JP2011524164A - 小分子rnaに基づく治療および診断ならびに小分子rnaの実験的研究におけるエンドリソソーム系および分泌小胞(エキソソーム様)の用途 - Google Patents

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Abstract

本発明は、標的器官または標的細胞へのsiRNA、miRNAまたは関連分子の送達速度および/または効率の決定方法と、キットと、RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するためのエンドリソソーム系の形成に関与するタンパク質または脂質の使用とに関する。それには、特に、miRNAまたはsiRNA治療薬の(1つまたは複数の)標的を同定するための方法において、siRNAおよび/またはmiRNA治療薬による治療の効率を決定するための方法において、ならびにヒト、腫瘍または胎児の遺伝子型を調べるためおよび/またはその状態の特性を決定するための方法において、多くの適用がある。

Description

本発明は、標的器官または標的細胞へのsiRNA(低分子干渉リボ核酸)、miRNA(マイクロリボ核酸)または関連分子の送達速度および/または効率の決定方法と、キットと、RNA(リボ核酸)、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA(Piwi相互作用リボ核酸)、mRNA(メッセンジャーリボ核酸)または非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するためのエンドリソソーム系の形成に関与するタンパク質または脂質の用途とに関する。
本発明の多くの適用の中で、本発明者らは、特に、miRNAまたはsiRNA治療薬の(1つまたは複数の)標的を同定するための方法、siRNAおよび/またはmiRNA治療薬による治療の効率を決定するための方法、ならびにヒト、腫瘍または胎児の遺伝子型を調べるためおよび/またはその状態の特性を決定するための方法を挙げることができる。
以下に続く以下の記載において、参考文献とは、添付の参考文献一覧を指す。
参考文献一覧において本明細書に引用されるすべての文献は、下記の本文において参照により組み込まれる。
多胞体(MVB)の細胞質表面上に位置するESCRT(endosomal
sorting complex required for transport)複合体は、ユビキチン化タンパク質を認識し、MVB内に出芽する小胞内に選別し、小胞は、リソソームに送達され得るか、またはエキソソームとして細胞外空間内に放出され得る。RNAサイレンシング機構は膜とは無関係であるといわれることが多いが、Ago2(Argonaute−2)が少なくとも、未知の膜と緊密に会合する可能性があると他の証拠から示唆されている。GW182は、ユビキチン結合ドメインを含有し、ユビキチン化される。ESCRT複合体の幾つかのメンバーを標的とするSiRNAは、miRNA活性をブロックしたが、MVBへのGW182の局在化を著しく乱すことはなかった。GW182は、miRNAをも含有したエキソソーム中に明確に濃縮された。最後に、エキソソームは、BIG2(ブレフェルジンA阻害グアニンヌクレオチド交換タンパク質2)に依存してmiRNA活性を標的細胞に移行させた。
多胞体(MVB)は、内部に出芽することにより形成される腔内小胞(ILV)を含有する、エンドソームとリソソームの間の中間選別センターである。MVB内へのタンパク質送達の最も研究された機構の内の1つは、ESCRT(endosomal sorting complex required for transport)であり、それは、ユビキチン化タンパク質を認識し、このタンパク質をILV内に送達する。ESCRTに会合するユビキチン化されたタンパク質および因子は、ESCRTと総称される3種のヘテロマーサブ複合体によりMVB内に選別されて、さらにエキソソーム中に分泌され、かつ/またはリソソームを介して分解され得る。ILVは、リソソームに輸送されて分解され得る。あるいは、MVBは、形質膜に融合して細胞外空間内にILVを放出することができ、この場合ILVはエキソソームと称される。エキソソームの放出は、単球、樹状細胞、および幾つかの腫瘍細胞において主として研究されてきたが、ほとんどの細胞がエキソソームを放出すると思われる。エキソソームは、タンパク質性抗原を腫瘍細胞から樹状細胞に移行させ、抗腫瘍免疫応答を活性化することができる。ペプチド抗原の移行が、エンドサイトーシスおよびタンパク質の分解によって起きるのか、または細胞質への抗原の送達によって起きるのかは知られていない。エキソソームは、その表面上に、産生細胞に由来する形質膜受容体をさらに含有し、それにより、エキソソームは、特異的な細胞型を標的として送り込まれ、さらには標的細胞上の形質膜受容体を活性化させる。
細胞質、細胞膜、ゴルジ等の他の小器官、または細胞外空間のタンパク質およびRNAは、タンパク質のユビキチン化によるか、またはMVB中に選別される他のタンパク質、RNAまたは脂質に会合するドメインにより、MVBに送達され得る。次いで、MVBは、これらのタンパク質を細胞膜に移行させ、エキソソームと呼ばれる小胞内にこのタンパク質を分泌し、またはリソソーム内にこのタンパク質を送達して分解することができる。したがって、本発明において、miRNAの機能に必須の小分子RNAおよびタンパク質が、MVBにより分泌されるエキソソーム内において見出された。
miRNA、siRNAまたはpiRNAと呼ばれる18〜35のヌクレオチドから成るRNAは、ヘテロクロマチンの形成により、あるいはDNA転写(DNA[デオキシリボ核酸])、mRNAの分解もしくは安定化、またはタンパク質へのmRNAの翻訳の阻害もしくは活性化の変化をもたらす他の修飾により、遺伝子または非コードRNAの発現を調節することができる。これらの小分子RNAは、生物の多くの発達、癌および免疫において役割を果たす。さらに、siRNAの技術は、研究および医学においてRNAまたはタンパク質の発現を特異的に阻害するように適合されてきた。マイクロRNA(miRNA)は、翻訳を配列特異的に阻害もしくは活性化することができ、または標的mRNAの分解もしくは安定化および局在化を促進することができる19〜24ヌクレオチドのRNA分子である。数百種のmiRNAが、遺伝子の約30%を調節すると考えられている。数年前、P−ボディまたはGW−ボディと呼ばれる細胞内構造が、小分子RNAと、その機能に必須のタンパク質、例えば、Dcp1a(デキャッピング酵素ホモログA)、GW182およびArgonauteファミリーメンバーを含む、miRNAおよびsiRNAにより媒介される転写後調節に関与するタンパク質の内の多くとを集合させ得るとして同定された。P−ボディは、脂質二重層とは無関係であると考えられ(Eystathioy,T.ら、A phosphorylated cytoplasmic autoantigen,GW182,associates with a unique population of human mRNAs within novel cytoplasmic speckles.Mol.Biol.Cell.13、1338〜1351頁(2002)[1]、Schneider,M.D.ら、Gawky is a component of cytoplasmic mRNA processing bodies required for early Drosophila development.J.Cell Biol.174、349〜358頁(2006)[2])、リソソーム、初期エンドソーム、ゴルジまたはペルオキシソームを含むいずれの公知の細胞内小器官または構造とも広範囲には重複しない([1]、Jakymiw,A.ら、Disruption of GW bodies impairs mammalian RNAinterference.Nat.Cell Biol.7、1267〜1274頁(2005)[3])。しかし、幾つかの証拠は、RNAサイレンシング機構の成分が膜と会合する可能性があることを示唆する。Ago2はマイクロソームにより精製され、マイクロソームのAgo2は、洗剤による処理の後でのみトリプシン消化に利用可能である(Cikaluk,D.E.ら、GERp95,a membrane−associated protein that belongs to a family of proteins involved in stem cell differentiation.Mol.Biol.Cell.10、3357〜3372頁(1999)[4])。さらに、GW182を認識する自己抗体と同じ染色パターンが得られる脂質ホスファチジルエタノールアミンに対する自己抗体が最近同定された(Laurino,C.C.ら、Human autoantibodies to diacyl−phosphatidylethanolamine recognize a specific set of discrete cytoplasmicdomains.Clin.Exp.Immunol.143、572〜584頁(2006)[5])。驚くべきことに、GW182はユビキチン会合(UBA)ドメインを有するが、そのことは、GW182が、ユビキチン化タンパク質によりMVBでESCRT複合体に結合し得ることを示唆する。
さらに、ユビキチン化タンパク質に結合し、MVBにおいてユビキチン化タンパク質を選別するESCRTの多くのタンパク質はまた、miRNAまたはsiRNAがそのmRNAおよびその標的タンパク質の発現を低下させることを促進する際に重要であることも分かった。また、エキソソームは、miRNAまたはsiRNA活性をある細胞から別の細胞に移行させることが可能であることも分かった。さらに、MVBの形成に関与する多くのタンパク質は、細胞質分裂に、ならびにDNAヘテロクロマチンによる転写または遺伝子発現の調節に重要であることから、これらのタンパク質の一部は、幾つかの細胞分裂によりsiRNA効果を拡大できる可能性があり、または小分子RNAがDNA構造および/または転写、例えばヘテロクロマチン形成または後成的調節による等に影響を及ぼすことができる可能性がある。
エキソソームは、特異的なエキソソーム受容体、例えば、ICAM−1(細胞間接着分子1)(Segura,E.、Guerin,C.、Hogg,N.、Amigorena,S.、およびThery,C.CD8+ dendritic cells use LFA−1 to capture MHC−peptide complexes from exosomes in vivo.J.Immunol.179、1489〜1496頁(2007)[36])および、場合により、MFG−E8(乳脂肪球−EGF因子8タンパク質)(Zeelenberg,I.S.ら、Targeting tumor antigens to secreted membrane vesicles in vivo induces efficient antitumor immune responses.Cancer Res.68、1228〜1235頁(2008)[37])によって、マクロファージおよびDC(樹状細胞)を標的とする。エキソソームは、免疫応答を調節するように、離れた抗原提示細胞にリンパ液、胸膜腔または血液で輸送され得る(Morelli,A.E.ら、Endocytosis,intracellular sorting,and processing of exosomes by dendritic cells.Blood.104、3257〜3266頁(2004)[38])。リンパ節または脾臓におけるDCに対する病原菌感染部位における活性化DCにより分泌されるエキソソームによる免疫抑制性miR−146および−155の輸送(O’Connell,R.M.、Taganov,K.D.、Boldin,M.P.、Cheng,G.、およびBaltimore,D、MicroRNA−155 is induced during the macrophage inflammatory response.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.104、1604〜1609頁(2007)[39])は、免疫応答のための周縁を確立することの一助となり、全身的活性化および敗血症性ショックのリスクを低下させる可能性がある。特に興味深い可能性は、多くのウイルスまたは細菌による、それらのライフサイクルを達成するためのRNAプロセシングまたは翻訳機構の破壊に関する(Pelchen−Matthews,A.、Raposo,G.、およびMarsh,M.Endosomes,exosomes and Trojan viruses.Trends Microbiol.12、310〜316頁(2004)[40])。抗原提示細胞への輸送のために日常的にRNAおよび固定タンパク質をエキソソーム内にパッケージングすることは、それ以外の場合に哺乳類におけるタンパク質に基づく抗原特異免疫を回避し得る主要なウイルスタンパク質に対する免疫応答を生じさせる巧妙な方法である。各タイプの分化細胞により産生されるエキソソームは、その細胞に由来する特殊な一組の表面受容体を含有することにより、部分的にmiRNAを介して、離れた場所で類似の調節変化を行うことができる。例えば、エキソソームは、皮膚および毛の色を調節する要素、または精子の成熟に関与するエピジモソーム(epididymosome)(Sullivan,R.、Saez,F.、Girouard,J.、およびFrenette,G.Role of exosomes in sperm maturation during the transit along the male reproductive tract.Blood Cells Mol.Dis.35、1〜10頁(2005)[41])を輸送するメラノソームと多くの類似性を共有する。より離れて、エキソソームは、シナプス小胞、および免疫細胞により分泌される各種の顆粒と類似性を共有する。シナプス−軸索結合がシナプス小胞のmiRNA交換によりフィードバック調節される可能性があり、またはmiRNAのサブセットが、免疫細胞顆粒内に特異的に選別される可能性があり、かつ寄生生物(腫瘍形成性)内に送達される可能性があり、またはウイルスで細胞を感染させてそれらの生存に必須の遺伝子を標的としたと推測することができた。この点において興味深いことに、一連の電子顕微観察研究は、肥満細胞顆粒内におけるRNAの存在を示唆する(Dvorak,A.M.およびMorgan,E.S.The case for extending storage and secretion functions of human mast cell granules to include synthesis.Prog.Histochem.Cytochem.37、231〜318頁(2002)[27])。
HIV−1等のレトロウイルス(ヒト免疫不全症ウイルス−1)は、パッケージングおよび細胞間輸送のためのMVBを取り込む(Martin−Serrano,J.The role of ubiquitin in retroviral egress.Traffic.8、1297〜1303頁(2007)[42])。内在性レトロウイルス中におけるGagの保存、およびエキソソームのプロテオミクス研究における内在性レトロウイルスからのGagの発見(Segura,E.、Amigorena,S.、およびThery,C.Mature dendritic cells secrete exosomes with strong ability to induce antigen−specific effector immune responses.Blood Cells Mol.Dis.35、89〜93頁(2005)[43])は、幾つかの内在性レトロウイルスがMVBを利用することもできることを示唆する。一部がレトロウイルスを抑制し得るmiRNA(Lecellier,C.H.ら、A cellular microRNA mediates antiviral defense in human cells.Science.308、557〜560頁(2005)[44])と、場合によってはエキソソーム中における活性化内在性レトロウイルスおよび他の転置因子を標的とするsiRNAとを含むことは、発生のこれらの作用因子に対する細胞および細胞自律的防御であり得る。さらに、III型分泌物系を有する細菌は、RNAサイレンシング機構の成分を標的とする細胞内にタンパク質を注入する。(Suppression of the microRNA pathway by bacterial effector proteins Navarroら、Science2008 321:964頁[87])。マイコバクテリウム・スメグマチス(Mycobacteria smegmatis)等の幾つかの細胞内細菌は、ESCRT複合体により制限され、場合により直接的または間接的にRNAサイレンシング機構に影響を及ぼす(Philips,J.A.、Porto,M.C.、Wang,H.、Rubin,E.J.、およびPerrimon,N.ESCRT factors restrict mycobacterial growth.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.105、3070〜3075頁(2008)[45])。
siRNAおよびmiRNAは、毒性が最小限である特異的遺伝子の医薬的標的化のために大きな興味があり、内在性miRNAは、多くの癌、発育上の欠失、および免疫応答において重要な役割を果たす。しかし、すべての標的細胞の内の大部分の中へのsiRNAまたはmiRNAの送達は、インビボでのそれらの使用を限定する主要な問題である。さらに、直接miRNA活性を調節する多くの遺伝子は、細胞生存に必須であり、しかるに薬物で標的とすることは容易ではない。さらに、MVBを通過する病原菌および/またはMVBに会合し、場合によっては現行の薬物に対する耐性を発現する病原菌を除去する治療はしばしば存在しない。最後に、siRNAまたはmiRNAの効果は、タンパク質産生の効果的な阻害についての予想よりもしばしば低い。
したがって、細胞に対する望ましくない効果がないか、もしくは小さい、インビボでのすべての標的細胞の大多数へのsiRNAまたはmiRNAの改善された送達方法の開発の必要性、またはmiRNA活性を直接調節する遺伝子を標的とすることの必要性が残っている。さらに、MVBを通過する病原菌および/またはMVBに会合し、場合によっては現行の薬物に対する耐性を発現する病原菌を除去する治療の必要性が、依然として存在する。
Eystathioy,T. et al. A phosphorylated cytoplasmic autoantigen, GW182, associates with a uniquepopulation of human mRNAs within novel cytoplasmic speckles. Mol. Biol. Cell.13, 1338-1351 (2002). Schneider,M.D. et al. Gawky is a component of cytoplasmic mRNA processing bodies requiredfor early Drosophila development. J. Cell Biol. 174, 349-358 (2006). Jakymiw,A. et al. Disruption of GW bodies impairs mammalian RNAinterference. Nat. CellBiol. 7, 1267-1274 (2005). Cikaluk,D.E. et al. GERp95, a membrane-associated protein that belongs to a family ofproteins involved in stem cell differentiation. Mol. Biol. Cell. 10, 3357-3372(1999). Laurino,C.C. et al. Human autoantibodies to diacyl-phosphatidylethanolamine recognize aspecific set of discrete cytoplasmicdomains. Clin. Exp. Immunol. 143, 572-584(2006). Vidal, M.,Mangeat,P., & Hoekstra,D. Aggregation reroutes moleculesfrom a recycling toa vesicle-mediated secretion pathway during reticulocytematuration. J. CellSci. 110, 1867-1877 (1997). Kedersha,N.L., Gupta,M., Li,W., Miller,I., & Anderson,P. RNA-binding proteins TIA-1and TIAR link the phosphorylation of eIF-2 alpha to the assembly of mammalianstress granules. J. Cell Biol. 147, 1431-1442 (1999). Kedersha,N. & Anderson,P. Mammalian stress granules and processing bodies. MethodsEnzymol. 431:61-81., 61-81 (2007). Peschard,P. et al. Structural basis for ubiquitin-mediated dimerization and activationof the ubiquitin protein ligase Cbl-b. Mol. Cell. 27, 474-485 (2007). Bloch,D.B., Gulick,T., Bloch,K.D., & Yang,W.H. Processing body autoantibodiesreconsidered. RNA. 12, 707-709 (2006). Cabezas,A., Bache,K.G., Brech,A., & Stenmark,H. Alix regulates cortical actin andthe spatial distribution of endosomes. J. Cell Sci. 118, 2625-2635 (2005). Doench,J.G. & Sharp,P.A. Specificity of microRNA target selection in translationalrepression. Genes Dev. 18, 504-511 (2004). Adams,B.D., Furneaux,H., & White,B.A. The micro-ribonucleic acid (miRNA) miR-206targets the human estrogen receptor-alpha (ERalpha) and represses ERalphamessenger RNA and protein expression in breast cancer cell lines. Mol.Endocrinol. 21, 1132-1147 (2007). Buschow,S.I., Liefhebber,J.M., Wubbolts,R., & Stoorvogel,W. Exosomes contain ubiquitinatedproteins. Blood Cells Mol. Dis. 35, 398-403 (2005). Thery, C.,Zitvogel,L., & Amigorena,S. Exosomes: composition, biogenesis and function.Nat. Rev. Immunol. 2, 569-579 (2002). Islam, A.et al. The brefeldin A-inhibited guanine nucleotide-exchange protein, BIG2,regulates the constitutive release of TNFR1 exosome-like vesicles. J. Biol.Chem. 282, 9591-9599 (2007). Valadi, H.et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism ofgenetic exchange between cells. Nat. Cell Biol. 9, 654-659 (2007). Morelli,A.E. et al. Endocytosis, intracellular sorting, and processing of exosomes bydendritic cells. Blood. 104, 3257-3266 (2004). Voinnet,O. Non-cell autonomous RNA silencing. FEBS Lett. 579, 5858-5871 (2005). Matsumoto,M. et al. Large-scale analysis of the human ubiquitin-related proteome.Proteomics. 5, 4145-4151 (2005). El-Shami,M. et al. Reiterated WG/GW motifs form functionally and evolutionarilyconserved ARGONAUTE-binding platforms in RNAi-related components. Genes Dev.21, 2539-2544 (2007). Chim, S.S.et al. Detection and characterization of placental microRNAs in maternalplasma. Clin. Chem. 54, 482-490 (2008). Behm-Ansmant,I.et al. mRNA degradation by miRNAs and GW182 requires both CCR4:NOT deadenylaseand DCP1:DCP2 decapping complexes. Genes Dev. 20, 1885-1898 (2006). Parry,D.H., Xu,J., & Ruvkun,G. A whole-genome RNAi Screen for C. elegans miRNA pathwaygenes. Curr. Biol. 17, 2013-2022 (2007). Wilsch-Brauninger,M., Schwarz,H., & Nusslein-Volhard,C. A sponge-like structure involved inthe association and transport of maternal products during Drosophila oogenesis.J. Cell Biol. 139, 817-829 (1997). Irion,U.& St,J.D. bicoid RNA localization requires specific binding of an endosomalsorting complex. Nature. 445, 554-558 (2007). Dvorak,A.M. & Morgan,E.S. The case for extending storage and secretion functions ofhuman mast cell granules to include synthesis. Prog. Histochem. Cytochem. 37,231-318 (2002). Bhanji,R.A., Eystathioy,T., Chan,E.K., Bloch,D.B., & Fritzler,M.J. Clinical andserological features of patients with autoantibodies to GW/P bodies. Clin.Immunol. 125, 247-256 (2007). Laroia,G., Sarkar,B., & Schneider,R.J. Ubiquitin-dependent mechanism regulatesrapid turnover of AU-rich cytokine mRNAs. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99,1842-1846 (2002). Hock, J.et al. Proteomic and functional analysis of Argonaute-containing mRNA-proteincomplexes in human cells. EMBO Rep. 8, 1052-1060 (2007). Dorrello,N.V. et al. S6K1-and betaTRCP-mediated degradation of PDCD4 promotes proteintranslation and cell growth. Science. 314, 467-471 (2006). An,Q.,Huckelhoven,R., Kogel,K.H., & van Bel,A.J. Multivesicular bodiesparticipate in a cell wall-associated defence response in barley leavesattacked by the pathogenic powdery mildew fungus. Cell Microbiol. 8, 1009-1019(2006). Wang, T.& Hong,W. RILP interacts with VPS22 and VPS36 of ESCRT-II and regulatestheir membrane recruitment. Biochem. Biophys. Res. Commun. 350, 413-423 (2006). Hernandez-Pinzon,I. et al. SDE5, the putative homologue of a human mRNA export factor, isrequired for transgene silencing and accumulation of trans-acting endogenoussiRNA. Plant J. 50, 140-148 (2007). Saleh,M.C. et al. The endocytic pathway mediates cell entry of dsRNA to induce RNAisilencing. Nat. Cell Biol. 8, 793-802 (2006). Segura,E., Guerin,C., Hogg,N., Amigorena,S., & Thery,C. CD8+ dendritic cells useLFA-1 to capture MHC-peptide complexes from exosomes in vivo. J. Immunol. 179,1489-1496 (2007). Zeelenberg,I.S. et al. Targeting tumor antigens to secreted membrane vesicles in vivoinduces efficient antitumor immune responses. Cancer Res. 68, 1228-1235 (2008). Morelli,A.E. et al. Endocytosis, intracellular sorting, and processing of exosomes bydendritic cells. Blood. 104, 3257-3266 (2004). O'Connell,R.M., Taganov,K.D., Boldin,M.P., Cheng,G., & Baltimore, D. MicroRNA-155 isinduced during the macrophage inflammatory response. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S. A. 104, 1604-1609 (2007) Pelchen-Matthews,A.,Raposo,G., & Marsh,M. Endosomes, exosomes and Trojan viruses. TrendsMicrobiol. 12, 310-316 (2004). Sullivan,R.,Saez,F., Girouard,J., & Frenette,G. Role of exosomes in sperm maturationduring the transit along the male reproductive tract. Blood Cells Mol. Dis. 35,1-10 (2005). Martin-Serrano,J.The role of ubiquitin in retroviral egress. Traffic. 8, 1297-1303 (2007). Segura,E., Amigorena,S., & Thery,C. Mature dendritic cells secrete exosomes withstrong ability to induce antigen-specific effector immune responses. BloodCells Mol. Dis. 35, 89-93 (2005). Lecellier,C.H. et al. A cellular microRNA mediates antiviral defense in human cells.Science. 308, 557-560 (2005). Philips,J.A., Porto,M.C., Wang,H., Rubin,E.J., & Perrimon,N. ESCRT factors restrictmycobacterial growth. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 3070-3075 (2008). Vidal, M.,Mangeat,P., & Hoekstra,D. Aggregation reroutes molecules from a recyclingto a vesicle-mediated secretion pathway during reticulocyte maturation. J. CellSci. 110, 1867-1877 (1997). Jakymiw,A. et al. Disruption of GW bodies impairs mammalian RNA interference. Nat. CellBiol. 7, 1267-1274 (2005). Sherer,N.M. et al. Visualization of retroviral replication in living cells revealsbudding into multivesicular bodies. Traffic. 4, 785-801 (2003). Voeltz,G.K., Prinz,W.A., Shibata,Y., Rist,J.M., & Rapoport,T.A. A class ofmembrane proteins shaping the tubular endoplasmic reticulum. Cell. 124, 573-586(2006). Pfeffer,S. Identification of Virally Encoded MicroRNAs. Methods Enzymol. 427:51-63.,51-63 (2007). Pfeffer,S., Lagos-Quintana,M., & Tuschl,T. Cloning of small RNA molecules. Curr.Protoc. Mol. Biol. Chapter 26:Unit 26.4., Unit (2005). Thery, C., Zitvogel, L. & Amigorena, S. Exosomes: composition,biogenesis and function. Nat Rev Immunol 2, 569-79 (2002). Skog, J.et al. Glioblastoma microvesicles transport RNA and proteins that promotetumour growth and provide diagnostic biomarkers. Nat Cell Biol 10, 1470-6(2008). Islam, A.et al. The brefeldin A-inhibited guanine nucleotide-exchange protein, BIG2,regulates the constitutive release of TNFR1 exosome-like vesicles. J Biol Chem282, 9591-9 (2007). Yu, J. H.,Yang, W. H., Gulick, T., Bloch, K. D. & Bloch, D. B. Ge-1 is a centralcomponent of the mammalian cytoplasmic mRNA processing body. Rna 11, 1795-802(2005). Doench, J.G. & Sharp, P. A. Specificity of microRNA target selection in translationalrepression. Genes Dev 18, 504-11 (2004). Sherer, N.M. et al. Visualization of retroviral replication in living cells reveals buddinginto multivesicular bodies. Traffic 4, 785-801 (2003). Vidal, M.,Mangeat, P. & Hoekstra, D. Aggregation reroutes molecules from a recyclingto a vesicle-mediated secretion pathway during reticulocyte maturation. J CellSci 110 ( Pt 16), 1867-77 (1997). Laurino,C. C. et al. Human autoantibodies to diacyl-phosphatidylethanolamine recognizea specific set of discrete cytoplasmic domains. Clin Exp Immunol 143, 572-84(2006). Kedersha,N. et al. Stress granules and processing bodies are dynamically linked sites ofmRNP remodeling. J Cell Biol 169, 871-84 (2005). Valadi, H.et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism ofgenetic exchange between cells. Nat Cell Biol 9, 654-9 (2007). Taylor, D.D. & Gercel-Taylor, C. MicroRNA signatures of tumor-derived exosomes asdiagnostic biomarkers of ovarian cancer. Gynecol Oncol 110, 13-21 (2008). Farh, K.K. et al. The widespread impact of mammalian MicroRNAs on mRNA repression andevolution. Science 310, 1817-21 (2005). Eulalio,A. et al. Target-specific requirements for enhancers of decapping inmiRNA-mediated gene silencing. Genes Dev 21, 2558-70 (2007). Matsumoto,M. et al. Large-scale analysis of the human ubiquitin-related proteome.Proteomics 5, 4145-51 (2005). Hock, J.et al. Proteomic and functional analysis of Argonaute-containing mRNA-proteincomplexes in human cells. EMBO Rep 8, 1052-60 (2007). Bloch, D.B., Gulick, T., Bloch, K. D. & Yang, W. H. Processing body autoantibodiesreconsidered. Rna 12, 707-9 (2006). Razi, M.& Futter, C. E. Distinct roles for Tsg101 and Hrs in multivesicular bodyformation and inward vesiculation. Mol Biol Cell 17, 3469-83 (2006). Cabezas,A., Bache, K. G., Brech, A. & Stenmark, H. Alix regulates cortical actinand the spatial distribution of endosomes. J Cell Sci 118, 2625-35 (2005). Liu, J. etal. A role for the P-body component GW182 in microRNA function. Nat Cell Biol7, 1261-6 (2005). Doyotte,A., Mironov, A., McKenzie, E. & Woodman, P. The Bro1-related proteinHD-PTP/PTPN23 is required for endosomal cargo sorting and multivesicular bodymorphogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A 105, 6308-13 (2008). Decker, C.J. & Parker, R. CAR-1 and trailer hitch: driving mRNP granule function atthe ER? J Cell Biol 173, 159-63 (2006). Buchet-Poyau,K. et al. Identification and characterization of human Mex-3 proteins, a novelfamily of evolutionarily conserved RNA-binding proteins differentiallylocalized to processing bodies. Nucleic Acids Res 35, 1289-300 (2007). Vasudevan,S., Tong, Y. & Steitz, J. A. Cell-cycle control of microRNA-mediatedtranslation regulation. Cell Cycle 7, 1545-9 (2008). Vasudevan,S. & Steitz, J. A. AU-rich-element-mediated upregulation of translation byFXR1 and Argonaute 2. Cell 128, 1105-18 (2007). Sen, G. L.& Blau, H. M. Argonaute 2/RISC resides in sites of mammalian mRNA decayknown as cytoplasmic bodies. Nat Cell Biol 7, 633-6 (2005). Haley, B.& Zamore, P. D. Kinetic analysis of the RNAi enzyme complex. Nat Struct MolBiol 11, 599-606 (2004). Li, S. etal. Identification of GW182 and its novel isoform TNGW1 as translationalrepressors in Ago2-mediated silencing. J Cell Sci 121, 4134-44 (2008). El-Shami,M. et al. Reiterated WG/GW motifs form functionally and evolutionarilyconserved ARGONAUTE-binding platforms in RNAi-related components. Genes Dev 21,2539-44 (2007). Eulalio,A., Huntzinger, E. & Izaurralde, E. GW182 interaction with Argonaute isessential for miRNA-mediated translational repression and mRNA decay. NatStruct Mol Biol 15, 346-53 (2008). Chu, C. Y.& Rana, T. M. Translation repression in human cells by microRNA-inducedgene silencing requires RCK/p54. PLoS Biol 4, e210 (2006). Raposo, G.et al. B lymphocytes secrete antigen-presenting vesicles. J Exp Med 183,1161-72 (1996). Jakymiw, A.et al. Disruption of GW bodies impairs mammalian RNA interference. Nat CellBiol 7, 1267-74 (2005). Kedersha,N. & Anderson, P. Mammalian stress granules and processing bodies. MethodsEnzymol 431, 61-81 (2007). Pfeffer, S.,Lagos-Quintana, M. & Tuschl, T. Cloning of small RNA molecules. Curr ProtocMol Biol Chapter 26, Unit 26 4 (2005). Eisenberg,E. & Levanon, E. Y. Human housekeeping genes are compact. Trends Genet 19,362-5 (2003). Navarro etal. Science 2008 321: 964 Yekta et al. Science,2004, 304: 594 Wu et al. Mol. Cell. Biol.2005, 25: 9198 Bhattacharyya et al. Cell2006, 6:1111 Rossi Nat. Chem Biol. 20073: 136 Maragkakis Nucleic Acids Research2009 1-4 Schwambornet al. Cell 2009 136: 913 Saleh MC et al. Nat Cell Biol. 2006 8: 793 Eystatioy et al. Mol. Biol. Cell 2002 13: 1338 Spizzo2009 Cell 137: 586
ここで、本発明の発明者らは、有意な比率のGW182およびAgo2が、miRNAが細胞間で輸送され得るP−ボディ様構造で多胞体(MVB)に会合することを完全に予想外に発見した。ESCRT複合体の幾つかの成分がmiRNAの活性にとって重要であるので、MVBとのRNAサイレンシング機構の会合は機能的である。このように、この研究は、細胞内区画とmiRNA経路との間の新しい結合を提案する。
また、本発明者らは、GW182およびAgo2を含有するGW−ボディは、MVBと集合するので、P−ボディとは異なることをも発見した。さらに、miRNA抑制mRNAは、細胞膜で特異的に濃縮されるが、このことは、MVBがmiRNA−RISC作用の新規な部位であることを意味する。MVBにより分泌される精製エキソソーム様小胞は、P−ボディ成分ではなく、GW182中において非常に濃縮される。また、ごくわずかな細胞Ago2および成熟miRNAがエキソソーム中においても見出されるが、miRNA抑制mRNAは存在しない。MVB内へのそのESCRT依存性選別に一致して、P−ボディ成分でなくGW182は、ユビキチン結合するか、またはユビキチン化タンパク質と相互作用する。さらに、幾つかのESCRT成分を欠く細胞は、GW182を過剰蓄積し、miRNA媒介遺伝子サイレンシングが損なわれたことを示す。したがって、場合により一部分のmiRNA負荷Ago2に会合するGW182は、分泌および/またはリソソーム分解のためにMVB内に選別される。このプロセスは、複数回のmRNA抑制に必要な膜結合型miRNA−RISCの高い解離速度を可能にする。あるいは、このプロセスは、小分子RNAの生合成、標的認識、または小分子RNA複合体のターンオーバー/分解を調節する際に小分子RNAによるAgoの負荷に関与する可能性がある。実際、本発明者らは、miRNAのmRNA標的がリソソーム内膜上に蓄積することを示すが、このことは、mRNA標的認識がこれらの膜上で起きる可能性があることを意味する。本発明者らは、リソソームを含有する密度勾配画分中においてGW182を見出すが、このことは、小分子RNA複合体のターンオーバー/分解がリソソームを介して起きることを示唆する。
また、本発明者らは、Ago2およびGW182を含むRNAサイレンシング機構の幾つかの主要成分がMVBのマーカーと共局在することをも示した。
驚くべきことに、本発明者らはまた、ESCRT複合体およびユビキチン化が、哺乳類細胞内におけるRNAサイレンシングおよびその細胞間移行の重要な調節成分であることをも見出した。
また、本発明者らは、多胞体(MVB)に会合する大量のP−ボディまたはGW−ボディが膜と会合し、場合によっては膜で囲まれる可能性があることをも示す。さらに、MVBの形成に関与する多くのタンパク質、即ちESCRT(endosomal sorting complex required for transport)からのタンパク質、例えば、Alix、Hrs(肝細胞応答性血清リンタンパク質)、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EF1a1および2、PRP(プリオンタンパク質)、HMGCR(HMG CoA還元酵素)、スフィンゴミエリナーゼ(化学抑制剤GW4869により標的とされる)、NPC1(Niemann−Pick C1タンパク質)、またはMVB、もしくはエキソソームの分泌物(例えばBIG2)に会合する他のタンパク質が、miRNA活性にとって重要であることが示された。ESCRT複合体は、miRNAの能力を阻害するか、または増強して、その相補型mRNAのタンパク質発現を抑制することができる。ESCRT複合体は、ある種類の小分子RNAの機能を、別の種類の機能を無損傷にする一方で選択的に調節するための手段を提供することができる。例えば、miRNA活性が影響され得るが、siRNA活性はそうではない。また、MVB中において形成され、かつ細胞により放出されるエキソソームと呼ばれる少しの小胞(直径約50nmの)しか、ある細胞から別の細胞にmiRNA活性またはsiRNA活性を移行することができないことも示された。これらの発見は、miRNA活性またはsiRNA活性を細胞中において調節することが可能であり、かつ他のヒト細胞に移行することが可能な手段を示す。さらに、本発明者らは、ESCRT複合体の幾つかのメンバーのノックダウンがmiRNA活性を除去するが、一方で他のノックダウンがその活性を増加させることを見出す。最後に、RNAサイレンシング機構およびmiRNAの成分は、エキソソーム内に負荷され、エキソソームと共にインキュベートされる細胞内における遺伝子発現を阻害することができる。
したがって、本発明の第1の態様は、標的器官もしくは標的細胞へのsiRNA、miRNAもしくは関連分子またはかかる分子の阻害剤の送達速度および/または効率を決定する方法であって、前記標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、前記siRNAおよび/またはmiRNAの、ならびに/あるいは、前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とするmRNAのレベルを測定することを含む方法に関する。
換言すれば、本発明は、標的器官もしくは標的細胞へのsiRNA、miRNAもしくは関連分子またはその阻害剤の送達速度および/または送達効率を決定する方法であって、前記標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、前記siRNAおよび/またはmiRNAの、ならびに/あるいは、前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とするmRNAのレベルを測定することを含む方法に関する。
本発明の意味における「siRNA」は、本発明に適切であり得る任意の干渉RNAを意味する。さらに詳しくは、siRNAは、6〜29ヌクレオチドを含む短い干渉RNAを示すことができる。より正確には、およそ22ヌクレオチド長の短い干渉RNAを示すことができる。好都合には、場合によりAGOタンパク質1〜4および/またはGW182タンパク質A、BもしくはCまたはTNGW1(トリヌクレオチドGW1)の内のいずれかを含むRNAサイレンシング複合体の少なくとも1種の成分と共に、例えばmRNA開裂、分解、または翻訳の阻害によって遺伝子発現を修飾する短い干渉RNAであり得る。
本発明の意味における「miRNA」は、本発明に適切であり得る任意のmiRNAを意味する。好都合には、生物学的活性型において、長さが約17〜約25個のヌクレオチド塩基である任意の天然小型非コードRNAである。好ましくは、わずか9個のヌクレオチドであってよく、即ち9個以下のヌクレオチドを含む。好都合には、miRNAは、標的mRNA翻訳を抑制するか活性化することにより、またはmRNAの分解、安定化もしくは細胞内局在性を促進することにより、転写後に遺伝子発現を調節することができる。本発明の意味において、しばしば、しかし限定されることなく、miRNAは、内因的に発現されて、または合成形態および変異型で投与されて、mRNA翻訳の負の調節因子として機能することが可能であり、即ち、より大きな量の特異的miRNAがより低いレベルの標的遺伝子発現と相関する。また、miRNAは、翻訳(例えばVasudevan refs 74および75の)を活性化することもできる。好都合には、miRNA様である小分子RNA分子は、転写を活性化することができるか、または抑制することができる。
本発明の意味における「関連分子」は、DNA(デオキシリボ核酸)、piRNA、合成ヌクレオチド、ならびにsiRNA、miRNA、DNAまたはその変異体の修飾変異体を含むあらゆるヌクレオチドを意味する。かかる変異体は、化学的に合成することが可能であり、RNAサイレンシングに関連するプロセスに利点を有する可能性がある。これらの修飾の一部、例えば2’−o−メチル、2’−o−アリル、2’−デオキシ−フルオロウリジン修飾またはホスホロチオエートは、siRNA関連分子を分解から保護することの一助となり得る。また、他の修飾、例えばメチレン架橋により2’−酸素がリボース環の4’−炭素に連結されるロックされた核酸の修飾は、siRNA関連分子のその標的への親和性を増加させること、または標的外の効果を低下させることの一助となり得る。他の修飾は、例えば、二本鎖miRNA/miRNA複合体の一方の鎖に5’リン酸またはメチルを付加することにより、AGO内へのsiRNAまたはmiRNAの正確な鎖の負荷を増強することができる。
本発明の意味において、siRNA、miRNAまたは関連分子は、動物、好ましくはヒトに、または細胞に投与される。前記ヒトは、それを必要とする患者であってよい。前記投与は、疾患、例えば癌の治療の中に、または細胞へのトランスフェクションにより実施され得る。投与されると、このsiRNA、miRNAまたは関連分子は、標的器官または標的細胞に送達される。
siRNA、miRNAまたは関連分子の投与は、標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、前記siRNAおよび/またはmiRNAの、ならびに/あるいは、前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とするmRNAのレベルの測定の前に実施される。
この投与は、当業者により周知のすべての手法により、例えば、siRNAと、インビトロでのトランスフェクションのために使用されるカチオン脂質トランスフェクション試薬とを混合し、関連組織内にsiRNA脂質複合体を直接注入すること、または体腔内にそれを点滴することにより、あるいは、siRNAと、細胞内に核酸を運搬することが知られている他の分子(即ち、特定のカチオン性ペプチド)とを混合し、流出静脈内へのカテーテルを介した急激な逆方向の注入を行い、末梢静脈への水圧注入を行い、カチオン性ポリマーもしくはペプチドとsiRNAを複合体形成するか、ナノ粒子もしくはリポソーム内にsiRNAを組み込むかまたは特異的受容体を担持する細胞へのsiRNAの送達を限定するために細胞表面受容体への抗体フラグメントもしくはリガンドに共有結合もしくは非共有結合することにより実施され得るが、この一覧は限定的ではない。
すべての細胞がRNAi機構を有し、かついずれの遺伝子も可能な標的であるので、優性遺伝子の発現により引き起こされる、または非常に悪化するいずれの疾患も、概ねRNAiにより治療され得る。これらの疾患は、例えば癌、神経変性疾患、ウイルス感染症および黄斑変性であり得るが、この一覧は限定的ではない。
本発明の意味において、「送達速度」は、対照と比較した、その作用部位、即ちそのmRNA標的が局在する部位に到着し得る、または開裂し得るか、もしくは標的mRNAの分解をもたらし得る、または標的mRNAの翻訳を阻害し得る、個体に投与されたsiRNAまたはmiRNAの任意の比または量を意味する。
本発明の意味において、「送達効率」は、対照と比較した、その作用部位、即ちそのmRNA標的が局在する部位で活性を有し得る、または開裂し得るか、もしくは標的mRNAの分解をもたらし得る、または標的mRNAの翻訳を阻害し得る、個体に投与されたsiRNAまたはmiRNAの任意の比または量を意味する。
本発明の意味において、「標的器官または標的細胞」は、siRNA、miRNAもしくは関連分子が多少のmRNAの翻訳を抑制し得るか、その分解を増強し得るか、または多少のmRNAの開裂を向上させ得るあらゆる器官または細胞を意味する。
任意の細胞、細胞群、細胞断片または細胞産物は、本発明の方法で使用され得る。
細胞は、培養培地中に、または生体液中に、または体液中に含まれ得る。
本発明の意味において、「小胞」または「エキソソーム」は、大きさが20〜250nmのあらゆる小胞または膜結合構造を意味する。かかる小胞の例は、微小胞、微粒子、エキソソーム様小胞、デキソソーム、テキソソーム、プロテアソーム、エピジモソーム、「エキソソーム様小胞」であり得るが、この一覧は網羅的ではない。小胞の大きさは、一般に20〜250nm、例えば20〜100nmであるが、100nm〜3マイクロMであってもよい。小胞は、例えば血液、尿、唾液および他の体液から、当業者に公知の手段により精製され得る。例えば、通常、遠心分離により、例えば200gで細胞を除去し、しかるに小胞またはエキソソームを含有する上清を得ることによって小胞を精製することが可能である。小胞またはエキソソームを得る別の方法は、エキソソームまたは小胞を精製するためのさらなる遠心分離ステップを行うことであり、より大きな小胞をさらに除去するための1000gおよび10000〜16000gでのステップを含む可能性がある。70000〜120000gでのその後の遠心分離が、エキソソーム様小胞を精製するために標準的に使用される。エキソソームまたは小胞を得るための別の方法は、異なる粒度を排除するためのフィルタの組合せを使用することを含み、例えば興味の対象の小胞よりも大きい小胞または粒子を除去するために、0.45マイクロMまたは0.22マイクロMのフィルタを使用し得る。エキソソームまたは小胞は、最終的にはエキソソーム様小胞について濃縮するためのビーズ(例えば、アガロース/セファロースビーズ、磁性ビーズ、または精製を容易にする他のビーズ)と組み合わせて、抗体、レクチン、または興味の対象の小胞に特異的に結合する他の分子を含む幾つかの手段により精製され得る。エキソソーム様小胞上で濃縮されるタンパク質の例としては、CD63、トランスフェリン受容体、シアル酸、ムチン、Tsg101(腫瘍感受性遺伝子101)、Alix、アネキシンII、EF1a(翻訳伸長因子1a)、CD82(分化クラスター82)、セラミド、スフィンゴミエリン、脂質ラフトマーカー、PRNP(PRioNタンパク質)を挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。本発明の場合、興味の対象の細胞型に由来するマーカーが、しばしば使用され得る。例えば、RNAi治療が肝臓組織を対象とする場合、小胞は、他の細胞または組織に由来する小胞から肝臓由来小胞を区別するために肝臓特異的マーカーを使用して無細胞液から精製され得る。エキソソームを精製するための他の手法としては、密度勾配遠心分離法(例えば、ショ糖勾配またはoptiprep勾配)、電荷分離が挙げられる。これらのすべての濃縮手法および精製手法は、他の方法と組み合わせることが可能であるか、または単独で用いることが可能である。したがって、体液から単離されたエキソソームは、siRNA治療薬の送達速度または効率の定量的測度を提供することができる。
本発明の意味において、「エキソソーム」は、細胞のあらゆる小型小胞を意味する。本発明の意味において、かかる小型小胞は、多胞体を含むが限定されない幾つかの手段により細胞中において生成され得る。
本発明の意味において、「多胞体」は、異なるタンパク質選別機構を使用し得るエンドリソソーム系の任意のボディ、例えば多胞体の任意のサブタイプを意味する。例えば、MVBは、エンドソーム、例えば後期エンドソーム、MHC(主要組織適合性複合体)クラスII負荷区画、エンドリソソーム系に輸送することができるか、もしくはエンドリソソーム系から輸送することができる小胞体およびゴルジに由来するオートファゴソーム、リソソーム、エンドソームおよび小胞を含む細胞内小器官であり得る。
本発明の意味において、「測定」は、定量的または質的な測定を可能にし得る任意の解析、あるいはsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/またはmRNA標的のレベルを比較することを可能にし得る任意の解析を意味する。RNAを測定するための当業者に公知の任意の方法は、本発明に適切であり得る。かかる方法は、実際の多くの変法におけるqRT−PCR(定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応)(例えば、SybrGreen、Beacon technologies)、またはヌクレオチドの特異性がマイクロRNA、mRNA、他のRNA、またはDNA分子を検出するために使用される任意の種類または組合せの修飾(特に、ロックされた核酸[LNA]、2’−o−メチル)による任意の長さのオリゴヌクレオチドまたはヌクレオチドのハイブリダイゼーションに基づく手法であってよい。これらの手法において、オリゴヌクレオチドは、溶液中、チップ上、ゲルまたは他の担体の中にあってよい。これらの手法において、mRNAまたはマイクロRNAは、蛍光、またはクエンチャーと蛍光との組合せ、放射能、または他の化学もしくは発光検出方法を使用して検出され得る。RNAiの概念に基づくsiRNAまたは治療分子が使用される場合、RNA分子は、化学的に修飾することが可能であり(例えば、LNA、2’−o−メチル)、RNAi治療分子の測定は、RNAi治療薬として使用されるRNA/DNAまたは他の分子の修飾を検出することを可能にする任意の手法により実施され得る。4。本発明の一実施形態において、siRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルの測定は、qRT−PCRにより、あるいはマイクロアレイまたは他のチップ上のハイブリダイゼーションにより、あるいはゲルもしくは膜上または溶液中におけるハイブリダイゼーションにより実施される。
これらの測定は、Trizol抽出等、当業者に公知の幾つかの手法の内のいずれかにより単離される、場合によっては精製形態における細胞、組織または小胞からのRNAを含有する画分を例えば必要とすることができる。
例えば、動物の血清を含まない培地中で細胞を培養して、前記血清からのエキソソームの混入を回避することができる。エキソソームからのRNAの測定は、例えば細胞の除去によるより大量の細胞RNAからの除去または独立を必要とする可能性がある。好都合には、細胞、組織または小胞は、siRNA治療の治療条件、またはmiRNAもしくはsiRNA標的mRNAの研究における興味の対象の条件を保存するかまたは模倣するために培養すること、治療すること、または得ることが可能である。例えば、siRNA療法の有効性を確認するために使用される組織または小胞は、低温で処理することが可能であり、直ちにおよび続いて、試料の統合性を保存するのに十分な温度で凍結することが可能である。
例えば、飢餓中に肝臓内のmiR−122により調節されるmRNAを発見するため、飢餓動物から得られた肝臓組織が模倣体または阻害剤で治療される。miRNAまたはsiRNAの模倣体は、内在性miRNAまたはその前駆体の多くのまたはすべての性質を保持することができるが、また、miRNA/siRNA分子について上で考察されたようにその安定性または有効性を増強するために修飾されることも可能である。
miRNAまたはsiRNAの阻害剤は、阻害すべきmiRNAまたはsiRNAに対する1つまたは複数の、完全にまたは部分的にマッチする標的部位を含むことが可能であり、それにより、miRNAまたはsiRNAの分解を隔離すること、競合すること、または引き起こすことができる。これらの阻害剤は、類似の方法でも修飾され得る。これらの修飾の一部、例えば2’−o−メチル、2’−o−アリル、2’−デオキシ−フルオロウリジン修飾またはホスホロチオエートは、siRNA関連分子を分解から保護することの一助となり得る。また、他の修飾、例えばメチレン架橋により2’−酸素がリボース環の4’−炭素に連結されるロックされた核酸の修飾は、siRNA関連分子のその標的への親和性を増加させること、または標的外の効果を低下させることの一助となり得る。他の修飾は、例えば、二本鎖miRNA/miRNA複合体の一方の鎖に5’リン酸またはメチルを付加することにより、AGO内へのsiRNAまたはmiRNAの正確な鎖の負荷を増強することができる。これらの種類の分子は、幾つかの会社、例えばmiR−122のQiagenおよびAmbionから現在商業的に入手可能であり、血液から精製された肝臓由来エキソソームが使用され得る。
本発明の意味における「前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とするmRNA」は、siRNA、miRNAまたは関連分子の投与により完全にまたは部分的に脱アデニル化され得るかまたは分解され得る任意のmRNAを意味する。好都合には、その翻訳は、siRNAもしくはmiRNAもしくは関連分子により抑制され得るか、または開裂され得る。
前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とするかかるmRNAは、例えば、miR−196、Lin−28、CAT−1、TNFであってよい。MiR−196は、その標的mRNAの内の少なくとも1つ(HOXB8)の開裂をもたらすmiRNAの一例である(Yektaら、Science、2004年、304:594頁[88])。Lin−28は、miRNA(miR−125b)により分解されるmRNAの一例である(Wuら、Mol.Cell.Biol.2005年、25:9198頁[89])。CAT−1は、miRNAによる翻訳抑制を受けるmRNAの一例である(Bhattacharyyaら、Cell 2006年、6:1111頁[90])。TNFは、その翻訳がmiR369により活性化されるmRNAの一例である(Vasudevanら、[74]および[75])。また、小分子RNAは、負および正の方法で転写を調節することもできる(Rossi Nat.Chem Biol.2007年3:136頁[91])。
本発明の特定の一実施形態において、本発明の方法は、
(i)好ましくは以前にsiRNAおよび/またはmiRNAで治療された患者の体液からエキソソームまたは小胞を単離するステップと、
(ii)前記エキソソーム中のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルを測定するステップと、
(iii)場合により、前記レベルを対照と比較し、
次いでsiRNAおよび/またはmiRNAの送達速度および/または効率を決定するステップと
を含む。
本発明の意味において、「単離」は、培地からのエキソソームまたは小胞の分離を意味する。この分離は、siRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルの測定を可能にする。単離または分離は、siRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルの測定を可能にするためにエキソソームまたは小胞の精製を伴ってよい。
幾つかの実施形態においては、エキソソームまたは小胞を単離するためにサイズ排除クロマトグラフィーを用いることができる。サイズ排除クロマトグラフィー手法は、本技術分野において周知である。幾つかの実施形態において、空隙体積の画分は、単離され、興味の対象のエキソソームまたは小胞を含む。さらに、幾つかの実施形態において、エキソソームまたは小胞は、本技術分野において周知の通りの(1種または複数のクロマトグラフィー画分の)遠心分離手法により、クロマトグラフ分離の後でさらに単離され得る。幾つかの実施形態においては、例えば密度勾配遠心分離法を、さらにエキソソームを単離するために用いることができる。
本発明の意味において、「レベル」は、siRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAの定性的(例えば、単離されたエキソソームまたは小胞中に存在するかまたはしないか)および/または定量的(例えば、どれだけ存在するか)な測定を意味する。
本発明の意味において、「対照」は、iRNA治療薬による治療の前もしくは後の同じ個体のエキソソーム中における、またはiRNA治療薬で治療されない、もしくはプラセボで治療された別の個体のエキソソームの、siRNAおよび/またはmiRNAおよび/またはmRNA標的のレベルを意味する。対照は、治療された、治療されていない、または対照で治療された個体、動物または細胞のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/またはmRNAおよび/または他のRNAおよび/またはエキソソームまたは小胞を定量することを許容する/可能にする他の分子、あるいはその成分であってよい。
本発明の意味において、「他のRNA」は、mRNA分子以外の任意のRNA分子を意味する。同化または異化のプロセスにおける、非コードRNA、例えばXistまたはBIC、tRNA、rRNA、siRNA、piRNA、miRNA、リボザイムまたは他のRNA分子。
本発明の本実施形態において、対照は、標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、以前に投与されたsiRNAのレベルに従うことにより実施され得る。エキソソームまたは小胞中のsiRNAのレベルは、細胞の他の区画中の、例えば細胞質中の、または細胞外区画中のsiRNAのレベルと比較され得る。
また、対照は、標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、以前に投与されたmiRNAのレベルに従って実施することも可能である。エキソソームまたは小胞中におけるmiRNAのレベルは、細胞の他の区画中の、例えば細胞質中の、または細胞外区画中のmiRNAのレベルと比較され得る。
また、対照は、標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、以前に投与されたsiRNAおよび/またはmiRNAにより標的とされるmRNAのレベルに従って実施することも可能である。エキソソームまたは小胞中の標的mRNAのレベルは、細胞の他の区画中の、例えば細胞質中の、または細胞外区画中の標的mRNAのレベルと比較され得る。
また、対照は、標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、以前に投与された別のRNAのレベルに従って実施することも可能である。この他のRNAは、任意の内在性miRNA(500超のmiRNA/種の一覧についてはmiRbase[Griffiths−Jones 2008年、Nucleic Acids Research36:(S1)D154]参照)、任意の合成または誘導miRNA模倣体、siRNA分子、コードまたは非コードRNA、miR−21、miR−141、miR−200a、miR−200b、miR−200c、miR−203、miR−205、miR−214、U6RNA、6RNAによるY1、tRNA、28S、18Sまたは5SrRNA、7SK RNA、snoRNA、チューブリンmRNA、グリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)mRNA、β−2−マイクログロブリンmRNA、ユビキチンmRNAであってよいが、この一覧は網羅的でない。エキソソームまたは小胞中の他のRNAのレベルは、細胞の他の区画中の、例えば細胞質中の、または細胞外区画中の他のRNAのレベルと比較され得る。
本発明の意味における「エキソソームまたは小胞の定量を許容する他の分子」は、エキソソームまたは小胞中のmiRNA、siRNAまたはRNAのレベルを測定するための基準として公知の任意の分子を意味する。標的RNAレベルは、エキソソーム中において比較的一定(±35の変動)のまたは公知のレベルの脂質、タンパク質、代謝産物等のRNA以外の分子に正規化され得る。これは、未治療であるかまたは健康なヒトのエキソソームまたは小胞中のレベルが当業者に周知である分子であってよい。例えば、この他の分子は、アクチンまたはRRM2(リボヌクレオチドレダクターゼM2ポリペプチド)mRNA、U6 RNA、CD63、CD82または他のテトラスパニンタンパク質、tsg101、flotillin、EF1a、MHCクラスIまたはII、スフィンゴミエリン、コレステロール、GPIアンカー型タンパク質、またはホスファチジルエタノールアミンであってよい。
本発明の意味において、「その成分」は、エキソソームまたは小胞の任意の成分を意味する。この成分は、例えば、CD63、CD82、PLPまたは他のテトラスパニンタンパク質、tsg101、flotillin、EF1a、MFG−E8、TCTP(翻訳調節腫瘍タンパク質)、MHCクラスIまたはII、スフィンゴミエリン、コレステロール、GPIアンカー型タンパク質、またはホスファチジルエタノールアミンであってよい。
本発明の意味において、「治療されていない個体」は、siRNAまたはmiRNAまたは関連分子の投与を受けなかった個体を意味する。この個体は、健康なヒト、あるいはまだ治療されていない、またはsiRNAもしくはmiRNAもしくは関連分子による治療の効果が低下するのに十分に隔たった時点(3日間〜少なくとも2週間以上)に治療された患者であってよい。
本発明の意味において、「対照で治療された個体」は、プラセボ、または同じ遺伝子の発現を標的とすることができないある分子で以前に治療された任意の個体を意味する。
本発明の一実施形態において、体液は、血液産物、尿、肺洗浄液、唾液、乳、血清、血漿、腹水、嚢胞液、胸膜液、腹腔液、髄液または脳脊髄液、涙液、喀痰、および他の体液、または培養細胞の上清から選択され得る。
本発明の一実施形態において、本発明の方法のステップ(i)〜(iii)は、siRNAおよび/またはmiRNA治療の前および後、および/または治療の効果が減少する期間(3日間〜少なくとも2週間以上)の後(即ち、siRNAおよび/またはmiRNAの投与の前および後)に実施される。
換言すれば、本発明の方法は、siRNAおよび/またはmiRNAによる患者の治療の前に1回、ならびにsiRNAおよび/またはmiRNAによる患者の治療の後、および/または治療の効果が減少する期間(3日間〜少なくとも2週間以上)の後に1回の2回実施される。治療前および治療後のエキソソームまたは小胞中の標的とされるsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/またはmRNAのレベルを比較することは、こうして可能である。本実施形態において、対照は、治療前のエキソソームまたは小胞中におけるsiRNAおよび/またはmiRNAのレベルの測定である。
換言すれば、本発明の方法は、siRNAおよび/またはmiRNAで治療されていないヒトからエキソソームまたは小胞を単離するステップと、次いで前記エキソソームまたは小胞中のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルを測定するステップと、次いで、場合により、前記レベルと対照とを比較するステップと、前記siRNAおよび/またはmiRNAを前記ヒトに投与するステップと、次いで本発明の方法のステップ(i)〜(iii)を実施するステップと、次いでsiRNAおよび/またはmiRNA治療薬の送達速度および/または効率を決定するステップとを含む。
ステップ(i)〜(iii)が、siRNAおよび/またはmiRNA治療の前、間および後に実施される、請求項1から5までのいずれか一項に記載の方法。
本発明の意味において、「siRNAおよび/またはmiRNA治療の間」は、前記方法が、siRNAおよび/またはmiRNAで治療された患者からのエキソソームまたは小胞の単離と、siRNAおよび/またはmiRNAの投与の後の異なる時点での前記エキソソームまたは小胞中のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルの測定とを含むことを意味する。これらの異なる時点は、例えば、siRNAの送達後0分間、1分間、2分間、5分間、10分間、30分間、45分間、1時間、2時間、3時間、または好ましくは1日間〜5日間であってよい。
本発明の別の目的は、標的器官または標的細胞へのsiRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性の決定方法であって、前述のsiRNA、miRNAまたは関連分子の送達速度および/または効率の決定方法を実施することを含む方法である。
換言すれば、標的器官または標的細胞へのsiRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性の決定方法は、前述のsiRNA、miRNAまたは関連分子の送達速度および/または効率の決定方法を実施することと、標的器官または標的細胞へのsiRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性の決定とを含む。
本発明の意味における「siRNAおよび/またはmiRNAの送達効率」は、siRNAおよび/またはmiRNAがその機能特性を保持し得る方法で細胞に到着する能力を意味する。効率的送達は、対照と比較して標的mRNAのレベルの変化(例えば低下)がエキソソーム中において生じる場合に認識され得る。また、効率的送達は、細胞内膜上における標的とされるmRNAの蓄積によっても認識され得る。また、効率的送達は、エキソソーム中におけるmiRNAまたはsiRNAの濃縮によっても認識され得る。
本発明の意味において、「siRNAおよび/またはmiRNAの活性」は、細胞中における標的mRNAおよび/またはタンパク質のレベルに影響を及ぼすsiRNAおよび/またはmiRNAの能力を意味する。この効果は、細胞中における標的mRNAまたはタンパク質のレベルの変化(例えば低下)であってよい。さらに詳しくは、それは、エキソソーム中における標的mRNAまたはタンパク質のレベルの低下であってよい。
本発明の特定の一実施形態において、前記siRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性は、治療後の、即ちmiRNA、siRNAまたは関連分子の投与後のエキソソーム中におけるmiRNA、siRNAまたは標的mRNAのレベルの低下または変化によって認識される。
本発明の意味において、「低下」は、対照と比較して、siRNAまたはmiRNAまたはmRNAのレベルの1%超、または10%もしくは20%もしくは30%超の減少を意味する。
本発明の意味において、「濃縮」は、対照と比較して、siRNAまたはmiRNAまたはmRNAのレベルの1%超、または10%もしくは20%もしくは30%超の増加を意味する。
本発明の一実施形態において、ステップi)の前に、(1つまたは複数の)mRNA標的を同定するために全細胞のmRNAの含量を決定するステップが実施される。
好都合には、全細胞のmRNAの含量を決定するこのステップは、siRNA、miRNAまたは関連分子の投与前に実施される。好都合には、それは、siRNA、miRNAまたは関連分子の投与後に再度実施され得る。
好都合には、あるmRNAのレベルの低下または変化は、このmRNAがsiRNA、miRNAまたは関連分子の標的である可能性があることを示す。
本発明の一実施形態において、全細胞のmRNAの含量を決定するステップは、mRNAマイクロアレイ、mRNA、またはmiRNAもしくはsiRNAが標的とする他のRNAもしくはDNAを同定する大規模方法、qRT−PCR、大規模多重遺伝子アプローチから選択される方法を用いて実施される。場合により、全細胞のmRNAの含量の決定は、生物情報科学的解析を用いて確認され得る。
本発明の一実施形態において、標的器官または標的細胞へのsiRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性の決定方法は、前記標的器官もしくは標的細胞の膜画分中および全細胞中における、前記siRNAおよび/または前記miRNA、および/または前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とする前記mRNAのレベルの測定を含む。
本発明の意味において、「膜画分」は、任意の種類の膜画分を意味する。例えば、これとしては、一般的な膜(小胞体およびゴルジの膜)、トランスゴルジ網、エンドソーム、リソソーム、オートファゴソーム、多胞体、またはこれらの細胞小器官の内のいずれかの間、もしくはエンドリソソーム系の間で輸送されるあらゆる小胞の中において濃縮される画分を挙げることができる。
本発明の特定の一実施形態において、全細胞のmRNAの測定が行われる。当業者に公知のRNAを測定するための任意の方法が使用され得る。かかる方法は、実際の多くの変種におけるqRT−PCR(定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応)(例えば、SybrGreen、Beacon technologies)、またはヌクレオチドの特異性が前記RNAを検出するために使用される任意の種類または組合せの修飾(特に、ロックされた核酸[LNA]、2’−o−メチル)による任意の長さのオリゴヌクレオチドまたはヌクレオチドのハイブリダイゼーションに基づく手法であってよい。これらの手法において、オリゴヌクレオチドは、溶液中、チップ上、ゲルまたは他の担体の中にあってよい。これらの手法において、RNAは、蛍光、またはクエンチャーと蛍光との組合せ、放射能、または他の化学もしくは発光検出方法を使用して検出され得る。
miRNA、siRNAまたは関連分子の存在下での全細胞中におけるmRNAレベルの低下により、それがmiRNA標的であることが確認され得る。
あるいは、標的器官または標的細胞へのsiRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性の決定方法は、エキソソーム、膜画分および全細胞の中におけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較するステップを含む。
換言すれば、本発明の方法は、エキソソーム中、膜画分中、および全細胞中におけるmiRNAまたはsiRNA標的mRNAのレベルを決定し、次いで、エキソソーム中の標的mRNA/膜画分中の標的mRNAの比と、エキソソーム中の標的mRNA/全細胞中の標的mRNAの比とを算出するステップを含む。
あるいは、前記方法は、エキソソーム中と細胞中とにおけるmiRNAもしくはsiRNA(mi/siRNA)標的mRNAの比を比較するステップ、またはエキソソーム中と膜中とにおけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較するステップ、またはエキソソーム中と細胞中と膜中とにおけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較するステップ、または膜中と細胞中とにおけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較するステップ、またはmi/siRNAを含有する細胞に由来するエキソソーム中と前記mi/siRNAを含有しない対照細胞に由来するエキソソーム中とにおけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較するステップを含む。
本発明の特定の一実施形態において、体液からエキソソームを単離するステップ(i)は、沈殿、溶媒抽出、遠心分離、クロマトグラフィー、分画遠心分離、サイズ濾過、全細胞の除去、密度分離、電気分離、または小胞の特徴的な脂質、糖もしくはタンパク質マーカーを使用する親和性濃縮から選択される手法により実施される。
場合により、前記方法は、前記エキソソームまたは小胞中における前記siRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルの検出のステップをさらに含み、場合により、標識、放射能標識、蛍光標識、qRT−PCR、ハイブリダイゼーション、クエンチャーおよび蛍光の組合せ、放射能、RNA/DNAもしくは他の分子の修飾を検出することを可能にする任意の手法のステップを含む。
本発明の別の目的は、前記siRNAの「標的外」のまたは望ましくない効果の決定を含む、miRNA/siRNAまたは類似の分子が標的とするmRNAまたは遺伝子を決定するための本発明による方法の使用である。
例えば、この方法は、前記siRNAの「標的外」のまたは望ましくない効果の決定を含む、miRNA/siRNAもしくは類似の分子のmRNA標的の内の大きな比率、例えば10〜1000、またはすべての決定のために使用され得る。
本発明の意味において、「標的外」は、siRNA媒介サイレンシングの意図しない帰結を意味する。換言すれば、標的外の効果は、RNAi戦略が意図的には標的としなかった遺伝子の調節であり得る。
本発明の意味において、「siRNAの望ましくない効果の決定」は、RNAiの望ましくない標的であるRNAまたはタンパク質に対する認められた効果を意味する。この場合、siRNAは、1つまたは少しの特異的RNAを標的とするために使用される可能性があるが、一方でsiRNAの効果は、異なるか、またはより多くのRNAまたはタンパク質に対して認められる。この方法は、すぐに約20000mRNAのレベルを定量するためのマイクロアレイまたは高スループット配列決定を使用することができる。
本発明は、費用効果的でかつ効率的な方法でmiRNA標的の内の大きな比率の正確な決定を可能にすることができる。本発明者らは、miRNAおよび外因的に送達されたsiRNAが、エキソソームと呼ばれる細胞が分泌する50〜100nmの小胞内に含まれることを示した。本発明者らは、miRNAおよびmiRNA活性に関与するタンパク質の選択群がエキソソーム中において分泌される機構を詳細に記載した。miRNAレポーター系を使用して、本発明者らは、対照mRNAと比較して、miRNAが標的とするmRNAの輸送および局在化をフォローすることができた。本発明者らは、miRNA標的mRNAが、細胞内膜上に5〜10倍蓄積し、分泌されたエキソソームの内部で同様に減少したことを見出した(図1gおよび3f)。miRNAが標的とする単一のmRNAにより為されたこの発見を追求するため、本発明者らは、細胞と比較してエキソソーム中におけるすべてのmRNAの存在を測定した一般公開されているデータを利用した。このデータセットにより、87%の公知のmiRNA抑制mRNAがエキソソーム中において選択的に減少することが確認された。miRNAが過剰発現するかまたは阻害される場合の膜でのおよびエキソソーム中における反対の濃縮および反対の効果に基づくさらなる対照による最適化戦略は、miRNA標的同定の率を87%へと非常に高めるが、それは、他の利用可能な手法により提供されるmiRNA標的同定の率(20〜70%)および精度を既に非常に上回る。
mRNAマイクロアレイは、全細胞において実施され得る。miRNAの存在下での全細胞中におけるmRNAレベルの低下により、miRNA標的としてのmRNAがさらに確認される(全細胞中における不変のmRNAレベルが標的としてのmRNAを除外しないにもかかわらず)。
miRNA標的が保存または非保存miRNA標的配列を含有することを生命情報科学的に確認することにより、2次的またはsi/miRNA独立標的が減少し得るか、または除去され得る。
上記のアプローチの組合せは、偽陽性をほとんど取り除いた総合的なsi/miRNA標的の一覧を提供することができる。
マイクロアレイまたは高スループット配列決定の生命情報科学解析と結び付けられたエキソソーム精製が、興味の対象のmiRNAまたはsiRNAの(1つまたは複数の)標的を同定するために使用され得る。miRNAの数百または数千の標的とsiRNAのおそらくより少ない標的とを詳述する報告を提供することは、本発明の一態様である。生命情報科学を用いて、同定されたmiRNA標的のサブ群により調節される生理学的および細胞プロセスならびに分子ネットワークを予測することができる。これは、miRNA標的の総合的な一覧と所定のmiRNAにより調節される生理学的プロセスおよび根本的な分子機構の簡潔な一覧とを提供する。本発明は、インビボでのsiRNAの送達および有効性のモニタリングを伴うことができる。siRNAの送達の多くの方法は、動物において示され、ヒトにおける試験の各種段階においてある。これらの方法は、脂質、タンパク質、および多種多様な付随する修飾を有するウイルス由来ベクターを含む。細胞により後で体液中に放出されるエキソソーム中への、細胞中に含まれるmiRNA、mRNAおよびsiRNAの選別は、成功したRNAi療法の間接的測度を提供することができる。エキソソームは、最初は血液とsiRNAまたはmiRNAとから精製され、標的または対照のmRNAは、qRT−PCRで測定され得る。試験がRNAi治療の前および後で実施された場合、RNAiの効率は、治療後のエキソソーム中における標的mRNAのレベルの低下により測定され得る。
マイクロRNA標的は、エキソソーム中、膜画分中および全細胞中におけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較することにより包括的にかつ正確に同定され得る。
好都合には、本発明の方法は、最高水準の技術で不明の予測された標的における信頼水準を提供することを可能にすることができる。この高信頼水準は、本発明の方法の幾つかの要素により提供され得る。第1に、エキソソームおよび/または細胞および/または膜の間のmRNA標的の濃縮の差は、特に3つすべての細胞区画を比較する場合、有意な信頼度を提供することができる。mRNA標的の妥当性におけるさらなる信頼度は、インターネット(例えば、PicTar pictar.mdcberlin.de/、MIRanda pictar.mdc−berlin.de/、MIRbase microrna.sanger.ac.uk/sequences/、DianaMicroT microrna.gr/(Maragkakis Nucleic Acids Research2009年 1〜4)を介して利用可能な一般公開されているRNA解析アルゴリズムを使用することにより得ることが可能であり、その解析は、miRNA標的部位の存在、標的部位アクセシビリティおよび他のパラメータについてRNA配列を標的とすることができる。多くの変種において、所定のmRNAが所定のmiRNAにより標的とされる確率を予測しようとするスコアを割り当てることができる。これらのアルゴリズムに似ている独立プロセスは、これらの実験においてmRNAにおけるmiRNA標的部位を探索するパラメータを最適化するために開発され得る。miRNAのレベルまたは活性が変化した際にmRNAレベルが変化したという観察は、前記mRNAにおける、少なくとも1つの、多少保存されたかまたは古典的なmiRNA標的部位(相補型シード領域)の存在と組み合わせて、前記miRNAがmiRNAまたはsiRNAの真の標的であったという信頼度を増加させることができる。
本発明の別の目的は、前述の本発明の方法を含む、miRNAまたはsiRNAまたはその阻害剤の治療薬の(1つまたは複数の)標的を同定するための方法である。
本実施形態において、miRNAまたはsiRNA治療薬の標的は、miRNA、siRNAまたは関連分子の投与後のエキソソーム中のmiRNA、siRNAまたは標的mRNAのレベルの低下または変化によって同定される。
場合により、さらなるアッセイは、miRNA標的がmiRNA結合部位を含むかどうかを決定するために、および最終的に前記標的部位が幾つかの種のmRNAの中で保存されるかどうかを決定するために実施される。
本発明の意味において、「幾つかの種のmRNAの中で保存される」は、幾つかまたは2種以上の種において類似の遺伝子位置内に存在する配列を意味する。miRNAのmRNA標的の決定は、miRNA結合部位についての可能なmRNA標的の配列の解析により完了され得る。例えば、miRNA結合部位が予測mRNAにおいて見出される場合、mRNAがmiRNAにより実際に標的とされる信頼度がより多く与えられ得る。さらに、miRNA標的部位が幾つかの種(例えば、ハエ〜ヒト)のmRNAの中で保存される場合、これは、それが実際のmiRNA標的であるさらにより大きな信頼度を与えることができる。これらの解析は、多くの使用者にとって所望でない方法で予測miRNA標的の数を減少させるために用いることが可能である。
miRNAまたはsiRNAは、一般に約20ヌクレオチド長であるが、有利には、それは、標的タンパク質の発現を有効に低下させるためにmiRNA/siRNAのヌクレオチド2〜7に沿った標的RNAとの正確なまたはほとんど正確な配列特異的マッチングを必要とし得るのみである。miRNA/siRNAのRNA標的を生物情報科学的に予測するためにコンピュータアルゴリズム(例えば、PicTar pictar.mdc−berlin.de/、MIRanda pictar.mdc−berlin.de/、MIRbase microrna.sanger.ac.uk/sequences/、DianaMicroT microrna.gr/(Maragkakis Nucleic Acids Research 2009年 1〜4))が開発されてきたが、本発明者らの予測ルールが多くの例外を有することから、これらのコンピュータアルゴリズムは不正確であり、かつ偽陽性または偽陰性の高い誤差の傾向がある。しかし、予測標的のその後の生物情報科学的解析なしの本発明の使用は、miRNAが標的とするRNAのおそらく非常に完全な一覧を与えることができるが、その多くは、コンピュータアルゴリズムまたは他の方法によって予測され得ない。好都合には、miRNA/siRNAのRNA標的のより対処可能な一覧において、異なる厳密性(使用者が望む標的RNA一覧の長さに依存する)で定義されるmiRNA標的部位を有するそれらのRNAだけを保持するため、上述のコンピュータアルゴリズムが使用され得る。コンピュータアルゴリズムの後で得られた一覧は、各標的が真の標的であるより高い信頼度を提供することができるが、すべての標的のおそらくより完全でない一覧を提供する可能性がある。コンピュータアルゴリズムは、miRNAおよび会合タンパク質へのmRNA内におけるこの部位のアクセシビリティによって(領域のRNA折りたたみエネルギーを解析することによって)、配列マッチングの長さおよび配置(mRNA中、miRNA中)によりRNAがmiRNA/siRNAの標的である確率をスコアすることができる(Maragkakis Nucleic Acids Research 2009年 1〜4[92])。
前述した通りの本発明による方法を含む、siRNAおよび/またはmiRNA治療薬または他の分子による治療の効率の決定方法。
好都合には、治療は、分子もしくは小胞の形成、相互作用、輸送、またはRNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAもしくは非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するための、多胞体(MVB)の活性に関与するタンパク質、脂質、RNAまたは他の分子により実施され得る。
好都合には、分子は、ESCRT(endosomal sorting complex
required for transport)、Alix、LBPA(リゾビスホスファチジン酸)から、または脂質ラフトの形成、コレステロール(例えば、NPC1、HMGCR、HMG CoA還元酵素)もしくはスフィンゴミエリン(スフィンゴミエリナーゼ)、例えばGW4869の代謝もしくは選別に由来し得る。
この方法において、タンパク質および小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNAは、多胞体(MVB)または細胞外空間内の他の機構により分泌される小胞内に含まれ得る。
好都合には、小胞は、エキソソームまたはエキソソーム様小胞であってよい。
本発明の特定の一実施形態において、前記タンパク質は、Alix、Hrs、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EAP30(30kDAのELL会合タンパク質、SNF8)、EF1a(延長因子1a)およびBIG2、hps4(ヘルマンスキー−パドラック症候群4)、hps1(ヘルマンスキー−パドラック症候群1)、PRNP(プリオンタンパク質)、SCFユビキチンリガーゼ(Skp1−Cullin−F−ボックスタンパク質)、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ(V0またはV1アデノシン三リン酸分解酵素)、vps41、COGC4(保存されたオリゴマーゴルジ成分4)、ATG3(オートファジー関連タンパク質3)、ATG8、COG4、PI3K(ホスファチジルイノシトール3−キナーゼ)、NEDD4L(発生的に発現が下方制御された神経前駆細胞4様)、ARFGEF4(ADPリボシル化因子グアニンヌクレオチド交換因子−4タンパク質)、CHML(コロイデレミア様)、RAB10(ras関連GTP結合タンパク質10)、RAB35、RALB(V−ralサル白血病ウイルス癌遺伝子相同体B)、RAPGEF6(Rapグアニンヌクレオチド交換因子6)、SCD(ステアロイルCoAデサチュラーゼ)、GIPC1(GIPC PDZドメイン含有ファミリー、メンバー1)、SCGB1D1(セクレトグロビン、ファミリー1D、メンバー1)、UBE2M(ユビキチン共役酵素E2M)、USP10(ユビキチン特異的プロテアーゼ10)、EEF2(真核生物翻訳伸長因子2)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体、サブファミリーB)、RAB36、RANBP2(Ran結合タンパク質2)、SFRP2(分泌性Frizzled関連タンパク質2)、SLC4A4(溶質キャリアファミリー4、重炭酸ナトリウム共輸送体、メンバー4)、SMPD3(スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ3)、スフィンゴミエリナーゼ、スフィンゴミエリンシンターゼ1、スフィンゴミエリンシンターゼ2、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的プロテアーゼ22)、trpc3(一過性受容器電位カチオンチャネル、サブファミリーC、メンバー3)、CLCN7(クロライドチャネル7)、CTSC(カテプシンC)、LAMR1(ラミニン受容体1)、RNF32(リングフィンガータンパク質32)、ERI3(増強されたRNAi−3)、HMGCR(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリルCoA還元酵素)、NPC1(ニーマン−ピック病、C1型)、SLC6A4(ナトリウム依存性セロトニントランスポータ、溶質キャリアファミリー6メンバー4)、FAU、THEA(ACOT11、アシル補酵素Aチオエステラーゼ11)、CKAP4、COG1−8タンパク質、vps1−45タンパク質、CHMPファミリータンパク質、選別ネキシン、rab5、7、9、38、Arf2、Arf6、GGA1−3、スフィンゴミエリンおよびステロール代謝遺伝子および薬物(例えば、GW4869、スフィンゴミエリンエステラーゼ)、MVBまたはエキソソーム内への選別のその関与に関連するコレステロールまたは脂質ラフト分割および代謝に影響を及ぼす薬物および遺伝子、特にNPC1、HMGCR、およびコレステロール低下薬のスタチンクラス(例えばメバスタチン)から成る群から選択され得る。
好都合には、この方法は、マイコバクテリアおよび他の細胞内病原菌、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群、プリオン疾患、例えばクロイツフェルト−ヤコブ、パーキンソン病)、ヘルマンスキー−パドラック症候群、ニーマン−ピック病または心臓血管疾患を含むコレステロールレベルに影響を及ぼす他の状態、HTLV−1(ヒトT−リンホトロピックウイルス−1)およびHTLV−2、HIV−1、他のレトロウイルス、またはmiRNAを産生するウイルスもしくは他の病原菌、例えばKSHV(カポシ肉腫関連ヘルペスウイルス)やEBNA(エプスタイン・バー核抗原)により生じる疾患、癌、発育上の欠失、ならびにウイルス感染症を含む群から選択される疾患の予防または治療のために使用され得る。
好都合には、本発明は、疾患のどの部分がmiRNAまたは他の小分子RNAの調節不全に起因し得るのかを認識することを可能にすることができる。多くの疾患、例えばクロイツフェルト−ヤコブ、アルツハイマー、AIDSおよび以前に列挙された他のものは、リソソーム内および時にはより特異的にMVB−エキソソームプロセスに影響する可能性がある。本発明は、これらの疾患の症状の一部がmiRNAまたは小分子RNA経路に対する効果に起因し得ることを認めることを可能にすることができる。本発明は、MVBおよびエキソソームに影響を及ぼすことにより、アルツハイマー病がmiRNA活性に悪影響を及ぼす可能性があることを認めることを可能にすることができる。
miRNA経路の変更および回復は、アルツハイマー病の治療であり得る。かかる場合、miRNA活性は、miRNA活性の各種の成分(例えば、miRNA、ダイサー、GW182、AGO)を細胞に送達することにより、または2次的にmiRNA活性を変えるためにエンドリソソーム系を標的とすることにより、増大され得るか、または回復され得る。
したがって、本発明は、公知のまたはまだ知られていない多くの手段によりmiRNAまたは他の小分子RNAの活性を増加させるか、または変えることによって、病徴を治療する必要性を認めることを可能にすることができる。
実際、本発明の方法は、疾患のより良好な治療または治療投与量を選択するため、そして疾患の治療または予防のためのこの治療を使用するため、siRNAおよび/またはmiRNA治療薬または他の分子による治療の効率を決定した後に使用され得る。
本発明の別の目的は、本発明による方法を含むヒト、腫瘍または胎児の遺伝子型を調べるためおよび/またはその状態の特性を決定するための方法である。
本発明の別の目的は、生物、細胞または植物におけるmiRNAまたは小分子RNAの活性を制御するための方法であって、前記生物の遺伝子修飾、あるいはタンパク質、またはこのタンパク質の活性を修飾する化学物質、またはこのタンパク質を標的とするsiRNAもしくはmiRNAもしくはその関連分子の生物における投与を含み、このタンパク質が、Alix、Hrs、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EAP30(30kDAのELL会合タンパク質、SNF8)、EF1a(延長因子1a)およびBIG2、hps4(ヘルマンスキー−パドラック症候群4)、hps1(ヘルマンスキー−パドラック症候群1)、PRNP(プリオンタンパク質)、SCFユビキチンリガーゼ(Skp1−Cullin−F−ボックスタンパク質)、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ(V0またはV1アデノシン三リン酸分解酵素)、vps41、COGC4(保存されたオリゴマーゴルジ成分4)、ATG3(オートファジー関連タンパク質3)、ATG8、COG4、PI3K(ホスファチジルイノシトール3−キナーゼ)、NEDD4L(発生的に発現が下方制御された神経前駆細胞4様)、ARFGEF4(ADPリボシル化因子グアニンヌクレオチド交換因子−4タンパク質)、CHML(コロイデレミア様)、RAB10(ras関連GTP結合タンパク質10)、RAB35、RALB(V−ralサル白血病ウイルス癌遺伝子相同体B)、RAPGEF6(Rapグアニンヌクレオチド交換因子6)、SCD(ステアロイルCoAデサチュラーゼ)、GIPC1(GIPC PDZドメイン含有ファミリー、メンバー1)、SCGB1D1(セクレトグロビン、ファミリー1D、メンバー1)、UBE2M(ユビキチン共役酵素E2M)、USP10(ユビキチン特異的プロテアーゼ10)、EEF2(真核生物翻訳伸長因子2)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体、サブファミリーB)、RAB36、RANBP2(Ran結合タンパク質2)、SFRP2(分泌性Frizzled関連タンパク質2)、SLC4A4(溶質キャリアファミリー4、重炭酸ナトリウム共輸送体、メンバー4)、SMPD3(スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ3)、スフィンゴミエリナーゼ、スフィンゴミエリンシンターゼ1、スフィンゴミエリンシンターゼ2、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的プロテアーゼ22)、trpc3(一過性受容器電位カチオンチャネル、サブファミリーC、メンバー3)、CLCN7(クロライドチャネル7)、CTSC(カテプシンC)、LAMR1(ラミニン受容体1)、RNF32(リングフィンガータンパク質32)、ERI3(増強されたRNAi−3)、HMGCR(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリルCoA還元酵素)、NPC1(ニーマン−ピック病、C1型)、SLC6A4(ナトリウム依存性セロトニントランスポータ、溶質キャリアファミリー6メンバー4)、FAU()、THEA(ACOT11、アシル補酵素Aチオエステラーゼ11)から選択される、方法である。
好都合には、ESCRT遺伝子、例えばtsg101およびvps45は、植物におけるmiRNA活性に影響を及ぼす。本発明者らは、驚くべきことに、tsg101およびvps45の植物相同体内にTDNA挿入(遺伝子内に挿入され、遺伝子の発現を乱すトランスポゾン)を有するその植物が、制御タンパク質でなく、miRNAにより調節されるタンパク質の蓄積を示すことができることを示す。したがって、MVBについて列挙される遺伝子、タンパク質および脂質の同じ群を標的とすることを用いて、植物の抗病原菌防御、例えば抗ウイルスの防御、非細胞自律的RNAサイレンシング、遺伝子修飾植物の遺伝子発現の維持、または植物形質の後成的維持(ヘテロクロマチンの生殖系列再設定に影響を及ぼすことによる)を調節することができる。
好都合には、本発明者らにより、エキソソームが、それらが由来する細胞と同じmiRNAを比例して同様の量で含有することが示されることから、個体のmiRNAおよび場合により他の小分子RNAのレベルの特性を評価するために任意の体液からのエキソソームを使用し、それにより健康のその相対的状態を確認することが可能であり得る。エキソソームおよび細胞は、同じmiRNAを含有することが可能であり(例えば両方ともmiR−16、miR−27a、miR206を含有する)、各miRNAの相対量(例えばプロファイル)は、細胞およびエキソソーム中において同じである可能性がある(例えば細胞およびエキソソームの両方で、miR−16が最も多く、miR−206は5倍少なく、miR−27aは3倍少ない)。細胞からのmiRNAのプロファイルを使用して診断または予後を得ることができることから、エキソソーム中におけるmiRNAのプロファイルは、同様に診断または予後のために使用され得る。
例えば、Let−7aは、前立腺癌において下方制御される(Spizzo 2009 Cell 137:586、[96])。前立腺癌が癌細胞中におけるより低いレベルのlet−7aにより診断され得る場合、癌組織からのエキソソームを含有する可能性のある源(例えば、前立腺についての尿)からのエキソソームを使用して、let−7aの相対レベルを評価し、生検材料を行うことなく癌の診断および/または予後に到達することができる。同時に、可能性のある腫瘍(例えば、X線で認められる)の部位に由来する液中において得られるmiRNAのプロファイルを使用して、発現したmiRNAのプロファイルまたはパターンにより癌だった細胞の種類を決定し、それにより予後の確立を補助することができる。さらに、形質転換細胞や多能性細胞等、所定の状態に関連する特異的なmiRNAまたはpiRNA等の他の小分子RNAの検出は、癌等の患者の状態の重症度を決定する際に一助となり得る。別の例において、羊水からのエキソソームを使用して、受胎の数日後の乳児の性別を決定するために性特異的miRNAを使用することができる。
本発明の別の目的は、エキソソーム中におけるmRNAの使用に基づく疾患の診断または予後の方法であって、これが、小分子RNAに依存する細胞中におけるディファレンシャルスプライシングまたは遺伝子調節によりエキソソーム中に異なって存在する、方法である。
解析は、当業者に公知の任意のステップ、例えば、排除限界濾過、分画超遠心分離、エキソソームまたは小胞に特異的なマーカーを使用する抗体−ビーズ系精製によって、所定の体液からのエキソソームまたは小胞を濃縮することにより実施され得る。RNAは、例えば、qRT−PCRによるmiRNAもしくは他の小分子RNAもしくはmRNAの解析のためのTrizol、マイクロアレイ、または相対量の小分子RNA分子を確立することを可能にする他の方法により濃縮され得る。
miRNAまたはmRNAの量の変化は、エキソソーム中における他のRNA、タンパク質、脂質または他の分子の量に関して評価され得る。有利には、例えば症状または治療の前および後で、これらの量を、対照(照査基準)で治療した個体における量と比較することが可能であり得る。
本発明の別の目的は、診断または治療のための候補分子のスクリーニングのための本発明による方法の使用である。
本発明の別の目的は、診断基準または予後基準を確立する目的で疾患または病的状態における調節不全miRNAやmRNA等の診断マーカーまたは予後マーカーを同定するための方法である。好都合には、エキソソームは、細胞の他の部分よりも患者から得るのが困難でないので、miRNAの調節不全を評価するために使用され得る。好都合には、エキソソームは、各種の方法、例えばマイクロアレイまたはqRT−PCRによりmiRNAの調節不全を評価するために使用され得る。疾患のMiRNAマーカーは、疾患の診断または予後であることが既に公知のものから選択され得るか(例えば、Spizzo 2009 Cell 137:586[96])、または本発明もしくは他の手法を使用して新しく開発され得る。これらのマーカーを検出するためのステップは、上記と同じもの、エキソソームの単離、各種方法による特異的miRNAの検出であってよい。
あるいは、エキソソームRNAにおけるmRNAマイクロアレイは、疾患状態において上方制御および下方制御されるmRNAを決定するために使用され得る。続いて、疾患に関連がある(1つまたは複数の)miRNAを予測するために生命情報科学が使用され得る。
miRNA、siRNAまたは関連分子の投与後にエキソソーム中におけるmiRNA、siRNAまたは標的mRNAのレベルの低下または変化が認められる場合、候補分子、マーカーもしくは治療送達剤(例えばリポソーム)または送達方法は選択され得る。
好都合には、候補分子は、RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するための多胞体(MVB)の形成に関与するタンパク質または脂質から選択され得る。
より正確には、タンパク質は、Alix、Hrs、vps36、EAP30、EF1a、BIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41、N−スフィンゴミエリナーゼから成る群から選択され得る。
好都合には、本発明の方法は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、ならびにウイルス感染症または他の感染症を含む群から選択される疾患の予防または治療または診断のために使用され得る。
本発明の別の目的は、
(a)体液からエキソソームまたは小胞を単離するための手段と、
(b)前記エキソソーム中のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルを測定するための手段と
を含むキットである。
好都合には、本発明のキットは、対照との比較の手段をさらに含むことができる。
miRNA/siRNAのすべての標的を同定することに関する本発明の部分について、対照とは、同様であるが有効でない分子で治療された細胞または動物を指すことができる。本発明の一実施形態において、小胞またはその成分の量に対するmRNA量だけを測定すればよい。かかる実施形態において、前記対照は、小胞またはその成分の量である。他の場合、前記対照は、未治療の個体等であってよい。
本発明の別の目的は、RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するためのエンドリソソーム系の形成に関与するタンパク質または脂質の使用である。
本発明の意味において、「RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの活性を調節する」は、細胞中におけるRNAもしくは小分子RNAの合成における、あるいは細胞中におけるRNAもしくは小分子RNAのレベルにおける、あるいはRNAの転写を調節するその能力、RNAのデキャッピング、脱アデニル化もしくは分解を誘導するその能力、翻訳を調節するその能力、またはそれ以外の場合はタンパク質の発現を阻害するその能力における修飾の任意の誘導を意味する。好都合には、前記修飾は、使用前のRNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAもしくは非コードRNA、または前記タンパク質もしくは脂質の活動レベルと比較した遺伝子の低下または阻害であってよい。
本発明の意味において、「RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの細胞間移行を調節する」は、使用前の移行または前記タンパク質もしくは脂質のレベルと比較した細胞から別の細胞へのRNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの移行の修飾を意味する。特に、これはまた、例えば培養培地中において細胞からエキソソームまたは小胞を産生し、次いでエキソソームを個体に移行して個体の細胞中へのRNA移行を媒介する能力を含むこともできる。
最高水準の技術と比較して、本発明者らは、驚くべきことに、本発明による遺伝子の阻害は、細胞に対する影響が小さく、例えば細胞分裂に対する障害が少ないことを見出した。
好都合には、前記タンパク質は、ESCRT(endosomal sorting
complex required for transport)に由来し得る。
好都合には、これらのタンパク質および小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNAは、細胞外空間中において多胞体(MVB)により分泌される小胞中に含まれ得る。
本発明の一実施形態において、前記小胞は、エキソソームであってよい。
本発明の別の一実施形態において、前記タンパク質は、Alix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0もしくはV1ATPアーゼ、vps41、または請求項36の方法により同定される遺伝子によりコードされる任意のタンパク質、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0もしくはV1ATPアーゼ、vps41、COGC4、ATG3、ATG8、COG4、PI3K、NEDD4L、ARFGEF4、CHML、RAB10、RAB35、RALB、RAFGEF6、SCD、GIPC1、SCGB1D1、UBE2M、USPIO、EEF2、LILRB1、RAB36、RANBP2、SFRP2、SLC4A4、SMPD3、スフィンゴミエリナーゼ、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的ペプチダーゼ22)、trpc3、CLCN7、CTSC、LAMR1、RNF32、PRNIP、HMGCR、NPC1、SLC6A4、FAU、THEA、ZP2、SCGB1D1から成る群から選択され得る。
本発明の特定の一態様において、関与するタンパク質または脂質は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の予防または治療のために使用され得る。
本発明の別の特定の一態様において、前記タンパク質または脂質は、ヒト、腫瘍または胎児の遺伝子型を調べるためおよび/またはその状態の特性を決定するために使用され得る。
本発明の別の目的は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の治療のためのエンドリソソーム系の体を標的とするためのAlix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41から成る群から選択されるタンパク質の使用である。
換言すれば、本発明の別の目的は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の治療方法であって、エンドリソソーム系の体を標的とするためのAlix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41から成る群から選択される医薬的に有効な量のタンパク質または上記のものを、それを必要とする対象に投与することを含む方法である。
さらに換言すれば、本発明の別の目的は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の治療のための治療薬の製造のための、エンドリソソーム系の体を標的とするためのAlix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41、Alix、Hrs、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EAP30(30kDAのELL会合タンパク質、SNF8)、EF1a(延長因子1a)およびBIG2、hps4(ヘルマンスキー−パドラック症候群4)、hps1(ヘルマンスキー−パドラック症候群1)、PRNP(プリオンタンパク質)、SCFユビキチンリガーゼ(Skp1−Cullin−F−ボックスタンパク質)、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ(V0またはV1アデノシン三リン酸分解酵素)、vps41、COGC4(保存されたオリゴマーゴルジ成分4)、ATG3(オートファジー関連タンパク質3)、ATG8、COG4、PI3K(ホスファチジルイノシトール3−キナーゼ)、NEDD4L(発生的に発現が下方制御された神経前駆細胞4様)、ARFGEF4(ADPリボシル化因子グアニンヌクレオチド交換因子−4タンパク質)、CHML(コロイデレミア様)、RAB10(ras関連GTP結合タンパク質10)、RAB35、RALB(V−ralサル白血病ウイルス癌遺伝子相同体B)、RAPGEF6(Rapグアニンヌクレオチド交換因子6)、SCD(ステアロイルCoAデサチュラーゼ)、GIPC1(GIPC PDZドメイン含有ファミリー、メンバー1)、SCGB1D1(セクレトグロビン、ファミリー1D、メンバー1)、UBE2M(ユビキチン共役酵素E2M)、USP10(ユビキチン特異的プロテアーゼ10)、EEF2(真核生物翻訳伸長因子2)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体、サブファミリーB)、RAB36、RANBP2(Ran結合タンパク質2)、SFRP2(分泌性Frizzled関連タンパク質2)、SLC4A4(溶質キャリアファミリー4、重炭酸ナトリウム共輸送体、メンバー4)、SMPD3(スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ3)、スフィンゴミエリナーゼ、スフィンゴミエリンシンターゼ1、スフィンゴミエリンシンターゼ2、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的プロテアーゼ22)、trpc3(一過性受容器電位カチオンチャネル、サブファミリーC、メンバー3)、CLCN7(クロライドチャネル7)、CTSC(カテプシンC)、LAMR1(ラミニン受容体1)、RNF32(リングフィンガータンパク質32)、ERI3(増強されたRNAi−3)、HMGCR(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリルCoA還元酵素)、NPC1(ニーマン−ピック病、C1型)、SLC6A4(ナトリウム依存性セロトニントランスポータ、溶質キャリアファミリー6メンバー4)、FAU、THEA(ACOT11、アシル補酵素Aチオエステラーゼ11)、CKAP4、COG1−8タンパク質、vps1−45タンパク質、CHMPファミリータンパク質、選別ネキシン、rab5、7、9、38、Arf2、Arf6、GGA1−3、スフィンゴミエリンおよびステロール代謝遺伝子および薬物(例えば、GW4869、スフィンゴミエリンエステラーゼ)、MVBまたはエキソソーム内への選別のその関与に関連するコレステロールまたは脂質ラフト分割および代謝に影響を及ぼす薬物および遺伝子、特にNPC1、HMGCR、およびコレステロール低下薬のスタチンクラス(例えばメバスタチン)から成る群から選択されるタンパク質の使用である。
本発明の別の目的は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の治療のためであって、エンドリソソーム系の体を標的とするための、Alix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41から成る群から選択されるタンパク質を標的とするsiRNAまたはmiRNAまたはその関連分子の使用である。
本発明の別の目的は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の治療方法であって、エンドリソソーム系の体を標的とするための、Alix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41から成る群から選択されるタンパク質を標的とする治療上有効量のsiRNAまたはmiRNAまたはその関連分子の、それを必要とする個体への投与を含む。
本発明の別の目的は、結核、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、ハンティントン舞踏病、脆弱X症候群)、HTLV−1およびHTLV−2、HIV−1、miRNAを産生するウイルス(例えばKSHV、EBNA)またはプリオンにより生じる疾患、癌、発育上の欠失、およびウイルス感染症を含む群から選択される疾患の治療方法であって、エンドリソソーム系の体を標的とするためのAlix、Hrs、vps36、EAP30、EF1aおよびBIG2、hps4、PRNP、SCFユビキチンリガーゼ、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ、vps41、Alix、Hrs、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EAP30(30kDAのELL会合タンパク質、SNF8)、EF1a(延長因子1a)およびBIG2、hps4(ヘルマンスキー−パドラック症候群4)、hps1(ヘルマンスキー−パドラック症候群1)、PRNP(プリオンタンパク質)、SCFユビキチンリガーゼ(Skp1−Cullin−F−ボックスタンパク質)、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ(V0またはV1アデノシン三リン酸分解酵素)、vps41、COGC4(保存されたオリゴマーゴルジ成分4)、ATG3(オートファジー関連タンパク質3)、ATG8、COG4、PI3K(ホスファチジルイノシトール3−キナーゼ)、NEDD4L(発生的に発現が下方制御された神経前駆細胞4様)、ARFGEF4(ADPリボシル化因子グアニンヌクレオチド交換因子−4タンパク質)、CHML(コロイデレミア様)、RAB10(ras関連GTP結合タンパク質10)、RAB35、RALB(V−ralサル白血病ウイルス癌遺伝子相同体B)、RAPGEF6(Rapグアニンヌクレオチド交換因子6)、SCD(ステアロイルCoAデサチュラーゼ)、GIPC1(GIPC PDZドメイン含有ファミリー、メンバー1)、SCGB1D1(セクレトグロビン、ファミリー1D、メンバー1)、UBE2M(ユビキチン共役酵素E2M)、USP10(ユビキチン特異的プロテアーゼ10)、EEF2(真核生物翻訳伸長因子2)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体、サブファミリーB)、RAB36、RANBP2(Ran結合タンパク質2)、SFRP2(分泌性Frizzled関連タンパク質2)、SLC4A4(溶質キャリアファミリー4、重炭酸ナトリウム共輸送体、メンバー4)、SMPD3(スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ3)、スフィンゴミエリナーゼ、スフィンゴミエリンシンターゼ1、スフィンゴミエリンシンターゼ2、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的プロテアーゼ22)、trpc3(一過性受容器電位カチオンチャネル、サブファミリーC、メンバー3)、CLCN7(クロライドチャネル7)、CTSC(カテプシンC)、LAMR1(ラミニン受容体1)、RNF32(リングフィンガータンパク質32)、ERI3(増強されたRNAi−3)、HMGCR(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリルCoA還元酵素)、NPC1(ニーマン−ピック病、C1型)、SLC6A4(ナトリウム依存性セロトニントランスポータ、溶質キャリアファミリー6メンバー4)、FAU、THEA(ACOT11、アシル補酵素Aチオエステラーゼ11)、CKAP4、COG1−8タンパク質、vps1−45タンパク質、CHMPファミリータンパク質、選別ネキシン、rab5、7、9、38、Arf2、Arf6、GGA1−3、スフィンゴミエリンおよびステロール代謝遺伝子および薬物(例えば、GW4869、スフィンゴミエリンエステラーゼ)、MVBまたはエキソソーム内への選別のその関与に関連するコレステロールまたは脂質ラフト分割および代謝に影響を及ぼす薬物および遺伝子、特にNPC1、HMGCR、およびコレステロール低下薬のスタチンクラス(例えばメバスタチン)から成る群から選択されるタンパク質の活性を修飾する化学物質を治療上有効量で、それを必要とする個体への投与を含む。
本発明の意味において、「修飾する」は、タンパク質の活性の低下または増加を意味する。
本発明は、こうして多くの適用を見出し、それらの内の幾つかは後で記載される。
一般的に言って、RNAi送達は、治療に対する主要な障壁である。本発明は、早期臨床試験における送達方法を最適化することの一助となるための、後期臨床試験での転帰の測度と医薬品規制当局による承認の機会とを増強するための、および個ヒトのための用量および薬物選択を可能にするための、各患者におけるRNAi送達の費用効果的な測度を提供するものである。
前記研究により小分子RNA活性を制御するエンドリソソーム系の能力が示されるので、本発明は、どの遺伝子が実際にmiRNA活性に影響を及ぼすのかを同定することを可能にすることができる。これらの遺伝子としては、ESCRT複合体よりもmiRNA活性に直接関与し得る幾つか、例えばゴルジ小胞選別、多胞体−リソソーム選別に関与する遺伝子を挙げることができるが、この一覧は網羅的ではない。本発明者らの研究は、ESCRT複合体がmiRNA活性に影響を及ぼすが、実際は、ESCRT複合体の効果は、他の多胞体プロセス、例えばコレステロール/脂質ラフト選別、BLOC複合体(リソソーム関連細胞小器官複合体の生合成)、セラミド、スフィンゴミエリン、GGA複合体(ゴルジ局在性γ−ear含有ADPリボシル化因子結合タンパク質)または他のものに対する間接効果である可能性があることを示唆する。
本発明は、特異的な細胞型を標的とすることを可能にし、血液、またはリンパ管、または細胞間隙および体液への拡散によりsiRNAの移行を可能にしうる手段により、細胞中における活性siRNAおよびmiRNAを送達することを可能にすることができる。
本発明はまた、siRNAおよびmiRNAの活性を増加すること、または減少すること、あるいは小分子RNA経路の成分を区画するかもしくは制御する細胞間移行によるか、またはヘテロクロマチンによるDNA転写の調節によるかのいずれかによりその効果を拡大することを可能にすることもできる。したがって、MVBまたはmiRNAに会合するHIV−1やプリオン等の多くのウイルスおよび疾患は、本発明により標的とされ得る。さらに、本発明は、血液試料によって、状態(例えば腫瘍)またはヒト(特に母親からの血液による胎児)もしくは腫瘍の遺伝子型を診断する方法を提供することができる。
本発明は、小分子RNAのサブセットの活性を選択的に制御するための新規な手段と、病原菌の増殖を阻害するための有効な手段とを提供することができる。
また、本発明は、例えば、胎児の遺伝子型を調べることと、現在使用される手法より少ないリスクをもたらす血液試料により癌を評価することとを可能にすることもできる。本発明は、本技術分野において周知の手段により特異的細胞型に標的とされ得る内在性手段(最小限の毒性効果および免疫学的な効果)によって、細胞内にsiRNA、miRNAまたは他の小分子RNAを移行することを可能にすることができる。
本発明は、siRNAまたはmiRNA活性、および任意の生物における疾患の治療または治療の調節に使用される他の種類の小分子RNAの活性を調節するような医療的適用を有することができる。
また、本発明は、疾患のためのmiRNA調節における適用を有することも可能であり、ここで小分子RNA、それらのプロセシングまたは効果は、例えば癌、発育上の問題、胚発生、受精およびウイルス感染症にとって重要である。
本発明は、標的細胞への、任意の種類のRNA、特に小分子RNAまたはmRNAの送達における適用を有することもできる。
本発明の別の可能な適用は、血液もしくは別の源からの血液エキソソーム中またはヒトもしくは母親からの他の成分中に含まれるRNA、miRNAまたは場合によってはDNAの解析を行う能力である。それは、一方で、現在使用される手法(例えば、羊水または生検材料の試料を得る)よりも危険でない方法で、ヒト、腫瘍または胎児の遺伝子型を調べるか、またはその状態の特性を決定することを可能にすることができる。多くの神経変性疾患、ウイルス性疾患、またはプリオンに基づく疾患は、感染の間のRNAと、miRNA機構に関与するものと同じタンパク質とに依存する。これらの疾患の治療は、本発明に由来することができる。さらに、本発明は、miRNAに会合するタンパク質と結合する抗体が存在する自己免疫疾患の、およびMVBまたはmiRNAが重要である多くの疾患、例えば、結核、HTLV−1またはHTLV−2およびHIV−1、miRNAを産生するウイルス(KSHV、EBNA等)、プリオン、またはmiRNAもしくはMVB経路を標的とする任意の感染要因、ならびにアルツハイマー病、ハンティントン舞踏病または脆弱X症候群としての他の神経変性疾患の治療を可能にすることができる。
本発明の別の目的は、内生的に産生された小分子RNA、例えばmiRNAの効率または活性を測定するための方法である。内生的に産生されたmiRNAまたは小分子RNAの活性/効率または発現/欠如は、エキソソーム中における小分子RNAを直接測定すること、またはその標的RNA、通常はmRNAを測定することにより測定され得る。これは、細胞自体により産生される小分子RNAの活性または存在または効率に基づく診断試験または予後試験の基礎であり得る。
Ago2およびGW182が多胞体と共局在することを示す共焦点顕微鏡写真。所定のプラスミドによるトランスフェクションの翌日にMVBを標識するために細胞にN−Rh−PEを負荷し、その細胞を共焦点顕微鏡法により検討した。細胞を、(A)CD82−YFP、(B)Sec61β、(C)eGFPN1、(D、E)GFP−GW182、または(F、G)GFP−Ago2でトランスフェクションした。(H)において、細胞をN−Rh−PEで負荷しなかった。代わりに、Gag−RFPおよびAgo2−GFPを発現するプラスミドで細胞を共トランスフェクションした。(I)において、Ago2−GFPでトランスフェクションした細胞を軽く固定し、透過化処理し、Dcp1aを免疫蛍光により検出した。 MVBへのGFP−GW182の局在化がストレス顆粒形成には依存しないことを示す共焦点顕微鏡写真。細胞を、GFP−GW182、ならびにそれぞれストレス顆粒の形成を阻害するかまたは駆動する(A)顕性不活性TIA−1または(B)構成的活性eIF2a S51Dを発現するプラスミドで共トランスフェクションした。(C)において、GFP−GW182を発現し、N−Rh−PE(N−ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)を負荷した細胞をシクロヘキシミドで処置し、P−ボディおよびストレス顆粒を溶解させた。 Dcp1a(mRNA−デキャッピング酵素1A)でなく、GW182がユビキチン結合していることを示すウエスタンブロット。(A)移行受容体、(B)Dcp1a、または(C)GW182およびUbの免疫共沈降を行った。内在性タンパク質を認識する抗体でタンパク質を検出した。対照は、種およびアイソタイプ(可能な場合)がマッチした抗体の免疫沈降から成る。(C)の右のパネルにおいて、Ge−1を認識する抗体で免疫沈降したユビキチン化タンパク質をブロットした。 ESCRT複合体のメンバーは、MVBへのGW182の局在化でなくmiRNA活性に影響を及ぼす。(A)GFP−GW182、ならびにAlixまたはvps36を標的とする50nMのsiRNAによるトランスフェクションの翌日にMVBを標識するN−Rh−PEを負荷した細胞を示す共焦点顕微鏡写真。(B)突然変異部位に対するLet−7aの発現率を示す(ウミシイタケルシフェラーゼで正規化)。ESCRT複合体の幾つかのメンバーのノックダウンは、Let−7aの活性を阻害する。対照、tsg101、vps36、hrs、alixおよびGW182についての突然変異部位の発現に対するLet−7aのレベルの解析。ウミシイタケルシフェラーゼを発現するプラスミド、無傷のまたは突然変異したLet−7a標的部位に結合する50nM siRNA、およびホタルルシフェラーゼを発現するpGL3で細胞をトランスフェクションした(n=6)。(C)ESCRT複合体の幾つかのメンバーのノックダウンは、miR−206の活性を阻害する。対照、tsg101、vps36、hrs、alixおよびGW182についてのmiR−206標的の発現率の解析。50nM siRNA、miR−206またはmiR−K12−4を発現するプラスミド、および二重ルシフェラーゼプラスミドpsiCHECK(商標)(Promega)内に挿入されるエストロゲン受容体3’UTRで細胞をトランスフェクションした(n=4)。30時間後の評価したルシフェラーゼ活性。 分画遠心分離はエキソソームを非常に濃縮する。(A)エキソソームのマーカー(CD63、Tfr RまたはUb)による50μgの細胞またはエキソソーム溶解物のウエスタンブロット。(B)BIG2を標的とするsiRNAまたは対照による細胞のトランスフェクションの36時間後のエキソソームペレットの細胞数および総タンパク質定量化。(C)酢酸ウラニル染色の後の再懸濁エキソソームペレットの電子顕微鏡観察。(D)PBS(リン酸緩衝食塩水)中に再懸濁した精製エキソソームペレットの動的光散乱解析。上のグラフは、検出された粒子の相対数(y軸)の関数としてのnm(x軸)における大きさとして5セットの測定値を表す。下のグラフは、体積(y軸)の関数としてのnm(x軸)における大きさを表す。体積による測定値は、存在するより大きな粒子の表現を指数的に増幅する。 エキソソームは、GW182中において濃縮され、miRNAを含有する。(A)GW182、Ago2、Dcp1aおよびGe−1を認識する抗体による全細胞溶解物およびエキソソームからの等量のタンパク質のウエスタンブロット。(B)15%のアクリルアミドゲル上のトータル細胞RNAと比較したエキソソームの2つの調製物からのPNK標識RNA。(C)エキソソームからクローン化した19〜33のヌクレオチドのRNAの配列。 エキソソームは、BIG2に依存する方法で標的細胞に活性siRNAおよびmiRNAを移行する。(A)GFPでトランスフェクションした細胞から精製されたエキソソーム。GFPでトランスフェクションした細胞と共にsiRNAまたは対照siRNAをインキュベートした。フローサイトメトリーによって、8時間または24時間後にGFP発現を検討した。GFP発現を、1−(GFP発現GFP siRNAエキソソーム/GFP発現制御siRNAエキソソーム)×100(n=3、p<0.05、対応のあるt検定)として算出した。(B)miR−206またはmiR−K12−4でトランスフェクションした細胞から精製されたエキソソームを、psiCHECK二重ルシフェラーゼプラスミド内に挿入したmiR−K12−4についての標的部位でトランスフェクションした細胞と共にインキュベートした。8時間後にルシフェラーゼの活性を測定した。ホタルルシフェラーゼ発現の阻害を、1−(ホタルルシフェラーゼ/ウミシイタケルシフェラーゼmiR−K12−4エキソソーム)/(ホタルルシフェラーゼ/ウミシイタケルシフェラーゼmiR−206エキソソーム)×100(n=4、p<0.05、対応のあるt検定)として算出した。誤差棒は、平均値の標準誤差を表す。 エキソソームは、BIG2に依存する方法でmiRNA活性の移行を媒介する。miR−206またはmiR−K12−4ならびにBIG2を標的とするsiRNAまたは対照でトランスフェクションした細胞から精製したエキソソームを、miR−K12−4についての挿入標的部位でホタルルシフェラーゼを発現するpsiCHECK二重ルシフェラーゼプラスミドでトランスフェクションした細胞と共にインキュベートした。他の対照において、psiCHECKレポーターを発現する細胞を、miR−206またはmiR−K12−4についての裸のプラスミドと共にインキュベートした。8時間後にルシフェラーゼの活性を測定した(n=4、p=0.0287、t検定、a=0.05)。左下。GFPを標的とするsiRNAもしくは対照siRNA、または裸のトランスフェクションされなかったsiRNAでトランスフェクションした細胞からのエキソソームを、GFPでトランスフェクションした細胞と共にインキュベートした。8または24時間後にFACS解析でGFP発現を測定した(右)。 精製エキソソームは、Dcp1aやGe−1でなくGW182中において濃縮される。(a)エキソソームおよび細胞からの等量のタンパク質を、エキソソーム濃縮タンパク質(CD63)についてのウエスタンブロットにより解析した。再懸濁エキソソームペレットの電子顕微鏡観察。(b)エキソソームの動的光散乱は、適切な大きさ(20〜90nm)の単一の母集団を示す。誤差棒、5つの測定値のSEM。(c)BIG2のRNAiは、エキソソーム調製物中におけるタンパク質の回収を低下させる(対応のあるt検定、n=4、p=0.0194、a=0.05)。対照に対するBIG2についての細胞数のパーセントと、対照に対するBIG2についてのエキソソームペレットのパーセントとの解析。(d)エキソソームおよび全細胞からの等量のタンパク質をウエスタンブロットにより解析した。(e)エキソソームを、抗GW182 mAB 4B6で標識し、電子顕微鏡観察により観察した。(f)粗膜画分および細胞質(上清)画分のウエスタンブロット(16000g、15分間)。(g)ウミシイタケルシフェラーゼ(5から適応させた)に融合した標的3’UTRとのlet−7a相互作用を示すレポーター構築体。MiRNA抑制mRNAは、細胞質画分内に存在しないが、膜画分内には存在する(16000g、45分間、アクチン n=3、p=0.0390、RRM2 n=3、p=0.0225)。 Dcp1aでなく、GW182は、多胞体と共局在する。(a)細胞に、(a)YFP−CD82、MVB濃縮タンパク質、(b、c)GFP−GW182、(d)GFP−Ago2、または(e,f)Dcp1aを発現するプラスミドによるトランスフェクションの後でNRhPEを負荷する。(g、h)細胞を、GFP−GW182およびRFP−Dcp1aでトランスフェクションした。スケール棒=2μM。RFPまたはNRhPEは、赤色で示され(左の欄)、GFPまたはYFP標識タンパク質は緑色で示され(中央の欄)、共局在は、結合したパネルにおいて黄色で示される(右の欄)。 エキソソームは、成熟miRNAを含むが、miRNA標的mRNAを欠く。(a)ヒトゲノムDNAにマッチする配列の割合としての、精製エキソソーム中におけるクローン化小分子RNA配列の同一性を表す円グラフ。(b)エキソソームからクローン化した全miRNAの粒度分布は、21〜22のヌクレオチドで中央値を有する母集団を示す。(c)エキソソームは、全細胞と同様のmiRNAプロファイルを含む。(d)MiRNA抑制mRNAは、細胞と比較してエキソソームから除外される(アクチンn=4、p=0.0019、RRM2 n=3、p=0.006)。(e)生物情報科学的事後解析は、miRNAの確認されたmRNA標的がエキソソーム中において過度に少なく示され(13.63%、期待値14、χ2=6.636、p=0.01)、より少ないmiRNA標的化を受けるハウスキーピング遺伝子がエキソソーム中において過度に多く示される(35.89%、χ2=16.641、p<0.0001)ことを示す。誤差棒は、信頼区間(95%、改良したWald法)を示す。 ESCRT複合体成分のノックダウンは、miRNA活性に支障を来す。(a)Dcp1aではなく、GW182は、ユビキチン化タンパク質と会合する。免疫沈降の抗体は上のレーンに示され、ブロット法の抗体は白色で示される。(b)ESCRT複合体成分のノックダウンは、GW182の蓄積を引き起こす。(c)siRNAのトランスフェクションの36時間後にGFP−GW182およびN−Rh−PEの共局在化を検討した。(d)ESCRT複合体の幾つかの成分のノックダウンは、Let−7aの活性を阻害する(分散分析、n=4、p=0.003、F=4.854、a=0.05)が、Let−7aの蓄積を変化させない。負荷対照としてU6RNAを使用した。(e)ESCRT複合体の幾つかのメンバーのノックダウンは、miR−206の活性を阻害する。(分散分析、n=3、p=0.015、F=6.577、a=0.05)。単球のトランスフェクションの際の単球細胞中における検出可能なmiR206発現およびmiR206の蓄積の欠如がノーザンブロット法により確認された。 ウシ血清に依存しないエキソソーム様小胞中における、および細胞中におけるGW182の濃縮は、免疫系統ではない。(a)Dcp1aではなく、GW182は、無血清培地(X−Vivo−15)中で培養された単球細胞または(b)Hela細胞から調製されたエキソソーム中において濃縮される。 さらなる共焦点顕微鏡画像。GFP不含(上)、小胞体特異的タンパク質sec6lb−GFP(中央)およびNRhPE、またはHIV−1およびGFP−Ago2からのRFP−Gag(下)の共焦点顕微鏡法。スケール棒=2μM。 免疫蛍光による内在性GW182、Dcp1aおよびMVB(CD63)の局在化。(a)Mono−Mac−6細胞中における抗ヒトGW182抗血清18033で標識した一部の病巣がMVBと共局在する(白色の矢印は、共局在した病巣を強調する)。なお、抗GW182抗血清は、GW182に加えてAgoおよびGe−116を認識することから、P−ボディおよびGW−ボディの両方を標識する。(b)MVBとのより小さい共局在性が、抗Dcp1a抗体で観察された。(c)前述の24のように抗GW182 mAb 4B6および抗Dcp1aで共標識された293T細胞。 共焦点顕微鏡写真:Dcp1aではなく、GW182は、Hela細胞中における多胞体と共局在する。(a)N−Rh−PEとのGFP−Ago2、GFP−Dcp1aもしくはGFP−GW182の、またはRFP−Dcp1aとのGFP−GW182のHela細胞中における共局在性。スケール棒=2μM。GFP−GW182およびMVBによるRFP−Dcp1aの高度な共局在性が、Helaにおいて、単球細胞とは対照的に観察された(それぞれ58%対6%)。しかし、GFP−GW182中断構造は、Dcp1aよりも非常に頻繁にHela細胞中におけるMVBマーカーN−Rh−PEと共局在した(68%対15%)。(b)小さい比率の細胞は、GFP−Ago2とMVBとの間の共局在性を少ししか示さなかった。N−Rh−PEとのGFP−Ago2の劣った共局在性、またはMVB(中央)およびGFP−GW182(下)とのRFP−Dcp1aの著しい共局在性を示すHela細胞の例。スケール棒=2μm。 共焦点顕微鏡写真:MVBに対するGFPGW−182の局在化は、ストレス顆粒形成に依存しない。N−Rh−PEとのGFP−GW182の共局在性を、単独(a)で、あるいはそれぞれストレス顆粒33の形成を阻害するかもしくは駆動する(b)TIA−1顕性不活性または(c)構成的活性eIF2a変異体(S51D)による共トランスフェクションの後で検討した。スケール棒=2μm。 細胞と比較してエキソソーム中における濃縮を示す公知のmiRNA標的またはハウスキーピング遺伝子のmRNAの表。miRNAの公知の標的およびハウスキーピング遺伝子の細胞に対するエキソソーム中におけるmRNAの比を示すことから誘導されるマイクロアレイデータ。赤色で強調されたmRNAは、細胞と比較してエキソソーム中における濃縮を示し、緑色のものは、エキソソーム中において減弱する。 siRNA治療の有効性の確認。(a)所定のsiRNAによるトランスフェクションの30時間後に単球細胞からcDNAを調製した。b−アクチンおよび適切なmRNAを増幅するために30サイクルのPCRをプライマーにより行った。10nM siRNAによる治療の48時間後、(a)タンパク質レベルのHela細胞におけるノックダウン(alix、hrs、siRNA)における通りの(b)mRNAレベルについてHela細胞をアッセイするか、またはEGFR分解の阻害(tsg101、vps36、hrs、PTPN23)を用いて、siRNAによるそれぞれタンパク質産生およびタンパク質機能の効率的阻害を確認した。ESCRT複合タンパク質は、Alixを除いて、EGFによるそのライゲーションの後、EGFRの効率的な下方制御のために必要とされる。 効率的なmiRNA活性は、Hela細胞中における多少のESCRT複合タンパク質を必要とする。Hela細胞中における効率的なmiRNA活性は、ESCRT複合体のメンバーの選択を必要とする。siRNAおよびレポータープラスミドによる細胞のトランスフェクションの48時間後に二重ルシフェラーゼ測定を行った。ESR(一元配置分散分析、F=10.82、p=0.0004)、Let−7a(一元配置分散分析、F=9.46、p=2 E−07)。 Hela細胞中におけるmiRNA活性の効率が、ESCRT複合体のメンバーの選択を必要とすることを示す。siRNAおよびレポータープラスミドによる細胞のトランスフェクションの48時間後に二重ルシフェラーゼ測定を行った。(a)エストロゲン受容体(ESR、miR−206についての標的部位を含む)の3’UTRに結合するホタルルシフェラーゼを有するPsicheck二重ルシフェラーゼレポーターと、miR−206前駆体またはmiRK12−4前駆体のいずれかを発現する第2プラスミドとで細胞を共トランスフェクションした(一元配置分散分析、F=10.82、p=0.0004)。値をウミシイタケルシフェラーゼ発現に正規化する。(b)ホタルルシフェラーゼを発現するプラスミドpGL3と、2つのヒト工的let−7a標的部位または突然変異let−7a標的部位に結合するウミシイタケルシフェラーゼを発現する第2プラスミドとで細胞をトランスフェクションした(一元配置分散分析、F=9.46、p=2 E−07)。値をホタルルシフェラーゼに正規化する。(c)Mono−Mac6およびHela細胞中におけるlet−7aおよびmiR206レポーターを使用して行われた二重ルシフェラーゼアッセイについての正規化されていない値または生の値。
細胞への活性siRNAおよびmiRNAの送達
材料および方法
抗体
抗体を以下のように得た。ウサギおよびマウス免疫グロブリンG(Sigma−Aldrich、St.Quentin Fallavier、France)、抗モノおよびポリユビキチン化タンパク質クローンFK2[Tebu−bio、Le Perray en Yvelines、France]、抗Dcp1aウサギポリクローナル(J.Lykke−Andersen、University of Coloradoの寄贈)、抗GW182(血清18033)、抗Ge−1(血清1C6)、および正常ヒト血清(M.Fritzler、University of Calgaryの寄贈)。
細胞培養
10%FBS(リン酸緩衝食塩水)と非必須アミノ酸(Invitrogen、Paris、France)とOPI(オキサロアセテート、ピルベートおよびウシインスリン)培地補助剤(Sigma−Aldrich)とを含有するRPMI1640(Roswell Park Memorial Institute1640緩衝液)中でMono−Mac6細胞系(DSMZ、Braunschweig、Germany ACC−124)を培養した。
エキソソームの濃縮
細胞を、8〜24時間、0.5〜1.0×10細胞/mLの密度で増殖させた。細胞を、5分間、400gで遠心分離し、上清を除去した。同じプロセスを、1200g(5分間)、10000g(30分間)で遠心分離により繰り返した。100000gでの遠心分離(1時間、SW27ロータ、Beckman−Coulter、Roissy、France)の後、すべての上清をマイクロピペットにより除去し、その後の分析のためにPBS中においてペレットを回収した。
共焦点顕微鏡法
細胞を、遠心分離(90g、5分間)により濃縮し、培地中に再懸濁し、直ちに解析した。使用するフルオロフォアの明るさおよび63×対物レンズにより可能となる最小面(0.4〜1.2μm)を使用して488nmおよび561nmのレーザによるZeiss LSM510共焦点顕微鏡で画像を取り込んだ。使用するフィルタは、500〜530nm(GFP)および550〜650(N−ローダミン−ホスファチジルエタノールアミン、ローダミン蛍光タンパク質(RFP)であった)。ImageJを使用して画像を解析した。
N−ローダミン−ホスファチジルエタノールアミン(N−Rh−PE)による細胞負荷
(Vidal,M.、Mangeat,P.、およびHoekstra,D.Aggregation reroutes molecules from a recycling to a vesicle−mediated secretion pathway during reticulocyte maturation.J.Cell Sci.110、1867〜1877頁(1997)[46])に記載されるように手法を行った。本質的に、PBS中で細胞を2回洗浄し、エタノールにおける3μM N−Rh−PE(Avanti Polar Lipids、Alabaster、AL、USA)を細胞懸濁液内にハミルトン注射器で注入した。ボルテックスした後、細胞を4℃で1.5時間インキュベートした。細胞を2回洗浄し、培養培地中で再懸濁し、5%のCOで37℃で4時間インキュベートした後、共焦点解析を行った。
プラスミドおよびsiRNA
GFP−hAgo2(Jakymiw,A.ら、Disruption of GW bodies impairs mammalian RNA interference.Nat.Cell Biol.7、1267〜1274頁(2005)[47])(11590)、YFP−CD82(Sherer,N.M.ら、Visualization of retroviral replication in living cells reveals budding into multivesicular bodies.Traffic.4、785〜801頁(2003)[48])(1819)、(1817)、Gag−RFP[48](1814)、Sec61β−GFP(Voeltz,G.K.、Prinz,W.A.、Shibata,Y.、Rist,J.M.、およびRapoport,T.A.A class of membrane proteins shaping the tubular endoplasmic reticulum.Cell.124、573〜586頁(2006)[49])(15108)を発現するプラスミドをAddgene(Cambridge、MA、USA)を介して入手した。GFP−GW182−GFP[3](Ed Chan、University of Florida、USA)と、TIA−1の顕性不活性バージョン(Kedersha,N.L.、Gupta,M.、Li,W.、Miller,I.、およびAnderson,P.RNA−binding proteins TIA−1(T−cell intracellular antigen 1)and TIAR(T−CELL restricted intracellular antigen related protein)link the phosphorylation of eIF−2 alpha to the assembly of mammalian stress granules.J.Cell Biol.147、1431〜1442頁(1999)[7])(Nancy Kedersha Brigham and Women’s Hospital and Harvard Medical School、Boston、MA、USA)と、eIF2aの構成的活性バージョン[7](Randall Kaufmann、University of Michigan、Ann Arbor、MI、USA)とを発現するプラスミドは、Nancy Kedershaの寄贈であった。
少なくとも70%のノックダウンmRNA発現が確認されたsiRNAを、Qiagen(Courtaboeuf、France)から入手した。これらは以下の通りだった(すべての参照は、特異的siRNAを示すQiagenからのカタログ番号である)。Hrs(SI00288239CCGGAACGAGCCCAAGTACAA )、siRNAは、特に明記しない限りQiagen(Courtaboeuf、France)から入手した。は、少なくとも75%、それぞれの遺伝子のノックダウンmRNA発現に対して会社により確認されたsiRNAを示す。これらは、以下の通りだった。Hrs(CCGGAACGAGCCCAAGTACAA)、GW182(TNRC6A、SI03648743:AAGAGCTTAACTCATCTTTAA)、Alix(SI02655345:AAGAGCTGTGTGTTGTTCAAT)、Vps36(CCCGATCAATTGAGAATTTAT)、Tsg101(SI00318045)、GFP(1022064、siRNA GAACUUCAGGGUCAGCUUGCCG、配列番号:23)。すべての星印は、陰性対照siRNA(この配列は、明らかにされず、それは、企業の秘密1027281である)。
免疫沈降
20μM MG132(プロテアソーム阻害剤)とコンプリートプロテアーゼ阻害剤カクテル(Roche、Meylan、France)とを有するPBSにおいて、0.5%NP−40(ノニルフェノキシルポリエトキシルエタノール40)、10%グリセロールにおいて20×10細胞/mLの濃度で細胞を溶解した。4℃で20分間回転させた後、溶解物を16000gで30分間遠心分離した。溶解物に抗体を添加した(GW182およびGe−1については1/400、ならびに対照の正常ヒト血清;2μgマウスIgMまたは抗ユビキチンFK2;1/400抗Dcp1aおよび当量のウサギIg[Dcp1a濃度のELISA測定により決定される])。3時間後、タンパク質Gアガロース(Roche、Meylan、France)または抗マウスIgM−アガロース(Sigma−Aldrich)を1時間添加した。3回の洗浄を溶解緩衝液により行い、12000gで1分間遠心分離した。
電子顕微鏡観察
0.25%Formvar膜(EMS)を被覆したニッケルカバーガラス(100メッシュ、EMS、Pennsylvania、USA)上で精製エキソソームを静置した。2%酢酸ウラニルで30秒間染色した後、カバーガラスを乾燥させ、透過型電子顕微鏡(Hitachi H600、75KV)を使用して視覚化した。
動的光散乱
DPBS(Dulbeccoリン酸緩衝食塩水)(Invitrogen)中に再懸濁させた精製エキソソームを、Malvern Instruments(Malvern、UK)からのZetasizer Nano Sで解析した。40マイクロLの石英キュベット中において試料を負荷し、20℃で2分間の平衡化時間の後、5回の測定を自動モードで行った。実験データを、粒子が球体であると仮定してマルチプルナローモードで処理し、溶媒の屈折率および粘度について補正した(それぞれ、溶媒組成から算出される通り1.332および1.029)。平均エキソソーム径を、散乱光の強度の関数としての粒度分布のプロットから導き出した。
PNK、低分子量RNAゲル
トータルRNAを、Trizol LS(Invitrogen)を有する100μLのPBS中においてエキソソーム(100×10の細胞に由来する)から抽出し、10μLの水の中で再懸濁した。2μLのエキソソームRNAまたは0.5μLのトータルRNAを、総体積20μLで1時間、37℃で交換緩衝液B(Fermentas、St.Remy les Chevreuse、France)および5μCurie γATP中で1μLのT4ポリヌクレオチドキナーゼと共にインキュベートした。40μLの水を添加し、過剰なγATP(アデノシン三リン酸)をG25ミニカラム(GE Healthcare、Orsay、France)で除去した。RNAを、前述のように6M尿素を含有する15%ポリアクリルアミドゲル上を移動させた。
ライブラリークローニング
MonoMac−6細胞からのライブラリーについての200μgのトータルRNAとエキソソームからの2μgのトータルRNAとを使用して、記載されるように(Pfeffer,S.Identification of Virally Encoded MicroRNAs.Methods Enzymol.427:51〜63頁(2007)[50])、小分子RNAクローニングを行った。454テクノロジー(www.454.com)を使用してライブラリーを配列決定した。以下のデータベースを使用して、記載されるように(Pfeffer,S.、Lagos−Quintana,M.、およびTuschl,T.Cloning of small RNA molecules.Curr.Protoc.Mol.Biol.Chapter26:Unit26.4.、Unit(2005)[51])、配列に注釈をつけた。ゲノム配列は、UCSC Genome Browserデータベース(NCBI build37、2007年7月)からのものだった。tRNA(移行リボ核酸)、rRNA(リボソームリボ核酸)、snRNA(小型核リボ核酸)、snoRNA(小型核小体リボ核酸)およびscRNA(小型細胞質リボ核酸)配列を、Genbankのリリース158(2007年2月15日)から抽出した。
miRNA活性の試験
miR−206についての標的を含むESR(エストロゲン受容体)の3’UTR(3’非翻訳領域)を含む0.2μgのプラスミド(Adams,B.D.、Furneaux,H.、およびWhite,B.A.The micro−ribonucleic acid(miRNA)miR−206 targets the human estrogen receptor−alpha(ERalpha)and represses ERalpha messenger RNA and protein expression in breast cancer cell lines.Mol.Endocrinol.21、1132〜1147頁(2007)[13])、miR−206またはK12−4を発現する2μgのいずれかのプラスミド、およびtsg101、vps36、hrs、alixまたはGW182を標的とするいずれかの対照siRNAまたはsiRNA(50nM)で細胞をトランスフェクションした。Glo−Max Multi蛍光リーダ(Promega)でDual Luciferase Reporter Assay Kit(Promega、Madison、USA)を使用してルシフェラーゼ活性を30時間後に読み取った。siRNA活性の増加率を、以下のように算出した(例えばtsg101)。([ホタル/ウミシイタケルシフェラーゼ]K4 miRNA+tsg101 siRNA/[ホタル/ウミシイタケルシフェラーゼ]+206miRNA+tsg101 siRNA)/([ホタル/ウミシイタケルシフェラーゼ]+miRNA K4+対照siRNA/[ホタル/ウミシイタケルシフェラーゼ]+miRNA206+対照siRNA)。
siRNAおよびmiRNAの細胞間移行
一群の細胞を250nM GFP siRNAまたは対照siRNAでトランスフェクションし、8時間培養した後、エキソソームを単離した。エキソソームペレットを、1.2mLのX−VIVO15培地(Lonza、St.Beauzire、France)中において再懸濁した。第2群の細胞を、eGFPN1を発現する1μgのプラスミドでトランスフェクションした。EGFPN1プラスミドのトランスフェクションの1時間後、X−VIVO15培地(Lonza、St.Beauzire、France)中で細胞を2回洗浄し、500μLのエキソソーム含有X−VIVO15中に0.4×10の細胞を再懸濁させた。標的細胞中における標的発現の阻害率を、100−(GFP siRNAを含有するエキソソームの幾何平均/対照siRNAを含有するエキソソームの幾何平均)として、GFP+細胞上でゲーティングして算出した。エキソソームによるmiRNA移行の実験を、エキソソーム産生細胞中へのmiR−206またはmir−K12−4を発現するプラスミドのトランスフェクションと標的細胞内へのmiR−K12−4についての標的部位を含むpsiCHECKプラスミドのトランスフェクションとを除いて上と同様に繰り返した。対照siRNAまたはBIG2 siRNAを、miR−206およびmiR−K12−4で共トランスフェクションした。ホタルルシフェラーゼ発現の阻害率を、(miRK12−4を含有するエキソソームを有するホタル/ウミシイタケルシフェラーゼ)/(miR−206を含有するホタル/ウミシイタケルシフェラーゼエキソソーム)として算出した。
トランスフェクション
miRNA活性のアッセイ以外のすべての実験について、5×10の細胞を、Solution V(Amaxa、Cologne、Germany)中でNucleofector IIで、製造業者の説明書に従ってトランスフェクションした。遺伝子発現の阻害のために、50nM siRNAを使用した。miRNA活性を評価する実験のため、250μg/mLのDEAE−デキストラン(Promega、Charbonnieres、France)を使用して、FBSを含まない100μLの培養培地中において、1×10の細胞をトランスフェクションした。細胞は、37℃で1.5時間インキュベートした。10μLのDMSOを添加した。3分後、2mLの細胞培養培地を添加し、細胞を遠心分離し、FBSを含有するRPMI1640中で30時間再懸濁させた。
結果
miRNA機構の成分は多胞体と共局在する
ホスファチジルエタノールアミンに対する自己抗体は、GW182に対する自己抗体と共局在し[5]、GawkyショウジョウバエGW182相同体のノックダウンは、拡大したMVBをもたらす[2]。N−ローダミン標識ホスファチジルエタノールアミン(N−Rh−PE)は、MVB中に選択的に蓄積する(Vidal,M.、Mangeat,P.、およびHoekstra,D.Aggregation reroutes moleculesfrom a recycling to a vesicle−mediated secretion pathway during reticulocytematuration.J.Cell Sci.110,1867〜1877頁(1997)[6])。したがって、本発明者らは、Ago2およびGW182がN−Rh−PEおよびMVBと共局在するのかについて試験した。N−Rh−PEによるMVBの正確な標識は、CD82との共局在性(図1A)、およびSec61βまたはGFPとの共局在性の欠如(図1B、C)により確認された。GFP−GW182は、有意な比率でN−Rh−PEと共局在した中断構造を標識した。同様の結果は、GFP−Ago2について見出された(図1F、G)。また、Ago2−GFPはGagとも共局在し、別のタンパク質はMVB中に選択的に蓄積した(図1H)。
一時的トランスフェクション細胞中で認められるAgo2−GFPの局在化が内在性Ago2について予想されたものに対応することを確認するため、細胞を軽く固定し、透過化処理し、抗Dcp1a Abで染色してP−ボディをマークした。Ago2−GFPは、予想通り内在性Dcp1aと共局在化した(図11)。
Ago2等のmiRNA機構の成分は、ストレス顆粒と共局在化することができる。本発明者らは、GFP−GW182およびGFP−Ago2がストレス顆粒の一部としてMVBと共局在化したかどうかについて調べた。構成的活性eiF2a変異体によるストレス顆粒の誘導も、TIA−1の顕性不活性バージョンによるストレス顆粒の阻害も[7]、MVBとのGFP−GW182の共局在性を改変しなかった(図2A、B)。これは、GW182およびAgo2が、ストレス顆粒を生成する古典的ストレス応答の一部としてMVBと共局在しないことを示唆する。実際、GW182は、ストレス顆粒中においてではなく、P−ボディ中のみにおいて局在すると考えられる(Kedersha,N.およびAnderson,P.Mammalian stress granules and processing bodies.Methods Enzymol.431:61〜81頁(2007)[8])。
P−ボディは、シクロヘキシミドによる治療の際に分解される[8]。したがって、中断GW182+構造は、シクロヘキシミド治療細胞中において、少ししか、または全くMVBと共局在しないことが観察された(図2C)。したがって、有意なプールのGW182およびAgo2がP−ボディ様構造の一部としてMVBと共局在する。
したがって、小分子RNA機構にとっての多くの必須成分が、特異的細胞小器官、即ちMVB中に局在すると思われる。
GW182はユビキチン結合する。
MVBに対する選別タンパク質の主要な機構は、ユビキチン化タンパク質と結合するESCRT複合体である。本発明者らは、ユビキチン化タンパク質との会合のための、または特異的もしくは抗Ub抗体との免疫沈降による直接的ユビキチン化のためのRNAサイレンシング機構の幾つかの成分を試験した。陽性対照としてのトランスフェリン受容体(TfrR)を、抗Ub抗体により免疫沈降するタンパク質の中で検出することができたが、逆に、免疫沈降したTfrRは、抗Ub抗体によって検出することができた(図3A)。Dcp1a免疫沈降物中において、ユビキチン化タンパク質をわずかに検出した。これらのタンパク質はDcp1aの分子量と一致せず、抗Ub抗体により免疫沈降したタンパク質の中でDcp1aは検出されなかった(図3B)。したがって、Dcp1aは、多少のユビキチン化タンパク質と弱くまたは一時的に相互作用し得るが、直接ユビキチン化しない可能性がある。GW182は、他のタンパク質においてしばしばユビキチンと結合するUBAドメインを有するが、UBAドメインを有するタンパク質は、しばしばそれ自身でユビキチン化する(Peschard,P.ら、Structural basis for ubiquitin−mediated dimerization and activation of the ubiquitin protein ligase Cbl−b.Mol.Cell.27、474〜485頁(2007)[9])。抗Ub抗体は、抗GW182抗血清との反応性があるタンパク質を免疫沈降させ(図3C)、抗GW182抗体は、GW182の大きさに一致したユビキチン化タンパク質を免疫沈降させた(図3C)。抗GW182血清は、主にGW182を認識すると共に、Ge−1を認識する抗体をも含む。Ge−1はユビキチン化タンパク質の中で検出されなかったが(図3D)、このことは、Ge−1ではなくGW182がユビキチン化され、かつ検出されたユビキチン会合タンパク質であることを示唆する。
ESCRT経路は、siRNAおよびmiRNA活性に対する負の効果を有する。
MVBへの成分の局在化は、サイレンシング機構のmRNA、miRNAおよび/またはタンパク質成分を効率的に再組織するための手段を提供することができる。本発明者らは、この局在化を乱すことがmiRNA活性に影響を及ぼし得ると仮定した。
前述のように、Alixまたはvps36(ESCRT複合体の成分)を標的とするsiRNAは、幾つかの細胞中におけるMVBの大きさの増大(vps36を標的とするsiRNA)またはMVBの核周囲分布の増大(Alixを標的とするsiRNA)を誘導した(Cabezas,A.、Bache,K.G.、Brech,A.、およびStenmark,H.Alix regulates cortical actin and the spatial distribution of endosomes.J.Cell Sci.118、2625〜2635頁(2005)[11])。しかし、これらの変化したMVBとのGW182の共局在性は、著しくは乱れなかった(図4A)。このことにもかかわらず、本発明者らは、ESCRT複合体の成分がsiRNAにより標的とされた細胞中におけるmiRNAの活性を試験した。tsg101(補足図1)ではなく、hrs(ESCRT複合体の別の成分)、vps36またはalixのノックダウンは、let−7部位に2つのヌクレオチド変化を有する対照と比較してlet−7の活性を有意に阻害した(図4B)(Doench,J.G.およびSharp,P.A.Specificity of microRNA target selection in translational repression.Genes Dev.18、504〜511頁(2004)[12])。ESCRT複合体の成分、特にalixによるmiRNA活性の阻害は、GW182のノックダウンの際に達成されたものに近づいた(図4B)。
miRNA活性に対するESCRT複合体の効果がlet−7または以前のレポーター系に限定されなかったことを確認するため、本発明者らは、第2の系による類似の実験を行った。miR−206またはカポジ肉腫ウイルス(KSHV)miRNA K−12−4を発現するプラスミドを、miR−206の内在性標的(エストロゲン受容体−α3’UTR)に結合するレポーターと共に細胞内にトランスフェクションした[13]。以前の系と一致して、tsg101ではなく、alixまたはhrsのノックダウンは、miR−206の比活性を阻害した。
エキソソームの特性決定
miRNA経路の成分がMVBに局在することから、それらの成分を、MVB内におけるILV内にパッケージし、エキソソームとしばしば称されるものとして細胞外空間内に放出することが可能だった。この可能性を検討するため、本発明者らは、最初に、本発明者らの手中にある確立されたプロトコルによって精製されたエキソソームの同一性および純度の特性決定を行った。精製されたエキソソームを、トランスフェリン受容体、CD63およびユビキチン化タンパク質、エキソソームのすべての古典的マーカーの中で高度に濃縮した(Buschow,S.I.、Liefhebber,J.M.、Wubbolts,R.、およびStoorvogel,W.Exosomes contain ubiquitinated proteins.Blood Cells Mol.Dis.35、398〜403頁(2005)[14]、Thery,C.、Zitvogel,L.、およびAmigorena,S.Exosomes:composition,biogenesis and function.Nat.Rev.Immunol.2,569〜579頁(2002)[15])(図5A)。精製されたエキソソームは、電子顕微鏡観察により視覚化した際に予想された大きさおよび形態の小胞を含有した(図5B)。本発明者らの調製物中におけるエキソソームの純度を確立するため、本発明者らは2つの方法を用いた。第1に、ブレフェルジンA阻害グアニンヌクレオチド交換タンパク質(BIG2、補足図1に示されるノックダウン)を標的とするsiRNAは、エキソソーム様小胞の放出に重要であり(Islam,A.ら、The brefeldin A−inhibited guanine nucleotide−exchange protein,BIG2,regulates the constitutive release of TNFR1 exosome−like vesicles.J.Biol.Chem.282、9591〜9599頁(2007)[16])エキソソーム放出を約50%低下させた(図4C)。使用する単球細胞中におけるトランスフェクション効率の適度なレベル(プラスミドDNAにより約50%)を考慮に入れると、これは、大多数の精製材料がエキソソームから成ることを示唆する。第2に、本発明者らは、精製されたエキソソームの均質性を数量化するために動的光散乱を用いた。精製材料は、エキソソームに一致した平均的大きさを有し、大きさが均質で(低分散の単一の母集団を認めることができる)、99%超の相対純度を有した(図4D)。これは、標準的手法により精製されるエキソソームが非常に純粋であることを示唆する。
miRNA経路の成分は、分泌エキソソーム中において見出される
miRNA経路の成分がMVBに局在することから、それらの成分は、最終的にはエキソソーム中に分泌され得る。本発明者らは、エキソソーム陽性対照について上で実施したように、ウエスタンブロットを用いて、全細胞溶解物からの等量のタンパク質と比較してエキソソーム中におけるRNAサイレンシングのタンパク質成分の存在を調べた。Ago2は、全細胞溶解物と同等の量のエキソソーム中において見出された。際立って、GW182は、全細胞溶解物と比較してエキソソーム中において非常に濃縮され(図6A)、Dcp1aはほとんど存在しなかった。
エキソソームはmRNAおよびマイクロRNA17を含有したことが以前に示されていた。15%アクリルアミドゲル上におけるポリヌクレオチドキナーゼ標識RNAの分離は、エキソソームおよび全細胞の中に含まれる小分子RNAの視覚化を可能にした。エキソソームからのRNAは、全細胞RNAと比較したRNAの幾つかのバンドの明瞭な濃縮を示したが、このことは、エキソソーム中における幾つかの小分子RNA種の選択的負荷を示唆する。また、miRNAに一致する19〜24のヌクレオチド長さのRNAの独立した集団が、エキソソームRNA中において観察された(図5B)。19〜33ヌクレオチド長さのRNAのライブラリーを精製エキソソームから作製し、トータルRNAを単球から作製した。ハイスループットパイロシークエンシングの予備的解析は、有意な量のmiRNAの存在を示した(図7)。例えば、miR−16およびmiR−27bは、有意な量で存在した[1.43%(106/7436)および0.30%(22/7436)]。miR−16に由来する配列は取り出されなかったが、このことは、鎖分離後にエキソソーム中へのmiRNAの負荷が生じることを示唆する。これらの結果より、非常に精製されたエキソソームがmiRNAを含有することが確認される。
siRNAおよびmiRNAの細胞間移行
エキソソームをマクロファージおよび樹状細胞に標的とし、続いて形質膜陥入する(Morelli,A.E.ら、Endocytosis,intracellular sorting,and processing of exosomes by dendritic cells.Blood.104、3257〜3266頁(2004)[18])。エキソソームに会合するタンパク質をペプチドに分解することが可能であり、エキソソームを取る細胞のMHCクラスI上に提示することができる[15]。これは、エキソソームまたはエキソソームの幾つかの成分が、リソソームにおける完全な分解の前にサイトゾルに流出することができることを示唆する。植物およびC・エレガンスにおいて、miRNAの細胞間輸送が発生するので(Voinnet,O.Non−cell autonomous RNA silencing.FEBS Lett.579、5858〜5871頁(2005)[19])、本発明者らは、エキソソームによって輸送されるsiRNAまたはmiRNAが標的細胞中における遺伝子発現を阻害することができたのかについて試験した。GFPを標的とするsiRNAまたは対照siRNAで細胞をトランスフェクションし、エキソソームを8〜12時間後に精製し、GFP発現細胞に添加した。GFP発現は、対照siRNAでトランスフェクションした細胞に由来するエキソソームとインキュベートした細胞と比較して、GFP siRNAトランスフェクション細胞からのエキソソームと共にインキュベートした細胞中において7.3%低下した(図7A)。GFP siRNAエキソソームによるGFP発現の減少は、添加した再懸濁エキソソームの数と共に増加した(図7A、100μLのエキソソームで1.58%、対して500μLのエキソソームで7.3%)。標的細胞中におけるGFP siRNAの効果は、6時間と比較して24時間でわずかに減少した(図7B、6時間でGFP発現の6.1%の阻害、対して24時間で4.3%)。
本発明者らは、miRNAの転写およびプロセシングがエキソソーム中にパッケージする前に生じなければならない場合、観察される小分子RNAの細胞間移行が依然として生じるのかについて試験するためのウイルスmiRNAおよび標的を使用した。1バッチの細胞を、KHSV miR−K12−4を発現するプラスミドまたはmiR−206を発現する対照プラスミドでトランスフェクションした。細胞によるmiR−K12−4を含有するエキソソームのインキュベーションは、miR−206を含有するエキソソームと比較して、miR−K12−4標的レポーターの発現を15.3%減少させた(図7C)。標的細胞中におけるレポーター発現のノックダウンがmiR−K12−4のエキソソーム媒介移行に起因する場合、BIG2を標的とするsiRNAは、エキソソームの放出を阻害することによりこの効果をブロックする(図4C)[16]。miR−K12−4またはmiR−206を発現するプラスミドと同時にBIG2を標的とするsiRNAの送達は、miR−K12−4またはその前駆体の内の1つを含む可能性があるエキソソームにより、標的細胞中におけるmiR−K12−4レポーター発現のノックダウンを阻害した。したがって、エキソソーム様小胞は、BIG2に依存する方法で機能性miRNAを標的細胞に移行することができる。
細胞への活性siRNAおよびmiRNAの送達
本発明者らは、有意な比率のRNAサイレンシング機構がMVBと共局在することを示す。本発明者らは、RNAサイレンシング機構の少なくとも2つの分離可能なプールがMVBと会合することを示唆する。GW182、多少のAgo2およびmiRNAを含むが少しのDcp1aしか含まない一方のプールを、ILV中において細胞質RNAから隔離する。これらのILVを、エキソソームとして放出することができる。エキソソーム中におけるmiRNAの最初の説明([17])は、細胞質の内容のランダム負荷と解釈することができた。MVBにおけるGW182およびAgo2の共局在性、ならびにエキソソーム中におけるGW182の明瞭な濃縮およびDcp1aの欠如がある場合、miRNAおよび場合によってはそのmRNA標的は、エキソソーム中への負荷のための選択的選別プロセスを受ける可能性がある。GW182はエキソソーム中において非常に濃縮されるが、一方で、少しのDcp1aしか存在しなかった。これは、エキソソーム中へのP−ボディの、すべてではないが、幾つかの成分を集める特異的選別機構が存在することを示唆する。GW182のUBAドメイン、およびGW182の共有結合性ユビキチン化は、MVBとのその相互作用とエキソソーム内への選別とを駆動することができる。逆に、Dcp1aのユビキチン化の欠如は、エキソソーム内へのその負荷を好まない可能性がある。Ago2は、ユビキチン化タンパク質と会合し(Matsumoto,M.ら、Large−scale analysis of the human ubiquitin−related proteome.Proteomics.5、4145〜4151頁(2005)[20])、GW182に結合するが、(El−Shami,M.ら、Reiterated WG/GW motifs form functionally and evolutionarily conserved ARGONAUTE−binding platforms in RNAi−related components.Genes Dev.21、2539〜2544頁(2007)[21])、このことは、エキソソーム中におけるその外観のための機構を示唆する。Dcp1aは、GW182がILVに送達される前にP−ボディ複合体から位置を変化させることができるか、または、場合によっては、GW182がエキソソーム中にパッケージされ、Dcp1aがリソソーム分解のための明瞭なILV内にパッケージされる。
RNAサイレンシング機構の第2のプールは、Ago2の膜局在化を生化学的に記載した以前の研究と一致してMVBの表面上にある可能性がある[4]。本発明者らは、GW182およびAgo2の局在化が、miRNA成熟、AgoへのmiRNA結合、標的mRNA結合、翻訳阻害の特定の手段、デキャッピング、またはmRNA分解、およびRNAサイレンシング機構の更新のためのものであるのかについてのmiRNA活性の特定のステージにおけるアドレシング機構であると仮定する。これらのステップのいずれかの崩壊は、ESCRT複合体の幾つかの成分のノックダウンの際に観察される通りのmiRNA活性を阻害する可能性があった。
ILV含有miRNAは、エキソソームとしてリソソーム分解または細胞外放出について標的とされ得る。メッセンジャーRNAおよびmiRNAは、以前はエキソソーム中に(Valadi,H.ら、Exosome−mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells.Nat.Cell Biol.9、654〜659頁(2007)[17])、および無細胞血漿中に(Chim,S.S.ら、Detection and characterization of placental microRNAs in maternal plasma.Clin.Chem.54、482〜490頁(2008)[22])おいて示されていた。前者の研究は、標的細胞中のエキソソームmRNAの転写を示したことを主張したが、幾つかの不確かなものが残存した〔17]。
本発明者らは、エキソソーム中におけるmiRNAの存在を確認し、小分子RNAが標的細胞にエキソソームにより機能形態で移行され得、成熟miRNAは、エキソソームにより移行される活性要素であることを初めて示す。
本発明によれば、多胞体およびユビキチン化は、種全体のmiRNA成分の局在化および活性のためのプラットフォームを表すことができる。GW182のUBAドメインでなく、そのそばのグルタミンを多く含むドメインは、欠失変異体の末端上のUBAドメインが機能しない場合を除き[23]、P−ボディへのGW182の局在化を担う([3]、Behm−Ansmant,l.ら、mRNA degradation by miRNAs and GW182 requires both CCR4:NOT deadenylase and DCP1:DCP2 decapping complexes.Genes Dev.20、1885〜1898頁(2006)[23])。GW182はユビキチン化され、UBAドメインを含むので、これは、ESCRT複合体上の足場を駆動する可能性があるCbl[9]に関して、その自己会合性を駆動することができる。C・エレガンスおよび植物において、細胞骨格機構の成分および2種のARFタンパク質は、miRNA活性にとって重要であることが同定されたが(Peter BrodersenおよびOlivier Voinnet;提出済)(Parry,D.H.、Xu,J.、およびRuvkun,G.A whole−genome RNAi Screen for C.elegans miRNA pathway genes.Curr.Biol.17、2013〜2022頁(2007)[24])、これは、miRNA活性における小胞輸送の可能性を示唆する。興味深いことに、小胞は、bicoid RNAの輸送に関与する卵母細胞スポンジ体に会合することが認められた(Wilsch−Brauninger,M.、Schwarz,H.、およびNusslein−Volhard,C.A sponge−like structure involved in the association and transport of maternal products during Drosophila oogenesis.J.Cell Biol.139、817〜829頁(1997)[25])。Vps36は、bicoid RNAの輸送に必要であり(Irion,U.およびSt,J.D.bicoid RNA localization requires specific binding of an endosomal sorting complex.Nature.445、554〜558頁(2007)[26])、本発明者らは、このESCRT複合体タンパク質がmiRNA活性に影響を及ぼすことを本明細書で示す。
RNAサイレンシングにおいて、ユビキチン経路およびMVBの他の成分、例えば、MEX−3B(Dvorak,A.M.およびMorgan,E.S.The case for extending storage and secretion functions of human mast cell granules to include synthesis.Prog.Histochem.Cytochem.37、231〜318頁(2002)[27])、TRIM(3要素モチーフ)またはNHL(リングフィンガーb−boxコイルドコイル)ファミリータンパク質(Schwambornら、Cell2009 136:913頁[93])、および場合によりRo52(Bhanji,R.A.、Eystathioy,T.、Chan,E.K.、Bloch,D.B.、およびFritzler,M.J.Clinical and serological features of patients with autoantibodies to GW/P bodies.Clin.Immunol.125、247〜256頁(2007)[28])、亜鉛フィンガー−リング型ユビキチンリガーゼ、またはmRNA上のタンパク質の特定の構築体を認識する他の種類のユビキチンリガーゼが使用され得る。かかるリガーゼは、例えばAUF1であってよく、3’UTRへの結合は、ユビキチン媒介分解のためのmiRNA−mRNA対を標的とすることができる(Laroia,G.、Sarkar,B.、およびSchneider,R.J.Ubiquitin−dependent mechanism regulates rapid turnover of AU−rich cytokine mRNAs.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.99、1842〜1846頁(2002)[29])。同様に、nhl−2、およびRBCC−リングファミリーの他のタンパク質、可能なユビキチンリガーゼは、アルゴノートと結合するために使用することが可能であり、let−7標的mRNAに対するmRNA貯蔵機構を集める(Schwambornら、[93])。このモデルと一致して、ユビキチンは、Ago複合体IIおよびIIIにおいて見出され、ポリリボソーム、PABPおよびmRNAを有するショ糖画分から取り出される(Hock,J.ら、Proteomic and functional analysis of Argonautecontaining mRNA−protein complexes in human cells.EMBO Rep.8、1052〜1060頁(2007)[30])。実際、mRNAキャップ結合複合体の幾つかの成分は、ユビキチン化により調節されるが(Dorrello,N.V.ら、S6K1− and betaTRCP−mediated degradation of PDCD4 promotes protein translation and cell growth.Science.314、467〜471頁(2006)[31])、このことは、MVBでの局在化ユビキチン化および選別が、miRNAによる翻訳開始の阻害を微細に調節することができたことを示唆する。
本発明によれば、多胞体が配位結合する小胞輸送は、植物およびC・エレガンスにおける非細胞自律的RNAiのために利用され得る。細胞外空間内のエキソソーム様小胞は、最近MVBと会合する植物において同定された(An,Q.、Huckelhoven,R.、Kogel,K.H.、およびvan Bel,A.J.Multivesicular bodies participate in a cell wall−associated defence response in barley leaves attacked by the pathogenic powdery mildew fungus.Cell Microbiol.8、1009〜1019頁(2006)[32])。さらに、遺伝子スクリーニングによって、MVB形成、輸送にとって重要な、またはユビキチン経路における機能を有する幾つかのタンパク質はRNAiに必要であることが分かった。Rab7は、ドロソフィラおよびシノラブディス・エレガンスにおけるRNAiに必須である。Rab7はMVBへの輸送に関与し、Rab7のエフェクター、RILPは、vps36と相互作用し、多胞体形態および機能にも重要である(Wang,T.およびHong,W.RILP interacts with VPS22 and VPS36 of ESCRT−II and regulates their membrane recruitment.Biochem.Biophys.Res.Commun.350、413〜423頁(2006)[33])。ショウジョウバエ、アラビドプシスおよびシノラブディス・エレガンスにおけるRNAi移動に関与する幾つかのタンパク質は、後期エンドソーム、または多胞体様構造(例えば、vps41およびvps34)またはユビキチン化(CG8184、UBAドメイン;SDE−5(Hernandez−Pinzon,I.ら、SDE5,the putative homologue of a human mRNA export factor,is required for transgene silencing and accumulation of trans−acting endogenous siRNA.Plant J.50、140〜148頁(2007)[34])またはCG5382(Saleh.MCら、Nat Cell Biol.2006 8:793頁[94])、vps51(リングフィンガードメイン)[5])に会合する。
多胞体へのGW182の選別は、マイクロRNA活性を制御する
材料および方法
エキソソーム精製
前述のように分画遠心分離によりエキソソームを精製した(Raposo,G.ら、B lymphocytes secrete antigen−presenting vesicles.J Exp Med183、1161〜72頁(1996)[82])。
共焦点顕微鏡法
488nmおよび561nmのレーザおよび63×対物レンズによるZeiss LSM510共焦点顕微鏡で画像を取り込んだ。使用するフィルタは、500〜530nm(GFP)および550〜650nm(N−Rh−PE、RFP)だった。
動的光散乱
DPBS(Invitrogen)中に再懸濁させた精製エキソソームを、40マイクロLの石英キュベット中においてMalvern Instruments(Malvern、UK)からのZetasizer Nano Sで解析した。20℃で2分間の平衡化の後、5回の測定を自動モードで行った。実験データを、球状粒子と仮定してマルチプルナローモードで製造業者のソフトウェアにより処理した。溶媒の屈折率(1.332)および粘度(1.029)についての補正を用いた。
miRNA活性の試験
miRNA活性を試験するため、miR−206についての標的部位を含むESRの3’UTRを発現する0.2ugのプラスミド、miR−206またはK12−4を発現する2μgのいずれかのプラスミド、および10nM siRNAで細胞をトランスフェクションした。Glo−Max Multi蛍光リーダ(Promega)でDual Luciferase Reporter Assay Kit(Promega、Madison、USA)を使用してルシフェラーゼ活性を30時間後に読み取った。他の実験において、ウミシイタケルシフェラーゼを発現する0.2ugプラスミド、2つの結合let−7a標的部位またはその突然変異バージョン(図11d)、構築体、Let−7aおよびb(Doench,J.G.およびSharp,P.A.Specificity of microRNA target selection in translational repression.Genes Dev18、504〜11頁(2004)[56])、ホタルルシフェラーゼを発現する1ugプラスミドpGL3、および10nM対照または特異的siRNAで細胞をトランスフェクションし、上記のように解析した。特異的miRNAによる阻害ルシフェラーゼ発現率を、例えば、tsg101([特異的luc/対照luc.]特異的miRNA+tsg101 siRNA/[特異的luc/対照luc]対照miRNA+tsg101 siRNA)として算出した。miRNA活性率を、100−阻害ルシフェラーゼ発現率として算出した。
統計量
示されるすべての誤差棒は、平均値の標準誤差を表す。
抗体
抗体を、以下のように得た。ウサギおよびマウス免疫グロブリンG(Sigma−Aldrich、St.Quentin Fallavier、France)、抗CD63(Santa Cruz Biotech、Santa Cruz、CA、USA)、抗モノおよびポリユビキチン化タンパク質クローンFK2[Tebu−bio、Le Perray en Yvelines、France]、抗Dcp1aウサギポリクローナル(J.Lykke−Andersen、University of Coloradoの寄贈)、抗GW182(血清18033、最初に論文Eystatioyら、Mol.Biol.Cell2002 13:1338[95]において、自己免疫性患者から採取し、かつUniversity of Calgary CanadaのMarvin Fritzlerにより特性が評価された「発端患者血清」、以下の抗Ge−1血清1C6の導出と同じ)、抗Ge−1(血清1C6)、および正常ヒト血清(M.Fritzler、University of Calgaryの寄贈)、抗hrs(ab56468、ABCAM)、抗alix(クローン2H11、Santa Cruz)。
細胞培養、およびN−ローダミン−ホスファチジルエタノールアミン(N−Rh−PE)による負荷
10%FBSと非必須アミノ酸(Invitrogen、Paris、France)とOPI培地補助剤(Sigma−Aldrich)とを含有するRPMI1640中でMono−Mac6細胞系(DSMZ、Braunschweig、Germany ACC−124)を培養した。あるいは、X−Vivo−15無血清培地(Lonza、Levallois、France)中でMono−Mac6を培養した。5%FBSを補充したDMEM中でHela細胞を増殖させた。記載されるように(Vidal,M.、Mangeat,P.およびHoekstra,D.Aggregation reroutes molecules from a recycling to a vesicle−mediated secretion pathway during reticulocyte maturation.J Cell Sci110(Pt16)、1867〜77頁(1997)[58])、細胞に3μM N−Rh−PE(Avanti Polar Lipids、Alabaster、AL、USA)を負荷した。
プラスミドおよびsiRNA
GFP−hAgo2(11590)(Addgene)(Jakymiw,A.ら、Disruption of GW bodies impairs mammalian RNA interference.Nat Cell Biol 7、1267〜1274頁(2005)[83])、YFP−CD82(1819)(Addgene)(Sherer,N.M.ら、Visualization of retroviral replication in living cells reveals budding into multivesicular bodies.Traffic 4、785〜801頁(2003)[57])、Gag−RFP(1814)(Addgene)([57])、Sec61β−GFP(15108)(Addgene)、および無傷の(11325)(Addgene)または突然変異した(11324)2つのlet−7a標的部位56を含む3’UTRを発現するプラスミドをAddgene(Cambridge、MA、USA)を介して入手した。GFP−GW182(Ed Chan、University of Florida、USA)と、Dcp1a−RFPと、Dcp1a−GFPと、TIA−184の顕性不活性バージョン(Nancy Kedersha Brigham and Women’s Hospital and Harvard Medical School、Boston、MA、USA)と、eIF2aの構成的活性バージョン(Randall Kaufmann、University of Michigan、Ann Arbor、MI、USA)とを発現するプラスミドは、Nancy Kedershaの寄贈であった。
siRNAを、特に明記しない限りQiagen(Courtaboeuf、France)から入手した。は、少なくとも75%、それぞれの遺伝子のノックダウンmRNA発現に対して会社により確認されたsiRNAを示す。これらは、以下の通りだった。Hrs(CCGGAACGAGCCCAAGTACAA(配列番号1)、GCACGTCTTTCCAGAATTCAA(配列番号2)、GW182(TNRC6A、AAGAGCTTAACTCATCTTTAA(配列番号3)、ATGGATATGAACAGTATTAAA(配列番号4))、Alix(AAGAGCTGTGTGTTGTTCAAT(配列番号5)、GAGGTACTTTATACTAACATA(配列番号6))、vps36(CCCGATCAATTGAGAATTTAT(配列番号7)、ACGGAGGTGTACTGCTTAGTA(配列番号8))、tsg101(CAGTTTATCATTCAAGTGTAA(配列番号9)、ACCCGTTTAGATCAAGAAGTA(配列番号10))、BIG2(CGAUGAAAUUAAAGCAGAA(配列番号11))、PTPN23(Ambion)、AGUUUGUCCUGAAGAAUUAtt(配列番号12)。すべての星印は、陰性対照siRNA(1027281)。遺伝子発現のノックダウンを、以下のプライマーを使用してRT−PCRにより確認した。tsg101(5’ GATACCCTCCCAATCCCAGT 3’(配列番号13)および5’ GTCACTGACCGCAGAGATGA 3’(配列番号14))、vps36(5’ CAGTGGCGTCATGGTAATTG 3’(配列番号15)および5’ CTGAGTCATCACGGCAAAGA 3’(配列番号16))、alix(5’ TGGCTGCAAAGCACTGTATC 3’(配列番号17)および5’ AGGGCACGATTGATTTTGTC 3’(配列番号18))、BIG2(5’ CAGGAGGTGGTGAAGGACAT 3’(配列番号19)および5’ CCCGTTGGTCTGTGAGTTT 3’(配列番号20))、ならびにhrs(5’ GGTCCAGGACACCTACCAGA 3’(配列番号21)および5’ AGTGGTGCTTACGGGTCATC 3’(配列番号22))。
小分子RNAクローニングおよびライブラリー
記載されるように(Pfeffer,S.、Lagos−Quintana,M.およびTuschl,T.Cloning of small RNA molecules.Curr Protoc Mol Biol Chapter26、Unit26 4(2005)[85])、MonoMac6細胞からの200μgのRNA、またはMonoMac6由来エキソソームからの2μgのRNAを使用して、小分子RNAクローニングを行った。GATC(Konstanz、Germany)により454パイロシークエンシングテクノロジー(www.454.com)を使用してライブラリーを配列決定した。以下のデータベースを使用して、配列に注釈をつけた。ゲノム配列は、UCSC Genome Browserデータベース(NCBI build37、2007年7月)からのものだった。tRNA、rRNA、sn−snoRNAおよびscRNA配列を、Genbankのリリース158(2007年2月15日)から抽出した。miRBaseバージョン10.1を使用してmiRNAを同定した。
miRNAに依存するmRNA選別実験
Let−7aについての標的部位を有する1μgのレポータープラスミドでMono−Mac−6細胞をトランスフェクションした(図11d)。24時間後、細胞を、PBS中で3回洗浄し、0.250Mショ糖、78mM KCl、4mM MgCl、8.4mM CaCl、10mM EGTA、50mM Hepes−NaOH pH7.0における70行程のダウンス型ホモジナイザにより破砕した。膜選別実験のため、細胞溶解物を1000g(5分間)で2回遠心分離し、続いて16000g(45分間)で遠心分離した。250μLのPBS中でペレットを再懸濁させ、Trizol LS(Invitrogen)を使用してRNAを250μLの上清からのものと並行して抽出した。エキソソーム選別実験を同様に行い、Trizol LSを使用してRNAの抽出のために250μLのPBS中において全細胞および精製エキソソームを再懸濁させた。
エキソソームへのmRNA選別の生物情報科学的解析
エキソソームと比較した神経膠芽細胞腫細胞における転写物の相対的濃縮を詳述する比較mRNAマイクロアレイが最近公開された([2])。200単位の背景閾値を越えたシグナルを検出する19619本のプローブの中で、13504本(31.17%)が、細胞よりもエキソソーム中における高レベルで検出された。エキソソーム中におけるmiRNA標的mRNAの低下を評価するため、本発明者らは、マイクロアレイ53に使用する神経膠芽細胞腫細胞およびエキソソーム中における高レベルで検出される11のmiRNAのために実験的に確認された標的(miRecord)を利用した。同様に解析して、45のmiRNA抑制mRNAの内で6(13.63%、期待値14、χ2=6.636、p=0.01)がエキソソーム中において過度に多かった。miRNAが標的としないmRNAのセットは容易に利用可能ではないことから、本発明者らは、場合によってはmiRNA63による調節を最小限に抑えるために、3’UTR86を短縮した傾向がある一組のハウスキーピング遺伝子(Eisenberg,E.およびLevanon,E.Y.Human housekeeping genes are compact.Trends Genet19、362〜5頁(2003)[86])を利用した。ハウスキーピングmRNA(1577本の合計プローブ)の内、568本(35.89%、期待値492、χ=16.641、p<0.0001)が、細胞と比較してエキソソーム中において濃縮された。
結果
エキソソームに似ている分泌小胞から抽出されたRNA([52])(直径50〜100nm)はmiRNAを含む(Skog,J.ら、Glioblastoma microvesicles transport RNA and proteins that promote tumour growth and provide diagnostic biomarkers.Nat Cell Biol10、1470〜6頁(2008)[53])。かかる小胞がmiRNA活性に必要なタンパク質を含むのかについて試験するため、本発明者らは、エキソソームを分泌することが知られている培養単球を使用した。本発明者らは、エキソソームに一致する大きさが均一な集団を形成する形態的に一様の小胞を精製した(図9a〜b)。これらを、CD63(公知のエキソソームマーカー)において非常に濃縮した(図9a)。さらに、エキソソーム解放の放出に必要であるブレフェルジンA阻害グアニンヌクレオチド交換タンパク質2(BIG2)のRNAi(Islam,A.ら、The brefeldin A−inhibited guanine nucleotide−exchange protein,BIG2,regulates the constitutive release of TNFR1 exosome−like vesicles.J Biol Chem 282、9591〜9頁(2007)[54])は、小胞収率を約50%低下させた(図9c)。精製エキソソーム様材料は、全細胞溶解物中において非常により小さいが多少のAgo2を含有し、Ago2への結合によるmiRNA機能に必要であるGW182において非常に濃縮された(図9d)。透過化処理された精製小胞の免疫金標識および電子顕微鏡観察によって、このGW182濃縮がさらに確認された(図9e)。逆に、P−ボディ成分Dcp1aは、デキャッピング複合体中におけるDcp1aと相互作用するGe−1のように全細胞溶解物と比較して分泌小胞中においてわずかに検出可能だった(Yu,J.H.、Yang,W.H.、Gulick,T.、Bloch,K.D.およびBloch,D.B.Ge−1 is a central component of the mammalian cytoplasmic mRNA processing body.Rna11、1795〜802頁(2005)[55])(図9d)。同様の結果は、無血清培地中で培養した単球で(ウシ血清からの小胞の寄与を除外する)(図13a)、およびHela(図13b)およびエクスビボ由来樹状細胞(データ示さず)から第三者(S.Amigorenaおよび同僚、Institut Curie、Paris)により独立して精製されたエキソソームで得られた。
エキソソーム内にパッケージするため、またはエキソソームと会合するため、GW182およびGW182結合Ago2は、膜と相互作用する。実際、Dcp1aよりも非常に大きな量のGW182およびAgo2が、全細胞16000gの画分の上清とは対照的にペレット中において認められた(図9f)。miRNA抑制mRNAが膜にも標的とされるのかについて試験するため、本発明者らは、2つのLet−7a標的部位5を含む3’UTRに融合するウミシイタケmRNAを発現するプラスミド、または2つのシードミスマッチを含む陰性対照を使用した(図9g)。著しいことに、ほとんどのLet−7a抑制mRNAは、対照mRNAと比較して膜と会合したが(図9g)、このことは膜会合miRNA−RISCの存在を示唆する。エキソソームはMVBにより分泌されるので、本発明者らは、GW182およびAgo2会合細胞小器官がMVBを含み得るのかについて試験した。本発明者らは、N−ローダミン標識脂質ホスファチジルエタノールアミン(N−Rh−PE)を使用したが、その理由は、N−Rh−PEがMVB(多胞体)MVB57に選別され、その中に保持されるからである。さらに、PEに対する自己抗体は、幾つかの状況において選択的にMVB58中において蓄積するが、GW182自己抗体59と同じ病巣を染色する。単球における正確なMVB標識化は、MVB会合テトラスパニンタンパク質CD82とのN−Rh−PEの共局在性により確認された(図10a;図14)。GFP標識GW182(GFP−GW182)は、中断構造を形成したが、その大部分は、試験された単球の93%においてN−Rh−PEと共局在した(n=83)(図10b〜c)。N−Rh−PEとのGFP−Ago2中断構造の類似の共局在性は、膜画分内におけるAgo2の存在と一致して(図9f)、83%の細胞において観察された(図10d)。さらに、GFP−Ago2は、MVB標的HIV−1Gagタンパク質57と共局在した(図14)。逆に、6%の細胞のみが、GFP標識Dcp1aとP−ボディ特異的マーカーとN−Rh−PEとの間に共局在性を示した(図10e〜f)。同様に、GFP−GW182およびRFP標識Dcp1a(RFP−Dcp1a)は、3%の細胞のみにおいて共局在した(図10g〜h)。免疫蛍光により、内在性GW182病巣が、内在性Dcp1a病巣よりも頻繁にMVBマーカーCD63と共局在し(図15)、同様に、あまり大きくない差であるが、N−Rh−PE標識Hela細胞においてGFP−GW182、GFP−Ago2およびDcp1a−GFPのそれぞれの局在化の間でも観察された(図16)ことが確認された。ストレス顆粒がGW182不含60であるという以前の実証に一致して、ストレス顆粒の誘導も抑制も、単球中におけるMVBとのGFP−GW182の共局在性を変化させなかった(図17)。したがって、MVBと共局在するAgo2およびGW182病巣は、P−ボディおよびストレス顆粒とは異なる細胞下構造を規定する。本発明者らは、Ago2会合RNAサイレンシング成分の少なくとも2つの細胞プールが存在すると推論する。「GW」ボディを規定する一方のプールは、GW182が多く、Dcp1aが少なく、しばしばMVBと会合する。第2のプールは、非膜性で、Dcp1aが多く、GW182が少なく、P−ボディと一般に定義される構造と同じである。
MVBとのGW182、Ago2およびDcp1aの相対的共局在性は、膜画分中におけるそれらの存在および分泌されたエキソソーム様小胞内への組込み(またはその欠如)に非常に一致する。したがって、MVBは、miRNA媒介遺伝子サイレンシングの機能的部位を構成する可能性がある。本発明者らは、miRNA前駆体転写物、パッセンジャー鎖またはmiRNA分解産物とは対照的に、必ずしも以前のqRT−PCRまたはDNAチップ解析において区別されなかったエキソソーム様小胞中における成熟miRNAの存在を最初にアッセイした([53]、Valadi,H.ら、Exosomemediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells.Nat Cell Biol 9、654〜9頁(2007)[61])。単球エキソソーム様小胞から単離される19〜33nt RNA画分を配列決定に供した。6986のゲノムがマッチする配列の中で、17%が公知のmiRNAであった(図11a)。以前のqRT−PCR研究に一致して、小胞および全細胞から単離される成熟miRNAのクローニング頻度([53]、Taylor,D.D.およびGercel−Taylor,C.MicroRNA signatures of tumor−derived exosomes as diagnostic biomarkers of ovarian cancer.Gynecol Oncol 110、13〜21頁(2008)[62])および長さは同様であり(図11b〜c、データ示さず)、同様に、miRNAパッセンジャー鎖(0.793%対0.558%)およびステムループ(3.48%対1.85%)を、エキソソーム様画分および細胞画分において、非常に低いが同等の頻度でクローン化した。単球エキソソーム様小胞中に多いLet−7aの解析(図11c)は、膜が、RNAse治療に対して成熟miRNAを保護することをさらに示した(図18)。したがって、精製エキソソーム様小胞は、高レベルのGW182および低レベルのAgo2に加えて一本鎖成熟miRNAを含む。
Ago2およびGW182等、let−7a抑制mRNAを膜会合することを確立したので(図9f〜g)、本発明者らは、エキソソームに対するそれらの標的化の可能性をさらに試験した。しかし、著しいことに、let−7a抑制mRNAは、単球の精製エキソソーム様小胞において顕著に少なく示された(図11d)。神経膠芽細胞腫のエキソソームmRNA含量に対する全細胞の比較[53]は、公知のmiRNA標的転写物が、検出されたすべてのmRNAと比較してエキソソーム中において少なく示されることを同様に明らかにした(図11d、図19)。逆に、ハウスキーピング遺伝子mRNAは、miRNA媒介抑制をあまり受けず(Farh,K.K.ら、The widespread impact of mammalian MicroRNAs on mRNA repression and evolution.Science310、1817〜21頁(2005)[63])、エキソソーム中において濃縮される(図11d)。エキソソーム中においてmiRNA標的が少なく示されることは、miRNA媒介mRNA分解から生じる可能性が低く、前記減少は、通常、標的mRNA(あるとしても)の非常により小さい画分に影響を及ぼし、MVBや分泌小胞とは異なるDCP1a会合P−ボディにおいて生じる(Eulalio,A.ら、Target−specific requirements for enhancers of decapping in miRNA−mediated gene silencing.Genes Dev 21、2558〜70頁(2007)[64])(図9dおよび10ef)。したがって、miRNA抑制転写物は、GW182およびAgo2会合膜画分において濃縮されると共に、エキソソーム様小胞から選択的に除外されると思われる。本発明者らはこうして、MVBに選別されかつエキソソーム/リソソーム経路を介してさらに分泌または代謝回転される膜結合Ago−miRNA−mRNAサイレンシング複合体からGW182のプールが特異的に解離することを予想した。
主要なMVB選別機構は、ESCRT複合体によるユビキチン化タンパク質の認識に依存する。Ago2は、公知でないユビキチン化タンパク質で精製され(Matsumoto,M.ら、Large−scale analysis of the human ubiquitin−related proteome.Proteomics5、4145〜51頁(2005)[65])、ユビキチンは、密度によって単離される幾つかのAgo複合体に見出される(Hock,J.ら、Proteomic and functional analysis of Argonaute−containing mRNA protein complexes in human cells.EMBO Rep8、1052〜60頁(2007)[66])。GW−ボディ成分がユビキチン化され、したがってMVBに選別されるのかを決定するため、サイレンシング因子を総タンパク質抽出物から免疫沈降し、ユビキチン化タンパク質とのそれらの会合または直接的なユビキチン化を試験した。抗Ub抗体は、GW182抗血清と反応するタンパク質を(わずかにより小さい大きさでではあるが)免疫沈降させ、抗GW182抗体は、GW182の大きさに一致するユビキチン化タンパク質を免疫沈降させた(図12a)。したがって、GW182は、ユビキチン化される、かつ/またはユビキチン化タンパク質と相互作用する。主にGW182を認識すると共に、使用するGW182抗血清は、Ge−1に対する抗体をも含む(Bloch,D.B.、Gulick,T.、Bloch,K.D.およびYang,W.H.Processing body autoantibodies reconsidered.Rna12、707〜9頁(2006)[67])。しかし、GW182とは対照的に、Ge−1は、ユビキチン化タンパク質の中で検出されず、Dcp1aでもなかったが(図12a)、このことは分泌エキソソーム中におけるそれらの非存在と一致する。MVBへのユビキチン化GW182のESCRT依存選別は、vps36、tsg101、Alix(エキソソーム中において見出されるか、または通常のMVB生合成/機能に必要とされる)およびHrs(MVBの中の腔内小胞蓄積に必要(Razi,M.およびFutter,C.E.Distinct roles for Tsg101 and Hrs in multivesicular body formation and inward vesiculation.Mol Biol Cell17、3469〜83頁(2006)[68]))を含むESCRT成分のsiRNA媒介ノックダウンの結果によってさらに支持された。実際、HrsおよびAlixサイレンシングは、Dcp1aではなくGW182の細胞含量を特異的に増加させたが、このことは、エキソソーム分泌および/またはGW182のリソソーム分解におけるこれらの2種のタンパク質の可能な役割を示す(図12b)。注目すべきは、報告されるように[18]、vps36およびAlixのRNAiは、それぞれMVBの大きさを増大させ、かつ核周囲MVB分布を増強し、MVBへのGFP−GW182の局在化は、これらの治療により(図12c)、そしてtsg101またはHrsのノックダウンの際(データ示さず)に不変のままだった。
MVBへのGW182選別がRNAサイレンシングに関連したのならば、ESCRT成分のノックダウンは、miRNA活性に支障を来すと考えられるであろう。二重ルシフェラーゼアッセイにおいて、Alix、Hrsおよびvps36のRNAiは、単球(図12d)およびHela細胞(2つの独立したsiRNA/遺伝子、図21)の両方におけるlet−7a活性を、GW182AのsiRNA媒介ノックダウンと同じ程度に実際に阻害した(約20%、他(Liu,J.ら、A role for the P−body component GW182 in microRNA function.Nat Cell Biol7、1261〜6頁(2005)[70])によって観察される通り)。逆に、EGFR分解[20]に必要な初期エンドソーム[68]またはPTPN23の中の液胞ドメインを形成するtsg101のノックダウンによってほとんどまたは全く効果が得られなかった(図12d、図21)。上記のsiRNA治療のいずれも、let−7a蓄積(図12b、右のパネル)に影響を及ぼさなかった。同様の実験を、エキソソームおよび単球には存在しないmiR−206を発現するプラスミド(または対照miRNA)で行った(図12c)。エストロゲン受容体α転写物(確認されたmiR−206標的)の3’UTRを有するホタルルシフェラーゼmRNAを発現する第2のプラスミドをトランスフェクションした。let−7aと同様に、tsg101やPTPN23ではなく、AlixまたはHrsのノックダウンは、miR−206の比活性を阻害した(図12e、図21)。本発明者らは、ESCRTの統合性の変化が、おそらくMVBへのGW182の選別による干渉によって、一般にmiRNA機能に支障を来すと結論する。
スポンジ体およびER様区画は、翻訳調節mRNAまたは選択P−ボディ成分が会合する膜区画の例である(Decker,C.J.およびParker,R.CAR−1 and trailer hitch:driving mRNP granule function at the ER?J Cell Biol 173、159〜63頁(2006)[72])。本発明者らは、特異的miRNA経路成分、成熟miRNAおよびmiRNA抑制転写物は、著しくMVBを含む細胞膜上に物理的にかつ機能的に集合することを示す。したがって、本発明者らは、各種の哺乳類の細胞型において一般に検出され、かつ以前は「GW」−ボディと定義されたGW182凝集体が、必ずというわけではないが、しばしば、MVBに相当することを提案する。MVBとP−ボディ特異的成分Dcp1aとの間の限定された共局在性は、本発明者らおよび他が見出したDcp1aとのGW182の不完全な会合と同時に起こる(Buchet−Poyau,K.ら、Identification and characterization of human Mex 3 proteins,a novel family of evolutionarily conserved RNA binding proteins differentially localized to processing bodies.Nucleic Acids Res 35、1289〜300頁(2007)[73]、Vasudevan,S.、Tong,Y.およびSteitz,J.A.Cell−cycle control of microRNA−mediated translation regulation.Cell Cycle7、1545〜9頁(2008)[74])。さらに、Dcp1aではなく、GW182は、miRNAに誘導された翻訳活性化の間にFXR1およびAgo2と部分的に共局在する(Vasudevan,S.およびSteitz,J.A.AU−rich−element−mediated upregulation of translation by FXR1 and Argonaute2.Cell128、1105〜18頁(2007)[75])が、このことは、GFP−Ago2凝集体の有意部分が、単球およびHela細胞中におけるGW−ボディと局在するという本発明者らの発見に一致する。しかし、本発明者らは、一貫して、Dcp1a、GW182およびMVBが明らかに共局在する一部のHela細胞を観察したが、このことはまた、他(Sen,G.L.およびBlau,H.M.Argonaute 2/RISC resides in sites of mammalian mRNA decay known as cytoplasmic bodies.Nat Cell Biol7、633〜6頁(2005)[76])により為された観察をも支持する。これらの差の基礎となり得る1つの主要な要素は、miRNA活性が、P−ボディではなくGW−ボディと同期して細胞周期に依存する方法で調節されると思われ[74]、その結果、培養細胞の中のサイクル進行の差が、有意な標識化不均質性を生じる可能性があるということである。
それらはMVBに会合するにもかかわらず、miRNA抑制mRNAおよび大部分のAgo2はエキソソームから除外される。逆に、GW182は、それらの小胞中において選択的に濃縮される。本発明者らの解釈は、Ago、miRNA、mRNAおよびGW182を含有する膜結合型RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)の高解離速度が、複数回のmRNA抑制(インビトロでのRISCの公知の生化学的特徴)にインビボで必要であることを伴う[26]。これらの高オフ率は、MVBへのユビキチン結合GW182分子の特異的な−および、おそらく連続的な−ESCRT依存性除去により付与され得るが、これにより、エキソソーム内へのそれらのその後の分泌、および/または、リソソームにおける分解が可能になる。この仮説に対して黙示的には、GW182は、miRNA媒介サイレンシングにおいて律速であるべきであり、このことは、GW182がノックダウンされる場合、mRNAに結合するAgo2がもはや抑圧的でないという最近の実証により支持される(Li,S.ら、Identification of GW182 and its novel isoform TNGW1 as translational repressors in Ago2−mediated silencing.J Cell Sci121、4134〜44頁(2008)[78])。多少のmiRNA負荷Ago2が、最近AGOアンカーと同定されたGW−反復と直接相互作用する可能性が高いので、GW182のESCRT依存性選別に結び付くRISCを作製しないこと、および再度作製することは、中程度の部分のAgo2および成熟miRNAがエキソソーム中にも分割されることをさらに満たす(EI−Shami,M.ら、Reiterated WG/GW motifs form functionally and evolutionarily conserved ARGONAUTE−binding platforms in RNAi−related components.Genes Dev 21、2539〜44頁(2007)[79])。前記モデルはまた、支障を来すESCRT統合性が、MVBへのGW182の共局在性を変化させることなくmiRNA機能を混乱させる理由、およびGW182レベルがAlixまたはHrsノックダウンの際に増加する理由をも説明しており、分泌/分解の低下は、細胞膜におけるGW182の蓄積を引き起こし、それは、サイレンシング複合体の提案されたターンオーバーに同時に支障を来す。MVBにおけるmiRNA複合体の再利用はまた、同時期の研究(Leeら参照)とも完全に一致しており、このことは、MVB輸送経路が、miRNAまたはsiRNAによるショウジョウバエAgosの効率的な負荷に必要とされることを示唆する。しばしばパラロガス因子により、ESCRT経路の明瞭な分岐は各種MVB機能を制御する。故に、PTPN23は、EGFRのライゲーション後の分解を制御するが、一方でAlixは、それに対する効果を少ししか有さない(Doyotte,A.、Mironov,A.、McKenzie,E.およびWoodman,P.The Bro1−related protein HD−PTP/PTPN23 is required for endosomal cargo sorting and multivesicular body morphogenesis.Proc Natl Acad Sci USA105、6308〜13頁(2008)[71])。逆に、AlixサイレンシングはMVBおよびmiRNA活性に対するGW182選別に支障を来すが、一方でPTPN23ノックダウンはそうではない。したがって、それらの制御的なEGFR下方制御から区別されるESCRT成分の特異的なサブセットは、本明細書で報告されるプロセスに関与すると思われる。
miRNA作用の、さらなる、以前に特性が評価されていない部位としてMVBを同定することは、MVB会合miRNA活性とP−ボディ−会合miRNA活性との間に機能的区別が為されるのかについての問題を喚起する。本発明者らの結果は、抑制mRNAの翻訳阻害または貯蔵が大部分は膜のGW−ボディで生じるが、一方でmRNA分解が細胞質P−ボディにおいて起きることを示す。ショウジョウバエ細胞における以前の研究は、GW182が、mRNA分解機構の非存在下で遺伝子発現を抑制することが可能であり、かつ、GW182が、polyAテールのないmRNAを非発現化することが可能であることを実際に示す(Eulalio,A.、Huntzinger,E.およびIzaurralde,E.GW182 interaction with Argonaute is essential for miRNA−mediated translational repression and mRNA decay.Nat Struct Mol Biol15、346〜53頁(2008)[80])。翻訳抑制は、Ge−1およびDcp1aが欠失した細胞において持続し、増強される可能性があることから、P−ボディから独立して生じることが示唆されたが[13]、このことは、翻訳抑制機構がMVBで少なくとも部分的に集合してGW−ボディを形成する可能性があることを意味する。これはまた、miRNA媒介翻訳抑制が検出可能P−ボディの非存在下で機能することができる理由について説明することも可能である(Chu,C.Y.およびRana,T.M.Translation repression in human cells by microRNA−induced gene silencing requires RCK/p54.PLoS Biol 4、e210(2006)[81])。
標的器官または標的細胞へのsiRNA、miRNAまたは関連分子の送達速度および/または効率の決定方法
siRNA/miRNAまたはその阻害剤による動物または患者の治療の約12時間〜4日後に、siRNAまたはmiRNAが標的とする組織または細胞を排出する部位からの血清、上清または体液(例えば、前立腺または腎臓標的siRNA用尿試料)の採取の第一段階を実現する。
次いで、100〜400gで5分間の低速の遠心分離による細胞材料および他の大きな材料の除去を行う。上清を回収する。
例えば8000〜12000gで30分間の第2の遠心分離により、大きなデブリ、小胞および他の微粒子の除去を行う。あるいは、このステップを、例えば0.22μM、0.45μMまたは最高1μMフィルタカットオフを用いるサイズ排除濾過と置き換える。フィルタを通過する材料を回収する。
小さい小胞またはエキソソームをペレット化するため、70000〜120000gで1時間の最後の遠心分離を用いる。
小胞またはエキソソームにおいて濃縮される分子に結合する抗体または他の分子を使用して、例えば抗CD63、抗MHCクラスI、またはビーズもしくは他の容易に精製される構造に結合するスフィンゴミエリン結合分子を使用して、いずれかのステップ(開始時、ステップ後、1、2、3または4)で小胞をさらに精製する。
Trizol抽出等の方法によりRNAを単離する。グリコーゲン、酵母tRNAまたは他の材料の添加によりRNA沈殿を増強する。
siRNA/miRNA治療またはその阻害剤が標的とする特異的mRNA(および、場合によっては対照RNA)を、定量的リアルタイムPCRまたは同様の結果を伴う他の方法により定量する。
mRNAの量を、対照RNAまたはエキソソーム量(例えば、スフィンゴミエリン、CD63の量)の測度に正規化する。あるいは、siRNA/miRNAまたは阻害剤を小胞において直接定量する。
特異的mRNAの量を、siRNA/miRNAまたはその阻害剤による患者または動物の治療の前または後に行う同様の測定と、または治療されないもしくはプラセボ分子で治療されたた動物もしくは患者とさらに比較し、それにより標的器官または標的細胞へのsiRNA、miRNAまたは関連分子の送達速度および/または効率を決定することを可能にする。あるいは、特異的mRNAのレベルを、siRNAが送達されない細胞、例えば白血球における同じmRNAのレベルと比較する。
このプロトコルを、miRNAまたはmRNAの発現レベルまたは存在と関連する患者の診断または予後を得るためにも用いる。
診断または治療のための候補分子のスクリーニング方法
miRNA/siRNAを模倣するか、または阻害する分子を、本発明を使用するそれらの標的および標的外の効果についてスクリーニングすることができる。
治療状態に近い組織または細胞を、miRNA/siRNAまたは阻害剤で治療する。
約8時間〜4日間の期間の後に、エキソソーム様小胞を組織または細胞から精製し(実施例3のプロトコルに従って)、最適な全細胞および/または膜画分を同じ組織または細胞から調製する。
ダウンスホモジナイゼーションにより細胞を溶解することによって膜画分を調製する。続いて核除去後上清(約1000g、5分間)を約10000g〜100000gで遠心分離する。次いでペレット化材料を膜画分として使用する。あるいは、密度勾配における遠心分離、または電気的勾配における単離を、膜画分の単離に用いる。
Trizol抽出等の方法により各種試料からRNAを単離する。
好ましくは、Solexa配列決定やマイクロアレイ等、並行して多数のRNAの解析を可能にする方法により、RNA量を解析する。
各RNAの比または他の比較発現を、エキソソーム、全細胞および/または膜画分の中で確立する。比は、小分子RNAによるRNAの標的化を示す。細胞および/または膜画分と比較したエキソソーム中におけるRNAの減少は、それがmiRNA/siRNAにより標的とされることを示す。幾つかの例において、試料の種類(エキソソーム様小胞、全細胞、膜画分)の内の1種だけを使用してmiRNA/siRNA標的を決定することが可能である。
治療された、および治療されていない細胞における各RNAの比の比較は、所定のRNAがmiRNA/siRNAにより標的とされる信頼度をさらに増加させる。
以前のステップからmiRNA/siRNAにより標的とされる可能性のあるRNAを、miRNA/siRNA標的部位の存在について検討する。所定のRNAがmiRNA/siRNAにより標的とされる信頼度をさらに増強するため、小分子RNA配列を有するヌクレオチド2〜7「シード領域」のマッチの探索を用いる。
保持されたRNAは、興味の対象の小分子RNAの標的であると考えられる。

Claims (20)

  1. 標的器官または標的細胞への/標的器官または標的細胞中のsiRNA、miRNAまたは関連分子の送達速度および/または効率を決定する方法であって、前記標的器官または標的細胞のエキソソームまたは小胞中の、前記siRNAおよび/またはmiRNA、ならびに/あるいは前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とするmRNAのレベルを測定することを含む方法。
  2. (i)好ましくは以前にsiRNAおよび/またはmiRNAで治療された患者の体液からエキソソームまたは小胞を単離するステップと、
    (ii)前記エキソソーム中のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルを測定するステップと、
    (iii)場合により、前記レベルを対照と比較し、次いで、内在形態または治療薬形態のsiRNAおよび/またはmiRNAの送達速度および/または効率を決定するステップと
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記体液が、血液産物、尿、肺洗浄液および唾液、他の体液、または培養細胞の上清から選択される、請求項1または2のいずれか一項に記載の方法。
  4. siRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルの前記測定が、qRT−PCRにより、あるいはマイクロアレイまたは他のチップ上のハイブリダイゼーションにより、あるいはゲルもしくは膜上または溶液中でのハイブリダイゼーションにより実施される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記対照が、治療された、治療されていない、または対照で治療された個体、動物または細胞のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/またはmRNAおよび/または他のRNAおよび/または小胞の定量を許容する他の分子、あるいはその成分である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記ステップ(i)〜(iii)が、siRNAおよび/またはmiRNA治療の前および後、および最終的にはその間に実施される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 標的器官または標的細胞へのsiRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性を決定するための、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記siRNAおよび/またはmiRNAの送達効率または活性が、治療後のエキソソーム中のmiRNA、siRNAまたは標的mRNAのレベルの低下または変化によって認識される、請求項7に記載の方法。
  9. 全細胞のmRNAの含量を決定する前記ステップが、mRNAマイクロアレイ、miRNAもしくはsiRNAが標的とするmRNAまたは他のRNAもしくはDNAを同定する大規模方法、qRT−PCR、大規模多重遺伝子アプローチから選択される方法を用いて実施される、請求項7乃至8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記標的器官または標的細胞の膜画分中および全細胞中の、前記siRNAおよび/または前記miRNA、および/または前記miRNAおよび/または前記siRNAが標的とする前記mRNAのレベルを測定することを含む、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の方法。
  11. エキソソーム、膜画分および全細胞の中におけるmi/siRNA標的mRNAの比を比較するステップを含む、請求項7乃至10のいずれか一項に記載の方法。
  12. miRNAまたはsiRNA治療薬の(1つまたは複数の)標的を同定するための、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。
  13. siRNAおよび/またはmiRNA治療薬または他の分子により行われる治療の効率を決定するための、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記治療が、RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するための多胞体(MVB)の形成、相互作用または活性に関与するタンパク質、脂質、RNAまたは他の分子により実施される、請求項13に記載の方法。
  15. 前記タンパク質が、Alix、Hrs、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EAP30(30kDAのELL会合タンパク質、SNF8)、EF1a(延長因子1a)およびBIG2、hps4(ヘルマンスキー−パドラック症候群4)、hps1(ヘルマンスキー−パドラック症候群1)、PRNP(プリオンタンパク質)、SCFユビキチンリガーゼ(Skp1−Cullin−F−ボックスタンパク質)、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ(V0またはV1アデノシン三リン酸分解酵素)、vps41、COGC4(保存されたオリゴマーゴルジ成分4)、ATG3(オートファジー関連タンパク質3)、ATG8、COG4、PI3K(ホスファチジルイノシトール3−キナーゼ)、NEDD4L(発生的に発現が下方制御された神経前駆細胞4様)、ARFGEF4(ADPリボシル化因子グアニンヌクレオチド交換因子4タンパク質)、CHML(コロイデレミア様)、RAB10(ras関連GTP結合タンパク質10)、RAB35、RALB(V−ralサル白血病ウイルス癌遺伝子相同体B)、RAPGEF6(Rapグアニンヌクレオチド交換因子6)、SCD(ステアロイルCoAデサチュラーゼ)、GIPC1(GIPC PDZドメイン含有ファミリー、メンバー1)、SCGB1D1(セクレトグロビン、ファミリー1D、メンバー1)、UBE2M(ユビキチン共役酵素E2M)、USP10(ユビキチン特異的プロテアーゼ10)、EEF2(真核生物翻訳伸長因子2)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体、サブファミリーB)、RAB36、RANBP2(Ran結合タンパク質2)、SFRP2(分泌性Frizzled関連タンパク質2)、SLC4A4(溶質キャリアファミリー4、重炭酸ナトリウム共輸送体、メンバー4)、SMPD3(スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ3)、スフィンゴミエリナーゼ、スフィンゴミエリンシンターゼ1、スフィンゴミエリンシンターゼ2、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的プロテアーゼ22)、trpc3(一過性受容器電位カチオンチャネル、サブファミリーC、メンバー3)、CLCN7(クロライドチャネル7)、CTSC(カテプシンC)、LAMR1(ラミニン受容体1)、RNF32(リングフィンガータンパク質32)、ERI3(増強されたRNAi−3)、HMGCR(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリルCoA還元酵素)、NPC1(ニーマン−ピック病、C1型)、SLC6A4(ナトリウム依存性セロトニントランスポータ、溶質キャリアファミリー6メンバー4)、FAU、THEA(ACOT11、アシル補酵素Aチオエステラーゼ11)、CKAP4、COG1−8タンパク質、vps1−45タンパク質、CHMPファミリータンパク質、選別ネキシン、rab5、7、9、38、Arf2、Arf6、GGA1−3、スフィンゴミエリンおよびステロール代謝遺伝子および薬物(例えば、GW4869、スフィンゴミエリンエステラーゼ)、MVBまたはエキソソーム内への選別のその関与に関連するコレステロールまたは脂質ラフト分割および代謝に影響を及ぼす薬物および遺伝子、特にNPC1、HMGCR、およびコレステロール低下薬のスタチンクラスから成る群から選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法を含む、ヒト、腫瘍または胎児の遺伝子型を調べるため、および/またはその状態の特性を決定するための方法。
  17. 生物、細胞または植物におけるmiRNAまたは小分子RNAの活性をコントロールするための方法であって、
    タンパク質、またはこのタンパク質の活性を修飾する化学物質、またはこのタンパク質を標的とするsiRNAもしくはmiRNAもしくはその関連分子を生物に投与することを含み、
    このタンパク質が、Alix、Hrs、vps36(液胞タンパク質選別会合タンパク質36)、EAP30(30kDAのELL会合タンパク質、SNF8)、EF1a(延長因子1a)およびBIG2、hps4(ヘルマンスキー−パドラック症候群4)、hps1(ヘルマンスキー−パドラック症候群1)、PRNP(プリオンタンパク質)、SCFユビキチンリガーゼ(Skp1−Cullin−F−ボックスタンパク質)、Surfeit−4、V0またはV1ATPアーゼ(V0またはV1アデノシン三リン酸分解酵素)、vps41、COGC4(保存されたオリゴマーゴルジ成分4)、ATG3(オートファジー関連タンパク質3)、ATG8、COG4、PI3K(ホスファチジルイノシトール3−キナーゼ)、NEDD4L(発生的に発現が下方制御された神経前駆細胞4様)、ARFGEF4(ADPリボシル化因子グアニンヌクレオチド交換因子−4タンパク質)、CHML(コロイデレミア様)、RAB10(ras関連GTP結合タンパク質10)、RAB35、RALB(V−ralサル白血病ウイルス癌遺伝子相同体B)、RAPGEF6(Rapグアニンヌクレオチド交換因子6)、SCD(ステアロイルCoAデサチュラーゼ)、GIPC1(GIPC PDZドメイン含有ファミリー、メンバー1)、SCGB1D1(セクレトグロビン、ファミリー1D、メンバー1)、UBE2M(ユビキチン共役酵素E2M)、USP10(ユビキチン特異的プロテアーゼ10)、EEF2(真核生物翻訳伸長因子2)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体、サブファミリーB)、RAB36、RANBP2(Ran結合タンパク質2)、SFRP2(分泌性Frizzled関連タンパク質2)、SLC4A4(溶質キャリアファミリー4、重炭酸ナトリウム共輸送体、メンバー4)、SMPD3(スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ3)、スフィンゴミエリナーゼ、スフィンゴミエリンシンターゼ1、スフィンゴミエリンシンターゼ2、Epopamil結合タンパク質、usp22(ユビキチン特異的プロテアーゼ22)、trpc3(一過性受容器電位カチオンチャネル、サブファミリーC、メンバー3)、CLCN7(クロライドチャネル7)、CTSC(カテプシンC)、LAMR1(ラミニン受容体1)、RNF32(リングフィンガータンパク質32)、ERI3(増強されたRNAi−3)、HMGCR(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリルCoA還元酵素)、NPC1(ニーマン−ピック病、C1型)、SLC6A4(ナトリウム依存性セロトニントランスポータ、溶質キャリアファミリー6メンバー4)、FAU、THEA(ACOT11、アシル補酵素Aチオエステラーゼ11)、CKAP4、COG1−8タンパク質、vps1−45タンパク質、CHMPファミリータンパク質、選別ネキシン、rab5、7、9、38、Arf2、Arf6、GGA1−3、スフィンゴミエリンおよびステロール代謝遺伝子および薬物(例えば、GW4869、スフィンゴミエリンエステラーゼ)、MVBまたはエキソソーム内への選別のその関与に関連するコレステロールまたは脂質ラフト分割および代謝に影響を及ぼす薬物および遺伝子、特にNPC1、HMGCR、およびコレステロール低下薬のスタチンクラスから選択される、方法。
  18. 診断または治療のための候補分子のスクリーニングのための、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法の用途。
  19. 前記候補分子が、RNA、小分子RNA、例えばmiRNA、siRNAおよびpiRNA、mRNAまたは非コードRNAの活性および/または細胞間移行を調節するための、多胞体(MVB)の形成に関与するタンパク質または脂質から選択される、請求項18に記載の用途。
  20. (a)体液からエキソソームまたは小胞を単離するための手段と、
    (b)前記エキソソーム中のsiRNAおよび/またはmiRNAおよび/または標的mRNAのレベルを測定するための手段と
    を含むキット。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015060446A1 (ja) 2013-10-25 2015-04-30 凸版印刷株式会社 膜小胞回収デバイス、膜小胞回収方法、及び膜小胞分析方法
JP2015161670A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 株式会社東芝 検体に含まれるエキソソームの特性を判定する方法、診断方法および装置
US10807061B2 (en) 2014-07-24 2020-10-20 Toppan Printing Co., Ltd. Lipid membrane structure, lipid-membrane-structure-immobilization carrier, and method of fusing vesicles
WO2023281999A1 (ja) * 2021-07-08 2023-01-12 国立研究開発法人産業技術総合研究所 細胞から非侵襲的にマイクロrnaを取得する方法

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11660317B2 (en) 2004-11-08 2023-05-30 The Johns Hopkins University Compositions comprising cardiosphere-derived cells for use in cell therapy
US20100255514A1 (en) 2007-08-16 2010-10-07 The Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University Tumor cell-derived microvesicles
EP2696203A3 (en) 2007-08-16 2014-05-28 The Royal Institution for the Advancement of Learning/McGill University Tumor cell-derived microvesicles
WO2009100029A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-13 The General Hospital Corporation Use of microvesicles in diagnosis, prognosis and treatment of medical diseases and conditions
JP2012507300A (ja) 2008-10-30 2012-03-29 カリス ライフ サイエンシズ ルクセンブルク ホールディングス Rnaパターンを評価する方法
US7897356B2 (en) 2008-11-12 2011-03-01 Caris Life Sciences Methods and systems of using exosomes for determining phenotypes
WO2010119256A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Isis Innovation Limited Composition for delivery of genetic material
WO2010141862A2 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Mayo Foundation For Medical Education And Research Methods and materials for isolating exosomes
CN102625711A (zh) 2009-09-10 2012-08-01 梅约医学教育与研究基金会 调节去泛素化酶和泛素化多肽的方法和材料
KR20130056855A (ko) 2010-03-01 2013-05-30 카리스 라이프 사이언스 룩셈부르크 홀딩스 치료진단용 생물학적 지표들
CA2795776A1 (en) 2010-04-06 2011-10-13 Caris Life Sciences Luxembourg Holdings, S.A.R.L. Circulating biomarkers for disease
WO2011127625A1 (zh) * 2010-04-13 2011-10-20 江苏命码生物科技有限公司 一种调节生物体内微小核糖核酸含量的方法及其用途
US9421167B2 (en) 2010-05-26 2016-08-23 Micromedmark Biotech Co. Ltd. Preparation of microvesicle-siRNA complexes and use thereof in AIDS treatment
CN101869715A (zh) * 2010-05-26 2010-10-27 江苏命码生物科技有限公司 载有干扰核糖核酸的细胞微粒子、其制备方法及其应用
WO2011147086A1 (zh) * 2010-05-26 2011-12-01 江苏命码生物科技有限公司 载有干扰核糖核酸的细胞微粒子、其制备方法及其应用
EP2603592A2 (en) * 2010-08-13 2013-06-19 The University Court of the University of Glasgow Therapeutic uses of microvesicles and related micrornas
DE12722942T1 (de) 2011-03-31 2021-09-30 Modernatx, Inc. Freisetzung und formulierung von manipulierten nukleinsäuren
AU2012249759A1 (en) * 2011-04-25 2013-11-07 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods and compositions for nucleic acid analysis
US20140275211A1 (en) 2011-06-21 2014-09-18 Alnylam Pharmaceuticals, Inc. Assays and methods for determining activity of a therapeutic agent in a subject
ITRM20110403A1 (it) * 2011-07-28 2013-01-29 Ospedale Pediatrico Bambino Gesu Microvescicole isolate da cellule mesenchimali come agenti immunosoppressori.
AU2012294458A1 (en) * 2011-08-08 2014-02-27 Caris Life Sciences Switzerland Holdings Gmbh Biomarker compositions and methods
US20140227708A1 (en) * 2011-09-16 2014-08-14 Oregon Health & Science University Methods and kits used in identifying microrna targets
US20140308212A1 (en) 2011-11-07 2014-10-16 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Edible plant-derived microvesicle compositions for diagnosis and treatment of disease
WO2013071239A1 (en) 2011-11-10 2013-05-16 Exosome Diagnostics, Inc. Cerebrospinal fluid assay
GB201121070D0 (en) 2011-12-07 2012-01-18 Isis Innovation composition for delivery of biotherapeutics
US10227593B2 (en) 2011-12-13 2019-03-12 Henry Ford Health System Methods, systems, and compositions for cell-derived/vesicle-based microRNA delivery
WO2013090523A2 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 Henry Ford Health System Methods, systems, and compositions for cell-derived/vesicle-based microrna delivery
US11286463B2 (en) 2012-03-08 2022-03-29 Advanced ReGen Medical Technologies, LLC Reprogramming of aged adult stem cells
CA2881394C (en) 2012-08-13 2024-05-14 Cedars-Sinai Medical Center Exosomes and micro-ribonucleic acids for tissue regeneration
US10308959B2 (en) 2013-01-18 2019-06-04 Henry Ford Health System Methods, systems, and compositions relating to MiRNA-146a
US9670490B2 (en) 2013-01-18 2017-06-06 Henry Ford Health System Methods, systems, and compositions relating to miRNA-146a
US9618510B2 (en) 2013-03-13 2017-04-11 Meso Scale Technologies, Llc. Assay methods
US10114015B2 (en) 2013-03-13 2018-10-30 Meso Scale Technologies, Llc. Assay methods
MX2015013141A (es) * 2013-03-15 2016-06-21 Univ Texas Biogénesis de miarn en exosomas para diagnóstico y terapia.
US10138507B2 (en) 2013-03-15 2018-11-27 Modernatx, Inc. Manufacturing methods for production of RNA transcripts
US11377470B2 (en) 2013-03-15 2022-07-05 Modernatx, Inc. Ribonucleic acid purification
WO2014144767A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Moderna Therapeutics, Inc. Ion exchange purification of mrna
EP2971165A4 (en) 2013-03-15 2016-11-23 Moderna Therapeutics Inc DISSOLUTION OF DNA FRAGMENTS IN MRNA MANUFACTURING METHODS
HRP20211563T1 (hr) 2013-07-11 2022-01-07 Modernatx, Inc. Pripravci koji sadrže sintetske polinukleotide koji kodiraju proteine srodne crispr-u i sintetske sgrna, te postupci njihove uporabe
US10385088B2 (en) 2013-10-02 2019-08-20 Modernatx, Inc. Polynucleotide molecules and uses thereof
JP6930832B2 (ja) 2013-11-18 2021-09-01 ディアミール, エルエルシーDiamir, Llc パーキンソン病(PD)の検出およびモニタリングのための、体液からのmiRNAを使用する方法
JP6353073B2 (ja) 2013-12-20 2018-07-04 アドヴァンスド リジェン メディカル テクノロジーズ,エルエルシー 細胞回復のための組成物並びにその作製及び使用方法
US10772911B2 (en) 2013-12-20 2020-09-15 Advanced ReGen Medical Technologies, LLC Cell free compositions for cellular restoration and methods of making and using same
EP3143401A4 (en) * 2014-05-15 2017-10-11 Meso Scale Technologies, LLC Improved assay methods
EP3157573A4 (en) 2014-06-19 2018-02-21 Moderna Therapeutics, Inc. Alternative nucleic acid molecules and uses thereof
JP2017522028A (ja) 2014-07-16 2017-08-10 モデルナティエックス インコーポレイテッドModernaTX,Inc. 環状ポリヌクレオチド
WO2016054591A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Cedars-Sinai Medical Center Cardiosphere-derived cells and exosomes secreted by such cells in the treatment of muscular dystrophy
CN113694075A (zh) 2015-06-10 2021-11-26 得克萨斯州大学系统董事会 用于医治疾病的外泌体的用途
WO2017049286A1 (en) 2015-09-17 2017-03-23 Moderna Therapeutics, Inc. Polynucleotides containing a morpholino linker
US10975436B2 (en) 2016-01-05 2021-04-13 Diamir, Llc Methods of using miRNA from bodily fluids for diagnosis and monitoring of neurodevelopmental disorders
EP3402543B1 (en) 2016-01-11 2021-09-08 Cedars-Sinai Medical Center Cardiosphere-derived cells and exosomes secreted by such cells in the treatment of heart failure with preserved ejection fraction
US11243215B2 (en) 2016-01-14 2022-02-08 The Regents Of The University Of California 3D-exoquant method for the analysis of surface molecules and quantification of tissue-specific exosomes in biological fluids
US11149313B2 (en) 2016-03-21 2021-10-19 Diamir, Llc Methods of using miRNAs from bodily fluids for detection and differentiation of neurodegenerative diseases
CA3023468A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Advanced ReGen Medical Technologies, LLC Microrna compositions and methods of making and using same
US11351200B2 (en) 2016-06-03 2022-06-07 Cedars-Sinai Medical Center CDC-derived exosomes for treatment of ventricular tachyarrythmias
US11299733B2 (en) 2016-07-15 2022-04-12 University Of Massachusetts Process of delivering small RNAs to sperm
US11541078B2 (en) 2016-09-20 2023-01-03 Cedars-Sinai Medical Center Cardiosphere-derived cells and their extracellular vesicles to retard or reverse aging and age-related disorders
EP3575399A4 (en) * 2017-01-24 2020-01-08 BGI Shenzhen EXOSOMAL DNA-BASED METHOD FOR CARRYING OUT A NON-INVASIVE PRENATAL DIAGNOSIS AND APPLICATION THEREOF
US20190365818A1 (en) * 2017-02-09 2019-12-05 Allen Institute Genetically-tagged stem cell lines and methods of use
US11759482B2 (en) 2017-04-19 2023-09-19 Cedars-Sinai Medical Center Methods and compositions for treating skeletal muscular dystrophy
US10781487B2 (en) * 2017-07-24 2020-09-22 Diamir, Llc miRNA-based methods for detecting and monitoring aging
MX2020004507A (es) 2017-11-09 2020-08-13 Alnylam Pharmaceuticals Inc Ensayos y métodos para determinar la expresión del gen de quimiotaxina 2 derivada de leucocitos (lect2).
WO2019126068A1 (en) 2017-12-20 2019-06-27 Cedars-Sinai Medical Center Engineered extracellular vesicles for enhanced tissue delivery
WO2019143847A1 (en) 2018-01-18 2019-07-25 Advanced ReGen Medical Technologies, LLC Therapeutic compositions and methods of making and using the same
EP3884067A1 (en) * 2018-11-19 2021-09-29 uniQure IP B.V. A companion diagnostic to monitor the effects of gene therapy
CN112972702A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 南京大学 用于治疗耐药菌感染的外泌体制剂
CN113252616B (zh) * 2021-01-29 2022-05-03 厦门大学 一种外泌体的糖基化研究方法
CN116178571B (zh) * 2023-02-21 2024-05-28 南开大学 一种内质网靶向人工蛋白、重组酿酒酵母、内质网靶向囊泡、免疫佐剂和疫苗

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2181332B1 (en) * 2007-07-25 2013-04-10 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Exosome-associated microrna as a diagnostic marker

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013055978; Nature Cell Biology Vol.9, 2007, p.654-659 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015060446A1 (ja) 2013-10-25 2015-04-30 凸版印刷株式会社 膜小胞回収デバイス、膜小胞回収方法、及び膜小胞分析方法
US10627327B2 (en) 2013-10-25 2020-04-21 Toppan Printing Co., Ltd. Membrane vesicle recovery device, membrane vesicle recovery method, and membrane vesicle analysis method
JP2015161670A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 株式会社東芝 検体に含まれるエキソソームの特性を判定する方法、診断方法および装置
US10807061B2 (en) 2014-07-24 2020-10-20 Toppan Printing Co., Ltd. Lipid membrane structure, lipid-membrane-structure-immobilization carrier, and method of fusing vesicles
WO2023281999A1 (ja) * 2021-07-08 2023-01-12 国立研究開発法人産業技術総合研究所 細胞から非侵襲的にマイクロrnaを取得する方法

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