JP2010510805A - C型肝炎ウイルスレプリコン増殖を抑制するrna分解酵素抵抗性rnaアプタマー - Google Patents
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Abstract
【選択図】図5
Description
RNAはその性格のため標的蛋白質に特異的に結合する安定した構造で結合体化することができ、そのうえ化学的にも容易に合成できるので潜在的に診断、治療に有用な先駆化合物である(参考文献4及び8参照)。
本発明のまた他の目的は、HCVのNS5Bに特異的に結合しHCVの増殖を抑制してHCV感染を抑制しえるRNAアプタマーを用いた、HCV感染診断キット及びC型肝炎ウイルスの増殖抑制剤の提供にある。
5′-GGGAGAGCGGAAGCGUGCUGGGCCGACAGGGUAGCUUACAGCUGCAUGAUCGCUAGAGGGCGAACAUAACCCAGAGGUCGAUGGAUCCCCCC-3′(配列番号2)
5′-GCUGGGCCUUGAACGAUUGGUAGUAGAAUAUCGUCAGUGAACGGC-3′(配列番号3)
5′-GUUGAACGAUUGGUAGUAGAAUAUCGUCAG-3′(配列番号4)
このような前記RNAアプタマーを肝癌細胞であるHuh-7に導入するとHCVのサブゲノミックレプリコン(subgenomic replicon)のRNA合成を阻害してHCVの複製を阻害しえることを発見した。
SELEX過程を行うために必要なRNAライブラリーを製造するため、40個の塩基が無作為に入っていった76merの単一オリゴヌクレオチドを鋳型として利用して下の5′-プライマー(配列番号5)と3′-プライマー(配列番号6)でPCRを通しDNAライブラリーを製造した。5′-はRNAを合成するためのT7 RNAプロモーター部分を含んでいる。
5′-GGGGGGATCCATCGACCTCTGGGTTATG-3′(配列番号6)
[alpha-32P]ATPを利用して先に選別したRNAアプタマーの内部を放射線同位元素で表示した。すなわち、発掘されたRNAアプタマーに対するcDNAクローンからT7 RNA重合酵素を利用してRNAを生成するとき[alpha-32P]ATPを添加してRNAアプタマーの内部を放射線同位元素で表示した。
結果、配列番号1(RNAアプタマー#9)と配列番号2(RNAアプタマー#24)のRNAアプタマーを発掘した。
発掘された配列番号1(RNAアプタマー#9)と配列番号2(RNAアプタマー#24)のRNAアプタマーの切断された(truncated)形をT7重合酵素を利用した試験管転写方法を介して製作した。
5′-GCCGTTCACTGACGATATTCTACTACCAATCGTTCAAGG-3′(配列番号8)
5′-GGTAATACGACTCACTATAGGGTTGAACGATTGGTA-3′(配列番号9)
5′-CTGACGATATTCTACTACCAATCGTTCAACCCTATA-3′(配列番号10)
5′-GGTAATACGACTCACTATAGGGAACGATTGGTA-3′(配列番号11)
5′-ACGATATTCTACTACCAATCGTTCCCTATAGTG-3′(配列番号12)
最適化された本発明のRNAアプタマー#9-t2(2′-フルオロピリミディーン含有)を標準固相フォスフォラミダイト化学(standard solid-phase phosphoramidite chemistry)を利用して合成しHPLC(high speed liquid chromatography)を利用して精製した。このときNS5Bに結合できない突然変異(mutant)アプタマーも共に合成した。
(1) Gel retardation
放射線同位元素で内部が表示されたRNAアプタマー(50pM)をNS5B蛋白質量(0-320nM)を増加しながら反応させた。このときアプタマーと蛋白質及び結合緩衝額(30mMTris-HCl(PH7.5)、150mM NaCl、1.5mM MgCl2、2mM DTT)、tRNA 3μgなどを総40μlに合せたあと常温で30分間結合させた。6X BPBを添加して4℃で120Vで6%ネイティブゲル(6%ポリアクリルアミド、1X TBE、10mM MgCl2、2%グリセロール)で電気泳動しX線フィルムに露出して現像した。総RNAアプタマーE対するNS5Bに結合するRNAアプタマーの量を計算して分離常数(Kd)を測定した。
Biacore2000機械を使用してNHSとDECを同量(50μl)混合物を作った後5s/minで40s間流してCM5センサーチップを活性化した。150-200RUになると固定化しようとする蛋白質をソディウムアセテート(pH4.0)に入れ混ぜて50ng/μlになるように流した。リガンド(ligand)の固定化が正しくなされたのか確認するために50mM NaOHから5s間流した。80℃でRNAアプタマーを5分間変性させたあと常温で15分間脱変性して分析対象物RNAを準備した。その動力学(kinetics)を求めるために流速を30s/minに変更させた。用意した分析対象物を1X HBSに希釈して6.25nMで500nM間の濃度間で流した。各段階ごとに50mM NaOHで脱変性した。平衡解離常数(equilibrium dissociation constant : Kd)はligandと分析対象の1:1結合に設定した後センサーグラム(sensogram)から得られたReq値のプロット曲線からKa/Kd動力学同時モデルプログラム(kinetic simultaneous Ka/Kd modelprogram)を利用してKD値を求めた。
最近開発されたC型肝炎ウイルスサブゲノミックレプリコンシステムを利用して人間肝細胞でC型肝炎ウイルス複製を妨害するRNAアプタマー活性を測定した(参考文献12及び17参照)。
PCR増幅は95℃で30秒、55℃で40秒、及び72℃で1分の条件で40サイクルを適用した。
前述した方法で1014個の互いに異なる分子の無作為プールから構成されたRNAライブラリーを生成してHCV NS5Bに結合するRNAアプタマーを選別した。このときRNAヌクレオチドの2′基が変形されたピリミディンを利用してRNA分解酵素に抵抗性あるRNAライブラリーを製造した。RNAの2番位置変形は変形されないものと比較するとき人間血清で10、000倍以上の安全性を増加させる(参考文献15、16及び25参照)。2番位置フルオロ基を持つRNAは堅くて強い分子内螺旋を形成して熱力学的に安定に固定された3次構造を主導して高親和力を有する(参考文献21参照)。
SELEX結果2番位置でフルオロが変形され選択されたRNAアプタマーは、#9(配列番号1)と#24(配列番号2)に命名された2個の主要グループに区分された。2個になされたアプタマーグループは全体的に異なる塩基配列を持ち、MULFOLDプログラムを利用して分析した結果、図1に示したように、これらは安定した2次構造を持つものと予測された(参考文献30参照)。
2番位置フルオロの選別されたRNAアプタマーの結合特異性を察するために実施例1で選別されたRNAアプタマーを放射線同位元素で表示して沈殿実験を行った(図2参照)。表示精製されたRNAを前述したように蛋白質と反応したあと結合されたRNAを抽出して分析した。
選別されたRNAアプタマーとC型肝炎ウイルスNS5Bの相互関係の親和力を測定するためにNS5B蛋白質の量を増加しながら放射線同位元素で表示されたRNAと反応後RNAの位置が変化した量を前述したようにgel retardation実験を通して測定した(図3参照)。
図3のCはHCV NS5Bに結合するRNAの量の百分率に求めるために放射線同位元素を利用して計算したものとして、本結果は3回独立的に行って各々測定した後測定値の平均値である。
C型肝炎ウイルスNS5Bに特異的、そして高結合力を有して結合する選別された前記RNAアプタマーが人間肝細胞でC型肝炎ウイルス複製を阻害する活性を、最近開発されたC型肝炎ウイルスのサブゲノミックレプリコンシステムを利用して測定した(参考文献12及び17参照)(図4参照)。
選別されたアプタマー#9と#24のサイズは各々89nt及び92ntとして化学的合成が容易でないサイズである。化学的合成が容易なRNAアプタマーサイズは概略40nt以下と知られている(参考文献26参照)。また長いサイズのRNAアプタマーは構造上多様の構造形態があり得るので最も適合したアプタマーにみるには限界がある。
実施例5で最適化された本発明のRNAアプタマー#9-t2がHCV複製を效果的に抑制するのか察するために図4と同一実験を行った。即ち、HCVサブゲノミックレプリコンシステムを利用して人間肝細胞でC型肝炎ウイルス複製を妨害するRNAアプタマー活性を測定した(参考文献12及び17参照)(図6)。
前記の最適化された本発明のRNAアプタマー#9-t2を化学的に合成した後、そういうアプタマーによるHCV複製抑制度を観察した。アプタマーの3′末端にはidTを導入してエキソヌクレアーゼ(exonuclease)によるRNA分解度を最小化し、5′末端にはコレステロール基を導入することによって何らのトランスフェクション作用剤なしにアプタマーが細胞透過できるようにアプタマーを変形した。最適化した本発明のRNAアプタマー#9-t2の化学合成形であるChol-RM9 t2の予想構造図も図7に示した。
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Claims (3)
- U(ウラシル)とC(シトシン)の2′ヒドロキシルがフルオロ基に置換されている配列番号3と配列番号4、及びU(ウラシル)とC(シトシン)の2′ヒドロキシルがフルオロ基に置換されており、5′末端にコレステロールが付着されており、3′末端にはidTが付着された配列番号4の塩基配列に構成される群から選択される少なくとも一つの塩基配列でなされ、
C型肝炎ウイルス(HCV)のNS5Bに特異的に結合し、HCVレプリコン増殖を抑制することを特徴とする、C型肝炎ウイルスレプリコン増殖を抑制するRNA分解酵素抵抗性RNAアプタマー。 - U(ウラシル)とC(シトシン)の2′ヒドロキシルがフルオロ基に置換されている配列番号3と配列番号4、及びU(ウラシル)とC(シトシン)の2′ヒドロキシルがフルオロ基に置換されており5′末端にコレステロールが付着されており3′末端にはidTが付着された配列番号4のRNAアプタマーに構成される群から選択される少なくとも一つのRNAアプタマーを含み、
前記RNAアプタマーとHCVが発現する蛋白質NS5Bの特異的結合を検出してHCV感染の診断に使われるのを特徴とする、HCV感染診断キット。 - U(ウラシル)とC(シトシン)の2′ヒドロキシルがフルオロ基に置換されている配列番号3と配列番号4、及びU(ウラシル)とC(シトシン)の2′ヒドロキシルがフルオロ基に置換されており5′末端にコレステロールが付着されており3′末端にidTが付着された配列番号4のRNAアプタマーに構成される群から選択される少なくとも一つのRNAアプタマーを有効性分とし、
C型肝炎ウイルス(HCV)のNS5Bに特異的に結合しHCVレプリコン増殖を抑制するのを特徴とする、C型肝炎ウイルスの増殖抑制剤。
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