JP2002512794A - Nucleotide triphosphates and their incorporation into ribozymes - Google Patents

Nucleotide triphosphates and their incorporation into ribozymes

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JP2002512794A
JP2002512794A JP2000546001A JP2000546001A JP2002512794A JP 2002512794 A JP2002512794 A JP 2002512794A JP 2000546001 A JP2000546001 A JP 2000546001A JP 2000546001 A JP2000546001 A JP 2000546001A JP 2002512794 A JP2002512794 A JP 2002512794A
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rna
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enzymatic nucleic
rna polymerase
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バーギン,アレックス
ビュードリー,アンバー
カーペイスキー,アレグザンダー
マチュリック−アダミック,ジェイセンカ
スウィードラー,デイヴィッド
ジネン,シャウン
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リボザイム・ファーマシューティカルズ・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 新規ヌクレオチド三リン酸、合成法、およびこれらのヌクレオチド三リン酸をオリゴヌクレオチド内へ取り込む方法、および新規核酸触媒(例えば、リボザイム)の単離が開示されている。   (57) [Summary] Disclosed are novel nucleotide triphosphates, synthetic methods, methods of incorporating these nucleotide triphosphates into oligonucleotides, and isolation of novel nucleic acid catalysts (eg, ribozymes).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】関連出願 本特許出願は1998年11月4日に出願されたBeigelmanらによる
USSN09/186,675号、1998年4月29日に出願されたBeig
elmanらによるUSSN60/083,727号および1997年11月6
日に出願されたBeigelmanらによるUSSN60/064,866号に
基づく優先権を主張するものであり、これらすべての先の出願は”ヌクレオチド
三リン酸およびそれらのオリゴヌクレオチド内への取り込み”と題されている。
これらの出願の各々は図を含めて全文が本明細書において援用される。
RELATED APPLICATIONS This patent application is filed in US Ser. No. 09 / 186,675 to Beigelman et al., Filed Nov. 4, 1998;
USSN 60 / 083,727 by Elman et al. and November 6, 1997.
Claims based on US Ser. No. 60 / 064,866 filed by Beigelman et al., All of which are entitled "Nucleotide Triphosphates and Their Incorporation into Oligonucleotides." ing.
Each of these applications, including the figures, is hereby incorporated by reference in its entirety.

【0002】背景技術 本発明は新規ヌクレオチド三リン酸(NTP);ヌクレオチド三リン酸の合成
法;および新規ヌクレオチド三リン酸をオリゴヌクレオチド内へ取り込むための
方法に関している。本発明はさらに、いくつかの新規反応条件下、ポリメラーゼ
を使用する核酸分子内へのこれらのヌクレオチド三リン酸の取り込みに関してい
る。
[0002] The present invention relates to novel nucleotide triphosphate (NTP); concerns a method for incorporating into and novel nucleotide triphosphate within oligonucleotides; nucleotide triphosphates synthesis of phosphoric acid. The invention further relates to the incorporation of these nucleotide triphosphates into nucleic acid molecules using a polymerase under some novel reaction conditions.

【0003】 以下はヌクレオチド三リン酸の簡単な説明である。本要約は完全であろうとす
るつもりはなく、以下の発明の理解を助けるためにのみ提供されている。本要約
は以下に記載されたすべての研究が、特許請求された本発明に対する先行技術で
あることを認めるものではない。
[0003] The following is a brief description of nucleotide triphosphates. This summary is not intended to be exhaustive, but is provided only to assist in understanding the following invention. This summary is not an admission that all of the work described below is prior art to the claimed invention.

【0004】 ヌクレオチド三リン酸の合成およびポリメラーゼ酵素を用いる核酸内へのそれ
らの取り込みは核酸研究の進歩の大きな助けとなってきた。ポリメラーゼ酵素は
オリゴヌクレオチドを組み立てるための前駆体分子としてヌクレオチド三リン酸
を利用する。次のヌクレオチドの5’三リン酸に対するオリゴヌクレオチドの最
後の3’ヒドロキシル基の求核攻撃により形成されるホスホジエステル結合によ
り各々のヌクレオチドが結合される。ヌクレオチドはオリゴヌクレオチド内に一
度に一つ5’から3’の方向で取り込まれる。この過程は事実上任意のDNAま
たはRNA鋳型からのRNAの生成および増幅を可能にする。
[0004] The synthesis of nucleotide triphosphates and their incorporation into nucleic acids using polymerase enzymes has greatly helped advance nucleic acid research. Polymerase enzymes utilize nucleotide triphosphates as precursor molecules to assemble oligonucleotides. Each nucleotide is linked by a phosphodiester bond formed by nucleophilic attack of the last 3 'hydroxyl group of the oligonucleotide on the 5' triphosphate of the next nucleotide. Nucleotides are incorporated into the oligonucleotide one at a time in the 5 'to 3' direction. This process allows for the production and amplification of RNA from virtually any DNA or RNA template.

【0005】 ほとんどの天然ポリメラーゼ酵素は標準ヌクレオチド三リン酸を核酸内へ取り
込む。例えば、DNAポリメラーゼは dATP、dTTP、dCTPおよびd
GTPをDNA内へ取り込み、RNAポリメラーゼは一般にATP、CTP、U
TPおよびGTPをRNA内へ取り込む。しかしながら、非標準ヌクレオチド三
リン酸を核酸内に取り込むことができるある種のポリメラーゼが存在する(Jo
yce,1997,PNAS 94,1619−1622,Huang et
al.,Biochemistry 36,8231−8242)。
[0005] Most natural polymerase enzymes incorporate standard nucleotide triphosphates into nucleic acids. For example, DNA polymerases include dATP, dTTP, dCTP and d
GTP is incorporated into DNA, and RNA polymerases generally contain ATP, CTP, UTP
Incorporates TP and GTP into RNA. However, there are certain polymerases that can incorporate non-standard nucleotide triphosphates into nucleic acids (Jo).
yce, 1997, PNAS 94, 1619-1622, Huang et.
al. , Biochemistry 36, 8231-8242).

【0006】 ヌクレオシドは、ポリメラーゼ酵素を用いてRNA転写体内へ取り込ませる前
に、これらの酵素が認識できるヌクレオチド三リン酸へ変換されなければならな
い。POCl3およびトリアルキルリン酸による非保護ヌクレオシドのリン酸化
によりヌクレオシド5’−ホスホロジクロリデートが得られることが示されてい
る(Yoshikawa et al.,1969,Bull.Chem.So
c.(Japan)42,3505)。アデノシンまたは2’−デオキシアデノ
シン5’−三リン酸は、DMF中での過剰のトリ−n−ブチルアンモニウムピロ
リン酸による処理、続いての加水分解から成る追加工程を加えることにより合成
された(Ludwig,1981,Acta Biochim.et Biop
hys.Acad.Sci.Hung.16,131−133)。
[0006] Before nucleosides can be incorporated into RNA transcripts using polymerase enzymes, they must be converted to nucleotide triphosphates that are recognizable by these enzymes. Phosphorylation of unprotected nucleosides with POCl3 and trialkyl phosphate has been shown to give nucleoside 5'-phosphorodichloridates (Yoshikawa et al., 1969, Bull. Chem. So.
c. (Japan) 42, 3505). Adenosine or 2'-deoxyadenosine 5'-triphosphate was synthesized by adding an additional step consisting of treatment with excess tri-n-butylammonium pyrophosphate in DMF, followed by hydrolysis (Ludwig). , 1981, Acta Biochim. Et Biop.
hys. Acad. Sci. Hung. 16, 131-133).

【0007】 非標準ヌクレオチド三リン酸は伝統的なRNAポリメラーゼでは容易にはRN
A転写体内へ取り込まれない。RNA内へのデオキシリボヌクレオチドの取り込
みを容易にするため、RNAポリメラーゼに突然変異が導入された(Sousa
& Padilla,1995,EMBO J.14,4609−4621,
Bonner et al.,1992,EMBO J.11,3767−37
75,Bonner et al.,1994,J.Biol.Chem.42
,25120−25128,Aurup et al.,1992,Bioch
emistry 31,9636−9641)。
[0007] Non-standard nucleotide triphosphates are readily converted to RN by traditional RNA polymerases.
A Not transferred into the transcript. Mutations were introduced into RNA polymerase to facilitate the incorporation of deoxyribonucleotides into RNA (Sousa
& Padilla, 1995, EMBO J .; 14,4609-4621,
Bonner et al. , 1992, EMBO J .; 11,3767-37
75, Bonner et al. , 1994, J.A. Biol. Chem. 42
, 25120-25128, Aurup et al. , 1992, Bioch.
chemistry 31,9636-9641).

【0008】 McGee et al.,国際PCT公開番号WO95/35102、は
バクテリオファージT7ポリメラーゼを使用するRNA内への2’−NH2−N
TP、2’−F−NTPおよび2’−デオキシ−2’−ベンジルオキシアミノU
TPの取り込みを記載している。
[0008] McGee et al. , International PCT Publication No. WO 95/35102, discloses 2'-NH2-N into RNA using bacteriophage T7 polymerase.
TP, 2'-F-NTP and 2'-deoxy-2'-benzyloxyamino U
The incorporation of TP is described.

【0009】 Wieczorek et al.,1994,Bioorganic &
Medicinal Chemistry Letters 4,987−99
4、はバクテリオファージT7 RNAポリメラーゼを使用するRNA転写体内
への7−デアザ−アデノシン三リン酸の取り込みを記載している。
[0009] Wieczorek et al. , 1994, Bioorganic &
Medicinal Chemistry Letters 4,987-99
4, describes the incorporation of 7-deaza-adenosine triphosphate into RNA transcripts using bacteriophage T7 RNA polymerase.

【0010】 Lin et al.,1994,Nucleic Acids Resea
rch 22,5229−5234はバクテリオファージT7 RNAポリメラ
ーゼおよびポリエチレングリコール含有緩衝液を使用するRNA内への2’−N
H2−CTPおよび2’−NH2−UTPの取り込みを報告している。この論文
はヒト好中球エラスターゼ(HNE)に対するアプタマーのインビトロ選択にお
けるポリメラーゼ合成RNAの使用を記載している。
[0010] Lin et al. , 1994, Nucleic Acids Research.
rch 22,5229-5234 uses 2'-N into bacteriophage T7 RNA polymerase and RNA using a polyethylene glycol containing buffer.
Reports incorporation of H2-CTP and 2'-NH2-UTP. This article describes the use of polymerase synthetic RNA in in vitro selection of aptamers against human neutrophil elastase (HNE).

【0011】発明の要約 本発明は新規ヌクレオチド三リン酸(NTP)分子、および核酸触媒を含む核
酸分子内へのそれらの取り込みに関している。本発明のNTPは本分野で知られ
ている他のNTPとは異なっている。本発明はさらにRNAポリメラーゼを使用
するこれらのヌクレオチド三リン酸のオリゴヌクレオチド内への取り込みに関し
ている;本発明はさらに核酸分子内への修飾(非標準)および非修飾NTPの取
り込みのための新規転写条件にも関している。さらに、本発明は新規NTP合成
のための方法に関している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to novel nucleotide triphosphate (NTP) molecules and their incorporation into nucleic acid molecules, including nucleic acid catalysts. The NTP of the present invention is different from other NTPs known in the art. The invention further relates to the incorporation of these nucleotide triphosphates into oligonucleotides using RNA polymerase; the invention further relates to novel transcription for incorporation of modified (non-standard) and unmodified NTP into nucleic acid molecules It also relates to the conditions. Furthermore, the invention relates to a method for the synthesis of a novel NTP.

【0012】 第一の観点において、本発明は式:三リン酸−OR(例えば、下記の式I)を
有するNTPを特徴としている:
In a first aspect, the invention features an NTP having the formula: triphosphate-OR (eg, Formula I below):

【化3】 式中、Rは任意のヌクレオシドであり;特にはヌクレオシド2’−O−メチル
−2,6−ジアミノプリン リボシド;2’−デオキシ−2’−アミノ−2,6
−ジアミノプリン リボシド;2’−(N−アラニル)アミノ−2’−デオキシ
−ウリジン;2’−(N−フェニルアラニル)アミノ−2’−デオキシ−ウリジ
ン;2’−デオキシ−2’−(N−β−アラニル)アミノ;2’−デオキシ−2
’−(リシル)アミノ ウリジン;2’−C−アリルウリジン;2’−O−アミ
ノ−ウリジン;2’−O−メチルチオメチル アデノシン;2’−O−メチルチ
オメチル シチジン;2’−O−メチルチオメチル グアノシン;2’−O−メ
チルチオメチル ウリジン;2’−デオキシ−2’−(N−ヒスチジル)アミノ
ウリジン;2’−デオキシ−2’−アミノ−5−メチル シチジン;2’−(
N−β−カルボキサミジン−β−アラニル)アミノ−2’−デオキシ−ウリジン
;2’−デオキシ−2’−(N−β−アラニル)−グアノシン;2’−O−アミ
ノ−アデノシン;2’−(N−リシル)アミノ−2’−デオキシ−シチジン;2
’−デオキシ−2’−(L−ヒスチジン)アミノ シチジン;および5−イミダ
ゾール酢酸 2’−デオキシ−5’−三リン酸ウリジンである。第二の観点にお
いて、本発明はピリミジンヌクレオチド三リン酸(UTP、2’−O−MTM−
UTP、dUTPなどのような)の合成のための方法を特徴とする。該方法にお
いては、ピリミジン一リン酸の形成に適した条件下、リン酸化試薬(オキシ塩化
リン、ホスホ−トリス−トリアゾライド、ホスホ−トリス−トリイミダゾライド
などのような)、リン酸トリアルキル(リン酸トリエチルまたはリン酸トリメチ
ルなどのような)およびジメチルアミノピリジン(DMAP)を有する混合物と
ピリミジンヌクレオチドを接触させる一リン酸化工程;およびピリミジン三リン
酸の形成に適した条件下、ピロリン酸化試薬(ピロリン酸トリブチルアンモニウ
ムのような)とピリミジン一リン酸を接触させるピロリン酸化工程を含む。
Embedded image Wherein R is any nucleoside; in particular nucleoside 2'-O-methyl-2,6-diaminopurine riboside; 2'-deoxy-2'-amino-2,6
-Diaminopurine riboside; 2 '-(N-alanyl) amino-2'-deoxy-uridine;2'-(N-phenylalanyl)amino-2'-deoxy-uridine;2'-deoxy-2'-( N-β-alanyl) amino; 2′-deoxy-2
2′-C-allyl uridine; 2′-O-amino-uridine; 2′-O-methylthiomethyl adenosine; 2′-O-methylthiomethyl cytidine; 2′-O-methylthiomethyl Guanosine; 2'-O-methylthiomethyluridine;2'-deoxy-2'-(N-histidyl)aminouridine;2'-deoxy-2'-amino-5-methylcytidine;2'-(
N-β-carboxamidine-β-alanyl) amino-2′-deoxy-uridine; 2′-deoxy-2 ′-(N-β-alanyl) -guanosine; 2′-O-amino-adenosine; 2 ′-( N-lysyl) amino-2'-deoxy-cytidine; 2
'-Deoxy-2'-(L-histidine) aminocytidine; and 5-imidazoleacetic acid 2'-deoxy-5'-uridine triphosphate. In a second aspect, the invention relates to pyrimidine nucleotide triphosphates (UTP, 2'-O-MTM-
(Eg UTP, dUTP, etc.). In the method, a phosphorylating reagent (such as phosphorous oxychloride, phospho-tris-triazolide, phospho-tris-triimidazolide, etc.), a trialkyl phosphate (phosphorus), under conditions suitable for the formation of pyrimidine monophosphate. A monophosphorylation step of contacting a pyrimidine nucleotide with a mixture having trimethyl phosphate (such as triethyl or trimethyl phosphate) and dimethylaminopyridine (DMAP); and a pyrophosphorylation reagent (pyrroline) under conditions suitable for the formation of pyrimidine triphosphate. (Such as tributylammonium acid) with pyrimidine monophosphate.

【0013】 本明細書において使用される場合、用語”ヌクレオチド”とは本分野で認識さ
れているものであり、天然の塩基(標準)および本分野でよく知られている修飾
塩基が含まれる。そのような塩基は一般的には糖部分の1’位に位置している。
ヌクレオチドは一般的に塩基、糖およびリン酸基を含む。ヌクレオチドは修飾さ
れていなくてもまたは糖、リン酸および/または塩基部分で修飾されていてもよ
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
ヌクレオチドその他として相互交換的に示される、例えば、Usman and
McSwiggen,前記文献;Eckstein et al.,国際PC
T公開番号第WO92/07065号;Usman et al.,国際PCT
公開番号第WO93/15187号を参照されたい;すべて本明細書において援
用される)。Limbach et al.,1994,Nucleic Ac
ids Res.22,2183、に最近要約されているような、本分野で既知
の修飾核酸塩基のいくつかの例が存在する。有意には触媒活性に影響せずに核酸
内へ導入できる塩基修飾のいくつか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、プソイドウラシル、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(Burgin et al.
,1996,Biochemistry,35,14090)が挙げられる。こ
の観点においては、”修飾塩基”とは、1’位のアデニン、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れらの均等物を意味しており;
そのような塩基は酵素的核酸分子の触媒コア内におよび/またはそのような分子
の基質結合領域中に使用することができる。そのような修飾ヌクレオチドには、
本分野でよく知られている医薬有用性、ならびにシークエンシングのような基礎
分子生物学法において有用性を有するジデオキシヌクレオチドが含まれる。
[0013] As used herein, the term "nucleotide" is art-recognized and includes natural bases (standard) and modified bases well known in the art. Such a base is generally located at the 1 'position of the sugar moiety.
Nucleotides generally contain base, sugar and phosphate groups. Nucleotides may be unmodified or modified at the sugar, phosphate and / or base moieties (also shown interchangeably as nucleotide analogs, modified nucleotides, unnatural nucleotides, non-standard nucleotides, etc. For example, Usman and
McSwigen, supra; Eckstein et al. , International PC
T Publication No. WO 92/07065; Usman et al. , International PCT
See Publication No. WO 93/15187; all are incorporated herein by reference). Limbach et al. , 1994, Nucleic Ac
ids Res. 22,2183, there are several examples of modified nucleobases known in the art. Some non-limiting examples of base modifications that can be introduced into nucleic acids without significantly affecting catalytic activity include inosine, purines,
Pyridin-4-one, pyridin-2-one, phenyl, pseudouracil, 2,
4,6-trimethoxybenzene, 3-methyluracil, dihydrouridine, naphthyl, aminophenyl, 5-alkylcytidine (for example, 5-methylcytidine)
, 5-alkyluridines (eg, ribothymidine), 5-halouridines (eg, 5-bromouridine) or 6-azapyrimidines or 6-alkylpyrimidines (eg, 6-methyluridine) and others (Burgin et al.
, 1996, Biochemistry, 35, 14090). In this regard, "modified base" means a nucleotide base other than adenine, guanine, cytosine and uracil at position 1 'or equivalents thereof;
Such bases can be used in the catalytic core of an enzymatic nucleic acid molecule and / or in the substrate binding region of such a molecule. Such modified nucleotides include
Dideoxynucleotides that have pharmaceutical utility well known in the art, as well as utility in basic molecular biology methods such as sequencing, are included.

【0014】 ”非修飾ヌクレオシド”または”非修飾ヌクレオチド”とはβ−D−リボ−フ
ラノースの1’炭素に連結されている、塩基アデニン、グアニン、シトシン、ウ
ラシルの一つを意味している。
By “unmodified nucleoside” or “unmodified nucleotide” is meant one of the bases adenine, guanine, cytosine, uracil, linked to the 1 ′ carbon of β-D-ribo-furanose.

【0015】 ”修飾ヌクレオシド”または”修飾ヌクレオチド”とは非修飾ヌクレオチドの
塩基、糖および/またはリン酸の化学構造中に修飾を含むヌクレオチド塩基を意
味している。
“Modified nucleoside” or “modified nucleotide” means a nucleotide base that contains a modification in the chemical structure of the base, sugar and / or phosphate of the unmodified nucleotide.

【0016】 ”ピリミジン”とは6員ピリミジン環の修飾または非修飾誘導体を含むヌクレ
オチド意味している。ピリミジンの例は修飾または非修飾ウリジンである。
“Pyrimidine” means a nucleotide that includes a modified or unmodified derivative of a 6-membered pyrimidine ring. An example of a pyrimidine is a modified or unmodified uridine.

【0017】 ”ヌクレオチド三リン酸”または”NTP”とは、修飾または非修飾リボース
またはデオキシリボース糖の5’ヒドロキシル基に三つの無機リン酸基が結合さ
れているヌクレオシドを意味しており、ここで糖の1’位は核酸塩基または水素
を含むことができる。三リン酸部分は、その基の機能性(即ち、RNA分子内へ
の取り込みを可能にする)を破壊しない化学修飾を含むように修飾されていても
よい。
By “nucleotide triphosphate” or “NTP” is meant a nucleoside in which three inorganic phosphate groups are linked to the 5 ′ hydroxyl group of a modified or unmodified ribose or deoxyribose sugar. The 1 'position of the sugar can include a nucleobase or hydrogen. The triphosphate moiety may be modified to include chemical modifications that do not destroy the functionality of the group (ie, allow for incorporation into an RNA molecule).

【0018】 別の好適な態様において、本発明のヌクレオチド三リン酸(NTP)はRNA
ポリメラーゼ酵素を用いてオリゴヌクレオチド内に取り込まれる。RNAポリメ
ラーゼとしては突然変異体および野生型バクテリオファージT7、SP6または
T3 RNAポリメラーゼが挙げられるがこれらに限定されるわけではない。出
願人はまた、本発明のNTPをTaqポリメラーゼのようなある種のDNAポリ
メラーゼを用いてオリゴヌクレオチド内へ取り込むことができることも発見した
In another preferred embodiment, the nucleotide triphosphate (NTP) of the invention is an RNA
It is incorporated into the oligonucleotide using a polymerase enzyme. RNA polymerases include, but are not limited to, mutant and wild-type bacteriophage T7, SP6 or T3 RNA polymerase. Applicants have also discovered that the NTPs of the present invention can be incorporated into oligonucleotides using certain DNA polymerases, such as Taq polymerase.

【0019】 さらに別の好適な態様において、本発明は、オリゴヌクレオチド内へ修飾NT
Pを取り込むための方法を特徴とする。該方法は、オリゴヌクレオチド内への修
飾NTPの取り込みに適した条件下、DNA鋳型、RNAポリメラーゼ、NTP
および修飾NTP取り込みの促進剤を含む混合物をインキュベートする工程を含
む。
In yet another preferred embodiment, the present invention provides a method for producing a modified NT
It features a method for capturing P. The method comprises using a DNA template, RNA polymerase, NTP under conditions suitable for incorporation of the modified NTP into the oligonucleotide.
And incubating a mixture comprising a promoter of modified NTP uptake.

【0020】 ”修飾NTP取り込みの促進剤”とはRNAポリメラーゼによる核酸転写体内
への修飾ヌクレオチドの取り込みを容易にする試薬を意味している。そのような
試薬にはメタノール;LiCl;ポリエチレングリコール(PEG);ジエチル
エーテル;プロパノール;メチルアミン;エタノールなどが挙げられるがこれら
に限定されるわけではない。
“Promoter of modified NTP incorporation” means a reagent that facilitates the incorporation of modified nucleotides into nucleic acid transcripts by RNA polymerase. Such reagents include, but are not limited to, methanol; LiCl; polyethylene glycol (PEG); diethyl ether; propanol; methylamine;

【0021】 別の好適な態様において、修飾ヌクレオチド三リン酸は、核酸分子、例えば酵
素的核酸、アンチセンス、2−5Aアンチセンスキメラ、オリゴヌクレオチド、
三重鎖形成オリゴヌクレオチド(TFO)、アプタマーなど(Stull et
al.,l995 Pharmaceutical Res.12,465)
の中に、転写により取り込ませることができる。
In another preferred embodiment, the modified nucleotide triphosphate is a nucleic acid molecule, such as an enzymatic nucleic acid, an antisense, a 2-5A antisense chimera, an oligonucleotide,
Triplex-forming oligonucleotides (TFO), aptamers, etc. (Stul et.
al. , 1995 Pharmaceutical Res. 12,465)
Can be incorporated by transfer.

【0022】 ”アンチセンス”とはRNA−RNA またはRNA−DNAまたはRNA−
PNA(タンパク質核酸;Egholm el al.,1993 Natur
e 365,566)相互作用により標的RNAへ結合し、標的RNAの活性を
変化させる非酵素的核酸分子を意味している(総説としてStein and
Cheng,1993 Science 261,1004;Agrawal
et al.,米国特許第5,591,721号;Agrawal,米国特許第
5,652,356号を参照されたい)。典型的には、アンチセンス分子は、ア
ンチセンス分子の1つの連続配列に沿って標的配列と相補的であろう。しかしな
がらある種の態様では、アンチセンス分子は、基質分子がループを形成するよう
に基質へ結合してもよいし、および/またはアンチセンス分子は、アンチセンス
分子がループを形成するように基質へ結合してもよい。従って、アンチセンス分
子は二つの(またはそれ以上の)非連続基質配列と相補的であるか、またはアン
チセンス分子の二つの(またはそれ以上の)非連続基質配列部分が標的配列と相
補的であるか、またはその両方である。
“Antisense” refers to RNA-RNA or RNA-DNA or RNA-
PNA (protein nucleic acid; Egholm el al., 1993 Nature)
e 365,566) refers to non-enzymatic nucleic acid molecules that bind to target RNA by interaction and alter the activity of target RNA (for review, Stein and
Cheng, 1993 Science 261, 1004; Agrawal
et al. No. 5,591,721; Agrawal, US Pat. No. 5,652,356). Typically, an antisense molecule will be complementary to a target sequence along one contiguous sequence of the antisense molecule. However, in certain embodiments, the antisense molecule may bind to the substrate such that the substrate molecule forms a loop, and / or the antisense molecule may bind to the substrate such that the antisense molecule forms a loop. They may be combined. Thus, the antisense molecule is complementary to two (or more) non-contiguous substrate sequences or the two (or more) non-contiguous substrate sequence portions of the antisense molecule are complementary to the target sequence. Yes, or both.

【0023】 ”2−5Aアンチセンスキメラ”とは、5’リン酸化2’−5’結合アデニル
酸部分を含むアンチセンスオリゴヌクレオチドを意味している。これらのキメラ
は配列特異的様式で標的RNAに結合し、細胞性2−5A依存性リボヌクレアー
ゼを活性化し、それは順に標的RNAを切断する(Torrence et a
l.,1993 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90,13
00)。
“2-5A antisense chimera” means an antisense oligonucleotide comprising a 5 ′ phosphorylated 2′-5 ′ linked adenylate moiety. These chimeras bind to the target RNA in a sequence-specific manner and activate cellular 2-5A-dependent ribonuclease, which in turn cleaves the target RNA (Torrence et a).
l. 1993 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90,13
00).

【0024】 ”三重鎖形成オリゴヌクレオチド(TFO)”とは配列特異的様式で二本鎖D
NAに結合して、三本鎖らせんを形成しうるオリゴヌクレオチドを意味している
。そのような三本鎖らせん構造の形成は標的遺伝子の転写を阻害することが示さ
れている(Duval−Valentin et al.,1992 Proc
.Natl.Acad.Sci.USA 89,504)。
“Triplex-forming oligonucleotide (TFO)” refers to a double-stranded D in a sequence-specific manner.
It refers to an oligonucleotide that can bind to NA to form a triple-stranded helix. The formation of such a triple-stranded helix has been shown to inhibit transcription of the target gene (Duval-Valentin et al., 1992 Proc.
. Natl. Acad. Sci. USA 89, 504).

【0025】 本明細書で使用される場合、”オリゴヌクレオチド”とは二つまたはそれ以上
のヌクレオチドを有する分子を意味している。ポリヌクレオチドは一本鎖、二本
鎖または多本鎖であり、修飾または非修飾のヌクレオチドまたは非ヌクレオチド
またはそれらの種々の混合物および組み合わせを有していてもよい。
As used herein, “oligonucleotide” means a molecule having two or more nucleotides. A polynucleotide may be single-stranded, double-stranded or multi-stranded, and may have modified or unmodified nucleotides or non-nucleotides or various mixtures and combinations thereof.

【0026】 ”核酸触媒”とは、ヌクレオチド塩基配列特異的様式で他の別の核酸分子を繰
り返して切断する能力(エンドヌクレアーゼ活性)を含む種々の反応を触媒する
(速度および/または割合を変える)ことができる核酸分子を意味している。エ
ンドヌクレアーゼ活性を有するそのような分子は基質結合領域において特定の遺
伝子標的に対する相補性を有しており、またその標的中のRNAまたはDNAを
特異的に切断する酵素活性を有する。即ち、エンドヌクレアーゼ活性を有する核
酸分子は分子内または分子間でRNAまたはDNAを切断し、それにより標的R
NAまたはDNA分子を不活性化することができる。この相補性は標的RNAま
たはRNAに対する酵素的RNA分子の十分なハイブリダイゼーションを可能に
し、切断が起こることを可能にする。100%の相補性が好適ではあるが、50
−75%の低い相補性もまた本発明では有用である。核酸は塩基、糖および/ま
たはリン酸基が修飾されていてもよい。用語、酵素的核酸は、リボザイム、触媒
的RNA、酵素的RNA、触媒的DNA、触媒的オリゴヌクレオチド、ヌクレオ
ザイム、DNAzyme、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、ファインデロンまたはDN
A酵素のような句と相互交換的に使用される。これらすべての用語は酵素活性を
有する核酸分子を記述している。本出願に記載されている特定の酵素的核酸分子
は本発明を限定するものではなく、本発明の酵素的核酸分子において重要なこと
は、一つまたはそれ以上の標的核酸領域に相補的な特異的基質結合部位を有する
こと、および分子に核酸切断活性を与えるヌクレオチド配列を基質結合部位内ま
たは周辺に有すること(Cech et al.,米国特許第4,987,07
1号、Cech et al.,1988,260 JAMA 3030)であ
ることを当業者は認識するであろう。
“Nucleic acid catalysis” catalyzes (varies in rate and / or rate) various reactions, including the ability to repeatedly cleave another nucleic acid molecule in a nucleotide sequence-specific manner (endonuclease activity) A) a nucleic acid molecule. Such molecules with endonuclease activity have complementarity at the substrate binding region to a particular gene target and have enzymatic activity to specifically cleave RNA or DNA in that target. That is, a nucleic acid molecule having endonuclease activity cleaves RNA or DNA intramolecularly or intermolecularly, whereby the target R
NA or DNA molecules can be inactivated. This complementation allows for sufficient hybridization of the enzymatic RNA molecule to the target RNA or RNA, allowing cleavage to occur. 100% complementarity is preferred, but 50%
A low complementarity of -75% is also useful in the present invention. Nucleic acids may be modified at the base, sugar and / or phosphate groups. The term enzymatic nucleic acid is ribozyme, catalytic RNA, enzymatic RNA, catalytic DNA, catalytic oligonucleotide, nucleozyme, DNAzyme, RNA enzyme, endoribonuclease, endonuclease. Minizyme, leadzyme, oligozyme, finedelon or DN
Used interchangeably with phrases such as the A enzyme. All of these terms describe nucleic acid molecules having enzymatic activity. The particular enzymatic nucleic acid molecule described in the present application is not a limitation of the present invention and what is important in the enzymatic nucleic acid molecule of the present invention is that the specific nucleic acid molecule complementary to one or more target nucleic acid regions Having a specific substrate binding site, and having, within or around the substrate binding site, a nucleotide sequence that confers nucleic acid cleavage activity to the molecule (Cech et al., US Pat. No. 4,987,07).
No. 1, Cech et al. , 1988, 260 JAMA 3030).

【0027】 ”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である酵素
的核酸分子の部分/領域を意味している。
“Enzymatic portion” or “catalytic domain” refers to a portion / region of an enzymatic nucleic acid molecule that is essential for cleavage of a nucleic acid substrate.

【0028】 ”基質結合アーム”または”基質結合ドメイン”とは基質の一部分と相補的な
(即ち、塩基対を形成できる)酵素的核酸分子の部分/領域を意味している。一
般に、そのような相補性は100%であるが、必要に応じてそれ未満でもよい。
例えば、14の内の10程度でも塩基対を形成しうる。即ち、これらのアームは
、酵素的核酸分子中に、相補的塩基対形成相互作用により酵素的核酸分子および
標的を一緒にすることが意図される配列を含む。本発明の酵素的核酸分子は連続
または非連続的である、および色々な長さの結合アームを有していてもよい。結
合アームの長さは好適には4ヌクレオチドより長いかまたは等しい;特には12
−100ヌクレオチド;より特別には14−24ヌクレオチド長である。もし2
つの結合アームが選択される場合、結合アームの長さは対称的(即ち、各々の結
合アームは同じ長さである;例えば、5および5ヌクレオチド、6および6ヌク
レオチドまたは7および7ヌクレオチド長)または非対称的(即ち、結合アーム
は異なった長さである;例えば、6および3ヌクレオチド;3および6ヌクレオ
チド長;4および5ヌクレオチド長;4および6ヌクレオチド長;4および7ヌ
クレオチド長など)であるように設計される。
By “substrate binding arm” or “substrate binding domain” is meant a portion / region of an enzymatic nucleic acid molecule that is complementary (ie, capable of base pairing) to a portion of a substrate. Generally, such complementarity is 100%, but may be less if desired.
For example, about 10 out of 14 may form a base pair. That is, these arms include sequences in the enzymatic nucleic acid molecule that are intended to bring the enzymatic nucleic acid molecule and target together by complementary base pairing interactions. The enzymatic nucleic acid molecules of the invention may be continuous or discontinuous, and have binding arms of various lengths. The length of the binding arm is preferably longer than or equal to 4 nucleotides;
-100 nucleotides; more particularly 14-24 nucleotides in length. If 2
When two binding arms are selected, the length of the binding arms is symmetric (ie, each binding arm is the same length; eg, 5 and 5 nucleotides, 6 and 6 nucleotides or 7 and 7 nucleotides in length) or Seems to be asymmetric (ie, the binding arms are of different lengths; for example, 6 and 3 nucleotides; 3 and 6 nucleotides; 4 and 5 nucleotides; 4 and 6 nucleotides; 4 and 7 nucleotides long). Designed to.

【0029】 本明細書で使用される場合、”核酸分子”とはヌクレオチドを有する分子を意
味している。核酸は一本鎖、二本鎖または多本鎖であり、修飾または非修飾のヌ
クレオチドまたは非ヌクレオチドまたはそれらの種々の混合物および組み合わせ
を含むであろう。本発明に従った核酸分子の例は、タンパク質のような巨大分子
をコードしている遺伝子である。
As used herein, “nucleic acid molecule” means a molecule having nucleotides. Nucleic acids may be single-stranded, double-stranded or multi-stranded, and may contain modified or unmodified nucleotides or non-nucleotides or various mixtures and combinations thereof. An example of a nucleic acid molecule according to the present invention is a gene encoding a macromolecule such as a protein.

【0030】 本発明の好適な態様において、核酸分子(例えば、アンチセンス分子、三重鎖
DNAまたは酵素的核酸分子)は13から100ヌクレオチド長であり、特定の
態様においては(例えば、特定のリボザイムに対して)35、36、37または
38ヌクレオチド長である。特定の態様において核酸分子は15−100、17
−100、20−100、21−100、23−100、25−100、27−
100、30−100、32−100、35−100、40−100、50−1
00、60−100、70−100または80−100ヌクレオチド長である。
上に特定した鎖長範囲の上限である100ヌクレオチドの代わりに、鎖長範囲の
上限は例えば、30、40、50、60、70または80ヌクレオチドでもよい
。従っていずれの鎖長範囲についても、特定の態様のための鎖長範囲は明記され
たような下限を有し、および下限よりもより高い、明記されたような上限を有す
る。例えば特定の態様において、鎖長範囲は35−50ヌクレオチド長であろう
。すべてのそのような範囲が明白に包含されている。また特定の態様において、
核酸分子は上に特定した任意の長さ(例えば、21ヌクレオチド長)を有するこ
とができる。
In a preferred embodiment of the invention, the nucleic acid molecule (eg, an antisense molecule, triplex DNA or an enzymatic nucleic acid molecule) is 13 to 100 nucleotides in length, and in certain embodiments (eg, a specific ribozyme 35), 36, 37 or 38 nucleotides in length. In certain embodiments, the nucleic acid molecule is 15-100, 17
-100, 20-100, 21-100, 23-100, 25-100, 27-
100, 30-100, 32-100, 35-100, 40-100, 50-1
00, 60-100, 70-100 or 80-100 nucleotides in length.
Instead of the upper limit of the chain length range specified above of 100 nucleotides, the upper limit of the chain length range may be, for example, 30, 40, 50, 60, 70 or 80 nucleotides. Thus, for any chain length range, the chain length range for a particular embodiment will have a lower limit as specified, and an upper limit as specified, higher than the lower limit. For example, in certain embodiments, the chain length range will be 35-50 nucleotides in length. All such ranges are expressly included. Also in certain aspects,
The nucleic acid molecule can have any of the lengths specified above (eg, 21 nucleotides in length).

【0031】 ”相補性”とは、伝統的ワトソン−クリックまたは他の非伝統的型により、核
酸が別のRNA配列と水素結合を形成できることを意味している。本発明の核酸
分子に関しては、核酸分子とその標的または相補的配列との結合自由エネルギー
は、核酸の適切な機能が進行するのを可能にするのに十分である(例えば、酵素
的核酸切断、アンチセンスまたは三重らせん阻害)。核酸分子の結合自由エネル
ギーの決定は本分野ではよく知られている(例えば、Turner et al
.,1987,CSH Syrnp.Quant.Biol.LII pp.1
23−133;Frier et al.,1986,Proc.Nat.Ac
ad.Sci.USA 83:9373−9377;Turner et al
.,1987,J.Am.Chem.Soc.109:3783−3785)。
パーセント相補性とは第二の核酸配列と水素結合(例えば、ワトソン−クリック
塩基対形成)を形成できる核酸分子中の連続した残基のパーセントを示している
(例えば、10個の内の5、6、7、8、9、10であれば50%、60%、7
0%、80%、90%および100%の相補性である)。”完全な相補性”とは
核酸配列の連続した残基のすべてが第二の核酸配列中の同数の連続した残基と水
素結合するであろうことを意味している。
“Complementarity” means that a nucleic acid can form a hydrogen bond with another RNA sequence by traditional Watson-Crick or other non-traditional forms. For the nucleic acid molecules of the invention, the free energy of binding of the nucleic acid molecule to its target or complementary sequence is sufficient to allow proper function of the nucleic acid to proceed (eg, enzymatic nucleic acid cleavage, Antisense or triple helix inhibition). Determination of the binding free energy of a nucleic acid molecule is well known in the art (eg, Turner et al.).
. , 1987, CSH Syrnp. Quant. Biol. LII pp. 1
23-133; Frier et al. , 1986, Proc. Nat. Ac
ad. Sci. USA 83: 9373-9377; Turner et al.
. 1987; Am. Chem. Soc. 109: 3783-3785).
Percent complementarity refers to the percentage of contiguous residues in a nucleic acid molecule that can form hydrogen bonds (e.g., Watson-Crick base pairing) with a second nucleic acid sequence (e.g., five out of ten, For 6, 7, 8, 9, 10, 50%, 60%, 7
0%, 80%, 90% and 100% complementarity). "Perfect complementarity" means that all the contiguous residues of the nucleic acid sequence will hydrogen bond with the same number of contiguous residues in the second nucleic acid sequence.

【0032】 さらに別の好適な態様において、本発明の修飾ヌクレオチド三リン酸は、新規
機能を有する核酸分子のコンビナトリアル化学またはインビトロ選択に使用でき
る。修飾オリゴヌクレオチドは酵素的に合成でき、スクリーニングのためのライ
ブラリーを生成することができる。
In yet another preferred embodiment, the modified nucleotide triphosphates of the present invention can be used for combinatorial chemistry or in vitro selection of nucleic acid molecules having novel functions. Modified oligonucleotides can be synthesized enzymatically to generate a library for screening.

【0033】 別の好適な態様において、本発明は、本発明に記載されている方法を用いて単
離される核酸(例えば、酵素的核酸分子、アンチセンス核酸、2−5Aアンチセ
ンスキメラ、三重鎖DNA、RNA切断化学基含有アンチセンス核酸)に基づい
た技術、および遺伝子発現の診断、下方制御または阻害のためのそれらの使用法
を特徴とする。
In another preferred embodiment, the present invention relates to nucleic acids (eg, enzymatic nucleic acid molecules, antisense nucleic acids, 2-5A antisense chimeras, triplexes) isolated using the methods described in the present invention. It features technologies based on DNA, RNA-cleaving chemical groups (antisense nucleic acids) and their use for diagnosing, down-regulating or inhibiting gene expression.

【0034】 ”阻害する”とは標的遺伝子の活性または標的遺伝子をコードしているmRN
Aまたは同等なRNAのレベルが本発明の核酸分子(例えば、酵素的核酸分子、
アンチセンス核酸、2−5Aアンチセンスキメラ、三重鎖DNA、RNA切断化
学基含有アンチセンス核酸)の不在下で観察されるよりも減じられることを意味
している。一つの態様において、酵素的核酸分子による阻害は、好適には、mR
NA上の同じ部位に結合できるがそのRNAを切断することはできない酵素的に
弱められた核酸分子の存在下で観察されるレベルよりも低い。別の態様において
、核酸分子(酵素的核酸およびアンチセンス分子を含む)による阻害は、好適に
は、例えばスクランブル配列またはミスマッチを有するオリゴヌクレオチドの存
在下で観察される阻害よりもより強い。別の態様において、本発明の核酸分子に
よる標的遺伝子の阻害は、核酸分子不在下よりも存在下の方がより強い。
“Inhibit” refers to the activity of the target gene or the mRN encoding the target gene.
A or equivalent level of RNA is a nucleic acid molecule of the invention (eg, an enzymatic nucleic acid molecule,
Antisense nucleic acid, 2-5A antisense chimera, triple stranded DNA, antisense nucleic acid containing an RNA-cleaving chemical group). In one embodiment, the inhibition by the enzymatic nucleic acid molecule is preferably
Below the levels observed in the presence of enzymatically weakened nucleic acid molecules that can bind to the same site on NA but cannot cleave the RNA. In another embodiment, inhibition by nucleic acid molecules (including enzymatic nucleic acids and antisense molecules) is suitably stronger than the inhibition observed in the presence of oligonucleotides having, for example, scrambled sequences or mismatches. In another embodiment, the inhibition of the target gene by the nucleic acid molecule of the present invention is stronger in the presence than in the absence of the nucleic acid molecule.

【0035】 さらに別の好適な態様において、本発明は多数の式Iの化合物を取り込むため
の方法を特徴とする。
In yet another preferred embodiment, the invention features a method for incorporating a number of compounds of formula I.

【0036】 さらに別の態様において、本発明は式IIの触媒活性を有する核酸分子を特徴
とする。
In yet another aspect, the invention features a catalytically active nucleic acid molecule of Formula II.

【0037】[0037]

【化4】 上記の式において、X、YおよびZは独立してヌクレオチドまたは非ヌクレオ
チドリンカーを表し、それらは同じでも異なっていても良い;・は二つの隣接す
るヌクレオチド間の水素結合形成を示しており;Y’はYに相補的なヌクレオチ
ドであり;Z’はZに相補的なヌクレオチドであり;lは3と等しいかまたはそ
れより大きな整数であり、好適には20未満、より特別には4、5、6、7、8
、9、10、11、12または15であり;mは1より大きな整数であり、好適
には10未満、より特別には2,3、4、5、6または7であり;nは1より大
きな整数であり、好適には10未満、より特別には3、4、5、6または7であ
り;oは3と等しいかまたはそれより大きな整数であり、好適には20未満、よ
り特別には3,4、5、6、7、8、9、10、11、12または15であり;
lおよびoは同じ長さでもよいし(l=o)または異なった長さでもよい(l≠
o);各X(l)およびX(o)は独立して標的核酸配列(標的はRNA、DN
AまたはRNA/DNA混合ポリマーでありうる)と安定した相互作用をするの
に十分な長さのオリゴヌクレオチドであり;Wは≧2ヌクレオチドの長さのリン
カーであるかまたは非ヌクレオチドリンカーであってもよく;A、U、Cおよび
Gはヌクレオチドを表し;Gはヌクレオチドであり、好適には2’−O−メチル
であり;Cはヌクレオチドを表し、好適には2’−アミノ(例えば、2’−NH
2または2’−O−NH2)であり;および_は化学結合を表す(例えば、リン
酸エステル結合、アミド結合、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエートまた
は本分野で知られている他の結合)。
Embedded image In the above formula, X, Y and Z independently represent nucleotide or non-nucleotide linkers, which may be the same or different; indicates a hydrogen bond formation between two adjacent nucleotides; Y 'Is a nucleotide complementary to Y; Z' is a nucleotide complementary to Z; l is an integer equal to or greater than 3, preferably less than 20, more particularly 4, 5 , 6,7,8
, 9, 10, 11, 12 or 15; m is an integer greater than 1, preferably less than 10, more particularly 2, 3, 4, 5, 6 or 7; O is a large integer, preferably less than 10, more particularly 3, 4, 5, 6 or 7; o is an integer equal to or greater than 3, preferably less than 20, more particularly Is 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 or 15;
l and o can be the same length (l = o) or different lengths (l ≠
o); each X (l) and X (o) is independently a target nucleic acid sequence (target is RNA, DN
A or an RNA / DNA mixed polymer), and is an oligonucleotide long enough to have a stable interaction with it; W is a linker ≧ 2 nucleotides long or a non-nucleotide linker A, U, C and G represent nucleotides; G is a nucleotide, preferably 2′-O-methyl; C represents a nucleotide, preferably 2′-amino (eg, 2′-amino). '-NH
And _ represents a chemical bond (e.g., a phosphate ester bond, an amide bond, a phosphorothioate, a phosphorodithioate, or other bond known in the art).

【0038】 式IIの酵素的核酸分子は独立してキャップ構造を含んでいてもよく、それは
独立して存在してもまたは存在しなくてもよい。
[0038] The enzymatic nucleic acid molecule of Formula II may independently comprise a cap structure, which may or may not be present independently.

【0039】 ”十分な長さ”とはとは3ヌクレオチドと等しいかまたはそれより大きなオリ
ゴヌクレオチドを意味している。
“Sufficient length” means an oligonucleotide equal to or greater than 3 nucleotides.

【0040】 ”安定に相互作用する”とはオリゴヌクレオチドと標的核酸との相互作用を意
味している(例えば、生理学的条件下での標的中の相補的ヌクレオチドとの水素
結合形成により)。
“Stably interacting” refers to the interaction of an oligonucleotide with a target nucleic acid (eg, by forming hydrogen bonds with complementary nucleotides in the target under physiological conditions).

【0041】 ”キメラ核酸分子”または”キメラオリゴヌクレオチド”とは、分子が修飾ま
たは非修飾DNAまたはRNAの両方から成っていてもよいことを意味している
“Chimeric nucleic acid molecule” or “chimeric oligonucleotide” means that the molecule may consist of both modified or unmodified DNA or RNA.

【0042】 ”キャップ構造”とはオリゴヌクレオチドの末端に取り込まれている化学修飾
を意味している。これらの末端修飾は核酸をエキソヌクレアーゼ分解から保護し
、細胞内の送達および/または局在化を助けるであろう。キャップは5’末端(
5’−キャップ)または3’末端(3’−キャップ)に存在してもよく、両方の
末端に存在してもよい。非制限的例において:5’−キャップは反転無塩基部分
、4’5’−メチレンヌクレオチド;1−(ベータ−D−エリスロフラノシル)
ヌクレオチド、4’−チオヌクレオチド、炭素環式ヌクレオチド;1,5−アン
ヒドロヘキシトールヌクレオチド;L−ヌクレオチド;アルファ−ヌクレオチド
;修飾塩基ヌクレオチド;ホスホロジチオエート結合;スレオ−ペントフラノシ
ルヌクレオチド;非環式3’−4’−セコヌクレオチド;非環式3,4−ジヒド
ロキシブチルヌクレオチド;非環式3,5−ジヒドロキシペンチルヌクレオチド
、3’−3’−反転ヌクレオチド部分;3’−3’−反転無塩基部分;3’−2
’−反転ヌクレオチド部分;3’−2’−反転無塩基部分;リン酸1,4−ブタ
ンジオール;3’−ホスホルアミデート;リン酸ヘキシル;リン酸アミノヘキシ
ル;3’−リン酸;3’−ホスホロチオエート;ホスホロジチオエート;または
架橋または非架橋メチルホスホネート部分から成る群より選択される(より詳細
にはBeigelman et al.,国際PCT公開番号第WO97/26
270号を参照されたい、本明細書において援用される)。さらに別の好適な態
様において、3’−キャップは、4’5’−メチレンヌクレオチド;1−(ベー
タ−D−エリスロフラノシル)ヌクレオチド;4’−チオヌクレオチド、炭素環
式ヌクレオチド;リン酸5’−アミノアルキル;リン酸1,3−ジアミノ−2−
プロピル;リン酸3−アミノプロピル;リン酸6−アミノヘキシル;リン酸1,
2−アミノドデシル;リン酸ヒドロキシプロピル;1,5−アンヒドロヘキシト
ール;L−ヌクレオチド;アルファ−ヌクレオチド;修飾塩基ヌクレオチド;ホ
スホロジチオエート結合;スレオ−ペントフラノシルヌクレオチド;非環式3’
,4’−セコヌクレオチド;3,4−ジヒドロキシブチルヌクレオチド;3,5
−ジヒドロキシペンチルヌクレオチド、5’−5’−反転ヌクレオチド部分;5
’,5’−反転無塩基部分;5’−ホスホルアミデート;5’−ホスホロチオエ
ート;リン酸1,4−ブタンジオール;5’−アミノ;架橋および/または非架
橋5’−ホスホルアミデート;ホスホロチオエートおよび/またはホスホロジチ
オエート、架橋または非架橋メチルホスホネートおよび5’−メルカプト部分か
ら成る群より選択される(より詳細にはBeaucage and Iyer,
1993,Tetrahedron 49,1925を参照されたい;本明細書
において援用される)。用語”非ヌクレオチド”とは一つまたはそれ以上のヌク
レオチド単位の代わりに核酸鎖内へ取り込ませることができる任意の基または化
合物を意味しており、糖および/またはリン酸置換を含み、残っている塩基が酵
素活性を示すことが可能である。該基または化合物は、アデノシン、グアニン、
シトシン、ウラシルまたはチミンのような普通に認識されるヌクレオチド塩基を
含まない点において無塩基である。本明細書で使用される場合、用語”無塩基”
または”無塩基ヌクレオチド”とは塩基を欠くかまたは1’位に塩基の代わりに
他の化学基を有する糖部分を包含している。
“Cap structure” means a chemical modification incorporated at the end of an oligonucleotide. These terminal modifications will protect the nucleic acid from exonuclease degradation and will aid delivery and / or localization within the cell. The cap is at the 5 'end (
5'-cap) or at the 3 'end (3'-cap) or at both ends. In a non-limiting example: 5'-cap is an inverted abasic moiety, 4'5'-methylene nucleotide; 1- (beta-D-erythrofuranosyl)
Nucleotides, 4'-thionucleotides, carbocyclic nucleotides; 1,5-anhydrohexitol nucleotides; L-nucleotides; alpha-nucleotides; modified base nucleotides; phosphorodithioate bonds; threo-pentofuranosyl nucleotides; Cyclic 3'-4'-seconucleotide; acyclic 3,4-dihydroxybutyl nucleotide; acyclic 3,5-dihydroxypentyl nucleotide, 3'-3'-inverted nucleotide portion; 3'-3'-inverted Abasic portion; 3'-2
3'-2'-inverted abasic moiety; 1,4-butanediol phosphate; 3'-phosphoramidate; hexyl phosphate; aminohexyl phosphate; 3'-phosphate;'-Phosphorothioate;phosphorodithioate; or a bridged or unbridged methylphosphonate moiety (more particularly, Beigelman et al., International PCT Publication No. WO 97/26).
270, incorporated herein by reference). In yet another preferred embodiment, the 3'-cap is 4'5'-methylene nucleotide; 1- (beta-D-erythrofuranosyl) nucleotide; 4'-thionucleotide, carbocyclic nucleotide; phosphate 5 '-Aminoalkyl; 1,3-diamino-2-phosphate
Propyl; 3-aminopropyl phosphate; 6-aminohexyl phosphate;
2-aminododecyl; hydroxypropyl phosphate; 1,5-anhydrohexitol; L-nucleotide; alpha-nucleotide; modified base nucleotide; phosphorodithioate linkage; threo-pentofuranosyl nucleotide; acyclic 3 '
3,4'-seconucleotide; 3,4-dihydroxybutyl nucleotide; 3,5
-Dihydroxypentyl nucleotides, 5'-5'-inverted nucleotide moieties; 5
5'-phosphoramidate;5'-phosphorothioate; 1,4-butanediol phosphate; 5'-amino; cross-linked and / or non-cross-linked 5'-phosphoramidate Selected from the group consisting of phosphorothioates and / or phosphorodithioates, bridged or unbridged methylphosphonates and 5'-mercapto moieties (more particularly, Beaucage and Iyer,
1993, Tetrahedron 49, 1925; incorporated herein by reference). The term "non-nucleotide" refers to any group or compound that can be incorporated into a nucleic acid strand in place of one or more nucleotide units, including sugar and / or phosphate substitutions and remaining It is possible that any base presents an enzymatic activity. The group or compound is adenosine, guanine,
It is abasic in that it does not contain commonly recognized nucleotide bases such as cytosine, uracil or thymine. As used herein, the term "basic"
Or, "an abasic nucleotide" includes a sugar moiety that lacks a base or has another chemical group at the 1 'position in place of a base.

【0043】 本発明に記載されているような2’−修飾ヌクレオチドに関連して、”アミノ
”とは2’−NH2または2’−O−NH2を意味しており、それは修飾されて
いてもいなくてもよい。そのように修飾された基は例えば、各々Eckstei
n et al.,米国特許第5,672,695号およびMatulic−A
damic et al.,WO98/28317に記載されており、それらは
全体が本明細書において援用される。
In the context of a 2′-modified nucleotide as described in the present invention, “amino” means 2′-NH 2 or 2′-O-NH 2, which may be modified It is not necessary. Groups so modified are, for example, each Eckstein
net et al. No. 5,672,695 and Matulic-A.
damic et al. , WO 98/28317, which are hereby incorporated by reference in their entirety.

【0044】好ましい態様の説明 図面 図1はヌクレオシド基質を使用するNTP合成のスキームを示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG . 1 shows a scheme for NTP synthesis using a nucleoside substrate.

【0045】 図2はインビトロ選択法のためのスキームを示している。無作為コア領域およ
び一つまたはそれ以上の規定された配列の領域を有する核酸分子のプールを発生
させる。これらの核酸分子を規定された配列を有する固定化オリゴヌクレオチド
を含むカラムへ結合させ、ここで規定された配列はプール中の核酸分子の規定さ
れた配列の領域と相補的である。カラム中の固定化オリゴヌクレオチド(標的)
を切断できる核酸分子を単離し、相補的DNA(cDNA)に変換し、続いてN
TPを用いる転写により新しい核酸プールを形成させる。
FIG. 2 shows a scheme for the in vitro selection method. A pool of nucleic acid molecules having a random core region and one or more regions of defined sequence is generated. These nucleic acid molecules are bound to a column containing immobilized oligonucleotides having a defined sequence, wherein the defined sequence is complementary to a region of the defined sequence of nucleic acid molecules in the pool. Immobilized oligonucleotide in column (target)
Is isolated and converted to complementary DNA (cDNA), followed by N
A new nucleic acid pool is formed by transcription using TP.

【0046】 図3は二カラムインビトロ選択法のスキームを示している。無作為コアおよび
規定された配列の二つの隣接領域(領域Aおよび領域B)を有する核酸分子のプ
ールを発生させる。このプールは、各々プール中の核酸分子の領域AおよびBと
相補的である、領域A’およびB’を有する固定化オリゴヌクレオチドを含むカ
ラムを通過させる。カラムを固定化オリゴヌクレオチド標的が容易に切断される
のに十分な条件にする。標的を切断するプール中の分子(活性分子)はそのA領
域に結合している標的のA’領域を有し、一方B領域はフリーである。カラムを
洗浄して、結合した標的のA’領域を有する活性分子を単離する。この活性分子
のプールはまた、標的を切断する活性がないが(不活性分子)カラムから解離さ
れたある種の分子も含むであろう。混入した不活性分子を活性分子から分離する
ため、プールを、A’配列を含むがB’配列を含まない固定化オリゴヌクレオチ
ドを含む第二のカラムを通過させる。不活性分子はカラム2に結合するが、活性
分子はカラム2に結合しない(なぜなら、それらのA領域はカラム1からの標的
オリゴヌクレオチドのA’領域により占領されている)。カラム2を洗浄して活
性分子を単離し、図2に示したような次の処理に進む。
FIG. 3 shows the scheme of the two-column in vitro selection method. A pool of nucleic acid molecules having a random core and two flanking regions of the defined sequence (region A and region B) is generated. This pool is passed through a column containing immobilized oligonucleotides having regions A 'and B', each of which is complementary to regions A and B of the nucleic acid molecules in the pool. The column is brought to conditions sufficient for the immobilized oligonucleotide target to be easily cleaved. The molecule in the pool that cleaves the target (the active molecule) has the A 'region of the target bound to its A region, while the B region is free. The column is washed to isolate the active molecule with the bound target A 'region. This pool of active molecules will also contain certain molecules that are not active at cleaving the target (inactive molecules) but are dissociated from the column. To separate contaminating inert molecules from active molecules, the pool is passed through a second column containing immobilized oligonucleotides containing A 'sequences but no B' sequences. Inactive molecules bind to column 2, but active molecules do not bind to column 2 (since their A region is occupied by the A 'region of the target oligonucleotide from column 1). The column 2 is washed to isolate the active molecules and proceed to the next step as shown in FIG.

【0047】 図4は新規な48ヌクレオチドの酵素的核酸モチーフの図解であり、これは本
発明に記載されているインビトロ法を用いて同定された。示されている分子は単
なる例示である。5’および3’末端ヌクレオチド(5’および3’末端上の単
なる単一の末端ヌクレオチドではなく基質結合アームのヌクレオチドを指す)は
これらの部分が標的基質配列と塩基対形成しうる限り変更することができる。加
えて、基質の切断部位に示されているグアノシン(G)は、その変更が標的配列
を切断する酵素的核酸分子の能力を排除しない限り、他のヌクレオチドに変更す
ることができる。核酸分子および/または基質配列中の置換は、例えば本明細書
に記載したように容易に試験できる。
FIG. 4 is an illustration of a novel 48 nucleotide enzymatic nucleic acid motif, which was identified using the in vitro method described in the present invention. The molecules shown are exemplary only. The 5 'and 3' terminal nucleotides (referring to the nucleotides of the substrate binding arm, rather than just a single terminal nucleotide on the 5 'and 3' ends), are altered as long as these portions can base pair with the target substrate sequence Can be. In addition, the guanosine (G) shown at the cleavage site of the substrate can be changed to other nucleotides as long as the change does not eliminate the ability of the enzymatic nucleic acid molecule to cleave the target sequence. Substitutions in the nucleic acid molecule and / or substrate sequence can be readily tested, for example, as described herein.

【0048】 図5はクラスI酵素的核酸分子モチーフの効力を示すために使用されたHCV
ルシフェラーゼアッセイのスキームを示している。
FIG. 5 shows HCV used to demonstrate the efficacy of class I enzymatic nucleic acid molecule motifs
1 shows a scheme of a luciferase assay.

【0049】 図6はHCV RNA上の部位146を標的とする酵素的核酸分子の用量曲線
を示しているグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a dose curve for an enzymatic nucleic acid molecule targeting site 146 on HCV RNA.

【0050】 図7はHCV RNA内の4つの部位を標的とする酵素的核酸分子が細胞中の
RNAレベルを減少させうることを示している棒グラフである。
FIG. 7 is a bar graph showing that enzymatic nucleic acid molecules targeting four sites within HCV RNA can reduce RNA levels in cells.

【0051】 図8は特徴付けられたクラスII酵素的核酸モチーフの二次構造および切断速
度を示している。
FIG. 8 shows the secondary structure and cleavage rates of the characterized class II enzymatic nucleic acid motifs.

【0052】ヌクレオチド合成 本分野で知られているリン酸化プロトコールへのジメチルアミノピリジン(D
MAP)の添加は反応時間を短くすると同時にヌクレオチド一リン酸の収率を非
常に増加させることができる(図1)。本発明のヌクレオシドの合成はいくつか
の論文および出願人の以前の出願に記載されている(Beigelman et
al.,国際PCT公開番号第WO96/18736号;Dudzcy et
al.,国際PCT公開番号第WO95111910号;Usman et
al.,国際PCT公開番号第WO95/13378号;Matulic−Ad
arnic et al.,1997,Tetrahedron Lett.3
8,203,Matulic−Adarnic et al.,1997,Te
trahedron Lett.38,1669;これらはすべて本明細書にお
いて援用される)。これらのヌクレオシドをリン酸トリエチルに溶解し、氷浴で
冷却した。オキシ塩化リン(POCl3)を加え、続いてDMAPを導入した。
次に反応液を室温まで温めて5時間放置した。この反応はヌクレオチド一リン酸
を形成させ、それは次にヌクレオチド三リン酸の形成に使用できる。トリブチル
アミンを加え、続いて無水アセトニトリルおよびピロリン酸トリブチルアンモニ
ウムを添加した。反応をTEABで停止させ、室温(約20℃)で一夜撹拌した
。三リン酸はカラム精製およびHPLCを使用して精製され、化学構造はNMR
分析により確認した。当業者は反応の試薬、温度および精製法は容易に代替物お
よび均等物で変えることができ、それにもかかわらず所望の生成物が得られるこ
とを認識するであろう。
Nucleotide Synthesis Dimethylaminopyridine (D) to phosphorylation protocols known in the art
The addition of MAP) can greatly increase the yield of nucleotide monophosphate while shortening the reaction time (FIG. 1). The synthesis of the nucleosides of the present invention has been described in several articles and in earlier applications of the applicant (Beigelman et al.).
al. , International PCT Publication No. WO 96/18736; Dudzcy et.
al. , International PCT Publication No. WO95111110; Usman et.
al. , International PCT Publication No. WO95 / 13378; Matulic-Ad
artic et al. , 1997, Tetrahedron Lett. 3
8, 203, Matulic-Adarnic et al. , 1997, Te
trahedron Lett. 38, 1669; all of which are incorporated herein). These nucleosides were dissolved in triethyl phosphate and cooled in an ice bath. Phosphorus oxychloride (POCl3) was added, followed by DMAP.
The reaction was then warmed to room temperature and left for 5 hours. This reaction forms nucleotide monophosphate, which can then be used to form nucleotide triphosphate. Tributylamine was added, followed by anhydrous acetonitrile and tributylammonium pyrophosphate. The reaction was quenched with TEAB and stirred at room temperature (about 20 ° C.) overnight. Triphosphate is purified using column purification and HPLC, the chemical structure is NMR
Confirmed by analysis. One skilled in the art will recognize that the reagents, temperatures, and purification methods of the reaction can be readily varied with alternatives and equivalents, while still providing the desired product.

【0053】ヌクレオチド三リン酸 本発明は多数の異なった機能に使用できるヌクレオチド三リン酸を提供する。
表Iのヌクレオシドから形成されたヌクレオチド三リン酸は本分野で知られてい
る他のヌクレオチド三リン酸と比較して独特で性質が異なっている。DNAまた
はRNAオリゴヌクレオチド内への修飾ヌクレオチドの取り込みにより分子の特
性を変えることができる。例えば、修飾ヌクレオチドはヌクレアーゼの結合を妨
害し、したがって分子の化学的半減期を延長する。もし分子が細胞培養またはイ
ンビボで使用されるならば、このことは特に重要である。本分野において、これ
らの分子内への修飾ヌクレオチドの導入は、分子の安定性を、およびそれにより
その有効性を非常に増加させうることが知られている(Burgin et a
l.,1996,Biochemistry 35,14090−14097;
Usman et al.,1996,Curr.Opin.Struct.B
iol.6,527−533)。
[0053] Nucleotide triphosphates present invention provides a nucleotide triphosphate that can be used in a number of different functions.
The nucleotide triphosphates formed from the nucleosides of Table I are unique and differ in nature as compared to other nucleotide triphosphates known in the art. The incorporation of modified nucleotides into DNA or RNA oligonucleotides can alter the properties of the molecule. For example, modified nucleotides prevent nuclease binding and thus increase the chemical half-life of the molecule. This is particularly important if the molecule is to be used in cell culture or in vivo. It is known in the art that the introduction of modified nucleotides into these molecules can greatly increase the stability of the molecule and thereby its efficacy (Burgin et a
l. , 1996, Biochemistry 35, 14090-14097;
Usman et al. , 1996, Curr. Opin. Struct. B
iol. 6,527-533).

【0054】 修飾ヌクレオチドは野生型かまたは突然変異体ポリメラーゼを使用して取り込
まれる。例えば、突然変異体T7ポリメラーゼは修飾ヌクレオチド三リン酸、D
NA鋳型および適した緩衝液存在下で使用される。他のポリメラーゼおよびそれ
らの各々の突然変異変異体もまた本発明のNTPの取り込みに利用できることを
当業者は認識するであろう。核酸転写体は放射性標識ヌクレオチド(α−32P
NTP)の取り込みにより検出できる。放射性標識NTPは試験されている修
飾三リン酸と同じ塩基を含む。メタノール、PEGおよびLiClの影響が、こ
れらの化合物を独立してまたは組み合わせて添加することにより試験された。核
酸転写体の検出および定量はMolecular Dynamics Phos
phorImagerを使用して実施された。転写の効率は修飾ヌクレオチド三
リン酸取り込みと全リボヌクレオチド取り込み対照を比較することにより評価さ
れた。野生型ポリメラーゼは製造元(Boehringer Mannheir
n)の緩衝液および使用説明書を用いてNTPの取り込みに使用された。
[0054] The modified nucleotides are incorporated using a wild-type or mutant polymerase. For example, mutant T7 polymerase has a modified nucleotide triphosphate, D
Used in the presence of NA template and a suitable buffer. One of skill in the art will recognize that other polymerases and their respective mutant variants can also be used to incorporate the NTPs of the present invention. The nucleic acid transcript is a radiolabeled nucleotide (α-32P
NTP). The radiolabeled NTP contains the same base as the modified triphosphate being tested. The effect of methanol, PEG and LiCl was tested by adding these compounds independently or in combination. Detection and quantification of nucleic acid transcripts is described in Molecular Dynamics Phos.
Performed using phorImager. Transcription efficiency was assessed by comparing modified nucleotide triphosphate incorporation with a total ribonucleotide incorporation control. Wild-type polymerase is available from the manufacturer (Boehringer Mannair).
n) was used for NTP incorporation using the buffer and instructions for use.

【0055】転写条件 オリゴヌクレオチド内への修飾ヌクレオチド三リン酸の取り込み速度は、従来
の緩衝液条件に、修飾NTP取り込みのいくつかの異なった促進剤を加えること
により促進できる。出願人はRNAポリメラーゼを用いるdNTPの取り込み速
度を高めるためにメタノールおよびLiClを利用した。これらの修飾NTP取
り込みの促進剤は転写を最適にするために異なった組み合わせおよび比率で使用
できる。最適反応条件はヌクレオチド三リン酸間で異なり、標準実験により容易
に決定できる。しかしながら総合的にいえば、メタノールまたは塩化リチウムの
ような無機化合物のような修飾NTP取り込みの促進剤の存在は、平均転写速度
を速めることが示された。
Transcription Conditions The rate of incorporation of modified nucleotide triphosphates into oligonucleotides can be enhanced by adding several different enhancers of modified NTP incorporation to conventional buffer conditions. Applicants have utilized methanol and LiCl to increase the rate of dNTP uptake using RNA polymerase. These modified NTP uptake promoters can be used in different combinations and ratios to optimize transcription. Optimum reaction conditions vary between nucleotide triphosphates and can be readily determined by standard experiments. Overall, however, it has been shown that the presence of a promoter of modified NTP incorporation, such as an inorganic compound such as methanol or lithium chloride, increases the average transfer rate.

【0056】本発明の核酸分子の作用機構 アンチセンス:アンチセンス分子は修飾または非修飾のRNA、DNAまたは
混合ポリマーオリゴヌクレオチドであり、マッチする配列へ特異的に結合してペ
プチド合成を阻害することにより主として機能する(Wu−Pong,Nov
1994,BioPharm,20−33)。アンチセンスオリゴヌクレオチド
はワトソンクリック塩基対形成により標的RNAへ結合し、立体的阻止かまたは
RNase H酵素の活性化により結合した配列のリボソーム翻訳を妨害するこ
とにより遺伝子発現を阻止する。アンチセンス分子はまたRNAプロセッシング
または核から細胞質内への輸送を妨害することによってもタンパク質合成を変化
させる(Mukhopadhyay&Roth,1996,Crit.Rev.
in Oncogenesis 7,151−190)。
Mechanism of Action of the Nucleic Acid Molecules of the Invention Antisense: Antisense molecules are modified or unmodified RNA, DNA or mixed polymer oligonucleotides that specifically bind to matching sequences and inhibit peptide synthesis. (Wu-Pong, Nov)
1994, BioPharm, 20-33). Antisense oligonucleotides bind to target RNA by Watson-Crick base pairing and block gene expression by sterically blocking or preventing ribosome translation of the bound sequence by activation of the RNase H enzyme. Antisense molecules also alter protein synthesis by interfering with RNA processing or transport from the nucleus into the cytoplasm (Mukhopadhyay & Roth, 1996, Crit. Rev.
in Oncogenesis 7, 151-190).

【0057】 加えて、RNAへの一本鎖DNAの結合はヘテロ二重鎖のヌクレアーゼ分解を
生じる(Wu−Pong、前記文献;Crooke、前記文献)。現在まで、R
Nase Hの基質として働くであろう唯一の主鎖修飾DNAはホスホロチオエ
ートおよびホスホロジチオエートである。最近、2’−アラビノおよび2’−フ
ルオロアラビノ含有オリゴもまたRNase H活性を活性化することが報告さ
れている。
In addition, binding of single-stranded DNA to RNA results in nuclease degradation of the heteroduplex (Wu-Pong, supra; Crooke, supra). Until now, R
The only backbone-modified DNA that will serve as a substrate for Nase H is phosphorothioate and phosphorodithioate. Recently, 2'-arabino and 2'-fluoroarabino-containing oligos have also been reported to activate RNase H activity.

【0058】 化学的に修飾されたヌクレオチド、二次構造および/またはRNase H基
質ドメインの新規コンフィギュレーションを利用する多数のアンチセンス分子が
報告されている(Woolf et al.,国際PCT公開番号第WO98/
l3526;1998年4月20日に出願されたThompson et al
.,USSN 60/082,404;1998年9月21日に出願されたHa
rtmann et al.,USSN 60/101,174、これらのすべ
ては全体が本明細書において援用される)。
A number of antisense molecules have been reported that utilize a novel configuration of chemically modified nucleotides, secondary structures and / or RNase H substrate domains (Woolf et al., International PCT Publication No. WO98). /
13526; Thompson et al, filed April 20, 1998.
. , USSN 60 / 082,404; Ha filed September 21, 1998.
rtmann et al. USSN 60 / 101,174, all of which are incorporated herein in their entirety).

【0059】三重鎖形成オリゴヌクレオチド(TFO ):一本鎖DNAをゲノムDNAへ配列
特異的様式で結合するように設計することができる。TFOはフーグスティーン
塩基対形成によりDNAらせんを結合するピリミジンに富んだオリゴヌクレオチ
ドを含む(Wu−Pong、前記文献)。生じた三重らせんはDNAセンス、D
NAアンチセンスおよびTFOから構成されており、RNAポリメラーゼによる
RNA合成を破壊する。TFO機構は結合が不可逆的であるので遺伝子発現また
は細胞死を生じる(Mukhopadhyay&Roth、前記文献)。
Triplex-forming oligonucleotide (TFO ): Single stranded DNA can be designed to bind to genomic DNA in a sequence-specific manner. TFOs include pyrimidine-rich oligonucleotides that bind DNA helices by Hoogsteen base pairing (Wu-Pong, supra). The resulting triple helix is DNA sense, D
It is composed of NA antisense and TFO and disrupts RNA synthesis by RNA polymerase. The TFO mechanism results in gene expression or cell death because binding is irreversible (Mukhopadhyay & Roth, supra).

【0060】2−5Aアンチセンスキメラ :2−5Aシステムは高等脊椎動物で発見されたR
NA分解のインターフェロン仲介機構である(Mitra et al.,19
96,Proc Nat Acad Sci USA 93,6780−678
5)。二つの型の酵素、2−5A合成酵素およびRNase LがRNA切断に
必要とされる。2−5A合成酵素は2’−5’オリゴアデニレート(2−5A)
を形成するために二本鎖RNAを必要とする。2−5Aは次に、一本鎖RNAを
切断する能力を有するRNase Lを利用するためのアロステリックエフェク
ターとして働く。二本鎖RNAを有する2−5Aを形成する能力は、ウイルス複
製の阻害にこの系を特に有用なものにしている。
[0060] 2-5A antisense chimeras : The 2-5A system is an R -sense found in higher vertebrates.
It is an interferon-mediated mechanism of NA degradation (Mitra et al., 19).
96, Proc Nat Acad Sci USA 93, 6780-678.
5). Two types of enzymes, 2-5A synthase and RNase L, are required for RNA cleavage. 2-5A synthase is 2'-5 'oligoadenylate (2-5A)
Requires double-stranded RNA to form 2-5A then acts as an allosteric effector for utilizing RNase L, which has the ability to cleave single-stranded RNA. The ability to form 2-5A with double-stranded RNA makes this system particularly useful for inhibiting viral replication.

【0061】 (2’−5’)オリゴアデニレート構造はアンチセンス分子に共有結合で連結
され、RNA切断が可能なキメラオリゴヌクレオチドが形成される(Torre
nce、前記文献)。これらの分子は2−5A依存性RNaseに結合して活性
化し、オリゴヌクレオチド/酵素複合体は次に標的RNA分子に結合し、それは
RNase酵素により分解されることができると推定されている。
The (2′-5 ′) oligoadenylate structure is covalently linked to an antisense molecule to form a chimeric oligonucleotide capable of RNA cleavage (Torre)
nce, supra). These molecules bind and activate the 2-5A-dependent RNase, and it is speculated that the oligonucleotide / enzyme complex then binds to the target RNA molecule, which can be degraded by the RNase enzyme.

【0062】酵素的核酸 :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を切断するために作用する分子の酵素的部分に近接
して保たれている酵素的核酸の標的結合部分を通して起こる。従って、酵素的核
酸は最初に標的RNAを認識し、次に相補的塩基対生成を通して標的RNAに結
合し、一度正しい部位に結合されたら標的RNAを切断するように作用する。そ
のような標的RNAの戦略的切断は、コードされているタンパク質の合成を指示
するその能力を破壊するであろう。酵素的核酸がその標的に結合して切断した後
は、別の標的を探すためにそのRNAから放出され、新しい標的に繰り返して結
合して切断できる。
[0062] Enzymatic nucleic acids : Generally, enzymatic nucleic acids act by first binding to a target RNA. Such binding occurs through the target binding portion of the enzymatic nucleic acid, which is kept in close proximity to the enzymatic portion of the molecule that serves to cleave the target. Thus, the enzymatic nucleic acid first recognizes the target RNA, then binds to the target RNA through complementary base pairing, and acts to cleave the target RNA once bound to the correct site. Such strategic cleavage of the target RNA will destroy its ability to direct the synthesis of the encoded protein. After the enzymatic nucleic acid binds and cleaves its target, it is released from the RNA in search of another target and can repeatedly bind and cleave new targets.

【0063】 治療的処置に影響する酵素的核酸の濃度はより低いので、酵素的核酸の酵素特
性は著しい利点である。この利点は酵素的核酸が酵素的に作用するという能力を
反映している。従って、一つの酵素的核酸分子は標的RNAの多くの分子を切断
できる。加えて、酵素的核酸分子は高度に特異的な阻害剤であり、阻害の特異性
は標的RNAへの結合の塩基対形成機構のみでなく標的RNA切断の機構にも依
存している。切断部位近くの1つのミスマッチまたは塩基置換を選択して、酵素
的核酸分子の触媒活性を完全に除去することができる。
The enzymatic properties of an enzymatic nucleic acid are a significant advantage, as the concentration of the enzymatic nucleic acid that affects therapeutic treatment is lower. This advantage reflects the ability of enzymatic nucleic acids to act enzymatically. Thus, one enzymatic nucleic acid molecule can cleave many molecules of the target RNA. In addition, enzymatic nucleic acid molecules are highly specific inhibitors, and the specificity of inhibition depends on the mechanism of target RNA cleavage as well as the mechanism of base pairing for binding to the target RNA. One mismatch or base substitution near the cleavage site can be selected to completely eliminate the catalytic activity of the enzymatic nucleic acid molecule.

【0064】 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特異
的様式で他の別のRNA分子を繰り返して切断できる。そのような酵素的核酸分
子は実質的に任意のRNA転写体を標的にでき、インビトロで効果的な切断が達
成される(Zaug et al.,324,Nature 429 1986
;Uhlenbeck,1987 Nature 328,596;Kim e
t al.,84 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 8788
,1987;Dreyfus,1988,Einstein Quart.J.
Bio.Med.,6,92;Haseloff and Gerlach,3
34 Nature 585,1988;Cech,260 JAMA 303
0,1988;およびJefferies et al.,17 Nuclei
c Acids Research 1371,1989;Santoro e
t al.,1997 前記文献)。
A nucleic acid molecule having endonuclease enzyme activity can repeatedly cleave another RNA molecule in a nucleotide sequence-specific manner. Such enzymatic nucleic acid molecules can target virtually any RNA transcript and effective cleavage is achieved in vitro (Zaug et al., 324, Nature 429 1986).
Uhlenbeck, 1987 Nature 328,596; Kime
t al. , 84 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 8788
, 1987; Dreyfus, 1988, Einstein Quart. J.
Bio. Med. Haseloff and Gerlach, 3;
34 Nature 585, 1988; Cech, 260 JAMA 303.
0, 1988; and Jefferies et al. , 17 Nuclei
c Acids Research 1371, 1989; Santoroe
t al. , 1997 supra).

【0065】 その配列特異性のため、トランス切断酵素的核酸分子はヒト疾患に対する治療
剤として期待されている(Usman&McSwiggen,1995 Ann
.Rep.Med.Chem.30,285−294;Christoffer
sen and Marr,1995 J.Med.Chem.38,2023
−2037)。酵素的核酸分子は細胞RNAのバックグラウンド内の特異的RN
A標的を切断するように設計できる。そのような切断はRNAを非機能性とし、
そのRNAから発現されるタンパク質を消滅させる。この様式で、疾患状態に関
連するタンパク質の合成が選択的に阻害される。
Because of its sequence specificity, trans-cleaving enzymatic nucleic acid molecules are expected as therapeutics against human diseases (Usman & McSwigen, 1995 Ann).
. Rep. Med. Chem. 30, 285-294; Christoffer
sen and Marr, 1995J. Med. Chem. 38, 2023
-2037). Enzymatic nucleic acid molecules are specific RNs in the background of cellular RNA.
It can be designed to cleave the A target. Such cleavage renders the RNA non-functional,
The protein expressed from the RNA is extinguished. In this manner, the synthesis of proteins associated with the disease state is selectively inhibited.

【0066】核酸触媒活性の最適化 本発明の方法を使用して記載および同定された酵素的核酸分子の触媒活性はD
raperら(前記文献)により説明されているようにおよび本分野でよく知ら
れた方法を使用して最適化できる。詳細はここでは繰り返されないが、酵素的核
酸分子の結合アームの長さを変化させること、または血清リボヌクレアーゼによ
る分解を阻害しおよび/または酵素活性を促進する修飾(塩基、糖および/また
はリン酸)を有する酵素的核酸分子を化学的に合成すること(例えば、Ecks
tein et al.,国際公開番号第WO92/07065号;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.,国際公開番号第WO93
/15187号;Rossi et al.,国際公開番号第WO91/031
62号;Sproat,米国特許番号第5,334,711号;およびBurg
in et al.,前記文献;これらはすべて酵素的核酸分子の塩基、リン酸
および/または糖部分に行うことができる種々の化学修飾を記載している)を含
む。細胞内における効力を促進する修飾、合成時間を短くし化学的要求性を低く
するためのステムループ構造からの塩基の除去が望ましい。(これらのすべての
文献は本明細書において援用される)。
Optimization of Nucleic Acid Catalytic Activity The catalytic activity of the enzymatic nucleic acid molecules described and identified using the method of the present invention is
It can be optimized as described by Rapper et al., supra, and using methods well known in the art. Details will not be repeated here, but altering the length of the binding arm of the enzymatic nucleic acid molecule or modifications that inhibit degradation by serum ribonuclease and / or enhance enzymatic activity (bases, sugars and / or phosphates) Chemically synthesizing an enzymatic nucleic acid molecule having (eg, Ecks
tein et al. , International Publication No. WO 92/07065; Perra
ult et al. , 1990 Nature 344, 565; Pieke
net et al. Usman, 1991 Science 253, 314;
and Cedergren, 1992 Trends in Biochem
. Sci. 17, 334; Usman et al. , International Publication No. WO93
No./15187; Rossi et al. , International Publication No. WO91 / 031
No. 62; Sproat, US Pat. No. 5,334,711; and Burg.
in et al. Which all describe various chemical modifications that can be made to the base, phosphate and / or sugar moieties of enzymatic nucleic acid molecules). Modifications that promote intracellular efficacy, and removal of bases from the stem-loop structure to reduce synthesis time and chemical requirements are desirable. (All of these references are incorporated herein by reference).

【0067】 有意に触媒に影響することなくおよび有意にヌクレアーゼ安定性および効力を
促進することなく、核酸分子(例えば、酵素的核酸分子)内へ導入できる糖、塩
基およびリン酸修飾を記載しているいくつかの例が本分野に存在する。酵素的核
酸分子は、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(総説とし
てUsman and Cedergren,1992 TIBS 17,34
;Usman et al.,1994 Nucleic Acids Sym
p.Ser.31,163;Burgin et al.,1996 Bioc
hemistry 35,14090を参照されたい)による修飾により安定性
を促進および/または触媒活性を促進するように修飾される。酵素的核酸分子の
糖修飾は広範囲にわたって本分野で記載されている(Eckstein et
al.,国際公開PCT番号第WO92/07065号;PerTault e
t al.Nature 1990,344,565−568;Pieken
et al.Science 1991,253,314−317;Usman
and Cedergren,Trends in Biochem.Sci
.1992,17,334−339;Usman et al.国際公開PCT
番号第WO93/15187号;Sproat,米国特許番号第5,334,7
11号およびBeigelman et al.,1995 J.Biol.C
hem.270,25702;すべての参照文献は全体が本明細書において援用
される、を参照されたい)。そのような論文は、触媒を阻害することなく、糖、
塩基および/またはリン酸修飾などを取り込む位置を決定するための一般法およ
び戦略を記載しており、本明細書において援用される。そのような教示を考慮す
ると、同様な修飾が本発明の核酸触媒を修飾するために本明細書に説明したよう
に使用できる。
[0067] Sugar, base and phosphate modifications that can be introduced into nucleic acid molecules (eg, enzymatic nucleic acid molecules) without significantly affecting the catalyst and significantly promoting nuclease stability and potency are described. Some examples exist in the art. Enzymatic nucleic acid molecules have a nuclease resistance group, such as 2'-amino, 2'-C-allyl,
'-Fluoro, 2'-O-methyl, 2'-H, nucleotide base modifications (for review, Usman and Cedergren, 1992 TIBS 17,34.
Usman et al .; , 1994 Nucleic Acids Sym
p. Ser. 31, 163; Burgin et al. , 1996 Bioc
(see Chemistry 35, 14090) to enhance stability and / or promote catalytic activity. Sugar modifications of enzymatic nucleic acid molecules have been extensively described in the art (Eckstein et al.
al. , International PCT No. WO92 / 07065; PerTault e.
t al. Nature 1990, 344, 565-568; Pieken
et al. Science 1991, 253, 314-317; Usman
and Cedergren, Trends in Biochem. Sci
. 1992, 17, 334-339; Usman et al. International PCT
No. WO93 / 15187; Sproat, US Pat. No. 5,334,7.
No. 11 and Beigelman et al. , 1995J. Biol. C
hem. 270, 25702; all references are incorporated herein in their entirety). Such articles, without disturbing the catalyst,
General methods and strategies for determining positions for incorporating base and / or phosphate modifications and the like are described and incorporated herein by reference. In view of such teachings, similar modifications can be used to modify the nucleic acid catalysts of the present invention as described herein.

【0068】 酵素活性を維持または促進する化学修飾を有する核酸触媒が提供される。その
ような核酸分子は一般的に非修飾核酸よりもヌクレアーゼに対して高い耐性を有
する。従って、細胞および/またはインビボにおいて、活性は有意に低くならな
い。本明細書で例示したように、そのような酵素的核酸分子は、たとえ全体の活
性が10分の1になっても細胞および/またはインビボにおいて有用である(B
urgin et al.,1996,Biochemistry,35,14
090)。そのような酵素的核酸分子は本明細書では酵素活性を”維持している
”と記述される。
A nucleic acid catalyst having a chemical modification that maintains or enhances enzymatic activity is provided. Such nucleic acid molecules are generally more resistant to nucleases than unmodified nucleic acids. Thus, the activity is not significantly reduced in cells and / or in vivo. As exemplified herein, such enzymatic nucleic acid molecules are useful in cells and / or in vivo even if the overall activity is reduced by a factor of 10 (B
urgin et al. , 1996, Biochemistry, 35, 14.
090). Such enzymatic nucleic acid molecules are described herein as "maintaining" enzymatic activity.

【0069】 外から送達された治療的核酸分子(例えば、酵素的核酸分子およびアンチセン
ス核酸分子)は、望ましくないタンパク質のレベルが減少するように、最適には
標的RNAの翻訳を十分長く阻害するまで細胞内で安定でなければならない。こ
の時間は疾患状態に依存して数時間から数日の間で変化する。明らかに、これら
の核酸分子は有効な細胞内治療剤として機能するためにヌクレアーゼに対して耐
性でなければならない。本発明および本分野で記載されている核酸分子の化学合
成の改良は、前記のようにヌクレアーゼ安定性を促進するためのヌクレオチド修
飾の導入により、修飾核酸分子の能力を拡大した。
[0069] Therapeutically delivered therapeutic nucleic acid molecules (eg, enzymatic and antisense nucleic acid molecules) optimally inhibit the translation of target RNA long enough so that the level of undesired proteins is reduced. Must be stable in cells up to. This time varies between hours and days, depending on the disease state. Clearly, these nucleic acid molecules must be resistant to nucleases to function as effective intracellular therapeutics. Improvements in the chemical synthesis of nucleic acid molecules described in the present invention and in the art have expanded the capabilities of modified nucleic acid molecules by introducing nucleotide modifications to promote nuclease stability as described above.

【0070】 ”促進された酵素活性”とは、活性が触媒活性および酵素的核酸分子安定性の
両方を反映している、細胞および/またはインビボで測定された活性を含む。本
発明において、これらの特性の積は、非修飾酵素的核酸分子と比較して、インビ
ボで増加するかまたは有意に(10分の1以下)減少しなかった。
“Enhanced enzymatic activity” includes activities measured in cells and / or in vivo where the activity reflects both catalytic activity and enzymatic nucleic acid molecule stability. In the present invention, the product of these properties was not increased or significantly (less than a factor of 10) reduced in vivo as compared to the unmodified enzymatic nucleic acid molecule.

【0071】 さらに別の好適な態様において、酵素活性を維持または促進する化学修飾を有
する核酸触媒が提供される。そのような核酸はまた一般的に非修飾核酸よりもヌ
クレアーゼに対して耐性が高い。従って、細胞および/またはインビボにおいて
活性は有意に低下しないであろう。本明細書で例示したようにそのような酵素的
核酸分子は、たとえ全体の活性が10分の1になっても細胞および/またはイン
ビボにおいて有用である(Burgin et al.,1996,Bioch
emistry,35,14090)。そのような酵素的核酸分子は本明細書で
は全RNAの酵素的核酸分子の酵素活性を”維持している”と記述される。
In yet another preferred embodiment, there is provided a nucleic acid catalyst having a chemical modification that maintains or enhances enzymatic activity. Such nucleic acids are also generally more resistant to nucleases than unmodified nucleic acids. Thus, the activity will not be significantly reduced in cells and / or in vivo. As exemplified herein, such enzymatic nucleic acid molecules are useful in cells and / or in vivo even if the overall activity is reduced by a factor of 10 (Burgin et al., 1996, Bioch).
chemistry, 35, 14090). Such enzymatic nucleic acid molecules are described herein as "maintaining" the enzymatic activity of the enzymatic nucleic acid molecule of total RNA.

【0072】 これらの分子の使用は併用療法の可能性を与えることにより疾患進行のより良
好な処置を導くであろう(例えば、異なった遺伝子を標的にした多数の酵素的核
酸分子、既知の小分子阻害剤と結合された酵素的核酸分子、または酵素的核酸分
子(異なった酵素的核酸分子モチーフを含む)および/または他の化学または生
物学的分子と組み合わせた間欠性処置)。核酸分子による患者の処置は、異なっ
た型の核酸分子の組み合わせも含むであろう。疾患の徴候を軽減するために一つ
またはそれ以上の標的に対する酵素的核酸分子(異なった酵素的核酸分子モチー
フを含む)、アンチセンスおよび/または2−5Aキメラ分子の混合物を含む治
療が工夫されるであろう。
The use of these molecules will lead to better treatment of disease progression by conferring the potential of combination therapy (eg, multiple enzymatic nucleic acid molecules targeting different genes, known small molecules). Enzymatic nucleic acid molecules conjugated to molecular inhibitors, or enzymatic nucleic acid molecules (including different enzymatic nucleic acid molecule motifs) and / or intermittent treatment in combination with other chemical or biological molecules). Treatment of a patient with a nucleic acid molecule will also include combinations of different types of nucleic acid molecules. Treatments have been devised that include a mixture of enzymatic nucleic acid molecules (including different enzymatic nucleic acid molecule motifs), antisense and / or 2-5A chimeric molecules against one or more targets to reduce the symptoms of the disease. Will be.

【0073】ヌクレオチド一、二または三リン酸および核酸分子の投与 本発明のヌクレオチド一リン酸、二リン酸または三リン酸または核酸分子は、
単独でまたは他の医薬成分と組み合わせて治療薬として使用できる。本発明のこ
れらの分子はSullivan et al.,PCT WO94/02595
;Alchtar et al.,1992,Trends Cell Bio
.,2,139;およびアンチセンスオリゴヌクレオチド治療薬の送達法、Ak
htar編,1995(本明細書において援用される)の方法を使用して患者に
投与できる。本発明の分子は当業者には知られている種々の方法により細胞に投
与され、例えばリポソームへのカプセル化、イオン導入法により、またはヒドロ
ゲル、シクロデキストリン、生物分解性ナノカプセルおよび生物接着性ミクロス
フェアーのような他の賦形剤内に取り込ませることなどが挙げられるが、これら
に限定されるわけではない。いくつかの適用では、酵素的核酸分子は前記の賦形
剤と共に、または無しでエクスビボで細胞または組織に直接送達される。もしく
は、修飾ヌクレオチド三リン酸、二リン酸または一リン酸/賦形剤の組み合わせ
が直接注射またはカテーテル、注入ポンプまたはステントの使用により局所的に
送達される。送達の他の経路には、血管内、筋肉内、皮下または関節注射、エア
ロゾル吸入、経口(錠剤またはピル剤の形で)、局所的、全身的、眼内、腹腔内
および/またはクモ膜下送達が挙げられるが、これらに限定されるわけではない
。より詳細な送達および投与の記述は本明細書において援用されるSulliv
an et al.,前記文献およびDraper et al.,PCT W
O93/23569に提供されている。
Administration of Nucleotide Mono-, Di- or Tri-Phosphate and Nucleic Acid Molecules
It can be used alone or in combination with other pharmaceutical ingredients as a therapeutic agent. These molecules of the invention are described in Sullivan et al. , PCT WO94 / 02595
Alchtar et al .; , 1992, Trends Cell Bio
. , 2,139; and methods of delivering antisense oligonucleotide therapeutics, Ak
htar, 1995, incorporated herein by reference. The molecules of the present invention can be administered to cells by various methods known to those skilled in the art, for example, by encapsulation in liposomes, by iontophoresis, or by hydrogels, cyclodextrins, biodegradable nanocapsules and bioadhesive microspheres. Incorporation into other excipients such as fairs, but is not limited thereto. In some applications, enzymatic nucleic acid molecules are delivered directly to cells or tissues ex vivo, with or without the excipients described above. Alternatively, the modified nucleotide triphosphate, diphosphate or monophosphate / excipient combination is delivered locally by direct injection or by use of a catheter, infusion pump or stent. Other routes of delivery include intravascular, intramuscular, subcutaneous or joint injection, aerosol inhalation, oral (in the form of tablets or pills), topical, systemic, ocular, intraperitoneal and / or subarachnoid Delivery, including but not limited to. More detailed descriptions of delivery and administration can be found in Sullib, which is incorporated herein by reference.
an et al. , Supra, and Draper et al. , PCT W
O93 / 23569.

【0074】 本発明の分子は医薬として使用できる。医薬は患者の疾患状態を防止し、発生
を阻害し、または治療する(徴候をある程度、好適にはすべての徴候を軽減する
)。
The molecules of the present invention can be used as a medicament. The medicament prevents, inhibits or treats the disease state of the patient (reduces some symptoms, preferably all symptoms).

【0075】 陰性に荷電した本発明のヌクレオチド一リン酸、二リン酸または三リン酸は、
安定化剤、緩衝液などと(または無しで)医薬組成物を形成させ、任意の標準的
手段で患者に投与または導入できる。リポソーム送達機構の使用が望まれる場合
、リポソーム形成のための標準プロトコールに従うことができる。本発明の組成
物はまた経口投与のための錠剤、カプセルまたはエリキシル;直腸投与のための
座剤;滅菌溶液;注射可能な投与のための懸濁剤;などとして処方および使用さ
れるであろう。
The negatively charged nucleotide monophosphate, diphosphate or triphosphate of the invention is
Pharmaceutical compositions can be formed with (or without) stabilizers, buffers, and the like, and administered or introduced to a patient by any standard means. If the use of a liposome delivery mechanism is desired, standard protocols for liposome formation can be followed. The compositions of the present invention will also be formulated and used as tablets, capsules or elixirs for oral administration; suppositories for rectal administration; sterile solutions; suspensions for injectable administration; .

【0076】 本発明はまた記載された化合物の医薬として受容可能な処方を含む。これらの
処方には前記の化合物の塩、例えば、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、
マグネシウム、リチウムおよびカリウム塩が含まれる。
The present invention also includes pharmaceutically acceptable formulations of the described compounds. These formulations include salts of the above compounds, for example, ammonium, sodium, calcium,
Includes magnesium, lithium and potassium salts.

【0077】 医薬組成物または処方とは、細胞または患者(好適にはヒト)への投与(例え
ば、全身投与)に適した形の組成物または処方を意味している。適した形は、一
部は、例えば経口、経皮または注射によるような使用または投与経路に依存して
いる。そのような形は、組成物または処方が標的細胞(即ち、陰性に荷電したポ
リマーが送達されるべきと望まれている細胞)に到達することを妨げてはならな
い。例えば、血流内へ注射される医薬組成物は可溶性であるべきである。他の因
子は本分野で知られており、毒性および組成物または処方がその効果を果たすの
を妨げる形のような考慮が含まれている。
Pharmaceutical composition or formulation means a composition or formulation in a form suitable for administration (eg, systemic administration) to cells or a patient (preferably a human). Suitable forms, in part, depend upon the use or the route of administration, for example oral, transdermal or by injection. Such a form must not prevent the composition or formulation from reaching the target cells (ie, the cells to which the negatively charged polymer is desired to be delivered). For example, a pharmaceutical composition to be injected into the bloodstream should be soluble. Other factors are known in the art and include such considerations as toxicity and the form in which the composition or formulation prevents it from performing its effects.

【0078】 ”全身投与”とはインビボでの全身吸収または血流での薬剤の蓄積に続く全身
を通しての分布を意味している。全身吸収を導く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挙げられるが、それらに限定されるわけ
ではない。これらの投与経路の各々は所望の陰性に荷電したポリマー(例えば、
NTP)を接近可能な疾患組織へ暴露させる。循環系内への薬剤の入り込み速度
は分子量または大きさに関係している。本発明の化合物を含むリポソームまたは
他の薬剤担体の使用は、例えば、網膜内皮系(RES)の組織のようなある種の
組織型に薬剤を局在化させることができる可能性がある。リンパ球およびマクロ
ファージのような、薬剤の細胞表面との結合を容易にできるリポソーム処方もま
た有用である。この方法は、マクロファージまたはリンパ球による癌細胞のよう
な異常細胞の免疫認識特異性を利用することにより標的細胞への薬剤送達を促進
させる。
“Systemic administration” means distribution throughout the body following systemic absorption in vivo or accumulation of the drug in the bloodstream. Routes of administration leading to systemic absorption include, but are not limited to, intravenous, subcutaneous, intraperitoneal, inhalation, oral, intrapulmonary and intramuscular. Each of these routes of administration may involve the desired negatively charged polymer (eg,
NTP) to accessible diseased tissues. The rate of entry of a drug into the circulation is related to molecular weight or size. The use of liposomes or other drug carriers containing the compounds of the present invention may be able to localize the drug to certain tissue types, such as, for example, tissues of the retinal endothelial system (RES). Also useful are liposome formulations that can facilitate the binding of drugs to cell surfaces, such as lymphocytes and macrophages. This method facilitates drug delivery to target cells by exploiting the immune recognition specificity of abnormal cells, such as cancer cells, by macrophages or lymphocytes.

【0079】 本発明はまたポリ(エチレングリコール)脂質を含む表面修飾リポソーム(P
EG修飾、または長期循環リポソームまたはステルスリポソーム)から成る組成
物の使用も特徴とする。これらの処方は標的細胞における薬剤の蓄積を増加させ
るための方法を提供する。この類の薬剤担体は単球食細胞系(MPSまたはRE
S)によるオプソニン作用および除去に抵抗し、それにより封入された薬剤のよ
り長期の血流循環時間および促進された組織暴露を可能にしている(Lasic
et al.Chem.Rev.1995,95,2601−2627;Is
hiwata et al.,Chem.Pharm.Bull.1995,4
3,1005−1011)。そのようなリポソームはおそらく血管新生化標的組
織における血管外遊出および捕捉により、腫瘍に選択的に蓄積されることが示さ
れている(Lasic et al.,Science 1995,267,1
275−1276;Oku et al.,1995,Biochim.Bio
phys.Acta,1238,86−90)。長期循環リポソームは、MPS
の組織に蓄積することが知られている通常の陽イオン性リポソームと比較すると
特に、薬剤の薬物動態および薬力学を促進する(Liu et al.,J.B
iol.Chem.1995,42,24864−24870;Choi et
al.,国際PCT公開番号第WO96/10391号;Ansell et
al.,国際PCT公開番号第WO96/10390号;Holland e
t al.,国際PCT公開番号第WO96/10392;これらはすべて本明
細書において援用される)。長期循環リポソームはまた、肝臓および脾臓のよう
な代謝的に活動的なMPS組織での蓄積を避けるそれらの能力に基づき、陽イオ
ン性リポソームと比較して非常にヌクレアーゼ分解から薬剤を保護しているよう
である。これらの参照文献のすべては本明細書において援用される。
The present invention also relates to surface-modified liposomes containing poly (ethylene glycol) lipids (P
Also characterized is the use of compositions comprising EG modifications or long-circulating liposomes or stealth liposomes). These formulations provide a method for increasing drug accumulation in target cells. This class of drug carriers is based on the monocyte phagocyte system (MPS or RE).
S) to opsonization and elimination, thereby allowing for longer blood circulation times and enhanced tissue exposure of the encapsulated drug (Lasic
et al. Chem. Rev .. 1995, 95, 2601-2627; Is
hiwata et al. Chem. Pharm. Bull. 1995, 4
3,1005-1011). Such liposomes have been shown to selectively accumulate in tumors, presumably by extravasation and entrapment in angiogenic target tissues (Lasic et al., Science 1995, 267, 1).
275-1276; Oku et al. , 1995, Biochim. Bio
phys. Acta, 1238, 86-90). Long-circulating liposomes, MPS
Promotes the pharmacokinetics and pharmacodynamics of the drug, especially when compared to normal cationic liposomes known to accumulate in the tissues of humans (Liu et al., JB
iol. Chem. 1995, 42, 24864-24870; Choi et.
al. , International PCT Publication No. WO 96/10391; Ansell et.
al. , International PCT Publication No. WO 96/10390; Hollande
t al. , International PCT Publication No. WO 96/10392; all of which are incorporated herein by reference). Long-circulating liposomes also greatly protect drugs from nuclease degradation compared to cationic liposomes, based on their ability to avoid accumulation in metabolically active MPS tissues such as liver and spleen It seems. All of these references are incorporated herein by reference.

【0080】 本発明はまた、医薬として受容可能な担体または希釈剤中に医薬として有効量
の所望の化合物を含む、貯蔵または投与のために製造された組成物も含む。治療
的使用のために受容可能な担体または希釈剤は薬学分野ではよく知られており、
例えば、本明細書において援用されるRemington’s Pharmac
eutical Sciences,Mack Publishing Co.
(A.R.Gennaro編、1985)に記載されている。例えば、保存剤、
安定化剤、色素および芳香化剤が提供されるであろう(上掲、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。加えて、抗酸化剤および懸濁化剤を使用してもよい。
The invention also includes compositions prepared for storage or administration that include a pharmaceutically effective amount of the desired compounds in a pharmaceutically acceptable carrier or diluent. Acceptable carriers or diluents for therapeutic use are well-known in the pharmaceutical arts,
For example, Remington's Pharmac, which is incorporated herein.
electronic Sciences, Mack Publishing Co.
(Edited by AR Gennaro, 1985). For example, preservatives,
Stabilizers, dyes and aromatizers will be provided (supra, 1449). These include sodium benzoate, sorbic acid and esters of p-hydroxybenzoic acid. In addition, antioxidants and suspending agents may be used.

【0081】 ”患者”とは外殖細胞の供与者または受容者である生物体または細胞それ自体
を意味している。”患者”とはまた、本発明の化合物が投与される生物体も意味
している。好適には、患者は哺乳動物(例えば、ヒト)、霊長類または齧歯動物
である。
“Patient” means the organism or cell itself that is the donor or recipient of the explanted cell. "Patient" also means the organism to which the compound of the invention is administered. Preferably, the patient is a mammal (eg, a human), a primate or a rodent.

【0082】 薬理学的有効量とは、疾患状態を防止する、発生を阻害する、または処置する
(徴候をある程度、好適にはすべての徴候を軽減する)のに必要とされる用量で
ある。薬理学的有効量は疾患の型、使用される組成物、投与経路、処置されてい
る哺乳動物の型、考慮されている特別な哺乳動物の生理学的特性、同時に行う薬
物療法および当業者により認識されるであろうその他の因子に依存している。一
般に、陰性に荷電したポリマーの効力に依存して、0.1mg/kgから100
mg/kg体重/日の間の量が許容される。一つの態様において、本発明は必要
に応じ特定の細胞へ外来的に送達できる酵素的核酸分子を提供する。
A pharmacologically effective amount is that dose required to prevent, inhibit the occurrence of, or treat (alleviate a symptom to some extent, preferably all of the symptoms) a disease state. The pharmacologically effective amount will be recognized by the type of disease, the composition used, the route of administration, the type of mammal being treated, the physiological characteristics of the particular mammal being considered, the concomitant drug therapy and those skilled in the art. It depends on other factors that will be affected. Generally, from 0.1 mg / kg to 100 mg, depending on the potency of the negatively charged polymer.
Amounts between mg / kg body weight / day are acceptable. In one embodiment, the invention provides an enzymatic nucleic acid molecule that can be delivered exogenously to a particular cell as needed.

【0083】 本発明の核酸分子はまた、全体の治療効果を増加させるため、他の治療化合物
と組み合わせて患者に投与される。適応症を処置するための多数の化合物の使用
は有益な効果を増加させ、一方副作用を減少させるであろう。
The nucleic acid molecules of the invention are also administered to a patient in combination with other therapeutic compounds to increase the overall therapeutic effect. The use of a number of compounds to treat an indication will increase the beneficial effects while reducing side effects.

【0084】実施例 以下は非制限的な例であり、本発明のヌクレオチド三リン酸の合成、取り込み
、および分析、そして酵素的核酸の活性を示す。
[0084] Examples The following are non-limiting examples, the synthesis of nucleotide triphosphates of the present invention, capture, and analyze, and shows the activity of an enzymatic nucleic acid.

【0085】 出願人はDMAPを反応に使用してピリミジンヌクレオチド三リン酸を合成し
た。プリンには当該分野で既に報告されている標準的なプロトコールを使用した
(Yoshikawaら, 上記;Ludwig, 上記)。以下に記載するのはピリミジンヌクレ
オチド三リン酸およびプリンヌクレオチド三リン酸の合成の一例である。
Applicants have synthesized pyrimidine nucleotide triphosphates using DMAP in the reaction. For pudding, standard protocols already reported in the art were used (Yoshikawa et al., Supra; Ludwig, supra). Described below are examples of the synthesis of pyrimidine nucleotide triphosphates and purine nucleotide triphosphates.

【0086】実施例1:プリンヌクレオチド三リン酸の合成:2’−O−メチル−グアノシン −5’−三リン酸 2’−O−メチルグアノシンヌクレオシド(0.25グラム、0.84mmo
l)をリン酸トリエチル(5.0ml)に、100℃まで5分間加熱して溶解し
た。得られた無色透明の溶液を、氷浴を使用してアルゴン雰囲気下で0℃まで冷
却した。次いでオキシ塩化リン(1.8当量、0.141ml)を激しく攪拌し
ながら反応混液に添加した。反応液をHPLC(過塩素酸ナトリウムのグラジエ
ントを使用)でモニタリングした。0℃で5時間後、トリブチルアミン(0.6
5ml)を添加し、次いで無水アセトニトリル(10.0ml)を添加し、5分
後(0℃に再平衡化)ピロリン酸トリブチルアンモニウム(4.0当量、1.5
3g)を添加した。0℃で15分後、反応混液を20mlの2M TEABでク
エンチングし(上記条件でのHPLC分析は、10分で一リン酸が消費されたこ
とを示した)、その後室温で一晩攪拌し、混合液を減圧下でメタノールと共蒸発
(4x)させた後、50mlの0.05M TEABで希釈した。DEAEセフ
ァデックス精製(0.05から0.6MのTEABグラジエント)を行い、純粋
な三リン酸(0.52g、収率66.0%)(0.3M TEAB付近で溶出)
を得た;純度はHPLCおよびNMR分析で確認した。
Example 1 Synthesis of Purine Nucleotide Triphosphate : 2'-O-methyl-guanosine -5'-triphosphate 2'-O-methylguanosine nucleoside (0.25 grams, 0.84 mmol
l) was dissolved in triethyl phosphate (5.0 ml) by heating to 100 ° C for 5 minutes. The resulting clear, colorless solution was cooled to 0 ° C. under an argon atmosphere using an ice bath. Then phosphorus oxychloride (1.8 eq, 0.141 ml) was added to the reaction mixture with vigorous stirring. The reaction was monitored by HPLC (using a sodium perchlorate gradient). After 5 hours at 0 ° C., tributylamine (0.6
5 ml) and then anhydrous acetonitrile (10.0 ml) and after 5 minutes (re-equilibrated to 0 ° C.) tributylammonium pyrophosphate (4.0 eq.
3 g) was added. After 15 minutes at 0 ° C., the reaction mixture was quenched with 20 ml of 2M TEAB (HPLC analysis under the above conditions indicated that monophosphate was consumed in 10 minutes) and then stirred at room temperature overnight. The mixture was co-evaporated (4x) with methanol under reduced pressure and then diluted with 50 ml of 0.05M TEAB. Perform DEAE Sephadex purification (0.05-0.6 M TEAB gradient) and pure triphosphate (0.52 g, 66.0% yield) (eluting around 0.3 M TEAB)
Was obtained; purity was confirmed by HPLC and NMR analysis.

【0087】実施例2:ピリミジンヌクレオチド三リン酸の合成:2’−O−メチルチオメチ ル−ウリジン−5’−三リン酸 2’−O−メチルチオメチル−ウリジンヌクレオシド(0.27グラム、1.
0mmol)をリン酸トリエチル(5.0ml)に溶解した。得られた無色透明
の溶液を、氷浴を使用してアルゴン雰囲気下で0℃まで冷却した。次いでオキシ
塩化リン(2.0当量、0.190ml)を激しく攪拌しながら反応混液に添加
した。ジメチルアミノピリジン(DMAP、0.2当量、25mg)を添加し、
溶液を室温まで加温し、反応をHPLC(過塩素酸ナトリウムのグラジエントを
使用)でモニタリングした。20℃で5時間後、トリブチルアミン(1.0ml
)を添加し、次いで無水アセトニトリル(10.0ml)を添加し、5分後ピロ
リン酸トリブチルアンモニウム(4.0当量、1.8g)を添加した。20℃で
15分後、反応混液を20mlの2M TEABでクエンチングし(上記条件で
のHPLC分析は、10分で一リン酸が消費されたことを示した)、その後室温
で一晩攪拌した。混合液を減圧下でメタノールと共蒸発(4x)させた後、50
mlの0.05M TEABで希釈した。DEAE高速セファロース精製(0.
05から1.0MのTEABグラジエント)を行い、HPLCおよびNMR分析
で確認したところ、純粋な三リン酸(0.40g、収率44%)(0.3M T
EAB付近で溶出)を得た。
[0087] Example 2: Synthesis of a pyrimidine nucleotide triphosphates: 2'-O- Mechiruchiomechi Le - uridine-5'-triphosphate 2'-O- methylthiomethyl - uridine nucleoside (0.27 g, 1.
0 mmol) was dissolved in triethyl phosphate (5.0 ml). The resulting clear, colorless solution was cooled to 0 ° C. under an argon atmosphere using an ice bath. Then phosphorus oxychloride (2.0 eq, 0.190 ml) was added to the reaction mixture with vigorous stirring. Add dimethylaminopyridine (DMAP, 0.2 eq, 25 mg)
The solution was warmed to room temperature and the reaction was monitored by HPLC (using a gradient of sodium perchlorate). After 5 hours at 20 ° C., tributylamine (1.0 ml
) Was added, followed by anhydrous acetonitrile (10.0 ml) and after 5 minutes tributylammonium pyrophosphate (4.0 eq, 1.8 g) was added. After 15 minutes at 20 ° C., the reaction mixture was quenched with 20 ml of 2M TEAB (HPLC analysis under the above conditions indicated that monophosphate was consumed in 10 minutes) and then stirred at room temperature overnight. . The mixture was co-evaporated (4x) with methanol under reduced pressure,
Dilute with 0.05 ml of TEAB. DEAE fast Sepharose purification (0.
05 to 1.0 M TEAB gradient) and confirmed by HPLC and NMR analysis showed pure triphosphate (0.40 g, 44% yield) (0.3 M T
(Eluted around EAB).

【0088】実施例3:ウリジン5’−三リン酸合成におけるDMAPの使用 反応は、20mgアリコートのヌクレオシドを1mlのリン酸トリエチルおよ
び19μlのオキシ塩化リンに溶解したもので実施した。反応を40分間隔でH
PLCで自動的にモニタリングし、18時間までの時間に対する収量曲線を作成
した。逆相カラムおよび酢酸アンモニウム/酢酸ナトリウムバッファー系(それ
ぞれ50mMおよび100mM、pH4.2)を使用して5’、3’、2’−一
リン酸(一リン酸はこの順序で溶出する)を5’−三リン酸および出発ヌクレオ
シドから分離した。データを表2に示す。これらの条件により収量は2倍となり
、最大収量が得られるまでの反応時間は10倍改善した(90%の収率を得るの
に1200分から120分に短縮)。5’−一リン酸化の選択性が全ての反応で
観察された。その後の三リン酸化はほぼ同量の収率で発生した。
Example 3 Use of DMAP in Uridine 5'-Triphosphate Synthesis The reaction was carried out with a 20 mg aliquot of nucleoside dissolved in 1 ml of triethyl phosphate and 19 μl of phosphorus oxychloride. The reaction was performed at 40 minute intervals with H
It was automatically monitored by PLC and yield curves were generated for time up to 18 hours. The 5 ', 3', 2'-monophosphate (monophosphate elutes in this order) is purified using a reversed phase column and an ammonium acetate / sodium acetate buffer system (50 mM and 100 mM, respectively, pH 4.2). '-Triphosphate and starting nucleoside. The data is shown in Table 2. Under these conditions, the yield doubled and the reaction time to maximum yield was improved by a factor of 10 (reduced from 1200 minutes to 120 minutes to obtain a 90% yield). Selectivity for 5'-monophosphorylation was observed in all reactions. Subsequent triphosphorylation occurred with approximately the same yield.

【0089】バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼ反応に使用する物質 バッファー1:試薬を混合してバッファー1の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.1)、200mM MgCl2、100
mM DTT、50mM スペルミジン、および0.1% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、メタノール、LiClを添加してバッフ
ァーを希釈し、バッファー1の最終の反応液の条件が以下から成るようにする:
40mM トリスpH(8.1)、20mM MgCl2、10mM DTT、
5mM スペルミジン、0.01% トリトンX−100、10% メタノール
、および1mM LiCl。
Substance used for bacteriophage T7 RNA polymerase reaction Buffer 1: Prepare a 10X stock solution of buffer 1 by mixing reagents (400 mM Tris-Cl (pH 8.1), 200 mM MgCl 2 , 100 mM
mM DTT, 50 mM spermidine, and 0.1% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, methanol and LiCl are added to dilute the buffer, so that the final reaction conditions for buffer 1 consist of:
40 mM Tris pH (8.1), 20 mM MgCl 2 , 10 mM DTT,
5 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 10% methanol, and 1 mM LiCl.

【0090】 バッファー2:試薬を混合してバッファー2の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.1)、200mM MgCl2、100
mM DTT、50mM スペルミジン、および0.1% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、PEG、LiClを添加してバッファー
を希釈し、バッファー2の最終の反応液の条件が以下から成るようにする:40
mM トリスpH(8.1)、20mM MgCl2、10mM DTT、5m
M スペルミジン、0.01% トリトンX−100、4% PEG、および1
mM LiCl。
Buffer 2: Mix reagents to prepare a 10 × stock solution of Buffer 2 (400 mM Tris-Cl (pH 8.1), 200 mM MgCl 2 , 100
mM DTT, 50 mM spermidine, and 0.1% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, PEG, LiCl is added to dilute the buffer, so that the final reaction conditions of buffer 2 consist of: 40
mM Tris pH (8.1), 20 mM MgCl 2 , 10 mM DTT, 5 m
M spermidine, 0.01% Triton X-100, 4% PEG, and 1
mM LiCl.

【0091】 バッファー3:試薬を混合してバッファー3の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.0)、120mM MgCl2、50m
M DTT、10mM スペルミジン、および0.02% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、PEGを添加してバッファーを希釈し、
バッファー3の最終の反応液の条件が以下から成るようにする:40mM トリ
スpH(8.0)、12mM MgCl2、5mM DTT、1mM スペルミ
ジン、0.002% トリトンX−100、および4% PEG。
Buffer 3: Mix reagents to prepare a 10 × stock solution of Buffer 3 (400 mM Tris-Cl (pH 8.0), 120 mM MgCl 2 , 50 m
M DTT, 10 mM spermidine, and 0.02% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, PEG was added to dilute the buffer,
The final conditions for the reaction of the buffer 3 is set to be the following: 40 mM Tris pH (8.0), 12mM MgCl 2 , 5mM DTT, 1mM spermidine, 0.002% Triton X-100, and 4% PEG.

【0092】 バッファー4:試薬を混合してバッファー4の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.0)、120mM MgCl2、50m
M DTT、10mM スペルミジン、および0.02% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、PEG、メタノールを添加してバッファ
ーを希釈し、バッファー4の最終の反応液の条件が以下から成るようにする:4
0mM トリスpH(8.0)、12mM MgCl2、5mM DTT、1m
M スペルミジン、0.002% トリトンX−100、10% メタノール、
および4% PEG。
Buffer 4: Mix reagents to prepare a 10 × stock solution of Buffer 4 (400 mM Tris-Cl (pH 8.0), 120 mM MgCl 2 , 50 m
M DTT, 10 mM spermidine, and 0.02% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, PEG, methanol is added to dilute the buffer so that the final reaction conditions of buffer 4 consist of: 4
0 mM Tris pH (8.0), 12 mM MgCl 2 , 5 mM DTT, 1 m
M spermidine, 0.002% Triton X-100, 10% methanol,
And 4% PEG.

【0093】 バッファー5:試薬を混合してバッファー5の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.0)、120mM MgCl2、50m
M DTT、10mM スペルミジン、および0.02% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、PEG、LiClを添加してバッファー
を希釈し、バッファー5の最終の反応液の条件が以下から成るようにする:40
mM トリスpH(8.0)、12mM MgCl2、5mM DTT、1mM
スペルミジン、0.002% トリトンX−100、1mM LiCl、およ
び4% PEG。
Buffer 5: Mix reagents to prepare a 10 × stock solution of Buffer 5 (400 mM Tris-Cl (pH 8.0), 120 mM MgCl 2 , 50 m
M DTT, 10 mM spermidine, and 0.02% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, PEG, LiCl is added to dilute the buffer, so that the final reaction conditions of buffer 5 consist of: 40
mM Tris pH (8.0), 12 mM MgCl 2 , 5 mM DTT, 1 mM
Spermidine, 0.002% Triton X-100, 1 mM LiCl, and 4% PEG.

【0094】 バッファー6:試薬を混合してバッファー6の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.0)、120mM MgCl2、50m
M DTT、10mM スペルミジン、および0.02% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、PEG、メタノールを添加してバッファ
ーを希釈し、バッファー6の最終の反応液の条件が以下から成るようにする:4
0mM トリスpH(8.0)、12mM MgCl2、5mM DTT、1m
M スペルミジン、0.002% トリトンX−100、10% メタノール、
および4% PEG。
Buffer 6: Mix reagents to prepare a 10 × stock solution of Buffer 6 (400 mM Tris-Cl (pH 8.0), 120 mM MgCl 2 , 50 m
M DTT, 10 mM spermidine, and 0.02% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, PEG, methanol is added to dilute the buffer, so that the final reaction conditions of buffer 6 consist of: 4
0 mM Tris pH (8.0), 12 mM MgCl 2 , 5 mM DTT, 1 m
M spermidine, 0.002% Triton X-100, 10% methanol,
And 4% PEG.

【0095】 バッファー7:試薬を混合してバッファー7の10Xストック溶液を調製する
(400mM トリス−Cl(pH8.0)、120mM MgCl2、50m
M DTT、10mM スペルミジン、および0.02% トリトンX−100
)。ポリメラーゼ反応の開始に先立ち、PEG、メタノール、およびLiClを
添加してバッファーを希釈し、バッファー7の最終の反応液の条件が以下から成
るようにする:40mM トリスpH(8.0)、12mM MgCl2、5m
M DTT、1mM スペルミジン、0.002% トリトンX−100、10
% メタノール、4% PEG、および1mM LiCl。
Buffer 7: Mix reagents to prepare a 10 × stock solution of Buffer 7 (400 mM Tris-Cl (pH 8.0), 120 mM MgCl 2 , 50 m
M DTT, 10 mM spermidine, and 0.02% Triton X-100.
). Prior to the start of the polymerase reaction, PEG, methanol, and LiCl are added to dilute the buffer so that the final reaction conditions for Buffer 7 consist of: 40 mM Tris pH (8.0), 12 mM MgCl 2, 5m
M DTT, 1 mM spermidine, 0.002% Triton X-100, 10
% Methanol, 4% PEG, and 1 mM LiCl.

【0096】実施例4:変異体T7RNAポリメラーゼを用いる修飾型ヌクレオチド三リン酸 のスクリーニング それぞれの修飾型ヌクレオチド三リン酸をバッファー1から6中で、2つの異
なる温度(25および37℃)で個々に試験した。25℃で試験したバッファー
1−6を条件1−6とし、37℃で試験したバッファー1−6を条件7−12と
した(表3)。それぞれの条件で、Y639F変異体T7ポリメラーゼ(Sousa
およびPadilla、上記)(0.3−2mg/20ml反応液)、NTP(各2m
M)、DNAテンプレート(10pmol)、無機ピロホスファターゼ(5U/
ml)、およびα−32P NTP(0.8mCi/pmolテンプレート)を合
一し、表示した温度で1−2時間加熱した。使用した放射能標識したNTPは試
験する修飾型三リン酸と異なるものである。サンプルをポリアクリルアミドゲル
電気泳動で分析した。PhosphorImager(Molecular Dynamics, Sunnyvale, CA)
を使用して完全長の転写産物の量を定量し、全RNA対照反応液と比較した。デ
ータを表4に示す;それぞれの反応の結果を、全リボヌクレオチド三リン酸(r
NTP)対照に対するパーセントで表す。対照は変異体T7ポリメラーゼで、市
販のポリメラーゼバッファー(Boehringer Mannheim, Indianapolis IN)を使用
して行った。
Example 4 Screening of Modified Nucleotide Triphosphates Using Mutant T7 RNA Polymerase Tested. Buffer 1-6 tested at 25 ° C was set as condition 1-6, and buffer 1-6 tested at 37 ° C was set as condition 7-12 (Table 3). Under each condition, the Y639F mutant T7 polymerase (Sousa
And Padilla, supra) (0.3-2 mg / 20 ml reaction solution), NTP (2 m each)
M), DNA template (10 pmol), inorganic pyrophosphatase (5 U /
ml) and α- 32 P NTP (0.8 mCi / pmol template) were combined and heated at the indicated temperature for 1-2 hours. The radiolabeled NTP used is different from the modified triphosphate tested. Samples were analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis. PhosphorImager (Molecular Dynamics, Sunnyvale, CA)
Was used to quantify the amount of full-length transcript and compared to a total RNA control reaction. The data is shown in Table 4; the results of each reaction were reported as total ribonucleotide triphosphates (r
(NTP) expressed as percent of control. The control was a mutant T7 polymerase using a commercially available polymerase buffer (Boehringer Mannheim, Indianapolis IN).

【0097】実施例5:野生型T7−RNAポリメラーゼを使用する修飾型NTPの取り込み バクテリオファージT7 RNAをBoehringer Mannheimから0.4U/μL
の濃度で購入した。出願人は、反応液50μLに混合した酵素および0.2μC
i アルファ−32P NTPを市販のバッファーに補充したものを2mMずつの
ヌクレオチド三リン酸と共に使用した。テンプレートは2本鎖PCRフラグメン
トであり、これは前のスクリーニングに使用したものである。反応は37℃で1
時間実施した。10μLのサンプルを7.5%分析用PAGEで泳動し、Phosph
orImagerを使用してバンドを定量した。“全リボ”対照(非修飾型ヌクレオチド
三リン酸)と比較して結果を算出し、結果を表5に示す。
Example 5 Incorporation of Modified NTP Using Wild-Type T7-RNA Polymerase Bacteriophage T7 RNA was obtained from Boehringer Mannheim at 0.4 U / μL.
Purchased at a concentration of Applicants have determined that the enzyme mixed with 50 μL of the reaction solution and 0.2 μC
i alpha - a a 32 P NTP those supplemented with commercially available buffer was used with nucleotide triphosphates by 2 mM. The template was a double-stranded PCR fragment, which was used in the previous screening. The reaction is performed at 37 ° C for 1
Conducted for hours. 10 μL of the sample was electrophoresed on 7.5% analytical PAGE, and
Bands were quantified using orImager. The results were calculated relative to the “all ribo” control (unmodified nucleotide triphosphate) and the results are shown in Table 5.

【0098】実施例6:複数の修飾型ヌクレオチド三リン酸のオリゴヌクレオチドへの取り込 修飾型ヌクレオチド三リン酸の組み合わせを実施例4に記載する転写プロトコ
ールで試験し、2つ以上のこれらの三リン酸の取り込みの割合を測定した。2’
−デオキシ−2’−(L−ヒスチジン)アミノウリジン(2’−his−NH2
−UTP)の取り込みを、反応条件9番で非修飾型シチジンヌクレオチド三リン
酸、γATP、およびγGTPを用いて試験した。データを全γNTP対照に対
する修飾型NTPの取り込みのパーセンテージで表し、表6aに示す。
[0098] Example 6: Multiple modified nucleotide triphosphates combinations taken Write-modified nucleoside triphosphates to an oligonucleotide tested in the transfer protocol described in Example 4, two or more of these The rate of triphosphate uptake was measured. 2 '
- deoxy -2 '- (L-histidine) amino uridine (2'-his-NH 2
-UTP) incorporation was tested using unmodified cytidine nucleotide triphosphate, γATP, and γGTP under reaction condition # 9. Data are expressed as percentage of incorporation of modified NTP relative to total γNTP control and are shown in Table 6a.

【0099】 2つの修飾型シチジン(2’−NH2−CTPまたは2’dCTP)が2’−
his−NH2−UTPと共に同じ割合で取り込まれた。次いで2’−his−
NH2−UTPおよび2’−NH2−CTPを種々の非修飾型および修飾型アデノ
シン三リン酸を用いて同じバッファー中で試験した(表6b)。2’−his−
NH2−UTPおよび2’−NH2−CTPの両方との取り込みに最良の修飾型ア
デノシン三リン酸は2’−NH2−DAPTPであった。
Two modified cytidines (2′-NH 2 -CTP or 2′dCTP) are 2′-
It is taken at the same rate with his-NH 2 -UTP. Then 2'-his-
The NH 2 -UTP and 2'-NH 2 -CTP using various unmodified and modified adenosine triphosphate was tested in the same buffer (Table 6b). 2'-his-
The best modified adenosine triphosphate for incorporation with both NH 2 -UTP and 2'-NH 2 -CTP was 2'-NH 2 -DAPTP.

【0100】実施例7:修飾型ヌクレオチド三リン酸の取り込みのための反応条件の最適化 2’−his−NH2−UTP、2’−NH2−CTP、2’−NH2−DAP
、およびγGTPの組み合わせをいくつかの反応条件で(表7)、実施例9に記
載する取り込みプロトコールを使用して試験した。結果が示すところによれば、
試験したバッファー条件のうち、これらの修飾型ヌクレオチド三リン酸の取り込
みはメタノールおよびLiClの両方の存在下で起こる。
[0100] Example 7: modified nucleotides third reaction conditions for the phosphoric acid uptake optimization 2'-his-NH 2 -UTP, 2'-NH 2 -CTP, 2'-NH 2 -DAP
, And γGTP were tested under several reaction conditions (Table 7) using the incorporation protocol described in Example 9. The results show that
Of the buffer conditions tested, incorporation of these modified nucleotide triphosphates occurs in the presence of both methanol and LiCl.

【0101】実施例8:2’−デオキシ−2’−アミノ修飾したGTPおよびCTPを使用す る新規の酵素的核酸分子モチーフの選択 新規の酵素的核酸分子モチーフの選択のために、酵素的核酸分子のプールを、
2つの基質結合アーム(5および16ヌクレオチド長)および中間のランダムな
領域を有するように設計した。基質は5’−末端のビオチン、プールの短い結合
アームに相補的な5個のヌクレオチド、不対のG(所望の開裂部位)、およびプ
ールの長い結合アームに相補的な16個のヌクレオチドを有する。基質はアビジ
ン−ビオチン複合体によってカラム樹脂に結合する。選択の一般的な過程を図2
に示す。以下に記載するプロトコールは酵素的核酸分子の選択に使用しうる1つ
の可能な方法を表し、コンビナトリアル・ライブラリーを用いる酵素的核酸分子
の選択の非制限的例として提供する。
[0102] Example 8: For the 2'-deoxy-2'-amino-modified to use the GTP and CTP novel enzymatic nucleic acid molecule motifs selected novel enzymatic nucleic acid molecule motifs selected enzymatic nucleic acid A pool of molecules,
It was designed to have two substrate binding arms (5 and 16 nucleotides in length) and a random region in between. The substrate has 5′-terminal biotin, 5 nucleotides complementary to the short binding arm of the pool, unpaired G (the desired cleavage site), and 16 nucleotides complementary to the long binding arm of the pool. . The substrate is bound to the column resin by the avidin-biotin complex. Figure 2 shows the general process of selection
Shown in The protocol described below represents one possible method that can be used for selecting enzymatic nucleic acid molecules and is provided as a non-limiting example of selecting enzymatic nucleic acid molecules using a combinatorial library.

【0102】 ライブラリーの構築:以下に挙げるオリゴヌクレオチドをOperon Technologie
s(Alameda, CA)によって合成した。テンプレートをゲル精製した後、製造者の
プロトコールに従ってSep−Pakカートリッジ(Waters, Millford MA)を
通過させた。プライマー(MST3、MST7c、MST3del)は精製せず
に使用した。
Construction of the library : The oligonucleotides listed below were prepared using Operon Technologie
s (Alameda, CA). After gel purification of the template, it was passed through a Sep-Pak cartridge (Waters, Millford MA) according to the manufacturer's protocol. Primers (MST3, MST7c, MST3del) were used without purification.

【0103】 プライマー: MST3(30量体):5’−CACTTAGCATTAACCCTCACTA
AAGGCCGT−3’ MST7c(33量体):5’−TAATACGACTCACTATAGGAA
AGGTGTGCAACC−3’ MST3del(18量体):5’−ACCCTCACTAAAGGCCGT−
3’ テンプレート: MSN60c(93量体):5’−ACCCTCACTAAAGGCCGT(N
60GGTTGCACACCTTTG−3’ MSN40c(73量体):5’−ACCCTCACTAAAGGCCGT(N
40GGTTGCACACCTTTG−3’ MSN20c(53量体):5’−ACCCTCACTAAAGGCCGT(N
20GGTTGCACACCTTTG−3’ N60ライブラリーはMSN60cをテンプレート、MST3/MST7cを
プライマーとして使用して構築した。N40およびN20ライブラリーはMSN
40c(またはMSN20c)をテンプレート、MST3del/MST7cを
プライマーとして使用して構築した。
Primers: MST3 (30 mer): 5′-CACTTAGCATTAACCCTCACTA
AAGGCCCGT-3 ′ MST7c (33-mer): 5′-TAATACGACTCACTATAGGAA
AGGTGTGCAACC-3 'MST3del (18-mer): 5'-ACCCTCACTAAAGGCCCGT-
3 'template: MSN60c (93mer): 5'-ACCCTCACTAAAGGCCCGT (N
) 60 GGTTGCACACCTTTG-3 ′ MSN40c (73-mer): 5′-ACCCTCACTAAAGGCCCGT (N
) 40 GGTTGCACACCTTTG-3 ′ MSN20c (53-mer): 5′-ACCCTCACTAAAGGCCCGT (N
) 20 GGTTGCACACCTTG-3 ′ N60 library was constructed using MSN60c as a template and MST3 / MST7c as a primer. N40 and N20 libraries are MSN
It was constructed using 40c (or MSN20c) as a template and MST3del / MST7c as primer.

【0104】 1本鎖のテンプレートを以下のプロトコールによって2本鎖DNAに変換した
:標準PCRバッファー、dNTP、およびtaq DNAポリメラーゼを使用
した反応溶液10ml中に5nmolのテンプレート、10nmolの各プライ
マーを混合(試薬は全てBoerhinger Mannheimより入手)。合成サイクルの条件
は94℃、4分間;(94℃、1分間;42℃、1分間;72℃、2分間)x4
;72℃、10分間。生成物をアガロースゲルでチェックし、それぞれのフラグ
メントの長さを確認し(N60=123bp、N40=91bp、N20=71
bp)、その後フェノール/クロロホルム抽出し、エタノール沈殿を行った。2
本鎖生成物の濃度は25μMであった。
The single-stranded template was converted to double-stranded DNA by the following protocol: 5 nmol of template, 10 nmol of each primer were mixed in 10 ml of reaction solution using standard PCR buffer, dNTPs and taq DNA polymerase ( All reagents were obtained from Boerhinger Mannheim). The conditions of the synthesis cycle were 94 ° C for 4 minutes; (94 ° C for 1 minute; 42 ° C for 1 minute; 72 ° C for 2 minutes) x 4
72 ° C for 10 minutes. The product was checked on an agarose gel to confirm the length of each fragment (N60 = 123 bp, N40 = 91 bp, N20 = 71).
bp), followed by phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation. 2
The concentration of the main chain product was 25 μM.

【0105】 最初のプールの転写は以下を含有する1ml容量中:500pmolの2本鎖
テンプレート(3x1014分子)、40mM トリス−HCl(pH8.0)、
12mM MgCl2、1mM スペルミジン、5mM DTT、0.002%
トリトンX−100、1mM LiCl、4% PEG8000、10% メ
タノール、2mM ATP(Pharmacia)、2mM GTP(Pharmacia)、2m
M 2’−デオキシ−2’−アミノ−CTP(USB)、2mM 2’−デオキ
シ−2’−アミノ−UTP(USB)、5U/ml 無機ピロホスファターゼ(
Sigma)、5U/μl T7 RNAポリメラーゼ(USB;場合によって、Y
639F変異体を0.1mg/mlで使用した(SousaおよびPadilla、上記))
、37℃で2時間実施した。転写したライブラリーを変性PAGEで精製し(N
60=106ヌクレオチド、N40=74、N20=54)、得られた生成物を
Sep−Pakカラムを使用して脱塩した後、エタノール沈殿を行った。
Transcription of the first pool was in a 1 ml volume containing: 500 pmol of double-stranded template (3 × 10 14 molecules), 40 mM Tris-HCl (pH 8.0),
12 mM MgCl 2 , 1 mM spermidine, 5 mM DTT, 0.002%
Triton X-100, 1 mM LiCl, 4% PEG8000, 10% methanol, 2 mM ATP (Pharmacia), 2 mM GTP (Pharmacia), 2 m
M 2'-deoxy-2'-amino-CTP (USB), 2 mM 2'-deoxy-2'-amino-UTP (USB), 5 U / ml inorganic pyrophosphatase (
Sigma), 5 U / μl T7 RNA polymerase (USB; optionally Y
The 639F mutant was used at 0.1 mg / ml (Sousa and Padilla, supra))
At 37 ° C. for 2 hours. The transcribed library was purified by denaturing PAGE (N
60 = 106 nucleotides, N40 = 74, N20 = 54), the obtained product was desalted using a Sep-Pak column, and then ethanol precipitation was performed.

【0106】 最初のカラム選択:以下のビオチン化した基質を標準的なプロトコールを使用
して合成した(Usmanら, 1987, J. Am. Chem. Soc., 109, 7845;Scaringeら, 1
990, Nucleic Acids Res., 18, 5433;およびWincottら, 1995, Nucleic Acids
Res., 23, 2677−2684): 5’−ビオチン−C18スペーサー−GCC GUG GGU UGC ACA CCU UUC C−C18
スペーサー−チオール・モディファイアーC6S−S反転無塩基−3’ 基質を変性PAGEおよびエタノール沈殿で精製した。10nmolの基質を
以下のプロトコールを使用してNeutrAvidinカラムに結合させた:400μl U
ltraLink固定化NeutrAvidinスラリー(200μl ビーズ、Pierce, Rockford,
IL)をポリスチレンカラム(Pierce)に充填した。カラムを1mlの結合バッ
ファー(20mM NaPO4(pH7.5)、150mM NaCl)で2回
洗浄した後、キャップを閉じた(すなわちキャップをカラムの底に付けて流出を
止めた)。結合バッファーに懸濁した基質200μlを適用し、溶液が樹脂に均
一に結合および分配されるように時々ボルテックスで攪拌しながら室温で30分
間インキュベートした。インキュベーション後、キャップを除去し、カラムを1
mlの結合バッファー、次いで1mlのカラムバッファー(50mM トリス−
HCl(pH8.5)、100mM NaCl、50mM KCl)で洗浄した
。これでカラムはすぐに使用できる状態となり、キャップを閉じた。1nmol
の最初のRNAプールを200μlのカラムバッファーでカラムに負荷した。時
々ボルテックスで攪拌しながら室温で30分間インキュベートし、基質を結合さ
せた。インキュベーション後、キャップを除去し、カラムを1mlのカラムバッ
ファーで2回洗浄してキャップを閉じた。200μlの溶出バッファー(50m
M トリス−HCl(pH8.5)、100mM NaCl、50mM KCl
、25mM MgCl2)をカラムに適用し、時々ボルテックスで攪拌しながら
室温で30分間インキュベートした。キャップを除去して4つの200μl画分
を、溶出バッファーを使用して回収した。
Initial column selection : The following biotinylated substrate was synthesized using standard protocols (Usman et al., 1987, J. Am. Chem. Soc., 109, 7845; Scaringe et al., 1).
990, Nucleic Acids Res., 18, 5433; and Wincott et al., 1995, Nucleic Acids.
Res., 23, 2677-2684): 5'-biotin-C18 spacer-GCC GUG GGU UGC ACA CCU UUC C-C18
The spacer-thiol modifier C6S-S inverted abasic-3 'substrate was purified by denaturing PAGE and ethanol precipitation. 10 nmol of substrate was bound to a NeutrAvidin column using the following protocol: 400 μl U
ltraLink immobilized NeutrAvidin slurry (200 μl beads, Pierce, Rockford,
IL) was packed in a polystyrene column (Pierce). After washing the column twice with 1 ml of binding buffer (20 mM NaPO 4 (pH 7.5), 150 mM NaCl), the cap was closed (ie the cap was placed on the bottom of the column to stop the effluent). 200 μl of substrate suspended in binding buffer was applied and incubated for 30 minutes at room temperature with occasional vortexing to ensure that the solution was uniformly bound and distributed to the resin. After the incubation, remove the cap and remove the column.
ml of binding buffer, then 1 ml of column buffer (50 mM Tris-
HCl (pH 8.5), 100 mM NaCl, 50 mM KCl). The column was now ready for use and the cap was closed. 1 nmol
Was loaded onto the column with 200 μl of column buffer. Incubate for 30 minutes at room temperature with occasional vortexing to allow the substrate to bind. After the incubation, the cap was removed and the column was washed twice with 1 ml of column buffer and the cap was closed. 200 μl elution buffer (50 m
M Tris-HCl (pH 8.5), 100 mM NaCl, 50 mM KCl
, 25 mM MgCl 2 ) was applied to the column and incubated for 30 minutes at room temperature with occasional vortexing. The cap was removed and four 200 μl fractions were collected using elution buffer.

【0107】 第二のカラム(逆選択):第二のカラムにおける事象の図式を一般的に図3に
示し、使用される基質オリゴヌクレオチドを以下に示す: 5’−GGU UGC ACA CCU UUC C−C18スペーサー−ビオチン反転無塩基−3’ このカラム基質を前述のようにUltraLink NeutrAvidin樹脂に結合させ(40
pmol)、溶出バッファーで2回洗浄した。第一のカラム精製からの溶出物を
第二のカラムに適用した。このカラムを使用することにより、第一のカラムから
非特異的に溶出された(diluted)RNAが結合し、一方、触媒事象を起こして
それに結合した生成物を有するRNAは、第二のカラムを通過して流出する。キ
ャリアーとしてグリコーゲンを使用して画分をエタノールで沈殿させ、増幅のた
めに無菌水で再水和させた。
Second column (reverse selection) : A schematic of the events in the second column is shown generally in FIG. 3 and the substrate oligonucleotides used are shown below: 5'-GGU UGC ACA CCU UUC C- C18 spacer-biotin inverted abasic-3 'This column substrate was coupled to UltraLink NeutrAvidin resin as described above (40
pmol), and washed twice with elution buffer. The eluate from the first column purification was applied to the second column. By using this column, RNA that is non-specifically eluted from the first column will bind, while RNA having a catalytic event and the product bound to it will bind to the second column. Outflows through. Fractions were precipitated with ethanol using glycogen as carrier and rehydrated with sterile water for amplification.

【0108】 増幅:RNAおよびプライマーMST3(10−100pmol)を水中で、
90℃で3分間変性させ、その後氷上で1分間急冷した。以下の試薬を試験管に
添加した(最終濃度を示す):1X PCRバッファー(Boerhinger Mannheim
)、1mM dNTP(PCRのために。Boerhinger Mannheim)、2U/μl
RNアーゼ−阻害剤(Boerhinger Mannheim)、10U/μl Superscript I
I逆転写酵素(BRL)。反応液を42℃で1時間インキュベートし、その後95℃
で5分間インキュベートしてSuperscriptを破壊した。次いで以下の試薬を試験
管に添加し、PCR段階のために容量を5倍に増加させた(最終濃度/量を示す
):MST7cプライマー(10−100pmol、RT段階と同じ量)、1X
PCRバッファー、taq DNAポリメラーゼ(0.025−0.05 U
/μl、Boerhinger Mannheim)。反応は以下のようなサイクルで行った:94
℃、4分間;(94℃、30秒間;42−54℃、30秒間;72℃、1分間)
x4−30サイクル;72℃、5分間;30℃、30分間。サイクル数およびア
ニール温度はラウンド毎に決定した。ヘテロデュプレックスが観察された場合、
反応液をフレッシュな試薬で5倍に希釈し、更に2回の増幅サイクルを進行させ
た。得られた生成物をアガロースゲルでサイズについて分析し(N60=123
bp、N40=103bp、N20=83bp)、その後エタノール沈殿を行っ
た。
Amplification : RNA and primer MST3 (10-100 pmol) were
Denatured at 90 ° C. for 3 minutes, then quenched on ice for 1 minute. The following reagents were added to the tubes (indicating the final concentration): 1X PCR buffer (Boerhinger Mannheim)
), 1 mM dNTP (for PCR; Boerhinger Mannheim), 2 U / μl
RNase inhibitor (Boerhinger Mannheim), 10 U / μl Superscript I
I reverse transcriptase (BRL). The reaction was incubated at 42 ° C for 1 hour,
For 5 minutes to destroy Superscript. The following reagents were then added to the tubes and the volume increased 5 fold for the PCR step (indicating final concentration / amount): MST7c primer (10-100 pmol, same amount as RT step), 1 ×
PCR buffer, taq DNA polymerase (0.025-0.05 U
/ Μl, Boerhinger Mannheim). The reaction was run in the following cycle: 94
° C, 4 minutes; (94 ° C, 30 seconds; 42-54 ° C, 30 seconds; 72 ° C, 1 minute)
x4-30 cycles; 72 ° C, 5 minutes; 30 ° C, 30 minutes. The number of cycles and the annealing temperature were determined for each round. If heteroduplex is observed,
The reaction was diluted 5-fold with fresh reagent and two more amplification cycles were allowed to proceed. The resulting product was analyzed for size on an agarose gel (N60 = 123
bp, N40 = 103 bp, N20 = 83 bp), followed by ethanol precipitation.

【0109】 転写:増幅産物の転写は上記の条件に以下の変更を加えたものを使用して行っ
た:10−20%の増幅反応液をテンプレートとして使用し、反応容量は100
−500μlであり、生成物のサイズはわずかに異なった(N60=106ヌク
レオチド、N40=86、N20=66)。少量の32P−GTPを定量目的で反
応液に添加した。
Transcription : The amplification product was transcribed using the above conditions with the following modifications: 10-20% of the amplification reaction was used as template and the reaction volume was 100
-500 μl, and the product sizes were slightly different (N60 = 106 nucleotides, N40 = 86, N20 = 66). A small amount of 32 P-GTP was added to the reaction for quantitative purposes.

【0110】 以降のラウンド:以降の選択ラウンドには20pmolのインプットRNAお
よび40pmolの22ヌクレオチド基質をカラムに使用した。
Subsequent rounds : For the following rounds of selection, 20 pmol of input RNA and 40 pmol of a 22 nucleotide substrate were used on the column.

【0111】 プールの活性:プールの活性を、3から4ラウンド毎に1回転(turnover)の
条件下でアッセイした。活性アッセイ条件は以下の通りである:50mM トリ
ス−HCl(pH8.5)、25mM MgCl2、100mM NaCl、5
0mM KCl、痕跡量の32P標識した基質、10nM RNAプール。バッフ
ァーに混合した2Xプール、およびバッファーに混合した2X基質を別々に90
℃で3分間、次いで37℃で3分間インキュベートした。その後、等量の2X基
質を2Xプールの試験管に添加した(t=0)。最初のアッセイの時点は4およ
び24時間とした:5μlを除去し、8μlの冷STOPバッファー(96%
ホルムアミド、20mM EDTA、0.05% ブロムフェニルブルー/キシ
レンシアノール)。サンプルを90℃で3分間加熱し、20%シーケンシング・
ゲルに負荷した。Molecular Dynamics PhosphorimagerおよびImageQuaNTソフト
ウェアを使用して定量を行った。データを表8に示す。
Pool activity : The activity of the pool was assayed under one turnover every 3 to 4 rounds. The activity assay conditions are as follows: 50 mM Tris-HCl (pH 8.5), 25 mM MgCl 2 , 100 mM NaCl, 5 mM
0 mM KCl, traces of 32 P-labeled substrate, 10 nM RNA pool. The 2X pool mixed with buffer and the 2X substrate mixed with buffer were separately separated by 90%.
Incubated for 3 minutes at 37 ° C, then for 3 minutes at 37 ° C. Thereafter, an equal volume of 2X substrate was added to the tubes of the 2X pool (t = 0). Time points for the first assay were 4 and 24 hours: 5 μl was removed and 8 μl of cold STOP buffer (96%
Formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenyl blue / xylene cyanol). The sample was heated at 90 ° C. for 3 minutes and 20% sequencing
The gel was loaded. Quantification was performed using Molecular Dynamics Phosphorimager and ImageQuaNT software. The data is shown in Table 8.

【0112】 オリゴヌクレオチドのプールからのサンプルをベクター中にクローニングし、
標準的なプロトコールを使用してシーケンシングした(Sambrookら, 分子クロー
ニング:実験マニュアル, Cold Spring Harbor Laboratory Press)。本出願に
記載する方法を使用して、酵素的核酸分子を代表数のこれらのクローンから転写
した。それぞれのプールからの個体をN60およびN40からのRNA開裂につ
いて試験するために、クローンからの酵素的核酸分子を、2mM MgCl2
pH7.5、10mM KClに混合した5/16基質と共に37℃でインキュ
ベートした。表10のデータは、プールから単離された酵素的核酸分子がそれぞ
れに活性を有することを示している。
Cloning a sample from the pool of oligonucleotides into a vector,
Sequencing was performed using standard protocols (Sambrook et al., Molecular Cloning: Experimental Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press). Enzymatic nucleic acid molecules were transcribed from representative numbers of these clones using the methods described in this application. To test individuals from each pool for RNA cleavage from N60 and N40, enzymatic nucleic acid molecules from the clones were treated with 2 mM MgCl 2 ,
Incubated at 37 ° C. with 5/16 substrate mixed with pH 7.5, 10 mM KCl. The data in Table 10 shows that each of the enzymatic nucleic acid molecules isolated from the pool has activity.

【0113】 動力学活性:表10に示す酵素的核酸分子の動力学活性の測定は、酵素的核酸
分子(10nM)を開裂バッファー(pH8.5、25mM MgCl2、10
0mM NaCl、50mM KCl)中で基質と共に37℃でインキュベート
して行った。
Kinetic activity : The kinetic activity of the enzymatic nucleic acid molecule shown in Table 10 was determined by digesting the enzymatic nucleic acid molecule (10 nM) with a cleavage buffer (pH 8.5, 25 mM MgCl 2 , 10 mM).
(0 mM NaCl, 50 mM KCl) by incubation at 37 ° C. with the substrate.

【0114】 マグネシウム依存性:N20の15ラウンド目のマグネシウム依存性を、Mg
Cl2を変化させ、他の条件は一定に保持して(50mM トリス pH8.0
、100mM NaCl、50mM KCl、1回転、10nM プール)試験
した。データを表11に示すが、マグネシウム濃度が増加するほど活性が増加す
ることを示している。
Magnesium dependency : The magnesium dependency in the fifteenth round of N20 was
The Cl 2 was varied and the other conditions kept constant (50 mM Tris pH 8.0).
, 100 mM NaCl, 50 mM KCl, 1 revolution, 10 nM pool). The data are shown in Table 11, which shows that the activity increases with increasing magnesium concentration.

【0115】実施例9:2’−デオキシ−2’−(N−ヒスチジル)アミノUTP、2’−フ ルオロ−ATP、そして2’−デオキシ−2’−アミノCTPおよびGTPを使 用する新規の酵素的核酸分子モチーフの選択 実施例8に記載した方法を、2’−デオキシ−2’−(N−ヒスチジル)アミ
ノUTP、2’−フルオロ−ATP、そして2’−デオキシ−2’−アミノCT
PおよびGTPを使用して反復した。しかしながら、最初のカラムにおいてMg
Cl2で開裂を誘引するのではなく、最初の無作為な修飾型RNAプールを以下
のバッファー中で基質−樹脂に負荷した:5mM NaOAc pH5.2、1
M NaCl、4℃。アンプルの洗浄後、樹脂を22℃とし、バッファーを20
mM HEPES pH7.4、140mM KCl、10mM NaCl、1
mM CaCl2、1mM MgCl2に変更した。N60オリゴヌクレオチドの
ある選択では、2価のカチオン(MgCl2、CaCl2)を使用しなかった。樹
脂を10分間インキュベートして反応させ、溶出物を回収した。
[0115] Example 9: 2'-deoxy -2 '- (N-histidyl) amino UTP, 2'-off Ruoro -ATP, and 2'-deoxy-2'-amino CTP and GTP the novel to use Selection of Enzymatic Nucleic Acid Molecular Motifs The method described in Example 8 was followed by 2'-deoxy-2 '-(N-histidyl) amino UTP, 2'-fluoro-ATP, and 2'-deoxy-2'-amino CT
Repeated using P and GTP. However, in the first column Mg
Rather than trigger cleavage with Cl 2 , an initial random modified pool of RNA was loaded on the substrate-resin in the following buffer: 5 mM NaOAc pH 5.2, 1,
M NaCl, 4 ° C. After washing the ampoule, set the resin at 22 ° C.,
mM HEPES pH 7.4, 140 mM KCl, 10 mM NaCl, 1
It was changed to mM CaCl 2 and 1 mM MgCl 2 . One selection of N60 oligonucleotides did not use divalent cations (MgCl 2 , CaCl 2 ). The resin was incubated for 10 minutes to react and the eluate was collected.

【0116】 酵素的核酸分子プールは2価のカチオンの非存在下でも、存在する基質の1−
3%を開裂する能力があり、バックグラウンド(修飾されたプールの非存在下)
は0.2−0.4%であった。
The enzymatic nucleic acid molecule pool has a 1-
Capable of cleaving 3%, background (in the absence of modified pool)
Was 0.2-0.4%.

【0117】実施例10:5−イミダゾ−ル酢酸2’−デオキシ−5’−三リン酸ウリジンの 合成 5−ジニトロフェニルイミダゾール酢酸2’−デオキシウリジンヌクレオシド
(80mg)を5mlのトリエチルリン酸にアルゴン下で攪拌しながら溶解し、
反応混液を0℃まで冷却した。オキシ塩化リン(1.8当量、22ml)を0℃
で反応混液に添加し、更に3アリコートを48時間の過程にわたって室温で添加
した。次いで反応混液を無水MeCN(5ml)で希釈して0℃まで冷却し、そ
の後トリブチルアミン(0.65ml)およびピロリン酸トリブチルアンモニウ
ム(4.0当量、0.24g)を添加した。45分後、反応液を10mlのメチ
ルアミン水で4時間クエンチングした。MeOH(3x)と共蒸発させた後、物
質をDEAEセファデックス、次いでRPクロマトグラフィーで精製し、15m
gの三リン酸を得た。
Example 10: Synthesis of uridine 5-imidazoleacetic acid 2'- deoxy-5'-triphosphate triphosphate 5-dinitrophenylimidazoleacetic acid 2'-deoxyuridine nucleoside (80 mg) was added to 5 ml of triethylphosphoric acid under argon. Dissolve with stirring underneath,
The reaction mixture was cooled to 0 ° C. Phosphorous oxychloride (1.8 equivalents, 22 ml) at 0 ° C
Was added to the reaction mixture, and an additional 3 aliquots were added at room temperature over the course of 48 hours. The reaction mixture was then diluted with anhydrous MeCN (5 ml) and cooled to 0 ° C., after which tributylamine (0.65 ml) and tributylammonium pyrophosphate (4.0 eq, 0.24 g) were added. After 45 minutes, the reaction was quenched with 10 ml of aqueous methylamine for 4 hours. After co-evaporation with MeOH (3x), the material was purified by DEAE Sephadex followed by RP chromatography to give 15m
g of triphosphoric acid were obtained.

【0118】実施例11:2’−(N−リシル)アミノ−2’−デオキシ−シチジン三リン酸 の合成 2’−(N−リシル)アミノ−2’−デオキシ−シチジン(0.180g、0
.22mmol)をリン酸トリエチル(2.00ml)にアルゴン下で溶解した
。溶液を氷浴中で0℃まで冷却した。オキシ塩化リン(99.999%、3当量
、0.0672mL)を溶液に添加し、反応液を0℃で2時間攪拌した。ピロリ
ン酸トリブチルアンモニウム(4当量、0.400g)を3.42mLのアセト
ニトリルおよびトリブチルアミン(0.165mL)に溶解した。アセトニトリ
ル(1mL)を一リン酸溶液に添加し、次いでピロリン酸溶液を滴加した。溶液
は透明であった。反応液を室温まで温まらせた。45分間の攪拌後、メチルアミ
ン(5mL)を添加し、反応液を室温で2時間攪拌した。2層の混合物となった
(フラスコの底部に小さいビーズが存在した)。TLC(7:1:2 iPrO
H:NH4OH:H2O)は三リン酸物質の様相を示した。溶液を濃縮し、水に溶
解し、新たに調製したDEAEセファデックスA−25カラムに負荷した。カラ
ムを0.6MまでのTEABバッファーのグラジエントで洗浄し、生成物は画分
90−95に溶出した。画分をイオン交換HPLCで分析した。それぞれの画分
は1つの三リン酸のピーク(約4.000分に溶出)を示した。画分を合一し、
メタノールからポンプダウン(pumped down)してバッファー塩を除去し、15
.7mgの生成物を得た。
Example 11: Synthesis of 2 '-(N-lysyl) amino-2'-deoxy-cytidine triphosphate 2'-(N-lysyl) amino-2'-deoxy-cytidine (0.180 g, 0
. 22 mmol) was dissolved in triethyl phosphate (2.00 ml) under argon. The solution was cooled to 0 ° C. in an ice bath. Phosphorus oxychloride (99.999%, 3 eq, 0.0672 mL) was added to the solution and the reaction was stirred at 0 ° C. for 2 hours. Tributylammonium pyrophosphate (4 eq, 0.400 g) was dissolved in 3.42 mL of acetonitrile and tributylamine (0.165 mL). Acetonitrile (1 mL) was added to the monophosphate solution and then the pyrophosphate solution was added dropwise. The solution was clear. The reaction was allowed to warm to room temperature. After stirring for 45 minutes, methylamine (5 mL) was added and the reaction was stirred at room temperature for 2 hours. A two layer mixture resulted (there were small beads at the bottom of the flask). TLC (7: 1: 2 iPrO
H: NH 4 OH: H 2 O) showed the appearance of a triphosphate substance. The solution was concentrated, dissolved in water and loaded onto a freshly prepared DEAE Sephadex A-25 column. The column was washed with a gradient of TEAB buffer up to 0.6M and the product eluted in fractions 90-95. Fractions were analyzed by ion exchange HPLC. Each fraction showed one triphosphate peak (eluting at about 4.000 minutes). Coalesce fractions,
The buffer salts were removed by pumping down from methanol,
. 7 mg of the product was obtained.

【0119】実施例12:2’−デオキシ−2’−(L−ヒスチジン)アミノシチジン三リン 2’−[N−Fmoc,Nimid−ジニトロフェニル−ヒスチジル]アミノ−2
’−シチジン(0.310g、4.04mmol)をアルゴン下でリン酸トリエ
チル(3ml)に溶解した。溶液を0℃まで冷却した。オキシ塩化リン(1.8
当量、0.068mL)を溶液に添加し、冷凍庫で一晩保存した。翌朝TLC(
10% MeOH/CH2Cl2)は多くの出発物質を示したため、更に1当量の
POCl3を添加した。2時間後、TLCはなおも出発物質を示した。トリブチ
ルアミン(0.303mL)およびピロリン酸トリブチルアンモニウム(4当量
、0.734g)を6.3mLのアセトニトリルに溶解したもの(滴加した)を
一リン酸溶液に添加した。反応液を室温まで温まらせた。15分間の攪拌後、メ
チルアミン(10mL)を室温で添加し、攪拌を2時間継続した。TLC 7:
1:2 iPrOH:NH4OH:H2O)は三リン酸物質の様相を示した。溶液
を濃縮し、水に溶解し、DEAEセファデックスA−25カラムに負荷した。カ
ラムを0.6MまでのTEABバッファーのグラジエントで洗浄し、生成物は画
分170−179に溶出した。画分をイオン交換HPLCで分析した。それぞれ
の画分は1つの三リン酸のピーク(−6.77分に溶出)を示した。画分を合一
し、メタノールからポンプダウンしてバッファー塩を除去し、17mgの生成物
を得た。
Example 12: 2'-deoxy-2 '-(L-histidine) aminocytidine triphosphate 2'-[N-Fmoc, N imid -dinitrophenyl-histidyl] amino-2
'-Cytidine (0.310 g, 4.04 mmol) was dissolved in triethyl phosphate (3 ml) under argon. The solution was cooled to 0 ° C. Phosphorus oxychloride (1.8
(Equivalent, 0.068 mL) was added to the solution and stored in the freezer overnight. The next morning TLC (
10% MeOH / CH 2 Cl 2 ) showed a lot of starting material, so another equivalent of POCl 3 was added. After 2 hours, TLC still showed starting material. Tributylamine (0.303 mL) and tributylammonium pyrophosphate (4 eq, 0.734 g) dissolved in 6.3 mL of acetonitrile (dropwise) were added to the monophosphate solution. The reaction was allowed to warm to room temperature. After stirring for 15 minutes, methylamine (10 mL) was added at room temperature and stirring was continued for 2 hours. TLC 7:
1: 2 iPrOH: NH 4 OH: H 2 O) showed the appearance of triphosphate material. The solution was concentrated, dissolved in water and loaded on a DEAE Sephadex A-25 column. The column was washed with a gradient of TEAB buffer up to 0.6M and the product eluted in fractions 170-179. Fractions were analyzed by ion exchange HPLC. Each fraction showed one triphosphate peak (eluted at -6.77 minutes). The fractions were combined and pumped down from methanol to remove buffer salts to give 17 mg of product.

【0120】実施例13:修飾したNTP(クラスIモチーフ)を使用する新規の酵素的核酸 分子モチーフのスクリーニング 出願人の最初のプールは3x1014の2’−アミノ−dCTP/2’−アミノ
−dUTP RNAの個別配列を含有した。出願人は転写条件を最適化して、メ
タノールおよび塩化リチウムを含ませることによってRNA生成物の量を増加さ
せた。2’−アミノ−デオキシヌクレオチドは選択の逆転写および増幅段階に干
渉せずにヌクレアーゼ耐性を与える。出願人は、無作為な40ヌクレオチド領域
で分離された、基質に相補的な2つの結合アームを有するようにプールを設計し
た。16量体の基質は5および10ヌクレオチド長の2つのドメインを有し、こ
れらはプールに結合し、不対のグアノシンで分離されている。基質の5’−末端
にはC18リンカーで結合したビオチンがある。これによって、カラム・フォー
マットのNeutrAvidin樹脂への基質の結合が可能となった。所望の反応液は、マ
グネシウム補助因子の添加時に不対のGで開裂し、次いで5塩基対へリックスの
不安定性によってカラムから解離させることである。詳細なプロトコールは以下
の通りである:
[0120] Example 13: modified NTP (Class I motif) the initial screening applicants' novel enzymatic nucleic acid molecule motifs used pool 3x10 14 of 2'-amino -dCTP / 2'-amino -dUTP It contained the individual sequence of the RNA. Applicants have optimized the transcription conditions to increase the amount of RNA product by including methanol and lithium chloride. 2'-amino-deoxynucleotides confer nuclease resistance without interfering with the reverse transcription and amplification steps of choice. Applicants have designed the pool to have two binding arms complementary to the substrate, separated by a random 40 nucleotide region. The 16-mer substrate has two domains, 5 and 10 nucleotides in length, which bind to the pool and are separated by unpaired guanosine. At the 5'-end of the substrate is biotin linked by a C18 linker. This allowed binding of the substrate to NeutrAvidin resin in column format. The desired reaction is to cleave at the unpaired G upon addition of the magnesium cofactor and then dissociate from the column due to the instability of the 5 base pair helix. The detailed protocol is as follows:

【0121】 酵素的核酸分子プールの調製:最初のプールのDNAを調製するために、以下
のテンプレート・オリゴヌクレオチドをtaqポリメラーゼで充填して2本鎖D
NAに変換した。(テンプレート=5'−ACC CTC ACT AAA GGC CGT(N)40 GGT TGC
ACA CCT TTC−3';プライマー1=5'−CAC TTA GCA TTA ACC CTC ACT AAA GGC
CGT−3';プライマー2=5'−TAA TAC GAC TCA CTA TAG GAA AGG TGT GCA ACC−
3')。全てのDNAオリゴヌクレオチドはオペロン法によって合成した。テンプ
レートオリゴを変性PAGEおよびSep−Pakクロマトグラフィーカラム(
Waters)で精製した。RNA基質オリゴは標準的な固相化学を使用し、変性PA
GE、次いでエタノール沈殿で精製した。インビトロでの開裂アッセイのための
基質は5’−末端をガンマ−32P−ATPおよびT4ポリヌクレオチドキナーゼ
で標識し、変性PAGE精製、次いでエタノール沈殿を行った。
Preparation of Enzymatic Nucleic Acid Molecule Pool: To prepare the first pool of DNA, the following template oligonucleotides were loaded with taq polymerase and double-stranded D
Converted to NA. (Template = 5'-ACC CTC ACT AAA GGC CGT (N) 40 GGT TGC
ACA CCT TTC-3 '; Primer 1 = 5'-CAC TTA GCA TTA ACC CTC ACT AAA GGC
CGT-3 '; Primer 2 = 5'-TAA TAC GAC TCA CTA TAG GAA AGG TGT GCA ACC-
3 '). All DNA oligonucleotides were synthesized by the operon method. The template oligo was used for denaturing PAGE and Sep-Pak chromatography columns (
Waters). RNA substrate oligos use standard solid-phase chemistry, denatured PA
Purified by GE followed by ethanol precipitation. Substrates for the in vitro cleavage assay were labeled at the 5'-end with gamma- 32 P-ATP and T4 polynucleotide kinase, denatured PAGE purification followed by ethanol precipitation.

【0122】 5nmolのテンプレート、10nmolの各プライマー、および250Uの
taqポリメラーゼを、1X PCRバッファー(10mM トリス−HCl(
pH8.3)、1.5mM MgCl2、50mM KCl)および0.2mM
の各dNTPと共に10ml容量中で以下のようにインキュベートした:94℃
、4分間;(94℃、1分間;42℃、1分間;72℃、2分間)を4サイクル
;そして72℃、10分間。生成物を2% Separideアガロースゲルで
サイズについて分析した後、フェノール緩衝液で2回、次いでクロロホルム−イ
ソアミルアルコールで抽出し、エタノール沈殿を行った。500pモル(3x1
14分子)のこのDNAを以下のように転写して最初のRNAプールを生成した
。テンプレートDNAを40mM トリス−HCl(pH8.0)、12mM
MgCl2、5mM ジチオトレイトール(DTT)、1mM スペルミジン、
0.002% トリトンX−100、1mM LiCl、4% PEG−800
0、10% メタノール、2mM ATP、2mM GTP、2mM 2’−ア
ミノ−dCTP、2mM 2’−アミノ−dUTP、5U/ml 無機ピロホス
ファターゼ、および5U/μl T7 RNAポリメラーゼに室温で添加し、総
容量を1mlとした。個々の反応液に痕跡量のアルファ−32P−GTPを検出の
ために含有させた。転写反応液を37℃で2時間インキュベートし、次いで等量
のSTOPバッファー(94% ホルムアミド、20mM EDTA、0.05
% ブロモフェノールブルー)を添加した。得られたRNAを6%変性PAGE
ゲル、Sep−Pakクロマトグラフィー、そしてエタノール沈殿で精製した。
5 nmol of template, 10 nmol of each primer, and 250 U of taq polymerase were added to 1 × PCR buffer (10 mM Tris-HCl (
pH 8.3), 1.5 mM MgCl 2 , 50 mM KCl) and 0.2 mM
Were incubated in a 10 ml volume as follows with each dNTP: 94 ° C.
4 cycles; (94 ° C, 1 minute; 42 ° C, 1 minute; 72 ° C, 2 minutes); and 72 ° C, 10 minutes. The product was analyzed for size on a 2% Separide agarose gel, then extracted twice with a phenol buffer and then with chloroform-isoamyl alcohol, followed by ethanol precipitation. 500 pmol (3x1
The DNA of 0 14 molecules) to produce a first RNA pool was transferred as follows. Template DNA was prepared using 40 mM Tris-HCl (pH 8.0), 12 mM
MgCl 2 , 5 mM dithiothreitol (DTT), 1 mM spermidine,
0.002% Triton X-100, 1 mM LiCl, 4% PEG-800
0, 10% methanol, 2 mM ATP, 2 mM GTP, 2 mM 2′-amino-dCTP, 2 mM 2′-amino-dUTP, 5 U / ml inorganic pyrophosphatase, and 5 U / μl T7 RNA polymerase at room temperature, adding total volume Was 1 ml. The 32 P-GTP was included for detection - traces of alpha individual reaction. The transcription reaction was incubated at 37 ° C. for 2 hours, then an equal volume of STOP buffer (94% formamide, 20 mM EDTA, 0.05
% Bromophenol blue) was added. The obtained RNA was subjected to 6% denaturing PAGE.
Purified by gel, Sep-Pak chromatography, and ethanol precipitation.

【0123】 最初の選択:2nmolの16量体5’−ビオチン化基質(5’−ビオチン−
C18リンカー−GCC GUG GGU UGC ACA C−3’)を、結合バッファー(20m
M NaPO4(pH7.5)、150mM NaCl)に混合したUltraLink固
定化NeutrAvidin樹脂(400μlスラリー、Pierce)200μlに室温で30
分間結合させた。得られた基質カラムを2mlの結合バッファー、次いで2ml
のカラムバッファー(50mM トリスーHCl(pH8.5)、100mM
NaCl、50mM KCl)で洗浄した。キャップして流出を止め、1000
pmolの最初のプールRNAを200μlのカラムバッファーに混合したもの
をカラムに添加し、室温で30分間インキュベートした。カラムのキャップを除
去し、2mlのカラムバッファーで洗浄した後、キャップをして流出を止めた。
200μlの溶出バッファー(=カラムバッファー+25mM MgCl2)を
カラムに添加し、室温で30分間インキュベートした。カラムのキャップを除去
し、溶出物を回収した後、200μlの溶出バッファーで3回洗浄した。溶出物
/洗浄液を、キャリアーとしてグリコーゲンを使用してエタノール沈殿し、50
μlの無菌H2Oで再度水和した。溶出したRNAを標準的な逆転写/PCR増
幅法で増幅した。5−31μlのRNAを20pmolのプライマー1と共に1
4μl容量で90℃3分間インキュベートした後、氷上に1分間放置した。以下
の試薬を添加した(最終濃度を示す):1X PCRバッファー、1mMの各d
NTP、2U/μl RNアーゼ阻害剤、10U/μl SuperScrip
t II 逆転写酵素。反応液を42℃で1時間、次いで95℃で5分間インキュ
ベートし、逆転写酵素を不活性化した。次いで容量を100μlに増加させるた
めに水およびPCRのための試薬(1X PCRバッファー、20pmol プ
ライマー2、および2.5U taqDNAポリメラーゼ)を添加した。Hybaid
熱サイクラーで反応を行った:94℃、4分間;(94℃、30秒間;54℃、
30秒間;72℃、1分間)x25;72℃、5分間。生成物をアガロースゲル
でサイズによって分析し、エタノール沈殿を行った。PCR DNAの1/3か
ら1/5を使用して、次の世代の転写を100μl容量で上記のように実施した
。40pmolの基質を含有するカラムに20pmolのRNAを使用して連続
ラウンドを行った。
First selection: 2 nmol of a 16-mer 5′-biotinylated substrate (5′-biotin-
C18 linker-GCC GUG GGU UGC ACA C-3 ') was added to the binding buffer (20m
Add 30 μl of UltraLink immobilized NeutrAvidin resin (400 μl slurry, Pierce) mixed with M NaPO 4 (pH 7.5, 150 mM NaCl) at room temperature.
Allowed to bind for minutes. The obtained substrate column was mixed with 2 ml of the binding buffer and then 2 ml.
Column buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.5), 100 mM
NaCl, 50 mM KCl). Stop spill by capping, 1000
A mixture of pmol of the first pooled RNA in 200 μl of column buffer was added to the column and incubated at room temperature for 30 minutes. After removing the column cap and washing with 2 ml of column buffer, the flow was stopped by capping.
200 μl of elution buffer (= column buffer + 25 mM MgCl 2 ) was added to the column and incubated at room temperature for 30 minutes. After removing the column cap and collecting the eluate, the column was washed three times with 200 μl of elution buffer. The eluate / wash was ethanol precipitated using glycogen as a carrier,
Rehydrated with μl of sterile H 2 O. The eluted RNA was amplified by a standard reverse transcription / PCR amplification method. 5-31 μl of RNA together with 20 pmol of primer 1
After incubation at 90 ° C. for 3 minutes in a volume of 4 μl, the mixture was left on ice for 1 minute. The following reagents were added (indicating final concentrations): 1X PCR buffer, 1 mM each d
NTP, 2 U / μl RNase inhibitor, 10 U / μl SuperScrip
t II reverse transcriptase. The reaction was incubated at 42 ° C. for 1 hour, then at 95 ° C. for 5 minutes to inactivate reverse transcriptase. Then water and reagents for PCR (1 × PCR buffer, 20 pmol primer 2, and 2.5 U taq DNA polymerase) were added to increase the volume to 100 μl. Hybaid
The reaction was performed in a thermal cycler: 94 ° C, 4 minutes; (94 ° C, 30 seconds; 54 ° C,
30 seconds; 72 ° C., 1 minute) × 25; 72 ° C., 5 minutes. The product was analyzed by size on an agarose gel and ethanol precipitation was performed. Using 1/3 to 1/5 of the PCR DNA, the next generation of transcription was performed as described above in a volume of 100 μl. Successive rounds were performed using 20 pmol of RNA on a column containing 40 pmol of substrate.

【0124】 2カラム選択:8世代目(G8)で、カラム選択を2カラム・フォーマットに
変更した。200pmolの22量体5’−ビオチン化基質(5’−ビオチン−
C18リンカー−GCC GUG GGU UGC ACA CCU UUC C−C18リンカー−チオール
・モディフィアーC6 S−S反転無塩基−3’)を上記のように選択カラムに
使用した。溶出を200μlの溶出バッファーで行い、次いで1mlの溶出バッ
ファーで洗浄した。1200μlの溶出物を重力によって生成物トラップカラム
を通過させた。生成物トラップカラムは以下のように調製した:200pmol
16量体5’−ビオチン化“生成物”(5’−GGU UGC ACA CCU UUC C−C1
8リンカー−ビオチン−3’)を上記のようにカラムに結合させ、カラムを溶出
バッファーで平衡化した。生成物カラムからの溶出物を前記のように沈殿させた
。生成物を上記のように増幅したが、ただし2.5倍多い容量で100pmol
の各プライマーを使用した。100μlのPCR反応液をサイクル過程に使用し
た;残りの画分を、生成物に必要な最小限のサイクル回数で増幅した。3ラウン
ド後(G11)、1回転の開裂アッセイで明らかな活性があった。13世代目ま
でに、45%の基質が4時間で開裂した;プールのkobsは25mM MgCl2 中で0.037分-1であった。出願人は13世代目をサブクローニングおよびシ
ーケンシングした;プールはまだ非常に多様であった。出願人の目的は生理学的
条件下で作用する酵素的核酸分子なので、G13を網羅的に分析するのではなく
選択圧を変化することにした。
Two column selection: At the eighth generation (G8), the column selection was changed to a two column format. 200 pmol of a 22-mer 5'-biotinylated substrate (5'-biotin-
C18 linker-GCC GUG GGU UGC ACA CCU UUC C-C18 linker-thiol modifier C6SS inverted abasic-3 ') was used for the selection column as described above. Elution was performed with 200 μl elution buffer and then washed with 1 ml elution buffer. 1200 μl of the eluate was passed by gravity through the product trap column. The product trap column was prepared as follows: 200 pmol
16-mer 5'-biotinylated "product"(5'-GGU UGC ACA CCU UUC C-C1
8 linker-biotin-3 ') was attached to the column as above and the column was equilibrated with elution buffer. The eluate from the product column was precipitated as described above. The product was amplified as described above, except that 100 pmol at 2.5 times more volume
Were used. 100 μl of the PCR reaction was used for the cycling process; the remaining fraction was amplified with the minimum number of cycles required for the product. After three rounds (G11), there was clear activity in a one-turn cleavage assay. By 13 th generation, 45% of the substrate was cleaved in 4 hours; pool of k obs was 0.037 min -1 in 25 mM MgCl 2. Applicants have subcloned and sequenced the thirteenth generation; the pool was still very diverse. Because the applicant's purpose is an enzymatic nucleic acid molecule that works under physiological conditions, we decided to change the selection pressure rather than exhaustively analyze G13.

【0125】 N40プールの再選択を、G12 DNAから開始した。G12 DNAの一
部を超変異導入PCRに適用し(Vartanianら, 1996, Nucleic Acids Research
24, 2627−2631)、部位当たり10%の頻度の変異を導入し、これをN40Hと
した。19ラウンド目で、DNAの一部に再び超変異を導入し、N40Mおよび
N40HMを得た(計4つの平行するプール)。カラム基質は同じままであった
:バッファーを変更し、結合および溶出の温度を37℃に上昇させた。カラムバ
ッファーを生理学的バッファー(50mM トリス−HCl(pH7.5)、1
40mM KCl、10mM NaCl)で置き換え、溶出バッファーを1mM
Mgバッファー(生理学的バッファー+1mM MgCl2)で置き換えた。
プールをカラムに結合させる時間は最終的に10分間まで短縮し、溶出時間は徐
々に30分から20秒に短縮した。18ラウンド目と23ラウンド目の間では、
N40プールのkobsは0.035−0.04分-1で相対的に一定のままであった。4プー
ルのそれぞれからの22世代目をクローニングおよびシーケンシングした。
Reselection of the N40 pool was started with G12 DNA. A portion of G12 DNA was applied to hypermutagenesis PCR (Vartanian et al., 1996, Nucleic Acids Research
24, 2627-2631), a mutation was introduced at a frequency of 10% per site, and this was designated as N40H. At round 19, hypermutation was again introduced into a portion of the DNA to yield N40M and N40HM (4 parallel pools in total). The column substrate remained the same: the buffer was changed and the temperature of binding and elution was raised to 37 ° C. The column buffer was replaced with a physiological buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1
(40 mM KCl, 10 mM NaCl) and change the elution buffer to 1 mM.
It was replaced with Mg buffer (physiological buffer + 1mM MgCl 2).
The time to bind the pool to the column was ultimately reduced to 10 minutes, and the elution time was gradually reduced from 30 minutes to 20 seconds. Between rounds 18 and 23,
The k obs of the N40 pool remained relatively constant at 0.035-0.04 min- 1 . The 22nd generation from each of the 4 pools was cloned and sequenced.

【0126】 クローニングおよびシーケンシング:13世代目および22世代目を、Novagen
のPerfectly Blunt Cloningキット(pT7Blue−3ベクター)を使用して
キットのプロトコールに従ってクローニングした。ベクター特異的プライマーを
使用したPCR増幅によって、挿入物についてクローンをスクリーニングした。
ABI Prism 7700配列検出システムおよびベクター特異的プライマーを使用して陽
性クローンをシーケンシングした。配列はMacVectorソフトウェアを使用してア
ラインメントした;2次元の折りたたみはMulfoldソフトウェアを使用して行っ
た(Zuker, 1989, Science 244, 48−52;Jaegerら, 1989, Biochemistry 86, 7
706−7710;Jaegerら, 1989, R. F. Doolittle編, Methods in Enzymology, 183
, 281−306)。個々のクローン転写ユニットをPCR増幅によって構築したが、
これには50pmolのプライマー1およびプライマー2のそれぞれを1XPC
Rバッファーに混合したもの、0.2mMの各dNTP、そして2.5Uのta
qポリメラーゼを使用し、100μl容量で以下のようなサイクルで行った:9
4℃、4分間;(94℃、30秒間;54℃、30秒間;72℃、1分間)X2
0;72℃、5分間。転写ユニットをエタノール沈殿し、30μlのH2Oに再
度水和し、10μlを100μl容量で転写し、前記のように精製した。
Cloning and Sequencing: Generations 13 and 22 were replaced with Novagen
Using the Perfectly Blunt Cloning kit (pT7Blue-3 vector) according to the protocol of the kit. Clones were screened for inserts by PCR amplification using vector-specific primers.
Positive clones were sequenced using the ABI Prism 7700 sequence detection system and vector specific primers. Sequences were aligned using MacVector software; two-dimensional folding was performed using Mulfold software (Zuker, 1989, Science 244, 48-52; Jaeger et al., 1989, Biochemistry 86, 7).
706-7710; Jaeger et al., 1989, edited by RF Doolittle, Methods in Enzymology, 183.
281-306). Individual clone transcription units were constructed by PCR amplification,
For this, 50 pmol of each of Primer 1 and Primer 2 was replaced with 1XPC
R buffer, 0.2 mM of each dNTP, and 2.5 U of ta
The following cycles were performed using q polymerase in a volume of 100 μl: 9
4 ° C, 4 minutes; (94 ° C, 30 seconds; 54 ° C, 30 seconds; 72 ° C, 1 minute) X2
0; 72 ° C, 5 minutes. The transcription unit was ethanol precipitated, rehydrated in 30 μl H 2 O, and 10 μl was transferred in a 100 μl volume and purified as described above.

【0127】 各プールからの36個のクローンをシーケンシングし、同じコンセンサス・モ
チーフの変種であることが観察された。独特なクローンを、1mM MgCl2
および生理学的条件下で活性についてアッセイした;9個のクローンはコンセン
サス配列を示し、その後の実験に使用した。活性が有意に上昇した変異は無かっ
た;変異のほとんどはデュプレックスであると考えられる領域内であり、これは
提案される2次構造に基づく。モチーフをより短くするために、出願人は増幅の
ためのプライマーに結合するのに必要な3’−末端の25ヌクレオチドを削除し
た。完全長の分子および端を切断した分子の速度を測定したところ、どちらも0
.04分-1であった;従ってモチーフのサイズを86から61ヌクレオチドに減
少させることができた。分子を更に一層短くするためにステム・ループ構造並び
に基質認識アームの塩基対を切断し、48ヌクレオチドの分子を得た。更に、多
くのリボヌクレオチドを2−O−メチル修飾型ヌクレオチドで置換して分子を安
定化した。新しいモチーフの例を図4に示す。当業者に認識されるように、分子
は図に示す化学修飾に限定されず、図は1つの可能性のある化学修飾型分子を示
しているにすぎない。
[0127] Thirty-six clones from each pool were sequenced and observed to be variants of the same consensus motif. A unique clone was prepared using 1 mM MgCl 2
And assayed for activity under physiological conditions; 9 clones showed consensus sequences and were used in subsequent experiments. None of the mutations had a significant increase in activity; most of the mutations were in the region considered to be duplex, based on the proposed secondary structure. To make the motif shorter, Applicants have deleted the 3'-end 25 nucleotides necessary to bind to the primer for amplification. When the velocities of the full-length molecule and the molecule whose end was truncated were measured, both were 0.
. 04 min- 1 ; thus, the size of the motif could be reduced from 86 to 61 nucleotides. The stem-loop structure as well as the base pairing of the substrate recognition arm were cleaved to make the molecule even shorter, resulting in a molecule of 48 nucleotides. In addition, many ribonucleotides were substituted with 2-O-methyl modified nucleotides to stabilize the molecule. An example of a new motif is shown in FIG. As will be recognized by those skilled in the art, the molecules are not limited to the chemical modifications shown in the figures, which show only one possible chemically modified molecule.

【0128】反応速度分析 一回転の反応速度を、痕跡量の5’−32P−標識した基質および10−100
0nMの酵素的核酸分子のプールで行った。1X バッファーに混合した2X
基質および1X バッファーに混合した2X プール/酵素的核酸分子を別々に
90℃で3分間インキュベートした後、37℃まで3分間平衡化した。等量の2
X 基質をプール/酵素的核酸分子にt0で添加し、反応液を37℃でインキュ
ベートした。各時点において、氷上、1.2容量のSTOPバッファー中でクエ
ンチングした。サンプルを90℃で3分間加熱した後、15%シーケンシング・
ゲルで分離した。PhosphorImagerを使用してゲルをイメージ化し、ImageQuantソ
フトウェア(Molecular Dynamics)を使用して定量した。曲線はほとんどの場合
、二重指数減衰(double−exponential decay)に適合したが、いくつかの曲線
は直線への適合が必要であった。
Kinetic analysis The reaction rate for one revolution was determined using trace amounts of 5'- 32 P-labeled substrate and 10-100.
Performed on a pool of 0 nM enzymatic nucleic acid molecules. 2X mixed with 1X buffer
The 2X pool / enzymatic nucleic acid molecule mixed with substrate and 1X buffer was separately incubated at 90 ° C for 3 minutes, then equilibrated to 37 ° C for 3 minutes. Equivalent 2
X substrate was added to the pool / enzymatic nucleic acid molecule at t 0 and the reaction was incubated at 37 ° C. Each time point was quenched on ice in 1.2 volumes of STOP buffer. After heating the sample at 90 ° C. for 3 minutes, 15% sequencing
Separated by gel. Gels were imaged using a PhosphorImager and quantified using ImageQuant software (Molecular Dynamics). The curves most often fitted a double-exponential decay, but some curves required a straight-line fit.

【0129】 安定性:血清安定性アッセイを先に記載されているように実施した(Beigelma
nら, 1995, J. Biol. Chem. 270, 25702−25708)。1μgの5’−32P−標識
した合成の酵素的核酸分子を13μlの非標識物質に添加し、ヒト血清における
減衰についてアッセイした。ゲルおよび定量は反応速度の項に記載した通りであ
る。
Stability : Serum stability assays were performed as described previously (Beigelma
n et al., 1995, J. Biol. Chem. 270, 25702-25708). 1 μg of 5′- 32 P-labeled synthetic enzymatic nucleic acid molecule was added to 13 μl of unlabeled material and assayed for attenuation in human serum. Gels and quantification are as described in the reaction rate section.

【0130】実施例14:新しいモチーフを使用するHCVの阻害 HCV感染の際、ウィルスRNAはいくつかの過程、すなわち、脱外被、翻訳
、RNAの複製、およびパッケージングにおいて、酵素的核酸分子開裂の潜在的
な標的として存在する。標的RNAは、これらの段階のいずれか一つで酵素的核
酸分子開裂により高度に、またはより少なく利用されうる。HCVの開始リボソ
ーム進入部位(IRES)と翻訳装置との会合はHCVの5’UTR/ルシフェ
ラーゼ・レポーター系において擬態されるが(実施例9)、これらの他のウィル
スの過程はOST7系に表れない。得られるRNA/タンパク質複合体が標的ウ
ィルスRNAと会合したものも存在しない。更に、これらの過程はHCV感染細
胞において連結し、標的RNAの利用のしやすさに強い影響を与えるであろう。
従って、出願人はHCVの5’−UTRを開裂するように設計した酵素的核酸分
子がウィルスの複製システムに影響を与えるかどうかを試験した。
Example 14: Inhibition of HCV using new motifs During HCV infection, the viral RNA undergoes enzymatic nucleic acid molecule cleavage in several processes, namely, envelope, translation, RNA replication, and packaging. Exists as a potential target. The target RNA may be more or less utilized by enzymatic nucleic acid molecule cleavage at any one of these stages. Although the association of the HCV initiation ribosome entry site (IRES) with the translation device is mimicked in the HCV 5'UTR / luciferase reporter system (Example 9), these other viral processes do not appear in the OST7 system. . None of the resulting RNA / protein complexes are associated with the target viral RNA. In addition, these processes will link in HCV-infected cells and will strongly affect the availability of target RNA.
Accordingly, Applicants have tested whether enzymatic nucleic acid molecules designed to cleave the 5'-UTR of HCV affect the viral replication system.

【0131】 近年、LuおよびWimmerはHCV−ポリオウィルス・キメラを特性決定したが、
これはポリオウィルスのIRESがHCV由来のIRESで置換されたものであ
る(LuおよびWimmer, 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 93, 1412−1417)。
ポリオウィルス(PV)はHCVと同様、ポジティブ鎖RNAウィルスであるが
、HCVとは異なり、エンベロープを有さず、培養細胞中で効率的に複製する。
HCV−PVキメラは、野生型PVに比較して安定な小型プラークの表現型を発
現する。
In recent years, Lu and Wimmer have characterized HCV-poliovirus chimeras,
It is a poliovirus in which the IRES is replaced by an IRES from HCV (Lu and Wimmer, 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 93, 1412-1417).
Poliovirus (PV) is a positive-strand RNA virus, like HCV, but unlike HCV, it has no envelope and replicates efficiently in cultured cells.
HCV-PV chimeras express a stable small plaque phenotype compared to wild-type PV.

【0132】 新規の酵素的核酸分子モチーフが細胞内でHCV RNAを阻害する能力を試
験するために、ホタルおよびウミシイタケ・ルシフェラーゼの両方を利用するデ
ュアル・レポーター・システムを使用した(図5)。新規のクラスIモチーフを
有する多くの酵素的核酸分子を設計し、試験した(表XII)。5’HCV UT
R領域を標的とする新規の酵素的核酸分子モチーフは、開裂の際に転写産物のル
シフェラーゼへの翻訳を阻害しうる。OST−7細胞を、10%ウシ胎仔血清、
1% ペニシリン/ストレプトマイシン、および1% L−グルタミンを含有す
るDMEM培養液中、黒色96ウェルプレート(Packard)にウェル当たり12
,500細胞で播種し、37℃で一晩インキュベートした。5’−HCV UT
Rを発現するT7プロモーターおよびホタル・ルシフェラーゼを含有するプラス
ミド(T7C1−341(Wangら, 1993, J. of Virol. 67, 3338−3344))を
pRLSV40 ウミシイタケ対照プラスミド(Promega社)と、次いで酵素的
核酸分子およびカチオン脂質と混合し、5X濃度の試薬を調製した(T7C1−
341(4μg/ml)、pRLSV40 ウミシイタケ・ルシフェラーゼ対照
(6μg/ml)、酵素的核酸分子(250nM)、トランスフェクション試薬
(28.5μg/ml)。
To test the ability of the novel enzymatic nucleic acid molecule motif to inhibit HCV RNA in cells, a dual reporter system utilizing both firefly and Renilla luciferase was used (FIG. 5). A number of enzymatic nucleic acid molecules with novel class I motifs have been designed and tested (Table XII). 5 'HCV UT
Novel enzymatic nucleic acid molecule motifs targeting the R region may inhibit translation of transcripts into luciferase upon cleavage. OST-7 cells were transformed with 10% fetal calf serum,
12% per well in black 96-well plates (Packard) in DMEM medium containing 1% penicillin / streptomycin and 1% L-glutamine.
, 500 cells and incubated at 37 ° C. overnight. 5'-HCV UT
Plasmids containing the T7 promoter expressing R and firefly luciferase (T7C1-341 (Wang et al., 1993, J. of Virol. 67, 3338-3344)) were combined with the pRLSV40 Renilla control plasmid (Promega) and then enzymatically. The reagent was mixed with the nucleic acid molecule and the cationic lipid to prepare a 5X concentration reagent (T7C1-
341 (4 μg / ml), pRLSV40 Renilla luciferase control (6 μg / ml), enzymatic nucleic acid molecule (250 nM), transfection reagent (28.5 μg / ml).

【0133】 複合体混合物を37℃で20分間インキュベートした。培地を細胞から除去し
、120μlのOpti−mem培地をウェルに添加し、次いで30μlの5X 複合
体混合物を添加した。150μlのOpti−memを、未処理の細胞の入ったウェル
に添加した。複合体混合物をOST−7細胞上で4時間インキュベートし、受動
溶菌バッファー(Promega社)で溶菌し、デュアル・ルシフェラーゼ・アッセイ
キットを使用し、製造者のプロトコールを使用して(Promega社)蛍光シグナル
を定量した。図6に示すデータはHCV RNAの部位146を標的とする酵素
的核酸分子の用量曲線であり、ホタルおよびウミシイタケ・ルシフェラーゼ蛍光
間の比として表している。酵素的核酸分子は全ての酵素的核酸分子濃度でHCV
RNAの量を低下することができ、IC50は約5nMとなった。他の部位も有
効であり(図7)、特に133、209、および273を標的とする酵素的核酸
分子は無関係な(IRR)対照に比較してHCV RNAを低下させることがで
きた。
The complex mixture was incubated at 37 ° C. for 20 minutes. The medium was removed from the cells and 120 μl of Opti-mem medium was added to the wells, followed by 30 μl of 5X complex mixture. 150 μl of Opti-mem was added to the wells containing untreated cells. The complex mixture was incubated on OST-7 cells for 4 hours, lysed with passive lysis buffer (Promega), and fluoresced using a dual luciferase assay kit using the manufacturer's protocol (Promega). Was quantified. The data shown in FIG. 6 is a dose curve of an enzymatic nucleic acid molecule targeting site 146 of HCV RNA, expressed as a ratio between firefly and Renilla luciferase fluorescence. Enzymatic nucleic acid molecules are HCV at all enzymatic nucleic acid molecule concentrations
The amount of RNA could be reduced, resulting in an IC 50 of about 5 nM. Other sites were also effective (FIG. 7), in particular enzymatic nucleic acid molecules targeting 133, 209, and 273 were able to reduce HCV RNA as compared to irrelevant (IRR) controls.

【0134】実施例15:完全に修飾したオリゴヌクレオチドを使用する基質の開裂 すべての2’位を修飾した酵素的核酸分子が標的RNAを開裂する能力を試験
し、いずれのリボヌクレオチド部位が必要であるのかどうかを確認した。リボザ
イムを2’−O−メチルおよび2’−アミノ(NH2)修飾したヌクレオチドで
構築し(表12;遺伝子名:リボなし)、反応速度分析を実施例13に記載する
ようにして行った。100nMの酵素的核酸を痕跡量の基質と、1mM MgC
2の存在下で生理学的条件(37℃)で混合した。リボなしヌクレオチドはリ
ボヌクレオチドを含有する表12(リボ)に示す酵素的核酸分子に比較して0.
13のKrelを有する。
Example 15 Cleavage of Substrate Using Fully Modified Oligonucleotides The ability of all 2 'modified enzymatic nucleic acid molecules to cleave target RNA was tested, and which ribonucleotide sites were required. I checked if there was. Ribozyme constructed with 2'-O- methyl and 2'-amino (NH 2) modified nucleotides (Table 12; Gene Name: no ribonucleic), it was performed as described kinetic analysis in Example 13. 100 nM enzymatic nucleic acid with trace amounts of substrate and 1 mM MgC
Mix under physiological conditions (37 ° C.) in the presence of l 2 . The ribo-free nucleotides are compared to the enzymatic nucleic acid molecules shown in Table 12 (ribo) containing ribonucleotides and have a.
It has a Krel of 13.

【0135】実施例16:新規の酵素的核酸分子モチーフ(クラスIIモチーフ)のスクリーニ ング 選択は>1014の以下の配列の修飾型RNAのプールで開始した:5’−GGGA
GGAGGAAGUGCCU(N)35UGCCGCGCUCGCUCCCAGUCC−3’。Rui Souzaによって調製され
た変異体T7 Y639F RNAポリメラーゼを使用してRNAを酵素的に生
成した。以下の修飾型NTPを導入した:2’−デオキシ−2’−フルオロ−ア
デニン三リン酸、2’−デオキシ−2’−フルオロ−ウリジン三リン酸または2
’−デオキシ−2’−フルオロ−5−[(N−イミダゾール−4−アセチル)プ
ロピルアミン]ウリジン三リン酸、および2’−デオキシ−2’−アミノ−シチ
ジン三リン酸;天然型グアニジン三リン酸を全ての選択に使用し、アルファ−32 P−GTPを使用してプールのRNAを標識できるようにした。RNAプールを
、変性ゲル電気泳動(8% ポリアクリルアミド 7M 尿素)で精製した。
[0135] Example 16: screening the selection of novel enzymatic nucleic acid molecule motifs (Class II motif) began with a pool of modified RNA of> 10 14 the following sequences: 5'-GGGA
GGAGGAAGUGCCU (N) 35 UGCCGCGCUCGCUCCCAGUCC-3 '. RNA was generated enzymatically using mutant T7 Y639F RNA polymerase prepared by Rui Souza. The following modified NTPs were introduced: 2'-deoxy-2'-fluoro-adenine triphosphate, 2'-deoxy-2'-fluoro-uridine triphosphate or 2
'-Deoxy-2'-fluoro-5-[(N-imidazole-4-acetyl) propylamine] uridine triphosphate and 2'-deoxy-2'-amino-cytidine triphosphate; natural guanidine triphosphate using an acid to all selected, alpha - and to be able to label the RNA pool using the 32 P-GTP. The RNA pool was purified by denaturing gel electrophoresis (8% polyacrylamide 7M urea).

【0136】 以下の標的RNA(樹脂A)を合成し、Iodoacetyl Ultralink樹脂(Pierce)
に製造者の方法に従って結合させた:5’−b−L−GGACUGGGAGCGAGCGCGGCGCAGGC
ACUGAAG−L−S−B3’;式中、bはビオチン(Glenn Research カタログ#10−19
53−nn)、Lはポリエチレングリコール・スペーサー(Glenn Research カタログ
#10−1918−nn)、Sはチオール・モディファイアーC6 S−S(Glenn Resea
rch カタログ#10−1936−nn)、Bは標準的な反転デオキシ無塩基。
The following target RNA (Resin A) was synthesized, and Iodoacetyl Ultralink resin (Pierce) was synthesized.
According to the manufacturer's method: 5'-b-L-GGACUGGGAGCGAGCGCGGCGCAGGC
ACUGAAG-LSB3 ′; wherein b is biotin (Glenn Research catalog # 10-19)
53-nn), L is polyethylene glycol spacer (Glenn Research catalog # 10-1918-nn), S is thiol modifier C6 SS (Glenn Resea
rch catalog # 10-1936-nn), B is standard inverted deoxy abasic.

【0137】 バッファーA(20mM HEPES pH7.4、140mM KCl、1
0mM NaCl)に混合した5μMの樹脂A 100μlにRNAプールを添
加し、22℃で5分間インキュベートした。次いで温度を37℃まで10分間上
昇させた。樹脂を5mlのバッファーAで洗浄した。バッファーB(20mM
HEPES pH7.4、140mM KCl、10mM NaCl、1mM
MgCl2、1mM CaCl2)を添加して反応を開始させた。第一世代で20
分間インキュベーションを継続し、逐次低下させて最終世代で1分間とした;合
計13世代。反応溶出物を5M NaCl中に回収し、最終濃度2MのNaCl
を得た。これに100μlの50% スラリーUltralink NeutraAvidin(Pierce
)を添加した。22℃で20分間インキュベートし、開裂したビオチン生成物を
アビジン樹脂に結合させた。次いで樹脂を5mlの20mM HEPES pH
7.4、2M NaClで洗浄した。1.2mlの変性洗浄液 1M NaCl
、10M 尿素により、94℃で10分間にわたって所望のRNAを除去した。
RNAを0.3M酢酸ナトリウム中で2回沈殿させ、逆転写を阻害するCl-
オンを除去した。標準的なプロトコールの逆転写およびPCR増幅を実施した。
RNAを上記の修飾型NTPで再び転写した。13世代後、クローニングおよび
シーケンシングにより、標的基質を開裂できる14の配列を得た。6配列を特性
決定し、二次構造および開裂反応速度を求めた。構造および反応速度のデータを
図8に示す。他の8個の酵素的核酸分子の配列を表XIIIに示す。これらの分子の
サイズ、配列、および化学組成は、上記の実施例13および当業者に周知のよう
に修飾することができる。
Buffer A (20 mM HEPES pH 7.4, 140 mM KCl, 1
The RNA pool was added to 100 μl of 5 μM Resin A mixed with 0 mM NaCl) and incubated at 22 ° C. for 5 minutes. The temperature was then raised to 37 ° C. for 10 minutes. The resin was washed with 5 ml of buffer A. Buffer B (20 mM
HEPES pH 7.4, 140 mM KCl, 10 mM NaCl, 1 mM
(MgCl 2 , 1 mM CaCl 2 ) was added to start the reaction. 20 in the first generation
The incubation was continued for 1 minute, and then decreased gradually to 1 minute in the last generation; a total of 13 generations. The reaction eluate was collected in 5M NaCl and a final concentration of 2M NaCl
I got Add 100 μl of 50% slurry Ultralink NeutraAvidin (Pierce
) Was added. Incubation for 20 minutes at 22 ° C. allowed the cleaved biotin product to bind to the avidin resin. The resin was then added to 5 ml of 20 mM HEPES pH
7.4, washed with 2M NaCl. 1.2 ml of denaturing wash 1 M NaCl
The desired RNA was removed with 10M urea at 94 ° C. for 10 minutes.
RNA was precipitated twice in 0.3 M sodium acetate to remove Cl - ions which inhibit reverse transcription. Reverse transcription and PCR amplification of a standard protocol were performed.
RNA was transcribed again with the modified NTP described above. After 13 generations, cloning and sequencing yielded 14 sequences that could cleave the target substrate. Six sequences were characterized and the secondary structure and cleavage kinetics were determined. The structure and kinetic data are shown in FIG. The sequences of the other eight enzymatic nucleic acid molecules are shown in Table XIII. The size, sequence, and chemical composition of these molecules can be modified as described in Example 13 above and well known to those skilled in the art.

【0138】核酸触媒の操作 クラスIおよびクラスII酵素的核酸分子の配列、化学、および構造変異体を、
本出願に示す方法および当該分野で知られる方法を使用して操作および再操作す
ることができる。例えばクラスIおよびクラスII酵素的核酸分子のサイズは当該
分野で知られる方法(Zaugら, 1986, Nature, 324, 429;Ruffnerら, 1990, Bio
chem, 29, 10695;Beaudryら, 1990, Biochem., 29, 6534;McCallら, 1992, Pr
oc. Natl. Acad. Sci. USA, 89, 5710;Longら, 1994, 上記;Hendryら, 1994,
BBA 1219, 405;Benselerら, 1993, JACS, 115, 8483;Thompsonら, 1996, Nucl
. Acids Res., 24, 4401;Michelsら, 1995, Biochem., 34, 2965;Beenら, 199
2, Biochem., 31, 11843;Guoら, 1995, EMBO. J., 14,368;Panら, 1994, Bioc
hem., 33, 9561;Cech, 1992, Curr. Op. Struc. Bio., 2, 605;Sugiyamaら, 1
996, FEBS Lett., 392, 215;Beigelmanら, 1994, Bioorg. Med. Chem., 4, 171
5;Santoroら, 1997, PNAS 94, 4262;全て、その全体を本明細書の一部として
ここに引用する)によって、リボザイムの全触媒活性が有意に低下しない程度ま
で小さく、あるいは大きくすることができる。
Manipulation of Nucleic Acid Catalysts Sequence, chemical and structural variants of class I and class II enzymatic nucleic acid molecules
It can be manipulated and re-engineered using the methods set forth in this application and methods known in the art. For example, the size of class I and class II enzymatic nucleic acid molecules can be determined by methods known in the art (Zaug et al., 1986, Nature, 324, 429; Ruffner et al., 1990, Bio).
chem, 29, 10695; Beaudry et al., 1990, Biochem., 29, 6534; McCall et al., 1992, Pr.
Natl. Acad. Sci. USA, 89, 5710; Long et al., 1994, supra; Hendry et al., 1994,
BBA 1219, 405; Benseler et al., 1993, JACS, 115, 8483; Thompson et al., 1996, Nucl
Acids Res., 24, 4401; Michels et al., 1995, Biochem., 34, 2965; Been et al., 199.
2, Biochem., 31, 11843; Guo et al., 1995, EMBO. J., 14,368; Pan et al., 1994, Bioc.
Chem., 1992, Curr. Op. Struc. Bio., 2, 605; Sugiyama et al., 1
996, FEBS Lett., 392, 215; Beigelman et al., 1994, Bioorg. Med. Chem., 4, 171.
5; Santoro et al., 1997, PNAS 94, 4262; all of which are incorporated herein by reference in their entirety) to reduce or increase the total catalytic activity of the ribozyme to such an extent that it does not significantly decrease. it can.

【0139】 当業者はここに記載するインビトロ選択戦略の更なるラウンドおよびその変法
を使用して更なる核酸触媒を得ることができ、そのような新規の触媒も本発明の
範囲内である。
One of skill in the art can use additional rounds of the in vitro selection strategy described herein and variations thereof to obtain additional nucleic acid catalysts, and such novel catalysts are also within the scope of the invention.

【0140】適用 本発明に記載するNTPの使用法にはいくつかの研究および市販への適用があ
る。これらの修飾型ヌクレオチド三リン酸を、新規の機能を有するオリゴヌクレ
オチドのインビトロ選択(発展)に使用できる。インビトロ選択プロトコールの
例を本明細書の一部としてここに引用する(Joyce, 1989, Gene, 82, 83−87;B
eaudryら, 1992, Science 257, 635−641;Joyce, 1992, Scientific American
267, 90−97;Breakerら, 1994, TIBTECH 12, 268;Bartelら, 1993, Science 2
61:1411−1418;Szostak, 1993, TIBS 17, 89−93;Kumarら, 1995, FASEB J.,
9, 1183;Breaker, 1996, Curr. Op. Biotech., 7, 442)。
Applications The use of the NTPs described in this invention has several research and commercial applications. These modified nucleotide triphosphates can be used for the in vitro selection (development) of oligonucleotides with novel functions. Examples of in vitro selection protocols are incorporated herein as part of this specification (Joyce, 1989, Gene, 82, 83-87; B
eaudry et al., 1992, Science 257, 635-641; Joyce, 1992, Scientific American
267, 90-97; Breaker et al., 1994, TIBTECH 12, 268; Bartel et al., 1993, Science 2
61: 1411-1418; Szostak, 1993, TIBS 17, 89-93; Kumar et al., 1995, FASEB J.,
9, 1183; Breaker, 1996, Curr. Op. Biotech., 7, 442).

【0141】 更に、これらの修飾型ヌクレオチド三リン酸を使用して修飾型オリゴヌクレオ
チドのコンビナトリアル化学ライブラリーを作成することができる。この技術に
関するいくつかの文献があり(Brennerら, 1992, PNAS 89, 5381−5383, Eaton,
1997, Curr. Opin. Chem. Biol., 1, 10−16)、それらは全て本明細書の一部
としてここに引用する。
In addition, these modified nucleotide triphosphates can be used to create combinatorial chemical libraries of modified oligonucleotides. There are several references to this technology (Brenner et al., 1992, PNAS 89, 5381-5383, Eaton,
1997, Curr. Opin. Chem. Biol., 1, 10-16), all of which are incorporated herein by reference.

【0142】診断用途 本発明の酵素的核酸分子を診断手段として使用し、疾病に罹患した細胞内の遺
伝的浮動および変異を検査する、または細胞において特定のRNAの存在を検出
してもよい。酵素的核酸分子の活性と標的RNAの構造間の密接な関係により、
分子のいずれの領域においても、標的RNAの塩基対形成および3次元構造を変
更する変異を検出することができる。本発明に記載する酵素的核酸分子を複数使
用することにより、インビトロ並びに細胞および組織におけるRNAの構造およ
び機能に重要なヌクレオチド変化をマッピングしうる。酵素的核酸分子による標
的RNAの開裂を使用して遺伝子の発現を阻害し、疾病の進行における特定の遺
伝子産物の役割を(本質的に)明らかにしうる。このような方法で、他の遺伝子
標的を疾病の重要な介在物として明らかにしうる。これらの実験により、併用療
法の可能性を与えることによって疾病の進行のよりよい治療ができるようになる
(例えば、異なる遺伝子を標的とする複数の酵素的核酸分子、既知の小型分子阻
害剤に結合させた酵素的核酸分子、酵素的核酸分子および/または他の化学もし
くは生物分子の組み合わせによる放射線もしくは間欠治療)。本発明の酵素的核
酸分子の他のインビトロにおける使用は当業者に周知であり、関連する症状に関
係するmRNAの存在の検出がある。そのようなRNAの検出は、標準的な方法
論を使用して酵素的核酸分子で処理した後、開裂産物の存在を確認することによ
って行う。
Diagnostic Uses The enzymatic nucleic acid molecules of the invention may be used as a diagnostic tool to test for genetic drift and mutation in diseased cells, or to detect the presence of specific RNAs in cells. Due to the close relationship between the activity of the enzymatic nucleic acid molecule and the structure of the target RNA,
In any region of the molecule, mutations that alter base pairing and three-dimensional structure of the target RNA can be detected. By using multiple enzymatic nucleic acid molecules according to the present invention, nucleotide changes that are important for RNA structure and function in vitro and in cells and tissues can be mapped. Cleavage of the target RNA by enzymatic nucleic acid molecules can be used to inhibit gene expression and (essentially) reveal the role of certain gene products in disease progression. In this way, other gene targets may be revealed as important mediators of the disease. These experiments will allow for better treatment of disease progression by conferring the potential of combination therapy (eg, multiple enzymatic nucleic acid molecules targeting different genes, binding to known small molecule inhibitors) Radiation or intermittent therapy with combinations of enzymatic nucleic acid molecules, enzymatic nucleic acid molecules and / or other chemical or biological molecules. Other in vitro uses of the enzymatic nucleic acid molecules of the invention are well known to those of skill in the art and include the detection of the presence of mRNA associated with the relevant condition. Detection of such RNA is performed by treatment with an enzymatic nucleic acid molecule using standard methodology and then confirming the presence of a cleavage product.

【0143】 特定の例では、標的RNAの野生型または変異型のみしか開裂できない酵素的
核酸分子をアッセイに使用する。第一の酵素的核酸分子を使用してサンプル中の
野生型RNAの存在を確認し、第二の酵素的核酸分子はサンプル中の変異型RN
Aを同定するのに使用する。反応対照として野生型および変異型の両方のRNA
の合成基質を両方の酵素的核酸分子で開裂し、反応における酵素的核酸分子の相
対効率および“非標的”RNA種を開裂しないことを明らかにする。合成基質か
らの開裂産物はサンプル集団中の野生型および変異型RNAの分析のためのサイ
ズマーカーの生成にも役立つ。従ってそれぞれの分析は2つの酵素的核酸分子、
2つの基質、および1つの未知のサンプルを必要とし、これらを組み合わせて6
つの反応を行う。開裂産物の存在をRNアーゼ・プロテクション・アッセイを使
用して確認し、各RNAの完全長および開裂フラグメントをポリアクリルアミド
ゲルの1レーンで分析できるようにする。標的細胞における変異体RNAの発現
および所望の表現型の変化の推定されるリスクへの洞察を得るために、結果を必
ずしも定量する必要はない。そのタンパク質産物が表現型の発生に関係するよう
なmRNAの発現はリスクを確立するのに十分である。同等の比活性のプローブ
を両方の転写産物に使用すれば、RNAレベルの定性的比較で十分であり、初期
の診断のコストが低減する。RNAレベルを定性的に比較するにしても定量的に
比較するにしても、より高い変異型と野生型の比率はより高いリスクと相関関係
がある。
In certain instances, enzymatic nucleic acid molecules that can cleave only wild-type or mutant forms of the target RNA are used in the assays. The first enzymatic nucleic acid molecule is used to confirm the presence of wild-type RNA in the sample, and the second enzymatic nucleic acid molecule is
Used to identify A. Both wild-type and mutant RNA as reaction controls
Will be cleaved by both enzymatic nucleic acid molecules, revealing the relative efficiency of the enzymatic nucleic acid molecule in the reaction and not cleaving the "non-target" RNA species. The cleavage product from the synthetic substrate also serves to generate size markers for analysis of wild-type and mutant RNA in the sample population. Thus, each analysis consists of two enzymatic nucleic acid molecules,
It requires two substrates, and one unknown sample, which is combined with 6
Perform one reaction. The presence of cleavage products is confirmed using an RNase protection assay, allowing the full length and cleavage fragments of each RNA to be analyzed in one lane of a polyacrylamide gel. It is not necessary to quantify the results in order to gain insight into the expression of the mutant RNA in the target cells and the estimated risk of a desired phenotypic change. Expression of mRNA such that its protein product is involved in phenotypic development is sufficient to establish risk. If probes of comparable specific activity are used for both transcripts, a qualitative comparison of RNA levels is sufficient and the cost of initial diagnosis is reduced. Whether qualitatively or quantitatively comparing RNA levels, a higher ratio of mutant to wild type correlates with higher risk.

【0144】更なる使用法 本発明の配列特異的酵素的核酸分子の潜在的な有用性は、RNAの研究のため
の多くの同様の適用を有し、これはDNA制限ヌクレアーゼがDNAの研究のた
めに有するものである(Nathansら, 1975 Ann. Rev. Biochem. 44:273)。例え
ば、制限フラグメントのパターンを使用して2つの関連するRNA間の配列の関
係を確立することができ、大型のRNAは研究のために有用なサイズのフラグメ
ントに特異的に開裂できる。酵素的核酸分子の配列特異性を操作できることは未
知の配列のRNAの開裂に理想的である。出願人は、細菌、微生物、真菌、ウィ
ルス、および真核系(植物または哺乳動物細胞を含む)における標的遺伝子の遺
伝子発現を抑制的に調節するための核酸分子の使用について記載する。
Further Uses The potential utility of the sequence-specific enzymatic nucleic acid molecules of the present invention has many similar applications for the study of RNA, in which DNA restriction nucleases are useful in the study of DNA. (Nathans et al., 1975 Ann. Rev. Biochem. 44: 273). For example, the pattern of restriction fragments can be used to establish a sequence relationship between two related RNAs, and large RNAs can be specifically cleaved into fragments of a useful size for study. The ability to manipulate the sequence specificity of an enzymatic nucleic acid molecule is ideal for cleaving RNA of unknown sequence. Applicants describe the use of nucleic acid molecules to down-regulate gene expression of target genes in bacteria, microorganisms, fungi, viruses, and eukaryotic systems, including plant or mammalian cells.

【0145】 本明細書で言及する特許および出版物は全て、本発明が属する分野の技術者の
レベルを示すものである。本明細書で引用する参考文献は全て、それぞれの参考
文献が個別にその全体を参照によって組み込まれたように同じ程度まで、参照に
より本明細書の一部として組み込まれる。
All patents and publications mentioned in the specification are indicative of the levels of those skilled in the art to which the invention pertains. All references cited herein are hereby incorporated by reference to the same extent as if each reference was individually incorporated by reference in its entirety.

【0146】 当業者に容易に評価されるように、本発明は目的を実施し、言及した結果及び
利点、並びにそれに固有のものを得るために十分である。現在の好ましい態様の
代表例としてここに記載する方法および組成物は例証であり、本発明の範囲を制
限することを意図するものではない。その変更および他の使用法が当業者に着想
されるであろうが、これは本発明の意図に含まれ、請求項の範囲で定義される。
As will be readily appreciated by those skilled in the art, the present invention is sufficient to carry out the objects and obtain the ends and advantages mentioned, as well as those inherent therein. The methods and compositions described herein as representative of the presently preferred embodiments are exemplary and are not intended to limit the scope of the present invention. Modifications and other uses will occur to those skilled in the art, which are within the spirit of the invention and are defined in the appended claims.

【0147】 当業者に容易に明らかなように、種々の置換および修飾を、本発明の範囲およ
び意図から逸脱することなくここに開示する本発明に施与してもよい。従ってそ
のような更なる態様は本発明および上記の請求項の範囲内である。
As will be readily apparent to those skilled in the art, various substitutions and modifications may be made to the invention disclosed herein without departing from the scope and spirit of the invention. Accordingly, such further embodiments are within the scope of the present invention and the following claims.

【0148】 ここに適切に例証的に記載する本発明を、要素、制限(ここに特に記載はしな
い)の非存在下で実施してもよい。従って、例えばここでのそれぞれの例で、“
を含む”、“本質的に・・・から成る”、および“から成る”という用語のいず
れかを他の2つのいずれかで置き換えてもよい。使用した用語および表現は説明
に関係して使用するものであり、制限ではなく、そのような用語および表現の使
用において表示および記載される特徴の同等物またはその一部を除外することを
意図するものではなく、理解されるように種々の修飾が請求する本発明の範囲内
で可能である。従って、本発明は好ましい態様で明確に開示したが、ここに開示
するコンセプトの任意の特性、修飾、および変法に当業者が頼ってもよく、その
ような修飾および変法が明細書および付帯の請求項に定義されるような本発明の
範囲内であると考慮されることは理解されるべきである。
The present invention, as suitably illustrated herein, may be practiced in the absence of elements, limitations (not specifically described herein). Thus, for example, in each example here,
Any of the terms "comprising,""consisting essentially of," and "consisting of." The terms and expressions used may be used in connection with the description. , And is not intended to be limiting, and is not intended to exclude equivalents or parts of the features shown and described in the use of such terms and phrases, and that various modifications may be understood. Thus, while this invention has been specifically disclosed in preferred embodiments, those skilled in the art may rely on any features, modifications, and variations of the concepts disclosed herein. It is to be understood that such modifications and variations are considered to be within the scope of the invention as defined in the specification and the appended claims.

【0149】 更に、本発明の特徴または観点をマーカッシュのグループまたはそれに代わる
他のグループの見地から記載する場合、当業者に認識されるように本発明はマー
カッシュのグループまたは他のグループの個々のメンバーまたはメンバーのサブ
グループの見地からも記載される。
Further, when describing features or aspects of the present invention in terms of Markush's group or other alternatives, the present invention will recognize, as will be appreciated by those skilled in the art, the individual members of Markush's group or other groups. Or from a member subgroup perspective.

【0150】 従って更なる態様は本発明の範囲および上記の請求項に含まれる。Thus, further embodiments are within the scope of the present invention and the following claims.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【表6】 [Table 6]

【表7】 [Table 7]

【表8】 [Table 8]

【表9】 [Table 9]

【表10】 [Table 10]

【表11】 [Table 11]

【表12】 [Table 12]

【表13】 [Table 13]

【表14】 [Table 14]

【表15】 [Table 15]

【表16】 [Table 16]

【表17】 [Table 17]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1はヌクレオシド基質を使用するNTP合成のスキームを示し
ている。
FIG. 1 shows a scheme for NTP synthesis using a nucleoside substrate.

【図2】 図2はインビトロ選択法のためのスキームを示している。FIG. 2 shows a scheme for the in vitro selection method.

【図3】 図3は二カラムインビトロ選択法のスキームを示している。FIG. 3 shows a scheme of a two-column in vitro selection method.

【図4】 図4は新規な48ヌクレオチドの酵素的核酸モチーフの図解であ
る。
FIG. 4 is an illustration of a novel 48 nucleotide enzymatic nucleic acid motif.

【図5】 図5はクラスI酵素的核酸分子モチーフの効力を示すために使用
されたHCVルシフェラーゼアッセイのスキームを示している。
FIG. 5 shows the scheme of the HCV luciferase assay used to demonstrate the efficacy of the class I enzymatic nucleic acid molecule motif.

【図6】 図6はHCV RNA上の部位146を標的とする酵素的核酸分
子の用量曲線を示しているグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a dose curve of an enzymatic nucleic acid molecule targeting site 146 on HCV RNA.

【図7】 図7はHCV RNA内の4つの部位を標的とする酵素的核酸分
子が細胞中のRNAレベルを減少させうることを示している棒グラフである。
FIG. 7 is a bar graph showing that enzymatic nucleic acid molecules targeting four sites within HCV RNA can reduce RNA levels in cells.

【図8】 図8は特徴付けられたクラスII酵素的核酸モチーフの二次構造
および切断速度を示している。
FIG. 8 shows the secondary structure and cleavage rates of the characterized class II enzymatic nucleic acid motifs.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,GH,G M,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG ,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT, LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG ,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA, UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ビュードリー,アンバー アメリカ合衆国コロラド州80026,ブルー ムフィールド,ウエストレイク・プレイス 13068 (72)発明者 カーペイスキー,アレグザンダー アメリカ合衆国コロラド州80026,ラファ イエット,ヴァーニアー・アベニュー420 (72)発明者 マチュリック−アダミック,ジェイセンカ アメリカ合衆国コロラド州80303,ボウル ダー,フォーティーセカンド・ストリー ト,760サウス (72)発明者 スウィードラー,デイヴィッド アメリカ合衆国コロラド州80027,ルイス ヴィル,セント・アンドリューズ・レイン 956 (72)発明者 ジネン,シャウン アメリカ合衆国コロラド州80207,デンバ ー,バーチ・ストリート2378 Fターム(参考) 4B024 AA11 BA80 CA04 DA02 EA02 EA04 FA02 GA11 HA11 4B050 CC01 CC03 LL03 4B064 AF27 CA10 CA19 CC24 DA13──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, 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, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Bewdley, Amber 80026, Bloomfield, Westlake Place 13068 (72) Inventor Carpeyski, Alexander 80026, Colorado, USA, Lafayette, Vernier Avenue 420 (72) Inventor Matrick-Adamic, Jensenka 80303, Colorado, United States Boulder, Forty Second Street, 760 South (72) Inventor Sweedler, David 80027, Louisiana, Colorado, United States Ville, St. Andrew's Lane 956 (72) Inventor Jinen, Shaun, 2378 Firth, Birch Street, Denver, Colorado, United States 80207 Firth Term (reference) 4B024 AA11 BA80 CA04 DA02 EA02 EA04 FA02 GA11 HA11 4B050 CC01 CC03 LL03 4B064 AF27 CA10 CA19 CC24 DA13

Claims (54)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 式II: 【化1】 [式中、X、YおよびZは独立してヌクレオチドを表し、それらは同じでも異な
っていてもよく;lは3と等しいかまたはそれより大きな整数であり;mは1よ
り大きな整数であり;nは1より大きな整数であり;oは3と等しいかまたはそ
れより大きな整数であり;Z’はZに相補的なヌクレオチドであり;Y’はYに
相補的なヌクレオチドであり;X(l)およびX(o)は各々、独立して標的核
酸配列と安定した相互作用をするのに十分な長さのオリゴヌクレオチドであり;
Wはリンカーまたは≧2ヌクレオチドであり;A、U、GおよびCはヌクレオチ
ドを表しており;は2’−アミノであり;および_は化学結合を表す] を有する酵素的核酸分子。
1. Formula II: ## STR1 ## Wherein X, Y and Z independently represent nucleotides, which may be the same or different; l is an integer greater than or equal to 3; m is an integer greater than 1; n is an integer greater than 1; o is an integer greater than or equal to 3; Z 'is a nucleotide complementary to Z; Y' is a nucleotide complementary to Y; X (l ) And X (o) are each oligonucleotides of sufficient length to independently and stably interact with the target nucleic acid sequence;
W is a linker or ≧ 2 nucleotides; A, U, G and C represent nucleotides; C is 2′-amino; and _ represents a chemical bond.
【請求項2】 lが4、5、6、7、8、9、10、11、12および15
から成る群より選択される請求項1に記載の核酸。
2. When 1 is 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 15
The nucleic acid of claim 1, wherein the nucleic acid is selected from the group consisting of:
【請求項3】 mが2,3、4、5、6および7から成る群より選択される
請求項1に記載の核酸。
3. The nucleic acid of claim 1, wherein m is selected from the group consisting of 2, 3, 4, 5, 6, and 7.
【請求項4】 nが2,3、4、5、6および7から成る群より選択される
請求項1に記載の核酸。
4. The nucleic acid of claim 1, wherein n is selected from the group consisting of 2, 3, 4, 5, 6, and 7.
【請求項5】 oが3,4、5、6、7、8、9、10、11、12および
15から成る群より選択される請求項1に記載の核酸。
5. The nucleic acid of claim 1, wherein o is selected from the group consisting of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, and 15.
【請求項6】 lおよびoが同じ長さである請求項1に記載の核酸。6. The nucleic acid of claim 1, wherein l and o are the same length. 【請求項7】 lおよびoが異なった長さである請求項1に記載の核酸。7. The nucleic acid according to claim 1, wherein 1 and o are of different lengths. 【請求項8】 標的核酸配列が、RNA、DNAおよびRNA/DNA混合
ポリマーから成る群より選択される請求項1に記載の核酸。
8. The nucleic acid of claim 1, wherein the target nucleic acid sequence is selected from the group consisting of RNA, DNA and mixed RNA / DNA polymers.
【請求項9】 前記化学結合が、リン酸エステル結合、アミド結合、ホスホ
ロチオエートおよびホスホロジチオエートから成る群より選択される請求項1に
記載の核酸。
9. The nucleic acid of claim 1, wherein said chemical bond is selected from the group consisting of a phosphate bond, an amide bond, a phosphorothioate and a phosphorodithioate.
【請求項10】 前記が2’−O−NH2から成る群より選択される請求
項1に記載の核酸。
10. The nucleic acid of claim 1, wherein said C is selected from the group consisting of 2'-O-NH2.
【請求項11】 細胞中の遺伝子発現を阻害する方法であって、前記阻害に
適した条件下、請求項1に記載の酵素的核酸分子を前記細胞に投与する工程を含
む方法。
11. A method of inhibiting gene expression in a cell, comprising the step of administering the enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1 to the cell under conditions suitable for the inhibition.
【請求項12】 別のRNA分子を切断する方法であって、請求項1の酵素
的核酸分子と前記別のRNA分子を、前記別のRNA分子の切断に適した条件下
で接触させることを含む方法。
12. A method for cleaving another RNA molecule, comprising contacting the enzymatic nucleic acid molecule of claim 1 with said another RNA molecule under conditions suitable for cleaving said another RNA molecule. Including methods.
【請求項13】 前記切断が二価陽イオンの存在下で実施される請求項12
に記載の方法。
13. The method according to claim 12, wherein the cleavage is performed in the presence of a divalent cation.
The method described in.
【請求項14】 前記二価陽イオンがMg2+である請求項12に記載の方
法。
14. The method according to claim 12, wherein said divalent cation is Mg 2+.
【請求項15】 前記酵素的核酸分子が化学的に合成される請求項1に記載
の酵素的核酸分子。
15. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1, wherein said enzymatic nucleic acid molecule is chemically synthesized.
【請求項16】 前記酵素的核酸分子が少なくとも一つのリボヌクレオチド
を含む請求項1に記載の酵素的核酸分子。
16. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1, wherein said enzymatic nucleic acid molecule comprises at least one ribonucleotide.
【請求項17】 前記酵素的核酸分子がリボヌクレオチド部分を含まない請
求項1に記載の酵素的核酸分子。
17. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1, wherein said enzymatic nucleic acid molecule does not contain a ribonucleotide moiety.
【請求項18】 前記酵素的核酸分子が少なくとも一つの2−アミノ修飾を
含む請求項1に記載の酵素的核酸分子。
18. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1, wherein said enzymatic nucleic acid molecule comprises at least one 2-amino modification.
【請求項19】 前記酵素的核酸分子が少なくとも三つのホスホロチオエー
ト修飾を含む請求項1に記載の酵素的核酸分子。
19. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1, wherein said enzymatic nucleic acid molecule comprises at least three phosphorothioate modifications.
【請求項20】 前記ホスホロチオエート修飾が前記酵素的核酸分子の5’
末端にある請求項19に記載の酵素的核酸分子。
20. The method according to claim 19, wherein the phosphorothioate modification is 5 ′ of the enzymatic nucleic acid molecule.
20. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 19, which is terminal.
【請求項21】 前記酵素的核酸分子が5’−キャップまたは3’−キャッ
プまたは5’−キャップおよび3’−キャップの両方を含む請求項1に記載の酵
素的核酸分子。
21. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 1, wherein said enzymatic nucleic acid molecule comprises a 5′-cap or 3′-cap or both 5′-cap and 3′-cap.
【請求項22】 前記5’−キャップがホスホロチオエート修飾である請求
項21に記載の酵素的核酸分子。
22. The enzymatic nucleic acid molecule according to claim 21, wherein said 5′-cap is a phosphorothioate modification.
【請求項23】 前記3’−キャップが反転無塩基部分である請求項21に
記載の酵素的核酸分子。
23. The enzymatic nucleic acid molecule of claim 21, wherein said 3'-cap is an inverted abasic moiety.
【請求項24】 式I: 【化2】 [式中、Rは独立して、2’−O−メチル−2,6−ジアミノプリン リボシド
;2’−デオキシ−2’−アミノ−2,6−ジアミノプリン リボシド;2’−
(N−アラニル)アミノ−2’−デオキシ−ウリジン;2’−(N−フェニルア
ラニル)アミノ−2’−デオキシ−ウリジン;2’−デオキシ−2’−(N−β
−アラニル)アミノ;2’−デオキシ−2’−(リシル)アミノ ウリジン;2
’−C−アリルウリジン;2’−O−アミノ−ウリジン;2’−O−メチルチオ
メチル アデノシン;2’−O−メチルチオメチル シチジン;2’−O−メチ
ルチオメチル グアノシン;2’−O−メチルチオメチル−ウリジン;2’−デ
オキシ−2’−(N−ヒスチジル)アミノ ウリジン;2’−デオキシ−2’−
アミノ−5−メチル シチジン;2’−(N−β−カルボキサミジン−β−アラ
ニル)アミノ−2’−デオキシ−ウリジン;2’−デオキシ−2’−(N−β−
アラニル)−グアノシン;2’−O−アミノ−アデノシン;2’−(N−リシル
)アミノ−2’−デオキシ−シチジン;2’−デオキシ−2’−(L−ヒスチジ
ン)アミノ シチジン;および5−イミダゾール酢酸 2’−デオキシ−5’−
三リン酸ウリジンから成る群より選択されるヌクレオシドである] を有する化合物。
24. Formula I: embedded image [Wherein R is independently 2′-O-methyl-2,6-diaminopurine riboside; 2′-deoxy-2′-amino-2,6-diaminopurine riboside; 2′-
(N-alanyl) amino-2′-deoxy-uridine; 2 ′-(N-phenylalanyl) amino-2′-deoxy-uridine; 2′-deoxy-2 ′-(N-β
-Alanyl) amino; 2'-deoxy-2 '-(lysyl) amino uridine; 2
2′-O-methylthiomethyl adenosine; 2′-O-methylthiomethyl cytidine; 2′-O-methylthiomethyl guanosine; 2′-O-methylthiomethyl -Uridine; 2'-deoxy-2 '-(N-histidyl) amino uridine; 2'-deoxy-2'-
Amino-5-methylcytidine; 2 '-(N-β-carboxamidine-β-alanyl) amino-2'-deoxy-uridine;2'-deoxy-2'-(N-β-
Alanyl) -guanosine; 2'-O-amino-adenosine; 2 '-(N-lysyl) amino-2'-deoxy-cytidine;2'-deoxy-2'-(L-histidine)aminocytidine; Imidazole acetic acid 2'-deoxy-5'-
Which is a nucleoside selected from the group consisting of uridine triphosphate.
【請求項25】 オリゴヌクレオチド内への請求項24の化合物の取り込み
のための方法であって、前記オリゴヌクレオチド内への前記化合物の取り込みに
適した条件下、前記化合物を、核酸鋳型、RNAポリメラーゼ酵素および修飾ヌ
クレオチド三リン酸取り込みの促進剤を含む混合物と接触させる工程を含む方法
25. A method for the incorporation of a compound of claim 24 into an oligonucleotide, wherein said compound is a nucleic acid template, RNA polymerase under conditions suitable for incorporation of said compound into said oligonucleotide. Contacting with a mixture comprising an enzyme and an enhancer of modified nucleotide triphosphate uptake.
【請求項26】 前記RNAポリメラーゼがT7 RNAポリメラーゼであ
る請求項25に記載の方法。
26. The method according to claim 25, wherein said RNA polymerase is T7 RNA polymerase.
【請求項27】 前記RNAポリメラーゼが突然変異体T7 RNAポリメ
ラーゼである請求項25に記載の方法。
27. The method of claim 25, wherein said RNA polymerase is a mutant T7 RNA polymerase.
【請求項28】 前記RNAポリメラーゼがSP6 RNAポリメラーゼで
ある請求項25に記載の方法。
28. The method according to claim 25, wherein said RNA polymerase is SP6 RNA polymerase.
【請求項29】 前記RNAポリメラーゼが突然変異体SP6 RNAポリ
メラーゼである請求項25に記載の方法。
29. The method of claim 25, wherein said RNA polymerase is a mutant SP6 RNA polymerase.
【請求項30】 前記RNAポリメラーゼがT3 RNAポリメラーゼであ
る請求項25に記載の方法。
30. The method of claim 25, wherein said RNA polymerase is T3 RNA polymerase.
【請求項31】 前記RNAポリメラーゼが突然変異体T3 RNAポリメ
ラーゼである請求項25に記載の方法。
31. The method of claim 25, wherein said RNA polymerase is a mutant T3 RNA polymerase.
【請求項32】 前記修飾ヌクレオチド三リン酸取り込みの促進剤が、Li
Cl、メタノール、ポリエチレングリコール、ジエチルエーテル、プロパノール
、メチルアミンおよびエタノールから成る群より選択される請求項25に記載の
方法。
32. The promoter for incorporation of a modified nucleotide triphosphate, wherein the promoter is Li
26. The method according to claim 25, wherein the method is selected from the group consisting of Cl, methanol, polyethylene glycol, diethyl ether, propanol, methylamine and ethanol.
【請求項33】 ピリミジンヌクレオチド三リン酸の合成方法であって、 (a)一リン酸化、ここで、ピリミジンヌクレオチド一リン酸の形成に適した条
件下、ピリミジンヌクレオシドを、リン酸化試薬、リン酸トリアルキルおよびジ
メチルアミノピリジンを含む混合物と接触させ;および (b)ピロリン酸化、ここで、前記ピリミジンヌクレオチド三リン酸の形成に適
した条件下、工程(a)からの前記ピリミジン一リン酸とピロリン酸化試薬を接
触させる、 の各工程を含む方法。
33. A method for synthesizing a pyrimidine nucleotide triphosphate, comprising: (a) monophosphorylation, wherein the pyrimidine nucleoside is converted to a phosphorylating reagent, phosphate under conditions suitable for the formation of the pyrimidine nucleotide monophosphate. Contacting with a mixture comprising a trialkyl and dimethylaminopyridine; and (b) pyrophosphorylation, wherein said pyrimidine monophosphate and pyrroline from step (a) under conditions suitable for the formation of said pyrimidine nucleotide triphosphate. Contacting an oxidizing reagent.
【請求項34】 前記ピリミジンヌクレオチド三リン酸がウリジン三リン酸
である請求項33に記載の方法。
34. The method of claim 33, wherein said pyrimidine nucleotide triphosphate is uridine triphosphate.
【請求項35】 前記ウリジン三リン酸が2’−糖修飾を有する請求項33
に記載の方法。
35. The uridine triphosphate has a 2′-sugar modification.
The method described in.
【請求項36】 前記ウリジン三リン酸が2’−O−メチルチオメチル ウ
リジン三リン酸である請求項35に記載の方法。
36. The method of claim 35, wherein said uridine triphosphate is 2'-O-methylthiomethyl uridine triphosphate.
【請求項37】 前記リン酸化試薬が、オキシ塩化リン、ホスホ−トリス−
トリアゾリドおよびホスホ−トリス−トリイミダゾリドから成る群より選択され
る請求項33に記載の方法。
37. The phosphorylating reagent is phosphorus oxychloride, phospho-tris-
34. The method of claim 33, wherein the method is selected from the group consisting of triazolide and phospho-tris-triimidazolide.
【請求項38】 前記リン酸トリアルキルがリン酸トリエチルである請求項
33に記載の方法。
38. The method of claim 33, wherein said trialkyl phosphate is triethyl phosphate.
【請求項39】 前記ピロリン酸化試薬がピロリン酸トリブチルアンモニウ
ムである請求項33に記載の方法。
39. The method of claim 33, wherein said pyrophosphorylating reagent is tributylammonium pyrophosphate.
【請求項40】 前記オリゴヌクレオチドがRNAである請求項25に記載
の方法。
40. The method according to claim 25, wherein said oligonucleotide is RNA.
【請求項41】 前記オリゴヌクレオチドが酵素的核酸分子である請求項2
5に記載の方法。
41. The oligonucleotide of claim 2, wherein the oligonucleotide is an enzymatic nucleic acid molecule.
5. The method according to 5.
【請求項42】 前記オリゴヌクレオチドがアプタマーである請求項25に
記載の方法。
42. The method of claim 25, wherein said oligonucleotide is an aptamer.
【請求項43】 RNAポリメラーゼ、修飾ヌクレオチド三リン酸取り込み
の促進剤および少なくとも一つの請求項24の化合物を含む、オリゴヌクレオチ
ド合成のためのキット。
43. A kit for oligonucleotide synthesis comprising an RNA polymerase, a promoter for incorporation of modified nucleotide triphosphates and at least one compound of claim 24.
【請求項44】 DNAポリメラーゼ、修飾ヌクレオチド三リン酸取り込み
の促進剤および少なくとも一つの請求項24の化合物を含む、オリゴヌクレオチ
ド合成のためのキット。
44. A kit for oligonucleotide synthesis comprising a DNA polymerase, a promoter for incorporation of modified nucleotide triphosphates and at least one compound of claim 24.
【請求項45】 前記RNAポリメラーゼがバクテリオファージT7 RN
Aポリメラーゼである請求項43に記載のキット。
45. The RNA polymerase comprising a bacteriophage T7 RN
The kit according to claim 43, which is an A polymerase.
【請求項46】 前記RNAポリメラーゼがバクテリオファージSP6 R
NAポリメラーゼである請求項43に記載のキット。
46. The RNA polymerase comprising bacteriophage SP6 R
The kit according to claim 43, which is NA polymerase.
【請求項47】 前記RNAポリメラーゼがバクテリオファージT3 RN
Aポリメラーゼである請求項43に記載のキット。
47. The method wherein the RNA polymerase is bacteriophage T3 RN
The kit according to claim 43, which is an A polymerase.
【請求項48】 前記RNAポリメラーゼが突然変異体T7 RNAポリメ
ラーゼである請求項43に記載のキット。
48. The kit of claim 43, wherein said RNA polymerase is a mutant T7 RNA polymerase.
【請求項49】 前記キットが少なくとも二つの請求項24の化合物を含む
、請求項43または44に記載のキット。
49. The kit of claim 43 or 44, wherein said kit comprises at least two compounds of claim 24.
【請求項50】 ヒスチジル修飾を含む核酸触媒であって、前記核酸触媒は
、金属イオン補因子の非存在下でエンドヌクレアーゼ反応を触媒することができ
ることを特徴とする核酸触媒。
50. A nucleic acid catalyst comprising a histidyl modification, wherein the nucleic acid catalyst is capable of catalyzing an endonuclease reaction in the absence of a metal ion cofactor.
【請求項51】 前記触媒が別の核酸分子を切断しうる請求項50に記載の
核酸。
51. The nucleic acid of claim 50, wherein said catalyst is capable of cleaving another nucleic acid molecule.
【請求項52】 前記別の核酸分子がRNA分子である請求項51に記載の
核酸。
52. The nucleic acid of claim 51, wherein said another nucleic acid molecule is an RNA molecule.
【請求項53】 前記別の核酸分子がDNA分子である請求項51に記載の
核酸。
53. The nucleic acid according to claim 51, wherein said another nucleic acid molecule is a DNA molecule.
【請求項54】 前記核酸触媒が少なくとも一つのリボヌクレオチドを含む
請求項50の核酸触媒。
54. The nucleic acid catalyst of claim 50, wherein said nucleic acid catalyst comprises at least one ribonucleotide.
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