JP2009544731A - 腫瘍治療のための組成物及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、腫瘍の治療に有用である組成物、その様な組成物の製造方法、及びその様な組成物の使用方法に関する。本発明は、また、Core1タンパク質及び/又は他のミトコンドリア呼吸複合体IIIタンパク質の活性の阻害剤をアッセイする方法に関する。

Description

腫瘍は、悪性又は良性の組織の異常増殖である。良性腫瘍は局所でのみ増殖するのに対して、悪性腫瘍は他の組織に拡散する。
癌は遺伝的疾患である。アポトーシスに抵抗する能力は、癌細胞の特徴である。多くの遺伝子損傷は、がん細胞にプログラム細胞死(アポトーシス)に対する抵抗性をもたらすことが知られている。アポトーシスの間に、カスパーゼと呼ばれる酵素が細胞破壊のプロセスを実行する。イニシエーター・カスパーゼが、不活性なエフェクター・カスパーゼ前駆体を切断して活性化させる。活性化されたエフェクター・カスパーゼは、次に細胞内のタンパク質を切断し始める。正常な組織では、アポトーシスの速度は、組織内の細胞増殖速度と均衡が保たれ、従って、組織の成長は調節される。もしも細胞のアポトーシスのプロセスが妨げられると、細胞は分裂し続け、その結果として無制御の組織増殖につながる。
腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)は、腫瘍治療のための有望な治療用薬剤である。TRAILは、強力なアポトーシス誘導剤のTNF及びFasリガンド(FasL)が含まれる腫瘍壊死因子(TNF)スーパーファミリーの一員である。TRAILは、広範なヒト腫瘍及び癌細胞株に急速なアポトーシスを誘導するだけでなく、正常細胞及び組織に対して殆ど毒性を示さないという理由で、特に興味が持たれる。
TRAILは、通常は体内の多くの組織によって発現されるが、腫瘍の治療期間中に外来的に投与することができる。可溶性の活性型TRAILを固形腫瘍を担持するマウスに注射することにより、アポトーシスが誘導され、腫瘍進行が抑制され、そして生存率が改善された。また、TRAILと種々の化学療法剤を用いた併用療法が腫瘍の退縮をさらに増強しうることの証拠が存在する。
TRAILは、腫瘍及び癌細胞株の死受容体であるDR4及びDR5に結合し、急速且つ特異的にアポトーシスを誘導する。TRAILの死受容体への結合は、細胞の種類によって、外因性又は内因性若しくは両者のアポトーシス経路を誘導する。両者の経路において、TRAILはその受容体への結合によって、イニシエーター・カスパーゼ8をリクルートして活性化するアダプター・タンパク質FADD(死ドメインを有するFas関連タンパク質)のための結合部位を創り出す。いくつかの細胞では、カスパーゼ8は外因性アポトーシス経路を活性化し、アポトーシスを誘導するのに十分なエフェクター・カスパーゼ3、6及び7の活性化に直接導く。TRAILは、また、カスパーゼ8の活性化がミトコンドリアの関与するアポトーシス及びアポトソームの形成を開始させる本来の経路によって、アポトーシスを誘導することもできる。カスパーゼ8は、Bcl−2阻害性BH3−ドメイン含有タンパク質(Bid)を切断し、短縮したBidの細胞質からミトコンドリア外膜への転移を引き起こし、Bax及びBakのオリゴマー化を誘導する。Bax(Bcl−2関連Xタンパク質)及びBak(Bcl−2アンタゴニスト/キラー1)によって形成される孔は、ミトコンドリア膜分極を失わせてシトクロムCを放出させ、細胞のミトコンドリアの代謝障害をもたらす。細胞質内のシトクロムCは、次にカスパーゼ9と相互作用し下流のエフェクター・カスパーゼ3、6及び7を活性化させる。
しかし、TNFスーパーファミリーの構成メンバーを用いる治療には、様々な腫瘍細胞はTRAILを含めたTNFスーパーファミリーの構成メンバーによって誘導されるアポトーシスに抵抗性であるという点で幾つかの制限がある。本発明は、その様な制限に対処するものである。
体内に存在する一定の分子は、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの活性を抑制するような形で機能できることが知られている(その様な化合物を本明細書では「TNF抑制物質」と呼ぶ)。例えば、細胞性FLICE阻害性タンパク質(c−FLIP)、Bax阻害剤1及びBcl−XLは、TRAILのアポトーシス活性を抑制することが報告されている(非特許文献1)。さらに、遺伝子のAKT及びMIRSAも同様にTRAILのアポトーシス活性を抑制することが報告されている。例えば、非特許文献2を参照されたい。
さらに、TNF抑制物質の活性を阻害する生体分子は、TRAILのアポトーシス活性を改善する形で細胞を感受性にするように働くことが知られている。例えば、遺伝子AKT及びMIRSAを標的にするsiRNAを細胞に投与すると、TRAILのアポトーシス活性に対して細胞を敏感にさせることが示されている。例えば、非特許文献2を参照されたい。
Burns, T.F. and W.S. El-Deiry, J. Biol. Chem., 276: 37879-37886 (2001) Aza-Blanc et al., Molecular Cell, 12: 627-637 (2003)
本発明は、TRAILのアポトーシス活性もまた改善するように機能する手段の提供に関する。
本発明は、(A)複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性を阻害する阻害剤;及び(B)担体、を含む組成物に関する。
また、本発明は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性を阻害する阻害剤及び担体を含む組成物を製造するための方法であって、上記阻害剤と上記担体を混合することを含む方法に関する。
別の側面では、本発明は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性を阻害する阻害剤、担体、及び腫瘍壊死因子スーパーファミリーの構成メンバーを含む組成物を製造するための方法であって、上記阻害剤、上記担体及び上記構成メンバーを混合することを含む方法に関する。
本発明の更なる側面は、化合物が複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性の阻害剤か否かを測定するためのアッセイを行う方法であって、複合体IIIタンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの存在下で生育させ、かつ上記化合物と接触させている細胞の生存率を、同様に上記複合体IIIタンパク質を発現する同じ細胞株由来の細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの非存在下で生育させ、かつ上記化合物と接触させている細胞の生存率を比較することを含む方法に関する。
本発明の更なる別の側面は、化合物が、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性の阻害剤か否かを測定するためのアッセイを行う方法であって、その化合物を、上記タンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの存在下で生育させている細胞と、所定の時間接触させること;その化合物を、そのタンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの非存在下で生育させている上記と同じ細胞株由来の細胞と、所定の時間接触させること;そして細胞の生存率を比較すること、を含む方法に関する。
本発明のなお更なる側面は、化合物が、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性の阻害剤か否かを測定するためのアッセイを行う方法であって、細胞株由来でそのタンパク質を発現する細胞を、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの存在下で生育させること;同じ細胞株由来でそのタンパク質を発現する細胞を、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの非存在下で生育させること;及び化合物をその細胞と接触させること;そして、所定の時間後、細胞の生存率を比較すること、を含む方法に関する。
本発明のさらにもう1つの側面は、化合物が、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性の阻害剤か否かを測定するためのアッセイを行う方法であって、上記タンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバー及び化合物の両者と接触させている細胞の生存率を、そのタンパク質を発現する同じ細胞株由来の細胞で、化合物と接触させるがTNFスーパーファミリーの構成メンバーとは接触させない細胞の生存率と比較することを含む、方法に関する。
本発明のさらにもう1つの側面は、化合物が複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性の阻害剤か否かを測定するためのアッセイを行う方法であって、細胞株由来でそのタンパク質を発現する細胞を、TNFスーパーファミリーの構成メンバー及び上記化合物と接触させること;同じ細胞株由来でそのタンパク質を発現する細胞を、化合物と接触させるがTNFスーパーファミリーの構成メンバーとは接触させないこと;そして細胞の生存率を比較すること、を含む方法に関する。
TRAIL誘導アポトーシスに対する抵抗性を与える遺伝子のcDNAライブラリーをスクリーニングする方法を説明するフローチャートである。概略図は、TRAIL誘導アポトーシスに対する抵抗性のマウスE14cDNAライブラリーの遺伝子スクリーニングを示す。TRAIL抵抗性細胞由来のcDNAは、単離し、配列を決定して確認した。 マウスUQCRC1(Core1)cDNAの部分的アミノ酸配列を、完全長のヒトUQCRC1のcDNAと対比して示す。両者とも、ミトコンドリア局在配列(MLS)を含む。 種々の腫瘍組織におけるCore1の過剰発現レベルを示す表である(Ascentaデータベースからのデータ)。 ドミナントネガティブ型FADD(dnFADD)、緑色蛍光タンパク質(GFP)又は部分Core1を発現するHCT116細胞であって、TRAIL(10ng/mL又は50ng/mL)で処理された、又はTRAILによる処理の無い(0ng/mL)細胞の生存率(アネキシンV陰性である細胞のパーセントで測定して)を示す棒グラフである。 ドミナントネガティブFADD(dnFADD)、緑色蛍光タンパク質(GFP)又は部分的Core1を発現するHCT116細胞であって、TRAIL(10ng/mL又は50ng/mL)で処理された、又はTRAILによる処理の無い(0ng/mL)細胞の生存率(細胞内の分極したミトコンドリアのパーセントで測定して)を示す棒グラフである。 黄色蛍光タンパク質(YFP)又は完全長のヒトCore1(FL)を発現する安定した細胞株から調製した細胞質画分及びミトコンドリア画分について、Core1、COX1(ミトコンドリア・マーカー)、及びSOD1(細胞質マーカー)に対する抗体を用いて行ったウェスタンブロットである。 黄色蛍光タンパク質(YFP)又は完全長のヒトCore1(FL)を発現するHCT116細胞であって、TRAIL(10ng/mL又は50ng/mL)で処理された、又はTRAILによる処理の無い(0ng/mL)細胞の生存率(アネキシンV陰性である細胞のパーセントで測定して)を示す棒グラフである。 黄色蛍光タンパク質(YFP)又は完全長のヒトCore1(FL)を発現する安定したHCT116細胞株であって、TRAIL(200ng/mL)で24時間処理された、又はTRAILによる処理の無い何れかの細胞から調製した画分について、カスパーゼ8、カスパーゼ9、カスパーゼ3、及びチューブリンに対する抗体を用いて行ったウェスタンブロットである(ローディングコントロールとして、ブロットを剥ぎ取りチューブリンに対する抗体で再検出した)。 黄色蛍光タンパク質(YFP)又はCore1の何れかを発現する細胞であって、TRAIL(100ng/mL)で処理された、又はTRAILによる処理の無い(0ng/mL)細胞内に存在するシトクロムCの量を示す棒グラフである。細胞溶解液中のシトクロムCの量は、ELISAによって定量した。 処理無し又はTRAIL(100ng/mL)又はFasL(16ng/mL)による処理、の何れかを受けている、黄色蛍光タンパク質(YFP)又はCore1を発現する細胞の生存率を示す棒グラフである。細胞生存率は、Cell Titer Blueを使用してアッセイした。 処理無し又はカンプトテシン(200nM)、タキソテール(10nM)若しくはDMSOによる処理の何れかを受けた、黄色蛍光タンパク質(YFP)又は完全長のヒトCore1を発現する細胞の生存率を示す棒グラフである。細胞生存率は、Cell Titer Blueを使用してアッセイした。 リポフェクトアミン単独(コントロール細胞)、Null siRNA(3.75nM)又はCore1 siRNA(3.75nM)と72時間インキュベーションしたHCT116の野生型細胞から調製した画分について、Core1及びチューブリンに対する抗体を用いて行ったウェスタンブロットである(ローディングコントロールとして、ブロットを剥ぎ取りチューブリンに対する抗体で再検出した)。 図4Aに記載した各細胞におけるCore1の発現レベルを示す棒グラフである。 前もってリポフェクトアミン単独、Null siRNA、又はCore1 siRNAで処理し、続いて増加した濃度のTRAILで処理した細胞の生存率を示すグラフである。 ヒトUQCRC1cDNAの核酸配列(配列番号1)を示す。 ヒトCore1のアミノ酸配列(配列番号2)を示す。
本発明は、ミトコンドリア呼吸鎖複合体IIIの構成メンバーであるタンパク質のTNF抑制活性を阻害する阻害剤の使用に関係する。便宜上、その様なタンパク質を、本明細書では「複合体III」タンパク質と呼ぶ。本発明は、複合体IIIと会合(is associated with)している形態のタンパク質、並びに複合体IIIと会合していない形態、例えば単離した(insolated)形態のタンパク質に適用できる。本発明の実施態様では、複合体IIIタンパク質はCore1である。
本発明の組成物は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性を阻害する阻害剤の薬学的に有効な量を含む。基本的に、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性を阻害することが出来る如何なる化合物も、本発明の実施に使用することができる。本発明の実施に使用できる化合物の例としては、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードする遺伝子の発現を阻害するアンチセンス核酸;複合体IIIタンパク質、例えばCore1の遺伝子の発現を阻害するアンチセンス核酸をコードする核酸;複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードする遺伝子の発現を阻害するsiRNA;その様なsiRNAをコードする核酸;複合体IIIタンパク質、例えばCore1に結合可能な、及びその活性を低下可能な抗体;複合体IIIタンパク質、例えばCore1に結合可能な、及びそのTNF抑制活性を低下可能な抗体をコードする核酸;複合体IIIタンパク質、例えばCore1の発現を低下させることができるリボザイム;複合体IIIタンパク質、例えばCore1の発現を低下させることができるリボザイムをコードする核酸;及び複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性を低下させることが出来る低分子化合物、が挙げられる。
阻害剤は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性を阻害するのに有効な濃度で、組成物内に存在する。当業者は、有効な濃度は使用する特定の阻害剤及びその量並びに組成物内の他の成分の性質によって変化することを考慮して、これを決定することができる。ガイドラインとして、たいていの適用は、組成物の約0.01質量%から約15質量%の量の阻害剤の使用を含むと考えられる。幾つかの実施態様では、阻害剤は、組成物の約0.01質量%から約10質量%の量で、又は組成物の約0.1質量%から約5質量%の量で存在する。
アンチセンス核酸が阻害剤として使用される実施態様では、そのアンチセンス核酸は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードするデオキシリボ核酸(DNA)の少なくとも一部とハイブリダイズし、それによりそのタンパク質の発現を阻害する。アンチセンス核酸は、また、その一次転写産物のスプライシングを阻害することによって、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードする遺伝子の発現を減少させるものであってもよい。アンチセンス核酸は、DNA又はリボ核酸(RNA)若しくは両者を含んでもよい。どのような長さのアンチセンス配列でも、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の発現を阻害できるものならば、本発明の実施には適している。好ましくは、アンチセンス配列は、少なくとも20ヌクレオチドの長さである。好ましい実施態様では、アンチセンス核酸はオリゴヌクレオチドである。
アンチセンス核酸は、欧州特許第140308号に記載されているように、例えば、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードする核酸の全部又は一部分の逆方向への発現によって、合成的に製造することができる。Core1をコードする核酸の配列は、図5Aに提供されている。合成アンチセンス核酸の製造及び使用は、国際特許出願公開第92/15680号に一般的に記載されている。
アンチセンス核酸は、例えば安定性及び/又は選択性を改善するために、化学的に修飾されてもよい。例えば、そういう修飾の1つには、ホスホジエステル結合の遊離の酸素を置換してホスホロチオエート結合を創るためのイオウ基の使用が含まれる。ホスホロチオエート・アンチセンス核酸は、水溶性、ポリアニオン性であり、そして内因性ヌクレアーゼ抵抗性である。また、ホスホロアミダイト及びポリアミド(ペプチド)結合を有するアンチセンス核酸も合成することができる。その様な核酸は、一般にヌクレアーゼ分解に対して非常に抵抗性である。さらに、アンチセンス核酸の安定性を増強させ、標的部位へのアンチセンス核酸の結合を促進させるために、糖部分の2’炭素及びピリミジンの5位の炭素(C−5)に化学基を付加することができる。修飾としては、2’デオキシ、O−ペントキシ、O−プロポキシ、O−メトキシ、フルオロ、メトキシエトキシホスホロチオエート、修飾塩基、並びに当業者が知る他の修飾が挙げられる。
アンチセンス核酸は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードする核酸の発現を阻害するために有効な濃度で組成物中に存在する。
アンチセンス核酸をコードする核酸が阻害剤として用いられる実施態様では、その核酸は、上記の種類のアンチセンス核酸をコードするものである。その核酸は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の発現を阻害するのに有効な量のアンチセンス核酸を発現するための有効な濃度で、組成物中に存在する。
siRNA(低分子干渉RNA)が阻害剤として用いられる実施態様では、siRNAは、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードするmRNAの一部分とハイブリダイズし、mRNAの発現を認識して阻害するRNA誘導サイレンシング複合体(RISC)の中に組み込まれ得る。siRNAは、タンパク質をコードする核酸の発現を阻害するのに有効な濃度で、組成物中に存在する。
本発明の別の実施態様では、上記のsiRNAをコードする核酸は、阻害剤として使用してもよい。
抗体が阻害剤として用いられる実施態様では、抗体はCore1に結合し、そのTNF抑制活性を阻害するものである。例えば、抗体は、モノクローナル若しくはポリクローナル、キメラ、Fabフラグメント、Fvフラグメント、又はFab若しくはFvの発現ライブラリー産物であってもよい。
ポリクローナル抗体は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の抗原性フラグメント、又は完全なタンパク質に対して調製することができる。モノクローナル抗体は、例えば、Mishell, B. B., et al., Selected Methods in Cellular Immunology, (W.H. Freeman, ed.) San Francisco (1980)の方法を用いて製造してもよい。本発明のモノクローナル抗体は、抗体に対する免疫応答が開始すること(mounting)から宿主を防ぐために「ヒト化」されてもよい。「ヒト化抗体」は、相補性決定領域(CDR)、及び/又は軽鎖及び/又は重鎖の可変領域フレームワークの他の部分は非ヒト免疫グロブリン由来であり、分子の残りの部分は1つ又はそれ以上のヒト免疫グロブリン由来のものである。ヒト化抗体としては、また、ドナー若しくは受容体の非修飾軽鎖若しくはキメラ軽鎖が会合したヒト化重鎖、又はその逆の場合も同じ、によって特徴付けられる抗体が挙げられる。抗体のヒト化は、業界に知られる方法によって達成することができる(例えば、G.E. Mark and E.A. Padlan, “Chapter 4. Humanization of Monoclonal Antibodies”, The Handbook of Experimental Pharmacology Vol. 113, Springer-Verlag, New York, 1994を参照)。トランスジェニック動物を、ヒト化抗体を発現させるために使ってもよい。
抗体は、一本鎖抗体であってもよい。業界で知られる一本鎖抗体を生産するための技術は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1に対する一本鎖抗体の生産に適合させることができる。
抗体は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性を阻害するために有効な濃度で組成物中に存在する。
抗体をコードする核酸が阻害剤として用いられる実施態様では、その核酸は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1と結合してその活性を阻害する抗体をコードするものである。核酸は、タンパク質の活性を阻害するのに効果的な抗体の量を発現するための有効な濃度で、組成物中に存在する。
リボザイム(リボ核酸酵素)が阻害剤として用いられる実施態様では、そのリボザイムは、触媒ドメイン及び基質結合ドメインの両者を含むものである。基質結合ドメインは、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードするmRNAの少なくとも一部分とハイブリダイズするものである。触媒ドメインは、mRNAを切断できるものである。
本発明の好ましい実施態様では、リボザイムはハンマーヘッド・モチーフに形成される。他の形態としては、ヘアピン・モチーフ、デルタ肝炎ウイルス、グループIイントロン若しくはRnaseP RNA(RNAガイド配列に関連した)・モチーフ、又はNeurospora VS RNAモチーフが挙げられる。ハンマーヘッド・モチーフは、Rossi et al., Aids Research and Human Retroviruses, 8: 183 (1992) に記載されている。ヘアピン・モチーフは、Hampel and Tritz Biochemistry, 28: 4929 (1989)、及び Hampel et al., Nucleic Acids Res., 18: 299 (1990) に記載されている。デルタ肝炎ウイルス・モチーフは、Perrotta and Been, Biochemistry, 31: 16 (1992) に記載され、RnaseP・モチーフは、Guerrier-Takada et al., Cell, 35: 849 (1983) に記載され、Neurospora VS RNAリボザイム・モチーフは、Collins に記載され(Saville and Collins, Cell, 61: 685-696 (1990); Saville and Collins, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88: 8826-8830 (1991); Collins and Olive, Biochemistry, 32, 2795-2799 (1993)) 、グループIイントロン・モチーフは、Cech et al.の米国特許第4,987,071号に記載されている。
リボザイムを調製する1つの典型的な方法は、転写後に標的のCore1mRNAにハイブリダイズする配列が隣接したリボザイム触媒ドメイン(〜20ヌクレオチド)を有する、オリゴデオキシリボヌクレオチドを化学的に合成することである。オリゴデオキシリボヌクレオチドは、基質結合配列をプライマーとして用いて増幅される。増幅産物は、真核細胞発現ベクター中にクローニングされる。本発明のリボザイムは、適切なDNAベクターから真核細胞内で発現させることができる。必要により、リボザイムの活性は、第2のリボザイムで一次転写産物からそれを放出させて、増加させてもよい(Ohkawa et al.,
Nucleic Acids Symp. Ser., 27: 15-6 (1992); Taira et al., Nucleic Acids Res., 19: 5125-30 (1991); Ventura et al., Nucleic Acids Res., 21, 3249-55 (1993) )。
リボザイムは、組成物中に、複合体IIIタンパク質、例えば、Core1をコードする核酸の発現を阻害するのに有効な濃度で存在する。
リボザイムをコードする核酸が阻害剤として用いられる実施態様では、その核酸は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1をコードするmRNAとハイブリダイズして切断することができるリボザイムをコードするものである。核酸は、そのタンパク質の発現を阻害する量のリボザイムを産生するのに有効な濃度で、組成物中に存在する。これは、通常の当業者によって決定される。
複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性を阻害する低分子化合物が用いられる実施態様では、その化合物は、ミトコンドリア複合体IIIの機能を阻害することによって、例えば前述のタンパク質の活性を阻害することによって、細胞をTRAIL誘導アポトーシスに対して敏感にさせるものである。低分子化合物は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1の活性を阻害するのに有効な濃度で、又は腫瘍細胞上のTRAILの作用を、それらの細胞中の複合体IIIタンパク質の活性と無関係に増強させるのに有効な濃度で、組成物中に存在する。
低分子化合物をコードする核酸が用いられる実施態様では、その核酸は、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性を阻害する低分子化合物をコードするものである。核酸は、そのタンパク質の活性を阻害する量の前述の化合物を産生するのに有効な濃度で、組成物中に存在する。これは、通常の当業者によって決定される。
複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性を阻害するために使用される、アンチセンス核酸又はタンパク質、例えば抗体、リボザイム、又は低分子化合物をコードする核酸の使用を含む上記の実施態様では、その核酸は、核酸のコード部分の発現を調節する1つ又はそれ以上の調節領域を含んでもよい。適切な調節領域又は領域類の選択は型どおりのことであり、通常の当業者のレベルの範囲内である。調節領域としては、プロモーター、エンハンサー、サプレッサー等が挙げられる。
本発明において使用されるプロモーターには、構成的プロモーター及び調節(誘導性)プロモーターの両者が含まれる。本発明を実施するために有用なプロモーターの例は、偏在性プロモーター(例えば、HPRT、ビメンチン、アクチン、チューブリン);中間径フィラメントプロモーター(例えば、デスミン、ニューロフィラメント、ケラチン、GFAP);治療遺伝子プロモーター(例えば、MDR型、CFTR、第VIII因子);及び組織特異的プロモーター(例えば、平滑筋細胞のアクチンプロモーター、又は血管内皮細胞に活性なFlt及びFlkプロモーター)である。
組織特異的プロモーターとしては、組織特異性を示す転写調節領域が挙げられ、例えば、膵腺房細胞に活性があるエラスターゼI遺伝子調節領域(Swift et al., 1984, Cell 38:639-646; Ornitz et al., 1986, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 50:399-409; MacDonald, 1987, Hepatology 7:425-515);膵臓β細胞に活性があるインスリン遺伝子調節領域(Hanahan, 1985, Nature 315:115-122);リンパ球様細胞に活性がある免疫グロブリン遺伝子調節領域(Grosschedl et al., 1984, Cell 38:647-658; Adames et al., 1985, Nature 318:533-538; Alexander et al., 1987, Mol. Cell. Biol., 7:1436-1444);精巣、胸部、リンパ及び肥満細胞に活性があるマウス乳癌ウイルス調節領域(Leder et al., 1986, Cell 45:485-495);肝臓に活性があるアルブミン遺伝子調節領域(Pinkert et al., 1987, Genes and Devel. 1:268-276);肝臓に活性があるα−フェトプロテイン遺伝子調節領域(Krumlauf et al., 1985, Mol. Cell. Biol., 5:1639-1648; Hammer et al., 1987, Science 235:53-58);肝臓に活性があるα1−アンチトリプシン遺伝子調節領域(Kelsey et al., 1987, Genes and Devel., 1:161-171);骨髄性細胞に活性があるβ−グロビン遺伝子調節領域(Mogram et al., 1985, Nature 315:338-340; Kollias et al., 1986, Cell 46:89-94);脳の乏突起膠細胞に活性があるミエリン塩基性タンパク質遺伝子調節領域(Readhead et al., 1987, Cell 48:703-712);骨格筋に活性があるミオシン軽鎖−2遺伝子調節領域(Sani, 1985, Nature 314:283-286);及び視床下部に活性があるゴナドトロピン放出ホルモン遺伝子調節領域(Mason et al., 1986, Science 234:1372-1378)が含まれる。
本発明を実施するために使用できる他のプロモーターとしては、例えば分裂細胞で優先的に活性化されるプロモーター、刺激に反応するプロモーター(例えば、ステロイドホルモン受容体、レチノイン酸受容体)、テトラサイクリン調節転写モジュレーター、サイトメガロウイルス前初期、レトロウイルスLTR、メタロチオネイン、SV−40、E1a、及びMLPプロモーターが挙げられる。テトラサイクリン調節転写モジュレーター及びCMV(サイトメガロウイルス)プロモーターは、国際特許出願公開第96/01313号、及び米国特許第5,168,062号及び同第5,385,839号に記載されている。
本発明の実施態様において、組成物はベクターを含み、このベクターはさらに上記の核酸を含有する。ベクターは、核酸を細胞内に移動させる任意の手段である。用語「ベクター」は、核酸を細胞内に導入するためのウイルス及び非ウイルスの両者の手段を含む。非ウイルス・ベクターとしては、例えばプラスミド、リポソーム、荷電脂質(サイトフェクチン)、DNA−タンパク質複合体、及び生体高分子が挙げられる。ウイルス・ベクターとしては、例えばレトロウイルス、アデノ髄伴ウイルス、ポックス、バキュロウイルス、ワクニシア、単純ヘルペス、エプスタイン・バー及びアデノウイルス・ベクターが挙げられる。核酸に加えて、ベクターもまた、選択、測定、及び核酸導入結果(どの組織へ転移したか、発現の持続時間など)の監視に有用な、1つ又はそれ以上の選択可能なマーカーを含んでもよい。
ウイルス・ベクターの使用に関して、それは複製欠損であってもよい。即ち、それは標的細胞において複製することが出来ない。一般に、複製欠損ウイルス・ベクターのゲノムは、感染細胞におけるウイルスの複製に必要な少なくとも1つの領域を欠いている。それらの領域は、当業者が知る何れかの技術で排除する(全部若しくは部分的に)、又は機能できなくすることができる。これらの技術には、全欠損、置換(他の配列による、特に挿入核酸による)、部分的な欠損、又は必須領域(複製のための)への1個又はそれ以上の塩基の付加が含まれる。その様な技術は、インビトロで(単離したDNAで)又はその場で(in situ)元の状態のままで、遺伝子操作の技術を用いて、又は突然変誘発物質による処理によって行うことができる。好ましくは、複製欠損ウイルスが、ウイルス粒子をキャプシドで形成するために必要なゲノムの配列を保持していることである。
レトロウイルスの使用に関して、それらは分裂細胞に感染する組み込みウイルスである。レトロウイルス・ゲノムには、2つのLTR、キャプシド化配列、及び3つのコード領域(gag、pol及びenv)が含まれる。組み換え型レトロウイルス・ベクターの構築は、例えば欧州特許第453242号及び同第178220号、並びにBernstein et al., Genet. Eng., 7: 235 (1985) 及びMcCormick, BioTechnology, 3: 689 (1985) に記載されている。組み換え型レトロウイルス・ベクターでは、gag、pol及びenv遺伝子を一般に全体又は部分的に欠失させ、興味ある異種の核酸配列で置き換える。これらのベクターは、MoMuLV(「モロニーマウス白血病ウイルス」)、MSV(「モロニーマウス肉腫ウイルス」)、HaSV(「ハーベイ肉腫ウイルス」)、SNV(「脾臓壊死ウイルス」)、RSV(「ラウス肉腫ウイルス」)、及びフレンドウイルスなどの異なる種類のレトロウイルスから構築することができる。レンチウイルス・ベクター系も、また、本発明の実施に使用してもよい。レンチウイルス・ゲノムは、全てのレトロウイルスに典型的な、5’から3’に構築された3本の構造遺伝子(gag,pol,env)を含む9,000から10,000塩基対のプラス鎖ポリアデニル化RNAである。レンチウイルス系についての広範な概説は、Fields Virology, Second Edition, Volume 2, Chapter 55, “Lentiviruses,” pp. 1571-1589, Raven Press, New York, 1990 を参照されたい。
一般に、本発明の核酸を含む組み換えレトロウイルスを構築するためには、LTR、キャプシド化配列及びコード配列を含むプラスミドが構築される。この構築物は、プラスミドに欠損しているレトロウイルスの機能を同様に(in trans)供給できるパッケージング細胞株にトランスフェクションするために使われる。一般に、パッケージング細胞株は、従って、gag、pol及びenv遺伝子を発現することができる。その様なパッケージング細胞株の、特に細胞株PA317(米国特許第4,861,719号)、PsiCRIP(国際特許公開公報第90/02806号)及びGP+envAM−12細胞株(国際特許公開公報第89/07150号)は、先行技術に記載されている。また、組み換えレトロウイルス・ベクターは、転写活性を抑制するためのLTR内の修飾並びにgag遺伝子の一部分を含んでもよい大きなキャプシド化配列を含むことができる(Bender et al., J. Virol. 61 (1987) 1639)。組み換えレトロウイルス・ベクターは、通常の技術を有する当業者が知る標準的な技術で精製される。
アデノ髄伴ウイルス(AAV)の使用に関して、それらは比較的小型のDNAウイルスであり、感染する細胞のゲノム内に、安定に且つ部位特異的な様式で組み込むことができる。それらは、広範なスペクトルの細胞に、細胞増殖、形態又は分化に対する影響を誘導することなく感染することができ、そしてヒトの病理には関与していない様に見える。AAVのゲノムは、クローニングされ、配列の決定及び特徴付けがなされている。それは、おおよそ4700塩基を包含し、それぞれの末端にウイルスの複製の起点として働くおおよそ145塩基の逆方向末端反復(ITR)領域を含む。ゲノムの残りの部分は、キャプシド化機能を担う2つの本質的な領域:ウイルス複製及びウイルス遺伝子の発現に関与するrep遺伝子を含むゲノムの左側の部分;ウイルスのキャプシドタンパク質をコードするcap遺伝子を含むゲノムの右側の部分、に分けられる。
インビトロ及びインビボで遺伝子を転移させるためのAAV由来のベクターの使用については記載がある(国際特許出願公開第91/18088号及び同第93/09239号;米国特許第4,797,368号及び同第5,139,941号;並びに欧州特許第488528号を参照)。これらの刊行物には、rep及び/又はcap遺伝子が欠失され、興味ある遺伝子で置き換えられた様々なAAV起源の構築物、及びこれらの構築物の、インビトロで(培養細胞内に)又はインビボで(直接生物内に)興味ある遺伝子を転移させるための使用が記載されている。本発明で使用される複製欠損組み換えAAVは、2つの逆方向末端反復(ITR)領域が隣接した興味ある核酸配列を含むプラスミド及びAAVキャプシド化遺伝子を有するプラスミド(rep及びcap遺伝子)を、ヒトヘルパー・ウイルス(例えば、アデノウイルス)に感染した細胞株中にコトランスフェクション(cotransfecting)することによって調製することができる。生産されたAAV組み換え体は、次に標準的な技術で精製される。
1つの好ましい実施態様では、本発明で使用されるベクターは、アデノウイルス・ベクターである。アデノウイルスは、多様な細胞種に核酸を効率良く送達するように修飾することができる真核生物DNAウイルスである。
様々な血清型のアデノウイルスが存在する。本発明の実施に使用するための好適な血清型は、ヒトアデノウイルス2型又は5型(Ad2若しくはAd5)又は動物起源のアデノウイルスである(国際特許出願公開第94/26914号を参照)。動物起源のアデノウイルスとしては、例えば、イヌ科、ウシ属、ネズミ科(例:Mav1、 Beard et al., Virology 75: 81 (1990))、ヒツジ、ブタ、鳥類、及びサル(例:SAV)起源のアデノウイルスが挙げられる。好ましくは、動物起源のアデノウイルスは、イヌ科アデノウイルスであり、より好ましくは、CAV2アデノウイルス(例えば、マンハッタン又はA26/61株(ATCC RV−800))である。
好ましくは、複製欠損アデノウイルス・ベクターは、ITR、キャプシド化配列、及び興味ある核酸を含む。さらにより好ましくは、少なくとも、そのアデノウイルス・ベクターのE1領域は機能しないことである。E1領域の欠失は、好ましくは、Ad5アデノウイルスの配列の455番から3329番のヌクレオチドまで広がる。また、他の領域、特にE3領域(国際特許出願公開第95/02697号を参照);E2領域(国際特許出願公開第94/28938号を参照);E4領域(国際特許出願公開第94/28152号、同第94/12649号及び同第95/02697号を参照)、又は後期遺伝子L1〜L5のどれか、は修飾されていてもよい。
好ましい実施態様では、アデノウイルス・ベクターは、E1及びE4領域に欠失を有する。別の好ましい実施態様では、アデノウイルス・ベクターは、E1領域に欠失を有し、そこにE4領域及び興味ある核酸をコードする配列が挿入される(フランス特許第94 13355号を参照)。
好適な何れの技術も、複製欠損組み換えアデノウイルスの調製のために使用することができる。典型的な技術は、Levrero et al., Gene 101:195 (1991);欧州特許第185 573号;及びGraham, EMBO J., 3: 2917 (1984) に記載されている。特に、アデノウイルスと、とりわけ興味ある核酸を担持するプラスミド間の相同組み換えによって、アデノウイルスを調製することができる。相同組み換えは、適切な細胞株に該アデノウイルスとプラスミドとをコトランスフェクションした後で達成される。使用される細胞株は、好ましくは、(i)該要素によって形質転換でき、(ii)複製欠損アデノウイルスのゲノムの一部を、好ましくは再結合の危険を回避するために組込み型で補完することができる配列を含むべきである。使用できる細胞株の例は、そのゲノム内に組み込まれたAd5アデノウイルスのゲノムの左側の部分(12%)を含むヒト胎児腎臓細胞株293(Graham et al., J. Gen. Virol., 36: 59 (1977) を参照)、及び国際特許出願公開第94/26914号及び同第95/02607号に記載されたような、E1及びE4の機能を補完できる細胞株である。組み換えアデノウイルスは、当業者がよく知っている標準の分子生物学的技術を用いて回収し精製される。
いくつかの非ウイルス系が業界で使用されており、核酸の細胞内導入を促進させることができる。
核酸は、リポフェクチンによって、例えばリポソームを使用して、細胞内に導入することができる。陽イオン性脂質の使用は、負に荷電した核酸のカプセル化を促進し、同様に、負に荷電した細胞膜との融合を促進することができる(Felgner and Ringold, Nature 337:387-388 (1989))。特に、核酸の転移に有用な脂質化合物及び組成物は、国際特許出願公開第95/18863号及び同第96/17823号、及び米国特許第5,459,127号に記載されている。外来遺伝子をインビボで特定の器官に導入するためのリポフェクチンの使用は、いくつかの実用上の利点を有する。特異的な細胞に対するリポソームの分子標的は、利点の一領域として象徴的である。特定の細胞種への配向的トランスフェクション(directing transfection)は、細胞の不均質性のある組織、例えば、膵臓、肝臓、腎臓、及び脳において特に有利となる。標的にする目的で、脂質を他の分子に化学的に連結させてもよい。標的のペプチド、例えばホルモン又は神経伝達物質、及びタンパク質、例えば抗体、又は非ペプチド分子をリポソームに化学的に連結させることができる
他の分子の、例えば、陽イオン性オリゴペプチド(例えば、国際特許出願公開第95/21931号を参照)、DNA結合タンパク質由来のペプチド(例えば、国際特許出願公開第96/25508号を参照)、及び陽イオン性ポリマー(例えば、国際特許出願公開第95/21931号を参照)も、また、インビボで核酸のトランスフェクションを達成するために有用である。
裸の核酸ベクター(nacked nucleic acid vector)として細胞に核酸を導入することも同様に可能である(米国特許第5,693,622号;同第5,589,466号;及び同第5,580,85号を参照)。遺伝子治療のための裸の核酸ベクターは、業界で知られる、例えば、トランスフェクション、電気穿孔、微量注入、形質導入、細胞融合、DEAEデキストラン、リン酸カルシウム沈殿、遺伝子銃の使用、又はDNAベクター・トランスポーターの使用などの方法によって、所望の宿主細胞内に導入することができる(例えば、Wilson et al., J. Biol. Chem. 267:963-967 (1992);Wu and Wu, J. Biol. Chem. 263:14621-14624 (1988); Hartmut et al., カナダ特許第2,012,311号; Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:2726-2730 (1991) を参照)。受容体介在のDNA配送手段も同様に使用できる(Curiel et al., Hum. Gene Ther. 3:147-154 (1992); Wu and Wu, J. Biol. Chem. 262:4429-4432 (1987))。
本発明は、本発明の阻害剤及び担体を含む組成物を提供する。担体は、阻害剤が、活性のある形態、例えば生物学的活性を形態で維持されるものである。例えば、核酸は、複製し、伝達事項を翻訳し、相補的な核酸とハイブリダイゼーションすることができ;ベクターは、標的細胞にトランスフェクションすることができ;抗体は、Core1に結合することができる形態である。一般に、その様な担体は、塩イオンを含む、例えばTris、リン酸、又はHEPES緩衝液などの、水性の緩衝液になる。通常、塩イオン濃度は、生理学的なレベルと同じである。ガイドラインとして、ほとんどの適用には、組成物の40から約98質量%の量の担体の使用が含まれると考えられる。幾つかの実施態様では、担体は、組成物の約50から98質量%の量で存在する。
組成物は、また、安定剤、保存剤、及び他の賦形剤を含んでもよい。
本発明の組成物は、経口及び非経口的手段(例えば、局所的、鼻腔内、皮下、及び眼内の経路)による投与用に製剤化することができる。非経口投与には、静脈内注射、筋肉内注射、動脈内注射又は注入技術が含まれることになっている。組成物は、よく知られた非毒性の生理学的に許容される担体、補助剤及びビヒクルを必要に応じて含む投与単位製剤で、非経口的に投与することができる。
好ましい無菌の注射用製剤は、非毒性の非経口的に許容される担体中の阻害剤の溶液又は懸濁液であり得る。薬学的に許容される担体の例には、生理食塩水、緩衝化生理食塩水、等張生理食塩水(例えば、リン酸二水素ナトリウム又はリン酸水素二ナトリウム、塩化ナトリウム、カリウム、カルシウム若しくはマグネシウム、又はそれらの塩の混合物)、リンゲル液、D−グルコース、水、滅菌水、グリセリン、エタノール、及びそれらの組み合わせがある。1,3−ブタンジオール及び滅菌不揮発性油は、溶媒又は懸濁用媒体として便利に使用される。合成のモノ又はジグリセリドを含めて、無菌の不揮発性油はどれでも使用することができる。オレイン酸のような脂肪酸も、また、注射剤の調製に用いられている。
担体は、また、阻害剤を吸収するスポンジとして作用し得る親水性ポリアクリル酸ポリマーのような生体適合性又は非細胞毒性(ホモ又はヘテロ)ポリマーの何れかから調製されるハイドロゲルであってもよい。その様なポリマーは、例えば、国際特許出願公開第93/08845号に記載されている。ハイドロゲルは、治療しようとする組織の表面に直接置くことができる。
本発明の別の好ましい実施態様としては、本発明による核酸を含む複製欠損組み換えウイルスを含浸させた、ポロキサマーを担体として含む医薬組成物がある。好ましいポロキサマーは、Poloxamer 407であり、それは市販品で(BASF, Parsippany, NJ)、非毒性の生体適合性のポリオールである。ポロキサマーは、粘性は低いが、本質的にハイドロゲルと同じ利点を有する。
本発明は、本発明の組成物の有効量をヒト又は他の動物に投与することを含む治療方法を提供する。組成物の有効量は、年齢、治療しようとする状態の種類及び重症度、体重、望ましい治療期間、投与方法、及び他のパラメータによって変動する。有効量は、医師又は他の資格のある医学専門家によって決定される。
本発明は、また、化合物が、複合体IIIタンパク質、例えばCore1のTNF抑制活性の阻害剤として機能できるかどうかを測定するための、化合物のアッセイ方法を提供する。アッセイでは、複合体IIIタンパク質、例えばCore1を発現し、生来TNF誘導アポトーシスに抵抗性であることが知られている細胞であって、TNFスーパーファミリーの構成メンバー(以下、「TNF」)及び化合物の両者と接触している細胞の生存率を、同じ細胞株由来であり、同様にそのタンパク質を発現する細胞であって、化合物と接触しているがTNFと接触していない、コントロール細胞の生存率と比較する。生存率は、細胞の代謝能力(従って、生存率)を、色素のレサズリンを、分光光度計を使用して検出できる強い蛍光を発する形態のレゾルフィンに還元する能力によって測定するCell Titer Blue Assayを用いて測定することができる。
化合物が、TNFと接触している細胞及びコントロール細胞の両者の生存率を有意に低下させる場合、化合物の活性はTNFと関連していないものとされ、その化合物は興味ある化合物とはされない。化合物が、TNFと接触している細胞の生存率を有意に低下させるがコントロール細胞の生存率を低下させない場合、その細胞株は前もってTNFに抵抗性であることが知られているので、それは細胞をTNFのアポトーシス活性に対して感受性にするものであるとされる。細胞は複合体IIIタンパク質を発現しているので、アッセイした化合物は、複合体IIIタンパク質のTNF抑制活性を阻害することによって作用すると推論される。
TRAIL及びアッセイした化合物と接触した細胞の生存率が、コントロール細胞の生存率と比較して少なくとも約30%より低い生存率しか有さない場合、化合物は細胞の生存率を有意に低下させると考えられる。
本発明の1つの実施態様では、複合体IIIタンパク質、例えばCore1を発現し、生来TNF誘導アポトーシスに対して抵抗性であることが知られる細胞株由来の細胞を、TNFの存在下で、例えば24時間生育させ、そして次にアッセイする化合物と接触させる。同じ細胞株由来のコントロール細胞は、TNFの非存在下で同じ時間生育させ、同じ化合物と接触させる。次に細胞の生存率を測定して比較する。
本質的に、生来TRAIL誘導アポトーシスに対して抵抗性であることが知られており、興味ある複合体IIIタンパク質を発現する、又は例えばそのタンパク質を発現する導入遺伝子をトランスフェクションすることによってそのタンパク質を発現するように修飾されている如何なる細胞株も、このアッセイを行うために使用することができる。その様な細胞株の例は、Core1を安定的に発現するように遺伝子操作されているHCT116結腸腫瘍細胞株である。Core1導入遺伝子は、例えば、この分野で使用される標準的なレンチウイルス、レトロウイルス又はアデノウイルス系の発現ベクターを利用したHCT116細胞の感染によって、導入することができる。本発明は、また、TNFのアポトーシス誘導活性を抑制する能力を与えるタンパク質の一部分を発現する限り、細胞は完全長のタンパク質を発現する必要が無いことを意図している。従って、細胞は、複合体IIIタンパク質のその様な一部をコードする核酸だけを含めばよく、又は含むように修飾すればよい。
細胞を、アッセイする化合物に、ナノモルからマイクロモルの範囲の濃度で、37℃で24〜96時間曝露し、そして細胞の生存率は、市販のアッセイ品、例えば、WST−1、MTT、及びカスパーゼ3アッセイ品を用いて測定することができる。細胞周期の進行に及ぼす化合物の影響は、FACS分析又はこの分野で使用される他の標準的な画像を基にしたアッセイによって測定することができる。記載した化合物を基にした全ての実験は、TRAILの存在下で低酸素状態が細胞死を増強又は誘導するかを試験するために、低酸素条件(1〜2%酸素)下でも同様に行われる。
細胞を、適切な担体溶液(例えば、リン酸緩衝生理食塩水)中のTRAILを細胞の入った容器に直接添加することによって、約50から200ng/mLの濃度でTRAILに曝露し、その存在下で最大約96時間細胞を培養する。
〔実施例1〕
本実施例は、TRAILが介在するアポトーシスに対する抵抗にCore1が関与していることの発見について説明する。
マウスE14cDNAライブラリーの機能的な遺伝子スクリーニングは、TRAIL誘導アポトーシスに感受性であることが知られる細胞株のHCT116結腸腫瘍細胞株を用いて行った(図1A)。スクリーニングによって、Core1をコードするUQCRC1が、TRAIL介在アポトーシスに対する抵抗に関与することが確認された。
HCT116細胞(American Type Culture Collection, Manassas, Virginia)及び293EBNAパッケージング細胞株(Invitrogen)は、別々に、加熱不活化牛胎児血清(FBS)(10%)及びペニシリン−ストレプトマイシン(1%)(Gibco)を添加したダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中、37℃、5%CO2で培養した。
マウス胎齢14日のレトロウイルスcDNAライブラリー(George Daley, MIT, Cambridge, Massachusetts からの寄贈)は、pEYKレトロウイルス・ベクターにクローニングし、上記の293EBNAパッケージング細胞にリポフェクトアミン(Invitrogen)を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション後48〜72時間に、上清を採集した。上清は、ポリブレン(polybene)(10mg/mL)と混合し、感染の48時間前に平板培養していた上記のHCT116細胞の感染に使用した。感染後48時間に、1.0×106細胞を15cmディッシュにプレートし、組み換えヒトTRAIL(200ng/mL)(BioMol, Plymouth Meeting, Pennsylvania)用い、48時間ごとに新鮮培地及びTRAILを添加して、10日間処理した。TRAIL誘導アポトーシスに抵抗性の個々のクローンを収穫した。
ゲノムDNAは、細胞を消化緩衝液(NaCl(100nM)、Tris(10mM)pH8、EDTA(25mM)、SDS(0.5%))に再懸濁し、続いて50℃で12時間のプロテイナーゼK(最終濃度:100μg/mL)処理によって、抵抗性クローンから単離した。試料は、フェノール−クロロホルム及びエタノール沈殿によって抽出した。次いで、候補のcDNAをライブラリー特異的プライマーを用いて増幅させるか、又は回収したレトロウイルス・プラスミドをそのまま別のくり返しスクリーニングに使用した。TRAIL誘導アポトーシスに対する強い抵抗性を与えることが認められた1つの興味ある候補cDNAは、ユビキノールシトクロムCレダクターゼ・コアサブユニット1(UQCRC1)のcDNAであり、それはCore1をコードする(図1B)。
〔実施例2〕
TRAIL誘導アポトーシスに対して保護するCore1の能力をさらに特徴付けるために、スクリーニングで単離したUQCRC1の部分的なcDNAを含むpEYKベクターを、HCT116細胞に直接感染させるために使用した。TRAIL受容体からのシグナルを阻害するドミナントネガティブFADD(dnFADD)を発現する細胞を、コントロールとして使用した。細胞は、TRAIL(0,10又は50ng/mL)で48時間処理し、アポトーシスの初期マーカーのアネキシンVをアッセイした(図2A)。dnFADDの発現は、50ng/mLのTRAILで78%の細胞がアネキシンV陰性で、又は非アポトーシスで、TRAIL誘導アポトーシスを阻害した。緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現する細胞では、50ng/mLでのアネキシンV陰性細胞は僅か2%であり、Core1発現細胞の14.5%に比較して、TRAIL誘導アポトーシスからの保護は7倍増加していた。これは、部分的なCore1タンパク質の発現がある程度の保護はするが、TRAIL誘導アポトーシスを完全には阻害しないことを示唆する。
〔実施例3〕
Core1はミトコンドリア呼吸複合体IIIのサブユニットであるので、Core1の発現が、ミトコンドリア介在アポトーシスの重要な工程であるミトコンドリアの脱分極を保護するかどうかを測定する検討を行った。TRAIL処理中のミトコンドリア膜電位の変化を、JC−1 Assay Kit(Molecular Probes)を用いて検討した。JC−1(5,5’,6,6’−テトラクロロ−1,1’,3,3’−テトラエチルベンゾイミダゾリルカルボシアニン)は、細胞質内に拡散性の緑色蛍光を有するカチオン性色素である。インタクトで、分極したミトコンドリアに依存する、ミトコンドリアへのJC−1の蓄積は、赤色蛍光凝集体を形成する。上記実施例2に記載した細胞について、赤色蛍光に対する緑色蛍光の比を蛍光活性化細胞選別装置(FACS)によって分析した。FACは、特異的な細胞表面マーカー(例えば、赤色又は緑色蛍光)に基づいて細胞を選別する方法である。上記の比は、分極したミトコンドリアのパーセントとしてプロットした。
dnFADDの発現は、TRAILの全ての濃度で、ミトコンドリアの脱分極を完全に保護したが、GFP発現細胞は、TRAIL(50ng/mL)で僅か7%の分極ミトコンドリアの残存しか示さなかった。部分的Core1の発現は、38%の分極ミトコンドリアを示し、ミトコンドリアの脱分極からGFPの5倍以上保護した(図2B)。従って、Core1は、ミトコンドリアの脱分極に対しても同様に保護する。
〔実施例4〕
部分的Core1タンパク質で観察された保護が、その機能を表わすことを確認するために、完全長のヒトCore1タンパク質をpLentiベクター(HAタグを含む)中にクローニングし、Core1を発現する安定した細胞株を得るための、HCT116への感染に使用した。コントロール細胞は、同様に、黄色蛍光タンパク質(YFP)を発現するように調製した。完全長Core1のタンパク質発現を確認するため、細胞を均質化してミトコンドリア溶解物及び細胞質溶解物を調製し、Core1に対する抗体でウェスタンブロットを行った(図2C)。内在性のCore1は、YFP及びCore1発現細胞の両者のミトコンドリア画分に検出された。外来的に発現されたCore1はHAタグで標識され、高い泳動バンドとしてミトコンドリア画分並びに細胞質画分に検出された。この発現パターンは、COX1(複合体IVサブユニットI)がミトコンドリア画分のみに検出されたのに対し、細胞質マーカーであるSOD1(スーパーオキシドジスムターゼ1)は、細胞質タンパク質をミトコンドリア画分に検出しないので、ミトコンドリアタンパク質が細胞質画分に混入した結果ではない。完全長Core1がTRAIL誘導アポトーシスに対して同様に保護するかを測定するために、細胞をTRAILで処理し、アネキシンV陽性又は陰性の細胞についてFACS分析によってアポトーシスをアッセイした。Core1発現細胞は、50ng/mLでTRAIL誘導アポトーシスに対して2.5倍の保護を示した(図2D)。これらのデータは、HCT116におけるCore1の発現が、TRAIL誘導アポトーシス及びミトコンドリアの脱分極に対して保護することを示す。
〔実施例5〕
この実施例は、カスパーゼ8、9及び3の活性に及ぼすCore1の阻害効果を示す。
YFP又はヒト完全長Core1を安定に発現する細胞を、TRAIL(200ng/mL)で24時間処理し、溶解し、そして数種のカスパーゼに対する抗体でウェスタンブロットを行った。カスパーゼの活性化は、完全長のプロカスパーゼの、より小さな活性型への切断によって検出した。ヒト完全長Core1を発現するHCT116は、YFP発現細胞に比べて、TRAIL刺激をすると低いカスパーゼ8活性を示した(図3A)。その上、Core1の発現は同じ様に、カスパーゼ9及び3の両者の活性化を低下させた。従って、Core1の発現は、TRAIL刺激によるカスパーゼ8、9及び3の完全な活性化を阻害する。
〔実施例6〕
この実施例は、ミトコンドリアからシトクロムCの放出に及ぼすCore1の効果を示す。
YFP又はヒト完全長Core1を安定に発現するHCT116細胞を、TRAIL(100ng/mL)で24時間処理した。YFP又はヒト完全長Core1を発現するコントロール細胞は、TRAILによる処理をしなかった。その後、細胞を収穫した。浮遊した細胞を含む培地を最初に新しい試験管に除いた。残存する付着細胞は、氷冷したPBS中で細胞掻器を用いて剥離し、浮遊細胞を含む培地に加えた。細胞は、4℃、1000×gで10分間遠心してペレットにし、等浸透圧の緩衝液(ショ糖(0.3M)、Tris(10mM)pH7.5、EDTA(1mM)、EDTA不含プロテアーゼ錠)に再懸濁させた。氷上で5分間インキュベーションした後、細胞を、約90%の原形質膜が溶解するまでダウンスホモジナイザーを用いて溶解した。これは、細胞質画分を分離するために行った。細胞溶解の程度は、10μLの溶解物をトリパンブルーと混合し、血球計数板上で観測することでモニターした。上清は新しい試験管に移し、4℃、8000×gで10分間遠心し、ペレット状のミトコンドリアにした。溶解物の濃度は、BioRad DC protein assay (BioRad)又はBCA法(Pierce, Rockford, Illinois)のいずれかを用いて測定した。シトクロムC濃度を定量的に検出するために、溶解物を、Function ELISA cytochrome c kit(Active Motif, Carlsbad, California)を用いてシトクロムCについてアッセイした(図3B)。未処理の細胞で、細胞質におけるシトクロムCの低いベースライン濃度を検出した。TRAILによる処理によって、YFPを発現する細胞は、細胞質画分へのシトクロムCの放出量が10培増加したが、Core1を発現する細胞のシトクロムCの放出は僅か半量であった(図3B)。この検討結果は、Core1の発現が、同様に、TRAIL処理によってミトコンドリアから細胞質ゾルへ放出されるシトクロムCの量を減少させることを示唆する。
〔実施例7〕
Core1は、TRAILによって誘導されたアポトーシスに対して保護したのか又は他の経路によるアポトーシスに対して保護したのかを測定するために、数種の異なるアポトーシス誘導物質で細胞を処理し、細胞の生存率をアッセイした。死受容体を介してシグナルを送るTNFαファミリー構成メンバーでもあるFasリガンド(FasL)は、カスパーゼの活性化及びアポトーシスを誘導するために同じアダプター・タンパク質のFADDを使用する。黄色蛍光タンパク質(YFP)又はヒト完全長Core1を安定に発現する細胞を、TRAIL(100ng/mL)又はFasL(16ng/mL)で24時間処理した。細胞生存率は、生存能力の指標である細胞の代謝能の測定に指示色素レサズリンの変化を使用するCell-Titer Blue assayを用いてアッセイした。Core1の発現は、FasL誘導のアポトーシスから、TRAILと同様、約3倍保護した(図3C)。これは、Core1が、死受容体シグナリングによって誘導されるアポトーシスに対して防御できることを示唆する。
次に、細胞を、非死受容体の経路でアポトーシスを誘導する2種類の化合物で処理した。カンプトテシンはDNAトポイソメラーゼIを阻害し、最終的にDNA損傷及び死に至らしめ、一方、タキソテールは微小管解重合の阻害剤であり、細胞分裂を阻止して分裂死に至らしめる。YFP又はヒトの完全長Core1を発現する細胞の間で、ジメチルスルホキシド中のカンプトテシン(200nM)又はジメチルスルホキシド中のタキソテール(10nM)の処理に対して、生存率に違いは見られなかった(図3D)。これらの結果は、Core1は、DNA損傷又は微小管解重合の阻害の何れかによって起こる他の非死受容体介在のアポトーシスに対して保護しないことを示した。これらのデータは、Core1がTRAIL誘導アポトーシスを調節する役割を演じることを強く示唆しており、Core1がTRAIL誘導アポトーシスに対して部分的に保護するという観察結果に矛盾しない。
〔実施例8〕
この実施例は、Core1の発現を阻害するためのsiRNAの使用について説明する。
内在性のCore1を含有する(そして、外来性のCore1を含まない)HCT116細胞を、トランスフェクションする前に、6ウェルディッシュ当たり1×105細胞で、ペニシリン/ストレプトマイシン不含の培地で24時間平板培養した。細胞に、リポフェクトアミン2000(Invitrogen)を製造元のプロトコルに従ってトランスフェクションした。細胞は、リポフェクトアミン単独(コントロール細胞)、UQCRC1に対するsiRNA(3.75nM)(SMARTpool)、又は非標的(Null)siRNA(3.75nM)(Dharmacon, Lafayette, CO)を含むトランスフェクション混合物と72時間インキュベーションした。タンパク質濃度は、溶解物を調製し、Core1に対する抗体を用いたウェスタンブロットによって測定した(図4A)。ローディングコントロールとして、ブロットを再度剥ぎ取りチューブリンに対する抗体で再検出した。Core1siRNAのトランスフェクションは、90%のCore1タンパク質減少を起こしたが、リポフェクトアミン単独又はNullsiRNAの移入は、Core1タンパク質レベルに影響を及ぼさなかった(図4B)。
上記各グループの細胞は、次に、種々の濃度のTRAILでさらに24時間処理し、細胞生存率をCell Titer Blue アッセイ(Promega, Madison, Wisconsin)を用いてアッセイした。このアッセイは、細胞の代謝能(従って、その生存率)を色素のレサズリンを強い蛍光を発するレゾルフィンに還元する能力で測定する。Cell Titer Blue試薬(高純度のレサズリンを含む緩衝液)の添加量は、培地の体積の20%であった。細胞は、37℃で2〜3時間インキュベーションし、底読み取り蛍光プレートリーダーで560nmの励起波長及び590nmの蛍光波長を用いてアッセイした。細胞は、3連で培養した。次に細胞は、冷PBS(Gibco)で2回洗浄し、100μLの氷冷した溶解緩衝液(HEPES(50nM)pH7.4、NaCl(250nM)、EDTA(2nM)、TritonX-100(1%)、EDTE不含プロテアーゼ阻害剤(Roche))に溶解した。溶解物は、4℃、3500rpmで10分間遠心した。上清は、4×LDSサンプルバッファー(Invitrogen)と混合し、90℃で10分間加熱し、そして−20℃で保存した。アッセイ結果は、図4Cに示した。示した結果は、4つの別々の実験の平均である。Core1・ノックダウン細胞の25ng/mLのTRAILでの生存率は、コントロール又はNullトランスフェクション細胞の同濃度での生存率が90〜95%であったのと比較して、60%しか示さなかった(図4C)。Core1・ノックダウン細胞は、50ng/mLで50%未満の生存率を有していたが、一方Nullトランスフェクション細胞で50%の生存率を誘導するためのTRAILの量は2倍を要した。NullsiRNA単独のトランスフェクションは、リポフェクチン単独よりも、TRAILに対する感受性に影響を及ぼすように見えるが、このデータはCore1タンパク質の減少が細胞をTRAIL誘導アポトーシスに、特に低濃度で、感受性にすることを明白に示している。これらのデータは、Core1がTRAIL誘導アポトーシスを調節する役割を担っていることを強く支持する。
〔実施例9〕
この実施例は、化合物がCore1の活性を阻害するかどうかを測定するためのアッセイについて説明する。
アッセイしようとする化合物は、好適な担体(例えば、ジメチルスルホキシド、エタノール、緩衝化生理食塩水)中の10μMの濃度で、Core1DNAを予め感染させたHCT116細胞(American Type Culture Collection, Manassas, VA)に添加した。次に、細胞を、10%FBSを含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)で、適切な濃度のTRAIL(最大で200ng/mL)の存在下で生育させ、24時間保持した。化合物を、同様に10μMの濃度で、Core1DNAを予め感染させたHCT116細胞に加えた。次に、細胞を10%FBSを含むDMEMで、TRAILの非存在下(コントロール)で生育させ、24時間保持した。
次に、細胞をPBS中で洗浄し、これらの細胞の生存率はWST−1アッセイを用いて測定した。WST−1アッセイは、合成基質WSTの、分光光度計で検出可能な可溶性ホルマザン塩への還元を測定することによって細胞生存率を測定する。Cell Tite Blueアッセイを、WST−1アッセイの代わりに使用してもよい。
化合物が、TRAILの存在下で生育させた細胞及びTRAILの非存在下で生育させたコントロールの細胞の両者の生存率を有意に低下させる場合、化合物の活性はTRAILとは関連しないものとされ、その化合物は興味ある化合物とはされない。化合物が、TRAILの存在下で生育させた細胞の生存率を有意に低下させるがコントロール細胞の生存率を低下させない場合、Core1を発現するHCT116細胞は前もってTRAILに抵抗性であることが知られているので、それは細胞をTRAILのアポトーシス活性に対して感受性にするものであるとされる。細胞のTRAIL誘導アポトーシスに対する抵抗性はCore1によって引き起こされることが前もって知られているので、アッセイした化合物は、Core1のTRAIL抑制活性を抑制的に作用すると推論される。

Claims (44)

  1. (A)複合体IIIタンパク質の活性を阻害する阻害剤、及び(B)担体を含む組成物。
  2. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項1に記載の組成物。
  3. 阻害剤が複合体IIIタンパク質の発現を阻害するアンチセンス核酸である、請求項1に記載の組成物。
  4. 阻害剤が複合体IIIタンパク質をコードする遺伝子の発現を阻害するアンチセンス核酸をコードする核酸である、請求項1に記載の組成物。
  5. 核酸がプロモーター領域を含む、請求項4に記載の組成物。
  6. 核酸がベクターに含まれる、請求項4に記載の組成物。
  7. 阻害剤が複合体IIIタンパク質をコードする遺伝子の発現を阻害するsiRNAである、請求項1に記載の組成物。
  8. 阻害剤が複合体IIIタンパク質に結合し、且つその活性を低下させることができる抗体である、請求項1に記載の組成物。
  9. 阻害剤が複合体IIIタンパク質に結合し、且つその活性を低下させることができる抗体をコードする核酸である、請求項1に記載の組成物。
  10. 核酸がプロモーターを含む、請求項9に記載の組成物。
  11. 核酸がベクターに含まれる、請求項9に記載の組成物。
  12. 阻害剤が複合体IIIタンパク質の発現を低下させることができるリボザイムである、請求項1に記載の組成物。
  13. 阻害剤が複合体IIIタンパク質の発現を低下させることができるリボザイムをコードする核酸である、請求項1に記載の組成物。
  14. 核酸がプロモーターを含む、請求項13に記載の組成物。
  15. 核酸がベクターに含まれる、請求項13に記載の組成物。
  16. 腫瘍壊死因子スーパーファミリーの構成メンバーをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  17. 構成メンバーがTRAILである、請求項16に記載の組成物。
  18. 構成メンバーがFasリガンドである、請求項16に記載の組成物。
  19. 患者の腫瘍を治療する方法であって、複合体IIIタンパク質の活性を阻害する阻害剤及び担体を含む組成物を該患者に投与する処置を含む方法。
  20. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項19に記載の方法。
  21. 組成物が腫瘍壊死因子スーパーファミリーの構成メンバーの活性を阻害する阻害剤を含む、請求項19に記載の方法。
  22. 構成メンバーがTRAILである、請求項21に記載の方法。
  23. 構成メンバーがFasリガンドである、請求項21に記載の方法。
  24. 腫瘍壊死因子スーパーファミリーの構成メンバーの投与をさらに含む、請求項19に記載の方法。
  25. 構成メンバーがTRAILである、請求項21に記載の方法。
  26. 構成メンバーがFasリガンドである、請求項21に記載の方法。
  27. 複合体IIIタンパク質の活性を阻害する阻害剤及び担体を含む組成物を製造する方法であって、該阻害剤を該担体と混合することを含む方法。
  28. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項27に記載の方法。
  29. 複合体IIIタンパク質の活性を阻害する阻害剤、担体及び腫瘍壊死因子スーパーファミリーの構成メンバーを含む組成物を製造する方法であって、該阻害剤、該担体及び該構成メンバーを混合することを含む方法。
  30. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項29に記載の方法。
  31. 化合物が複合体IIIタンパク質のTNF抑制活性の阻害剤であるかどうかを測定するためのアッセイを行う方法であって、複合体IIIタンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの存在下で生育させ、かつ化合物と接触させている細胞(A)の生存率と、同様に該複合体IIIタンパク質を発現する同じ細胞株由来の細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーを存在させないで生育させ、かつ化合物と接触させている、細胞(B)の生存率を比較することを含む方法。
  32. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項31に記載の方法。
  33. 細胞がHCT116細胞株由来であり、Core1タンパク質をコードする外因性の導入遺伝子でトランスフェクションされている細胞である、請求項32に記載の方法。
  34. 導入遺伝子がヒトである、請求項33に記載の方法。
  35. 細胞がHCT116細胞株由来であり、Core1タンパク質の一部をコードする外来導入遺伝子がトランスフェクションされている細胞である、請求項32に記載の方法。
  36. TNFスーパーファミリーの構成メンバーがTRAILである、請求項31に記載の方法。
  37. 化合物が複合体IIIタンパク質のTNF抑制活性の阻害剤であるかどうかを測定するためのアッセイを行う方法であって、
    (A)化合物を、上記タンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの存在下で生育させている細胞と、所定の時間接触させること;
    (B)化合物を、そのタンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバーを存在させないで生育させている上記と同じ細胞株由来の細胞と、所定の時間接触させること;および
    (C)上記(B)由来の細胞の生存率を上記(A)由来の細胞の生存率と比較すること;を含む方法。
  38. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項37に記載の方法。
  39. 化合物が複合体IIIタンパク質の活性の阻害剤であるかどうかを測定するためのアッセイを行う方法であって、
    (A)細胞株由来の上記タンパク質を発現する細胞を、TNFスーパーファミリーの構成メンバーの存在下で生育させること;
    (B)同じ細胞株由来の上記タンパク質を発現する細胞を、TNFスーパーファミリーの構成メンバーを存在させないで生育させること;
    (C)化合物を、上記(A)の細胞と接触させること;
    (D)化合物を、上記(B)の細胞と接触させること;および、
    (E)所定の時間後、上記(B)の細胞の生存率を上記(A)の細胞の生存率と比較すること;
    を含む方法。
  40. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項39に記載の方法。
  41. 化合物が複合体IIIタンパク質のTNF抑制活性の阻害剤であるかどうかを測定するためのアッセイを行う方法であって、該タンパク質を発現する細胞で、TNFスーパーファミリーの構成メンバー及び化合物の両者と接触させている細胞の生存率を、該タンパク質を発現する同じ細胞株由来の細胞で、化合物と接触させたがTNFスーパーファミリーの構成メンバーと接触させない細胞の生存率を、比較することを含む方法。
  42. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項41に記載の方法。
  43. 化合物が複合体IIIタンパク質のTNF抑制活性の阻害剤であるかどうかを測定するためのアッセイを行う方法であって、
    (A)細胞株由来の上記タンパク質を発現する細胞を、TNFスーパーファミリーの構成メンバー及び化合物と接触させること;
    (B)同じ細胞株由来の上記タンパク質を発現する細胞を、化合物と接触させるがTNFスーパーファミリーの構成メンバーと接触させないこと;および
    (C)上記(B)由来の細胞の生存率を上記(A)由来の細胞の生存率と比較すること;を含む方法。
  44. 複合体IIIタンパク質がCore1である、請求項36に記載の方法。
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