JP2009516710A - eIF4E−BP2の発現のモジュレート - Google Patents

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Abstract

eIF4E−BP2の発現をモジュレートするための化合物、組成物及び方法を提供する。組成物はeIF4E−BP2をコードする核酸にターゲティングされたオリゴヌクレオチドを含む。eIF4E−BP2の発現のモジュレーションのため、及び、eIF4E−BP2の発現に関連する疾患及び状態の診断及び治療のためにこれ等の化合物を使用する方法を提供する。更に提供されるものは、eIF4E−BP2のモジュレーションのためのスクリーニングの方法、及び、本発明の化合物又は組成物の1つ以上に細胞、組織又は動物を接触させることを含む、そのような細胞、組織又は動物におけるeIF4E−BP2の発現をモジュレートする方法である。

Description

(発明の分野)
本発明はeIF4E−BP2の発現をモジュレートするための組成物及び方法を提供する。特に本発明は、好ましい実施形態においてeIF4E−BP2をコードする核酸分子にハイブリダイズするアンチセンス化合物、特にオリゴヌクレオチド化合物に関する。そのような化合物はeIF4E−BP2の発現をモジュレートすることが本明細書において示される。
(発明の背景)
真核生物の遺伝子発現は、細胞が広範な種類の異なる状態に迅速に応答できるように調節されなければならない。mRNA翻訳のプロセスは遺伝子発現が高度に調節される1つの工程である。ホルモン、成長因子、サイトカイン及び泳法に応答して、動物の細胞は、増殖応答のための準備において一般的に翻訳を活性化させる。蛋白合成の速度は典型的には酸化性又は浸透圧性のストレス、DNA損傷又は栄養撤退のようなストレス過剰状態では減少する。mRNA翻訳の活性化又は抑制は数分以内に生じ、そしてこのプロセスの制御は蛋白合成の開始相において発揮されると考えられている(非特許文献1)。
翻訳開始は数種の真核生物開始因子(eIF)、即ちその細胞質内の所在及び蛋白合成の開始相を調節する能力により慣例上定義される蛋白の協調的な活性化を必要とする。これ等の因子の1つである真核生物開始因子4E(eIF4E)は他の開始因子と相対比較して限定的な量で存在し、そして、スカホールド蛋白eIF4G及びRNAヘリカーゼeIF4Aも包含するeIF4F開始複合体の1つの成分である。細胞質においては、eIF4EはeIF4F複合体にmRNAを送達する作用を有するほぼ全ての成熟細胞mRNA上に存在する5’末端7−メチルGpppXキャップ構造に特異的に結合することによりキャップ依存性の蛋白合成の律速段階を触媒する。結合後はeIF4F複合体はキャップの5’から3’末端にスキャンし、eIF4AのRNAヘリカーゼ活性が5’未翻訳領域(UTR)に存在する如何なる二次構造も分割できるようにし、これにより、翻訳開始コドンを明示し、そして、mRNA上へのリボソームの負荷を促進することができる(非特許文献2)。
eIF4E複合体への取り込みのためのeIF4Eの利用性はホスホリル化を介して、並びに、抑制性蛋白の結合を介して調節される。eIF4Eは、有糸分裂促進物質活性化蛋白キナーゼ相互作用キナーゼMnk1により、並びに、蛋白キナーゼCにより、セリン209上でホスホリル化されるリン蛋白である(非特許文献3;Wang等、J.Biol.Chem.,1998,273,9373−9377;Waskiewicz等、Embo J.,1997,16,1909−1920)。抑制性のeIF4E結合蛋白1及び2(eIF4E−BP1及びeIF4E−BP2)はeIF4Eの背部表面への結合に関してeIF4Gと競合することによりキャップ依存性翻訳の効果的抑制剤として作用する(非特許文献4;Ptushkina等、Embo J.,1999,18,4068−4075)。bp1と複合体化した場合、eIF4Eは蛋白キナーゼC又はMnk1によるホスホリル化の基質ではなく、eIF4Eからのbp1の解離はeIF4Eホスホリル化の必要条件であることを示唆している(非特許文献5;Whalen等、J Biol Chem,1996,271,11831−11837)。eIF4Eのホスホリル化はmRNAキャップに対するその親和性を増大させ、これにより翻訳速度を上昇させる(Waskiewicz等、Mol.Cell Biol.,1999,19,1871−1880)。
eIF4E−BP2(別名PHAS−II;4EBP2;4E−結合蛋白2;EIF4EBP2)はcDNA発現ライブラリをプローブする際にeIF4E蛋白を用いることによりクローニングされた(Hu等、Proc Natl Acad Sci USA,1994,91,3730−3734;Pause等、Nature,1994,371,762−767)。eIF4E−BP2はヒト組織、例えば心臓、脳、胎盤、肺、肝臓、腎臓及び脾臓並びに脂肪組織及び骨格筋、主要なインスリン応答性の組織において偏在的に発現される(Hu等、Proc Natl Acad Sci USA,1994,91,3730−3734;Tsukiyama−Kohara等、Genomics,1996,38,353−363)。ヒト遺伝子では染色体10q21−q22にマッピングされている(Tsukiyama−Kohara等、Genomics.,1996,38,353−363)。マウスbp1遺伝子は3エクソンよりなり、約20kbに及び、そしてマウス染色体10にマッピングされている(Tsukiyama−Kohara等、Genomics.,1996,38,353−363)。eIF4E−BP2の発現はbp1の系統的破壊を担持しているマウスにおいては改変されていないと考えられる(Blackshear等、J Biol Chem,1997,272,31510−31514)。
eIF4EのmRNAキャップへの結合を防止することよりはむしろ、eIF4E−BP2はeIF4EのeIF4Gへの結合を禁止することにより、標的mRNA上の40Sリボソームサブユニットの効率的結合及び適切な位置づけのために必要な複合体の形成を防止する。eIF4E−BP2がeIF4Eに結合する場合、eIF4Eは蛋白キナーゼCによるホスホリル化のための基質としては作用せず、eIF4EからのeIF4E−BP2の解離にはeIF4Eのホスホリル化が必要条件であることを示唆している(Whalen等、J Biol Chem,1996,271,11831−11837)。eIF4Eが結合する領域はeIF4G及びeIF4E−BP2により共有されている共通のモチーフであり、そしてeIF4E−BP2のこの領域における点突然変異はeIF4Eへの結合を根絶させる(Mader等、Mol Cell Biol,1995,15,4990−4997)。2つの保存されたモチーフ、即ちeIF4E−BP2のNH2末端領域に観察されるRAIPモチーフ及びeIF4E−BP2の最後の5アミノ酸により形成されるTOSモチーフがeIF4E−BP2上に存在する(Schalm and Blenis,Curr Biol,2002,12,632−639;Tee and Proud,Mol Cell Biol,2002,22,1674−1683)。
eIF4E−BP1と同様、インスリンは培養細胞中のeIF4E−BP2のホスホリル化を刺激し、これがeIF4EからのeIF4E−BP2の放出を増進し、そしてキャップ依存性翻訳を進行可能とする(Ferguson等、J Biol Chem,2003,278,47459−47465)。有糸分裂促進物質活性化蛋白キナーゼ、ラット脂肪細胞中の主要なインスリン刺激キナーゼはインビトロで組み換えeIF4E−BP2をホスホリル化することができる。しかしながら、ラパマイシンを3T3−L1ラット脂肪細胞に投与するとeIF4E−BP2のホスホリル化に対するインスリンの作用が減衰し、mTORシグナリング経路の要素がeIF4E−BP2に対するインスリンの作用を媒介していることが示される(Lin and Lawrence,J Biol Chem,1996,271,30199−30204)。更に又、eIF4E−BP2のセリン−65は環状AMP依存性蛋白キナーゼによるホスホリル化のための理想的なコンセンサス部位を提示する。インスリン又は表皮成長因子がeIF4E−BP2のホスホリル化を顕著に増大させているラット3T3−L1脂肪細胞においては、環状AMPを増大させる化合物はeIF4E−BP2に取り込まれる放射標識ホスフェートの量を減少させ、そしてeIF4E−BP2のホスホリル化を増大させることに対するインスリンの作用を減衰させる。環状AMP依存性蛋白キナーゼの触媒性サブユニットと共にeIF4E−BP2をインキュベートすると、eIF4E−BP2の急速なホスホリル化が起こる。総括するとこれ等のデータは環状AMPを増大させることはeIF4E−BP2のホスホリル化を選択的に増大させる場合があることを示唆している(Lin and Lawrence,J Biol Chem,1996,271,30199−30204)。
細胞分化の誘導及び細胞増殖の低減は、ヒト骨髄球様細胞の分化の間のeIF4E−BPの示差的調節と関連して観察される通り、翻訳速度の低減と同時に起こる。単球/マクロファージに分化するように誘導される場合、HL−60プロ骨髄性白血病細胞又はU−937単芽球細胞系統に由来する細胞はbp1のホスホリル化の低減を示す。これとは対照的に、HL−60細胞が顆粒球に分化するように刺激される場合にはbp1の量は減少するのに対し、bp1のホスホリル化は影響を受けない。逆にeIF4E−BP2のレベルは顕著に増大する。これ等の所見は翻訳機序がヒト骨髄球様細胞の分化の間に示差的に調節されていることを示唆している(Grolleau等、J Immunol,1999,162,3491−3497)。
細胞の増殖を増進するシグナリングネットワークの調節不全が癌と関連して観察される場合が多い(Lawrence and Abraham,Trends Biochem Sci,1997,22,345−349)。eIF4E又はv−srcで形質転換された細胞における過剰なeIF4E−BP2の発現は形質転換された表現型の顕著な回復をもたらし、eIF4E−BP2が細胞成育の抑制剤として機能できることを明らかにしている(Rousseau等、Oncogene,1996,13,2415−2420)。
特許文献1は蛋白eIF4E−BP2に関するコーディング配列を含むeIF4Eに結合する細胞成分をコードする精製されたヒト核酸配列を記載しており、そして、ホルモン障害を治療するために潜在的に有用である非ホルモン剤をスクリーニングするための方法を開示している(Sonenberg等、2000)。
現在、eIF4E−BP2をターゲティングする治療薬は知られていない。その結果、eIF4E−BP2を効果的に抑制することができる薬剤がなお必要とされている。アンチセンス技術は特定の遺伝子産物の発現を低減する有効な手段であり、従って、eIF4E−BP2発現のモジュレーションのための多くの治療、診断及び研究用途において独特の有用性を有している。
本発明はeIF4E−BP2発現を抑制する組成物及び方法を提供する。
米国特許第6,410,715号明細書 Rosenwald等、Oncogene,1999,18,2507−2517;Strudwick and Borden,Differentiation,2002,70,10−22 Graff and Zimmer,Clin.Exp.Metastasis,2003,20,265−273;Strudwick and Borden,Differentiation,2002,70,10−22 Flynn and Proud,J.Biol.Chem.,1995,270,21684−21688 Pause等、Nature,1994,371,762−767 Wang等、J.Biol.Chem.,1998,273,9373−9377
(発明の要旨)
本発明はeIF4E−BP2をコードする核酸をターゲティングし、そして、eIF4E−BP2の発現をモジュレートするアンチセンス化合物、特に核酸及び核酸様オリゴマーに関する。本発明の化合物を含む医薬品及び他の組成物も提供される。更に提供されるものは、eIF4E−BP2のモジュレーションのためのスクリーニングの方法、及び、本発明の化合物又は組成物の1つ以上に細胞、組織又は動物を接触させることを含む、そのような細胞、組織又は動物におけるeIF4E−BP2の発現をモジュレートする方法である。eIF4E−BP2の発現に関連する疾患又は状態を有するか、それに罹患しやすいことが疑われる動物、特にヒトを治療する方法を本明細書に記載する。そのような方法は治療を必要とする人間に本発明の化合物又は組成物1つ以上の治療上又は予防上有効な量を投与することを含む。
(発明の詳細な説明)
本明細書において提供されるものはeIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物であって、ここで該化合物はeIF4E−BP2をコードする該核酸分子に相補であり、そしてeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。1つの実施形態において、アンチセンス化合物は12〜50核酸塩基長、又は、15〜30核酸塩基長である。一部の実施形態においては、アンチセンス化合物は、オリゴヌクレオチド、DNAオリゴヌクレオチド又はRNAオリゴヌクレオチドである。一部の実施形態においては、アンチセンス化合物は2本鎖オリゴヌクレオチドである。好ましい実施形態においては、アンチセンス化合物はキメラオリゴヌクレオチドである。好ましい実施形態においては、該化合物の少なくとも一部分はRNAとハイブリダイズしてオリゴヌクレオチド−RNAデュプレックスを形成する。
本発明のアンチセンス化合物は該eIF4E−BP2をコードする核酸分子に少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%又は100%の相補性を有してよい。同様に本明細書において提供されるものは、少なくとも1つの修飾されたヌクレオシド間連結、糖部分又は核酸塩基を有するアンチセンス化合物である。1つの実施形態において、本発明のアンチセンス化合物は少なくとも1つの2’−O−メトキシエチル糖部分又は少なくとも1つのホスホロチオエートヌクレオシド間連結又は両方を有する。
本明細書において提供されるものは、5’−未翻訳領域(5’UTR)、開始領域、コーディング領域、終止領域又は3’−未翻訳領域(3’UTR)から選択されるeIF4E−BP2をコードする核酸分子の領域内で特異的にハイブリダイズ可能なアンチセンス核酸分子である。同様に提供されるものは、5’UTR中のヌクレオチド146〜165、コーディング領域中のヌクレオチド372〜391、420〜520又は544〜593、終止コドン領域中のヌクレオチド589〜608、3’UTR中のヌクレオチド623〜766、803〜940、1105〜1599、1868〜1887、1990〜1919、1962〜1981、2218〜2242、2377〜2401、2449〜2490、2536〜2555又は2578〜2597、配列番号4の全て;イントロン1中のヌクレオチド8892〜8911及び11559〜11937、及びイントロン1:エクソン2接合部中のヌクレオチド17941〜17960、配列番号25の全て;配列番号26の3’UTR中のヌクレオチド2088〜2107及び配列番号27の3’UTR中のヌクレオチド697〜716にターゲティングされたアンチセンス化合物であり、ここで化合物はヒトeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。更に提供されるものは、5’UTR中のヌクレオチド9〜105;コーディング領域中のヌクレオチド132〜480;終止コドン領域中のヌクレオチド473〜492;及び3’UTR中のヌクレオチド500〜1175,1222〜1638、1662〜1780、配列番号11の全て;配列番号107の3’UTR中のヌクレオチド365〜384;及び配列番号108の5’UTR中のヌクレオチド36〜55にターゲティングされたアンチセンス化合物であり、ここで化合物はマウスeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。更に本明細書において提供されるものは5’UTR中のヌクレオチド7〜26、コーディング領域のヌクレオチド7〜151、164〜247、270〜313又は303〜388;終止コドン領域中のヌクレオチド390〜409及び3’UTR中のヌクレオチド402〜490、配列番号18の全てにターゲティングされたアンチセンス化合物であり、ここで化合物はラットeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。
1つの実施形態において、アンチセンス化合物は配列番号
Figure 2009516710
又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含む。別の実施形態においては、アンチセンス化合物は配列番号
Figure 2009516710
及び258よりなる群から選択される配列を有する。別の実施形態においては、アンチセンス化合物は配列番号29、31、32、33、60、61、65又は75から選択される配列を有する。
同様に本明細書において提供されるものは、eIF4E−BP2の発現が抑制されるように本発明のアンチセンス化合物の治療上又は予防上有効な量をeIF4E−BP2に関連する疾患又は状態を有する動物に投与することを含む該動物の治療方法である。一部の実施形態においては、動物はヒト又はげっ歯類である。一部の実施形態においては、疾患又は状態は代謝性疾患又は状態である。他の実施形態においては、疾患又は状態は糖尿病、メタボリックシンドロームX、肥満、高脂血症、前糖尿病又は血中トリグリセリド上昇である。1つの実施形態において、疾患又は状態は2型糖尿病である。同様に本明細書において提供されるものは、本明細書のアンチセンス化合物を血中グルコースレベル低下の治療を要する動物に投与することを含む、そのような動物におけるそのような方法である。一部の実施形態においては、血中グルコースレベルは血漿中グルコースレベル又は血清中グルコースレベルである。一部の実施形態においては、動物は糖尿病動物である。
更に提供されるものは、本発明の化合物をインスリン感受性を向上させる治療の必要な動物に投与することを含む該動物におけるそのような方法である。一部の実施形態においては、動物は糖尿病、肥満又は高インスリン血症である。同様に提供されるものは、動物において血中脂質レベルを低下させる方法であり、それは本発明のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含む。一部の実施形態においては、血中脂質レベルは血中トリグリセリドレベルである。一部の実施形態においては、血中脂質レベルは血清中又は血漿中の脂質レベルである。
本発明の別の特徴は、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を肥満、高血糖症、メタボリックシンドローム、糖尿病、高脂血症又はインスリン抵抗性の対象に投与することを含む、該対象におけるこれ等を治療する方法であり、ここで該化合物はeIF4E−BP2の発現を抑制する。1つの実施形態において、化合物はeIF4E−BP2をコードし、そして配列番号
Figure 2009516710
又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含む核酸分子に少なくとも80%の相補性を有する。一部の実施形態においては、アンチセンス化合物はeIF4E−BP2をコードする核酸分子に少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%又は100%の相補性を有する。
同様に提供されるものは、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を動物に投与することを含む該動物における体脂肪減少、肝トリグリセリドレベル低下、グルコース耐性の向上及び脂肪生成の減少の方法であり、ここで該化合物はeIF4E−BP2の発現を抑制する。1つの実施形態において、化合物はeIF4E−BP2をコードし、そして配列番号
Figure 2009516710
又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含む核酸分子に少なくとも80%の相補性を有する。一部の実施形態においては、アンチセンス化合物はeIF4E−BP2をコードする核酸分子に少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%又は100%の相補性を有する。一部の実施形態においては、動物は脂肪症を有する。一部の実施形態においては、脂肪症は脂肪肝又はNASHである。本発明の別の特徴は本発明のアンチセンス化合物を動物に投与することを含む該動物の脂肪組織における脂肪生成に関与する遺伝子の発現を低減する方法である。一部の実施形態においては、脂肪生成に関与する遺伝子はDGAT2及びFASである。同様に提供されるものは本発明のアンチセンス化合物を動物に投与することを含む該動物におけるグルコース代謝に関与する遺伝子の肝発現をモジュレートする方法である。1つの実施形態において、グルコース代謝に関与する遺伝子はグルコース−6−ホスファターゼ及びグリコーゲンシンターゼである。一部の実施形態においては、該動物は代謝性の疾患又は状態を有する。一部の実施形態においては、代謝性の疾患又は状態は肥満、高脂血症、高血糖症、糖尿病、メタボリックシンドローム又はインスリン抵抗性である。特定の実施形態においては、代謝性の疾患又は状態は2型糖尿病である・
一部の実施形態においてはアンチセンス化合物は配列番号
Figure 2009516710
又は258の核酸塩基配列を有する。一部の実施形態においては、アンチセンス化合物は5個の2’−MOEヌクレオチドにより自身の5’及び3’末端においてフランキングされた10デオキシヌクレオチドギャップを特徴とする。一部の実施形態においては、少なくとも1つのシトシンは5−メチルシトシンであるか、又は少なくとも1つヌクレオシド間連結はホスホロチオエート連結である。1つの実施形態においては、アンチセンス化合物中のシトシンの全てが5−メチルシトシンである。別の実施形態においては、ヌクレオシド間連結の全てがホスホロチオエート連結である。
A.本発明の概論
「アンチセンス機序」とはハイブリダイゼーションの結果が所望の作用の達成となるような標的核酸とのアンチセンス化合物、アンチセンスオリゴヌクレオチド又はアンチセンスオリゴヌクレオチド化合物のハイブリダイゼーションを包含する。所望の作用は例えば標的の分解、標的の占有と同時に起こる細胞機序、例えば転写又はスプライシング又は他の表現型作用の一端停止を包含できる。
「アンチセンス抑制」とは標的核酸とのアンチセンスオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションの結果としての標的発現の抑制を指す。一部の実施形態においては、アンチセンス抑制は、標的核酸レベル、標的核酸によりコードされる蛋白のレベル、又は、標的核酸の発現に関連する表現型の変化の程度における低下により顕在化される。
本発明はeIF4E−BP2をコードする核酸分子の機能又は作用をモジュレートする場合において使用するためのアンチセンス化合物、好ましくはオリゴヌクレオチド及び同様の物質種を用いる。これはeIF4E−BP2をコードする核酸分子1つ以上に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドを提供することにより達成される。本明細書においては、「標的核酸」及び「eIF4E−BP2をコードする核酸分子」という用語はeIF4E−BP2をコードするDNA、そのようなDNAから転写されたRNA(プレmRNA及びmRNA又はその部分を包含)及びそのようなRNAから誘導されたcDNAを包含するために好都合に使用されている。本発明の化合物のその標的核酸とのハイブリダイゼーションは一般的に「アンチセンス」と称される。結果として、本発明の一部の好ましい実施形態の実施に包含されると考えられる好ましい機序は本明細書においては「アンチセンス抑制」と称する。そのようなアンチセンス抑制は典型的にはオリゴヌクレオチドの鎖又はセグメントの水素結合系ハイブリダイゼーションに基づいており、その場合、少なくとも1つの鎖又はセグメントが切断、分解又は別様に作動不可能とされる。この点に関し、そのようなアンチセンス抑制のためには特定の核酸分子及びその機能をターゲティングすることが現時点では好ましい。
干渉されるべきDNAの機能は複製及び転写を包含する。複製及び転写は例えば、内因性の細胞鋳型、ベクター、プラスミドコンストラクト又は他のものから行うことができる。干渉されるべきRNAの機能は、蛋白翻訳の部位へのRNAの転座、RNA合成の部位から遠い細胞内の部位へのRNAの転座、RNAからの蛋白の翻訳、RNAのスプライシングによる1つ以上のRNA種の生成、及び、RNAが携わっているかこれにより促進されるRNAの関与する触媒活性又は複合体形成のような機能を包含できる。標的核酸機能のそのような干渉の1つの好ましい結果はeIF4E−BP2の発現のモジュレーションである。本発明に関する場合、「モジュレーション」および「発現のモジュレーション」は例えばDNA又はRNAのような遺伝子をコードする核酸分子の量又はレベルにおける増大(刺激)又は低減(抑制)の何れかを意味する。抑制は頻繁には発現のモジュレーションの好ましい形態であり、そしてmRNAは頻繁には好ましい標的核酸である。
本発明に関する場合、「ハイブリダイゼーション」とはオリゴマー化合物の相補鎖の付け異性を意味する。本発明においては、対形成の好ましい機序は水素結合を包含し、これはオリゴマー化合物の鎖の相補ヌクレオシド又はヌクレオチド塩基(核酸塩基)の間のワトソンクリック型、フーグスティーン型又は逆フーグスティーン型の水素結合であってよい。例えば、アデニンとチミンは水素結合の形成を介して対形成する相補核酸塩基である。ハイブリダイゼーションは種々の状況下に起こることができる。
アンチセンス化合物は、標的核酸への化合物の結合が標的核酸の正常な機能を干渉して活性の消失をもたらし、そして、特異的結合が望まれる条件下において、即ちインビボ試験又は治療の場合は生理学的条件下において、そしてインビトロ試験の場合は試験が実施される条件下において、非標的核酸配列へのアンチセンス化合物の非特異的結合を回避するために十分な程度の相補性がある場合に、特異的にハイブリダイズ可能である。
本発明においては、「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」又は「ストリンジェントな条件」という表現は、本発明の化合物がその標的配列にハイブリダイズするが他の配列には最低限の数となるような条件を指す。ストリンジェントな条件は配列依存性であり、そして異なる状況では異なり、そして本発明に関する場合、オリゴマー化合物が標的配列にハイブリダイズする「ストリンジェントな条件」はオリゴマー化合物の性質及び組成、及び、それらが検討される試験により決定される。
「相補」とは本明細書においては、オリゴマー化合物の2つの核酸塩基の間の厳密な対形成のための能力を指す。例えば、あるオリゴヌクレオチド(オリゴマー化合物)の特定の位置の核酸塩基が標的核酸の特定の位置の核酸塩基と水素結合することができる場合であって該標的核酸がDNA、RNA又はオリゴヌクレオチド分子である場合、オリゴヌクレオチドと標的核酸との間の水素結合の位置は相補位置と見なされる。オリゴヌクレオチド及び別のDNA、RNA又はオリゴヌクレオチド分子は、各々の分子中の相補位置の十分な数が相互に水素結合できる核酸塩基により占有されている場合に相互に相補となる。即ち、「特異的にハイブリダイズ可能」及び「相補」とは、安定で特異的な結合がオリゴヌクレオチドと標的核酸の間に生じるように、十分な数の核酸塩基に渡って厳密な対形成又は相補性の十分な程度を示すために使用される用語である。
当該分野で知られる通り、アンチセンス化合物の配列は特異的にハイブリダイズすべきその標的核酸のものと100%相補である必要はない。更に又、オリゴヌクレオチドは、介在又は隣接するセグメントがハイブリダイゼーション事象に関与しないようなセグメント1つ以上に渡ってハイブリダイズしておい(例えばループ構造又はヘアピン構造)。本発明のアンチセンス化合物は標的核酸内の標的領域に対して少なくとも70%、少なくとも75%又は少なくとも80%、又は少なくとも85%の配列相補性を含むことが好ましく、より好ましくは、それらはそれらがターゲティングされる標的核酸配列内の標的領域に対して、少なくとも90%の配列相補性を含み、そして更に好ましくは少なくとも95%又は少なくとも99%の配列相補性を含む。例えば、アンチセンス化合物の20核酸塩基のうち18が標的領域に相補であり、従って特異的にハイブリダイズするアンチセンス化合物は、90パーセントの相補性を示す場合がある。この例においては残余の非相補の核酸塩基は集塊化するか、相補核酸塩基が散在したものであってよく、そして相互に、又は相補核酸塩基と隣接する必要はない。即ち、標的核酸と完全相補な2領域によりフランキングされた4非相補核酸塩基を有する18核酸塩基長であるアンチセンス化合物は、標的核酸と77.8%の全体的相補性を有することになり、そして、このため本発明の範囲に包含されることになる。標的核酸の領域とのアンチセンス化合物のパーセント相補性は日常的には当該分野で知られたBLASTプログラム(ベーシックローカルアライメントサーチツール)及びPowerBLASTプログラムを用いて決定できる(Altschul等、J.Mol.Biol.,1990,215,403−410;Zhang and Madden,Genome Res.,1997,7,649−656)。
パーセント相同性、配列同一性又は相補性は例えばSmith and Watermanのアルゴリズムを使用するデフォルト設定を用いたGapプログラム(Wisconsin Sequence Analysis Package,Unix(登録商標)用バージョン8、Genetics Computer Group,University Research Park,Madison WI)により決定できる(Adv.Appl.Math.,1981,2,482−489)。一部の好ましい実施形態においては、オリゴマーと標的との間の相同性、配列同一性又は相補性は約50%〜約60%である。一部の実施形態においては、相同性、配列同一性又は相補性は約60%〜約70%である。好ましい実施形態においては、相同性、配列同一性又は相補性は約70%〜約80%である。より好ましい実施形態においては、相同性、配列同一性又は相補性は約80%〜約90%である。一部の好ましい実施形態においては、相同性、配列同一性又は相補性は約90%、約92%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、約100%である。
B.本発明の化合物
本発明によれば、アンチセンス化合物はアンチセンスオリゴマー化合物、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム、外部ガイド配列(EGS)オリゴヌクレオチド、オルタナティブスプライシング体、プライマー、プローブ及び標的核酸の少なくとも一部分にハイブリダイズする他のオリゴマー化合物を包含する。即ち、これ等の化合物は1本鎖、2本鎖、環状又はヘアピンオリゴマー化合物の形態で導入してよく、そして、内部又は末端のバルジ又はループのような構造エレメントを含有してよい。系内に導入された後、本発明の化合物は1つ以上の酵素又は構造蛋白の作用を発揮して標的核酸を修飾する。
そのような酵素の1つの非限定的な例はRHAseH、即ちRNA:DNAデュプレックスのRNA鎖を切断する細胞エンドヌクレアーゼである。「DNA様」である1本鎖アンチセンス化合物はRNAseHを呈することが当該分野で知られている。従ってRHAseHの活性化はRNA標的の切断をもたらし、これにより遺伝子発現のオリゴヌクレオチド媒介抑制の効率が大きく増大する。同様の役割は酵素のRNaseIII及びリボヌクレアーゼLファミリーのもののような他のリボヌクレアーゼについても仮想されている。
アンチセンス化合物の好ましい形態は1本鎖アンチセンスオリゴヌクレオチドであるが、多くの種において2本鎖構造、例えば2本鎖RNA(dsRNA)分子の導入が、遺伝子機能又はその関連の遺伝子産物の強力で特異的なアンチセンス媒介の減少を誘導することがわかっている。この現象は植物及び動物の両方で生じ、そしてウィルス防御及びトランスポゾンサイレンシングへの進化学的関連性を有していると考えられる。
dsRNAが動物において遺伝子サイレンシングをもたらすことの最初の証拠は線虫Caenorhabditis elegansにおける研究から1995年に得られている(Guo and Kempheus,Cell,1995,81,611−620)。Montgomery等はdsRNAの主要な干渉作用は転写後であることを示している(Montgomery等、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1998,95,15502−15507)。2本鎖RNA(dsRNA)への曝露から生じるCaenorhabditis elegansにおいて定義された転写後のアンチセンス機序はそれ以来RNA干渉(RNAi)と標記されている。この用語は内因性のターゲティングされたmRNAのレベルの配列特異的低下をもたらすdsRNAの導入の関与するアンチセンス媒介遺伝子サイレンシングを意味する(Fire等、Nature,1998,391,806−811)。近年、これは実際はRNAiの強力な誘導物質であるdsRNAのアンチセンス極性の1本鎖RNAオリゴマーであることがわかった(Tijsterman等、Science,2002,295,694−697)。
本発明のアンチセンス化合物は、化合物のヌクレオチド位置1つ以上において異なる塩基が存在する修飾された化合物も包含する。例えば、第1のヌクレオチドがアデノシンである場合は、この位置にチミジン、グアノシン又はシチジンを含有する修飾された化合物を生成してよい。これはアンチセンス化合物の位置の何れかにおいて行ってよい。次にこれ等の化合物を本明細書に記載した方法を用いて試験することにより、eIF4E−BP2mRNAの発現を抑制するそれらの能力を測定する。
本発明に関する場合、「オリゴマー化合物」という用語は単量体の単位複数を含む重合体又はオリゴマーを指す。本発明に関する場合、「オリゴヌクレオチド」という用語はリボ核酸(RNA)又はデオキシリボ核酸(DNA)又はそのミメティック、キメラ、類縁体及び相同体のオリゴマー又は重合体を指す。この用語は天然に存在する核酸塩基、糖及び共有結合のヌクレオシド間(骨格)連結よりなるオリゴヌクレオチド、並びに、同様に機能する天然に存在しない部分を有するオリゴヌクレオチドを包含する。そのような修飾又は置換されたオリゴヌクレオチドは、望ましい特性、例えば増強された細胞取り込み、標的核酸への増強された親和性、及び、ヌクレアーゼ存在下の増強された安定性のために、ネイティブの形態よりも好ましい場合が多い。
オリゴヌクレオチドは本発明のアンチセンス化合物の好ましい形態であるが、本発明はアンチセンス化合物の他のファミリー、例えば限定しないが、本明細書に記載したもののようなオリゴヌクレオチドの類縁体及びミメティックも同様に包括する。
本発明によるアンチセンス化合物は好ましくは約8〜約80核酸塩基を含む(即ち約8〜約80の連結ヌクレオシド)。当該分野で知られる通り、本発明は
Figure 2009516710
又は80核酸塩基長の化合物を実施形態とする。
1つの好ましい実施形態においては、本発明のアンチセンス化合物は13〜50核酸塩基長である。当該分野で知られる通り、本発明は
Figure 2009516710
又は50核酸塩基長の化合物を実施形態とする。
別の好ましい実施形態においては、本発明のアンチセンス化合物は15〜30核酸塩基長である。当該分野で知られる通り、本発明は
Figure 2009516710
又は30核酸塩基長の化合物を実施形態とする。
特に好ましい化合物は、約12〜約50核酸塩基のオリゴヌクレオチドであり、更に好ましくは約12〜約30核酸塩基を含むものである。別の実施形態においては、本発明の化合物は約20〜約30核酸塩基長のオリゴヌクレオチドである。別の実施形態においては、本発明の化合物は約13〜約30核酸塩基長のオリゴヌクレオチドである。
例示されるアンチセンス化合物内から選択される少なくとも8個の連続した核酸塩基のストレッチを含む12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物も適当なアンチセンス化合物と見なされる。
例示される好ましいアンチセンス化合物は例示される好ましいアンチセンス化合物の1つの5’末端から少なくとも8連続の核酸塩基を含むオリゴヌクレオチド配列を包含する(残余の核酸塩基は、標的核酸に特異的にハイブリダイズできるアンチセンス化合物の5’末端の直ぐ上流で始まり、そして、オリゴヌクレオチドが約8〜約80核酸塩基を含有するまで続く同じオリゴヌクレオチドの連続ストレッチである)。同様に、好ましいアンチセンス化合物は例示される好ましいアンチセンス化合物の1つの3’末端から少なくとも8連続の核酸塩基を含むオリゴヌクレオチド配列により示される(残余の核酸塩基は、標的核酸に特異的にハイブリダイズできるアンチセンス化合物の3’末端の直ぐ下流で始まり、そして、オリゴヌクレオチドが約8〜約80核酸塩基を含有するまで続く同じオリゴヌクレオチドの連続ストレッチである)。更に又、当然ながら、好ましいアンチセンス化合物は、例示される好ましいアンチセンス化合物の配列の内部の部分から少なくとも8連続核酸塩基を含み、そしてオリゴヌクレオチドが約8〜約80核酸塩基を含有するまで何れか又は両方の方向に伸長してよいオリゴヌクレオチド配列により表されてよい。
例示されるアンチセンス化合物内から選択される少なくとも12個の連続核酸塩基を含む12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物も適当なアンチセンス化合物と見なされる。当然ながら、当然ながら、好ましいアンチセンス化合物は、例示される好ましいアンチセンス化合物の配列の内部の部分から少なくとも12連続核酸塩基を含み、そしてオリゴヌクレオチドが約12〜約80核酸塩基を含有するまで何れか又は両方の方向に伸長してよいオリゴヌクレオチド配列により表されてよい。
本明細書に記載した好ましいアンチセンス化合物を保有する当業者は、予定外の実験をすることなく、更に好ましいアンチセンス化合物を識別することができる。
C.本発明の標的
特定の核酸分子にアンチセンス化合物をターゲティングすることは、本発明に関する場合、多工程のプロセスであることができる。プロセスは通常は機能をモジュレートすべき標的核酸の識別から開始する。標的核酸は、例えば、発現が特定の障害又は疾患の状態に関連している細胞性の遺伝子(又は遺伝子から転写されたmRNA)、又は、感染性物質に由来する核酸分子であることができる。本発明においては標的核酸はeIF4E−BP2をコードする。
「標的核酸」、「標的RNA」、「標的RNA転写物」及び「核酸標的」という用語は全て、本明細書に開示した化合物及び方法によりターゲティングされることができる何れかの核酸を指す。例えば、標的核酸は細胞性の遺伝子(又は遺伝子から転写されたmRNA)、又は、感染性の生物に由来する核酸分子であることができる。本明細書に開示する通り、標的核酸分子はeIF4E−BP2又はそのフラグメントをコードする。本明細書においては、「eIF4E−BP2標的核酸」及び「eIF4E−BP2をコードする核酸」という用語は核酸、例えばDNA(例えばcDNA)、eIF4E−BP2をコードするDNAから転写されたRNA(例えばプレmRNA、mRNA及びmiRNA)、及び、そのようなRNAから誘導されたcDNAを包含する。1つの実施形態において、ヒトeIF4E−BP2をコードする核酸は配列番号4として本明細書に組み込まれるGENBANK(登録商標)アクセッション番号NM_004096.3である。別の実施形態においては、マウスeIF4E−BP2をコードする核酸は配列番号11として本明細書に組み込まれるGENBANK(登録商標)アクセッション番号NM_010124.1である。別の実施形態においては、ラットeIF4E−BP2をコードする核酸は配列番号18として本明細書に組み込まれるGENBANK(登録商標)アクセッション番号NM_215414.1である。「eIF4E−BP2mRNA」とはeIF4E−BP2蛋白をコードするmRNAを指す。
「ターゲティング」とは標的核酸分子に特異的にハイブリダイズして所望の作用を誘導する化合物の設計及び選択のプロセスを指す。このプロセスにより設計又は選択された化合物は標的核酸分子に「ターゲティングされた」と称する。ターゲティングは所望の作用が起こるように化合物がハイブリダイズする少なくとも1つの「標的セグメント」の決定を包含する。一部の実施形態においては、所望の作用とは標的核酸分子の低減、標的核酸によりコードされる蛋白のレベルの低下、又は標的核酸に関連する表現型の変化である。「mRNAレベル」とは特定の試料中の特定のmRNAの相対量を指し、「蛋白レベル」とは特定の試料中の蛋白の相対量を指す。
ターゲティングプロセスは通常は更に、所望の作用、例えば発現のモジュレーションが生じるようにアンチセンス相互作用が起こるための、標的核酸内部の少なくとも1つの標的領域、セグメント又は部位の決定を包含する。本発明に関する場合、「領域」という用語は少なくとも1つの識別可能な構造、機能又は特性を有する標的核酸の一部分として定義される。標的核酸の領域内にセグメントが含まれる。「セグメント」とは標的核酸内の領域のより小さい、又は、サブ部分として定義される。「部位」とは、本明細書においては、標的核酸内の位置として定義される。
「ターゲティング」とは標的核酸分子にハイブリダイズして所望の作用を誘導する化合物の設計及び選択のプロセスを指す。このプロセスにより設計又は選択された化合物は標的核酸分子に「ターゲティングされた」と称する。ターゲティングは所望の作用が起こるように化合物がハイブリダイズする少なくとも1つの「標的セグメント」の決定を包含する。一部の実施形態においては、所望の作用とは標的核酸分子の低減、標的核酸によりコードされる蛋白のレベルの低下、又は標的核酸に関連する表現型の変化である。「mRNAレベル」とは特定の試料中の特定のmRNAの相対量を指し、「蛋白レベル」とは特定の試料中の蛋白の相対量を指す。
本明細書においては、「標的領域」とは「標的セグメント」1つ以上を含有する特定の化合物がターゲティングされる標的核酸のフラグメントを包含する。「標的セグメント」は特定の化合物がターゲティングされる標的核酸のヌクレオチドの配列を指す。「5’標的部位」とは化合物がターゲティングされる特定の標的セグメントの最も5’側のヌクレオチドを指す。「3’標的部位」とは化合物がターゲティングされる特定の標的セグメントの最も3’側のヌクレオチドを指す。1つの実施形態において標的領域は核酸の構造的に定義された領域である。例えば、標的領域は3’UTR、5’UTR、エクソン、イントロン、コーディング領域、翻訳開始領域、翻訳終止領域、これ等の何れかの組み合わせ、又は、他の定義された核酸領域を包含してよい。別の実施形態においては、標的領域は複数の標的セグメントを包含する標的核酸の領域である。例えば、標的領域は領域内の最初の標的セグメントの5’標的から、領域内の最終標的セグメントの3’標的部位までの領域に及んでいる配列であってよい。或いは、標的領域は他の手段により識別される領域であってよい。標的領域内で多数の標的セグメントが重複していてよい。或いは、それらは非重複であってよい。即ち、多数のアンチセンス化合物が特定の標的領域上の重複した配列にハイブリダイズしてよい。標的セグメントは隣接していてよい。標的領域内の標的セグメントはヌクレオチドにより分離されていてよい。1つの実施形態において、標的領域内の標的セグメントは標的核酸上の約10ヌクレオチド以下により分離されている。別の実施形態においては、標的領域内の標的セグメントは標的核酸上の約5ヌクレオチド以下により分離されている。適当な標的セグメントは5’UTR、コーディング領域、3’UTR、イントロン又はエクソン又はこれ等の何れかの組み合わせの内部に存在してよい。開始コドン又は終止コドンを含有する標的セグメントもまたターゲティングに適している。
アンチセンス化合物を選択するための標的セグメント又は標的領域の決定は標的核酸配列を他の核酸配列と比較することにより「非標的」配列又は「オフターゲット配列」に非特異的な態様においてハイブリダイズする可能性のあるアンチセンス化合物配列の選択を防止することを包含する。本明細書においては、「非標的」又は「オフターゲット」配列はeIF4E−BP2をコードするもの以外の配列を包含する。例えば、BLASTアルゴリズムを用いて種々の異なる核酸の間の同様性の領域を識別してよい。
本明細書においては、「活性な標的領域」とは1つ以上の「活性なアンチセンス化合物」が結合する標的核酸上の何れかの標的領域を指す。「活性な標的セグメント」とは活性なアンチセンス化合物が結合する核酸の特定の配列である。「活性なアンチセンス化合物」とは標的核酸にハイブリダイズして所望の作用を起こすものである。1つの実施形態において、所望の作用とは標的の発現を効果的に低減又は抑制することである。効果的な低減又は抑制はmRNA又は蛋白のレベルの低下により、又は、表現型変化により顕在化できる。他の実施形態においては、他の所望の作用を用いて「活性な標的領域」を決定してよい。
当該分野で知られる通り翻訳開始コドンは典型的には5’−AUG(転写されたmRNA分子において;相当するDNA分子では5’−ATG)であるため、翻訳開始コドンはまた「AUGコドン」、「開始コドン」又は「AUG開始コドン」とも称される。少数の遺伝子はRNA配列5’−GUG、5’−UUG又は5’−CUGを有する翻訳開始コドンを有し、そして5’−AUA、5’−ACG及び5’−CUGがインビボで機能することがわかっている。即ち「翻訳開始コドン」及び「開始コドン」という用語は、各例における開始アミノ酸典型的にはメチオニン(真核生物において)又はホルミルメチオニン(原核生物において)であるとしても、多くのコドン配列を包含できる。更に又、真核生物及び原核生物の遺伝子は2つ以上のオルタナティブな開始コドンを有する場合があり、その何れの一方も特定の細胞型又は組織中において、又は、特定のセットの条件下において、翻訳の開始のために優先的に利用されてよいことも当該分野で知られている。本発明に関する場合、「開始コドン」及び「翻訳開始コドン」とはeIF4E−BP2をコードする遺伝子から転写されたmRNAの翻訳を開始するためのインビボで使用されるコドンを指し、そのようなコドンの配列には関わらない。更に又、遺伝子の翻訳終止コドン(又は「終止コドン」)は3つの配列、即ち5’−UAA、5’−UAG及び5’−UGA(相当するDNA配列はそれぞれ5’−TAA、5’−TAG及び5’−TGAである)の1つを有してよいことが当該分野で知られている。
「開始コドン領域」及び「翻訳開始コドン領域」という用語は翻訳開始コドンからいずれかの方向(即ち5’又は3’)の約25〜約50隣接ヌクレオチドを包含するそのようなmRNA又は遺伝子の一部分を指す。同様に、「終止コドン領域」及び「翻訳終止コドン領域」という用語は翻訳終止コドンからいずれかの方向(即ち5’又は3’)の約25〜約50隣接ヌクレオチドを包含するそのようなmRNA又は遺伝子の一部分を指す。結果として、「開始コドン領域」(又は「翻訳開始コドン領域」)及び「終止コドン領域」(又は「翻訳終止コドン領域」)は全て本発明のアンチセンス化合物により効果的にターゲティングしてよい領域である。
翻訳開始コドンと翻訳終止コドンの間の領域を称するものとして当該分野で知られているオープンリーディングフレーム(ORF)又は「コーディング領域」もまた効果的にターゲティングしてよい領域である。本発明に関する場合、好ましい領域は遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)の翻訳開始又は終止コドンを包含する遺伝子内領域である。
他の標的領域は、翻訳開始コドンから5’方向のmRNAの部分を指すことが当該分野で知られており、そしてこのためmRNAの5’キャップ部位と翻訳開始コドンの間のヌクレオチド(又は遺伝子上の相当するヌクレオチド)を包含する5’未翻訳領域(5’UTR)、及び、翻訳開始コドンから3’方向のmRNAの部分を指すことが当該分野で知られており、そしてこのためmRNAの翻訳終止コドンと3’末端の間のヌクレオチド(又は遺伝子上の相当するヌクレオチド)を包含する3’未翻訳領域(3’UTR)を包含する。mRNAの5’キャップ部位は5’−5’トリホスフェート連結部を介してmRNAの最も5’側の残基に接続しているN7−メチル化グアノシン残基を含む。mRNAの5’キャップ領域は5’キャップ構造自体並びにキャップ部位に隣接する最初の50ヌクレオチドを包含すると考えられる。更に又5’キャップ領域をターゲティングすることも好ましい。
一部の真核生物のmRNA転写物は直接翻訳されるが、多くは翻訳される前に転写物から切り取られる「イントロン」として知られる領域1つ以上を含有する。残余(そして従って翻訳された)領域は「エクソン」として知られており、そして共にスプライシングされて連続するmRNA配列を形成する。スプライシング部位、即ちイントロン−エクソン接合部又はエクソン−イントロン接合部をターゲティングすることも又、異常なスプライシングが疾患に関与していることが疑われる、又は、特定のスプライシング産物の過剰生産が疾患に関与していることが疑われる状況において、特に有用である場合がある。再配列又は欠失による異常な融合接合部もまた好ましい標的部位である。異なる遺伝子原料に由来するmRNA2つ(又はそれより多く)のスプライシングのプロセスを介して生成したmRNA転写物は「融合転写物」として知られている。更に又、例えばDNA又はプレmRNAにターゲティングされたアンチセンス化合物を用いながらイントロンを効果的にターゲティングすることができることも知られている。
更に又、DNAの同じゲノム領域からオルタナティブRNA転写物を生成できることも知られている。これ等のオルタナティブ転写物は一般的に「変異体」として知られている。より特記すれば、「プレmRNA変異体」は、同じゲノムDNAから生成した他の転写物とはその開始又は停止位置において異なり、そして共にイントロン及びエクソンの配列を含有する、同じゲノムDNAから生成した転写物である。
スプライシング中の1つ以上のエクソン又はイントロン領域又はその部分の切り出しにより、プレmRNA変異体はより小さい「mRNA変異体」を生成する。結果として、mRNA変異体はプロセシングされたプレmRNA変異体であり、各々のユニークなプレmRNA変異体はスプライシングの結果としてユニークなmRNA変異体を常時生成するはずである。これ等のmRNA変異体はまた「オルタナティブスプライシング変異体」として知られている。プレmRNA変異体のスプライシングが起こらない場合は、プレmRNA変異体はmRNA変異体として識別される。
転写を開始又は終止するためにオルタナティブシグナルを使用することを介して変異体を生成することができ、そして、プレmRNA及びmRNAは1つより多い開始コドン又は終止コドンを保有することができることも、当該分野で知られている。オルタナティブ開始コドンを使用するプレmRNA又はmRNAを起源とする変異体はそのプレmRNA又はmRNAの「オルタナティブ開始変異体」として知られている。オルタナティブ終止コドンを使用するこのような転写物はそのプレmRNA又はmRNAの「オルタナティブ終止変異体」として知られている。オルタナティブ終止変異体の1つの特定の型は「ポリA変異体」であり、これにおいては生成した多数の転写物が転写機序による「ポリA終止シグナル」の1つのオルタナティブ選択から生じており、これによりユニークなポリA部位において終止する転写物が生成する。本発明に関する場合、本明細書に記載した変異体の型も又、好ましい標的核酸である。
好ましいアンチセンス化合物がハイブリダイズする標的核酸上の場所は、以降、「好ましい標的セグメント」と称する。本明細書においては、「好ましい標的セグメント」という用語は、活性なアンチセンス化合物がターゲティングされる標的領域の少なくとも8核酸塩基部分として定義される。理論に制約されないが、現時点では、これ等の標的セグメントは、ハイブリダイゼーションのために接触することができる標的核酸の部分を提示していると考えられる。
特定の好ましい標的セグメントの特定の配列を本明細書に記載するが、当業者の知る通り、これ等は例示であり、本発明の範囲内の特定の実施形態を説明している。別の好ましい標的セグメントも当該分野で知られる通り識別してよい。
例示される好ましい標的セグメント内から選択された少なくとも8連続核酸塩基のストレッチを含む8〜80核酸塩基長の標的セグメントもターゲティングのために適すると考えられる。
標的セグメントは例示される好ましい標的セグメントの1つの5’末端から少なくとも8連続核酸塩基を含むDNA又はRNA配列を包含できる(残余の核酸塩基は標的セグメントの5’末端の直ぐ上流で始まり、そしてDNA又はRNAが約8〜約80核酸塩基を含有するまで続く同じDNA又はRNAの連続ストレッチである)。同様に好ましい標的セグメントは、例示される好ましい標的セグメントの1つの3’末端から少なくとも8連続核酸塩基を含むDNA又はRNA配列により提示される(残余の核酸塩基は標的セグメントの3’末端の直ぐ下流で始まり、そしてDNA又はRNAが約8〜約80核酸塩基を含有するまで続く同じDNA又はRNAの連続ストレッチである)。更に又当然ながら、好ましいアンチセンス標的セグメントは、例示される好ましい標的セグメントの配列の内部の部分から少なくとも8連続核酸塩基を含み、そしてオリゴヌクレオチドが約8〜約80核酸塩基を含有するまで何れか又は両方の方向に伸長してよいDNA又はRNA配列により提示してよい。本明細書に記載した好ましい標的セグメントを保有する当業者は、予定外の実験をすることなく、更に好ましい標的セグメントを識別することができる。
1つ以上の標的領域、セグメント又は部位が識別された後、標的に十分相補である、即ち、十分良好に十分な特異性でハイブリダイズすることにより所望の作用を与えるアンチセンス化合物が選択される。
オリゴマーアンチセンス化合物は核酸塩基
Figure 2009516710
又はこれ等の何れかの組み合わせを含む標的核酸塩基配列(例えば実施例13に開示されているもの)の領域にもターゲティングしてよい。
本発明の1つの実施形態において、アンチセンス化合物はヒトeIF4E−BP2をコードする核酸分子、例えば5’UTR中のヌクレオチド146〜165、コーディング領域中のヌクレオチド372〜391、420〜520又は544〜593、終止コドン領域中のヌクレオチド589〜608、3’UTR中のヌクレオチド623〜766、803〜940、1105〜1599、1868〜1887、1900〜1919、1962〜1981、2218〜2242、2377〜2401、2449〜2490、2536〜2555又は2578〜2597、配列番号4の全て;イントロン1中のヌクレオチド8892〜8911及び11559〜11937、及びイントロン1:エクソン2接合部中のヌクレオチド17941〜17960、配列番号25の全て;配列番号26の3’UTR中のヌクレオチド2088〜2107及び配列番号27の3’UTR中のヌクレオチド697〜716にターゲティングされ;ここで該化合物はヒトeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。
本発明の別の実施形態においては、アンチセンス化合物はマウスeIF4E−BP2をコードする核酸分子、例えば5’UTR中のヌクレオチド9〜105;コーディング領域中のヌクレオチド132〜480;終止コドン領域中のヌクレオチド473〜492;及び3’UTR中のヌクレオチド500〜1175,1222〜1638、1662〜1780、配列番号11の全て;配列番号107の3’UTR中のヌクレオチド365〜384;及び配列番号108の5’UTR中のヌクレオチド36〜55にターゲティングされ;ここで該化合物はマウスeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。
本発明の更に別の実施形態においては、アンチセンス化合物はラットeIF4E−BP2をコードする核酸分子、例えば5’UTR中のヌクレオチド7〜26、コーディング領域のヌクレオチド7〜151、164〜247、270〜313又は303〜388;終止コドン領域中のヌクレオチド390〜409及び3’UTR中のヌクレオチド402〜490、配列番号18の全てにターゲティングされ;ここで該化合物はラットeIF4E−BP2mRNAの発現を抑制する。
D.スクリーニング及び標的のバリデーション
別の実施形態において、本明細書において識別される「好ましい標的セグメント」はeIF4E−BP2の発現をモジュレートする追加的化合物を得るためのスクリーニングにおいて使用してよい。「モジュレーター」とはeIF4E−BP2をコードする核酸分子の発現を低減又は増大させ、そして好ましい標的セグメントに相補である少なくとも8核酸塩基部分を含む化合物である。スクリーニング方法は候補モジュレーター1つ以上にeIF4E−BP2をコードする核酸分子の好ましい標的セグメントを接触させ、そしてeIF4E−BP2をコードする核酸分子の発現を低減又は増大させる候補モジュレーター1つ以上を選択する皇帝を含む。候補モジュレーターがeIF4E−BP2をコードする核酸分子の発現をモジュレート(例えば低減又は増大の何れか)することができることが判明した後、モジュレーターはeIF4E−BP2の機能を更に調査する試験において、又は、研究、診断又は治療薬としての使用のために、本発明に従って用いてよい。
本発明の好ましい標的セグメントは本発明のそれらの対応する相補アンチセンス化合物と組み合わせることにより、安定した2本鎖(デュプレックス)オリゴヌクレオチドを形成してよい。
そのような2本鎖オリゴヌクレオチド部分はアンチセンス機序を介して標的の発現をモジュレートし、そして翻訳並びにRNAプロセシングを調節することが当該分野で知られている。更に又、2本鎖部分は化学的修飾に付してよい(Fire等、Nature,1998,391,806−811;Timmons and Fire,Nature 1998,395,854;Timmons等、Gene,2001,263,103−112;Tabara等、Science,1998,282,430−431;Montgomery等、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1998,95,1 5502−15507;Tuschl等、Genes Dev.,1999,13,3191−3197;Elbashir等、Nature,2001,411,494−498;Elbashir等、Genes Dev.2001,15,188−200)。例えばそのような2本鎖部分は、標的の酵素的分解をトリガーする標的へのデュプレックスのアンチセンス鎖の伝統的ハイブリダイゼーションにより標的を抑制することがわかっている(Tijsterman等、Science,2002,295,694−697)。
本発明のアンチセンス化合物はまた薬剤発見及び標的バリデーションの分野において適用できる。本発明はeIF4E−BP2と疾患状態、表現型又は状態との間に存在する関係を解明するための薬剤発見作業における本明細書において識別される化合物及び好ましい標的セグメントの使用を包括する。これ等の方法は、本発明の化合物に試料、組織、細胞又は生物を接触させること、投与後のある時点においてeIF4E−BP2の核酸又は蛋白レベル及び/又は関連の表現型又は化学的エンドポイントを計測すること、及び場合により、未投与の試料又は本発明の別の化合物を投与した試料の計測値と比較することを含む、eIF4E−BP2を検出又はモジュレートすることを包含する。これ等の方法は又、標的のバリデーションのプロセスに関して未知遺伝子の機能を測定するため、又は特定の疾患、状態又は表現型の治療又は防止のための標的としての特定の遺伝子産物の有効性を測定するために、他の実験と平行して、又は組み合わせて実施することができる。
E.キット、研究用試薬、診断薬及び治療薬
本発明のアンチセンス化合物は診断薬、治療薬、予防薬用に、そして研究用試薬及びキットとして利用できる。更に又、高度な特異性で遺伝子発現を抑制することができるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、特定の遺伝子の機能を解明するため、又は、生物学的経路における種々のメンバーの機能の間の区別のために、当業者により頻繁に使用される。
キット及び診断薬における使用のためには、本発明の化合物は、単独又は他の化合物又は治療薬と組み合わせて、示差的及び/又はコンビナトリアルな分析におけるツールとして使用することにより、細胞及び組織内で発現される遺伝子の一部分又は完全な相補物の発現パターンを解明することができる。
1つの非限定的な例として、細胞アンチセンス化合物1つ以上を投与した細胞又は組織内の発現パターンをアンチセンス化合物を投与しない対照細胞又は組織と比較し、そして得られたパターンは、検討している遺伝子の例えば疾患関連性、シグナリング経路、細胞局在化、発現レベル、大きさ、構造又は機能にそれらが関係しているものとして、遺伝子発現の示差的レベルについて分析する。これ等の分析は刺激又は未刺激の細胞に対して、そして発現パターンに影響する他の化合物の存在下又は非存在下で実施することができる。
当該分野で知られている遺伝子発現分析の方法の礼は、DNAアレイ又はマイクロアレイ(Brazma and Vilo,FEBS Lett.,2000,480,17−24;Celis等、FEBS Lett.,2000,480,2−16)、SAGE(遺伝子発現のシリアル分析)(Madden等、Drug Discov.Today,2000,5,415−425)、READS(消化されたcDNAの制限酵素増幅)(Prashar and Weissman,Methods Enzymol.,1999,303,258−72)、TOGA(総遺伝子発現分析)(Sutcliffe等、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,2000,97,1976−81)、蛋白アレイ及びプロテオミクス(Celis等、FEB SLett.,2000,480,2−16;Jungblut等、Electrophoresis,1999,20,2100−10)、発現配列タグ(EST)配列決定(Celis等、FEBS Lett.,2000,480,2−16;Larsson等、J.Biotechnol.,2000,80,143−57)、サブトラクティブRNAフィンガープリンティング(SuRF)(Fuchs等、Anal.Biochem.,2000,286,91−98;Larson等、Cytometry,2000,41,203−208)、サブトラクティブクローニング、示差的ディスプレイ(DD)(Jurecic and Belmont,Curr.Opin.Microbiol.,2000,3,316−21)、コンパラティブゲノムハイブリダイゼーション(Carulli等、J.Cell Biochem.Suppl.,1998,31,286−96)、FISH(経口インサイチュハイブリダイゼーション)手法(Going and Gusterson,Eur.J.Cancer,1999,35,1895−904)及び質量スペクトル分析法(To,Comb.Chem.High Throughput Screen,2000,3,235−41)を包含する。
本発明のアンチセンス化合物は、これ等の化合物がeIF4E−BP2をコードする核酸分子にハイブリダイズするため、研究及び診断のために有用である。例えば、効果的なeIF4E−BP2抑制剤であるとして本明細書に開示した効率及び条件においてハイブリダイズすることがわかっているオリゴヌクレオチドはまた、それぞれ遺伝子の増幅又は検出に好都合な条件下における効果的なプライマー又はプローブとなり得る。これ等のプライマー又はプローブはeIF4E−BP2をコードする核酸分子の特異的検出を必要とする方法において、そして検出のための該核酸分子の増幅において、又はeIF4E−BP2の構造を更に検討する場合の使用のために、有用である。eIF4E−BP2をコードする核酸との本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド、特にプライマー及びプローブのハイブリダイゼーションは当該分野で知られた手段で検出できる。そのような手段はオリゴヌクレオチドへの酵素のコンジュゲーション、オリゴヌクレオチドの放射標識、又は、何れかの他の適当な検出手段を包含してよい。試料中のeIF4E−BP2のレベルを検出するためのそのような検出手段を用いるキットもまた製造してよい。
アンチセンスの特異性及び感受性はまた、治療用途のために当業者により考案される。アンチセンス化合物はヒトを包含する動物の疾患状態の治療において治療薬部分として使用されている。アンチセンスオリゴヌクレオチド薬、例えばリボザイムはヒトに安全及び効果的に投与されており、そして多くの臨床治験が現在進行中である。即ち、アンチセンス化合物が細胞、組織及び動物、特にヒトの治療のための治療用法において有用であるように構成することができる有用な治療様式となり得ることが確立されている。
治療薬に関しては、eIF4E−BP2の発現をモジュレートすることにより治療できる疾患又は障害を有することが疑われる動物、好ましくはヒトを、本発明に従ってアンチセンス化合物を投与することにより治療する。例えば、1つの非限定的な実施形態において、方法はeIF4E−BP2抑制剤の治療有効量を治療の必要な動物に投与する工程を含む。本発明のeIF4E−BP2抑制剤は効果的にeIF4E−BP2蛋白の活性を抑制、又はeIF4E−BP2蛋白の発現を抑制する。1つの実施形態において、動物におけるeIF4E−BP2の活性又は発現は約10%抑制される。好ましくは、動物におけるeIF4E−BP2の活性又は発現は約30%抑制される。より好ましくは、動物におけるeIF4E−BP2の活性又は発現は約50%抑制される。即ち、オリゴマーアンチセンス化合物はeIF4E−BP2mRNAの発現を少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%又は100%、モジュレートする。
例えばeIF4E−BP2の発現の低減は動物の血清、脂肪組織、肝臓又は何れかの他の体液、組織又は臓器において測定してよい。好ましくは、分析される該液、組織又は臓器に含有される細胞は、eIF4E−BP2蛋白をコードする核酸分子及び/又はeIF4E−BP2蛋白自身を含有する。
本発明のアンチセンス化合物は適当な製薬上許容しうる希釈剤又は担体に化合物の有効量を添加することにより医薬組成物において使用できる。本発明の化合物及び方法の使用はまた予防的にも有用である場合がある。
本発明の化合物はeIF4E−BP2発現の抑制剤である。即ち、本発明の化合物は代謝性の疾患及び状態、特に糖尿病、肥満、高脂血症又はメタボリックシンドロームXを治療するために有用であると考えられる。本発明の化合物は又、代謝性の疾患及び状態、特に糖尿病、肥満、高脂血症又はメタボリックシンドロームXの発症を防止又は遅延するために有用であると考えられる。メタボリックシンドローム、メタボリックシンドロームX又は単にシンドロームXとは、肥満、血中脂質不全、特に高い血中トリグリセリド、グルコース耐性、高血糖、及び高血圧を包含する危険因子の集団を指す(Scott,C.L.,Am J Cardiol.2003 Jul 3;92(1A):35i−42i)。本発明の化合物は以外にも血中グルコース、例えば血漿中グルコースを低下させるため、及び、血中脂質、例えば血清中脂質、特に血清中コレステロール及び血清中トリグリセリドを低下させるために有効であることがわかっている。従って本発明の化合物は2型糖尿病、高い血中グルコース及び高脂血症の治療、防止及び発症遅延のために特に有用である。
F.修飾
当該分野で知られる通り、ヌクレオシドは塩基−糖の複合物である。ヌクレオシドの塩基部分は通常は場合により「核酸塩基」又は単に「塩基」と称される複素環塩基である。そのような複素環塩基の2つの最も一般的なクラスはプリン及びピリミジンである。ヌクレオチドはヌクレオシドの糖部分に共有結合したホスフェート基を更に含むヌクレオシドである。ペントフラノシル糖を包含するヌクレオシドについては、ホスフェート基は糖の2’、3’又は5’ヒドロキシル部分のいずれかに連結できる。オリゴヌクレオチドを形成する場合、ホスフェート基は隣接するヌクレオシドと相互に共有結合することにより線状の重合体化合物を形成する。次に、この線状重合体化合物のそれぞれの末端が更に接続して環状の化合物を形成することができるが、線状化合物が一般的には好ましい。更に又、線状化合物は内部核酸塩基相補性を有する場合があり、従って、完全又は部分的に2本鎖化合物を形成するような態様において折り畳まれる。オリゴヌクレオチド内において、ホスフェート基は一般的にはオリゴヌクレオチドのヌクレオシド間骨格を形成するものとされる。RNA及びDNAの通常の連結部又は骨格は3’から5’へのホスホジエステル連結である。
修飾されたヌクレオシド間連結部(骨格)
本発明において有用な好ましいアンチセンス化合物の特定の例は修飾された骨格又は非天然のヌクレオシド間連結部を含有するオリゴヌクレオチドを包含する。本明細書において定義する通り、修飾された骨格を有するオリゴヌクレオチドは骨格にリン原子を保持しているもの、及び骨格にリン原子を有さないものを包含する。本明細書の目的のため、そして場合により当該分野で参照される通り、自身のヌクレオシド間骨格にリン原子を有さない修飾されたオリゴヌクレオチドもまたオリゴヌクレオチドと見なすことができる。
自身内部にリン原子を含有する好ましい修飾されたオリゴヌクレオチド骨格は、例えば、ホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリアミノアルキルホスホトリエステル、メチル及び他のアルキルホスホネート、例えば3’−アルキレンホスホネート、5’−アルキレンホスホネート及びキラルホスホネート、ホスフィネート、ホスホアミデート、例えば3’−アミノホスホアミデート及びアミノアルキルホスホアミデート、チオノホスホアミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステル、ノルマル3’−5’−連結部を有するセレノホスフェート及びボラノホスフェート、それらの2’−5’連結アナログ及び、ヌクレオチド間連結部1つ以上が3’から3’、5’から5’又は2’から2’の連結部である反転した極性を有するものを包含する。反転した極性を有する好ましいオリゴヌクレオチドは最も3’側のヌクレオチド間連結における単一の3’から3’の連結部、即ち、非塩基性であってよい単一の斑点ヌクレオシドを含む(核酸塩基は消失しているか、その代わりにヒドロキシル基を有する)。種々の塩、混合塩及び遊離の酸の形態も包含される。
上記したリン含有連結部の調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,625,050号を包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により本明細書に組み込まれる。
自身内部にリン原子を包含しない好ましい修飾されたオリゴヌクレオチド骨格は、短鎖アルキル又はシクロアルキルヌクレオシド内連結部、混合ヘテロ原子及びアルキル又はシクロアルキルヌクレオシド間連結部、又は、1つ以上の短鎖ヘテロ原子又は複素環ヌクレオシド間連結部により形成される骨格を有する。これ等には、モルホリノ連結部(ヌクレオシドの糖部分から部分的に形成);シロキサン骨格;スルフィド、スルホキシド及びスルホン骨格;ホルムアセチル及びチオホルムアセチル骨格;メチレンホルムアセチル及びチオホルムアセチル骨格;リボアセチル骨格;アルケン含有骨格;スルファメート骨格;メチレンイミノ及びメチレンヒドラジノ骨格;スルホネート及びスルホンアミド骨格;アミド骨格;及び混合N、O、S及びCH2成分の部分を有する他のものを有するものが包含される。
上記オリゴヌクレオシドの調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,677,439号を包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により本明細書に組み込まれる。
修飾された糖及びヌクレオシド間連結部のミメティック
他の好ましいアンチセンス化合物、例えばオリゴヌクレオチドミメティックにおいて、ヌクレオチド単位の糖及びヌクレオシド間連結部(即ち骨格)の両方は新規な基により置き換えられている。核酸塩基単位は適切な標的核酸とのハイブリダイゼーションのために維持されている。1つのそのような化合物、優れたハイブリダイゼーション特性を有することがわかっているオリゴヌクレオチドミメティックはペプチド核酸(PNA)と称される。PNA化合物においては、オリゴヌクレオチドの糖−骨格はアミド含有骨格、特にアミノエチルグリシン骨格により置き換えられている。核酸塩基は保持され、そして骨格のアミド部分のアザ窒素原子に直接又は間接的に結合している。PNAの調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第5,539,082;5,714,331;及び5,719,262号を包含し、これ等の各々は参照により本明細書に組み込まれる。PNAの別の教示はNielsen等、Science,1991,254,1497−1500に記載されている。
本発明の好ましい実施形態はホスホロチオエート骨格を有するオリゴヌクレオチド、及び、ヘテロ原子骨格を有するオリゴヌクレオシド、そして特に上記参照した米国特許第5,489,677号の−CH−NH−O−CH−、−CH−N(CH)−O−CH−[メチレン(メチルイミノ)又はMMI骨格として知られている]、−CH−O−N(CH)−CH−、−CH−N(CH)−N(CH)−CH−及び−O−N(CH)−CH−CH−[ここでネイティブのホスホジエステル骨格は−O−P−O−CH−として表される]及び上記参照した米国特許第5,602,240号のアミド骨格である。同様に好ましいものは、上記参照した米国特許第5,034,506号のモルホリノ骨格構造を有するオリゴヌクレオチドである。
修飾された糖
修飾されたアンチセンス化合物はまた1つ以上の置換された糖部分を含有してよい。好ましいものは、2’位に以下のもの、即ち:OH;F;O−、S−又はN−アルキル;O−、S−又はN−アルケニル;O−、S−又はN−アルキニル;又はO−アルキル−O−アルキル、ただしここでアルキル、アルケニル及びアルキニルは置換された、又は未置換のC〜C10アルキル又はC〜C10アルケニル及びアルキニルであるもの、の1つを含むアンチセンス化合物、好ましくはアンチセンスオリゴヌクレオチドである。特に好ましいものはO[(CHO]CH、O(CHOCH、O(CHNH、O(CHCH、O(CHONH、及びO(CHON[(CHCH、ただし式中n及びmは1〜約10であるものである。他の好ましいオリゴヌクレオチドは2’位に以下のもの、即ち:C〜C10低級アルキル、置換低級アルキル、アルケニル、アルキニル、アルカリル、アラルキル、O−アルカリル又はO−アラルキル、SH、SCH、OCN、Cl、Br、CN、CF、OCF、SOCH、SOCH、ONO、NO、N、NH、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、RNA切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態特性を向上させる基、又は、オリゴヌクレオチドの薬力学特性を向上させる基、及び同様の特性を有する他の置換基の1つを含む。好ましい修飾は2’−メトキシエトキシ(2’−O−CHCHOCH、2’−O−(2−メトキシエチル)又は2’−MOEとしても知られている)(Martin等、Helv.Chim.Acta,1995,78,486−504)、即ちアルコキシアルコキシ基を包含する。更に好ましい修飾は2’−ジメチルアミノオキシエトキシ、即ち後述する実施例に記載するようなO(CHON(CH基、2’−DMAOEとしても知られているもの、および、やはり後述する実施例に記載する2’−ジメチルアミノエトキシエトキシ(2’−O−ジメチル−アミノ−エトキシ−エチル又は2’−DMAEOEとしても知られている)、即ち2’−O−CH−O−CH−N(CHを包含する。
他の好ましい修飾は2’−メトキシ(2’−O−CH)、2’−アミノプロポキシ(2’−OCHCHCHNH)、2’−アリル(2’−CH−CH=CH)、2’−O−アリル(2’−O−CH−CH=CH)及び2’−フルオロ(2’−F)を包含する。2’−修飾はアラビノ(上)位又はリボ(下)位に会ってよい。好ましい2’−アラビノ修飾は2’−Fである。同様の修飾は又、オリゴヌクレオチドの他の位置、特に3’末端ヌクレオチド上、又は2’−5’連結オリゴヌクレオチド中の糖の3’位、又は5’末端ヌクレオチドの5’位において行ってもよい。アンチセンス化合物は又ペントフラノシル糖の代わりにシクロブチル部分のような糖ミメティックを有してもよい。このような修飾された糖の構造の調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,700,920号を包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
更に好ましい修飾は2’−ヒドロキシル基が糖環の3’又は4’炭素原子に連結することにより2環の糖部分が形成されているロックド核酸(LNA)を包含する。連結部は好ましくは2’酸素原子と4’炭素原子を架橋するメチレン(−CH−)基であり、ここでnは1又は2である。LNA及びその調製はWO98/39352及びWO99/14226に記載されている。
天然及び修飾された核酸塩基
アンチセンス化合物はまた核酸塩基(頻繁には当該分野において複素環塩基又は単に「塩基」と称される)の修飾又は置換を包含してよい。本明細書においては、「未修飾」又は「天然」の核酸塩基はプリン塩基アデニン(A)及びグアニン(G)及びピリミジン塩基チミン(T)、シトシン(C)及びウラシル(U)を包含する。修飾された核酸塩基は他の合成及び天然の核酸塩基、例えば5−メチルシトシン(5−me−C)、5−ヒドロキシメチル シトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、2−アミノアデニン、アデニン及びグアニンの6−メチル及び他のアルキル誘導体、アデニン及びグアニンの2−プロピル及び他のアルキル誘導体、2−チオウラシル、2−チオチミン及び2−チオシトシン、5−ハロウラシル及びシトシン、5−プロピニル(C≡C−CH)ウラシル及びシトシン及びピリミジン塩基の他のアルキニル誘導体、6−アゾ ウラシル、シトシン及びチミン、5−ウラシル(シュードウラシル)、4−チオウラシル、8−ハロ、8−アミノ、8−チオール、8−チオアルキル、8−ヒドロキシル及び他の8置換アデニン及びグアニン、5−ハロ、特に5−ブロモ、5−トリフルオロメチル及び他の5置換ウラシル及びシトシン、7−メチルグアニン及び7−メチルアデニン、2−F−アデニン,2−アミノ−アデニン、8−アザグアニン及び8−アザアデニン、7−デアザグアニン及び7−デアザアデニン及び3−デアザグアニン及び3−デアザアデニンを包含する。その他の修飾された核酸塩基は3巻のピリミジン、例えばフェノキサジンシチジン(1H−ピリミド[5,4−b][1,4]ベンゾキサジン−2(3H)−オン)、フェノチアジンシチジン(1H−ピリミド[5,4−b][1,4]ベンゾチアジン−2(3H)−オン)、G−クランプ、例えば置換されたフェノキサジンシチジン(例えば9−(2−アミノエトキシ)−H−ピリミド[5,4−b][1,4]ベンゾキサジン−2(3H)−オン)、カルバゾールシチジン(2H−ピリミド[4,5−b]インドール−2−オン)、ピリドインドールシチジン(H−ピリド[3’,2’:4,5]ピロロ[2,3−d]ピリミジン−2−オン)を包含する。修飾された核酸塩基は又プリン又はピリミジン塩基が他の複素環、例えば7−デアザアデニン、7−デアザグアノシン、2−アミノピリジン及び2−ピリジンで置き換えられているものを包含してよい。別の核酸塩基は米国特許第3,687,808号に開示されているもの、The Concise Encyclopedia Of Polymer Science And Engineering、p858−859、Kroschwitz、J. I.編、John Wiley & Sons,1990に開示されているもの、Englisch et al.,Angewandte Chemie、International Edition、1991、30、613に開示されているもの、及びSanghvi、Y.S.,Chapter 15,Antisense Research and Applications、p289−302、Crooke、S.T.and Lebleu,B.編、CRC Press,1993に開示されているものを包含する。これ等の核酸塩基の特定のものは本発明の化合物の結合親和性を増大させる場合に特に有用である。これ等には5−置換ピリミジン、6−アザピリミジン及びN−2、N−6及びO−6置換プリン、例えば2−アミノプロピルアデニン、5−プロピニルウラシル及び5−プロピニルシトシンが包含される。5−メチルシトシン置換が核酸デュプレックスの安定性を0.6〜1.2℃上昇させることがわかっており、そして、現時点では、特に2’−O−メトキシエチル糖修飾と組み合わせた場合に更に好ましい塩基置換となる。
上記した修飾された核酸塩基並びに他の修飾された核酸塩基の特定のもの調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第3,687,808号並びに米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,681,941号を包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により本明細書に組み込まれ、そして米国特許第5,750,692号も包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により本明細書に組み込まれる。
コンジュゲート
本発明のアンチセンス化合物の別の修飾では、アンチセンス化合物にオリゴヌクレオチドの活性、細胞分布又は細胞取り込みを増強する部分又はコンジュゲート1つ以上を化学的に連結する。これ等の部分又はコンジュゲートは第1又は第2ヒドロキシル基のような官能基に共有結合したコンジュゲート基を包含できる。本発明のコンジュゲート基はインターカレーター、レポーター分子、ポリアミン、ポリアミド、ポリエチレングリコール、ポリエーテル、オリゴマーの薬力学的特性を増強する基、及び、オリゴマーの薬物動態特性を増強する基を包含する。典型的なコンジュゲート基はコレステロール、脂質、リン脂質、ビオチン、フェナジン、フォレート、フェナントリジン、アントラキノン、アクリジン、フルオレセイン、ローダミン、クマリン及び染料を包含する。薬力学的特性を増強する基は、本発明に関する場合、取り込みを向上させ、分解への抵抗性を増強し、及び/又は、標的核酸との配列特異的ハイブリダイゼーションを強化する基を包含する。薬物動態特性を増強する基は、本発明に関する場合、本発明の化合物の取り込み、分泌、代謝又は排出を向上させる基を包含する。代表的なコンジュゲート基は参照により全体が本明細書に組み込まれる1992年10月23日出願の国際特許出願PCT/US92/09196及び米国特許第6,287,860号に開示されている。コンジュゲート部分は限定しないが、脂質部分、例えばコレステロール部分、コール酸、チオエーテル、例えばヘキシル−S−トリチルチオール、チオコレステロール、脂肪族鎖、例えばドデカンジオール又はウンデシル残基、リン脂質、例えばジヘキサデシル−rac−グリセロール又はトリエチルアンモニウム1,2−ジ−O−ヘキサデシル−rac−グリセロール−3−H−ホスホネート、ポリアミン又はポリエチレングリコール鎖、又は、アダマンタン酢酸、パルミチル部分、又は、オクタデシルアミン又はヘキシルアミノカルボニルオキシコレステロール部分を包含する。本発明のアンチセンス化合物はまた、活性な薬品物質、例えばアスピリン、ワーファリン、フェニルブタゾン、イブプロフェン、スプロフェン、フェンブフェン、ケトプロフェン、(S)−(+)−プラノプロフェン、カルプロフェン、ダンシルサルコシン、2,3,5−トリヨード安息香酸、フルフェナム酸、フォリン酸、ベンゾチアジアジド、クロロチアジド、ジアゼピン、インドメタシン、バルビツレート、セファロスポリン、サルファ剤、抗糖尿病剤、抗細菌剤又は抗生物質にコンジュゲートしてもよい。オリゴヌクレオチド−薬品コンジュゲート及びそれらの製造は参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第09/334,130号(1999年6月15日出願)に記載されている。
このようなオリゴヌクレオチドコンジュゲートの調製を教示している代表的な米国特許第は限定しないが、米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,688,941号を包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により本明細書に組み込まれる。
キメラ化合物
所定の化合物における全ての位置が均一に修飾される必要はなく、実際は、上記した修飾の1つより多くが単一の化合物中に、又、オリゴヌクレオチド内の単一のヌクレオシドにおいてさえも、取り込まれてよい。
本発明はまたキメラ化合物であるアンチセンス化合物も包含する。「キメラ」アンチセンス化合物又は「キメラ」とは本発明に関する場合、各々が少なくとも1つの単量体単位、即ちオリゴヌクレオチド化合物の場合はヌクレオチドで構成されている2つ以上の化学的に異なる領域を含有するアンチセンス化合物、特にオリゴヌクレオチドである。即ちキメラアンチセンスオリゴヌクレオチドはアンチセンス化合物の1つの形態である。これ等のオリゴヌクレオチドは典型的には、ヌクレアーゼ分解に対する増大した抵抗性、増大した細胞取り込み、増大した安定性及び/又は標的核酸に対する増大した結合親和性をオリゴヌクレオチドに対して付与するようにオリゴヌクレオチドが修飾されている、少なくとも1つの領域を含有する。オリゴヌクレオチドの追加的領域はRNA:DNA又はRNA:RNAハイブリッドを切断することができる酵素に対する基質として作用してよい。例えば、RHAseHはRNA:DNAデュプレックスのRNA鎖を切断する細胞エンドヌクレアーゼである。従ってRNaseHの活性化はRNA標的の切断をもたらし、これにより遺伝子発現のオリゴヌクレオチド媒介浴しえの効率を大きく増強する。RNA:RNAハイブリッドの切断は、同様の態様において、細胞及びウィルスのRNAの両方を切断するRNAseLのようなエンドリボヌクレアーゼの作用を介して達成することができる。RNA標的の切断は日常的にはゲル電気泳動、及び必要に応じて、当該分野で知られた関連の核酸ハイブリダイゼーション手法により検出できる。
本発明のキメラアンチセンス化合物は上記した通り2つ以上のオリゴヌクレオチド、修飾されたオリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオシド及び/又はオリゴヌクレオチドミメティックの複合構造として形成してよい。そのような化合物は当該分野ではハイブリッド又はギャップマーとも称される。このようなハイブリッド構造の調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,700,922号を包含し、これ等の特定のものは本出願人により共通して保有されており、そしてこれ等の各々は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
G.製剤
本発明の化合物は取り込み、分布及び/又は吸収を支援するために、例えばリポソーム、受容体−ターゲティング分子、経口、直腸、局所又は他の製剤として、他の分子、分子構造又は化合物の混合物と添加混合、カプセル化、コンジュゲート又は別様に会合させてよい。このような取り込み、分布及び/又は吸収を支援する製剤の調製を教示している代表的な米国特許は限定しないが、米国特許第
Figure 2009516710
号及び同第5,595,756号を包含し、これ等の各々は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明のアンチセンス化合物は何れかの製薬上許容しうる塩、エステル又はそのようなエステルの塩、又は、ヒトを包含する動物に投与された場合にその生物学的に活性な代謝産物又は残基を(直接又は間接的に)与えることができる何れかの他の化合物を包含する。
「製薬上許容しうる塩」という用語は、本発明の化合物の生理学的及び製薬上許容しうる塩、即ち、親化合物の所望の生物学的活性を保持しており、それに対して望ましくない毒性学的な作用を付与しない塩を指す。オリゴヌクレオチドに関しては、製薬上許容しうる塩及びその使用の好ましい例は更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。オリゴヌクレオチドに関しては、製薬上許容しうる塩の現時点で好ましい例は、限定しないが、(a)カチオン、例えばナトリウム、カリウム、アンモニウム、マグネシウム、カルシウム、ポリアミン、例えばスペルミン及びスペルミジン等と共に形成した塩;(b)無機の酸、例えば塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸等と共に形成した塩;(c)有機酸、例えば酢酸、シュウ酸、酒石酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、安息香酸、タンニン酸、パルミチン酸、アルギン酸、ポリグルタミン酸、ナフタレンスルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ポリガラクツロン酸等と共に形成した塩;及び(d)元素アニオン、例えば塩素、臭素、及びヨウ素と共に形成した塩を包含する。ナトリウム塩が現時点でより好ましいと考えられる。
本発明は又、本発明のアンチセンス化合物を包含する医薬組成物及び製剤を包含する。本発明の医薬組成物は局所又は全身治療の何れが望まれるかに応じて、又は治療すべき領域に応じて、種々の態様において投与してよい。投与は局所的(例えば眼内又は粘膜、例えば膣内及び直腸送達)、肺内、例えば粉末又はエアロゾルの吸入又は通気によるもの、例えばネブライザーによるもの、髄腔内、鼻内、表皮又は経皮、経口又は非経腸であってよい。非経腸投与は静脈内、動脈内、皮下、腹腔内又は筋肉内の注射又は注入;又は頭蓋内、例えば髄腔内又は脳室内の投与を包含する。少なくとも1つ2’−O−メトキシエチル修飾を有するオリゴヌクレオチドが経口投与のために特に有用であると考えられる。局所投与用の医薬組成物及び製剤は、経皮パッチ、軟膏、ローション、クリーム、ゲル、ドロップ、座薬、スプレー、液体及び粉末を包含してよい。従来の医薬品用の担体、水性、粉末又は油性の基剤、濃厚化剤等も必要又は望ましい場合がある。コーティングされたサック剤、グローブ剤等も有用である。
単位剤型において好都合に提示してよい本発明の医薬品製剤は、医薬品産業においてよく知られた従来の手法に従って調製してよい。そのような手法は製薬用担体又は賦形剤に活性成分を会合させる工程を包含する。一般的に、製剤は液体担体又は微細分割固体担体又は両方に活性成分を均一及び緊密に会合させること、そして次に必要に応じてそれを成形して製品とすることにより調製する。
本発明の組成物は多くの可能な剤型の何れか、例えば限定しないが、錠剤、カプセル、ゲルカプセル、液体シロップ、ソフトゲル、座薬及び浣腸に製剤してよい。本発明の組成物は又、水性、非水性又は混合型の媒体中の懸濁液として製剤してもよい。水性懸濁液は更に懸濁液の粘度を増大させる物質、例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール及び/又はデキストランを含有してよい。懸濁液は又安定化剤を含有してよい。
本発明の医薬組成物は例えば限定しないが、溶液、乳液、フォーム及びリポソーム含有製剤を包含する。本発明の医薬組成物及び製剤は1つ以上の浸透増強剤、担体、賦形剤又は他の活性又は不活性の成分を含んでよい。
乳液は典型的には通常は直径で0.1μmを超過する液滴の形態において1つの液が別の液中に分散している不均質な系である。乳液は分散相に加えて他の成分及び水相、油相又はそれ自体別個の相中の溶液として存在してよい活性な薬剤を含有してよい。マイクロエマルジョンは本発明の実施形態として包含される。乳液及びそれらの使用は当該分野で良く知られており、そして更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。
本発明の製剤はリポソーム製剤を包含する。本発明において使用する場合は、「リポソーム」という用語は球状の二層体内に配置された両親媒性の脂質よりなる小胞を意味する。リポソームは親油性物質から形成された膜及び送達すべき組成物を含有する水性の内部構造を有するユニラメラ又はマルチラメラの小胞である。カチオン性のリポソームは負荷電のDNAと相互作用して安定な複合体を形成すると考えられている正荷電のリポソームである。pH感受性又は負荷電であるリポソームはDNAとは複合体を形成するのではなくそれを捕獲すると考えられている。カチオン性及び非カチオン性のリポソームが細胞へのDNAの送達のために使用されている。
リポソームは又「立体的に安定化された」リポソーム、即ち本明細書においては、リポソーム内に配合されれば特殊化された脂質を欠いているリポソームと相対比較して増強された循環系中の有効期間をもたらすそのような特殊化された脂質1つ以上を含むリポソームを指す用語も包含する。立体的に安定化されたリポソームの例はリポソームの小胞形成脂質部分の一部が1つ以上の糖脂質を含むか、1つ以上の親水性重合体、例えばポリエチレングリコール(PEG)部分で誘導体化されているものである。リポソーム及びその使用は参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。
本発明の医薬品製剤及び組成物は界面活性剤も包含してよい。医薬製品、製剤及び乳液中の界面活性剤の使用は当該分野で良く知られている。界面活性剤及びその使用は更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。
1つの実施形態において、本発明は核酸、特にオリゴヌクレオチドの効率的な送達を行うために種々の浸透増強剤を使用する。非親油性薬品の細胞膜を通過する拡散の支援となることに加えて、浸透増強剤はまた親油性薬品の透過性も増強する。浸透増強剤は5種の広範な範疇、即ち界面活性剤、脂肪酸、胆汁酸塩、キレート形成剤及び非キレート形成性非界面活性剤の1つに属するものとして分類してよい。浸透増強剤及びその使用は更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。
製剤は日常的にはその意図される用途、即ち投与経路に従って設計されることは当業者の知る通りである。
局所投与のための好ましい製剤は本発明のオリゴヌクレオチドが局所送達剤、例えば脂質、リポソーム、脂肪酸、脂肪酸エステル、ステロイド、キレート形成剤及び界面活性剤との添加混合物中にあるものを包含する。好ましい脂質及びリポソームは中性(例えばジオレオイルホスファチジルDOPEエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルコリンDMPC、ジステアロイルホスファチジルコリン)負荷電(例えばジミリストイルホスファチジルグリセロールDMPG)及びカチオン性(例えばジオレオイルテトラメチルアミノプロピルDOTAP及びジオレオイルホスファチジルエタノールアミンDOTMA)を包含する。
局所用又は他の投与のためには、本発明のオリゴヌクレオチドはリポソーム内にカプセル化してよく、又は、それとの、特にカチオン性リポソームとの複合体を形成してよい。或いはオリゴヌクレオチドは脂質、特にカチオン性脂質と複合体化してよい。好ましい脂肪酸及びエステル、製薬上許容しうるその塩及びそれらの用途は更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。局所用の製剤は参照により全体が本明細書に組み込まれる1999年5月20日出願の米国特許出願09/315,298号に詳細に記載されている。
経口投与用の組成物及び製剤は粉末又は顆粒、マイクロ粒子、ナノ粒子、水又は非水性媒体中の懸濁液又は溶液、カプセル、ゲル、カプセル、香粉、錠剤又はミニ錠剤を包含する。濃厚化剤、フレーバー剤、希釈剤、乳化剤、分散補助剤又はバインダーが望ましい場合がある。好ましい経口用製剤は本発明のオリゴヌクレオチドが浸透増強剤、界面活性剤及びキレート形成剤の1つ以上と組み合わせて投与されるものである。好ましい界面活性剤は脂肪酸及び/又はそのエステル又は塩、胆汁酸及び/又はその塩を包含する。好ましい胆汁酸/塩及び脂肪酸及びその使用は更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。同様に好ましいものは浸透増強剤の組み合わせ、例えば胆汁酸/塩と組み合わせた脂肪酸/塩である。特に好ましい組み合わせはラウリン酸、カプリン酸及びUDCAのナトリウム塩である。別の浸透増強剤はポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン−20−セチルエーテルを包含する。本発明のオリゴヌクレオチドは噴霧乾燥粒子を包含する顆粒形態において経口送達するか、又は、複合体化してマイクロ又はナノ粒子を形成してよい。オリゴヌクレオチド複合体化剤及びその使用は更に全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号に記載されている。オリゴヌクレオチドに関する経口製剤及びその製造は米国特許出願第09/108,673号(1998年7月1日出願)、同第09/315,298号(1999年5月20日出願)及び2002年2月8日出願の同第10/071,822号に記載されており、これ等の各々は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
非経腸、髄腔内又は脳室内投与のための組成物及び製剤は、滅菌水溶液を包含し、これは更に緩衝剤、希釈剤及び他の適当な添加剤、例えば限定しないが、浸透増強剤、担体化合物及び他の製薬上許容しうる担体又は賦形剤を含有しいてよい。
本発明の特定の実施形態はオリゴマー化合物1つ以上及び非アンチセンス機序により機能する他の化学療法剤1つ以上を含有する医薬組成物を提供する。そのような化学療法剤の例は限定しないが、癌の化学療法剤、例えばダウノルビシン、ダウノマイシン、ダクチノマイシン、ドキソルビシン、エピルビシン、イダルビシン、エソルビシン、ブレオマイシン、マホスファミド、イホスファミド、シトシンアラビノシド、ビスクロロエチルニトロソ尿素、ビスルファン、マイトマイシンC、アクチノマイシンD、ミトラマイシン、プレドニゾン、ヒドロキシプロゲステロン、テストステロン、タモキシフェン、ダカルバジン、プロカルバジン、ヘキサメチルメラミン、ペンタメチルメラミン、マイトキサントロン、アムサクリン、クロラムブシル、メチルシクロヘキシルニトロソ尿素、窒素マスタード、メルファラン、シクロホスファミド、6−メルカプトプリン、6−チオグアニン、シタラビン、5−アザシチジン、ヒドロキシ尿素、デオキシホルミシン、4−ヒドロキシパーオキシシクロホスホラミド、5−フルオロウラシル(5−FU)、5−フルオロデオキシウリジン(5−FUdR)、メトトレキセート(MTX)、コルヒチン、タキソール、ビンクリスチン、ビンブラスチン、エトポシド(VP−16)、トリメトレキセート、イリノテカン、トポテカン、ゲムシタビン、テニポシド、シスプラチン及びジエチルスチルベストロール(DES)を包含する。本発明の化合物と共に使用する場合、このような化学療法剤は個別に(例えば5−FU及びオリゴヌクレオチド)、逐次的に(例えば5−FU及びオリゴヌクレオチドを一定期間、その後MTX及びオリゴヌクレオチド)、又は他のそのような化学療法剤1つ以上と組み合わせて(例えば5−FU、MTX及びオリゴヌクレオチド、又は5−FU、放射線療法及びオリゴヌクレオチド)使用してよい。抗炎症剤、例えば限定しないが、非ステロイド抗炎症剤及びコルチコステロイド及び抗ウィルス剤、例えば限定しないが、リビビリン、ビダラビン、アシクロビル及びガンシクロビルもまた本発明の組成物と組み合わせてよい。アンチセンス化合物と他の非アンチセンス剤との組み合わせもまた本発明の範囲に包含される。2種以上の組み合わせた化合物は共に、又は逐次的に使用してよい。
別の関連する実施形態において、本発明の組成物は第1の核酸にターゲティングされたアンチセンス、特にオリゴヌクレオチド1つ以上、及び、第1の核酸標的にターゲティングされた追加的アンチセンス化合物1つ以上を含有してよい。或いは、本発明の組成物は同じ核酸標的の異なる領域にターゲティングされたアンチセンス化合物2つ以上を含有してよい。アンチセンス化合物の多くの例が当該分野で知られている。2種以上の組み合わせた化合物は共に、又は逐次的に使用してよい。
H.投薬
治療用組成物の製剤及びその後のそれらの投与(投薬)は当業者の知る通りである。投薬は治療すべき疾患状態の重症度及び応答性に応じたものであり、治療の過程は数日間から数ヶ月、又は治癒するか疾患状態の縮小が達成されるまで継続する。最適な投薬日程は患者の身体における薬品の蓄積の計測から計算できる。当業者であれば最適な用量、投薬方法及び反復速度は容易に決定できる。最適な用量は個々のオリゴヌクレオチドの相対的力価により変動してよく、そして一般的にはインビトロ及びインビボの動物モデルにおいて有効であることがわかっているEC50に基づいて推定できる。一般的に、用量は体重kg当たり0.01ug〜100gであり、1回以上を毎日、毎週、毎月又は毎年、又は更には、2〜20年毎に1回を投与してよい。当業者であれば体液又は組織中の薬品の測定された滞留時間及び濃度に基づいて投薬の反復速度を容易に推定できる。治療が良好に行われた後、患者には維持療法を行うことにより疾患状態の再発を防止することが望ましい場合があり、そのような場合には、オリゴヌクレオチドは体重kg当たり0.01ug〜100gの範囲の維持用量において、1日1回以上〜20年毎に1回を投与する。
NASH
「非アルコール性脂肪肝症」(NAFLD)という用語は肝細胞における単純なトリグリセリドの蓄積(肝脂肪症)から炎症を伴う肝脂肪症の範囲の疾患スペクトルを包含する。肝脂肪症は肝臓の脂質含有量を特に測定することにより試験される。そのような試験は脂質の沈着を可視化するために一般的に使用されているオイルレッドO染色で染色され、そして核及び細胞質をそれぞれ可視化するためのヘマトキシリン及びエオシンで逆染色された凍結肝組織切片の組織学的分析を介して行ってよい。非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)は肝臓におけるトリグリセリドの沈着を超えてNAFLDが進行することにより生じる。壊死、炎症及び線維症を誘導することができるセカンドヒットがNASHの発症のためには必要である。セカンドヒットの候補は広範な範疇、即ち酸化性ストレスの増大を誘発する要因及びプロ炎症性サイトカインの発現を増進する要因に群分けすることができる。増大した肝トリグリセリドは動物及びヒトの肝細胞中の増大した酸化性ストレスをもたらし、肝トリグリセリド蓄積、酸化性ストレス及び肝脂肪症からNASHへの進行の間の潜在的な原因−作用の関係を示していることが示唆されている(Browning and Horton,J.Clin.Invest.,2004,114,147−152)。高グリセリド血症及び高脂肪酸血症は末梢組織におけるトリグリセリド蓄積を誘発する場合がある(Shimamura等、Biochem.Biophys.Res.Commun.,2004,322,1080−1085)。
本明細書に記載した通り(実施例16参照)、4E−BP2発現の低減は肝脂肪症を改善している。C57BL/6マウス系統における高脂肪給餌は、低脂肪食餌又は無栄養食塩水群と比較して肝TG含有量における5倍超の増加を示すことにより、重度の肝脂肪症を誘発していた。対照ASO投与は含有量に影響しなかった。しかしながら4E−BP2ASO投与は食塩水高脂肪給餌群又は対照ASO投与高脂肪給餌群の両方と比較して肝TG含有量を劇的に低下させている(p<0.01;図3A)。
メタボリックシンドローム
「メタボリックシンドローム」は代謝起源の脂質及び非脂質の心臓血管の危険因子の集団として定義される。これはインスリン抵抗性として知られている全般性の代謝障害に緊密に関連付けられている。National Cholesterol Education Program(NCEP)Adult Treatment Panel III(ATPIII)は5つの危険性決定因の3つ以上が存在する場合にメタボリックシンドロームの診断のための基準を確定した。5つの危険性決定因は、男性102cm超又は女性88cm超の胴囲として定義される腹部肥満、150mg/dL異常のトリグリセリドレベル、男性40mg/dL未満及び女性50mg/dL未満のHDLコレステロールレベル、130/85mmHg以上の血圧及び110mg/dL以上の絶食時グルコースレベルである。これ等の決定因は臨床慣行において容易に計測できる(JAMA,2001,285:2486−2497)。
メタボリックシンドロームの世界保健期間の定義は糖尿病、絶食時グルコース障害、グルコース耐性障害又はインスリン抵抗性(クランプ試験により評価)及び以下の基準、即ち胴囲の腰囲に対する比が男性で0.90超又は女性で0.85超、血清中トリグリセリド1.7mmol/l以上又はHDLコレステロールが男性で0.9mmol未満及び女性で1.0mmol未満、血圧140/90mmHg以上、尿中アルブミン排出速度20μg/分超、又は、アルブミンのクレアチニンに対する比30mg/g以上、のうちの少なくとも2つである(Diabetes Care,2005,28(9):2289−2304)。
American Diabetes Association及びEuropean Association for the Study of Diabetesの陳述書は危険因子集合を記載するメタボリックシンドロームの構成に関してコメントしている。伏在する病理生理学的特徴の研究のための参考意見の外に、推奨事項には全ての心臓血管病の危険因子の個別的及び積極的な治療が包含されている(Diabetes Care,2005,28(9):2289−2304)。従って本発明の別の特徴は本発明のアンチセンス化合物を投与することによりメタボリックシンドロームに関連する危険性決定因又は基準の何れかを緩解する方法である。
本明細書に記載する通り(実施例16参照)、4E−BP2発現の低減は血中グルコースレベルを低下させ、インスリン感受性を向上させた。標準飼料給餌マウスと比較して、高脂肪給餌は高インスリン血症を誘発したのみならず、高血糖症も誘発した。対照ASO投与はこれ等の2パラメーターに如何なる変化ももたらさなかった。しかしながら、4E−BP2ASOは血漿中インスリン及びグルコースのレベルを両方とも低下させた。これ等のデータは4E−BP2ASO投与がインスリン感受性を向上させたことを示している。このことを更に確認するために、グルコース耐性試験を実施した。予測された通り、4E−BP2ASO投与マウスにおけるグルコースエクスカーション曲線は何れの対照群の場合よりも有意に低値であった。遺伝子発現分析によれば、4E−BP2ASO投与マウスにおいては肝G6Pase(グルコース−6−ホスファターゼ)の発現は65%超の低値であったのに対して肝GS(グリコーゲンシンターゼ)の発現は30%超の高値であり、これ等のマウスにおける低減した肝グルコースアウトプットが示唆された。
本発明はその好ましい実施形態の特定のものに従って特定的に説明してきたが、以下の実施例は本発明の例示に過ぎず、これを特定する意図はない。本出願において引用する参考文献、GenBankアクセッション番号等は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
実施例1
eIF4E−BP2をターゲティングするデュプレックスアンチセンス化合物の設計及びスクリーニング
本発明によれば、本発明の化合物を含むdsRNA及びそのミメティックを包含する一連のデュプレックス及びその相補物をeIF4E−BP2をターゲティングするように設計することができる。デュプレックスのアンチセンス鎖の核酸塩基配列は本明細書に記載したeIF4E−BP2にターゲティングされたアンチセンスオリゴヌクレオチドの少なくとも一部分を含む。鎖の末端は1つ以上の天然又は修飾された核酸塩基の付加により修飾し、オーバーハングを形成してよい。次にdsRNAのセンス鎖をアンチセンス鎖の相補物として設計して合成し、そして同様に何れかの末端に修飾又は付加を含有してよい。デュプレックスのアンチセンス及びセンス鎖は、約17−25ヌクレオチド、又は約19−23ヌクレオチドを含む。デュプレックスのアンチセンス及びセンス鎖は20、21又は22ヌクレオチドを含む。
例えば、1つの実施形態において、dsRNAデュプレックスの両方の鎖は中央の核酸塩基に渡って相補であり、各々が一方又は両方の末端にオーバーハングを有する。
例えば配列CGAGAGGCGGACGGGACCG(配列番号261)を有し、そしてデオキシチミジン(dT)の2核酸塩基オーバーハングを有するアンチセンス鎖を含むデュプレックスは以下の構造:
Figure 2009516710
を有することになる。
オーバーハングは2〜6核酸塩基の範囲であることができ、これ等の核酸塩基は標的核酸に対して相補であってもなくてもよい。別の実施形態においては、デュプレックスは一方の端部にのみオーバーハングを有することができる。
別の実施形態においては、同じ配列CGAGAGGCGGACGGGACCG(配列番号261)を有するアンチセンス鎖を含むデュプレックスは下記:
Figure 2009516710
に示す通り平滑末端を有する(1本鎖オーバーハングを有さない)ように調製してよい。RNAデュプレックスは単一分子又は2分子であることができ、即ち、2鎖は単一の分子の部分であることができ、又は、別個の分子であってもよい。
デュプレックスのRNA鎖は当業者の日常的方法により合成するか、又は、Dharmacon Research Inc.,(Lafayette,CO)から購入することができる。合成後、相補鎖をアニーリングする。1本鎖を小分けにし、50□Mの濃度まで希釈する。希釈後、各鎖30μlをアニーリング緩衝液の5X溶液15μLと混合する。該緩衝液の終濃度は100mM酢酸カリウム、30mM HEPES−KOH pH7.4及び2mM酢酸マグネシウムとする。採集容量は75μLである。この溶液を90℃で1分間インキュベートし、次に15秒間遠心分離する。管を37℃で1時間静置させ、この時点でdsRNAデュプレックスを実験に使用する。dsRNAデュプレックスの終濃度は20μMとする。
調製後、デュプレックス化合物を、標的mRNAレベルをモジュレートするその能力について評定する。細胞が80%コンフルエントに達した時点で、それらを本発明のデュプレックス化合物で処理する。96穴プレート中に生育している細胞については、ウェルを1回200μLのOPTI−MEM(登録商標)1減血清培地(Invitrogen Life Technologies,Carlsbad,CA)で洗浄し、次に5μg/mL LIPOFECTAMINE 2000TM(Invitrogen Life Technologies,Carlsbad,CA)及び所望の終濃度のデュプレックスアンチセンス化合物を含有する130μLのOPTI−MEM(登録商標)1で処理する。約4時間処理後、培地を新鮮培地に交換する。細胞は処理後16時間に採取し、その時点でRNAを単離し、標的の減少を本明細書に記載した定量的リアルタイムPCRで計測する。
実施例2
オリゴヌクレオチド単離
コントロールされた多孔性ガラス固体支持体から分離し、12〜16時間55℃で濃水酸化アンモニウム中で脱ブロッキングした後、オリゴヌクレオチド又はオリゴヌクレオシドを>3容量のエタノールを用いて1MのNHOAc析出により回収する。合成されたオリゴヌクレオチドは電子スプレースペクトル分析器(分子量測定)により、そしてキャピラリーゲル電気泳動により分析し、少なくとも70%完全長の物質であると判断した。合成で得られたホスホロチオエート及びホスホジエステル連結の相対量を−16amu産物(+/−32+/−48)と相対比較した場合の正しい分子量の比により求めた。一部の試験では、オリゴヌクレオチドはChiang等、J.Biol.Chem.1991,226,18162−18171に記載の通りHPLCで精製した。HPLC精製物質を用いて得られた結果は非HPLC精製物質で得られたものと同様であった。
実施例3
オリゴヌクレオチド合成−96穴プレートフォーマット
オリゴヌクレオチドは96穴フォーマットにおいて同時に96配列を組み立てることができる自動合成器上で固相P(III)ホスホロアミダイト化学により合成した。ホスホジエステルヌクレオチド間連結は水性ヨウ素による酸化により行った。ホスホロチオエートヌクレオチド間連結は無水アセトニトリル中3,H−1,2−ベンゾジチオール−3−オン1,1時オキシド(Beaucage Reagent)を用いたイオウ化により形成した。標準塩基保護ベータシアノエチルジイソプロピルホスホロアミダイトは市販品を購入した(例えばPE−Applied Biosystems,Foster City,CA又はPharmacia,Piscataway,NJ)。非鎖ヌクレオシドは標準的又は特許付与された方法により合成する。それらは塩基保護ベータシアノエチルジイソプロピルホスホロアミダイトとして使用する。
オリゴヌクレオチドを支持体から切断し、12〜16時間高温(55〜60℃)において濃NHOHで脱保護し、次に遊離した生成物を真空下に乾燥した。次に乾燥した生成物を滅菌水に再懸濁してマスタープレートとし、これから全分析用及び試験用のプレート試料をロボットピペッターを用いて希釈した。
実施例4
オリゴヌクレオチド分析−96穴プレートフォーマット
各ウェルのオリゴヌクレオチドの濃度は試料の希釈及びUV吸収スペクトル分析により評価した。個々の精子得物の完全長の一貫性は96プレートフォーマット(Beckman P/ACETMMDQ)において、又は、個々に調製した試料については市販のCE装置(例えばBeckman P/ACETM5000、ABI270)上のいずれかでキャピラリー電気泳動(CE)により評定した。塩基及び骨格の組成は電子スプレー質量スペクトル分析器を用いて化合物の質量の分析により確認した。全試験の試験プレートはシングル及びマルチチャンネルのロボットピペッターを用いてマスタープレートから希釈した。プレート上の化合物の少なくとも85%が少なくとも85%完全長である場合にプレートを許容可能と判断した。
実施例5
細胞培養及びオリゴヌクレオチド処理
標的核酸発現に対するアンチセンス化合物の作用は、測定可能なレベルにおいて標的核酸が存在する限り種々の細胞型の何れにおいても試験できる。これは例えばPCR又はノーザンブロット分析を用いて日常的に測定できる。以下の細胞型を説明目的のために提示するが、他の細胞型も選択された細胞型で標的が発現される限り日常的に使用できる。これは当該分野で日常的な方法、例えばノーザンブロット分析、リボヌクレアーゼ保護試験又はRT−PCRにより容易に測定できる。
T−24細胞:
ヒト一過性細胞膀胱癌細胞系統T−24はAmerican Type Culture Collection (ATCC)(Manassas,VA)から入手した。T−24細胞は10%ウシ胎児血清(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)、ペニシリン100単位/mL及びストレプトマイシン100マイクログラム/mL(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)を添加した完全McCoy5A基礎培地(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)中で日常的に培養した。細胞はトリプシン処理により日常的に継代し、そして90%コンフルエントに達した時点で希釈した。RT−PCR分析において使用するために7000個/ウェルの細胞密度において96穴プレート(Falcon−Primaria #353872)に細胞を播種した。
ノーザンブロッティング又は他の分析のためには、細胞を100mm又は他の標準的な組織培養プレートに播種し、培地及びオリゴヌクレオチドの適量を用いて同様に処理してよい。
A549細胞:
ヒト肺癌細胞系統A549はAmerican Type Culture Collection (ATCC)(Manassas,VA)から入手した。A549細胞は10%ウシ胎児血清(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)、ペニシリン100単位/mL及びストレプトマイシン100マイクログラム/mL(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)を添加したDMEM基礎培地(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)中で日常的に培養した。細胞はトリプシン処理により日常的に継代し、そして90%コンフルエントに達した時点で希釈した。
NHDF細胞
ヒト新生児皮膚線維芽細胞(NHDF)はClonetics Corporation(Wakjersville,MD)より入手した。NHDFは供給元の推奨する通り添加物を加えた腺維芽細胞生育培地(Clonetics Corporation,Wakjersville,MD)中で日常的に維持した。細胞は供給元の推奨する通り10継代まで維持した。
HEK細胞:
ヒト胚性ケラチノサイト(HEK)はClonetics Corporation(Wakjersville,MD)より入手した。HEKは供給元の推奨する通り添加物を加えたケラチノサイト生育培地(Clonetics Corporation,Wakjersville,MD)中で日常的に維持した。細胞は供給元の推奨する通り10継代まで日常的に維持した。
b.END細胞:
マウス脳内皮細胞系統b.ENDはMax Plank Institute (Bad Nauheim,Germany)のDr.Werner Risauより入手した。b.END細胞は10%ウシ胎児血清(Gibco/Life Technologies,Gaithersburg,MD)を添加した高グルコースDMEM(Gibco/Life Technologies,Gaithersburg,MD)中で日常的に培養した。細胞はトリプシン処理により日常的に継代し、そして90%コンフルエントに達した時点で希釈した。RT−PCR分析において使用するために3000個/ウェルの細胞密度において96穴プレート(Falcon−Primaria #3872)に細胞を播種した。
ノーザンブロッティング又は他の分析のためには、細胞を100mm又は他の標準的な組織培養プレートに播種し、培地及びオリゴヌクレオチドの適量を用いて同様に処理してよい。
A10細胞:
ラット大動脈平滑筋細胞系統A10はAmerican Type Culture Collection(Manassas,VA)から入手した。A10細胞は10%ウシ胎児血清(Gibco/Life Technologies,Gaithersburg,MD)を添加した高グルコースDMEM(American Type Culture Collection,Manassas,VA)中で日常的に培養した。細胞はトリプシン処理により日常的に継代し、そして80%コンフルエントに達した時点で希釈した。RT−PCR分析において使用するために2500個/ウェルの細胞密度において96穴プレート(Falcon−Primaria #3872)に細胞を播種した。
ノーザンブロッティング又は他の分析のためには、細胞を100mm又は他の標準的な組織培養プレートに播種し、培地及びオリゴヌクレオチドの適量を用いて同様に処理してよい。
EMT−6細胞:
マウス乳房上皮癌細胞系統EMT−6はAmerican Type Culture Collection(Manassas,VA)から入手した。これ等は37℃において90%空気−10%COの湿潤雰囲気下に10%ウシ胎児血清(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)、100ug/mlペニシリン及び100ug/mlストレプトマイシン(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)を添加した高グルコースDMEM(Invitrogen Corporation,Carlsbad,CA)中で連続単層培養において生育させた。細胞はトリプシン処理により日常的に継代し、そして85〜90%コンフルエントに達した時点で希釈した。細胞はアンチセンスオリゴヌクレオチドのトランスフェクションにおいて使用するために1000個/ウェルの細胞密度において96穴プレート(Falcon−Primaria #353872)に播種した。
アンチセンス化合物による処理:
細胞が65〜75%コンフルエントに達した時点で、それらをオリゴヌクレオチドで処理した。96穴プレート中に生育している細胞については、ウェルを1回100μLのOPTI−MEM(登録商標)1減血清培地(Invitrogen Life Technologies, Carlsbad,CA)で洗浄し、次に3.75μg/mLのLIPOFECTAINTM(Invitrogen Life Technologies, Carlsbad,CA)及び所望の濃度のオリゴヌクレオチドを含有する130μLのOPTI−MEMTM−1で処理した。細胞は3連で処理してデータを得た。37℃で4〜7時間処理後、培地を新鮮培地に交換した。細胞はオリゴヌクレオチド処理後16〜24時間に採取した。
使用したオリゴヌクレオチドの濃度は細胞系統毎に異なる。特定の細胞系統に対する最適なオリゴヌクレオチド濃度を求めるためには、細胞をある範囲の濃度の陽性対照オリゴヌクレオチドで処理する。ヒト細胞については、陽性対照オリゴヌクレオチドはヒトH−rasをターゲティングするISIS 13920(
Figure 2009516710
又はヒトJun−N−末端キナーゼ−2(JNK2)をターゲティングするISIS 18078
Figure 2009516710
のいずれかから選択される。両方の対照ともホスホロチオエート骨格を有する2’−O−メトキシエチルギャップマー(2’−O−メトキシエチルは太字)である。マウス又はラット細胞については、陽性対照オリゴヌクレオチドはマウス及びラットc−rafの両方をターゲティングするISIS 15770、
Figure 2009516710
、2’−O−メトキシエチルギャップマー(2’−O−メトキシエチルは太字)である。次にc−H−ras(ISIS 13920の場合)、JNK2(ISIS 18078の場合)又はc−raf(ISIS 15770の場合)のmRNAの80%抑制をもたらす陽性対照オリゴヌクレオチドの濃度をその細胞系統における後の実験における新しいオリゴヌクレオチドに関するスクリーニング濃度として用いる。80%抑制が達成されなかった場合は、c−H−ras、JNK2又はc−rafのmRNAの60%抑制をもたらす陽性対照オリゴヌクレオチドの最低濃度をその細胞系統における後の実験におけるオリゴヌクレオチドスクリーニング濃度として用いる。60%抑制が達成されなかった場合は、その特定の細胞系統はオリゴヌクレオチドトランスフェクション実験には適さないと見なす。本明細書において使用するアンチセンスオリゴヌクレオチドの濃度は50nM〜300nMである。
実施例6
eIF4E−BP2発現のオリゴヌクレオチド抑制の分析
eIF4E−BP2発現のアンチセンスモジュレーションは当該分野で知られた種々の態様において試験できる。例えば、eIF4E−BP2mRNAレベルは、例えばノーザンブロット分析、競合的ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又はリアルタイムPCR(RT−PCR)により定量できる。リアルタイム定量的PCRが現時点で好ましい。RNA分析は全細胞RNA又はポリ(A)+mRNAに対して実施できる。本発明のRNA分析の好ましい方法は本明細書の別の実施例において記載する通り全細胞RNAの使用である。RNA単離方法は当該分野で良く知られている。ノーザンブロット分析も当該分野で日常的に行われている。リアルタイム定量的(PCR)はPE−Applied Biosystems,Foster City,CAより入手可能であり、製造元の説明書に従って使用される市販のABIPRISMTM7600、7700又は7900配列検出システムを用いて好都合に達成できる。
eIF4E−BP2の蛋白レベルは当該分野で良く知られている種々の態様、例えば免疫沈降、ウエスタンブロット分析(イムノブロッティング)、酵素結合免疫吸着試験(ELISA)又は蛍光活性化細胞分類(FACS)において定量できる。eIF4E−BP2に指向された抗体を識別して種々の入手元、例えばMSRS抗体カタログ(Aerie Corporation,Birmingham,MI)より入手するか、又は当該分野で良く知られている従来のモノクローナル又はポリクローナル抗体の形成方法により製造できる。
実施例7
eIF4E−BP2抑制剤の使用のための表現型試験の設計
表現型試験
eIF4E−BP2抑制剤を本明細書に開示する方法で識別した後、特定の疾患の状況又は状態の治療において薬効を予測させる測定可能なエンドポイントを各々が有する表現型試験1つ以上において更に化合物を検討する。
表現型試験、キット及びその使用のための試薬は当該分野で良く知られており、そしてここで使用することにより健康及び疾患におけるeIF4E−BP2の役割及び/又は関連性を検討する。代表的な表現型試験は数種の市販元のいずれかより購入できるものであり、細胞の生存性、細胞毒性、増殖又は細胞の生存を測定するためのもの(Molecular Probes,Eugene,OR;PerkinElmer,Boston,MA)、蛋白系試験、例えば酵素試験(Panvera,LLC,Madison,WI:BD Biosciences,Franklin Lakes,NJ;Oncogene Research Products,San Diego,CA)、細胞調節、シグナル伝達、炎症、酸化プロセス及びアポトーシス(Assay Designs Inc.,Ann Arbor,MI)、トリグリセリド蓄積(Sigma−Aldrich,St.Louis,MO)、血管形成試験、管形成試験、サイトカイン及びホルモン試験及び代謝試験(Chemicon International Inc.,Temecula,CA;Amersham Biosciences,Piscataway,NJ)を包含する。
1つの非限定的な例においては、特定の表現型試験のために適切であると判断された細胞(即ち乳癌試験のために選択されたMCF−7細胞;肥満試験のための脂肪細胞)を、上記した方法により決定される最適濃度においてインビトロ試験で識別されたeIF4E−BP2抑制剤並びに対照化合物で処理する。処理時間の終了時に、処理及び未処理の細胞を、表現型の結果及びエンドポイントを測定する試験に特定される方法1つ以上により分析する。
表現型のエンドポイントには時間又は処理用量に渡る細胞の形態の変化並びに蛋白、脂質、核酸、ホルモン、糖又は金属のような細胞成分のレベルの変化を包含する。pH、細胞周期の段階、細胞による生物学的インジケーターの取り込み又は排出を包含する細胞の状態の尺度も目的のエンドポイントである。
処理後の細胞の遺伝子型の分析(細胞の遺伝子の1つ以上の発現の測定)もまたeIF4E−BP2抑制剤の薬効又は力価のインジケーターとして使用される。目印となる遺伝子、又は、特定の疾患の状況、状態又は表現型に関連することが疑われる遺伝子を処理及び未処理細胞の両方において計測する。
実施例8
RNA単離
ポリ(A)+mRNA単離
ポリ(A)+mRNAはMiura等(Clin.Chem.,1996,42,1758−1764)に従って単離した。ポリ(A)+mRNA単離のための他の方法も当該分野で日常的に行われている。慨すれば、96穴プレート上で生育している細胞については、生育培地を細胞から分離し、各ウェルを200μLの冷PBSで洗浄した。60μLの溶解緩衝液(10mM Tris−HCl、pH7.6、1mM EDTA、0.5M NaCl、0.5%NP−40、20mMバナジルリボヌクレオシド複合体)を各ウェルに添加し、プレートを穏やかに攪拌し、次に5分間室温でインキュベートした。溶解物55μLをOligod(T)コーティング96穴プレート(AGCT Inc.,Irvine,CA)に移した。プレートを室温で60分間インキュベートし、洗浄緩衝液(10mMTris−HCl pH7.6、1mM EDTA、0.3M NaCl)200μLで3回洗浄した。最終洗浄の後、プレートをペーパータオル上で吸水させて過剰な洗浄緩衝液を除去し、次に5分間風乾した。予め70℃に加熱しておいた溶離緩衝液(5mMTris−HCl pH7.6)60μLを各ウェルに添加し、プレートを5分間90℃のホットプレート上でインキュベートし、次に溶出駅を新しい96穴プレートに移した。
100mm又は他の標準的なプレート上に生育させた細胞を適量の全溶液を用いて同様に処理してよい。
全RNA単離
全RNAをRNEASY96TMキット及びQuiagen Inc.(Valencia,CA)から購入した緩衝液を用いながら、製造元の推奨する操作法に従って単離した。慨すれば、96穴プレート上で生育している細胞については、生育培地を細胞から分離し、各ウェルを200μLの冷PBSで洗浄した。150μLの緩衝液RLTを各ウェルに添加し、プレートを20秒間激しく攪拌した。次に150μLの70%エタノールを各ウェルに添加し、内容物をピペットで3回吸入吐出を繰り返すことにより混合した。次に試料を廃棄物収集トレーを装着し、真空源に連結したQIAVCTMマニホールドに連結したRNEASY96TMウェルプレートに移した。真空を1分間適用した。500μLの緩衝液RW1をRNEASY96TMプレートの各ウェルに添加し、15分間インキュベートし、そして再度1分間真空を適用した。更に500μLの緩衝液RW1をRNEASY96TMプレートの各ウェルに添加し、2分間真空を適用した。次に1mlの緩衝液RPEをRNEASY96TMプレートの各ウェルに添加し、90秒間真空を適用した。次に緩衝液RPE洗浄を反復し、更に3分間真空を適用した。次にプレートをQIAVCTMマニホールドから取り外し、そしてペーパータオル上で吸水乾燥させた。次にプレートを1.2mlの収集管の入った収集管ラックを装着したQIAVCTMマニホールドに再度連結した。次に各ウェル内にRNAse非含有水140μLをピペッティングすることによりRNAを溶出させ、1分間インキュベートし、次に3分間真空を適用した。
反復ピペッティング及び溶出の工程はQIAGEN Bio−Robot 9604(Qiagen,Inc.,Valencia CA)を用いて自動化してよい。本質的には、培養プレート上の細胞を溶解した後、プレートをロボットデッキに移してそこでピペッティング、DNase処理及び溶出の工程を実施する。
実施例9
eIF4E−BP2mRNAレベルのリアルタイム定量的PCR分析
eIF4E−BP2mRNAレベルの定量はABIPRISMTM7600、7700又は7900配列検出システム(PE−Applied Biosystems,Foster City,CA)を用いながら製造元の説明書に従ってリアルタイム定量的PCRにより行った。これは閉鎖管の非ゲル系の蛍光検出システムであり、リアルタイムでポリメラーゼ連鎖反応(PCR)産物の高スループットの定量を可能にする。増幅産物をPCR終了後に定量する標準的なPCRとは異なり、リアルタイム定量的PCRの産物はそれらが蓄積するに従って定量される。これはフォワード及びリバースPCRプライマーの間で特異的にアニーリングし、そして2つの蛍光染料を含有するオリゴヌクレオチドプローブをPCR反応に包含させることにより達成される。レポーター染料(例えばFAM又はJOE、入手元はPE−Applied Biosystems,Foster City,CA、Operon Technologies Inc.,Alameda,CA又はIntegrated DNA Technologies Inc.,Coralville,IAの何れか)をプローブの5’末端に連結し、そしてクエンチャー染料(例えばTAMRA、入手元はPE−Applied Biosystems,Foster City,CA、Operon Technologies Inc.,Alameda,CA又はIntegrated DNA Technologies Inc.,Coralville,IAの何れか)をプローブの3’末端に連結する。プローブと染料が未損傷の場合は、レポーター染料の発光は3’クエンチャー染料の接近によりクエンチングされる。増幅の間、標的配列へのプローブのアニーリングによりTaqポリメラーゼの5’−エキソヌクレアーゼ活性により切断されることができる基質が形成される。PCR増幅サイクルの伸長期の間、Taqポリメラーゼによるプローブの切断により残余のプローブから(従ってクエンチャー部分から)のレポーター染料の放出が起こり、そして配列特異的な蛍光シグナルが発生する。各サイクルに付き、追加的なレポーター染料分子がそれらの対応するプローブから切断され、そして蛍光強度はABIPRISMTM配列検出システムに搭載されたレーザー光学により一定間隔でモニタリングされる。各試験において、未投与対照試料由来のmRNAの連続希釈物を含有する一連の平行反応が標準曲線を与え、これを用いて被験試料のアンチセンスオリゴヌクレオチド処理後のパーセント抑制を定量する。
定量的PCR反応の前に、測定すべき標的遺伝子に特異的なプライマー−プローブのセットを、GAPDH増幅反応により「マルチプレックス化」されるそれらの能力に関して評価する。マルチプレックス化においては、標的遺伝子及び内標準遺伝子GAPDHの両方が単一の試料中で同時に増幅される。この分析においては、未処理細胞から単離したmRNAを連続希釈する。各希釈物をGAPDHのみ、標的遺伝子のみ(「シングルプレックス化」)又は両方(マルチプレックス)に対して特異的なプライマー−プローブのセットの存在下で増幅する。PCR増幅の後、希釈度の関数としてのGAPDH及び標的mRNAシグナルの標準曲線をシングルプレックス及びマルチプレックス化試料の両方から作成する。マルチプレックス化試料から作成されたGAPDH及び標的シグナルの傾き及び相関係数の両方がシングルプレックス化試料から作成されたその相当する値の10%以内に入れば、その標的に対して特異的なプライマー−プローブのセットがマルチプレックス化可能と見なされる。PCRの他の方法も当業者の知る通りである。
PCR試薬はInvitrogen Corporation(Carlsbad,CA)より入手した。RT−PCR反応は30μLの全RNA溶液(20〜200ng)を含有する96穴プレートに20μLのPCRカクテル(2.5xPCR緩衝液マイナスMgCl、6.6mM MgCl、375μMのdATP、dCTP、dCTP及びdGTPの各々、375μMのフォワードプライマー及びリバースプライマーの各々、125nMのプローブ、4単位のRNAse抑制剤、1.25単位のPLATINUM(登録商標)Taq、5単位のMuLV逆転写酵素、及び、2.5xROX染料)を添加することにより実施した。RT反応は48℃で30分間インキュベートすることにより実施した。PLATINUM(登録商標)Taqを活性化するための95℃における10分間インキュベーションの後、2工程PCRプロトコル、即ち15秒間95℃で実施(変性)の後1.5分間60℃(アニーリング/伸長)を40サイクル実施した。
リアルタイムRT−PCRで得られた遺伝子標的の量は、発現が一定であるGAPDHの発現レベルを用いるか、又は、RiboGreenTM(Molecular Probes,Inc.Eugene,OR)を用いて総RNAを定量することにより、規格化する。GAPDHの発現は標的と同時にマルチプレックス化により、又は別個に試行することにより、リアルタイムRT−PCRにより定量する。全RNAはRiboGreenTMRNA定量試薬(Molecular Probes,Inc.Eugene,OR)を用いて定量する。RiboGreenTMによるRNA定量の方法はJones,L.J.等(Analytical Biochemistry,1998,265,368−374)により教示されている。
この試験においてはRiboGreenTMワーキング試薬(10mM Tris−HCl、1mM EDTA、pH7.5中に1:350希釈したRiboGreenTM試薬)170μLを30μLの精製細胞RNAを含有する96穴プレート内にピペッティングする。プレートは励起485nm及び発光530nmでCytoFluor4000(PE Applied Biosystems)で読み取る。
ヒトeIF4E−BP2に対するプローブ及びプライマーは公開された配列情報(GenBankアクセッション番号NM_004096.3、配列番号4として本明細書に取り込まれる)を用いてヒトeIF4E−BP2配列にハイブリダイズするように設計した。ヒトeIF4E−BP2については、PCRプライマーは、フォワードプライマー:CCTCTAGTTTTGGGTGTGCATGT(配列番号5)、リバースプライマー:CCCATAGCAAGGCAGAATGG(配列番号6)とし、PCRプローブはFAM−TGGAGTTTGTAGTGGGTGGTTTGTAAAACTGG−TAMRA(配列番号7)とし、ここでFAMは蛍光染料であり、そしてTAMRAはクエンチャー染料である。ヒトGAPDHについてはPCRプライマーは、フォワードプライマー:GAAGGTGAAGGTCGGAGTC(配列番号8)、リバースプライマー:GAAGATGGTGATGGGATTTC(配列番号9)とし、PCRプローブは5’JOE−CAAGCTTCCCGTTCTCAGCC−TAMRA3’(配列番号10)とし、ここでJOEは蛍光レポーター染料であり、そしてTAMRAはクエンチャー染料である。
マウスeIF4E−BP2に対するプローブ及びプライマーは公開された配列情報(GenBankアクセッション番号NM_010124.1、配列番号11として本明細書に取り込まれる)を用いてマウスeIF4E−BP2配列にハイブリダイズするように設計した。マウスeIF4E−BP2については、PCRプライマーは、フォワードプライマー:GGCAAATTCAACGGCACAGT(配列番号12)、リバースプライマー:CGGACAGACGGACGATGAG(配列番号13)とし、PCRプローブはFAM−CCTCCCAGGTCTCTCGCCCT−TAMRA(配列番号14)とし、ここでFAMは蛍光レポーター染料であり、そしてTAMRAはクエンチャー染料である。マウスGAPDHについてはPCRプライマーは、フォワードプライマー:GGCAAATTCAACGGCACAGT(配列番号15)、リバースプライマー:GGGTCTCGCTCCTGGAAGAT(配列番号16)とし、PCRプローブは5’JOE−AAGGCCGAGAATGGGAAGCTTGTCATC−TAMRA3’(配列番号17)とし、ここでJOEは蛍光レポーター染料であり、そしてTAMRAはクエンチャー染料である。
ラットeIF4E−BP2に対するプローブ及びプライマーは公開された配列情報(GenBankアクセッション番号XM_215414.1、配列番号18として本明細書に取り込まれる)を用いてラットeIF4E−BP2配列にハイブリダイズするように設計した。ラットeIF4E−BP2については、PCRプライマーは、フォワードプライマー:AGTGAACAACTTGAACAACCTGAACA(配列番号19)、リバースプライマー:ACTGCAGCAGGGTCAGATGTC(配列番号20)とし、PCRプローブはFAM−TCACGACAGGAAGCACGCAGTTGG−TAMRA(配列番号21)とし、ここでFAMは蛍光レポーター染料であり、そしてTAMRAはクエンチャー染料である。ラットGAPDHについてはPCRプライマーは、フォワードプライマー:TGTTCTAGAGACAGCCGCATCTT(配列番号22)、リバースプライマー:CACCGACCTTCACCATCTTGT(配列番号23)とし、PCRプローブは5’JOE−TTGTGCAGTGCCAGCCTCGTCTCA−TAMRA3’(配列番号24)とし、ここでJOEは蛍光レポーター染料であり、そしてTAMRAはクエンチャー染料である。
実施例10
eIF4E−BP2mRNAレベルのノーザンブロット分析
アンチセンス処理後18時間に、細胞の単層を2回冷PBSで洗浄し、1mLのRNAZOLTM(TEL−TEST”B”Inc.,Friendswood,TX)中で溶解した。全RNAは製造元の推奨するプロトコルに従って調製した。20マイクログラムの全RNAをMOPS緩衝液系(AMRESCO,Inc.Solon,OH)を用いて1.1%ホルムアルデヒドを含有する1.2%アガロースゲルを通した電気泳動により分画した。ノーザン/サザン転移緩衝液系(TEL−TEST”B”Inc.,Friendswood,TX)を用いた一夜キャピラリー転移によりHYBONDTM−N+ナイロン膜(Amersham Pharmacia Biotech,Piscataway,NJ)にゲルからRNAを転移させた。RNA転移はUV可視化により確認した。膜はSTRATALINKERTMUV交差結合剤2400(Stratagene,Inc.La Jolla,CA)を用いてUV交差結合により固定し、そして次にQUICKHYBTMハイブリダイゼーション溶液(Stratagene,Inc.La Jolla,CA)を用いながらストリンジェントな条件に関する製造元の推奨事項を用いてプローブした。
ヒトeIF4E−BP2を検出するためには、ヒトeIF4E−BP2特異的なプローブをフォワードプライマー:CCTCTAGTTTTGGGTGTGCATGT(配列番号5)及びリバースプライマー:CCCATAGCAAGGCAGAATGG(配列番号6)を用いながらPCRにより調製した。負荷及び転移の効率の変動を最小限にするために、膜をストリッピングし、そしてヒトグルタルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ(GAPDH)RNA(Clontech,Palo Alto,CA)に対してプローブした。
マウスeIF4E−BP2を検出するためには、マウスeIF4E−BP2特異的なプローブをフォワードプライマー:AGAGCAGCACAGGCTAAGACAGT(配列番号12)及びリバースプライマー:CGGACAGACGGACGATGAG(配列番号13)を用いながらPCRにより調製した。負荷及び転移の効率の変動を最小限にするために、膜をストリッピングし、そしてマウスグルタルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ(GAPDH)RNA(Clontech,Palo Alto,CA)に対してプローブした。
ラットeIF4E−BP2を検出するためには、ラットeIF4E−BP2特異的なプローブをフォワードプライマー:AGTGAACAACTTGAACAACCTGAACA(配列番号19)及びリバースプライマー:ACTGCAGCAGGGTCAGATGTC(配列番号20)を用いながらPCRにより調製した。負荷及び転移の効率の変動を最小限にするために、膜をストリッピングし、そしてラットグルタルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ(GAPDH)RNA(Clontech,Palo Alto,CA)に対してプローブした。
ハイブリダイズした膜を可視化し、PHOSPHORIMAGERTM及びIMAGEQUANTTMソフトウエアV3.3(Molecular Dynamixs,Sunnyvale,CA)を用いて定量した。データは未処理対照のGAPDHレベルに対して規格化した。
実施例11
2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるヒトeIF4E−BP2発現のアンチセンス抑制
本発明により、一連のアンチセンス化合物を、公開された配列情報(配列番号4として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号NM_004096.3、配列番号25として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号NT_008583.16の配列のヌクレオチド20714677〜20740000、配列番号26として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号AK057643.1、配列番号27として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号AK001936.1、及び配列番号28として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号BF686401.1、)を用いてヒトeIF4E−BP2RNAの異なる領域をターゲティングするために設計した。化合物を表1に示す。「標的部位」は化合物が結合する特定の標的配列上の第1(最も5’側)のヌクレオチド番号を示す。表1に示す全化合物は5ヌクレオチドの「ウイング」により両側(5’及び3’方向)においてフランキングされた2’−デオキシヌクレオチド10個よりなる中央の「ギャップ」領域を有する20ヌクレオチド長のキメラオリゴヌクレオチド(「ギャップマー」)である。ウイングは2’−メトキシエチル(2’−MOE)ヌクレオチドを有する。ヌクレオシド間(骨格)連結はオリゴヌクレオチド全体に渡ってホスホロチオエート(P=S)である。全シチジン残基は5−メチルシチジンである。化合物は本明細書の別の実施例に記載する通り定量的リアルタイムPCRによりヒトeIF4E−BP2mRNAに対するそれらの作用について分析した。データは本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド75nMでA549細胞を処理した2つの実験の平均である。各データ点に関する陽性対照は表中では配列番号により識別される。「N.D.」とある場合は「データ無し」を示す。
表1 2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるヒトeIF4E−BP2レベルの抑制
Figure 2009516710
Figure 2009516710
表1に示す通り、配列番号
Figure 2009516710
及び105は本試験におけるヒトeIF4E−BP2発現の少なくとも25%抑制を明らかにしており、従って好ましいものである。これ等の好ましいアンチセンスが相補である標的領域は本明細書においては「好ましい標的セグメント」と称し、従って本発明の化合物によるターゲティングのために好ましいものである。このような好ましい標的セグメントを表5に示す。これ等の配列はチミジン(T)を含有するように示されているが、当該分野で知られる通り、チミジン(T)は一般的にRNA配列ではウラシル(U)で置き換えられている。配列は本明細書に開示した好ましいアンチセンス化合物の逆相補物を示している。「標的部位」はオリゴヌクレオチドが結合する特定の標的核酸上の第1(最も5’側)のヌクレオチド番号を示す。表5には又、好ましい標的セグメントの各々が観察される種を記載する。
配列番号29、30、31及び32はマウスeIF4E−BP2核酸標的に対しても相補である交差種オリゴヌクレオチドである。配列番号29及び33はラットeIF4E−BP2に対しても相補である交差種オリゴヌクレオチドである。
実施例12
2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるマウスeIF4E−BP2発現のアンチセンス抑制
本発明により、第2の一連のアンチセンス化合物を、公開された配列情報(配列番号11として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号NM_010124.1、配列番号107として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号BI696127.1及び配列番号108として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号BE332409.1)を用いてマウスeIF4E−BP2RNAの異なる領域をターゲティングするために設計した。化合物を表2に示す。「標的部位」は化合物が結合する特定の標的核酸上の第1(最も5’側)のヌクレオチド番号を示す。表2に示す全化合物は5ヌクレオチドの「ウイング」により両側(5’及び3’方向)においてフランキングされた2’−デオキシヌクレオチド10個よりなる中央の「ギャップ」領域を有する20ヌクレオチド長のキメラオリゴヌクレオチド(「ギャップマー」)である。ウイングは2’−メトキシエチル(2’−MOE)ヌクレオチドを有する。ヌクレオシド間(骨格)連結はオリゴヌクレオチド全体に渡ってホスホロチオエート(P=S)である。全シチジン残基は5−メチルシチジンである。化合物は本明細書の別の実施例に記載する通り定量的リアルタイムPCRによりマウスeIF4E−BP2mRNAに対するそれらの作用について分析した。表2に示すデータは本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド150nMでb.END細胞を処理した2つの実験の平均である。各データ点に関する陽性対照は表中では配列番号により識別される。「N.D.」とある場合は「データ無し」を示す。
表2 2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるb.END細胞におけるマウスeIF4E−BP2レベルの抑制
Figure 2009516710
Figure 2009516710
表2に示す通り、配列番号
Figure 2009516710
及び182は本実験におけるマウスeIF4E−BP2発現の少なくとも44%抑制を明らかにしており、従って好ましいものである。これ等の好ましいアンチセンスが相補である標的領域は本明細書においては「好ましい標的セグメント」と称し、従って本発明の化合物によるターゲティングのために好ましいものである。このような好ましい標的セグメントを表4に示す。これ等の配列はチミジン(T)を含有するように示されているが、当該分野で知られる通り、チミジン(T)は一般的にRNA配列ではウラシル(U)で置き換えられている。配列は本明細書に開示した好ましいアンチセンス化合物の逆相補物を示している。「標的部位」はオリゴヌクレオチドが結合する特定の標的核酸上の第1(最も5’側)のヌクレオチド番号を示す。表5には又、好ましい標的セグメントの各々が観察される種を記載する。
別の実施形態において、マウスeIF4E−BP2をターゲティングするアンチセンスオリゴヌクレオチドをEMT−6細胞において試験した。化合物は本明細書の別の実施例に記載する通り定量的リアルタイムPCRによりマウスeIF4E−BP2mRNAに対するそれらの作用について分析した。表3に示すデータは本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド150nMでEMT−6細胞を処理した2つの実験の平均である。各データ点に関する陽性対照は表中では配列番号により識別される。「N.D.」とある場合は「データ無し」を示す。
表3 2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるEMT−6細胞におけるマウスeIF4E−BP2レベルの抑制
Figure 2009516710
Figure 2009516710
表3に示す通り、配列番号
Figure 2009516710
及び182は本実験におけるマウスeIF4E−BP2発現の少なくとも67%抑制を明らかにしており、従って好ましいものである。
実施例13
2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるラットeIF4E−BP2発現のアンチセンス抑制
本発明により、第3の一連のアンチセンス化合物を、公開された配列情報(配列番号18として本明細書に取り込まれるGenBankアクセッション番号XM_215414.1)を用いてラットeIF4E−BP2RNAの異なる領域をターゲティングするために設計した。化合物を表4に示す。「標的部位」は化合物が結合する特定の標的核酸上の第1(最も5’側)のヌクレオチド番号を示す。表4に示す全化合物は5ヌクレオチドの「ウイング」により両側(5’及び3’方向)においてフランキングされた2’−デオキシヌクレオチド10個よりなる中央の「ギャップ」領域を有する20ヌクレオチド長のキメラオリゴヌクレオチド(「ギャップマー」)である。ウイングは2’−メトキシエチル(2’−MOE)ヌクレオチドを有する。ヌクレオシド間(骨格)連結はオリゴヌクレオチド全体に渡ってホスホロチオエート(P=S)である。全シチジン残基は5−メチルシチジンである。化合物は本明細書の別の実施例に記載する通り定量的リアルタイムPCRによりラットeIF4E−BP2mRNAに対するそれらの作用について分析した。表4に示すデータは本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド50nMでA10細胞を処理した2つの実験の平均である。各データ点に関する陽性対照は表中では配列番号により識別される。「N.D.」とある場合は「データ無し」を示す。
表4 2’−MOEウイング及びデオキシギャップを有するキメラホスホロチオエートオリゴヌクレオチドによるラットeIF4E−BP2レベルの抑制
Figure 2009516710
Figure 2009516710
表4に示す通り、配列番号
Figure 2009516710
及び258は本実験におけるラットeIF4E−BP2発現の少なくとも48%抑制を明らかにしており、従って好ましいものである。これ等の好ましいアンチセンスが相補である標的領域は本明細書においては「好ましい標的セグメント」と称し、従って本発明の化合物によるターゲティングのために好ましいものである。このような好ましい標的セグメントを表5に示す。これ等の配列はチミジン(T)を含有するように示されているが、当該分野で知られる通り、チミジン(T)は一般的にRNA配列ではウラシル(U)で置き換えられている。配列は上記表に示した好ましいアンチセンス化合物の逆相補物を示している。「標的部位」は化合物が結合する特定の標的核酸上の第1(最も5’側)のヌクレオチド番号を示す。
1/22/2004出願の米国特許出願60/538,752の表5に記載される「好ましい標的セグメント」は実験により本発明のアンチセンス化合物とのハイブリダイゼーションのために開放されており、そして接触可能であることが判明しており、これ等の好ましい標的セグメントに特異的にハイブリダイズし、そしてその結果eIF4E−BP2の発現を抑制する他の化合物を包含する本発明の別の実施形態を、当業者であれば日常的な実験を超えルことなく、認知又は確認することができるはずである。
本発明によれば、アンチセンス化合物はアンチセンスオリゴマー化合物、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム、外部ガイド配列(EGS)オリゴヌクレオチド、オルタナティブスプライサー、プライマー、プローブ及び標的核酸の少なくとも一部分にハイブリダイズする他の短鎖オリゴマー化合物を包含する。
実施例14
eIF4E−BP2蛋白レベルのウエスタンブロット分析
ウエスタンブロット分析(イムノブロット分析)は標準的な方法を用いて実施される。細胞をオリゴヌクレオチド処理後16〜20時間に採取し、PBSで1回洗浄し、Laemmli緩衝液(100uL/ウェル)に懸濁し、5分間煮沸し、そして16%SDS−PAGEゲル上にロードする。ゲルを150Vで1.5時間泳動し、ウエスタンブロット用の膜に転移させる。eIF4E−BP2に指向された適切な一次抗体を一次抗体種に対して指向された放射標識又は蛍光標識された二次抗体と共に使用する。バンドはPHOSPHORIMAGERTM(Molecular Dynamixs,Sunnyvale,CA)を用いて可視化する。
実施例15
eIF4E−BP2のアンチセンス抑制によるob/obマウスにおける血中グルコースレベルの低下
ob/obマウスは肥満及び高血糖症をもたらすレプチン遺伝子における突然変異を有している。即ち、これ等のマウスは肥満及び糖尿病の研究及びこれ等の状態を治療するために設計された治療のための有用なモデルである。本発明に従って、肥満及び糖尿病のob/obモデルにおいてeIF4E−BP2にターゲティングされた化合物を試験する。
7週齢の雄性C57Bl/6J−Lepr ob/obマウス(Jackson Laboratories,Bar Harbor,ME)に脂肪含有量10〜15%の飼料を給餌し、そして4週間の期間、週2回、25mg/kgの用量でオリゴヌクレオチドを皮下注射する。食塩水注射動物、レプチン野生型同腹仔(即ち、無栄養同腹仔)及び標準的なげっ歯類用飼料を給餌したob/obマウスを対照として使用する。投与期間の後、マウスを屠殺し、標的レベルを肝臓、褐色脂肪組織(BAT)及び白色脂肪組織(WAT)において評定する。RNAの単離及び標的mRNAの発現レベルの定量は本明細書の別の実施例に記載する通り実施する。
標的mRNAのアンチセンス抑制に起因する生理学的作用を評価するために、アンチセンスオリゴヌクレオチド投与を受けたob/obマウスを典型的には更に投与期間の終了時において、血清中脂質、血清中遊離脂肪酸、血清中コレステロール、肝トリグリセリド、脂肪組織トリグリセリド及び肝酵素レベルについて評定する。肝脂肪症又は肝臓中の脂質の蓄積は肝トリグリセリド含有量を計測することにより評価する。即ち、肝脂肪症は脂質の沈着を可視化するために一般的に使用されているオイルレッドO染色で染色され、そして核及び細胞質をそれぞれ可視化するためのヘマトキシリン及びエオシンで逆染色された凍結肝組織切片の日常的な組織学的分析により動物モデルにおいて評価する。
グルコース及びインスクリーニングの代謝に対する標的抑制の作用はアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与したob/obマウスにおいて評定する。血漿中グルコースはアンチセンスオリゴヌクレオチド投与の開始時、及び、投与2及び4週間の後に測定する。給餌時及び絶食時の両方の血漿中グルコースレベルを測定した。試験開始時において、マウスの投与群は約350mg/dLの平均給餌時血漿中グルコースレベルを有するように選択する。血漿中のインスリンもまた投与の開始時、及び、投与2及び4週間の後に測定する。グルコース及びインスリン耐性試験もまた給餌及び絶食マウスにおいて行う。マウスにはグルコース又はインスリンの何れかを腹腔内注射し、そして血中のグルコース及びインスリンのレベルをグルコース又はインスリン負荷の前、及び、15、20又は30分の間隔で3時間まで測定する。
ISIS 232828(配列番号32)、eIF4E−BP2のアンチセンス抑制剤を投与したマウスにおいて、給餌時血漿中グルコースレベルは0週で355mg/dL、2週で0.295mg/dL、そして4週で210mg/dLであった。これとは対照的に、食塩水のみを投与したマウスの給餌時血漿中グルコースレベルは0週で365mg/dL、2週で0.425mg/dL、そして4週で410mg/dLであった。PTENにターゲティングされた陽性対照オリゴヌクレオチドISIS 116847(CTGCTAGCCTCTGGATTTGA;配列番号447)を投与したマウスの給餌時血漿中グルコースレベルは0週で360mg/dL、2週で0.215mg/dL、そして4週で180mg/dLであった。
絶食時の血漿中グルコースはアンチセンス投与3週で測定した。血漿中グルコースは概ね食塩投与マウスで330mg/dL、ISIS 232828(eIF4E−BP2の抑制剤)を投与したマウスで245mg/dL、そして、陽性対照オリゴヌクレオチドISIS116847を投与したマウスで195mg/dLであった。
4週間の試験の終了時において、平均の肝臓重量は概ね、食塩水投与マウスで3.6グラム、ISIS 232828投与マウスで3.2グラム、そして陽性対照(ISIS 116847)投与マウスで4.1グラムであった。白色脂肪組織重量は概ね、食塩水投与マウスで3.9グラム、ISIS 232828投与マウスで3.8グラム、そして陽性対照(ISIS 116847)投与マウスで3.7グラムであった。
試験終了時において、肝トランスアミナーゼは食塩水又は陽性対照オリゴヌクレオチド(ISIS 116847)を投与したマウスよりもeIF4E−BP2に対するアンチセンス(ISIS 232828)を投与したマウスにおいて低値であることがわかった。ASTレベルは概ね、食塩水投与マウスで330IU/L、ISIS 232828投与マウスで110IU/L、そしてISIS 116847投与マウスで430IU/Lであった。ALTレベルは概ね、食塩水投与マウスで435IU/L、ISIS 232828投与マウスで140IU/L、そしてISIS 116847投与マウスで710IU/Lであった。
血清中脂質も試験終了時に測定した。コレステロールレベルは概ね、食塩水投与マウスで230mg/dL、ISIS 232828投与マウスで210mg/dL、そしてISIS116847投与マウスで260mg/dLであった。トリグリセリドレベルは概ね、食塩水投与マウスで135mg/dL、ISIS 232828投与マウスで80mg/dL、そしてISIS 116847投与マウスで110mg/dLであった。
肝臓中のeIF4E−BP2mRNAレベルは、試験終了時にRiboGreenTMRNA定量用試薬(Moleculaar Probes,Inc.Eugene,OR)を用いて計測した。eIF4E−BP2mRNAレベルは食塩水投与と比較してISIS232828投与マウスにおいて約90%低下していた。ISIS 116847投与マウスにおける標的低下は約30%であった。
実施例16
高脂肪食餌誘導肥満マウスにおけるeIF4E−BP2のアンチセンス抑制の作用
C57BL/6マウス系統は高脂血症誘導アテローム性動脈硬化プラーク形成に罹患しやすいことが報告されている。結果として、これ等のマウスに高脂肪食餌を給餌すれば、それらは給餌誘導の肥満を発症する。従ってこれ等のマウスは肥満の研究及びこの状態を治療するために設計された治療のための有用なモデルである。本発明の別の実施形態においては、本発明のオリゴマー化合物を食餌誘導肥満のモデルにおいて試験した。
雄性C57BL/6マウス(4週齢)に3ヶ月間60%脂肪食餌を給餌し、その後マウスにISIS232828(配列番号32)を6週間の期間、週2回、25mg/kgの用量で皮下注射した。食塩水注射及び対照化合物注射動物にも高脂肪食餌を上記した通り対照として給餌した。対照化合物はISIS 141923(CCTTCCCTGAAGGTTCCTCC、配列番号260として本明細書に組み込まれる)とした。ISIS 141923は2’−MOEヌクレオチド5個で自身の5’及び3’末端をフランキングされた2’−デオキシヌクレオチド10個よりなる中央ギャップ領域を含むキメラオリゴヌクレオチドである。ヌクレオシド間連結はオリゴヌクレオチド全体に渡ってホスホロチオエートであり、そして全てのシチジン残基は5−メチルシチジンである。別の対照として、通常の飼料を給餌した動物に食塩水を注射した。各投与群は動物7匹とし、そして本明細書に記載したこの試験のデータは一般的に投与群当たり6又は7匹の平均とする。
投与期間の後、マウスをとさつし、eIF4E−BP2標的レベルを肝臓及び白色脂肪組織(WAT)において評定する。RNA単離及び標的mRNA発現レベルの定量は本明細書の他の実施例に記載の通り実施する。各投与群に関する平均の結果を食塩水投与高脂肪給餌対照と比較した場合の標的発現のパーセント抑制として表5に示す。
表5 肝及びWATにおけるeIF4E−BP2標的の低減
Figure 2009516710
表5に示される通り、ISIS 232828投与は肝及び脂肪組織におけるeIF4E−BP2レベルを低下させている。
グルコース及びインスリンの代謝に対する標的浴しえの作用もまた本発明のオリゴマー化合物を投与した給餌誘導肥満マウスにおいて評定される。血漿中グルコースは投与開始前(0週)、投与約3.5週の後(3.5週)及び投与期間終了時(6週)において当該分野で知られる日常的な方法を介して測定した(例えばYSIグルコース分析装置、YSI Scientific,Yellow Spring,OH)。結果は各投与群の平均の血漿中グルコースレベルとして表6に示す。
表6 血漿中グルコースレベルに対するeIF4E−BP2をターゲティングするアンチセンスオリゴヌクレオチドの作用
Figure 2009516710
表6に示される通り、ISIS 232828投与動物は食塩水投与高脂肪給餌対照動物で観察された血漿中グルコースレベルの増大を示さなかった。
インスリンレベルは記載した時点において当該分野で知られた方法(例えばAlpcoインスリン特異的ELISAキット、Windham,NH)を用いて計測した。結果は各投与群の平均のインスリンレベルとして表7に示す。
表7 血漿中インスリンレベルに対するeIF4E−BP2をターゲティングするアンチセンスオリゴヌクレオチドの作用
Figure 2009516710
表7に示される通り、ISIS 232828投与は6週までインスリンレベルを低下させた。
グルコース及びインスリン耐性試験も行った。マウスにはグルコース(1mg/kg)又はインスリン(0.5U/kg)の何れかを腹腔内注射し、そして血中グルコースレベルをインスリン又はグルコース負荷の前、及び30分の間隔で2時間まで測定した。インスリン耐性試験は投与約4.5週後に実施した。グルコース耐性試験は投与約5.5週後に実施した。各時点における平均の結果を書く投与群に関して表8(グルコース耐性試験)及び9(インスリン耐性試験)に示す。
表8 高脂肪給餌マウスにおけるグルコース耐性試験
Figure 2009516710
表9 高脂肪給餌マウスにおけるインスリン耐性試験
Figure 2009516710
経時的に表8に示す血中グルコースレベルのプロットはISIS 232848投与が高脂肪給餌マウスにおけるグルコース耐性を改善したことを明らかにしている。
体脂肪含有量は試験開始時(0週)及び投与後(6週)にMRIを用いて評価した。0週における投与群の平均は約33〜34%体脂肪であった。第6週において、食塩水単独又はISIS 141923を投与した高脂肪給餌動物は約35%の体脂肪を有しており、そしてISIS 232848を投与した動物は約29%の体脂肪を有していた。即ち、ISIS 232848投与は体脂肪含有量を低下させた。非脂肪質量及び体重は有意に変動しなかった。
肝トリグリセリドレベルは市販のキットを用いて試験終了時に計測した(例えばトリグリセリドGPO試験、Roche Diagnostics,Indianapolis,IN)。平均して、肝トリグリセリド含有量は食塩水投与高脂肪給餌対照動物で約66mg/kg、ISIS 141923投与高脂肪給餌動物で約56mg/kg、ISIS 232828投与高脂肪給餌動物で約26mg/kg、そして食塩水投与通常飼料動物で約12mg/kgであった。即ち、ISIS 232828投与は肝トリグリセリド含有量を低下させている。
リアルタイムRT−PCRを用いた定量的遺伝子発現分析を本試験の動物由来の肝臓、褐色脂肪組織(BAT)及びWATにおいて実施した。低分子量ホスファターゼ(LMW−PTPase)、グルコース−6−ホスファターゼ、PEPCK、グリコーゲンホスホリラーゼ、HMGCoA還元酵素、ステアリルCoAデサチュラーゼ1(SCD1)、ピルベートデヒドロゲナーゼアルファ、グリコーゲンシンターゼ、脂肪酸シンターゼ(FAS)及びジアシルグリセロールアシルトランスフェラーゼ2(DGAT2)の発現を肝組織において検査した。ペリリピン、FAS、ジアシルグリセロールアシルトランスフェラーゼ1(DGAT1)、DGAT2、リポ蛋白リパーゼ、リポトランシン、11−ベータヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ1、アドロナル受容体ベータ3、GLUT4、ACRP30(アジポネクチンとしても知られている)、グリセロールキナーゼ及び脂肪細胞脂肪酸結合蛋白(FABP)aP2の発現はWATにおいて検査した。LMW−PTPase、DGAT1、DGAT2、FAS、パーオキシソーム増殖活性化受容体ガンマ共活性化物質1、UCP1及びUCP2の発現はBATにおいて検査した。
これ等の分析を介して、ISIS 232828投与は二次的に脂肪中のDGAT2及びFASの発現を低下させたことがわかり、脂肪生成における低下を示唆していた。投与は又、肝グルコース−6−ホスファターゼの発現の低下及び肝グリコーゲンシンターゼ発現の増加ももたらしていた。

Claims (20)

  1. 動物における肝トリグリセリドレベルを低減する方法であって、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含み、該化合物がeIF4E−BP2の発現を抑制する、方法。
  2. 前記化合物が配列番号
    Figure 2009516710
    又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含むオリゴヌクレオチド配列を有する請求項1記載の方法。
  3. 前記動物が脂肪症を有する請求項1記載の方法。
  4. 前記脂肪症が脂肪肝である請求項3記載の方法。
  5. 前記脂肪症がNASHである請求項3記載の方法。
  6. 動物における体脂肪を低減する方法であって、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含み、該化合物がeIF4E−BP2の発現を抑制する、方法。
  7. 前記化合物が配列番号
    Figure 2009516710
    又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含むオリゴヌクレオチド配列を有する請求項6記載の方法。
  8. 動物におけるグルコース耐性を改善する方法であって、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含み、該化合物がeIF4E−BP2の発現を抑制する、方法。
  9. 前記化合物が配列番号
    Figure 2009516710
    又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含むオリゴヌクレオチド配列を有する請求項8記載の方法。
  10. 動物における脂肪生成を低減する方法であって、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含み、該化合物がeIF4E−BP2の発現を抑制する、方法。
  11. 前記化合物が配列番号
    Figure 2009516710
    又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含むオリゴヌクレオチド配列を有する請求項10記載の方法。
  12. 動物における脂肪組織中の脂肪生成に関与する遺伝子の発現を低減する方法であって、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含み、該化合物がeIF4E−BP2の発現を抑制する、方法。
  13. 前記化合物が配列番号
    Figure 2009516710
    又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含むオリゴヌクレオチド配列を有する請求項12記載の方法。
  14. 前記脂肪生成に関与する遺伝子がDGAT2及びFASである請求項12記載の方法。
  15. 動物におけるグルコース代謝に関与する遺伝子の肝発現をモジュレートする方法であって、eIF4E−BP2をコードする核酸分子にターゲティングされた12〜80核酸塩基長のアンチセンス化合物を該動物に投与することを含み、該化合物がeIF4E−BP2の発現を抑制する、方法。
  16. 前記化合物が配列番号
    Figure 2009516710
    又は258の少なくとも8核酸塩基部分を含むオリゴヌクレオチド配列を有する請求項15記載の方法。
  17. 前記グルコース代謝に関与する遺伝子がグルコース−6−ホスファターゼ及びグリコーゲンシンターゼである請求項15記載の方法。
  18. 前記動物が代謝性の疾患又は状態を有する請求項1〜17の何れか1項に記載の方法。
  19. 前記代謝性の疾患又は状態が肥満、高脂血症、高血糖症、糖尿病、メタボリックシンドローム又はインスリン抵抗性である請求項18記載の方法。
  20. 前記代謝性の疾患又は状態が2型糖尿病である請求項18記載の方法。
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