JP2002508958A - Ccr5あるいはcxcr4を開裂するリボザイム核酸 - Google Patents
Ccr5あるいはcxcr4を開裂するリボザイム核酸Info
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Abstract
Description
に関する。
ス(HIV)を攻撃する多くの異なる方法、あるいはHIVによる感染とin
vivoでのその進行に関わる細胞機序を探求している。最近になって、ヒト免
疫不全ウイルス(HIV)及びサル免疫不全ウイルス(SIV)は、ウイルスエ
ンベロープ蛋白質と2つの細胞表面膜レセプタ:CD4及び経膜ケモカインレセ
プタの間で複合体を形成することによって標的細胞に入り込むことが示された。
細胞屈性が異なるHIV単離物は、侵入補因子として異なるサブセットのケモカ
インレセプタを使用する:マクロファージ親和性HIVは主としてCCR5を使
用するのに対し、二元親和性分離物はCCR5とCXCR4(「フュージン(F
usin)」とも称される)レセプタの両方を用いる;CXCR4はT親和性ウ
イルスによっても使用される。
総説は、この段階のHIV感染あるいは維持を遮断しうるいくつかの方法を示唆
している。かかる方法は次のものを含む: −天然ケモカインと競合するケモカイン誘導体を使用することによる、あるいは
合成抗体を使用することによる、HIVに関するCCR5上の結合部位の遮断、
−CCR5断片によるワクチン接種、 −その産物が、CCR5が産生されるのを妨げる若しくはCCR5がHIVに関
するドッキング部位として働くのを停止させる新しい遺伝子。
然変異体を作製しておとり(デコイ)として使用し、それによって細胞の融合を
妨げること、CCR5をコードするDNAの発現を防ぐためにCCR5に結合す
る作用物質及びアンチセンスオリゴマーとリボザイムを使用することを含めて、
様々な方法でCCR5レセプタの作用あるいは産生を阻害することを提案してい
る。
カインレセプタにまでコンセプトを拡大して、CCR5レセプタの作用あるいは
産生を阻害する多くの方法を提案している。
61−262(1997年9月)の中の“Trojan Horse Viru
s’ Controls HIV in vitro”と題する論文において、
CD4とCXCR4を発現するように改変した水疱性口内炎ウイルス(VSV)
はin vitroでHIV細胞を選択的に標的し、死滅させうることが報告さ
れている。このアプローチは問題があると述べられているが、「HIVプロテア
ーゼ阻害因子、他の抗レトロウイルス薬剤、アンチセンス作用物質、遺伝子治療
、リボザイムあるいはHIV感染細胞に対する他の作用物質を標的送達するため
に、HIV模倣弱毒化ウイルスあるいは表面細胞HIVレセプタを持つリポソー
ムを使用する潜在的可能性を強調している」。
を遮断するほど有効にハンマーヘッドリボザイムによって開裂されうることが認
められた。
る単数又は複数のベクターが、ヒト細胞において有効なプロモーターの制御下に
あり、RNAへの転写の際にCCR5又はCXCR4蛋白質をコードする標的遺
伝子から転写されたmRNAを開裂する、標的開裂ハンマーヘッドリボザイムD
NA配列を含むベクター系を提供する。
ーだけを用いる必要がある。しかし、間接結合にはプロモーターの作用を増幅す
るという利点がある。そのような間接結合は通常2個又はそれ以上のベクターを
必要とする。従って本発明は、少なくとも2個のDNAベクターを含み、第一ベ
クターが、第二プロモーターに作用することができる活性化因子蛋白質を産生す
るように発現されうる遺伝子に機能的に結合された、ヒト細胞において有効な第
一プロモーターを含み、第二ベクターが、上述した標的開裂ハンマーヘッドリボ
ザイムDNA配列に機能的に結合された第二プロモーターを含むベクター系を包
含する。リボザイムDNA配列は、CCR5又はCXCR4 RNAを開裂する
ための単一配列、あるいはCCR5とCXCR4 RNAの両方を開裂するため
の複数配列を含みうる。本文中で使用するとき「ベクター系」という用語は、1
個のベクターあるいは2個又はそれ以上のベクターのキット又は組成物を包含す
る一般的な用語である。
は、RNAに転写される、従って本来のリボザイムを生じるDNA分子を表すの
にこの語を使用している。本明細書では、「リボザイムDNA」の語は本来のリ
ボザイムに転写されうるDNAを意味する。
るリポソームを含む製薬組成物を包含する。
用するための、上述したようなベクター、組成物及びリポソームを包含する。本
発明はまた、そのような目的のための医学的製剤の製造における核酸、ベクター
あるいはリポソームの使用も包含する。さらに、特許法で認められる場合には(
例えばオーストラリア、米国)、ベクター、組成物あるいはリポソームを有効用
量で、あるいはもうひとつ別の治療と組み合わせて投与するときには有効用量の
一部として患者に投与することを含む、HIV感染を生じている患者を治療する
方法を包含する。
るリボザイムDNA配列として包含し、かかるリボザイムDNAは標的開裂リボ
ザイム配列の下流に3’自己触媒的ハンマーヘッドリボザイムDNA配列を含み
、その結果リボザイムDNAがRNAに転写されるとき、2個のハンマーヘッド
に接合する共通の第三ステムと共に、CCR5又はCXCR4 mRNAを標的
する標的開裂リボザイムの第一及び第二ステムと、3’自己触媒的リボザイムの
第一及び第二ステムを備えた二重ハンマーヘッドとして表現される形態を持つ。
この第三ステムは、塩基対合の際に標的開裂リボザイムと3’自己触媒的リボザ
イムのハンマーヘッドに接合する上記の共通ステムを形成するように、好ましく
は自己触媒的リボザイム配列の3’末端近くの少なくとも4個の塩基の相補的配
列と塩基対合することができる、CCR5又はCXCR4リボザイム配列の3’
末端近くの少なくとも4個の塩基である。
は、「〜から成る」又は「包含する」ことを意味する。
iscovery and Development of Novel Th
erapeutic Agents for the 21st Centur
yと題するKeystone Symposia on Molecular
and Cellular Biology、1997年5月16日−21日、
Tamarron,Colorado,USAに提出されたR.Tritzらに
よる抄録の報告を載せている。この抄録は、CCR5がリボザイム遺伝子治療の
適切な標的であると提案し、CCR5 RNAを標的するいくつかのヘアピンリ
ボザイムを作製したことを報告している。
る標的部位でRNAを開裂する触媒配列を持つ。ハンマーヘッドリボザイムの触
媒配列は通常、(1)cuganga・・・及び(2)・・・gaaという形態
(5’から3’まで)であり、nはヌクレオチドである。本発明においては、n
は好ましくはuである。それらは安定な構造、好ましくはステムループによって
分けられている。本発明におけるリボザイムDNAはこの形態を持ちうる(ウラ
シルをチミンで置換する)。
) CXCR4: 5’ acaacgucagugag 3’(配列番号:2
) 下線を付した部分が、本発明で使用するハンマーヘッドリボザイムが必要とす
る3個の塩基の基本配列である。
はRNAであり、RNAであるリボザイムは標的RNAと相補的である(以下に
説明するように、標的中に存在する付加的なcヌクレオチドは考慮しない)。
次のように要約できるであろう: CCR5 (a)5’ Caagu c* caaucua 3’(標的RNA) (b)3’ guuca-触媒配列-ステムループ-触媒配列-guuagau 5’(rzRNA) (c)5’ caatg-触媒配列-ステムループ-触媒配列-caatcta 3’(rzDNA;鎖1) (d)3’ gttca-触媒配列-ステムループ-触媒配列-gttagat 5’(rzDNA;鎖2) CXCR4 (a)5’acaacgu c* agugag 3’(標的RNA) (b)3’ uguugca-触媒配列-ステムループ-触媒配列-ucacuc 5’(rzRNA) (c)5’ acaacgt-触媒配列-ステムループ-触媒配列-agtgag 3’(rzDNA;鎖1) (d)3’ tgttgca-触媒配列-ステムループ-触媒配列-tcactc 5’(rzDNA;鎖2) (*=開裂されたヌクレオチド、cat.seq.=触媒配列;s.l.=ステムループ) CCR5 mRNAを標的するリボザイムについては、5’uagauug3
’が最初の標的認識配列であり、5’acuug3’が2番目の標的認識配列で
ある。標的中の開裂部位はguc*である;星印をつけたcヌクレオチドは開裂
部位であり、従ってリボザイム中の対応部分を持たない。CCR5に関する配列
(a)と(b)は図面の図4に示されている。CXCR4 mRNAを標的とす
るリポザイムに関しては、5’cucacu3’と5’acguugu3’が第
一及び第二標的認識配列である。標的中の開裂部位はやはりguc*である。本
発明で使用するためのリボザイムの好ましい亜属は、これらの標的認識配列を持
つものである。
が、それらが転写されるリボザイムDNAは、ウラシルをチミンで置換したもの
に対応することは理解されるであろう。また、本文中で示すこれらのリボザイム
のコンフォメーションは塩基対合や他のエネルギー関係から明白なものであるこ
と、また本発明はいかなる意味においてもこれらの図面によって限定されない、
すなわち本発明が同じ分子の他のコンフォメーションを包含することも認識され
るであろう。
一ステムループ(「ステムI」)は第一標的認識配列に先行し、第二ステムルー
プ(「ステムII」)は第一と第二の標的認識配列の間に位置する。これら2つ
のステムループはどのような所望形態も持ちうるが、典型的にはステムを形成す
る3−5個の相補的塩基対とループ中の4又は5個の塩基を含む。CCR5 m
RNAを標的するリボザイムに関する図1は、本来のステム部分の4個の塩基対
とループ部分の5個の塩基を例示している。CXCR4 mRNAを標的するリ
ボザイムに関する図11は、ステムIの5個の塩基対、ステムIIの4個及び各
ループ部分の4個の塩基対を例示している。
む3番目のステムが存在する。本発明のひとつの実施態様では、ステムIIIは
3’末端にgucの特別な配列を持ち、これは、天然に存在しなければ部分的あ
るいは全面的に付加することができる。本発明におけるように、gが天然の末端
である場合には、その最後の数個の塩基が第二触媒配列の塩基と対合するように
ucを突出部分として付加する。図1参照。図1では、これはa−u及びg−c
塩基対によって実現されている。このタイプの構築は、リボザイムが3’自己触
媒配列を含まないときに適するが、3’自己触媒配列を含むときにも使用できる
。
それ自体が、特にPCT出願公開第WO97/17433号(Medical
University of South Carolina)から既知である
。3’自己触媒配列は、好ましくは標的開裂リボザイムの3’末端近くの配列が
その3’末端で又はその近くで自己触媒配列の下流部分と塩基対合するように設
計される。これらの好ましい構築物は、ステムIIIに少なくとも4個の塩基対
、すなわち自己触媒的リボザイムからの4個と塩基対合する標的開裂リボザイム
からの4個の塩基対を持つ。それらの塩基対を10個持つ場合もある。典型的に
はステムIIIを越えて伸びる非塩基対合ヌクレオチドの突出部は、標的開裂リ
ボザイム配列の3’末端の1又は2個だけと自己触媒配列の3’末端の0−5個
である。そのような構築は、図2でCCR5に関して、また図11でCXCR4
に関して例示されている。ここでは、3’自己触媒(=自己開裂)配列は、3’
開裂部位(guc)、第一ステムループ(「scasステムI」)、第二ステム
ループ(「scasステムII」)及び第三ステム(「scasステムIII」
)を含むハンマーヘッドリボザイムの形態であり、第三ステムは標的開裂リボザ
イムのステムIIIと塩基対合する。開裂はguc3’開裂部位のcのあとで起
こる。scasステムIとscasステムIIの間の触媒配列(cugauga
)はハンマーヘッド構造を安定させるのを助けるものであり、第WO97/17
433号においても使用されている。ステムIIとIIIの間にgaa触媒部位
が位置する。
られているような5’自己触媒配列を含みうる。WO97/17433号には、
所望する標的認識配列及び触媒配列を挿入することができる、中心に位置するB
g/IIクローニング部位、agatctを含む二重リボザイムが提供されてい
る。WO97/17433号では、インサートは42塩基である。これらは、第
一標的認識配列(8塩基)、触媒及び構造安定化配列(23塩基)及び第二標的
認識配列(11塩基、その内最後の2個はBg/II部位のagである)から成
る。重要でない改変を加えて、例えばWO97/17433号の23塩基を36
塩基のDNA等価物、図1の13‐48に置換し、その3’末端のBg/II部
位にクローニングするために必要なヌクレオチドを付加して、同じ構築物を本発
明に適合させることができる。この構築物では、ステムIを削除して、5’自己
触媒部位を含むWO97/17433号の5’配列に置き換える。しかし、WO
97/17433号では触媒部位の間の配列部分は緊密なステムループの形態で
はなく、そのためあまり構造が安定していないと思われる。
である。真核細胞、特にヒト細胞において有効であるためには、リボザイムDN
Aは直接又は間接的に真核細胞プロモーターによって制御されなければならない
。特に適切なそのようなプロモーターはサイトメガロウイルスプロモーターであ
る。トランスフェクトされる宿主細胞中の内因性ポリメラーゼに全面的に依存す
るのではなく、RNAの転写のためのRNAポリメラーゼの他の供給源を提供す
ることも好ましい。好ましくはポリメラーゼは、典型的にはin transで
作用することによってプロモーターの作用を触媒するものである。すなわち、最
初のDNA分子又はDNAの長さが発現されて、もうひとつのDNA分子又はD
NAの異なる長さに含まれるプロモーターに作用するポリメラーゼを産生し、そ
れがリボザイムDNAの転写を促進する。好都合には、ポリメラーゼをコードす
るDNAはベクター内のリボザイムDNAの下流に位置する。DNAによって産
生されるポリメラーゼはそれ自体がプロモーターを刺激するように「フィードバ
ックする」ので、今度はin cisで作用する。例えば、図17、プラスミド
2あるいは図18の自己ポリメラーゼベクター参照。
の両方を開裂するリボザイムDNA「rz1」を含む。しかし、HIVをその感
染、増殖及び複製の周期中1つ以上の時点で攻撃することが望ましいと長い間考
えられてきた。従って、同じベクターが、HIVによって産生される、又はHI
Vがその増殖又は複製のために依存する蛋白質を生成するのに必要な、他のRN
Aを標的する1又はそれ以上の他の種のリボザイムDNAを含みうる。例えば、
図17はrz1、rz2及びrz3の3種類のリボザイムDNAを例示している
。これらのいずれか1つがCCR5又はCXCR4 RNA又はその両方に対す
るものと考えられ、他は存在しないかあるいはHIV又はケモカインレセプタに
よって産生されるもうひとつ別のRNAを標的することができる。特に好ましい
のは、ケモカインレセプタCCR2b又はCCR3のmRNAを標的するリボザ
イム配列である。CXCR4のRNA/DNA配列はB.Federsppie
lら、Genomics 16,707−712(1993)に記述されている
。CCR2b及びCCR3のRNA/DNA配列も既知であり、これらのケモカ
インレセプタを標的するリボザイムを、好ましくはCCR5やCXCR4に関す
るものと同様にして開発することが可能である。これまではヒト単球化学誘引性
蛋白質1レセプタ(MCP−1RB)と呼ばれていたCCR2bについてはGe
nBank,受託番号U03905及びI.F.Charoら、Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA 91,2752−2756(1994)参照
、そしてCCR3についてはGenBank、受託番号U28694及びC.C
ombadiereら、J.Biol.Chem.270,16491−164
94及び30235(1995)及び同上、271、11034(1996)参
照。HIV感染におけるCCR2bとCCR3の役割は、B.J.Doranz
,Cell 85,1149−1158(1996)及びR.I.Connor
,J.Exp.Med.185,621−628(1997)によって記述され
ている。
えば5’リーダー配列)である。ヘアピンリボザイムを記述し、標的を同定して
いるPCT出願公開第WO97/07667号(University of
California)参照。
るいはより好ましくはこの目的に供されるもうひとつ別のベクターの形態で、ポ
リメラーゼの別個のソースを提供することが望ましく、かかるもうひとつのベク
ターは好ましくはプラスミドである。図17、プラスミド1及び図18参照。
するCMVプロモーターを含み、第二プラスミドはT7プロモーターとT7ポリ
メラーゼ産生のための翻訳エンハンサー(IRESとして例示され、EMCウイ
ルスからのものが図示されている)を含み、さらに第三プラスミドでは、最初の
2つのプラスミドによって産生されるポリメラーゼによって活性化されるT7プ
ロモーターがCCR5及び/あるいはCXCR4リボザイムの転写を推進する。
図示したものの代わりに他の翻訳エンハンサーも使用できる。
領域である。このためのハンマーヘッドリボザイムはPCT出願公開第WO95
/04818号に記述されており、これはgag遺伝子[Changら、Cli
nical Biotechnology 2,23(1990)及びN.Sa
rverら、Science 247,1222−1225(1990)]及び
vif遺伝子[E.U.Lorentzenら、Virus Genes 5,
17−23(1991)]を含めて、これまでに標的された他のHIV遺伝子の
目録も含んでいる。
ーゼ配列の前にプロモーターを挿入することができる。しかしこの配置は、遺伝
子の順序を変化させる1個のプロモーターを使用して変えることができる。また
、プラスミド2の代わりにいくつかのベクターを使用することにより、リボザイ
ムの発現を変化させうる。
トロウイルスベクターによる形質導入、及びコレステロールとの接合を含む。
レザバーとして働くように、あるいは内容物を直接標的細胞に送達するようにデ
ザインすることができる。そのような特殊薬剤送達ビヒクルの一部の例は、リポ
ソーム、ヒドロゲル、サイクロデキストリン、生分解性ナノカプセル、及び生物
粘着性ミクロスフィアである。
脂質から成る中空球状小胞である。内部に水溶性化合物を捕捉する水性空間を持
ち、サイズは直径0.05から数ミクロンの範囲である。リポソームはDNAを
細胞に送達できるので、核酸は生物学的に活性なままである。
はジアシルグリセロール又はホスファチジルコリンのようなリポソーム形成脂質
とDNAを混合することによって容易に調製できる。J.J.Rossiら、A
IDS Research and Human Retroviruses
8,183−189(1992)参照。
カチオン性脂質を含むリポフェクタミン試薬(GIBCO BRL,Gaith
ersburg,MD,USA)、(b)2:1の比率の陽イオン脂質、DDA
B及びDOPE、R.Philip,Mol.Cell.Biol.14,24
11−2418,(1994);及び(c)例えば1:1のモル比で、任意にD
OPEと組み合わせたDMRIE(VICAL Corp.San Diego
,CA,USA)。より新しいリポソーム、例えば血清耐性陽イオン脂質GS2
888、J.G.Lewisら、Proc.Natl.Acad.Sci.US
A 93,3176(1996)やポリリシン/DNA複合体を含むリポソーム
、S.LiとL.Huang,J.Liposome Research 7,
63−75(1997)も使用できる。
れたものであり、従って本発明のためのリボザイム送達に適合させうる。
者自身のT細胞を、例えばエレクトロポレーションによって本発明のリボザイム
DNAに感染させ、次にこれらの細胞を患者に注入する。DNAによるTリンパ
球のエレクトロポレーションはPCT出願公開第WO96/22638号(Ge
ne Shears Pty Ltd.)の実施例6に述べられており、この方
法は本発明に適用できる。
ネシウム塩を含み、これはリボザイムの機能に必要である。かかる組成物はまた
担体あるいは希釈剤も含むことができ、それには沈殿防止剤あるいは乳化剤が含
まれうる。
腹腔内、鼻腔内あるいはクモ膜下腔内経路によって、好ましくは全身的に投与さ
れる。ベクター系によって供給されるリボザイムの用量は、適応疾患及び投与経
路に依存するが、200mg/kgまで、通常は少なくとも10mg/kg体重
/日とすべきである。投与回数は疾患、送達ビヒクル及び臨床試験からの有効性
データに依存するであろう。
。ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を「Methods of Immunol
ogical Analysis」、R.F.Masseyeff,W.H.A
lbert及びN.A.Staines,pub.V.C.H.Verlag,
Weinheim Germany(1993),第3巻、「Cells an
d Tissues」、p.121−135に述べられているように培養し、勾
配遠心分離を用いて単離する。次に細胞を1μg/mlのベニバナインゲンレシ
チン(PHA−L,Sigma)で24時間刺激した。刺激した細胞を4Mグア
ニジニウムチオシアネートとSDS溶液で処理し、その後酸−フェノール分離及
びイソプロパノール沈殿法に供した。これらはすべて、「Molecular
Cloning:A Laboratory Manual」、J.Sambr
ook,E.F.Fritsch及びJ.Maniatis編集、Cold S
pring Harbor Laboratory Press,Cold S
pring Harbor,第2版、1989に述べられている手順に従った。
次に標準的な手順によってオリゴdT(16−18塩基)と逆転写酵素でcDN
Aを作製した。M.Samsonら、Biochemistry 35,336
2−3367(1996)に開示されているDNA配列に基づいてデザインした
プライマーでPCRを実施した。すなわち、正プライマーの配列は 5’-tgcacagggt ggaacaagat gg-3’(配列番号:3) であり、逆プライマーの配列は 5’-cacttgagtc cgtgtcacaa gc-3’(配列番号:4) である。
次にPCR産物を、Invitrogen UK Ltd.から市販されている
5.4Kbプラスミド、pcDNA3(図7参照)にEcoRV制限部位でクロ
ーニングした。その後、ベクター中に「taクローニング」部位を生じるように
、t(チミジン)ヌクレオチドをベクターのEcoRV制限部位の3’末端に付
加した。「taクローニング」は、J.M.Clark,Nucleic Ac
ids Research 16,9677―9686(1988)、米国特許
第5,487,993号及びWorldwide Webのhttp://ww
w.gene−labs.com/pro42.htmに記述されている。次に
プラスミドを大腸菌XL1−blueにトランスフェクトし、スクリーニングし
た。CCR5 DNAインサートを完全に塩基配列決定し、公表されているCC
R5 DNA配列と同一であることを認めた。図7に示すように、pcDNA3
はマルチクローニングサイトの前にT7プロモーターを含む。Promega
Ltd.の「Protocols and Applications Gui
de」に述べられているように「Ribomax」溶液にT7ポリメラーゼを加
えることによりCCR5 mRNA転写産物を生成した。
ザイムDNAカセットを構築した:
らの正オリゴマーと137−56位からの逆オリゴマーから作製した。オリゴマ
ーの3’末端の25塩基は互いに全面的に相補的であり、2本の鎖をアニールし
た。完全な二本鎖になるようにPCR装置でDNAポリメラーゼによる延長を行
った。5’末端と3’末端にそれぞれXbaIとEcoRI部位を使用して13
7の長さの二本鎖DNAカセットをpUC19にクローニングした(図3参照)
。DNA塩基配列決定によってその配列を確認した。市販のpUC19がT7プ
ロモーターを含まないときに、カセットはこの部位を含む。
plications Guide」マニュアルに述べられているように「Ri
bomax」溶液にT7ポリメラーゼを加えて作製した。「Ribomax」は
リボザイム活性に必要なマグネシウムイオンを含む平衡塩類溶液である。T7ポ
リメラーゼはT7プロモーターがDNAからRNAを転写する引き金になる。R
Nase不含DNaseを使用し、次いでRNAの酸/フェノール単離、さらに
エタノール沈殿によって転写産物を単離した。これは上記に引用した「Mole
cular Cloning−A Laboratory Manual」に述
べられているように実施した。
裂後のリボザイム(48塩基、図1)から明瞭に分離された。RNAはゲルに含
まれる臭化エチジウムによって示した(UV光の下で視覚化した)。
CR5 DNAを大腸菌XL1Blue(上記に引用した「Molecular Cloning−A Laboratory Manual」)にトランスフ
ェクトしてCCR5のRNA転写産物を生成した。
ル対CCR5 RNA転写産物10モルのモル比でCCR5 RNA転写産物と
共にインキュベートした。37℃でインキュベートして3時間以内にCCR5
mRNA標的の完全な開裂が達成された。臭化エチジウムを含む2%アガロース
ゲル上にRNAをおいた。UV照射下で撮影したゲル写真を図5aと5bに示す
。図5aの左側のレーンは1時間のインキュベーション後の産物を示しており、
CCR5 mRNAは完全には開裂されておらず、上部の高分子量のバンドとし
て発現した。右側のレーンは分子量マーカから成る。左側のレーンには、(分子
量の高いものから順に)開裂後のCCR5 mRNAの3’断片、開裂後のCC
R5 mRNAの5’断片及びリボザイムRNAに帰せられる低分子量のバンド
も存在した。従って、rzsccr5リボザイムが自己開裂して、CCR5を触
媒的に開裂する活性リボザイムを産生することは明らかである。図5bを参照す
ると、右側のレーンは、CCR5 mRNAが完全に開裂した、3時間のインキ
ュベーション後の産物を示している。図5a中の開裂していないmRNAを示す
バンドは消失しており、より低い分子量の開裂した産物の3’末端に対応するバ
ンドに置き代わっていた。CCR5 mRNAの5’末端を含む断片は、図5a
よりもさらに低い分子量で認められる。CCR5リボザイムを含む可視のバンド
は存在しない。これは、図5aで使用したものより10倍希薄なサンプルをゲル
に充填したためである。
ランスフェクトした。細胞を単離し、S.J.Martinら、J.Immun
ol.152,330−342(1994)の標準的な手順を用いてPHA−L
とIL−2で刺激した。6日後、次のようにしてGibco Life Tec
hnologies Ltd.のものから適合させた手順で細胞を処理した。リ
ポソーム形成製剤、DMRIE−C(Life Technology Ltd
.)12μlをOPTI−MEM I還元血清培地0.5mlと混合した。プラ
スミド20μl又は200μlをOPTI−MEM I培地0.5ml中で混合
物に加え、十分に混合した。次に溶液を室温で45分間放置したあと、4百万個
の細胞を含むPBMC懸濁液0.2mlを加えた。1/4の培養上清と3/4の
RPMIで細胞懸濁液を調製し、IL−2を加えて10U/mlにした。最終混
合物を5%CO2と共に37℃で4〜5時間インキュベートした。その後、分割
量の混合物を培地に加えることによって細胞を標準培地(RPMI640、IL
−2 10U/ml及び10%ウシ胎児血清)に懸濁した。この時点での生存度
はトリパンブルー染色によって90%以上であった。次に細胞を通常の方法で分
析用に培養した。
ター遺伝子であるβ−ガラクトシダーゼ遺伝子を含む9.8Kbプラスミドを使
用して実施した。トランスフェクション後8日目に、内因性β−ガラクトシダー
ゼの阻害(Reagents and Protocol,Molecular
Probes,USA)後、β−ガラクトシダーゼ産物をFACS−FDG染
色によって分析した。パーセンテージとしての細胞数を縦軸に、蛍光の強さを横
軸にとった図6aと6bに示すように、フルオレセインイソチオシアネート(F
ITC)の明らかなシフトが存在し、これはプラスミドのヒトPBMCへのトラ
ンスフェクションが成功したことを示唆している。
、わずかな変更を加えてこの手順を実施することができる。
5リボザイムDNAと同様にして調製した。CXCR4 DNA配列はB.Fe
dersppielら、Genomics 16,707−712(1993)
に開示されている。正プライマーの配列は
ザイムDNAカセットを構築した:
)からのプロモーターとT7ポリメラーゼ遺伝子を含む。完全なT7ポリメラー
ゼDNA配列は、Genbank/EMBLから受託番号M.38308の下に
入手可能である。本実施例では、改変したT7ポリメラーゼDNAを入手し、プ
ラスミドpT7Autol[J.DubendorffとF.Studier,
J.Mol.Biol.219,61−68(1991)]でPCRによって増
幅した。PCRに使用したプライマーは、正プライマーの5’末端にEcoRI
とNcoI制限部位、逆プライマーの5’末端にBamHI制限部位が組み込ま
れていた(BamHIは後程自己ポリメラーゼベクターのクローニングのために
使用した)。プライマーの配列は次の通りであり、重複T7ポリメラーゼに下線
を付している。
を使用してPCRを実施した。正プライマーによって導入されるNcoI部位は
クローニング外の部位であり、T7ポリメラーゼの第二コドン、AsnからのD
NA(aac)をAsp(gac)に変更することによって生成した。これはT
7ポリメラーゼの活性を変化させない。
.Ruppら、Genes and Development 8,1311−
1323(1994)及びD.L.Turner & H.Weintraub
、同上、1434−1447]にクローニングした。図8はプラスミドpCS2
−NLSのマップである。T7ポリメラーゼDNAをCS2のEcoRI部位及
びSnaB1(平滑末端)部位に導入し、時計回り方向でNLSのすぐあとに位
置付けた。pCS2中のNLS配列はこの段階では本発明の目的に必要なく、N
LS配列は2つのNcoI部位の間に位置しているので、制限酵素NcoIで切
断することによって削除した。次にNcoI部位を通して再びプラスミドを連結
した。図9はこれらの操作を説明している。図18に示すようにポリメラーゼプ
ラスミドベクターが完成した。かかるベクターはCMVプロモーター(CS2ベ
クター中に既に存在する)を含み、これがT7ポリメラーゼの産生を開始させた
。T7ポリメラーゼはリボザイムDNAベクター及び下記に詳述する自己ポリメ
ラーゼベクターに必要である。
る。T7プロモーターを使用してT7ポリメラーゼの産生を開始させた。このポ
リメラーゼは、より多くのT7ポリメラーゼを産生する、より多くのT7プロモ
ーターを生成するように自己触媒的に作用した(図18)。
ーによって作製したmRNAは通常、蛋白への翻訳に関して細胞によって認識さ
れない。細胞に、プロモーターによって転写されたT7ポリメラーゼmRNAを
翻訳させるために、脳心筋炎(EMC)ウイルスのUTR(非翻訳領域)配列(
Mossら、Nature 348,91−92(1990)を付加した。この
配列はリボソームのための結合部位を提供する翻訳エンハンサーとして働き、p
TM1ベクターからEMC UTRをPCR増幅することによって得た。B.M
ossら、Nature 348,91−92(1990)参照。プライマーは
正鎖にXbaI制限部位を含んだ。このベクターから得られるEMC配列はBa
mHIやNcoIのようないくつかの構築された制限部位を含むため、逆プライ
マーには制限部位を導入しなかった。プライマーは次の通りであり、重複EMC
配列に下線を付している: 正プライマー: 5’gctctagaccacaacggtttccctctag3’(配列番号:11) XbaI部位=tctaga、 逆プライマー: 5’cagcttcctttcgggctttgttagcagc3’(配列番号:12) 次にXbaIとBamHI部位を使用してEMC配列をpET11a(Nov
agen Ltd.)にクローニングした。マップについては、例えばR &
D Systems Ltd.,Abingdon,Oxfordshire,
Englandの1996/97カタログ、p.74参照。EMC UTR配列
は、天然でその3’末端に、BamHI部位の前にNcoI制限部位を含んでい
た。従って、第6項で上述したように、NcoIとBamHI部位を含むT7ポ
リメラーゼ配列は、X.Chenら、Nucleic Acids Resea
rch 22,2114−2120(1994)が述べているように、EMC
UTR配列の下流でプラスミドに容易にクローニングされた。
ドpUC19にクローニングした。ひと組の実験については、XbaIとEco
RI部位を使用してヒトCCR5リボザイムDNAをプラスミドにクローニング
した。もうひと組みの実験に関しては、CXCR4カセットをCCR5カセット
の直前で同じプラスミドにクローニングした。これはPstI及びXbaI制限
酵素を用いて実施した。CXCR4カセットはその5’末端近くにPstI部位
を持ち、3’末端の近くにXbaI部位を持つ(図12)。XbaIによる制限
は、CXCR4カセットの3’末端をCCR5カセットの5’末端近くのXba
I部位に直接連結する(図3)。生じるプラスミドは、図18に示す「リボザイ
ムベクター」に適合する。
胞におけるベクターの発現 ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を第1項で述べたように単離し、培養した。
図18に示すように、3種類のベクター、すなわちポリメラーゼ、自己ポリメラ
ーゼ及びリボザイムDNAのいくつかをトランスフェクションのために等しい割
合で付加した。次の3種類の実験を実施した:(1)3つのベクター全部を付加
する、(2)ポリメラーゼベクターとリボザイムDNAベクターだけを付加する
、及び(3)ポリメラーゼベクターだけを付加する。
ンスフェクションを実施した。DMRIE−C 8μlをOptic−MEM1
ml中4μgと混合したあと、Gibcoの指示に述べられているようにしてト
ランスフェクションのために2×106細胞を加えた。次に細胞を1μg/ml
のPHA−L(Sigma)とIL−2 10U/mlで48時間刺激したあと
(最終容量、3ml)、分析のために採集した。最初のセットの実験では、CC
R5リボザイムDNAだけを含むリボザイムDNAプラスミドを使用した。2番
目のセットの実験では、単一プラスミド中にCXCR4とCCR5リボザイムD
NAの両方を含むプラスミドでPBMCをトランスフェクトした(図18、上記
第8項)。
を実施して、上述したCCR5又はCXCR4プライマーを用いて細胞CCR5
又はCXCR4 mRNAを同定した。また、細胞は天然でアクチンを発現する
ので、アクチンのmRNAの量は定量的対照となる。そのような対照は、CCR
5及び/あるいはCXCR4の阻害がRNAの一般的な分解によるものではない
ことを確認する;さもなければアクチンRNAも分解していたはずである。同様
に、リボザイムはアクチンRNAを開裂しないことから、リボザイムの作用が特
異的であることも確認される。アクチンを用いるこの対照は分子生物学において
広く適用されている。
の染色アガロースゲル写真である。図13aと13bはそれぞれ第一セットと第
二セットの実験に関するものであり、図13aはCCR5 RNAに対するリボ
ザイムの作用を示し、13bはCXCR4 RNAに対する作用を示している。
図13aと13bの設定は同じで、次の通りであり、レーンは左から右に1〜8
の番号を付している:
及びリボザイムDNAベクターでトランスフェクトしたPBMCからCCR5及
びmRNAが欠失されていないことを示し、従ってCCR5 mRNAの完全な
阻害を示唆している。レーン2は、CCR5 mRNAの弱いバンドを含み、自
己ポリメラーゼベクターがない場合にはCCR5及びCXCR4 mRNAの阻
害が不完全であることを示している。レーン3はCCR5又はCXCR4 RN
Aの明るいバンドを含み、リボザイムベクターがない場合にはCCR5(図13
a)及びCXCR4(13b)mRNAの阻害が全く起こらないことを示してい
る。レーン5−7の対照は、レーン1−3と同じトランスフェクション細胞から
のアクチンmRNAの明るいバンドを明瞭に示しているので、CCR5又はCX
CR4 RNAの阻害は特異的であった。従って、本発明によってCCR5及び
CXCR4の特異的で強力な阻害が実現された。強力な阻害は自己ポリメラーゼ
ベクターを必要としたが、当業者は、リボザイム産生を等しい又はそれ以上のレ
ベルまで高める代替方法を考案することができるであろう。これは、例えば単数
又は複数のベクター中のリボザイムDNA配列の多重コピーを使用してリボザイ
ムの濃度を高めることによって、及び/あるいはプロモーターの量及び/あるい
は効率を高めることによって実施できる。
agen Ltd.によるプロトコールの推奨に従った。残りの部分は「Mol
ecular Cloning−A Laboratory Manual」第
2版、1989年版、Sambrook,FritzchとManiatisの
中のプロトコールに従った。
ーは、同時にCCR5リボザイムDNAも含む。このベクターで処理したPBM
CからのCCR5のmRNAレベルをモニターし、結果を表14に示している。
図14を参照すると、レーンを右から左に番号付けている。レーン1は分子量マ
ーカーであり、大きな明るいバンドを含むレーン2は、リボザイムを含まない対
照ベクターCS2で処理したPBMCである。レーン3はポリメラーゼとリボザ
イムDNAベクターだけで処理したPBMCを示し、レーン4はポリメラーゼ、
自己ポリメラーゼ及びリボザイムDNAベクターで処理したPBMCを示す。C
CR5バンドの消失が示すように、完全な開裂が認められる。このことはまた、
自己開裂リボザイムが同じベクターから多数のリボザイムを精製できることの明
瞭な証拠を提供した。
C細胞発現ヘの影響 第9項で述べたようなトランスフェクションに続いて、個々のドナーからのヒ
トPBMC(プールされていない)を第4項で述べたようにPHA−LとIL−
2で刺激するか、又はMasseyeffらが「Methods of Imm
unological Analysis」(pub.VCH Verlag,
Weinheim Germany(1993))の中で述べているように、U
CHT−1と呼ばれるCD3に対するモノクローナル抗体(Dept.of I
mmunology,University College Hospita
l,London,UKより入手可能)と10U/mlのIL−2で刺激した。
3、5、7、10、12日目に、CCR5又はCXCR4に対するモノクローナ
ル抗体あるいはPharMingen Ltd.から市販されている蛍光物質と
直接結合した対照抗体で細胞を染色した。染色の手順は同社からの指示に従った
。第4項におけるようにFluorescent Activated Cel
l Sorter(Becton Dickinson Ltd.)を使用して
データを解析した。結果を下記ならびに図16a、16b(CCR5)及び17
a、17b(CXCR4)に要約する。これらの図は第4項で言及した図6a及
び6bと同様である。これらの図は細胞群の左側への明瞭なシフトを示しており
、CCR5又はCXCR4の発現低下を示唆している。
5リボザイムはCCR5発現の78%を抑制した。CXCR4リボザイム(同時
にCCR5リボザイムも含む)はCXCR4の発現を69%抑制し、CCR5の
発現を79%抑制した。
感染の抑制 第9項で述べたようなトランスフェクションに続いて、第4項で述べたように
細胞をPHA−LとIL−2で刺激した。これらの細胞を5日目にペレット化し
たあと、MRC(Medical Research Council,UK)
から入手できるLAIと呼ばれるHIV株100μlと共にインキュベートした
。これは、Coulter Ltd.から供給されているサンドイッチELIS
Aで定量したとき、p24 HIV表面抗原蛋白質3000pgを含有した。(
これは患者の血液中のウイルスの量を調べるために臨床で使用されるのと同じア
ッセイである。)次に混合物を5%CO2、37℃で2時間インキュベートした
。懸濁液をRPMI1640(Gibco Ltd.)で3回洗浄し、200g
で遠心分離にかけた。その後百万個の細胞を、前に述べたように、10%ウシ胎
児血清と10U/ml IL−2を含むRPMI1640培地4mlに懸濁した
。3、4日後にIL−2を100mlとなる様に加えた。培養上清を感染後7日
目に採集した。上述したようなサンドイッチELISAを使用して、ウイルス量
の直接の指標を示すp24の量を測定した。ELISAの標準曲線の信頼検量区
間内のpg/mlのデータを得るため、アッセイ用に培養上清を1:100及び
1:500に希釈した。結果は次の通りである。
って抑制されたことを明らかに示している。
文献はすべて、言及されている物質、配列及び手順を説明する範囲まで、参照し
て明白にここに組み込まれる。
3>の下でのフリーテキストを含む:
ンマーヘッドリボザイムDNAを提供する、3’自己触媒的配列に連結された標
的開裂リボザイムDNA配列の概要図である。
NAを含むカセットのDNA配列を示す。
において使用する標的開裂リボザイム配列の概要図である。
って提供されるリボザイムDNA配列に対応するリボザイムと共にインキュベー
トした、臭化エチジウムによるアガロースゲルの写真である;これらの写真は、
1時間のインキュベーション後(図5a)及び3時間のインキュベーション後(
図5b)にどの程度CCR5 RNAが開裂されたかを示している。
とβ−ガラクトシダーゼをコードするリポーター遺伝子を発現するプラスミドを
含むリポソーム製剤(6b)あるいはCCR5 mRNA(15b)又はCXC
R4 mRNA(16b)を標的とするリボザイムを含む本発明のプラスミドベ
クター系でトランスフェクトした細胞(6b、15b、16b)の蛍光の強さ(
x軸)に対して細胞数(y軸)をプロットしたものである;蛍光の強さは、β−
ガラクトシダーゼのレベル(6a、6b)、CCR5蛋白質の発現(15a、1
5b)及びCXCR4蛋白質の発現(16a、16b)を示唆する。
DNA3のマップである。
pCS2+NLSの概要図である。
ーニングするために必要な操作のある程度の詳細を図式的に示している。
のインターナルリボソーマルエントリーサイト(IRES)を含むプラスミドp
TM1の概要図である。
ンマーヘッドリボザイムDNAを提供する、3’自己触媒的配列に連結された標
的開裂リボザイムDNA配列の概要図である。
DNAを含むカセットのDNA配列を示す。
単核細胞から転写したRNAの断片を含むアガロースゲルの写真である;
ら転写したRNAの断片を含むアガロースゲルの写真である。
a)とβ−ガラクトシダーゼをコードするリポーター遺伝子を発現するプラスミ
ドを含むリポソーム製剤(6b)あるいはCCR5 mRNA(15b)又はC
XCR4 mRNA(16b)を標的するリボザイムを含む本発明のプラスミド
ベクター系でトランスフェクトした細胞(6b、15b、16b)の蛍光の強さ
(x軸)に対して細胞数(y軸)をプロットしたものである;蛍光の強さは、β
−ガラクトシダーゼのレベル(6a、6b)、CCR5蛋白質の発現(15a、
15b)及びCXCR4蛋白質の発現(16a、16b)を示唆する。
a)とβ−ガラクトシダーゼをコードするリポーター遺伝子を発現するプラスミ
ドを含むリポソーム製剤(6b)あるいはCCR5 mRNA(15b)又はC
XCR4 mRNA(16b)を標的するリボザイムを含む本発明のプラスミド
ベクター系でトランスフェクトした細胞(6b、15b、16b)の蛍光の強さ
(x軸)に対して細胞数(y軸)をプロットしたものである;蛍光の強さは、β
−ガラクトシダーゼのレベル(6a、6b)、CCR5蛋白質の発現(15a、
15b)及びCXCR4蛋白質の発現(16a、16b)を示唆する。
スミドはT7ポリメラーゼ遺伝子からのRNAの転写を推進するCMVプロモー
ターを含み、2番目はタンデム中の3個のリボザイムDNAからのRNAの転写
を推進するT7プロモーターを含む。
プラスミドはT7ポリメラーゼ遺伝子からのmRNAの転写を推進するCMVプ
ロモーターを含み、2番目のプラスミドはT7ポリメラーゼ遺伝子からのmRN
Aの転写を推進するT7プロモーターを含み、さらに3番目のプラスミドはCC
R5又はCXCR4 RNA又はその両方を標的するリボザイムDNAからのR
NAの転写を推進するT7プロモーターを含む。
Claims (19)
- 【請求項1】 少なくとも1個のDNAベクターを含み、かかる単数又は複
数のベクターが、ヒト細胞において有効なプロモーターの制御下にあり、RNA
への転写の際にCCR5又はCXCR4蛋白質をコードする標的遺伝子から転写
されたmRNAを開裂する、標的開裂ハンマーヘッドリボザイムDNA配列を含
むベクター系。 - 【請求項2】 CCR5及びCXCR4標的遺伝子の両方から転写されたm
RNAを開裂するための標的開裂リボザイム配列を含む、請求項1に記載のベク
ター系。 - 【請求項3】 少なくとも2個のDNAベクターを含み、その内の第一ベク
ターが、第二プロモーターに作用することができる活性化因子蛋白質を産生する
ように発現される遺伝子に機能的に結合された、ヒト細胞において有効な第一プ
ロモーターを含み、第二ベクターが、CCR5標的遺伝子、CXCR4標的遺伝
子あるいはCCR5とCXCR4の両方の標的遺伝子から転写されたmRNAを
開裂するための標的開裂ハンマーヘッドリボザイムDNA配列に機能的に結合さ
れた第二プロモーターを含む、請求項1又は2に記載のベクター系。 - 【請求項4】 少なくとも3個のDNAベクターを含み、その内の第二ベク
ターがCCR5標的遺伝子から転写されたmRNAを開裂するための標的開裂リ
ボザイムDNAを含み、第三ベクターがCXCR4標的遺伝子から転写されたm
RNAを開裂するための標的開裂リボザイムDNAを含む、請求項3に記載のベ
クター系。 - 【請求項5】 第二プロモーターがT7ポリメラーゼプロモーターであり、
活性化因子蛋白質がT7ポリメラーゼである、請求項3又は4に記載のベクター
系。 - 【請求項6】 プロモーターが、ヒト細胞におけるT7ポリメラーゼ遺伝子
の翻訳を助けるためのインターナルリボソームエントリー部位(IRES)を提
供するDNAをさらに含む、請求項5に記載のベクター系。 - 【請求項7】 リボザイムDNA配列が、標的開裂リボザイム配列の下流に
3’自己触媒的ハンマーヘッドリボザイムDNA配列をさらに含み、その結果リ
ボザイムDNAがRNAに転写されたとき、CCR5又はCXCR4 mRNA
を標的する標的開裂リボザイムの第一及び第二ステムと、3’自己触媒的リボザ
イムの第一及び第二ステムを備えた二重ハンマーヘッドとして表現される形態を
持つ、先行する請求項のいずれか1項に記載のベクター系。 - 【請求項8】 第一及び第二構造安定化ステムループが第一認識配列の両側
にひとつずつ位置する、先行する請求項のいずれか1項に記載のベクター系。 - 【請求項9】 第二認識配列が第二構造安定化ステムループの下流に位置す
る、請求項8に記載のベクター系。 - 【請求項10】 標的開裂リボザイム配列が順に(5’から3’)次のもの
を含む、請求項9に記載のベクター系: 第一構造安定化ステムループ; 第一標的認識配列; 第一触媒配列; 第二構造安定化ステムループ; 第二触媒配列;及び 第二標的認識配列。 - 【請求項11】 標的開裂リボザイムDNA配列が、RNAに転写されたと
き、CCR5又はCXCR4 RNAに存在する標的RNA配列を開裂し、また
次の第一認識配列(5’から3’): CCR5とCXCR4についてそれぞれ、tagattg又はctcact を含み、さらにその下流に次の第二認識配列: CCR5とCXCR4についてそれぞれ、acttg又はacgttgt を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載のベクター系。 - 【請求項12】 請求項1から11のいずれかに定義されているベクター系
を含む製薬上許容される担体。 - 【請求項13】 リポソームの形態の請求項12に記載の担体。
- 【請求項14】 請求項13に記載のリポソームと希釈剤又は担体を含む製
薬組成物。 - 【請求項15】 HIV感染に関連する疾患の治療において使用するための
製剤を製造するための、請求項1から11のいずれか1項に記載のベクター系。 - 【請求項16】 HIV感染に関連する疾患の治療において用いるための、
請求項1から11のいずれか1項に記載のベクター系の使用。 - 【請求項17】 (1)ヒト細胞において有効なプロモーターの制御下にあ
り、RNAへの転写の際にCCR5又はCXCR4蛋白質をコードする標的遺伝
子から転写されたRNAを開裂する標的開裂ハンマーヘッドリボザイムDNA配
列、及びその下流に、(2)リボザイムDNAがRNAに転写されるとき、2個
のハンマーヘッドに接合する共通の第三ステムと共に、CCR5又はCXCR4 mRNAを標的する標的開裂リボザイムの第一及び第二ステムと、3’自己触
媒的リボザイムの第一及び第二ステムを備えた二重ハンマーヘッドとして表現さ
れる形態を持つ3’自己触媒的ハンマーヘッドリボザイムDNA配列を含む、リ
ボザイムDNA。 - 【請求項18】 RNAに転写されるとき、CCR5又はCXCR4 RN
Aに存在する標的RNA配列を開裂し、また次の第一認識配列(5’から3’)
: CCR5とCXCR4についてそれぞれ、tagattg又はctcact
を含み、さらにその下流に次の第二認識配列: CCR5とCXCR4についてそれぞれ、acttg又はacgttgt を含む、リボザイムDNA - 【請求項19】 タンデムCCR5 RNA及びCXCR4 RNA開裂配
列を含む、請求項18に記載のリボザイムDNA。
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GB9800870.9 | 1998-12-23 | ||
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