JP2007530449A - 小オリゴヌクレオチドに基づく化合物による免疫刺激特性の調節 - Google Patents

小オリゴヌクレオチドに基づく化合物による免疫刺激特性の調節 Download PDF

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Abstract

前述の発明について明確さと理解のためにある程度詳細に記述したが、この開示を読んだ当業者には、本発明および付属のクレームの真の範囲から乖離することなく、形態および詳細についての種々の改変が可能であることが理解される。

Description

関連出願
本出願は、2003年12月5日に出願された米国仮出願第60/528,277号の利益を主張し、この仮出願は参照としてその全体が組み込まれる。
発明分野
本発明は、オリゴヌクレオチドを免疫刺激剤として用いる免疫学および免疫治療の用途に関する。
関連分野の概要
オリゴヌクレオチドは現代の分子生物学において必須のツールとなっており、診断プローブ法からPCRや遺伝子発現のアンチセンス阻害および免疫治療的用途に至るまでの、広い種類の技法に用いられている。オリゴヌクレオチドのこの広範囲の使用のため、オリゴヌクレオチドを合成する、迅速で安価で効率的な方法に対するさらなる需要が生じている。
アンチセンスおよび診断的用途のためのオリゴヌクレオチドの合成は、現在ルーチンに実施することができる。例えば、Methods in Molecular Biology, Vol. 20: Protocols for Oligonulcleotides and Analogs pp. 165-189 (S. Agrawal ed., Humana Press, 1993);Oligonulcleotides and Analogues, A Practical Approach, pp. 87-108 (F. Eckstein ed., 1991);およびUhlmann and Peyman、上記;Agrawal and Iyer, Curr. Op. in Biotech. 6:12 (1995);およびAntisense Research and Applications (Crooke and Lebleu, eds., CRC Press, Boca Raton, 1993)を参照のこと。初期の合成のアプローチは、ホスホジエステルおよびホスホトリエステルの化学を含んでいた。例えば、Khorana et al., J. Molec. Biol. 72: 209 (1972)には、オリゴヌクレオチドの合成のためのホスホジエステルの化学が開示されている。Reese, Tetrahedron Lett. 34:3143-3179 (1978)には、オリゴヌクレオチドおよびポリヌクレオチドの合成のための、ホスホトリエステルの化学が開示されている。これらの初期にアプローチは、合成のためのより効率的なホスホラミダイトアプローチおよびH−ホスホネートアプローチに大きく道を譲っている。例えば、Beaucage and Caruthers, Tetrahedron Lett. 22:1859-1862 (1981)には、ポリヌクレオチドの合成におけるデオキシリボヌクレオシドホスホラミダイトの使用が開示されている。Agrawal and Zamecnikの米国特許第5,149,798号(1992)には、H−ホスホネートアプローチによるオリゴヌクレオチドの最適化された合成について開示されている。これら最新のアプローチの両方は、種々の修飾ヌクレオシド間結合を有するオリゴヌクレオチドを合成するために用いられている。Agrawal and Goodchild, Tetrahedron Lett. 28:3539-3542 (1987)には、ホスホラミダイトの化学を用いたオリゴヌクレオチドメチルホスホネートの合成が教示されている。Connoly et al., Biochem. 23:3443 (1984)には、ホスホラミダイトの化学を用いたオリゴヌクレオチドホスホロチオエートの合成について開示されている。Jager et al., Biochem. 27: 7237 (1988)には、ホスホラミダイトの化学を用いたオリゴヌクレオチドホスホラミデート(phosphoramidate)の合成について開示されている。Agrawal et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 85:7079-7083 (1988)には、H−ホスホネートの化学を用いたオリゴヌクレオチドホスホラミデートおよびオリゴヌクレオチドホスホロチオエートの合成について開示されている。
近年、数人の研究者らにより、免疫療法の用途においてオリゴヌクレオチドを免疫刺激剤として用いることの有効性が示された。ホスホジエステルオリゴヌクレオチドおよびホスホロチオエートオリゴヌクレオチドが免疫刺激を誘導できるとの観察は、この副作用を治療ツールとして開発することへの関心を創出した。これらの努力は、ジヌクレオチド天然CpGを含むホスホロチオエートオリゴヌクレオチドに集中された。Kuramoto et al., Jpn. J. Cancer Res. 83:1128-1131 (1992)は、CpGジヌクレオチドを含むパリンドロームを含むホスホジエステルオリゴヌクレオチドが、インターフェロン−アルファおよびガンマの合成を誘導し、ナチュラルキラー活性を増強できることを教示している。Krieg et al., Nature 371:546-549 (1995)は、ホスホロチオエートCpG含有オリゴヌクレオチドが免疫刺激性であることを開示している。Liang et al., J. Clin. Invest. 98:1119-1129 (1996)は、かかるオリゴヌクレオチドがヒトB細胞を活性化することを開示している。Moldoveanu et al., Vaccine 16:1216-124 (1998)は、CpG含有ホスホロチオエートオリゴヌクレオチドが、インフルエンザウィルスに対する免疫反応を増強することを教示している。McCluskie and Davis, J. Immunol.161:4463-4466 (1998)は、CpG含有オリゴヌクレオチドが、強力なアジュバントとして作用し、B型肝炎ウィルス表面抗原に対する免疫反応を増強することを教示している。
CpG含有ホスホロチオエートオリゴヌクレオチドの他の修飾は、免疫反応の調節剤として作用するそれらの能力にも影響を及ぼし得る。例えば、Zhao et al., Biochem. Pharmacol. (1996) 51:173-182;Zhao et al., Biochem. Pharmacol. (1996) 52:1537-1544;Zhao et al., Antisense Nucleic Acid Drug Dev. (1997) 7:495-502;Zhao et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. (1999) 9:3453-3458;Zhao et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. (2000) 10:1051-1054;Yu et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. (2000) 10:2585-2588;Yu et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. (2001) 11:2263-2267;およびKandimalla et al., Bioorg. Med. Chem. (2001)9:807-813を参照のこと。
CpG含有オリゴヌクレオチドが調節可能な反応の1つは、喘息である。アレルギー性喘息反応は、Tヘルパー2型(Th2)リンパ球の活性化を特徴とする。Th2リンパ球により誘導された反応は、喘息におけるアレルギー性炎症の発症機序および進行に主要な役割を果たす。Th2サイトカインIL−5は、好酸球の産生と生存を増加させ、気道の好酸球の増加を導く。他のTh2サイトカイン(IL−4、IL−9およびIL−13)もまた、アレルゲン特異的IgEの産生、マスト細胞増殖、上皮細胞接着分子発現、および気道過敏性を誘導することにより、アレルギー炎症において重要な役割を果たす。コルチコステロイドのみが、現在、アレルギー性喘息の処置に広く用いられている。ステロイドの処置は、炎症の発現を最小化することにのみ効果的であるが、疾病を治療はしない。アレルギー性喘息の進行を防ぐための、連続的な治療が求められる。
これらの報告は、免疫刺激性オリゴヌクレオチドにより生じる免疫反応を、増強し改変することの必要性が存在することを明白に示している。
発明の概要
本発明は、オリゴヌクレオチド化合物によって引き起こされる免疫反応を増強し改変するための方法を提供する。本発明による方法は、免疫療法用途のために免疫刺激性オリゴヌクレオチドの免疫刺激効果を増加させることができる。本発明者らは驚くべきことに、免疫刺激性オリゴヌクレオチドを、その5’末端を最適に提示するよう修飾することにより、その免疫刺激能力が劇的に増強されることを見出した。かかるオリゴヌクレオチドを、本明細書においては「イムノマー」と呼ぶ。
従って第1の側面において、本発明は、その3’末端、ヌクレオシド間結合、または官能化核酸塩基もしくは糖において、非ヌクレオチドリンカーを介して結合している少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含むイムノマーを提供し、ここで少なくとも1個の前記オリゴヌクレオチドは免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、到達可能5’末端を有している。
1つの態様において、免疫刺激性オリゴヌクレオチドイムノマーは、配列番号170で表される配列を含む。
第2の側面において、本発明は、配列番号170で表される配列を含む免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み;並びに、サイトカイン、ケモカイン、タンパク質リガンド、トランス活性化因子、ペプチド、および修飾アミノ酸を含むペプチドからなる群から選択される共刺激性分子をさらに含む、免疫調節性組成物を提供する。本発明のこの側面において、共刺激性分子は随意的に、免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーに結合しており、そして免疫調節性組成物はさらに、随意的に、アジュバントおよび/または薬学的に許容し得る担体を含む。
第3の側面において、本発明は、配列番号170で表される配列を含む免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み;並びに、抗原をさら含む免疫調節性組成物を提供し、ここで抗原は、ペプチド、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、および脂質からなる群から選択されるか、または抗原はアレルゲンである、。本発明のこの側面において、免疫調節性組成物はさらに、随意的に、アジュバントおよび/または薬学的に許容し得る担体を含む。
他の態様において、免疫刺激性オリゴヌクレオチドイムノマーは、配列番号171で表される配列を含む。
第4の側面において、本発明は、配列番号171で表される配列を含む免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み;並びに、サイトカイン、ケモカイン、タンパク質リガンド、トランス活性化因子、ペプチド、および修飾アミノ酸を含むペプチドからなる群から選択される共刺激性分子をさらに含む、免疫調節性組成物を提供する。本発明のこの側面において、共刺激性分子は随意的に、免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーに結合しており、そして免疫調節性組成物はさらに、随意的に、アジュバントおよび/または薬学的に許容し得る担体を含む。
第5の側面において、本発明は、配列番号171で表される配列を含む免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み;並びに、抗原をさら含む免疫調節性組成物を提供し、ここで抗原は、ペプチド、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、および脂質からなる群から選択されるか、または抗原はアレルゲンである。本発明のこの側面において、免疫調節性組成物はさらに、随意的に、アジュバントおよび/または薬学的に許容し得る担体を含む。
他の態様において、本発明は、気道炎症、炎症性疾患、アレルギー、または喘息を有する患者を治療的に処置する方法を提供し、かかる方法は、該患者にイムノマーを投与することを含む。
第6の側面において、本発明は患者を治療的に処置する方法を提供し、ここでイムノマーは、非ヌクレオチドリンカーにより結合された少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含み、および1つより多い5’末端を有しており、ここで少なくとも1個の前記ヌクレオチドは、到達可能5’末端を有する免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、および免疫刺激性ジヌクレオチドを含む。免疫刺激性ジヌクレオチドは、CpG、CpG、CpG、およびCpGからなる群から選択され、この式中、Cは、シチジンまたは2’−デオキシシチジンであり、Cは、2’−デオキシチミジン、アラビノシチジン、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリン、2’−デオキシ−2’− 置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジンまたは他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり、Gは、グアノシンまたは2’−デオキシグアノシンであり、Gは、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、2’−デオキシ−2’置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシンである。
第7の側面において、本発明は患者を治療的に処置する方法を提供し、ここでイムノマーは、配列番号170で表される配列、または配列番号171で表される配列、または配列番号172で表される配列、または配列番号173で表される配列を含む。
第8の側面において、本発明は、疾病または疾患に関連する抗原を投与することをさらに含む、患者を治療的に処置する方法を提供し、ここでイムノマーもしくは抗原または両者は、免疫原性タンパク質もしくは非免疫原性タンパク質と結合しており、および/または、該方法はアジュバントを投与することをさらに含む。
他の態様において、本発明は、気道炎症、炎症性疾患、アレルギー、または喘息を有する患者における免疫反応を調節する方法であって、該患者にイムノマーを投与することを含む、前記方法を提供し、ここで免疫反応は、Th1および/またはTh2免疫反応である。
第9の側面において、本発明は、患者における免疫反応を調節する方法を提供し、ここで、イムノマーは、非ヌクレオチドリンカーにより結合された少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含み、および1つより多い5’末端を有しており、ここで少なくとも1個の前記ヌクレオチドは、到達可能5’末端を有する免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、および免疫刺激性ジヌクレオチドを含む。免疫刺激性ジヌクレオチドは、CpG、CpG、CpG、およびCpGからなる群から選択され、この式中、Cは、シチジンまたは2’−デオキシシチジンであり、Cは、2’−デオキシチミジン、アラビノシチジン、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリン、2’−デオキシ−2’− 置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジンまたは他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり、Gは、グアノシンまたは2’−デオキシグアノシンであり、Gは、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、2’−デオキシ−2’置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシンである。
第10の側面において、本発明は、患者における免疫反応を調節する方法を提供し、ここでイムノマーは、配列番号170で表される配列、または配列番号171で表される配列、または配列番号172で表される配列、または配列番号173で表される配列を含む。
第11の側面において、本発明は、疾病または疾患に関連する抗原を投与することをさらに含む、患者を治療的に処置する方法を提供し、ここでイムノマーもしくは抗原または両者は、免疫原性タンパク質もしくは非免疫原性タンパク質と結合しており、および/または、該方法はアジュバントを投与することをさらに含む。
好ましい態様の詳細な説明
本発明は、免疫療法用途のための免疫刺激剤としての、オリゴヌクレオチドの治療的使用に関する。本明細書中に引用の発行された特許、特許出願、および参考文献は、その各々が具体的また個別に参照として組み込まれると示された場合同様に、参照としてここに組み込まれる。本明細書に引用された任意の参考文献の任意の教示と本明細書の間に不一致がある場合は、本発明のために後者を優先する。
本発明は、免疫療法用途、例えば、限定はされないが、成人および小児および獣医学的用途における、癌、自己免疫疾患、喘息、呼吸アレルギー、食物アレルギー、並びに細菌、寄生虫およびウィルス感染症の処置に用いられる免疫刺激性化合物によって引き起こされる免疫反応を、増強し改変するための方法を提供する。アレルギー性喘息は、本方法および化合物による処置に特に好ましい状態である。従って、本発明はさらに、免疫療法のために最適レベルの免疫刺激効果を有する化合物、およびかかる化合物を作製し用いるための方法を提供する。さらに、本発明のイムノマーは、DNAワクチン、抗体、アレルゲン、化学療法剤、およびアンチセンスオリゴヌクレオチドと組み合わせたアジュバントとして有用である。
本発明者らは驚くべきことに、免疫刺激性オリゴヌクレオチドがその5’末端を最適に提示するよう修飾することが、その免疫刺激能力に劇的に影響することを見出した。かかるオリゴヌクレオチドを、本明細書において「イムノマー」と呼ぶ。
第1の側面において、本発明は、その3’末端、またはヌクレオシド間結合、または官能化核酸塩基もしくは糖において、非ヌクレオチドリンカーに結合している少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含むイムノマーを提供し、ここで少なくとも1個の前記オリゴヌクレオチドは免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、到達可能5’末端を有している。本明細書において、用語「到達可能5’末端」とは、イムノマーを認識して結合し免疫系を刺激する因子が到達できるように、オリゴヌクレオチドの5’末端が十分に利用可能であることを意味する。到達可能5’末端を有するオリゴヌクレオチドにおいて、末端の糖の5’OH位置は、2個より多いヌクレオシド残基と共有結合していない。随意的に、5’OHはホスフェート、ホスホロチオエート、またはホスホロジチオエート部分、芳香族もしくは脂肪族リンカー、コレステロール、または到達可能性を損なわない他の実体と結合することができる。
本発明において、用語「イムノマー」とは、その3’末端またはヌクレオシド間結合、または官能化核酸塩基もしくは糖において、直接もしくは非ヌクレオチドリンカーを介して結合している少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含む、任意の化合物であって、少なくとも1個の前記オリゴヌクレオチドは(イムノマーの文脈において)免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、到達可能5’末端を有し、ここで前記化合物は、脊椎動物に投与された場合に免疫反応を誘導する。ある態様において、脊椎動物は哺乳類であり、ヒトを含む。
ある態様において、イムノマーは2個または3個以上の免疫刺激性オリゴヌクレオチドを含み、(イムノマーの文脈において)これらは同一でも異なっていてもよい。好ましくは、かかる免疫刺激性オリゴヌクレオチドの各々は、少なくとも1つの到達可能5’末端を有する。
ある態様において、免疫刺激性オリゴヌクレオチド(複数を含む)に加えて、イムノマーはまた、遺伝子に相補的な少なくとも1個のオリゴヌクレオチドを含む。本明細書において、用語「相補的な」とは、オリゴヌクレオチドが、生理条件下で遺伝子の領域にハイブリダイズすることを意味する。ある態様において、オリゴヌクレオチドは遺伝子の発現を下方制御する。かかる下方制御オリゴヌクレオチドは、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイムオリゴヌクレオチド、小阻害性RNA(small inhibitory RNA)およびデコイオリゴヌクレオチドからなる群から選択されるのが好ましい。本明細書において用語「遺伝子を下方制御する」とは、遺伝子の転写または遺伝子産物の翻訳を阻害することを意味する。従って、本発明のこれらの態様によるイムノマーは、1つまたは2つ以上の特定疾病ターゲットを標的化し、一方で免疫システムを刺激するのに用いることができる。
ある態様において、イムノマーは、リボザイムまたはデコイオリゴヌクレオチドを含む。本明細書において、用語「リボザイム」は、触媒作用を有するオリゴヌクレオチドを指す。好ましくは、リボザイムは、特定の核酸標的に結合して、該標的を開裂する。本明細書において、用語「デコイオリゴヌクレオチド」は、配列特異的様式で転写因子に結合し、転写活性を阻むオリゴヌクレオチドを指す。好ましくは、リボザイムまたはデコイオリゴヌクレオチドは二次構造を示し、これには、限定なく、ステムループまたはヘアピン構造が含まれる。ある態様において、少なくとも1個のオリゴヌクレオチドはポリ(I)−ポリ(dC)を含む。ある態様において、少なくとも1組のNnは、3〜10個のdGおよび/またはGのストリング、または2’−置換リボもしくはアラビノGを含む。
本発明のためには、用語「オリゴヌクレオチド」は、複数の結合したヌクレオシド単位から形成されるポリヌクレオシドを指す。かかるオリゴヌクレオチドは、ゲノムDNAまたはcDNAを含む既存の核酸源から得ることができるが、好ましくは合成方法により製造される。好ましい態様においては、各ヌクレオシド単位は、複素環塩基および、ペントフラノシル、トレハロース、アラビノース、2'−デオキシ−2'−置換アラビノース、2'−O−置換アラビノースまたはヘキソース糖基を含む。ヌクレオシド残基は、多くの知られたヌクレオシド間結合の任意のものによって互いに結合され得る。かかるヌクレオシド間結合は、限定することなく、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホネート、アルキルホスホノチオエート、ホスホトリエステル、ホスホラミデート、シロキサン、カーボネート、カルボアルコキシ、アセトアミデート、カルバメート、モルホリノ、ボラノ、チオエーテル、架橋ホスホラミデート、架橋メチレンホスホネート、架橋ホスホロチオエート、およびスルホンヌクレオシド間結合を含む。用語「オリゴヌクレオチド」はまた、1つまたは2つ以上の立体特異的ヌクレオシド間結合(例えば、(R)−もしくは (S)−ホスホロチオエート、アルキルホスホネート、またはホスホトリエステル結合)を有するポリヌクレオシドも含む。本明細書において、用語「オリゴヌクレオチド」および「ジヌクレオチド」は、任意のかかるヌクレオシド間結合を有するポリヌクレオシドおよびジヌクレオシドを含むことを明確に意図し、前記結合がホスフェート基を含むか含まないかは問わない。ある好ましい態様においては、これらのヌクレオシド間結合は、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、もしくはホスホロジチオエート結合、またはこれらの組み合わせであってもよい。
ある態様において、オリゴヌクレオチドはそれぞれ、約3〜約35のヌクレオシド残基を、好ましくは約4〜約30のヌクレオシド残基を、より好ましくは約4〜約20のヌクレオシド残基を有する。ある態様において、オリゴヌクレオチドは、約5〜約18、または約5〜約14のヌクレオシド残基を含む。本明細書において、用語「約」とは、正確な数値が重要ではないことを意味する。従って、オリゴヌクレオチドにおけるヌクレオシド残基の数は重要ではなく、1個もしくは2個少ないヌクレオシド残基、または1個から数個の余分なヌクレオシド残基を有するオリゴヌクレオチドもまた、上記の態様の各々と等価であると考えられる。ある態様において、1個または2個以上のオリゴヌクレオチドは11個のヌクレオチドを有する。
用語「オリゴヌクレオチド」はまた、限定なく、タンパク質基、親油性基、インターカレート剤、ジアミン、葉酸、コレステロール、およびアダマンタンを含む付加的置換基を有するポリヌクレオシドを包含する。用語「オリゴヌクレオチド」はまた、ポリマーを含有する他の任意の核酸塩基を含み、これらは、限定なく、ペプチド核酸(PNA)、ホスフェート基を有するペプチド核酸(PHONA)、ロックド核酸(LNA)、モルホリノ骨格オリゴヌクレオチド、および、アルキルリンカーまたはアミノリンカーを有する骨格部分を有するオリゴヌクレオチドを含む。
本明細書において、用語「二次構造」は、分子内および分子間水素結合を指す。分子内水素結合は、ステムループ構造の形成をもたらす。分子間水素結合は、二重の核酸分子の形成をもたらす。
本発明のオリゴヌクレオチドは、天然に存在するヌクレオシド、修飾ヌクレオシド、またはこれらの混合物を含むことができる。本明細書において、用語「修飾ヌクレオシド」とは、修飾複素環塩基、修飾糖部分またはこれらの組み合わせを含むヌクレオシドである。ある態様において、修飾ヌクレオシドは、ここで述べるような非天然ピリミジンまたはプリンヌクレオシドである。ある態様においては、修飾ヌクレオシドは2’−置換リボヌクレオシド、アラビノヌクレオシドまたは2’−デオキシ−2’−フルオロアラビノシドである。
本発明のためには、用語「2’−置換リボヌクレオシド」は、ペントース部分の2’位におけるヒドロキシル基が置換されて2’−O−置換リボヌクレオシドとなるリボヌクレオシドを含む。好ましくは、かかる置換は、1〜6個の飽和もしくは不飽和炭素原子を含む低級アルキル基、または、6〜10個の炭素原子を有するアリール基によりなされ、かかるアルキルまたはアリール基は、無置換でもよく、または、例えばハロ、ヒドロキシ、トリフルオロメチル、シアノ、ニトロ、アシル、アシルオキシ、アルコキシ、カルボキシル、カルボアルコキシ、もしくはアミノ基により置換されていてもよい。かかる2’−O−置換リボヌクレオシドの例は、限定なく、2’−O−メチルリボヌクレオシドおよび2’−O−メトキシエチルリボヌクレオシドを含む。
用語「2’−置換リボヌクレオシド」はまた、2’−ヒドロキシル基が、1〜6個の飽和または不飽和炭素原子を含む低級アルキル基またはアミノもしくはハロ基により置換されている、リボヌクレオシドを含む。そのような2’−置換リボヌクレオシドの例は、限定なく、2’−アミノ、2’−フルオロ、2’−アリル、および2’−プロパルギルリボヌクレオシドを含む。
用語「オリゴヌクレオチド 」は、ハイブリッドおよびキメラオリゴヌクレオチドを含む。「キメラオリゴヌクレオチド」は、1種より多いヌクレオシド間結合を有するオリゴヌクレオチドである。かかるキメラオリゴヌクレオチドの好ましい1例は、ホスホロチオエート、ホスホジエステルまたはホスホロジチオエート部位および、アルキルホスホネートまたはアルキルホスホノチオエート結合などの非イオン結合を含むキメラオリゴヌクレオチドである(例えばPederson et al.、米国特許第5,635,377号および第5,366,878号を参照)。
「ハイブリッドオリゴヌクレオチド」は、1種より多いヌクレオシドを有するオリゴヌクレオチドである。かかるハイブリッドオリゴヌクレオチドの好ましい1例は、リボヌクレオチド、または2’−置換リボヌクレオチド部位、およびデオキシリボヌクレオチド部位を含む(例えばMetelev and Agrawal、米国特許第5,652,355号、第6,683,167号、第6,346,614号および第6,143,881号を参照)。
本発明のためには、用語「免疫刺激性オリゴヌクレオチド」は、魚類、鳥類または哺乳類などの脊椎動物に投与された場合に免疫反応を引き起こす、上記のオリゴヌクレオチドを指す。本明細書において、用語「哺乳類」は、限定なく、ラット、マウス、ネコ、イヌ、ウマ、家畜、ウシ、ブタ、ウサギ、非ヒト霊長類、およびヒトを含む。有用な免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、Agrawal et al.の、1998年11月5日に公開されたWO 98/49288;2001年2月22日に公開されたWO 01/12804、2001年8月2日に公開されたWO 01/55370、2001年4月30日に申請されたPCT/US01/13682;および2001年9月26日に申請されたPCT/US01/30137に記載されている。好ましくは、免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、少なくとも1つの、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、またはホスホロジチオエートヌクレオシド間結合を含む。
ある態様において、免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、式:5’−Pyr−Pur−3’で表される免疫刺激性ジヌクレオチドを含み、式中、Pyrは天然または合成ピリミジンヌクレオシドであり、Purは天然または合成プリンヌクレオシドである。本明細書において、用語「ピリミジンヌクレオシド」は、ヌクレオシドの塩基成分がピリミジン塩基であるヌクレオシドを指す。同様に、用語「プリンヌクレオシド」は、ヌクレオシドの塩基成分がプリン塩基であるヌクレオシドを指す。本発明のためには、「合成」ピリミジンまたはプリンヌクレオシドは、天然に存在しないピリミジンまたはプリン塩基、天然に存在しない糖部分、またはこれらの組み合わせを含む。
本発明による好ましいピリミジンヌクレオシドは、構造(I):
Figure 2007530449
(i)式中、
Dは、水素結合供与体(hydrogen bond donor)であり;
D’は、水素、水素結合供与体、水素結合受容体(hydrogen bond acceptor)、親水基、疎水基、電子求引基および電子供与基からなる群から選択され;
Aは、水素結合受容体または親水基であり;
A’は、水素結合受容体、親水基、疎水基、電子求引基および電子供与基からなる群から選択され;
Xは、炭素または窒素であり;および
S’は、ペントースもしくはヘキソース糖環、または天然に存在しない糖である、
を有する。
好ましくは、糖環は、ホスフェート部分、修飾ホスフェート部分、またはピリミジンヌクレオシドを他のヌクレオシドもしくはヌクレオシド類似体に結合するのに好適な他のリンカー部分により誘導体化されている。
好ましい水素結合供与体は、限定なく、−NH−、−NH、−SHおよび−OHを含む。好ましい水素結合受容体は、限定なく、C=O、C=S、および芳香族複素環の環窒素原子、例えばシトシンのN3を含む。
ある態様において、(I)の塩基部分は、天然に存在しないピリミジン塩基である。天然に存在しない好ましいピリミジン塩基の例は、限定なく、5−ヒドロキシシトシン、5−ヒドロキシメチルシトシン、N4−アルキルシトシン、好ましくはN4−エチルシトシンおよび4−チオウラシルを含む。しかし、ある態様において5−ブロモシトシンは特異的に除外される。
ある態様において(I)の糖部分S’は、天然に存在しない糖部分である。本発明のためには、「天然に存在する糖部分」は、例えばリボースおよび2’−デオキシリボースなどの、核酸の一部として天然に存在する糖部分であり、「天然に存在しない糖部分」は、核酸の一部として天然に存在しない任意の糖であるが、オリゴヌクレオチドの骨格において用いることのできるもの、例えばヘキソースである。アラビノースおよびアラビノース誘導体は、好ましい糖部分の例である。
本発明による好ましいプリンヌクレオシド類似体は、構造(II):
Figure 2007530449
(ii)式中、
Dは、水素結合供与体であり;
D’は、水素、水素結合供与体、および親水基からなる群から選択され;
Aは、水素結合受容体または親水基であり;
Xは、炭素または窒素であり;
各Lは、独立してC、O、NおよびSからなる群から選択され;および、
S’は、ペントースもしくはヘキソース糖環、または天然に存在しない糖である、
を有する。
好ましくは、糖環は、ホスフェート部分、修飾ホスフェート部分、またはピリミジンヌクレオシドを他のヌクレオシドもしくはヌクレオシド類似体に結合するのに好適な他のリンカー部分により誘導体化されている。
好ましい水素結合供与体は、限定なく、−NH−、−NH、−SHおよび−OHを含む。好ましい水素結合受容体は、限定なく、C=O、C=S、−NO、および芳香族複素環の環窒素原子、例えばグアニンのN1を含む。
ある態様において、(II)の塩基部分は、天然に存在しないプリン塩基である。天然に存在しない好ましいプリン塩基の例は、限定なく、6−チオグアニンおよび7−デアザグアニンを含む。ある態様において、(II)の糖部分S’は、構造(I)について上記したように、天然に存在する糖部分である。
好ましい態様において、免疫刺激性ジヌクレオチドは、CpG、CpG、CpG、およびCpGからなる群から選択され、この式中、Cは、シチジンまたは2’−デオキシシチジンであり、Cは、2’−デオキシチミジン、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリン、アラビノシチジン、2’−デオキシチミジン、2’−デオキシ−2’−置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジンまたは他の非天然ピリミジンヌクレオシドまたは稀にしか存在しないピリミジンヌクレオシドであり;Gは、グアノシンまたは2’−デオキシグアノシンであり、Gは、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシ−2’ 置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、または他の非天然プリンヌクレオシドまたは稀にしか存在しないプリンヌクレオシドであり、そしてpは、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、およびホスホロジチオエートからなる群から選択されるヌクレオシド間結合である。ある好ましい態様において、免疫刺激性ジヌクレオチドはCpGではない。
免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、免疫刺激性部分を、免疫刺激性ジヌクレオチドの片側または両側に含むことができる。従って、ある態様において、免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、免疫刺激性ドメインにおいて構造(III):
5’−Nn−N1−Y−Z−N1−Nn−3’ (III)
式中、
Yは、シチジン、2’デオキシチミジン、2’デオキシシチジン、アラビノシチジン、2’−デオキシ−2’−置換アラビノシチジン、2’−デオキシチミジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジンまたはその他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり;
Zは、グアノシンまたは2’−デオキシグアノシンであり、Gは、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシ−2’置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換―アラビノグアノシン、2’デオキシイノシン、またはその他の非天然プリンヌクレオシドであり;
N1は、各々の場合に、好ましくは天然に存在するかもしくは合成のヌクレオシド、または免疫刺激性部分であって、これらは、脱塩基ヌクレオシド、アラビノヌクレオシド、2’−デオキシウリジン、α−デオキシリボヌクレオシド、β−L−デオキシリボヌクレオシド、およびホスホジエステルもしくは修飾ヌクレオシド間結合により隣接ヌクレオシドの3’側へ結合されたヌクレオシド、からなる群から選択され、ここで前記修飾ヌクレオシド間結合は、限定することなく、約2オングストローム〜約200オングストロームの長さを有するリンカー、C2〜C18アルキルリンカー、ポリ(エチレングリコール)リンカー、2−アミノブチル−1,3−プロパンジオールリンカー、グリセリルリンカー、2’−5’ヌクレオシド間結合、およびホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、もしくはメチルホスホネートヌクレオシド間結合から選択され;
Nnは、各々の場合に、好ましくは天然に存在するヌクレオシドまたは免疫刺激性部分であって、これらは、脱塩基ヌクレオシド、アラビノヌクレオシド、2’−デオキシウリジン、α−デオキシリボヌクレオシド、2’−O−置換リボヌクレオシド、および修飾ヌクレオシド間結合により隣接ヌクレオシドの3’側へ結合されたヌクレオシド、からなる群から選択され、ここで前記修飾ヌクレオシド間結合は、好ましくは、アミノリンカー、2’−5’ヌクレオシド間結合、およびメチルホスホネートヌクレオシド間結合からなる群から選択される;
を含み、
ただし、N1またはNnの少なくとも1つは免疫刺激性部分であり;
ここでnは、0〜30の数であり;および
ここで、3’末端、ヌクレオシド間リンカー、または誘導体化核酸塩基または糖は、直接または非ヌクレオチドリンカーを介して、免疫刺激性であってもなくてもよい、他のオリゴヌクレオチドに結合されている。
ある好ましい態様において、YZは、アラビノシチジンまたは2’−デオキシ−2’−置換アラビノシチジンおよび、アラビノグアノシンまたは2’デオキシ−2’−置換アラビノグアノシンである。好ましい免疫刺激性部分はホスフェート骨格の修飾を含み、これには、限定なく、メチルホスホネート、メチルホスホノチオエート、ホスホトリエステル、ホスホチオトリエステル、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、トリエステルプロドラッグ、スルホン、スルホンアミド、スルファメート、ホルムアセタール、N−メチルヒドロキシルアミン、カーボネート、カルバメート、モルホリノ、ボラノホスホネート、ホスホラミデート、特に1級アミノ−ホスホラミデート、N3ホスホラミデートおよびN5ホスホラミデート、および立体特異的結合(例えば、(R)−または(S)−ホスホロチオエート、アルキルホスホネート、またはホスホトリエステル結合)が含まれる。
本発明による好ましい免疫刺激性部分は、糖修飾を有するヌクレオシドをさらに含み、これには限定なく以下が含まれる:限定なく2’−O−メチルリボース、2’−O−メトキシエチルリボース、2’−O−プロパルギルリボース、および2’−デオキシ−2’−フルオロリボースを含む、2’−置換ペントース糖;限定なく3’−O−メチルリボースを含む、3’−置換ペントース糖;1’,2’−ジデオキシリボース;アラビノース;限定なく1’−メチルアラビノース、3’−ヒドロキシメチルアラビノース、4’−ヒドロキシメチルアラビノース、および2’−置換アラビノース糖を含む、置換アラビノース糖;限定なく1,5−アンヒドロヘキシトールを含む、ヘキソース糖;並びにアルファ−アノマー。修飾糖が3’−デオキシリボヌクレオシドまたは3’−O−置換リボヌクレオシドである態様においては、免疫刺激性部分は、2’−5’ヌクレオシド間結合によって隣接するヌクレオシドに付着している。
本発明による好ましい免疫刺激性部分は、他の炭水化物骨格修飾物および置換物を有するオリゴヌクレオチドをさらに含み、これには以下が含まれる:ペプチド核酸(PNA)、ホスフェート基を有するペプチド核酸(PHONA)、ロックド核酸(LNA)、モルホリノ骨格オリゴヌクレオチド、および約2オングストローム〜約200オングストロームの長さを有する骨格リンカー部を有するオリゴヌクレオチドであって、限定なくアルキルリンカーまたはアミノリンカーを含むもの。アルキルリンカーは、分枝または非分枝であってもよく、置換または無置換であってもよく、キラル的に純粋であってもラセミ混合物であってもよい。最も好ましくは、かかるアルキルリンカーは約2〜約18個の炭素原子を有する。ある好ましい態様においては、かかるアルキルリンカーは約3〜約9個の炭素原子を有する。あるアルキルリンカーは、ヒドロキシ、アミノ、チオール、エーテル、アミド、チオアミド、エステル、尿素およびチオエーテルからなる群から選択される、1個または2個以上の官能基を含む。かかる官能基アルキルリンカーのあるものは、式−O−(CH−CH−O−)(n=1〜9)で表されるポリ(エチレングリコール)リンカーである。他の官能基アルキルリンカーのあるものは、ペプチドまたはアミノ酸である。
本発明による好ましい免疫刺激性部分は、限定なくβ−L−デオキシリボヌクレオシドおよびα−デオキシリボヌクレオシドを含むDNAアイソフォームを、さらに含む。本発明による好ましい免疫刺激性部分は、3’修飾を組み込み、そして、限定なく2’−5’、2’−2’、3’−3’および5’−5’結合を含む、非天然のヌクレオシド間結合位を有するヌクレオシドをさらに含む。
本発明による好ましい免疫刺激性部分は、修飾複素環塩基を有するヌクレオシドをさらに含み、これらには、限定なく、5−ヒドロキシシトシン、5−ヒドロキシメチルシトシン、N4−アルキルシトシン、好ましくはN4−エチルシトシン、4−チオウラシル、6−チオグアニン、7−デアザグアニン、イノシン、ニトロピロール、C5−プロピニルピリミジン、および限定なく2,6−ジアミノプリンを含むジアミノプリンが含まれる。
具体的な例により、そして限定することなく、例えば、構造(III)の免疫刺激性ドメインにおいて、N1位またはNn位のメチルホスホネートヌクレオシド間結合は、免疫刺激性部分であり、約2オングストローム〜約200オングストロームの長さを有するリンカー、X1位のC2〜C18アルキルリンカーは免疫刺激性部分であり、そしてX1位のβ−L−デオキシリボヌクレオシドは免疫刺激性部分である。免疫刺激性部分の代表的な位置および構造については、下の表1を参照のこと。特定位置における免疫刺激性部分としてのリンカーの言及は、その位置のヌクレオシド残基がその3’−ヒドロキシルにおいて指定のリンカーによって置換され、それによって、そのヌクレオシド残基と3’側の隣接するヌクレオシドとの間に修飾ヌクレオシド間結合を生成することを意味すると理解される。同様に、特定位置における免疫刺激性部分としての修飾ヌクレオシド間結合の言及は、その位置のヌクレオシド残基が、3’側の隣接するヌクレオシドに、列挙された結合によって結合されていることを意味する。
表1
Figure 2007530449
表2は、上流増強ドメイン(upstream potentiation domain)を有する免疫刺激性オリゴヌクレオチド内の免疫刺激性部分の代表的な位置および構造を示す。本明細書において、用語「スペーサー9」は、式−O−(CHCH−O−)−、式中nは3である、で表されるポリ(エチレングリコール)リンカーを指す。用語「スペーサー18」は、式−O−(CHCH−O)−、式中nは6である、で表されるポリ(エチレングリコール)リンカーを指す。本明細書において、用語「C2〜C18アルキルリンカー」は、式−O−(CH−O−、式中qは2〜18の整数である、で表されるリンカーを指す。従って、用語「C3リンカー」および「C3アルキルリンカー」は、式−O−(CH−O−で表されるリンカーを指す。スペーサー9、スペーサー18、およびC2〜C18アルキルリンカーの各々について、リンカーは、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、またはホスホロジチオエート結合によって、隣接するヌクレオシドに結合される。
表2
Figure 2007530449
表3は、下流増強ドメイン(downstream potentiation domain)を有する免疫刺激性オリゴヌクレオチド内の免疫刺激性部分の代表的な位置および構造を示す。
表3
Figure 2007530449
本発明によるイムノマーは、その3’末端、ヌクレオシド間結合、または官能基化核酸塩基もしくは糖において、非ヌクレオチドリンカーを介して結合した、少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含む。本発明のためには、「非ヌクレオチドリンカー」は、オリゴヌクレオチドに共有結合または非共有結合で結合できる任意の部分である。好ましくは、かかるリンカーの長さは約2オングストローム〜約200オングストロームである。好ましいリンカーの幾つかの例が、以下に記されている。非共有結合には、限定はされないが、静電相互作用、疎水性相互作用、πスタッキング相互作用、および水素結合が含まれる。用語「非ヌクレオチドリンカー」は、上記のような、例えばホスホジエステル、ホスホロチオエートまたはホスホロジチオエート官能基などの、2個のヌクレオシドの3’−ヒドロキシル基を直接結合するヌクレオシド間結合を指すことは意味しない。本発明のためには、かかる直接3’−3’結合は「ヌクレオチド結合」と考えられる。
ある態様において、非ヌクレオチドリンカーは金属であり、限定なく、金粒子を含む。他のある態様において、非ヌクレオチドリンカーは可溶性または不溶性の生体分解性ポリマービーズである。
さらに他の態様において、非ヌクレオチドリンカーは、オリゴヌクレオチドへの付着を許容する官能基を有する有機部分である。かかる付着は、任意の安定な共有結合によるのが好ましい。非限定的例として、リンカーは、図13に示されるように、ヌクレオシドの任意の好適な位置に付着することができる。ある好ましい態様において、リンカーは、3’−ヒドロキシルに付着する。かかる態様において、リンカーは好ましくはヒドロキシル官能基を含み、これは好ましくは、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエートまたは非ホスフェートに基づく結合によって3’−ヒドロキシルに付着する。
ある態様において、非ヌクレオチドリンカーは生体分子であり、限定なく、ポリペプチド、抗体、脂質、抗原、アレルゲンおよびオリゴ糖を含む。他のある態様において、非ヌクレオチドリンカーは小分子である。本発明のためには、小分子は1,000Da未満の分子量を有する有機部分である。ある態様において、小分子は750Da未満の分子量を有する。
ある態様において、小分子は脂肪族または芳香族炭化水素であり、これらのどちらも、随意的に、オリゴヌクレオチドを結合する直鎖においてまたはそれに付加されて、ヒドロキシ、アミノ、チオール、チオエーテル、エーテル、アミド、チオアミド、エステル、尿素、およびチオ尿素からなる群から選択される1個または2個以上の官能基を含むことができる。小分子は、環式または非環式であることができる。小分子リンカーの例は、限定はされないが、アミノ酸、炭水化物、シクロデキストリン、アダマンタン、コレステロール、ハプテンおよび抗生物質を含む。しかし、非ヌクレオチドリンカーを記述するために、用語「小分子」はヌクレオシドを含むことを意図しない。
ある態様において、小分子リンカーは、式HO−(CH−CH(OH)−(CH−OHで表されるグリセロールまたはグリセロールホモログであり、式中、oおよびpは独立して、1〜約6、1〜約4、または1〜約3の整数である。他のある態様において、小分子リンカーは、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン誘導体である。幾つかのかかる誘導体は、式HO−(CH−C(O)NH−CH−CH(OH)−CH−NHC(O)−(CH−OHで表され、式中、mは、0〜約10、0〜約6、2〜約6、または2〜約4の整数である。
本発明によるある非ヌクレオチドリンカーは、図1に模式的に示すように、2個より多いオリゴヌクレオチドの付着を許容する。例えば、小分子リンカーグリセロールは、オリゴヌクレオチドが共有結合的にそれに付着できる3個のヒドロキシル基を有する。本発明によるあるイムノマーは、従って、非ヌクレオチドリンカーに3’末端で結合する、2個より多いオリゴヌクレオチドを含む。幾つかのかかるイムノマーは、その各々が到達可能5’末端を有する、少なくとも2個の免疫刺激性オリゴヌクレオチドを含む。
本発明によるイムノマーは、図5および図6に模式的に示されるように、また例にさらに記載されるように、自動合成装置およびホスホラミダイトアプローチを用いて好都合に合成することができる。ある態様において、イムノマーは、直線合成アプローチ(図5参照)により合成される。本明細書において、用語「直線合成」は、イムノマーの1つの末端から開始して、直線的に他の末端へと進行する合成を指す。直線合成は、同一または非同一(長さ、塩基組成および/または組み込まれる化学修飾に関して)のモノマー単位を、イムノマーに組み込むことを許容する。
合成の代替的な様式は「パラレル合成」であり、ここで合成は中心リンカー部分から外向きに進行する(図6参照)。パラレル合成には、米国特許第5,912,332号に記載されているように固体サポート付着リンカー(solid support attached linker)を用いることができる。代替的に、例えばホスフェートが付着した制御ポアガラスサポートなどの、ユニバーサル固体サポートを用いることもできる。
イムノマーのパラレル合成は、直線合成に対して幾つかの利点を有する:(1)パラレル合成は同一のモノマー単位の組み込みを許容する;(2)直線合成とは異なり、両方(または全て)のモノマー単位が同時に合成され、そのため合成に必要な合成ステップ数および時間が、モノマー単位のそれらと同じになる;および(3)合成ステップ数の減少は、最終イムノマー産物の純度および収率を改善する。
直線合成またはパラレル合成プロトコルによる合成の最後に、イムノマーは好都合に脱保護することができ、これは濃縮アンモニア溶液を用いて、またはもし修飾ヌクレオシドが組み込まれる場合はホスホラミダイト供給者による推奨に従って行う。イムノマー産物は好ましくは、逆相HPLCにより精製され、脱トリチル化され(detritylated)、脱塩されそして透析される。
表4Aおよび4Bは、本発明による代表的イムノマーを示す。さらなるイムノマーは、例に記載されている。
表4.イムノマー配列の例
Figure 2007530449
Figure 2007530449
表4B
Figure 2007530449
X=グリセロールリンカー;=アラビノグアノシン;R=2’−デオキシ−7’− デアザグアノシン、R’=1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリン;Y=C3リンカー
本発明のさらなる側面は、少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含む免疫刺激性核酸を提供し、ここで前記免疫刺激性核酸は、二次構造を有する。この側面において、免疫刺激性核酸は、式(I)に詳述された構造を含む。
ドメインA−ドメインB−ドメインC (I)
ドメインは、約2〜約12個のヌクレオチド長であってよい。ドメインAは、CpG、YpG、YpR、CpR、RpGおよびRpRからなる群から選択される少なくとも1個のジヌクレオチドを含むかもしくは含まないパリンドロームドメインまたは自己相補的ドメインを、有するかまたは有さない、5’−3’もしくは3’−5’もしくは2’−5’DNA、RNA、RNA−DNA、DNA−RNAであることができ、この式中、Cは、シチジンまたは2’デオキシシチジンであり、Gは、グアノシンまたは2’デオキシグアノシンであり、Yは、シチジン、2’−デオキシチミジン、2’−デオキシシチジン、2’ジデオキシ−5−ハロシトシン、2’ジデオキシ−5−ニトロシトシン、アラビノシチジン、2’−デオキシ−2’−置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジン、他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり、Rは、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリンであり;Rは、グアノシンまたは2’デオキシグアノシン、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシ−2’ 置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、または他の非天然プリンヌクレオシドであり、そしてpは、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、およびホスホロジチオエートからなる群から選択されるヌクレオシド間結合である。ある好ましい態様において、免疫刺激性ジヌクレオチドはCpGではない。
ある態様において、ドメインAは、ドメインAオリゴヌクレオチドの5’末端に位置する、CpG、YpG、YpR、CpR、RpGおよびRpRからなる群から選択される、1個より多いジヌクレオチドを含む。
ドメインBは、ドメインAとCを結合するリンカーであり、3’−‘5’結合、2’−5’結合、3’−3’結合、ホスフェート基、ヌクレオシド、または非ヌクレオシドリンカーであることができ、これは脂肪族、芳香族、アリール、環式、キラル、アキラル、ペプチド、炭水化物、脂質、脂肪酸、モノ−、トリ−もしくはヘキサポリエチレングリコール、または複素環部分であってよい。
ドメインCは、CpG、YpG、YpR、CpR、RpGおよびRpRからなる群から選択されるジヌクレオチドを有することができるかもしくはできないパリンドローム配列または自己相補的配列を、有するかまたは有さない、5’−3’もしくは3’−5’、2’−5’DNA、RNA、RNA−DNA、DNA−RNA、ポリI−ポリCであることができ、この式中、Cは、シチジンまたは2’デオキシシチジンであり、Gは、グアノシンまたは2’デオキシグアノシンであり、Yは、シチジン、2’−デオキシチミジン、2’−デオキシシチジン、2’ジデオキシ−5−ハロシトシン、アラビノシチジン、2’−デオキシ−2’−置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジン、他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり、Rは、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリンであり;Rは、グアノシンまたは2’デオキシグアノシン、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシ−2’ 置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、または他の非天然プリンヌクレオシドであり、そしてpは、ホスホジエステル、ホスホロチオエート、およびホスホロジチオエートからなる群から選択されるヌクレオシド間結合である。ある好ましい態様において、免疫刺激性ジヌクレオチドはCpGではない。ある態様において、ドメインBは好ましくはドメインAとドメインCのオリゴヌクレオチドを結合する非ヌクレオチドリンカーであり、これらを「イムノマー」と呼ぶ。ある好ましい態様において、ドメインCはジヌクレオチドCpG、YpG、YpR、CpR、RpGまたはRpRを有さない。
ある態様において、式(I)に含まれるオリゴヌクレオチドは、長さが約12〜約50ヌクレオチドである。ある態様において、式(I)に含まれるオリゴヌクレオチドは、長さが約12〜約26ヌクレオチドである。
非限定的な例により、この側面のある態様において、免疫刺激性核酸は、式(II):
Figure 2007530449
に詳述される構造を有する。
当業者が認識するように、二次構造要素が分子の3’末端に分子内ステムループの形態で存在する。
非限定的例により、この側面のある態様において、免疫刺激性核酸は、式(III):
Figure 2007530449
に詳述される構造を有する。
式(III)に示された構造は、本明細書において、2つの3’末端の配列が相補的であり、分子間水素結合を許容するために、2つの分子の3’末端がブロックされているため、「末端ディマー(terminal dimmer)」と呼ぶ。さらに、ドメインAおよびA’は同一であってもなくてもよく、ドメインBおよびB’は同一であってもなくてもよく、ドメインCおよびC’は同一であってもなくてもよい。
非限定的な例により、この側面のある態様において、免疫刺激性核酸は、式(IV):
Figure 2007530449
に詳述される構造を有する。
当業者により認識されるように、示された分子の3’末端は、その3’末端の相補配列がこの領域に結合する水素であるために、二次構造を有する。ある態様において、細胞での取り込みを促進するため、または分子の安定性を改善するために、リガンドなどの分子を3’末端に付着させることができる。
本発明の幾つかの核酸分子の非限定的例を、表24B−Cおよび25B−Cに示す(下記参照)。
第2の側面において、本発明は、上記のイムノマーおよび、到達可能5’末端以外の位置で該イムノマーに結合した抗原を含む、イムノマー結合体を提供する。ある態様において、非ヌクレオチドリンカーは、オリゴヌクレオチドに結合した抗原を含む。他の態様において、抗原は、オリゴヌクレオチドにその到達可能3’末端以外の位置で結合する。ある態様において、抗原はワクチン効果を生じさせる。
抗原は、病原菌に関連する抗原、癌に関連する抗原、自己免疫疾患に関連する抗原、および限定はされないが例えば獣医学的疾患または小児疾患などの他の疾病に関連する抗原、または抗原がアレルゲンであるものからなる群から選択されるのが好ましい。本発明のためには、用語「関連する」とは、病原菌、癌、自己免疫疾患、食物アレルギー、皮膚アレルギー、呼吸器アレルギー、喘息または他の疾病が存在する場合には抗原が存在するが、病原菌、癌、自己免疫疾患、食物アレルギー、皮膚アレルギー、呼吸器アレルギー、または疾病が不在の場合は、抗原が存在しないかまたは少ない量で存在することを意味する。
イムノマーは、抗原に共有結合で結合するか、そうでなければ、抗原と動作可能に結合する。本明細書において、用語「動作可能に結合する」とは、イムノマーおよび抗原両方の活性を維持する任意の結合を指す。かかる動作可能な結合の非限定的な例は、同じリポソームまたは他のかかる送達ビヒクルもしくは試薬の一部となることである。イムノマーが抗原に共有結合で結合している態様において、かかる共有結合は、免疫刺激性オリゴヌクレオチドの到達可能5’末端以外の、イムノマー上の任意の位置であるのが好ましい。例えば、抗原は、ヌクレオシド間結合に付着してもよく、または非ヌクレオチドリンカーに付着してもよい。代替的に、抗原はそれ自体が非ヌクレオチドリンカーであってもよい。
第3の側面において、本発明は、本発明によるイムノマーまたはイムノマー結合体、および生理学的に許容し得る担体を含む、医薬製剤を提供する。本明細書において、用語「生理学的に許容し得る」とは、イムノマーの有効性を妨げず、細胞、細胞培養物、組織、または生物などの生体系と適合する物質を指す。好ましくは、生体系は脊椎動物などの生物である。
本明細書において、用語「担体」は、任意の賦形剤、希釈剤、充填剤、塩、緩衝剤、安定剤、溶解剤、脂質、または医薬製剤において用いるために当分野で知られている他の物質を包含する。担体、賦形剤または希釈剤の特性は、特定の用途のための投与経路に依存することが理解される。これらの物質を含む薬学的に許容し得る製剤の製造は、例えばRemington’s Pharmaceutical Sciences, 18th Edition, ed. A. Gennaro, Mack Publishing Co., Easton, PA, 1990に記載されている。
第4の側面において、本発明は、脊椎動物において免疫反応を生成するための方法を提供し、かかる方法は、本発明によるイムノマーまたはイムノマー結合体を脊椎動物に投与することを含む。ある態様において、脊椎動物は哺乳類である。本発明のために、用語「哺乳類」は、ヒトを含むことを明白に意図する。好ましい態様において、イムノマーまたはイムノマー結合体は、免疫刺激の必要な脊椎動物に投与される。
本発明のこの側面による方法において、イムノマーの投与は任意の好適な経路で実施でき、これには、限定することなく、非経口、経口、舌下、経皮、局所、鼻内、筋肉内、腹腔内、皮下、皮内、エアロゾル、眼球内、気管内、直腸内、膣、遺伝子銃により、皮膚パッチまたは点眼液またはうがい薬の形態を含む。イムノマーの治療組成物の投与は、既知の方法と用量を用いて、疾病の症状または代理マーカーを低減するのに効果的な期間で、実施することができる。全身的に投与する場合、治療組成物は、約0.0001マイクロモル〜約10マイクロモルのイムノマー血中濃度を達成するのに十分な用量で投与するのが好ましい。局所投与に対しては、これより大幅に低い濃度も効果的であることができ、そして大幅に高い濃度も耐容され得る。好ましくは、イムノマーの総用量は、約0.001mg/患者・日〜約200mg/体重1kg・日の範囲である。本発明の1種または2種以上の治療組成物の、治療的に有効な量を、1回の処置として、同時にまたは連続して個人に投与するのが望ましい。
ある好ましい態様において、本発明のイムノマーは、ワクチン、抗体、細胞毒性剤、アレルゲン、抗生物質、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ペプチド、タンパク質、遺伝子治療ベクター、DNAワクチンおよび/またはアジュバントと組み合わせて投与し、免疫反応の特異性または強さを増強する。これらの態様において、本発明のイムノマーは、アジュバントとして種々に作用することができ、および/または直接免疫刺激効果を生成することができる。
イムノマーもしくはワクチンまたは両者は、随意的に、例えばキーホールリンペットヘモシアニン(KLH)、コレラ毒素Bサブユニットなどの免疫原性担体タンパク質、または任意の他の免疫原性担体タンパク質もしくは非免疫原性担体タンパク質に結合してもよい。任意の大量のアジュバントを用いることができ、これらには、限定なく、フロイント完全アジュバント、フロイント不完全アジュバント、KLH、モノホスホリル脂質A(MPL)、ミョウバン、およびQS−21、イミキモド(imiquimod)、R848を含むサポニン、またはこれらの組合せが含まれる。
トール様受容体(TLR)は、感染のセンサーとして機能し、固有の適合的免疫反応の活性化を誘導する。TLRは、病原体関連分子パターン(PAMP)と呼ばれる広い範囲のリガンドを認識する。保存されている病原体関連分子産物を認識すると、TLRは、その細胞内情報伝達ドメイン、すなわちトール/インターロイキン−1受容体(TIR)ドメイン、および下流のアダプタータンパク質MyD88を通して宿主防御反応を活性化させる。樹状細胞およびマクロファージは通常、それらが産生もする、トール様受容体(TLR)リガンドおよびサイトカイン(例えばインターロイキン−1β;IL−6および腫瘍壊死因子、TNF)に応答する;ナチュラルキラー(NK)細胞およびT細胞も、前炎症性回路(pro-inflammatory circuit)に関与する。細菌性化合物によるTLRの刺激の後、固有免疫細胞はある範囲のサイトカインを放出する。TLRリガンドの幾つかの例には、限定はされないが、リポタンパク質;ペプチドグリカン、ザイモサン(TLR2)、二本鎖RNA、ポリI:ポリC(TLR3)、リポ多糖類、熱ショックタンパク質、タキソール(TLR4)、フラゲリン(TLR5)、およびイミダゾキノリン−R848、レシキモド(resiquimod)、イミキモド;ssRNA(TLR7/8)が含まれる。
本発明のこの側面のために、用語「組み合わせて」は、同一患者の同一疾病を処置する過程において、イムノマーおよび/またはワクチンおよび/またはアジュバントを任意の順序で投与することを含むことを意味し、これは同時投与および、数日間までの時間的に間隔をあけた順序での投与を含む。かかる組み合わせ処置はまた、イムノマーおよび/または独立してワクチン、および/または独立してアジュバントを、1回を超えて投与することを含むことができる。イムノマーおよび/またはワクチンおよび/またはアジュバントの投与は、同一または異なる経路で実施してよい。
本発明のこの側面による方法は、免疫系のモデル研究に有用である。本方法はまた、ヒトまたは動物の疾病の予防または治療的処置に有用である。例えば、本方法は、小児科および獣医学のワクチン用途に有用である。
第5の側面において、本発明は、疾病または疾患を有する患者を治療的に処置する方法を提供し、かかる方法は、該患者に対して、本発明によるイムノマーまたはイムノマー結合体を投与することを含む。種々の態様において、処置すべき疾病または疾患は、癌、自己免疫疾患、気道炎症、炎症性疾患、アレルギー、喘息または病原体により引き起こされる疾病である。病原体は、細菌、寄生虫、真菌、ウィルス、ウィロイド、およびプリオンを含む。投与は、本発明の第4の側面について記載されたように実施する。
本発明のために、用語「アレルギー」は、限定なく、食物アレルギー、アトピー性皮膚炎、アレルギー性鼻炎(花粉症としても知られる)、アレルギー性結膜炎、じんましん(urticaria)(じんましん(hives)としても知られる)、呼吸器アレルギー、およびラテックス、薬物および虫刺されなどの他の物質へのアレルギー反応、またはアレルギー性鼻炎−副鼻腔炎および中耳炎から一般に生じる問題を含む。用語「気道炎症」とは、限定なく喘息を含む。喘息の具体的な例は、限定なく、アレルギー性喘息、非アレルギー性喘息、運動誘発性喘息、職業性喘息および夜間喘息を含む。
アレルギー性喘息は、アレルギーに関連し、アレルゲンと呼ばれる物質により引き起こされる気道の閉塞を特徴とする。アレルギー性喘息の引き金となるものには、限定なく、空中の花粉、かび、動物の鱗屑、ハウスダスト、ダニ、およびゴキブリのふんが含まれる。非アレルギー性喘息は、ウィルス感染、ある種の薬剤または空中に見いだされ、鼻および気道をさらに悪化させる刺激物によって引き起こされる。非アレルギー性喘息の引き金となるものは、限定なく、空中の粒子(例えば、石炭やチョークダスト)、大気汚染物質(例えば、煙草の煙、木材の煙)、強い臭気物質またはスプレー(例えば、香水、家庭用クリーナー、調理の煙、塗料またはニス)、ウィルス感染(例えば、風邪、ウィルス性肺炎、副鼻腔炎、鼻ポリープ)、アスピリン感受性、および逆流性食道炎(GERD)を含む。運動誘発性喘息(EIA)は、激しい身体活動によって引き起こされる。多くの喘息患者においてEIAの症状は種々の程度で生じ、運動中に冷たく乾燥した空気を吸うことによって引き起こされやすい。EIAの引き金となるものは、限定なく、運動中に空中の花粉を吸い込むこと、運動中に大気汚染物質を吸い込むこと、ウィルス性呼吸器官感染症にかかっているときに運動すること、および冷たく乾燥した空気中で運動することを含む。職業性喘息は、仕事場に見出される刺激物質および他の潜在的な有害物質を吸い込むことに直接関連する。職業性喘息の引き金となるものは、限定なく、煙、化学物質、ガス、樹脂、金属、ダスト、蒸気および殺虫剤を含む。
本明細書において、用語「自己免疫疾患」は、「自己」タンパク質が免疫系の攻撃を受ける疾患を指す。かかる用語には、自己免疫性喘息が含まれる。
特定のいかなる学説にも拘束されることを意図するものではないが、細菌への暴露の減少は、先進国における喘息、アトピー性皮膚炎、および鼻炎などのアレルギー性疾患の罹患率、重篤度、および死亡率の増加の、部分的な原因である可能性がある。この仮説は、細菌感染または産物が、実験動物モデルおよび臨床研究におけるアレルギー性疾患の発症を抑制できるとの証拠によって支援される。ある配列コンテクスト(CpG DNA)における、非メチル化CpGジヌクレオチドを含む細菌DNAまたは合成オリゴデオキシヌクレオチドは、固有の免疫反応を強力に刺激し、これによって免疫が得られる。CpG DNAに対する免疫反応には、固有の免疫細胞の活性化、B細胞増殖、Th1サイトカイン分泌の誘導、および免疫グロブリン(Ig)の産生が含まれる。CpG DNAによる免疫細胞の活性化は、分子パターン認識受容体であるトール様受容体9(TLR9)を介して起こる。CpG DNAは、IL−12およびIFN−γの分泌を特徴とする、強いTh1優勢免疫反応を誘導する。イムノマー(IMO)のみ、またはアレルゲン結合体としてのイムノマーは、IL−4、IL−5およびIgEの産生を低下させ、アレルギー性喘息のマウスモデルにおける好酸球を減少させる。IMO化合物はまた、Th2反応をTh1反応に変換することにより、確立されたアトピー性好酸球気道疾病を効率的に逆転させる。
ミョウバンと共存するOVAは、種々のマウスおよびラットモデルにおいて、Th2優勢免疫反応を確立するのに一般に用いられる。Th2免疫反応には、IL−4、IL−5およびIL−13産生の増加、総および抗原特異的IgE、IgG1の血清濃度の増加、およびIgG2aの濃度の低下が含まれる。IMO化合物は、マウスにおいて、確立されたTh2優勢免疫反応を予防し逆転させる。IMO化合物とOVA/ミョウバンのマウスへの同時投与は、IL−4、IL−5およびIL−13産生を低下させ、抗原再刺激を与えた脾臓細胞培養物中のIFN−γ産生を誘導する。さらに、IMO化合物は、これらのマウスにおいて抗原特異的IgEおよび総IgEを抑制し、IgG2a産生を増強する。
OVA/ミョウバンおよびIMO化合物の注射は、マウスにおいて、Th2関連サイトカイン、IgEおよびIgG1の低濃度と、Th1関連サイトカインおよびIgG2aの高濃度を特徴とする、リンパ球の抗原リコール反応(lymphocyte antigen-recall response)(Th1型)を誘導する。IMO化合物と他の種類の抗原、例えばS. masoni卵および雌鶏卵リゾチームなどの同時投与も、in vivoおよびin vitro研究においてTh2反応をTh1優勢反応に逆転させる。本明細書に記載のように、IMO化合物はTh2免疫反応の発達を効果的に予防し、強いTh1反応を許容する。
Th2サイトカインがIgEおよびIgG1の産生に向うIgアイソタイプスイッチの引き金となる一方で、Th1サイトカインIFN−γは、Bリンパ球によるIgG2aの産生を誘導する。OVA/ミョウバンおよびIMO化合物を注射されたマウスは、OVA/ミョウバンのみを注射されたマウスに比べて、低いIgEおよびIgG1濃度と高いIgG2a濃度に伴い、低濃度のIL−4、IL−5およびIL−13、および高濃度のIFN−γを産生する。このことは、抗原およびIMO化合物を付与されたマウスにおいて、Th1サイトカイン誘導と、免疫グロブリンアイソタイプスイッチとの間の緊密なリンクの存在を示唆する。
血清中の抗原特異的IgE濃度および総IgE濃度は、OVA/ミョウバンのみを付与されたマウスより、OVA/ミョウバンおよびIMO化合物を付与されたマウスにおいて大幅に低い。対照的に、OVA/ミョウバンのみを付与されたマウスに比べて、OVA特異的IgG1濃度はわずかに変化し、総IgG1濃度はわずかにのみ減少した(データ示されず)。この反応の違いは、両方のアイソタイプはIL−4およびIL−13による影響を受けるにもかかわらず、IgEおよびIgG1クラススイッチの制御に関与する、異なる機構の結果による可能性がある。例えば、IL−6はBリンパ球を促進して、IL−4の存在下においてIgG1を合成する。
本発明による任意の方法において、イムノマーまたはイムノマー結合体は、イムノマーの免疫刺激効果を減少させることなく疾病または状態の処置に有用な、任意の他の剤と組み合わせて投与することができる。本発明のこの側面のために、用語「組み合わせて」は、同一患者の同一疾病を処置する過程において、イムノマーおよび剤を任意の順序で投与することを含むことを意味し、これは同時投与および、任意の時間間隔での投与、例えば、1つの直後に他の1つを連続するものから、数日間までの間隔をあけた投与を含む。かかる組み合わせ処置はまた、イムノマーおよび、独立して剤を、1回を超えて投与することも含むことができる。イムノマーおよび剤の投与は、同一または異なる経路で実施してよい。
本発明による任意の方法において、疾病または状態の処置に有用な剤は、限定なく、抗原、アレルゲン、または例えばサイトカイン、ケモカイン、タンパク質リガンド、トランス活性化因子、ペプチド、および修飾アミノ酸などの共刺激性分子を含む。剤は付加的に、抗原またはアレルゲンをコードするDNAベクターを含むことができる。
本発明は、免疫刺激性オリゴヌクレオチドおよび/またはイムノマーを含むキットを提供し、ここで後者は、イムノマーが1つより多い5’末端を有するように一緒に結合された少なくとも2つのオリゴヌクレオチドを含み、ここで少なくとも1つの前記オリゴヌクレオチドは免疫刺激性オリゴヌクレオチドである。他の側面において、キットは、本発明の免疫刺激性オリゴヌクレオチドおよび/または免疫刺激性オリゴヌクレオチド結合体および/またはイムノマーまたはイムノマー結合体、および生理学的に許容し得る担体を含む。キットは一般に、使用のための指示書のセットも含む。
以下の例は、本発明のある好ましい態様をさらに説明することを意図しており、本発明の範囲を限定することは意図していない。

例1:免疫調節性部分を含有するオリゴヌクレオチドの合成
オリゴヌクレオチドを、1μmolスケール上でDNA自動合成装置(Expedite 8909; PerSeptive Biosystems, Framingham, MA)を用いて、図5および図6に概説した直線合成またはパラレル合成方法に従って合成した。
デオキシリボヌクレオシドホスホラミダイトは、Applied Biosystem (Foster City, CA)から入手した。1’,2’−ジデオキシリボースホスホラミダイト、プロピル−1−ホスホラミダイト、2−デオキシウリジンホスホラミダイト、1,3−ビス−[5−(4,4’−ジメトキシトリチル)ペンチルアミジル]−2−プロパノールホスホラミダイトおよびメチルホスホラミダイトは、Glen Research (Sterling, VA)から入手した。β−L−2’−デオキシリボヌクレオシドホスホラミダイト、α−2’−デオキシリボヌクレオシドホスホラミダイト、モノ−DMT−グリセロールホスホラミダイトおよびジ−DMT−グリセロールホスホラミダイトは、ChemGenes (Ashland, MA)から入手した。(4−アミノブチル)−1,3−プロパンジオールホスホラミダイトは、Clontech (Palo Alto, CA)から入手した。アラビノシチジンホスホラミダイト、アラビノグアノシン、アラビノチミジンおよびアラビノウリジンは、Reliable Pharmaceutical (St. Louis, MO)から入手した。アラビノグアノシンホスホラミダイト、アラビノチミジンホスホラミダイトおよびアラビノウリジンホスホラミダイトは、Hybridon, Inc. (Cambridge, MA)にて合成した(Noronha et al. (2000) Biochem., 39:7050-7062)。
全てのヌクレオシドホスホラミダイトは、31PおよびH NMRスペクトルにより特性を明らかにした。修飾ヌクレオシドは、特定部位に通常のカプリングサイクルを用いて組み込んだ。合成の後、オリゴヌクレオチドは濃縮水酸化アンモニウムを用いて脱保護し、逆相HPLCにより精製して、透析した。ナトリウム塩形態の精製オリゴヌクレオチドは、使用前に凍結乾燥した。純度は、CGEおよびMALDI−TOF MSにより試験した。
例2:脾臓細胞増殖の解析
脾細胞増殖のin vitro解析を、前に記載した標準的方法(例えば、Zhao et al., Biochem Pharma 51:173-182(1996)を参照)を用いて行った。結果を図8Aに示す。これらの結果は、高濃度において、2つの到達可能5’末端を有するイムノマー6が、到達可能5’末端を有さないイムノマー5または1つの到達可能5’末端を有するオリゴヌクレオチド4よりも、多くの脾細胞増殖をもたらすことを示す。イムノマー6はまた、LPS陽性対照よりも多くの脾細胞増殖をもたらす。
例3:in vivo脾腫試験
in vitroでの結果をin vivoモデルに適用可能かどうかを試験するために、選択したオリゴヌクレオチドをマウスに投与し、免疫刺激活性レベルの指標として脾腫の程度を測定した。5mg/kgの一回量をBALB/cマウス(雌、4〜6週齢、Harlan Sprague Dawley Inc, Baltic, CT)に腹腔内投与した。オリゴヌクレオチド投与の72時間後にマウスを犠牲にし、脾臓を採取して重量測定した。図8Bに結果を示す。これらの結果は、2つの到達可能5’末端を有するイムノマー6が、オリゴヌクレオチド4またはイムノマー5よりも大幅に高い免疫刺激効果を有することを示す。
例4:サイトカイン解析
脊椎動物細胞における、好ましくはBALB/cマウス脾臓細胞またはヒトPBMCにおける、IL−12およびIL−6の分泌を、サンドイッチELISAで測定した。サイトカイン抗体および標準サイトカインを含む必要な試薬は、PharMingen, San Diego, CAより購入した。ELISAプレート(Costar)は、PBSN緩衝液(PBS/0.05%アジ化ナトリウム、pH9.6)中の5μg/mLの適当な抗体を用いて4℃にて1晩インキュベートし、次にPBS/1%BSAを用いて37℃にて30分間ブロックした。細胞培養上清および標準サイトカインは、PBS/10%FBSで適切に希釈し、前記プレートにトリプリケート(triplicate)で添加し、25℃で2時間インキュベートした。プレートに1μg/mLの適当なビオチン化抗体を加え、25℃で1.5時間インキュベートした。次にプレートをPBS−T緩衝液(PBS/0.05%Tween 20)でよく洗浄し、ストレプトアビジン結合ペルオキシダーゼ(Sigma, St. Louis, MO)を加えた後25℃で1.5時間さらにインキュベートした。プレートをSure Blue(登録商標)(Kirkegaard and Perry)発色試薬で発色させ、Stop Solution(Kirkegaard and Perry)を加えて反応を終了させた。色の変化をCeres 900 HDI分光光度計(Bio-Tek Instruments)で測定した。下の表5Aに結果を示す。
健康なボランティアの末梢血から、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)をFicoll-Paque密度勾配遠心分離(Histopaque-1077, Sigma, St. Louis, MO)により単離した。簡単に述べると、ヘパリン化された血液を円錐遠心分離機内のHistopaque-1077上(等量)に層状にし、400×gで30分間室温にて遠心分離した。単核細胞を含む軟膜(buffy coat)を注意して採取し、等浸透圧のリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回、250×gで10分間の遠心分離により洗浄した。得られた細胞ペレットは次に、L−グルタミンを含有するRPMI 1640培地(Media Tech, Inc., Herndon, VA)内に再懸濁させ、熱により不活性化させた10%FCSおよびペニシリン−ストレプトマイシン(100U/ml)を補充した。細胞は、24ウェルプレートで異なる期間、1×10細胞/ml/ウェルで、オリゴヌクレオチドの存在下または非存在下で培養した。インキュベーション期間の終わりに上清を収集し、サンドイッチELISAによる、IL−6(BD Pharmingen, San Diego, CA)、IL−10(BD Pharmingen)、IL−12(BioSource International, Camarillo, CA)、IFN−α(BioSource International)およびIFN−γ(BD Pharmingen)およびTNF−α(BD Pharmingen)を含む種々のサイトカインのアッセイまで、−70℃で凍結して保存した。結果を下の表5および5Aに示す。
全ての場合において、細胞培養上清におけるIL−12およびIL−6の濃度は、同じ実験条件下で作製したIL−12およびIL−6の標準カーブからそれぞれ計算した。細胞培養上清におけるIL−10、IFN−ガンマおよびTNF−αの濃度は、同じ実験条件下で作製したIL−10、IFN−ガンマおよびTNF−αの標準カーブからそれぞれ計算した。
表5.ヒトPBMC培養物におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
D1およびD2はドナー1およびドナー2である。
表5A.BALB/cマウスの脾臓細胞培養物におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
標準字体はホスホロチオエート結合を示す;イタリック体はホスホジエステル結合を示す。
Figure 2007530449
さらに、図7A〜7Cに示された結果は、2つの到達可能5’末端を有するオリゴヌクレオチド2は、1つまたは0個の到達可能5’末端をそれぞれ有するオリゴヌクレオチド1または3と比べて、より低い濃度においてIL−12およびIL−6濃度を上昇させるが、IL−10濃度は上昇させないことを示す。
例5:イムノマーの免疫刺激活性に及ぼす鎖長の効果
オリゴヌクレオチド鎖の長さの効果を検討するため、各鎖に18、14、11および8個のヌクレオチドを含むイムノマーを合成し、BALB/cマウスの脾臓細胞培養物中のサイトカインIL−12およびIL−6の分泌を誘導するそれらの能力を計測することにより、免疫刺激活性を試験した(表6〜8)。この中で、および以下の全ての例において、サイトカインアッセイは、例4で記載されたBALB/c脾臓細胞培養物において実施した。
表6.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表7.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表8.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
結果は、オリゴヌクレオチド鎖の長さが18マーから7マーへと減少するにつれて、イムノマーの免疫刺激活性が増加することを示唆する。6マーまたは5マーの短いオリゴヌクレオチド鎖長さを有するイムノマーは、1つの5’末端を有する18マーオリゴヌクレオチドと同程度の免疫刺激活性を示した。しかし、6マーまたは5マーの短いオリゴヌクレオチド鎖長さを有するイムノマーは、リンカーの長さが約2オングストローム〜約200オングストロームの場合には、免疫刺激活性が増加した。
例6:非天然ピリミジンヌクレオシドまたは非天然プリンヌクレオシドを含むイムノマーの免疫刺激活性
表9〜11に示すように、免疫刺激活性は、非天然ピリミジンヌクレオシドまたは非天然プリンヌクレオシドを免疫刺激性ジヌクレオチドモチーフに含む種々の長さのイムノマーにおいて維持された。
表9.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表10.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表11.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
例7:免疫刺激活性に及ぼすリンカーの効果
2つのオリゴヌクレオチドを結合するリンカーの長さの効果を試験するため、同じオリゴヌクレオチドを含むがリンカーの異なるイムノマーを合成し、免疫刺激活性を試験した。表12に示す結果は、リンカーの長さがイムノマーの免疫刺激活性に役割を果たすことを示唆する。最大の免疫刺激効果は、C3〜C6−アルキルリンカーまたは分散されたホスフェート電荷(interspersed phosphate charge)を有する脱塩基リンカーにより達成された。
表12.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
例8:免疫刺激活性に及ぼすオリゴヌクレオチド骨格の効果
一般に、天然のホスホジエステル骨格を含む免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、ホスホロチオエート骨格を有する同じ長さのオリゴヌクレオチドより免疫刺激性が低い。この低い免疫刺激活性の程度は、部分的に、実験条件下におけるホスホジエステルオリゴヌクレオチドの迅速な分解による可能性がある。オリゴヌクレオチドの分解は、第1に、オリゴヌクレオチドを3’末端から消化する3’エキソヌクレアーゼの結果である。この例のイムノマーは遊離の3’末端を含まない。従って、ホスホジエステル骨格を有するイムノマー化合物は、実験条件下において対応するモノマーオリゴヌクレオチドより長い半減期を有するはずであり、従って改善された免疫刺激活性を示す。表13に示す結果はこの効果を示しており、イムノマー84および85は、BALB/cマウスの脾臓細胞培養物においてサイトカイン誘導により決定されたように、免疫刺激活性を示す。
表13.イムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
L=C3リンカー
例9:イムノマー73〜92の合成
オリゴヌクレオチドを、1μmolスケール上でDNA自動合成装置(Expedite 8909; PerSeptive Biosystems)を用いて合成した。デオキシヌクレオシドホスホラミダイトは、Applied Biosystem(Foster City, CA)から入手した。7−デアザ−2’−デオキシグアノシンホスホラミダイトはGlen Research(Sterling Virginia)から入手した。1,3−ビス−DMT−グリセロール−CPGは、ChemGenes(Ashland, MA)から入手した。修飾ヌクレオシドは、特定部位に通常のカプリングサイクルを用いてオリゴヌクレオチドに組み込んだ。合成の後、オリゴヌクレオチドは濃縮水酸化アンモニウムを用いて脱保護し、逆相HPLCにより精製して、透析した。ナトリウム塩形態の精製オリゴヌクレオチドは、使用前に凍結乾燥した。オリゴヌクレオチドの純度は、CGEおよびMALDI−TOF MS(Bruker Proflex III MALDI-TOF質量分析計)により検査した。
例10:イムノマーの安定性
オリゴヌクレオチドは、10%ウシ血清を含むPBS中で、37℃にて4、24、または48時間インキュベートした。無傷のオリゴヌクレオチドを、毛細管ゲル電気泳動により決定した。表14に結果を示す。
表14.10%ウシ血清PBS溶液中でのオリゴヌクレオチドの消化
Figure 2007530449
X=C3リンカー、U,C=2’−OMe−リボヌクレオシド
例11:到達可能5’末端の免疫刺激活性に及ぼす効果
BALB/cマウス(4〜8週齢)の脾臓細胞を、RPMI完全培地中で培養した。マウスマクロファージ様細胞である、J774(American Type Culture Collection, Rockville, MD)を、10%(v/v)FCSおよび抗生物質(100IU/mLのペニシリンG/ストレプトマイシン)を付加したダルベッコ修飾イーグル培地中で培養した。他の全ての培養試薬は、Mediatech(Gaithersburg, MD)から購入した。
IL−12およびIL−6のためのELISA。BALB/cマウス脾臓細胞またはJ774細胞を、それぞれ5×10または1×10細胞/mLの密度で24ウェルディッシュにプレートした。TE緩衝液(10mMのトリス−HCl、pH7.5、1mMのEDTA))に溶解したIMO化合物を、最終濃度が0.03、0.1、0.3、1.0、3.0または10.0μg/mLとなるようにマウス脾臓細胞培養物に、そして1.0、3.0または10.0μg/mLとなるようにJ774細胞培養物に添加した。細胞は次に、37℃で24時間インキュベートし、ELISAアッセイ用に上清を収集した。実験は、各IMO化合物に対して各濃度につきトリプリケートで、2回または3回実施した。
IL−12およびIL−6の分泌はサンドイッチELISAにより測定した。サイトカイン抗体および標準を含む必要な試薬は、PharMingenから購入した。ELISAプレート(Costar)は、PBSN緩衝液(PBS/0.05%アジ化ナトリウム、pH9.6)中の5μg/mLの適切な抗体で一晩4℃でインキュベートし、次にPBS/1%BSAを用いて37℃で30分間ブロックした。細胞培養上清および標準サイトカインは、PBS/1%BSAで適切に希釈し、プレートにトリプリケートで添加し、25℃で2時間インキュベートした。プレートを1μg/mLの適当なビオチン化抗体で洗浄およびインキュベートし、25℃で1.5時間インキュベートした。次にプレートをPBS/0.05%Tween 20でよく洗浄し、ストレプトアビジン結合ペルオキシダーゼ(Sigma)を加えた後25℃で1.5時間さらにインキュベートした。プレートをSure Blue(登録商標)(Kirkegaard and Perry)発色試薬で発色させ、Stop Solution(Kirkegaard and Perry)を加えて反応を終了させた。色の変化をCeres 900 HDI分光光度計(Bio-Tek Instruments)で450nmの波長で測定した。細胞培養上清のIL−12およびIL−6の濃度は、同じ実験条件下で作製したIL−12およびIL−6の標準カーブからそれぞれ計算した。
結果を表15に示す。
表15:試験に用いたホスホロチオエートCpG DNA配列および修飾
Figure 2007530449
:b−1の化学構造についてはチャート1参照;5’−CG−3’ジヌクレオチドは下線で示す。
チャート1
Figure 2007530449
Figure 2007530449
合わせると、本結果は、CpG DNAの到達可能5’末端は、その最適な免疫刺激活性に必要であり、ホスホロチオエート、モノヌクレオチド、またはジヌクレオチドなどの小さな基は、CpG DNAの5’末端の、免疫刺激経路に関与する受容体または因子への到達可能性を、効果的にブロックしていないことを示唆する。しかし、フルオレセインと同等かそれより大きい分子の、CpG DNAの5’末端における結合は、免疫刺激活性を無効にすることができた。これらの結果は、CpG DNA−抗原/ワクチン/モノクローナル抗体(mAb)結合体の免疫刺激活性の研究に直接の影響を有する。ワクチンまたはmAbなどの大きな分子の、CpG DNAの5’末端における結合は、CpG DNAの準最適な免疫刺激活性を導くことができた。機能的リガンドのCpG DNAの3’末端における結合は、ヌクレアーゼ安定性の増加だけでなく、in vivoでのCpG DNAの免疫刺激効力の増加にも寄与する。
例12:サイトカイン分泌に及ぼすリンカーの効果
この試験のために以下のオリゴヌクレオチドを合成した。これら修飾オリゴヌクレオチドの各々は、イムノマーに組み込むことができる。
表17.CpG DNAの置換位置を示す配列
Figure 2007530449
Figure 2007530449
:置換1〜9の化学構造については図14を参照。全てのCpG DNAは、ホスホロチオエート骨格が修飾されている。
免疫刺激活性の増強作用のための最適リンカーサイズを評価するために、BALB/cマウスの脾臓細胞培養物中で修飾CpG DNAにより誘導されるIL−12およびIL−6分泌を測定した。全てのCpG DNAは、濃度依存的にIL−12およびIL−6分泌を誘導した。図15は、CpGジヌクレオチドに対して5’隣接配列の5番目のヌクレオチド位置においてリンカーを有する、選択されたCpG DNAである116、119、126、130および134の1μg/mL濃度において得られたデータを、親CpG DNAと比較して示す。C2リンカー(1)、C3リンカー(2)およびC4リンカー(3)を含むCpG DNAは、親CpG DNA4のそれと同様のIL−12産生の分泌を誘導した。5’隣接配列のCpGジヌクレオチドから5番目のヌクレオチド位置におけるC6およびC9リンカー(4および5)を含むCpG DNAは、親CpG DNAより低レベルのIL−12分泌を誘導し(図15)、C4リンカーより長いリンカーの置換は、低いレベルのIL−12誘導を生じることを示唆した。リンカーを有する5つのCpG DNA全ては、親CpG DNAより2〜3倍高いIL−6分泌を誘導した。これらのCpG DNAにおけるリンカーの存在は、リンカーを有さないCpG DNAと比べて、IL−6分泌に大きな効果を示した。しかし、IL−6分泌に対して、長さに依存したリンカーの効果は観察されなかった。
エチレングリコールリンカーを含むCpG DNAの免疫刺激活性に対する効果を試験するために、それぞれ、CpGジヌクレオチドに対して5’隣接配列の5番目のヌクレオチド位置、および3’隣接配列の4番目のヌクレオチド位置においてトリエチレングリコールリンカー(6)を含む、CpG DNA137および138を合成した。同様に、CpG DNA139および140は、CpGジヌクレオチドに対してそれぞれ5’または3’隣接配列中に、ヘキサエチレングリコールリンカー(7)を含む。これら全4つの修飾CpG DNA(137〜140)を、BALB/cマウス脾臓細胞培養物中でのサイトカイン誘導(IL−12,IL−6およびIL−10)について、親CpG DNA4と比較して試験した。これらCpG DNAは全て、試験した濃度範囲(0.03〜10.0μg/mL)において、濃度依存的にサイトカイン産生を誘導した(データ示されず)。表18に、CpG DNA137〜140の0.3μg/mL濃度において誘導されたサイトカインのレベルを示す。CpG DNA137および139は、5’隣接配列中にエチレングリコールリンカーを有し、親CpG DNA4と比べて、高いレベルのIL−12(2106±143および2066±153pg/mL)およびIL−6(2362±166および2507±66pg/mL)分泌を誘導した(表18)。同じ濃度において、137および139は、親CpG DNA4に比べてわずかに低いレベルのIL−10分泌を誘導した(表18)。CpG DNA138は、3’隣接配列中により短いエチレングリコールリンカー(6)を有し、親CpG DNAと同等のIL−12分泌を誘導したが、大幅に低いレベルのIL−6およびIL−10レベルを誘導した(表18)。CpG DNA140は、より長いエチレングリコールリンカー(7)を有し、親CpG DNAと比べて大幅に低いレベルで、全3つのサイトカインを誘導した(表18)。
トリエチレングリコールリンカー(6)はC9リンカー(5)と類似した鎖長を有するが、トリエチレングリコールリンカーを含むCpG DNAは、脾臓細胞培養物中でのサイトカイン分泌の誘導によって決定されたように、C9リンカーを含むCpG DNAより優れた免疫刺激活性を有した。これらの結果は、より長いアルキルリンカー(4および5)を含むCpG DNAにおいて観察されるより低い免疫刺激活性は、それらの長さの増加に関連するのではなく、疎水性の特徴に関連することを示唆する。この観察により、親水性の官能基を含む分枝アルキルリンカーの置換の、免疫刺激活性への影響を試験することとした。
表18.BALB/cマウス脾臓細胞培養物中でエチレングリコールリンカーを含むCpG DNAにより誘導されるサイトカイン分泌
Figure 2007530449
分枝アルキルリンカーを含むCpG DNAの免疫刺激活性に対する効果を試験するため、ヒドロキシル(8)またはアミン(9)官能基を含む2つの分枝アルキルリンカーを、親CpG DNA4に組み込み、得られた修飾CpG DNA(150〜154、表19)の免疫刺激活性に対する効果を試験した。BALB/cマウス脾臓細胞培養物中(増殖)およびin vivo(脾腫)において、異なるヌクレオチド位置にアミノリンカー9を含むCpG DNA150〜154について得たデータを、表19に示す。
表19.BALB/cマウス脾臓細胞培養物およびBALB/cマウスの脾腫における、アミノブチリルプロパンジオールリンカーを含むCpG DNAにより誘導された、脾臓細胞増殖
Figure 2007530449
親CpG DNA4は、濃度0.1μg/mLにおいて増殖指数3.7±0.8を示した。同じ濃度において、アミノリンカー9を異なる位置に含む修飾CpG DNA151〜154は、親CpG DNAより高い、脾臓細胞増殖をもたらした(表19)。他のリンカーで観察されるように、置換がCpGジヌクレオチドに隣接して位置されると(150)、親CpG DNAに比べて低い増殖指数が示され(表19)、CpGジヌクレオチドに隣接したリンカー置換の位置が免疫刺激活性に有害な効果を有することを、さらに確認する。一般に、アミノリンカーで5’隣接配列の2’−デオキシリボヌクレオシドを置換すると(151および152)、3’隣接配列中の置換(153および154)で見出されるより高い脾臓細胞増殖がもたらされる。類似の結果が脾腫アッセイにおいても観察され(表19)、脾臓細胞培養物で観察された結果を確認する。グリセロールリンカー(8)を含む修飾CpG DNAは、アミノリンカー(9)を含む修飾CpG DNAで観察されたのと同等またはやや高い免疫刺激活性を示した(データ示されず)。
リンカー8および9を含むCpG DNAの免疫刺激効果を比較するために、5’隣接配列に置換を有するCpG DNA145および152を選択し、BALB/cマウス脾臓細胞培養物においてサイトカインIL−12およびIL−6分泌を誘導するこれらの能力を分析した。CpG DNA145および152の両方は、濃度依存的なサイトカイン分泌を誘導した。図16は、マウス脾臓細胞培養物中0.3μg/mLの濃度で145および152により誘導されたIL−12およびIL−6のレベルを、親CpG DNA4と比較して示す。両方のCpG DNAは、親CpG DNA4より高いレベルのIL−12およびIL−6を誘導した。グリセロールリンカー(8)を含むCpG DNAは、アミノリンカー(9)を含むCpG DNAよりも僅かに高いレベルのサイトカイン(特にIL−12)を誘導した(図16)。これらの結果は、親水基を含むリンカーはCpG DNAの免疫刺激活性により好適であることをさらに確認する。
CpG DNAにおける複数リンカーの置換の、2つの異なる側面を試験した。1つの実験セットにおいて、ヌクレオチド配列の長さを13マーに維持し、1〜5個のC3リンカー(2)置換を5’末端に組み込んだ(120〜124)。これらの修飾CpG DNAにより、リンカーの長さの増加の効果を、溶解性の問題を引き起こすことなく検討することができる。第2の実験セットにおいて、同じリンカー置換(3、4、または5)のうちの2つを、CpGジヌクレオチドの5’隣接配列の隣接位置に組み込んで、免疫刺激活性に任意の付加効果が生じるかどうかを検討した。
修飾CpG DNAは、BALB/cマウス脾臓細胞培養物におけるサイトカイン産生を誘導するそれらの能力について、親CpG DNA4と比較して検討した。全てのCpG DNAは、濃度依存的サイトカイン産生を誘導した。1.0μg/mLの濃度のCpG DNAで得られたデータを表20に示す。このアッセイにおいて、親CpG DNA4は、967±28pg/mLのIL−12、1593±94pg/mLのIL−6、および14±6pG/mLのIL−10分泌を、1μg/mLの濃度において誘導した。表20に示されたデータは、リンカー置換の数が減少すると、IL−12誘導が減少することを示唆する。しかし、CpG DNA123および124による低いレベルのIL−12分泌の誘導は、CpG DNAの短い長さの結果である可能性がある。15ヌクレオチドより短い非修飾CpG DNAを用いた我々の試験は、少ない免疫刺激活性を示した(データ示されず)。長さもリンカー置換の数も、IL−6分泌に対してはより効果が少なかった。IL−10分泌はリンカー置換と共に増加したが、これらのCpG DNAによる全体的なIL−10分泌は最小であった。
CpGジヌクレオチドに対する5’隣接配列の4番目および5番目の位置において2つのリンカー置換を有するCpG DNA(リンカー3−127;リンカー4−131;リンカー5−135)、およびそれぞれに対応する5’切断版128、132、および136を、BALB/cマウス脾臓細胞培養物中でサイトカイン分泌を誘導するそれらの能力について試験した。1.0μg/mLの濃度において分泌されたIL−12およびIL−6のレベルを、図17に示す。図17に示された結果は、免疫刺激活性が、組み込まれたリンカーの性質に依存することを示唆した。4番目および5番目のヌクレオシドをC4リンカー3で置換すると(CpG DNA127)、親CpG DNA4に比べて、サイトカイン分泌にわずかな効果のみを有し、これらの位置における核酸塩基および糖環が、受容体認識および/または結合に必要ではないことを示唆する。リンカー置換の向こうのヌクレオチドの欠失(CpG DNA128)は、CpG DNA4および127に見られるよりも高いIL−12およびIL−6の分泌をもたらした。予想されたように、2つのC6リンカー(4)の置換は、親CpG DNA4よりも低いIL−12分泌および、親CpG DNA4と同程度のIL−6分泌をもたらした。5’切断CpG DNA132は、CPG DNA131よりも高いサイトカイン分泌を誘導した。CpG DNA135および136は、2つのC9リンカー(5)を有し、わずかなサイトカイン分泌を誘導し、上記のように同じリンカーを含む一置換CpG DNAで得られた結果を確認した。
例13:ホスホジエステル結合のサイトカイン誘導に及ぼす効果
ホスホジエステル結合の、イムノマーが誘導するサイトカイン誘導への効果を試験するために、以下の分子を合成した。
表21.POイムノマー配列および解析データ
Figure 2007530449
矢印は、各DNA分子におけるCpGジヌクレオチドの5’−3’方向性を示し、XおよびYの構造はボックス内に示す。
PSおよびPOはそれぞれ、ホスホロチオエートおよびホスホジエステル骨格を表わす。
MALDI−TOF質量分析により決定した。
PO−CpG DNA155を対照として、PS−CpG DNA4(表21)は、マウスにおいて免疫反応を誘導することが見出された(データ示されず)。POイムノマー156および157はそれぞれ、それらの3’末端でグリセリルリンカーX(表21)を介して結合している、親CpG DNA155の2つの同一の切断型コピーを有する。156および157の各々は14塩基の同じオリゴヌクレオチドセグメントを含むが、157の5’末端は2つのC3リンカーY(表21)の付加により修飾されている。全てのオリゴヌクレオチド4、155〜157は、マウスの免疫系を活性化することが知られている‘GACGTT’の六量体モチーフを含む。
ヌクレアーゼに対するPOイムノマーの安定性を、10%ウシ胎仔血清(FBS)(加熱による不活性化なし)を含む細胞培養培地中でCpG DNA4、155〜157を37℃にて4、24、および48時間インキュベートすることにより評価した。反応混合物中に残留する無傷のCpG DNAを、次にCGEにより決定した。図18A〜Dは、10%FBS中で24時間インキュベートしたCpG DNA4、155〜157のヌクレアーゼ消化プロファイルを示す。各時点で残留している完全長CpG DNAを、図18Eに示す。予想されたように、親PS−CpG DNA4が、血清ヌクレアーゼに対してもっとも耐性が高い。18マー4の約55%が、48時間のインキュベーション後に分解されずに残留した。対照的に、完全長POイムノマー155の約5%のみが同じ実験条件下で4時間後に残留し、ホスホジエステル結合を含むDNAが迅速に分解されることを確認した。予想の通り、POイムノマー156および157の両方は、155よりも血清ヌクレアーゼに対して耐性が高かった。4時間後に、155の5%と比較して、156と157はそれぞれ62%と73%が無傷であった(図18E)。48時間後でさえも、156と157のそれぞれ23%および37%が未分解であった。3’−3’結合POイムノマーが血清ヌクレアーゼに対してより安定でありことを示すとともに、これらの研究は、5’末端における化学修飾がヌクレアーゼの安定性をさらに高め得ることを示す。
CpG DNAの免疫刺激活性を、BALB/cおよびC3H/HeJマウス脾臓細胞培養物において、分泌されたサイトカインIL−12およびIL−6のレベルを測定することによりさらに検討した。全てのCpG DNAは、BALB/cマウス脾臓細胞培養物中で濃度依存的なサイトカイン分泌を誘導した(図19)。3μg/mLにおいて、PS−CpG DNA4は、それぞれ2656±256および12234±1180pg/mLのIL−12とIL−6を誘導した。親PO−CpG DNA155は、10μg/mLの濃度の場合を除き、背景より高いレベルにサイトカインレベルを上昇させなかった。この観察は、ヌクレアーゼ安定性アッセイの結果と整合する。対照的に、POイムノマー156および157は、BALB/cマウス脾臓細胞培養物中でIL−12およびIL−6両方の分泌を誘導した。
図19に示された結果は、PS−およびPO−CpG DNAのサイトカイン誘導プロファイルにおける明白な違いを示す。POイムノマー156および157は、BALB/cマウス脾臓細胞培養物においてPS−CpG DNA4よりも高いレベルのIL−12を誘導した(図19A)。対照的に、3μg/mLまでの濃度において、これらはごく少量のIL−6を産生した(図19B)。最高濃度においてさえも(10μg/mL)、POイムノマー156はPS−CpG DNA4よりも大幅に少ないIL−6を誘導した。POイムノマー157の5’末端におけるC3リンカーの存在は、156に比べて、わずかに高いレベルのIL−6分泌を生じた。しかし、重要なことは、POイムノマー157により産生されたIL−6のレベルが、PS−CpG DNA4により誘導されたレベルよりはるかに低いことである。図19A中の挿入図は、3μg/mLの濃度において分泌されたIL−6に対するIL−12の割合を示す。IL−12分泌の増加に加えて、POイムノマー156および157は、BALB/cマウス脾臓細胞培養物中でPS−CpG DNA4によるよりも高いレベルのIFN−γを誘導した(データ示されず)。
BALB/cマウス脾臓細胞培養物中でPO−およびPS−CpG DNAにより誘導された、異なるサイトカインプロファイルのために、我々は、C3H/HeJマウス脾臓細胞培養物(LPS低応答性株)中でのCpG DNAのサイトカイン誘導パターンの検討を促進させた。このアッセイにおいて試験した全3つのCpG DNAは、濃度依存的なサイトカイン分泌を誘導した(図20AおよびB)。PO−CpG DNA155はBALB/cマウス脾臓細胞培養物中でサイトカイン分泌の誘導に失敗したため、これについてはC3H/HeJマウス脾臓細胞培養物中でさらには試験しなかった。POイムノマー156および157の両方とも、PS−CpG DNA4よりも高いIL−2の産生を誘導した(図20A)。しかし、3μg/mLまでの濃度において、両方ともIL−6の産生は誘導しなかった。試験された最高濃度(10μg/mL)において、両方ともPS−CpG DNA4より大幅に低いIL−6を誘導した(図20B)。分泌されたIL−12のIL−6に対する比率を計算して、PSおよびPOCpG DNAのサイトカイン分泌プロファイルを識別した(図20Aの挿入図)。さらに、C3H/HeJ脾臓細胞培養物の結果は、CpG DNAに観察される反応は、LPS汚染によるものではないことを示唆する。
PS−CpG DNAは、in vivoで強力な抗腫瘍活性を誘導することが示されている。PO−CpG DNAはin vitroアッセイにおいてより大きなヌクレアーゼ安定性を示し、より高いレベルのIL−12およびIFN−γ分泌を誘導したので、POイムノマーのこれらの望ましい特性が、in vivoでの抗腫瘍活性を改善するかどうかに興味を覚えた。POイムノマー157を、皮下的に0.5mg/kgの用量で1日おきに、野生型p53を発現するMCF−7乳癌細胞、または変異p53を発現するDU−145前立腺癌細胞の腫瘍異種移植片を有するヌードマウスに投与した。POイムノマー157は、生理食塩水対照に比べて、15日目にMCF−7腫瘍の57%成長阻害を与えた(図21A)。これはまた、34日目にDU−145腫瘍の52%成長阻害を作り出した(図21B)。これらの抗腫瘍試験は、提案されたデザインのPOイムノマーが、in vivoで強力な抗腫瘍活性を示すことを示唆する。
例14:短イムノマー
短イムノマーのサイトカイン誘導に対する効果を試験するため、以下のイムノマーを用いた。これらの結果は、セグメント当たり5ヌクレオチドの短いイムノマーが、サイトカイン産生を誘導するのに効果的であることを示す。
表22.BALB/cマウス脾臓細胞培養物におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
標準字体は、ホスホロチオエート結合を表わす。
Figure 2007530449
例15:ヒトB細胞およびプラズマ細胞様樹状細胞(pDC)の単離
健康なボランティアから採取した新鮮な血液からのPBMC(CBR Laboratories, Boston, MA)を、フィコール密度勾配遠心分離法(Histopaque-1077, Sigma)により単離し、B細胞をPBMCから、CD19細胞単離キット(Miltenyi Biotec)を用いて、製造業者の指示に従い正の選択により単離した。
例16:B細胞増殖アッセイ
全部で1×10のB細胞/200μlを、0.3、1.0、3.0、または10.0μg/mL濃度のCpG DNAで64時間刺激し、次に0.75μCiの[H]−チミジンでパルスし、8時間後に収穫した。放射能の取り込みを、液体シンチレーションカウンターを用いて測定した。表23は、最終濃度10.0μg/mLにおける6つのCpG DNAについての、B細胞増殖の平均±SDを示す。
表23.ヒトB細胞増殖アッセイ(72時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
標準字体はホスホロチオエート結合を表わす;下線は2’−OMeリボヌクレオチドを表わす;イタリック体はホスホジエステル結合を表わす。
例17:ヒトpDC培養物およびIFN−αELISA
pDCは、ヒトPBMCから、BDCA−4細胞単離キット(Miltenyi Biotec)を用い、製造業者の指示に従って単離した。pDCは、96ウェルプレートに1×10細胞/mL、200μL/ウェルでプレートした。CpG DNAを、最終濃度0.3、1.0、3.0、または10.0μg/mLで細胞培養物に加え、37℃で24時間インキュベートした。上清を次に採取して、IFN−αについてヒトIFN−αELISAキット(PBL)を用いてアッセイした。表24A〜24Cは、1.0および10.0μg/mLの濃度の6つのCpG DNAについて、IFN−αの平均±SDを示す。
表24A.ヒト樹状細胞アッセイ(72時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表24B.ヒト樹状細胞アッセイ(24時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表24C.ヒト樹状細胞アッセイ(24時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
例18
ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を健康なボランティアの末梢血から単離し、例4に記載したようにして調製した。表25A〜25Cは、10.0μg/mLの濃度の5つのIMO化合物についての、IL−6、IL−12およびIL−γの平均±SDを示す。
表25A.ヒトPBMCアッセイ(72時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表25B.ヒトPBMCアッセイ(24時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表25C.ヒトPBMCアッセイ(24時間)におけるイムノマー構造および免疫刺激活性
Figure 2007530449
表23、24A〜24Cおよび25A〜25Cのためのみに、標準字体はホスホロチオエート結合を表わす;下線は2’−OMeリボヌクレオチドを表わす;イタリック体はホスホジエステル結合を表わし、R、R、XおよびXは以下のように定義する:
Figure 2007530449
例19:脾臓細胞試験
5〜6週齢の雌のBALB/cマウスは、Taconic Farms(Germantown, NY)から入手し、OVAを含まない食餌で維持した。5匹のマウスのグループを免疫化試験に用いた。IMO化合物(図22)を合成し、精製し、上記のように解析した。
各マウスは、100μlのPBS中の10μgのニワトリオボアルブミン(OVA;グレードV、Sigma, St. Louis, MO)を等容量のミョウバン溶液(Imject-Alum, Pierce, Rockford, IL)と混合して、0日および14日目に皮下(s.c.)注射することにより感作し、40μlのPBS中の20μgのOVAで28、29および30日目に鼻腔内(i.n.)でチャレンジした(図2)。200μlのPBSに溶解したIMO1および2(30または60μg)を、33、37、40および43日目にマウスにs.c.注射した。33日目の最初のIMO化合物注射の2時間後に、麻酔下のマウスからretro-orbital穿刺により血液サンプルを採取し、サイトカインアッセイ用に血清を収穫した。各マウスは、40μlPBS中の10μgOVAにより、44日目にi.n.でチャレンジした。最後のOVAチャレンジの24時間後にマウスを出血させ、肺および脾臓を取り出した。
単一の脾臓細胞浮遊物を冷却RPMI1640培地(Sigma)内に調製し、各実験群用に、10%FCS(HyClone, Logan UT)および100μg/mlペニシリンおよび100U/mlストレプトマイシン(HyClone)を含むRPMI1640培地中で、5×10細胞/mlにてプールした。脾臓細胞(0.2ml/ウェル)を、100μg/mlのOVAの存在下で96ウェル平底培養プレート(Costar, Cambridge, MA)内で37℃にて、5%CO雰囲気下でインキュベートした。72時間のインキュベーションの後に、サイトカインアッセイ用に培養上清を収穫した。
IL−5、IL−10、IL−12およびIFN−γのレベルは、BD Biosciences(San Diego, CA)からのマウス抗体を用いた酵素免疫測定法(ELISA)により決定した。IL−6およびIL−13レベルは、マウスのDuoSet ELISAキット(R&D System, Minneapolis, MN)にて、製造業者の指示に従って評価した。
OVA特異的および総IgEおよびIgG2aレベルは、マウス血清中でELISAにより評価した。OVA特異的Ig検出のために、96ウェルELISAプレート(Immulon 2; Dynatech, Chantilly, VA)をpH9.6のPBS中10μg/mlのOVAで被覆した。総Ig検出のために、プレートを1μg/mlの抗マウスIgE(clone R35-72)および1μg/mlの抗マウスIgG2a(clone R11-89)で被覆した。4℃で一晩インキュベートした後、プレートを1%BSA/PBS、pH7.4で、室温にて1時間ブロックした。血清の連続希釈物(IgEに対して1:10、IgG2aに対して1:100)をプレートに加え、室温で2時間インキュベートした。プレートを洗浄し、100μl/ウェルのビオチン化抗マウスIgE(clone R35-116)を0.25μg/mlにて、またはIgG2a(clone R19-15)を0.25μg/mlにて、プレートに加え、室温で2時間インキュベートした。全ての抗体はBD Biosciencesから入手した。プレートを洗浄し、100μl/ウェルにて0.25μg/mlのストレプトアビジンペルオキシダーゼ(Sigma)を加え、室温で1時間インキュベートした。アッセイは、100μl/ウェルのTMB Substrate Solution(KPL, Gaithersburg, MD)中で、続いて100μl/ウェルのStop Solution1(KPL)で発現させた。A450(OD450と同じ?)を、マイクロプレートリーダー(Bio-Tek Instrument, Inc. Winooski, VT)を用いて測定し、データはKC Juniorソフトウェア(High Point, NC)で解析した(図24参照)。
例20:肺組織学
45日目に取り出した肺を、中性ホルマリン中に固定し、Mass Histology Service(Warwick, RI)に送付して、処理およびヘマトキシリン&エオジン(HE)染色およびパス(PAS)染色を行った。肺組織切片を光学顕微鏡で観察し、デジタルカメラで撮影した。
統計的解析は、分散分析(ANOVA)を用いて行った。OVA免疫群およびIMO処置群をスチューデントt検定を用いて比較した。結果は平均±SEMで表わした。全ての比較は両側検定で行い、統計的有意性はp<0.05で示した。
例21:予防モデルの検討
IMO化合物の、マウスにおいてOVA誘導アレルギー炎症を予防する能力について試験した。各マウスは、100μlPBS中の20μgニワトリオボアルブミン(OVA;グレードV、Sigma, St. Louis, MO)を同量のミョウバン溶液(Imject-Alum, Pierce, Rockford, IL)と混合し、0、7および14日目に皮下(s.c.)注射により感作した。マウスのナイーブ群はミョウバン注射のみを受けた。OVA/ミョウバン混合物中に溶解したIMO化合物(10μg)は、0、7および14日目にマウスに投与した。最終免疫化の14日後に、イソフルラン(Abbott Laboratories, North Chicago, IL)による麻酔下のマウスをretro-orbital穿刺により出血させ、犠牲にして脾臓を取り出した。
例22:IMO化合物の、抗原特異的リコール免疫反応におけるTh2サイトカイン、IL−4、IL−5、IL−12およびIL−13に及ぼす効果
IMO化合物の、OVA/ミョウバンを注射されたマウスにおけるTh2優勢免疫反応を変化させる能力を決定するために、IMO化合物をOVA/ミョウバンと共に、0および14日目に注射した。脾臓細胞を28日目にマウスから単離し、OVAと共に72時間インキュベートした(抗原リコール)。OVA/ミョウバンのみを注射されたマウスからの脾臓細胞は、ナイーブマウスよりも高いレベルのTh2関連サイトカイン、例えばIL−4(〜2倍)、IL−5(130倍)、およびIL−13(28倍)を産生した(図23Aおよび図23B参照)。CpG DNAまたはIMO化合物およびOVAを付与されたマウスからの脾臓細胞は、有意に少ないこれらのサイトカイン、特にIL−5およびIL−13を分泌した;IL−5は20%〜97%減少し、IL−13は60%〜95%減少した。これらの結果は、IMO化合物が、Th2関連サイトカイン分泌を抑制する効果を有することを示唆する。
例23:IMO化合物の、抗原特異的リコール免疫反応におけるIFN−γ産生に及ぼす効果
同じ抗原リコール実験において、OVA/ミョウバンおよびIMO化合物を注射されたマウスの脾臓細胞は、ナイーブマウスまたはOVA/ミョウバン注射マウスの細胞より有意に高いレベルのTh1サイトカインIFN−γを産生した(図23Aおよび図23B参照)。OVA/ミョウバンおよび従来のCpG DNA1を注射されたマウスの脾臓細胞は、ナイーブ脾臓細胞が産生したのと同等レベルのIFN−γを産生した。これらの結果は、OVA/ミョウバンを注射されたマウスのIMO化合物による処置は、脾臓細胞が産生するサイトカインに反映されるように、免疫反応をTh2優勢から主にTh1型へと変化させ得ることを示す。
例24:IMO化合物の、OVA特異的および総IgE産生に及ぼす効果
IMO化合物のIgE産生に及ぼす効果を評価するために、OVA特異的および総IgEの血清レベルを、最後のOVA/ミョウバン注射の14日後に試験した。OVA/ミョウバンでの感作は、マウスにおいて高レベルのOVA特異的IgE産生をもたらした;OVA特異的IgEレベルは、IMO化合物をOVA/ミョウバンと共に付与されたマウスにおいて有意に低かった(ナイーブマウスのレベルと同等)(図24Aおよび図24B参照)。血清総IgEレベルも、OVA/ミョウバンとIMO化合物を注射されたマウスにおいて低かった。
例25:IMO化合物の、OVA特異的および総IgG1およびIgG2a産生に及ぼす効果
IMO化合物のIgG1およびIgG2a産生に及ぼす効果を評価するために、OVA特異的および総IgG1およびIgG2aの血清レベルを試験した。OVA/ミョウバンの注射を受けた動物は、高レベルのOVA特異的IgG1および、少ないレベルのOVA特異的IgG2aを産生した(図24Aおよび図24B参照)。IMO化合物のマウスへの注射は、効果を有さないか、またはOVA/ミョウバン注射のマウスに見出されるレベルより、OVA特異的IgG1のレベルを低下させた。OVA特異的IgG2a抗体レベルは、OVA/ミョウバンのみを付与されたマウスよりも、IMO化合物を付与されたマウスの血清において有意に高かった。これらのIgG1およびIgG2aレベルは、OVA/ミョウバンのみを付与されたマウスに比べて、OVA/ミョウバンと共にIMO化合物を付与されたマウスにおける、より高いOVA特異的IgG2a/IgG1の比率に翻訳された。
同様の結果は、血清総Ig産生についても見出された。OVA/ミョウバンとIMO化合物を付与されたマウスの血清は、OVA/ミョウバンのみを付与されたマウスよりも、より低い総IgG1レベルおよびより高い総IgG2aレベルを有した。
例26:治療モデルにおける検討
IMO1およびIMO2の治療可能性を、喘息のマウスモデルにおいて試験した。マウスをOVAで感作およびチャレンジし、IMO1およびIMO2を用いて上のプロトコルに記載したように処置した。
IMO1およびIMO2による処置の局所的免疫反応への効果を決定するために、ナイーブマウスおよび、OVA/ミョウバンで感作およびチャレンジし、IMO1およびIMO2による処置有り、無しのマウスの肺の組織学を、IMO1およびIMO2の最終注射の48時間後に試験した。OVAで感作およびチャレンジしたマウスでIMO1およびIMO2の処置無しのものは、ナイーブマウスと比べて重篤な炎症性細胞浸潤および気道上皮過形成を示した(データ示されず)。逆に、IMO1およびIMO2で処置したマウスは、無処置のマウスと比べてより少ない炎症性細胞浸潤およびより少ない気道上皮過形成を有した(データ示されず)。これらの結果は、IMO1およびIMO2の、OVAで感作およびチャレンジしたマウスにおけるOVA誘導の肺の炎症を逆転させる能力を示す。
例27:IMO1およびIMO2による処置の、抗原特異的リコール免疫反応におけるTh2およびTh1サイトカインに及ぼす効果
IMO1およびIMO2の、OVAで感作およびチャレンジしたマウスにおけるTh2優勢免疫反応を逆転させる能力を決定するために、45日目のマウスから脾臓細胞を単離し、これをOVAと共に72時間インキュベートした。脾臓細胞をOVAで再刺激した後、Th2サイトカイン(IL−5およびIL−13)の産生に、処置群の間で大きな違いを観察した。OVAのみを注射したマウスからの脾臓細胞は、高レベルのTh2関連サイトカインを産生した(図25)。IMO1およびIMO2で処置したマウスは、有意に少ないレベルのOVA誘導のTh2サイトカインを産生した(図25)。抗原リコール実験において、ナイーブマウスおよびOVA/ミョウバンで感作およびチャレンジしたマウスからの脾臓細胞の培養物中には、低いレベルのIL−12およびIFN−γのみが誘導された。OVAチャレンジの後にIMO1およびIMO2で処置されたマウスからの脾臓細胞は、有意に高いレベルのIFN−γを産生した(図25)。
例28:OVAで感作およびチャレンジしたマウスにおける、IMO1およびIMO2による処置の、OVA特異的および総血清IgE産生に及ぼす効果
IgE産生に及ぼすIMO1およびIMO2の効果を評価するために、OVA特異的および総IgEの血清レベルを試験した。OVAで感作およびチャレンジしたがIMO1およびIMO2で処置していないマウスは、血清に高レベルのOVA特異的IgEを有したが(図26)、一方、IMO1およびIMO2で処置したマウスは、有意に低いレベルのOVA特異的IgEを有した。血清総IgEレベルも、IMO1およびIMO2の処置を受けたマウスにおいて低かった(図26)。
例29:OVA/ミョウバンで感作およびチャレンジしたマウスにおける、IMO1およびIMO2による処置の、OVA特異的および総IgG2a産生に及ぼす効果
IgG2a産生に及ぼすIMO1およびIMO2の処置の効果を評価するために、OVA特異的および総IgG2aの血清レベルを試験した。IMO1およびIMO2の処置なしで、OVAで感作およびチャレンジしたマウスは、少ないレベルのOVA特異的IgG2aを有した(図26)。OVAで感作およびチャレンジし、IMO1およびIMO2で処置したマウスは、OVA特異的IgG2a抗体レベルの増加を示した(図26)。同様の結果が、血清総Ig産生にも見出された(図26):OVAで感作およびチャレンジし、IMO1およびIMO2で処置したマウスは、IMO1およびIMO2で処置しなかったマウスより高いレベルの総IgG2aを有した。
例30:IMO化合物の一回高用量vs複数回低用量の、ナイーブマウスにおける局所的および全身的Th1サイトカインレベルに及ぼす効果
IMO処置の用量の効果を決定するために、33μgのIMO1またはIMO3を1、2、および3日目にマウスの鼻腔内に処置するか、または100μgのIMO1またはIMO3を一回でマウスの鼻腔内に投与して処置した。マウスは出血させて、最終処置の5時間後に肺を取り出した。100μgの一回量は高レベルの全身的サイトカイン反応を誘導したが、3回の低用量(3×33μg)は、高い局所(BALF)サイトカイン反応を誘導した(図27)。
IMO化合物の低用量の複数回投与が、ナイーブマウスにおける局所的および全身的サイトカインレベルに及ぼす用量依存的効果を決定するために、マウスを2.5μg、10.0μgまたは40.0μgのIMO1で1、2および3日目に鼻腔内処置した。マウスは出血させ、最終処置の5時間後に肺を取り出した。IMO化合物は、局所(BALF)サイトカインレベルを増加させたが、低用量を複数回投与したマウスにおける全身的サイトカインレベルは増加させなかった(図28)。この効果は、用量依存的であった。
例31:IMO化合物およびコルチコステロイドの効果のin vitroでの比較
マウスを、10mgOVAを0および14日に腹腔内(i.p.)注射して感作し、40μlPBS中の10μgのOVAで28日目に鼻腔内でチャレンジした。脾臓細胞を30日目に採集し、100μg/mOVAで、1μg/ml〜10μg/mlのIMO化合物またはブデソニドの有り、無しにて、72時間インキュベートした。IMO1およびブデソニドの両方は、OVA誘導のTh2サイトカイン(IL−5、ILB)の分泌を抑制した(図29)。しかし、IMO1のみが、強いTh1サイトカインの誘導(IL−12、FN−8)を示した。
均等
前述の発明について明確さと理解のためにある程度詳細に記述したが、この開示を読んだ当業者には、本発明および付属のクレームの真の範囲から乖離することなく、形態および詳細についての種々の改変が可能であることが理解される。
本発明の代表的なイムノマーの模式図である。 本発明の幾つかの代表的なイムノマーを表す図である。 本発明のイムノマーの直線合成に好適な代表的小分子リンカーの群を表す図である。 本発明のイムノマーのパラレル合成に好適な代表的小分子リンカーの群を表す図である。 本発明のイムノマーの直線合成のための合成スキームである。DMTr=4,4’−ジメトキシトリチル;CE=シアノエチル。 本発明のイムノマーのパラレル合成のための合成スキームである。DMTr=4,4’−ジメトキシトリチル;CE=シアノエチル。
BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、イムノマー1〜3によるIL−12の誘導を示すグラフである。これらのデータは、到達可能5’末端を有するイムノマー2は、モノマーオリゴ1より強いIL−12の誘導因子であること、および、到達可能5’末端を有さないイムノマー3は、オリゴ1に比べて同等かまたは低い免疫刺激を生成する能力を有することを示唆する。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、イムノマー1〜3によるIL−6の誘導(それぞれ上から下へ)を示すグラフである。これらのデータは、到達可能5’末端を有するイムノマー2は、モノマーオリゴ1より強いIL−6の誘導因子であること、および、到達可能5’末端を有さないイムノマー3は、オリゴ1に比べて同等かまたは低い免疫刺激を誘導する能力を有することを示唆する。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、イムノマー1〜3によるIL−10の誘導(それぞれ上から下へ)を示すグラフである。 到達不能5’末端および到達可能5’末端をそれぞれ有する異なる濃度のイムノマー5および6による、細胞培養物におけるBALB/cマウス脾臓細胞増殖の誘導を示すグラフである。 CpGモチーフの5’隣接配列に免疫化学的修飾を有するイムノマー4〜6による、BALB/cマウスの脾腫大を示すグラフである。ここでも、到達可能5’末端を有するイムノマー化合物(6)は、到達可能5’末端を有さないイムノマー5およびモノマーオリゴ4と比べて、脾腫大を増加させるより強い能力を有する。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のオリゴ4並びにイムノマー7および8によるIL−12の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のオリゴ4並びにイムノマー7および8によるIL−6の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のオリゴ4並びにイムノマー7および8によるIL−10の誘導を示すグラフである。
BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、イムノマー14、15および16による細胞増殖の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のイムノマー14〜16による、IL−12による細胞増殖の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のイムノマー14〜16による、IL−6による細胞増殖の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、オリゴ4および17並びにイムノマー19および20による細胞増殖の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のオリゴ4および17並びにイムノマー19および20によるIL−12細胞増殖の誘導を示すグラフである。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、異なる濃度のオリゴ4および17並びにイムノマー19および20によるIL−6細胞増殖の誘導を示すグラフである。
オリゴヌクレオチド4並びにイムノマー14、23および24を用いた、BALB/cマウスの脾腫大を示すグラフである。 オリゴヌクレオチドの3’末端ヌクレオシドの略図であり、非ヌクレオチド結合が、3’位または2’位の核酸塩基においてヌクレオシドに付着できることを示す図である。 例13で用いられた化学的置換を示す図である。 例13の修飾オリゴヌクレオチドを用いて得たサイトカインプロファイルを示す図である。 アミノリンカーと比較したグリセロールリンカーの相対的なサイトカイン誘導を示す図である。 種々のリンカーおよびリンカーの組合せについての相対的なサイトカイン誘導を示す図である。
A〜Eは、種々のPSおよびPOイムノマー並びにオリゴヌクレオチドについて、相対的ヌクレアーゼ耐性を示す図である。 BALB/cマウス脾臓細胞培養物における、PSイムノマーと比較したPOイムノマーの相対的サイトカイン誘導を示す図である。 C3H/Hejマウス脾臓細胞培養物における、PSイムノマーと比較したPOイムノマーの相対的サイトカイン誘導を示す図である。 C3H/Hejマウス脾臓細胞培養物において、イムノマーの高濃度における、PSイムノマーと比較したPOイムノマーの相対的サイトカイン誘導を示す図である。 イムノマー(IMO)の配列および化学的修飾を示す図である。
脾臓細胞培養物におけるサイトカイン反応により示された、IMOによるOVA誘導Th2免疫反応の阻止を示す図である。 脾臓細胞培養物におけるサイトカイン反応により示された、IMOによるOVA誘導Th2免疫反応の阻止を示す図である。 血清抗体反応により示された、IMOによるOVA誘導Th2免疫反応の阻止を示す図である。 血清抗体反応により示された、IMOによるOVA誘導Th2免疫反応の阻止を示す図である。 マウスにおいて確立されたOVA誘導アレルギー性喘息に対する、IMO1およびIMO2の用量依存的効果を示す図である。サイトカイン分泌は、脾臓細胞培養物中のOVAリコール反応におけるものである。IMO1およびIMO2の両方は、IL−5の分泌を用量依存的な様式で有意に抑制した。IL−13は、両方のIMO化合物により有意に抑制された。両方のIMO化合物は用量依存的にIFN−γ分泌を誘導した。 血清の抗原特異的抗体および総抗体を示す。IMO1およびIMO2は、用量依存的にOVA特異的IgEを減少させ、OVA特異的IgG2aを増加させた。 IMO化合物の一回高用量vs複数回低用量の、ナイーブマウスにおける局所的および全身的Th1サイトカインレベルに及ぼす効果を示す図である。100mgの一回量は、より高いレベルの全身的サイトカイン反応を誘導した。逆に、3回の低用量(3×33mg)は、より高い局所(BALF)サイトカイン反応を誘導した。 IMO化合物の低用量複数回投与の、ナイーブマウスにおける局所的および全身的サイトカインレベルに及ぼす用量依存的効果を示す図である。IMO1は、低用量で複数回投与された場合、マウスにおいて局所(BALF)サイトカインレベルを増加させたが、全身サイトカインレベルは増加させなかった。この効果は用量依存的である。 IMOおよびコルチコステロイドのin vitroでの効果を比較する図である。IMO1およびブデソニドの両方は、OVA誘導Th2サイトカイン分泌を抑制した。しかし、IMO1のみが強いTh1サイトカイン誘導を示した。

Claims (42)

  1. 配列番号170で表される配列を含む、免疫刺激性オリゴヌクレオチドイムノマー。
  2. 請求項1に記載の免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み、並びに、サイトカイン、ケモカイン、タンパク質リガンド、トランス活性化因子、ペプチド、および修飾アミノ酸を含むペプチドからなる群から選択される共刺激性分子をさらに含む、免疫調節性組成物。
  3. 共刺激性分子が、免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーに結合している、請求項2に記載の免疫調節性組成物。
  4. アジュバントをさらに含む、請求項2に記載の免疫調節性組成物。
  5. 薬学的に許容し得る担体をさらに含む、請求項2に記載の免疫調節性組成物。
  6. 請求項1に記載の免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み、および抗原をさらに含む、免疫調節性組成物。
  7. 抗原が、ペプチド、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、および脂質からなる群から選択される、請求項6に記載の免疫調節性組成物。
  8. 抗原がアレルゲンである、請求項6に記載の免疫調節性組成物。
  9. アジュバントをさらに含む、請求項6に記載の免疫調節性組成物。
  10. 薬学的に許容し得る担体をさらに含む、請求項6に記載の免疫調節性組成物。
  11. 配列番号171で表される配列を含む、免疫刺激性オリゴヌクレオチドイムノマー。
  12. 請求項11に記載の免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み、並びに、サイトカイン、ケモカイン、タンパク質リガンド、トランス活性化因子、ペプチド、および修飾アミノ酸を含むペプチドからなる群から選択される共刺激性分子をさらに含む、免疫調節性組成物。
  13. 共刺激性分子が、免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーに結合している、請求項12に記載の免疫調節性組成物。
  14. アジュバントをさらに含む、請求項12に記載の免疫調節性組成物。
  15. 薬学的に許容し得る担体をさらに含む、請求項12に記載の免疫調節性組成物。
  16. 請求項11に記載の免疫調節性オリゴヌクレオチドイムノマーを含み、および抗原をさらに含む、免疫調節性組成物。
  17. 抗原が、ペプチド、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、および脂質からなる群から選択される、請求項16に記載の免疫調節性組成物。
  18. 抗原がアレルゲンである、請求項16に記載の免疫調節性組成物。
  19. アジュバントをさらに含む、請求項16に記載の免疫調節性組成物。
  20. 薬学的に許容し得る担体をさらに含む、請求項16に記載の免疫調節性組成物。
  21. 気道炎症、炎症性疾患、アレルギー、または喘息を有する患者を治療的に処置する方法であって、該患者にイムノマーを投与することを含む、前記方法。
  22. イムノマーが、非ヌクレオチドリンカーにより結合された少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含み、および1つより多い5’末端を有しており、ここで少なくとも1個の前記ヌクレオチドは、到達可能5’末端を有する免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、および免疫刺激性ジヌクレオチドを含む、請求項21に記載の方法。
  23. 免疫刺激性ジヌクレオチドが、CpG、CpG、CpG、およびCpGからなる群から選択され、この式中、Cは、シチジンまたは2’−デオキシシチジンであり、Cは、2’−デオキシチミジン、アラビノシチジン、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリン、2’−デオキシ−2’− 置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジンまたは他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり、Gは、グアノシンまたは2’−デオキシグアノシンであり、Gは、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、2’−デオキシ−2’置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシンまたは他の非天然プリンヌクレオシドである、請求項21に記載の方法。
  24. イムノマーが、配列番号170で表される配列を含む、請求項21に記載の方法。
  25. イムノマーが、配列番号171で表される配列を含む、請求項21に記載の方法。
  26. イムノマーが、配列番号172で表される配列を含む、請求項21に記載の方法。
  27. イムノマーが、配列番号173で表される配列を含む、請求項21に記載の方法。
  28. 疾病または疾患に関連する抗原を投与することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
  29. イムノマーもしくは抗原または両者が、免疫原性タンパク質もしくは非免疫原性タンパク質と結合している、請求項21に記載の方法。
  30. アジュバントを投与することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
  31. 気道炎症、炎症性疾患、アレルギー、または喘息を有する患者における免疫反応を調節する方法であって、該患者にイムノマーを投与することを含む、前記方法。
  32. 免疫反応がTh1免疫反応である、請求項31に記載の方法。
  33. 免疫反応がTh2免疫反応である、請求項31に記載の方法。
  34. イムノマーが、非ヌクレオチドリンカーにより結合された少なくとも2個のオリゴヌクレオチドを含み、および1つより多い5’末端を有しており、ここで少なくとも1個の前記ヌクレオチドが、到達可能5’末端を有する免疫刺激性オリゴヌクレオチドであり、および免疫刺激性ジヌクレオチドを含む、請求項31に記載の方法。
  35. 免疫刺激性ジヌクレオチドが、CpG、CpG、CpG、およびCpGからなる群から選択され、この式中、Cは、シチジンまたは2’−デオキシシチジンであり、Cは、2’−デオキシチミジン、アラビノシチジン、1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−2−オキソ−7−デアザ−8−メチル−プリン、2’−デオキシ−2’− 置換アラビノシチジン、2’−O−置換アラビノシチジン、2’−デオキシ−5−ヒドロキシシチジン、2’−デオキシ−N4−アルキル−シチジン、2’−デオキシ−4−チオウリジンまたは他の非天然ピリミジンヌクレオシドであり、Gは、グアノシンまたは2’−デオキシグアノシンであり、Gは、2’デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−デオキシ−6−チオグアノシン、アラビノグアノシン、2’−デオキシイノシン、2’−デオキシ−2’置換−アラビノグアノシン、2’−O−置換−アラビノグアノシンである、請求項31に記載の方法。
  36. イムノマーが、配列番号170で表される配列を含む、請求項31に記載の方法。
  37. イムノマーが、配列番号171で表される配列を含む、請求項31に記載の方法。
  38. イムノマーが、配列番号172で表される配列を含む、請求項31に記載の方法。
  39. イムノマーが、配列番号173で表される配列を含む、請求項31に記載の方法。
  40. 疾病または疾患に関連する抗原を投与することをさらに含む、請求項31に記載の方法。
  41. イムノマーもしくは抗原または両者が、免疫原性タンパク質もしくは非免疫原性タンパク質と結合している、請求項31に記載の方法。
  42. アジュバントを投与することをさらに含む、請求項31に記載の方法。
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