JP2002509721A - 脈管形成応答に関与する分子に関連する疾病または状態の治療のための方法および試薬 - Google Patents

脈管形成応答に関与する分子に関連する疾病または状態の治療のための方法および試薬

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Abstract

(57)【要約】 アリール炭化水素核運搬体(ARNT),インテグリンサブユニットベータ3(β3),インテグリンサブユニットアルファ6(α6)およびtie−2 RNAからなる群より選択される脈管形成因子をコードするmRNAの合成,発現および/または安定性を調節する核酸分子。本発明はさらに,核酸分子を用いる,新脈管形成に関連する適応症の治療を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の背景 本発明は,新脈管形成の制御に関与する脈管形成因子およびレセプターの発現
のレベルに関連する疾病または状態の治療のための方法および試薬に関する。
【0002】 以下は関連する技術の議論であり,これらのいずれも本発明に対する先行技術
であると認めるものではない。
【0003】 脊椎動物における血管の形成は,2つの胚段階で記述することができる。脈管
形成(vasculogenesis)として知られる第1段階においては,卵
黄嚢内臓葉の間葉が脈管先祖細胞に,次に血島凝集物に分化する。これは,融合
した内皮先祖により囲まれた原始血液細胞である(血管芽細胞)。これらの血島
は,次に融合して脈管叢を形成し,これは胚に栄養を供給する(Merenmi
es et al.,1997,Gell Growth&Developme
nt 8,3−10)。次の脈管発生段階は,新脈管形成(angiogene
sis)として知られる。脈管形成の間に形成された血管から,新たな血管が発
芽し,伸長し,発生して内皮細胞の毛細血管わなが形成される。これは局所的基
底膜の破壊,内皮細胞増殖,移動および微少血管形態発生を伴う非常に複雑な事
象である(Rak et al.,1995,Anti−Cancer Dru
gs 6,3−18)。脳および腎臓等の臓器は,脈管形成過程により脈管化さ
れる(Dumont et al.,1995,Developmental
Dynamics 203,80−92)。
【0004】 新脈管形成は2つのメカニズム,すなわち脈管発芽および挿入生長により生ず
ることが記載されている。すでに存在する血管の挿入生長は,内皮細胞の増殖の
後に起こり,広い管腔を生成する。細胞外マトリックスの,毛細管を貫く柱また
は杭を用いて,管腔が裂けて2つの血管を形成する(Risau,1997,N
ature 386,E171−674)。発芽新脈管形成はまた,すでに存在
する血管に由来し,新規血管発芽,伸長および内皮細胞の毛細血管わな形成への
発生から構成される。これは,細胞外マトリックスの破壊,内皮細胞増殖,走化
性移動および微少血管形態形成が関与する非常に複雑な事象である(Rak,(
上掲))。新脈管形成の正および負の調節を制御する多くの因子が報告されてお
り,この過程が複雑であることを示している。
【0005】 脈管形成因子の例は脈管内皮成長因子レセプター(VEGFr)であり,これ
は内皮細胞に特異的であることが示されており,Pavco et al.,(
国際公開WO97/15662)において議論されている。
【0006】 脈管形成とは異なり,新脈管形成は胚発生において生ずるのみならず,生物の
寿命全体を通して,創傷治癒,骨修復,炎症および雌の月経周期等の事象の間に
生じうる。酸素および栄養の局所輸送および排泄物の除去には,組織の要求の変
化に適応する能力を有する複雑な血管のシステムが必要である。新脈管形成の制
御において多数の正および負の因子が関与していることは,この過程の複雑さを
示している。増加した新脈管形成のためにアップレギュレート因子とダウンレギ
ュレート因子との間のバランスが壊れたときに,疾病状態が生ずることが知られ
ている。
【0007】 新脈管形成の増加に寄与する多くの因子が同定されており,例えば以下のもの
が挙げられる。
【0008】 1)ryl炭化水素核運搬体(ARNT):ARNT(HIF−1βとしても
知られる)はHIF−α等のいくつかの因子とヘテロダイマーを形成する(Ma
xwell et al.,1997,Proc.Natl.Acad.Sci
. USA 94,8104−8109)。HIF−αおよびARNTが一緒に
複合体化したとき,これらはHIF−1と称される複合体を形成する。HIF−
1は,酸素欠乏に対する応答に関与する制御遺伝子であると考えられている。A
RNT−/−胚幹細胞は,低酸素症に応答してVEGF発現を誘導することがで
きない。ARNT−/−マウスは,胚の10.5日以後は生育できない。VEG
Fノックアウトマウスと同様に,これらの胚は卵黄嚢の新脈管形成の欠陥を示す
(Maltepe et al.,1997,Nature 386,403−
407)。
【0009】 HIF−1αとのダイマー形成に機能的欠陥を有する,ARNT変異を含む肝
癌細胞は,正常細胞と比較して,低酸素症に応答したVEGF発現が非常に低い
(Wood et al.,1996,J.Biol.Chem.271,15
117−15123)。これらの細胞に由来する腫瘍異種移植片は,減少した血
管分布および約2倍減少した腫瘍成長速度を示す(Maxwell et al
.,1997,(上掲))。
【0010】 2)Tie−2:Tie−2(Tekとしても知られる)は,1122アミノ
酸から構成され,内皮(Merenmie, et al.,1997,Cel
l Growth&Differentiation 8,3−10)ならびに
初期造血細胞(Maisonpierree et al.,1993,Onc
ogene 8,1631−1637)で産生されるチロシンキナーゼ蛋白質レ
セプターである。Tie−2発現は,マウス,ラットおよびヒトにおいて示され
ている。ヒト遺伝子は染色体9p21に位置すると考えられている(Dumon
t et al.,1994, Genes&Development 8,1
897−1909)。Tie−2ホモ接合変異の内皮細胞が,抗−PECAMモ
ノクローナル抗体を用いて試験された(Sato et al.,1997,N
ature 376,7074)。すべてのホモ接合変異は,10.5日以内に
死亡し,9.5日までに存在する頭部および心臓に明確な奇形を有する。さらに
,大きな血管が小さな血管から区別されず,脳では毛細血管発芽がみられない。
これらの知見は,Tie−2が脈管形成よりも新脈管形成において重要な役割を
果たすことを示唆する。Tie−1変異と比較したTie−2変異の初期の影響
は,2つのRTKが新脈管形成において別々の役割を有することを示す。
【0011】 Tie−2に対するリガンドが発見されており,アンジオポエチン1および2
(ang1および2)と命名されている(Davis,S. et al.,1
993,Cell 87,1161;Maisonpierre,P.C. e
t al.,1997,Science,277,55−60)。いずれの因子
も,NH2−末端コイル−コイルドメインならびにCOOH−末端フィブリノー ゲン様ドメインから構成される。Ang1は,Tie−2/Tekに結合するが
,Tie−1には結合せず,自己リン酸化により新脈管形成を刺激する。Ang
2は,496アミノ酸のポリペプチドであり,そのヒトおよびマウス相同体は8
5%の同一性を有する。Ang1のTie−2レセプターへの結合により引き起
こされる自己リン酸化は,Ang2を加えることにより遮断することができる。
Tie−2レセプターは,正および負の制御メカニズムの両方を使用する点にお
いて珍しい。
【0012】 3)インテグリン:インテグリンは,細胞接着および移動を媒介する蛋白質の
ファミリーであり,少なくとも15個のアルファおよび8個のベータサブユニッ
トを有し,細胞表面上の非共有結合した多くの異なるヘテロダイマーとして発現
される(Varner,1997,Regulation of Angiog
enesis,ed.D.Goldberg&E.M.Rosen,361−3
90;Brooks,1996,Eur J Cancer.14,2423−
2429)。インテグリンサブユニットのそれぞれの組み合わせは,脈管形成能
を有すると考えられており,例えば,α6β1は,毛細管形成に関与すると考えら
れている。さらに,異なるインテグリンは,多くの異なる細胞外マトリックス(
ECM)成分,例えばフィブロネクチン,ビトロネクチン,ラミニンおよびコラ
ーゲンへの付着を可能とする(Stromblad&Cheresh,1996
,Chemistry&Biochemistry 3,881−885)。イ
ンテグリンの産生は,多くの刺激により誘導されることが示されている:例えば
,細胞内pH増加,カルシウム濃度,イノシトール脂質合成,病巣接触関連チロ
シンキナーゼのチロシンリン酸化,およびp34/cdc2およびサイクリンA
の活性化(Varner&Cheresh,1996,Curr Op in
Cell Biol 8,724−730)。
【0013】 160kDaの蛋白質であるαvβ3は,インテグリンファミリーの中で最もよ
く特性決定された分子であり,新脈管形成において大きな役割を果たしていると
考えられている(Varner,1997,(上掲))。αvβ3は,すべての既
知のヘテロダイマーの最も多数のECM成分に結合し,このことは,細胞表面に
これらの分子を有するすべての細胞が,ほとんどすべてのECM成分に接着また
は移動しうるかもしれないことを示す(Varner,1997,(上掲))。
脈管内皮細胞がその静止状態にあるとき,αvβ3はほとんど発現されないが,新
生物等のいくつかの病理学的状態において高度にアップレギュレートされる。α v β3のアンタゴニストは,トリ絨毛尿膜(CAM)モデルおよびSCIDマウス
において新脈管形成を阻害することができ,腫瘍体積を減少させることすらでき
る。αvβ3の抗体を投与したとき,増殖している脈管においてアポトーシスが認
められる。このことから,αvβ3が脈管細胞の生存シグナルを提供し,連続増殖
を可能としていることが示唆される(Stromblad&Cheresh,1
996,(上掲);Varner,1997(上掲))。
【0014】 他の脈管形成標的は,以下の参考文献に含まれ,その特性が定義されている(
これらのすべてを本明細書の一部としてここに引用する):メチオニンアミノペ
プチダーゼ:(Arfin et al.,1995,PNAS 92,771
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,1991,Cell 67(4),785−795(Genbank受託番号
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241;Shapiro et al.,1986,Biochemistry
25,3527−3532;Olson et al.,1994,Canc
er Res.54,4576−4579;Kurachi et al.,1
985,Biochemistry 24,5494−5499;Kurach
i et al.,1985,Biochemistry 24(20),54
94−5499(Genbank受託番号M11567));腫瘍壊死因子レセ
プター:(Naismith et al.,1995,.J.Inflamm
47,1−7;Loetscher et al.,1990,Cell 6
1,351−359;Himmler et al.,1990,DNA Ce
ll Biol.9,705−715(Genbank受託番号M63121M
75861);内皮細胞刺激脈管形成因子(ESAF):Brown&Weis
s,1988,Ann Rheum Dis,47,881−885);インタ
ーロイキン−8(IL−8):(Elner et al.,1991,Am
J.Pathol.139,977−988;Strieter et al.
,1992,Am.J.Pathol.141,1279−1284;Muka
ida et al.,1989,J.Immunol.143(4),136
6−1371(Genbank受託番号M28130));アンジオポエチン1
:(Davis,S. et al.,1996,Cell 87,1161;
Iwama,A. et al.,1993,Biochem Biophys
.Res.Commun.195,301;Dumont,D.J. et a
l.,1995,Genes Dev 8,1897;Sato,T.N. e
t al.,1995,Nature 376,70;Suri,C. et
al.,1996,Cell 87,1171(Genbank受託番号U83
508));アンジオポエチン2:(Maisonpierre, et al
.,1997,Science,277,55−60;Hanahan,199
7,Science 277,48−50;Genbank受託番号AF004
327(未発表));インスリン様成長因子(IGF1):(Warren,R
.S. et al.,1996,J.Biol.Chem.271,2948
3−29488;Grant et.al.,1993,Diabetolog
ia 36,282−291;Nicosia et al.,1994,Am
.J.Pathol.145,1023−1029;Steenbergh e
t al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.175
,507−514(Genbank受託番号X57025);インスリン様成長
因子レセプター(IGF−1r):(Ullrich et al.,1986
,EMBO J.5,2503−2512(Genbank受託番号X0443
4M24599);B61:(Pandey,A. et al.,1995,
Science 268,5677−569;Holzman et al.,
1990,Mol.Cell.Biol.10,5830−5838(Genb
ank受託番号M57730M37476);B61レセプター(Eck):(
Pandey,A. et al.,1995,Science 268,56
7−569;Lindberg&Hunter,1990,Mol.Cell.
Biol.10(12),6316−6324(Genbank受託番号M59
371,M36395);蛋白質キナーゼC:(Morris et al.,
1988,Cell Physiol.23,C318−C322;Oikaw
a,T. et al.,1992,J.Antibiot.45,1155−
1160;Finkenzeller. et al.,1992,Cance
r Res.52,4821−4823;Kubo et al.,1987,
FEBS Lett.223(1),138−142(Genbank受託番号
X06318M27545););SH2ドメイン(Guo,D. et al
.,1995,J.Biol.Chem 270,6729−6733)。
【0015】 a.ホスホリパーゼc−g:(Guo,D.atal.,1995,J.Bio
l.Chem 270,6729−6733;Rhee,S.G. et al
.(1992)J.Biol.Chem 267,12393−12396;B
urgess et al.,1−990,Mol.Cell.Biol.10
,4770−4777(Genbank受託番号M34667)) b.ホスファチジルイノシトール3キナーゼ−(PI−3):(Downs,C
.P. et al.,1991,Cell Signalling 3,50
1−513;Genbank受託番号Z29090;Genbank受託番号Z
46973) c.Ras GTPase活性化蛋白質(GAP):(Trahey,M. e
t al.,1987,Science 238,542−545;Guo,D
. et al.,1995,J.Biol.Chem 270,6729−6
733;Trahey et al.,1988,Science 242,1
697−1700(Genbank受託番号M23612)) d.オンコジンアダプター蛋白質Nck:(Park&Rhee,1992,M
ol.Cell.Biol.12,5816−5823;Johnson,19
90, Nucleic Acids Res.18(4),1048(Gen
bank受託番号X17576));顆粒球コロニー刺激因子:(Devlin
et al.,1987,J.Leukoc.Biol.41,302−30
6(Genbank受託番号M17706));肝実質細胞成長因子.:(Mi
yazawa et al.,1991,Eur.J.Biochem.197
(1),15−22(Genbank受託番号X57574);プロリフェリン
:(Groskopf et al.,1997,Endocrinology
138(7),2835−2840;Jackson D, et al.,
1994,Science.266(5190),1581−1584;Vol
pert et al.,1996,Endocrinology 137(9
):3871−3876);胎盤成長因子:(Kodama et al.,1
997,Eur J Gynaecol Oncol.,18(6),508−
510;Ziche et al.,1997,Lab Invest.76(
4),517−531;Relf et al.,1997,Cancer R
es.57(5),963−969;Genbank受託番号Y09268)。
【0016】発明の概要 本発明は,酵素的核酸分子の使用,および脈管形成因子の発現をダウンレギュ
レートまたは阻害するためにそれらを使用する方法を特徴とする。詳細には,本
発明の酵素的核酸は,新脈管形成に関連する適応症の治療に用いられる。これら
には,癌,年齢関連性黄斑変性(ARMD),糖尿病性網膜症,炎症,関節炎,
乾癬等が含まれるがこれらに限定されない。
【0017】 好ましい態様においては,本発明は,Tie−2,インテグリンサブユニット
β3,インテグリンサブユニットα6,およびアリール炭化水素核運搬体(AR
NT)からなる群より選択される,脈管形成をコードするRNAを切断する酵素
的核酸分子を特徴とする。
【0018】 "阻害する"とは,切断されたRNAの活性が核酸の非存在下で観察されるより
も減少することを意味する。1つの態様においては,リボザイムによる阻害は,
好ましくは,mRNAの同じ部位に結合しうるが,そのRNAを切断することが
できない酵素的に不活性なRNA分子の存在下で観察されるレベルより低い。
【0019】 "脈管形成因子"とは,新たな血管の形成に必要な過程または経路に関与するペ
プチド分子を意味する。
【0020】 別の好ましい態様においては,本発明は,メチオニンアミノペプチダーゼ;E
ts−1転写因子;インテグリン;血小板由来内皮細胞成長因子(PD−ECG
F);PD−ECGFレセプター;トランスフォーミング成長因子(TGFs)
;トランスフォーミング成長因子レセプター;アンジオゲニン;内皮細胞刺激脈
管形成因子(ESAF);インターロイキン−8(IL−8);アンジオポエチ
ン1および2;TIE−1;インスリン様成長因子(IGF−1);インスリン
様成長因子レセプター(IGF−1r);B61;B61レセプター(Eck)
;蛋白質キナーゼC;SH2ドメイン(例えばホスホリパーゼc−g,ホスファ
チ新脈管形成因子ジルイノシトール3キナーゼ(PI−3),Ras GTPa
se活性化蛋白質(GAP);オンコジンアダプター蛋白質Nck;顆粒球コロ
ニー刺激因子;肝実質細胞成長因子;プロリフェリン;および胎盤成長因子から
なる群より選択される脈管形成因子をコードするRNAを切断する酵素的核酸の
使用を特徴とする。
【0021】 "酵素的核酸"とは,他の核酸分子の部位特異的切断および/またはライゲーシ
ョン,ペプチドおよびアミド結合の切断,およびトランススプライシングを含む
がこれらに限定されない反応を触媒しうる核酸分子を意味する。そのようなエン
ドヌクレアーゼ活性を有する分子は,基質結合領域において特定の遺伝子標的に
相補性を有し,かつその標的中のRNAまたはDNAを特異的に切断する酵素的
活性を有する。すなわち,エンドヌクレアーゼ活性を有する核酸分子は,分子内
でまたは分子間でRNAまたはDNAを切断し,このことにより,標的RNAま
たはDNA分子を不活性化することができる。この相補性は,酵素的RNA分子
と標的RNAまたはDNAとの間に十分なハイブリダイゼーションが生ずるよう
に機能し,切断が生ずることを可能とする。100%の相補性が好ましいが,5
0−75%程度の低い相補性も本発明において有用である。核酸は,塩基,糖,
および/またはリン酸基で修飾されていてもよい。酵素的核酸との用語は,リボ
ザイム,触媒RNA,酵素的RNA,触媒的DNA,触媒オリゴヌクレオチド,
ヌクレオザイム,DNAザイム,RNA酵素,エンドリボヌクレアーゼ,エンド
ヌクレアーゼ,ミニザイム,リードザイム,オリゴザイムまたはDNA酵素等の
用語と互換可能なように用いられる。これらの用語のすべては,酵素的活性を有
する核酸分子を記述する。本明細書に記載される特定の酵素的核酸分子は,限定
することを意味するものではなく,当業者は,本発明の酵素的核酸分子において
重要なすべては,それが1またはそれ以上の標的核酸領域に相補的な特異的な基
質結合部位を有し,かつその基質結合部位の中または周辺に分子に核酸切断活性
を付与するヌクレオチド配列を有することであることを認識するであろう(Ce
ch et al.,米国特許4,987,071;Cech et al.,
1988,JAMA)。
【0022】 "酵素的部分"または"触媒ドメイン"とは,核酸基質の切断に必須のリボザイム
の部分/領域を意味する(例えば図1を参照)。
【0023】 "基質結合アーム"または"基質結合ドメイン"とは,その基質の一部に相補的な
(すなわち,それと塩基対形成しうる)リボザイムの部分/領域を意味する。一
般に,そのような相補性は100%であるが,所望の場合にはより低くてもよい
。例えば,14塩基中の10塩基程度でも塩基対形成しうる。そのようなアーム
は,図1に一般的に示される。すなわち,これらのアームは,リボザイムと標的
RNAを相補的塩基対形成相互作用により一緒にすることが意図される配列をリ
ボザイム中に含む。本発明のリボザイムは,連続的または非連続的な,種々の長
さの結合アームを有することができる。結合アームの長さは,好ましくは4ヌク
レオチド以上;特に12−100ヌクレオチド;より好ましくは14−24ヌク
レオチドの長さである。2つの結合アームが選択される場合,その設計は,結合
アームの長さが対称的(すなわち,それぞれの結合アームが同じ長さ,例えば5
ヌクレオチドと5ヌクレオチド,6ヌクレオチドと6ヌクレオチドまたは7ヌク
レオチドと7ヌクレオチドの長さのものである)または非対称的(すなわち,結
合アームが異なる長さ,例えば6ヌクレオチドと3ヌクレオチド;3ヌクレオチ
ドと6ヌクレオチド長;4ヌクレオチドと5ヌクレオチド長;4ヌクレオチドと
6ヌクレオチド長;4ヌクレオチドと7ヌクレオチド長等)である。
【0024】 DNAザイムとは,2’−OH基を欠失している酵素的核酸分子を意味する。
【0025】 好ましい態様の1つにおいては,酵素的核酸分子はハンマーヘッドまたはヘア
ピンのモチーフで形成されるが,デルタ肝炎ウイルス,グループIイントロン,
グループIIイントロンまたはRNaseP RNA(RNAガイド配列を伴う
),Neurospora VS RNAまたはDNAザイムのモチーフで形成
してもよい。そのようなハンマーヘッドモチーフの例は,Dreyfus,(上
掲),Rossi et al.,1992,AIDS Research a
nd Human Retroviruses 8,183により;ヘアピンモ
チーフの例は,Hampel et al.,EP0360257,Hampe
l and Tritz,1989 Biochemistry 28,492
9,Feldstein et al.,1989,Gene 82,53,H
aseloff and Gerlach,1989,Gene,82,43,
Hampel et al.,1990 Nucleic Acids Res
.18,299により;デルタ肝炎ウイルスモチーフの例は,Perrotta
and Been,1992 Biochemistry 31,16により
;RNasePモチーフの例は,Guerrier Takada et al
.,1983 Cell 35,849;Forster and Altma
n,1990,Science 249,783;Li and Altman
,1996, Nucleic Acids Res.24,835により;N
eurospora VS RNAリボザイムモチーフの例は,Collins
(Saville and Collins,1990 Cell 61,68
5−696;Saville and Collins,1991 Proc.
Natl.Acad.Sci. USA 88,8826−8830;Coll
ins and Olive,1993Biochemistry 32,27
95−2799;Guo and Collins,1995,EMBO.J.
14,363)により;グループIIイントロンの例は,Griffin et
al.,1995,Chem.Biol.2,761;Michels an
d Pyle,1995,Biochemistry 34,2965;Pyl
e et al.,国際公開WO96/22689により;グループIイントロ
ンの例は,Cech et al.,米国特許4,987,071により;DN
Aザイムの例は,Usman et al.,国際公開WO95/11304;
Chartr and et al.,1995,NAR 23,4092;B
reaker et al.,1995,Chem.Bio.2,655;Sa
ntoro et al.,1997,PNAS 94,4262により,それ
ぞれ記載されている。これらの特定のモチーフは本発明において限定的なもので
はなく,当業者は,本発明の酵素的核酸分子において重要なすべては,それが標
的遺伝子のRNA領域の1またはそれ以上に相補的な特異的基質結合部位を有し
,かつその基質結合部位の中または周辺に,分子にRNA切断活性を付与するヌ
クレオチド配列を有することであることを認識するであろう(Cech et
al.,米国特許4,987,071)。
【0026】 Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリンサブユニットα6
,またはARNTと"同等な"RNAとは,Tie−2,インテグリンサブユニッ
トβ3,インテグリンサブユニットα6,またはARNTに相同性(部分的また
は完全な)を有するか,またはヒト,齧歯類,霊長類,ウサギおよびブタを含む
種々の動物において,Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリ
ンサブユニットα6またはARNTと類似する機能を有する蛋白質をコードする
,天然に生ずるRNA分子を含むことを意味する。同等なRNA配列はまた,コ
ーディング領域に加えて,5'−非翻訳領域,3'−非翻訳領域,イントロン,イ
ントロン−エクソンジャンクション等の領域を含む。
【0027】 "相同性"とは,2またはそれ以上の核酸分子のヌクレオチド配列が,部分的に
または完全に同一であることを意味する。
【0028】 "相補性"とは,伝統的なワトソン−クリックまたは他の非伝統的な型(例えば
,フーグスティーン型)の塩基対形成相互作用により,別の核酸配列と水素結合
を形成しうる核酸分子を意味する。
【0029】 好ましい態様においては,本発明は,所望の標的のRNAに対して高度な特異
性を示す一群の酵素的切断剤を製造する方法を提供する。酵素的核酸分子は,好
ましくは,1つまたはいくつかの酵素的核酸のいずれかにより疾病または状態の
特異的治療が与えられるように,Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,
インテグリンサブユニットα6,またはARNT蛋白質をコードする標的RNA
の高度に保存された配列領域を標的とする。そのような酵素的核酸分子は,必要
に応じて,特定の細胞に外的に輸送することができる。あるいは,リボザイムは
,特定の細胞に輸送されたDNA/RNAベクターから発現させることができる
【0030】 "高度に保存された配列領域"とは,核酸分子中の1またはそれ以上の領域のヌ
クレオチド配列が,1世代から別の世代へ,または1つの生物系から他の系へ,
著しく変化しないことを意味する。
【0031】 そのようなリボザイムは,癌,糖尿病性網膜症,黄斑変性,新脈管緑内障,近
視性変性,関節炎,乾癬,尋常性ゆうぜい,結節硬化症の血管線維腫,火炎状母
斑,スタージ−ウェーバー症候群,クリペル−トルノネー−ウェーバー症候群,
オースラー−ウェーバー−ランデュ症候群を含む疾病または状態,および細胞ま
たは組織におけるTie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリンサ
ブユニットα6またはARNT活性のレベルに関連した他の任意の疾病または状
態の予防に有用である。
【0032】 "関連する"とは,Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリン
サブユニットα6および/またはARNT RNAの阻害が,したがって,それ
ぞれの蛋白質の活性のレベルの低下が,疾病または状態の症状をある程度軽減す
るであろうことを意味する。
【0033】 好ましい態様においては,リボザイムは表III−Xの標的配列に相補的な結
合アームを有する。そのようなリボザイムの例もまた,表III−Xに示される
。表IIIおよびIVは,ARNTに対する標的配列およびリボザイムを示し,
表VおよびVIは,Tie−2に対する標的配列およびリボザイムを示し,表V
IIおよびVIIIは,インテグリンサブユニットアルファ6に対する標的配列
およびリボザイムを示し,表IXおよびXは,インテグリンサブユニットベータ
3に対する標的配列およびリボザイムを示す。そのようなリボザイムの例は,本
質的に,これらの表に規定される配列からなる。
【0034】 "本質的に・・・からなる"とは,活性なリボザイムが,実施例におけるものと
同等の酵素的中心またはコア,および標的部位における切断が生ずるようにmR
NAに結合しうる結合アームを含むことを意味する。そのような切断を妨害しな
い他の配列が存在していてもよい。
【0035】 すなわち,第1の観点においては,本発明は遺伝子発現および/または細胞増
殖を阻害するリボザイムを特徴とする。これらの化学的または酵素的に合成され
たRNA分子は,その標的mRNAのアクセス可能領域に結合する基質結合ドメ
インを含む。RNA分子はまた,RNAの切断を触媒するドメインを含む。RN
A分子は,好ましくはハンマーヘッドまたはヘアピンモチーフのリボザイムであ
る。あるいは,リボザイムはDNAザイムである。リボザイムは,結合した後,
標的mRNAを切断して,翻訳および蛋白質蓄積を防止する。標的遺伝子が発現
しないため,細胞増殖が阻害される。化学的に合成したRNA分子には,化学的
または酵素的ライゲーション法を用いてRNAの種々のフラグメントが一緒に組
み立てられたRNA分子も含まれる。
【0036】 好ましい態様においては,リボザイムは直接加えるか,またはカチオン性脂質
とともに複合体化するか,リポソーム中に封入するか,または他の方法により標
的細胞に輸送される。核酸または核酸複合体は,エクスビボで,またはインビボ
で,注射,注入ポンプまたはステントにより,バイオポリマー中に取り込むか取
り込まずに,関連する組織に局所的に投与することができる。別の好ましい態様
においては,リボザイムは,適当なリポソームベヒクル中で,Tie−2,イン
テグリンサブユニットβ3,インテグリンサブユニットα6,またはARNTを
発現する部位(例えば腫瘍細胞,内皮細胞)に投与される。
【0037】 本発明の別の観点においては,標的分子を切断し,Tie−2,インテグリン
サブユニットβ3,インテグリンサブユニットα6またはARNT活性を阻害す
るリボザイムは,DNAまたはRNAベクター中に挿入された転写ユニットから
発現される。組換えベクターは,好ましくはDNAプラスミドまたはウイルスベ
クターである。リボザイム発現ウイルスベクターは,アデノ関連ウイルス,レト
ロウイルス,アデノウイルス,またはアルファウイルスに基づいて構築すること
ができるが,これらに限定されない。好ましくは,リボザイムを発現しうる組換
えベクターは,上述のように輸送され,標的細胞中に残留する。あるいは,リボ
ザイムの過渡的発現を与えるウイルスベクターを用いることができる。そのよう
なベクターは,必要に応じて繰り返し投与することができる。いったん発現され
たら,リボザイムは標的RNAを切断する。リボザイム発現ベクターの輸送は,
例えば静脈内または筋肉内投与により全身的に,または患者から外植された標的
細胞に投与した後,患者に再導入することにより,または所望の標的細胞中への
導入を可能とする他の任意の手段により,行うことができる(総説については,
Couture and Stinchcomb,1996,TIG.,12,
510を参照)。本発明の別の観点においては,標的分子を切断し細胞増殖を阻
害するリボザイムは,DNA,RNA,またはウイルスベクター中に挿入された
転写ユニットから発現される。好ましくは,リボザイムを発現しうる組換えベク
ターを上述のように局所的に輸送し,平滑筋細胞中に過渡的に残留させる。しか
し,この目的のために,RNAの発現を指示する他の哺乳動物細胞ベクターを用
いてもよい。
【0038】 "患者"とは,外植した細胞のドナーまたはレシピエントである生物,または細
胞それ自体を意味する。"患者"とはまた,酵素的核酸分子を投与することができ
る生物を表す。好ましくは,患者は哺乳動物または哺乳動物細胞である。より好
ましくは,患者はヒトまたはヒト細胞である。
【0039】 "ベクター"とは,所望の核酸を輸送するために用いられる任意の核酸系および
/またはウイルス系技術を意味する。
【0040】 これらのリボザイムは,個々に,または組み合わせて,または他の薬剤と一緒
に,上述の疾病または状態を治療するために用いることができる。例えば,当業
者には明らかなように,Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグ
リンサブユニットα6,またはARNTに関連する疾病または状態を治療するた
めに,患者を処置することができ,または他の適当な細胞を処理することができ
る。
【0041】 さらに別の態様においては,本明細書に記載されるリボザイムは,上述した状
態または疾病を治療するために,他の既知の治療剤と組み合わせて用いることが
できる。例えば,記載されるリボザイムを,1またはそれ以上の既知の治療剤と
組み合わせて,癌を治療するために用いることができる。
【0042】 好ましい態様においては,リボザイムは,表において配列番号394−786
,849−910,1612−2312,2381−2448,3588−47
26,4821−4914,5702−6488,および6569−6648と
して示される配列に相補的な結合アームを有する。そのようなリボザイムの例は
,配列番号1−393,787−848,911−1611,2313−238
0,2449−3587,4727−4820.4915−5701,および6
489−6568として示される。そのような切断を妨害しない他の配列が存在
していてもよい。
【0043】 本発明の他の特徴および利点は,以下の好ましい態様の説明および特許請求の
範囲から明らかであろう。
【0044】好ましい態様の説明 図面 図1は,7つの異なる種類の酵素的核酸分子の二次構造モデルを示す。矢印は
切断の部位を示す。−−−−−−−−−は標的配列を示す。点が散在する線は,
三次相互作用を示す。−は塩基対形成相互作用を示す。グループIイントロン:
P1−P9.0は種々のステム−ループ構造を表す(Cech et al.,
1994,Nature Struc.Bio.,1,273)。RNase
P(MlRNA)EGSは外部ガイド配列を表す(Forster et al
.1990,Science,249,783;Pace et al.,19
90,J.Biol.Chem.,265,3587)。グループIIイントロ
ン:5'SSは5'スプライシング部位を意味する;3’SSは3’−スプライシ
ング部位を意味する;IBSはイントロン結合部位を意味する;EBSはエクソ
ン結合部位を意味する(Pyle et al.,1994,Biochemi
stry,33,2716)。VS RNA:I−VIは,6つのステム−ルー
プ構造を示す;陰領域は三次相互作用を示す(Collins,国際公開WO9
6/19577)。HDVリボザイム:I−IVは4つのステム−ループ構造を
示す(Been et al.,米国特許5,625,047)。ハンマーヘッ
ドリボザイム:I−IIIは,3つのステム−ループ構造を示す;ステムI−I
IIは,任意の長さであってもよく,対称でも非対称でもよい(Usman e
t al.,1996,Curr.Op.Struct.Bio.,1,527
)。ヘアピンリボザイム:ヘリックス1,4および5は任意の長さでありうる;
ヘリックス2は3−8塩基対の長さである;Yはピリミジンである;ヘリックス
2(H2)は少なくとも4塩基対で与えられ(すなわち,nは1,2,3または
4),ヘリックス5は任意に2塩基またはそれ以上の長さでありうる(好ましく
は3−20塩基,すなわち,mは1−20またはそれ以上)。ヘリックス2およ
びヘリックス5は,1またはそれ以上の塩基により共有結合していてもよい(す
なわち,rは1塩基以上)。ヘリックス1,4または5はまた,リボザイム構造
を安定化するために,2塩基対またはそれ以上長くてもよく(すなわち4−20
塩基対),好ましくは蛋白質結合部位である。それぞれの例において,各Nおよ
びN'は,独立して,任意の正常または修飾塩基であり,各ダッシュは潜在的塩 基対相互作用を表す。これらのヌクレオチドは,糖,塩基またはリン酸で修飾さ
れていてもよい。ヘリックス中では完全な塩基対形成は必要ではないが,好まし
い。ヘリックス1および4は,ある程度の塩基対形成が保持される限り,任意の
サイズでありうる(すなわち,oおよびpは,それぞれ独立して,0から任意の
数,例えば20である)。必須塩基は,構造中に特定の塩基として示されるが,
当業者は,1またはそれ以上が化学的に修飾(脱塩基,塩基,糖および/または
リン酸修飾)されていてもよく,または著しい影響なしで他の塩基で置き換えら
れていてもよいことを認識するであろう。ヘリックス4は,2つの別々の分子か
ら,すなわち接続ループなしで形成してもよい。接続ループは,存在する場合,
その塩基,糖またはリン酸に修飾を有するかまたは有しないリボヌクレオチドで
ある。qは2塩基以上である。接続ループはまた,非ヌクレオチドリンカー分子
で置き換えられていてもよい。Hは塩基A,U,またはCを表す。Yはピリミジ
ン塩基を表す。"__"は,共有結合を表す(Burke et al.,199
6,Nucleic Acids&Mol.Biol.,10,129;Cho
wrira et al.,米国特許5,631,359)。
【0045】 図2はTie−2の1037位を標的とするハンマーヘッドリボザイムの図式
的描写である。
【0046】酵素的核酸分子 これまでに,天然に生ずる酵素的RNAの7つの基本的変種が知られている。
さらに,いくつかのインビトロ選択(進化)戦略(Orgel,1979,Pr
oc.R.Soc.London,B205,435)を用いて,ホスホジエス
テル結合の切断およびライゲーションを触媒しうる新たな核酸触媒が発展してき
た(Joyce,1989,Gene,82,83−87;Beaudry e
t al.,1992,Science 257,635−641;Joyce
,1992,Scientific American 267,90−97;
Breaker et al.,1994,TIBTECH 12,268;B
artel et al.,1993,Science 261:1411−1
418;Szostak,1993,TIBS 17,89−93;Kumar
et al.,1995,FASEB J.,9,1183;Breaker
,1996,Curr.Op.Biotech.,7,442;Santoro
et al.,1997,Proc.Natl.Acad.Sci.,94,
4262;Tang et al.,1997,RNA 3,914;Naka
maye&Eckstein,1994,(上掲);Long&Uhlenbe
ck,1994,(上掲);Ishizaka et al.,1995,(上
掲);Vaish et al.,1997,Biochemistry 36
,6495;(これらのすべてを本明細書の一部としてここに引用する)。それ
ぞれは,生理学的条件下で,ホスホジエステル結合をトランスで加水分解するこ
とを含む一連の反応を触媒することができる(したがって,他のRNA分子を切
断しうる)。表Iは,これらのリボザイムのいくつかの特性をまとめたものであ
る。一般に,酵素的核酸は,最初に標的RNAに結合することにより作用する。
そのような結合は,標的RNAを切断する作用をする分子の酵素的部分に近接し
て保持された,酵素的核酸の標的結合部分により生ずる。すなわち,酵素的核酸
は,まず標的RNAを認識し,次に相補的塩基対形成によりこれに結合し,いっ
たん正しい部位に結合したら,酵素的に作用して標的RNAを切断する。そのよ
うな標的RNAの戦略的切断は,コードされる蛋白質の合成を指示するその能力
を破壊するであろう。酵素的核酸は,そのRNA標的を結合し切断した後,その
RNAから離れて別の標的を探し,新たな標的に繰り返し結合して切断すること
ができる。
【0047】 リボザイムの酵素的性質は,治療を行うのに必要なリボザイムの濃度が低いた
め,他の技術より有利である。この利点は,リボザイムが酵素的に作用する能力
を反映している。すなわち,1つのリボザイム分子が多くの標的RNA分子を切
断することができる。さらに,リボザイムは,高度に特異的な阻害剤であり,そ
の阻害の特異性は,標的RNAへの結合の塩基対形成メカニズムのみならず,標
的RNA切断のメカニズムにも依存する。切断の部位の近くにおける1つのミス
マッチまたは塩基置換を選択して,リボザイムの触媒活性を完全に排除すること
ができる。
【0048】 エンドヌクレアーゼ酵素活性を有する核酸分子は,ヌクレオチド塩基配列に特
異的な様式で他の別のRNA分子を繰り返し切断することができる。そのような
酵素的核酸分子は,事実上すべてのRNA転写産物を標的とすることができ,イ
ンビトロで有効な切断を達成することができる(Zaug et al.,32
4,Nature 429 1986;Uhlenbeck,1987 Nat
ure 328,596;Kim et al.,84 Proc.Natl.
Acad.Sci. USA 3788,1987;Dreyfus,1988
,Einstein Quart.J.Bio.Med.,6,92;Hase
loff and Gerlach,334 Nature 585,1988
;Cech,260 JAMA 3030,1988;Jefferies e
t al.,17 Nucleic Acids Research 1371
,1989;Santoro et al.,1997(上掲))。
【0049】 その配列特異性のため,トランス切断リボザイムは,ヒトの疾病の治療剤とし
て有望である(Usman&McSwiggen,1995 Ann.Rep.
Med.Chem.30,285−294;Christoffersen a
nd Marr,1995 J.Med.Chem.38,2023−2037
)。リボザイムは,細胞性RNAのバックグラウンド中で特定のRNA標的を切
断するよう設計することができる。そのような切断事象は,RNAを非機能性に
し,そのRNAからの蛋白質発現を排除する。このようにして,疾病状態に関連
する蛋白質の合成が選択的に阻害される。
【0050】 Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリンサブユニットα6
およびアリール炭化水素核運搬体(ARNT)のmRNAの特定の部位を切断す
るリボザイムは,癌,黄斑変性,糖尿病性網膜症,炎症,乾癬および他の疾病を
治療するための新規治療方法である。本出願人は,リボザイムが,Tie−2;
インテグリンサブユニットβ3;インテグリンサブユニットα6;およびアリー
ル炭化水素核運搬体(ARNT)の活性を阻害しうること,およびリボザイムの
触媒活性がその阻害効果に必要であることを示す。当業者は,記載される実施例
から,Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリンサブユニット
α6,およびアリール炭化水素核運搬体(ARNT)mRNAを切断する他のリ
ボザイムを容易に設計することができ,これらも本発明の範囲内であることが明
らかであることを理解するであろう。
【0051】標的部位 有用なリボザイムの標的は,以下の開示にしたがって決定することができる(
Draper et al.,WO93/23569;Sullivan et
al.,WO93/23057;Thompson et al.,WO94
/0:2595;Draper et al.,WO95/04818;McS
wiggen et al.,米国特許5,525,468(これらのすべてを
本明細書の一部としてここに引用する))。ここでは,これらの文献に与えられ
るガイダンスを繰り返さず,以下にそのような方法の特定の例を提供するが,こ
れらは当業者を限定するものではない。そのような標的に対するリボザイムを,
これらの出願に記載されるように設計し,これもまた記載されるようにインビト
ロおよびインビボで試験すべく合成した。そのようなリボザイムはまた,本明細
書に記載されるように最適化し,輸送することができる。
【0052】 コンピュータ折り畳みアルゴリズムを用いて,ヒトTie−2,インテグリン
サブユニットβ3,インテグリンサブユニットα6,およびアリール炭化水素核
運搬体(ARNT)のmRNAの配列を,最適リボザイム標的部位についてスク
リーニングした。ハンマーヘッドまたはヘアピンリボザイム切断部位を同定した
。これらの部位は表III−Xに示される(表中,すべての配列は5’から3' 方向である)。表中,ヌクレオチド塩基の位置は,指示されたタイプのリボザイ
ムにより切断されるべき位置として示される。なお,表中の略号は次の意味を有
する:position=位置,Rz=リボザイム,substrate=基質
【0053】 ハンマーヘッドまたはヘアピンリボザイムは,結合しうるように設計し,コン
ピュータ折り畳みにより別々に分析して(Jaeger et al.,198
9 Proc.Natl.Acad.Sci. USA ,86,7706),
リボザイム配列が適当な二次構造に折り畳まれるか否かを評価した。結合アーム
と触媒コアとの間に望ましくない分子内相互作用を有するリボザイムは,考慮か
ら除外した。活性を最適化するために,種々の結合アーム長を選択することがで
きる。一般に,各アーム上の少なくとも5塩基が,標的RNAに結合することが
できるか,さもなくばそれと相互作用することができる。ハンマーヘッドまたは
ヘアピンモチーフのリボザイムをmRNAメッセージの種々の部位にアニーリン
グするように設計した。標的部位配列に相補的な結合アームは上述のとおりであ
る。
【0054】リボザイム合成 100ヌクレオチドを越える長さの核酸の合成は,自動化方法を用いては困難
であり,そのような分子の治療的コストは非常に高くなる。本発明においては,
小さい核酸モチーフ(例えば,アンチセンスオリゴヌクレオチド,ハンマーヘッ
ドまたはヘアピンリボザイム)が外的輸送に用いられる。これらの分子は構造が
簡単であるため,核酸がmRNA構造の標的領域に進入する能力が高い。しかし
,これらの核酸分子はまた,細胞中で真核生物プロモーターから発現させること
もできる(例えば,Izant and Weintraub,1985 Sc
ience 229,345;McGarry and Lindquist,
1986 Proc.Natl.Acad.Sci. USA 83,399;
Sullenger Scanlon et al.,1991,Proc.N
atl.Acad.Sci. USA ,88,10591−5;Kashan
i−Sabet et al.,1992 Antisense Res.De
v.,2,3−15;Dropulic et al.,1992 J.Vir
ol,66,1432−41;Weerasinghe et al.,199
1 J.Virol,65,5531−4;Ojwang et al.,19
92 Proc.Natl.Acad.Sci. USA 89,10802,
6;Chen et al.,1992 Nucleic Acids Res
.,20,4581−9;Sarver et al.,1990 Scien
ce 247,1222−1.225;Thompson et al.,19
95 Nucleic Acids Res.23,2259)。当業者は,真
核生物細胞中で適当なDNA/RNAベクターから任意の核酸を発現させること
ができることを理解するであろう。そのような核酸の活性は,リボザイムによっ
てそれらを一次転写産物から放出させることにより増大させることができる(D
raper et al.,PCT WO93/23569,Sullivan
et al.,PCT WO94/02595(いずれもその全体を本明細書
の一部としてここに引用する);Ohkawa et al.,1992 Nu
cleic Acids Symp.Ser.,27,15−6;Taira
et al.,1991, Nucleic Acids Res.,19,5
125−30;Ventura et al.,1993 Nucleic A
cids Res.,21,3249−55;Chowrira et al.
,1994 J.Biol.Chem.269,25856)。
【0055】 リボザイムは化学的に合成した。用いた合成の方法は,通常のRNA合成の方
法(Usman et al.,1987 J.Am.Chem.Soc.,1
09,7845;Scaringe et al.,1990 Nucleic
Acids Res.,18,5433;Wincott et al.,1
995 Nucleic Acids Res.23,2677−2684)に
したがい,慣用の核酸保護基およびカップリング基,例えば,5'末端にジメト キシトリチル,および3'−末端にホスホルアミダイトを用いた。非限定的例に おいては,394 Applied Biosystems,Inc.合成機で
,改変した2.5μmolスケールのプロトコルを用いて,アルキルシリル保護
ヌクレオチドについては5分間のカップリング工程を,2'−O−メチル化ヌク レオチドについては2.5分間のカップリング工程を行い,小スケールの合成を
行った。表IIは,合成サイクルにおいて用いた試薬の量および接触時間の概要
を示す。各カップリングサイクルにおいて,ポリマー結合5'−ヒドロキシルに 対して6.5倍過剰(163μLの0.1M=16.3μmol)のホスホルア
ミダイトおよび24倍過剰のS−エチルテトラゾール(238μLの0.25M
=59.5μmol)を用いた。394 Applied Biosystem
s,Inc.合成機における平均カップリング収率は,トリチル画分の比色定量
により決定して,97.5−99%であった。394 Applied Bio
systems,Inc.合成器用の他のオリゴヌクレオチド合成試薬は以下の
とおりである:脱トリチル化溶液は塩化メチレン中2%TCA(ABI);キャ
ッピングは,THF中16%N−メチルイミダゾール(ABI)およびTHF中
10%無水酢酸/10%2,6−ルチジン(ABI);酸化溶液は,16.9m
M I2,49mMピリジン,THF中9%水(Millipore)であった 。B&J合成等級アセトニトリルは,試薬瓶から直接用いた。S−エチルテトラ
ゾール溶液(アセトニトリル中0.25M)は,American Inter
national Chemical,Inc.から入手した固体から作成した
【0056】 RNAの脱保護は以下のように実施した。ポリマー結合オリゴリボヌクレオチ
ド(トリチルオフ)を合成カラムから4mLガラスねじ蓋バイアルに移し,メチ
ルアミン(MA)の溶液中に65℃で10分間懸濁した。−20℃に冷却した後
,上清をポリマー支持体から除去した。支持体を1.0mLのEtOH:MeC
N:H2O/3:1:1で3回洗浄し,ボルテックスし,次に上清を最初の上清 に加えた。オリゴリボヌクレオチドを含む合わせた上清を乾燥して,白色粉末を
得た。
【0057】 塩基脱保護オリゴリボヌクレオチドを無水TEA・HF/NMP溶液(250
μL溶液,1.5mL N−メチルピロリジノン,750μL TEAおよび1.
0mL TEA・3HFから1.4M HF濃度を得る)に再懸濁し,65℃に
1.5時間加熱した。得られた完全に脱保護したオリゴマーを,50mM TE
AB(9mL)で急冷し,次にアニオン交換脱塩に供した。
【0058】 脱保護オリゴマーのアニオン交換脱塩のためには,50mM TEAB(10
mL)であらかじめ洗浄したQiagen500(登録商標)アニオン交換カー
トリッジ(Qiagen Inc.)にTEAB溶液を負荷した。負荷したカー
トリッジを50mM TEAB(10mL)で洗浄した後,2M TEAB(1
0mL)でRNAを溶出し,乾燥して白色粉末とした。
【0059】 G5をUで,およびA14をUで置換することにより,不活性なハンマーヘッ
ドリボザイムを合成した(番号付けは,Hertel,K.J., et al
.,1992, Nucleic Acids Res.,20,3252によ
る)。
【0060】 平均段階カップリング収率は,>98%(Wincott et al.,1
995 Nucleic Acids Res.23,2677−2684)で
あった。
【0061】 ヘアピンリボザイムは,2つの部分で合成し,アニーリングして活性なリボザ
イムを再構築する(Chowrira and Burke,1992 Nuc
leic Acids Res.,20,2835−2840)。リボザイムは
また,バクテリオファージT7RNAポリメラーゼを用いてDNAテンプレート
から合成することができる(Milligan and Uhlenbeck,
1989,Methods Enzymol.180,51)。
【0062】 リボザイムは,ヌクレアーゼ耐性基,例えば2’−アミノ,2'−C−アリル ,2'フルオロ,2'−O−メチル,2'−H,ヌクレオチド塩基修飾で修飾する ことにより,安定性を増強および/または触媒活性を増強するように修飾するこ
とができる(総説として,Usman and Cedergren,1992
TIBS17,34;Usman et al.,1994 Nucleic
Acids Symp,Ser.31,163;Burgin et al.,
1996 Biochemistry6,14090を参照)。
【0063】 リボザイムは,一般的方法を用いてゲル電気泳動により精製するか,または高
速液体クロマトグラフィー(HPLC;Stinchcomb et al.,
国際公開WO95/23225(そのすべてを本明細書の一部としてここに引用
する)を参照)により精製し,水に再懸濁した。
【0064】 本研究において有用な,化学的に合成したリボザイムの配列は,表III−X
に示される。当業者は,これらの配列が,リボザイムの酵素的部分(結合アーム
以外のすべて)が活性に影響するように変更されているはるかに多くのそのよう
な配列の代表にすぎないことを認識するであろう。例えば,ハンマーヘッドリボ
ザイムのステム−ループII配列は,最低2塩基対のステム構造が形成しうる限
り,任意の配列を含むように変更(置換,欠失,および/または挿入)すること
ができる。同様に,ヘアピンリボザイムのステム−ループIV配列は,最低2塩
基対のステム構造が形成しうる限り,任意の配列を含むように変更(置換,欠失
,および/または挿入)することができる。好ましくは,これらの位置には20
0塩基以上は挿入しない。表III−Xに挙げられる配列は,リボヌクレオチド
または他のヌクレオチドまたは非ヌクレオチドとして形成することができる。そ
のようなリボザイム(酵素的活性を有する)は,表に示される特定のリボザイム
と同等である。
【0065】リボザイム活性の最適化 本発明に記載されるリボザイムの触媒活性は,Draper et al.,
(上掲)に記載のように最適化することができる。詳細はここでは繰り返さない
が,例えば,リボザイム結合アームの長さの変更,または血清リボヌクレアーゼ
による分解を防ぎ,および/またはその酵素的活性を増強する修飾(塩基,糖お
よび/またはリン酸)を有するリボザイムの化学的合成が挙げられる(例えば,
Eckstein et al.,国際公開WO92/07065;Perra
ult et al.,1990 Nature 344,565;Pieke
n et al.,1991 Science 253,314;Usman
and Cedergren,1992 Trends in Biochem
.Sci.17,334;Usman et al.,国際公開WO93/15
187;Rossi et al.,国際公開WO91/03162;Spro
at,米国特許5,334,711;およびBurgin et al.,(上
掲)を参照;これらはすべて酵素的RNA分子の塩基,リン酸および/または糖
成分になしうる種々の化学修飾を記載する)。細胞中におけるその抗力を増強す
る修飾,およびRNA合成時間を短縮し化学物質の必要性を減少するためにステ
ムループ構造から塩基を除去することが望ましい(これらの刊行物のすべてを本
明細書の一部としてここに引用する)。
【0066】 当該技術分野には,触媒活性に有意に影響することなくそのヌクレアーゼ安定
性および効力を有意に増強することができる,酵素的核酸分子に導入することが
できる糖,塩基およびリン酸修飾を記述するいくつかの例がある。リボザイムは
,ヌクレアーゼ耐性基,例えば,2’−アミノ,2’−C−アリル,2'−フル オロ,2’−O−メチル,2'−H,ヌクレオチド塩基修飾で修飾することによ り,安定性を高め,および/または触媒活性を増強するために修飾する(総説に
ついては,Usman and Cedergren,1992 TITBS
17,34;Usman et al.,1994 Nucleic Acid
s Symp.Ser.31,163;Burgin et al.,1996
Biochemistry 35,14090を参照)。酵素的核酸分子の糖
修飾は,当該技術分野において広く記載されている(Eckstein et
al.,国際公開WO92/07065;Perrault et al.Na
ture 1990,344,565−568;Pieken et al.S
cience 1991,253,314−317;Usman and Ce
dergren,Trends in Biochem.Sci.1992,1
7,334−339;Usman et al.国際公開WO93/15187
;Sproat,米国特許5,334,711およびBeigelman et
al.,1995 J.Biol.Chem.270,25702を参照,こ
れらの参考文献はすべて,その全体を本明細書の一部としてここに引用する)。
このような文献は,触媒活性を阻害することなく,糖,塩基および/またはリン
酸修飾等をリボザイム中に組み込む位置を決定する一般的方法および戦略を記載
しており,本明細書の一部としてここに引用する。これらの教示に基づいて,同
様の修飾を本明細書に記載されるように用いて,本発明の核酸触媒を修飾するこ
とができる。
【0067】 酵素的活性を維持または増強する化学的修飾を有する核酸触媒が提供される。
そのような核酸はまた,一般に,非修飾核酸よりヌクレアーゼに対して耐性が高
い。すなわち,細胞においておよび/またはインビボで,活性は有意に低下しな
いであろう。本明細書に例示されるように,そのようなリボザイムは,たとえ全
体的活性が10倍低下しても,細胞においておよび/またはインビボで有用であ
る(Burgin et al.,1996,Biochemistry,35
,14090)。そのようなリボザイムは,本明細書において,全RNAリボザ
イムの酵素的活性を"維持する"と称される。
【0068】 外的に輸送された治療用リボザイムは,最適には,望ましくない蛋白質のレベ
ルが低下するのに十分長い間標的RNAの翻訳が阻害されるまで,細胞中で安定
でなければならない。この期間は,疾病の状態により,数時間から数日まで様々
であろう。明らかに,リボザイムは,有効な細胞内治療剤として機能するために
は,ヌクレアーゼに耐性でなければならない。RNAの化学合成の改良(Win
cott et al.,1995 Nucleic Acids Res.2
3,2677;本明細書の一部としてここに引用する)は,ヌクレオチド修飾を
導入して,上述のように,そのヌクレアーゼ安定性を増強することにより,リボ
ザイムを修飾する能力を拡大した。
【0069】 本明細書において用いる場合,"ヌクレオチド"とは,当該技術分野において認
識されているように,天然の塩基(標準),および当該技術分野において欲知ら
れる修飾塩基を含む。そのような塩基は,一般に糖成分の1’位に位置する。ヌ
クレオチドは一般に,塩基,糖およびリン酸基を含む。ヌクレオチドは,糖,リ
ン酸および/または塩基成分において修飾されていてもされていなくてもよい(
また,ヌクレオチド類似体,修飾ヌクレオチド,非天然ヌクレオチド,非標準ヌ
クレオチド等として,互換的に称される,例えば,Usman and McS
wiggen,(上掲);Eckstein et al.,国際公開WO92
/07065;Usmanet:al.,国際公開WO93/15187;(す
べて本明細書の一部としてここに引用する)を参照)。当該技術分野において知
られるいくつかの修飾核酸塩基の例があり,最近概要がまとめられている(Li
mbach et al 1994, Nucleic Acids Res.
22,2183)。その触媒活性に有意に影響を与えることなく酵素的核酸中に
導入しうる塩基修飾の非限定的例としては,イノシン,プリン,ピリジン−4−
オン,ピリジン−2−オン,フェニル,シュードウラシル,2,4,6−トリメ
トキシベンゼン,3−メチルウラシル,ジヒドロウリジン,ナフチル,アミノフ
ェニル,5−アルキルシチジン(例えば,5−メチルシチジン),5−アルキル
ウリジン(例えば,リボチミジン),5−ハロウリジン(例えば,5−ブロモウ
リジン)または6−アザピリミジンまたは6−アルキルピリミジン(例えば6−
メチルウリジン)およびその他のもの(Burgin et al.,1996
,Biochemistry,35,14090)が挙げられる。この観点にお
いて,"修飾塩基"とは,1’位に存在するアデニン,グアニン,シトシンおよび
ウラシル以外のヌクレオチド塩基,またはその同等物を意味する。そのような塩
基は,酵素の触媒コア中でおよび/または基質結合領域中で用いることができる
【0070】 "非修飾ヌクレオシド"とは,b−D−リボ−フラノースの1'炭素に結合した ,アデニン,シトシン,グアニン,ウラシルのいずれかの塩基を意味する。
【0071】 "修飾ヌクレオシド"とは,非修飾ヌクレオチド塩基,糖および/またはリン酸
の化学構造中に修飾を含む任意のヌクレオチド塩基を意味する。
【0072】 リボザイム構造に対する種々の修飾を作成して,リボザイムの有用性を高める
ことができる。そのような修飾は,貯蔵寿命,インビトロでの半減期,安定性,
およびそのようなリボザイムの標的部位への導入の容易性を増強して,例えば,
細胞膜への浸透を高め,および標的細胞の認識およびそれへの結合の能力を付与
するであろう。
【0073】リボザイムの投与 Sullivan et al.,PCT WO94/02595は,酵素性
RNA分子を輸送するための一般的な方法を記載する。リボザイムは当業者に知
られる種々の方法によって細胞に投与することができ,これにはリポソームへの
封入,イオントホレシス,または他のベヒクル,例えば,ヒドロゲル,シクロデ
キストリン,生分解性ナノカプセル,および生体接着性小球体への組み込みが含
まれるが,これらに制限されない。ある適応症に対しては,リボザイムをエクス
ビボで,上記ビヒクルを用いてまたは用いずに,細胞または組織に直接輸送する
ことができる。あるいは,RNA/ビヒクルの組み合わせを,直接注入により,
またはカテーテル,注入ポンプもしくはステントを用いることにより局所的に輸
送する。他の輸送経路には,静脈内,筋肉内,皮下または関節注射,エアロゾル
吸入,経口(錠剤またはピル形態),局所,全身,眼,腹腔内および/またはく
も膜下腔内輸送が含まれるが,これらに限定されない。リボザイムの輸送および
投与のより詳細な説明はSullivan et al.,(上掲)およびDr
aper et al.,PCT WO93/23569に提供されており,こ
れらを本明細書の一部としてここに引用する.。
【0074】 本発明の分子は医薬として用いることができる。医薬は患者の疾病状態を予防
し,発症を阻害し,またはそれを治療する(症状をある程度,好ましくは全ての
症状を緩和する)。
【0075】 本発明の負に荷電したポリヌクレオチド(例えば,RNA,DNAまたは蛋白
質)は,医薬組成物を形成するために安定化剤,緩衝剤等を用いて,または用い
ることなく,任意の標準的手段により患者に投与および導入することができる。
リポソーム輸送メカニズムを用いることが望ましい場合,リポソームの形成のた
めの標準的プロトコルに従うことができる。本発明の組成物はまた,経口投与用
の錠剤,カプセルまたはエリキシル;直腸投与用の座剤;無菌溶液;注射投与用
の懸濁液等として,処方して用いることもできる。
【0076】 本発明はまた,記載される化合物の薬学的に許容しうる処方を含む。これらの
処方には,上述の化合物の塩,例えば,酸付加塩(例えば,塩酸,シュウ酸,酢
酸およびベンゼンスルホン酸の塩)が含まれる。
【0077】 医薬組成物または処方は,細胞または患者への投与(例えば全身投与),好ま
しくはヒトへの投与に適当な形態の組成物または処方を表す。適当な形態は,部
分的には,使用する投与経路(例えば経口,経皮,または注射)に依存する。そ
のような形態は,組成物または処方が標的細胞(すなわち,負に荷電したポリマ
ーが輸送されることが望まれる細胞)に到達することを妨害してはならない。例
えば,血流中に注入される医薬組成物は可溶性でなければならない。他の因子は
当該技術分野において知られており,例えば,毒性,および組成物または処方が
その効果を発揮することを妨害する形態等を考慮することが含まれる。
【0078】 "全身投与"とは,インビボでの全身吸収,または血流中における薬剤の蓄積の
後に全身に分配されることを意味する。全身的吸収をもたらす投与経路には,静
脈内,皮下,腹腔内,吸入,経口,肺内および筋肉内が含まれるが,これらに限
定されない。これらの投与経路のそれぞれは,所望の負に荷電したポリマー(例
えば核酸)をアクセス可能な疾病組織に暴露する。薬剤が循環中に入る速度は,
分子量またはサイズの関数であることが示されている。本発明の化合物を含むリ
ポソームまたは他の薬剤担体を使用することにより,薬剤を,例えば,あるタイ
プの組織(例えば網状内皮系(RES)の組織)に配置することができる。薬剤
と細胞(例えば白血球およびマクロファージ)の表面との会合を容易にすること
ができるリポソーム処方もまた有用である。この方法は,マクロファージおよび
白血球による異常な細胞(例えば癌細胞)の免疫認識の特異性を利用することに
より,薬剤の標的細胞への輸送を増強するであろう。
【0079】 本発明はまた,ポリ(エチレングリコール)脂質(PEG−修飾,または長期
間循環リポソームまたはステルスリポソーム)を含む,表面修飾リポソームを含
む組成物の使用を特徴とする。これらの処方は,標的組織における薬剤の蓄積を
増加させる方法を提供する。この種類の薬剤担体は,単核食細胞システム(MP
SまたはRES)によるオプソニン作用および排除に抵抗性であり,したがって
,封入された薬剤の血流循環時間を長くし,組織への暴露を増強する(Lasi
c et al.Chem.Rev.1995,95,2601−2627;I
shiwata et al.,Chem.Pharm.Bull.1995,
43,1005−1011)。そのようなリポソームは,おそらくは脈管新生標
的組織における溢出および捕獲のため,腫瘍中に選択的に蓄積することが示され
ている(Lasic et al.,Science 1995,267,12
75−1276;Oku et al.,1995,Biochim.Biop
hys.Acta,1238,86−90)。長期間循環リポソームは,特に,
MPSの組織で蓄積することが知られている慣用のカチオン性リポソームと比べ
て,DNAおよびRNAの薬物動態学および薬力学を増強する(Liu et
al.,J.Biol.Chem.1995,42,24864−24870;
Choi et al.,国際公開WO96/10391;Ansell et
al.,国際公開WO96/10390;Holland et al.,国
際公開WO96/10392;これらをすべて本明細書の一部としてここに引用
する)。長期間循環リポソームはまた,代謝的に攻撃的なMPS組織(例えば肝
臓および脾臓)における蓄積を回避する能力に基づいて,カチオン性リポソーム
と比較して,ヌクレアーゼ分解から薬剤をより高い程度で保護するであろう。こ
れらの参考文献はすべて本明細書の一部としてここに引用する。
【0080】 本発明はまた,薬学的に有効量の所望の化合物を薬学的に許容しうる担体また
は希釈剤中に含む,保存または投与用に調製される組成物を含む。治療用途に用
いるための許容しうる担体または希釈剤は,医薬の技術分野においてよく知られ
ており,例えばRemington's Pharmaceutical Sc iences,Mack Publishing Co.(A.R.Genna
roedit.1985)(本明細書の一部としてここに引用する)に記載され
ている。例えば,保存剤,安定剤,染料,および風味剤を用いることができる(
同上,1449)。これらには,安息香酸ナトリウム,ソルビン酸,およびp−
ヒドロキシ安息香酸のエステルが含まれる。さらに,抗酸化剤および懸濁剤を用
いてもよい(同上)。
【0081】 薬学的に有効な用量とは,疾病状態の予防,発症の阻害または治療(症状をあ
る程度緩和し,好ましくはすべての症状を緩和する)に必要な用量である。薬学
的に有効な用量は,疾病の種類,用いる組成物,投与の経路,治療する哺乳動物
の種類,考慮中の特定の哺乳動物の物理学的特性,同時投与される薬剤,および
医薬の分野の当業者が認識するであろう他の因子によって異なる。一般に,負に
荷電したポリマーの効力に依存して,0.1mg/kg−100mg/kg体重
/日の活性成分を投与する。
【0082】 あるいは,本発明の酵素的核酸分子は,細胞中で真核生物プロモーターから発
現させることができる(例えば,Izant and Weintraub,1
985 Science 229,345;McGarry and Lind
quist,1986 Proc.Natl.Acad.Sci. USA 8
3,399;Scanlon et al.,1991,Proc.Natl.
Acad.Sci. USA ,88,10591−5;Kashani−Sa
bet et al.,1992 Antisense Res.Dev.,2
,3−15;Dropulic et al.,1992 J.Virol 6
6,1432−41;Weerasinghe et al.,1991 J.
Virol,65,5531−4;Ojwang et al.,1992 P
roc.Natl.Acad.Sci. USA 89,10802−6;Ch
en et al.,1992 Nucleic Acids Res.,20
,4581−9;Sarver et al.,1990 Science 2
47,1222−1225;Thompson et al.,1995 Nu
cleic Acids Res.23,2259;Good et al.,
1997,Gene Therapy,4,45;すべての参考文献は,その全
体を本明細書の一部としてここに引用する))。当業者は,真核生物細胞中で任
意の核酸を適当なDNA/RNAベクターから発現させることができることを認
識するであろう。そのような核酸の活性は,それらをリボザイムにより一次転写
産物から放出させることにより増大させることができる(Draper et
al.,PCT WO93/23569,Sullivan et al.,P
CT WO94/02595;Ohkawa et al.,1992 Nuc
leic Acids Symp.Ser.,27,15−6;Taira e
t al.,1991, Nucleic Acids Res.,19,51
25−30;Ventura et al.,1993 Nucleic Ac
ids Res.,21,3249−55;Chowrira et al.,
1994 J.Biol.Chem.269,25856;すべての参考文献は
その全体を本明細書の一部としてここに引用する)。
【0083】 本発明の別の観点においては,標的分子を切断する酵素的核酸分子は,DNA
またはRNAベクター中に挿入された転写ユニットから発現される(例えばCo
uture et al.,1996,TIG.,12,510を参照)。組換
えベクターは,好ましくはDNAプラスミドまたはウイルスベクターである。リ
ボザイムを発現するウイルスベクターは,アデノ関連ウイルス,レトロウイルス
,アデノウイルス,またはアルファウイルスに基づいて構築することができるが
,これらに限定されない。好ましくは,リボザイムを発現しうる組換えベクター
は,上述のように輸送され,標的細胞中に残留する。あるいは,リボザイムの過
渡的発現を与えるウイルスベクターを用いることもできる。そのようなベクター
は,必要に応じて繰り返し投与することができる。いったん発現されれば,リボ
ザイムは標的RNAを切断する。活性なリボザイムは,実施例に記載されるもの
と同等の酵素的中心またはコア,および標的部位における切断が生ずるように標
的核酸分子に結合しうる結合アームを含む。そのような切断を妨害しない他の配
列が存在していてもよい。リボザイムを発現するベクターの輸送は,全身的(例
えば,静脈内または筋肉内投与により),患者から外植された標的細胞に投与し
た後,患者に再導入することにより,または所望の標的細胞中への導入を可能と
する他のいずれかの手段により行うことができる(総説については,Coutu
re et al.,1996,TIG.,12,510を参照)。
【0084】 本発明の1つの観点においては,本発明の核酸触媒の少なくとも1つをコード
する核酸配列を含む発現ベクターが開示される。本発明の核酸触媒をコードする
核酸配列は,その核酸分子の発現を可能とする様式で動作可能なように連結され
ている。
【0085】 本発明の別の観点においては,発現ベクターは,転写開始領域(例えば真核生
物pol I,IIまたはIIIの開始領域);b)転写終止領域(例えば真核
生物pol I,IIまたはIIIの終止領域);c)本発明の核酸触媒の少な
くとも1つをコードする遺伝子を含み,前記遺伝子は,前記核酸分子の発現およ
び/または輸送を可能とする様式で,前記開始領域および前記終止領域に動作可
能なように連結されている。ベクターは,任意に,本発明の核酸触媒をコードす
る遺伝子の5'側または3’側に動作可能なように連結された蛋白質のオープン リーディングフレーム(ORF);および/またはイントロン(介在配列)を含
んでいてもよい。
【0086】 リボザイム配列の転写は,真核生物RNAポリメラーゼI(pol I),R
NAポリメラーゼII(pol II),またはRNAポリメラーゼIII(p
ol III)のプロモーターにより推進される。pol IIまたはpol
IIIプロモーターからの転写産物は,すべての細胞において高いレベルで発現
されるであろう。所定の細胞タイプ中における所定のpol IIプロモーター
のレベルは,近くに存在する遺伝子制御配列(エンハンサー,サイレンサー等)
の性質に依存するであろう。原核生物RNAポリメラーゼ酵素が適当な細胞中で
発現される限り,原核生物RNAポリメラーゼプロモーターもまた用いられる(
Elroy−Stein and Moss,1990 Proc.Natl.
Acad.Sci. USA ,87,6743−7;Gao and Hua
ng 1993 Nucleic Acids Res.,21,2867−7
2;Lieberet.al.,1993 Methods Enzymol.
,217,47−66;Zhou et al.,1990 Mol.Cell
.Biol.,10,4529−37)。何人かの研究者が,そのようなプロモ
ーターから発現したリボザイムが哺乳動物細胞中で機能しうることを示している
(例えば,Kashani−Sabet et al.,1992 Antis
ense Res.Dev.,2,3−15;Ojwang et al.,1
992 Proc.Natl.Acad.Sci. USA ,89,1080
2−6;Chen et al.,1992 Nucleic Acids R
es.,20,4581−9;Yu et al.,1993 Proc.Na
tl.Acad.Sci. USA ,90,6340−4;L'Huilli er et al.,1992 EMBO J.11,4411−8;Lisz
iewicz et al.,1993 Proc.Natl.Acad.Sc
i.U.S.A.,90,8000−4;Thompson et al.,1
995 Nucleic Acids Res.23,2259;Sullen
ger&Cech,1993,Science,262,1566)。より詳細
には,転写ユニット,例えばU6小核(snRNA),転移RNA(tRNA)
およびアデノウイルスVA RNAをコードする遺伝子に由来するものは,細胞
中において高濃度の所望のRNA分子(例えばリボザイム)を生成するのに有用
である(Thompson et al.,(上掲);Couture and
Stinchcomb,1996,(上掲);Noonberg et al
.,1994,Nucleic Acid Res.,22,2830;Noo
nberg et al.,米国特許5,1624,803;Good et
al.,1997,Gene Ther.4,45;Beicrelman e
t al.,国際公開WO96118736;(これらのすべての刊行物を本明
細書の一部としてここに引用する)。上述のリボザイム転写ユニットは,哺乳動
物細胞中に導入するために種々のベクター中に組み込むことができる。ベクター
としては,プラスミドDNAベクター,ウイルスDNAベクター(例えばアデノ
ウイルスまたはアデノ関連ウイルスベクター),またはウイルスRNAベクター
(例えばレトロウイルスまたはアルファウイルスベクター)が挙げられるが,こ
れらに限定されない(総説については,Couture and Stinch
comb,1996,(上掲)を参照)。
【0087】 本発明のさらに別の観点は,本発明の触媒的核酸分子の少なくとも1つをコー
ドする核酸配列を,その核酸分子の発現を可能とする様式で含む発現ベクターを
特徴とする。1つの態様においては,発現ベクターは,a)転写開始領域;b)
転写終止領域;c)前記核酸分子の少なくとも1つをコードする遺伝子を含み;
前記遺伝子は,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で,前
記開始領域および前記終止領域に動作可能なように連結されている。別の好まし
い態様においては,発現ベクターは,a)転写開始領域;b)転写終止領域;c
)オープンリーディングフレーム;d)前記核酸分子の少なくとも1つをコード
する遺伝子を含み,前記遺伝子は,前記オープンリーディングフレームの3'− 末端に動作可能なように連結されており,前記遺伝子は,前記核酸分子の発現お
よび/または輸送を可能とする様式で,前記開始領域,前記オープンリーディン
グフレームおよび前記終止領域に動作可能なように連結されている。さらに別の
態様においては,発現ベクターは,a)転写開始領域;b)転写終止領域;c)
イントロン;d)前記核酸分子の少なくとも1つをコードする遺伝子を含み;前
記遺伝子は,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で,前記
開始領域,前記イントロンおよび前記終止領域に動作可能なように連結されてい
る。別の態様においては,発現ベクターは,a)転写開始領域;b)転写終止領
域;c)イントロン;d)オープンリーディングフレーム;e)前記核酸分子の
少なくとも1つをコードする遺伝子を含み,前記遺伝子は,前記オープンリーデ
ィングフレームの3'−末端に動作可能なように連結されており,前記遺伝子は ,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で,前記開始領域,
前記イントロン,前記オープンリーディングフレームおよび前記終止領域に動作
可能なように連結されている。
【0088】実施例 以下は,本発明の酵素的核酸の選択,同定,合成および活性を示す非限定的例
である。
【0089】 以下の実施例は,Tie−2,インテグリンサブユニットβ3,インテグリン
サブユニットα6,およびアリール炭化水素核運搬体(ARNT)を切断するリ
ボザイムの選択を記載する。本明細書に記載される方法は,新脈管形成に必要な
他のRNA標的を切断するリボザイムを誘導することができるスキームである。
また,そのようなリボザイムをどのようにして細胞に輸送するかの記載も提供さ
れる。実施例は,リボザイムが,輸送された後に培養物中で細胞増殖を阻害し,
インビボで遺伝子発現を調節することを示す。さらに,触媒的に不活性な変異リ
ボザイムを細胞に適用したとき,有意に低下した阻害が観察される。すなわち,
阻害にはリボザイムの触媒活性が必要である。
【0090】実施例1:TIE−2中の潜在的リボザイム切断部位の同定 ヒトTie−2の配列を,コンピュータ折り畳みアルゴリズムを用いて,アク
セス可能部位についてスクリーニングした。二次折り畳み構造を形成せず,潜在
的ハンマーヘッドおよび/またはヘアピンリボザイム切断部位を含むmRNAの
領域を同定した。これらの切断部位の配列は,表V−VIに示される。
【0091】実施例2:ヒトTIE−2RNA中のリボザイム切断部位の選択 コンピュータに基づくRNA折り畳みアルゴリズムにより推定された部位が,
Tie−2 RNA中のアクセス可能部位に対応するか否かを試験するため,2
0個のハンマーヘッド部位を選択して分析した。リボザイム標的部位は,Tie
−2のゲノム配列(Ziegler et al.,1993,Oncogen
e 8(3),663−670(Genbank配列HUMTEKRPTK,受
託番号:M69238)を分析し,折り畳みに基づいて部位に優先順位をつける
ことにより選択した。ハンマーヘッドリボザイムを各標的(図1を参照)に結合
しうるように設計し,コンピュータ折り畳みにより別々に分析して(Chris
toffersen et al.,1994J.Mol.Struc.The
ochem,311,273;Jaeger et al.,1989,Pro
c.Natl.Acad.Sci. USA ,86,7706),リボザイム
配列が適切な二次構造に折り畳まれるか否かを評価した。結合アームと触媒コア
との間に望ましくない分子内相互作用を有するリボザイムは考慮から除外した。
以下に記載するように,結合アームの長さを変化させることにより活性を最適化
した。一般に,各アーム上の少なくとも5塩基が,標的RNAと結合しうるか,
さもなくばそれと相互作用することができる。Tie−2を標的とするリボザイ
ムの例は図2に示される。
【0092】実施例3:TIE−2 RNAの効率的な切断のためのリボザイムの化学合成お よび精製 ハンマーヘッドまたはヘアピンモチーフのリボザイムを,RNAメッセージの
種々の部位にアニーリングするよう設計した。結合アームは,上述した標的部位
配列に相補的である。リボザイムは化学的に合成した。用いた合成方法は,通常
のRNA合成の方法に従い(Usman et al.,(1987 J.Am
.Chem.Soc.,109,7845),Scaringe et al.
,(1990 Nucleic Acids Res.,18,5433);W
incott et al.,(上掲)),慣用的な核酸保護基およびカップリ
ング基,例えば5’末端にジメトキシトリチル,および3’−末端にホスホルア
ミダイトを用いた。平均段階カップリング収率は>98%であった。
【0093】 G5をUで,A14をUで置換することにより不活性リボザイムを合成した(
番号付けはHertel et al.,1992 Nucleic Acid
s Res.,20,3252に従う)。ヘアピンリボザイムは,2つの部分で
合成し,アニーリングして活性リボザイムを再構築した(Chowrira a
nd Burke,1992 Nucleic Acids Res.,20,
2835−2840)。リボザイムはまた,バクテリオファージT7RNAポリ
メラーゼを用いてDNAテンプレートから合成した(Milligan and
Uhlenbeck,1939,Methods Enzymol.180,
51)。リボザイムは,ヌクレアーゼ耐性基,例えば,2'−アミノ,2'−C−
アリル,2'−フルオロ,2'−O−メチル,2'−Hで修飾することにより,安 定性を増強するよう修飾した(総説については,Usman and Cede
rgren,1992 TIBS 17,34を参照)。リボザイムは,一般的
方法を用いてゲル電気泳動により精製するか,または高速液体クロマトグラフィ
ーにより精製し(HPLC;Wincott et al.,(上掲)を参照;
その全体を本明細書の一部としてここに引用する),水に再懸濁した。この研究
で用いた化学的に合成したリボザイムの配列は以下の表V−VIに示される。
【0094】実施例4:インビトロでのTIE−2RNA標的のリボザイム切断 ヒトTie−2 RNAを標的とするリボザイムを設計し,上述のように合成
する。これらのリボザイムは,例えば以下の方法を用いてインビトロで切断活性
を試験することができる。Tie−2 mRNA中の標的配列およびヌクレオチ
ドの位置は表Vに示される。
【0095】 切断反応:リボザイム切断アッセイのための,完全長または部分的完全長の,
内部標識された標的RNAを,[a−32p]CTPの存在下でインビトロ転写に
より調製し,スピンクロマトグラフィーによりG50 Sephadexカラム
を通し,さらに精製することなく基質RNAとして用いる。あるいは,T4ポリ
ヌクレオチドキナーゼ酵素を用いて基質を5’−32P−末端標識してもよい。ア
ッセイは,リボザイム切断緩衝液(50mM Tris−HCl,pH7.5,
37℃,10mM MgCl2)中で2X濃度の精製リボザイムを予熱すること により実施し,切断反応は,2Xリボザイムミックスを,やはり切断緩衝液中で
予熱した等量の基質RNA(最大1−5nM)に加えることにより開始した。最
初のスクリーニングとして,アッセイは,最終濃度40nMまたは1mMのリボ
ザイム,すなわちリボザイム過剰を用いて37℃で1時間行う。等量の95%ホ
ルムアミド,20mM EDTA,0.05%ブロモフェノールブルーおよび0
.05%キシレンシアノールを加えることにより反応を停止し,次に試料を95
℃に2分間加熱し,急冷し,変性ポリアクリルアミドゲルに負荷した。基質RN
Aおよびリボザイム切断により生成した特異的RNA切断生成物は,ゲルのオー
トラジオグラフィーで可視化した。切断のパーセントは,ホスファーイメージャ
ー(登録商標)を用いて,無傷の基質と切断生成物を表すバンドを定量すること
により決定した。
【0096】TIE−2を標的とするリボザイムの使用 腫瘍成長の速度は,供給される血液の関数であり,したがって新脈管形成の関
数であると考えられている(Rak,(上掲);Blood&Zetter,1
990,Biochimicaet Biophysica Acta 103
2,89−118)。これらの脈管形成因子の多く,例えばTie−2;インテ
グリンサブユニットβ3;インテグリンサブユニットα6;およびアリール炭化
水素核運搬体の上昇したレベルが多くの癌で報告されている。すなわち,これら
の脈管形成因子の発現の阻害(例えばリボザイムを用いる阻害)は,これらの腫
瘍の成長の速度を減少させる可能性がある。リボザイムは,その高度に特異的な
阻害および副作用が生ずる可能性が低いため,その使用は,化学療法化合物(例
えばドキソルビシン)による化学療法等の治療法より望ましい。触媒活性および
高い部位特異性を有するリボザイムは(上述を参照),癌の治療用の強力かつ安
全な治療用分子でありそうである。腫瘍新脈管形成および他の適応症は以下に議
論される。
【0097】適応症 1)腫瘍新脈管形成:新脈管形成は,腫瘍が成長して病理学的サイズになるのに
必要であることが示されている(Folkman,1971,PMAS 76,
5217−5221;Wellstein&Czubayko,1996,Br
east Cancer Res and Treatment 38,109
−119)。さらに,これは,腫瘍細胞が転移の間に循環系を通じて移動するこ
とを可能とする。多くの脈管形成因子(例えば脈管内皮成長因子(VEGF))
の遺伝子発現のレベルの増加が,脈管形成された浮腫関連脳腫瘍において報告さ
れている(Berkman et al.,1993 J.Clini.Inv
est.91,153)。VEGFの腫瘍新脈管形成における役割のより直接的
な証明は,Jim Kimら(1993 Nature 362,841)によ
り行われた。ここでは,VEGFに対するモノクローナル抗体を用いて,ヌード
マウスにおいて横紋筋肉腫,神経膠芽細胞腫多形細胞の増殖を阻害することに成
功した。同様に,flt−1 VEGFレセプターの優性負変異型の発現は,ヌ
ードマウス中でヒト神経膠芽細胞により誘導される脈管形成を阻害する(Mil
lauer et al.,1994,Nature 367,576)。
【0098】 2)眼疾病:新脈管形成は,眼疾病を引き起こすかまたは悪化させることが示さ
れている。これらには,黄斑変性,脈管新生緑内障,糖尿病性網膜症,近視性変
性およびトラコーマが含まれるが,これらに限定されない(Norrby,19
97,APMIS 105,1117−437)。Aielloら(1994
New Engl.J.Med.331,1480)は,糖尿病性網膜症および
他の網膜疾患を患う大部分の患者の眼液体が,高濃度のVEGFを含むことを示
している。Millerら(1994 Am.J.Pathol.145,57
4)は,網膜虚血を患う患者において,VEGF mRNAのレベルが上昇して
いることを報告している。これらの知見は,眼疾病におけるVEGFの直接的な
役割を裏付ける。VEGF合成を刺激する因子等の他の因子もまた,これらの適
応症に寄与しているかもしれない。
【0099】 3)皮膚疾患:新脈管形成に依存性であるかもしれない多くの適応症が同定され
ており,これらには,乾癬,尋常性ゆうぜい,結節硬化症の血管線維腫,火炎状
母斑,スタージ−ウェーバー症候群,クリペル−トルノネー−ウェーバー症候群
およびオースラー−ウェーバー−ランデュ症候群(Norrby,(上掲))が
含まれるが,これらに限定されない。脈管形成因子b−FGFの皮下注射は,ヌ
ードマウスにおいて新脈管形成を示した(Weckbecker et al.
,1992,Angiogenesis:Key principles−Sc
ience−Technology Medicine,ed R.Stein
er)。Detmarら(1994 J.Exp.Med.180,1141)
は,VEGFおよびそのレセプターが乾癬の皮膚および乾癬の皮膚微少血管にお
いて過剰発現していることを報告しており,VEGFが乾癬において有意な役割
を有することを示唆する。
【0100】 4)慢性関節リウマチ:慢性関節リウマチを患う患者の関節からの組織の免疫組
織化学およびインサイチオハイブリダイゼーション研究は,VEGFおよびその
レセプターのレベルが増加していることを示す(Fava et al.,19
94 J.Exp.Med.180,341)。さらに,Kochら(1994
J.Immunol.152,4149)は,VEGF−特異的抗体が慢性関
節リウマチを患う患者からの滑液組織の有糸分裂促進活性を有意に減少させうる
ことを見いだした。これらの知見は,VEGFの慢性関節リウマチにおける直接
的な役割を裏付ける。本発明のものを含む脈管形成因子もまた関節炎に関与して
いるかもしれない。
【0101】動物モデル ARNT RNAに対する本発明の核酸(例えばリボザイム)の抗新脈管形成
効果を試験することができるいくつかの動物モデルが存在する。典型的には,ラ
ットおよびウサギにおける新脈管形成の研究には角膜モデルが用いられてきた。
この通常は無血管である組織においては,血管の補充を容易に追跡することがで
きるためである(Pandey et al.,1995 Science 2
68:567−569)。これらのモデルにおいては,脈管形成化合物で前処理
した小さいテフロンまたはハイドロン(Hydron)のディスクを角膜中に外
科的に形成したポケット中に挿入する。新脈管形成は,3から5日後に監視する
。ARNT,Tie−2またはインテグリンサブユニットRNAに対するリボザ
イムを,同様にディスク中で輸送するか,または実験の経過期間にわたって眼に
滴下する。他の眼のモデルにおいては,低酸素症がVEGFの増加した発現およ
び網膜における新脈管形成の両方を引き起こすことが示されている(Pierc
e et al.,1995 Proc.Natl.Acad.Sci. US
A.92:905−909;Shweiki et al.,1992J.Cl
in.Invest.91:2235−2243)。
【0102】 新脈管形成を扱う他の動物モデルにはマトリゲル(Matrigel)が含ま
れ,これは皮下に注入したときに固体ゲルになる基底膜の抽出物である(Pas
saniti et al.,1992 Lab.Invest.67:519
−528)。マトリゲルに脈管形成因子を補充すると,血管は3から5日間かけ
てマトリゲル中に成長し,新脈管形成を評価することができる。この場合も,A
RNT,Tie−2またはインテグリンサブユニットRNAに対するリボザイム
をマトリゲル中に輸送することができる。
【0103】 抗脈管形成剤のスクリーニングのためのいくつかの動物モデルが存在する。こ
れらには,角膜創傷後の角膜血管形成(Burger et al.1985
Cornea 4:35−41;Lepri, et al.,1994J.O
cular Pharmacol.10:273280;Ormerod et
al.,1990 Am.J.Pathol.137:1243−1252)
または角膜内増殖因子移植(Grant et al.,1993 Diabe
tologia 36:282−291;Pandey et al.1995
(上掲);Zieche et al.,1992Lab.Invest.67
:711−715),成長因子を含むマトリゲルマトリックス内への血管の成長
(Passaniti et al.,1992(上掲)),ホルモン操作後の
雌生殖器新脈管形成(Shweiki et al.,1993 Clin.I
nvest.91:2235−2243),高度に脈管化した固形腫瘍における
腫瘍成長の阻害を含むいくつかのモデル(O'Reilly et al.,1 994Cell 79:315−328;Senger et al.,199
3 Cancer and Metas.Rev.12:303−324;Ta
kahasi et al.,1994 Cancer Res.54:423
3−4237;Kim et al.,1993(上掲)),およびマウス網膜
における過渡的低酸素症誘導性新脈管形成(Pierce et al.,19
95 Proc.Natl.Acad.Sci. USA.92:905−90
9)が含まれる。
【0104】 Pandeyら(上掲)により記載された角膜モデルは,最も一般的かつよく
特徴づけられた抗脈管形成剤の効力スクリーニングモデルである。このモデルは
無血管組織を含み,刺激剤(増殖因子,熱またはアルカリ火傷,エンドトキシン
)によりこの組織内に血管が補充される。角膜モデルは脈管形成化合物−ハイド
ロン溶液に浸漬したテフロンペレットの間質内角膜移植を利用して,ペレットに
向けて血管を補充させ,これを標準的な顕微鏡および画像分析技術により定量す
ることができる。その抗脈管形成効力を評価するために,リボザイムを眼に局所
的に適用するか,またはテフロンペレットそれ自体の上のハイドロン中に結合さ
せる。この無血管角膜ならびにマトリゲル(下記を参照)は,低いバックグラウ
ンドのアッセイを提供する。角膜モデルはウサギで広範に実施されてきたが,ラ
ットでの研究もまた行われてきた。
【0105】 マウスモデル(Passaniti et al.,(上掲))は,マトリゲ
ル,すなわち基底膜の抽出物(Kleinman et al.,1986)ま
たはミリポア(登録商標)フィルターディスクを用いる非組織モデルであり,こ
れを注入前に液体形態の成長因子および抗脈管形成剤に浸漬することができる。
体温で皮下投与すると,マトリゲルまたはミリポア(登録商標)フィルターディ
スクは固体移植片を形成する。マトリゲルまたはミリポア(登録商標)フィルタ
ーディスク内に埋め込まれた脈管形成化合物を用いて,マトリゲルまたはミリポ
ア(登録商標)フィルターディスクのマトリックス中で血管を補充させ,これを
内皮細胞特異的vWF(第VIII因子抗原)について組織学的に,免疫組織化
学的に,トリクローム−マッソン染色で,またはヘモグロビン含量について処理
する。角膜と同様に,マトリゲルまたはミリポア(登録商標)フィルターディス
クは無血管であるが,これは組織ではない。マトリゲルまたはミリポア(登録商
標)フィルターディスクモデルにおいては,リボザイムをマトリゲルまたはミリ
ポア(登録商標)フィルターディスクのマトリックス内に投与して,その抗脈管
形成効力を試験する。すなわち,このモデルにおける輸送の問題は,ラット角膜
モデルにおけるハイドロン被覆テフロンペレットへのリボザイムの輸送の問題と
同様に,それぞれのマトリックス中にリボザイムが均一に存在するため,より問
題が少ないであろう。
【0106】 これらのモデルは,上で挙げたいくつかの他の新脈管形成のモデルに比べて明
確な利点を提供する。両方のモデルにおいてVEGFをプロ脈管形成刺激剤とし
て用いることが可能であることは非常に望ましい。これは,リボザイムがVEG
Fr mRNAのみを標的とするであろうからである。すなわち,角膜およびマ
トリゲルモデル中の他の非特異的タイプの刺激剤の関与は,抗VEGFr RN
Aリボザイムがその効果を生む薬理学的メカニズムの理解という観点からは有利
ではない。さらに,このモデルにより,a−FGFまたはb−FGFをプロ脈管
形成因子として用いることにより,抗VEGFr RNAリボザイムの特異性を
試験することが可能となるであろう。FGFを用いる血管補充は,いずれのモデ
ルにおいても,抗VEGFr RNAリボザイムにより影響されないはずである
。新脈管形成の他のモデル,例えば,ホルモン操作を用いる雌生殖系における血
管の形成(Shweiki et al.,1993(上掲));新脈管形成と
間接的に相関する種々の血管固形腫瘍モデル(O’Reilly et al.
,1994(上掲);Senger et al.,1993(上掲);Tak
ahasi et al.,1994(上掲);Kim et al.,199
3(上掲));および過渡的酸素欠乏症後の網膜血管新生(Pierce et
al.,1995(上掲))は,これらの非特異的性質のため効力スクリーニ
ング用には選択しなかったが,これらのモデルにおいて,VEGFと新脈管形成
との間には相関がある。
【0107】 腫瘍新脈管形成を研究する他のモデル系は,Folkman(1985 Ad
v.Cancer.Res..43,175)により論評されている。
【0108】ネズミモデルの使用 用量群あたり10匹のマウス(それぞれ20g)および5種類の用量(1日に
1,3,10,30および100mg/kg,14日間毎日投与)を含む典型的
な全身研究のためには,食塩水中に処方された約400mgのリボザイムを用い
る。若成年ラット(200g)における同様の研究には4g以上が必要であろう
。平行的薬物動態学的研究には,同様の量のリボザイムの使用が含まれ,ネズミ
モデルの使用の正当性をさらに証明する。
【0109】リボザイムおよびルイス肺癌腫およびB−16悪性腫瘍ネズミモデル リボザイムの全身的効力の試験のための一般的な動物モデルを同定することは
,リボザイムを全身的効力についてスクリーニングするための有効な方法である
【0110】 ルイス肺癌腫およびB−16ネズミ悪性腫瘍モデルは,原発性および転移癌の
よく認められているモデルであり,抗癌剤の初期スクリーニングに用いられてい
る。これらのネズミモデルは,免疫不全マウスの使用に依存せず,比較的安価で
あり,飼育場所の問題が少ない。ルイス肺およびB−16悪性腫瘍の両方のモデ
ルは,活発に転移する腫瘍細胞株(ルイス肺株3LLまたはD122,LLc−
LN7;B−16−BL6悪性腫瘍)からの約106個の腫瘍細胞をC57BL /6Jマウス中に皮下移植することを含む。あるいは,ルイス肺モデルは,腫瘍
範囲(直径約0.8mm)の外科的移植により生成することができる。転移はま
た,腫瘍細胞を直接静脈内に注射することによりモデル化することができる。ル
イス肺モデルにおいては,移植の約14日後に微視的な転移を観察することがで
き,21−25日以内に定量化しうる巨視的な転移腫瘍が発達する。B−16悪
性腫瘍は,同様な時間経過を示し,腫瘍新脈管形成は移植の4日後に始まる。こ
れらのモデルにおいては,21−25日後には,同じ動物中に原発性および転移
性腫瘍のいずれも存在するため,効力の指標として多くの測定値をとることがで
きる。原発性腫瘍体積および成長潜伏期間,ならびに微視的および巨視的転移肺
病巣の数,または転移を示す動物の数を定量化することができる。寿命の増加の
パーセンテージもまた測定することができる。すなわち,これらのモデルは,全
身投与されたリボザイム/リボザイム処方のスクリーニングのための,適当な一
次効力アッセイを提供するであろう。
【0111】 ルイス肺およびB−16悪性腫瘍モデルにおいては,広範な種類の薬剤を用い
る全身薬物療法は,通常は腫瘍移植/播種の1−7日後に連続または多数回投与
計画により始める。同時薬物動態学の研究を行って,薬力学的効果を期待するの
に十分なリボザイムの組織内レベルが達成されるか否かを決定することができる
。さらに,原発性腫瘍および二次的肺転移を除去して,種々のインビトロ研究に
供することができる(すなわち標的RNA減少)。
【0112】ルイス肺モデルにおけるリボザイムの輸送およびリボザイム処方 炎症性疾病に有用であるかもしれないいくつかのリボザイム処方(例えばカチ
オン性脂質複合体)(例えばDIMRIE/DOPE等)およびリボザイムの脈
管暴露を増強するために用いることができるRES回避リポソームは,それらの
推定される肺への生体分配のため,癌モデルにおいて興味深い。すなわち,病理
学的に脈管形成応答に関連する部位にリボザイムを輸送するためにリポソーム処
方を用いることができる。
【0113】診断用途 本発明のリボザイムは,診断道具として用いて,疾患細胞内の遺伝的浮動およ
び突然変異を試験するか,または細胞内におけるTie−2;インテグリンサブ
ユニットβ3;インテグリンサブユニットα6および/またはアリール炭化水素
核運搬体RNAの存在を検出するために用いることができる。リボザイム活性と
標的RNAの構造との間の密接な関係により,分子の任意の領域において,標的
RNAの塩基対形成および三次構造を変化させる突然変異の検出が可能となる。
本発明に記載される多重リボザイムを用いることにより,RNAの構造,および
インビトロでのならびに細胞および組織における機能に重要なヌクレオチド変化
を位置づけることができる。リボザイムによる標的RNAの切断を用いて,遺伝
子発現を阻害し,疾病の進行における特定の遺伝子産物の役割(本質的な)を特
定することができる。このようにして,疾病の重要な媒介物として他の遺伝的標
的を特定することができる。このような実験は,組み合わせ治療(例えば,異な
る遺伝子を標的とする多重リボザイム,既知の小分子阻害剤と結合させたリボザ
イム,またはリボザイムおよび/または他の化学的もしくは生物学的分子の組合
せによる断続的治療)の可能性を与えることにより,疾病進行のよりよい治療を
もたらすであろう。本発明のリボザイムの他のインビトロの用途は当該技術分野
においてよく知られており,これにはTie−2;インテグリンサブユニットβ
3;インテグリンサブユニットα6;および/またはアリール炭化水素核運搬体
に関連する状態に関連するRNAの存在の検出が含まれる。そのようなRNAは
,リボザイムにより処理した後に,切断生成物の存在を標準的方法論を用いて決
定することにより検出することができる。
【0114】 特定の例においては,野生型または突然変異型の標的RNAのみを切断しうる
リボザイムをアッセイに用いる。第1のリボザイムを用いて試料中に存在する野
生型RNAを同定し,第2のリボザイムを用いて試料中の変異型RNAを同定す
る。反応対照として,野生型および変異型RNAの両方の合成基質を両方のリボ
ザイムで切断して,反応における相対的なリボザイム効率および”非標的”RN
A種の切断がないことを示すことができる。合成基質からの切断生成物はまた,
試料集団中の野生型および変異型RNAの分析のためのサイズマーカーを生成す
るためにも役立つ。すなわち,各分析は,2つのリボザイム,2つの基質および
1つの未知の試料を必要とし,これらを組み合わせて6つの反応とする。切断生
成物の存在は,各RNAの完全長および切断フラグメントがポリアクリルアミド
ゲルの1つのレーンで分析することができるように,RNAse保護アッセイを
用いて決定される。変異RNAの発現および標的細胞における所望の発現型の変
化の推定リスクを見抜くためには,結果を定量することは必ずしも必要ではない
。その蛋白質生成物が発現型(すなわち,Tie−2;インテグリンサブユニッ
トβ3;インテグリンサブユニットα6;ARNT)の発生に関与していると考
えられるmRNAが発現していることは,リスクの確立に適当である。匹敵する
特異的活性を有するプローブを両方の転写産物について用いれば,RNAレベル
の定量的比較が適当であり,初期診断のコストを下げるであろう。RNAレベル
を定性的に比較しようと定量的に比較しようと,野生型に対する変異型の比率が
より高いことは,よりリスクが高いことと相関しているであろう。
【0115】追加の用途 本発明の配列特異的酵素的核酸分子の潜在的有用性は,DNA制限エンドヌク
レアーゼがDNAの研究に対して有していたものと同じ用途の多くを,RNAの
研究に対しても有するであろう(Nathans et al.,1975 A
nn.Rev.Biochem.44:273)。例えば,制限酵素フラグメン
トのパターンを用いて,2つの関連するRNAの配列の関係を確立し,大きいR
NAをより研究に有用なフラグメントに特異的に切断することができる。リボザ
イムの配列特異性を遺伝子工学的に処理することが可能であることは,未知の配
列のRNAの切断に理想的である。
【0116】 他の態様は特許請求の範囲の範囲内である。 表1 天然に存在するリボザイムの特徴グループIイントロン ・サイズ:約150〜1000以上のヌクレオチド。 ・標的配列中の切断部位の5’側に隣接してUを必要とする。 ・切断部位の5’側で4〜6のヌクレオチドと結合する。 ・反応メカニズム:グアノシンの3’−OHによって攻撃し,3’−OHおよび
5’グアノシンを有する切断産物を生成する。 ・活性構造の折り畳みおよび維持を助けるために,場合により,蛋白質の補因子
をさらに必要とする。 ・このクラスには300以上の種類が知られている。テトラヒメナ・サーモフィ
ラのrRNA,真菌ミトコンドリア,葉緑体,ファージT4,らん藻類,その他
において,介在配列として見出されている。 ・主要な構造上の特徴は,系統発生比較,突然変異原性および生化学的研究によ
ってほぼ確立されている[1,2]。 ・1つのリボザイムに対して完全な力学的フレームワークが立証されている[3
,4,5,6]。 ・リボザイムの折り畳みおよび基質ドッキングに関する研究が進行中[7,8,
9]。 ・重要な残基の化学修飾検討は十分確立されている[10,11]。 ・このリボザイムは,結合部位が小さい(4〜6ヌクレオチド)ため,標的RN
A切断に対して非常に非特異的になる場合があるが,テトラヒメナのグループI
イントロンは,「欠損」β−ガラクトシダーゼのメッセージに新たなβ−ガラク
シダーゼ配列を結合することによってこのメッセージを修復するのに利用されて
いる[12]。RNaseP RNA(M1RNA) ・サイズ:約290〜400のヌクレオチド。 ・偏在するリボ核蛋白質酵素のRNA部分。 ・tRNA前駆体を切断し,成熟tRNAを形成する[13]。 ・反応メカニズム:恐らくはM2+−OHによって攻撃し,3’−OHおよび5’
リン酸を有する切断産物を生成する。 ・RNasePは原核生物および真核生物全体に見出されている。このRNAサ
ブユニットは,細菌,酵母,げっ歯類および霊長類から配列決定されている。 ・外部ガイド配列(EGS)と標的RNAのハイブリダイゼーションによって,
内因性RNasePを治療応用に活用することが可能である[14,15]。 ・リン酸と2’OHとの接触の重要性が最近判明した[16,17]。グループIIイントロン ・サイズ:1000以上のヌクレオチド。 ・標的RNAのトランス切断であることが最近実証された[18,19]。 ・配列要求性は完全には決定されていない。 ・反応メカニズム:内部アデノシンの2’−OHが3’−OH,および3’−5
’および2’−5’分岐点を含む「ラリアット(lariat)」RNAを有す
る切断産物を生成する。 ・RNAの切断および結合に加えて,DNA切断への関与が実証された[20,
21]唯一の天然リボザイムである。 ・主要な構造上の特徴は,系統発生比較によってほぼ確立されている[22]。 ・2’OH接触の重要性が判明しはじめている[23]。 ・力学的フレームワークは検討中である[24]。Neurospora VS RNA ・サイズ:約144ヌクレオチド。 ・ヘアピン標的RNAのトランス切断であることが最近実証された[25]。 ・配列要求性は完全には決定されていない。 ・反応メカニズム:2’−OHが切れやすい結合の5’側を攻撃し,2’,3’
−サイクリックリン酸および5’−OH末端を有する切断産物を生成する。 ・結合部位および構造上の要求性は完全には決定されていない。 ・このクラスは1種しか知られていない。Neurospora VS RNA
に見出されている。ハンマーヘッド・リボザイム (本文を参照のこと) ・サイズ:約13〜40ヌクレオチド。 ・切断部位の5’に隣接した標的配列UHを必要とする。 ・切断部位の両側で可変数のヌクレオチドと結合する。 ・反応メカニズム:2’−OHによって切れやすい結合の5’側を攻撃し,2’
,3’−サイクリックリン酸および5’−OH末端を有する切断産物を生成する
。 ・このクラスには14種が知られている。RNAを感染体として利用する多くの
植物病原体(ウィルソイド)において見出されている。 ・2つの結晶構造を含め,本質的な構造上の特徴がほぼ明確にされている。[2
6,27] ・(インビトロ選択による工学的処理に対し)ごくわずかなライゲーション活性
が実証された。[28] ・2つまたはそれ以上のリボザイムに対して完全な力学的フレームワークが確立
されている。[29] ・重要な残基の化学修飾検討は十分確立されている。[30]ヘアピンリボザイム ・サイズ:約50ヌクレオチド。 ・切断部位の3’に隣接した標的配列GUCを必要とする。 ・切断部位の5’側で4〜6のヌクレオチドと,切断部位の3’側で可変数のヌ
クレオチドと結合する。 ・反応メカニズム:2’−OHによって切れやすい結合の5’側を攻撃し,2’
,3’−サイクリックリン酸および5’−OH末端を有する切断産物を生成する
。 ・このクラスには3種が知られている。RNAを感染体として利用する3種の植
物病原体(タバコ・リングスポット・ウィルス,アラビス・モザイク・ウィルス
およびチコリー黄色斑ウィルスのサテライトRNA)に見出されている。 ・本質的な構造上の特徴がほぼ明確にされている[31,32,33,34]。 ・(切断活性に加えて)ライゲーション活性があるためにこのリボザイムはイン
ビトロ選択による工学処理が可能である[35]。 ・1つのリボザイムに対して完全な力学的フレームワークが確立されている[3
6]。 ・重要な残基の化学修飾検討が着手された[37,38]。デルタ肝炎ウィルス(HDV)リボザイム ・サイズ:約60ヌクレオチド。 ・標的RNAのトランス切断であることが実証されている[39]。 ・結合部位および構造上の要求性は完全には決定されていないが,切断部位の5
’側の配列は要求されない。折りたたまれたリボザイムはシュードノット構造を
含む[40]。 ・反応メカニズム:2’−OHによって切れやすい結合の5’側を攻撃し,2’
,3’−サイクリックリン酸および5’−OH末端を有する切断産物を生成する
。 ・このクラスは2種しか知られていない。ヒトHDVに見出されている。 ・環状のHDVは活性があり,ヌクレアーゼ安定性が増加している[41]。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】
【表10】
【表11】
【表12】
【表13】
【表14】
【表15】
【表16】
【表17】
【表18】
【表19】
【表20】
【表21】
【表22】
【表23】
【表24】
【表25】
【表26】
【表27】
【表28】
【表29】
【表30】
【表31】
【表32】
【表33】
【表34】
【表35】
【表36】
【表37】
【表38】
【表39】
【表40】
【表41】
【表42】
【表43】
【表44】
【表45】
【表46】
【表47】
【表48】
【表49】
【表50】
【表51】
【表52】
【表53】
【表54】
【表55】
【表56】
【表57】
【表58】
【表59】
【表60】
【表61】
【表62】
【表63】
【表64】
【表65】
【表66】
【表67】
【表68】
【表69】
【表70】
【表71】
【表72】
【表73】
【表74】
【表75】
【表76】
【表77】
【表78】
【表79】
【表80】
【表81】
【表82】
【表83】
【表84】
【表85】
【表86】
【表87】
【表88】
【表89】
【表90】
【表91】
【表92】
【表93】
【表94】
【表95】
【表96】
【表97】
【表98】
【表99】
【表100】
【表101】
【表102】
【表103】
【表104】
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【表107】
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【表109】
【表110】
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【表115】
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【表117】
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【表119】
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【表121】
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【表124】
【表125】
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【表127】
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【表129】
【表130】
【表131】
【表132】
【表133】
【表134】
【表135】
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【表137】
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【表139】
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【表179】
【表180】
【表181】
【表182】
【表183】
【表184】
【表185】
【表186】
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【表190】
【表191】
【表192】
【表193】
【表194】
【表195】
【表196】
【表197】
【表198】
【表199】
【表200】
【表201】
【表202】
【表203】
【表204】
【表205】
【表206】
【表207】
【表208】
【表209】
【表210】
【表211】
【表212】
【表213】
【表214】
【表215】
【表216】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は,7つの異なる種類の酵素的核酸分子の二次構造モデルを
示す。
【図2】 図2はTie−2の1037位を標的とするハンマーヘッドリボ
ザイムの図式的描写である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 17/06 A61P 29/00 4C087 29/00 35/00 35/00 43/00 111 43/00 111 C12N 9/00 C12N 5/10 A61K 35/76 9/00 C12N 15/00 ZNAA // A61K 35/76 5/00 B (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,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ジャーヴィス,テール アメリカ合衆国コロラド州80303,ボウル ダー,スマグラー・プレイス3720 (72)発明者 コースホット,クレア アメリカ合衆国コロラド州80209,デンバ ー,ジョセフィン・ストリート875エス (72)発明者 マクスウィゲン,ジェームズ アメリカ合衆国コロラド州80301,ボウル ダー,フランクリン・ドライブ4866 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 BA07 CA03 CA05 DA02 GA11 HA17 4B050 CC01 CC03 DD11 LL01 LL03 4B065 AA90X AA90Y AA93Y AB01 AC14 BA01 CA27 CA44 CA46 4C084 AA13 NA14 ZA332 ZA962 ZB112 ZB262 4C086 AA01 AA02 AA03 EA16 MA01 MA04 NA14 ZA33 ZA96 ZB11 ZB26 4C087 AA01 AA02 BC83 CA12 NA14 ZA33 ZA96 ZB11 ZB26

Claims (59)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RNA切断活性を有する酵素的核酸分子であって,前記酵素
    的核酸分子はアリール炭化水素核運搬体(ARNT)遺伝子によりコードされる
    RNAを特異的に切断することを特徴とする酵素的核酸分子。
  2. 【請求項2】 RNA切断活性を有する酵素的核酸分子であって,前記酵素
    的核酸分子はインテグリンサブユニットベータ3(β3)遺伝子によりコードさ
    れるRNAを特異的に切断することを特徴とする酵素的核酸分子。
  3. 【請求項3】 RNA切断活性を有する酵素的核酸分子であって,前記酵素
    的核酸分子はインテグリンサブユニットアルファ6(α6)遺伝子によりコード
    されるRNAを切断することを特徴とする酵素的核酸分子。
  4. 【請求項4】 RNA切断活性を有する酵素的核酸分子であって,前記酵素
    的核酸分子は,Tie−2遺伝子によりコードされるRNAを切断することを特
    徴とする酵素的核酸分子。
  5. 【請求項5】 前記酵素的核酸分子がハンマーヘッドのコンフィギュレーシ
    ョンのものである,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  6. 【請求項6】 前記酵素的核酸分子が2塩基対以上の長さのステムII領域
    を含む,請求項5記載の酵素的核酸分子。
  7. 【請求項7】 前記酵素的核酸分子がヘアピンのコンフィギュレーションの
    ものである,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  8. 【請求項8】 前記酵素的核酸が,デルタ肝炎ウイルス,グループIイント
    ロン,グループIIイントロン,VS核酸またはRNaseP核酸のコンフィギ
    ュレーションのものである,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  9. 【請求項9】 前記酵素的核酸分子がDNAザイムである,請求項1−4の
    いずれかに記載の酵素的核酸分子。
  10. 【請求項10】 前記酵素的核酸分子が3−7塩基対の長さのステムII領
    域を含む,請求項7記載の酵素的核酸分子。
  11. 【請求項11】 前記酵素的核酸分子が,前記RNAに相補的な12−10
    0塩基を含む,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  12. 【請求項12】 前記酵素的核酸分子が,前記mRNAに相補的な14−2
    4塩基を含む,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  13. 【請求項13】 前記酵素的核酸分子が,本質的に配列番号1−393,9
    11−1611,2449−3587,および4915−5701に規定される
    いずれかの配列からなる,請求項5記載の酵素的核酸分子。
  14. 【請求項14】 前記酵素的核酸分子が,本質的に配列番号787−848
    ,2313−2380,4727−4820および6489−6568に規定さ
    れるいずれかの配列からなる,請求項7記載の酵素的核酸分子。
  15. 【請求項15】 請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子を含む哺
    乳動物細胞。
  16. 【請求項16】 前記哺乳動物細胞がヒト細胞である,請求項15記載の哺
    乳動物細胞。
  17. 【請求項17】 請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子の少なく
    とも1つをコードする核酸配列を,該酵素的核酸分子の発現を可能とする様式で
    含む発現ベクター。
  18. 【請求項18】 請求項17記載の発現ベクターを含む哺乳動物細胞。
  19. 【請求項19】 前記哺乳動物細胞がヒト細胞である,請求項18記載の哺
    乳動物細胞。
  20. 【請求項20】 癌,糖尿病性網膜症,年齢関連性黄斑変性(ARMD),
    炎症,および関節炎を治療する方法であって,患者に請求項1−4のいずれかに
    記載の酵素的核酸分子を投与する工程を含む方法。
  21. 【請求項21】 癌を治療する方法であって,患者に請求項17記載の発現
    ベクターを投与する工程を含む方法。
  22. 【請求項22】 癌,糖尿病性網膜症,年齢関連性黄斑変性(ARMD),
    炎症,および関節炎を治療する方法であって,患者に請求項17記載の発現ベク
    ターを投与する工程を含む方法。
  23. 【請求項23】 癌を治療する方法であって:a)患者から細胞を単離し;
    b)前記細胞に請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子を投与し;そし
    てc)前記細胞を前記患者中に再導入する, の各工程を含む方法。
  24. 【請求項24】 請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子を含む医
    薬組成物。
  25. 【請求項25】 アリール炭化水素核運搬体(ARNT)の上昇したレベル
    に関連する状態を有する患者を治療する方法であって,前記患者に請求項1記載
    の酵素的核酸分子を投与する工程を含む方法。
  26. 【請求項26】 Tie−2のレベルに関連する状態を有する患者を治療す
    る方法であって,前記患者に請求項2記載の酵素的核酸分子を投与する工程を含
    む方法。
  27. 【請求項27】 インテグリンサブユニットアルファ6のレベルに関連する
    状態を有する患者を治療する方法であって,前記患者に請求項3記載の酵素的核
    酸分子を投与する工程を含む方法。
  28. 【請求項28】 インテグリンサブユニットベータ3のレベルに関連する状
    態を有する患者を治療する方法であって,前記患者に請求項4記載の酵素的核酸
    分子を投与する工程を含む方法。
  29. 【請求項29】 アリール炭化水素核運搬体(ARNT)のレベルに関連す
    る状態を有する患者を治療する方法であって,(a)前記患者の細胞を請求項1
    記載の酵素的核酸分子と接触させ;そして(b)前記患者に1またはそれ以上の
    別の薬剤を投与する の各工程を含む方法。
  30. 【請求項30】 Tie−2のレベルに関連する状態を有する患者を治療す
    る方法であって,(a)前記患者の細胞を請求項2記載の酵素的核酸分子と接触
    させ;そして(b)前記患者に1またはそれ以上の別の薬剤を投与する の各工程を含む方法。
  31. 【請求項31】 インテグリンサブユニットアルファ6のレベルに関連する
    状態を有する患者を治療する方法であって,(a)前記患者の細胞を請求項3記
    載の酵素的核酸分子と接触させ;そして(b)前記患者に1またはそれ以上の別
    の薬剤を投与する の各工程を含む方法。
  32. 【請求項32】 インテグリンサブユニットベータ3のレベルに関連する状
    態を有する患者を治療する方法であって,(a)前記患者の細胞を請求項4記載
    の酵素的核酸分子と接触させ;そして(b)前記患者に1またはそれ以上の別の
    薬剤を投与する の各工程を含む方法。
  33. 【請求項33】 前記酵素的核酸分子が,少なくとも5つのリボース残基,
    5’末端ヌクレオチドの少なくとも3つにおけるホスホロチオエート結合,前記
    核酸の4位における2'−C−アリル修飾,少なくとも10個の2'−O−メチル
    修飾,および3'末端修飾を含む,請求項5記載の酵素的核酸分子。
  34. 【請求項34】 前記酵素的核酸が前記3'末端に3'−3'連結反転リボー ス成分を含む,請求項33記載の酵素的核酸。
  35. 【請求項35】 前記酵素的核酸分子が,少なくとも5つのリボース残基;
    5’末端ヌクレオチドの少なくとも3つにおけるホスホロチオエート結合;前記
    酵素的核酸分子の4位および/または7位における2'−アミノ修飾;少なくと も10個の2’−O−メチル修飾;および3'−末端修飾を含む,請求項5記載 の酵素的核酸分子。
  36. 【請求項36】 前記酵素的核酸分子が,少なくとも5つのリボース残基;
    5'末端ヌクレオチドの少なくとも3つにおけるホスホロチオエート結合,前記 酵素的核酸分子の4位および/または7位における脱塩基置換;少なくとも10
    個の2'−O−メチル修飾;および3'−末端修飾を含む,請求項5記載の酵素的
    核酸分子。
  37. 【請求項37】 前記酵素的核酸分子が,少なくとも5つのリボース残基;
    5’末端ヌクレオチドの少なくとも3つにおけるホスホロチオエート結合;前記
    酵素的核酸分子の4位および/または7位における6−メチルウリジン置換;少
    なくとも10個の2'−O−メチル修飾;および3'末端修飾を含む,請求項5記
    載の酵素的核酸分子。
  38. 【請求項38】 哺乳動物細胞においてARNT遺伝子の発現を調節する方
    法であって,前記細胞に,請求項1記載の酵素的核酸分子を投与する工程を含む
    方法。
  39. 【請求項39】 哺乳動物細胞においてインテグリンサブユニットベータ3
    の発現を調節する方法であって,前記細胞に請求項2記載の酵素的核酸分子を投
    与する工程を含む方法。
  40. 【請求項40】 哺乳動物細胞においてインテグリンサブユニットアルファ
    6の発現を調節する方法であって,前記細胞に請求項3記載の酵素的核酸分子を
    投与する工程を含む方法。
  41. 【請求項41】 哺乳動物細胞においてTie−2の発現を調節する方法で
    あって,前記細胞に請求項4記載の酵素的核酸分子を投与する工程を含む方法。
  42. 【請求項42】 ARNT RNA分子を切断する方法であって,請求項1
    記載の酵素的核酸分子を,前記ARNT RNA分子の切断に適当な条件下で,
    前記ARNT RNA分子と接触させる工程を含む方法。
  43. 【請求項43】 インテグリンサブユニットベータ3 RNA分子を切断す
    る方法であって,請求項2記載の酵素的核酸分子を,前記インテグリンサブユニ
    ットベータ3 RNA分子の切断に適当な条件下で,前記インテグリンサブユニ
    ットベータ3 RNA分子と接触させる工程を含む方法。
  44. 【請求項44】 インテグリンサブユニットアルファ6 RNA分子を切断
    する方法であって,請求項3記載の酵素的核酸分子を,前記インテグリンサブユ
    ニットアルファ6 RNA分子の切断に適当な条件下で,前記インテグリンサブ
    ユニットアルファ6 RNA分子と接触させる工程を含む方法。
  45. 【請求項45】 Tie−2 RNA分子を切断する方法であって,請求項
    4記載の酵素的核酸分子を,前記Tie−2 RNA分子の切断に適当な条件下
    で,前記Tie−2 RNA分子と接触させる工程を含む方法。
  46. 【請求項46】 前記切断が2価カチオンの存在下で実施される,請求項4
    2−45のいずれかに記載の方法。
  47. 【請求項47】 前記2価カチオンがMg2+である,請求項46記載の方法
  48. 【請求項48】 前記酵素的核酸分子が化学的に合成されたものである,請
    求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  49. 【請求項49】 前記発現ベクターが, a)転写開始領域; b)転写終止領域; c)前記核酸分子の少なくとも1つをコードする遺伝子;を含み, 前記遺伝子は,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で前記
    開始領域および前記終止領域に動作可能なように連結されている,請求項17記
    載の発現ベクター。
  50. 【請求項50】 前記発現ベクターが, a)転写開始領域; b)転写終止領域; c)オープンリーディングフレーム; d)前記核酸分子の少なくとも1つをコードする遺伝子を含み, 前記遺伝子は前記オープンリーディングフレームの3’末端に動作可能なように
    連結されており;かつ 前記遺伝子は,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で,前
    記開始領域,前記オープンリーディングフレームおよび前記終止領域に動作可能
    なように連結されている,請求項17記載の発現ベクター。
  51. 【請求項51】 前記発現ベクターが, a)転写開始領域; b)転写終止領域; c)イントロン; d)前記核酸分子の少なくとも1つをコードする遺伝子を含み; 前記遺伝子は,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で,前
    記開始領域,前記イントロンおよび前記終止領域に動作可能なように連結されて
    いる,請求項17記載の発現ベクター。
  52. 【請求項52】 前記ベクターが, a)転写開始領域; b)転写終止領域; c)イントロン; d)オープンリーディングフレーム; e)前記核酸分子の少なくとも1つをコードする遺伝子を含み, 前記遺伝子は,前記オープンリーディングフレームの3'末端に動作可能なよう に連結されており,かつ 前記遺伝子は,前記核酸分子の発現および/または輸送を可能とする様式で,前
    記開始領域,前記イントロン,前記オープンリーディングフレームおよび前記終
    止領域に動作可能なように連結されている,請求項18記載の発現ベクター。
  53. 【請求項53】 前記酵素的核酸が,配列番号394−786および849
    −910に規定される配列のいずれかに相補的な配列を含む,請求項1記載の酵
    素的核酸分子。
  54. 【請求項54】 前記酵素的核酸が,配列番号5702−6488および6
    569−6648に規定される配列のいずれかに相補的な配列を含む,請求項2
    記載の酵素的核酸分子。
  55. 【請求項55】 前記酵素的核酸が,配列番号3588−4726および4
    821−4914に規定される配列のいずれかに相補的な配列を含む,請求項3
    記載の酵素的核酸分子。
  56. 【請求項56】 前記酵素的核酸が,配列番号1612−2312および2
    381−2448に規定される配列のいずれかに相補的な配列を含む,請求項4
    記載の酵素的核酸分子。
  57. 【請求項57】 前記酵素的核酸が,少なくとも1つの2'−糖修飾を含む ,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  58. 【請求項58】 前記酵素的核酸が,少なくとも1つの核酸塩基修飾を含む
    ,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
  59. 【請求項59】 前記酵素的核酸が,少なくとも1つのホスホロチオエート
    修飾を含む,請求項1−4のいずれかに記載の酵素的核酸分子。
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