JP2005501524A - アポトーシスを調節する薬剤 - Google Patents
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Abstract
本発明は、疾患プロセスに関与する薬剤の同定に、一般的に関連し、そしてより具体的にはアポトーシス誘導の阻害に関与する遺伝子、核酸配列、タンパク質配列およびアミノ酸配列の同定に関連する。本発明は、アポトーシス誘導を促進するために、リボザイムをコードする核酸、リボザイム自体の同定、およびこれらの使用にもまた関連する。本発明は、細胞内で、アポトーシス誘導の阻害に関与する遺伝子、核酸配列、タンパク質配列、およびアミノ酸配列を提供する。本発明はまた、これらの遺伝子のRNA相関性および核酸配列を提供する。本明細書中で開示される、遺伝子と相互作用する単離された核酸分子、核酸配列およびRNA相関性をさらに提供するので、アポトーシス誘導に対する単離核酸分子の阻害効果が低下し、従ってアポトーシス誘導を促進する。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、疾患プロセスに関与する薬剤の同定に、一般的に関連し、そしてより具体的にはアポトーシス誘導の阻害に関与する遺伝子、核酸配列、タンパク質配列およびアミノ酸配列の同定に関連する。本発明は、アポトーシス誘導を促進するために、リボザイムをコードする核酸、リボザイム自体の同定、およびこれらの使用にもまた関連する。
【背景技術】
【0002】
(発明の背景)
アポトーシス、またはプログラム化された細胞死は、変性死または壊死と基本的に対照的である、遺伝子指向性細胞自滅の活性化プロセスである。アポトーシス細胞死は、細胞収縮、染色体の凝縮化、細胞質の小疱形成、上昇した膜透過性および染色体間のDNA切断によって特徴付けられる。
【0003】
アポトーシスを介するプログラム化された細胞死のプロセスは、種々の正常な生物学的事象および病原性の生物学的事象と関連し、そして多くの関連しない刺激によって、誘導され得る。胚形成、免疫系の応答、ウイルス感染細胞の除去、および組織恒常性の維持を含む多くの生物学的プロセスは、アポトーシスを含む。アポトーシスの生物学的調節における変化は、加齢の間もまた生じ、そして多くの加齢に関する状態および疾患に関与する。
【0004】
正常な生理学において、アポトーシスの役割が演じられるので、このようなプロセスにおいて生じるアポトーシスの欠如は、疾患に寄与し得る。例えば、アポトーシスのプロセスの阻害が癌形成または癌増殖に関与する実質的な証拠が、蓄積されている。結果として、アポトーシス細胞死の誘導を介する癌細胞の除去が、癌治療における有望なアプローチと、ここでは考えられる。癌処置に首尾よく使用されている、種々の化学療法的化合物および電離放射線が(例えば、野生型p53のような、周知のアポトーシス誘導遺伝子を活性化することによって)、腫瘍細胞内におけるアポトーシスを誘導することを示している。
【0005】
しかし、癌および他の疾患の状態におけるアポトーシス誘導プロセスは、複雑であり、そしてアポトーシスを調節することに関与する遺伝子および遺伝子生成物を同定するために、行われるさらに多くの必要事項がある。このことに関して、アポトーシスを阻害する遺伝子または遺伝子生成物の活性に影響する新しい薬剤の発見は、各種の条件下で治療的有用性を有する。本発明は、これらの必要事項に取り組み、そして同様に関連する利点を提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0006】
(発明の要旨)
本発明は、細胞内でアポトーシス誘導の阻害に関与する遺伝子、核酸配列、タンパク質配列およびアミノ酸配列を提供する。本発明はまた、これらの遺伝子および核酸配列のRNA相関性を提供する。本明細書中で開示される、遺伝子と相互作用する単離された核酸分子、核酸配列およびRNA相関性をさらに提供するので、アポトーシス誘導に対するこれらの阻害効果は低下し、従って、アポトーシス誘導が促進される。
【0007】
本発明の単離核酸分子としては、リボザイムをコードするヌクレオチド配列が挙げられる。本発明のリボザイムは、ハイブリダイズする「基質結合配列」を有し、そして遺伝子および本明細書中で開示される遺伝子配列によってコードされるmRNAの相補的配列を切断し、従ってアポトーシスを促進する。リボザイムをコードする発現ベクター、ベクターを含む細胞、およびリボザイム発現細胞は、本発明の範囲内に含まれる。さらに、例えば、実施例6に示されるように、本発明のリボザイムを、細胞内に直接に(すなわち、ベクター使用なしに)誘導し得る。
【0008】
本発明は、このような細胞内に、本発明のリボザイムを導入することによって、細胞(例えば、癌細胞のようなアポトーシス誘導に耐性の細胞)内のアポトーシス誘導を促進するための方法をさらに提供する。例えば、これらの細胞を、本発明のリボザイムをコードする発現ベクターで形質転換し得、そして必要に応じて薬剤誘導アポトーシスを細胞内に導入し得る。
【0009】
本発明は、細胞(例えば、アポトーシス誘導に耐性の細胞)内で、アポトーシス誘導を促進し得る薬剤を同定するための方法をさらに提供する。この方法は、薬剤およびタンパク質もしくはポリペプチドのレベルまたは活性の測定と共に、本明細書中で開示される遺伝子および遺伝子配列、またはこれらの遺伝子もしくは遺伝子配列自体によってコードされるタンパク質またはポリペプチドを接触することを含有する。レベルにおける低下は、薬剤がアポトーシス誘導を促進し得ることを示す。代表的な薬剤としては、アンチセンスオリゴヌクレオチド、モノクローナル抗体およびポリクローナル抗体、ならびに低分子の薬物が挙げられる。
【0010】
(発明の詳細な説明)
本発明は、リボザイムをコードする単離された核酸分子を提供し、各リボザイムは、アポトーシス誘導の阻害に関与する標的核酸分子を認識する、「基質結合配列」を有する。本発明のリボザイムは、標的核酸分子に結合し、そしてこれらを切断し、それによってアポトーシス誘導のインヒビターとして機能するリボザイムの能力を損なう、触媒的RNA分子である。本発明のリボザイムを、本明細書中で記載される方法によって同定および選択する。これらは、「ヘアピン」リボゾーム、「ハンマーヘッド」リボゾーム、または当該分野で公知である任意の他の型のリボザイムである。
【0011】
図1は、ヘアピンリボザイム(配列番号1)の基本構造、およびヌクレオチド配列(囲みの中(Shaded)、大文字)、ならびに標的基質(Nまたはn=任意のヌクレオチド)の相補的ヌクレオチド配列(小文字;配列番号2)に対するその関係を示す。ヘアピンリボザイムは、ヌクレオチドの17位の5’末端から始まる非基質的結合配列を有する50〜54個のヌクレオチドRNA分子からなる。ヘアピンリボザイムは、リボザイムと基質との間で形成する、2個のらせん状ドメイン(らせん3および4)および3個のループ(ループ2、3および4)および2個のさらなるらせん(らせん1および2)からなるヘアピンに似た、二次元構造へと折り畳まれる。らせん2の長さを4塩基対で固定し、そしてらせん1の長さは、代表的に、6から10個の塩基対で変動する。リボザイムによる基質ヌクレオチドの認識は、構造5’−GUG−3’または5’−GUA−3’を有する代表的な基質認識部位を有する、Watson−Crick塩基対合を介して生じる。最大活性に関して、RNA標的基質は、矢印によって示されるように、Gの5’の直後で生じる切断を有する、反対側のループ1であるループ中にGUCを含み得る。ヘアピンリボザイムの触媒(しかし、基質結合しない)活性を、ループ2中の5’−AAA−3’を5’−CGU−3’へと変異させることによって無効にし得る。
【0012】
ハンマーヘッドリボザイムの一般構造を、その標的RNA配列(配列番号4)と共に図2(配列番号3)に示す。本発明内での使用に適切なハンマーヘッドリボザイムは、好ましくは、配列NUHを認識し、ここでNはG、U、C、またはAのいずれかであり、そしてHは、C、U、またはAである。本発明のヘアピンリボザイムの認識部位(5’−GUC−3’または5’−GUA−3’)が、ハンマーヘッド認識部位(5’−NUH−3’)のサブセットであり、その結果、全てのヘアピン認識部位は、当然、ハンマーヘッド認識部位である(しかし、逆は、真実ではない)ことが理解される。
【0013】
キメラのハンマーヘッドリボザイム(すなわち、RNA/DNAハイブリッド)を、切断に適切なNUH配列を認識するように設計する。一般的には、殆どまたは全ての結合アームおよびステムループは、DNAを含む。対照的に、一般的には、触媒性ドメイン(図2で、結合アームとステムループとの間に示される)は、RNAを含む。
【0014】
改変は、ステムループまたは触媒性ドメイン領域での塩基組成の改変は、インビトロでの切断によってアッセイされる、リボザイムの触媒活性を増大し得る。WO 00/32765を参照のこと。塩基の糖の2位での改変(例えば、RNA塩基のこの位置での−OCH3を置換すること)は、リボザイムの安定性を増大し得る。他の安定化置換基としては、以下が挙げられる:−OC1〜6アルキル、−Fまたは他のハロゲン、アミノ、アジド、ニトロ、およびフェニル。米国特許第5,298,612号を参照のこと。
【0015】
用語 リボザイムの「基質結合配列」とは、本明細書中で使用される場合、塩基対が標的核酸の相補的配列(本明細書中では「リボザイム配列タグ」または「RST」といわれる)を有するリボザイムの部分をいう。例えば、図1(配列番号:)(SEQ ID NO:)の配列の5’末端での16個のヌクレオチドは、ヘアピンリボザイムの基質結合配列に関する一般式を表す。これは、リボザイム機能のために必要であり得る、これらの2つのアーム間の標的ヌクレオチドおよび任意の必要なヌクレオチド(例えば、AAGAまたはAAGC)を有するらせんを形成する2つのアームを含む。ハンマーヘッドリボザイムの基質結合配列に関する一般式は、標的RNA(配列番号4)の相補的配列(RST)と並べて示される基質結合配列と共に、図2(配列番号3)に示される。
【0016】
全てのヘアピンリボザイムの構造における基本的類似性に起因して、これらを選抜きの特定の基質結合配列を有するリボザイムを得るために改変し得る。例えば、配列5’−NNNNN*GUCNNNNNNNN(配列番号7)を有するRNAを切断する「GUCリボザイム」の基質結合配列を、リボザイムの基質結合配列の5’末端から9位の塩基を変更することによって、配列5’−NNNNN*GUANNNNNNNN(配列番号8)を有するRNAを切断する「GUAリボザイム」の基質結合配列に改変し得る。これらの配列の両方において、Nは、G,U,C、またはAのいずれかであり;そしてアスタリスクは、標的RNAの切断が生じる部位を示す。
【0017】
好ましい「GUCヘアピンリボザイム」は、一般式5’−(N)(6〜10)AGAA(N)4−3’(配列番号9)(ここで、NがG、T、C、またはAのいずれかである)を有する基質結合配列を有する。好ましい「GUAヘアピンリボザイム」は、一般式5’−(N)(6〜10)CGAA(N)4−3’(配列番号10)(ここで、NがG、T、C、またはAのいずれかであり得る)を有する基質結合配列を有する。これらの式に基づいて、本明細書中で開示される特定のリボザイムの基質結合配列の場合において、配列はまた、2個以下のヌクレオチドがこの配列の5’末端から1〜5位のいずれかにおいて異なる、バリエーションを含む。このことは、基質結合配列の5’末端での最初の5個のヌクレオチド内の1個または2個の塩基を変化し得、そしてリボザイムの機能的活性をなおも保持し得ることを意味する。
【0018】
同様に、一旦、特定のヘアピンリボザイムの基質結合配列が同定されると、ハンマーヘッドリボザイムに関する等量の基質結合配列を操作することが比較的容易である。ハンマーヘッドの基質結合配列の一般構造は、リボザイムの結合アームの5’末端で6〜9個の塩基、および他の結合アームの3’末端で6〜9個の塩基を含む。例えば、以下のアプローチを使用し得る:1)目的の特定ヘアピンリボザイムのRNA標的のリボザイム配列タグ(RST)を同定する;2)RSTの3’末端での最初の6〜9個のヌクレオチドに対して相補的な場合、ハンマーヘッドの5’末端での最初の6〜9個のヌクレオチドを特定する;3)RSTの5’末端でのヌクレオチドに対して相補的な場合、ハンマーヘッドの3’末端での最初の5個のヌクレオチドを特定する;そして4)RSTに対して相補的である一方で、3’末端からの塩基8がAである場合、ハンマーヘッドの3’末端から6および7位でのヌクレオチドを特定する。
【0019】
従って、本発明のリボザイムは、以下を含み得ることが理解される:a)リボザイムの一方の結合アームの部分として、本明細書中で開示される、リボザイムの基質結合配列のいずれかの3、4、5、6、7、8または9個の連続した塩基;およびb)リボザイムの他方の結合アームの部分として、リボザイムの基質結合配列の残りの連続した塩基のいずれかの3、4、5、6、7、8、または9個の連続した塩基。
【0020】
ハンマーヘッドリボザイムは、本明細書中で開示される基質結合配列(例えば、RAP6の基質結合配列(配列番号19)の2〜8、および13〜16の塩基、またはEst2−2の基質結合配列(配列番号97)の2〜8および13〜16の塩基)のうち、1個の配列を組み込むことによって設計され得る。あるいは、他の基質結合配列(例えば、RAP2(配列番号17)、RAP4:(配列番号18)、RAP10(配列番号20)、RAP594(配列番号21)、NHMCZF−4(配列番号46)、Est2−1(配列番号96)、FA5−VR1(配列番号134)およびFA5−VR5(配列番号138))の2〜8および13〜16の塩基。確かに、本明細書中で開示される任意のリボザイム基質結合配列の2〜8および13〜16の塩基を、同様にハンマーヘッドリボザイム中に組み込み得る。
【0021】
好ましいキメラのハンマーヘッドリボザイムは、配列番号5であり、これを、RAP6(配列番号19)の塩基配列に組み込むために、そしてRAP6相補的RST(配列番号24)に結合するように設計した。別の好ましいキメラのハンマーヘッドリボザイムは、配列番号6であり、これを、Est2−2(配列番号97)の塩基配列を組み込むために、そしてEst2−2相補的RST(配列番号99)に結合するために設計した。以下の実施例6に開示されるように、これら2種類のキメラのハンマーヘッドリボザイムを、細胞(例えば、癌細胞)中のアポトーシス誘導を促進するために、単独または組み合わせて使用し得る。好ましくは、これらの細胞は、アポトーシスに対して耐性である。好ましくは、これらのリボザイムを、アポトーシス誘導剤(例えば、Fas)と組み合わせて使用する。
【0022】
これらの好ましいリボザイムにおいて、ステムループは、1,3−プロピレン−ジオールリンカーを含む。未反応のジオールの一方の−OHを、−O(DMT)(DMTはジメトキシトリチルである)によって置換し;そして他方の−OHを、−O−P(O−CN−Et)−N(イソプロピル)2によって置換する。リボザイム中に組み込まれる場合、各−OHを、−O(PO4)によって置換する。
【0023】
本明細書中で使用される場合、用語「未改変塩基」とは、糖(デオキシリボースまたはリボフラノース)の5−炭素に結合するリン酸を有する、糖の1−炭素に結合される、アデニン、グアニン、シトシン、ウラシルまたはチミンの塩基のうちの1つを意味する。塩基は、1個の塩基の3−炭素と次の塩基の5−炭素との間のリン酸ジエステル結合を介して互いに結合する。
【0024】
本明細書中で使用される場合、用語「改変塩基」とは、その化学構造を以下のように改変する任意の塩基を意味する。アデニンを改変して、以下を生じ得る:6−ジメチル−アミノ−プリン、6−メチル−アミノ−プリン、2−アミノ−プリン、2,6−ジアミノ−プリン、6−アミノ−8−ブロモ−プリンまたは6−アミノ−8−フルオロ−プリン。シトシンを改変して、以下を生じ得る:5−ブロモ−シトシン、5−フルオロ−シトシン、N,N−ジメチル−シトシン、N−メチル−シトシン、2−チオ−シトシン、または2−ピリドン。グアニンを改変して、以下を生じ得る:8−ブロモ−グアニン、8−フルオログアニン、2−アミノ−プリン、ヒポキサンチン(hypozanthine)(イノシン)、7−デアザ−グアニン、または6−チオ−グアニン。ウラシルを改変して、以下を生じ得る:3−メチル−ウラシル、5,6−ジヒドロ−ウラシル、4−チオ−ウラシル、チミン、5−ブロモ−ウラシル、5−ヨード−ウラシル、または5−フルオロ−ウラシル。チミンを改変して、以下のものを生じ得る:3−メチル−チミン、5,6−ジヒドロ−チミン、4−チオ−チミン、ウラシル、5−ブロモ−ウラシル、5−ヨード−ウラシル、または5−フルオロ−ウラシル。このような修飾および他の修飾(例えば、ハロゲン置換基、ヒドロキシ置換基、アミン置換基、アルキル置換基、アジド置換基、ニトロ置換基、およびフェニル置換基)を作製する方法は、米国特許第5,891,684号;および米国特許第5,298,612号に開示される。本発明は、1個以上の塩基が修飾される配列を含む。
【0025】
さらに、塩基の糖部分を、ハンマーヘッドリボザイムの塩基に関して、上記で開示されるように修飾し得る。本発明は、1個以上の塩基がそのように修飾される配列を含む。
【0026】
本明細書中で使用される場合、用語「核酸」または「核酸分子」とは、一本鎖形態または二本鎖形態のいずれかでの、デオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド、そのオリゴマーおよびポリマーをいう。詳細に限定されない限り、この用語は、参照核酸と同様の結合特性を有する、天然ヌクレオチドの公知のアナログを含む核酸を包含する。例えば、本明細書中で開示される場合、このようなアナログは、置換基(例えば、糖部分の2位におけるメトキシ)を有するアナログを含む。文脈によって別に示されない限り、この用語は、遺伝子、遺伝子によってコードされるcDNAおよびmRNAと共に、交換可能に使用される。
【0027】
本明細書中で使用される場合、句「〜をコードするヌクレオチド配列」とは、例えば、リボザイム、mRNA、RNA構造など、または特定のタンパク質もしくはペプチドの一次アミノ酸配列に関する、配列情報を含む核酸をいう。リボザイムに関連して、他に示されない限り、明白に特定されるコードヌクレオチド配列はまた、その標的核酸に対するリボザイムの特異性に実質的に影響しない配列を、暗黙のうちにカバーする。タンパク質またはペプチドに関連して、他に示されない限り、明白に特定されるコードヌクレオチド配列はまた、同様のアミノ酸配列をコードする塩基配列中のバリエーション(例えば、縮重コドン置換基)を暗黙のうちに含む。本発明はまた、保存的アミノ酸置換基を有するタンパク質またはペプチドを意図する。保存的に置換され得るアミノ酸の同一性は、当業者に周知である。ネイティブの配列の縮重コドンを、特定の宿主細胞において優先的なコドンと適合するように選択し得る。
【0028】
本明細書中で使用される場合、用語 所定のDNA配列の「RNA相関物(correlate)」とは、「U」を有する配列が「T」の代用とされることを意味する。例えば、配列番号19が全ての「n」が、「U」(ウラシル)の場合、これは、全ての「n」が「T」(チミン)である配列番号19に対するRNA相関物である。本発明は、本明細書中で開示される全ての基質結合配列および相補的RSTの全てのRNA相関物を包含する。
【0029】
用語「配列の同一性」とは、2個以上の核酸配列または2個以上のアミノ酸配列を比較する場合、デフォルトパラメータを使用するBLAST 2.0コンピュータアライメントを意味する。BLAST 2.0探索は、例えば、Tatianaら、FEMS Microbiol.Lett.,174:247−250(1999)によって記載され、そして例えば、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/bl2.htmlで利用可能である。
【0030】
本明細書中で使用される場合、用語「中程度にストリンジェントな条件」とは、最初の配列と実質的に同一性を有する、第二の核酸分子に対して、ある核酸分子を結合し得るハイブリダイゼーション条件を意味する。中程度にストリンジェントな条件とは、42℃で、50%ホルムアミド、5 X Denhart’s溶液、5 X SSPE、0.2%SDS中でのフィルター結合核酸のハイブリダイゼーション、次いで、50℃で0.2 X SSPE、0.2%SDSでの洗浄と等価な条件である。「高度にストリンジェントな条件」は、42℃での50%ホルムアミド、5 X Denhart’s溶液、5 X SSPE、0.2%SDS中でのフィルター結合核酸のハイブリダイゼーション、次いで、65℃で0.2 X SSPE、0.2%SDSでの洗浄と等価な条件である。他の適切な中程度にストリンジェントな条件および高度にストリンジェントな条件は、当該分野で公知であり、例えば、以下に記載される:Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York(1992)、およびAnsubelら、Current Prorocols in Molecular Biology,John Wiley and Sons,Baltimore MD(1998)。
【0031】
一般的には、中程度にストリンジェントな条件下で第二の核酸分子にハイブリダイズする核酸分子は、比較される2つの配列の長さにわたって、約60%よりも高い同一性、好ましくは、約70%よりも多い同一性、および、より好ましくは、約80%よりも高い同一性を有する。高度にストリンジェントな条件下で、第二の核酸分子にハイブリダイズする核酸分子は、比較される2つの配列の長さにわたって、約90%よりも高い同一性、好ましくは、約92%よりも高い同一性、そして、より好ましくは、約95%よりも高い同一性を有する。
【0032】
本明細書中で使用される場合、核酸またはタンパク質に関して使用されるときの用語「単離された」とは、核酸またはタンパク質が、自然状態で、通常、結合する多くの他の細胞成分に関して、単離されていることを示す。例えば、目的の「単離された」遺伝子は、遺伝子に隣接し、そして目的の特定の遺伝子の産物以外の遺伝子産物をコードする、オープンリーディングフレームから分離されている遺伝子であり得る。このような遺伝子は、多くの方法(例えば、研究室での合成、制限酵素による消化、またはPCRを含む)によって得られ得る。同様に、「単離された」タンパク質は、天然の供給源から実質的に精製され得るか、または研究室内で合成し得る。「実質的に精製された」核酸またはタンパク質は、電気泳動ゲルにおいて、本質的に1つのバンドを生じ、そして少なくとも85%純粋、より好ましくは、少なくとも95%純粋、そして最も好ましくは、少なくとも99%純粋である。
【0033】
本明細書中で使用される場合、用語「発現ベクター」としては、細胞においてRNAへと転写され得る、ヌクレオチド配列を有する、組換え発現カセットが挙げられる。この細胞は、転写されたmRNAをタンパク質へとさらに翻訳し得る。発現ベクターは、プラスミド、ウイルス、または核酸フラグメントであり得る。代表的に、発現ベクターの組換えカセット部分としては、cisの機能的連結によって、プロモーター、または他の調節配列に作動可能に連結される、転写されるコードヌクレオチド配列(例えば、リボザイム)が挙げられる。本発明に従い、本発明のリボザイムをコードするヌクレオチド配列を含む、発現ベクターを、宿主としてベクターに適切な細胞を形質転換するために使用し得る。細菌性細胞(例えば、E.coli)を含む原核細胞および哺乳動物の細胞を含む真核細胞の両方を、この目的のために使用し得る。
【0034】
本明細書中で使用される場合、用語「プロモーター」としては、以下が挙げられる:転写開始部位に近接する核酸配列(例えば、ポリメラーゼ結合部位)および、必要に応じて、細胞内のヌクレオチド配列の転写を指向する、遠位エンハンサーまたはリプレッサーエレメント(これは、転写の開始部位からの数千の塩基対にあり得る)。この用語は、殆どの環境条件下および発生または細胞分化の段階で活性である、「構成的」プロモーター(例えば、pol IIIプロモーター)、ならびに細胞外刺激(例えば、特定の温度変化または特定の化学物質への曝露)に応答する転写を開始する「誘導性」プロモーターの両方を含む。プロモーターおよび他の調節エレメント(例えば、複製の起点)、および/または染色体組込みエレメント(例えば、レトロウイルスの長い末端反復配列(「LTR」)、もしくはアデノ関連ウイルス(AAV)逆方向末端反復配列(「ITR」)を、BarberらのWO 00/05415に記載されるように、本発明のリボザイムをコードする発現ベクター中に組み込み得る。
【0035】
本明細書中で使用される場合、用語「発現する」とは、オープンリーディングフレームを含む所定の核酸を、RNA分子を生成するために転写することを意味する。所定の核酸を転写し、そして翻訳して、ポリペプチドを生成することもまた意味する。この用語を、リボザイムの転写をいうために使用し得るが、リボザイムは、代表的に、タンパク質へと翻訳されない。なぜならば、それが活性的な(触媒的な)核酸として機能するからである。
【0036】
本明細書中で使用される場合、用語「遺伝子産物」とは、所定の核酸の転写によって生成されるRNAか、または所定の核酸の翻訳によって生成されるポリペプチドのいずれかをいう。
【0037】
本明細書中で使用される場合、用語「形質導入する」は、(例えば、発現ベクターを用いて)細胞の膜の内側への外来の核酸分子の導入を意味する。外来のDNAは、細胞のゲノムを構成する染色体DNA中に組み込まれても(共有結合される)、組み込まれなくてもよい。外来のDNAは、プラスミドのようなエピソームのエレメント上で維持され得る。真核生物細胞において、安定に形質導入された細胞は、一般に外来DNAが染色体に組み込まれ、結果染色体複製を介して娘細胞に受け継がれる細胞であるか、または安定に維持される染色体外プラスミドを含む細胞である。この安定性は、外来DNAを含む娘細胞の集団からなる細胞株またはクローンを確立する真核細胞生物の能力によって示される。
【0038】
本明細書中で使用される場合、用語「トランスフェクション」は、(例えば、発現ベクターを用いて)外来核酸分子の取り込みによる細胞の遺伝的改変を意味する。
【0039】
本明細書中で使用される場合、用語「リボザイム遺伝子ベクターライブラリー」は、ウイルスベクターまたは他のベクターの収集物における(代表的には発現カセット内に)リボザイムをコードする遺伝子の収集物を意味する。ベクターは、むきだしであってもカプシド中に含まれていてもよい。リボザイム遺伝子ベクターライブラリーの増殖(propagation)は、BarberらへのWO00/05415に記載されるように実施され得る。リボザイム遺伝子ベクターライブラリーのリボザイムをコードする遺伝子は、適切な細胞への形質導入および転写の後、リボザイムの収集物を産生する。
【0040】
下記の実施例1に記載されるように、本発明の好ましい実施形態に従って、無作為なレトロウイルスリボザイム遺伝子ベクターライブラリーが増殖された。次いで、レトロウイルスリボザイム遺伝子ベクターライブラリーは、下記の実施例2に記載されるように、DLD−1結腸癌細胞に形質導入するために使用された。DLD−1結腸癌細胞は、アポトーシスに耐性であること(アポトーシスの誘導を促進する、Fas(CD95)の抗体誘発(antibody triggering)によって示されるように)がわかっているので、DLD−1結腸癌細胞が選択された。次いで、この細胞は、アポトーシス誘導に供され、そしてアポトーシスを起こした細胞が同定され、分離された。ゲノムDNAがアポトーシスを起こした細胞から単離され、そしてリボザイム遺伝子が奪還された。
【0041】
実施例2に記載されるように、3回の連続的なベクター形質導入、アポトーシス誘導、細胞選択およびリボザイム遺伝子奪還が実施された。3回目の選択後に、発明者らは、リボザイム遺伝子ベクターライブラリーが形質導入された細胞のおおよそ5〜6%(コントロール細胞の1〜2%に対して)がアポトーシスに入っていることを見出した。
【0042】
リボザイム遺伝子のヌクレオチド配列の解析において、発明者らは、5つのリボザイム基質結合配列が顕著であることを観察した(実施例2、表1〜5を参照のこと)。下記の実施例2に記載されるように、次いで、アポトーシス誘導を促進することに関して、これら5つのリボザイム基質結合配列の有効性が確かめられた。
【0043】
下記の実施例3により完全に記載されるように、本発明の好ましい実施形態に従い、アポトーシス誘導の阻害に関連する遺伝子が同定された。リボザイムは配列相補性により、同系標的(cognate target)を認識するので、本発明のリボザイムの基質結合配列(表1〜5を参照のこと)は、本発明のリボザイムにより切断され、アポトーシス誘導の阻害に関連するRNAのリボザイム配列タグ(RST)を同定するために使用された。本発明のリボザイムの同系標的の、同定されたRSTはまた下記の表1〜5で示される。
【0044】
本発明は、下記の表1〜5に列挙される任意の相補的RST;NHMCZF−4、Est2−1、Est2−2、FA5−VR1またはFA5−VR5に対する相補的RST;あるいは下記の表7および表9に列挙される相補的RSTを含む、単離された分子を提供する。さらに、これらの分子の任意のものは、150塩基以下、125塩基以下、100塩基以下、90塩基以下、80塩基以下、70塩基以下、60塩基以下、50塩基以下、40塩基以下、30塩基以下、25塩基以下、または16塩基の長さであり得る。これらの分子はアポトーシスの誘導を阻害し得るか、あるいは、アポトーシスの誘導を促進する薬物を同定するために使用され得る。
【0045】
一旦、本発明のリボザイムの同系標的のRSTが同定されると、本発明者らは、本発明に従い同定される1以上のRST配列(表1〜表5)を含む遺伝子および遺伝子フラグメントを同定するために、「BLAST」プログラム(Basic Local Alignment Search Tool;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)を使用して、種々の公共の遺伝子データベース(nr(重複のない)データベース、EST(Expressed Sequence Tag)ヒトデータベース、ESTマウスデータベース、dbESTデータベースなどのような)ESTの検索を行った。下記の実施例3でより完全に記載されるように、この検索は、公共のデータベース中の遺伝子配列といくつかの完全な一致を明らかにした。
【0046】
本発明に従って、同定されたRSTと一致する遺伝子配列のアポトーシス阻害における関与を、次いで、確認した(下記の実施例3を参照のこと)。「検証(validation)」リボザイムが、同定された遺伝子の公知の配列に基づいて、同定された遺伝子のRSTに相補的な基質結合配列を有するように構築され、そしてこれらは、本発明に従い、レトロウイルスベクターでの発現のために設計された。次いで、検証リボザイムは、細胞中で発現され、そして本発明に従い、アポトーシス誘導を促進する能力について解析された。この結果は、実施例3で示される。
【0047】
本発明は、アポトーシス誘導の阻害に関与するEST2(配列番号31)を含む、さらなる核酸配列を提供する(実施例3を参照のこと)。約1.7kb(配列番号146)、約2kb(配列番号148)、約2.3kb(配列番号150)、約2.6kb(配列番号152)、約3.4kb(配列番号155)、約4.1kb(配列番号157)および約5.5kb(配列番号166)の「コンティグ(contig)」または隣接する配列を含むか、またはこの配列からなる配列が、本発明に具体的に含まれ、そして実施例5に記載される。これらの配列の各々のRNA相関物ならびにこれらの配列の任意のものと90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、および最も好ましくは99%の配列同一性を有する化合物がまた、提供される。中程度の条件下または、より好ましくはストリンジェント条件下でこれらの配列の任意のものとハイブリダイズする化合物がまた、提供される。
【0048】
本発明はまた、アポトーシスの誘導に対して耐性の細胞におけるアポトーシスの誘導を促進する方法を提供する。この方法は、本発明のリボザイムを細胞(例えば、アポトーシスに対して耐性の細胞)に導入する工程を包含する。この方法は、アポトーシス誘導耐性細胞に、本発明の基質結合配列を有するリボザイムをコードする発現ベクターを形質導入する工程を包含し得る。あるいは、例えば、実施例6に示されるように、本発明のリボザイムは、細胞に直接に(すなわち、ベクターを使用せずに)導入され得る。
【0049】
本発明のこれらのリボザイムは、表1〜5に列挙される基質結合配列(配列番号17〜21)、NHMCZF−4(配列番号46)、表7および9に列挙される配列(配列番号50〜72および100〜112)、表8に列挙される配列(配列番号96〜97)、FA5−VR1(配列番号134)およびFA5−VR5(配列番号138)を含むリボザイム、および本明細書に記載されるように設計された基質結合配列を有し、そして本明細書中に開示される任意の遺伝子(NHMCZF(GeneBank受託番号AL096880(配列番号27))、FLJ22165(GeneBank受託番号AK025818(配列番号40))、FAPP2(配列番号42)またはヒトPATZ(配列番号29)を含む)と結合し切断する任意の他のヘアピンリボザイムまたはハンマーヘッドリボザイムを含む。
【0050】
本発明はまた、本明細書中に開示される核酸配列によってコードされるアミノ酸配列を提供する。例えば、4.1kbコンティグ(配列番号157)の塩基3〜962によってコードされるアミノ酸配列である、配列番号158を含むか、または配列番号158からなる化合物が提供される。5.5kbコンティグ(配列番号166)の塩基1〜999によってコードされるアミノ酸配列である、配列番号167を含むか、または配列番号167からなる化合物もまた、提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号158、167)と80%、85%、88%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%および、最も好ましくは99%アミノ酸同一性を有する化合物もまた提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号158、167)の25アミノ酸、20アミノ酸、15アミノ酸、または10アミノ酸あるいはより多くの連続的なアミノ酸を含むかまたはこれらのアミノ酸からなる化合物が、さらに提供される。
【0051】
本発明はまた、本明細書中に開示される核酸配列によってコードされる、さらなるアミノ酸配列を提供する。例えば、NHMCZF(GenBank受託番号AL096880(配列番号27))、FAPP2(配列番号42)およびヒトPATZ(配列番号29)によってそれぞれコードされるアミノ酸配列である、配列番号169、170および171を含むか、またはこれらの配列からなる化合物が、提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号169、170または171)と80%、85%、88%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%および、最も好ましくは99%アミノ酸同一性を有する化合物もまた提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号169、170または171)の25アミノ酸、20アミノ酸、15アミノ酸、または10アミノ酸あるいはより多くの連続的なアミノ酸を含むかまたはこれらのアミノ酸からなる化合物が、さらに提供される。
【0052】
上記に記載されるアミノ酸配列を含む化合物は、細胞におけるアポトーシスの誘導を阻害するために使用され得る。あるいは、これらの化合物は、細胞におけるアポトーシスの誘導を促進する薬物を同定するために求められ得る。
【0053】
従って、本発明は、細胞におけるアポトーシスの誘導を促進する薬物を同定する方法を提供する。このような方法は、以下の工程を包含する:1)a)本明細書中に記載される本発明のRSTを含む標的分子;またはb)上に記載されるアミノ酸配列を含む標的分子と結合する、薬物の能力を評価する工程;および細胞に薬物を導入し、アポトーシスのレベル(このレベルの増加は、その薬物がアポトーシスの誘導を促進することを示す)を測定する工程。
【0054】
本発明に従って、アポトーシス誘導に耐性である細胞は、本明細書中で上に記載される方法によって、アポトーシス誘導に感受性にされ得、そしてこの細胞は、次いで、この細胞におけるアポトーシスを誘導するために、アポトーシス誘導薬物に接触され得る。この方法は、白血病細胞のような癌細胞、ならびに膀胱癌細胞、脳癌細胞、肺癌細胞、結腸癌細胞、膵臓癌細胞、乳癌細胞、卵巣癌細胞、子宮頸部癌細胞、肝膵臓癌細胞、胃癌細胞、リンパ腺癌細胞、前立腺癌細胞などのような他の癌細胞を処置するために特に有用である。種々の周知のアポトーシス誘導薬物の任意のものが、この目的のために使用され得る。好ましいアポトーシス誘導薬物は、「デスレセプター」型細胞表面タンパク質(Bakerら、(1996)Oncogene.12:1〜9)を誘発する薬物であり、この薬物としては、Fas、TNF−αレセプター、TRAILレセプターなどが挙げられる。特に好ましいアポトーシス誘導薬物は、実施例で記載されるようなFASレセプターに対する抗体または可溶性FASリガンドのような、FASレセプターを誘発する薬物である(Caligiuriらに対する米国特許第6,042,826号を参照のこと)。他の適切なアポトーシス誘導薬物としては、アダマンチル誘導体(Pfahlらに対する米国特許第6,127,415号を参照のこと)、2−ニトロイミダゾール誘導体(Ohyamaらに対する米国特許第5,929,014号を参照のこと)、ベンザミジンリボシド(Jayaramらに対する米国特許第5,902,792号を参照のこと)、分枝したアポジェニックペプチド(Rojkoらに対する米国特許第5,591,717号を参照のこと)、5−FU、シスプラチン、ビンクリスチン、メトトレキサート、ドキシルビシンのような化学療法剤などが挙げられる。
【0055】
本発明はまた、アポトーシスの誘導に耐性である細胞においてアポトーシスの誘導を促進する方法(細胞で発現される、アポトーシス誘導の阻害に関連するタンパク質のレベルを減少させる工程、そして次いで、細胞がアポトーシスを起こすことを誘導するために、上記の薬物のようなアポトーシス誘導薬物と細胞を接触させる工程を包含する)を提供する。アポトーシス阻害に関連するタンパク質のレベルを減少させる工程は、好ましくは、そのタンパク質をコードする細胞内のRNAのレベルを減少させることによって達成される。本発明の一つの実施形態に従って、リボザイムが、そのタンパク質をコードするRNAを切断することを可能にする基質結合配列を有するリボザイムをコードする発現ベクターを細胞に形質導入することによって、この工程が達成される。アポトーシスの誘導を促進することにおいて有効であることが示されている、本明細書中に開示される任意のリボザイムが、この目的のために使用され得る。
【0056】
本発明の別の実施形態に従って、細胞中の標的タンパク質のレベルを減少させる工程は、細胞を、本明細書中に開示されるリボザイムの基質結合配列の任意の部分に相補的であるアンチセンス化合物と接触させることによって実施され得る。
【0057】
本発明のこの実施例との関連において使用され得る、このアンチセンス化合物は、好ましくは、約8〜約30核酸塩基との間(すなわち、約8〜約30の連結したヌクレオシド)、より好ましくは約12〜約25核酸塩基を含み、そして構造において直線または環状であり得る。こららのアンチセンス化合物は、改変された骨格または非天然のヌクレオシド間連結を含むオリゴヌクレオチドを含み得る。好ましい改変されたオリゴヌクレオチド骨格としては、例えば、通常の3’−5’連結を有するホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、メチルホスホネートおよび他のアルキルホスホネート(3’−アルキレンホスホネートおよびキラルホスホネートを含む)、ホスフィネート、ホスホラミデート(3’−アミノホスホラミデートおよびアミノアルキルホスホラミデートを含む)、チオノホスホラミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステルならびに2’−5’で連結されたこれらのアナログ、およびヌクレオシド単位の隣接した対が3’−5’から5’−3’、または2’−5’から5’−2’へと結合した逆の極性を有するものが挙げられる。アンチセンス化合物を調製する方法は、当該分野で周知である(例えば、米国特許第6,210,892号を参照のこと)。
【0058】
本発明のなお別の実施形態に従って、細胞内で発現される(DLD−1結腸癌細胞においてFasの誘発によるアポトーシスの誘導を阻害するような)タンパク質の比活性が、そのタンパク質と結合し、その活性を阻害する薬物で細胞を処置することによって、さらに減少され得る。この目的に適切な薬物は、ペプチド、核酸、または有機化合物などであり得る。タンパク質活性を調節するタンパク質結合薬物を選択するためのバイオアッセイは、当該分野で周知である(例えば、米国特許第5,618,720号を参照のこと)。
【0059】
本発明はまた、被験体における癌の増殖を阻害する方法(本明細書中で開示される基質結合配列を有するリボザイムをコードするヌクレオチドの配列を含む、有効量の発現ベクターを被験体に投与する工程を含む方法)を提供する。 発現ベクターは、好ましくは、適切なキャリアと組み合わせて投与される。このベクターが投与された後、リボザイムは、細胞内で発現され、そして本明細書中に記載されるように、アポトーシス誘導が促進された。本明細書中で開示されるように、被験体は、アポトーシスをさらに誘導し、そして腫瘍の増殖を減少させるために、必要に応じてアポトーシス誘導薬物で処置され得る。
【0060】
ベクターまたはアポトーシス誘導薬物の投与は、経口、舌下の静脈内、皮下、経皮、筋肉内、皮内などを含む、任意の適切な経路を通る投与であり得る。任意の種々の非毒性の薬学的に受容可能なキャリアが処方物に使用され得、キャリアとして以下が挙げられる:グルコース、ラクトース、アラビアゴム、マンニトール、スターチペースト、マグネシウムトリシリケート、タルク、コーンスターチ、ケラチン、コロイド状のシリカ、ポテトスターチ、尿素、デキストランなど。処方される物質は、注射可能溶液、滅菌された水性または非水性の溶液、懸濁液または乳状液、錠剤、カプセルなどのような任意の種々の形態をとり得る。
【0061】
本明細書中で記載される場合、句「有効量」は、レシピエントに有益な効果(これは、癌の増殖の阻害である)を与えるために十分に高い循環濃度を提供するために十分な送達可能物の用量をいう。ベクターの送達可能物では、投与されるベクターの濃度は、十分な標的細胞を形質転換するために十分であるべきである。送達可能アポトーシス誘導送達可能物では、その濃度は、十分な数の標的細胞において、アポトーシスを誘導するために十分であるべきである。
【0062】
任意の特定の被験体について、具体的な治療および送達可能物に有効な用量レベルは、処置される障害、障害の重篤度、投与される特定の化合物の活性、投与の経路、特定の化合物のクリアランスの速度、処置の期間、この特定の化合物と組み合わせて使用されるかまたは同時に使用される薬物、年齢、患者の体重、性別、食事および全身の健康、および医療分野および科学において周知の同様の因子が挙げられる、種々の因子に依存する。投薬量レベルは、代表的には約0.001〜100mg/kg/日の範囲であり;約0.05〜10mg/kg/日の範囲内のレベルを含む。
【0063】
オリゴヌクレオチドプローブを調製するための、当該分野で公知の方法は、本発明のオリゴヌクレオチドプローブを調製するために、効果的に使用され得る。例えば、BeaucageおよびCarruthers(1981)Tetrahedron Lett.22:1859〜1862;Matteucciら、(1981)J.Am.Chem.Soc.103:3185;Sambrookら(1989)Molecular Cloning:A Laboratory Manual(第2版)、1〜3巻、Cold Spring Harbor Laboratory;F.Ausubelら(編)(1987)Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing and Wiley−Interscience,New York(1987);HamesおよびHiggins(編)(1985)Nucleic Acid Hybridization,A Practical Approach,IRL Press;GallおよびPardue(1969)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,63:378−383;ならびにJohnら、(1969)Nature 223:582〜587を参照のこと。
【0064】
代表的には、ハイブリダイゼーションを検出するために使用されるプローブは、検出を促進するために標識されるが、その代わりとして、標的核酸が標識され得る。プローブまたは核酸標的は、ハイブリダイズされたポリヌクレオチドの存在を検出するために代表的に使用されるいくつかの方法のうちのいずれか一つによって標識され得る。検出の最も一般的な方法は、3H、125I、35S,14C、または32P標識化プローブなどを用いてのオートラジオグラフィーの使用である。他の標識としては、標識化抗体に結合するリガンド、フルオロフォア、化学発光薬物、酵素、および標識化リガンドに対する特異的結合対メンバーとして働き得る抗体が挙げられる。例えば、Burdon,R.H.,van Knippenberg,P.H.(編)(1985)Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology,Elsevier,9〜20頁のTijssen,P.,「Practice and Theory of Enzyme Immunoassays」を参照のこと。
【0065】
本発明はまた、アポトーシスの誘導を阻害するタンパク質に対する結合特異性をもつ抗体を提供する;この抗体はまた、アポトーシス誘導に対する阻害に関与するポリペプチドのレベルまたは活性を検出するために使用され得る。好ましい実施形態において、この抗体は、本明細書中で開示される遺伝子または核酸配列によってコードされるタンパク質またはペプチド(すなわち、アミノ酸配列)に対する結合特異性を有する。
【0066】
本明細書中で使用される場合、用語「抗体」は、2つの重鎖および2つの軽鎖(会合して、各抗体分子内に2つの結合部位を形成する)を含む。この用語はまた、抗体のフラグメント(例えば、Fab’2フラグメントおよびFab’、Fv、sFvなどの単一の結合部位をもつフラグメント)も企図する。この用語は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、または免疫された動物の抗血清に存在するようなポリクローナル抗体の集合を含む。
【0067】
本明細書中で使用される場合、句「結合特異性」は、タンパク質またはペプチドに結合する抗体との関係において、異種のタンパク質および他の生体物質(biologics)の集団の存在下で、そのタンパク質の存在を決定する結合反応をいう。従って、指定されたイムノアッセイ条件下で、指定の抗体は、特定のタンパク質に結合し、そしてサンプル中に存在する他のタンパク質に顕著には結合しない。
【0068】
ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を製造する方法は、当業者に公知である。例えば、Coligan(1991)Current Protocols in Immunology Wiley/Greene,NY;ならびにHarlowおよびLane(1989)Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Press,NY;Stitesら(編)Basic and Clinical Immunology(第4版)Lange Medical Publications,Los Altos,CA;Huseら(1989)Science 246:1275〜1281;およびWardら(1989)Nature 341:544〜546、ならびにこれらに引用される参考文献を参照のこと。
【0069】
本明細書中に記載される診断方法は、例えば、(例えば、乳癌、卵巣癌および前立腺癌のような)固形腫瘍(癌腫および肉腫)に存在する、アポトーシス誘導に耐性である癌細胞の同定に適用できる。このような方法は、アポトーシス誘導の阻害に関与するとして、本明細書中に同定されるRSTを有する分子産物をコードする核酸の検出を包含する。
【0070】
サンプル中の核酸の変化した発現または構造を検出するための、種々の定性的アッセイおよび定量的アッセイは、当該分野で周知であり、そして一般に相補的プライマーまたはプローブ(試薬と呼び得る)への標的配列のハイブリダイゼーションを含む。このようなアッセイとしては、例えば、インサイチュハイブリダイゼーション(これは、使用される形式に依存して、核酸分子の変化した染色体位置、遺伝子変化したコピー数、または変化したRNA存在量を検出するために使用され得る)が挙げられる。他のアッセイとしては、例えば、RNAブロットおよびRNaseプロテクションアッセイ(これらは、RNAの存在量および完全性を決定するために使用され得る);DNAブロット、(これは、DNAのコピー数および完全性を決定するために使用され得る);SSCP解析(これは、PCR産物中またはRT−PCR産物中のようなDNA中の単一点変異を検出し得る);およびPCR、転写および翻訳共役アッセイ(例えば、Protein Truncation Test;ここで、DNA中の変異は、電気泳動ゲルにおける変化したタンパク質生成物によって決定される)が挙げられる。さらなるアッセイとしては、例えばRFLP解析によるかまたは特異的SNPを決定することによる、遺伝子決定のための当該分野において公知の方法が挙げられる。アポトーシス誘導耐性調節因子核酸分子の発現または構造における変化を検出するための適切なアッセイ形式および試薬は、同定することを所望する変化に依存して、当業者によって決定され得る。
【0071】
本発明はまた、アポトーシス誘導調節活性を調整する化合物を同定するために、リボザイム形質導入細胞およびチップアレイ技術を使用する高スループット薬物発見方法を包含する。アレイ技術をリボザイムノックダウンと組み合わせることによって、薬物は、所定の経路に対する効果について迅速にスクリーニングされ得る。一旦、所定の表現型を導く発現プロフィールが決定されると、さらなるアレイが、関連する、調節されたEST配列を用いて製造され得る。アレイは、薬物処理された細胞由来のmRNAでスクリーニングされ得る。リボザイム処理されたプロフィールと一致するプロフィールが、同定され得る。この方法で同定された薬物での処置は、所望の表現型を付与すると予測され得る。
【0072】
この方法論は、これらの標的遺伝子の機能を所望の表現型(すなわち、アポトーシスの調整)に結びつけることを可能にする。これらの遺伝子標的標的の活性を阻害し、その結果、例えば、アポトーシス誘導に対する低減した耐性を生じる低分子薬物、リボザイム薬物、または抗体薬物は、当業者により同定され得る。遺伝子標的は、既存の低分子ライブラリーでスクリーニングされ得る高スループットアッセイを開発するために使用され得る。さらに、表面タンパク質または分泌タンパク質を発現する遺伝子は、抗体開発の標的であり得る。この遺伝子産物に特異的な抗体は、好ましくは、ヒト抗体を作製するためのトランスジェニックマウス系において作製され得る。さらに、これらのアポトーシス誘導耐性調節因子を標的にするキメラリボザイム薬物が、上に説明されるように設計され得る。
【0073】
本明細書中で使用される場合、「アポトーシス誘導調節因子の活性に応答性の標的分子」は、細胞中に存在する標的分子と結合するかまたはこれを化学的に改変するアポトーシス誘導調節因子を意味する。例えば、アポトーシス誘導調節因子が、例えば、転写性の遺伝子調節における使用のためのDNA結合活性を有する場合、この活性に応答性の標的分子は、特定のアポトーシス誘導調節因子に認識および結合されるヌクレオチドの配列を含む核酸である。このアポトーシス誘導調節因子が、例えば、セリン/トレオニンキナーゼドメインを有することに起因するプロテインキナーゼ活性を有する場合、この活性に応答性の標的分子は、適切なセリンまたはトレオニンキナーゼ認識部位を有するタンパク質である。同様に、プロテアーゼ活性について、応答性の標的分子は、アポトーシス誘導調節因子により切断されるタンパク質である。
【0074】
薬物スクリーニングのために測定されるアポトーシス誘導調節因子活性がDNA結合である場合、このような結合は、この核酸エレメントに作動可能に連結されるレポーター遺伝子の発現をアッセイすることによって決定され得る。この場合、試験化合物の非存在下と比較して、試験化合物の存在下での、レポーター遺伝子の発現量または活性の増加は、その化合物がアポトーシス誘導調節因子DNA結合阻害活性を有することを示す。発現活性の増加の大きさは、試験化合物のアポトーシス誘導調節因子阻害活性と相関する。例示的なレポーター遺伝子としては、アポトーシス誘導、EGFPおよびハイグロマイシン耐性遺伝子が挙げられる。
【0075】
本明細書中で使用される場合、用語「核酸エレメント」は、アポトーシス誘導発現の調節に関して使用される場合、アポトーシス誘導発現を調整する核酸領域をいう。例示的な核酸エレメントとしては、アポトーシス誘導5’プロモーターおよび制御領域または他の転写調節領域、ならびに転写されたmRNAの翻訳調節領域をいう。一般に、この核酸エレメントは、5’プロモーターおよび制御領域である。
【0076】
同様に、アポトーシス誘導調節因子の活性を増加または増強する化合物もまた、同定され得る。アポトーシス誘導調節因子およびアポトーシス誘導調節因子により調整される核酸エレメントに添加された試験化合物(試験化合物の非存在下と比較して、アポトーシス誘導活性またはアポトーシス誘導もしくは作動可能に核酸エレメントと連結されたリポーター遺伝子もしくは作動可能に核酸エレメントと連結されたリポーター遺伝子の発現の量もしくは比率を減少させる)は、その化合物がアポトーシス誘導調節因子の活性を増加することを示す。従って、本発明は、アポトーシス誘導調節因子の活性を調整する化合物を同定する方法を提供する。
【0077】
アポトーシス誘導調節因子活性を阻害または増加する化合物を同定するための反応系は、アポトーシス誘導調節因子を含む本質的に任意のサンプル、物質またはそれらの成分を使用して調製され得る。このような方法のために使用される、アポトーシス誘導調節因子を含むサンプルは、例えば、(例えば、正常細胞または腫瘍細胞のアポトーシス誘導遺伝子由来の核酸あるいはアポトーシス誘導調節因子によって調整される核酸エレメントをレポーター遺伝子に連結するハイブリッド構築物を使用する)インビトロ転写または翻訳システム系であり得る。あるいは、正常細胞から得られる核酸およびタンパク質がまた、使用され得る。なぜなら、アポトーシス誘導調節因子は、正常細胞においても作用し得るからである。アポトーシス誘導調節因子を含むサンプルは、さらに、細胞抽出物、細胞画分、あるいは、例えば、(アポトーシス誘導調節因子によって調整される核酸エレメントを含む細胞培養物または動物モデルのような)インビボ系に由来し得る。アポトーシス誘導またはレポーター遺伝子の発現レベルあるいは活性は、アポトーシス誘導調節因子に対する試験化合物の調整効果を決定するための反応系において測定され得る。このような測定は、本明細書中に記載される方法および当業者に周知の方法を使用して決定され得る。
【0078】
要約すると、アポトーシス誘導調節因子供給源は、上に記載のアポトーシス誘導調節因子によって調整される核酸エレメントまたはタンパク質と合わされ、そして試験化合物の存在下または非存在下でインキュベートされる。試験化合物の存在下におけるアポトーシス誘導またはレポーター遺伝子の発現レベルもしくは活性は、試験化合物の非存在下におけるものと比較される。アポトーシス誘導またはレポーター遺伝子の発現レベルもしくは活性における少なくとも約20%の増加を提供する試験化合物は、アポトーシス誘導調節因子活性化因子、またはアゴニストであると考えられ、そして癌のような新生物疾患の処置のための潜在的な治療用化合物である。同様に、アポトーシス誘導調節因子またはレポーター遺伝子の発現レベルもしくは活性における約20%以上減少させるそれらの試験化合物は、アポトーシス誘導調節因子の活性を減少させる化合物またはアポトーシス誘導調節因子アンタゴニストであると考えられる。このようなアンタゴニストは、例えば、移植された細胞または外植された(続いて移植される)細胞における細胞増殖または細胞の生存を促進するための治療法として使用され得る。アポトーシス誘導調節因子活性を調整することが同定された化合物は、所望であれば、それがアポトーシス誘導発現また活性に対するアポトーシス誘導調節因子の活性に影響することを確認するために、さらなるインビトロ研究またはインビボ研究に供され得る。
【0079】
上記のアッセイに関して適切な試験化合物は、インビボまたはインビトロでアポトーシス誘導調節因子の活性を阻害し得ることが疑われる任意の物質、分子、化合物、分子または化合物の混合物、あるいは任意の他の組成物(例えば、細胞増殖阻害活性を有する化合物)であり得る。この試験化合物は、タンパク質、多糖および核酸を含む生物学的ポリマーのような高分子であり得る。アポトーシス誘導調節因子阻害活性についてスクリーニングされ得る試験化合物の供給源としては、例えば、有機低分子、ペプチド、ポリペプチド、DNA、およびRNAのライブラリーが挙げられる。さらに、試験化合物は、種々の基準に基づいて、予め選択され得る。例えば、適切な試験化合物は、細胞増殖に関して公知の阻害活性または増強活性を有するように選択され得る。あるいは、この試験化合物は、無作為に選択され、本発明のスクリーニング方法によって試験され得る。試験化合物は、単一の濃度あるいは、例えば、アポトーシス誘導調節因子に対する最適な調整活性を決定するために、濃度範囲で反応系に投与され得る。
【0080】
薬物スクリーニングが所望されるアポトーシス誘導調節因子の活性は、プロテインキナーゼ活性であり得る。例えば、セリン/トレオニンキナーゼドメインを有するアポトーシス誘導調節因子は、調整される活性がプロテインキナーゼ活性である薬物スクリーニングのために使用され得る。プロテインキナーゼアッセイは、当業者に周知である(例えば、米国特許第5,538,858号および同5,757,787号;Anal.Biochem,209:348〜353(1993)を参照のこと)。
【0081】
薬物スクリーニングが所望されるアポトーシス誘導調節因子の活性はまた、GTP結合活性であり得る。例えば、GTP結合部位を有するアポトーシス誘導調節因子は、調整される活性がGTP結合である薬物スクリーニングのために使用され得る。GTP結合活性を有するアポトーシス誘導調節因子は、例えば、アポトーシス誘導発現を調節することを介して細胞増殖を調節し得るか、または細胞周期コントロール、タンパク質分泌、および細胞内小胞相互作用に対する影響を有し得る。GTP結合アッセイは、当業者に周知である(例えば、Hillmanらに対する米国特許第5,840,969号を参照のこと)。
【0082】
薬物スクリーニングが所望されるアポトーシス誘導調節因子の活性はまた、ホルモン結合活性であり得る。例えば、ホルモン結合部位を有するアポトーシス誘導調節因子は、調整される活性がホルモン結合である薬物スクリーニングのために使用され得る。アポトーシス誘導調節因子に結合するホルモンは、エストロゲンのようなステロイドホルモンまたはタンパク質ベースのホルモンであり得る。レセプターエストロゲン結合アッセイを含むレセプターホルモン結合アッセイは、当業者に周知である(例えば、Simonらに対する米国特許第6,204,067号を参照のこと)。
【0083】
本発明はまた、本発明の方法を実施するためのキットを提供する。このようなキットは、アポトーシスの誘導の阻害に関与するポリペプチドまたは遺伝子にそれぞれ特異的な抗体またはオリゴヌクレオチドプローブのような、本発明の1以上の試薬を含む。このような薬剤は、適切な酵素、色素、放射性同位体などを使用して、検出可能に標識され得る。このキットはまた、本発明の試薬への結合に特異的なさらなる試薬ならびに必要な化学物質および緩衝剤を含み得る。
【0084】
以下の実施例は、本発明の例示を意図されるが、本発明を制限するものでない。
【実施例】
【0085】
(実施例1)
(レトロウイルス無作為リボザイム遺伝子ベクターライブラリーの調製)
この実施例は、レトロウイルス無作為リボザイム遺伝子ベクターライブラリーの調製(アポトーシス誘導を容易にすることに関与する基質認識配列を有するリボザイムを選択および同定するための方法における第1工程)を記載する。このライブラリーを、本質的にWO00/05415(Barberら)に記載されるように調製した。プラスミドベースのレトロウイルスリボザイムライブラリーを、ベクターpLPR中に作製した。ベクターpLPR−1kbは、以下を含む:1)Moloneyレトロウイルスゲノムの5’および3’長末端反復(LTR);2)tRNAvalプロモーターを介して、リボザイム遺伝子について意図される位置に1kbスタッファー(stuffer)インサートを有する、リボザイム遺伝子のための転写カセット;および3)SV40プロモーター駆動ピュ−ロマイシン耐性。この設計において、スタッファーインサートを除去し、無作為リボザイムライブラリーインサートに置き換え、tRNAvalプロモーター制御下で転写させた。
【0086】
このpLPR−1kbベクター(図3を参照のこと)をプラスミドpLPRを、BamHIで37℃一晩消化することにより調整し、フェノール:クロロホルム抽出し、そしてエタノール沈殿させた。次いで、再懸濁したDNAを、MluIで37℃一晩消化した。この二重消化は、1kbのスタッファーフラグメントを切除する。生じた6kbプラスミドベクターDNAフラグメントをアガロースゲル電気泳動により精製した。
【0087】
合成し、アニ−リング緩衝液(50mM NaCl、10mM Tris(pH7.5)、5mM MgCl2)中で90℃に加熱し、次いで室温までゆっくりと冷却することにより、1:3:3(オリゴ1:オリゴ2:オリゴ3)のモル比でアニ−リングした3つのオリゴヌクレオチドから、無作為リボザイムライブラリーインサートを調製した。3つのオリゴヌクレオチドは、以下の配列を有した。
オリゴ1:5’−pCGCGTACCAGGTAATATACCACGGACCGAAGTCCGTGTGTTTCTCTGGTNNNNTTCTNNNNNNNNGGATCCTGTTTCCGCCCGGTTT−3’(配列番号11)
オリゴ2:5’−pGTCCGTGGTATATTACCTGGTA−3’(配列番号12)
オリゴ3:5’−pCGAAACCGGGCGGAAACAGG−3’(配列番号13)
オリゴ1においてNで示す位置のA、T、C、およびGヌクレオチドの無作為な取り込みは、オリゴヌクレオチド合成中に全てのN位でA、T、C、およびG試薬を予め混合することによって達成した。従って、3つのオリゴヌクレオチド(配列番号11、12、13)をアニ−リングすることによって形成したリボザイムインサートライブラリーは、無作為なヌクレオチドをもつ8つの位置(リボザイムのヘリックス1に相当する)、および無作為なヌクレオチドをもつ4つの無作為位置(リボザイムのヘリックス2に相当する)を含む(図1を参照のこと)。
【0088】
pLPR−1kbベクターDNAフラグメントを、0.5pmolのベクター、8倍モル過剰のアニーリングしたオリゴヌクレオチドおよび10単位のT4DNAリガーゼを使用して、無作為リボザイムインサートライブラリーに一晩連結した。生じたベクターのライブラリー(pLPR−ライブラリーと示す)を、ウルトラコンピテントDH12S細菌にエレクトロポレートした。レトロウイルスプラスミドリボザイムライブラリーを含む、全部で5×107細菌コロニーを得た。
【0089】
レトロウイルスプラスミドリボザイムライブラリーを含む細菌コロニーを、マスターストックとしてアリコートにプールし、そして−80℃で冷凍した。60mlのLB培地中に1mlのマスターストックを30℃で一晩培養することによって、作業ストックを作製した。作業ストックの1mlアリコートを使用して、30℃一晩のインキュベーションにより500ml細菌培養物を作製した。次いで、レトロウイルスDNAを、500ml細菌培養物から抽出し、そしてライブラリー選択のためのウイルスベクターを調製するために使用した。
【0090】
トリプルトランスフェクション(triple transfection)技術を用いて、リボザイムライブラリープラスミドからウイルスベクターを作製した。この手法では、3.5×104細胞/cm2の濃度でCF2細胞を蒔いた。翌日、2.2×108のCF2細胞を、12mlのカチオン脂質(TransIT−LT1;Pan Vera Corporation)と混合した20mlの3種類のプラスミド混合物を含む、665mlの無血清培養液トランスフェクション培養液中で6時間、インキュベートした。このプラスミド混合物は、リボザイム遺伝子ライブラリープラスミド(またはコントロールリボザイムプラスミド)、モロニー−マウスウイルスのgag−pol遺伝子をコードするプラスミドおよび小包性口内炎ウイルス−G遺伝子をコードするプラスミドを2:3:1の比率で含んだレトロウイルス粒子を含む細胞上澄みを、トランスフェクションの2日後から、24時間ごとに集め始めた。ウイルスを含む上澄みを、0.4μmフィルターを通して濾過し、HT1080細胞(Barberら、WO 00/05415を参照のこと)を用いた標準的なアッセイで滴定した。
【0091】
pLPRへのランダム化したヘアピンリボザイム遺伝子のクローニングの後、プラスミドライブラリーの「ランダムさ(randomness)」は、Barberら、WO 00/05415中に記載されているように評価された。ランダムな部位における、信頼限界95%の4つのヌクレオチドの頻度は、G:22.3±6.1、A:31.9±7.0、T:27.3±7.8そしてC:18.01±15.1と算出された。各々の塩基に期待される頻度は25%であるので、各々の塩基はランダムに現れる(Cを除く、Cは期待値より僅かに低い)と考えられる。これらの変化は、恐らく、オリゴヌクレオチドの化学的合成の間の、ヌクレオチドの偏った取り込みの結果であり、ライブラリーの複雑性を減少させ得る。
【0092】
ライブラリーの複雑性の機能的な評価ついて、インビトロでの切断は、ライブラリープール中に既知のRNA基質を標的とするリボザイムが存在するかどうかを決定するのに、有用である。このインビトロでの切断は、1つの反応液における全てのリボザイムライブラリーのインビトロ転写を含み、次いで、細胞起源およびウイルス起源の両方の、多種の異なるRNA基質を切断するプールの能力を試験した。適切には7つの既知のRNA標的のうちの6つの標的であり、これらの標的は、インビトロ転写ライブラリーにより効率的に切断される。この量的分析は、リボザイム遺伝子ライブラリーの顕著な複雑さを示唆し、7つの標的のうちの1つの標的の切断の欠失は、上述に記載した塩基組成により示される、僅かな非ランダム性を反映し得る。
【0093】
(実施例2:哺乳類細胞へのランダムリボザイム遺伝子ベクターライブラリーの導入、およびアポトーシス誘導関連ヌクレオチド配列の選択)
この実施例は、アポトーシス誘導に関連するリボザイムを同定するための方法を記載する。実施例1に記載されるpLPRライブラリーベクターおよびコントロールベクター、pLPR−TL3を、DLD−1結腸癌腫細胞(ATCC、Bethesda MD)の形質導入に用いた。コントロールベクターは、リボザイムライブラリー遺伝子の代わりにHCVリボザイムコントロール遺伝子を有する、pLPR−ライブラリーベクター(図2参照のこと)とは異なる。
【0094】
形質導入に対して、DLD−1細胞をT225フラスコ(約6×107細胞)中で約70%コンフルーエンス(confluency)まで増幅させた。ライブラリーをコードするレトロウイルスベクターと一緒に、感染多重度(MOI)1で、37℃で24時間インキュベーションすることにより、細胞の形質導入を行った。
【0095】
レトロウイルスベクターと一緒にインキュベーションした後、形質導入培地をアスピレーションにより除き、ピューロマイシン(2μg/ml)を含む増殖培地と入れ替えた。翌日、2μg/mlのピューロマイシンを含む培地で細胞をリフィード(refeed)した。レトロウイルスベクターの安定導入が選択されるように、この細胞を10日間〜14日間、選択培地で培養した。この選択過程の間、細胞を3日ごとにリフィードした。
【0096】
安定選択の後、この細胞を、CD95(クローン11、PanVera)に対する、精製IgMライゲーション抗体(160ng/mlで添加される)と共に18時間のインキュベーションすることによるアポトーシス誘導に供した。次いで、二重染色プロトコルにより、アポトーシスの細胞を同定した。導入後、第1工程において、基本的に製造業者(Boerhinger/Manheim)により記述されたように、細胞をトリプシンにより除去し、PBSで2回洗浄し、結合緩衝液中で懸濁し、次いで、Annexin−V−FITC/PIで染色した。Annexin−Vは、アポトーシスの初期に、内側の細胞膜空間から転座して、細胞膜の外側の表面に輸送されるホスファチジルセリンに結合する。同時に起こるプロピジウムヨーダイド(PI)染色(DNA染色)はまた、アポトーシスが進行している細胞集団由来の壊死細胞の同定および排除に用いられた。
【0097】
引き続き、アポトーシスの細胞の同定において、小さな可変性を提供すると思われる、TUNELアッセイ(Roche)を用いた。以下の染色(もしくはTUNEL)を行う場合、この細胞は、蛍光活性化細胞選別(FACS)による分類に供される。ゲノムDNAを、FACSで選別したAnnexin−Vポジティブ/PIネガティブ細胞またはTUNELポジティブ細胞から単離し、次いで、リボザイム遺伝子をDNAのPCR増幅によりレスキューした。
【0098】
リボザイム遺伝子は、QIAmp Blood Kit(Qiagen、Valencia、CA)を用いて、細胞から抽出された1μgのゲノムDNAを5つの別々のアリコートで実施したPCRレスキューにより、FACS選択された細胞集団からレスキューされた。PCRは、AmpliTaq Goldシステム(Parkin−Elmer、Norwalk、CT)を用いて、初めの変性を94℃で10分間、以降94℃で20秒間、65℃で30秒間および72℃で30秒間の35サイクルで実施した。ベクター内にアニーリングするPCRプライマー、5’−GGCGGGACTATGGTTGCTGACTAAT−3’(配列番号14)、および5’−GGTTATCACGTTCGCCTCACACGC−3’(配列番号15)は、リボザイム遺伝子を含む、300塩基対のフラグメントを増幅した。リボザイム遺伝子のプールを含む、プールされたPCR産物を、1%アガロースゲルでの電気泳動により単離し、ゲル抽出キット(Gel Extraction Kit)(Qiagen)を用いて精製し、次いで、BamHIおよびMluIを用いて消化し、同じ酵素で消化したベクターpLPRにライゲーションした。ライゲーションしたDNAを使用して、エレクトロポレーションによりDH12S E.coli細菌を形質導入した。全ての細菌培養液を、アンピシリンを含むLB−Agarプレート上にプレートし、37℃で終夜培養した。生じた細菌のコロニーをプールし、レトロウイルスベクターを産生するために、精製したDNAを(実施例1で前述したように)トリプルトランスフェクションプロトコルに使用した。個々のコロニーはまた、ベクタープライマー5’CTGACTCCATCGAGCCAGTGTAGAG−3’(配列番号16)を用いて、標準的なダイデオキシ法により配列決定された。
【0099】
連続的なベクター形質導入、アポトーシス誘導、FACS選択およびリボザイム遺伝子レスキューを3回実施した。3回目のFACS選択では、コントロールベクターでは1〜2%でアポトーシスが始まったのと比較して、およそ5〜6%のpLRPライブラリー形質導入細胞でアポトーシスが始まったことが示された。これらの結果は、ライブラリー形質導入細胞の漸進的な選択が、アポトーシスを促進するリボザイムのリボザイムプールを増やしたことを示している。
【0100】
3回目のPCRレスキューに続くリボザイム遺伝子挿入物の分析は、いくつかのリボザイム基質結合配列の増加を示した。5つの優性リボザイム基質結合配列(RAP2(配列番号17)、RAP4(配列番号18)、RAP6(配列番号19)、RAP10(配列番号20)およびRAP594(配列番号21)と指定される)を同定した。これらの同定されたリボザイムの各々の基質結合配列を、表1〜5の1列目に並べる。
【0101】
【表1】
【0102】
【表2】
【0103】
【表3】
【0104】
【表4】
【0105】
【表5】
【0106】
アポトーシス誘導の促進に対する、ライブラリーから選択された個々のリボザイムの有効性を、DLD−1細胞のトランスフェクト、その後アポトーシス誘導の分析により決定した。この目的のために、表1〜5に示したRAP配列を有するリボザイムをコードする核酸配列を、1kbのスタファー(stuffer)の代わりに、pLPRにクローニングした。ベクターLPR−TL3はコントロールとして使用した。
【0107】
トランスフェクトのために、DLD−1細胞をT75フラスコ内で約70%のコンフルーエンシー(confluency)(約5×106細胞)まで増殖させた。次いで、培地を除去し、0.8mlの無血清Opti−MEM培地(GIBCO)と入れ替えた。細胞を脂質−プラスミドDNA複合体を含む複合体とともに、37℃で4時間インキュベートした。
【0108】
脂質−プラスミドDNA複合体は、脂質試薬リポフェクタミン(GIBCO)(1μgの(単一のリボザイムをコードする、またはコントロールLPR−TL3の)DNAに対して4μlの脂質試薬の比率)を組合せることにより調製した。使用前に、脂質/DNA複合体を室温で20分間で形成させた。
【0109】
複合体と共に細胞をインキュベーションした後、トランスフェクション培地をアスピレーションにより除去し、完全増殖培地と入れ替えた。ピューロマイシン(2μg/ml)を含む増殖培地中での選択の前に、この細胞を24時間培養した。翌日、ピューロマイシン(2μg/ml)を含む培地で細胞をリフィードした。細胞を回収し、2週間増殖させた。
【0110】
次いで、この細胞を、CD95ライゲーション抗体での誘導でアポトーシスを起こす能力を試験した。全てのケースにおいて、個々のライブラリーで選択された基質結合配列を有するリボザイムをコードしているベクターでのトランスフェクションで、先に観察された表現型(−−アポトーシスの誘導が増加した(トランスエフェクトした/選択したDLD−1細胞集団の10〜20%))を確認した。
【0111】
(実施例3:アポトーシス誘導の阻害に関連する遺伝子の同定)
この実施例は、細胞のCD95抗体によるアポトーシスの誘導を阻害することに関連する細胞遺伝子を同定する方法を示す。リボザイムは配列相補性により同系の標的を認識するので、特定の表現型に関連するリボザイムの基質結合配列は、表現型に関連する標的遺伝子中に存在するリボザイム配列タグ(RST)の規定に用いられ得る。本明細書中で用いられるリボザイムライブラリーにおいて、RSTは16塩基長であり、標的中の必要なNGUCの周辺に、2つの標的結合アーム(ヘリックス1およびヘリックス2)を含む(図1を参照のこと)。
【0112】
上記の表1〜5の2列目に、各々のライブラリー由来基質結合配列に対して相補的なRST(配列番号22〜26)を示す。各々のケースにおいて、Helix2配列に相当する初めの4塩基(5’末端)およびHelix1に相当する最後の8塩基は、対応する基質結合配列に対して、明らかな(direct)ワトソン−クリック塩基相補体である。RSTの5’末端から5つ目の位置の塩基は特定される必要はなく、「N」と表わされる。RST中の「N」で3’に位置する3塩基は、遺伝子配列GTCに相当し、これは転写後「GUCリボザイム」(図1参照のこと)によって認識される必要不可欠な同系の配列GUCとなる。
【0113】
CD95抗体によるアポトーシス誘導に対する阻害に関連する遺伝子の同定のために、Basic Local Aligment Search Tool(「BLAST」)(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)を用いて、表1〜5に示されるRSTの存在について、遺伝子および発現配列タグ(EST)の公開データベースを検索した。BLAST検索のパラメータは、「ワードサイズ(word size)」=7、および「期待値」=1,000である。RSTのNGUC配列の「N」中のA、T、CおよびGを用いて、各々のRSTに対して、4回の検索を行った。
【0114】
RAP4−RSTおよびRAP10−RSTのBLAST検索では、実質的に結果は得られなかった(非ヒト配列との不完全な一致のみ)。対照的に、RAP2−RSTおよびRAP6−RSTのBLAST検索では、公開配列において、完全に一致するいくつかの配列が同定され、RAP594−RSTのBLAST検索では、離れた2つの15/16ヌクレオチドの一致が同定された。
【0115】
RAP6−RSTは、nr(非重複性)データベースに位置付けられたNHMCZF遺伝子(GenBank Accession No.AL096880)(配列番号27)内の配列と完全に一致した。(「Novel Human mRNA Containing Zinc Finger CH2 Domains」と標題のつけられた)NHMCZF遺伝子は、マウスMAZR(配列番号28)およびヒトPATZ(配列番号29)遺伝子配列との、高い程度の同一性を有し、また、nrデータベースに位置付けられる。RAP6−RSTはまた、本明細書の後述中でEST6と称される、EST gi:874139(GenBank Accession No.H09317)(配列番号30)内の配列と完全に一致した。
【0116】
RAP2−RSTは、本明細書の後述中でEST2と称される、ESTフラグメントyf56a06.r1(GenBank Accession No.R12420)(配列番号31)内の配列との完全な一致が見つかった。その後のBLAST検索では、別の8つのESTフラグメント内の配列との完全な一致が得られた。
【0117】
602318810F1(GenBank Accession No.BG116747)(配列番号32);
602317343F1(GenBank Accession No.BG115920)(配列番号33);
602281666F1(GenBank Accession No.BG111236)(配列番号34);
602248984F1(GenBank Accession No.BF692624)(配列番号35);
601434123F1(GenBank Accession No.BF892951)(配列番号36);
DKFZp761o0715(GenBank Accession No.AL138059)(配列番号:37);
cr22e03(GenBank Accession No.AI754258)(配列番号38);および
zw05h03(GenBank Accession No.AA495929)(配列番号39)。
【0118】
以下の実施例6に記載したように、引き続き、このEST2および、前述に記載した8つのさらなるESTフラグメントは、推定上のcDNA FLJ22165(GenBank Accession No.AK025818(配列番号40))のフラグメントと重複していることが決定された。
【0119】
RAP594−RSTは、nrデータベース中の2つの遺伝子配列の15/16ヌクレオチドと一致した。一致したうちの1つはCSNK2A1(GENBANK Accession No.NM_001895.1)(配列番号41)であり、そして別の1つはFAPP2(GENBANK Accession No.NM_032639)(配列番号42)であった。
【0120】
CD95ライゲーション抗体を用いたアポトーシス誘導の阻害における、NHMCZF遺伝子(配列番号27)の関連が、以下で確かめられた:遺伝子の他のセグメントがさらなるRST部分として機能し得るか否かを決定するために、NHMCZF遺伝子のヌクレオチド配列が調べられ、そして、これらの6つの推定上のRSTと相補的な基質結合部位を有する「有効なリボザイム」を、以下の表6に列挙したように操作した。
【0121】
【表6】
【0122】
次いで、表6に示される基質結合配列を有するリボザイムをコードしているレトロウイルス発現プラスミドを生成し、実施例1および実施例2で記載したように、DLD−1細胞を、ベクターのトランスフェクション後のCD95アポトーシス誘導に対して試験した。これらのうちの1つ、NHMCZF−4(配列番号46)(この相補的なRSTは、ATGGAGTCTGATGGGG(配列番号49)である)は、CD95ライゲーション抗体によるアポトーシスの誘導を促進する表現型を提供する。これは、NHMZCF遺伝子がアポトーシスの阻害に関連しているというRAP6に基づく元の発見を確認した。
【0123】
NHMZCF遺伝子に対するさらなるRSTおよび相補的なリボザイム基質結合部位を、以下の表7に提供する。
【0124】
【表7−1】
【0125】
【表7−2】
【0126】
アポトーシスの阻害において、EST2クローン(配列番号31)の関与を確認するために、以下の表8に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作した。
【0127】
【表8】
【0128】
次いで、表8に示される基質結合配列を有するリボザイムをコードするレトロウイルス発現プラスミドを作成し、そして、上記実施例1および実施例2に記載されるように、DLD−1細胞を、プラスミドでのトランスフェクション後のアポトーシス誘導をトリガーするCD95に対して試験した。両方の「有効なリボザイム」とも、アポトーシス誘導を促進している表現型を提供した。それらの各々の相補的なRSTは、配列番号98および配列番号99である。このことにより、アポトーシス阻害においてEST2が関与しているRAP2に基づいて、最初の知見が立証された。
【0129】
FLJ22165(配列番号:40)との重複に基づく、EST2遺伝子および相補的リボザイム基質結合部位に対する、さらなるRSTを以下の表9に提供する。
【0130】
【表9−1】
【0131】
【表9−2】
【0132】
同様に、アポトーシス阻害においてEST6クローンの関与を確認するために、EST6について、以下の表10に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作し、これらのリボザイムをコードするレトロウイルス発現プラスミドで、DLD−1細胞をトランスフェクトした。しかしこの場合、いずれの「有効なリボザイム」も、アポトーシス誘導を促進している表現型を提供せず、この過程におけるEST6の関与は確認されなかった。
【0133】
【表10】
【0134】
RAP594に適合する2つのBLAST−−CSNK2A1(配列番号41)またはFAPP2(配列番号42)のどちらが正しい適合なのかを決定するために、CSNK2A1について、以下の表11に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作し、そして、FAPP2について、以下の表12に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作した。
【0135】
【表11】
【0136】
【表12】
【0137】
次いで、これらのリボザイムをコードしているレトロウイルス発現プラスミドでDLD−1細胞をトランスフェクトし、Fas−媒介性アポトーシスを起こす能力について、この細胞をアッセイした。表11に列挙した標的となる有効なリボザイムはいずれも、DLD−1細胞内におけるFas−媒介性アポトーシスに対する感受性を付与できなかった。しかし、FA5−VR1およびFA5−VR5の両方とも、Fasによる誘導後に、DLD−1にアポトーシスを起こすことが出来た。これらの2つの有効なリボザイムの相補的RST配列は、それぞれ配列番号140および配列番号141である。このことは、FAPP2遺伝子がRAP594の標的であること、RAP594がアポトーシス阻害に関与していることを確証した。
【0138】
(実施例4)
(標的ノックダウンの確認)
この実施例は、上述の実施例に記載された方法によって同定されるRNA標的のノックダウンを確認する、または減少レベルを確認する方法を記載する。DLD−1細胞を、コントロールプラスミド(LPR−TL3)、もしくはRAP2またはEST2−1リボザイム遺伝子を発現するレトロウイルスプラスミドのいずれかでトランスフェクトした。トランスフェクションおよびピューロマイシンでの選択を、上述で記載したように実施した。RNEASY kit(Qiagen)を用いて、総RNAを細胞から抽出した。このRNAを、TaqManプローブ(配列番号142)およびプライマーセット(配列番号143および配列番号144)の設計のためにテンプレートとしてEST2配列を用いて、TaqManリアルタイムRT−PCRにより分析した。5μgの細胞サンプル由来総RNAを分析に使用した。LRP−TL3をコントロールとして使用した。この結果は、RAP2リボザイム(配列番号17)および、TV2−1または有効なリボザイムEst2−1(配列番号96)としても知られる「有効なリボザイム」RTV2−1が、EST2標的遺伝子の有意なノックダウン、またはmRNAの減少(RAP2リボザイム(配列番号17)を使用した場合は30%の減少、そしてEst−2(配列番号96)を使用した場合は20%の減少)(図6参照のこと)を引き起こしたことを示した。
【0139】
(実施例5)
(RNA標的の細胞内での発現の確認)
この実施例は、前述の実施例3で同定した部分遺伝子配列(EST2(配列番号31)が、両腫瘍細胞株および正常細胞の両方で通常発現される、より長いmRNAの一部であることを確認する方法を記載する。メッセンジャーRNAを、5つの結腸癌細胞株(DLD−1;SW480;HT−29;Colo220;SW1417)から調製した。このRNAは、RNEASYキットおよびオリゴdT(Qiagen)を用いて調製した。正常な結腸組織由来のメッセンジャーRNAを購入し(ResGen/Invitrogen)、調製した。1μgのmRNAを、各々のサンプルごとに1%のアガロースゲル上にロードした。ノーザンブロットおよびブロットの放射活性プロービングを、当業者に公知のプロトコルにより実施した。このプローブを、テンプレートとしてEST2(配列番号31)およびプライマーTV2−R(配列番号143)およびプライマーEST2プローブF(配列番号145)を用いて、PCRにより生成した。ブロットは、細胞株および正常結腸組織の両方に見られる、およそ7〜7.5kbの長さの単一のバンドを検出することができた(図7参照のこと)。このことは、EST2(配列番号31)配列が、腫瘍細胞株および正常組織の両方で発現されるより大きなmRNAの一部であることを示す。
【0140】
(実施例6)
(EST2遺伝子に対する全長cDNAの単離、アセンブリおよび配列)
この実施例は、前述の実施例3で同定したEST2フラグメントを含む遺伝子の、全長cDNAのアセンブリの過程を記載する。CAPコンティグ(contig)アセンブリプログラム(Indiana University Bioarchive)を用いる場合、最初のコンティグは重複cDNA FLJ22165(配列番号40)および、RAP2 RST(配列番号22)と一致する9つのEST(配列番号31〜39)から構成される。この最初のコンティグ配列(配列番号146)のサイズは、およそ1.7kbであった。このコンティグフラグメントをクエリー配列として使用して、BLAST検索を行ったところ、重複するEST配列601486342F1(GenBank Accession No.BE877775)(配列番号147)が同定され、しかも、コンティグの5’末端を全体約2kb(配列番号148)まで伸長した。
【0141】
プライマーを設計するために、ガイドおよびテンプレートとして上記コンティグを用いて、遺伝子の全長を単離およびクローニングするために、RACE(cDNA末端の高速増幅)を行った。この初期RACEプロトコルを、SMART RACEキット(Clontech)を用いて、結腸および胎盤のmRNAサンプル(ResGen/Invirtogen)の両方で実施した。逆転写反応での開始に使われたプライマーは、キットに添付のオリゴdTであった。遺伝子特異的プライマー(5’−CACATCCCTCATTATAGTCAGAAAG−3’;配列番号149)は2kbコンティグ(配列番号148)中のヌクレオチド738〜762にアニーリングし、ネステッド(nested)PCRを実施するキット中の内部(internal)プライマーと共に使用した。このRACEの手順は、キットに提供されるマニュアル中に記載されているように行った。ネステッドPCR産物をTA Topoベクター(Invitrogen)にクローニングし、制限酵素(RE)消化により分析した。コンティグの配列に基づいて制限酵素マップを構築し、予想されるクローンをSpeIおよびNsiIで別々に消化した。これらのデータは、胎盤mRNAからのRACE反応でのみ、予想されるクローンが得られることが示された。予測的REパターンを有するクローンの配列を決定した(Retrogen Inc.)。この配列決定のデータから、クローンがすべて2kbコンティグと重複し、そして実際に、5’末端の約300ヌクレオチドのコンティグを伸長し、よって、約2.3kbの新しいコンティグ(配列番号150)が作られたことを示した。長さが約7kb〜約7.5kbと推定される(上記実施例5を参照のこと)遺伝子の全長はまだ得られていないので、この遺伝子をクローニングするために、mRNAの長さを「ウォークダウン(walk down)」する必要がある。
【0142】
次いで、コンティグがさらに伸長し得るかどうかを調べるために、BLAST検索に対して、この2.3kbコンティグ(配列番号:150)をクエリー配列として使用した。この検索で、2.3kbコンティグと重複し、この配列が5’末端で約300塩基より長く伸長されて約2.6kbのコンティグ(配列番号:152)が作られる、ESTフラグメントhv79F02(GenBank Accession No.BE327693)(配列番号:151)を得た。次いで、NCBIでヒトゲノム配列を検索するために、このコンティグをクエリー配列として使用した。この検索結果は、このコンティグが、第1染色体に試験的に当てはめられた領域に対して98%を超える同一性でハイブリダイズすることを示した。
【0143】
次いで、2.6kbコンティグが第1染色体にハイブリダイズする、5’末端の約3kb〜5kbの配列に基づいて、一連の10個のプライマーを設計した。これらのプライマーを、胎盤mRNA(Ambion)のRACEのPCR反応におけるコンティグ特異的プライマーと併用して、前もって行うcDNA調製に利用した。これらのプライマーのうちの2つのプライマー(5’−TAACAATCCTTTGGAAGTCACTACTGG−3’;配列番号:153)(5’−AAGCCCAGCATTGCTAAGAGG−3’;配列番号:154)からのPCR反応は、予想されたサイズの産物を与え、その産物をTA−TOPOベクター(Invitrogen)にサブクローニングして配列を決定した。この配列データは、これらのPCR産物が2.6kbコンティグの配列と重複し、コンティグの5’末端を約800bp伸長させて合計約3.4kb(配列番号155)の遺伝子フラグメントとなることを示した。
【0144】
次いで、Celera Genomics Groupの独自の転写産物データベースを検索するために、この3.4kbコンティグ(配列番号155)をクエリー配列として使用した。この検索で、3.4kbコンティグ(配列番号155)の5’領域と有意に重複し、コンティグが5’末端で約750bp伸長されて系約4.1kbの新しいコンティグ(配列番号157)が作られる、Celera転写産物hCT 1782960(配列番号156)がヒットした。
【0145】
上記に記載した750bpが本当にその遺伝子を伸長したかを決定するために、プライマー設計に対するテンプレートとして、4.1kbコンティグ(配列番号157)のこの750bpの領域を用いて、PCR実験を行った。コンティグ特異的プライマー(配列番号161、配列番号162および配列番号163)を組み合わせて、これらのプライマー(配列番号159および160)を用いた場合、PCR産物の期待されるサイズが得られた。配列決定は、これらのPCR産物が3.4kbコンティグ(配列番号155)と重複し、そして、5’末端の新しい750bpが、コンティグを明らかに約4.1kb伸長したことが確認された。
【0146】
4.1kbコンティグ(配列番号157)の配列は、コードされるタンパク質(配列番号158)が仮定のタンパク質KIAA0456(GenBank Acession No.AB007925)(配列番号165)と有意な同一性を有し、GTPase活性化プロテインと考えられるオープンリーディングフレーム(ヌクレオチド3〜962)を含む。このことは、Fas誘導性アポトーシスに対する耐性の付与への関与が本明細書中で示される遺伝子が、GTPase活性化プロテインをコードし得ることを示唆する。
【0147】
胎盤cDNAにおいて、約7kbのmRNAを見つけることが出来ないことは、上述の実施例5で記載されたものと同じプローブを用いた、結腸組織、脳組織および胎盤組織由来のmRNAに対する新たなノーザンブロットの実施を促した。その結果は、EST2を含む遺伝子が、発現している組織に依存して異なるサイズのmRNAを有することを示した。結腸組織は約7kbのmRNAを含んだ;胎盤は約4.5kbのmRNAを有した;そして脳は、2種類のmRNA(約5.5kbの優勢なバンド、および約7kbのマイナーなバンド)を含んだ。したがって、上述に記載されたRACEおよびコンティグアセンブリ結果は、胎盤中に見られるメッセージのサイズと一致する。
【0148】
アセンブリコンティグが本当のメッセンジャーRNAを示すか否かを決定するために、λファージ脳cDNAライブラリー(Human Brain Large−Insert cDNA Library、Clontech)をスクリーニングした。このライブラリーは、およそ5.5kbのmRNA、およびおよそ7kbのmRNAの両方を含み、後者が大腸組織中に見られるメッセージのサイズと一致するので、選択された。これらの研究に対するプローブは、コンティグの3’末端に見られる500bpのNsiIフラグメントであり、ノーザンブロットのために使用されたプローブの約50塩基上流に位置する。選択された脳ライブラリーから、5.5kb種のmRNAを容易に得られ、配列を決定した(配列番号166)。この脳ライブラリー由来の5.5kbcDNAの配列は、4.1kbコンティグ(配列番号157)の完全な配列を含み、配列の5’末端および3’末端の両末端で伸長する。遺伝子の5’末端でこのコンティグを伸長する配列はまた、4.1kbコンティグ(配列番号157)中に見られ、さらに上述に記載したGTPaseプロテインとの配列同一性を有するオープンリーディングフレームを伸長する。
【0149】
(実施例6)
(インビトロでの効力)
この実施例は、癌細胞をアポトーシスに対してより感受性を高くし、より処置に対して応答するようにすることにより、リボザイムが癌細胞を処置し得ることを示す。
【0150】
具体的には、Fas耐性の膀胱癌細胞株を選択した(癌における役割を含む、Fas/Fasリガンドシステムの役割に関して、例えば、Grussら、J.Exp.Med.;181:1235〜38(1995);Kagiら、Science、265:528〜530(1994);Nagataら、Cell、88:355〜65(1997);Runic、J.Clin.Endocrinol.Metab.、81:3119〜22(1996);Sudaら,Cell、75:1169〜78(1993);およびPeraboら、Urology Oncology、6:163〜69(2001))を参照のこと。これらの細胞は、以下のリボザイム基質結合配列の1つもしくは両方でトランスフェクトされた:1)Tv2−2(EST2−2(配列番号97));およびb)Sr6(RAP6(配列番号19))。これらの結合配列は、トランスフェクションに用いられる、合成による、キメラDNA/RNAハンマーヘッドリボザイム構造の各部分であった(それぞれ、配列番号6および配列番号5)。使用した特定の細胞株は、67歳の女性の膀胱の頚部の脱分化移行上皮癌(TCC)に由来する、TCCSUPであった。
【0151】
これらの細胞を、1)Tv2−2;2)SR6;3)「スクランブル(scrambled)」コントロール(Tv2−2またはSR6と同一の構造であるが、既知の任意の遺伝子と結合できない、さらなる非特異的配列を有しない);または4)Tv2−2よびSR6の1:1の比率での組合せ、のいずれかでトランスフェクトした。
【0152】
製造業者の推奨(GTS、CA−USA)に従って、細胞をトランスフェクトした。簡単に言うと、細胞をプレートし、24時間以降にGene Porterキットを用いて異なるリボザイムをトランスフェクトした。さらに24時間後、細胞をFas抗体で処理した。18時間後、細胞をAnnexin V検出法で分析した。これらの実験の結果を図8に示す。
【0153】
図8に示されるように、Fasのないこれらのリボザイムの存在と比較して、Fasと連結された、示された基質結合配列を有する各々のリボザイムの存在は、アポトーシスを受けた細胞のパーセンテージを劇的に増加させた。さらに、Fasを有する両リボザイムの組合せは、アポトーシスが進行している細胞のパーセンテージを2倍より多くした。従って、この実施例は、Tv2−2およびSR6は細胞のFas耐性を引き上げることができ、その結果、それらの細胞をアポトーシスに対して敏感にし、従って、より処置に対して応答するようにする。
【0154】
学術論文、特許出願、特許および他の刊行物を含む、本明細書中の全ての参考文献は、その全体が参考として援用される。
【図面の簡単な説明】
【0155】
【図1】図1は、ヘアピン型リボザイムの一般構造およびヌクレオチド配列(大文字)(配列番号1)および基質RNA(小文字)(配列番号2)とのその相互作用を示す。
【図2】図2は、ハンマーヘッド型リボザイムの一般構造およびヌクレオチド配列(大文字)(配列番号3)、基質RNA(小文字)(配列番号4)とのその相互作用を示す。
【図3】図3は、RAP6のキメラのハンマーヘッド型リボザイムの構造(配列番号5)を示す。この図において、「pr」は、プロピレンジオールを示し;残りの大文字(例えば、T,C,GおよびA)は、DNA塩基を示し;小文字は、RNA塩基を示し;そして下線の小文字は、塩基の糖部分の2位で付加される−OCH3を有するRNA塩基を示す。
【図4】図4は、TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム(配列番号6)の構造を示す。この図において、「pr」は、プロピレンジオールを示し;残りの大文字(例えば、T,C,GおよびA)は、DNA塩基を示し;小文字は、RNA塩基を示し;そして下線のある小文字は、塩基の糖部分の2位で付加される−OCH3を有するRNA塩基を示す。
【図5】図5は、リボザイム遺伝子ベクターのライブラリーを、クローン化するために使用されるpLPRレトロウイルスベクターを示す。
【図6】図6は、RAP2リボザイムおよびTV2−1(Est2−1)リボザイムを使用して、EST2遺伝子のmRNA標的ノックダウンのTaqman分析を示す。
【図7】図7は、大腸腫瘍細胞および正常な大腸組織のノーザンブロット分析のX線像を示す。
【図8】図8は、以下でトランスフェクトされる場合の、癌細胞(未分化移行細胞癌の膀胱細胞)におけるアポトーシスレベルを示す:1)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム;2)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイムおよびFas;3)SR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイム;4)SR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイムおよびFas;5)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム、およびSR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイム;ならびに6)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム、およびSR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイムおよびFas。
【0001】
本発明は、疾患プロセスに関与する薬剤の同定に、一般的に関連し、そしてより具体的にはアポトーシス誘導の阻害に関与する遺伝子、核酸配列、タンパク質配列およびアミノ酸配列の同定に関連する。本発明は、アポトーシス誘導を促進するために、リボザイムをコードする核酸、リボザイム自体の同定、およびこれらの使用にもまた関連する。
【背景技術】
【0002】
(発明の背景)
アポトーシス、またはプログラム化された細胞死は、変性死または壊死と基本的に対照的である、遺伝子指向性細胞自滅の活性化プロセスである。アポトーシス細胞死は、細胞収縮、染色体の凝縮化、細胞質の小疱形成、上昇した膜透過性および染色体間のDNA切断によって特徴付けられる。
【0003】
アポトーシスを介するプログラム化された細胞死のプロセスは、種々の正常な生物学的事象および病原性の生物学的事象と関連し、そして多くの関連しない刺激によって、誘導され得る。胚形成、免疫系の応答、ウイルス感染細胞の除去、および組織恒常性の維持を含む多くの生物学的プロセスは、アポトーシスを含む。アポトーシスの生物学的調節における変化は、加齢の間もまた生じ、そして多くの加齢に関する状態および疾患に関与する。
【0004】
正常な生理学において、アポトーシスの役割が演じられるので、このようなプロセスにおいて生じるアポトーシスの欠如は、疾患に寄与し得る。例えば、アポトーシスのプロセスの阻害が癌形成または癌増殖に関与する実質的な証拠が、蓄積されている。結果として、アポトーシス細胞死の誘導を介する癌細胞の除去が、癌治療における有望なアプローチと、ここでは考えられる。癌処置に首尾よく使用されている、種々の化学療法的化合物および電離放射線が(例えば、野生型p53のような、周知のアポトーシス誘導遺伝子を活性化することによって)、腫瘍細胞内におけるアポトーシスを誘導することを示している。
【0005】
しかし、癌および他の疾患の状態におけるアポトーシス誘導プロセスは、複雑であり、そしてアポトーシスを調節することに関与する遺伝子および遺伝子生成物を同定するために、行われるさらに多くの必要事項がある。このことに関して、アポトーシスを阻害する遺伝子または遺伝子生成物の活性に影響する新しい薬剤の発見は、各種の条件下で治療的有用性を有する。本発明は、これらの必要事項に取り組み、そして同様に関連する利点を提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0006】
(発明の要旨)
本発明は、細胞内でアポトーシス誘導の阻害に関与する遺伝子、核酸配列、タンパク質配列およびアミノ酸配列を提供する。本発明はまた、これらの遺伝子および核酸配列のRNA相関性を提供する。本明細書中で開示される、遺伝子と相互作用する単離された核酸分子、核酸配列およびRNA相関性をさらに提供するので、アポトーシス誘導に対するこれらの阻害効果は低下し、従って、アポトーシス誘導が促進される。
【0007】
本発明の単離核酸分子としては、リボザイムをコードするヌクレオチド配列が挙げられる。本発明のリボザイムは、ハイブリダイズする「基質結合配列」を有し、そして遺伝子および本明細書中で開示される遺伝子配列によってコードされるmRNAの相補的配列を切断し、従ってアポトーシスを促進する。リボザイムをコードする発現ベクター、ベクターを含む細胞、およびリボザイム発現細胞は、本発明の範囲内に含まれる。さらに、例えば、実施例6に示されるように、本発明のリボザイムを、細胞内に直接に(すなわち、ベクター使用なしに)誘導し得る。
【0008】
本発明は、このような細胞内に、本発明のリボザイムを導入することによって、細胞(例えば、癌細胞のようなアポトーシス誘導に耐性の細胞)内のアポトーシス誘導を促進するための方法をさらに提供する。例えば、これらの細胞を、本発明のリボザイムをコードする発現ベクターで形質転換し得、そして必要に応じて薬剤誘導アポトーシスを細胞内に導入し得る。
【0009】
本発明は、細胞(例えば、アポトーシス誘導に耐性の細胞)内で、アポトーシス誘導を促進し得る薬剤を同定するための方法をさらに提供する。この方法は、薬剤およびタンパク質もしくはポリペプチドのレベルまたは活性の測定と共に、本明細書中で開示される遺伝子および遺伝子配列、またはこれらの遺伝子もしくは遺伝子配列自体によってコードされるタンパク質またはポリペプチドを接触することを含有する。レベルにおける低下は、薬剤がアポトーシス誘導を促進し得ることを示す。代表的な薬剤としては、アンチセンスオリゴヌクレオチド、モノクローナル抗体およびポリクローナル抗体、ならびに低分子の薬物が挙げられる。
【0010】
(発明の詳細な説明)
本発明は、リボザイムをコードする単離された核酸分子を提供し、各リボザイムは、アポトーシス誘導の阻害に関与する標的核酸分子を認識する、「基質結合配列」を有する。本発明のリボザイムは、標的核酸分子に結合し、そしてこれらを切断し、それによってアポトーシス誘導のインヒビターとして機能するリボザイムの能力を損なう、触媒的RNA分子である。本発明のリボザイムを、本明細書中で記載される方法によって同定および選択する。これらは、「ヘアピン」リボゾーム、「ハンマーヘッド」リボゾーム、または当該分野で公知である任意の他の型のリボザイムである。
【0011】
図1は、ヘアピンリボザイム(配列番号1)の基本構造、およびヌクレオチド配列(囲みの中(Shaded)、大文字)、ならびに標的基質(Nまたはn=任意のヌクレオチド)の相補的ヌクレオチド配列(小文字;配列番号2)に対するその関係を示す。ヘアピンリボザイムは、ヌクレオチドの17位の5’末端から始まる非基質的結合配列を有する50〜54個のヌクレオチドRNA分子からなる。ヘアピンリボザイムは、リボザイムと基質との間で形成する、2個のらせん状ドメイン(らせん3および4)および3個のループ(ループ2、3および4)および2個のさらなるらせん(らせん1および2)からなるヘアピンに似た、二次元構造へと折り畳まれる。らせん2の長さを4塩基対で固定し、そしてらせん1の長さは、代表的に、6から10個の塩基対で変動する。リボザイムによる基質ヌクレオチドの認識は、構造5’−GUG−3’または5’−GUA−3’を有する代表的な基質認識部位を有する、Watson−Crick塩基対合を介して生じる。最大活性に関して、RNA標的基質は、矢印によって示されるように、Gの5’の直後で生じる切断を有する、反対側のループ1であるループ中にGUCを含み得る。ヘアピンリボザイムの触媒(しかし、基質結合しない)活性を、ループ2中の5’−AAA−3’を5’−CGU−3’へと変異させることによって無効にし得る。
【0012】
ハンマーヘッドリボザイムの一般構造を、その標的RNA配列(配列番号4)と共に図2(配列番号3)に示す。本発明内での使用に適切なハンマーヘッドリボザイムは、好ましくは、配列NUHを認識し、ここでNはG、U、C、またはAのいずれかであり、そしてHは、C、U、またはAである。本発明のヘアピンリボザイムの認識部位(5’−GUC−3’または5’−GUA−3’)が、ハンマーヘッド認識部位(5’−NUH−3’)のサブセットであり、その結果、全てのヘアピン認識部位は、当然、ハンマーヘッド認識部位である(しかし、逆は、真実ではない)ことが理解される。
【0013】
キメラのハンマーヘッドリボザイム(すなわち、RNA/DNAハイブリッド)を、切断に適切なNUH配列を認識するように設計する。一般的には、殆どまたは全ての結合アームおよびステムループは、DNAを含む。対照的に、一般的には、触媒性ドメイン(図2で、結合アームとステムループとの間に示される)は、RNAを含む。
【0014】
改変は、ステムループまたは触媒性ドメイン領域での塩基組成の改変は、インビトロでの切断によってアッセイされる、リボザイムの触媒活性を増大し得る。WO 00/32765を参照のこと。塩基の糖の2位での改変(例えば、RNA塩基のこの位置での−OCH3を置換すること)は、リボザイムの安定性を増大し得る。他の安定化置換基としては、以下が挙げられる:−OC1〜6アルキル、−Fまたは他のハロゲン、アミノ、アジド、ニトロ、およびフェニル。米国特許第5,298,612号を参照のこと。
【0015】
用語 リボザイムの「基質結合配列」とは、本明細書中で使用される場合、塩基対が標的核酸の相補的配列(本明細書中では「リボザイム配列タグ」または「RST」といわれる)を有するリボザイムの部分をいう。例えば、図1(配列番号:)(SEQ ID NO:)の配列の5’末端での16個のヌクレオチドは、ヘアピンリボザイムの基質結合配列に関する一般式を表す。これは、リボザイム機能のために必要であり得る、これらの2つのアーム間の標的ヌクレオチドおよび任意の必要なヌクレオチド(例えば、AAGAまたはAAGC)を有するらせんを形成する2つのアームを含む。ハンマーヘッドリボザイムの基質結合配列に関する一般式は、標的RNA(配列番号4)の相補的配列(RST)と並べて示される基質結合配列と共に、図2(配列番号3)に示される。
【0016】
全てのヘアピンリボザイムの構造における基本的類似性に起因して、これらを選抜きの特定の基質結合配列を有するリボザイムを得るために改変し得る。例えば、配列5’−NNNNN*GUCNNNNNNNN(配列番号7)を有するRNAを切断する「GUCリボザイム」の基質結合配列を、リボザイムの基質結合配列の5’末端から9位の塩基を変更することによって、配列5’−NNNNN*GUANNNNNNNN(配列番号8)を有するRNAを切断する「GUAリボザイム」の基質結合配列に改変し得る。これらの配列の両方において、Nは、G,U,C、またはAのいずれかであり;そしてアスタリスクは、標的RNAの切断が生じる部位を示す。
【0017】
好ましい「GUCヘアピンリボザイム」は、一般式5’−(N)(6〜10)AGAA(N)4−3’(配列番号9)(ここで、NがG、T、C、またはAのいずれかである)を有する基質結合配列を有する。好ましい「GUAヘアピンリボザイム」は、一般式5’−(N)(6〜10)CGAA(N)4−3’(配列番号10)(ここで、NがG、T、C、またはAのいずれかであり得る)を有する基質結合配列を有する。これらの式に基づいて、本明細書中で開示される特定のリボザイムの基質結合配列の場合において、配列はまた、2個以下のヌクレオチドがこの配列の5’末端から1〜5位のいずれかにおいて異なる、バリエーションを含む。このことは、基質結合配列の5’末端での最初の5個のヌクレオチド内の1個または2個の塩基を変化し得、そしてリボザイムの機能的活性をなおも保持し得ることを意味する。
【0018】
同様に、一旦、特定のヘアピンリボザイムの基質結合配列が同定されると、ハンマーヘッドリボザイムに関する等量の基質結合配列を操作することが比較的容易である。ハンマーヘッドの基質結合配列の一般構造は、リボザイムの結合アームの5’末端で6〜9個の塩基、および他の結合アームの3’末端で6〜9個の塩基を含む。例えば、以下のアプローチを使用し得る:1)目的の特定ヘアピンリボザイムのRNA標的のリボザイム配列タグ(RST)を同定する;2)RSTの3’末端での最初の6〜9個のヌクレオチドに対して相補的な場合、ハンマーヘッドの5’末端での最初の6〜9個のヌクレオチドを特定する;3)RSTの5’末端でのヌクレオチドに対して相補的な場合、ハンマーヘッドの3’末端での最初の5個のヌクレオチドを特定する;そして4)RSTに対して相補的である一方で、3’末端からの塩基8がAである場合、ハンマーヘッドの3’末端から6および7位でのヌクレオチドを特定する。
【0019】
従って、本発明のリボザイムは、以下を含み得ることが理解される:a)リボザイムの一方の結合アームの部分として、本明細書中で開示される、リボザイムの基質結合配列のいずれかの3、4、5、6、7、8または9個の連続した塩基;およびb)リボザイムの他方の結合アームの部分として、リボザイムの基質結合配列の残りの連続した塩基のいずれかの3、4、5、6、7、8、または9個の連続した塩基。
【0020】
ハンマーヘッドリボザイムは、本明細書中で開示される基質結合配列(例えば、RAP6の基質結合配列(配列番号19)の2〜8、および13〜16の塩基、またはEst2−2の基質結合配列(配列番号97)の2〜8および13〜16の塩基)のうち、1個の配列を組み込むことによって設計され得る。あるいは、他の基質結合配列(例えば、RAP2(配列番号17)、RAP4:(配列番号18)、RAP10(配列番号20)、RAP594(配列番号21)、NHMCZF−4(配列番号46)、Est2−1(配列番号96)、FA5−VR1(配列番号134)およびFA5−VR5(配列番号138))の2〜8および13〜16の塩基。確かに、本明細書中で開示される任意のリボザイム基質結合配列の2〜8および13〜16の塩基を、同様にハンマーヘッドリボザイム中に組み込み得る。
【0021】
好ましいキメラのハンマーヘッドリボザイムは、配列番号5であり、これを、RAP6(配列番号19)の塩基配列に組み込むために、そしてRAP6相補的RST(配列番号24)に結合するように設計した。別の好ましいキメラのハンマーヘッドリボザイムは、配列番号6であり、これを、Est2−2(配列番号97)の塩基配列を組み込むために、そしてEst2−2相補的RST(配列番号99)に結合するために設計した。以下の実施例6に開示されるように、これら2種類のキメラのハンマーヘッドリボザイムを、細胞(例えば、癌細胞)中のアポトーシス誘導を促進するために、単独または組み合わせて使用し得る。好ましくは、これらの細胞は、アポトーシスに対して耐性である。好ましくは、これらのリボザイムを、アポトーシス誘導剤(例えば、Fas)と組み合わせて使用する。
【0022】
これらの好ましいリボザイムにおいて、ステムループは、1,3−プロピレン−ジオールリンカーを含む。未反応のジオールの一方の−OHを、−O(DMT)(DMTはジメトキシトリチルである)によって置換し;そして他方の−OHを、−O−P(O−CN−Et)−N(イソプロピル)2によって置換する。リボザイム中に組み込まれる場合、各−OHを、−O(PO4)によって置換する。
【0023】
本明細書中で使用される場合、用語「未改変塩基」とは、糖(デオキシリボースまたはリボフラノース)の5−炭素に結合するリン酸を有する、糖の1−炭素に結合される、アデニン、グアニン、シトシン、ウラシルまたはチミンの塩基のうちの1つを意味する。塩基は、1個の塩基の3−炭素と次の塩基の5−炭素との間のリン酸ジエステル結合を介して互いに結合する。
【0024】
本明細書中で使用される場合、用語「改変塩基」とは、その化学構造を以下のように改変する任意の塩基を意味する。アデニンを改変して、以下を生じ得る:6−ジメチル−アミノ−プリン、6−メチル−アミノ−プリン、2−アミノ−プリン、2,6−ジアミノ−プリン、6−アミノ−8−ブロモ−プリンまたは6−アミノ−8−フルオロ−プリン。シトシンを改変して、以下を生じ得る:5−ブロモ−シトシン、5−フルオロ−シトシン、N,N−ジメチル−シトシン、N−メチル−シトシン、2−チオ−シトシン、または2−ピリドン。グアニンを改変して、以下を生じ得る:8−ブロモ−グアニン、8−フルオログアニン、2−アミノ−プリン、ヒポキサンチン(hypozanthine)(イノシン)、7−デアザ−グアニン、または6−チオ−グアニン。ウラシルを改変して、以下を生じ得る:3−メチル−ウラシル、5,6−ジヒドロ−ウラシル、4−チオ−ウラシル、チミン、5−ブロモ−ウラシル、5−ヨード−ウラシル、または5−フルオロ−ウラシル。チミンを改変して、以下のものを生じ得る:3−メチル−チミン、5,6−ジヒドロ−チミン、4−チオ−チミン、ウラシル、5−ブロモ−ウラシル、5−ヨード−ウラシル、または5−フルオロ−ウラシル。このような修飾および他の修飾(例えば、ハロゲン置換基、ヒドロキシ置換基、アミン置換基、アルキル置換基、アジド置換基、ニトロ置換基、およびフェニル置換基)を作製する方法は、米国特許第5,891,684号;および米国特許第5,298,612号に開示される。本発明は、1個以上の塩基が修飾される配列を含む。
【0025】
さらに、塩基の糖部分を、ハンマーヘッドリボザイムの塩基に関して、上記で開示されるように修飾し得る。本発明は、1個以上の塩基がそのように修飾される配列を含む。
【0026】
本明細書中で使用される場合、用語「核酸」または「核酸分子」とは、一本鎖形態または二本鎖形態のいずれかでの、デオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド、そのオリゴマーおよびポリマーをいう。詳細に限定されない限り、この用語は、参照核酸と同様の結合特性を有する、天然ヌクレオチドの公知のアナログを含む核酸を包含する。例えば、本明細書中で開示される場合、このようなアナログは、置換基(例えば、糖部分の2位におけるメトキシ)を有するアナログを含む。文脈によって別に示されない限り、この用語は、遺伝子、遺伝子によってコードされるcDNAおよびmRNAと共に、交換可能に使用される。
【0027】
本明細書中で使用される場合、句「〜をコードするヌクレオチド配列」とは、例えば、リボザイム、mRNA、RNA構造など、または特定のタンパク質もしくはペプチドの一次アミノ酸配列に関する、配列情報を含む核酸をいう。リボザイムに関連して、他に示されない限り、明白に特定されるコードヌクレオチド配列はまた、その標的核酸に対するリボザイムの特異性に実質的に影響しない配列を、暗黙のうちにカバーする。タンパク質またはペプチドに関連して、他に示されない限り、明白に特定されるコードヌクレオチド配列はまた、同様のアミノ酸配列をコードする塩基配列中のバリエーション(例えば、縮重コドン置換基)を暗黙のうちに含む。本発明はまた、保存的アミノ酸置換基を有するタンパク質またはペプチドを意図する。保存的に置換され得るアミノ酸の同一性は、当業者に周知である。ネイティブの配列の縮重コドンを、特定の宿主細胞において優先的なコドンと適合するように選択し得る。
【0028】
本明細書中で使用される場合、用語 所定のDNA配列の「RNA相関物(correlate)」とは、「U」を有する配列が「T」の代用とされることを意味する。例えば、配列番号19が全ての「n」が、「U」(ウラシル)の場合、これは、全ての「n」が「T」(チミン)である配列番号19に対するRNA相関物である。本発明は、本明細書中で開示される全ての基質結合配列および相補的RSTの全てのRNA相関物を包含する。
【0029】
用語「配列の同一性」とは、2個以上の核酸配列または2個以上のアミノ酸配列を比較する場合、デフォルトパラメータを使用するBLAST 2.0コンピュータアライメントを意味する。BLAST 2.0探索は、例えば、Tatianaら、FEMS Microbiol.Lett.,174:247−250(1999)によって記載され、そして例えば、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/bl2.htmlで利用可能である。
【0030】
本明細書中で使用される場合、用語「中程度にストリンジェントな条件」とは、最初の配列と実質的に同一性を有する、第二の核酸分子に対して、ある核酸分子を結合し得るハイブリダイゼーション条件を意味する。中程度にストリンジェントな条件とは、42℃で、50%ホルムアミド、5 X Denhart’s溶液、5 X SSPE、0.2%SDS中でのフィルター結合核酸のハイブリダイゼーション、次いで、50℃で0.2 X SSPE、0.2%SDSでの洗浄と等価な条件である。「高度にストリンジェントな条件」は、42℃での50%ホルムアミド、5 X Denhart’s溶液、5 X SSPE、0.2%SDS中でのフィルター結合核酸のハイブリダイゼーション、次いで、65℃で0.2 X SSPE、0.2%SDSでの洗浄と等価な条件である。他の適切な中程度にストリンジェントな条件および高度にストリンジェントな条件は、当該分野で公知であり、例えば、以下に記載される:Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York(1992)、およびAnsubelら、Current Prorocols in Molecular Biology,John Wiley and Sons,Baltimore MD(1998)。
【0031】
一般的には、中程度にストリンジェントな条件下で第二の核酸分子にハイブリダイズする核酸分子は、比較される2つの配列の長さにわたって、約60%よりも高い同一性、好ましくは、約70%よりも多い同一性、および、より好ましくは、約80%よりも高い同一性を有する。高度にストリンジェントな条件下で、第二の核酸分子にハイブリダイズする核酸分子は、比較される2つの配列の長さにわたって、約90%よりも高い同一性、好ましくは、約92%よりも高い同一性、そして、より好ましくは、約95%よりも高い同一性を有する。
【0032】
本明細書中で使用される場合、核酸またはタンパク質に関して使用されるときの用語「単離された」とは、核酸またはタンパク質が、自然状態で、通常、結合する多くの他の細胞成分に関して、単離されていることを示す。例えば、目的の「単離された」遺伝子は、遺伝子に隣接し、そして目的の特定の遺伝子の産物以外の遺伝子産物をコードする、オープンリーディングフレームから分離されている遺伝子であり得る。このような遺伝子は、多くの方法(例えば、研究室での合成、制限酵素による消化、またはPCRを含む)によって得られ得る。同様に、「単離された」タンパク質は、天然の供給源から実質的に精製され得るか、または研究室内で合成し得る。「実質的に精製された」核酸またはタンパク質は、電気泳動ゲルにおいて、本質的に1つのバンドを生じ、そして少なくとも85%純粋、より好ましくは、少なくとも95%純粋、そして最も好ましくは、少なくとも99%純粋である。
【0033】
本明細書中で使用される場合、用語「発現ベクター」としては、細胞においてRNAへと転写され得る、ヌクレオチド配列を有する、組換え発現カセットが挙げられる。この細胞は、転写されたmRNAをタンパク質へとさらに翻訳し得る。発現ベクターは、プラスミド、ウイルス、または核酸フラグメントであり得る。代表的に、発現ベクターの組換えカセット部分としては、cisの機能的連結によって、プロモーター、または他の調節配列に作動可能に連結される、転写されるコードヌクレオチド配列(例えば、リボザイム)が挙げられる。本発明に従い、本発明のリボザイムをコードするヌクレオチド配列を含む、発現ベクターを、宿主としてベクターに適切な細胞を形質転換するために使用し得る。細菌性細胞(例えば、E.coli)を含む原核細胞および哺乳動物の細胞を含む真核細胞の両方を、この目的のために使用し得る。
【0034】
本明細書中で使用される場合、用語「プロモーター」としては、以下が挙げられる:転写開始部位に近接する核酸配列(例えば、ポリメラーゼ結合部位)および、必要に応じて、細胞内のヌクレオチド配列の転写を指向する、遠位エンハンサーまたはリプレッサーエレメント(これは、転写の開始部位からの数千の塩基対にあり得る)。この用語は、殆どの環境条件下および発生または細胞分化の段階で活性である、「構成的」プロモーター(例えば、pol IIIプロモーター)、ならびに細胞外刺激(例えば、特定の温度変化または特定の化学物質への曝露)に応答する転写を開始する「誘導性」プロモーターの両方を含む。プロモーターおよび他の調節エレメント(例えば、複製の起点)、および/または染色体組込みエレメント(例えば、レトロウイルスの長い末端反復配列(「LTR」)、もしくはアデノ関連ウイルス(AAV)逆方向末端反復配列(「ITR」)を、BarberらのWO 00/05415に記載されるように、本発明のリボザイムをコードする発現ベクター中に組み込み得る。
【0035】
本明細書中で使用される場合、用語「発現する」とは、オープンリーディングフレームを含む所定の核酸を、RNA分子を生成するために転写することを意味する。所定の核酸を転写し、そして翻訳して、ポリペプチドを生成することもまた意味する。この用語を、リボザイムの転写をいうために使用し得るが、リボザイムは、代表的に、タンパク質へと翻訳されない。なぜならば、それが活性的な(触媒的な)核酸として機能するからである。
【0036】
本明細書中で使用される場合、用語「遺伝子産物」とは、所定の核酸の転写によって生成されるRNAか、または所定の核酸の翻訳によって生成されるポリペプチドのいずれかをいう。
【0037】
本明細書中で使用される場合、用語「形質導入する」は、(例えば、発現ベクターを用いて)細胞の膜の内側への外来の核酸分子の導入を意味する。外来のDNAは、細胞のゲノムを構成する染色体DNA中に組み込まれても(共有結合される)、組み込まれなくてもよい。外来のDNAは、プラスミドのようなエピソームのエレメント上で維持され得る。真核生物細胞において、安定に形質導入された細胞は、一般に外来DNAが染色体に組み込まれ、結果染色体複製を介して娘細胞に受け継がれる細胞であるか、または安定に維持される染色体外プラスミドを含む細胞である。この安定性は、外来DNAを含む娘細胞の集団からなる細胞株またはクローンを確立する真核細胞生物の能力によって示される。
【0038】
本明細書中で使用される場合、用語「トランスフェクション」は、(例えば、発現ベクターを用いて)外来核酸分子の取り込みによる細胞の遺伝的改変を意味する。
【0039】
本明細書中で使用される場合、用語「リボザイム遺伝子ベクターライブラリー」は、ウイルスベクターまたは他のベクターの収集物における(代表的には発現カセット内に)リボザイムをコードする遺伝子の収集物を意味する。ベクターは、むきだしであってもカプシド中に含まれていてもよい。リボザイム遺伝子ベクターライブラリーの増殖(propagation)は、BarberらへのWO00/05415に記載されるように実施され得る。リボザイム遺伝子ベクターライブラリーのリボザイムをコードする遺伝子は、適切な細胞への形質導入および転写の後、リボザイムの収集物を産生する。
【0040】
下記の実施例1に記載されるように、本発明の好ましい実施形態に従って、無作為なレトロウイルスリボザイム遺伝子ベクターライブラリーが増殖された。次いで、レトロウイルスリボザイム遺伝子ベクターライブラリーは、下記の実施例2に記載されるように、DLD−1結腸癌細胞に形質導入するために使用された。DLD−1結腸癌細胞は、アポトーシスに耐性であること(アポトーシスの誘導を促進する、Fas(CD95)の抗体誘発(antibody triggering)によって示されるように)がわかっているので、DLD−1結腸癌細胞が選択された。次いで、この細胞は、アポトーシス誘導に供され、そしてアポトーシスを起こした細胞が同定され、分離された。ゲノムDNAがアポトーシスを起こした細胞から単離され、そしてリボザイム遺伝子が奪還された。
【0041】
実施例2に記載されるように、3回の連続的なベクター形質導入、アポトーシス誘導、細胞選択およびリボザイム遺伝子奪還が実施された。3回目の選択後に、発明者らは、リボザイム遺伝子ベクターライブラリーが形質導入された細胞のおおよそ5〜6%(コントロール細胞の1〜2%に対して)がアポトーシスに入っていることを見出した。
【0042】
リボザイム遺伝子のヌクレオチド配列の解析において、発明者らは、5つのリボザイム基質結合配列が顕著であることを観察した(実施例2、表1〜5を参照のこと)。下記の実施例2に記載されるように、次いで、アポトーシス誘導を促進することに関して、これら5つのリボザイム基質結合配列の有効性が確かめられた。
【0043】
下記の実施例3により完全に記載されるように、本発明の好ましい実施形態に従い、アポトーシス誘導の阻害に関連する遺伝子が同定された。リボザイムは配列相補性により、同系標的(cognate target)を認識するので、本発明のリボザイムの基質結合配列(表1〜5を参照のこと)は、本発明のリボザイムにより切断され、アポトーシス誘導の阻害に関連するRNAのリボザイム配列タグ(RST)を同定するために使用された。本発明のリボザイムの同系標的の、同定されたRSTはまた下記の表1〜5で示される。
【0044】
本発明は、下記の表1〜5に列挙される任意の相補的RST;NHMCZF−4、Est2−1、Est2−2、FA5−VR1またはFA5−VR5に対する相補的RST;あるいは下記の表7および表9に列挙される相補的RSTを含む、単離された分子を提供する。さらに、これらの分子の任意のものは、150塩基以下、125塩基以下、100塩基以下、90塩基以下、80塩基以下、70塩基以下、60塩基以下、50塩基以下、40塩基以下、30塩基以下、25塩基以下、または16塩基の長さであり得る。これらの分子はアポトーシスの誘導を阻害し得るか、あるいは、アポトーシスの誘導を促進する薬物を同定するために使用され得る。
【0045】
一旦、本発明のリボザイムの同系標的のRSTが同定されると、本発明者らは、本発明に従い同定される1以上のRST配列(表1〜表5)を含む遺伝子および遺伝子フラグメントを同定するために、「BLAST」プログラム(Basic Local Alignment Search Tool;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)を使用して、種々の公共の遺伝子データベース(nr(重複のない)データベース、EST(Expressed Sequence Tag)ヒトデータベース、ESTマウスデータベース、dbESTデータベースなどのような)ESTの検索を行った。下記の実施例3でより完全に記載されるように、この検索は、公共のデータベース中の遺伝子配列といくつかの完全な一致を明らかにした。
【0046】
本発明に従って、同定されたRSTと一致する遺伝子配列のアポトーシス阻害における関与を、次いで、確認した(下記の実施例3を参照のこと)。「検証(validation)」リボザイムが、同定された遺伝子の公知の配列に基づいて、同定された遺伝子のRSTに相補的な基質結合配列を有するように構築され、そしてこれらは、本発明に従い、レトロウイルスベクターでの発現のために設計された。次いで、検証リボザイムは、細胞中で発現され、そして本発明に従い、アポトーシス誘導を促進する能力について解析された。この結果は、実施例3で示される。
【0047】
本発明は、アポトーシス誘導の阻害に関与するEST2(配列番号31)を含む、さらなる核酸配列を提供する(実施例3を参照のこと)。約1.7kb(配列番号146)、約2kb(配列番号148)、約2.3kb(配列番号150)、約2.6kb(配列番号152)、約3.4kb(配列番号155)、約4.1kb(配列番号157)および約5.5kb(配列番号166)の「コンティグ(contig)」または隣接する配列を含むか、またはこの配列からなる配列が、本発明に具体的に含まれ、そして実施例5に記載される。これらの配列の各々のRNA相関物ならびにこれらの配列の任意のものと90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、および最も好ましくは99%の配列同一性を有する化合物がまた、提供される。中程度の条件下または、より好ましくはストリンジェント条件下でこれらの配列の任意のものとハイブリダイズする化合物がまた、提供される。
【0048】
本発明はまた、アポトーシスの誘導に対して耐性の細胞におけるアポトーシスの誘導を促進する方法を提供する。この方法は、本発明のリボザイムを細胞(例えば、アポトーシスに対して耐性の細胞)に導入する工程を包含する。この方法は、アポトーシス誘導耐性細胞に、本発明の基質結合配列を有するリボザイムをコードする発現ベクターを形質導入する工程を包含し得る。あるいは、例えば、実施例6に示されるように、本発明のリボザイムは、細胞に直接に(すなわち、ベクターを使用せずに)導入され得る。
【0049】
本発明のこれらのリボザイムは、表1〜5に列挙される基質結合配列(配列番号17〜21)、NHMCZF−4(配列番号46)、表7および9に列挙される配列(配列番号50〜72および100〜112)、表8に列挙される配列(配列番号96〜97)、FA5−VR1(配列番号134)およびFA5−VR5(配列番号138)を含むリボザイム、および本明細書に記載されるように設計された基質結合配列を有し、そして本明細書中に開示される任意の遺伝子(NHMCZF(GeneBank受託番号AL096880(配列番号27))、FLJ22165(GeneBank受託番号AK025818(配列番号40))、FAPP2(配列番号42)またはヒトPATZ(配列番号29)を含む)と結合し切断する任意の他のヘアピンリボザイムまたはハンマーヘッドリボザイムを含む。
【0050】
本発明はまた、本明細書中に開示される核酸配列によってコードされるアミノ酸配列を提供する。例えば、4.1kbコンティグ(配列番号157)の塩基3〜962によってコードされるアミノ酸配列である、配列番号158を含むか、または配列番号158からなる化合物が提供される。5.5kbコンティグ(配列番号166)の塩基1〜999によってコードされるアミノ酸配列である、配列番号167を含むか、または配列番号167からなる化合物もまた、提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号158、167)と80%、85%、88%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%および、最も好ましくは99%アミノ酸同一性を有する化合物もまた提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号158、167)の25アミノ酸、20アミノ酸、15アミノ酸、または10アミノ酸あるいはより多くの連続的なアミノ酸を含むかまたはこれらのアミノ酸からなる化合物が、さらに提供される。
【0051】
本発明はまた、本明細書中に開示される核酸配列によってコードされる、さらなるアミノ酸配列を提供する。例えば、NHMCZF(GenBank受託番号AL096880(配列番号27))、FAPP2(配列番号42)およびヒトPATZ(配列番号29)によってそれぞれコードされるアミノ酸配列である、配列番号169、170および171を含むか、またはこれらの配列からなる化合物が、提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号169、170または171)と80%、85%、88%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%および、最も好ましくは99%アミノ酸同一性を有する化合物もまた提供される。これらのアミノ酸配列(配列番号169、170または171)の25アミノ酸、20アミノ酸、15アミノ酸、または10アミノ酸あるいはより多くの連続的なアミノ酸を含むかまたはこれらのアミノ酸からなる化合物が、さらに提供される。
【0052】
上記に記載されるアミノ酸配列を含む化合物は、細胞におけるアポトーシスの誘導を阻害するために使用され得る。あるいは、これらの化合物は、細胞におけるアポトーシスの誘導を促進する薬物を同定するために求められ得る。
【0053】
従って、本発明は、細胞におけるアポトーシスの誘導を促進する薬物を同定する方法を提供する。このような方法は、以下の工程を包含する:1)a)本明細書中に記載される本発明のRSTを含む標的分子;またはb)上に記載されるアミノ酸配列を含む標的分子と結合する、薬物の能力を評価する工程;および細胞に薬物を導入し、アポトーシスのレベル(このレベルの増加は、その薬物がアポトーシスの誘導を促進することを示す)を測定する工程。
【0054】
本発明に従って、アポトーシス誘導に耐性である細胞は、本明細書中で上に記載される方法によって、アポトーシス誘導に感受性にされ得、そしてこの細胞は、次いで、この細胞におけるアポトーシスを誘導するために、アポトーシス誘導薬物に接触され得る。この方法は、白血病細胞のような癌細胞、ならびに膀胱癌細胞、脳癌細胞、肺癌細胞、結腸癌細胞、膵臓癌細胞、乳癌細胞、卵巣癌細胞、子宮頸部癌細胞、肝膵臓癌細胞、胃癌細胞、リンパ腺癌細胞、前立腺癌細胞などのような他の癌細胞を処置するために特に有用である。種々の周知のアポトーシス誘導薬物の任意のものが、この目的のために使用され得る。好ましいアポトーシス誘導薬物は、「デスレセプター」型細胞表面タンパク質(Bakerら、(1996)Oncogene.12:1〜9)を誘発する薬物であり、この薬物としては、Fas、TNF−αレセプター、TRAILレセプターなどが挙げられる。特に好ましいアポトーシス誘導薬物は、実施例で記載されるようなFASレセプターに対する抗体または可溶性FASリガンドのような、FASレセプターを誘発する薬物である(Caligiuriらに対する米国特許第6,042,826号を参照のこと)。他の適切なアポトーシス誘導薬物としては、アダマンチル誘導体(Pfahlらに対する米国特許第6,127,415号を参照のこと)、2−ニトロイミダゾール誘導体(Ohyamaらに対する米国特許第5,929,014号を参照のこと)、ベンザミジンリボシド(Jayaramらに対する米国特許第5,902,792号を参照のこと)、分枝したアポジェニックペプチド(Rojkoらに対する米国特許第5,591,717号を参照のこと)、5−FU、シスプラチン、ビンクリスチン、メトトレキサート、ドキシルビシンのような化学療法剤などが挙げられる。
【0055】
本発明はまた、アポトーシスの誘導に耐性である細胞においてアポトーシスの誘導を促進する方法(細胞で発現される、アポトーシス誘導の阻害に関連するタンパク質のレベルを減少させる工程、そして次いで、細胞がアポトーシスを起こすことを誘導するために、上記の薬物のようなアポトーシス誘導薬物と細胞を接触させる工程を包含する)を提供する。アポトーシス阻害に関連するタンパク質のレベルを減少させる工程は、好ましくは、そのタンパク質をコードする細胞内のRNAのレベルを減少させることによって達成される。本発明の一つの実施形態に従って、リボザイムが、そのタンパク質をコードするRNAを切断することを可能にする基質結合配列を有するリボザイムをコードする発現ベクターを細胞に形質導入することによって、この工程が達成される。アポトーシスの誘導を促進することにおいて有効であることが示されている、本明細書中に開示される任意のリボザイムが、この目的のために使用され得る。
【0056】
本発明の別の実施形態に従って、細胞中の標的タンパク質のレベルを減少させる工程は、細胞を、本明細書中に開示されるリボザイムの基質結合配列の任意の部分に相補的であるアンチセンス化合物と接触させることによって実施され得る。
【0057】
本発明のこの実施例との関連において使用され得る、このアンチセンス化合物は、好ましくは、約8〜約30核酸塩基との間(すなわち、約8〜約30の連結したヌクレオシド)、より好ましくは約12〜約25核酸塩基を含み、そして構造において直線または環状であり得る。こららのアンチセンス化合物は、改変された骨格または非天然のヌクレオシド間連結を含むオリゴヌクレオチドを含み得る。好ましい改変されたオリゴヌクレオチド骨格としては、例えば、通常の3’−5’連結を有するホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、メチルホスホネートおよび他のアルキルホスホネート(3’−アルキレンホスホネートおよびキラルホスホネートを含む)、ホスフィネート、ホスホラミデート(3’−アミノホスホラミデートおよびアミノアルキルホスホラミデートを含む)、チオノホスホラミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステルならびに2’−5’で連結されたこれらのアナログ、およびヌクレオシド単位の隣接した対が3’−5’から5’−3’、または2’−5’から5’−2’へと結合した逆の極性を有するものが挙げられる。アンチセンス化合物を調製する方法は、当該分野で周知である(例えば、米国特許第6,210,892号を参照のこと)。
【0058】
本発明のなお別の実施形態に従って、細胞内で発現される(DLD−1結腸癌細胞においてFasの誘発によるアポトーシスの誘導を阻害するような)タンパク質の比活性が、そのタンパク質と結合し、その活性を阻害する薬物で細胞を処置することによって、さらに減少され得る。この目的に適切な薬物は、ペプチド、核酸、または有機化合物などであり得る。タンパク質活性を調節するタンパク質結合薬物を選択するためのバイオアッセイは、当該分野で周知である(例えば、米国特許第5,618,720号を参照のこと)。
【0059】
本発明はまた、被験体における癌の増殖を阻害する方法(本明細書中で開示される基質結合配列を有するリボザイムをコードするヌクレオチドの配列を含む、有効量の発現ベクターを被験体に投与する工程を含む方法)を提供する。 発現ベクターは、好ましくは、適切なキャリアと組み合わせて投与される。このベクターが投与された後、リボザイムは、細胞内で発現され、そして本明細書中に記載されるように、アポトーシス誘導が促進された。本明細書中で開示されるように、被験体は、アポトーシスをさらに誘導し、そして腫瘍の増殖を減少させるために、必要に応じてアポトーシス誘導薬物で処置され得る。
【0060】
ベクターまたはアポトーシス誘導薬物の投与は、経口、舌下の静脈内、皮下、経皮、筋肉内、皮内などを含む、任意の適切な経路を通る投与であり得る。任意の種々の非毒性の薬学的に受容可能なキャリアが処方物に使用され得、キャリアとして以下が挙げられる:グルコース、ラクトース、アラビアゴム、マンニトール、スターチペースト、マグネシウムトリシリケート、タルク、コーンスターチ、ケラチン、コロイド状のシリカ、ポテトスターチ、尿素、デキストランなど。処方される物質は、注射可能溶液、滅菌された水性または非水性の溶液、懸濁液または乳状液、錠剤、カプセルなどのような任意の種々の形態をとり得る。
【0061】
本明細書中で記載される場合、句「有効量」は、レシピエントに有益な効果(これは、癌の増殖の阻害である)を与えるために十分に高い循環濃度を提供するために十分な送達可能物の用量をいう。ベクターの送達可能物では、投与されるベクターの濃度は、十分な標的細胞を形質転換するために十分であるべきである。送達可能アポトーシス誘導送達可能物では、その濃度は、十分な数の標的細胞において、アポトーシスを誘導するために十分であるべきである。
【0062】
任意の特定の被験体について、具体的な治療および送達可能物に有効な用量レベルは、処置される障害、障害の重篤度、投与される特定の化合物の活性、投与の経路、特定の化合物のクリアランスの速度、処置の期間、この特定の化合物と組み合わせて使用されるかまたは同時に使用される薬物、年齢、患者の体重、性別、食事および全身の健康、および医療分野および科学において周知の同様の因子が挙げられる、種々の因子に依存する。投薬量レベルは、代表的には約0.001〜100mg/kg/日の範囲であり;約0.05〜10mg/kg/日の範囲内のレベルを含む。
【0063】
オリゴヌクレオチドプローブを調製するための、当該分野で公知の方法は、本発明のオリゴヌクレオチドプローブを調製するために、効果的に使用され得る。例えば、BeaucageおよびCarruthers(1981)Tetrahedron Lett.22:1859〜1862;Matteucciら、(1981)J.Am.Chem.Soc.103:3185;Sambrookら(1989)Molecular Cloning:A Laboratory Manual(第2版)、1〜3巻、Cold Spring Harbor Laboratory;F.Ausubelら(編)(1987)Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing and Wiley−Interscience,New York(1987);HamesおよびHiggins(編)(1985)Nucleic Acid Hybridization,A Practical Approach,IRL Press;GallおよびPardue(1969)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,63:378−383;ならびにJohnら、(1969)Nature 223:582〜587を参照のこと。
【0064】
代表的には、ハイブリダイゼーションを検出するために使用されるプローブは、検出を促進するために標識されるが、その代わりとして、標的核酸が標識され得る。プローブまたは核酸標的は、ハイブリダイズされたポリヌクレオチドの存在を検出するために代表的に使用されるいくつかの方法のうちのいずれか一つによって標識され得る。検出の最も一般的な方法は、3H、125I、35S,14C、または32P標識化プローブなどを用いてのオートラジオグラフィーの使用である。他の標識としては、標識化抗体に結合するリガンド、フルオロフォア、化学発光薬物、酵素、および標識化リガンドに対する特異的結合対メンバーとして働き得る抗体が挙げられる。例えば、Burdon,R.H.,van Knippenberg,P.H.(編)(1985)Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology,Elsevier,9〜20頁のTijssen,P.,「Practice and Theory of Enzyme Immunoassays」を参照のこと。
【0065】
本発明はまた、アポトーシスの誘導を阻害するタンパク質に対する結合特異性をもつ抗体を提供する;この抗体はまた、アポトーシス誘導に対する阻害に関与するポリペプチドのレベルまたは活性を検出するために使用され得る。好ましい実施形態において、この抗体は、本明細書中で開示される遺伝子または核酸配列によってコードされるタンパク質またはペプチド(すなわち、アミノ酸配列)に対する結合特異性を有する。
【0066】
本明細書中で使用される場合、用語「抗体」は、2つの重鎖および2つの軽鎖(会合して、各抗体分子内に2つの結合部位を形成する)を含む。この用語はまた、抗体のフラグメント(例えば、Fab’2フラグメントおよびFab’、Fv、sFvなどの単一の結合部位をもつフラグメント)も企図する。この用語は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、または免疫された動物の抗血清に存在するようなポリクローナル抗体の集合を含む。
【0067】
本明細書中で使用される場合、句「結合特異性」は、タンパク質またはペプチドに結合する抗体との関係において、異種のタンパク質および他の生体物質(biologics)の集団の存在下で、そのタンパク質の存在を決定する結合反応をいう。従って、指定されたイムノアッセイ条件下で、指定の抗体は、特定のタンパク質に結合し、そしてサンプル中に存在する他のタンパク質に顕著には結合しない。
【0068】
ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を製造する方法は、当業者に公知である。例えば、Coligan(1991)Current Protocols in Immunology Wiley/Greene,NY;ならびにHarlowおよびLane(1989)Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Press,NY;Stitesら(編)Basic and Clinical Immunology(第4版)Lange Medical Publications,Los Altos,CA;Huseら(1989)Science 246:1275〜1281;およびWardら(1989)Nature 341:544〜546、ならびにこれらに引用される参考文献を参照のこと。
【0069】
本明細書中に記載される診断方法は、例えば、(例えば、乳癌、卵巣癌および前立腺癌のような)固形腫瘍(癌腫および肉腫)に存在する、アポトーシス誘導に耐性である癌細胞の同定に適用できる。このような方法は、アポトーシス誘導の阻害に関与するとして、本明細書中に同定されるRSTを有する分子産物をコードする核酸の検出を包含する。
【0070】
サンプル中の核酸の変化した発現または構造を検出するための、種々の定性的アッセイおよび定量的アッセイは、当該分野で周知であり、そして一般に相補的プライマーまたはプローブ(試薬と呼び得る)への標的配列のハイブリダイゼーションを含む。このようなアッセイとしては、例えば、インサイチュハイブリダイゼーション(これは、使用される形式に依存して、核酸分子の変化した染色体位置、遺伝子変化したコピー数、または変化したRNA存在量を検出するために使用され得る)が挙げられる。他のアッセイとしては、例えば、RNAブロットおよびRNaseプロテクションアッセイ(これらは、RNAの存在量および完全性を決定するために使用され得る);DNAブロット、(これは、DNAのコピー数および完全性を決定するために使用され得る);SSCP解析(これは、PCR産物中またはRT−PCR産物中のようなDNA中の単一点変異を検出し得る);およびPCR、転写および翻訳共役アッセイ(例えば、Protein Truncation Test;ここで、DNA中の変異は、電気泳動ゲルにおける変化したタンパク質生成物によって決定される)が挙げられる。さらなるアッセイとしては、例えばRFLP解析によるかまたは特異的SNPを決定することによる、遺伝子決定のための当該分野において公知の方法が挙げられる。アポトーシス誘導耐性調節因子核酸分子の発現または構造における変化を検出するための適切なアッセイ形式および試薬は、同定することを所望する変化に依存して、当業者によって決定され得る。
【0071】
本発明はまた、アポトーシス誘導調節活性を調整する化合物を同定するために、リボザイム形質導入細胞およびチップアレイ技術を使用する高スループット薬物発見方法を包含する。アレイ技術をリボザイムノックダウンと組み合わせることによって、薬物は、所定の経路に対する効果について迅速にスクリーニングされ得る。一旦、所定の表現型を導く発現プロフィールが決定されると、さらなるアレイが、関連する、調節されたEST配列を用いて製造され得る。アレイは、薬物処理された細胞由来のmRNAでスクリーニングされ得る。リボザイム処理されたプロフィールと一致するプロフィールが、同定され得る。この方法で同定された薬物での処置は、所望の表現型を付与すると予測され得る。
【0072】
この方法論は、これらの標的遺伝子の機能を所望の表現型(すなわち、アポトーシスの調整)に結びつけることを可能にする。これらの遺伝子標的標的の活性を阻害し、その結果、例えば、アポトーシス誘導に対する低減した耐性を生じる低分子薬物、リボザイム薬物、または抗体薬物は、当業者により同定され得る。遺伝子標的は、既存の低分子ライブラリーでスクリーニングされ得る高スループットアッセイを開発するために使用され得る。さらに、表面タンパク質または分泌タンパク質を発現する遺伝子は、抗体開発の標的であり得る。この遺伝子産物に特異的な抗体は、好ましくは、ヒト抗体を作製するためのトランスジェニックマウス系において作製され得る。さらに、これらのアポトーシス誘導耐性調節因子を標的にするキメラリボザイム薬物が、上に説明されるように設計され得る。
【0073】
本明細書中で使用される場合、「アポトーシス誘導調節因子の活性に応答性の標的分子」は、細胞中に存在する標的分子と結合するかまたはこれを化学的に改変するアポトーシス誘導調節因子を意味する。例えば、アポトーシス誘導調節因子が、例えば、転写性の遺伝子調節における使用のためのDNA結合活性を有する場合、この活性に応答性の標的分子は、特定のアポトーシス誘導調節因子に認識および結合されるヌクレオチドの配列を含む核酸である。このアポトーシス誘導調節因子が、例えば、セリン/トレオニンキナーゼドメインを有することに起因するプロテインキナーゼ活性を有する場合、この活性に応答性の標的分子は、適切なセリンまたはトレオニンキナーゼ認識部位を有するタンパク質である。同様に、プロテアーゼ活性について、応答性の標的分子は、アポトーシス誘導調節因子により切断されるタンパク質である。
【0074】
薬物スクリーニングのために測定されるアポトーシス誘導調節因子活性がDNA結合である場合、このような結合は、この核酸エレメントに作動可能に連結されるレポーター遺伝子の発現をアッセイすることによって決定され得る。この場合、試験化合物の非存在下と比較して、試験化合物の存在下での、レポーター遺伝子の発現量または活性の増加は、その化合物がアポトーシス誘導調節因子DNA結合阻害活性を有することを示す。発現活性の増加の大きさは、試験化合物のアポトーシス誘導調節因子阻害活性と相関する。例示的なレポーター遺伝子としては、アポトーシス誘導、EGFPおよびハイグロマイシン耐性遺伝子が挙げられる。
【0075】
本明細書中で使用される場合、用語「核酸エレメント」は、アポトーシス誘導発現の調節に関して使用される場合、アポトーシス誘導発現を調整する核酸領域をいう。例示的な核酸エレメントとしては、アポトーシス誘導5’プロモーターおよび制御領域または他の転写調節領域、ならびに転写されたmRNAの翻訳調節領域をいう。一般に、この核酸エレメントは、5’プロモーターおよび制御領域である。
【0076】
同様に、アポトーシス誘導調節因子の活性を増加または増強する化合物もまた、同定され得る。アポトーシス誘導調節因子およびアポトーシス誘導調節因子により調整される核酸エレメントに添加された試験化合物(試験化合物の非存在下と比較して、アポトーシス誘導活性またはアポトーシス誘導もしくは作動可能に核酸エレメントと連結されたリポーター遺伝子もしくは作動可能に核酸エレメントと連結されたリポーター遺伝子の発現の量もしくは比率を減少させる)は、その化合物がアポトーシス誘導調節因子の活性を増加することを示す。従って、本発明は、アポトーシス誘導調節因子の活性を調整する化合物を同定する方法を提供する。
【0077】
アポトーシス誘導調節因子活性を阻害または増加する化合物を同定するための反応系は、アポトーシス誘導調節因子を含む本質的に任意のサンプル、物質またはそれらの成分を使用して調製され得る。このような方法のために使用される、アポトーシス誘導調節因子を含むサンプルは、例えば、(例えば、正常細胞または腫瘍細胞のアポトーシス誘導遺伝子由来の核酸あるいはアポトーシス誘導調節因子によって調整される核酸エレメントをレポーター遺伝子に連結するハイブリッド構築物を使用する)インビトロ転写または翻訳システム系であり得る。あるいは、正常細胞から得られる核酸およびタンパク質がまた、使用され得る。なぜなら、アポトーシス誘導調節因子は、正常細胞においても作用し得るからである。アポトーシス誘導調節因子を含むサンプルは、さらに、細胞抽出物、細胞画分、あるいは、例えば、(アポトーシス誘導調節因子によって調整される核酸エレメントを含む細胞培養物または動物モデルのような)インビボ系に由来し得る。アポトーシス誘導またはレポーター遺伝子の発現レベルあるいは活性は、アポトーシス誘導調節因子に対する試験化合物の調整効果を決定するための反応系において測定され得る。このような測定は、本明細書中に記載される方法および当業者に周知の方法を使用して決定され得る。
【0078】
要約すると、アポトーシス誘導調節因子供給源は、上に記載のアポトーシス誘導調節因子によって調整される核酸エレメントまたはタンパク質と合わされ、そして試験化合物の存在下または非存在下でインキュベートされる。試験化合物の存在下におけるアポトーシス誘導またはレポーター遺伝子の発現レベルもしくは活性は、試験化合物の非存在下におけるものと比較される。アポトーシス誘導またはレポーター遺伝子の発現レベルもしくは活性における少なくとも約20%の増加を提供する試験化合物は、アポトーシス誘導調節因子活性化因子、またはアゴニストであると考えられ、そして癌のような新生物疾患の処置のための潜在的な治療用化合物である。同様に、アポトーシス誘導調節因子またはレポーター遺伝子の発現レベルもしくは活性における約20%以上減少させるそれらの試験化合物は、アポトーシス誘導調節因子の活性を減少させる化合物またはアポトーシス誘導調節因子アンタゴニストであると考えられる。このようなアンタゴニストは、例えば、移植された細胞または外植された(続いて移植される)細胞における細胞増殖または細胞の生存を促進するための治療法として使用され得る。アポトーシス誘導調節因子活性を調整することが同定された化合物は、所望であれば、それがアポトーシス誘導発現また活性に対するアポトーシス誘導調節因子の活性に影響することを確認するために、さらなるインビトロ研究またはインビボ研究に供され得る。
【0079】
上記のアッセイに関して適切な試験化合物は、インビボまたはインビトロでアポトーシス誘導調節因子の活性を阻害し得ることが疑われる任意の物質、分子、化合物、分子または化合物の混合物、あるいは任意の他の組成物(例えば、細胞増殖阻害活性を有する化合物)であり得る。この試験化合物は、タンパク質、多糖および核酸を含む生物学的ポリマーのような高分子であり得る。アポトーシス誘導調節因子阻害活性についてスクリーニングされ得る試験化合物の供給源としては、例えば、有機低分子、ペプチド、ポリペプチド、DNA、およびRNAのライブラリーが挙げられる。さらに、試験化合物は、種々の基準に基づいて、予め選択され得る。例えば、適切な試験化合物は、細胞増殖に関して公知の阻害活性または増強活性を有するように選択され得る。あるいは、この試験化合物は、無作為に選択され、本発明のスクリーニング方法によって試験され得る。試験化合物は、単一の濃度あるいは、例えば、アポトーシス誘導調節因子に対する最適な調整活性を決定するために、濃度範囲で反応系に投与され得る。
【0080】
薬物スクリーニングが所望されるアポトーシス誘導調節因子の活性は、プロテインキナーゼ活性であり得る。例えば、セリン/トレオニンキナーゼドメインを有するアポトーシス誘導調節因子は、調整される活性がプロテインキナーゼ活性である薬物スクリーニングのために使用され得る。プロテインキナーゼアッセイは、当業者に周知である(例えば、米国特許第5,538,858号および同5,757,787号;Anal.Biochem,209:348〜353(1993)を参照のこと)。
【0081】
薬物スクリーニングが所望されるアポトーシス誘導調節因子の活性はまた、GTP結合活性であり得る。例えば、GTP結合部位を有するアポトーシス誘導調節因子は、調整される活性がGTP結合である薬物スクリーニングのために使用され得る。GTP結合活性を有するアポトーシス誘導調節因子は、例えば、アポトーシス誘導発現を調節することを介して細胞増殖を調節し得るか、または細胞周期コントロール、タンパク質分泌、および細胞内小胞相互作用に対する影響を有し得る。GTP結合アッセイは、当業者に周知である(例えば、Hillmanらに対する米国特許第5,840,969号を参照のこと)。
【0082】
薬物スクリーニングが所望されるアポトーシス誘導調節因子の活性はまた、ホルモン結合活性であり得る。例えば、ホルモン結合部位を有するアポトーシス誘導調節因子は、調整される活性がホルモン結合である薬物スクリーニングのために使用され得る。アポトーシス誘導調節因子に結合するホルモンは、エストロゲンのようなステロイドホルモンまたはタンパク質ベースのホルモンであり得る。レセプターエストロゲン結合アッセイを含むレセプターホルモン結合アッセイは、当業者に周知である(例えば、Simonらに対する米国特許第6,204,067号を参照のこと)。
【0083】
本発明はまた、本発明の方法を実施するためのキットを提供する。このようなキットは、アポトーシスの誘導の阻害に関与するポリペプチドまたは遺伝子にそれぞれ特異的な抗体またはオリゴヌクレオチドプローブのような、本発明の1以上の試薬を含む。このような薬剤は、適切な酵素、色素、放射性同位体などを使用して、検出可能に標識され得る。このキットはまた、本発明の試薬への結合に特異的なさらなる試薬ならびに必要な化学物質および緩衝剤を含み得る。
【0084】
以下の実施例は、本発明の例示を意図されるが、本発明を制限するものでない。
【実施例】
【0085】
(実施例1)
(レトロウイルス無作為リボザイム遺伝子ベクターライブラリーの調製)
この実施例は、レトロウイルス無作為リボザイム遺伝子ベクターライブラリーの調製(アポトーシス誘導を容易にすることに関与する基質認識配列を有するリボザイムを選択および同定するための方法における第1工程)を記載する。このライブラリーを、本質的にWO00/05415(Barberら)に記載されるように調製した。プラスミドベースのレトロウイルスリボザイムライブラリーを、ベクターpLPR中に作製した。ベクターpLPR−1kbは、以下を含む:1)Moloneyレトロウイルスゲノムの5’および3’長末端反復(LTR);2)tRNAvalプロモーターを介して、リボザイム遺伝子について意図される位置に1kbスタッファー(stuffer)インサートを有する、リボザイム遺伝子のための転写カセット;および3)SV40プロモーター駆動ピュ−ロマイシン耐性。この設計において、スタッファーインサートを除去し、無作為リボザイムライブラリーインサートに置き換え、tRNAvalプロモーター制御下で転写させた。
【0086】
このpLPR−1kbベクター(図3を参照のこと)をプラスミドpLPRを、BamHIで37℃一晩消化することにより調整し、フェノール:クロロホルム抽出し、そしてエタノール沈殿させた。次いで、再懸濁したDNAを、MluIで37℃一晩消化した。この二重消化は、1kbのスタッファーフラグメントを切除する。生じた6kbプラスミドベクターDNAフラグメントをアガロースゲル電気泳動により精製した。
【0087】
合成し、アニ−リング緩衝液(50mM NaCl、10mM Tris(pH7.5)、5mM MgCl2)中で90℃に加熱し、次いで室温までゆっくりと冷却することにより、1:3:3(オリゴ1:オリゴ2:オリゴ3)のモル比でアニ−リングした3つのオリゴヌクレオチドから、無作為リボザイムライブラリーインサートを調製した。3つのオリゴヌクレオチドは、以下の配列を有した。
オリゴ1:5’−pCGCGTACCAGGTAATATACCACGGACCGAAGTCCGTGTGTTTCTCTGGTNNNNTTCTNNNNNNNNGGATCCTGTTTCCGCCCGGTTT−3’(配列番号11)
オリゴ2:5’−pGTCCGTGGTATATTACCTGGTA−3’(配列番号12)
オリゴ3:5’−pCGAAACCGGGCGGAAACAGG−3’(配列番号13)
オリゴ1においてNで示す位置のA、T、C、およびGヌクレオチドの無作為な取り込みは、オリゴヌクレオチド合成中に全てのN位でA、T、C、およびG試薬を予め混合することによって達成した。従って、3つのオリゴヌクレオチド(配列番号11、12、13)をアニ−リングすることによって形成したリボザイムインサートライブラリーは、無作為なヌクレオチドをもつ8つの位置(リボザイムのヘリックス1に相当する)、および無作為なヌクレオチドをもつ4つの無作為位置(リボザイムのヘリックス2に相当する)を含む(図1を参照のこと)。
【0088】
pLPR−1kbベクターDNAフラグメントを、0.5pmolのベクター、8倍モル過剰のアニーリングしたオリゴヌクレオチドおよび10単位のT4DNAリガーゼを使用して、無作為リボザイムインサートライブラリーに一晩連結した。生じたベクターのライブラリー(pLPR−ライブラリーと示す)を、ウルトラコンピテントDH12S細菌にエレクトロポレートした。レトロウイルスプラスミドリボザイムライブラリーを含む、全部で5×107細菌コロニーを得た。
【0089】
レトロウイルスプラスミドリボザイムライブラリーを含む細菌コロニーを、マスターストックとしてアリコートにプールし、そして−80℃で冷凍した。60mlのLB培地中に1mlのマスターストックを30℃で一晩培養することによって、作業ストックを作製した。作業ストックの1mlアリコートを使用して、30℃一晩のインキュベーションにより500ml細菌培養物を作製した。次いで、レトロウイルスDNAを、500ml細菌培養物から抽出し、そしてライブラリー選択のためのウイルスベクターを調製するために使用した。
【0090】
トリプルトランスフェクション(triple transfection)技術を用いて、リボザイムライブラリープラスミドからウイルスベクターを作製した。この手法では、3.5×104細胞/cm2の濃度でCF2細胞を蒔いた。翌日、2.2×108のCF2細胞を、12mlのカチオン脂質(TransIT−LT1;Pan Vera Corporation)と混合した20mlの3種類のプラスミド混合物を含む、665mlの無血清培養液トランスフェクション培養液中で6時間、インキュベートした。このプラスミド混合物は、リボザイム遺伝子ライブラリープラスミド(またはコントロールリボザイムプラスミド)、モロニー−マウスウイルスのgag−pol遺伝子をコードするプラスミドおよび小包性口内炎ウイルス−G遺伝子をコードするプラスミドを2:3:1の比率で含んだレトロウイルス粒子を含む細胞上澄みを、トランスフェクションの2日後から、24時間ごとに集め始めた。ウイルスを含む上澄みを、0.4μmフィルターを通して濾過し、HT1080細胞(Barberら、WO 00/05415を参照のこと)を用いた標準的なアッセイで滴定した。
【0091】
pLPRへのランダム化したヘアピンリボザイム遺伝子のクローニングの後、プラスミドライブラリーの「ランダムさ(randomness)」は、Barberら、WO 00/05415中に記載されているように評価された。ランダムな部位における、信頼限界95%の4つのヌクレオチドの頻度は、G:22.3±6.1、A:31.9±7.0、T:27.3±7.8そしてC:18.01±15.1と算出された。各々の塩基に期待される頻度は25%であるので、各々の塩基はランダムに現れる(Cを除く、Cは期待値より僅かに低い)と考えられる。これらの変化は、恐らく、オリゴヌクレオチドの化学的合成の間の、ヌクレオチドの偏った取り込みの結果であり、ライブラリーの複雑性を減少させ得る。
【0092】
ライブラリーの複雑性の機能的な評価ついて、インビトロでの切断は、ライブラリープール中に既知のRNA基質を標的とするリボザイムが存在するかどうかを決定するのに、有用である。このインビトロでの切断は、1つの反応液における全てのリボザイムライブラリーのインビトロ転写を含み、次いで、細胞起源およびウイルス起源の両方の、多種の異なるRNA基質を切断するプールの能力を試験した。適切には7つの既知のRNA標的のうちの6つの標的であり、これらの標的は、インビトロ転写ライブラリーにより効率的に切断される。この量的分析は、リボザイム遺伝子ライブラリーの顕著な複雑さを示唆し、7つの標的のうちの1つの標的の切断の欠失は、上述に記載した塩基組成により示される、僅かな非ランダム性を反映し得る。
【0093】
(実施例2:哺乳類細胞へのランダムリボザイム遺伝子ベクターライブラリーの導入、およびアポトーシス誘導関連ヌクレオチド配列の選択)
この実施例は、アポトーシス誘導に関連するリボザイムを同定するための方法を記載する。実施例1に記載されるpLPRライブラリーベクターおよびコントロールベクター、pLPR−TL3を、DLD−1結腸癌腫細胞(ATCC、Bethesda MD)の形質導入に用いた。コントロールベクターは、リボザイムライブラリー遺伝子の代わりにHCVリボザイムコントロール遺伝子を有する、pLPR−ライブラリーベクター(図2参照のこと)とは異なる。
【0094】
形質導入に対して、DLD−1細胞をT225フラスコ(約6×107細胞)中で約70%コンフルーエンス(confluency)まで増幅させた。ライブラリーをコードするレトロウイルスベクターと一緒に、感染多重度(MOI)1で、37℃で24時間インキュベーションすることにより、細胞の形質導入を行った。
【0095】
レトロウイルスベクターと一緒にインキュベーションした後、形質導入培地をアスピレーションにより除き、ピューロマイシン(2μg/ml)を含む増殖培地と入れ替えた。翌日、2μg/mlのピューロマイシンを含む培地で細胞をリフィード(refeed)した。レトロウイルスベクターの安定導入が選択されるように、この細胞を10日間〜14日間、選択培地で培養した。この選択過程の間、細胞を3日ごとにリフィードした。
【0096】
安定選択の後、この細胞を、CD95(クローン11、PanVera)に対する、精製IgMライゲーション抗体(160ng/mlで添加される)と共に18時間のインキュベーションすることによるアポトーシス誘導に供した。次いで、二重染色プロトコルにより、アポトーシスの細胞を同定した。導入後、第1工程において、基本的に製造業者(Boerhinger/Manheim)により記述されたように、細胞をトリプシンにより除去し、PBSで2回洗浄し、結合緩衝液中で懸濁し、次いで、Annexin−V−FITC/PIで染色した。Annexin−Vは、アポトーシスの初期に、内側の細胞膜空間から転座して、細胞膜の外側の表面に輸送されるホスファチジルセリンに結合する。同時に起こるプロピジウムヨーダイド(PI)染色(DNA染色)はまた、アポトーシスが進行している細胞集団由来の壊死細胞の同定および排除に用いられた。
【0097】
引き続き、アポトーシスの細胞の同定において、小さな可変性を提供すると思われる、TUNELアッセイ(Roche)を用いた。以下の染色(もしくはTUNEL)を行う場合、この細胞は、蛍光活性化細胞選別(FACS)による分類に供される。ゲノムDNAを、FACSで選別したAnnexin−Vポジティブ/PIネガティブ細胞またはTUNELポジティブ細胞から単離し、次いで、リボザイム遺伝子をDNAのPCR増幅によりレスキューした。
【0098】
リボザイム遺伝子は、QIAmp Blood Kit(Qiagen、Valencia、CA)を用いて、細胞から抽出された1μgのゲノムDNAを5つの別々のアリコートで実施したPCRレスキューにより、FACS選択された細胞集団からレスキューされた。PCRは、AmpliTaq Goldシステム(Parkin−Elmer、Norwalk、CT)を用いて、初めの変性を94℃で10分間、以降94℃で20秒間、65℃で30秒間および72℃で30秒間の35サイクルで実施した。ベクター内にアニーリングするPCRプライマー、5’−GGCGGGACTATGGTTGCTGACTAAT−3’(配列番号14)、および5’−GGTTATCACGTTCGCCTCACACGC−3’(配列番号15)は、リボザイム遺伝子を含む、300塩基対のフラグメントを増幅した。リボザイム遺伝子のプールを含む、プールされたPCR産物を、1%アガロースゲルでの電気泳動により単離し、ゲル抽出キット(Gel Extraction Kit)(Qiagen)を用いて精製し、次いで、BamHIおよびMluIを用いて消化し、同じ酵素で消化したベクターpLPRにライゲーションした。ライゲーションしたDNAを使用して、エレクトロポレーションによりDH12S E.coli細菌を形質導入した。全ての細菌培養液を、アンピシリンを含むLB−Agarプレート上にプレートし、37℃で終夜培養した。生じた細菌のコロニーをプールし、レトロウイルスベクターを産生するために、精製したDNAを(実施例1で前述したように)トリプルトランスフェクションプロトコルに使用した。個々のコロニーはまた、ベクタープライマー5’CTGACTCCATCGAGCCAGTGTAGAG−3’(配列番号16)を用いて、標準的なダイデオキシ法により配列決定された。
【0099】
連続的なベクター形質導入、アポトーシス誘導、FACS選択およびリボザイム遺伝子レスキューを3回実施した。3回目のFACS選択では、コントロールベクターでは1〜2%でアポトーシスが始まったのと比較して、およそ5〜6%のpLRPライブラリー形質導入細胞でアポトーシスが始まったことが示された。これらの結果は、ライブラリー形質導入細胞の漸進的な選択が、アポトーシスを促進するリボザイムのリボザイムプールを増やしたことを示している。
【0100】
3回目のPCRレスキューに続くリボザイム遺伝子挿入物の分析は、いくつかのリボザイム基質結合配列の増加を示した。5つの優性リボザイム基質結合配列(RAP2(配列番号17)、RAP4(配列番号18)、RAP6(配列番号19)、RAP10(配列番号20)およびRAP594(配列番号21)と指定される)を同定した。これらの同定されたリボザイムの各々の基質結合配列を、表1〜5の1列目に並べる。
【0101】
【表1】
【0102】
【表2】
【0103】
【表3】
【0104】
【表4】
【0105】
【表5】
【0106】
アポトーシス誘導の促進に対する、ライブラリーから選択された個々のリボザイムの有効性を、DLD−1細胞のトランスフェクト、その後アポトーシス誘導の分析により決定した。この目的のために、表1〜5に示したRAP配列を有するリボザイムをコードする核酸配列を、1kbのスタファー(stuffer)の代わりに、pLPRにクローニングした。ベクターLPR−TL3はコントロールとして使用した。
【0107】
トランスフェクトのために、DLD−1細胞をT75フラスコ内で約70%のコンフルーエンシー(confluency)(約5×106細胞)まで増殖させた。次いで、培地を除去し、0.8mlの無血清Opti−MEM培地(GIBCO)と入れ替えた。細胞を脂質−プラスミドDNA複合体を含む複合体とともに、37℃で4時間インキュベートした。
【0108】
脂質−プラスミドDNA複合体は、脂質試薬リポフェクタミン(GIBCO)(1μgの(単一のリボザイムをコードする、またはコントロールLPR−TL3の)DNAに対して4μlの脂質試薬の比率)を組合せることにより調製した。使用前に、脂質/DNA複合体を室温で20分間で形成させた。
【0109】
複合体と共に細胞をインキュベーションした後、トランスフェクション培地をアスピレーションにより除去し、完全増殖培地と入れ替えた。ピューロマイシン(2μg/ml)を含む増殖培地中での選択の前に、この細胞を24時間培養した。翌日、ピューロマイシン(2μg/ml)を含む培地で細胞をリフィードした。細胞を回収し、2週間増殖させた。
【0110】
次いで、この細胞を、CD95ライゲーション抗体での誘導でアポトーシスを起こす能力を試験した。全てのケースにおいて、個々のライブラリーで選択された基質結合配列を有するリボザイムをコードしているベクターでのトランスフェクションで、先に観察された表現型(−−アポトーシスの誘導が増加した(トランスエフェクトした/選択したDLD−1細胞集団の10〜20%))を確認した。
【0111】
(実施例3:アポトーシス誘導の阻害に関連する遺伝子の同定)
この実施例は、細胞のCD95抗体によるアポトーシスの誘導を阻害することに関連する細胞遺伝子を同定する方法を示す。リボザイムは配列相補性により同系の標的を認識するので、特定の表現型に関連するリボザイムの基質結合配列は、表現型に関連する標的遺伝子中に存在するリボザイム配列タグ(RST)の規定に用いられ得る。本明細書中で用いられるリボザイムライブラリーにおいて、RSTは16塩基長であり、標的中の必要なNGUCの周辺に、2つの標的結合アーム(ヘリックス1およびヘリックス2)を含む(図1を参照のこと)。
【0112】
上記の表1〜5の2列目に、各々のライブラリー由来基質結合配列に対して相補的なRST(配列番号22〜26)を示す。各々のケースにおいて、Helix2配列に相当する初めの4塩基(5’末端)およびHelix1に相当する最後の8塩基は、対応する基質結合配列に対して、明らかな(direct)ワトソン−クリック塩基相補体である。RSTの5’末端から5つ目の位置の塩基は特定される必要はなく、「N」と表わされる。RST中の「N」で3’に位置する3塩基は、遺伝子配列GTCに相当し、これは転写後「GUCリボザイム」(図1参照のこと)によって認識される必要不可欠な同系の配列GUCとなる。
【0113】
CD95抗体によるアポトーシス誘導に対する阻害に関連する遺伝子の同定のために、Basic Local Aligment Search Tool(「BLAST」)(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)を用いて、表1〜5に示されるRSTの存在について、遺伝子および発現配列タグ(EST)の公開データベースを検索した。BLAST検索のパラメータは、「ワードサイズ(word size)」=7、および「期待値」=1,000である。RSTのNGUC配列の「N」中のA、T、CおよびGを用いて、各々のRSTに対して、4回の検索を行った。
【0114】
RAP4−RSTおよびRAP10−RSTのBLAST検索では、実質的に結果は得られなかった(非ヒト配列との不完全な一致のみ)。対照的に、RAP2−RSTおよびRAP6−RSTのBLAST検索では、公開配列において、完全に一致するいくつかの配列が同定され、RAP594−RSTのBLAST検索では、離れた2つの15/16ヌクレオチドの一致が同定された。
【0115】
RAP6−RSTは、nr(非重複性)データベースに位置付けられたNHMCZF遺伝子(GenBank Accession No.AL096880)(配列番号27)内の配列と完全に一致した。(「Novel Human mRNA Containing Zinc Finger CH2 Domains」と標題のつけられた)NHMCZF遺伝子は、マウスMAZR(配列番号28)およびヒトPATZ(配列番号29)遺伝子配列との、高い程度の同一性を有し、また、nrデータベースに位置付けられる。RAP6−RSTはまた、本明細書の後述中でEST6と称される、EST gi:874139(GenBank Accession No.H09317)(配列番号30)内の配列と完全に一致した。
【0116】
RAP2−RSTは、本明細書の後述中でEST2と称される、ESTフラグメントyf56a06.r1(GenBank Accession No.R12420)(配列番号31)内の配列との完全な一致が見つかった。その後のBLAST検索では、別の8つのESTフラグメント内の配列との完全な一致が得られた。
【0117】
602318810F1(GenBank Accession No.BG116747)(配列番号32);
602317343F1(GenBank Accession No.BG115920)(配列番号33);
602281666F1(GenBank Accession No.BG111236)(配列番号34);
602248984F1(GenBank Accession No.BF692624)(配列番号35);
601434123F1(GenBank Accession No.BF892951)(配列番号36);
DKFZp761o0715(GenBank Accession No.AL138059)(配列番号:37);
cr22e03(GenBank Accession No.AI754258)(配列番号38);および
zw05h03(GenBank Accession No.AA495929)(配列番号39)。
【0118】
以下の実施例6に記載したように、引き続き、このEST2および、前述に記載した8つのさらなるESTフラグメントは、推定上のcDNA FLJ22165(GenBank Accession No.AK025818(配列番号40))のフラグメントと重複していることが決定された。
【0119】
RAP594−RSTは、nrデータベース中の2つの遺伝子配列の15/16ヌクレオチドと一致した。一致したうちの1つはCSNK2A1(GENBANK Accession No.NM_001895.1)(配列番号41)であり、そして別の1つはFAPP2(GENBANK Accession No.NM_032639)(配列番号42)であった。
【0120】
CD95ライゲーション抗体を用いたアポトーシス誘導の阻害における、NHMCZF遺伝子(配列番号27)の関連が、以下で確かめられた:遺伝子の他のセグメントがさらなるRST部分として機能し得るか否かを決定するために、NHMCZF遺伝子のヌクレオチド配列が調べられ、そして、これらの6つの推定上のRSTと相補的な基質結合部位を有する「有効なリボザイム」を、以下の表6に列挙したように操作した。
【0121】
【表6】
【0122】
次いで、表6に示される基質結合配列を有するリボザイムをコードしているレトロウイルス発現プラスミドを生成し、実施例1および実施例2で記載したように、DLD−1細胞を、ベクターのトランスフェクション後のCD95アポトーシス誘導に対して試験した。これらのうちの1つ、NHMCZF−4(配列番号46)(この相補的なRSTは、ATGGAGTCTGATGGGG(配列番号49)である)は、CD95ライゲーション抗体によるアポトーシスの誘導を促進する表現型を提供する。これは、NHMZCF遺伝子がアポトーシスの阻害に関連しているというRAP6に基づく元の発見を確認した。
【0123】
NHMZCF遺伝子に対するさらなるRSTおよび相補的なリボザイム基質結合部位を、以下の表7に提供する。
【0124】
【表7−1】
【0125】
【表7−2】
【0126】
アポトーシスの阻害において、EST2クローン(配列番号31)の関与を確認するために、以下の表8に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作した。
【0127】
【表8】
【0128】
次いで、表8に示される基質結合配列を有するリボザイムをコードするレトロウイルス発現プラスミドを作成し、そして、上記実施例1および実施例2に記載されるように、DLD−1細胞を、プラスミドでのトランスフェクション後のアポトーシス誘導をトリガーするCD95に対して試験した。両方の「有効なリボザイム」とも、アポトーシス誘導を促進している表現型を提供した。それらの各々の相補的なRSTは、配列番号98および配列番号99である。このことにより、アポトーシス阻害においてEST2が関与しているRAP2に基づいて、最初の知見が立証された。
【0129】
FLJ22165(配列番号:40)との重複に基づく、EST2遺伝子および相補的リボザイム基質結合部位に対する、さらなるRSTを以下の表9に提供する。
【0130】
【表9−1】
【0131】
【表9−2】
【0132】
同様に、アポトーシス阻害においてEST6クローンの関与を確認するために、EST6について、以下の表10に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作し、これらのリボザイムをコードするレトロウイルス発現プラスミドで、DLD−1細胞をトランスフェクトした。しかしこの場合、いずれの「有効なリボザイム」も、アポトーシス誘導を促進している表現型を提供せず、この過程におけるEST6の関与は確認されなかった。
【0133】
【表10】
【0134】
RAP594に適合する2つのBLAST−−CSNK2A1(配列番号41)またはFAPP2(配列番号42)のどちらが正しい適合なのかを決定するために、CSNK2A1について、以下の表11に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作し、そして、FAPP2について、以下の表12に列挙した基質結合配列を有する「有効なリボザイム」を操作した。
【0135】
【表11】
【0136】
【表12】
【0137】
次いで、これらのリボザイムをコードしているレトロウイルス発現プラスミドでDLD−1細胞をトランスフェクトし、Fas−媒介性アポトーシスを起こす能力について、この細胞をアッセイした。表11に列挙した標的となる有効なリボザイムはいずれも、DLD−1細胞内におけるFas−媒介性アポトーシスに対する感受性を付与できなかった。しかし、FA5−VR1およびFA5−VR5の両方とも、Fasによる誘導後に、DLD−1にアポトーシスを起こすことが出来た。これらの2つの有効なリボザイムの相補的RST配列は、それぞれ配列番号140および配列番号141である。このことは、FAPP2遺伝子がRAP594の標的であること、RAP594がアポトーシス阻害に関与していることを確証した。
【0138】
(実施例4)
(標的ノックダウンの確認)
この実施例は、上述の実施例に記載された方法によって同定されるRNA標的のノックダウンを確認する、または減少レベルを確認する方法を記載する。DLD−1細胞を、コントロールプラスミド(LPR−TL3)、もしくはRAP2またはEST2−1リボザイム遺伝子を発現するレトロウイルスプラスミドのいずれかでトランスフェクトした。トランスフェクションおよびピューロマイシンでの選択を、上述で記載したように実施した。RNEASY kit(Qiagen)を用いて、総RNAを細胞から抽出した。このRNAを、TaqManプローブ(配列番号142)およびプライマーセット(配列番号143および配列番号144)の設計のためにテンプレートとしてEST2配列を用いて、TaqManリアルタイムRT−PCRにより分析した。5μgの細胞サンプル由来総RNAを分析に使用した。LRP−TL3をコントロールとして使用した。この結果は、RAP2リボザイム(配列番号17)および、TV2−1または有効なリボザイムEst2−1(配列番号96)としても知られる「有効なリボザイム」RTV2−1が、EST2標的遺伝子の有意なノックダウン、またはmRNAの減少(RAP2リボザイム(配列番号17)を使用した場合は30%の減少、そしてEst−2(配列番号96)を使用した場合は20%の減少)(図6参照のこと)を引き起こしたことを示した。
【0139】
(実施例5)
(RNA標的の細胞内での発現の確認)
この実施例は、前述の実施例3で同定した部分遺伝子配列(EST2(配列番号31)が、両腫瘍細胞株および正常細胞の両方で通常発現される、より長いmRNAの一部であることを確認する方法を記載する。メッセンジャーRNAを、5つの結腸癌細胞株(DLD−1;SW480;HT−29;Colo220;SW1417)から調製した。このRNAは、RNEASYキットおよびオリゴdT(Qiagen)を用いて調製した。正常な結腸組織由来のメッセンジャーRNAを購入し(ResGen/Invitrogen)、調製した。1μgのmRNAを、各々のサンプルごとに1%のアガロースゲル上にロードした。ノーザンブロットおよびブロットの放射活性プロービングを、当業者に公知のプロトコルにより実施した。このプローブを、テンプレートとしてEST2(配列番号31)およびプライマーTV2−R(配列番号143)およびプライマーEST2プローブF(配列番号145)を用いて、PCRにより生成した。ブロットは、細胞株および正常結腸組織の両方に見られる、およそ7〜7.5kbの長さの単一のバンドを検出することができた(図7参照のこと)。このことは、EST2(配列番号31)配列が、腫瘍細胞株および正常組織の両方で発現されるより大きなmRNAの一部であることを示す。
【0140】
(実施例6)
(EST2遺伝子に対する全長cDNAの単離、アセンブリおよび配列)
この実施例は、前述の実施例3で同定したEST2フラグメントを含む遺伝子の、全長cDNAのアセンブリの過程を記載する。CAPコンティグ(contig)アセンブリプログラム(Indiana University Bioarchive)を用いる場合、最初のコンティグは重複cDNA FLJ22165(配列番号40)および、RAP2 RST(配列番号22)と一致する9つのEST(配列番号31〜39)から構成される。この最初のコンティグ配列(配列番号146)のサイズは、およそ1.7kbであった。このコンティグフラグメントをクエリー配列として使用して、BLAST検索を行ったところ、重複するEST配列601486342F1(GenBank Accession No.BE877775)(配列番号147)が同定され、しかも、コンティグの5’末端を全体約2kb(配列番号148)まで伸長した。
【0141】
プライマーを設計するために、ガイドおよびテンプレートとして上記コンティグを用いて、遺伝子の全長を単離およびクローニングするために、RACE(cDNA末端の高速増幅)を行った。この初期RACEプロトコルを、SMART RACEキット(Clontech)を用いて、結腸および胎盤のmRNAサンプル(ResGen/Invirtogen)の両方で実施した。逆転写反応での開始に使われたプライマーは、キットに添付のオリゴdTであった。遺伝子特異的プライマー(5’−CACATCCCTCATTATAGTCAGAAAG−3’;配列番号149)は2kbコンティグ(配列番号148)中のヌクレオチド738〜762にアニーリングし、ネステッド(nested)PCRを実施するキット中の内部(internal)プライマーと共に使用した。このRACEの手順は、キットに提供されるマニュアル中に記載されているように行った。ネステッドPCR産物をTA Topoベクター(Invitrogen)にクローニングし、制限酵素(RE)消化により分析した。コンティグの配列に基づいて制限酵素マップを構築し、予想されるクローンをSpeIおよびNsiIで別々に消化した。これらのデータは、胎盤mRNAからのRACE反応でのみ、予想されるクローンが得られることが示された。予測的REパターンを有するクローンの配列を決定した(Retrogen Inc.)。この配列決定のデータから、クローンがすべて2kbコンティグと重複し、そして実際に、5’末端の約300ヌクレオチドのコンティグを伸長し、よって、約2.3kbの新しいコンティグ(配列番号150)が作られたことを示した。長さが約7kb〜約7.5kbと推定される(上記実施例5を参照のこと)遺伝子の全長はまだ得られていないので、この遺伝子をクローニングするために、mRNAの長さを「ウォークダウン(walk down)」する必要がある。
【0142】
次いで、コンティグがさらに伸長し得るかどうかを調べるために、BLAST検索に対して、この2.3kbコンティグ(配列番号:150)をクエリー配列として使用した。この検索で、2.3kbコンティグと重複し、この配列が5’末端で約300塩基より長く伸長されて約2.6kbのコンティグ(配列番号:152)が作られる、ESTフラグメントhv79F02(GenBank Accession No.BE327693)(配列番号:151)を得た。次いで、NCBIでヒトゲノム配列を検索するために、このコンティグをクエリー配列として使用した。この検索結果は、このコンティグが、第1染色体に試験的に当てはめられた領域に対して98%を超える同一性でハイブリダイズすることを示した。
【0143】
次いで、2.6kbコンティグが第1染色体にハイブリダイズする、5’末端の約3kb〜5kbの配列に基づいて、一連の10個のプライマーを設計した。これらのプライマーを、胎盤mRNA(Ambion)のRACEのPCR反応におけるコンティグ特異的プライマーと併用して、前もって行うcDNA調製に利用した。これらのプライマーのうちの2つのプライマー(5’−TAACAATCCTTTGGAAGTCACTACTGG−3’;配列番号:153)(5’−AAGCCCAGCATTGCTAAGAGG−3’;配列番号:154)からのPCR反応は、予想されたサイズの産物を与え、その産物をTA−TOPOベクター(Invitrogen)にサブクローニングして配列を決定した。この配列データは、これらのPCR産物が2.6kbコンティグの配列と重複し、コンティグの5’末端を約800bp伸長させて合計約3.4kb(配列番号155)の遺伝子フラグメントとなることを示した。
【0144】
次いで、Celera Genomics Groupの独自の転写産物データベースを検索するために、この3.4kbコンティグ(配列番号155)をクエリー配列として使用した。この検索で、3.4kbコンティグ(配列番号155)の5’領域と有意に重複し、コンティグが5’末端で約750bp伸長されて系約4.1kbの新しいコンティグ(配列番号157)が作られる、Celera転写産物hCT 1782960(配列番号156)がヒットした。
【0145】
上記に記載した750bpが本当にその遺伝子を伸長したかを決定するために、プライマー設計に対するテンプレートとして、4.1kbコンティグ(配列番号157)のこの750bpの領域を用いて、PCR実験を行った。コンティグ特異的プライマー(配列番号161、配列番号162および配列番号163)を組み合わせて、これらのプライマー(配列番号159および160)を用いた場合、PCR産物の期待されるサイズが得られた。配列決定は、これらのPCR産物が3.4kbコンティグ(配列番号155)と重複し、そして、5’末端の新しい750bpが、コンティグを明らかに約4.1kb伸長したことが確認された。
【0146】
4.1kbコンティグ(配列番号157)の配列は、コードされるタンパク質(配列番号158)が仮定のタンパク質KIAA0456(GenBank Acession No.AB007925)(配列番号165)と有意な同一性を有し、GTPase活性化プロテインと考えられるオープンリーディングフレーム(ヌクレオチド3〜962)を含む。このことは、Fas誘導性アポトーシスに対する耐性の付与への関与が本明細書中で示される遺伝子が、GTPase活性化プロテインをコードし得ることを示唆する。
【0147】
胎盤cDNAにおいて、約7kbのmRNAを見つけることが出来ないことは、上述の実施例5で記載されたものと同じプローブを用いた、結腸組織、脳組織および胎盤組織由来のmRNAに対する新たなノーザンブロットの実施を促した。その結果は、EST2を含む遺伝子が、発現している組織に依存して異なるサイズのmRNAを有することを示した。結腸組織は約7kbのmRNAを含んだ;胎盤は約4.5kbのmRNAを有した;そして脳は、2種類のmRNA(約5.5kbの優勢なバンド、および約7kbのマイナーなバンド)を含んだ。したがって、上述に記載されたRACEおよびコンティグアセンブリ結果は、胎盤中に見られるメッセージのサイズと一致する。
【0148】
アセンブリコンティグが本当のメッセンジャーRNAを示すか否かを決定するために、λファージ脳cDNAライブラリー(Human Brain Large−Insert cDNA Library、Clontech)をスクリーニングした。このライブラリーは、およそ5.5kbのmRNA、およびおよそ7kbのmRNAの両方を含み、後者が大腸組織中に見られるメッセージのサイズと一致するので、選択された。これらの研究に対するプローブは、コンティグの3’末端に見られる500bpのNsiIフラグメントであり、ノーザンブロットのために使用されたプローブの約50塩基上流に位置する。選択された脳ライブラリーから、5.5kb種のmRNAを容易に得られ、配列を決定した(配列番号166)。この脳ライブラリー由来の5.5kbcDNAの配列は、4.1kbコンティグ(配列番号157)の完全な配列を含み、配列の5’末端および3’末端の両末端で伸長する。遺伝子の5’末端でこのコンティグを伸長する配列はまた、4.1kbコンティグ(配列番号157)中に見られ、さらに上述に記載したGTPaseプロテインとの配列同一性を有するオープンリーディングフレームを伸長する。
【0149】
(実施例6)
(インビトロでの効力)
この実施例は、癌細胞をアポトーシスに対してより感受性を高くし、より処置に対して応答するようにすることにより、リボザイムが癌細胞を処置し得ることを示す。
【0150】
具体的には、Fas耐性の膀胱癌細胞株を選択した(癌における役割を含む、Fas/Fasリガンドシステムの役割に関して、例えば、Grussら、J.Exp.Med.;181:1235〜38(1995);Kagiら、Science、265:528〜530(1994);Nagataら、Cell、88:355〜65(1997);Runic、J.Clin.Endocrinol.Metab.、81:3119〜22(1996);Sudaら,Cell、75:1169〜78(1993);およびPeraboら、Urology Oncology、6:163〜69(2001))を参照のこと。これらの細胞は、以下のリボザイム基質結合配列の1つもしくは両方でトランスフェクトされた:1)Tv2−2(EST2−2(配列番号97));およびb)Sr6(RAP6(配列番号19))。これらの結合配列は、トランスフェクションに用いられる、合成による、キメラDNA/RNAハンマーヘッドリボザイム構造の各部分であった(それぞれ、配列番号6および配列番号5)。使用した特定の細胞株は、67歳の女性の膀胱の頚部の脱分化移行上皮癌(TCC)に由来する、TCCSUPであった。
【0151】
これらの細胞を、1)Tv2−2;2)SR6;3)「スクランブル(scrambled)」コントロール(Tv2−2またはSR6と同一の構造であるが、既知の任意の遺伝子と結合できない、さらなる非特異的配列を有しない);または4)Tv2−2よびSR6の1:1の比率での組合せ、のいずれかでトランスフェクトした。
【0152】
製造業者の推奨(GTS、CA−USA)に従って、細胞をトランスフェクトした。簡単に言うと、細胞をプレートし、24時間以降にGene Porterキットを用いて異なるリボザイムをトランスフェクトした。さらに24時間後、細胞をFas抗体で処理した。18時間後、細胞をAnnexin V検出法で分析した。これらの実験の結果を図8に示す。
【0153】
図8に示されるように、Fasのないこれらのリボザイムの存在と比較して、Fasと連結された、示された基質結合配列を有する各々のリボザイムの存在は、アポトーシスを受けた細胞のパーセンテージを劇的に増加させた。さらに、Fasを有する両リボザイムの組合せは、アポトーシスが進行している細胞のパーセンテージを2倍より多くした。従って、この実施例は、Tv2−2およびSR6は細胞のFas耐性を引き上げることができ、その結果、それらの細胞をアポトーシスに対して敏感にし、従って、より処置に対して応答するようにする。
【0154】
学術論文、特許出願、特許および他の刊行物を含む、本明細書中の全ての参考文献は、その全体が参考として援用される。
【図面の簡単な説明】
【0155】
【図1】図1は、ヘアピン型リボザイムの一般構造およびヌクレオチド配列(大文字)(配列番号1)および基質RNA(小文字)(配列番号2)とのその相互作用を示す。
【図2】図2は、ハンマーヘッド型リボザイムの一般構造およびヌクレオチド配列(大文字)(配列番号3)、基質RNA(小文字)(配列番号4)とのその相互作用を示す。
【図3】図3は、RAP6のキメラのハンマーヘッド型リボザイムの構造(配列番号5)を示す。この図において、「pr」は、プロピレンジオールを示し;残りの大文字(例えば、T,C,GおよびA)は、DNA塩基を示し;小文字は、RNA塩基を示し;そして下線の小文字は、塩基の糖部分の2位で付加される−OCH3を有するRNA塩基を示す。
【図4】図4は、TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム(配列番号6)の構造を示す。この図において、「pr」は、プロピレンジオールを示し;残りの大文字(例えば、T,C,GおよびA)は、DNA塩基を示し;小文字は、RNA塩基を示し;そして下線のある小文字は、塩基の糖部分の2位で付加される−OCH3を有するRNA塩基を示す。
【図5】図5は、リボザイム遺伝子ベクターのライブラリーを、クローン化するために使用されるpLPRレトロウイルスベクターを示す。
【図6】図6は、RAP2リボザイムおよびTV2−1(Est2−1)リボザイムを使用して、EST2遺伝子のmRNA標的ノックダウンのTaqman分析を示す。
【図7】図7は、大腸腫瘍細胞および正常な大腸組織のノーザンブロット分析のX線像を示す。
【図8】図8は、以下でトランスフェクトされる場合の、癌細胞(未分化移行細胞癌の膀胱細胞)におけるアポトーシスレベルを示す:1)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム;2)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイムおよびFas;3)SR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイム;4)SR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイムおよびFas;5)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム、およびSR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイム;ならびに6)TV2−2(Est2−2)キメラのハンマーヘッド型リボザイム、およびSR6(RAP6)キメラのハンマーヘッド型リボザイムおよびFas。
Claims (40)
- 単離分子であって、該単離分子は、配列番号19のうちの塩基2〜8を含有し、そして配列番号19のうちの塩基13〜16もまた含有し、ここで、糖部分の1位に各々存在する1個以上の塩基は、該糖部分の2位に−OH、−OC1〜6アルキル、ハロ、アミノ、アジド、ニトロまたはフェニルを、独立してかつ必要に応じて有し、そしてここで、1個以上の塩基は、必要に応じてさらに改変され、改変塩基を生じる、単離分子。
- 単離分子であって、該単離分子は、配列番号97のうちの塩基2〜8を含有し、そして配列番号97のうちの塩基13〜16もまた含有し、ここで、糖部分の1位に各々存在する1個以上の塩基は、該糖部分の2位に−OH、−OC1〜6アルキル、ハロ、アミノ、アジド、ニトロ、またはフェニルを、独立してかつ必要に応じて有し、そしてここで、1個以上の塩基は、必要に応じてさらに改変され、改変塩基を生じる、単離分子。
- 請求項1または2に記載の分子であって、ここで、前記塩基はさらに改変されない、分子。
- 請求項3に記載の分子であって、ここで、配列番号19のうちの塩基2,4および5が、各々チミンであり、そして配列番号97の塩基16がウラシルである、分子。
- 請求項1または2に記載の分子であって、配列番号5のうちの塩基8〜11をさらに含有する、分子。
- 請求項4に記載の分子であって、配列番号5のうちの塩基8〜15をさらに含有する、分子。
- 請求項1または2に記載の分子であって、ここで、前記糖部分の2位の全てではなく、少なくとも1個が、−OH、−OC1〜6アルキル、ハロ、アミノ、アジド、ニトロ、またはフェニルを有する、分子。
- 組成物であって、請求項1に記載の分子および請求項2に記載の分子を含有し、ここで、前記塩基は、必要に応じてさらに改変されない、組成物。
- 請求項4に記載の分子であって、ここで、塩基6および7の各々の糖部分の2位が、−OCH3である、分子。
- 請求項4に記載の分子であって、配列番号5を含有する、分子。
- 請求項4に記載の分子であって、配列番号6を含有する、分子。
- 請求項4に記載の分子であって、配列番号5からなる、分子。
- 請求項4に記載の分子であって、配列番号6からなる、分子。
- ハンマーヘッド型リボザイムであって、請求項5または7に記載の分子を含有する、ハンマーヘッド型リボザイム。
- 細胞内でアポトーシス誘導を促進する方法であって、該方法は、該細胞内に、請求項1に記載の分子を導入する工程を包含する、方法。
- 請求項15に記載の方法であって、ここで、前記細胞がアポトーシスに対して耐性である、方法。
- 請求項16に記載の方法であって、ここで、前記細胞が癌細胞である、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記細胞をアポトーシス誘導剤と接触させる工程をさらに含有する、方法。
- 請求項18に記載の方法であって、ここで前記薬剤がFasである、方法。
- 前記細胞内でアポトーシス誘導を促進する方法であって、該方法は、該細胞内に、請求項2に記載の分子を導入する工程を包含する、方法。
- 請求項20に記載の方法であって、ここで前記細胞がアポトーシスに対して耐性である、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、ここで前記細胞が癌細胞である、方法。
- 請求項22に記載の方法であって、前記細胞をアポトーシス誘導剤と接触させる工程をさらに含有する、方法。
- 請求項23に記載の方法であって、ここで、前記薬剤がFasである、方法。
- 細胞内でアポトーシス誘導を促進する方法であって、該方法は、該細胞内に、請求項1および2に記載の分子を導入する工程を、包含する方法。
- 請求項25に記載の方法であって、ここで、前記細胞がアポトーシスに対して耐性である、方法。
- 請求項26に記載の方法であって、ここで、前記細胞が癌細胞である、方法。
- 請求項27に記載の方法であって、該方法は、前記細胞をアポトーシス誘導剤と接触させる工程をさらに含有する、方法。
- 請求項28に記載の方法であって、ここで前記薬剤がFasである、方法。
- 単離化合物であって、配列番号158、または配列番号158と98%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含有する、単離化合物。
- 単離化合物であって、配列番号167のうちの1〜247のアミノ酸、または配列番号167のうちの1〜247のアミノ酸と98%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含有する、単離化合物。
- 請求項31に記載の前記単離化合物であって、配列番号167、または配列番号167と98%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含有する、単離化合物。
- 前記細胞内で、アポトーシス誘導を促進する分子を同定する方法であって、該方法は、以下の工程:
a.該分子を化合物と接触させる工程であって、該分子は、配列番号158のうちの10個以上の隣接アミノ酸、または配列番号167のうちのアミノ酸1〜247のうちの10個以上の隣接アミノ酸を含有する、工程;
b.該分子を細胞内に導入する工程;および
c.前記細胞内のアポトーシスレベルの増加が、該分子がアポトーシス誘導を促進することを示す場合、前記細胞内でアポトーシスレベルを測定する工程、
を包含する、方法。 - 前記単離分子であって、配列番号146、または配列番号146と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
- 請求項34に記載の前記単離分子であって、配列番号148または配列番号148と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
- 請求項34に記載の前記単離分子であって、配列番号150、または配列番号150と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
- 請求項34に記載の前記単離分子であって、配列番号152、または配列番号152と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
- 請求項34に記載の前記単離分子であって、配列番号155、または配列番号155と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
- 請求項34に記載の前記単離分子であって、配列番号157、または配列番号157と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
- 請求項34に記載の前記単離分子であって、配列番号166、または配列番号166と95%以上の同一性を有する分子を含有する、単離分子。
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