JP2001500530A - キメラ及び交互のオリゴヌクレオチドを用いたras遺伝子のアンチセンス阻害 - Google Patents

キメラ及び交互のオリゴヌクレオチドを用いたras遺伝子のアンチセンス阻害

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Abstract

(57)【要約】 正常と活性型、両方のヒトras遺伝子の発現を調節するための組成物及び方法が提供される。ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互のメチレン(メチルイミノ)結合を有するオリゴヌクレオチドが提供される。ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互のメチレン(メチルイミノ)結合を有する第一領域及びホスホロチオエート結合を有する第二領域を有するオリゴヌクレオチドがさらに提供される。このようなオリゴヌクレオチドは、H−ras遺伝子の活性化より生じる病態の診断、検出及び治療の方法を含む、診断並びに研究目的のために使用され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 キメラ及び交互のオリゴヌクレオチドを用いたras遺伝子のアンチセンス阻害 関連出願 本出願は、1995年4月13日に出願された米国特許出願第411,734 号、1993年10月1日に出願されたPCT出願PCT/US93/0934 6号、1991年6月14日に出願され、現在放棄された米国特許出願第715 ,196号、1992年10月5日に出願され、現在放棄された米国特許出願第 958,134号、1994年7月19日に出願され、米国特許第5,582, 986号として発行された米国特許出願第292,086号、1993年1月2 1日に出願され、現在放棄された米国特許出願第08/007,996号、19 94年7月26日に出願され、米国特許第5,576,208号として発行され た米国特許出願第297,248号、1991年5月21日に出願され、米国特 許第5,378,825号として発行された米国特許出願第703,619号、 1993年3月31日に出願され、米国特許第5,386,023号として発行 された米国特許出願第040,903号、1993年3月31日に出願され、米 国特許第5,489,677号として発行された米国特許出願第040,526 号、1993年12月28日に出願され、米国特許第5,541,307号とし て発行された米国特許出願第174,379号、1993年3月31日に出願さ れ、現在放棄された米国特許出願第040,933号、1994年9月2日に出 願され、米国特許第5,618,704号として発行された米国特許出願第30 0,072号、1993年3月30日に出願され、現在放棄された米国特許出願 第039,979号、1995年2月27日に出願され、米国特許第5,623 ,070号として発行された米国特許出願第395,168号、1991年12 月24日に出願され、現在放棄された米国特許出願第814,961号、199 2年12月23日に出願されたPCT特許出願PCT/US92/11339号 、及び1994年6月21日に出願され、米国特許第5,623,065号とし て発行された米国特許出願第244,993号及び1995年6月6日に出願さ れた 米国特許出願第468,037号の部分継続出願であり、上記のいずれもそのま ま本明細書に参考文献として援用する。 発明の技術分野 本発明は、腫瘍形成との関連が示唆されてきた活性化型へ時々変換する天然に 存在する遺伝子、ras遺伝子の発現を阻害するための組成物及び方法に関する 。本発明はまた活性化型ras遺伝子の発現を特異的に阻害することに向けられ ている。本発明はさらに細胞及び組織内ras遺伝子の正常及び活性化型を検出 することにも向けられていて、研究及び診断用の研究試薬及びキットの基礎を形 成し得る。さらに、本発明はras遺伝子の活性化より生じるような病態の治療 に向けられている。本発明はまた、ras遺伝子の発現を阻害するための安定化 オリゴヌクレオチド、rasのRNAターゲットに対する親和性を高めるように さらに修飾されたオリゴヌクレオチド、及びrasのRNAターゲットを配列特 異的に消滅させ得るようにさらに修飾されたオリゴヌクレオチドに関する。 発明の背景 細胞の成長及び分化を直接的又は間接的に制御する細胞遺伝子に変化が起こる ことが癌の主因であると考えられている。ヒトの腫瘍形成との関連が示唆されて いる、癌遺伝子と呼ばれる約30の遺伝子ファミリーがある。そのようなファミ リーのメンバーであるras遺伝子ファミリーは、ヒト腫瘍において突然変異し ていることがしばしば見出されている。その正常な状態では、ras遺伝子によ って産生されるタンパク質は正常な細胞成長及び成熟化に関わっていると考えら れている。ras遺伝子の突然変異は、このタンパク産物における3つの重要部 位の1つでアミノ酸を変化させ、腫瘍形成に関連すると考えられる形態への変化 をもたらす。このような突然変異部分を有する遺伝子は「活性化された」と言わ れる。ras活性化につながるこのような点突然変異は、発癌物質又は他の環境 因子によって誘発され得ると考えられている。膵臓性腺癌の90%以上、結腸の アデノーマ及び腺癌の約50%、肺の腺癌及び甲状腺癌の約50%、及び急性骨 髄性白血病及び骨髄形成異常症候群のような血液の悪性腫瘍の大部分に、活性化 されたras癌遺伝子を含むことが見出されている。全体的に見て、ヒト腫瘍の 約10〜20%は、3つのras遺伝子(H−ras、K−ras又はN−ra s)の1つに突然変異を有している。 ある特定の腫瘍細胞において活性化癌遺伝子の発現を阻害すると、その細胞を より正常な成長の習性へ戻すことが可能になる。例えば、Feramiscoら、Nature 1985,314,639‐642は、活性化ras遺伝子によって悪性腫瘍の状態へ転換さ れた細胞にras遺伝子のタンパク産物に結合する抗体をマイクロインジェクシ ョンすると、細胞が増殖速度を緩め、より正常な外観を呈するようになることを 実証した。このことは、活性化ras遺伝子産物が癌細胞特有の無制御な成長に 関与していることの傍証として解釈されている。 H−ras遺伝子は、QT延長症候群と呼ばれる重篤な心臓性不整脈との関連 が最近示唆されている。これは直ぐに治療を施さないとしばしば突然死を引き起 こす遺伝性疾患である。不規則な心拍が発現する前には症状が無いことが多い。 H−ras遺伝子がQT延長症候群のまさに原因であるかどうかは不明である。 しかしながら、この疾患の遺伝とH−ras遺伝子の周囲にある染色体11領域 の特殊な変異体の存在との間には非常に高い相関性がある。従って、H−ras 遺伝子は、QT延長症候群による突然心臓死の高リスク性の有用な指標になる。 ras遺伝子の発現を調節し得る物質の組成物を提供すること、及び特にra s遺伝子の活性化型の発現を特異的に調節する物質の組成物を提供することが大 いに所望されている。動物のras遺伝子の診断及び検出の方法を提供すること が大いに所望されている。ras遺伝子の活性化より生じる病態の診断及び治療 の方法を提供することも所望されている。さらに、ras遺伝子の検出及び研究 のための改良された研究キット及び試薬が所望されている。 癌遺伝子発現の阻害は、2キロベースのKi−ras癌原遺伝子RNAセグメ ントを発現するレトロウイルスベクター又はプラスミドベクターをアンチセンス 配向で用いることによって達成されている(Mukhopadhyay,T.ら(1991)Cancer Res earch 51,1744‐1748;PCT特許出願PCT/US92/01852(WO9 2/15680);Georges,R.N.ら(1993)Cancer Research,53,1743‐1 746)。 癌遺伝子のアンチセンスオリゴヌクレオチド阻害は、様々な癌遺伝子ファミリ ーの役割を理解する上で有用なツールであることがわかっている。アンチセンス オリゴヌクレオチドはある遺伝子の「センス」又はコーディング鎖に相補的であ り、このためこの遺伝子のmRNA転写物に相補的であり、安定かつ特異的にハ イブリダイズし得る。Holtら、Mol.Cell Biol.1988,8,963‐973は、癌遺伝 子c−mycのmRNA転写物と特異的にハイブリダイズするアンチセンスオリ ゴヌクレオチドが、培養HL60白血病細胞に加えられると、その増殖を阻害し 、分化を誘導することを示した。Anfossiら、Proc.Natl.Acad.Sci.1989,86 ,3379‐3383は、c−myb癌遺伝子のmRNA転写物と特異的にハイブリダイ ズするアンチセンスオリゴヌクレオチドがヒト骨髄性白血病細胞系の増殖を阻害 することを示している。Wickstromら、Proc.Natl.Acad.Sci.1988,85,1028 ‐1032は、c−mycのmRNAと特異的にハイブリダイズするアンチセンスオ リゴヌクレオチドによって、HL60培養白血病細胞の増殖だけでなく、c−m yc癌遺伝子のタンパク産物の発現も阻害されることを示した。米国特許第4, 871,838号(Bosら)は、N−rasのコドン13の突然変異部分に相補 的で、前記突然変異を検出するオリゴヌクレオチドを開示している。米国特許第 4,871,838号(Bosら)は、rasタンパク質をコードするDNAの突 然変異を検出するためのプローブとして有用な分子を開示している。 上記のすべてにおいて、非修飾オリゴヌクレオチドの不安定性が主要な問題に なっているのは、それが細胞の酵素による分解を受けやすいからである。PCT /US88/01024(Zonら)は、増幅されたc−myc癌遺伝子の翻訳開 始領域にハイブリダイズし得て、HL−60白血球細胞の成長及びこれらの細胞 内のDNA合成を阻害するホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドを開示して いる。Tiddら、Anti‐Cancer Drug Design 1988,3,117‐127は、活性化さ れたN−ras癌遺伝子に特異的にハイブリダイズするメチルホスホネートのア ンチセンスオリゴヌクレオチドを評価し、それが生化学的な分解に抵抗し、培養 ヒトHT29細胞には無毒である一方、N−ras遺伝子の発現を阻害せず、こ れらの細胞に対して何の効果も無いことを見出した。Changらは、マウスのBa lb−ras遺伝子のmRNA転写産物と特異的にハイブリダイズするメチル ホスホネート及びホスホロチオエートのオリゴヌクレオチドがいずれもインビト ロでこの遺伝子のタンパク産物の翻訳を阻害し得ることを示した(Changら、、A nti‐Cancer Drug Design 1989,4,221‐232;Brownら、Oncogene Research 19 89,4,243‐252)。rasのp21タンパク産物のインビトロ翻訳に抗するこ れらオリゴヌクレオチドのアンチセンス活性とTmがさして相関しないことが認 められた。Changらによって使用されたアンチセンスオリゴヌクレオチドは、r as遺伝子の翻訳開始領域と特異的にハイブリダイズするので、それらが活性化 されたrasに対して何らかの選択性を示すことは期待されていないし、これら オリゴヌクレオチドの正常(野生型)対突然変異(活性化型)ras遺伝子に対 する結合能力は比較されなかった。 Heleneと共同研究者は、アクリジン挿入剤及び/又は疎水性テールに結合した 9−merのホスホジエステルを用いて、活性化された(コドン12のG→T転 移)H−ras・mRNAの発現が選択的に阻害されることを示した。この化合 物は、低いマイクロモル濃度でのRNアーゼアッセイ及び細胞増殖アッセイのい ずれでも突然変異体のrasメッセージの選択的ターゲティングを示した(Sais on‐Behmoaras,T.ら、EMBO J.1991,10,1111‐1118)。Changと共同研究者 は、突然変異体のH−rasメッセージの選択的ターゲティングを開示している が、ここでのターゲットは、A→T変換を含むH−rasコドン61であり、利 用されたオリゴヌクレオチドは、11−merのメチルホスホネート又はそのソ ラレン誘導体のいずれかであった。活性のために7.5〜150μMの濃度を必 要とするこれらの化合物は、正常のp21に比較して突然変異体H−rasのp 21の発現を選択的に阻害することが、免疫沈降法によって示された(Changら 、Biochemistry 1991,30,8283‐8266)。 塩基ミスマッチに対する△△G°37を増加させる修飾されたヌクレオチドは、 選択性を向上させるために使用され得る。△△G°37は、最も安定なミスマッチ に対する1〜2kcal/molから最も不安定なミスマッチに対する5〜6k cal/molの範囲に及ぶことが見出されている。従って、突然変異体ターゲ ットに対する選択性を最大化することが可能であるとき、安定なミスマッチ(例 、G→A)をもたらす突然変異は、不安定なミスマッチ(例、C→G、U→G、 A →C)をもたらす突然変異より好ましくない。この例は、家族性アルツハイマー 病に関連した常染色体の優性突然変異に見出され得る。β−アミロイド前駆体遺 伝子の3つの異なる点突然変異は、この疾患と共分離することが示された。これ らの突然変異は、G→A(△△G°37=+1.2kcal/mol)、G→T( △△G°37=+3.9kcal/mol)及びT→G(△△G°37=+6.3k cal/mol)を含む(Goateら、Nature 1991,349,704‐706;Murrelら、 Science 1991,254,97‐99;Chartier‐Harlinら、Nature 1991,353,844‐ 846)。この場合、T→G突然変異をターゲットにすることが、アンチセンスオ リゴヌクレオチドによるβ−アミロイド突然変異体に対する最大の選択性をもた らすと考えられている。 非修飾ホスホジエステルのヌクレオシド間結合又は修飾されたホスホロチオエ ートのヌクレオシド間結合を有するDNAオリゴヌクレオチドは、細胞性RNア ーゼHの基質となる、つまり、それらはRNアーゼHによるターゲットRNAの 開裂を活性化する(Dagle,J.M.,Walder,J.A.及びWeeks,D.L.,Nuclei c Acids Research 1990,18,4751;Dagle,J.M.,Weeks,D.L.及びWald er,J.A.,Antisense Research And Development 1991,1,11;及びDagl e,J.M.,Andracki,M.E.,DeVine,R.J.及びWalder,J.A.,Nucleic Acids Research 1991,19,1805)。RNアーゼHは、RNA:DNA二本鎖 のRNA鎖を開裂するエンドヌクレアーゼであり、従ってこの酵素が活性化され ると、RNAターゲットが開裂され、ターゲットRNAの発現を阻害するアンチ センスヌクレオチドの能力を増強し得る。Walderらは、ツメガエルの胚において 、ホスホジエステル結合とホスホロチオエート結合がいずれもエクソヌクレアー ゼによる分解を受けやすいことを認めている。このようなヌクレアーゼ分解が好 ましくないのは、それによってRNアーゼHの活性化に供されるオリゴヌクレオ チドが急激に枯渇されるからである。PCT公開WO/05358,Walderらは 、RNアーゼHの基質でありながらヌクレアーゼ抵抗性にするために3’末端の ヌクレオシド間結合を修飾したDNAオリゴヌクレオチドを開示している。 RNアーゼHに対する基質要求性を維持しながらオリゴヌクレオチド修飾の有 益な特質を利用しようとする試みが、キメラオリゴヌクレオチドの利用につなが った(Giles,R.V.ら、Anti‐Cancer Drug Design 1992,7,37;Hayase, Y.ら、Biochemistry 1990,29,8793;Dagle,J.M.ら、Nucleic Acids Research 19 90,18,4751;Dagle,J.M.ら、Nucleic Acids Research 1991,19,1805 )。キメラオリゴヌクレオチドは、2つ又はそれ以上の化学的に異なった領域を 含み、それぞれが少なくとも1つのヌクレオチドを含む。これらオリゴヌクレオ チドは、1つ又はそれ以上の有益な性質(例えば、増加されたヌクレアーゼ抵抗 性、増加された細胞内取込み、RNAターゲットに対する増加された結合親和性 、等)をもたらす修飾されたヌクレオチドの領域、及びRNアーゼH開裂を指令 する能力を保持している非修飾領域を通常含む。このアプローチは多種多様な骨 格修飾に対して利用されているが、そのほとんどは、単独ではRNアーゼHの基 質にはならないメチルホスホネートである。RNアーゼH感受性のホスホジエス テル結合を含むメチルホスホネートオリゴヌクレオチドは、インビトロでRNア ーゼHによるターゲットRNA開裂を指令し得ることが見出された。大腸菌のR NアーゼHを使用して、ターゲットRNA鎖のRNアーゼHによる効率的な開裂 を指令するために必要とされる最少のホスホジエステルの長さは、3又は4つの 結合のいずれかであると報告されている(Quartin,R.S.ら、Nucleic Acids R esearch 1989,17,7253;Furdon,P.J.ら、Nucleic Acids Research 1989,1 7,9193)。インビトロの哺乳類RNアーゼH開裂アッセイを使用した同様の研 究が報告された(Agrawal,S.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1990,87,140 1)。ここでは、様々な長さのホスホジエステルのメチルホスホネートを含む骨 格修飾の系列が開裂効率を指標にして試験された。この性質のオリゴヌクレオチ ドによって指令される効率的なRNアーゼH開裂に必要とされる最少のホスホジ エステルの長さは5つの結合である。さらに最近、メチルホスホネート/ホスホ ジエステルキメラが、大腸菌RNアーゼHを使用したインビトロのターゲットR NA開裂に対する特異性及び効率性を上昇させることが示された。Giles,R.V .ら、Anti‐Cancer Drug Design 1992,7,37。これらの化合物はまた、ツ メガエルの卵母細胞及び培養哺乳類細胞において有効なアンチセンス阻害剤にな ると報告された。Dagle,J.M.ら、Nucleic Acids Res.1990,18,4751; Potts,J.D.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1991,88,1516。 PCT公開WO90/15095,Froehlerらは、RNアーゼH活性化を可能 にしつつエクソヌクレアーゼに対する安定性を与えるために、ホスホロアミダイ ト、ホスホロチオエート又はホスホロジチオエートの結合によって3’及び/又 は5’末端が「キャップされた」キメラオリゴヌクレオチドを開示している。P CT公開WO91/12323,Pedersonらは、RNアーゼHの開裂を活性化す る中央のデオキシヌクレオチド領域の隣に、RNアーゼHを活性化しない修飾さ れた骨格(メチルホスホネート、ホスホロモルホリデート、ホスホロピペラジデ ート又はホスホロアミデート)の付いた2つの領域が存在するキメラオリゴヌク レオチドを開示している。2’−デオキシオリゴヌクレオチドは、ヌクレアーゼ 分解に対して安定化されている一方で、ホスホロアミデート、アルキルホスホネ ート又はホスホトリエステル結合を有する骨格修飾オリゴヌクレオチド部分の間 に短い部分のホスホジエステル結合ヌクレオチドを配置することによって、RN アーゼH活性化を可能にする(Dagle,J.M.,Walder,J.A.及びWeeks,D.L .,Nucleic Acids Research 1990,18,4751;Dagle,J.M.,Weeks,D.L. 及びWalder,J.A.,Antisense Research And Development 1991,1,11; 及びDagle,J.M.,Andracki,M.E.,DeVine,R.J.及びWalder,J.A,Nuc leic Acids Research 1991,19,1805)。ホスホロアミデート含有オリゴヌ クレオチドはエクソヌクレアーゼに対して安定化されたが、各ホスホロアミデー ト結合は、ホスホロアミデート含有オリゴヌクレオチドの測定Tm値で1.6℃ の損失をもたらした(Dagle,J.M.,Andracki,M.E.,DeVine,R.J.及びW alder,J.A,Nucleic Acids Research 1991,19,1805)。 このようなTm値の損失は、オリゴヌクレオチドとそのターゲット鎖間のハイブ リダイゼーションが減少することを示している。 Saison-Behmoaras,T.,Tocque,B.,Rey,I.,Chassignol,M.,Thuong ,N.T.及びHelene,C.,EMBO Journal 1991,10,1111は、オリゴヌクレオ チドがRNアーゼHの基質であってもRNアーゼHによる開裂の効率が低いのは mRNAとのハイブリダイゼーションが弱いためであると述べている。 キメラオリゴヌクレオチドは骨格修飾に限定されないが、RNアーゼH感受性 のデオキシ残基のついた2’−リボース修飾を有するキメラオリゴヌクレオチド は、この骨格キメラほどは特徴付けられていない。EP公開260,032(In oueら)及びOhtsukaら、FEBS Lett,1987,215,327-330は、非修飾デオキシギ ャップを含む2’−O−メチルオリゴヌクレオチド(これだけではRNアーゼH の基質にならない)を利用して、相補的なRNA鎖内の特定部位に対する大腸菌 RNアーゼHのインビトロ開裂を指向した。これらの化合物は、効率的なターゲ ットRNA開裂のためには最少で4塩基のデオキシギャップを必要とした。しか しながら、この性質のオリゴヌクレオチドは、哺乳類のRNアーゼHを用いて開 裂効率を試験されなかったし、細胞内のアンチセンス活性も試験されなかった。 上記のオリゴヌクレオチドはヌクレアーゼに対して安定化されなかった。 O−メチル以外の2’−リボース修飾の、RNアーゼH開裂及びアンチセンス 活性を指向する能力に関する研究はきわめて限られている(Schmidt,S.ら、Bi ochim.Biophys.Acta 1992,1130,41)。 アンチセンスオリゴヌクレオチド及びRNアーゼHを用いてターゲットRNA 鎖を開裂することは有用であろうと認識されているものの、オリゴヌクレオチド のヌクレアーゼ抵抗性及びハイブリダイゼーションの適合度もきわめて重要であ る。ハイブリダイゼーション特性を維持又は向上させると同時にRNアーゼHを 活性化し、ヌクレアーゼ抵抗性を提供し得る方法又は材料が切実に求められてい る。アンチセンス活性を増強するための方法及び材料に対する切実なニーズも存 在している。 発明の目的 ras遺伝子の発現を阻害する、ras・mRNAに相補的なオリゴヌタレオ チドを提供することが本発明の目的である。 活性型(突然変異体)ras遺伝子の発現を特異的に阻害する、ras・mR NAに相補的なオリゴヌクレオチドを提供することが本発明のもうひとつの目的 である。 本発明のさらにもうひとつの目的は、ras遺伝子の発現を阻害する安定化オ リゴヌクレオチドを提供することである。 本発明のさらにもうひとつの目的は、ras遺伝子の発現を阻害する、ras ・mRNAに相補的で、ras・mRNAターゲットに対する親和性を増すよう に修飾された、安定化オリゴヌクレオチドを提供することである。 さらに別の目的は、ras・mRNAに相補的でRNアーゼHの基質になるオ リゴヌクレオチドを提供することである。 本発明の追加的な目的は、癌細胞の増殖を阻害するオリゴヌクレオチドを提供 することである。癌細胞の増殖を阻害する方法も本発明の目的である。 ras遺伝子の正常(野生型)から活性化型への突然変異を検出することも、 本発明のもうひとつの目的である。 形態学的に類似した腫瘍の鑑別診断及び活性化ras遺伝子の存在に基づいた ハイリスクな病態の同定も本発明のもうひとつの目的である。 本発明の更なる目的は、遺伝子の突然変異による、ras遺伝子の野生型から 突然変異体の活性化型への変化から生じる病態の診断及び治療の方法を提供する ことである。 発明の要約 本発明に拠れば、修飾されたヌクレオシド間結合又は修飾されたヌクレオシド 単位を有する、DNA又はRNAに相補的なオリゴヌクレオチドが提供される。 1つの好ましい実施形態では、ヒトH−ras遺伝子由来のDNA又はRNAに 相補的なオリゴヌクレオチドが提供される。本発明のある好ましいオリゴヌクレ オチドには、交互の結合を有するオリゴヌクレオチド又は交互の結合を有するキ メラオリゴヌクレオチドがある。 上記のオリゴヌクレオチドはこの遺伝子の翻訳開始コドンに相補的であり、好 ましくはオリゴヌクレオチドがCAT配列を含むことが好ましい。別の好ましい 実施形態に拠れば、活性化H−ras遺伝子のコドン12に相補的であるオリゴ ヌクレオチドが提供され、好ましくはGAC配列を含む。別のそのような実施形 態では、活性化H−ras遺伝子の突然変異コドン12に相補的で、選択的にハ イブリダイズするオリゴヌクレオチドが提供される。この実施形態では、そのよ うなオリゴヌクレオチドは好ましくはGAC配列を含む。 本発明のオリゴヌクレオチドは、便利にも及び望ましくは、製剤的に許容され る担体に存在する。 本発明のオリゴヌクレオチドの好ましい1グループは、少なくとも1つのメチ レン(メチルイミノ)結合を有する。本発明のさらに好ましいオリゴヌクレオチ ドのグループは、ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互の少なく とも1つのメチレン(メチルイミノ)結合を有する。本発明のさらなるオリゴヌ クレオチドのグループは、選択されたDNA又はRNAと特異的にハイブリダイ ズし得て、少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ)結合を有する第一領域及 び少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する第二領域を含む、8〜30 のヌクレオチド単位を有するキメラオリゴヌクレオチドである。このキメラオリ ゴヌクレオチドのより好ましいグループでは、この第二領域は、少なくとも1つ のメチレン(メチルイミノ)結合をそれぞれ含む2つの第一領域に隣接されてい る。 本発明のキメラオリゴヌクレオチドのさらに好ましいグループでは、第一領域 は、2’位が修飾された少なくとも1つのヌクレオシド単位を含む。2’修飾に 好ましいのは、2’−O−アルキル、2’−O−置換アルキル、2’−フルオロ 修飾である。本発明のキメラオリゴヌクレオチドで、好ましいオリゴヌクレオチ ドは、2’−デオキシヌクレオチドを含む第二領域を含む。この第二領域の最初 の好ましい長さは、少なくとも4ヌクレオチドの長さである。この第二領域のよ り好ましい長さは5〜9ヌクレオチドの長さである。 本発明のある好ましいキメラオリゴヌクレオチドでは、第一領域は、ホスホロ チオエート又はホスホジエステル結合と交互の少なくとも1つのメチレン(メチ ルイミノ)結合を有する。本発明のさらに好ましいオリゴヌクレオチドでは、第 一領域は、ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互の1つ、2つ又 は3つのメチレン(メチルイミノ)結合を有する。 他の好ましい実施形態に拠れば、rasの発現を阻害し、同時にヌクレアーゼ 抵抗性を増し、ras・mRNAターゲットに対する結合親和性を増して、RN アーゼHの基質となる、ras・mRNAに相補的なオリゴヌクレオチドが提供 される。 結合親和性の増加は、糖の2’位にある少なくとも1つのヌクレオチドの修飾 、最も好ましくは、2’−O−アルキル、2’−O−アルキルアミノ、2’−O −アルキル−O−アルキル又は2’−フルオロ修飾を含む修飾によってなされる のが現時点では好ましい。 いくつかの好ましい実施形態では、本発明のオリゴヌクレオチドは、相補的な ras・mRNAに対する結合親和性を高めるように修飾されている少なくとも 1つの領域、及びRNアーゼH開裂の基質になる領域を含むキメラオリゴヌクレ オチドである。1つのこのような実施形態では、RNアーゼH基質領域は、ra s・mRNA結合親和性が増した2つの領域に隣接されている。 本発明の他の態様は、細胞又は組織におけるヒトras遺伝子の発現を調節す るための方法、及び活性化につながる突然変異を有していることが疑われる活性 化ras遺伝子の細胞又は組織における発現を特異的に調節するための方法に向 けられている。 本発明のいくつかの実施形態は、ras遺伝子の発現を阻害する、及び活性化 ras遺伝子の発現を特異的に阻害するための方法に向けられている。 本発明の追加的な態様は、細胞又は組織内のras遺伝子の検出方法、及び突 然変異した遺伝子を有していることが疑われる活性化ras遺伝子を細胞又は組 織内で特異的に検出する方法に向けられている。このような方法は、ヒトras 遺伝子を含むことが疑われる細胞又は組織を、前記遺伝子を検出するために、本 発明に拠るオリゴヌクレオチドと接触させることを含む。 本発明の他の態様は、ras遺伝子の活性化につながる突然変異を有すること が疑われる動物の診断及び治療の方法に向けられている。このような方法は、動 物又は動物由来の細胞、組織又は体液を、この遺伝子の発現を阻害する、この遺 伝子の活性化から生じる病態を治療する、又はその診断を実効化するために、本 発明によるオリゴヌクレオチドと接触させることを含む。 図表の簡単な説明 図1は、H−ras翻訳開始コドン(AUG)をターゲットにするオリゴヌク レオチドを用いた、ras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現の用量応答的 な阻害を示す棒グラフである。ルシフェリン添加時の放出光量によってアッセイ されるルシフェラーゼ活性を定量して発現が測定される。 図2は、活性化H−ras内の突然変異コドン−12領域をターゲットにする オリゴヌクレオチドを用いた、ras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現の 用量応答的な阻害を示す棒グラフである。ルシフェリン添加時の放出光量によっ てアッセイされるルシフェラーゼ活性を定量して発現が測定される。 図3は、アンチセンスホスホロチオエート化合物による、ras−ルシフェラ ーゼ融合タンパク質の発現の単回用量阻害を示す棒グラフである。ルシフェリン 添加時の放出光量によってアッセイされるルシフェラーゼ活性を定量して発現が 測定される。 図4は、活性化H−ras遺伝子と特異的にハイブリダイズする13個のアン チセンスオリゴヌクレオチドに対して得られたデータを要約した表及び棒グラフ である。各オリゴヌクレオチドに対して示されているのはその長さ、それが特異 的にハイブリダイズする活性化ras遺伝子の領域、及びras−ルシフェラー ゼ融合タンパク質の発現を阻害するその活性である。 図5は、ras・mRNAターゲット配列(5’→3’)、及びH−ras翻 訳開始コドン(AUG)とコドン12領域をターゲットにするアンチセンスオリ ゴヌクレオチドの存在位置及び配列を示す。図5Aは、AUGをターゲットにす る2つの20−mer(2502と2503)、及びコドン12をターゲットに する長さ5〜25ヌクレオチドのオリゴヌクレオチド系列を示す。図5Bは、r as・mRNAターゲット配列に関連したオリゴヌクレオチド2502、250 3、6186及び2570を示す。 図6は、様々な用量のオリゴヌクレオチド2502、2503、6186及び 均一に2’−O−メチル化されたこれらホスホロチオエート・オリゴヌクレオチ ドによるras−ルシフェラーゼの阻害を示す棒グラフである。 図7は、様々な長さのアンチセンスオリゴヌクレオチドによる、突然変異(縞 の棒)及び正常(無地の棒)ras−ルシフェラーゼのアンチセンス阻害を示す 棒グラフである。 図8は、用量依存的なras阻害を示す連続した8つのパネルである。連続線 は野生型の活性であり、点線は活性化rasに対する活性を示す。 図9は、47−merのH−rasRNAへアピンターゲットに結合するアン チセンスオリゴヌクレオチドを示す2部分図である。図9Aは、均一2’−O− メチルオリゴヌクレオチド(デオキシ数=0)の付いたヘアピンターゲット及び 9塩基デオキシギャップ(デオキシ数=9)を有する2’−O−メチルキメラオ リゴヌクレオチドの付いたヘアピンターゲットの、オリゴヌクレオチド濃度の関 数としてのゲルシフト分析である。レーン1〜8は、以下のオリゴヌクレオチド 濃度を含む:1)ゼロ;2)10-11M;3)10-10M;4)10-9M;5)1 0-8M;6)10-7M;7)10-6M;8)10-5M。図9Bは、シフトしたヘ アピンターゲット分画とアンチセンスオリゴヌクレオチドの濃度との関係を示す グラフである。◇:デオキシ数=17;●:デオキシ数=9;▲:デオキシ数= 7;○:デオキシ数=5;△:デオキシ数=3;■:デオキシ数=1;□:デオ キシ数=0。(挿入図:47−merH−rasヘアピンターゲットの構造をオ リゴヌクレオチド2570の配列とともに示す)。 図10は、2’−O−メチルキメラホスホロチオエート・オリゴヌクレオチド による相補的H−rasRNAのRNアーゼH依存的な開裂を示すゲルである。 レーンの数字は、中央のデオキシギャップの長さを指す。 図11は、rasコドン12のRNA配列をターゲットにするホスホロチオエ ート2’−O−メチルキメラオリゴヌクレオチドのアンチセンス活性を示す2部 分図である。図11Aは、均一な2’−O−メチルオリゴヌクレオチド、均一な デオキシオリゴヌクレオチド、及び中央に1−、3−、5−、7−又は9−塩基 デオキシギャップを含むキメラ2’−O−メチルオリゴヌクレオチドの単回用量 活性(100nM)を示す棒グラフである。図11Bは、均一なデオキシ(▼) 又は中央に4−(■、◆)、5−(●)、7−(+)又は9−塩基(▲)デオキ シギャップを含む2’−O−メチルオリゴヌクレオチドの用量応答的な活性を示 す折線グラフである。 図12は、均一なデオキシホスホロチオエート及び短縮したキメラオリゴヌク レオチドのras−ルシフェラーゼに対するアンチセンス活性を示す棒グラフで ある。 図13は、rasをターゲットにするホスホロチオエート2’−O−メチルオ リゴヌクレオチドを用いた、アンチセンス活性とRNアーゼH活性化能力との相 関性をデオキシギャップの長さの関数として示す折線グラフである。 図14は、7塩基デオキシギャップを含むホスホロチオエート2’−修飾キメ ラオリゴヌクレオチドの用量応答的なアンチセンス活性を示す折線グラフである 。(▲)、均一なデオキシホスホロチオエート;(■)、2’−O−ペンチルキ メラ;(●)、2’−O−プロピルキメラ;(◆)、2’−O−メチルキメラ; (▼)、2’−O−フルオロキメラ。 図15は、ホスホロチオエートとホスホジエステル骨格及び2’−O−メチル と2’−デオキシヌクレオチドの様々な組み合わせを有するキメラオリゴヌクレ オチドによるras−ルシフェラーゼの用量依存的なオリゴヌクレオチド阻害を 示す折線グラフである。 図16は、ヌードマウスにおけるA549ヒト細胞腫瘍に対するISIS25 03の抗腫瘍活性を示す折線グラフである。 図17は、陽イオン性脂質とともに投与されたrasオリゴISIS2503 の、ヌードマウスにおけるA549ヒト細胞腫瘍に対する抗腫瘍活性を示す折線 グラフである。 図18は、様々な2’糖修飾及びホスホジエステル(P=O)骨格を有するオ リゴヌクレオチドとホスホロチオエート(P=S)骨格の2’−デオキシリボヌ クレオチドとの抗Ha−ras活性の比較を示す棒グラフである。 図19は、3種のヒト結腸癌細胞系、Caluヒト、SW480及びSW62 0におけるKi−ras・mRNA発現のアンチセンス阻害を示す棒グラフであ る。 図20は、Ki−ras特異的なオリゴヌクレオチド、ISIS6957及び ISIS6958によるSW480ヒト癌細胞系の増殖阻害を示す棒グラフであ る。 図21は、突然変異体Ki−rasのコドン−12をターゲットにしたオリゴ ヌクレオチドで処置されたときに、野生型Ki−rasを発現するヒーラ細胞に 比較して、突然変異Ki−rasを発現するヒト癌SW480細胞におけるKi −ras・mRNA発現が選択的に阻害されることを示す棒グラフである。 図22は、本発明のあるヌクレオチドの好ましい化学構造を図示する。 図23及び24は、活性化H−ras遺伝子又はスクランブル対照と特異的に ハイブリダイズするある好ましいアンチセンスオリゴヌクレオチドの特質及び阻 害反応性をそれぞれ要約した表及び棒グラフを示す。この表は、オリゴヌクレオ チドの長さに沿った各位置における核酸塩基の組成及び化学を示す。棒グラフは 、オリゴヌクレオチドの各試験用量に対する、T−24細胞における用量応答的 なH−ras・mRNA阻害を要約する。 発明の詳細な説明 悪性腫瘍は、一連の段階的かつ進行性の変化を経て、癌細胞に特徴的な成長制 御の消失、即ち、不断の非調節増殖、周囲組織を侵襲する能力、他の臓器部位へ 転移する能力を獲得する。慎重に制御されたインビトロ研究により、正常及び新 生物細胞の成長を特徴づける因子が明らかにされ、細胞の成長及び分化を制御す る特定のタンパク質が同定されてきた。さらに、慎重に制御された定量的インビ トロアッセイにおける細胞の形質転換に関する研究により、形質転換された細胞 の表現型を誘導し得る特定の遺伝子が同定された。このような癌を引き起こす遺 伝子、又は癌遺伝子は、そのタンパク産物の発現調節の変化につながる突然変異 を介して形質転換誘導性を獲得すると考えられている。ある場合には、このよう な変化は、プロモーター及びエンハンサーのような非コードDNA調節ドメイン で起こり、癌遺伝子の転写活性を変化させ、その遺伝子産物の過剰又は過少発現 をもたらす。他の場合には、遺伝子の突然変異が癌遺伝子のコード領域内で起こ り、不活性である、過剰活性である、又は正常(野生型)遺伝子産物とは異なる 活性を示す、変化した遺伝子産物の産生につながる。 今日までに、30種以上の細胞性癌遺伝子ファミリーが同定されている。これ らの遺伝子は、そのタンパク産物の細胞内所在と推定される作用機序の両方に基 づいて分類され得る。ras癌遺伝子は、形質膜の内表面に局在化している関連 タンパク質をコードする遺伝子ファミリーのメンバーである。rasタンパク質 については、アミノ酸レベルで高度に保存されていること、高い親和性及び特異 性でGTPと結合すること、及びGTPアーゼ活性を有することが示されている 。ras遺伝子産物の細胞機能は不明であるが、その生化学的性質、並びにGT P結合タンパク質、又はGタンパク質として知られているシグナル伝達タンパク 質のクラスと著しくその配列が似ていることからも、形質膜を通した細胞外シグ ナルの伝達に関連した基本的な細胞調節機能において、ras遺伝子産物は根源 的な役割を担っていることが示唆されている。 H−ras、K−ras及びN−rasと呼ばれる3種のras遺伝子が哺乳 類ゲノムに同定されている。哺乳類のras遺伝子は、そのコード配列内の単一 の点突然変異によって、形質転換誘導能を獲得する。天然に存在するras癌遺 伝子内の突然変異は、コドン12、13及び16に局在化している。H−ras 、K−ras及びN−rasの配列は知られている(Caponら、Nature 302 1983 ,33-37;Kahnら、Anticancer Res.1987 7,639-652;HallとBrown、Nucleic Acids Res.1985,13,5255-5268)。ヒトの腫瘍に見出されている活性化r as突然変異のなかで最も一般的に検出されているのは、GGCからGTCへの 塩基変化によってrasタンパク産物のGTPアーゼ調節ドメイン内でグリシン からバリンへの置換が起きているH−ras遺伝子のコドン12である(Tabin ,C.J.ら、Nature 1982,300,143-149;Reddy,P.E.ら、Nature 1982,3 00,149-152;Taparowsky,E.ら、Nature 1982,300,762-765)。この単一の アミノ酸変化がrasタンパク質の機能の正常な制御を破棄させ、正常に調節さ れる細胞タンパク質を不断に活性なものへ変換する。正常rasタンパク質のこ のような調節解除が正常な成長から悪性の成長への形質変換の原因であると考え られている。 本発明は、ヒトras遺伝子の発現を阻害するオリゴヌクレオチドを提供する 。このようなオリゴヌクレオチドは、ヒトras遺伝子由来の選択されたDNA 又はRNAと特異的にハイブリダイズする。本発明はまたrasの突然変異型の 発現を選択的に阻害するオリゴヌクレオチドを提供する。 本発明の文脈では、「オリゴヌクレオチド」という用語は、リボ核酸又はデオ キシリボ核酸のオリゴマーまたはポリマーを指す。この用語は、天然に存在する 塩基、糖及び糖間(骨格)結合からなるオリゴマー、及び同様に機能する天然に は存在しない部分を有するオリゴマーを含む。このような修飾された又は置換さ れたオリゴヌクレオチドがしばしば自然の形態よりも好ましいのは、例えば、増 強された細胞内取り込み及びヌクレアーゼ存在下での増加された安定性のような 特質のためである。 本発明の好ましいオリゴヌクレオチドの特定の例は、ホスホジエステル、ホス ホロチオエート又はヘテロ原子の糖間結合又はこれら結合のキメラ及び/又は交 互の混合物を含む。好ましいヘテロ原子の糖間結合は、CH2−NH−O−CH2 、CH2−N(CH3)−O−CH2、CH2−O−N(CH3)−CH2、CH2− N(CH3)−N(CH3)−CH2及びO−N(CH3)−CH2−CH2骨格(ホ スホジエステルはO−P(=O)−O−CH2)である。最も好ましいのは、C H2−N(CH3)−O−CH2結合である。このCH2−N(CH3)−O−CH2 結合は、例えば3’−デ(オキシホスフィニコ)−3’−[メチレン(メチルイ ミノ)]結合、それを短縮したメチレン(メチルイミノ)結合、さらに頭字語で 「MMI」結合というように、様々に命名され得る。本発明のあるキメラ混在性 の骨格では、ホスホロチオエートヌクレオチドの領域の隣に、ヘテロ原子結合の 領域又は交互のヘテロ原子の領域及びホスホジエステル又はホスホロチオエート 結合の1つが存在する。 他の好ましいオリゴヌクレオチドは、アルキル及びハロゲンで置換された糖成 分を含み得る。好ましい置換される糖成分は、その2’位に以下の1つを含む: F、O(CH2nNH2、O(CH2nCH3又はO(CH2n−O−(CH2n CH3;ここでnは、0〜約10である。 本発明のオリゴヌクレオチドは、限定しないが、アデニン、グアニン、チミン 、ウラシル及びシトシンを含む、プリン−9−イル及びピリミド−1−イルのヘ テロ環を含む標準的なヌクレオシド塩基を含む。他の好ましい実施形態は、少な くとも1つの修飾された塩基の形態を含み得る。このような修飾塩基のいくつか の特別な例は、2−(アミノ)アデニン、2−(メチルアミノ)アデニン、2− (イミダゾリルアルキル)アデニン、2−(アミノアルキルアミノ)アデニン、 7−デアザ−プロピニルアデニン又はグアニン、7−デアザ−8−アザアデニン 又はグアニン、5−メチルシトシン、5−プロピニルウラシル、2−チオウラシ ル、 2−アミノウラシル及びシュードウラシルを含む。 本発明の好ましいオリゴヌクレオチドは、同時に、そのヌクレアーゼ抵抗性を 増すために修飾されたヌクレオチドを含み、そのras・mRNAに対する親和 性を高めるために修飾されたヌクレオチドを含み、RNアーゼHの基質になるヌ クレオチドを含み得る。1つの好ましい実施形態では、キメラオリゴヌクレオチ ドは、ras・mRNA結合親和性を高めるために修飾された少なくとも1つの 領域、及びRNアーゼHの基質になる領域を含む。オリゴヌクレオチドはまたヌ クレアーゼ抵抗性を高めるために修飾される。より好ましい実施形態では、RN アーゼHの基質になる領域には、ras・mRNA結合親和性を高めるために修 飾された2つの領域が隣接している。このような修飾の効果は、ras遺伝子発 現のアンチセンスオリゴヌクレオチド阻害を大いに増強することである。 本発明に拠るオリゴヌクレオチドは、好ましくは、約8〜約50の核酸塩基単 位を含む。より好ましくは、そのようなオリゴヌクレオチドは約8〜30の核酸 塩基単位を含み、さらにより好ましくは、約13〜25の核酸塩基単位を有する 。理解されるように、核酸塩基単位とは、ホスホジエステル又は他の結合を介し て隣の核酸塩基単位に適切に結合している塩基−糖の組み合わせである。 本発明の文脈における「ハイブリダイゼーション」とは、通常は反対の核酸鎖 間で又は1つの核酸鎖の2領域での、ワトソン−クリック塩基対合としても知ら れる相補的な塩基間の水素結合を意味する。グアニンとシトシンは、3つの水素 結合を形成することが知られている相補的な塩基の例である。 「特異的にハイブリダイズする」とは、オリゴヌクレオチドが非ターゲット配 列と非特異的に結合することを回避するほど十分な程度の相補性を示す。理解さ れているように、オリゴヌクレオチドは、特異的にハイブリダイズするために、 そのターゲット核酸配列に対して100%相補的である必要はない。 ras−ルシフェラーゼ遺伝子発現のアンチセンスオリゴヌクレオチド阻害: H−rasの翻訳開始コドン又は活性化H−rasのコドン12点突然変異のい ずれかをターゲットにしたアンチセンスホスホロチオエート・オリゴヌクレオチ ド系列を実施例2〜5に記載されるras−ルシフェラーゼレポーター系を用い てスクリーニングした。この最初の系列のなかで、ras−ルシフェラーゼ 活性を著しくかつ再現性よく阻害する6つのオリゴヌクレオチドが同定された。 これらオリゴヌクレオチド(いずれもホスホロチオエートである)の塩基配列、 配列参照番号及びSEQ ID NOを表1に示す。 表1 図1は、正常なras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子又は突然変異体のr as−ルシフェラーゼレポーター遺伝子のいずれかを発現している細胞を、増加 する濃度のホスホロチオエート・オリゴヌクレオチド2503(SEQ ID NO:2)で処置した用量応答実験を示す。この化合物は、H−rasRNA転 写産物の翻訳開始コドンをターゲットにしている。図1に示すように、このオリ ゴヌクレオチドで細胞を処置すると、ras−ルシフェラーゼ活性が用量依存的 に阻害された。IC50値は、正常及び突然変異rasターゲットの両方で約5 0nMを示した。対照オリゴヌクレオチドは、長さ20塩基のランダムなホスホ ロチオエート・オリゴヌクレオチドである。結果は、オリゴヌクレオチドで処置 されていない形質転換細胞内のルシフェラーゼ活性に対する比率で表される。r as翻訳開始コドンをターゲットにしたオリゴヌクレオチドが、突然変異と正常 のrasの発現を抑制するのに同等に有効であるという観察事実が期待されるの は2つのターゲットがAUG翻訳開始部位を囲む領域で同一の配列組成を有して いるからである。 図2は、ホスホロチオエート・オリゴヌクレオチド2570(SEQ ID NO:3)で細胞を処置した用量応答実験を示す。この化合物は、突然変異体( 活 性化)H−rasRNAのコドン12点突然変異をターゲットにしている。対照 オリゴヌクレオチドは、20塩基の長さのランダムなホスホロチオエート・オリ ゴヌクレオチドである。結果は、オリゴヌクレオチドで処置されていない形質転 換細胞内のルシフェラーゼ活性に対する比率で表される。この図が示すように、 このオリゴヌクレオチドの増加する濃度で細胞を処置すると、ras−ルシフェ ラーゼの突然変異型又は正常型のいずれかを発現している細胞において、ras −ルシフェラーゼ活性が用量依存的に阻害された。しかしながら、このデータを 精査すると、オリゴヌクレオチド2570は、低濃度では、正常型に比較してr as−ルシフェラーゼの突然変異型に対して約3倍の選択性を示したことがわか る。実際、2570の示したIC50値は、ras−ルシフェラーゼの非突然変 異型に対しては約250nMであったのに対し、突然変異型に対しては約100 nMであった。 図3は、ras−ルシフェラーゼの正常型又は突然変異型のいずれかを発現し ている細胞を、H−rasの翻訳開始コドン又はコドン12点突然変異のいずれ かをターゲットにしたオリゴヌクレオチドの単回用量(0.5μM)で処置した 典型的な実験の結果を示す。試験されたアンチセンスホスホロチオエート・オリ ゴヌクレオチドは表1に示される。対照オリゴヌクレオチド(2504)は、長 さ20塩基のランダムなホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドである。結果 は、オリゴヌクレオチドで処置されていない形質転換細胞内のルシフェラーゼ活 性に対する比率で表される。図3に示すように、ras翻訳開始コドンをターゲ ットにした化合物2503(SEQ ID NO:2)は、ras−ルシフェラ ーゼ活性の阻害において最も有効であった。活性化H−rasのコドン12点突 然変異をターゲットにした3つの化合物の中で、17−merオリゴヌクレオチ ド2570(SEQ ID NO:3)だけが正常型に比較してras−ルシフ ェラーゼの突然変異型に対して選択性を示した。活性化H−ras遺伝子に相補 的な全13種のアンチセンスオリゴヌクレオチド、及びスクランブル対照オリゴ ヌクレオチド(1966)及び野生型rasのコドン12領域に相補的な対照オ リゴヌクレオチド(2907)に関して得られたデータをまとめた図4にも、こ のことが示されている。この図に示すのは、各オリゴヌクレオチドの長さ、相補 的である領域、及びras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現を抑制する活 性である。コドン12点突然変異をターゲットにするより長いホスホロチオエー トは、ras−ルシフェラーゼの発現に対して実質的なアンチセンス活性を示す 一方で、ras−ルシフェラーゼの突然変異型の発現を選択的に阻害しなかった 。コドン12点突然変異をターゲットにした、17ヌクレオチド長より短いホス ホロチオエート・オリゴヌクレオチドは、ras−ルシフェラーゼのいずれの型 に対しても活性を示さなかった。以上の結果は、ras配列をターゲットにした ホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドの有効なアンチセンス活性を実証して いる。 H−ras・AUGと特異的にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレ オチド:実施例2〜5に記載されるような一過性トランスフェクションアッセイ において、H−ras・AUGコドンをターゲットにした3種の20塩基ホスホ ロチオエート・オリゴヌクレオチドのras−ルシフェラーゼ発現を阻害する能 力を比較した。結果を図5A及び5Bに示す。表2に示すこれらのオリゴヌクレ オチド、ISIS2502(SEQ ID NO:1)、2503(SEQ I D NO:2)、6186(SEQ ID NO:7)の単回用量(100nM )でのras−ルシフェラーゼ発現阻害をヒーラ細胞で試験した。3つのAUG −ターゲットオリゴヌクレオチドはいずれもras−ルシフェラーゼ発現を有効 に阻害した。これら3つのホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドはまた各糖 の2’−O−メチル修飾で製造された。ISIS2503(SEQ ID NO :2)の2’−O−メチル化物もras−ルシフェラーゼの発現を阻害した。こ のことは図6に示されている。 表2 突然変異H−rasをターゲットにしたアンチセンスオリゴヌクレオチド (オリゴヌクレオチド配列は5’→3’で示す) (野生型) オリゴヌクレオチドの長さはアンチセンス活性及び特異性に影響する:H−r asのコドン12点突然変異をターゲットにしたオリゴヌクレオチドもras− ルシフェラーゼの発現を阻害することに有効であった。5〜25塩基の長さに及 ぶ11種のホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドを合成し、実施例2〜5に 記載されるような一過性トランスフェクションアッセイにおいて、突然変異及び 野生型ras−ルシフェラーゼを阻害する能力を試験した。オリゴヌクレオチド は表2に示されている。100nMのオリゴヌクレオチド濃度で、15塩基又は それ以上の長さのオリゴヌクレオチドは、突然変異H−rasターゲットの発現 を阻害することが見出された。野生型に対する突然変異ras−ルシフェラーゼ 発現の選択的な阻害が、長さ15〜19塩基のオリゴヌクレオチドに観察された 。野生型に比較した突然変異ras−ルシフェラーゼ阻害の選択性が最も大きく 観察されたのは、17−merの2570(SEQ ID NO:3)で、約4 倍であった。2570が配列特異的に作用していることを示すために、この化合 物の変異体(2907;SEQ ID NO:19)を試験した。このオリゴヌ クレオチドでは、中央のアデノシン残基がシトシンに置換され、そのために野生 型 H−rasターゲットに対して完全に相補的になっている。従って、このオリゴ ヌクレオチドは、突然変異体のH−ras配列と完全にハイブリダイズしたとき 、オリゴヌクレオチド/RNA二本鎖の中央で単一ミスマッチを含むことになる 。図7に示すように、オリゴヌクレオチド2907は、突然変異ras−ルシフ ェラーゼに比較して野生型ras−ルシフェラーゼの発現を選択的に阻害したが 、その差は100nMのオリゴヌクレオチド用量で約5倍であった。 突然変異体のコドン12領域に相補的な2つの16−merおよび18−me r(図5及び表2)を実施例2〜5に記載されているようにして試験した。図8 は、長さ13、15、16、17、18及び19塩基のオリゴヌクレオチドに対 するアンチセンス活性及び突然変異体選択性を用量依存的に決定した実験の結果 を示す。これらオリゴヌクレオチドに関して得られた結果は、突然変異体のH− ras配列に対して活性であるこれらの化合物に選択性があることを示した。つ まり、長さ16のオリゴヌクレオチド(SEQ ID NO:14及びSEQ ID NO:15)と17塩基(SEQ ID NO:3)が最大の選択性を示 したのである(それぞれ、4倍及び5倍)。13塩基化合物の2568(SEQ ID NO:12)はいずれの試験濃度でもアンチセンス活性を示さなかった。 デオキシギャップを有するキメラ2’−O−メチルオリゴヌクレオチド:突然 変異体選択的17−mer(2570)の配列に基づいて、末端領域が2’−O −メチルヌクレオシドから構成され、中央残基が「デオキシギャップ」を形成す るキメラホスホロチオエート2’−O−メチルオリゴヌクレオチドの系列が合成 された。デオキシ残基の数は、ゼロ(すべて2’−O−メチル)〜17(すべて デオキシ)に及んだ。これらのオリゴヌクレオチドを表3に示す。 表3 2’−O−メチル末端(太字)及び中央デオキシギャップを有するキメラホスホ ロチオエート・オリゴヌクレオチド (突然変異コドン12:ターゲット) 上記ヌクレオチドは、実施例6に記載されたようにしてハイブリダイゼーショ ン効率を、実施例8に記載されたようにして哺乳類RNアーゼHを用いたインビ トロRNアーゼH開裂を指令する能力を、及びアンチセンス活性を、特徴付けた 。完全な長さのH−ras・mRNAに対するアンチセンス活性は、実施例9に 記載されるように、レポーター遺伝子ルシフェラーゼに結合したras応答性エ ンハンサーエレメントを用いて、H−ras遺伝子発現がモニターされる一過性 の同時トランスフェクションレポーター遺伝子系を使用して決定された。 一本鎖25−merRNAターゲットに対するホスホロチオエートアンチセン スオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション:図5及び表2は、コドン12 G→U点突然変異を含む活性化H−ras・mRNAをターゲットにする15種 のホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドの配列を示す。これらオリゴヌクレ オチドの長さは5〜25塩基に及び、その点突然変異付近が中央になる。突然変 異及び野生型25−merRNAターゲットに対する、4μMオリゴヌクレオチ ド濃度でのこれらアンチセンスホスホロチオエートの融解温度(Tm)を測定し た。Tmは鎖長の増加とともに増加し、いかなる鎖長でも、突然変異体ターゲッ トに対するハィブリダイゼーションのTmは、野生型ターゲットに対するものよ り高かった。オリゴヌクレオチド2907は、中央のアデノシン残基がシトシン に置換され、野生型H−rasターゲットに対して完全に相補的になっている、 2570のホスホロチオエート17−mer変異体である。予想されるように、 このオリゴヌクレオチドの野生型ターゲットに対するハイブリダイゼーションの 融解温度は、突然変異体ターゲットに対するそれよりも高かった。これは、オリ ゴヌクレオチド/RNA二本鎖の点突然変異の部位に単一ミスマッチを含むため である。突然変異体H−rasターゲットに対して完全に相補的な17−mer ホスホロチオエート(2570)に対しては、オリゴヌクレオチド濃度に対する Tmの依存性をもとに、熱力学的パラメーターが得られた。これらのデータを用 いて、オリゴヌクレオチドの突然変異体ターゲットに対するハイブリダイゼーシ ョンと野生型ターゲットに対するハイブリダイゼーションとの自由エネルギー較 差(△△G°37)を決定した。ある一定のオリゴヌクレオチドに対しては、オリ ゴヌクレオチド濃度に対するTm依存性から△△G°37が得られる(Borer,P.N .,ら、J.Mol.Biol.1974,86,843‐853)。2570に対する△△G°37は 、+1.8kcal/モルと算出された。 △△G°37が増加するにつれて、野生型より突然変異体をターゲットにするた めに達成され得る選択性の最大値も著しく増加する。従って、△△G°37を増加 させるアンチセンスオリゴヌクレオチドの化学修飾は選択性を増強する。1つの このような修飾は、2,6−ジアミノプリンであり、これは、dAよりも強くU 対する△△G°37を増加すると考えられている。本発明の教示による選択性を得 るためには、RNアーゼHの基質要求性も利用され得る。この酵素がミスマッチ に結合又はミスマッチを開裂することができなければ、ミスマッチにRNアーゼ H認識部位を配置するキメラオリゴヌクレオチドを利用することによって、△△ G°37によって与えられる以上の追加的な選択性が得られるだろう。このこと は実際に問題になることが判明している。なぜなら、RNアーゼHは、完全にマ ッチした二本鎖と単一ミスマッチを含む二本鎖とを判別し得るからである。 短いオリゴヌクレオチドターゲットに対する「デオキシギャップ」オリゴヌク レオチドのハイブリダイゼーション:実施例6に記載されるような25−mer 合成オリゴリボヌクレオチド相補体に対する2’−O−メチルデオキシギャップ 系列のハイブリダイゼーション分析から、所定のオリゴヌクレオチドのTm値は 2’−O−メチル含量に直接関連していることが示された。2’−O−メチル修 飾をデオキシ置換基で置き換えるにつれて、1つの修飾につき約1.5℃の割合 でTm値は減少した。これらの実験において、2’−O−メチル修飾を含むオリ ゴヌクレオチドのTm値は、同一配列の完全なデオキシ化合物のTm値よりも高か った。 構造RNAターゲットに対する「デオキシギャップ」オリゴヌクレオチドのハ イブリダイゼーション:さらに別の実験では、コドン12領域に安定なステムル ープ構造を含むより大きなH−rasターゲットに対してオリゴヌクレオチドを ハイブリダイズした。この構造H−rasターゲットへのアンチセンスハイブリ ダイゼーションに対する2’−O−メチル修飾の効果を、実施例7に記載される ようなゲルシフト分析によって決定した。 図9に示すように、全デオキシ17−merがこのヘアピンターゲットと最も 安定でない二本鎖を形成したのに対し、全2’−O−メチル17−merは最も 安定な二本鎖を形成した。これらオリゴヌクレオチドににおけるデオキシギャッ プのサイズが少なくなるにつれ、2’−O−メチル残基の数が増え、二本鎖の安 定性が増加した。 RNAターゲットの二次及び三次構造はアンチセンスオリゴヌクレオチドのハ イブリダイゼーションに影響を及ぼす。rasヘアピンターゲットの種々の領域 にハイブリダイズする11−merキメラオリゴヌクレオチド系列を合成した。 ISIS5055はステム領域の左側にハイブリダイズする(ヘアピンを図9に 示す)。ISIS5056はループの左側にハイブリダイズする。ISIS50 91はループの右側にハイブリダイズし、ISIS5147はステムの右側にハ イブリダイズする。いずれも2’−O−メチル領域が隣接した中央5−デオキシ ギャップを有する均一ホスホロチオエートである。ループの左側をターゲットに した11−merだけが測定可能なほどにターゲットと結合したが、他の11− merは測定可能なほどに結合しなかった。これらオリゴヌクレオチドのより長 いバージョンを合成したところ、これらの13−merオリゴリボヌクレオチド はいずれもヘアピンターゲットと測定可能な結合を示したが、ゲルシフトアッセ イでは、ループの左側をターゲットにしたオリゴヌクレオチドが最も強い結合を 示した。 デオキシギャップオリゴヌクレオチドに指令されるRNアーゼH開裂:相補的 RNAのRNアーゼH開裂を指令する2’−O−メチルデオキシギャップオリゴ ヌクレオチドの能力を、実施例8に記載されるように、RNアーゼHの供給源と してヒーラ細胞の各抽出物を利用してインビトロで決定した。図10に示すよう に、全修飾された2’−O−メチルオリゴヌクレオチド又は単一のデオキシ残基 を含むオリゴヌクレオチドでは開裂が観察されなかった。RNアーゼH開裂を指 令できたのは、3、4、5、7又は9のデオキシ長を有するオリゴヌクレオチド である。5、7又は9のデオキシギャップが好ましく、7又は9のギャップが最 も好ましい。 完全長のras・mRNAに対するデオキシギャップオリゴヌクレオチドのア ンチセンス活性:2’−O−メチル修飾によってもたらされる増強されたターゲ ット親和性という有益な特質は、適切な長さのRNアーゼH感受性デオキシギャ ップをこれらの化合物に付けるという条件で、アンチセンス阻害に利用され得る 。実施例9に記載されるH−rasトランス活性化レポーター遺伝子系を用いて 、2’−O−メチルデオキシギャップオリゴヌクレオチドの、完全長のH−ra s・mRNAに対するアンチセンス活性を試験した。アンチセンス実験は、単一 オリゴヌクレオチド濃度(100nM)で最初実施された。図11に示すように 、5又はそれ以上の残基のデオキシギャップを含むキメラ2’−O−メチルオリ ゴヌクレオチドがH−ras遺伝子の発現を阻害した。これらの化合物は、全デ オキシの親化合物よりも強い活性を示した。 これらの活性化合物と、4つのデオキシ残基を含む2’−O−メチルキメラを 用いて、用量応答実験を実施した。図11Bに示すように、これらオリゴヌクレ オチドによる完全長H−rasのオリゴヌクレオチド介在性阻害は、用量依存的 であった。最も活性な化合物は、7残基デオキシのキメラであり、全デオキシオ リゴヌクレオチドの約5倍の活性を示した。 短縮したキメラオリゴヌクレオチド:2’−O−メチル修飾によってもたらさ れる増強されたターゲット親和性は、短いキメラオリゴヌクレオチドに活性を与 えることが見出された。実施例9に記載されるようにして短い2’−O−メチル キメラオリゴヌクレオチド系列のTm及び完全長のrasに対するアンチセンス 活性が試験された。表4は、5塩基長又は7塩基長のデオキシギャップを有する 、11、13、15及び17ヌクレオチド長のオリゴヌクレオチドのTmを示す 。全デオキシ13−merとはきわめて対照的に、いずれの2’−O−メチルキ メラ13−merもras発現を阻害し、11−merのひとつも活性であった 。 このことは表12に示されている。 表4 キメラ2’−O−メチルオリゴヌクレオチドによるインビトロの相対アンチセ ンス活性及びRNアーゼH開裂活性化能は、デオキシの長さとよく相関している (図13)。 非対称デオキシギャップ:デオキシギャップは必ずしもキメラ分子の中央に位 置する必要はない。結合を増強するために1つの末端の2’位が修飾された領域 を有するヌクレオチドと残りの非修飾(2’デオキシ)分子部分を有するキメラ 分子もやはりras発現を阻害し得ることが見出された。SEQ ID NO: 3のオリゴヌクレオチド(突然変異コドン12に相補的な17−mer)では、 7−デオキシギャップが17−merの5’又は3’末端、又は分子内の様々な 部位に位置しているが、いずれもRNアーゼH活性化及びアンチセンス活性を示 した。しかしながら、5−塩基ギャップのほうが配置の影響をより受けやすいこ とが判明した。ギャップの位置によっては二本鎖のRNアーゼH活性化能及びア ンチセンス阻害性が弱くなったからである。従って、7−塩基デオキシギャップ のほうが好ましい。 他の糖修飾:2’−O−メチル以外の2’糖修飾がキメラオリゴヌクレオチド のアンチセンス活性に及ぼす効果を試験した。これらの修飾は、7−塩基デオキ シギャップが隣接する2’修飾ヌクレオチドを有する17−merのオリゴヌク レオチドが、実施例6に記載されているようにして、25−merのオリゴリボ ヌクレオチド相補体とハイブリダイズしたときに得られたTm値と並べて、表5 に掲げられている。これらのオリゴヌクレオチドに対しては、2’位のアルキル の長さとTm値との間に相関性が観察された。アルキルの長さが増加するにつれ て、Tm値が減少したのである。この系列で最大のTm値を示したのは、2’−フ ルオロキメラオリゴヌクレオチドである。 表5 7−デオキシギャップを有する2’−修飾17−mer、CCACACCGAC GGCGCCC(SEQ ID NO:3)のとアンチセンス活性の相関性 実施例9に記載されるトランス活性化レポーター遺伝子アッセイを用いて、こ れら2’修飾オリゴヌクレオチドのH−rasに対するアンチセンス活性を試験 した。図14及び表5に示すように、これら2’修飾キメラ化合物はいずれもr as発現を阻害し、2’−フルオロ7−デオキシギャップ化合物がその中で最も 活性であった。中央に5−デオキシギャップを有する2’−フルオロキメラオリ ゴヌクレオチドも活性であった。 5塩基又は7塩基デオキシギャップを囲む2’−O−プロピル領域を有するS EQ ID NO:3のキメラホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドと2’ −O−メチルキメラオリゴヌクレオチドを比較した。T24細胞におけるras 発現は、7−デオキシギャップ及び均一なホスホロチオエート骨格を有する2’ −O−メチルと2’−O−プロピルいずれのキメラオリゴヌクレオチドでも阻害 された。デオキシギャップを5ヌクレオチドまで減少させると、ras発現を阻 害したのは,2’−O−メチルオリゴヌクレオチドだけであった。 癌細胞におけるH−ras遺伝子発現のアンチセンスオリゴヌクレオチド阻害 :rasのAUG領域に相補的な2つのホスホロチオエート・オリゴヌクレオ チド(2502、2503)、並びに、同一の配列と2’−O−メチル領域が隣 接した7塩基デオキシギャップを有するキメラオリゴヌクレオチド(4998、 5122)を、実施例10に記載されるようにして試験した。上記のキメラオリ ゴヌクレオチドを表6に示す。 表6 2’−O−メチル末端(太字)及び中央デオキシギャップ(ターゲット:AUG) を有するキメラホスホロチオエート・オリゴヌクレオチド 化合物2503がT24細胞においてras発現を71%阻害したのに対し、 キメラ化合物(4998)は、ras・mRNAをさらに強く阻害した(84% 阻害)。AUG領域にも相補的な化合物2503は、rasRNAレベルを26 %減少させたのに対し、このオリゴヌクレオチドのキメラバージョン(5122 )は、15%の阻害を示した。このアッセイにはまた突然変異コドン12をター ゲットにした2つのオリゴヌクレオチドも含まれていた。化合物2570(SE QID NO:3)はrasRNAを82%減少させ、7−デオキシギャップを 有するこのオリゴヌクレオチドの2’−O−メチルキメラバージョン(3985 )は、rasRNAを95%減少させた。 オリゴヌクレオチド2570及び2503も、野生型(即ち、活性化されてい ない)H−rasコドン12を有するヒーラ細胞において、ras発現に対する その効果を決定するために試験された。これらのオリゴヌクレオチドはいずれも T24細胞(活性化されたコドン12を有する)ではrasの発現を阻害したが、 ヒーラ細胞でのras発現を阻害したのは、rasAUGと特異的に阻害するオ リゴヌクレオチド(2503)だけである。活性化コドン12と特異的にハイブ リダイズするオリゴヌクレオチド2570(SEQ ID NO:3)は、ヒー ラ細胞ではrasの発現を阻害しなかったが、これはこの細胞に活性化コドン1 2ターゲットが無いためである。 活性化H−rasのコドン12領域に相補的な17−merのホスホロチオエ ート・オリゴヌクレオチドであるオリゴヌクレオチド2570、並びに、257 0と同一の配列を有し、それぞれ5、7及び9塩基のデオキシギャップを有する キメラホスホロチオエート2’−O−メチルオリゴヌクレオチド、3980、3 985及び3984(表3に示す)の、T24細胞におけるras発現阻害を( 実施例10に記載されるようにして)試験した。全2’−デオキシのオリゴヌク レオチド2570及びこの3つのキメラオリゴヌクレオチドは、T24細胞にお いてras・mRNAレベルを減少させた。化合物3985(7−デオキシギャ ップ)及び3984(9−デオキシギャップ)がras・mRNAを81%減少 させたのに対し、化合物3980(5−デオキシギャップ)はras・mRNA を61%減少させた。この配列を有しているが、5−デオキシ(4689)又は 7−デオキシ(4690)ギャップに隣接した2’−フルオロ修飾ヌクレオチド を有するキメラオリゴヌクレオチドもT24細胞においてras−免疫アッセイ の発現を阻害したが、7−デオキシギャップのほうが好ましかった(82%阻害 ;5−デオキシギャップの2’−フルオロキメラは63%阻害)。 癌細胞増殖のアンチセンスオリゴヌクレオチド阻害:活性化rasのコドン1 2領域に相補的な同一の配列(SEQ ID NO:3)を有する3種の17− merオリゴヌクレオチドの、T24癌細胞の増殖に対する効果を実施例11に 記載されるようにして試験した。3985は2’−O−メチルヌクレオチドが隣 接した7−デオキシギャップを有し、4690は2’−F−ヌクレオチドが隣接 した7−デオキシギャップを有する(いずれもホスホロチオエートである)。癌 細胞の増殖に対するこれらオリゴヌクレオチドの効果は、ノーザンブロット分析 によって示されるras・mRNA発現に対するそれらの効果とよく相関してい た:オリゴヌクレオチド2570は細胞増殖を61%阻害し、2’−O−メチル キメラオリゴヌクレオチド3985は細胞増殖を82%阻害し、2’−フルオロ キメラ類似体は細胞増殖を93%阻害した。 細胞増殖に対するこれらオリゴヌクレオチドの用量応答試験では、25nM〜 100nMの範囲において用量依存的な阻害が示された。オリゴヌクレオチド4 690、3985及び2570のIC50値は、それぞれ44nM、61nM及 び98nMとされた。ランダムオリゴヌクレオチド対照は、試験した用量では無 効であった。 細胞増殖に対するISIS2570の効果は細胞タイプ特異的であった。この オリゴヌクレオチドによるT24細胞増殖の阻害は、同じオリゴヌクレオチド( 100nMのオリゴヌクレオチド濃度)によるヒーラ細胞の阻害に比べて4倍強 かった。ISIS2570はT24に存在する活性化(突然変異体)rasコド ンをターゲットにしているが、野生型コドン12を有するヒーラ細胞にはこれが 無いためである。 骨格が修飾されたキメラオリゴヌクレオチド:これまでの例で論じたオリゴヌ クレオチドは、均一なホスホロチオエート骨格を有していた。上記で論じた2’ 修飾キメラオリゴヌクレオチドは、均一なホスホジエステル骨格では、活性でな い。5−ヌクレオチドデオキシギャップに隣接する2’−O−メチル領域を有し 、P=S骨格のギャップ領域及びP=O骨格のフランキング領域を有するキメラ オリゴヌクレオチド(ISIS4226)が合成された。ギャップにP=O骨格 を、フランキング領域にP=Sを有するもうひとつのキメラオリゴヌクレオチド (ISIS4223)も合成された。これらのオリゴヌクレオチドを表7に示す 。 完全に2’−デオキシで、1つのホスホジエステル(ISIS4248)、2 つのホスホジエステル(ISIS4546)、3つのホスホジエステル(ISI S4551)、4つのホスホジエステル(ISIS4593)、5つのホスホジ エステル(ISIS4606)又は10のホスホジエステル結合(ISIS−4 241)を分予の中央部分に含むホスホロチオエート骨格を有するオリゴヌクレ オチドがさらに合成された。これらのオリゴヌクレオチドも表7に示されている 。 表7 突然変異コドン12をターゲットにする、2’−O−メチル末端(太字)及び、 s(P=S)又はo(P=O)で示される中央デオキシギャップ骨格結合を有す るキメラ骨格(P=S/P=O)オリゴヌクレオチド Didnamら、Nucleic Acids Res.1983,11,1475-1489に記載されるようにし て、オリゴヌクレオチドをヒーラ細胞粗抽出物において37℃でインキュベートし 、ヌクレアーゼ分解に対するその感受性を決定した。両端のホスホロチオエート /2’−O−メチルの間に5つのジエステルギャップを有するオリゴヌクレオチ ド(4233)のT1/2は7時間であった。ホスホロチオエート/2’−O−メ チル分予のなかに5つのホスホロチオエートギャップを有するオリゴヌクレオチ ドのT1/2は30時間であった。1〜10のジエステル結合を有するオリゴヌク レオチドのセットにおいて、単一のホスホジエステル結合を有するオリゴヌクレ オチド(4248)は、完全なホスホロチオエート分子であるISIS2570 と同じくらいヌクレアーゼに対して安定であり、ヒーラ細胞抽出物において5時 間経過しても分解されなかった。2−、3−及び4−ジエステルギャップを有す るオリゴヌクレオチドのT1/2は、それぞれ、約5.5時間、3.75時間及び 3.2時間であり、5又は10デオキシ結合を有するオリゴヌクレオチドのT1/ 2 は、それぞれ、1.75時間及び0.9時間であった。 骨格修飾キメラオリゴヌクレオチドのアンチセンス活性:アンチセンス活性に は均一なホスホロチオエート骨格は必要とされない。実施例2〜5に記載される ようにして、ISIS4226及びISIS4233、並びにISIS2570 (全ホスホロチオエート/すべてデオキシ)、ISIS3980(全ホスホロチ オエート、2’−O−メチル両端の間にデオキシギャップ)及びISIS396 1(完全にホスホジエステル、2’−O−メチル両端の間にデオキシギャップ) のras発現に対する効果を、ras−ルシフェラーゼレポーター系で試験した 。 P=S(即ち、ヌクレアーゼ抵抗性)ギャップ領域を有するオリゴヌクレオチド は、すべてras発現を阻害した。このことは図15に示されている。単一のホ スホジエステル(ISIS4248)又は10個のホスホジエステル結合(IS IS4241)のいずれかを分子中央に含むホスホロチオエート骨格を有する2 つの完全な2’デオキシオリゴヌクレオチドについてもその活性をアッセイした 。単一のP=Oを含む化合物が全P=S分子とまさに同じくらい活性であったの に対し、10個のP=Oを含む同じ化合物は全く不活性であった。 7塩基デオキシギャップ領域にのみホスホロチオエート骨格を有し、2’−O −メチルか2’−O−プロピルのいずれかであるフランキング領域にホスホジエ ステル骨格を有する、SEQ ID NO:3のキメラホスホロチオエート・オ リゴヌクレオチドを合成した。2’−O−プロピルジエステルのフランキング領 域を有するオリゴヌクレオチドは、ras発現を阻害し得た。 修飾された塩基を含むアンチセンスオリゴヌクレオチドによるras−ルシフ ェラーゼ遺伝子発現の阻害:突然変異したコドン12のウラシルに相補的な部位 に2−(アミノ)アデニンを有する、活性化rasのコドン12点突然変異に相 補的なアンチセンスホスホロチオエート・オリゴヌクレオチド系列が記載された ように合成された。アデニンの2位にあるアミノ基がウラシルの2位の酸素と水 素結合し得るので、通常の2本ではなく3本の水素結合が形成される。このこと は、活性化ras遺伝子に対する2−(アミノ)アデニン修飾アンチセンスオリ ゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションを強く安定化させるのに役立つ一方で 、野生型コドンに対するこのオリゴヌクレオチドの安定性に対しては、この部位 で修飾されたAとGのミスマッチがあるために、不安定化又は全体に何の影響も もたらさない。このことによって、所望のターゲットに対する修飾されたオリゴ ヌクレオチドの特異性が増加する。 この部位に単一の2,6−(ジアミノ)アデノシンを有し、他の点では修飾さ れていない均一のホスホロチオエート17−mer(2570、SEQ ID NO:3に同一の配列)は、RNアーゼHの基質として2570配列と少なくと も同じくらい有効であることが見出された。従って、それは有効なアンチセンス 分子となることが期待される。同一配列のデオキシギャップのあるホスホロチオ エ ート・オリゴヌクレオチド内のこの部位に単一の2−(ジアミハアデノシンを有 するオリゴヌクレオチドも、RNアーゼH活性化を示す。 インビボの抗腫瘍データ:実施例13及び14に記載されるようにして、IS IS2503(SEQ ID NO:2)のインビボにおけるヒト腫瘍に対する 活性を評価した。これらの試験に利用したのは、ヌードマウスへ皮下移植され、 移植部位で腫瘍が成長する、ヒト肺腺癌細胞系(A549)である。この細胞は Ha−ras遺伝子に突然変異を含まず、正常のHa−rasを実際に発現する ので、抗腫瘍活性を評価したのはAUG-指向性オリゴヌクレオチドのISIS 2503だけである。 第一の試験では、生理食塩水に溶かしたホスホロチオエート・オリゴヌクレオ チドを20mg/kgの用量で腹腔内注射によって投与した。薬物処置を開始し たのは腫瘍が目に見えるようになったとき(腫瘍細胞接種後28日目)で、処置 は隔日に実施した。図16に示すように、無関係な対照ホスホロチオエート・オ リゴヌクレオチドISIS1082で処置した後には腫瘍の成長に対して何の効 果も観察されなかった。しかしながら、Ha−ras特異的オリゴヌクレオチド のISIS2503(SEQ ID NO:2)では、腫瘍の成長に対する顕著 な阻害が観察された。Ha−ras化合物の抗腫瘍効果が最初に観察されたのは 薬物処置の開始から20日目であり、その後この試験期間を通して効果が継続し た。 第二の試験では、ホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドをカチオン性脂質 製剤(DMRIE:DOPE)で調製し、実施例15に記載されるようにして、 皮下注射によって投与した。腫瘍接種後1週間目に薬物処置を開始し、週3回、 4週間だけ実施した。最初の試験で観察されたように、Ha−ras特異的な化 合物、ISIS2503(SEQ ID NO:2)の投与が腫瘍成長の際立っ た抑制を引き起こしたのに対し、無関係な対照オリゴヌクレオチド(ISISI 082)は有意な効果を示さなかった(図17)。腫瘍体積の減少は、目に見え る腫瘍の出現後20日目に初めて観察され、残りの試験期間を通して継続した。 細胞における2’修飾ホスホジエステル・オリゴヌクレオチドの安定性:オリ ゴヌクレオチドを修飾してヌクレアーゼに対する安定性を与えることは、細胞に おけるアンチセンス活性のために必要とされる。糖の2’位のある修飾は、骨格 修飾をしなくても細胞におけるアンチセンス効果を誘発するのに十分なヌクレア ーゼ活性をもたらすことが見出されている。図18に示されるように、均一に2 ’−プロピル修飾されたホスホジエステル・オリゴヌクレオチド(SEQ ID NO:3)は、投与後24時間で、同一の配列を有するホスホロチオエート2 ’−デオキシオリゴヌクレオチドと同等なレベルで、T24細胞におけるHa− rasの発現を阻害することが見出された。均一な2’−メトキシホスホジエス テル・オリゴヌクレオチドもいくらかの活性を示した。2’−ペントキシ修飾は 、2’−プロポキシと少なくとも同等の活性であることが見出された。 Ki−rasに対して活性なアンチセンスオリゴヌクレオチド:ヒトKi−r as癌遺伝子の5’−非翻訳領域、3’−非翻訳領域及びコード領域に相補的な オリゴヌクレオチドが設計され々(McGrath,J.P.ら、(1983)Nature 304, 501-506)。後者のオリゴヌクレオチドがターゲットにしたのは、Ki−ras 介在性の形質転換を導く突然変異の部位であることが知られているコドン12及 び6l、さらにまた、形質転換に関与することが知られていないコドン38であ る。これらのオリゴヌクレオチドを表8に示す。 表8 ヒトKi−rasに相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチド Ki−ras癌遺伝子のコドン12に突然変異を含む、3種の結腸癌細胞系に 対するアンチセンス活性で12種のKi−ras特異的オリゴヌクレオチドをス クリーニングし、Ki−rasのmRNAレベルの測定により評価した。図19 に示すように、試験した化合物の半分がKi−ras転写産物に対して有意な活 性(40%阻害)を示したが、最も活性のある化合物は、5’−及び3’非翻訳 領域をターゲットにしたものであった。しかしながら、野生型コドン12及び6 1に対して指向された化合物にもKi−ras発現の有意な阻害が観察された。 有意な活性を示した化合物は、試験したこれら3種の癌細胞系すべてに対して有 効であった。 これら化合物の用量応答分析は、5’−UTRをターゲットにするISIS6 958及びISIS6957がこのオリゴヌクレオチド系列のなかでは最も強力 なKi−ras阻害剤であることを示した。Ki−ras形質転換細胞系の増殖 を阻害する能力について、これら化合物を試験した。結腸癌細胞系SW480を オリゴヌクレオチドの単回用量(200nM)で処置し、5日間にわたり細胞数 を測定した。図20に示されるように、いずれのKi−ras特異的オリゴヌク レオチドもSW480細胞の増殖を効果的に阻害したが、ISIS6957(S EQ ID NO:21)は、ISIS6958(SEQ ID NO:20) よりも高い活性を示した。この活性の違いは、Ki−rasのmRNA発現の阻 害によく相関している(図19)。 正常Ki−rasに対する突然変異体Ki−ras阻害の選択性:Ki−ra sをターゲットとしたオリゴヌクレオチドが正常のKi−rasに比較して選択 的に突然変異体のKi−rasを阻害する能力が試験された。2種の細胞系が利 用された。突然変異体Ki−ras(コドン12、G→T変換)を発現するSW 480細胞系及び正常Ki−rasを発現する細胞系(ヒーラ)である。2種の オリゴヌクレオチドが試験された。Ki−rasの5’−非翻訳領域をターゲッ トにする20−merホスホロチオエートのISIS6957(SEQ IDN O:21)及びKi−rasのコドン12領域をターゲットにする15−mer ホスホロチオエートのISIS7453(SEQ ID NO:32)である。 処置後24時間、Ki−rasのmRNAレベルを測定した。コドン12指向性 の化合物は突然変異体Ki−rasを発現する細胞系において有効であった。し かしながら、図21に示すように、5’−非翻訳領域をターゲットにしたKi− rasオリゴヌクレオチドは、いずれの細胞系でもKi−ras発現の強力な阻 害剤であった。突然変異体のKi−rasに対する選択性は、オリゴヌクレオチ ド濃度及びRNAターゲットに対する親和性に依存していることが見出された。 デオキシギャップのついたKi−rasオリゴヌクレオチド:長さ6又は8ヌ クレオチドの中央2’−デオキシギャップ領域に隣接した2’−O−メチル修飾 を有するようにホスホロチオエート・オリゴヌクレオチド(SEQ ID NO :2LKi−rasの5’−非翻訳領域をターゲットにする)を合成した。ノー ザンブロット分析によって決定されるように、ギャップのあるオリゴヌクレオチ ドはいずれもKi−ras発現に対して活性であった。均一に2’−O−メチル 化された化合物(デオキシギャップなし)は不活性であった。別のオリゴヌクレ オチド、ISIS7679(SEQ ID NO:33、Ki−rasの5’− 非翻訳/AUG領域に相補的である)も、6−又は8−ヌクレオチドデオキシギ ャップをつけて合成されたとき、活性であることが見出された。 本発明によって使用されるオリゴヌクレオチドは、よく知られた固相合成技術 によって便宜的かつ定常的に合成され得る。このような合成装置は、アプライド バイオシステムを含むいくつかのベンダーによって販売されている。このような 合成に対する他の手段も利用され得るが、オリゴヌクレオチドの実際の合成は、 定常的に合成する人々の技能の範囲内にある。また、ホスホロチオエート及びア ルキル化誘導体のような他のオリゴヌクレオチドを製造する類似の技術を使用す ることもよく知られている。 本発明のオリゴヌクレオチドは、H−ras遺伝子由来のメッセンジャーRN Aに相補的であり、従ってそれとハイブリダイズするように設計されている。こ のようなハイブリダイゼーションが達成されると、メッスンジャーRNAの正常 の役割に干渉し、細胞内のその機能を喪失させる。干渉されるメッセンジャーR NAの機能は、タンパク質の翻訳部位へのRNAの移動、RNAからタンパク質 の実際の翻訳、1つ又はそれ以上のmRNA種を産生するRNAスプライシング 、 及び恐らくは、RNAが動員され得る独立した触媒活性のようなすべての生きた 機能を含む。RNA機能に対するそのような干渉の全体的な効果がH−ras遺 伝子の発現に干渉することになる。本発明のいくつかのオリゴヌクレオチドは、 ras・mRNAのRNA開裂を活性化するように設計されている。 他の哺乳類のras遺伝子、N−ras及びK−rasのタンパク産物は、最 初の85アミノ酸ではH−rasと同一である。必ずしも同一でない、この3つ のras遺伝予の核酸配列が知られており、当業者は、N−ras及びK−ra s遺伝子と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドを製造するときのガ イドとして本発明を活用することができるだろう。本発明の好ましい実施形態は 、H−ras・mRNAのコドン12と特異的にハイブリダイズするアンチセン スヌクレオチドに関するが、本発明は、ras遺伝子の他の点突然変異、特に配 列が当業者に知られていて明確化されている、H−ras、N−ras及びK− rasのコドン12、コドン13及びコドン61における点突然変異と特異的に ハイブリダイズするオリゴヌクレオチドを製造するときのガイドとして使用され 得る。 図22は、本発明のある好ましいキメラオリゴヌクレオチドの化学構造上の態 様を示す。左側の構造は、それぞれの糖−ヌクレオシド塩基単位を連結する、M MI結合と略記されるある種のヘテロ原子結合を有するオリゴヌクレオチドを図 示する。上記のMMI結合を製造する特定の方法は、1995年1月3日発行の 米国特許第5,378,825号、1995年1月31日発行の第5,386, 023号、1996年2月6日発行の第5,489,243号、1996年7月 30日発行の第5,541,307号、1997年4月22日発行の第5,61 8,704号及び1997年4月8日発行の第5,623,070号に教示され ており、これらはいずれも参考文献として本明細書に援用する。MMIとはメチ レン(メチルイミノ)の略であるが、これもより複雑な化学名である、「3’− デ(オキシホスフィニコ)−3’[メチレン(メチルイミノ)]」を短縮した言 い方である。化学名はさておき、この結合は、上記の特許に記載された通りであ る。これら特許の結台はまた、Bhatら、J.Org.Chem.,1996,61,8186-8199 を含む本発明者とその共著者による様々な科学公表物及び本明細書に引用 されている種々の文献に記載されている。 図22の中央に図示されているのは、互い違いの又は交互の結合を有するある オリゴヌクレオチドである。これらは交互のMMI及びホスホジエステル又はホ スホロチオエート結合から形成される。図22の右側に記載されているものは、 中央の「ギャップ」内のホスホロチオエート結合領域、及びそれに隣接した混合 的または交互的、つまり図の中央の互い違いの結合から形成される化学構造を有 するオリゴヌクレオチドである。 図22のMMI含有オリゴヌクレオチドでは、左側図の「ギャップ」領域のも のを除けば、様々なオリゴヌクレオチドの「フランキング」領域の残りのヌクレ オシド単位は、2’−O−メチルヌクレオシド単位、つまり2’−OMeヌクレ オシドとして示されている。本発明のオリゴヌクレオチドに含まれる他の2’− 置換ヌクレオシド単位は、2’−フルオロ、2’−O−アルキル及び2’−O− 置換アルキルヌクレオシドを含む。好ましい置換基はアルコキシ置換基、つまり エーテルである。最も好ましいのは、2’−O−メトキシエチルで置換されたヌ クレオシドである。Martin、P.,Helvetica ChimicaActa,1995,78,486-504 を参照のこと。 図22に図示されているような特定の化学構造を有するSEQ ID NO: 2の様々なオリゴヌクレオチドに対して、T−24細胞におけるH−ras・m RNAの産生を阻害する能力を試験した。この試験のために、T−24細胞を6 穴プレートで培養した後、カチオン性脂質(リポファクチン、GIBCO)の存 在下、種々の上昇濃度のオリゴヌクレオチドで処置した。オリゴヌクレオチド1 00nMにつきリポファクチンは2.5μg/mlの配分比である。オリゴヌク レオチド処置は無血清培地中で4時間実施した。処置後18時間目に全RNAを 回収し、H−rasのmRNA及び対照遺伝予のG3PDHに対するノーザンブ ロットによって分析した。このオリゴヌクレオチドの構造及び試験データを図2 3及び24に示す。データは、G3PDHシグナルに対して標準化した対照との 比として棒グラフで示されている。図23及び24に見られるように、本発明の 各オリゴヌクレオチドは、用量の全域で用量応答性を示した。MMIヌクレオシ ド単位を取り込んだキメラオリゴヌクレオチドは、H−ras・mRNAを最も 減少させ、フランキング領域のそれぞれに1又は2のMMI結合を有するオリゴ ヌクレオチド(オリゴ14896、14897及び14898)のついた、この 試験の陽性対照として使用されたホスホロチオエート・オリゴヌクレオチドと同 等又はそれ以上の応答性を示した。ホスホロチオエート結合と交互の3つのMM I結合を有するオリゴ(オリゴ14900)は陽性対照オリゴとほとんど同じく らい強力であったが、ホスホジエステル結合と交互の3つのMMI結合を有する オリゴ(オリゴ14899)は陽性対照のそれよりも低い効力を示した。陽性対 照と同等の効力であったのは、フランキング領域に2’−O−メトキシエチル置 換基を有するオリゴヌクレオチド(オリゴ13920)である。 本発明のオリゴヌクレオチドは診断薬、治療薬及び研究用試薬及びキットにお いて使用され得る。本発明のオリゴヌクレオチドはras遺伝子にハイブリダイ ズするので、このことを利用してサンドイッチアッセイ等のアッセイが容易に組 み立てられ得る。さらに、本発明のオリゴヌクレオチドはras癌遺伝子の突然 変異(活性化)型に選択的にハイブリダイズするので、野生型から活性化型へr asが変換した細胞及び組織をスクリーニングするようなアッセイが考案され得 る。そのようなアッセイは、形態学的に類似した腫瘍の鑑別診断及びras遺伝 子活性化に由来する発癌リスクの増加を検出するために利用され得る。オリゴヌ クレオチドのras遺伝子とのハイブリダイゼーションを検出する手段は定常的 に提供され得る。そのような提供は、酵素抱合、放射標識又は他の適切な任意の 検出システムを含み得る。ras又は活性化rasの存在又は不在を検出するキ ットもまた製造され得る。 以下の実施例は本発明を例解するものであって、それを限定することを意図し ない。 実施例 実施例1 オリゴヌクレオチドの合成 ヨウ素による酸化反応を用いた標準的なホスホロアミダイト化学法を利用して 、自動化DNAシンセサイザー(アプライドバイオシシテムズ、モデル380B )で置換及び非置換デオキシオリゴヌクレオチドを合成した。ホスホロチオエー ト・オリゴヌクレオチドのためには、亜リン酸結合を段階的にチアン化(thi ation)するために、標準酸化ボトルを3H−1,2−ベンゾジチオール− 3−オン1,1−ジオキシドの0.2Mアセトニトリル溶液に置き換えた。チア ン化待ち工程を68秒にまで上げ、次いでキャッピング工程をした。CPGカラ ムから外して、濃水酸化アンモニウム、55℃(18時間)にて脱保護化しした 後、2.5倍量のエタノールを含む0.5MのNaCl溶液から2度沈殿させる ことによって、オリゴヌクレオチドを精製した。分析用ゲル電気泳動は、20% アクリルアミド、8M尿素、454mMトリスホウ酸緩衝液、pH=7.0にて 実施した。ポリアクリルアミドゲル電気泳動から、オリゴヌクレオチドが完全長 の物質の80%以上であることが判明した。 オリゴリボヌクレオチドは、自動化シンセサイザー及び5’−ジメトキシート リチル−2’−tert−ブチルジメチルシリル−3’−O−ホスホロアミダイ ト(アメリカンバイオネクティクス、ヘイワード、CA)を用いて合成された。 A、C及びGの環外アミン上の保護基はフェノキシアセチル基であった(Wu,T. ,Oglivie,K.K.,及びPon,R.T.,Nucl.Acids Res.1989,17,3501-351 7)。標準合成サイクルに、テトラゾールのパルスデリバリー後の待ち工程を9 00秒にまで増やすという変更を加えた。メタノール性アンモニアにて室温で一 晩インキュベーションしてオリゴヌクレオチドを脱保護化した。真空乾燥した後 、テトラブチルアンモニウムフルオリド(アルドリッチ、ミルウォーキー、WI )のIMテトラヒドロフラン溶液にて室温で一晩インキュベーションして、2’ -シリル基を外した。オリゴヌクレオチドはC−18・Sep−Pakカートリ ッジ(ウォーターズ、ミルフォード、MA)を用いて精製した後、エタノール沈 殿させた。分析用変性ポリアクリルアミド電気泳動は、RNAオリゴヌクレオチ ドが完全長の物質の90%以上であることを示した。 実施例2 ras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子のアセンブリー 本試験に記載されたras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子は、PCR技術 を使用して組み立てられた。突然変異体(コドン12)及び非突然変異体(野生 型)ヒトH−ras遺伝子のエクソン1の5’領域をPCRクローニングするた めのプライマーとして使用するオリゴヌクレオチドを合成した。c−H−ras 1活性化癌遺伝子(コドン12、GGC→GTC)を含むプラスミドpT24− C3及びc−H−ras癌原遺伝子を含むpbc−N1は、アメリカンタイプカ ルチャーコレクション(ベテスダ、MD)より入手した。1.9kbのホタルル シフェラーゼ遺伝子を含むプラスミドpT3/T7は、クローンテクラボラトリ ーズ(パロアルト、CA)より入手した。オリゴマーPCRプライマーは、突然 変異体及び非突然変異体のH−ras遺伝子を鋳型として使用する標準的なPC R反応に用いられた。これらプライマーは、NheI及びHindIIIの制限 エンドヌクレアーゼ部位が隣接した、正常及び突然変異体H−rasの(翻訳開 始部位に比較して)−53〜+65配列に対応する145塩基対のDNA産物を 産生する。PCR産物は、通常の方法により、ゲルで精製し、沈殿させ、洗浄し 、水に再懸濁させた。 P.pyralis(ホタル)のルシフェラーゼ遺伝子をクローニングするた めのPCRプライマーは、PCR産物が完全長のルシフェラーゼタンパク質をコ ードするように設計されたが、ただしそのアミノ末端のメチオニン残基は、アミ ノ末端のリジンにロイシン残基が続く2つのアミノ酸で置換されるようにした。 ルシフェラーゼ遺伝子のクローニングに使用されるオリゴヌクレオチドPCRプ ライマーは、ルシフェラーゼレポーター遺伝子を鋳型として含む市販のプラスミ ド(pT3/T7−Luc)(クローンテク)を用いた標準的なPCR反応に使 用された。これらプライマーは、特定のHindIII及びBssHII制限エ ンドヌクレアーゼ部位が隣接した、ルシフェラーゼ遺伝子に対応する約1.9k bの産物を生成する。このフラグメントは、通常の方法により、ゲルで精製し、 沈殿させ、洗浄し、水に再懸濁させた。 ras−ルシフェラーゼ融合レポーター遺伝子のアセンブリーを完了するため に、rasとルシフェラーゼのPCR産物を適切な制限エンドヌクレアーゼで消 化し、3部分の連結により、ステロイド誘発性のマウス乳癌ウイルスプロモータ ー、MMTVを含む発現ベクターへ、制限エンドヌクレアーゼNheI、Hin dIII及びBssHIIを用いてクローン化した。得られたクローンには、ホ タルのルシフェラーゼ遺伝子に同調して融合したH−rasの5’配列(−53 〜+65)が挿入されている。得られた発現ベクターは、ステロイド誘発性のM MTVプロモーターの制御下で発現されるras−ルシフェラーゼ融合生成物を コードする。上記のプラスミド構築体は、ホタルのルシフェラーゼをコードする 配列に同調フレームで融合した活性化(RA2)又は正常(RA4)H−ras タンパク質のアミノ酸1〜22をコードする配列を含む。ras−ルシフェラー ゼ融合mRNAの翻訳開始は、天然のH−rasのAUGコドンに依存している 。突然変異体及び正常H−rasルシフェラーゼ融合構築体は、いずれも通常の 方法を用いたDNA配列分析によって確認された。 実施例3 プラスミドDNAを用いた細胞のトランスフェクション 「分子生物学の最新プロトコール」(F.M.Ausubel,R.Brent,R.E.Kings ton,D.D.Moore,J.A.Smith,J.G.Seidman及びK.Strahl編)ジョンウィ リーアンドサンズ、NY、のGreenberg,M.E.による記載に、以下の変更を加 えてトランスフェクションを実施した。ヒーラ細胞を5x105細胞/プレート の濃度で60mmプレートに培養した。全量で10μg又は12μgのDNAを 各プレートに加えたが、その1μgは構成的ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモ ーターの制御下でラットのグルココルチコイド受容体を発現するベクターであり 、その残りはras−ルシフェラーゼレポータープラスミドであった。16〜2 0時間後に、3mM EGTAを含むトリス緩衝化生理食塩水[50mMトリス −Cl(pH7.5)、150mM NaCl]で洗浄してリン酸カルシウム− DNA共沈殿物を除去した。次に10%ウシ胎仔血清を含む新鮮培養液をこの細 胞に加えた。ここで、デキサメタゾンによるレポーター遺伝子発現の活性化に先 立って、アンチセンスオリゴヌクレオチドで細胞を前処置した。 実施例4 細胞のオリゴヌクレオチド処置 プラスミドによるトランスフェクション後、37℃まで加温しておいたリン酸 緩衝生理食塩水で細胞を洗浄し、5μg/mLのN−[1−(2,3−ジオレイ ルオキシ)プロピル]−N,N,N,−トリメチルアンモニウムクロリド(DO TMA)を含むOpti−MEMを各プレートに加えた(1.0ml/プレート )。 50μMストックからオリゴヌクレオチドを各プレートヘ添加し、37℃で4時 間インキュベートした。培養液を除去し、10%ウシ胎仔血清及び指定濃度の適 切なオリゴヌクレオチドで置換し、細胞をさらに2時間37℃でインキュベート した後、最終濃度0.2μMのデキサメタゾンで細胞を処置することによって、 レポーター遺伝子の発現を活性化した。デキサメタゾン刺激後15時間目に細胞 を回収し、ルシフェラーゼ活性をアッセイした。 実施例5 ルシフェラーゼアッセイ 「分子生物学の最新プロトコール」(F.M.Ausubel,R.Brent,R.E.Kings ton,D.D.Moore,J.A.Smith,J.G.Seidman及びK.Strahl編)ジョンウィ リーアンドサンズ、NY、のGreenberg,M.E.に記載されたようにして、界面 活性剤のトリトンX−100による溶解によって細胞からルシフェラーゼを抽出 した。ダイナテックのML1000蛍光計を使用して、ルシフェリン(シグマ) 625μM添加時のピーク蛍光度を測定した。各抽出物に対してルシフェラーゼ アッセイを数回実施し、様々な量の抽出物を使用してデータがアッセイの直線範 囲で集められるようにした。 実施例6 融解曲線 IBMのPCコンピュータとインターフェースのあるギルフォード260分光 光度計及びギルフォードレスポンスII分光光度計を使用して、260nmにお ける吸光度の温度曲線を測定した。緩衝液は、100mM Na+、10mMリ ン酸及び0.1mM EDTAを含んでいた。オリゴヌクレオチド濃度は、85 ℃における吸光度及びPuglisiとTinoco,Methods in Enzymol.1989,180,30 4-325によって計算される消衰係数より決定され、各鎖につき4μMであった。 Tm値、二本鎖形成の自由エネルギー及び会合定数は、直線傾斜ベースラインの ある2状態モデルへのデータフィットから得られた(Petersheim,M.及びTurne r,D.H.,Biochemistry 1983,22,256-263)。報告されたパラメータは、少 なくとも3回の実験の平均値である。あるオリゴヌクレオチドに対しては、二本 鎖形成の自由エネルギーは、Tm -1対log10(濃度)のプロットから も得られた(Borer,P.N.,Dengler,B.,Tinoco,I.,Jr.及びUhlenbeck ,O.C.,J.Mol.Biol.,1974,86,843-853)。 実施例7 ゲルシフトアッセイ Limaら、Biochemistry,1991,31,12055-12061に記載されるようにして、構 築されたrasターゲット転写産物である、突然変異したコドン12を含む47 ヌクレオチドのヘアピンを製造し、マッピングした。100mMナトリウム、1 0mMリン酸、0.1mM EDTA、100cpmのT7産生RNA(約10 pM)及び1pM〜10μM濃度範囲のアンチセンスオリゴヌクレオチドを含む 、ハイブリダイゼーション反応液20μlを調製した。反応液を37℃で24時 間インキュベートした。ハイブリダイゼーションの後に、この反応液に補充緩衝 液を加え、45mMトリスホウ酸と1mM MgCl2(TBM)を用いて調製 した、20%のネーティブなポリアクリルアミドゲルに反応生成物を展開した。 10℃で電気泳動を実施し、モレキュラーダイナミクスのホスホロイメージャー (phosphorimager)を使用して定量化した。 実施例8 RNアーゼH分析 活性化(コドン12、G→U)H−ras・mRNAの+23〜+47の塩基 に相当する化学合成された25塩基オリゴリボヌクレオチドを用いて、RNアー ゼHアッセイを実施した。5’末端を標識したRNAを20nMの濃度で使用し 、10倍モル過剰のアンチセンスオリゴヌクレオチドとともに、最終容積10μ lに2O0mMトリス−Cl,pH7.5、100mM KCl、10mM M gCl2、1mM ジチオトレイトール、10μg・tRNA及び4U・RNア シン(asin)を含む反応液でインキュベートした。この反応成分は、37℃ で15分間プレアニールした後、ゆっくりと室温まで冷やした。哺乳類のRNア ーゼHの供給源としてはヒーラ細胞の核抽出物を使用した。核抽出物(5μl) の2μgを添加することで反応を開始し、37℃で10分間反応を継続させた。 フェノール/クロロホルム抽出によって反応を停止させ、RNA成分をエタノー ル沈殿させた。7M尿素を含む20%ポリアクリルアミドゲルに同量のCPMを ロー ドし、RNA開裂産物を電気泳動で展開し視覚化した後、オートラジオグラフィ ーを実施した。モレキュラーダイナミクスのデンシトメーターを使用して開裂産 物の定量を実施した。 実施例9 rasトランス活性化レポーター遺伝子システム 構成的SV40プロモーターに制御される活性化(コドン12、GGC→GT C)H−ras・cDNA挿入物を含む発現プラスミド、pSV2−oliは、 ブルーノ・トク博士(ローヌ・プーラン=サンテ、ビトリー、フランス)から寄 贈された。このプラスミドは、ステロイド誘発性マウス乳癌ウイルス(MMTV )プロモーターの調節下にあるH−ras発現プラスミドをPCRによって構築 するときの鋳型として使用された。H−rasコード配列を得るには、H−ra s遺伝子の570bpコード領域をPCRによって増幅した。その5’領域にク ローニングを促進するための独自の制限エンドヌクレアーゼ部位を有するPCR プライマーが設計された。H−rasコドン12突然変異癌遺伝子のコード領域 を含むPCR産物をゲルで精製し、消化し、クローニングに先立ってもう一度ゲ ルで精製した。この組み立ては、発現プラスミドpMAMneo(クローンテク ラボラトリーズ、CA)への挿入物をクローニングすることによって完了した。 ras応答性レポーター遺伝子、pRDO53を使用してrasの発現を検出 した(Owenら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1990,87,3866-3870)。 実施例10 rasインビボ発現のノーザンブロット分析 ヒト膀胱癌細胞系、T24をアメリカンタイプカルチャーコレクション(ロッ クビル、MD)より入手した。10%の熱不活性化ウシ胎仔血清とペニシリン及 びストレプトマイシンをそれぞれ50U/ml補充した、L−グルタミン含有の マッコイ(MaCoy)5A培地(ギブコBRL、ゲイサースブルグ MD)で 細胞を生育した。細胞は100mmプレートにまいた。それが70%の集密度に 達したとき、オリゴヌクレオチドで処置した。保温PBS10ml及び2.5μ lのDOTMA含有Opti−MEM血清減少培地5mlでプレートを洗浄した 。次いでオリゴヌクレオチドを所望の濃度になるように加えた。4時間の処置後 、 培地をマッコイ培地に換えた。オリゴヌクレオチド処置後48時間後に細胞を回 収し、標準的なCsCl精製法を用いてRNAを単離した(Kingston,R.E.「 分子生物学の最新プロトコール」(F.M.Ausubel,R.Brent,R.E.Kingston,D.D. Moore,J.A.Smith,J.G.Seidman及びK.Strahl編)ジョンウィリーアンドサ ンズ、NY)。 ヒト上皮様癌細胞系、ヒーラ229は、アメリカンタイプカルチャーコレクシ ョン(ベテスダ、MD)より入手した。ヒーラ細胞は、10%ウシ胎仔血清及び 100U/mlペニシリンを補充したダルベッコ改良イーグル培地(DMEM) にて、6穴プレートで単層として維持した。オリゴヌクレオチドを用いた処置及 びRNAの単離は、ほとんど上記T24細胞に記載した通りである。 ノーザンハイブリダイゼーション:各RNA10μgを1.2%アガロース/ ホルムアルデヒドのゲルで電気泳動した後、常法により、ジーンバインド45ナ イロン膜(ファルマシアLKB、ピスカタウェイ、NJ)ヘトランスファーした (Kingston,R.E.「分子生物学の最新プロトコール」(F.M.Ausubel,R.Bre nt,R.E.Kingston,D.D.Moore,J.A.Smith,J.G.Seidman及びK.Strahl 編)ジョンウィリーアンドサンズ、NY)。UVでRNAを膜に架橋結合させた 。プライム・ア・ジーン(Prime a Gene)の標識化キット(プロメ ガ、マジソン WI)を使用して、二本鎖32P−標識プローブを合成した。ra sプローブは、コドン12にGGC→GTC突然変異を有する活性化(突然変異 体)H−ras・mRNAのcDNAクローンのSalI−NheI断片である 。対照プローブはG3PDHであった。クイックハイブ(QuickHyb)ハ イブリダイゼーション溶液(ストラタジーン、ラジョラ、CA)を用いてブロッ トを68℃で15分間プレハイブリダイズした。10mg/mlのサケ精子DN Aの100μLを混合した熱変性放射活性プローブ(2.5x106カウント/ 2ml)を加え、ナイロン膜を68℃で1時間ハイブリダイズした。ブロットは 、2xSSC/0.1%SDS、室温、15分間で二回、0.1xSSC/0. 1%SDS、60℃、30分間で一回、洗浄した。ブロットのオートラジオグラ フィーをとり、イメージクォントホスホロイメージャー(ImageQuant PhosphorImager)(モレキュラーダイナミクス、サ ニーヴェイル、CA)を用いてシグナル強度を定量した。ノーザンブロットは、 rasプローブと最初にハイブリダイズさせた後、0.1xSSC/0.1%S DSにて15分間煮沸して剥がした後、正しいサンプルローディングを調べるた めに、対照G3PDHプローブと再ハイブリダイズさせた。 実施例11 癌細胞の増殖に対するアンチセンスオリゴヌクレオチド阻害 ほとんど実施例10に記載されたようにして、細胞を培養し、オリゴヌクレオ チドで処置した。60mMプレートに細胞をまき、70%の集密度に達したとき 、DOTMAの存在下、オリゴヌクレオチドで処置した。経時変化実験:1日目 、最終濃度100nMのオリゴヌクレオチドの単回用量で細胞を処置した。増殖 培地は3日に一度交換し、細胞は血球計測板を用いて5日間毎日カウントした。 用量応答試験:細胞に様々な濃度のオリゴヌクレオチド(10、25、50、1 00又は250nM)を加え、3日後に細胞を採取し、数を数えた。オリゴヌク レオチド2570、3985及び4690のT24癌細胞の増殖に対する効果を 試験した。 実施例12 2−(アミノ)アデニン置換オリゴヌクレオチドの合成 以下の例外を設けて、実施例1のようにオリゴヌクレオチドを合成した:2− (アミノ)アデニンが所望される2位では、標準的なホスホロアミダイトを市販 の2−アミノデオキシアデノシンホスホロアミダイト(ケムジーンズ)に換える 。 実施例13 A549細胞の培養 A549細胞(アメリカンタイプカルチャーコレクション、ベテスダ MDよ り入手)を6穴プレート(ファルコンラブウェア、リンカーンパーク、NJ)で 、1gグルコース/リットル及び10%ウシ胎仔血清(FCS、アーヴィンサイ エンティフィック、サンタアナ、CA)を含むダルベッコ改良イーグル培地(D MEM)にて、集密状態になるまで生育させた。 実施例14 ヌードマウスにおけるヒト腫瘍細胞のオリゴヌクレオチド処置− 腹腔内注射 ヒト肺癌A549細胞を採取し、5x106個の細胞(200μl)をヌード マウスの内大腿へ皮下注射した。約1ヶ月で触知し得る腫瘍が発達する。ホスホ ロチオエート・オリゴヌクレオチド、ISIS2503及び1082(無関係な 対照)を約10週間、隔日、20mg/kg体重の用量でマウスへ腹腔内投与し た。この期間中マウスの腫瘍成長をモニターした。 実施例15 ヌードマウスにおけるヒト腫瘍細胞のオリゴヌクレオチド処置− カチオン性脂質を含む皮下注射 ヒト肺癌A549細胞を採取し、5x106個の細胞(200μl)をヌード マウスの内大腿へ皮下注射した。約1ヶ月で触知し得る脛瘍が発達する。カチオ ン性脂質製剤(DMRIE/DOPE、60mg/kg)で調製したホスホロチ オエート・オリゴヌクレオチド、ISIS2503及び無関係な対照オリゴヌク レオチド1082(用量:5mg/kg)をマウスの腫瘍部位へ皮下投与した。 薬物処置を開始したのは腫瘍細胞接種後1週目であり、4週間だけ週2回投与し た。全9週間の間、マウスの腫瘍成長をモニターした。 実施例16 T24細胞における修飾オリゴヌクレオチドの安定性 実施例10に記載されたようにしてT24膀胱癌細胞を生育させた。単回用量 のオリゴヌクレオチド(1μM)で細胞を処置し、24時間後、ノーザンブロッ ト分析によってHa−ras・mRNAの発現をアッセイした。試験したオリゴ ヌクレオチドは、Ha−rasコドン12をターゲットにした17−merであ るISIS2570(SEQ ID NO:3)の類似体である。 実施例17 3種の結腸癌細胞系に対するKi−rasオリゴヌクレオチドの活 性 ヒト結腸癌細胞系、Calul、SW480及びSW620をアメリカンタイ プカルチャーコレクション(ATCC)より入手し、実施例10のヒーラ細胞に 対して記載されたようにして維持した。単回用量のオリゴヌクレオチド(200 nM)で細胞を処置し、24時間後、ノーザンブロット分析によってHa−ra s・mRNAの発現を測定した。増殖試験では、0日目に単回用量のオリゴヌク レオチド(200nM)で細胞を処置し、5日間にわたって細胞数をモニターし た。 実施例18 野生型Ki−rasと突然変異体Ki−rasに対するオリゴヌク レオチド阻害 先の実施例のようにしてSW480細胞を培養した。ヒーラ細胞は実施例10 のように培養した。単回用量のオリゴヌクレオチド(100nM)で細胞を処置 し、24時間後、ノーザンブロット分析によってmRNAレベルを定量した。 実施例19〜35 一般情報 特に記さなければ、材料は市販業者より入手し、指定通りに使用した。2’− O−メチル−5−メチルウリジン、5’−O−(4,4’−ジメトキシトリフェ ニルメチル)−2’−O−メチル−5−メチルウリジン、5’−O−(4,4’ −ジメトキシトリフェニルメチル)−N−2−イソブチリル−2’−O−メチル グアノシン及びN−6−ベンゾイル-5’−O−(4,4’−ジメトキシトリフ ェニルメチル)−2’−O−メチルアデノシンは、RIケミカルズ、CA(71 4−288−1574)より購入し、2’−O−メチルグアノシン及び2’−O −メチルアデノシンはサミットファーマシューティカルズ社、N.J.(201 −585−9687)より購入した。 NMR分光検査法。全化合物に対する1H NMRスペクトルは、ヴァリアン ユニティ(Varian Unity)400NMR分光計で399.94MH z、又はヴァリアンジェミニ(Varian Gemini)200NMR分光 計で199.975MHzのいずれかで記録した。すべての多次元及び可変温度 スペクトルは、ユニティ400NMRにて収集した。化合物19dは、600μ lのDMSO−d6に溶かし、1.6mMの濃度で試験した。1次元1H NMR スペクトルは、サンプル温度、293、310、333及び353Kで記録した 。 1次元測定はすべて同一の条件で実施し、同じように処理した:掃引幅(swe ep width)5200Hz、時間領域32K、64Kへのゼロフィリング (zero−filling)。可能ならば、データはアポダイズせずに検討さ れたが、いくつかの例では、標準的なVarian VnmrS解像増強法を利 用して、−1.01の線広がり及び0.945のガウスフィルターを使用した。 全サブスペクトルは1次であると観察された。プロトン共鳴は、310及び35 3Kで実施された2次元スペクトルから帰属させた。TOCSY及びNOESY スペクトルは、それぞれ、310K、20msスピンロック及び650ms混合 タイムで実施され、512複合点(complex points)による1k が位相感知式に収集された。同様の実験が353Kで実施され、512複合点に よる2kが位相感知式に収集された。いずれの場合でも、データは平方コサイン でアポダイズされ、2kx1k複合点ヘゼロフノリングされてからフーリエ変換 された。13Cスペクトルは、振動数100.57MHz、掃引幅30441Hz 、処理時間0.50sで同一の装置で記録され、2Hzの線広がり及び32Kへ のゼロフィリングでアポダイズして処理した。13Cスペクトルは、293Kで1 H{13C}HMQCを用いて帰属させた。この実験のためには、掃引幅3200 Hzの全域で直接検出される次元にて、1K複合点が収集された。全部で240 の増分(increments)が、掃引幅22kHzの全域で、直接検出次元 において、位相感知式に収集された。データは、1H次元及びt1ガウスフィルタ ーの平方コサインでアポダイズされた。 12h、12i、12j、18a、20a及び20bに対するすべての1次元1 Hスペクトルは、収集及び加工処理に同一のパラメータを使用して、293K で記録された:掃引幅7kHzで14336の複合点が収集された。データは6 4K点ヘゼロフィリングされ、0.30Hzの線広がりでアポダイズしてからフ ーリエ変換した。2次元スペクトルは、各次元で4kHz〜5200Hzに及ぶ 、各サンプルのスペクトル範囲で解像を最大化するように調整した掃引幅を用い て得られた。12h及び12jには256複合点で1K、12i及び20bには 512複合点で1Kのデータセットが得られた。18a及び20bを十分に解像 するためには、512データ点で2Kのデータセットが収集された。20a及び 2 0bには、化学シフト分散を増強するために、313Kでデータが収集された。 全データは位相感知式であり、上記のTOCSY及びNOESY方式に使用され る方法に他の点では同一な条件で加工処理された。19bの1H NMRデータ は、上記の実験条件の同一系列を使用して、酸化重水素にて310Kで収集した 。他の一般的な実験手技は、Perbost,M.;Hoshino,T.;Morvan,F.;Swayz e,E.;Griffey,R.H.;Sanghvi,Y.S.,J.Org.Chem.1995,60,5150-515 6に記載されたようにして実施した。 実施例19 一般法A:3’−ヨード−2’−O−メチルヌクレオシド(11→12)の合 成 ピリジン(4.3等量)の乾燥CH2Cl2溶液(5mL/mmol)へ、不活 性ガスの下で、−10℃でトリフルオロメタンスルホン酸無水物(2当量)のC H2Cl2溶液(5mL/mmol)を0.5時間にわたって滴加した。さらに0 .25時間撹拌した後、適切に保護化した3’−ヒドロキシルヌクレオシド(1 当量、乾燥ピリジンで共沸混合させたもの)の乾燥CH2Cl2溶液(5mL/m mol)を0.5時間にわたって滴加した後、この溶液をさらに2時間、−10 ℃で撹拌した。反応混合液を等量の氷冷10%水性NaHCO3で激しく撹拌し ながら希釈した後、混合液を室温まで温めた。有機層を除去し、(MgSO4で )乾燥し、トルエン(5mL/mmol)で希釈し、濃縮し、乾燥トルエン(3 x5mL/mmol)で共沸混合した。得られた泡状物質にBu4NI(2当量 )及び乾燥トルエン(30mL/mmol)を加え、得られた混合液を激しく撹 拌しながら80℃の油浴で0.5時間加熱すると、この時点で固形物がすべて溶 解し、暗赤色のオイルが分離した。得られた混合物をEtOAcで希釈して溶か し、水(15mL/mmol)、5%水性NaHSO3と5%水性Na2SO3の 等量混台液(2x15mL/mmol)で洗浄し、(MgSO4で)乾燥し、濃 縮し、クロマトグラフ処理して、ヨー化物を得た。 実施例20 3’−デオキシ−5’−O−(4,4’−ジメトキシトリフェニルメチル)− 3’−ヨード−2’−O−メチル−5−メチルウリジン(12a) 5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)−2’−O−メチル−5−メチ ルウリジン(5.75g,10mmol)から、一般法Aにより、クロマトグラ フィー(30%〜50%EtOAc/ヘキサン)の後に、12aを4.41g( 64%)得た:Rf0.38(50%EtOAc/ヘキサン); 元素分析:C323327I・0.4CH2Cl2の計算値:C,54.16;H ,4.74;N,3.90。実測値:C,54.27;H,4.58;N,3. 73。 実施例21 3’−デオキシ−5’−O−(4,4’−ジメトキシトリフェニルメチル)− 3’−ヨード−2’−N−イソブチル−2’−O−メチルグアノシン(12c) 5g(8.26mmol)の11cから、一般法Aにより、クロマトグラフィ ー(80%EtOAc/ヘキサン)の後に、12bを3.8g(59%)得た: 元素分析:C363857I・0.25C614の計算値:C,56.25;H ,5.16;N,8.75。実測値:C,56.48;H,5.24;N,8. 68。 実施例22 6−N−ベンゾイル−3’−デオキシ−5’−O−(4,4’−ジメトキシト リフェニルメチル)−3’−ヨード−2’−O−メチル−5−メチルアデノシン (12k) N−6−ベンゾイル−5’−O−(4,4’−ジメトキシトリトリチル)−2 −O−メチルアデノシン(0.69g,1mmol)から、一般法Aにより、ク ロマトグラフィー(50%〜70%EtOAc/ヘキサン)の後に、12kを0 .47g(58%)得た:Rf0.34(50%EtOAc/ヘキサン); 元素分析:C393666I・0.4CH2Cl2・0.5EtOAcの計算値: C,56.79;H,4.70;N,8.0。実測値:C,56.60;H,4 .64;N,8.01。 実施例23 5’−O−(tert−ブチルジフェニルシリル)−3’−デオキシ-3’− ヨード−5−メチル−2’−O−メチルウリジン(12e) 11e(7.0g,13.7mmo1)及び乾燥ピリジン(1.9g,24. 6mmol)の無水CH2Cl2溶液(80mL)を不活性気体中で約20分間激 しく撹拌しながら−10℃まで冷却した。無水トリフルオロメタンスルホン酸( 5.1g,17.7mmol)のCH2Cl2溶液(30mL)をシリンジでゆっ くりと15分かけて添加した。この反応は添加後35分間のうちに終了した。こ の冷溶液にMeOH(1mL)、次いで飽和NaHCO3を加えた後、有機層を 分離し、緘水(2x15mL)で洗浄してからNa2SO4で乾燥した。溶媒を減 圧除去し、残渣をトルエン(2x20mL)と共沸混合させた。残渣のゴム状物 質を p−キシレン(100mL)に溶かし、これにBu4NI(5.6g,15.1 mmol)を加えた後、加熱しておいた浴で、この反応混合液を140℃まで加 熱した。反応は30分で終了した。室温に冷却し、EtOAc(250mL)で 希釈した後、亜硫酸ナトリウム:亜硫酸水素ナトリウム(1:1)の5%水溶液 で洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、濃縮した後、60%EtOAc/ヘ キサンを用いたシリカゲルのフラッシュクロマトグラフィーで処理した。溶媒を 除去し、無色の泡状物質として12eを6.8g(80%)得た: 元素分析:C273325SiIの計算値:C,52.26;H,5.36;N ,4.51。実測値:C,52.55;H,5.41;N,4.48。 実施例24 5’−O−(tert−ブチルジフェニルシリル)−3’−デオキシ−6−N −(ジメチルアミノ)メチレン−3’−ヨード−2’−O−メチルアデノシン( 12f) 11h(5.3g,9.2mmol)、ピリジン(3.65g,46.1mm ol)、無水トリフルオロメタンスルホン酸(3.0g,11mmol)及びB u4NI(5.2g,14.0mmol)から、12eに使用した方法により、 3〜5%MeOHのEtOAc:ヘキサン(80:15)溶液を用いたシリカゲ ルのクロマトグラフィーの後、12fを3.8g(60%)得た: 元素分析:C303763SiI・0.25C612の計算値:C,53.61 ;H,5.71;N,11.91。実測値:C,53.20;H,5. 58;N,12.24。 実施例25 5’−O−(tert−ブチルジフェニルシリル)−3’−デオキシ−2−N −(ジメチルアミノ)メチレン−3’−ヨード−2’−O−メチルグアノシン( 12g) 11j(5.0g,8.46mmol)、ピリジン(3.36g,46mmo l)、無水トリフルオロメタンスルホン酸(3g,11mmol)及びBu4N I(5.2g,14.0mmol)から、12eに使用した方法により、3〜5 %MeOHのEtOAc:ヘキサン(80:15)溶液を用いたシリカゲルのク ロマトグラフィーの後、12gを2.5g(43%)得た:元素分析:C303764SiIの計算値:C,51.43;H,5.32;N ,11.99。実測値:C,51.56;H,5.37;N,11.98。 実施例26 一般法B、ヌクレオシドのミツノブ反応(10→13) 適切なヌクレオチド(1当量)、トリフェニルホスフィン(1.15当量)及 びN−ヒドロキシフタルイミド(1.15等量)の混合物を、使用前18時間、 P25で真空乾燥した。この混合物に、不活性気体の下で乾燥THF(T用)又 はDMF(A及びGdmf用)(10mL/mmol)を加え、次いでジエチルア ゾジカルボキシレート(1.15当量)を室温で撹拌しながらこの溶液に滴加し た。添加の速度は、得られた深赤の着色が抜けてから次の滴加をするというよう に維持される。添加終了(5〜45分間、出発ヌクレオシド及びスケールによっ て異なる)後、TLCによって反応完了が示されるまで、反応液を撹拌する。出 発容積の約1/3になるまで溶媒を真空蒸発させ、もし固形物が得られたら(T 、 Gdmfの場合)、回収し、そうでなければ(Aの場合)、得られた溶液を水とエ ーテルに分離し、得られる固形物を回収し、エーテルでよく洗浄し、乾燥して所 望の生成物を得た。この物質は純品である場合もあったが、通常は微量のトリフ ェニルホスフィン及び/又はジエチルヒドラジンジカルボキシレートを含んでい て、これらはカラムクロマトグラフィーで除去し得た。しかしながら、これらの 不純物は以下の反応(一般法C)には干渉しなかったので、この粗生成物を直接 次の工程へ続けることができた。 実施例27 2’−O−メチル−5’−O−フタルイミド−5−メチルウリジン(13a) 2’−O−メチル−5−メチルウリジン(4.08g,15mmol)を一般 法Bによって反応させた。反応終了(TLCによって確認)後、固形物を回収し 、エーテルでよく洗浄し、乾燥して純粋な生成物を3.06g(49%)得た。 濾液を集めて濃縮し、カラムクロマトグラフィー(0〜4%MeOH/CH2C l2)によって精製し、さらに2.50g(40%)を回収し、合わせて13a を5.56g(89%)得た: 元素分析:C191938・0.5H2Oの計算値:C,53.52;H,4. 73;N,9.85。実測値:C,53.51;H,4.49;N,9.84。 実施例28 2’−O−メチル−5’−O−フタルイミドアデノシン(13b) 2’−O−メチル−アデノシン(50.0g,178mmol)から、一般法 Bにより、濃縮した反応混合物を氷水(3L)とエーテル(3L)とに分離させ た後に、得られた固形物を回収し、乾燥し、生成物74.3g(98%)を得た 。生成物は微量(1H NMR及び燃焼分析によれば0.125当量)のPh3P =Oを含むが、これはシリル化反応には干渉しない: ;C191866+Cs+に対するHRMS(FAB+,CsI/NBA)計算値 559.0342、実測値559.0355。元素分析:C191866・0. 125Ph3P=O(1H NMRで証明)の計算値:C,55.34;H,4. 34;N,18.22。実測値:C,55.07;H,4.45;N,17.9 8。 実施例29 2−N−(ジメチルアミノ)メチレン−2’−O−メチル−5’−フタルイミド グアノシン(13c) 2−N−(ジメチルアミノ)メチレン−2’−O−メチルグアノシン(10f ,6.39g,18.2mmol)を完全に乾燥した(0.01mmHg,45 ℃,P25で数日間)後、一般法Bにより反応させた。反応終了(TLCで確認 )後、元の容積の1/3にまで減少させ、固形物を回収し、乾燥し、13cの水 和物を8.85g(93%)得た: ;C222377+Cs+に対するHRMS(FAB+,CsI/NBA)計算値 630.0713、実測値630.0725。元素分析:C222377・1. 5H2Oの計算値:C,50.38;H,5.00;N,18.69。実測値: C,50.57;H,5.12;N,18.81。 実施例30 一般法C、ヌクレオシドのシリル化(13→14) 必要なヌクレオシド(1当量、真空下P25で乾燥)及びイミダゾール(4. 5当量)を、不活性気体の下で乾燥DMF(5mL/mmol)に溶かした後、 TBDPSCl(1.5当量)を加えた。TLCによって終了が確認されるまで (16〜48時間)反応液を室温で撹拌した後、EtOAc(15mL/mmo l)及び水(15mL/mmol)に注いだ。有機層を水(3x10mL/mm ol)で洗浄し、乾燥(MgSO4)し、濃縮した。大スケールでは、粗反応混 合物を水っぽいシロップになるまで濃縮し、この生成物をエーテルと水に分離し て、得られる固形物を回収するほうがより簡便であることがわかった。この物質 は、カラムクロマトグラフィーで精製し得るが、存在している唯一の不純物はシ リル基のついた副生成物であり、これは一般法Dを介した次のオキシムへの変換 には干渉しなかった。 実施例31 3’−tert−ブチルジフェニルシリル−2−N−(ジメチルアミノ)メチレ ン−2’−O−メチルグアノシン(14c) 13c(8.85g,16.9mmol)から、一般法Cにより、粗生成物を シリカプラグで濾過(0〜10%MeOH/CH2Cl2)し、14cを10.6 g(84%)を得た: ;C384177Si+Cs+に対するHRMS(FAB+,CsI/NBA)計 算値868.1891、実測値868.1899。元素分析:C384177S i・0.5H2Oの計算値:C,61.27;H,5.68;N,13.16。 実測値:C,61.27;H,5.82;N,13.38。 実施例32 一般法D、ヌクレオシド5’−ホルムアルドオキシムの合成(14→15) 対応する5’−O−フタルイミドヌクレオシドをシリル化して得た粗生成物を 、乾燥CH2Cl2(10mL/mmol)に溶かし、メチルヒドラジン(1.2 当量)を−10〜0℃で滴加した。1時間後、この混合液を濾過し、濾液をCH2 Cl2で洗浄し、合わせた有機層を水、緘水で洗浄し、乾燥(Na2SO4)し、 この溶液を濃縮して5’−O−アミノヌクレオシドを得た。これをさらに精製し ないですぐに使用した(5’−O−アミノヌクレオシドはカラムクロマトグラフ ィーによって精製され得るが、放置すると分解しやすいことが観察されたためで ある)。この残渣を1:1のEtOAc/MeOH(15mL/mmol)に溶 かし、ホルムアルデヒド(20%w/w水溶液、1.1当量)を加え、この混合 液を室温で2時間撹拌した。溶液を濃縮し、クロマトグラフ処理又は再結晶させ て、3’−シリル−5’−ホルムアルドオキシムを得た。 実施例33 3’−O−tert−ブチルジフェニルシリル−2−N−(ジメチルアミノ)メ チレン−2’−O−メチル−5’−O−(メチレンイミノ)グアノシン(15e ) 14c(10.6g,14.4mmol)から、一般法Dにより、粗生成物を シリカプラグで濾過(0〜10%MeOH/CH2Cl2)し、ほとんど定量的な 収率で、15eを9.21g得た: 元素分析:C313975Si・0.5H2Oの計算値:C,59.40;H, 6.43;N,15.64。実測値:C,59.59;H,6.33;N,15 .61. 実施例34 一般法E、ラジカルカップリング反応 適切な3’−デオキシ−3’−ヨード−ヌクレオシド(1当量)及び5’−ホ ルムアルドオキシム(3当量)を乾燥ベンゼン(10mL/mmol)と共沸混 合し、ビス(トリメチルスタニル)ベンゾピナコレート(2当量)及び乾燥ベン ゼン(5mL/mmol)を加えた。この混合液を脱気し(アルゴン、0.5時 間)、油浴で16〜24時間80℃まで加熱し、この時点でヨードがすべて消費 された(TLCで確認)。この溶液を冷却し、EtOAc(50mL/mmol )及び10%水性KF(20mL/mmol)とともに2時間激しく撹拌した。 有機層を5%水性NaHCO3で洗浄し、乾燥(MgSO4)し、濃縮し、最少量 のCH2Cl2に溶かし、シリカカラムにかけた。30%EtOAc/ヘキサン( 5カラム容積)で溶出すると、スズの副生成物及びベンゾフェノンが出た。適切 な溶媒系でさらに溶出して、未反応のオキシム(回収された未反応物質の75〜 99%)及びヒドロキシルアミノ基が結合したダイマーを得た。 実施例35 3’−デ(オキシホスフィニコ)−3’−(メチレンイミノ)−5’−O−(ト リフェニルメチル)チミジリル−(3’→5’)−3’−O−(tert−ブチ ルジフェニルシリル)−2’−デオキシアデノシン(9d) 6bの297mg(0.5mmol)及び7bの775mg(1.5mmol )から、一般法Fにより、4:1EtOAc/ヘキサンの0%〜5%MeOH勾 配溶液でカラムを溶出した後、出発オキシム515mg(未反応物質の83%) 及び9dの291mg(59%)が得られた: 元素分析:C566087Si・0.5H2Oの計算値:C,67.65;H, 6.18;N,11.27。実測値:C,67.77;H,6.06;N,11 .35。
【手続補正書】 【提出日】平成11年11月2日(1999.11.2) 【補正内容】 請求の範囲 1.ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互の少なくとも1つの CH2−NH−O−CH2、CH2−N(CH3)−O−CH2、CH2−O−N(C H3)−CH2、CH2−N(CH3)-N(CH3)−CH2又はO−N(CH3)− CH2−CH2結合を含む少なくとも1つの部分を有するオリゴヌクレオチド。 2.前記少なくとも1つのCH2−NH−O−CH2、CH2−N(CH3)−O −CH2、CH2−O−N(CH3)−CH2、CH2−N(CH3)−N(CH3) −CH2又はO−N(CH3)−CH2−CH2結合が、メチレン(メチルイミノ) 結合である請求項1に記載のオリゴヌクレオチド。 3.ヒトH−ras遺伝子由来の選択されたDNA又はmRNAと特異的にハ イブリダイズしうる8〜30のヌクレオチド単位を含む請求項1に記載のオリゴ ヌクレオチド。 4.ヒトH−ras遺伝子の翻訳開始部位又はコドン12と特異的にハイブリ ダイズしうる請求項3に記載のオリゴヌクレオチド。 5.SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2又はSEQ ID N O:3を含む請求項3に記載のオリゴヌクレオチド。 6.前記オリゴヌクレオチドのヌクレオシド単位の少なくとも1つが2’位で 修飾されている請求項1に記載のオリゴヌクレオチド。 7.前記2’位の修飾が2’−フルオロ、2’−O−アルキル又は2’−O− 置換アルキルである請求項6に記載のオリゴヌクレオチド。 8.前記2’位の修飾が2’−置換アルキルである請求項7に記載のオリゴヌ クレオチド。 9.前記2’−置換アルキルが2’−O−メトキシエチルである請求項8に記 載のオリゴヌクレオチド。 10.前記メチレン(メチルイミノ)結合がホスホロチオエート結合と交互で ある請求項2に記載のオリゴヌクレオチド。 11.前記メチレン(メチルイミノ)結合がホスホジエステル結合と交互であ る請求項2に記載のオリゴヌクレオチド。 12.ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互の1つ、2つ又は 3つのメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項2に記載のオリゴヌクレオチ ド。 13.ホスホロチオエート結合と交互の1つ又は2つのメチレン(メチルイミ ノ)結合を含む請求項12に記載のオリゴヌクレオチド。 14.選択されたDNA又はmRNAと特異的にハイブリダイズしうる8〜3 0のヌクレオチド単位を含み、RNアーゼHの基質となり、少なくとも1つの末 端メチレン(メチルイミノ)結合を有するオリゴヌクレオチド。 15.ヒトras−遺伝子由来のDNA又はmRNAと特異的にハイブリダイ ズしうる請求項14に記載のオリゴヌクレオチド。 16.SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2及びSEQ ID NO:3を含む請求項15に記載のオリゴヌクレオチド。 17.選択されたDNA又はmRNAと特異的にハイブリダイズしうる8〜3 0のヌクレオチド単位を含み、少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ)結合 を有する第一領域及び少なくとも4つの連続するホスホロチオエート結合を有す る第二領域を含むキメラオリゴヌクレオチド。 18.前記第二領域にそれぞれが少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ) 結合を含む前記第一領域の2つが隣接している請求項17に記載のキメラオリゴ ヌクレオチド。 19.前記第一領域が、2’位の修飾された少なくとも1つのヌクレオシド単 位を含む請求項17に記載のキメラオリゴヌクレオチド。 20.前記2’位の修飾が2’−O−アルキル、2’−O−置換アルキル又は 2’−フルオロ修飾である請求項19に記載のキメラオリゴヌクレオチド。 21.前記第二領域が2’−デオキシヌクレオチドを含む請求項17に記載の キメラオリゴヌクレオチド。 22.前記第二領域が5〜9のヌクレオチドの長さである請求項21に記載の キメラオリゴヌクレオチド。 23.前記第一領域が、ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互 の少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項17に記載のキ メラオリゴヌクレオチド。 24.前記第一領域が、ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互 の1つ、2つ又は3つのメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項23に記載 のキメラオリゴヌクレオチド。 25.前記第一領域が、ホスホロチオエート結合と交互の1つ、2つ又は3つ のメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項24に記載のキメラオリゴヌクレ オチド。 26.前記第一領域が、ホスホジエステル結合と交互の1つ、2つ又は3つの メチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項24に記載のキメラオリゴヌクレオ チド。 27.ヒトH−ras遺伝子由来の選択されたDNA又はmRNAと特異的に ハイブリダイズしうる8〜30のヌクレオチド単位を含み、少なくとも1つのメ チレン(メチルイミノ)ヌクレオシド間結合を有するオリゴヌクレオチド。 28.前記オリゴヌクレオチドがヒトH−ras遺伝子の翻訳開始部位又はコ ドン12と特異的にハイブリダイズしうる請求項27に記載のオリゴヌクレオチ ド。 29.ヒトH−ras遺伝子由来の選択されたDNA又はmRNAと特異的に ハイブリダイズしうる8〜30のヌクレオチド単位を含み、2’位が2’−O− メトキシエチル置換基で修飾された少なくとも1つのヌクレオシド単位を有する 第一領域及び少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する第二領域を含む オリゴヌクレオチド。 30.前記第一領域が、2’位が2’−O−メトキシエチル置換基で修飾され た少なくとも3つのヌクレオシド単位を有する請求項29に記載のオリゴヌクレ オチド。 31.前記第二領域がホスホロチオエート結合で一緒に連結した少なくとも4 つのヌクレオシド単位を有する請求項29に記載のオリゴヌクレオチド。 32.前記第二領域のヌクレオシド単位のそれぞれが2’−デオキシヌクレオ チドである請求項30に記載のオリゴヌクレオチド。 33.前記第二領域に、2’位が2’−O−メトキシエチル置換基で修飾され た少なくとも1つのヌクレオシド単位をそれぞれ含む前記第一領域の2つが隣接 している請求項32に記載のキメラオリゴヌクレオチド。 34.ヒトH−ras遺伝子の翻訳開始部位又はコドン12と特異的にハイブ リダイズしうる請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。 35.SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2又はSEQ ID NO:3を含む請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61P 35/00 C12N 15/00 ZNAA (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 モニア,ブレット・ピー アメリカ合衆国カリフォルニア州92009, ラ・コスタ,ヌエバ・カスティージャ・ウ ェイ 7605 (72)発明者 フレイアー,スーザン・エム アメリカ合衆国カリフォルニア州92122, サンディエゴ,レノールト・ストリート 2946 (72)発明者 サングヴィ,ヨーゲッシュ・エス アメリカ合衆国カリフォルニア州92024, エンシニタス,ワンダリング・ロード 2169

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互の少なくとも1つの CH2−NH−O−CH2、CH2−N(CH3)−O−CH2、CH2−O−N(C H3)−CH2、CH2−N(CH3)−N(CH3)−CH2又はO−N(CH3) −CH2−CH2結合を含む少なくとも1つの部分を有するオリゴヌクレオチド。 2.前記少なくとも1つのCH2−NH−O−CH2、CH2−N(CH3)−O −CH2、CH2−O−N(CH3)−CH2、CH2−N(CH3)−N(CH3) −CH2又はO−N(CH3)−CH2−CH2結合が、メチレン(メチルイミノ) 結合である請求項1に記載のオリゴヌクレオチド。 3.ヒトH−ras遺伝子由来の選択されたDNA又はmRNAと特異的にハ イブリダイズしうる8〜30のヌクレオチド単位を含む請求項1に記載のオリゴ ヌクレオチド。 4.ヒトH−ras遺伝子の翻訳開始部位又はコドン12と特異的にハイブリ ダイズしうる請求項3に記載のオリゴヌクレオチド。 5.SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2又はSEQ ID N O:3を含む請求項3に記載のオリゴヌクレオチド。 6.前記オリゴヌクレオチドのヌクレオシド単位の少なくとも1つが2’位で 修飾されている請求項1に記載のオリゴヌクレオチド。 7.前記2’位の修飾が2’−フルオロ、2’−O−アルキル又は2’−O− 置換アルキルである請求項6に記載のオリゴヌクレオチド。 8.前記2’位の修飾が2’−置換アルキルである請求項7に記載のオリゴヌ クレオチド。 9.前記2’−置換アルキルが2’−O−メトキシエチルである請求項8に記 載のオリゴヌクレオチド。 10.前記メチレン(メチルイミノ)結合がホスホロチオエート結合と交互で ある請求項2に記載のオリゴヌクレオチド。 11.前記メチレン(メチルイミノ)結合がホスホジエステル結合と交互であ る請求項2に記載のオリゴヌクレオチド。 12.ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互の1つ、2つ又は 3つのメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項2に記載のオリゴヌクレオチ ド。 13.ホスホロチオエート結合と交互の1つ又は2つのメチレン(メチルイミ ノ)結合を含む請求項12に記載のオリゴヌクレオチド。 14.選択されたDNA又はmRNAと特異的にハイブリダイズしうる8〜3 0のヌクレオチド単位を含み、RNアーゼHの基質となり、少なくとも1つのメ チレン(メチルイミノ)結合を有するオリゴヌクレオチド。 15.ヒトras−遺伝子由来のDNA又はmRNAと特異的にハイブリダイ ズしうる請求項14に記載のオリゴヌクレオチド。 16.SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2及びSEQ ID NO:3を含む請求項15に記載のオリゴヌクレオチド。 17.選択されたDNA又はmRNAと特異的にハイブリダイズしうる8〜3 0のヌクレオチド単位を含み、少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ)結合 を有する第一領域及び少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する第二領 域を含むキメラオリゴヌクレオチド。 18.前記第二領域にそれぞれが少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ) 結合を含む前記第一領域の2つが隣接している請求項17に記載のキメラオリゴ ヌクレオチド。 19.前記第一領域が、2’位の修飾された少なくとも1つのヌクレオシド単 位を含む請求項17に記載のキメラオリゴヌクレオチド。 20.前記2’位の修飾が2’−O−アルキル、2’−O−置換アルキル又は 2’−フルオロ修飾である請求項19に記載のキメラオリゴヌクレオチド。 21.前記第二領域が2’−デオキシヌクレオチドを含む請求項15に記載の キメラオリゴヌクレオチド。 22.前記第二領域が少なくとも4つのヌクレオチドの長さである請求項21 に記載のキメラオリゴヌクレオチド。 23.前記第二領域が5〜9のヌクレオチドの長さである請求項21に記載の キメラオリゴヌクレオチド。 24.前記第一領域が、ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互 の少なくとも1つのメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項17に記載のキ メラオリゴヌクレオチド。 25.前記第一領域が、ホスホロチオエート又はホスホジエステル結合と交互 の1つ、2つ又は3つのメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項24に記載 のキメラオリゴヌクレオチド。 26.前記第一領域が、ホスホロチオエート結合と交互の1つ、2つ又は3つ のメチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項25に記載のキメラオリゴヌクレ オチド。 27.前記第一領域が、ホスホジエステル結合と交互の1つ、2つ又は3つの メチレン(メチルイミノ)結合を含む請求項25に記載のキメラオリゴヌクレオ チド。 28.ヒトH−ras遺伝子由来の選択されたDNA又はmRNAと特異的に ハイブリダイズしうる8〜30のヌクレオチド単位を含み、少なくとも1つのメ チレン(メチルイミノ)ヌクレオシド間結合を有するオリゴヌクレオチド。 29.前記オリゴヌクレオチドがヒトH−ras遺伝子の翻訳開始部位又はコ ドン12と特異的にハイブリダイズしうる請求項28に記載のオリゴヌクレオチ ド。 30.ヒトH−ras遺伝子由来の選択されたDNA又はmRNAと特異的に ハイブリダイズしうる8〜30のヌクレオチド単位を含み、2’位が2’−O− メトキシエチル置換基で修飾された少なくとも1つのヌクレオシド単位を有する 第一領域及び少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する第二領域を含む オリゴヌクレオチド。 31.前記第一領域が、2’位が2’−O−メトキシエチル置換基で修飾され た少なくとも3つのヌクレオシド単位を有する請求項30に記載のオリゴヌクレ オチド。 32.前記第二領域がホスホロチオエート結合で一緒に連結した少なくとも4 つのヌクレオシド単位を有する請求項30に記載のオリゴヌクレオチド。 33.前記第二領域のヌクレオシド単位のそれぞれが2’−デオキシヌクレオ チドである請求項31に記載のオリゴヌクレオチド。 34.前記第二領域に、2’位が2’−O−メトキシエチル置換基で修飾され た少なくとも1つのヌクレオシド単位をそれぞれ含む前記第一領域の2つが隣接 している請求項33に記載のキメラオリゴヌクレオチド。
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