JP2012527240A - リプログラミング因子に対する天然アンチセンス転写物の抑制によるリプログラミング因子関連疾患の治療 - Google Patents

リプログラミング因子に対する天然アンチセンス転写物の抑制によるリプログラミング因子関連疾患の治療 Download PDF

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Abstract

本発明は、特にリプログラミング因子の天然アンチセンスポリヌクレオチドを標的にすることによって、リプログラミング因子の発現および/または機能を調節する、アンチセンスオリゴヌクレオチドに関するものである。本発明はまた、これらのアンチセンスオリゴヌクレオチドの同定、ならびにリプログラミング因子の発現と関連する疾患および障害の治療におけるそれらの使用にも関する。

Description

本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる2009年5月18日出願米国仮特許出願第61/179,056号、2009年8月14日出願米国仮特許出願第61/233,996号および2009年12月16日出願米国仮特許出願第61/286,852号の優先権を主張する。
本発明の実施形態は、リプログラミング因子および関連する分子の発現および/または機能を調節するオリゴヌクレオチドを含む。
DNA-RNAおよびRNA-RNAハイブリダイゼーションは、DNA複製、転写および翻訳を含む核酸機能の多くの観点において重要である。ハイブリダイゼーションは、特定の核酸を検出する、またはその発現を変化させる種々の技術の中心でもある。例えばアンチセンスヌクレオチドは、標的RNAにハイブリダイズすることによって遺伝子発現を中断させ、それによりRNAスプライシング、転写、翻訳および複製を妨げる。アンチセンスDNAは、DNA-RNAハイブリッドがリボヌクレアーゼH(大部分の細胞型に存在する活性)による消化のための基質として働くという追加的特性を有する。アンチセンス分子は、オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)での場合は細胞に送達される場合があり、RNA分子として内在性遺伝子から発現され得る。近年FDAは、アンチセンス薬VITRAVENE(商標)(サイトメガロウイルス網膜炎の治療用)をアンチセンスが治療有用性を有することを反映して承認した。
米国特許第5,432,272号 米国特許第5,013,830号 米国特許第5,149,797号 米国特許第5,220,007号 米国特許第5,256,775号 米国特許第5,366,878号 米国特許第5,403,711号 米国特許第5,491,133号 米国特許第5,565,350号 米国特許第5,623,065号 米国特許第5,652,355号 米国特許第5,652,356号 米国特許第5,700,922号 米国特許第5,034,506号 米国特許第5,138,045号 米国特許第5,218,105号 米国特許第5,459,255号 米国特許第3,687,808号 米国特許第4,469,863号 米国特許第4,476,301号 米国特許第5,023,243号 米国特許第5,177,196号 米国特許第5,188,897号 米国特許第5,264,423号 米国特許第5,276,019号 米国特許第5,278,302号 米国特許第5,286,717号 米国特許第5,321,131号 米国特許第5,399,676号 米国特許第5,405,939号 米国特許第5,453,496号 米国特許第5,455,233号 米国特許第5,466,677号 米国特許第5,476,925号 米国特許第5,519,126号 米国特許第5,536,821号 米国特許第5,541,306号 米国特許第5,550,111号 米国特許第5,563,253号 米国特許第5,571,799号 米国特許第5,587,361号 米国特許第5,625,050号 米国特許第5,166,315号 米国特許第5,185,444号 米国特許第5,214,134号 米国特許第5,216,141号 米国特許第5,235,033号 米国特許第5,264,562号 米国特許第5,264,564号 米国特許第5,405,938号 米国特許第5,434,257号 米国特許第5,470,967号 米国特許第5,489,677号 米国特許第5,541,307号 米国特許第5,561,225号 米国特許第5,596,086号 米国特許第5,602,240号 米国特許第5,610,289号 米国特許第5,608,046号 米国特許第5,618,704号 米国特許第5,623,070号 米国特許第5,663,312号 米国特許第5,633,360号 米国特許第5,677,437号 米国特許第5,677,439号 米国特許第5,539,082号 米国特許第5,714,331号 米国特許第5,719,262号 米国特許第4,981,957号 米国特許第5,118,800号 米国特許第5,319,080号 米国特許第5,359,044号 米国特許第5,393,878号 米国特許第5,446,137号 米国特許第5,466,786号 米国特許第5,514,785号 米国特許第5,519,134号 米国特許第5,567,811号 米国特許第5,576,427号 米国特許第5,591,722号 米国特許第5,597,909号 米国特許第5,610,300号 米国特許第5,627,053号 米国特許第5,639,873号 米国特許第5,646,265号 米国特許第5,658,873号 米国特許第5,670,633号 米国特許第5,700,920号 米国特許第4,845,205号 米国特許第5,130,302号 米国特許第5,134,066号 米国特許第5,175,273号 米国特許第5,367,066号 米国特許第5,457,187号 米国特許第5,484,908号 米国特許第5,502,177号 米国特許第5,525,711号 米国特許第5,552,540号 米国特許第5,587,469号 米国特許第5,596,091号 米国特許第5,614,617号 米国特許第5,750,692号 米国特許第5,681,941号 米国特許第4,828,979号 米国特許第4,948,882号 米国特許第5,525,465号 米国特許第5,541,313号 米国特許第5,545,730号 米国特許第5,552,538号 米国特許第5,578,717号 米国特許第5,580,731号 米国特許第5,591,584号 米国特許第5,109,124号 米国特許第5,118,802号 米国特許第5,414,077号 米国特許第5,486,603号 米国特許第5,512,439号 米国特許第5,578,718号 米国特許第4,587,044号 米国特許第4,605,735号 米国特許第4,667,025号 米国特許第4,762,779号 米国特許第4,789,737号 米国特許第4,824,941号 米国特許第4,835,263号 米国特許第4,876,335号 米国特許第4,904,582号 米国特許第4,958,013号 米国特許第5,082,830号 米国特許第5,112,963号 米国特許第5,214,136号 米国特許第5,245,022号 米国特許第5,254,469号 米国特許第5,258,506号 米国特許第5,262,536号 米国特許第5,272,250号 米国特許第5,292,873号 米国特許第5,317,098号 米国特許第5,371,241号 米国特許第5,391,723号 米国特許第5,416,203号 米国特許第5,451,463号 米国特許第5,510,475号 米国特許第5,512,667号 米国特許第5,565,552号 米国特許第5,567,810号 米国特許第5,574,142号 米国特許第5,585,481号 米国特許第5,587,371号 米国特許第5,595,726号 米国特許第5,597,696号 米国特許第5,599,923号 米国特許第5,599,928号 米国特許第5,688,941号 国際特許出願PCT/US92/09196 米国特許第6,287,860号 米国特許第5,108,921号 米国特許第5,354,844号 米国特許第5,416,016号 米国特許第5,459,127号 米国特許第5,521,291号 米国特許第5,543,165号 米国特許第5,547,932号 米国特許第5,583,020号 米国特許第5,591,721号 米国特許第4,426,330号 米国特許第4,534,899号 米国特許第5,013,556号 米国特許第5,213,804号 米国特許第5,227,170号 米国特許第5,264,221号 米国特許第5,356,633号 米国特許第5,395,619号 米国特許第5,417,978号 米国特許第5,462,854号 米国特許第5,469,854号 米国特許第5,512,295号 米国特許第5,527,528号 米国特許第5,534,259号 米国特許第5,543,152号 米国特許第5,556,948号 米国特許第5,580,575号 米国特許第5,595,756号 米国特許出願公開第2007/0117772号 米国特許第6,632,427号 米国特許第6,756,523号 米国特許第4,866,042号 米国特許第6,294,520号 米国特許第6,936,589号 米国特許第7,563,884号
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一実施形態において本発明は、天然アンチセンス転写物の任意の領域を標的にする(1つまたは複数の)アンチセンスオリゴヌクレオチドを使用することによって天然アンチセンス転写物の作用を抑制し、対応するセンス遺伝子の上方制御をもたらすための方法を提供する。天然アンチセンス転写物の抑制がsiRNA、リボザイムおよび小分子によって達成され得ることも本明細書において意図され、本発明の範囲内であると考えられる。
一実施形態は、in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、配列番号4のヌクレオチド1〜933、配列番号5のヌクレオチド1〜493、および配列番号6のヌクレオチド1〜418中の連続した5〜30ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドの逆相補物に少なくとも50%の配列同一性を有する長さ5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップを含む方法を提供する。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの天然アンチセンス配列、例えば配列番号4〜6に記載のヌクレオチドおよびその任意の変種、対立遺伝子、相同体、変異体、誘導体、断片および相補配列を標的にする。アンチセンスオリゴヌクレオチドの例は、配列番号7〜17に記載されている。
他の実施形態は、in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスの逆相補物に少なくとも50%の配列同一性を有する長さ5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップを含む方法を提供する。
他の実施形態は、in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、リプログラミング因子アンチセンスポリヌクレオチドに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドに少なくとも50%の配列同一性を有する長さ5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップを含む方法を提供する。
一実施形態において組成物は、センスおよび/またはアンチセンスリプログラミング因子ポリヌクレオチドに結合する1つまたは複数のアンチセンスオリゴヌクレオチドを含む。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の修飾されたまたは置換されたヌクレオチドを含む。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の修飾された結合を含む。
さらに他の実施形態において修飾されたヌクレオチドは、ホスホロチオエート、メチルホスホネート、ペプチド核酸、2'-O-メチル、フルオロ-もしくは炭素、メチレンまたは他のロックド核酸(LNA)分子を含む修飾された塩基を含む。好ましくは修飾されたヌクレオチドは、α-L-LNAを含むロックド核酸分子である。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、皮下、筋肉内、静脈内または腹腔内で患者に投与される。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、医薬組成物中で投与される。治療計画は、アンチセンス化合物を少なくとも1回患者に投与するステップを含むが、この治療は一定期間にわたる複数回の投与を含むように変更され得る。治療は、1つまたは複数の他の種類の治療と組み合わされ得る。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドはリポソームに封入される、または担体分子に結合している（例えば、コレステロール、ＴＡＴペプチド）。
他の態様は下に記載される。
Lipofectamine 2000を用いて導入されたホスホロチオエートオリゴヌクレオチドでのHepG2細胞の処理後に対照と比較したSOX2のmRNAにおける倍数変化+標準偏差を示すリアルタイムPCR結果のグラフである。リアルタイムPCR結果は、HepG2細胞におけるSOX2のmRNAレベルが、SOX2アンチセンスAI885646に対して設計されたsiRNAの2つでの処理の48時間後に顕著に増大することを示す。CUR-0404およびCUR-0406と記載された棒は、それぞれ配列番号7および8で処理した試料に対応する。 Lipofectamine 2000を用いて導入されたホスホロチオエートオリゴヌクレオチドでのHepG2細胞の処理後に対照と比較したKLF4のmRNAにおける倍数変化+標準偏差を示すリアルタイムPCR結果のグラフである。リアルタイムPCR結果は、HepG2細胞におけるKLF4のmRNAレベルが、KLF4アンチセンスに対して設計されたオリゴの2つでの処理の48時間後に顕著に増大することを示す。CUR-0933、CUR-0931、CUR-0930、およびCUR-0932と記載された棒は、それぞれ配列番号9から12で処理した試料に対応する。 Lipofectamine 2000を用いて導入されたホスホロチオエートオリゴヌクレオチドでのHepG2細胞の処理後に対照と比較したPOU5F1のmRNAにおける倍数変化+標準偏差を示すリアルタイムPCR結果のグラフである。CUR-1139からCUR-1143と記載された棒は、それぞれ配列番号13から17で処理した試料に対応する。
本発明のいくつかの態様は、以下に例示のための応用の実例を参照して記載される。多数の特定の詳細、関係性および方法が本発明の十分な理解を提供するために記載されることは理解されるべきである。しかし当業者は、本発明が1つもしくは複数の具体的な詳細を使用せずに、または他の方法を使用して実施され得ることを容易に認識する。本発明は、いくつかの行為が異なる順序でおよび/または他の行為もしくは事象と同時に生じ得ることから、行為または事象の順序によって限定されない。さらに例示されたすべての行為または事象が本発明による方法を実行するために必要とされるのではない。
本明細書において開示されるすべての遺伝子、遺伝子名および遺伝子産物は、本明細書において開示される組成物および方法を適用できる任意の種由来の相同物に対応して意味する。したがって用語は、これだけに限らないがヒトおよびマウス由来の遺伝子および遺伝子産物を含む。特定の種由来の遺伝子または遺伝子産物が開示される場合に、この開示が例示のみを目的とし明確に示すと考えられる文脈が無ければ限定として解釈されないことは理解される。したがって例えば本明細書において開示される遺伝子に関して、哺乳動物に関するいくつかの実施形態において核酸およびアミノ酸配列は、これだけに限らないが他の哺乳動物、魚類、両生類、は虫類および鳥類を含む他の動物由来の相同なおよび/またはオルソロガスな遺伝子および遺伝子産物を包含することが意図される。好ましい実施形態において遺伝子または核酸配列はヒトである。
定義
本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を記載する目的のためだけであり、本発明の限定となることを意図しない。本明細書において使用される単数形「a」、「an」および「the」は、文脈がそうでないと明確に示さなければ複数形を同様に含んで意味する。さらに用語「含んでいる(including)」、「含む(include)」、「有している(having)」、「有する(has)」、「有する(with)」またはそれらの変形は、詳細な記載および/または特許請求の範囲のいずれにおいても使用され、そのような用語は用語「含む(comprising)」と同様の様式で包括的であることを意図する。
用語「約(about)」または「およそ(approximately)」は、当業者によって決定された特定の値についての許容できる誤差範囲内を意味し、値がどのように測定または決定されたか、すなわち測定系の限界に部分的に依存する。例えば「約」は、当技術分野における実施あたりで1または1より大きい標準偏差を意味できる。別法として「約」は、所与の値の20%まで、好ましくは10%まで、より好ましくは5%までおよびより好ましくはさらに1%までの範囲を意味できる。別法として生物学的系またはプロセスに具体的に関して用語は、値の1桁の範囲内、好ましくは5倍以内およびより好ましくは2倍以内を意味できる。特定の値が出願書類および特許請求の範囲に記載される場合、他に明記しない限り用語「約」は特定の値についての許容できる誤差範囲内を意味すると考えられるべきである。
本明細書において使用される用語「mRNA」は、標的遺伝子の現在周知の(1つまたは複数の)mRNA転写物および明らかにされ得る任意のさらなる転写物を意味する。
「アンチセンスオリゴヌクレオチド」または「アンチセンス化合物」によって、他のRNAまたはDNA(標的RNA、DNA)に結合するRNAまたはDNA分子が意味される。例えばRNAオリゴヌクレオチドの場合、それは他のRNA標的にRNA-RNA相互作用の手段によって結合し、標的RNAの活性を変化させる(Eguchiら、(1991) Ann. Rev. Biochem. 60、631〜652)。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、特定のポリヌクレオチドの発現および/または機能を上方制御または下方制御できる。定義は、治療、診断または他の観点から有用である任意の外来性RNAまたはDNA分子を含んで意味する。そのような分子として、例えばアンチセンスRNAまたはDNA分子、干渉RNA(RNAi)、マイクロRNA、デコイRNA分子、siRNA、酵素的RNA、治療用編集RNA(therapeutic editing RNA)ならびにアゴニストおよびアンタゴニストRNA、アンチセンスオリゴマー化合物、アンチセンスオリゴヌクレオチド、外部ガイド配列(external guide sequence) (EGS)オリゴヌクレオチド、選択的スプライサー(alternate splicers)、プライマー、プローブならびに標的核酸の少なくとも一部分にハイブリダイズする他のオリゴマー化合物が挙げられる。このようにこれらの化合物は、1本鎖、2本鎖、部分的な1本鎖または環状オリゴマー化合物の形態で導入され得る。
本発明の文脈において、用語「オリゴヌクレオチド」はリボ核酸(RNA)もしくはデオキシリボ核酸(DNA)またはそれらの模倣物のオリゴマーまたはポリマーを意味する。用語「オリゴヌクレオチド」は、デオキシリボヌクレオシド、リボヌクレオシド、それらの置換型およびアルファ-アノマー型、ペプチド核酸(PNA)、ロックド核酸(LNA)、ホスホロチオエート、メチルホスホネートなどを含んで天然および/または修飾された単量体または結合の直鎖状または環状オリゴマーも含む。オリゴヌクレオチドは、ワトソン-クリック型の塩基対形成、フーグスティーンまたは非フーグスティーン型の塩基対形成などのような単量体-単量体相互作用の通常の様式の方法によって標的ポリヌクレオチドに特異的に結合できる。
オリゴヌクレオチドは、異なる領域からなる「キメラ」であり得る。本発明の文脈において「キメラ」化合物は、2つ以上の化学的領域、例えば(1つまたは複数の)DNA領域、(1つまたは複数の)RNA領域、(1つまたは複数の)PNA領域などを含有するオリゴヌクレオチドである。各化学的領域は、少なくとも1つの単量体単位、すなわちオリゴヌクレオチド化合物の場合はヌクレオチドからなる。典型的にはこれらのオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の所望の特性を示すために修飾された少なくとも1つの領域を含む。オリゴヌクレオチドの所望の特性として、これだけに限らないが例えばヌクレアーゼ分解に対する耐性の増大、細胞への取込みの増大および/または標的核酸に対する結合親和性の増大が挙げられる。したがってオリゴヌクレオチドの異なる領域は、異なる特性を有し得る。本発明のキメラオリゴヌクレオチドは、2つ以上のオリゴヌクレオチド、修飾されたオリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオシドおよび/または上に記載のオリゴヌクレオチド類似体の混合構造として形成され得る。
オリゴヌクレオチドは、「レジスタ(register)」に結合され得る領域から構成されるものでありえ、単量体が連続的に結合する場合、天然DNAにおいてと同様であるかまたはスペーサーを介して結合される。スペーサーは、領域間の共有結合「架橋」を構成することを意図し、好ましい場合において炭素原子約100個を超えない長さを有する。スペーサーは、さまざまな機能(例えば正電荷または負電荷の含有)を保持でき、特殊な核酸結合特性(干渉物質、グルーブバインダー、毒素、フルオロフォアなど)を保持でき、親油性であり、例えばアルファヘリックスを誘導するアラニン含有ペプチドのような特殊な2次構造を誘導する。
本明細書において使用される「リプログラミング因子(Reprogramming factors)」および「リプログラミング因子(Reprogramming factor)」は、ファミリーの全構成要素、変異体、対立遺伝子、断片、種、コード配列および非コード配列、センスおよびアンチセンスポリヌクレオチド鎖などを含めている。
本明細書において使用される語SOX2、Sox-2、ANOP3、MCOPS3、MGC2413、および転写因子SOX-2は、本出願において互換的に使用される。
本明細書において使用される語KLF4、クルッペル様因子4(gut)、上皮ジンクフィンガータンパク質EZF、EZF、GKLF、Gutに富んだクルッペル様因子、クルッペル様因子4は、本出願において互換的に使用される。
本明細書において使用される語POU5F1、Oct-3、Oct-3/4、Oct-4、オクタマー結合転写因子3、オクタマー結合転写因子4、OTF3、OTF4、‘POUドメインクラス5、転写因子1'、POU5F1、POUクラス5ホメオボックス1、DADB-104B20.2、およびMGC22487は、文献において同一であると考えられており、本出願において互換的に使用される。
本明細書において使用される用語「に特異的なオリゴヌクレオチド」または「を標的にするオリゴヌクレオチド」は(i)標的遺伝子の一部分と安定な複合体を形成できる配列、または(ii)標的遺伝子のmRNA転写物の一部分と安定な2重鎖を形成できる配列を有するオリゴヌクレオチドを意味する。複合体および2重鎖の安定性は、理論計算および/またはin vitroアッセイによって決定され得る。ハイブリダイゼーション複合体および2重鎖の安定性を決定するための例示的方法は、下の実施例において記載される。
本明細書において使用される用語「標的核酸」は、DNA、そのようなDNAから転写されたRNA(プレmRNAおよびmRNAを含む)ならびにそのようなRNA、コード配列、非コード配列、センスまたはアンチセンスポリヌクレオチドに由来するcDNAも包含する。オリゴマー化合物のその標的核酸との特異的ハイブリダイゼーションは、核酸の通常の機能を妨げる。特異的にハイブリダイズする化合物による標的核酸の機能のこの調節は、通常「アンチセンス」と称される。妨げられるDNAの機能として、例えば複製および転写が挙げられる。妨げられるRNAの機能として、例えばタンパク質翻訳部位へのRNAの移行、RNAからのタンパク質の翻訳、1つまたは複数のmRNA種を得るためのRNAのスプライシングおよびRNAが関与し得る、またはRNAによって促進され得る触媒活性などのすべての生体機能が挙げられる。標的核酸機能でのそのような干渉の全体的効果は、コードされる産物またはオリゴヌクレオチドの発現の調節である。
RNA干渉「RNAi」は、「標的」核酸配列に配列特異的相同性を有する2本鎖RNA(dsRNA)分子によって介在される(Caplen, N. J.ら、(2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:9742〜9747)。本発明の特定の実施形態において介在物質は、5〜25ヌクレオチドの「低分子干渉」RNA2重鎖(siRNA)である。siRNAは、ダイサーとして周知のRNase酵素によるdsRNAのプロセシングに由来する(Bernstein, E.ら、(2001) Nature 409:363〜366)。siRNA 2重鎖産物は、RISC(RNA Induced Silencing Complex、RNA誘導サイレンシング複合体)と称される多タンパク質siRNA複合体に入る。いかなる特定の理論にも制約されることなく、次いでRISCは、siRNA 2重鎖が配列特異的方法で相互作用し、触媒的に切断を介在する標的核酸(適切にはmRNA)に導かれると考えられる(Bernstein, E.ら、(2001) Nature 409:363〜366; Boutla, A.ら、(2001) Curr. Biol 11 :1776〜780)。本発明により使用され得る低分子干渉RNAは、当技術分野において十分に周知であり、当業者によく知られている手順に従って合成および使用され得る。本発明の方法における使用のための低分子干渉RNAは、適切には約1〜約50の間のヌクレオチド(nt)を含む。非限定的実施形態の例において、siRNAは約5〜約40nt、約5〜約30nt、約10〜約30nt、約15〜約25ntまたは約20〜25ヌクレオチドを含み得る。
適切なオリゴヌクレオチドの選択は、自動的に核酸配列をアラインメントし、同一または相同な領域を示すコンピュータープログラムを使用することによって促進される。そのようなプログラムは、例えばGenBankなどのデータベースを検索することによって、またはPCR産物を配列決定することによって得られた核酸配列を比較するために使用される。さまざまな種由来の核酸配列の比較は、種の間で適切な程度の同一性を示す核酸配列の選択を可能にする。配列決定されていない遺伝子の場合は、サザンブロットが標的種および他の種における遺伝子間での同一性の程度の決定を可能にするために実施される。当技術分野において十分に周知のとおり、種々の程度のストリンジェンシーでのサザンブロットを実施することによって、同一性の概算的測定値を得ることが可能である。これらの手順は、管理される対象における標的核酸配列に高い相補性を示し、他の種における対応する核酸配列に低い相補性を示すオリゴヌクレオチドの選択を可能にする。当業者は、本発明における使用のための遺伝子の適切な領域を選択することにおいては相当な許容範囲があることを理解する。
「酵素的RNA」によって酵素活性を有するRNA分子が意味される(Cech、(1988) J. American. Med. Assoc. 260、3030〜3035)。酵素的核酸(リボザイム)は、最初に標的RNAに結合することによって作用する。そのような結合は、標的RNAを切断するために作用する分子の酵素的部分の近接に保持される酵素的核酸の標的結合部分を通じて生じる。したがって酵素的核酸は、最初に標的RNAを認識し、次いで塩基対形成を通じて結合し、ひとたび正しい部位に結合すると標的RNAを切断するために酵素的に作用する。
「デコイRNA」によって、リガンドに対する天然結合ドメインを模倣するRNA分子が意味される。したがってデコイRNAは、特異的リガンドの結合に関して天然結合標的と競合する。例えば、HIVトランス活性化応答(TAR)RNAの過発現は、「デコイ」として作用することができ、HIV tatタンパク質に効率的に結合し、それによりHIV RNAにコードされるTAR配列へのその結合を妨げることが示されている(Sullengerら、(1990) Cell、63、601〜608)。これは、具体的な例を意味する。当業者は、これが一例に過ぎず、他の実施形態が当技術分野において公知の技術を使用して容易に作成され得ることを理解する。
本明細書において使用される用語「単量体」は、典型的には、大きさで数個、例えば約3〜4個の単量体単位から約数百個の単量体単位までの範囲のオリゴヌクレオチドを形成するホスホジエステル結合またはその類似結合によって連結された単量体を示す。ホスホジエステル結合の類似として、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、メチルホスホネート、ホスホロセレノエート、ホスホラミデートなどが挙げられ、下により詳細に記載される。
用語「ヌクレオチド」は、天然に存在するヌクレオチドおよび天然に存在しないヌクレオチドを含む。以前「天然に存在しない」と考えられていた種々のヌクレオチドが後に天然で見出されたことは当業者に明確であるべきである。したがって「ヌクレオチド」は、周知のプリンおよびピリミジン複素環含有分子だけでなく、複素環類似体およびその互変異性体も含む。他の種類のヌクレオチドの例示的実例は、アデニン、グアニン、チミン、シトシン、ウラシル、プリン、キサンチン、ジアミノプリン、8-oxo-N6-メチルアデニン、7-デアザキサンチン、7-デアザグアニン、N4,N4-エタノシトシン、N6,N6-エタノ-2,6-ジアミノプリン、5-メチルシトシン、5-(C3-C6)-アルキニルシトシン、5-フルオロウラシル、5-ブロモウラシル、シュードイソシトシン(pseudoisocytosine)、2-ヒドロキシ-5-メチル-4-トリアゾロピリジン(2-hydroxy-5-methyl-4-triazolopyridin)、イソシトシン、イソグアニン、イノシンを含有する分子およびBennerら、米国特許第5,432,272号に記載の「天然に存在しない」ヌクレオチドである。用語「ヌクレオチド」は、これらのすべての例の全体ならびにその類似体および互変異性体を含むことを意図する。特に興味深いヌクレオチドは、ヒトにおける治療的および診断的応用に関連する天然に存在するヌクレオチドと考えられるアデニン、グアニン、チミン、シトシンおよびウラシルを含むヌクレオチドである。ヌクレオチドは、例えばKornbergおよびBaker、DNA Replication、第2版(Freeman、San Francisco、1992)に記載の天然の2'-デオキシおよび2'-ヒドロキシル糖ならびにそれらの類似体を含む。
ヌクレオチドに関して「類似体」は、修飾された塩基成分および/または修飾された糖部分を有する合成ヌクレオチド(例えばScheit、Nucleotide Analogs、John Wiley、New York、1980; Freier & Altmann、(1997) Nucl. Acid. Res.、25(22)、4429〜4443、Toulme, J.J.、(2001) Nature Biotechnology 19:17〜18; Manoharan M.、(1999) Biochemica et Biophysica Acta 1489:117〜139; Freier S. M.、(1997) Nucleic Acid Research、25:4429〜4443、Uhlman, E.、(2000) Drug Discovery & Development、3: 203〜213、Herdewin P.、(2000) Antisense & Nucleic Acid Drug Dev.、10:297〜310)によって一般に記載される);2'-O, 3'-C-結合[3.2.0]ビシクロアラビノヌクレオシド(例えばN. K Christiensen.ら、(1998) J. Am. Chem. Soc, 120: 5458〜5463 (1998); Prakash TP、Bhat B. (2007) Curr Top Med Chem. 7(7):641〜9; Cho EJら、(2009) Annual Review of Analytical Chemistry、2、241〜264を参照されたい)を含む。そのような類似体は、結合特性、例えば2重鎖または3重鎖安定性、特異性などを増強するために設計された合成ヌクレオチドを含む。
本明細書において使用される「ハイブリダイゼーション」は、オリゴマー化合物の実質的な相補鎖の対形成を意味する。対形成の1つの機序は、オリゴマー化合物の鎖の相補的ヌクレオシドまたはヌクレオチド塩基(ヌクレオチド)間でのワトソン-クリック、フーグスティーンまたは逆フーグスティーン水素結合であり得る水素結合を含む。例えばアデニンおよびチミンは、水素結合の形成を通じて対形成する相補的ヌクレオチドである。ハイブリダイゼーションは、種々の環境下で生じ得る。
アンチセンス化合物は、標的核酸への化合物の結合が標的核酸の通常の機能を妨げて機能および/または活性の調節を生じ、特異的結合が望ましい条件下(すなわちin vivoアッセイまたは治療的処置の場合での生理的条件下およびin vitroアッセイの場合でのアッセイが実施される条件下)でアンチセンス化合物の非標的核酸配列への非特異的結合を避けるために十分な程度の相補性がある場合に「特異的にハイブリダイズできる」。
本明細書において使用される表現「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」または「ストリンジェントな条件」は、本発明の化合物がその標的配列にハイブリダイズし、他の配列の最小数にハイブリダイズする条件を意味する。ストリンジェントな条件は、配列依存的であり、異なる環境下では異なっており、本発明の文脈においてオリゴマー化合物が標的配列にハイブリダイズする「ストリンジェントな条件」は、オリゴマー化合物の性質および組成物ならびにそれらが調査されるアッセイによって決定される。一般に、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、Na+またはK+などの無機陽イオン塩の低濃度(<0.15M)(すなわち低イオン強度)、20℃〜25℃より高くオリゴマー化合物:標的配列複合体のTmより低い温度、およびホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの変性剤または界面活性剤ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の存在を含む。例えば、ハイブリダイゼーション率はホルムアミド1%ごとに1.1%低下する。高ストリンジェンシーなハイブリダイゼーション条件の例は、0.1×塩化ナトリウム-クエン酸ナトリウム緩衝液(SSC)/0.1%(w/v)SDSで60℃、30分間である。
本明細書において使用される「相補性」は、1つまたは2つのオリゴマー鎖上の2つのヌクレオチド間の正確な対形成のための能力を意味する。例えばアンチセンス化合物の特定の位置の核酸塩基が標的核酸の特定の位置で核酸塩基と水素結合でき、前記標的核酸がDNA、RNAまたはオリゴヌクレオチド分子である場合、オリゴヌクレオチドと標的核酸との間の水素結合の位置は相補的位置であると考えられる。オリゴマー化合物とさらなるDNA、RNAまたはオリゴヌクレオチド分子とは、各分子における十分な数の相補的位置が相互に水素結合できるヌクレオチドによって占められる場合に相互に相補的である。したがって「特異的にハイブリダイズできる」および「相補的」は、オリゴマー化合物と標的核酸との間に安定かつ特異的な結合が生じるような十分な数のヌクレオチドにわたる十分な程度の正確な対形成または相補性を示すために使用される用語である。
オリゴマー化合物の配列は、特異的にハイブリダイズできるその標的核酸のそれに100%相補的である必要がないことは当技術分野において理解される。さらにオリゴヌクレオチドは、介在するまたは隣接するセグメントがハイブリダイゼーション事象に関与せずに(例えばループ構造、ミスマッチもしくはヘアピン構造)1つまたは複数のセグメントにわたってハイブリダイズできる。本発明のオリゴマー化合物は、少なくとも約70%、または少なくとも約75%、または少なくとも約80%、または少なくとも約85%、または少なくとも約90%、または少なくとも約95%または少なくとも約99%の配列相補性をそれらがターゲッティングされる標的核酸配列中の標的領域に対して含む。例えば、アンチセンス化合物の20個のヌクレオチドのうちの18個が標的領域に相補的であり、したがって特異的にハイブリダイズするアンチセンス化合物は、90パーセントの相補性を示す。この例において残りの非相補的ヌクレオチドは、相補的ヌクレオチドと共に一群となっていても点在していても良く、相互にまたは相補的ヌクレオチドに近接している必要はない。そのように長さ18ヌクレオチドであり、標的核酸と完全に相補的な2つの領域によって隣接された4つ(4個)の非相補的ヌクレオチドを有するアンチセンス化合物は、標的核酸に全体で77.8%の相補性を有し、したがって本発明の範囲内になる。アンチセンス化合物と標的核酸の領域との相補性百分率は、当技術分野において周知のBLASTプログラム(basic local alignment search tools)およびPowerBLASTプログラムを使用して日常的に決定され得る(Altschulら、(1990) J. Mol. Biol.、215、403〜410; Zhang and Madden、(1997) Genome Res.、7、649〜656)。相同性百分率、配列同一性または相補性は、例えば、SmithおよびWatermanのアルゴリズム(Adv. Appl. Math.、(1981) 2、482〜489)を使用するGapプログラム(Wisconsin Sequence Analysis Package、Version 8 for Unix(登録商標)、Genetics Computer Group、University Research Park、Madison Wis.)の初期設定を使用することによって決定され得る。
本明細書において使用される用語「熱融点(Tm)」は、規定のイオン強度、pHおよび核酸濃度の下で、標的配列に相補的であるオリゴヌクレオチドの50%が平衡状態で標的配列にハイブリダイズする温度を意味する。典型的にはストリンジェントな条件は、塩濃度が少なくともNaイオン濃度(または他の塩)約0.01〜1.0M、pH7.0〜8.3であり、短いオリゴヌクレオチド(例えば10〜50ヌクレオチド)については温度が低くとも約30℃であるものである。ストリンジェントな条件は、ホルムアミドなどの不安定化剤の添加でも達成され得る。
本明細書において使用される用語「調節」は、遺伝子の発現における増大(刺激)または減少(抑制)を意味する。
ポリヌクレオチド配列の文脈において使用される場合に用語「変種」は、野生型遺伝子に関連するポリヌクレオチド配列を包含する。この定義は、例えば「対立遺伝子」、「スプライス」、「種」または「多型」変種も含み得る。スプライス変種は、参照分子に顕著な同一性を有し得るが、一般にmRNAプロセシングの際のエクソンの選択的スプライシングによる、より多いまたは少ない数のポリヌクレオチドを有する。対応するポリペプチドは、追加的機能ドメインまたはドメインの欠損を有し得る。種の変種は、1つの種から他の種へ変化するポリヌクレオチド配列である。本発明における特定の有用性は、野生型遺伝子産物の変種である。変種は、核酸配列における少なくとも1つの変異から生じることができ、変化したmRNAまたはその構造または機能が変化していても変化していなくてもよいポリペプチドを生じ得る。任意の所与の天然または組換え遺伝子は、対立形態を有さない場合も、1つ有する場合も、多数有する場合もある。変種を生じる通常の変異変化は、一般にヌクレオチドの天然の欠失、追加または置換に帰する。これらの型の変化のそれぞれは、単独でまたは他との組合せで1回または複数回、所与の配列に生じ得る。
得られたポリペプチドは、一般に相互に比較して顕著なアミノ酸同一性を有する。多型変種は、所与の種の個体間での特定の遺伝子のポリヌクレオチド配列における変種である。多型変種は、「単一ヌクレオチド多型」(SNP)またはポリヌクレオチド配列が1塩基によって変化している単一塩基変異も包含できる。SNPの存在は、例えば、易罹患性対抵抗性である病態についてのある傾向を有する特定の集団についての指標であり得る。
誘導体ポリヌクレオチドは、化学的修飾(例えば水素のアルキル、アシルまたはアミノ基での置換)に供された核酸を含む。誘導体、例えばオリゴヌクレオチド誘導体は、修飾された糖部分または糖間結合などの天然に存在しない部分を含み得る。これらにおける例は、ホスホロチオエートおよび当技術分野において周知の他のイオウ含有種である。誘導核酸は、放射性ヌクレオチド、酵素、蛍光剤、化学発光剤、発色剤、基質、補助因子、阻害因子、磁性粒子などが挙げられる標識も含み得る。
「誘導体」ポリペプチドまたはペプチドは、例えばグリコシル化、ペグ化、リン酸化、硫酸化、還元/アルキル化、アシル化、化学的カップリングまたは穏やかなホルマリン処理によって修飾されたものである。誘導体は、これだけに限らないが放射性同位元素、蛍光または酵素標識が挙げられる検出可能な標識を含有するために直接または間接的のいずれかで修飾もされ得る。
本明細書において使用される用語「動物」または「患者」は、例えばヒト、ヒツジ、エルク(elk)、シカ、ミュールジカ、ミンク、哺乳動物、サル、ウマ、ウシ、ブタ、ヤギ、イヌ、ネコ、ラット、マウス、鳥類、ニワトリ、は虫類、魚類、昆虫およびクモ類を含んで意味する。
「哺乳動物」は、典型的には医療の下にある温血哺乳動物(例えばヒトおよび家畜)を含む。例として、ヒトのみに加えて、ネコ、イヌ、ウマ、ウシおよびヒトが挙げられる。
「治療」または「処置」は、(a)哺乳動物において病態が生じることを予防するステップ、具体的にはそのような哺乳動物が病態を罹患し易いが、罹患しているとまだ診断されていない場合;(b)病態を抑制するステップ、例えばその進行を止めるステップ;および/または(c)病態を軽減するステップ、例えば病態の退行を所望の終点に至るまで生じさせるステップ、を含む哺乳動物における病態の処置を含む。治療は、疾患の症状の回復(例えば疼痛または不快感の緩和)も含み、そのような回復は、疾患に直接効果を与えるまたは与えない場合がある(例えば原因、伝染、発現など)。
本明細書において使用される「癌」は、白血病、リンパ腫、メラノーマ、癌腫および肉腫を含むがこれらに限らない、哺乳動物において見られるすべてのタイプの癌または新生物または悪性腫瘍を指す。癌は、「腫瘍」または癌の悪性細胞を含む組織として現れる。腫瘍の例は、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨原性肉腫、脊索腫、血管肉腫、内皮肉腫、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、大腸癌腫、膵臓癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、扁平上皮癌、基底細胞癌腫、腺癌、汗腺癌腫、皮脂腺癌腫、乳頭癌腫、乳頭腺癌、嚢胞腺癌、髄様癌腫、気管支原性癌腫、腎細胞癌腫、肝細胞癌、胆管癌腫、絨毛癌腫、精上皮腫、胎児性癌腫、ウィルムス腫瘍、子宮頸癌、精巣腫瘍、肺癌腫、小細胞肺癌腫、膀胱癌腫、上皮癌腫、グリオーマ、星細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽細胞腫、聴神経腫、乏突起膠細胞腫、髄膜腫、メラノーマ、神経芽細胞腫、および網膜芽細胞腫などであるがこれらに限らない肉腫および癌腫を含む。本発明に従う開示されている組成物によって治療することができるさらなる癌は、例えば、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫、多発性骨髄腫、神経芽細胞腫、乳癌、卵巣癌、肺癌、横紋筋肉腫、原発性血小板血症、原発性マクログロブリン血症、小細胞肺腫瘍、原発性脳腫瘍、胃癌、結腸癌、悪性膵臓インスリノーマ、悪性カルチノイド、膀胱癌、前癌性皮膚病変、精巣癌、リンパ腫、甲状腺癌、神経芽細胞腫、食道癌、泌尿生殖器癌、悪性高カルシウム血症、子宮頸癌、子宮内膜癌、副腎皮質癌、および前立腺癌を含むがこれらに限らない。
「神経疾患または障害」は、神経系および/または視覚系の任意の疾患または障害を指す。「神経疾患または障害」は、中枢神経系(脳、脳幹および小脳)、末梢神経系(脳神経を含む)、および自律神経系(その部分は、中枢神経系および末梢神経系の両方に位置する)を含む疾患または障害を含む。神経障害の例は、頭痛、昏迷および昏睡、認知症、発作、睡眠障害、トラウマ、感染症、新生物、神経眼科学、運動障害、脱髄疾患、脊髄障害、ならびに末梢神経、筋肉および神経筋接合部の障害を含むがこれらに限らない。双極性障害および統合失調症を含むがこれらに限らない嗜癖および精神病もまた、神経障害の定義に含まれる。以下は、本発明による組成物および方法を使用して治療することができるいくつかの神経障害、症状、徴候および症候群のリストである:後天性てんかん性失語;急性散在性脳脊髄炎;副腎白質ジストロフィー;加齢黄斑変性;脳梁欠損症;失認;アイカルディ症候群;アレキサンダー病;アルパース病;交代性片麻痺;血管性認知症;筋委縮性側索硬化症;無脳症;アンジェルマン症候群;血管腫症;無酸素症;失語症;失行症;くも膜嚢胞;くも膜炎;アーノルド・キアリ奇形;動静脈奇形;アスペルガー症候群;毛細血管拡張性運動失調症;注意欠陥多動性障害;自閉症;自律神経機能障害;背部痛;バッテン病;ベーチェット病;ベル麻痺;良性本態性眼瞼痙攣;良性限局性筋萎縮症;良性頭蓋内圧亢進症;ビンスワンガー病;眼瞼痙攣;ブロッホ・サルズバーガー症候群;上腕神経叢損傷;脳膿瘍;脳損傷;脳腫瘍(多形性膠芽腫を含む);脊髄腫瘍;ブラウンセカール症候群;カナバン病;手根管症候群;カウザルギー;中枢痛症候群;橋中心髄鞘崩壊;頭部障害;脳動脈瘤;脳動脈硬化症;脳萎縮症;脳性巨人症;脳性麻痺;シャルコー・マリー・トゥース病;化学療法誘発性のニューロパシーおよび神経因性疼痛;キアリ奇形;舞踏病;慢性炎症性脱髄性多発神経炎;慢性疼痛;慢性局所疼痛症候群;コフィン・ローリー症候群;持続的植物状態を含む昏睡;先天性顔面両側麻痺;大脳皮質基底核変性症;頭蓋動脈炎;頭蓋縫合早期癒合症;クロイツフェルト・ヤコブ病;累積外傷性障害;クッシング症候群;巨細胞封入体病;サイトメガロウイルス感染症;ダンシングアイダンシング足症候群;ダンディウォーカー症候群;ドーソン(Dawson)病;ド・モル
シェ症候群;デジェリン・クルンプケ(Dejerine-Klumke)麻痺;認知症;皮膚筋炎;糖尿病性ニューロパシー;広汎性硬化症;自律神経失調症;書字障害;失読症;ジストニア;早期乳児てんかん性脳症;トルコ鞍空洞症候群;脳炎;脳ヘルニア;脳三叉神経領域血管腫症;てんかん;エルブ麻痺;本態性振戦;ファブリー病;ファール症候群;失神;家族性痙性麻痺;熱性発作;フィッシャー症候群;フリートライヒ運動失調;前頭側頭型認知症および別の「タウオパシー」;ゴーシェ病;ゲルストマン症候群;巨細胞性動脈炎;巨細胞性封入体疾患;球様細胞白質ジストロフィー;ギラン・バレー症候群;HTLV-I関連ミエロパシー;ハラーホルデン・スパッツ病;頭部損傷;頭痛;片側顔面痙攣;遺伝性痙性対麻痺;遺伝性多発神経炎性失調;耳帯状疱疹;帯状疱疹;ヒラヤマ症候群;HIV関連認知症およびニューロパシー(AIDSの神経学的徴候も);全前脳症;ハンチントン病および別のポリグルタミンリピート病;水無脳症;水頭症;副腎皮質機能亢進症;低酸素症;免疫介在性脳脊髄炎;封入体筋炎;色素失調症;幼児型フィタン酸蓄積症;乳児レフサム病;乳児痙攣;炎症性ミオパシー;頭蓋内嚢胞;頭蓋内圧亢進症;シュベール症候群;カーンズ・セイヤー症候群;ケネディ病キンスボーン(Kinsboume)症候群;クリッペルフェイル症候群;クラッベ病;クーゲルベルグ・ウェランダー病;クールー;ラフォラ病;ランバート・イートン筋無力症候群;ランドークレフナー症候群;延髄外側(ワレンベルグ)症候群;学習障害;リー病;レノックス・ガストー症候群;レッシュ・ナイハン症候群;白質ジストロフィー;レビー小体型認知症;滑脳症;閉じ込め症候群;ルーゲーリック病(すなわち、運動ニューロン疾患または筋委縮性側索硬化症);腰部椎間板疾患;ライム病-神経学的後遺症;マシャド・ジョセフ病;大脳症;巨脳症;メルカーソン・ローゼンタール症候群;メニエール病;髄膜炎;メンケス病;異染性白質ジストロフィー;小頭症;偏頭痛;ミラーフィッシャー症候群;ミニ脳卒中;ミトコンドリアミオパシー;メビウス症候群;一側上肢筋萎縮症;運動ニューロン疾患;もやもや病;ムコ多糖代謝異常症;多発梗塞性認知症;多巣性運動ニューロパシー;多発性硬化症および別の脱髄性障害;体位性低血圧を伴う多系統萎縮症;p筋ジストロフィー;重症筋無力症;髄鞘崩壊性広汎性硬化症;乳児のミオクロニー脳症;ミオクローヌス;ミオパシー;先天性ミオトニー;ナルコレプシー;神経線維腫症;神経遮断薬悪性症候群;AIDSの神経学的徴候;狼瘡の神経学的後遺症;神経性筋強直症;ニューロンセロイドリポフスチン症;神経細胞移動障害;ニーマン・ピック病;オサリバン・マクラウド(O’Sullivan-McLeod)症候群;後頭神経痛;潜在性脊椎癒合不全(occult spinal dysraphism sequence);大田原症候群;オリーブ橋小脳萎縮症;オプソクローヌスミオクローヌス;視神経炎;起立性低血圧;使いすぎ症候群;感覚異常症;神経変性疾患または障害(パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、筋委縮性側索硬化症(ALS)、認知症、多発性硬化症および神経細胞死に関連する他の疾患および障害);先天性パラミオトニー;腫瘍随伴性疾患;発作;パリーロンベルク症候群;ペリツェウス・メルツバッハー病;周期性四肢麻痺;末梢神経障害;有痛性ニューロパシーおよび神経因性疼痛;持続的植物状態;広汎性発達障害;光くしゃみ反射;フィタン酸蓄積症;ピック病;神経圧迫;下垂体腫瘍;多発性筋炎;孔脳症;ポリオ後症候群;ヘルペス後神経痛;感染後脳脊髄炎;起立性低血圧;プラダー・ウィリー症候群;原発性側索硬化症;プリオン病;進行性顔面片側萎縮症;進行性多巣性白質脳症;進行性硬化性灰白質ジストロフィー;進行性核上性麻痺;偽脳腫瘍;ラムゼイ・ハント症候群(タイプIおよびII);ラスムッセン脳炎;反射性交感神経性ジストロフィー症候群;レフサム病;反復運動障害;反復ストレス傷害;むずむず脚症候群;レトロウイルス関連脊髄症;レット症候群;ライ症候群;聖ヴァイタス舞踏;サンドホフ病;シルダー病;裂脳症;中隔視神経異形成症;揺さぶられっ子症候群;帯状疱疹;シャイ・ドレージャー症候群;シェーグレン症候群;睡眠時無呼吸;ソトス症候群;痙性;二分脊椎;脊髄損傷;脊髄腫瘍;脊髄性筋萎縮症;スティッフ・パーソン症候群;脳卒中;スタージ・ウェーバー症候群;亜急性硬化性全脳炎;皮質下動脈硬化性脳症;シデナム舞踏病;失神;脊髄空洞症;遅発性ジスキネジア;テイ・サックス病;側頭動脈炎;脊髄係留症候群;トムセン病;胸郭出口症候群;疼痛性チック;トッド麻痺;トゥーレット症候群;一過性虚血性発作;伝染性海綿状脳症;横断性脊髄炎;外傷性脳損傷;振戦;三叉神経痛;熱帯性痙性不全対麻痺;結節性硬化症;血管性認知症(多発梗塞性認知症);側頭動脈炎を含む血管炎;フォンヒッペル・リンドウ病;ワレンベルグ症候群;ウェルドニッヒ・ホフマン病;ウエスト症候群;むち打ち;ウィリアムズ症候群;ウィルソン病;およびツェルウェガー症候群。
「炎症」は、全身性炎症状態ならびに単球、白血球および/または好中球の移動および誘引と局所的に関連した状態を指す。炎症の例は、病原性生物(グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、ウイルス、真菌、ならびに原生動物および蠕虫などの寄生体を含む)による感染から、移植片拒絶反応(腎臓、肝臓、心臓、肺または角膜などの固形臓器の拒絶反応、ならびに移植片体宿主病(GVHD)を含む骨髄移植の拒絶反応を含む)から、または限局性の慢性または急性自己免疫反応またはアレルギー反応から結果として生じる炎症を含むがこれらに限らない。自己免疫疾患は、急性糸球体腎炎;リウマチ性または反応性関節炎;慢性糸球体腎炎;クローン病、潰瘍性大腸炎および壊死性腸炎などの炎症性腸疾患;顆粒球輸血に関連する症候群;接触皮膚炎、アトピー性皮膚炎、乾癬などの炎症性皮膚病;全身性エリテマトーデス(SLE)、自己免疫性甲状腺炎、多発性硬化症、およびいくつかの形態の糖尿病、または対象自身の免疫系による攻撃が病理学的組織破壊をもたらす任意の別の自己免疫状態を含む。アレルギー反応は、アレルギー性喘息、慢性気管支炎、急性および遅延型過敏症を含む。全身性炎症性疾患状態は、外傷、熱傷、虚血性イベント(例えば、心筋梗塞および脳卒中を含む、心臓、脳、腸または末梢血管系における血栓性イベント)後の再灌流、敗血症、ARDSまたは多臓器不全症候群に関連する炎症を含む。炎症細胞動員もまた、動脈硬化プラークにおいて起こる。炎症は、非ホジキンリンパ腫、ウェゲナー肉芽腫症、橋本甲状腺炎、肝細胞癌腫、胸腺萎縮、慢性膵炎、リウマチ性関節炎、反応性リンパ過形成、骨関節炎、潰瘍性大腸炎、乳頭癌腫、クローン病、潰瘍性大腸炎、急性胆嚢炎、慢性胆嚢炎、肝硬変、慢性唾液腺炎、腹膜炎、急性膵炎、慢性膵炎、慢性胃炎、腺筋症、子宮内膜症、急性子宮頸炎、慢性子宮頸炎、リンパ過形成、多発性硬化症、特発性血小板減少性紫斑病に続発する肥大、原発性IgA腎症、全身性エリテマトーデス、乾癬、肺気腫、慢性腎盂腎炎、および慢性膀胱炎を含むがこれらに限らない。
心血管疾患または障害は、虚血を引き起こし得る、または心臓再灌流により引き起こされる心血管障害を含む。例は、アテローム性動脈硬化症、冠動脈疾患、肉芽腫性心筋炎、慢性心筋炎(非肉芽腫性)、原発性肥大型心筋症、末梢動脈疾患(PAD)、脳卒中、狭心症、心筋梗塞、心停止により引き起こされる心血管組織損傷、心臓バイパス形成手術により引き起こされる心血管組織損傷、心原性ショック、および当業者に知られているであろう、または心臓または血管系の機能不全またはその組織損傷、特に、それだけに限らないが、リプログラミング因子活性化に関連する組織損傷を含む、関連する状態を含むがこれらに限らない。CVS疾患は、アテローム性動脈硬化症、肉芽腫性心筋炎、心筋梗塞、心臓弁膜症に続発する心筋線維症、梗塞形成のない心筋線維症、原発性肥大型心筋症、および慢性心筋炎(非肉芽腫性)を含むがこれらに限らない。
「代謝疾患または障害」は、例えば、インスリン耐性、糖尿病、肥満、耐糖能異常、高血中コレステロール、高血糖症、高インスリン血症、脂質異常症および高脂血症を含む、幅広い内分泌系の疾患および障害を指す。
ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド組成物および分子
標的
一実施形態において標的は、これだけに限らないがリプログラミング因子と関連するセンスおよび/またはアンチセンスの非コード配列および/またはコード配列を含めた、リプログラミング因子の核酸配列を含む。
一実施形態において標的は、これだけに限らないがSOX2遺伝子と関連するセンスおよび/またはアンチセンスの非コード配列および/またはコード配列を含めた、SOX2の核酸配列を含む。
一実施形態において標的は、これだけに限らないがKLF4遺伝子と関連するセンスおよび/またはアンチセンスの非コード配列および/またはコード配列を含めた、KLF4の核酸配列を含む。
一実施形態において標的は、これだけに限らないがPOU5F1遺伝子と関連するセンスおよび/またはアンチセンスの非コード配列および/またはコード配列を含めた、POU5F1の核酸配列を含む。
SOX2としても知られているSRY(性決定領域Y)ボックス2は、未分化の胚性幹細胞の自己再生を維持するために必須の転写因子である。この、イントロンのない遺伝子は、胚発生の制御および細胞の運命の決定に関与する転写因子のSRY関連HMGボックス(SOX)ファミリーメンバーをコードする。コードされるタンパク質は、他のタンパク質とタンパク質複合体を形成した後、転写活性化因子として作用し得る。この遺伝子における変異は、眼の構造的奇形の重篤な形態である両側性無眼球症と関連している。この遺伝子は、SOX2オーバーラップ転写産物(SOX20T)と呼ばれる他の遺伝子のイントロン内にある。SOX2の異所性発現はまた、結腸直腸癌細胞の異常な分化と関連し得る。Sox2は、誘導型多能性幹細胞において必要な、鍵となる転写因子の1つである。
幹細胞は、増殖するように誘導され得、かつ1つまたは複数の成熟細胞型にその後に分化する子孫を生産し得るが、親の発生可能性を有する1つまたは複数の細胞も保持している、比較的未分化の細胞である。多くの生物学的事例において、幹細胞は、2つ以上の異なる細胞型の子孫を生産し得るため、複能性でもあり得る。自己再生は、幹細胞の定義付けの他方の標準的な部分であり、これは、本明細書において用いられるように必須である。理論上は、自己再生は、2つの主要な機序のいずれかによって生じ得る。幹細胞は非対称的に分裂し得、一方の娘細胞は幹細胞の状態を保持し、他方の娘細胞は、いくつかの異なる他の特異的な機能および表現型を発現する。あるいは、集団内のいくつかの幹細胞は、2つの幹細胞に対称的に分裂し得、その結果、集団内のいくつかの幹細胞は完全体として維持され、一方、集団内の他の細胞は、分化した子孫のみを生じさせる。形式的には、幹細胞として開始した細胞が、分化した表現型に向かって進み、しかしその後「逆転」し、幹細胞の表現型を再発現し得ることが可能である。
前駆細胞は、さらに原始の細胞表現型を有する(すなわち、前駆細胞は、完全に分化した細胞よりも、発生経路または進化の過程の、より早いステップである)。しばしば、前駆細胞も、顕著なまたは非常に高い増殖可能性を有する。前駆細胞は、発生経路、ならびに細胞が発生および分化する環境に応じて、複数の異なる分化した細胞型または単一の分化した細胞型を生じ得る。幹細胞と同様に、前駆細胞として開始した細胞が、分化した表現型に向かって進み、しかしその後「逆転」し、前駆細胞の表現型を再発現し得ることが可能である。
好ましい実施形態において1つまたは複数のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、soxファミリーの1つまたは複数のメンバーのセンスポリヌクレオチドおよび/またはアンチセンスポリヌクレオチドに結合する。SOX(SRY関連HMGボックス)ファミリーの例として、例えばSox-1、Sox-2、Sox-3、Sox-4、Sox6、Sox7、Sox8、Sox9、Sox1〜Sox11、Sox-13、Sox14、Sox15、Sox18、Sox20、Sox21、Sox30、Sox32、もしくはアフリカツメガエル(Xenopus laevis)の因子Sox-11-D、またはその機能的断片が挙げられ、好ましい例として、Sox2が挙げられる。
クニッペル(Knippel)様因子4(KLF4)はジンクフィンガー含有転写因子であり、その発現は、腸上皮の有糸分裂後細胞において富んでいる。KLF4は、腫瘍サプレッサーである大腸腺腫性ポリポーシス(APe)の標的遺伝子である。クニッペル様因子4(KLF4)は、腸および皮膚を含む、ヒトにおける広範な組織において発現し、発生、分化、および正常な組織ホメオスタシスの維持を含む、多くの異なる生理的プロセスにおいて重要である。KLF4は、標的遺伝子に応じて、かつ異なる機序を用いて、転写を活性化または抑制し得る、二機能性の転写因子である。さらに、KLF4は、関与する癌のタイプに応じて、癌遺伝子または腫瘍サプレッサーとして機能し得る。3つの他の転写因子に呼応して、KLF4は、これまでに試験されているすべての考えられる様式で、分化した線維芽細胞を、状態が類似の胚性幹細胞にリプログラムし得る。
近年、3つの他の転写因子と組み合わされた、KLF4の過剰発現が、マウス線維芽細胞を、状態が類似の胚性幹細胞(ES細胞)に形質転換し得ることが明らかにされた。
好ましい実施形態において、低レベルのクニッペル様因子4(KLF4)と関連する疾患または障害を治療する方法は、クニッペル様因子4(KLG4)の発現および/または機能を増大させるアンチセンスオリゴヌクレオチドを患者に投与するステップを含む。
本発明の実施形態よると、標的核酸分子は、クニッペル様因子4(KLF4)を対象とし、クニッペル様因子4(KLF4)の任意のアイソフォーム、受容体、ファミリーなどに及ぶ。KLF4の同義語としては、内皮クルッペル様ジンクフィンガータンパク質(EZF)、Gutに富んだクルッペル様因子(GKLF)が挙げられる。
好ましい実施形態において本発明は、本明細書において記載される分子と関連するすべての態様が意図され、KLF4のポリヌクレオチド配列およびオリゴヌクレオチド配列のすべてのペプチド、ポリペプチド、誘導体、変異体を包含する。
他の好ましい実施形態において本発明は、KLF4分子に生成され得る抗体およびアプタマーを含む。
オクタマー結合転写因子4(以下「POU5F1」)は、多くの遺伝子のプロモーター領域およびエンハンサー領域において見られる転写制御エレメントであるオクタマーモチーフに結合する転写因子のPOU(Pit-Oct-Unc)ファミリーに属する(Ryan AKら(1997) Genes Dev、11: 1207〜1225; Ruvkun Gら(1991) Cell 64: 475〜478)。POUファミリーメンバーのDNA結合活性は、いわゆるPOUドメイン、75個のアミノ酸からなるPOU特異的ドメインからなる二分されたDNA結合ドメイン、リンカー領域、および60個のアミノ酸からなるPOUホメオドメインによって仲介される(Herr Wら(1995) Genes Dev 9: 1679〜1693; 2006年6月7日にアクセスされた、http://au.expasy.org/uniprot/Q01860で利用可能な、ExPASy Proteomics Server; Scholer HRら(1990) Nature 344:435〜9)。
POU5F1は、多能性幹細胞の状態の誘導および維持において重要であることが示されている。胚性幹細胞(ESC)におけるPOU5F1の発現の下方制御によって、胚性幹細胞が分化し、それらの多能性を失う。POU5F1は、SOX2およびNANOGを含む他の転写因子と協調して多能性を誘導し持続させ、また、哺乳動物の初期の発生において重大な役割を有する。POU5F1は、いくつかの成体幹細胞集団において低レベルで発現する(Boiani M, (2005)ら、Nat Rev Mol Cell Biol. 6:872〜84; Boyer LAら(2005) Cell.、122: 947〜56)。
ヒトPOU5F1遺伝子は、5つのエクソンからなり、6番染色体上の主要な組織適合性複合体の領域に位置する。この遺伝子は、A(OCT-3Aとしても知られているPOU5F1_iA)およびB(OCT-3Bとしても知られているPOU5F1_iB)という2つのアイソフォームをコードする(Takeda Jら(1992) Nucleic Acids Res 20: 4613〜4620)。
いくつかの実施形態においてPOU5F1アンチセンスオリゴヌクレオチドは、幹細胞の増殖を促進する。
誘導型多能性幹(iPS)細胞は、Oct3/4、Sox2、c-Myc、およびKlf4という4つの転写因子をレトロウイルス介在性で発現させること、ならびにその後にFbx15の発現について選択することによって、マウス線維芽細胞から得ることができる。Fbx15ではなくNANOGの発現を選択することによって、胚性幹細胞様遺伝子の発現およびDNAのメチル化パターンが増大したiPSが生産される。転写因子Oct4、Sox2、c-Myc、およびKlf4の発現によって、線維芽細胞の体細胞ゲノムが胚の多能性状態にリプログラムされる。Yuら。OCT4、SOX2、NANOG、LIN28は、ヒト体細胞を多能性幹細胞にリプログラムするために十分である。誘導型多能性ヒト幹細胞は、正常な核型、テロメアーゼ活性、細胞表面マーカー、およびヒトES細胞の典型的な遺伝子発現を有し、3つすべての一次胚葉の誘導体に分化し得る。
いくつかの実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子ファミリーメンバーと関連する疾患または障害を予防または治療するために用いられる。アンチセンス化合物を用いて得られる幹細胞から再生される細胞/組織で治療され得る、例示的なリプログラミング因子介在性の疾患および障害は、リプログラミング因子の異常な発現および/または機能、癌、腎臓疾患、心血管疾患または障害、炎症、神経疾患または障害、瘢痕、眼の疾患または障害(例えば、小眼球症、眼欠損症、近眼、無眼球症/小眼球症-食道閉鎖症候群など)、中隔視神経異形成症、自己免疫疾患または障害、糖尿病、アテローム性動脈硬化症、免疫不全疾患、感染性物質(例えば、ウイルス、細菌、真菌、原生動物などを含む)によって生じる疾患、遺伝性疾患(例えば、デュシェンヌ型筋ジストロフィー)、代謝疾患または障害(例えば、糖尿病、肥満、代謝症候群、リソソーム病など)、外傷(例えば、脊髄損傷、熱傷など)、虚血、血管疾患、肝臓疾患または障害、乾癬、疾患、細胞、組織、および器官の移植を必要とする疾患または障害、幹細胞療法を必要とする障害または状態、ならびに先天性疾患または障害を含む。
いくつかの実施形態において本発明は、前述のリプログラミング因子と体細胞とを接触させるステップを含む、体細胞をリプログラムすることによって誘導型多能性幹細胞を調製するための方法を提供する。
また、前述のリプログラミング因子を体細胞培養物に添加するステップを含む方法、前述のリプログラミング因子をコードする遺伝子を体細胞内に導入するステップを含む前述の方法、前述のリプログラミング因子をコードする遺伝子の少なくとも一種を含有する組換えベクターを用いることによって前記遺伝子を体細胞内に導入するステップを含む前述の方法、および患者から単離された体細胞を体細胞として用いる前述の方法も提供される。
他の態様において本発明は、前述の方法によって得られる誘導型多能性幹細胞を提供する。本発明はまた、前述の誘導型多能性幹細胞の分化を誘導することによって由来する体細胞を提供する。
本発明はさらに、体細胞を患者に移植するステップを含む、幹細胞療法のための方法であって、前記細胞が、前記患者から単離および回収された体細胞を用いて、前述の方法によって得られた誘導型多能性幹細胞の分化を誘導することによって得られる方法を提供する。いくつかの種類の、好ましくはおよそ200種類の、健康なヒトに由来する体細胞から調製されたiPS細胞は、iPS細胞のライブラリーとしてiPS細胞バンクに保存することができ、このライブラリー内のiPS細胞の1つまたは複数の種類を、幹細胞療法を受ける患者による拒絶反応がない体細胞、組織、または器官の調製に用いることができる。
本発明はさらに、前述の方法によって得られる誘導型多能性幹細胞の分化を誘導することによって得られる様々な細胞を用いることによる、化合物、医薬品、毒物などの生理的機能または毒性を評価するための方法を提供する。
本発明はまた、前述のリプログラミング因子と細胞とを接触させるステップを含む、細胞の分化および/または成長の能力を改善するための方法を提供し、またさらに、前述の方法によって得られる細胞、および前述の方法によって得られる細胞の分化を誘導することによって由来する体細胞を提供する。
本発明によって提供されるリプログラミング因子を用いることによって、分化した細胞の核のリプログラミングは、胚またはES細胞を用いることなく、都合良くかつ再現可能に誘導され得、誘導型多能性幹細胞は、ES細胞のものに類似した分化能力、多能性、および成長能力を有する未分化細胞として確立され得る。例えば、高い成長能力および分化多能性を有する誘導型多能性幹細胞は、本発明のリプログラミング因子を用いることによって、患者自身の体細胞から調製することができる。前記細胞を分化させることによって得られ得る細胞(例えば、心筋細胞、インスリン生産細胞、神経細胞など)は特に有用であり、なぜなら、それらは、心不全、インスリン依存性糖尿病、パーキンソン病、および脊髄損傷などの様々な疾患のための幹細胞移植療法に利用され得、それによって、ヒトの胚の使用に関する倫理上の問題および移植後の拒絶反応が避けられ得るためである。さらに、誘導型多能性幹細胞を分化させることによって得られ得る様々な細胞(例えば、心筋細胞、肝細胞など)は、化合物、医薬品、毒物などの効果または毒性を評価するためのシステムとして非常に有用である。
いくつかの実施形態において本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、所与の成体組織から多能性幹細胞を誘導するために必要な他の転写因子と組み合わせて用いられる。これらの細胞は、病変内にさらに誘導され得、in vitroまたはin vivoで所要の細胞型に分化することが可能である。
いくつかの実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、多能性の特徴および/または自己再生の特徴を維持するために細胞または患者に投与され、任意の幹細胞、前駆細胞、または任意の由来細胞に適している。例示的実施例として、任意の多能性ヒトESCまたはそれぞれの細胞系を、本方法において用いることができる。このような細胞の集団を派生させる手段は、当技術分野において良く確立されている(例えば、Thomson, J. A.ら[1998] Science 282, 11451147、またはCowan, C. A.ら[2004] N. Engl. J. Med. 350、1353〜1356を参照されたい)。さらに、71個の独立したヒトESC系が例えば存在することが知られており、GE01、GE09、BG01、BG02、TE06、またはWA09などの、そのうち11個の細胞系は、調査の目的に利用可能である。成体幹細胞は、例えば、出産後に残された胎盤および臍帯から得られる血液から、または筋原線維から単離され得、成体細胞は筋原線維に対して結びついて「サテライト細胞」と呼ばれる。
本方法が前駆細胞、すなわち成熟体細胞を生じさせる細胞に用いられることが意図されている場合、任意の前駆細胞を、本発明のこの方法において用いることができる。適切な前駆細胞の例としては、これだけに限らないが神経前駆細胞、内皮前駆細胞、赤血球前駆細胞、心臓前駆細胞、オリゴデンドロサイト前駆細胞、網膜前駆細胞、または造血前駆細胞が挙げられる。
末梢血から得られ得る内皮前駆細胞などの前駆細胞は、例えば、高い発現レベルのNanogおよびOct-4を有することが明らかにされている。網膜前駆細胞などのCNS前駆細胞は、高レベルのSox2を発現することが報告されている。
上記に示したように、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、細胞における遺伝子の発現および/または機能を調節する。いくつかの実施形態において内因性SOX遺伝子は、機能的に活性である。これらの実施形態のいくつかにおいてそれぞれの細胞は、幹細胞または前駆細胞である。本発明の方法において用いられ得る幹細胞の例としては、これだけに限らないが胚性幹細胞、栄養膜幹細胞、および胚外幹細胞が挙げられる。したがって、本発明の方法のいくつかの実施形態において、ヒト由来のESC、すなわちヒトESCなどの、ESC(胚性幹細胞)が用いられ得る。他の実施形態において細胞は前駆細胞である。さらに他の実施形態において細胞は癌細胞である。癌細胞の例示的実例は、奇形腫細胞、例えばF9、NTERA2、C3H、TES-1、1246(1246-3Aを含む)、SuSa(SuSa1DXR1OおよびSKOV-3/DXR1Oを含む)、AT805(ATDC5を含む)、HTST、HGRT、PC(例えば、PCC3/A/1)、またはGCT27などである。癌細胞の2つのさらなる例示的実例は、HeLa細胞およびMCF-7細胞である。いくつかの実施形態において細胞は、幹細胞と体細胞とのハイブリッド細胞である。これらの実施形態のいくつかにおいて、例えばHEK、COS、CHO、CRE、MT4、DE(アヒルの胚)、QF(ウズラ線維肉腫)、NSO、BHK、Sf9、PC12、またはHigh5などの、確立された真核細胞系の1つの細胞が選択される。例示的実例は、HEK293T細胞である。
一実施形態において、KLF4アンチセンスオリゴヌクレオチドは幹細胞をリプログラムし、自己再生を調節する。幹細胞は、1つまたは複数のKLF4アンチセンスオリゴヌクレオチドと接触する。例えば、ES細胞におけるKLF4の過剰発現は、赤血球前駆細胞への分化を阻害し、二次胚様体を生じさせるそれらの能力を増大させた。Oct3/4およびSox2に呼応して、KLF4は、ES細胞において発現するが分化プロセスの際になくなる遺伝子であるLeftyの発現を活性化させる。
他の好ましい実施形態において、1つまたは複数のアンチセンスKLF4オリゴヌクレオチドが、1つまたは複数の幹細胞に投与される。細胞は、前駆細胞として骨髄から単離される幹細胞、または例えばATCCなどの任意の他の由来源から得られる細胞であり得る。
「骨髄由来前駆細胞」(BMDC)または「骨髄由来幹細胞」は、構成的に活性な自己再生のための機構を有する原始幹細胞を意味する。この定義には、全能性である、多能性である、および前駆体である幹細胞が含まれる。「前駆細胞」は、より成熟した細胞に分化し得る、細胞分化経路における任意の細胞であり得る。そのため、「前駆体細胞集団」という用語は、より成熟した細胞に発生し得る細胞の群を言う。前駆細胞集団は、全能性である細胞、多能性である細胞、および制限された幹細胞系統である細胞(すなわち、すべての造血系統には発生し得ない、または、例えば赤血球系統の細胞のみに発生し得る細胞)を含み得る。本明細書において用いられる用語「全能性細胞」は、すべての細胞系統に発生し得る細胞を意味する。同様に、「全能性細胞集団」という用語は、すべての細胞系統に発生し得る細胞の組成を意味する。また、本明細書において用いられる用語「多能性細胞」は、様々な(すべてではないが)系統に発生し得、かつすべての造血系統(例えば、リンパ系統、赤血球系統、および血小板系統)に少なくとも発生し得る細胞を意味する。骨髄由来の幹細胞は、2つの良く特徴付けされたタイプの幹細胞を含有する。間葉系幹細胞(MSC)は通常、軟骨細胞および骨芽細胞を形成する。造血幹細胞(HSC)は、血液および免疫系の細胞(例えば、赤血球系統、顆粒球/マクロファージ系統、巨核球系統、およびリンパ系統)を通常生じさせる、中胚様由来のものである。さらに、造血幹細胞はまた、肝臓(肝細胞、胆管細胞を含む)、肺、腎臓(例えば、尿細管上皮細胞および腎実質)、胃腸管、骨格筋線維、eNSの星状膠細胞、プルキンエ神経細胞、心筋(例えば、心筋細胞)、内皮、および皮膚の細胞に分化する能力を有することが示されている。
他の好ましい実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、KLF4と関連する疾患もしくは障害に罹患しているかまたは前記疾患もしくは障害を発症するリスクのある患者において、KLF4の発現および/または機能を調節する。任意の数の疾患または状態を、幹細胞の再生およびリプログラミングを含むKLF4の調節によって治療することができる。
他の好ましい実施形態において本発明のオリゴマー化合物はまた、化合物内のヌクレオチド位置の1つまたは複数に異なる塩基が存在する変種を含む。例えば、第1のヌクレオチドがアデノシンである場合、この位置にチミジン、グアノシン、またはシチジンを含有する変種が生産され得る。これは、アンチセンス化合物の任意の位置で行われ得る。次に、これらの化合物は、標的核酸の発現を阻害するそれらの能力を決定するために、本明細書において記載される方法を用いて試験される。KLF4の発現、活性、または任意の機能を調節するアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、KLF4の活性、機能、または発現と関連する細胞経路における因子を調節する。
KLF4によって調節される因子の例を以下の表において示す。
一実施例においてオリゴヌクレオチドは、これだけに限らないが非コード領域を含む、リプログラミング因子のポリヌクレオチドに特異的である。リプログラミング因子標的は、リプログラミング因子の変種、SNPを含むリプログラミング因子の変異体、リプログラミング因子の非コード配列、対立遺伝子、断片などを含む。好ましくは、オリゴヌクレオチドは、アンチセンスRNA分子である。
本発明の実施形態により標的核酸分子は、リプログラミング因子のポリヌクレオチドだけに限定されず、リプログラミング因子の任意のアイソフォーム、受容体、相同体、非コード領域などに及ぶ。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、これだけに限らないが変種、対立遺伝子、相同体、変異体、誘導体、断片、およびそれに対する相補配列を含む、リプログラミング因子標的の天然アンチセンス配列(コード領域および非コード領域に対する天然アンチセンス)を標的にする。好ましくは、オリゴヌクレオチドは、アンチセンスRNA分子またはアンチセンスDNA分子である。
他の実施形態において本発明のオリゴマー化合物は、化合物の1つまたは複数のヌクレオチド位置にさまざまな塩基が存在する変種も含む。例えば最初のヌクレオチドがアデニンである場合、この位置にチミジン、グアノシン、シチジンまたは他の天然または非天然ヌクレオチドを含有する変種が産生され得る。これは、アンチセンス化合物の任意の位置において行われ得る。
いくつかの実施形態において、アンチセンス化合物と標的との間の相同性、配列同一性または相補性は、約50%〜約60%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約60%〜約70%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約70%〜約80%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約80%〜約90%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約90%、約92%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%または約100%である。
アンチセンス化合物は、化合物の標的核酸への結合が標的核酸の正常な機能を妨げて活性の消失を生じ、特異的な結合が望まれる条件下でアンチセンス化合物の非標的核酸配列への非特異的結合が回避されるために十分な程度の相補性がある場合に特異的にハイブリダイズできる。そのような条件は、すなわちin vivoアッセイおよび治療的処置の場合での生理的条件、およびin vitroアッセイの場合でのアッセイが実施される条件を含む。
アンチセンス化合物(DNA、RNA、キメラ、置換物などに関わらず)は、化合物の標的DNAまたはRNA分子への結合が標的DNAまたはRNAの正常な機能を妨げ有用性の消失を生じ、特異的な結合が望まれる条件下(すなわちin vivoアッセイおよび治療的処置の場合での生理的条件、およびin vitroアッセイの場合でのアッセイが実施される条件)でアンチセンス化合物の非標的配列への非特異的結合が回避されるために十分な程度の相補性がある場合に、特異的にハイブリダイズできる。
他の好ましい実施形態において例えばPCR、ハイブリダイゼーションなどを使用して同定および増やされるアンチセンス配列、配列番号4〜6に記載される1つまたは複数の配列などを非限定的に含むリプログラミング因子のターゲッティングは、リプログラミング因子の発現または機能を調節する。一実施形態において発現または機能は、対照と比較して上方制御される。他の好ましい実施形態において発現または機能は、対照と比較して下方制御される。
他の好ましい実施形態においてオリゴヌクレオチドは、PCR、ハイブリダイゼーションなどを使用して同定および増やされるアンチセンス配列を含む配列番号7〜17に記載の核酸配列を含む。これらのオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の修飾されたヌクレオチド、より短いまたはより長い断片、修飾された結合などを含み得る。修飾された結合またはヌクレオチド間結合の例は、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエートなどを含む。他の好ましい実施形態においてヌクレオチドは、リン誘導体を含む。本発明の修飾されたオリゴヌクレオチド中の糖部分または糖類似成分に結合できるリン誘導体(または修飾されたリン酸基)は、一リン酸塩、二リン酸塩、三リン酸塩、アルキルリン酸塩、アルカンリン酸塩(alkanephosphate)、ホスホロチオエートなどであり得る。上に記載のリン酸類似体の調製およびそれらのヌクレオチド、修飾されたヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドへの組み込みそれ自体は、周知であり、本明細書に記載される必要はない。
アンチセンスの特異性および感受性も、治療的使用のために当業者によって利用される。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、動物およびヒトでの病態の治療において治療用成分として使用されている。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、安全にかつ効果的にヒトに投与されており、多数の臨床検査が現在進行中である。したがってオリゴヌクレオチドが、細胞、組織および動物、特にヒトの治療のための治療計画において有用であるように構成され得る有用な治療方法であり得ることが確立される。
本発明の実施形態においてオリゴマーアンチセンス化合物、詳細にはオリゴヌクレオチドは、標的核酸分子に結合し、標的遺伝子によってコードされる分子の発現および/または機能を調節する。妨げられるDNAの機能は、例えば複製および転写を含む。妨げられるRNAの機能は、例えばタンパク質翻訳部位へのRNAの移行、RNAからのタンパク質の翻訳、1つまたは複数のmRNA種を得るためのRNAのスプライシング、およびRNAが関与し得るまたはRNAによって促進され得る触媒活性などのすべての生体機能を含む。機能は、所望の機能に応じて上方制御または抑制され得る。
アンチセンス化合物は、アンチセンスオリゴマー化合物、アンチセンスオリゴヌクレオチド、外部ガイド配列(EGS)オリゴヌクレオチド、選択的スプライサー、プライマー、プローブおよび標的核酸の少なくとも一部分にハイブリダイズする他のオリゴマー化合物を含む。そのように、これらの化合物は1本鎖、2本鎖、部分的な1本鎖または環状オリゴマー化合物の形態に導入され得る。
本発明の文脈においてアンチセンス化合物を特定の核酸分子にターゲッティングすることは、多段階プロセスであり得る。通常、このプロセスは、機能が調節される標的核酸の同定で始まる。この標的核酸は、例えばその発現が特定の障害もしくは病態に関連する細胞遺伝子(もしくは遺伝子から転写されたmRNA)または感染病原体由来の核酸分子であり得る。本発明において標的核酸は、リプログラミング因子をコードする。
通常、ターゲッティングプロセスは所望の効果、例えば発現の調節が得られるようなアンチセンス相互作用が生じる標的核酸中の少なくとも1つの標的領域、セグメントまたは部位の決定も含む。本発明の文脈において用語「領域」は、少なくとも1つの同定可能な構造、機能または特徴を有する標的核酸の一部分と定義される。標的核酸の領域内は、セグメントである。「セグメント」は、標的核酸内の領域のより小さな部分またはサブ部分と定義される。本発明において使用される「部位」は、標的核酸内の位置として定義される。
一実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子の天然アンチセンス配列に結合し、リプログラミング因子の発現および/または機能を調節する(配列番号1から3)。アンチセンス配列の例としては、配列番号4から17が挙げられる。
他の実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子のポリヌクレオチドの1つまたは複数のセグメントに結合し、リプログラミング因子の発現および/または機能を調節する。セグメントは、リプログラミング因子のセンスポリヌクレオチドまたはアンチセンスポリヌクレオチドの連続した少なくとも5ヌクレオチドを含む。
他の実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子の天然アンチセンス配列に特異的であり、ここで、リプログラミング因子の天然アンチセンス配列に対するオリゴヌクレオチドの結合が、リプログラミング因子の発現および/または機能を調節する。
他の実施形態において、オリゴヌクレオチド化合物は配列番号7〜17に記載の配列、例えばPCR、ハイブリダイゼーションなどを使用して同定および増やされるアンチセンス配列を含む。これらのオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の修飾されたヌクレオチド、より短いまたはより長い断片、修飾された結合などを含み得る。修飾された結合またはヌクレオチド間結合の例は、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエートなどを含む。他の好ましい実施形態においてヌクレオチドは、リン誘導体を含む。本発明の修飾されたオリゴヌクレオチド中の糖部分または糖類似成分に結合できるリン誘導体(または修飾されたリン酸基)は、一リン酸塩、二リン酸塩、三リン酸塩、アルキルリン酸塩、アルカンリン酸塩、ホスホロチオエートなどであり得る。上に記載のリン酸類似体の調製およびそれらのヌクレオチド、修飾されたヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドへの組み込みそれ自体は、周知であり、本明細書に記載される必要はない。
当技術分野において周知であるとおり、翻訳開始コドンが典型的には5'-AUG(転写されたmRNA分子において、対応するDNA分子においては5'-ATG)であることから、翻訳開始コドンは、「AUGコドン」、「開始コドン」または「AUG開始コドン」とも称される。少数の遺伝子は、RNA配列5'-GUG、5'-UUGまたは5'-CUGを有する翻訳開始コドンを有し、5'-AUA、5'-ACGおよび5'-CUGはin vivoにおいて機能することが示されている。したがって用語「翻訳開始コドン」および「開始コドン」は、開始アミノ酸は各例において典型的にはメチオニン(真核生物において)またはホルミルメチオニン(原核生物において)であるが、多数のコドン配列を包含できる。真核生物および原核生物の遺伝子は、2つ以上の選択的開始コドンを有し、そのいずれでも特定の細胞型または組織における、または特定の条件下で翻訳開始のために優先的に利用され得る。本発明の文脈において「開始コドン」および「翻訳開始コドン」は、そのようなコドンの(1つまたは複数の)配列に関わらずリプログラミング因子をコードする遺伝子から転写されたmRNAの翻訳を開始するためにin vivoで使用される1つまたは複数のコドンを意味する。遺伝子の翻訳終止コドン(または「終止コドン」)は、3つの配列、すなわち5'-UAA、5'-UAGおよび5'-UGA(対応するDNA配列は、それぞれ5'-TAA、5'-TAGおよび5'-TGAである)のうちの1つを有し得る。
用語「開始コドン領域」および「翻訳開始コドン領域」は、翻訳開始コドンからいずれかの方向(すなわち5'または3')での連続する約25から約50ヌクレオチドを包含するそのようなmRNAまたは遺伝子の一部分を意味する。同様に、用語「終止コドン領域」および「翻訳終止コドン領域」は、翻訳終止コドンからいずれかの方向(すなわち5'または3')での連続する約25から約50ヌクレオチドを包含するそのようなmRNAまたは遺伝子の一部分を意味する。結果として「開始コドン領域」(または「翻訳開始コドン領域」)および「終止コドン領域」(または「翻訳終止コドン領域」)は、本発明のアンチセンス化合物で効果的にターゲッティングされ得るすべての領域である。
当技術分野において翻訳開始コドンと翻訳終止コドンとの間の領域を意味することが周知のオープンリーディングフレーム(ORF)または「コード領域」も、効果的にターゲッティングされ得る領域である。本発明の文脈においてターゲッティングされた領域は、遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)の翻訳開始または終止コドンを包含する遺伝子内領域である。
他の標的領域は、当技術分野において翻訳開始コドンから5'方向にあるmRNAの一部分を意味することが周知の5'非翻訳領域(5'UTR)を含み、したがって5'キャップ部位とmRNA(または遺伝子上の対応するヌクレオチド)の翻訳開始コドンとの間のヌクレオチドを含む。さらに他の標的領域は、当技術分野において翻訳終止コドンから3'方向にあるmRNAの一部分を意味すると周知の3'非翻訳領域(3'UTR)を含み、したがって翻訳終止コドンとmRNA(または遺伝子上の対応するヌクレオチド)の3'末端との間のヌクレオチドを含む。mRNAの5'キャップ部位は、5'-5'トリリン酸結合を介してmRNAの最も5'側の残基に結合したN7-メチル化グアノシン残基を含む。mRNAの5'キャップ領域は、5'キャップ構造それ自体およびキャップ部位に隣接する最初の50ヌクレオチドを含むと考えられる。本発明の他の標的領域は、5'キャップ領域である。
いくつかの真核生物mRNA転写物は、直接翻訳されるが、大部分は、それが翻訳される前に転写物から切除される「イントロン」として周知の1つまたは複数の領域を含有する。残りの(したがって翻訳される)領域は「エクソン」として周知であり、連続的なmRNA配列を形成するように一緒にスプライスされる。一実施形態において標的スプライス部位、すなわちイントロン-エクソン接合部またはエクソン-イントロン接合部は、異常なスプライシングが疾患に関与するまたは特定のスプライス産物の過剰産生が疾患に関与する状況において特に有用である。再配置または欠失による異常な融合接合は、標的部位の他の実施形態である。異なる遺伝子源由来の2つ(またはそれ以上)のmRNAのスプライシングのプロセスを介して産生されたmRNA転写物は、「融合転写物」として周知である。イントロンは、例えばDNAまたはプレmRNAをターゲッティングするアンチセンス化合物を使用して効果的にターゲッティングされ得る。
他の実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的ポリヌクレオチドのコード領域および/または非コード領域に結合し、標的分子の発現おび/または機能を調節する。
他の実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、天然アンチセンスポリヌクレオチドに結合し、標的分子の発現および/または機能を調節する。
他の実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、センスポリヌクレオチドに結合し、標的分子の発現および/または機能を調節する。
選択的RNA転写物は、DNAの同じゲノム領域から産生され得る。これらの選択的転写物は、一般に「変種」として周知である。より詳細には「プレmRNA変種」は、同じゲノムDNAから産生される転写物であり、同じゲノムDNAから産生される他の転写物とはそれらの開始または終止位置のいずれかにおいて異なり、イントロンおよびエクソン配列の両方を含有する。
スプライシングでの1つまたは複数のエクソンもしくはイントロン領域またはそれらの一部分の切除において、プレmRNA変種は、より小さな「mRNA変種」を産生する。結果としてmRNA変種は、プレmRNA変種にプロセシングされ、それぞれ特有なプレmRNA変種はスプライシングの結果として特有なmRNA変種を常に産生する。これらのmRNA変種は、「選択的スプライス変種」としても周知である。プレmRNA変種のスプライシングが生じない場合は、プレmRNA変種はmRNA変種と同一である。
変種は、転写を開始するまたは終止するための選択的シグナルの使用を通じても産生され得る。プレmRNAおよびmRNAは、1つより多い開始コドンまたは終止コドンを有し得る。選択的開始コドン(alternative start codon)を使用するプレmRNAまたはmRNA由来の変種は、プレmRNAまたはmRNAの「選択的開始変種(alternative start variant)」として周知である。選択的終止コドン(alternative stop codon)を使用するこれらの転写物は、プレmRNAまたはmRNAの「選択的終止変種(alternative stop variant)」として周知である。選択的終止変種の特定の1種類は、転写機構による「ポリA終止シグナル」のうちの1つの代替選択から生じる、多数の転写物が産生される「ポリA変種」であり、それにより特有なポリA部位で終結する転写物が産生される。本発明の文脈において、本明細書に記載される種類の変種も標的核酸の実施形態である。
アンチセンス化合物がハイブリダイズする標的核酸上の位置は、活性アンチセンス化合物がターゲッティングされる標的領域の少なくとも5ヌクレオチド長部分として定義される。
特定の例示的標的セグメントの詳細な配列が本明細書に記載されているが、当業者はこれらが本発明の範囲内の具体的実施形態を例示および記載するために利用できることを理解する。追加的標的セグメントは、本開示を考慮して当業者によって容易に同定され得る。
例示的な好ましい標的セグメント内から選択された少なくとも5つ(5個)の連続的ヌクレオチド範囲を含む長さ5〜100ヌクレオチドの標的セグメントは、同様にターゲッティングに適すると考えられる。
標的セグメントは、例示的な好ましい標的セグメントの1つの5'-末端由来の少なくとも5個の連続するヌクレオチドを含むDNAまたはRNA配列を含み得る(残りのヌクレオチドは、標的セグメントの5'-末端のすぐ上流から始まり、DNAまたはRNAが約5〜約100ヌクレオチドを含有するまで続く同じDNAまたはRNAの連続的範囲である)。同様に好ましい標的セグメントは、例示的な好ましい標的セグメントの1つの3'-末端由来の少なくとも5個の連続するヌクレオチドを含むDNAまたはRNA配列によって表される(残りのヌクレオチドは、標的セグメントの3'-末端のすぐ下流から始まり、DNAまたはRNAが約5〜約100ヌクレオチドを含有するまで続く同じDNAまたはRNAの連続的範囲である)。本明細書において例示される標的セグメントを用いる当業者は、過度の実験を行うことなくさらなる好ましい標的セグメントを同定できる。
ひとたび1つまたは複数の標的領域、セグメントまたは部位が同定されると、所望の効果を得るために標的に十分に相補的である、すなわち十分にハイブリダイズし、かつ十分な特異性を有するアンチセンス化合物が選択される。
本発明の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、特定の標的のアンチセンス鎖に結合する。オリゴヌクレオチドは、長さ少なくとも5ヌクレオチドであり、各オリゴヌクレオチドが重複する配列をターゲッティングするように合成されて良く、オリゴヌクレオチドは標的ポリヌクレオチドの長さ全体に及ぶように合成される。標的はコード領域および非コード領域も含む。
一実施形態において、アンチセンスオリゴヌクレオチドによって特定の核酸をターゲッティングする。特定の核酸に対するアンチセンス化合物のターゲッティングは、多段階プロセスである。通常、このプロセスは、その機能が調節される核酸配列の同定で始まる。これは、例えばその発現が特定の障害もしくは病態に関連する細胞遺伝子(もしくは遺伝子から転写されるmRNA)または例えば非翻訳RNA(ncRNA)などの非翻訳ポリヌクレオチドであり得る。
RNAは、(1)タンパク質に翻訳されるメッセンジャーRNA(mRNA)、および(2)非タンパク質コードRNA(ncRNA)に分類され得る。ncRNAはマイクロRNA、アンチセンス転写物および高密度の終止コドンを含有しており、いかなる広範な「オープンリーディングフレーム」も欠いている他の転写単位(TU)を含む。多くのncRNAは、タンパク質コード遺伝子座の3'非翻訳領域(3'UTR)中の開始部位から始まると考えられる。ncRNAは、しばしばまれであり、FANTOMコンソーシアムによって配列決定されているncRNAの少なくとも半分はポリアデニル化されていないと考えられている。明らかな理由により大部分の研究者は、プロセシングされ、細胞質に排出されるポリアデニル化されたmRNAに注目している。近年、一連のポリアデニル化されていない核内RNAが非常に多い場合があり、そのような転写物の多くが遺伝子間領域から生じることが示された。ncRNAが遺伝子発現を制御できる機構は、標的転写物との塩基対形成によるものである。塩基対形成によって機能するRNAは、(1)作用するRNAと同じ遺伝子座だが反対の鎖上にコードされ、したがってそれらの標的に対して完全な相補性を示すシスコードの(cis encoded)RNA、および(2)作用するRNAとは異なる染色体上の位置にコードされ、一般にそれらの標的と完全な塩基対形成可能性を示さないトランスコードの(trans-encoded)RNAに分類され得る。
理論に束縛されることなく、本明細書に記載のアンチセンスオリゴヌクレオチドによるアンチセンスポリヌクレオチドの変動は、対応するセンスメッセンジャーRNAの発現を変化させ得る。しかしこの制御は、不調和性(アンチセンスノックダウンがメッセンジャーRNAの増加を生じる)または調和性(アンチセンスノックダウンが付随するメッセンジャーRNAの減少を生じる)のいずれであっても良い。これらの場合、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、アンチセンス転写物の重複したまたは重複していない部分にターゲッティングされて良く、そのノックダウンまたは隔離を生じる。コードおよび非コードアンチセンスは、同一の手段でターゲッティングでき、どちらの分類も対応するセンス転写物を、調和性または不調和性の手段のいずれかで、制御できる。標的に対する使用のための新規オリゴヌクレオチドを同定することに使用される戦略は、アンチセンスオリゴヌクレオチドによるアンチセンスRNA転写物のノックダウンまたは所望の標的を調節するための任意の他の手段に基づき得る。
以下を含むいくつかのヌクレオチド配列が、本発明に関連する。
以下のヌクレオチド配列は、本発明に関連する。
配列番号1:ホモサピエンスSRY(性決定領域Y)ボックス2(SOX2)、mRNA(NCBI受託番号:NM_003106.2)。
配列番号2:ホモサピエンスクルッペル様因子4(gut)(KLF4)、mRNA(NCBI受託番号:NM_004235.4)。
配列番号3:ホモサピエンスPOUクラス5ホメオボックス1(POU5F1)、転写産物変種1、mRNA(NCBI受託番号:NM_002701.4)。
配列番号4:ヒト天然SOX2アンチセンス配列(AI885646)。
配列番号5:マウス天然KLF4アンチセンス配列(DB461753)。
配列番号6:ヒト天然POU5F1アンチセンス配列(AI926793)。
SOX2アンチセンスオリゴヌクレオチド、配列番号7および8。「r」はRNAを指し、*はホスホロチオエート結合を指す。
KLF4アンチセンスオリゴヌクレオチド、配列番号9から12。*はホスホロチオエート結合を指す。
POU5F1アンチセンスオリゴヌクレオチド、配列番号13から17。*はホスホロチオエート結合を指す。
図5は、SOX2センスオリゴヌクレオチド、配列番号18および19を示す。センスオリゴヌクレオチドの配列番号18および19はそれぞれ、アンチセセンスオリゴヌクレオチドの配列番号7および8の逆相補物である。「r」はRNAを指す。
戦略1:不調和性調節の場合、アンチセンス転写のノックダウンが、通常の(センス)遺伝子の発現を上昇させる。後者の遺伝子が周知のまたは推定上の薬物標的をコードする場合は、そのアンチセンス対応物のノックダウンは受容体アゴニストまたは酵素刺激物質の作用をおそらく模倣できる。
戦略2;調和性調節の場合、アンチセンスおよびセンス転写物の両方を同時にノックダウンすることができ、従って通常の(センス)遺伝子発現の相乗的低減を達成する。例えばアンチセンスオリゴヌクレオチドがノックダウンを達成するために使用される場合、この戦略は、センス転写物にターゲッティングされた1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドと対応するアンチセンス転写物に対する他のアンチセンスオリゴヌクレオチドとに、または重複しているセンスおよびアンチセンス転写物を同時にターゲッティングする単一のエネルギー的に対称なアンチセンスオリゴヌクレオチドに適用するために使用され得る。
本発明によりアンチセンス化合物は、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム、外部ガイド配列(EGS)オリゴヌクレオチド、siRNA化合物、siRNA化合物などの1本鎖または2本鎖RNA干渉(RNAi)化合物、および標的核酸の少なくとも一部分にハイブリダイズし、その機能を調節する他のオリゴマー化合物を含む。そのようにそれらはDNA、RNA、DNA様、RNA様、もしくはそれらの混合物であり得る、またはこれらの1つまたは複数の模倣物であり得る。これらの化合物は、1本鎖、2本鎖、環状またはヘアピンオリゴマー化合物であって良く、内部もしくは末端バルジ、ミスマッチまたはループなどの構造要素を含有できる。アンチセンス化合物は、日常的には直鎖状に調製されるが、環状および/または分枝状に結合されるかまたはそうでなければ調製され得る。アンチセンス化合物は、例えば全体的もしくは部分的な2本鎖化合物を形成するようにハイブリダイズした2本の鎖、または全体的もしくは部分的な2本鎖化合物のハイブリダイゼーションおよび形成を可能にするために十分な自己相補性を有する1本鎖などの構築物を含み得る。2本鎖は、遊離の3'もしくは5'末端を残すように内部で結合され得るか、または連続的ヘアピン構造もしくはループを形成するように結合され得る。ヘアピン構造は、5'または3'末端のいずれかにオーバーハングを含有でき、1本鎖形質の伸長を生じる。場合により2本鎖化合物は、両末端にオーバーハングを含有できる。さらなる修飾は、末端のうちの1つ、選択されたヌクレオチド位置、糖位置またはヌクレオシド間結合のうちの1つに結合した複合基を含み得る。代替として2本鎖は、非核酸成分またはリンカー基を介して連結され得る。1本だけの鎖から形成される場合dsRNAは、2重鎖を形成するためにそれ自体の上に折りたたまれる自己相補性ヘアピン型分子の形態を取り得る。したがってdsRNAは、完全にまたは部分的に2本鎖であり得る。遺伝子発現の特異的な調節は、遺伝子導入細胞系におけるdsRNAヘアピンの安定な発現によって達成され得るが、いくつかの実施形態において遺伝子の発現または機能は、上方制御される。2本鎖、または2重鎖を形成するためにそれ自体の上に折りたたまれる自己相補性ヘアピン型分子の形態を取る1本鎖から形成される場合、2本鎖(または1本鎖の2
重鎖形成領域)は、ワトソン-クリック様に塩基対形成する相補的RNA鎖である。
ひとたび系に導入されると本発明の化合物は、標的核酸の切断もしくは他の修飾に影響する1つもしくは複数の酵素もしくは構造タンパク質の作用を誘発できる、または占有に基づく機構を介して作用できる。一般に核酸(オリゴヌクレオチドを含む)は、「DNA様」(すなわち一般に1つまたは複数の2'-デオキシ糖を有し、一般にU塩基よりもT塩基を有する)または「RNA様」(すなわち一般に1つまたは複数の2'-ヒドロキシ糖または2'-修飾糖を有し、一般にT塩基よりもU塩基を有する)と記載され得る。核酸ヘリックスは、1つより多い種類の構造を、最も通例ではA-形態およびB-形態をとり得る。一般にB-形態様構造を有するオリゴヌクレオチドは「DNA様」であり、A-形態様構造を有するものは「RNA様」であると考えられる。いくつかの(キメラ)実施形態においてアンチセンス化合物は、A-およびB-形態領域の両方を含有できる。
他の実施形態において所望のオリゴヌクレオチドまたはアンチセンス化合物は、アンチセンスRNA、アンチセンスDNA、キメラアンチセンスオリゴヌクレオチド;修飾された結合を含むアンチセンスオリゴヌクレオチド;干渉RNA(RNAi)、低分子干渉RNA(siRNA);マイクロ干渉RNA(miRNA);低分子一過的RNA(stRNA);または低分子ヘアピンRNA(shRNA);低分子RNA誘導遺伝子活性化(RNAa);低分子活性化RNA(saRNA)またはこれらの組合せのうちの少なくとも1つを含む。
dsRNAは、遺伝子発現、「低分子RNA誘導遺伝子活性化」またはRNAaと称されている機構も活性化できる。遺伝子プロモーターをターゲッティングするdsRNAは、関連する遺伝子の強力な転写活性化を誘導する。RNAaは、合成dsRNAを使用してヒト細胞において実証され、「低分子活性化RNA」(saRNA)と称された。
低分子干渉RNA(siRNA)およびマイクロRNA(miRNA)などの低分子2本鎖RNA(dsRNA)は、RNA干渉(RNAi)として周知の進化的に保存された機構の引き金であることが見出されている。RNAiは、一定に遺伝子発現抑制を導く。しかし、下の実施例の節において詳細に記載される例においては、オリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子ポリヌクレオチドおよびそれにコードされる産物の発現および/または機能を増加させることが示されている。dsRNAは低分子活性化RNA(saRNA)としても作用できる。理論に束縛されることなく、遺伝子プロモーター中の配列をターゲッティングすることによって、saRNAはdsRNA誘発転写活性化(RNAa)と称される現象において標的遺伝子発現を誘導する。
さらなる実施形態において、本明細書において同定する「好ましい標的セグメント」は、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの発現を調節する追加的化合物の選別において使用され得る。「調節物質」は、リプログラミング因子をコードする核酸分子の発現を減少または増加させ、好ましい標的セグメントに相補的である少なくとも5個のヌクレオチド部分を含む化合物である。選別方法は、リプログラミング因子のセンスまたは天然アンチセンスポリヌクレオチドをコードする核酸分子の好ましい標的セグメントを1つまたは複数の候補調節物質に接触させるステップ、およびリプログラミング因子ポリヌクレオチド、例えば配列番号7〜17をコードする核酸分子の発現を減少または増加させる1つまたは複数の候補修飾物質を選択するステップを含む。1つまたは複数の候補調節物質が、リプログラミング因子ポリヌクレオチドをコードする核酸分子の発現を調節できる(例えば減少させるまたは増加させる)ことが一度示されれば、次いで調節物質は、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能のさらなる調査研究において、または本発明による研究、診断もしくは治療剤としての使用のために使用され得る。
天然アンチセンス配列のターゲッティングは、標的遺伝子の機能を調節する。例えば、 リプログラミング因子(受託番号NM_003106、NM_004235、NM_002701)。好ましい実施形態において標的は、リプログラミング因子のアンチセンスポリヌクレオチドである。好ましい実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドはリプログラミング因子ポリヌクレオチドのセンスおよび/または天然アンチセンス配列(例えば受託番号NM_003106、NM_004235、NM_002701)、変種、対立遺伝子、アイソフォーム、相同体、変異体、誘導体、断片およびそれらの相補配列をターゲッティングする。好ましくはオリゴヌクレオチドは、アンチセンス分子であり、標的はアンチセンスおよび/またはセンスリプログラミング因子ポリヌクレオチドのコード領域および非コード領域を含む。
本発明の好ましい標的セグメントは、本発明のそれぞれの相補的アンチセンス化合物と安定化された2本鎖(2重鎖)オリゴヌクレオチドを形成するように組み合わされ得る。
そのような2本鎖オリゴヌクレオチド成分は、当技術分野において標的発現を調節し、アンチセンス機構を介して翻訳およびRNAプロセシングを制御すると示されている。さらに2本鎖成分は化学修飾に供され得る。例えばその様な2本鎖成分は、2重鎖アンチセンス鎖の標的への古典的ハイブリダイゼーションによって標的を抑制することが示されており、それにより標的の酵素的分解の引き金を引く。
好ましい実施形態においてアンチセンスオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子ポリヌクレオチド(例えば受託番号NM_003106、NM_004235、NM_002701)、変種、対立遺伝子、アイソフォーム、相同体、変異体、誘導体、断片およびそれらの相補配列をターゲッティングする。好ましくはオリゴヌクレオチドはアンチセンス分子である。
本発明の実施形態により標的核酸分子は、リプログラミング因子だけに限定されず、任意のアイソフォーム、受容体、相同体およびリプログラミング因子様分子に及ぶ。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの天然アンチセンス配列、例えば配列番号4〜6に記載のポリヌクレオチドおよび任意の変種、対立遺伝子、相同体、変異体、誘導体、断片およびそれらの相補配列をターゲッティングする。アンチセンスオリゴヌクレオチドの例は、配列番号7〜17として記載されている。
一実施形態においてオリゴヌクレオチドは、これだけに限らないがリプログラミング因子ポリヌクレオチドに関連する非コードセンスおよび/またはアンチセンス配列が挙げられるリプログラミング因子アンチセンスの核酸配列に相補的であるかまたは結合し、リプログラミング因子分子の発現および/または機能を調節する。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、配列番号4〜6に記載のリプログラミング因子天然アンチセンスの核酸配列に相補的であるかまたは結合し、リプログラミング因子分子の発現および/または機能を調節する。
一実施形態においてオリゴヌクレオチドは、配列番号7〜17の少なくとも5個の連続する核酸塩基の配列を含み、リプログラミング因子分子の発現および/または機能を調節する。
ポリヌクレオチド標的は、そのファミリーメンバーを含めたリプログラミング因子、リプログラミング因子の変種;SNPを含むリプログラミング因子の変異体;リプログラミング因子の非コード配列;リプログラミング因子の対立遺伝子;種の変種、断片などを含む。好ましくはオリゴヌクレオチドはアンチセンス分子である。
他の実施形態において、リプログラミング因子ポリヌクレオチドをターゲッティングするオリゴヌクレオチドは、アンチセンスRNA、干渉RNA(RNAi)、低分子干渉RNA(siRNA);マイクロ干渉RNA(miRNA);低分子一過的RNA(stRNA);または低分子ヘアピンRNA(shRNA);低分子RNA誘導遺伝子活性化(RNAa);または低分子活性化RNA(saRNA)を含む。
他の実施形態において、リプログラミング因子ポリヌクレオチド、例えば配列番号4〜6のターゲッティングは、これらの標的の発現または機能を調節する。一実施形態において発現または機能は対照と比較して上方制御される。他の好ましい実施形態において発現または機能は対照と比較して下方制御される。
他の実施形態においてアンチセンス化合物は、配列番号7〜17に記載の配列を含む。これらのオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の修飾されたヌクレオチド、より短いまたはより長い断片、修飾された結合などを含み得る。
他の実施形態において配列番号7〜17は、1つまたは複数のLNAヌクレオチドを含む。
Table 1(表2)は、本発明の方法において有用な例示的アンチセンスオリゴヌクレオチドを示す。
所望の標的核酸の調節は、当技術分野において周知のいくつかの方法において実施され得る。例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNAなど。酵素的核酸分子(例えばリボザイム)は、ヌクレオチド塩基配列に特異的なやり方で他の別々の核酸分子を繰り返し切断する能力を含む種々の反応の1つまたは複数を触媒できる核酸分子である。そのような酵素的核酸分子は、例えば実質的にいかなるRNA転写物をターゲッティングするのにも使用され得る。
それらの配列特異性により、トランス切断酵素的核酸分子は、ヒト疾患に対する治療剤としての有望さを示す。酵素的核酸分子は、細胞性RNA背景中で特定のRNA標的を切断するために設計され得る。そのような切断事象はmRNAを非機能性にし、かつそのRNAからのタンパク質発現を抑止する。このやり方で、病態に関連するタンパク質の合成は選択的に抑制され得る。
一般にRNA切断活性を有する酵素的核酸は、最初に標的RNAに結合することによって作用する。そのような結合は、標的RNAを切断するために作用する分子の酵素的部分に近接に保持される酵素的核酸の標的結合部分を通じて生じる。したがって酵素的核酸分子は、最初に標的RNAを認識し、次いで相補的塩基対形成を通じて結合し、ひとたび正確な部位に結合すると標的RNAを切断するために酵素的に作用する。そのような標的RNAの戦略的切断は、コードされているタンパク質の合成を方向付けるその能力を破壊する。酵素的核酸がそのRNA標的に結合および切断した後、それはRNAから解離し、別の標的を探して繰り返し新たな標的に結合し、切断できる。
In vitro選択(進化的)戦略などのいくつかの手法が、ホスホジエステル結合およびアミド結合の切断および連結などの種々の反応を触媒できる新規核酸触媒を発展させるために使用されている。
触媒活性のために最適なリボザイムの開発は、遺伝子発現制御の目的のためにRNA切断リボザイムを使用するいかなる戦略にも顕著に貢献する。例えばハンマーヘッド型リボザイムは、飽和(10mM)濃度のMg2+補助因子の存在下で触媒速度(kcat)約1分-1で機能する。人工的「RNAリガーゼ」リボザイムは、対応する自己修飾反応を約100分-1の速度で触媒することが示されている。加えてDNAから作られた基質結合腕を有するある種の修飾されたハンマーヘッド型リボザイムは、100分-1に近い多重回転数(multiple turn-over rate)でRNA切断を触媒することが周知である。最後にハンマーヘッドの触媒コア中の特定の残基の特定のヌクレオチド類似体での置換は、触媒速度に10倍程度の改善を示す修飾されたリボザイムをもたらす。これらの発見は、リボザイムが、ほとんどの天然の自己切断リボザイムによってin vitroで示されるものより顕著に大きな触媒速度での化学的形質転換を促進できることを示す。それにより、ある種の自己切断リボザイムの構造は、最大の触媒活性をもたらすように最適化され得る、またはRNAホスホジエステル切断について顕著に早い速度を示す完全に新規のRNAモチーフが作製され得ることが可能である。
「ハンマーヘッド」モデルにあてはまるRNA触媒によるRNA基質の分子間切断は、1987年に最初に示された。RNA触媒は、回収され、複数のRNA分子と反応し、それが真に触媒作用的であることを示した。
「ハンマーヘッド」モチーフに基づいて設計された触媒RNAは、標的配列に必要な塩基対形成を維持するために触媒RNA中に適切な塩基変更を作製することによって特定の標的配列を切断するために使用されている。これは、特定の標的配列を切断するための触媒RNAの使用を可能にし、「ハンマーヘッド」モデルによって設計された触媒RNAがin vivoで特定の基質RNAを切断できる可能性があることを示している。
RNA干渉(RNAi)は、哺乳動物および哺乳動物細胞における遺伝子発現を調節するための強力な手段になっている。この手法は、発現プラスミドまたはウイルスおよび、siRNAにプロセシングされる低分子ヘアピンRNAのコード配列を使用するRNAそれ自体としてまたはDNAとしてのいずれかでの低分子干渉RNA(siRNA)の送達を必要とする。この系は、プレ-siRNAのそれらが活性である細胞質への効率的な輸送を可能にし、遺伝子発現のために制御された組織特異的なプロモーターの使用を可能にする。
一実施形態においてオリゴヌクレオチドまたはアンチセンス化合物は、リボ核酸(RNA)および/もしくはデオキシリボ核酸(DNA)のオリゴマーもしくはポリマーまたはそれらの模倣物、キメラ、類似体もしくは相同体を含む。この用語は、天然に存在するヌクレオチド、糖およびヌクレオシド間(骨格)共有結合ならびに同様に機能する天然に存在しない部分を含むオリゴヌクレオチドからなるオリゴヌクレオチドを含む。そのような修飾されたまたは置換されたオリゴヌクレオチドは、例えば細胞への増強された取込み、標的核酸に対する増強された親和性およびヌクレアーゼの存在下での増大した安定性などの望ましい特性からしばしば天然形態よりも望ましい。
本発明により、オリゴヌクレオチドまたは「アンチセンス化合物」は、アンチセンスオリゴヌクレオチド(例えばRNA、DNA、それらの模倣物、キメラ、類似体または相同体)、リボザイム、外部ガイド配列(EGS)オリゴヌクレオチド、siRNA化合物、siRNA化合物などの1本鎖または2本鎖RNA干渉(RNAi)化合物、saRNA、aRNAおよび標的核酸の少なくとも一部分にハイブリダイズしその機能を調節する他のオリゴマー化合物を含む。そのようにそれらは、DNA、RNA、DNA様、RNA様もしくはそれらの混合物であり得るか、またはこれらの1つまたは複数の模倣物でありえる。これらの化合物は、1本鎖、2本鎖、環状またはヘアピンオリゴマー化合物であることができ、内部もしくは末端バルジ、ミスマッチまたはループなどの構造要素を含み得る。アンチセンス化合物は、日常的には直鎖状に調製されるが、環状および/または分枝状に結合されるかまたはそうでなければ調製され得る。アンチセンス化合物は、例えば全体的もしくは部分的な2本鎖化合物を形成するようにハイブリダイズした2本の鎖、または全体的もしくは部分的な2本鎖化合物のハイブリダイゼーションおよび形成を可能にするために十分な自己相補性を有する1本鎖などの構築物を含み得る。2本の鎖は、遊離の3'もしくは5'末端を残すように内部で結合され得るか、または連続的ヘアピン構造もしくはループを形成するように結合され得る。ヘアピン構造は、1本鎖形質の伸長を生じさせるために5'または3'末端のいずれかにオーバーハングを含有できる。場合により2本鎖化合物は、両末端にオーバーハングを含み得る。さらなる修飾は、末端のうちの1つ、選択されたヌクレオチド位置、糖位置またはヌクレオシド間結合のうちの1つに結合した複合基を含み得る。代替として2本の鎖は、非核酸成分またはリンカー基を介して結合できる。1本鎖だけから形成される場合dsRNAは、2重鎖を形成するためにそれ自体の上に折りたたまれる自己相補性ヘアピン型分子の形態を取り得る。したがってdsRNAは、完全にまたは部分的に2本鎖であり得る。遺伝子発現の特異的な調節は、遺伝子導入細胞系におけるdsRNAヘアピンの安定な発現によって達成され得る。2本鎖、または2重鎖を形成するためにそれ自体の上に折りたたまれる自己相補性ヘアピン型分子の形
態をとる1本鎖から形成される場合、2本鎖(または1本鎖の2重鎖形成領域)は、ワトソン-クリック様に塩基対形成する自己相補的RNA鎖である。
ひとたび系に導入されると本発明の化合物は、標的核酸の切断もしくは他の修飾をもたらす1つもしくは複数の酵素もしくは構造タンパク質の作用を誘発できる、または占有に基づく機構を介して作用できる。一般に核酸(オリゴヌクレオチドを含む)は、「DNA様」(すなわち一般に1つまたは複数の2'-デオキシ糖を有し、一般にU塩基よりもT塩基を有する)または「RNA様」(すなわち一般に1つまたは複数の2'-ヒドロキシ糖または2'-修飾糖を有し、一般にT塩基よりもU塩基を有する)と記載され得る。核酸ヘリックスは、1つより多い構造を、最も通例ではA-形態およびB-形態をとり得る。一般にB-形態様構造を有するオリゴヌクレオチドは「DNA様」であると、A-形態様構造を有するものは「RNA様」であると考えられる。いくつかの(キメラ)実施形態においてアンチセンス化合物は、A-およびB-形態領域の両方を含有できる。
本発明によるアンチセンス化合物は、長さ約5〜約80ヌクレオチド(すなわち約5〜約80個連結したヌクレオシド)由来のアンチセンス部分を含み得る。これは、アンチセンス化合物のアンチセンス鎖または一部分の長さを意味する。言い換えると、本発明の1本鎖アンチセンス化合物は、5〜約80ヌクレオチドを含み、本発明の2本鎖アンチセンス化合物(例えばdsRNAなど)は、長さ5〜約80ヌクレオチドのセンスおよびアンチセンス鎖または一部分を含む。当業者は、これが長さ5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、または80ヌクレオチドまたはこれらの範囲内の任意の長さのアンチセンス部分を内包することを理解する。
一実施形態において本発明のアンチセンス化合物は、長さ10〜50ヌクレオチドのアンチセンス部分を有する。当業者は、これが長さ10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、または50ヌクレオチドまたはこれらの範囲内の任意の長さのアンチセンス部分を有するオリゴヌクレオチドを具体化することを理解する。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは長さ15ヌクレオチドである。
一実施形態において本発明のアンチセンスまたはオリゴヌクレオチド化合物は、長さ12または13〜30ヌクレオチドのアンチセンス部分を有する。当業者は、これが長さ12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29もしくは30ヌクレオチドまたはこれらの範囲内の任意の長さのアンチセンス部分を有するアンチセンス化合物を具体化することを理解する。
他の実施形態において本発明のオリゴマー化合物は、化合物中の1つまたは複数のヌクレオチド位置に異なる塩基が存在する変種も含む。例えば、最初のヌクレオチドがアデノシンである場合、この位置にチミジン、グアノシンまたはシチジンを含有する変種が産生され得る。これは、アンチセンスまたはdsRNA化合物の任意の位置においてなされ得る。次いでこれらの化合物は、標的核酸の発現を抑制するそれらの能力を測定するために本明細書に記載の方法を使用して検査される。
いくつかの実施形態において、アンチセンス化合物と標的との間の相同性、配列同一性または相補性は、約40%〜約60%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約60%〜約70%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約70%〜約80%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約80%〜約90%である。いくつかの実施形態において、相同性、配列同一性または相補性は、約90%、約92%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%または約100%である。
他の実施形態において、例えば配列番号4〜17に記載の核酸分子などのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の置換または修飾を含む。一実施形態においてヌクレオチドはロックド核酸(LNA)で置換される。
他の実施形態においてオリゴヌクレオチドは、リプログラミング因子に関連するコードおよび/または非コード配列ならびに配列番号1〜3および4〜6として記載の配列の、核酸分子センスおよび/またはアンチセンスの1つまたは複数の領域をターゲッティングする。オリゴヌクレオチドは、配列番号1〜3および4〜6の重複領域にもターゲッティングされる。
本発明の特定のオリゴヌクレオチドは、キメラオリゴヌクレオチドである。本発明の文脈において「キメラオリゴヌクレオチド」または「キメラ」は、それぞれ少なくとも1つのヌクレオチドからなる2つ以上の化学的に異なる領域を含有するオリゴヌクレオチドである。これらのオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の有益な特性(例えばヌクレアーゼ耐性の増大、細胞への取込みの増大、標的に対する結合親和性の増大など)を付与する修飾されたヌクレオチドの少なくとも1つの領域、およびRNA:DNAまたはRNA:RNAハイブリッドを切断できる酵素のための基質である領域を典型的には含有する。例示の方法により、RNase Hは、RNA:DNA 2重鎖のRNA鎖を切断する細胞性エンドヌクレアーゼである。したがってRNase Hの活性化は、RNA標的の切断を生じ、それにより遺伝子発現のアンチセンス調節の効率を非常に増強する。結果としてキメラオリゴヌクレオチドが使用される場合、同じ標的領域にハイブリダイズするホスホロチオエートデオキシオリゴヌクレオチドと比較して低分子オリゴヌクレオチドで同程度の結果がしばしば得られる。RNA標的の切断は、ゲル電気泳動および必要に応じて当技術分野において周知の関連する核酸ハイブリダイゼーション技術によって日常的に検出できる。好ましい一実施形態においてキメラオリゴヌクレオチドは、標的結合親和性を増大させる少なくとも1つの領域、およびRNase Hの基質として作用する領域を通常含む。オリゴヌクレオチドのその標的(この場合、rasをコードする核酸)に対する親和性は、オリゴヌクレオチド/標的対のTm(オリゴヌクレオチドと標的とが解離する温度であり、解離は分光光度的に検出される)を測定することによって日常的に決定される。Tmが高ければ高いほど、標的に対するオリゴヌクレオチドの親和性は大きい。
本発明のキメラアンチセンス化合物は、2つ以上のオリゴヌクレオチド、修飾されたオリゴヌクレオチド、上に記載のオリゴヌクレオシドおよび/またはオリゴヌクレオチド模倣物の複合構造として形成され得る。そのような化合物は、当技術分野においてハイブリッドまたはギャップマーとも称されている。そのようなハイブリッド構造の調製を説明する代表的な米国特許は、これだけに限らないが、それぞれ参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,013,830号、第5,149,797号、第5, 220,007号、第5,256,775号、第5,366,878号、第5,403,711号、第5,491,133号、第5,565,350号、第5,623,065号、第5,652,355号、第5,652,356号および第5,700,922号を含む。
他の実施形態において、修飾されたオリゴヌクレオチドの領域は、糖の2'位置で修飾された少なくとも1つのヌクレオチド、最も好ましくは2'-O-アルキル、2'-O-アルキル-O-アルキル、または2'-フルオロ修飾ヌクレオチドを含む。他の好ましい実施形態においてRNA修飾は、ピリミジン、脱塩基残基またはRNAの3'末端の反転塩基(inverted base)のリボース上の2'-フルオロ、2'-アミノおよび2'O-メチル修飾を含む。そのような修飾は、日常的にオリゴヌクレオチドに組み込まれ、これらのオリゴヌクレオチドは、所与の標的に対して2'-デオキシオリゴヌクレオチドよりもより高いTm(すなわちより高い標的結合親和性)を有することが示されている。そのような増大した親和性の効果は、遺伝子発現のRNAiオリゴヌクレオチド抑制を非常に増強する。RNAse Hは、RNA:DNA 2重鎖のRNA鎖を切断する細胞性エンドヌクレアーゼであり、したがってこの酵素の活性化は、RNA標的の切断を生じ、それによりRNAi抑制の効率を非常に増強できる。RNA標的の切断は、ゲル電気泳動によって日常的に実証され得る。他の好ましい実施形態において、キメラオリゴヌクレオチドもヌクレアーゼ耐性を増強するために修飾される。細胞は、核酸を分解できる種々のエキソ-およびエンド-ヌクレアーゼを含有する。多数のヌクレオチドおよびヌクレオシド修飾が、それが組み込まれるオリゴヌクレオチドを天然のオリゴヌクレオチドよりもヌクレアーゼ消化に対してより耐性にすることが示されている。ヌクレアーゼ耐性は、オリゴヌクレオチドを細胞抽出物または単離されたヌクレアーゼ溶液とインキュベートし、一定時間後に残っている未変化オリゴヌクレオチドの量を、通常は電気泳動によって、測定することにより日常的に測定される。ヌクレアーゼ耐性を増強するために修飾されているオリゴヌクレオチドは、未修飾オリゴヌクレオチドよりも長時間未変化で残存する。種々のオリゴヌクレオチド修飾がヌクレアーゼ耐性を増強するまたは付与するために実証されている。現在のところ少なくとも1つのホスホロチオエート修飾を含有するオリゴヌクレオチドはより好ましい。いくつかの場合に標的結合親和性を増強するオリゴヌクレオチド修飾も、単独で、ヌクレアーゼ耐性を増強できる。いくつかの望ましい修飾は、D
e Mesmaekerら、(1995) Acc. Chem. Res.、28:366〜374に見出すことができる。
本発明のために想定されるいくつかの好ましいオリゴヌクレオチドの具体的な例は、修飾された骨格、例えばホスホロチオエート、リン酸トリエステル、メチルホスホネート、短鎖アルキルもしくはシクロアルキル糖部分間結合または短鎖ヘテロ原子もしくは複素環糖間結合を含むものを含む。最も好ましいのは、ホスホロチオエート骨格を有するオリゴヌクレオチドおよびヘテロ原子骨格、詳細にはCH2 --NH--O--CH2、CH、--N(CH3)--O--CH2 [メチレン(メチルイミノ)またはMMI骨格として周知]、CH2 --O--N (CH3)--CH2、CH2 --N (CH3)--N (CH3)--CH2およびO--N (CH3)-- CH2 --CH2骨格、式中天然のホスホジエステル骨格はO-P--O-- CHと表される)を有するものである。De Mesmaekerら、(1995) Acc. Chem. Res.、28:366〜374)によって開示されたアミド骨格も好ましい。同様に好ましいのは、モルホリノ骨格構造を有するオリゴヌクレオチドである(SummertonおよびWeller、米国特許第5,034,506号)。他の好ましい実施形態において、ペプチド核酸(PNA)骨格、オリゴヌクレオチドのホスホジエステル骨格などは、ポリアミド骨格で置換され、ヌクレオチドは直接または間接的にポリアミド骨格のアザ窒素原子に結合される(Nielsenら、(1991) Science 254、1497)。オリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の置換された糖部分も含み得る。好ましいオリゴヌクレオチドは、以下の: OH、SH、SCH3、F、OCN、OCH3 OCH3、OCH3 O(CH2)n CH3、O(CH2)n NH2またはO(CH2)n CH3 (式中nは1から約10である); C1〜C10低級アルキル、アルコキシアルコキシ、置換された低級アルキル、アルカリルまたはアラルキル; Cl; Br; CN; CF3; OCF3; O--、S--、またはN-アルキル; O--、S--、またはN-アルケニル; SOCH3; SO2; CH3; ONO2; NO2; N3; NH2;ヘテロシクロアルキル;ヘテロシクロアルカリル;アミノアルキルアミノ;ポリアルキルアミノ;置換されたシリル; RNA切断基;レポーター基;干渉物質;オリゴヌクレオチドの薬物動態特性を改善する基;またはオリゴヌクレオチドの薬力学特性を改善する基および同様の特性を有する他の置換基のうちの1つを2'位置に含む。好ましい修飾は、2'-メトキシエトキシ[2'-O-CH2 CH2 OCH3、2'-O-(2-メトキシエチル)としても周知] (Martinら、(1995) Helv. Chim. Acta、78、486)を含む。他の好ましい修飾は2'-メトキシ(2'-O--CH3)、2'-プロポキシ(2'-OCH2 CH2CH3)および2'-フルオロ(2'-F)を含む。同様に修飾は、オリゴヌクレオチドの他の位置、詳細には3'末端ヌクレオチドの糖の3'位および5'末端ヌクレオチドの5'位でも作製され得る。オリゴヌクレオチドは、ペントフラノシル基の代わりにシクロブチルなどの糖類似体も有し得る。
オリゴヌクレオチドは、追加的または代替的に核酸塩基(当技術分野において単に「塩基」としばしば称される)修飾または置換も含み得る。本明細書において使用される「未修飾」または「天然」ヌクレオチドは、アデニン(A)、グアニン(G)、チミン(T)、シトシン(C)およびウラシル(U)を含む。修飾されたヌクレオチドは、天然の核酸においてまれに、または一過的にだけ見出されるヌクレオチド、例えばヒポキサンチン、6-メチルアデニン、5-Meピリミジン、詳細には5-メチルシトシン(5-メチル-2'-デオキシシトシンとも称され、5-Me-Cとも当技術分野においてしばしば称される)、5-ヒドロキシメチルシトシン(HMC)、グリコシルHMCおよびゲントビオシルHMCならびに合成ヌクレオチド、例えば2-アミノアデニン、2-(メチルアミノ)アデニン、2-(イミダゾリルアルキル)アデニン、2-(アミノアルキルアミノ)アデニンまたは他のヘテロ置換アルキルアデニン、2-チオウラシル、2-チオチミン、5-ブロモウラシル、5-ヒドロキシメチルウラシル、8-アザグアニン、7-デアザグアニン、N6(6-アミノヘキシル)アデニンおよび2,6-ジアミノプリンを含む。(Kornberg, A、DNA Replication、W. H. Freeman & Co.、San Francisco、1980、75〜77頁; Gebeyehu, G.ら、(1987) Nucl. Acids Res. 15:4513)。当技術分野において周知の「ユニバーサル」塩基、例えばイノシン、も含まれ得る。5-Me-C置換は、核酸2重鎖の安定性を0.6〜1.2℃増大させることが示されており(Sanghvi, Y. S.、Crooke, S. T. and Lebleu, B.(編)、Antisense Research and Applications、CRC Press、Boca Raton、1993、276〜278頁)、現在好ましい塩基置換である。
本発明のオリゴヌクレオチドの他の修飾は、オリゴヌクレオチドの活性または細胞への取込みを増強する1つまたは複数の成分または複合体のオリゴヌクレオチドへの化学的結合を含む。そのような成分として、これだけに限らないがコレステロール成分、コレステリル成分、チオエーテル、例えばヘキシル-S-トリチルチオール、チオコレステロール、脂肪族鎖、例えばドデカンジオールまたはウンデシル残基、リン脂質、例えばジ-ヘキサデシル-rac-グリセロールまたはトリエチルアンモニウム 1,2-ジ-O-ヘキサデシル-rac-グリセロ-3-H-ホスホネート、ポリアミンまたはポリエチレングリコール鎖、あるいはアダマンタン酢酸などの脂質成分を含む。親油性成分を含むオリゴヌクレオチドおよびそのようなオリゴヌクレオチドを調製する方法は、当技術分野、例えば米国特許第5,138,045号、第5,218,105号および第5,459,255号において周知である。
所与のオリゴヌクレオチドにおけるすべての位置が一律に修飾される必要はなく、実際に前述の修飾のうちの1つより多くが単一のオリゴヌクレオチド中に、またはオリゴヌクレオチド中の単一のヌクレオシド中にさえも組み込まれ得る。本発明は、本明細書前記に定義するキメラオリゴヌクレオチドであるオリゴヌクレオチドも含む。
他の実施形態において本発明の核酸分子は、これだけに限らないが脱塩基ヌクレオチド、ポリエーテル、ポリアミン、ポリアミド、ペプチド、炭水化物、脂質またはポリ炭化水素化合物が挙げられる他の成分と複合される。当業者は、これらの分子が、糖、塩基またはリン酸基のいくつかの位置に核酸分子を含む1つまたは複数の任意のヌクレオチドに連結され得ることを理解する。
本発明により使用されるオリゴヌクレオチドは、好都合におよび日常的に固相合成の十分に周知な技術を通じて作製される。そのような合成のための装置は、Applied Biosystemsを含むいくつかの販売者によって販売されている。そのような合成のための任意の他の手段も使用され得る;オリゴヌクレオチドの実際の合成は、十分に当業者の能力の範囲内である。ホスホロチオエートおよびアルキル化誘導体などの他のオリゴヌクレオチドを調製するために類似技術を使用することも十分に周知である。類似技術ならびに商業的に入手可能な修飾されたアミダイトおよび多孔質ガラス(CPG)製品(ビオチン、フルオレセイン、アクリジンもしくはソラレン修飾アミダイトなど)および/または蛍光標識、ビオチン化もしくは、コレステロール修飾オリゴヌクレオチドなどの他の修飾オリゴヌクレオチドを合成するためのCPG(Glen Research、Sterling VAから入手可能)の使用も十分に周知である。
本発明により、強度、特異性および作用期間の増強のためならびにオリゴヌクレオチドの投与経路を拡げるためのLNA単量体の使用などの修飾の使用は、MOE、ANA、FANA、PSなど現在の化学を含む(Uhlmanら(2000) Current Opinions in Drug Discovery & Development 3巻 2号)。これは現在のオリゴヌクレオチド中のいくつかの単量体のLNA単量体による置換によって達成され得る。LNA修飾オリゴヌクレオチドは、親化合物に類似する大きさを有する場合があり、またはより大きくて良く、または好ましくは小さくて良い。そのようなLNA修飾オリゴヌクレオチドが約70%より少ない、より好ましくは約60%より少ない、最も好ましくは約50%より少ないLNA単量体を含有することは好ましく、それらの大きさは約5から25ヌクレオチドの間であることは好ましく、より好ましくは約12から20ヌクレオチドの間である。
修飾されたオリゴヌクレオチド骨格は、これだけに限らないがホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、(3'アルキレンホスホネートおよびキラルホスホネートを含む)メチルホスホネートおよび他のアルキルホスホネート、ホスフィネート、(3'アミノホスホラミデートおよびアミノアルキルホスホラミデートを含む)ホスホラミデート、チオノホスホラミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステルおよび通常の3'-5'結合を有するボラノホスフェート、これらの2'-5'結合類似体、ならびに逆転した方向性を有する(ヌクレオチド単位の隣接する対が3'-5'から5'-3'にまたは2'-5'から5'-2'に連結している)ものを含む。種々の塩、塩混合物および遊離酸の形態も含まれる。
上のリン含有結合の調製を説明する代表的な米国特許は、これだけに限らないが、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる米国特許3,687,808;4,469,863;4,476,301;5,023,243;5,177,196;5,188,897;5,264,423;5,276,019;5,278,302;5,286,717;5,321,131;5,399,676;5,405,939;5,453,496;5,455,233;5,466,677;5,476,925;5,519,126;5,536,821;5,541,306;5,550,111;5,563,253;5,571,799;5,587,361;および5,625,050を含む。
修飾オリゴヌクレオチド骨格はリン原子を含まず、単鎖アルキルもしくはシクロアルキルヌクレオチド間結合、混合ヘテロ原子およびアルキルもしくはシクロアルキルヌクレオチド間結合、または1つもしくは複数の単鎖ヘテロ原子もしくは複素環ヌクレオチド間結合によって形成された骨格を有する。これらは、モルホリノ結合(ヌクレオシドの糖部分から部分的に形成される);シロキサン骨格;スルフィド、スルホキシドおよびスルホン骨格;ホルムアセチルおよびチオホルムアセチル骨格;メチレンホルムアセチルおよびチオホルムアセチル骨格;アルケン含有骨格;スルファメート骨格;メチレンイミノおよびメチレンヒドラジノ骨格;スルホネートおよびスルホンアミド骨格;アミド骨格;ならびに他のN、O、SおよびCH2が混合した構成成分部分を有するものを含む。
上のオリゴヌクレオシドの調製を説明する代表的な米国特許は、これだけに限らないが、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる米国特許5,034,506;5,166,315;5,185,444;5,214,134;5,216,141;5,235,033;5,264,562;5,264,564;5,405,938;5,434,257;5,466,677;5,470,967;5,489,677;5,541,307;5,561,225;5,596,086;5,602,240;5,610,289;5,602,240;5,608,046;5,610,289;5,618,704;5,623,070;5,663,312;5,633,360;5,677,437;および5,677,439を含む。
他のオリゴヌクレオチド模倣物において、ヌクレオチド単位の糖およびヌクレオシド間結合(すなわち骨格)の両方は新たな基で置換される。塩基単位は、適切な核酸ターゲッティング化合物とのハイブリダイゼーションのために維持される。そのようなオリゴマー化合物の1つ、優れたハイブリダイゼーション特性を有すると示されているオリゴヌクレオチド模倣物は、ペプチド核酸(PNA)と称される。PNA化合物において、オリゴヌクレオチドの糖骨格は、アミド含有骨格、詳細にはアミノエチルグリシン骨格で置換される。核酸塩基は、保持され、骨格のアミド部分のアザ窒素原子に直接または間接的に結合される。PNA化合物の調製を説明する代表的米国特許は、これだけに限らないがそれぞれ参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,539,082号、米国特許第5,714,331号および米国特許第5,719,262号を含む。PNA化合物のさらなる説明は、Nielsenら(1991) Science 254、1497〜1500において見出される。
本発明の他の実施形態において、ホスホロチオエート骨格を有するオリゴヌクレオチドおよびヘテロ原子骨格を有するオリゴヌクレオシド、特に、-CH2-NH-O-CH2-、-CH2-N (CH3)-O-CH2- (メチレン(メチルイミノ)またはMMI骨格として周知)、-CH2-O-N (CH3)-CH2、CH2N(CH3)-N(CH3) CH2-および-O-N(CH3)-CH2-CH2- (式中天然のホスホジエステル骨格は上に参照の米国特許第5,489,677号の-O-P-O-CH2-として表される)、ならびに上に参照の米国特許第5,602,240号のアミド骨格が好ましい。同様に好ましいのは、上に参照の米国特許第5,034,506号のモルホリノ骨格構造を有するオリゴヌクレオチドである。
修飾されたオリゴヌクレオチドは、1つまたは複数の置換された糖部分を含み得る。好ましいオリゴヌクレオチドは、以下の: OH; F; O-、S-、もしくはN-アルキル; O-、S-、もしくはN-アルケニル; O-、S-もしくはN-アルキニル;またはOアルキル-O-アルキル(式中アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、CからCOアルキルに、またはC2からCOアルケニルおよびアルキニルに、置換されるまたは置換されない場合がある)のうちの1つを2'位置に含む。特に好ましいのは、O (CH2)n OmCH3、O(CH2)n、OCH3、O(CH2)nNH2、O(CH2)nCH3、O(CH2)nONH2およびO(CH2nON(CH2)nCH3)2であり、式中nおよびmは1から約10であって良い。他の好ましいオリゴヌクレオチドは、以下: CからCO、(低級アルキル、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、O-アルカリルもしくはO-アラルキル、SH、SCH3、OCN、Cl、Br、CN、CF3、OCF3、SOCH3、SO2CH3、ONO2、NO2、N3、NH2、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換されたシリル、RNA切断基、レポーター基、干渉物質、オリゴヌクレオチドの薬物動態特性を改善する基、またはオリゴヌクレオチドの薬力学特性を改善する基および同様の特性を有する他の置換基のうちの1つを2'位置に含む。好ましい修飾は、2'-メトキシエトキシ(2'-O-CH2CH2OCH3、2'-O-(2-メトキシエチル)または2'-MOEとしても周知) (Martinら、(1995) Helv. Chim. Acta、78、486〜504)すなわちアルコキシアルコキシ基を含む。さらなる好ましい修飾は、2'-ジメチルアミノオキシエトキシ、すなわちO(CH2)2ON(CH3)2基、本明細書以下の実施例において記載のとおり2'-DMAOEとしても周知,ならびに2'-ジメチルアミノエトキシエトキシ(当技術分野において2'-O-ジメチルアミノエトキシエチルまたは2'-DMAEOEとしても周知)すなわち、2'-O-CH2-O-CH2-N (CH2)2を含む。
他の修飾は、2'-メトキシ(2'-O CH3)、2'-アミノプロポキシ(2'-O CH2CH2CH2NH2)および2'-フルオロ(2'-F)を含む。同様の修飾は、オリゴヌクレオチドの他の位置、詳細には3'末端ヌクレオチドの糖の3'位置または2'-5'連結オリゴヌクレオチドおよび5'末端ヌクレオチドの5'位置にも作製され得る。オリゴヌクレオチドは、ペントフラノシル糖の代わりにシクロブチル成分などの糖類似体も有し得る。そのような修飾糖構造の調製を説明する代表的米国特許は、これだけに限らないが、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる米国特許4,981,957;5,118,800;5,319,080;5,359,044;5,393,878;5,446,137;5,466,786;5,514,785;5,519,134;5,567,811;5,576,427;5,591,722;5,597,909;5,610,300;5,627,053;5,639,873;5,646,265;5,658,873;5,670,633;および5,700,920を含む。
オリゴヌクレオチドは、核酸塩基(当技術分野において単に「塩基」としばしば称される)修飾または置換も含み得る。本明細書において使用される「未修飾」または「天然」核酸塩基は、プリン塩基アデニン(A)およびグアニン(G)、ならびにピリミジン塩基チミン(T)、シトシン(C)およびウラシル(U)を含む。修飾核酸塩基は、5-メチルシトシン(5-Me-C)、5-ヒドロキシメチルシトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、2-アミノアデニン、アデニンおよびグアニンの6-メチルおよび他のアルキル誘導体、アデニンおよびグアニンの2-プロピルおよび他のアルキル誘導体、2-チオウラシル、2-チオチミンおよび2-チオシトシン、5-ハロウラシルおよびシトシン、5-プロピニルウラシルおよびシトシン、6-アゾウラシル、シトシンおよびチミン、5-ウラシル(シュードウラシル)、4-チオウラシル、8-ハロ、8-アミノ、8-チオール、8-チオアルキル、8-ヒドロキシルおよび他の8-置換アデニンおよびグアニン、5-ハロ特に5-臭化、5-トリフルオロメチルおよび他の5-置換ウラシルおよびシトシン、7-メチルグアニンおよび7-メチルアデニン、8-アザグアニンおよび8-アザアデニン、7-デアザグアニンおよび7-デアザアデニンならびに3-デアザグアニンおよび3-デアザアデニンなどの他の合成および天然核酸塩基を含む。
さらに、ヌクレオチドは、米国特許第3,687,808号に開示のもの、「The Concise Encyclopedia of Polymer Science And Engineering」、858〜859頁、Kroschwitz、J.I.(編)、John Wiley & Sons、1990に開示のもの、Englischら、「Angewandle Chemie、International Edition」、1991、30、613頁に開示のもの、Sanghvi, Y. S.、15章、「Antisense Research and Applications」、289〜302頁、Crooke, S.T.およびLebleu, B. ea.、CRC Press、1993によって開示されたものを含む。特定のこれらのヌクレオチドは、本発明のオリゴマー化合物の結合親和性を増大させるために特に有用である。これらは、5-置換ピリミジン、6-アザピリミジンならびに、2-アミノプロピルアデニン、5-プロピニルウラシルおよび5-プロピニルシトシンを含むN-2、N-6およびO-6置換プリンを含む。5-メチルシトシン置換物は、0.6〜1.2℃の核酸2重鎖安定性における増大を示しており(Sanghvi, Y.S.、Crooke, S.T.およびLebleu, B.編、「Antisense Research and Applications」、CRC Press、Boca Raton、1993、276〜278頁)、現在のところ好ましい塩基置換であり、2'-O-メトキシエチル糖修飾と組み合わされるとより好ましい。
上に記載の修飾ヌクレオチドおよび他の修飾ヌクレオチドの調製を説明する代表的米国特許は、これだけに限らないが、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる米国特許3,687,808、ならびに4,845,205;5,130,302;5,134,066;5,175,273;5,367,066;5,432,272;5,457,187;5,459,255;5,484,908;5,502,177;5,525,711;5,552,540;5,587,469;5,596,091;5,614,617;5,750,692,および5,681,941を含む。
本発明のオリゴヌクレオチドの他の修飾は、オリゴヌクレオチドの活性、細胞性分布または細胞への取込みを増強する1つまたは複数の成分または複合体のオリゴヌクレオチドへの化学的連結を含む。
そのような成分は、これだけに限らないが、コレステロール成分、コール酸、チオエーテル、例えばヘキシル-S-トリチルチオール(Manoharanら、(1992) Ann. NY. Acad. Sci.、660、306〜309; Manoharanら、(1993) Bioorg. Med. Chem. Let.、3、2765〜2770)、チオコレステロール、脂肪族鎖、例えばドデカンジオールまたはウンデシル残基、リン脂質、例えばジ-ヘキサデシル-rac-グリセロールまたはトリエチルアンモニウム1,2-ジ-O-ヘキサデシル-rac-グリセロ-3-H-ホスホネート、ポリアミンまたはポリエチレングリコール鎖、あるいはアダマンタン酢酸、パルミチル成分またはオクタデシルアミンもしくはヘキシルアミノ-カルボニル-tオキシコレステロール成分などの脂質成分を含む。
そのようなオリゴヌクレオチド複合体の調製を説明する代表的米国特許は、これだけに限らないが、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる米国特許4,828,979;4,948,882;5,218,105;5,525,465;5,541,313;5,545,730;5,552,538;5,578,717;5,580,731;5,580,731;5,591,584;5,109,124;5,118,802;5,138,045;5,414,077;5,486,603;5,512,439;5,578,718;5,608,046;4,587,044;4,605,735;4,667,025;4,762,779;4,789,737;4,824,941;4,835,263;4,876,335;4,904,582;4,958,013;5,082,830;5,112,963;5,214,136;5,082,830;5,112,963;5,214,136;5,245,022;5,254,469;5,258,506;5,262,536;5,272,250;5,292,873;5,317,098;5,371,241;5,391,723;5,416,203;5,451,463;5,510,475;5,512,667;5,514,785;5,565,552;5,567,810;5,574,142;5,585,481;5,587,371;5,595,726;5,597,696;5,599,923;5,599,928および5,688,941を含む。
創薬:本発明の化合物は、創薬および標的検証の分野にも応用され得る。本発明は、本明細書において同定する化合物および好ましい標的セグメントの、リプログラミング因子ポリヌクレオチドと病態、表現型または状態との間に存在する関係性を解明するための創薬努力における使用を包含する。これらの方法は、試料、組織、細胞または生体を本発明の化合物と接触させるステップ、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの核酸またはタンパク質レベルおよび/または関連する表現型もしくは化学的な評価項目を処置後のある時期に測定するステップ、ならびに場合により測定値を未処置試料または本発明のさらなる化合物で処置した試料と比較するステップを含む、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの検出または調節を含む。これらの方法は、標的検証のプロセスのために未知の遺伝子の機能を決定するために、または特定の疾患、状態もしくは表現型の治療もしくは予防のための標的としての特定の遺伝子産物の妥当性を決定するために他の実験と並行でまたは組み合わせて実施され得る。
遺伝子発現の上方制御または抑制の評価
外来性核酸の宿主細胞または生体への輸送は、細胞中または生体中の核酸の存在を直接検出するステップによって評価され得る。そのような検出は、当技術分野において周知のいくつかの方法によって達成され得る。例えば、外来性核酸の存在は、サザンブロットまたは核酸に関連するヌクレオチド配列を特異的に増幅するプライマーを使用するポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術によって検出され得る。外来性核酸の発現も遺伝子発現分析を含む従来法を使用して測定され得る。例えば外来性核酸から産生されるmRNAはノーザンブロットおよび逆転写PCR(RT-PCR)を使用して検出および定量され得る。
外来性核酸からのRNAの発現も、酵素活性またはレポータータンパク質活性を測定することによって検出され得る。例えば、アンチセンス調節活性は、外来性核酸がエフェクターRNAを産生していることの指標としての標的核酸発現における減少または増加として間接的に測定され得る。配列保存に基づいてプライマーは設計可能であり、標的遺伝子のコード領域を増幅するために使用され得る。任意のコードまたは非コード領域が使用され得るが、最初に各遺伝子から最も高く発現されるコード領域がモデル制御遺伝子を構築するために使用され得る。各制御遺伝子は、各コード領域をレポーターコード領域とそのポリ(A)シグナルとの間に挿入することによって組み立てられる。これらのプラスミドは、レポーター遺伝子を遺伝子の上流部分に、および潜在的RNAi標的を3'非コード領域に有するmRNAを産生する。個々のアンチセンスオリゴヌクレオチドの効果は、レポーター遺伝子の調節によって評価される。本発明の方法において有用なレポーター遺伝子は、アセトヒドロキシ酸合成酵素(AHAS)、アルカリホスファターゼ(AP)、ベータガラクトシダーゼ(LacZ)、ベータグルクロニダーゼ(GUS)、クロラムフェニコールアセチル基転移酵素(CAT)、緑色蛍光タンパク質(GFP)、赤色蛍光タンパク質(RFP)、黄色蛍光タンパク質(YFP)、シアン蛍光タンパク質(CFP)、西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)、ルシフェラーゼ(Luc)、ノパリン合成酵素(NOS)、オクトピン合成酵素(OCS)、およびそれらの誘導体を含む。アンピシリン、ブレオマイシン、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン、ハイグロマイシン、カナマイシン、リンコマイシン、メトトレキサート、ホスフィノトリシン、ピューロマイシンおよびテトラサイクリンに耐性を付与する多重選択マーカー(Multiple selectable markers)は、利用可能である。レポーター遺伝子の調節を測定するための方法は、当技術分野において十分に周知であり、これだけに限らないが蛍光定量的方法(例えば蛍光分光法、蛍光励起細胞分取(FACS)、蛍光顕微鏡)、抗生物質耐性測定(antibiotic resistance determination)を含む。
Sox2、KLF4、およびPOU5F1のタンパク質およびmRNAの発現は、当業者に知られている方法および本明細書の他の箇所に記載されている方法を用いてアッセイすることができる。例えば、ELISAなどの免疫アッセイを用いて、タンパク質レベルを測定することができる。ELISAのためのリプログラミング因子抗体は、例えばR&D Systems(Minneapolis、MN)、Abcam、Cambridge、MAから市販されている。
実施形態において、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて処理した試料(例えば、in vitroまたはin vitroの細胞または組織)における、Sox2、KLF4、およびPOU5F1の発現(例えば、mRNAまたはタンパク質)は、対照試料におけるリプログラミング因子の発現と比較することによって評価される。例えば、タンパク質または核酸の発現を、当業者に知られている方法を用いて、偽処理または未処理の試料における発現と比較することができる。あるいは、所望の情報に応じて、対照アンチセンスオリゴヌクレオチド(例えば、変化した配列または異なる配列を有するもの)で処理した試料との比較を行うことができる。他の実施機形態において、処理された試料と未処理の試料とにおけるリプログラミング因子のタンパク質または核酸の発現における差を、処理された試料と未処理の試料とにおける異なる核酸(研究者によって適切であるとみなされる任意の標準、例えばハウスキーピング遺伝子を含む)の発現における差と比較することができる。
観察される差は、対照との比較において用いるために、所望の様に表すことができ、例えば、比率または分数の形で表すことができる。実施形態において、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドで処理された試料における、リプログラミング因子のmRNAまたはタンパク質のレベルは、未処理の試料または対照核酸で処理された試料に対して、約1.25倍から約10倍またはそれ以上、増大または減少する。実施形態において、リプログラミング因子のmRNAまたはタンパク質のレベルは、少なくとも約1.25倍、少なくとも約1.3倍、少なくとも約1.4倍、少なくとも約1.5倍、少なくとも約1.6倍、少なくとも約1.7倍、少なくとも約1.8倍、少なくとも約2倍、少なくとも約2.5倍、少なくとも約3倍、少なくとも約3.5倍、少なくとも約4倍、少なくとも約4.5倍、少なくとも約5倍、少なくとも約5.5倍、少なくとも約6倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9倍、少なくとも約9.5倍、または少なくとも約10倍、またはそれ以上、増大または減少する。
キット、研究用試薬、診断および治療
本発明の化合物は、診断、治療および予防のためにならびに研究用試薬およびキットの構成要素として利用され得る。さらに、精緻な特異性を有して遺伝子発現を抑制できるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、当業者によって特定の遺伝子の機能を解明するため、または生物学的経路の種々のメンバー間の機能を区別するためにしばしば使用される。
キットおよび診断ならびに種々の生物学的系における使用のために、本発明の化合物は、単独でまたは他の化合物もしくは治療薬との組合せのいずれでも、細胞中および組織中で発現される遺伝子の部分的または全体的な相補体の発現様式を解明するための差次的および/またはコンビナトリアルな分析での手段として有用である。
本明細書において使用される用語「生物学的系」または「系」は、リプログラミング因子の産物を発現するまたは発現できるようにされる任意の生体、細胞、細胞培養物または組織として定義される。これらは、これだけに限らないがヒト、遺伝子導入動物、細胞、細胞培養物、組織、異種移植片、移植物およびそれらの組合せを含む。
非限定的一例として、1つまたは複数のアンチセンス化合物で処置した細胞中または組織中の発現様式は、アンチセンス化合物で処置していない対照細胞または組織と比較され、生じた様式は、それらが例えば検査される遺伝子の疾患関連性、シグナル経路、細胞内局在性、発現レベル、大きさ、構造または機能に関連することから、遺伝子発現の差次的レベルについて分析される。これらの分析は、刺激されたまたは刺激されていない細胞で、発現様式に影響する他の化合物の存在下または非存在下で実施され得る。
当技術分野において周知の遺伝子発現分析方法の例は、DNAアレイまたはマイクロアレイ(BrazmaおよびVilo、(2000) FEBS Lett.、480、17〜24; Celisら、(2000) FEBS Lett.、480、2〜16)、SAGE (遺伝子発現の連続的分析)(Maddenら、(2000) Drug Discov. Today、5、415〜425)、READS (消化cDNAの制限酵素増幅) (PrasharおよびWeissman、(1999) Methods Enzymol、303、258〜72)、TOGA (総遺伝子発現分析) (Sutcliffeら、(2000) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、97、1976〜81)、タンパク質アレイおよびプロテオミクス(Celisら、(2000) FEBS Lett.、480、2〜16; Jungblutら、Electrophoresis、1999、20,、2100〜10)、発現された配列タグ(EST)配列決定(Celisら、FEBS Lett.、2000、480、2〜16; Larssonら、J. Biotechnol、2000、80、143〜57)、サブトラクティブRNAフィンガープリンティング(SuRF) (Fuchsら、(2000) Anal. Biochem.、286、91〜98; Larsonら、(2000) Cytometry、2000、41、203〜208)、サブトラクティブクローニング、ディファレンシャルディスプレイ(DD) (JurecicおよびBelmont、(2000) Curr. Opin. Microbiol.、3、316〜21)、比較ゲノムハイブリダイゼーション(Carulliら、(1998) J. Cell Biochem. Suppl、31、286〜96)、FISH (蛍光in situハイブリダイゼーション)技術(GoingおよびGusterson、(1999) Eur. J. Cancer、35、1895〜904)および質量分析法(To、Comb. (2000) Chem. High Throughput Screen、3、235〜41)を含む。
本発明の化合物は、これらの化合物がリプログラミング因子をコードする核酸にハイブリダイズすることから、研究および診断のために有用である。例えば、本明細書において開示のとおりの効率および条件下で効果的なリプログラミング因子調節因子としてハイブリダイズするオリゴヌクレオチドは、遺伝子増幅または検出に好都合な条件下でそれぞれ効果的なプライマーまたはプローブである。これらのプライマーまたはプローブは、リプログラミング因子をコードする核酸分子の特異的検出を必要とする方法において、およびリプログラミング因子のさらなる研究における検出または使用のための前記核酸分子の増幅において有用である。リプログラミング因子をコードする核酸と、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド、詳細にはプライマーおよびプローブとのハイブリダイゼーションは当技術分野において周知の手段によって検出され得る。そのような手段は、オリゴヌクレオチドへの酵素の複合、オリゴヌクレオチドの放射標識、または任意の他の適切な検出手段を含み得る。試料中のリプログラミング因子のレベルを検出するためにそのような検出手段を使用するキットも調製され得る。
アンチセンスの特異性および感度は、治療用使用のために当業者によって利用される。アンチセンス化合物は、ヒトを含む動物の病態の治療における治療用成分として使用されている。アンチセンスオリゴヌクレオチド薬は、ヒトに安全かつ効果的に投与されており、多数の臨床試験が現在進行中である。したがって、アンチセンス化合物が細胞、組織および動物、特にヒトの治療用のための治療計画において有用であるように構成され得る有用な治療様式であり得ることは確立されている。
治療用に、リプログラミング因子ポリヌクレオチドの発現を調節することによって治療され得る疾患または障害を有すると疑われる動物(好ましくはヒト)は、本発明によるアンチセンス化合物を投与することによって治療される。例えば、非限定的一実施形態において方法は、治療を必要とする動物に治療有効量のリプログラミング因子調節物質を投与するステップを含む。本発明のリプログラミング因子調節物質は、リプログラミング因子の活性を効果的に調節するか、またはリプログラミング因子タンパク質の発現を調節する。一実施形態において動物におけるリプログラミング因子の活性または発現は、対照と比較して約10%抑制される。好ましくは動物におけるリプログラミング因子の活性または発現は、約30%抑制される。より好ましくは動物におけるリプログラミング因子の活性または発現は、50%またはそれを超えて抑制される。したがってオリゴマー化合物は、リプログラミング因子mRNAの発現を対照と比較して少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%または100%調節する。
一実施形態においてリプログラミング因子の活性または発現および/または動物においては、対照と比較して少なくとも約10%増加する。好ましくは動物におけるリプログラミング因子の活性または発現は、約30%増加する。より好ましくは動物におけるリプログラミング因子の活性または発現は、約50%またはそれを超えて増加する。したがってオリゴマー化合物は、リプログラミング因子mRNAの発現を対照と比較して少なくとも10%、少なくとも50%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%または100%調節する。
例えばリプログラミング因子の発現の低下は、動物の血清、血液、脂肪組織、肝臓または任意の他の体液、組織または器官において測定され得る。好ましくは、分析される前記体液、組織または器官中に含まれる細胞は、リプログラミング因子ペプチドをコードする核酸分子および/またはリプログラミング因子タンパク質それ自体を含有する。
本発明の化合物は、有効量の化合物を適切な薬学的に許容される希釈剤または担体に加えることによって医薬組成物中で利用され得る。本発明の化合物および方法の使用は、予防的にも有用である。
複合体
本発明のオリゴヌクレオチドの他の修飾は、オリゴヌクレオチドの活性、細胞分布または細胞への取込みを増強する1つまたは複数の成分または複合体のオリゴヌクレオチドへの化学的連結を含む。これらの成分または複合体は、1級または2級ヒドロキシル基などの官能基に共有結合した複合基を含み得る。本発明の複合基は、干渉物質、レポーター分子、ポリアミン、ポリアミド、ポリエチレングリコール、ポリエーテル、オリゴマーの薬力学特性を増強する基、およびオリゴマーの薬物動態特性を増強する基を含む。典型的な複合基は、コレステロール、脂質、リン脂質、ビオチン、フェナジン、葉酸、フェナントリジン、アントラキノン、アクリジン、フルオレセイン、ローダミン、クマリン、および色素を含む。本発明の文脈において薬力学特性を増強する基は、取込みを改善し、分解への耐性を増強し、および/または標的核酸との配列特異的ハイブリダイゼーションを強化する基を含む。本発明の文脈において薬物動態特性を増強する基は、本発明の化合物の取込み、分布、代謝または排出を改善する基を含む。代表的複合基は、参照により本明細書に組み込まれる1992年10月23日出願の国際特許出願PCT/US92/09196および米国特許第6,287,860号において開示されている。複合体成分は、これだけに限らないがコレステロール成分、コール酸、チオエーテル、例えばヘキシル-S-トリチルチオール、チオコレステロール、脂肪族鎖、例えばドデカンジオールまたはウンデシル残基、リン脂質、例えばジ-ヘキサデシル-rac-グリセロールまたはトリエチルアンモニウム1,2-ジ-O-ヘキサデシル-rac-グリセロ-3-H-ホスホネート、ポリアミンまたはポリエチレングリコール鎖、あるいはアダマンタン酢酸、パルミチル成分、またはオクタデシルアミンもしくはヘキシルアミノ-カルボニル-オキシコレステロール成分などの脂質成分を含む。本発明のオリゴヌクレオチドは、活性原薬、例えばアスピリン、ワルファリン、フェニルブタゾン、イブプロフェン、スプロフェン、フェンブフェン、ケトプロフェン、(S)-(+)-プラノプロフェン、カルプロフェン、ダンシルサルコシン、2,3,5-トリヨード安息香酸、フルフェナム酸、フォリン酸、ベンゾチアジアジド、クロロチアジド、ジアセピン、インドメチシン、バルビツール酸、セフ
ァロスポリン、サルファ剤、抗糖尿病薬、抗菌剤または抗生物質とも複合体化され得る。
そのようなオリゴヌクレオチド複合体の調製を説明する代表的米国特許は、これだけに限らないが、米国特許4,828,979;4,948,882;5,218,105;5,525,465;5,541,313;5,545,730;5,552,538;5,578,717;5,580,731;5,580,731;5,591,584;5,109,124;5,118,802;5,138,045;5,414,077;5,486,603;5,512,439;5,578,718;5,608,046;4,587,044;4,605,735;4,667,025;4,762,779;4,789,737;4,824,941;4,835,263;4,876,335;4,904,582;4,958,013;5,082,830;5,112,963;5,214,136;5,082,830;5,112,963;5,214,136;5,245,022;5,254,469;5,258,506;5,262,536;5,272,250;5,292,873;5,317,098;5,371,241;5,391,723;5,416,203;5,451,463;5,510,475;5,512,667;5,514,785;5,565,552;5,567,810;5,574,142;5,585,481;5,587,371;5,595,726;5,597,696;5,599,923;5,599,928および5,688,941を含む。
製剤
本発明の化合物は、取込み、分布および/または吸収の補助ために、例えばリポソーム、受容体-標的分子、経口、直腸、局所または他の製剤として、他の分子、分子構造または化合物の混合物と混合、封入、複合体化または他の方法で付随され得る。そのような取込み、分布および/または吸収を補助する製剤の調製を説明する代表的米国特許は、これだけに限らないが、それぞれが本明細書に参照として組み込まれる米国特許5,108,921;5,354,844;5,416,016;5,459,127;5,521,291;5,543,165;5,547,932;5,583,020;5,591,721;4,426,330;4,534,899;5,013,556;5,108,921;5,213,804;5,227,170;5,264,221;5,356,633;5,395,619;5,416,016;5,417,978;5,462,854;5,469,854;5,512,295;5,527,528;5,534,259;5,543,152;5,556,948;5,580,575;および5,595,756を含む。
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的発現および/または機能を調節するためにベクターと関連して投与される必要はないが、本発明の実施形態は、プロモーター、ハイブリッドプロモーター遺伝子配列を含み、強い恒常的プロモーター活性または所望の場合に誘導され得るプロモーター活性を有するアンチセンスオリゴヌクレオチドの発現のための発現ベクター構築物に関する。
一実施形態において発明実施は、上述のアンチセンスオリゴヌクレオチドのうちの少なくとも1つを適切な核酸送達系と共に投与するステップを含む。一実施形態において系は、ポリヌクレオチドに機能的に連結された非ウイルス性ベクターを含む。そのような非ウイルス性ベクターの例は、オリゴヌクレオチド単独(例えば、配列番号7〜17の任意の1つもしくは複数)または適切なタンパク質、多糖類または脂質製剤との組合せを含む。
追加的に適切な核酸送達系は、ウイルスベクターを含み、典型的にはアデノウイルス、アデノウイルス関連ウイルス(AAV)、ヘルパー依存性アデノウイルス、レトロウイルスまたはセンダイウイルス(HVJ)-リポソーム複合物の少なくとも1つ由来の配列を含む。好ましくはウイルスベクターは、ポリヌクレオチドに機能的に連結された強力な真核生物プロモーター、例えばサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターを含む。
追加的な好ましいベクターは、ウイルスベクター、融合タンパク質および化学的複合体を含む。レトロウイルスベクターは、モロニーマウス白血病ウイルスおよびHIVベースのウイルスを含む。1つの好ましいHIVベースのウイルスベクターは、gagおよびpol遺伝子がHIVゲノム由来であり、env遺伝子が他のウイルス由来である少なくとも2つのベクターを含む。DNAウイルス性ベクターは好ましい。これらのベクターは、オルソポックスベクターまたはトリポックスベクターなどのポックスベクター、単純ヘルペスIウイルス(HSV)ベクターなどのヘルペスウイルスベクター[Geller, A.I.ら、(1995) J. Neurochem、64: 487; Lim, Fら、in DNA Cloning: Mammalian Systems、D. Glover(編)(Oxford Univ. Press、Oxford England) (1995); Geller, A.I.ら、(1993) Proc Natl. Acad. Sci: U.S.A.:90 7603; Geller, A.I.ら、(1990) Proc Natl. Acad. Sci USA: 87:1149]、アデノウイルスベクター(LeGal LaSalleら、Science、259:988 (1993); Davidsonら、(1993) Nat. Genet. 3: 219; Yangら、(1995) J. Virol. 69: 2004)およびアデノ関連ウイルスベクター(Kaplitt, M.G.ら、(1994)Nat. Genet. 8:148)を含む。
本発明のアンチセンス化合物は、任意の薬学的に許容される塩、エステルもしくはそのようなエステルの塩、またはヒトを含む動物への投与において生物学的に活性な代謝産物またはその残渣を(直接または間接的に)提供できる任意の他の化合物を包含する。
用語「薬学的に許容される塩」は、本発明の化合物の生理学的かつ薬学的に許容される塩:すなわち親化合物の所望の生物学的活性を保持しており、望ましくない毒物学的な効果を与えない塩を意味する。オリゴヌクレオチドについて、薬学的に許容される塩の好ましい例およびそれらの使用は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
本発明は、本発明のアンチセンス化合物を含む医薬組成物および製剤も含む。本発明の医薬組成物は、局所または全身処置のいずれが望ましいかおよび治療される場所に応じて多数の方法で投与され得る。投与は、局所(点眼および膣および直腸を含む粘膜送達を含む)、肺、例えば噴霧吸入器によってを含む粉末剤またはエアロゾルの吸入または吹送法によって;気管内、鼻腔内、上皮性および経皮性)、経口または非経口であり得る。非経口投与は、静脈内、動脈内、皮下、腹腔内もしくは筋肉内注射もしくは注入;または頭蓋内、例えば髄腔内もしくは脳室内投与を含む。
中枢神経系における組織を治療するために、投与は、例えば脳脊髄液内への注射または注入によって行うことができる。脳脊髄液内へのアンチセンスRNAの投与は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2007/0117772号、「Methods for slowing familial ALS disease progression」において記載されている。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドが中枢神経系の細胞に投与されることが意図される場合、投与は、対象のアンチセンスオリゴヌクレオチドが血液脳関門を越えて浸透することを促進しうる1つまたは複数の作用物質と共に行うことができる。注射は、例えば内嗅皮質または海馬内で行うことができる。アデノウイルスベクターを筋組織内の運動神経に投与することによる、神経栄養因子の送達は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,632,427号、「Adenoviral-vector-mediated gene transfer into medullary motor neurons」において記載されている。脳、例えば線条体、視床、海馬、または黒質へのベクターの直接的な送達は、当技術分野において知られており、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,756,523号、「Adenovirus vectors for the transfer of foreign genes into cells of the central nervous system particularly in brain」において記載されている。投与は、注射によるように迅速でありうるか、または、低速の注入または徐放性製剤の投与によるように一定時間にわたって行われうる。
対象のアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、所望の薬学的特性または薬力学的特性をもたらす作用物質と結合または複合しうる。例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、血液脳関門を越えた浸透または輸送を促進することが当技術分野において知られている任意の物質、例えばトランスフェリン受容体に対する抗体に結びつき得、静脈内注射によって投与されうる。アンチセンス化合物は、ウイルスベクター、例えば、アンチセンス化合物をより効果的にするウイルスベクター、および/または血液脳関門を越えたアンチセンス化合物の輸送を増大させるウイルスベクターと結び付きうる。浸透圧性の血液脳関門開放はまた、例えば、これだけに限らないがメソエリスリトール、キシリトール、D(+)ガラクトース、D(+)ラクトース、D(+)キシロース、ズルシトール、ミオイノシトール、L(-)フルクトース、D(-)マンニトール、D(+)グルコース、D(+)アラビノース、D(-)アラビノース、セロビオース、D(+)マルトース、D(+)ラフィノース、L(+)ラムノース、D(+)メリビオース、D(-)リボース、アドニトール、D(+)アラビトール、L(-)アラビトール、D(+)フコース、L(-)フコース、D(-)リキソース、L(+)リキソース、およびL(-)リキソースを含む糖、または、これだけに限らないがグルタミン、リジン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、チロシン、バリン、およびタウリンを含むアミノ酸を注入することによって達成されうる。血液脳関門の浸透を増強させるための方法および材料は、例えば、すべて参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第4,866,042号、「Method for the delivery of genetic material across the blood brain barrier」、米国特許第6,294,520号、「Material for passage through the blood-brain barrier」、および米国特許第6,936,589号、「Parenteral delivery systems」において記載されている。
対象のアンチセンス化合物は、摂取、分布、および/または吸収を助けるために、他の分子、分子構造、または化合物の混合物、例えばリポソーム、受容体標的化分子、経口製剤、直腸製剤、局所製剤、または他の製剤と混合されうるか、それらにカプセル化されうるか、複合しうるか、または他の方法で結びつきうる。例えば、オリゴヌクレオチドの摂取を容易にするために、陽イオン性脂質が製剤に含まれうる。摂取を容易にすることが示されているこのような化合物の1つは、LIPOFECTINである(GIBCO-BRL、Bethesda、MDから入手可能である)。
少なくとも1つの2'-O-メトキシエチル修飾を有するオリゴヌクレオチドは、経口投与に特に有用であると考えられている。局所投与のための医薬組成物および医薬製剤は、経皮パッチ、軟膏、ローション、クリーム、ゲル、滴薬、坐薬、噴霧剤、液薬、および粉末剤を含みうる。従来の薬学的担体、液性基剤、粉末基剤、または油性基剤、増粘剤などが必要であるかまたは望ましい場合がある。コートされたコンドーム、手袋なども有用である場合がある。
好都合には単位投与形態で存在できる本発明の医薬製剤は、製薬業界において十分に周知の従来技術により調製され得る。そのような技術は、活性成分を(1つまたは複数の)薬学的担体または(1つまたは複数の)賦形剤と関連させるステップを含む。一般に製剤は、活性成分を均一かつ本質的に液体担体もしくは微粉化した固体担体またはその両方と関連させるステップ、次いで必要な場合は産物を成形するステップによって調製される。
本発明の組成物は、これだけに限らないが錠剤、カプセル、ゲルカプセル、液体シロップ、ソフトゲル、坐薬および浣腸などの任意の多数の可能な投与形態に製剤され得る。本発明の組成物は、水性懸濁剤、非水性または混合媒体としても製剤され得る。水性懸濁剤は、例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトールおよび/またはデキストランが挙げられる懸濁剤の粘度を増大させる物質をさらに含有できる。懸濁剤は、安定剤も含み得る。
本発明の医薬組成物は、これだけに限らないが液剤、乳剤、フォーム剤およびリポソーム含有製剤を含む。本発明の医薬組成物および製剤は、1つまたは複数の浸透促進剤、担体、賦形剤または他の活性もしくは不活性成分を含み得る。
典型的には乳剤は、1つの液剤が他に通常直径0.1μmを超える液滴の形態で分散された不均一系である。乳剤は、分散相に加えて追加的構成成分を含有でき、活性剤は水相中、油相中またはそれ自体としての分離相中に溶液として存在できる。マイクロエマルジョンは、本発明の実施形態として含まれる。乳剤およびそれらの使用は、当技術分野において十分に周知であり、米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
本発明の製剤は、リポソーム製剤を含む。本発明において使用される用語「リポソーム」は、球状の1つまたは複数の二重層中に配置された両親媒性脂質から成る小胞を意味する。リポソームは、親油性物質および送達される組成物を含有する水性の内部から形成された膜を有する単層膜または多重膜ビヒクルである。カチオン性リポソームは、負に荷電したDNA分子と相互作用して安定な複合体を形成すると考えられる正に荷電したリポソームである。pH感受性または負に荷電したリポソームは、複合体化するよりもDNAを捕捉すると考えられる。カチオン性および非カチオン性の両方のリポソームは、DNAを細胞に送達するために使用されている。
リポソームは、「立体的に安定化された」リポソームも含み、用語は本明細書における使用で1つまたは複数の特殊化された脂質(specialized lipids)を含むリポソームを意味する。リポソームに組み込まれた場合、これらの特殊化された脂質は、そのような特殊化された脂質を欠いているリポソームと比較して増強された循環寿命を有するリポソームを生じる。立体的に安定化されたリポソームの例は、リポソームのビヒクル形成脂質部分の一部が1つまたは複数の糖脂質を含むか、またはポリエチレングリコール(PEG)成分などの1つまたは複数の親水性ポリマーで誘導体化されているものである。リポソームおよびそれらの使用は、米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
本発明の医薬製剤および組成物は、界面活性剤もさらに含み得る。薬剤製品、製剤および乳剤における界面活性剤の使用は、当技術分野において十分に周知である。界面活性剤およびそれらの使用は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
一実施形態において本発明は、核酸、具体的にはオリゴヌクレオチドの効率的な送達をもたらすために種々の浸透促進剤を使用する。非親油性薬剤の細胞膜を超える拡散の補助に加えて、浸透促進剤は親油性薬剤の浸透性も促進する。浸透促進剤は、5つの広い部類、すなわち界面活性剤、脂肪酸、胆汁酸塩、キレート剤および非キレート非界面活性剤のうちの1つに属する物として分類され得る。浸透促進剤およびそれらの使用は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
当業者は、製剤がそれらの目的とする使用、すなわち投与経路により日常的に設計されることを理解している。
局所投与のための好ましい製剤は、本発明のオリゴヌクレオチドが、脂質、リポソーム、脂肪酸、脂肪酸エステル、ステロイド、キレート剤および界面活性剤などの局所送達剤と混合されているものを含む。好ましい脂質およびリポソームは中性(例えばジオレオイル-ホスファチジルDOPEエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルコリンDMPC、ジステアロイルホスファチジルコリン)陰性(例えばジミリストイルホスファチジルグリセロールDMPG)およびカチオン性(例えばジオレオイルテトラメチルアミノプロピルDOTAPおよびジオレオイル-ホスファチジルエタノールアミンDOTMA)を含む。
局所または他の投与のために、本発明のオリゴヌクレオチドはリポソーム中に包含され得るか、またはそれら、詳細にはカチオン性リポソームと複合体を形成できる。別法としてオリゴヌクレオチドは、脂質中に、詳細にはカチオン性脂質に複合体化され得る。好ましい脂肪酸およびエステル、薬学的に許容されるそれらの塩ならびにそれらの使用は、米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
経口投与用の組成物および製剤は、粉剤もしくは顆粒剤、微粒子剤、ナノ粒子剤、水溶液中もしくは非水溶液中の懸濁剤もしくは液剤、カプセル、ゲルカプセル、サシェ(sachet)、錠剤またはミニ錠剤を含む。増粘剤、香味剤、希釈剤、乳化剤、分散補助剤または結合剤は、望ましい場合がある。好ましい経口製剤は、本発明のオリゴヌクレオチドが1つまたは複数の浸透促進界面活性剤およびキレート剤と共に投与されるものである。好ましい界面活性剤は、脂肪酸および/もしくはエステルまたはそれらの塩、胆汁酸および/またはそれらの塩を含む。好ましい胆汁酸/塩および脂肪酸ならびにそれらの使用は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。同様に好ましいのは、浸透促進剤の組合せ、例えば胆汁酸/塩との組合せでの脂肪酸/塩である。特に好ましい組合せは、ラウリン酸ナトリウム塩、カプリン酸およびUDCAである。さらなる浸透促進剤は、ポリオキシエチレン-9-ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン-20-セチルエーテルを含む。本発明のオリゴヌクレオチドは、噴霧乾燥された粒子を含む顆粒形態またはマイクロまたはナノ粒子を形成するように複合化されて経口送達され得る。オリゴヌクレオチド複合剤およびそれらの使用は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,287,860号にさらに記載されている。
非経口、髄腔内または脳室内投与のための組成物および製剤は、緩衝剤、希釈剤および他の適切な添加剤(これだけに限らないが浸透促進剤、担体化合物および他の薬学的に許容される担体または賦形剤など)も含有できる滅菌水性溶液を含み得る。
本発明の特定の実施形態は、1つまたは複数のオリゴマー化合物および非アンチセンス機構により作用する1つまたは複数の他の化学療法剤を含有する医薬組成物を提供する。そのような化学療法剤の例は、これだけに限らないが、ダウノルビシン、ダウノマイシン、ダクチノマイシン、ドキソルビシン、エピルビシン、イダルビシン、エソルビシン、ブレオマイシン、マホスファミド、イホスファミド、シトシンアラビノシド、ビスクロロエチル-ニトロソウレア、ブスルファン、マイトマイシンC、アクチノマイシンD、ミトラマイシン、プレドニゾン、ヒドロキシプロゲステロン、テストステロン、タモキシフェン、ダカルバジン、プロカルバジン、ヘキサメチルメラミン、ペンタメチルメラミン、ミトキサントロン、アムサクリン、クロランブシル、メチルシクロヘキシルニトロソウレア、ナイトロジェンマスタード、メルファラン、シクロホスファミド、6-メルカプトプリン、6-チオグアニン、シタラビン、5-アザシチジン、ヒドロキシウレア、デオキシコホルマイシン、4-ヒドロキシペルオキシシクロ-ホスホラミド、5-フルオロウラシル(5-FU)、5-フルオロデオキシウリジン(5-FUdR)、メトトレキサート(MTX)、コルヒチン、タキソール、ビンクリスチン、ビンブラスチン、エトポシド(VP-16)、トリメトレキサート、イリノテカン、トポテカン、ゲムシタビン、テニポシド、シスプラチンおよびジエチルスチルベステロール(DES)などの癌化学療法剤を含む。本発明の化合物と共に使用する場合、そのような化学療法剤は、個々に(例えば、5-FUとオリゴヌクレオチド)、連続して(例えば、一定期間の5-FUとオリゴヌクレオチドに続いてMTXとオリゴヌクレオチド)、または1つまたは複数の他のそのような化学療法剤と組み合わせて(例えば、5-FU、MTXとオリゴヌクレオチドまたは5-FU、放射線療法とオリゴヌクレオチド)使用され得る。これだけに限らないが非ステロイド性抗炎症剤および副腎皮質ステロイドが挙げられる抗炎症剤ならびに、これだけに限らないがリビビリン(ribivirin)、ビダラビン、アシクロビルおよびガンシクロビルが挙げられる抗ウイルス剤も本発明の組成物に組合せられ得る。アンチセンス化合物と他の非アンチセンス剤との組合せも本発明の範囲内である。2つ以上組み合わされた化合
物は、一緒にまたは連続的に使用され得る。
他の関連する実施形態において本発明の組成物は、第1の核酸にターゲッティングされる1つまたは複数のアンチセンス化合物、特にオリゴヌクレオチド、および第2の核酸標的にターゲッティングされる1つまたは複数の追加的アンチセンス化合物を含有できる。例えば、第1の標的は、リプログラミング因子の特定のアンチセンス配列であることができ、第2の標的は他のヌクレオチド配列由来の領域であり得る。別法として本発明の組成物は、同じリプログラミング因子核酸標的の異なる領域にターゲッティングされる2つ以上のアンチセンス化合物を含有できる。アンチセンス化合物の多数の例は、本明細書において例示され、他は当技術分野において周知の適切な化合物中から選択され得る。2つ以上組み合わされた化合物は、一緒にまたは連続的に使用され得る。
投薬
治療用組成物の処方およびそれらの続く投与(投薬)は、当業者の技能の範囲内であると考えられる。投薬は、数日間から数カ月間続くまたは治療が効果的になるもしくは病態の減退が達成されるまでの治療過程において、治療される病態の重症度および応答性に依存する。最適な投薬計画は、患者身体での薬剤蓄積の測定から算出され得る。当業者は、最適投与量、投薬方法および繰り返し率(repetition rate)を容易に決定できる。最適な投与量は、個々のオリゴヌクレオチドの相対的効力に応じて変動する場合があり、一般にin vitroおよびin vivo動物モデルにおいて効果的であると見出されたEC50sに基づいて概算され得る。一般に投与量は、体重1kgあたり0.01μg〜100gであり、1日に、1週間に、1カ月にもしくは1年に1回もしくは複数回またはさらに2〜20年ごとに1回である場合がある。当業者は、測定された滞留時間および体液または組織における薬剤の濃度に基づいて投薬についての繰り返し率を容易に概算できる。治療の成功に続いて、病態の再発を予防するために患者に維持療法を受けさせることが望ましい場合があり、ここでオリゴヌクレオチドは維持投与において体重1kgあたり0.01μg〜100g、1日1回または複数回から20年ごとに1回の範囲で投与される。
実施形態において患者は、体重1kg当たり少なくとも約1mg、少なくとも約2mg、少なくとも約3mg、少なくとも約4mg、少なくとも約5mg、少なくとも約6mg、少なくとも約7mg、少なくとも約8mg、少なくとも約9mg、少なくとも約10mg、少なくとも約15mg、少なくとも約20mg、少なくとも約25mg、少なくとも約30mg、少なくとも約35mg、少なくとも約40mg、少なくとも約45mg、少なくとも約50mg、少なくとも約60mg、少なくとも約70mg、少なくとも約80mg、少なくとも約90mg、または少なくとも約100mgである薬剤投与量で治療される。アンチセンスオリゴヌクレオチドの特定の注射投与量は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第7,563,884号、「Antisense modulation of PTP1B expression」において記載されている。
本発明の種々の実施形態は上に記載されているが、それが例示の方法によってのみ表されており、限定でないことは理解されるべきである。開示された実施形態への多数の変更は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく本明細書における開示により作製され得る。したがって本発明の広さおよび範囲は、上に記載の実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
本明細書において記述するすべての文書は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願において引用するすべての刊行物および特許書類は、それぞれ個々の刊行物または特許書類が個々に記載された場合と同じ程度にすべての目的について参照により本明細書に組み込まれる。この書類における種々の参考文献の引用によって、出願人らはいずれの特定の参考文献をも出願人らの発明の「先行技術」であることを承認しない。発明の組成物および方法の実施形態は、以下の実施例において例示される。
(実施例)
以下の非限定的実施例は、本発明の選択された実施形態を例示するために利用できる。示される構成要素の割合における変動および構成要素における代替は当業者に明らかであり、本発明の実施形態の範囲内であることは理解される。
(実施例1)
リプログラミング因子および/またはリプログラミング因子ポリヌクレオチドのセンス鎖にアンチセンスである核酸分子に特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチドの設計
上に示すとおり用語「に特異的なオリゴヌクレオチド」または「オリゴヌクレオチド標的」は、(i)標的遺伝子の一部分と安定な複合体を形成できる配列、または(ii)標的遺伝子のmRNA転写物の一部分と安定な2重鎖を形成できる配列を有するオリゴヌクレオチドを意味する。
適切なオリゴヌクレオチドの選択は、核酸配列を自動的に配列比較し、同一または相同な領域を示すコンピュータープログラムを使用することによって促進される。そのようなプログラムは、例えばGenbankなどのデータベースを検索することによって、またはPCR産物を配列決定することによって得られた核酸配列を比較するために使用される。さまざまな種由来の核酸配列の比較は、種の間で適切な程度の同一性を示す核酸配列の選択を可能にする。配列決定されていない遺伝子の場合は、標的種と他の種とでの遺伝子間の同一性の程度の決定を可能にするためにサザンブロットが実施される。さまざまな程度のストリンジェンシーでサザンブロットを実行することによって、当技術分野において周知であるとおり、同一性の近似測定値を得ることが可能である。これらの手順は、制御される対象での標的核酸配列への高い程度の相補性、および他の種での対応する核酸配列への低い程度の相補性を示すオリゴヌクレオチドの選択を可能にする。当業者は、本発明における使用のために遺伝子の適切な領域を選択することには相当な許容範囲が存在することを理解する。
アンチセンス化合物は、標的核酸への化合物の結合が標的核酸の通常の機能を干渉し、機能および/または活性の調節を生じる場合かつ特異的結合が望まれる条件下(すなわちin vivoアッセイまたは治療的処置の場合での生理的条件下およびin vitroアッセイの場合でのアッセイが実施される条件下)で、非標的核酸配列へのアンチセンス化合物の非特異的結合を回避するために十分な程度の相補性がある場合に「特異的にハイブリダイズできる」。
本明細書において記載するオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション特性は、当技術分野において周知の1つまたは複数のin vitroアッセイによって決定され得る。例えば本明細書において記載するオリゴヌクレオチドの特性は、標的天然アンチセンスと潜在的薬剤分子との間の結合強度を融解曲線アッセイを使用して測定することによって得られる。
標的天然アンチセンスと潜在的薬剤分子(「分子」)との間の結合強度は、分子間相互作用の強度を測定する任意の確立された方法、例えば融解曲線アッセイを使用して概算することができる。
融解曲線アッセイは、天然アンチセンス/「分子」複合体に関して2本鎖立体構造から1本鎖立体構造への急速な移行が生じる温度を決定する。この温度は、2分子間の相互作用強度の信頼できる測定値として広く認められている。
融解曲線アッセイは、実際の天然アンチセンスRNA分子のcDNA複製物または「分子」の結合部位に対応する合成DNAもしくはRNAヌクレオチドを使用して実施され得る。このアッセイを実行するために必要なすべての試薬を含むマルチプルキットは、利用可能である(例えば、Applied Biosystems Inc. MeltDoctor kit)。これらのキットは、2本鎖DNA(dsDNA)結合色素(ABI HRM dyes、SYBR Green、SYTOなど)の1つを含有する適切な緩衝液を含む。dsDNA色素の特性は、それらは遊離形態ではほとんど蛍光を発光しないが、dsDNAに結合した場合は高度に蛍光性であるものである。
アッセイを実施するために、cDNAまたは対応するオリゴヌクレオチドを「分子」と詳細な製造者の手順書によって定められた濃度で混合する。混合物をすでに形成されたすべてのdsDNA複合体を解離させるため95℃に加熱し、次いでDNA分子をアニールさせるために室温またはキット製造者によって定められた他の低い温度まで徐冷する。新たに形成された複合体を、次いで反応によって産生される蛍光量についてのデータを連続に収集しながら同時にゆっくりと95℃まで加熱する。蛍光強度は、反応物中に存在するdsDNAの量に反比例する。データは、キットに適合するリアルタイムPCR装置(例えば、ABIのStepOne Plus Real Time PCR SystemまたはLightTyper instrument、Roche Diagnostics、Lewes、UK)を使用して収集できる。
融解ピークは、適切なソフトウエア(例えば、LightTyper (Roche)またはSDS Dissociation Curve、ABI)を使用して温度に関する蛍光の負の微分係数(-d(蛍光)/dT) y軸)を温度(x軸)に対してプロットすることによって作図する。データをdsDNA複合体から単鎖分子への急速な移行の温度を同定するために分析する。この温度をTmと称し、2分子間の相互作用の強度に正比例する。典型的にはTmは40℃を超える。
(実施例2)
リプログラミング因子ポリヌクレオチドの調節
アンチセンスオリゴヌクレオチドでのHepG2細胞の処置
ATCC (cat# HB-8065)由来のHepG2細胞を増殖培地(MEM/EBSS (Hyclone cat #SH30024またはMediatech cat # MT-10-010-CV) +10% FBS (Mediatech cat# MT35-011-CV)+ペニシリン/ストレプトマイシン(Mediatech cat# MT30-002-CI))中、37℃、5% CO2で増殖させた。実験前日に、細胞を1mlあたり1.5×105個の密度で6ウエルプレートに再播種し、37℃、5% CO2でインキュベートした。実験当日に6ウエルプレートの培地を新鮮増殖培地に交換した。すべてのアンチセンスオリゴヌクレオチドを濃度20μMに希釈した。この溶液2μlをOpti-MEM培地(Gibco cat#31985-070) 400μlおよびLipofectamine 2000 (Invitrogen cat# 11668019) 4μlと室温で20分間インキュベートし、HepG2細胞を含む6ウエルプレートの各ウエルに添加した。オリゴヌクレオチド溶液の代わりに水2μlを含む同様の混合物を偽形質移入対照用に使用した。37℃、5% CO2での3〜18時間のインキュベーション後、培地を新鮮増殖培地に交換した。アンチセンスオリゴヌクレオチドの添加の48時間後、培地を除去し、RNAを細胞からPromegaからのSV Total RNA Isolation System (cat # Z3105)またはQiagenからのRNeasy Total RNA Isolation kit (cat# 74181)を製造者の手順書に従って使用して抽出した。RNA 600ngをThermo ScientificからのVerso cDNAキット(cat#AB1453B)またはHigh Capacity cDNA Reverse Transcription Kit (cat# 4368813)を製造者の手順書に記載のとおり使用して実施した逆転写反応に加えた。この逆転写反応からのcDNAをABI Taqman Gene Expression Mix (cat#4369510)およびABI (Applied Biosystems Taqman Gene Expression Assay:Applied Biosystems Inc.、Foster City CAによるHs00602736_s1、Hs00358836_m1、Hs03005111_g1)によって設計されたプライマー/プローブを使用するリアルタイムPCRによって遺伝子発現をモニターするために使用した。以下のPCRサイクルを使用した: 50℃で2分間、95℃で10分間、(95℃で15秒間、60℃で1分間)を40サイクル、Mx4000 thermal cycler (Stratagene)を使用。アンチセンスオリゴヌクレオチドでの処置後の遺伝子発現における倍数変化を処置試料と偽形質移入試料との間での18S-標準化dCt値の差に基づいて算出した。
結果
リアルタイムPCR結果は、HepG2細胞中のSOX2 mRNAのレベルが、SOX2アンチセンスai885646に対して設計されたsiRNAの2つでの処置の48時間後に有意に増加していることを示す(図1A)。
リアルタイムPCR結果は、Hep2G細胞におけるKLF4のmRNAレベルが、KLF4アンチセンスに対して設計されたオリゴの2つでの処理の48時間後に顕著に増大することを示す(図1B)。
リアルタイムPCR結果は、Hep2G細胞におけるPOU5F1のmRNAレベルが、POU5F1の天然アンチセンスAI926793に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドのいくつかでの処理の48時間後に顕著に増大することを示す(図1C)。
本発明は、1つまたは複数の実施に関して例示および記載されているが、本明細書および付属図の解釈および理解により当業者は同等の変更および修正に至るであろう。加えて、本発明の特定の特性がいくつかの実施のうちの1つにだけ関連して開示されている場合があるがそのような特性は他の実施の1つまたは複数の他の特性と、任意の所与のまたは特定の応用のために所望されかつ有利であり得るように組み合わされ得る。
開示の要約は、技術開示の性質を読者に速やかに確認させる。それは、以下の特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないとの理解と共に提出される。

Claims (41)

  1. in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、
    配列番号4のヌクレオチド1〜993、配列番号5のヌクレオチド1〜493、および配列番号6のヌクレオチド1〜418中の連続した5〜30ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドの逆相補物に少なくとも50%の配列同一性を有する、少なくとも1つの長さ5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップ
    を含む方法。
  2. in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、
    リプログラミング因子ポリヌクレオチドの天然アンチセンスの逆相補物に少なくとも50%の配列同一性を有する、少なくとも1つの長さ5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップ
    を含む方法。
  3. in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、
    リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに少なくとも50%の配列同一性を有する、少なくとも1つの長さ5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップ
    を含む方法。
  4. in vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節する方法であって、
    リプログラミング因子ポリヌクレオチドの天然アンチセンスオリゴヌクレオチドの領域を標的にする、少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させ;それによりin vivoまたはin vitroで患者の細胞または組織におけるリプログラミング因子ポリヌクレオチドの機能および/または発現を調節するステップ
    を含む方法。
  5. リプログラミング因子の機能および/または発現が対照と比較してin vivoまたはin vitroで増大する、請求項4に記載の方法。
  6. 少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドがリプログラミング因子ポリヌクレオチドの天然アンチセンス配列を標的にする、請求項4に記載の方法。
  7. 少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドがリプログラミング因子ポリヌクレオチドのコードおよび/または非コード核酸配列を含む核酸配列を標的にする、請求項4に記載の方法。
  8. 少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドがリプログラミング因子ポリヌクレオチドのオーバーラップおよび/または非オーバーラップ配列を標的にする、請求項4に記載の方法。
  9. 少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドが、少なくとも1つの修飾された糖部分、少なくとも1つの修飾されたヌクレオシド間結合、少なくとも1つの修飾されたヌクレオチドおよびそれらの組合せから選択される1つまたは複数の修飾を含む、請求項4に記載の方法。
  10. 1つまたは複数の修飾が、2'-O-メトキシエチル修飾糖部分、2'-メトキシ修飾糖部分、2'-O-アルキル修飾糖部分、二環性糖部分およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの修飾された糖部分を含む、請求項9に記載の方法。
  11. 1つまたは複数の修飾が、ホスホロチオエート、2'-O-メトキシエチル(MOE)、2'フルオロ、アルキルホスホネート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホノチオエート、ホスホラミデート、カルバミン酸、炭酸、リン酸トリエステル、アセトアミデート、カルボキシメチルエステルおよびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの修飾されたヌクレオシド間結合を含む、請求項9に記載の方法。
  12. 1つまたは複数の修飾が、ペプチド核酸(PNA)、ロックド核酸(LNA)、アラビノ-核酸(FANA)、類似体、誘導体およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの修飾されたヌクレオチドを含む、請求項9に記載の方法。
  13. 少なくとも1つのオリゴヌクレオチドが配列番号7〜17に記載の少なくとも1つのオリゴヌクレオチド配列を含む、請求項1に記載の方法。
  14. in vivoまたはin vitroで哺乳動物の細胞または組織におけるリプログラミング因子の機能および/または発現を調節する方法であって、
    リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスおよび/またはセンス核酸分子の少なくとも約5個の連続する核酸の相補配列に少なくとも50%の配列同一性を有する、リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスポリヌクレオチドに特異的な少なくとも1つの長さ5〜30ヌクレオチドの低分子干渉RNA(siRNA)オリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させるステップ;ならびにin vivoまたはin vitroで哺乳動物の細胞または組織におけるリプログラミング因子の機能および/または発現を調節するステップ
    を含む方法。
  15. 前記オリゴヌクレオチドが、リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスおよび/またはセンス核酸分子に相補的な少なくとも約5個の連続する核酸の配列に少なくとも80%の配列同一性を有する、請求項14に記載の方法。
  16. in vivoまたはin vitroで哺乳動物の細胞または組織におけるリプログラミング因子の機能および/または発現を調節する方法であって、
    配列番号1〜3および4〜6に記載の少なくとも1つの核酸配列に少なくとも50%の配列同一性を有する、リプログラミング因子ポリヌクレオチドのセンスおよび/または天然アンチセンス鎖の非コードおよび/またはコード配列に特異的な少なくとも1つの長さ約5〜30ヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチドに、前記細胞または組織を接触させるステップ;およびin vivoまたはin vitroで哺乳動物の細胞または組織におけるリプログラミング因子の機能および/または発現を調節するステップ
    を含む方法。
  17. 少なくとも1つの修飾を含む合成修飾オリゴヌクレオチドであって、少なくとも1つの修飾が、少なくとも1つの修飾された糖部分、少なくとも1つの修飾されたヌクレオチド間結合、少なくとも1つの修飾されたヌクレオチドおよびそれらの組合せから選択され、リプログラミング因子にハイブリダイズし、かつ正常対照と比較してin vivoまたはin vitroでリプログラミング因子の機能および/または発現を調節するアンチセンス化合物であるオリゴヌクレオチド。
  18. 少なくとも1つの修飾が、ホスホロチオエート、アルキルホスホネート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホノチオエート、ホスホラミデート、カルバミン酸、炭酸、リン酸トリエステル、アセトアミデート、カルボキシメチルエステルおよびそれらの組合せからなる群から選択されるヌクレオチド間結合を含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  19. 少なくとも1つのホスホロチオエートヌクレオチド間結合を含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  20. ホスホロチオエートヌクレオチド間結合の骨格を含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  21. ペプチド核酸、ロックド核酸(LNA)、類似体、誘導体およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの修飾されたヌクレオチドを含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  22. 複数の修飾を含み、前記修飾が、ホスホロチオエート、アルキルホスホネート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホノチオエート、ホスホラミデート、カルバミン酸、炭酸、リン酸トリエステル、アセトアミデート、カルボキシメチルエステル、およびそれらの組合せから選択される修飾されたヌクレオチドを含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  23. 複数の修飾を含み、前記修飾が、ペプチド核酸、ロックド核酸(LNA)、類似体、誘導体、およびそれらの組合せから選択される修飾されたヌクレオチドを含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  24. 2'-O-メトキシエチル修飾糖部分、2'-メトキシ修飾糖部分、2'-O-アルキル修飾糖部分、二環性糖部分およびそれらの組合せから選択される少なくとも1つの修飾された糖部分を含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  25. 複数の修飾を含み、前記修飾が、2'-O-メトキシエチル修飾糖部分、2'-メトキシ修飾糖部分、2'-O-アルキル修飾糖部分、二環性糖部分、およびそれらの組合せから選択される修飾された糖部分を含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  26. 長さが少なくとも約5〜30ヌクレオチドであり、リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンス鎖および/またはセンス鎖にハイブリダイズし、リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスおよび/またはセンスのコードおよび/または非コード核酸配列の少なくとも約5個の連続する核酸の相補配列に少なくとも約20%の配列同一性を有する、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  27. リプログラミング因子ポリヌクレオチドのアンチセンスおよび/またはセンスのコードおよび/または非コード核酸配列の少なくとも約5個の連続する核酸の相補配列に少なくとも約80%配列同一性を有する、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  28. 少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、かつ正常対照と比較してin vivoまたはin vitroで少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドの発現および/または機能を調節する、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  29. 配列番号7〜17に記載の配列を含む、請求項17に記載のオリゴヌクレオチド。
  30. アンチセンス配列、相補配列、対立遺伝子、相同体、アイソフォーム、変種、誘導体、変異体、断片またはそれらの組合せを含む1つまたは複数のリプログラミング因子ポリヌクレオチドに特異的な1つまたは複数のオリゴヌクレオチドを含む組成物。
  31. オリゴヌクレオチドが配列番号7〜17に記載のヌクレオチド配列のいずれか1つと比較して少なくとも約40%の配列同一性を有する、請求項30に記載の組成物。
  32. オリゴヌクレオチドが配列番号7〜17に記載のヌクレオチド配列を含む、請求項30に記載の組成物。
  33. 配列番号7〜17に記載のオリゴヌクレオチドが1つまたは複数の修飾または置換を含む、請求項32に記載の組成物。
  34. 1つまたは複数の修飾が、ホスホロチオエート、メチルホスホネート、ペプチド核酸、ロックド核酸(LNA)分子およびそれらの組合せから選択される、請求項33に記載の組成物。
  35. 少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドおよび/または少なくとも1つのそれにコードされる産物に関連する疾患を予防または治療する方法であって、
    前記少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドの天然アンチセンス配列に結合し、かつ前記少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドの発現を調節する少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドの治療有効量を患者に投与し;それにより少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドおよび/または少なくとも1つのそれにコードされる産物に関連する疾患を予防するまたは治療するステップ
    を含む方法。
  36. 少なくとも1つのリプログラミング因子ポリヌクレオチドに関連する疾患が、リプログラミング因子の異常な発現および/または機能、癌、腎臓疾患、心血管疾患または障害、炎症、神経疾患または障害、瘢痕、眼の疾患または障害(例えば、小眼球症、眼欠損症、近眼、無眼球症/小眼球症-食道閉鎖症候群など)、中隔視神経異形成症、自己免疫疾患または障害、糖尿病、アテローム性動脈硬化症、免疫不全疾患、感染性物質(例えば、ウイルス、細菌、真菌、原生動物などを含む)によって生じる疾患、遺伝性疾患(例えば、デュシェンヌ型筋ジストロフィー)、代謝疾患または障害(例えば、糖尿病、肥満、代謝症候群、リソソーム病など)、外傷(例えば、脊髄損傷、熱傷など)、虚血、血管疾患、肝臓疾患または障害、乾癬、疾患、細胞、組織、および器官の移植を必要とする疾患または障害、幹細胞療法を必要とする障害または状態、ならびに先天性疾患または障害から選択される、請求項35に記載の方法。
  37. in vivo投与のために少なくとも1つのオリゴヌクレオチドを同定および選択する方法であって、
    病態に関連する標的ポリヌクレオチドを選択するステップ;選択された標的ポリヌクレオチドに相補的であるまたは選択された標的ポリヌクレオチドにアンチセンスであるポリヌクレオチドに相補的である少なくとも5個の連続するヌクレオチドを含む少なくとも1つのオリゴヌクレオチドを同定するステップ;ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でアンチセンスオリゴヌクレオチドと標的ポリヌクレオチドまたは選択された標的ポリヌクレオチドにアンチセンスであるポリヌクレオチドとのハイブリッドの熱的融点を測定するステップ;ならびに得られた情報に基づいてin vivo投与のための少なくとも1つのオリゴヌクレオチドを選択するステップ
    を含む方法。
  38. 体細胞の核リプログラミングによる誘導型多能性幹(iPS)細胞を調製するための方法であって、前記体細胞と少なくとも1つの5から30ヌクレオチド長のアンチセンスオリゴヌクレオチドとを接触させるステップを含み、前記少なくとも1つのオリゴヌクレオチドが、配列番号4のヌクレオチド1から401、配列番号5のヌクレオチド1から493、および配列番号6のヌクレオチド1から418中の連続した5から30ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドの逆相補物に少なくとも50%の配列同一性を有する方法。
  39. 少なくとも1つのオリゴヌクレオチドが、配列番号7から17に記載されている少なくとも1つのオリゴヌクレオチド配列を含む、請求項1に記載の方法。
  40. 請求項1に記載の方法によって得られる誘導型多能性幹(iPS)細胞。
  41. 請求項1に記載の方法による誘導型多能性幹(iPS)細胞を得るステップ、前記iPS細胞の分化を誘導して、分化したiPS細胞を得るステップ、および分化したiPS細胞を患者内に移植するステップを含む、幹細胞療法のための方法。
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