JP2009507852A - Pharmaceutical composition for delivery of ribonucleic acid to cells - Google Patents

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Abstract

【課題】
【解決手段】
動物細胞内での2本鎖RNA(dsRNA)の取込み及び標的mRNAの減少を生じさせるための組成物、方法、並びに動物対象内の腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)関連性の炎症状態の治療用医薬の製造における、両親媒性であって核酸結合性を有するポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドとdsRNAとを具える混合物の使用が記載されている。
【選択図】図5
【Task】
[Solution]
Compositions, methods for producing uptake of double stranded RNA (dsRNA) and reduction of target mRNA in animal cells, and of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) related inflammatory conditions in animal subjects The use of a mixture comprising an amphiphilic and nucleic acid binding polynucleotide delivery-enhancing polypeptide and dsRNA in the manufacture of a therapeutic medicament is described.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、核酸を細胞内へ送達するための方法及び組成物に関する。より具体的には、本発明は、2本鎖ポリヌクレオチドを細胞内へ送達して、標的遺伝子の発現を変化させて、細胞の病状又は潜在的能力といった表現型を変えるための方法及び製剤に関する。   The present invention relates to methods and compositions for delivering nucleic acids into cells. More specifically, the present invention relates to methods and formulations for delivering double-stranded polynucleotides into cells to alter the expression of target genes and alter phenotypes such as cellular pathology or potential. .

本発明の背景
動物細胞及び植物細胞に核酸を送達することは、分子生物学の研究及び開発において、長らく重要な課題とされてきている。遺伝子治療、アンチセンス治療及びRNA干渉(RNAi)治療の領域における近年の発展に伴い、核酸を細胞内に導入するためのより効果的な方法の開発に対する需要が生じている。
Background of the Invention Delivery of nucleic acids to animal and plant cells has long been an important issue in molecular biology research and development. With recent developments in the areas of gene therapy, antisense therapy and RNA interference (RNAi) therapy, there is a need for the development of more effective methods for introducing nucleic acids into cells.

巨大なポリヌクレオチド分子を細胞内に送達するための、多様な数多くのプラスミドや他の核酸「ベクター」が開発されてきた。典型的には、これらのベクターは、標的細胞を形質転換させて、科学的な対象又は治療対象の遺伝子を発現させるための無傷の遺伝子を具える巨大なDNA分子を取り込むものである。   A wide variety of plasmids and other nucleic acid “vectors” have been developed to deliver large polynucleotide molecules into cells. Typically, these vectors incorporate large DNA molecules comprising intact genes for transforming target cells to express a gene for scientific or therapeutic purposes.

外来性の核酸が人工的に細胞内へと送達される過程は、一般的にトランスフェクションと呼ばれる。種々の技法と材料を用いて、細胞をトランスフェクトして、外来性の供給源からの機能的核酸を取り込ませることができる。最も広く用いられるトランスフェクション法は、リン酸カルシウムトランスフェクション法とエレクトロポレーション法である。細胞を形質導入させて外来性のDNA又はRNA分子を送達するための種々の別の方法も開発されており、ウィルス媒介性形質導入法、カチオン性脂質送達法又はリポソーム送達法、及び機械的又は生化学的な膜の破壊/透過(例えば、界面活性剤、マイクロインジェクション、若しくはパーティクルガンを用いることよる)を目的とする数多くの方法が含まれる。   The process by which exogenous nucleic acid is artificially delivered into cells is commonly referred to as transfection. A variety of techniques and materials can be used to transfect cells to incorporate functional nucleic acid from an exogenous source. The most widely used transfection methods are the calcium phosphate transfection method and the electroporation method. Various other methods for transducing cells to deliver exogenous DNA or RNA molecules have also been developed, including virus-mediated transduction methods, cationic lipid delivery methods or liposome delivery methods, and mechanical or Numerous methods aimed at biochemical membrane disruption / permeation (eg, by using a surfactant, microinjection, or particle gun) are included.

RNA干渉とは、標的のメッセンジャーRNA(mRNA)の一部に対する配列が相同的な2本鎖(ds)ポリヌクレオチド、通常dsRNAにより開始される細胞内での配列特異的な転写後ジーンサイレンシングのプロセスである。細胞内への適切なdsRNAの導入により、内在性の、同種のmRNA(即ち、導入されるdsRNAと実質的な配列同一性を共有するmRNA)の破壊が生じる。該dsRNA分子は、ダイサーと呼ばれるRNase IIIファミリーのヌクレアーゼにより、長さ19乃至23個のヌクレオチド(nt)である低分子干渉RNA(short−interfering RNA)(siRNA)へと切断される。該siRNAは、次いで、RNA誘導サイレンシング複合体(RNA−induced silencing complex)又は「RISC」として知られる、複数成分から成るヌクレアーゼ複合体へと取り込まれる。該RISCは、そのsiRNAに対する相同性を介してmRNA基質を同定し、該標的mRNAに結合して破壊することにより遺伝子発現のサイレンシングを達成する。   RNA interference is a sequence-specific post-transcriptional gene silencing in cells initiated by a double-stranded (ds) polynucleotide, usually dsRNA, that is homologous to a portion of the target messenger RNA (mRNA). Is a process. Introduction of the appropriate dsRNA into the cell results in the destruction of endogenous, homologous mRNA (ie, mRNA that shares substantial sequence identity with the introduced dsRNA). The dsRNA molecule is cleaved by a RNase III family nuclease called Dicer into short interfering RNA (siRNA) having a length of 19 to 23 nucleotides (nt). The siRNA is then incorporated into a multi-component nuclease complex known as an RNA-induced silencing complex or “RISC”. The RISC achieves silencing of gene expression by identifying mRNA substrates through their homology to siRNA and binding to and destroying the target mRNA.

RNA干渉は、植物細胞及び動物細胞内で特定の遺伝子の発現を変化させるための有望な技術として浮上しており、従って、外来性遺伝子の発現の修飾により治療可能な広範囲の疾患及び障害を治療するための有益なツールを提供するものとして期待されている。   RNA interference has emerged as a promising technique for altering the expression of specific genes in plant and animal cells, thus treating a wide range of diseases and disorders that can be treated by modifying the expression of foreign genes It is expected to provide useful tools for doing so.

特に、細胞に核酸を送達するための既存の技術が、送達用試薬の乏しい効率及び/又は抗毒性により制限を受けるという事実に鑑みると、細胞内にsiRNA及び他の低分子阻害核酸(small inhibitory nucleic acid)(siNA)を送達するためのより良いツール及び方法に対する当該技術分野における長年の需要が依然として存在している。また、非毒性の送達媒体を用いて、効果的な量のsiNAを、活性で耐久性のある状態で、選択した細胞、組織、又は区画に送達して、標的細胞の表現型又は病状を変化させるように遺伝子発現の調節を媒介するための改善された方法と製剤に対する関連した需要も存在している。   In particular, in view of the fact that existing techniques for delivering nucleic acids to cells are limited by the poor efficiency and / or antitoxicity of delivery reagents, siRNA and other small inhibitory nucleic acids (small inhibitory nucleic acids) are introduced into cells. There remains a long-standing need in the art for better tools and methods for delivering nucleic acid (siNA). It also uses non-toxic delivery vehicles to deliver effective amounts of siNA to selected cells, tissues, or compartments in an active and durable state to alter the target cell phenotype or pathology. There is also a related need for improved methods and formulations to mediate the regulation of gene expression.

発明の概要
本発明の1の態様は、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと2本鎖リボ核酸(dsRNA)を具える組成物であり、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具える。関連する実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、約5乃至約40個のアミノ酸を含み、分子量20,000乃至50,000のポリ(Lys、Tryp)4:1、20,000乃至50,000のポリ(Orn、Trp)4:1、メリチン、ヒストンH1、ヒストンH3及びヒストンH4、配列番号27乃至31、35乃至42、45、47、50乃至59、62、63、67、68、73、74、76、78乃至87、89乃至92、94乃至108、164乃至178及び180乃至186から成る群から選択される配列の全て又は一部分を有する。
SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the present invention is a composition comprising a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide and a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA), wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is amphiphilic and has nucleic acid binding properties. With In a related embodiment, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises about 5 to about 40 amino acids and has a molecular weight of 20,000 to 50,000 poly (Lys, Tryp) 4: 1, 20,000 to 50 , Poly (Orn, Trp) 4: 1, melittin, histone H1, histone H3 and histone H4, SEQ ID NOs: 27 to 31, 35 to 42, 45, 47, 50 to 59, 62, 63, 67, 68, 73, 74, 76, 78 to 87, 89 to 92, 94 to 108, 164 to 178, and 180 to 186.

別の実施態様では、前記組成物は、動物細胞内へのdsRNAの取り込みを生じさせる。別の実施態様では、前記動物細胞は、哺乳動物細胞である。別の実施態様では、前記組成物が、動物に投与される。関連する実施態様では、前記動物は、哺乳動物である。別の実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端がアセチル化されている。関連する実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端は、PEG化されている。更に別の実施態様では、前記dsRNAは、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)遺伝子の一部分に相補的な、約10乃至約40塩基対の配列から成る低分子干渉リボ核酸(small interfering ribonucleic acid)(siRNA)である。関連する実施態様では、前記dsRNAは、配列番号109乃至163及び187から成る群から選択される約10乃至約40塩基対の配列から成るsiRNAである。別の実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、前記dsRNAと混和されるか、複合体化されるか、又は結合される。別の実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、前記dsRNAと結合する。更に別の実施態様では、上記のあらゆる組成物は、カチオン性脂質を更に具える。関連する実施態様では、前記カチオン性脂質は、N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3−3−(トリメチルアンモニウム)プロパン、1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸、1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド、5−カルボキシスペルミルグリシンジオクタデシルアミド、テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン、テトラメチルテトラオレイルスペルミン、テトラメチルテトララウリルスペルミン、テトラメチルテトラミリスチルスペルミン及びテトラメチルジオレイルスペルミン、DOTMA(N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド)、DOTAP(1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3,3−(トリメチルアンモニウム)プロパン)、DMRIE(1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド)、DDAB(ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド)、多価カチオン性脂質、リポスペルミン、DOSPA(2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸)、DOSPER(1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド)(l,3−dioleoyloxy−2−(6carboxy spermyl)−propyl−amid)、ジ−及びテトラ−アルキル−テトラ−メチルスペルミン、TMTPS(テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン)、TMTOS(テトラメチルテトラオレイルスペルミン)、TMTLS(テトラメチルテトララウリルスペルミン)、TMTMS(テトラメチルテトラミリスチルスペルミン)、TMDOS(テトラメチルジオレイルスペルミン)DOGS(ジオクタデシルアミドグリシルスペルミン(トランスフェクタム(TRANSFECTAM)(登録商標))、非カチオン性脂質と結合したカチオン性脂質、DOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)、DPhPE(ジフィタノイルホスファチジルエタノールアミン)又はコレステロール、DOSPA及びDOPEの3:1(w/w)混合物から成るカチオン性脂質組成物、並びにDOTMA及びDOPEの1:1(w/w)混合物、から成る群から選択される。   In another embodiment, the composition causes uptake of dsRNA into animal cells. In another embodiment, the animal cell is a mammalian cell. In another embodiment, the composition is administered to an animal. In a related embodiment, the animal is a mammal. In another embodiment, the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is acetylated. In a related embodiment, the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is PEGylated. In yet another embodiment, the dsRNA is a small interfering ribonucleic acid comprising a sequence of about 10 to about 40 base pairs that is complementary to a portion of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) gene. ) (SiRNA). In a related embodiment, the dsRNA is a siRNA consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 109 to 163 and 187. In another embodiment, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is mixed with, complexed with or bound to the dsRNA. In another embodiment, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide binds to the dsRNA. In yet another embodiment, any of the above compositions further comprises a cationic lipid. In a related embodiment, the cationic lipid is N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, 1,2-bis (oleoyloxy). -3- (trimethylammonium) propane, 1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide, dimethyldioctadecylammonium bromide, 2,3-dioleyloxy-N- [2 (sperminecarboxamide) Ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetic acid, 1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide, 5-carboxyspermylglycine dioctadecylamide, tetramethyl Tetrapalmitoylspermine, tetramethyltetrao Ilspermine, tetramethyltetralaurylspermine, tetramethyltetramyristylspermine and tetramethyldioleylspermine, DOTMA (N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride ), DOTAP (1,2-bis (oleoyloxy) -3,3- (trimethylammonium) propane), DMRIE (1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide), DDAB (dimethyldimethyl). Octadecylammonium bromide), polyvalent cationic lipid, lipospermine, DOSPA (2,3-dioleyloxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetic acid) DOSPER (1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide) (l, 3-dioleoyloxy-2- (6 carboxylic spermyl) -propyl-amid), di- and tetra-alkyl-tetra- Methyl spermine, TMPPS (tetramethyltetrapalmitoyl spermine), TMTSOS (tetramethyltetraoleyl spermine), TMTLS (tetramethyltetralauryl spermine), TTMMS (tetramethyltetramyristyl spermine), TMDOS (tetramethyldioleyl spermine) DOGS (dimethyl) Octadecylamidoglycylspermine (TRANSFECTAM®), cationic lipid combined with non-cationic lipid, DOPE Cationic lipid composition consisting of a 3: 1 (w / w) mixture of oleoyl phosphatidylethanolamine), DPhPE (diphytanoylphosphatidylethanolamine) or cholesterol, DOSPA and DOPE, and 1: 1 (w / W) selected from the group consisting of mixtures.

本発明の別の態様は、動物細胞内への2本鎖リボ核酸(dsRNA)の取り込みを生じ、この方法は、ポリヌクレオチド送達ポリペプチドとdsRNAを具える混合物と、動物細胞をインキュベートするステップを具える。このポリヌクレオチド送達ポリペプチドは、両親媒性であり、核酸結合性を具える。   Another aspect of the invention results in the incorporation of double-stranded ribonucleic acid (dsRNA) into animal cells, the method comprising incubating the animal cells with a mixture comprising the polynucleotide delivery polypeptide and dsRNA. Prepare. The polynucleotide delivery polypeptide is amphiphilic and has nucleic acid binding properties.

本発明の別の態様は、動物細胞を、両親媒性で核酸結合性を具える動物細胞の標的遺伝子の発現を変化させる方法であり、この方法は、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであって、このポリヌクレオチド送達ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えるポリヌクレオチド送達ポリペプチドと、2本鎖リボ核酸(dsRNA)であって、このdsRNAが標的遺伝子の領域に対して相補的である2本鎖リボ核酸(dsRNA)とを具える混合物と、動物細胞をインキュベートするステップを具える。   Another aspect of the present invention is a method of altering the expression of a target gene in an animal cell that is amphipathic and nucleic acid binding, the method comprising a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprising: The polynucleotide delivery polypeptide is amphipathic and has a nucleic acid binding property, and a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA), wherein the dsRNA is complementary to a region of the target gene. Incubating the animal cells with a mixture comprising a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA).

関連する実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記動物細胞は、哺乳動物細胞である。   A related embodiment is any of the above methods, wherein the animal cell is a mammalian cell.

本発明の別の態様は、対象動物の表現型を変化させる方法であり、この方法は、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであって、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと、2本鎖リボ核酸(dsRNA)であって、前記dsRNAが、対象内の標的遺伝子の領域に相補的である2本鎖リボ核酸(dsRNA)との混合物を、前記対象動物に投与するステップを具える。関連する実施態様において、前記動物は、哺乳動物であってもよい。   Another aspect of the invention is a method of altering the phenotype of a subject animal, wherein the method is a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is amphiphilic and nucleic acid binding A polynucleotide delivery-enhancing polypeptide having sex and a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA), wherein the dsRNA is complementary to a region of a target gene in a subject. Administering the mixture to the subject animal. In a related embodiment, the animal may be a mammal.

別の実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、約5乃至約40個のアミノ酸を具え、分子量20,000乃至50,000のポリ(Lys、Tryp)4:1、20,000乃至50,000のポリ(Orn、Trp)4:1、メリチン、ヒストンH1、ヒストンH3及びヒストンH4、配列番号27乃至31、35乃至42、45、47、50乃至59、62、63、67、68、73、74、76、78乃至87、89乃至92、94乃至108、164乃至178及び180乃至186から成る群から選択される配列の全て又は一部分を有する。関連する実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端がアセチル化されている。別の関連する実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端は、PEG化されている。別の実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記dsRNAは、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)遺伝子の一部分に相補的な、約10乃至約40塩基対の配列から成る低分子干渉リボ核酸(small interfering ribonucleic acid)(siRNA)である。関連する実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記dsRNAは、配列番号109乃至163及び187から成る群から選択される、約10乃至約40塩基対の配列から成るsiRNAである。別の実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、前記dsRNAと混和されるか、該dsRNAと複合体化されるか又は結合される。更に別の実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、前記dsRNAと結合する。別の実施態様では、上記のいずれかの方法であり、カチオン性脂質を更に具える方法である。関連する実施態様は、上記のいずれかの方法であり、前記カチオン性脂質は、N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3−3−(トリメチルアンモニウム)プロパン、1 ,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸、1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド、5−カルボキシスペルミルグリシンジオクタデシルアミド、テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン、テトラメチルテトラオレイルスペルミン、テトラメチルテトララウリルスペルミン、テトラメチルテトラミリスチルスペルミン及びテトラメチルジオレイルスペルミン、DOTMA(N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド)、DOTAP(1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3,3−(トリメチルアンモニウム)プロパン)、DMRIE(1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド)、DDAB(ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド)、多価カチオン性脂質、リポスペルミン、DOSPA(2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸)、DOSPER(1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド)(l,3−dioleoyloxy−2−(6carboxy spermyl)−propyl−amid)、ジ−及びテトラ−アルキル−テトラ−メチルスペルミン、TMTPS(テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン)、TMTOS(テトラメチルテトラオレイルスペルミン)、TMTLS(テトラメチルテトララウリルスペルミン)、TMTMS(テトラメチルテトラミリスチルスペルミン)、TMDOS(テトラメチルジオレイルスペルミン)DOGS(ジオクタデシルアミドグリシルスペルミン(トランスフェクタム(TRANSFECTAM)(登録商標))、非カチオン性脂質と結合したカチオン性脂質、DOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)、DPhPE(ジフィタノイルホスファチジルエタノールアミン)又はコレステロール、DOSPA及びDOPEの3:1(w/w)混合物から成るカチオン性脂質組成物、並びにDOTMA及びDOPEの1:1(w/w)混合物から成る群から選択される。   Another embodiment is the method of any of the above, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises about 5 to about 40 amino acids and has a molecular weight of 20,000 to 50,000 (Lys, Tryp) 4: 1, 20,000 to 50,000 poly (Orn, Trp) 4: 1, melittin, histone H1, histone H3 and histone H4, SEQ ID NOs: 27 to 31, 35 to 42, 45, 47, 50 to 59 62, 63, 67, 68, 73, 74, 76, 78 to 87, 89 to 92, 94 to 108, 164 to 178, and 180 to 186. A related embodiment is any of the above methods, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is acetylated. Another related embodiment is any of the methods described above, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is PEGylated. Another embodiment is any of the above methods, wherein the dsRNA is a small molecule consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs that is complementary to a portion of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) gene. It is a small interfering ribonucleic acid (siRNA). A related embodiment is any of the above methods, wherein the dsRNA is a siRNA consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 109 to 163 and 187. Another embodiment is any of the methods described above, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is mixed with, complexed with, or bound to the dsRNA. Yet another embodiment is any of the methods described above, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide binds to the dsRNA. In another embodiment, the method of any of the above, further comprising a cationic lipid. A related embodiment is any of the above methods, wherein the cationic lipid is N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, 1 , 2-bis (oleoyloxy) -3-3- (trimethylammonium) propane, 1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide, dimethyldioctadecylammonium bromide, 2,3-dioleyloxy -N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetic acid, 1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide, 5-carboxy Spermylglycine dioctadecylamide, tetramethyltetrapalmitoyl sp , Tetramethyltetraoleylspermine, tetramethyltetralaurylspermine, tetramethyltetramyristylspermine and tetramethyldioleylspermine, DOTMA (N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride), DOTAP (1,2-bis (oleoyloxy) -3,3- (trimethylammonium) propane), DMRIE (1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide) , DDAB (dimethyldioctadecylammonium bromide), polyvalent cationic lipid, lipospermine, DOSPA (2,3-dioleyloxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propana Minium trifluoroacetic acid), DOSPER (1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide) (l, 3-dioleoyloxy-2- (6 carboxylic spermyl) -propyl-amide), di-and Tetra-alkyl-tetra-methylspermine, TMPPS (tetramethyltetrapalmitoylspermine), TMTOS (tetramethyltetraoleylspermine), TMTLS (tetramethyltetralaurylspermine), TTMMS (tetramethyltetramyristylspermine), TMDOS (tetramethyldio) Railspermine) DOGS (dioctadecylamidoglycylspermine (TRANSFECTAM®), conjugated with non-cationic lipids Cationic lipid compositions consisting of a 3: 1 (w / w) mixture of thionic lipids, DOPE (dioleoylphosphatidylethanolamine), DPhPE (diphytanoylphosphatidylethanolamine) or cholesterol, DOSPA and DOPE, and DOTMA and Selected from the group consisting of a 1: 1 (w / w) mixture of DOPE.

本発明の別の態様は、ポリヌクレオチド送達ポリペプチドであって、このポリヌクレオチド送達ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えるポリヌクレオチド送達ポリペプチドと、対象動物内での腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)関連炎症障害の治療用薬物であり、TNF−α RNA濃度を低下させ、これによってTNF−α関連炎症障害の1種類又はそれ以上の症状の発症又は重症度を予防するか又は軽減させることが可能な薬物の製造のための2本鎖リボ核酸(dsRNA)とを具える混合物の使用である。ある実施態様において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、約5乃至約40個のアミノ酸を具え、分子量20,000乃至50,000のポリ(Lys、Tryp)4:1、20,000乃至50,000のポリ(Orn、Trp)4:1、メリチン、ヒストンH1、ヒストンH3及びヒストンH4、配列番号27乃至31、35乃至42、45、47、50乃至59、62、63、67、68、73、74、76、78乃至87、89乃至92、94乃至108、164乃至178及び180乃至186から成る群から選択される配列の全て又は一部分を有する。関連する実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端がアセチル化されている。別の関連する実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端は、PEG化されている。別の実施態様では、前記dsRNAは、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)遺伝子の一部分に相補的な、約10乃至約40塩基対の配列から成る低分子干渉リボ核酸(small interfering ribonucleic acid)(siRNA)である。関連する実施態様では、前記dsRNAは、配列番号109乃至163及び187から成る群から選択される約10乃至約40塩基対の配列から成るsiRNAである。別の実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、前記dsRNAと混和されるか、複合体化されるか又は結合される。別の実施態様では、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAに結合する。別の実施態様では、前記対象動物は、哺乳動物である。   Another aspect of the invention is a polynucleotide delivery polypeptide, wherein the polynucleotide delivery polypeptide is amphipathic and has nucleic acid binding properties, and tumor necrosis in the subject animal. A drug for the treatment of factor-alpha (TNF-α) -related inflammatory disorders, which reduces TNF-α RNA levels, thereby preventing the onset or severity of one or more symptoms of TNF-alpha-related inflammatory disorders Use of a mixture comprising double-stranded ribonucleic acid (dsRNA) for the manufacture of a drug that can be or can be mitigated. In one embodiment, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises about 5 to about 40 amino acids and has a molecular weight of 20,000 to 50,000 poly (Lys, Tryp) 4: 1, 20,000 to 50,000. 000 poly (Orn, Trp) 4: 1, melittin, histone H1, histone H3 and histone H4, SEQ ID NOS: 27 to 31, 35 to 42, 45, 47, 50 to 59, 62, 63, 67, 68, 73 , 74, 76, 78 to 87, 89 to 92, 94 to 108, 164 to 178 and 180 to 186. In a related embodiment, the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is acetylated. In another related embodiment, the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is PEGylated. In another embodiment, the dsRNA is a small interfering ribonucleic acid consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs that is complementary to a portion of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) gene. (SiRNA). In a related embodiment, the dsRNA is a siRNA consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 109 to 163 and 187. In another embodiment, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is mixed, complexed or bound with the dsRNA. In another embodiment, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide binds to the dsRNA. In another embodiment, the target animal is a mammal.

本発明の例示的実施態様の説明
本発明は、低分子干渉核酸(short interfering nucleic acid)(siNA)、又はその前駆体を、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと組み合わせて用いる新規な組成物及び方法を提供することにより、上記の需要を満足し、更なる課題と利点を満たす。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、siNA及びその前駆体を具えるポリヌクレオチドの細胞内送達又は取り込みを促進する能力について選択された天然又は人工のポリペプチドである。
DESCRIPTION OF ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS OF THE INVENTION The present invention provides novel compositions and methods that use short interfering nucleic acids (siNA), or precursors thereof, in combination with polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. By providing, the above-mentioned demand is satisfied and further problems and advantages are satisfied. A polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is a natural or artificial polypeptide selected for its ability to promote intracellular delivery or uptake of a polynucleotide comprising siNA and its precursors.

本発明の新規組成物において、siNAは、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと混和されるか、複合体化されるか又は結合されることで、標的細胞を裸のsiNA(即ち、送達促進ポリペプチドが存在しないsiNA)と接触させた結果得られる送達と比較して、siNAの細胞内送達を促進する組成物を形成することができる。   In the novel compositions of the present invention, siNA is mixed, complexed or conjugated with a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide so that the target cell becomes naked siNA (ie, the delivery-enhancing polypeptide is A composition that facilitates intracellular delivery of siNA can be formed as compared to delivery resulting from contact with non-existing siNA).

本発明の特定の実施態様では、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、ヒストンタンパク質、又はそのポリペプチド若しくはペプチド断片、誘導体、類似体、若しくは結合体である。これらの実施態様において、siNAは、1種類又はそれ以上の完全長ヒストンタンパク質、又は少なくとも部分的にヒストンタンパク質の部分配列に相当するポリペプチド、例えば、1種類又はそれ以上の以下に示すヒストンと、混和されるか、複合体化されるか又は結合される:ヒストンH1、ヒストンH2A、ヒストンH2B、ヒストンH3若しくはヒストンH4、又は、典型的には、天然ヒストンタンパク質の少なくとも5乃至10個若しくは10乃至20個の連続した残基であるヒストンタンパク質の少なくとも部分配列を具える1種類又はそれ以上のヒストンのポリペプチド断片若しくは誘導体。より詳細な実施態様では、siRNA/ヒストン混合物、複合体又は結合体は、実質的に両親媒性化合物を含まない。他の詳細な実施態様では、ヒストンタンパク質又はポリペプチドと、混和されるか、複合体化され、又は結合されたsiNAは、例えば、30個以下のヌクレオチドを有し、低分子干渉RNA(siRNA)である2本鎖RNA等の2本鎖RNAを具える。典型的な実施態様では、ヒストンポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、以下に記載するPN73と名付けられたポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドにより例示されるように、ヒストンH2Bの断片を具える。更なる詳細な実施態様では、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、特に、インビボでの投与との関係における安定性及び/又は効率性を向上させるために、PEG化されていてもよい。   In certain embodiments of the invention, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is a histone protein, or a polypeptide or peptide fragment, derivative, analog, or conjugate thereof. In these embodiments, the siNA is one or more full-length histone proteins, or a polypeptide corresponding at least in part to a partial sequence of histone proteins, such as one or more of the following histones: Mixed, complexed or bound: histone H1, histone H2A, histone H2B, histone H3 or histone H4, or typically at least 5-10 or 10 to 10 of the natural histone proteins A polypeptide fragment or derivative of one or more histones comprising at least a partial sequence of a histone protein that is 20 consecutive residues. In a more detailed embodiment, the siRNA / histone mixture, complex or conjugate is substantially free of amphiphilic compounds. In other detailed embodiments, the siNA mixed, complexed or bound with a histone protein or polypeptide has, for example, 30 nucleotides or less, and a small interfering RNA (siRNA). A double-stranded RNA such as a double-stranded RNA. In an exemplary embodiment, the histone polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises a fragment of histone H2B, as exemplified by the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide named PN73 described below. In further detailed embodiments, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide may be PEGylated, particularly to improve stability and / or efficiency in the context of in vivo administration.

本発明の更なる実施態様では、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、両親媒性のアミノ酸配列を具えるように選択されるか又は合理的に設計される。例えば、両親媒性ペプチドを生じるように、帯電性配列のドメイン又はモチーフを形成する複数の帯電性アミノ酸残基に連結した、疎水性配列のドメイン又はモチーフを形成する複数の非極性若しくは疎水性アミノ酸残基を具える有用なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを選択することができる。   In a further embodiment of the invention, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is selected or rationally designed to comprise an amphiphilic amino acid sequence. For example, a plurality of non-polar or hydrophobic amino acids that form a domain or motif in a hydrophobic sequence linked to a plurality of charged amino acid residues that form a domain or motif in a charged sequence to yield an amphiphilic peptide Useful polynucleotide delivery-enhancing polypeptides comprising residues can be selected.

他の実施態様において、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、タンパク質導入ドメイン(protein transduction domain)又はモチーフ、及び融合ペプチドドメイン又はモチーフを具えるように選択される。タンパク質導入ドメインとは、細胞膜に挿入可能であり、好ましくは細胞膜を通過可能なペプチド配列である。融合ペプチドとは、細胞膜又はエンドソームを包む膜等の脂質膜を不安定化させるペプチドであり、この不安定化は低pHで促進することができる。典型的な融合ドメイン又はモチーフは、多様なウィルス性融合タンパク質及び他のタンパク質に見出され、例えば、線維芽細胞増殖因子4(FGF4)等がある。   In other embodiments, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is selected to comprise a protein transduction domain or motif, and a fusion peptide domain or motif. The protein transduction domain is a peptide sequence that can be inserted into the cell membrane, and preferably can pass through the cell membrane. A fusion peptide is a peptide that destabilizes a lipid membrane, such as a membrane that wraps a cell membrane or endosome, and this destabilization can be promoted at low pH. Typical fusion domains or motifs are found in a variety of viral fusion proteins and other proteins, such as fibroblast growth factor 4 (FGF4).

本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを合理的に設計するためには、細胞膜を介した細胞内への核酸の侵入を容易化するモチーフとしてタンパク質導入ドメインが用いられる。特定の実施態様において、輸送される核酸は、エンドソーム内に封入される。エンドソームの内部のpHは低くなっており、その結果、融合ペプチドモチーフが、該エンドソームの膜を不安定化させる。エンドソーム膜の不安定化と破壊により、siNAは、RISC複合体と結合して、その標的mRNAに向かうことが可能な細胞質内へと放出される。   In order to rationally design the polynucleotide delivery-promoting polypeptide of the present invention, a protein transduction domain is used as a motif that facilitates the entry of a nucleic acid into a cell through a cell membrane. In certain embodiments, the transported nucleic acid is encapsulated within an endosome. The internal pH of the endosome is low, so that the fusion peptide motif destabilizes the endosomal membrane. Due to destabilization and disruption of the endosomal membrane, siNA binds to the RISC complex and is released into the cytoplasm where it can be directed to its target mRNA.

本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドへ選択的に組み込むためのタンパク質導入ドメインの例には、以下のものが含まれる:
1.TATタンパク質導入ドメイン(protein transduction domain)(PTD)(配列番号1)KRRQRRR;
2.ペネトラチン(Penetratin)PTD(配列番号2)RQIKIWFQNRRMKWKK;
3.VP22 PTD(配列番号3)DAATATRGRSAASRPTERPRAPARSASRPRRPVD;
4.カポジFGFシグナル配列(配列番号4)AAVALLPAVLLALLAP、及び配列番号5)AAVLLPVLLPVLLAAP;
5.ヒトインテグリンβ3シグナル配列(配列番号6)VTVLALGALAGVGVG;
6.gp41融合配列(配列番号7)GALFLGWLGAAGSTMGA;
7.カイマンクロコディルス(Caiman crocodylus)Ig(v)軽鎖(配列番号8)MGLGLHLLVLAAALQGA;
8.hCT−誘導ペプチド(配列番号9)LGTYTQDFNKFHTFPQTAIGVGAP;
9.トランスポータン(Transportan)(配列番号10)GWTLNSAGYLLKINLKALAALAKKIL;
10.ロリゴマー(Loligomer)(配列番号11)TPPKKKRKVEDPKKKK;
11.アルギニンペプチド(配列番号12)RRRRRRR;及び
12.両親媒性モデルペプチド(配列番号13)KLALKLALKALKAALKLA。
Examples of protein transduction domains for selective incorporation into the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the invention include the following:
1. TAT protein transduction domain (PTD) (SEQ ID NO: 1) KRRQRRR;
2. Penetratin PTD (SEQ ID NO: 2) RQIKIWFQNRRMKWKK;
3. VP22 PTD (SEQ ID NO: 3) DAATATRGRSASARPRPRAPPARSASRPRPVD;
4). Kaposi FGF signal sequence (SEQ ID NO: 4) AAVALLPAVLLALLAP and SEQ ID NO: 5) AAVLLPVLLPVLLAAP;
5. Human integrin β3 signal sequence (SEQ ID NO: 6) VTVLALGALAGVGVG;
6). a gp41 fusion sequence (SEQ ID NO: 7) GALFLGWWLGAAGSTMGA;
7). Caiman crocodylus Ig (v) light chain (SEQ ID NO: 8) MGLGLHLLVLAAALQGA;
8). hCT-derived peptide (SEQ ID NO: 9) LGTYTQDFNKFHTFPQTAIGVGAP;
9. Transportan (SEQ ID NO: 10) GWTLNSAGYLLKINLKALAALAKIL;
10. Loligomer (SEQ ID NO: 11) TPPKKRKVEDPKKKK;
11. 11. Arginine peptide (SEQ ID NO: 12) RRRRRRR; Amphipathic model peptide (SEQ ID NO: 13) KLALKLALKALKAALKLA.

本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドへ選択的に組み込むためのウィルス性融合ペプチドの融合ドメインの例には、以下のものが含まれる:
1.インフルエンザHA2(配列番号14)GLFGAIAGFIENGWEG;
2.センダイF1(配列番号15)FFGAVIGTIALGVATA;
3.呼吸器合胞体ウイルスF1(配列番号16)FLGFLLGVGSAIASGV;
4.HTV gp41(配列番号17)GVFVLGFLGFLATAGS;及び
5.エボラGP2(配列番号18)GAAIGLAWIPYFGPAA。
Examples of viral fusion peptide fusion domains for selective incorporation into the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the invention include the following:
1. Influenza HA2 (SEQ ID NO: 14) GLFGAIAGFIENGWEEG;
2. Sendai F1 (SEQ ID NO: 15) FFGAVIGITALGVATA;
3. Respiratory syncytial virus F1 (SEQ ID NO: 16) FLGFLLLGVGSAIASGV;
4). 4. HTV gp41 (SEQ ID NO: 17) GVFVLGFLGLATAGGS; Ebola GP2 (SEQ ID NO: 18) GAAIGLAWIPYFGPAA.

本発明の更なる実施態様において、ポリペプチド−siNA複合体形成を促進し、そして/又は本発明の方法及び組成物の範囲内でsiNAの送達を向上させるDNA結合ドメイン又はモチーフが組み込まれたポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが提供される。この意味における代表的なDNA結合ドメインには、下記の表1に同定されるDNA結合性調節タンパク質及び他のタンパク質について記載されるように、種々の「ジンクフィンガー(zinc finger)」ドメインが含まれる(例えば、Simpsonら.,J.Biol.Chem,278:28011−28018,2003を参照)。   In a further embodiment of the invention, a poly-incorporated DNA binding domain or motif that promotes polypeptide-siNA complex formation and / or improves delivery of siNA within the methods and compositions of the invention. Nucleotide delivery enhancing polypeptides are provided. Exemplary DNA binding domains in this sense include various “zinc finger” domains, as described for the DNA binding regulatory proteins and other proteins identified in Table 1 below. (See, eg, Simpson et al., J. Biol. Chem, 278: 28011-28018, 2003).

表1:

Figure 2009507852
Table 1:
Figure 2009507852

*上記の表には、C−x(2,4)−C−x(12)−H−x(3)−Hのモチーフパターン(配列番号188)により特徴づけられる2本鎖DNAに結合するための保存的なジンクフィンガーが示されており、これを用いて、本発明に係る更なるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを選択及び設計することが可能である。
**表1に示す配列、Sp1、Sp2、Sp3、Sp4、DrosBtd、DrosSp、CeT22C8.5、及びY4pB1A.4については、本明細書において、それぞれ配列番号19、20、21、22、23、24、25、及び26と定める。
* The table above binds to double-stranded DNA characterized by the motif pattern of Cx (2,4) -Cx (12) -Hx (3) -H (SEQ ID NO: 188) Conservative zinc fingers are shown for use with which it is possible to select and design additional polynucleotide delivery-enhancing polypeptides according to the invention.
** The sequences shown in Table 1, Sp1, Sp2, Sp3, Sp4, DrosBtd, DrosSp, CeT22C8.5, and Y4pB1A. 4 is defined in the present specification as SEQ ID NOs: 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, and 26, respectively.

本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを構成するために有用な代わりのDNA結合ドメインには、例えば、HIV Tatタンパク質配列の一部が含まれる(以下の例を参照)。   Alternative DNA binding domains useful for constructing the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the invention include, for example, a portion of the HIV Tat protein sequence (see examples below).

本明細書の以下に説明される本発明の代表的な実施態様において、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、前述の構造要素、ドメイン又はモチーフのいずれかを、標的細胞へのsiNA送達の向上を効果的に媒介する単一のポリペプチドに組み合わせることにより、合理的に設計して構築することが可能である。例えば、TATポリペプチドのタンパク質導入ドメインを、インフルエンザウィルスのHA2と呼ばれるヘマグルチニンタンパク質のN末端の20個のアミノ酸に融合させることにより、本明細書中の1つの代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが得られた。本開示には、種々の別のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド構築物が提示されており、本発明を広く応用して、siNA送達の促進に効果的な多種多様なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを作り出して、用いることが可能なことが明示されている。   In an exemplary embodiment of the invention described herein below, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is effective in improving siNA delivery to target cells with any of the aforementioned structural elements, domains or motifs. Can be rationally designed and constructed by combining them into a single polypeptide that mediates. For example, by fusing the protein transduction domain of a TAT polypeptide to the N-terminal 20 amino acids of a hemagglutinin protein called HA2 of influenza virus, one representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide herein is Obtained. The present disclosure presents a variety of other polynucleotide delivery-enhancing polypeptide constructs that can be widely applied to create a wide variety of polynucleotide delivery-enhancing polypeptides that are effective in enhancing siNA delivery. It is clearly stated that it can be used.

本発明の範囲内にある更なる代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、以下のペプチドから選択することができる:
WWETWKPFQCRICMRNFSTRQARRNHRRRHR(配列番号27);
GKINLKALAALAKKIL(配列番号28)、RVIRVWFQNKRCKDKK(配列番号29)、GRKKRRQRRRPPQGRKKRRQRRRPPQGRKKRRQRRRPPQ(配列番号30)、GEQIAQLIAGYIDIILKKKKSK(配列番号31)、分子量20,000乃至50,000のポリLys−Trp、4:1;及び分子量20,000乃至50,000のポリOrn−Trp、4:1。本明細書中の組成物及び方法の範囲内にある更なる有用なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドには、メリチンタンパク質配列の全部または一部が含まれる。
Further representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides that are within the scope of the present invention can be selected from the following peptides:
WWETWKPFQCRICMRNFSTRQARRNNHRRRRHR (SEQ ID NO: 27);
GKINLKALAALAKKIL (SEQ ID NO: 28), RVIRVWFQNKRCKDKK (SEQ ID NO: 29), GRKKRRQRRRRPPQGRKKRRQRRRRPPQGRKKRRQRRRRPPQ (SEQ ID NO: 30), GEQIAQLIAG000ID30K, GEQIAQLIAGYIDK 000 to 50,000 poly Orn-Trp, 4: 1. Additional useful polynucleotide delivery-enhancing polypeptides within the compositions and methods herein include all or part of the melittin protein sequence.

更なる別の代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、以下の実施例で同定されている。これらのペプチドのいずれか1つ又は組み合わせを選択するか、又は組み合わせることで、本発明の方法及び組成物の範囲内で効果的に細胞内でのsiNAの送達を誘導又は促進するポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド試薬を得ることができる。   Yet another representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is identified in the Examples below. Selecting or combining any one or combination of these peptides effectively induces or enhances delivery of siNA in the cell within the methods and compositions of the invention. Polypeptide reagents can be obtained.

本発明の更に詳細な態様において、siRNA及びポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを具える混合物、複合体又は結合体は、選択的に、リポフェクチン(LIPOFECTIN)(登録商標)のようなカチオン性脂質と組み合わされ(例えば、混和又は複合体化され)ていてもよい。この意味において、本明細書には、予想外なことに、siRNAのみと複合体化又は結合したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、RNAiによるジーンサイレンシングを媒介するのに十分なsiNAの送達を達成するであろうことが開示されている。しかしながら、本明細書には、更に予想外なことに、siRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの複合体又は結合体が、リポフェクチン等のカチオン性脂質と混和又は複合体化された場合に、siNA送達及びジーンサイレンシングを媒介するより強力な活性を示すであろうことも開示されている。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド、siRNA及びカチオン性脂質から構成されるこれらの組成物を作り出すためには、最初に該siRNA及びペプチドが、細胞培養培地等の適切な培地に一緒に混合されてもよく、その後、前記カチオン性脂質が前記混合物に添加されて、siRNA/送達ペプチド/カチオン性脂質の組成物が形成される。選択的に、最初に前記ペプチドとカチオン性脂質が、細胞培養培地等の適切な培地に一緒に混合され、その後、前記siRNAが添加されて、siRNA/送達ペプチド/カチオン性脂質の組成物が形成されてもよい。   In a more detailed aspect of the invention, the mixture, complex or conjugate comprising siRNA and polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is optionally combined with a cationic lipid, such as LIPOFECTIN®. (For example, mixed or complexed). In this sense, it is unexpectedly provided that a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complexed or bound to siRNA alone achieves delivery of siNA sufficient to mediate gene silencing by RNAi. It is disclosed that it will do. However, it is further unexpected herein that siNA delivery when siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complexes or conjugates are mixed or complexed with cationic lipids such as lipofectin. And it has also been disclosed that it will exhibit a more potent activity in mediating gene silencing. To create these compositions comprised of polynucleotide delivery-enhancing polypeptides, siRNA and cationic lipids, the siRNA and peptide may first be mixed together in a suitable medium such as a cell culture medium. The cationic lipid is then added to the mixture to form a siRNA / delivery peptide / cationic lipid composition. Optionally, the peptide and cationic lipid are first mixed together in a suitable medium, such as a cell culture medium, and then the siRNA is added to form a siRNA / delivery peptide / cationic lipid composition. May be.

本発明の実施態様の範囲内にある有用なカチオン性脂質の例には、以下のものが含まれる:N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3−3−(トリメチルアンモニウム)プロパン、1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド、及びジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸、1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド、5−カルボキシスペルミルグリシンジオクタデシルアミド、テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン、テトラメチルテトラオレイルスペルミン、テトラメチルテトララウリルスペルミン、テトラメチルテトラミリスチルスペルミン及びテトラメチルジオレイルスペルミン、DOTMA(N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド)、DOTAP(1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3,3−(トリメチルアンモニウム)プロパン)、DMRIE(1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド)、又はDDAB(ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド)。多価カチオン性脂質には、リポスペルミンが含まれ、具体的には、DOSPA(2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸)及びDOSPER(1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド)(l,3−dioleoyloxy−2−(6carboxy spermyl)−propyl−amid)、並びにジ−及びテトラ−アルキル−テトラ−メチルスペルミンが含まれ、TMTPS(テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン)、TMTOS(テトラメチルテトラオレイルスペルミン)、TMTLS(テトラメチルテトララウリルスペルミン)、TMTMS(テトラメチルテトラミリスチルスペルミン)及びTMDOS(テトラメチルジオレイルスペルミン)、DOGS(ジオクタデシルアミドグリシルスペルミン(トランスフェクタム(TRANSFECTAM)(登録商標))も含まれるが、これらに限定されるものではない。その他の有用なカチオン性脂質は、例えば、米国特許第6,733,777号;米国特許第6,376,248号;米国特許第5,736,392号;米国特許第5,686,958号;米国特許第5,334,761号;及び米国特許第5,459,127号に記載されている。   Examples of useful cationic lipids within the scope of embodiments of the present invention include: N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N -Trimethylammonium chloride, 1,2-bis (oleoyloxy) -3-3- (trimethylammonium) propane, 1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide, and dimethyldioctadecylammonium bromide, 2,3-dioleoyloxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetic acid, 1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) ) Propylamide, 5-carboxyspermylglycine dioctadecylamide, tetramethyltetrapa Mitoylspermine, tetramethyltetraoleylspermine, tetramethyltetralaurylspermine, tetramethyltetramyristylspermine and tetramethyldioleylspermine, DOTMA (N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride), DOTAP (1,2-bis (oleoyloxy) -3,3- (trimethylammonium) propane), DMRIE (1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium) Bromide) or DDAB (dimethyldioctadecyl ammonium bromide). Polyvalent cationic lipids include lipospermine, specifically, DOSPA (2,3-dioleyloxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propana Minium trifluoroacetic acid) and DOSPER (1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide) (l, 3-dioleoyloxy-2- (6 carboxylic spermyl) -propyl-amide), and di- And tetra-alkyl-tetra-methyl spermine, TMTPS (tetramethyltetrapalmitoyl spermine), TMTOS (tetramethyltetraoleyl spermine), TMTLS (tetramethyltetralauryl spermine), TTMMS (tetramethyltetramyristyl spellin) ) And TMDOS (tetramethyldioleylspermine), DOGS (dioctadecylamidoglycylspermine (TRANSFECTAM®)), but not limited thereto. Cationic lipids include, for example, US Pat. No. 6,733,777; US Pat. No. 6,376,248; US Pat. No. 5,736,392; US Pat. No. 5,686,958; No. 5,334,761; and US Pat. No. 5,459,127.

カチオン性脂質は、非カチオン性脂質、特に中性脂質、例えばDOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)、DPhPE(ジフィタノイルホスファチジルエタノールアミン)又はコレステロールのような脂質と選択的に組み合わされてもよい。DOSPA及びDOPEの3:1(w/w)混合物から成るカチオン性脂質組成物、又はDOTMA及びDOPEの1:1(w/w)混合物(リポフェクチン(LIPOFECTIN)(登録商標)、Invitrogen社)から構成されるカチオン性脂質組成物は、一般的に、本発明の組成物をトランスフェクションするのに有用である。好ましいトランスフェクション用組成物は、高等真核生物のセルラインで相当なトランスフェクションを促進する組成物である。   Cationic lipids may be selectively combined with non-cationic lipids, particularly neutral lipids such as lipids such as DOPE (dioleoylphosphatidylethanolamine), DPhPE (diphytanyl phosphatidylethanolamine) or cholesterol. . Cationic lipid composition consisting of a 3: 1 (w / w) mixture of DOSPA and DOPE, or a 1: 1 (w / w) mixture of DOTMA and DOPE (LIPOFECTIN®, Invitrogen) The cationic lipid compositions that are made are generally useful for transfecting the compositions of the invention. Preferred transfection compositions are those that promote substantial transfection in higher eukaryotic cell lines.

代表的な実施態様において、本発明は、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと混和されるか、又は複合体化されるか、又は結合された、低分子干渉核酸(short interfering nucleic acid)(siNA)、低分子干渉RNA(short interfering RNA)(siRNA)、2本鎖RNA(dsRNA)、マイクロRNA(mRNA)、又はショートヘアピンRNA(shRNA)のような、低分子量の核酸分子を具える組成物を特徴とする。   In an exemplary embodiment, the invention provides a short interfering nucleic acid (siNA), mixed or conjugated or conjugated with a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide. Features a composition comprising a low molecular weight nucleic acid molecule, such as short interfering RNA (siRNA), double stranded RNA (dsRNA), microRNA (mRNA), or short hairpin RNA (shRNA) And

本明細書で用いる場合、「低分子干渉核酸(short interfering nucleic acid)」、「siNA」、「低分子干渉RNA(short interfering RNA)」、「siRNA」、「低分子干渉核酸分子(short interfering nucleic acid molecule)」、「低分子干渉オリゴヌクレオチド分子(short interfering oligonucleotide molecule)」、又は「化学修飾低分子干渉核酸分子(chemically−modified short interfering nucleic acid molecule)」という用語は、例えば、配列特異的にRNA干渉「RNAi」又はジーンサイレンシングを媒介することにより、遺伝子発現又はウィルス複製を阻害又は下方制御可能なあらゆる核酸分子を指す。代表的な実施態様において、siNAは、自己相補的(self−complementary)なセンス領域とアンチセンス領域であって、該アンチセンス領域が、発現の下方制御の標的となる核酸分子内のヌクレオチド配列又はその一部に相補的な核酸配列を含み、該センス領域が、標的の核酸配列又はその一部に相当する(即ち、標的の核酸分子と、配列において実質的に同一な)ヌクレオチド配列を具えるような領域、を具える2本鎖ポリヌクレオチド分子である。   As used herein, “Short Interfering Nucleic Acid”, “siNA”, “Short Interfering RNA”, “siRNA”, “Short Interfering Nucleic Acid Molecules” acid molecule) "," short interfering oligonucleotide molecule ", or" chemically-modified short interfering nucleic acid molecule, e.g., the term "specifically," specifically referred to as a chemically modified short interfering nucleic acid molecule, Mediates RNA interference "RNAi" or gene silencing By any nucleic acid molecule capable of inhibiting or down-regulating gene expression or viral replication. In an exemplary embodiment, the siNA is a self-complementary sense region and antisense region, wherein the antisense region is a nucleotide sequence within a nucleic acid molecule that is targeted for down-regulation of expression or Including a nucleic acid sequence complementary to a portion thereof, the sense region comprising a nucleotide sequence corresponding to the target nucleic acid sequence or a portion thereof (ie, substantially identical in sequence to the target nucleic acid molecule) A double-stranded polynucleotide molecule comprising such a region.

「siNA」は、短い2本鎖核酸(short−length double−stranded nucleic acid)であり(より長いその前駆体であってもよい)、標的細胞内で許容できない程の毒性を示さない、例えば、siRNA等の低分子干渉核酸を意味する。本発明の範囲内にある有用なsiNAの長さは、特定の実施態様においては、約21乃至23bpの長さで最適化されるであろう。しかしながら、siRNAを具える有用なsiNAの長さには、特定の制限が存在しない。例えば、siNAは、最初は、標的細胞内への送達時又は送達後に存在してジーンサイレンシング活性を発揮する最終的な形態、若しくはプロセッシングを受けた形態のsiNAとは大きく異なる前駆体の形態で細胞に提供することができる。前駆体の形態のsiNAには、例えば、細胞内でジーンサイレンシングを媒介する活性を示すsiNAを生じさせるために、送達時又は送達後に、プロセッシングを受け、分解され、変化され、又は切断される前駆体配列要素が含まれていてもよい。従って、特定の実施態様では、本発明の範囲内にある有用なsiNAは、例えば、標的細胞内で、活性なプロセッシングを受けたsiNAを生じる約100乃至200塩基対、50乃至100塩基対、又は約50塩基対未満の前駆体の長さを有することになる。他の実施態様においては、有用なsiNA又はsiNA前駆体は、約10乃至49bp、15乃至35bp、又は約21乃至30bpの長さになるであろう。   “SiNA” is a short-length double-stranded nucleic acid (which may be a longer precursor thereof) and does not exhibit unacceptable toxicity in target cells, for example It means a small interfering nucleic acid such as siRNA. Useful siNA lengths within the scope of the present invention will be optimized in certain embodiments with a length of about 21 to 23 bp. However, there is no specific limitation on the length of useful siNA comprising siRNA. For example, siNA is initially in a final form that exhibits gene silencing activity upon delivery into or after delivery into target cells, or a precursor form that is significantly different from the processed form of siNA. Can be provided to cells. The precursor form of siNA is processed, degraded, altered, or cleaved during or after delivery, for example, to generate siNA that exhibits activity in mediating gene silencing in the cell. Precursor array elements may be included. Thus, in certain embodiments, useful siNAs within the scope of the present invention are, for example, about 100-200 base pairs, 50-100 base pairs, or 50-100 base pairs, which produce active processed siNAs in the target cell, or It will have a precursor length of less than about 50 base pairs. In other embodiments, useful siNA or siNA precursors will be about 10 to 49 bp, 15 to 35 bp, or about 21 to 30 bp in length.

本発明の特定の実施態様では、上で述べたように、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを用いることで、siNAの巨大核酸前駆体を具える従来のsiNAよりも大きな核酸分子の送達が促進される。例えば、本明細書中の方法及び組成物は、所望のsiNAへの「前駆体」を代表する巨大核酸の送達の促進のために用いることが可能であり、該前駆体アミノ酸は、標的細胞への送達前、送達中又は送達後に切断されるか、又はさもなければプロセッシングを受けて標的細胞内で遺伝子発現を調節するための活性なsiNAを形成することが可能である。例えば、siNA前駆体ポリペプチドは、2又は3個以上のループ構造、及び、自己相補的(self−complementary)なセンス領域とアンチセンス領域であって、該アンチセンス領域が、発現の下方制御の標的となる核酸分子内のヌクレオチド配列又はその一部に相補的な核酸配列を含み、該センス領域が、標的の核酸配列又はその一部に相当するヌクレオチド配列を具えるような領域を具えるステム(stem)を有する環状の1本鎖ポリヌクレオチドであって、該環状ポリヌクレオチドが、インビボ又はインビトロでプロセッシングを受けて、RNAiを媒介可能な活性siNA分子を生じるような、環状の1本鎖ポリヌクレオチドとして選択することができる。   In certain embodiments of the invention, as noted above, the use of polynucleotide delivery-enhancing polypeptides facilitates delivery of larger nucleic acid molecules than conventional siNA with siNA giant nucleic acid precursors. . For example, the methods and compositions herein can be used to facilitate delivery of a large nucleic acid representative of a “precursor” to a desired siNA, where the precursor amino acid is directed to a target cell. Can be cleaved before, during or after delivery, or otherwise processed to form active siNA to modulate gene expression in target cells. For example, a siNA precursor polypeptide has two or more loop structures and self-complementary sense and antisense regions, wherein the antisense region is responsible for down-regulation of expression. A stem comprising a region comprising a nucleic acid sequence complementary to a nucleotide sequence or a part thereof in a target nucleic acid molecule, wherein the sense region comprises a nucleotide sequence corresponding to the target nucleic acid sequence or a part thereof A circular single-stranded polynucleotide having a (stem), wherein the circular polynucleotide is processed in vivo or in vitro to yield an active siNA molecule capable of mediating RNAi. It can be selected as a nucleotide.

哺乳動物細胞内では、30塩基対を超えるdsRNAは、通常、インターフェロンにより誘起されるdsRNA依存性キナーゼPKR(dsRNA−dependent kinase PKR)と、2’−5’−オリゴアデニレートシンセターゼ(2’−5’−oligoadenylate synthetase)を活性化することができる。活性化されたPKRは、翻訳因子である真核細胞翻訳開始因子2α(eukaryotic initiation factor 2α)(eIF2α)のリン酸化により翻訳全般を阻害し、一方で、2’−5’−オリゴアデニレートシンセターゼは、RNase Lの活性化を介して、非特異的なmRNA分解を起こさせる。通常30塩基対未満であり、最も一般的には、約17乃至19、19乃至21、又は21乃至23塩基対の間にある、その小さなサイズにより(特に、非前駆体の形態について言及する)、本発明のsiNAは、インターフェロン応答の活性化を回避する。   In mammalian cells, dsRNAs exceeding 30 base pairs are usually associated with interferon-induced dsRNA-dependent kinase PKR (dsRNA-dependent kinase PKR) and 2′-5′-oligoadenylate synthetase (2 ′ -5'-oligoadenylate synthetase) can be activated. Activated PKR inhibits overall translation by phosphorylation of the translation factor eukaryotic initiation factor 2α (eIF2α), while 2′-5′-oligoadenylate. Synthetase causes non-specific mRNA degradation through activation of RNase L. Due to its small size, usually less than 30 base pairs and most commonly between about 17-19, 19-21, or 21-23 base pairs (especially referring to non-precursor forms) The siNA of the present invention avoids activation of the interferon response.

長鎖のdsRNAによる非特異的な効果とは対照的に、siRNAは、哺乳動物系において選択的なジーンサイレンシングを媒介することが可能である。短いループとステム内に19乃至27塩基対を有するヘアピンRNAも、該2本鎖ステム内の配列に相同的な遺伝子の発現を、選択的にサイレンシングすることができる。哺乳動物細胞は、ショートヘアピンRNAをsiRNAに変換して、選択的なジーンサイレンシングを媒介させることができる。   In contrast to the non-specific effects of long dsRNA, siRNA can mediate selective gene silencing in mammalian systems. Hairpin RNAs with short loops and 19-27 base pairs in the stem can also selectively silence the expression of genes homologous to sequences in the double stranded stem. Mammalian cells can convert short hairpin RNA to siRNA to mediate selective gene silencing.

RISCは、siRNA二重鎖のアンチセンス鎖に相補的な配列を有する1本鎖RNAの切断を媒介する。標的RNAの切断は、siRNA二重鎖のアンチセンス鎖に相補的な領域の中心で起こる。研究により、2ヌクレオチドの3’オーバーハングを具える場合に、21ヌクレオチドのsiRNA二重鎖が最も活性であることが証明されている。更に、2’−デオキシ(2’−H)又は2’−O−メチルヌクレオチドによる一方又は両方のsiRNA鎖の完全な置換は、RNAi活性を消失させ、一方で、デオキシヌクレオチド(2’−H)によるsiRNAの3’末端側のオーバーハングのヌクレオチドの置換は、許容されることが報告されている。   RISC mediates cleavage of single stranded RNA having a sequence complementary to the antisense strand of the siRNA duplex. Cleavage of the target RNA occurs at the center of the region complementary to the antisense strand of the siRNA duplex. Studies have shown that 21 nucleotide siRNA duplexes are most active when equipped with a 2 nucleotide 3 'overhang. Furthermore, complete replacement of one or both siRNA strands with 2'-deoxy (2'-H) or 2'-O-methyl nucleotides abolishes RNAi activity, while deoxynucleotides (2'-H) Substitution of overhanging nucleotides on the 3 ′ end of siRNA by has been reported to be permissible.

デオキシリボヌクレオチドによる2ヌクレオチドの3’オーバーハングを有する21−merのsiRNA二重鎖の3’オーバーハングセグメントの置換は、RNAi活性に悪影響を及ぼさないことが、研究により証明されている。デオキシリボヌクレオチドによるsiRNAの各末端の4ヌクレオチド以下の置換は、十分に許容されることが報告されているが、デオキシリボヌクレオチドによる完全な置換は、結果として、RNAi活性を失わせる。   Studies have shown that replacement of the 3 'overhang segment of a 21-mer siRNA duplex with a 2 nucleotide 3' overhang by deoxyribonucleotides does not adversely affect RNAi activity. Substitution of 4 nucleotides or less at each end of the siRNA with deoxyribonucleotides has been reported to be well tolerated, but complete substitution with deoxyribonucleotides results in loss of RNAi activity.

これに代わるものとして、siNAは、単一又は複数のsiNAをコードして標的細胞内でのこれらsiNAを発現させるポリヌクレオチドベクターにより発現される、単一又は複数の転写産物として送達することができる。これらの実施態様においては、標的細胞内で発現されるsiRNAの最終転写産物の2本鎖部分は、例えば、15乃至49bp、15乃至35bp、又は約21乃至30bpの長さとなるであろう。代表的な実施態様において、siNAの2本の鎖がペアを組んだ2本鎖部分は、完全にペアを組むヌクレオチドセグメントに限定されるものではなく、ミスマッチ(mismatch)(対応するヌクレオチドが相補的でない)、バルジ(bulge)(一方の鎖状に対応する相補的ヌクレオチドが欠けている)、オーバーハング(overhang)等による非ペア形成部分を含んでいてもよい。非ペア形成部分は、これらがsiNA形成を干渉しない程度において含まれていてもよい。より詳細な実施態様では、「バルジ」には、1乃至2個の非ペア形成ヌクレオチドが含まれていてもよく、siRNAの2本鎖がペアを組む2本鎖領域には、約1乃至7個所、又は約1乃至5個所のバルジが含まれていてもよい。加えて、siNAの2本鎖領域内に含まれる「ミスマッチ」部分は、合計で、約1乃至7個所、又は約1乃至5個所存在していてもよい。最も高頻度なミスマッチの場合は、ヌクレオチドの一方がグアニンであり、他方がウラシルの場合である。このようなミスマッチは、例えば、センスRNAをコードする対応DNA内での、CからT、GからAへの変異、又はこれらの混合に起因するものであるが、他の要因も考えられる。更にまた、本発明においては、siNAの2本の鎖がペアを組んだ2本鎖領域には、前記の特定された数値範囲と近い範囲で、バルジ部分とミスマッチ部分の両方が含まれていてもよい。   Alternatively, siNA can be delivered as single or multiple transcripts expressed by polynucleotide vectors that encode single or multiple siNAs and express these siNAs in target cells. . In these embodiments, the double stranded portion of the final transcript of siRNA expressed in the target cell will be, for example, 15 to 49 bp, 15 to 35 bp, or about 21 to 30 bp in length. In an exemplary embodiment, the duplex portion where the two strands of siNA are paired is not limited to a completely paired nucleotide segment, but a mismatch (the corresponding nucleotide is complementary) Not), bulges (lack of complementary nucleotides corresponding to one strand), overhangs, etc., may be included. Non-paired portions may be included to the extent that they do not interfere with siNA formation. In a more detailed embodiment, the “bulge” may contain 1 to 2 unpaired nucleotides, and the double stranded region in which the duplexes of siRNA paired comprises about 1 to 7 There may be one or about 1 to 5 bulges. In addition, there may be a total of about 1 to 7 or about 1 to 5 “mismatch” portions contained within the siNA duplex region. The most frequent mismatch is when one of the nucleotides is guanine and the other is uracil. Such a mismatch is caused by, for example, a mutation from C to T, G to A, or a mixture thereof in the corresponding DNA encoding the sense RNA, but other factors are also conceivable. Furthermore, in the present invention, the double-stranded region in which two strands of siNA are paired includes both a bulge portion and a mismatched portion in a range close to the specified numerical range. Also good.

本発明のsiNAの末端構造は、siNAがその活性を保持して標的遺伝子の発現をサイレンシングする限りは、平滑又は付着性(オーバーハングを有する)のいずれであってもよい。付着性(オーバーハングを有する)末端構造は、他者によって報告されるように、3’オーバーハングだけに限定されるものではない。それどころか、RNAi等によるジーンサイレンシング作用を誘起可能な限り、5’オーバーハング構造が含まれていてもよい。加えて、オーバーハングするヌクレオチドの数は、報告されるような2又は3個のヌクレオチドの限界に制限されるものではなく、該オーバーハングがsiNAのジーンサイレンシング活性を損なわない限り、いずれの個数であってもよい。例えば、オーバーハングは、約1乃至8個のヌクレオチド、より多くの場合では約2乃至4個のヌクレオチドを含んでいてもよい。付着末端構造を有するsiNAの全長は、ペアを成す2本鎖部分の長さと両端にオーバーハングする1本鎖を具えるペアの長さの合計として表される。例えば、両端に4ヌクレオチドのオーバーハングを有する19bpの2本鎖RNAの代表例においては、全長は23bpと表される。更に、オーバーハングする配列は、標的遺伝子に対して低い特異性を示すものであってもよいので、該配列は、標的遺伝子配列と相補的(アンチセンス)又は同一(センス)である必要はない。更に、siNAが、その標的遺伝子に対するジーンサイレンシング作用を維持できる限りは、該siNAは、例えば、一端のオーバーハング部分内に、低分子量の構造(例えば、tRNA、rRNA若しくはウィルスRNA等の天然RNA分子、又は人工のRNA分子)を含んでいてもよい。   The terminal structure of the siNA of the present invention may be either smooth or adherent (having an overhang) as long as the siNA retains its activity and silences the expression of the target gene. Adhesive (with overhangs) end structures are not limited to 3 'overhangs as reported by others. On the contrary, a 5 'overhang structure may be included as long as gene silencing action by RNAi or the like can be induced. In addition, the number of overhanging nucleotides is not limited to the limit of 2 or 3 nucleotides as reported, as long as the overhang does not impair the gene silencing activity of siNA. It may be. For example, the overhang may comprise about 1 to 8 nucleotides, more often about 2 to 4 nucleotides. The total length of siNA having a cohesive end structure is expressed as the sum of the length of the paired double-stranded portion and the length of the pair comprising a single strand overhanging at both ends. For example, in a typical example of a 19 bp double-stranded RNA having 4 nucleotide overhangs at both ends, the total length is expressed as 23 bp. Furthermore, since the overhanging sequence may exhibit low specificity for the target gene, the sequence need not be complementary (antisense) or identical (sense) to the target gene sequence. . Furthermore, as long as siNA can maintain the gene silencing action on its target gene, the siNA has a low molecular weight structure (for example, a natural RNA such as tRNA, rRNA or viral RNA, for example, in an overhang portion at one end). Molecule or artificial RNA molecule).

更に、siNAの末端構造は、2本鎖核酸の一方の末端が、例えばリンカーRNA等のリンカー核酸により連結されたステム‐ループ構造を有していてもよい。2本鎖領域(ステム−ループ部分)の長さは、例えば、15乃至49bp、しばしば、15乃至35bp、そしてより一般的には約21乃至30bpの長さであってもよい。また、上記に代わり、標的細胞内で発現されるsiNAの最終転写産物である2本鎖領域の長さは、例えば、約15乃至49bp、15乃至35bp、又は約21乃至30bpの長さであってもよい。リンカーセグメントを用いる場合、該リンカーが、ステム部のペア形成を妨害しない限りにおいては、該リンカーの長さには特に制限がない。例えば、ステム部の安定なペア形成と、該ステム部をコードするDNA間の組換えの抑制のために、前記リンカー部分は、クローバー葉tRNA構造を有していてもよい。リンカーが、ステム部のペア形成を妨害する長さを有する場合であっても、例えば、イントロンを具えるようにリンカー部分を構築することが可能であり、従って、イントロンは、前駆体RNAから成熟RNAに向けたプロセッシング中に切除され、これによってステム部のペア形成が可能になる。ステム−ループsiRNAの場合、RNAのループ構造を有しないいずれの末端(頭部又は尾部)も、低分子量のRNAを有していてもよい。上述したように、これらの低分子量RNAには、tRNA、rRNA若しくはウィルスRNA等の天然RNA分子、又は人工のRNA分子が含まれていてもよい。   Furthermore, the terminal structure of siNA may have a stem-loop structure in which one end of a double-stranded nucleic acid is linked by a linker nucleic acid such as a linker RNA. The length of the double stranded region (stem-loop portion) may be, for example, 15 to 49 bp, often 15 to 35 bp, and more generally about 21 to 30 bp in length. Alternatively, the length of the double-stranded region that is the final transcript of siNA expressed in the target cell is, for example, about 15 to 49 bp, 15 to 35 bp, or about 21 to 30 bp. May be. When a linker segment is used, the length of the linker is not particularly limited as long as the linker does not interfere with stem pairing. For example, the linker part may have a cloverleaf tRNA structure for stable pairing of the stem part and suppression of recombination between DNAs encoding the stem part. Even if the linker has a length that prevents stem pairing, for example, it is possible to construct the linker moiety to include an intron, so that the intron is matured from the precursor RNA. It is excised during processing towards RNA, which allows stem pairing. In the case of stem-loop siRNA, any end (head or tail) that does not have the RNA loop structure may have low molecular weight RNA. As described above, these low molecular weight RNAs may include natural RNA molecules such as tRNA, rRNA or viral RNA, or artificial RNA molecules.

また、siNAは、標的核酸分子又はその一部分のヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を有する1本鎖ポリヌクレオチドを含んでいてもよく(例えば、このようなsiNA分子が、該siNA分子内に標的核酸配列又はその一部分に相当するヌクレオチド配列の存在を必要としない場合)、この場合、前記1本鎖ポリヌクレオチドは、5’リン酸(例えば、Martinezら.,Cell.110:563−574,2002、及び、Schwarzら.,Molecular Cell 10:537−568,2002を参照)又は5’,3’−2リン酸のような、末端リン酸基を更に含んでいてもよい。   The siNA may also comprise a single stranded polynucleotide having a nucleotide sequence that is complementary to the nucleotide sequence of the target nucleic acid molecule or a portion thereof (eg, such siNA molecule is contained within the target nucleic acid within the siNA molecule). The single-stranded polynucleotide is a 5 ′ phosphate (see, eg, Martinez et al., Cell. 110: 563-574, 2002, where the presence of a nucleotide sequence corresponding to the sequence or a portion thereof is not required). And Schwarz et al., Molecular Cell 10: 537-568, 2002) or may further comprise a terminal phosphate group, such as 5 ′, 3′-2 phosphate.

本明細書で用いる場合、siNA分子という用語は、天然のRNA又はDNAだけを具える分子に限定されるものではなく、化学修飾されたヌクレオチド及び非ヌクレオチドをも包含する。特定の実施態様では、本発明の低分子干渉核酸分子は、2’−ヒドロキシ(2’−OH)含有ヌクレオチドを欠く。特定の実施態様では、低分子干渉核酸は、RNAiを媒介するために2’−ヒドロキシ基を有するヌクレオチドの存在を必要とせず、従って、本発明の低分子干渉核酸分子は、それ自体が、リボヌクレオチド(例えば、2’−OH基を有するヌクレオチド)を全く含まなくてもよい。しかしながら、RNAiを補助するためにsiNA分子内にリボヌクレオチドの存在を必要としないsiNA分子は、結合したリンカー若しくはリンカー、又は他の結合した若しくは会合した基、部分、若しくは2’−OHを有する1若しくは2個以上のヌクレオチドを具える鎖を有していてもよい。また、siNA分子は、選択的に、5、10、20、30、40、又は50%のヌクレオチド位置にリボヌクレオチドを含んでいてもよい。   As used herein, the term siNA molecule is not limited to molecules comprising only natural RNA or DNA, but also encompasses chemically modified nucleotides and non-nucleotides. In certain embodiments, small interfering nucleic acid molecules of the invention lack 2'-hydroxy (2'-OH) containing nucleotides. In certain embodiments, small interfering nucleic acids do not require the presence of a nucleotide having a 2′-hydroxy group to mediate RNAi, and thus the small interfering nucleic acid molecules of the present invention are themselves ribosomal. There may be no nucleotides (eg, nucleotides having a 2′-OH group). However, siNA molecules that do not require the presence of ribonucleotides within the siNA molecule to assist RNAi have a linked linker or linker, or other linked or associated groups, moieties, or 2′-OH 1 Alternatively, it may have a chain comprising two or more nucleotides. The siNA molecule may also optionally include ribonucleotides at 5, 10, 20, 30, 40, or 50% nucleotide positions.

本明細書で用いる場合、siNAという用語は、例えば、低分子干渉RNA(short interfering RNA)(siRNA)、2本鎖RNA(double−stranded RNA)(dsRNA)、マイクロRNA(mRNA)、ショートヘアピン(short hairpin RNA)(shRNA)、低分子干渉オリゴヌクレオチド(short interfering oligonucleotide)、低分子干渉核酸(short interfering nucleic acid)、低分子干渉修飾オリゴヌクレオチド(short interfering modified oligonucleotide)、化学修飾siRNA、転写後ジーンサイレンシングRNA(ptgsRNA)、及びその他等の、配列特異的なRNAiを媒介可能な核酸分子を説明するために用いられる他の用語と同等であることが意図されている。   As used herein, the term siNA refers to, for example, short interfering RNA (siRNA), double-stranded RNA (dsRNA), microRNA (mRNA), short hairpin ( short hairpin RNA) (shRNA), short interfering oligonucleotide, short interfering nucleic acid, short interfering modified RNA, short interfering nucleic acid, short interfering nucleic acid Silencing RNA (ptgsRNA), and Other such, are intended to be equivalent to other terms used to describe nucleic acid molecules capable of mediating sequence specific RNAi.

他の実施態様では、本発明の範囲内で使用するsiNA分子は、個別のセンス及びアンチセンスの配列又は領域を含んでいてもよく、この場合、前記センス及びアンチセンスの領域は、ヌクレオチド若しくは非ヌクレオチドのリンカー分子により共有結合されているか、又はこれに代わって、イオン相互作用、水素結合、ファンデルワールス相互作用、疎水性相互作用、及び/若しくはスタッキング相互作用により非共有結合的に結合している。   In other embodiments, siNA molecules for use within the scope of the present invention may comprise separate sense and antisense sequences or regions, wherein the sense and antisense regions are nucleotides or non-senses. Covalently linked by a nucleotide linker molecule or alternatively non-covalently linked by ionic, hydrogen bonding, van der Waals, hydrophobic, and / or stacking interactions Yes.

「アンチセンスRNA」とは、標的遺伝子のmRNAに相補的な配列を有し、該標的遺伝子のmRNAに結合してRNAiを誘起すると考えられるRNA鎖である。「センスRNA」は、アンチセンスRNAに相補的な配列を有し、その相補的なアンチセンスRNAにアニールしてsiRNAを形成する。これらのアンチセンスRNAとセンスRNAは、従来よりRNAシンセサイザーを用いて合成されてきた。   “Antisense RNA” is an RNA strand that has a sequence complementary to mRNA of a target gene and is considered to induce RNAi by binding to the mRNA of the target gene. “Sense RNA” has a sequence complementary to the antisense RNA, and anneals to the complementary antisense RNA to form siRNA. These antisense RNAs and sense RNAs have been conventionally synthesized using an RNA synthesizer.

本明細書で用いる場合、「RNAi構築物」という用語は、本明細書を通して用いられる一般用語であり、低分子干渉RNA(siRNAs)、ヘアピンRNA、及びインビボで切断されてsiRNAを形成可能なその他のRNA種を具える。本明細書中で、RNAi構築物は、細胞内でdsRNA又はヘアピンRNAを形成する転写物、及び/又はインビボでsiRNAを作り出せる転写物を生じさせることが可能な発現ベクター(RNAi発現ベクターとも呼ばれる)をも具える。siRNAは、選択的に、siRNAの1本鎖又は2本鎖を含んでもよい。   As used herein, the term “RNAi construct” is a general term used throughout the specification and includes small interfering RNAs (siRNAs), hairpin RNAs, and other that can be cleaved in vivo to form siRNAs. Contains RNA species. As used herein, an RNAi construct refers to an expression vector (also referred to as an RNAi expression vector) capable of producing a transcript that forms dsRNA or hairpin RNA in a cell and / or a transcript that can produce siRNA in vivo. Also has. The siRNA may optionally comprise a single strand or double strand of the siRNA.

siハイブリッド分子(siHybrid molecule)は、siRNAと類似する機能を有する2本鎖の核酸である。2本鎖RNA分子の代わりに、siハイブリッドは、1本のRNA鎖と1本のDNA鎖から構成される。アンチセンス鎖が、標的mRNAに結合する鎖であるので、好ましくは、該RNA鎖は、アンチセンス鎖である。DNA鎖及びRNA鎖のハイブリダイゼーションによって作り出されるsiハイブリッドは、ハイブリダイズされた相補的部分と、好ましくは少なくとも1つの3’オーバーハング末端を有する。   An si hybrid molecule is a double-stranded nucleic acid having a function similar to that of siRNA. Instead of double-stranded RNA molecules, si hybrids are composed of one RNA strand and one DNA strand. Since the antisense strand is the strand that binds to the target mRNA, preferably the RNA strand is the antisense strand. Si hybrids created by hybridization of DNA and RNA strands have hybridized complementary portions and preferably at least one 3 'overhang end.

本発明の範囲内で用いるsiNAは、1つの鎖がセンス鎖で、他方の鎖がアンチセンス鎖である2つの個別のオリゴヌクレオチドから組み立てることが可能であり、この場合、前記アンチセンス鎖とセンス鎖は、自己相補的(self−complementary)である(即ち、各鎖が、他方の鎖内のヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を含み;アンチセンス鎖とセンス鎖が、2重鎖又は2本鎖構造を形成し、例えば、この場合、前記2本鎖領域は、約19塩基対である)。アンチセンス鎖は、標的核酸分子又はその一部分内のヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を含んでいてもよく、そしてセンス鎖は、標的核酸配列又はその一部分に相当するヌクレオチド配列を含んでいてもよい。また、これに代わるものとして、siNAは、単一のオリゴヌクレオチドから組み立てることも可能であり、この場合、該siNAの自己相補的なセンス領域とアンチセンス領域は、核酸ベース又は非核酸ベースのリンカーにより連結されている。   The siNA used within the scope of the present invention can be assembled from two separate oligonucleotides, one strand being the sense strand and the other strand being the antisense strand, in which case the antisense strand and the sense strand The strands are self-complementary (ie, each strand contains a nucleotide sequence that is complementary to the nucleotide sequence in the other strand; the antisense and sense strands are double or double) Forming a chain structure, for example, in this case, the double-stranded region is about 19 base pairs). The antisense strand may include a nucleotide sequence that is complementary to a nucleotide sequence within the target nucleic acid molecule or portion thereof, and the sense strand may include a nucleotide sequence that corresponds to the target nucleic acid sequence or portion thereof. . Alternatively, siNA can also be assembled from a single oligonucleotide, in which case the siNA's self-complementary sense and antisense regions are nucleic acid-based or non-nucleic acid-based linkers. It is connected by.

更なる実施態様では、本発明の方法及び組成物に係る細胞内送達用のsiNAは、自己相補的センス領域とアンチセンス領域を有する、二重鎖、非対称二重鎖、ヘアピン、又は非対称ヘアピン二次構造を有するポリヌクレオチドであってもよく、この場合、前記アンチセンス領域は、個別の標的核酸分子又はその一部分内のヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を含み、そして前記センス領域は、前記標的核酸配列又はその一部分に相当するヌクレオチド配列を具える。   In a further embodiment, the siNA for intracellular delivery according to the methods and compositions of the invention comprises a duplex, asymmetric duplex, hairpin, or asymmetric hairpin second having a self-complementary sense region and an antisense region. A polynucleotide having the following structure, wherein the antisense region comprises a nucleotide sequence that is complementary to a nucleotide sequence within an individual target nucleic acid molecule or portion thereof, and the sense region comprises the target It comprises a nucleotide sequence corresponding to a nucleic acid sequence or a part thereof.

siNA内で行うことが可能な化学修飾の非限定的な例には、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合、2’−デオキシリボヌクレオチド、2’−O−メチルリボヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−フルオロリボヌクレオチド、「ユニバーサル塩基(universal base)」ヌクレオチド、「非環式」ヌクレオチド、5−C−メチルヌクレオチド、及び末端のグリセリル及び/又は逆位デオキシ無塩基残基の組み込みが含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの化学修飾は、種々のsiNA構築物中に用いられた場合、細胞内でRNAi活性を保護すると同時に、これら化合物の血清中での安定性を劇的に向上させることが証明されている。   Non-limiting examples of chemical modifications that can be made within siNA include phosphorothioate internucleotide linkages, 2'-deoxyribonucleotides, 2'-O-methylribonucleotides, 2'-deoxy-2'-fluororibonucleotides. , “Universal base” nucleotides, “acyclic” nucleotides, 5-C-methyl nucleotides, and incorporation of terminal glyceryl and / or inverted deoxyabasic residues. It is not something. These chemical modifications have been shown to dramatically improve the stability of these compounds in serum while protecting RNAi activity in cells when used in various siNA constructs.

非限定的な例において、核酸分子内への化学修飾ヌクレオチドの導入は、体外から送達される天然RNA分子に特有のインビボでの安定性とバイオアベイラビリティの潜在的な限界を克服する強力なツールを提供する。化学修飾された核酸分子は、血清中でより長い半減期を有する傾向があるので、例えば、化学修飾された核酸分子を使用することで、任意の治療効果のために、特定の核酸分子よる比較的少量の投与量が可能になる。また更に、特定の化学修飾により、標的の特定の細胞若しくは組織による核酸分子のバイオアベイラビリティを向上させることが可能であり、そして/又は細胞による該核酸分子の取り込みを向上させる。従って、化学修飾された核酸分子の活性が、例えば、全てのRNA核酸分子と比較した場合のように、天然の核酸分子と比較して低下している場合であっても、該修飾された核酸分子全体の活性は、その向上した安定性及び/又は分子の送達により、天然の分子の活性を超える場合がある。天然の非修飾siNAとは異なり、化学修飾siNAは、ヒトの体内でインターフェロン活性を活性化させる可能性を最小化することも可能である。   In a non-limiting example, the introduction of chemically modified nucleotides into a nucleic acid molecule provides a powerful tool that overcomes the potential limitations of in vivo stability and bioavailability inherent in natural RNA molecules delivered from outside the body. provide. Because chemically modified nucleic acid molecules tend to have longer half-lives in serum, for example, using chemically modified nucleic acid molecules can be compared with a specific nucleic acid molecule for any therapeutic effect Small doses are possible. Still further, certain chemical modifications can improve the bioavailability of nucleic acid molecules by specific cells or tissues of the target and / or improve uptake of the nucleic acid molecules by cells. Thus, even if the activity of a chemically modified nucleic acid molecule is reduced compared to a natural nucleic acid molecule, eg, as compared to all RNA nucleic acid molecules, the modified nucleic acid The activity of the whole molecule may exceed the activity of the natural molecule due to its improved stability and / or delivery of the molecule. Unlike natural unmodified siNA, chemically modified siNA can also minimize the possibility of activating interferon activity in the human body.

本明細書に記載するsiNA分子は、本発明のsiNA分子のアンチセンス領域が、該アンチセンス領域の3’末端に、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を具えることができる。本明細書に記載するsiNA分子の実施態様のいずれかにおいて、アンチセンス領域は、該アンチセンス領域の5’末端に、約1乃至約5個のホスホロチオエートヌクレオチド間結合を具えることができる。本明細書に記載するsiNA分子の実施態様のいずれかにおいて、本発明のsiNA分子の3’末端ヌクレオチドオーバーハングは、核酸の糖、塩基、又は骨格が化学修飾されたリボヌクレオチド又はデオキシリボヌクレオチドを具えることができる。本明細書に記載するsiNA分子の実施態様のいずれかにおいて、3’末端ヌクレオチドオーバーハングは、1個又はそれ以上のユニバーサル塩基リボヌクレオチドを具えることができる。本明細書に記載するsiNA分子の実施態様のいずれかにおいて、3’末端ヌクレオチドオーバーハングは、1個又はそれ以上の非環式ヌクレオチドを具えることができる。   In the siNA molecules described herein, the antisense region of the siNA molecule of the invention can comprise a phosphorothioate internucleotide linkage at the 3 'end of the antisense region. In any of the embodiments of siNA molecules described herein, the antisense region can comprise about 1 to about 5 phosphorothioate internucleotide linkages at the 5 'end of the antisense region. In any of the embodiments of siNA molecules described herein, the 3 ′ terminal nucleotide overhang of the siNA molecule of the invention comprises a ribonucleotide or deoxyribonucleotide in which the sugar, base, or backbone of the nucleic acid is chemically modified. I can. In any of the embodiments of siNA molecules described herein, the 3 'terminal nucleotide overhang can comprise one or more universal base ribonucleotides. In any of the embodiments of siNA molecules described herein, the 3 'terminal nucleotide overhang can comprise one or more acyclic nucleotides.

例えば、非限定的な例において、本発明は、1本の分子干渉核酸(siNA)鎖内に1、2、3、4、5、6、7、8個又はそれ以上のホスホロチオエートヌクレオチド間結合を有する化学修飾低分子干渉核酸(siNA)を特徴とする。更に別の実施態様では、本発明は、両方の低分子干渉核酸(siNA)鎖内に1、2、3、4、5、6、7、8個又はそれ以上のホスホロチオエートヌクレオチド間結合を独立して有する、化学修飾低分子干渉核酸(siNA)を特徴とする。ホスホロチオエートヌクレオチド間結合は、siNA二重鎖の一方又は両方のオリゴヌクレオチド鎖内に存在していてもよく、例えば、センス鎖内、アンチセンス鎖内、又は両方の鎖内に存在していてもよい。本発明のsiNA分子は、センス鎖、アンチセンス鎖、又は両方の鎖の3’末端、5’末端、又は3’末端及び5’末端の両方に、1個又はそれ以上のホスホロチオエートヌクレオチド間結合を含んでいてもよい。例えば、本発明の代表的なsiNA分子は、センス鎖、アンチセンス鎖、又は両方の鎖の5’末端に、約1乃至約5又は6個以上(例えば、約1、2、3、4、5個、又はそれ以上)の連続するホスホロチオエートヌクレオチド間結合を含んでいてもよい。別の非限定的な例では、本発明の代表的なsiNA分子は、センス鎖、アンチセンス鎖、又は両方の鎖内に、1個又はそれ以上(例えば、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、又はそれ以上)のピリミジンホスホロチオエートヌクレオチド間結合を含んでいてもよい。更に別の非限定的な例では、本発明の代表的なsiNA分子は、センス鎖、アンチセンス鎖、又は両方の鎖内に、1個又はそれ以上(例えば、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、又はそれ以上)のプリンホスホロチオエートヌクレオチド間結合を含んでいてもよい。   For example, in a non-limiting example, the present invention provides 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more phosphorothioate internucleotide linkages within a single molecular interference nucleic acid (siNA) strand. Features chemically modified small interfering nucleic acids (siNA). In yet another embodiment, the present invention independently comprises 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more phosphorothioate internucleotide linkages in both small interfering nucleic acid (siNA) strands. Characterized by chemically modified small interfering nucleic acids (siNA). The phosphorothioate internucleotide linkage may be present in one or both oligonucleotide strands of the siNA duplex, eg, in the sense strand, in the antisense strand, or in both strands. . The siNA molecules of the present invention have one or more phosphorothioate internucleotide linkages at the 3 ′ end, 5 ′ end, or both the 3 ′ end and the 5 ′ end of the sense strand, antisense strand, or both strands. May be included. For example, exemplary siNA molecules of the invention have from about 1 to about 5 or more (eg, about 1, 2, 3, 4, etc.) at the 5 ′ end of the sense strand, antisense strand, or both 5 or more) may comprise consecutive phosphorothioate internucleotide linkages. In another non-limiting example, a representative siNA molecule of the invention has one or more (eg, about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more) may include pyrimidine phosphorothioate internucleotide linkages. In yet another non-limiting example, a representative siNA molecule of the invention has one or more (eg, about 1, 2, 3, 4) in the sense strand, antisense strand, or both strands. 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more) may contain purine phosphorothioate internucleotide linkages.

siNA分子は、環状核酸分子から構成されていてもよく、この場合、該siNAは、約38乃至約70(例えば、約38、40、45、50、55、60、65、又は70)のヌクレオチドの長さにあって、約18乃至約23(例えば、約18、19、20、21、22、又は23)の塩基対を有し、ここで、該環状オリゴヌクレオチドは、約19塩基対と2つのループを有するダンベル型構造を形成する。   The siNA molecule may be composed of a circular nucleic acid molecule, wherein the siNA is about 38 to about 70 (eg, about 38, 40, 45, 50, 55, 60, 65, or 70) nucleotides. Having a base pair of about 18 to about 23 (eg, about 18, 19, 20, 21, 22, or 23), wherein the circular oligonucleotide comprises about 19 base pairs and A dumbbell structure with two loops is formed.

環状siNA分子は、2つのループモチーフを具えるが、該siNA分子の一方又は両方のループ部分は、生分解性である。例えば、本発明の環状siNA分子は、インビボでの該siNA分子のループ部分の分解により、約2個のヌクレオチドを含んだ3’末端ヌクレオチドオーバーハングのような、3’末端オーバーハングを有する2本鎖siNA分子を生じさせることが可能なように設計される。   A circular siNA molecule comprises two loop motifs, but one or both loop portions of the siNA molecule are biodegradable. For example, a circular siNA molecule of the present invention can be obtained with two 3 ′ terminal overhangs, such as a 3 ′ terminal nucleotide overhang containing about 2 nucleotides, due to degradation of the loop portion of the siNA molecule in vivo. Designed to be capable of generating chain siNA molecules.

siNA分子内、好ましくは、該siNA分子のアンチセンス鎖内、のみならず選択的にセンス鎖内、及び/又はアンチセンス及びセンスの両鎖内に存在する修飾ヌクレオチドは、天然のリボヌクレオチドに類似した特性又は特徴を有する修飾ヌクレオチドを具える。例えば、本発明は、ノーザン配位(Northern conformation)を有する修飾ヌクレオチドを具える(例えば、ノーザン偽回転周期(Northern pseudorotation cycle)等、例として、Saenger,「核酸構造の原理(Principles of Nucleic Acid Structure)」,Springer−Verlag編集.,1984年、を参照)siNA分子を特徴とする。本発明のsiNA分子内、好ましくは、本発明のsiNA分子のアンチセンス鎖内、のみならず選択的にセンス鎖内、及び/又はアンチセンス及びセンスの両鎖内に存在する化学修飾ヌクレオチドは、それ自体が、ヌクレアーゼによる分解に耐性を有しており、それと同時に、RNAiを媒介する能力を保持する。ノーザン配置(northern configuration)を有するヌクレオチドの非限定的な例には、ロックされた核酸(locked nucleic acid)(LNA)ヌクレオチド(例えば、2’−O、4’−C−メチレン−(D−リボフラノシル)ヌクレオチド);2’−メトキシエトキシ(MOE)ヌクレオチド;2’−メチルチオエチル、2’−デオキシ−2’−フルオロヌクレオチド、2’−デオキシ−2’−クロロヌクレオチド、2’−アジドヌクレオチド、及び2’−O−メチルヌクレオチドが含まれる。   Modified nucleotides present in the siNA molecule, preferably in the antisense strand of the siNA molecule, but also selectively in the sense strand and / or in both the antisense and sense strands are similar to natural ribonucleotides Modified nucleotides having the specified properties or characteristics. For example, the present invention includes modified nucleotides having a Northern configuration (eg, the Northern pseudocycle), such as Saenger, “Principles of Nucleic Acid Cycle ) ", Edited by Springer-Verlag, 1984), characterized by siNA molecules. A chemically modified nucleotide present in the siNA molecule of the present invention, preferably in the antisense strand of the siNA molecule of the present invention, as well as selectively in the sense strand and / or in both the antisense and sense strands, As such, it is resistant to nuclease degradation while retaining the ability to mediate RNAi. Non-limiting examples of nucleotides having a northern configuration include locked nucleic acid (LNA) nucleotides (e.g., 2'-O, 4'-C-methylene- (D-ribofuranosyl). ) Nucleotide); 2′-methoxyethoxy (MOE) nucleotide; 2′-methylthioethyl, 2′-deoxy-2′-fluoro nucleotide, 2′-deoxy-2′-chloronucleotide, 2′-azido nucleotide, and 2 '-O-methyl nucleotides are included.

2本鎖siNA分子のセンス鎖は、該センス鎖の3’末端、5’末端、又は3’末端及び5’末端の両方に、逆位デオキシ塩基性部分(inverted deoxybasic moiety)のような、末端キャップ部分(terminal cap moiety)を有していてもよい。   The sense strand of a double stranded siNA molecule has a terminal end, such as an inverted deoxybasic moiety, at the 3 ′ end, 5 ′ end, or both the 3 ′ end and the 5 ′ end of the sense strand. You may have a cap part (terminal cap moiety).

結合体の非限定的な例には、2003年4月30日に提出されたVargeeseら.,米国特許出願番号第10/427,160号に記載される結合体とリガンドが含まれ、該文献は、図面を含むその全てが参照により本明細書に取り込まれている。別の実施態様では、結合体は、生分解性のリンカーを介して化学修飾されたsiNA分子に共有結合している。1の実施態様において、結合体分子は、化学修飾siNA分子のセンス鎖、アンチセンス鎖、又はこれら両鎖のいずれかの3’末端に結合する。別の実施態様では、結合体分子は、化学修飾siNA分子のセンス鎖、アンチセンス鎖、又はこれら両鎖のいずれかの5’末端に結合する。更に別の実施態様では、結合体分子は、化学修飾siNA分子のセンス鎖、アンチセンス鎖、若しくはこれら両鎖のいずれか、又はこれらのいずれかの組み合わせの3’末端と5’末端の両方に結合する。1の実施態様において、本発明の結合体分子は、細胞のような生体系内への化学修飾siNA分子の送達を促進する分子を具える。別の実施態様では、化学修飾siNA分子に結合する結合体分子は、ポリエチレングリコール、ヒト血清アルブミン、又は細胞の取り込みを媒介可能な細胞レセプターのリガンドである。化学修飾siNA分子に結合可能な本発明で意図される具体的な結合体分子の例は、2003年7月10日に公開されたVargeeseら.,米国特許公開公報第20030130186号、及び2004年6月10日に公開された米国特許公開公報第20040110296号に記載されている。使用される結合体の種類及び本発明のsiNA分子の結合体の範囲は、siNAのRNAi活性を媒介する能力を同時に維持しながら、向上したsiNA構築物の薬物動態特性、バイオアベイラビリティ、及び/又は安定性に関して評価することが可能である。当業者であれば、例えば、当該技術分野で一般的に知られる動物モデル内で、種々の結合体により修飾されたsiNA構築物をスクリーニングして、siNA結合体複合体が、RNAiを媒介する能力を維持しながらも、向上した特性を保持しているかどうかを決定することができる。   Non-limiting examples of conjugates include Vargeese et al., Filed Apr. 30, 2003. , US patent application Ser. No. 10 / 427,160, which is incorporated herein by reference in its entirety, including drawings. In another embodiment, the conjugate is covalently linked to the chemically modified siNA molecule via a biodegradable linker. In one embodiment, the conjugate molecule binds to the sense strand, the antisense strand, or the 3'end of either of these strands of the chemically modified siNA molecule. In another embodiment, the conjugate molecule binds to the 5 'end of the sense strand, antisense strand, or both of these strands of a chemically modified siNA molecule. In yet another embodiment, the conjugate molecule is at both the 3 'and 5' ends of the sense strand, the antisense strand, or both of these chemically modified siNA molecules, or any combination thereof. Join. In one embodiment, a conjugate molecule of the invention comprises a molecule that facilitates delivery of a chemically modified siNA molecule into a biological system such as a cell. In another embodiment, the conjugate molecule that binds to the chemically modified siNA molecule is polyethylene glycol, human serum albumin, or a ligand for a cellular receptor capable of mediating cellular uptake. Examples of specific conjugate molecules contemplated by the present invention capable of binding to chemically modified siNA molecules are described in Vargeese et al., Published July 10, 2003. , US Patent Publication No. 20030130186, and US Patent Publication No. 20040110296 published on June 10, 2004. The types of conjugates used and the range of conjugates of the siNA molecules of the present invention can improve the pharmacokinetic properties, bioavailability, and / or stability of siNA constructs while simultaneously maintaining the ability of siNA to mediate RNAi activity. It is possible to evaluate sex. One skilled in the art can, for example, screen siNA constructs modified with various conjugates in animal models generally known in the art to determine the ability of the siNA conjugate complex to mediate RNAi. It can be determined whether or not the improved properties are retained while maintaining.

更に、siNAは、該siNAのセンス領域を、該siNAのアンチセンス領域と連結させるヌクレオチドリンカー、非ヌクレオチドリンカー、又はヌクレオチド/非ヌクレオチド混合リンカーから構成されていてもよい。1の実施態様において、ヌクレオチドリンカーは、例えば、約3、4、5、6、7、8、9、又は10ヌクレオチドの長さ等、2個を超えるヌクレオチドの長さにあってもよい。別の実施態様では、ヌクレオチドリンカーは、核酸アプタマーであってもよい。本明細書で用いられる「アプタマー」又は「核酸アプタマー」とは、標的分子に特異的に結合する核酸分子であって、その自然環境下にある標的分子により認識される配列を具える配列を有する核酸分子を意味する。これに代わり、アプタマーは、標的分子が自然状態では核酸に結合しない場合でも、標的分子に結合する核酸分子であってもよい。標的分子は、あらゆる対象の分子でよい。例えば、アプタマーを用いてタンパク質のリガンド結合ドメインに結合させ、それによって、天然のリガンドによる該タンパク質との相互作用を防ぐことが可能である。しかし、これは非限定的な例であり、当業者であれば、当該技術分野で一般的に知られる技術を用いることで他の実施態様を直ちに作り上げることが可能なことを認識するであろう。例えば、Goldら.,Annu.Rev.Biochem.64:763,1995;Brody及びGold,J.Biotechnol.74:5,2000;Sun,Curr.Opin.Mol.Ther.2:100,2000;Kusser,J.Biotechnol.74:27,2000;Hermann及びPatel,Science 287:820,2000;並びに、Jayasena,Clinical Chemistry 45:1628,1999を参照。   Furthermore, siNA may be composed of a nucleotide linker, a non-nucleotide linker, or a mixed nucleotide / non-nucleotide linker that links the sense region of the siNA to the antisense region of the siNA. In one embodiment, the nucleotide linker may be more than 2 nucleotides in length, eg, about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 nucleotides in length. In another embodiment, the nucleotide linker may be a nucleic acid aptamer. As used herein, an “aptamer” or “nucleic acid aptamer” is a nucleic acid molecule that specifically binds to a target molecule and has a sequence comprising a sequence that is recognized by the target molecule in its natural environment. Means nucleic acid molecule. Alternatively, the aptamer may be a nucleic acid molecule that binds to the target molecule, even if the target molecule does not naturally bind to the nucleic acid. The target molecule can be any molecule of interest. For example, aptamers can be used to bind to the ligand binding domain of a protein, thereby preventing interaction with the protein by a natural ligand. However, this is a non-limiting example and those skilled in the art will recognize that other embodiments can be readily made using techniques generally known in the art. . For example, Gold et al. , Annu. Rev. Biochem. 64: 763, 1995; Brody and Gold, J .; Biotechnol. 74: 5, 2000; Sun, Curr. Opin. Mol. Ther. 2: 100, 2000; Kusser, J. et al. Biotechnol. 74:27, 2000; Hermann and Patel, Science 287: 820, 2000; and Jayasena, Clinical Chemistry 45: 1628, 1999.

非ヌクレオチドリンカーは、無塩基ヌクレオチド、ポリエステル、ポリアミン、ポリアミド、ペプチド、炭水化物、脂質、ポリヒドロカーボン(polyhydrocarbon)、又は他のポリマー化合物(例えば、2乃至100個のエチレングリコール単位を有するようなポリエチレングリコール)から構成されていてもよい。具体的な例には、Seela及びKaiser,Nucleic Acids Res.18:6353,1990、及びNucleic Acids Res.15:3113,1987;Cload及びSchepartz,J.Am.Chem.Soc.113:6324,1991;Richardson及びSchepartz,J.Am.Chem.Soc.113:5109,1991;Maら.,Nucleic Acids Res.21:2585,1993,及びBiochemistry 32:1751,1993;Durandら.,Nucleic Acids Res.18:6353,1990;McCurdyら.,Nucleosides & Nucleotides 10:281,1991;Jschkeら.,Tetrahedron Lett.34:301,1993;Onoら.,Biochemistry 30:9914,1991;Arnoldら.,国際公開公報第WO89/02439号;Usmanら.,国際公開公報第WO95/06731号;Dudyczら.,国際公開公報第WO95/11910号、並びにFerentz及びVerdine,J.Am.Chem.Soc.113:4000,1991、に記載される非ヌクレオチドリンカーが含まれる。「非ヌクレオチド」は、糖及び/又はリン酸置換のいずれかを具える、1個又はそれ以上のヌクレオチド単位の代わりに核酸鎖内に取り込むことが可能な基又は化合物であって、残存する塩基にその酵素活性を示すことを許容する、あらゆる基又は化合物を意味する。前記の基又は化合物は、アデノシン、グアニン、シトシン、ウラシル又はチミジンのような一般的に認識されたヌクレオチド塩基を、例えば糖のC1の位置等に含まないという点で、無塩基性のものであってもよい。   Non-nucleotide linkers can be abasic nucleotides, polyesters, polyamines, polyamides, peptides, carbohydrates, lipids, polyhydrocarbons, or other polymer compounds (eg, polyethylene glycols having 2 to 100 ethylene glycol units). ). Specific examples include Seela and Kaiser, Nucleic Acids Res. 18: 6353, 1990, and Nucleic Acids Res. 15: 3113, 1987; Cload and Schepartz, J. et al. Am. Chem. Soc. 113: 6324, 1991; Richardson and Schepartz, J. et al. Am. Chem. Soc. 113: 5109, 1991; Ma et al. , Nucleic Acids Res. 21: 2585, 1993, and Biochemistry 32: 1751, 1993; Durand et al. , Nucleic Acids Res. 18: 6353, 1990; McCurdy et al. , Nucleosides & Nucleotides 10: 281, 1991; Jschke et al. Tetrahedron Lett. 34: 301, 1993; Ono et al. , Biochemistry 30: 9914, 1991; Arnold et al. , International Publication No. WO 89/02439; Usman et al. , International Publication No. WO 95/06731; Dudycz et al. , International Publication No. WO 95/11910, and Ferentz and Verdine, J. et al. Am. Chem. Soc. 113: 4000, 1991, are included. A “non-nucleotide” is a group or compound that can be incorporated into a nucleic acid strand in place of one or more nucleotide units, comprising either sugar and / or phosphate substitutions, and the remaining base Means any group or compound that is allowed to exhibit its enzymatic activity. The group or compound is abasic in that it does not contain a generally recognized nucleotide base such as adenosine, guanine, cytosine, uracil or thymidine, for example at the C1 position of the sugar. May be.

化学的に修飾可能な本発明のsiNA分子の合成は:(a)該siNA分子の2本の相補的な鎖の合成;(b)2本鎖siNA分子を得るために適切な条件下で、前記2本の相補的な鎖を一緒にアニールさせることを具える。別の実施態様では、siNA分子の2本の相補的な鎖の合成は、固相オリゴヌクレオチド合成によって行われる。更に別の実施態様では、siNA分子の2本の相補的な鎖の合成は、固相タンデムオリゴヌクレオチド合成によって行われる。   Synthesis of a chemically modifiable siNA molecule of the invention comprises: (a) synthesis of two complementary strands of the siNA molecule; (b) under conditions suitable to obtain a double stranded siNA molecule, Annealing the two complementary strands together. In another embodiment, the synthesis of the two complementary strands of the siNA molecule is performed by solid phase oligonucleotide synthesis. In yet another embodiment, the synthesis of the two complementary strands of the siNA molecule is performed by solid phase tandem oligonucleotide synthesis.

オリゴヌクレオチド(例えば、特定の修飾されたオリゴヌクレオチド、又はリボヌクレオチドを欠くオリゴヌクレオチドの一部)は、例えば、以下に記載されるような、当該技術分野で知られるプロトコルを用いて合成される:Caruthersら.,Methods in Enzymology 211:3−19,1992;Thompsonら.,国際公開公報第WO99/54459号;Wincottら.,Nucleic Acids Res.23:2677−2684,1995;Wincottら.,Methods Mol.Bio.74:59,1997;Brennanら.,Biotechnol Bioeng.61:33−45,1998;及びBrennan,米国特許第6,001,311号。本発明の特定のsiNA分子を具えるRNAの合成は、例えば、以下に記載される一般的方法に従う:Usmanら.,J.Am.Chem.Soc.109:7845,1987;Scaringeら.,Nucleic Acids Res.18:5433,1990;及びWincottら.,Nucleic Acids Res.23:2677−2684,1995;Wincottら.,Methods Mol.Bio.74:59,1997。   Oligonucleotides (eg, certain modified oligonucleotides, or portions of oligonucleotides lacking ribonucleotides) are synthesized using protocols known in the art, for example, as described below: Caruthers et al. , Methods in Enzymology 211: 3-19, 1992; Thompson et al. , International Publication No. WO 99/54459; Wincott et al. , Nucleic Acids Res. 23: 2677-2684, 1995; Wincott et al. , Methods Mol. Bio. 74:59, 1997; Brennan et al. Biotechnol Bioeng. 61: 33-45, 1998; and Brennan, US Pat. No. 6,001,311. Synthesis of RNA comprising specific siNA molecules of the invention follows, for example, the general method described below: Usman et al. , J .; Am. Chem. Soc. 109: 7845, 1987; Scaringe et al. , Nucleic Acids Res. 18: 5433, 1990; and Wincott et al. , Nucleic Acids Res. 23: 2677-2684, 1995; Wincott et al. , Methods Mol. Bio. 74:59, 1997.

本発明の範囲内で用いるための核酸分子の、追加的又は補足的な送達方法は、例えば、以下に記載されている:Akhtarら.,Trends Cell Bio.2:139,1992;「アンチセンスオリゴヌクレオチドによる治療の送達手段(Delivery Strategies for Antisense Oligonucleotide Therapeutics)」,Akhtar編集,1995年;Maurerら.,Mol.Membr.Biol.16:129−140,1999;Hofland及びHuang,Handb.Exp.Pharmacol.137:165−192,1999;及びLeeら.,ACS Symp.Ser.752:184−192,2000。Sullivanら.,国際公開公報第WO94/02595号には、更に酵素的核酸分子の一般的な送達方法が記載されている。これらのプロトコルは、実質的に本発明の範囲内に意図されるあらゆる核酸分子の、追加的又は補足的な送達方法に利用することが可能である。   Additional or complementary methods of delivery of nucleic acid molecules for use within the scope of the present invention are described, for example, in: Akhtar et al. , Trends Cell Bio. 2: 139, 1992; “Delivery Strategies for Antisense Oligonucleotide Therapeutics”, Akhtar, 1995; Maurer et al. Mol. Membr. Biol. 16: 129-140, 1999; Hofland and Huang, Handb. Exp. Pharmacol. 137: 165-192, 1999; and Lee et al. , ACS Symp. Ser. 752: 184-192, 2000. Sullivan et al. International Publication No. WO 94/02595 further describes general delivery methods for enzymatic nucleic acid molecules. These protocols can be utilized for additional or complementary delivery methods of virtually any nucleic acid molecule contemplated within the scope of the present invention.

核酸分子及びポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、当業者に知られる種々の方法により、細胞へ投与することが可能であり、その方法には、siNAとポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドだけを具える製剤、又は、医薬的に許容可能な担体、希釈剤、賦形剤、アジュバント、乳化剤、バッファー、安定剤、保存剤等の1種類又はそれ以上の追加的成分を更に具える製剤での投与が含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様では、siNA及び/又はポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは、リポソーム内に封入でき、イオントフォレーシスにより投与でき、又はハイドロゲル、シクロデキストリン、生分解性ナノカプセル、生体接着性マイクロスフェア、若しくはタンパク質ベクター(例えば、O’Hare及びNormand,国際公開公報第WO00/53722号を参照)等の他の媒体内に取り込むことができる。これに代わり、核酸/ペプチド/媒体の組み合わせを、直接注射又は注入ポンプの使用により局所的に送達することも可能である。本発明の核酸分子の直接注射は、皮下、筋肉内、又は皮内であっても、標準的な注射針とシリンジによる方法を用いるか、又はConryら,Clin.Cancer Res.5:2330−2337,1999、及びBarryら,国際公開公報第WO99/31262号に記載されるような、無針技術(needle−free technology)により行うことが可能である。   Nucleic acid molecules and polynucleotide delivery-enhancing polypeptides can be administered to cells by a variety of methods known to those skilled in the art, including a formulation comprising only siNA and a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, Or administration in a formulation further comprising one or more additional ingredients such as a pharmaceutically acceptable carrier, diluent, excipient, adjuvant, emulsifier, buffer, stabilizer, preservative, etc. However, it is not limited to these. In certain embodiments, siNA and / or polynucleotide delivery-enhancing polypeptides can be encapsulated in liposomes, administered by iontophoresis, or hydrogels, cyclodextrins, biodegradable nanocapsules, bioadhesive microspheres. Or can be incorporated into other media such as protein vectors (see, eg, O'Hare and Normand, International Publication No. WO 00/53722). Alternatively, the nucleic acid / peptide / vehicle combination can be delivered locally by direct injection or by use of an infusion pump. Direct injection of the nucleic acid molecules of the invention can be performed using standard injection needle and syringe methods, whether subcutaneous, intramuscular, or intradermal, or by Conry et al., Clin. Cancer Res. 5: 2330-2337, 1999, and Barry et al., International Publication No. WO 99/31262, which can be performed by needle-free technology.

本発明の組成物は、医薬品として効果的に用いることができる。医薬品は、患者内の病状又は他の有害な状態の発症又は重症度を防いで、和らげるか、又は該病状を治療する(1又はそれ以上の症状を、検出又は測定可能な程度に軽減させる)。   The composition of the present invention can be effectively used as a pharmaceutical product. A medicinal product prevents or reduces the onset or severity of a medical condition or other adverse condition in a patient, or treats the medical condition (reduces one or more symptoms to a detectable or measurable extent). .

従って、更なる実施態様において、本発明は、希釈剤、安定剤、バッファー等の医薬的に許容可能な担体と選択的に製剤されてもよいポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと混和されるか、複合体化又は結合された、1種類又はそれ以上のポリ核酸、典型的には、1種類又はそれ以上のsiNAの存在又は投与を特徴とする医薬組成物及び方法を提供する。   Thus, in a further embodiment, the present invention is combined with or conjugated with a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide that may be selectively formulated with a pharmaceutically acceptable carrier such as a diluent, stabilizer, buffer, etc. Provided are pharmaceutical compositions and methods characterized by the presence or administration of one or more polynucleic acids, typically one or more siNAs, embodied or bound.

本発明は、対象内の特定の病状又は他の有害な状態と関連する遺伝子の発現を調節する低分子干渉核酸(siNA)分子を提供することにより、更なる課題と利点を満足する。典型的には、siNAは、対象の病状又は有害な状態と関連する原因因子又は寄与因子として高レベルで発現する遺伝子を標的とする。この文脈において、siNAは、1種類又はそれ以上の関連疾患症状の重症度又は再発を防止し、緩和し、又は軽減するレベルまで前記遺伝子の発現を効果的に下方制御するであろう。これに代わり、疾患又は他の有害な状態の結果又は続きとして、標的遺伝子の発現が必ずしも上昇しない種々の異なる疾患モデルについては、標的遺伝子の下方制御は、それでも遺伝子発現を低下させること(即ち、選択されたmRNA及び/又は該標的遺伝子のタンパク質産物の濃度を低下させること)で治療上の結果を生じるであろう。これに代わり、本発明のsiNAは、1の遺伝子の発現を低下させるための標的とされてもよく、これによって、標的遺伝子の産物又は活性により、その発現が負の制御を受ける「下流」の遺伝子の上方制御を生じさせることも可能である。   The present invention satisfies further challenges and advantages by providing small interfering nucleic acid (siNA) molecules that modulate the expression of genes associated with specific disease states or other deleterious conditions within a subject. Typically, siNA targets genes that are expressed at high levels as causative or contributing factors associated with a subject's condition or adverse condition. In this context, siNA will effectively downregulate the expression of the gene to a level that prevents, reduces or reduces the severity or recurrence of one or more associated disease symptoms. Alternatively, for a variety of different disease models where the expression of the target gene does not necessarily increase as a result or continuation of the disease or other deleterious condition, down-regulation of the target gene still reduces gene expression (i.e. Reducing the concentration of the selected mRNA and / or the protein product of the target gene will produce a therapeutic outcome. Alternatively, the siNA of the invention may be targeted to reduce the expression of one gene, thereby “downstream” whose expression is negatively controlled by the product or activity of the target gene. It is also possible to generate up-regulation of genes.

代表的な実施態様において、本発明の組成物及び方法は、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)の発現を調節して慢性関節リウマチ(RA)の症状を治療するか又は予防するための治療用ツールとして有用である。この文脈において、本発明は、低分子量核酸分子を用いたRNA干渉(RNAi)によるTNF−αの発現と活性の調節に有用な化合物、組成物及び方法を更に提供する。より詳細な実施態様では、本発明は、低分子干渉核酸(siNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、2本鎖RNA(dsRNA)、マイクロRNA(mRNA)、及びショートヘアピンRNA(shRNA)分子等の低分子量核酸分子と、TNF−α及び/又はTNF−α遺伝子の発現を調節して、哺乳動物対象内でのRAの症状を予防するか又は緩和するのに効果的な関連する方法とを提供する。これら及び関連する治療用組成物及び方法において、化学修飾siNAの使用は、例えば、インビボでのヌクレアーゼによる分解に対する向上した耐性を提供することにより、そして/又は向上した細胞取込みを通じて、天然siNA分子の特性と比較して、修飾siNAの特性をしばしば向上させることになる。本明細書の開示に従って直ちに決定可能なように、複数の化学的修飾を有する有用なsiNAは、そのRNAi活性を保持することになる。従って、本発明のsiNA分子は、種々の治療、診断、標的確認(target validation)、ゲノムの発見(genomic discovery)、遺伝子工学、及びファーマコゲノミクス上の用途に有用な試薬及び方法を提供する。   In an exemplary embodiment, the compositions and methods of the present invention provide a treatment for modulating or expressing tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) to treat or prevent symptoms of rheumatoid arthritis (RA). Useful as a tool. In this context, the present invention further provides compounds, compositions and methods useful for modulating TNF-α expression and activity by RNA interference (RNAi) using low molecular weight nucleic acid molecules. In more detailed embodiments, the present invention relates to small interfering nucleic acids (siNA), small interfering RNA (siRNA), double stranded RNA (dsRNA), microRNA (mRNA), short hairpin RNA (shRNA) molecules, etc. A low molecular weight nucleic acid molecule and a related method effective to regulate TNF-α and / or TNF-α gene expression to prevent or alleviate symptoms of RA in a mammalian subject. provide. In these and related therapeutic compositions and methods, the use of chemically modified siNA can e.g. provide for improved resistance to nuclease degradation in vivo and / or through improved cellular uptake of natural siNA molecules. Compared to properties, the properties of modified siNA will often be improved. Useful siNAs with multiple chemical modifications will retain their RNAi activity, as can be readily determined according to the disclosure herein. Thus, the siNA molecules of the present invention provide reagents and methods useful for various therapeutic, diagnostic, target validation, genomic discovery, genetic engineering, and pharmacogenomic applications.

本発明の上記siNAは、例えば、経皮的投与又は局所注射(例えば、乾癬を治療するための乾癬プラークの部位における局所注射、又は乾癬性関節炎若しくはRAを患う患者の関節内への局所注射)等、あらゆる形態で投与することができる。より詳細な実施態様において、本発明は、TNF−αのmRNAを標的とし、効果的にTNF−αのRNAを下方制御することにより、1又はそれ以上のTNF−α関連炎症状態を軽減するか又は予防する、治療上効果的な量のsiNAを投与するための製剤及び方法を提供する。動物対象内の選択された病状と関連し、前記選択された病状と関連する原因因子又は寄与因子として、その遺伝子の発現が異常に上昇することが知られる数多くの遺伝子のいずれかを具える、1種類又はそれ以上の異なる遺伝子の発現を標的とした、同様の方法と組成物も提供される。   The siNA of the present invention can be administered, for example, transdermally or by local injection (eg, local injection at the site of psoriatic plaques to treat psoriasis, or local injection into the joints of patients suffering from psoriatic arthritis or RA). And can be administered in any form. In a more detailed embodiment, the present invention targets TNF-α mRNA and effectively reduces one or more TNF-α related inflammatory conditions by effectively down-regulating TNF-α RNA. Alternatively, formulations and methods for administering a therapeutically effective amount of siNA to prevent are provided. Comprising any of a number of genes that are known to be abnormally elevated in the expression of the gene as a causal factor or contributing factor associated with the selected medical condition in the animal subject, Similar methods and compositions targeting the expression of one or more different genes are also provided.

本発明のsiNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド混合物は、標的の病状の他の標準的治療法と併せて投与可能であり、例えば、RA又は乾癬のような炎症性疾患に対して効果的な治療薬と共に投与することができる。この文脈において組み合わせて有用で効果的な薬剤の例には、非ステロイド性抗炎症薬(NSAID)、メトトレキサート、金化合物、D−ペニシラミン、抗マラリア剤、スルファサラジン、グルココルチコイド、並びに、インフリキシマブ及びエントラセプト(entracept)のような他のTNF−α中和剤が含まれる。   The siNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide mixtures of the present invention can be administered in conjunction with other standard treatments for the targeted disease state, for example, effective treatment for inflammatory diseases such as RA or psoriasis Can be administered with drugs. Examples of drugs that are useful and effective in combination in this context include nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), methotrexate, gold compounds, D-penicillamine, antimalarials, sulfasalazine, glucocorticoids, and infliximab and entracept Other TNF-α neutralizing agents such as (entrept) are included.

本発明の負に帯電したポリヌクレオチド(例えば、RNA又はDNA)は、医薬組成物を形成するための安定剤、バッファー等の存在又は不存在下で、あらゆる標準的手法により患者に投与することができる。リポソーム送達機構の使用が所望される場合、リポソームを形成するための標準的プロトコルに従うことができる。本発明の組成物は、経口投与用の錠剤、カプセル剤又はエリキシル剤、直腸投与用の坐剤、注射による投与用の滅菌溶液、懸濁液、及び当該技術分野で知られる他の組成物として製剤して用いることができる。   The negatively charged polynucleotide (eg, RNA or DNA) of the present invention may be administered to a patient by any standard technique in the presence or absence of stabilizers, buffers, etc. to form a pharmaceutical composition. it can. If it is desired to use a liposome delivery mechanism, standard protocols for forming liposomes can be followed. The compositions of the present invention include tablets, capsules or elixirs for oral administration, suppositories for rectal administration, sterile solutions, suspensions for administration by injection, and other compositions known in the art. It can be used as a preparation.

また、本発明は、本明細書に記載される組成物の医薬的に許容可能な製剤も包含する。これらの製剤は、例えば、塩酸、臭化水素酸、酢酸、及びベンゼンスルホン酸の塩等の酸付加塩のような、上記化合物の塩を具える。   The invention also encompasses pharmaceutically acceptable formulations of the compositions described herein. These formulations comprise salts of the above compounds, such as, for example, acid addition salts such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, acetic acid, and salts of benzenesulfonic acid.

薬理組成物又は製剤は、細胞、又は、例えば、ヒトを具える患者に、例えば、全身投与等の投与に適切な形態にある組成物又は製剤を指す。適切な形態は、使用法、又は、例えば経口、経皮、若しくは注射による等の進入経路に部分的に依存する。このような形態は、前記組成物又は製剤が標的細胞(即ち、前記負に帯電した核酸が送達されることが望まれる細胞)に到達することを妨げない。例えば、血流に注射される薬理組成物は、可溶性でなければならない。他の因子は、当該技術分野において知られており、毒性等の検討が含まれる。   A pharmacological composition or formulation refers to a composition or formulation that is in a form suitable for administration, eg, systemic administration, to a cell or patient, eg, a human. The appropriate form will depend in part on the method of use or route of entry, eg, oral, transdermal, or injection. Such a form does not prevent the composition or formulation from reaching the target cell (ie, the cell to which the negatively charged nucleic acid is desired to be delivered). For example, a pharmacological composition that is injected into the bloodstream must be soluble. Other factors are known in the art and include considerations such as toxicity.

「全身投与」は、血流における、インビボでの薬物の全身での吸収又は貯留とこれに続く全身を巡る分散を意味する。全身吸収に至る投与経路には、静脈内、皮下、腹腔内、吸引、経口、肺内及び筋内が含まれるが、これに限定されるものではない。これらの各投与経路は、例えば、核酸などの所望の負に帯電したポリマーを、到達可能な疾患組織へと暴露する。循環系への薬物の侵入の速度は、分子量又は大きさの関数であることが示されている。本発明の化合物を具えるリポソーム又は他の薬物担体の使用により、例えば、細網内皮系(RES)の組織等の特定の種類の組織内へ、薬物を潜在的に局在させることが可能になる。例えば、リンパ球及びマクロファージ等の細胞の表面への薬物の会合を促進可能なリポソーム製剤も有用である。このアプローチは、マクロファージ及びリンパ球による癌細胞などの異常細胞の免疫認識の特異性を利用することにより、標的細胞への向上した薬物送達を提供することができる。   “Systemic administration” means systemic absorption or retention of a drug in the bloodstream in the bloodstream, followed by systemic dispersion. Routes of administration leading to systemic absorption include but are not limited to intravenous, subcutaneous, intraperitoneal, aspiration, oral, intrapulmonary and intramuscular. Each of these routes of administration exposes, for example, the desired negatively charged polymer, such as a nucleic acid, to reachable diseased tissue. The rate of drug entry into the circulatory system has been shown to be a function of molecular weight or size. The use of liposomes or other drug carriers comprising the compounds of the present invention allows for the potential localization of drugs into specific types of tissues, for example, reticuloendothelial system (RES) tissues. Become. For example, liposome preparations that can promote the association of drugs on the surface of cells such as lymphocytes and macrophages are also useful. This approach can provide improved drug delivery to target cells by exploiting the specificity of immune recognition of abnormal cells such as cancer cells by macrophages and lymphocytes.

「医薬的に許容可能な製剤」は、本発明の核酸分子を、その所望の活性に最も適した身体部位内で効果的に分散させることを可能にする組成物又は製剤を意味する。本発明の核酸分子との製剤に適した薬剤の非限定的な例には、以下のものが含まれる:薬物の中枢神経系への進入を促進可能な、P糖タンパク質阻害剤(プルロニックP85(Pluronic P85)等)(Jolliet−Riant及びTillement,Fundam.Clin.Pharmacol.13:16−26,1999);大脳内移植後の徐放性送達用のポリ(DL−ラクチド−コグリコリド(coglycolide))マイクロスフェアのような、生分解性ポリマー(Emerich,D.F.ら.,Cell Transplant 8:47−58,1999)(アルカームス社(Alkermes,Inc.)、ケンブリッジ、マサチューセッツ州);並びに、血液脳関門間の薬物の送達が可能であり、神経の取込み機構を変化させることができる、ポリブチルシアノアクリレートで作られた、充填されたナノ粒子(loaded nanoparticle)(Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 23:941−949,1999)。本発明の核酸分子のための送達手段のその他の非限定的な例には、以下に記載される材料が含まれる:Boadoら.,J.Pharm.Sci.87:1308−1315,1998;Tylerら.,FEBS Lett.421:280−284,1999;Pardridgeら.,PNAS USA.92:5592−5596,1995;Boado,Adv.Drug Delivery Rev.15:73−107,1995;Aldrian−Herradaら.,Nucleic Acids Res.26:4910−4916,1998;及びTylerら.,PNAS USA..96:7053−7058,1999。   “Pharmaceutically acceptable formulation” means a composition or formulation that enables the nucleic acid molecule of the present invention to be effectively dispersed within a body site most suitable for its desired activity. Non-limiting examples of agents suitable for formulation with the nucleic acid molecules of the present invention include the following: P-glycoprotein inhibitors (pluronic P85 () that can facilitate the entry of drugs into the central nervous system. (Pluronic P85), etc.) (Jolliet-Rient and Tillement, Fundam. Clin. Pharmacol. 13: 16-26, 1999); poly (DL-lactide-coglycolide) for sustained release after intracerebral transplantation Biodegradable polymers such as spheres (Emerich, DF et al., Cell Transplant 8: 47-58, 1999) (Alkermes, Inc., Cambridge, Mass.); And the blood brain barrier The delivery of drugs between is possible and God It is possible to change the uptake mechanism, made of polybutylcyanoacrylate, filled nanoparticles (loaded nanoparticle) (Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 23: 941-949,1999). Other non-limiting examples of delivery means for the nucleic acid molecules of the invention include the materials described below: Boado et al. , J .; Pharm. Sci. 87: 1308-1315, 1998; Tyler et al. , FEBS Lett. 421: 280-284, 1999; Pardridge et al. , PNAS USA. 92: 5592-5596, 1995; Boado, Adv. Drug Delivery Rev. 15: 73-107, 1995; Aldrian-Herrada et al. , Nucleic Acids Res. 26: 4910-4916, 1998; and Tyler et al. , PNAS USA. . 96: 7053-7058, 1999.

本発明は、医薬的に許容可能な担体又は希釈剤中に、医薬的に効果的な量の所望の化合物を具える、保存又は投与用に調製された組成物も包含する。治療上の使用に許容可能な担体又は希釈剤は、製薬の技術分野においてよく知られており、例えば、以下に記載されている:「レミントン薬学(Remington’s Pharmaceutical Sciences)」,マック出版社(Mack Publishing Co.),A.R.Gennaro編集,1985年。例えば、保存剤、安定剤、着色料及び芳香剤が提供されてもよい。これらには、安息香酸ナトリウム、ソルビン酸及びp−ヒドロキシ安息香酸のエステルが含まれる。上記に加え、抗酸化剤と懸濁剤を用いることもできる。   The present invention also includes compositions prepared for storage or administration that comprise a pharmaceutically effective amount of the desired compound in a pharmaceutically acceptable carrier or diluent. Carriers or diluents that are acceptable for therapeutic use are well known in the pharmaceutical art and are described, for example, in “Remington's Pharmaceutical Sciences”, Mack Publishing Co. ( Mack Publishing Co.), A.M. R. Edited by Gennaro, 1985. For example, preservatives, stabilizers, colorants and fragrances may be provided. These include sodium benzoate, sorbic acid and esters of p-hydroxybenzoic acid. In addition to the above, antioxidants and suspending agents can also be used.

医薬的に効果的な投与量は、病状の発症を予防し、阻害し、又は治療(ある症状、好ましくは全ての症状を一定の程度まで緩和する)するために必要とされる投与量である。医薬的に効果的な投与量は、疾患の種類、使用する組成物、投与経路、治療される哺乳動物の種類、検討対象の特定の哺乳動物の身体的特徴、併用する薬物、並びに医学分野の当業者が認めるその他の要因に依存する。負に帯電したポリマーの作用強度にもよるが、一般的に、1日に体重1kg当たり0.1mg/kg乃至100mg/kgの量の有効成分が投与される。   A pharmaceutically effective dose is the dose required to prevent, inhibit or treat the development of a medical condition (relieving some symptoms, preferably all symptoms to a certain extent). . The pharmaceutically effective dosage depends on the type of disease, the composition used, the route of administration, the type of mammal being treated, the physical characteristics of the particular mammal under consideration, the drugs used in combination, and the medical field. Depends on other factors recognized by those skilled in the art. Depending on the strength of action of the negatively charged polymer, the active ingredient is generally administered in an amount of 0.1 mg / kg to 100 mg / kg per kg of body weight per day.

水性の懸濁液は、水性懸濁液の製造に適した賦形剤と混和された作用物質を含有する。このような賦形剤は、例えば、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロプロピル−メチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、トラガカントゴム及びアカシアゴム等の懸濁剤である;分散剤又は湿潤剤は、レシチン、又はステアリン酸ポリオキシエチレン等のアルキレンオキシドと脂肪酸の縮合物、又はヘプタデカエチレンオキシセタノール等のエチレンオキシドと長鎖脂肪族アルコールとの縮合物、又はポリオキシエチレンソルビトールモノオレエート(polyoxyethylene sorbitol monooleate)のような、エチレンオキシドと、脂肪酸及びヘキシトールから得られる部分エステルとの縮合物、又はポリエチレンソルビタンモノオレエート等の、エチレンオキシドと、脂肪酸及びヘキシトール無水物から得られる部分エステルとの縮合物等の、天然ホスファチドであってもよい。前記水性懸濁液は、例えば、エチル、又はn−プロピルp−ヒドロキシベンゾエート等の、1種類又はそれ以上の保存剤、1種類又はそれ以上の着色剤、1種類又はそれ以上の芳香剤、並びにスクロース又はサッカリン等の1種類又はそれ以上の甘味剤も含んでいてよい。   Aqueous suspensions contain the active ingredients in admixture with excipients suitable for the manufacture of aqueous suspensions. Such excipients are, for example, suspending agents such as sodium carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydropropyl-methylcellulose, sodium alginate, polyvinylpyrrolidone, tragacanth gum and acacia gum; the dispersing or wetting agent is lecithin or stearin Condensates of alkylene oxides and fatty acids such as polyoxyethylene acid, or condensates of ethylene oxide and long-chain aliphatic alcohols such as heptadecaethyleneoxycetanol, or polyoxyethylene sorbitol monooleate (polyoxyethylene sorbitol monooleate) A condensate of ethylene oxide with a partial ester obtained from a fatty acid and hexitol, or polyethylene sorbitan monooleate Natural phosphatides such as a condensate of tylene oxide and a partial ester obtained from a fatty acid and hexitol anhydride may also be used. The aqueous suspension may include, for example, one or more preservatives, one or more colorants, one or more fragrances, such as ethyl or n-propyl p-hydroxybenzoate, and One or more sweeteners such as sucrose or saccharin may also be included.

例えば、落花生油、オリーブ油、ごま油若しくはココナッツ油等の植物油、又は流動パラフィンのような鉱油中に有効成分を懸濁することにより、油性の懸濁液を製剤することができる。該油性懸濁液には、例えば、蜜ろう、固形パラフィン又はセチルアルコール等の増粘剤が含まれていてもよい。甘味剤及び芳香剤を添加して、口当たりの良い経口用製剤を提供することも可能である。アスコルビン酸のような抗酸化剤の添加により、これらの組成物を保存することができる。   For example, an oily suspension can be prepared by suspending the active ingredient in a vegetable oil, such as peanut oil, olive oil, sesame oil or coconut oil, or in a mineral oil such as liquid paraffin. The oily suspension may contain a thickener such as beeswax, hard paraffin or cetyl alcohol. Sweeteners and fragrances can be added to provide a palatable oral preparation. These compositions can be preserved by the addition of an anti-oxidant such as ascorbic acid.

水の添加により水性懸濁液を調製することに適した分散性の粉末及び顆粒は、分散剤又は湿潤剤、懸濁剤及び1又は2種類上の保存剤との混合物中に有効成分を提供する。適切な分散剤又は湿潤剤又は懸濁剤は、既に上記で言及されて例示されている。甘味剤、芳香剤及び着色剤等の更なる賦形剤が存在していてもよい。   Dispersible powders and granules suitable for preparing aqueous suspensions by the addition of water provide the active ingredient in a mixture with a dispersing or wetting agent, suspending agent and one or more preservatives To do. Suitable dispersing or wetting agents or suspending agents have already been mentioned and exemplified above. Additional excipients such as sweetening, flavoring and coloring agents may be present.

本発明の医薬組成物は、水中油型エマルジョンの形態を取ることもできる。油層は、植物油若しくは鉱油又はこれらの混合物であってもよい。適切な乳化剤は、例えば、アカシアゴム若しくはトラガカントゴム等の天然ゴム、例えば、大豆、レシチン等の天然のリン脂質、並びに、例えばソルビタンモノオレアート等の、脂肪酸とヘキシトール無水物から得られるエステル若しくは部分エステル、並びに、例えばポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート等の前記部分エステルとエチレンオキシドとの縮合物であろう。エマルジョンには、甘味剤及び芳香剤が含まれていてもよい。   The pharmaceutical composition of the present invention can also take the form of an oil-in-water emulsion. The oil reservoir may be vegetable oil or mineral oil or a mixture thereof. Suitable emulsifiers are natural rubbers such as gum acacia or tragacanth, for example natural phospholipids such as soy, lecithin, and esters or partial esters obtained from fatty acids and hexitol anhydrides such as sorbitan monooleate. And a condensate of the partial ester such as polyoxyethylene sorbitan monooleate with ethylene oxide. The emulsion may contain sweeteners and fragrances.

前記医薬組成物は、滅菌された注射可能な水性又は油性懸濁液の形態を取ることもできる。この懸濁液は、上記で指摘した適切な分散剤又は湿潤剤及び懸濁剤を用いて、公知の技術に従って製剤することが可能である。前記滅菌された注射可能な製剤は、例えば、1,3−ブタンジオール中の溶液のように、非毒性の非経口的に許容可能な希釈剤又は溶媒中の、滅菌された注射可能な溶液又は懸濁液であってもよい。許容可能な媒体及び溶媒の中でも、とりわけ水、リンガー溶液及び等張性の塩化ナトリウム溶液が使用可能である。更に、滅菌された不揮発性油が、従来から溶媒又は懸濁媒体として用いられている。この目的のためには、合成モノグリセリド又はジグリセリドを含むあらゆる無菌の(bland)不揮発性油を用いることが可能である。更に、オレイン酸等の脂肪酸も、注射可能な製剤に用いることができる。   The pharmaceutical compositions may take the form of a sterile injectable aqueous or oleagenous suspension. This suspension can be formulated according to the known art using those suitable dispersing or wetting agents and suspending agents which have been mentioned above. The sterile injectable preparation is a sterile injectable solution or solvent in a nontoxic parenterally acceptable diluent or solvent, for example as a solution in 1,3-butanediol. It may be a suspension. Among the acceptable media and solvents, water, Ringer's solution and isotonic sodium chloride solution can be used, among others. In addition, sterile, fixed oils are conventionally employed as a solvent or suspending medium. For this purpose any bland fixed oil can be employed including synthetic mono- or diglycerides. In addition, fatty acids such as oleic acid can be used in the preparation of injectables.

siNAは、例えば、薬物の直腸投与用の坐剤の形態で投与することもできる。これらの組成物は、薬物を、常温では固体であるが直腸温度では液体であり、従って、直腸内で融解して該薬物を放出する、適切な非刺激性の賦形剤と混合することにより調製できる。このような物質には、カカオ脂及びポリエチレングリコールが含まれる。   siNA can also be administered, for example, in the form of suppositories for rectal administration of the drug. These compositions are obtained by mixing the drug with a suitable non-irritating excipient that is solid at ambient temperature but liquid at rectal temperature and therefore melts in the rectum to release the drug. Can be prepared. Such materials include cocoa butter and polyethylene glycols.

siNAを、例えば、2’−アミノ、2’−C−アリル、2’−フルオロ、2’−O−メチル、2’−H等のヌクレアーゼ耐性基を用いた修飾により大規模に修飾して安定性を向上させることが可能である。概説に関しては、以下を参照:Usman及びCedergren,TIBS 17:34,1992;Usmanら.,Nucleic Acids Symp.Ser.31:163,1994。siNA構築物は、一般的方法を用いたゲル電気泳動により精製可能であり、又は高圧液体クロマトグラフィーと水中への再懸濁により精製可能である。   For example, siNA can be stably modified on a large scale by modification with a nuclease resistant group such as 2′-amino, 2′-C-allyl, 2′-fluoro, 2′-O-methyl, 2′-H, etc. It is possible to improve the property. For review, see: Usman and Cedergren, TIBS 17:34, 1992; Usman et al. Nucleic Acids Symp. Ser. 31: 163, 1994. siNA constructs can be purified by gel electrophoresis using general methods, or by high pressure liquid chromatography and resuspension in water.

修飾を伴う(塩基、糖及び/又はリン酸)化学合成された核酸分子は、血清中のリボヌクレアーゼによる分解から保護されるので、その作用強度を増大させることができる。例として、以下を参照:Ecksteinら.,国際公開公報第WO92/07065号;Perraultら.,Nature 344:565,1990;Piekenら.,Science 253:314,1991;Usman及びCedergren,Trends in Biochem.Sci.17:334,1992;Usmanら.,国際公開公報第WO93/15187号;及びRossiら.,国際公開公報第WO91/03162号;Sproat,米国特許第5,334,711号;Goldら.,米国特許第6,300,074号。上記の文献の全てには、本明細書中に記載する核酸分子の塩基、リン酸及び/又は糖の部分に対して行うことが可能な種々の化学修飾法が記載されている。   Chemically synthesized nucleic acid molecules with modifications (bases, sugars and / or phosphates) can be protected from degradation by ribonuclease in the serum and thus increase their potency. For an example, see: Eckstein et al. , International Publication No. WO 92/07065; Perrart et al. , Nature 344: 565, 1990; Pieken et al. , Science 253: 314, 1991; Usman and Cedergren, Trends in Biochem. Sci. 17: 334, 1992; Usman et al. , International Publication No. WO 93/15187; and Rossi et al. , International Publication No. WO 91/03162; Sproat, US Pat. No. 5,334,711; Gold et al. , US Pat. No. 6,300,074. All of the above references describe various chemical modification methods that can be performed on the base, phosphate and / or sugar moieties of the nucleic acid molecules described herein.

核酸分子に導入することにより、該核酸分子のヌクレアーゼに対する安定性及び効果を有意に向上させることが可能な、糖、塩基及びリン酸の修飾について記載した複数の例が、当該技術分野において存在する。例えば、2’−アミノ、2’−C−アリル、2’−フルオロ、2’−O−メチル、2’−O−アリル、2’−H等のヌクレアーゼ耐性基による修飾、ヌクレオチド塩基修飾により、オリゴヌクレオチドを修飾することにより安定性が向上され、そして/又は生物活性が向上される。概説に関しては、以下を参照:Usman及びCedergren,TIBS 17:34,1992;Usmanら,Nucleic Acids Symp.Ser.31:163,1994;Burginら.,Biochemistry 35:14090,1996。また、核酸分子の糖の修飾は、当該技術分野で既に多岐に亘って記載されている。以下を参照:Ecksteinら.,国際公開公報第WO92/07065号;Perraultら.,Nature 344:565−568,1990;Piekenら.,Science 253:314−317,1991;Usman及びCedergren,Trends in Biochem.Sci.17:334−339,1992;Usmanら.国際公開公報第WO93/15187号;Sproat,米国特許第5,334,711号及びBeigelmanら.,J.Biol.Chem.270:25702,1995;Beigelmanら.,国際公開公報第WO97/26270号;Beigelmanら.,米国特許第5,716,824号;Usmanら.,米国特許第5,627,053号;Woolfら.,国際公開公報第WO98/13526号;Thompsonら.,Karpeiskyら.,Tetrahedron Lett.39:1131,1998;Earnshaw及びGait,Biopolymers(Nucleic Acid Sciences)48:39−55,1998;Verma及びEckstein,Annu.Rev.Biochem.67:99−134,1998;及びBurlinaら.,Bioorg.Med.Chem.5:1999乃至2010,1997。これらの刊行物には、触媒作用を変化させることなく、核酸分子内への糖、塩基及び/又はリン酸の修飾等を組み込ませる位置を決定するための一般方法及び手段が記載されている。これらの技術を参照することで、同様の修飾を、本明細書中に記載するように用いて、本発明のsiNA核酸分子を、siNAが細胞内でRNAiを促進する能力を著しく阻害しない限りにおいて修飾することが可能である。   There are several examples in the art describing sugar, base and phosphate modifications that can be introduced into a nucleic acid molecule to significantly improve the stability and effectiveness of the nucleic acid molecule against nucleases. . For example, by modification with a nuclease resistance group such as 2′-amino, 2′-C-allyl, 2′-fluoro, 2′-O-methyl, 2′-O-allyl, 2′-H, nucleotide base modification, By modifying the oligonucleotide, stability is improved and / or biological activity is improved. For review, see: Usman and Cedergren, TIBS 17:34, 1992; Usman et al., Nucleic Acids Symp. Ser. 31: 163, 1994; Burgin et al. Biochemistry 35: 14090, 1996. In addition, modification of sugars of nucleic acid molecules has already been described in various ways in the technical field. See: Eckstein et al. , International Publication No. WO 92/07065; Perrart et al. , Nature 344: 565-568, 1990; Pieken et al. , Science 253: 314-317, 1991; Usman and Cedergren, Trends in Biochem. Sci. 17: 334-339, 1992; Usman et al. International Publication No. WO 93/15187; Sproat, US Pat. No. 5,334,711 and Beigelman et al. , J .; Biol. Chem. 270: 25702, 1995; Beigelman et al. , International Publication No. WO 97/26270; Beigelman et al. U.S. Pat. No. 5,716,824; Usman et al. U.S. Pat. No. 5,627,053; Woolf et al. , International Publication No. WO 98/13526; Thompson et al. Karpeskyy et al. Tetrahedron Lett. 39: 1131, 1998; Earnshow and Gait, Biopolymers (Nucleic Acid Sciences) 48: 39-55, 1998; Verma and Eckstein, Annu. Rev. Biochem. 67: 99-134, 1998; and Burlina et al. Bioorg. Med. Chem. 5: 1999 to 2010, 1997. These publications describe general methods and means for determining the position to incorporate sugar, base and / or phosphate modifications, etc., into a nucleic acid molecule without altering the catalytic action. With reference to these techniques, similar modifications are used as described herein to the extent that siNA nucleic acid molecules of the invention do not significantly inhibit the ability of siNA to promote RNAi in cells. It is possible to modify.

ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、及び/又は5’−メチルホスホナート結合によるオリゴヌクレオチドのヌクレオチド間の結合の化学修飾は安定性を向上させるが、一方で、過度の修飾は、一定の毒性又は活性の低下を招く恐れがある。従って、核酸分子を設計する際には、これらのヌクレオチド間結合の量は最小に抑えられるべきである。これらの結合の濃度の低下は毒性を低下させ、結果としてこれらの分子の効果を向上させて特異性を高めることになるであろう。   Chemical modification of the oligonucleotide's internucleotide linkages by phosphorothioate, phosphorodithioate, and / or 5'-methylphosphonate linkages improves stability, while over-modifications are of constant toxicity or activity. There is a risk of lowering. Thus, when designing nucleic acid molecules, the amount of these internucleotide linkages should be minimized. Decreasing the concentration of these bindings will reduce toxicity and consequently improve the effectiveness of these molecules and increase specificity.

1の実施態様において、本発明は、1種類又はそれ以上のホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、メチルホスホナート、リン酸トリエステル、モルホリノ、アミデート(amidate)、 カルバメート、カルボキシメチル、アセトアミデート(acetamidate)、ポリアミド、スルホネート、スルホンアミド、スルファメート、ホルムアセタール(formacetal)、チオホルムアセタール(thioformacetal)、及び/又はアルキルシリル置換を具えるリン酸骨格の修飾を有する、修飾siNA分子を特徴とする。オリゴヌクレオチド骨格修飾の概説については、以下を参照:Hunziker及びLeumann,「核酸類似体:最新の合成方法における合成及び特性(Nucleic Acid Analogues:Synthesis and Properties,in Modern Synthetic Methods)」,VCH,1995年,第331−417頁、及びMesmaekerら.,「アンチセンス研究における糖修飾での、オリゴヌクレオチドの新規な骨格置換(Novel Backbone Replacements for Oligonucleotides,in Carbohydrate Modifications in Antisense Research)」,ACS,1994年,第24−39頁。   In one embodiment, the present invention relates to one or more of phosphorothioates, phosphorodithioates, methyl phosphonates, phosphotriesters, morpholinos, amidates, carbamates, carboxymethyl, acetamidate Featuring modified siNA molecules having modifications of the phosphate backbone with polyamide, sulfonate, sulfonamide, sulfamate, formacetal, thioformacetal, and / or alkylsilyl substitution. For a review of oligonucleotide backbone modifications, see: Hunziker and Leumann, “Nucleic acid analogs: Synthesis and Properties in Modern Synthesis Methods, in Modern Synthetic Methods, 19” V, 331-417 and Mesmaeker et al. , "Novel Backbone Replacements for Oligonucleotides, in Carbohydrate Modifications in Antisense Research," 1994, pp. 24-39.

核酸分子の送達方法は、以下に記載されている:Akhtarら.,Trends Cell Bio.2:139,1992;「アンチセンスオリゴヌクレオチドによる治療の送達手段(Delivery Strategies for Antisense Oligonucleotide Therapeutics)」,Akhtar編集,1995年;Maurerら.,Mol.Membr.Biol.16:129−140,1999;Hofland及びHuang,Handb.Exp.Pharmacol.137:165−192,1999;及びLeeら.,ACS Symp.Ser.752:184−192,2000。Beigelmanら.,米国特許第6,395,713号及びSullivanら.,国際公開公報第WO94/02595号には更に核酸分子の一般的な送達方法が記載されている。これらのプロトコルは、事実上あらゆる核酸分子の送達のために利用することができる。核酸分子は、以下に限定されるものではないが、リポソーム内への封入、イオントフォレーシス、又は生分解性のポリマー、ハイドロゲル、シクロデキストリン(例として、Gonzalezら.,Bioconjugate Chem.10:1068−1074,1999;Wangら.,国際公開公報第WO03/47518号及び同第WO03/46185号を参照)、ポリ(乳酸共グリコール酸)(poly(lactic−co−glycolic)acid)(PLGA)及びPLCAマイクロスフェア(例として、米国特許第6,447,796号及び米国特許公開公報第US 2002130430号、を参照)、生分解性ナノカプセル、及び生体接着性マイクロスフェアのような、他の媒体への取込み、又はタンパク質ベクター(O’Hare及びNormand,国際公開公報第WO00/53722号)を具える、当業者に知られる種々の方法によって細胞に投与することが可能である。また、上記に代わる場合では、前記核酸/媒体の組み合わせは、直接注射又は注入ポンプの使用により、局所的に送達される。本発明の核酸分子の直接注射は、皮下、筋肉内、又は皮内であっても、標準的な注射針とシリンジによる方法を用いるか、又はConryら,Clin.Cancer Res.5:2330乃至2337,1999、及びBarryら,国際公開公報第WO99/31262号に記載されるような、無針技術(needle−free technology)により行うことが可能である。本発明の分子は、医薬品として使用することができる。医薬品は、患者内の病状の発症を予防して、和らげるか、又は該病状を治療する(ある症状、好ましくは全ての症状を一定の程度まで緩和する)。   Methods for delivery of nucleic acid molecules are described below: Akhtar et al. , Trends Cell Bio. 2: 139, 1992; “Delivery Strategies for Antisense Oligonucleotide Therapeutics”, Akhtar, 1995; Maurer et al. Mol. Membr. Biol. 16: 129-140, 1999; Hofland and Huang, Handb. Exp. Pharmacol. 137: 165-192, 1999; and Lee et al. , ACS Symp. Ser. 752: 184-192, 2000. Beigelman et al. U.S. Pat. No. 6,395,713 and Sullivan et al. International Publication No. WO 94/02595 further describes general delivery methods for nucleic acid molecules. These protocols can be utilized for the delivery of virtually any nucleic acid molecule. Nucleic acid molecules include, but are not limited to, encapsulation in liposomes, iontophoresis, or biodegradable polymers, hydrogels, cyclodextrins (for example, Gonzalez et al., Bioconjugate Chem. 10: 1068-1074, 1999; Wang et al., See International Publication Nos. WO03 / 47518 and WO03 / 46185), poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA). And other media, such as PLCA microspheres (see, for example, US Pat. No. 6,447,796 and US Patent Publication No. US2002130430), biodegradable nanocapsules, and bioadhesive microspheres Uptake or protein Can be administered to cells by a variety of methods known to those of skill in the art, including: Kuta (O'Hare and Normand, International Publication No. WO 00/53722). Alternatively, in the alternative, the nucleic acid / vehicle combination is locally delivered by direct injection or use of an infusion pump. Direct injection of the nucleic acid molecules of the invention can be performed using standard injection needle and syringe methods, whether subcutaneous, intramuscular, or intradermal, or by Conry et al., Clin. Cancer Res. 5: 2330 to 2337, 1999, and Barry et al., International Publication No. WO 99/31262, which can be performed by needle-free technology. The molecules of the present invention can be used as pharmaceuticals. A medicinal agent prevents and relieves or treats the onset of a medical condition within a patient (a certain symptom, preferably alleviates all symptoms to a certain extent).

「リガンド」という用語は、薬物、ペプチド、ホルモン、又は神経伝達物質のような、あらゆる化合物又は分子であって、レセプターのような別の化合物と、直接又は間接的に相互作用することのできる化合物又は分子を指す。リガンドと相互作用するレセプターは、細胞の表面に存在していてもよく、又はこれに代わる場合には、細胞内レセプターであってもよい。リガンドによるレセプターとの相互作用は、生化学反応を引き起こす可能性もあるが、又は単なる物理的な相互作用若しくは会合の場合もある。   The term “ligand” is any compound or molecule, such as a drug, peptide, hormone, or neurotransmitter, that can interact directly or indirectly with another compound, such as a receptor. Or it refers to a molecule. The receptor that interacts with the ligand may be present on the surface of the cell or, alternatively, may be an intracellular receptor. Interaction with a receptor by a ligand can cause a biochemical reaction, or it can be just a physical interaction or association.

本明細書で用いる「非対称ヘアピン」とは、アンチセンス領域と、ヌクレオチド及び非ヌクレオチドを含んでいてもよいループ部分と、センス領域とを具える直線状のsiNA分子であって、該センス領域が、前記アンチセンス領域と塩基対を形成して前記ループと二重鎖を形成するのに十分な程の相補的ヌクレオチドを有する範囲内で、前記アンチセンス領域より少ないヌクレオチドを具えるsiNA分子を意味する。例としては、本発明の非対称ヘアピンsiNA分子は、例えば、約19乃至約22(例えば、約19、20、21、又は22)ヌクレオチド等の、T細胞内でRNAiを媒介するのに十分な長さを有するアンチセンス領域、及び約4乃至約8(例えば、約4、5、6、7、又は8)ヌクレオチドを具えるループ領域、及び前記アンチセンス領域に相補的な約3乃至約18(例えば、約3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18)ヌクレオチドを有するセンス領域を具えることが可能である。非対称ヘアピンsiNA分子は、化学的に修飾可能な5’末端リン酸基を具えることもできる。非対称ヘアピンsiNA分子のループ部分は、本明細書に記載する、ヌクレオチド、非ヌクレオチド、リンカー分子、又は結合体分子を具えることができる。   As used herein, an “asymmetric hairpin” is a linear siNA molecule comprising an antisense region, a loop portion that may comprise nucleotides and non-nucleotides, and a sense region, wherein the sense region comprises Means a siNA molecule comprising fewer nucleotides than the antisense region, as long as it has sufficient complementary nucleotides to base pair with the antisense region to form a duplex with the loop To do. By way of example, an asymmetric hairpin siNA molecule of the invention is long enough to mediate RNAi in a T cell, eg, about 19 to about 22 (eg, about 19, 20, 21, or 22) nucleotides. An antisense region having a length and a loop region comprising about 4 to about 8 (eg, about 4, 5, 6, 7, or 8) nucleotides, and about 3 to about 18 complementary to said antisense region ( For example, it may comprise a sense region having about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, or 18) nucleotides. The asymmetric hairpin siNA molecule can also comprise a chemically modifiable 5 'terminal phosphate group. The loop portion of the asymmetric hairpin siNA molecule can comprise a nucleotide, non-nucleotide, linker molecule, or conjugate molecule as described herein.

本明細書中で用いる「非対称二重鎖」とは、センス領域とアンチセンス領域を具える2本の別個の鎖を有するsiNA分子を指しており、この場合、センス領域は、アンチセンス領域と塩基対を形成して二重鎖を形成するのに十分な程の相補的ヌクレオチドを有する範囲内で、前記アンチセンス領域より少ないヌクレオチドを具える。例としては、本発明の非対称二重鎖siNA分子は、例えば、約19乃至約22(例えば、約19、20、21、又は22)ヌクレオチド等の、T細胞内でRNAiを媒介するのに十分な長さを有するアンチセンス領域、及び前記アンチセンス領域に相補的な約3乃至約18(例えば、約3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18)ヌクレオチドを有するセンス領域を具えることが可能である。   As used herein, “asymmetric duplex” refers to a siNA molecule having two separate strands comprising a sense region and an antisense region, where the sense region is the antisense region and Insofar as it has sufficient complementary nucleotides to form a base pair to form a duplex, it comprises fewer nucleotides than the antisense region. By way of example, an asymmetric duplex siNA molecule of the invention is sufficient to mediate RNAi in T cells, such as, for example, about 19 to about 22 (eg, about 19, 20, 21, or 22) nucleotides. And about 3 to about 18 complementary to the antisense region (eg, about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14). , 15, 16, 17 or 18) can comprise a sense region having nucleotides.

「遺伝子発現を調節する(modulate gene expression)」とは、標的遺伝子の発現が上方制御又は下方制御されることを意味しており、細胞内のmRNA濃度、又はmRNAの翻訳、又は標的遺伝子にコードされるタンパク質若しくはタンパク質サブユニットの合成の上方制御又は下方制御が含まれる。遺伝子発現の調節は、上方制御又は下方制御される標的遺伝子にコードされる1種類又はそれ以上のタンパク質又はタンパク質サブユニットの発現、濃度又は活性が、調節剤(例えば、siRNA)の非存在下で観測された場合と比べて高い又は低いかという具合に、前記対象タンパク質又はサブユニットの存在、量又は活性により測定することも可能である。例えば、「調節する(modulate)」という用語は、「阻害する(inhibit)」ことを意味する場合があるが、「調節する(modulate)」という単語の使用法は、この定義に限定されるものではない。   “Modulate gene expression” means that the expression of a target gene is up-regulated or down-regulated, and the intracellular mRNA concentration, or translation of mRNA, or encoded in the target gene Up-regulation or down-regulation of the synthesis of the protein or protein subunit to be carried out. Modulation of gene expression is such that the expression, concentration or activity of one or more proteins or protein subunits encoded by up- or down-regulated target genes is in the absence of a modulator (eg, siRNA). It can also be measured by the presence, amount or activity of the protein or subunit of interest, such as whether it is higher or lower than observed. For example, the term “modulate” may mean “inhibit,” but the use of the word “modulate” is limited to this definition. is not.

発現を「阻害する(inhibit)」、「下方制御する(down−regulate)」、又は「低下させる(reduce)」ことは、遺伝子の発現、又はRNA分子若しくは1種類又はそれ以上のタンパク質若しくはタンパク質サブユニットをコードする同等のRNA分子の濃度、又は標的遺伝子にコードされる1種類又はそれ以上のタンパク質若しくはタンパク質サブユニットの濃度若しくは活性が、本発明の核酸分子(例えば、siNA)の非存在下で観察された場合よりも低下していることを意味する。1の実施態様において、siNA分子による阻害、下方制御又は低下は、不活性分子又は弱力化された分子の存在下で観察されるレベルを下回る。別の実施態様では、siNA分子による阻害、下方制御又は低下は、例えば、滅茶苦茶な配列又はミスマッチを有するsiNA分子等の存在下で観察されるレベルを下回る。別の実施態様では、本発明の核酸分子を用いた遺伝子発現の阻害、下方制御又は低下は、該核酸分子の存在下では、非存在下と比べて、これを上回る。   “Inhibit”, “down-regulate”, or “reduce” expression is the expression of a gene, or an RNA molecule or one or more proteins or protein sub- The concentration of the equivalent RNA molecule encoding the unit, or the concentration or activity of one or more proteins or protein subunits encoded by the target gene is determined in the absence of the nucleic acid molecule of the invention (eg, siNA). Means lower than observed. In one embodiment, inhibition, down-regulation or reduction by siNA molecules is below the level observed in the presence of inactive or attenuated molecules. In another embodiment, inhibition, down-regulation, or reduction by siNA molecules is below the level observed in the presence of, for example, messy sequences or siNA molecules with mismatches. In another embodiment, inhibition, down-regulation or reduction of gene expression using the nucleic acid molecules of the invention is greater in the presence of the nucleic acid molecule than in the absence.

遺伝子の「サイレンシング(silencing)」は、細胞内での遺伝子発現を標的とした阻害による、部分的又は完全な機能喪失(loss−of−function)を指し、「ノックダウン(knock down)」と呼ばれる場合もある。その状況と、取り組むべき生物学的課題にもよるが、遺伝子発現を部分的に低下させることが望ましい場合がある。これに代わる場合には、可能な限り遺伝子発現を低下させることが望まれるであろう。サイレンシングの程度は、当該技術分野で知られる方法により測定することが可能であり、そのいくつかは国際公開公報第WO99/32619号にまとめられている。アッセイ法にもよるが、遺伝子発現の定量化により、本発明の特定の実施態様で望まれる種々の阻害の量の検出が可能となるが、これらの実施態様には、mRNA濃度又はタンパク質濃度若しくは活性について、例えばベースライン(即ち、正常値)、又は治療対象の特定の病状又は他の障害と関連する可能性のある高発現レベルを具える他の対照のレベル、と同等か又はこれらの値の10%、30%、50%、75% 90%、95%若しくは99%を超える程に、標的遺伝子の発現をノックダウン可能な予防法及び治療法が含まれる。   Gene “silencing” refers to partial or complete loss-of-function due to targeted inhibition of gene expression in a cell, and is referred to as “knock down”. Sometimes called. Depending on the situation and the biological challenge to be addressed, it may be desirable to partially reduce gene expression. In the alternative, it would be desirable to reduce gene expression as much as possible. The degree of silencing can be measured by methods known in the art, some of which are summarized in International Publication No. WO 99/32619. Depending on the assay, quantification of gene expression allows detection of the various amounts of inhibition desired in certain embodiments of the invention, which include mRNA concentration or protein concentration or For activity, for example, baseline (ie, normal value) or other control levels with high expression levels that may be associated with the particular condition or other disorder being treated, or these values 10%, 30%, 50%, 75%, 90%, 95%, or 99% of the above include prophylaxis and treatment methods capable of knocking down the expression of the target gene.

「標的遺伝子の発現を阻害すること(inhibiting expression of a target gene)」という語句は、本発明のsiNAが有する、標的遺伝子のジーンサイレンシングを開始させる能力を指す。ジーンサイレンシングの程度を検討するためには、特定の構築物を発現する培養中の細胞又は対象の生命体のサンプル又はアッセイは、前記構築物を発現しない対照サンプルと比較される。対照サンプル(構築物を発現しない)は、100%の相対値として定められる。該対照と相対的な試験値が、約90%、多くの場合50%、そして特定の実施態様では25−0%である場合には、標的遺伝子の発現の阻害が達成されている。適切なアッセイには、ドットブロット法、ノーザンブロット法、インサイチュ(in situ)ハイブリダイゼーション法、ELISA法、免疫沈降法、酵素機能法のような当業者に公知の技法、並びに当業者に公知の表現型分析法によるタンパク質又はmRNA濃度の試験等が含まれる。   The phrase “inhibiting expression of a target gene” refers to the ability of the siNA of the present invention to initiate gene silencing of a target gene. To examine the extent of gene silencing, a sample or assay of cells in culture or a subject organism that expresses a particular construct is compared to a control sample that does not express the construct. The control sample (not expressing the construct) is defined as a relative value of 100%. Inhibition of target gene expression has been achieved when the test value relative to the control is about 90%, often 50%, and in certain embodiments 25-0%. Appropriate assays include techniques known to those skilled in the art, such as dot blots, northern blots, in situ hybridization, ELISA, immunoprecipitation, enzyme function methods, and expressions known to those skilled in the art. Examples include protein or mRNA concentration testing by type analysis.

「対象(subject)」は、対象、又は移植される細胞のドナー若しくはレシピエントとしての生命体、又はそれ自体がsiNA送達の対象である細胞を具えるであろう、生命体、組織、又は細胞を意味する。従って、「対象(subject)」は、本発明の核酸分子を投与して、本明細書に記載されるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドによりその中で該核酸分子を強化できるような、インビトロ又は生体外の器官、組織又は細胞の対象を具える、生命体、器官、組織、又は細胞を指す場合がある。代表的な対象には、例えば、ヒトである患者又は細胞等の、哺乳動物の個体又は細胞が含まれる。   A “subject” is an organism, tissue, or cell that will comprise a subject, or an organism as a donor or recipient of cells to be transplanted, or a cell that is itself the subject of siNA delivery. Means. Thus, a “subject” is an in vitro or ex vivo such that a nucleic acid molecule of the invention can be administered and the nucleic acid molecule can be enhanced therein by a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide as described herein. May refer to an organism, organ, tissue, or cell comprising a subject of any organ, tissue, or cell. Exemplary subjects include, for example, mammalian individuals or cells, such as human patients or cells.

本明細書中で用いる「細胞」は、その通常の生物学上の意味において使用されており、多細胞生物全体を指すものではなく、例えば、具体的にヒトを指したりするものではない。前記細胞は、鳥類、植物、並びに、ヒト、ウシ、ヒツジ、類人猿、サル、ブタ、イヌ、及びネコのような哺乳物等の生命体中に存在するものでよい。また、前記細胞は、原核細胞(例えば、細菌細胞)、又は真核細胞(例えば、哺乳動物細胞又は植物細胞)であってもよい。また、前記細胞は、体細胞系由来細胞又は生殖細胞系由来細胞、全能性細胞又は他脳性細胞、分裂細胞又は非分裂細胞であってもよい。前記細胞は、配偶子又は胚、幹細胞、又は完全に分化した細胞から誘導される細胞、又はこれらを具える細胞であってもよい。   As used herein, “cell” is used in its normal biological sense and does not refer to an entire multicellular organism, for example, specifically to a human. The cells may be present in birds, plants, and living organisms such as mammals such as humans, cows, sheep, apes, monkeys, pigs, dogs, and cats. The cell may be a prokaryotic cell (for example, a bacterial cell) or a eukaryotic cell (for example, a mammalian cell or a plant cell). Further, the cell may be a somatic cell-derived cell or a germ cell-derived cell, a totipotent cell or other brain cell, a dividing cell, or a non-dividing cell. The cells may be gametes or embryos, stem cells, cells derived from fully differentiated cells, or cells comprising these.

「ベクター」とは、所望の核酸を送達するために用いる、あらゆる核酸及び/又はウィルスに基づく技法を意味する。   By “vector” is meant any nucleic acid and / or virus-based technique used to deliver a desired nucleic acid.

「具える(comprising)」は、「具える(comprising)」という単語に続くものを何でも包含するが、これに限定される訳ではないことを意味する。従って、「具える(comprising)」という用語の使用は、列挙される要素は、必要又は必須であるが、他の要素は、自由選択されるものであり、存在していても存在していなくてもよいことを示す。「から成る(consisting of)」は、「から成る(consisting of)」という語句に続くあらゆるものを包含し、かつこれに限定されることを意味する。従って、「から成る(consisting of)」という語句は、列挙される要素は、必要又は必須であり、かつその他の要素は、存在してはならないことを示す。「実質的に〜から成る(consisting essentially of 〜)」は、該語句の後に列挙されるあらゆる要素を具えるが、該列挙される要素の記載に特定される活性又は作用を妨げず、又はこれに寄与しない他の要素に限定されることを意味する。従って、「実質的に〜から成る(consisting essentially of 〜)」という語句は、列挙される要素は必要又は必須であるが、他の要素は自由選択されるものであり、前記列挙される要素の活性又は作用に影響するか否かに依存して、存在していても存在していなくてもよいことを示す。   “Comprising” means including, but not limited to, anything following the word “comprising”. Thus, the use of the term “comprising” means that the listed elements are necessary or required, but other elements are optional and are present but not present. Indicates that it may be. “Consisting of” means encompassing and limited to anything following the phrase “consisting of”. Thus, the phrase “consisting of” indicates that the listed elements are necessary or required, and that no other elements should be present. “Consisting essentially of” comprises any element listed after the phrase, but does not interfere with the activity or action specified in the description of the listed element, or It means that it is limited to other elements that do not contribute to. Thus, the phrase “consisting essentially of” means that the listed elements are required or required, but other elements are optional, and Indicates that it may or may not be present depending on whether it affects activity or action.

「RNA」は、少なくとも1個のリボヌクレオチド残基を具える分子を意味する。「リボヌクレオチド」とは、β−D−リボフラノース部分の2’の位置にヒドロキシル基を有するヌクレオチドを意味する。この用語には、2本鎖RNA、1本鎖RNA、部分的に精製されたRNAのような単離されたRNA、本質的に純粋なRNA、合成RNA、組換え技術で作製されたRNA、並びに天然のRNAとは異なる、1個又はそれ以上のヌクレオチドの付加、欠失、置換及び/又は改変による改変RNAが含まれる。このような変更には、例えば、siNAの末端、又は前記RNA内部の1個又はそれ以上のヌクレオチドへの非ヌクレオチド物質の付加が含まれる。本発明のRNA分子中のヌクレオチドは、非天然ヌクレオチド又は化学合成されたヌクレオチド若しくはデオキシヌクレオチドのような非標準的ヌクレオチドを含んでいてもよい。これらの改変RNAは、類似体又は天然RNAの類似体と呼ぶことができる。   “RNA” means a molecule comprising at least one ribonucleotide residue. “Ribonucleotide” means a nucleotide having a hydroxyl group at the 2 ′ position of a β-D-ribofuranose moiety. The term includes double-stranded RNA, single-stranded RNA, isolated RNA, such as partially purified RNA, essentially pure RNA, synthetic RNA, RNA made by recombinant technology, As well as modified RNA by addition, deletion, substitution and / or modification of one or more nucleotides different from the natural RNA. Such alterations include, for example, addition of non-nucleotide material to the end of siNA or to one or more nucleotides within the RNA. The nucleotides in the RNA molecules of the present invention may comprise non-natural nucleotides or non-standard nucleotides such as chemically synthesized nucleotides or deoxynucleotides. These modified RNAs can be referred to as analogs or analogs of natural RNA.

「高度に保存された配列領域(highly conserved sequence region)」は、標的遺伝子中の1又は2箇所以上の領域のヌクレオチド配列が、1の世代から次の世代にかけて、又は1の生体系から他の生体系に亘って、有意に変化していないことを意味する。   “Highly conserved sequence region” means that the nucleotide sequence of one or more regions in a target gene is transferred from one generation to the next, or from one biological system to another. It means that there is no significant change across the biological system.

「センス領域」とは、siNA分子のアンチセンス領域との相補性を有するsiNA分子のヌクレオチド配列を意味する。加えて、siNA分子のセンス領域は、標的核酸配列と相同性を有する核酸配列を含んでいてもよい。   “Sense region” means the nucleotide sequence of a siNA molecule having complementarity with the antisense region of the siNA molecule. In addition, the sense region of the siNA molecule may include a nucleic acid sequence having homology with the target nucleic acid sequence.

「アンチセンス領域」とは、標的核酸配列との相補性を有するsiNA分子のヌクレオチド配列を意味する。加えて、siNA分子のアンチセンス領域は、選択的に、該siNA分子のセンス領域との相補性を有する核酸配列を含んでいてもよい。   “Antisense region” means the nucleotide sequence of a siNA molecule having complementarity to a target nucleic acid sequence. In addition, the antisense region of the siNA molecule may optionally include a nucleic acid sequence having complementarity with the sense region of the siNA molecule.

「標的核酸」とは、その発現又は活性が調節を受けるあらゆる核酸配列を意味する。標的核酸は、DNA又はRNAであってもよい。   “Target nucleic acid” means any nucleic acid sequence whose expression or activity is regulated. The target nucleic acid may be DNA or RNA.

「相補性(complementarity)」とは、核酸が、別の核酸配列と、従来のワトソン−クリック型又は他の非従来型による水素結合を形成できることを意味する。本発明の核酸分子に関しては、核酸分子のその相補的な配列との結合自由エネルギーは、例えば、RNAi活性等の、該核酸の適切な機能を始動させるために十分なものである。核酸分子の結合自由エネルギーの測定は、当該技術分野においてよく知られている(例として、以下を参照:Turnerら.,CSH Symp.Quant.Biol.,LII,1987,pp.123−133;Frierら.,Proc.Nat.Acad.Sci.USA 83:9373−9377,1986;Turnerら.,J.Am.Chem.Soc.109:3783−3785,1987)。相補性の百分率は、第2の核酸配列と水素結合(例えば、ワトソン−クリック塩基対)を形成することが可能な核酸分子中の連続した残基のパーセンテージを示す(例えば、第1のオリゴヌクレオチド中の全部で10個のヌクレオチドのうち、5、6、7、8、9、又は10個のヌクレオチドが、10個のヌクレオチドを有する第2の核酸配列と塩基対を形成することは、それぞれ、50%、60%、70%、80%、90%、及び100%の相補性を表すことになる)。「完全に相補的(Perfectly complementary)」とは、核酸配列の全ての連続する残基が、第2の核酸配列中の同数の連続する残基と水素結合を形成することを意味する。   “Complementarity” means that a nucleic acid can form a hydrogen bond with another nucleic acid sequence in a conventional Watson-Crick or other non-conventional manner. For the nucleic acid molecules of the present invention, the free energy of binding of the nucleic acid molecule to its complementary sequence is sufficient to trigger the appropriate function of the nucleic acid, such as RNAi activity. Measurement of free energy of binding of nucleic acid molecules is well known in the art (see, for example, Turner et al., CSH Symp. Quant. Biol., LII, 1987, pp. 123-133; Frier; Et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 83: 9373-9377, 1986; Turner et al., J. Am.Chem.Soc. 109: 3783-3785, 1987). The percentage of complementarity indicates the percentage of consecutive residues in a nucleic acid molecule that can form hydrogen bonds (eg, Watson-Crick base pairs) with a second nucleic acid sequence (eg, a first oligonucleotide). Out of a total of 10 nucleotides, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 nucleotides form a base pair with a second nucleic acid sequence having 10 nucleotides, respectively, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% and 100% complementarity). “Perfectly complementary” means that all contiguous residues of a nucleic acid sequence form hydrogen bonds with the same number of contiguous residues in a second nucleic acid sequence.

本明細書中で用いる「ユニバーサル塩基(universal base)」という用語は、天然のDNA/RNAの塩基のそれぞれと、これらを殆ど識別することなく塩基対を形成するヌクレオチド塩基の類似体を指す。ユニバーサル塩基の非限定的な例には、C−フェニル、C−ナフチル及び他の芳香族誘導体、イノシン、アゾール、カルボキサミド、並びに当該技術分野において知られる3−ニトロピロール,4−ニトロインドール、5−ニトロインドール、及び6−ニトロインドールのようなニトロアゾール誘導体が含まれる(例として、以下を参照:Loakes,Nucleic Acids Research 29:2437−2447,2001)。   As used herein, the term “universal base” refers to analogs of nucleotide bases that form base pairs with each of the natural DNA / RNA bases with little discrimination between them. Non-limiting examples of universal bases include C-phenyl, C-naphthyl and other aromatic derivatives, inosine, azole, carboxamide, and 3-nitropyrrole, 4-nitroindole, 5- Nitroindoles and nitroazole derivatives such as 6-nitroindole are included (see, for example, Loakes, Nucleic Acids Research 29: 2437-2447, 2001).

本明細書中で用いる「非環式ヌクレオチド(acyclic nucleotide)」という用語は、例えば、リボース炭素のいずれか(C1、C2、C3、C4、又はC5)が独立して又は組み合わさってヌクレオチドに存在していないような、非環式リボース糖を有するあらゆるヌクレオチドを指す。   As used herein, the term “acyclic nucleotide” refers to, for example, any of the ribose carbons (C1, C2, C3, C4, or C5) present in a nucleotide independently or in combination. Refers to any nucleotide having an acyclic ribose sugar, such as

本明細書中で用いる「生分解性(biodegradable)」という用語は、例えば、酵素による分解又は化学分解などの生体系内での分解を指す。   As used herein, the term “biodegradable” refers to degradation in a biological system such as, for example, enzymatic degradation or chemical degradation.

本明細書中で用いる「生物活性分子(biologically active molecule)」という用語は、系において、生物学的反応を誘起するか又は変化させることのできる化合物又は分子を指す。単独又は本発明の意図する他の分子との組み合わせにおける生物活性siNA分子の非限定的な例には、抗体、コレステロール、ホルモン、抗ウィルス剤、ペプチド、タンパク質、化学療法剤、低分子、ビタミン、補因子、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、酵素核酸、アンチセンス核酸、三重鎖形成オリゴヌクレオチド、2,5−A キメラ、siNA、dsRNA、アロザイム、アプタマー、デコイ、及びこれらの類似体のような治療活性分子が含まれる。本発明の生物活性分子には、他の生物活性分子、例えば、ポリアミン、ポリアミド、ポリエチレングリコール及びその他のポリエーテルのような脂質並びにポリマー等の薬物動態及び/又は薬力学を変化させることが可能な分子も含まれる。   The term “biologically active molecule” as used herein refers to a compound or molecule capable of inducing or altering a biological response in a system. Non-limiting examples of biologically active siNA molecules alone or in combination with other molecules contemplated by the present invention include antibodies, cholesterol, hormones, antiviral agents, peptides, proteins, chemotherapeutic agents, small molecules, vitamins, Therapeutic activity such as cofactors, nucleosides, nucleotides, oligonucleotides, enzymatic nucleic acids, antisense nucleic acids, triplex forming oligonucleotides, 2,5-A chimeras, siNA, dsRNA, allozymes, aptamers, decoys, and analogs thereof Includes molecules. The bioactive molecules of the present invention can alter the pharmacokinetics and / or pharmacodynamics of other bioactive molecules such as lipids and polymers such as polyamines, polyamides, polyethylene glycols and other polyethers. Also includes molecules.

本明細書中で用いる「リン脂質」という用語は、少なくとも1個のリン基を具える疎水性分子を指す。例えば、リン脂質は、リン含有基及び飽和若しくは不飽和アルキル基を含み、そして選択的に、OH、COOH、オキソ、アミンで置換されていてもよく、又はアリール基で置換されていても若しくは置換されていなくてもよい。   As used herein, the term “phospholipid” refers to a hydrophobic molecule comprising at least one phosphorus group. For example, a phospholipid contains a phosphorus-containing group and a saturated or unsaturated alkyl group, and may be optionally substituted with OH, COOH, oxo, amine, or substituted or substituted with an aryl group It does not have to be.

「キャップ構造(cap structure)」は、オリゴヌクレオチドのいずれかの末端に組み込まれた化学修飾を意味する(例えば、参照により本明細書に取り込まれている、Adamicら.,米国特許第5,998,203号を参照)。これらの末端修飾は、核酸分子をエキソヌクレアーゼによる分解から保護し、そして細胞内への送達及び/又は局在化を手助けすることができる。前記キャップは、5’末端(5’キャップ)若しくは3’末端(3’キャップ)に存在していてもよく、又は両端に存在していてもよい。非限定的な例において、5’キャップには、以下のものが含まれるが、これらに限定される訳ではない:グリセリル、逆位デオキシ無塩基残基(部分);4’,5’−メチレンヌクレオチド;1−(β−D−エリトロフラノシル)ヌクレオチド、4’−チオヌクレオチド;炭素環式ヌクレオチド;1,5−無水ヘキシトールヌクレオチド;L−ヌクレオチド;α−ヌクレオチド;修飾塩基ヌクレオチド;ホスホロジチオエート結合;トレオ−ペントフラノシルヌクレオチド;非環式3’,4’−セコヌクレオチド;非環式3,4−ジヒドロキシブチルヌクレオチド;非環式3,5−ジヒドロキシペンチルヌクレオチド、3’−3’−逆位ヌクレオチド部分;3’−3’−逆位無塩基部分;3’−2’−逆位ヌクレオチド部分;3’−2’−逆位無塩基部分;1,4−ブタンジオールホスファート;3’−ホスホロアミダート(3’−phosphoramidate);ヘキシルホスファート;アミノヘキシルホスファート;3’−ホスファート;3’−ホスホロチオエート;ホスホロジチオエート;又は架橋若しくは非架橋メチルホスホナート部位。   “Cap structure” means a chemical modification incorporated at either end of an oligonucleotide (eg, Adamic et al., US Pat. No. 5,998, incorporated herein by reference). , 203). These terminal modifications can protect the nucleic acid molecule from degradation by exonucleases and assist in delivery and / or localization into the cell. The cap may be present at the 5 'end (5' cap), the 3 'end (3' cap), or may be present at both ends. In a non-limiting example, the 5 ′ cap includes, but is not limited to: glyceryl, inverted deoxy abasic residue (moiety); 4 ′, 5′-methylene Nucleotides; 1- (β-D-erythrofuranosyl) nucleotides, 4′-thionucleotides; carbocyclic nucleotides; 1,5-anhydrohexitol nucleotides; L-nucleotides; α-nucleotides; Rothioate linkage; threo-pentofuranosyl nucleotide; acyclic 3 ′, 4′-seconucleotide; acyclic 3,4-dihydroxybutyl nucleotide; acyclic 3,5-dihydroxypentyl nucleotide, 3′-3 '-Inverted nucleotide moiety; 3'-3'-inverted abasic moiety; 3'-2'-inverted nucleotide moiety; 3'-2'-inverted 1,4-butanediol phosphate; 3'-phosphoramidate; hexyl phosphate; aminohexyl phosphate; 3'-phosphate; 3'-phosphorothioate; Or a cross-linked or non-cross-linked methyl phosphonate moiety.

3’キャップの非限定的な例には、以下のものが含まれるが、これらに限定される訳ではない:グリセリル、逆位デオキシ無塩基残基(部分);4’,5’−メチレンヌクレオチド;1−(β−D−エリトロフラノシル)ヌクレオチド、4’−チオヌクレオチド、炭素環式 ヌクレオチド;5’−アミノアルキルホスファート;1,3−ジアミノ−2−プロピルホスファート;3−アミノプロピルホスファート;6−アミノヘキシルホスファート;1,2−アミノドデシルホスファート;ヒドロキシプロピルホスファート;1,5−無水ヘキシトールヌクレオチド;L−ヌクレオチド;α−ヌクレオチド;修飾塩基ヌクレオチド;ホスホロジチオエート結合;トレオ−ペントフラノシルヌクレオチド;非環式3’,4’−セコヌクレオチド;3,4−ジヒドロキシブチルヌクレオチド;3,5−ジヒドロキシペンチルヌクレオチド、5’−5’−逆位ヌクレオチド部分;5’−5’−逆位無塩基部分;5’−ホスホロアミダート(5’−phosphoramidate);5’−ホスホロチオエート;1,4−ブタンジオールホスファート;5’−アミノ;架橋及び/若しくは非架橋5’−ホスホロアミダート、ホスホロチオエート及び/又はホスホロジチオエート、架橋又は非架橋メチルホスホナート、及び5’メルカプト部分(詳細については、参照により本明細書に取り込まれる、Beaucage及びLyer、Tetrahedron 49:1925、1993、を参照)。   Non-limiting examples of 3 'caps include, but are not limited to: glyceryl, inverted deoxy abasic residue (moiety); 4', 5'-methylene nucleotides 1- (β-D-erythrofuranosyl) nucleotide, 4′-thionucleotide, carbocyclic nucleotide; 5′-aminoalkyl phosphate; 1,3-diamino-2-propyl phosphate; 3-aminopropyl 6-aminohexyl phosphate; 1,2-aminododecyl phosphate; hydroxypropyl phosphate; 1,5-anhydrohexitol nucleotides; L-nucleotides; α-nucleotides; modified base nucleotides; Binding; threo-pentofuranosyl nucleotide; acyclic 3 ′, 4′-seconucleotide; 3 4-dihydroxybutyl nucleotide; 3,5-dihydroxypentyl nucleotide, 5′-5′-inverted nucleotide moiety; 5′-5′-inverted abasic moiety; 5′-phosphoramidate 5′-phosphorothioate; 1,4-butanediol phosphate; 5′-amino; bridged and / or unbridged 5′-phosphoramidate, phosphorothioate and / or phosphorodithioate, bridged or unbridged methylphosphonate And 5 ′ mercapto moieties (for details see Beaucage and Lyer, Tetrahedron 49: 1925, 1993, which is incorporated herein by reference).

「非ヌクレオチド」という用語は、糖及び/又はリン酸による置換のいずれかを具えるような、1個又はそれ以上のヌクレオチド単位の代わりに核酸鎖に取り込まれることが可能であり、残った塩基がその酵素活性を示すことが可能な、あらゆる基又は化合物を指す。前記基及び化合物は、アデノシン、グアニン、シトシン、ウラシル又はチミンのような一般的に認識されたヌクレオチド塩基を含まず、そのため1’の位置に塩基を欠くという点で、無塩基性である。   The term “non-nucleotide” can be incorporated into a nucleic acid strand in place of one or more nucleotide units, including any substitution by sugar and / or phosphate, and the remaining base Refers to any group or compound capable of exhibiting its enzymatic activity. The groups and compounds are abasic in that they do not contain commonly recognized nucleotide bases such as adenosine, guanine, cytosine, uracil or thymine, and thus lack a base at the 1 'position.

本明細書中で用いる「ヌクレオチド」という用語は、当該技術分野で認識されるように、天然塩基(標準)、及び当該技術分野でよく知られる修飾塩基を具える。このような塩基は、一般的に、ヌクレオチド糖部分の1’の位置に存在する。一般的に、ヌクレオチドは、塩基、糖及びリン酸基を具える。該ヌクレオチドは、糖、リン酸及び/又は塩基部分が修飾されていなくても又は修飾されていてもよい(ヌクレオチド類似体、修飾ヌクレオチド、非天然ヌクレオチド、非標準ヌクレオチド及びその他のものと交互に呼ばれる:例として、以下を参照:Usman及びMcSwiggen、上述;Ecksteinら.,国際公開公報第WO92/07065号;Usmanら.,国際公開公報第WO93/15187号;Uhlman及びPeyman、上述:これらの文献は全て参照により本明細書に取り込まれている)。当該技術分野には、複数の修飾核酸塩基の例が知られており、これらは、以下にまとめられている:Limbachら.,Nucleic Acids Res.22:2183、1994。核酸分子に導入可能な塩基修飾の非限定的な例には、以下のものが含まれる:イノシン、プリン、ピリジン−4−オン、ピリジン−2−オン、フェニル、シュードウラシル(pseudouracil)、2,4,6−トリメトキシベンゼン、3−メチルウラシル、ジヒドロウリジン、ナフチル、アミノフェニル、5−アルキルシチジン(例えば、5−メチルシチジン)、5−アルキルウリジン(例えば、リボチミジン)、5−ハロウリジン(例えば、5−ブロモウリジン)又は6−アザピリミジン若しくは6−アルキルピリジン(例えば、6−メチルウリジン)、プロピン、及びその他のもの(Burginら.,Biochemistry 35:14090、1996;Uhlman及びPeyman、上述)。この実施態様における「修飾塩基(modified base)」は、1’の位置のアデニン、グアニン、シトシン及びウラシル、又はこれらの同等物以外のヌクレオチド塩基を意味する。   The term “nucleotide” as used herein includes natural bases (standards) and modified bases well known in the art, as recognized in the art. Such a base is generally present at the 1 'position of the nucleotide sugar moiety. In general, a nucleotide comprises a base, a sugar and a phosphate group. The nucleotide may be unmodified or modified in sugar, phosphate and / or base moieties (alternately called nucleotide analogs, modified nucleotides, non-natural nucleotides, non-standard nucleotides and others) See, for example: Usman and McSwiggen, supra; Eckstein et al., International Publication No. WO 92/07065; Usman et al., International Publication No. WO 93/15187; Uhlman and Peyman, supra: All of which are incorporated herein by reference). Examples of multiple modified nucleobases are known in the art and are summarized below: Limbach et al. , Nucleic Acids Res. 22: 2183, 1994. Non-limiting examples of base modifications that can be introduced into a nucleic acid molecule include: inosine, purine, pyridin-4-one, pyridin-2-one, phenyl, pseudouracil, 2, 4,6-trimethoxybenzene, 3-methyluracil, dihydrouridine, naphthyl, aminophenyl, 5-alkylcytidine (eg, 5-methylcytidine), 5-alkyluridine (eg, ribothymidine), 5-halouridine (eg, 5-bromouridine) or 6-azapyrimidine or 6-alkylpyridine (eg 6-methyluridine), propyne, and others (Burgin et al., Biochemistry 35: 1409, 1996; Uhlman and Peyman, supra). “Modified base” in this embodiment means a nucleotide base other than adenine, guanine, cytosine and uracil at position 1 ′, or equivalents thereof.

「標的部位」は、そのアンチセンス領域内に、標的となる配列と相補的な配列を具えるsiNA構築物により媒介される切断の「標的」である標的RNA内の配列を意味する。   “Target site” means a sequence in the target RNA that is the “target” of cleavage mediated by the siNA construct comprising within its antisense region a sequence complementary to the target sequence.

「検出可能なレベルの切断(detectable level of cleavage)」は、標的RNAのランダムな分解により作り出されるRNAのバックグラウンドを超える分解産物を十分に確認できる程度の標的RNAの分解(及び切断産物RNAの形成)を意味する。殆どの検出法において、標的RNAの1−5%の分解産物が生産されると、十分にバックグラウンドを超えて検出される。   “Detectable level of cleavage” is the degradation of target RNA (and the cleavage product RNA to the extent that the degradation products above the background of the RNA created by random degradation of the target RNA can be fully confirmed). Formation). In most detection methods, production of 1-5% degradation products of the target RNA is detected well above background.

「生体系(biological system)」は、ヒト、動物、植物、昆虫、細菌、ウィルス又は他の供給源を具えるが、これらに限定されない生物学的供給源由来の、精製又は非精製形態にある物質を意味するものであり、この場合、前記系は、RNAi活性に必要な成分を具える。「生体系」という用語には、例えば、細胞、組織、若しくは生命体、又はこれらの抽出物が含まれる。生体系という用語には、インビトロ環境で使用可能な再構成されたRNAi系も含まれる。   A “biological system” is in a purified or unpurified form derived from a biological source including, but not limited to, human, animal, plant, insect, bacterial, viral or other sources. Means a substance, in which case the system comprises components necessary for RNAi activity. The term “biological system” includes, for example, cells, tissues, or organisms, or extracts thereof. The term biological system also includes a reconstituted RNAi system that can be used in an in vitro environment.

本明細書中で用いる「生分解性リンカー(biodegradable linker)」という用語は、例えば、生物活性分子を本発明のsiNA分子に連結させるか、又は本発明のsiNA分子のセンス鎖とアンチセンス鎖を連結させるような1の分子を他の分子に連結させるための生分解性リンカーとして設計された核酸性又は非核酸性のリンカー分子を指す。前記生分解性リンカーは、特定の種類の組織又は細胞への送達といった特別の目的のためにその安定性を調節できるように設計される。核酸ベースの生分解性リンカー分子の安定性は、例えば、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、並びに2’−O−メチル、2’−フルオロ、2’−アミノ、2’−O−アミノ、2’−C−アリル、2’−O−アリル、及び他の2’−修飾又は塩基修飾ヌクレオチドのような化学修飾ヌクレオチドの組み合わせ等の種々の化学的性質を用いて調節することが可能である。前記生分解性核酸リンカー分子は、2量体、3量体、4量体、又はより長い核酸分子、例えば、約2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20ヌクレオチドの長さのオリゴヌクレオチド等であってもよく、又は、例えば、ホスホロアミダート又はホスホジエステル結合等のリンに基づく結合を有する単一のヌクレオチドを含んでいてもよい。また、生分解性核酸リンカー分子は、核酸骨格、核酸糖、又は核酸に基づく修飾を含んでいてもよい。   As used herein, the term “biodegradable linker” refers to, for example, linking a biologically active molecule to a siNA molecule of the invention or connecting the sense and antisense strands of a siNA molecule of the invention. It refers to a nucleic acid or non-nucleic acid linker molecule designed as a biodegradable linker for linking one molecule to be linked to another molecule. The biodegradable linker is designed such that its stability can be adjusted for special purposes, such as delivery to a particular type of tissue or cell. The stability of nucleic acid-based biodegradable linker molecules is e.g. ribonucleotides, deoxyribonucleotides, as well as 2'-O-methyl, 2'-fluoro, 2'-amino, 2'-O-amino, 2'-C. It can be modulated using a variety of chemistries such as combinations of chemically modified nucleotides such as -allyl, 2'-O-allyl, and other 2'-modified or base-modified nucleotides. The biodegradable nucleic acid linker molecule is a dimer, trimer, tetramer, or longer nucleic acid molecule, eg, about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, It may be an oligonucleotide of 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, or 20 nucleotides in length, or a phosphorus-based linkage such as, for example, a phosphoramidate or phosphodiester linkage It may contain a single nucleotide having The biodegradable nucleic acid linker molecule may also include a nucleic acid backbone, nucleic acid sugar, or nucleic acid based modification.

「無塩基(abasic)」は、塩基を欠くか、又は1’の位置に塩基の代わりに他の化学基を有する糖部分を意味する:例として、Adamicら.,米国特許第5,998,203号を参照。   “Abasic” means a sugar moiety that lacks a base or has other chemical groups in place of the base at the 1 ′ position: see, for example, Adamic et al. , U.S. Pat. No. 5,998,203.

「非修飾ヌクレオシド(unmodified nucleoside)」は、β−D−リボフラノースの1’炭素に結合した、アデニン、シトシン、グアニン、チミン、又はウラシルの塩基の1つを意味する。   “Unmodified nucleoside” means one of the bases of adenine, cytosine, guanine, thymine, or uracil attached to the 1 ′ carbon of β-D-ribofuranose.

「修飾ヌクレオシド(modified nucleoside)」は、非修飾ヌクレオチドの塩基、糖及び/又はリン酸の化学構造中に修飾を具えるあらゆるヌクレオチド塩基を意味する。修飾ヌクレオチドの非限定的な例は、化学式I−VII及び/又は本明細書中に記載される他の修飾によって示されている。   "Modified nucleoside" means any nucleotide base that comprises a modification in the chemical structure of an unmodified nucleotide base, sugar and / or phosphate. Non-limiting examples of modified nucleotides are illustrated by Formulas I-VII and / or other modifications described herein.

本発明について記載される2’修飾ヌクレオチドとの関連において、「アミノ」とは、修飾されていても又は修飾されていなくてもよい、2’−NH 又は2’−0−−NHを意味する。このような修飾基は、例えば、以下に記載されている:Ecksteinら.,米国特許第5,672,695号及びMatulic−Adamicら.,米国特許第6,248,878号。 In the context of the 2 ′ modified nucleotides described for the present invention, “amino” refers to 2′-NH 2 or 2′-0--NH 2, which may be modified or unmodified. means. Such modifying groups are described, for example, in: Eckstein et al. U.S. Pat. No. 5,672,695 and Mathic-Adamic et al. , US Pat. No. 6,248,878.

siNA分子は、カチオン性脂質と複合体化させるか、リポソーム内に封入するか、又は他の方法で標的細胞若しくは組織に送達することができる。核酸又は核酸複合体は、生体高分子中に取り込まれているか又は取り込まれていない状態で、注射、注入ポンプ又はステントを通じて局所的に投与することができる。別の実施態様では、本発明のsiNA化合物、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド、又はこれらの両方にポリエチレングリコール(PEG)を共有結合させることができる。該結合するPEGは、いかなる分子量にあってもよいが、好ましくは約2,000乃至約50,000ダルトン(Da)にある。   siNA molecules can be complexed with cationic lipids, encapsulated in liposomes, or otherwise delivered to target cells or tissues. The nucleic acid or nucleic acid complex can be locally administered through injections, infusion pumps or stents, with or without incorporation into the biopolymer. In another embodiment, polyethylene glycol (PEG) can be covalently attached to the siNA compounds of the invention, polynucleotide delivery-enhancing polypeptides, or both. The PEG attached may be of any molecular weight, but is preferably from about 2,000 to about 50,000 daltons (Da).

センス領域は、ポリヌクレオチドリンカー又は非ヌクレオチドリンカーのようなリンカー分子を介してアンチセンス領域に連結させることができる。   The sense region can be linked to the antisense region via a linker molecule such as a polynucleotide linker or a non-nucleotide linker.

「逆位反復(inverted repeat)」とは、該反復が転写された際に、センス要素とアンチセンス要素が、2本鎖siRNAを形成可能なように配置された該センス要素とアンチセンス要素を具える核酸配列を指す。逆位反復には、該反復の前記2つの要素の間に、リンカー又は自己切断性リボザイムのような異種配列が選択的に含まれていてもよい。逆位反復の前記要素は、2本鎖RNAを形成するために十分な長さを有する。典型的には、逆位反復の各要素は、約15乃至約100ヌクレオチドの長さにあり、好ましくは、約20乃至30塩基のヌクレオチドであり、好ましくは、約20乃至25ヌクレオチドの長さにあり、例えば、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30ヌクレオチドの長さにある。   “Inverted repeat” means that when the repeat is transcribed, the sense element and the antisense element are arranged so that the sense element and the antisense element can form a double-stranded siRNA. Refers to a nucleic acid sequence comprising. The inverted repeat may optionally contain a heterologous sequence such as a linker or a self-cleaving ribozyme between the two elements of the repeat. The elements of the inverted repeat have a length sufficient to form double stranded RNA. Typically, each element of the inverted repeat is about 15 to about 100 nucleotides in length, preferably about 20 to 30 bases nucleotides, preferably about 20 to 25 nucleotides in length. For example, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, or 30 nucleotides in length.

「核酸」とは、デオキシリボヌクレオチド、又はリボヌクレオチド、及び1本鎖又は2本鎖の形態にあるこれらのポリマーを指す。前記用語には、既知のヌクレオチド類似体又は修飾骨格残基又は結合を具える、合成、天然、及び非天然の核酸であって、基準となる核酸と類似する結合特性を有し、そして基準となるヌクレオチドと同様に代謝される核酸が包含される。このような類似体の例には、ホスホロチオエート、ホスホロアミダート、メチルホスホナート、キラル−メチルホスホナート、2−O−メチルリボヌクレオチド、ペプチド−核酸(PNAs)が含まれるが、これらに限定されるものではない。   “Nucleic acid” refers to deoxyribonucleotides, or ribonucleotides, and these polymers in single- or double-stranded form. The term includes synthetic, natural, and non-natural nucleic acids with known nucleotide analogs or modified backbone residues or linkages that have similar binding properties as the reference nucleic acid and Nucleic acids that are metabolized as well as nucleotides are included. Examples of such analogs include, but are not limited to, phosphorothioates, phosphoramidates, methyl phosphonates, chiral-methyl phosphonates, 2-O-methyl ribonucleotides, peptide-nucleic acids (PNAs). It is not something.

「巨大2本鎖RNA(large double−stranded RNA)」とは、約40塩基対(bp)を超える大きさを有するあらゆる2本鎖RNAを指し、例えば、100bpを超えるか、又はより詳細には、300bpを超える2本鎖RNAを指す。巨大dsRNAの配列は、mRNAのセグメント又はmRNA全体を表す場合がある。巨大dsRNAの最大サイズは、ここでは限定されることはない。2本鎖RNAには、修飾塩基が含まれていてもよく、この場合、該修飾は、リン酸糖骨格又はヌクレオシドに対するものであってもよい。このような修飾には、窒素若しくは硫黄ヘテロ原子、又は当該技術分野で知られるあらゆる他の修飾が含まれていてもよい。   “Large double-stranded RNA” refers to any double-stranded RNA having a size greater than about 40 base pairs (bp), for example greater than 100 bp or more particularly , Refers to double-stranded RNA exceeding 300 bp. The sequence of a giant dsRNA may represent a segment of mRNA or the entire mRNA. The maximum size of the giant dsRNA is not limited here. The double-stranded RNA may contain a modified base, in which case the modification may be on the phosphate sugar backbone or nucleoside. Such modifications may include nitrogen or sulfur heteroatoms, or any other modification known in the art.

2本鎖構造は、ヘアピンRNA若しくはマイクロRNAに見られるような自己相補的RNA鎖により、又は2本の異なる相補的なRNA鎖のアニーリングにより形成することができる。   Double stranded structures can be formed by self-complementary RNA strands such as those found in hairpin RNAs or microRNAs, or by annealing two different complementary RNA strands.

「オーバーラップ(overlapping)」は、2本のRNA断片が、1の鎖上で複数のヌクレオチドが重複する配列を有する場合を指し、例えば、この場合、前記複数のヌクレオチド(nt)の個数は、2乃至5ヌクレオチドだけ、又は5乃至10ヌクレオチド又はそれ以上である。   “Overlapping” refers to the case where two RNA fragments have a sequence in which a plurality of nucleotides overlap on one strand. For example, in this case, the number of the plurality of nucleotides (nt) is: Only 2 to 5 nucleotides, or 5 to 10 nucleotides or more.

「1種類又はそれ以上のdsRNA」とは、配列において相互に異なるdsRNAを指す。   “One or more dsRNAs” refer to dsRNAs that differ from each other in sequence.

「標的遺伝子又はmRNA」とは、目的のあらゆる遺伝子又はmRNAを指す。実際に、遺伝学又はシーケンシングにより先に同定された遺伝子のあらゆるものが標的の代表となり得る。標的遺伝子又はmRNAには、発生に関与する遺伝子及び制御遺伝子、並びに代謝遺伝子若しくは構造遺伝子、又は酵素をコードする遺伝子が含まれ得る。標的遺伝子は、表現型が研究対象である細胞内で発現されてもよく、又は表現型の特徴に直接的若しくは間接的に影響するように生命体内で発現されていてもよい。標的遺伝子は、内在性又は外来性のものでもよい。このような細胞には、成体若しくは胚である動物又は植物の体の中の配偶子を具えるあらゆる細胞、又は不死化したセルライン若しくは初代細胞培養に見られるような、あらゆる単離細胞が含まれる。   “Target gene or mRNA” refers to any gene or mRNA of interest. In fact, any of the genes previously identified by genetics or sequencing can be representative of the target. Target genes or mRNAs can include genes involved in development and regulatory genes, as well as metabolic or structural genes, or genes encoding enzymes. The target gene may be expressed in the cell whose phenotype is the subject of study, or may be expressed in a living organism so as to directly or indirectly affect the phenotypic characteristics. The target gene may be endogenous or exogenous. Such cells include any cell with gametes in the body of an animal or plant that is an adult or embryo, or any isolated cell such as found in immortalized cell lines or primary cell cultures. It is.

本明細書と添付するクレームにおいて、単数形の「1の(a)」,「1の(an)」及び「前記(the)」には、文脈上明確に指示されない限りは、複数形の対象も包含される。   In this specification and the appended claims, the singular forms “a”, “an”, and “the” refer to the plural subject unless the context clearly dictates otherwise. Are also included.

実施例
上記開示は、本発明を一般的に説明するものであるが、本発明は、以下の実施例により更に例示される。これらの実施例は、例示の目的のためだけに記載されるものであって、本発明の範囲の限定を意図するものではない。本実施例では具体的な用語と数値が用いられてはいるが、このような用語と数値についても、同様に、本発明の範囲を限定するものとしてではなく、典型的なものとして理解されるべきである。
EXAMPLES While the above disclosure generally describes the present invention, the present invention is further illustrated by the following examples. These examples are described for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. Although specific terms and numerical values are used in the present embodiment, these terms and numerical values are also understood to be exemplary rather than limiting the scope of the present invention. Should.

実施例1
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAを具える組成物の作製及びキャラクタリゼーション
候補のsiRNAと本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドとの間で複合体を形成させるため、例えば、オプティMEM(Opti−MEM)(登録商標)細胞培地(Invitrogen社)等の中で、適量のsiRNAを、所定の量のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと、既定の比率で混和して、室温で約10乃至30分間インキュベートする。続いて、例えば、約50μl等の選択した体積の上記混合物を標的細胞と接触させ、該細胞を所定のインキュベーション時間インキュベートするが、本実施例では約2時間であった。該siRNA/ペプチド混合物には、細胞培養培地又はウシ胎児血清等の他の添加物が選択的に含まれていてもよい。H3、H4及びH2bに関しては、一連の実験を行って、これらのポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを、異なる比率でsiRNAと複合体化させた。通常、この複合体化を、1:0.01乃至1:50のsiRNA/ヒストン比率で開始した。96ウェルマイクロタイタープレートの各ウェルに、40pmのsiRNAを添加した。各ウェルには、50%の密集度のβ−gal細胞が含まれていた。トランスフェクション効率に関して最適化された典型的な比率が、以下の表2に示されている。
Example 1
Preparation and characterization of a composition comprising siRNA complexed with a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide To form a complex between a candidate siRNA and a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the invention, eg, OptiMEM (Opti-MEM) (registered trademark) cell culture medium (Invitrogen) or the like, an appropriate amount of siRNA is mixed with a predetermined amount of polynucleotide delivery-enhancing polypeptide at a predetermined ratio, and about 10 to about 10 at room temperature. Incubate for 30 minutes. Subsequently, for example, a selected volume of the mixture, such as about 50 μl, is contacted with the target cells and the cells are incubated for a predetermined incubation time, which in this example was about 2 hours. The siRNA / peptide mixture may optionally contain other additives such as cell culture medium or fetal calf serum. For H3, H4 and H2b, a series of experiments were performed to complex these polynucleotide delivery-enhancing polypeptides with siRNA at different ratios. Typically, this complexation was initiated with a siRNA / histone ratio of 1: 0.01 to 1:50. 40 pm siRNA was added to each well of a 96 well microtiter plate. Each well contained 50% confluent β-gal cells. Typical ratios optimized for transfection efficiency are shown in Table 2 below.

標準siRNA又は上記で同定されたヒストンタンパク質の1つと複合体化したsiRNAを用いて、9L/β−gal細胞に対してトランスフェクションを行った。該siRNAは、β−ガラクトシダーゼmRNAを特異的にノックダウンするように設計されており、活性は、対照からのβ−gal活性のパーセンテージとして表されている(対照細胞は、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを含まないリポフェクタミンを用いてトランスフェクションした)。   9L / β-gal cells were transfected with standard siRNA or siRNA complexed with one of the histone proteins identified above. The siRNA is designed to specifically knock down β-galactosidase mRNA and the activity is expressed as a percentage of β-gal activity from the control (control cells are polynucleotide delivery enhancing polypeptides). Transfected with Lipofectamine without).

siRNA送達の効率の検出アッセイ及び/又は定量アッセイは、例えば、β−ガラクトシダーゼアッセイ又はフローサイトメトリー法等の、従来からの方法により行う。   Detection and / or quantitative assays of siRNA delivery efficiency are performed by conventional methods such as, for example, β-galactosidase assay or flow cytometry.

β−ガラクトシダーゼアッセイには、恒常的にβ−ガラクトシダーゼを発現するセルラインである9L/LacZ細胞を用いた。9L/LacZ細胞は、恒常的にLacZを発現するラットの神経膠肉腫線維芽細胞であり、ATCC(#CRL−2200)から入手した。9L/LacZ細胞を、1mMのピルビン酸ナトリウム、非必須アミノ酸、及び20%ウシ胎児血清が補充されたダルベッコ改変必須培地(Dulbecco’s Modified Essential Medium)(DMEM)の培地中で増殖させた。100ユニット/mlのペニシリン、100μg/mlのストレプトマイシン及び0.25mg/mlのファンギゾン(Fungizone)(Invitrogen社)を含有する抗生物質混合物を補充して、37℃にて5% COで細胞を培養した。β−galのmRNAに対して設計されたsiRNA二重鎖を化学的に合成して、送達用試薬と共に用いてノックダウン効率を評価した。 For the β-galactosidase assay, 9L / LacZ cells, which are cell lines that constantly express β-galactosidase, were used. 9L / LacZ cells are rat gliosarcoma fibroblasts that constitutively express LacZ and were obtained from ATCC (# CRL-2200). 9L / LacZ cells were grown in medium in Dulbecco's Modified Essential Medium (DMEM) supplemented with 1 mM sodium pyruvate, non-essential amino acids, and 20% fetal bovine serum. Cells are cultured at 37 ° C. with 5% CO 2 supplemented with an antibiotic mixture containing 100 units / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin and 0.25 mg / ml Fungizone (Invitrogen) did. siRNA duplexes designed against β-gal mRNA were chemically synthesized and used with delivery reagents to assess knockdown efficiency.

ペプチド合成
ペプチドは、レイニンシンフォニーシンセサイザー(Rainin Symphony synthesizer)を用いてCLEAR−アミド樹脂上で固相Fmoc化学(solid−phase Fmoc chemistry)によって合成した。5当量のHCTUとFmocアミノ酸を、過剰量のN−メチルモルホリンと共に用いて、40分間かけてカップリング工程を行った。前記ペプチド樹脂をDMF中の20%ピペリジンを用いて10分間の周期で2回処理して、Fmocの脱離を達成した。ペプチド全体の完成の後、ピペリジンを用いてFmoc基を脱離させ、DMFで十分に洗浄した。6当量のN−メチルモルホリンの存在下で、3.0当量の3−マレイミドプロピオン酸とHCTUをペプチド樹脂のN末端にカップリングさせることにより、マレイミド修飾ペプチドを調製した。カップリングの程度は、カイザーテストでモニターした。2.5%の水と2.5トリイソプロピルシランを具えるTFA10mLの添加により樹脂からペプチドを切断し、次いで、室温で2時間緩やかに撹拌した。得られた粗ペプチドを、エーテルによる粉砕と、これに続くろ過により回収した。該粗製産物をミリポア(Millipore)社製の水に溶解して、凍結乾燥した。該粗ペプチドを、0.05%のTFAを含有する15mLの水と3mLの酢酸に溶解して、5mLの注入ループを通じて5mL/分の流速で、逆相ゾルバックス(Zorbax)RX−C8(22mm直径×250mm、粒径5μm)上に充填した。溶媒Aが水中の0.05% TFAであり、そして溶媒Bがアセトニトリル中の0.05% TFAである0.1% B/分の直線AB勾配によって精製を達成した。精製したペプチドをHPLCとESMSで分析した。
Peptide synthesis peptides were synthesized by solid-phase Fmoc chemistry on a CLEAR-amide resin using a Rainin Symphony synthesizer. The coupling step was carried out over 40 minutes using 5 equivalents of HCTU and Fmoc amino acid with an excess of N-methylmorpholine. The peptide resin was treated twice with 20% piperidine in DMF for a period of 10 minutes to achieve Fmoc elimination. After completion of the entire peptide, the Fmoc group was removed using piperidine and washed thoroughly with DMF. Maleimide modified peptides were prepared by coupling 3.0 equivalents of 3-maleimidopropionic acid and HCTU to the N-terminus of the peptide resin in the presence of 6 equivalents of N-methylmorpholine. The degree of coupling was monitored by the Kaiser test. The peptide was cleaved from the resin by the addition of 10 mL of TFA with 2.5% water and 2.5 triisopropylsilane, and then gently stirred for 2 hours at room temperature. The resulting crude peptide was recovered by trituration with ether followed by filtration. The crude product was dissolved in Millipore water and lyophilized. The crude peptide was dissolved in 15 mL water and 3 mL acetic acid containing 0.05% TFA and reverse phase Zorbax RX-C8 (22 mm diameter) at a flow rate of 5 mL / min through a 5 mL injection loop. × 250 mm, particle size 5 μm). Purification was achieved by a linear AB gradient of 0.1% B / min where solvent A is 0.05% TFA in water and solvent B is 0.05% TFA in acetonitrile. The purified peptide was analyzed by HPLC and ESMS.

siRNAの合成及び調製
オリゴヌクレオチドの合成は、最適の5’−O−ジメチルトリチル−2’−O−t−ブチルジメチルシリル−3’−O−スクシニルリボヌクレオシド、又は適用可能な場合には5’−O−ジメチルトリチル−2’−デオキシ−3’−0−スクシニルチミジン支持体から誘導体化される長鎖アルキルアミンのコントロールド多孔性ガラス(controlled pore glass)上で、標準的な2−シアノエチルホスホロアミダイト法により行った。全てのオリゴヌクレオチドは、ABI 3400 DNA/RNAシンセサイザーを用いて、0.2又は1μmolいずれかのスケールで合成し、濃縮NHOHを用いて固相支持体から切断し、NHOH:EtOHの3:1混合物を用いて55℃で脱保護した。2’−TBDMS保護基の脱保護は、塩基脱保護RNA(base−deprotected RNA)を、65℃でN−メチルピロリドン/トリエチルアミン/トリエチルアミントリス(ヒドロフルオリド)(体積比で6:3:4)の溶液(1μmol当たり600μL)と2.5時間インキュベートすることにより達成した。A、U、C及びGに対応する構成要素、5’−ジメトキシトリチル−N−(tac)−2’−O−(t−ブチルジメチルシリル)−3’−[(2−シアノエチル)−(N,N−ジイソプロピル)]−ホスホロアミダイト(コロラド州ボルダー所在のProligo社)、並びに修飾ホスホロアミダイトの5’DMTr−5−メチル−U−TOM−CE−ホスホロアミダイト、5’−DMTr−2’−OMe−Ac−C−CEホスホロアミダイト、5’−DMTr−2’−OMe−G−CEホスホロアミダイト、5’−DMTr−2’−OMe−U−CEホスホロアミダイト、5’−DMTr−2’−OMe−A−CEホスホロアミダイト(Glen Research社)は、供給業者から直接購入した。トリエチルアミントリヒドロフルオリド、N−メチルピロリジノン及び濃縮水酸化アンモニウムは、Aldrich社から購入した。全てのHPLC分析と精製は、エクステラ(Xterra)(商標)カラムを備えたウォーターズ2690(Waters 2690)を用いて行った。他の全ての試薬は、Glen Research Inc.社から購入した。オリゴヌクレオチドは、RP−HPLCでの測定によると97%を超える純度にまで精製されていた。マウス注射用のsiRNAは、Qiagen社から購入し、該siRNAをアニーリングさせた後に、インビボでの注射に許容可能なエンドトキシン濃度にまでHPLCで精製した。
Synthesis and Preparation of siRNA Oligonucleotide synthesis can be performed using the optimal 5′-O-dimethyltrityl-2′-Ot-butyldimethylsilyl-3′-O-succinylribonucleoside, or 5 ′ where applicable. On a controlled porous glass of long-chain alkylamine derivatized from —O-dimethyltrityl-2′-deoxy-3′-0-succinylthymidine support, a standard 2-cyanoethylphospho Performed by the loamidite method. All oligonucleotides were synthesized on an ABI 3400 DNA / RNA synthesizer at either 0.2 or 1 μmol scale, cleaved from the solid support using concentrated NH 4 OH, and NH 4 OH: EtOH. Deprotect using a 3: 1 mixture at 55 ° C. The deprotection of the 2′-TBDMS protecting group is carried out by converting a base-deprotected RNA (N-methylpyrrolidone / triethylamine / triethylamine tris (hydrofluoride) (volume ratio 6: 3: 4) at 65 ° C. This was accomplished by incubating with a solution of (600 μL per μmol) for 2.5 hours. Components corresponding to A, U, C and G, 5'-dimethoxytrityl-N- (tac) -2'-O- (t-butyldimethylsilyl) -3 '-[(2-cyanoethyl)-(N , N-diisopropyl)]-phosphoramidite (Proligo, Boulder, Colorado), and the modified phosphoramidite 5'DMTr-5-methyl-U-TOM-CE-phosphoramidite, 5'-DMTr-2 '-OMe-Ac-C-CE phosphoramidite, 5'-DMTr-2'-OMe-G-CE phosphoramidite, 5'-DMTr-2'-OMe-U-CE phosphoramidite, 5'- DMTr-2′-OMe-A-CE phosphoramidite (Glen Research) was purchased directly from the supplier. Triethylamine trihydrofluoride, N-methylpyrrolidinone and concentrated ammonium hydroxide were purchased from Aldrich. All HPLC analyzes and purifications were performed using a Waters 2690 equipped with an Xterra ™ column. All other reagents are available from Glen Research Inc. Purchased from the company. The oligonucleotide was purified to a purity of over 97% as measured by RP-HPLC. SiRNA for mouse injection was purchased from Qiagen, and after annealing the siRNA was purified by HPLC to an endotoxin concentration acceptable for in vivo injection.

細胞培養
初代ヒト単球:
健康なドナー由来の新鮮なヒト血液サンプルを、Golden West Biologicals社から購入した。単球を単離するために、受け取り後直ちに、血液サンプルをPBSで1:1の比率に希釈した。末梢血液単核球(PBMC)を、最初に全血からフィコール(Ficoll)(Amersham社)の勾配により単離した。ミルテニイCD14陽性選択キット(Miltenyi CD14 positive selection kit)と供給されたプロトコル(MILTENYI BIOTEC社)を用いて、PBMCから更に単球を精製した。単球試料の純度を評価するため、細胞を抗CD14抗体(BD Biosciences社)とインキュベートし、次いでフローサイトメトリー法によりソーティングした。前記単球試料の純度は、95%を超えていた。
Cell culture
Primary human monocytes:
Fresh human blood samples from healthy donors were purchased from Golden West Biologicals. To isolate monocytes, immediately after receipt, blood samples were diluted 1: 1 with PBS. Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were first isolated from whole blood by a Ficoll (Amersham) gradient. Monocytes were further purified from PBMCs using Miltenyi CD14 positive selection kit and supplied protocol (MILTENYI BIOTEC). To assess the purity of monocyte samples, cells were incubated with anti-CD14 antibody (BD Biosciences) and then sorted by flow cytometry. The purity of the monocyte sample was over 95%.

0.1乃至1.0ng/mlのリポサッカリド(LPS)(ミズーリ州セントルイス所在のSigma社)を細胞培養に添加して腫瘍壊死因子−±(TNF−±)の産生を促すことにより、ヒト単球の活性化を行った。LPSとのインキュベーションの3時間後の細胞を回収し、mRNA濃度を、クオンティジーンアッセイ(Quantigene assay)(カルフォルニア州フレモント所在のGenospectra社)を用いて、製造元の指示に従って測定した。   0.1 to 1.0 ng / ml liposaccharide (LPS) (Sigma, St. Louis, MO) was added to the cell culture to promote production of tumor necrosis factor- ± (TNF- ±). Activation of the sphere was performed. Cells were harvested after 3 hours of incubation with LPS, and mRNA concentrations were measured using the Quantine assay (Genospectra, Fremont, Calif.) According to the manufacturer's instructions.

マウス尾の線維芽細胞:
マウス尾の線維芽細胞(MTF)は、C57BL/6Jマウスの尾から得た。尾を切り離して70%エタノールに浸し、次いで剃刀の刃で小さな断片へと切り刻んだ。断片をPBSで3回洗浄し、37℃にて0.5mg/mLのコラゲナーゼ、100ユニット/mLのペニシリン及び100μg/mLのストレプトマイシンと共にシェーカー中でインキュベートすることで組織を破壊した。次いで、細胞が樹立するまで尾の断片を完全培地(20%のFBS、1mMのピルビン酸ナトリウム、非必須アミノ酸及び100ユニット/mLのペニシリン及び100μg/mLのストレプトマイシンを具えるダルベッコ改変必須培地(Dulbecco’s Modified Essential Medium))中で培養した。細胞は、上記で略述した完全培地中にて、37℃、5% COで培養した。
Mouse tail fibroblasts:
Mouse tail fibroblasts (MTF) were obtained from the tail of C57BL / 6J mice. The tail was cut off and soaked in 70% ethanol, then chopped into small pieces with a razor blade. Fragments were washed 3 times with PBS and the tissue was disrupted by incubation in a shaker with 0.5 mg / mL collagenase, 100 units / mL penicillin and 100 μg / mL streptomycin at 37 ° C. Tail fragments were then removed from complete tail of medium (Dulbecco's modified essential medium (Dulbecco supplemented with 20% FBS, 1 mM sodium pyruvate, non-essential amino acids and 100 units / mL penicillin and 100 μg / mL streptomycin) until cells were established. 's Modified Essential Medium)). Cells were cultured at 37 ° C., 5% CO 2 in the complete medium outlined above.

トランスフェクションの手順
手順の最初の日に、T75フラスコから飽和した9L/LacZ培養液を取り出し、細胞を剥離して、10mlの完全培地(DMEM、1×PS、1×ピルビン酸ナトリウム、1×NEAA)中に希釈する。細胞を更に1:15にまで希釈し、この試料のうち100μlを96ウェルプレートに分注するが、通常、これによりトランスフェクションのために、翌日には約50%の細胞密集度が得られことになる。プレートの周縁部のウェルは空のままにして、250μlの水で満たし、そしてプレートをインキュベーター中に37℃(5% COインキュベーター)で一晩、積み重ねずに静置する。
On the first day of the transfection procedure , remove the saturated 9L / LacZ culture from the T75 flask, detach the cells and remove 10 ml complete medium (DMEM, 1 × PS, 1 × sodium pyruvate, 1 × NEAA). Dilute in). The cells are further diluted to 1:15 and 100 μl of this sample is dispensed into a 96-well plate, which usually gives approximately 50% cell confluency the next day for transfection. become. Leave the wells at the periphery of the plate empty, fill with 250 μl of water, and leave the plate in the incubator at 37 ° C. (5% CO 2 incubator) overnight, without stacking.

2日目に、1ウェル当たり50μlのオプティMEM(Opti−MEM)中でトランスフェクション複合体を調製する。プレートから培地を取り除いて、各ウェルを200μlのPBS又はオプティMEMで1回洗浄する。プレートを逆さにして、ティッシュペーパーを用いて水分を吸い取り、完全に乾燥させる。次いでトランスフェクション混合物を各ウェルに添加し(50μl/ウェル)、これらを乾燥から防ぐために周縁部のウェルに250μlの水を添加する。次いで細胞を、37℃(5% COインキュベーター)で少なくとも3時間インキュベートする。トランスフェクション混合物を取り除き、100μlの完全培地(DMEM、1×PS、1×ピルビン酸ナトリウム、1×NEAA)と交換する。細胞を、所定の長さの時間培養し、次いで酵素アッセイ用に回収する。 On the second day, transfection complexes are prepared in 50 [mu] l Opti-MEM per well. Remove the media from the plate and wash each well once with 200 μl PBS or OptiMEM. Invert the plate and use tissue paper to absorb moisture and dry completely. The transfection mixture is then added to each well (50 μl / well) and 250 μl of water is added to the peripheral wells to prevent them from drying. The cells are then incubated for at least 3 hours at 37 ° C. (5% CO 2 incubator). Remove the transfection mixture and replace with 100 μl complete medium (DMEM, 1 × PS, 1 × sodium pyruvate, 1 × NEAA). Cells are cultured for a predetermined length of time and then harvested for enzyme assay.

細胞生存率(MTTアッセイ)
細胞の生存率は、MTTアッセイ(MTT−100、マットテックキット(MatTek kit))により評価されることになる。このキットによりテトラゾリウム塩の取込み及びホルマザン色素への変化が測定される。投与時間の終了時の1時間前に、2mLのMTT濃縮物を8mLのMTT希釈剤と混合して、脂質を用いて、融解希釈MTT濃縮物を調製する。各細胞培養インサートを、Ca+2及びMg+2含有PBSで2回洗浄し、次いで、1ウェル当たり100μLの混合MTT溶液を具える新たな96ウェルトランスポートプレートに移す。次いで、この96ウェルトランスポートプレートを37℃、5% COで3時間インキュベートする。3時間のインキュベーションの後、MTT溶液を取り除き、該培養物を、1ウェル当たり250μLのMTT抽出用溶液を具える第2の96ウェルフィーダートレイに移す。各培養ウェルの表面に、更に150μLのMTT抽出用溶液を添加し、このサンプルを、室温にて最短2時間から最長24時間、暗室中に静置した。次いでインサートの膜にピペットチップで穴を開けて、ウェルの上部と下部の溶液が混ざるようにした。抽出したブランク(陰性対照)と共に、200マイクロリットルの混合した抽出用溶液を、マイクロプレートリーダーで測定するための96ウェルプレートに移した。プレートリーダーを用いて、650nmでのバックグラウンド減算法により、サンプルの吸光度(OD)を570nmで測定した。細胞生存率は、パーセンテージで表され、処理したインサートのOD測定値を、PBS処理したインサートのOD測定値で割って、これに100を掛けることで計算した。このアッセイにおいては、PBSは細胞生存率に対して影響を持たず、従って100%の細胞生存率を示したものと仮定した。
Cell viability (MTT assay)
Cell viability will be assessed by MTT assay (MTT-100, MatTek kit). This kit measures the uptake of tetrazolium salt and the change to formazan dye. One hour prior to the end of the dosing time, 2 mL of MTT concentrate is mixed with 8 mL of MTT diluent and a lipid is used to prepare a melt diluted MTT concentrate. Each cell culture insert is washed twice with PBS containing Ca +2 and Mg +2 and then transferred to a new 96 well transport plate with 100 μL of mixed MTT solution per well. The 96 well transport plate is then incubated for 3 hours at 37 ° C., 5% CO 2 . After a 3 hour incubation, the MTT solution is removed and the culture is transferred to a second 96 well feeder tray with 250 μL of MTT extraction solution per well. An additional 150 μL of MTT extraction solution was added to the surface of each culture well, and this sample was allowed to stand in a dark room at room temperature for a minimum of 2 hours to a maximum of 24 hours. The insert membrane was then pierced with a pipette tip to mix the top and bottom solutions of the well. Along with the extracted blank (negative control), 200 microliters of the mixed extraction solution was transferred to a 96 well plate for measurement in a microplate reader. The absorbance (OD) of the sample was measured at 570 nm by background subtraction at 650 nm using a plate reader. Cell viability was expressed as a percentage and was calculated by dividing the OD reading of the treated insert by the OD reading of the PBS-treated insert and multiplying this by 100. In this assay, it was assumed that PBS had no effect on cell viability and therefore showed 100% cell viability.

酵素アッセイ
酵素アッセイ用の試薬は、Invitrogen社(β−Galアッセイキット(β−Gal Assay Kit))とFisher社(ピアスマイクロBCAプロテインアッセイリエージェントキット(Pierce Micro BCA Protein Assay Reagent Kit)、カタログ)から購入した。
A:細胞溶解
・培地を除去し、200μlのPBSで1回洗浄し、プレートを逆さにして水分を吸い取って乾燥させる。
・β−Galキットの溶解用バッファー30μlを各ウェルに添加する。
・細胞を2回凍結融解して溶解物を作り出す。
B:β−Galアッセイ
・アッセイ用混合物(各ウェルに50μlの1×バッファー、17μlのONPG)を調製する。
・新しいプレートを取り出し、各ウェルに65μlのアッセイ混合物を添加する。
・各ウェルに10μlの細胞溶解物を添加する。バックグラウンド活性の減算用にブランクのウェルを設けなければならない。
・37℃で約20分間インキュベートするが、長時間のインキュベーションは、ONPGを使いつくして高発現にバイアスがかかるので避けなければならない。
・100μlの停止溶液を添加する。
・420nmでODを測定する。
C:BCAアッセイ
・BSAスタンダード(各ウェルに150 ul)を調製するが、各プレートで、それぞれの点を重複してとらなければならない。
・145μlの水を各ウェルに入れ、5μlの細胞溶解物を各ウェルに添加する。
・製造元の指示に従って、最終アッセイ試薬(Assay Reagent)を調製する。
・150μlのアッセイ試薬(Assay Reagent)を各ウェルに添加する。
・37℃で約20分間インキュベートする。
・562nmでODを測定する。
D:比活性の計算
比活性は、加水分解されたONPGのnmol/t/mgタンパク質で表され、ここでtは、37℃での分単位でのインキュベーション時間であり;mgタンパク質は、BCA法で測定されるアッセイ対象のタンパク質である。
Enzyme Assay Reagents for enzyme assay are from Invitrogen (β-Gal Assay Kit (β-Gal Assay Kit)) and Fisher (Pierce Micro BCA Protein Assay Reagent Kit, catalog) Purchased.
A: Cell lysis • Remove media, wash once with 200 μl PBS, invert plate and blot dry.
Add 30 μl of lysis buffer from the β-Gal kit to each well.
• Freeze-thaw cells twice to create lysate.
B: β-Gal assay Prepare assay mix (50 μl 1 × buffer, 17 μl ONPG in each well).
Remove new plate and add 65 μl assay mix to each well.
Add 10 μl of cell lysate to each well. Blank wells must be provided for subtraction of background activity.
Incubate at 37 ° C for about 20 minutes, but long incubations should be avoided as they use up ONPG and bias high expression.
Add 100 μl stop solution.
• Measure OD at 420 nm.
C: BCA assay • Prepare a BSA standard (150 ul in each well), but duplicate each point on each plate.
• Place 145 μl of water in each well and add 5 μl of cell lysate to each well.
Prepare the final assay reagent (Assay Reagent) according to the manufacturer's instructions.
Add 150 μl assay reagent (Assay Reagent) to each well.
Incubate at 37 ° C for about 20 minutes.
• Measure OD at 562 nm.
D: Calculation of specific activity Specific activity is expressed in nmol / t / mg protein of hydrolyzed ONPG, where t is the incubation time in minutes at 37 ° C; The protein to be assayed measured by

FITC/FAM結合siRNAのフローサイトメトリーによる測定
べックマンクールターFC500セルアナライザー(Beckman Coulter FC500 cell analyzer)(カルフォルニア州フラートン所在)を用いて、蛍光活性化セルソーティング(fluorescence activated cell sorting)(FACS)分析を行った。該機器は、使用する蛍光プローブ(siRNAについてはFAM又はCy5、そしてCD14についてはFITC及びPE)に応じて調節した。ヨウ化プロピジウム(ミズーリ州セントルイス所在のFluka社)とアネキシンV(AnnexinV)(ミネソタ州ミネアポリス所在のR&D systems社)を、細胞生存率と細胞毒性の指標として用いた。簡潔な段階的プロトコルを以下に詳述する。
a)siRNA/ペプチドの複合体への暴露の後、細胞を少なくとも3時間インキュベートした。
b)細胞を200μlのPBSで洗浄する。
c)細胞を15μlのTEで剥離して、37℃でインキュベートする。
d)細胞を、5つのウェルの中で30μlのFACS溶液(0.5%のBSA、及び0.1%のアジ化ナトリウムを具えるPBS)で再懸濁する。
e)5つの全てのウェルを一本のチューブにまとめる。
f)各チューブに5μlのPI(ヨウ化プロピジウム)を添加する。
g)製造元の指示に従って、細胞を蛍光活性化セルソーティング(fluorescence activated cell sorting)(FACS)により分析する。
Measurement of FITC / FAM-binding siRNA by flow cytometry Fluorescence activated cell sorting (FACS) using Beckman Coulter FC500 cell analyzer (Fullerton, Calif.) Analysis was carried out. The instrument was conditioned according to the fluorescent probe used (FAM or Cy5 for siRNA and FITC and PE for CD14). Propidium iodide (Fluka, St. Louis, MO) and Annexin V (R & D systems, Minneapolis, MN) were used as indicators of cell viability and cytotoxicity. A brief step-by-step protocol is detailed below.
a) After exposure to the siRNA / peptide complex, the cells were incubated for at least 3 hours.
b) Wash cells with 200 μl PBS.
c) The cells are detached with 15 μl TE and incubated at 37 ° C.
d) Resuspend cells in 5 wells with 30 μl FACS solution (PBS with 0.5% BSA and 0.1% sodium azide).
e) Combine all five wells into one tube.
f) Add 5 μl of PI (propidium iodide) to each tube.
g) Analyze cells by fluorescence activated cell sorting (FACS) according to manufacturer's instructions.

β−ガラクトシダーゼmRNAのサイレンシングに用いたsiRNA配列は、以下の通り:
C.U.A.C.A.C.A.A.A.U.C.A.G.C.G.A.U.U.U.DT.DT(センス)(配列番号32)
A.A.A.U.C.G.C.U.G.A.U.U.U.G.U.G.U.A.G.dT.dT(アンチセンス)(配列番号33)
The siRNA sequences used for silencing β-galactosidase mRNA are as follows:
C. U. A. C. A. C. A. A. A. U. C. A. G. C. G. A. U. U. U. DT. DT (sense) (SEQ ID NO: 32)
A. A. A. U. C. G. C. U. G. A. U. U. U. G. U. G. U. A. G. dT. dT (antisense) (SEQ ID NO: 33)

本実施例のデータを、表2に示す。トランスフェクション効率は、細胞溶解物から測定されるβ−ガラクトシダーゼ活性の量と負の相関がある。トランスフェクション後に測定されたβ−ガラクトシダーゼ活性の低下は、トランスフェクションの成功を示すものである。従って、トランスフェクションが起こらなかった場合には、測定されるβ−ガラクトシダーゼ活性は100%であり、そしてトランスフェクション効率は0%である。β−ガラクトシダーゼ活性が低下する程、トランスフェクション効率は高いことになる。例えば、表2において、ヒストンH2BとsiRNAでは、62.03%のトランスフェクション効率が生じており、測定されたβ−ガラクトシダーゼ活性は37.97%にまで低下したことが示される。表3に示すデータについても、同様のトランスフェクション効率の測定方法を用いた。   The data for this example is shown in Table 2. Transfection efficiency is negatively correlated with the amount of β-galactosidase activity measured from cell lysates. A decrease in β-galactosidase activity measured after transfection indicates successful transfection. Thus, if no transfection has occurred, the measured β-galactosidase activity is 100% and the transfection efficiency is 0%. The lower the β-galactosidase activity, the higher the transfection efficiency. For example, Table 2 shows that histone H2B and siRNA produced a transfection efficiency of 62.03% and the measured β-galactosidase activity was reduced to 37.97%. For the data shown in Table 3, the same method for measuring transfection efficiency was used.

表2:

Figure 2009507852
Table 2:
Figure 2009507852

siRNA/ペプチド/脂質
siRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド混合物、複合体又は結合体へのカチオン性脂質の付加の効率を評価するため、製造元の指示に従ってsiRNA/ポリヌクレオチド送達配合物に一定濃度でリポフェクタミン(Invitrogen社)を添加した(0.2μl/オプティMEM100μl)点を除いて、上記の手順に従った。
To evaluate the efficiency of addition of cationic lipids to siRNA / peptide / lipid siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide mixtures, complexes or conjugates, the lipofectamine at a constant concentration in the siRNA / polynucleotide delivery formulation according to the manufacturer's instructions The above procedure was followed except that (Invitrogen) was added (0.2 μl / OptiMEM 100 μl).

GKINLKALAALAKKIL(配列番号28)、siRNA及びリポフェクチン(LIPOFECTIN)(登録商標)(Invitrogen社)を具える組成物を作製するため、最初に室温でオプティMEM細胞培養培地中でsiRNAとペプチドを一緒に混合し、その後、該混合物に室温でリポフェクチン(登録商標)を添加してsiRNA/ペプチド/カチオン性脂質組成物の組成物を形成させた。   To make a composition comprising GKINLKALAALAKIL (SEQ ID NO: 28), siRNA and Lipofectin® (Invitrogen), siRNA and peptide were first mixed together in Opti MEM cell culture medium at room temperature. Thereafter, Lipofectin® was added to the mixture at room temperature to form a composition of siRNA / peptide / cationic lipid composition.

RVIRVWFQNKRCKDKK(配列番号29)、siRNA及びリポフェクチン(登録商標)を具える組成物を作製するため、最初にオプティMEM細胞培養培地中でペプチドとリポフェクチン(登録商標)を一緒に混合し、この混合物にsiRNAを添加してsiRNA/ペプチド/リポフェクチン(登録商標)の組成物を形成させた。   To make a composition comprising RVIRVWFQNKRCKDKK (SEQ ID NO: 29), siRNA and Lipofectin®, first the peptide and Lipofectin® are mixed together in Opti MEM cell culture medium and siRNA is mixed into this mixture Was added to form a siRNA / peptide / Lipofectin® composition.

GRKKRRQRRRPPQGRKKRRQRRRPPQGRKKRRQRRRPPQ(配列番号30)又はGEQIAQLIAGYIDIILKKKKSK(配列番号31)を用いたsiRNA/ペプチド/カチオン性脂質組成物の作製においては、いずれの順序で成分を一緒に添加してsiRNA/ペプチド/カチオン性脂質組成物を作製するかは問題ではない。   In the preparation of siRNA / peptide / cationic lipid composition using any order of siRNA / peptide / cationic lipid composition using GRKKRRRQRRPPQGRKKRRQRRPPQGRKKRRQRRRRPPQ (SEQ ID NO: 30) or GEQIAQLIAGYIDIILKKKSK (SEQ ID NO: 31) It doesn't matter if you make.

siRNA/メリチン/リポフェクチン(登録商標)を作製するため、最初にオプティMEM細胞培養培地中でsiRNAとメリチンを一緒に混合し、次いでこの混合物にリポフェクチン(登録商標)を添加した。   To make siRNA / melittin / Lipofectin®, siRNA and melittin were first mixed together in Opti MEM cell culture medium, and then Lipofectin® was added to this mixture.

siRNA/ヒストンH1/リポフェクチン(登録商標)の組成物を作製するため、最初にオプティMEM細胞培養培地にヒストンH1とリポフェクチン(登録商標)を一緒に添加して十分に混合し、次いでsiRNAを添加して十分にヒストン−リポフェクチン(登録商標)混合物と混合して、siRNA/ヒストンH1/リポフェクチン(登録商標)の組成物を形成させた。   To make a siRNA / histone H1 / Lipofectin® composition, first add Histone H1 and Lipofectin® together to the OptiMEM cell culture medium and mix well, then add siRNA. And fully mixed with the histone-Lipofectin® mixture to form a siRNA / histone H1 / Lipofectin® composition.

表3:

Figure 2009507852
Table 3:
Figure 2009507852

先の結果に基づけば、本発明の代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、siRNAの細胞への取込みを著しく促進できる一方で、本発明の特定のsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド混合物への任意のカチオン性脂質の添加は、実質的にsiRNA送達効率を向上できることが明らかである。   Based on the previous results, while a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the present invention can significantly enhance the uptake of siRNA into cells, the specific siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide mixture of the present invention It is clear that the addition of any cationic lipid can substantially improve siRNA delivery efficiency.

実施例2
TAT−HAポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと結合したsiRNAを具える組成物の作製及びキャラクタリゼーション
本実施例では、siRNA二重鎖の1つの鎖に共有結合により結合した特別なペプチドの合成及び取り込み活性について記載する。これらの結合体は、siRNAを効率的に細胞質へと送達する。
Example 2
Production and Characterization of Compositions Comprising siRNA Coupled to a TAT-HA Polynucleotide Delivery-Promoting Polypeptide In this example, synthesis and uptake activity of a specific peptide covalently linked to one strand of a siRNA duplex Is described. These conjugates efficiently deliver siRNA into the cytoplasm.

ペプチド合成
ペプチドは、レイニンシンフォニーシンセサイザー(Rainin Symphony synthesizer)を用いてCLEAR−アミド樹脂上で固相Fmoc化学(solid−phase Fmoc chemistry)によって合成した。5当量のHCTUとFmocアミノ酸を、過剰量のN−メチルモルホリンと共に用いて、40分間かけてカップリング工程を行った。前記ペプチド樹脂を、DMF中の20%ピペリジンを用いて10分間の周期で2回処理することでFmocの脱離を達成した。ペプチド全体の完成の後、ピペリジンを用いてFmoc基を脱離させ、DMFで十分に洗浄した。6当量のN−メチルモルホリンの存在下で、3.0当量の3−マレイミドプロピオン酸とHCTUをペプチド樹脂のN末端にカップリングさせることにより、マレイミド修飾ペプチドを調製した。カップリングの程度は、カイザーテストでモニターした。2.5%の水と2.5トリイソプロピルシランを具えるTFA10mLの添加により樹脂からペプチドを切断し、次いで、室温で2時間緩やかに撹拌した。得られた粗製のペプチドを、エーテルによる粉砕と、これに続くろ過により回収した。該粗製産物をミリポア(Millipore)社製の水に溶解して、凍結乾燥した。該粗ペプチドを、0.05%のTFAを含有する15mLの水と3mLの酢酸に溶解して、5mLの注入ループを通じて5mL/分の流速で、逆相ゾルバックス(Zorbax)RX−C8(22mm直径×250mm、粒径5μm)上に充填した。溶媒Aが水中の0.05% TFAであり、そして溶媒Bがアセトニトリル中の0.05% TFAである0.1% B/分の直線AB勾配によって精製を達成した。精製したペプチドをHPLCとESMSで分析した。
Peptide synthesis peptides were synthesized by solid-phase Fmoc chemistry on a CLEAR-amide resin using a Rainin Symphony synthesizer. The coupling step was carried out over 40 minutes using 5 equivalents of HCTU and Fmoc amino acid with an excess of N-methylmorpholine. Fmoc detachment was achieved by treating the peptide resin twice with 20% piperidine in DMF with a period of 10 minutes. After completion of the entire peptide, the Fmoc group was removed using piperidine and washed thoroughly with DMF. Maleimide modified peptides were prepared by coupling 3.0 equivalents of 3-maleimidopropionic acid and HCTU to the N-terminus of the peptide resin in the presence of 6 equivalents of N-methylmorpholine. The degree of coupling was monitored by the Kaiser test. The peptide was cleaved from the resin by the addition of 10 mL of TFA with 2.5% water and 2.5 triisopropylsilane, and then gently stirred for 2 hours at room temperature. The resulting crude peptide was recovered by trituration with ether followed by filtration. The crude product was dissolved in Millipore water and lyophilized. The crude peptide was dissolved in 15 mL water and 3 mL acetic acid containing 0.05% TFA and reverse phase Zorbax RX-C8 (22 mm diameter) at a flow rate of 5 mL / min through a 5 mL injection loop. × 250 mm, particle size 5 μm). Purification was achieved by a linear AB gradient of 0.1% B / min where solvent A is 0.05% TFA in water and solvent B is 0.05% TFA in acetonitrile. The purified peptide was analyzed by HPLC and ESMS.

結合体の合成
ペプチドとRNAの両方は、標準的な固相合成法により調製する。ペプチドとRNA分子は、相互の共有結合を可能にするため、特別な部分により官能化されていなければならない。ペプチドに関しては、例えば、3−マレイミドプロピオン酸でN末端が官能化されている。しかしながら、ブロモ又はヨードアセチル部分のような他の官能基でも機能することが認められる。RNA分子については、センス鎖の5’末端、又はアンチセンス鎖の3’末端が、例えば、以下の合成法に従って、1−O−ジメトキシトリチルヘキシルジスルフィドリンカーによって官能化されている。
Both conjugate synthetic peptides and RNA are prepared by standard solid phase synthesis methods. Peptides and RNA molecules must be functionalized with special moieties in order to allow covalent bonding between them. For peptides, for example, the N-terminus is functionalized with 3-maleimidopropionic acid. However, it is recognized that other functional groups such as bromo or iodoacetyl moieties will also work. For RNA molecules, the 5 ′ end of the sense strand or the 3 ′ end of the antisense strand is functionalized with a 1-O-dimethoxytritylhexyl disulfide linker, for example, according to the following synthesis method.

0.3mlの0.1Mトリエチルアミンアセタート(TEAA)バッファー(pH7.0)中の0.393mg(3当量)のトリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)を用いて、室温で3時間かけて5’修飾C6SSオリゴヌクレオチド(GCAAGCUGACCCUGAAGUUCAU(配列番号34);3.467mg;0.4582μmol)を遊離チオール基へと還元した。還元したオリゴヌクレオチドは、20分間以内での、0.1M TEAAバッファー(pH7)中の0−30%のCHCN直線勾配(t=5.931分)を用いたエクステラ(XTerra)(登録商標)MS C18 4.6×50mmカラム上でのRP HPLCにより精製した。 With 0.393 mg (3 eq) of tris (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP) in 0.3 ml of 0.1 M triethylamine acetate (TEAA) buffer (pH 7.0) over 3 hours at room temperature. A 5 ′ modified C6SS oligonucleotide (GCAAGCUGACCCUGAAGUUCAU (SEQ ID NO: 34); 3.467 mg; 0.4582 μmol) was reduced to the free thiol group. Reduced oligonucleotides in less than 20 minutes, Xterra (XTerra) (registration using 0-30% CH 3 CN linear gradient in 0.1 M TEAA buffer (pH 7) to (t r = 5.931 min) Purified by RP HPLC on a MS C 18 4.6 × 50 mm column.

精製した還元オリゴヌクレオチド(1.361mg,0.19085μmol)を、0.2mlの0.1M TEAAバッファー(pH=7)に溶解し、次いで、N末端にマレイミド部分が結合したペプチド(0.79mg、1.5当量)を該オリゴヌクレオチド溶液に添加した。ペプチドの添加の後に直ちに沈澱が形成されたが、150μlの75% CHCN/0.1M TEAAを添加すると消失した。室温で一晩撹拌した後、得られた結合体を、20分間以内での、0.1M TEAAバッファー(pH7)中の0乃至30%のCHCN直線勾配とこれに続く5分以内での100% C(t=21.007分)を用いたエクステラ(XTerra)(登録商標)MS C18 4.6×50mmカラム上でのRP HPLCにより精製した。結合体の量は、λ=260nmで計算したモル吸光係数に基づく分光光度法により測定した。MALDI質量分析により、結合体に観測されたピーク(10 585.3amu)は、算出された質量と一致することが示された。収量:0.509mg、0.04815μmol、25.2%。 Purified reducing oligonucleotide (1.361 mg, 0.19085 μmol) was dissolved in 0.2 ml of 0.1 M TEAA buffer (pH = 7), and then a peptide (0.79 mg, 0.79 mg, 1.5 equivalents) was added to the oligonucleotide solution. A precipitate formed immediately after addition of the peptide but disappeared when 150 μl of 75% CH 3 CN / 0.1 M TEAA was added. After stirring overnight at room temperature, the resulting conjugate was purified within 20 minutes with a 0-30% CH 3 CN linear gradient in 0.1 M TEAA buffer (pH 7) followed by a 5-minute period. Purification by RP HPLC on an XTerra® MS C 18 4.6 × 50 mm column with 100% C (t r = 21.007 min). The amount of conjugate was measured spectrophotometrically based on the molar extinction coefficient calculated at λ = 260 nm. MALDI mass spectrometry showed that the peak observed for the conjugate (10 585.3 amu) was consistent with the calculated mass. Yield: 0.509 mg, 0.04815 μmol, 25.2%.

50mMの酢酸カリウム、1mMの酢酸マグネシウム及び15mMのHEPES(pH7.4)中にて、90℃で2分間加熱し、次いで37℃で1時間インキュベートすることによりペプチド結合体のセンス鎖と相補的なアンチセンス鎖をアニーリングさせた。非変性(15%)ポリアクリルアミドゲル電気泳動と、これに続くエチジウムブロマイド染色により2本鎖RNA結合体の形成が確認された。   Complementary to the sense strand of the peptide conjugate by heating in 50 mM potassium acetate, 1 mM magnesium acetate and 15 mM HEPES (pH 7.4) at 90 ° C. for 2 minutes and then incubating at 37 ° C. for 1 hour. The antisense strand was annealed. Non-denaturing (15%) polyacrylamide gel electrophoresis followed by ethidium bromide staining confirmed the formation of double stranded RNA conjugates.

ペプチド−siRNA結合体の構造(配列番号34及び35)

Figure 2009507852
Structure of peptide-siRNA conjugate (SEQ ID NOs: 34 and 35)
Figure 2009507852

取り込み実験
トランスフェクション時に細胞が〜50乃至80%の密集度になるように、前日に細胞を24ウェルプレートに播種した。複合体については、siRNAとペプチドをオプティMEM(登録商標)培地(Invitrogen社)中に希釈し、次いでPBSで洗浄した細胞に添加する5乃至10分前に混和して複合体化させた。各ペプチド濃度(2乃至50μM)において、siRNAの終濃度は50OnMであった。同じくオプティMEM(登録商標)培地中に希釈された結合体を、62.5nM乃至500nMの範囲の終濃度で細胞に添加した。50OnMの濃度においては、洗浄した細胞に添加する直前に20% FBSとも混合した。細胞は、37℃、5%COで3時間かけてトランスフェクションした。細胞をPBSで洗浄し、トリプシンで処理して、次いでフローサイトメトリーにより分析した。Cy5の蛍光強度によってsiRNA取り込みを測定し、ヨウ化プロピジウムの添加により細胞生存率を評価した。
Cells were seeded the day before in a 24-well plate so that the cells were ~ 50-80% confluent at the time of the uptake experimental transfection. For the complex, siRNA and peptide were diluted in OptiMEM® medium (Invitrogen) and then mixed for 5-10 minutes prior to addition to cells washed with PBS to complex. At each peptide concentration (2-50 μM), the final siRNA concentration was 50 OnM. The conjugate, also diluted in OptiMEM® medium, was added to the cells at final concentrations ranging from 62.5 nM to 500 nM. At a concentration of 50 OnM, it was also mixed with 20% FBS just prior to addition to the washed cells. Cells were transfected for 3 hours at 37 ° C., 5% CO 2 . Cells were washed with PBS, treated with trypsin and then analyzed by flow cytometry. SiRNA uptake was measured by the fluorescence intensity of Cy5, and cell viability was evaluated by addition of propidium iodide.

図1に示すように、ペプチド/siRNA結合体は、マウスの尾の線維芽細胞において、ペプチド/siRNA複合体より高い取り込みパーセントを達成する。更に、ペプチド/siRNA結合体は、ペプチド/siRNA複合体よりも高い平均蛍光強度(MFI;図2)を示す。従って、これらのデータは、特定の実施態様では、siRNA分子にポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを結合させることが望ましいことを示す。   As shown in FIG. 1, peptide / siRNA conjugates achieve a higher percent uptake in peptide tail fibroblasts than peptide / siRNA complexes. Furthermore, the peptide / siRNA conjugate exhibits a higher mean fluorescence intensity (MFI; FIG. 2) than the peptide / siRNA complex. Thus, these data indicate that in certain embodiments, it is desirable to attach a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide to the siRNA molecule.

実施例3
siRNA/送達ペプチド複合体のスクリーニングにより、合理的に設計された多様なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドによる9L/LacZ細胞内でのsiRNA取り込みの効果的な誘導が立証される
本実施例は、合理的に設計された本発明の多種多様なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、siRNAと複合体を形成した場合に、siRNAの取り込みを促進することの更なる証拠を提供する。
Example 3
This example demonstrates that the screening of siRNA / delivery peptide complexes demonstrates the effective induction of siRNA uptake in 9L / LacZ cells by a variety of rationally designed polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. Further evidence is provided that a wide variety of polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the present invention designed to promote siRNA uptake when complexed with siRNA.

翌日のトランスフェクション時に〜50%の密集度になるように、ウェルあたり約10,000個の9L/lacZ細胞を平底の96ウェルプレートに播種した。FAM標識siRNAとペプチドを、終濃度が1/2になるようにオプティMEM(登録商標)培地(Invitrogen社)中に希釈した。等量のsiRNAとペプチドを混合して、室温で5乃至10分間複合体化させて、あらかじめPBSで洗浄した細胞に50μL添加した。細胞を、37℃、5%COで3時間かけてトランスフェクションした。細胞をPBSで洗浄し、トリプシンで処理して、次いでフローサイトメトリーにより分析した。FAM蛍光の強度によってsiRNA取り込みを測定し、ヨウ化プロピジウムの添加により細胞生存率を評価した。以下の表4に、種々の合理的に設計されたポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドについての9L/LacZ細胞における細胞取込みパーセントのデータをまとめる。表4には、使用したペプチドとsiRNAの濃度も含まれている。 Approximately 10,000 9L / lacZ cells per well were seeded in flat-bottomed 96-well plates so that they were -50% confluent at the next day's transfection. FAM-labeled siRNA and peptide were diluted in OptiMEM® medium (Invitrogen) to a final concentration of 1/2. Equal amounts of siRNA and peptide were mixed, complexed at room temperature for 5-10 minutes, and 50 μL was added to cells previously washed with PBS. Cells were transfected for 3 hours at 37 ° C., 5% CO 2 . Cells were washed with PBS, treated with trypsin and then analyzed by flow cytometry. SiRNA uptake was measured by the intensity of FAM fluorescence and cell viability was assessed by the addition of propidium iodide. Table 4 below summarizes the percent cellular uptake data in 9L / LacZ cells for various rationally designed polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. Table 4 also includes the peptide and siRNA concentrations used.

表4:

Figure 2009507852
Table 4:
Figure 2009507852


Figure 2009507852

Figure 2009507852

実施例4
siRNA送達は、インビトロでポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドにより促進される
本実施例では、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドによる、LacZ細胞、マウス初代線維芽細胞及びヒト単球でのsiRNA取り込みの促進を例示する。9L/LacZ細胞とマウス線維芽細胞で行う実験に用いる材料と方法は、マウスの実験に関して、9L/LacZ細胞がマウスの尾の線維芽細胞(MTF)に置き換わっている点を除けば、全般的に上記と同様である。ヒト単球で行う実験に用いる材料と方法は後述する。MTF細胞を用いて行ったトランスフェクションの結果を表5にまとめる。表5には、使用したペプチドのアミノ酸配列と、該ペプチド及びeGFP siRNAに結合したCy5標識の濃度も含まれている。MTFと9L/LacZ細胞の両方を用いて行ったトランスフェクションの結果を表6にまとめる。表6に示されるデータにより、異なる細胞種における、複数のペプチド/siRNA複合体についてのトランスフェクション効率の比較が提供される。
Example 4
In this example, siRNA delivery is facilitated by a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide , and in this example, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the invention promotes siRNA uptake in LacZ cells, mouse primary fibroblasts and human monocytes. Is illustrated. The materials and methods used in the experiments performed with 9L / LacZ cells and mouse fibroblasts are generally the same as for mouse experiments, except that 9L / LacZ cells are replaced by mouse tail fibroblasts (MTF). The same as above. Materials and methods used in experiments performed with human monocytes will be described later. The results of transfection performed using MTF cells are summarized in Table 5. Table 5 also includes the amino acid sequence of the peptide used and the concentration of Cy5 label bound to the peptide and eGFP siRNA. The results of transfection performed using both MTF and 9L / LacZ cells are summarized in Table 6. The data shown in Table 6 provides a comparison of transfection efficiency for multiple peptide / siRNA complexes in different cell types.

表5:

Figure 2009507852
Table 5:
Figure 2009507852

表6:

Figure 2009507852
Table 6:
Figure 2009507852

ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが培養中の細胞にトランスフェクトする能力を更に特徴付けるため、ヒト単球を、種々の濃度のPN73,PN250,PN182,PN58及びPN158と複合体化した200nMのFITC標識siRNAと共にインキュベートした。ヒト単球は、慢性関節リウマチの治療における標的細胞種であるので、LacZ細胞及びマウス線維芽細胞に加えてヒト単球を用いた。   To further characterize the ability of polynucleotide delivery-enhancing polypeptides to transfect cells in culture, human monocytes are combined with 200 nM FITC-labeled siRNA complexed with various concentrations of PN73, PN250, PN182, PN58 and PN158. Incubated. Since human monocytes are the target cell type in the treatment of rheumatoid arthritis, human monocytes were used in addition to LacZ cells and mouse fibroblasts.

健康なドナー由来の新鮮なヒト血液サンプルを、Golden West Biologicals社から購入した。単球を単離するために、受け取り後直ちに、血液サンプルをPBSで1:1の比率に希釈した。末梢血液単核球(PBMC)を、最初に全血からフィコール(Ficoll)(Amersham社)の勾配により単離した。ミルテニイCD14陽性選択キット(Miltenyi CD14 positive selection kit)と供給されたプロトコル(MILTENYI BIOTEC社)を用いて、PBMCから更に単球を精製した。単球試料の純度を評価するため、細胞を抗CD14抗体(BD Biosciences社)とインキュベートし、次いでフローサイトメトリー法によりソーティングした。前記単球試料の純度は、95%を超えていた。   Fresh human blood samples from healthy donors were purchased from Golden West Biologicals. To isolate monocytes, immediately after receipt, blood samples were diluted 1: 1 with PBS. Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were first isolated from whole blood by a Ficoll (Amersham) gradient. Monocytes were further purified from PBMCs using Miltenyi CD14 positive selection kit and supplied protocol (MILTENYI BIOTEC). To assess the purity of monocyte samples, cells were incubated with anti-CD14 antibody (BD Biosciences) and then sorted by flow cytometry. The purity of the monocyte sample was over 95%.

以下の記載は、本実施例で用いたトランスフェクション用プロトコルの簡潔な概要である。接着性のセルラインについては70〜90%の密集度で細胞を播種し、懸濁細胞については各ウェルに100,000個の細胞を播種した。siRNA/トランスフェクション試薬複合体については、Cy5−又はFAM−結合したsiRNAとペプチドを、終濃度が1/2になるようにオプティMEM(登録商標)培地中に別々に希釈した。等量のsiRNAとトランスフェクション試薬を混合して、室温で5乃至10分間複合体化させた。siRNA−ペプチド結合体については、該結合体を、オプティMEM(登録商標)培地中に直接希釈した。トランスフェクション混合物をあらかじめPBSで洗浄した細胞に添加した。37℃、5%COで3時間かけて細胞をトランスフェクションした。siRNA取り込みの分析のため、細胞をPBSで洗浄し、トリプシンで処理して(接着細胞のみ)、次いでフローサイトメトリーにより分析した。細胞内のCy5又はFAM蛍光の強度によってsiRNA取り込みを測定した。細胞生存率については、ヨウ化プロピジウム(取り込み)又はアネキシンV−PE(染色)より測定した。 The following description is a brief overview of the transfection protocol used in this example. For adherent cell lines, cells were seeded at a confluency of 70-90%, and for suspended cells, 100,000 cells were seeded in each well. For the siRNA / transfection reagent complex, Cy5- or FAM-conjugated siRNA and peptide were diluted separately in OptiMEM® medium to a final concentration of 1/2. Equal amounts of siRNA and transfection reagent were mixed and allowed to complex for 5-10 minutes at room temperature. For siRNA-peptide conjugates, the conjugates were diluted directly in OptiMEM® medium. The transfection mixture was added to cells previously washed with PBS. Cells were transfected for 3 hours at 37 ° C., 5% CO 2 . For analysis of siRNA uptake, cells were washed with PBS, treated with trypsin (adherent cells only) and then analyzed by flow cytometry. SiRNA uptake was measured by the intensity of intracellular Cy5 or FAM fluorescence. The cell viability was measured by propidium iodide (uptake) or annexin V-PE (staining).

先の実験から、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであるPN73は、慢性関節リウマチの治療に理想的な候補であることが示されている。図3には、複数の異なるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの、培養中のヒト単球でのsiRNA取り込みを促進する能力が図示されている。比較対象としてリポフェクタミンによるトランスフェクションを用いた。各ペプチドについて、細胞生存率も評価した(図4)。これらのデータにより、PN73ペプチドが、高い効率と低い毒性でヒト単球にトランスフェクトしており、該ペプチドがインビボでの慢性関節リウマチの治療に理想的な候補であることが示されるという驚くべき予期せぬ発見が示される。   Previous experiments have shown that PN73, a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, is an ideal candidate for the treatment of rheumatoid arthritis. FIG. 3 illustrates the ability of several different polynucleotide delivery-enhancing polypeptides to promote siRNA uptake in human monocytes in culture. Lipofectamine transfection was used for comparison. Cell viability was also assessed for each peptide (Figure 4). These data are surprising that the PN73 peptide has been transfected into human monocytes with high efficiency and low toxicity, indicating that the peptide is an ideal candidate for the treatment of rheumatoid arthritis in vivo. An unexpected discovery is shown.

実施例5
siRNA送達は、siRNAをポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドに結合させることで促進される
本実施例では、9L/LacZ培養セルラインとマウスの尾由来の初代線維芽細胞内でのsiRNA取り込みを誘導又は促進するためのsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド結合体の活性を評価するスクリーニングの結果を提供する。これらの試験に用いる材料と方法は、siRNA/ペプチド複合体の作製に必要とされるsiRNA/ペプチドの混合が不要である点を除いては、全般的に上記と同様である。9L/LacZ細胞を用いて行ったトランスフェクションについての取込みパーセントを表7にまとめる。表7には、使用したペプチドと、ペプチド/siRNA結合体の濃度も含まれている。siRNA分子に結合したFAM−β−gal標識を用いた。MTFを用いて行ったトランスフェクションについての結果を表8にまとめる。表8には、使用したペプチド/siRNA結合体とeGFP siRNA分子に結合したCy5標識の濃度も含まれている。
Example 5
siRNA delivery is facilitated by binding siRNA to a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide. In this example, siRNA uptake is induced or enhanced in 9L / LacZ cell lines and primary fibroblasts from the mouse tail. To provide the results of a screen that evaluates the activity of the siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide conjugates. The materials and methods used in these tests are generally the same as described above, except that the siRNA / peptide mixture required for the preparation of the siRNA / peptide complex is not required. The percent uptake for transfection performed with 9L / LacZ cells is summarized in Table 7. Table 7 also includes the peptides used and the peptide / siRNA conjugate concentrations. FAM-β-gal label bound to siRNA molecules was used. The results for transfection performed with MTF are summarized in Table 8. Table 8 also contains the peptide / siRNA conjugate used and the concentration of Cy5 label bound to the eGFP siRNA molecule.

表7:

Figure 2009507852
Table 7:
Figure 2009507852

表8:

Figure 2009507852
Table 8:
Figure 2009507852

先のデータにより、本発明に係る多様なsiRNA/ペプチド結合体が、異なる細胞種へのsiRNAの送達を高効率で媒介することが証明される。   The previous data demonstrates that the various siRNA / peptide conjugates of the present invention mediate siRNA delivery to different cell types with high efficiency.

実施例6
siRNAによる遺伝子発現のノックダウンは、siRNAに複合体化したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドにより促進される
本実施例では、本発明のsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド複合体による標的遺伝子の発現の効率的なノックダウンを実証する。本試験においては、ヒト及び他の哺乳動物対象内で過剰発現された場合にRAの発症又は進行の媒介と関連すると考えられているヒト腫瘍壊死因子−アルファ(hTNF−α)遺伝子の発現をペプチド/siRNA複合体が調節する能力について試験した。
Example 6
In this example, knockdown of gene expression by siRNA is facilitated by a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complexed to siRNA. In this example, the efficiency of expression of the target gene by the siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complex of the present invention. A successful knockdown. In this study, the expression of the human tumor necrosis factor-alpha (hTNF-α) gene, which is thought to be associated with mediating the onset or progression of RA when overexpressed in human and other mammalian subjects, is a peptide The ability of the / siRNA complex to modulate was tested.

健康なヒトの血液を、Golden West Biologicals社(カルフォルニア州所在)から購入し、該血液から、末梢血液単核球(PBMC)を、フィコールペーグプラス(Ficoll−Pague plus)(Amersham社)の勾配により精製した。次いで、MILTENYI BIOTEC社の磁気マイクロビーズを用いてPBMCフラクションからヒト単球を精製した。単離したヒト単球を、4mMのグルタミン、10% FBS、1×非必須アミノ酸と1×ペニシリン−ストレプトマイシンが補充されたIMDM中に再懸濁し、使用まで4℃で保存した。   Healthy human blood is purchased from Golden West Biologicals, California, from which peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), Ficoll-Pague plus (Amersham) gradient Purified by Human monocytes were then purified from the PBMC fraction using MILTENYI BIOTEC magnetic microbeads. Isolated human monocytes were resuspended in IMDM supplemented with 4 mM glutamine, 10% FBS, 1 × non-essential amino acids and 1 × penicillin-streptomycin and stored at 4 ° C. until use.

オプティMEM培地(Invitrogen社)中に、ヒト単球を、各ウェルに、100μl当たり100,000個で、平底の96ウェルプレート内に播種した。トランスフェクション用試薬とsiRNAをオプティMEM培地中に所望の濃度で、室温で20分間(リポフェクタミン2000(Invitrogen社)用)、又は5分間(ペプチド用)かけて混合した。インキュベーションの終了時に、該混合物にFBSを添加し(終濃度3%)、そして該混合物のうち50μlを細胞に添加した。細胞を37℃で3時間インキュベートした。トランスフェクションの後、細胞をV字底プレートに移し、1500rpmで5分間かけて細胞をペレット化した。細胞を増殖培地(グルタミン、非必須アミノ酸、及びペニシリン−ストレプトマイシンを具えるIMDM)中に再懸濁した。一晩インキュベーションした後に、細胞を、1ng/mlのLPS(Sigma社)で3時間かけて刺激した。インキュベーション後、mRNA定量のために細胞を上記のように回収し、タンパク質定量のために上清を保存した。   Human monocytes were seeded in a flat-bottomed 96-well plate in OptiMEM medium (Invitrogen) at 100,000 per 100 μl per well. Transfection reagents and siRNA were mixed in OptiMEM medium at the desired concentration for 20 minutes at room temperature (for Lipofectamine 2000 (Invitrogen)) or 5 minutes (for peptides). At the end of the incubation, FBS was added to the mixture (final concentration 3%) and 50 μl of the mixture was added to the cells. Cells were incubated for 3 hours at 37 ° C. Following transfection, the cells were transferred to a V-bottom plate and pelleted at 1500 rpm for 5 minutes. Cells were resuspended in growth media (IMDM with glutamine, non-essential amino acids, and penicillin-streptomycin). After overnight incubation, cells were stimulated with 1 ng / ml LPS (Sigma) for 3 hours. Following incubation, cells were harvested as described above for mRNA quantification and the supernatant was saved for protein quantification.

mRNAの測定については、Genospectra社(カルフォルニア州所在)のブランチDNAテクノロジー(branch DNA technology)を製造元の使用説明書に従って用いた。細胞内のmRNA濃度を定量するため、ハウスキーピング遺伝子(cypB)及び標的遺伝子(TNF−α)の両方のmRNAを測定し、TNF−αについての実測値をcypBに対して標準化することで相対発光ユニット(relative luminescence unit)が得られた。タンパク質濃度を定量するために、BD Bioscience社のTNF−α ELISAを製造元の使用説明書に従って用いた。   For the measurement of mRNA, branch DNA technology from Genospectra (California) was used according to the manufacturer's instructions. In order to quantify the intracellular mRNA concentration, the mRNA of both the housekeeping gene (cypB) and the target gene (TNF-α) is measured, and the measured value for TNF-α is normalized to cypB to obtain relative luminescence. A unit (relative luminescence unit) was obtained. To quantify the protein concentration, a BD Bioscience TNF-α ELISA was used according to the manufacturer's instructions.

以下の表9に例示するように、siRNAは、TNF−α mRNAの異なる領域を標的とするように方向付けられた。表9に列挙する各オリゴについて、3’オーバーハング(例えば、Nがいずれかのヌクレオチドを表すdNdN等)は表示されていない   As illustrated in Table 9 below, siRNAs were directed to target different regions of TNF-α mRNA. For each oligo listed in Table 9, no 3 'overhang (eg, dNdN where N represents any nucleotide) is not displayed

表9:

Figure 2009507852
Table 9:
Figure 2009507852


Figure 2009507852

Figure 2009507852

表10、11及び12には、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドに複合体化した特定のオリゴが、ヒト単球内でのTNF−α遺伝子発現レベルを標的としてノックダウンする効率が図示されている。   Tables 10, 11 and 12 illustrate the efficiency with which specific oligos conjugated to the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the invention are knocked down targeting TNF-α gene expression levels in human monocytes. ing.

表10:

Figure 2009507852
Table 10:
Figure 2009507852

表11:

Figure 2009507852
Table 11:
Figure 2009507852

表12:

Figure 2009507852
Table 12:
Figure 2009507852

先の結果(表10、11及び12)により、本発明の新規なsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド組成物を用いることで、哺乳動物細胞内でTNF−α遺伝子発現ノックダウンが効果的なレベルで達成可能なことが証明される。   According to the previous results (Tables 10, 11 and 12), by using the novel siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide composition of the present invention, an effective level of TNF-α gene expression knockdown in mammalian cells. Proved to be achievable.

スクリーニングとキャラクタリゼーション
LPSで処理したヒト単球(CD14+)では、TNF−α特異的mRNAが約2時間以内に誘導され、これから2時間後にTNF−αタンパク質のピーク濃度が続く。リポフェクタミン2000を用いてsiRNA候補配列を単球にトランスフェクションし、感染させた細胞をLPSで処理し、そして約16時間後にTNF−αのmRNA濃度を測定することにより、siRNAをノックダウン活性についてスクリーニングした。56種類のsiRNA配列を設計し、これらのsiRNAが活性化されたヒト初代単球内でTNF−αのmRNAとタンパク質の濃度をノックダウンする能力についてスクリーニングを行った。代表的な組の27種類のsiRNA配列の活性は、80%のmRNAノックダウン活性から、検出不可能な活性の範囲で変化した。一般的に、TNF−αタンパク質濃度は、mRNA濃度よりも低下しており、例えば、TNF−αのmRNA(TNF−α−1)における50%のノックダウンでは、TNF−αタンパク質濃度で75%の低下を生じさせた。30%乃至60%のノックダウンレベルを示した、選択されたsiRNAの用量−反応曲線が得られた。算出されたIC50値は、10pMolar乃至200pMolarの範囲内にあった。評価したsiRNA配列は、TNF−α転写物全体に分布するものであったが、同定された最も強力なsiRNAは、2つの領域内に位置していた:コーディング領域の中央部と3’−UTRである。
Screening and Characterization In human monocytes (CD14 +) treated with LPS, TNF-α specific mRNA is induced within about 2 hours, followed by a peak concentration of TNF-α protein 2 hours later. SiRNA candidates are screened for knockdown activity by transfecting siRNA candidate sequences into monocytes using Lipofectamine 2000, treating infected cells with LPS, and measuring TNF-α mRNA levels after approximately 16 hours. did. 56 siRNA sequences were designed and screened for the ability to knock down TNF-α mRNA and protein concentrations in primary human monocytes in which these siRNAs were activated. The activity of a representative set of 27 siRNA sequences varied from 80% mRNA knockdown activity to a range of undetectable activities. In general, the TNF-α protein concentration is lower than the mRNA concentration, for example, 50% knockdown in TNF-α mRNA (TNF-α-1) is 75% at the TNF-α protein concentration. Caused a decrease in. A dose-response curve of the selected siRNA was obtained that showed a knockdown level of 30% to 60%. The calculated IC 50 value was in the range of 10 pMolar to 200 pMolar. The evaluated siRNA sequences were distributed throughout the TNF-α transcript, but the most potent siRNA identified was located in two regions: the middle of the coding region and the 3′-UTR It is.

実施例7
siRNAによる遺伝子発現のノックダウンは、siRNAに結合したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドにより促進される
本実施例では、本発明のペプチド−siRNA結合体による標的遺伝子の発現のノックダウンを実証する。これらの試験のための材料と方法は、siRNAとペプチドの混合が不要であるという点を除いては、上記のものと同様である。この一連の試験において、ノックダウンの実験には、リポフェクタミン有り又は無しの場合での、ペプチド/siRNAに媒介されるノックダウンの比較が含まれる。本実施例の結果を、以下の表13に図示する。
Example 7
In this example, where knockdown of gene expression by siRNA is facilitated by a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide conjugated to siRNA, knockdown of expression of the target gene by the peptide-siRNA conjugate of the invention is demonstrated. The materials and methods for these tests are similar to those described above, except that no siRNA and peptide mixing is required. In this series of tests, knockdown experiments include peptide / siRNA mediated knockdown comparisons with or without lipofectamine. The results of this example are illustrated in Table 13 below.

表13:

Figure 2009507852
Table 13:
Figure 2009507852

先のデータ(表13)により、siRNAに結合した本発明の多様なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、哺乳動物対象内でのTNF−α遺伝子発現のsiRNA媒介性ノックダウンを促進する機能を有することが証明される。   Based on the previous data (Table 13), the various polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the invention conjugated to siRNA have the function of promoting siRNA-mediated knockdown of TNF-α gene expression in mammalian subjects. Is proved.

実施例8
siRNA遺伝子発現ノックダウンの経時変化
本実施例は、siRNA媒介性遺伝子発現ノックダウンの経時変化に関する試験を提供する。siRNA効果の持続時間を試験するため、eGFP発現マウス由来の線維芽細胞を用いた点を除いては、上記で述べたsiRNAトランスフェクション手順を採用した。本実施例で使用したトランスフェクション試薬は、リポフェクタミンであった。細胞は、過剰増殖のために18日目に再播種した。2度目のトランスフェクションを、1度目のトランスフェクション後19日目に行った。19日目に、トランスフェクションの後にeGFP濃度を測定した。GFPI siRNA(GFPI)及びヘアピンsiRNA(D#21)と共に、スクランブルsiRNA(scramble siRNA)又はナンセンスsiRNA(nonsense siRNA)(Qiagen社)を対照として用いた。ノックダウン活性は、スクランブルsiRNA(Qiagen社対照)で基準化した。より高い値は、より高いノックダウン活性を示す。
Example 8
Time course of siRNA gene expression knockdown This example provides a test for time course of siRNA-mediated gene expression knockdown. To test the duration of the siRNA effect, the siRNA transfection procedure described above was employed except that fibroblasts from eGFP expressing mice were used. The transfection reagent used in this example was Lipofectamine. Cells were replated on day 18 due to overgrowth. The second transfection was performed 19 days after the first transfection. On day 19, eGFP concentration was measured after transfection. Along with GFPI siRNA (GFPI) and hairpin siRNA (D # 21), scrambled siRNA (scramble siRNA) or nonsense siRNA (nonsense siRNA) (Qiagen) was used as a control. Knockdown activity was normalized with scrambled siRNA (Qiagen control). Higher values indicate higher knockdown activity.

表14:

Figure 2009507852
Table 14:
Figure 2009507852

先の試験(表14)により、siRNAのノックダウン活性が、3日目前後で明らかになり、そして9日目まで持続して、その後、17日目あたりで標的遺伝子の発現がベースラインのレベルにまで回復したことが示される。18日目の2回目のトランスフェクションの後に再度のeGFP発現の低下が生じており、該試薬を細胞に繰り返し投与して、反復的又は持続的な遺伝子発現ノックダウンを生じさせることが可能なことを示している。   Previous tests (Table 14) revealed siRNA knockdown activity around day 3 and lasted until day 9, after which the target gene expression was at baseline levels around day 17 It is shown that it recovered to. Decreased eGFP expression has occurred again after the second transfection on the 18th day, and the reagent can be repeatedly administered to cells to cause repetitive or sustained gene expression knockdown Is shown.

実施例9
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAにより媒介されるTNF−α遺伝子発現ノックダウンの用量依存
本実施例は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのPN73と複合体化したsiRNAにより媒介される活性化したヒト単球内でのノックダウン活性が、ペプチド−siRNA複合体の投与濃度に依存することを実証する。
Example 9
Dose Dependence of TNF-α Gene Expression Knockdown Mediated by siRNA Complexed with Polynucleotide Delivery Accelerating Polypeptides This example is mediated by siRNA complexed with PN73, a representative polynucleotide delivery enhancing polypeptide. It is demonstrated that the knockdown activity in activated human monocytes is dependent on the administered concentration of the peptide-siRNA complex.

PN73/siRNA複合体は、PN73とsiRNA間で、約PN73:siRNA=82:1の一定の比率で提供した(表15)。400ナノモーラーのsiRNAを、オプティMEM培地中で5分間かけて33μMのPN73と複合体化させた。複合体化の後、オプティMEMを用いて該複合体を段階希釈した(1:2の比率)。トランスフェクションのために該複合体をヒト単球に添加した。上記に従って、以下の誘導とmRNA定量を行った。   The PN73 / siRNA complex was provided at a constant ratio between PN73 and siRNA of approximately PN73: siRNA = 82: 1 (Table 15). 400 nanomolar siRNA was complexed with 33 μM PN73 in OptiMEM medium for 5 minutes. After conjugation, the complex was serially diluted with OptiMEM (1: 2 ratio). The complex was added to human monocytes for transfection. According to the above, the following induction and mRNA quantification were performed.

表15:

Figure 2009507852
Table 15:
Figure 2009507852

関連する一連の実験では、siRNAを段階希釈して、一定量のPN73(1.67μM)と混和した。言い換えるならば、PN73ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを、滴定量のsiRNAと複合体化させた。PN73(1.67μM)を、オプティMEM培地中で各滴定量のLC20 siRNAと室温で5分間かけて複合体化させた。複合体化の後、トランスフェクションのために、該複合体をヒト単球に添加した。以下の表16に提示される誘導とmRNA定量のデータは、上記の方法によって得られたものである。   In a related series of experiments, siRNA was serially diluted and mixed with a fixed amount of PN73 (1.67 μM). In other words, the PN73 polynucleotide delivery-enhancing polypeptide was complexed with a titered amount of siRNA. PN73 (1.67 μM) was complexed with each titration of LC20 siRNA for 5 minutes at room temperature in OptiMEM medium. Following complexation, the complex was added to human monocytes for transfection. The induction and mRNA quantification data presented in Table 16 below was obtained by the above method.

表16:

Figure 2009507852
Table 16:
Figure 2009507852

実施例10
哺乳動物細胞内でのsiRNAによるノックダウン効果を延長させる多重投与プロトコル
本実施例は、多重投与計画が、本発明のsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド組成物により媒介される、哺乳動物細胞内での遺伝子発現ノックダウン効果を効果的に延長させることを実証する。これらの試験に用いた材料と方法は、表示した時刻に繰り返しトランスフェクションを行った点を除いては、上記と同様である。スクランブルsiRNA(Qiagen社)を、並行する対照として用いた。ペプチド/siRNA複合体を用いた多重トランスフェクションのデータを表17にまとめる。TNF−α遺伝子のノックダウン活性のパーセントは、全遺伝子発現のパーセントを表す。
Example 10
Multi-Dose Protocol for Prolonging Knockdown Effect by siRNA in Mammalian Cells This example demonstrates that in multi-dose regimes where the multi-dose regime is mediated by the siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide composition of the invention. To effectively extend the gene expression knockdown effect of. The materials and methods used in these tests are the same as described above, except that transfections were repeated at the indicated times. Scrambled siRNA (Qiagen) was used as a parallel control. Data for multiple transfections using peptide / siRNA complexes are summarized in Table 17. The percent knockdown activity of the TNF-α gene represents the percent of total gene expression.

表17:

Figure 2009507852
Table 17:
Figure 2009507852

先の結果(表17)は、適時に多重トランスフェクションを行った場合(本実施例の場合では、1回目のトランスフェクション後の約5日目乃至7日目)には、哺乳動物細胞内のTNF−α遺伝子発現ノックダウン効果を維持又は再誘起できることを示す。   The previous results (Table 17) show that when multiple transfections were performed in a timely manner (in the present example, about 5 to 7 days after the first transfection) It shows that the TNF-α gene expression knockdown effect can be maintained or re-induced.

実施例11
インビボでのsiRNA/ペプチド媒介性TNF−α遺伝子発現ノックダウン活性
本実施例では、本発明のsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド組成物が全身送達を媒介し、そして、標的遺伝子の発現を調節して治療用に細胞の表現型を変化させるのに効果的なsiRNAによる治療用の遺伝子ノックダウンを媒介する効力を実証するインビボでのデータを提供する。
Example 11
In vivo siRNA / peptide-mediated TNF-α gene expression knockdown activity In this example, the siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide composition of the invention mediates systemic delivery and regulates expression of a target gene. Provides in vivo data demonstrating the efficacy of mediating therapeutic gene knockdown by siRNA effective to alter the phenotype of cells for therapeutic purposes.

ヒトTNF−α発現マウスを、ヘレニックパスツール研究所(Hellenic Pasture Institute)ギリシャ共和国所在)から生後5週間で購入した。マウスには、静脈内(IV)経路で、300μlの食塩水を週2回(4匹のマウス)、RA薬のレミケード(5mg/kg)を週1回(2匹のマウス)、又は1:5のモル比でPN73と混合したLC20 siRNA(2mg/kg)を週2回(2匹のマウス)投与した。注射の期間中に、ELISA試験(R&Dシステムズ)用に血漿サンプルを回収し、RA疾患の進行と治療効果について一般的に承認された指標として、足スコア(paw score)を週に2回採った。処理したマウスのTNF−αタンパク質の血漿濃度を以下の表18に示す。   Human TNF-α expressing mice were purchased at 5 weeks of age from the Helenic Pasteur Institute, Greece. Mice were given intravenous (IV) route, 300 μl saline twice a week (4 mice), RA drug remicade (5 mg / kg) once a week (2 mice), or 1: LC20 siRNA (2 mg / kg) mixed with PN73 at a molar ratio of 5 was administered twice a week (2 mice). During the injection period, plasma samples were collected for the ELISA study (R & D Systems) and paw scores were taken twice a week as a generally accepted indicator for RA disease progression and treatment effects. . The plasma concentrations of TNF-α protein in the treated mice are shown in Table 18 below.

表18:

Figure 2009507852
Table 18:
Figure 2009507852

先の結果により、レミケード又は食塩水(対照)で処理したマウスとの比較における、ペプチド/siRNA処理したマウスの循環血液中のTNF−αタンパク質濃度の効果的な低下が実証される。本発明のsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド組成物及び方法のインビボでの効果の更なる証拠が、上記の対象マウスから、RAの病状と治療効果について一般的に承認された表現型指標である足スコア(paw score)を用いて得られた。   The previous results demonstrate an effective reduction in TNF-α protein concentration in the circulating blood of peptide / siRNA treated mice compared to mice treated with remicade or saline (control). Further evidence of the in vivo effects of the siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide compositions and methods of the invention is a generally accepted phenotypic indicator for the pathology and therapeutic effects of RA from the subject mice described above. Obtained using paw score.

開始点の違いにより(動物によっては、より早期の点でのスコアを提示する)、本実験では全ての動物についてスコアを0に合わせた。各足について0乃至3のスコアを提示するが、以下の採点指標に従えば、最高スコアは12となる。
0:正常
1:足又は足関節の浮腫又は歪曲
2:足又は足関節の歪曲
3:手首又は足関節の強直
Due to the difference in starting points (some animals present scores at earlier points), in this experiment the scores were set to zero for all animals. A score of 0 to 3 is presented for each foot, but the maximum score is 12 according to the following scoring index.
0: Normal 1: Foot or ankle joint edema or distortion 2: Foot or ankle joint distortion 3: Wrist or ankle joint stiffness

これらの足スコア評価の結果を、図5に図示する。これらのデータは、8週目での遅延したRA進行に示されるように、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73は、動物に注射した場合に、治療量のsiRNA(例えば、LC20、TNF−α2、及びTNF−α9(UAGCCCAUGUUGUAGCAAA(配列番号187)))を送達できることを実証している。PN73/siRNAで処置したマウスは、レミケードで処置したマウスとくらべて、8週目での足採点指標において、より良好に回復していた。足スコア評価を処置後11週目に行った場合、PN73/LC20複合体は、レミケード処置したマウスと同程度の足スコア評価を達成した。1:5の比率のPN73ペプチド/LC20 siRNAにおいて、2mg/kgのLC20では、試験したより低投与量のLC20と比較して、RA進行における相対的な観察で最大の遅延が達成された。PN73とsiRNAで処置した後に評価した5種類の異なるグループに関する、複数のsiRNAの相対的効果を以下表19にまとめる。   The results of these foot score evaluations are illustrated in FIG. These data show that the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73, when injected into animals, shows a therapeutic amount of siRNA (eg, LC20, TNF-α2, and It demonstrates that TNF-α9 (UAGCCCAUGUGUGUAGCAAA (SEQ ID NO: 187)) can be delivered. Mice treated with PN73 / siRNA recovered better in paw scoring index at 8 weeks compared to mice treated with Remicade. When the paw score assessment was performed 11 weeks after treatment, the PN73 / LC20 complex achieved a paw score assessment comparable to that of the Remicade treated mice. In a 1: 5 ratio of PN73 peptide / LC20 siRNA, 2 mg / kg LC20 achieved the greatest delay in relative observations in RA progression compared to the lower dose LC20 tested. The relative effects of multiple siRNAs for the five different groups evaluated after treatment with PN73 and siRNA are summarized in Table 19 below.

表19:

Figure 2009507852
Table 19:
Figure 2009507852

先の結果は、siRNAと本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの組成物により、遺伝子発現を調節して疾患を治療及び管理するための有望な新たな治療手段が提供されることを示している。本発明のsiRNA、例えば、分解のためにヒトTNF−α特異的mRNAを標的とするsiRNA等は、現行の低分子、可溶性レセプター、又は抗体によるRAの治療と比べて、高い特異性、低い免疫原性及び高い疾患の緩和をもたらす。hTNF−αを標的として、1回の投与により30乃至85%のノックダウンを生じる、50種類を超える候補siRNA配列をスクリーニングした。コンピューターで設計した20種類を超えるペプチド複合体及び/又は共有結合分子を単球による蛍光RNAの取込みについて比較したところ、多くがリポフェクタミン又はコレステロールと結合したsiRNAよりも著しく良好な取り込みを示し、10pM未満のIC50値を有することが判明した。前記ペプチド−siRNA製剤は、インビトロの活性化されたヒト単球内で、TNF−α mRNAとタンパク質の濃度を効果的にノックダウンする。 The previous results show that the composition of siRNA and the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the present invention provides a promising new therapeutic tool to regulate gene expression to treat and manage disease. . The siRNA of the present invention, such as siRNA targeting human TNF-α specific mRNA for degradation, has high specificity, low immunity compared to current treatment of RA with small molecules, soluble receptors, or antibodies. Produces virulence and high disease relief. More than 50 candidate siRNA sequences were screened targeting hTNF-α that produced 30-85% knockdown in a single dose. Comparing more than 20 computer-designed peptide conjugates and / or covalent molecules for uptake of fluorescent RNA by monocytes, many showed significantly better uptake than siRNA conjugated to lipofectamine or cholesterol, less than 10 pM Was found to have an IC 50 value of The peptide-siRNA formulation effectively knocks down the concentration of TNF-α mRNA and protein in activated human monocytes in vitro.

1種類の代表的な候補の送達ペプチド/siRNA製剤を、2種類の恒常的にヒトTNF−αを発現する慢性関節リウマチ(RA)のトランスジェニックマウスモデル内で評価した。生後6週間目から週2回IV注射による2mg/kgのsiRNA又はインフリキシマブで処置した動物は、生後7週間目からRAスコアの安定化(足と関節の炎症)を示したが、これと比較される対照ではこれらの病状が10週目まで持続した。生後9週目において、siRNAで処置した動物は、インフリキシマブで処理した動物と比べて同程度のRAスコアの低下を示したが、有意に低い血漿TNF−αタンパク質濃度を示した。   One representative candidate delivery peptide / siRNA formulation was evaluated in a transgenic mouse model of rheumatoid arthritis (RA) that constitutively expresses two types of human TNF-α. Animals treated with 2 mg / kg siRNA or infliximab by IV injection twice weekly from 6 weeks of age showed stabilization of the RA score (inflammation of the foot and joints) from 7 weeks of age, compared with this In some controls, these conditions persisted until week 10. At 9 weeks of age, animals treated with siRNA showed a similar decrease in RA score compared to animals treated with infliximab, but showed significantly lower plasma TNF-α protein concentrations.

本明細書の開示に基づけば、炎症等の病理状態で重要な役割を果たすTNF−αのようなサイトカイン等の標的遺伝子の発現を阻害するsiRNAの使用により、哺乳動物対象内のRAに例証される疾患の症状を緩和するか又は予防するための効果的な治療が提供される。本発明の方法及び組成物の範囲内で用いる代用的なペプチド/siRNA組成物は、抗体又は可溶性レセプターの場合のように、標的遺伝子の産物、例えばTNF−αとの複合体化によるのではなく、該組成物がTNF−α発現等の標的遺伝子発現を低下又は消去する能力と関連した利点を提供する。   Based on the disclosure herein, the use of siRNAs that inhibit the expression of target genes such as cytokines such as TNF-α that play an important role in pathological conditions such as inflammation is exemplified in RA in mammalian subjects. An effective treatment is provided to alleviate or prevent symptoms of certain diseases. Alternative peptide / siRNA compositions for use within the methods and compositions of the invention are not by complexation with the product of the target gene, eg, TNF-α, as is the case with antibodies or soluble receptors. , Providing an advantage associated with the ability of the composition to reduce or eliminate target gene expression, such as TNF-α expression.

本発明の教示に係る核酸の全身送達を向上させることにより、siRNAを薬物として開発するための更なる利点が提供される。この文脈における具体的な課題には、組織バリアーを通過しての標的細胞又は組織への送達、siRNAの安定性の維持、及び十分な効果を発揮する量のsiRNAを細胞膜を通って細胞内へ入れる細胞内送達が含まれる。本開示により、RAのモデルマウスを用いた試験により例証されるように、標的疾患を予想させるトランスジェニックモデル動物内の疾患活性を緩和する、ヒトTNF−α発現等の特定の遺伝子発現を標的とした新規なペプチド/siRNA組成物を具えるインビボでの効果的な送達系が初めて示される。関連する試験では、本発明の組成物と方法は、RA患者由来の活性化された単球内でTNF−α発現を効果的に阻害する。これらの結果により、RNAi経路が、TNF経路に対する細胞内効果を通じて細胞の表現型及び疾患の進行の変化を効果的に媒介し、さらに、現行の抗体を用いたRA治療に特徴的な、残存免疫反応性を有する抗体/TNF−α複合体の循環に起因する有毒な作用を回避することが示される。特に、これらの実施例に示されるsiNAとポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの投与量が、少なくとも80−90%又はこれを超える細胞生存率のレベルといつも相関するように、ここでの全試験は、付随する有毒効果を最小化して行った。   Improved systemic delivery of nucleic acids according to the teachings of the present invention provides additional advantages for developing siRNA as drugs. Specific challenges in this context include delivery to the target cell or tissue through the tissue barrier, maintaining the stability of the siRNA, and delivering a sufficient amount of siRNA through the cell membrane into the cell. Intracellular delivery is included. The present disclosure targets specific gene expression, such as human TNF-α expression, that mitigates disease activity in transgenic model animals that are predictive of the target disease, as exemplified by studies with RA model mice. For the first time, an effective delivery system in vivo comprising the novel peptide / siRNA composition is shown. In a related study, the compositions and methods of the present invention effectively inhibit TNF-α expression in activated monocytes from RA patients. These results indicate that the RNAi pathway effectively mediates changes in cellular phenotype and disease progression through intracellular effects on the TNF pathway, and is further characterized by residual immunity characteristic of RA treatment with current antibodies. It is shown to avoid toxic effects resulting from the circulation of reactive antibody / TNF-α complexes. In particular, so that the siNA and polynucleotide delivery-enhancing polypeptide doses shown in these examples always correlate with levels of cell viability of at least 80-90% or above, The accompanying toxic effects were minimized.

実施例12
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの合理的設計の最適化
本実施例では、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを最適化するための代表的な設計とデータを提供する。対象となる合理的設計操作は、ヒストンH2Bから誘導したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドに対して行った。
Example 12
Optimization of rational design of polynucleotide delivery-enhancing polypeptides This example provides representative designs and data for optimizing polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the invention. The rational design manipulations of interest were performed on polynucleotide delivery-enhancing polypeptides derived from histone H2B.

表20:

Figure 2009507852
Table 20:
Figure 2009507852

表20は、PN73と、PN73を基本とするポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの合理的設計を最適化するために作製されたPN73誘導体の一次構造の図解を提示する。各ペプチドのグレイに着色されたC末端は、該ペプチドの疎水性ドメインを表し、各ペプチドの黒色のN末端は親水性ドメインを表す。元となるペプチドのPN73は、細胞へのsiRNA送達を誘導又は促進するためのポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの例として上記に示されている。   Table 20 provides an illustration of the primary structure of PN73 and PN73 derivatives made to optimize the rational design of PN73-based polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. The gray colored C-terminus of each peptide represents the hydrophobic domain of the peptide, and the black N-terminus of each peptide represents the hydrophilic domain. The original peptide, PN73, is shown above as an example of a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide for inducing or facilitating siRNA delivery to cells.

このポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと他のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの機能−構造活性の関係をよりよく理解するため、C末端及びN末端の機能、並びにPN73及び他の化学的部分との結合体の活性を特徴づけることにより、1次構造試験を行った。   To better understand the function-structure activity relationship between this polynucleotide delivery-enhancing polypeptide and other polynucleotide delivery-enhancing polypeptides, C-terminal and N-terminal functions and conjugates with PN73 and other chemical moieties Primary structure tests were performed by characterizing the activity of

ヒトのヒストン2B(H2B)タンパク質のアミノ酸配列を以下に示す。   The amino acid sequence of human histone 2B (H2B) protein is shown below.

PN73、PN360及びPN361は、H2Bのペプチド断片であり、これらが相当するH2Bタンパク質の部分は、以下のペプチドの名称の後の括弧内に特定される。以下に列挙するPN360及びPN361のアミノ酸配列が、PN73中に見られる対応するアミノ酸配列とアラインメントされている。PN73ペプチド断片は、H2Bアミノ酸配列中に下線で示されており、H2Bのアミノ酸13乃至48に相当する。該PN73ペプチド断片は、H2Bのアミノ酸12乃至48に相当する場合もある。PN360はPN73とN末端を共有するが、PN73のC末端を欠いており、一方で、PN361はPN73とC末端を共有するが、PN73のN−末端を欠く。PN73結合体は、単一のsiRNA鎖(例えば、センス鎖)に共有結合したPN73である。PN404は、全てのリジンがアルギニンで置換されたバージョンのPN73であり、PN509は、N末端がPEG化された、ペグ化PN73(PEG分子量1kダルトン)誘導体である。

H2B(ヒストン2B)アミノ酸配列
MPEPAKSAPAPKKGSKKAVTKAQKKDSKKRKRSRKESYSVYVYKVLKVHPDTGISSKAMGIMNSFVNDIFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLLPGELAKHAVSEGTKAVTKYTSSK(配列番号164)

PN73(13−48)
NH−KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ−アミド(配列番号59)

PN360(13−35;PN73のN末端)
NH−KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRK−アミド(配列番号57)

PN361(24−48;PN73のC末端)
NH−KKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ−アミド(配列番号58)

PN73(13−48)−siRNA(センス鎖)結合体
siRNA−KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ−アミド(配列番号59)

PN404(全てのリジンがアルギニンで置換されたPN73)
NH−RGSRRAVTRAQRRDGRRRRRSRRESYSVYVYRVLRQ−アミド(配列番号91)

PN509(PEG化PN73)
PEG−RGSRRAVTRAQRRDGRRRRRSRRESYSVYVYRVLRQ−アミド(配列番号90)
PN73, PN360, and PN361 are peptide fragments of H2B, and the portion of the H2B protein to which they correspond is specified in parentheses after the following peptide names. The amino acid sequences of PN360 and PN361 listed below are aligned with the corresponding amino acid sequences found in PN73. The PN73 peptide fragment is underlined in the H2B amino acid sequence and corresponds to amino acids 13 to 48 of H2B. The PN73 peptide fragment may correspond to amino acids 12 to 48 of H2B. PN360 shares the N-terminus with PN73, but lacks the C-terminus of PN73, while PN361 shares the C-terminus with PN73, but lacks the N-terminus of PN73. A PN73 conjugate is a PN73 covalently linked to a single siRNA strand (eg, sense strand). PN404 is a version of PN73 in which all lysines are substituted with arginine, and PN509 is a PEGylated PN73 (PEG molecular weight 1 kDalton) derivative in which the N-terminus is PEGylated.

H2B (Histone 2B) amino acid sequence MPEPAKSAPAPK KGSKKAVTKKAQKKDSKKRKRRSKESYSVYVYKVLK VHPDTGISKAMGIMNSFVNDIFFERIAGEASRLAHYNKRSTGSKTLKTS

PN73 (13-48)
NH 2 -KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ- amide (SEQ ID NO: 59)

PN360 (13-35; N-terminus of PN73)
NH 2 -KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRK- amide (SEQ ID NO: 57)

PN361 (24-48; C-terminal of PN73)
NH 2 -KKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ- amide (SEQ ID NO: 58)

PN73 (13-48) -siRNA (sense strand) conjugate siRNA-KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ-amide (SEQ ID NO: 59)

PN404 (PN73 with all lysines replaced with arginine)
NH 2 -RGSRRAVTRAQRRDGRRRRRSRRESYSVYVYRVLRQ- amide (SEQ ID NO: 91)

PN509 (PEGylated PN73)
PEG-RGSRRAVTRAQRRDGGRRRRRSRRESYSVYVYRVLRQ-amide (SEQ ID NO: 90)

図6には、先のPN73の合理的に設計された誘導体であるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドについての、マウスの尾の線維芽細胞内での取り込み効率と生存率の試験の結果が提示されている。マウスの尾の線維芽細胞内での修飾PN73の活性の変化が図で示されている。PN404と異なり、PN509は、毒性を高めることなく取り込みを増大させる。PN73のN末端の一部の欠失は、活性を低下させるが、C末端残基の除去では、活性が消失した。PN73とPN509は両方とも、初代細胞内でリポフェクタミン(カルフォルニア州所在のInvitrogen社)よりも高い活性を示す。   FIG. 6 presents the results of a test of uptake efficiency and survival in mouse tail fibroblasts for a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, a rationally designed derivative of PN73. Yes. The changes in the activity of modified PN73 in mouse tail fibroblasts are shown graphically. Unlike PN404, PN509 increases uptake without increasing toxicity. Deletion of part of the N-terminus of PN73 reduces activity, but removal of the C-terminal residue abolished activity. Both PN73 and PN509 show higher activity in primary cells than Lipofectamine (Invitrogen, California).

実施例13
アセチル化したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドは血漿中で高い安定性を示す
本実施例の目的は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の修飾により、該ペプチドに向上した安定性が提供されて、結果としてそのトランスフェクション活性が促進されるかどうかを決定することにあった。非修飾型PN73、N末端PEG化型PN73及びN末端アセチル化型PN73の血漿中での安定性を比較した。PN73のC末端はアミド化されている。紫外線検出器と連結したサイズ排除クロマトグラフィーを用いて、非修飾型と修飾型のPN73の安定性を血漿中でのインキュベーションの前後で特徴付けした。
Example 13
The purpose of this example is that acetylated polynucleotide delivery-enhancing polypeptides exhibit high stability in plasma. The purpose of this example is that modification of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 provides improved stability to the peptides. The result was to determine if the transfection activity was promoted as a result. The plasma stability of unmodified PN73, N-terminal PEGylated PN73 and N-terminal acetylated PN73 was compared. The C-terminal of PN73 is amidated. Using size exclusion chromatography coupled to a UV detector, the stability of unmodified and modified PN73 was characterized before and after incubation in plasma.

血漿の非存在下では、非修飾型、PEG化型及びアセチル化型のPN73は、約9分で、異なってはいるが重複するUV軌跡を示した。しかしながら、血漿に4時間暴露した後では、非修飾PN73とPEG化PN73に特異的なUV軌跡は存在しておらず、著しい分解が示唆された。対照的に、アセチル化PN73に独特のUV軌跡は残っており、この修飾により、非修飾PN73型及びPEG化PN73型と比較して、血漿中でのPN73の安定性が顕著に増大したことが示された。   In the absence of plasma, unmodified, PEGylated and acetylated PN73 showed a different but overlapping UV trace at about 9 minutes. However, after exposure to plasma for 4 hours, there was no UV trajectory specific to unmodified PN73 and PEGylated PN73, suggesting significant degradation. In contrast, a unique UV trajectory remains for acetylated PN73, and this modification significantly increased the stability of PN73 in plasma compared to unmodified PEG73 and PEGylated PN73. Indicated.

これらのデータにより、血漿中のPN73の安定性は、PN73ペプチドのN末端のアセチル化により向上できるという驚くべき予期せぬ発見が示される。アセチル化したPN73ペプチドの1次構造は以下の通りである:
Ac−KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ−アミド(配列番号59)
These data indicate the surprising and unexpected discovery that the stability of PN73 in plasma can be improved by N-terminal acetylation of the PN73 peptide. The primary structure of the acetylated PN73 peptide is as follows:
Ac-KGSKKAVTKAQKKDGKKRKRSRKESYSVYVYKVLKQ-amide (SEQ ID NO: 59)

実施例14
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドはインターフェロン反応を誘起しない
本実施例の目的は、リポソーム試薬とsiRNA、又は代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのPN73ペプチドとsiRNAのいずれかによりトランスフェクトされた細胞のインターフェロン反応を比較することでにあった。インターフェロンの反応性は、ELISA(タンパク質)及びbDNA(mRNAレベル)により評価した。
Example 14
Polynucleotide Delivery- Enhanced Polypeptide Does Not Induce Interferon Response The purpose of this example is to interferon cells transfected with either a liposome reagent and siRNA, or a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, PN73 peptide and siRNA It was to compare the reactions. Interferon reactivity was assessed by ELISA (protein) and bDNA (mRNA level).

従来では、siRNA分子は、リポソーム媒介性のトランスフェクションにより細胞内に送達される。しかしながら、これでは概して低効率の送達に終わり、インビボでの炎症反応、及び結果的に細胞増殖を阻害するインターフェロン遺伝子発現の上方制御が生じることになる。その結果、標的遺伝子発現レベルの低下に限界があり、従って、siRNAを、治療法及び遺伝子発現の研究手段として非効果的なものにしてしまっている。PN73によるsiRNA送達がこの課題を克服する。   Traditionally, siRNA molecules are delivered into cells by liposome-mediated transfection. However, this generally results in low-efficiency delivery, resulting in an in vivo inflammatory response and, consequently, upregulation of interferon gene expression that inhibits cell proliferation. As a result, there is a limit to the reduction in target gene expression levels, thus making siRNA ineffective as a therapeutic and gene expression research tool. SiRNA delivery by PN73 overcomes this challenge.

図7には、リポフェクタミン対PN73ペプチドによる複数の異なるsiRNAのトランスフェクションのbDNAアッセイの結果が示されている。siRNAは、リポフェクタミン又はPN73のいずれかと、1nM、10nM、100nM又は200nMの濃度で複合体化させた。インターロイキン1β(IL−1β)は、インターフェロン反応性を測定するための分子マーカーとして機能し、Qnegを陰性対照として用いた。図7に示すように、100nM又は200nMのTNF−α9 siRNAと複合体化したリポフェクタミンでは、IL−1βmRNA濃度の著しい増大が生じた。更に、試験した他の全てのsiRNAでも、IL−1βmRNA濃度の緩やかな増大が生じた。対照的に、PN73ペプチドと複合体化した同一のsiRNAは、IL−1βmRNA濃度の増大を生じなかった。   FIG. 7 shows the results of a bDNA assay of transfection of several different siRNAs with Lipofectamine versus PN73 peptide. siRNA was complexed with either lipofectamine or PN73 at concentrations of 1 nM, 10 nM, 100 nM or 200 nM. Interleukin 1β (IL-1β) functioned as a molecular marker for measuring interferon reactivity, and Qneg was used as a negative control. As shown in FIG. 7, lipofectamine complexed with 100 nM or 200 nM TNF-α9 siRNA resulted in a significant increase in IL-1β mRNA concentration. Furthermore, all other siRNAs tested also caused a gradual increase in IL-1β mRNA concentration. In contrast, the same siRNA complexed with the PN73 peptide did not cause an increase in IL-1β mRNA concentration.

リポフェクタミン及びPN73トランスフェクションのいずれかによりトランスフェクトされた細胞間で観察されるインターフェロン反応性の差異を更に特徴付けするため、ELISAアッセイを行って、以下の分子マーカーのタンパク質発現レベルを測定した:インターロイキン1β(IL−1β)、インターフェロンα(INF−α)、インターロイキン6(IL−6)、インターロイキン8(IL−8)、インターロイキン12(IL−12)、MIP−1α、インターフェロンγ(IFN−γ)、及び腫瘍壊死因子−α(TNF−α)。siRNAと複合体化したリポフェクタミン又はsiRNAと複合体化したPN73によりトランスフェクトされた細胞の相対的なタンパク質発現レベルを表21にまとめる。   To further characterize the differences in interferon reactivity observed between cells transfected with either Lipofectamine and PN73 transfection, an ELISA assay was performed to measure protein expression levels of the following molecular markers: Leukin 1β (IL-1β), interferon α (INF-α), interleukin 6 (IL-6), interleukin 8 (IL-8), interleukin 12 (IL-12), MIP-1α, interferon γ ( IFN-γ), and tumor necrosis factor-α (TNF-α). Table 21 summarizes the relative protein expression levels of cells transfected with lipofectamine complexed with siRNA or PN73 complexed with siRNA.

表21:

Figure 2009507852
Table 21:
Figure 2009507852

表21に示すように、LC20とLC17の両siRNAは、どのトランスフェクション試薬を用いたかに関係なく、インターフェロン反応を示さなかった。しかしながら、リポフェクタミンによるIFN−1又はTNF−α9のトランスフェクションは、IL−1β、IL−6、及びMIP−1αのタンパク質発現レベルの増大を生じさせた。対照的に、試験した全てのPN73によるsiRNAのトランスフェクションでは、試験したあらゆるインターフェロン反応マーカーのタンパク質発現についても、観察可能な程に誘導しなかった。   As shown in Table 21, both LC20 and LC17 siRNAs showed no interferon reaction regardless of which transfection reagent was used. However, transfection of IFN-1 or TNF-α9 with lipofectamine resulted in increased protein expression levels of IL-1β, IL-6, and MIP-1α. In contrast, transfection of siRNA with all PN73 tested did not observably induce protein expression of any interferon response marker tested.

ELISAアッセイのこれらのデータは、PN73により媒介されるsiRNAのトランスフェクションは、インターフェロン反応を誘起しないという驚くべき予期せぬ発見を示すものである。   These data from the ELISA assay indicate a surprising and unexpected finding that transfection of siRNA mediated by PN73 does not induce an interferon response.

実施例15
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと結合したsiRNAは、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAよりも高いノックダウン活性を示す
本実施例の目的は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73に結合するか又は複合体化したLC13及びLC20のsiRNAの、ヒト単球内でのノックダウン活性を比較することにある。ヒト単球の単離及びトランスフェクション、並びにノックダウン活性の測定に用いた方法は、先に議論されている。Qnegは、ランダムなsiRNA配列を表し、これらの実験において陰性対照として機能する。観察されたQnegのノックダウン活性を、100%(100%の遺伝子発現レベル)に標準化し、LC20とLC13の活性を陰性対照の相対パーセンテージとして表す。LC20及びLC13は、ヒトTNF−α遺伝子を標的とするsiRNAである。図8は、PN73無しのLC20及びLC13のsiRNA(図8−C)、PN73と複合体化したLC20及びLC13のsiRNA(図8−B)又はPN73と結合したLC20及びLC13のsiRNA(図8−A)のノックダウン活性を示す。LC20及びLC13は、0nM乃至2.5nMの濃度範囲に亘って試験した。PN73は、複合体及び結合体の両方の実験において1:1の比率に保った。
Example 15
The purpose of this example is that siRNA bound to a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide exhibits a higher knockdown activity than siRNA complexed with the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide. The purpose is to compare the knockdown activity of bound or complexed LC13 and LC20 siRNAs in human monocytes. The methods used for the isolation and transfection of human monocytes and the measurement of knockdown activity have been discussed previously. Qneg represents a random siRNA sequence and serves as a negative control in these experiments. The observed Qneg knockdown activity is normalized to 100% (100% gene expression level) and the activity of LC20 and LC13 is expressed as a relative percentage of the negative control. LC20 and LC13 are siRNAs that target the human TNF-α gene. FIG. 8 shows LC20 and LC13 siRNA without PN73 (FIG. 8-C), LC20 and LC13 siRNA complexed with PN73 (FIG. 8-B), or LC20 and LC13 siRNA conjugated with PN73 (FIG. 8- The knockdown activity of A) is shown. LC20 and LC13 were tested over a concentration range of 0 nM to 2.5 nM. PN73 was kept in a 1: 1 ratio in both the complex and conjugate experiments.

予想されたとおり、PN73の不存在下では、LC13及びLC20は、殆どノックダウン活性を示さなかった(図8−C)。LC13及びLC20の両者は、PN73と複合体化した場合に、Qneg対照と比較して、約15%と30%のTNF−α遺伝子発現の低下を生じた(図8−B)。しかしながら、TNF−αに関してのノックダウン活性は、siRNAがPN73と結合した場合に60%未満にまで低下した(図8−A)。これは、PN73/siRNA複合体との比較において、siRNAによるノックダウン活性の顕著な増大である。従って、これらのデータは、siRNAノックダウン活性は、siRNAが代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73と結合した場合に、顕著に向上されるという驚くべき予期せぬ発見を示すものである。   As expected, in the absence of PN73, LC13 and LC20 showed little knockdown activity (FIG. 8-C). Both LC13 and LC20, when complexed with PN73, resulted in about 15% and 30% reduction in TNF-α gene expression compared to the Qneg control (FIG. 8-B). However, knockdown activity for TNF-α was reduced to less than 60% when siRNA bound to PN73 (FIG. 8-A). This is a significant increase in knockdown activity by siRNA compared to the PN73 / siRNA complex. Thus, these data represent a surprising and unexpected finding that siRNA knockdown activity is significantly improved when siRNA is bound to a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73.

実施例16
コレステロール促進性のsiRNAの取込みの血清による阻害はポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドにより救済される
本実施例では、コレステロール部分に結合したsiRNAを具える送達製剤への透過性ペプチドの添加により、コレステロール−siRNAの取込みに対する血清による阻害作用が濃度依存的に低下することを実証する。siRNA取り込みの分析のために細胞をPBSで洗浄して、トリプシンで処理し(接着細胞のみ)、次いでフローサイトメトリーで分析した。BAと規定されるsiRNAの取り込みは、上記に記載されるように、細胞内のCy5又はFAMの蛍光強度によっても測定し、細胞生存率はヨウ化プロピジウム又はアネキシンV−PEの添加により評価した。蛍光標識したsiRNAの膜への挿入から細胞取込みを区別するために、トリパンブルーを用いて細胞膜表面上の蛍光を消光させた。
Example 16
Inhibition of cholesterol-promoting siRNA uptake by serum is rescued by polynucleotide delivery-enhancing polypeptides In this example, the addition of a permeable peptide to a delivery formulation comprising siRNA bound to a cholesterol moiety results in cholesterol-siRNA It demonstrates that the inhibitory effect of sera on the uptake of is reduced in a concentration-dependent manner. For analysis of siRNA uptake, cells were washed with PBS, treated with trypsin (adherent cells only) and then analyzed by flow cytometry. Uptake of siRNA defined as BA was also measured by intracellular Cy5 or FAM fluorescence intensity as described above, and cell viability was assessed by the addition of propidium iodide or annexin V-PE. To distinguish cell uptake from fluorescently labeled siRNA insertion into the membrane, trypan blue was used to quench the fluorescence on the cell membrane surface.

表22:

Figure 2009507852
Table 22:
Figure 2009507852

表22中のデータは、血清の存在により、本発明に係るコレステロール部分に結合したsiRNAの細胞取込みが著しく低下することを示している。しかしながら、結合していないsiRNAの細胞取込みは、代表的な送達促進ペプチド、PN73の存在下で救済されている。   The data in Table 22 shows that the presence of serum significantly reduces the cellular uptake of siRNA bound to the cholesterol moiety according to the present invention. However, cellular uptake of unbound siRNA is rescued in the presence of a typical delivery-enhancing peptide, PN73.

透過性ペプチド送達促進剤、PN73と複合体を形成した、本発明に係るコレステロールに結合したsiRNA(コレステロールsiRNA+PN73)と、PN73と複合体を形成した、非結合siRNA(siRNA+PN73)の細胞取込みの比較を行った。図9に示すように、同等の細胞取込み活性は、非結合siRNA又はコレステロールに結合したsiRNAのいずれかにより、高濃度のPN73で達成することが可能である。これらのアッセイと関連する取り込みアッセイのため、コレステロールに結合したsiRNAとsiRNA/PN73複合体を、一定濃度又は種々の濃度で血清が添加されたオプティMEM(登録商標)培地(Invitrogen社)中のマウスの尾の線維芽細胞(MTF)内に、上記のようにトランスフェクトした。コレステロール及び複合体の両方に関して、siRNAの終濃度は0.2μMであった。取り込み効率と平均蛍光強度をフローサイトメトリーによって評価した。   Comparison of the cellular uptake of a permeant peptide delivery enhancer, PN73 complexed with cholesterol according to the present invention (cholesterol siRNA + PN73) and unconjugated siRNA (siRNA + PN73) complexed with PN73 went. As shown in FIG. 9, equivalent cell uptake activity can be achieved at high concentrations of PN73, either with unbound siRNA or with siRNA bound to cholesterol. For uptake assays associated with these assays, mice in OptiMEM® medium (Invitrogen) supplemented with serum at a constant or various concentrations of siRNA conjugated to cholesterol and siRNA / PN73 complexes. In the tail fibroblasts (MTF). For both cholesterol and complex, the final concentration of siRNA was 0.2 μM. Uptake efficiency and average fluorescence intensity were evaluated by flow cytometry.

PN73と更にPN250が、コレステロールに結合したsiRNAの細胞取込みの血清による阻害を救済する能力について、マウスの尾の線維芽細胞(MTF)中で更に特徴付けを行った。図10には、siRNAの細胞取込みに対する高濃度のウシ胎児血清(FBS)の影響が図示されている。PN73又はPN250のいずれもの非存在下において、コレステロールに結合したsiRNAの細胞取込みは、僅か5%のFBSでも大幅に弱められている。しかしながら、40μMのPN73又は80μMのPN250のいずれかの存在下においては、siRNA取り込みは救済される。   The ability of PN73 and also PN250 to rescue serum inhibition of cellular uptake of siRNA bound to cholesterol was further characterized in mouse tail fibroblasts (MTF). FIG. 10 illustrates the effect of high concentrations of fetal bovine serum (FBS) on siRNA cell uptake. In the absence of either PN73 or PN250, cellular uptake of siRNA bound to cholesterol is greatly attenuated by as little as 5% FBS. However, siRNA uptake is rescued in the presence of either 40 μM PN73 or 80 μM PN250.

先のデータ(表22及び図10)は、siRNAのコレステロールへの結合が、siRNAの細胞への取り込みを著しく促進することを示している。しかしながら、コレステロールに結合したsiRNAの取込みは、血清の存在により大いに減少するか又は消失してしまう可能性がある。これは、恐らく、コレステロール部分の、コレステロール結合siRNAが標的細胞へ進入する能力を阻害する血清タンパク質との結合によるものと考えられる。しかしながら、透過性ペプチドPN73及びPN250に例示される送達促進剤の存在下では、血清による細胞取込みの阻害は救済することが可能である。更に具体的には、コレステロール部分に結合したsiRNAを具える送達製剤への透過性ペプチドの付加は、コレステロール−siRNAの取込みに対する血清による阻害効果を濃度依存的に減少させる。   Previous data (Table 22 and FIG. 10) shows that siRNA binding to cholesterol significantly promotes uptake of siRNA into cells. However, the uptake of siRNA bound to cholesterol can be greatly reduced or eliminated by the presence of serum. This is probably due to the binding of the cholesterol moiety to serum proteins that inhibit the ability of cholesterol-binding siRNA to enter target cells. However, in the presence of delivery enhancers exemplified by the permeable peptides PN73 and PN250, inhibition of cell uptake by serum can be rescued. More specifically, the addition of a permeable peptide to a delivery formulation comprising siRNA linked to a cholesterol moiety reduces the inhibitory effect of serum on cholesterol-siRNA uptake in a concentration-dependent manner.

実施例17
代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの欠失解析
本実施例では、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73によるsiRNAの細胞取込みとsiRNA媒介性標的遺伝子ノックダウン活性を最適化するために用いる実験の設計を例示する。
Example 17
Deletion analysis of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides In this example, experiments used to optimize cellular uptake of siRNA and siRNA-mediated target gene knockdown activity by the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 The design of is illustrated.

以下の表23には、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73とその切断型の誘導体が示されている。以下に列挙するPN360とPN361のアミノ酸配列をPN73の対応アミノ酸配列とアライメントさせている。PN360は、PN73とN末端を共有するが、PN73のC末端を欠いており、一方でPN361はPN73とC末端を共有するが、PN73のN末端を欠く。PN766は、PN73のC末端の15個のアミノ酸に相当する。PN73、PN360、PN361及びPN766は、C末端側がFITC(フルオレセイン−5−イソチオシアナート)(即ち、−GK[イプシロン]G−アミド)によりタグ化されていない。更に、表23には、PN768以外は、ペプチドのN末端から1度に3残基を段階的に欠失させることで作り出された、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の11種類の切断型が示されている。これら全てのペプチドは、C末端側がFITC(フルオレセイン−5−イソチオシアナート)標識(即ち、−GK[イプシロン]G−アミド)によりタグ化されており、該ペプチドを具える細胞は、蛍光顕微鏡で検出でき、そして/又はフローサイトメトリーによりソーティングすることができる。注目すべきことは、PN766とPN708は、同一のアミノ酸配列を有するが、PN708がC末端にFITCタグを有する点で異なっていることである。以下は、PN73と切断型の1次構造の説明であり、該切断型については、更にトランスフェクション活性が試験されることになる。   Table 23 below shows a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 and its truncated derivatives. The amino acid sequences of PN360 and PN361 listed below are aligned with the corresponding amino acid sequences of PN73. PN360 shares the N-terminus with PN73, but lacks the C-terminus of PN73, while PN361 shares the C-terminus with PN73, but lacks the N-terminus of PN73. PN766 corresponds to 15 C-terminal amino acids of PN73. PN73, PN360, PN361, and PN766 are not tagged on the C-terminal side with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate) (that is, -GK [epsilon] G-amide). Furthermore, Table 23 shows 11 types of cleavages of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 created by stepwise deletion of 3 residues at a time from the N-terminus of the peptide except for PN768. The type is shown. All these peptides are tagged on the C-terminal side with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate) label (ie, -GK [epsilon] G-amide). Can be detected and / or sorted by flow cytometry. It should be noted that PN766 and PN708 have the same amino acid sequence but differ in that PN708 has a FITC tag at the C-terminus. The following is a description of the primary structure of PN73 and the truncated form, which will be further tested for transfection activity.

表23:

Figure 2009507852
Table 23:
Figure 2009507852

実施例18
代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの欠失解析
代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の機能ドメインは、該ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが細胞内にsiRNAを効率的に送達する能力にとって決定的なものである。これらの機能ドメインには、膜結合領域、融合領域及びヌクレオチド結合領域が含まれる。簡潔には、膜結合とは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、細胞膜に結合する能力を表す。融合特性は、細胞膜から離脱して、細胞質へと進入する能力を表す。前記ペプチドの膜結合ドメインと融合ドメインは、機構上近接しており(即ち、ペプチドが細胞に進入する能力)、従って、実験上で識別することは困難な場合がある。故に、これら2種類の特性(ペプチドのドメイン)は、単一の分析に併合されることになる。最後に、ヌクレオチド結合は、ペプチドがヌクレオチドに結合する能力を表す。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの上記に説明する各ドメインを決定するために用いる方法を、以下で一層詳細に論じる。代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の膜結合/融合ドメイン及びヌクレオチド結合ドメインを決定するためのデータを表24にまとめる(試験した全ての濃度に関するデータは表示されていない)。
Example 18
Deletion analysis of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides The functional domain of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 is critical for the ability of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide to efficiently deliver siRNA into cells. It is a thing. These functional domains include a membrane binding region, a fusion region and a nucleotide binding region. Briefly, membrane binding refers to the ability of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide to bind to the cell membrane. The fusion property represents the ability to detach from the cell membrane and enter the cytoplasm. The membrane-bound and fusion domains of the peptide are mechanistically close (ie, the ability of the peptide to enter the cell) and therefore can be difficult to distinguish experimentally. Therefore, these two characteristics (peptide domains) will be merged into a single analysis. Finally, nucleotide binding represents the ability of a peptide to bind to a nucleotide. The method used to determine each of the above-described domains of a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is discussed in more detail below. Data for determining the membrane binding / fusion domain and nucleotide binding domain of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 are summarized in Table 24 (data for all concentrations tested are not shown).

表24:

Figure 2009507852
Table 24:
Figure 2009507852

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの膜結合及び融合ドメイン
初代マウス尾線維芽細胞(MTF)を用いた細胞取込みアッセイにより、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の完全長型又は切断型が細胞に進入する効力をインビトロで試験した。FITC標識ペプチドを受け取る培養中の細胞の数をフローサイトメトリーによって測定した。ペプチドの細胞取込みのパーセンテージを、培養中に存在する細胞の総数と相対して表した。加えて、平均蛍光強度(MFI)を用いて、細胞内に見られるFITC標識ペプチドの量を評価した。MFIは、細胞内のFITC標識ペプチド量と正の相関関係を有する:高い相対MFI値は、より多くの細胞内FITC標識ペプチド量と相関する。表23中のペプチドは、0.63μM、2.5μM及び10μMの濃度にあると判断した;PN768を、2μM、10μM及び50μMで試験した。
Representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide membrane binding and cell uptake assays using fusion domain primary mouse tail fibroblasts (MTF) showed that the full-length or truncated form of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 The ability to enter cells was tested in vitro. The number of cells in culture receiving the FITC-labeled peptide was determined by flow cytometry. The percentage of cellular uptake of the peptide was expressed relative to the total number of cells present in the culture. In addition, the average fluorescence intensity (MFI) was used to evaluate the amount of FITC-labeled peptide found in the cells. MFI has a positive correlation with the amount of FITC-labeled peptide in the cell: high relative MFI values correlate with more amount of intracellular FITC-labeled peptide. The peptides in Table 23 were judged to be at concentrations of 0.63 μM, 2.5 μM and 10 μM; PN768 was tested at 2 μM, 10 μM and 50 μM.

トランスフェクションの前日に、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の完全長型又は切断型を細胞に暴露した。FITC標識タグを付けたペプチドを、室温で約5分間かけてオプティMEM(登録商標)培地(Invitrogen社)中に希釈し、次いで細胞に添加した。細胞を3時間かけてトランスフェクトし、そしてPBSで洗浄してトリプシンで処理し、次いでフローサイトメトリーで分析した。細胞生存率は上記と同様に測定した。細胞取込みは、トリパンブルーを用いて、細胞膜表面上のあらゆる蛍光を消光することで膜挿入から区別した。   The day before transfection, cells were exposed to the full-length or truncated forms of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73. FITC-tagged peptides were diluted in OptiMEM® medium (Invitrogen) for about 5 minutes at room temperature and then added to the cells. Cells were transfected for 3 hours and washed with PBS, treated with trypsin and then analyzed by flow cytometry. Cell viability was measured as described above. Cell uptake was distinguished from membrane insertion by using Trypan Blue to quench any fluorescence on the cell membrane surface.

細胞取込みアッセイでは、完全長FITC標識PN73ペプチド(PN690)が、試験した全ての濃度において殆ど100%の細胞取込みを達成した(表24の「ペプチドの細胞取込み%」と表題された列には10μMでの結果が示されている)。他のPN73の切断型は、50μMを要したPN768以外、10μMの濃度でPN690と同程度の細胞取込みパーセント(括弧内の数値)を達成しており、PN73のN末端残基は、該ペプチドが細胞に進入する能力に必要とされないことが示唆された。PN768として同定された、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の5つのC末端残基は、ペプチドの細胞取込みに十分なものであった。しかしながら、表24に示されてはいないが、注目すべきことに、PN73の切断型は、0.63μMにおいて、ペプチドの長さに比例した細胞取込み活性の低下を示した。換言するならば、0.63μMの濃度で試験したペプチドについての一般的な観察は、PN73ペプチドの長さが減少するにつれて、その細胞取込み活性も低下するというものであり、故にペプチドの細胞取込み活性は、用量依存的であることが示唆される。   In the cell uptake assay, full length FITC-labeled PN73 peptide (PN690) achieved almost 100% cell uptake at all concentrations tested (10 μM in the column titled “% Peptide Cell Uptake” in Table 24). Results are shown). The other truncated forms of PN73, except for PN768, which required 50 μM, achieved the same percentage of cellular uptake (number in parentheses) as PN690 at a concentration of 10 μM. It was suggested that it is not required for its ability to enter cells. The five C-terminal residues of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73, identified as PN768, were sufficient for cellular uptake of the peptide. However, although not shown in Table 24, it should be noted that the truncated form of PN73 showed a decrease in cellular uptake activity proportional to peptide length at 0.63 μM. In other words, the general observation for peptides tested at a concentration of 0.63 μM is that as the length of the PN73 peptide decreases, its cellular uptake activity decreases, and thus the cellular uptake activity of the peptide. Is suggested to be dose dependent.

これらの結果は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの全ての切断型は、培養中の細胞に高いパーセンテージで進入する能力を保持することを示した。   These results indicated that all truncated forms of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides retain the ability to enter a high percentage of cells in culture.

細胞取込みアッセイでは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の切断型が同程度の細胞取込み活性を有することが示されたが、MFI測定では、PN73ペプチドの切断型は、細胞に進入したFITC標識ペプチドの平均量に基づいて識別できることが示された。表24の「ペプチドのFITCのMIF」と表題された列中に示されるように、完全長のFITC標識PN73ペプチド(PN690)は、MFIの用量依存的な増大を示したが、10μMにおいて、約125ユニットの最高MFIを達成している。PN661、PN685及びPN660は、完全長PN73(PN690)と同程度のMFIレベルを示した。しかしながら、PN735とPN655は、それぞれ約80MFIユニットと60MFIユニットの、低いMFIレベルを示した。更に、PN654、PN708、PN653、PN652、PN651及びPN768で、MFI検出性の著しい低下が観察されており、PN73の18個のN末端残基の欠失により、細胞によるペプチドの効率的な取り込みが除去されることが示唆されている。   The cellular uptake assay showed that the truncated form of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 has similar cellular uptake activity, but MFI measurements indicated that the truncated form of the PN73 peptide was in the FITC that entered the cell. It was shown that discrimination was possible based on the average amount of labeled peptide. As shown in the column titled “Peptide FITC MIF” in Table 24, the full-length FITC-labeled PN73 peptide (PN690) showed a dose-dependent increase in MFI, but at 10 μM, The highest MFI of 125 units is achieved. PN661, PN685 and PN660 showed MFI levels comparable to full length PN73 (PN690). However, PN735 and PN655 showed low MFI levels of about 80 MFI units and 60 MFI units, respectively. In addition, a significant decrease in MFI detectability was observed with PN654, PN708, PN653, PN652, PN651, and PN768, and deletion of the 18 N-terminal residues of PN73 resulted in efficient uptake of the peptide by the cell. Suggested to be removed.

これらの結果は、PN73の全ての切断型は、培養中の細胞に高いパーセンテージで進入可能であり、特に、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の最初の18個のN末端残基は、培養中の細胞によるペプチドの効率的な取り込みに必須であることを示している。これらの結果は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の切断型誘導体((PN661;PN685;PN660;PN735;及びPN655)が、培養細胞に効率的に進入できることも示している。   These results show that all truncated forms of PN73 are able to enter cells in culture at a high percentage, and in particular, the first 18 N-terminal residues of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 are: It is essential for efficient uptake of peptides by cells in culture. These results also indicate that truncated derivatives of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 ((PN661; PN685; PN660; PN735; and PN655) can efficiently enter cultured cells.

以上をまとめると、ペプチドの細胞取込みのデータは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73のC末端の5つの残基が、細胞への侵入に十分なものであることを示しており、該ペプチドの膜結合/融合ドメインがC末端に位置していることを示唆するものである。しかしながら、ペプチドのFITCのMFIのデータは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73のN末端の18個の残基の除去により、該ペプチドが細胞に進入する効率を制限することを示しており、該ペプチドのN末端が、膜結合/融合ドメインの効果的な取り込み特性に必要とされていることを示唆するものである。   In summary, peptide cellular uptake data indicate that the C-terminal five residues of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 are sufficient for entry into the cell, This suggests that the membrane-bound / fusion domain of the peptide is located at the C-terminus. However, the FITC MFI data for the peptide shows that removal of the N-terminal 18 residues of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 limits the efficiency of the peptide entering the cell. , Suggesting that the N-terminus of the peptide is required for effective uptake properties of the membrane binding / fusion domain.

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのヌクレオチド結合ドメイン:
前記一連の欠失を有する各ペプチドについて、siRNAと複合体化してsiRNAを初代MTF細胞に送達する能力を、細胞取込みアッセイとMFIによって測定した。前記一連の欠失を有する種々のペプチドによるsiRNAの細胞取込みの相対量を比較することによって、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73のヌクレオチド結合ドメインの特徴付けを行った。ペプチドは、いずれもヌクレオチド結合領域の存在と相関した高いパーセンテージ(40%以上)のsiRNA細胞取込みを示した。低いパーセンテージのsiRNA細胞取込み(30%未満)は、ヌクレオチド結合ドメインの不存在を表す。
Nucleotide binding domains of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides:
For each peptide with the series of deletions, the ability to complex with siRNA and deliver siRNA to primary MTF cells was measured by cell uptake assay and MFI. The nucleotide binding domain of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 was characterized by comparing the relative amount of cellular uptake of siRNA by various peptides having the series of deletions. All peptides showed a high percentage (> 40%) of siRNA cell uptake correlated with the presence of the nucleotide binding region. A low percentage of siRNA cell uptake (less than 30%) represents the absence of a nucleotide binding domain.

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の完全長型と切断型を試験するため、上記のCy5又はFAMに結合したsiRNA及びペプチドでMTF細胞を処理した。洗浄の後、細胞をトリプシンで処理し、次いでフローサイトメトリーにより分析した。siRNAの細胞内取り込みを、細胞内のCy5蛍光強度により測定した;トリパンブルーを用いて細胞膜表面上のあらゆる蛍光を消光させた。取り込みは、細胞の総数に相対して表した。   To test the full-length and truncated forms of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73, MTF cells were treated with siRNA and peptides conjugated to Cy5 or FAM as described above. After washing, the cells were treated with trypsin and then analyzed by flow cytometry. Intracellular uptake of siRNA was measured by intracellular Cy5 fluorescence intensity; trypan blue was used to quench any fluorescence on the cell membrane surface. Uptake was expressed relative to the total number of cells.

表24には、0.5μMのCy5結合siRNAを用いた場合の、ペプチドによるsiRNAの細胞取込みのパーセントが結果として示されている。非FITC標識PN73(PN643)ペプチドは、10μMの濃度で約100%のsiRNA取り込みを達成した(データは未表示)。しかしながら、PN73ペプチドをFITCタグで標識した場合(PN690)、2.5μMで観察されたその最大細胞取込み活性は、約60%にまで低下しており、FITC標識の付加により、ペプチドの細胞取込み機能が干渉を受けることが示唆される。従って、このアッセイで観察された各ペプチドの細胞取込み活性は、ペプチドの真のsiRNA細胞取込み活性を反映していない可能性がある。それにも関わらず、PN661に代表されるように、PN73(PN690)ペプチドの最もN末端側の3つの残基の除去により、siRNA細胞取込み活性の僅かな低下が観察された。同様に、PN660とPN708の両者も、完全長PN73(PN690)と比べて、siRNA細胞取込み活性に穏やかな低下を示した。   Table 24 shows the resulting percentage of cellular uptake of siRNA by the peptide when using 0.5 μM Cy5-binding siRNA. Non-FITC labeled PN73 (PN643) peptide achieved about 100% siRNA incorporation at a concentration of 10 μM (data not shown). However, when the PN73 peptide is labeled with a FITC tag (PN690), the maximum cell uptake activity observed at 2.5 μM is reduced to about 60%, and the addition of the FITC label results in the cell uptake function of the peptide. Is suggested to be subject to interference. Thus, the cellular uptake activity of each peptide observed in this assay may not reflect the true siRNA cell uptake activity of the peptide. Nevertheless, as represented by PN661, a slight decrease in siRNA cell uptake activity was observed by removal of the three most N-terminal residues of the PN73 (PN690) peptide. Similarly, both PN660 and PN708 showed a modest decrease in siRNA cell uptake activity compared to full-length PN73 (PN690).

これらのデータは、N661、PN660及びPN708を具える、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、核酸に結合することを示している。対照的に、PN685、PN735、PN655及びPN654で、siRNA取り込み活性の低下が観察された。PN653、PN652又はPN651では、有意なsiRNA取り込み活性は観察されず、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのC末端の12アミノ酸(H2Bタンパク質の第37乃至48番目の残基)には、ヌクレオチド結合ドメインが含まれていないことが示唆されている。更に、ペプチドPN661、PN660及びPN708は、完全長ペプチド(PN690)の3残基欠失を含んでいないので、siRNA結合活性を保持していることが推定される。これらのデータは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端に存在するヌクレオチド結合ドメインの核酸に結合する能力が、該N末端中の特定の残基の存在に対する感受性を有することを示唆している。   These data indicate that the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the present invention, including N661, PN660 and PN708, bind to nucleic acids. In contrast, a decrease in siRNA uptake activity was observed with PN685, PN735, PN655 and PN654. In PN653, PN652 or PN651, no significant siRNA uptake activity was observed, and the 12-amino acids at the C-terminus of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide (the 37th to 48th residues of the H2B protein) had a nucleotide binding It is suggested that the domain is not included. Furthermore, since the peptides PN661, PN660 and PN708 do not contain the 3-residue deletion of the full-length peptide (PN690), it is presumed that they retain siRNA binding activity. These data suggest that the ability to bind to the nucleic acid of the nucleotide binding domain present at the N-terminus of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is sensitive to the presence of certain residues in the N-terminus. ing.

一般的に、PN73欠失系列のsiRNA細胞取込み活性は、PN708(第34−48番目の残基)がsiRNA細胞取込み活性に必要なPN73ペプチドの最小C末端断片に相当することを示すことが、これらのデータによって示されている。このことは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73のヌクレオチド結合ドメインが最初の24個のN末端残基内に位置することと一致している。   In general, siRNA cell uptake activity of the PN73 deletion series indicates that PN708 (residues 34-48) corresponds to the smallest C-terminal fragment of the PN73 peptide required for siRNA cell uptake activity, This is shown by the data. This is consistent with the nucleotide binding domain of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 being located within the first 24 N-terminal residues.

PN73ペプチド欠失系列のsiRNAを細胞にトランスフェクトする能力に関して、MFIにより、細胞に進入したCy5結合siRNAの相対平均量を測定することで、更にPN73ペプチド欠失系列の特徴付けを行った。完全長FITC標識PN73ペプチド(PN690)によるCy5結合siRNAの送達は、約50相対ユニットのMFIを達成した。PN73欠失系列のペプチドPN735、PN655、PN654及びPN708は、約34ユニット乃至44ユニットの範囲内にある低いMFIを示した。PN73欠失系列のPN661、PN685及びPN660は、完全長PN73(PN690)ペプチドを僅かに上回るMFIレベルを示した。対照的に、PN654、PN653、PN652及びPN651は、相対的に皆無かそれに近いMFI(3乃至14ユニット)しか示しておらず、これらのペプチドによるトランスフェクション後に皆無かそれに近い程度のCy5結合siRNAしか細胞に進入しなかったことを示している。PN653、PN652及びPN651について観察された低いMFI値は、PN654、PN653、PN652及びPN651が、siRNAと複合体化せず、又は細胞へのsiRNAの進入を促進しないことを示した前記siRNA細胞取込みデータと相関していた。   Regarding the ability to transfect cells with siRNA of the PN73 peptide deletion series, the PN73 peptide deletion series was further characterized by measuring the relative average amount of Cy5-binding siRNA that entered the cells by MFI. Delivery of Cy5-binding siRNA by full-length FITC-labeled PN73 peptide (PN690) achieved an MFI of approximately 50 relative units. The PN73 deletion series of peptides PN735, PN655, PN654 and PN708 showed low MFI in the range of about 34 to 44 units. The PN73 deletion series PN661, PN685 and PN660 showed MFI levels slightly above the full-length PN73 (PN690) peptide. In contrast, PN654, PN653, PN652, and PN651 show relatively little or no MFI (3 to 14 units), and little or no degree of Cy5-binding siRNA after transfection with these peptides. It indicates that the cell did not enter. The low MFI values observed for PN653, PN652 and PN651 indicate that the siRNA cell uptake data showed that PN654, PN653, PN652 and PN651 did not complex with siRNA or promote siRNA entry into cells. Was correlated.

蛍光顕微鏡画像を用いて、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73と複合体化したCy5標識siRNAの細胞局在を、リポフェクタミン(Invitrogen社)でトランスフェクトしたsiRNAの細胞局在と比較した。リポフェクタミンにより送達されたsiRNAの局在は、より点状の染色によって特徴づけられ、潜在的なエンドソーム内での局在が示唆されるが、一方でPN73の場合には、より一様な核周辺の染色を示す。エンドソーム内に局在するsiRNAは、細胞質内のRISC複合体に近づくことができず、標的遺伝子の発現をサイレンシングすることができない。対照的に、PN73に媒介された送達の場合に観察されたsiRNAの一様な細胞質内での分布は、RISC複合体へのアクセス、そして標的遺伝子の発現の低下に必須のものである。これらの結果は、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、カチオン性脂質と比べて十分にsiRNA送達を向上させ、そして標的遺伝子のサイレンシング(ノックダウン)を十分に向上させることを示している。   Using fluorescence microscopy images, the cellular localization of Cy5-labeled siRNA complexed with polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 was compared to the cellular localization of siRNA transfected with Lipofectamine (Invitrogen). The localization of siRNA delivered by Lipofectamine is characterized by more punctate staining, suggesting potential endosomal localization, whereas in the case of PN73, a more uniform perinuclear periphery Staining is shown. SiRNAs localized in endosomes cannot access the RISC complex in the cytoplasm and cannot silence the expression of the target gene. In contrast, the uniform cytoplasmic distribution of siRNA observed in the case of PN73-mediated delivery is essential for access to the RISC complex and decreased target gene expression. These results indicate that the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides of the present invention sufficiently improve siRNA delivery and sufficiently improve target gene silencing (knockdown) compared to cationic lipids. .

これらのデータは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73が細胞内へのsiRNAの高効率な送達を促進する能力が、該ペプチドの最もN末端側の24個の残基に依存することを示す。また、これらのデータは、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の短縮された誘導体(PN661;PN685 PN660;PN735;PN655;及びPN708)が、効率的にsiRNAと複合体化して細胞内へsiRNAを送達できることを示す。   These data indicate that the ability of a representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 to promote highly efficient delivery of siRNA into cells depends on the 24 most N-terminal residues of the peptide. Show. These data also show that shortened derivatives of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 (PN661; PN685 PN660; PN735; PN655; and PN708) are efficiently complexed with siRNA into the siRNA. It can be delivered.

ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの切断型PN360とPN361の分析:
上記のようにして行ったsiRNA細胞取込みアッセイにてPN360(C末端)及びPN361(N末端)の特徴付けを行うことにより、PN73のC末端領域とN末端領域の機能‐構造活性の関係を示した。
Analysis of truncated PN360 and PN361 polynucleotide delivery enhancing polypeptides:
Characterization of PN360 (C-terminal) and PN361 (N-terminal) in the siRNA cell uptake assay performed as described above demonstrates the relationship between the function-structure activity of the C-terminal region and N-terminal region of PN73. It was.

表24には、PN73のN末端の欠失部分(PN361参照)が、siRNAの細胞取込み活性を50%低下させ;C末端残基の除去により(PN360参照)、siRNA細胞取込み活性が完全に消失したことが示されている。これらのデータにより、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73のC末端ドメインが、該ペプチドによるヌクレオチドの細胞取込み活性に必要とされることが示される。   Table 24 shows that the N-terminal deletion of PN73 (see PN361) reduced siRNA cellular uptake activity by 50%; removal of the C-terminal residue (see PN360) completely abolished siRNA cell uptake activity. It has been shown. These data indicate that the C-terminal domain of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 is required for the cellular uptake activity of nucleotides by the peptide.

共有結合した積み荷の細胞内への送達を促進したペプチド‐siRNA結合体:
代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの切断型によるペプチドの細胞取込み活性とMFI測定は、これらのペプチドが、種々の分子積み荷(molecular cargo)の送達媒体として機能できるかもしれないことを示唆している。これには、核酸とペプチドを具える所望のエフェクター分子を、完全長PN73又はその誘導体に共有結合させることが含まれる。特定の細胞種及び/又は細胞内の細胞小器官へのエフェクター分子の限定的な送達は、送達ペプチドを特定の部分(脂質、ペプチド及び/又は糖の基)で修飾することにより達成可能となるであろう。
Peptide-siRNA conjugates that facilitate delivery of covalently bound cargo into cells:
Peptide uptake activity and MFI measurements of truncated forms of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides suggest that these peptides may serve as delivery vehicles for various molecular cargoes. Yes. This includes covalently linking the desired effector molecule comprising nucleic acid and peptide to full length PN73 or a derivative thereof. Limited delivery of effector molecules to specific cell types and / or intracellular organelles can be achieved by modifying delivery peptides with specific moieties (lipid, peptide and / or sugar groups). Will.

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの欠失解析により、ペプチドがヌクレオチド(例えば、siNA)と結合して、細胞内へと送達する能力にはN末端が決定的なものであることが示唆される。しかしながら、N末端残基が存在しない場合であっても、これらの非ヌクレオチド結合性ペプチド及び著しく弱体化したヌクレオチド結合性ペプチドは、その膜結合ドメインと融合ドメインを保持している(例えば、PN361;PN735;PN655;PN654;PN653;PN652及びPN651、並びにこれらの誘導体)。ペプチドがヌクレオチドに結合できないことに照らしても、これらのペプチドは、依然として、siRNAを該ペプチドの膜結合ドメイン及び/又は融合ドメインに共有結合させることによる細胞内へのsiNA送達を目的として使用することが可能である。従って、siRNAの共有結合により、ペプチドがヌクレオチドに結合できないことが救済され、細胞内へのsiRNAの効果的なペプチド介在性送達が可能になる。更にまた、siNA/ペプチド結合体は、代表的ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの切断型の選択に限定される必要はなく、完全長PN73及びその誘導体を具えるものであってもよい。   Deletion analysis of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides suggests that the N-terminus is critical for the ability of peptides to bind to nucleotides (eg, siNA) and deliver into cells. The However, even in the absence of the N-terminal residue, these non-nucleotide binding peptides and significantly weakened nucleotide binding peptides retain their membrane-bound and fusion domains (eg, PN361; PN735; PN655; PN654; PN653; PN652 and PN651, and their derivatives). Despite the fact that peptides cannot bind to nucleotides, these peptides are still used for siNA delivery into cells by covalently attaching siRNA to the peptide's membrane-bound and / or fusion domains. Is possible. Thus, the covalent binding of siRNA rescues the inability of the peptide to bind to the nucleotide and allows for effective peptide-mediated delivery of the siRNA into the cell. Furthermore, the siNA / peptide conjugate need not be limited to selection of truncated forms of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides, and may comprise full-length PN73 and derivatives thereof.

以下は、siNA/ペプチドの共有結合を作り出すために用いる方法の非限定的な例である。ペプチドとRNA分子の両方とも、相互の共有結合を可能にするため、特別な部分により官能化されていなければならない。ペプチドに関しては、例えば、3−マレイミドプロピオン酸等でN末端が官能化される。しかしながら、ブロモ又はヨードアセチル部分のような他の官能基でも同様に機能することが認められる。RNA分子については、センス鎖の5’末端、又はアンチセンス鎖の3’末端が、例えば、以下の合成法に従って、1−O−ジメトキシトリチルヘキシルジスルフィドリンカーによって官能化されている。   The following are non-limiting examples of methods used to create siNA / peptide covalent bonds. Both peptides and RNA molecules must be functionalized with special moieties in order to be able to covalently bind each other. For peptides, for example, the N-terminus is functionalized with 3-maleimidopropionic acid or the like. However, it is recognized that other functional groups such as bromo or iodoacetyl moieties will function as well. For RNA molecules, the 5 'end of the sense strand or the 3' end of the antisense strand is functionalized with a 1-O-dimethoxytritylhexyl disulfide linker, for example, according to the following synthetic method.

0.3mlの0.1Mトリエチルアミンアセタート(TEAA)バッファー(pH7.0)中の0.393mg(3当量)のトリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)を用いて、室温で3時間かけて5’修飾siNAを遊離チオール基へと還元する。還元したオリゴヌクレオチドは、20分間未満での、0.1M TEAAバッファー(pH7)中の0乃至30%のCHCN直線勾配(t=5.931分)を用いたエクステラ(XTerra)(登録商標)MS C18 4.6×50mmカラム上でのRP HPLCにより精製する。 With 0.393 mg (3 eq) of tris (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP) in 0.3 ml of 0.1 M triethylamine acetate (TEAA) buffer (pH 7.0) over 3 hours at room temperature. The 5 ′ modified siNA is reduced to a free thiol group. Reduced oligonucleotides are XTerra (registered) using a 0-30% CH 3 CN linear gradient (t r = 5.931 min) in 0.1 M TEAA buffer (pH 7) in less than 20 minutes. Purify by RP HPLC on a MS C 18 4.6 × 50 mm column.

上記のような結合体を調製した。精製した還元siNA(1.361mg、0.19085μmol)を、0.2mlの0.1M TEAAバッファー(pH=7)に溶解し、次いで、マレイミド部分を有するペプチドを該ペプチドのN末端に結合させて(0.79mg、1.5当量)、siNA溶液に添加した。ペプチドの添加の後、150μlの75% CHCN/0.1M TEAAの添加により沈殿を溶解させた。室温で一晩撹拌した後、得られた結合体を、20分間未満での、0.1M TEAAバッファー(pH7)中の0乃至30%のCHCN直線勾配と、これに続く5分未満での100% C(t=21.007分)を用いたエクステラ(XTerra)(登録商標)MS C18 4.6×50mmカラム上でのRP HPLCにより精製した。結合体の量は、λ=260nmで計算したモル吸光係数に基づく分光光度法により測定した。MALDI質量分析により、結合体に観測されたピーク(10585.3amu)は、算出された質量と一致することが示される。 A conjugate as described above was prepared. Purified reduced siNA (1.361 mg, 0.19085 μmol) is dissolved in 0.2 ml of 0.1 M TEAA buffer (pH = 7), and then a peptide having a maleimide moiety is coupled to the N-terminus of the peptide. (0.79 mg, 1.5 eq) was added to the siNA solution. Following the addition of the peptide, the precipitate was dissolved by the addition of 150 μl of 75% CH 3 CN / 0.1M TEAA. After stirring overnight at room temperature, the resulting conjugate was added to a 0-30% CH 3 CN linear gradient in 0.1 M TEAA buffer (pH 7) in less than 20 minutes, followed by less than 5 minutes. 100% C (t r = 21.007 min) was used Xterra of (XTerra) was purified by RP HPLC of (r) MS C 18 4.6 × 50mm column. The amount of conjugate was measured spectrophotometrically based on the molar extinction coefficient calculated at λ = 260 nm. MALDI mass spectrometry shows that the peak (10585.3 amu) observed in the conjugate is consistent with the calculated mass.

50mMの酢酸カリウム、1mMの酢酸マグネシウム及び15mMのHEPES(pH7.4)中にて、90℃で2分間加熱し、次いで37℃で1時間インキュベートすることによりペプチド結合体のセンス鎖と相補的なアンチセンス鎖をアニーリングさせた。非変性(15%)ポリアクリルアミドゲル電気泳動と、これに続くエチジウムブロマイド染色により2本鎖RNA結合体の形成が確認された。   Complementary to the sense strand of the peptide conjugate by heating in 50 mM potassium acetate, 1 mM magnesium acetate and 15 mM HEPES (pH 7.4) at 90 ° C. for 2 minutes and then incubating at 37 ° C. for 1 hour. The antisense strand was annealed. Non-denaturing (15%) polyacrylamide gel electrophoresis followed by ethidium bromide staining confirmed the formation of double stranded RNA conjugates.

細胞取込み活性の結果を、以下の表25に示す。   The results of cell uptake activity are shown in Table 25 below.

表25:

Figure 2009507852
Table 25:
Figure 2009507852

表25中の結果は、PN651−siRNA結合体が、細胞内へのsiRNAの取り込みを促進することを示す。次にMFIを測定した。結果を表26に示す。   The results in Table 25 indicate that the PN651-siRNA conjugate promotes siRNA uptake into cells. Next, MFI was measured. The results are shown in Table 26.

表26:

Figure 2009507852
Table 26:
Figure 2009507852

表26に示すMFIの結果は、表25に示すsiRNA取り込みパーセントのデータと一致している。これらの結果は、PN651−siRNA結合体が細胞内へのsiRNAの取り込みを促進したことを示す。   The MFI results shown in Table 26 are consistent with the percent siRNA incorporation data shown in Table 25. These results indicate that the PN651-siRNA conjugate promoted siRNA uptake into cells.

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの選択した切断型の遺伝子標的ノックダウン活性:
本発明のsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド複合体による標的遺伝子発現の効果的なノックダウンを実証した。特にsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド複合体が、ヒト腫瘍壊死因子−α(hTNF−α)遺伝子の発現を調節する能力について評価を行った。hTNF−α遺伝子を標的とすることの意味は、hTNF−α遺伝子が、ヒト及び他の哺乳動物対象内で過剰発現された場合に、慢性関節リウマチ(RA)の発症又は進行の媒介に関与すると考えられていることにある。
Selected truncated gene target knockdown activities of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides:
We have demonstrated effective knockdown of target gene expression by the siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complex of the present invention. In particular, the ability of siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complexes to modulate the expression of the human tumor necrosis factor-α (hTNF-α) gene was evaluated. The implication of targeting the hTNF-α gene is that it is involved in mediating the onset or progression of rheumatoid arthritis (RA) when the hTNF-α gene is overexpressed in humans and other mammalian subjects. It is in thought.

hTNF−α遺伝子発現に対するsiRNA/ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド複合体の作用を測定するためのモデルシステムとしてヒト単球を用いた。Qnegは、ランダムなsiRNA配列を表し、陰性対照として機能した。観察されたQnegのノックダウン活性を、100%(100%の遺伝子発現レベル)に標準化するが、次のA19S21、21/21及びLC20の各siRNAのノックダウン活性は、陰性対照の相対パーセンテージとして表した。A19S21、21/21及びLC20は、hTNF−αのmRNAを標的とするsiRNAである。代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN643(完全長PN73からC末端の標識を除去したもの)、PN690(C末端にFITC標識を有する完全長PN73)、並びに前記欠失系列に含まれるPN73の切断型PN660、PN735、PN654及びPN708をA19S21、21/21及びLC20のsiRNAと複合体化させて、各siRNAがヒト単球内でhTNF−α遺伝子発現レベルを低下させる能力に対するこれら複合体の効果を測定した。   Human monocytes were used as a model system to measure the effect of siRNA / polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complexes on hTNF-α gene expression. Qneg represents a random siRNA sequence and served as a negative control. The observed Qneg knockdown activity is normalized to 100% (100% gene expression level), but the following knockdown activity of each A19S21, 21/21 and LC20 siRNA is expressed as a relative percentage of the negative control. did. A19S21, 21/21 and LC20 are siRNAs that target hTNF-α mRNA. Representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides PN643 (full-length PN73 with C-terminal label removed), PN690 (full-length PN73 with FITC tag at C-terminal), and cleavage of PN73 included in the deletion series PN660, PN735, PN654 and PN708 are complexed with A19S21, 21/21 and LC20 siRNAs, and the effect of these complexes on the ability of each siRNA to reduce hTNF-α gene expression levels in human monocytes. It was measured.

実験は、以下のように行った:平底の96ウェルプレートにおいて、オプティMEM培地(Invitrogen社)中に100K/ウェル/100μlで、ヒト単球を播種した。オプティMEM培地中で、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを20nMのsiRNAと、1乃至5のモル比にて、室温で5分間かけて混合した。インキュベーションの終了時に、該混合物にFBSを添加し(終濃度3%)、そして該混合物のうち50μlを細胞に添加した。細胞を37℃で3時間インキュベートした。インキュベーションの後、細胞をV字底プレートに移し、1500rpmで5分間かけて細胞をペレット化した。細胞を増殖培地(グルタミン、非必須アミノ酸、及びペニシリン−ストレプトマイシンを具えるIMDM)中に再懸濁した。一晩インキュベーションした後に、単球を、1ng/mlのLPS(Sigma社)の適用により、3時間かけて刺激して、TNF−α発現レベルを増大させた。LPSによる誘導の後、mRNA定量のために細胞を上記のように回収し、タンパク質定量が所望される場合のために上清を保存した。   The experiment was performed as follows: Human monocytes were seeded at 100 K / well / 100 μl in OptiMEM medium (Invitrogen) in flat-bottom 96-well plates. A representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide was mixed with 20 nM siRNA at a molar ratio of 1 to 5 at room temperature for 5 minutes in OptiMEM medium. At the end of the incubation, FBS was added to the mixture (final concentration 3%) and 50 μl of the mixture was added to the cells. Cells were incubated for 3 hours at 37 ° C. After incubation, the cells were transferred to a V-bottom plate and the cells were pelleted at 1500 rpm for 5 minutes. Cells were resuspended in growth media (IMDM with glutamine, non-essential amino acids, and penicillin-streptomycin). After overnight incubation, monocytes were stimulated for 3 hours to increase TNF-α expression levels by application of 1 ng / ml LPS (Sigma). Following induction with LPS, cells were harvested as described above for mRNA quantification and the supernatant was saved for cases where protein quantification was desired.

mRNAの測定については、Genospectra社のブランチDNAテクノロジー(branch DNA technology)を製造元の使用説明書に従って用いた。細胞内のmRNA濃度を定量するため、ハウスキーピング遺伝子(cypB)及び標的遺伝子(TNF−α)の両方のmRNAを測定し、TNF−αについての実測値をcypBに対して標準化することで相対発光ユニット(relative luminescence unit)が得られた。   For mRNA measurement, Genospectra's branch DNA technology was used according to the manufacturer's instructions. In order to quantify the intracellular mRNA concentration, the mRNA of both the housekeeping gene (cypB) and the target gene (TNF-α) is measured, and the measured value for TNF-α is normalized to cypB to obtain relative luminescence. A unit (relative luminescence unit) was obtained.

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の完全長型及び切断型のノックダウン活性が表24にまとめられている。「ノックダウン活性」の列内の「+」は、ペプチド/siRNA複合体が、Qneg陰性対照siRNAの80%のノックダウン活性(Qneg陰性対照との比較において、mRNA濃度の20%の低下)を示したことを表す。「+/−」は、ペプチド/siRNA複合体が、Qneg陰性対照siRNAの約90%のノックダウン活性(Qneg陰性対照との比較において、mRNA濃度の10%の低下)を示したことを表す。最後に、「−」は、ペプチド/siRNA複合体が、Qneg陰性対照との比較において、有意なノックダウン活性を示さなかったことを表す。   Table 24 summarizes the full-length and truncated knockdown activities of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73. A “+” in the “Knockdown Activity” column indicates that the peptide / siRNA complex exhibits 80% knockdown activity of the Qneg negative control siRNA (20% decrease in mRNA concentration compared to the Qneg negative control). Indicates what was shown. “+/−” indicates that the peptide / siRNA complex showed about 90% knockdown activity of Qneg negative control siRNA (10% reduction in mRNA concentration compared to Qneg negative control). Finally, “-” indicates that the peptide / siRNA complex did not show significant knockdown activity compared to the Qneg negative control.

一般的に、PN643(FITCで標識されていない完全長PN73)及びPN690(FITCで標識された完全長PN73)は、「ノックダウン活性」の列中の「+」(結果は表24中に示されている)によって表されるように、試験した全てのsiRNAについて、同程度のsiRNAノックダウン活性を示した。加えて、PN660は、試験した全てのsiRNAについて、PN643及びPN690と同程度のsiRNAノックダウン活性を示したが、このことは、PN73ペプチドの最もN末端側の9個の残基の除去により、標的とされたTNF−αのmRNAに対するsiRNAにより介在されるノックダウン活性が影響されなかったことを示している。PN654は、A19S21と21/21の両者のsiRNAに関しては穏やかなノックダウン活性を示したが、LC20 siRNAに関しては示さなかった(ノックダウン活性は、ノックダウン活性の列内に「±」で示されている)。しかしながら、PN708又はPN735のいずれかに複合体化したsiRNAでは、いずれのsiRNAについても観察可能なノックダウン活性を生じなかった。   In general, PN643 (full length PN73 not labeled with FITC) and PN690 (full length PN73 labeled with FITC) are “+” in the column of “knockdown activity” (results shown in Table 24). All siRNA tested showed similar siRNA knockdown activity as represented by In addition, PN660 showed siRNA knockdown activity comparable to that of PN643 and PN690 for all siRNA tested, due to the removal of the 9 most N-terminal residues of the PN73 peptide. It shows that the knockdown activity mediated by siRNA against the targeted TNF-α mRNA was not affected. PN654 showed mild knockdown activity for both A19S21 and 21/21 siRNA, but not for LC20 siRNA (knockdown activity is indicated by “±” in the knockdown activity column). ing). However, siRNA complexed to either PN708 or PN735 did not produce observable knockdown activity for any siRNA.

これらの結果は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73の切断型、特にPN660とPN654により、標的遺伝子のmRNA濃度を低下させるsiRNAの能力が干渉を受けず、RAのようなヒトの疾患の治療ための治療用siRNAの送達を向上させる新たな方法が提供されることを示した。   These results show that the truncated form of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73, in particular PN660 and PN654, does not interfere with the ability of siRNA to reduce the mRNA concentration of the target gene, and is effective in human diseases such as RA It has been shown that new methods are provided to improve the delivery of therapeutic siRNA for therapeutic purposes.

実施例19
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN708のキャラクタリゼーション
本実施例では、PN708ペプチドと複合体化したsiRNAの、siRNA細胞取込み活性、MFI測定及びノックダウン活性を更に探索する。PN73欠失系列中に列挙される入手可能なペプチドである(実施例17中の表23を参照)。
Example 19
Characterization of Polynucleotide Delivery-Promoting Polypeptide PN708 In this example, we further explore siRNA cell uptake activity, MFI measurement and knockdown activity of siRNA complexed with PN708 peptide. Available peptides listed in the PN73 deletion series (see Table 23 in Example 17).

上に記載するように、細胞取込みアッセイでは、ペプチドに複合体化した場合には、Cy5結合siRNAを受容した細胞の数を測定する。siRNA細胞取込みは、フローサイトメトリーにより測定した。取り込みは、Cy5結合siRNAを含有する細胞の数を、培養中のトランスフェクトされた細胞とトランスフェクトされなかった細胞の総数で割ることで算出されるパーセンテージとして表した。平均蛍光強度(MFI)をフローサイトメトリーにより測定し、細胞内に見られるCy5結合siRNAの量を測定した。MFI値は、細胞内のCy5結合siRNAの量と正の相関関係を有しており、従って、より高いMFI値は、より多くの細胞内Cy5結合siRNAの数を表す。   As described above, the cell uptake assay measures the number of cells that have received Cy5-binding siRNA when complexed to a peptide. siRNA cell uptake was measured by flow cytometry. Uptake was expressed as a percentage calculated by dividing the number of cells containing Cy5-binding siRNA by the total number of transfected and untransfected cells in culture. Mean fluorescence intensity (MFI) was measured by flow cytometry, and the amount of Cy5-bound siRNA found in the cells was measured. The MFI value has a positive correlation with the amount of Cy5-binding siRNA in the cell, so a higher MFI value represents a greater number of intracellular Cy5-binding siRNA.

本実施例では、先の実施例と比べて広範囲のペプチド濃度を用いて、siRNA細胞取込み活性の効率とMIF測定を決定した。更に、細胞生存率も評価した。本実施例では、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであるPN643(完全長PN73からC末端の標識を除去したもの)、PN690(C末端にFITC標識を有する完全長PN73)及びPN708(PN73の21個のN末端残基の欠失により得られた15−mer)を、5μM、10μM、20μM及び40μMで試験した。PN643及びPN690についても2.5μMで試験し、そしてPN690も追加的に1.25μMで試験した。PN643及びPN708は、両方とも80μMで試験した。   In this example, the efficiency of siRNA cell uptake activity and MIF measurement were determined using a wide range of peptide concentrations compared to the previous example. In addition, cell viability was also evaluated. In this example, PN643 (full length PN73 with the C-terminal label removed), PN690 (full length PN73 with a FITC label at the C terminus) and PN708 (PN73), which are representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. 15-mers obtained by deletion of 21 N-terminal residues) were tested at 5 μM, 10 μM, 20 μM and 40 μM. PN643 and PN690 were also tested at 2.5 μM, and PN690 was additionally tested at 1.25 μM. Both PN643 and PN708 were tested at 80 μM.

以下の表27に示すように、非FITC標識PN73(PN643)ペプチドでは、10μMの濃度で殆ど100%のsiRNAの取込みが達成された。しかしながら、PN73ペプチドをFITCタグで標識した場合には(PN690)、その最大細胞取込み活性は約70%にまで低下した。PN708は、siRNA細胞取込み活性の用量依存的な増加を示した。PN708は、80μMにおいて、95%の最大siRNA細胞取込み活性を達成した。完全長PN73ペプチドに関しては、ペプチドの濃度が増加するにつれて細胞生存率が低下した。対照的に、PN708ペプチドとインキュベートした細胞は、試験した全ての濃度の存在下において、90%を超える細胞生存率を維持した。Cy5−MFI測定により、切断されたペプチドPN708は、これが細胞に送達したCy5−siRNAの量を、完全長PN73(PN690)ペプチドとの比較において、事実上2倍にしたことが更に示された。   As shown in Table 27 below, the non-FITC labeled PN73 (PN643) peptide achieved almost 100% siRNA incorporation at a concentration of 10 μM. However, when the PN73 peptide was labeled with a FITC tag (PN690), its maximum cell uptake activity was reduced to about 70%. PN708 showed a dose-dependent increase in siRNA cell uptake activity. PN708 achieved 95% maximal siRNA cell uptake activity at 80 μM. For full-length PN73 peptide, cell viability decreased with increasing peptide concentration. In contrast, cells incubated with PN708 peptide maintained greater than 90% cell viability in the presence of all concentrations tested. Cy5-MFI measurements further showed that cleaved peptide PN708 effectively doubled the amount of Cy5-siRNA that it delivered to the cells compared to the full-length PN73 (PN690) peptide.

表27:

Figure 2009507852
Table 27:
Figure 2009507852

これらの結果は、切断された代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN768(H2Bの第34−38番目の残基)が、細胞生存率に有害な影響を与えることなく、細胞内へのsiRNAの高効率な送達を促進する能力を有することを示した。   These results indicate that the cleaved representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN768 (residues 34-38 of H2B) allows siRNA to enter the cell without adversely affecting cell viability. It has been shown to have the ability to facilitate highly efficient delivery.

切断された代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN708について、siRNAに媒介される標的遺伝子発現の低下に対するその影響を測定することにより、更なる特徴付けを行った。本実施例のこのセクションにおいては、PN708のsiRNAと複合体化した場合に標的遺伝子発現の低下を促進する能力を評価する前に、PN708ペプチドのC末端のFITC標識を除去した。FITC標識の非存在下において、前記切断された代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドをPN766と名付けた(実施例17中の表23を参照)。siRNA/ペプチド複合体がヒト腫瘍壊死因子−アルファ(hTNF−α)遺伝子の発現を調節する能力を評価した。本実施例においては、ランダムなsiRNA配列のQnegが陰性対照として機能し、そしてLC20及びLC17のsiRNAを用いてヒト単球内のhTNF−αのmRNAをターゲッティングした。試験したペプチドに対するsiRNAのモル比は、1:5;1:10;1:25;1:50;1:75及び1:100であった。LC20とLC17は、両方とも20nMの濃度で用いた。   Further characterization was performed on the cleaved representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN708 by measuring its effect on siRNA-mediated reduction of target gene expression. In this section of this example, the FITC label at the C-terminus of the PN708 peptide was removed before assessing its ability to promote reduced target gene expression when complexed with PN708 siRNA. In the absence of FITC label, the cleaved representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide was named PN766 (see Table 23 in Example 17). The ability of the siRNA / peptide complex to modulate the expression of the human tumor necrosis factor-alpha (hTNF-α) gene was evaluated. In this example, random siRNA sequence Qneg served as a negative control, and LC20 and LC17 siRNAs were used to target hTNF-α mRNA in human monocytes. The molar ratio of siRNA to peptide tested was 1: 5; 1:10; 1:25; 1:50; 1:75 and 1: 100. LC20 and LC17 were both used at a concentration of 20 nM.

ノックダウンの結果は、1:5;1:10;及び1:25にあるLC20/PN766及びLC17/PN766の両siRNA/ペプチド複合体は、hTNF−α mRNA濃度を、Qneg siRNA陰性対照の約70%−80%にまで低下させた(即ち、Qneg陰性対照との比較において、mRNA濃度の20%−30%の低下)。1:50;1:75及び1:100のsiRNA/ペプチド比では、Qneg対照との比較において、hTNF−αのmRNA濃度に対して有意な影響を示さなかった。PN766ペプチドの存在下において、ヒト単球では細胞毒性効果が観察されなかった。   The results of the knockdown show that both siRNA / peptide complexes of LC20 / PN766 and LC17 / PN766 at 1: 5; 1:10; and 1:25 show hTNF-α mRNA concentrations, about 70 of the Qneg siRNA negative control. % -80% (ie 20% -30% reduction in mRNA concentration compared to Qneg negative control). The siRNA / peptide ratios of 1:50; 1:75 and 1: 100 did not show a significant effect on hTNF-α mRNA levels compared to the Qneg control. In the presence of PN766 peptide, no cytotoxic effect was observed on human monocytes.

これらのデータは、切断された代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN766が、siRNAと複合体化した場合に、標的遺伝子のmRNA濃度を著しく低下させることを証明しており、PN766が、哺乳動物対象内のRAの治療における治療用siRNAのための理想的なsiRNA送達ペプチドであることが示されている。   These data demonstrate that the cleaved representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN766, when complexed with siRNA, significantly reduces the mRNA concentration of the target gene. It has been shown to be an ideal siRNA delivery peptide for therapeutic siRNA in the treatment of RA within a subject.

実施例20
代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド内でのアミノ酸の置換及び欠失はペプチドに媒介されるsiRNAの細胞取込みに影響しない
本実施例は、残基の置換及び/又は欠失により作り出した、以下の表28に列挙される代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの変異体が、修飾されていない代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73との比較において、siRNA細胞取込み活性又はMFI測定に影響しなかったことを実証する。以下の表28には、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73内に行った残基の置換が表されている。灰色で強調されたアミノ酸は、非修飾残基、置換及び/又は欠失した残基を表す。灰色の強調により、ペプチドPN73内の非修飾残基を容易に同定することができ、該非修飾残基を、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの変異体PN644、PN645、PN646、PN647及びPN729内の置換及び/又は欠失した残基と容易に比較することができる。代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの変異体内の置換された残基は、太字化されて下線が引かれている。更に、太字にされて下線が引かれた記号「^」は、PN729内で欠失した残基を表す。
Example 20
Amino acid substitutions and deletions within representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides do not affect peptide-mediated cellular uptake of siRNA This example was created by residue substitutions and / or deletions, Variants of the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides listed in Table 28 of FIG. 28 affect siRNA cell uptake activity or MFI measurements in comparison to the unmodified representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73. Demonstrate not. Table 28 below lists the residue substitutions made in the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73. Amino acids highlighted in gray represent unmodified residues, substituted and / or deleted residues. Gray emphasis allows easy identification of unmodified residues in peptide PN73, which can be identified in variants PN644, PN645, PN646, PN647 and PN729 of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. Can be easily compared to the substituted and / or deleted residues. Substituted residues within variants of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides are bolded and underlined. Furthermore, the symbol “^” bolded and underlined represents residues deleted in PN729.

残基の置換又は欠失によって代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの変異体を作製する目的は、siRNA細胞取込み活性とsiRNAが細胞に進入する効率に対するこれらの修飾による効果を評価するためであった。   The purpose of generating representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide variants by residue substitution or deletion was to evaluate the effects of these modifications on siRNA cell uptake activity and the efficiency of siRNA entry into the cell. It was.

表28:

Figure 2009507852
Table 28:
Figure 2009507852

代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73内の特定の残基の置換及び/又は欠失には、芳香族アミノ酸の数の変更若しくは増加、及び/又は負に帯電したアミノ酸の数の減少が含まれる。芳香族官能基を有するアミノ酸(例えば、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン及びこれらの誘導体)は、その比較的非極性(疎水性)な特性とタンパク質の細胞膜の透過を促進する能力により、典型的には、タンパク質の膜貫通ドメイン内に見出される。負に帯電したアミノ酸は、核酸の負に帯電したホスホジエステル骨格を拒絶するので、従って、タンパク質が核酸に結合する能力を損なわしめる。従って、PN73ペプチド内の芳香族アミノ酸の置換の根拠には、該ペプチドの細胞透過機能を促進することが含まれ、そして/又は負に帯電したアミノ酸の除去は、該タンパク質の核酸との結合を促進するためである。該ペプチドの核酸への結合能は、単に負に帯電したアミノ酸を欠失させるか、又は負に帯電したアミノ酸を正に帯電したアミノ酸若しくは中性アミノ酸で置換することによっても促進することができる。   Substitution and / or deletion of specific residues within the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73 includes changing or increasing the number of aromatic amino acids and / or decreasing the number of negatively charged amino acids. It is. Amino acids with aromatic functional groups (eg, phenylalanine, tyrosine, tryptophan and their derivatives) are typically due to their relatively non-polar (hydrophobic) properties and ability to promote protein cell membrane penetration, Found in the transmembrane domain of proteins. A negatively charged amino acid rejects the negatively charged phosphodiester backbone of the nucleic acid, thus compromising the ability of the protein to bind to the nucleic acid. Thus, the basis for the substitution of an aromatic amino acid within the PN73 peptide includes promoting the cell permeation function of the peptide and / or removal of the negatively charged amino acid causes binding of the protein to the nucleic acid. This is to promote. The ability of the peptide to bind to a nucleic acid can also be facilitated by simply deleting the negatively charged amino acid or replacing the negatively charged amino acid with a positively charged amino acid or a neutral amino acid.

上記と同様にsiRNA細胞取込みアッセイとMFI測定を行った。データは、以下の表29にまとめる。各ペプチドを、0.63μM、1.25μM、2.5μM及び5μMの濃度で試験した。結果は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73内での残基の置換及び/又は欠失にも関わらず、変異体ペプチドのsiRNA細胞取込み活性とMFI測定は、非修飾PN73のものと同等のままであったことを示している。これらのデータは、残基の置換及び/又は欠失が、そのペプチドの核酸へ結合して細胞膜を透過する能力に影響しなかったことを示す。更に、細胞生存率は、代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN73内における置換された残基及び/又は欠失された残基の存在によって影響を受けなかった。   SiRNA cell uptake assay and MFI measurement were performed as described above. The data is summarized in Table 29 below. Each peptide was tested at concentrations of 0.63 μM, 1.25 μM, 2.5 μM and 5 μM. The results show that, despite the substitution and / or deletion of residues in the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73, the siRNA cell uptake activity and MFI measurement of the mutant peptide is equivalent to that of the unmodified PN73 It was shown that it was still. These data indicate that residue substitutions and / or deletions did not affect the ability of the peptide to bind to and penetrate the cell membrane. Furthermore, cell viability was not affected by the presence of substituted and / or deleted residues within the representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN73.

表29:

Figure 2009507852
Table 29:
Figure 2009507852

これらの結果は、例えば、アミノ酸の置換若しくは欠失又はこれらの組み合わせによって作り出された代表的なポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドの修飾が、大部分の細胞に高い効率でsiRNAを送達することを示した。   These results indicated that, for example, modifications of representative polynucleotide delivery-enhancing polypeptides created by amino acid substitutions or deletions or combinations thereof deliver siRNA with high efficiency to most cells. .

実施例21
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドはsiRNA細胞取込み活性を媒介した
本実施例は、表30中の、siRNAと複合体化したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのsiRNA細胞取込み活性の効果を示す。表31には、各ペプチドについての、siRNA細胞取込みのデータ、平均蛍光強度(MFI)測定値及び細胞生存率のデータがまとめてある。75%以上のsiRNA細胞取込みパーセントを達成したポリペプチドは、「処理」の列内にて灰色で強調されている。これらの強調された各siRNA/ペプチド複合体に特有のsiRNA細胞取込みパーセントも、「siRNA細胞取込み%」の列内にて灰色で強調されている。
Example 21
Polynucleotide delivery-enhancing polypeptide mediated siRNA cell uptake activity This example demonstrates the effect of siRNA cell uptake activity of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide complexed with siRNA in Table 30. Table 31 summarizes siRNA cell uptake data, mean fluorescence intensity (MFI) measurements and cell viability data for each peptide. Polypeptides that achieve a percent siRNA cell uptake greater than 75% are highlighted in gray in the “Treatment” column. The percent of siRNA cell uptake unique to each of these highlighted siRNA / peptide complexes is also highlighted in gray in the “% siRNA cell uptake” column.

表30:

Figure 2009507852
Table 30:
Figure 2009507852

本実施例におけるsiRNA細胞取込みアッセイでは、ペプチドの存在下でCy5結合LC20のsiRNAを受容した細胞の数を測定する。LC20は、ヒト腫瘍壊死因子−アルファ(hTNF−α)のmRNAのsiRNAによるターゲッティングに用いられるオリゴである。細胞によるsiRNAの取り込みは、フローサイトメトリーによって評価した。取り込みは、Cy5結合siRNAを含有する細胞の数を、培養中のトランスフェクトされた細胞とトランスフェクトされなかった細胞の総数で割ることで算出されるパーセンテージとして表した。平均蛍光強度(MFI)をフローサイトメトリーにより測定し、細胞内に見られるCy5結合siRNAの量を測定した。MFI値は、細胞内のCy5結合siRNAの量と正の相関関係を有しており、従って、より高いMFI値は、より多くの細胞内 Cy5結合siRNAの数を表す。   In the siRNA cell uptake assay in this example, the number of cells that received Cy5-binding LC20 siRNA in the presence of peptide was determined. LC20 is an oligo used for siRNA targeting of human tumor necrosis factor-alpha (hTNF-α) mRNA. Uptake of siRNA by cells was assessed by flow cytometry. Uptake was expressed as a percentage calculated by dividing the number of cells containing Cy5-binding siRNA by the total number of transfected and untransfected cells in culture. Mean fluorescence intensity (MFI) was measured by flow cytometry, and the amount of Cy5-bound siRNA found in the cells was measured. The MFI value has a positive correlation with the amount of Cy5-binding siRNA in the cell, so a higher MFI value represents a greater number of intracellular Cy5-binding siRNA.

以下のプロトコルを用いて、表30中に列挙するポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを試験した。トランスフェクションの前日に、完全培地中にて、1ウェル当たり約80,000個のマウス尾由来線維芽細胞(MTF)を24ウェルプレート中に播種した。0.5μMのCy5結合siRNAの存在下で、陽性対照を除く各送達ペプチドを0.63μM、2.5μM、10μM及び40μMの濃度で試験した。siRNA/ペプチド複合体については、Cy5結合siRNAとペプチドを、終濃度が1/2になるようにオプティMEM(登録商標)培地(Invitrogen社)中に別々に希釈した。等量のsiRNAとペプチドを混合して、室温で5分間かけて複合体化させた。次いで、事前にリン酸緩衝食塩水(PBS)で洗浄しておいた細胞にsiRNA/ペプチド複合体を添加した。37℃、5%COで3時間かけて細胞をトランスフェクションした。細胞をPBSで洗浄し、トリプシンで処理して、次いでフローサイトメトリーにより分析した。細胞内のCy5蛍光の強度によってsiRNA細胞取り込みを測定した。細胞生存率については、ヨウ化プロピジウムの取込み又はアネキシンV−PE(BD Bioscience社)の染色により測定した。標識siRNA(又はフルオレセイン標識されたペプチド)の膜への挿入から細胞取込みを区別するために、トリパンブルーを用いて細胞膜表面上の蛍光を消光させた。トリパンブルー(Sigma社)を、0.04%の終濃度になるまで細胞に添加し、再度フローサイトメーターに流して、細胞膜に局在する蛍光を示す蛍光強度に何らかの変化があるかどうかを評価した。 The polynucleotide delivery-enhancing polypeptides listed in Table 30 were tested using the following protocol. The day before transfection, approximately 80,000 mouse tail-derived fibroblasts (MTF) per well were seeded in 24-well plates in complete medium. Each delivery peptide except the positive control was tested at concentrations of 0.63 μM, 2.5 μM, 10 μM and 40 μM in the presence of 0.5 μM Cy5-binding siRNA. For siRNA / peptide complexes, Cy5-binding siRNA and peptide were separately diluted in OptiMEM® medium (Invitrogen) to a final concentration of 1/2. Equal amounts of siRNA and peptide were mixed and allowed to complex for 5 minutes at room temperature. The siRNA / peptide complex was then added to cells previously washed with phosphate buffered saline (PBS). Cells were transfected for 3 hours at 37 ° C., 5% CO 2 . Cells were washed with PBS, treated with trypsin and then analyzed by flow cytometry. SiRNA cell uptake was measured by the intensity of intracellular Cy5 fluorescence. Cell viability was measured by propidium iodide uptake or staining with Annexin V-PE (BD Bioscience). To distinguish cell uptake from insertion of labeled siRNA (or fluorescein labeled peptide) into the membrane, trypan blue was used to quench the fluorescence on the cell membrane surface. Trypan blue (Sigma) was added to the cells to a final concentration of 0.04%, and then flowed through the flow cytometer again to evaluate whether there was any change in the fluorescence intensity indicating fluorescence localized in the cell membrane. did.

表31:

Figure 2009507852
Table 31:
Figure 2009507852

表31の「siRNA細胞取込み%」と表題される列内に示すように、「非処理」陰性対照はsiRNAの細胞取込みを示さなかったが、一方で陽性対照ペプチドでは、95%のsiRNA細胞取込み活性パーセントが達成された。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN680;PN681;PN709;PN760;PN759又はPN682と複合体化したCy5結合LC20のsiRNAは、75%以上を上回るsiRNA細胞取込み活性パーセントを達成した。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN694及びPN714は、それぞれ54%及び43%の中程度のsiRNA細胞取込み活性を示した。対照的に、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN665及びPN734は、有意なsiRNA細胞取込み活性を示さなかった(5%未満)。   As shown in the column entitled “% siRNA cell uptake” in Table 31, the “untreated” negative control showed no cellular uptake of siRNA, whereas the positive control peptide showed 95% siRNA cell uptake. Percent activity was achieved. Cy5-binding LC20 siRNA complexed with polynucleotide delivery-enhancing polypeptides PN680; PN681; PN709; PN760; PN759 or PN682 achieved a percent siRNA cell uptake activity greater than 75%. Polynucleotide delivery facilitating polypeptides PN694 and PN714 showed moderate siRNA cell uptake activity of 54% and 43%, respectively. In contrast, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides PN665 and PN734 did not show significant siRNA cell uptake activity (less than 5%).

ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドについて、そのsiRNAを細胞にトランスフェクトさせる能力に関して平均蛍光強度(MFI)を解析することにより更なる特徴付けを行った。細胞取込みアッセイでは、Cy5結合siRNAを含有する細胞のパーセンテージを測定したが、MFI測定では、細胞に進入したCy5結合siRNAの相対平均量を測定した。表31の「siRNA Cy5 MFI」と表題された列に示すように、陽性対照のペプチドPN643によるCy5結合siRNAの送達では、約7ユニットのMFIが達成された。予想された通り、「非処理」陰性対照では、測定可能な程度のMFIが示されていない。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN665については、MFIでは試験を行わなかった。PN743、PN694及びPN714は、陽性対照と比べて有意に低いMFI測定値を示した。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN680、PN709及びPN682は、PN643の陽性対照と同程度のMFI測定値を示したが、PN681は、陽性対照の2倍のMFIを示した。驚くべきことに、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN760及びPN759は、陽性対照と比べて、それぞれ約13倍及び6倍も高いMFI測定値を示した。   The polynucleotide delivery-enhancing polypeptide was further characterized by analyzing mean fluorescence intensity (MFI) for its ability to transfect siRNA into cells. In the cell uptake assay, the percentage of cells containing Cy5-binding siRNA was measured, whereas in the MFI measurement, the relative average amount of Cy5-binding siRNA that entered the cells was measured. As shown in the column entitled “siRNA Cy5 MFI” in Table 31, delivery of Cy5 binding siRNA by the positive control peptide PN643 achieved approximately 7 units of MFI. As expected, the “untreated” negative control does not show measurable MFI. The polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN665 was not tested by MFI. PN743, PN694 and PN714 showed significantly lower MFI measurements compared to the positive control. Polynucleotide delivery facilitating polypeptides PN680, PN709 and PN682 showed MFI measurements comparable to the PN643 positive control, while PN681 showed twice the MFI of the positive control. Surprisingly, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides PN760 and PN759 showed MFI measurements about 13 and 6 times higher, respectively, compared to the positive control.

これらのデータは、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN680;PN681;PN709;PN760;PN759及びPN682が、siRNAと複合体化した場合に、効率よくsiRNAを細胞内に送達することを示す。   These data indicate that the polynucleotide delivery-enhancing polypeptides PN680; PN681; PN709; PN760; PN759 and PN682 deliver siRNA efficiently into cells when complexed with siRNA.

実施例22
ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを用いて細胞内にトランスフェクトされたsiRNAの遺伝子発現ノックダウン活性
本実施例では、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAが、siRNAの標的遺伝子のmRNA発現を効果的にノックダウンすることを実証する。具体的には、siRNA/ペプチド複合体がヒト腫瘍壊死因子−α(hTNF−α)遺伝子の発現を調節する能力について評価を行った。hTNF−α遺伝子を標的とすることの意味は、hTNF−α遺伝子が、ヒト及び他の哺乳動物対象内で過剰発現された場合に、慢性関節リウマチ(RA)の発症又は進行の媒介に関与すると考えれていることにある。
Example 22
Gene expression knockdown activity of siRNA transfected into cells using polynucleotide delivery-enhancing polypeptide In this example, siRNA complexed with polynucleotide delivery-enhancing polypeptide reduces the mRNA expression of the target gene of siRNA. Demonstrate effective knockdown. Specifically, the ability of siRNA / peptide complex to regulate the expression of human tumor necrosis factor-α (hTNF-α) gene was evaluated. The implication of targeting the hTNF-α gene is that it is involved in mediating the onset or progression of rheumatoid arthritis (RA) when the hTNF-α gene is overexpressed in humans and other mammalian subjects. It is in thought.

hTNF−α遺伝子発現に対するsiRNA/ペプチド複合体の作用を測定するためのモデルシステムとしてヒト単球を用いた。Qnegは、ランダムなsiRNA配列を表し、陰性対照として機能した。観察されたQnegのノックダウン活性を、100%(100%の遺伝子発現レベル)に標準化するが、次のA19S21 MD8、21/21 MD8及びLC20の各siRNAのノックダウン活性は、陰性対照の相対パーセンテージとして表した。A19S21 MD8、21/21 MD8及びLC20は、hTNF−αのmRNAを標的とするsiRNAである。   Human monocytes were used as a model system for measuring the effect of siRNA / peptide complexes on hTNF-α gene expression. Qneg represents a random siRNA sequence and served as a negative control. The observed Qneg knockdown activity is normalized to 100% (100% gene expression level), but the following A19S21 MD8, 21/21 MD8 and LC20 siRNA knockdown activities are relative percentages of the negative control. Expressed as: A19S21 MD8, 21/21 MD8 and LC20 are siRNAs targeting hTNF-α mRNA.

ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN602は、先の実施例で用いた陽性対照のアセチル化型に相当し、本実施例においても、ヒト単球へのsiRNAの効果的な送達及びsiRNAに媒介されるhTNF−αのmRNA濃度の許容できるノックダウン活性の両方において陽性対照として用いる。ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN680及びPN681を上記に列挙するsiRNAと複合体化させて、各siRNAがヒト単球内でhTNF−α遺伝子発現のレベルを低下させる能力に対するこれら複合体の作用を測定した。これら3種類全てのポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのノックダウン活性を以下の表32に中にまとめる。「ノックダウン活性」の列内の「+」は、ペプチド/siRNA複合体が、Qneg陰性対照siRNAの80%のノックダウン活性(Qneg陰性対照との比較において、mRNA濃度の20%の低下)を示したことを表す。「+/−」は、ペプチド/siRNA複合体が、Qneg陰性対照siRNAの約90%のノックダウン活性(Qneg陰性対照との比較において、mRNA濃度の10%の低下)を示したことを表す。最後に、「−」は、ペプチド/siRNA複合体が、Qneg陰性対照との比較において、有意なノックダウン活性を示さなかったことを表す。   The polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN602 corresponds to the positive control acetylated form used in the previous examples, and in this example also the effective delivery of siRNA to human monocytes and the siRNA-mediated hTNF -Used as a positive control in both acceptable knockdown activity of the mRNA concentration of α. Polynucleotide delivery-enhancing polypeptides PN680 and PN681 were complexed with the siRNAs listed above to determine the effect of these complexes on the ability of each siRNA to reduce the level of hTNF-α gene expression in human monocytes. . The knockdown activity of all three polynucleotide delivery-enhancing polypeptides is summarized in Table 32 below. A “+” in the “Knockdown Activity” column indicates that the peptide / siRNA complex exhibits 80% knockdown activity of the Qneg negative control siRNA (20% decrease in mRNA concentration compared to the Qneg negative control). Indicates what was shown. “+/−” indicates that the peptide / siRNA complex showed about 90% knockdown activity of Qneg negative control siRNA (10% reduction in mRNA concentration compared to Qneg negative control). Finally, “-” indicates that the peptide / siRNA complex did not show significant knockdown activity compared to the Qneg negative control.

本実施例において、ヒト単球内でのトランスフェクションは、先に記載したプロトコルに従って行った。   In this example, transfection in human monocytes was performed according to the protocol described above.

mRNAの測定については、Genospectra社(カルフォルニア州所在)のブランチDNAテクノロジーを製造元の使用説明書に従って用いた。細胞内のmRNA濃度を定量するため、ハウスキーピング遺伝子(cypB)及び標的遺伝子(TNF−α)の両方のmRNAを測定し、TNF−αについての実測値をcypBに対して標準化することで相対発光ユニット(relative luminescence unit)を得た。   For mRNA measurement, branch DNA technology from Genospectra (California) was used according to the manufacturer's instructions. In order to quantify the intracellular mRNA concentration, the mRNA of both the housekeeping gene (cypB) and the target gene (TNF-α) is measured, and the measured value for TNF-α is normalized to cypB to obtain relative luminescence. A unit (relative luminescence unit) was obtained.

表32:

Figure 2009507852
Table 32:
Figure 2009507852

表32に示す結果は、陽性対照のPN602ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドに1:5及び1:10の比率で複合体化した3種類のsiRNA全てが、同一のポリペプチドと複合体化したQneg陰性対照との比較において、hTNF−α遺伝子発現レベルを緩やかに低下させたことを示す。しかしながら、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN681と1:5及び1:10で複合体化した同一のsiRNAでは、Qneg陰性対照siRNA/PN681複合体と比較して、皆無かそれに等しいノックダウン活性を示した。対照的に、hTNF−α 特異的siRNAいずれかと1:5の比率で複合体化したポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN680は、Qneg/PN680対照複合体に対して、有意なhTNF−α mRNAのノックダウン活性を示した。更に、1:10の比率にあるLC20/PN680複合体も、Qneg/PN680対照複合体との比較において、有意なノックダウン活性を示した。   The results shown in Table 32 show that all three siRNAs complexed to the positive control PN602 polynucleotide delivery-enhancing polypeptide at ratios of 1: 5 and 1:10 were complexed with the same polypeptide. It shows that hTNF-α gene expression level was gently reduced in comparison with the control. However, the same siRNA complexed with the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN681 at 1: 5 and 1:10 showed no or equal knockdown activity compared to the Qneg negative control siRNA / PN681 complex. . In contrast, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN680 complexed with any of the hTNF-α specific siRNAs at a 1: 5 ratio resulted in significant hTNF-α mRNA knockdown relative to the Qneg / PN680 control complex. Showed activity. In addition, the LC20 / PN680 complex in a 1:10 ratio also showed significant knockdown activity in comparison to the Qneg / PN680 control complex.

これらのデータは、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドPN680が、細胞内にsiRNAを送達してsiRNA媒介性の効果的なジーンサイレンシングを可能にすることを示す。   These data indicate that the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide PN680 delivers siRNA into cells allowing siRNA-mediated effective gene silencing.

先の発明は、明確な理解を目的として、実施例により詳細に説明されているが、当業者にとっては限定ではなく例示として表される添付の請求項の範囲内において、特定の変更又は改変を実行できることは明らかであろう。この文脈において、種々の刊行物及びその他の引用文献が、記載の節約のために先の開示内に引用されている。これらの各引用文献は、全ての目的において、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。しかしながら、本明細書で論じた種々の刊行物は、本出願の出願日に先行するその開示のためだけに組み込まれており、先の発明に基づき、このような開示内容が本出願に先行する権利は発明者に留保されることに注意すべきである。   While the foregoing invention has been described in detail by way of example for purposes of clarity of understanding, it will be apparent to those skilled in the art that certain changes or modifications may be practiced within the scope of the appended claims, which are presented by way of illustration and not limitation. It will be clear that it can be done. In this context, various publications and other cited references are cited within the previous disclosure for the sake of saving description. Each of these references is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. However, the various publications discussed herein are incorporated solely for their disclosure prior to the filing date of the present application, and based on the previous invention, such disclosure is prior to the present application. Note that the rights are reserved by the inventor.

図1には、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド(配列番号35)と複合体化又は結合したsiRNAによる、ペプチド媒介性取込み、及び細胞の生存率に対する影響が図示されている。細胞の取り込みと細胞の生存率は、百分率で表されている。FIG. 1 illustrates the effect on peptide-mediated uptake and cell viability by siRNA complexed or bound to the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the present invention (SEQ ID NO: 35). Cell uptake and cell viability are expressed as percentages. 図2には、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチド(配列番号35)と複合体化又は結合したsiRNAによる、ペプチド媒介性取込みが図示されている。細胞の取り込みは、平均蛍光強度(MFI)として表されている。FIG. 2 illustrates peptide-mediated uptake by siRNA complexed or bound to the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the present invention (SEQ ID NO: 35). Cell uptake is expressed as mean fluorescence intensity (MFI). 図3には、複数の異なるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドによる、ヒト単球中のsiRNAのペプチド媒介性取込みが示されている。FIG. 3 shows peptide-mediated uptake of siRNA in human monocytes by a plurality of different polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. 図4には、複数の異なるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAへの暴露後の、ヒト単球の生存率に対する影響が図示されている。FIG. 4 illustrates the effect on human monocyte viability after exposure to siRNA complexed with several different polynucleotide delivery-enhancing polypeptides. 図5には、siRNA/ペプチドを注射したマウスが、レミケード処理した対象が示すRA進行と比較して、遅いRA進行を示すことが示されている。RA進行は、足採点指標(paw scoring index)により測定した。FIG. 5 shows that mice injected with siRNA / peptide show slower RA progression compared to the RA progression exhibited by remicade treated subjects. RA progression was measured by paw scoring index. 図6には、PN73から合理的に設計した誘導体である本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドについての、マウス尾線維芽細胞内での取り込み効率と生存率の試験の結果が提供されている。FIG. 6 provides the results of tests of uptake efficiency and survival in mouse tail fibroblasts for the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the present invention, a rationally designed derivative from PN73. 図7には、本発明のポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAのペプチド媒介性取込みは、リポフェクタミン媒介性のsiRNA送達と比較して、インターフェロン反応を引き起こさないことが図示されている。(A):リポフェクタミンと複合体化したsiRNA(B):PN73と複合体化したsiRNA(1:5)FIG. 7 illustrates that peptide-mediated uptake of siRNA complexed with a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide of the invention does not cause an interferon response compared to lipofectamine-mediated siRNA delivery. (A): siRNA complexed with lipofectamine (B): siRNA complexed with PN73 (1: 5) 図8には、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと結合したsiNAが、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと複合体化したsiRNAよりも、インビトロでより強力なノックダウン活性を示すことが示されている。FIG. 8 shows that siNA conjugated to a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide exhibits stronger knockdown activity in vitro than siRNA complexed with a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide. 図9には、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドを用いた、コレステロールと結合したsiRNAと結合していないsiNA間での細胞取込みの比較が示されている。FIG. 9 shows a comparison of cellular uptake between siNA bound to cholesterol and unbound siRNA using a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide. 図10には、コレステロールと結合したsiRNAの細胞取込みの血清による阻害は、ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドにより救済できることが示されている。FIG. 10 shows that inhibition of cellular uptake of siRNA bound to cholesterol by serum can be rescued by polynucleotide delivery-enhancing polypeptides.

Claims (37)

組成物がポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと、二重鎖リボ核酸(dsRNA)を具え、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えることを特徴とする組成物。   A composition comprising a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide and a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA), wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is amphiphilic and has nucleic acid binding properties. 請求項1に記載の組成物において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、約5乃至約40個のアミノ酸を具え、MW20,000乃至50,000のポリ(Lys,Tryp)4:1、20,000乃至50,000のポリ(Orn,Trp)4:1、メリチン、ヒストンH1、ヒストンH3及びヒストンH4、配列番号27乃至31、35乃至42、45、47、50乃至59、62、63、67、68、73、74、76、78乃至87、89乃至92、94乃至108、164乃至178及び180乃至186から成る群から選択される配列の全て又は一部分を具えることを特徴とする組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises about 5 to about 40 amino acids and has a MW 20,000 to 50,000 poly (Lys, Tryp) 4: 1, 20, 000 to 50,000 poly (Orn, Trp) 4: 1, melittin, histone H1, histone H3 and histone H4, SEQ ID NOs: 27 to 31, 35 to 42, 45, 47, 50 to 59, 62, 63, 67 68, 73, 74, 76, 78 to 87, 89 to 92, 94 to 108, 164 to 178, and 180 to 186. . 請求項1に記載の組成物において、前記組成物が、動物細胞内へのdsRNAの取り込みを生じさせることを特徴とする組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the composition causes dsRNA uptake into animal cells. 請求項3に記載の組成物において、前記動物細胞が、哺乳動物細胞であることを特徴とする組成物。   4. The composition according to claim 3, wherein the animal cell is a mammalian cell. 請求項1に記載の組成物において、前記組成物が、動物に投与されることを特徴とする組成物。   The composition of claim 1, wherein the composition is administered to an animal. 請求項5に記載の組成物において、前記動物が、哺乳動物であることを特徴とする組成物。   6. The composition according to claim 5, wherein the animal is a mammal. 請求項1に記載の組成物において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端が、アセチル化されていることを特徴とする組成物。   2. The composition according to claim 1, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is acetylated. 請求項1に記載の組成物において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端が、PEG化されていることを特徴とする組成物。   The composition according to claim 1, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is PEGylated. 請求項1に記載の組成物において、前記dsRNAが、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)遺伝子の一部分に相補的な、約10乃至約40塩基対の配列から成る、低分子干渉リボ核酸(small interfering ribonucleic acid)(siRNA)であることを特徴とする組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the dsRNA comprises a small interfering ribonucleic acid comprising a sequence of about 10 to about 40 base pairs complementary to a portion of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) gene. A composition characterized in that it is a small interfering ribonucleic acid (siRNA). 請求項1に記載の組成物において、前記dsRNAが、配列番号109乃至163及び187から成る群から選択される、約10乃至約40塩基対の配列から成るsiRNAであることを特徴とする組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the dsRNA is a siRNA consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 109 to 163 and 187. . 請求項1に記載の組成物において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAと混和されるか、複合体化されるか又は結合されることを特徴とする組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is mixed, complexed or bound with the dsRNA. 請求項1に記載の組成物において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAに結合することを特徴とする組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide binds to the dsRNA. 請求項1に記載の組成物が、カチオン性脂質を更に具えることを特徴とする組成物。   The composition according to claim 1, further comprising a cationic lipid. 請求項13に記載の組成物において、前記カチオン性脂質が、N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3−3−(トリメチルアンモニウム)プロパン、1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸、1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6−カルボキシスペルミル)−プロピルアミド(1,3−dioleoyloxy−2−(6−carboxyspermyl)−propylamid)、5−カルボキシスペルミルグリシンジオクタデシルアミド、テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン、テトラメチルテトラオレイルスペルミン、テトラメチルテトララウリルスペルミン、テトラメチルテトラミリスチルスペルミン及びテトラメチルジオレイルスペルミン、DOTMA(N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド)、DOTAP(1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3,3−(トリメチルアンモニウム)プロパン)、DMRIE(1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド)、DDAB(ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド)、多価カチオン性脂質、リポスペルミン、DOSPA(2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸)、DOSPER(1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド)(l,3−dioleoyloxy−2−(6carboxy spermyl)−propyl−amid)、ジ−及びテトラ−アルキル−テトラ−メチルスペルミン、TMTPS(テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン)、TMTOS(テトラメチルテトラオレイルスペルミン)、TMTLS(テトラメチルテトララウリルスペルミン)、TMTMS(テトラメチルテトラミリスチルスペルミン)、TMDOS(テトラメチルジオレイルスペルミン)DOGS(ジオクタデシルアミドグリシルスペルミン(トランスフェクタム(TRANSFECTAM)(登録商標))、非カチオン性脂質と結合したカチオン性脂質、DOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)、DPhPE(ジフィタノイルホスファチジルエタノールアミン)又はコレステロール、DOSPA及びDOPEの3:1(w/w)混合物から成るカチオン性脂質組成物、並びにDOTMA及びDOPEの1:1(w/w)混合物から成る群から選択されることを特徴とする組成物。   14. The composition of claim 13, wherein the cationic lipid is N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, 1,2-bis ( Oleoyloxy) -3-3- (trimethylammonium) propane, 1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide, dimethyldioctadecylammonium bromide, 2,3-dioleyloxy-N- [2 (Sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propananium trifluoroacetic acid, 1,3-dioleoyloxy-2- (6-carboxyspermyl) -propylamide (1,3-dioleoyloxy- 2- (6-carbospermyl) -propylamid), 5 Carboxyspermylglycine dioctadecylamide, tetramethyltetrapalmitoylspermine, tetramethyltetraoleylspermine, tetramethyltetralaurylspermine, tetramethyltetramyristylspermine and tetramethyldioleylspermine, DOTMA (N- [1- (2,3- Dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride), DOTAP (1,2-bis (oleoyloxy) -3,3- (trimethylammonium) propane), DMRIE (1,2-di-) Myristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide), DDAB (dimethyldioctadecylammonium bromide), polyvalent cationic lipid, lipospermine, DOSPA (2,3-diole) Ruoxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetic acid), DOSPER (1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide ) (L, 3-dioleoyloxy-2- (6 carboxy spermyl) -propyl-amid), di- and tetra-alkyl-tetra-methyl spermine, TMPPS (tetramethyltetrapalmitoyl spermine), TMTOS (tetramethyltetraoleyl spermine), TMTLS (tetramethyltetralaurylspermine), TTMMS (tetramethyltetramyristylspermine), TMDOS (tetramethyldioleylspermine) DOGS (dioctadecylamide glycylspermine) TRANSFECTAM®, cationic lipids combined with non-cationic lipids, DOPE (dioleoylphosphatidylethanolamine), DPhPE (diphytanoylphosphatidylethanolamine) or cholesterol, DOSPA and DOPE 3 A composition characterized in that it is selected from the group consisting of a cationic lipid composition consisting of a 1: 1 (w / w) mixture and a 1: 1 (w / w) mixture of DOTMA and DOPE. 動物細胞内に2本鎖リボ核酸(dsRNA)の取り込みを生じさせる方法において、前記方法がポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと前記dsRNAとを具える混合物と、前記動物細胞をインキュベートするステップを具え、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を備えることを特徴とする方法。   A method for causing uptake of double-stranded ribonucleic acid (dsRNA) into an animal cell, the method comprising incubating the animal cell with a mixture comprising a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide and the dsRNA, A method wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is amphiphilic and has nucleic acid binding properties. 動物細胞中の標的遺伝子の発現を変化させる方法において、前記方法がポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであって、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと、2本鎖リボ核酸(dsRNA)であって、前記dsRNAが前記標的遺伝子の領域と相補的である2本鎖リボ核酸(dsRNA)とを具える混合物と、前記動物細胞をインキュベートするステップを具えることを特徴とする方法。   A method of altering expression of a target gene in an animal cell, wherein the method is a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide being amphiphilic and having nucleic acid binding properties Incubating the animal cell with a mixture comprising a facilitating polypeptide and a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA), wherein the dsRNA is complementary to a region of the target gene A method comprising the step of: 請求項15又は16に記載の方法において、前記動物細胞が、哺乳動物細胞であることを特徴とする方法。   The method according to claim 15 or 16, wherein the animal cell is a mammalian cell. 対象動物の表現型を変化させる方法において、前記方法がポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであって、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと、2本鎖リボ核酸(dsRNA)であって、前記dsRNAが、対象内の標的遺伝子の領域に相補的である2本鎖リボ核酸(dsRNA)との混合物を、前記対象動物に投与するステップを具えることを特徴とする方法。   A method for altering the phenotype of a subject animal, wherein the method is a polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide being amphiphilic and having a nucleic acid binding property A mixture of a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA) and a double-stranded ribonucleic acid (dsRNA), wherein the dsRNA is complementary to a target gene region in the subject, A method characterized by comprising. 請求項18に記載の方法において、前記動物が、哺乳動物であることを特徴とする方法。   The method of claim 18, wherein the animal is a mammal. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、約5乃至約40個のアミノ酸を具え、分子量20,000乃至50,000のポリ(Lys、Tryp)4:1、20,000乃至50,000のポリ(Orn、Trp)4:1、メリチン、ヒストンH1、ヒストンH3及びヒストンH4、配列番号27乃至31、35乃至42、45、47、50乃至59、62、63、67、68、73、74、76、78乃至87、89乃至92、94乃至108、164乃至178及び180乃至186から成る群から選択される配列の全て又は一部分を有することを特徴とする方法。   19. The method of any one of claims 15, 16 or 18, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises about 5 to about 40 amino acids and has a molecular weight of 20,000 to 50,000. , Tryp) 4: 1, 20,000 to 50,000 poly (Orn, Trp) 4: 1, melittin, histone H1, histone H3 and histone H4, SEQ ID NOs: 27 to 31, 35 to 42, 45, 47, 50 to 59, 62, 63, 67, 68, 73, 74, 76, 78 to 87, 89 to 92, 94 to 108, 164 to 178, and 180 to 186. A method characterized by comprising. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端が、アセチル化されていることを特徴とする方法。   The method according to any one of claims 15, 16 or 18, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is acetylated. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端が、PEG化されていることを特徴とする方法。   The method according to any one of claims 15, 16 and 18, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is PEGylated. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記dsRNAが、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)遺伝子の一部分に相補的な、約10乃至約40塩基対の配列から成る、低分子干渉リボ核酸(small interfering ribonucleic acid)(siRNA)であることを特徴とする方法。   19. The method of any one of claims 15, 16 or 18, wherein the dsRNA is from a sequence of about 10 to about 40 base pairs complementary to a portion of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) gene. A method comprising small interfering ribonucleic acid (siRNA). 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記dsRNAが、配列番号109乃至163及び187から成る群から選択される、約10乃至約40塩基対の配列から成るsiRNAであることを特徴とする方法。   19. The method of any one of claims 15, 16 or 18, wherein the dsRNA is an siRNA consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 109 to 163 and 187. A method characterized by being. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAと混和されるか、複合体化されるか又は結合されることを特徴とする方法。   19. The method according to any one of claims 15, 16 or 18, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is mixed, complexed or conjugated with the dsRNA. Method. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAに結合することを特徴とする方法。   The method of any one of claims 15, 16 or 18, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide binds to the dsRNA. 請求項15、16又は18のいずれか1項に記載の方法が、カチオン性脂質を更に具えることを特徴とする方法。   19. A method according to any one of claims 15, 16 or 18, further comprising a cationic lipid. 請求項27に記載の方法において、前記カチオン性脂質が、N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3−3−(トリメチルアンモニウム)プロパン、1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムブロミド、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸、1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6−カルボキシスペルミル)プロピルアミド(1,3−dioleoyloxy−2−(6−carboxyspermyl)−propylamid)、5−カルボキシスペルミルグリシンジオクタデシルアミド、テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン、テトラメチルテトラオレイルスペルミン、テトラメチルテトララウリルスペルミン、テトラメチルテトラミリスチルスペルミン及びテトラメチルジオレイルスペルミン、DOTMA(N−[1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド)、DOTAP(1,2−ビス(オレオイルオキシ)−3,3−(トリメチルアンモニウム)プロパン)、DMRIE(1,2−ジミリスチルオキシプロピル−3−ジメチル−ヒドロキシエチルアンモニウムブロミド)、DDAB(ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド)、多価カチオン性脂質、リポスペルミン、DOSPA(2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパナミニウムトリフルオロ酢酸)、DOSPER(1,3−ジオレオイルオキシ−2−(6カルボキシスペルミル)プロピルアミド)(l,3−dioleoyloxy−2−(6carboxy spermyl)−propyl−amid)、ジ−及びテトラ−アルキル−テトラ−メチルスペルミン、TMTPS(テトラメチルテトラパルミトイルスペルミン)、TMTOS(テトラメチルテトラオレイルスペルミン)、TMTLS(テトラメチルテトララウリルスペルミン)、TMTMS(テトラメチルテトラミリスチルスペルミン)、TMDOS(テトラメチルジオレイルスペルミン)DOGS(ジオクタデシルアミドグリシルスペルミン(トランスフェクタム(TRANSFECTAM)(登録商標))、非カチオン性脂質と結合したカチオン性脂質、DOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)、DPhPE(ジフィタノイルホスファチジルエタノールアミン)又はコレステロール、DOSPA及びDOPEの3:1(w/w)混合物から成るカチオン性脂質組成物、並びにDOTMA及びDOPEの1:1(w/w)混合物から成る群から選択されることを特徴とする方法。   28. The method of claim 27, wherein the cationic lipid is N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, 1,2-bis (ole). Oiloxy) -3-3- (trimethylammonium) propane, 1,2-dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammonium bromide, dimethyldioctadecylammonium bromide, 2,3-dioleyloxy-N- [2 ( Sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propananium trifluoroacetic acid, 1,3-dioleoyloxy-2- (6-carboxyspermyl) propylamide (1,3-dioleoyloxy-2- (6-carbospermyl) -propylamid), 5- Boxyspermylglycine dioctadecylamide, tetramethyltetrapalmitoylspermine, tetramethyltetraoleylspermine, tetramethyltetralaurylspermine, tetramethyltetramyristylspermine and tetramethyldioleylspermine, DOTMA (N- [1- (2,3- Dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride), DOTAP (1,2-bis (oleoyloxy) -3,3- (trimethylammonium) propane), DMRIE (1,2-di-) Myristyloxypropyl-3-dimethyl-hydroxyethylammonium bromide), DDAB (dimethyldioctadecylammonium bromide), polyvalent cationic lipid, lipospermine, DOSPA (2,3-dioleo) Oxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetic acid), DOSPER (1,3-dioleoyloxy-2- (6 carboxyspermyl) propylamide ) (L, 3-dioleoyloxy-2- (6carboxy spermyl) -propyl-amid), di- and tetra-alkyl-tetra-methyl spermine, TMPPS (tetramethyltetrapalmitoyl spermine), TMTOS (tetramethyltetraoleyl spermine), TMTLS (Tetramethyltetralaurylspermine), TTMMS (Tetramethyltetramyristylspermine), TMDOS (Tetramethyldioleylspermine) DOGS (Dioctadecylamidoglycylspermine (G) TRANSFECTAM®, cationic lipids combined with non-cationic lipids, DOPE (dioleoylphosphatidylethanolamine), DPhPE (diphytanoylphosphatidylethanolamine) or cholesterol, DOSPA and DOPE 3: 1 A method characterized in that it is selected from the group consisting of a cationic lipid composition comprising a (w / w) mixture and a 1: 1 (w / w) mixture of DOTMA and DOPE. ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドであって、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが両親媒性であり、核酸結合性を具えるポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドと、対象動物の腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)関連炎症障害の治療用薬物の製造用2本鎖リボ核酸(dsRNA)であって、前記薬物が、TNF−αRNAレベルを低減し、これによってTNF−α関連炎症障害の1又はそれ以上の症状の発症又は重症度を予防又は低減することができる2本鎖リボ核酸(dsRNA)とを具える混合物の使用。   A polynucleotide delivery-enhancing polypeptide, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is amphipathic and has nucleic acid binding properties, and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) of the subject animal ) Double-stranded ribonucleic acid (dsRNA) for the manufacture of a medicament for the treatment of associated inflammatory disorders, wherein the drug reduces TNF-alpha RNA levels, thereby one or more symptoms of TNF-alpha-associated inflammatory disorders Use of a mixture comprising double-stranded ribonucleic acid (dsRNA) capable of preventing or reducing the onset or severity of. 請求項29に記載の混合物の使用において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、約5乃至約40個のアミノ酸を具え、分子量20,000乃至50,000のポリ(Lys、Tryp)4:1、20,000乃至50,000のポリ(Orn、Trp)4:1、メリチン、ヒストンH1、ヒストンH3及びヒストンH4、配列番号27乃至31、35乃至42、45、47、50乃至59、62、63、67、68、73、74、76、78乃至87、89乃至92、94乃至108、164乃至178及び180乃至186から成る群から選択される配列の全て又は一部分を有することを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide comprises about 5 to about 40 amino acids and has a molecular weight of 20,000 to 50,000 poly (Lys, Tryp) 4: 1, 20,000 to 50,000 poly (Orn, Trp) 4: 1, melittin, histone H1, histone H3 and histone H4, SEQ ID NOs: 27 to 31, 35 to 42, 45, 47, 50 to 59, 62, 63 67, 68, 73, 74, 76, 78 to 87, 89 to 92, 94 to 108, 164 to 178, and 180 to 186. . 請求項29に記載の混合物の使用において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端がアセチル化されていることを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is acetylated. 請求項29に記載の混合物の使用において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドのN末端がPEG化されていることを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the N-terminus of the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is PEGylated. 請求項29に記載の混合物の使用において、前記dsRNAが、腫瘍壊死因子−アルファ(TNF−α)遺伝子の一部分に相補的な、約10乃至約40塩基対の配列から成る、低分子干渉リボ核酸(small interfering ribonucleic acid)(siRNA)であることを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the dsRNA consists of a sequence of about 10 to about 40 base pairs complementary to a portion of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) gene. (Small interfering ribonucleic acid) (siRNA). 請求項29に記載の混合物の使用において、前記dsRNAが、配列番号109乃至163及び187から成る群から選択される、約10乃至約40塩基対の配列から成るsiRNAであることを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the dsRNA is a siRNA consisting of a sequence of about 10 to about 40 base pairs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 109 to 163 and 187. . 請求項29に記載の混合物の使用において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAと混和されるか、複合体化されるか又は結合されることを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide is mixed, complexed or conjugated with the dsRNA. 請求項29に記載の混合物の使用において、前記ポリヌクレオチド送達促進ポリペプチドが、前記dsRNAに結合することを特徴とする使用。   30. The use of the mixture of claim 29, wherein the polynucleotide delivery-enhancing polypeptide binds to the dsRNA. 請求項29に記載の混合物の使用において、前記対象動物が哺乳動物であることを特徴とする使用。   30. Use of the mixture according to claim 29, wherein the subject animal is a mammal.
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