙酰基、特戊酰基、苯甲酰基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、[(三异丙基甲硅烷基)氧基]甲基(Tom基)、1-(4-氯苯基)-4-乙氧基哌啶-4-基(Cpep基)、三苯基甲基(三苯甲基)、单甲氧基三苯甲基、二甲氧基三苯甲基(DMTr基)、三甲氧基三苯甲基、9-苯基呫吨-9-基(Pixyl基)或9-(对甲氧基苯基)呫吨-9-基(MOX基)等。“被保护的羟基”的保护基优选是苯甲酰基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、三苯基甲基、单甲氧基三苯甲基、二甲氧基三苯甲基、三甲氧基三苯甲基、9-苯基呫吨-9-基或9-(对甲氧基苯基)呫吨-9-基,更优选是单甲氧基三苯甲基、二甲氧基三苯甲基或三甲氧基三苯甲基,更进一步优选是二甲氧基三苯甲基。
用于核酸药物的优选的单链寡核苷酸可列举以下示例。
1)单链寡核苷酸,其由式(I)表示,并且Xb与Y能进行杂交,
[化学式8]
[Xz-Lx]m-X-Y-[Ly-Yz]n (I)
{式中,
Y是源自由4-40个核苷酸组成的寡核苷酸Y的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个核糖核苷酸,
X是由下述式表示的、源自由5-80个核苷酸组成的寡核苷酸X的基团,
[化学式9]
Xb-Xa
(式中,Xb是源自由4-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xb的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Xa是源自由1-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xa的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,Xa在两端分别结与寡核苷酸Y和寡核苷酸Xb结合,
Xz是源自由5-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xz的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Yz是源自由5-40个核苷酸组成的寡核苷酸Yz的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Lx是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Lx的基团,
Ly是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Ly的基团,
m是0或1,
当m是0时,n是0或1,
当m是1时,n是0,
上述寡核苷酸X具有核苷酸序列X,上述寡核苷酸Xa具有核苷酸序列Xa,上述寡核苷酸Xb具有核苷酸序列Xb,上述寡核苷酸Y具有核苷酸序列Y,上述寡核苷酸Xz具有核苷酸序列Xz,上述寡核苷酸Yz具有核苷酸序列Yz,上述寡核苷酸Lx具有核苷酸序列Lx,上述寡核苷酸Ly具有核苷酸序列Ly,
上述核苷酸序列Xb与上述核苷酸序列Y互补,
上述核苷酸序列X包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当m是1,n是0时,
上述核苷酸序列Xz包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当m是0,n是1时,
上述核苷酸序列Yz包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当具有2种以上的上述反义序列时,各反义序列部分所杂交的靶RNA可以相同,也可以不同)。
2)如1)所述的单链寡核苷酸,其中,Xb的3’侧与Xa结合,Y的5’侧与Xa结合。
3)如1)所述的单链寡核苷酸,其中,Xb的5’侧与Xa结合,Y的3’侧与Xa结合。
4)如1)至3)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述反义序列与靶RNA序列的互补性在70%以上。
5)如1)至4)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述核苷酸序列Xb与核苷酸序列Y的互补性在70%以上。
6)如1)至5)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在由式(I)表示的单链寡核苷酸中的各个核苷酸以独立地选自由磷酸二酯键、硫代磷酸酯键、甲基磷酸键酯、甲基硫代磷酸酯键、二硫代磷酸酯键和氨基磷酸酯键组成的组中的至少一种相互连接。
7)如1)至6)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在由式(I)表示的单链寡核苷酸中的各个核苷酸以独立地选自磷酸二酯键和硫代磷酸酯键中的至少一种相互连接。
8)如1)至7)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,X所包含的反义序列部分含有硫代磷酸酯键。
9)如1)至8)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列X所包含的反义序列是包含相互以硫代磷酸酯键连接的核苷酸的序列。
10)如1)至9)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,核苷酸序列X所包含的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接的。
11)如1)至10)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸X所包含的反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸中的至少一者是糖基修饰的核苷酸。
12)如1)至11)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸X所包含的反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸是糖基修饰的核苷酸。
13)如1)至12)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述寡核苷酸X所包含的反义序列是由11-26个独立地选自糖基修饰的核苷酸和脱氧核糖核苷酸的核苷酸组成的序列。
14)如1)至13)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列X所包含的反义序列是由11-26个核苷酸组成的序列,其包含至少1个脱氧核糖核苷酸。
15)如1)至14)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列X所包含的反义序列是包含在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列。
16)如15)所述的单链寡核苷酸,其中,上述反义序列部分包含在“包含上述被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列部分”的5’侧和3’侧邻接结合的糖基修饰的核苷酸。
17)如15)或16)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述“包含在与靶RNA杂交时被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列”是包含至少1个脱氧核糖核苷酸的、由4-20个核苷酸组成的序列。
18)如1)至14)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列X所包含的反义序列包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸。
19)如1)至13)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列X所包含的反义序列是由4-30个糖基修饰的核苷酸组成的序列。
20)如1)至19)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,核苷酸序列Y是包含被RNaseH切割的至少4个连续的核苷酸的序列。
21)如1)至20)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,核苷酸序列Y是由6-25个核糖核苷酸组成的序列。
22)如1)至21)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,核苷酸序列Y在寡核苷酸Y的5’侧和3’侧中的至少一者包含一个以上的糖基修饰的核苷酸。
23)如1)至22)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Y包含磷酸二酯键。
24)如1)至23)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Y的5’侧和3’侧中的至少一者与邻接的核苷酸以磷酸二酯键连接。
25)如1)至24)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Xa由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组中的3-10个核苷酸组成,寡核苷酸Xb由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组中的8-16个核苷酸组成。
26)如1)至25)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是0,n是0。
27)如26)所述的单链寡核苷酸,其中,Y的5’侧和3’侧的核苷酸中,至少一者被硫代磷酸酯化。
28)如1)至25)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是1,n是0。
29)如28)所述的单链寡核苷酸,其中,Xz所包含的反义序列部分包含硫代磷酸酯键。
30)如28)或29)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Xz所包含的反义序列是包含相互以硫代磷酸酯键连接的核苷酸的序列。
31)如28)至30)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Xz中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接。
32)如28)至31)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Xz所包含的反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸中的至少一者是糖基修饰的核苷酸。
33)如28)至32)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Xz所包含的反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸是糖基修饰的核苷酸。
34)如33)至34)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Xz所包含的反义序列是由独立地选自糖基修饰的核苷酸和脱氧核糖核苷酸的11-26个核苷酸组成的序列。
35)如28)至34)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Xz所包含的反义序列是由包含至少1个脱氧核糖核苷酸的11-26个核苷酸组成的序列。
36)如28)至35)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Xz所包含的反义序列是包含在与靶RNA杂交时、被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列。
37)如36)所述的单链寡核苷酸,其中,上述反义序列部分包含在“包含上述被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列部分”的5’侧和3’侧邻接结合的糖基修饰的核苷酸。
38)如36)或37)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述“包含在与靶RNA杂交时、被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列”是包含至少1个脱氧核糖核苷酸的、由4-20个核苷酸组成的序列。
39)如28)至35)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Xz所包含的反义序列包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸。
40)如28)至34)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Xz所包含的反义序列是由4-30个糖基修饰的核苷酸组成的序列。
41)如28)至40)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx由0个核苷酸组成,Xb和Xz以磷酸二酯键连接。
42)如28)至40)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Lx是源自由独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组中的1-20个核苷酸组成的寡核苷酸Lx的基团。
43)如42)所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx包含磷酸二酯键。
44)如42)或43)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Lx中的核苷酸以磷酸二酯键相互连接。
45)如42)至44)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸组成的组中的1-8个核苷酸组成。
46)如42)至45)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx是寡聚脱氧核糖核苷酸或寡聚核糖核苷酸。
47)如42)至46)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx是DNA或RNA、。
48)如42)至46)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx是RNA。
49)如28)至48)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Y的5’侧和3’侧的核苷酸中的至少一者被硫代磷酸酯化。
50)如1)至25)所述的单链寡核苷酸,其中,m是0,n是1。
51)如50)所述的单链寡核苷酸,其中,Yz所包含的反义序列部分包含硫代磷酸酯键。
52)如50)或51)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Yz所包含的反义序列相互以硫代磷酸酯键连接。
53)如50)至52)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Yz中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接。
54)如50)至53)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Yz所包含的反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸中的至少一者是糖基修饰的核苷酸。
55)如50)至54)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Yz所包含的反义序列部分的3’侧的核苷酸和5’侧的核苷酸是糖基修饰的核苷酸。
56)如50)至55)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Yz所包含的反义序列是由独立地选自糖基修饰的核苷酸和脱氧核糖核苷酸的11-26个核苷酸组成的序列。
57)如50)至56)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Yz所包含的反义序列是包含至少1个的脱氧核糖核苷酸的、由11-26个核苷酸组成的序列。
58)如50)至57)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Yz所包含的反义序列是包含在与靶RNA杂交时、被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列。
59)如58)所述的单链寡核苷酸,其中,上述反义序列部分包含在“包含上述被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列部分”的5’侧和3’侧邻接结合的糖基修饰的核苷酸。
60)如58)或59)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述“包含在与靶RNA杂交时、被RNaseH识别的至少4个连续的核苷酸的序列”是包含至少1个脱氧核糖核苷酸的、由4-20个核苷酸组成的序列。
61)如50)至57)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Yz所包含的反义序列部分包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸。
62)如50)至56)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述核苷酸序列Yz所包含的反义序列是由4-30个糖基修饰的核苷酸组成的序列。
63)如50)至62)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly由0个核苷酸组成,Y与Yz以磷酸二酯键连接。
64)如50)至62)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Ly是源自由1-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Ly的基团。
65)如64)所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly包含磷酸二酯键。
66)如64)或65)所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Ly中的核苷酸以磷酸二酯键相互连接。
67)如64)至66)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly由独立地选自由脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸组成的组中的1-8个核苷酸组成。
68)如64)至67)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly是寡聚脱氧核糖核苷酸或寡聚核糖核苷酸。
69)如64)至68)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly是DNA或RNA。
70)如64)至69)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly是RNA。
71)如1)至70)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,糖基修饰的核苷酸各自独立地是2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸、2’-O-氨基丙基化核苷酸、2’-氟化核苷酸、2’-F-阿拉伯糖核苷酸、桥连的核苷酸或2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸。
72)如1)至71)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,糖基修饰的核苷酸各自独立地是2’-O-甲基化核苷酸或LNA。
73)如1)至72)中任一项所述的单链寡核苷酸,其还包含源自功能性分子的基团,所述功能性分子具有选自由标记功能、纯化功能和向靶RNA运送的功能组成的组中的至少一种功能。
74)如73)所述的单链寡核苷酸,其中,上述源自功能性分子的基团与由式(I)表示的单链寡核苷酸的5’末端的核苷酸直接或间接地结合。
75)如73)所述的单链寡核苷酸,其中,上述源自功能性分子的基团与由式(I)表示的单链寡核苷酸的3’末端的核苷酸直接或间接地结合。
76)如73)至75)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述源自功能性分子的基团通过C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或者被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的1个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或者被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换)、或直接通过共价键与由式(I)表示的单链寡核苷酸结合。
77)如73)至75)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,源自上述功能性分子的基团所连接的C2-20亚烷基或C2-20亚烯基、与由式(I)表示的单链寡核苷酸的5’末端或3’末端的核苷酸以磷酸二酯键或被修饰的磷酸二酯键连接。
78)如73)至75)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,源自上述功能性分子的基团所连接的C2-20亚烷基或C2-20亚烯基、与由式(I)表示的单链寡核苷酸的5’末端或3’末端的核苷酸以磷酸二酯键连接。
79)如73)至78)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述功能性分子选自由糖、脂类、肽和蛋白质及它们的衍生物组成的组。
80)如73)至79)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述功能性分子是选自由胆固醇、脂肪酸、脂溶性维生素、糖脂类和甘油酯组成的组的脂类。
81)如73)至80)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述功能性分子是选自由胆固醇、生育酚和生育三烯酚组成的组的脂类。
82)如73)至75)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述功能性分子是生育酚,生育酚的羟基通过C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或者被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或被羟基取代)与由式(I)表示的单链寡核苷酸的5’末端或3’末端的核苷酸结合。
83)如73)至75)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,生育酚的羟基通过由下式(III)表示的基团与由式(I)表示的单链寡核苷酸的5’末端或3’末端的核苷酸结合,
[化学式10]
(式中,一个*表示与源自寡核苷酸的基团的结合位置(构成核苷酸的原子),另一个*表示与源自功能性分子的基团的结合位置(构成源自功能性分子的基团的原子。)。
84)如73)至79)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述功能性分子是与去唾液酸糖蛋白受体相互作用的糖类衍生物。
85)如73)至79)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,上述功能性分子是选自由受体的配基和抗体组成的组中的肽或蛋白质。
B-1)如1)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式11]
Xb1-Xb2-Xa2-Xa1-Y2-Y1
(式中,Xb1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由6-8个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xa2是源自由1-3个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xa2的基团,
Xa1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xa1的基团,
Y2是源自由6-8个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y2的基团,
Y1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Y1的基团。)。
B-2)如73)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式12]
Xb1-Xb2-Xa2-Xa1-Y2-Y1-B-A
(式中,Xb1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Xb2是源自由6-8个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Xa2是源自由1-3个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xa2的基团,
Xa1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Y2是源自由6-8个核糖核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Y1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Y1的基团,
B是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或者被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的一个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换)
A是源自功能性分子的基团。)。
B-3)如B-2)所述的单链寡核苷酸,其中,B是C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或被羟基取代),A是源自生育酚的基团。
B-4)如B-2)或B-3)所述的单链寡核苷酸,其中,B以磷酸二酯键与Y1的末端核苷酸连接。
B-5)如B-1)至B-4)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xa2是源自由2个或3个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xa2的基团。
B-6)如B-1)至B-5)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述糖基修饰的核苷酸各自独立地选自由LNA、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸和2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸组成的组。
B-7)如B-1)至B-6)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1和及Xa2中的糖基修饰的核苷酸是LNA。
B-8)如B-1)至B-7)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Y1中的糖基修饰的核苷酸是2’-O-甲基化核苷酸。
B-9)如B-1)至B-8)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb2、Xa1、Xa2和Y1中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接,包含在Y2中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接。
B-10)如B-1)至B-9)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xb1和Xb2、Xb2和Xa1、Xa1和Xa2、以及Y2和Y1的各个末端的核苷酸以硫代磷酸酯键连接,Xa2和Y2的各个末端核苷酸以磷酸二酯键连接。
在上述B-1)至B-10)中,寡核苷酸Xb由Xb1-Xb2表示,寡核苷酸Xa由Xa2-Xa1表示,寡核苷酸Y由Y2-Y1表示。
B-11)如1)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式13]
Xb1-Xb2-Xa-Y2-Y1
(式中,Xb1是源自由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xa由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成,
Y2是源自由8-10个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y2的基团,
Y1是源自由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Y1的基团。)。
B-12)如73)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式14]
Xb1-Xb2-Xa-Y2-Y1-B-A
(式中,Xb1是源自由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xa由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成,
Y2是源自由8-10个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y2的基团、
Y1是源自由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Y1的基团,
B是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或者被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的一个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或者是被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换),
A是源自功能性分子的基团。)。
B-13)如B-12)所述的单链寡核苷酸,其中,B是C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或被羟基取代),A是源自生育酚的基团。
B-14)如B-12)或B-13)所述的单链寡核苷酸,其中,B以磷酸二酯键与Y1的末端核苷酸连接。
B-15)如B-11)至B-14)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述糖基修饰的核苷酸各自独立地选自由LNA、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸和2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸组成的组。
B-16)如B-11)至B-15)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1和Xa中的糖基修饰的核苷酸各自独立地是LNA或2’-O-甲氧基乙基化核苷酸。
B-17)如B-11)至B-16)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Y1中的糖基修饰的核苷酸是2’-O-甲基化核苷酸。
B-18)如B-11)至B-17)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb2、Xa和Y1中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接,包含在Y2中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接。
B-19)如B-11)至B-18)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xb1和Xb2、Xb2和Xa、以及Y2和Y1的各个末端的核苷酸以硫代磷酸酯键连接,Xa和Y2的各个末端核苷酸以磷酸二酯键连接。
在上述B-11)至B-19)中,寡核苷酸Xb由Xb1-Xb2表示,寡核苷酸Y由Y2-Y1表示。
B-20)如1)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
化学式15]
Xb1-Xb2-Xb3-Xa-Y2-Y1
(式中,Xb1是源自由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xb3是源自由1个或2个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xa由3个或4个糖基修饰的核苷酸组成,
Y2是源自由9-12个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y2的基团、
Y1是源自由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Y1的基团。)。
B-21)如73)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式16]
Xb1-Xb2-Xb3-Xa-Y2-Y1-B-A
(式中,Xb1是源自由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xb3是源自由1个或2个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xa由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成,
Y2是源自由9-12个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y2的基团,
Y1是源自由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Y1的基团,
B是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的一个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换),
A是源自功能性分子的基团。)。
B-22)如B-21)所述的单链寡核苷酸,其中,B是C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或被羟基取代),A是源自生育酚的基团。
B-23)如B-21)或B-22)所述的单链寡核苷酸,其中,B以磷酸二酯键与Y1的末端核苷酸连接。
B-24)如B-20)至B-23)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,糖基修饰的核苷酸各自独立地选自由LNA、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸和2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸组成的组。
B-25)如B-20)至B-24)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb3和Xa中的糖基修饰的核苷酸各自独立地是LNA或2’-O-甲氧基乙基化核苷酸。
B-26)如B-20)至B-25)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Y1中的糖基修饰的核苷酸是2’-O-甲基化核苷酸。
B-27)如B-20)至B-26)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb2、Xb3、Xa和Y1中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接,包含在Y2中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接。
B-28)如B-20)至B-27)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xb1和Xb2、Xb2和Xb3、Xb3和Xa、以及Y2和Y1的各个末端的核苷酸以硫代磷酸酯键连接,Xa和Y2的各个末端核苷酸以磷酸二酯键连接。
在上述B-20)至B-28)中,寡核苷酸Xb由Xb1-Xb2-Xb3表示,寡核苷酸Y由Y2-Y1表示。
B-29)如73)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式17]
Xb1-Xb2-Xa2-Xa1-Y0-B-A
(式中,Xb1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Xb2是源自由6-8个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Xa2是源自由1-3个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xa2的基团,
Xa1是源自由2个或3个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
Y0是源自由8-11个核糖核苷酸组成的寡核苷酸的基团,
B是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的一个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换。),
A是源自功能性分子的基团。
B-30)如B-28)所述的单链寡核苷酸,其中,B是C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或羟基取代。),A是源自生育酚的基团。
B-31)如B-29)或B-30)所述的单链寡核苷酸,其中,B以磷酸二酯键与Y0的末端核苷酸连接。
B-32)如B-29)至B-31)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xa2是源自由2个或3个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xa2的基团。
B-33)如B-29)至B-32)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述糖基修饰的核苷酸各自独立地选自由LNA、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸和2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸组成的组。
B-34)如B-29)至B-33)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1和Xa2中的糖基修饰的核苷酸各自独立地是LNA、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸或2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸。
B-35)如B-29)至B-34)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb2、Xa1和Xa2中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接,包含在Y0中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接。
B-36)如B-29)至B-35)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xb1和Xb2、Xb2和Xa1、以及Xa1和Xa2的各个末端的核苷酸以硫代磷酸酯键连接,Xa和Y2的各个末端核苷酸以磷酸二酯键连接。
在上述B-29)至B-36)中,寡核苷酸Xb由Xb1-Xb2表示,寡核苷酸Xa由Xa2-Xa1表示,寡核苷酸Y由Y0表示。
B-37)如73)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式18]
Xb1-Xb2-Xa-Y0-B-A
(式中,Xb1是源自由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xa由4个或5个糖基修饰的核苷酸组成,
Y0是源自由12-15个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y0的基团,
B是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的一个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换)。),
A是源自功能性分子的基团。
B-38)如B-37)所述的单链寡核苷酸,其中,B是C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或被羟基取代。),A是源自生育酚的基团。
B-39)如B-37)或B-38)所述的单链寡核苷酸,其中,B以磷酸二酯键与Y0的末端核苷酸连接。
B-40)如B-37)至B-39)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述糖基修饰的核苷酸各自独立地选自由LNA、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸和2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸组成的组。
B-41)如B-37)至B-40)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1和Xa中的糖基修饰的核苷酸各自独立地是LNA、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸或2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸。
B-42)如B-37)至B-41)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb2和Xa中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接,包含在Y0中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接。
B-43)如B-37)至B-42)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xb1和Xb2,以及Xb2和Xa的各个末端的核苷酸以硫代磷酸酯键连接,Xa和Y0的各个末端核苷酸以磷酸二酯键连接。
在上述B-37)至B-43)中,寡核苷酸Xb由Xb1-Xb2表示,寡核苷酸Y由Y0表示。
B-44)如73)所述的单链寡核苷酸,其由下式表示:
[化学式19]
Xb1-Xb2-Xb3-Xa-Y0-B-A
(式中,Xb1是源自由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xb2是源自由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的寡核苷酸Xb2的基团,
Xb3是源自由1个或2个糖基修饰的核苷酸组成的寡核苷酸Xb1的基团,
Xa由3个或4个糖基修饰的核苷酸组成,
Y0是源自由13-18个核糖核苷酸组成的寡核苷酸Y0的基团,
B是C2-20亚烷基或C2-20亚烯基(包含在所述亚烷基和亚烯基中的亚甲基各自独立地没有取代、或被选自由卤原子、羟基、被保护的羟基、氧代基和硫代基组成的组中的一个以上取代基取代。此外,所述亚烷基和亚烯基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-、-NRB-(RB是氢原子、C1-6烷基或卤代C1-6烷基)、-S-、-S(-O)-或-S(=O)2-置换。),
A是源自功能性分子的基团。
B-45)如B-42)所述的单链寡核苷酸,其中,B是C2-20亚烷基(所述亚烷基的亚甲基各自独立地未被置换、或被-O-置换。未被置换的亚甲基各自独立地无取代、或被羟基取代。),A是源自生育酚的基团。
B-46)如B-44)或B-45)所述的单链寡核苷酸,其中,B以磷酸二酯键与Y0的末端核苷酸连接。
B-47)如B-44)至B-46)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,所述糖基修饰的核苷酸各自独立地选自由LNA、2’-O-甲基化核苷酸、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸和2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸组成的组。
B-48)如B-44)至B-47)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb3和Xa中的糖基修饰的核苷酸各自独立地是LNA、2’-O-甲氧基乙基化核苷酸或2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸。
B-49)如B-44)至B-47)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb3和Xa中的糖基修饰的核苷酸是2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸。
B-50)如B-44)至B-48)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,包含在Xb1、Xb2、Xb3和Xa中的核苷酸相互以硫代磷酸酯键连接,包含在Y0中的核苷酸相互以磷酸二酯键连接。
B-51)如B-44)至B-50)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,Xb1和Xb2、Xb2和Xb3,以及Xb3和Xa的各个末端的核苷酸以硫代磷酸酯键连接,Xa和Y0的各个末端核苷酸以磷酸二酯键连接。
在上述B-44)至B-51)中,寡核苷酸Xb由Xb1-Xb2-Xb3表示,寡核苷酸Y由Y0表示。
B-52)如1)至85)和B-1)至B-51)中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸中的碱基部分是选自腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和5-甲基胞嘧啶(5-me-C)组成的组中的至少一种。
D-1)药物,其含有1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸作为有效成分。
图1显示B-1)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xa2-Xa1表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2表示的部分与由Y2-Y1表示的部分在分子内杂交。在图1显示的单链寡核苷酸中,由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由6-8个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由1-3个脱氧核糖核苷酸组成的Xa1和由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Xa2、由6-8个核糖核苷酸组成的Y2、和由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Y1按该顺序结合。从Xb1至Y1的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图1中,Xb2与Y2形成双链。Xb1与Y1形成双链。
图2显示B-2)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xa2-Xa1表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2表示的部分与由Y2-Y1表示的部分在分子内杂交。在图2显示的单链寡核苷酸中,由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由6-8个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由1-3个脱氧核糖核苷酸组成的Xa1和由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Xa2、由6-8个核糖核苷酸组成的Y2、由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Y1、作为C2-20亚烷基等的B、和作为源自功能性分子的基团A按该顺序结合。从Xb1至Y1的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图2中,Xb2与Y2形成双链。Xb1与Y1形成双链。
图3显示B-11)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xa表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2表示的部分与由Y2-Y1表示的部分在分子内杂交。在图3显示的单链寡核苷酸中,由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Xa、由8-10个核糖核苷酸组成的Y2、由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Y1,按该顺序结合。从Xb1至Y1的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图3中,Xb2与Y2形成双链。Xb1与Y1形成双链。
图4显示B-12)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xa表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2表示的部分与由Y2-Y1表示的部分在分子内杂交。在图4显示的单链寡核苷酸中,由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Xa、由8-10个核糖核苷酸组成的Y2、由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Y1、作为C2-20亚烷基等的B、和源自功能性分子的基团A按该顺序结合。从Xb1至Y1的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图4中,Xb2与Y2形成双链。Xb1与Y1形成双链。
图5显示B-20)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xb3-Xa表示的部分是反义序列部分,由用Xb1-Xb2-Xb3表示的部分与由Y2-Y1表示的部分在分子内杂交。在图5显示的单链寡核苷酸中,由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由1或2个糖基修饰的核苷酸组成的Xb3、由3或4个糖基修饰的核苷酸组成的Xa、由9-12个核糖核苷酸组成的Y2、和由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的Y1按该顺序结合。从Xb1至Y1的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图5中,Xb2与Y2形成双链。Xb1与Y1形成双链。
图6显示B-21)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xb3-Xa表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2-Xb3表示的部分与由Y2-Y1表示的部分在分子内杂交。在图6显示的单链寡核苷酸中,由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由1或2个糖基修饰的核苷酸组成的Xb3、由3或4个糖基修饰的核苷酸组成的Xa、由9-12个核糖核苷酸组成的Y2、由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的Y1、作为C2-20亚烷基等的B、和源自功能性分子的基团A按该顺序结合。从Xb1至Y1的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图6中,Xb2与Y2形成双链。Xb1与Y1形成双链。
图7显示B-29)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xa2-Xa1表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2表示的部分与由Y0表示的部分在分子内杂交。在图7显示的单链寡核苷酸中,由2或3个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由6-8个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由1-3个脱氧核糖核苷酸组成的Xa2、由2或3个核糖核苷酸组成的Xa1、由8-11个核糖核苷酸组成的Y0、作为C2-20亚烷基等的B,和源自功能性分子的基团A按该顺序结合。从Xb1至Y0的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图7中,Xb2与Y0形成双链。Xb1与Y0形成双链。
图8显示B-37)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xa表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2表示的部分与由Y0表示的部分在分子内杂交。在图8显示的单链寡核苷酸中,由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由4或5个糖基修饰的核苷酸组成的Xa、由12-15个核糖核苷酸组成的Y0、作为C2-20亚烷基等的B、和源自功能性分子的基团A按该顺序结合。从Xb1至Y0的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图8中,Xb2与Y0形成双链。Xb1与Y0形成双链。
图9显示B-44)所述的单链寡核苷酸的示意图,由Xb1-Xb2-Xb3-Xa表示的部分是反义序列部分,由Xb1-Xb2-Xb3表示的部分与由Y0表示的部分在分子内杂交。在图9显示的单链寡核苷酸中,由4-6个糖基修饰的核苷酸组成的Xb1、由8-10个脱氧核糖核苷酸组成的Xb2、由1或2个糖基修饰的核苷酸组成的Xb3、由3或4个糖基修饰的核苷酸组成的Xa、由13-18个核糖核苷酸组成的Y0、作为C2-20亚烷基等的B,和源自功能性分子的基团A按该顺序结合。从Xb1至Y0的结合方向可以是从5’至3’方向,也可以是3’至5’方向。在图9中,Xb2与Y0形成双链。Xb1与Y0形成双链。
使用本发明的单链寡核苷酸的优选的方法可列举以下示例。
E-1)控制靶RNA的功能的方法,其包括使1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸与细胞接触的步骤。
E-2)控制哺乳动物中的靶RNA的功能的方法,其包括向哺乳动物施予包含1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸的药物组合物的步骤。
E-3)如E-2)所述的方法,其中,所述哺乳动物是人。
E-4)如E-2)或E-3)所述的方法,其中,所述施予途径是经肠道途径。
E-5)如E-2)或E-3)所述的方法,其中,所述施予途径是非经肠道途径。
E-6)1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸的用途,其用于在哺乳动物中控制靶RNA的功能。
E-7)1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸的用途,其用于制备用于在哺乳动物中控制靶RNA的功能的药物。
E-8)如E-6)或E-7)所述的用途,其中,所述哺乳动物是人。
本发明中的控制靶RNA的功能是指:反义序列部分通过杂交覆盖靶RNA的一部分,从而抑制翻译,或者调节或改变外显子跳过等剪接功能;或者,通过识别反义序列部分与靶RNA的一部分杂交后的部分,导致能够发生靶RNA分解,从而抑制靶RNA的功能,等。
E-9)控制靶基因的表达的方法,其包括使1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸与细胞接触的步骤。
E-10)控制哺乳动物中的靶基因的表达的方法,其包括向所述哺乳动物施予包含1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸的药物组合物的步骤。
E-11)如E-10)所述的方法,,其中,所述哺乳动物是人。
E-12)如E-10)或E-11)所述的方法,其中,所述施予途径是经肠道途径。
E-13)如E-10)或E-11)所述的方法,其中,所述施予途径是非经肠道途径。
E-14)1)至85)和B-1)至B-52)中任一项所述的单链寡核苷酸的用途,其用于在哺乳动物中控制靶基因的表达。
E-15)1)至85)和B-1)至B-52)中任一项靶RNA的功能所述的单链寡核苷酸的用途,其用于制备用于在哺乳动物中控制靶基因的表达的药物。
E-16)如E-14)或E-15)所述的用途,其中,所述哺乳动物是人。
以上,对单链寡核苷酸的优选方式进行了说明,但是本发明的单链寡核苷酸不限于上述方式。单链寡核苷酸不仅经由其中所包含的互变异构和几何异构(无论环内、环外)而存在,还包括作为其混合物或各种异构体的混合物而存在的方式。此外,当存在手性中心时,或者当由于异构化而产生手性中心时,也包括作为各种光学异构体及其任意比例的混合物而存在的方式。此外,在具有两个以上手性中心的化合物的情况下,还存在由于各光学异构而产生的非对映异构体。本发明包括以任意的比例包含上述所有种类的方式。
本发明还包括由式(I)表示的单链寡核苷酸的药学上允许的盐。
由式(I)表示的单链寡核苷酸可以根据需要而转化为药学上允许的盐,或者可使其从生成的盐中游离。由式(I)表示的单链寡核苷酸的药学上允许的盐可列举例如与碱金属(锂、钠、钾等)、碱土金属(镁、钙等)、铵、有机碱(三乙胺、三甲胺等)、氨基酸(甘氨酸、赖氨酸、谷氨酸等)、无机酸(盐酸、氢溴酸、磷酸、硫酸等)或有机酸(乙酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、酒石酸、苯磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸等)形成的盐。
特别地,可以将由-P(=O)(OH)-表示的部分结构转化为由-P(=O)(O-)-表示的阴离子型的部分结构,与碱金属(锂、钠、钾等)、碱土金属(镁、钙等)或铵等形成盐。此外,形成硫代磷酸酯键的、由-P(=O)(SH)-表示的部分结构可转化为为由-P(=O)(S-)-表示的阴离子型的部分结构,同样地与碱金属、碱土金属或铵等形成盐。
本发明也包括由式(I)表示的单链寡核苷酸的前药。
前药是指具有在化学上或在代谢上可分解的基团的药物化合物的衍生物,并且是通过加溶剂分解、或在生理条件下被体内分解而衍生为具有药理学活性的药物化合物的化合物。合适的前药衍生物的选择方法和制备方法记载于例如Design of Prodrugs(ElseVier,Amsterdam 1985)中。在本发明的情况下,当具有羟基时,可示例通过使所述化合物与合适的酰基卤、合适的酸酐或合适的卤代烷基氧基羰基化合物反应来制造的酰氧基衍生物这样的前药。作为前药特别优选的结构可列举-O-COC2H5、-O-CO(t-Bu)、-O-COC15H31、-O-CO(m-CO2Na-Ph)、-O-COCH2CH2CO2Na-OCOCH(NH2)CH3、-O-COCH2N(CH3)2或-O-CH2OC(=O)CH3等。当形成本发明的单链寡核苷酸具有氨基时,可示例通过使具有氨基的化合物与合适的酰卤化物、合适的混合酸酐或合适的卤代烷基氧基羰基化合物反应来制造的前药。作为前药特别优选的结构可列举-NH-CO(CH2)20OCH3、-NH-COCH(NH2)CH3、-NH-CH2OC(=O)CH3等。
本发明的由式(I)表示的单链寡核苷酸或其药物上允许的盐可以根据制备条件而以任意的晶型存在,并可以作为任意的水合物存在,这些晶型或水合物及它们的混合物也都包含在本发明的范围内。此外,也有以含有丙酮、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等有机溶剂的溶剂合物而存在,上述形态都包含在本发明的范围内。
本领域技术人员可以通过适当选择已知方法来制备单链寡核苷酸。例如,本领域技术人员根据靶RNA的核苷酸序列信息设计单链寡核苷酸的核苷酸序列,并使用市售的自动核酸合成仪(Applied Biosystems公司生产,Beckman公司生产,Gene Design公司等)进行合成。此外,也可以通过使用酶来反应合成。上述酶的实例可列举聚合酶、连接酶和限制性内切酶等,但不限于此。即,本实施方式涉及的单链寡核苷酸的制备方法可以包括在包含X、Y、Xz、Yz、Lx和Ly中的至少一者的寡核苷酸(其中,含有X和Y中至少一者的寡核苷酸)的3’端或5’端延伸核苷酸链的步骤。
用于使功能性分子与所述寡核苷酸结合的许多方法是本领域众所周知的,例如可参见European Journal of Pharmaceuticals and Biopharmaceutics,第107卷,第321-340页(2016年),Advanced Drug Delivery Reviews,第104卷,第78-92页(2016年),ExpertOpinion on Drug Delivery,第11卷,第791-822页(2014年)等。例如,在通过已知方法使功能性分子和接头结合后,可以利用亚酰胺(amidite)化试剂将其诱导成亚酰胺形式,或通过H-膦酸酯试剂将其诱导成H-膦酸酯的形式,使其与寡核苷酸结合。
可以通过反相柱色谱法等纯化所获得的寡核苷酸,来制备单链寡核苷酸。另外,将制备的单链寡核苷酸在适当的缓冲液中混合,使其在90-98℃下经过数分钟(例如5分钟)而变性后,在30-70℃下经过1-8小时而杂交,由此可以制备成在分子内杂交的单链寡核苷酸。也存在可以省略使其在分子内杂交的步骤的情况。
单链寡核苷酸可以有效地控制靶基因的表达。因此,本发明可以提供包含单链寡核苷酸作为有效成分、例如用于通过反义效果来控制靶基因表达的组合物。特别地,单链寡核苷酸可以通过低浓度施予获得高药效,可以在多个实施方式中提供用于治疗、预防和改善伴随靶基因表达亢进的疾病(例如代谢疾病、肿瘤和感染症)的药物组合物。
可以通过已知的制剂学方法将含有单链寡核苷酸的组合物制剂化。例如可以作为胶囊剂、片剂、丸剂、液体制剂、散剂、颗粒剂、细粒剂、膜包衣剂、小丸(pellet)、锭剂(Lozenge)、舌下剂、咀嚼剂、口含剂(Buccal)、糊剂、糖浆剂、混悬剂、酏剂、乳剂、涂剂、软膏、贴膏剂、巴布膏、经皮吸收型制剂、洗剂、吸入剂、气雾剂、注射剂、栓剂等,经肠道(经口等)或非经肠道地进行使用。
在这些制剂中,就药理学上或食品饮料可允许的载体而言,具体而言,可与无菌水或生理盐水、植物油、溶剂、基剂、乳化剂、悬浮剂、表面活性剂、pH调节剂、稳定剂、香味剂、芳香剂、赋形剂、媒介物、防腐剂、粘合剂、稀释剂、等渗剂、镇痛剂、增量剂、崩解剂、缓冲剂、包衣剂、润滑剂、着色剂、甜味剂、增稠剂、矫味矫臭剂、助溶剂或其他添加剂等适当地组合。
对含有单链寡核苷酸的组合物的施予形式没有特别限制,可列举经肠道(经口)或非经肠道的施予。更优选地,可列举静脉内施予、动脉内施予、腹腔内施予、皮下施予、皮内施予、气管内施予、直肠施予、肌肉内施予、髓腔内施予、脑室内施予、经鼻施予和玻璃体内施予等,以及通过输液的施予。
使用单链寡核苷酸的核酸药物能够治疗、预防和改善的疾病没有特别限制,可列举例如代谢性疾病、心血管疾病、肿瘤、感染症、眼病、炎性疾病、自身免疫疾病,以及遗传性罕见病等以基因表达为原因的疾病。更具体而言,可列举高胆固醇血症、高甘油三酯血症、脊髓性肌萎缩症、肌营养不良(杜氏肌营养不良、强直性肌营养不良症、先天性肌营养不良(福山型先天性肌营养不良、Ullrich型先天性肌营养不良、Merosin缺乏型先天性肌营养不良、整合素缺乏症、Walker-Warburg综合征等)、贝克尔型肌营养不良、四肢带状肌营养不良、三好型肌营养不良、面肩肱型肌营养不良症等)、亨廷顿舞蹈病、阿茨海默病、甲状腺素蛋白型淀粉样变、家族性淀粉样蛋白性心肌病、多发性硬化、克罗恩氏病、炎性肠病、肢端肥大症、2型糖尿病、慢性肾病、RS病毒感染、埃博拉出血热、马尔堡出血热、HIV、流感、乙型肝炎、丙型肝炎、肝硬化、慢性心力衰竭、心肌纤维化、房颤、前列腺癌、黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌、大肠癌、肾细胞癌、胆管癌、宫颈癌、肝癌、肺癌、白血病、非霍奇金淋巴瘤、特应性皮炎、青光眼和老年性黄斑变性等。根据上述疾病的类型,将成为疾病原因的基因设定为上述靶基因,再根据靶基因的序列,适当地设定上述表达控制序列(例如,反义序列)。
除人类等灵长类动物外,还可以通过包含单链寡核苷酸的组合物治疗、预防、改善各种其他哺乳动物的疾病。例如但不限于奶牛、绵羊、山羊、马、狗、猫、豚鼠,包括其他的牛(bovine)、羊(ovine)、马(equine)、犬(canine)、猫(feline)、小鼠等啮齿类物种在内的哺乳类物种的疾病。此外,含有单链寡核苷酸的组合物可以适用于鸟类(例如鸡)等其他物种。
当向包括人在内的动物施予或摄入包含单链寡核苷酸的组合物时,施予量或摄入量可以根据对象的年龄、体重、症状、健康状况、组合物的类型(药物、食物饮料等)进行适当的选择,但是按单链寡核苷酸换算,其施予量或摄入量优选为0.0001mg/kg/天至100mg/kg/天。
单链寡核苷酸可以非常有效地控制靶基因的表达。因此,可以提供向包括人在内的动物施予单链寡核苷酸、通过反义效果控制靶基因的表达的方法。此外,还提供了用于治疗、预防和改善伴随靶基因表达亢进的各种疾病的方法,所述方法包括向包括人在内的动物施予包含单链寡核苷酸的组合物。
[实施例]
下面根据实施例和比较例更具体地说明本发明,但是实施方式不限于以下实施例。在以下实施例和图10、12和14中,“实施例”表示实施例,“比较例”表示比较例,“对照”表示对照。
(实施例1、比较例1)
使用核酸自动合成仪nS-8II(Gene Design公司生产)制备表1中记载的寡核苷酸。靶基因是小鼠的B类1型清道夫受体(SRB1)。并且,在表1的序列符号中,“(L)”表示LNA,“(M)”表示2′-O-甲基化核苷酸,小写字母表示脱氧核糖核苷酸,大写字母(带有上述(L)和(M)的字母除外)表示核糖核苷酸,“^’表示硫代磷酸酯键,“5”表示该核苷酸的碱基是5-甲基胞嘧啶。“Toc-TEG-”表示5’末端的磷酸基的一个氧原子经由下式(III-2)表示的基团、与由下式(IV)表示的从生育酚的羟基中去除氢原子后的部分结合,
[化学式20]
(式中,*表示与寡核苷酸Y结合的位置,**表示与生育酚结合的位置。)
[化学式21]
[表1]
实施例1中的分子内杂交和比较例1中的两个寡核苷酸的分子间杂交都是在95℃下加热5分钟、然后在37℃下恒温放置1小时来进行的。通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳确认杂交。
[评价例1]
向C57BL/6J小鼠(雄性,5周龄,日本Charles River公司)静脉内施予溶解于生理盐水(大塚生食注、Otsuka Pharmaceutial Factory,Inc.)中的实施例1和比较例1,每只小鼠的施予量按反义寡核苷酸的量换算为40nmol/kg,进行静脉施予。作为对照,仅施予生理盐水(大塚生食注、Otsuka Pharmaceutial Factory,Inc.)。施予三天后,从眼眶静脉丛中采血,然后在异氟烷麻醉下采集肝组织。按照Qiagen公司推荐的方案,使用RNeasy MiniKit(由Qiagen公司生产)从肝脏提取RNA。使用PrimeScript RT Master Mix(由Takara Bio生产),从总RNA获得cDNA。使用获得的cDNA和TaqMan(注册商标)Gene Expression ID(由Applied Biosystems生产),利用7500Real-Time PCR System(由Applied Biosystems生产)实施实时PCR,确定SRB1的mRNA量。在实时PCR中,同时定量作为持家基因的亲环蛋白(Cyclophilin)的mRNA的量,将相对于亲环蛋白的mRNA量而言的SRB1的mRNA量作为SRB1的表达水平,进行评价。结果示于图10中。
需要说明的是,使用的引物是TaqMan Gene Expression Assay(由AppliedBiosystems公司生产),引物编号(Assay ID)如下:
用于小鼠SRB1定量:Mm00450234ml
用于小鼠亲环蛋白定量:Mm0234230_g1
从图10可见,确认到本发明涉及的单链寡核苷酸(实施例1)表现出与HDO(比较例1)同等的反义效果。
[评价例2]
图11显示了实施例1中的上述分子内杂交处理前后的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果。作为单链DNA的大小标志物,(size marker)使用了由Gene Design公司生产的用于电泳的单链DNA的大小标志物。其包含核苷酸数量为15、20、30、40、50、60和80个的单链DNA。作为双链RNA的大小标志物,使用了由Gene Design公司生产的用于电泳的双链RNA的大小标志物。其包含碱基对数量为17、21、25和29的双链RNA。并且,在图11中,“泳道编号”表示上述电泳试验中的泳道编号,“实施例+编号”表示实施例编号,“前”表示上述杂交处理之前,“后”表示上述杂交杂交处理之后,“ss-DNA大小标志物”表示单链DNA的大小标志物,“ds-RNA大小标志物”表示双链RNA的大小标志物,“mer”表示碱基数,“bp”表示碱基对的数目。
从图11可见,确认到本发明涉及的单链寡核苷酸无需经过特殊的杂交步骤、或者通过简单的加热、冷却操作就可获得分子内杂交的结构。
(实施例2、比较例2)
使用核酸自动合成仪nS-8II(由Gene Design公司生产)制备表2中记载的寡核苷酸。靶基因是10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源物(Phosphatase and TensinHomolog Deleted from Chromosome 10)(PTEN)。并且,在表2的序列符号中,“(m)”表示2’-O-甲氧基乙基化核苷酸,“5”表示核苷酸的碱基是5-甲基胞嘧啶。“5(x)”表示脱氧核糖核苷酸的碱基是5-甲基胞嘧啶。其他的序列符号与表1相同。
[表2]
实施例2和比较例3中的分子内杂交都是在95℃下加热5分钟后、在37℃下恒温放置1小时来进行的。通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳确认杂交。
[评价例3]
将源自人肝癌的细胞株HuH-7的细胞按3000细胞/孔接种到96孔板中,在5%CO2、37℃下培养24小时。使用Lipofectamine(注册商标)RNAiMax(由Thermo FisherScientific公司生产),将表2的各种寡核苷酸按终浓度1nM添加(转染)到孔中。4小时后,更换培养基,再过20小时后,回收细胞,用RNeasy mini kit(由QIAGEN公司生产)从细胞中提取总RNA。
使用PrimeScript RT Master Mix(由Takara Bio公司生产),从总RNA中获得cDNA。使用获得的cDNA和TaqMan(注册商标)Gene Expression ID(由Applied Biosystems生产),利用7500Real-Time PCR System(由Applied Biosystems制造)实施实时PCR,确定PTEN的mRNA的量。在实时PCR中,同时定量持家基因GAPDH(甘油醛-3-磷酸脱氢酶)的mRNA量,将相对于GAPDH的mRNA量而言的PTEN的mRNA量作为PTEN的表达水平,进行评价。使用没有实施转染操作的细胞作为对照。结果示于图12中。
并且,使用的引物是TaqMan Gene Expression Assay(由Applied Biosystems公司生产),引物编号如下:
用于人PTEN定量:Hs02621230
用于人GAPDH定量:Hs99999905-m1
由图12可见,确认到本发明涉及的单链寡核苷酸(实施例2)显示出比ASO(比较例2)更高的反义效果。此外,确认了本发明涉及的单链寡核苷酸(实施例2)显示出较之连接了寡核苷酸的HDO(比较例3)而言为同等以上的反义效果。
[评价例4]
图13显示了实施例2中的上述分子内杂交处理前后的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果。作为单链DNA的大小标志物,使用了由Gene Design公司生产的用于电泳的单链DNA的大小标志物。作为双链RNA的大小标志物,使用了由Gene Design公司生产的用于电泳的双链RNA的大小标志物。并且,图13中的缩写等都与图11相同。
从图13可见,确认到本发明涉及的单链寡核苷酸无需经过特殊的杂交步骤、或者通过简单的加热、冷却操作就可获得分子内杂交的结构。
(实施例3、比较例4和5)
使用核酸自动合成仪nS-8II(由Gene Design公司生产)制备表3中记载的寡核苷酸。靶基因是小鼠的B类1型清道夫受体(SRB1)。并且,在表3的序列符号中,“(V)”表示2’-O-甲基氨基甲酰基乙基化核苷酸。其他的序列符号与表1和表2相同。
[表3]
实施例3和比较例5中的分子内杂交都是在95℃下加热5分钟后、在37℃下恒温放置1小时来进行的。通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳确认杂交。
[评价例5]
使用与评价例1相同的评价方法。进行静脉施予,使得表3的实施例3和比较例5的各种寡核苷酸的每只小鼠的施予量按反义寡核苷酸的量换算为0.7μmol/kg,比较例4的寡核苷酸的每只小鼠的施予量按反义寡核苷酸的量换算为1.4μmol/kg。作为对照,仅施予生理盐水(大塚生食注、Otsuka Pharmaceutial Factory,Inc.)。以施予三天后的肝脏组织中的、相对于亲环蛋白的mRNA量而言的SRB1的mRNA量作为SRB1的表达水平,进行评价。结果示于图14中。
从图14可见,确认到本发明涉及的单链寡核苷酸(实施例3)显示出比ASO(比较例4)更高的反义效果。此外,确认了本发明涉及的单链寡核苷酸(实施例3)显示出较之连接了寡核苷酸的HDO(比较例5)而言为同等以上的反义效果。
[评价例6]
图15显示了实施例3中的上述分子内杂交处理前后的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果。作为单链DNA的大小标志物,使用了由Gene Design公司生产的用于电泳的单链DNA的大小标志物。作为双链RNA的大小标志物,使用了由Gene Design公司生产的用于电泳的双链RNA的大小标志物。并且,图15中的缩写都与图11相同。
从图15可见,确认到本发明涉及的单链寡核苷酸无需经过特殊的杂交步骤、或通过简单的加热、冷却操作就可获得分子内杂交的结构。
产业上的可利用性
通过使用本发明的单链寡核苷酸,可以高特异性且高效地将反义核酸运送至特定器官(细胞),且通过该核酸,可以有效地控制靶RNA的功能,和/或有效地抑制靶基因的表达。此外,在本发明的单链寡核苷酸中,可以适用脂质(例如生育酚、胆固醇)、糖(例如葡萄糖、蔗糖)、蛋白质、肽、抗体等多种分子作为用于运送至特定器官的功能性分子,因此,本发明的单链寡核苷酸可以靶向各种器官、组织和细胞。进一步的,即使对本发明的单链寡核苷酸进行修饰以赋予其对RNase等的耐受性,也不会降低它的反义效果,因此可以利用经肠道施予的方式。
因此,本发明的单链寡核苷酸的优点在于:可以通过低浓度施予获得高药效,且通过抑制反义核酸在靶标以外的器官中的分布来降低副作用,因此,可用作治疗或预防伴随靶RNA的功能和/或与靶基因的表达亢进的疾病(例如代谢性疾病、肿瘤或传染性疾病)的药物组合物等。
Claims (27)
1.单链寡核苷酸,其由式(I)表示,并且Xb与Y能进行杂交,
[化学式1]
[Xz-Lx]m-X-Y-[Ly-Yz]n (I)
式中,Y是源自由4-40个核苷酸组成的寡核苷酸Y的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个核糖核苷酸,
X是由下述式表示的、源自由5-80个核苷酸组成的寡核苷酸X的基团,
[化学式2]
Xb-Xa
式中,Xb是源自由4-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xb的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Xa是源自由1-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xa的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,Xa在其两端分别与寡核苷酸Y和寡核苷酸Xb结合,
Xz是源自由5-40个核苷酸组成的寡核苷酸Xz的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Yz是源自由5-40个核苷酸组成的寡核苷酸Yz的基团,所述核苷酸独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组,并包含至少1个糖基修饰的核苷酸,
Lx是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Lx的基团,与所述Xb结合,
Ly是源自由0-20个独立地选自由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和糖基修饰的核苷酸组成的组的核苷酸组成的寡核苷酸Ly的基团,
m是0或1,
当m是0时,n是0或1,
当m是1时,n是0,
所述寡核苷酸X具有核苷酸序列X,所述寡核苷酸Xa具有核苷酸序列Xa,所述寡核苷酸Xb具有核苷酸序列Xb,所述寡核苷酸Y具有核苷酸序列Y,所述寡核苷酸Xz具有核苷酸序列Xz,所述寡核苷酸Yz具有核苷酸序列Yz,所述寡核苷酸Lx具有核苷酸序列Lx,所述寡核苷酸Ly具有核苷酸序列Ly,
所述核苷酸序列Xb与所述核苷酸序列Y互补,
所述核苷酸序列X包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当m是1,n是0时,
所述核苷酸序列Xz包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当m是0,n是1时,
所述核苷酸序列Yz包含能够与靶RNA杂交的反义序列,
当具有2种以上的所述反义序列时,各反义序列部分所杂交的靶RNA可以相同,也可以不同。
2.如权利要求1所述的单链寡核苷酸,其中,Xb的3’侧与Xa结合,Y的5’侧与Xa结合。
3.如权利要求1所述的单链寡核苷酸,其中,Xb的5’侧与Xa结合,Y的3’侧与Xa结合。
4.如权利要求1至3中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,反义序列各自独立地为:
包含被RNaseH识别的、至少4个连续的核苷酸的序列,或者
包含至少1个糖基修饰的核苷酸、不含连续的4个脱氧核糖核苷酸的序列。
5.如权利要求4所述的单链寡核苷酸,其中,至少1个反义序列是包含被RNaseH识别的、至少4个连续的核苷酸的序列,所述反义序列部分在所述包含被RNaseH识别的、至少4个连续的核苷酸的序列部分的5’侧和3’侧,包含邻接结合的糖基修饰的核苷酸。
6.如权利要求1至5中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,反义序列部分包含硫代磷酸酯键。
7.如权利要求1至6中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,反义序列是由10-30个核苷酸组成的、包含至少1个脱氧核糖核苷酸的序列。
8.如权利要求1至7中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,核苷酸序列Y是包含可被RNaseH切割的、至少4个连续的核苷酸的序列。
9.如权利要求1至8中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Y在寡核苷酸Y的5’侧和3’侧中的至少一者包含1个或多个糖基修饰的核苷酸。
10.如权利要求1至9中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是0,n是0。
11.如权利要求1至9中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是0,n是1。
12.如权利要求11所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Ly中的核苷酸通过磷酸二酯键相互连接。
13.如权利要求11或12所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Ly是DNA或RNA。
14.如权利要求1至9中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,m是1,n是0。
15.如权利要求14所述的单链寡核苷酸,其中,包含在寡核苷酸Lx中的核苷酸通过磷酸二酯键相互连接。
16.如权利要求14或15中任一项所述的单链寡核苷酸,其中,寡核苷酸Lx是DNA或RNA。
17.如权利要求1至16中任一项所述的单链寡核苷酸,其还包含源自具有选自由标记功能、纯化功能和向靶部位运送的功能组成的组中的至少一种功能的功能性分子的基团。
18.如权利要求17所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子选自由糖、脂类、肽和蛋白质及它们的衍生物组成的组。
19.如权利要求17或18所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子是选自由胆固醇、生育酚和生育三烯酚组成的组的脂类。
20.如权利要求17或18所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子是与去唾液酸糖蛋白受体相互作用的糖类衍生物。
21.如权利要求17或18所述的单链寡核苷酸,其中,所述功能性分子是选自由受体的配基和抗体组成的组的肽或蛋白质。
22.药物组合物,其包含药理学上允许的载体和权利要求1至21中任一项所述的单链寡核苷酸。
23.控制靶RNA的功能的方法,其包括使权利要求1至21中任一项所述的单链寡核苷酸与细胞接触的步骤。
24.控制哺乳动物中的靶RNA的功能的方法,其包括向所述哺乳动物施予包含权利要求1至21中任一项所述的单链寡核苷酸的药物组合物的步骤。
25.控制靶基因的表达的方法,其包括使权利要求1至21中任一项所述的单链寡核苷酸与细胞接触的步骤。
26.控制哺乳动物中的靶基因表达的方法,其包括向所述哺乳动物施予包含权利要求1至21中任一项所述的单链寡核苷酸的药物组合物的步骤。
27.制备方法,其是制备权利要求1至21中任一项所述的单链寡核苷酸的方法,包括在包含X和Y中的至少一者的寡核苷酸的3’末端或5’末端延伸核苷酸链的步骤。
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