JP2014210789A - 新規siRNA構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】腎臓虚血再灌流障害、聴覚損失、緑内障、前部虚血性視神経症を含めた眼球虚血状態、虚血性視神経症(ION)、眼外傷、加齢黄斑変性症(AMD)、ドライアイ症候群、脊髄傷害、急性腎不全(ARF)、腎毒性および神経毒性、肺移植後の虚血再灌流傷害、肺、肝臓、心臓、膵臓、又は腎臓の移植を含めた臓器の移植後臓器機能障害(DGF)から選ばれる疾患の治療又は予防のための医薬組成物の提供。【解決手段】TP53BP2、LRDD、CYBA、CASP2、NOX3、HRK、RAC1、RHOA及びDUOX1を含めた特定の哺乳動物遺伝子を阻害するための、化学的及び/又は構造的に修飾されたsiRNAオリゴヌクレオチドの調製、それを含む組成物。【選択図】なし

Description

本出願の全体にわたって、様々な特許文献および科学出版物を引用する。これらの出版物の開示は、本出願中で最新技術をより十分に説明するために、その全体が本出願中に参考として組み込まれている。
本発明は、TP53BP2、LRDD、CYBA、CASP2、NOX3、HRK、RAC1、RHOAおよびDUOX1を含めた特定の哺乳動物遺伝子を阻害するための、新規化合物、それを含む薬剤組成物およびその使用方法に関する。したがって、化合物および組成物は、遺伝子の発現が有害な結果をもたらす疾患もしくは状態およびまたはそのような疾患もしくは状態に関連する症状に罹患している対象の治療に有用である。特定の実施形態では、本発明は、新規化合物を含む組成物およびその使用方法を提供する。また、本発明は、化学修飾されたsiRNAオリゴヌクレオチドの調製、それを含む組成物およびその使用方法に有用な新規構造モチーフも提供する。
siRNAおよびRNA干渉
RNA干渉(RNAi)とは、二本鎖(ds)RNA依存性の遺伝子特異的な転写後サイレンシングに関与する現象である。この現象を研究し、哺乳動物細胞を実験的に操作した初期の試みは、長いdsRNA分子に応答して活性化された、活性のある非特異的な抗ウイルス防御機構によって妨げられた(Gil他、Apoptosis、2000.5:107〜114)。後に、21個のヌクレオチドのRNAの合成二重鎖が、哺乳動物細胞において一般的な抗ウイルス防御機構を刺激せずに遺伝子特異的RNAiを媒介できることが発見された(Elbashir他、Nature、2001、411:494〜498およびCaplen他、PNAS USA、2001、98:9742〜9747参照)。その結果、低分子干渉RNA(siRNA)は、遺伝子機能を理解する試みにおける強力なツールとなっている。
哺乳動物におけるRNA干渉(RNAi)は、低分子干渉RNA(siRNA)(Fire他、Nature、1998、391:806)またはマイクロRNA(miRNA)(Ambros、Nature、2004、431(7006):350〜355;Bartel、Cell、2004、116(2):281〜97)によって媒介される。植物における対応するプロセスは、一般的に特異的転写後遺伝子サイレンシング(PTGS)またはRNAサイレンシングと呼ばれ、また、真菌ではくエリング(quelling)とも呼ばれる。
siRNAとは、その内在性(細胞性)対応物の遺伝子/mRNAの発現をダウンレギュレーションまたはサイレンシング(防止)する、二本鎖RNAまたは修飾RNA分子である。RNA干渉の機構を以下に詳述する。
いくつかの研究により、siRNA治療剤が、哺乳動物およびヒトのどちらにおいてもin vivoで有効であることが明らかとなっている。Bitko他は、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)ヌクレオカプシドのN遺伝子に向けられた特異的siRNA分子が、鼻腔内投与した場合にマウスの治療に有効であることを示している(Nat.Med.、2005、11(1):50〜55)。siRNA治療剤を論じている最新の総説が入手可能である(Barik他、J.Mol.Med、2005、83:764〜773;DallasおよびVlassov、Med.Sci.Monitor、2006、12(4):RA67〜74;Chakraborty、Current Drug Targets、2007、8(3):469〜82;Dykxhoorn他、Gene Therapy、2006.13:541〜552)。
Mucke(IDrugs、2007、10(1):37〜41)は、眼疾患、たとえば、加齢性黄斑変性症(AMD)および緑内障を治療するための、様々な標的に対するsiRNAを含めた最新の治療剤の総説を提示する。
siRNAの構造
既知の遺伝子に対応するsiRNAの選択および合成は、幅広く報告されている(たとえば、Ui−Tei他、J Biomed Biotech.、2006;2006:65052;Chalk他、BBRC.、2004、319(1):264〜74;SioudおよびLeirdal、Met.Mol Biol.;2004、252:457〜69;Levenkova他、Bioinform.、2004、20(3):430〜2;Ui−Tei他、NAR.、2004、32(3):936〜48参照)。
修飾siRNAの使用および生成の例には、たとえば、Braasch他、Biochem.、2003、42(26):7967〜75;Chiu他、RNA、2003、9(9):1034〜48;PCT公開WO2004/015107号(atugen AG)およびWO02/44321号(Tuschl他)号を参照されたい。米国特許第5,898,031号および第6,107,094号は、化学修飾されたオリゴマーを教示している。米国特許公開第2005/0080246号および第2005/0042647号は、それぞれ交互に現れるモチーフを有するオリゴマー化合物および化学修飾されたヌクレオシド間結合を有するdsRNA化合物に関する。
他の修飾が開示されている。5’−リン酸部分の含有は、ショウジョウバエ胚においてsiRNAの活性を増強することが示され(Boutla他、Curr.Biol.、2001、11:1776〜1780)、ヒトHeLa細胞中でのsiRNA機能に必要である(Schwarz他、Mol.Cell、2002、10:537〜48)。Amarzguioui他(NAR、2003、31(2):589〜95)は、siRNA活性が2’−O−メチル修飾の位置に依存することを示している。Holen他(NAR.、2003、31(9):2401〜07)は、少数の2’−O−メチル修飾ヌクレオシドを有するsiRNAは野生型と比較して良好な活性を与えたが、2’−O−メチル修飾ヌクレオシドの数が増加するにつれて活性が低下したことを報告している。ChiuおよびRana(RNA.2003、9:1034〜48)は、センスまたはアンチセンス鎖中に2’−O−メチル修飾ヌクレオシドを取り込むことで(完全に修飾された鎖)、非修飾のsiRNAと比較してsiRNA活性が激しく低下したことを教示している。2’−O−メチル基をアンチセンス鎖上の5’末端に配置することにより活性が大幅に制限されたが、一方で、アンチセンスの3’末端およびセンス鎖の両末端に配置することは許容されたことが報告されている(Czauderna他、NAR.、2003、31(11):2705〜16;WO2004/015107号)。本発明の分子は、無毒性であり、様々な疾患を治療するための薬剤組成物の調製に有用であるという利点を提供する。
アポトーシス促進遺伝子
アポトーシス促進遺伝子とは、一般に、アポトーシス細胞死に役割を果たす遺伝子として定義される。本発明において有用なアポトーシス促進遺伝子の非限定的なリストは以下のとおりである:腫瘍タンパク質p53結合タンパク質2(TP53BP2);ロイシンリッチリピートおよびデスドメイン含有(LRDD);チトクロムb−245、αポリペプチド(CYBA、p22phox);活性化転写因子3(ATF3);カスパーゼ2、アポトーシス関連システインペプチダーゼ(CASP2);NADPHオキシダーゼ3(NOX3);ハラキリ、BCL2相互作用タンパク質(HRK、BID3);補体成分1、q小成分結合タンパク質(C1QBP);BCL2/アデノウイルスE1B 19kDa相互作用タンパク質3(BNIP3);マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ8(MAPK8、JNK1);マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ14(MAPK14、p38);ras関連C3ボツリヌス毒素基質1(rhoファミリー、低分子量GTP結合タンパク質RAC1);グリコーゲン合成酵素キナーゼ3β(GSK3B);プリン作動性受容体P2X、リガンド開口型イオンチャネル、7(P2RX7);一過性受容体電位陽イオンチャネル、サブファミリーM、メンバー2(TRPM2);ポリ(ADP−リボース)グリコヒドロラーゼ(PARG);CD38分子(CD38);STEAPファミリーメンバー4(STEAP4);骨形成タンパク質2(BMP2);ギャップ結合タンパク質、α1、43kDa(コネキシン43、GJA1);TYROタンパク質チロシンキナーゼ結合タンパク質(TYROBP);結合組織成長因子(CTGF);分泌リンタンパク質1(オステオポンチン、SPP1);ras相同体遺伝子ファミリー、メンバーA(RHOA);ならびに二重オキシダーゼ1(DUOX1)。
本発明の譲受人のPCT特許出願PCT/IL2007/001278号(PCT公開WO2008/050329号)および米国出願第11/978,089号は、上述の遺伝子の阻害剤に関し、その全体が参考として組み込まれている。
聴覚損失
化学誘発聴器毒性
聴覚細胞およびらせん神経節ニューロンに対する様々な治療薬の聴器毒性効果は、しばしば、その治療上の有用性を制限する要素である。一般的に使用されている聴器毒性薬物には、幅広く使用されている化学療法剤シスプラチンおよびその類似体、アミノグリコシド抗生物質、たとえばゲンタマイシン、キニーネおよびその類似体、サリチレートおよびその類似体、ならびにループ利尿剤が含まれる。
たとえば、ゲンタマイシン、ストレプトマイシン、カナマイシン、トブラマイシンなどの抗細菌アミノグリコシドは、重大な毒性副作用、特に聴器毒性および腎毒性を有することが知られており、それにより、治療剤としてのその価値が低下する(GoodmanおよびGilman、治療学の薬理学的基礎(The Pharmacological Basis of Therapeutics)、第6版、A.Goodman Gilman他編;Macmillan Publishing Co.,Inc.、1980.New York、1169〜71ページ参照)。したがって、聴器毒性は、抗生物質投与の認識されている用量規制副作用である。研究により、1グラム/日を1週間より長く受けている患者の4〜15%が測定可能な聴覚損失を発生し、これは次第に悪化して、治療を続けた場合に永久的な聴覚消失をもたらす可能性があることが示されている。
また、聴器毒性は、精巣、卵巣、膀胱、および頭頸部の癌を含めた様々なヒト癌に有効であることが証明された白金配位錯体であるシスプラチンの重大な用量規制副作用でもある。シスプラチン(Platinol(登録商標))は、聴覚および前庭系に損傷を与えることが示されている。アスピリンなどのサリチレートは、その抗炎症性、鎮痛性、解熱性および抗血栓性の効果について、最も一般的に使用されている治療薬である。残念ながら、これらも聴器毒性副作用を有し、耳鳴(「耳鳴り」)および一時的な聴覚損失をもたらす場合がある。さらに、薬物を高用量で長期間使用した場合、慢性かつ不可逆的な難聴が生じる場合がある。
理論に束縛されずに、シスプラチン薬および他の潜在的に聴器毒性のある薬物は、内耳組織、特に内耳毛細胞におけるアポトーシスを介して聴器毒性効果を誘発する(Zhang他、Neuroscience、2003、120(1):191〜205;Wang他、2003、J.Neuroscience、23(24):8596〜8607)。高用量の聴器毒性薬物の長期使用は、持続性かつ不可逆的な難聴をもたらす。哺乳動物では、聴覚有毛細胞は胚発生中にのみ産生され、出産後生活中に損失した場合でも再生しない。したがって、有毛細胞の損失は深刻かつ不可逆的な聴覚消失をもたらす。
残念ながら、聴覚消失を逆転させるために蝸牛を治療する有効な治療は現在存在しない。したがって、聴覚有毛細胞の細胞死を予防する有効な治療が大きな治療的価値となる。本発明の出願人に譲渡された米国出願第11/655,610号は、対象に、有効量のp53ポリヌクレオチド阻害剤を含む組成物、および任意選択でアポトーシス促進遺伝子の阻害剤を投与することを含む、対象において難聴を治療する方法に関する。
老人性難聴
別の種類の聴覚損失は老人性難聴であり、これは、高齢の個体において次第に起こる聴覚損失である。65〜75歳の成人の約30〜35%および75歳以上の人の40〜50%が聴覚損失を経験する。したがって、内耳障害および内耳組織、特に内耳毛細胞に関与する難聴の発生率および/または重篤度を予防、軽減または治療する手段の必要性が存在する。
音響外傷
音響外傷とは、大きな音に長期的に曝されることによって引き起こされる聴覚損失の一種である。理論に束縛されることを望まずに、大きな音への曝露は、蝸牛上の有毛細胞の感受性の低下を引き起こす。より重篤な曝露により、傷害は、隣接する支持細胞の損失からコルチ器官の完全な破壊まで進行する場合がある。感覚細胞の死は、進行性ウォーラー変性および一次聴覚神経線維の損失をもたらす場合がある。
したがって、内耳障害および難聴、腎損傷(腎毒性)および神経損傷(神経毒性)を含めた、化学毒性から生じる疾患または障害の発生率および/または重篤度を予防、軽減または治療する手段の必要性が存在する。
急性腎不全
急性腎不全(ARF)とは、数日以内に起こる急速な腎機能の悪化によって特徴づけられる臨床症候群である。ARFの主な特長は、糸球体濾過率(GFR)の急激な低下であり、これは、窒素性廃棄物(尿素、クレアチニン)の保持をもたらす。世界中で、年間に百万人あたり約170〜200人が重篤なARFを発生している。現在、確立されたARFには具体的な治療は存在しない。低下した血清クレアチニンレベル、軽減した組織学的損傷およびより速い腎機能の回復によって明らかであるように、いくつかの薬物が、動物モデルにおいて毒性かつ虚血性の実験的ARFを寛解させることが見い出されている。これらには、抗酸化剤、カルシウムチャネル遮断剤、利尿剤、血管作動性物質、成長因子、抗炎症剤などが含まれる。しかし、これらの薬物を臨床治験で試験した際、利点は示されず、ARFを治療するためのその使用は認可されなかった。
入院ARF患者の大多数で、ARFは、虚血性および/または腎毒性の侵襲から生じる急性尿細管壊死(ATN)によって引き起こされる。腎臓低灌流は、血管収縮薬の投与または腎血管損傷による、血液量減少性、心原性および敗血症性のショックによって引き起こされる。腎毒素には、造影剤およびアミノグリコシドなどの外因性毒素ならびにミオグロビンなどの内在性毒素が含まれる。最近の研究により、腎組織中のアポトーシスがARFのヒト事例のほとんどにおいて顕著であることが示唆されている。アポトーシス細胞死の主な部位は遠位ネフロンである。虚血性傷害の初期段階の間、アクチン細胞骨格の完全性の損失は、刷子縁の損失、細胞接着点の損失、および続く下部の基層からの細胞の離脱を伴った、上皮の平板化をもたらす。アポトーシス尿細管細胞死が、壊死性細胞死よりも機能変化の予測となり得ることが示唆されている(Komarov他、1999、Science.、285(5434):1733〜7;Supavekin他、2003、Kidney Int.、63(5):1714〜24)。結論として、急性腎不全を予防および/または治療するための十分な治療様式は現在存在せず、この目的のために新規化合物を開発する明白な必要性が存在する。
腎臓移植
臓器移植後臓器機能障害
臓器移植後臓器機能障害(DGF)は、腎臓移植の手術直後の期間の最も一般的な合併症であり、不良な移植の転帰をもたらす(Moreso他、Nephrol.Dial.Transplant.、1999.14(4):930〜35)。DGFの発生率および定義は移植センター間で異なるが、その結果は不変であり、長期入院、追加の侵襲性手順、ならびに患者および医療制度への追加の費用が含まれる。
急性移植
拒絶移植片拒絶は、移植片破壊の発症に応じて3つの部分組に分類されている。超急性拒絶とは、移植片破壊の最初期、通常は最初の48時間以内に適用される用語である。急性拒絶は、移植の数日後〜数カ月後またはさらには何年か後の発症を有し、液性および/または細胞性の機構を含む場合がある。慢性拒絶は、慢性アロ反応性免疫応答に関連する。
緑内障
緑内障は、世界中で盲目の主要な原因の1つである。これは、世界中で約6680万人に影響を与えている。毎年少なくとも12,000人の米国人がこの疾患によって失明している(KahnおよびMilton、Am J Epidemiol.、1980、111(6):769〜76)。緑内障は、主に眼圧上昇(IOP)が原因の、視神経乳頭中の軸索の変性によって特徴づけられている。原発性開放隅角緑内障(POAG)として知られる緑内障の最も一般的な形態の1つは、小柱網(TM)中の眼房水流出の耐性の増加、それによって引き起こされるIOP上昇および最終的な視神経損傷から生じる。Mucke(IDrugs、2007、10(1):37〜41)は、眼疾患、たとえば、加齢黄斑変性症(AMD)および緑内障を治療するための、様々な標的に対するsiRNAを含めた、最新の治療学を総説している。
急性呼吸窮迫症候群
急性呼吸窮迫症候群(ARDS)とは、呼吸窮迫症候群(RDS)または成人呼吸窮迫症候群(乳児呼吸窮迫症候群IRDSの対照として)としても知られ、肺への様々な形態の傷害に対する重大な反応である。これは、透過性亢進肺水腫をもたらす、最も重要な障害である。
ARDSは、様々な直接および間接的な侵襲によって引き起こされる重篤な肺疾患である。これは、炎症、低酸素血症を引き起こし、しばしば多臓器不全を生じる、炎症伝達物質の全身性放出が伴う気体交換の障害をもたらす肺実質の炎症によって特徴づけられている。この状態は命を脅かし、しばしば致死的であり、通常は機械的人工呼吸および集中治療室への入院を必要とする。重篤度の低い形態は急性肺傷害(ALI)と呼ばれる。
臓器移植後虚血再灌流傷害
虚血再灌流傷害(IRI)は、臓器同種移植のレシピエントの主要な死亡原因の1つである。顕著なIRIが、死亡したドナーからのすべての臓器移植および生きたドナーからの一部で起こる。これは、急性拒絶の増加および長期同種移植機能不全に寄与する。末期肺疾患に罹患している多くの患者の唯一の決定的な治療である肺移植は、すべての固体同種移植レシピエントにおいて生存率が乏しい。
急性肺移植片拒絶
急性同種移植片拒絶は、免疫抑制医薬品の進歩にもかかわらず、依然として肺移植における顕著な問題である。拒絶、および最終的には早期の罹患率および死亡率は、虚血再灌流(I/R)傷害および低酸素傷害から生じ得る。
脊髄傷害
脊髄傷害とは、感覚および/または可動性の損失をもたらす脊髄の障害であり、骨髄障害としても知られる。2つの最も一般的な脊髄傷害の種類は、外傷および疾患が原因である。外傷性傷害は、しばしば、自動車事故、転倒、銃撃、潜水事故などが原因である。脊髄を冒す可能性がある疾患には、ポリオ、二分脊椎、腫瘍、およびフリードライヒ失調症が含まれる。
褥瘡
褥瘡とは、しばしば床ずれまたは褥瘡性潰瘍として知られ、損傷した皮膚および組織の領域である。圧力が開放されない場合、組織虚血が発生する場合があり、これは、間質組織中に代謝廃棄物の蓄積をもたらし、無酸素症および細胞死をもたらす。この圧力誘発性虚血は過剰の組織低酸素ももたらし、細菌増殖および組織破壊がさらに促進される。
加齢黄斑変性症
米国において65歳を超える個体の最良矯正視力の低下の最も一般的な原因は、加齢黄斑変性症(AMD)として知られる網膜障害である。AMDによって冒される眼の領域は、網膜の中心にあり、主に光受容体細胞からなる小さな領域である斑である。AMDが進行するにつれて、疾患は、はっきりした中心視力の損失によって特徴づけられる。いわゆる「ドライ」AMDは、AMD患者の約85%〜90%を占め、眼の色素分布の変更、光受容体の損失および細胞の全体的萎縮による網膜機能の消失を含む。「ウェット」AMDは、血餅または網膜下空間の瘢痕をもたらす異常脈絡膜血管の増殖を含む。したがって、「ウェット」AMDの発症は、神経網膜の下での異常な脈絡膜新血管網(脈絡膜血管新生、CNV)の形成が原因で起こる。新しく形成された血管は過剰に漏れやすく、網膜下に体液および血液の蓄積をもたらし、視力の損失をもたらす。最終的に、脈絡膜および網膜を含む大きな円板状の瘢痕が形成されるため、関与する領域中の機能的網膜の全損失が生じる。ドライAMD患者は品質が低下した視覚を保ち得るが、ウェットAMDは、しばしば盲目の結果をもたらす(HamdiおよびKenney、Frontiers in Bioscience、e305〜314、2003年5月)。
糖尿病性網膜症
糖尿病性網膜症(DR)とは、過剰の毛細血管透過性、血管閉鎖、および新しい血管の増殖を示す、網膜血管の障害として認識されている。DRは2段階、すなわち、非増殖性および増殖性で起こる。非増殖性段階では、疾患は、網膜毛細周皮細胞の損失、基底膜の肥厚および微小動脈瘤の発生、ドットブロット出血、ならびに硬性白斑によって特徴づけられている。増殖性段階では、疾患は、大規模な血管新生、硝子体内への血管進入、出血および続く網膜牽引を伴う線維症によって特徴づけられており、これは重篤な視覚機能障害をもたらす。本発明の譲受人の米国特許第6,740,738号ならびに関連する特許および出願は、とりわけ網膜症を治療するための、RTP801遺伝子およびタンパク質を阻害する方法に向けられている。
口腔粘膜炎
口腔粘膜炎は、口内炎とも呼ばれ、化学療法および放射線療法レジメンの一般的かつ衰弱させる副作用であり、口および咽頭の紅班および有痛性の潰瘍性病変として顕在化する。重篤な口腔粘膜炎に罹患している対象では、飲食、嚥下、および会話などの日常活動が困難または不可能であり得る。対症治療には、鎮痛剤の投与および局所的な洗い流しが含まれる。
ドライアイ症候群
ドライアイ症候群とは、通常は眼を潤滑する涙膜の産生の低下から生じる一般的な問題である。ドライアイに罹患している患者のほとんどが、不快感を経験するが盲目は経験しない。しかし、重篤な事例では、角膜が損傷または感染し得る。湿潤滴(人工涙)を治療に使用し得る一方で、潤滑軟膏がより重篤な事例に役立ち得る。
虚血性の眼球状態
虚血性視神経症(ION)には、視神経に虚血を生じる様々な障害が含まれる。定義により、IONは、視神経円板の浮腫が急性的に存在し、眼球に最も近い視神経の部分の梗塞が示唆される場合に、前側と呼ぶ。また、IONは、眼球の数センチメートル後ろに位置する場合には後側であり得る。虚血性視神経症は、通常、60歳を超えた人のみで起こる。ほとんどの事例が非動脈炎性であり、アテローム性動脈硬化症、糖尿病、または視神経灌流による高血圧の効果に起因する。側頭動脈炎が事例の約5%を引き起こす(動脈炎性ION)。
症状および徴候は、突発性、部分的または完全な盲目であり、視神経乳頭の腫脹およびしばしば出血を伴う。視野欠損は、水平の分界を有する視野の半分の損失として、または中心暗点もしくは盲点中心暗点(自然の盲点の周辺)として顕在化し得る。視力低下のすぐ後に視神経円板の蒼白が続く。
上述の疾患および障害を治療するより有効な治療が、大きな治療的価値となる。
本発明は、新規TP53BP2、LRDD、CYBA、CASP2、NOX3、HRK、RAC1、RHOAおよびDUOX1のsiRNA、ならびに、遺伝子発現全般、特に哺乳動物遺伝子TP53BP2、LRDD、CYBA、ATF3、CASP2、NOX3、HRK、CIQBP、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、TYROBP、CTGF、SPP1、RHOA、およびDUOX1を阻害するための、新規の化学的およびまたは構造的に修飾されたsiRNA化合物を提供する。(遺伝子の詳細には下記表Aを参照)。
有利な特性を有し、任意の標的配列、特に本明細書中に開示するsiRNAオリゴヌクレオチドに対するsiRNAに適用し得る、二本鎖オリゴヌクレオチドの新規構造をさらに提供する。本発明中に開示する化学修飾siRNAモチーフは、RNA干渉(RNAi)に有用な安定かつ活性のある化合物の調製に有用である。
また、本発明は、1つまたは複数のそのようなオリゴヌクレオチドを含む薬剤組成物も提供する。本発明はさらに、それを必要としている対象において疾患または状態の発生率または重篤度を治療または予防する方法に関し、疾患もしくは状態および/またはそれに関連する症状は、標的遺伝子の発現と関連している。一部の実施形態では、疾患または状態は、聴覚損失、急性腎不全(ARF)、緑内障、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)および他の急性の肺や呼吸器の傷害、肺移植後の虚血再灌流傷害、眼球虚血状態、肺、肝臓、心臓、膵臓、および腎臓の移植を含めた臓器移植、腎臓および神経毒性、脊髄傷害、褥瘡、加齢黄斑変性症(AMD)、ドライアイ症候群、口腔粘膜炎、虚血性眼球神経障害(ION)および慢性閉塞性肺疾患(COPD)からなる群から選択される。そのような方法は、そのような治療を必要としている哺乳動物に、予防上または治療上有効な量の、少なくとも1つのそのような遺伝子の発現または活性を阻害または軽減する1つまたは複数のそのような化合物を投与することを含む。
したがって、一態様では、本発明は、LRDD、CYBA、CASP2、NOX3、HRK、RAC1、RHOA、およびDUOX1から選択される遺伝子の阻害に有用な新規オリゴヌクレオチド配列を提供し、そのmRNAポリヌクレオチド配列をそれぞれ配列番号1〜2、3〜5、6、10〜11、12、13、24〜26、46および47〜48に記載する。表D(D1〜D34)は、本発明の19、21および23量体のセンスおよび対応するアンチセンスオリゴヌクレオチドを提供する。
別の態様では、本発明は、遺伝子発現全般、またはTP53BP2、LRDD、CYBA、ATF3、CASP2、NOX3、HRK、CIQBP、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、TYROBP、CTGF、SPP1、RHOA、もしくはDUOX1から選択される遺伝子の遺伝子発現の阻害に有用な、化学的およびまたは構造的に修飾された核酸化合物を提供する。様々な実施形態では、修飾化合物は、表B(B1〜B74)およびC(C1〜C3)に表す、配列番号97〜68654に記載のオリゴヌクレオチド配列を含む(その全体が参考として本明細書中に組み込まれている、米国出願第11/978,089号およびPCT特許出願PCT/IL2007/001278号に開示)。
特定の実施形態では、化学的およびまたは構造的に修飾されたsiRNA化合物は、表D(D1〜D34;配列番号68,655〜87,088)に表すオリゴヌクレオチド配列を含む。
一態様では、本発明は、以下に記載の構造(A)を有する化合物を提供する:
(A)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
(N)の配列は、表D(D1〜D34)に表すアンチセンス配列のうちの1つまたは複数を含む]。
特定の実施形態では、(N)xおよび(N’)yは完全に相補的である。他の実施形態では、(N)xおよび(N’)yは実質的に相補的である。特定の実施形態では、(N)xは標的配列に対して完全に相補的である。他の実施形態では、(N)xは標的配列に対して実質的に相補的である。特定の好ましい実施形態によれば、本発明は、1つまたは複数の修飾ヌクレオチドを含むsiRNA化合物を提供し、修飾ヌクレオチドは、糖部分、塩基部分またはヌクレオチド間結合部分中に修飾を保有する。
一態様では、本発明は、以下に記載の構造(IX)を有する化合物を提供する:
(IX)5’ (N)x−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’)y−z’’ 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾もしくは修飾であり得るリボヌクレオチド、または非慣用部分であり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、独立して、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
z’’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、(N’)yの5’末端で共有結合したキャップ部分であり;
x=18〜27であり;
y=18〜27であり;
(N)xは、修飾および非修飾のリボヌクレオチドを含み、それぞれの修飾リボヌクレオチドはその糖上に2’−O−メチルを有し、(N)xの3’末端のNは修飾リボヌクレオチドであり、(N)xは、3’末端を起点として少なくとも5個の交互に現れる修飾リボヌクレオチドかつ合計で少なくとも9個の修飾リボヌクレオチドを含み、それぞれの残りのNは非修飾リボヌクレオチドであり;
(N’)y中に少なくとも1つの非慣用部分が存在し、非慣用部分は、脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、修飾または非修飾のデオキシリボヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、および2’−5’ヌクレオチド間リン酸結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドであってよく;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子によってコードされているmRNAの配列と実質的に同一である]。
一部の実施形態では、x=y=19である。他の実施形態では、x=y=23である。一部の実施形態では、少なくとも1つの非慣用部分は、(N’)y中の位置15、16、17、または18に存在する。一部の実施形態では、非慣用部分は、鏡像異性体ヌクレオチド、脱塩基リボース部分および脱塩基デオキシリボース部分から選択される。一部の好ましい実施形態では、非慣用部分は、鏡像異性体ヌクレオチド、好ましくはL−DNA部分である。一部の実施形態では、L−DNA部分は、位置17、位置18または位置17および18に存在する。
他の実施形態では、非慣用部分は脱塩基部分である。様々な実施形態では、(N’)yは、少なくとも5個の脱塩基リボース部分または脱塩基デオキシリボース部分を含む。
さらに他の実施形態では、(N’)yは、少なくとも5個の脱塩基リボース部分または脱塩基デオキシリボース部分を含み、N’のうちの少なくとも1つはLNAである。
構造(IX)の一部の実施形態では、(N)xは、9個の交互に現れる修飾リボヌクレオチドを含む。構造(IX)の他の実施形態では、(N)xは、位置2に2’O修飾ヌクレオチドをさらに含む、9個の交互に現れる修飾リボヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、(N)xは、奇数位置1、3、5、7、9、11、13、15、17、19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む。他の実施形態では、(N)xは、位置2および18の一方または両方に2’OMe修飾リボヌクレオチドをさらに含む。さらに他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17、19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む。
様々な実施形態では、z’’が存在し、脱塩基リボース部分、デオキシリボース部分;反転脱塩基リボース部分、デオキシリボース部分;C6−アミノ−Pi;鏡像異性体ヌクレオチドから選択される。
別の態様では、本発明は、以下に記載の構造(X)を有する化合物を提供する:
(X)5’ (N)x−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’)y−z’’ 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾もしくは修飾であり得るリボヌクレオチド、または非慣用部分であり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、独立して、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
z’’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、(N’)yの5’末端で共有結合したキャップ部分であり;
x=18〜27であり;
y=18〜27であり;
(N)xは、修飾または非修飾のリボヌクレオチド、および任意選択で少なくとも1つの非慣用部分を含み;
(N’)y中に、脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、修飾もしくは非修飾のデオキシリボヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、非塩基対合ヌクレオチド類似体または2’−5’ヌクレオチド間リン酸結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドであり得る少なくとも1つの非慣用部分が存在し;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子によってコードされているmRNAの配列と実質的に同一である]。
一部の実施形態では、x=y=19である。他の実施形態では、x=y=23である。一部の好ましい実施形態では、(N)xは、修飾および非修飾のリボヌクレオチド、ならびに少なくとも1つの非慣用部分を含む。様々な実施形態では、(N)xは、mRNAに相補的な15個未満の連続したヌクレオチドを含む。
一部の実施形態では、(N)x中で、3’末端のNは修飾リボヌクレオチドであり、(N)xは、少なくとも8個の修飾リボヌクレオチドを含む。他の実施形態では、少なくとも8個の修飾リボヌクレオチドのうちの少なくとも5個が、3’末端を起点として交互に現れる。一部の実施形態では、(N)xは、位置5、6、7、8、9、10、11、12、13、14または15のうちの1つに脱塩基部分を含む。
一部の実施形態では、(N’)y中の少なくとも1つの非慣用部分は、位置15、16、17、または18に存在する。一部の実施形態では、非慣用部分は、鏡像異性体ヌクレオチド、脱塩基リボース部分および脱塩基デオキシリボース部分から選択される。一部の好ましい実施形態では、非慣用部分は、鏡像異性体ヌクレオチド鏡像異性体ヌクレオチド、好ましくはL−DNA部分である。一部の実施形態では、L−DNA部分は、位置17、位置18または位置17および18に存在する。他の実施形態では、(N’)y中の少なくとも1つの非慣用部分は、脱塩基リボース部分または脱塩基デオキシリボース部分である。特定の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの間に15未満の塩基対しか存在しない。
構造(X)の様々な実施形態では、z’’が存在し、脱塩基リボース部分、デオキシリボース部分;反転脱塩基リボース部分、デオキシリボース部分;C6−アミノ−Pi;鏡像異性体ヌクレオチドから選択される。
さらに別の態様では、本発明は、以下に記載の構造(XI)を有する化合物を提供する:
(XI)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’)−z’’ 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾もしくは修飾であり得るリボヌクレオチド、または非慣用部分であり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、独立して、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
z’’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、(N’)yの5’末端で共有結合したキャップ部分であり;
x=18〜27であり;
y=18〜27であり;
(N)xは、修飾または非修飾のリボヌクレオチドおよび非慣用部分の組合せを含み、任意の修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有し;
(N’)yは、修飾または非修飾のリボヌクレオチドおよび任意選択で非慣用部分を含み、任意の修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’OMeを有し;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子によってコードされているmRNAの配列と実質的に同一であり;mRNAに相補的な15個未満の連続したヌクレオチドが存在する]。
一部の実施形態では、x=y=19である。他の実施形態では、x=y=23である。一部の好ましい実施形態では、少なくとも1つの好ましい1つの非慣用部分は、(N)x中に存在し、脱塩基リボース部分または脱塩基デオキシリボース部分である。他の実施形態では、少なくとも1つの非慣用部分は、(N)x中に存在し、非塩基対合ヌクレオチド類似体である。様々な実施形態では、(N)xは、mRNAに相補的な15個未満の連続したヌクレオチドを含む。様々な実施形態では、(N’)yは、非修飾リボヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、(N)xは、少なくとも5個の脱塩基リボース部分もしくは脱塩基デオキシリボース部分またはその組合せを含む。特定の実施形態では、(N)xおよび/または(N’)yは、(N’)yおよび/または(N)x中の対応する修飾または非修飾のリボヌクレオチドと塩基対合しない修飾リボヌクレオチドを含む。
構造(IX)、(X)および(XI)のモチーフは、哺乳動物または非哺乳動物の遺伝子に対する任意のオリゴヌクレオチド対(センスおよびアンチセンス鎖)で有用である。一部の実施形態では、哺乳動物遺伝子はヒト遺伝子である。様々な実施形態では、ヒト遺伝子のmRNAは、配列番号1〜41、46〜48のうちの1つに記載されている。
一部の実施形態では、構造(IX)、(X)および(XI)のモチーフは、表B(B1〜B74)、C(C1〜C3C4)および表D(D1〜D34)(配列番号97〜87、178)に表すオリゴヌクレオチド対と組み合わせて使用する。
様々な実施形態では、本発明は、構造(IV)に記載のsiRNAを提供する:
(IV)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
それぞれの(N)および(N’)は、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は存在せず;
x=y=19であり;
(N’)y中で、位置15、16、17、18および19のうちの少なくとも1つのヌクレオチドは、脱塩基擬似ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチドおよび2’−5’ヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドから選択されるヌクレオチドを含み;
(N)xは、交互に現れる修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドを含み、それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央位置に位置するリボヌクレオチドは、修飾されているまたは修飾されていない、好ましくは修飾されておらず;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子のmRNAと実質的に同一である]。
構造(IV)の一部の実施形態では、(N’)y中で、位置17および18の一方または両方のヌクレオチドは、脱塩基擬似ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチドおよび2’−5’ヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドは、L−DNAおよびL−RNAから選択される。様々な実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−DNAである。
様々な実施形態では、(N’)yは、位置15に、鏡像異性体ヌクレオチドおよびデオキシリボヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
特定の実施形態では、(N’)yは、修飾ヌクレオチドまたは擬似ヌクレオチドを位置2にさらに含み、擬似ヌクレオチドは脱塩基擬似ヌクレオチド類似体であってよく、修飾ヌクレオチドは任意選択で鏡像異性体ヌクレオチドである。
様々な実施形態では、アンチセンス鎖(N)xは、奇数位置(5’から3’;位置1、3、5、7、9、11、13、15、17、19)に2’O−Me修飾リボヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、(N)Xは、位置2および18の一方または両方に2’O−Me修飾リボヌクレオチドをさらに含む。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17、19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む。
x=y=21またはx=y=23である、構造(IV)、(IX)および(X)の他の実施形態が想定される。これらの実施形態では、上述した(N’)yの修飾は、位置17および18にある代わりに、21量体オリゴヌクレオチドでは位置19および20にあり、23量体オリゴヌクレオチドでは21および22にある。同様に、位置15、16、17、18または19の修飾は、21量体オリゴヌクレオチドでは位置17、18、19、20または21にあり、23量体オリゴヌクレオチドでは位置19、20、21、22、または23にある。アンチセンス鎖上の2’OMe修飾も同様に調節される。一部の実施形態では、(N)xは、奇数位置に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む(5’から3’;21量体オリゴヌクレオチドでは位置1、3、5、7、9、12、14、16、18、20[位置11のヌクレオチドは非修飾]、23量体オリゴヌクレオチドでは1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23[位置12のヌクレオチドは非修飾]。他の実施形態では、(N)xは、21量体オリゴヌクレオチドでは位置2、4、6、8、10、12、14、16、18、20に[位置11のヌクレオチドは非修飾、23量体オリゴヌクレオチドでは位置2、4、6、8、10、13、15、17、19、21、23[位置12のヌクレオチドは非修飾]に、2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む。
一部の実施形態では、(N’)yは、5’末端キャップヌクレオチドをさらに含む。様々な実施形態では、末端キャップ部分は、脱塩基擬似ヌクレオチド類似体、反転脱塩基擬似ヌクレオチド類似体、L−DNAヌクレオチド、およびC6−イミンホスフェートから選択される。
構造(IV)のモチーフは、哺乳動物または非哺乳動物の遺伝子に対する任意のオリゴヌクレオチド対(センスおよびアンチセンス鎖)で有用である。一部の実施形態では、哺乳動物遺伝子はヒト遺伝子である。様々な実施形態では、ヒト遺伝子のmRNAは、配列番号1〜41、46〜48のうちの1つに記載されている。
一部の実施形態では、構造(IV)のモチーフは、表B(B1〜B74)、C(C1〜C3C4)および表D(D1〜D34)(配列番号97〜87、178)に表すオリゴヌクレオチド対と組み合わせて使用する。
他の実施形態では、本発明は、以下に記載の構造Vを有する化合物を提供する:
5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、擬似ヌクレオチドおよびヌクレオチドから選択され;
それぞれのヌクレオチドは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択され;
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は存在せず;
x=18〜27であり;
y=18〜27であり;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子のmRNAと実質的に同一であり;
Nのうちの少なくとも1つは、脱塩基擬似ヌクレオチド、非対合ヌクレオチド類似体、および(N)xが標的遺伝子のmRNAに相補的な15個未満の連続したヌクレオチドを含むように(N)x中の位置に標的遺伝子のmRNAに対するミスマッチが存在するヌクレオチドから選択される]。
他の実施形態では、本発明は、以下に記載の構造(VI)を有する二本鎖化合物を提供する:
(VI)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は存在せず;
xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子のmRNAと実質的に同一であり;
(N)x、(N’)yまたは(N)xおよび(N’)yは、(N)xおよび(N’)yが二本鎖化合物中で15未満の塩基対を形成するように、非塩基対合修飾ヌクレオチドを含む]。
他の実施形態では、本発明は、以下に記載の構造(VII)を有する化合物を提供する:
(VII)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、Nのそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
N’のそれぞれは、6員糖ヌクレオチド、7員糖ヌクレオチド、モルホリノ部分、ペプチド核酸およびその組合せから選択されるヌクレオチド類似体であり;
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は存在せず;
xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子のmRNAと実質的に同一である]。
他の実施形態では、本発明は、以下に記載の構造(VIII)を有する化合物を提供する:
(VIII)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
ZおよびZ’は存在せず;
xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xもしくは(N’)yの内部位置中のNもしくはN’のうちの1つ、または(N)xもしくは(N’)yの末端位置のNもしくはN’のうちの1つもしくは複数は、脱塩基部分または2’修飾ヌクレオチドを含み;
(N)xの配列は、(N’)yの配列に対して実質的に相補的であり;(N’)yの配列は、標的遺伝子のmRNAと実質的に同一である]。
構造(V)〜(VIII)の一部の実施形態では、(N)xは、交互に現れる修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドを含み;それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されている。一部の実施形態では、(N)xの中央位置に位置するNは修飾されていない。
構造(IV)の一部の実施形態では、(N’)y中で、位置17および18の一方または両方のヌクレオチドは、脱塩基擬似ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチドおよび2’−5’ヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドは、L−DNAおよびL−RNAから選択される。様々な実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−DNAである。
様々な実施形態では、(N’)yは、位置15に、鏡像異性体ヌクレオチドおよびデオキシリボヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
特定の実施形態では、(N’)yは、位置2に、鏡像異性体ヌクレオチドおよび脱塩基擬似ヌクレオチド類似体から選択される修飾ヌクレオチドをさらに含む。
様々な実施形態では、アンチセンス鎖(N)xは、奇数位置(5’から3’;位置1、3、5、7、9、11、13、15、17、19)に2’O−Me修飾リボヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、(N)xは、位置2および18の一方または両方に2’O−Me修飾リボヌクレオチドをさらに含む。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17、19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む。
x=y=21またはx=y=23である、構造(IV)の他の実施形態が想定される。
これらの実施形態では、上述した(N’)yの修飾は、位置17および18にある代わりに、21量体オリゴヌクレオチドでは位置19および20にあり、23量体オリゴヌクレオチドでは21および22にある。同様に、位置15、16、17、18または19の修飾は、21量体オリゴヌクレオチドでは位置17、18、19、20または21にあり、23量体オリゴヌクレオチドでは位置19、20、21、22、または23にある。アンチセンス鎖上の2’OMe修飾も同様に調節される。一部の実施形態では、(N)xは、奇数位置に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む(5’から3’;21量体オリゴヌクレオチドでは位置1、3、5、7、9、12、14、16、18、20[位置11のヌクレオチドは非修飾]、23量体オリゴヌクレオチドでは1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23[位置12のヌクレオチドは非修飾]。他の実施形態では、(N)xは、21量体オリゴヌクレオチドでは位置2、4、6、8、10、12、14、16、18、20に[位置11のヌクレオチドは非修飾、23量体オリゴヌクレオチドでは位置2、4、6、8、10、13、15、17、19、21、23[位置12のヌクレオチドは非修飾]に、2’OMe修飾リボヌクレオチドを含む。
一部の実施形態では、(N’)yは、5’末端キャップヌクレオチドをさらに含む。様々な実施形態では、末端キャップ部分は、脱塩基擬似ヌクレオチド類似体、反転脱塩基擬似ヌクレオチド類似体、L−DNAヌクレオチド、およびC6−イミンホスフェートから選択される。
構造(IV)のモチーフは、哺乳動物または非哺乳動物の遺伝子に対する任意のオリゴヌクレオチド対(センスおよびアンチセンス鎖)で有用である。一部の実施形態では、哺乳動物遺伝子はヒト遺伝子である。様々な実施形態では、ヒト遺伝子のmRNAは、配列番号1〜41、46〜48のうちの1つに記載されている。
一部の実施形態では、構造(IV)のモチーフは、表B(B1〜B74)、C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)に表すオリゴヌクレオチド対と組み合わせて使用する。
第2の態様では、本発明は、本明細書中に開示する構造(C)〜(H)および関連構造(I)〜(XI)に基づいた、化学的およびまたは構造的に修飾されたsiRNA化合物を提供する。様々な実施形態では、siRNA化合物は、表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および/または表D(D1〜D34)に示す、センスオリゴヌクレオチドおよび対応するアンチセンスオリゴヌクレオチドのうちの1つに基づく。
別の態様では、本発明は、ヒト遺伝子の発現の阻害に有効な量の、表D(D1〜D34)に表すアンチセンス配列(N)を含む、本発明の修飾または非修飾の化合物と、製薬上許容される担体と含む薬剤組成物を提供する。
さらに別の態様では、本発明は、ヒト遺伝子の発現の阻害に有効な量の、表B(B1〜B74)または表C(C1〜C4)および/または表D(D1〜D34)に表すアンチセンス配列(N)を含む、1つまたは複数の本発明の修飾化合物と、製薬上許容される担体とを含む薬剤組成物を提供する。
別の態様では、本発明は、一定量の本発明によるsiRNAを、それによって対象を治療するために治療上有効な用量で、対象に投与することを含む、そのmRNAポリヌクレオチド配列が配列番号1〜41、46〜48のうちの任意の1つに記載されている遺伝子の発現に関連している疾患もしくは障害または疾患もしくは障害に関連する症状の治療を必要としている対象を、治療する方法に関する。
より詳細には、本発明は、急性腎不全(ARF)、聴覚損失、緑内障、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)および他の急性の肺や呼吸器の傷害、肺、腎臓、骨髄、心臓、膵臓、角膜または肝移植を含めた臓器移植における傷害(たとえば虚血再灌流傷害)(臓器移植後臓器機能障害(DGF)を含む)腎毒性、脊髄傷害、褥瘡、ドライアイ症候群、口腔粘膜炎、虚血性眼球神経障害(ION)ならびに慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している対象の治療に有用な、方法および組成物を提供する。
本発明の方法は、対象に、そのmRNAポリヌクレオチド配列が配列番号1〜41、46〜48のうちの任意の1つに記載されている遺伝子の発現を阻害する、1つまたは複数のsiRNA化合物を投与することを含む。本明細書中に開示する新規構造は、任意の標的遺伝子に対するアンチセンスおよび対応するセンス核酸配列中に組み込まれた場合に、その標的遺伝子の発現の減少に有用な、siRNA化合物を提供する。標的遺伝子は、哺乳動物または非哺乳動物の遺伝子である。特定の実施形態では、標的遺伝子は、配列番号1〜41、または46〜48のうちの任意の1つから選択されるmRNAを有する哺乳動物遺伝子である。
表BおよびCに記載のセンスおよび対応するアンチセンスヌクレオチド配列は、その全体が本明細書中に参考として組み込まれている、本発明の譲受人のPCT公開WO2008/050329号に開示されれている。
配列および修飾がどちらも知られているsiRNA化合物は、本発明から排除する。
図1Aおよび1Bは、19量体のsiRNA構造および本発明の2’−O−メチル化化合物で得られた実験結果を示す図である。 センス鎖上およびアンチセンス(AS)鎖上に交互に現れるメチル化パターンを有する23量体のsiRNA化合物の例を示す図である。 図3Aおよび3Bは、2’−O−メチル化単量体を含む23量体のCASP2のsiRNA構造およびそれらの化合物で得られた実験結果を示す図である。 図4Aおよび4Bは、2’−O−メチル化単量体を含む23量体のCASP2のsiRNA構造およびそれらの化合物で得られた実験結果を示す図である。 図5Aおよび5Bは、2’−O−メチル化単量体を含む23量体のCASP2のsiRNA構造およびそれらの化合物で得られた実験結果を示す図である。 図6Aおよび6Bは、2’5’架橋ヌクレオチドを含む19量体のQM5(p53を標的とする)のsiRNA構造およびそれらの化合物を用いて得られた実験結果を示す図である。 図7Aおよび7Bは、2’5’架橋ヌクレオチドを含む19量体のCASP2のsiRNA構造およびそれらの化合物を用いて得られた実験結果を示す図である。 図8Aおよび8Bは、それぞれ2’5’架橋ヌクレオチドを含む19量体のREDD2およびQM5のsiRNA構造を示す図である。 図9Aおよび9Bは、2’5’架橋ヌクレオチド(スター)および2’−Oメトキシリボヌクレオチド(太字、下線)の組合せを含む19量体のQM5のsiRNA構造を示し、図9C〜9Eは、それらの化合物の活性を示す図である。 図10Aおよび10Bは、2’5’架橋ヌクレオチド(スター)および2’−Oメトキシリボヌクレオチド(太字、下線)の組合せを含む19量体のQM5のsiRNA構造ならびにそれらの化合物を用いた実験結果を示す図である。図10Cおよび10Dは、血清安定性の結果を示す図である。 図11Aおよび11Bは、2’5’架橋ヌクレオチド(スター)および2’−Oメトキシリボヌクレオチド(太字、下線)の組合せを含む23量体のCASP2のsiRNA構造ならびにそれらの化合物を用いた実験結果を示す図である。 図12Aおよび12Bは、2’5’架橋ヌクレオチド(スター)を含む23量体のCASP2のsiRNA構造およびそれらの化合物を用いた実験結果を示す図である。 図13Aは、L−DNAヌクレオチドを含むQM5のsiRNA構造を示す図である。図13Bは、それらの化合物を用いた実験結果を示す図である。図13Cは、交互に現れる2’メトキシパターンを含むsiRNAと比較した、L−DNAヌクレオチドを含むsiRNAの血清安定性を示し、図13DはそのIC50値を示す図である。 図14Aは、LNAヌクレオチドを含むQM5のsiRNA構造を示す図である。図14Bは、それらの化合物を用いた実験結果を示す図である。 タンデムsiRNA化合物の例およびその血清安定性の結果を示す図である。 スターのsiRNA化合物の例およびその血清安定性の結果を示す図である。 図17A〜17Cは、修飾の組合せを含むsiRNA化合物の例を示す図である。 RNA/DNAキメラオリゴヌクレオチドを示す図である。 図19A〜19Dは、L−DNAモチーフを、単独でまたはさらなる修飾と組み合わせて含む、オリゴヌクレオチドの例を示す図である。 本発明による二重鎖化合物の調製に有用なさらなるオリゴヌクレオチド構造を示す図である。 本明細書中に詳述する様々な構造中で使用する非塩基対合ヌクレオチド単量体の例を示す図である。 本発明中の5’キャップ構造として有用なC6−アミノ−ホスフェート(C6−アミノ−Pi)部分の化学構造の画像を提供する図である。 本発明による配列および構造モチーフを含む、RNAiに有用な化合物の表を提供する図である。
本発明は、一般に、様々な遺伝子の発現をダウンレギュレーションする化合物、特に新規低分子干渉RNA(siRNA)、および様々な病状に罹患している対象の治療におけるこれら新規siRNAの使用に関する。
したがって、一態様では、本発明は、LRDD、CYBA、CASP2、NOX3、HRK、RAC1、RHOA、およびDUOX1から選択される遺伝子の阻害に有用な新規オリゴヌクレオチド配列を提供し、そのmRNAポリヌクレオチド配列をそれぞれ配列番号1〜2、3〜5、6、10〜11、12、13、24〜26、46および47〜48に記載する。オリゴヌクレオチド配列を表D(D1〜D34)に表し、センス鎖は、相補的なアンチセンス鎖と対をなしている。任意の標的遺伝子に対するsiRNAの調製に有用な新規構造モチーフも提供する。本発明で使用する好ましいsiRNAのリストを表B(B1〜B74)、C(C1〜C4)およびD(D1〜D34)に提供する。それぞれの遺伝子について、19量体、21量体および23量体の配列の別の表があり、それらは、独自のアルゴリズムにおけるそのスコアに基づいて、ヒト遺伝子の発現を標的とするための最良配列として優先順位がつけられている。
本発明の遺伝子を阻害する分子および組成物を本明細書中に詳細に記載し、前記分子および/または組成物のうちの任意のものを、前記状態の任意のものに罹患している対象の治療に有益に用い得る。
本発明のsiRNA化合物は、たとえば、活性を増加させ得る、安定性を増加させ得る、およびまたは毒性を最小限にし得る構造および修飾を保有する。本発明のsiRNAの新規修飾は、標的遺伝子の発現、特に本明細書中に記載した標的遺伝子発現の抑制または低下に有用な二本鎖RNAに、有益に適用する。
特定の標的遺伝子および好ましい適応症の詳細を、本明細書中以下の表Aに表す。
Figure 2014210789

Figure 2014210789

ARDS:急性呼吸窮迫症候群;AMD:加齢黄斑変性症;COPD:慢性閉塞性肺疾患;ARF:急性腎不全;SCI:脊髄傷害、ION:虚血性眼球神経障害。
表Aは、配列番号1〜48として示したmRNAのポリヌクレオチド配列のgi(GeneInfo識別子)およびアクセッション番号を提供する。対応するポリペプチドは、配列番号49〜96に記載する。上記表Aに記載した遺伝子を、以下により詳細に説明する。
(1)腫瘍タンパク質p53結合タンパク質、2(TP53BP2):
遺伝子の別名:BBP;53BP2;ASPP2;p53BP2;PPP1R13A、AI746547、X98550
この遺伝子は、p53相互作用タンパク質のASPP(p53のアポトーシス刺激タンパク質)ファミリーのメンバーをコードしている。対応するタンパク質は、タンパク質−タンパク質の相互作用に関与する4つのアンキリン反復およびSH3ドメインを含有する。これは細胞質の核周囲領域に局在しており、p53ファミリーメンバーを含めた他の制御分子との相互作用によってアポトーシスおよび細胞成長を制御する。様々なアイソフォームをコードしている複数の転写変異体が、この遺伝子で見つかっている。ヒトTP53BP2のmRNA転写変異体1および2のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号1および2であり、対応するポリペプチド配列は、それぞれ配列番号49〜50に記載されている。
(2)ロイシンリッチリピートおよびデスドメイン含有(LRDD)
遺伝子の別名:PIDD;MGC16925;DKFZp434D229、1200011D09Rik、AU042446
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、ロイシンリッチリピートおよびデスドメイン(LRDD)を含有する。このタンパク質は、Fas(TNFRSF6)結合デスドメイン(FADD)およびMAP−キナーゼ活性化デスドメイン含有タンパク質(MADD)などの他のデスドメインタンパク質と相互作用することが示されており、したがって、細胞死関連シグナル伝達プロセスにおいてアダプタータンパク質として機能し得る。この遺伝子のマウス対応物の発現は、腫瘍抑制因子p53によって陽性に制御されること、およびDNA損傷に応答して細胞アポトーシスを誘発することが見い出され、これは、この遺伝子の、p53依存性アポトーシスのエフェクターとしての役割を示唆している。明白に異なるアイソフォームをコードしている、3つの選択的スプライシングされた転写変異体が報告されている。ヒトLRDD転写変異体2、1および3のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号3〜5に記載されており、対応するポリペプチド配列は、それぞれ配列番号51〜53に記載されている。
国際公開公報WO01/18037号は、LRDDのポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列を開示している。国際公開公報WO03/087368号は、遺伝子を阻害するための組成物および方法を教示している。
(3)チトクロムb−245、αポリペプチド(CYBA)
遺伝子の別名:チトクロムb軽鎖;チトクロムb(558)α−サブユニット;チトクロムb、αポリペプチド;フラボチトクロムb−558αポリペプチド;p22−phox。
チトクロムbは、軽鎖(α)および重鎖(β)からなる。この遺伝子は、食細胞の殺微生物オキシダーゼ系の主要な構成要素として提案されている、軽αサブユニットをコードしている。この遺伝子中の突然変異は、活性食細胞によるこれらの細胞の殺微生物活性に重要なスーパーオキシドの産生が不全であることによって特徴づけられている、常染色体劣勢の慢性肉芽腫性疾患(CGD)に関連している。ヒトCYBAのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号6に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号54に記載されている。
国際公開公報WO2005/103297号は、p22phox活性の変調を教示している。
(4)活性化転写因子3(ATF3)
遺伝子の別名:ATF3δZip2;ATF3δZip2c;ATF3δZip3、LRG−21、LRF−1
ATF3は、哺乳動物活性化転写因子/cAMP応答性配列結合(CREB)タンパク質の転写因子ファミリーのメンバーである。2つの異なるアイソフォームをコードしている複数の転写変異体が、この遺伝子で見つかっている。より長いアイソフォームは、ATF結合配列を有するプロモーターからの転写を、活性化するよりも抑制する。より短いアイソフォーム(δZip2)は、ロイシンジッパータンパク質二量体化モチーフを欠き、DNAと結合せず、また、恐らくは阻害性補因子をプロモーターから離して隔絶することによって、転写を刺激する。選択的スプライシングが標的遺伝子の制御に生理的に重要であり得る可能性がある。ヒトATF3転写変異体3、1および2のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号7〜9に記載されており、対応するポリペプチド配列はそれぞれ配列番号55〜57に記載されている。
米国特許公開第2003/0125277号は、ATF3に対するアンチセンスを教示している。国際公開公報WO2005/103297号は、神経疾患を治療する方法に関する。
(5)カスパーゼ2、アポトーシス関連システインペプチダーゼ(神経前駆細胞発現、発生的ダウンレギュレーション2(CASP2)
遺伝子の別名:CASP−2、ICH−IL、ICH−1L/1S、ICH1、NEDD2;ICH−1プロテアーゼ;NEDD2アポトーシス制御遺伝子;カスパーゼ2、アポトーシス関連システインプロテアーゼ。
この遺伝子はシステイン−アスパラギン酸プロテアーゼ(カスパーゼ)ファミリーのメンバーであるタンパク質をコードしている。カスパーゼの逐次的な活性化は、細胞アポトーシスの実行段階に中心的な役割を果たす。カスパーゼは不活性の酵素前駆体として存在し、保存されたアスパラギン酸残基でタンパク質分解性のプロセッシングを受けて大小2つのサブユニットを生じ、これらが二量体化して活性酵素を形成する。このタンパク質のタンパク質分解的切断は、様々なアポトーシス刺激によって誘発される。この遺伝子の選択的スプライシングは、様々なアイソフォームをコードする複数の転写変異体をもたらす。ヒトCASP2転写変異体1および3のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号10〜11に記載されており、対応するポリペプチド配列はそれぞれ配列番号58〜59に記載されている。
米国特許第6,083,735号は、Casp2の選択的スプライシング産物に関する。米国特許第5,929,042号および第7,223,856号は、神経変性障害を治療するための特異的Casp2アンチセンス化合物を開示している。国際公開公報WO02/024720号は、Casp2アンチセンスを教示している。国際公開公報WO02/034201号は、糖尿病性網膜症を治療する方法を開示しており、WO03/05821号は、アポトーシス関連遺伝子の阻害に関し、WO2004/009797号は、Casp2アンチセンスを教示しており、WO2004/103389号は、細胞死を予防する方法に関する。
(6)NADPHオキシダーゼ3(NOX3)
遺伝子の別名:GP91〜3、MGC124289、het、nmf250;NADPHオキシダーゼ触媒サブユニット様3、NADPHオキシダーゼ1;頭部傾斜
NOX3などのNADPHオキシダーゼは、多くの細胞種中に見つかる形質膜結合酵素である。これらは、NADPHを電子供与体として用いた酸素の1−電子還元によって、スーパーオキシドの産生を触媒する。ヒトNOX3のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号12に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号60に記載されている。
国際公開公報WO2005/119251号は、聴覚損失を治療する方法に関する。
(7)ハラキリ、BCL2相互作用タンパク質(BH3のみを含有)(HRK)
遺伝子の別名:DP5、Bid3;BCL2相互作用タンパク質;アポトーシス活性化剤Hrk;BH3相互作用(BCL2ファミリーと)ドメイン、アポトーシス作用剤。
アポトーシスの活性化剤として、Hrkは、死抑制タンパク質Bcl−2およびBcl−X(L)との相互作用によってアポトーシスを制御する。HRKタンパク質は、BIKのBCL2相同性ドメイン−3(BH3)モチーフに類似していた8個のアミノ酸の領域以外は、他のBCL2ファミリーメンバーとの有意な相同性を欠く。HRKは、BH3ドメインを介してBCL2およびBCLXLと相互作用するが、死促進BCL2関連タンパク質BAX、BAK、またはBCLXSとは相互作用しない。HRKは、BCL2およびBCLXLについて以前に報告されているものと類似のパターンで、細胞内オルガネラの膜に局在化する。ヒトHRKのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号13に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号61に記載されている。
(8)補体成分1、q小成分結合タンパク質(C1QBP)
遺伝子の別名:GC1QBP、HABP1、SF2p32、gC1Q−R、gC1qR、p32、RP23−83I13.1、AA407365、AA986492、D11Wsu182e、MGC91723;C1q球状ドメイン結合タンパク質;ヒアルロナン結合タンパク質1;スプライシング因子SF2関連タンパク質。
ヒト補体小成分C1qは、血清補体系の最初の構成要素を与えるためにC1rおよびC1sと会合する。この遺伝子によってコードされているタンパク質は、C1q分子の球状頭部と結合してC1の活性化を阻害することが知られている。また、このタンパク質は、プレmRNAスプライシング因子SF2のp32サブユニット、およびヒアルロン酸−結合タンパク質としても同定されている。ヒトC1QBPのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号14に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号62に記載されている。
(9)BCL2/アデノウイルスE1B 19kDa相互作用タンパク質3(BNIP3)
遺伝子の別名:NIP3、MGC93043;BCL2/アデノウイルスE1B 19kD相互作用タンパク質3、ミトコンドリア産物のためのBCL2/アデノウイルスE1B 19kDa相互作用タンパク質3核遺伝子。
この遺伝子は、BCL2/アデノウイルスE1B 19kd相互作用タンパク質(BNIP)ファミリーのメンバーである。これは、ウイルス誘発性の細胞死の保護を担っているE1B 19kDaタンパク質、およびやはりアポトーシスプロテクターであるBCL2のE1B 19kDa様配列と相互作用する。この遺伝子は、アポトーシス促進機能と関連づけられているBH3ドメインおよび膜貫通ドメインを含有する。この遺伝子によってコードされている二量体ミトコンドリアタンパク質は、BCL2の存在下でもアポトーシスを誘発することが知られている。ヒトBNIP3のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号15に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号63に記載されている。
米国特許第5,858,678号は、BNIP3のポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列に関する。国際公開公報WO2004/009780号は、虚血誘発性の細胞損傷を予防する方法を開示している。
(10)マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ8(MAPK8)
遺伝子の別名:JNK;JNK1;PRKM8;SAPK1;JNK1A2;JNK21B1/2;JNK1αプロテインキナーゼ;JNK1βプロテインキナーゼ;c−Jun N末端キナーゼ1;マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ8転写変異体2;プロテインキナーゼJNK1;ストレス活性化プロテインキナーゼJNK1。
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、MAPキナーゼファミリーのメンバーである。MAPキナーゼは、複数の生化学的シグナルの組込み点として作用し、増殖、分化、転写制御および発生などの様々な細胞プロセスに関与している。このキナーゼは様々な細胞刺激によって活性化され、特異的転写因子を標的とし、したがって、細胞刺激に応答して前初期遺伝子発現を媒介する。腫瘍壊死因子α(TNF−α)によるこのキナーゼの活性化が、TNF−α誘発性アポトーシスに必要であることが見い出されている。また、このキナーゼは、チトクロムc媒介性の細胞死経路に関連していると考えられているUV照射誘発性アポトーシスにも関与している。この遺伝子のマウス対応物の研究により、T細胞増殖、アポトーシスおよび分化におけるその役割が示唆された。明白に異なるアイソフォームをコードしている、4つの選択的スプライシングされた転写変異体が報告されている。MAPK8転写変異体2、1、3および4のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号16〜19に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号64〜67に記載されている。
国際公開公報WO99/09214号および米国特許第5,877,309号は、JNKファミリーメンバーに対するアンチセンスを開示している。
(11)マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ14(MAPK14)
遺伝子の別名:CSBP1;CSBP2;CSPB1;EXIP;Mxi2;PRKM14;PRKM15;RK;SAPK2A;p38;p38α;MGC102436;p38MAPK;CSBP;Exip;Hog;MGC105413;p38Hog;Csaids結合タンパク質;MAPキナーゼMxi2;MAX相互作用タンパク質2;サイトカイン抑制性抗炎症薬結合タンパク質;p38MAPキナーゼ;p38マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ;p38αExip;ストレス活性化プロテインキナーゼ2A、tRNA合成酵素補因子p38。
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、複数の生化学的シグナルの組込み点として作用し、増殖、分化、転写制御および発生などの様々な細胞プロセスに関与している、MAPキナーゼファミリーのメンバーである。このキナーゼは、様々な環境ストレスおよび炎症誘発サイトカインによって活性化される。活性化は、MAPキナーゼキナーゼ(MKK)によるそのリン酸化、またはMAP3K7IP1/TAB1タンパク質とのその相互作用によって始動されるその自己リン酸化を必要とする。このキナーゼの基質には、転写調節因子ATF2、MEF2C、およびMAX、細胞周期制御因子CDC25B、ならびに腫瘍抑制因子p53が含まれ、これにより、ストレス関連転写および細胞周期の制御、ならびに遺伝毒性のストレス応答におけるその役割が示唆される。明白に異なるアイソフォームをコードしている、この遺伝子の4つの選択的スプライシングされた転写変異体が報告されている。ヒトMAPK14転写変異体2、4、1および3のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号20〜23に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号68〜71に記載されている。
国際公開公報WO2000/59919号およびWO2005/016947ならびに米国特許第6,140,124号および第6,448,079号は、p38アンチセンス阻害を教示している。
(12)Ras関連C3ボツリヌス毒素基質1(rhoファミリー、低分子量GTP結合タンパク質Rac1;RAC1)
遺伝子の別名:MGC111543、MIG5、TC−25、p21−Rac1;遊走誘発遺伝子5;遊走誘発タンパク質5;ras関連C3ボツリヌス毒素基質1;rhoファミリー、低分子量GTP結合タンパク質Rac1、ras関連C3ボツリヌス毒素基質1(rhoファミリー低分子量GTP結合タンパク質Rac1)
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、低分子量GTP結合タンパク質のRASスーパーファミリーに属するGTPaseである。このスーパーファミリーのメンバーは、細胞成長の調節、細胞骨格の再編成、およびプロテインキナーゼの活性化を含めた、多様なアレイの細胞事象を制御する。この遺伝子のいくつかの選択的スプライシングされた転写変異体が記載されているが、これらの変異体の一部の完全長の性質は決定されていない。ヒトRAC1転写変異体1c、1bおよび1のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号24〜26に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号72〜74に記載されている。
米国特許第6,180,597号は、内皮細胞の一酸化窒素合成酵素レベルを増加させるrhoGTPase阻害剤に関する。国際公開公報WO01/15739号は、rhoファミリーメンバーのアンチセンス変調を教示している。国際公開公報WO2004/042052号は、TNF−αの分泌を抑制する方法を教示している。
(13)グリコーゲン合成酵素キナーゼ3β(GSK3B)
遺伝子の別名:7330414F15Rik、8430431H08Rik、C86142、GSK−3、GSK−3β、GSK3
グリコーゲン合成酵素キナーゼ−3(GSK3)は、ホスホリル化および失活化グリコーゲン合成酵素として最初に同定された、プロリン指向性セリン−スレオニンキナーゼである。2つのアイソフォーム、すなわちα(GSK3A;MIM606784)およびβが、高い度合のアミノ酸相同性を示す(StambolicおよびWoodgett、Biochem J.、1994、303(第3部):701〜4)。GSK3Bは、エネルギー代謝、神経細胞発生、および身体パターン形成に関与している(Plyte他、Biochim Biophys Acta.、1992.1114(2〜3):147〜62)。ヒトGSK3BのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号27に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号75に記載されている。
米国特許第6,323,029号は、GSK3Bのアンチセンス阻害に関する。
(14)プリン作動性受容体P2X、リガンド開口型イオンチャネル、7(P2RX7)
遺伝子の別名:MGC20089、P2X7、AI467586;ATP受容体;P2Xプリン受容体7;P2X7受容体;P2Z受容体;プリン作動性受容体P2X7。
この遺伝子の産物は、ATPのプリン受容体のファミリーに属する。この受容体はリガンド開口型イオンチャネルとして機能し、大分子に透過性の膜孔の形成を介したマクロファージのATP依存性溶解を担っている。細胞質中のATPによるこの核内受容体の活性化は、細胞活性を遺伝子発現の変化に連結させることができる機構であり得る。様々なアイソフォームをコードする、複数の選択的スプライシングされた変異体が同定されているが、一部はナンセンス媒介分解(NMD)基準に当てはまる。ヒトP2RX7のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号28に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号76に記載されている。
(15)一過性受容体電位陽イオンチャネル、サブファミリーM、メンバー2(TRPM2)
遺伝子の別名:EREG1、KNP3、LTRPC2、MGC133383、NUDT9H、NUDT9L1、TRPC7、9830168K16Rik、C79133、Trp7、Trrp7;エストロゲン応答性配列関連遺伝子1;長期一過性受容体電位チャネル2;一過性受容体電位チャネル7、一過性受容体電位陽イオンチャネル、サブファミリーM、メンバー2(Trpm2);一過性受容体電位チャネル7;一過性受容体タンパク質7。
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、遊離細胞内ADP−リボースによって制御されているカルシウム透過性陽イオンチャネルである。コードされているタンパク質は酸化的ストレスによって活性化され、細胞死に対する感受性を与える。ヒトTRPM2のポリヌクレオチド配列は配列番号29に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号77に記載されている。(異なるアイソフォームSおよびLをコードしている2つの転写変異体がこの遺伝子で見つかっている。S変異体(配列番号30)は、配列決定エラーを含有し、存在しないため、NCBIによって削除された)。
(16)ポリ(ADP−リボース)グリコヒドロラーゼ(PARG)
遺伝子の別名:PARG99;ポリ(ADP−リボース)グリコヒドロラーゼ
PARGは、染色体タンパク質の可逆的共有結合モディファイヤーであるポリ(ADP−リボース)の異化を担っている主要な酵素である。このタンパク質は多くの組織中に見つかり、より小さな活性産物を生じるタンパク質分解に供され得る。ヒトPARGのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号31に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号79に記載されている。
(17)CD38分子(CD38)
遺伝子の別名:T10、Cd38−rs1;ADP−リボシル環化酵素/環状ADP−リボース加水分解酵素;CD38抗原;CD38抗原(p45);環状ADP−リボース加水分解酵素。
CD38は、細胞および組織、特に白血球中で広く発現されている新規の多機能的エクトエンザイムである。また、CD38は、細胞接着、シグナル伝達およびカルシウムシグナル伝達においても機能する。ヒトCD38のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号32に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号80に記載されている。
(18)STEAPファミリーメンバー4(STEAP4)
遺伝子の別名:DKFZp666D049、FLJ23153、STAMP2、TIARP、TNFAIP9、1110021O17Rik、AI481214、ドゥドゥリン(dudulin)4;6回膜貫通前立腺タンパク質2;腫瘍壊死因子α−誘発タンパク質9;腫瘍壊死α誘発脂肪関連タンパク質、TNFα誘発脂肪関連タンパク質;腫瘍壊死因子α誘発タンパク質9。
膜タンパク質は、脂肪組織中のTNF−αおよびIL−6によって誘発される。IL−6およびTNF−αはどちらも脊髄傷害モデルにおいて制御されていないことが示され(Ahn他、BBRC、2006、348(2):560〜70)、アポトーシス事象を促進すると考えられている。ヒトSTEAP4のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号33に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号81に記載されている。
(19)骨形成タンパク質2(BMP2)
遺伝子の別名:BMP2A、AI467020、BC069214CR618407、M22489
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、トランスフォーミング成長因子−β(TGFB)スーパーファミリーに属する。コードされているタンパク質はジスルフィド結合したホモ二量体として作用し、骨および軟骨の形成を誘発する。ヒトBMP2のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号34に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号82に記載されている。
本出願の譲受人に共同譲渡された国際公開公報WO2005/041857号は、虚血および神経系疾患を治療するためのBMP阻害に関する。
(20)ギャップ結合タンパク質、α1、43kDa(コネキシン43、GJA1)
遺伝子の別名:CX43、DFNB38、GJAL、ODD、ODDD、ODOD、SDTY3、MGC93610、AU042049、AW546267、Cnx43、CX43α1、Gja−1、Npm1、ギャップ結合タンパク質、α様;眼歯指形成異常(III型合指症)、ギャップ結合タンパク質α1 43kD;ギャップ結合タンパク質、α1、43kD、α1コネキシン。
ギャップ結合タンパク質α1は、コネキシン遺伝子のタンパク質ファミリーのメンバーであり、心臓におけるギャップ結合の構成要素であり、心臓の同期収縮および胚発生において重大な役割を持つと考えられている。コネキシン43は、心筋の細胞−細胞カップリングを制御するいくつかのプロテインキナーゼの標的となっている。関連するイントロンの無いコネキシン43擬似遺伝子であるGJA1Pは、染色体5にマッピングされている。ヒトGJA1のmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号35に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号83に記載されている。
米国特許第7,098,190号は、とりわけ創傷および脊髄傷害を治療するためのアンチセンス化合物を教示している。
(21)TYROタンパク質チロシンキナーゼ結合タンパク質(TYROBP)
遺伝子の別名:DAP12、KARAP、PLOSL、Ly83;DNAX−活性化タンパク質12;キラー活性化受容体関連タンパク質。
この遺伝子は、その細胞質ドメイン内に免疫受容体チロシン系活性化モチーフ(ITAM)を含有する膜貫通シグナル伝達ポリペプチドをコードしている。このタンパク質は、キラー細胞阻害受容体(KIR)の膜糖タンパク質ファミリーと会合して、活性化シグナル伝達配列として作用し得る。このタンパク質は、ζ鎖(TCR)関連プロテインキナーゼ70kDa(ZAP−70)および脾臓チロシンキナーゼ(SYK)と結合して、シグナル伝達、骨モデリング、脳ミエリン化、および炎症において役割を果たし得る。この遺伝子内の突然変異は、硬化性白質脳症を伴う多嚢胞性脂肪膜性骨形成異常症(PLOSL)と関連づけられており、那須−ハコラ病としても知られている。その推定上の受容体である骨髄性細胞2上で発現される始動性受容体(TREM2)もPLOSLを引き起こす。明白に異なるアイソフォームをコードしている2つの選択的転写変異体が、この遺伝子で同定されている。他の選択的スプライシング変異体が記載されているが、その完全長の性質は決定されていない。ヒトTYROBP転写変異体1および2のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号36〜37に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号84〜85に記載されている。
(22)結合組織成長因子(CTGF)
遺伝子の別名:CCN2、HCS24、IGFBP8、MGC102839、NOV2、CTGRP、Fisp12、Hcs24、fisp−12;肥大性軟骨細胞特異的タンパク質24;インスリン様成長因子結合タンパク質8、FISP−12タンパク質;線維芽細胞誘発性分泌タンパク質;線維芽細胞誘発性分泌タンパク質;肥大性軟骨細胞特異的遺伝子産物24。
血管内皮細胞によって分泌された主要な結合組織マイトジェン誘引物質である。軟骨細胞の増殖および分化を促進する。ヒトCTGFのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号38に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号86に記載されている。
(23)分泌リンタンパク質1(SPP1)
遺伝子の別名:AA960535、AI790405、Apl−1、BNSP、BSPI、Bsp、ETA−1、Eta、OP、Opn、Opnl、Ric、Spp−1、ミノポンチン(minopontin)、OSP;44kDa骨リンタンパク質;44kDa骨リンタンパク質;骨シアロタンパク質I;オステオポンチン、初期Tリンパ球活性化1。
SSP1は、I型免疫をもたらす経路に必須の、インターフェロン−γおよびインターロイキン−12の産生の増強ならびにインターロイキン−10の産生の減少に関与しているサイトカインとして作用する分泌タンパク質である。ヒトSPP1転写変異体1、2および3のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号39〜41に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号87〜89に記載されている。
米国特許第6,458,590号ならびに米国特許公開第2004/0142865号および第2006/0252684号は、オステオポンチンの阻害に関する。
(24)レティキュロン4受容体(RTN4R)
遺伝子の別名:NGR、NOGOR、NgR1;Nogo−66受容体;UNQ330/PRO526;nogo受容体;レティキュロン4受容体前駆体。
この遺伝子は、レティキュロン4、オリゴデンドロサイトミエリン糖タンパク質およびミエリン関連糖タンパク質の受容体をコードしている。この受容体は軸索成長の阻害を媒介し、成人の中枢神経系において、軸索の再生および柔軟性の制御に役割を果たし得る。ヒトRTN4RのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号42に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号90に記載されている。
(25)アネキシンA2(ANXA2)
遺伝子の別名:ANX2、ANX2L4、CAL1H、LIP2、LPC2、LPC2D、P36、PAP−IV;アネキシンII、カルパクチンI重ポリペプチド;クロモビンディン(chromobindin)8;リポコルチンII;胎盤抗凝固タンパク質IV。
この遺伝子は、アネキシンファミリーのメンバーをコードしている。このカルシウム依存性リン脂質結合タンパク質ファミリーのメンバーは、細胞成長の制御およびシグナル伝達経路において役割を果たす。このタンパク質は自己分泌因子として機能し、これは破骨細胞形成および骨吸収を高める。この遺伝子は、それぞれ染色体4、9および10上に位置する3つの擬似遺伝子を有する。様々なアイソフォームをコードしている、複数の選択的スプライシングされた転写変異体が、この遺伝子で見つかっている。ヒトANXA2転写変異体1、3および2のポリヌクレオチド配列は配列番号43〜45に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号91〜93に記載されている。
(26)ras相同体遺伝子ファミリー、メンバーA(RHOA)
遺伝子の別名:ARH12、ARHA、RHO12、RHOH12、アメフラシ属(Aplysia)ras関連相同体12;癌遺伝子RHO H12;低分子量GTP結合タンパク質RhoA。
RHOAは、張力線維の形成においてアクチン細胞骨格を制御することが知られている低分子量GTPaseタンパク質である。これは、エフェクタータンパク質、すなわち軸索再生の阻害に到るrhoキナーゼ(ROCK)に作用する。Rho−A拮抗剤C3トランスフェラーゼを用いたin vitro研究では、ミエリン基質上の軸索成長が増強される一方で、in vivo研究は有効でなかった。ヒトRHOAのmRNAのポリヌクレオチド配列は配列番号46に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号94に記載されている。
(27)二重オキシダーゼ1(DUOX1)
遺伝子の別名:LNOX1、MGC138840、MGC138841、NOXEF1、THOX1 NADPH甲状腺オキシダーゼ1;フラビンタンパク質NADPHオキシダーゼ;ニコンチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸オキシダーゼ。
この遺伝子によってコードされているタンパク質は、糖タンパク質かつNADPHオキシダーゼファミリーのメンバーである。甲状腺ホルモンの合成は、甲状腺濾胞細胞の頂端膜に位置するタンパク質複合体によって触媒される。この複合体は、このコードされたタンパク質およびDUOX2が含まれる、ヨウ化物トランスポーター、チロペルオキシダーゼ、およびペルオキシドの産生系を含有する。このタンパク質は、ペルオキシダーゼ相同性ドメインおよびgp91phoxドメインをどちらも有する。同じタンパク質をコードしている2つの選択的スプライシングされた転写変異体が、この遺伝子について記載されている。ヒトDUOX1転写変異体1および2のポリヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号47〜48に記載されており、対応するポリペプチド配列は配列番号95〜96に記載されている。
「アポトーシス促進ポリペプチド」とは、スプライシング変異体、アイソフォーム、相同分子種、またはパラログなどを含めた、上記に記載した遺伝子のうちの任意のものによってコードされているポリペプチドをいう。
一態様によれば、本発明は、非修飾および修飾されたヌクレオチドを含む阻害性オリゴヌクレオチド化合物を提供する。化合物は、糖修飾、塩基修飾およびヌクレオチド間結合修飾からなる群から選択される少なくとも1個の修飾ヌクレオチドを含み、DNA、および、修飾ヌクレオチド、たとえば、ENA(エチレン架橋核酸;PNA(ペプチド核酸);アラビノシド;PACE(ホスホノアセテートおよびその誘導体)、鏡像異性体ヌクレオチド、または6炭糖類似体を有するヌクレオチド(たとえば六単糖もしくはモルホリノ)を含めたLNA(ロックされた核酸)を含有し得る。
一実施形態では、化合物は、少なくとも1つのリボヌクレオチドの糖部分上に2’修飾を含む(「2’糖修飾」)。特定の実施形態では、化合物は、2’0−アルキルもしくは2’−フルオロもしくは2’O−アリルまたは任意の他の2’糖修飾を、任意選択で代替位置上に含む。好ましい2’修飾は、2’O−メチル(2’メトキシ、2’OMe)である。
他の安定化する修飾も可能である(たとえば、オリゴマーの3’または5’末端上に付加される修飾ヌクレオチド)。一部の実施形態では、オリゴヌクレオチドの主鎖は修飾されており、リン酸−D−リボース部分を含むが、チオリン酸−D−リボース部分、リン酸ジエステルL−リボース部分、トリエステル、チオエート、2’−5’架橋主鎖(5’−2’とも呼び得る)、PACE修飾ヌクレオチド間結合または任意の他の種類の修飾も含有し得る。
他の修飾には、オリゴヌクレオチドの5’および/または3’末端への付加が含まれる。そのような末端修飾は、脂質、ペプチド、糖または他の分子であり得る。
また、本発明は、様々な遺伝子の発現をダウンレギュレーションする化合物、特に新規低分子干渉RNA(siRNA)、ならびに様々な疾患および病状の治療におけるこれらの新規siRNAの使用にも関する。治療する特定の疾患および状態は、急性腎不全(ARF)、聴覚損失、緑内障、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)および他の急性の肺や呼吸器の傷害、肺、腎臓、骨髄、心臓、膵臓、角膜または肝移植を含めた臓器移植における傷害(たとえば虚血再灌流傷害)、眼球虚血状態、臓器移植腎毒性、脊髄傷害、褥瘡、ドライアイ症候群、口腔粘膜炎、IONならびに慢性閉塞性肺疾患(COPD)である。
本発明で使用する好ましいsiRNAのリストを、表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)に提供する。それぞれの遺伝子について、19量体、21量体および23量体の配列の別のリストがあり、それらは、独自のアルゴリズムにおけるそのスコアに基づいて、ヒト遺伝子の発現を標的とするための最良配列として優先順位がつけられている。また、21量体または23量体のsiRNA配列は、本明細書中に開示する19量体の配列の5’および/または3’伸長によっても作製する。そのような伸長は、好ましくは、対応するmRNA配列に相補的である。特定の23量体オリゴマーは、優先順位が対応する19量体の順序であるこの方法によって考案した。
構造モチーフ
本発明によれば、siRNA化合物は、構造(A)〜(H)に記載の以下の修飾のうちの1つに従って、またはタンデムsiRNAもしくはRNAstarとして、化学的およびまたは構造的に修飾する。
一態様では、本発明は、構造(A)として記載する化合物を提供する:
(A)5’ (N)−Z 3’(アンチセンス鎖)
3’ Z’−(N’) 5’(センス鎖)
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
(N)の配列は、表D(D1〜D34)のうちの任意の1つに記載されており;ただし、(N)xおよび(N’)yのそれぞれが、50%を超える非修飾デオキシリボヌクレオチドまたは修飾デオキシリボヌクレオチドを含まない]。
本発明の好ましいアンチセンス配列は、TP53BP2、LRDD、CYBA、CASP2、NOX3、HRK、RAC1、RHOAおよびDUOX1に向けられた新規siRNA化合物であり、そのmRNAポリヌクレオチド配列をそれぞれ配列番号1〜2、3〜5、6、10〜11、12、13、24〜26、46および47〜48に記載する。
特定の実施形態では、本発明は、構造B(表Dの両方の鎖で交互に現れる2’−O−メチル修飾を有する構造)を有する化合物を提供する:
(B)5’ (N) 3’ アンチセンス鎖
3’ (N’)y 5’ センス鎖
(N)および(N’)のそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が、共有結合によって次のNまたはN’と結合した非修飾リボヌクレオチドまたは修飾リボヌクレオチドである、オリゴマーであり;
xおよびyのそれぞれ=19、21または23であり、(N)および(N’)は完全に相補的であり
(N)および(N’)のそれぞれ中の交互に現れるリボヌクレオチドは、リボヌクレオチドの糖残基中に2’−O−メチル修飾がもたらされるように修飾されており;
(N’)の配列は、(N)xに相補的な配列であり;(N)の配列は、表Dのうちの任意の1つに表す]。
一部の実施形態では、(N)および(N’)のそれぞれは、独立して、3’および5’末端でリン酸化されているまたはリン酸化されていない。
本発明の特定の実施形態では、交互に現れるリボヌクレオチドは、化合物のアンチセンスおよびセンス鎖の両方が修飾されている。
xおよびyのそれぞれ=19または23である特定の実施形態では、(N)の5’および3’末端のそれぞれのNは修飾されており;
(N’)の5’および3’末端のそれぞれのN’は修飾されていない。
xおよびyのそれぞれ=21である特定の実施形態では、(N)の5’および3’末端のそれぞれのNは修飾されておらず;
(N’)の5’および3’末端のそれぞれのN’は修飾されている。
特定の実施形態では、xおよびy=19である場合、siRNAは、2’−O−メチル(2’−OMe)基が、アンチセンス鎖(N)の第1、第3、第5、第7、第9、第11、第13、第15、第17および第19個目のヌクレオチド上に存在し、その全く同じ修飾、すなわち2’−OMe基が、センス鎖(N’)の第2、第4、第6、第8、第10、第12、第14、第16および第18個目のヌクレオチドに存在するように、修飾されている。様々な実施形態では、これらの特定のsiRNA化合物は、両末端で平滑末端化されている。
siRNAの新規構造C〜H
以下の構造モチーフがsiRNA化合物の設計に有用である。
一部の実施形態では、本発明は、構造(C)を有する化合物を提供する:
(C)5’ (N)x−Z 3’ アンチセンス鎖
3’ Z’−(N’)y 5’ センス鎖
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドおよび修飾デオキシリボヌクレオチドから独立して選択されるヌクレオチドであり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するヌクレオチドが共有結合によって次のヌクレオチドと結合しているオリゴマーであり、xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)x中で、ヌクレオチドは修飾されていないか、または、(N)xは、交互に現れる修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドを含み;それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央位置に位置するリボヌクレオチドは、修飾されているまたは修飾されていない、好ましくは修飾されておらず;
(N’)yは、末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、鏡像異性体ヌクレオチド、二環状ヌクレオチド、2’−糖修飾ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N’)y中の複数のヌクレオチドが修飾されている場合は、修飾ヌクレオチドは連続していてよく;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが結合している任意のオリゴマーの3’末端で共有結合している1〜5個のデオキシリボヌクレオチドであり;
(N’)の配列は、(N)xに対して実質的に相補的な配列を含み;(N)の配列は、遺伝子から転写されたmRNA中の約18〜約40個の連続したリボヌクレオチドに対して実質的に相補的なアンチセンス配列を含む]。
特定の実施形態では、(N)の配列を、表A〜Dのいずれか1つに表す。
特定の実施形態では、x=y=19であり、(N)x中で、それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央に位置するリボヌクレオチドは修飾されていない。したがって、x=19である化合物では、(N)xは、位置1、3、5、7、9、11、13、15、17および19に2’−O−メチル糖修飾リボヌクレオチドを含む。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置5にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置6にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置15にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置14にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置1、2、3、7、9、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置5にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置1、2、3、5、7、9、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置6にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置1、2、3、5、7、9、11、13、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置15にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置1、2、3、5、7、9、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置14にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、7、9、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置5にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置1、2、4、6、7、9、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置5にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、14、16、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置15にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置1、2、3、5、7、9、11、13、14、16、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置15にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置7にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置8にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置9にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置10にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置11にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、13、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置12にさらに含み得る。他の実施形態では、(N)xは、位置2、4、6、8、11、15、17および19に2’OMe修飾リボヌクレオチドを含み、少なくとも1つの脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを、たとえば位置13にさらに含み得る。
さらに他の実施形態では、(N)xは、標的遺伝子と比較して少なくとも1つのヌクレオチドミスマッチを含む。特定の好ましい実施形態では、(N)xは、位置5、6、または14に単一のヌクレオチドミスマッチを含む。構造(C)の一実施形態では、(N’)yの5’および3’末端の一方または両方の少なくとも2個のヌクレオチドは、2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。特定の好ましい実施形態では、x=y=19またはx=y=23であり;(N)x中で、ヌクレオチドは修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドが交互し、それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央に位置するリボヌクレオチドは修飾されておらず;(N’)yの3’末端の3個のヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている(本明細書中で構造Iとして記載する)。他の好ましい実施形態では、x=y=19またはx=y=23であり;(N)x中で、ヌクレオチドは修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドが交互し、それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央に位置するリボヌクレオチドは修飾されておらず;(N’)yの5’末端の4個の連続したヌクレオチドは、3つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。さらなる実施形態では、(N)yの中央位置に位置するさらなるヌクレオチドは、その糖上で2’−O−メチルで修飾され得る。別の好ましい実施形態では、(N)x中で、ヌクレオチドは、2’−O−メチル修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドが交互し、(N’)y中で、5’末端の4個の連続したヌクレオチドは、3つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、5’末端ヌクレオチドまたは5’末端の2個もしくは3個の連続したヌクレオチドは、3’−O−メチル修飾を含む。
構造Cの特定の好ましい実施形態では、x=y=19であり、(N’)y中で、少なくとも1つの位置が脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを含み、好ましくは5つの位置が脱塩基または反転脱塩基擬似ヌクレオチドを含む。様々な実施形態では、以下の位置が脱塩基または反転脱塩基を含む:位置1および16〜19、位置15〜19、位置1〜2および17〜19、位置1〜3および18〜19、位置1〜4および19ならびに位置1〜5。(N’)yは、少なくとも1つのLNAヌクレオチドをさらに含み得る。
構造Cの特定の好ましい実施形態では、x=y=19であり、(N’)y中で、少なくとも1つの位置のヌクレオチドは、鏡像異性体ヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチドおよび2’−5’ヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドを含む。
構造Cの特定の好ましい実施形態では、x=y=19であり、(N’)yは鏡像異性体ヌクレオチドを含む。様々な実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−DNAヌクレオチドである。特定の実施形態では、L−DNAはL−デオキシリボシチジンである。一部の実施形態では、(N’)yは、位置18にL−DNAを含む。他の実施形態では、(N’)yは、位置17および18にL−DNAを含む。特定の実施形態では、(N’)yは、位置2ならびに位置17および18の一方または両方にL−DNA置換を含む。特定の実施形態では、(N’)yは、5’−O−メチルDNAなどの5’末端キャップヌクレオチドまたはオーバーハングなどの脱塩基もしくは反転脱塩基擬似ヌクレオチドをさらに含む。
さらに他の実施形態では、(N’)yは、標的遺伝子と比較して少なくとも1つのヌクレオチドミスマッチを含む。特定の好ましい実施形態では、(N’)yは、位置6、14、または15に単一のヌクレオチドミスマッチを含む。
さらに他の実施形態では、(N’)yは、位置15にDNAを含み、位置17および18の一方または両方にL−DNAを含む。その構造中で、位置2にL−DNAまたは脱塩基擬似ヌクレオチドが含まれ得る。
x=y=21またはx=y=23である、構造Cの他の実施形態が想定される。これらの実施形態では、上述した(N’)yの修飾は、位置15、16、17、18上である代わりに、21量体では位置17、18、19、20上にあり、23量体では位置19、20、21、22上にある。同様に、位置17および18の一方または両方の修飾は、21量体では位置19または20の一方または両方にあり、23量体では位置21および22の一方または両方にある。19量体中のすべての修飾を、21および23量体について同様に調節する。
構造(C)の様々な実施形態によれば、(N’)y中で、3’末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって連結している。好ましい一実施形態では、(N’)yの3’末端の4個の連続したヌクレオチドは、3つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、2’−5’リン酸ジエステル結合を形成する2’−5’ヌクレオチドのうちの1つまたは複数は、3’−O−メチル糖修飾をさらに含む。好ましくは、(N’)yの3’末端ヌクレオチドは、2’−O−メチル糖修飾を含む。構造Cの特定の好ましい実施形態では、x=y=19であり、(N’)y中で、位置15、16、17、18および19の2個以上の連続したヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドを含む。様々な実施形態では、2’−5’ヌクレオチド間結合を形成するヌクレオチドは、3’デオキシリボースヌクレオチドまたは3’メトキシヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、(N’)y中の位置17および18のヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されている。他の実施形態では、(N’)y中の位置16、17、18、16〜17、17〜18、または16〜18のヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されている。
特定の実施形態では、(N’)yは、位置2にL−DNAを含み、位置16、17、18、16〜17、17〜18、または16〜18に2’−5’ヌクレオチド間結合を含む。特定の実施形態では、(N’)yは、位置16、17、18、16〜17、17〜18、または16〜18に2’−5’ヌクレオチド間結合を含み、5’末端キャップヌクレオチドを含む。
構造(C)の様々な実施形態によれば、(N’)y中で、どちらかの末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したヌクレオチド、または5’および3’末端のそれぞれの2〜8個の修飾ヌクレオチドは、独立して、鏡像異性体ヌクレオチドである。一部の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−リボヌクレオチドである。他の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−デオキシリボヌクレオチドである。鏡像異性体ヌクレオチドは、糖もしくは塩基部分またはヌクレオチド間結合中でさらに修飾されていてもよい。
構造(C)の好ましい一実施形態では、(N’)yの3’末端ヌクレオチドまたは3’末端の2個もしくは3個の連続したヌクレオチドは、L−デオキシリボヌクレオチドである。
構造(C)の他の実施形態では、(N’)y中で、どちらかの末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したリボヌクレオチド、または5’および3’末端のそれぞれの2〜8個の修飾ヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチドである。一部の実施形態では、2’糖修飾は、アミノ、フルオロ、アルコキシまたはアルキル部分の存在を含む。特定の実施形態では、2’糖修飾はメトキシ部分を含む(2’−OMe)。
一連の好ましい実施形態では、(N’)yの5’末端の3、4または5個の連続したヌクレオチドは、2’−OMe修飾を含む。別の好ましい実施形態では、(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2’−O−メチル修飾を含む。
構造(C)の一部の実施形態では、(N’)y中で、どちらかの2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、または5’および3’末端のそれぞれの2〜8個の修飾ヌクレオチドは、独立して、二環状ヌクレオチドである。様々な実施形態では、二環状ヌクレオチドはロックされた核酸(LNA)である。2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸(ENA)がLNAの一種である(以下参照)。
様々な実施形態では、(N’)yは、5’末端または3’および5’末端の両方に修飾ヌクレオチドを含む。
構造(C)の一部の実施形態では、(N’)yの5’および3’末端の一方または両方の少なくとも2個のヌクレオチドは、P−エトキシ主鎖修飾によって結合されている。特定の好ましい実施形態では、x=y=19またはx=y=23であり;(N)x中で、ヌクレオチドは修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドが交互し、それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央位置に位置するリボヌクレオチドは修飾されておらず;(N’)yの3’末端または5’末端の4個の連続したヌクレオチドは、3つのP−エトキシ主鎖修飾によって結合されている。別の好ましい実施形態では、(N’)yの3’末端または5’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つのP−エトキシ主鎖修飾によって結合されている。
構造(C)の一部の実施形態では、(N’)y中で、5’および3’末端のそれぞれの2、3、4、5、6、7または8個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、鏡像異性体ヌクレオチド、2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されたヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチドまたは二環状ヌクレオチドである。一実施形態では、(N’)yの5’および3’末端の修飾は同一である。好ましい一実施形態では、(N’)yの5’末端の4個の連続したヌクレオチドは、3つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。別の実施形態では、(N’)yの5’末端の修飾は、(N’)yの3’末端の修飾とは異なる。具体的な一実施形態では、(N’)yの5’末端の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、(N’)yの3’末端の修飾ヌクレオチドは、2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。別の具体的な実施形態では、(N’)yの5’末端の3個の連続したヌクレオチドはLNAヌクレオチドであり、(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。(N)x中で、ヌクレオチドは修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドが交互し、それぞれの修飾リボヌクレオチドは、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央に位置するリボヌクレオチドは修飾されていないか、または(N)x中のリボヌクレオチドは修飾されていない。
構造(C)の別の実施形態では、本発明は、x=y=19またはx=y=23であり;(N)x中で、ヌクレオチドは修飾リボヌクレオチドおよび非修飾リボヌクレオチドが交互し、それぞれの修飾リボヌクレオチドが、その糖上に2’−O−メチルを有するように修飾されており、(N)xの中央に位置するリボヌクレオチドが修飾されておらず;(N’)yの3’末端の3個のヌクレオチドが、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)yの5’末端の3個のヌクレオチドがENAなどのLNAである、化合物を提供する。
構造(C)の別の実施形態では、(N’)yの5’末端の5個の連続したヌクレオチドは、2’−O−メチル糖修飾を含み、(N’)yの3’末端の2個の連続したヌクレオチドはL−DNAである。
さらに別の実施形態では、本発明は、x=y=19またはx=y=23であり;(N)xが非修飾リボヌクレオチドからなり;(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドが、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)yの5’末端の3個の連続したヌクレオチドがENAなどのLNAである、化合物を提供する。
構造(C)の他の実施形態によれば、(N’)y中で、5’もしくは3’末端ヌクレオチド、またはどちらかの末端の2、3、4、5もしくは6個の連続したヌクレオチド、または5’および3’末端のそれぞれの1〜4個の修飾ヌクレオチドは、独立して、ホスホノカルボキシレートまたはホスフィノカルボキシレートヌクレオチドである(PACEヌクレオチド)。一部の実施形態では、PACEヌクレオチドはデオキシリボヌクレオチドである。一部の好ましい実施形態では、(N’)y中で、5’および3’末端のそれぞれの1個または2個の連続したヌクレオチドは、PACEヌクレオチドである。PACEヌクレオチドおよび類似体の例は、どちらも参考として組み込まれている、米国特許第6,693,187号および第7,067,641号に開示されている。
さらなる実施形態では、本発明は、構造(D)を有する化合物を提供する:
(D)5’ (N)x−Z 3’ アンチセンス鎖
3’ Z’−(N’)y 5’ センス鎖
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドまたは修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するヌクレオチドが共有結合によって次のヌクレオチドと結合しているオリゴマーであり、xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xは、3’末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N’)yは、5’末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれ中で、修飾および非修飾のヌクレオチドは交互に現れず;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが結合している任意のオリゴマーの3’末端で共有結合している1〜5個のデオキシリボヌクレオチドであり;
(N’)の配列は、(N)xに対して実質的に相補的な配列であり;(N)の配列は、遺伝子から転写されたmRNA中の約18〜約40個の連続したリボヌクレオチドに対して実質的な同一性を有するアンチセンス配列を含む]。
特定の実施形態では、(N)の配列および相補的な(N’)yを、表A〜Dのいずれか1つに表す。
構造(D)の一実施形態では、x=y=19またはx=y=23であり;(N)xは、2個の連続したヌクレオチドが1つの2’−5’ヌクレオチド間結合によって3’末端で結合されている、非修飾リボヌクレオチドを含み;(N’)yは、2個の連続したヌクレオチドが1つの2’−5’ヌクレオチド間結合によって5’末端で結合されている、非修飾リボヌクレオチドを含む。
一部の実施形態では、x=y=19またはx=y=23であり;(N)xは、3’末端の3個の連続したヌクレオチドが、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって一緒に結合されている、非修飾リボヌクレオチドを含み;(N’)yは、5’末端の4個の連続したヌクレオチドが3つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって一緒に結合されている、非修飾リボヌクレオチドを含む(本明細書中で構造IIとして記載する)。
構造(D)の様々な実施形態によれば、(N)xの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、および(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって連結されている。
構造(D)の好ましい一実施形態によれば、(N’)yの5’末端の4個の連続したヌクレオチドは、3つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)xの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。(N’)yの5’末端の3個のヌクレオチドおよび(N’)xの3’末端の2個のヌクレオチドも3’−O−メチル修飾を含み得る。
構造(D)の様々な実施形態によれば、(N)xの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したヌクレオチド、および(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、鏡像異性体ヌクレオチドである。一部の実施形態では、鏡像体はL−リボヌクレオチドである。他の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−デオキシリボヌクレオチドである。
構造(D)の他の実施形態では、(N)xの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、および(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチドである。一部の実施形態では、2’糖修飾は、アミノ、フルオロ、アルコキシまたはアルキル部分の存在を含む。特定の実施形態では、2’糖修飾はメトキシ部分を含む(2’−OMe)。
構造(D)の好ましい一実施形態では、(N’)yの5’末端の5個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)xの3’末端の5個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含む。構造(D)の別の好ましい実施形態では、(N’)yの5’末端の10個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)xの3’末端の5個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含む。構造(D)の別の好ましい実施形態では、(N’)yの5’末端の13個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)xの3’末端の5個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含む。
構造(D)の一部の実施形態では、(N’)y中で、(N)xの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、および(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、二環状ヌクレオチドである。様々な実施形態では、二環状ヌクレオチドは、2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸(ENA)などのロックされた核酸(LNA)である。
構造(D)の様々な実施形態では、(N’)yは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
構造(D)の様々な実施形態では、(N)xは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
同じ鎖の3’および5’末端のそれぞれが修飾ヌクレオチドを含む実施形態では、5’および3’末端の修飾は同一である。別の実施形態では、5’末端の修飾は、同じ鎖の3’末端の修飾とは異なる。具体的な一実施形態では、5’末端の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、同じ鎖の3’末端の修飾ヌクレオチドは2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。
構造(D)の具体的な一実施形態では、(N’)yの5’末端の5個の連続したヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)yの3’末端の2個の連続したヌクレオチドはL−DNAである。さらに、化合物は、(N’)xの3’末端の5個の連続した2’−O−メチル修飾ヌクレオチドをさらに含み得る。
構造(D)の様々な実施形態では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、(N’)y中の修飾ヌクレオチドとは異なる。たとえば、(N)x中の修飾ヌクレオチドは2’糖修飾ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドである。
さらなる実施形態では、本発明は、構造(E)を有する化合物を提供する:
(E)5’ (N)x−Z 3’ アンチセンス鎖
3’ Z’−(N’)y 5’ センス鎖
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドまたは修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するヌクレオチドが共有結合によって次のヌクレオチドと結合しているオリゴマーであり、xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xは、5’末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N’)yは、3’末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれ中で、修飾および非修飾のヌクレオチドは交互に現れず;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが結合している任意のオリゴマーの3’末端で共有結合している1〜5個のデオキシリボヌクレオチドであり;
(N’)の配列は、(N)xに対して実質的に相補的な配列であり;(N)の配列は、遺伝子から転写されたmRNA中の約18〜約40個の連続したリボヌクレオチドに対して実質的な同一性を有するアンチセンス配列を含む]。
特定の実施形態では、(N)の配列および相補的な(N’)yを、表A〜Dのいずれか1つに表す。
特定の好ましい実施形態では、(N)xの5’末端の最後のヌクレオチドは修飾されていない。
構造(E)の様々な実施形態によれば、(N)xの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として、好ましくは5’の最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、および(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって連結されている。
構造(E)の様々な実施形態によれば、(N)xの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として、好ましくは5’の最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したヌクレオチド、および(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したヌクレオチドは、独立して、鏡像異性体ヌクレオチドである。一部の実施形態では、鏡像体はL−リボヌクレオチドである。
他の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−デオキシリボヌクレオチドである。構造(E)の他の実施形態では、(N)xの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として、好ましくは5’の最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、および(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチドである。一部の実施形態では、2’糖修飾は、アミノ、フルオロ、アルコキシまたはアルキル部分の存在を含む。特定の実施形態では、2’糖修飾はメトキシ部分を含む(2’−OMe)。
構造(E)の一部の実施形態では、(N’)y中で、(N)xの5’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として、好ましくは5’の最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチド、および(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を起点として2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、二環状ヌクレオチドである。様々な実施形態では、二環状ヌクレオチドは、2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸(ENA)などのロックされた核酸(LNA)である。
構造(E)の様々な実施形態では、(N’)yは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、P−アルコキシ主鎖修飾によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチド、あるいは、2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合または3’末端もしくは3’および5’末端のそれぞれでのPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
構造(E)の様々な実施形態では、(N)xは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、あるいは、2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合または5’末端もしくは3’および5’末端のそれぞれでのPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
同じ鎖の3’および5’末端がどちらも修飾ヌクレオチドを含む一実施形態では、5’および3’末端の修飾は同一である。別の実施形態では、5’末端の修飾は、同じ鎖の3’末端の修飾とは異なる。具体的な一実施形態では、5’末端の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、同じ鎖の3’末端の修飾ヌクレオチドは2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。
構造(E)の様々な実施形態では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、(N’)y中の修飾ヌクレオチドとは異なる。たとえば、(N)x中の修飾ヌクレオチドは2’糖修飾ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドである。
さらなる実施形態では、本発明は、構造(F)を有する化合物を提供する:
(F)5’ (N)x−Z 3’ アンチセンス鎖
3’ Z’−(N’)y 5’ センス鎖
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドまたは修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するヌクレオチドが共有結合によって次のヌクレオチドと結合しているオリゴマーであり、xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、非修飾リボヌクレオチドを含み、(N)xおよび(N’)yのそれぞれが、独立して、3’末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドが、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、P−アルコキシ主鎖修飾によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドからなる群から選択され;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれ中で、修飾および非修飾のヌクレオチドは交互に現れず;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが結合している任意のオリゴマーの3’末端で共有結合している1〜5個のデオキシリボヌクレオチドであり;
(N’)の配列は、(N)xに対して実質的に相補的な配列であり;(N)の配列は、遺伝子から転写されたmRNA中の約18〜約40個の連続したリボヌクレオチドに対して実質的な同一性を有するアンチセンス配列を含む]。
特定の実施形態では、(N)の配列および相補的な(N’)yを、表A〜Dのいずれか1つに表す。
構造(F)の一部の実施形態では、x=y=19またはx=y=23であり;(N’)yは、3’末端の2個の連続したヌクレオチドが2個の連続した鏡像体デオキシリボヌクレオチドを含む、非修飾リボヌクレオチドを含み;(N)xは、3’末端の1個のヌクレオチドが鏡像体デオキシリボヌクレオチドを含む、非修飾リボヌクレオチドを含む(本明細書中で構造IIIとして記載する)。
構造(F)の様々な実施形態によれば、(N)xおよび(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって連結されている。
構造(F)の好ましい一実施形態によれば、(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)xの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。
構造(F)の様々な実施形態によれば、(N)xおよび(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したヌクレオチドは、独立して、鏡像異性体ヌクレオチドである。一部の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−リボヌクレオチドである。他の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−デオキシリボヌクレオチドである。
構造(F)の他の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチドである。一部の実施形態では、2’糖修飾は、アミノ、フルオロ、アルコキシまたはアルキル部分の存在を含む。特定の実施形態では、2’糖修飾はメトキシ部分を含む(2’−OMe)。
構造(F)の一部の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの3’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、二環状ヌクレオチドである。様々な実施形態では、二環状ヌクレオチドは、2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸(ENA)などのロックされた核酸(LNA)である。
構造(F)の様々な実施形態では、(N’)yは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、あるいは、2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合または3’末端もしくは3’および5’末端の両方でのPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
構造(F)の様々な実施形態では、(N)xは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、あるいは、2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合または3’末端もしくは3’および5’末端のそれぞれでのPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
同じ鎖の3’および5’末端のそれぞれが修飾ヌクレオチドを含む一実施形態では、5’および3’末端の修飾は同一である。別の実施形態では、5’末端の修飾は、同じ鎖の3’末端の修飾とは異なる。具体的な一実施形態では、5’末端の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、同じ鎖の3’末端の修飾ヌクレオチドは2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。
構造(F)の様々な実施形態では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、(N’)y中の修飾ヌクレオチドとは異なる。たとえば、(N)x中の修飾ヌクレオチドは2’糖修飾ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドである。
さらなる実施形態では、本発明は、構造(G)を有する化合物を提供する:
(G)5’ (N)x−Z 3’ アンチセンス鎖
3’ Z’−(N’)y 5’ センス鎖
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドまたは修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するヌクレオチドが共有結合によって次のヌクレオチドと結合しているオリゴマーであり、xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、非修飾リボヌクレオチドを含み、(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、独立して、5’末端または最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、P−アルコキシ主鎖修飾によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合によって隣接ヌクレオチドと結合したヌクレオチドからなる群から選択され;
(N)xでは、修飾ヌクレオチドは、好ましくは、5’末端の最後から2番目の位置であり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれ中で、修飾および非修飾のヌクレオチドは交互に現れず;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが結合している任意のオリゴマーの3’末端で共有結合している1〜5個のデオキシリボヌクレオチドであり;
(N’)の配列は、(N)xに対して実質的に相補的な配列であり;(N)の配列は、遺伝子から転写されたmRNA中の約18〜約40個の連続したリボヌクレオチドに対して実質的な同一性を有するアンチセンス配列を含む]。
特定の実施形態では、(N)の配列および相補的な(N’)yを、表A〜Dのいずれか1つに表す。
構造(G)の一部の実施形態では、x=y=19またはx=y=23である。
構造(G)の様々な実施形態によれば、(N)xおよび(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって連結されている。(N)xでは、修飾ヌクレオチドは、好ましくは、5’末端の最後から2番目の位置を起点とする。
構造(G)の様々な実施形態によれば、(N)xおよび(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したヌクレオチドは、独立して、鏡像異性体ヌクレオチドである。一部の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−リボヌクレオチドである。他の実施形態では、鏡像異性体ヌクレオチドはL−デオキシリボヌクレオチドである。(N)xでは、修飾ヌクレオチドは、好ましくは、5’末端の最後から2番目の位置を起点とする。
構造(G)の他の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチドである。一部の実施形態では、2’糖修飾は、アミノ、フルオロ、アルコキシまたはアルキル部分の存在を含む。特定の実施形態では、2’糖修飾はメトキシ部分を含む(2’−OMe)。一部の好ましい実施形態では、連続した修飾ヌクレオチドは、好ましくは、(N)xの5’末端の最後から2番目の位置を起点とする。
構造(G)の好ましい一実施形態では、(N’)yの5’末端の5個の連続したリボヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)xの5’の最後から2番目の位置の1個のリボヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含む。構造(G)の別の好ましい実施形態では、(N’)yの5’末端の5個の連続したリボヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)xの5’末端位置の2個の連続したリボヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含む。
構造(G)の一部の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの5’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、二環状ヌクレオチドである。様々な実施形態では、二環状ヌクレオチドは、2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸(ENA)などのロックされた核酸(LNA)である。一部の好ましい実施形態では、連続した修飾ヌクレオチドは、好ましくは、(N)xの5’末端の最後から2番目の位置を起点とする。
構造(G)の様々な実施形態では、(N’)yは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、あるいは、2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合または5’末端もしくは3’および5’末端のそれぞれでのPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
構造(G)の様々な実施形態では、(N)xは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、あるいは、2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合または5’末端もしくは3’および5’末端のそれぞれでのPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドから選択される修飾ヌクレオチドを含む。
同じ鎖の3’および5’末端のそれぞれが修飾ヌクレオチドを含む一実施形態では、5’および3’末端の修飾は同一である。別の実施形態では、5’末端の修飾は、同じ鎖の3’末端の修飾とは異なる。具体的な一実施形態では、5’末端の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、同じ鎖の3’末端の修飾ヌクレオチドは2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。構造(G)の様々な実施形態では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、(N’)y中の修飾ヌクレオチドとは異なる。たとえば、(N)x中の修飾ヌクレオチドは2’糖修飾ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドである。
さらなる実施形態では、本発明は、構造(H)を有する化合物を提供する:
(H)5’ (N)x−Z 3’ アンチセンス鎖
3’ Z’−(N’)y 5’ センス鎖
[式中、NおよびN’のそれぞれは、非修飾リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、非修飾デオキシリボヌクレオチドまたは修飾デオキシリボヌクレオチドから選択されるヌクレオチドであり;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するヌクレオチドが共有結合によって次のヌクレオチドと結合しているオリゴマーであり、xおよびyのそれぞれは、18〜40の整数であり;
(N)xは、3’末端もしくは最後から2番目の位置または5’末端もしくは最後から2番目の位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N’)yは、内部位置に1個の修飾ヌクレオチドをさらに含む非修飾リボヌクレオチドを含み、修飾ヌクレオチドは、二環状ヌクレオチド、2’糖修飾ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合、P−アルコキシ結合もしくはPACE結合から選択されるヌクレオチド間結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドからなる群から選択され;
(N)xおよび(N’)yのそれぞれ中で、修飾および非修飾のヌクレオチドは交互に現れず;
ZおよびZ’のそれぞれは、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、それが結合している任意のオリゴマーの3’末端で共有結合している1〜5個のデオキシリボヌクレオチドであり;
(N’)の配列は、(N)xに対して実質的に相補的な配列であり;(N)の配列は、遺伝子から転写されたmRNA中の約18〜約40個の連続したリボヌクレオチドに対して実質的な同一性を有するアンチセンス配列を含む]。
特定の実施形態では、(N)の配列および相補的な(N’)yを、表A〜Dのいずれか1つに表す。
構造(H)の一実施形態では、(N)xの3’末端もしくは5’末端または両末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続したリボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチド、二環状ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドであり、(N’)y中の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続した内部リボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチド、二環状ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドである。一部の実施形態では、2’糖修飾は、アミノ、フルオロ、アルコキシまたはアルキル部分の存在を含む。特定の実施形態では、2’糖修飾はメトキシ部分を含む(2’−OMe)。
構造(H)の別の実施形態では、3’末端または5’末端の最後または最後から2番目の位置を独立して起点とする2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したリボヌクレオチド、または(N’)の5’および3’末端のそれぞれの2〜8個の連続したヌクレオチドyは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチド、二環状ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドであり、(N)x中の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の連続した内部リボヌクレオチドは、独立して、2’糖修飾ヌクレオチド、二環状ヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、アルトリトールヌクレオチド、または2’−5’リン酸ジエステル結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドである。
同じ鎖の3’および5’末端のそれぞれが修飾ヌクレオチドを含む一実施形態では、5’および3’末端の修飾は同一である。別の実施形態では、5’末端の修飾は、同じ鎖の3’末端の修飾とは異なる。具体的な一実施形態では、5’末端の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、同じ鎖の3’末端の修飾ヌクレオチドは2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されている。
構造(H)の様々な実施形態では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、(N’)y中の修飾ヌクレオチドとは異なる。たとえば、(N)x中の修飾ヌクレオチドは2’糖修飾ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドである。別の例では、(N)x中の修飾ヌクレオチドは、2’−5’ヌクレオチド間結合によって結合されたヌクレオチドであり、(N’)y中の修飾ヌクレオチドは鏡像異性体ヌクレオチドである。
構造(H)の好ましい一実施形態では、x=y=19であり;(N’)yの9〜11個のヌクレオチド位置9〜11の3個の連続したリボヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含み、(N’)xの3’末端位置の5個の連続したリボヌクレオチドは2’−O−メチル修飾を含む。
すべての上記構造(A)〜(H)について、様々な実施形態では、x=yであり、xおよびyのそれぞれは、19、20、21、22または23である。特定の実施形態では、x=y=19である。さらに他の実施形態では、x=y=23である。さらなる実施形態では、化合物は、交互に現れる位置の修飾リボヌクレオチドをを含み、(N)xの5’および3’末端のそれぞれのNは、その糖残基が修飾されており、中央リボヌクレオチドは修飾されておらず、その例は、19量体の鎖中の位置10、21量体中の位置11および23量体の鎖中の位置12のリボヌクレオチドである。
x=y=21またはx=y=23である一部の実施形態では、19量体中の修飾の位置を21および23量体について調節するが、ただし、アンチセンス鎖の中央ヌクレオチドは修飾されていないことが好ましい。
一部の実施形態では、(N)xまたは(N’)yのどちらも、3’および5’末端でリン酸化されていない。他の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの一方または両方が、3’末端でリン酸化されている。さらに別の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの一方または両方が、切断不可能のリン酸基を用いて3’末端でリン酸化されている。さらに別の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの一方または両方が、切断可能または切断不可能のリン酸基を用いて末端の2’末端位置でリン酸化されている。これらの特定のsiRNA化合物も、平滑末端化されており、末端がリン酸化されていない。しかし、比較実験により、3’末端の一方または両方がリン酸化されたsiRNA化合物が、リン酸化されていない化合物と比較してin vivoで同様の活性を有することが示されている。
特定の実施形態では、上述の構造のすべてについて、たとえばZおよびZ’がどちらも存在しない場合に、化合物は平滑末端化されている。代替実施形態では、化合物は、少なくとも1つの3’オーバーハングを含み、ZまたはZ’のうちの少なくとも1つが存在する。ZおよびZ’は、独立して、1つまたは複数の共有結合した修飾または非修飾のヌクレオチド、たとえば、反転dTまたはdA;dT、LNA、鏡像異性体ヌクレオチドなどを含む。一部の実施形態では、ZおよびZ’のそれぞれは、dTおよびdTdTから独立して選択される。Zおよび/またはZ’が存在するsiRNAは、ZおよびZ’が存在しないsiRNAと同様の活性および安定性を有する。
特定の実施形態では、上述の構造のすべてについて、化合物は、1つまたは複数のホスホノカルボキシレートおよび/またはホスフィノカルボキシレートヌクレオチド(PACEヌクレオチド)を含む。一部の実施形態では、PACEヌクレオチドはデオキシリボヌクレオチドであり、ホスフィノカルボキシレートヌクレオチドはホスフィノアセテートヌクレオチドである。PACEヌクレオチドおよび類似体の例は、どちらも本明細書中に参考として組み込まれている米国特許第6,693,187号および第7,067,641号に開示されている。
特定の実施形態では、上述の構造のすべてについて、化合物は、1つまたは複数のロックされた核酸(LNA)を含み、これは架橋核酸または二環状ヌクレオチドとしても定義される。好ましいロックされた核酸は、2’−O,4−C−エチレンヌクレオシド(ENA)または2’−O,4−C−メチレンヌクレオシドである。LNAおよびENAヌクレオチドの他の例は、すべて本明細書中に参考として組み込まれている、WO98/39352号、WO00/47599号およびWO99/14226号に開示されている。
特定の実施形態では、上述の構造のすべてについて、化合物は、1つまたは複数のアルトリトール単量体(ヌクレオチド)と含み、これは、1,5無水−2−デオキシ−D−アルトリト−ヘキシトールとしても定義される(たとえば、すべて本明細書中に参考として組み込まれている、Allart他、1998.Nucleosides & Nucleotides、17:1523〜1526;Herdewijn他、1999.Nucleosides & Nucleotides、18:1371〜1376;Fisher他、2007、NAR、35(4):1064〜1074参照)。
本発明は、Nおよび/またはN’のそれぞれがデオキシリボヌクレオチド(D−A、D−C、D−G、D−T)である化合物を明白に排除する。特定の実施形態では、(N)xおよび(N’)yは、独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9個またはそれより多くのデオキシリボヌクレオチドを含み得る。特定の実施形態では、本発明は、Nのそれぞれが非修飾リボヌクレオチドであり、(N’)yの3’末端ヌクレオチドまたは3’末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドである化合物を提供する。さらに他の実施形態では、Nのそれぞれは非修飾リボヌクレオチドであり、(N’)yの5’末端ヌクレオチドまたは5’末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチドである。さらなる実施形態では、(N)xの5’末端ヌクレオチドまたは5’末端の2、3、4、5、6、7、8、もしくは9個の連続したヌクレオチドおよび3’末端の1、2、3、4、5、もしくは6個の連続したヌクレオチドはデオキシリボヌクレオチドであり、N’のそれぞれは非修飾リボヌクレオチドである。さらなる実施形態では、(N)xは、非修飾リボヌクレオチドを含み、5’および3’末端のそれぞれで、1または2、3または4個の連続したデオキシリボヌクレオチドを独立して含み、1または2、3、4、5または6個の連続したデオキシリボヌクレオチドを内部位置に含み;N’のそれぞれは非修飾リボヌクレオチドである。特定の実施形態では、(N’)yの3’末端ヌクレオチドまたは3’末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したヌクレオチド、および(N)xの末端5’ヌクレオチドまたは5’末端の2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13もしくは14個の連続したヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチドである。本発明は、Nおよび/またはN’のそれぞれがデオキシリボヌクレオチドである化合物を排除する。一部の実施形態では、Nの5’末端ヌクレオチドまたはNのうちの連続した2もしくは3個およびN’のうちの1、2、もしくは3個は、デオキシリボヌクレオチドである。活性DNA/RNA siRNAキメラの特定の例は、その全体が本明細書中に参考として組み込まれている、米国特許公開2005/0004064号およびUi−Tei、2008(NAR、36(7):2136〜2151)に開示されている。
別段に指定しない限りは、本明細書中に記載した構造の好ましい実施形態では、それぞれの連続するNまたはN’の間の共有結合はリン酸ジエステル結合である。
本発明によって提供されるさらなる新規分子は、そのようなヌクレオチドの第1のセグメントが第1の阻害性RNA分子をコードし、そのようなヌクレオチドの第2のセグメントが第2の阻害性RNA分子をコードし、そのようなヌクレオチドの第3のセグメントが第3の阻害性RNA分子をコードしている、連続したヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドである。第1、第2および第3のセグメントのそれぞれは、二本鎖RNAの1本の鎖を構成していてもよく、第1、第2および第3のセグメントは、リンカーによって一緒に結合されていてもよい。さらに、オリゴヌクレオチドは、1つまたは複数のリンカーによって一緒に結合されている3つの二本鎖セグメントを含んでいてもよい。
したがって、本発明によって提供される1つの分子は、3つの阻害性RNA分子をコードしている連続したヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドであり、前記オリゴヌクレオチドは、3つの二本鎖のアームが、本明細書中上記に提示したリンカーのうちの任意のものなどの、1つまたは複数のリンカーによって一緒に連結されているように、三本鎖構造を保有し得る。この分子は「スター」様構造を形成し、本明細書中でRNAstarとも呼び得る。前記三本鎖オリゴヌクレオチドは、以下の一般的構造を有するオリゴリボヌクレオチドであり得る:
5’ オリゴ1(センス) リンカーA オリゴ2(センス) 3’
3’ オリゴ1(アンチセンス) リンカーB オリゴ3(センス) 5’
3’ オリゴ3(アンチセンス) リンカーC オリゴ2(アンチセンス) 5’
または
5’ オリゴ1(センス) リンカーA オリゴ2(アンチセンス) 3’
3’ オリゴ1(アンチセンス) リンカーB オリゴ3(センス) 5’
3’ オリゴ3(アンチセンス) リンカーC オリゴ2(センス) 5’
または
5’ オリゴ1(センス) リンカーA オリゴ3(アンチセンス) 3’
3’ オリゴ1(アンチセンス) リンカーB オリゴ2(センス) 5’
5’ オリゴ3(センス) リンカーC オリゴ2(アンチセンス) 3’
ただし、リンカーA、リンカーBまたはリンカーCのうちの1つまたは複数が存在し;鎖の極性および分子の一般的構造が保持される限りは、2つ以上のオリゴヌクレオチドとリンカーA〜Cのうちの1つまたは複数との任意の組合せが可能である。さらに、リンカーA〜Cのうちの2つ以上が存在する場合、これらは同一または異なっていてよい。
したがって、3本アーム構造が形成され、それぞれのアームは、センス鎖および実質的に相補的なアンチセンス鎖を含む(すなわち、オリゴ1アンチセンスはオリゴ1センスと塩基対合するなど)。3本アーム構造は、それぞれのアームが塩基対合を保有する三本鎖であってもよい。
さらに、上記三本鎖構造は、鎖のうちの1つまたは複数においてリンカーの代わりにギャップを有し得る。1つのギャップを有するそのような分子は、理論的には三本鎖ではなく四本鎖である。追加のギャップまたはニックの挿入は、追加の鎖を有する分子をもたらす。本発明者らによって得られた予備結果は、ギャップを有する分子は、特定の標的遺伝子の阻害に関して、類似であるがギャップを有さない分子よりも活性が高いことを示している。これは、ニックを有する分子についても同様であり得る。
共有結合とは、1つのヌクレオチド単量体を隣接ヌクレオチド単量体と連結するヌクレオチド間結合をいう。共有結合には、たとえば、リン酸ジエステル結合、ホスホロチオエート結合、P−アルコキシ結合、P−カルボキシ結合などが含まれる。RNAおよびDNAの通常のヌクレオシド間結合は、3’から5’のリン酸ジエステル結合である。特定の好ましい実施形態では、共有結合はリン酸ジエステル結合である。共有結合には、とりわけWO2004/041924号に開示されているものなどの、リン非含有ヌクレオシド間結合が包含される。別段に指定しない限りは、本明細書中に記載した構造の好ましい実施形態では、それぞれの連続するNまたはN’の間の共有結合はリン酸ジエステル結合である。
上記構造のすべてについて、一部の実施形態では、(N)xのオリゴヌクレオチド配列は、(N’)yのオリゴヌクレオチド配列に対して完全に相補的である。他の実施形態では、(N)xおよび(N’)yは実質的に相補的である。特定の実施形態では、(N)xは標的配列に対して完全に相補的である。他の実施形態では、(N)xは標的配列に対して実質的に相補的である。
定義
利便上、明細書、実施例および特許請求の範囲中で用いる特定の用語を、本明細書中で説明する。
内容により明らかにそうでないと指示される場合以外は、本明細書中で使用する単数形「a」、「an」および「the」には複数形が含まれることを注意されたい。
本発明の態様または実施形態をマーカッシュ群または他の代替群に関して記載する場合、当業者は、本発明が、それにより、任意の個々のメンバーまたは群のメンバーの部分群に関しても記載されていることを理解されよう。
「アポトーシス促進ポリペプチド」とは、スプライシング変異体、アイソフォーム、相同分子種、またはパラログなどを含めた、上記に記載した遺伝子のうちの任意のものによってコードされているポリペプチドをいう。
「阻害剤」とは、遺伝子の発現またはそのような遺伝子の産物の活性を、生物学的または生理的効果を達成するために十分な程度まで軽減させることができる化合物である。本明細書中で使用する用語「阻害剤」とは、siRNA、shRNA、miRNAおよびリボザイムを含めた、オリゴヌクレオチド阻害剤のうちの1つまたは複数をいう。また、阻害は、ダウンレギュレーション、またはRNAiではサイレンシングとも呼ばれ得る。
本明細書中で使用する用語「阻害する」とは、遺伝子の発現またはそのような遺伝子の産物の活性を、生物学的または生理的効果を達成するために十分な程度まで軽減させることをいう。阻害は完全または部分的であり得る。
本明細書中で使用する用語「ポリヌクレオチド」および「核酸」は、互換性があるように使用してよく、デオキシリボ核酸(DNA)およびリボ核酸(RNA)を含むヌクレオチド配列をいう。また、この用語には、均等物として、ヌクレオチド類似体から作製したRNAまたはDNAのどちらかの類似体が含まれることも理解されたい。本出願の全体にわたって、mRNA配列は、その対応する遺伝子の標的を表すものとして記載する。用語「mRNAポリヌクレオチド配列」およびmRNAは、互換性があるように使用する。
「オリゴヌクレオチド」または「オリゴマー」とは、約2〜約50個のヌクレオチドのデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド配列をいう。それぞれのDNAまたはRNAヌクレオチドは、独立して、天然または合成であってよく、かつまたは修飾されていても修飾されていなくてもよい。修飾には、オリゴヌクレオチド内の糖部分、塩基部分およびまたはヌクレオチド間の結合への変化が含まれる。本発明の化合物には、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、修飾デオキシリボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチドおよびその組合せを含む分子が包含される。
本明細書中で使用する用語「非対合ヌクレオチド類似体」とは、それだけには限定されないが、6デスアミノアデノシン(ネブラリン)、4−Me−インドール、3−ニトロピロール、5−ニトロインドール、Ds、Pa、N3−MeリボU、N3−MeリボT、N3−Me dC、N3−Me−dT、N1−Me−dG、N1−Me−dA、N3−エチル−dC、N3−Me dCを含めた非塩基対合部分を含む、ヌクレオチド類似体を意味する。一部の実施形態では、非塩基対合ヌクレオチド類似体はリボヌクレオチドである。他の実施形態では、これはデオキシリボヌクレオチドである。
本発明は、標的遺伝子の発現をin vivoで阻害する方法および組成物を提供する。一般に、この方法には、配列番号1〜41、46〜48のうちの任意の1つに記載のmRNAを標的とするために、オリゴリボヌクレオチド、特に低分子干渉RNA(すなわちsiRNA)、または細胞中でsiRNAを産生することができる核酸物質を、RNA干渉機構によって標的遺伝子の発現をダウンレギュレーションするために十分な量で投与することが含まれる。具体的には、この方法は、その遺伝子の発現に関連する疾患に罹患している対象を治療するための、遺伝子の発現の阻害に有用である。本発明によれば、標的遺伝子のsiRNA分子または阻害剤は、様々な病理を治療するための薬物として使用する。
「ヌクレオチド」とは、天然または合成であってよく、修飾されていても修飾されていなくてもよいデオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチドを包含することを意味する。修飾には、糖部分、塩基部分および/またはヌクレオチド間結合への変化および置換が含まれる。
ヌクレオチド/オリゴヌクレオチドのすべての類似体、またはそれへの修飾を本発明で用いてよいが、ただし、前記類似体または修飾は、ヌクレオチド/オリゴヌクレオチドの機能に有害な影響を、実質的に与えない。許容される修飾には、糖部分の修飾、塩基部分の修飾、ヌクレオチド間結合中の修飾およびその組合せが含まれる。
本発明中で時々「脱塩基ヌクレオチド」または「脱塩基ヌクレオチド類似体」と呼ぶものは、より正確には擬似ヌクレオチドまたは非慣用部分として呼ばれる。ヌクレオチドは、リボースまたはデオキシリボース糖、リン酸、および塩基(DNA中ではアデニン、グアニン、チミン、またはシトシン;RNA中ではアデニン、グアニン、ウラシル、またはシトシン)からなる、単量体の核酸単位である。修飾ヌクレオチドは、糖、リン酸およびまたは塩基のうちの1つまたは複数中に修飾を含む。脱塩基擬似ヌクレオチドは塩基を欠き、したがって、厳密にはヌクレオチドではない。
本明細書中で使用する用語「キャップ部分」には、2’Oアルキル修飾を含めた脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、修飾の脱塩基リボースおよび脱塩基デオキシリボース部分;反転脱塩基リボースや脱塩基デオキシリボース部分およびその修飾体;C6−イミノ−Pi;L−DNAおよびL−RNAを含めた鏡像異性体ヌクレオチド;5’OMeヌクレオチド;ならびに、4’,5’−メチレンヌクレオチド;1−(β−D−エリスロフラノシル)ヌクレオチド;4’−チオヌクレオチド、炭素環式ヌクレオチド;5’−アミノ−アルキルリン酸;1,3−ジアミノ−2−プロピルリン酸、3−アミノプロピルリン酸;6−アミノヘキシルリン酸;12−アミノドデシルリン酸;ヒドロキシプロピルリン酸;1,5−無水ヘキシトールヌクレオチド;α−ヌクレオチド;スレオ−ペントフラノシルヌクレオチド;非環状3’,4’−セコヌクレオチド;3,4−ジヒドロキシブチルヌクレオチド;3,5−ジヒドロキシペンチルヌクレオチド、5’−5’−反転脱塩基部分;1,4−ブタンジオールリン酸;5’−アミノ;架橋または非架橋メチルホスホネートおよび5’−メルカプト部分を含めたヌクレオチド類似体が含まれる。
特定の好ましいキャップ部分は、脱塩基リボースまたは脱塩基デオキシリボース部分;反転脱塩基リボースまたは脱塩基デオキシリボース部分;C6−アミノ−Pi;L−DNAおよびL−RNAを含めた鏡像異性体ヌクレオチドである。図22は、C6−アミノリン酸5’キャップ部分および5’末端(N’)とのその付着点の化学構造を示す。
本明細書中で使用する用語「非慣用部分」とは、脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、デオキシリボヌクレオチド、修飾デオキシリボヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、非塩基対合ヌクレオチド類似体および2’−5’ヌクレオチド間リン酸結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチド;LNAおよびエチレン架橋核酸を含めた架橋核酸をいう。
脱塩基デオキシリボース部分には、たとえば、脱塩基デオキシリボース−3’−リン酸;1,2−ジデオキシ−D−リボフラノース−3−リン酸;1,4−無水−2−デオキシ−D−リビトール−3−リン酸が含まれる。反転脱塩基デオキシリボース部分には、反転デオキシリボ脱塩基;3’,5’反転デオキシ脱塩基5’−リン酸が含まれる。
鏡像異性体ヌクレオチドには、たとえば、L−DNA(L−デオキシリボアデノシン−3’−リン酸(鏡像体dA);L−デオキシリボシチジン−3’−リン酸(鏡像体dC);L−デオキシリボグアノシン−3’−リン酸(鏡像体dG);L−デオキシリボチミジン−3’−リン酸(鏡像体dT))およびL−RNA(L−リボアデノシン−3’−リン酸(鏡像体rA);L−リボシチジン−3’−リン酸(鏡像体rC);L−リボグアノシン−3’−リン酸(鏡像体rG);L−リボウラシル−3’−リン酸(鏡像体dU)が含まれる。
修飾デオキシリボヌクレオチドには、たとえば、5’末端位置(位置番号1)のヌクレオチドとして有用であり得る5’OMe DNA(5−メチル−デオキシリボグアノシン−3’−リン酸);PACE(デオキシリボアデニン3’ホスホノアセテート、デオキシリボシチジン3’ホスホノアセテート、デオキシリボグアノシン3’ホスホノアセテート、デオキシリボチミジン3’ホスホノアセテートが含まれる。
架橋核酸には、LNA(2’−O,4’−C−メチレン架橋核酸アデノシン3’一リン酸、2’−O,4’−C−メチレン架橋核酸5−メチル−シチジン3’一リン酸、2’−O,4’−C−メチレン架橋核酸グアノシン3’一リン酸、5−メチル−ウリジン(またはチミジン)3’一リン酸);およびENA(2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸アデノシン3’一リン酸、2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸5−メチル−シチジン3’一リン酸、2’−O,4’−C−エチレン架橋核酸グアノシン3’一リン酸、5−メチル−ウリジン(またはチミジン)3’一リン酸)が含まれる。
本発明の一部の実施形態では、好ましい非慣用部分は、脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、デオキシリボヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、および2’−5’ヌクレオチド間リン酸結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドである。
ヌクレオチドは、天然に存在する塩基または合成修飾塩基から選択される。天然に存在する塩基には、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルが含まれる。ヌクレオチドの修飾塩基には、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチン、2−アミノアデニン、6−メチル、2−プロピルおよび他のアルキルアデニン、5−ハロウラシル、5−ハロシトシン、6−アザシトシンおよび6−アザチミン、擬似ウラシル、4−チオウラシル、8−ハロアデニン、8−アミノアデニン、8−チオールアデニン、8−チオールアルキルアデニン、8−ヒドロキシルアデニンおよび他の8−置換アデニン、8−ハログアニン、8−アミノグアニン、8−チオールグアニン、8−チオアルキルグアニン、8−ヒドロキシルグアニンおよび他の置換グアニン、他のアザおよびデアザアデニン、他のアザおよびデアザグアニン、5−トリフルオロメチルウラシルおよび5−トリフルオロシトシンが含まれる。脱塩基擬似ヌクレオチド、ならびに交互に現れるRNAおよびDNAヌクレオチドを含む分子が、本発明によって包含される。脱塩基擬似ヌクレオチド単量体を含めた、修飾塩基を含むヌクレオチド単量体を、オリゴヌクレオチドの1つまたは複数のリボヌクレオチドと置き換え得る。脱塩基擬似ヌクレオチド単量体を、末端位置のうちの1つもしくは複数に、または5’末端キャップとして含め得る。また、5’末端キャップは、反転脱塩基擬似ヌクレオチド類似体、L−DNAヌクレオチド、およびC6−イミンホスフェートからも選択してもよい。
さらに、1つまたは複数のヌクレオチドの構造が本質的に変更されており、治療的または実験的試薬としてより良好に適している、ポリヌクレオチドの類似体を調製する。ヌクレオチド類似体の例は、DNA(またはRNA中のデオキシリボース(またはリボース)リン酸主鎖が、ペプチド中で見つかるものに類似のポリアミド主鎖を含む、ペプチド核酸(PNA)である。PNA類似体は、酵素分解に対して耐性であること、ならびにin vivoおよびin vitroにおいて寿命が延長されていることが示されている。
糖残基への可能な修飾は多様であり、2’−Oアルキル、ロックされた核酸(LNA)、グリコール核酸(GNA)、トレオース核酸(TNA)、アラビノシド;アルトリトール(ANA)ならびにモルホリノおよびシクロへキシニルを含めた他の6員糖が含まれる。
LNA化合物は、国際特許公開WO00/47599号、WO99/14226号、およびWO98/39352号に開示されている。LNAヌクレオチドを含むsiRNA化合物の例は、Elmen他(NAR、2005.33(1):439〜447)および国際公開公報WO2004/083430号に開示されている。六員環ヌクレオチド類似体は、Allart他(Nucleosides & Nucleotides、1998、17:1523〜1526;およびPerez−Perez他、1996、Bioorg.and Medicinal Chem Letters、6:1457〜1460)に開示されており、ヘキシトールおよびアルトリトールヌクレオチド単量体を含めた6員環ヌクレオチド類似体を含むオリゴヌクレオチドは、国際特許出願公開WO2006/047842に開示されている。
本発明の化合物は、1つまたは複数の反転ヌクレオチド、たとえば、反転チミジンまたは反転アデニンを用いて合成する(たとえば、Takei他、2002.JBC、277(26):23800〜06参照。
本発明のコンテキストでは、「鏡像体」ヌクレオチド(スピーゲルマーとも呼ぶ)とは、天然に存在するまたは一般的に用いられるヌクレオチドに対して逆のキラリティを有するヌクレオチド類似体、すなわち、天然に在するまたは一般的に用いられるヌクレオチドの鏡像体である。鏡像異性体ヌクレオチドは、リボヌクレオチド(L−RNA)またはデオキシリボヌクレオチド(L−DNA)であり、少なくとも1つの糖もしくは塩基の修飾および/または主鎖修飾、たとえば、ホスホロチオエートまたはホスホネート部分をさらに含み得る。米国特許第6,602,858号は、少なくとも1つのL−ヌクレオチド置換を含む核酸触媒を開示している。
主鎖修飾、たとえば、エチル(ホスホ−エチルトリエステルをもたらす);プロピル(ホスホ−プロピルトリエステルをもたらす);およびブチル(ホスホ−ブチルトリエステルをもたらす)も可能である。他の主鎖修飾には、ポリマー主鎖、環状主鎖、非環状主鎖、チオリン酸−D−リボース主鎖、アミデート、ホスホノアセテート誘導体が含まれる。特定の構造には、1つまたは複数の複数の2’−5’ヌクレオチド間結合(架橋または主鎖)を有するsiRNA化合物が含まれる。
一部の実施形態では、(N)xまたは(N’)yのどちらも、3’および5’末端でリン酸化されていない。他の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの一方または両方が、3’末端でリン酸化されている(3’Pi)。さらに別の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの一方または両方が、切断不可能のリン酸基を用いて3’末端でリン酸化されている。さらに別の実施形態では、(N)xおよび(N’)yの一方または両方が、切断可能または切断不可能のリン酸基を用いて末端の2’末端位置でリン酸化されている。さらに、本発明の阻害性核酸分子は、1つもしくは複数のギャップおよび/または1つもしくは複数のニックおよび/または1つもしくは複数のミスマッチを含み得る。理論に束縛されることを望まずに、ギャップ、ニックおよびミスマッチは、核酸/siRNAを部分的に不安定化させるという利点を有し、それにより、これらは、DICER、DROSHAまたはRISCなどの内在性細胞機構によってその阻害性構成要素へとプロセッシングされることがより容易になり得る。
本発明のコンテキストでは、核酸中のギャップとは、鎖中に1つまたは複数の内部ヌクレオチドが存在しないことをいい、一方で、核酸中のニックとは、鎖中の2つの隣接ヌクレオチド間のヌクレオチド間結合が存在しないことをいう。本発明の分子のうちの任意のものが、1つもしくは複数のギャップおよび/または1つもしくは複数のニックを含有し得る。
オリゴヌクレオチド
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)は、siRNA化合物の調製に有用なセンスおよび対応するアンチセンスオリゴマーの核酸配列を含む。化合物は、化学的およびまたは構造的に修飾された化合物として使用する。
既知の遺伝子に対応するsiRNAの選択および合成は、幅広く報告されている。たとえば、Ui−Tei他、J Biomed Biotechnol.、2006;65052;Chalk他、BBRC.、2004、319(1):264〜74;SioudおよびLeirdal、Met.Mol Biol.、2004、252:457〜69;Levenkova他、Bioinform.、2004、20(3):430〜2;Ui−Tei他、NAR.、2004、32(3):936〜48を参照されたい。修飾siRNAの使用および産生の例には、たとえば、Braasch他、Biochem.、2003、42(26):7967〜75;Chiu他、RNA.、2003、9(9):1034〜48;PCT公開WO2004/015107号およびWO02/44321号ならびに米国特許第5,898,031号および第6,107,094号を参照されたい。
本発明は、所望の遺伝子の発現をダウンレギュレーションする二本鎖オリゴヌクレオチド(たとえばsiRNA)を提供する。本発明のsiRNAは、センス鎖が所望の遺伝子のmRNA配列に由来し、アンチセンス鎖がセンス鎖に対して少なくとも実質的に相補的である、二重鎖オリゴリボヌクレオチドである。一般に、標的mRNA配列からのある程度の逸脱が、siRNA活性を損なわずに許容される(たとえば、Czauderna他、NAR.、2003、31(11):2705〜2716参照)。本発明のsiRNAは、遺伝子発現を、転写後レベルで、mRNAを破壊してまたは破壊せずに阻害する。理論に束縛されずに、siRNAは、特異的切断および分解についてmRNAを標的とし得る、ならびに/または標的とされたメッセージからの翻訳を阻害し得る。
一部の実施形態では、表D(D1〜D34)から選択されるオリゴヌクレオチド対は、本明細書中に開示する修飾のうちの任意のものを1つまたは複数有する修飾siRNAを含む。様々な実施形態では、siRNAは、第1の鎖および第2の鎖を含むRNA二重鎖を含み、第1の鎖は、標的遺伝子から転写されたmRNAである標的核酸の約18〜約40個の連続したヌクレオチドに対して少なくとも部分的に相補的リボヌクレオチド配列を含み、第2の鎖は、第1の鎖に対して少なくとも部分的に相補的なリボヌクレオチド配列を含み、前記第1の鎖およびまたは前記第2の鎖は、任意選択で糖部分の2’位置に修飾を有する、修飾リボヌクレオチドの複数の群を含み、それぞれの鎖内で、修飾リボヌクレオチドのそれぞれの群は、一方または両側にフランキングヌクレオチド、任意選択でリボヌクレオチドの群が隣接し、フランキングリボヌクレオチドの群を形成するそれぞれのリボヌクレオチドは、非修飾リボヌクレオチドまたは修飾リボヌクレオチドの群の修飾とは異なる修飾を有するリボヌクレオチドから選択される。
一部の実施形態では、修飾リボヌクレオチドの群および/またはフランキングヌクレオチドの群は、1〜12の整数からなる群から選択される数のリボヌクレオチドを含む。したがって、群は、1個のヌクレオチド、2個のヌクレオチド、3個のヌクレオチド、4個のヌクレオチド、5個のヌクレオチド、6個のヌクレオチド、7個のヌクレオチド、8個のヌクレオチド、9個のヌクレオチド、10個のヌクレオチド、11個のヌクレオチドまたは12個のヌクレオチドを含む。
修飾ヌクレオチドおよびフランキングヌクレオチドの群は、鎖の一方または両方上のパターンに整理し得る。一部の実施形態では、アンチセンスおよびセンス鎖は、交互に現れる非修飾および2’糖修飾のリボヌクレオチドを含む。一部の好ましい実施形態では、アンチセンス鎖中の中央リボヌクレオチドは非修飾ヌクレオチドである。たとえば、19−オリゴマーのアンチセンス鎖では、位置10のリボヌクレオチドは修飾されておらず;21−オリゴマーのアンチセンス鎖では、位置11のリボヌクレオチドは修飾されておらず;23−オリゴマーのアンチセンス鎖では、位置12のリボヌクレオチドは修飾されていない。siRNAの修飾または修飾パターンは、存在する場合は、これを可能にするために計画しなければならない。偶数数のオリゴマー、たとえば22量体では、中央ヌクレオチドは位置11または12であり得る。
糖残基の2’部分上の可能な修飾には、とりわけ、欧州特許EP0 586 520 B1号またはEP0 618 925 B1号に記載されている、アミノ、フルオロ、メトキシアルコキシ、アルキル、アミノ、フルオロ、クロロ、ブロモ、CN、CF、イミダゾール、カルボキシレート、チオエート、C〜C10低級アルキル、置換低級アルキル、アルカリールまたはアラルキル、OCF、OCN、O−、S−、またはN−アルキル;O−、S、またはN−アルケニル;SOCH;SOCH;ONO;NO、N;ヘテロジクロアルキル;ヘテロジクロアルカリール;アミノアルキルアミノ;ポリアルキルアミノまたは置換シリルが含まれる。1つまたは複数のデオキシリボヌクレオチドも本発明の化合物中で許容される。本明細書中に開示する分子の設計、RNAiまたはRNAiの任意の実施形態のための任意の戦略の説明において本明細書中で使用する用語「末端修飾」とは、センスおよび/またはアンチセンス鎖の末端の5’または3’ヌクレオチドに付加する化学部分を意味する。そのような末端修飾の例には、それだけには限定されないが、とりわけ、欧州特許EP 0 586 520 B1号またはEP 0 618 925 B1号に記載されている、3’または5’リン酸、反転脱塩基、脱塩基、アミノ、フルオロ、クロロ、ブロモ、CN、CF、メトキシ、イミダゾリル、カルボキシレート、ホスホチオエート、C〜C22および低級アルキル、脂質、糖およびポリアミノ酸(すなわちペプチド)、置換低級アルキル、アルカリールまたはアラルキル、OCF、OCN、O−、S−、またはN−アルキル;O−、S−、またはN−アルケニル;SOCH;SOCH;ONO;NO、N;ヘテロシクロアルキル;ヘテロシクロアルカリール;アミノアルキルアミノ;ポリアルキルアミノまたは置換シリルが含まれる。
一部の実施形態では、siRNAは、一方または両方の末端で、平滑末端化されている、すなわち、ZおよびZ’は存在しない。より詳細には、siRNAは、第1の鎖の5’末端および第2の鎖の3’末端によって定義される末端、ならびに/または第1の鎖の3’末端および第2の鎖の5’末端によって定義される末端が平滑末端化されていてよい。
他の実施形態では、2本の鎖のうちの少なくとも1つは、5’末端に少なくとも1つのヌクレオチドのオーバーハングを有し得る。オーバーハングは、少なくとも1つのデオキシリボヌクレオチドからなり得る。また、鎖のうちの少なくとも1つは、任意選択で、3’末端にも少なくとも1つのヌクレオチドのオーバーハングを有し得る。オーバーハングは、約1〜約5個のヌクレオチドからなり得る。
RNA二重鎖の長さは、約18〜約40個のリボヌクレオチド、好ましくは19、21または23個のリボヌクレオチドである。さらに、それぞれの鎖の長さは、独立して、約15〜約40個の塩基、好ましくは18〜23個の塩基、より好ましくは19、21または23個のリボヌクレオチドからなる群から選択される長さを有し得る。
特定の実施形態では、前記第1の鎖と標的核酸との間の相補性は完全であり得る。一部の実施形態では、鎖は実質的に相補的である、すなわち、前記第1の鎖と標的mRNAとの間、または第1と第2の鎖との間に、1、2または5個までのミスマッチを有する。実質的に相補的とは、別の配列に対する、約70%を超え、100%未満の相補性をいう。たとえば、19個の塩基対からなる二重鎖領域では、1つのミスマッチは94.7%の相補性をもたらし、2つのミスマッチは約89.5%の相補性をもたらし、3つのミスマッチは約84.2%の相補性をもたらし、4つのミスマッチは約79%の相補性をもたらし、5つのミスマッチは約74%の相補性をもたらし、二重鎖領域が実質的に相補的となる。したがって、実質的に同一とは、別の配列に対する約70%を超える同一性をいう。
第1の鎖および第2の鎖は、とりわけポリエチレングリコールなどの非核酸ポリマーからなり得るループ構造によって連結されていてもよい。あるいは、ループ構造は、修飾および非修飾のリボヌクレオチドならびに修飾および非修飾のデオキシリボヌクレオチドを含めた核酸からなり得る。
さらに、siRNAの第1の鎖の5’末端は第2の鎖の3’末端に連結されていてよく、または、第1の鎖の3’末端は第2の鎖の5’末端に連結されていてよく、前記連結は、典型的には2〜100個の核酸塩基、好ましくは約2〜約30個の核酸塩基の長さを有する、核酸リンカーによるものである。
化合物のアンチセンスおよびセンス鎖のうちの少なくとも1つが修飾された、交互に現れるリボヌクレオチドを有する本発明の化合物の好ましい実施形態では、19量体および23量体オリゴマーでは、アンチセンス鎖の5’および3’末端のリボヌクレオチドは、その糖残基が修飾されており、センス鎖の5’および3’末端のリボヌクレオチドは、その糖残基が修飾されていない。21量体オリゴマーでは、センス鎖の5’および3’末端のリボヌクレオチドは、その糖残基が修飾されており、アンチセンス鎖の5’および3’末端のリボヌクレオチドは、その糖残基が修飾されていないか、または、任意選択の追加の修飾を3’末端に有し得る。上述のように、アンチセンス鎖の中央ヌクレオチドは修飾されていないことが好ましい。
本発明の好ましい一実施形態によれば、オリゴヌクレオチド/siRNAのアンチセンスおよびセンス鎖は、3’末端でのみリン酸化され、5’末端ではリン酸化されない。本発明の別の好ましい実施形態によれば、アンチセンスおよびセンス鎖はリン酸化されていない。本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、in vivo5’−リン酸化の可能性をすべて消滅させるために、センス鎖の最も5’側のリボヌクレオチドは修飾されている。
本明細書中に開示する任意のsiRNA配列は、本明細書中に開示する修飾/構造のうちの任意のものを有するように調製する。配列および構造の組合せは新規性があり、本明細書中に開示する状態の治療で使用した場合に有用である。
薬剤組成物
本発明の化合物を未加工の化合物として投与することは可能であり得るが、これらを薬剤組成物として提示することが好ましい。したがって、本発明は、本発明の化合物のうちの1つまたは複数と、製薬上許容される担体とを含む薬剤組成物を提供する。この組成物は、2つ以上の異なるオリゴヌクレオチド/siRNAの混合物を含み得る。
本発明は、上記開示した1つまたは複数の遺伝子を阻害するために有効な量の、1つまたは複数の本発明の化合物と共有または非共有結合した少なくとも1つの本発明の化合物と、製薬上許容される担体とを含む薬剤組成物をさらに提供する。化合物は、内在性細胞複合体によって細胞内でプロセッシングされて、1つまたは複数の本発明のオリゴリボヌクレオチドを生じ得る。
本発明は、製薬上許容される担体と、細胞中での標的遺伝子の発現をダウンレギュレーションするために有効な量の、本発明の化合物のうちの1つまたは複数とを含む薬剤組成物をさらに提供し、化合物は、(N)の配列に対して実質的に相補的な配列を含む。特定の実施形態では、標的遺伝子は、ウイルス、細菌または哺乳動物の遺伝子である。様々な実施形態では、標的遺伝子は、哺乳動物遺伝子、好ましくはヒト遺伝子である。
さらに、本発明は、標的遺伝子のmRNA転写物を、本発明の化合物のうちの1つまたは複数と接触させることを含む、標的遺伝子の発現を、対照と比較して少なくとも50%阻害する方法を提供する。一部の実施形態では、活性siRNA化合物は、遺伝子発現を、対照と比較して少なくとも50%、60%または70%のレベルで阻害する。特定の好ましい実施形態では、阻害は、対照と比較して少なくとも75%、80%または90%のレベルである。一部の実施形態では、標的遺伝子は、本明細書中に開示するようにアポトーシス促進遺伝子である。
一実施形態では、オリゴリボヌクレオチドは、本発明のアポトーシス促進遺伝子のうちの1つまたは複数を阻害し、阻害は、遺伝子機能の阻害、ポリペプチドの阻害およびmRNA発現の阻害を含む群から選択される。
一実施形態では、化合物は、標的遺伝子によってコードされているポリペプチドの発現を阻害し、阻害は、機能の阻害(とりわけ、ネイティブ遺伝子/ポリペプチドの既知の相互作用剤を用いた酵素アッセイまたは結合アッセイによって検査し得る)、タンパク質の阻害(とりわけ、ウエスタンブロッティング、ELISAまたは免疫沈降によって検査し得る)およびmRNA発現の阻害(とりわけ、ノーザンブロッティング、定量的RT−PCR、in−situハイブリダイゼーションまたはマイクロアレイハイブリダイゼーションによって検査し得る)を含む群から選択される。
さらなる実施形態では、本発明は、対象に本発明の化合物を治療上有効な用量で投与し、それにより対象を治療することを含む、本発明のアポトーシス促進遺伝子のレベルの上昇を伴う疾患に罹患している対象を治療する方法を提供する。
より詳細には、本発明は、1本の鎖が5’から3’方向で表Bに記載の配列またはその相同体を有する連続したヌクレオチドを含み、2個までのリボヌクレオチドが相補鎖中のリボヌクレオチドと塩基対合しない、オリゴリボヌクレオチドを提供する。
さらに、本発明によるさらなる核酸は、表B(表B1〜B74)に記載のポリヌクレオチドオリゴマーのうちの任意の1つの少なくとも14個の連続的したヌクレオチド、より好ましくは、上述の第1の鎖および第2の鎖からなる、二本鎖構造の任意の末端の14個の連続的したヌクレオチド塩基対を含む。
送達
本発明のsiRNA分子は、担体または希釈剤を用いて調製したままの分子を直接施用することによって標的組織に送達し得る。
用語「ネイキッドsiRNA(naked siRNA)」とは、ウイルス配列、ウイルス粒子、リポソーム配合物、リポフェクチンまたは沈殿剤などを含めた、細胞内への進入を支援、促進または容易にするように作用する送達ビヒクルをまったく含まないsiRNAをいう。たとえば、PBS中のsiRNAは「ネイキッドsiRNA」である。
しかし、一部の実施形態では、本発明のsiRNA分子は、リポソームまたはリポフェクチン配合物など中で送達し、当業者に周知の方法によって調製する。そのような方法は、たとえば、本明細書中に参考として組み込まれている、米国特許第5,593,972号、第5,589,466号、および第5,580,859号に記載されている。
哺乳動物細胞内への増強および改善されたsiRNA送達を具体的に目的とする送達系が開発されている(たとえば、Shen他、FEBS Let.、2003、539:111〜114;Xia他、Nat.Biotech.、2002、20:1006〜1010;Reich他、Mol.Vision、2003、9:210〜216;Sorensen他、J.Mol.Biol.、2003.327:761〜766;Lewis他、Nat.Gen.、2002、32:107〜108およびSimeoni他、NAR、2003、31,11:2717〜2724参照)。siRNAは、最近、霊長類における遺伝子発現の阻害での使用が成功している(たとえば、Tolentino他、Retina、24(4):660参照。
製薬上許容される担体、溶媒、希釈剤、賦形剤、アジュバントおよびビヒクルならびに移植担体とは、一般に、本発明の活性成分と反応しない、不活性かつ無毒性な固体または液体の充填剤、希釈剤またはカプセル封入物質をいい、これらにはリポソームおよびミクロスフェアが含まれる。本発明で有用な送達系の例には、米国特許第5,225,182号;第5,169,383号;第5,167,616号;第4,959,217号;第4,925,678号;第4,487,603号;第4,486,194号;第4,447,233号;第4,447,224号;第4,439,196号;および第4,475,196号が含まれる。多くの他のそのような移植片、送達系、およびモジュールが当業者に周知である。本発明の具体的な一実施形態では、局所および経皮配合物を選択し得る。本発明のsiRNAまたは薬剤組成物は、個々の患者の臨床状態、治療する疾患、投与の部位および方法、投与のスケジュール、患者の年齢、性別、体重ならびに医療従事者に知られている他の要素を考慮して、良好な医療行為に従って投与および投薬する。
したがって、本発明の目的のための「治療上有効な用量」は、当分野で知られているそのような検討事項によって決定する。用量は、それだけには限定されないが、生存率の改善もしくはより迅速な回復、または症状の改善もしくは排除および当業者によって適切な手段によって選択される他の指標を含めた、改善を達成するために有効なものでなければならない。
一般に、ヒトにおける化合物の活性用量は、1日あたり体重1kgあたり1ng〜約20〜100mg、好ましくは1日あたり体重1kgあたり約0.01mg〜約2〜10mgの範囲、1日1回または1日2もしくは3回の用量のレジメンで、1〜4週間またはそれより長い期間である。
本発明の化合物は、慣用の投与経路のうちの任意のものによって投与する。化合物は、化合物それ自体として、または製薬上許容される塩として投与し、単独で、または活性成分として製薬上許容される担体、溶媒、希釈剤、賦形剤、アジュバントおよびビヒクルと組み合わせて投与することに注意されたい。化合物は、経口、局所、皮下、または、静脈内、動脈内、筋肉内、腹腔内、および鼻腔内、吸入、経鼓膜を含めた非経口の投与、ならびにくも膜下腔内およびインフュージョン技術によって投与する。化合物の移植も有用である。液体形態を注射用に調製してもよく、この用語には、皮下、経皮、静脈内、筋肉内、くも膜下腔内、および他の親の投与経路が含まれる。液体組成物には、有機共溶媒、水性または油性の懸濁液、食用油を用いた乳濁液、および同様の製薬ビヒクルを用いた、ならびに用いない、水溶液が含まれる。特定の実施形態では、投与は静脈内投与を含む。別の実施形態では、投与は、局所(topical)または局所(local)投与を含む。
さらに、特定の実施形態では、本発明の新規治療で使用するための組成物は、たとえば鼻腔内投与用に、エアロゾルとして配合し得る。
特定の実施形態では、経口組成物(錠剤、懸濁液、液剤など)が、口腔粘膜炎を治療するための洗口液に適した経口組成物などの、口腔への局所送達に有効であり得る。
好ましい実施形態では、治療する対象は、温血動物、特にヒトを含めた哺乳動物である。
さらなる実施形態では、修飾はリン酸部分の修飾であり、修飾リン酸部分は、リン酸基の欠如またはホスホロチオエートを含む群から選択される。
本発明の分子は、他の核酸配列またはそのような分子もしくは他の阻害性ヌクレオチド分子をコードしている分子に加えて、siRNA、合成siRNA、合成shRNAを含み得る。
さらなる末端修飾はビオチン基である。そのようなビオチン基は、好ましくは、第1および/もしくは第2の鎖の最も5’側もしくは最も3’側のヌクレオチドのいずれか、または両方の末端に結合していてよい。より好ましい実施形態では、ビオチン基は、ポリペプチドまたはタンパク質とカップリングしている。また、ポリペプチドまたはタンパク質が、他の前述の末端修飾のうちの任意のものを介して結合していることも、本発明の範囲にある。
本明細書中に開示する様々な末端修飾は、好ましくは、本発明による核酸のヌクレオチドのリボース部分に位置する。より詳細には、末端修飾は、それだけには限定されないが、2’OH、3’OHおよび5’OH位置を含めた、リボース部分のOH基のうちの任意のものに結合しているか、またはそれを置き換えていてもよいが、ただし、そのようにして修飾されたヌクレオチドは末端ヌクレオチドである。反転脱塩基または脱塩基は、核酸塩基部分を有さないデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチドのどちらかであるヌクレオチドである。この種の化合物は、とりわけ、Sternberger,M.他、(2002).Antisense Nucleic Acid Drug Dev、12、131〜43に記載されている。siNA化合物は、国際特許出願WO03/070918号に記載されている。
本発明のコンテキストでは、本明細書中に開示するsiRNA分子のうちの任意のもの、または内在性細胞複合体(DICERなど−上記参照)によってプロセッシングされて本明細書中に開示するsiRNA分子、もしくは本明細書中に開示するsiRNA分子を含む分子を形成する、任意の長い二本鎖RNA分子(典型的には25〜500個のヌクレオチドの長さ)が、本発明の分子内に取り込まれて追加の新規分子を形成し、本明細書中に記載の疾患または障害の治療に用いられることを理解されよう。
具体的には、本発明のオリゴヌクレオチドがステム領域を含む、1つまたは複数のステムおよびループ構造を含む、長いオリゴヌクレオチド(典型的には約80〜500個のヌクレオチドの長さ)は、担体、好ましくは製薬上許容される担体中で送達してよく、また、内在性細胞複合体によって(たとえば、上述のようにDROSHAおよびDICERによって)細胞内でプロセッシングされて、本発明のオリゴヌクレオチドである1つまたは複数のより小さな二本鎖オリゴヌクレオチド(siRNA)を生じてもよいことが想定される。このオリゴヌクレオチドは、タンデムshRNA構築体と呼ばれる。この長いオリゴヌクレオチドは、それぞれのステム領域がセンスおよび対応するアンチセンスsiRNA配列を含む、1つまたは複数のステムおよびループ構造を含む一本鎖オリゴヌクレオチドであることが想定される。たとえば、本明細書中に開示する阻害性配列を(適切な核酸修飾と共に)含むアンチセンスDNA分子などの任意の分子が特に望ましく、本明細書中に開示するすべての使用および方法に関して、その対応するRNA/siRNAと同じ能力として使用し得る。
さらに、ヌクレオチドの構造が本質的に変更されており、治療的または実験的試薬としてより良好に適している、ポリヌクレオチドの類似体を調製することができる。ヌクレオチド類似体の例は、DNA(またはRNA中のデオキシリボース(またはリボース)リン酸主鎖が、ペプチド中で見つかるものに類似のポリアミド主鎖を含む、ペプチド核酸(PNA)である。PNA類似体は、酵素による分解に対して耐性であること、ならびにin vivoおよびin vitroにおいて寿命が延長されていることが示されている。さらに、PNAは、DNA分子よりも相補的DNA配列と強力に結合することが示されている。この観察は、PNA鎖とDNA鎖の間に電荷斥力が欠けていることに起因している。オリゴヌクレオチドの合成に有用な他の修飾単量体には、ポリマー主鎖、環状主鎖、または非環状主鎖を有する部分が含まれる。
治療方法
別の態様では、本発明は、対象に、標的遺伝子、表Aのアポトーシス促進遺伝子の発現を軽減または阻害する量の阻害剤を投与することを含む、これらの遺伝子の異常発現に関連する疾患または障害の治療を必要としている対象の治療方法に関する。
好ましい実施形態では、治療する対象は、温血動物、特にヒトを含めた哺乳動物である。
本発明の方法は、対象に、表Aのアポトーシス促進遺伝子発現をダウンレギュレーションする1つまたは複数の阻害性化合物、特にsiRNAを、それによって対象を治療するために治療上有効な用量で投与することを含む。
用語「治療」とは、治療処置および予防的(prophylactic)または予防的(preventative)手段のどちらもいい、その目的は、本明細書中に記載の障害を予防するまたは遅延させる(減少させる)ことである。治療を必要としているものには、既に疾患または状態を経験しているもの、疾患または状態に罹患し易いもの、および疾患または状態を予防するものが含まれる。本発明の化合物は、疾患もしくは状態またはそれに関連する症状が発症する前、その間またはそれに続いて投与する。治療が予防目的のためである場合は、本発明は、疾患または障害の発症を遅延させるまたは発生を防ぐ方法に関する。
本発明は、アポトーシス促進遺伝子発現の阻害が有益である以下の疾患または状態の治療における、本発明のアポトーシス促進遺伝子の発現をダウンレギュレーションする化合物、特に新規低分子干渉RNA(siRNA)の使用に関する:聴覚損失、急性腎不全(ARF)、緑内障、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)および他の急性の肺や呼吸器の傷害、肺移植後の虚血再灌流傷害、肺、肝臓、心臓、骨髄、膵臓、角膜および腎臓の移植を含めた臓器移植(DGFを含む);脊髄傷害、褥瘡、加齢黄斑変性症(AMD)、ドライアイ症候群、IONおよびAIONを含めた眼球虚血状態;口腔粘膜炎および慢性閉塞性肺疾患(COPD)。他の適応症には、化学誘発腎毒性および化学誘発神経毒性、たとえば、シスプラチンおよびシスプラチン様化合物、アミノグリコシド、ループ利尿剤、ならびにヒドロキノンおよびその類似体によって誘発される毒性が含まれる。
本発明のアポトーシス促進遺伝子を阻害する方法、分子および組成物を本明細書中に詳細に記載し、前記分子および/または組成物のうちの任意のものを、前記状態の任意のものに罹患している対象の治療に有益に用い得る。
また、本発明は、
1つまたは複数の本発明の化合物を提供することと、
前記化合物を製薬上許容される担体と混合することと
を含む、薬剤組成物を調製する方法も提供する。
また、本発明は、1つまたは複数の本発明の化合物は、製薬上許容される担体と混合することを含む、薬剤組成物を調製する方法も提供する。
好ましい実施形態では、薬剤組成物の調製に使用する化合物を、担体と、製薬上有効な量で混合する。特定の実施形態では、本発明の化合物は、ステロイドもしくは脂質または別の適切な分子、たとえばコレステロールとコンジュゲートさせる。
修飾化合物の合成
本発明の化合物は、リボ核酸(またはデオキシリボ核酸)オリゴヌクレオチドを合成するための、当分野で周知の方法のうちの任意のものによって合成することができる。そのような合成は、とりわけ、BeaucageおよびIyer、Tetrahedron、1992;48:2223〜2311;BeaucageおよびIyer、Tetrahedron、1993;49:6123〜6194ならびにCaruthers他、Methods Enzymol.、1987;154:287〜313に記載されており;チオエートの合成は、とりわけ、Eckstein、Annu.Rev.Biochem.、1985;54:367〜402に記載されており、RNA分子の合成は、Sproat、Humana Press、2005、Herdewijn P.編;Kap.2:17〜31に記載されており、対応する下流プロセスは、とりわけ、Pingoud他、IRL Press、1989、Oliver R.W.A.編;Kap.7:183〜208に記載されている。
当分野で知られている他の合成手順は、たとえば、Usman他、J.Am.Chem.Soc.、1987、109:7845;Scaringe他、NAR、1990、18:5433;Wincott他、NAR、1995、23:2677〜2684;およびWincott他、Methods Mol.Bio.、1997、74:59に記載されている手順であり、これらの手順では、5’末端のジメトキシトリチルおよび3’末端のホスホルアミダイトなどの一般的な核酸の保護およびカップリング基を利用する。修飾された(たとえば2’−O−メチル化)ヌクレオチドおよび非修飾のヌクレオチドは、所望に応じて取り込ませる。
本発明のオリゴヌクレオチドは、別々に合成し、合成後に、たとえば、ライゲーションによって(Moore他、Science、1992、256:9923;国際公開公報WO93/23569号;Shabarova他、NAR、1991、19:4247;Bellon他、Nucleosides & Nucleotides、1997、16:951;Bellon他、Bioconjugate Chem、1997、8:204)、またはハイブリダイゼーションによって、合成および/または脱保護後に一緒に結合することができる。
市販の機器(とりわけApplied Biosystemsから購入可能)を使用できることに注意されたい。オリゴヌクレオチドは、本明細書中に開示する配列に従って調製する。化学合成断片の重複する対は、当分野で周知の方法を用いてライゲーションすることができる(たとえば米国特許第6,121,426号参照)。鎖を別々に合成し、その後、チューブ内で互いにアニーリングさせる。その後、二本鎖siRNAを、アニーリングしなかった一本鎖オリゴヌクレオチド(たとえば、一方が過剰であることが原因)から、HPLCによって分離する。本発明のsiRNAまたはsiRNA断片に関して、本発明で使用するために、2つ以上のそのような配列を合成して一緒に連結することができる。
また、本発明の化合物は、たとえば米国特許公開第2004/0019001号(McSwiggen)に記載のタンデム合成方法によって合成することもでき、両方のsiRNA鎖は、切断可能なリンカーによって分離されている単一の連続的したオリゴヌクレオチド断片または鎖として合成し、続いてリンカーは切断されてsiRNA断片または鎖がもたらされ、これらはハイブリダイズし、siRNAに重鎖の精製が可能となる。リンカーは、ポリヌクレオチドリンカーまたは非ヌクレオチドリンカーから選択される。
本発明は、本明細書中に言及した疾患および状態のうちの任意のものを治療するための、2つ以上のsiRNA分子を含む薬剤組成物をさらに提供し、前記2つの分子は、等価もしくは他の様式で有益の活性を生じる量で薬剤組成物中で物理的に混合するか、または共有もしくは非共有結合するか、または2〜100、好ましくは2〜50もしくは2〜30個のヌクレオチドの範囲の長さの核酸リンカーによって一緒に結合されていてよい。一実施形態では、siRNA分子は本明細書中に記載の二本鎖核酸構造からなり、2つのsiRNA配列は、表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)から選択される。
したがって、siRNA分子は、共有もしくは非共有結合する、またはリンカーによって結合されて、タンデムsiRNA化合物を形成し得る。2つのsiRNA配列を含むそのようなタンデムsiRNA化合物は、典型的には約38〜150個のヌクレオチドの長さ、より好ましくは38または40〜60個のヌクレオチドの長さであり、2つより多いsiRNA配列がタンデム分子中に含まれる場合は、それに応じてより長い。内部細胞プロセッシングによって産生されるsiRNAをコードしている、2つ以上のより長い配列からなるより長いタンデム化合物、たとえば、長いdsRNAも想定され、2つ以上のshRNAをコードしているタンデム分子も想定される。合成修飾タンデム分子も、本発明の一部であるとみなされる。本発明の2つ以上のsiRNA配列を含むタンデム化合物が想定される。
本発明のアポトーシス促進遺伝子を標的とするsiRNA分子は、薬剤組成物中の主活性構成要素であるか、あるいは、2つ以上のsiRNA(または分子の混合物であるか2つ以上のsiRNAをコードしている1つもしくは複数のタンデム分子であるかにかかわらず、2つ以上のsiRNAをコードしているもしくはそれを内在的に産生する分子)を含有する薬剤組成物の1つの活性構成要素であってよく、前記薬剤組成物は、さらに1つまたは複数の追加の遺伝子を標的とする1つまたは複数の追加のsiRNA分子からなる。前記追加の遺伝子の同時阻害は、本明細書中に開示する疾患の治療において相加的または相乗的な効果をもたらす可能性が高い。
さらに、本明細書中に開示するアポトーシス促進siRNAまたはそのようなsiRNAを含むもしくはコードしている任意の核酸分子は、本明細書中に開示する疾患を治療するための標的化の増強を達成するために、任意選択で、標的細胞上に発現される細胞表面内部移行可能分子に対する抗体(アプタマー分子を含む)と連結または結合(共有もしくは非共有)し得る。たとえば、抗Fas抗体(好ましくは中和抗体)を、任意のアポトーシス促進siRNAと(共有または非共有的に)合わせ得る。
本発明の化合物は、たとえば、二本鎖化合物として、二本鎖ヘアピン化合物として、またはタンデム化合物として送達する。ステム領域が本発明のオリゴヌクレオチドの配列を含む、1つまたは複数のステムおよびループ構造を含む長いオリゴヌクレオチド(典型的には25〜500個のヌクレオチドの長さ)は、担体、好ましくは製薬上許容される担体中で送達してよく、また、内在性細胞複合体によって(たとえば、上述のようにDROSHAおよびDICERによって)細胞内でプロセッシングされて、本発明のオリゴヌクレオチドである1つまたは複数のより小さな二本鎖オリゴヌクレオチド(siRNA)を生じてもよいことも想定される。このオリゴヌクレオチドは、タンデムshRNA構築体と呼ばれる。この長いオリゴヌクレオチドは、それぞれのステム領域が本発明のアポトーシス促進遺伝子のセンスおよび対応するアンチセンスsiRNA配列を含む、1つまたは複数のステムおよびループ構造を含む一本鎖オリゴヌクレオチドであることが想定される。具体的には、このオリゴヌクレオチドは、表B〜D(B1〜B74、C1〜C4、D1〜D34)に示す配列番号97〜87、78に記載のセンスおよびアンチセンスsiRNA配列であることが想定される。
RNA干渉
RNAi現象に関連するいくつかのPCT出願が最近公開されている。これらには、PCT公開WO00/44895号;PCT公開WO00/49035号;PCT公開WO00/63364号;PCT公開WO01/36641号;PCT公開WO01/36646号;PCT公開WO99/32619号;PCT公開WO00/44914号;PCT公開WO01/29058号;およびPCT公開WO01/75164号が含まれる。
RNA干渉(RNAi)は、dsRNA種の、細胞質タンパク質複合体内に入り、その後、それ内で相補的細胞RNAを標的としてそれを特異的に分解する能力に基づく。RNA干渉応答は、一般的にはRNA誘発性サイレンシング複合体(RISC)と呼ばれるsiRNAを含有するエンドヌクレアーゼ複合体を特長とし、これは、siRNA二重鎖のアンチセンス鎖に対して相補的な配列を有する一本鎖RNAの切断を媒介する。標的RNAの切断は、siRNA二重鎖のアンチセンス鎖に相補的な領域の中央で起こり得る(Elbashir他、Genes Dev.、2001、15(2):188〜200)。より詳細には、より長いdsRNAは、III型RNase(DICER、DROSHAなど;Bernstein他、Nature、2001、409(6818):363〜6;Lee他、Nature、2003、425(6956):415〜9)によって、短い(17〜29bp)dsRNA断片(短期阻害性RNA「siRNA」とも呼ばれる)へと消化される。RISCタンパク質複合体がこれらの断片および相補的mRNAを認識する。プロセス全体は、標的mRNAのエンドヌクレアーゼ切断という結果となる(McManusおよびSharp、Nature Rev Genet、2002、3(10):737〜47;PaddisonおよびHannon、Curr Opin Mol Ther.、2003、5(3):217〜24)。(これらの用語および提案された機構のさらなる情報には、たとえば、Bernstein他、RNA、2001、7(11):1509〜21;Nishikura、Cell、2001、107(4):415〜8およびPCT公開WO01/36646号を参照されたい)。
いくつかのグループが、細胞内でsiRNAを生じることができるDNA系ベクターの開発を記載している。方法は、一般に、効率的にプロセッシングされて細胞内でsiRNAを形成する短いヘアピンRNAの転写を含む(Paddison他、PNAS USA、2002、99:1443〜1448;Paddison他、Genes & Dev、2002、16:948〜958;Sui他、PNAS USA、2002、8:5515〜5520;およびBrummelkamp他、Science、2002、296:550〜553)。これらの報告は、数々の内在的および外因的に発現された遺伝子を特異的に標的化することができるsiRNAを作製する方法を記載している。
本発明は例示的な様式で記載し、使用した用語は、限定するのではなく、説明する性質の言葉であることを意図することを、理解されたい。
明らかに、本発明の多くの改変および変形が、上記教示に鑑みて可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本発明は、具体的に記載ものとは別の様式で実施できることを、理解されたい。
本発明は、実施例を参照して以下に詳細に例示するが、それに限定されると解釈されるべきでない。
本明細書中の任意の文書引用は、そのような文書が関連する従来技術であることの承認であること、または本出願の任意の特許請求の範囲の特許性の問題となるみなされることを意図しない。任意の文書の内容または日付に関する任意の記述は、出願人が出願時に入手可能な情報に基づいており、そのような記述の正確性の承認を構成するものではない。
さらなる詳述なしに、当業者が、前述の記載を用いて、本発明をその完全な範囲まで利用できると考えられる。したがって、以下の好ましい具体的な実施形態は、単に例示的であると解釈されるべきであり、いかなる様式でも特許請求した発明を限定するものではない。
本明細書中で具体的に記載しない、当分野で知られている標準の分子生物学プロトコルは、一般に、Sambrook他、分子クローニング:実験室の手引き(Molecular cloning:A laboratory manual)、Cold Springs Harbor Laboratory、New−York(1989、1992)、およびAusubel他、分子生物学の最新プロトコル(Current Protocols in Molecular Biology)、John Wiley and Sons、メリーランド州Baltimore(1988)、およびAusubel他、分子生物学の最新プロトコル(Current Protocols in Molecular Biology)、John Wiley and Sons、メリーランド州Baltimore(1989)およびPerbal、分子クローニングの実用的な指針(A Practical Guide to Molecular Cloning)、John Wiley & Sons、New York(1988)、およびWatson他、組換えDNA(Recombinant DNA)、Scientific American Books、New YorkおよびBirren他(編)、ゲノム分析:実験室の手引きシリーズ(Genome Analysis:A Laboratory Manual Series)、第1〜4巻、Cold Spring Harbor Laboratory Press、New York(1998)、ならびに米国特許第4,666,828号;第4,683,202号;第4,801,531号;第5,192,659および第5,272,057号に記載の方法に本質的に従い、これらは本明細書中に参考として組み込まれている。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、一般に、PCRプロトコル:方法および応用の指針(PCR Protocols:A Guide To Methods And Applications)、Academic Press、カリフォルニア州San Diego(1990)のように実施した。フローサイトメトリーと組み合わせたin situ(細胞内)PCRは、特定のDNAおよびmRNA配列を含有する細胞の検出に有用である(Testoni他、Blood、1996、87:3822)。RT−PCRを行う方法も当分野で周知である。
(細胞培養)
HeLa細胞(American Type Culture Collection)は、Czauderna他(NAR、2003.31:670〜82)に記載のように培養した。ヒトケラチノサイトは、37℃で、10%のFCSを含有するダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)中で培養した。マウス細胞系B16V(American Type Culture Collection)は、37℃で、10%のFCSを含有するダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)中で培養した。培養条件は、(Methods Find Exp Clin Pharmacol.、1997年5月;19(4):231〜9)に記載のとおりであった。
それぞれの場合で、細胞を約50,000個の細胞/ウェルの密度で本明細書中に記載の実験に供し、本発明による二本鎖核酸を20nMで加え、二本鎖核酸は、以下に記載のように1μg/mlの専売の脂質を用いて複合体形成させた。
(低酸素症様状態の誘発)
低酸素症様状態を誘発させるために、以下のように細胞をCoClで処理した:siRNAの形質移入は、10cmのプレート(30〜50%コンフルエント)中で、Czauderna他、2003;Kretschmer他、2003に記載のように実施した。手短に述べると、siRNAは、無血清培地中の事前に形成させたGBと脂質との10×濃縮複合体を、完全培地中の細胞に加えることによって、形質移入した。全形質移入体積は10mlであった。別段に記述しない限りは、最終脂質濃度は1.0μg/mlであり、最終siRNA濃度は20nMであった。低酸素応答の誘発は、CoCl(100μM)を、溶解の24時間前に組織培地に直接加えることによって実施した。
(細胞抽出物の調製および免疫ブロッティング)
細胞抽出物の調製および免疫ブロット分析は、本質的に(Klippel他、Mol Cell Biol、1998.18:5699〜711;Klippel,A.他、Mol Cell Biol、1996.16:4117〜27)に記載のように実施した。
(実施例1 siRNA化合物のin vitro試験)
1個のウェルあたり約1.5〜2×10個の試験細胞(ヒト遺伝子を標的とするsiRNAにはHeLa細胞および/または293T細胞、ラット/マウス遺伝子を標的とするsiRNAにはNRK52細胞および/またはNMUMG細胞)を6ウェルプレートに播種した(70〜80%コンフルエント)。
24時間後、Lipofectamine(商標)2000試薬(Invitrogen)を5nMまたは20nMの最終濃度で使用して、細胞をsiRNA化合物で形質移入した。細胞を、37℃、COインキュベーター内で72時間インキュベーションした。
陽性対照として、形質移入PTEN−Cy3で標識したsiRNA化合物を使用した。使用したさらなる陽性対照は、平滑末端化した19量体のsiRNA、すなわち、x=y=19であり、ZおよびZ’はどちらも存在しないものであった。このsiRNAはリン酸化されておらず、糖残基の2’位置が修飾された交互に現れるリボヌクレオチドをアンチセンスおよびセンス鎖の両方中に有しており、2’位置の部分はメトキシ(2’−O−メチル)であり、アンチセンス鎖の5’および3’末端のリボヌクレオチドは、その糖残基が修飾されており、センス鎖の5’および3’末端のリボヌクレオチドは、その糖残基が修飾されていない。
siRNA活性の陰性対照として、GFP siRNA化合物を使用した。
形質移入の72時間後、細胞を収集し、RNAを細胞から抽出した。蛍光顕微鏡観察によって形質移入効率を試験した。
特定の好ましいsiRNA構造を用いた遺伝子発現の阻害の%は、内在性遺伝子を発現する細胞中の標的遺伝子のqPCR分析を用いて決定した。
一般に、in vitro試験のために選択した特定の配列を有するsiRNAは、ヒトおよびラットまたはウサギなどの第2の種の遺伝子に特異的であった。これらのRNA配列を有し、本明細書中に記載のように修飾されたsiRNAを用いて、同様の結果が得られる。特定の遺伝子の発現の軽減という同様の結果が、その配列が表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)に記載されている他のsiRNAオリゴマーで得られる。表BのsiRNAオリゴマーは、配列番号97〜68654に記載されている(その全体が参考として本明細書中に組み込まれている、米国出願第11/978,089号およびPCT特許出願PCT/IL2007/001278号に開示されている)。
以下の表C1、C2、C3およびC4は好ましいsiRNA配列を開示し、これらのすべてで、siRNAが上記アッセイにおいて活性であることが判明している(表C1、C3およびC4−19量体のsiRNA分子;表C2−23量体のsiRNA分子)。一般に、in vitro試験のために選択した特定の配列を有するsiRNAは、ヒトおよびラット/ウサギ遺伝子のどちらに対しても特異的であった。これらのRNA配列を有し、本明細書中に記載のように修飾されたsiRNAを用いて、同様の結果が得られる。特定の遺伝子の発現の軽減という同様の結果が、その配列が表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)に記載されている他のsiRNAで得られる。
Figure 2014210789

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表C1〜C4によるアンチセンス配列およびセンス配列を含む化合物および構造的修飾体の活性およびまたは安定性の一部の例を、図23に示す。
(実施例2 急性腎不全(ARF)のモデル系)
ARFとは、数日以内に起こる急速な腎機能の悪化によって特徴づけられる臨床症候群である。理論に束縛されずに、急性腎傷害は、心臓の大手術などの大手術を受けている患者における腎臓虚血再灌流傷害などの、腎臓虚血再灌流傷害の結果であり得る。ARFの主な特長は、糸球体濾過率(GFR)の急激な低下であり、これは、窒素性廃棄物(尿素、クレアチニン)の保持をもたらす。最近の研究により、腎組織中のアポトーシスがARFのヒト事例のほとんどにおいて顕著であることが支持されている。アポトーシス細胞死の主な部位は遠位ネフロンである。虚血性傷害の初期段階の間、アクチン細胞骨格の完全性の損失は、刷子縁の損失、細胞接着点の損失、および続く下部の基層からの細胞の離脱を伴った、上皮の平板化をもたらす。
活性siRNA化合物の試験を、虚血再灌流誘発性ARFの動物モデルを用いて行った。
虚血再灌流誘発性ARFに対する保護
ラットにおいて、両側腎動脈のクランプを45分間行い、続いてクランプを放出して再灌流を可能にした後に、虚血再灌流傷害が誘発された。再灌流の7日後にラットを屠殺した。12mg/kgのCasp2_4 siRNA化合物(Casp2_4:センス配列:GCCAGAAUGUGGAACUCCU、配列番号139;アンチセンス配列:AGGAGUUCCACAUUCUGGC、配列番号140)を、クランプの4時間に頸静脈内に注射した。ARFの進行は、手術前(0日目)ならびに1日後、3日後、5日後および7日後の血清クレアチニンレベルを測定することによって監視した。実験の最後に、ラットに、留置大腿ラインを介して温かいPBS、次いで4%のパラホルムアルデヒドを灌流した。左の腎臓を手術によって取り出し、続く組織学的分析のために4%のパラホルムアルデヒド中で保管した。急性腎不全とは、しばしば、血清クレアチニンレベルがベースラインから急性的に増加することとして定義される。少なくとも0.5mg/dLまたは4.2μmol/Lの血清クレアチニンの増加が、急性腎不全の指標であるとみなされる。血清クレアチニンは、手術前の0時点ならびにARF手術の1日後、3日後、5日後および7日後に測定した。
この実験で使用した、ARFを治療および予防するために特に好ましい化合物は、(N’)y(センス鎖)が、位置18にL−DNAを含むか(結果は以下の「グループ2」の見出しの表に表す)、または(N’)y(センス鎖)が、位置17および18にL−DNAを含み(結果は以下の「グループ3」の見出しの表に表す)、(N)x(アンチセンス鎖)が交互に現れる修飾および非修飾のリボヌクレオチドを含み、修飾リボヌクレオチドが2’OMe修飾を含む、構造(IV)の一実施形態によるCASP2_4 siRNA化合物である。プラセボを用いた結果は、以下の「グループ1」の見出しの表に表す。siRNA化合物は、(N’)yの位置15にDNAヌクレオチドおよびまたは位置2にL−DNAヌクレオチドをさらに含み得る。以下の結果から明らかとなるように、クランプの4時間後に投与したCasp2_4 siRNA化合物は、虚血再灌流傷害の1日後および3日後にクレアチニンレベルの上昇を軽減した。クランプの前にsiRNA化合物を投与することは、虚血再灌流に対して保護的でもあることが見い出された。
グループ1:クランプの4時間後にプラセボを注射した動物における血清クレアチニンレベル(mg/dL)。
Figure 2014210789

グループ2:クランプの4時間後に注射したCASP2_4 siRNA(センス鎖の位置18にL−DNA、12mg/kg)で治療した動物における血清クレアチニンレベル。
Figure 2014210789

グループ3:クランプの4時間後に注射したCASP2_4 siRNA(センス鎖の位置17および18にL−DNA、12mg/kg)で治療した動物における血清クレアチニンレベル。
Figure 2014210789

表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)のsiRNA化合物、特に表Aの特定のアポトーシス促進遺伝子、特に、遺伝子TP53BP2、LRDD、CYBA、ATF3、CASP2、HRK、CIQBP、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、TYROBP、CTGF、およびSPP1)に向けられたsiRNAを上記モデル系で試験し、虚血再灌流に対して保護的であることが見い出された。
(実施例3 褥瘡および褥瘡性潰瘍のモデル系)
褥瘡および糖尿病性潰瘍を含めた褥瘡性潰瘍は、持続的な圧力(通常はベッドまたは車椅子から)により身体の脆弱な部分、特に臀部、腰および踵の皮膚への循環が遮断された際に発生する、損傷した皮膚および組織の領域である。十分な血流の欠損は、患部組織の虚血性壊死および潰瘍形成をもたらす。褥瘡は、感覚が消失したもしくは存在しない、または衰弱した、痩せた、麻痺した、もしくは長期病臥中の患者で、最も頻繁に起こる。仙骨、坐骨、大転子、外踝、および踵の上の組織が特に影響されやすく、患者状態に応じて他の部位が関与している場合もある。
褥瘡、潰瘍および同様の創傷の治療についての本発明の活性阻害剤(siRNA化合物など)の試験は、Reid他、J Surg.Res.、116:172〜180、2004に記載されているようにマウスモデル中で行う。
さらなるウサギモデルがMustoe他、JCI、1991.87(2):694〜703;AhnおよびMustoe、Ann Pl Surg、1991.24(1):17〜23によって記載されており、本発明のsiRNA化合物を試験するために使用されている。表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)によるsiRNA、特に遺伝子CIQBP、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、またはTYROBPに向けられた化合物を動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNA化合物が褥瘡および潰瘍を治療および予防することが示される。
(実施例4 慢性閉塞性肺疾患(COPD)のモデル系)
慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、主に、末端細気管支に遠位の末梢気腔の永久的な破壊である気腫によって特徴づけられている。また、気腫は、細気管支および肺胞構造中のマクロファージおよび好中球などの炎症細胞の蓄積によっても特徴づけられている。気腫および慢性気管支炎は、COPDの一部として、または独立して起こり得る。
COPD/気腫/慢性気管支炎の治療についての本発明の活性阻害剤(siRNAなど)の試験は、以下に開示するものなどの動物モデル中で行う:
StarcherおよびWilliams、1989.Lab.Animals、23:234〜240;Peng他、2004.;Am J Respir Crit Care Med、169:1245〜1251;Jeyaseelan他、2004.Infect.Immunol、72:7247〜56。
さらなるモデルは、本出願中に参考として組み込まれている、本出願の譲受人に譲渡されたPCT特許公開WO2006/023544号に記載されている。
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)によるsiRNA、特に遺伝子CIQBP、BNIP3、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、TYROBP、CTGF、およびDUOX1に対するsiRNAを、これら動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNA化合物が気腫、慢性気管支炎およびCOPDを治療および/または予防し得ることが示される。
(実施例5 脊髄傷害のモデル系)
脊髄傷害、または骨髄障害とは、感覚および/または可動性の損失をもたらす脊髄の障害である。2つの最も一般的な脊髄傷害の種類は、外傷および疾患が原因である。外傷性傷害は、とりわけ、自動車事故、転倒、銃撃、潜水事故が原因である場合があり、脊髄を冒す可能性がある疾患には、ポリオ、二分脊椎、腫瘍およびフリードライヒ失調症が含まれる。
損傷した脊髄内への注射後の、siRNA分子のニューロン内への取り込み:
様々な種類の細胞におけるCy3で標識したsiRNA(損傷した脊髄内に注射したもの)の取り込みを、脊髄挫傷後および損傷していないラットにおいて検査する。矢状凍結切片を作製し、ニューロン、星状膠細胞、乏突起膠細胞および/またはマクロファージ/ミクログリア中で取り込みが起こったかどうかを決定するために、4つの異なる抗体群を用いた免疫染色を行う。ニューロンのマーカーにはNeuNまたはGAP43が含まれ;星状膠細胞および潜在的な神経幹細胞のマーカーにはGFAP、ネスチンまたはビメンチンが含まれ;乏突起膠細胞のマーカーにはNG2またはAPCが含まれ;マクロファージ/ミクログリアのマーカーにはED1またはIba−1が含まれる(Hasegawa他、2005.Exp Neurol、193:394〜410)。
ラットに2つの異なる用量のCy3で標識したsiRNA(1μg/μl、10μg/μl)を注射し、1日間および3日間放置した後に屠殺する。組織学的分析により、多くの糸状プロフィールならびに他のプロセスおよび細胞体への標識したsiRNAの取り込みが示される。MAP2に対する抗体を用いた免疫染色により、運動ニューロンを含めたニューロンの樹状突起内および細胞体内への標識の取り込みが同定される。星細胞またはマクロファージに特異的な他の抗体を用いた染色により、ニューロンと比較してCy3で標識したsiRNAの取り込みがより低いことが明らかとなる。これらの結果は、損傷した脊髄内に注射したsiRNA分子が、運動ニューロンを含めたニューロンの細胞体および樹状突起に到達することを示している。
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜34)によるsiRNA化合物、特に遺伝子LRDD、CYBA、ATF3、CASP2、HRK、CIQBP、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、TYROBP、CTGF、およびRHOAに向けられたsiRNAをこの動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNA化合物が脊髄傷害後の機能的回復を促進し、したがって脊髄傷害の治療に使用し得ることが示される。
(実施例6 緑内障のモデル系)
緑内障の治療または予防についての本発明の活性阻害剤(siRNAなど)の試験は、動物モデル中で、たとえば、Pease他、J.Glaucoma、2006、15(6):512〜9(実験的緑内障に罹患しているラットおよび正常マウスのおける、圧測定の較正ならびにTonoLabおよびTonoPen眼圧計の比較)に記載のように実施する。
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)によるsiRNA、特に遺伝子TP53BP2、LRDD、CYBA、ATF3、CASP2、HRK、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、およびRHOAに対するsiRNAをこの動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNA化合物が緑内障を治療および/または予防することが示される。
(実施例6A 虚血性視神経症(ION)のモデル系)
虚血性視神経症の動物モデルを、視神経挫滅傷のプロトコルを用いてウィスターラットの成体で確立させた。視神経挫滅の7日前に、逆行性トレーサーFluoroGold(2%、Fluorochrome、コロラド州Englewood)を上丘に施用することによって、網膜神経節細胞(RGC)を選択的に標識した。トレーサーはRGC軸索に沿った逆行性輸送によって輸送させて、蛍光トレーサーを注入した1週間後以内にすべてのRGCの完全かつ特異的な標識がもたらされた。動物は、逆行性トレーシングの7日後に視神経挫滅傷に供した。眼窩視神経を眼窩上手法によって曝露させ、篩骨篩板から2mmを鉗子で10秒間挫滅することによって、視神経中のすべての軸索を横切した。視神経挫滅時に、単一用量の、20μg/5μlのPBSのCasp2_4 siRNA化合物を、硝子体内の神経頭部の2mm前側に、ガラスマイクロピペットを用いて微量注入した(Casp2_4:センス配列:GCCAGAAUGUGGAACUCCU、配列番号139;アンチセンス配列:AGGAGUUCCACAUUCUGGC、配列番号140;センス鎖は位置17および18にL−DNAを含み、アンチセンス鎖は交互に現れる修飾および非修飾のリボヌクレオチドを含み、修飾リボヌクレオチドは2’OMe修飾を含む)。RGCの生存は、視神経挫滅の7日後に、平らにした網膜上のFluoroGoldで標識されたRGCを計数することによって決定した。実験動物は、視神経挫滅の1週間後に4%のパラホルムアルデヒドを用いて経心的に灌流した。両方の網膜を解剖して取り出し、さらに30分間固定し、神経節細胞層を定量するためにスライドガラス上に平らに乗せた。それぞれの網膜中の16個の明白な領域中の蛍光RGCの数を計数し、視神経挫滅傷を全く受けなかったラットから得られた試料、または視神経挫滅傷と共にPBS、対照siRNAもしくはGFP siRNAを注射したラットから得られた試料と比較して、RGCの生存の%を決定した。瀕死のRGCの貪食後にFluoroGoldを取り込んだ可能性のあるミクログリア細胞は、その特徴的な形態学によって識別され、定量分析から排除した。以下の表に実証される結果により、関連性のないsiRNA化合物と比較して、Casp2_4化合物で治療した動物において、RGCの生存の%の2倍を超える増加が明らかとなった。
Figure 2014210789
眼に近い視神経を横切することによってRGCの集団全体を軸索切断する、視神経軸索切断の別のモデルを用いて、同様の結果が得られる。(Cheng L、Sapieha P、Kittlerova P、Hauswirth WW、Di Polo A.TrkB遺伝子移入がin vivoで網膜神経節細胞を軸索切断誘発性の死から保護する(TrkB Gene Transfer Protects Retinal Ganglion Cells from Axotomy−Induced Death In Vivo).J.Neurosci.、2002年5月15日、2002;22:3977〜3986)。
(実施例7 ラットにおける肺移植後の虚血/再灌流傷害のモデル系)
肺移植後の虚血/再灌流傷害または低酸素傷害の治療または予防についての本発明の活性阻害剤(siRNAなど)の試験は、実験動物モデルのうちの1つまたは複数中で、たとえば、Mizobuchi他、2004.J.Heart Lung Transplant、23:889〜93;Huang他、1995.J.Heart Lung Transplant.、14:S49;Matsumura他、1995.Transplantation、59:1509〜1517;Wilkes他、1999.Transplantation、67:890〜896;Naka他、1996.Circulation Research、79:773〜783に記載のように実施する。
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)によるsiRNA、特にTP53BP2、LRDD、CYBA、CASP2、BNIP3、RAC1、およびDUOX1に対するsiRNAをこの動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNA化合物が肺移植後の虚血再灌流傷害を治療および/または予防し、したがって移植手術と併せて使用し得ることが示される。
(実施例8 急性呼吸窮迫症候群のモデル系)
急性呼吸窮迫症候群の治療についての本発明の活性阻害剤(siRNAなど)の試験は、動物モデル中で、Chen他(J Biomed Sci.2003;10(6 Pt 1):588〜92によって記載のように実施する。表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)によるsiRNA化合物、特に遺伝子CYBA、HRK、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、SPP1、およびDUOX1に対するsiRNAをこの動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNAが急性呼吸窮迫症候群を治療および/または予防し、したがってこの状態の治療に使用し得ることが示される。
(実施例9 聴覚損失状態のモデル系)
(i)耳の正円窓に局所施用した後の、蝸牛中のCy3−PTEN siRNAの分布
1μg/100μlのCy3−PTEN siRNA(合計0.3〜0.4μg)のPBS溶液を、チンチラの正円窓に施用する。治療した蝸牛内のCy3で標識した細胞を、siRNAの正円窓施用の24〜48時間後に、チンチラを屠殺した後に分析した。蝸牛内の標識のパターンは24時間および48時間後で類似しており、蝸牛の基底回転、蝸牛の中回転および蝸牛の頂回転中の標識が含まれる。鼓室階上にCy3−PTEN siRNAを施用することで、主に蝸牛の基底回転および蝸牛の中回転中での標識が明らかとなる。Cy3シグナルは、Cy3−PTEN siRNAを施用した15日間後まで持続する。本発明のsiRNA化合物をこの動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNA化合物が蝸牛の基底、中および頂回へと有意に浸透され、これらの化合物を聴覚損失の治療に使用し得ることが示される。
(ii)カルボプラチン誘発性またはシスプラチン誘発性の蝸牛有毛細胞死のチンチラモデル
チンチラを、生理食塩水中の特異的siRNAをそれぞれの動物の左耳に直接投与することによって、事前に治療した。生理食塩水を、それぞれの動物の右耳にプラセボとして与える。本発明の特異的siRNA化合物を投与した2日後、カルボプラチン(75mg/kg、ip)またはシスプラチン(13mg/kgを30分間かけて腹腔内インフュージョン)で処置する。チンチラを屠殺した後(カルボプラチン処置の2週間後)、内有毛細胞(IHC)および外有毛細胞(OHC)の死細胞の%を、左耳(siRNAで治療)および右耳(生理食塩水で治療)で計算する。内有毛細胞(IHC)および外有毛細胞(OHC)の死細胞の%は、右耳(生理食塩水で治療)よりも左耳(siRNAで治療)で低いことが計算される。
(iii)音響誘発性蝸牛有毛細胞死のチンチラモデル
音響外傷モデルにおける特異的siRNAの活性をチンチラで研究する。動物を、4kHzを中心とする1オクターブの帯域の雑音に、2.5時間、105dBで曝す。雑音に曝したチンチラの左耳は、約10μLまでの生理食塩水中の30μgのsiRNAで事前に治療する(音響外傷の48時間前)。右耳はビヒクル(生理食塩水)で事前に治療する。複合活動電位(CAP)は、蝸牛から伝達される神経活性を測定するための、好都合かつ信頼性のある電気生理学的方法である。CAPは、クリックまたはトーンバーストなどの音刺激が急激に開始された際に生じる局所電場電位を検出するために、蝸牛の基底周辺に電極を配置することによって記録する。それぞれの耳の機能状態を、音響外傷の2.5週間後に評価する。具体的には、siRNAで治療した耳中の閾値が治療していない(生理食塩水)耳よりも低い(良好である)かどうかを決定するために、正円窓から記録された複合活動電位の平均閾値を、音響外傷の2.5週間後に決定する。さらに、内および外有毛細胞の損失のレベルを、siRNAで治療した耳および対照耳において決定する。
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)によるsiRNA分子、特に遺伝子TP53BP2、LRDD、CYBA、ATF3、CASP2、NOX3、HRK、CIQBP、BNIP3、MAPK8、MAPK14、RAC1、GSK3B、P2RX7、TRPM2、PARG、CD38、STEAP4、BMP2、CX43、TYROBP、およびCTGFに対するsiRNAをこの動物モデル中で試験し、それにより、siRNAで治療した耳が、治療していない(生理食塩水)耳よりも低い(良好である)ことが示される。さらに、内および外有毛細胞の損失の量は、対照耳よりもsiRNAで治療した耳で低い。
(実施例10 骨関節炎(OA)の動物モデル)
コラーゲン誘発性関節炎(CIA):マウスにおけるCIAは、Trentham他(1977.J.Exp.Med.、146:857〜868)に記載されている。アジュバント誘発性関節炎(AA):AAは、Kong他(1999.Nature、402:304〜308)に記載されている。半月板切除モデルは、Han他(1999.Nagoya J Med Sci、62(3〜4):115〜26)に記載されている。
SSP1に対するsiRNAなどの様々なsiRNA阻害剤の、軟骨細胞増殖、最終分化および関節炎の発生などのOAに関連する様々なパラメータに対する効果は、当分野で知られているin vitroモデルに加えて、上記モデルのうちの1つまたは複数を用いて評価する。表Aの特定のアポトーシス促進遺伝子、特にSSP1に向けられたsiRNA化合物をこれらの動物モデル中で試験し、それにより、これらのsiRNAがOAを治療および/または予防し、したがってこの状態の治療に使用し得ることが示される。
(実施例11 移植関連急性腎傷害のラットモデル系)
温虚血−試験ラットに左側腎摘除術を行い、次いで自己移植を行って、45分間の温腎臓移植片保存期間がもたらされる。自己移植後、同じ動物に右側腎摘除術を行う。標的に対する化学修飾siRNAを、腎臓移植片を収集する前(ドナーの治療を模倣)(「プレ」)、もしくは腎臓の自己移植後(レシピエントの治療を模倣)、または収集前および移植後の両方(ドナーおよびレシピエントの治療の組合せ)(「プレ−ポスト」)に、大腿静脈を介して静脈内投与する。
冷虚血−ドナー動物に左側腎摘除術を行い、次いで、収集した腎臓を5時間の間冷保存(氷上)する。この期間の終わりに、レシピエントラットは両側腎摘除術を受け、次いで例保存した腎臓移植片の移植を受ける。全温虚血時間(外科的処置を含める)は約30分間である。化学修飾siRNAを、ドナー動物に腎臓を収集する前に(「プレ」)、またはレシピエント動物に移植の15分後(「15分後」)もしくは4時間後に(4時間後)、大腿静脈を介して静脈内投与する。
移植後腎機能の改善におけるsiRNAの有効性を評価するために、温および冷虚血モデルの両方で、移植後1、2、および7日目に血清クレアチニンレベルを測定する。
(実施例12 アポトーシス促進遺伝子に対する活性siRNA化合物の配列の作製およびsiRNAの産生)
独自のアルゴリズムおよび任意の遺伝子、任意選択で本明細書中に開示するアポトーシス促進遺伝子の既知の配列を用いて、多くの潜在的なsiRNAの配列を作製した。アルゴリズムに加えて、23量体オリゴマーの一部の配列を19量体の配列の5’および/または3’伸長によって作製した。この方法を用いて作製された配列は、対応するmRNA配列に対して完全に相補的である。
表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)は、以下のアポトーシス促進遺伝子のsiRNAを示す:腫瘍タンパク質p53結合タンパク質、2(TP53BP2);ロイシンリッチリピートおよびデスドメイン含有(LRDD);チトクロムb−245、αポリペプチド(CYBA);活性化転写因子3(ATF3);カスパーゼ2、アポトーシス関連システインペプチダーゼ(神経前駆細胞発現、発生的ダウンレギュレーション2)(CASP2);NADPHオキシダーゼ3(NOX3);ハラキリ、BCL2相互作用タンパク質(BH3のみを含有)(HRK);補体成分1、q小成分結合タンパク質(C1QBP);BCL2/アデノウイルスE1B 19kDa相互作用タンパク質3(BNIP3);マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ8(MAPK8);マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ14(MAPK14);ras関連C3ボツリヌス毒素基質1(rhoファミリー、低分子量GTP結合タンパク質Rac1);グリコーゲン合成酵素キナーゼ3β(GSK3B);プリン作動性受容体P2X、リガンド開口型イオンチャネル、7(P2RX7);一過性受容体電位陽イオンチャネル、サブファミリーM、メンバー2(TRPM2);ポリ(ADP−リボース)グリコヒドロラーゼ(PARG);CD38分子(CD38);STEAPファミリーメンバー4(STEAP4);骨形成タンパク質2−BMP2;ギャップ結合タンパク質、α1、43kDa(コネキシン43)(GJA1);TYROタンパク質チロシンキナーゼ結合タンパク質(TYROBP);結合組織成長因子(CTGF);分泌リンタンパク質1(オステオポンチン、SPP1);ras相同体遺伝子ファミリー、メンバーA(RHOA);二重オキシダーゼ1(DUOX1)。それぞれの遺伝子について、19量体、21量体および23量体のsiRNA配列の別のリストがあり、それらは、独自のアルゴリズムにおけるそのスコアに基づいて、ヒト遺伝子の発現を標的とするための最良配列として優先順位がつけられている。
(実施例13 修飾siRNA)
siRNA化合物において有用な特定の構造モチーフが試験されており、活性を有するおよびまたは安定であることが示されている。構造C〜Hは、表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)に記載の配列のうちの任意の1つで、活性を有するおよびまたは安定である。
他の活性構造には、構造(IX)〜(XI)による構造モチーフを有するsiRNAが含まれる。表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)および表D(D1〜D34)に記載の配列ならびに構造(I)〜(XI)に記載のモチーフを含む化合物を、本明細書中の図23に示す。
一例では、x=y=19であるCASP2のsiRNAを様々な構造モチーフで試験し、活性および安定性について比較した。第1の化合物(Casp2−i)では、(N)x(アンチセンス)は、交互に現れる2’−OMe修飾および非修飾のリボヌクレオチドからなり;(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチド(センス鎖)は、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)yの5’末端の3個のヌクレオチドはLNAである。第2の化合物(Casp2−ii)では、(N)xは非修飾リボヌクレオチドからなり;(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)yの5’末端の3個の連続したヌクレオチドはLNAである。第3の化合物(Casp2−iii)であ、(N)x中で、5’’末端の2個の連続したヌクレオチド(末端および最後から2番目のヌクレオチド)は、2’−OMe修飾リボヌクレオチドであり、(N’)yの3’末端の3個の連続したヌクレオチドは、2つの2’−5’リン酸ジエステル結合によって結合されており、(N’)yの5’末端の3個の連続したヌクレオチドはLNAである。これらの分子を以下の表Eに示し、ヒトHeLa細胞における%阻害およびIC50によって表すその活性を表Fに表す。化合物は、HeLa細胞中で活性(>50%の阻害)であることが示された。化合物を血清安定性についてさらに試験した。構造CASP2−iは、ヒト血清中で24時間安定であった。Casp2−iiおよびCasp2−iiiは24時間を超える安定性を示し、低いレベルの分解生成物が同定された。オリゴマーは、任意のセンスおよびアンチセンスの対または表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)もしくは表D(D1〜D34)に示すセンスおよびアンチセンスの対によって置き換えることができる、CASP2に基づいた配列である。
Figure 2014210789

Figure 2014210789
表Gは、構造(E)に基づいた19量体および23量体のsiRNA化合物(ラットp53)を示し、下線のヌクレオチドはL−DNAヌクレオチドである。それらの化合物中で、(N)xおよび(N’)yのそれぞれは、非修飾リボヌクレオチドを含み、3’の最後から2番目のヌクレオチドまたは3’の最後から2番目の位置の2個の連続したヌクレオチドは、L−DNAヌクレオチドである。オリゴマーは、任意のセンスおよびアンチセンスの対または表B(B1〜B74)、表C(C1〜C4)もしくは表D(D1〜D34)に示すセンスおよびアンチセンスの対によって置き換えることができる、p53に基づく配列である。
Figure 2014210789
(実施例14 本発明の2’−メチル化構造を用いた実験結果)
a)示した以下の構造を有するp53遺伝子に向けられたsiRNA(20nM)を、内在性p53を発現する細胞中で、遺伝子発現を阻害する能力について試験した。
図1Aは、5=2’O−メチル化リボウリジン;6=2’O−メチル化リボアデニン;7=2’O−メチル化リボシトシン;および8=2’O−メチル化リボグアニンである構造を示す。小文字は非修飾リボヌクレオチドを表す。
結果
構造番号#2;#4、#5、#6、#8および#11の形質移入後に、85〜90%の阻害が観察された。
構造番号#1の形質移入後に、75%の阻害が観察された。
構造番号#3;#7、#10および#12の形質移入後に、60%の阻害が観察された。
構造番号#9の形質移入後に、50%の阻害が観察された。
図1Bは、上記構造の一部、すなわち#4、#5、#8および#11の血清安定性を表す。
b)本発明の23量体の2’O−Me構造を用いたさらなる実験結果
p53に向けられた、図2に示すsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−O−メチル修飾を有するヌクレオチドを下線の大文字によって示す。90%以上のの阻害が構造#4、#5、#6、#8および#11で達成され、75%の阻害が構造#2で達成された。
c)図3Aに示すCASP2に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−O−メチル修飾を有するヌクレオチドを下線の大文字によって示す。
活性の結果を図3Bに表し、すべての上記分子が約75〜95%の阻害をもたらした。
d)図4Aに示すsiRNA化合物はCASP2に向けられており、上記アッセイで試験した。2’−O−メチル修飾を有するヌクレオチドを下線の大文字によって示す。
結果を図4Bに表し、すべての上記分子が約75〜95%の阻害をもたらした。
e)図5Aに示すCASP2に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−0−Me修飾ヌクレオチドは下線の大文字である。
結果を図5Bに表し、すべての上記分子が約75〜90%の阻害をもたらした。
(実施例15 2’−5’架橋構造を用いたさらなる実験結果)
a)図6Aに示す構造を有するp53遺伝子に向けられたsiRNA化合物(20nM)を、内在性p53を発現する細胞中で、遺伝子発現を阻害する能力について試験した。
図6Aでは、5=2’−5’’架橋リボウリジン;6=2’−5’’架橋リボアデニン;7=2’−5’’架橋リボシトシン;および8=2’−5’’架橋リボグアニンである。下線は2’−O−メチル化ヌクレオシドを示す。
結果
構造番号1〜3、10および12の形質移入後に、90〜95%の阻害が観察された。
構造#4および#15の形質移入後に、80〜85%の阻害が観察された。
他の構造は活性がより低かった。図6Bは、上記構造の一部の血清安定性を表す。b)CASP2に関連する2’−5’構造を用いた結果
図7Aに示すCASP2に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−5’架橋によって連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスク()によって示す。
結果を図7Bに表し、CASP2に対する4つのsiRNAはすべて活性であることが示され、75〜92%の阻害が得られた。
c)DDIT4(REDD2)に関連する2’−5’構造を用いた結果
図8Aに示すDDIT4に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−5’架橋によって連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスクによって示す。
siRNA化合物1および3は上記アッセイで活性であり、内在性遺伝子の60%の阻害がもたらされた。
d)QM5に関連する2’−5’構造を用いた結果:
図8Bに示すマウスp53に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−5’架橋によって連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスクによって示す。
構造1および3は90〜95%の阻害をもたらし、構造4は70%の阻害をもたらし、構造2は約50%の阻害をもたらした。
e)2’−5’および2’−O−メチルの組合せ修飾を有するさらなる構造
図9A〜9Bに示すp53に向けられたsiRNA化合物(QM5のsiRNA)を上記アッセイで試験した。2’−5’架橋によって連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスクによって示す。2’−OMe修飾ヌクレオチドは下線である。
結果を図9C、9Dおよび9Eに示し、構造の多くが90%を超える阻害をもたらす。
f)2’−5’および2’−O−メチルの組合せ修飾を有するさらなる23量体の構造
図10Aに示すp53に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−5’架橋で連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスクによって示す。2’−O−Me修飾ヌクレオチドは下線である。
結果を図10Bに表す。構造1〜3は80〜95%の阻害をもたらした。図10Cおよび10Dは、SS上に2’5’連結を有し、AS上に交互に現れるメチル化パターンを有する構造の血清安定性の結果を示す。
g)図11Aに示すCASP2に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−OMe修飾ヌクレオチドは下線であり、2’−5’架橋によって連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスクによって示す。
結果を図11Bに表し、構造3〜5が約70〜95%の阻害をもたらすことが示される。
h)図12Aに示すCASP2に向けられたsiRNA化合物を上記アッセイで試験した。2’−5’架橋によって連結されたヌクレオチドは、その間のアスタリスクによって示す。
結果を図12Bに表し、構造3〜5が約80〜95%の阻害をもたらすことが示される。
(実施例16 鏡像異性体ヌクレオチド含有構造を用いたさらなる実験結果)
図13Aに示す構造を有するp53遺伝子に向けられたsiRNA化合物(5nMおよび20nM)を、内在性p53を発現する細胞中で、遺伝子発現を阻害する能力について試験した。
下線を引いたヌクレオチドは、鏡像体DNAヌクレオチド、すなわちL−デオキシリボヌクレオチドであることに注意されたい。
結果
構造1〜3、10、12および15の形質移入後に、80〜95%の阻害が観察された。両方の鎖上に交互に現れるヌクレオチドを含む構造16が陽性対照として役割を果たす。
他の構造は、低から中等度の活性を示した。結果を図13Bに表す。図13Cは、L−DNAヌクレオチド単量体(隣接ヌクレオチド単量体と共有結合)を含むsiRNA化合物の血清安定性を示す。siRNA#1を用いた活性アッセイのさらなる一連の結果により、0.09nMのIC50が実証された。この活性レベルは、0.23nMのIC50を有する、両方の鎖上に交互に現れるメチル化構造を有する同じ配列よりも2倍高い(図13D参照)。
(実施例17 LNA含有構造を用いたさらなる実験結果)
図14Aに示す構造を有するp53遺伝子に向けられたsiRNA化合物(5nMおよび20nM)を、内在性p53を発現する細胞中で、遺伝子発現を阻害する能力について試験した。LNAヌクレオチドを示すことに注意されたい。実施例1に表したものと同じアッセイを使用した。
結果
構造10、12および15の形質移入後に、80〜95%の阻害が観察された。他の構造は、低から中等度の活性を示した。結果を図14Bに表す。
(実施例18 タンデムおよびスター構造)
図15および16は、それぞれタンデムsiRNAおよび「スター」siRNA構造の例および血清安定性を示す。
(実施例19 複数の修飾種を有するsiRNA化合物)
図17A−17Cは、様々な位置で修飾ヌクレオチド単量体(隣接ヌクレオチド単量体と共有結合)を含むCASP2のsiRNA化合物、および20nMで測定し、%標的遺伝子ノックダウン(KD)を示すその活性を示す。図17Aでは、太字の下線文字は2’メトキシ修飾ヌクレオチドを表し、大文字の斜体文字は、2’5’ヌクレオチド間結合および3’メトキシ修飾を含むヌクレオチドを表す。図17Bでは、太字の下線文字は2’メトキシ修飾ヌクレオチドを表し、大文字の斜体文字は、P−エトキシヌクレオチド間結合を含むヌクレオチドを表す。図17Cでは、太字の下線文字は2’メトキシ修飾ヌクレオチドを表し、大文字の斜体文字は、2’5’ヌクレオチド間結合を含むヌクレオチドを表し、斜体の小文字はL−DNA修飾ヌクレオチドを表し、小文字はLNA(2’O−4’C)ヌクレオチドを表す。
(実施例20 デオキシリボヌクレオチド含有構造)
図18は、DNA単量体を様々な位置で含む(太字および斜体の文字ならびに隣接ヌクレオチド単量体と共有結合)、CASP2_4 siRNAのアンチセンス鎖(AS)およびセンス鎖(S)の例を示す。siRNA化合物は、任意のセンス鎖を、アンチセンス鎖のうちの任意のものと組み合わせることによって、合成する。図18では、5=2’Oメチル化リボウリジン;6=2’Oメチル化リボアデニン;7=2’Oメチル化リボシトシン;および8=2’Oメチル化リボグアニンである。図19A〜19Dは、CASP2_4およびRhoA_24の配列で例示されるL−DNAモチーフの例を示す。
図19Aは、RNAiに有用なCASP2を標的とする、2つの好ましい二本鎖の二重鎖を示す。図19Bは、L−DNAヌクレオチド(n=L−DNA(L−デオキシリボヌクレオチド);N(下線の大文字)−2’−OMeリボヌクレオチド;Lc−L−デオキシシチジン5’−オーバーハング;ab−脱塩基擬似デオキシリボヌクレオチド類似体を含むCASP2_4の二重鎖を示す。
図19Cは、RNAi活性を示す二重鎖の調製に有用な、非修飾リボヌクレオチド、DNAヌクレオチドおよびL−DNAヌクレオチド類似体の組合せを含むCASP2_4のSENオリゴヌクレオチド、ならびに、交互に現れる非修飾および修飾されたリボヌクレオチドを含むCASP2_4のASオリゴヌクレオチドを示す。
図19Dは、CASP2_4修飾二重鎖の活性および安定性を示す。
図19Eは、一方または両方の3’末端に3’リン酸を有するまたは有さない、RhoA_24配列で例示される特定の二重鎖モチーフを示す。
(実施例21 脱塩基、反転脱塩基、2’O−メチル、ミスマッチ塩基対および他の修飾を含有する構造)
図20は、本明細書中に開示する状態のうちの任意のものの治療に有効な、そのような構造を記載する。
図20A〜20Gでは、ヌクレオチド類似体および擬似ヌクレオチドの凡例は以下のとおりである。
下線の大文字「N」−2’OMeリボヌクレオチド;「ab」−脱塩基擬似ヌクレオチド;I−反転脱塩基擬似ヌクレオチド;斜体「5N」=5’OMe DNA、白色の大文字「N」−LNA;斜体の小文字の下線n:L−DNA;取り消し線N−ミスマッチ
図20A:第1セットは、標的配列に対する脱塩基ミスマッチを含むAS鎖を示し、オリゴヌクレオチドは3’リン酸を欠く。
図20B:第2セットは、ds構造中で15bp未満を有する二重鎖化合物の調製に有用なオリゴヌクレオチドを示し、オリゴヌクレオチドは3’リン酸を欠く。
図20C:第3セットは、標的配列に対する少なくとも1つのミスマッチの挿入を有するオリゴヌクレオチドを示す。
図20D〜20E:第4および5セットは、第1セットに示すセンス鎖と対合した、脱塩基擬似ヌクレオチド(複数可)(「ab」)を含むAS鎖を示す。
図20F:第6セットは、非修飾センス鎖と対合した脱塩基擬似ヌクレオチド(複数可)(「ab」)を含むAS鎖を示す。
図20G:第7セットは、第1セットのセンス鎖と対合した非修飾AS鎖を示す。
図21は、RNAi活性を有するオリゴヌクレオチドの調製に有用な非塩基対合ヌクレオチド類似体中の塩基修飾の例を示す。(化学構造を示す列では、dRはデオキシリボース部分との結合点を示し、Rはリボース部分との結合点を示す)。

Claims (12)

  1. 疾病または疾患の治療または予防を必要とする対象において、疾患または疾病の発生または重篤度を治療または予防するのに用いられる薬剤組成物であって、
    前記疾患もしくは前記疾病および/またはそれに関連する症状が、神経損失が出力する神経の栄養機能の妨害に起因している疾患もしくは疾病、または組織損傷が虚血再灌流障害に関連している疾患もしくは疾病から選択され、
    前記薬剤組成物は、以下に記載の構造を有する二本鎖RNA化合物:
    5’ (N)x−Z 3’(アンチセンス鎖)
    3’ Z’−(N’)y−z’’ 5’(センス鎖)
    [式中、NおよびN’のそれぞれは、修飾または非修飾のリボヌクレオチド、または非慣用部分であり;
    (N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
    ZおよびZ’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、独立して、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
    z’’は、(N’)yの5’末端で共有結合したキャップ部分であり;
    x=y=19であり;
    (N)xは、3’末端を起点として少なくとも5個の交互に現れる修飾リボヌクレオチドかつ合計で少なくとも9個の修飾リボヌクレオチドを含み、それぞれの修飾リボヌクレオチドはその糖上に2’−O−メチルを有し、それぞれの残りのNは非修飾リボヌクレオチドまたは非慣用部分であり;
    (N’)y中にあって、15、16、17、または、18位に存在するN’の少なくとも1つは、非慣用部分であり、当該非慣用部分は、脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、修飾または非修飾のデオキシリボヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、または2’−5’ヌクレオチド間リン酸結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドであり;
    (N)xの配列は、5’ AGGAGUUCCACAUUCUGGC 3’(配列番号140)であり;
    (N’)yの配列は、5’ GCCAGAAUGUGGAACUCCU3’(配列番号139)である];および
    製薬上許容される担体
    を含む、薬剤組成物。
  2. 請求項1に記載の組成物であって、
    腎臓虚血再灌流障害の発生または重症度の治療または予防に使用するためのものである、
    組成物。
  3. 請求項2に記載の組成物であって、
    腎臓虚血再灌流障害は対象における急性腎不全(ARF)を誘導する、
    組成物。
  4. 請求項2に記載の組成物であって、
    腎臓虚血再灌流障害は、それを必要とする対象における腎臓移植後に発達する、
    組成物。
  5. 請求項4に記載の組成物であって、
    腎臓移植後の虚血再灌流障害は臓器移植後臓器機能障害(DGF)を含む、
    組成物。
  6. 疾病または疾患の治療または予防を必要とする対象において、疾病または疾患の発生または重篤度を治療または予防するのに用いられる薬剤組成物であって、
    前記疾病もしくは前記疾患および/またはそれに関連する症状が、聴覚損失、緑内障、前部虚血性視神経症を含めた眼球虚血状態、虚血性視神経症(ION)、眼外傷、加齢黄斑変性症(AMD)、ドライアイ症候群、脊髄傷害、急性腎不全(ARF)、腎毒性および神経毒性、肺移植後の虚血再灌流傷害、肺、肝臓、心臓、膵臓、または腎臓の移植を含めた臓器移植(臓器移植後臓器機能障害(DGF)を含む)から選択され、
    前記薬剤組成物は、以下に記載の構造を有する二本鎖RNA化合物:
    5’ (N)x−Z 3’(アンチセンス鎖)
    3’ Z’−(N’)y−z’’ 5’(センス鎖)
    [式中、NおよびN’のそれぞれは、修飾または非修飾のリボヌクレオチド、または非慣用部分であり;
    (N)xおよび(N’)yのそれぞれは、それぞれの連続するNまたはN’が共有結合によって次のNまたはN’と結合しているオリゴヌクレオチドであり;
    ZおよびZ’は、存在しても存在しなくてもよいが、存在する場合は、独立して、それが存在する鎖の3’末端で共有結合した1〜5個の連続したヌクレオチドであり;
    z’’は、(N’)yの5’末端で共有結合したキャップ部分であり;
    x=y=19であり;
    (N)xは、3’末端を起点として少なくとも5個の交互に現れる修飾リボヌクレオチドかつ合計で少なくとも9個の修飾リボヌクレオチドを含み、それぞれの修飾リボヌクレオチドはその糖上に2’−O−メチルを有し、それぞれの残りのNは非修飾リボヌクレオチドまたは非慣用部分であり;
    (N’)y中にあって、15、16、17、または、18位に存在するN’の少なくとも1つは、非慣用部分であり、当該非慣用部分は、脱塩基リボース部分、脱塩基デオキシリボース部分、修飾または非修飾のデオキシリボヌクレオチド、鏡像異性体ヌクレオチド、または2’−5’ヌクレオチド間リン酸結合によって隣接ヌクレオチドと結合しているヌクレオチドであり;
    (N)xの配列は、5’ AGGAGUUCCACAUUCUGGC 3’(配列番号140)であり;
    (N’)yの配列は、5’ GCCAGAAUGUGGAACUCCU3’(配列番号139)である];および
    製薬上許容される担体
    を含む、薬剤組成物。
  7. 請求項6に記載の組成物であって、
    それを必要とする対象において急性腎不全(ARF)の発生または重症度、および/または急性腎不全(ARF)に関連する症状、の治療または予防に使用するためのものである、
    組成物。
  8. 請求項7に記載の組成物であって、
    ARFは腎臓虚血再灌流障害によって誘導される、
    組成物。
  9. 請求項8に記載の組成物であって、
    前記腎臓虚血再灌流障害は、それを必要とする対象における腎臓移植後に発達する、
    組成物。
  10. 請求項9に記載の組成物であって、
    腎臓移植後の虚血再灌流障害は臓器移植後臓器機能障害(DGF)を含む、
    組成物。
  11. 請求項6に記載の組成物であって、
    それを必要とする対象において虚血性視神経症(ION)の発生または重症度、および/または虚血性視神経症(ION)に関連する症状、の治療または予防に使用するためのものである、
    組成物。
  12. 請求項6に記載の組成物であって、
    それを必要とする対象において緑内障の発生または重症度、および/または緑内障に関連する症状、の治療または予防に使用するためのものである、
    組成物。
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