JP2011504357A - Materials and methods for generating transcripts containing modified nucleotides - Google Patents

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Abstract

修飾ヌクレオチド三リン酸が配列に導入されたアプタマー治療薬を生成するための、材料および方法が提供される。一実施形態において、本発明は、核酸を転写する方法を提供し、この方法は、a)(i)修飾T7RNAポリメラーゼ(ii)少なくとも一つの核酸転写テンプレートおよび(iii)ヌクレオチド三リン酸を含む、転写反応混合物を調製するステップと;b)一本鎖核酸が生じる条件下で、前記転写反応混合物を転写するステップとを含む、方法。Materials and methods are provided for generating aptamer therapeutics in which modified nucleotide triphosphates are introduced into the sequence. In one embodiment, the present invention provides a method of transcribing a nucleic acid comprising a) (i) a modified T7 RNA polymerase (ii) at least one nucleic acid transcription template and (iii) a nucleotide triphosphate. Preparing a transcription reaction mixture; and b) transferring the transcription reaction mixture under conditions resulting in a single-stranded nucleic acid.

Description

関連出願への参照
この本特許出願は、米国特許法§119(e)の下、以下の仮出願への利益を主張する:2006年12月22日に出願された米国仮特許出願第60/876,780号および2007年1月10日に出願された米国仮特許出願第60/879,830号。これらの各々は、それらの全体が参考として本明細書に援用される。
REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This patent application claims, under United States Patent Act §119 (e), the benefit of the following provisional application: US Provisional Patent Application No. 60 / filed on December 22, 2006. No. 876,780 and US Provisional Patent Application No. 60 / 879,830, filed Jan. 10, 2007. Each of these is hereby incorporated by reference in their entirety.

発明の分野
本発明は、核酸を転写するための材料および方法、特に、テンプレート指向性重合において修飾酵素を用いて核酸、特にアプタマーへの修飾ヌクレオチドの導入を増加させるための、修飾酵素および材料および方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to materials and methods for transcription of nucleic acids, particularly modified enzymes and materials for increasing the introduction of modified nucleotides into nucleic acids, particularly aptamers, using modified enzymes in template-directed polymerization. Regarding the method.

アプタマーは、定義上、ワトソン―クリック塩基対合以外の相互作用を通じて、タンパク質等の標的に対して高特異性および親和性で結合する、単離された核酸分子である。アプタマーは核酸ベースの分子であるが、アプタマーと、遺伝子およびmRNA等の他の核酸分子との間には基本的に違いがある。後者においては、核酸構造が、その直鎖状塩基配列により情報をコードし、したがってこの配列は、情報保存の機能に重要な配列である。全く対照的に、標的分子の高特異性結合に基づくアプタマー機能は、保存直鎖状塩基配列ではなく、特定の二次構造/三次構造に依存する。すなわち、アプタマーは非コード配列である。アプタマーが有しうる一切のコード能力は、全く偶発的であり、アプタマーの関連標的に対する結合において一切何の役割も果たさない。したがって、同じ標的、さらには標的上の同じ部位に結合するアプタマーであっても、類似する直鎖状塩基配列を有することはあるが、ほとんどがそうではない。   Aptamers, by definition, are isolated nucleic acid molecules that bind with high specificity and affinity to a target, such as a protein, through interactions other than Watson-Crick base pairing. Aptamers are nucleic acid based molecules, but there are fundamental differences between aptamers and other nucleic acid molecules such as genes and mRNAs. In the latter, the nucleic acid structure encodes information by its linear base sequence, and thus this sequence is an important sequence for information storage function. In stark contrast, aptamer function based on highly specific binding of a target molecule is dependent on a specific secondary / tertiary structure rather than a conserved linear base sequence. That is, aptamers are non-coding sequences. Any coding capability that an aptamer can have is entirely accidental and plays no role in binding of the aptamer to the relevant target. Thus, aptamers that bind to the same target, and even to the same site on the target, may have similar linear base sequences, but most are not.

アプタマーは、一定のタンパク質に結合する天然核酸配列とも区別されなければならない。これらの後者の配列は、天然の核酸の転写、翻訳、および輸送に関係するタンパク質の特定のサブグループ、すなわち核酸結合タンパク質に結合する、生物のゲノム中に埋め込まれた天然の配列である。一方で、アプタマーは、短い、単離された、天然には存在しない核酸分子である。核酸結合タンパク質に結合するアプタマーを同定することができるが、ほとんどの場合には、そのようなアプタマーは、天然において核酸結合タンパク質により認識される配列に対する配列同一性をほとんどまたは全く持たない。さらに重要なことに、アプタマーは、(核酸結合タンパク質だけでなく)事実上任意のタンパク質、ならびに、小分子、炭水化物、ペプチド等を含むほぼすべての目的の標的に結合できる。ほとんどの標的では、タンパク質であっても、それが結合する天然の核酸配列が存在しない。そのような配列を有する標的、すなわち核酸結合タンパク質では、そのような配列は、天然で用いられる結合親和性が強力に結合するアプタマーと比較して相対的に低いために、アプタマーと異なる。   Aptamers must also be distinguished from natural nucleic acid sequences that bind to certain proteins. These latter sequences are natural sequences embedded in the genome of an organism that bind to a specific subgroup of proteins involved in the transcription, translation and transport of natural nucleic acids, ie nucleic acid binding proteins. On the other hand, aptamers are short, isolated, non-naturally occurring nucleic acid molecules. Aptamers that bind to nucleic acid binding proteins can be identified, but in most cases, such aptamers have little or no sequence identity to sequences that are recognized by nucleic acid binding proteins in nature. More importantly, aptamers can bind virtually any protein (not just nucleic acid binding proteins), as well as almost any target of interest, including small molecules, carbohydrates, peptides, and the like. For most targets, even a protein does not have a natural nucleic acid sequence to which it binds. For targets having such sequences, ie nucleic acid binding proteins, such sequences differ from aptamers due to their relatively low binding affinity compared to aptamers that bind strongly.

アプタマーは、ファージディスプレイまたは抗体により生成されるペプチドと同様、選択された標的に高特異性で結合し、標的の活性または結合相互作用を調節できる。例えば、アプタマーの結合により、それらの標的の機能する能力をブロックできる。抗体と同様に、標的に対する高特異性結合のこの機能特性は固有の性質である。また、抗体と同様に、標的に対するアプタマーが有する正確な構造特性を当業者は知り得ないが、正確な構造定義の非存在下でかかる分子を同定、作製、および使用する方法を知っている。   Aptamers, like peptides produced by phage display or antibodies, can bind to selected targets with high specificity and modulate target activity or binding interactions. For example, aptamer binding can block their ability to function. Similar to antibodies, this functional property of high specificity binding to a target is an inherent property. Also, like antibodies, those skilled in the art cannot know the exact structural properties of an aptamer to a target, but know how to identify, create, and use such molecules in the absence of an accurate structural definition.

アプタマーは、単一の構造変化が、一見いかに軽微なものであっても、アプタマーの結合および/または他の活性(単数または複数)に劇的に(数桁の規模で)影響しうるという点で、小分子薬にも類似する。一方で、いくつかの構造変化は、ほとんどまたは全く影響がない。これは、アプタマーの二次構造/三次構造の重要性から生じる。換言すれば、アプタマーは、その所与の標的を高特異性で結合する化学的接触を提供する、固定されたコンホメーションに維持された三次元構造である。その結果、(1)いくつかの領域または特定の配列が、(a)標的との具体的接触点として、および/または(b)分子を標的と接触させる配列として、必須であり;(2)いくつかの領域または特定の配列が、例えばヌクレオチドXがピリミジンでなければならず、またはヌクレオチドYがプリンでなければならず、またはヌクレオチドXおよびYは相補的でなければならないといった、様々の可変性を有し;(3)いくつかの領域または特定の配列は、任意のものでありうる、すなわちそれらは基本的にスペーシング要素であり、例えば任意の長さの任意ヌクレオチド列、またはPEG分子等の非ヌクレオチドスペーサーでもありうる。   Aptamers have the ability to dramatically (on the order of magnitude) affect aptamer binding and / or other activity (s), no matter how seemingly minor, a single structural change. It is similar to small molecule drugs. On the other hand, some structural changes have little or no effect. This arises from the importance of the secondary / tertiary structure of the aptamer. In other words, an aptamer is a three-dimensional structure maintained in a fixed conformation that provides chemical contact that binds its given target with high specificity. Consequently, (1) several regions or specific sequences are essential (a) as specific contact points with the target and / or (b) as sequences that contact the molecule with the target; (2) Several regions or specific sequences have various variability, for example, nucleotide X must be pyrimidine, nucleotide Y must be purine, or nucleotides X and Y must be complementary. (3) some regions or specific sequences can be arbitrary, i.e. they are basically spacing elements, e.g. arbitrary length sequences of arbitrary length, or PEG molecules, etc. It can also be a non-nucleotide spacer.

アプタマーは、ランダム配列オリゴヌクレオチドのプールからのin vitro選択プロセスにより発見され、成長因子、転写因子、酵素、免疫グロブリン、およびレセプターを含めて、130を超えるタンパク質につき生成されている。典型的なアプタマーは、10〜15kDaのサイズ(20〜45ヌクレオチド)であり、ナノモルからナノモル未満の親和性で標的を結合し、そして密接に関連する標的を区別する(例えばアプタマーは、同じ遺伝子ファミリーの他のタンパク質を通常結合しない)。一連の構造実験により、アプタマーが、抗体―抗原複合体における親和性および特異性を促進する同じタイプの結合相互作用(例えば水素結合、静電相補性、疎水的接触、立体排除)を利用できることが示されている。   Aptamers have been discovered by an in vitro selection process from a pool of random sequence oligonucleotides and have been generated for over 130 proteins, including growth factors, transcription factors, enzymes, immunoglobulins, and receptors. Typical aptamers are 10-15 kDa in size (20-45 nucleotides), bind targets with nanomolar to sub-nanomolar affinity, and distinguish closely related targets (eg, aptamers are in the same gene family Normally does not bind other proteins). Through a series of structural experiments, aptamers can take advantage of the same types of binding interactions that promote affinity and specificity in antibody-antigen complexes (eg, hydrogen bonding, electrostatic complementarity, hydrophobic contact, steric exclusion) It is shown.

アプタマーは、意図する用途に応じて、高特異性および親和性、生物学的効力、ならびに優れた薬物動態特性を含めて、治療薬として使用するため、および親和性精製、検出および診断において使用するための多数の望ましい特徴を有する。さらに、それらは、抗体および他のタンパク質生物製剤に対して、例えば以下のような特定の競争的利点を提供する。   Aptamers are used for therapeutics and in affinity purification, detection and diagnosis, including high specificity and affinity, biological efficacy, and superior pharmacokinetic properties, depending on the intended use It has a number of desirable characteristics for. In addition, they offer certain competitive advantages over antibodies and other protein biologics, such as:

1)速度および制御。アプタマーは、完全なin vitroプロセスにより生産され、治療リード化合物を含む初期リード化合物の迅速な生成が可能になる。in vitro選択により、アプタマーの特異性および親和性を厳しく制御でき、毒素標的および非免疫原性標的の両方に対するリード化合物を含むリード化合物の生成が可能となる。   1) Speed and control. Aptamers are produced by a complete in vitro process, allowing rapid generation of initial lead compounds, including therapeutic lead compounds. In vitro selection allows tight control of aptamer specificity and affinity and enables the generation of lead compounds, including lead compounds for both toxin and non-immunogenic targets.

2)毒性および免疫原性。アプタマーはクラスとして、治療上許容可能な毒性、または免疫原性の欠如を示している。多くのモノクローナル抗体の効力は、抗体自体に対する免疫応答により非常に制限され得るが、アプタマーに対する抗体を誘導することは、極めて困難である。それは、アプタマーがMHCを介してT細胞により提示され得ないこと、および、免疫応答が一般に核酸フラグメントを認識しないようになっていることによる可能性がもっとも高い。   2) Toxicity and immunogenicity. Aptamers, as a class, exhibit therapeutically acceptable toxicity or lack of immunogenicity. Although the efficacy of many monoclonal antibodies can be very limited by the immune response against the antibodies themselves, it is extremely difficult to induce antibodies against aptamers. It is most likely due to the inability of aptamers to be presented by T cells via MHC and that the immune response generally does not recognize nucleic acid fragments.

3)投与。現在承認されている抗体薬の大半は、静脈内注入(典型的に2〜4時間)により投与されるが、アプタマーは皮下注射により投与できる(皮下投与によるアプタマーの生物学的利用能は、サルの研究において>80%である(非特許文献1))。この差は主に、比較的低い溶解性と、そのために大半の治療用mAbが大量に必要となることが原因である。良好な可溶性(>150mg/mL)と比較的低い分子量(アプタマー:10〜15kDa;抗体:150kDa)を有するアプタマーでは0.5mL未満の体積で、注射により1週間の用量を投与できる。さらに、アプタマーはサイズが小さいために、抗体または抗体フラグメントが浸透できないコンホメーションの狭窄領域に浸透でき、これもアプタマーベースの治療薬または予防薬のさらなる利点となる。   3) Administration. Most currently approved antibody drugs are administered by intravenous infusion (typically 2-4 hours), but aptamers can be administered by subcutaneous injection (the bioavailability of aptamers by subcutaneous administration is > 80% in non-patent document 1)). This difference is mainly due to the relatively low solubility and therefore the large amount of most therapeutic mAbs required. Aptamers with good solubility (> 150 mg / mL) and relatively low molecular weight (aptamer: 10-15 kDa; antibody: 150 kDa) can be administered in weekly doses by injection in a volume of less than 0.5 mL. In addition, because aptamers are small in size, they can penetrate conformational stenotic areas where antibodies or antibody fragments cannot penetrate, which is an additional advantage of aptamer-based therapeutic or prophylactic agents.

4)拡大縮小可能性およびコスト。治療用アプタマーは化学合成され、したがって、生産需要を満たすために、必要に応じて容易に拡大縮小できる。現在では、生産の拡大縮小困難が、一部の生物製剤の入手可能性を制限しており、大規模なタンパク質生産プラントの資本コストは膨大であるが、単一の大規模オリゴヌクレオチド合成装置は、少なくとも100kg/年を生産でき、必要な初期投資も比較的少ない。キログラムスケールでのアプタマー合成のための品物の現在のコストは、$500/gと概算され、高度に最適化された抗体のコストに匹敵する。プロセス開発の改善の継続により、品物のコストが五年間で<$100/gに下がると期待される。   4) Scalability and cost. Therapeutic aptamers are chemically synthesized and can therefore be easily scaled as needed to meet production demand. Currently, the difficulty of scaling production limits the availability of some biologics, and the capital cost of large protein production plants is enormous, but a single large-scale oligonucleotide synthesizer is Can produce at least 100 kg / year and requires relatively little initial investment. The current cost of goods for aptamer synthesis at the kilogram scale is estimated at $ 500 / g, comparable to the cost of highly optimized antibodies. Continuing process development improvements are expected to reduce the cost of goods to <$ 100 / g in five years.

5)安定性。治療用アプタマーは化学的に強力である。それらは本質的に、熱および変性剤等のファクターへの曝露後に活性を回復するように構成され、凍結乾燥粉末として室温で長時間(>1年)保存できる。これに対して抗体は、冷蔵保存されなければならない。   5) Stability. Therapeutic aptamers are chemically powerful. They are essentially configured to recover activity after exposure to factors such as heat and denaturing agents and can be stored as lyophilized powders at room temperature for extended periods (> 1 year). In contrast, antibodies must be stored refrigerated.

アプタマーの固有の安定性に加えて、アプタマーへの修飾ヌクレオチド(例えば2’―修飾ヌクレオチド)の導入により、酵素的、化学的、熱的、および物理的分解に対する抵抗を高めることができる。SELEX(商標)プロセスの間の修飾ヌクレオチドの導入は、アプタマーの同定後の修飾ヌクレオチドの導入より好ましいことが多いが、転写収率が低いために歴史的に困難となっている。さらに、アプタマーが選択されるプールまたはライブラリの、化学的および構造的多様性を増加させることが有益である。本発明は、これおよび他のニーズを満たす、改良された材料および方法を提供する。   In addition to the intrinsic stability of aptamers, the introduction of modified nucleotides (eg 2'-modified nucleotides) into aptamers can increase resistance to enzymatic, chemical, thermal and physical degradation. The introduction of modified nucleotides during the SELEX ™ process is often preferred over the introduction of modified nucleotides after aptamer identification, but has historically been difficult due to low transcription yields. Furthermore, it is beneficial to increase the chemical and structural diversity of the pool or library from which the aptamer is selected. The present invention provides improved materials and methods that meet this and other needs.

Tucker等、J.Chromatography B.(1999)732:203―212Tucker et al. Chromatography B.M. (1999) 732: 203-212.

現在は、精製、単離、および/または組み換えであり得る、T7RNAポリメラーゼに関する。本明細書で使用されるところの、「単離」という用語は、細胞または組織において組み換え発現された場合の、本発明のポリメラーゼを含む。本明細書で使用されるところの、「単離」という用語は、細胞または組織中へと導入された本発明の核酸配列を含む。一実施形態においては、639位と784位で改変アミノ酸を含むT7RNAポリメラーゼであり、784位の改変アミノ酸がアラニンである場合には、639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンではないものが、提供される。別の実施形態においては、378位に改変アミノ酸をさらに含む、上述のT7RNAポリメラーゼが提供される。別の実施形態においては、266位に改変アミノ酸をさらに含む、上述のT7RNAポリメラーゼが提供される。特定の実施形態においては、639位の改変アミノ酸はロイシンであり、784位の改変アミノ酸はアラニンである。さらなる実施形態においては、266位の改変アミノ酸はロイシンである。さらなる実施形態においては、378位の改変アミノ酸はアルギニンである。本明細書で用いられるところの、「改変アミノ酸」という用語は、指定の位置において対応する野生型アミノ酸に対して改変されている。   Currently relates to T7 RNA polymerase, which can be purified, isolated, and / or recombinant. As used herein, the term “isolated” includes a polymerase of the invention when recombinantly expressed in a cell or tissue. As used herein, the term “isolated” includes a nucleic acid sequence of the invention introduced into a cell or tissue. In one embodiment, a T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, where the modified amino acid at position 639 is not phenylalanine when the modified amino acid at position 784 is alanine is provided. In another embodiment, the T7 RNA polymerase described above is further provided that further comprises a modified amino acid at position 378. In another embodiment, the T7 RNA polymerase described above is further provided, further comprising a modified amino acid at position 266. In certain embodiments, the modified amino acid at position 639 is leucine and the modified amino acid at position 784 is alanine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 266 is leucine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 378 is arginine. As used herein, the term “modified amino acid” is modified relative to the corresponding wild-type amino acid at the specified position.

好ましい実施形態においては、改変アミノ酸が、グアニジン三リン酸が2’―OMeグアニジン三リン酸であり、好ましくは全てのヌクレオチド三リン酸が2’―OMeヌクレオチド三リン酸である、ヌクレオチド三リン酸を含む転写反応物における、ポリメラーゼによる2’―OMe修飾を含む核酸の転写収率を増加させる。特定の実施形態においては、転写収率の増加は、同一の転写条件下で改変アミノ酸T7RNAポリメラーゼおよび改変アミノ酸を欠くT7RNAポリメラーゼの両方につき転写が行われる場合において、改変アミノ酸を欠くT7RNAポリメラーゼに対してである。別の実施形態においては、改変アミノ酸が、2’―OMeヌクレオチド三リン酸、特に2’―OMeグアニジン三リン酸に対する識別を減少させる。特定の実施形態では、2’―OMeヌクレオチド三リン酸に対する識別の低下は、両ポリメラーゼが同一の転写条件下で使用される場合において、改変アミノ酸を欠くT7RNAポリメラーゼに対して、特に野生型T7RNAポリメラーゼに対してである。この態様の特定の実施形態においては、改変アミノ酸を欠くT7RNAポリメラーゼは、639位のアミノ酸がフェニルアラニンに変更され、784位のアミノ酸がアラニンに変更されていることを除き、野生型T7RNAポリメラーゼ、または、639位でフェニルアラニンがチロシンと置換され、784位でアラニンがヒスチジンと置換され、アルギニン残基が378位でリジン残基と置換されている(Y639F/H784A/K378R)ことを除き、野生型アミノ酸配列を有する変異ポリメラーゼである。   In a preferred embodiment, the modified amino acid is a nucleotide triphosphate wherein the guanidine triphosphate is 2'-OMe guanidine triphosphate, preferably all nucleotide triphosphates are 2'-OMe nucleotide triphosphates. Increase the transcription yield of nucleic acids containing 2′-OMe modification by polymerase in a transcription reaction containing In certain embodiments, the increase in transcription yield is relative to T7 RNA polymerase lacking a modified amino acid when transcription is performed for both the modified amino acid T7 RNA polymerase and the T7 RNA polymerase lacking the modified amino acid under the same transcription conditions. It is. In another embodiment, the modified amino acid reduces discrimination against 2'-OMe nucleotide triphosphates, particularly 2'-OMe guanidine triphosphate. In certain embodiments, the reduced discrimination for 2′-OMe nucleotide triphosphates may be greater for T7 RNA polymerase lacking modified amino acids, particularly wild type T7 RNA polymerase, when both polymerases are used under the same transcription conditions. It is against. In certain embodiments of this aspect, the T7 RNA polymerase lacking the modified amino acid is a wild type T7 RNA polymerase, except that the amino acid at position 639 is changed to phenylalanine and the amino acid at position 784 is changed to alanine, or Wild-type amino acid sequence except that phenylalanine is replaced with tyrosine at position 639, alanine is replaced with histidine at position 784, and arginine residue is replaced with a lysine residue at position 378 (Y639F / H784A / K378R) Is a mutant polymerase.

特定の実施形態では、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含む単離されたポリペプチド。特定の実施形態では、本発明のT7RNAポリメラーゼを含む容器を含むキットが、提供される。   In certain embodiments, an isolated polypeptide comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5, and SEQ ID NO: 6. In certain embodiments, a kit is provided that includes a container comprising a T7 RNA polymerase of the invention.

いくつかの実施形態では、転写をもたらすために十分な反応条件下で、本発明の変異T7RNAポリメラーゼをテンプレート核酸とともにインキュベートするステップを含む、一本鎖核酸を転写する方法が、提供される。いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチド転写テンプレートとも称されるテンプレート核酸は、少なくとも部分的に二本鎖である。例えば、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり少なくとも10%、25%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%二本鎖である。いくつかの実施形態においては、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり完全に二本鎖である。   In some embodiments, a method of transcribing a single stranded nucleic acid is provided comprising incubating the mutant T7 RNA polymerase of the invention with a template nucleic acid under reaction conditions sufficient to effect transcription. In some embodiments, the template nucleic acid, also referred to as an oligonucleotide transcription template, is at least partially double stranded. For example, the template nucleic acid is at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, over the entire length of the template. 95%, 96%, 97%, 98% or 99% duplex. In some embodiments, the template nucleic acid is completely double stranded over the entire length of the template.

別の実施形態においては、本発明のポリペプチドをコードする単離された核酸が提供される。特定の実施形態においては、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含むポリペプチドをコードする核酸が、提供される。特定の実施形態においては、配列番号34、配列番号35、配列番号36および配列番号37からなる群より選択される核酸配列が、提供される。いくつかの実施形態においては、本発明の単離された核酸配列を含むベクターが、提供される。特定の実施形態では、プロモータに操作可能に連結された本発明の核酸を含む発現ベクターが、提供される。本発明の別の実施形態においては、本発明の発現ベクターを含む細胞が、提供される。特定の実施形態では、本発明の変異T7RNAポリメラーゼが発現される細胞が、提供される。いくつかの実施形態においては、本発明のT7RNAポリメラーゼをコードする核酸を含む容器を含むキットが、提供される。いくつかの実施形態においては、本発明の変異T7ポリメラーゼ、例えば配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含むポリメラーゼを製造する方法が、提供される。いくつかの実施形態においては、製造方法には、細胞において本発明の変異T7ポリメラーゼをコードする発現ベクターを発現するステップが含まれる。いくつかの実施形態においては、製造方法には、発現本発明の変異T7ポリメラーゼを精製するステップが、さらに含まれる。   In another embodiment, an isolated nucleic acid encoding a polypeptide of the invention is provided. In certain embodiments, a nucleic acid encoding a polypeptide comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 is provided. In certain embodiments, a nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, and SEQ ID NO: 37 is provided. In some embodiments, a vector comprising the isolated nucleic acid sequence of the present invention is provided. In certain embodiments, an expression vector comprising a nucleic acid of the invention operably linked to a promoter is provided. In another embodiment of the invention, a cell comprising the expression vector of the invention is provided. In certain embodiments, cells are provided in which a mutant T7 RNA polymerase of the invention is expressed. In some embodiments, a kit is provided that includes a container comprising a nucleic acid encoding a T7 RNA polymerase of the invention. In some embodiments, provided is a method of producing a mutant T7 polymerase of the invention, eg, a polymerase comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5, and SEQ ID NO: 6. The In some embodiments, the production method includes expressing an expression vector encoding a mutant T7 polymerase of the invention in a cell. In some embodiments, the production method further comprises purifying the expressed mutant T7 polymerase of the invention.

別の実施形態においては、a)変異RNAポリメラーゼと、核酸転写テンプレートと、ヌクレオシド三リン酸とを含む条件下で反応混合物においてテンプレート核酸をインキュベートするステップであり、ヌクレオシド三リン酸が2’―OMeであるステップと、b)一本鎖核酸を生じるために転写反応混合物を転写するステップであり、転写産物の最初のヌクレオチド(すなわち5’末端ヌクレオチド)が2’修飾されていなくてもよいことを除いて、一本鎖核酸の全てのヌクレオチドが2’―OMe修飾される、ステップとを含む、完全2’―OMe核酸を転写する方法が提供される。いくつかの実施形態においては、転写産物の最初のヌクレオシドは、2’―OHグアニジンでありうる。方法のいくつかの実施形態においては、変異RNAポリメラーゼは、639位および784位に改変アミノ酸を含む変異T7RNAポリメラーゼ、特に639位および784位に改変アミノ酸を含むT7RNAポリメラーゼであり、784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでないT7RNAポリメラーゼ、特に、378位の改変アミノ酸および/または266位の改変アミノ酸をさらに含むT7RNAポリメラーゼである。特定の実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの639位の改変アミノ酸はロイシンであり、784位の改変アミノ酸はアラニンである。さらなる実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの266位の改変アミノ酸はロイシンである。さらなる実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの378位の改変アミノ酸はアルギニンである。特定の実施形態では、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含む単離されたポリペプチドが、提供される。いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチド転写テンプレートとも称されるテンプレート核酸は、少なくとも部分的に二本鎖である。例えば、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり少なくとも10%、25%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%二本鎖である。いくつかの実施形態においては、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり完全に二本鎖である。   In another embodiment, a) incubating a template nucleic acid in a reaction mixture under conditions comprising a mutant RNA polymerase, a nucleic acid transcription template, and a nucleoside triphosphate, wherein the nucleoside triphosphate is 2′-OMe. And b) transcribing the transcription reaction mixture to yield a single stranded nucleic acid, wherein the first nucleotide of the transcript (ie, the 5 ′ terminal nucleotide) may not be 2 ′ modified. Except that all nucleotides of the single stranded nucleic acid are 2′-OMe modified, and a method of transcribing a complete 2′-OMe nucleic acid is provided. In some embodiments, the first nucleoside of the transcript can be 2'-OH guanidine. In some embodiments of the method, the mutant RNA polymerase is a mutant T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, particularly a T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, wherein the modified amino acid at position 784. When T is alanine, the modified amino acid at position 639 is not a phenylalanine, particularly a T7 RNA polymerase further comprising a modified amino acid at position 378 and / or a modified amino acid at position 266. In certain embodiments, the modified amino acid at position 639 of the polymerase used in the methods of the invention is leucine and the modified amino acid at position 784 is alanine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 266 of the polymerase used in the methods of the invention is leucine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 378 of the polymerase used in the method of the invention is arginine. In certain embodiments, an isolated polypeptide comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5, and SEQ ID NO: 6 is provided. In some embodiments, the template nucleic acid, also referred to as an oligonucleotide transcription template, is at least partially double stranded. For example, the template nucleic acid is at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, over the entire length of the template. 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% duplex. In some embodiments, the template nucleic acid is completely double stranded over the entire length of the template.

本発明の方法のいくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マンガンイオンがさらに含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。別の実施形態においては、マグネシウムイオンは、マンガンイオンより3.0〜3.5倍高い濃度で転写反応物中に存在する。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.0mMの濃度で存在する別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度は6.5mMであり、マンガンイオンの濃度は2.0mMである。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.5mMの濃度で存在する別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度8mM、マンガンイオンの濃度は2.5mMである。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が2.0mMの濃度で存在する別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度9.5mM、マンガンイオンの濃度は3.0mMである。   In some embodiments of the method of the present invention, the transcription reaction further comprises magnesium ions. In another embodiment, the transcription reaction further comprises manganese ions. In some embodiments, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions. In another embodiment, the magnesium ions are present in the transcription reaction at a concentration that is 3.0 to 3.5 times higher than the manganese ions. In another embodiment where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 1.0 mM, the concentration of magnesium ions is 6.5 mM and the concentration of manganese ions is 2.0 mM. In another embodiment where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 1.5 mM, the magnesium ion concentration is 8 mM and the manganese ion concentration is 2.5 mM. In another embodiment where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 2.0 mM, the magnesium ion concentration is 9.5 mM and the manganese ion concentration is 3.0 mM.

別の実施形態においては、転写反応物には、非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基、特にグアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、2’フルオログアノシン一リン酸、2’フルオログアノシン二リン酸、2’―アミノグアノシン一リン酸、2’―アミノグアノシン二リン酸、2’―デオキシグアノシン一リン酸、および2’―デオキシグアノシン二リン酸からなる群より選択される非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基が、さらに含まれる。別の実施形態においては、転写テンプレートには、T7RNAポリメラーゼプロモータが含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、ポリエチレングリコールがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、無機ピロホスファターゼが含まれる。   In another embodiment, the transcription reaction includes non-2′-OMe guanosine non-triphosphate residues, particularly guanosine monophosphate, guanosine diphosphate, 2′fluoroguanosine monophosphate, 2′fluoroguanosine diphosphate. Non-2'- selected from the group consisting of phosphoric acid, 2'-aminoguanosine monophosphate, 2'-aminoguanosine diphosphate, 2'-deoxyguanosine monophosphate, and 2'-deoxyguanosine diphosphate Further included are OMe guanosine non-triphosphate residues. In another embodiment, the transcription template includes a T7 RNA polymerase promoter. In another embodiment, the transcription reaction further comprises polyethylene glycol. In another embodiment, the transcription reaction includes inorganic pyrophosphatase.

本発明の別の態様においては、アプタマーを同定する方法が提供される。一実施形態においては、a)本発明の変異ポリメラーゼと、一つ以上の核酸転写テンプレートとを含む転写反応混合物を準備するステップと、)一本鎖核酸の候補混合物を生じるために、転写反応混合物を転写するステップであり、一本鎖核酸のヌクレオチドの選択的に一つ以外の全てが2’修飾されている、ステップと、c)候補混合物を標的分子と接触させるステップと、d)候補混合物の親和性に対して標的分子に対する親和性が増加した核酸を、候補混合物から分離するステップと、e)アプタマーが濃縮された混合物を得るために、親和性の増加した核酸を増幅するステップであり、標的分子に対するアプタマーが、アプタマーの最初のヌクレオチドが2’―非修飾でありうることを除いては、全て2’―修飾されたヌクレオチドを含むが同定されるステップを含む、アプタマーを同定する方法が提供される。いくつかの実施形態においては、増幅ステップf)には、(i)親和性が増加した核酸を標的から選択的に解離させるステップと、ii)核酸―標的複合体から解離された親和性が増加した核酸を、逆転写するステップと、iii)逆転写された親和性が増加した核酸を増幅するステップと;(ii)増幅された、逆転写された親和性が増加した核酸を転写テンプレートとして含む転写反応物混合物を調製し、転写混合物を転写するステップが含まれる。   In another aspect of the invention, a method for identifying aptamers is provided. In one embodiment, a) providing a transcription reaction mixture comprising a mutant polymerase of the invention and one or more nucleic acid transcription templates; and) producing a candidate mixture of single stranded nucleic acids. A step wherein all but one of the nucleotides of the single stranded nucleic acid are 2 ′ modified, c) contacting the candidate mixture with the target molecule, and d) the candidate mixture Separating the nucleic acid with increased affinity for the target molecule relative to the affinity of the target from the candidate mixture; and e) amplifying the nucleic acid with increased affinity to obtain a mixture enriched in the aptamer. The aptamer to the target molecule is all 2'-modified nucleotides, except that the first nucleotide of the aptamer can be 2'-unmodified Including including the step of, but is identified, methods of identifying aptamers is provided. In some embodiments, the amplification step f) includes (i) selectively dissociating nucleic acids with increased affinity from the target; and ii) increasing affinity dissociated from the nucleic acid-target complex. Reverse transcription of the nucleic acid, iii) amplifying the reverse transcribed nucleic acid with increased affinity; (ii) containing the amplified reverse transcribed nucleic acid with increased affinity as a transcription template The steps include preparing a transcription reactant mixture and transferring the transcription mixture.

本発明のアプタマー同定方法のいくつかの実施形態においては、変異RNAポリメラーゼは、639位および784位に改変アミノ酸を含む変異T7RNAポリメラーゼ、特に639位および784位に改変アミノ酸を含むT7RNAポリメラーゼであり、784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでないT7RNAポリメラーゼ、特に、378位の改変アミノ酸および/または266位の改変アミノ酸をさらに含むT7RNAポリメラーゼである。特定の実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの639位の改変アミノ酸はロイシンであり、784位の改変アミノ酸はアラニンである。さらなる実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの266位の改変アミノ酸はロイシンである。さらなる実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの378位の改変アミノ酸はアルギニンである。特定の実施形態では、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含む単離されたポリペプチドが、本発明のアプタマー同定方法において使用される。いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチド転写テンプレートとも称されるテンプレート核酸は、少なくとも部分的に二本鎖である。例えば、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり少なくとも10%、25%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%二本鎖である。いくつかの実施形態においては、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり完全二本鎖である。   In some embodiments of the aptamer identification method of the invention, the mutant RNA polymerase is a mutant T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, particularly T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784; When the modified amino acid at position 784 is alanine, the modified amino acid at position 639 is not a phenylalanine, particularly a T7 RNA polymerase further comprising a modified amino acid at position 378 and / or a modified amino acid at position 266. In certain embodiments, the modified amino acid at position 639 of the polymerase used in the methods of the invention is leucine and the modified amino acid at position 784 is alanine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 266 of the polymerase used in the methods of the invention is leucine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 378 of the polymerase used in the method of the invention is arginine. In certain embodiments, an isolated polypeptide comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 is used in the aptamer identification method of the invention. In some embodiments, the template nucleic acid, also referred to as an oligonucleotide transcription template, is at least partially double stranded. For example, the template nucleic acid is at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, over the entire length of the template. 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% duplex. In some embodiments, the template nucleic acid is fully double stranded over the entire length of the template.

いくつかの実施形態においては、転写反応物中の全てのヌクレオチド三リン酸は、2’―OMe修飾されている。一実施形態においては、一つ以上の核酸転写テンプレートは、T7RNAポリメラーゼプロモータおよびT7RNAポリメラーゼプロモータに対してすぐ3’側のリーダー配列を含む。この態様のいくつかの実施形態においては、方法には、ステップa)〜e)を反復的に繰り返すステップが含まれる。   In some embodiments, all nucleotide triphosphates in the transcription reaction are 2'-OMe modified. In one embodiment, the one or more nucleic acid transcription templates include a T7 RNA polymerase promoter and a leader sequence immediately 3 'to the T7 RNA polymerase promoter. In some embodiments of this aspect, the method includes iteratively repeating steps a) -e).

いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マンガンイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、マグネシウムイオンが、マンガンイオンより3.0〜3.5倍高い濃度で転写反応物中に存在する。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度は6.5mMであり、マンガンイオンの濃度は2.0mMである。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.5mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度8mM、マンガンイオンの濃度は2.5mMである。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が2.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度9.5mM、マンガンイオンの濃度は3.0mMである。   In some embodiments, the transcription reactant further comprises magnesium ions. In another embodiment, the transcription reaction further comprises manganese ions. In another embodiment, magnesium ions are present in the transcription reaction at a concentration that is 3.0 to 3.5 times higher than manganese ions. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 1.0 mM, the concentration of magnesium ions is 6.5 mM and the concentration of manganese ions is 2.0 mM. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 1.5 mM, the magnesium ion concentration is 8 mM and the manganese ion concentration is 2.5 mM. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 2.0 mM, the magnesium ion concentration is 9.5 mM and the manganese ion concentration is 3.0 mM.

この態様の別の実施形態においては、本発明のアプタマー同定方法において使用するための転写反応物には、非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基、特にグアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、2’フルオログアノシン一リン酸、2’フルオログアノシン二リン酸、2’―アミノグアノシン一リン酸、2’―アミノグアノシン二リン酸、2’―デオキシグアノシン一リン酸、および2’―デオキシグアノシン二リン酸からなる群より選択される非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基がさらに含まれる。別の実施形態においては、転写テンプレートには、T7RNAポリメラーゼプロモータが含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、ポリエチレングリコールがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、無機ピロホスファターゼが含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。   In another embodiment of this aspect, the transcription reaction for use in the aptamer identification method of the invention includes non-2′-OMe guanosine non-triphosphate residues, particularly guanosine monophosphate, guanosine diphosphate. 2 'fluoroguanosine monophosphate, 2' fluoroguanosine diphosphate, 2'-aminoguanosine monophosphate, 2'-aminoguanosine diphosphate, 2'-deoxyguanosine monophosphate, and 2'-deoxyguanosine Further included are non-2′-OMe guanosine non-triphosphate residues selected from the group consisting of diphosphates. In another embodiment, the transcription template includes a T7 RNA polymerase promoter. In another embodiment, the transcription reaction further comprises polyethylene glycol. In another embodiment, the transcription reaction includes inorganic pyrophosphatase. In some embodiments, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions.

別の実施形態では、a)変異ポリメラーゼと、核酸転写テンプレートと、ヌクレオシド三リン酸とを含む反応混合物において、テンプレート核酸をインキュベートするステップであり、グアニジン三リン酸が2’―OMeであるステップと、b)一本鎖核酸を生じる条件下で転写反応混合物を転写するステップであり、転写産物の最初のヌクレオチドを除いて、得られる一本鎖核酸の全てのグアニジンヌクレオチドが2’―OMe修飾されている、ステップとを含む、核酸を転写する方法が提供される。   In another embodiment, a) incubating the template nucleic acid in a reaction mixture comprising a mutant polymerase, a nucleic acid transcription template, and a nucleoside triphosphate, wherein the guanidine triphosphate is 2′-OMe; B) transcribing the transcription reaction mixture under conditions that give rise to single-stranded nucleic acid, except for the first nucleotide of the transcript, all guanidine nucleotides of the resulting single-stranded nucleic acid are 2′-OMe modified. A method of transcribing a nucleic acid comprising the steps of:

方法のいくつかの実施形態においては、変異RNAポリメラーゼは、639位および784位に改変アミノ酸を含む変異T7RNAポリメラーゼ、特に639位および784位に改変アミノ酸を含むT7RNAポリメラーゼであり、784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでないT7RNAポリメラーゼ、特に、378位の改変アミノ酸および/または266位の改変アミノ酸をさらに含むT7RNAポリメラーゼである。特定の実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの639位の改変アミノ酸はロイシンであり、784位の改変アミノ酸はアラニンである。さらなる実施形態においては、266位の改変アミノ酸はロイシンである。さらなる実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの378位の改変アミノ酸はアルギニンである。特定の実施形態では、本発明の転写方法は、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含む単離されたポリペプチドを使用する。いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチド転写テンプレートとも称されるテンプレート核酸は、少なくとも部分的に二本鎖である。例えば、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり少なくとも10%、25%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%二本鎖である。いくつかの実施形態においては、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり完全二本鎖である。   In some embodiments of the method, the mutant RNA polymerase is a mutant T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, particularly a T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, wherein the modified amino acid at position 784. When T is alanine, the modified amino acid at position 639 is not a phenylalanine, particularly a T7 RNA polymerase further comprising a modified amino acid at position 378 and / or a modified amino acid at position 266. In certain embodiments, the modified amino acid at position 639 of the polymerase used in the methods of the invention is leucine and the modified amino acid at position 784 is alanine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 266 is leucine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 378 of the polymerase used in the method of the invention is arginine. In a particular embodiment, the transcription method of the invention uses an isolated polypeptide comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6. In some embodiments, the template nucleic acid, also referred to as an oligonucleotide transcription template, is at least partially double stranded. For example, the template nucleic acid is at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, over the entire length of the template. 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% duplex. In some embodiments, the template nucleic acid is fully double stranded over the entire length of the template.

反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、転写方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のシチジン三リン酸は2’デオキシである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のチミジン三リン酸は2’デオキシである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のウリジン三リン酸は2’―OHである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のウリジン三リン酸は2’―デオキシである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、シチジン三リン酸は2’―デオキシであり、チミジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、シチジン三リン酸は2’―デオキシであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、チミジン三リン酸2’―デオキシであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、ウリジン三リン酸は2’―デオキシであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、ウリジン三リン酸は2’―OHであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。   In some embodiments of the transcription method, where all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the cytidine triphosphate in the reaction mixture is 2 'deoxy. In some embodiments of the method, wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the thymidine triphosphate in the reaction mixture is 2 'deoxy. In some embodiments of the method where all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the uridine triphosphate in the reaction mixture is 2'-OH. In some embodiments of the method where all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the uridine triphosphate in the reaction mixture is 2'-deoxy. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, cytidine triphosphate is 2'-deoxy and thymidine and adenosine triphosphate are 2'-deoxy. OMe. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, cytidine triphosphate is 2'-deoxy and uridine and adenosine triphosphate are 2'-deoxy. OMe. In some embodiments of the method, wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2′-OMe, thymidine triphosphate 2′-deoxy, and uridine and adenosine triphosphate are 2′-OMe. It is. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, uridine triphosphate is 2'-deoxy and uridine and adenosine triphosphate are 2'-deoxy. OMe. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, uridine triphosphate is 2'-OH and uridine and adenosine triphosphate are 2'-OMe. OMe.

本発明の転写方法のいくつかの実施形態においては、転写反応混合物には、マグネシウムイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マンガンイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。別の実施形態においては、マグネシウムイオンが、マンガンイオンより3.0〜3.5倍高い濃度で、転写反応物中に存在する。転写反応混合物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度は6.5mMであり、マンガンイオンの濃度は2.0mMである。転写反応混合物中に各ヌクレオチド三リン酸が、1.5mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度8mM、マンガンイオンの濃度は2.5mMである。転写反応混合物中に各ヌクレオチド三リン酸が2.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度9.5mM、マンガンイオンの濃度は3.0mMである。   In some embodiments of the transfer method of the present invention, the transcription reaction mixture further comprises magnesium ions. In another embodiment, the transcription reaction further comprises manganese ions. In another embodiment, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions. In another embodiment, magnesium ions are present in the transcription reaction at a concentration that is 3.0 to 3.5 times higher than manganese ions. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction mixture at a concentration of 1.0 mM, the concentration of magnesium ions is 6.5 mM and the concentration of manganese ions is 2.0 mM. In another embodiment where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction mixture at a concentration of 1.5 mM, the concentration of magnesium ions is 8 mM and the concentration of manganese ions is 2.5 mM. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction mixture at a concentration of 2.0 mM, the concentration of magnesium ions is 9.5 mM and the concentration of manganese ions is 3.0 mM.

別の実施形態においては、転写反応混合物には、非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基、特にグアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、2’フルオログアノシン一リン酸、2’フルオログアノシン二リン酸、2’―アミノグアノシン一リン酸、2’―アミノグアノシン二リン酸、2’―デオキシグアノシン一リン酸、および2’―デオキシグアノシン二リン酸からなる群より選択される非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基が含まれる。別の実施形態においては、転写テンプレートには、T7RNAポリメラーゼプロモータが含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、ポリエチレングリコールがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、無機ピロホスファターゼが含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。   In another embodiment, the transcription reaction mixture comprises non-2′-OMe guanosine non-triphosphate residues, in particular guanosine monophosphate, guanosine diphosphate, 2 ′ fluoroguanosine monophosphate, 2 ′ fluoroguanosine diphosphate. Non-2'- selected from the group consisting of phosphoric acid, 2'-aminoguanosine monophosphate, 2'-aminoguanosine diphosphate, 2'-deoxyguanosine monophosphate, and 2'-deoxyguanosine diphosphate OMe guanosine non-triphosphate residues are included. In another embodiment, the transcription template includes a T7 RNA polymerase promoter. In another embodiment, the transcription reaction further comprises polyethylene glycol. In another embodiment, the transcription reaction includes inorganic pyrophosphatase. In some embodiments, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions.

別の実施形態においては、a)変異ポリメラーゼと、一つ以上の核酸転写テンプレートと、ヌクレオシド三リン酸とを含む転写反応混合物を調製するステップであり、グアニジン三リン酸が2’―OMeであるステップと、b)一本鎖核酸の候補混合物を生じる条件下で、転写反応混合物を転写するステップであり、一本鎖核酸のグアノシンヌクレオチドの選択的に一つ以外の全てが2’修飾されている、ステップと、c)候補混合物を標的分子と接触させるステップと、d)候補混合物の親和性に対して標的分子に対する親和性が増加した核酸を、候補混合物から分離するステップと、e)アプタマーが濃縮された混合物を得るために、親和性の増加した核酸を増幅するステップであり、アプタマーの最初のヌクレオチドを除いて全て2’―修飾されたグアニジンヌクレオチドを含む標的分子に対するアプタマーが同定されるステップを含む、アプタマーを同定する方法が提供される。一実施形態においては、増幅ステップには、(i)親和性が増加した核酸を標的から選択的に解離させるステップと、ii)核酸―標的複合体から解離された親和性が増加した核酸を、逆転写するステップと、iii)逆転写された親和性が増加した核酸を増幅するステップと;(ii)増幅された逆転写された親和性が増加した核酸を転写テンプレートとして含む転写反応物混合物を調製し、転写混合物を転写するステップが含まれる。   In another embodiment, a) preparing a transcription reaction mixture comprising a mutant polymerase, one or more nucleic acid transcription templates, and a nucleoside triphosphate, wherein the guanidine triphosphate is 2′-OMe. And b) transcribing the transcription reaction mixture under conditions that yield a candidate mixture of single stranded nucleic acids, wherein all but one of the guanosine nucleotides of the single stranded nucleic acid are selectively 2′-modified. C) contacting the candidate mixture with the target molecule; d) separating nucleic acids having increased affinity for the target molecule relative to the affinity of the candidate mixture from the candidate mixture; e) aptamers Is a step of amplifying nucleic acid with increased affinity to obtain a concentrated mixture, all 2 'except for the first nucleotide of the aptamer. Comprising the step of aptamer to the target molecule containing a modified guanidine nucleotide is identified, methods of identifying aptamers is provided. In one embodiment, the amplification step comprises (i) selectively dissociating the nucleic acid with increased affinity from the target; and ii) the nucleic acid with increased affinity released from the nucleic acid-target complex, Reverse transcription; iii) amplifying the reverse transcribed nucleic acid with increased affinity; (ii) a transcription reaction mixture comprising the amplified reverse transcribed nucleic acid with increased affinity as a transcription template. Preparing and transferring the transfer mixture.

本発明のアプタマー同定方法のいくつかの実施形態においては、変異RNAポリメラーゼは、639位および784位に改変アミノ酸を含む変異T7RNAポリメラーゼ、特に639位および784位に改変アミノ酸を含むT7RNAポリメラーゼであり、784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでないT7RNAポリメラーゼ、特に、378位の改変アミノ酸および/または266位の改変アミノ酸をさらに含むT7RNAポリメラーゼである。特定の実施形態においては、本発明の方法に用いられるポリメラーゼの639位の改変アミノ酸はロイシンであり、784位の改変アミノ酸はアラニンである。さらなる実施形態においては、266位の改変アミノ酸はロイシンである。さらなる実施形態においては、378位の改変アミノ酸はアルギニンである。特定の実施形態では、本発明のアプタマー同定方法は、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含むポリメラーゼを使用する。いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチド転写テンプレートとも称されるテンプレート核酸は、少なくとも部分的に二本鎖である。例えば、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり少なくとも10%、25%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%二本鎖である。いくつかの実施形態においては、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり完全二本鎖である。   In some embodiments of the aptamer identification method of the invention, the mutant RNA polymerase is a mutant T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784, particularly T7 RNA polymerase comprising modified amino acids at positions 639 and 784; When the modified amino acid at position 784 is alanine, the modified amino acid at position 639 is not a phenylalanine, particularly a T7 RNA polymerase further comprising a modified amino acid at position 378 and / or a modified amino acid at position 266. In certain embodiments, the modified amino acid at position 639 of the polymerase used in the methods of the invention is leucine and the modified amino acid at position 784 is alanine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 266 is leucine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 378 is arginine. In a particular embodiment, the aptamer identification method of the invention uses a polymerase comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6. In some embodiments, the template nucleic acid, also referred to as an oligonucleotide transcription template, is at least partially double stranded. For example, the template nucleic acid is at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, over the entire length of the template. 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% duplex. In some embodiments, the template nucleic acid is fully double stranded over the entire length of the template.

反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、アプタマー同定方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のシチジン三リン酸は2’デオキシである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のチミジン三リン酸は2’デオキシである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のウリジン三リン酸は2’―OHである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、反応混合物中のウリジン三リン酸は2’―デオキシである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、シチジン三リン酸は2’―デオキシであり、チミジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、シチジン三リン酸は2’―デオキシであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、チミジン三リン酸2’―デオキシであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、ウリジン三リン酸は2’―デオキシであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。反応混合物中の全てのグアニジン三リン酸が2’―OMeである、方法のいくつかの実施形態においては、ウリジン三リン酸は2’―OHであり、ウリジンおよびアデノシン三リン酸は2’―OMeである。   In some embodiments of the aptamer identification method where all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the cytidine triphosphate in the reaction mixture is 2 'deoxy. In some embodiments of the method, wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the thymidine triphosphate in the reaction mixture is 2 'deoxy. In some embodiments of the method where all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the uridine triphosphate in the reaction mixture is 2'-OH. In some embodiments of the method where all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, the uridine triphosphate in the reaction mixture is 2'-deoxy. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, cytidine triphosphate is 2'-deoxy and thymidine and adenosine triphosphate are 2'-deoxy. OMe. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, cytidine triphosphate is 2'-deoxy and uridine and adenosine triphosphate are 2'-deoxy. OMe. In some embodiments of the method, wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2′-OMe, thymidine triphosphate 2′-deoxy, and uridine and adenosine triphosphate are 2′-OMe. It is. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, uridine triphosphate is 2'-deoxy and uridine and adenosine triphosphate are 2'-deoxy. OMe. In some embodiments of the method wherein all guanidine triphosphates in the reaction mixture are 2'-OMe, uridine triphosphate is 2'-OH and uridine and adenosine triphosphate are 2'-OMe. OMe.

本発明のアプタマー同定方法のいくつかの実施形態においては、転写反応混合物には、マグネシウムイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マンガンイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。別の実施形態においては、マグネシウムイオンは、マンガンイオンより3.0〜3.5倍高い濃度で転写反応物中に存在する。転写反応混合物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度は6.5mMであり、マンガンイオンの濃度は2.0mMである。転写反応混合物中に各ヌクレオチド三リン酸が、1.5mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度8mM、マンガンイオンの濃度は2.5mMである。転写反応混合物中に各ヌクレオチド三リン酸が2.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度9.5mM、マンガンイオンの濃度は3.0mMである。   In some embodiments of the aptamer identification method of the invention, the transcription reaction mixture further comprises magnesium ions. In another embodiment, the transcription reaction further comprises manganese ions. In another embodiment, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions. In another embodiment, the magnesium ions are present in the transcription reaction at a concentration that is 3.0 to 3.5 times higher than the manganese ions. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction mixture at a concentration of 1.0 mM, the concentration of magnesium ions is 6.5 mM and the concentration of manganese ions is 2.0 mM. In another embodiment where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction mixture at a concentration of 1.5 mM, the concentration of magnesium ions is 8 mM and the concentration of manganese ions is 2.5 mM. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction mixture at a concentration of 2.0 mM, the concentration of magnesium ions is 9.5 mM and the concentration of manganese ions is 3.0 mM.

別の実施形態においては、転写反応混合物には、非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基、特に、グアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、2’フルオログアノシン一リン酸、2’フルオログアノシン二リン酸、2’―アミノグアノシン一リン酸、2’―アミノグアノシン二リン酸、T―デオキシグアノシン一リン酸、および2’―デオキシグアノシン二リン酸からなる群より選択される非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基が、さらに含まれる。別の実施形態においては、転写テンプレートには、T7RNAポリメラーゼプロモータが含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、ポリエチレングリコールがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、無機ピロホスファターゼが含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。   In another embodiment, the transcription reaction mixture contains non-2′-OMe guanosine non-triphosphate residues, in particular guanosine monophosphate, guanosine diphosphate, 2′fluoroguanosine monophosphate, 2′fluoroguanosine. Non-2'- selected from the group consisting of diphosphate, 2'-aminoguanosine monophosphate, 2'-aminoguanosine diphosphate, T-deoxyguanosine monophosphate, and 2'-deoxyguanosine diphosphate Further included are OMe guanosine non-triphosphate residues. In another embodiment, the transcription template includes a T7 RNA polymerase promoter. In another embodiment, the transcription reaction further comprises polyethylene glycol. In another embodiment, the transcription reaction includes inorganic pyrophosphatase. In some embodiments, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions.

別の実施形態においては、a)変異T7RNAポリメラーゼと、少なくとも一つの核酸転写テンプレートと、ヌクレオシド三リン酸とを含む転写反応混合物を調製するステップであり、ヌクレオチド三リン酸がグアニジン三リン酸を含み、全てのグアニジン三リン酸が2’―OMe修飾されている、ステップと;b)一本鎖核酸を生じる条件下で、転写反応混合物を転写するステップであり、得られる一本鎖核酸の全てのグアニジンヌクレオチドが、選択的に一つを除いて、2’―OMe修飾されている、ステップを含む、核酸を転写する方法が提供される。別の実施形態においては、a)変異T7RNAポリメラーゼと、少なくとも一つの核酸転写テンプレートと、ヌクレオチド三リン酸とを含む転写反応混合物を準備するステップであり、ヌクレオチド三リン酸がグアニジン三リン酸を含み、全てのグアニジン三リン酸が2’―OMe修飾されている、ステップと;b)一本鎖核酸の候補混合物を生じる条件下で、転写反応混合物を転写するステップであり、一本鎖核酸のグアニジンヌクレオチドの選択的に一つ以外の全てが2’修飾されている、ステップと、c)候補混合物を標的分子と接触させるステップと、d)候補混合物の親和性に対して標的分子に対する親和性が増加した核酸を、候補混合物から分離するステップと、;e)アプタマーが濃縮された混合物を得るために、親和性の増加した核酸を増幅するステップであり、アプタマーのグアニジンヌクレオチドの一つを選択的に除いて全て2’―OMe―修飾されたグアニジンヌクレオチドを含む標的分子に対するアプタマーが、同定されるステップを含む、アプタマーを同定する方法が提供される。いくつかの実施形態においては、増幅ステップには、(i)親和性が増加した核酸を標的から選択的に解離させるステップと、ii)核酸―標的複合体から解離された、親和性が増加した核酸を逆転写するステップと、iii)逆転写された親和性が増加した核酸を、増幅するステップと;(ii)増幅された逆転写された親和性が増加した核酸を転写テンプレートとして含む転写反応物混合物を調製し、転写混合物を転写するステップがさらに含まれる。いくつかの実施形態においては、方法には、ステップa)〜e)を反復的に繰り返すステップがさらに含まれる。   In another embodiment, a) preparing a transcription reaction mixture comprising a mutant T7 RNA polymerase, at least one nucleic acid transcription template, and a nucleoside triphosphate, wherein the nucleotide triphosphate comprises guanidine triphosphate. All guanidine triphosphates are 2′-OMe modified; and b) transcribe the transcription reaction mixture under conditions that yield single stranded nucleic acids, all of the single stranded nucleic acids obtained A method of transcribing a nucleic acid is provided, comprising the steps of: wherein one of the guanidine nucleotides is 2′-OMe modified, with the exception of one. In another embodiment, a) providing a transcription reaction mixture comprising a mutant T7 RNA polymerase, at least one nucleic acid transcription template, and a nucleotide triphosphate, wherein the nucleotide triphosphate comprises guanidine triphosphate. All guanidine triphosphates are 2′-OMe modified; and b) transcribing the transcription reaction mixture under conditions resulting in a candidate mixture of single stranded nucleic acids, A step wherein all but one of the guanidine nucleotides are selectively 2 ′ modified, c) contacting the candidate mixture with the target molecule, and d) affinity for the target molecule relative to the affinity of the candidate mixture. Separating the increased nucleic acid from the candidate mixture; and e) increasing the affinity to obtain a mixture enriched in the aptamer. The step of amplifying the aptamer, wherein an aptamer to a target molecule comprising all 2'-OMe-modified guanidine nucleotides, with the exception of one of the aptamer guanidine nucleotides, is identified. A method of identifying is provided. In some embodiments, the amplification step includes (i) selectively dissociating the nucleic acid with increased affinity from the target; and ii) increasing affinity with the nucleic acid-target complex being dissociated. Reverse transcription of the nucleic acid; iii) amplifying the reverse transcribed nucleic acid with increased affinity; and (ii) a transcription reaction comprising the amplified reverse transcribed nucleic acid with increased affinity as a transcription template. The method further includes preparing a product mixture and transferring the transfer mixture. In some embodiments, the method further includes the step of iteratively repeating steps a) -e).

本発明の方法のこの態様のいくつかの実施形態においては、変異T7RNAポリメラーゼは、野生型T7ポリメラーゼに対して、639位および784位に改変アミノ酸を含み、784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでなく、特に変異T7RNAポリメラーゼは、639位にロイシンおよび784位にアラニンを含む。いくつかの実施形態においては、変異T7RNAポリメラーゼは、野生型に対して、378位および/または266位に改変アミノ酸をさらに含む。さらなる実施形態においては、266位の改変アミノ酸はロイシンである。さらなる実施形態においては、378位の改変アミノ酸はアルギニンである。特定の実施形態では、配列番号1、配列番号2、配列番号5および配列番号6からなる群より選択されるアミノ酸を含む単離されたポリペプチドが、本発明の方法において使用される。いくつかの実施形態においては、オリゴヌクレオチド転写テンプレートとも称されるテンプレート核酸は、少なくとも部分的に二本鎖である。例えば、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり少なくとも10%、25%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%二本鎖である。いくつかの実施形態においては、テンプレート核酸は、テンプレートの全長にわたり完全二本鎖である。   In some embodiments of this aspect of the methods of the invention, the mutant T7 RNA polymerase comprises a modified amino acid at positions 639 and 784 relative to wild type T7 polymerase, and the modified amino acid at position 784 is alanine. The modified amino acid at position 639 is not phenylalanine, and in particular mutant T7 RNA polymerase contains leucine at position 639 and alanine at position 784. In some embodiments, the mutant T7 RNA polymerase further comprises a modified amino acid at position 378 and / or 266 relative to the wild type. In a further embodiment, the modified amino acid at position 266 is leucine. In a further embodiment, the modified amino acid at position 378 is arginine. In certain embodiments, an isolated polypeptide comprising an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 is used in the methods of the invention. In some embodiments, the template nucleic acid, also referred to as an oligonucleotide transcription template, is at least partially double stranded. For example, the template nucleic acid is at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, over the entire length of the template. 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% duplex. In some embodiments, the template nucleic acid is fully double stranded over the entire length of the template.

いくつかの実施形態においては、転写反応混合物は、シチジン三リン酸、ウリジン三リン酸、チミジン三リン酸およびアデノシン三リン酸からなる群より選択される少なくとも二つの追加的な異なる種類のヌクレオチド三リン酸をさらに含み、特に、少なくとも二つの追加的な異なる種類のヌクレオチド三リン酸が2’―OMe修飾され、特に、転写反応混合物に含まれる異なる種類のヌクレオチド三リン酸の全てが、2’―OMe修飾されている。   In some embodiments, the transcription reaction mixture comprises at least two additional different types of nucleotide triphosphates selected from the group consisting of cytidine triphosphate, uridine triphosphate, thymidine triphosphate and adenosine triphosphate. Further comprising phosphate, in particular at least two additional different types of nucleotide triphosphates are 2′-OMe modified, in particular all of the different types of nucleotide triphosphates contained in the transcription reaction mixture are 2 ′ -OMe modified.

本発明の方法のこの態様のいくつかの実施形態においては、少なくとも一種類のヌクレオチド三リン酸が、側鎖で修飾された核酸塩基を含む。本明細書で用いられるところの、側鎖には、少なくとも一つの原子が炭素であり、少なくとも一つの他の原子が一価でない、少なくとも二つの原子を含む有機側鎖が含まれる。一実施形態においては、核酸塩基は、ウリジンの5―および6―位、チミジンの5―および6―位、シチジンの5および6―位および環外アミン、アデノシンの2―、7―および8―位および環外アミン、グアノシンの7―および8―位および環外アミンからなる群より選択される位置で修飾され、特に核酸塩基、例えばピリミジンが、5位で修飾され、特に修飾核酸塩基がウラシルまたはシトシンである。いくつかの実施形態においては、側鎖は、疎水性および/または芳香族側鎖、特にベンジルまたはインドリル側鎖である。   In some embodiments of this aspect of the method of the present invention, at least one nucleotide triphosphate comprises a nucleobase modified with a side chain. As used herein, a side chain includes an organic side chain containing at least two atoms, wherein at least one atom is carbon and at least one other atom is not monovalent. In one embodiment, the nucleobase is uridine 5- and 6-position, thymidine 5- and 6-position, cytidine 5- and 6-position and exocyclic amine, adenosine 2-, 7- and 8- Modified at a position selected from the group consisting of the position and exocyclic amine, the 7- and 8-positions of guanosine and the exocyclic amine, in particular a nucleobase, for example pyrimidine, is modified at the 5 position, in particular the modified nucleobase is uracil Or cytosine. In some embodiments, the side chain is a hydrophobic and / or aromatic side chain, particularly a benzyl or indolyl side chain.

いくつかの実施形態においては、核酸塩基が側鎖で直接修飾されるが、いくつかの実施形態においては、核酸塩基は、側鎖に共有結合するリンカーにより修飾され、リンカーは、―O―、―NH―、―CO―(カルボキシ)および―CH―、―CO―O―および―CO―NH―および―CH―CO―NH―(CH―NH―からなる群より選択され、nが1〜6であり、特にリンカーが、―CO―(カルボキシ)および―CH―および―CO―NH―からなる群より選択される。 In some embodiments, the nucleobase is modified directly at the side chain, but in some embodiments, the nucleobase is modified by a linker that is covalently attached to the side chain, and the linker is -O-, Selected from the group consisting of —NH—, —CO— (carboxy) and —CH 2 —, —CO—O— and —CO—NH— and —CH 2 —CO—NH— (CH 2 ) n —NH—. , N is 1-6, and in particular the linker is selected from the group consisting of —CO— (carboxy) and —CH 2 — and —CO—NH—.

いくつかの実施形態においては、修飾核酸塩基を含むヌクレオチドは、2’―OMeである。特定の実施形態においては、転写反応混合物に含まれる全ての異なる種類のヌクレオチド三リン酸が、修飾核酸塩基を含む種類のヌクレオチドを含めて、2’―OMe修飾される。特定の実施形態では、修飾核酸塩基を含むヌクレオチドは、2’―O―メチル―5―インドリルメチレンUまたは2’―O―メチレ(methyle)―5―ベンジルUである。他の実施形態においては、修飾核酸塩基を含むヌクレオチドは、2’―デオキシまたは2’―OHである。   In some embodiments, the nucleotide comprising the modified nucleobase is 2'-OMe. In certain embodiments, all different types of nucleotide triphosphates included in the transcription reaction mixture are 2'-OMe modified, including types of nucleotides that include modified nucleobases. In certain embodiments, the nucleotide comprising the modified nucleobase is 2'-O-methyl-5-indolylmethylene U or 2'-O-methyl-5-benzyl U. In other embodiments, the nucleotide comprising the modified nucleobase is 2'-deoxy or 2'-OH.

いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムイオンがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、マンガンイオンがさらに含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。別の実施形態においては、マグネシウムイオンは、マンガンイオンより3.0〜3.5倍高い濃度で転写反応物中に存在する。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度は6.5mMであり、マンガンイオンの濃度は2.0mMである。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が1.5mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度8mM、マンガンイオンの濃度は2.5mMである。転写反応物中に各ヌクレオチド三リン酸が2.0mMの濃度で存在する、別の実施形態においては、マグネシウムイオンの濃度9.5mM、マンガンイオンの濃度は3.0mMである。   In some embodiments, the transcription reactant further comprises magnesium ions. In another embodiment, the transcription reaction further comprises manganese ions. In some embodiments, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions. In another embodiment, the magnesium ions are present in the transcription reaction at a concentration that is 3.0 to 3.5 times higher than the manganese ions. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 1.0 mM, the concentration of magnesium ions is 6.5 mM and the concentration of manganese ions is 2.0 mM. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 1.5 mM, the magnesium ion concentration is 8 mM and the manganese ion concentration is 2.5 mM. In another embodiment, where each nucleotide triphosphate is present in the transcription reaction at a concentration of 2.0 mM, the magnesium ion concentration is 9.5 mM and the manganese ion concentration is 3.0 mM.

いくつかの実施形態においては、転写反応混合物には、非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基、特に、グアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、2’フルオログアノシン一リン酸、2’フルオログアノシン二リン酸、2’―アミノグアノシン一リン酸、2’―アミノグアノシン二リン酸、2’―デオキシグアノシン一リン酸、および2’―デオキシグアノシン二リン酸からなる群より選択される非2’―OMeグアノシン非三リン酸残基が含まれる。別の実施形態においては、転写テンプレートには、T7RNAポリメラーゼプロモータが含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応混合物に含まれる核酸転写テンプレートには、T7RNAポリメラーゼプロモータ、およびT7RNAポリメラーゼプロモータに対してすぐ3’側のリーダー配列が含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、ポリエチレングリコールがさらに含まれる。別の実施形態においては、転写反応物には、無機ピロホスファターゼがさらに含まれる。いくつかの実施形態においては、転写反応物には、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方がさらに含まれる。   In some embodiments, the transcription reaction mixture contains non-2′-OMe guanosine non-triphosphate residues, in particular guanosine monophosphate, guanosine diphosphate, 2′fluoroguanosine monophosphate, 2′fluoro. Non-2 selected from the group consisting of guanosine diphosphate, 2′-aminoguanosine monophosphate, 2′-aminoguanosine diphosphate, 2′-deoxyguanosine monophosphate, and 2′-deoxyguanosine diphosphate '-OMe guanosine non-triphosphate residues are included. In another embodiment, the transcription template includes a T7 RNA polymerase promoter. In some embodiments, the nucleic acid transcription template included in the transcription reaction mixture includes a T7 RNA polymerase promoter and a leader sequence immediately 3 'to the T7 RNA polymerase promoter. In another embodiment, the transcription reaction further comprises polyethylene glycol. In another embodiment, the transcription reaction further comprises inorganic pyrophosphatase. In some embodiments, the transcription reaction further includes both magnesium and manganese ions.

本発明の方法のこの態様のいくつかの実施形態においては、転写のステップにより、一本鎖核酸の転写収率がもたらされ、転写収率は、同一の転写反応物が野生型T7RNAポリメラーゼを含むことを除いては同一の転写反応物の収率より高い。転写収率は、電気泳動および可視化により定量し、転写産物コピー数および/または濃度、例えばμMまたはμg/mlで表せる。本発明の方法のこの態様においては、野生型T7ポリメラーゼは、配列番号33によるアミノ酸配列を含む。   In some embodiments of this aspect of the method of the invention, the step of transcription results in a transcription yield of the single stranded nucleic acid, wherein the same transcription reaction contains the wild type T7 RNA polymerase. Except for inclusion, it is higher than the yield of the same transcription reaction product. Transcription yield is quantified by electrophoresis and visualization and can be expressed in transcript copy number and / or concentration, eg, μM or μg / ml. In this aspect of the method of the invention, the wild type T7 polymerase comprises the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 33.

ランダム配列オリゴヌクレオチドのプールからの、in vitroアプタマー選択(SELEX(商標))プロセスの概略図である。1 is a schematic of an in vitro aptamer selection (SELEX ™) process from a pool of random sequence oligonucleotides. FIG. 標準的モノ―PEG化、多重PEG化、およびPEG化による二量体化を表す、様々なPEG化戦略を示した図である。FIG. 2 shows various PEGylation strategies representing standard mono-PEGylation, multiple PEGylation, and dimerization by PEGylation. 核酸(配列番号32)である。It is a nucleic acid (SEQ ID NO: 32). 野生型T7RNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号33)である。It is the amino acid sequence of wild type T7 RNA polymerase (SEQ ID NO: 33). 変異T7RNAポリメラーゼY639L/H784Aの核酸配列(配列番号34)である。It is the nucleic acid sequence of the mutant T7 RNA polymerase Y639L / H784A (SEQ ID NO: 34). T7変異ポリメラーゼY639L/H784A/K378Rの核酸配列(配列番号35)である。It is the nucleic acid sequence of T7 mutant polymerase Y639L / H784A / K378R (SEQ ID NO: 35). 変異T7ポリメラーゼP266L/Y639L/H784Aの核酸配列(配列番号36)である。It is the nucleic acid sequence of the mutant T7 polymerase P266L / Y639L / H784A (SEQ ID NO: 36). 変異T7ポリメラーゼP266L/639L/H784A/K378Rの核酸配列(配列番号37)である。It is the nucleic acid sequence of the mutant T7 polymerase P266L / 639L / H784A / K378R (SEQ ID NO: 37). 転写混合物中にY639L/H784A/K37SR変異T7RNAポリメラーゼと、rGTP(2’―OH GTP)の滴定を用いた、ARC2118およびARC2119の、PAGE―ゲル分析のUV―シャドウイングから定量された相対的転写産物収率を示す。*は、与えられた収率が、UV―シャドウにより最も高い収率が定量された、20uM rGTPで転写されたARC2118に対するものである。Relative transcripts quantified from PAGE-gel analysis UV-shadowing of ARC2118 and ARC2119 using titration of YG639L / H784A / K37SR mutant T7 RNA polymerase and rGTP (2'-OH GTP) in the transcription mixture Yield is shown. * The given yield is for ARC2118 transcribed with 20 uM rGTP, the highest yield quantified by UV-shadow. 転写混合物中にY639L/H784A/K37SR変異T7RNAポリメラーゼと、様々な濃度の2’―OMe NTPs(2’―OMe ATP、2’―OMe UTP、2’―OMe CTP、および2’―OMe GTP)、MgClおよびMnClを伴い、rGTP(2’―OH GTP)を伴わない、ARC2119の、PAGE―ゲル分析のUV―シャドウイングから定量された相対的転写産物収率を示す。与えられた収率は、各1mMの2’―OMe NTP、6.5mMのMgCl、および2mMのMnClの転写条件に対するものである。Y639L / H784A / K37SR mutant T7 RNA polymerase in the transcription mixture and various concentrations of 2'-OMe NTPs (2'-OMe ATP, 2'-OMe UTP, 2'-OMe CTP, and 2'-OMe GTP), FIG. 6 shows relative transcript yields as determined from UV-shadowing of PAGE-gel analysis of ARC2119 with MgCl 2 and MnCl 2 and without rGTP (2′-OH GTP). The yields given are for transcription conditions of 1 mM 2′-OMe NTP, 6.5 mM MgCl 2 , and 2 mM MnCl 2 each. Y639F/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いた全RNAまたは2’―OMe転写の忠実度と比較した、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼによる完全2’―OMe転写(100% 2’―OMe ATP、2’―OMe UTP、2’―OMe CTP、および2’―OMe GTP)のヌクレオチド挿入、欠失および置換の分析を示す表である。表において、(1)は、FAR T7変異ポリメラーゼで転写が行われた、“Direct in Vitro Selection of a 2’―O―Methyl Aptamer to VEGF”Burmeister等、(2005)Chemistry and Biology,12:25―33からのデータを示し、(2)は、LAR T7変異体ポリメラーゼで転写が行われたことを示す。Complete 2′-OMe transcription (100% 2′-OMe ATP, 2 ′) by Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase compared to fidelity of total RNA or 2′-OMe transcription using Y639F / K378R mutant T7 RNA polymerase -OMe UTP, 2'-OMe CTP, and 2'-OMe GTP) nucleotide insertion, deletion and substitution analysis. In the table, (1) indicates “Direct in Vitro Selection of a 2′-O-Methyl Atomer to VEGF” Burmeister et al., (2005) Chemistry and Biology, 12:25. Data from 33 are shown, (2) shows that transcription was performed with LAR T7 mutant polymerase. Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いた一ラウンドの完全2’―OMe転写、その後のDNアーゼ処置、逆転写、スプリンテッドライゲーション、およびPCR増幅を行った前後の、完全2’―OMe転写物(100% 2’―OMe ATP、2’―OMe UTP、2’―OMe CTP、および2’―OMe GTP)の%ヌクレオチド組成の分析を示す表である。Complete 2'-OMe transcript before and after one round of complete 2'-OMe transcription with Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase followed by DNase treatment, reverse transcription, springed ligation, and PCR amplification 2 is a table showing the analysis of% nucleotide composition of (100% 2′-OMe ATP, 2′-OMe UTP, 2′-OMe CTP, and 2′-OMe GTP). 3’―末端にキャップを有する(暗色のボール)、5’から3’方向に示される、最小化MNA抗IgEアプタマーの略図である。3'-Schematic of a minimized MNA anti-IgE aptamer shown in the 5 'to 3' direction with a cap at the end (dark ball). 最小化MNA抗IgEアプタマー、二つのデオキシ置換を有する最小化MNA抗IgEアプタマー、および一つのデオキシ置換とホスホロチオエート置換とを有する最小化MNA抗IgEアプタマーの略図であり、各々が5’〜3’方向に示され、各々が3’―末端にキャップを有する(黒色のボール)。FIG. 4 is a schematic of a minimized MNA anti-IgE aptamer, a minimized MNA anti-IgE aptamer with two deoxy substitutions, and a minimized MNA anti-IgE aptamer with one deoxy substitution and a phosphorothioate substitution, each in the 5′-3 ′ direction. Each having a cap at the 3'-end (black ball). 修飾および野生型T7ポリメラーゼを用いて2’―OMe UTP、2’―OMe ATP、2’―OMe GTP、2’―OMe CTPまたは2’―OH NTPsを導入する転写のレベルを示す図である。FIG. 2 shows the level of transcription that introduces 2'-OMe UTP, 2'-OMe ATP, 2'-OMe GTP, 2'-OMe CTP or 2'-OH NTPs using modified and wild type T7 polymerase.

本発明の一つ以上の実施形態の詳細が、以下の付随の記述に記載される。本発明の実行または試験においては、本明細書に記載のものに類似するか同等の任意の方法または材料を使用できるが、好ましい方法および材料を以下に記載する。本発明の他の特徴、目的および利点は、記載から明らかになる。明細書においては、文脈が逆を明示しない限り、単数形には複数も含まれる。本明細書において用いられる全ての技術的および科学的用語は、特に断りがない限り、本発明が属する技術の当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾が生じる場合には、本明細書が優先する。   The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying description below. Although any methods or materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, the preferred methods and materials are described below. Other features, objects and advantages of the invention will be apparent from the description. In the specification, the singular includes the plural unless the context clearly indicates otherwise. Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification will prevail.

SELEX(商標)方法
アプタマーを生成する好ましい方法は、概して図1に示され、in vitro選択と呼もばれる、“Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment(試験管内人工進化法)”(「SELEX(商標)」)と称されるプロセスによる。SELEX(商標)プロセスは、標的分子に対する高特異性結合をもつ核酸分子のin vitro進化のための方法であり、例えば、1990年6月11日出願の、現在は放棄されている米国特許出願第07/536428号、“Nucleic Acid Ligands”という題の米国特許第5,475,096号、および“Nucleic Acid Ligands”という題の米国特許第5,270,163号(WO91/19813も参照)に記載されている。SELEX(商標)は、選択および増幅の反復的サイクルを実行することにより、任意の所望のレベルの標的結合親和性をもつ、本明細書において「核酸リガンド」とも称されるアプタマーを得るために使用できる。
SELEX ™ Method A preferred method for generating aptamers is shown generally in FIG. 1 and is referred to as “in vitro selection,” “Systemic Evolution of Ligands by Expensive Enrichment” (“SELEX ™”). )). The SELEX ™ process is a method for in vitro evolution of nucleic acid molecules with high specificity binding to a target molecule, for example, the currently abandoned US patent application filed on June 11, 1990. 07/536428, US Pat. No. 5,475,096 entitled “Nucleic Acid Ligands” and US Pat. No. 5,270,163 entitled “Nucleic Acid Ligands” (see also WO 91/19813) Has been. SELEX ™ is used to obtain an aptamer, also referred to herein as a “nucleic acid ligand”, having any desired level of target binding affinity by performing an iterative cycle of selection and amplification. it can.

SELEX(商標)プロセスは、核酸が様々な二次元および三次元構造を形成するための十分な能力と、モノマーかポリマーかを問わず事実上任意の化学化合物とのリガンドとして働く(すなわち特異的結合対を形成する)ために利用可能な十分な化学的可転性をそれらのモノマーの中に有するという、固有の洞察に基づく。任意のサイズまたは組成の分子が、標的となりうる。   The SELEX ™ process acts as a ligand for virtually any chemical compound, whether monomeric or polymeric, with sufficient capacity for nucleic acids to form a variety of 2D and 3D structures (ie, specific binding) Based on the unique insight of having sufficient chemical convertibility in their monomers available to form pairs). Molecules of any size or composition can be targeted.

SELEX(商標)プロセスは、標的を結合する能力に基づく。したがって、SELEX(商標)手順から得られたアプタマーは、標的に結合する特性を有する。しかし、単なる標的結合からは、アプタマー結合作用により標的に及ぼされうる機能効果に関する情報が、仮にあるとしても提供されない。   The SELEX ™ process is based on the ability to bind a target. Thus, aptamers obtained from the SELEX ™ procedure have the property of binding to the target. However, mere target binding does not provide information on the functional effects that can be exerted on the target by aptamer binding, if any.

標的分子の特性の変更には、アプタマーが標的の特性の変化をもたらすために標的上の一定の位置で結合することが必要である。理論的には、SELEX(商標)法により、各アプタマーが標的の異なる部位に結合する、多数のアプタマーの同定がもたらされうる。実行においては、アプタマー―標的結合相互作用は、相互作用のための安定的で利用可能な構造的インターフェイスを提供する、標的上の一つまたは比較的少数の好ましい結合部位で生じることが多い。さらに、SELEX(商標)法が生理的標的分子に実行される場合には、技術者は通常、標的に対するアプタマーの位置を制御できない。したがって、標的上のアプタマー結合部位の位置が、所望の効果につながりうる、あるいは標的分子に影響し得ない、複数の潜在的結合部位の一つまたはその付近である可能性も、そうでない可能性もある。   Changing the properties of the target molecule requires the aptamer to bind at a certain position on the target in order to effect a change in the properties of the target. Theoretically, the SELEX ™ method can lead to the identification of multiple aptamers where each aptamer binds to a different site on the target. In practice, aptamer-target binding interactions often occur at one or a relatively small number of preferred binding sites on the target that provide a stable and available structural interface for the interaction. Furthermore, when the SELEX ™ method is performed on a physiological target molecule, the technician typically cannot control the position of the aptamer relative to the target. Thus, the location of the aptamer binding site on the target may or may not be one of multiple potential binding sites that may lead to the desired effect or not affect the target molecule. There is also.

アプタマーが、その標的結合能力によって、効果をもつことが認められる場合でも、その効果の存在を予測し、または効果がどのようなものになるかを予知する方法はない。SELEX(商標)実験の実施においては、技術者は、アプタマーが、標的に対するアプタマーを得ることができる範囲で、標的を結合する特性を有するということしか確実には分からない。同定されるアプタマーの一部が標的に結合する以上の効果も有することを期待してSELEX(商標)を行うことはできるが、それは不確実である。   Even if an aptamer is found to have an effect due to its target binding ability, there is no way to predict the existence of the effect or to predict what the effect will be. In carrying out a SELEX ™ experiment, the technician is only sure that the aptamer has the property of binding the target to the extent that an aptamer to the target can be obtained. Although SELEX (TM) can be performed in the hope that some of the aptamers identified will also have an effect beyond binding to the target, it is uncertain.

SELEX(商標)プロセスは、開始点としてランダム化配列を含む一本鎖オリゴヌクレオチドの大きなライブラリまたはプールに依存する。オリゴヌクレオチドは、修飾または非修飾DNA、RNAまたはDNA/RNAハイブリッドでありうる。いくつかの例においては、プールは、100%縮重または部分的縮重オリゴヌクレオチドを含む。他の例においては、プールは、ランダム化された配列に導入された少なくとも一つの固定配列および/または保存配列を含む、縮重または部分的縮重オリゴヌクレオチドを含む。他の例においては、プールは、オリゴヌクレオチドプールの全ての分子により共有される配列を含みうる少なくとも一つの固定配列および/または保存配列を、5’および/または3’末端に含む、縮重または部分的縮重オリゴヌクレオチドを含む。固定配列は、後述のCpGモチーフ、PCRプライマのハイブリダイゼーション部位、RNAポリメラーゼ(例えばT3、T4、T7、およびSP6)のプロモータ配列、制限部位、またはポリA領域またはポリT領域等のホモポリマー配列、触媒核、アフィニティーカラムへの選択的結合の部位、転写を促進するリーダー配列、および目的のオリゴヌクレオチドのクローニングおよび/または配列決定を容易にする他の配列等、予め選択された目的のために導入された、プールのオリゴヌクレオチドに共通の配列である。   The SELEX ™ process relies on a large library or pool of single stranded oligonucleotides containing randomized sequences as starting points. Oligonucleotides can be modified or unmodified DNA, RNA or DNA / RNA hybrids. In some examples, the pool comprises 100% degenerate or partially degenerate oligonucleotides. In other examples, the pool includes degenerate or partially degenerate oligonucleotides that include at least one fixed and / or conserved sequence introduced into the randomized sequence. In other examples, the pool includes at least one fixed and / or conserved sequence at the 5 ′ and / or 3 ′ end that may include sequences shared by all molecules of the oligonucleotide pool. Includes partially degenerate oligonucleotides. The fixed sequence includes a CpG motif described later, a hybridization site of a PCR primer, a promoter sequence of RNA polymerase (eg, T3, T4, T7, and SP6), a restriction site, or a homopolymer sequence such as a poly A region or a poly T region, Introduced for preselected purposes such as catalytic nuclei, sites of selective binding to affinity columns, leader sequences that promote transcription, and other sequences that facilitate cloning and / or sequencing of the oligonucleotide of interest Sequence common to the pooled oligonucleotides.

プールのオリゴヌクレオチドは、効率的な増幅に必要な固定配列ならびに縮重配列部分を含むのが好ましい。典型的には、開始プールのオリゴヌクレオチドは、30〜40のランダムなヌクレオチドの内部領域に隣接する固定5’および3’末端配列を含む。縮重ヌクレオチドは、ランダムに切断された細胞核酸から、化学合成およびサイズ選択を含む多数の方法により作成できる。選択/増幅の反復の前または間に、突然変異誘発によりテスト核酸において配列変異を導入または増加することもできる。   The pool oligonucleotides preferably include a fixed sequence as well as a degenerate sequence portion necessary for efficient amplification. Typically, the starting pool oligonucleotide comprises fixed 5 'and 3' terminal sequences flanking an internal region of 30-40 random nucleotides. Degenerate nucleotides can be made from randomly cleaved cellular nucleic acids by a number of methods including chemical synthesis and size selection. It is also possible to introduce or increase sequence variations in the test nucleic acid by mutagenesis before or during the selection / amplification iteration.

オリゴヌクレオチドの縮重配列部分は、任意の長さであり得、リボヌクレオチドおよび/またはデオキシリボヌクレオチドを含み得、修飾または非天然ヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体を含みうる。例えば、米国特許第5,958,691号;第5,660,985号;第5,958,691号;第5,698,687号;第5,817,635号;第5,672,695号、および国際公開第92/07065号を参照。縮重オリゴヌクレオチドは、当該分野で周知のオリゴヌクレオチド固相合成技術を使用してホスホジエステル結合ヌクレオチドから合成されうる。例えば、Froehler等、Nucl.Acid Res.14:5399―5467(1986)およびFroehler等、Tet.Lett.27:5575―5578(1986)を参照。トリエステル合成法等の液相法を用いて、ランダムオリゴヌクレオチドを合成することもできる。例えば、Sood等、Nucl.Acid Res.4:2557(1977)およびHirose等、Tet.Lett.,28:2449(1978)を参照。自動DNA合成装置で行われる典型的な合成は、ほとんどのSELEX(商標)実験に十分な数である、1016〜1017の個々の分子を生じる。配列設計における十分に大きな縮重配列の領域により、各合成分子が固有の配列を表わす可能性が増加する。 The degenerate sequence portion of the oligonucleotide can be of any length, can include ribonucleotides and / or deoxyribonucleotides, and can include modified or unnatural nucleotides or nucleotide analogs. For example, U.S. Patent Nos. 5,958,691; 5,660,985; 5,958,691; 5,698,687; 5,817,635; 5,672,695. No. and International Publication No. WO 92/07065. Degenerate oligonucleotides can be synthesized from phosphodiester-linked nucleotides using oligonucleotide solid phase synthesis techniques well known in the art. For example, Froehler et al., Nucl. Acid Res. 14: 5399-5467 (1986) and Froehler et al., Tet. Lett. 27: 5575-5578 (1986). Random oligonucleotides can also be synthesized using a liquid phase method such as a triester synthesis method. See, for example, Sood et al., Nucl. Acid Res. 4: 2557 (1977) and Hirose et al., Tet. Lett. 28: 2449 (1978). A typical synthesis performed on an automated DNA synthesizer yields 10 16 to 10 17 individual molecules, which is sufficient for most SELEX ™ experiments. A sufficiently large region of degenerate sequence in the sequence design increases the likelihood that each synthetic molecule represents a unique sequence.

オリゴヌクレオチドの開始ライブラリは、DNA合成装置での自動化された化学合成により生成されうる。縮重配列を合成するために、四つ全てのヌクレオチドの混合物を、合成プロセスの間に各ヌクレオチド添加ステップにおいて加え、ヌクレオチドの確率的導入を可能にする。前述の通り、一実施形態においては、ランダムオリゴヌクレオチドは完全縮重配列を含むが、他の実施形態では、縮重オリゴヌクレオチドは非ランダムまたは部分的にランダムな配列の連なりを含みうる。各添加ステップで四つのヌクレオチドを異なるモル比で加えることにより、部分的にランダムな配列が生成されうる。   The starting library of oligonucleotides can be generated by automated chemical synthesis on a DNA synthesizer. To synthesize degenerate sequences, a mixture of all four nucleotides is added at each nucleotide addition step during the synthesis process to allow for the stochastic introduction of nucleotides. As described above, in one embodiment, a random oligonucleotide includes a fully degenerate sequence, while in other embodiments, a degenerate oligonucleotide can include a sequence of non-random or partially random sequences. By adding four nucleotides at different molar ratios at each addition step, a partially random sequence can be generated.

RNAライブラリが開始ライブラリとして用いられる場合には、典型的に、DNAライブラリを合成し、選択的PCR増幅してから、T7RNAポリメラーゼまたは修飾T7 RNAポリメラーゼを用いてDNAライブラリをin vitroで転写し、転写されたライブラリを精製することにより、それが生成される。そして、RNAまたはDNAライブラリが、結合に好ましい条件下で標的と混合され、同じ一般的選択スキームを用いて結合、分離および増幅の段階的な反復が行われ、結合能および選択性の事実上任意の所望の基準が達成される。より詳しくは、SELEX(商標)法は、核酸の開始プールを含む混合物から開始し、(a)結合に好ましい条件下で混合物を標的と接触させるステップと;(b)標的分子に特異的に結合した核酸から、未結合核酸を分離するステップと;(c)核酸―標的複合体を選択的に解離させるステップと;(d)リガンドが濃縮された核酸の混合物を得るために、核酸―標的複合体から解離された核酸を増幅するステップと;(e)標的分子に対する高特異性、高親和性核酸リガンドを得るために、結合、分離、解離、および増幅のステップを、必要な回数のサイクルで繰り返すステップを含む。RNAアプタマーが選択される場合においては、SELEX(商標)法は、(i)ステップ(d)の増幅の前に、核酸―標的複合体から解離された核酸を逆転写するステップと;(ii)プロセスを再開する前に、ステップ(d)からの増幅された核酸を転写するステップをさらに含む。   When an RNA library is used as the starting library, typically, the DNA library is synthesized, selectively PCR amplified, and then transcribed in vitro using T7 RNA polymerase or modified T7 RNA polymerase, It is generated by purifying the generated library. The RNA or DNA library is then mixed with the target under conditions favorable for binding, and stepwise iterations of binding, separation and amplification are performed using the same general selection scheme, with virtually any binding capacity and selectivity. Desired criteria are achieved. More particularly, the SELEX ™ method starts with a mixture comprising an initiating pool of nucleic acids, (a) contacting the mixture with a target under conditions favorable for binding; (b) specifically binding to a target molecule. Separating unbound nucleic acid from the treated nucleic acid; (c) selectively dissociating the nucleic acid-target complex; and (d) nucleic acid-target complex to obtain a ligand-enriched nucleic acid mixture. Amplifying nucleic acid dissociated from the body; (e) binding, separation, dissociation, and amplification steps in the required number of cycles to obtain a high specificity, high affinity nucleic acid ligand for the target molecule. Including repeating steps. In the case where an RNA aptamer is selected, the SELEX ™ method comprises (i) reverse transcribing the nucleic acid dissociated from the nucleic acid-target complex prior to amplification in step (d); (ii) The method further includes the step of transcribing the amplified nucleic acid from step (d) before resuming the process.

多数の可能性のある配列および構造を含む核酸混合物の中においては、所与の標的に対する様々な結合親和性がある。標的に対する親和性が高い(解離定数が低い)ものは、最も標的と結合しやすい。分離、解離および増幅の後、第二核酸混合物が生成され、結合親和性がより高い候補が濃縮される。得られた核酸混合物が一つまたは数個の配列のみから主に構成されるまで、追加的な選択のラウンドにより次第に最適なリガンドが選ばれる。そして、これらがクローニングされ、配列決定され、リガンドまたはアプタマーとして1)標的結合親和性;および/または2)標的機能に影響する能力につき個々に試験されうる。   Within a nucleic acid mixture containing a large number of potential sequences and structures, there are various binding affinities for a given target. Those having a high affinity for the target (low dissociation constant) are most likely to bind to the target. After separation, dissociation and amplification, a second nucleic acid mixture is generated and candidates with higher binding affinity are enriched. Until the resulting nucleic acid mixture is mainly composed of only one or several sequences, the optimal ligand is gradually selected through additional rounds of selection. These can then be cloned, sequenced and individually tested for the ability to affect 1) target binding affinity; and / or 2) target function as ligands or aptamers.

所望の目標が達成されるまで、選択および増幅のサイクルが繰り返される。最も一般的な場合においては、サイクルの反復により結合強度に有意な改善が達成されなくなるまで、選択/増幅が継続される。方法は、典型的には、約1014の異なる核酸種のサンプリングに使用されるが、約1018もの数の異なる核酸種のサンプリングにも使用されうる。一般に、5〜20サイクルの手順において、核酸アプタマー分子が選択される。一実施形態においては、最初の選択ステージにおいてのみ不均質性が導入され、複製プロセスの全体にわたって生じることはない。 The selection and amplification cycle is repeated until the desired goal is achieved. In the most general case, selection / amplification is continued until no significant improvement in binding strength is achieved by repeated cycles. The method is typically used for sampling about 10 14 different nucleic acid species, but can also be used for sampling as many as about 10 18 different nucleic acid species. In general, nucleic acid aptamer molecules are selected in a 5-20 cycle procedure. In one embodiment, heterogeneity is introduced only in the initial selection stage and does not occur throughout the replication process.

SELEX(商標)法の一実施形態においては、選択プロセスが、選択された標的に最も強く結合する核酸リガンドを単離することにおいて非常に効率的であるために、選択および増幅のサイクルが一度で足りる。そのような効率的な選択は、例えば、カラムに結合した標的と結びつく核酸の能力が、カラムが最も親和性の高い核酸リガンドの分離および単離を十分に許容できるような態様で働く、クロマトグラフィタイプのプロセスにおいて生じうる。   In one embodiment of the SELEX ™ method, the selection process is very efficient in isolating the nucleic acid ligand that binds most strongly to the selected target, so that the selection and amplification cycle is performed once. It ’s enough. Such an efficient selection is, for example, a chromatographic type in which the ability of the nucleic acid to bind to the target bound to the column works in such a way that the column is well tolerated for the separation and isolation of the highest affinity nucleic acid ligands. Can occur in the process.

多くの場合には、単一の核酸リガンドが同定されるまでSELEX(商標)プロセスの反復的ステップを行うことが、必ずしも望ましいとは限らない。標的特異的核酸リガンド溶液は、多数の保存配列、および標的に対する核酸リガンドの親和性に大きく影響せずに置換または加えられうる多数の配列を有する、核酸構造またはモチーフのファミリーを含みうる。SELEX(商標)プロセスを完了前に終了することにより、核酸リガンド溶液ファミリーの多数のメンバーの配列を決定することが可能である。   In many cases, it is not always desirable to perform iterative steps of the SELEX ™ process until a single nucleic acid ligand is identified. A target-specific nucleic acid ligand solution can comprise a family of nucleic acid structures or motifs having a large number of conserved sequences and a number of sequences that can be substituted or added without significantly affecting the affinity of the nucleic acid ligand for the target. By terminating the SELEX ™ process prior to completion, it is possible to determine the sequence of multiple members of the nucleic acid ligand solution family.

種々の核酸の一次構造、二次構造および三次構造が存在することが知られている。非ワトソン―クリック型の相互作用に関与することが最も一般的に示されている構造またはモチーフは、ヘアピンループ、対称および非対称のバルジ、シュードノットおよびこれらの無数の組み合わせと呼ばれる。このようなモチーフの公知の場合のほぼ全てが、それらがわずか30ヌクレオチド以内の核酸配列において形成されうることを示唆する。この理由から、連続したランダム化セグメントを用いたSELEX(商標)手順が、約20〜50、いくつかの実施形態においては約30〜40の間のヌクレオチドのランダム化セグメントを含む核酸配列で開始されることが好ましいことが多い。一実施例においては、5’―固定:ランダム:3’―固定配列は、約30〜約40ヌクレオチドのランダム配列を含む。   It is known that there are primary, secondary and tertiary structures of various nucleic acids. The structures or motifs most commonly shown to be involved in non-Watson-Crick interactions are called hairpin loops, symmetric and asymmetric bulges, pseudoknots, and myriad combinations thereof. Almost all of the known cases of such motifs suggest that they can be formed in nucleic acid sequences of only 30 nucleotides or less. For this reason, a SELEX ™ procedure using consecutive randomized segments is initiated with a nucleic acid sequence comprising a randomized segment of about 20-50, in some embodiments between about 30-40 nucleotides. Often it is preferred. In one example, the 5'-fixed: random: 3'-fixed sequence comprises a random sequence of about 30 to about 40 nucleotides.

多くの特定の目的を達成するために、基本的なSELEX(商標)法が改変されている。例えば、米国特許第5,707,796号は、曲がったDNA等の特定の構造特性を有する核酸分子を選択するための、ゲル電気泳動と合わせたSELEX(商標)プロセスの利用を記載する。米国特許第5,763,177号は、標的分子に結合および/または光架橋および/またはこれを光不活性化しうる光反応性基を含む核酸リガンドを選択するための、SELEX(商標)ベースの方法を記載する。米国特許第5,567,588号および第5,861,254号は、標的分子に対して高い親和性および低い親和性を持つオリゴヌクレオチドの非常に効率的な分離を達成する、SELEX(商標)ベースの方法を記載する。米国特許第5,496,938号は、SELEX(商標)プロセスが実施された後に、改善された核酸リガンドを得るための方法を記載する。米国特許第5,705,337号は、リガンドを標的に共有結合するための方法を記載する。   The basic SELEX (TM) method has been modified to achieve many specific objectives. For example, US Pat. No. 5,707,796 describes the use of the SELEX ™ process combined with gel electrophoresis to select nucleic acid molecules having specific structural characteristics such as bent DNA. US Pat. No. 5,763,177 describes a SELEX ™ -based method for selecting nucleic acid ligands that contain a photoreactive group that can bind to and / or photocrosslink and / or inactivate the target molecule. Describes the method. US Pat. Nos. 5,567,588 and 5,861,254 describe SELEX ™ that achieves very efficient separation of oligonucleotides with high and low affinity for the target molecule. The base method is described. US Pat. No. 5,496,938 describes a method for obtaining improved nucleic acid ligands after the SELEX ™ process has been performed. US Pat. No. 5,705,337 describes a method for covalently binding a ligand to a target.

SELEX(商標)法を用いて、標的分子上の一つ以上の部位に結合する核酸リガンドを得ること、および、標的上の特定の部位に結合する非核酸種を含む核酸リガンドを得ることもできる。SELEX(商標)法は、核酸結合タンパク質およびその生物学的機能の一部として核酸に結合することが知られていないタンパク質、ならびに補因子および他の小分子等の、巨大分子および小分子を含む任意の想定可能な標的に結合する核酸リガンドを単離および同定するための手段を提供する。例えば、米国特許第5,580,737号は、カフェインとその密接に関連するアナログ、テオフィリンに対して高い親和性で結合し得る、SELEX(商標)法により同定される核酸配列を開示する。   The SELEX ™ method can also be used to obtain nucleic acid ligands that bind to one or more sites on the target molecule and to obtain nucleic acid ligands that contain non-nucleic acid species that bind to specific sites on the target . The SELEX ™ method includes macromolecules and small molecules, such as nucleic acid binding proteins and proteins that are not known to bind to nucleic acids as part of their biological function, and cofactors and other small molecules Means are provided for isolating and identifying nucleic acid ligands that bind to any possible target. For example, US Pat. No. 5,580,737 discloses nucleic acid sequences identified by the SELEX ™ method that can bind with high affinity to caffeine and its closely related analog, theophylline.

Counter−SELEX(商標)プロセスは、一つ以上の非標的分子への交差反応性をもつ核酸リガンド配列を排除することにより、標的分子に対する核酸リガンドの特異性を改善する方法である。Counter−SELEX(商標)プロセスには、(a)核酸の候補混合物を調製するステップと;(b)候補混合物を標的に接触させるステップであり、候補混合物と比較して標的に対する親和性が増加している核酸が、候補混合物の残部から分離され得る、ステップと;(c)候補混合物の残部から親和性が増加した核酸を分離するステップと;(d)標的から親和性が増加した核酸を選択的に解離するステップと;(e)非標的核酸分子(単数または複数)に対する特異的親和性をもつ核酸リガンドが除去されるように、親和性の増加した核酸を一つ以上の非標的分子と接触させる、ステップと;(f)標的分子への結合につき比較的高い親和性および特異性を有する核酸配列が濃縮された核酸の混合物を得るために、標的分子だけに対して特異的親和性をもつ核酸を増幅する、ステップが含まれる。SELEX(商標)法について上述したように、所望の目標が達成されるまで、選択および増幅のサイクルが必要に応じて繰り返される。   The Counter-SELEX ™ process is a method for improving the specificity of a nucleic acid ligand for a target molecule by eliminating nucleic acid ligand sequences that have cross-reactivity to one or more non-target molecules. The Counter-SELEX ™ process includes (a) preparing a candidate mixture of nucleic acids; and (b) contacting the candidate mixture with a target, with increased affinity for the target compared to the candidate mixture. Selecting a nucleic acid having increased affinity from the target; and (c) separating nucleic acid having increased affinity from the remainder of the candidate mixture; and (d) selecting nucleic acid having increased affinity from the target. (E) the increased affinity nucleic acid with one or more non-target molecules such that a nucleic acid ligand with specific affinity for the non-target nucleic acid molecule (s) is removed. (F) only the target molecule to obtain a mixture of nucleic acid sequences enriched for nucleic acid sequences having a relatively high affinity and specificity for binding to the target molecule; Amplifying a nucleic acid having a specific affinity for include step. As described above for the SELEX ™ method, the selection and amplification cycles are repeated as necessary until the desired goal is achieved.

治療剤およびワクチンとしての核酸の使用において直面する一つの潜在的な問題は、そのホスホジエステル形態におけるオリゴヌクレオチドが、所望の効果が現れる前に、エンドヌクレアーゼおよびエキソヌクレアーゼ等の細胞内酵素および細胞外酵素により体液中で急速に分解されうることである。したがって、SELEX(商標)法は、リガンドに、in vivo安定性の改善または送達特性の改善等の特性の改善を与える修飾ヌクレオチドを含む高親和性核酸リガンドの同定を含む。このような修飾の例には、糖位および/またはリン酸位および/または塩基位での化学的置換が含まれる。修飾ヌクレオチドを含むSELEX(商標)―同定核酸が、例えば、リボースの2’位、ピリミジンの5位、およびプリンの8位で化学的に修飾されたヌクレオチド誘導体を含むオリゴヌクレオチドを記載する米国特許第5,660,985号、様々な2’修飾ピリミジンを含むオリゴヌクレオチドを記載する米国特許第5,756,703号、および、2’―アミノ(2’―NH)、2’―フルオロ(2’―F)、および/または2’―O―メチル(2’―OMe)置換基で修飾された一つ以上のヌクレオチドを含む、高特異的核酸リガンドを記載する米国特許第5,580,737号に記載されている。 One potential problem faced in the use of nucleic acids as therapeutic agents and vaccines is that the oligonucleotides in their phosphodiester form can be activated before intracellular enzymes such as endonucleases and exonucleases and extracellular before the desired effect appears. It can be rapidly degraded in body fluids by enzymes. Thus, the SELEX ™ method involves the identification of high affinity nucleic acid ligands containing modified nucleotides that give the ligand improved properties such as improved in vivo stability or improved delivery properties. Examples of such modifications include chemical substitutions at the sugar and / or phosphate and / or base positions. SELEX ™ containing modified nucleotides-US Pat. No. 6,036,095 describes an oligonucleotide wherein the identified nucleic acid comprises a nucleotide derivative chemically modified, for example, at the 2 ′ position of ribose, the 5 position of pyrimidine, and the 8 position of purine No. 5,660,985, US Pat. No. 5,756,703 describing oligonucleotides containing various 2′-modified pyrimidines, and 2′-amino (2′-NH 2 ), 2′-fluoro (2 US Pat. No. 5,580,737 describing highly specific nucleic acid ligands comprising one or more nucleotides modified with a '-F) and / or 2'-O-methyl (2'-OMe) substituents In the issue.

本発明において意図される核酸リガンドの修飾には、核酸リガンド塩基または全体としての核酸リガンドに追加的電荷、極性、疎水性、水素結合、静電相互作用、および流動性を導入する他の化学基を提供するものが含まれるが、これらに限定されない。ヌクレアーゼに対して抵抗性のオリゴヌクレオチド集団を生成するための修飾には、一つ以上の置換ヌクレオチド間結合、改変された糖、改変された塩基、またはそれらの組み合わせも含まれうる。このような修飾には、2’―位糖修飾、5―位ピリミジン修飾、8―位プリン修飾、環外アミンでの修飾、4―チオウリジンの置換、5―ブロモもしくは5―ヨードウラシルの置換;骨格修飾、ホスホロチオエートまたはアルキルホスフェート修飾、メチル化、および、イソ塩基のイソシチジンおよびイソグアノシン等の異常な塩基対の組み合わせが含まれるが、これに限られない。修飾には、キャッピング等の3’修飾および5’修飾も含まれうる。修飾には、キャッピング、例えばエキソヌクレアーゼ抵抗性を増加させるための3’―3’―dTキャップの付加等の、3’修飾および5’修飾も含まれうる(例えば、各々参照により全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第5,674,685号;第5,668,264号;第6,207,816号;および第6,229,002号を参照。)
一実施形態においては、P(O)O基がP(O)S(「チオエート」)、P(S)S(「ジチオエート」)、P(O)NR(「アミデート」)、P(O)R、P(O)OR’、COまたはCH(「ホルムアセタール」)、または3’―アミン(―NH―CH―CH―)により置換されたオリゴヌクレオチドが提供され、各RまたはR’は、独立してHであるか置換もしくは非置換アルキルである。―O―、―N―、または―S―結合を介して、隣接するヌクレオチドに結合基が結合され得る。オリゴヌクレオチドにおける全ての結合が同一である必要はない。
Nucleic acid ligand modifications contemplated in the present invention include nucleic acid ligand bases or other chemical groups that introduce additional charge, polarity, hydrophobicity, hydrogen bonding, electrostatic interactions, and fluidity into the nucleic acid ligand as a whole. Are provided, but are not limited to these. Modifications to generate a population of oligonucleotides that are resistant to nucleases can also include one or more substituted internucleotide linkages, modified sugars, modified bases, or combinations thereof. Such modifications include 2′-position sugar modification, 5-position pyrimidine modification, 8-position purine modification, modification with exocyclic amines, substitution of 4-thiouridine, substitution of 5-bromo or 5-iodouracil; Backbone modifications, phosphorothioate or alkyl phosphate modifications, methylation, and unusual base pair combinations such as, but not limited to, the isobases isocytidine and isoguanosine. Modifications can also include 3 ′ and 5 ′ modifications such as capping. Modifications can also include 3 ′ and 5 ′ modifications such as capping, eg, addition of a 3′-3′-dT cap to increase exonuclease resistance (eg, each herein by reference in its entirety). (See US Pat. Nos. 5,674,685; 5,668,264; 6,207,816; and 6,229,002, which are incorporated herein by reference.)
In one embodiment, the P (O) O group is P (O) S (“thioate”), P (S) S (“dithioate”), P (O) NR 2 (“amidate”), P (O ) R, P (O) OR ′, CO or CH 2 (“formacetal”), or oligonucleotides substituted with 3′-amine (—NH—CH 2 —CH 2 —) are provided, each R or R ′ is independently H or substituted or unsubstituted alkyl. A linking group can be attached to an adjacent nucleotide via a —O—, —N—, or —S— linkage. Not all bonds in an oligonucleotide need be identical.

さらなる実施形態においては、オリゴヌクレオチドは修飾糖基を含み、例えば一つ以上のヒドロキシル基が、ハロゲン、脂肪族基で置換されるか、エーテルまたはアミンとして官能化される。一実施形態においては、フラノース残基の2’位が、O―メチル、O―アルキル、O―アリル、S―アルキル、S―アリル、またはハロ基のいずれかにより置換される。2’―修飾糖の合成方法が、例えばSproat等、Nucl.AcidRes.19:733―738(1991);Cotton等、Nucl.Acid Res.19:2629―2635(1991);およびHobbs等、Biochemistry12:5138―5145(1973)に記載される。他の修飾は、当技術分野の技術者に公知である。このような修飾は、SELEX(商標)プロセス前修飾またはSELEX(商標)プロセス後修飾(先に同定された未修飾リガンドの修飾)であるか、SELEX(商標)プロセスへの組み込みによりなされうる。   In further embodiments, the oligonucleotide comprises a modified sugar group, eg, one or more hydroxyl groups are substituted with a halogen, an aliphatic group, or functionalized as an ether or amine. In one embodiment, the 2 'position of the furanose residue is substituted with either an O-methyl, O-alkyl, O-allyl, S-alkyl, S-allyl, or halo group. Methods for synthesizing 2'-modified sugars are described in, for example, Sproat et al., Nucl. Acid Res. 19: 733-738 (1991); Cotton et al., Nucl. Acid Res. 19: 2629-2635 (1991); and Hobbs et al., Biochemistry 12: 5138-5145 (1973). Other modifications are known to those skilled in the art. Such modifications can be pre-SELEX ™ process modification or post-SELEX ™ process modification (modification of previously identified unmodified ligands) or can be made by incorporation into the SELEX ™ process.

SELEX(商標)プロセス前修飾またはSELEX(商標)プロセスへの組み込みによりなされるものは、そのSELEX(商標)標的に対する特異性と、安定性の改善、例えばin vivo安定性の両方を有する核酸リガンドを生じる。核酸リガンドに対するSELEX(商標)プロセス後修飾((例えばSELEX(商標)プロセス前修飾によりヌクレオチドが導入された、先に同定されたリガンドの切断、欠失、置換または追加的なヌクレオチド修飾)は、核酸リガンドの結合能に悪影響を与えることなく、安定性、例えばin vivo安定性の改善をもたらしうる。選択的に、修飾ヌクレオチドがSELEX(商標)プロセス前修飾により導入されたアプタマーが、SELEX(商標)プロセス後修飾(すなわちSELEXの後のSELEX(商標)後修飾プロセス)により、さらに修飾されうる。   What is made by SELEX (TM) pre-modification or incorporation into the SELEX (TM) process allows for a nucleic acid ligand that has both specificity for its SELEX (TM) target and improved stability, e.g., in vivo stability. Arise. A SELEX ™ post-process modification to a nucleic acid ligand (eg, a previously identified ligand cleavage, deletion, substitution or additional nucleotide modification introduced with a nucleotide by a SELEX ™ pre-process modification) It can lead to improved stability, eg in vivo stability, without adversely affecting the binding capacity of the ligand.Optionally, aptamers in which modified nucleotides have been introduced by SELEX ™ pre-modification can be used as SELEX ™ It can be further modified by post-process modification (ie SELEX ™ post-modification process after SELEX).

SELEX(商標)法は、米国特許第5,637,459号および第5,683,867号に記載されるように、選択されたオリゴヌクレオチドを他の選択されたオリゴヌクレオチドおよび非オリゴヌクレオチドの機能単位と組み合わせるステップを含む。SELEX(商標)法は、例えば米国特許第6,011,020号、第6,051,698号、および国際公開第98/18480号に記載されるように、選択された核酸リガンドを、診断用または治療用複合体において親油性または非免疫原性の高分子量化合物と組み合わせるステップをさらに含む。これらの特許および特許出願は、広範囲の形および他の特性の組み合わせを、オリゴヌクレオチドの効率的増幅および複製特性、および他の分子の所望の特性とともに教示する。   The SELEX ™ method can be used to select selected oligonucleotides from other selected oligonucleotide and non-oligonucleotide functions as described in US Pat. Nos. 5,637,459 and 5,683,867. Including the step of combining with the unit. The SELEX ™ method uses selected nucleic acid ligands for diagnostics as described, for example, in US Pat. Nos. 6,011,020, 6,051,698, and WO 98/18480. Or further comprising combining with a lipophilic or non-immunogenic high molecular weight compound in a therapeutic complex. These patents and patent applications teach a wide range of shapes and combinations of other properties, along with efficient amplification and replication properties of oligonucleotides, and desired properties of other molecules.

SELEX(商標)法による、小さなフレキシブルペプチドに対する核酸リガンドの同定も調査されている。小ペプチドは、フレキシブルな構造を有し、通常は複数のコンホーマの平衡状態で溶液中に存在し、そのため、フレキシブルペプチドを結合する際のコンホメーションのエントロピーの損失により結合親和性が制限されうると当初は考えられた。しかし、溶液中における小ペプチドに対する核酸リガンドの同定の実現可能性が、米国特許第5,648,214号において示された。この特許においては、11アミノ酸ペプチドのサブスタンスPに対する高親和性RNA核酸リガンドが同定された。   The identification of nucleic acid ligands for small flexible peptides by the SELEX ™ method has also been investigated. Small peptides have a flexible structure and are usually present in solution in the equilibrium state of multiple conformers, so that binding affinity can be limited by loss of conformational entropy when binding flexible peptides. At first it was thought. However, the feasibility of identifying nucleic acid ligands for small peptides in solution was shown in US Pat. No. 5,648,214. In this patent, a high affinity RNA nucleic acid ligand for substance P of the 11 amino acid peptide was identified.

SELEX(商標)プロセスの一部として、標的と結合するように選択された配列は、その後、所望の結合親和性を有する最小の配列を決定するために、選択的に最小化される。選択された配列および/または最小化された配列は、例えば結合親和性を増加し、あるいは配列中のどの位置が結合活性に必須であるか決定するために、配列のランダムまたは定方向突然変異誘発を行うことにより選択的に修飾される。   As part of the SELEX ™ process, the sequence selected to bind to the target is then selectively minimized to determine the minimum sequence with the desired binding affinity. The selected sequence and / or the minimized sequence can be used for random or directed mutagenesis of the sequence, for example to increase binding affinity or to determine which positions in the sequence are essential for binding activity. Is selectively modified.

修飾ヌクレオチドSELEX(商標)法
アプタマーが、治療薬および/または特定の種類の診断薬としての使用に適するためには、合成が安価であり、in vivoで安全および安定していることが好ましい。野生型RNAおよびDNAアプタマーは通常、ヌクレアーゼにより分解されやすいため、in vivoで安定してない。2’―位における修飾基の導入により、ヌクレアーゼ分解に対する抵抗が大きく高められうる。
Modified Nucleotide SELEX ™ Method For aptamers to be suitable for use as therapeutic agents and / or certain types of diagnostic agents, it is preferred that the synthesis be inexpensive, safe and stable in vivo. Wild-type RNA and DNA aptamers are not stable in vivo because they are usually susceptible to degradation by nucleases. Introduction of a modifying group at the 2′-position can greatly increase resistance to nuclease degradation.

さらに、アプタマーが選択されるオリゴヌクレオチドライブラリへの化学修飾の導入により、オリゴヌクレオチドライブラリの構造的および化学的多様性が増加し、特に望ましい特性を有する高親和性および高特異的アプタマーが得られる標的数が、潜在的に増加する。例えば、多くの用途においては、完全2’―OMeアプタマーを得ることが望ましいが、そのようなアプタマーを、標的の機能を所与の用途において十分な程度に調節、例えば阻害するアプタマーをもたらす単一のプールの組成物、例えば最初のヌクレオチド以外の全てが2’―OMeであるオリゴヌクレオチドから得ることは必ずしも可能でないだろう。この場合には、dCmD転写組成物から得られるライブラリなど、一つ以外の全てのヌクレオチドが2’―OMeであるオリゴヌクレオチドを含むプール等の他のプール組成物からアプタマーを選択することが望ましいだろう。それはまた望ましい、および、別の実施形態においては、本発明は、2’―OMe修飾ならびに核酸塩基の位置に側鎖修飾を有するオリゴヌクレオチドを含むプール組成物からアプタマーを選択する方法を提供する。   In addition, the introduction of chemical modifications to the oligonucleotide library from which the aptamer is selected increases the structural and chemical diversity of the oligonucleotide library, resulting in high affinity and highly specific aptamers with particularly desirable properties The number potentially increases. For example, in many applications it is desirable to obtain complete 2′-OMe aptamers, but such aptamers can be combined into a single aptamer that modulates, eg, inhibits, the function of the target to a sufficient degree in a given application. It may not always be possible to obtain from a pool of compositions, eg, oligonucleotides that are all 2'-OMe except the first nucleotide. In this case, it is desirable to select aptamers from other pool compositions such as a pool containing oligonucleotides in which all but one nucleotide is 2'-OMe, such as a library obtained from a dCmD transcription composition. Let ’s go. It is also desirable, and in another embodiment, the present invention provides a method for selecting aptamers from a pool composition comprising an oligonucleotide having a 2'-OMe modification and a side chain modification at the nucleobase position.

2’―フルオロおよび2’―アミノ基がオリゴヌクレオチドプールに良好に導入され、そこからその後アプタマーが選択されている。しかし、これらの修飾は、得られるアプタマーの合成費用を大きく増加させ、また、修飾オリゴヌクレオチドの分解およびその後のDNA合成の基質としてのヌクレオチドの使用により、修飾ヌクレオチドがホストDNAに再利用される可能性があるために、一部の場合には安全性の問題をもたらしうる。   2'-fluoro and 2'-amino groups have been successfully introduced into the oligonucleotide pool from which aptamers have been selected. However, these modifications greatly increase the cost of synthesis of the resulting aptamer, and the modified nucleotide can be reused in the host DNA by degradation of the modified oligonucleotide and subsequent use of the nucleotide as a substrate for DNA synthesis. In some cases, this can lead to safety issues.

本明細書に提供される、2’―O―メチル(「2’―OMe」)ヌクレオチドを含むアプタマーは、これらの欠点の多くを克服する。2’―OMeヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドは、ヌクレアーゼ抵抗性であり、合成が安価である。2’―OMeヌクレオチドは、生物系に遍在するが、天然のポリメラーゼは2’―OMe NTPsを生理学的条件下で基質として受け入れず、したがって、2’―OMeヌクレオチドのホストDNAへの再利用に関する安全性の問題がない。2’―修飾アプタマーを生成するために使用されるSELEX(商標)法が、例えば、2002年12月3日に出願の米国特許仮出願第60/430,761号、2003年7月15日に出願の米国特許仮出願第60/487,474号、2003年11月4日に出願の米国特許仮出願第60/517,039号、2003年12月3日に出願の米国特許出願第10/729,581号、2004年6月21日に出願の、“Method for in vitro Selection of 2’―O―methyl Substituted Nucleic Acids”と題した米国特許出願第10/873,856号、2005年6月30日に出願の、Materials and Methods for the Generation of Fully 2’―Modified Nucleic Acid Transcriptsと題した米国特許仮出願第60/696,292号、および2006年6月30日に出願の、Materials and Methods for the Generation of Fully 2’―Modified Nucleic Acid Transcriptsと題した米国特許出願第11/480,188号に記載されており、これらの各々は参照により全体として本明細書に組み込まれる。   Aptamers comprising 2'-O-methyl ("2'-OMe") nucleotides provided herein overcome many of these disadvantages. Oligonucleotides containing 2'-OMe nucleotides are nuclease resistant and inexpensive to synthesize. Although 2'-OMe nucleotides are ubiquitous in biological systems, natural polymerases do not accept 2'-OMe NTPs as a substrate under physiological conditions and are therefore concerned with the reuse of 2'-OMe nucleotides into host DNA. There are no safety issues. The SELEX ™ method used to generate 2′-modified aptamers is described, for example, in US Provisional Application No. 60 / 430,761, filed on Dec. 3, 2002, on Jul. 15, 2003. U.S. Provisional Application No. 60 / 487,474, U.S. Provisional Application No. 60 / 517,039, filed Nov. 4, 2003, U.S. Patent Application No. 10 / filed on Dec. 3, 2003 No. 729,581, U.S. Patent Application No. 10 / 873,856 filed June 21, 2004, entitled "Method for in vitro Selection of 2'-O-methyl Substituted Nucleic Acids", June 2005. Materials and Methods for the Generalatio, filed on 30th n of Fully 2'-Modified Nucleic Acid Transscripts, US Provisional Application No. 60 / 696,292, and Materials and Methods for the Fully of Full 2 ' No. 11 / 480,188, entitled Transscripts, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

本発明は、アプタマー標的に結合してその機能を調節するアプタマーであり、オリゴヌクレオチドを非修飾オリゴヌクレオチドよりも酵素的および化学的分解、ならびに熱的および物理的分解に対してより安定させるために修飾されたヌクレオチド(例えば2’―位に修飾を有するヌクレオチド)を含む、アプタマーを含む。本発明には、アプタマー標的に結合してその機能を調節するアプタマーであり、2’位、例えば2’―OMe修飾、および核酸塩基の位置、例えばピリミジンの5位の側鎖修飾で修飾されたヌクレオチドを含む、アプタマーも含まれる。2’―OMeを含むアプタマーのいくつかの例が文献にあるが(例えばRuckman等、J.Biol.Chem,1998 273,20556―20567―695)、これらは、CおよびU残基が2’―フルオロ(2’―F)置換され、AおよびG残基が2’―OHである修飾された転写産物のライブラリのin vitro選択により生成された。機能的配列が同定されると、各AおよびG残基の2’―OMe置換に対する寛容性が試験され、2’―OMe残基としての2’―OMe置換に寛容な全てのAおよびG残基を有するアプタマーが再合成された。この二段階様式で生成されるアプタマーのほとんどのAおよびG残基は、2’―OMe残基による置換に寛容であるが、平均的に約20%は許容しない。したがって、この方法を用いて生成されるアプタマーは、2〜4の2’―OH残基を含む傾向があり、安定性および合成費用が結果的に損なわれる。本発明の方法は、SELEX(商標)法(および/または本明細書に説明されるものを含むその任意の変化形および改善形態)によりアプタマーが選択および濃縮されるオリゴヌクレオチドプールにおいて使用される、安定化されたオリゴヌクレオチドを生成する、転写反応物への修飾ヌクレオチドの導入により、アプタマーオリゴヌクレオチドを2’―OMe修飾ヌクレオチドにより再合成することにより、選択されたアプタマーオリゴヌクレオチドを安定化する必要性をなくす。   The present invention is an aptamer that binds to an aptamer target and modulates its function to make the oligonucleotide more stable against enzymatic and chemical degradation, and thermal and physical degradation than unmodified oligonucleotides. Aptamers are included, including modified nucleotides (eg, nucleotides having modifications at the 2′-position). The present invention is an aptamer that binds to an aptamer target and regulates its function, modified with a 2 ′ position, eg, a 2′-OMe modification, and a nucleobase position, eg, a side chain modification at position 5 of a pyrimidine Aptamers that contain nucleotides are also included. There are several examples of aptamers containing 2′-OMe in the literature (eg, Ruckman et al., J. Biol. Chem, 1998 273, 20556-20567-695), which contain 2′-C and U residues. It was generated by in vitro selection of a library of modified transcripts that were fluoro (2'-F) substituted and the A and G residues were 2'-OH. Once the functional sequence is identified, the tolerance of each A and G residue to 2'-OMe substitution is tested and all A and G residues that are tolerant to 2'-OMe substitution as 2'-OMe residues are tested. Aptamers with groups were resynthesized. Most A and G residues of aptamers generated in this two-step manner are tolerant of substitution by 2'-OMe residues, but on average do not allow about 20%. Thus, aptamers produced using this method tend to contain 2-4 2'-OH residues, resulting in a loss of stability and synthesis costs. The methods of the invention are used in oligonucleotide pools where aptamers are selected and enriched by the SELEX ™ method (and / or any variation and improvement thereof, including those described herein). Need to stabilize selected aptamer oligonucleotides by re-synthesizing aptamer oligonucleotides with 2'-OMe modified nucleotides by introducing modified nucleotides into the transcription reaction that produce stabilized oligonucleotides Is lost.

一実施形態においては、本発明は、ATP、GTP、CTP、TTP、およびUTPヌクレオチドの2’―OH、2’―F、2’―デオキシ、および2’―OMe修飾の組み合わせを含むアプタマーを提供する。別の実施形態においては、本発明は、ATP、GTP、CTP、TTP、およびUTPヌクレオチドの2’―OH、2’―F、2’―デオキシ、2’―OMe、2’―NH、およびT―メトキシエチル修飾の組み合わせを含むアプタマーを提供する。好ましい実施形態においては、本発明は、全てまたは実質的に全て2’―OMe修飾されたATP、GTP、CTP、TTP、および/またはUTPヌクレオチドを含むアプタマーを提供する。別の好ましい実施形態においては、本発明は、全てのヌクレオチド三リン酸基、ATP、GTP、CTP、TTPおよび/またはUTPが、一つを除いて2’―OMe修飾されたアプタマーを提供する。例えば、2’―OMe ATP、GTP、TTPを含むが、CTPがデオキシであるアプタマーである。本発明は、任意の先行する2’修飾の組み合わせとの組み合わせにおける、側鎖による核酸塩基修飾を含むアプタマーをさらに提供する。 In one embodiment, the present invention provides an aptamer comprising a combination of 2'-OH, 2'-F, 2'-deoxy, and 2'-OMe modifications of ATP, GTP, CTP, TTP, and UTP nucleotides. To do. In another embodiment, the present invention provides ATP, GTP, CTP, TTP, and UTP nucleotides 2′-OH, 2′-F, 2′-deoxy, 2′-OMe, 2′-NH 2 , and An aptamer comprising a combination of T-methoxyethyl modifications is provided. In preferred embodiments, the present invention provides aptamers comprising ATP, GTP, CTP, TTP, and / or UTP nucleotides that are all or substantially all 2′-OMe modified. In another preferred embodiment, the present invention provides aptamers in which all nucleotide triphosphate groups, ATP, GTP, CTP, TTP and / or UTP are 2′-OMe modified except for one. For example, aptamers that include 2′-OMe ATP, GTP, TTP, but CTP is deoxy. The present invention further provides aptamers comprising nucleobase modifications by side chains in combination with any preceding 2 'modification combination.

別の好ましい実施形態においては、本発明は、開始ヌクレオチドが2’修飾である必要がないことを除いて、三つの2’―OMe修飾ヌクレオチド三リン酸基および一つのデオキシまたは2’―OHヌクレオチド三リン酸基を含むアプタマーを提供する。特定の実施形態では、アプタマーはデオキシシチジンヌクレオチド三リン酸を含み、残りのヌクレオチド三リン酸は、開始ヌクレオチドが2’修飾である必要がないことを除いて、2’―OMe修飾される。別の実施形態では、アプタマーはデオキシチミジンヌクレオチド三リン酸を含み、残りのヌクレオチド三リン酸は、開始ヌクレオチドが2’修飾である必要がないことを除いて、2’―OMe修飾されている。別の実施形態では、アプタマーは2’―OHウリジンヌクレオチド三リン酸を含み、残りのヌクレオチド三リン酸は、開始ヌクレオチドが2’修飾である必要がないことを除いて、2’―OMe修飾されている。別の実施形態では、アプタマーはデオキシグアノシンヌクレオチド三リン酸を含み、残りのヌクレオチドは、開始ヌクレオチドが2’修飾である必要がないことを除いて、2’―OMeが修飾される。別の実施形態では、アプタマーはデオキシアデノシンヌクレオチド三リン酸を含み、残りのヌクレオチドは、開始ヌクレオチドが2’修飾である必要がないことを除いて、2’―OMe修飾されている。   In another preferred embodiment, the present invention provides three 2′-OMe modified nucleotide triphosphate groups and one deoxy or 2′-OH nucleotide, except that the starting nucleotide need not be 2 ′ modified. An aptamer containing a triphosphate group is provided. In certain embodiments, the aptamer comprises deoxycytidine nucleotide triphosphates, and the remaining nucleotide triphosphates are 2'-OMe modified except that the starting nucleotide need not be 2'modified. In another embodiment, the aptamer comprises deoxythymidine nucleotide triphosphates, and the remaining nucleotide triphosphates are 2'-OMe modified except that the starting nucleotide need not be 2'modified. In another embodiment, the aptamer comprises a 2′-OH uridine nucleotide triphosphate, and the remaining nucleotide triphosphate is 2′-OMe modified, except that the starting nucleotide need not be 2 ′ modified. ing. In another embodiment, the aptamer comprises deoxyguanosine nucleotide triphosphates and the remaining nucleotides are modified with 2'-OMe except that the starting nucleotide need not be 2'modified. In another embodiment, the aptamer comprises deoxyadenosine nucleotide triphosphates and the remaining nucleotides are 2'-OMe modified, except that the starting nucleotide need not be 2'modified.

修飾ポリメラーゼ
本発明の2’修飾アプタマーは、野生型ポリメラーゼ、例えば野生型T7ポリメラーゼより高い、フラノース2’位に大きな置換基を有する修飾ヌクレオチドの導入率を有する修飾ポリメラーゼ、例えば変異T7ポリメラーゼを用いてつくられる。例えば、639位のチロシン残基がフェニルアラニンに変えられている(Y639F)変異T7ポリメラーゼは、2’デオキシ、2’アミノ―、および2’フルオロ―ヌクレオチド三リン酸(NTPs)を容易に基質として利用し、様々な用途のために修飾RNAsを合成するために広く使われている。しかし、この変異T7ポリメラーゼは、2’―OMeまたは2’―アジド(2’―N)置換基等の大きな2’―置換基を伴うNTPsを容易に利用(すなわち導入)できないことが報告されている。大きな2’置換基の導入のために、Y639F変異に加えて、784位のヒスチジンがアラニン残基に変えられた変異T7ポリメラーゼが、記載されており(Y639F/H784A)、修飾ピリミジンNTPsを導入するために、限られた状況において使われている。Padilla,R.およびSousa,R.,Nucleic Acids Res.,2002,30(24):138を参照。639位のチロシン残基がフェニルアラニンに変えられ、784位のヒスチジン残基がアラニンに変えられ、378位のリジン残基がアルギニンに変えられている変異T7RNAポリメラーゼ(Y639F/H784A/K378R)が、修飾プリンおよびピリミジンNTPs、例えば2’―OMe NTPsを導入するために、限られた状況において使用されているが、転写のための2’―OH GTPのスパイクを含む。Burmeister等、(2005)Chemistry and Biology,12:25―33を参照。転写のための2’―OH GTPスパイクの包含により、完全に2’―OMeではなく2’―OH GTPの存在に依存しうるアプタマーが生じうる。
Modified Polymerase The 2′-modified aptamer of the present invention is produced using a modified polymerase having a higher introduction rate of a modified nucleotide having a large substituent at the 2′-position of furanose than a wild-type polymerase, for example, wild-type T7 polymerase, such as a mutant T7 polymerase. It is done. For example, a mutant T7 polymerase in which the tyrosine residue at position 639 is changed to phenylalanine (Y639F) readily utilizes 2′deoxy, 2′amino-, and 2′fluoro-nucleotide triphosphates (NTPs) as substrates. However, it is widely used to synthesize modified RNAs for various uses. However, it has been reported that this mutant T7 polymerase cannot readily utilize (ie introduce) NTPs with large 2′-substituents such as 2′-OMe or 2′-azido (2′-N 3 ) substituents. ing. In addition to the Y639F mutation, a mutant T7 polymerase in which histidine at position 784 has been changed to an alanine residue has been described (Y639F / H784A) in order to introduce large 2 ′ substituents, introducing modified pyrimidine NTPs. Because of this, it is used in limited situations. Padilla, R .; And Sousa, R .; , Nucleic Acids Res. 2002, 30 (24): 138. A mutant T7 RNA polymerase (Y639F / H784A / K378R) in which the tyrosine residue at position 639 is changed to phenylalanine, the histidine residue at position 784 is changed to alanine, and the lysine residue at position 378 is changed to arginine is modified. Used in limited circumstances to introduce purine and pyrimidine NTPs, such as 2'-OMe NTPs, but includes 2'-OH GTP spikes for transcription. See Burmeister et al. (2005) Chemistry and Biology, 12: 25-33. Inclusion of 2'-OH GTP spikes for transcription can result in aptamers that can depend entirely on the presence of 2'-OH GTP but not 2'-OMe.

784位のヒスチジンがアラニン残基に変えられた(H784A)変異T7ポリメラーゼも、説明されている。Padilla等、Nucleic Acids Research,2002,30:138。Y639F/H784A変異およびH784A変異T7ポリメラーゼの両方において、アラニン等のより小さなアミノ酸残基への変更により、より大きなヌクレオチド基質、例えば2’―OMe置換ヌクレオチドの導入が可能になる。Chelliserry,K.およびEllington,A.D.,(2004)Nature Biotech,9:1155―60を参照。大きな2’修飾基質をより容易に導入する、T7RNAポリメラーゼの活性部位に変異を伴う追加的なT7RNAポリメラーゼ、例えば639位のチロシン残基がロイシンに変えられた(Y639L)変異T7RNAポリメラーゼが、記載されている。しかし、そのような変異により与えられる基質特異性の増加のために活性が犠牲になり、転写収率が低下することが多い。Padilla RおよびSousa,R.,(1999)Nucleic Acids Res.,27(6):1561を参照。T7RNAポリメラーゼ変異P266Lが、プロモータクリアランスを促進することが記載されている(Guillerez等(2005)Proc.Nat.Acad.Sci.USA,102(17)5958)。ポリメラーゼは、プロモータに結合された開始コンホメーションから、結合されていない伸長コンホメーションへと変化する。以上の変異ポリメラーゼのいずれも、完全2’―OMe転写産物をもたらすことが報告されていない。   A mutant T7 polymerase in which histidine at position 784 has been changed to an alanine residue (H784A) has also been described. Padilla et al., Nucleic Acids Research, 2002, 30: 138. In both the Y639F / H784A mutation and the H784A mutant T7 polymerase, changes to smaller amino acid residues such as alanine allow the introduction of larger nucleotide substrates, such as 2'-OMe substituted nucleotides. Chellery, K.M. And Ellington, A .; D. (2004) Nature Biotech, 9: 1155-60. Additional T7 RNA polymerases with mutations in the active site of T7 RNA polymerase, such as a mutant T7 RNA polymerase in which the tyrosine residue at position 639 was changed to leucine (Y639L), which more easily introduce large 2 ′ modified substrates, are described. ing. However, the increase in substrate specificity conferred by such mutations often sacrifices activity and reduces transcription yield. Padilla R and Sousa, R .; (1999) Nucleic Acids Res. 27 (6): 1561. The T7 RNA polymerase mutation P266L has been described to promote promoter clearance (Guillerez et al. (2005) Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 102 (17) 5958). The polymerase changes from an initial conformation bound to the promoter to an unbound extension conformation. None of the above mutant polymerases has been reported to yield complete 2'-OMe transcripts.

本発明は、オリゴヌクレオチドの転写収率を増加させる材料および方法を提供する。一実施形態においては、本発明は、オリゴヌクレオチドに修飾ヌクレオチドを酵素的に導入するために、修飾T7RNAポリメラーゼ(T7RNAポリメラーゼの修飾は、野生型T7RNAポリメラーゼ、配列番号33に対するもの)を使用するための、方法および条件を提供する。好ましい実施形態においては、本発明の転写方法で使用される変異T7RNAポリメラーゼは、2’―OH GTPの存在を要しない。好ましい実施形態においては、修飾ポリメラーゼは、639位のチロシン残基がロイシン残基に変えられ、784位のヒスチジン残基がアラニン残基に変えられた(Y639L/H784A)、変異T7RNAポリメラーゼである。別の好ましい実施形態においては、修飾ポリメラーゼは、639位のチロシン残基がロイシン残基に変えられ、784位のヒスチジン残基がアラニン残基に変えられ、378位のリジン残基がアルギニン残基に変えられた(Y639L/H784A/K378R)、変異T7RNAポリメラーゼである。別の実施形態においては、本発明の方法に用いられる修飾ポリメラーゼは、639位のチロシン残基がロイシン残基に変えられ(Y639L)、さらに別の実施形態においては、変異T7RNAポリメラーゼは、639位のチロシン残基がロイシン残基に変えられ、378位のリジン残基がアルギニン残基に変えられ(Y639L/K378R)ている。いかなる理論にも拘束されるものではないが、K378R変異は、ポリメラーゼの活性部位の近くでなく、したがってサイレント変異であると考えられる。別の実施形態においては、本発明の方法に用いられる修飾ポリメラーゼは、266位のプロリン残基がロイシンに変えられ、639位のチロシン残基がロイシンに変えられ、784位のヒスチジン残基がアラニン残基に変えられた(P266L/Y639L/H784A)変異T7RNAポリメラーゼであり、さらに別の実施形態においては、変異T7RNAポリメラーゼは、266位のプロリン残基がロイシンに変えられ、639位のチロシン残基がロイシン残基に変えられ、784位のヒスチジン残基がアラニン残基に変えられ、378位のリジン残基がアルギニン残基に変えられている(P266L/Y639L/H784A/K378R)。   The present invention provides materials and methods for increasing the transcription yield of oligonucleotides. In one embodiment, the present invention is for using modified T7 RNA polymerase (modification of T7 RNA polymerase to wild-type T7 RNA polymerase, SEQ ID NO: 33) to enzymatically introduce modified nucleotides into oligonucleotides. Provide methods and conditions. In a preferred embodiment, the mutant T7 RNA polymerase used in the transcription method of the present invention does not require the presence of 2'-OH GTP. In a preferred embodiment, the modified polymerase is a mutant T7 RNA polymerase in which the tyrosine residue at position 639 is changed to a leucine residue and the histidine residue at position 784 is changed to an alanine residue (Y639L / H784A). In another preferred embodiment, the modified polymerase comprises a tyrosine residue at position 639 is changed to a leucine residue, a histidine residue at position 784 is changed to an alanine residue, and a lysine residue at position 378 is an arginine residue. (Y639L / H784A / K378R), a mutant T7 RNA polymerase. In another embodiment, the modified polymerase used in the methods of the present invention has a tyrosine residue at position 639 changed to a leucine residue (Y639L), and in yet another embodiment, the mutant T7 RNA polymerase has position 639. The tyrosine residue was changed to a leucine residue, and the lysine residue at position 378 was changed to an arginine residue (Y639L / K378R). Without being bound by any theory, the K378R mutation is not near the active site of the polymerase and is therefore considered to be a silent mutation. In another embodiment, the modified polymerase used in the method of the present invention is such that the proline residue at position 266 is changed to leucine, the tyrosine residue at position 639 is changed to leucine, and the histidine residue at position 784 is alanine. (P266L / Y639L / H784A) mutated T7 RNA polymerase, and in yet another embodiment, the mutated T7 RNA polymerase has a proline residue at position 266 changed to leucine and a tyrosine residue at position 639 Is changed to a leucine residue, a histidine residue at position 784 is changed to an alanine residue, and a lysine residue at position 378 is changed to an arginine residue (P266L / Y639L / H784A / K378R).

変異T7RNAポリメラーゼのアミノ酸配列が、以下に示される。   The amino acid sequence of the mutant T7 RNA polymerase is shown below.

Figure 2011504357
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2’修飾(例えば2’―OMeまたは2’―OMeおよび核酸塩基側鎖修飾)RNA転写物のプールを生成するために、変異ポリメラーゼが2’―修飾NTPsを許容する条件下における、Y639F、Y639F/K378R、Y639F/H784A、Y639F/H784A/K378R、Y639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、Y639L、Y639L/K378R、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが使用されうる。好ましいポリメラーゼは、Y639L/H784A変異T7RNAポリメラーゼである。別の好ましいポリメラーゼは、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼである。本発明における別の好ましいポリメラーゼは、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼである。他のT7RNAポリメラーゼ、特に大きな2’―置換基に対する高い寛容性をもつものも、本発明の方法で使用できる。本明細書に開示される条件を用いたテンプレート指向性重合において使用される場合には、Y639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが、Y639F、Y639F/K378R、Y639F/H784A、Y639F/H784A/K378R、Y639L、またはY639L/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いて達成されるより高い転写収率で、2’―OMe GTPを含み、核酸塩基の位置で側鎖修飾もされた2’―OMe NTPSも含む、全て2’―OMeのNTPsの導入のために使用されうる。Y639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼは、2’―修飾、例えば2’―OMeを含むオリゴヌクレオチドの高収率を達成するために、2’―OH GTPを伴って使用されうるがその必要はない。
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Y639F, Y639F, under conditions where mutant polymerases tolerate 2′-modified NTPs to generate a pool of 2′-modified (eg, 2′-OMe or 2′-OMe and nucleobase side chain modifications) RNA transcripts / K378R, Y639F / H784A, Y639F / H784A / K378R, Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, Y639L, Y639L / K378R, P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / Y739 / 783 A preferred polymerase is Y639L / H784A mutant T7 RNA polymerase. Another preferred polymerase is Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase. Another preferred polymerase in the present invention is P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase. Other T7 RNA polymerases, particularly those with high tolerance to large 2′-substituents, can also be used in the methods of the invention. When used in template-directed polymerization using the conditions disclosed herein, Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase is Including 2'-OMe GTP with higher transcription yields achieved using Y639F, Y639F / Y378F / K378R, Y639F / H784A, Y639F / H784A / K378R, Y639L, or Y639L / K378R mutant T7 RNA polymerase, All 2′-OMe NTPs can also be used for introduction, including 2′-OMe NTPS with side chain modifications in position. Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase to achieve high yields of oligonucleotides including 2'-modifications, eg 2'-OMe Can be used with 2'-OH GTP, but this is not necessary.

好ましい実施形態においては、本発明のY639L/H784AまたはY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが、より高い完全2’―OMe転写収率を促進するために、MNA転写混合物とともに使用される。いくつかの実施形態においては、MNA転写混合物の少なくとも一つのオリゴヌクレオチドは、核酸塩基の位置における側鎖変更も含む。別の好ましい実施形態においては、本発明のY639L/H784AまたはY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが、転写産物の最初のヌクレオチド以外の全てのグアノシン三リン酸が2’―OMeである、より高い転写収率を促進するために、dCmD、dTmV、rTmV、rUmVまたはdUmV転写混合物とともに使用される。いくつかの実施形態においては、本発明のY639L/H784AまたはY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが、dCmD、dTmV、rTmV、rUmVまたはdUmV転写混合物とともに使用され、転写産物の最初のヌクレオチド以外の全てのグアノシン三リン酸が2’―OMeである、より高い転写収率を促進するために、混合物中の少なくとも一つヌクレオチドタイプがその核酸塩基の位置の側鎖修飾も含み、一つのヌクレオチドタイプが核酸塩基の側鎖修飾も含む。いくつかの実施形態においては、Y639L/H784AまたはY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが、rRmY、dRmY、rGmH、fGmH、dGmH、dAmB、rRdY、dRdYまたはrN転写混合物とともに使用されうる。いくつかの実施形態においては、Y639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼのいずれか一つが、dCmD、dTmV、rUmV、dUmV、dGmH、rGmH、交互混合物、fGmH、rAmBまたはdAmB転写反応混合物において使用されうる。特定の実施形態においては、Y639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼのいずれか一つが、dCmD、dTmV、rUmVまたはdUmV転写反応混合物において使用されうる。   In a preferred embodiment, the Y639L / H784A or Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase of the present invention is used with a MNA transcription mixture to promote higher full 2'-OMe transcription yields. In some embodiments, at least one oligonucleotide of the MNA transcription mixture also includes a side chain change at the nucleobase position. In another preferred embodiment, the Y639L / H784A or Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase of the present invention has a higher transcription in which all guanosine triphosphates other than the first nucleotide of the transcript are 2′-OMe. Used with dCmD, dTmV, rTmV, rUmV or dUmV transcription mixture to facilitate yield. In some embodiments, the Y639L / H784A or Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase of the invention is used with a dCmD, dTmV, rTmV, rUmV or dUmV transcription mixture and all but the first nucleotide of the transcript. In order to promote higher transcription yields where the guanosine triphosphate is 2'-OMe, at least one nucleotide type in the mixture also includes a side chain modification at its nucleobase position, and one nucleotide type is a nucleic acid Also includes base side chain modifications. In some embodiments, Y639L / H784A or Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase can be used with rRmY, dRmY, rGmH, fGmH, dGmH, dAmB, rRdY, dRdY or rN transcription mixtures. In some embodiments, any one of Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase is dCmD, dTmV, rUmV, dHV, It can be used in rGmH, alternating mixtures, fGmH, rAmB or dAmB transcription reaction mixtures. In certain embodiments, any one of Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase is transcribed in a dCmD, dTmV, rUmV or dUmV reaction. Can be used.

本明細書で使用されるところでは、2’―OMe A、G、CおよびU三リン酸(2’―OMe ATP、2’―OMe UTP、2’―OMe CTP、および2’―OMe GTP)だけを含む転写混合物が、MNA混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーはMNAアプタマーと呼ばれ、2’―O―メチルヌクレオチドだけを含む。2’―OMe CおよびU、ならびに2’―OH AおよびGを含む転写混合物は「rRmY」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「rRmY」と呼ばれる。デオキシAおよびG、ならびに2’―OMe UおよびCを含む転写混合物は「dRmY」混合物と呼ばれ、そこから選択されたアプタマーは「dRmY」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、CおよびU、ならびに2’―OH Gを含む転写混合物は「rGmH」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「rGmH」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、C、UおよびG、ならびに2’―OMe A、UおよびC、ならびに2’―F Gを交互に含む転写混合物は「交互混合物」と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「交互混合物」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、U、およびC、ならびに2’―F Gを含む転写混合物は「fGmH」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「fGmH」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、U、およびC、ならびにデオキシGを含む転写混合物は「dGmH」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「dGmH」アプタマーと呼ばれる。デオキシA、ならびに2’―OMe C、GおよびUを含む転写混合物は「dAmB」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「dAmB」アプタマーと呼ばれる。2’―OH Aならびに2’―OMe C、GおよびUを含む転写混合物は「rAmB」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「rAmB」アプタマーと呼ばれる。2’―OHアデノシン三リン酸およびグアノシン三リン酸およびデオキシシチジン三リン酸およびチミジン三リン酸を含む転写混合物はrRdY混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「rRdY」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、UまたはT、およびG、ならびにデオキシCを含む転写混合物は「dCmD」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「dCmD」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、G、およびC、ならびにデオキシTを含む転写混合物は「dTmV」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「dTmV」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、C、およびG、ならびに2’―OH Uを含む転写混合物は「rUmV」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「rUmV」アプタマーと呼ばれる。2’―OMe A、C、およびG、ならびに2’―デオキシUを含む転写混合物は「dUmV」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「dUmV」アプタマーと呼ばれる。全2’―OHのヌクレオチドを含む転写混合物は「rN」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「rN」、「rRrY」またはRNAアプタマーと呼ばれ、全デオキシヌクレオチドを含む転写混合物は「dN」混合物と呼ばれ、そこから選択されるアプタマーは「dN」または「dRdY」またはDNAアプタマーと呼ばれる。   As used herein, 2'-OMe A, G, C and U triphosphates (2'-OMe ATP, 2'-OMe UTP, 2'-OMe CTP, and 2'-OMe GTP) A transcription mixture that contains only an MNA mixture and aptamers selected therefrom are called MNA aptamers and contain only 2'-O-methyl nucleotides. A transcription mixture containing 2'-OMe C and U and 2'-OH A and G is referred to as an "rRmY" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "rRmY". A transcription mixture containing deoxy A and G, and 2'-OMe U and C is referred to as a "dRmY" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "dRmY" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OMe A, C and U, and 2'-OH G is referred to as an "rGmH" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "rGmH" aptamers. Transcription mixtures containing 2′-OMe A, C, U and G, and 2′-OMe A, U and C, and 2′-FG alternately are called “alternate mixtures” and aptamers selected therefrom Are called “alternate mixture” aptamers. A transcription mixture containing 2'-OMe A, U, and C, and 2'-FG is referred to as an "fGmH" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "fGmH" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OMe A, U, and C, and deoxy G is referred to as a "dGmH" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "dGmH" aptamers. A transcription mixture containing deoxy A and 2'-OMe C, G and U is referred to as a "dAmB" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "dAmB" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OH A and 2'-OMe C, G and U is referred to as a "rAmB" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "rAmB" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OH adenosine triphosphate and guanosine triphosphate and deoxycytidine triphosphate and thymidine triphosphate is referred to as an rRdY mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "rRdY" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OMe A, U or T, and G, and deoxy C is referred to as a "dCmD" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "dCmD" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OMe A, G, and C, and deoxy T is referred to as a "dTmV" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "dTmV" aptamers. A transcription mixture comprising 2'-OMe A, C, and G, and 2'-OH U is referred to as a "rUmV" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "rUmV" aptamers. A transcription mixture containing 2'-OMe A, C, and G, and 2'-deoxy U is referred to as a "dUmV" mixture, and aptamers selected therefrom are referred to as "dUmV" aptamers. A transcription mixture containing all 2′-OH nucleotides is called an “rN” mixture, aptamers selected therefrom are called “rN”, “rRrY” or RNA aptamers, and a transcription mixture containing all deoxynucleotides is “ Aptamers, referred to as “dN” mixtures, are selected as “dN” or “dRdY” or DNA aptamers.

2’―修飾オリゴヌクレオチドは、完全に修飾ヌクレオチドから、または修飾ヌクレオチドのサブセットから合成できる。全てのヌクレオチドが修飾され、全てが同じ修飾を含みうる。全てのヌクレオチドが修飾されるが、異なる修飾を含みうる。例えば、同じ塩基を含む全てのヌクレオチドが、一つのタイプの修飾を有し、他の塩基を含むヌクレオチドは、異なるタイプの修飾を有しうる。全てのプリンヌクレオチドは、一つのタイプの修飾を有し(または修飾されず)、全てのピリミジンヌクレオチドは別の、異なるタイプの修飾を有しうる(または修飾されない)。この様式で、例えばリボヌクレオチド(2’―OH)、デオキシリボヌクレオチド(2’―デオキシ)、2’―F、および2’―OMeヌクレオチドを含め、任意の修飾の組み合わせを用いて、転写産物または転写産物のプールが生成される。さらに、修飾オリゴヌクレオチドは、ヌクレオチド間結合(例えばホスホロチオエート)および糖(例えば2’―OMe)および塩基(例えばイノシン)での修飾等、同時に二つ以上の修飾をもつヌクレオチドを含みうる。別の実施形態においては、同時に二つ以上の修飾をもつヌクレオチドは、例えば2’―OMe修飾および側鎖修飾を核酸塩基の位置で含む。   2'-modified oligonucleotides can be synthesized from fully modified nucleotides or from a subset of modified nucleotides. All nucleotides can be modified and all can contain the same modification. All nucleotides are modified but may contain different modifications. For example, all nucleotides containing the same base can have one type of modification, and nucleotides containing other bases can have different types of modifications. All purine nucleotides have one type of modification (or no modification) and all pyrimidine nucleotides can have another (or unmodified) different type of modification. In this manner, any combination of modifications can be used to produce a transcript or transcription, including, for example, ribonucleotide (2′-OH), deoxyribonucleotide (2′-deoxy), 2′-F, and 2′-OMe nucleotides. A pool of products is generated. Furthermore, modified oligonucleotides can include nucleotides with two or more modifications at the same time, such as internucleotide linkages (eg, phosphorothioates) and sugars (eg, 2'-OMe) and bases (eg, inosine). In another embodiment, a nucleotide having two or more modifications simultaneously comprises, for example, a 2'-OMe modification and a side chain modification at the nucleobase position.

転写条件
2’―修飾SELEX(商標)法の転写条件に、多数の因子が重要であると決定されている。2’修飾、特に2’―OMe修飾ヌクレオチドを含む転写混合物による転写条件のために記載される因子は、2’修飾および側鎖核酸塩基修飾ヌクレオチド三リン酸を含む転写混合物による本発明の転写方法と関連しても用いられる。本発明に用いられる側鎖修飾ヌクレオチド三リン酸が、説明されている。例えば、各々が参照により全体として本明細書に組み込まれる、Vaught JD,Dewey T,Eaton BE.J Am Chem Soc.2004;126:11231―11237;Nieuwlandt D,West M,Cheng X,Kirshenheuter G,Eaton BE.Chembiochem.2003,4,651―654;Ito T,Ueno Y,Komatsu Y,Matsuda A.Nucleic Acids Res.2003;31,2514―2523;Dewey,TM,Mundt,AA,Crouch,GJ,Zyzniewyski,MC,Eaton,BE.J Am Chem Soc 1995,117,8474―8475;Jager S,Rasched G,Kornreich―Leshem H,Engeser M,Thum O,Famulok M.J Am Chem Soc.2005,127,15071―15082;Tarasow TM,Tarasow SL,Eaton BE.Nature.1997,389,54―57;Liu D,Gugliotti LA,Wu T,Dolska M,Tkachenko AG,Shipton MK,Eaton BE,Feldheim DL.Langmuir.2006,22,5862―5866;Gugliotti LA,Feldheim DL,Eaton BE.J Am Chem Soc.2005,127,17814―17818;Gugliotti LA,Feldheim DL,Eaton BE.Science.2004,304,850―852;Kuwahara M,Hanawa K,Ohsawa K,Kitagata R,Ozaki H,Sawai H.Bioorg Med Chem.2006,14,2518―2526;Saitoh H,Nakamura A,Kuwahara M,Ozaki H,Sawai H.Nucleic Acids Res Suppl.2002,2,215―216;Kuwahara M,Ohbayashi T,Hanawa K,Shoji A,Ozaki AN,Ozaki H,Sawai H.Nucleic Acids Res Suppl.2002,2,83―84.Mehedi Masud M,Ozaki―Nakamura A,Kuwahara M,Ozaki H,Sawai H Chembiochem.2003,4,584―548;Masud MM,Ozaki―Nakamura A,Satou F,Ohbayashi T,Ozaki H,Sawai H.Nucleic Acids Res Suppl.2001;(l):21―2;Obayashi T,Masud MM,Ozaki AN,Ozaki H,Kuwahara M,Sawai H.Bioorg Med Chem Lett.2002,12,1167―70;Sawai H,Ozaki―Nakamura A,Mine M,Ozaki H..Bioconjug Chem.2002,2,309―316;Ohbayashi T,Kuwahara M,Hasegawa M,Kasamatsu T,Tamura T,Sawai H Org Biomol Chem.2005,3,2463―2468;Shoji A,Hasegawa T,Kuwahara M,Ozaki H,Sawai H.Bioorg Med Chem Lett.2006 Oct 28;[Epub ahead of print]Kuwahara M,Nagashima J,Hasegawa M,Tamura T,Kitagata R,Hanawa K,Hososhima S,Kasamatsu T,Ozaki H,Sawai H.Nucleic Acids Res.2006,34,5383―5394;Ito Y.Nucleic Acids Symp Ser.997,37,259―260;Schoetzau T,Langner J,Moyroud E,Roehl I,Vonhoff S,Klussmann S.Bioconjug Chem.2003,5,919―926;Mehedi Masud M,Ozaki―Nakamura A,Kuwahara M,Ozaki H,Sawai H.Chembiochem.2003,4,584―588;およびEbara Y,Kaihatsu K,Ueji S.Nucleic Acids Symp Ser.1999,42,175―176を参照。
Transcription Conditions A number of factors have been determined to be important for the transcription conditions of the 2′-modified SELEX ™ method. Factors described for transcription conditions with 2 ′ modifications, in particular transcription mixtures comprising 2′-OMe modified nucleotides, are the transcription methods of the present invention with transcription mixtures comprising 2 ′ modified and side chain nucleobase modified nucleotide triphosphates. Also used in conjunction with. The side chain modified nucleotide triphosphates used in the present invention have been described. For example, Vaught JD, Deway T, Eaton BE., Each of which is incorporated herein by reference in its entirety. J Am Chem Soc. 2004; 126: 11231-11237; Nieuwlandt D, West M, Cheng X, Kirshenheuter G, Eaton BE. Chembiochem. 2003, 4, 651-654; Ito T, Ueno Y, Komatsu Y, Matsuda A. et al. Nucleic Acids Res. 2003; 31, 2514-2523; Dewey, TM, Mundt, AA, Crouch, GJ, Zyzniewski, MC, Eaton, BE. J Am Chem Soc 1995, 117, 8474-8475; Jager S, Rasched G, Kornreich-Leshem H, Engeser M, Thum O, Famulok M .; J Am Chem Soc. 2005, 127, 15071-15082; Tarasow ™, Tarasow SL, Eaton BE. Nature. 1997, 389, 54-57; Liu D, Gugliotti LA, Wu T, Dolska M, Tkachenko AG, Shipton MK, Eaton BE, Feldheim DL. Langmuir. 2006, 22, 5862-5866; Gugliotti LA, Feldheim DL, Eaton BE. J Am Chem Soc. 2005, 127, 17814-17818; Gugliotti LA, Feldheim DL, Eaton BE. Science. 2004, 304, 850-852; Kuwahara M, Hanawa K, Ohsawa K, Kitata R, Ozaki H, Sawai H .; Bioorg Med Chem. 2006, 14, 2518-2526; Saitoh H, Nakamura A, Kuwahara M, Ozaki H, Sawai H. et al. Nucleic Acids Res Suppl. 2002, 2, 215-216; Kuwahara M, Ohbayashi T, Hanawa K, Shoji A, Ozaki AN, Ozaki H, Sawai H. et al. Nucleic Acids Res Suppl. 2002, 2, 83-84. Mehedi Masud M, Ozaki-Nakamura A, Kuwahara M, Ozaki H, Sawai H Chembiochem. 2003, 4, 584-548; Masud MM, Ozaki-Nakamura A, Satou F, Ohbayashi T, Ozaki H, Sawai H. et al. Nucleic Acids Res Suppl. 2001; (l): 21-2; Obayashi T, Masud MM, Ozaki AN, Ozaki H, Kuwahara M, Sawai H .; Bioorg Med Chem Lett. 2002, 12, 1167-70; Sawai H, Ozaki-Nakamura A, Mine M, Ozaki H. . Bioconjug Chem. 2002, 2, 309-316; Ohbayashi T, Kuwahara M, Hasegawa M, Kasamatsu T, Tamura T, Sawai H Org Biomol Chem. 2005, 3, 2463-2468; Shoji A, Hasegawa T, Kuwahara M, Ozaki H, Sawai H. et al. Bioorg Med Chem Lett. 2006 Oct 28; [Epub ahead of print] Kuwahara M, Nagashima J, Hasegawa M, Tamura T, Kitagata R, Hanawa K, Hoshima Shimas, KasatamaS. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 5383-5394; Nucleic Acids Sym Ser. 997, 37, 259-260; Schoetzau T, Langner J, Moyroud E, Roehl I, Vonoff S, Klussmann S. Bioconjug Chem. 2003, 5, 919-926; Mehedi Masud M, Ozaki-Nakamura A, Kuwahara M, Ozaki H, Sawai H .; Chembiochem. 2003, 4, 584-588; and Ebara Y, Kaihatsu K, Ueji S .; Nucleic Acids Sym Ser. 1999, 42, 175-176.

例えば、特定のリーダー配列/変異ポリメラーゼの組み合わせが使用されるいくつかの条件下で、修飾転写産物の収率の増加が観察できる。リーダー配列は、DNA転写テンプレートの5’末端の固定配列の3’末端に導入されうる配列である。リーダー配列は典型的に、6〜15ヌクレオチド長であり、所定のヌクレオチド組成により構成され、例えば全てプリンであるか、プリンおよびピリミジンヌクレオチドの特定の混合物でありうる。   For example, an increase in yield of modified transcript can be observed under some conditions where a particular leader sequence / mutant polymerase combination is used. A leader sequence is a sequence that can be introduced at the 3 'end of a fixed sequence at the 5' end of a DNA transcription template. The leader sequence is typically 6-15 nucleotides in length and is made up of a predetermined nucleotide composition, for example, all purines or a specific mixture of purine and pyrimidine nucleotides.

特にY639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、P266L/Y639L/H784AまたはP266L/Y639L/H784A/K378Rと組み合わせて、本発明の変異ポリメラーゼおよび転写条件とともに使用されうるテンプレートの例は、ARC2118(配列番号7)、ARC2119(配列番号31)、および以下の実施例に示されるとおりである。これらの変異ポリメラーゼとともに使用されるテンプレートのリーダー配列は、選択的である。   Examples of templates that can be used with the mutant polymerases and transcription conditions of the present invention, particularly in combination with Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, P266L / Y639L / H784A or P266L / Y639L / H784A / K378R, include ARC2118 (SEQ ID NO: 7 ), ARC2119 (SEQ ID NO: 31), and as shown in the Examples below. The template leader sequence used with these mutant polymerases is selective.

さらに、2’―OH GTPの存在は、修飾ヌクレオチドを導入した転写産物を得る上で歴史的に重要な因子となっている。転写は、二相に分割されうる:第一相は開始であり、その間に、NTPがGTP(または別の置換グアノシン)の3’―末端に加えられて、ジヌクレオチドが得られ、これが約10〜12ヌクレオチド延長される;第二相は伸長であり、その間に、転写が最初の約10〜12ヌクレオチドの添加を越えて進む。Y639F/K378R変異またはY639F/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを含む転写混合物に加えられた少量の2’―OH GTPおよび過量の2’OMe GTPが、ポリメラーゼによる2’―OH GTPを用いた転写の開始を可能にするために十分であることが以前に分かった(また、2’―OH GTPを伴わない場合よりも高い、2’―OMeを含む転写産物の転写収率をもたらした)が、転写が伸長相に入ると、2’―OMeおよび2’―OH GTPの間の選別の減少、および2’―OH GTPに対する過量の2’OMe GTPにより、主に2’―OMe GTPの導入が許容される。   Furthermore, the presence of 2'-OH GTP has historically been an important factor in obtaining transcripts incorporating modified nucleotides. Transcription can be divided into two phases: the first phase is the beginning, during which NTP is added to the 3′-end of GTP (or another substituted guanosine) to give a dinucleotide, which is about 10 The second phase is extension, during which transcription proceeds beyond the addition of the first about 10-12 nucleotides. A small amount of 2'-OH GTP and an excess of 2'OMe GTP added to a transcription mixture containing a Y639F / K378R mutation or a Y639F / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase initiate transcription with 2'-OH GTP by the polymerase. Was previously found to be sufficient to enable (and resulted in a higher transcription yield of transcripts containing 2'-OMe than without 2'-OH GTP) , The introduction of 2'-OMe GTP is mainly allowed due to the reduced sorting between 2'-OMe and 2'-OH GTP and the excess of 2'OMe GTP relative to 2'-OH GTP Is done.

本発明は、GTPが開始ヌクレオチドを除いて2’―OMeである転写産物をもたらす、高収率の2’―OMe転写のために転写混合物において2’―OH GTPを必要としない変異T7RNAポリメラーゼ、例えばY639L/H784A、Y639L/H784A/K378R、P266L/Y639L/H7S4AまたはP266L/Y639L/H784A/K378Rを提供する。一実施形態において、高収率は、平均して投入転写テンプレートにつき少なくとも一つの転写産物である。   The present invention provides a mutant T7 RNA polymerase that does not require 2′-OH GTP in the transcription mixture for high yield 2′-OMe transcription, resulting in a transcript in which GTP is 2′-OMe except for the starting nucleotide, For example, Y639L / H784A, Y639L / H784A / K378R, P266L / Y639L / H7S4A or P266L / Y639L / H784A / K378R are provided. In one embodiment, the high yield is on average at least one transcript per input transcription template.

転写産物への2’―OMe置換ヌクレオチドの導入における別の因子は、転写混合物における二価マグネシウムおよびマンガン(Mn2+)の使用である。塩化マグネシウムおよび塩化マンガンの濃度の異なる組み合わせが、2―’O―メチル化転写産物の収率に影響することがわかっており、塩化マグネシウムおよび塩化マンガンの最良の濃度は、二価金属イオンと複合体を形成する転写反応混合物中のNTPsの濃度に依存する。全て2―’O―メチル化された転写産物(すなわち全2’―OMe ATP、2’―OMe UTP、2’―OMe CTP、および2’―OMe GTPヌクレオチド)の最も高い収率を得るためには、各NTPが0.5mMの濃度で存在するときには、約5mMの濃度の塩化マグネシウムおよび約1.5mMの濃度の塩化マンガンが好ましい。各NTPの濃度が1.0mMであるときには、約6.5mMの濃度の塩化マグネシウムおよび2.0mMの濃度の塩化マンガンが好ましい。各NTPが1.5mMの濃度で存在するときには、約8mMの濃度の塩化マグネシウムおよび3.0mMの濃度の塩化マンガンの濃度が好ましい。各NTPの濃度が2.0mMであるときには、約9.5mMの濃度の塩化マグネシウムおよび3.0mMの濃度の塩化マンガンが好ましい。いずれのケースにおいても、これらの濃度からの最大二倍の逸脱は、なお有意な量の修飾転写産物を与える。 Another factor in the introduction of 2′-OMe substituted nucleotides into the transcript is the use of divalent magnesium and manganese (Mn 2+ ) in the transcription mixture. Different combinations of magnesium chloride and manganese chloride concentrations have been found to affect the yield of 2-'O-methylated transcripts, the best concentration of magnesium chloride and manganese chloride being complex with divalent metal ions Depends on the concentration of NTPs in the transcription reaction mixture that forms the body. To obtain the highest yield of all 2-'O-methylated transcripts (ie total 2'-OMe ATP, 2'-OMe UTP, 2'-OMe CTP, and 2'-OMe GTP nucleotides) When each NTP is present at a concentration of 0.5 mM, a magnesium chloride concentration of about 5 mM and a manganese chloride concentration of about 1.5 mM are preferred. When the concentration of each NTP is 1.0 mM, a magnesium chloride concentration of about 6.5 mM and a manganese chloride concentration of 2.0 mM are preferred. When each NTP is present at a concentration of 1.5 mM, a concentration of about 8 mM magnesium chloride and 3.0 mM manganese chloride is preferred. When the concentration of each NTP is 2.0 mM, magnesium chloride at a concentration of about 9.5 mM and manganese chloride at a concentration of 3.0 mM are preferred. In any case, a maximum doubling from these concentrations still gives significant amounts of modified transcripts.

2’―OH GMP、グアノシン、または2’―OH糖位以外の位置で置換された他の2’―OHグアノシンを転写に入れることも、2’―OH GTPを含まない転写混合物に重要である。この効果は、開始ヌクレオチドに対するポリメラーゼの特異性から生じる。その結果、この様式で生成される任意の転写産物の5’―末端ヌクレオチドは、2’―OHグアノシン(2’―OH G)である可能性が高い。GMP(またはグアノシン)の好ましい濃度は0.5mMであり、より好ましくは1mMである。PEG、好ましくはPEG―8000を転写反応物に含むことが、修飾ヌクレオチドの導入を最大化するのに有用であることも分かっている。   It is also important for transcription mixtures that do not contain 2'-OH GMP to include 2'-OH GMP, guanosine, or other 2'-OH guanosine substituted at positions other than the 2'-OH sugar position. . This effect arises from the specificity of the polymerase for the starting nucleotide. As a result, the 5'-terminal nucleotide of any transcript produced in this manner is likely 2'-OH guanosine (2'-OH G). A preferred concentration of GMP (or guanosine) is 0.5 mM, more preferably 1 mM. It has also been found that including PEG, preferably PEG-8000, in the transcription reaction is useful to maximize the introduction of modified nucleotides.

転写産物への2’―OMe ATP(100%)、2’―OMe UTP(100%)、2’―OMe CTP(100%)および2’―OMe GTP(100%)(「MNA」)の最大限の導入のために、以下の条件が使用されうる:HEPESバッファー200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、PEG―8000 10%(w/v)、TritonX―100 0.01%(w/v)、MgCl 8mM、MnCl 3.0mM、2’―OMe NTP(各)1.5mM、2’―OH GMP 1mM、pH 7.5、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nM、無機ピロホスファターゼ0.025単位/ml、およびDNAテンプレート。いくつかの実施形態においては、DNAテンプレートは、好ましくは約5〜500nMの濃度で存在しうる。 Maximum of 2'-OMe ATP (100%), 2'-OMe UTP (100%), 2'-OMe CTP (100%) and 2'-OMe GTP (100%) ("MNA") on transcripts For limiting introduction, the following conditions may be used: HEPES buffer 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, PEG-8000 10% (w / v), Triton X-100 0.01% (w / v), MgCl 2 8 mM, MnCl 2 3.0 mM, 2′-OMe NTP (each) 1.5 mM, 2′-OH GMP 1 mM, pH 7.5, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase 200 nM, inorganic pyrophosphatase 0.025 unit / ml, and DNA template. In some embodiments, the DNA template may be present at a concentration of preferably about 5-500 nM.

転写産物への2’―OMe ATP(100%)、2’―OMe UTP(100%)または2’―OMe TTP(100%)、2’―OMe GTP(100%)および2’―デオキシCTP(100%)(「dCmD」)の最大限の導入のために、以下の条件が使用されうる:HEPESバッファー200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、PEG―8000 10%(w/v)、TritonX―100 0.01%(w/v)、MgCl 8mM、MnCl 3.0mM、2’―OMe NTP(ATP、UTPまたはTTP、GTP)1.5mM、2―デオキシCTP 1.5mM、2’―OH GMP 1mM、pH7.5、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nM、無機ピロホスファターゼ0.025単位/ml、およびDNAテンプレート。いくつかの実施形態においては、DNAテンプレートは、好ましくは約5〜500nMの濃度で存在しうる。 2′-OMe ATP (100%), 2′-OMe UTP (100%) or 2′-OMe TTP (100%), 2′-OMe GTP (100%) and 2′-deoxy CTP ( 100%) (“dCmD”) for maximal introduction, the following conditions may be used: HEPES buffer 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, PEG-8000 10% (w / v), Triton X-100 01% (w / v), MgCl 2 8 mM, MnCl 2 3.0 mM, 2′-OMe NTP (ATP, UTP or TTP, GTP) 1.5 mM, 2-deoxy CTP 1.5 mM, 2′-OH GMP 1 mM , PH 7.5, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase 200 nM, inorganic pyrophosphatase 0.0 5 units / ml, and DNA templates. In some embodiments, the DNA template may be present at a concentration of preferably about 5-500 nM.

転写産物への2’―OMe ATP(100%)、2’―OMe CTP(100%)、2’―OMe GTP(100%)および2’―デオキシTTP(100%)(「dTmV」)の最大限の導入のために、以下の条件が使用されうる:HEPESバッファー200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、PEG―8000 10%(w/v)、TritonX―100 0.01%(w/v)、MgCl 8mM、MnCl 2.5mM、2’―OMe NTP(ATP、CTP、GTP)1.5mM、2―デオキシTTP 1.5mM、2’―OH GMP 1mM、pH7.5、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nM、無機ピロホスファターゼ5単位/ml、およびDNAテンプレート。いくつかの実施形態においては、DNAテンプレートは、好ましくは約5〜500nMの濃度で存在しうる。 Maximum of 2'-OMe ATP (100%), 2'-OMe CTP (100%), 2'-OMe GTP (100%) and 2'-deoxy TTP (100%) ("dTmV") on transcripts For limiting introduction, the following conditions may be used: HEPES buffer 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, PEG-8000 10% (w / v), Triton X-100 0.01% (w / v), MgCl 2 8 mM, MnCl 2 2.5 mM, 2′-OMe NTP (ATP, CTP, GTP) 1.5 mM, 2-deoxy TTP 1.5 mM, 2′-OH GMP 1 mM, pH 7.5, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA Polymerase 200 nM, inorganic pyrophosphatase 5 units / ml, and DNA template. In some embodiments, the DNA template may be present at a concentration of preferably about 5-500 nM.

転写産物への2’―OMe ATP(100%)、2’―OMe CTP(100%)、2’―OMe GTP(100%)および2’―デオキシUTP(100%)(「dUmV」)の最大限の導入のために、以下の条件が使用されうる:HEPESバッファー200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、PEG―8000 10%(w/v)、TritonX―100 0.01%(w/v)、MgCl 8mM、MnCl 3.0mM、2’―OMe NTP(ATP、CTP、GTP)1.5mM、2―デオキシUTP 1.5mM、2’―OH GMP 1mM、pH7.5、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nM、無機ピロホスファターゼ0.025単位/ml、およびDNAテンプレート。いくつかの実施形態においては、DNAテンプレートは、好ましくは約5〜500nMの濃度で存在しうる。 Maximum of 2'-OMe ATP (100%), 2'-OMe CTP (100%), 2'-OMe GTP (100%) and 2'-deoxy UTP (100%) ("dUmV") to the transcript For limiting introduction, the following conditions may be used: HEPES buffer 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, PEG-8000 10% (w / v), Triton X-100 0.01% (w / v), MgCl 2 8 mM, MnCl 2 3.0 mM, 2′-OMe NTP (ATP, CTP, GTP) 1.5 mM, 2-deoxy UTP 1.5 mM, 2′-OH GMP 1 mM, pH 7.5, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA Polymerase 200 nM, inorganic pyrophosphatase 0.025 units / ml, and DNA template. In some embodiments, the DNA template may be present at a concentration of preferably about 5-500 nM.

転写産物への2’―OMe ATP(100%)、2’―OMe CTP(100%)、2’―OMe GTP(100%)および2’―OH UTP(100%)(「rUmV」)の最大限の導入のために、以下の条件が使用されうる:HEPESバッファー200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、PEG―8000 10%(w/v)、TritonX―100 0.01%(w/v)、MgCl 8mM、MnCl 3.0mM、2’―OMe NTP(ATP、CTP、GTP)1.5mM、2’―OH UTP 1.5mM、2’―OH GMP 1mM、pH7.5、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAテンプレート200nM、無機ピロホスファターゼ0.025単位/ml、およびDNAテンプレート。いくつかの実施形態においては、DNAテンプレートは、好ましくは約5〜500nMの濃度で存在しうる。 Maximum of 2'-OMe ATP (100%), 2'-OMe CTP (100%), 2'-OMe GTP (100%) and 2'-OH UTP (100%) ("rUmV") on transcripts For limiting introduction, the following conditions may be used: HEPES buffer 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, PEG-8000 10% (w / v), Triton X-100 0.01% (w / v), MgCl 2 8 mM, MnCl 2 3.0 mM, 2′-OMe NTP (ATP, CTP, GTP) 1.5 mM, 2′-OH UTP 1.5 mM, 2′-OH GMP 1 mM, pH 7.5, Y639L / H784A / K378R mutation T7 RNA template 200 nM, inorganic pyrophosphatase 0.025 units / ml, and DNA template. In some embodiments, the DNA template may be present at a concentration of preferably about 5-500 nM.

選択的に、上述の転写条件で使用されるDNAテンプレートは、両方のテンプレートが同一の条件下で転写されたときに、そのようなリーダー配列を含まないテンプレートに対して転写収率を増加させる、全てプリンのリーダー配列を含む。別の実施形態においては、リーダー配列は、両方が同一の条件下で転写されたときに、そのようなリーダー配列を含まないテンプレートに対して転写収率を増加させる、プリンおよびピリミジンの混合物である。本明細書で使用されるところの、一単位の無機ピロホスファターゼは、pH7.2および25℃で一分あたり1.0モルの無機オルトリン酸塩を遊離させる酵素の量として定義される。反応は、約1〜24時間行われうる。   Optionally, the DNA template used in the transcription conditions described above increases the transcription yield relative to a template that does not include such a leader sequence when both templates are transcribed under the same conditions. All contain the purine leader sequence. In another embodiment, the leader sequence is a mixture of purines and pyrimidines that, when both are transcribed under the same conditions, increases transcription yield relative to a template that does not contain such leader sequence. . As used herein, a unit of inorganic pyrophosphatase is defined as the amount of enzyme that liberates 1.0 mole of inorganic orthophosphate per minute at pH 7.2 and 25 ° C. The reaction can be performed for about 1 to 24 hours.

各場合においてその後、転写産物が、アプタマーを同定および/または所与の標的に対する結合特異性を有する保存配列を決定するために、SELEX(商標)プロセスへのインプットに使用されうる。得られる配列はすでに安定化され、SELEX(商標)後修飾プロセスからこのステップが除去され、結果的により安定化されたアプタマーが得られる。   In each case, the transcript can then be used as input to the SELEX ™ process to identify aptamers and / or determine conserved sequences with binding specificity for a given target. The resulting sequence is already stabilized and this step is removed from the SELEX ™ post-modification process, resulting in a more stabilized aptamer.

後述するように、2’置換ヌクレオチドを導入した有用な収率の転写産物は、上述の条件以外の条件下で得ることもできる。例えば、上述の転写条件に対する変更には、以下が含まれる。   As will be described later, useful yields of transcripts incorporating 2'-substituted nucleotides can be obtained under conditions other than those described above. For example, changes to the above transfer conditions include:

HEPESバッファーの濃度は、0〜1Mの範囲でありうる。本発明は、例えばトリス―ヒドロキシメチル―アミノメタンを含む、5〜10の間のpKaを有する他のバッファーの使用も予定する。   The concentration of HEPES buffer can range from 0 to 1M. The present invention also contemplates the use of other buffers having a pKa between 5 and 10, including for example tris-hydroxymethyl-aminomethane.

DTTの濃度は、0〜400mMの範囲でありうる。本発明の方法は、例えばメルカプトエタノールを含む他の還元剤の使用も提供する。   The concentration of DTT can range from 0 to 400 mM. The method of the present invention also provides for the use of other reducing agents including, for example, mercaptoethanol.

スペルミジンおよび/またはスペルミンの濃度は、0〜20mMの範囲でありうる。   The concentration of spermidine and / or spermine can range from 0 to 20 mM.

PEG―8000の濃度は、0〜50%(w/v)の範囲でありうる。本発明の方法は、例えば他の分子量のPEGまたは他のポリアルキレングリコールを含む他の親水性ポリマーの使用も提供する。   The concentration of PEG-8000 can range from 0 to 50% (w / v). The methods of the present invention also provide for the use of other hydrophilic polymers including, for example, other molecular weights of PEG or other polyalkylene glycols.

TritonX―100の濃度は、0〜0.1%(w/v)の範囲でありうる。本発明の方法は、例えば他のTriton―X界面活性剤を含む他の界面活性剤を含む他の非イオン性界面活性剤の使用も提供する。   The concentration of Triton X-100 can range from 0 to 0.1% (w / v). The methods of the present invention also provide for the use of other non-ionic surfactants including other surfactants including, for example, other Triton-X surfactants.

MgClの濃度は、0.5mM〜50mMの範囲でありうる。MnClの濃度は、0.15mM〜15mMの範囲でありうる。MgClおよびMnClの両方が記載の範囲内になければならず、好ましい実施形態では、MgCl:MnClが約10対約3の比率で存在し、好ましくは、比率は約3〜5:1、より好ましくは比率は約3〜4:1である。 The concentration of MgCl 2 can range from 0.5 mM to 50 mM. The concentration of MnCl 2 can range from 0.15 mM to 15 mM. Both MgCl 2 and MnCl 2 must be within the stated ranges, and in a preferred embodiment, MgCl 2 : MnCl 2 is present in a ratio of about 10 to about 3, preferably the ratio is about 3-5: 1, more preferably the ratio is about 3-4: 1.

2’―OMe NTPの濃度(各NTP)は、5μM〜5mMの範囲でありうる。   The concentration of 2'-OMe NTP (each NTP) can range from 5 μM to 5 mM.

デオキシNTPの濃度(各NTP)は、5μM〜5mMの範囲でありうる。   The concentration of deoxyNTPs (each NTP) can range from 5 μM to 5 mM.

2’―OH NTPの濃度(各NTP)は、5μM〜5mMの範囲でありうる。   The concentration of 2'-OH NTP (each NTP) can range from 5 μM to 5 mM.

2’―OH GTPの濃度(2’―OMe GTPが反応混合物中5μM〜5mMの範囲である場合)は、0μM〜300μMの範囲でありうる。好ましい実施形態においては、2’―OH GTPの非存在下(0μM)で転写が生じる。   The concentration of 2'-OH GTP (when 2'-OMe GTP is in the range of 5 μM to 5 mM in the reaction mixture) can range from 0 μM to 300 μM. In a preferred embodiment, transcription occurs in the absence of 2'-OH GTP (0 μM).

2’―糖の位置以外の位置で置換された2’―OH GMP、グアノシンまたは他の2’―OH Gの濃度は、0〜5mMの範囲でありうる。2’―OH GTPが反応物に含まれない場合は、2’―OH GMPが必要であり、5μM〜5mMの範囲でありうる。   The concentration of 2'-OH GMP, guanosine or other 2'-OH G substituted at a position other than the 2'-sugar position can range from 0 to 5 mM. If 2'-OH GTP is not included in the reaction, 2'-OH GMP is required and can range from 5 μM to 5 mM.

DNAテンプレートの濃度は、5nM〜5μMの範囲でありうる。   The concentration of the DNA template can range from 5 nM to 5 μM.

変異ポリメラーゼの濃度は、2nM〜20μMの範囲でありうる。   The concentration of the mutant polymerase can range from 2 nM to 20 μM.

無機ピロホスファターゼは、0〜100単位/mlの範囲でありうる。   Inorganic pyrophosphatase can range from 0 to 100 units / ml.

pHは、pH6〜pH9の範囲でありうる。本発明の方法は、修飾ヌクレオチドを導入した大半のポリメラーゼの活性のpHの範囲内で実施されうる。   The pH can range from pH 6 to pH 9. The methods of the invention can be practiced within the pH range of the activity of most polymerases that have introduced modified nucleotides.

転写反応は、約一時間〜数週間、好ましくは約1〜約100時間行われうる。   The transcription reaction can be performed for about 1 hour to several weeks, preferably about 1 to about 100 hours.

さらに、本発明の方法は、例えばEDTA、EGTA、およびDTTを含めて、転写反応条件におけるキレート剤の選択的使用を提供する。   Furthermore, the methods of the invention provide for selective use of chelating agents in transcription reaction conditions, including, for example, EDTA, EGTA, and DTT.

Aptamer Medicinal Chemistry(アプタマー医薬品化学)
所望の標的に結合するアプタマーが同定されたら、同定されたアプタマー配列の結合および/または機能的特性をさらに増加させるために、いくつかの技術が選択的に実行されうる。SELEX(商標)プロセス(例えば2’―修飾SELEX(商標))により同定される所望の標的に結合するアプタマー、例えばMNA、dCmD、dTmV、rUmV、dUmVアプタマーが、所望の結合および/または機能的特性を有する最小のアプタマー配列(本明細書において「最小化コンストラクト」とも称される)を得るために、選択的に切断されうる。これを達成する一つの方法は、最小化コンストラクトのデザインを知るための、フォールディングプログラムおよび配列分析(例えば保存モチーフおよび/または共変動を探すための、選択から得られるクローン配列のアライニング)の使用による。最小化コンストラクトのデザインを知るために、アプタマー配列の5’および3’境界を決定するために、生化学的プロービング実験も行われうる。その後、最小化コンストラクトが化学合成され、それらが得られた非最小化配列と比較して、結合および機能的特性につき試験されうる。一連の5’、3’および/または内部欠損を含むアプタマー配列の変異体も、直接化学合成され、それらが得られた非最小化アプタマー配列と比較して、結合および/または機能的特性につき試験されうる。
Aptamer Medicinal Chemistry
Once an aptamer that binds to the desired target has been identified, several techniques can be selectively performed to further increase the binding and / or functional properties of the identified aptamer sequence. Aptamers that bind to the desired target identified by the SELEX ™ process (eg, 2′-modified SELEX ™), eg, MNA, dCmD, dTmV, rUmV, dUmV aptamer, are desired binding and / or functional properties. Can be selectively cleaved to obtain a minimal aptamer sequence (also referred to herein as a “minimized construct”). One way to achieve this is to use folding programs and sequence analysis (eg, alignment of clone sequences resulting from selection to look for conserved motifs and / or covariations) to know the design of the minimized construct by. Biochemical probing experiments can also be performed to determine the 5 'and 3' boundaries of aptamer sequences in order to know the design of the minimized construct. The minimized constructs can then be chemically synthesized and tested for binding and functional properties compared to the resulting non-minimized sequences. Variants of aptamer sequences containing a series of 5 ′, 3 ′ and / or internal deletions are also directly chemically synthesized and tested for binding and / or functional properties compared to the resulting non-minimized aptamer sequences. Can be done.

さらに、ドープ再選択を用いて、MNA、dCmD、dTmV、rUmVまたはdUmVアプタマー等の単一の活性アプタマー配列(すなわち、(2’―修飾SELEX(商標)プロセスを含むSELEX(商標)プロセスにより同定される、所望の標的に結合するアプタマー)または単一の最小化アプタマー配列の範囲内の配列要件を調査できる。目的の単一の配列に基づいて設計されている合成の縮重プールを用いて、ドープ再選択が行われる。縮重のレベルは通常、野生型ヌクレオチド、すなわち目的の単一の配列から70%〜85%変動する。一般に、中立変異を伴う配列がドープ再選択プロセスにより同定されるが、場合によっては、配列変化が親和性の改善をもたらしうる。そして、ドープ再選択を用いて同定されるクローンからの合成配列情報を用いて、最小結合モチーフを同定し、医薬品化学研究をたすけうる。   In addition, using dope reselection, single active aptamer sequences such as MNA, dCmD, dTmV, rUmV or dUmV aptamers (ie, identified by the SELEX ™ process, including the (2'-modified SELEX ™ process) Aptamers that bind to the desired target) or sequence requirements within a single minimized aptamer sequence, using a synthetic degenerate pool designed based on a single sequence of interest, Dope reselection takes place, the level of degeneracy typically varies from 70% to 85% from the single sequence of interest, i.e. a single sequence of interest, generally sequences with neutral mutations are identified by the dope reselection process However, in some cases, sequence changes can result in improved affinity, and clones identified using dope reselection Using a synthetic sequence information, to identify the minimal binding motif, it may help medicinal chemistry research.

MNA、dCmD、dTmV、rUmVまたはdUmVアプタマー等、(2’―修飾SELEXプロセスおよびドープ再選択含む)SELEX(商標)プロセスを用いて同定されるアプタマー配列および/または最小化アプタマー配列は、配列のランダムまたは定方向突然変異を行って結合親和性および/または機能的特性を高めるため、あるいは配列のどの位置が結合活性および/または機能的特性に必須であるかを決定するために、アプタマー医薬品化学を用いてSELEX(商標)後選択により選択的に修飾されてもよい。   Aptamer and / or minimized aptamer sequences identified using the SELEX ™ process (including 2'-modified SELEX process and dope reselection), such as MNA, dCmD, dTmV, rUmV or dUmV aptamers Or use aptamer medicinal chemistry to make directed mutations to increase binding affinity and / or functional properties, or to determine which positions in the sequence are essential for binding activity and / or functional properties. And may be selectively modified by SELEX ™ post-selection.

アプタマー医薬品化学は、一連の変異アプタマーが化学合成されるアプタマー改善技術である。これらの一連の変異体は典型的に、単一の置換基の導入により親アプタマーと異なり、この置換基の位置により互いに異なる。そして、これらの変異体が互いと親に対して比較される。特性の改善は十分に大きくなりうるため、特定の治療基準を達成するのに、単一の置換基の包含だけで足りうる。   Aptamer medicinal chemistry is an aptamer improvement technique in which a series of mutant aptamers are chemically synthesized. These series of variants typically differ from the parent aptamer by the introduction of a single substituent and differ from each other by the position of this substituent. These variants are then compared against each other and the parent. The improvement in properties can be large enough that inclusion of a single substituent may be sufficient to achieve a particular therapeutic criterion.

あるいは、単一の変異体組から収集された情報を用いて、二つ以上の置換基が同時に導入されたさらなる変異体組を設計できる。一つの設計戦略においては、全ての単一置換基の変異体がランク付けされ、トップ4が選択され、これら4つの単一置換基変異体の全ての可能な二重(6)、三重(4)および四重(1)の組み合わせが合成および検定される。第二の設計戦略においては、最良の単一置換基変異体が新しい親と考えられ、この最高ランクの単一置換基変異体を含む全ての可能な二重置換基変異体が合成および検定される。他の戦略が用いられてもよく、さらに改良された変異体の同定を続けながら置換基の数が段階的に増加するように、これらの戦略が繰り返し行われうる。   Alternatively, information collected from a single mutant set can be used to design additional mutant sets in which two or more substituents are introduced simultaneously. In one design strategy, all single-substituent variants are ranked and the top 4 is selected, and all four possible double (6), triple (4 ) And quadruple (1) combinations are synthesized and tested. In the second design strategy, the best single substituent variant is considered the new parent, and all possible double substituent variants including this highest rank single substituent variant are synthesized and tested. The Other strategies may be used, and these strategies can be repeated so that the number of substituents increases stepwise while continuing to identify further improved variants.

アプタマー医薬品化学は特に、全体的でなく局所的な置換基の導入を調査する方法として用いることができる。アプタマーが転写により生成されるライブラリの中に発見されるため、SELEX(商標)プロセスの間に導入される任意の置換基は、全体的に導入されなければならない。例えば、ヌクレオチド間にホスホロチオエート結合を導入することが望ましい場合には、全てのA(または全てのG、C、T、U等)に導入することしかできない(全体的に置換される)。ホスホロチオエートがいくつかのA(またはいくつかのG、C、T、U等)(局地的に置換)に必要であるが他のAでは寛容性がないアプタマーは、このプロセスにより容易に発見できない。   Aptamer medicinal chemistry can be used in particular as a method for investigating local but not global introduction of substituents. As aptamers are found in libraries generated by transcription, any substituents introduced during the SELEX ™ process must be introduced globally. For example, if it is desired to introduce a phosphorothioate bond between nucleotides, it can only be introduced (entirely substituted) for all A (or all G, C, T, U, etc.). Aptamers that require phosphorothioate for some A (or some G, C, T, U, etc.) (locally substituted) but are not tolerated by others cannot be easily discovered by this process .

アプタマー医薬品化学プロセスにより利用されうる置換基の種類は、それらを固相合成試薬として生成し、オリゴマー合成スキームに導入する能力によってのみ制限される。プロセスは、もちろんヌクレオチドだけに限られない。アプタマー医薬品化学スキームには、立体的大きさ、疎水性、親水性、親油性、疎油性、正電荷、負電荷、中性電荷、双性イオン、分極率、ヌクレアーゼ抵抗性、構造的剛性、構造的柔軟性、タンパク質結合特性、質量等を導入する置換基が含まれうる。アプタマー医薬品化学スキームには、塩基―修飾、糖―修飾またはホスホジエステル結合―修飾が含まれうる。   The types of substituents that can be utilized by aptamer medicinal chemistry processes are limited only by the ability to generate them as solid phase synthesis reagents and introduce them into oligomer synthesis schemes. Of course, the process is not limited to nucleotides. Aptamer medicinal chemistry schemes include steric size, hydrophobicity, hydrophilicity, lipophilicity, oleophobicity, positive charge, negative charge, neutral charge, zwitterion, polarizability, nuclease resistance, structural rigidity, structure Substituents that introduce structural flexibility, protein binding properties, mass, etc. may be included. Aptamer medicinal chemistry schemes can include base-modification, sugar-modification or phosphodiester bond-modification.

治療用アプタマーの文脈で有益となりうる置換基の種類を考える際には、以下の一つ以上のカテゴリに入る置換を導入することが望ましい:
(1)すでに体内に存在する置換基、例えば2’―デオキシ、2’―リボ、2’―O―メチルプリンまたはピリミジンまたは5―メチルシトシン。
When considering the types of substituents that can be beneficial in the context of therapeutic aptamers, it is desirable to introduce substitutions that fall into one or more of the following categories:
(1) Substituents already present in the body, such as 2'-deoxy, 2'-ribo, 2'-O-methylpurine or pyrimidine or 5-methylcytosine.

(2)既に承認された治療薬の一部である置換基、例えばホスホロチオエート―結合オリゴヌクレオチド。   (2) Substituents that are part of an already approved therapeutic, such as phosphorothioate-linked oligonucleotides.

(3)上の二つのカテゴリのうち一つに加水分解または分解する置換基、例えばメチルホスホネート―結合オリゴヌクレオチド。   (3) Substituents that hydrolyze or decompose into one of the above two categories, such as methylphosphonate-linked oligonucleotides.

本発明のアプタマーは、本明細書に記載されるアプタマー医薬品化学により開発されるアプタマーを含む。   The aptamers of the present invention include aptamers developed by the aptamer medicinal chemistry described herein.

本発明のアプタマーの標的結合親和性は、アプタマーと標的(例えばタンパク質)の間の一連の結合反応により評価でき、トレース32P―標識アプタマーが緩衝培地において標的の希釈系とともにインキュベートされ、その後真空濾過マニホルドを用いてニトロセルロース濾過により分析される。本明細書においてドットブロット結合アッセイと称されるこの方法は、(上から下に)ニトロセルロース、ナイロンフィルタ、およびゲルブロット紙からなる三層濾過媒体を使用する。標的に結合したRNAがニトロセルロースフィルタに捕らえられ、標的に結合していないRNAがナイロンフィルタに捕らえられる。ゲルブロット紙は、他のフィルタの支持媒体として含まれる。濾過の後に、濾過層が分離され、乾燥させられて蛍光スクリーンに曝露され、リン光画像化システムを使用して定量される。定量結果を用いてアプタマー結合曲線を生成でき、そこから解離定数(K)を計算できる。好ましい実施形態においては、結合反応を実行するために用いられる緩衝培地は、1X DulbeccoのPBS(Ca++およびMg++)と0.1mg/mL BSAである。 The target binding affinity of the aptamer of the present invention can be assessed by a series of binding reactions between the aptamer and the target (eg, protein), and the trace 32 P-labeled aptamer is incubated with the target dilution system in buffered medium, followed by vacuum filtration Analyzed by nitrocellulose filtration using a manifold. This method, referred to herein as the dot blot binding assay, uses a three-layer filtration medium consisting of nitrocellulose (from top to bottom), nylon filter, and gel blot paper. RNA bound to the target is captured by the nitrocellulose filter, and RNA not bound to the target is captured by the nylon filter. Gel blot paper is included as a support medium for other filters. After filtration, the filter layer is separated, dried and exposed to a fluorescent screen and quantified using a phosphorescent imaging system. The aptamer binding curve can be generated using the quantitative result, and the dissociation constant (K D ) can be calculated therefrom. In a preferred embodiment, the buffer medium used to perform the binding reaction is 1X Dulbecco's PBS (Ca ++ and Mg ++ ) and 0.1 mg / mL BSA.

一般に、標的の機能的活性を調節するアプタマーの能力、すなわちアプタマーの機能的活性は、標的の生物学的機能に応じたin vitroおよびin vivoモデルを使用して評価できる。いくつかの実施形態においては、本発明のアプタマーは、標的の公知の生物学的機能を阻害でき、他の実施形態では、本発明のアプタマーは、標的の公知の生物学的機能を刺激しうる。アプタマー標的の公知の機能を測定するために設計されたin vitroおよびin vivoモデルを使用して、本発明のアプタマーの機能的活性を評価できる。   In general, the ability of an aptamer to modulate the functional activity of a target, ie, the functional activity of an aptamer, can be assessed using in vitro and in vivo models depending on the biological function of the target. In some embodiments, the aptamer of the present invention can inhibit the known biological function of the target, and in other embodiments, the aptamer of the present invention can stimulate the known biological function of the target. . In vitro and in vivo models designed to measure the known function of aptamer targets can be used to assess the functional activity of the aptamers of the invention.

本発明のアプタマーは、当業者により用いられる任意の数の技術により、診断目的にルーチン的に採用されうる。診断への利用には、in vivoおよびin vitroの両方の診断用途が含まれうる。診断薬は、利用者が特定の場所または濃度での所与の標的の存在を同定することを可能にするだけで足りる。単に標的と結合対を形成する能力が、診断目的でプラスのシグナルを誘発するために十分でありうる。当業者は、そのようなリガンドの存在を追跡するために標識タグを導入するために、公知技術の方法により任意のアプタマーを適応させることもできる。そのようなタグは、多数の診断法において用いられうる。   The aptamers of the present invention can be routinely employed for diagnostic purposes by any number of techniques used by those skilled in the art. Diagnostic applications can include both in vivo and in vitro diagnostic applications. The diagnostic agent need only allow the user to identify the presence of a given target at a particular location or concentration. Simply the ability to form a binding pair with the target may be sufficient to elicit a positive signal for diagnostic purposes. One skilled in the art can adapt any aptamer by methods known in the art to introduce a labeled tag to track the presence of such a ligand. Such tags can be used in a number of diagnostic methods.

免疫賦活性モチーフを有するアプタマー
脊椎動物の免疫系による細菌DNAの認識は、特定の配列コンテキストにおける非メチル化CGジヌクレオチドの認識に基づく(「CpGモチーフ」)。このようなモチーフを認識する一つのレセプターは、異なる微生物成分を認識することにより先天性の免疫反応に関与するToll―likeレセプター(〜10メンバー)のファミリーのメンバー、Toll―likeレセプター9(「TLR9」)である。TLR9は、非メチル化オリゴデオキシヌクレオチド(「ODN」)CpG配列を配列特異的様式で結合する。CpGのモチーフの認識が防御機構を誘発し、先天性および最終的に後天性の免疫反応につながる。例えばマウスにおけるTLR9の活性化は、抗原提示細胞の活性化、MHCクラスIおよびII分子のアップレギュレーション、および重要な共刺激分子およびIL―12およびIL―23を含むサイトカインの発現を誘導する。この活性化は、TH1サイトカインIFN―ガンマの強いアップレギュレーションを含めて、直接および間接的にBおよびT細胞反応を増強する。CpG配列に対する反応は、集合的に、感染症からの保護、ワクチンに対する免疫反応の改善、喘息に対する有効な反応、および抗体依存―細胞媒介細胞傷害の改善につながる。したがって、CpG ODNsは、感染症からの保護を提供し、免疫アジュバントまたは癌治療薬(単独療法またはmAbや他の療法と組み合わせて)として機能し、喘息およびアレルギー反応を減少させうる。
Aptamers with immunostimulatory motifs Recognition of bacterial DNA by the vertebrate immune system is based on the recognition of unmethylated CG dinucleotides in a specific sequence context ("CpG motif"). One receptor that recognizes such motifs is Toll-like receptor 9 (“TLR9”), a member of the family of Toll-like receptors (-10 members) involved in innate immune responses by recognizing different microbial components. ]). TLR9 binds unmethylated oligodeoxynucleotide ("ODN") CpG sequences in a sequence specific manner. Recognition of the CpG motif triggers a defense mechanism, leading to innate and ultimately acquired immune responses. For example, activation of TLR9 in mice induces antigen-presenting cell activation, upregulation of MHC class I and II molecules, and expression of key costimulatory molecules and cytokines including IL-12 and IL-23. This activation enhances B and T cell responses directly and indirectly, including strong up-regulation of the TH1 cytokine IFN-gamma. Responses to CpG sequences collectively lead to protection from infection, improved immune response to the vaccine, effective response to asthma, and improved antibody dependence-cell mediated cytotoxicity. Thus, CpG ODNs provide protection from infections and can function as immune adjuvants or cancer therapeutics (monotherapy or in combination with mAbs or other therapies) to reduce asthma and allergic reactions.

本発明のアプタマー、例えばMNA、dCmD、dTmV、rUmVまたはdUmVアプタマーは、一つ以上のCpGまたは他の免疫賦活性配列を含みうる。このようなアプタマーは、例えば本明細書に説明されるSELEX(商標)プロセスを用いて、様々な戦略により同定または生成されうる。一般に、戦略は二つの群に分けられうる。群一においては、戦略は、標的のための結合部位ならびにCpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列の両方を含むアプタマーを同定または生成することを目指し、標的(以下「非CpG標的」)は、CpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列を認識することが知られており、CpGモチーフに結合するときに免疫反応を刺激することが知られているもの以外の標的である。この群の第一戦略は、CpGモチーフが固定領域またはその一部としてプールの各メンバーに導入されているオリゴヌクレオチドプールを用いて(例えば、いくつかの実施形態においては、プールメンバーのランダム化領域が、CpGモチーフが導入された固定領域を含む)、SELEX(商標)を行って特異的非CpG標的に対するアプタマーを得るステップと、CpGモチーフを含むアプタマーを同定するステップを含む。この群の第二戦略は、SELEX(商標)を行って特異的非CpG標的、好ましくは標的に対するアプタマーを得、選択の後CpGモチーフを5’および/または3’末端に加えるかCpGモチーフをアプタマーの領域、好ましくは非必須領域に組み込むステップを含む。この群の第三の戦略は、SELEX(商標)を行って特異的非CpG標的に対するアプタマーを得るステップであり、プールの合成の間に、プールの各メンバーのランダム化領域のCpGモチーフが濃縮されるように、一つ以上のヌクレオチド添加ステップにおいて様々なヌクレオチドのモル比が偏らせられる、ステップと、CpGモチーフを含むアプタマーを同定するステップを含む。この群の第四の戦略は、SELEX(商標)を行って特異的非CpG標的に対するアプタマーを得るステップと、CpGモチーフを含むアプタマーを同定するステップを含む。この群の第五の戦略は、SELEX(商標)を行って特異的非CpG標的に対するアプタマーを得るステップと、結合時に免疫反応を刺激するがCpGモチーフを含まないアプタマーを同定するステップを含む。   Aptamers of the invention, such as MNA, dCmD, dTmV, rUmV or dUmV aptamers, can include one or more CpG or other immunostimulatory sequences. Such aptamers can be identified or generated by a variety of strategies, for example using the SELEX ™ process described herein. In general, strategies can be divided into two groups. In Group 1, the strategy aims to identify or generate aptamers that contain both a binding site for the target as well as a CpG motif or other immunostimulatory sequence, where the target (hereinafter “non-CpG target”) is CpG Recognizing motifs or other immunostimulatory sequences are targets other than those known to stimulate immune responses when binding to CpG motifs. The first strategy in this group uses oligonucleotide pools in which a CpG motif is introduced into each member of the pool as a fixed region or part thereof (eg, in some embodiments, a randomized region of pool members). Includes a fixed region into which a CpG motif has been introduced), performing SELEX ™ to obtain an aptamer to a specific non-CpG target, and identifying an aptamer containing a CpG motif. A second strategy in this group is to perform a SELEX ™ to obtain an aptamer to a specific non-CpG target, preferably the target, and after selection add a CpG motif to the 5 ′ and / or 3 ′ end or add a CpG motif to the aptamer A step of incorporating into the region, preferably a non-essential region. The third strategy in this group is to perform SELEX ™ to obtain aptamers to specific non-CpG targets, during which the CpG motif in the randomized region of each member of the pool is enriched. As such, the step includes biasing the molar ratio of the various nucleotides in one or more nucleotide addition steps and identifying an aptamer comprising a CpG motif. The fourth strategy in this group includes performing SELEX ™ to obtain aptamers against specific non-CpG targets and identifying aptamers that contain CpG motifs. The fifth strategy of this group includes performing SELEX ™ to obtain aptamers to specific non-CpG targets and identifying aptamers that stimulate an immune response upon binding but do not contain a CpG motif.

群二においては、戦略は、CpGモチーフのレセプター(例えばTLR9または他のtoll―likeレセプター)により結合され、結合時に免疫反応を刺激する、CpGモチーフおよび/または他の配列を含むアプタマーの同定または生成を目指す。この群の第一戦略は、CpGモチーフがプールの各メンバーに、固定領域またはその一部として導入されているオリゴヌクレオチドプールを用いて(例えばいくつかの実施形態においては、プールメンバーのランダム化領域は、CpGモチーフが導入された固定領域を含む)、SELEX(商標)を行ってCpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列に結合し、結合時に免疫反応を刺激することが知られている標的に対するアプタマーを得るステップと、CpGモチーフを含むアプタマーを同定するステップを含む。この群の第二戦略は、SELEX(商標)を行って、CpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列に結合し、結合時に免疫反応を刺激することが知られている標的に対するアプタマーを得てから、CpGモチーフを5’および/または3’末端に加えるかCpGモチーフをアプタマーの領域、好ましくは非必須領域に組み込むステップを含む。この群の第三の戦略は、SELEX(商標)を行って、CpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列に結合し、結合時に免疫反応を刺激することが分かっている標的に対するアプタマーを得るステップであり、プールの合成の間に、プールの各メンバーのランダム化された領域がCpGモチーフにおいて濃縮されるように、一つ以上のヌクレオチド添加ステップにおいて様々なヌクレオチドのモル比が偏らせられるステップと、CpGモチーフを含むアプタマーを同定するステップを含む。この群の第四の戦略は、SELEX(商標)を行って、CpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列に結合し、結合時に免疫反応を刺激することが知られている標的に対するアプタマーを得るステップと、CpGモチーフを含むアプタマーを同定するステップを含む。この群の第五の戦略は、SELEX(商標)を行って、CpGモチーフまたは他の免疫賦活性配列に結合することが知られている標的に対するアプタマーを得るステップと、結合時に免疫反応を刺激するがCpGモチーフを含まないアプタマーを同定するステップを含む。   In Group 2, the strategy is to identify or generate aptamers containing CpG motifs and / or other sequences that are bound by a receptor of the CpG motif (eg, TLR9 or other toll-like receptor) and stimulate an immune response upon binding. It aims to. The first strategy in this group is to use an oligonucleotide pool in which a CpG motif is introduced into each member of the pool as a fixed region or part thereof (eg, in some embodiments, a randomized region of pool members). Includes a fixed region into which a CpG motif has been introduced), aptamers for targets known to perform SELEX ™ to bind to CpG motifs or other immunostimulatory sequences and to stimulate immune responses upon binding And identifying an aptamer containing a CpG motif. The second strategy in this group is to perform SELEX ™ to obtain aptamers to targets that are known to bind to CpG motifs or other immunostimulatory sequences and stimulate an immune response upon binding, Adding a CpG motif to the 5 'and / or 3' end or incorporating the CpG motif into a region of the aptamer, preferably a non-essential region. The third strategy in this group is to perform SELEX ™ to obtain aptamers to targets that bind to CpG motifs or other immunostimulatory sequences and are known to stimulate immune responses upon binding. During the synthesis of the pool, biasing the molar ratio of the various nucleotides in one or more nucleotide addition steps such that the randomized region of each member of the pool is enriched in the CpG motif; Identifying an aptamer containing the motif. A fourth strategy in this group is to perform SELEX ™ to obtain aptamers to targets that are known to bind to CpG motifs or other immunostimulatory sequences and stimulate an immune response upon binding. , Identifying an aptamer comprising a CpG motif. The fifth strategy in this group is to perform SELEX ™ to obtain aptamers to targets known to bind to CpG motifs or other immunostimulatory sequences, and to stimulate immune responses upon binding Identifying an aptamer that does not contain a CpG motif.

各々が異なるイベントのカスケードにおける認識、サイトカインおよび他の分子の放出、一定の細胞型の活性化により生じる、多様なCpGモチーフのクラスが同定されている。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、CpG Motifs in Bacterial DNA and Their Immune Effects,Annu.Rev.Immunol.2002,20:709―760を参照。追加的な免疫賦活性モチーフは、参照により各々が本明細書に組み込まれる以下の米国特許において開示される:米国特許第6,207,646号;第6,239,116号;第6,429,199号;第6,214,806号;第6,653,292;第6,426,434号;第6,514,948号および第6,498,148号。これらのCpGまたは他の免疫賦活性モチーフが、アプタマーに導入されうる。アプタマーの選択は、治療される病気または疾患に依存する。好ましい免疫賦活性モチーフは以下の通りであり(左から右に5’から3’で示される)、「r」がプリンを表わし、「y」はピリミジンを表わし、「X」は任意のヌクレオチドを表わす:   Various classes of CpG motifs have been identified, each resulting from recognition in a cascade of different events, release of cytokines and other molecules, activation of certain cell types. See, for example, CpG Motifs in Bacterial DNA and Their Immuno Effects, Annu. Rev. Immunol. 2002, 20: 709-760. Additional immunostimulatory motifs are disclosed in the following US patents, each incorporated herein by reference: US Pat. Nos. 6,207,646; 6,239,116; 6,429 199; 6,214,806; 6,653,292; 6,426,434; 6,514,948 and 6,498,148. These CpGs or other immunostimulatory motifs can be introduced into aptamers. The choice of aptamer depends on the disease or disorder being treated. Preferred immunostimulatory motifs are as follows (indicated from 5 ′ to 3 ′ from left to right): “r” represents purine, “y” represents pyrimidine, “X” represents any nucleotide. Represent:

Figure 2011504357
,rCGy;rrCGyy,XCGX,XXCGXX,およびXがGまたはAであり、XがCでなく、YがGでなく、Yが好ましくはTであるXCGY
Figure 2011504357
, RCGy; rrCGy, XCGX, XXCGXX, and X 1 X 2 CGY 1 Y 2 , wherein X 1 is G or A, X 2 is not C, Y 1 is not G, and Y 2 is preferably T.

CpGモチーフに結合し、結合時に免疫反応を刺激することが知られている標的以外の特異的標的(「非CpG標的」)に結合するアプタマーにCpGモチーフが導入される場合においては、CpGは、アプタマーの非必須領域に位置するのが好ましい。アプタマーの非必須領域は、部位特異的変異誘発、欠失分析および/または置換分析により同定されうる。しかし、非CpG標的に結合するアプタマーの能力を大きく妨げない任意の位置が使用されうる。CpGモチーフは、アプタマー配列に埋め込まれるのに加えて、5’および3’末端のいずれかまたは両方に加えられるなど、アプタマーに付着されうる。非CpG標的に結合するアプタマーの能力が大きく妨げられない限り、任意の付着の位置または手段が使用されうる。   When a CpG motif is introduced into an aptamer that binds to a specific target other than a target known to bind to and stimulate an immune response upon binding (“non-CpG target”), CpG is It is preferably located in a non-essential region of the aptamer. Non-essential regions of aptamers can be identified by site-directed mutagenesis, deletion analysis and / or substitution analysis. However, any position that does not significantly interfere with the ability of the aptamer to bind to a non-CpG target can be used. CpG motifs can be attached to aptamers, such as added to either or both of the 5 'and 3' ends in addition to being embedded in the aptamer sequence. Any attachment location or means can be used, as long as the ability of the aptamer to bind to the non-CpG target is not significantly hindered.

本明細書で使用されるところの、「免疫反応の刺激」は、(1)特異的反応(例えばTh1反応の誘発)または一定の分子の産生の誘発、または(2)特異的反応(例えばTh2反応の阻害または抑制)または一定の分子の阻害または抑制を意味しうる。   As used herein, “stimulation of an immune response” refers to (1) a specific response (eg, induction of a Th1 response) or the production of certain molecules, or (2) a specific response (eg, Th2 Inhibition or suppression of the reaction) or inhibition or suppression of certain molecules.

アプタマー治療薬の薬物動態および体内分布の調節
アプタマーを含む全てのオリゴヌクレオチドベースの治療薬の薬物動態学的特性が、所望の薬学的用途に適合するように調整されることが重要である。細胞外標的に対するアプタマーには(アンチセンスおよびRNAiベースの治療薬の場合のように)細胞内送達と関連した問題がないが、このようなアプタマーはなお、標的器官および組織に分布され、所望の薬剤投与計画と整合した一定期間体内にとどまることが可能でなければならない。
Modulation of pharmacokinetics and biodistribution of aptamer therapeutics It is important that the pharmacokinetic properties of all oligonucleotide-based therapeutics, including aptamers, are adjusted to suit the desired pharmaceutical application. Although aptamers directed against extracellular targets do not have the problems associated with intracellular delivery (as in the case of antisense and RNAi-based therapeutics), such aptamers are still distributed in the target organs and tissues and desired It should be possible to remain in the body for a period consistent with the drug regimen.

したがって、本発明は、アプタマー組成物の薬物動態、および、特にアプタマー薬物動態を調整する能力に影響を及ぼすための、材料および方法を提供する。アプタマー薬物動態の調整可能性(すなわち調節の可能性)は、アプタマーに対する修飾部分(例えばPEGポリマー)の結合および/または修飾ヌクレオチド(例えば2’―フルオロまたは2’―O―メチル)の導入により核酸の化学組成を変更することにより達成される。アプタマー薬物動態の調整可能性は、既存の治療的応用の改善、あるいは新しい治療用途の開発において用いられる。例えば、迅速な薬物クリアランスまたはターンオフが求められうる抗腫瘍または救急処置の場合等、いくつかの治療用途においては、循環中のアプタマーの滞留時間を減少させることが望ましい。あるいは、他の治療用途、例えば治療薬の全身循環が求められる維持療法においては、循環中のアプタマーの滞留時間を増加させることが望まれうる。   Accordingly, the present invention provides materials and methods for influencing the pharmacokinetics of aptamer compositions, and in particular the ability to modulate aptamer pharmacokinetics. The tunability of the aptamer pharmacokinetics (ie, the possibility of modulation) is achieved by attaching a modifying moiety (eg PEG polymer) to the aptamer and / or introducing a modified nucleotide (eg 2′-fluoro or 2′-O-methyl). This is achieved by changing the chemical composition of The ability to adjust aptamer pharmacokinetics is used in improving existing therapeutic applications or in developing new therapeutic applications. In some therapeutic applications, it is desirable to reduce the residence time of aptamers in the circulation, for example in the case of anti-tumor or emergency treatment where rapid drug clearance or turn-off may be required. Alternatively, in other therapeutic applications, such as maintenance therapy where systemic circulation of the therapeutic agent is required, it may be desirable to increase the residence time of the aptamer in the circulation.

さらに、アプタマー薬物動態の調整可能性は、対象におけるアプタマー治療薬の生体分布を改変するために用いられる。例えば、いくつかの治療用途においては、特定のタイプの組織または特定の臓器(または一連の臓器)を標的とする努力においてアプタマー治療薬の生体分布を変更することが望まれうる。これらの用途においては、アプタマー治療薬は、優先的に特定の組織または臓器(単数または複数)に蓄積する。他の治療用途においては、アプタマー治療薬が患部組織に優先的に蓄積するように、所与の病気、細胞傷害または他の異常な症状と関連した細胞マーカまたは症状を示す組織を標的とすることが望まれうる。例えば、2004年3月5日に出願の、“Controlled Modulation of the Pharmacokinetics and Biodistribution of Aptamer Therapeutics”と題した米国特許仮出願第60/550790号、および2005年3月7日に出願の、“Controlled Modulation of the Pharmacokinetics and Biodistribution of Aptamer Therapeutics”と題した米国特許出願第10/―――,―――号に記載されるように、アプタマー治療薬のPEG化(例えば20kDaのPEGポリマーによるPEG化)が、PEG化されたアプタマー治療薬が炎症組織に優先的に蓄積するように、炎症組織の標的化に使用される。   Furthermore, the adjustability of aptamer pharmacokinetics is used to alter the biodistribution of aptamer therapeutics in a subject. For example, in some therapeutic applications, it may be desirable to alter the biodistribution of an aptamer therapeutic in an effort to target a specific type of tissue or a specific organ (or series of organs). In these applications, aptamer therapeutics preferentially accumulate in a particular tissue or organ (s). In other therapeutic applications, target tissues that exhibit cellular markers or symptoms associated with a given disease, cell injury, or other abnormal condition so that aptamer therapeutics preferentially accumulate in the affected tissue May be desired. For example, US Provisional Application No. 60/550790, entitled “Controlled Modulation of the Pharmacokinetics and Biodistribution of Polymer Therapeutics”, filed Mar. 5, 2004, and filed March 7, 2005 PEGylation of aptamer therapeutics (eg PEGylation with a 20 kDa PEG polymer) as described in US patent application Ser. No. 10 / -------------------------- PEGylated aptamer therapeutics preferentially accumulate in inflamed tissues In so that, as used in the targeting of inflamed tissue.

アプタマー治療薬(例えばアプタマー結合体または修飾ヌクレオチド等、化学的に変更されたアプタマー)の薬物動態学的および生体分布プロフィールを決定するために、様々なパラメータがモニタされる。このようなパラメータには、例えば半減期(t1/2)、血漿クリアランス(Cl)、分布体積(Vss)、濃度―時間曲線下面積(AUC)、血清または血しょう中濃度の最大値(Cmax)の観察、およびアプタマー組成物の平均滞留時間(MRT)が含まれる。本明細書において使用されるところの「AUC」という用語は、アプタマー投与後の時間に対するアプタマー治療薬の血しょう中濃度のプロット下の面積を指す。AUC値を用いて、所与のアプタマー治療薬の生物学的利用能(すなわちアプタマー投与後の循環中の投与アプタマー治療薬の割合)および/または総クリアランス(Cl)(すなわちアプタマー治療薬が循環から除去される速度)が推定される。分布体積は、アプタマー治療薬の血しょう中濃度を体内に存在するアプタマーの量に関連させる。Vssが大きいほど、アプタマーが血漿外でより多く見られる(すなわち血管外遊出が多い)。 Various parameters are monitored to determine the pharmacokinetic and biodistribution profile of aptamer therapeutics (eg, chemically altered aptamers such as aptamer conjugates or modified nucleotides). Such parameters include, for example, half-life (t 1/2 ), plasma clearance (Cl), volume of distribution (Vss), area under the concentration-time curve (AUC), maximum value of serum or plasma concentration (C max ) and the average residence time (MRT) of the aptamer composition. As used herein, the term “AUC” refers to the area under a plot of plasma concentration of an aptamer therapeutic against time after aptamer administration. The AUC value is used to determine the bioavailability of a given aptamer therapeutic (ie, the proportion of administered aptamer therapeutic in the circulation after aptamer administration) and / or the total clearance (Cl) (ie, The rate of removal) is estimated. The volume of distribution relates the plasma concentration of the aptamer therapeutic to the amount of aptamer present in the body. The larger Vss, the more aptamers are found outside the plasma (ie more extravasation).

本発明は、アプタマー、例えばMNA、dCmD、dTmV、rUmVまたはdUmVアプタマーを小分子、ペプチドまたはポリマー末端基等の調節部分に結合することにより、または修飾ヌクレオチドをアプタマーに導入することにより、in vivoで、安定化されたアプタマー組成物、例えばMNA、dCmD、dTmV、rUmVまたはdUmVアプタマーの薬物動態および生体分布を、制御された様式で調節する材料および方法を提供する。本明細書に記載されるように、修飾部分の結合および/またはヌクレオチド(単数または複数)化学組成の変更は、循環におけるアプタマー滞留時間および組織への分布の基本的側面を変更する。   The present invention relates to aptamers such as MNA, dCmD, dTmV, rUmV or dUmV aptamers in vivo by linking them to regulatory moieties such as small molecules, peptides or polymer end groups, or by introducing modified nucleotides into aptamers. Provides materials and methods for modulating the pharmacokinetics and biodistribution of stabilized aptamer compositions, such as MNA, dCmD, dTmV, rUmV or dUmV aptamers, in a controlled manner. As described herein, modification of the modifying moiety and / or alteration of the nucleotide (s) chemical composition alters fundamental aspects of aptamer residence time in circulation and distribution to tissues.

ヌクレアーゼによるクリアランスに加えて、オリゴヌクレオチド治療薬は、腎臓の濾過により除去される。そのようなものとして、静脈内投与されるヌクレアーゼ耐性オリゴヌクレオチドは、濾過を遮断できない限り、典型的に<10分のin vivo半減期をもつ。これは、血流から組織への迅速分布を促進すること、またはオリゴヌクレオチドの見掛けの分子量を糸球体の有効なカットオフサイズより上に増加させることにより達成できる。後述されるPEGポリマーに対する小さな治療薬の結合(PEG化)は、循環中のアプタマーの滞留時間を劇的に延長し、これにより投与頻度を減少させ、血管標的に対する有効性を高めうる。   In addition to nuclease clearance, oligonucleotide therapeutics are removed by renal filtration. As such, nuclease resistant oligonucleotides administered intravenously typically have an in vivo half-life of <10 minutes unless filtration can be blocked. This can be achieved by promoting rapid distribution from the bloodstream to the tissue or by increasing the apparent molecular weight of the oligonucleotide above the effective cut-off size of the glomerulus. Conjugation of small therapeutic agents to PEG polymers, described below (PEGylation), can dramatically extend the residence time of aptamers in the circulation, thereby reducing dosing frequency and increasing efficacy against vascular targets.

アプタマーは、高分子量ポリマー、例えばPEG;ペプチド、例えばTat(HIV Tatタンパク質の13―アミノ酸フラグメント(Vives等(1997),J.Biol.Chem.272(25):16010―7))、Ant(ショウジョウバエアンテナペディアホメオチックタンパク質の第三のらせんに由来する16―アミノ酸配列(Pietersz等(2001),Vaccine 19(11―12):1397―405))およびArg(ポリアルギニン(Arg)で構成される短い正に帯電する細胞浸透ペプチド(Rothbard等(2000),Nat.Med.6(11):1253―7;Rothbard,J等(2002)、J.Med.Chem.45(17):3612―8));および小分子、例えばコレステロール等の脂肪親和性化合物等、様々な修飾部分に結合されうる。本明細書に説明される様々な結合体の中で、アプタマーのin vivo特性は、PEG基との錯体形成により最も大きく変更される。例えば、20kDaのPEGポリマーとの、混合2’Fおよび2’―OMe修飾アプタマー治療薬の錯体化は、腎臓濾過を妨げ、健常および炎症組織へのアプタマー分布を促進する。さらに、20kDaのPEGポリマー―アプタマー結合体は、アプタマーの腎臓濾過を防止する上で、40kDaのPEGポリマーとほぼ同じくらい有効である。PEG化の一つの効果はアプタマークリアランスにあるが、20kDa部分の存在により生じる全身的曝露の延長により、組織、特に高灌流臓器および炎症部位の組織へのアプタマーの分布も促進される。アプタマー―20kDaPEGポリマー結合体は、PEG化されたアプタマーが炎症組織に優先的に蓄積するように、アプタマー分布を炎症部位に導く。いくつかの場合には、20kDaのPEG化アプタマー結合体は、例えば腎臓細胞等の細胞の内部にアクセスできる。 Aptamers are high molecular weight polymers such as PEG; peptides such as Tat (13-amino acid fragment of HIV Tat protein (Vives et al. (1997), J. Biol. Chem. 272 (25): 16010-7)), Ant (Drosophila). antennapedia homeodomain tick proteins third helix derived 16 amino acid sequence of (Pietersz, etc. (2001), Vaccine 19 (11-12 ): 1397-405)) and is composed of Arg 7 (polyarginine (Arg 7) Short positively charged cell penetrating peptides (Rothbard et al. (2000), Nat. Med. 6 (11): 1253-7; Rothbard, J et al. (2002), J. Med. Chem. 45 (17): 3612- 8)); and subdivision , For example, lipophilic compounds such as cholesterol, etc., can be coupled to a variety of modifying moieties. Among the various conjugates described herein, the in vivo properties of aptamers are most altered by complex formation with PEG groups. For example, complexing a mixed 2′F and 2′-OMe modified aptamer therapeutic with a 20 kDa PEG polymer prevents renal filtration and promotes aptamer distribution to healthy and inflamed tissues. Furthermore, the 20 kDa PEG polymer-aptamer conjugate is almost as effective as the 40 kDa PEG polymer in preventing renal filtration of the aptamer. One effect of PEGylation is on aptamer clearance, but the extended systemic exposure caused by the presence of the 20 kDa moiety also promotes the distribution of aptamers to tissues, especially to tissues with high perfusion and sites of inflammation. The aptamer-20 kDa PEG polymer conjugate directs the aptamer distribution to the inflamed site so that the PEGylated aptamer preferentially accumulates in the inflamed tissue. In some cases, the 20 kDa PEGylated aptamer conjugate can access the interior of a cell, such as a kidney cell.

修飾ヌクレオチドを用いて、アプタマーの血漿クリアランスを調節することもできる。例えば、in vivoおよびin vitroで高いヌクレアーゼ安定性をもつために現世代のアプタマーに典型的である、2’―Fおよび2’―OMe安定化化学を導入する非結合アプタマーは、非修飾アプタマーと比較して、血漿からの迅速な減少(すなわち迅速な血漿クリアランス)、および組織、主に腎臓への迅速な分布を示す。   Modified nucleotides can also be used to modulate the plasma clearance of aptamers. For example, unbound aptamers that introduce 2′-F and 2′-OMe stabilization chemistry typical of current generation aptamers due to their high nuclease stability in vivo and in vitro are unmodified aptamers and In comparison, it shows a rapid decrease from plasma (ie rapid plasma clearance) and a rapid distribution to tissues, mainly the kidney.

PEG誘導体化核酸
上述の通り、高分子量の非免疫原性ポリマーによる核酸の誘導体化は、核酸の薬物動態学的および薬力学的特性を変更し、それらをより有効な治療剤とする可能性を有する。活性の好ましい変化には、ヌクレアーゼによる分解に対する抵抗の増加、腎臓による濾過の減少、免疫系に対する曝露の減少、および治療薬の体内分布の変更を含みうる。
PEG-derivatized nucleic acids As mentioned above, derivatization of nucleic acids with high molecular weight non-immunogenic polymers has the potential to alter the pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of nucleic acids and make them more effective therapeutic agents. Have. Preferred changes in activity may include increased resistance to nuclease degradation, decreased renal filtration, decreased exposure to the immune system, and altered biodistribution of therapeutic agents.

本発明のアプタマー組成物は、ポリアルキレングリコール(「PAG」)部分により誘導体化されうる。PAG―誘導体化核酸の例は、参照により全体として本明細書に組み込まれる、2003年11月21日に出願の米国特許出願第10/718,833号に見られる。本発明で使用される典型的なポリマーには、ポリエチレンオキシド(「PEO」)としても知られるポリエチレングリコール(「PEG」)およびポリプロピレングリコール(ポリイソプロピレングリコールを含む)が含まれる。さらに、異なるアルキレンオキシド(例えばエチレンオキシドおよびプロピレンオキシド)のランダムまたはブロックコポリマーが、多くの用途において使用されうる。その最も一般的な形において、PEG等のポリアルキレングリコールは、各末端でヒドロキシル基で終了する直鎖状ポリマーである:HO―CHCHO―(CHCHO)―CHCH―OH。このポリマー、アルファ―、オメガ―ジヒドロキシルポリエチレングリコールは、HO―PEG―OHとしても表わすことができ、―PEG―記号は以下の構造単位を表すと理解され:―CHCHO―(CHCHO)―CHCH―、nが典型的に約4〜約10,000の範囲である。 The aptamer compositions of the present invention can be derivatized with a polyalkylene glycol (“PAG”) moiety. Examples of PAG-derivatized nucleic acids can be found in US patent application Ser. No. 10 / 718,833, filed Nov. 21, 2003, which is incorporated herein by reference in its entirety. Typical polymers used in the present invention include polyethylene glycol (“PEG”), also known as polyethylene oxide (“PEO”), and polypropylene glycol (including polyisopropylene glycol). In addition, random or block copolymers of different alkylene oxides (eg, ethylene oxide and propylene oxide) can be used in many applications. In its most common form, polyalkylene glycols such as PEG are linear polymers terminated with hydroxyl groups at each end: HO—CH 2 CH 2 O— (CH 2 CH 2 O) n —CH 2 CH 2 -OH. The polymer, alpha -, omega - dihydroxylated polyethylene glycol, can also be represented as HO-PEG-OH, -PEG- symbol is understood to represent the following structural unit: -CH 2 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 -, n is typically in the range of from about 4 to about 10,000.

示されるように、PEG分子は二機能であり、「PEGジオール」と呼ばれることもある。PEG分子の終末部は、化合物の反応部位における他の化合物に対するPEGの付着のために、活性化または機能的部分に転換されうる、比較的非反応性のヒドロキシ部分、―OH基である。このような活性化されたPEGジオールは、本明細書において二活性化されたPEGsと称される。例えば、PEGジオールの末端部分は、アミノ部分との選択反応のために、比較的非反応性のヒドロキシ部分、―OHを、N―ヒドロキシスクシンイミドからのスクシンイミジル活性エステル部分と置換することにより、活性カルボネートエステルとして官能化されている。   As shown, PEG molecules are bifunctional and are sometimes referred to as “PEG diols”. The terminal part of the PEG molecule is a relatively non-reactive hydroxy moiety, the —OH group, that can be converted to an activated or functional moiety for attachment of PEG to other compounds at the reactive site of the compound. Such activated PEG diols are referred to herein as diactivated PEGs. For example, the terminal portion of a PEG diol can be activated by replacing the relatively non-reactive hydroxy moiety, —OH, with a succinimidyl active ester moiety from N-hydroxysuccinimide for selective reaction with the amino moiety. Functionalized as a nate ester.

多くの用途においては、PEG分子が単官能性(または単活性化)であるように、一端のPEG分子を本質的に非反応性の部分でキャップすることが望ましい。一般に活性化PEGsのための複数の反応位置をもつタンパク質治療薬の場合には、二官能性の活性化PEGsは広範な架橋に至り、機能性が低い凝集物を生成する。単活性化PEGsを生成するために、PEGジオール分子の末端上の一つのヒドロキシ部分が、典型的に非反応性メトキシ末端部分、―OCHと置換される。PEG分子の他方のキャップされていない末端は、典型的に、表面またはタンパク質等の分子上の反応部位における付着のために活性化されうる反応性末端部分に転換される。 In many applications, it is desirable to cap the PEG molecule at one end with an essentially non-reactive moiety so that the PEG molecule is monofunctional (or mono-activated). In general, in the case of protein therapeutics with multiple reactive sites for activated PEGs, bifunctional activated PEGs lead to extensive cross-linking and produce aggregates with low functionality. To generate mono-activated PEGs, one hydroxy moiety on the terminus of the PEG diol molecule is typically replaced with a non-reactive methoxy terminal moiety, —OCH 3 . The other uncapped end of the PEG molecule is typically converted to a reactive end portion that can be activated for attachment at a reactive site on the surface or molecule such as a protein.

PAGsは、水および多くの有機溶媒中における溶解性、無毒性、および非免疫原性の性質を典型的に有するポリマーである。PAGsの一つの使用は、ポリマーを不溶性分子に共有結合させて、得られるPAG―分子「結合体」を可溶性にすることである。例えば、水不溶性薬物パクリタキセルは、PEGに連結されると水溶性になることが示されている。Greenwald等、J.Org.Chem.,60:331―336(1995)。PAG結合体は、溶解性および安定性を高めるためだけでなく、分子の血液循環半減期を延長するためにも用いられることが多い。   PAGs are polymers that typically have solubility, non-toxic, and non-immunogenic properties in water and many organic solvents. One use of PAGs is to covalently attach polymers to insoluble molecules to make the resulting PAG-molecule “conjugate” soluble. For example, the water-insoluble drug paclitaxel has been shown to become water soluble when linked to PEG. Greenwald et al. Org. Chem. 60: 331-336 (1995). PAG conjugates are often used not only to increase solubility and stability, but also to increase the blood circulation half-life of the molecule.

本発明のポリアルキル化化合物は、典型的には5〜80kDaのサイズであるが、任意のサイズを使用でき、その選択はアプタマーおよび用途に依存する。本発明の他のPAG化合物は、10〜80kDaのサイズである。本発明のさらに他のPAG化合物は、10〜60kDaのサイズである。例えば、PAGポリマーは、少なくとも10、20、30、40、50、60、または80kDaのサイズでありうる。このようなポリマーは直鎖状または分枝ポリマーでありうる。いくつかの実施形態においては、ポリマーは、PEGである。   The polyalkylated compounds of the present invention are typically 5-80 kDa in size, but any size can be used and the choice depends on the aptamer and application. Other PAG compounds of the present invention are 10-80 kDa in size. Still other PAG compounds of the present invention are 10-60 kDa in size. For example, the PAG polymer can be at least 10, 20, 30, 40, 50, 60, or 80 kDa in size. Such polymers can be linear or branched polymers. In some embodiments, the polymer is PEG.

生物学的に発現されたタンパク質治療薬に対して、核酸治療薬は典型的に、活性化されたモノマーヌクレオチドから化学合成される。同じ反復的モノマー合成を用いてPEGを導入することにより、PEG―核酸結合体が調製されうる。例えば、ホスホラミダイト形態への変換により活性化されたPEGsが、固相オリゴヌクレオチド合成に導入されうる。あるいは、オリゴヌクレオチド合成は、反応性PEG付着部位の部位特異的導入により完了されうる。最も一般的には、これは、5’―末端における遊離一級アミンの添加により達成されている(固相合成の最後のカップリングステップにおいて修飾因子ホスホラミダイトを用いて導入される)。このアプローチを用いて、反応性PEG(例えば、反応してアミンと結合を形成するように活性化されたもの)が精製オリゴヌクレオチドと組み合わせられ、溶液中で共役反応が行われる。   In contrast to biologically expressed protein therapeutics, nucleic acid therapeutics are typically chemically synthesized from activated monomeric nucleotides. PEG-nucleic acid conjugates can be prepared by introducing PEG using the same iterative monomer synthesis. For example, PEGs activated by conversion to the phosphoramidite form can be introduced into solid phase oligonucleotide synthesis. Alternatively, oligonucleotide synthesis can be completed by site-specific introduction of reactive PEG attachment sites. Most commonly this has been achieved by the addition of a free primary amine at the 5'-end (introduced with the modifier phosphoramidite in the last coupling step of the solid phase synthesis). Using this approach, a reactive PEG (eg, one that has been activated to react to form a bond with an amine) is combined with a purified oligonucleotide and a conjugation reaction is performed in solution.

治療薬の生体分布を変更するPEG結合の能力は、結合体の見掛け上のサイズ(例えば流体力学的半径に関して測定される)を含む、多数のファクターに関連する。より大きな結合体(>10kDa)は、腎臓を介した濾過をより効果的に遮断し、その結果小さな高分子(例えばペプチド、アンチセンスオリゴヌクレオチド)の血中半減期を増加させることが知られている。濾過を遮断するPEG結合体の能力は、約50kDaまでのPEGのサイズとともに増加することが分かっている(半減期が腎臓による除去よりマクロファージ媒介性代謝により定められるため、さらなる増加による有益な効果は最小限である)。   The ability of a PEG linkage to alter the biodistribution of a therapeutic agent is related to a number of factors, including the apparent size of the conjugate (eg, measured in terms of hydrodynamic radius). Larger conjugates (> 10 kDa) are known to more effectively block filtration through the kidney and consequently increase the blood half-life of small macromolecules (eg, peptides, antisense oligonucleotides). Yes. The ability of PEG conjugates to block filtration has been shown to increase with the size of PEG up to about 50 kDa (the beneficial effect of further increase is because the half-life is defined by macrophage-mediated metabolism rather than renal removal) Is minimal).

高分子量のPEGs(>10kDa)の産生は困難で、非効率的で高価でありうる。高分子量PEG―核酸結合体の合成へのルートとして、過去の研究は、より高分子量の活性化PEGsの生成に集中している。このような分子を生成する一方法は、活性化された基を担持する中心コアに二つ以上のPEGsが付着する、分枝した活性化PEGの形成を伴う。これらの高分子量のPEG分子の末端部、すなわち比較的非反応性のヒドロキシル(―OH)部分は、他の化合物に対する化合物上の反応部位における一つ以上のPEGsの付着のために、活性化または機能的部分に転換されうる。分枝活性化PEGsは、二つ以上の末端を有し、二つ以上の末端が活性化されている場合においては、このような活性化された高分子量PEG分子は、本明細書において多活性化PEGsと呼ばれる。いくつかの場合には、分岐PEG分子の全ての末端が活性化されるわけではない。分岐PEG分子の任意の二つの末端が活性化される場合においては、このようなPEG分子は、二活性化PEGsと呼ばれる。分岐PEG分子の一つの末端だけが活性化されるいくつかの場合においては、このようなPEG分子は単活性化と呼ばれる。このアプローチの例として、反応のためにその後活性化される、リシンコアに対する二つのモノメトキシPEGsの付着により調製される、活性化PEGが説明されている(Harris等、Nature,vol.2:214―221,2003)。   Production of high molecular weight PEGs (> 10 kDa) can be difficult, inefficient and expensive. As a route to the synthesis of high molecular weight PEG-nucleic acid conjugates, past research has focused on the generation of higher molecular weight activated PEGs. One method of generating such molecules involves the formation of branched activated PEGs, in which two or more PEGs are attached to a central core carrying activated groups. The ends of these high molecular weight PEG molecules, i.e., the relatively non-reactive hydroxyl (-OH) moiety, are activated or attached for attachment of one or more PEGs at reactive sites on the compound to other compounds It can be converted into a functional part. Branched activated PEGs have two or more termini, and where two or more termini are activated, such activated high molecular weight PEG molecules are multi-active herein. Called PEGylated PEGs. In some cases, not all ends of the branched PEG molecule are activated. In the case where any two ends of a branched PEG molecule are activated, such PEG molecules are referred to as di-activated PEGs. In some cases where only one end of a branched PEG molecule is activated, such a PEG molecule is referred to as single activation. As an example of this approach, an activated PEG prepared by the attachment of two monomethoxy PEGs to a lysine core that is subsequently activated for the reaction has been described (Harris et al., Nature, vol. 2: 214- 221, 2003).

本発明は、多重PEG化核酸を含む高分子量PEG―核酸(好ましくは、アプタマー)結合体の合成に、別の費用効果的ルートを提供する。本発明は、PEG―連結多量体オリゴヌクレオチド、例えば二量体化アプタマーも含む。本発明は、PEG安定化部分が、例えばアプタマーの異なる部分を隔てるリンカーである、例えば高分子量アプタマー組成物の線形配置が、例えば、nが1以上である核酸―PEG―核酸(―PEG―核酸)であるように、PEGが単一のアプタマー配列中に結合されている、高分子量組成物にも関する。 The present invention provides another cost effective route for the synthesis of high molecular weight PEG-nucleic acid (preferably aptamer) conjugates comprising multiple PEGylated nucleic acids. The invention also includes PEG-linked multimeric oligonucleotides, such as dimerized aptamers. The present invention relates to a nucleic acid-PEG-nucleic acid (-PEG-nucleic acid) wherein the PEG stabilizing moiety is a linker that separates different parts of the aptamer, for example, the linear arrangement of the high molecular weight aptamer composition is, for example, n is 1 or more. It also relates to high molecular weight compositions in which PEG is attached in a single aptamer sequence, such as n .

本発明の高分子量組成物は、少なくとも10kDaの分子量を有するものを含む。組成物は典型的に、10〜80kDaのサイズの分子量を有する。本発明の高分子量組成物は、少なくとも10、20、30、40、50、60、または80kDaのサイズである。   High molecular weight compositions of the present invention include those having a molecular weight of at least 10 kDa. The composition typically has a molecular weight in the size of 10-80 kDa. The high molecular weight composition of the present invention is at least 10, 20, 30, 40, 50, 60, or 80 kDa in size.

安定化部分は、本発明の高分子量アプタマー組成物の薬物動態学的および薬力学的特性を改善する分子または分子の部分である。いくつかの場合においては、安定化部分は、二つ以上のアプタマーまたはアプタマードメインを近づけるか、本発明の高分子量アプタマー組成物の全体的な回転自由度の減少を提供する、分子または分子の部分である。安定化部分は、ポリアルキレングリコール、線形または分枝、ホモポリマーまたはヘテロポリマーでありうるようなポリエチレングリコールでありうる。他の安定化部分には、ペプチド核酸(PNA)等のポリマーが含まれる。オリゴヌクレオチドも安定化部分になりうる;このようなオリゴヌクレオチドには、修飾ヌクレオチド、および/またはホスホロチオエート等の修飾結合を含みうる。安定化部分は、アプタマー組成物の一体的部分、すなわちアプタマーに共有結合された部分でありうる。   A stabilizing moiety is a molecule or portion of a molecule that improves the pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of the high molecular weight aptamer composition of the present invention. In some cases, the stabilizing moiety approximates two or more aptamers or aptamer domains or provides a reduction in the overall rotational freedom of the high molecular weight aptamer composition of the invention. It is. The stabilizing moiety can be a polyalkylene glycol, a polyethylene glycol such as can be linear or branched, a homopolymer or a heteropolymer. Other stabilizing moieties include polymers such as peptide nucleic acids (PNA). Oligonucleotides can also be stabilizing moieties; such oligonucleotides can include modified nucleotides and / or modified linkages such as phosphorothioates. The stabilizing moiety can be an integral part of the aptamer composition, ie, a moiety that is covalently attached to the aptamer.

本発明の組成物には、二つ以上の核酸部分が少なくとも一つのポリアルキレングリコール部分に共有結合される、高分子量アプタマー組成物を含む。ポリアルキレングリコール部分は、安定化部分として働く。ポリアルキレングリコールが核酸部分を一つの分子において結合するように、ポリアルキレングリコールがアプタマーのいずれかの末端で共有結合された組成物においては、ポリアルキレングリコール部分は連結部分であると言われる。このような組成物においては、共有結合分子の一次構造には、線形配置の核酸―PAG―核酸が含まれる。一つの例は、核酸―PEG―核酸の一次構造を有する組成物である。別の例は、線形配置:核酸―PEG―核酸―PEG―核酸である。   The compositions of the present invention include high molecular weight aptamer compositions in which two or more nucleic acid moieties are covalently linked to at least one polyalkylene glycol moiety. The polyalkylene glycol moiety serves as a stabilizing moiety. In a composition in which the polyalkylene glycol is covalently attached at either end of the aptamer so that the polyalkylene glycol binds the nucleic acid moiety in one molecule, the polyalkylene glycol moiety is said to be a linking moiety. In such compositions, the primary structure of the covalent molecule includes a linear arrangement of nucleic acid-PAG-nucleic acid. One example is a composition having the primary structure of nucleic acid-PEG-nucleic acid. Another example is a linear arrangement: nucleic acid-PEG-nucleic acid-PEG-nucleic acid.

核酸―PEG―核酸結合体を生成するために、核酸が、単一の反応部位を持つように(例えば単活性化)最初に合成される。好ましい実施形態においては、この反応部位は、オリゴヌクレオチドの固相合成の最終ステップにおける修飾因子ホスホラミダイトの添加により5’―末端に導入されるアミノ基である。修飾オリゴヌクレオチドの脱保護および精製の後、それは、活性化PEGの自発的加水分解を最小化する溶液において高濃度で再構築される。好ましい実施形態においては、オリゴヌクレオチドの濃度は1mMであり、再構築された溶液はpH8.3の200mM NaHCO―バッファー、を含む。結合体の合成は、高度に精製された二官能性PEGのゆっくりとした段階的添加により開始される。好ましい実施形態においては、PEGジオールが、スクシンイミジルプロピオン酸による誘導体化により、両末端で活性化(二活性化)される。反応の後、完全―、部分―、および非―結合種を分離するために、PEG―核酸結合体が、ゲル電気泳動または液体クロマトグラフィにより精製される。(例えばランダムまたはブロックコポリマーとして)連結された複数のPAG分子または小さなPAG鎖が連結されて、様々な長さ(または分子量)が達成されうる。様々な長さのPAG鎖の間に、非PAGリンカーが使用されうる。 To produce a nucleic acid-PEG-nucleic acid conjugate, the nucleic acid is first synthesized to have a single reaction site (eg, single activation). In a preferred embodiment, this reactive site is an amino group that is introduced at the 5'-terminus by the addition of the modifier phosphoramidite in the final step of the solid phase synthesis of the oligonucleotide. After deprotection and purification of the modified oligonucleotide, it is reconstituted at high concentration in a solution that minimizes spontaneous hydrolysis of the activated PEG. In a preferred embodiment, the concentration of oligonucleotide is 1 mM and the reconstituted solution comprises 200 mM NaHCO 3 -buffer at pH 8.3. The synthesis of the conjugate is initiated by the slow stepwise addition of highly purified bifunctional PEG. In a preferred embodiment, PEG diol is activated (di-activated) at both ends by derivatization with succinimidylpropionic acid. After the reaction, the PEG-nucleic acid conjugate is purified by gel electrophoresis or liquid chromatography to separate complete-, partial-, and non-linked species. Multiple linked PAG molecules or small PAG chains (eg, as random or block copolymers) can be linked to achieve various lengths (or molecular weights). Non-PAG linkers can be used between PAG chains of various lengths.

2’―O―メチル、2’―フルオロおよび他の修飾ヌクレオチド修飾は、ヌクレアーゼに対してアプタマーを安定化し、そのin vivo半減期を増加させる。3’―3’―dTキャップも、エキソヌクレアーゼ抵抗を増加させる。例えば、参照により各々が全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第5,674,685号;第5,668,264号;第6,207,816号;および第6,229,002号を参照。   2'-O-methyl, 2'-fluoro and other modified nucleotide modifications stabilize the aptamer against nucleases and increase its in vivo half-life. The 3'-3'-dT cap also increases exonuclease resistance. See, for example, US Pat. Nos. 5,674,685; 5,668,264; 6,207,816; and 6,229,002, each incorporated herein by reference in its entirety. reference.

反応性核酸のPAG―誘導体化
高分子量PAG―核酸―PAG結合体は、二つ以上の反応部位を含む核酸と単官能性活性化PEGの反応により調製されうる。一実施形態においては、核酸は二反応性または二活性化され、二つの反応部位:従来のホスホラミダイト合成によりオリゴヌクレオチドに導入された5’―アミノ基および3’―アミノ基、例えば図2に示されるような3’―5’―ジ―PEG化を含む。代替的実施形態では、例えばピリミジンの5―位、プリンの8―位またはリボースの2’―位を一級アミンの付着のための部位として用いて、内部の位置に反応部位が導入されうる。このような実施形態においては、核酸がいくつかの活性化または反応性部位を有することができ、多重活性化されていると言われる。合成および精製の後、修飾オリゴヌクレオチドは、自発的加水分解を最小化しながら、オリゴヌクレオチド反応部位との選択反応を促進する条件下で、単活性化PEGと組み合わせられる。好ましい実施形態においては、モノメトキシ―PEGがスクシンイミジルプロピオン酸で活性化され、pH8.3で共役反応が行われる。二置換PEGの合成を誘発するために、オリゴヌクレオチドに対して化学量論的過剰のPEGが提供される。反応の後、完全、部分的、および非結合種を分離するために、PEG―核酸結合体がゲル電気泳動または液体クロマトグラフィにより精製される。
PAG-derivatization of reactive nucleic acids High molecular weight PAG-nucleic acid-PAG conjugates can be prepared by reacting a nucleic acid containing two or more reactive sites with a monofunctional activated PEG. In one embodiment, the nucleic acid is direactive or diactivated and has two reaction sites: a 5′-amino group and a 3′-amino group introduced into the oligonucleotide by conventional phosphoramidite synthesis, such as shown in FIG. 3′-5′-di-PEGylation as described above. In an alternative embodiment, a reactive site can be introduced at an internal position, for example using the 5-position of pyrimidine, the 8-position of purine or the 2′-position of ribose as the site for attachment of the primary amine. In such embodiments, the nucleic acid can have several activation or reactive sites and is said to be multiple activated. After synthesis and purification, the modified oligonucleotide is combined with a mono-activated PEG under conditions that promote selective reaction with the oligonucleotide reaction site while minimizing spontaneous hydrolysis. In a preferred embodiment, monomethoxy-PEG is activated with succinimidylpropionic acid and the conjugation reaction is performed at pH 8.3. To induce synthesis of the disubstituted PEG, a stoichiometric excess of PEG relative to the oligonucleotide is provided. After the reaction, the PEG-nucleic acid conjugate is purified by gel electrophoresis or liquid chromatography to separate complete, partially, and unbound species.

連結ドメインは、それに付着した一つ以上のポリアルキレングリコール部分も有しうる。このようなPAGsは、様々な長さであり得、組成物の所望の分子量を達成するために、適切な組み合わせにおいて用いられうる。   The linking domain can also have one or more polyalkylene glycol moieties attached thereto. Such PAGs can be of various lengths and can be used in appropriate combinations to achieve the desired molecular weight of the composition.

特定のリンカーの効果は、その化学組成および長さの両方により影響されうる。長すぎる、短すぎる、または標的と好適でない立体化学的および/またはイオン相互作用を形成するリンカーは、アプタマーと標的の間の複合体形成を妨げる。核酸の間の距離をつなぐのに必要であるより長いリンカーは、リガンドの有効濃度を減ずることにより、結合安定性を減じうる。したがって、標的に対するアプタマーの親和性を最大化するために、リンカー組成物および長さを最適化することが必要である場合が多い。   The effect of a particular linker can be influenced by both its chemical composition and length. A linker that is too long, too short, or forms unfavorable stereochemical and / or ionic interactions with the target prevents complex formation between the aptamer and the target. Longer linkers necessary to connect the distances between nucleic acids can reduce binding stability by reducing the effective concentration of ligand. Therefore, it is often necessary to optimize the linker composition and length in order to maximize the affinity of the aptamer for the target.

本明細書にあげられる全ての刊行物および特許文献は、そのような刊行物および文献の各々が特に個々に参照により本明細書に組み込まれるものと示されるのと同様に、参照により本明細書に組み込まれる。刊行物および特許文献の引用は、いずれかが関連する従来技術であるとの承認を意図するものでなく、内容または同の日付に関するいかなる承認も構成しない。以上本発明を記述してきたが、当業者には当然のことながら、本発明は様々な実施形態において実施でき、以上の記載および以下の実施例は説明を目的としたものであり、後続の請求の範囲を制限するものではない。   All publications and patent documents cited herein are hereby incorporated by reference as if each such publication and document were specifically indicated to be individually incorporated herein by reference. Incorporated into. Citations of publications and patent literature are not intended as an admission that any is pertinent prior art, and do not constitute any admission as to content or date. Although the invention has been described above, it will be appreciated by persons skilled in the art that the invention may be practiced in various embodiments, and the foregoing description and the following examples are for illustrative purposes only and are It does not limit the range.

(実施例1)ポリメラーゼ発現および精製
本発明の方法に用いられる変異T7RNAポリメラーゼは、以下のように調製されうる。T7RNAポリメラーゼ(図3Aおよび3Bにそれぞれ示され、Bull,J.J等、J.Mol.Evol.,57(3),241―248(2003)に記載される核酸およびアミノ酸配列を変異させて、LA変異体(Y639L/H784A)、LAR変異体(Y639L/H784A/K378R)、LLA変異体(P266L/Y639L/H784A)またはLLAR変異体P266L/Y639L/H784A/K378R)を生じうる。T7RNAポリメラーゼが、発現ベクター(T7RNAポリメラーゼ発現ベクターの例が、参照により全体として本明細書組み込まれるに米国特許出願第5,869,320号に記載される)に含まれ、または変異誘発後に発現ベクターに挿入されうる。変異T7RNAポリメラーゼは、タンパク質精製の間の容易性のためにHis―tagを選択的に含むために、操作されうる。
Example 1 Polymerase Expression and Purification Mutant T7 RNA polymerase used in the method of the present invention can be prepared as follows. T7 RNA polymerase (shown in FIGS. 3A and 3B, respectively, Bull, JJ et al., J. Mol. Evol., 57 (3), 241-248 (2003)) LA mutant (Y639L / H784A), LAR mutant (Y639L / H784A / K378R), LLA mutant (P266L / Y639L / H784A) or LLAR mutant P266L / Y639L / H784A / K378R) may be generated. T7 RNA polymerase is included in an expression vector (examples of T7 RNA polymerase expression vectors are described in US Pat. No. 5,869,320, incorporated herein by reference in its entirety), or expression vector after mutagenesis. Can be inserted. Mutant T7 RNA polymerase can be engineered to selectively include His-tags for ease during protein purification.

639位のロイシンの変異を含む相補的オリゴヌクレオチド配列   Complementary oligonucleotide sequence containing mutation of leucine at position 639

Figure 2011504357
が、合成されうる。P266L変異のための相補的オリゴヌクレオチド配列
Figure 2011504357
Can be synthesized. Complementary oligonucleotide sequence for the P266L mutation

Figure 2011504357
が、合成されうる。H784A変異のための相補的オリゴヌクレオチド配列
Figure 2011504357
Can be synthesized. Complementary oligonucleotide sequence for the H784A mutation

Figure 2011504357
が、合成されうる。K378R変異のための相補的オリゴヌクレオチド配列
Figure 2011504357
Can be synthesized. Complementary oligonucleotide sequence for the K378R mutation

Figure 2011504357
が、合成されうる。部位特異的変異誘発が、QuikChange(登録商標)Site―Directed Mutagenesis Kit(Stratagene、カリフォルニア州ラホーヤ)を用いて、製造者の指示に従って実行されて、上述の変異の組み合わせをもつ変異ポリメラーゼをコードする核酸配列(図4)を生じうる。本発明の変異ポリメラーゼをコードする得られた核酸配列が、発現および精製のための標準的な技術を用いて、所望の発現ベクターに挿入されうる。
Figure 2011504357
Can be synthesized. Site-directed mutagenesis is performed using the QuikChange® Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene, La Jolla, Calif.) According to the manufacturer's instructions to encode a nucleic acid encoding a mutant polymerase with a combination of the above mutations An array (FIG. 4) can be generated. The resulting nucleic acid sequence encoding the mutant polymerase of the invention can be inserted into the desired expression vector using standard techniques for expression and purification.

発現および精製
変異T7ポリメラーゼ核酸配列を含む発現ベクターは、BL21(DE3)コンピテント細胞(Stratagene、カリフォルニア州)に形質転換され、20分間氷上でインキュベートされる。チューブを2分間42℃に入れることにより、熱ショックが行われる。チューブを1分間氷に置いた後、1mlのLブロス(「LB」)が加えられ、37℃のシェーカで45分間インキュベートされる。100ulの培養液が、LB+Amp寒天プレートにプレートされ、一晩37℃でインキュベートされる。
Expression and Purification Expression vectors containing mutant T7 polymerase nucleic acid sequences are transformed into BL21 (DE3) competent cells (Stratagene, Calif.) And incubated on ice for 20 minutes. A heat shock is performed by placing the tube at 42 ° C. for 2 minutes. After placing the tube on ice for 1 minute, 1 ml of L broth (“LB”) is added and incubated on a 37 ° C. shaker for 45 minutes. 100 ul of culture is plated on LB + Amp agar plates and incubated overnight at 37 ° C.

一晩培養されたプレートからの単一のコロニーが、100mlのLB―Amp+(150ug/ml)に37℃で一晩植えつけられる。2日目に、2リットルの予熱されたLB+Ampを含む二つの4リットルフラスコに、50mlの一晩培養物が植えつけられ、OD600が0.6〜0.8の間に達するまで37℃で成長させられる。200ulの1M IPTGが各2Lの細胞培養に100uMの最終濃度で加えられ、37℃でさらに3時間成長させられる。10分間の5000rpmでのスピニングにより、細胞がペレット化される。細胞は、200mlの溶解バッファーの中に再懸濁され(溶解バッファー:50mM Tris―Cl、pH8.0、100mM NaCl、5%グリセロール、1mMイミダゾール、ベータメルカプトエタノール(「BME」)5mM)、6つの50ml円錐チューブに分割される。各チューブにつき、細胞がパワーレベル8、3×30’’で超音波破壊され、60分間11,000rpmで細菌細片が沈降され、上清が0.22uMフィルタで濾過される。イミダゾールが、10mMの最終濃度でフィルタに加えられる。   Single colonies from plates cultured overnight are inoculated overnight at 37 ° C. in 100 ml LB-Amp + (150 ug / ml). On the second day, two 4 liter flasks containing 2 liters of preheated LB + Amp were planted with 50 ml of overnight culture and grown at 37 ° C. until OD600 reached between 0.6 and 0.8 Be made. 200ul of 1M IPTG is added to each 2L cell culture at a final concentration of 100uM and allowed to grow for an additional 3 hours at 37 ° C. Spinning at 5000 rpm for 10 minutes pellets the cells. The cells are resuspended in 200 ml of lysis buffer (lysis buffer: 50 mM Tris-Cl, pH 8.0, 100 mM NaCl, 5% glycerol, 1 mM imidazole, beta mercaptoethanol (“BME”) 5 mM), 6 Divided into 50 ml conical tubes. For each tube, the cells are sonicated at power level 8, 3 × 30 ″, bacterial debris is sedimented at 11,000 rpm for 60 minutes, and the supernatant is filtered through a 0.22 uM filter. Imidazole is added to the filter at a final concentration of 10 mM.

濾過液は、サンプルポンプで5mlのNi―NTAカラム(GE Healthcare Bio―Sciences、ニュージャージー州)にロードされる。カラムが、20mMのイミダゾールを含む10カラム体積(CV)のバッファーAで洗浄される(バッファーA:50mM Tris―Cl、pH8.0、100mM NaCl、5%グリセロール、10mMイミダゾール、BME10mM)。その後、カラムは、バッファーA中40mM〜70mMのイミダゾールの直線濃度勾配を伴う10CVのバッファーで洗浄される。タンパク質が、6CVのバッファーBにより溶出される(バッファーB:50mM Tris―Cl、pH8.0、100mM NaCl、5%グリセロール、250mMイミダゾール、BME10mM)。収集画分を4―12%のSDS―PAGE上で5μlの試料と照合した後、全ての目的の画分が合わせられ、1Lの透析バッファー中(透析バッファー:50mM Tris―Cl、pH7.9、100mM NaCl、50%グリセロール、0.1mM EDTA、0.1%TritonX―100、BME20mM)で一晩透析される(透析管:Spectrum Spectra/por Molecular多孔膜(VWR)MWCO:12―14000)。透析バッファーは12時間後に交換され、透析はさらに4時間行われる。T7RNAポリメラーゼの濃度が、Bradford,M.M.(1976)Anal.Biochem.72,248に記載されるBradfordアッセイを用いて測定される。   The filtrate is loaded onto a 5 ml Ni-NTA column (GE Healthcare Bio-Sciences, NJ) with a sample pump. The column is washed with 10 column volumes (CV) of buffer A containing 20 mM imidazole (buffer A: 50 mM Tris-Cl, pH 8.0, 100 mM NaCl, 5% glycerol, 10 mM imidazole, BME 10 mM). The column is then washed with 10 CV buffer with a linear gradient of 40 mM to 70 mM imidazole in buffer A. The protein is eluted with 6 CV of buffer B (buffer B: 50 mM Tris-Cl, pH 8.0, 100 mM NaCl, 5% glycerol, 250 mM imidazole, BME 10 mM). After collating the collected fractions with 5 μl sample on 4-12% SDS-PAGE, all the desired fractions were combined and placed in 1 L dialysis buffer (dialysis buffer: 50 mM Tris-Cl, pH 7.9, Dialyze overnight (100 mm NaCl, 50% glycerol, 0.1 mM EDTA, 0.1% Triton X-100, BME 20 mM) (dialysis tubing: Spectrum Spectra / Por Molecular Porous Membrane (VWR) MWCO: 12-14000). The dialysis buffer is changed after 12 hours and the dialysis is carried out for a further 4 hours. The concentration of T7 RNA polymerase was determined by Bradford, M .; M.M. (1976) Anal. Biochem. 72, 248, measured using the Bradford assay.

(実施例2)100%2’―O―メチルヌクレオチドを導入する転写
実施例2A:2’―OH GTPを伴わない2’―O―メチル転写
2’―OH GTPの滴定を用いて、2’―OH GTPの濃度に対するY639L/H784A/K378R変異ポリメラーゼの感受性をテストするために、実験が行われた。
Example 2 Transcription Introducing 100% 2′-O-Methyl Nucleotide Example 2A: 2′-O-Methyl Transcription without 2′-OH GTP Using 2′-OH GTP titration, 2 ′ Experiments were performed to test the sensitivity of the Y639L / H784A / K378R mutant polymerase to the concentration of —OH GTP.

Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼとともに使用されたときに高い転写収率を示した二つのライブラリ、ARC2118およびARC2119を用いて、2’―OH GTPの濃度に対するY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼの転写の感受性がテストされた。ARC2118の配列が以下の実施例2Cに与えられ、ARC2119の配列がすぐ下に、5’から3’方向に与えられる。   Transcription of Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase against 2'-OH GTP concentration using two libraries, ARC2118 and ARC2119, which showed high transcription yield when used with Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase The sensitivity of was tested. The sequence of ARC2118 is given in Example 2C below, and the sequence of ARC2119 is given directly in the 5 'to 3' direction.

Figure 2011504357
1X転写バッファー(HEPES200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、TritonX―100 0.01%w/v)、〜200nMテンプレート、2’―OMe ATP、CTP、UTP、およびGTP各1mM、MgCl6.5mM、MnCl2.0mM、PEG―8000w/v 10%、GMP1mM、無機ピロホスファターゼ5単位/mL、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nMと、2’―OH GTP(0〜160uM)の滴定を用いて、一晩37℃で転写が行われた。
Figure 2011504357
1X transcription buffer (HEPES 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, Triton X-100 0.01% w / v), -200 nM template, 2'-OMe ATP, CTP, UTP, and GTP 1 mM each, MgCl 2 6.5 mM, MnCl 2 2.0 mM, PEG-8000 w / v 10%, GMP 1 mM, inorganic pyrophosphatase 5 units / mL, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase 200 nM and 2′-OH GTP (0-160 uM) titration The transfer was performed at 37 ° C in the evening.

各条件下の転写産物が、200uLの反応混合物を用いてPAGE―ゲル分析によりアッセイされ、ImageQuant5.2版ソフトウェア(Molecular Dynamics)を用いて、PAGE―ゲル分析のUV―シャドウイングから、各条件の転写産物が定量された。図5は、PAGE―ゲル分析の定量結果をまとめ、バックグラウンドに対する各条件による転写収率の増加倍率を示す。図5にみられるように、2’―OH GTPを含まない全ての条件下でY639L/H784A/K378Rにより転写されるARC2118およびARC2119、および2’―OH GTPの非存在下での収率は、反応混合物に2’―OH GTPが含まれる場合の転写収率と同等だった。これらの結果は、転写のために2’―OH GTPを必要とするY639F/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ(データは示されない)と対照的に、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼが、転写収率増加のために2’―OH GTPの存在を必要としないことを示す。   Transcripts under each condition were assayed by PAGE-gel analysis using 200 uL of reaction mixture and from Image-UV UV-shadowing for each condition using ImageQuant 5.2 software (Molecular Dynamics). Transcripts were quantified. FIG. 5 summarizes the quantitative results of the PAGE-gel analysis, and shows the increase rate of the transcription yield according to each condition with respect to the background. As seen in FIG. 5, the yield in the absence of ARC2118 and ARC2119, and 2′-OH GTP transcribed by Y639L / H784A / K378R under all conditions without 2′-OH GTP, This was equivalent to the transcription yield when 2′-OH GTP was included in the reaction mixture. These results show that, in contrast to Y639F / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase, which requires 2′-OH GTP for transcription (data not shown), Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase shows transcription yield Indicates that the presence of 2′-OH GTP is not required for increase.

その後、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼで使用される最適な転写条件を決定するために実験が行われた。2’―OMe NTP、マグネシウムおよびマンガン濃度の変更の転写収率への影響をテストするために、ARC2119が、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼとともに用いられた。   Experiments were then performed to determine the optimal transcription conditions used with the Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase. ARC2119 was used with Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase to test the effect of changing 2'-OMe NTP, magnesium and manganese concentrations on transcription yield.

1X転写バッファー(HEPES200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、TritonX―100 0.01%)、〜200nMテンプレート、2’―OMe ATP、CTP、UTP、およびGTP(それぞれ0.5mM、1mM、1.5mM、および2mM)、MgCl(5mM、6.5mM、8mM、および9.5mM)、MnCl(1.5mM、2mM、2.5mM、3mM)、PEG―8000w/v 10%、GMP1mM、無機ピロホスファターゼ5単位/mL、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nMを用いて、一晩37℃で転写が行われた。 1X transcription buffer (HEPES 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, Triton X-100 0.01%), ~ 200 nM template, 2'-OMe ATP, CTP, UTP, and GTP (0.5 mM, 1 mM, 1.5 mM, and 2 mM, respectively) ), MgCl 2 (5 mM, 6.5 mM, 8 mM, and 9.5 mM), MnCl 2 (1.5 mM, 2 mM, 2.5 mM, 3 mM), PEG-8000 w / v 10%, GMP 1 mM, inorganic pyrophosphatase 5 units / ML, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase 200 nM was used for transcription at 37 ° C. overnight.

各条件下の転写産物が、200uLの反応混合物を用いてPAGE―ゲル分析によりアッセイされ、各条件の転写産物がImageQuant5.2版ソフトウェア(Molecular Dynamics)を用いて、PAGE―ゲル分析のUV―シャドウイングから定量された。図6は、PAGE―ゲル分析の定量結果をまとめ、バックグラウンドに対する各条件による転写収率の増加倍率を示す。2’―OMe NTPsのコストおよびこの実験の結果に基づき、各1.5mMの2’―OMe NTP(および8mM MgCl、2.5mM MnCl)が、ARC2119および本発明のY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼのための好ましい条件として採用された。 Transcripts under each condition were assayed by PAGE-gel analysis using a 200 uL reaction mixture, and transcripts under each condition were UV-shadowed for PAGE-gel analysis using ImageQuant version 5.2 software (Molecular Dynamics). Quantified from Ing. FIG. 6 summarizes the quantification results of the PAGE-gel analysis, and shows the increase rate of transcription yield according to each condition with respect to the background. Based on the cost of 2′-OMe NTPs and the results of this experiment, each 1.5 mM 2′-OMe NTP (and 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 ) was converted to ARC2119 and the Y639L / H784A / K378R mutation of the present invention. Adopted as a preferred condition for T7 RNA polymerase.

実施例2B:Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたMNA転写の忠実度およびバイアス:
Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用い、2’―OH GTPを用いないMNA転写の忠実度およびバイアスを評価するために、追加的な実験が行われた。忠実度をテストするために、単一のクローン配列がPCRにより増幅され、Y639L/H784A/K378Rポリメラーゼを用いた2’―OH GTPを伴わないMNA転写をプログラムするために使用され、PAGEにより精製され、RQl DNアーゼを用いて残りのDNAテンプレートが消化され(そしてDNAテンプレートの非存在がPCRによりアッセイされ)、転写物が逆転写され(Thermoscript、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)、PCRにより増幅された。このPCR産物が配列決定された後、欠失、挿入および置換の数が計算された。この実験で配列決定された1300の塩基のうちに、欠失および挿入は観察されず、三つの置換が観察された(図7を参照)。これらの数は、30―ヌクレオチド縮重領域内にコードされる配列情報がSELEX(商標)の次のラウンドに忠実に伝達されるチャンスが、93%であることを示唆し、この数は非常に高いため、野生型RNAにつき測定される数を上回る。
Example 2B: Fidelity and bias of MNA transcription using Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase:
Additional experiments were performed to assess the fidelity and bias of MNA transcription using Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase and no 2′-OH GTP. To test fidelity, a single clone sequence was amplified by PCR, used to program MNA transcription without 2'-OH GTP using Y639L / H784A / K378R polymerase, and purified by PAGE The remaining DNA template was digested with RQl DNase (and the absence of DNA template was assayed by PCR) and the transcript was reverse transcribed (Thermoscript, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) And amplified by PCR. After this PCR product was sequenced, the number of deletions, insertions and substitutions was calculated. Of the 1300 bases sequenced in this experiment, no deletions and insertions were observed, and three substitutions were observed (see FIG. 7). These numbers suggest that there is a 93% chance that the sequence information encoded within the 30-nucleotide degenerate region will be faithfully transmitted to the next round of SELEX ™. Higher than the number measured for wild-type RNA.

ヌクレオチドのバイアスをテストするために、ライブラリARC2118が、以下の条件下:HEPES200mM、DTT40mM、スペルミジン2mM、TritonX―100 0.01%w/v、〜200nMテンプレート、2’―OMe ATP、CTP、UTP、およびGTP各1mM(2’―OH GTPなし)、MgCl(6.5mM)、MnCl(2mM)、PEG―8000w/v 10%、GMP1mM、無機ピロホスファターゼ5単位/mL、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼ200nMで、37℃で一晩転写され、PAGEにより精製され、残りのDNAテンプレートがRQ1 DNアーゼを用いて消化され(その後DNAテンプレートの非存在がPCRによりアッセイされ)、転写物が逆転写され、クローニングおよび配列決定の前にPCRを用いて増幅された。増幅ライブラリからの48のクローンおよび開始ライブラリからの48のクローンが、配列決定された。バイアスが生じたかを見るために、縮重領域におけるヌクレオチド頻度の値が検査された。図8により示されるように、転写後のヌクレオチド組成の割合は、各ヌクレオチド(A、T、CおよびG)の割合がほぼ等しい開始ライブラリのヌクレオチド組成の割合と非常に類似しており、Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを転写に用いてヌクレオチドバイアスが生じないことが示された。 To test for nucleotide bias, library ARC2118 was tested under the following conditions: HEPES 200 mM, DTT 40 mM, spermidine 2 mM, Triton X-100 0.01% w / v, ˜200 nM template, 2′-OMe ATP, CTP, UTP, And GTP 1 mM each (without 2′-OH GTP), MgCl 2 (6.5 mM), MnCl 2 (2 mM), PEG-8000 w / v 10%, GMP 1 mM, inorganic pyrophosphatase 5 units / mL, Y639L / H784A / K378R Transcribed with mutant T7 RNA polymerase 200 nM overnight at 37 ° C., purified by PAGE, the remaining DNA template digested with RQ1 DNase (the absence of DNA template is then assayed by PCR) and transferred. Object is reverse transcribed and amplified using PCR before cloning and sequencing. Forty-eight clones from the amplified library and 48 clones from the starting library were sequenced. To see if a bias occurred, the value of nucleotide frequency in the degenerate region was examined. As shown by FIG. 8, the percentage of nucleotide composition after transcription is very similar to the percentage of nucleotide composition of the starting library in which the percentage of each nucleotide (A, T, C and G) is approximately equal, Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase was used for transcription, indicating no nucleotide bias.

実施例2C:P266L/Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたMNA転写
二本鎖転写テンプレートを生成するために、ポリメラーゼ連鎖反応をプログラムするために以下のDNAテンプレートおよびプライマが用いられた。Nは、ATGCの各々である確率がほぼ等しい縮重位置を示し、全ての配列が3’から5’方向にリストされる:PCRテンプレート(ARC2118)
Example 2C: MNA transcription using P266L / Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase The following DNA templates and primers were used to program the polymerase chain reaction to generate a double-stranded transcription template. N indicates degenerate positions with approximately equal probability for each of the ATGCs and all sequences are listed in the 3 ′ to 5 ′ direction: PCR template (ARC2118)

Figure 2011504357
Figure 2011504357

Figure 2011504357
Figure 2011504357

Figure 2011504357
その後、得られた二本鎖転写テンプレートを用いて、以下のように各サンプルの200uL転写混合物がプログラムされた:HEPES(200mM)、DTT(40mM)、スペルミジン(2mM)、TritonX―100(0.01%w/v)、MgCl(8mM)、MnCl(2.5mM)、PEG―8000(10%w/v)、各1.5mMの2’―OMe NTP、GMP 1mM、100―200nM転写テンプレート、無機ピロホスファターゼ(1単位)、pH7.5、T7変異ポリメラーゼP266L/Y639L/H784A/K378Rが下記のように希釈された。転写混合物は、37℃で一晩インキュベートされた(16h)。
Figure 2011504357
The resulting double-stranded transcription template was then used to program a 200 uL transcription mixture for each sample as follows: HEPES (200 mM), DTT (40 mM), spermidine (2 mM), Triton X-100 (0. 01% w / v), MgCl 2 (8 mM), MnCl 2 (2.5 mM), PEG-8000 (10% w / v), 1.5 mM each 2′-OMe NTP, GMP 1 mM, 100-200 nM transcription Template, inorganic pyrophosphatase (1 unit), pH 7.5, T7 mutant polymerase P266L / Y639L / H784A / K378R was diluted as follows. The transcription mixture was incubated overnight at 37 ° C. (16 h).

インキュベーション後、混合物は、イソプロパノールにより沈殿され、得られたペレットが溶解され、変性PAGE(12.5%アクリルアミド)を用いて60分間25Wで定量された。サンプルがUVシャドウにより260nmで視覚化および定量された。転写収率が下表1に与えられる。   After incubation, the mixture was precipitated with isopropanol and the resulting pellet was dissolved and quantified using modified PAGE (12.5% acrylamide) for 60 minutes at 25W. Samples were visualized and quantified at 260 nm with UV shadows. The transcription yield is given in Table 1 below.

Figure 2011504357
(実施例3)2’―O―メチルATP、GTP、およびUTPヌクレオチド、および2’―デオキシCTPヌクレオチドを導入する転写
in vitro転写を用いて2’―O―メチルヌクレオチドおよび2’―デオキシヌクレオチドの両者を導入するY639L/H784A/K378R変異ポリメラーゼの能力をテストするために実験が行われた。
Figure 2011504357
Example 3 Transcription Introducing 2′-O-Methyl ATP, GTP, and UTP Nucleotides, and 2′-Deoxy CTP Nucleotides Using 2 vitro-transcription of 2′-O-methyl and 2′-deoxy nucleotides Experiments were performed to test the ability of the Y639L / H784A / K378R mutant polymerase to introduce both.

DNAテンプレートARC4206およびARC4212、およびその各々のプライマ(下記に5’から3’方向に配列が与えられる)を用いて、一つの2’―デオキシCTPヌクレオチドと、2’―O―メチルATP、GTP、およびUTPである他の三つのヌクレオチドを導入するY639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼの転写能力がテストされた。200mM HEPES、40mM DTT、2.0mM スペルミジン、0.01%w/v TritonX―100、10%PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1.5mM dCTP、1.5mM mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼおよび〜9μg/mL変異T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.3μMテンプレートDNAを用いて、37℃で一晩転写が行われて、2’―OMe ATP、GTP、およびUTPヌクレオチドおよび2’―デオキシCTPヌクレオチドからなるARC4206およびARC4212プールが生成された(以下に「dCmD」)。同時に、50mM HEPES、10mM DTT、0.5mM スペルミジン、0.0025% TritonX―100、10%PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1.5mM mCTP、1.5mM mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼおよび〜9μg/mL変異T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.3μMテンプレートDNAを用いて37℃で一晩転写が行われて、2’―OMeプリンおよびピリミジンヌクレオチドからなるARC4206およびARC4212プールが生成された(以下に「MNA」)。各条件組下の転写産物が、400uLの反応混合物を用いてPAGE―ゲル分析によりアッセイされ、各条件の転写産物がPAGE―ゲルのUV―シャドウイングから視覚化された。表2は、300mM NaOAc、20mM EDTA中37℃での一晩のPAGE―ゲルからの溶出、エタノール沈殿、その後のUV分光法による定量化後に単離されたプールに基づいて、転写収率の定量結果をまとめる。 Using DNA templates ARC4206 and ARC4212, and their respective primers (sequences given in the 5 ′ to 3 ′ direction below), one 2′-deoxy CTP nucleotide and 2′-O-methyl ATP, GTP, And the ability of Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase to introduce the other three nucleotides, UTP, was tested. 200mM HEPES, 40mM DTT, 2.0mM spermidine, 0.01% w / v TritonX- 100,10% PEG-8000,8mM MgCl 2, 2.5mM MnCl 2, 1.5mM dCTP, 1.5mM mUTP, 1. Overnight at 37 ° C. with 5 mM mGTP, 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase and ˜9 μg / mL mutant T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.3 μM template DNA Transcription was performed to generate ARC4206 and ARC4212 pools consisting of 2′-OMe ATP, GTP, and UTP nucleotides and 2′-deoxy CTP nucleotides (hereinafter “dCmD”). At the same time, 50 mM HEPES, 10 mM DTT, 0.5 mM spermidine, 0.0025% Triton X-100, 10% PEG-8000, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1.5 mM mCTP, 1.5 mM mUTP, 1.5 mM Transcription overnight at 37 ° C. with mGTP, 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase and ˜9 μg / mL mutant T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.3 μM template DNA Was performed to generate ARC4206 and ARC4212 pools consisting of 2'-OMe purine and pyrimidine nucleotides (hereinafter "MNA"). Transcripts under each condition set were assayed by PAGE-gel analysis using a 400 uL reaction mixture, and transcripts for each condition were visualized from UV-shadowing of the PAGE-gel. Table 2 shows quantification of transcription yield based on pools isolated after elution from PAGE-gel overnight in 300 mM NaOAc, 20 mM EDTA at 37 ° C., ethanol precipitation followed by quantification by UV spectroscopy. Summarize the results.

Figure 2011504357
Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたMNAおよびdCmD転写の忠実度を評価するために、追加的な実験が行われた。忠実度をテストするために、上で生成されたARC4206およびARC4212MNAおよびdCmDプールが、逆転写され(Thermoscript、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)、PCRにより増幅され、Y639L/H784A/K378Rポリメラーゼを用いた追加的なMNAおよびdCmD転写をプログラムするために使用された。プールはPAGEにより精製され、転写物がPAGE―ゲルのUV―シャドウイングから視覚化された。表3は、300mM NaOAc、20mM EDTA中での65℃での4.5時間のPAGE―ゲルからの溶出、エタノール沈殿、その後のUV分光法による定量後に単離されたプールに基づく、転写収率の定量結果をまとめる。
Figure 2011504357
Additional experiments were performed to assess the fidelity of MNA and dCmD transcription using Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase. To test fidelity, the ARC4206 and ARC4212MNA and dCmD pools generated above were reverse transcribed (Thermoscript, Invitrogen, Carlsbad, Calif.), Amplified by PCR, and added with Y639L / H784A / K378R polymerase Were used to program MNA and dCmD transcription. The pool was purified by PAGE, and transcripts were visualized from PAGE-gel UV-shadowing. Table 3 shows transcription yields based on pools isolated after elution from PAGE-gel for 4.5 hours at 65 ° C. in 300 mM NaOAc, 20 mM EDTA, ethanol precipitation followed by quantification by UV spectroscopy. Summarize the quantitative results.

Figure 2011504357
Figure 2011504357

Figure 2011504357
テンプレートは、その各々のDNAプライマにより増幅された:
Figure 2011504357
The template was amplified by its respective DNA primer:

Figure 2011504357
(実施例4)Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたアプタマー選択
2’―OMeプリンおよびピリミジンヌクレオチド(以下に「MNA」)からなるプールを用いて、ヒトAng2(以下に「h―Ang2」)に対するアプタマーを同定するために、選択が実行された。選択戦略は、h―Ang2に特異的な高親和性アプタマーをもたらした。
Figure 2011504357
Example 4 Aptamer Selection Using Y639L / H784A / K378R Mutant T7 RNA Polymerase Using a pool consisting of 2′-OMe purine and pyrimidine nucleotides (hereinafter “MNA”), human Ang2 (hereinafter “h-Ang2”) Selection was performed to identify aptamers for The selection strategy resulted in a high affinity aptamer specific for h-Ang2.

ヒトAng2は、R&D Systems,Inc.(ミネソタ州ミネアポリス)から購入された。上の実施例1に記載したように、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)が発現され、精製された。2’―OMeプリンおよびピリミジンヌクレオチドは、TriLink BioTechnologies(カリフォルニア州サンディエゴ)から購入された。   Human Ang2 is available from R & D Systems, Inc. (Minneapolis, Minnesota). T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R) was expressed and purified as described in Example 1 above. 2'-OMe purine and pyrimidine nucleotides were purchased from TriLink BioTechnologies (San Diego, CA).

Ang2アプタマーの選択
プール調製
配列
Ang2 aptamer selection Pool preparation Sequence

Figure 2011504357
のDNAテンプレートが、ABI EXPEDITE(商標)(Applied Biosystems、カリフォルニア州フォスターシティ)DNA合成装置を用いて合成され、標準法により脱保護された。テンプレートは、プライマ
Figure 2011504357
DNA templates were synthesized using an ABI EXPEDITE ™ (Applied Biosystems, Foster City, CA) DNA synthesizer and deprotected by standard methods. Template is a primer

Figure 2011504357
により増幅されてから、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)によるin vitro転写のためのテンプレートとして使用された。200mM Hepes、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%w/v TritonX―100、10%PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM、MnCl、1.5mM mCTP、1.5mM mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼ、および〜9μg/mL T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.5μMテンプレートDNAを用いて転写が行われて、ARC2118mRmYプールが生成された。
Figure 2011504357
And then used as a template for in vitro transcription with T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R). 200mM Hepes, 40mM DTT, 2mM spermidine, 0.01% w / v TritonX- 100,10% PEG-8000,8mM MgCl 2, 2.5mM, MnCl 2, 1.5mM mCTP, 1.5mM mUTP, 1.5mM Transcription was performed using mGTP, 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase, and ˜9 μg / mL T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.5 μM template DNA, and ARC2118 mRmY A pool was created.

選択
100μLの最終的体積の選択バッファー(1X DulbeccoのPBS(DPBS))において100pmolのタンパク質と330pmol(2×1014分子)のMNA ARC2118プールを1時間室温でインキュベートすることにより、選択が開始された。RNA―タンパク質複合体および未結合RNA分子が、0.45ミクロンニトロセルローススピンカラム(Schleicher and Schuell、ニューハンプシャー州キーン)を用いて分離された。カラムはKOHで前処置され(1mL 0.5M KOH中にカラムフィルタ浸漬、15分RT;スピン。1mL dH2O中にフィルタ浸漬 5分RT;スピン)、1mL 1X PBSで二回洗浄されてから、プール:Ang2複合体を含む溶液がカラムに加えられ、2分間1500xgで遠心分離された。フィルタは、非特異的結合物を除去するために、500μL DPBSにより二回洗浄された。2×100μL溶離バッファー(7M尿素、100mM酢酸ナトリウム、3mMEDTA、95℃に予熱)の添加によりRNAが溶出されてから、エタノールにより沈殿させられた。プライマ配列番号27を用いて、製造者の指示に従って、ThermoScript RT―PCR(商標)システム(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)により、RNAが逆転写された。配列番号26および配列番号27を用いて、製造者の指示に従って、Taqポリメラーゼ(New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)によるPCRにより、cDNAが増幅された。プール調製のために上述のようにテンプレートが転写され、変性ポリアクリルアミドゲルで精製された。
Selection Selection was initiated by incubating 100 pmol of protein and 330 pmol (2 × 10 14 molecules) of MNA ARC2118 pool in 100 μL final volume of selection buffer (1X Dulbecco's PBS (DPBS)) for 1 hour at room temperature. . RNA-protein complexes and unbound RNA molecules were separated using a 0.45 micron nitrocellulose spin column (Schleicher and Schuell, Keene, NH). The column was pretreated with KOH (column filter soaked in 1 mL 0.5 M KOH, 15 min RT; spin; filter soaked in 1 mL dH 2 O 5 min RT; spin), washed twice with 1 mL 1 × PBS, then pooled : A solution containing Ang2 complex was added to the column and centrifuged at 1500 xg for 2 minutes. The filter was washed twice with 500 μL DPBS to remove non-specific binders. RNA was eluted by the addition of 2 × 100 μL elution buffer (7M urea, 100 mM sodium acetate, 3 mM EDTA, preheated to 95 ° C.) and then precipitated with ethanol. RNA was reverse transcribed with the ThermoScript RT-PCR ™ system (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Using primer SEQ ID NO: 27 according to the manufacturer's instructions. The cDNA was amplified by PCR with Taq polymerase (New England Biolabs, Beverly, Mass.) Using SEQ ID NO: 26 and SEQ ID NO: 27 according to the manufacturer's instructions. Templates were transferred as described above for pool preparation and purified on a denaturing polyacrylamide gel.

ラウンド2は、ラウンド1と同じ方法により実行された。ラウンド3―12は、疎水性プレートに固定されたh―Ang2により行われた。各選択ラウンドは、100μLの1X DPBS中で室温で1時間Nunc Maxisorp疎水性プレートの表面に20pmolのh―Ang2を固定することにより開始された。プレートは、120μL DPBSで5×洗浄された後、ブロッキングバッファー(1X DPBS、および0.1mg/mL BSA)で1時間インキュベートされた。そして、上清が除去され、ウェルが120μL 1X DPBSで5回洗浄された。プールRNAは、1時間室温で空のウェルでインキュベートされてから、100μLのブロッキングバッファーで先にブロックされたウェルで1時間インキュベートされた。ラウンド3から先は、標的が固定されたウェルが、ポジティブ選択ステップの前に100μLブロッキングバッファー(1X PBS、0.1mg/mL tRNA、0.1mg/mL ssDNAおよび0.1mg/mL BSA)中で、1時間室温でブロックされた。全ての場合において、固定h―Ang2に結合したプールRNAは、逆転写(「RT」)混合物(3’プライマ、配列番号27、およびThermoscript RT、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)の添加により、選択プレートにおいて直接逆転写された後、1時間65℃でインキュベートされた。ラウンド1につき記載されるように、得られたcDNAがPCR(Taqポリメラーゼ、New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)および転写のテンプレートとして使用された。各ラウンドの条件が、表4にある。   Round 2 was performed in the same way as round 1. Rounds 3-12 were performed with h-Ang2 immobilized on a hydrophobic plate. Each selection round was initiated by immobilizing 20 pmol h-Ang2 on the surface of a Nunc Maxisorp hydrophobic plate for 1 hour at room temperature in 100 μL 1 × DPBS. The plate was washed 5 × with 120 μL DPBS and then incubated with blocking buffer (1 × DPBS, and 0.1 mg / mL BSA) for 1 hour. The supernatant was then removed and the wells were washed 5 times with 120 μL 1 × DPBS. Pooled RNA was incubated in empty wells for 1 hour at room temperature and then for 1 hour in wells previously blocked with 100 μL blocking buffer. From round 3 onwards, wells with immobilized targets were placed in 100 μL blocking buffer (1 × PBS, 0.1 mg / mL tRNA, 0.1 mg / mL ssDNA and 0.1 mg / mL BSA) prior to the positive selection step. Blocked for 1 hour at room temperature. In all cases, pooled RNA bound to immobilized h-Ang2 was added to the selection plate by the addition of a reverse transcription (“RT”) mixture (3 ′ primer, SEQ ID NO: 27, and Thermoscript RT, Invitrogen, Carlsbad, Calif.). After direct reverse transcription, it was incubated at 65 ° C. for 1 hour. The resulting cDNA was used as a template for PCR (Taq polymerase, New England Biolabs, Beverly, Mass.) And transcription as described for Round 1. Table 4 shows the conditions for each round.

Figure 2011504357
MNAアプタマー結合分析
プールのタンパク質結合親和性をモニタするために、選択の全体にわたりドットブロット結合アッセイが行われた。トレース32P―エンド標識したプールRNAが、h―Ang2と組み合わされ、DPBSバッファー中で30μLの最終的体積で、30分間室温でインキュベートされた。混合物がドットブロット装置に適用され(Minifold―1Dot Blot、Acrylic、Schleicher and Schuell、ニューハンプシャー州キーン)、(上から下へ)ニトロセルロース、ナイロン、およびゲルブロット膜とアセンブルされた。タンパク質に結合されたRNAはニトロセルロースフィルタに捕らえられ;非タンパク結合RNAはナイロンフィルタに捕らえられる。ラウンド9でh―Ang2結合の濃縮の開始が見られた。ラウンド9、10および12のプールテンプレートが、TOPO TAクローニングキット(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)を使用して製造者の指示に従ってクローニングされ、化学合成のために26のユニーククローンが選択され、解離定数(K)が決定された。簡単にいうと、合成RNAsがγ―32P ATPで5’末端標識され、ドットブロットアッセイおよび1X DPBS(w/Ca2+およびMg2+)(Gibco、Catalog#14040、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)のバッファー条件を用いてK値が決定された。式:RNA結合画分=振幅(((AptConc+[h―Ang2]+K)−SQRT((AptConc+[h―Ang2]+K−4(AptConc[h―Ang2])))/(2AptConc))+バックグラウンドにデータをあてはめてKsが推定された。結果は、下表5にレポートされる。
Figure 2011504357
MNA Aptamer Binding Analysis A dot blot binding assay was performed throughout the selection to monitor the protein binding affinity of the pool. Trace 32 P-endo labeled pool RNA was combined with h-Ang2 and incubated in DPBS buffer with a final volume of 30 μL for 30 minutes at room temperature. The mixture was applied to a dot blot apparatus (Minifold-1 Dot Blot, Acrylic, Schleicher and Schuell, Keene, NH) (from top to bottom) and assembled with nitrocellulose, nylon, and gel blot membranes. RNA bound to protein is captured on a nitrocellulose filter; non-protein bound RNA is captured on a nylon filter. In round 9, the beginning of enrichment of h-Ang2 binding was observed. Round 9, 10 and 12 pool templates were cloned using the TOPO TA cloning kit (Invitrogen, Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions, 26 unique clones were selected for chemical synthesis, and the dissociation constant ( K D ) was determined. Briefly, synthetic RNAs are 5 ′ end labeled with γ- 32 P ATP, buffered with dot blot assay and 1 × DPBS (w / Ca 2+ and Mg 2+ ) (Gibco, Catalog # 14040, Invitrogen, Carlsbad, Calif.). The KD value was determined using the conditions. Formula: RNA bound fraction = amplitude * (((AptConc + [h -Ang2] + K D) -SQRT ((AptConc + [h-Ang2] + K D) 2 -4 (AptConc * [h-Ang2]))) / ( 2 * ApConc)) + K D s was estimated by fitting data to the background. The results are reported in Table 5 below.

26のユニーク配列の中で、8つが類似のモチーフを共有し、類似の結合および阻害活性を有した。これらの配列は、ファミリーIとして同定される。ファミリーIIは、類似の結合および阻害活性を有した、モチーフを共有する二つの配列を含む。   Of the 26 unique sequences, 8 shared similar motifs and had similar binding and inhibitory activities. These sequences are identified as Family I. Family II contains two sequences sharing a motif with similar binding and inhibitory activity.

MNAアプタマー機能の分析
Elisaアッセイ
いくつかアプタマーが、Tie2レセプターに対するAng2結合を妨げる能力を測定するために準備されたELISAアッセイにおいてテストされた。Tie2レセプターを捕捉するために、100μLのPBS(pH7.4)中の150ngのTie2―Fc(R&D systems 313―TI―100―CF、ミネソタ州ミネアポリス)が、96ウェルMaxisorbプレート(NUNC#446612、ニューヨーク州ロチェスター)に置かれ、4℃で一晩インキュベートされた。捕捉の間、様々な濃度の合成RNA50μLが、50μLの3.6nM Ang2(200ng/mL)(R&D systems、623―AN―025/CF、ミネソタ州ミネアポリス)(0.2% BSAを伴うPBS中)と、0.1% BSAを伴うPBS中1.8nM(100ng/mL)の最終Ang2濃度で混合され、1時間室温でインキュベートされた。一晩のインキュベーション後に捕捉溶液が除去され、200μLのTBST(25mM Tris―HCl pH7.5、150mM NaClおよび0.01% Tween20)によりプレートが三回洗浄された。そして、プレートが、5%脱脂粉ミルクを含む200μL TBSTにより室温で30分間ブロックされた。ブロッキングの後、プレートが200μLのTBSTで再び室温で三回洗浄され、合成RNA:Ang2混合物がプレートに加えられ、1時間室温でインキュベートされた。そして、プレートが200μLのTBSTで三回洗浄され、100μLのビオチン化ヤギ抗Ang2抗体(1:1000;R&D Systems BAF623、ミネソタ州ミネアポリス)が加えられ、室温で1時間インキュベートされた。200μLのTBSTにより三回洗浄したあと、100μLのHRP連結ストレプトアビジン(1:200;R&D systems#DY998、ミネソタ州ミネアポリス)が加えられ、0.5時間室温でインキュベートされた。そして、プレートが再び200μLのTBSTにより三回洗浄され、100μLのTMP溶液(Pierce、#34028)が加えられ、暗所で、室温で5分間インキュベートされた。2N HSOを含む100μLの溶液が加えられて反応が停止され、プレートがSpectroMaxで、450nmで読み取られた。結果は、下表5の最終的欄に与えられる。
Analysis of MNA aptamer function Elisa assay Several aptamers were tested in an ELISA assay prepared to measure the ability to prevent Ang2 binding to the Tie2 receptor. To capture the Tie2 receptor, 150 ng of Tie2-Fc (R & D systems 313-TI-100-CF, Minneapolis, MN) in 100 μL of PBS (pH 7.4) was added to a 96-well Maxisorb plate (NUNC # 446612, New York). And incubate at 4 ° C. overnight. During capture, 50 μL of various concentrations of synthetic RNA is 50 μL of 3.6 nM Ang2 (200 ng / mL) (R & D systems, 623-AN-025 / CF, Minneapolis, MN) (in PBS with 0.2% BSA) And a final Ang2 concentration of 1.8 nM (100 ng / mL) in PBS with 0.1% BSA and incubated for 1 hour at room temperature. After overnight incubation, the capture solution was removed and the plate was washed three times with 200 μL TBST (25 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl and 0.01% Tween 20). The plate was then blocked with 200 μL TBST containing 5% non-fat dry milk for 30 minutes at room temperature. After blocking, the plate was washed again three times with 200 μL TBST at room temperature and the synthetic RNA: Ang2 mixture was added to the plate and incubated for 1 hour at room temperature. Plates were then washed three times with 200 μL TBST and 100 μL of biotinylated goat anti-Ang2 antibody (1: 1000; R & D Systems BAF623, Minneapolis, MN) was added and incubated for 1 hour at room temperature. After three washes with 200 μL TBST, 100 μL HRP-linked streptavidin (1: 200; R & D systems # DY998, Minneapolis, MN) was added and incubated for 0.5 hours at room temperature. The plate was then washed again three times with 200 μL TBST, 100 μL TMP solution (Pierce, # 34028) was added and incubated for 5 minutes at room temperature in the dark. The reaction was stopped by adding 100 μL of a solution containing 2N H 2 SO 4 and the plate was read at 450 nm with a SpectroMax. The results are given in the final column of Table 5 below.

FACSアッセイ
ヒト臍静脈内皮細胞(「HUVEC」)(ATCC)およびK293細胞、ヒトTie2レセプターを過剰発現する細胞系統を用いて、細胞膜上のTie2レセプターに対するAng2の結合を阻害する特異的MNA Ang2アプタマーのIC50が決定された。簡単にいうと、組換え哺乳類発現ベクターpCDNA3.1―Tie2が293細胞(ATCC、ヴァージニア州マナサス)にトランスフェクションされ、G418(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)による選択の後、安定したクローンが得られた。フローサイトメトリは、HUVECおよびK293細胞の両方のTie2タンパク質の発現を示した。Ang2滴定アッセイにより、HUVECおよびK293細胞に対する細胞アプタマー阻害アッセイのAng2(R&D Systems、ミネソタ州ミネアポリス)の量がさらに決定され、それぞれ1および0.1μg/mLであった。
FACS assay Human umbilical vein endothelial cells (“HUVEC”) (ATCC) and K293 cells, a cell line that overexpresses human Tie2 receptor, is used to inhibit the binding of specific MNA Ang2 aptamer to Tie2 receptor on the cell membrane. IC 50 was determined. Briefly, recombinant mammalian expression vector pCDNA3.1-Tie2 was transfected into 293 cells (ATCC, Manassas, VA) and stable clones were obtained after selection with G418 (Invitrogen, Carlsbad, CA). . Flow cytometry showed the expression of Tie2 protein in both HUVEC and K293 cells. The Ang2 titration assay further determined the amount of Ang2 (R & D Systems, Minneapolis, MN) in the cellular aptamer inhibition assay for HUVEC and K293 cells, 1 and 0.1 μg / mL, respectively.

フローサイトメトリ結合アッセイにおいては、HUVECおよびK293細胞(2×10細胞/ウェル)が、V底96ウェルプレートにペレット化され、その後MNAアプタマー/Ang2溶液中に再懸濁され、2時間インキュベートされた。アプタマー/Ang2溶液は、FACバッファー(PBS中1%BSA、0.2%アジ化ナトリウム)中のAng2と異なる用量のアプタマー(100nM、33.3nM、11.1nM、3.7nM、1.2nM、0.411nM、0.137nM、および0.0456nM)を氷上で30分間プレインキュベーションすることにより調製された。FACsバッファーによる三度の洗浄のあと、細胞はビオチン化抗ヒトAng2抗体(5μg/mL;R&D Systems、ミネソタ州ミネアポリス)で30分間インキュベートされた後、ストレプトアビジンPE(1:10;BD Biosciences、カリフォルニア州サンノゼ)によるもう30分間のインキュベーションが行われた。FACScan(BD Biosciences、カリフォルニア州サンノゼ)を用いて、FACS分析が完了された。結果は、下表5にレポートされる。 In the flow cytometry binding assay, HUVEC and K293 cells (2 × 10 5 cells / well) are pelleted into V-bottom 96 well plates and then resuspended in MNA aptamer / Ang2 solution and incubated for 2 hours. It was. The aptamer / Ang2 solution has different doses of aptamer (100 nM, 33.3 nM, 11.1 nM, 3.7 nM, 1.2 nM, Ang2 in FAC buffer (1% BSA in PBS, 0.2% sodium azide). 0.411 nM, 0.137 nM, and 0.0456 nM) were prepared by preincubation on ice for 30 minutes. After three washes with FACs buffer, cells were incubated with biotinylated anti-human Ang2 antibody (5 μg / mL; R & D Systems, Minneapolis, Minn.) For 30 minutes before streptavidin PE (1:10; BD Biosciences, California Incubation for another 30 minutes was performed. FACS analysis was completed using a FACScan (BD Biosciences, San Jose, CA). The results are reported in Table 5 below.

Figure 2011504357
Figure 2011504357

Figure 2011504357
(実施例5)Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたアプタマー選択
2’―OMeプリンおよびピリミジンヌクレオチドからなるプール(以下に「mRmY」)を用いて、ヒトIgE(以下に「h―IgE」)に対するアプタマーを同定するために、選択が行われた。選択戦略は、h―IgEに特異的な高親和性アプタマーをもたらした。
Figure 2011504357
(Example 5) Aptamer selection using Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase Human IgE (hereinafter "h-IgE") was pooled with 2'-OMe purine and pyrimidine nucleotides (hereinafter "mRmY"). A selection was made to identify aptamers for The selection strategy resulted in a high affinity aptamer specific for h-IgE.

ヒトIgEは、Athens Research & Technology(Cat.#16―16―090705 ジョージア州アセンズ)から購入された。実施例1に上述したように、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)が発現され、精製された。2’―OMeプリンおよびピリミジンヌクレオチドは、TriLink BioTechnologies(カリフォルニア州サンディエゴ)から購入された。   Human IgE was purchased from Athens Research & Technology (Cat. # 16-16-090705 Athens, GA). T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R) was expressed and purified as described above in Example 1. 2'-OMe purine and pyrimidine nucleotides were purchased from TriLink BioTechnologies (San Diego, CA).

IgEアプタマーの選択
プール調製
配列
IgE aptamer selection Pool preparation Sequence

Figure 2011504357
Figure 2011504357

Figure 2011504357
のDNAテンプレートが、ABI EXPEDITE(商標)(Applied Biosystems、カリフォルニア州フォスターシティ)DNA合成装置用いて合成され、標準法により脱保護された。テンプレートは、プライマ
Figure 2011504357
DNA templates were synthesized using an ABI EXPEDITE ™ (Applied Biosystems, Foster City, CA) DNA synthesizer and deprotected by standard methods. Template is a primer

Figure 2011504357
により増幅され、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)によるin vitro転写のテンプレートとして使用された。200mM HEPES、40mM DTT、2.0mM スペルミジン、0.01%w/v TritonX―100、10% PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1.5mM mCTP、1.5mM mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼ、および〜9μg/mL変異T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.3μMテンプレートDNAを用いて転写が行われ、ARC2118 MNAプールが生成された。
Figure 2011504357
And used as a template for in vitro transcription with T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R). 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2.0 mM spermidine, 0.01% w / v Triton X-100, 10% PEG-8000, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1.5 mM mCTP, 1.5 mM mUTP, 1. Transcription was performed using 5 mM mGTP, 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase, and ˜9 μg / mL mutant T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.3 μM template DNA; An ARC2118 MNA pool was created.

選択
330pmol(2×1014分子)のMNA ARC2118プールを、BSAブロックされた疎水性プレート(Maxisorpプレート、Nunc、ニューヨーク州ロチェスター)に結合した24pmolのタンパク質とともに100μLの最終体積の選択バッファー(1X DulbeccoのPBS(DPBS))中で、室温で1時間インキュベートすることにより選択が開始されれた。ウェルは、非特異的結合物を除去するために、120μL DPBSにより四回洗浄された。RNAが溶出され、プライマ配列番号27を用いて、ThermoScript RT―PCR(商標)システム(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)により、製造者の指示に従って逆転写された。配列番号26および配列番号27を用いて、製造者の指示に従って、Taqポリメラーゼ(New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)を使用したPCRによりcDNAが増幅された。プール調製で上述したようにテンプレートが転写され、変性ポリアクリルアミドゲルで精製された。
Selection 330 pmol (2 × 10 14 molecules) of MNA ARC2118 pool was added to 100 μL final volume of selection buffer (1 × Dulbecco's) with 24 pmol of protein bound to a BSA-blocked hydrophobic plate (Maxisorp plate, Nunc, Rochester, NY). Selection was initiated by incubating in PBS (DPBS) for 1 hour at room temperature. Wells were washed 4 times with 120 μL DPBS to remove non-specific binders. The RNA was eluted and reverse transcribed using Primer SEQ ID NO: 27 with the ThermoScript RT-PCR ™ system (Invitrogen, Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions. Using SEQ ID NO: 26 and SEQ ID NO: 27, cDNA was amplified by PCR using Taq polymerase (New England Biolabs, Beverly, Mass.) According to the manufacturer's instructions. The template was transferred as described above in the pool preparation and purified on a denaturing polyacrylamide gel.

全てのラウンドは、疎水性プレートに固定されたh―IgEにより行われた。各選択ラウンドが、Nunc Maxisorp疎水性プレートの表面に24pmolのh―IgEを100μLの1X DPBS中で、室温で1時間固定することにより開始された。プレートが120μL DPBSにより四回洗浄されてから、ブロッキングバッファー(1X DPBS、および0.1mg/mL BSA)で1時間インキュベートされた。そして、上清が除去され、120μL 1X DPBSによりウェルが四回洗浄された。ラウンド2から開始して、プールRNAは空のウェルで、室温で1時間インキュベートされてから、100μLのブロッキングバッファーで先にブロックされたウェルで1時間インキュベートされた。ラウンド2から先は、非―特異的競合物が、正の選択ステップに加えられた(0.1mg/mL tRNA、および0.1mg/mL ssDNA)。全ての場合において、固定されたh―IgEに結合したプールRNAは、逆転写(「RT」)混合物(3’プライマ、配列番号27、およびThermoscript RT、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)の添加後65℃で1時間インキュベートすることにより、直接選択プレートにおいて逆転写された。得られたcDNAは、ラウンド1につき記載されるように、PCR(Taqポリメラーゼ、New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)および転写のテンプレートとして使用された。各ラウンドの条件が、表6にある。   All rounds were performed with h-IgE immobilized on a hydrophobic plate. Each round of selection was initiated by immobilizing 24 pmol of h-IgE on the surface of a Nunc Maxisorp hydrophobic plate in 100 μL of 1X DPBS for 1 hour at room temperature. The plate was washed four times with 120 μL DPBS and then incubated for 1 hour in blocking buffer (1 × DPBS, and 0.1 mg / mL BSA). The supernatant was then removed and the wells were washed 4 times with 120 μL 1 × DPBS. Starting from round 2, the pool RNA was incubated for 1 hour at room temperature in empty wells and then for 1 hour in wells previously blocked with 100 μL blocking buffer. From round 2 onwards, non-specific competitors were added to the positive selection step (0.1 mg / mL tRNA, and 0.1 mg / mL ssDNA). In all cases, the pooled RNA bound to the immobilized h-IgE was 65 ° C. after addition of the reverse transcription (“RT”) mixture (3 ′ primer, SEQ ID NO: 27, and Thermoscript RT, Invitrogen, Carlsbad, Calif.). Was reverse transcribed directly on the selection plate by incubating for 1 hour. The resulting cDNA was used as a template for PCR (Taq polymerase, New England Biolabs, Beverly, Mass.) And transcription as described per round 1. Table 6 shows the conditions for each round.

Figure 2011504357
MNAアプタマー結合分析
プールのタンパク質結合親和性をモニタするために、選択の全体にわたりドットブロット結合アッセイが行われた。トレース32P―エンド標識したプールRNAが、h―IgEと組み合わされ、DPBSバッファー中で30μLの最終体積で、30分間室温でインキュベートされた。混合物がドットブロット装置に適用され(Minifold―1 Dot Blot、Acrylic、Schleicher and Schuell、ニューハンプシャー州キーン)、(上から下へ)ニトロセルロース、ナイロン、およびゲルブロット膜とアセンブルされた。タンパク質に結合されたRNAは、ニトロセルロースフィルタに捕らえられ;非タンパク結合RNAは、ナイロンフィルタに捕らえられる。ラウンド8でh―IgE結合の濃縮の開始が見られた。ラウンド5、8および12のプールテンプレートが、TOPO TAクローニングキット(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)を使用して製造者の指示に従ってクローニングされた。配列決定データから、ラウンド8のプールが全配列の59%を含む単一の主要クローンに収束したことが明らかになった。この主要クローンと三つの可能性のあるミニマーが化学合成のために選択され、解離定数(K)が決定された。簡単にいうと、合成RNAsがγ―32P ATPで5’末端標識され、ドットブロットアッセイおよび1X DPBS(w/Ca2+およびMg2+)(Gibco、Catalog#14040、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)のバッファー条件を用いてKD値が決定された。式:RNA結合画分=振幅(((AptConc+[h―IgE]+KD)−SQRT((AptConc+[h―IgE]+KD)2−4(AptConc[h―IgE])))/(2AptConc))+バックグラウンドにデータをあてはめてKDsが推定された。主要クローンは、約800pMのKを有した。最善の結合のミニマーの、サルIgE(m―IgE)に対する結合もテストされたが、サルIgEタンパク質に対する交差反応結合は示されなかった。この交差反応性の欠如は、ELISAによっても確認された。3’末端に逆方向dTを伴うミニマーが、医薬品化学プロセスの親分子として用いられた。
Figure 2011504357
MNA Aptamer Binding Analysis A dot blot binding assay was performed throughout the selection to monitor the protein binding affinity of the pool. Trace 32 P-endo labeled pool RNA was combined with h-IgE and incubated in DPBS buffer at a final volume of 30 μL for 30 minutes at room temperature. The mixture was applied to a dot blot apparatus (Minifold-1 Dot Blot, Acrylic, Schleicher and Schuell, Keene, NH) (from top to bottom) and assembled with nitrocellulose, nylon, and gel blot membranes. RNA bound to protein is captured on a nitrocellulose filter; non-protein bound RNA is captured on a nylon filter. In round 8, the start of enrichment of h-IgE binding was seen. Round 5, 8, and 12 pool templates were cloned using the TOPO TA cloning kit (Invitrogen, Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions. Sequencing data revealed that the round 8 pool converged to a single major clone containing 59% of the total sequence. This major clone and three potential minimers were selected for chemical synthesis and the dissociation constant (K D ) was determined. Briefly, synthetic RNAs were 5 ′ end labeled with γ- 32 P ATP, and the buffer conditions of dot blot assay and 1 × DPBS (w / Ca2 + and Mg2 +) (Gibco, Catalog # 14040, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Were used. Used to determine the KD value. Formula: RNA binding fraction = amplitude * (((AptConc + [h-IgE] + KD) -SQRT ((ApTConc + [h-IgE] + KD) 2-4 (ApTConc * [h-IgE])))) / (2 * Opts)) + data was applied to the background to estimate KDs. Primary clones had a K D of about 800 pM. The best binding minimers were also tested for binding to monkey IgE (m-IgE) but showed no cross-reactive binding to monkey IgE protein. This lack of cross-reactivity was also confirmed by ELISA. Minimers with reverse dT at the 3 ′ end were used as parent molecules for medicinal chemistry processes.

医薬品化学
IgE特異的MNAミニマーの一つの化学組成(図9)が、化合物の血漿安定性を維持しながら親和性および能力を改善するために変更された。プロセスは、最小化IgEアプタマーの一連の誘導体の設計、合成および評価を含み、一連の各誘導体は、いずれの残基が置換に耐えるかを決定するため、各所定のヌクレオチドで単一の修飾を含んだ。第一修飾組は、各ユニーク2’―OMeヌクレオチドへのデオキシヌクレオチドの置換であった。別個の修飾ラウンドにおいては、各誘導体が異なるヌクレオチド間結合位置で単一のホスホロチオエート修飾を含む一連の誘導体が合成された。これらの修飾の最初の段階において生成されたデータを用いて、最小化アプタマーの構造活性相関(SAR)が確立された。後の修飾段階においては、最初のSARデータに基づいて設計された複合置換組でアプタマーが合成され、テストされた。複合置換パネルから、2’―OMeから2’―デオキシへの置換がその組成に導入された、39ヌクレオチドの長さのアプタマーが同定された。さらに、2’―OMeから2’―デオキシへの一つの置換およびリン酸塩からホスホロチオエートへの四つの置換がその組成に導入された、39ヌクレオチドの長さの、得られた最小化修飾アプタマーが同定された。図10に示すように、このデオキシ/ホスホロチオエート修飾アプタマーは、最小化非修飾親アプタマーならびに二つの2’―OMeからデオキシへの置換を有する最小化親アプタマーの両方と比較して、結合親和性の増加を示す。
Medicinal Chemistry One chemical composition of IgE-specific MNA minimers (Figure 9) was modified to improve affinity and capacity while maintaining plasma stability of the compound. The process involves the design, synthesis and evaluation of a series of derivatives of minimized IgE aptamers, each series of derivatives having a single modification at each given nucleotide to determine which residues will tolerate substitution. Inclusive. The first modification set was the substitution of deoxynucleotides for each unique 2′-OMe nucleotide. In separate modification rounds, a series of derivatives were synthesized, each derivative containing a single phosphorothioate modification at a different internucleotide linkage position. Using the data generated in the first stages of these modifications, a structure-activity relationship (SAR) of minimized aptamers was established. In a later modification step, aptamers were synthesized and tested with complex substitution sets designed based on the initial SAR data. From the composite substitution panel, a 39 nucleotide long aptamer was identified in which a 2'-OMe to 2'-deoxy substitution was introduced into the composition. In addition, the resulting minimized modified aptamer, 39 nucleotides long, with one substitution from 2′-OMe to 2′-deoxy and four substitutions from phosphate to phosphorothioate introduced into the composition Identified. As shown in FIG. 10, this deoxy / phosphorothioate modified aptamer has binding affinity compared to both the minimized unmodified parent aptamer and the minimized parent aptamer with two 2′-OMe to deoxy substitutions. Shows an increase.

血清安定性
最小化非修飾親アプタマーおよびデオキシ/ホスホロチオエート修飾アプタマーが、ヒト、ラットおよびサル血清における安定性を決定するためにアッセイされた。各アプタマーが、90%血清中5μMの最終濃度になるように、1mlのプール血清に加えられた。アプタマーは振盪を伴って37℃でインキュベートされ、0、0.5、1、4、24、48、72、および98時間でタイムポイントがとられた。各タイムポイントで、インキュベート試料からの90μlのストックが、10μlの0.5M EDTAに加えられ、BIACORE 2000システムを用いた後の安定性分析のために−20℃で冷凍された。
Serum stability Minimized unmodified parent aptamers and deoxy / phosphorothioate modified aptamers were assayed to determine stability in human, rat and monkey sera. Each aptamer was added to 1 ml of pooled serum to a final concentration of 5 μM in 90% serum. Aptamers were incubated at 37 ° C. with shaking and time points were taken at 0, 0.5, 1, 4, 24, 48, 72, and 98 hours. At each time point, 90 μl stock from the incubated sample was added to 10 μl 0.5 M EDTA and frozen at −20 ° C. for stability analysis after using a BIACORE 2000 system.

全てのバイオセンサ結合測定が、研究等級のCM5バイオセンサチップを備えたBIACORE 2000(BIACORE Inc.、ニュージャージー州ピスカタウェイ)を使用して、25℃で行われた。精製された組換えヒトIgE(Athens Research & Technology、ジョージア州アセンズ)が、アミノ―カップリング化学を用いてバイオセンサ表面に固定された。これを達成するために、二つのフローセルの表面が、まず0.1M NHS(Nヒドロキシスクシンイミド)および0.4M EDC(3―(N,Nジメチルアミン)プロピル―N―エチルカルボジイミド)の1:1混合物で、5μl/分の流速で7分間活性化された。表面活性化の後、活性化された表面に対する共有結合の確立を許容するために、一つのフローセルに50μg/mlのIgEが10μl/分で20分間注入された。次に、1MのエタノールアミンヒドロクロリドpH8.5が、残余エステルを不活性化するために、5μl/分で7分間注入された。ブランクとして使用されるフローセルには、タンパク質注入を伴わずに残余エステルを不活性化するために、1MのエタノールアミンヒドロクロリドpH8.5が7分間注入された。   All biosensor binding measurements were performed at 25 ° C. using a BIACORE 2000 (BIACORE Inc., Piscataway, NJ) equipped with a research grade CM5 biosensor chip. Purified recombinant human IgE (Athens Research & Technology, Athens, GA) was immobilized on the biosensor surface using amino-coupling chemistry. To achieve this, the surfaces of the two flow cells were first 1: 1 with 0.1 M NHS (N hydroxysuccinimide) and 0.4 M EDC (3- (N, N dimethylamine) propyl-N-ethylcarbodiimide). The mixture was activated for 7 minutes at a flow rate of 5 μl / min. After surface activation, 50 μg / ml IgE was injected into one flow cell at 10 μl / min for 20 minutes to allow establishment of covalent bonds to the activated surface. Next, 1M ethanolamine hydrochloride pH 8.5 was injected at 5 μl / min for 7 minutes to inactivate the residual ester. The flow cell used as a blank was injected with 1 M ethanolamine hydrochloride pH 8.5 for 7 minutes to inactivate the residual ester without protein injection.

全てのタイムポイントが分析される前に、調製されたチップに一連のアプタマースタンダードが通されて、標準曲線が生成された。標準曲線を確立するために、アプタマーが、4%ヒト血清および50mM EDTAが添加されたHBS―Pバッファー(10mM HEPES pH7.4、150mM NaCl、0.005% Surfactant20)に、連続的に希釈された(200nMから12.5nMへ)。全ての希釈サンプルがBiacore 2000に注入されて20μl/分で5分間結合され、3分間置かれた。チップを再生させるために、1N NaClが30μl/分で60秒間注入された。結合段階の最後のRUピーク反応がアプタマー濃度に対してプロットされ、Four―Parameterロジスティック関数を用いて標準曲線が生成された。ヒト、ラット、およびサル血清における活性アプタマー濃度を測定するために、タイムポイントサンプルが、Biacore 2000への注入の直前に最終血清濃度が4%となるように、HBS―P中22.5倍に希釈された。上で生成された標準曲線を用いてRU反応単位から濃度に変換することにより、各血清インキュベーションピリオドの機能的アプタマー濃度が計算された。追加的な品質制御措置として、二つのアプタマースタンダードが実験の最後に独立してテストされて、BIACOREで測定された濃度のスタンダードからの逸脱が20%未満であることが確認された。最小化非修飾親アプタマーおよびデオキシ/ホスホロチオエート修飾アプタマーは、ヒト、ラット、およびサル血清中でいずれも98時間で90%以上活性であることが決定された。   Before all time points were analyzed, a series of aptamer standards were passed through the prepared chip to generate a standard curve. To establish a standard curve, aptamers were serially diluted in HBS-P buffer (10 mM HEPES pH 7.4, 150 mM NaCl, 0.005% Surfactant 20) supplemented with 4% human serum and 50 mM EDTA. (From 200 nM to 12.5 nM). All diluted samples were injected into Biacore 2000 and bound at 20 μl / min for 5 minutes and placed for 3 minutes. To regenerate the chip, 1N NaCl was injected at 30 μl / min for 60 seconds. The final RU peak response of the binding stage was plotted against aptamer concentration and a standard curve was generated using the Four-Parameter logistic function. To measure active aptamer concentrations in human, rat, and monkey sera, timepoint samples were 22.5 times in HBS-P so that the final serum concentration was 4% just prior to injection into Biacore 2000. Diluted. The functional aptamer concentration for each serum incubation period was calculated by converting from RU reaction units to concentrations using the standard curve generated above. As an additional quality control measure, the two aptamer standards were tested independently at the end of the experiment to confirm that the deviation from the standard of concentration measured by BIACORE was less than 20%. The minimized unmodified parent aptamer and deoxy / phosphorothioate modified aptamer were both determined to be over 90% active in 98 hours in human, rat and monkey serum.

(実施例6)Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたアプタマー選択
2’―OMe ATP、GTP、およびUTPヌクレオチド、および2’―デオキシCTPヌクレオチド(以下に「dCmD」)からなるプールを用いて、ヒトフォンビルブラント因子(以下に「h―vWF」)に対するアプタマーを同定するために、選択が行われた。選択戦略から、h―vWFに特異的な高親和性アプタマーが生じた。
Example 6 Aptamer Selection Using Y639L / H784A / K378R Mutant T7 RNA Polymerase Using a pool of 2′-OMe ATP, GTP, and UTP nucleotides, and 2′-deoxy CTP nucleotides (hereinafter “dCmD”) Selections were made to identify aptamers to human von Willebrand factor (hereinafter “h-vWF”). The selection strategy resulted in a high affinity aptamer specific for h-vWF.

ヒトvWFは、EMD Biosciences Inc.(Cat.#681300、カリフォルニア州ラホーヤ)から購入された。ヒトvWF Alドメインが発現および精製された。変異ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)が、上述の実施例1に記載したように発現および精製された。2’―OMe ATP、GTP、およびUTPヌクレオチド、および2’―デオキシCTPヌクレオチドは、TriLink BioTechnologies(カリフォルニア州サンディエゴ)から購入された。   Human vWF is available from EMD Biosciences Inc. (Cat. # 681300, La Jolla, CA). Human vWF Al domain was expressed and purified. A mutant polymerase (Y639L / H784A / K378R) was expressed and purified as described in Example 1 above. 2'-OMe ATP, GTP, and UTP nucleotides, and 2'-deoxy CTP nucleotides were purchased from TriLink BioTechnologies (San Diego, CA).

vWFアプタマーの選択
プール調製
配列
Selection of vWF aptamer Pool preparation Sequence

Figure 2011504357
を伴うテンプレートが、ABI EXPEDITE(商標)(Applied Biosystems、カリフォルニア州フォスターシティ)DNA合成装置を使用して合成され、標準法により脱保護された。テンプレートは、プライマ
Figure 2011504357
Were synthesized using an ABI EXPEDITE ™ (Applied Biosystems, Foster City, CA) DNA synthesizer and deprotected by standard methods. Template is a primer

Figure 2011504357
により増幅されてから、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)によるin vitro転写のためのテンプレートとして使用された。200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%w/v TritonX―100、10%PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1.5mM dCTP、1.5mM mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼ、および〜9μg/mL変異T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.3μMテンプレートDNAを用いて転写が行われて、ARC4218dCmDプールが生成された。
Figure 2011504357
And then used as a template for in vitro transcription with T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R). 200mM HEPES, 40mM DTT, 2mM spermidine, 0.01% w / v TritonX- 100,10% PEG-8000,8mM MgCl 2, 2.5mM MnCl 2, 1.5mM dCTP, 1.5mM mUTP, 1.5mM mGTP , 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase, and ˜9 μg / mL mutant T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.3 μM template DNA to perform transcription, and ARC4218dCmD A pool was created.

選択
100μLの最終体積の選択バッファー(1X DulbeccoのPBS(DPBS)において、HSAブロックされた疎水性プレート(Maxisorpプレート、Nunc、ニューヨーク州ロチェスター)に結合された20pmolのタンパク質とともに330pmol(2×1014分子)のdCmD ARC4218プールを1時間室温でインキュベートすることにより、選択が開始された。非特異的結合物を除去するために、200μL DPBSによりウェルが五回洗浄された。RNAが溶出され、プライマARC4208(配列番号30)を用いて、製造者の指示に従ってThermoScript RT―PCR(商標)システム(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)により逆転写された。プライマARC4219(配列番号29)およびARC4208(配列番号30)を用いて、製造者の指示に従って、Taqポリメラーゼ(New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)によるPCRによりcDNAが増幅された。プール調製につき上述したようにテンプレートが転写された。エタノール沈殿によりテンプレートが精製され、その後Micro Bio―spinカラム(Cat.#732―6250、Bio−Rad Laboratories、カリフォルニア州ハーキュリーズ)を用いた脱塩ステップが行われた。
Selection 100 μL final volume of selection buffer (1 × Dulbecco's PBS (DPBS)) with 330 pmol (2 × 10 14 molecules) with 20 pmol of protein bound to HSA blocked hydrophobic plates (Maxisorp plates, Nunc, Rochester, NY). ) DCmD ARC4218 pool was incubated for 1 hour at room temperature, and the wells were washed 5 times with 200 μL DPBS to remove non-specific binding RNA was eluted and primer ARC4208 (SEQ ID NO: 30) was reverse transcribed with a ThermoScript RT-PCR ™ system (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) According to the manufacturer's instructions. The cDNA was amplified by PCR with Taq polymerase (New England Biolabs, Beverly, Mass.) Using RC4219 (SEQ ID NO: 29) and ARC4208 (SEQ ID NO: 30) according to the manufacturer's instructions, as described above for pool preparation. The template was transcribed and purified by ethanol precipitation followed by a desalting step using a Micro Bio-spin column (Cat. # 732-6250, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA).

全てのラウンドが、疎水性プレートに固定されたh―vWFにより行われた。10pmolのh―vWFおよび10pmolのヒトvWF Alドメインを、Nunc Maxisorp疎水性プレートの表面に100μLの1X DPBS中で、室温で30分間固定することにより、最初の三つの選択ラウンドが開始された。ラウンド4で開始して、20pmolのh―vWFが疎水性プレートに2ラウンド固定された後、20pmolのヒトvWF Alドメインが疎水性プレートに一ラウンド固定された。プレートは、200μL DPBSにより三回洗浄されてから、ブロッキングバッファー(1X DPBSおよび5%HSA)で30分間インキュベートされた。それから上清が除去され、200μL DPBSによりウェルが三回洗浄された。ラウンド2から始まり、プールRNAが室温で30分間空のウェルでインキュベートされてから、100μLブロッキングバッファーにより先にブロックされたウェルで30分間インキュベートされた。ラウンド2から先は、正の選択ステップに非特異的競争物が加えられた(0.1mg/mL tRNA)。いずれの場合も、固定標的に結合されたプールRNAが、逆転写(「RT」)混合物(3’プライマ、配列番号30、およびThermoscript RT、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)の添加およびその後の65℃での1時間のインキュベートにより、直接選択プレートにおいて逆転写された。ラウンド1につき記載されるように、得られたcDNAが、PCR(Taqポリメラーゼ、New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)および転写のテンプレートとして用いられた。各ラウンドの条件が、表7にある。   All rounds were performed with h-vWF immobilized on a hydrophobic plate. The first three selection rounds were initiated by immobilizing 10 pmol h-vWF and 10 pmol human vWF Al domain on the surface of a Nunc Maxisorp hydrophobic plate in 100 μL 1 × DPBS for 30 minutes at room temperature. Starting at round 4, 20 pmol of h-vWF was immobilized on the hydrophobic plate for 2 rounds, followed by 20 pmol of human vWF Al domain immobilized on the hydrophobic plate for one round. The plate was washed three times with 200 μL DPBS and then incubated for 30 minutes with blocking buffer (1 × DPBS and 5% HSA). The supernatant was then removed and the wells were washed three times with 200 μL DPBS. Starting from round 2, the pool RNA was incubated in empty wells for 30 minutes at room temperature and then incubated for 30 minutes in wells previously blocked with 100 μL blocking buffer. From round 2 onwards, non-specific competitors were added to the positive selection step (0.1 mg / mL tRNA). In either case, pooled RNA bound to the immobilized target was added after reverse transcription (“RT”) mixture (3 ′ primer, SEQ ID NO: 30, and Thermoscript RT, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Followed by 65 ° C. Incubation for 1 hour was directly reverse transcribed in the selection plate. The resulting cDNA was used as a template for PCR (Taq polymerase, New England Biolabs, Beverly, Mass.) And transcription as described for Round 1. Table 7 shows the conditions for each round.

Figure 2011504357
dCmDアプタマー結合分析
プールのタンパク質結合親和性をモニタするために、選択の全体にわたりドットブロット結合アッセイが行われた。トレース32P―エンド標識したプールRNAが、h―vWFと組み合わされ、DPBSバッファー中で30μLの最終体積で、室温で30分間インキュベートされた。混合物がドットブロット装置に適用され(Minifold―1 Dot Blot、Acrylic、Schleicher and Schuell、ニューハンプシャー州キーン)、(上から下へ)ニトロセルロース、ナイロン、およびゲルブロット膜とアセンブルされた。タンパク質に結合されたRNAは、ニトロセルロースフィルタに捕らえられ;非タンパク結合RNAは、ナイロンフィルタに捕らえられる。ラウンド5でh―vWF結合の濃縮の開始が見られた。ラウンド5およびラウンド6プールの解離定数(K)が決定された。簡単にいうと、プールRNAsがγ―32P ATPで5’末端標識され、ドットブロットアッセイおよび1X DPBS(w/Ca2+およびMg2+)(Gibco、Catalog#14040、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)のバッファー条件を用いてK値が決定された。式:RNA結合画分=振幅(((AptConc+[h―vWF]+KD)−SQRT((AptConc+[h―vWF]+KD)2−4(AptConc[h―vWF])))/(2AptConc))+バックグラウンドにデータをあてはめてKsが推定された。ラウンド6プールは、約2nMのKを有した。プールは、Alドメインに対する結合についてもテストされ、約4nMのKを有した。
Figure 2011504357
dCmD Aptamer Binding Analysis A dot blot binding assay was performed throughout the selection to monitor the protein binding affinity of the pool. Trace 32 P-endo labeled pool RNA was combined with h-vWF and incubated in DPBS buffer for 30 minutes at room temperature in a final volume of 30 μL. The mixture was applied to a dot blot apparatus (Minifold-1 Dot Blot, Acrylic, Schleicher and Schuell, Keene, NH) (from top to bottom) and assembled with nitrocellulose, nylon, and gel blot membranes. RNA bound to protein is captured on a nitrocellulose filter; non-protein bound RNA is captured on a nylon filter. In round 5, the onset of h-vWF binding enrichment was seen. The dissociation constant (K D ) for round 5 and round 6 pools was determined. Briefly, pool RNAs are 5 ′ end labeled with γ- 32 P ATP, and buffer conditions of dot blot assay and 1 × DPBS (w / Ca2 + and Mg2 +) (Gibco, Catalog # 14040, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Are used. Used to determine the KD value. Formula: RNA binding fraction = amplitude * (((AptConc + [h-vWF] + KD) -SQRT ((ApTConc + [h-vWF] + KD) 2-4 (ApConc * [h-vWF])))) / (2 * AptConc)) + background by applying the data K D s is estimated. Round 6 pool had a K D of about 2 nM. Pools are also tested for binding to Al domain, it had a K D of about 4 nM.

(実施例7)Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼを用いたアプタマー選択
2’―OMe ATP、GTP、およびUTPヌクレオチド、および2’―デオキシCTPヌクレオチド(以下に「dCmD」)からなるプールを用いて、ヒトIgE(以下に「h―IgE」)に対するアプタマーを同定するために選択が行われた。選択戦略から、h―IgEに特異的な高親和性アプタマーが生じた。
Example 7 Aptamer Selection Using Y639L / H784A / K378R Mutant T7 RNA Polymerase Using a pool of 2′-OMe ATP, GTP, and UTP nucleotides and 2′-deoxy CTP nucleotides (hereinafter “dCmD”) Selection was made to identify aptamers to human IgE (hereinafter “h-IgE”). The selection strategy resulted in a high affinity aptamer specific for h-IgE.

ヒトIgEは、Athens Research & Technology(Cat.#16―16―090705 ジョージア州アセンズ)から購入された。実施例1に上述したように、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)が発現され、精製された。2’―OMe ATP、GTP、およびUTPヌクレオチド、および2’―デオキシCTPヌクレオチドは、TriLink BioTechnologies(カリフォルニア州サンディエゴ)から購入された。   Human IgE was purchased from Athens Research & Technology (Cat. # 16-16-090705 Athens, GA). T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R) was expressed and purified as described above in Example 1. 2'-OMe ATP, GTP, and UTP nucleotides, and 2'-deoxy CTP nucleotides were purchased from TriLink BioTechnologies (San Diego, CA).

IgEアプタマーの選択
プール調製
配列
IgE aptamer selection Pool preparation Sequence

Figure 2011504357
のDNAテンプレートが、ABI EXPEDITE(商標)(Applied Biosystems、カリフォルニア州フォスターシティ)DNA合成装置用いて合成され、標準法により脱保護された。テンプレートは、プライマ
Figure 2011504357
DNA templates were synthesized using an ABI EXPEDITE ™ (Applied Biosystems, Foster City, CA) DNA synthesizer and deprotected by standard methods. Template is a primer

Figure 2011504357
により増幅されてから、T7RNAポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)によるin vitro転写のテンプレートとして使用された。200mM HEPES、40mM DTT、2.0mMスペルミジン、0.01%w/v TritonX―100、10%PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1.5mM dCTP、1.5mM mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼ、および〜9μg/mL変異T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.3μMテンプレートDNAを用いて転写が行われ、ARC4218dCmDプールが生成された。
Figure 2011504357
And then used as a template for in vitro transcription with T7 RNA polymerase (Y639L / H784A / K378R). 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2.0 mM spermidine, 0.01% w / v Triton X-100, 10% PEG-8000, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1.5 mM dCTP, 1.5 mM mUTP, 1. Transcription was performed using 5 mM mGTP, 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase, and ˜9 μg / mL mutant T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.3 μM template DNA; An ARC4218dCmD pool was created.

選択
330pmol(2×1014分子)のdCmD ARC4218プールを、HSAブロックされた疎水性プレート(Maxisorpプレート、Nunc、ニューヨーク州ロチェスター)に結合した20pmolのタンパク質とともに100μLの最終体積の選択バッファー(1X DulbeccoのPBS(DPBS))中で、室温で1時間インキュベートすることにより選択が開始されれた。ウェルは、非特異的結合物を除去するために、200μL DPBSにより五回洗浄された。RNAが溶出され、プライマARC4208(配列番号30)を用いて、ThermoScript RT―PCR(商標)システム(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)により、製造者の指示に従って逆転写された。プライマARC4219(配列番号29)およびARC4208(配列番号30)を用いて、製造者の指示に従って、Taqポリメラーゼ(New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)を用いたPCRにより、cDNAが増幅された。プール調製につき上述したように、テンプレートが転写された。エタノール沈殿によりテンプレートが精製された後、Micro Bio―spinカラム(Cat.#732―6250、Bio―Rad Laboratories、カリフォルニア州ハーキュリーズ)を用いて脱塩ステップが行われた。
Selection 330 pmol (2 × 10 14 molecules) of dCmD ARC4218 pool was added to 100 μL final volume of selection buffer (1 × Dulbecco) with 20 pmol of protein bound to HSA blocked hydrophobic plates (Maxisorp plate, Nunc, Rochester, NY). Selection was initiated by incubating in PBS (DPBS) for 1 hour at room temperature. Wells were washed 5 times with 200 μL DPBS to remove non-specific binders. RNA was eluted and reverse transcribed with Primer ARC4208 (SEQ ID NO: 30) with a ThermoScript RT-PCR ™ system (Invitrogen, Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions. The cDNA was amplified by PCR using Taq polymerase (New England Biolabs, Beverly, Mass.) Using primers ARC4219 (SEQ ID NO: 29) and ARC4208 (SEQ ID NO: 30) according to the manufacturer's instructions. The template was transferred as described above for pool preparation. After the template was purified by ethanol precipitation, a desalting step was performed using a Micro Bio-spin column (Cat. # 732-6250, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA).

全てのラウンドが、疎水性プレートに固定されたh―IgEにより行われた。各選択ラウンドが、Nunc Maxisorp疎水性プレートの表面に20pmolのh―IgEを100μLの1X DPBS中で、室温で30分間固定することにより開始された。プレートは、200μL DPBSにより三回洗浄されてから、ブロッキングバッファー(1X DPBS、および5% HSA)で30分間インキュベートされた。そして上清が除去され、200μL DPBSによりウェルが三回洗浄された。ラウンド2から開始して、プールRNAが空のウェルにおいて室温で30分間インキュベートされてから、100μLのブロッキングバッファーで先にブロックされたウェルで30分間インキュベートされた。ラウンド2から先は、非―特異的競合物が正の選択ステップに加えられた(0.1mg/mL tRNA)。全ての場合において、固定されたh―IgEに結合したプールRNAは、逆転写(「RT」)混合物(3’プライマ、配列番号30、およびThermoscript RT、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)の添加と、その後の65℃での1時間のインキュベーションにより、直接選択プレートにおいて逆転写された。得られたcDNAが、ラウンド1につき記載されるように、PCR(Taqポリメラーゼ、New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)および転写のテンプレートとして使用された。各ラウンドの条件が、表8にある。   All rounds were performed with h-IgE immobilized on a hydrophobic plate. Each selection round was initiated by immobilizing 20 pmol of h-IgE on the surface of a Nunc Maxisorp hydrophobic plate in 100 μL of 1 × DPBS for 30 minutes at room temperature. Plates were washed 3 times with 200 μL DPBS and then incubated with blocking buffer (1 × DPBS, and 5% HSA) for 30 minutes. The supernatant was removed and the wells were washed three times with 200 μL DPBS. Starting from round 2, the pool RNA was incubated for 30 minutes at room temperature in empty wells and then incubated for 30 minutes in wells previously blocked with 100 μL blocking buffer. From round 2 onwards, non-specific competitors were added to the positive selection step (0.1 mg / mL tRNA). In all cases, pooled RNA bound to immobilized h-IgE was added by reverse transcription (“RT”) mixture (3 ′ primer, SEQ ID NO: 30, and Thermoscript RT, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Followed by Of 1 hour incubation at 65 ° C was directly reverse transcribed in selective plates. The resulting cDNA was used as a template for PCR (Taq polymerase, New England Biolabs, Beverly, Mass.) And transcription as described per round 1. Table 8 shows the conditions for each round.

Figure 2011504357
dCmDアプタマー結合分析
プールのタンパク質結合親和性をモニタするために、選択の全体にわたりドットブロット結合アッセイが行われた。トレース32P―エンド標識したプールRNAが、h―IgEと組み合わされ、DPBSバッファー中で30μLの最終体積で、室温で30分間インキュベートされた。混合物がドットブロット装置に適用され(Minifold―1 Dot Blot、Acrylic、Schleicher and Schuell、ニューハンプシャー州キーン)、(上から下へ)ニトロセルロース、ナイロン、およびゲルブロット膜とアセンブルされた。タンパク質に結合されたRNAはニトロセルロースフィルタに捕らえられ;非タンパク結合RNAはナイロンフィルタに捕らえられる。ラウンド5でh―IgE結合の濃縮の開始が見られた。ラウンド5および6プールの解離定数(K)が決定された。簡単にいうと、プールRNAsがγ―32P ATPで5’末端標識され、ドットブロットアッセイおよび1X DPBS(w/Ca2+およびMg2+)(Gibco、Catalog#14040、Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)のバッファー条件を用いてK値が決定された。式:RNA結合画分=振幅(((AptConc+[h―IgE]+KD)−SQRT((AptConc+[h―IgE]+KD)2―4(AptConc[h―IgE])))/(2AptConc))+バックグラウンドにデータをあてはめてKDsが推定された。ラウンド6プールは、約80nMのKを有した。
Figure 2011504357
dCmD Aptamer Binding Analysis A dot blot binding assay was performed throughout the selection to monitor the protein binding affinity of the pool. Trace 32 P-endo labeled pool RNA was combined with h-IgE and incubated in DPBS buffer for 30 minutes at room temperature in a final volume of 30 μL. The mixture was applied to a dot blot apparatus (Minifold-1 Dot Blot, Acrylic, Schleicher and Schuell, Keene, NH) (from top to bottom) and assembled with nitrocellulose, nylon, and gel blot membranes. RNA bound to protein is captured on a nitrocellulose filter; non-protein bound RNA is captured on a nylon filter. Round 5 showed the onset of enrichment of h-IgE binding. The dissociation constants (K D ) for the round 5 and 6 pools were determined. Briefly, pool RNAs are 5 ′ end labeled with γ- 32 P ATP, and buffer conditions of dot blot assay and 1 × DPBS (w / Ca2 + and Mg2 +) (Gibco, Catalog # 14040, Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Are used. Used to determine the KD value. Formula: RNA binding fraction = amplitude * (((AptConc + [h-IgE] + KD) -SQRT ((ApTConc + [h-IgE] + KD) 2-4 (ApTConc * [h-IgE])))) / (2 * Opts)) + data was applied to the background to estimate KDs. Round 6 pool had a K D of approximately 80 nM.

(実施例8)2’―O―メチルATP、CTP、GTPおよび2’―O―メチル―5―インドリルメチレンUTPヌクレオチドを導入する転写
Y639L/H784A/K378R変異ポリメラーゼが、in vitro転写を用いて2’―O―メチルA、C、Gおよび2’―O―メチル―5インドリルメチレンUを転写産物に導入するために用いられる。修飾ウリジンが、以下にヌクレオシドとして示される:
Example 8 Transcription Introducing 2′-O-Methyl ATP, CTP, GTP and 2′-O-Methyl-5-Indolylmethylene UTP Nucleotides Using the In Vitro Transcription 2′-O-methyl A, C, G and 2′-O-methyl-5 indolylmethylene U are used to introduce the transcript. Modified uridines are shown below as nucleosides:

Figure 2011504357
200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%w/v TritonX―100、10% PEG―8000、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1.5mM mCTP、1.5mM 5―インドリル―mUTP、1.5mM mGTP、1.5mM mATP、1mM GMP、0.01単位/μL無機ピロホスファターゼ、および〜9μg/mL変異T7ポリメラーゼ(Y639L/H784A/K378R)および0.3μMテンプレートDNAを用いて、37℃で一晩転写が行われて、5’―末端に単一の2’―ヒドロキシGMPを伴う2’―OMe A、2’―OMe G、2’―OMe Cおよび2’―OMe―5―インドリルメチレンUからなる転写産物が生成される(以下に「MNA―I」)。各条件下の転写産物が、400uLの反応混合物を用いてPAGE―ゲル分析によりアッセイされ、各条件での転写産物が、PAGE―ゲルのUV―シャドウイングから視覚化される。
Figure 2011504357
200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% w / v Triton X-100, 10% PEG-8000, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1.5 mM mCTP, 1.5 mM 5-indolyl-mUTP, 37 ° C. with 1.5 mM mGTP, 1.5 mM mATP, 1 mM GMP, 0.01 unit / μL inorganic pyrophosphatase, and ˜9 μg / mL mutant T7 polymerase (Y639L / H784A / K378R) and 0.3 μM template DNA 2'-OMe A, 2'-OMe G, 2'-OMe C and 2'-OMe-5-in with a single 2'-hydroxy GMP at the 5'-end A transcript consisting of drill methylene U is produced (hereinafter “MNA-I”). Transcripts under each condition are assayed by PAGE-gel analysis using 400 uL of reaction mixture, and transcripts at each condition are visualized from UV-shadowing of the PAGE-gel.

(実施例9)Y639L/H784A/K378R変異T7RNAポリメラーゼおよび2’―O―メチル―5―インドリルメチレンウリジンを用いたSELEX
治療目的のタンパク質標的に対するSELEXが、複数の縮重位置および上の実施例7に記載のMNA―I転写条件を含む転写テンプレートを用いて実行される。
(Example 9) SELEX using Y639L / H784A / K378R mutant T7 RNA polymerase and 2′-O-methyl-5-indolylmethyleneuridine
SELEX against a protein target for therapeutic purposes is performed using a transcription template comprising multiple degenerate positions and the MNA-I transcription conditions described in Example 7 above.

最終体積100μLの選択バッファー(1XDulbeccoのPBS(DPBS))において、HSAブロックされた疎水性プレート(Maxisorpプレート、Nunc、ニューヨーク州ロチェスター)に結合した20pmolのタンパク質とともに330pmol(2×1014分子)のMNA―I転写ライブラリを1時間室温でインキュベートすることにより、選択ステップが開始される。非特異的結合物を除去するために、200μL DPBSによりウェルが五回洗浄される。製造者の指示に従ってThermoScript RT―PCR(商標)(Invitrogen、カリフォルニア州カールズバッド)を用いて、選択ウェル中でRNAが逆転写される。得られたcDNAが、T7RNAポリメラーゼプロモータをコードする5’プライマを用いて、製造者の指示に従って、Taqポリメラーゼ(New England Biolabs、マサチューセッツ州ベヴァリー)によるPCRにより増幅される。得られた転写テンプレートが、MNA―I条件下で上述のように転写される。エタノール沈殿により、得られた転写産物が精製され、その後Micro Bio―spinカラム(Cat.#732―6250、Bio−Rad Laboratories、カリフォルニア州ハーキュリーズ)を用いた脱塩ステップが行われる。 330 pmol (2 × 10 14 molecules) of MNA with 20 pmol of protein bound to HSA-blocked hydrophobic plates (Maxisorp plates, Nunc, Rochester, NY) in a final volume of 100 μL of selection buffer (1 × Dulbecco's PBS (DPBS)). The selection step is initiated by incubating the I transcription library for 1 hour at room temperature. To remove non-specific binders, the wells are washed 5 times with 200 μL DPBS. RNA is reverse transcribed in selected wells using ThermoScript RT-PCR ™ (Invitrogen, Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions. The resulting cDNA is amplified by PCR with Taq polymerase (New England Biolabs, Beverly, Mass.) Using the 5 'primer encoding the T7 RNA polymerase promoter according to the manufacturer's instructions. The resulting transfer template is transferred as described above under MNA-I conditions. The resulting transcript is purified by ethanol precipitation followed by a desalting step using a Micro Bio-spin column (Cat. # 732-6250, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA).

10ラウンドのSELEXの後、得られた転写産物ライブラリが逆転写され、PCRにより増幅され、クローニングおよび配列決定される。個々のクローンがMNA―I条件下で転写され、標的タンパク質を結合および阻害する能力につきアッセイされる。   After 10 rounds of SELEX, the resulting transcript library is reverse transcribed, amplified by PCR, cloned and sequenced. Individual clones are transcribed under MNA-I conditions and assayed for their ability to bind and inhibit the target protein.

(実施例10)2’―OMe TTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTPヌクレオチドを導入する転写(mTmV組成物)
200nMの40ヌクレオチドの内側の連続縮重領域を伴う二本鎖転写テンプレート、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―OMe TTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG 8000、2.5単位/ml無機ピロホスファターゼ、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動したバンドが観察された。2’―OMe TTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写物は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Example 10 Transcription Introducing 2′-OMe TTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP Nucleotide (mTmV Composition)
200 nM double-stranded transcription template with continuous degenerate region inside 40 nucleotides, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-OMe TTP, 2′- OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, 2.5 units / ml inorganic pyrophosphatase, pH 7.5 and K378R / Y639F A 400 ul transcript was prepared by / H784A mutant T7 polymerase. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2′-OMe TTP produced no observable band.

(実施例11)デオキシTTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTPヌクレオチドを導入する転写(dTmV組成物)
200nMの二本鎖転写テンプレートARC3205、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―デオキシTTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、2.5単位/ml無機ピロホスファターゼ、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動したバンドが観察された。2’―デオキシTTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写物は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Example 11 Transcription Introducing Deoxy TTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP Nucleotide (dTmV Composition)
200 nM double-stranded transcription template ARC3205, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-deoxy TTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2 '-OMe GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, 2.5 units / ml inorganic pyrophosphatase, pH 7.5 and K378R / Y639F / H784A mutant T7 polymerase ready 400 ul transcription It was done. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2′-deoxy TTP produced no observable band.

(実施例12)2’―OH TTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTPヌクレオチドを導入する転写(rTmV組成物)
200nMの40ヌクレオチドの内側の連続縮重領域を伴う二本鎖転写テンプレート、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―OH TTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、無機ピロホスファターゼ2.5単位/ml、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動したバンドが観察された。2’―OH TTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写物は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Example 12 Transcription Introducing 2′-OH TTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP Nucleotide (rTmV Composition)
200 nM, 40-nucleotide double-stranded transcription template with continuous degenerate region inside, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-OH TTP, 2′- OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, inorganic pyrophosphatase 2.5 units / ml, pH 7.5 and K378R / Y639F / A 400 ul transcript was prepared by H784A mutant T7 polymerase. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2'-OH TTP produced no observable band.

(実施例13)デオキシUTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTPヌクレオチドを導入する転写(dUmV組成物)
200nMの二本鎖転写テンプレートARC3205、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―デオキシUTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、無機ピロホスファターゼ2.5単位/ml、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動したバンドが観察された。2’―デオキシUTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写物は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Example 13 Transcription Introducing Deoxy UTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP Nucleotide (dUmV Composition)
200 nM double-stranded transcription template ARC3205, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-deoxy UTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2 '-OMe GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, inorganic pyrophosphatase 2.5 units / ml, pH 7.5 and K378R / Y639F / H784A mutant T7 polymerase ready 400 ul transcription It was. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2′-deoxy UTP produced no observable band.

(実施例14)2’―OH UTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTPヌクレオチドを導入する転写(rUmV組成物)
200nMの二本鎖転写テンプレートARC3205、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―OH UTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OMe GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、無機ピロホスファターゼ2.5単位/ml、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動したバンドが観察された。2’―OH UTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写物は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Example 14 Transcription Introducing 2′-OH UTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe GTP Nucleotide (rUmV Composition)
200 nM double-stranded transcription template ARC3205, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-OH UTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2 '-OMe GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, inorganic pyrophosphatase 2.5 units / ml, pH 7.5 and K378R / Y639F / H784A mutant T7 polymerase ready 400 ul transcription It was. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2′-OH UTP produced no observable band.

(実施例15)2’―OH GTP、デオキシTTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTPヌクレオチドを導入する転写(rGdTmM組成物)
200nMの二本鎖転写テンプレートARC3205、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―デオキシTTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OH GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、無機ピロホスファターゼ2.5単位/ml、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動したバンドが観察された。2’―デオキシTTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Example 15 Transcription Introducing 2′-OH GTP, Deoxy TTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP Nucleotide (rGdTMM Composition)
200 nM double-stranded transcription template ARC3205, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-deoxy TTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2 '-OH GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, inorganic pyrophosphatase 2.5 units / ml, pH 7.5 and K378R / Y639F / H784A mutant T7 polymerase prepares 400 ul transcription It was. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2'-deoxy TTP produced no observable band.

(実施例16)2’―OMe QTP、2’―OH GTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTPヌクレオチドを導入する転写(mQrGmM組成物)
200nMの40ヌクレオチドの内側の連続縮重領域を伴う二本鎖転写テンプレート、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―OMe QTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTP、2’―OH GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、無機ピロホスファターゼ2.5単位/ml、pH7.5およびK378R/Y639F/H784A変異T7ポリメラーゼにより、400ul転写が準備された。2’―OMe QTP(mQ)が下に示される:
Example 16 Transcription Introducing 2′-OMe QTP, 2′-OH GTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe CTP Nucleotide (mQrGMmM Composition)
200 nM 40 nucleotide double-stranded transcription template with continuous degenerate region inside, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-OMe QTP, 2′- OMe ATP, 2′-OMe CTP, 2′-OH GTP, 8 mM MgCl 2 , 2.5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, inorganic pyrophosphatase 2.5 units / ml, pH 7.5 and K378R / Y639F / A 400 ul transcript was prepared by H784A mutant T7 polymerase. 2′-OMe QTP (mQ) is shown below:

Figure 2011504357
溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。隣接するウェルにロードされた対応するMNA転写産物と共移動した明らかなバンドが観察された。2’―OMe QTPを伴わずにインキュベートされた陰性対照転写物は、観察可能なバンドを生成しなかった。
Figure 2011504357
The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. A clear band was observed that co-migrated with the corresponding MNA transcript loaded in the adjacent well. Negative control transcripts incubated without 2'-OMe QTP produced no observable band.

(実施例17)修飾および野生型T7ポリメラーゼを用いて2’―OMe UTP、2’―OMe ATP、2’―OMe GTP、2’―OMe CTPまたは2’―OH NTPsを導入する転写(rGdTmM組成物)
50nMの30ヌクレオチドの内側の連続縮重領域を伴う二本鎖転写テンプレート、200mM HEPES、40mM DTT、2mMスペルミジン、0.01%TritonX―100、各1.5mMの2’―OMe UTP、2’―OMe ATP、2’―OMe CTPおよび2’―OMe GTP、または各1.5mMの2’―OH UTP、2’―OH ATP、2’―OH CTPおよび2’―OH GTP、8mM MgCl、2.5mM MnCl、1mM GMP、10%PEG8000、無機ピロホスファターゼ2.5単位/ml、pH7.5および以下に示される変異または野生型T7ポリメラーゼ(WTがK378R、FがK378R/Y639F、LがK378R/Y639L、FAがK378R/Y639F/H784A、LAがK378R/Y639L/H784A)により、400ulの転写が準備された。溶液が37℃で一晩インキュベートされ、沈殿され、変性ローディングバッファーに溶解され、変性PAGEを用いて分析された後、UVシャドウイングを用いて蛍光板上で可視化された。図11に示されるように、異なる転写の収率が観察された。
Example 17 Transcription to introduce 2′-OMe UTP, 2′-OMe ATP, 2′-OMe GTP, 2′-OMe CTP or 2′-OH NTPs using modified and wild type T7 polymerase (rGdTMM composition) object)
50 nM double-stranded transcription template with continuous degenerate region inside 30 nucleotides, 200 mM HEPES, 40 mM DTT, 2 mM spermidine, 0.01% Triton X-100, 1.5 mM each 2′-OMe UTP, 2′- OMe ATP, 2′-OMe CTP and 2′-OMe GTP, or 1.5 mM each of 2′-OH UTP, 2′-OH ATP, 2′-OH CTP and 2′-OH GTP, 8 mM MgCl 2 , 2 5 mM MnCl 2 , 1 mM GMP, 10% PEG 8000, inorganic pyrophosphatase 2.5 units / ml, pH 7.5 and the mutations shown below or wild type T7 polymerase (WT is K378R, F is K378R / Y639F, L is K378R / Y639L, FA is K378R / Y639F / H784A, LA is K 378R / Y639L / H784A), 400 ul transfer was prepared. The solution was incubated overnight at 37 ° C., precipitated, dissolved in denaturing loading buffer, analyzed using denaturing PAGE and visualized on a fluorescent plate using UV shadowing. As shown in FIG. 11, different transcription yields were observed.

説明および実施例により本発明を記載してきたが、当業者には当然のことながら、本発明は様々な実施形態において実施することができ、以上の説明および実施例は説明を目的としたものであり、以下の請求の範囲を制限するためのものではない。   Although the invention has been described by way of explanation and examples, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention may be practiced in various embodiments, and the foregoing description and examples are for illustrative purposes. There is no intention to limit the scope of the following claims.

Claims (54)

核酸を転写する方法であり、
a)(i)2’―OMe ATP、2’―OMe GTP、2’―OMe CTP、2’―OMe TTPおよび2’―OMe UTPより選択される2’―OMe修飾ヌクレオチド三リン酸(2’―OMe NTP)のいずれかを導入することが可能な修飾T7RNAポリメラーゼであり、前記修飾RNAポリメラーゼが、対応する非修飾RNAポリメラーゼの2’―修飾NTPを導入する能力と比較して、前記2’―修飾ヌクレオチド三リン酸(2’―修飾NTP)を導入する能力が増加している、修飾T7RNAポリメラーゼと、(ii)少なくとも一つの核酸転写テンプレートと、(iii)ヌクレオチド三リン酸であり、前記ヌクレオチド三リン酸がグアニジン三リン酸を含み、前記グアニジン三リン酸が全て2’―OMe修飾されている、ヌクレオチド三リン酸とを含む、転写反応混合物を調製するステップと;
b)一本鎖核酸が生じる条件下で、前記転写反応混合物を転写するステップであり、前記生じる一本鎖核酸の、最初のグアノシンヌクレオチドの後の全てのグアニジンヌクレオチドが、2’―OMe修飾されている、ステップと
を含む、方法。
A method of transcribing nucleic acids,
a) (i) 2′-OMe ATP, 2′-OMe GTP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe TTP and 2′-OMe modified nucleotide triphosphates selected from 2′-OMe UTP (2 ′ A modified T7 RNA polymerase capable of introducing any of the 2′-modified NTPs compared to the ability of the corresponding unmodified RNA polymerase to introduce 2′-modified NTPs. -A modified T7 RNA polymerase with increased ability to introduce modified nucleotide triphosphates (2'-modified NTPs), (ii) at least one nucleic acid transcription template, and (iii) nucleotide triphosphates, Nucleotides in which the nucleotide triphosphate comprises guanidine triphosphate, all of which are 2′-OMe modified And a phosphoric acid, a step to prepare a transcription reaction mixture;
b) transcribing the transcription reaction mixture under conditions that result in single stranded nucleic acid, wherein all guanidine nucleotides after the first guanosine nucleotide in the resulting single stranded nucleic acid are 2′-OMe modified. A method comprising steps and
前記転写反応混合物が、マグネシウムイオン、マンガンイオン、またはマグネシウムおよびマンガンイオンの両方をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the transcription reaction mixture further comprises magnesium ions, manganese ions, or both magnesium and manganese ions. 前記核酸転写テンプレートが、少なくとも部分的に二本鎖である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the nucleic acid transcription template is at least partially double stranded. 前記核酸転写テンプレートが、完全二本鎖である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the nucleic acid transcription template is a complete duplex. 前記生じた一本鎖核酸における最初のグアノシヌクレオチドが、2’―OMe修飾されている、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the first guanosine nucleotide in the resulting single stranded nucleic acid is 2'-OMe modified. 前記修飾T7RNAポリメラーゼが、野生型T7ポリメラーゼに対して639位および784位で改変されたアミノ酸を含み、前記784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには、前記639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでない、請求項1に記載の方法。   The modified T7 RNA polymerase comprises amino acids modified at positions 639 and 784 relative to wild-type T7 polymerase, and when the modified amino acid at position 784 is alanine, the modified amino acid at position 639 is not phenylalanine. The method according to 1. 前記修飾T7RNAポリメラーゼが、639位にロイシン、784位にアラニンを含む、請求項6に記載の方法。   7. The method of claim 6, wherein the modified T7 RNA polymerase comprises leucine at position 639 and alanine at position 784. 前記二本鎖オリゴヌクレオチド転写テンプレートが、前記オリゴヌクレオチド転写テンプレートの5’末端の固定領域に導入されたリーダー配列をさらに含む、請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein the double stranded oligonucleotide transcription template further comprises a leader sequence introduced into a fixed region at the 5 'end of the oligonucleotide transcription template. 前記リーダー配列が、全てプリンのリーダー配列である、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the leader sequence is an all purine leader sequence. 前記全てプリンのリーダー配列が、少なくとも8ヌクレオチド長、少なくとも10ヌクレオチド長;少なくとも12ヌクレオチド長;および少なくとも14ヌクレオチド長より選択される長さを有する、請求項9に記載の方法。   10. The method of claim 9, wherein the all purine leader sequence has a length selected from at least 8 nucleotides long, at least 10 nucleotides long; at least 12 nucleotides long; and at least 14 nucleotides long. 前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が、マンガンイオンの濃度より3.0〜3.5倍高い、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the reaction transfer conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is 3.0 to 3.5 times higher than the concentration of manganese ions. 各NTP、2’―修飾NTPまたは2’―OMe NTPが、約0.5mMの濃度で存在し、前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が約5.0mMであり、マンガンイオンの濃度が約1.5mMである、請求項2に記載の方法。   Each NTP, 2′-modified NTP or 2′-OMe NTP is present at a concentration of about 0.5 mM, and the reaction transcription conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is about 5.0 mM. The method of claim 2, wherein the concentration of manganese ions is about 1.5 mM. 各NTP、2’―修飾NTPまたは2’―OMe NTPが、約1.0mMの濃度で存在し、前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が約6.5mMであり、マンガンイオンの濃度が約2.0mMである、請求項2に記載の方法。   Each NTP, 2′-modified NTP or 2′-OMe NTP is present at a concentration of about 1.0 mM, and the reaction transcription conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is about 6.5 mM. The method of claim 2, wherein the manganese ion concentration is about 2.0 mM. 各NTP、2’―修飾NTPまたは2’―OMe NTPが、約2.0mMの濃度で存在し、前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が約9.6mMであり、マンガンイオンの濃度が約2.9mMである、請求項2に記載の方法。   Each NTP, 2′-modified NTP, or 2′-OMe NTP is present at a concentration of about 2.0 mM, and the reaction transcription conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is about 9.6 mM. The method of claim 2, wherein the concentration of manganese ions is about 2.9 mM. 前記転写反応混合物が、置換グアノシンまたはグアノシンをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the transcription reaction mixture further comprises substituted guanosine or guanosine. 前記置換グアノシンまたはグアノシンが、GMPである、請求項15に記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the substituted guanosine or guanosine is GMP. 前記転写反応混合物が、ポリアルキレングリコールをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the transcription reaction mixture further comprises a polyalkylene glycol. 前記ポリアルキレングリコールが、ポリエチレングリコールである、請求項17に記載の方法。   The method according to claim 17, wherein the polyalkylene glycol is polyethylene glycol. 前記転写反応混合物が、無機ピロホスファターゼをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the transcription reaction mixture further comprises inorganic pyrophosphatase. 前記転写反応混合物が、2’―デオキシシチジン三リン酸(2’―デオキシCTP)、2’―O―Meアデノシン三リン酸(2’―OMe ATP)、2’―OMeグアノシン三リン酸GTP(2’―OMe GTP)、および2’―OMeウリジン三リン酸(2’―OMe UTP)または2’―OMeチミジンヌクレオチド三リン酸(2’―OMe TTP)の混合物をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The transcription reaction mixture comprises 2′-deoxycytidine triphosphate (2′-deoxy CTP), 2′-O-Me adenosine triphosphate (2′-OMe ATP), 2′-OMe guanosine triphosphate GTP ( 2'-OMe GTP) and a mixture of 2'-OMe uridine triphosphate (2'-OMe UTP) or 2'-OMe thymidine nucleotide triphosphate (2'-OMe TTP). The method described. 前記転写反応混合物が、2’―デオキシチミジン三リン酸(2’―デオキシTTP)または2’―デオキシウリジン三リン酸(2’―デオキシUTP)および2’―O―Meアデノシン三リン酸(2’―OMe ATP)、2’―OMeグアノシン三リン酸GTP(2’―OMe GTP)、および2’―OMeシチジン三リン酸(2’―OMe CTP)の混合物をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The transcription reaction mixture comprises 2′-deoxythymidine triphosphate (2′-deoxy TTP) or 2′-deoxyuridine triphosphate (2′-deoxy UTP) and 2′-O-Me adenosine triphosphate (2 2. The composition of claim 1, further comprising a mixture of '-OMe ATP), 2'-OMe guanosine triphosphate GTP (2'-OMe GTP), and 2'-OMe cytidine triphosphate (2'-OMe CTP). the method of. 前記転写反応混合物が、2’―OHチミジン三リン酸(2’―OH TTP)または2’―OHウリジン三リン酸(2’―OH UTP)および2’―O―Meアデノシン三リン酸(2’―OMe ATP)、2’―OMeグアノシン三リン酸GTP(2’―OMe GTP)、および2’―OMeシチジン三リン酸(2’―OMe CTP)の混合物をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The transcription reaction mixture comprises 2′-OH thymidine triphosphate (2′-OH TTP) or 2′-OH uridine triphosphate (2′-OH UTP) and 2′-O-Me adenosine triphosphate (2 2. The composition of claim 1, further comprising a mixture of '-OMe ATP), 2'-OMe guanosine triphosphate GTP (2'-OMe GTP), and 2'-OMe cytidine triphosphate (2'-OMe CTP). the method of. 前記転写反応混合物が、側鎖で修飾された核酸塩基をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the transcription reaction mixture further comprises a side chain modified nucleobase. 前記核酸塩基が、ウリジンの5―および6―位、チミジンの5―および6―位、シチジンの5および6―位および環外アミン、アデノシンの2―、7―および8―位および環外アミン、グアノシンの7―および8―位および環外アミンからなる群より選択される位置で修飾される、請求項23に記載の方法。   The nucleobase is uridine 5- and 6-position, thymidine 5- and 6-position, cytidine 5- and 6-position and exocyclic amine, adenosine 2-, 7- and 8-position and exocyclic amine 24. The method of claim 23, wherein the method is modified at a position selected from the group consisting of 7- and 8-positions of guanosine and an exocyclic amine. 修飾核酸塩基が、ウラシル、シトシンまたはチミジンである、請求項24に記載の方法。   25. The method of claim 24, wherein the modified nucleobase is uracil, cytosine or thymidine. 前記側鎖が、疎水性芳香族側鎖である、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the side chain is a hydrophobic aromatic side chain. 前記側鎖が、ベンジルまたはインドリルである、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the side chain is benzyl or indolyl. アプタマーを同定する方法であり、前記アプタマーが2’―OMe修飾ヌクレオチドを含む、方法であり、
a)(i)2’―OMe ATP、2’―OMe GTP、2’―OMe CTP、2’―OMe TTPおよび2’―OMe UTPより選択される2’―OMe修飾ヌクレオチド三リン酸(2’―OMe NTP)のいずれかを導入することが可能な修飾T7RNAポリメラーゼであり、前記修飾RNAポリメラーゼが、対応する非修飾RNAポリメラーゼの2’―修飾NTPを導入する能力と比較して、前記2’―修飾ヌクレオチド三リン酸(2’―修飾NTP)を導入する能力が増加している、修飾T7RNAポリメラーゼと、(ii)少なくとも一つの核酸転写テンプレートと、(iii)ヌクレオチド三リン酸であり、前記ヌクレオチド三リン酸がグアニジン三リン酸を含み、前記グアニジン三リン酸が全て2’―OMe修飾されている、ヌクレオチド三リン酸とを含む、転写反応混合物を調製するステップと;
b)前記修飾T7RNAポリメラーゼにより、一本鎖核酸の候補混合物の前記核酸分子に、少なくとも一つの修飾2’―OMeヌクレオチド三リン酸(2’―OMe NTP)が導入される条件下で、前記転写反応混合物を転写することにより、前記一本鎖核酸の候補混合物を調製するステップであり、前記候補混合物の前記一本鎖核酸分子の、最初のグアノシンヌクレオチドの後の全てのグアニジンヌクレオチドが、2’―OMe修飾されている、ステップと;
c)前記候補混合物を前記標的分子と接触させるステップと、
d)前記候補混合物の親和性と比較して、標的分子に対する親和性が増加した前記核酸を、前記候補混合物から分離するステップと、
e)アプタマーが濃縮された混合物を生じるために、前記親和性が増加した核酸を増幅するステップを含み、それによって、アプタマーの前記グアニジンヌクレオチドの一つを選択的に除いて、全て2’―OMe修飾されたグアニジンヌクレオチドを含む、前記標的分子に対する前記アプタマーが、同定される、
方法。
A method of identifying an aptamer, wherein the aptamer comprises a 2'-OMe modified nucleotide;
a) (i) 2′-OMe ATP, 2′-OMe GTP, 2′-OMe CTP, 2′-OMe TTP and 2′-OMe modified nucleotide triphosphates selected from 2′-OMe UTP (2 ′ A modified T7 RNA polymerase capable of introducing any of the 2′-modified NTPs compared to the ability of the corresponding unmodified RNA polymerase to introduce 2′-modified NTPs. -A modified T7 RNA polymerase with increased ability to introduce modified nucleotide triphosphates (2'-modified NTPs), (ii) at least one nucleic acid transcription template, and (iii) nucleotide triphosphates, Nucleotides in which the nucleotide triphosphate comprises guanidine triphosphate, all of which are 2′-OMe modified And a phosphoric acid, a step to prepare a transcription reaction mixture;
b) the transcription under conditions where the modified T7 RNA polymerase introduces at least one modified 2′-OMe nucleotide triphosphate (2′-OMe NTP) into the nucleic acid molecule of the candidate mixture of single-stranded nucleic acids. Preparing a candidate mixture of the single stranded nucleic acids by transcribing a reaction mixture, wherein all guanidine nucleotides after the first guanosine nucleotide of the single stranded nucleic acid molecule of the candidate mixture are 2 ′ -OMe modified, step;
c) contacting the candidate mixture with the target molecule;
d) separating the nucleic acid with increased affinity for a target molecule compared to the affinity of the candidate mixture from the candidate mixture;
e) amplifying said increased affinity nucleic acid to yield a mixture enriched in aptamers, thereby selectively excluding one of said guanidine nucleotides of the aptamer, all 2′-OMe The aptamer to the target molecule comprising a modified guanidine nucleotide is identified;
Method.
前記転写反応混合物が、マグネシウムイオン、マンガンイオンまたはマグネシウムおよびマンガンイオンの両方をさらに含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the transcription reaction mixture further comprises magnesium ions, manganese ions, or both magnesium and manganese ions. 前記核酸転写テンプレートが、少なくとも部分的に二本鎖である、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the nucleic acid transcription template is at least partially double stranded. 前記核酸転写テンプレートが、完全二本鎖である、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the nucleic acid transcription template is a complete duplex. 前記生じた一本鎖核酸における最初のグアノシヌクレオチドが、2’―OMe修飾されている、請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, wherein the first guanosine nucleotide in the resulting single stranded nucleic acid is 2'-OMe modified. 前記修飾T7RNAポリメラーゼが、野生型T7ポリメラーゼに対して639位および784位で改変されたアミノ酸を含み、前記784位の改変アミノ酸がアラニンであるときには、前記639位の改変アミノ酸がフェニルアラニンでない、請求項28に記載の方法。   The modified T7 RNA polymerase comprises amino acids modified at positions 639 and 784 relative to wild-type T7 polymerase, and when the modified amino acid at position 784 is alanine, the modified amino acid at position 639 is not phenylalanine. 28. The method according to 28. 前記修飾T7RNAポリメラーゼが、639位にロイシン、784位にアラニンを含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the modified T7 RNA polymerase comprises leucine at position 639 and alanine at position 784. 前記二本鎖オリゴヌクレオチド転写テンプレートが、前記オリゴヌクレオチド転写テンプレートの5’末端の固定領域に導入されたリーダー配列をさらに含む、請求項30に記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the double stranded oligonucleotide transcription template further comprises a leader sequence introduced into a fixed region at the 5 'end of the oligonucleotide transcription template. 前記リーダー配列が、全てプリンのリーダー配列である、請求項35に記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the leader sequence is an all purine leader sequence. 前記全てプリンのリーダー配列が、少なくとも8ヌクレオチド長、少なくとも10ヌクレオチド長;少なくとも12ヌクレオチド長;および少なくとも14ヌクレオチド長より選択される長さを有する、請求項36に記載の方法。   37. The method of claim 36, wherein said all purine leader sequence has a length selected from at least 8 nucleotides long, at least 10 nucleotides long; at least 12 nucleotides long; and at least 14 nucleotides long. 前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が、マンガンイオンの濃度より3.0〜3.5倍高い、請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the reaction transfer conditions include both magnesium and manganese ions, and the magnesium ion concentration is 3.0-3.5 times higher than the manganese ion concentration. 各NTP、2’―修飾NTPまたは2’―OMe NTPが、約0.5mMの濃度で存在し、前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が約5.0mMであり、マンガンイオンの濃度が約1.5mMである、請求項29に記載の方法。   Each NTP, 2′-modified NTP or 2′-OMe NTP is present at a concentration of about 0.5 mM, and the reaction transcription conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is about 5.0 mM. 30. The method of claim 29, wherein the manganese ion concentration is about 1.5 mM. 各NTP、2’―修飾NTPまたは2’―OMe NTPが、約1.0mMの濃度で存在し、前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が約6.5mMであり、マンガンイオンの濃度が約2.0mMである、請求項29に記載の方法。   Each NTP, 2′-modified NTP or 2′-OMe NTP is present at a concentration of about 1.0 mM, and the reaction transcription conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is about 6.5 mM. 30. The method of claim 29, wherein the manganese ion concentration is about 2.0 mM. 各NTP、2’―修飾NTPまたは2’―OMe NTPが、約2.0mMの濃度で存在し、前記反応転写条件が、マグネシウムおよびマンガンイオンの両方を含み、マグネシウムイオンの濃度が約9.6mMであり、マンガンイオンの濃度が約2.9mMである、請求項29に記載の方法。   Each NTP, 2′-modified NTP, or 2′-OMe NTP is present at a concentration of about 2.0 mM, and the reaction transcription conditions include both magnesium and manganese ions, and the concentration of magnesium ions is about 9.6 mM. 30. The method of claim 29, wherein the manganese ion concentration is about 2.9 mM. 前記転写反応混合物が、置換グアノシンまたはグアノシンをさらに含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the transcription reaction mixture further comprises substituted guanosine or guanosine. 前記置換グアノシンまたはグアノシンが、GMPである、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the substituted guanosine or guanosine is GMP. 前記転写反応混合物が、ポリアルキレングリコールをさらに含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the transcription reaction mixture further comprises a polyalkylene glycol. 前記ポリアルキレングリコールが、ポリエチレングリコールである、請求項44に記載の方法。   45. The method of claim 44, wherein the polyalkylene glycol is polyethylene glycol. 前記転写反応混合物が、無機ピロホスファターゼをさらに含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the transcription reaction mixture further comprises inorganic pyrophosphatase. 前記転写反応混合物が、2’―デオキシシチジン三リン酸(2’―デオキシCTP)、2’―O―Meアデノシン三リン酸(2’―OMe ATP)、2’―OMeグアノシン三リン酸GTP(2’―OMe GTP)、および2’―OMeウリジン三リン酸(2’―OMe UTP)または2’―OMeチミジンヌクレオチド三リン酸(2’―OMe TTP)の混合物をさらに含む、請求項28に記載の方法。   The transcription reaction mixture comprises 2′-deoxycytidine triphosphate (2′-deoxy CTP), 2′-O-Me adenosine triphosphate (2′-OMe ATP), 2′-OMe guanosine triphosphate GTP ( 28. further comprising a mixture of 2′-OMe GTP) and 2′-OMe uridine triphosphate (2′-OMe UTP) or 2′-OMe thymidine nucleotide triphosphate (2′-OMe TTP). The method described. 前記転写反応混合物が、2’―デオキシチミジン三リン酸(2’―デオキシTTP)または2’―デオキシウリジン三リン酸(2’―デオキシUTP)および2’―O―Meアデノシン三リン酸(2’―OMe ATP)、2’―OMeグアノシン三リン酸GTP(2’―OMe GTP)、および2’―OMeシチジン三リン酸(2’―OMe CTP)の混合物をさらに含む、請求項28に記載の方法。   The transcription reaction mixture comprises 2′-deoxythymidine triphosphate (2′-deoxy TTP) or 2′-deoxyuridine triphosphate (2′-deoxy UTP) and 2′-O-Me adenosine triphosphate (2 29. The method of claim 28, further comprising a mixture of '-OMe ATP), 2'-OMe guanosine triphosphate GTP (2'-OMe GTP), and 2'-OMe cytidine triphosphate (2'-OMe CTP). the method of. 前記転写反応混合物が、2’―OHチミジン三リン酸(2’―OH TTP)または2’―OHウリジン三リン酸(2’―OH UTP)および2’―O―Meアデノシン三リン酸(2’―OMe ATP)、2’―OMeグアノシン三リン酸GTP(2’―OMe GTP)、および2’―OMeシチジン三リン酸(2’―OMe CTP)の混合物をさらに含む、請求項28に記載の方法。   The transcription reaction mixture comprises 2′-OH thymidine triphosphate (2′-OH TTP) or 2′-OH uridine triphosphate (2′-OH UTP) and 2′-O-Me adenosine triphosphate (2 29. The method of claim 28, further comprising a mixture of '-OMe ATP), 2'-OMe guanosine triphosphate GTP (2'-OMe GTP), and 2'-OMe cytidine triphosphate (2'-OMe CTP). the method of. 前記転写反応混合物が、側鎖で修飾された核酸塩基をさらに含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the transcription reaction mixture further comprises nucleobases modified with side chains. 前記核酸塩基が、ウリジンの5―および6―位、チミジンの5―および6―位、シチジンの5および6―位および環外アミン、アデノシンの2―、7―および8―位および環外アミン、グアノシンの7―および8―位および環外アミンからなる群より選択される位置で修飾される、請求項50に記載の方法。   The nucleobase is uridine 5- and 6-position, thymidine 5- and 6-position, cytidine 5- and 6-position and exocyclic amine, adenosine 2-, 7- and 8-position and exocyclic amine 51. The method of claim 50, modified at a position selected from the group consisting of 7- and 8-positions of guanosine and an exocyclic amine. 修飾核酸塩基が、ウラシル、シトシンまたはチミジンである、請求項51に記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the modified nucleobase is uracil, cytosine or thymidine. 前記側鎖が、疎水性芳香族側鎖である、請求項50に記載の方法。   51. The method of claim 50, wherein the side chain is a hydrophobic aromatic side chain. 前記側鎖が、ベンジルまたはインドリルである、請求項53に記載の方法。   54. The method of claim 53, wherein the side chain is benzyl or indolyl.
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