JP2015530988A - Production and use of new therapeutic anticancer drugs - Google Patents

Production and use of new therapeutic anticancer drugs Download PDF

Info

Publication number
JP2015530988A
JP2015530988A JP2015526754A JP2015526754A JP2015530988A JP 2015530988 A JP2015530988 A JP 2015530988A JP 2015526754 A JP2015526754 A JP 2015526754A JP 2015526754 A JP2015526754 A JP 2015526754A JP 2015530988 A JP2015530988 A JP 2015530988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mir
cells
cell
cancer
seq
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015526754A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015530988A5 (en
Inventor
リン、シー−ラン
ティーエス ウー、デイビッド
ティーエス ウー、デイビッド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/572,263 external-priority patent/US20130210120A1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JP2015530988A publication Critical patent/JP2015530988A/en
Publication of JP2015530988A5 publication Critical patent/JP2015530988A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P1/00Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
    • A61P1/16Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system for liver or gallbladder disorders, e.g. hepatoprotective agents, cholagogues, litholytics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/14Type of nucleic acid interfering N.A.
    • C12N2310/141MicroRNAs, miRNAs

Abstract

本発明は一般にマイクロリボ核酸(microRNA,miRNA)及び/又はその小ヘアピンリボ核酸(shRNA)相同体/類似体/誘導体を用いて、新規抗腫瘍及び/又は抗癌薬、ワクチン及び治療を開発させる設計及び方法に関する。具体的に、本発明は原核細胞を用いて生産されるmicroRNA前駆体(pro-miRNA)組成物に関する。該組成物がヒト細胞に送達されると、成熟したmiRNAエフェクターに処理され、mir-302の標的となりうる遺伝子に対して特定のサイレンシング効果を引き起こし、続いて腫瘍の抑制及び癌の治療に有益な効果を奏する。自然の状況で原核細胞は真核miRNA前駆体(pre-miRNA)を発現または処理することはない。本発明は原核転写システムを用いてpre-miRNAs、特にmir-302前駆体を発現させる誘導可能な方法も開示している。mir-302は人類にとって腫瘍抑制因子であるので、この新しい発見は、新規抗癌薬、ワクチン及び/又は各種のヒト腫瘍と癌症の治療の設計及び方法における開発を促進する。The present invention generally uses microribonucleic acid (microRNA, miRNA) and / or its small hairpin ribonucleic acid (shRNA) homolog / analog / derivative to design new anti-tumor and / or anti-cancer drugs, vaccines and treatments And a method. Specifically, the present invention relates to a microRNA precursor (pro-miRNA) composition produced using prokaryotic cells. When the composition is delivered to human cells, it is processed into mature miRNA effectors, causing specific silencing effects on genes that can be targeted by mir-302, and subsequently beneficial for tumor suppression and cancer treatment Has an effect. In nature, prokaryotic cells do not express or process eukaryotic miRNA precursors (pre-miRNAs). The present invention also discloses an inducible method of expressing pre-miRNAs, particularly mir-302 precursors, using a prokaryotic transcription system. Because mir-302 is a tumor suppressor for mankind, this new discovery facilitates development in the design and methods of new anticancer drugs, vaccines and / or treatments for various human tumors and cancers.

Description

優先権の主張
本発明は2012年12月28日に提出された出願番号が61/761,890で、標題が「汎用的抗癌薬及びワクチンの開発」である米国仮出願の優先権を主張する。本発明はさらに2010年6月2日に提出された出願番号が12/792,413で、標題が「汎用的抗癌薬及びワクチンの開発」である米国出願の優先権を主張する。本発明はさらに2012年8月10日に提出された出願番号が13/572,263で、標題が「原核細胞内においてII型真核ポリメラーゼプロモーター駆動性転写作用を使用するための誘導可能な遺伝子発現組成物及びその応用」である米国出願の優先権を主張する。本願は、2010年6月2日に提出された標題が「汎用的抗癌薬及びワクチンの開発」である米国特許出願12/792,413、2012年8月10日に提出された標題が「原核細胞内においてII型真核ポリメラーゼプロモーター駆動性転写作用を使用するための誘導可能な遺伝子発現組成物及びその応用」である米国特許出願13/572,263の一部継続出願(continuation-in-part)である。これらの出願の内容のすべては参照としてここに組み込まれている。
Claimed Priority The present invention claims priority from a US provisional application filed Dec. 28, 2012, application number 61 / 761,890, entitled “Development of Generic Anticancer Drugs and Vaccines”. The present invention further claims the priority of the US application filed on June 2, 2010, with the application number 12 / 792,413, entitled “Development of Generic Anticancer Drugs and Vaccines”. The present invention further relates to an application number 13 / 572,263 filed on August 10, 2012, entitled “Inducible gene expression composition for using type II eukaryotic polymerase promoter-driven transcription in prokaryotic cells” Claiming priority of US applications that are "things and their applications". This application is based on US patent application 12 / 792,413, filed on June 2, 2010, entitled "Development of Generic Anticancer Drugs and Vaccines"; Is a continuation-in-part of U.S. patent application 13 / 572,263, "Inducible gene expression composition for using type II eukaryotic polymerase promoter-driven transcription and its application" . The entire contents of these applications are incorporated herein by reference.

発明の分野
本発明は一般に新規DNA/RNA治療薬及び/又はワクチンの癌症治療での製品設計と関連使用に関する。より詳細には、本発明は新規核酸組成物を使用する設計及び方法に関し、該核酸組成物がヒト細胞に送達された後、小型リボ核酸(small RNA)遺伝子サイレンシングエフェクターに処理され、mir-302の標的となる細胞周期調節因子及び/又は発癌遺伝子で特定遺伝子のサイレンシング効果を引き起こし、さらに腫瘍/癌細胞の成長、侵入及び転移に対する腫瘍抑制及び/又は癌症予防の効果を奏する。小型リボ核酸遺伝子サイレンシングエフェクターは、mir-302a、mir-302b、mir-302c、mir-302d、mir-302e、mir-302f、それらの前駆体(プレマイクロリボ核酸,pre-miRNAs)、及びそれらの手動で再設計及び/又は修飾された小ヘアピンリボ核酸/小干渉リボ核酸(shRNA/siRNA)などの相同体/誘導体、並びにそれらの組み合わせのような腫瘍抑制因子マイクロリボ核酸(tumor suppressor microRNA,TS-miRNA)を含むことが好ましい。興味を示す該ヒト細胞は、エクスビボ(ex vivo)及び/又はインビボ(in vivo)の正常体細胞又は腫瘍/癌細胞を含む。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to product design and related uses of novel DNA / RNA therapeutics and / or vaccines in the treatment of cancer. More particularly, the present invention relates to designs and methods using novel nucleic acid compositions, wherein the nucleic acid composition is processed into a small ribonucleic acid (small RNA) gene silencing effector after delivery to human cells, The cell cycle regulator and / or oncogene that is the target of 302 causes a silencing effect of a specific gene, and further has an effect of tumor suppression and / or cancer prevention against tumor / cancer cell growth, invasion and metastasis. Small ribonucleic acid gene silencing effectors are mir-302a, mir-302b, mir-302c, mir-302d, mir-302e, mir-302f, their precursors (pre-microribonucleic acid, pre-miRNAs), and those Tumor suppressor microRNA, TS, such as manually redesigned and / or modified homologues / derivatives such as small hairpin ribonucleic acid / small interfering ribonucleic acid (shRNA / siRNA), and combinations thereof -miRNA). The human cells of interest include normal somatic cells or tumor / cancer cells ex vivo and / or in vivo.

発明の背景
幹細胞は宝箱の如く、その内に、幹細胞成長/再生の誘発や損傷/老化組織の回復及び/又は再生、或いは退行性疾患の処置や腫瘍/癌症形成の防止に用いられる複数種の有効成分が含まれている。したがって、本発明者はこれらの幹細胞を新薬の同定や製造の手段とすることが理解できる。このことから、得られた新薬は薬学及び/又は治療への応用の発展、例えば生物薬の利用、診断装置及び/又は装備、幹細胞の生成、幹細胞の研究及び/又は治療、組織/器官の回復及び/又は再生、傷口の治癒処理、腫瘍抑制、癌症の治療及び/又は予防、疾患処置、薬物の製造、及びそれらの組み合わせに用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Stem cells, like treasure chests, contain multiple types of stem cells used to induce stem cell growth / regeneration, to recover and / or regenerate damaged / aged tissues, or to treat degenerative diseases and prevent tumor / carcinogenesis. Contains active ingredients. Therefore, the inventor can understand that these stem cells are used as a means for identification and production of new drugs. From this, the new drugs obtained can be used in the development of pharmaceutical and / or therapeutic applications, such as the use of biological drugs, diagnostic devices and / or equipment, stem cell generation, stem cell research and / or treatment, tissue / organ recovery And / or regeneration, wound healing treatment, tumor suppression, cancer treatment and / or prevention, disease treatment, drug production, and combinations thereof.

マイクロリボ核酸mir-302はヒト胚性幹細胞(human embryonic stem,hES cell)と誘導多能性幹細胞(induced pluripotent stem,iPS cell)において発見された最も主要なマイクロリボ核酸(microRNA,miRNA)であるが、その機能の多くはまだ明らかではない。従来の研究では、mir-302の異所性(extopic)過剰発現、即ちヒト幹細胞(hES cells)内のレベルよりも高い発現が、遅い細胞周期速度(20〜24時間/周期)と休眠細胞様の細胞形態を有している正常のhES様多能性幹細胞にヒト正常細胞と癌細胞を再プログラムできることを示した(Lin氏ら,2008と2011(非特許文献1及び2);US 12/792,413,EP2198025(特許文献1))。相対静止はこれらのmir-302による再プログラムで生成された多能性幹細胞(mirPS)の明確な特徴の1つであるが、一方、ヒト幹細胞(hES)及び従来の報告での3/4個の因子(即ち、Oct4-Sox2-Klf4-c-MycまたはOct4-Sox2-Nanog-Lin28)により誘発されたiPS細胞は、高度の増殖能力(12〜15時間/周期)及び容赦のない腫瘍形成傾向を呈している(Takahashi氏ら,2006(非特許文献3);Yu氏ら,2007(非特許文献4);Wernig氏ら,2007(非特許文献5))。mirPS細胞の抗増殖特性を裏付ける機構のほとんどはまだ解明されていないが、mir-302の標的となる2つのG1チェックポイント調節因子(G1-checkpoint regulators)が関与している可能性を発見した。これらは、サイクリン依存性キナーゼ2(cyclin-dependent kinase 2,CDK2)とサイクリンD(cyclin D)である(Lin氏ら,2010(非特許文献6);US 12/792,413)。真核細胞の細胞周期の進行はサイクリン依存性キナーゼ(cyclin-dependent kinases,CDKs)の活性化により駆動され、サイクリン依存性キナーゼは、正の調節サブユニット(positive regulatory subunits)であるサイクリン及び負の調節因子(negative regulators)であるサイクリン依存性キナーゼ抑制因子(CDK inhibitors、CKI,例えばp14/p19Arf、p15Ink4b、p16Ink4a、p18Ink4c、p21Cip1/Waf1及びp27Kip1)と機能性複合体を形成する。哺乳動物細胞においては、異なるサイクリン−サイクリン依存性キナーゼ複合体(cyclin−CDK complexes)が細胞周期における異なる時期の移行の調節に関与し、例えば、G1期進行に関与するcyclin-D-CDK4/6、G1-S期の移行に関与するcyclin-E-CDK2、S期進行に関与するcyclin-A-CDK2、及びM期進入に関与するcyclinA/B-CDC2(cyclin-A/B-CDK1)である。これにより、mir-302の抗増殖機能はG1−S期移行期間においてCDK2とcyclin Dが共抑制された結果であることが理解できる。   Microribonucleic acid mir-302 is the most important microribonucleic acid (microRNA, miRNA) discovered in human embryonic stem (hES cell) and induced pluripotent stem (iPS cell) But many of its features are not yet clear. In previous studies, ectopic overexpression of mir-302, i.e. higher than the level in human stem cells (hES cells), has a slow cell cycle rate (20-24 hours / cycle) and dormant cell-like It has been shown that human normal cells and cancer cells can be reprogrammed into normal hES-like pluripotent stem cells having the cell morphology (Lin et al., 2008 and 2011 (Non-patent Documents 1 and 2); US 12 / 792,413, EP2198025 (Patent Document 1)). Relative quiescence is one of the distinct features of these mir-302 reprogrammed pluripotent stem cells (mirPS), whereas human stem cells (hES) and 3/4 in previous reports IPS cells induced by various factors (i.e., Oct4-Sox2-Klf4-c-Myc or Oct4-Sox2-Nanog-Lin28) are highly proliferative (12-15 hours / cycle) and have an unrelenting tendency to form tumors (Takahashi et al., 2006 (Non-Patent Document 3); Yu et al., 2007 (Non-Patent Document 4); Wernig et al., 2007 (Non-Patent Document 5)). Although most of the mechanisms that support the anti-proliferative properties of mirPS cells have not yet been elucidated, we have discovered that two G1-checkpoint regulators that are targets of mir-302 may be involved. These are cyclin-dependent kinase 2 (CDK2) and cyclin D (Lin et al., 2010 (non-patent document 6); US 12 / 792,413). The progression of the eukaryotic cell cycle is driven by the activation of cyclin-dependent kinases (CDKs), which are cyclins that are positive regulatory subunits and negative regulatory subunits. It forms a functional complex with cyclin-dependent kinase inhibitors (CDK inhibitors, CKI, such as p14 / p19Arf, p15Ink4b, p16Ink4a, p18Ink4c, p21Cip1 / Waf1 and p27Kip1), which are negative regulators. In mammalian cells, different cyclin-cyclin-dependent kinase complexes (cyclin-CDK complexes) are involved in the regulation of transitions at different times in the cell cycle, for example, cyclin-D-CDK4 / 6, which is involved in G1 progression. Cyclin-E-CDK2 involved in G1-S phase transition, cyclin-A-CDK2 involved in S phase progression, and cyclinA / B-CDC2 (cyclin-A / B-CDK1) involved in M phase entry is there. Thereby, it can be understood that the anti-proliferative function of mir-302 is the result of co-suppression of CDK2 and cyclin D during the G1-S phase transition period.

しかし、ヒトmir-302の類似体であるマウスmir-291/294/295ファミリーに関する研究では、ヒト細胞におけるmir-302と機能が全く違う結果が示された。マウス胚性幹細胞(mES)においては、mir-291/294/295の異所性発現はp21Cip1(又はCDKN1Aと言う)とセリン/スレオニンプロテインキナーゼLats2(Wang氏ら,2008(非特許文献7))を直接サイレンシングすることにより、細胞の急速な増殖を促進し、形質移入された細胞の高度の腫瘍形成を引き起こした。p21Cip1/Waf1遺伝子が欠損した遺伝子導入マウスはG1チェックポイントによる制御が欠けている場合、正常の成長を示した(Deng氏ら,1995(非特許文献8))ことが知られている。しかし、Lats2は、有糸分裂開始時にλ-チューブリン(gamma-tubulin)を動員する、及び紡錘体の形成に関与するなどの機能を有しているため、その役割はまだ解明されていない。また、マウス胚におけるLats2の欠損は、有糸分裂の重度の欠陥を引き起こし、致命的であると発見されたことも、Lats2のサイレンシングは細胞分裂の促進ではなく、それを阻害することを示している(Yabuta氏ら,2007(非特許文献9))。以上により、p21Cip1のサイレンシングはmir-291/294/295により誘発された腫瘍形成の裏にある主要な機構のように思われる。しかし、我々がヒトp21Cip1遺伝子のmir-302の標的部位をスクリーニングした結果はすべてが陰性であった。同様な陰性の結果は最も有名な2つのオンラインのマイクロリボ核酸-標的予測プログラムである「TARGETSCAN」(http://www.targetscan.org/)及び「PICTAR-VERT」(http://pictar.mdc-berlin.de/)によっても示された。したがって、mir-302とmir-291/294/295は相同類似体であっても、それらの細胞の腫瘍形成の制御での機能は実質的に逆である。これは相同マイクロリボ核酸が同一の機能を有しない可能性があることを示した。上記の発見より、現在小干渉リボ核酸などの模倣体(mimics)が天然マイクロリボ核酸に取って代わる研究により天然マイクロリボ核酸と同じ結果が得られない可能性があることも示した。   However, studies on the mouse mir-291 / 294/295 family, which are analogs of human mir-302, showed results that were completely different from mir-302 in human cells. In mouse embryonic stem cells (mES), ectopic expression of mir-291 / 294/295 is p21Cip1 (or CDKN1A) and serine / threonine protein kinase Lats2 (Wang et al., 2008 (non-patent document 7)) Direct silencing promoted rapid cell growth and caused a high degree of tumor formation in the transfected cells. It is known that transgenic mice deficient in the p21Cip1 / Waf1 gene showed normal growth when lacking control by G1 checkpoint (Deng et al., 1995 (Non-patent Document 8)). However, since Lats2 has functions such as recruiting λ-tubulin at the start of mitosis and participating in the formation of spindles, its role has not yet been elucidated. Lats2 deficiency in mouse embryos also caused severe mitotic defects and was found to be fatal, indicating that Lats2 silencing inhibits rather than promotes cell division (Yabuta et al., 2007 (Non-Patent Document 9)). Thus, p21Cip1 silencing appears to be a major mechanism behind tumor formation induced by mir-291 / 294/295. However, all of the results we screened for the mir-302 target site of the human p21Cip1 gene were negative. Similar negative results are the two most famous online microribonucleic acid-target prediction programs, `` TARGETSCAN '' (http://www.targetscan.org/) and `` PICTAR-VERT '' (http: // pictar. It was also shown by mdc-berlin.de/). Thus, even though mir-302 and mir-291 / 294/295 are homologous analogs, their functions in controlling tumorigenesis are substantially reversed. This indicated that the homologous microribonucleic acid may not have the same function. The above findings also indicate that studies that currently replace mimics such as small interfering ribonucleic acids may not yield the same results as natural microribonucleic acids.

mir-302をコードする遺伝子配列はヒト第4染色体の遺伝子座4q25に位置し、長寿によく関わる保守的な領域である。さらに言えば、mir-302はLaリボ核タンパク質ドメインファミリーメンバー7(La ribonucleoprotein domain family member 7(LARP7))遺伝子のイントロン領域によりコードされ、且つイントロンマイクロリボ核酸の生合成経路により発現される(Barroso-delJesus,2008(非特許文献10);Ying氏とLin氏,2004(非特許文献11);図13)。天然mir-302には4個の相同センスファミリーメンバー(mir-302b、c、a及びd)及び3個の区別できるアンチセンスメンバー(mir-302b*、c*及びa*)が含まれ、それらが他のmiRNA、即ちmir-367と一緒に、多シストロン性リボ核酸クラスター(polycistronic RNA cluster)に転写される(Suh氏ら,2004(非特許文献12))。我々の過去の発明であったUS 12/792,413では、発明者はmir-302が他のmiRNA、例えばmir-92、mir-93、mir-367、mir-371、mir-372、mir-373、mir-374、及びmir-520ファミリーメンバー全体の発現を刺激できることを見出した。ウェブサイト「Sanger miRBase::Sequences」(http://microrna.sanger.ac.uk/)のオンラインプログラム「TARGETSCAN」と「PICTAR-VERT」を使用して分析を行ったところ、さらにmir-302とこれらの発現が刺激されるmiRNAとが400個以上の標的遺伝子を共有していることが示された。これにより、これらの発現が刺激されるmiRNAとmir-302は類似した役割を果たす可能性があることを証明した。これらの共有している標的遺伝子はRAB/RAS関連発癌遺伝子のメンバー、ECT関連発癌遺伝子、多形性腺腫遺伝子、E2F転写因子、サイクリンD結合Myb様(cyclin D binding Myb-like)転写因子、HMGボックス転写因子、Sp3転写因子、転写因子CP2様(CP2-like)タンパク質、NFkB活性化タンパク質遺伝子、サイクリン依存性キナーゼ、MAPK/JNK関連キナーゼ、SNF関連キナーゼ、ミオシン軽鎖キナーゼ、TNF-α−誘導タンパク質遺伝子、DAZ関連タンパク質遺伝子、LIM関連ホメオボックス遺伝子、DEAD/Hボックスタンパク質遺伝子、フォークヘッド(forkhead)ボックスタンパク質遺伝子、BMP調節因子、Rho/Racグアニンヌクレオチド交換因子、IGF受容体(IGFR)、エンドセリン受容体、左右決定因子(Lefty)、サイクリン、p53誘導性核タンパク質遺伝子、RB様1、RB結合タンパク質遺伝子、Max結合タンパク質遺伝子、c-MIR免疫認識細胞調節因子、Bcl様アポトーシス促進因子、カドヘリン、インテグリンs4/s8、インヒビン、アンキリン、SENP1、NUFIP2、FGF9/19、SMAD2、CXCR4、EIF2C、PCAF、MECP2、ヒストンアセチルトランスフェラーゼMYST3、核RNP H3、及び多くの核受容体や因子を含むが、これらに制限されない。これらの標的遺伝子の大部分は胚の発生及び癌症/腫瘍の形成に高度に関与している。要するに、miR-302はその相同miRNAs、例えばmiR-92、miR-93、miR-367、miR-371、miR-372、miR-373、miR-374及びmiR-520をさらに促進してその機能を向上及び/又は維持させることができる。   The gene sequence encoding mir-302 is located at the locus 4q25 of human chromosome 4, and is a conservative region frequently associated with longevity. Furthermore, mir-302 is encoded by the intron region of the La ribonucleoprotein domain family member 7 (LARP7) gene and expressed by the biosynthetic pathway of intron microribonucleic acid (Barroso -delJesus, 2008 (Non-Patent Document 10); Ying and Lin, 2004 (Non-Patent Document 11); FIG. 13). Natural mir-302 contains 4 homologous sense family members (mir-302b, c, a and d) and 3 distinct antisense members (mir-302b *, c * and a *) Is transcribed into a polycistronic RNA cluster together with another miRNA, mir-367 (Suh et al., 2004 (Non-patent Document 12)). In our past invention, US 12 / 792,413, the inventor found that mir-302 is another miRNA, such as mir-92, mir-93, mir-367, mir-371, mir-372, mir-373, It was found that the expression of the entire mir-374 and mir-520 family members can be stimulated. An analysis using the online programs “TARGETSCAN” and “PICTAR-VERT” on the website “Sanger miRBase :: Sequences” (http://microrna.sanger.ac.uk/) These miRNAs whose expression was stimulated were shown to share more than 400 target genes. This demonstrated that miRNA and mir-302, whose expression is stimulated, may play a similar role. These shared target genes are members of RAB / RAS-related oncogenes, ECT-related oncogenes, pleomorphic adenoma genes, E2F transcription factors, cyclin D binding Myb-like transcription factors, HMG Box transcription factor, Sp3 transcription factor, transcription factor CP2-like protein, NFkB activating protein gene, cyclin-dependent kinase, MAPK / JNK-related kinase, SNF-related kinase, myosin light chain kinase, TNF-α-induction Protein gene, DAZ-related protein gene, LIM-related homeobox gene, DEAD / H box protein gene, forkhead box protein gene, BMP regulator, Rho / Rac guanine nucleotide exchange factor, IGF receptor (IGFR), endothelin Receptor, left-right determinant (Lefty), cyclin, p53-inducible nuclear protein gene, RB-like 1, RB-binding protein gene, Max-binding protein Protein gene, c-MIR immune recognition cell regulator, Bcl-like pro-apoptotic factor, cadherin, integrin s4 / s8, inhibin, ankyrin, SENP1, NUFIP2, FGF9 / 19, SMAD2, CXCR4, EIF2C, PCAF, MECP2, histone acetyl Including but not limited to transferase MYST3, nuclear RNP H3, and many nuclear receptors and factors. Most of these target genes are highly involved in embryonic development and cancer / tumor formation. In short, miR-302 further promotes its functions by homologous miRNAs such as miR-92, miR-93, miR-367, miR-371, miR-372, miR-373, miR-374 and miR-520. Can be improved and / or maintained.

MiRNAは細胞質中の遺伝子抑制因子(inhibitor)であり、その通常の機能は高度な相補性(complementarity)により特定の標的部位と結合し、その標的遺伝子の転写物(mRNAs)の翻訳を抑制することであり、そしてRNA-誘導サイレンシング複合体(RISC)を形成してmRNAsを阻害又は分解する。よって、miRNAと標的遺伝子との結合の厳密度によって該miRNAの本来の機能が決められる。これに対し、我々の過去の研究(Lin氏ら,2010(非特許文献6);US 12/792,413)ではmir-302で調節される腫瘍抑制を裏付ける機構について重要な解釈を提供した。ヒト細胞において、mir-302の標的となる複数の細胞周期調節因子はCDK2、cyclins D1/D2、及びBMI-1遺伝子を含んでサイレンシングを行うが、興味深いことに、p21Cip1が含まれていない。前記したように、細胞周期においてCDK2とcyclin Dとの共同サイレンシングはG1期からS期への移行を阻害し、且つ比較的遅い細胞増殖率をもたらす。また、BMI-1のサイレンシングによって主要な2つの腫瘍抑制因子であるp16Ink4aとp14ARFの発現が刺激され、それによりさらに細胞増殖を減少させて腫瘍形成を抑制する。ヒト細胞において、p16Ink4a/p14ARFの発現が増加してp21Cip1が影響を受けないため、mir-302はcyclin-E−CDK2及びcyclin-D−CDK4/6を共抑制する経路以外、p16Ink4a−Rb及び/又はp14/19ARF−p53経路を通じて抗腫瘍形成機能を発揮する可能性がある。   MiRNA is a gene inhibitor in the cytoplasm, and its normal function is to bind to a specific target site by a high degree of complementarity and to suppress translation of transcripts (mRNAs) of the target gene And forms RNA-induced silencing complexes (RISCs) to inhibit or degrade mRNAs. Therefore, the original function of the miRNA is determined by the stringency of the binding between the miRNA and the target gene. In contrast, our previous study (Lin et al., 2010 (Non-Patent Document 6); US 12 / 792,413) provided an important interpretation of the mechanism supporting tumor suppression regulated by mir-302. In human cells, multiple cell cycle regulators targeted by mir-302 silence by including the CDK2, cyclins D1 / D2, and BMI-1 genes, but interestingly, they do not contain p21Cip1. As described above, co-silencing between CDK2 and cyclin D in the cell cycle inhibits the transition from G1 phase to S phase and results in a relatively slow cell growth rate. In addition, silencing BMI-1 stimulates the expression of two major tumor suppressors, p16Ink4a and p14ARF, thereby further reducing cell proliferation and suppressing tumor formation. In human cells, the expression of p16Ink4a / p14ARF is increased and p21Cip1 is not affected. Alternatively, it may exert an anti-tumorigenic function through the p14 / 19ARF-p53 pathway.

前述したmir-302の抗腫瘍形成の特徴に基づき、我々はmir-302を用いてヒト腫瘍と癌症の治療薬とすることができる。しかし、この試みに4つの主要な問題がある可能性がある:(1)遺伝子サイレンシングエフェクターとして、mir-302はその前駆体として機能を発揮する必要がある。現在ヘアピン様の73〜75ヌクレオチドの長さであるRNAを生成する有効なリボ核酸合成技術はない。その配列の正確度を確保するために、合成されるRNAの最大長さが約45〜55ヌクレオチドであるが、mir-302前駆体(pre-mir-302)の形成にはそれが十分ではない。(2)我々には濃度がhES細胞内のmir-302レベルよりも高いmir-302発現が必要であり、それによりその抗腫瘍/癌症効果を誘起する(Lin氏ら,2010(非特許文献6))。しかし、現在ではそれほど多くのpre-mir-302を生産して薬物生産に供する方法がない。hESまたはiPS細胞からのpre-mir-302単離は高価であり、そのうち細菌コンピテント細胞により高度二次構造を有するpre-mir-302を生産することができない。(3)合成されたsiRNAなどの模倣体(mimics)は動物試験において一度も成功したことがない。siRNAなどの模倣体の短い生命周期(3〜5日間)及びその高い毒性のため、インビボ(in vivo)の条件で天然mir-302の代わりにsiRNAを使用することができない。また、siRNAなどの模倣体の使用によって細胞内のmicroRNA経路の過飽和が引き起こされ、毒性も起こす報告がある(Grimm氏ら,2006(非特許文献13))。(4)mir-302の完全の機能はその前駆体中のmir-302センス及びそのmir-302*アンチセンス鎖(例えばmir-302a*、mir-302b*及びmir-302c*)に依存する。そのため、mir-302で調節する抗腫瘍/癌症療法及びその関連薬物の開発から、経済的で有効なpre-mir-302の生産及び/又は単離方法が要件である。   Based on the antitumor characteristics of mir-302 described above, we can use mir-302 as a therapeutic agent for human tumors and cancers. However, there may be four major problems with this attempt: (1) As a gene silencing effector, mir-302 needs to function as its precursor. There is currently no effective ribonucleic acid synthesis technique that produces RNA that is 73-75 nucleotides in length like a hairpin. To ensure the accuracy of its sequence, the maximum length of the synthesized RNA is about 45-55 nucleotides, but that is not enough to form the mir-302 precursor (pre-mir-302) . (2) We need mir-302 expression at a higher concentration than mir-302 levels in hES cells, thereby inducing its anti-tumor / carcinogenic effect (Lin et al., 2010 (Non-Patent Document 6 )). However, there is currently no method for producing so much pre-mir-302 for drug production. The isolation of pre-mir-302 from hES or iPS cells is expensive, of which pre-mir-302 with a high degree of secondary structure cannot be produced by bacterial competent cells. (3) Synthesized miRNAs such as siRNA have never been successful in animal studies. Due to the short life cycle (3-5 days) of mimetics such as siRNA and its high toxicity, siRNA cannot be used in place of natural mir-302 in in vivo conditions. In addition, there is a report that the use of mimics such as siRNA causes supersaturation of the intracellular microRNA pathway and causes toxicity (Grimm et al., 2006 (Non-patent Document 13)). (4) The full function of mir-302 depends on the mir-302 sense in its precursor and its mir-302 * antisense strand (eg mir-302a *, mir-302b * and mir-302c *). Therefore, an economical and effective method for producing and / or isolating pre-mir-302 is a requirement from the development of anti-tumor / cancer therapy and related drugs regulated by mir-302.

要するに、mir-302及びその前駆体、並びにその関連相同体/誘導体を製造、単離及び使用する有効で安全な方法が必要である。
発明の概要
本発明はマイクロリボ核酸前駆体(microRNA precursors,pre-miRNAs)を癌症治療の治療薬及び/又はワクチンとして使用する設計及び方法である。具体的には、本発明は組換え核酸組成物を使用する設計及び方法に関し、この組換え核酸組成物がヒト細胞に送達された後、小型リボ核酸遺伝子サイレンシングエフェクター(small RNA-based gene silencing effector)に処理され、mir-302の標的となる細胞周期調節因子及び/又は発癌遺伝子に対する特定の遺伝子サイレンシング効果を引き起こし、腫瘍抑制及び/又は癌症予防などの効果をもたらし、これにより腫瘍/癌細胞の成長、増殖、侵入及び転移の抑制に用いることができる。これらの小型リボ核酸遺伝子サイレンシングエフェクターは腫瘍抑制因子マイクロリボ核酸(TS-miRNA)、例えばmir-302a、mir-302b、mir-302c、mir-302d、mir-302e、mir-302f、それらの前駆体(pre-miRNAs)、及びそれらの手動で再設計した小ヘアピンリボ核酸(shRNA)様相同体/誘導体、並びにそれらの組み合わせを含むことが好ましい。小ヘアピンリボ核酸相同体/誘導体の設計はshRNA及びそれと相同の小干渉リボ核酸(small interfering RNA,siRNA)構造における個別の単一ユニット又は複合クラスター(cluster)内のミスマッチ(mismatched)及びパーフェクトマッチ(perfectly matched)核酸組成物を含む。それらは標的特異性を促進するとともに、送達及び治療に必要なmir-302の数量(コピー数,copy number)を低減することができる。前記ヒト細胞はインビトロ、エクスビボ及び/又はインビボの正常細胞及び/又は腫瘍/癌細胞を含む。
In short, there is a need for an effective and safe method for producing, isolating and using mir-302 and its precursors, and related homologues / derivatives.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a design and method for using microRNA precursors (pre-miRNAs) as therapeutics and / or vaccines for the treatment of cancer. Specifically, the present invention relates to a design and method using a recombinant nucleic acid composition, and after the recombinant nucleic acid composition is delivered to a human cell, a small ribonucleic acid gene silencing effector (small RNA-based gene silencing). effector), causing specific gene silencing effects on cell cycle regulators and / or oncogenes that are targets of mir-302, resulting in tumor suppression and / or cancer prevention, etc. It can be used to inhibit cell growth, proliferation, invasion and metastasis. These small ribonucleic acid gene silencing effectors are tumor suppressor microribonucleic acid (TS-miRNA) such as mir-302a, mir-302b, mir-302c, mir-302d, mir-302e, mir-302f, their precursors The body (pre-miRNAs), and their manually redesigned small hairpin ribonucleic acid (shRNA) -like homologues / derivatives, and combinations thereof are preferred. Small hairpin ribonucleic acid homologues / derivatives are designed for mismatched and perfect matches within individual single units or complex clusters in shRNA and its homologous small interfering RNA (siRNA) structures. matched) nucleic acid composition. They can promote target specificity and reduce the quantity (copy number) of mir-302 required for delivery and therapy. Said human cells include in vitro, ex vivo and / or in vivo normal cells and / or tumor / cancer cells.

天然マイクロリボ核酸(miRNA)は、長さが約18〜27個のヌクレオチド(nucleotides,nt)で、マイクロリボ核酸(miRNA)とその標的との間の相補性によって、その標的となるメッセンジャーリボ核酸(messemger RNA,mRNA)を直接分解し、又はその標的となるメッセンジャーリボ核酸(mRNA)の翻訳を抑制することができる。Mir-302ファミリー(mir-302s)は高度な相同性を有し、数多くの哺乳動物に保存(conserved)されているマイクロリボ核酸(miRNAs)である。Mir-302ファミリー(mir-302s)は4つの主要なファミリーメンバーを含み、それらは5'から3'への順番で、mir-302b、mir-302c、mir-302a、mir-302d、及びmir-367を含む非コードリボ核酸クラスター(non-coding RNA cluster)に転写される(Suh氏ら,2004(非特許文献12))。最近、科学者は本来のファミリークラスターのほかに、5つ目と6つ目のmir-302メンバーであるmir-302eとmir-302fを発見した。mir-367とmir-302sは自然状況で共発現されるが、これらの機能は実に互いに異なっている。本発明では、抗腫瘍形成の機能に基づき、我々はmir-302sのみを発現させるような傾向にある。ある実施例において、我々はさらに、細胞内の送達及び発現のために、5'-GCTAAGCCAG GC-3' (SEQ.ID.NO.1)と5'-GCCTGGCTTA GC-3' (SEQ.ID.NO.2)のような手動で再設計したヘアピンループ(hairpin loops)を用いて、本来のmir-302前駆体(pre-mir-302)のヘアピンループを代替することができる。通常、mir-302はマウス以外のヒト胚性幹(hES)細胞及び誘導多能性幹(iPS)細胞のみにおいて大量に発現され、しかし、他の分化された体細胞においてはそうではない(Tang氏ら,2007(非特許文献14);Suh氏ら,2004(非特許文献12))。mir-302sは相同の小型抑制性RNAsで、それと高度に相補的な標的遺伝子をサイレンシングすることができるので、mir-302sはhES及びiPS細胞において発癌遺伝子の活性化の不規則(errant)及び早熟(premature)の防止に関連する可能性がある。そのため、それは抗腫瘍/癌症治療薬物の開発にも用いられる。実際に、桑実胚期(morula stage,32〜64細胞期)前のhES細胞は、通常、mir-302により誘発された多能性幹(mirPS)細胞のように比較的遅い細胞周期速度を示す(Lin氏ら,2010(非特許文献6))。これはmir-302が正常幹細胞の制御及び腫瘍/癌細胞形成の予防という二重の役割を果たすことを示唆した。   Natural microribonucleic acid (miRNA) is about 18-27 nucleotides (nts) in length, and the target messenger ribonucleic acid by complementation between microribonucleic acid (miRNA) and its target (messemger RNA, mRNA) can be directly degraded, or translation of the target messenger ribonucleic acid (mRNA) can be suppressed. The Mir-302 family (mir-302s) are microribonucleic acids (miRNAs) that have a high degree of homology and are conserved in many mammals. The Mir-302 family (mir-302s) contains four major family members, which are in 5 ′ to 3 ′ order, mir-302b, mir-302c, mir-302a, mir-302d, and mir- It is transcribed into a non-coding RNA cluster containing 367 (Suh et al., 2004 (Non-Patent Document 12)). Recently, in addition to the original family cluster, scientists have discovered the fifth and sixth mir-302 members, mir-302e and mir-302f. Although mir-367 and mir-302s are co-expressed in nature, their functions are very different from each other. In the present invention, based on the function of anti-tumor formation, we tend to express only mir-302s. In certain embodiments, we further have 5′-GCTAAGCCAG GC-3 ′ (SEQ.ID.NO.1) and 5′-GCCTGGCTTA GC-3 ′ (SEQ.ID. Manual redesigned hairpin loops such as NO.2) can be used to replace the original mir-302 precursor hairpin loop. Normally, mir-302 is abundantly expressed only in non-mouse human embryonic stem (hES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells, but not in other differentiated somatic cells (Tang 2007 (Non-Patent Document 14); Suh et al. 2004 (Non-Patent Document 12)). mir-302s are homologous small inhibitory RNAs that can silence target genes that are highly complementary to them, so mir-302s is an oncogenic errant in hES and iPS cells and May be related to prevention of premature. Therefore it is also used in the development of anti-tumor / cancer treatment drugs. In fact, hES cells before the morula stage (32-64 cell stage) usually have a relatively slow cell cycle rate, like pluripotent stem (mirPS) cells induced by mir-302. (Lin et al., 2010 (Non-Patent Document 6)). This suggested that mir-302 plays a dual role in regulating normal stem cells and preventing tumor / cancer cell formation.

全てのmir-302メンバーは、5'末端配列の最初にある17個のヌクレオチドにおいて完全一致な配列を共有し、そのうちシードモチーフ(seed motif)である5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3' (SEQ.ID.NO.3)を含み、また、同様に23個のヌクレオチドを有する成熟したマイクロリボ核酸(miRNA)において、85%以上の配列相同性(homology)を有する。オンライン演算プログラム「TARGETSCAN」(http://www.targetscan.org/)及び「PICTAR-VERT」(http://pictar.mdc-berlin.de/)による現在の予測結果に基づき、これらのメンバーは同時にほぼ同じ細胞遺伝子を標的とし、そのうちに607個を超えるヒト遺伝子が含まれている。さらに、mir-302は機能上においてある程度似ているかもしれないmir-92、mir-93、mir-200c、mir-367、mir-371、mir-372、mir-373、mir-374及びmir-520ファミリーメンバーとも、多数の標的遺伝子を共有している。これらの標的遺伝子の多くは、初期胚発生中の系列特異的な細胞分化(lineage-specific cell differentiation)の開始及び/又は確立に関与する発生シグナル(developmental signals)及び転写因子である(Lin氏ら,2008(非特許文献1))。そして、標的遺伝子の多くは既知の発癌遺伝子(oncogenes)でもある。これらの標的となる発生シグナルと分化関連転写因子の多くは発癌遺伝子であるため、mir-302は腫瘍抑制機能も有しており、正常hES細胞の成長が腫瘍/癌細胞の形成へ進行することを防止することができる。   All mir-302 members share the exact sequence at the first 17 nucleotides of the 5 'terminal sequence, of which the seed motif 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3' (SEQ.ID) NO.3) and also has a sequence homology of 85% or more in mature microribonucleic acid (miRNA) having 23 nucleotides as well. Based on the current prediction results from the online computation program "TARGETSCAN" (http://www.targetscan.org/) and "PICTAR-VERT" (http://pictar.mdc-berlin.de/), these members At the same time, it targets almost the same cellular genes, including over 607 human genes. In addition, mir-302 may be somewhat functionally similar to mir-92, mir-93, mir-200c, mir-367, mir-371, mir-372, mir-373, mir-374 and mir- 520 family members also share a number of target genes. Many of these target genes are developmental signals and transcription factors involved in the initiation and / or establishment of lineage-specific cell differentiation during early embryogenesis (Lin et al. , 2008 (Non-Patent Document 1)). Many of the target genes are also known oncogenes. Since many of these targeted developmental signals and differentiation-related transcription factors are oncogenes, mir-302 also has a tumor suppressor function, and the growth of normal hES cells proceeds to the formation of tumor / cancer cells. Can be prevented.

ある好ましい実施例において、本発明はヒト腫瘍/癌症の治療に用いられる非ベクター(non-vector-based)のpre-mir-302の製造及び送達の方法である。前記したように、pre-mir-302の長さが約73〜75ヌクレオチドであるが、45〜55ヌクレオチド長さの制限で、我々は従来のRNA合成技術により合成することができない。そのため、我々は、薬物生産に供するように、新しい方法を採用しpre-mir-302を生成してその量を増加させる必要がある。従って、本発明において原核によりmiRNA前駆体(生成物がpro-miRNA)を生産する技術を使用し、pre-mir-302の模倣体を調製する。該技術は優先権出願であるUS 13/572,263の派生発明である。Pro-miRNAは原核コンピテント細胞、例えば大腸菌DH5α細胞株から製造される新しいヘアピン様pre-miRNA模倣体である。当業者にとって知られるように、原核と真核との転写機構は非常に異なっており、且つ互いに相容れないので、我々は真核遺伝子とpre-miRNAsを転写できるように原核転写システムを修正する必要がある。本願の優先権出願であるUS 13/572,263の発明には、ある化学的誘導により、原核細胞が真核pol-2とpol-2様(即ちCMV)プロモーターを用い、大量のpre-mir-302様のヘアピン様RNAs(生成物がpro-mir-302)を転写することができることが既に開示されている。この転写誘導物により原核転写システムと真核遺伝子発現とが相容れるようになるだけではなく、原核細胞内の真核遺伝子転写物の二次構造を安定させることもできる。Pro-miRNA技術の利点は、第1に、細菌コンピテント細胞の速くて簡単な成長天性のため、特定のpre-miRNA又は若干の(必要な)pre-miRNAの生産は費用便益原則に合致していること;第2に、数グラムからキログラムレベルの工業的規模の量産が期待できること;第3に、腫瘍又は哺乳動物細胞を培養して融合させる必要がないため、操作上では簡単で高価ではないこと;第4に、化学試薬により誘導されるpol-2様プロモーターの転写により、高い配列正確度が確保されること;最後に、原核細胞においてはDicer及び他のmiRNAの発現が欠けているため、純度の高いpre-miRNA生成物が得られることにある。得られたpro-miRNAは細菌抽出物及び/又は溶解生成物から簡単に単離して(実施例20)さらに精製される(実施例21)ことができ、該抽出物と溶解生成物が多くの薬学上及び治療上の応用の開発に用いられる。   In certain preferred embodiments, the present invention is a method for the production and delivery of non-vector-based pre-mir-302 for use in the treatment of human tumors / cancers. As described above, the length of pre-mir-302 is about 73 to 75 nucleotides, but due to the limitation of 45 to 55 nucleotides in length, we cannot synthesize it by conventional RNA synthesis techniques. Therefore, we need to increase the amount of pre-mir-302 by adopting a new method to be used for drug production. Therefore, in the present invention, a miRNA precursor (product is pro-miRNA) is produced using a prokaryote, and a mimic of pre-mir-302 is prepared. The technology is a derivative invention of US 13 / 572,263, a priority application. Pro-miRNA is a new hairpin-like pre-miRNA mimic produced from prokaryotic competent cells such as the E. coli DH5α cell line. As is known to those skilled in the art, the transcription mechanisms between prokaryotic and eukaryotic are very different and incompatible with each other, so we need to modify the prokaryotic transcription system to transcribe eukaryotic genes and pre-miRNAs. is there. In the invention of US 13 / 572,263, the priority application of the present application, some chemical induction causes prokaryotic cells to use eukaryotic pol-2 and pol-2 like (ie CMV) promoters, and a large amount of pre-mir-302. It has already been disclosed that such hairpin-like RNAs (product is pro-mir-302) can be transcribed. This transcription inducer not only makes the prokaryotic transcription system compatible with eukaryotic gene expression, but also stabilizes the secondary structure of the eukaryotic gene transcript in prokaryotic cells. The advantage of Pro-miRNA technology is that, firstly, because of the fast and easy growth of bacterial competent cells, the production of a specific pre-miRNA or some (necessary) pre-miRNA meets the cost-benefit principle. Secondly, we can expect mass production on the scale of several grams to kilograms. Third, it is not necessary to culture and fuse tumors or mammalian cells, so it is easy and expensive to operate. Fourth, transcription of the pol-2-like promoter induced by chemical reagents ensures high sequence accuracy; and finally, lack of expression of Dicer and other miRNAs in prokaryotes Therefore, a highly pure pre-miRNA product is obtained. The resulting pro-miRNA can be easily isolated from bacterial extracts and / or lysates (Example 20) and further purified (Example 21). Used in the development of pharmaceutical and therapeutic applications.

我々は既に数多くのpre-mir-302様のpro-miRNA、pro-mir-302を製造して(実施例18〜21)それを傷口治癒の促進に使用した(実施例22)。治療に使用するために、単離されるpro-mir-302は予め用意されたカカオバター、綿実油、オリーブオイル、ピルビン酸ナトリウム及び白色ワセリンを含有する軟膏から調製された。軟膏内のpro-mir-302の濃度は10 μg/mLである。そして解剖用メスで皮膚を切り開いて、開放創を形成した。pro-mir-302を含む又は含まない軟膏はそれぞれ傷口に直接塗布され、創部全体を覆った。そして、さらに液状包帯でこの領域をシールした。図14に示すように、2週間以内に、pro-mir-302で処理された創部の治癒速度が著しく向上し、中でも他のコントロール群のすべてよりも二倍以上速い結果を示した。なお、pro-mir-302で治癒された領域では正常の毛の再生が現れ、かつ瘢痕も残っていない(例えば黒い矢印で示す箇所)。それに対し、他の処理群では少しの瘢痕が残り、かつ毛の成長がない。この結果から明らかなように、pro-mir-302は正常の組織回復と再生を刺激する機能を有する。   We have already produced a number of pre-mir-302-like pro-miRNAs, pro-mir-302 (Examples 18-21) and used them to promote wound healing (Example 22). For use in therapy, isolated pro-mir-302 was prepared from a pre-prepared ointment containing cocoa butter, cottonseed oil, olive oil, sodium pyruvate and white petrolatum. The concentration of pro-mir-302 in the ointment is 10 μg / mL. The skin was cut open with a scalpel to form an open wound. Each ointment with or without pro-mir-302 was applied directly to the wound and covered the entire wound. This region was further sealed with a liquid bandage. As shown in FIG. 14, within 2 weeks, the healing rate of the wound treated with pro-mir-302 was significantly improved, and more than twice as fast as all other control groups. In the region healed with pro-mir-302, normal hair regeneration appears, and no scar remains (for example, a portion indicated by a black arrow). In contrast, in the other treatment groups, a slight scar remains and there is no hair growth. As is clear from this result, pro-mir-302 has a function of stimulating normal tissue recovery and regeneration.

我々も前記pro-mir-302を精製して液体薬剤に調製し、注射を施してインビボで肝臓癌/悪性肝腫瘍の治療をテストした(実施例23)。図15に示すように、3回の注射後、pro-mir-302を含む薬剤は体内に移植された肝臓癌細胞/悪性肝腫瘍の90%に近い体積を縮小させ、即ち未処理グループと比較すると、腫瘍の平均サイズが未処理グループの10%に縮減した。なお、H&E染色で組織学的試験を行った結果により、この癌症/悪性腫瘍に対する治療結果はmir-302の抗腫瘍形成の性質による(Lin氏ら,2010)だけではなく、以前認められていなかった新しく発見された再プログラム機能にもよることがさらに示された。例えば、図16に示すように、mir-302は体内の高度悪性のヒト肝臓癌移植体を正常の肝臓組織に近似した比較的良性の状態に再プログラムできることが明らかに示された。治療された癌細胞移植体はさらに正常の肝臟構造、例えば典型的な肝小葉、中心静脈(CV)及び門脈三管(PT)を形成することができる。従って、mir-302は腫瘍/癌の成長を抑制することができるだけではなく、体内環境で正常組織の回復及び/又は再生にも寄与し、癌症治療に有利な効果に達する。   We also purified the pro-mir-302 into a liquid drug and injected it to test the treatment of liver / malignant liver tumors in vivo (Example 23). As shown in Figure 15, after 3 injections, drugs containing pro-mir-302 reduced the volume close to 90% of liver cancer cells / malignant liver tumors implanted in the body, i.e. compared to the untreated group This reduced the average tumor size to 10% of the untreated group. In addition, the results of histological examination with H & E staining indicate that the treatment result for this cancer / malignant tumor is not only due to the antitumor formation property of mir-302 (Lin et al., 2010), but has not been previously recognized. It was further shown that it depends on the newly discovered reprogramming function. For example, as shown in FIG. 16, it was clearly shown that mir-302 can reprogram highly malignant human liver cancer transplants in the body to a relatively benign state approximating normal liver tissue. Treated cancer cell transplants can also form normal hepatic fistula structures, such as typical hepatic lobule, central vein (CV) and portal trivial (PT). Therefore, mir-302 not only can suppress the growth of tumor / cancer, but also contributes to the recovery and / or regeneration of normal tissues in the body environment, reaching an advantageous effect for cancer treatment.

他の好ましい実施例において、本発明はさらに、mir-302を発現し、腫瘍/癌症を治療するベクターを提供する。本願の優先権出願であるUS 12/792,413に開示されるように、発明者は既に誘導可能なpTet-On-tTS-miR302s発現ベクター(図1A)を設計、開発しており、さらにウィルス感染、電気穿孔法又はリポソーム/ポリソーム(polysomal)形質移入法によって正常及び/又はヒト癌細胞中にmir-302を送達する。再設計されたmir-302構造は同じクラスター中のmir-302a、mir-302b、mir-302c、及びmir-302dという4つの小非コードリボ核酸メンバー(small non-coding RNA members)を含む(mir-302s;図1B)。ドキシサイクリン(Doxycycline,Dox)による刺激において、このmir-302s構造は、テトラサイクリン応答要素(tetracycline-responsive element,TRE)に制御されるサイトメガロウィルス(CMV)プロモーターによって駆動され、発現される。感染/形質移入後、mir-302の発現は天然マイクロリボ核酸(miRNA)生合成経路に沿って行われる。そのうち、mir-302s構造は、赤方偏移蛍光タンパク質(red-shifted fluorescent protein,RGFP)のようなレポーター遺伝子とともに共転写され、そしてさらにスプライセオソーム複合体(spliceosomal components)及び/又は細胞質内のRNAエンドリボヌクレアーゼ(RNaseIII)であるダイサー(Dicers)(図2A)(Lin氏ら,2003(非特許文献15))によって、単独のmir-302メンバーに処理される。この施策による結果は、マイクロリボ核酸マイクロアレイ分析(実施例3)において、センス(sense)mir-302メンバーの全てがドキシサイクリンによる刺激後、形質移入された細胞で有効的に発現された(図1C)。mir-302発現ベクターをヒト細胞に形質導入する工程は図2Bに説明される。   In another preferred embodiment, the present invention further provides a vector that expresses mir-302 and treats tumors / cancers. As disclosed in US 12 / 792,413, the priority application of the present application, the inventor has already designed and developed an inducible pTet-On-tTS-miR302s expression vector (Fig. Mir-302 is delivered into normal and / or human cancer cells by electroporation or liposome / polysomal transfection. The redesigned mir-302 structure contains four small non-coding RNA members, mir-302a, mir-302b, mir-302c, and mir-302d in the same cluster (mir- 302s; FIG. 1B). Upon stimulation with doxycycline (Dox), this mir-302s structure is driven and expressed by a cytomegalovirus (CMV) promoter controlled by a tetracycline-responsive element (TRE). Following infection / transfection, mir-302 expression occurs along the natural microribonucleic acid (miRNA) biosynthetic pathway. Among them, the mir-302s structure is co-transcribed with a reporter gene such as red-shifted fluorescent protein (RGFP) and is further spliceosomal components and / or in the cytoplasm The RNA endoribonuclease (RNase III) is processed into a single mir-302 member by Dicers (FIG. 2A) (Lin et al., 2003 (Non-patent Document 15)). The result of this measure was that, in the microribonucleic acid microarray analysis (Example 3), all sense mir-302 members were effectively expressed in the transfected cells after stimulation with doxycycline (FIG. 1C). . The process of transducing human cells with the mir-302 expression vector is illustrated in FIG. 2B.

本発明者は天然のイントロンマイクロリボ核酸(intronic miRNA)の生合成経路を模倣して(図2A)、組換えRGFP遺伝子を転写するように、イントロンマイクロリボ核酸発現系、即ちSpRNAi-RGFPを設計した。SpRNAi-RGFPは、人造/人工のスプライシング可能なイントロン(splicing competent intron、SpRNAi)を含有し、該イントロンはイントロンマイクロリボ核酸(intronic miRNA)及び/又は小ヘアピンリボ核酸様(shRNA-like)遺伝子サイレンシングエフェクターを生成することができる(Lin氏ら,2003(非特許文献15);Lin氏ら,(2006) Methods Mol Biol.342:295-312(非特許文献16))。SpRNAiとRGFPはII型RNAポリメラーゼ(Pol-II RNA polymerase)によって共転写されてSpRNAi-RGFP遺伝子のメッセンジャーリボ核酸前駆体/プレメッセンジャーリボ核酸(pre-mRNA)中に包含され、しかも、RGFPはRNAスプライシング複合体(RNA splicing components)によって切り出される。そして、スプライス済みのSpRNAiは更に天然マイクロリボ核酸(native miRNA)及び人工小ヘアピンリボ核酸(shRNAs)のような成熟した遺伝子サイレンシングエフェクターに処理されることで、標的遺伝子に対する特定のリボ核酸干渉効果(RNA interference,RNAi)を誘発する。同時に、イントロンスプライシング(intron splicing)後、SpRNAi-RGFP遺伝子転写物(transcript)のエクソン(exons)が連結されることによって、成熟したメッセンジャーリボ核酸(mRNA)を形成し、その後、miRNA/shRNAの発現を識別するために用いるRGFPレポータータンパク質に翻訳される。定量上では、1倍濃度のRGFPは4倍濃度のmir-302発現に相当する。また、RGFPの代わりに機能性タンパク質エクソン、例えば体細胞再プログラム(somatic cell reprogramming,SCR)中のhES遺伝子マーカーを選択的に用いて付加的な遺伝子機能を提供してもよい。現在、脊椎動物において、機能不明の天然マイクロリボ核酸が1000種類以上発見され、また、より多くの新しいマイクロリボ核酸も相次ぎ識別されているため、我々のイントロンマイクロリボ核酸発現系はインビトロ及びインビボでの上記マイクロリボ核酸機能の測定に有利なツールとなることができる。   The present inventor designed an intron microribonucleic acid expression system, namely SpRNAi-RGFP, to mimic the biosynthetic pathway of natural intronic microribonucleic acid (intronic miRNA) (Figure 2A) and to transcribe the recombinant RGFP gene. did. SpRNAi-RGFP contains artificial / artificial splicing introns (SpRNAi), which intron miribonucleic acid (intronic miRNA) and / or small hairpin ribonucleic acid-like (shRNA-like) gene silencing Effectors can be generated (Lin et al., 2003 (Non-Patent Document 15); Lin et al. (2006) Methods Mol Biol. 342: 295-312 (Non-Patent Document 16)). SpRNAi and RGFP are co-transcribed by type II RNA polymerase (Pol-II RNA polymerase) and included in the messenger ribonucleic acid precursor / pre-messenger ribonucleic acid (pre-mRNA) of the SpRNAi-RGFP gene, and RGFP is RNA It is excised by RNA splicing components. Spliced SpRNAi is then further processed into mature gene silencing effectors such as natural microribonucleic acids (native miRNAs) and artificial small hairpin ribonucleic acids (shRNAs), resulting in specific ribonucleic acid interference effects on target genes ( Induces RNA interference (RNAi). At the same time, after intron splicing, exons of SpRNAi-RGFP gene transcripts are ligated to form mature messenger ribonucleic acid (mRNA), and then miRNA / shRNA expression Is translated into an RGFP reporter protein used to identify Quantitatively, 1-fold concentration of RGFP corresponds to 4-fold concentration of mir-302 expression. Alternatively, additional gene functions may be provided by selectively using functional protein exons instead of RGFP, for example, hES gene markers in somatic cell reprogramming (SCR). Currently, more than 1000 types of natural microribonucleic acids with unknown functions have been discovered in vertebrates, and more and more new microribonucleic acids have been identified one after the other, so our intron microribonucleic acid expression system is in vitro and in vivo. It can be an advantageous tool for the measurement of the above-mentioned microribonucleic acid function.

SpRNAiイントロンは、5'スプライス部位(5'-splice site)、分岐点配列(Branch-Point,BrP)、ポリピリミジントラクト(poly-pyrimidine tract)、及び3'スプライス部位(3'-splice site)を有する幾つかの共通ヌクレオチド組成分を含む。また、5'スプライス部位と分岐点配列との間に挿入されるヘアピンマイクロリボ核酸(miRNA)又は小ヘアピンリボ核酸(shRNA)前駆体も含む。イントロンのこの部分は通常RNAスプライシングと処理中に投げ縄(lariat)構造を形成する。なお、SpRNAiの3'末端は、イントロンRNAスプライシング(intronic RNA splicing)と処理の正確度を増すために、様々な翻訳終止コードン領域(translational stop codon region(T codon))を含む。このT codonは細胞質内のメッセンジャーリボ核酸(mRNA)に発現されると、細胞内のナンセンス仲介減衰(nonsense-mediated decay,NMD)システムの活性化シグナルを生じさせ、細胞毒性の発生を防ぐために細胞内に蓄積したあらゆる非構造化のリボ核酸を分解する。しかし、高度に構造化された小ヘアピンリボ核酸(shRNA)及びマイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNA)が保留され、更にダイサー(Dicer)によって切断され、それぞれ成熟した小干渉リボ核酸(siRNA)及びマイクロリボ核酸(miRNA)を形成する。我々は、イントロンmiRNA/shRNAを発現させるために、SpRNAiを手動でRGFP遺伝子のDraII制限部位に組み込んで(Lin氏ら,2006と2008(非特許文献16及び1))、組換えSpRNAi-RGFP遺伝子を形成した。DraII制限酵素によるRGFPの切断によって、各末端に3個の陥凹ヌクレオチドをもつAG-GNヌクレオチド切断部位が生じ、SpRNAi挿入後にそれぞれ5'及び3'スプライス部位を形成する。このイントロン挿入は、RGFPタンパク質の完全性を破壊するが、これはイントロンのスプライシングによって完全性を回復できるので、我々は形質移入された細胞中に現れる赤色の赤方偏移蛍光タンパク質(RGFP)によって、成熟したmiRNA/shRNAの発現を測定することができる。RGFP遺伝子は、RNAスプライシングの正確度と効率を向上させるように、複数のエクソンスプライシングエンハンサー(exonic splicing enhancers,ESEs)も備えている。   The SpRNAi intron contains a 5 'splice site (5'-splice site), a branch point sequence (Branch-Point, BrP), a polypyrimidine tract, and a 3' splice site (3'-splice site). It contains several common nucleotide compositions. Also included are hairpin microribonucleic acid (miRNA) or small hairpin ribonucleic acid (shRNA) precursors inserted between the 5 ′ splice site and the branch point sequence. This part of the intron usually forms a lariat structure during RNA splicing and processing. The 3 ′ end of SpRNAi contains various translational stop codon regions (T codon) in order to increase intronic RNA splicing and processing accuracy. This T codon, when expressed by messenger ribonucleic acid (mRNA) in the cytoplasm, generates an activation signal for the nonsense-mediated decay (NMD) system in the cell and prevents the occurrence of cytotoxicity. Decomposes any unstructured ribonucleic acid accumulated within. However, highly structured small hairpin ribonucleic acid (shRNA) and microribonucleic acid precursor (pre-miRNA) are retained and further cleaved by Dicer to produce mature small interfering ribonucleic acid (siRNA) and Forms ribonucleic acid (miRNA). We have manually integrated SpRNAi into the DraII restriction site of the RGFP gene (Lin et al., 2006 and 2008 (Non-Patent Documents 16 and 1)) to express intron miRNA / shRNA, and the recombinant SpRNAi-RGFP gene Formed. Cleavage of RGFP with DraII restriction enzyme results in an AG-GN nucleotide cleavage site with 3 recessed nucleotides at each end, forming a 5 ′ and 3 ′ splice site, respectively, after SpRNAi insertion. This intron insertion destroys the integrity of the RGFP protein, but this can be restored by intron splicing, so we have red red-shifted fluorescent protein (RGFP) appearing in the transfected cells. The expression of mature miRNA / shRNA can be measured. The RGFP gene also has multiple exonic splicing enhancers (ESEs) to improve the accuracy and efficiency of RNA splicing.

詳細には、SpRNAiイントロンは、5'-GTAAGAGK-3' (SEQ.ID.NO.4)又はGU(A/G)AGU (SEQ.ID.NO.35)モチーフ(即ち5'-GTAAGAGGAT-3'(SEQ.ID.NO.36)、5'-GTAAGAGT-3'(SEQ.ID.NO.37)、5'-GTAGAGT-3'(SEQ.ID.NO.38)及び5'-GTAAGT-3' (SEQ.ID.NO.39))のいずれかと相同である5'スプライス部位(5'- splicing site)を含み、該SpRNAiイントロンの3'末端は、GWKSCYRCAG(SEQ.ID.NO.5)又はCT(A/G)A(C/T)NG(SEQ.ID.NO.40)モチーフ(即ち5'-GATATCCTGC AG-3' (SEQ.ID.NO.41)、5'-GGCTGCAG-3' (SEQ.ID.NO.42)及び5'-CCACAG-3' (SEQ.ID.NO.43))と相同である3'スプライス部位(3'- splicing site)である。また、分岐点配列(branch point sequence)は5'末端と3'末端のスプライス部位の間に位置し、5'-TACTAAC-3' (SEQ.ID.NO.44)及び5'-TACTTAT-3' (SEQ.ID.NO.45)のような5'-TACTWAY-3' (SEQ.ID.NO.6)モチーフと高度相同である。分岐点配列のアデノシン(adenosine)である「A」ヌクレオチドは、ほぼ全てのスプライセオソームイントロン(spliceosomal introns)において細胞の2'-5'オリゴアデニル酸合成酵素((2'-5')-oligoadenylate synthetases)とスプライセオソーム(spliceosomes)によって、(2'-5')結合型の投げ縄イントロンRNA(intron RNA)の一部を形成することができる。なお、ポリピリミジントラクト(poly-pyrimidine tract)が分岐点配列と3'スプライス部位との間に近接して位置し、高T(チミジル酸)又は高C(シチジル酸)含有量の配列であって、5'-(TY)m(C/-)(T)nS(C/-)-3' (SEQ.ID.NO.7)又は5'-(TC)nNCTAG(G/-)-3' (SEQ.ID.NO.8)モチーフのいずれかと相同である。そのうち、符号「m」及び「n」は複数の重複を示し、≧1であり、最も好ましくは、mは1〜3、nは7〜12である。符号「-」は、該配列内にスキップしてもよいヌクレオチドがあることを示す。また、合成されたイントロン成分の全てを連結するために、配列には幾つかのリンカーヌクレオチド配列も含まれる。米国特許法施行規則(37 CFR)1.822におけるヌクレオチド及び/又はアミノ酸配列データを示す符号及び書式に関するガイドラインに基づき、符号Wはアデニン(A)又はチミン(T)/ウラシル(U)、符号Kはグアニン(G)又はチミン(T)/ウラシル(U)、符号Sはシトシン(C)又はグアニン(G)、符号Yはシトシン(C)又はチミン(T)/ウラシル(U)、符号Rはアデニン(A)又はグアニン(G)、符号Nはアデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)又はチミン(T)/ウラシル(U)を示す。   Specifically, the SpRNAi intron is a 5'-GTAAGAGK-3 '(SEQ.ID.NO.4) or GU (A / G) AGU (SEQ.ID.NO.35) motif (i.e., 5'-GTAAGAGGAT-3 '(SEQ.ID.NO.36), 5'-GTAAGAGT-3' (SEQ.ID.NO.37), 5'-GTAGAGT-3 '(SEQ.ID.NO.38) and 5'-GTAAGT- 3 ′ (SEQ.ID.NO.39)) containing a 5′-splicing site that is homologous to any of the 3 ′ (SEQ.ID.NO.39)), the 3 ′ end of the SpRNAi intron is GWKSCYRCAG (SEQ.ID.NO.5 ) Or CT (A / G) A (C / T) NG (SEQ.ID.NO.40) motif (i.e., 5'-GATATCCTGC AG-3 '(SEQ.ID.NO.41), 5'-GGCTGCAG- 3 ′ (SEQ.ID.NO.42) and 5′-CCACAG-3 ′ (SEQ.ID.NO.43)) are 3′-splicing sites. In addition, the branch point sequence is located between the 5 ′ end and the 3 ′ end splice site, and 5′-TACTAAC-3 ′ (SEQ.ID.NO.44) and 5′-TACTTAT-3 Highly homologous to 5'-TACTWAY-3 '(SEQ.ID.NO.6) motifs such as' (SEQ.ID.NO.45). The `` A '' nucleotide, which is the adenosine of the branch point sequence, is the 2'-5 'oligoadenylate synthase ((2'-5')-oligoadenylate of the cell in almost all spliceosomal introns. synthetases) and spliceosomes can form part of a (2'-5 ')-linked lasso intron RNA. The polypyrimidine tract is located close to the branch point sequence and the 3 ′ splice site, and has a high T (thymidylic acid) or high C (cytidylic acid) content. 5 '-(TY) m (C /-) (T) nS (C /-)-3' (SEQ.ID.NO.7) or 5 '-(TC) nNCTAG (G /-)-3' Homologous to any of the (SEQ.ID.NO.8) motifs. Among them, the symbols “m” and “n” indicate a plurality of overlaps, and ≧ 1, and most preferably, m is 1 to 3 and n is 7 to 12. The symbol “-” indicates that there are nucleotides that may be skipped within the sequence. The sequence also includes several linker nucleotide sequences to link all of the synthesized intron components. Based on the guidelines for codes and formats indicating nucleotide and / or amino acid sequence data in 37 CFR 1.822, the code W is adenine (A) or thymine (T) / uracil (U), and the code K is guanine. (G) or thymine (T) / uracil (U), S is cytosine (C) or guanine (G), Y is cytosine (C) or thymine (T) / uracil (U), R is adenine ( A) or guanine (G), the symbol N represents adenine (A), cytosine (C), guanine (G) or thymine (T) / uracil (U).

別の可能性のある実施例において、本発明は直接の(エクソン型)mir-302 miRNA/shRNA発現系であって、細胞内のRNAスプライシング及び/又はNMD機構を経ず、mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを直接に生成することができる。しかし、この方法の欠点はmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターの発現が、ナンセンス仲介減衰(NMD)のようないずれかの細胞内監視システム(surveillance system)にも制御されないため、天然マイクロリボ核酸生合成経路の過飽和によって細胞毒性を生成するおそれがある(Grimm氏ら,2006(非特許文献13))。この方法に用いられる発現系は、プラスミド(plasmid)、ウィルスベクター(viral vector)、レンチウィルスベクター(lentiviral vector)、トランスポゾン(transposon)、レトロトランスポゾン(retrotransposon)、ジャンピング遺伝子(jumping gene)、タンパク質コード遺伝子(protein-coding gene)、非コード遺伝子(non-coding gene)、人工組換え導入遺伝子(artificially recombinant transgene)及びこれらの組み合わせから選ばれる直鎖状または環状の核酸組成物であってもよい。マイクロリボ核酸、小ヘアピンリボ核酸、小干渉リボ核酸、及びこれらの前駆体と相同体/誘導体を含むmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターは、組織特異的または非特異的なリボ核酸(RNA)プロモーターの制御により発現される。RNAプロモーターはII型RNAポリメラーゼ(type-II RNA polymerase,Pol-II)、ウィルスポリメラーゼ(viral polymerase)、III型RNAポリメラーゼ(type-III RNA polymerase,Pol-III)、I型RNAポリメラーゼ(type-I RNA polymerase,Pol-I)、及びテトラサイクリン応答要素に制御されるRNAポリメラーゼ(TRE)プロモーターから選ばれる。ウィルスプロモーターはPol-II様RNAプロモーターであり、サイトメガロウィルス(cytomegalovirus,CMV)、レトロウィルス末端反復配列(retrovirus long-terminal region,LTR)、B型肝炎ウィルス(hepatitis B virus,HBV)、アデノウィルス(adenovirus,AMV)、及びアデノ関連ウィルス(adeno-associated virus,AAV)から単離されるが、これらに限らない。例として、レンチウィルスLTRプロモーターは1つの細胞において五十万ものプレメッセンジャーリボ核酸転写物(pre-mRNA transcript)(コピー)を生産することができる。また、薬剤感受性抑制体(drug-sensitive repressor、即ちtTS)をRNAポリメラーゼプロモーターの前に挿入することによって遺伝子サイレンシングエフェクターの転写速度を制御することも可能である。抑制因子は化学薬剤、又はG418、ネオマイシン(neomycin)、テトラサイクリン(tetracycline)、ドキシサイクリン(doxycycline)、アンピシリン(ampicillin)、カナマイシン(kanamycin)、ピューロマイシン(puromycin)、及びこれらの誘導体などから選ばれる抗生物質により抑制される。   In another possible embodiment, the present invention is a direct (exon-type) mir-302 miRNA / shRNA expression system that does not undergo intracellular RNA splicing and / or NMD mechanisms, Silencing effectors can be generated directly. However, the disadvantage of this method is that the expression of mir-302-like gene silencing effectors is not regulated by any intracellular surveillance system such as nonsense-mediated decay (NMD), so Cytotoxicity may be generated by supersaturation of the synthetic pathway (Grimm et al., 2006 (Non-patent Document 13)). The expression system used in this method is a plasmid, viral vector, lentiviral vector, transposon, retrotransposon, jumping gene, protein coding gene It may be a linear or circular nucleic acid composition selected from (protein-coding gene), non-coding gene, artificially recombinant transgene, and combinations thereof. The mir-302-like gene silencing effectors, including microribonucleic acid, small hairpin ribonucleic acid, small interfering ribonucleic acid, and their precursors and homologues / derivatives, are either tissue specific or non-specific ribonucleic acid (RNA) promoters. Expressed by regulation. RNA promoters are type II RNA polymerase (type-II RNA polymerase, Pol-II), viral polymerase (viral polymerase), type III RNA polymerase (type-III RNA polymerase, Pol-III), type I RNA polymerase (type-I RNA polymerase, Pol-I), and RNA polymerase (TRE) promoter controlled by tetracycline response element. The viral promoter is a Pol-II-like RNA promoter, cytomegalovirus (cytomegalovirus, CMV), retrovirus long-terminal region (LTR), hepatitis B virus (hepatitis B virus, HBV), adenovirus ( isolated from, but not limited to, adenovirus (AMV), and adeno-associated virus (AAV). As an example, the lentiviral LTR promoter can produce 500,000 pre-messenger ribonucleic acid transcripts (copies) in one cell. It is also possible to control the transcription rate of the gene silencing effector by inserting a drug-sensitive repressor (ie, tTS) in front of the RNA polymerase promoter. The suppressor is a chemical agent or an antibiotic selected from G418, neomycin, tetracycline, doxycycline, ampicillin, kanamycin, puromycin, and derivatives thereof. It is suppressed by.

一方で、幾つかのイントロン遺伝子サイレンシングエフェクターを発現する複数の導入遺伝子(transgenes)及び/又はベクターを用いて、mir-302の標的遺伝子に対して遺伝子サイレンシング効果を実現してもよい。また、複数の遺伝子サイレンシングエフェクターは、1つのイントロンインサート(intronic insert)によって生成することができる。例えば、ゼブラフィッシュ中のマイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNA)を含有する抗EGFP(anti-EGFP)イントロンの異所性発現(ectopic expression)で、2種類の異なるサイズのmiRNA、即ちmiR-EGFP(282/300)及びmiR-EGFP(280-302)が生成されるとの報告があった。これは、1つのSpRNAiインサートが複数の遺伝子サイレンシングエフェクターを生成できることを示している(Lin氏ら(2005) Gene 356:32-38(非特許文献17))。ある例において、イントロン遺伝子サイレンシングエフェクターは標的遺伝子転写物(即ち、メッセンジャーリボ核酸,mRNA)とハイブリダイゼーションすることで、2本鎖小干渉リボ核酸(siRNAs)を形成してリボ核酸干渉二次効果(RNAi)を引き起こすことができる。これらの遺伝子サイレンシングエフェクターは導入遺伝子ベクターによって絶えず生成されるので、RNAのインビボにおける素早い分解の懸念が軽減される。この施策の利点は、ベクター導入遺伝子による形質移入又はウィルス感染によって、確実で長期的な遺伝子サイレンシング効果を提供することができることにある。   On the other hand, a gene silencing effect may be realized for a target gene of mir-302 using a plurality of transgenes and / or vectors expressing several intron gene silencing effectors. Also, multiple gene silencing effectors can be generated by a single intronic insert. For example, ectopic expression of an anti-EGFP intron containing a microribonucleic acid precursor (pre-miRNA) in zebrafish, miR-EGFP, two different sizes of miRNA (282/300) and miR-EGFP (280-302) were reported to be produced. This indicates that one SpRNAi insert can generate multiple gene silencing effectors (Lin et al. (2005) Gene 356: 32-38 (Non-patent Document 17)). In some instances, intron gene silencing effectors hybridize with target gene transcripts (ie, messenger ribonucleic acid, mRNA) to form double-stranded small interfering ribonucleic acids (siRNAs), resulting in ribonucleic acid interference secondary effects. Can cause (RNAi). These gene silencing effectors are constantly generated by the transgene vector, thus reducing the concern for rapid degradation of RNA in vivo. The advantage of this measure is that it can provide a reliable and long-term gene silencing effect by transfection with a vector transgene or viral infection.

一部の天然プレマイクロリボ核酸(pre-miRNAs)のステムループ(stem-loop)構造が過大及び/又は複雑でマイクロリボ核酸発現系/ベクターに適合しないため、本発明者は天然プレマイクロリボ核酸のループに代わって、手動で再設計したメチオニル運搬リボ核酸ループ(tRNAmet loop、即ち5'-(A/U)UCCAAGGGGG-3'(SEQ.ID.NO.46))を用いる場合が多い。tRNAmetループは天然マイクロリボ核酸と同様な輸送機構によって、Ran-GTP及びエクスポーチン-5(Exportin-5)を介して、手動で再設計したマイクロリボ核酸(miRNA)を細胞核から細胞質への輸送を有効的に実行できる(Lin氏ら,2005(非特許文献17))。本発明の利点は、5'-GCTAAGCCAG GC-3' (SEQ.ID.NO.1)と5'-GCCTGGCTTA GC-3' (SEQ.ID.NO.2)を含む人工改良した1対のプレマイクロリボ核酸ループを使用することにより、手動で再設計したマイクロリボ核酸(pre-miRNA)に天然プレマイクロリボ核酸と同じ核外への輸送(nucleus export)効率をあげるとともに、tRNA輸出には干渉しないことができる。なお、この改良は、mir-302a-mir-302a*のデュプレックスとmir-302c-mir-302c*のデュプレックスの形成を促進し、mir-302s全体の機能及び安定性を向上させることができる。これらの新しいプレマイクロリボ核酸ループの設計はtRNAmetループとmir-302b/mir-302aの短鎖ステムループを組み合わせて修飾することによって完成され、そのうち、mir-302b/mir-302aの短鎖ステムループはヒトES細胞では高度に発現しているが、他の分化した組織細胞ではそうでない。従って、mir-302構造内のこれらの組換え/人造/人工ヘアピンループの使用は、人体での天然miRNA経路に干渉しないため、細胞毒性を低減させ、安全性を向上させる。 Since the stem-loop structure of some natural pre-microribonucleic acids (pre-miRNAs) is oversized and / or complex and incompatible with microribonucleic acid expression systems / vectors, the present inventors Instead of this loop, a manually redesigned methionyl-carrying ribonucleic acid loop (tRNA met loop, ie 5 ′-(A / U) UCCAAGGGGG-3 ′ (SEQ.ID.NO.46)) is often used. the tRNA the met loop natural micro ribonucleic acid and similar transport mechanism, through the Ran-GTP and Exportin down -5 (Exportin-5), transport of the manually re-designed micro-ribonucleic acid (miRNA) into the cytoplasm from the nucleus Can be effectively executed (Lin et al., 2005 (Non-patent Document 17)). The advantages of the present invention include an artificially improved pair of pre-compounds comprising 5′-GCTAAGCCAG GC-3 ′ (SEQ.ID.NO.1) and 5′-GCCTGGCTTA GC-3 ′ (SEQ.ID.NO.2). By using microribonucleic acid loops, manually redesigned microribonucleic acid (pre-miRNA) increases the same nuclear export efficiency as natural pre-microribonucleic acid and interferes with tRNA export. Can not. This improvement can promote the formation of the mir-302a-mir-302a * duplex and the mir-302c-mir-302c * duplex, and can improve the function and stability of the entire mir-302s. The design of these new pre-microribonucleic acid loops was completed by modifying the tRNA met loop and the short stem loop of mir-302b / mir-302a, including the short stem of mir-302b / mir-302a The loop is highly expressed in human ES cells, but not in other differentiated tissue cells. Thus, the use of these recombinant / artificial / artificial hairpin loops within the mir-302 structure does not interfere with the natural miRNA pathway in the human body, thus reducing cytotoxicity and improving safety.

Mir-302プレマイクロリボ核酸のファミリークラスターは、合成されたmir-302相同体のハイブリダイゼーション及び連鎖/ライゲーションによって形成され、5'末端から3'末端に向けてmir-302a、mir-302b、mir-302c、及びmir-302dのプレマイクロリボ核酸(pre-miRNAs、図1B)の4つの部分を含む。これら全ての手動で再設計したmir-302 miRNA/shRNA分子は、その5'末端配列の最初に、同じ17個のヌクレオチド[例えば、5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3' (SEQ.ID.NO.3)]がある。Mir-302のプレマイクロリボ核酸クラスターに使用される合成オリゴヌクレオチドとして、mir-302a-センス:5'-GTCACGCGTT CCCACCACTT AAACGTGGAT GTACTTGCTT TGAAACTAAA GAAGTAAGTG CTTCCATGTT TTGGTGATGG ATAGATCTCT C-3' (SEQ.ID.NO.9)、mir-302a-アンチセンス:5'-GAGAGATCTA TCCATCACCA AAACATGGAA GCACTTACTT CTTTAGTTTC AAAGCAAGTA CATCCACGTT TAAGTGGTGG GAACGCGTGA C-3' (SEQ.ID.NO.10)、mir-302b-センス:5'-ATAGATCTCT CGCTCCCTTC AACTTTAACA TGGAAGTGCT TTCTGTGACT TTGAAAGTAA GTGCTTCCAT GTTTTAGTAG GAGTCGCTCA TATGA-3' (SEQ.ID.NO.11)、mir-302b-アンチセンス:5'-TCATATGAGC GACTCCTACT AAAACATGGA AGCACTTACT TTCAAAGTCA CAGAAAGCAC TTCCATGTTA AAGTTGAAGG GAGCGAGAGA TCTAT-3' (SEQ.ID.NO.12)、mir-302c-センス:5'-CCATATGGCT ACCTTTGCTT TAACATGGAG GTACCTGCTG TGTGAAACAG AAGTAAGTGC TTCCATGTTT CAGTGGAGGC GTCTAGACAT-3' (SEQ.ID.NO.13)、mir-302c-アンチセンス:5'-ATGTCTAGAC GCCTCCACTG AAACATGGAA GCACTTACTT CTGTTTCACA CAGCAGGTAC CTCCATGTTA AAGCAAAGGT AGCCATATGG-3' (SEQ.ID.NO.14)、mir-302d-センス:5'-CGTCTAGACA TAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCTAA GCCAGGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TCGCGATCGC AT-3' (SEQ.ID.NO.15)、及びmir-302d-アンチセンス:5'-ATGCGATCGC GAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCCTG GCTTAGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TATGTCTAGA CG-3' (SEQ.ID.NO.16)を含む。また、手動で再設計した小ヘアピンリボ核酸(shRNA)を使用してもよい。該手動で再設計した小ヘアピンリボ核酸は合成miR-302s-センス:5'-GCAGATCTCG AGGTACCGAC GCGTCCTCTT TACTTTAACA TGGAAATTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGG TGTGGCGCGA TCGATATCTC TAGAGGATCC ACATC-3' (SEQ.ID.NO.17)及びmir-302s-アンチセンス:5'-GATGTGGATC CTCTAGAGAT ATCGATCGCG CCACACCACT CAAACATGGA AGCACTTAAT TTCCATGTTA AAGTAAAGAG GACGCGTCGG TACCTCGAGA TCTGC-3' (SEQ.ID.NO.18)のハイブリダイゼーションによって形成され、mir-302プレマイクロリボ核酸クラスター(mir-302 pre-miRNA cluster)に代わって、簡単なイントロン挿入を行う。Mir-302小ヘアピンリボ核酸(mir-302 shRNA)は、全ての天然mir-302メンバーと85%よりも高い相同性を有し、同じヒト細胞遺伝子を標的とする。mir-302相同体の設計に当たって、ウラシルの代わりにチミンを使ってもよく、逆の場合も同様である。   A family cluster of Mir-302 pre-microribonucleic acids is formed by hybridization and linkage / ligation of synthesized mir-302 homologues, mir-302a, mir-302b, mir from 5 ′ end to 3 ′ end It contains four parts of pre-miRNAs (Figure 1B) of -302c and mir-302d. All these manually redesigned mir-302 miRNA / shRNA molecules have the same 17 nucleotides [e.g., 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3 '(SEQ.ID.NO.3 )]. As synthetic oligonucleotides used in the pre-microribonucleic acid cluster of Mir-302, mir-302a-sense: 5'-GTCACGCGTT CCCACCACTT AAACGTGGAT GTACTTGCTT TGAAACTAAA GAAGTAAGTG CTTCCATGTT TTGGTGATGG ATAGATCTCT C-3 '(SEQ.ID.NO.9), mir-302a-antisense: 5'-GAGAGATCTA TCCATCACCA AAACATGGAA GCACTTACTT CTTTAGTTTC AAAGCAAGTA CATCCACGTT TAAGTGGTGG GAACGCGTGA C-3 '(SEQ.ID.NO.10), mir-302b-sense: 5'-ATAGATCTCT CGCTCCCTTG AACTTTAACT TG GT GAGTCGCTCA TATGA-3 '(SEQ.ID.NO.11), mir-302b-antisense: 5'-TCATATGAGC GACTCCTACT AAAACATGGA AGCACTTACT TTCAAAGTCA CAGAAAGCAC TTCCATGTTA AAGTTGAAGG GAGCGAGAGA TCTAT-3' (SEQ.ID.NO.12), mir- 302c-sense: 5'-CCATATGGCT ACCTTTGCTT TAACATGGAG GTACCTGCTG TGTGAAACAG AAGTAAGTGC TTCCATGTTT CAGTGGAGGC GTCTAGACAT-3 '(SEQ.ID.NO.13), mir-302c-antisense: 5'-ATGTCTAGAC GCCTCCACTGAAGTGGTT GCCATCATGCGT ' (SEQ.ID.NO.14), mir-302d-sense: 5'-CGTCTAGACA TAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCTAA GCCAGGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TCGCGATCGC AT-3 '(SEQ.ID.NO.15), and mir-302d-antisense: 5 Contains '-ATGCGATCGC GAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCCTG GCTTAGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TATGTCTAGA CG-3' (SEQ.ID.NO.16). Alternatively, manually redesigned small hairpin ribonucleic acid (shRNA) may be used. The manually redesigned small hairpin ribonucleic acid is synthesized miR-302s-sense: 5'-GCAGATCTCG AGGTACCGAC GCGTCCTCTT TACTTTAACA TGGAAATTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGG TGTGGCGCGA TCGATATCTC TAGAGGATCC ACATC-3 '(SEQ.ID.NO.17) and mir-302s-sense : 5'-GATGTGGATC CTCTAGAGAT ATCGATCGCG CCACACCACT CAAACATGGA AGCACTTAAT TTCCATGTTA AAGTAAAGAG GACGCGTCGG TACCTCGAGA TCTGC-3 '(SEQ.ID.NO.18) hybridization formed, mir-302 pre-miribonucleic acid cluster (mir-302 pre-miRNA cluster Instead of), insert a simple intron. Mir-302 small hairpin ribonucleic acid (mir-302 shRNA) has greater than 85% homology with all natural mir-302 members and targets the same human cellular gene. In designing mir-302 homologues, thymine may be used in place of uracil, and vice versa.

mir-302のプレmiRNA/shRNAのイントロン挿入(intronic insertion)については、組換えSpRNAi-RGFP導入遺伝子の挿入部位の側面において、それぞれ5'末端にPvuI及び3'末端にMluI制限/クローニング部位があることから、最初のインサートを除去し、様々なプレmiRNA/shRNAインサート(例えば、mir-302のプレmiRNA/shRNA)で置き換えることができる。これらのプレmiRNA/shRNAインサートはPvuI及びMluI制限部位とマッチする付着末端(cohesive ends)を有する。異なる遺伝子転写物を標的とするイントロンインサートを変えることで、本発明のイントロンmir-302s(intronic mir-302s)発現系は、インビトロ(in vitro)、エクスビボ(ex vivo)、及びインビボ(in vivo)で標的遺伝子サイレンシングを誘発する強力なツールとして使用できる。イントロン挿入後、イントロン挿入部位にmir-302を含有するこのSpRNAi-RGFP導入遺伝子は更にドキシサイクリンにより誘導されるpSingle-tTS-shRNAベクターの制限/クローニング部位(即ち、XhoI-HinDIII制限/クローニング部位)に挿入され、細胞内で発現できるpTet-On-tTS-miR302s発現ベクターを形成する(図1A)。   For intronic insertion of mir-302 pre-miRNA / shRNA, there is a PvuI at the 5 'end and an MluI restriction / cloning site at the 3' end on the side of the insertion site of the recombinant SpRNAi-RGFP transgene, respectively. Thus, the first insert can be removed and replaced with various pre-miRNA / shRNA inserts (eg, mir-302 pre-miRNA / shRNA). These pre-miRNA / shRNA inserts have cohesive ends that match the PvuI and MluI restriction sites. By varying intron inserts that target different gene transcripts, the intronic mir-302s expression system of the present invention can be used in vitro, ex vivo, and in vivo. Can be used as a powerful tool to induce target gene silencing. After intron insertion, this SpRNAi-RGFP transgene containing mir-302 at the intron insertion site is further introduced into the restriction / cloning site of the pSingle-tTS-shRNA vector induced by doxycycline (i.e., XhoI-HinDIII restriction / cloning site). A pTet-On-tTS-miR302s expression vector that can be inserted and expressed in cells is formed (FIG. 1A).

pre-mir-302様(pro-mir-302)又はmir-302を発現する核酸組成物をヒト細胞に送達させる方法として、リポソーム/ポリソーム/化学的形質移入(liposomal/polysomal/chemical transfection)、DNA組換え(DNA recombination)、電気穿孔法(electroporation)、遺伝子銃による貫入(gene gun penetration)、トランスポゾン/レトロトランスポゾン挿入(transposon/retrotransposon insertion)、ジャンピング遺伝子組み込み(jumping gene integration)、マイクロインジェクション(micro-injection)、ウィルス感染(viral infection)、レトロウィルス/レンチウィルス感染(retroviral/lentiviral infection)、及びこれらの組み合わせから選ばれる非遺伝子導入方法又は遺伝子導入方法が用いられる。ランダムな導入遺伝子挿入及び細胞の突然変異のリスクを防ぐために、本発明はリポソーム又はポリソーム形質移入法を用いて、mir-302発現ベクター及び/又はmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクター(例えばpre-mir-302及び/又はpro-mir-302)を標的ヒト細胞(即ち、腫瘍/癌細胞)に送達することが好ましい。形質導入後、mir-302sの発現レベルはmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターの濃度又は各濃度のドキシサイクリンにおいて、pTet-On-tTS-miR302sベクターにおけるTREに制御されるCMVプロモーターの発現速度によって決められる。従って、本発明は、既知の薬剤(即ち、ドキシサイクリン)又はpre-/pro-mir-302濃度の使用による制御可能な機構を提供することによって、mir-302のインビトロ、エクスビボ、インビボでの発現レベルを調節する。これにより、我々は被検細胞において、RNA蓄積又は過飽和による任意の細胞毒性を防ぐことができる。また、CMVプロモーターにより制御されるmir-302発現は、常にヒト細胞内で1ヶ月の活性化状態を経てDNAメチル化によってサイレンシングされる。その1ヶ月の活性化機構は、処理された細胞におけるRNAの長期的蓄積又は過飽和を回避できるため、癌症の治療に有益である。   Methods for delivering pre-mir-302-like (pro-mir-302) or mir-302-expressing nucleic acid compositions to human cells include liposomal / polysomal / chemical transfection, DNA DNA recombination, electroporation, gene gun penetration, transposon / retrotransposon insertion, jumping gene integration, micro-injection (micro- a non-gene transfer method or a gene transfer method selected from injection, viral infection, retrovirus / lentivirus infection, and combinations thereof. In order to prevent the risk of random transgene insertions and cellular mutations, the present invention uses liposome or polysome transfection methods to detect mir-302 expression vectors and / or mir-302-like gene silencing effectors (e.g., pre-mir -302 and / or pro-mir-302) are preferably delivered to target human cells (ie tumor / cancer cells). After transduction, the expression level of mir-302s is determined by the expression rate of TRE-controlled CMV promoter in the pTet-On-tTS-miR302s vector at the concentration of mir-302-like gene silencing effector or at each concentration of doxycycline . Thus, the present invention provides in vitro, ex vivo, in vivo expression levels of mir-302 by providing a controllable mechanism through the use of known drugs (ie, doxycycline) or pre- / pro-mir-302 concentrations. Adjust. This allows us to prevent any cytotoxicity due to RNA accumulation or supersaturation in the test cells. In addition, mir-302 expression controlled by the CMV promoter is always silenced by DNA methylation via a one month activation state in human cells. Its one month activation mechanism is beneficial in the treatment of cancer because it can avoid long-term accumulation or supersaturation of RNA in treated cells.

要するに、本発明は新規な設計及び施策を採用し、ベクター発現又は非発現のmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを治療薬として、腫瘍抑制及び癌症治療に使用する。mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターは、mir-302a、mir-302b、mir-302c、mir-302d、これらのヘアピン様マイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNAs及び/又はpro-miRNAs)、及び手動で再設計した小ヘアピンリボ核酸(shRNA)相同体/誘導体、並びにこれらの組み合わせを含む。好ましい実施例では、本発明は、処理された腫瘍/癌症細胞内で送達可能で十分量のmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターに処理され、mir-302の標的となる細胞周期調節因子と発癌遺伝子を抑制し、腫瘍/癌症の治療に有益な効果を達成する組換え核酸組成物を使用してヒト腫瘍及び癌症を治療する設計及び方法を提供する。この組換え核酸組成物は、処理された細胞内で持続的プロモーター(即ち、CMV)または薬剤誘導性プロモーター(即ち、TRE-CMV)によって駆動される転写によってmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを発現させることができる。一方で、該組換え核酸組成物は原核細胞により駆動されるpre-mir-302の生産(生成物がpro-mir-302)に用いられる。前記pro-mie-302はヒト腫瘍/癌症を治療するmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターとして使用することができる。好ましくは、mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターは組換えmir-302ファミリークラスター(mir-302s;SEQ.ID.NOs.9〜16の雑種)又は手動で再設計したmir-302小ヘアピンリボ核酸相同体(shRNA、即ちSEQ.ID.NOs.17と18との雑種)から転写される。該処理された細胞マトリックスはインビトロ、エクスビボ又はインビボでmir-302の標的となる細胞遺伝子を発現させることができる。本発明は、mir-302の標的となる細胞遺伝子をサイレンシングすることによって、腫瘍/癌細胞の形成を抑制することができ、高度悪性の癌細胞を比較的良性の低段階状態に再プログラムすることもできる。この現象は癌の退縮(cancer regression)という。   In short, the present invention adopts a novel design and measure, and uses a vector-expressed or non-expressed mir-302-like gene silencing effector as a therapeutic agent for tumor suppression and cancer treatment. mir-302-like gene silencing effectors include mir-302a, mir-302b, mir-302c, mir-302d, their hairpin-like microribonucleic acid precursors (pre-miRNAs and / or pro-miRNAs), and manually Includes redesigned small hairpin ribonucleic acid (shRNA) homologues / derivatives, as well as combinations thereof. In a preferred embodiment, the present invention provides cell cycle regulators and oncogenes that are processed into a sufficient amount of a mir-302-like gene silencing effector that can be delivered in treated tumor / carcinoma cells and are targeted by mir-302. Provided are designs and methods for treating human tumors and cancers using recombinant nucleic acid compositions that inhibit stagnation and achieve beneficial effects in the treatment of tumors / cancers. This recombinant nucleic acid composition expresses a mir-302-like gene silencing effector by transcription driven by a persistent promoter (ie CMV) or drug-inducible promoter (ie TRE-CMV) in treated cells Can be made. On the other hand, the recombinant nucleic acid composition is used for the production of pre-mir-302 driven by prokaryotic cells (product is pro-mir-302). The pro-mie-302 can be used as a mir-302-like gene silencing effector for treating human tumors / cancers. Preferably, the mir-302-like gene silencing effector is a recombinant mir-302 family cluster (mir-302s; a hybrid of SEQ. ID. NOs. 9-16) or a manually redesigned mir-302 small hairpin ribonucleic acid homolog. Transcribed from (shRNA, ie hybrid of SEQ.ID.NOs.17 and 18). The treated cell matrix is capable of expressing cellular genes targeted by mir-302 in vitro, ex vivo or in vivo. The present invention can suppress the formation of tumor / cancer cells by silencing a cellular gene targeted by mir-302 and reprograms highly malignant cancer cells to a relatively benign low-stage state You can also. This phenomenon is called cancer regression.

本発明は、以下の方面でmir-302媒介の抗腫瘍/癌症治療が成功したことを証明した:第1に、正常のヒト細胞に対する安全性である。図1E〜1Fと3A〜3Bに示すように、mir-302を正常ヒト細胞(mirPS-hHFC)に形質移入することにより、細胞周期が軽く減衰するが、アポトーシス又は細胞死を引き起こさない。第2に、mir-302をヒト細胞に形質移入することにより、細胞を幹細胞様状態へ再プログラムすることができ、損傷組織の治療に有益である(図4A〜4Bと図5A〜5D)。第3に、mir-302をヒト腫瘍/癌細胞(例えば前立腺癌細胞PC3、皮膚癌細胞Colo、乳癌細胞MCF7、肝臓癌細胞HepG2及び奇形腫細胞NTera-2)に形質移入することにより、これらの腫瘍/癌細胞の成長が強力に抑制され、>98%の細胞死又はアポトーシスを引き起こす(図6A〜6Dと12A〜12C)。第4に、mir-302は、サイクリン依存性キナーゼ2(CDK2)、サイクリンD1/D2(cyclin D1/D2)とBMI-1のような複数の細胞周期調節因子を共抑制するのみならず、腫瘍抑制因子、例えばp16INK4a及びp14/p19Arfを活性化することにもよって、腫瘍の形成を抑制できる(図7B〜7D)。最後に、インビボでmir-302を腫瘍/癌細胞に送達することによって、>90%の腫瘍/癌細胞の成長を抑制することができる(図8A〜8C及び図15)。また、mir-302はテロメア短縮(telomere shortening)による細胞老化(cell senescence)を引き起こすことはない(図9A〜9C)。注意すべきなのは、我々はmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクター及び/又はその発現ベクターを調製し、そしてインビボの標的腫瘍/癌細胞内に形質移入するに成功し、レトロウィルス感染及び導入遺伝子の突然変異というリスクを回避することができた(図8A〜8Cと図15)。これらの発見は、mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを抗腫瘍/癌症治療の治療薬及び/又はワクチンとして使用できる強力な証拠を提供した。また、mir-302は損傷したヒト組織を回復及び再生させる機能をも有しているため(Lin氏ら,2008と2010(非特許文献1及び6))、本発明は抗腫瘍/癌症治療への応用に有益であるだけではなく、さらに組織の回復及び/又は器官の再生にも用いられる。   The present invention has demonstrated the success of mir-302 mediated anti-tumor / cancer treatment in the following ways: First, safety against normal human cells. As shown in FIGS. 1E-1F and 3A-3B, transfection of mir-302 into normal human cells (mirPS-hHFC) slightly attenuates the cell cycle but does not cause apoptosis or cell death. Second, by transfecting mir-302 into human cells, the cells can be reprogrammed to a stem cell-like state, which is beneficial for the treatment of damaged tissue (FIGS. 4A-4B and FIGS. 5A-5D). Third, these cells are transfected by transfecting mir-302 into human tumor / cancer cells (e.g. prostate cancer cell PC3, skin cancer cell Colo, breast cancer cell MCF7, liver cancer cell HepG2 and teratoma cell NTera-2). Tumor / cancer cell growth is strongly suppressed, causing> 98% cell death or apoptosis (FIGS. 6A-6D and 12A-12C). Fourth, mir-302 not only co-inhibits multiple cell cycle regulators such as cyclin-dependent kinase 2 (CDK2), cyclin D1 / D2 (cyclin D1 / D2) and BMI-1, but also tumors Tumor formation can also be suppressed by activating suppressors such as p16INK4a and p14 / p19Arf (FIGS. 7B-7D). Finally, by delivering mir-302 to tumor / cancer cells in vivo,> 90% tumor / cancer cell growth can be inhibited (FIGS. 8A-8C and FIG. 15). Also, mir-302 does not cause cell senescence due to telomere shortening (FIGS. 9A-9C). It should be noted that we have successfully prepared mir-302-like gene silencing effector and / or its expression vector and successfully transfected it into target tumor / cancer cells in vivo, retroviral infection and transgene mutation. The risk of mutation could be avoided (FIGS. 8A-8C and FIG. 15). These findings provided strong evidence that mir-302-like gene silencing effectors could be used as therapeutics and / or vaccines for anti-tumor / cancer therapy. In addition, since mir-302 has a function of restoring and regenerating damaged human tissue (Lin et al., 2008 and 2010 (Non-Patent Documents 1 and 6)), the present invention is directed to antitumor / cancer treatment. In addition to being useful for applications, it is also used for tissue recovery and / or organ regeneration.

明らかに言えば、以下で説明される図面はただ例示するためのものであり、本発明を制限するものではない。   Apparently, the drawings described below are for illustrative purposes only and do not limit the present invention.

欧州特許出願公開第2198025号明細書European Patent Application No. 2198025

Lin et al. (2008). Mir-302 reprograms human skin cancer cells into a pluripotent ES-cell-like state. RNA 14, 2115-2124.Lin et al. (2008). Mir-302 reprograms human skin cancer cells into a pluripotent ES-cell-like state.RNA 14, 2115-2124. Lin et al. (2011). Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065.Lin et al. (2011). Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065. Takahashi et al. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676.Takahashi et al. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.Cell 126, 663-676. Yu et al. (2007). Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920.Yu et al. (2007). Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920. Wernig et al. (2007). In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 448, 318-324.Wernig et al. (2007). In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 448, 318-324. Lin et al. (2010). MicroRNA miR-302 inhibits the tumorigenecity of human pluripotent stem cells by coordinate suppression of CDK2 and CDK4/6 cell cycle pathways. Cancer Res. 70, 9473-9482.Lin et al. (2010). MicroRNA miR-302 inhibits the tumorigenecity of human pluripotent stem cells by coordinate suppression of CDK2 and CDK4 / 6 cell cycle pathways.Cancer Res. 70, 9473-9482. Wang et al. (2008). Embryonic stem cell-specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nat. Genet. 40, 1478-1483.Wang et al. (2008). Embryonic stem cell-specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nat. Genet. 40, 1478-1483. Deng et al. (1995). Mice lacking p21Cip1/Waf undergo normal development, but are defective in G1 checkpoint control. Cell 82, 675-684.Deng et al. (1995). Mice lacking p21Cip1 / Waf undergo normal development, but are defective in G1 checkpoint control.Cell 82, 675-684. Yabuta et al. (2007). Lats2 is an essential mitotic regulator required for the coordination of cell division. J Biol Chem. 282, 19259-19271.Yabuta et al. (2007). Lats2 is an essential mitotic regulator required for the coordination of cell division.J Biol Chem.282, 19259-19271. Barroso-deUesus et al. (2008) Embryonic stem cell-specific miR302-367 cluster: human gene structure and functional characterization of its core promoter. Mol Cell Biol. 28, 6609-6619.Barroso-deUesus et al. (2008) Embryonic stem cell-specific miR302-367 cluster: human gene structure and functional characterization of its core promoter. Mol Cell Biol. 28, 6609-6619. Ying SY and Lin SL. (2004). Intron-derived microRNAs - Fine tuning of gene functions. Gene 342, 25-28.Ying SY and Lin SL. (2004). Intron-derived microRNAs-Fine tuning of gene functions. Gene 342, 25-28. Suh et al. (2004). Human embryonic stem cells express a unique set of microRNAs. Dev. Biol. 270, 488-498.Suh et al. (2004). Human embryonic stem cells express a unique set of microRNAs. Dev. Biol. 270, 488-498. Grimm et al. (2006). Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA/short hairpin RNA pathways. Nature 441, 537-541.Grimm et al. (2006). Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA / short hairpin RNA pathways. Nature 441, 537-541. Tang et al. (2007). Maternal microRNAs are essential for mouse zygotic development. Genes Dev. 21, 644-648.Tang et al. (2007). Maternal microRNAs are essential for mouse zygotic development. Genes Dev. 21, 644-648. Lin et al. (2003). A novel RNA splicing-mediated gene silencing mechanism potential for genome evolution. Biochem Biophys Res Commun. 310, 754-760.Lin et al. (2003) .A novel RNA splicing-mediated gene silencing mechanism potential for genome evolution.Biochem Biophys Res Commun. 310, 754-760. Lin et al. (2006) Gene silencing in vitro and in vivo using intronic microRNAs. Methods Mol Biol. 342, 295-312.Lin et al. (2006) Gene silencing in vitro and in vivo using intronic microRNAs.Method Mol Biol. 342, 295-312. Lin et al. (2005). Asymmetry of intronic pre-microRNA structures in functional RISC assembly. Gene 356, 32-38.Lin et al. (2005). Asymmetry of intronic pre-microRNA structures in functional RISC assembly. Gene 356, 32-38.

図1A〜1Fは誘導性のmir-302発現及び正常ヒト毛嚢細胞(hHFC)を増殖する効果を示す。 図1Aはドキシサイクリン(Dox)により誘導可能なpTet-On-tTs-miR302sベクターの構造。1A-1F show inducible mir-302 expression and the effect of proliferating normal human hair follicle cells (hHFC). FIG. 1A shows the structure of the pTet-On-tTs-miR302s vector inducible by doxycycline (Dox). 図1Bはmir-302ファミリー(mir-203s)の構造。Figure 1B shows the structure of the mir-302 family (mir-203s). 図1Cは10μMドキシサイクリン(Dox)により処理され(n=3、p<0.01)、6時間経過後、誘導発現されたmir-302をマイクロリボ核酸マイクロアレイ分析した結果。FIG. 1C shows the results of microribonucleic acid microarray analysis of induced mir-302 treated with 10 μM doxycycline (Dox) (n = 3, p <0.01) and 6 hours later. 図1Dはコア再プログラム転写因子Oct3/4−Sox2−Nanongとメラニン細胞(melanocytic)のマーカー遺伝子TRP1のタンパク質生成物、サイトケラチン(cytokeratin 16)の発現パターンに対するmir-302の用量依存効果(n=5、p<0.01)をノーザン及びウェスタンブロット分析法で分析した。FIG. 5, p <0.01) was analyzed by Northern and Western blot analysis. 図1EはmirPS-hHFC細胞クラスターの有糸分裂(M期)と休眠(G0/G1期)の変化に対するmir-302の用量依存効果を示すフローサイトメトリー分析結果の棒グラフ。FIG. 1E is a bar graph of flow cytometry analysis showing the dose-dependent effect of mir-302 on changes in mitosis (M phase) and dormancy (G0 / G1 phase) of mirPS-hHFC cell clusters. 図1Fは10 μMドキシサイクリン(Dox)による処理後、各mirPS細胞株におけるmir-302の誘導によるアポトーシスDNA断裂のDNAラダーリング(DNA laddering)の特徴。FIG. 1F shows the characteristics of DNA laddering of apoptotic DNA breakage induced by mir-302 induction in each mirPS cell line after treatment with 10 μM doxycycline (Dox). 図2A〜2Cはmir-302sの生合成及びmirPS細胞の生成を示す。図2Aはイントロンmir-302の生合成機構。Mir-302ファミリークラスターは赤色蛍光タンパク質をコードする遺伝子(RGFP)と共に転写され、さらにスプライセオソーム複合体(spliceosomal components)及び細胞質酵素であるRNAエンドリボヌクレアーゼ(RNaseIII)のダイサー(Dicers)によって、単独のmir-302メンバーにスプライスされる。そのうち、赤色蛍光タンパク質をmir-302生成量の指標とする。1倍濃度の赤色蛍光タンパク質は4倍濃度のmir-302生成に相当する。2A-2C show mir-302s biosynthesis and mirPS cell generation. Fig. 2A shows the biosynthesis mechanism of intron mir-302. The Mir-302 family cluster is transcribed with a gene encoding red fluorescent protein (RGFP), and is further isolated by the spliceosomal components and the dicer of RNA endoribonuclease (RNaseIII), a cytoplasmic enzyme. Spliced to mir-302 members. Of these, red fluorescent protein is used as an indicator of the amount of mir-302 produced. A 1-fold concentration of red fluorescent protein corresponds to a 4-fold concentration of mir-302. 図2Bはリポソーム/ポリソーム/電気穿孔法により、mir-302を形質移入する工程を示す。誘導性のmir-302発現ベクターpTet-On-tTs-miR302s(図1A)は低浸透圧pH緩衝液(200μl、Eppendorf)において、300〜400 Vで150μsecの電気穿孔法によって成熟(adult)hHFC細胞に導入された。試験毎に10 μg pTet-On-tTs-miR302sを用いて、2つのヒト毛嚢(真皮乳頭)由来の培養された200,000個のhHFC細胞に形質移入した。ドキシサイクリン(doxyxycline,Dox)により誘導され発現された後、mir-302の生合成は天然のイントロンマイクロリボ核酸(intronic miRNA)経路に基づいた。FIG. 2B shows the process of transfecting mir-302 by liposome / polysome / electroporation. Inducible mir-302 expression vector pTet-On-tTs-miR302s (Fig. Was introduced. 200,000 cultured hHFC cells from two human hair follicles (dermal papilla) were transfected with 10 μg pTet-On-tTs-miR302s per test. After being induced and expressed by doxyxycline (Dox), the biosynthesis of mir-302 was based on the natural intronic miribonucleic acid pathway. 図2Cはリポソーム/ポリソーム/電気穿孔法により、mir-302を形質移入する工程を示す。誘導性のmir-302発現ベクターpTet-On-tTs-miR302s(図1A)は低浸透圧pH緩衝液(200μl、Eppendorf)において、300〜400 Vで150μsecの電気穿孔法によって成熟(adult)hHFC細胞に導入された。試験毎に10 μg pTet-On-tTs-miR302sを用いて、2つのヒト毛嚢(真皮乳頭)由来の培養された200,000個のhHFC細胞に形質移入した。ドキシサイクリン(doxyxycline,Dox)により誘導され発現された後、mir-302の生合成は天然のイントロンマイクロリボ核酸(intronic miRNA)経路に基づいた。FIG. 2C shows the process of transfecting mir-302 by liposome / polysome / electroporation. Inducible mir-302 expression vector pTet-On-tTs-miR302s (Fig. Was introduced. 200,000 cultured hHFC cells from two human hair follicles (dermal papilla) were transfected with 10 μg pTet-On-tTs-miR302s per test. After being induced and expressed by doxyxycline (Dox), the biosynthesis of mir-302 was based on the natural intronic miribonucleic acid pathway. 図3A〜3Cはドキシサイクリン(Dox=5又は10 μg)により誘導された後に発現されたmir-302がmirPS-hHFC細胞特性に対して起こした変化を示す。図3Aはドキシサイクリンにより細胞の再プログラムを誘導する前後の、細胞形態と細胞周期の速度の変化を示す。各細胞周期段階とそれに対応するDNA含有量のフローサイトメトリー分析結果を細胞形態学の上にグラフで示す(n=3、p<0.01)。グラフにおいて、第1(左)と第2(右)のピークは、それぞれ全ての被検細胞クラスターに対する休止期(G0/G1)細胞及び有糸分裂期(M)細胞の比率を示す。スケール=100 μm。3A-3C show the changes that mir-302 expressed after induction with doxycycline (Dox = 5 or 10 μg) caused to mirPS-hHFC cell properties. FIG. 3A shows changes in cell morphology and cell cycle speed before and after inducing cell reprogramming with doxycycline. The results of flow cytometric analysis of each cell cycle stage and its corresponding DNA content are shown graphically on the cell morphology (n = 3, p <0.01). In the graph, the first (left) and second (right) peaks indicate the ratio of resting (G0 / G1) cells and mitotic (M) cells to all test cell clusters, respectively. Scale = 100 μm. 図3Bはドキシサイクリンにより細胞の再プログラムを誘導する前後の、細胞形態と細胞周期の速度の変化を示す。各細胞周期段階とそれに対応するDNA含有量のフローサイトメトリー分析結果を細胞形態学の上にグラフで示す(n=3、p<0.01)。グラフにおいて、第1(左)と第2(右)のピークは、それぞれ全ての被検細胞クラスターに対する休止期(G0/G1)細胞及び有糸分裂期(M)細胞の比率を示す。スケール=100 μm。FIG. 3B shows changes in cell morphology and cell cycle speed before and after inducing cell reprogramming with doxycycline. The results of flow cytometric analysis of each cell cycle stage and its corresponding DNA content are shown graphically on the cell morphology (n = 3, p <0.01). In the graph, the first (left) and second (right) peaks indicate the ratio of resting (G0 / G1) cells and mitotic (M) cells to all test cell clusters, respectively. Scale = 100 μm. 図3Cは限界希釈後、単一のmirPS-hHFC細胞が胚様体(EB)を形成する時間経過。細胞周期は、最初では約20〜24時間であったが、72時間後に徐々に加速したと推測される。スケール=100 μm。Fig. 3C shows the time course of single mirPS-hHFC cells forming embryoid bodies (EB) after limiting dilution. The cell cycle was initially about 20-24 hours, but is estimated to gradually accelerate after 72 hours. Scale = 100 μm. 図4A〜4Bは多能性マーカーの発現の分析及びインビボでの多能性分化と同化を示す。図4Aはヒト胚性幹細胞(hES)マーカー遺伝子がmirPS細胞において高濃度のmir-302により誘導された後の発現パターンと、ヒト胚性幹細胞(hES)マーカー遺伝子がヒト胚性幹細胞であるWA01-H1(H1)及びWA09-H9(H9)における発現パターンとのノーザンブロット分析による比較の結果(n=5、p<0.01)。7.5 μMドキシサイクリン(Dox)処理後のmirPS細胞におけるmir-302の濃度は、H1及びH9細胞における濃度より30%高くなり(未処理のhHFCの>30倍)、主要な多能性マーカーであるOct3/4、Sox2、Nanog、Lin28及び未分化胚性細胞転写因子1(UTF1)の共発現を誘発し始めた。4A-4B show analysis of pluripotency marker expression and pluripotent differentiation and assimilation in vivo. FIG. 4A shows the expression pattern after the human embryonic stem cell (hES) marker gene is induced in mirPS cells by high concentrations of mir-302, and the WA01- in which the human embryonic stem cell (hES) marker gene is a human embryonic stem cell. The result of the comparison by the northern blot analysis with the expression pattern in H1 (H1) and WA09-H9 (H9) (n = 5, p <0.01). The concentration of mir-302 in mirPS cells after 7.5 μM doxycycline (Dox) treatment is 30% higher than that in H1 and H9 cells (> 30 times that of untreated hHFC), a major pluripotency marker, Oct3 / 4, began to induce co-expression of Sox2, Nanog, Lin28 and undifferentiated embryonic cell transcription factor 1 (UTF1). 図4BはmirPS細胞を免疫不全SCID-beigeマウスに移植してから1週間経過後、mirPS細胞により分化された組織が注射部位付近の周辺組織に同化された。白い矢印は注射の方向を示す。境界板(intercalated disks)の位置は黄色い三角形で標記する。mirPS-hHFC由来の組織嚢腫はマウスの子宮及び腹腔以外の器官/組織で成長することはない。我々はさらに、移植後1週間経過時、解剖を行い、注射部位の周辺の組織形成を検査した。解剖の前日にマウスに尾静脈注射により10 μgドキシサイクリンを投与した。我々は、腹膜内注射後に形成された腸上皮組織、心臓注射後の心筋、及び背側脇腹(dorsal flank)注射後に形成された骨格筋を含む、RGFP陽性を呈するmirPS細胞が移植位置の周辺組織と同じ種類の細胞に分化したことを観察した。また、同化されたmirPS細胞も、例えば腸上皮のMUC2、心筋のトロポニンT2 (troponin T type 2、cTnT)、及び骨格筋のミオシン重鎖(myosin heavy chain、MHC)のような周辺組織と同様な組織特異的マーカーを発現した。FIG. 4B shows that one week after mirPS cells were transplanted into immunodeficient SCID-beige mice, tissues differentiated by mirPS cells were assimilated into surrounding tissues near the injection site. White arrows indicate the direction of injection. The position of the intercalated disks is marked with a yellow triangle. Tissue cysts derived from mirPS-hHFC do not grow in organs / tissues other than the mouse uterus and abdominal cavity. We further dissected one week after transplantation and examined the tissue formation around the injection site. The day before dissection, mice were administered 10 μg doxycycline by tail vein injection. We have infused GFP cells that are RGFP positive, including intestinal epithelial tissue formed after intraperitoneal injection, myocardium after heart injection, and skeletal muscle formed after dorsal flank injection. We observed that they differentiated into the same type of cells. Assimilated mirPS cells are also similar to surrounding tissues such as intestinal epithelial MUC2, myocardial troponin T2 (troponin T type 2, cTnT), and skeletal myosin heavy chain (MHC). Tissue specific markers were expressed. 図5A〜5Dはドキシサイクリン(Dox=10 μM)により誘導されたmirPS-hHFCsがヒト胚性様幹細胞(hES-like)の特性を得たことを示す。図5Aはヒトゲノム遺伝子チップ(Human genome GeneChip U133 plus 2.0 array、Affymetrix)を用いて、mir-302により誘導される体細胞の再プログラム(SCR)前後の全遺伝子発現パターンを分析した結果(n=5、p<0.01〜0.05)。FIGS. 5A-5D show that mirPS-hHFCs induced by doxycycline (Dox = 10 μM) have obtained the characteristics of human embryonic-like stem cells (hES-like). FIG. 5A shows the results of analysis of total gene expression patterns before and after somatic cell reprogramming (SCR) induced by mir-302 using a human genome gene chip (Human genome GeneChip U133 plus 2.0 array, Affymetrix) (n = 5 P <0.01-0.05). 図5Bは制限酵素HpaIIにより切断された後、比較的小さいDNA断片の出現と増加は、5μMではなく10 μMのドキシサイクリン(Dox)による処理後、mirPS細胞におけるゲノム全体範囲の全CpGメチル化の大幅減少を証明した。Figure 5B shows that the appearance and increase of relatively small DNA fragments after being cleaved by the restriction enzyme HpaII is a significant increase in total CpG methylation across the entire genome in mirPS cells after treatment with 10 μM doxycycline (Dox) but not 5 μM. Proven decrease. 図5Cは重亜硫酸塩DNA配列決定法によりOct3/4とNanogのプロモーター領域の配列を決定して得られた詳細なメチル化地図。黒い円形と白い円形はそれぞれメチル化と非メチル化のシトシン部位を表している。FIG. 5C is a detailed methylation map obtained by sequencing the Oct3 / 4 and Nanog promoter regions by bisulfite DNA sequencing. Black and white circles represent methylated and unmethylated cytosine sites, respectively. 図5DはmirPS-hHFCsにより多能性分化された奇形腫様組織嚢腫(teratoma-like tissue cysts)が3つの胚葉(embryonic germ layers)に由来する各種の組織を含む。FIG. 5D includes various tissues in which teratoma-like tissue cysts pluripotently differentiated by mirPS-hHFCs are derived from three embryonic germ layers. 図6A〜6Eは、10 μMドキシサイクリン(Dox)によりmir-302を誘導して発現させた後、各種の腫瘍/癌細胞に由来するmirPS細胞のインビトロ腫瘍形成能力の分析を示す。図6Aはドキシサイクリン(Dox)によりmir-302の発現を誘導する前後の、細胞形態と細胞周期の速度の変化を示す。各細胞周期段階とそれに対応するDNA含有量のフローサイトメトリー分析結果を細胞形態学の上にグラフで示す(n=3、p<0.01)。FIGS. 6A-6E show in vitro tumorigenicity analysis of mirPS cells derived from various tumor / cancer cells after inducing and expressing mir-302 with 10 μM doxycycline (Dox). FIG. 6A shows changes in cell morphology and cell cycle speed before and after induction of mir-302 expression by doxycycline (Dox). The results of flow cytometric analysis of each cell cycle stage and its corresponding DNA content are shown graphically on the cell morphology (n = 3, p <0.01). 図6Bはドキシサイクリン(Dox)によりmir-302の発現を誘導する前後の、細胞形態と細胞周期の速度の変化を示す。各細胞周期段階とそれに対応するDNA含有量のフローサイトメトリー分析結果を細胞形態学の上にグラフで示す(n=3、p<0.01)。FIG. 6B shows changes in cell morphology and cell cycle speed before and after induction of mir-302 expression by doxycycline (Dox). The results of flow cytometric analysis of each cell cycle stage and its corresponding DNA content are shown graphically on the cell morphology (n = 3, p <0.01). 図6Cは各種の腫瘍/癌細胞に由来するmirPS細胞クラスターの有糸分裂(M期)と休眠(G0/G1期)の変化に対するmir-302の用量依存効果を示すフローサイトメトリー分析結果の棒グラフ。Figure 6C is a bar graph of flow cytometry analysis showing the dose-dependent effect of mir-302 on changes in mitosis (M phase) and dormancy (G0 / G1 phase) of mirPS cell clusters derived from various tumor / cancer cells. . 図6DはMir-302による腫瘍(及び/又は癌細胞)の抑制がMatrigelチャンバー中で現れた侵入行為の機能的分析(n=4、p<0.05)。FIG. 6D is a functional analysis of the invasion activity in which suppression of tumors (and / or cancer cells) by Mir-302 appeared in the Matrigel chamber (n = 4, p <0.05). 図6Eはドキシサイクリン誘導のmir-302の発現の前後、細胞がヒト骨髄内皮細胞(hBMECs)単層に接着する比率の比較結果(n=4、p<0.05)。FIG. 6E shows a comparison result of the ratio of cells adhering to human bone marrow endothelial cells (hBMECs) monolayer before and after doxycycline-induced mir-302 expression (n = 4, p <0.05). 図7A〜7Dはルシフェラーゼの3'末端非翻訳領域レポーター遺伝子試験(luciferase 3'-UTR reporter gene assay)により、標的となるG1チェックポイント調節因子(G1-checkpoint regulators)においてmir-302が誘発した遺伝子サイレンシング効果を示す。図7Aはルシフェラーゼ3'末端非翻訳領域レポーター遺伝子の構造は3'末端非翻訳領域に2つの正常(T1+T2)の、又は2つの突然変異(M1+M2)の、又は正常と突然変異との混合(T1+M2又はM1+T2)のmir-302標的部位がある。突然変異部位は、正常の標的部位の一致する3'-CTT末端の代わりに、ミスマッチ(mismatched)TCCモチーフを含有する。Figures 7A-7D show the genes induced by mir-302 in G1-checkpoint regulators targeted by the luciferase 3'-UTR reporter gene assay Shows silencing effect. FIG. 7A shows the structure of the luciferase 3 ′ end untranslated region reporter gene with two normal (T1 + T2), or two mutations (M1 + M2), or normal and mutant There are mir-302 target sites with a mixture of (T1 + M2 or M1 + T2). The mutation site contains a mismatched TCC motif instead of the matching 3'-CTT end of the normal target site. 図7Bはドキシサイクリン(Dox)により誘導されたmir-302発現がルシフェラーゼ発現に対する影響(n=5、p<0.01)。Dox濃度=5又は10 μM。CCND1とCCND2は、それぞれサイクリンD1とサイクリンD2を示す。FIG. 7B shows the effect of mir-302 expression induced by doxycycline (Dox) on luciferase expression (n = 5, p <0.01). Dox concentration = 5 or 10 μM. CCND1 and CCND2 indicate cyclin D1 and cyclin D2, respectively. 図7Cと図7Dはウェスタンブロット分析法で高濃度(10 μM Dox)と低濃度(5 μM Dox)のmir-302誘導において、mir-302の主要な標的となるG1チェックポイント調節因子がmirPS細胞、及びヒト胚性幹細胞(hES)であるWA01-H1(H1)及びWA09-H9(H9)における変化の比較結果(n=4、p<0.01)。Figures 7C and 7D show that the G1 checkpoint regulator that is the main target of mir-302 is mirPS cells in the induction of mir-302 at high concentration (10 μM Dox) and low concentration (5 μM Dox) by Western blot analysis. And comparison results of changes in human embryonic stem cells (hES) WA01-H1 (H1) and WA09-H9 (H9) (n = 4, p <0.01). 図8A〜8Cはインビボ(in vivo)での腫瘍形成能力の分析により、腫瘍NTera2細胞がベクターにより発現されたmir-302s (NTera2+mir-302s)又はmir-302d* (NTera2+mir-302d*)(n=3、p<0.05)に対する反応を示す。形質移入された腫瘍細胞NTera-2中のmir-302sとmir-302d*は、それぞれpCMV-miR302sとpCMV-miR302d*ベクターから転写された。図8Aはインサイチュー注射(post-is)を実施して3週間経過後、腫瘍の平均サイズに対して形態学評価を行った。全ての腫瘍は本来の移植部位に位置した(黒い矢印で示す箇所)。いずれの被検マウスでも悪液質又は腫瘍転移の徴候は観察されなかった。図8Bはノーザンブロット分析とウェスタンブロット分析により、インビボでmir-302がコア再プログラム転写因子Oct3/4-Sox2-Nanogとmir-302の標的となるG1チェックポイント調節因子であるサイクリン依存性キナーゼ2(CDK2)、サイクリンD1/D2(cyclins D1/D2)、BMI-1、及びp16Ink4aとp14Arfの発現パターンに対する効果を示す。FIGS. 8A-8C show the in vivo tumorigenicity analysis, mir-302s (NTera2 + mir-302s) or mir-302d * (NTera2 + mir-302d *) in which tumor NTera2 cells were expressed by the vector. ) (n = 3, p <0.05). Mir-302s and mir-302d * in transfected tumor cells NTera-2 were transcribed from the pCMV-miR302s and pCMV-miR302d * vectors, respectively. In FIG. 8A, morphological evaluation was performed on the average size of the tumor after 3 weeks from the in-situ injection (post-is). All tumors were located at the original transplant site (shown by black arrows). No signs of cachexia or tumor metastasis were observed in any of the test mice. Figure 8B shows that cyclin-dependent kinase 2 is a G1 checkpoint regulator that targets mir-302 to the core reprogramming transcription factors Oct3 / 4-Sox2-Nanog and mir-302 in vivo by Northern and Western blot analysis. (CDK2), Cyclin D1 / D2 (cyclins D1 / D2), BMI-1, and the effect on the expression pattern of p16Ink4a and p14Arf. 図8Cは免疫組織化学染色分析により、インビボでmir-302がコア再プログラム転写因子Oct3/4-Sox2-Nanogとmir-302の標的となるG1チェックポイント調節因子であるサイクリン依存性キナーゼ2(CDK2)、サイクリンD1/D2(cyclins D1/D2)、BMI-1、及びp16Ink4aとp14Arfの発現パターンに対する効果を示す。FIG. 8C shows cyclin-dependent kinase 2 (CDK2), a G1 checkpoint regulator that targets mir-302 to core reprogramming transcription factors Oct3 / 4-Sox2-Nanog and mir-302 in vivo by immunohistochemical staining analysis. ), Cyclins D1 / D2 (cyclins D1 / D2), BMI-1, and the effect on the expression pattern of p16Ink4a and p14Arf. 図9A〜9Cは10 μMドキシサイクリンにより誘導されるmir-302の発現において、mirPS-hHFCと各種の腫瘍/癌細胞に由来するmirPS細胞株のテロメラーゼの活性分析を示す。図9Aはテロメアリピート増幅プロトコル試験(TRAP)でテロメラーゼ活性を分析した(n=5、p<0.01)。テロメラーゼの活性はRNase処理に影響される(hHFC+RNase)。FIGS. 9A-9C show mirPS-hHFC and telomerase activity analysis of mirPS cell lines derived from various tumor / cancer cells in the expression of mir-302 induced by 10 μM doxycycline. FIG. 9A analyzed telomerase activity in the telomeric repeat amplification protocol test (TRAP) (n = 5, p <0.01). Telomerase activity is affected by RNase treatment (hHFC + RNase). 図9Bはウェスタンブロット法の分析により、各種のmirPS細胞株におけるヒトテロメラーゼ逆転写酵素(hTERT)の発現が一致的に増加するが、AOF2とHDAC2の発現が減少することを証明した(n=5、p<0.01)。Figure 9B shows that analysis of Western blots showed consistent increases in human telomerase reverse transcriptase (hTERT) expression in various mirPS cell lines, but decreased expression in AOF2 and HDAC2 (n = 5 , P <0.01). 図9CはテロメラーゼPCR ELISA試験でテロメラーゼ活性を測定した(OD470-OD680;n=3、p<0.01)。FIG. 9C measured telomerase activity in telomerase PCR ELISA test (OD470-OD680; n = 3, p <0.01). 図10A〜10Dの分析結果により、標的となるエピジェネティック遺伝子(epigenetic gene)に対してmir-302が誘発したサイレンシング効果を示す。図10Aはルシフェラーゼ3'末端非翻訳領域レポーター遺伝子の構造は、3'末端非翻訳領域に2つの正常の(T1+T2)又は2つの突然変異の(M1+M2)、又は正常と突然変異との混合の(T1+M2又はM1+T2)mir-302の標的部位がある。突然変異部位は正常の標的部位の一致する3'末端CTTの代わりに、ミスマッチのTCCモチーフを含有する。10A to 10D show the silencing effect induced by mir-302 on the target epigenetic gene. FIG. There are multiple (T1 + M2 or M1 + T2) mir-302 target sites. The mutation site contains a mismatched TCC motif instead of the matching 3 'terminal CTT of the normal target site. 図10Bはドキシサイクリン(Dox)により誘導して発現されたmir-302のルシフェラーゼ発現に対する影響(n=5、p<0.01)。FIG. 10B shows the effect of mir-302 expressed by induction with doxycycline (Dox) on luciferase expression (n = 5, p <0.01). 図10Cと図10Dはウェスタンブロット分析法で高濃度(10 μM Dox)と低濃度(5 μM Dox)のmir-302の誘導において、mir-302の主要な標的となるエピジェネティック遺伝子(epigenetic gene)はmirPS細胞及びヒト胚性幹細胞であるWA01-H1(H1)及びWA09-H9(H9)における発現の変化の比較結果(n=4、p<0.01)。Figures 10C and 10D show the epigenetic gene that is the main target of mir-302 in the induction of mir-302 at high (10 μM Dox) and low (5 μM Dox) concentrations by Western blot analysis. Is a comparison result of expression change in mirPS cells and human embryonic stem cells WA01-H1 (H1) and WA09-H9 (H9) (n = 4, p <0.01). 図11はmir-302媒介の体細胞再プログラム(somatic cell reprogramming、SCR)と細胞周期調節機構の模式図である。従来及び現在の研究に基づき、我々は平行する2つの事象を発見した。第1に、mir-302は、複数種のエピジェネティック調節因子(epigenetic regulators)であるAOF1/2、MECP1/2及びHDAC2に対する強力なサイレンシング作用によって再プログラムを開始すると共に、全ゲノムDNAの脱メチル化を引き起こすことで、さらにSCRを誘発するのに必要な(灰色マーカー)ヒト胚性幹細胞の細胞マーカー遺伝子を活性化する。第2に、G1チェックポイント調節因子サイクリン依存性キナーゼ(CDK2)、サイクリンD1/D2(cyclins D1/D2)とBMI-1の共抑制及びp16Ink4aとp14/p19Arfの活性化によって、細胞周期の減衰を引き起こすことで、SCRに備える(黒色マーカー)ように全細胞活動を抑制する。休眠期(G0/G1)の休止も可能なランダム成長(random growth)及び/又は再プログラムされた多能性幹細胞の腫瘍様形質転換(transformation)を防止する。要するに、これら2つの事象の協同効果の結果は、より精確且つ安全な再プログラムプロセスと、早熟(pre-mature)及び腫瘍の形成も同時に抑制できることである。FIG. 11 is a schematic diagram of mir-302-mediated somatic cell reprogramming (SCR) and cell cycle regulation mechanism. Based on previous and current studies, we have discovered two parallel events. First, mir-302 initiates reprogramming with strong silencing effects on multiple epigenetic regulators, AOF1 / 2, MECP1 / 2, and HDAC2, while degrading total genomic DNA. Inducing methylation activates the cell marker gene of human embryonic stem cells that is further required to induce SCR (gray marker). Second, the G1 checkpoint regulator cyclin-dependent kinase (CDK2), cyclins D1 / D2 (cyclins D1 / D2) and BMI-1 co-suppression and activation of p16Ink4a and p14 / p19Arf attenuate the cell cycle. By causing it, it suppresses the whole cell activity to prepare for SCR (black marker). Prevents random growth and / or tumor-like transformation of reprogrammed pluripotent stem cells that can also be dormant (G0 / G1) pauses. In short, the result of the cooperative effect of these two events is that a more accurate and safe reprogramming process can be simultaneously suppressed with pre-mature and tumor formation. 図12A〜12Cはmir-302様のRNA分子をヒト上皮初代培養細胞(hpESC)、ヒト前立腺癌細胞(PC3)及びヒト初代黒色腫細胞(Colo)に導入遺伝子発現した後、細胞形態及び細胞増殖の変化を示す。mir-302の形質移入後、mir-302発現が陽性である細胞はそれぞれhpESC+mir-302、PC3+mir-302及びColo+mir-302である。Figures 12A-12C show cell morphology and proliferation after transgene expression of mir-302-like RNA molecules in human epithelial primary cultured cells (hpESC), human prostate cancer cells (PC3) and human primary melanoma cells (Colo) Shows changes. After mir-302 transfection, cells that are positive for mir-302 expression are hpESC + mir-302, PC3 + mir-302, and Colo + mir-302, respectively. 図13はイントロンmiRNA miR-302の天然の生合成機構を模式的に示す。Mir-302はLaリボ核タンパク質ドメインファミリーメンバー7遺伝子(La ribonucleoprotein domain family member 7 (LARP7))のイントロン領域によりコードされる天然イントロンmiRNAである。mir-302の生合成では、初級のmiRNA前駆体(pri-miRNA)はまずII型RNAポリメラーゼ(Pol-II)によりLARP7遺伝子の転写物と共に転写され、次に細胞スプライセオソームによってヘアピン様のmiRNA前駆体(pre-miRNA)に修飾される。Pre-miRNAはエクスポーチン5(Xpo5)によって細胞核から輸出され、且つ、さらに細胞質中のDicer様のリボ核酸エンドリボヌクレアーゼRNase IIIによって成熟したmiRNAsに処理される。続いて、成熟したmir-302分子はArgonauteタンパク質(Ago 1〜4)と共に、RNA-inducedサイレンシング複合体(RISC)に結合し、特定の遺伝子のサイレンシングを誘発することができる。FIG. 13 schematically shows the natural biosynthesis mechanism of intron miRNA miR-302. Mir-302 is a natural intron miRNA encoded by the intron region of the La ribonucleoprotein domain family member 7 gene (LARP7). In the biosynthesis of mir-302, the primary miRNA precursor (pri-miRNA) is first transcribed with a transcript of the LARP7 gene by type II RNA polymerase (Pol-II), and then the hairpin-like miRNA by the cell spliceosome Modified to a precursor (pre-miRNA). Pre-miRNA is exported from the cell nucleus by exportin 5 (Xpo5) and further processed into mature miRNAs by Dicer-like ribonucleic acid endoribonuclease RNase III in the cytoplasm. Subsequently, the mature mir-302 molecule, along with the Argonaute protein (Ago 1-4), can bind to the RNA-induced silencing complex (RISC) and induce silencing of specific genes. 図14はpro-mir-302を用いてマウス皮膚開放創を治療するインビボでの新薬臨床前試験(pre-IND)の結果を示す。試験には、上のブランク群、即ち軟膏のみでの処理、中のpro-mir-434濃度10 μg/mLの軟膏(ネガティブコントロール群)、下のpro-mir-302濃度10 μg/mLの軟膏という異なる3つの治療を含む。FIG. 14 shows the results of an in vivo new preclinical study (pre-IND) in which mouse skin open wounds are treated with pro-mir-302. The test included the upper blank group, ie treatment with ointment alone, the middle pro-mir-434 concentration 10 μg / mL ointment (negative control group), the lower pro-mir-302 concentration 10 μg / mL ointment Including three different treatments. 図15はpro-mir-302を注射薬剤として、SCIDヌードマウスにおいて異種移植(xenografts)されたヒト肝臓癌細胞を治療するインビボでの新薬臨床前試験(pre-IND)の結果を示す。3回の処理(週に1回)後、pro-mir-302(pre-mir-302)薬が腫瘍を728±328 mm3(未処理のブランク群、コントロール群C)から75±15 mm3(pro-mir-302による処理、グループT)に減少させたことに成功し、平均腫瘍サイズの90%に近い減少率を示した。同じ工程で合成siRNAなどの模倣体(siRNA-302)によって処理された後、顕著な治療効果が発見されなかった。更なる組織学的試験(最右)では、pro-mir-302によって処理された異種移植された肝臓癌細胞/腫瘍のみで正常肝小葉のような構造(黒い矢印で示す丸)が観察され、他の処理グループ又はコントロール群では観察されなかったことを示した。この結果は再プログラム機構が悪性の癌細胞性質を比較的正常の状態に回復させることができる(癌の逆転、cancer reversion)ことを示唆した。FIG. 15 shows the results of an in vivo new preclinical study (pre-IND) for treating human liver cancer cells xenografts in SCID nude mice using pro-mir-302 as an injection drug. After 3 treatments (once a week), pro-mir-302 (pre-mir-302) drugs removed tumors from 728 ± 328 mm 3 (untreated blank group, control group C) to 75 ± 15 mm 3 (Treatment with pro-mir-302, group T) was successful and showed a reduction rate close to 90% of the average tumor size. After being treated with a mimetic such as synthetic siRNA (siRNA-302) in the same process, no significant therapeutic effect was found. In a further histological study (rightmost) normal xenografted liver cancer cells / tumors treated with pro-mir-302, a normal liver lobule-like structure (circles indicated by black arrows) was observed, It was shown not observed in other treatment groups or control groups. This result suggested that the reprogramming mechanism can restore malignant cancer cell properties to a relatively normal state (cancer reversion). 図16は正常肝臓組織とpro-mir-302で処理されたin vivo異種移植されたヒト肝臓癌細胞/腫瘍との組織学的な相似性を示す。3回の処理(週に1回)後、pro-mir-302(pre-mir-302)薬が高度(grade IV)の異種移植されたヒト肝臓癌を比較的良性である低段階(grade IIより低い)状態に再プログラムすることに成功した。正常の肝臓組織(上図)のように、処理された異種移植の癌(腫瘍)は、中心静脈(CV)様および門脈三管(PT)様の構造(黒い矢印で示す箇所)を有する典型的な肝小葉を形成することができる。一般的には、正常の肝細胞と比べて、癌細胞が酸性を示し、ヘマトキシリン-エオシン(H&E)染色の結果により、癌細胞の色が比較的紫であり、正常の肝細胞の色が比較的赤であることを示す。FIG. 16 shows the histological similarity between normal liver tissue and in vivo xenografted human liver cancer cells / tumors treated with pro-mir-302. After three treatments (once a week), pro-mir-302 (pre-mir-302) drugs are treated with advanced (grade IV) xenograft human liver cancer at a relatively benign (grade II Successfully reprogrammed to a lower) state. Treated xenograft cancer (tumor), like normal liver tissue (above), has a central vein (CV) -like and portal vein three-pipe (PT) -like structure (shown by black arrows) A typical liver lobule can be formed. In general, cancer cells are more acidic than normal hepatocytes, and hematoxylin-eosin (H & E) staining results in a relatively purple cancer cell color and a comparison of normal hepatocyte color. Indicates red. 図17はSCID-beigeヌードマウス体内の、未処理の、siRNAによる処理の、pro-mir-302による処理の異種移植されたヒト肝臓癌(腫瘍)と正常の肝臓組織との病理組織学的比較を示す。未処理では(上図)、異種移植されたヒト肝臓癌(腫瘍)が、正常組織、例えば筋肉と血管に侵略的に侵入し、大規模の細胞-細胞及び癌-組織の融合構造を形成し、その高度悪性及び転移を示した。siRNAなどの模倣体(siRNA-302)による処理では、異種移植された肝腫瘍(中上図)の悪性が著しく低下しなかった。その理由はsiRNA分子のインビボでの短い半減期にある可能性がある。それに反して、pro-mir-302 (=pre-mir-302)による治療では、異種移植された癌細胞を正常肝細胞様の形態(未融合)に再プログラムしただけではなく、癌(細胞)の周囲の正常組織への侵入を抑制することに成功した(中下図)。正常肝臓組織(下図)と比較して、pro-mir-302で処理された悪性腫瘍では肝小葉様の構造、正常腺細胞様の配列、及び細胞-細胞と癌-組織の接合部位(黒い矢印)の非常に明らかな境界を示した。これは、処理された癌(腫瘍)が比較的良性の状態になったことを証明した。Figure 17 shows the histopathological comparison of untreated, siRNA-treated xenografted human liver cancer (tumor) and normal liver tissue in SCID-beige nude mice. Indicates. Untreated (top), xenografted human liver cancer (tumor) invasively invades normal tissues such as muscle and blood vessels to form large cell-cell and cancer-tissue fusion structures. Its highly malignant and metastatic. Treatment with a mimetic such as siRNA (siRNA-302) did not significantly reduce the malignancy of the xenografted liver tumor (middle figure). The reason may be the short half-life of the siRNA molecule in vivo. In contrast, treatment with pro-mir-302 (= pre-mir-302) not only reprogrammed xenografted cancer cells to a normal hepatocyte-like form (unfused), but also cancer (cells) We succeeded in suppressing the invasion of normal tissues around the (Fig. Compared with normal liver tissue (below), malignant tumors treated with pro-mir-302 have a hepatic lobule-like structure, normal glandular-like arrangement, and cell-cell and cancer-tissue junction (black arrow) Showed a very clear boundary. This proved that the treated cancer (tumor) was in a relatively benign state.

発明の詳細な説明
添付した図面を参照しながら本発明の特定の具体的実施例を説明するが、これらの具体的実施例は実施例に過ぎず、本発明の原理の応用を代表できる少数の可能性のある特定の具体的実施例のみを例示的に挙げることを理解すべきである。当業者であれば、各種の変更や修飾は、添付した特許請求の範囲でさらに定義される本発明の精神、範囲や意図に含まれると見なすべきである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION While specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, these specific embodiments are merely examples and a small number of representatives of the application of the principles of the present invention. It should be understood that only certain specific embodiments that are possible are listed by way of example. Those skilled in the art should consider various changes and modifications within the spirit, scope and intent of the present invention as further defined in the appended claims.

本発明は、新規な核酸組成物、及び組換えのmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを利用してヒト腫瘍/癌細胞の増殖と腫瘍形成を抑制する方法を提供する。従来の小ヘアピンリボ核酸(shRNA)の設計と異なり、本発明に係る小ヘアピンリボ核酸は、天然mir-302の前駆体(pre-mir-302)に類似するミスマッチステムアーム(mismatched stem-arm)を含む。なお、本発明に係る小ヘアピンリボ核酸は改良されたpre-mir-302ステムループである5'-GCTAAGCCAG GC-3' (SEQ.ID.NO.1)及び5'-GCCTGGCTTA GC-3' (SEQ.ID.NO.2)を含み、該pre-mir-302ステムループは運搬リボ核酸(tRNA)の輸送に干渉せずに天然マイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNAs)と同様な核外への輸送(nucleus export)効率を提供することができる。いかなる特定の理論に制限されず、本発明の抗増殖、抗腫瘍形成の効果は、新たに発見されたmir-302ファミリークラスター(mir-302s)又はmir-302と相同な小ヘアピンリボ核酸を発現できる組換え核酸組成物を形質移入することによって引き起こされるmir-302媒介の遺伝子サイレンシング機構を示す。全ての手動で再設計したmiRNA/shRNA分子は、その5'末端配列の最初の17個のヌクレオチドに同様な配列である5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3' (SEQ.ID.NO.3)を有する。mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクター、及びmir-302を発現する核酸組成物を構築する工程は実施例2及び3において記述する。mir-302と相同な配列を設計する際、ウラシル(U)に代わってチミン(T)を用いてもよい。   The present invention provides a novel nucleic acid composition and a method for inhibiting human tumor / cancer cell growth and tumor formation using a recombinant mir-302-like gene silencing effector. Unlike conventional small hairpin ribonucleic acid (shRNA) designs, the small hairpin ribonucleic acid according to the present invention contains a mismatched stem-arm similar to the precursor of natural mir-302 (pre-mir-302) . The small hairpin ribonucleic acid according to the present invention is an improved pre-mir-302 stem loop, 5′-GCTAAGCCAG GC-3 ′ (SEQ.ID.NO.1) and 5′-GCCTGGCTTA GC-3 ′ (SEQ ID.NO.2), and the pre-mir-302 stem loop is similar to natural microribonucleic acid precursors (pre-miRNAs) into the nucleus without interfering with transport of transporting ribonucleic acid (tRNA). It can provide transportation export efficiency. Without being limited to any particular theory, the anti-proliferative, anti-tumorogenic effects of the present invention can express newly discovered mir-302 family clusters (mir-302s) or small hairpin ribonucleic acids homologous to mir-302 FIG. 5 shows a mir-302 mediated gene silencing mechanism caused by transfection with a recombinant nucleic acid composition. All manually redesigned miRNA / shRNA molecules have 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3 '(SEQ.ID.NO.3), a similar sequence to the first 17 nucleotides of its 5' end sequence . The steps for constructing a mir-302-like gene silencing effector and a nucleic acid composition expressing mir-302 are described in Examples 2 and 3. When designing a sequence homologous to mir-302, thymine (T) may be used instead of uracil (U).

ヒト細胞周期においてmir-302の役割を位置づけるために、我々は誘導可能なpTet-On-tTS-miR302s発現ベクターを設計し(図1A、実施例2)、正常のヒト細胞とヒト癌細胞中に形質移入した。Mir-302sはhES特有のマイクロリボ核酸(miRNA)ファミリーであり、ファミリークラスターにmir-302b、mir-302c、mir-302a、及びmir-302d(mir-302s;図1B)という4つの小型非コード(non-coding)RNAメンバーが含まれる(Suh氏ら,2004)。本発明では、mir-302sの発現は、ドキシサイクリン(Dox)の刺激下で、テトラサイクリン応答要素(tetracycline-response-element,TRE)により制御されるサイトメガロウィルスプロモーター(cytomegaloviral (CMV) promoter)によって駆動される。形質移入後、mir-302の生合成は天然のイントロンマイクロリボ核酸の生合成経路に基づいて行われ、そのうち、mir-302が赤色蛍光タンパク質をコードするレポーター遺伝子(RGFP)とともに転写され、さらにスプライセオソーム複合体(spliceosomal components)及び細胞質RNAエンドリボヌクレアーゼRNaseIIIであるダイサー(Dicers)によって、単独のmir-302メンバーにスプライスされる(図2A)(Lin氏ら,2008)。定量上では、1倍濃度のRGFPは4倍濃度のmir-302に相当する。マイクロリボ核酸のマイクロアレイ分析によって、ドキシサイクリン(Dox)の刺激下で、mir-302b*以外の全てのmir-302メンバーが形質移入された細胞において有効的に発現することを確認した(図1C、実施例3)。pTet-On-tTS-miR302s発現ベクターで細胞を形質移入する工程については図2B〜2Cにおいて概略に記述する。   In order to position the role of mir-302 in the human cell cycle, we designed an inducible pTet-On-tTS-miR302s expression vector (Figure 1A, Example 2) in normal human cells and human cancer cells. Transfected. Mir-302s is a hES-specific microribonucleic acid (miRNA) family with four small non-coding families: mir-302b, mir-302c, mir-302a, and mir-302d (mir-302s; Fig. 1B) (non-coding) RNA members are included (Suh et al., 2004). In the present invention, the expression of mir-302s is driven by a cytomegaloviral (CMV) promoter controlled by tetracycline-response-element (TRE) under the stimulation of doxycycline (Dox). The After transfection, mir-302 biosynthesis is based on the natural intron microribonucleic acid biosynthetic pathway, of which mir-302 is transcribed with a reporter gene (RGFP) that encodes a red fluorescent protein, and then spliced. The spliceosomal components and the cytoplasmic RNA endoribonuclease RNase III, Dicers, are spliced to a single mir-302 member (FIG. 2A) (Lin et al., 2008). For quantification, 1-fold concentration of RGFP corresponds to 4-fold concentration of mir-302. Microarray analysis of microribonucleic acid confirmed that all mir-302 members except mir-302b * were effectively expressed in transfected cells under the stimulation of doxycycline (Dox) (Fig. Example 3). The process of transfecting cells with the pTet-On-tTS-miR302s expression vector is outlined in FIGS. 2B-2C.

また、pTet-On-tTS-miR302sのようなmir-302を発現する核酸組成物は、真核細胞における翻訳効率を向上させるKozak翻訳開始共通配列(Kozak consensus translation initiation site)、mir-302を発現させる構造物(mir-302 construct)の下流側に位置する複数のSV40ポリアデニル化シグナル(SV40 polyadenylation signals)、原核細胞増殖のためのpUC複製起点、mir-302を発現させる構造物(即ち、SpRNAi-RGFP)を該核酸組成物に組み込むための少なくとも2箇所の制限部位、SV40 T抗原を発現させる哺乳動物細胞において複製に必要な選択的SV40複製起点、及び複製可能な原核細胞で抗生物質耐性遺伝子を発現させるための選択的SV40初期プロモーターを含む。抗生物質耐性遺伝子の発現は、導入遺伝子が発現した陽性クローニングを単離するための選択的マーカーとして用いられる。これらの抗生物質は、G418、ネオマイシン(neomycin)、ピューロマイシン(puromycin)、ペニシリンG(penicillin G)、アンピシリン(ampicillin)、カナマイシン(kanamycin)、ストレプトマイシン(streptomycin)、エリスロマイシン(erythromycin)、スペクトロマイシン(spectromycin)、フォフォマイシン(phophomycin)、テトラサイクリン(tetracycline)、ドキシサイクリン(doxycycline)、リファピシン(rifapicin)、アンホテリシンB(amphotericin B)、ゲンタマイシン(gentamycin)、クロラムフェニコール(chloramphenicol)、セファロチン(cephalothin)、チロシン(tylosin)、及びこれらの組み合わせから選ばれる。   In addition, mir-302-expressing nucleic acid compositions such as pTet-On-tTS-miR302s express mir-302, a Kozak consensus translation initiation site that improves translation efficiency in eukaryotic cells. Multiple SV40 polyadenylation signals (SV40 polyadenylation signals) located downstream of the mir-302 construct, the pUC replication origin for prokaryotic proliferation, and the mir-302 expression construct (i.e., SpRNAi- RGFP) into the nucleic acid composition at least two restriction sites, a selective SV40 origin of replication required for replication in mammalian cells expressing the SV40 T antigen, and an antibiotic resistance gene in a replicable prokaryotic cell. Contains a selective SV40 early promoter for expression. The expression of the antibiotic resistance gene is used as a selective marker to isolate the positive cloning in which the transgene is expressed. These antibiotics include G418, neomycin, puromycin, penicillin G, ampicillin, kanamycin, streptomycin, erythromycin, spectromycin ), Fophomycin, tetracycline, doxycycline, rifapicin, amphotericin B, gentamycin, chloramphenicol, cephalothin, tyrosine (cephalothin) tylosin), and combinations thereof.

Mir-302はアポトーシスを起こさずに正常細胞の細胞周期を減衰させる
我々の過去の研究では、ヒト黒色腫細胞Colo-829及び前立腺癌細胞PC3において、mir-302発現の増加はこれらの悪性癌細胞をhES様の多能性の(pluripotent)状態に再プログラムできることを示した(Lin氏ら,2008)。体細胞の再プログラム(SCR)の過程において、mir-302が98%より多くの(>98%)の癌細胞のアポトーシスを引き起こすとともに、さらに残りの(<2%)再プログラム細胞の増殖速度を大幅に低減した。確かにこれらの特性は癌症治療に有益であるが、mir-302が正常ヒト細胞における機能はまだ確実ではない。その効果を評価するために、我々は誘導可能なpTet-On-tTs-miR302s発現ベクターを正常ヒト毛嚢細胞(hHFCs)中に導入した。hHFCsを選んだ理由はその量が十分で、到達性を有し、且つ成長が速いことにある。我々は、ドキシサイクリン(Dox)の濃度が10 μMまで増加することにつれ、ドキシサイクリン濃度が7.5 μMより高い(>7.5 μM)(図1D、実施例5)の閾値で、コア再プログラム因子(core reprogramming factors)Oct4−Sox2−Nanogが一斉に促進されるとともに、増殖性の細胞クラスターが70%減少し、即ち、本来の37%±2%から11%±2%まで減少した(図1E、M期、実施例7)ことを観察できた。それに応じて、休眠細胞クラスターが41%増加し、即ち、本来の56%±3%から79%±5%まで増加し(図1E、G0/G1期、実施例7)、我々が以前、mir-302によって再プログラムされた多能性幹細胞(mir-302−reprogrammed pluripotent stem cells)において発見された(mirPS cells;Lin氏ら,2008)強力な抗増殖作用と相似することを示唆した。しかし、mir-302により再プログラムされたhHFC細胞(mirPS-hHFC)はアポトーシスを測定できるDNAラダーリング(DNA laddering)又は細胞死のいずれの徴候も示さない(図1F、実施例6)ことから、腫瘍/癌細胞と比較して、正常細胞の方がよりmir-302による抗増殖作用を耐えられることを示した。腫瘍/癌細胞はその旺盛な新陳代謝及び急速な成長拡張により、このような休眠状態における生存が極めて困難となると考えられる。
In our previous study, Mir-302 attenuates the cell cycle of normal cells without causing apoptosis . In human melanoma cells Colo-829 and prostate cancer cells PC3, increased mir-302 expression in these malignant cancer cells Have been shown to be reprogrammed to a pluripotent state similar to hES (Lin et al., 2008). In the process of somatic cell reprogramming (SCR), mir-302 causes apoptosis of more than 98% (> 98%) of cancer cells and further increases the proliferation rate of the remaining (<2%) reprogrammed cells. Significantly reduced. Certainly these properties are beneficial for the treatment of cancer, but mir-302 is not yet sure to function in normal human cells. To evaluate its effect, we introduced an inducible pTet-On-tTs-miR302s expression vector into normal human hair follicle cells (hHFCs). The reason for choosing hHFCs is that the amount is sufficient, reachable, and fast growing. As the concentration of doxycycline (Dox) increases to 10 μM, we have core reprogramming factors at the threshold of doxycycline concentrations higher than 7.5 μM (> 7.5 μM) (Figure 1D, Example 5). ) Oct4-Sox2-Nanog was promoted all at once, and proliferative cell clusters were reduced by 70%, i.e. from the original 37% ± 2% to 11% ± 2% (FIG. 1E, M phase, Example 7) was observed. Correspondingly, the dormant cell cluster increased by 41%, i.e., increased from the original 56% ± 3% to 79% ± 5% (FIG. 1E, G0 / G1 phase, Example 7). (MirPS cells; Lin et al., 2008), which was found in mir-302-reprogrammed pluripotent stem cells reprogrammed by -302, suggested a similarity to a potent antiproliferative effect. However, hHFC cells reprogrammed with mir-302 (mirPS-hHFC) show no signs of DNA laddering or cell death that can measure apoptosis (Figure 1F, Example 6), Compared with tumor / cancer cells, normal cells were more tolerated by mir-302. Tumor / cancer cells are considered to be extremely difficult to survive in such a dormant state due to vigorous metabolism and rapid growth expansion.

注意すべきなのは、7.5 μMより高い濃度のドキシサイクリンで処理した後、mirPS-hHFCの形態は、紡錘状轉から休眠細胞様の球状に変わったことである(図3A-3B、赤色RGFP陽性細胞)。7.5 μMドキシサイクリンの刺激下で生成された細胞のmir-302濃度はヒト胚性幹細胞H1及びH9細胞中のmir-302濃度水準の約1.3倍である(図4A、実施例4)。このより高い濃度水準下で、mirPS-hHFCsはOct3/4、Sox2、Nanog、及びその他の標準ヒト胚性幹細胞(hES)マーカーを強く発現した(図4A)。全遺伝子発現のマイクロアレイ分析では、約半分のトランスクリプトーム(transcriptome)がhHFC体細胞のパターンからhES様の発現パターンに変化し、且つ、H1/H9細胞と93%よりも高い(>93%)相似性を有することがさらに示された(図5A、実施例8)。体細胞の再プログラム(SCR)開始の最初の徴候である全ゲノムDNAの脱メチル化は、これらのmirPS-hHFCsにおいても明確に測定でき、且つ脱メチル化のパターンもH1/H9細胞中のと同じである(図5B及び5C、実施例9)。また、個々のmirPS-hHFC細胞は胚様体様の単一のコロニーに成長するとともに、1サイクルあたり20〜24時間の細胞分裂速度もmir-302の抗増殖効果に一致している(図3C)。我々は、これらのmirPS-hHFCsは偽妊娠免疫不全のSCID-beigeマウスの子宮及び腹腔中にのみ奇形腫様組織嚢腫を形成するため、これらのmirPS-hHFCsは多能性(pluripotent)であるが、腫瘍形成能力(tumoregenetic)を有しないことに特に注意した。これらの奇形腫様嚢腫は、外胚葉、中胚葉、及び内胚葉という3つの胚葉(embryonic germ layer)組織に由来する種々の組織を含む(図5D、実施例10)。また、mirPS-hHFCsが正常の雄性マウスの体内に異種移植されると、mirPS-hHFCsが周辺組織に同化され、それらと同様な組織マーカーを呈するようになった。このことは、mir-302が損傷細胞の治癒に用いられる可能性も示した(図4B)。以上の発見をまとめると、mir-302は体細胞hHFCsをhES様のiPS細胞(誘導多能性幹細胞)に再プログラムできることを示唆している。Oct3/4とSox2などの転写因子はmir-302の発現にとって重要であり(Marson氏ら,2008;Card氏ら,2008)、mir-302はOct3/4−Sox2に代わって、体細胞再プログラム(SCR)の発生を誘導できるかもしれない。   It should be noted that after treatment with doxycycline at a concentration higher than 7.5 μM, the morphology of mirPS-hHFC changed from spindle-shaped wrinkles to dormant cell-like spheres (Figures 3A-3B, red RGFP positive cells). . The mir-302 concentration of cells generated under the stimulation of 7.5 μM doxycycline is about 1.3 times the mir-302 concentration level in human embryonic stem cells H1 and H9 cells (FIG. 4A, Example 4). Under this higher concentration level, mirPS-hHFCs strongly expressed Oct3 / 4, Sox2, Nanog, and other standard human embryonic stem cell (hES) markers (FIG. 4A). In microarray analysis of total gene expression, about half of the transcriptome changes from a hHFC somatic pattern to an hES-like expression pattern and is higher than 93% with H1 / H9 cells (> 93%) It was further shown to have similarity (FIG. 5A, Example 8). Demethylation of total genomic DNA, the first sign of somatic cell reprogramming (SCR) initiation, can be clearly measured in these mirPS-hHFCs, and the pattern of demethylation in H1 / H9 cells The same (FIGS. 5B and 5C, Example 9). In addition, each mirPS-hHFC cell grows into a single embryoid-like colony, and the cell division rate of 20-24 hours per cycle is consistent with the anti-proliferative effect of mir-302 (Figure 3C). ). We find that these mirPS-hHFCs are pluripotent because they form teratoid tissue cysts only in the uterus and abdominal cavity of pseudopregnant immunodeficient SCID-beige mice Special attention was paid to the lack of tumoregenetic. These teratoid cysts include a variety of tissues derived from three embryonic germ layer tissues: ectoderm, mesoderm, and endoderm (FIG. 5D, Example 10). In addition, when mirPS-hHFCs were xenografted into normal male mice, mirPS-hHFCs were assimilated into the surrounding tissues and exhibited similar tissue markers. This also indicated that mir-302 could be used to heal damaged cells (FIG. 4B). In summary, mir-302 suggests that somatic cell hHFCs can be reprogrammed into hES-like iPS cells (induced pluripotent stem cells). Transcription factors such as Oct3 / 4 and Sox2 are important for the expression of mir-302 (Marson et al., 2008; Card et al., 2008), and mir-302 replaces Oct3 / 4-Sox2 somatic cell reprogramming (SCR) may be induced.

Mir-302に誘導されるSCRと細胞周期の減衰と平行に行われることは、mir-302の濃度によって決まる。我々は、mir-302の濃度がヒト胚性幹細胞H1/H9における濃度の1.3倍を超えると、それらはほぼ同時に起こることを発見したことから、この特殊な濃度は前記2つの事象を開始させる最小閾値であることを示した。過去の実験では、単一のmir-302メンバー、又はH1/H9細胞中の比較的低濃度に相当する濃度のmir-302を使用した場合、前記事象を誘発することができなかった。また、我々は比較的低濃度の5 μMドキシサイクリンにより誘導されたmir-302の濃度ではレポーター遺伝子の標的部位又は標的となるG1チェックポイント調節因子をサイレンシングできないことを証明した。自然の発育と比較して、桑実胚期(morula stage,32〜64細胞期)の前の胚性細胞はmirPS細胞の状況と相似な非常に遅い細胞周期速度を示している場合が多いが、このような細胞周期調節作用は胚盤胞由来の(blastocyst-derived)hES細胞では見つからなかった。これより、hES細胞質において比較的低濃度のmir-302では、標的となるG1チェックポイント調節因子及び発癌遺伝子をサイレンシングするのに足りないことが推測できる。これは、胚盤胞由来のhESはなぜ劇的な増殖能力及び腫瘍形成傾向を有する理由を解釈できるかもしれない。従って、本発明は幹細胞治療においてhES細胞の腫瘍形成能力(tumorigenecity)を低減させるためにも適用できる。   What happens in parallel with Mir-302 induced SCR and cell cycle decay depends on the concentration of mir-302. We have found that when the concentration of mir-302 exceeds 1.3 times that in human embryonic stem cells H1 / H9, they occur almost simultaneously, so this particular concentration is the minimum that initiates the two events. It was shown to be a threshold value. In previous experiments, the event could not be triggered when using a single mir-302 member or a concentration of mir-302 corresponding to a relatively low concentration in H1 / H9 cells. We also demonstrated that mir-302 concentrations induced by a relatively low concentration of 5 μM doxycycline cannot silence the reporter gene target site or target G1 checkpoint regulator. Compared to natural development, embryonic cells before the morula stage (32-64 cell stage) often show a very slow cell cycle rate similar to that of mirPS cells. Such cell cycle regulatory effects were not found in blastocyst-derived hES cells. From this, it can be inferred that mir-302 at a relatively low concentration in the hES cytoplasm is insufficient to silence target G1 checkpoint regulators and oncogenes. This may explain why blastocyst-derived hES has a dramatic ability to grow and a tendency to form tumors. Therefore, the present invention can also be applied to reduce the tumorigenicity of hES cells in stem cell therapy.

Mir-302が腫瘍形成能力を抑制するとともに、様々な腫瘍/癌細胞のアポトーシスを誘導する
mir-302は癌細胞のアポトーシス及び細胞周期の減衰を引き起こす機能を有することに鑑みて、我々はmir-302を汎用的ヒト腫瘍/癌細胞の治療薬として使用する可能性を引き続き検討した。我々の過去の研究では、黒色腫(melanoma)と前立腺癌細胞における可能性を既に示した(Lin氏ら,2008)が、現行の研究で、乳癌細胞MCF7、肝臓癌細胞Hep G2、及び胚性奇形腫細胞NTera-2における可能性をさらに試した。図6A-6Bに示すように、3種類の腫瘍/癌細胞はpTet-On-tTS-miR302sベクターによって形質移入され、且つ、10μMドキシサイクリンの刺激下で、全てが休眠mirPS細胞に再プログラムされ、且つ、胚様体様コロニー(embryoid body-like colonoes)を形成した。3種類の腫瘍/癌細胞の全てにおいて、該濃度水準のmir-302は顕著なアポトーシスも引き起こした(>95%)(図1F、実施例6)。さらに、フローサイトメトリーによって、細胞周期の各時期のDNA含有量を分析した結果、全てのmirPS細胞中の有糸分裂細胞クラスターが著しく減少したことを示した(図6C、実施例7)。有糸分裂細胞クラスター(M期)はmirPS-MCF7細胞中では49%±3%から11%±2%まで78%低減し、mirPS-HepG2細胞中では46%±4%から17%±2%まで63%低減し、mirPS-NTera2細胞中では50%±6%から19%±4%まで62%低減した。逆に、休止/休眠の細胞クラスター(G0/G1期)は、mirPS-MCF7、mirPS-HepG2及びmirPS-NTera2細胞では、mirPS-MCF7細胞中では41%±4%から74%±5%まで、mirPS-HepG2細胞中では43%±3%から71%±4%まで、mirPS-NTera2細胞中では40%±7%から69%±8%まで、それぞれ80%、65%及び72%増加した。これらの結果は、mir-302がこれらの腫瘍/癌細胞の速い細胞周期速度を有効的に低減し、顕著なアポトーシスを誘発することができたことを示唆している。
Mir-302 suppresses tumorigenic potential and induces apoptosis of various tumor / cancer cells
In view of mir-302's ability to induce cancer cell apoptosis and cell cycle decay, we continued to explore the possibility of using mir-302 as a versatile human tumor / cancer cell therapeutic. Our previous studies have already shown potential in melanoma and prostate cancer cells (Lin et al., 2008), but current studies show that breast cancer cells MCF7, liver cancer cells Hep G2, and embryonic The possibility in the teratoma cell NTera-2 was further tested. As shown in FIGS. 6A-6B, three tumor / cancer cells were transfected with the pTet-On-tTS-miR302s vector and all were reprogrammed into dormant mirPS cells under stimulation with 10 μM doxycycline, and Embryoid body-like colonoes were formed. In all three tumor / cancer cells, the concentration level of mir-302 also caused significant apoptosis (> 95%) (FIG. 1F, Example 6). Furthermore, as a result of analyzing the DNA content at each stage of the cell cycle by flow cytometry, it was shown that the mitotic cell cluster in all mirPS cells was significantly reduced (FIG. 6C, Example 7). Mitotic cell cluster (M phase) is reduced by 78% from 49% ± 3% to 11% ± 2% in mirPS-MCF7 cells, and from 46% ± 4% to 17% ± 2% in mirPS-HepG2 cells In mirPS-NTera2 cells, there was a 62% reduction from 50% ± 6% to 19% ± 4%. Conversely, the resting / dormant cell cluster (G0 / G1 phase) is from 41% ± 4% to 74% ± 5% in mirPS-MCF7 cells in mirPS-MCF7, mirPS-HepG2 and mirPS-NTera2 cells, There was an increase of 80%, 65% and 72% in mirPS-HepG2 cells from 43% ± 3% to 71% ± 4% and in mirPS-NTera2 cells from 40% ± 7% to 69% ± 8%, respectively. These results suggest that mir-302 could effectively reduce the fast cell cycle rate of these tumor / cancer cells and induce significant apoptosis.

細胞侵入試験(Matrigelチャンバーを使用)及び細胞接着試験(細胞がヒト骨髄内皮細胞(hBMEC)の単細胞層に接着する)などのインビトロでの腫瘍形成能力試験(In vitro tumorigenecity assays)では、mir-302が抗増殖特性を有するほか、さらに2種類の抗腫瘍形成の効果も示された。細胞侵入試験(Cell invasion assay)は、全ての3種類の休眠mirPS-腫瘍/癌細胞がその移動能を失ったが(<1%まで低下)、本来の腫瘍/癌細胞がより高い栄養物が補充された区画エリアに強引的に侵入し、MCF7細胞では9%±3%以上の、Hep G2細胞では16%±4%の、NTera-2細胞では3%±2%の細胞クラスターを占めることを示した(図6D、実施例11)。細胞接着試験(Cell adhesion assay)も一貫してこれらのmirPS-腫瘍/癌細胞がhBMEC単細胞層に接着できないことを示したが、本来のMCF7、Hep G2細胞が50分間の培養を経た後、そのうちのかなりの細胞クラスター(MCF7 7%±3%、Hep G2 20%±2%)は速やかにhBMEC単細胞層に転移した(図6E、実施例12)。総括すれば、これまで全ての発見は、mir-302がヒト腫瘍抑制因子であり、細胞の速い成長を減速させ、腫瘍/癌細胞のアポトーシスを誘発でき、腫瘍/癌細胞の侵入(invasion)及び転移(metastasis)を抑制できることを、再びに強く示した。最も重要なのは、このmir-302の新規な機能は、悪性の皮膚癌(Colo-829)、前立腺癌(PC-3)、乳癌(MCF7)、及び肝臓癌(HepG2)に限らない多様なヒト腫瘍/癌に対抗でき、且つ奇形腫(NTera-2)に様々な異なる組織が含まれる観点から、各種の腫瘍に対する汎用的な治療を提供できる。   In vitro tumorigenecity assays, such as cell invasion tests (using Matrigel chambers) and cell adhesion tests (cells adhere to a single cell layer of human bone marrow endothelial cells (hBMEC)), mir-302 Have anti-proliferative properties and two other anti-tumor effects. Cell invasion assay showed that all three dormant mirPS-tumor / cancer cells lost their ability to migrate (reduced to <1%), but the original tumor / cancer cells had higher nutrients. Forcibly invade the supplemented compartment area and occupy more than 9% ± 3% in MCF7 cells, 16% ± 4% in Hep G2 cells, and 3% ± 2% cell clusters in NTera-2 cells (FIG. 6D, Example 11). Cell adhesion assay consistently showed that these mirPS-tumor / cancer cells could not adhere to the hBMEC single cell layer, but after the original MCF7 and Hep G2 cells had been cultured for 50 minutes, A significant number of cell clusters (MCF7 7% ± 3%, Hep G2 20% ± 2%) rapidly transferred to the hBMEC single cell layer (FIG. 6E, Example 12). In summary, all findings so far show that mir-302 is a human tumor suppressor and can slow down rapid cell growth, induce tumor / cancer cell apoptosis, tumor / cancer cell invasion and Again, it was strongly shown that metastasis can be suppressed. Most importantly, this novel function of mir-302 is a diverse human tumor not limited to malignant skin cancer (Colo-829), prostate cancer (PC-3), breast cancer (MCF7), and liver cancer (HepG2) / Can provide general-purpose treatment for various types of tumors from the viewpoint of being able to combat cancer and containing various different tissues in teratomas (NTera-2).

Mir-302媒介の抗増殖機能は、CDK2、cyclin-D1/D2、及びBMI-1に対する共抑制によって達成される
mir-302とその標的となるG1チェックポイント調節因子との間の実際の相互作用を確認するために、我々はルシフェラーゼの3'末端非翻訳領域レポーター遺伝子(luciferase 3'UTR region reporter)試験を行った(図7A、実施例15)。その結果、異なる濃度のmir-302による処理は、サイクリン依存性キナーゼ2 (CDK2)、サイクリンD1/D2 (cyclins-D1/D2)とBMI-1ポリコームリングフィンガー発癌遺伝子(BMI1 polycomb ring finger oncogene)を含む標的となるG1チェックポイント調節因子に対して、大きく異なる抑制効果を引き起こすこととなった。10 μMドキシサイクリンの存在下で、mir-302はCDK2、cyclins D1/D2、及びBMI-1転写物の標的部位に効果的に結合し、80%より多く(>80%)のレポータールシフェラーゼの発現をサイレンシングすることに成功した(図7B、実施例15)。mirPS細胞中で真の標的遺伝子に対するMir-302の抑制効果をウェスタンブロット分析法によって確認した結果は、ルシフェラーゼの3'末端非翻訳領域レポーター遺伝子試験(図7C、実施例5)による結果と一致する。これに反して、5 μMのドキシサイクリンにより誘導されるmir-302の比較的少量の発現では、レポーター遺伝子の標的部位、又はサイクリンD2以外の標的となるG1チェックポイント調節因子のいずれに対しても顕著なサイレンシング効果を誘発できない(図7B及び7D)。これはmir-302発現の用量依存性(dose-dependent manner)及びmir-302が該用量依存性に基づいて細胞周期速度を微調整する能力を示している。哺乳動物細胞周期では、G1−S期の移行は通常、代償性の2つのサイクリン−サイクリン依存性キナーゼ複合体(cyclin−CDK complexes)であるcyclin-D−CDK4/6及びcyclin-E−CDK2によって制御される(Berthet氏ら,2006)。我々は、高濃度のmir-302がCDK2及びcyclins D1/D2に対する共抑制を通じて2つの複合体を失活させることで、G1−S期移行を制御する2つの経路を阻害するとともに、再プログラムされたmirPS細胞中の細胞周期速度を低下することを発見した。hHFCs及びmirPS細胞において、cyclin D3の有限な発現量は、mirPS細胞におけるcyclins D1/D2損失の代償に及ばない。
Mir-302-mediated antiproliferative function is achieved by co-suppression against CDK2, cyclin-D1 / D2, and BMI-1
To confirm the actual interaction between mir-302 and its target G1 checkpoint regulator, we conducted a luciferase 3'UTR region reporter test. (FIG. 7A, Example 15). As a result, treatment with different concentrations of mir-302 resulted in cyclin-dependent kinase 2 (CDK2), cyclin D1 / D2 (cyclins-D1 / D2), and BMI-1 polycomb ring finger oncogene. The target G1 checkpoint regulators that were included caused significantly different inhibitory effects. In the presence of 10 μM doxycycline, mir-302 binds effectively to the target sites of CDK2, cyclins D1 / D2, and BMI-1 transcripts, resulting in greater than 80% (> 80%) reporter luciferase expression. Silencing was successful (FIG. 7B, Example 15). The results of Western blot analysis confirming the inhibitory effect of Mir-302 on the true target gene in mirPS cells is consistent with the results of the luciferase 3'-terminal untranslated region reporter gene test (Figure 7C, Example 5) . In contrast, the relatively small expression of mir-302 induced by 5 μM doxycycline is prominent for either the reporter gene target site or a target G1 checkpoint regulator other than cyclin D2. No silencing effect can be induced (FIGS. 7B and 7D). This indicates a dose-dependent manner of mir-302 expression and the ability of mir-302 to fine tune cell cycle rate based on the dose dependency. In the mammalian cell cycle, the G1-S phase transition is usually driven by cyclin-D-CDK4 / 6 and cyclin-E-CDK2, two compensatory cyclin-cyclin-dependent kinase complexes (cyclin-CDK complexes). Controlled (Berthet et al., 2006). We reprogrammed, while high concentrations of mir-302 inhibit two pathways controlling G1-S transition by inactivating the two complexes through co-suppression against CDK2 and cyclins D1 / D2. It was found to reduce the cell cycle rate in mirPS cells. In hHFCs and mirPS cells, the finite expression level of cyclin D3 does not compensate for the loss of cyclins D1 / D2 in mirPS cells.

我々は、BMI-1のサイレンシングに伴って、p16Ink4a及びp14Arfの発現は微増する(hHFCsにおける上昇比率はそれぞれ63%±17%と57%±13%である)ことをさらに検知したが、p21Cip1の発現の変化は見られなかった(図7C)。発癌性の癌症幹細胞(oncogenic cancer stem cell)マーカーであるBMI-1の欠乏は、p16Ink4a及びp14Arfなどの腫瘍抑制因子の活性を増加させることによって、G1−S期移行を抑制する(Jacobs氏ら,1999)。このような状況では、16Ink4aは、cyclin-Dに依存するCDK4/6 (cyclin-D-dependent CDK4/6)が網膜芽細胞腫タンパク質(retinoblastoma protein,Rb)をリン酸化する活性を直接抑制することで、RbがS期に入るために必要なE2Fを放出することを防止し、さらにE2F依存性転写(E2F-dependent transcription)を行う(Parry氏ら,1995;Quelle氏ら,1995)。また、p14ArfはHDM2とp53との結合を防止しながら、G1期の停止又はアポトーシスの役割を担うp53依存性転写(p53-dependent transcription)を許容する(Kamijo氏ら,1997)。しかし、現在知られている限りでは、胚性幹細胞はcyclin-D依存性のCDK(cyclin-D-dependent CDK)による調節を受けない(Burdon氏ら,2002;Jirmanova氏ら,2002;Stead氏ら,2002)ことから、hES細胞の細胞周期調節については、CDK2はG1−S期移行を誘発するために主要な決定因子であると認知されている。そのため、CDK2のサイレンシングがmirPS細胞のG1期の停止(G1-arrest)に最も影響を与える可能性が大きく、cyclin-DとBMI-1の共抑制及びp16Ink4aとp14Arfの共活性化は、腫瘍の生成シグナルにより誘発される(tumorigenetic signal-induced)細胞増殖を付加的に抑制する。また、cyclin-Dの損失及びp16Ink4aの活性化は、胚性幹細胞においてcyclin-D依存性(cyclin-D−dependent)のCDKの活性不足についても解釈できる。   We further detected that p16Ink4a and p14Arf expression increased slightly with BMI-1 silencing (increase rates in hHFCs were 63% ± 17% and 57% ± 13%, respectively), but p21Cip1 There was no change in the expression of (Fig. 7C). The deficiency of BMI-1, an oncogenic cancer stem cell marker, suppresses the G1-S phase transition by increasing the activity of tumor suppressors such as p16Ink4a and p14Arf (Jacobs et al., 1999). In this situation, 16Ink4a directly inhibits the activity of cyclin-D-dependent CDK4 / 6 (cyclin-D-dependent CDK4 / 6) to phosphorylate retinoblastoma protein (Rb). Thus, Rb is prevented from releasing E2F necessary for entering S phase, and further, E2F-dependent transcription is performed (Parry et al., 1995; Quelle et al., 1995). P14Arf also permits p53-dependent transcription (Kamijo et al., 1997), which plays a role in G1 arrest or apoptosis, while preventing the binding of HDM2 to p53. However, as far as is known, embryonic stem cells are not regulated by cyclin-D-dependent CDK (Burdon et al., 2002; Jirmanova et al., 2002; Stead et al. , 2002), it is recognized that CDK2 is a major determinant for inducing the G1-S transition in the cell cycle regulation of hES cells. Therefore, CDK2 silencing is most likely to affect the G1 arrest of mirPS cells (G1-arrest) .Co-suppression of cyclin-D and BMI-1 and co-activation of p16Ink4a and p14Arf It additionally suppresses cell growth induced by tumorigenetic signal-induced. Moreover, the loss of cyclin-D and the activation of p16Ink4a can also be interpreted as the lack of cyclin-D-dependent CDK activity in embryonic stem cells.

従って、マイクロリボ核酸(miRNA)と標的遺伝子との相互作用の厳密度はマイクロリボ核酸本来の機能を決定できる。異なる細胞条件によって、マイクロリボ核酸は遺伝子標的の異なる嗜好を表す。本発明はその重要なディテールを発見するとともに、mir-302がヒトとマウス細胞における機能が大いに異なることを初めて開示した。mir-302は、ヒト細胞において、CDK2、cyclins D1/D2、及びBMI-1を標的として強く狙うが、興味深いことに、p21Cip1が含まれていない。マウスp21Cip1と違って、ヒトp21Cip1にはmir-302の標的部位がいずれも含まれていない。この遺伝子標的の相違は両者の細胞周期調節における重要な分岐(schism)を招いた。マウス胚性幹細胞(mES)において、mir-302はp21Cip1をサイレンシングするとともに、腫瘍様(tumor-like)の細胞増殖を促進する(Wang氏ら,2008;Judson、2009)が、ヒトmirPS細胞中では、p21Cip1の発現が維持されるとともに、比較的遅い細胞増殖と比較的低い腫瘍形成能力をもたらす。また、マウスのBMI-1も、適切な標的部位を欠けているためmir-302の標的遺伝子とならない。我々は、mirPS細胞において、ヒトBMI-1のサイレンシングは、p16Ink4a/p14ARFの発現をわずかに刺激し、細胞増殖を減弱させるが、一方、mir-302はマウスBMI-1をサイレンシングすることによって、マウス細胞において同様な効果を引き起こすことができないことを開示した。mirPS細胞において、p16Ink4a/p14ARFの発現が増加し、p21Cip1が影響を受けないことから、ヒトmirPS細胞における抗増殖効果及び抗腫瘍形成効果はcyclin-E−CDK2及びcyclin-D−CDK4/6を共抑制する経路以外、p16Ink4a−Rb及び/又はp14/19ARF−p53経路を通じて発揮する可能性が最も大きいと理解されるべきである。Mir-302のヒト及びマウス遺伝子を標的とする嗜好における顕著な違いは、両者の細胞周期調節機構に根本的な相違があることを示唆している。   Therefore, the stringency of the interaction between the microribonucleic acid (miRNA) and the target gene can determine the original function of the microribonucleic acid. Due to different cellular conditions, microribonucleic acids represent different preferences of gene targets. The present invention has discovered its important details and has disclosed for the first time that mir-302 has very different functions in human and mouse cells. mir-302 strongly targets CDK2, cyclins D1 / D2 and BMI-1 in human cells, but interestingly it does not contain p21Cip1. Unlike mouse p21Cip1, human p21Cip1 does not contain any of the mir-302 target sites. This difference in gene target led to an important schism in the cell cycle regulation of both. In mouse embryonic stem cells (mES), mir-302 silences p21Cip1 and promotes tumor-like cell proliferation (Wang et al., 2008; Judson, 2009), but in human mirPS cells In which p21Cip1 expression is maintained, leading to relatively slow cell growth and relatively low tumorigenicity. In addition, mouse BMI-1 is also not a target gene for mir-302 because it lacks an appropriate target site. We found that silencing of human BMI-1 slightly stimulates p16Ink4a / p14ARF expression and attenuates cell proliferation in mirPS cells, whereas mir-302 silences murine BMI-1 Disclosed that similar effects cannot be induced in mouse cells. In mirPS cells, p16Ink4a / p14ARF expression increases and p21Cip1 is not affected. It should be understood that it is most likely to exert through the p16Ink4a-Rb and / or p14 / 19ARF-p53 pathway other than the repressive pathway. The striking differences in the preference of Mir-302 targeting human and mouse genes suggest that there is a fundamental difference in their cell cycle regulatory mechanisms.

Mir-302の処理は幹細胞の多能性を変えずにインビボでの腫瘍細胞の成長を90%よりも多く減少させる
我々は、mir-302の腫瘍抑制機能及びその正常と腫瘍/癌細胞との間における異なる作用を確認した後、次に8週齢の雄性胸腺欠損マウス(BALB/c-nu/nu種)のインビボNTera2由来の奇形腫を治療する薬物としてmir-302が使用できるか否かの試験を行った(実施例13)。腫瘍Tera-2細胞株(neoplastic Tera-2,NTera-2)は多能性ヒト胚性奇形腫細胞株(human embryonalteratocarcinoma cell line)であって、インビボで多種の原始的体細胞組織(primitive somatic tissue)、特に原始的腺組織及び原始的神経組織に分化することができる(Andrews氏ら,1984)。その多能性のため、NTera-2由来の奇形腫はインビボでの様々な腫瘍を治療するモデルになることができる。薬剤の投与では、我々はインサイチュー(in situ)注射によってポリエチレンイミン(polyethylenimine,PEI)で調製されたpCMV-miR302s発現ベクターを腫瘍にできるだけ近い部位に注射した。pCMV-miR302sベクターはテトラサイクリン応答要素により制御される(TRE-controlled)CMVプロモーターを一般のCMVプロモーターに変えることで構成されたが(実施例2)、DNAメチル化のため、pCMV-miR302sのヒト細胞における発現は1ヶ月くらい期間に続く。上限値の10μg/マウス体重(g)(1回の注射の最大量)のpCMV-miR302sベクターを注射した後、マウスに疾患又は悪液質(cachexia)の徴候が観察されなかったため、この方法の安全性が証明された。組織学的検査においても、脳、心臓、肺、肝臓、腎臓、及び脾臓に組織損傷(lesion)が検出されなかったことが示された。
Treatment of Mir-302 reduces tumor cell growth in vivo by more than 90% without altering stem cell pluripotency. Whether mir-302 can be used as a drug to treat in vivo NTera2-derived teratomas in 8-week-old male athymic mice (BALB / c-nu / nu species) (Example 13). The tumor Tera-2 cell line (neoplastic Tera-2, NTera-2) is a pluripotent human embryonal teratocarcinoma cell line, which is a variety of primitive somatic tissue in vivo. ), In particular, can be differentiated into primitive glandular tissue and primitive neural tissue (Andrews et al., 1984). Because of its pluripotency, NTera-2 derived teratomas can serve as models for treating various tumors in vivo. For drug administration, we injected pCMV-miR302s expression vector prepared with polyethylenimine (PEI) by in situ injection as close as possible to the tumor. The pCMV-miR302s vector was constructed by changing the CMV promoter controlled by a tetracycline response element (TRE-controlled) to a common CMV promoter (Example 2), but for DNA methylation, human cells of pCMV-miR302s The onset lasts for about a month. After injection of the pCMV-miR302s vector with an upper limit of 10 μg / mouse body weight (g) (maximum amount of a single injection), no signs of disease or cachexia were observed in the mice. Safety has been proven. Histological examination also showed that no tissue damage was detected in the brain, heart, lung, liver, kidney, and spleen.

本発明の実施例では、2 μg/マウス体重(g)のpCMV-miR302sで5回の処理(3日置きに処理する)を行ったところ、奇形腫の成長に対して顕著な抑制作用があることを見出した。図8A(実施例13)に示すように、pCMV-miR302sベクターで処理した後、NTera2由来の奇形腫の平均サイズ(11±5mm3、n=6)は未処理のグループ(104±23mm3,n=4)と比較して、89%より多く(>89%)減少した。これに反して、PEIで調製した等量のアンチセンス-mir-302d(antisense-mir-302d)発現ベクター(pCMV-miR302d*)の投与は、奇形腫のサイズを本来の140%(250±73mm3,n=3)に増大させた。以上の結果により、本発明はNTera-2細胞が中程度のmir-302を発現することを発見した(図8B)。ノーザンブロット分析の結果も、これらの異なる処理を受けた奇形腫細胞において、mir-302の発現は腫瘍の大きさ(図8B)と負の相関関係であることを示し、つまり、mir-302の発現を調節することでインビボの奇形腫の成長を有効に制御することができることを示唆している。過去のインビトロ(in vitro)での発見を証明するために、我々はウェスタンブロット分析を行ってmir-302で処理した奇形腫において、G1チェックポイント調節因子CDK2−cyclins-D1/D2−BMI-1の共抑制及びコア再プログラム因子Oct3/4−Sox2−Nanogの共活性化を確認した(図8B)。免疫組織化学(immunochemical,IHC)染色法で奇形腫組織におけるこれらのタンパク質を分析したところ、同様な結果が証明された(図8C、実施例14)。最も注目すべきなのは、我々は自然の多能分化能に影響せずにmir-302が奇形腫細胞の成長を抑制できることを発見した。このことから、高濃度のmir-302が腫瘍抑制因子と再プログラム因子との両役を担うことも示唆した。mir-302の二重機能及びインビトロとインビボで(in vitro,in vivo)得られた一致した結果に基づき、我々は、インビトロで発見されたmir-302の抗増殖機構はインビボの奇形腫成長の抑制に適用することができ、そのため、各種の腫瘍に対して治療法としての可能性があると推測した。 In the Examples of the present invention, when treated 5 times (treated every 3 days) with 2 μg / mouse body weight (g) of pCMV-miR302s, there is a remarkable inhibitory effect on the growth of teratomas. I found out. As shown in FIG. 8A (Example 13), after treatment with the pCMV-miR302s vector, the average size of NTera2-derived teratomas (11 ± 5 mm 3 , n = 6) is untreated (104 ± 23 mm 3 , Compared with n = 4), it decreased more than 89% (> 89%). In contrast, administration of an equal amount of antisense-mir-302d (antisense-mir-302d) expression vector (pCMV-miR302d *) prepared with PEI reduced the size of the teratomas to the original 140% (250 ± 73 mm). 3 and n = 3). Based on the above results, the present invention found that NTera-2 cells expressed moderate mir-302 (FIG. 8B). The results of Northern blot analysis also showed that in these differently treated teratomas cells, mir-302 expression was negatively correlated with tumor size (Figure 8B), ie, mir-302 This suggests that modulating the expression can effectively control teratoma growth in vivo. To verify past in vitro findings, we performed Western blot analysis in teratomas treated with mir-302 in the G1 checkpoint regulator CDK2-cyclins-D1 / D2-BMI-1 And co-activation of the core reprogramming factor Oct3 / 4-Sox2-Nanog was confirmed (FIG. 8B). Similar results were demonstrated when these proteins in teratomas were analyzed by immunochemical (IHC) staining (FIG. 8C, Example 14). Most notably, we have found that mir-302 can inhibit teratoma cell growth without affecting natural pluripotency. This suggests that high concentration of mir-302 plays both role of tumor suppressor and reprogramming factor. Based on the dual function of mir-302 and the consistent results obtained in vitro and in vivo, we found that the anti-proliferative mechanism of mir-302 discovered in vitro is responsible for teratoma growth in vivo. It can be applied to the suppression, so it was speculated that there is a possibility of treatment for various tumors.

Mir-302がヒト上皮初代培養細胞(hpESC)、ヒト前立腺癌細胞(PC3)及びヒト黒色腫細胞Colo-829(Colo)を抑制する
我々は、試験したhpESC、PC3及びColo細胞においてmir-302の標的となる遺伝子を形質移入によってサイレンシングするために、連結したmir-302a−mir-302b−mir-302c−mir-302dであるpre-miRNAクラスター(SEQ.ID.NOs.9〜16)又は手動で再設計したpre-mir-302などの模倣体(例えば、5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3'(SEQ.ID.NO.3)を含むヘアピン状の配列)を含む一連のmir-302の構成を設計して試験した。Mir-302a、mir-302b、mir-302c及びmir-302dの成熟配列はそれぞれ、5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUUGG UGA-3' (SEQ.ID.NO.71)、5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUUAG UAG-3' (SEQ.ID.NO.72)、5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUCAG UGG-3' (SEQ.ID.NO.73)及び5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUGAG UGU-3' (SEQ.ID.NO.74)である。注意すべきなのは、これらの相同のmir-302様の遺伝子サイレンシングエフェクターは、5'末端領域にある最初の17個のヌクレオチドが高い保存性(100%相同性)、即ち配列5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3'(SEQ.ID.NO.3)を共有している。これらのmir-302の相同配列において、ウラシル(U)の代わりにチミン(T)を用いてもよい。
Mir-302 inhibits human epithelial primary culture cells (hpESC), human prostate cancer cells (PC3) and human melanoma cells Colo-829 (Colo) . To silence the targeted gene by transfection, the linked mir-302a-mir-302b-mir-302c-mir-302d pre-miRNA cluster (SEQ.ID.NOs.9-16) or manually A series of mir-302 configurations, including mimics such as pre-mir-302 redesigned in (e.g., a hairpin-like sequence containing 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3 '(SEQ.ID.NO.3)). Designed and tested. The mature sequences of Mir-302a, mir-302b, mir-302c and mir-302d are respectively 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUUGG UGA-3 '(SEQ.ID.NO.71), 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUUAG UAG-3' ( SEQ.ID.NO.72), 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUCAG UGG-3 '(SEQ.ID.NO.73) and 5'-UAAGUGCUUC CAUGUUUGAG UGU-3' (SEQ.ID.NO.74). It should be noted that these homologous mir-302-like gene silencing effectors are highly conserved (100% homology) in the first 17 nucleotides in the 5 ′ end region, ie the sequence 5′-UAAGUGCUUC CAUGUUU. -3 '(SEQ.ID.NO.3) is shared. In these mir-302 homologous sequences, thymine (T) may be used instead of uracil (U).

これらの実験において、我々は、hpESC及びPC3細胞にmir-302a-mir-302b-mir-302c-mir-302dのpre-miRNAクラスターを、PC3細胞に再設計したmir-302相同体(SEQ.ID.NO.75)をそれぞれ形質移入した。これらのmir-302の形質移入後、全ての細胞株はその細胞形態(下図)が紡錘形又はアメーバ状からより丸い外形に転換するが、これは細胞が細胞移動能を失う可能性があり、且つ幹細胞の成長と相似する極めて遅い細胞複製速度を有することを示唆している(図12A〜12C)。異なる細胞周期段階(x軸)のDNA含有量(y軸)を示すフローサイトメトリー分析(上図)では、有糸分裂細胞集団が67%以上減少し、mir-302形質移入細胞の遅い細胞増殖速度が確認されたが、細胞集団の数は各細胞周期段階のDNA含有量によって示されている。1番目(左)と2番目(右)のピークはそれぞれ、被検細胞集団全体における休眠のG0/G1期と有糸分裂のM期の細胞集団数のレベルを示している。mir-302形質移入後、有糸分裂細胞集団数は、hpESC細胞では36.1%から10.9%に、PC3細胞では38.4%から12.6%に、またColo細胞では36.5%から11.5%に減少したが、空ベクター又はmir-gfpを含むpre-miRNAを発現するベクターで形質移入されたグループでは、形質移入後、細胞形態又は細胞増殖のいずれにおいても有意な変化はない。mir-gfpを含むpre-miRNAは、ヒト及びマウスの遺伝子と相同性がないホタルのEGFP遺伝子を標的とするために用いられる。これらの知見に基づき、我々は、mir-302相同体の導入遺伝子発現がヒト初代培養細胞及び癌細胞を幹細胞(ES)の形態及び複製速度のように形質転換できることを示しているが、これは以前のiPS細胞研究で観察された変化と相似している(Okita氏ら,(2007) Nature 448: 313-317; Wernig氏ら,(2007) Nature 448: 318-324)。   In these experiments, we used the mir-302 homologue (SEQ.ID.ID) to redesign the pre-miRNA cluster of mir-302a-mir-302b-mir-302c-mir-302d in hpESC and PC3 cells. .NO.75) were each transfected. After transfection of these mir-302, all cell lines change their cell morphology (below) from a spindle or amoeba shape to a more rounded shape, which can cause cells to lose their cell migration ability, and It suggests having a very slow cell replication rate similar to that of stem cells (FIGS. 12A-12C). Flow cytometric analysis showing the DNA content (y-axis) at different cell cycle stages (x-axis) (upper figure) shows a mitotic cell population decreased by more than 67% and slow cell growth of mir-302 transfected cells Although the rate was confirmed, the number of cell populations is indicated by the DNA content of each cell cycle stage. The first (left) and second (right) peaks indicate the level of the number of cell populations in the G0 / G1 phase of dormancy and the M phase of mitosis in the entire test cell population, respectively. After mir-302 transfection, the mitotic cell population decreased from 36.1% to 10.9% for hpESC cells, from 38.4% to 12.6% for PC3 cells, and from 36.5% to 11.5% for Colo cells, but empty. In groups transfected with a vector or a vector expressing a pre-miRNA containing mir-gfp, there is no significant change in either cell morphology or cell proliferation after transfection. Pre-miRNA containing mir-gfp is used to target firefly EGFP genes that are not homologous to human and mouse genes. Based on these findings, we show that transgene expression of mir-302 homologues can transform human primary cultured cells and cancer cells as stem cell (ES) morphology and replication rate, Similar to the changes observed in previous iPS cell studies (Okita et al. (2007) Nature 448: 313-317; Wernig et al. (2007) Nature 448: 318-324).

Mir-302がインビボで異種移植された高度悪性のヒト肝臓癌を低段階の良性状態に再プログラムする
遺伝子の蓄積突然変異のため、癌の進行過程は不可逆的であるとされている。しかし、本発明はマイクロリボ核酸mir-302の前駆体(pre-mir-302)の新規な機能、即ち高度悪性の癌/腫瘍を低段階に再プログラムして良性状態とすることを開示し、自発性の癌の退縮(Cancer regression)と呼ばれる稀な自然療癒過程に属する可能性もある。自発性の癌の退縮は発生率が約100,000名の癌患者中の1名で、非常に稀に発生する。本発明者は、pre-mir-302による治療で稀な癌の退縮の発生率を約90%に向上させることができることを発見した。図15に示すように、pre-mir-302などの模倣体(pro-mir-302)をSCID-beigeヌードマウスの異種移植された悪性のヒト肝腫瘍の治療薬として使用した結果、pro-mir-302薬が悪性腫瘍を728±328 mm3(未処理のブランク群、コントロール群C)から75±15 mm3(pro-mir-302による処理、グループT)に減少させたことに成功したことを示しており、平均腫瘍サイズの90%に近い減少率を示した。それに比べて、他の合成siRNAなどの模倣体(siRNA-302)による処理ではいかなる近似した治療効果も示さなかった。更なる組織学的試験(最右)では、pro-mir-302で処理された異種移植された悪性腫瘍のグループのみで正常肝小葉のような構造(黒い矢印で示す丸)が観察され、他の処理グループ又はコントロール群では観察されなかったことを示しており、再プログラム機構の発生により悪性の癌細胞性質を比較的正常の状態に回復させた(癌の逆転,cancer reversion)ことを証明した。この新規な再プログラム機構はmir-302の腫瘍抑制因子の機能と関連するかもしれない。この機構は複数のヒト発癌遺伝子を同時で特に標的としてサイレンシングを行い、且つ腫瘍のシグナル伝達経路の起動を解消/予防する。しかし、多能性Oct4陽性幹細胞の現れが確認されていなかったため、この再プログラム機構は以前報告されたmir-302の体細胞に対する再プログラム機能とは異なるかもしれない(Lin氏ら,2008と2011)。
Cancer progression is considered irreversible because of the accumulation mutation in the gene that reprograms highly malignant human liver cancer xenografted with Mir-302 to a low-grade benign state in vivo . However, the present invention discloses a novel function of the precursor of microribonucleic acid mir-302 (pre-mir-302), that is, reprogramming highly malignant cancer / tumor to a low stage to benign state, It may belong to a rare natural healing process called spontaneous cancer regression. Spontaneous cancer regression occurs very rarely in 1 of approximately 100,000 cancer patients. The inventor has discovered that treatment with pre-mir-302 can improve the incidence of rare cancer regression to about 90%. As shown in FIG. 15, mimics such as pre-mir-302 (pro-mir-302) were used as a therapeutic agent for malignant human liver tumors xenografted in SCID-beige nude mice. -302 drug successfully reduced malignancy from 728 ± 328 mm 3 (untreated blank, control group C) to 75 ± 15 mm 3 (treated with pro-mir-302, group T) With a reduction rate approaching 90% of the average tumor size. In contrast, treatment with other mimics such as synthetic siRNA (siRNA-302) did not show any approximate therapeutic effect. In a further histological study (rightmost), only a group of xenografted malignant tumors treated with pro-mir-302 showed a normal liver lobule-like structure (circles indicated by black arrows) This was not observed in the treatment group or control group, and it was proved that the reprogramming mechanism restored the malignant cancer cell properties to a relatively normal state (cancer reversion). . This novel reprogramming mechanism may be related to the function of mir-302 tumor suppressor. This mechanism silences multiple human oncogenes at the same time, particularly targeting them, and eliminates / prevents activation of tumor signaling pathways. However, this reprogramming mechanism may be different from the previously reported reprogramming function of mir-302 on somatic cells because the appearance of pluripotent Oct4-positive stem cells has not been confirmed (Lin et al., 2008 and 2011). ).

より詳細な組織学的試験では、pro-mir-302薬により高度(grade IV)の異種移植されたヒト肝臓癌細胞/腫瘍を比較的良性である低段階(grade IIより低い)状態に再プログラムすることに成功したことをさらに開示した。図16に示すように、処理された異種移植された癌(腫瘍)は中心静脈(CV)様及び門脈三管(PT)様の構造(黒い矢印で示す箇所)を有する典型的な肝小葉を形成することができ、正常の肝臓組織構造(上図)と高度に相似する。SCID-beigeヌードマウス体内の、未処理の、siRNAによる処理の、pro-mir-302による処理の異種移植されたヒト肝臓癌(腫瘍)と正常の肝臓組織とを比較して(図17)、未処理では(上図)、異種移植されたヒト肝臓癌(腫瘍)が、周囲の正常組織、例えば筋肉と血管に侵略的に侵入し、大規模の細胞-細胞及び癌-組織の融合構造を形成したことを発見し、その高度悪性及び転移を示した。siRNAなどの模倣体(siRNA-302)による処理では、異種移植された肝臓癌細胞/腫瘍(中上図)の悪性が著しく低下しなかった。その理由はsiRNA分子のインビボでの短い半減期にある可能性がある。それに反して、pro-mir-302(=pre-mir-302)による治療では、異種移植された癌細胞を正常肝細胞様の形態(未融合)に再プログラムしただけではなく、癌(細胞)の周囲の正常組織への侵入を抑制することに成功した(中下図)。正常肝臓組織(下図)と比較して、pro-mir-302で処理された悪性腫瘍では肝小葉様の構造、正常腺細胞様の配列、及び細胞-細胞と癌-組織の接合部位(黒い矢印)の非常に明らかな境界を示した。これは処理された癌(腫瘍)が比較的良性の状態になったことを証明した。次に6回以上のpro-mir-302を含む薬物による連続した治療により、全ての6つのサンプル中の異種移植された癌細胞/腫瘍が完全に解消された。   In more detailed histological studies, pro-mir-302 drug reprograms advanced (grade IV) xenografted human liver cancer cells / tumors to a relatively benign (lower than grade II) state Further disclosed that it was successful in doing. As shown in FIG. 16, the treated xenograft cancer (tumor) is a typical hepatic lobule with central vein (CV) -like and portal vein three-pipe (PT) -like structures (shown by black arrows). It is highly similar to normal liver tissue structure (above). Comparison of untreated, siRNA-treated, pro-mir-302-treated xenograft human liver cancer (tumor) with normal liver tissue in nude SCID-beige mice (Figure 17), Untreated (top), xenografted human liver cancer (tumor) invasively invades surrounding normal tissues, such as muscles and blood vessels, resulting in large cell-cell and cancer-tissue fusion structures. It was found to have formed and showed its high malignancy and metastasis. Treatment with mimetics such as siRNA (siRNA-302) did not significantly reduce the malignancy of xenografted liver cancer cells / tumors (middle panel). The reason may be the short half-life of the siRNA molecule in vivo. In contrast, treatment with pro-mir-302 (= pre-mir-302) not only reprogrammed xenografted cancer cells to a normal hepatocyte-like form (unfused), but also cancer (cells) We succeeded in suppressing the invasion of normal tissues around the (Fig. Compared with normal liver tissue (below), malignant tumors treated with pro-mir-302 have a hepatic lobule-like structure, normal glandular-like arrangement, and cell-cell and cancer-tissue junction (black arrow) Showed a very clear boundary. This proved that the treated cancer (tumor) became relatively benign. Subsequent treatment with drugs containing 6 or more pro-mir-302s completely resolved the xenografted cancer cells / tumors in all 6 samples.

Mir-302はテロメアを短縮させるのではなく、p16Ink4a/p14ARFの活性化によって、細胞老化(cell senescence)を誘発する
ヒト誘導多能性幹細胞(iPS)には老化を加速し、拡張を制限する問題があるという報告がある(Banito氏ら,2009;Feng氏ら,2010)。正常の成熟細胞は、有限数量の分裂を行い、最終的に複製老化(replective senescence)と呼ばれる静止状態(quiescence state)に至る。複製老化を回避した細胞は大抵腫瘍/癌細胞のような不死化細胞(immortal cells)となるため、複製老化は腫瘍/癌細胞の形成に対抗する正常の防御機構である。本発明では、我々は、mir-302はBMI-1を直接サイレンシングすることによって、p16Ink4a/p14ART関連の細胞周期調節を引き起こすことができることを発見した。他の研究では、BMI-1によってヒトテロメラーゼ逆転写酵素(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)の転写作用が活性化され、テロメラーゼの活性が高められることによって複製老化が回避されて、細胞寿命が増長されるとのことがさらに指摘された(Dimri氏ら,2002)。このことから、mir-302の過剰発現はmirPS細胞のhTERT随伴性老化(hTERT-associated senescence)を引き起こすことが分かる。これを解明するために、我々はテロメアリピート増幅プロトコル試験(telomeric repeat amplification protocol,TRAP)(実施例16)を行い、テロメラーゼの活性を測定した。図9Aに示すように、10 μMのドキシサイクリンで処理した全てのmirPS細胞は、意外にもその本来の腫瘍/癌細胞及びヒト幹細胞H1/H9細胞に相似し、強烈なテロメラーゼ活性を示した。また、ウェスタンブロット分析は、これらのmirPS細胞において、hTERTの発現は減少ではなく、増加したことが示された(図9B)。テロメラーゼPCR ELISA試験によって、テロメラーゼの相対活性が増加したことが証明された(図9C)。また、我々はmirPS細胞中のリジン特異的ヒストンデメチラーゼ(lysine-specific histone demethylase AOF2、又はKDM1/LSD1とも言う)及びヒストンデアセチラーゼ(histone deacetylase HDAC2)のサイレンシングもさらに検出できた(図9B)。過去の研究では、hTERT転写の抑制にAOF2が必要であり、AOF2とHDAC2の両者の欠乏がhTERTの過剰発現を引き起こすことは指摘された(Won氏ら,2002;Zhu氏ら,2008)。我々はまた、本発明において、AOF2とHDAC2はmir-302の強い標的であり、且つmirPS細胞中ではいずれもサイレンシングされたことを発見した(図10)。そのため、mirPS細胞中では、mir-302は実際にhTERT随伴性老化を誘発するのではなく、mirPS細胞のテロメラーゼの活性を増強させる。しかしながら、hTERT活性増大の効果はmir-302により引き起こされたBMI-1の抑制とp16Ink4a/p14ARFの活性化で中和され、mir-302細胞中で腫瘍/癌細胞の形成を防ぐバランスに達している。
Mir-302 does not shorten telomere but activates p16Ink4a / p14ARF to accelerate senescence and limit expansion in human induced pluripotent stem cells (iPS) that induce cell senescence (Banito et al., 2009; Feng et al., 2010). Normal mature cells undergo a finite number of divisions and eventually reach a quiescence state called replicative senescence. Since cells that have avoided replication senescence usually become immortal cells such as tumor / cancer cells, replication senescence is the normal defense mechanism against tumor / cancer cell formation. In the present invention, we have found that mir-302 can cause p16Ink4a / p14ART-related cell cycle regulation by directly silencing BMI-1. In other studies, BMI-1 activates the transcriptional action of human telomerase reverse transcriptase (hTERT), which increases telomerase activity to avoid replication senescence and increase cell life. It was further pointed out (Dimri et al., 2002). This indicates that overexpression of mir-302 causes hTERT-associated senescence of mirPS cells. To elucidate this, we performed a telomeric repeat amplification protocol (TRAP) (Example 16) and measured the activity of telomerase. As shown in FIG. 9A, all mirPS cells treated with 10 μM doxycycline surprisingly resemble their original tumor / cancer cells and human stem cells H1 / H9 cells and showed intense telomerase activity. Western blot analysis also showed that hTERT expression increased rather than decreased in these mirPS cells (FIG. 9B). Telomerase PCR ELISA test demonstrated increased relative activity of telomerase (FIG. 9C). In addition, we could further detect silencing of lysine-specific histone demethylase (lysine-specific histone demethylase AOF2 or KDM1 / LSD1) and histone deacetylase (histone deacetylase HDAC2) in mirPS cells (Figure 9B). ). Previous studies have indicated that AOF2 is required to repress hTERT transcription, and that deficiencies in both AOF2 and HDAC2 cause overexpression of hTERT (Won et al., 2002; Zhu et al., 2008). We have also found in the present invention that AOF2 and HDAC2 are strong targets of mir-302 and were both silenced in mirPS cells (FIG. 10). Therefore, in mirPS cells, mir-302 does not actually induce hTERT-associated senescence, but enhances mirPS cell telomerase activity. However, the effect of increasing hTERT activity is neutralized by the suppression of BMI-1 caused by mir-302 and the activation of p16Ink4a / p14ARF, reaching a balance that prevents the formation of tumor / cancer cells in mir-302 cells Yes.

要するに、本発明では癌症治療薬として新規な腫瘍抑制機能のあるmir-302を使用する。我々は、mir-302媒介の細胞周期調節は、G1チェックポイント調節因子の共抑制とCDK抑制因子の活性化との間の高度協調的な機構を含むことを発見した。G1−S進行中にいかなるミスを防ぐために、これらの事象は同時に起こる必要がある。細胞周期中のG0/G1期の静止が体細胞の再プログラム(SCR)の開始にとって極めて重要である。該休眠状態において、体細胞ゲノムが大量に脱メチル化され、且つ91%より多くの細胞トランスクリプトームがhES様の遺伝子発現パターンに再プログラムされる。我々は、mir-302とその標的遺伝子との間の相互作用を解明することによって、SCR期間におけるmir-302と関連する細胞周期調節の複雑な機構を認識することができた(図11)。我々の過去の研究では、mir-302はその標的となるエピジェネティック調節因子(epigenetic regulators)をサイレンシングする一方、Oct3/4−Sox2−Nanogの共発現を活性化させ、続いてこれらの再プログラム転写因子はSCRを引き起こすことを証明した(Lin氏ら,2008)。本発明はさらに、mir-302がSCR期間中にCDK2、cyclins D1/D2、及びBMI-1を同時にサイレンシングすることで、細胞分裂を減弱させることを率先的に明らかにした。細胞周期速度を適度に制御することは、SCR期間でよく活性化される発癌遺伝子の腫瘍形成能力を防止することにおいて生物学上の重要性を有している。このことについて、mir-302はCDK2及びcyclins D1/D2をサイレンシングするとともに、G1−S期移行を阻害する。同時に、BMI-1の抑制はp16Ink4aとp19Arfの腫瘍抑制因子の活性をさらに増大させる。これらの細胞周期経路の協調的な調節を介して、mir-302は細胞の腫瘍形成(tumorigenecity)へ悪化せずに、体細胞の再プログラム(SCR)の進行を開始させることができる。   In short, in the present invention, mir-302 having a novel tumor suppressor function is used as a cancer therapeutic agent. We have found that mir-302-mediated cell cycle regulation involves a highly coordinated mechanism between co-suppression of G1 checkpoint regulators and activation of CDK inhibitors. These events need to occur simultaneously to prevent any mistakes during G1-S progression. G0 / G1 quiescence during the cell cycle is crucial for the initiation of somatic cell reprogramming (SCR). In the dormant state, the somatic genome is massively demethylated and more than 91% of the cell transcriptome is reprogrammed to an hES-like gene expression pattern. We were able to recognize the complex mechanism of cell cycle regulation associated with mir-302 during SCR by elucidating the interaction between mir-302 and its target gene (Figure 11). In our past studies, mir-302 silenced its target epigenetic regulators while activating Oct3 / 4-Sox2-Nanog co-expression, followed by reprogramming these Transcription factors have been shown to cause SCR (Lin et al., 2008). The present invention further proactively demonstrated that mir-302 attenuates cell division by simultaneously silencing CDK2, cyclins D1 / D2, and BMI-1 during SCR. Moderate control of the cell cycle rate has biological significance in preventing the oncogenic ability of oncogenes that are well activated during the SCR period. In this regard, mir-302 silences CDK2 and cyclins D1 / D2 and inhibits G1-S phase transition. At the same time, inhibition of BMI-1 further increases the activity of p16Ink4a and p19Arf tumor suppressors. Through coordinated regulation of these cell cycle pathways, mir-302 can initiate the progression of somatic cell reprogramming (SCR) without deteriorating cellular tumorigenecity.

本発明は、少なくとも5つの正面的な革新がある。第1に、mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターは4つのコア再プログラム転写因子Oct−Sox2−Klf−c-Myc及びOct4−Sox2−Nanog−Lin28の全てを代替することで、ヒト細胞をhES様幹細胞に再プログラムすることができる。これらの再プログラム細胞は幹細胞治療法に有益である。第2に、mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターは小さいサイズ(約23個のリボヌクレオチドを含む)を有するため、このようなサイズの小さいmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターの発現ベクターは構造上でよりコンパクトであることで、インビボでの形質移入効率を向上させることができる。第3に、細胞内のナンセンス仲介減衰(NMD)システム及び誘導性の発現系はRNAと関連する細胞毒性を防止することができる。第4に、mir-302媒介のアポトーシスは腫瘍/癌細胞のみで起こり、正常ヒト細胞では起こらない。最後に、本発明はレトロウィルス/レンチウィルス感染の代わりに、ポリソーム(polysomal)、リポソーム(liposomal)、及び電気穿孔法による形質移入を用いて、mir-302を発現する核酸組成物を腫瘍/癌細胞に送達させることによって、安全性及びインビトロ(in vitro)とインビボ(in vivo)での治療におけるmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターの使用を確保する。総括すると、これらの革新はmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクター及び該mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを発現する組成物を使用することによって、腫瘍/癌を治療する可能性を示し、汎用的癌症治療薬物及び/又はワクチンに発展できる新規な設計を提供した。   The present invention has at least five frontier innovations. First, the mir-302-like gene silencing effector replaces all four core reprogramming transcription factors Oct-Sox2-Klf-c-Myc and Oct4-Sox2-Nanog-Lin28 to make human cells hES-like Can be reprogrammed into stem cells. These reprogrammed cells are useful for stem cell therapy. Second, since mir-302-like gene silencing effectors have a small size (including about 23 ribonucleotides), the expression vector for such a small mir-302-like gene silencing effector is structurally By being more compact, transfection efficiency in vivo can be improved. Third, intracellular nonsense-mediated decay (NMD) systems and inducible expression systems can prevent cytotoxicity associated with RNA. Fourth, mir-302 mediated apoptosis occurs only in tumor / cancer cells, not normal human cells. Finally, the present invention uses a transfection by polysomes, liposomes, and electroporation instead of retrovirus / lentivirus infection to transform a nucleic acid composition expressing mir-302 into tumor / cancer. Delivery to cells ensures safety and use of mir-302-like gene silencing effectors in in vitro and in vivo therapy. In summary, these innovations show the potential to treat tumors / cancers by using mir-302-like gene silencing effectors and compositions that express the mir-302-like gene silencing effectors, Provided a new design that could be developed into therapeutic drugs and / or vaccines.

A.定義
本発明をより理解しやすくするために、下記のように、幾つかの用語を定義する。
ヌクレオチド(Nucleotide):糖成分(五炭糖、pentose)、リン酸基(phosphate)及び窒素複素環塩基(nitrogenous heterocyclic base)を含む単分子のデオキシリボ核酸(DNA)又はリボ核酸(RNA)である。該塩基はグリコシド炭素(glycosidic carbon、該五炭糖の1'炭素)によって該糖成分と結合し、該塩基と糖の組み合わせがヌクレオシド(nucleoside)である。該五炭糖の3'末端や5'末端の位置に少なくとも1つのリン酸基が結合しているヌクレオシドはヌクレオチド(nucleotide)である。つまり、DNAとRNAは異なるヌクレオチド単位、即ちデオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチド単位でそれぞれ構成される。
A. Definitions In order to make the present invention easier to understand, several terms are defined as follows.
Nucleotide : A monomolecular deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleic acid (RNA) containing a sugar component (pentose), a phosphate group, and a nitrogenous heterocyclic base. The base is bound to the sugar component by glycoside carbon (1 'carbon of the pentose), and the combination of the base and sugar is a nucleoside. A nucleoside having at least one phosphate group bonded to the 3 ′ end or 5 ′ end of the pentose is a nucleotide. That is, DNA and RNA are composed of different nucleotide units, that is, deoxyribonucleotides and ribonucleotide units, respectively.

オリゴヌクレオチド(Oligonucleotide):2個以上、好ましくは3個以上、通常は10個以上のデオキシリボヌクレオチド(DNAs)又はリボヌクレオチド(RNAs)を含む分子である。長さが13個のヌクレオチドモノマーを超えるオリゴヌクレオチドはポリヌクレオチドとも呼ばれる。正確な長さは多くの要因によって決まり、さらに該オリゴヌクレオチドの最適な機能又は用途によって決まる。オリゴヌクレオチドは化学合成、DNA複製、RNA転写、逆転写、又はこれらの組み合わせを含むいかなる方法で生成してもよい。 Oligonucleotide : A molecule containing 2 or more, preferably 3 or more, and usually 10 or more deoxyribonucleotides (DNAs) or ribonucleotides (RNAs). Oligonucleotides that are longer than 13 nucleotide monomers in length are also called polynucleotides. The exact length depends on many factors, and further on the optimal function or use of the oligonucleotide. Oligonucleotides may be generated by any method including chemical synthesis, DNA replication, RNA transcription, reverse transcription, or a combination thereof.

ヌクレオチド類似体(Nucleotide Analog):プリン(purine)又はピリミジン(pyrimidine)ヌクレオチドであって、構造において、A(アデニン)、T(チミン)、G(グアニン)、C(シトシン)又はU(ウラシル)ヌクレオチドは異なるが、十分に類似しており、核酸分子中で正常のヌクレオチドと置換できる。 Nucleotide Analog : Purine or pyrimidine nucleotides in structure, A (adenine), T (thymine), G (guanine), C (cytosine) or U (uracil) nucleotides Are different but sufficiently similar that they can replace normal nucleotides in the nucleic acid molecule.

核酸組成物(Nucleic Acid Composition):1本鎖又は2本鎖分子構造の形式で存在するデオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、又はデオキシリボ核酸とリボ核酸との混合(DNA/RNA)のようなオリゴヌクレオチド(oligonucleotide)又はポリヌクレオチド(polynucleotide)を指す。 Nucleic Acid Composition : Deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), or a mixture of deoxyribonucleic acid and ribonucleic acid (DNA / RNA) present in the form of a single-stranded or double-stranded molecular structure Such an oligonucleotide or polynucleotide.

遺伝子(Gene):核酸組成物であって、そのヌクレオチド配列はRNA及び/又はポリペプチド(タンパク質)をコードする。遺伝子はRNA又はDNAのいずれであってもよい。遺伝子は非コード(non-coding)RNA、例えば小ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、リボソームRNA(rRNA)、運搬RNA(tRNA)、核小体低分子RNA(snoRNA)、核内低分子RNA(snRNA)及びこれらのRNA前駆体と誘導体をコードしてよい。一方、遺伝子はまた、タンパク質/ペプチド類の合成に必須のタンパク質コード(protein-coding)RNA、例えばメッセンジャーRNA(mRNA)及びそのRNA前駆体と誘導体をコードしてよい。幾つかの例において、タンパク質コードRNAは少なくとも1つのmiRNA又はshRNAの配列を含んでもよい。 Gene : A nucleic acid composition, the nucleotide sequence of which encodes RNA and / or polypeptide (protein). The gene may be either RNA or DNA. Genes are non-coding RNA, such as small hairpin RNA (shRNA), micro RNA (miRNA), ribosomal RNA (rRNA), transport RNA (tRNA), small nucleolar RNA (snoRNA), low nuclear It may encode molecular RNA (snRNA) and their RNA precursors and derivatives. On the other hand, the gene may also encode protein-coding RNA, such as messenger RNA (mRNA) and its RNA precursors and derivatives essential for the synthesis of proteins / peptides. In some examples, the protein-encoding RNA may comprise at least one miRNA or shRNA sequence.

一次リボ核酸転写物(Primary RNA Transcript):遺伝子により転写され、いかなるRNA処理又は修飾も施されていないRNA配列である。一次リボ核酸転写物には、mRNA、ヘテロ核RNA(hnRNA)、rRNA、tRNA、snoRNA、snRNAプレマイクロRNA、ウィルスRNA、及びこれらのRNA前駆体と誘導体が含まれる。 Primary RNA Transcript : An RNA sequence that has been transcribed by a gene and has not undergone any RNA treatment or modification. Primary ribonucleic acid transcripts include mRNA, heteronuclear RNA (hnRNA), rRNA, tRNA, snoRNA, snRNA pre-microRNA, viral RNA, and their RNA precursors and derivatives.

プレメッセンジャーリボ核酸(Precursor messenger RNA,pre-mRNA):真核細胞において、タンパク質をコードする遺伝子が転写(transcription)と呼ばれる細胞内機構によって、II型真核RNAポリメラーゼ(Pol-II)によって生成される一次RNA転写物(primary RNA transcript)である。プレメッセンジャーリボ核酸配列には、5'末端非翻訳領域(5'-untranslated region,5'-UTR)、3'末端非翻訳領域(3'-untranslated region,3-UTR)、エクソン(exon)及びイントロン(intron)が含まれる。 Premessor ribonucleic acid (Precursor messenger RNA, pre-mRNA) : In eukaryotic cells, a gene encoding a protein is produced by a type II eukaryotic RNA polymerase (Pol-II) by an intracellular mechanism called transcription. Primary RNA transcript. The pre-messenger ribonucleic acid sequence includes a 5 ′ terminal untranslated region (5′-untranslated region, 5′-UTR), a 3 ′ terminal untranslated region (3′-untranslated region, 3-UTR), an exon and Intron is included.

イントロン(Intron):非タンパク質読み枠をコードする遺伝子転写物配列の一部分又は複数の部分である。例えば、インフレームイントロン(in-frame intron)、5'末端非翻訳領域(5'-UTR)及び3'末端非翻訳領域(3'-UTR)である。 Intron : A portion or portions of a gene transcript sequence that encodes a non-protein reading frame. For example, in-frame intron, 5 ′ end untranslated region (5′-UTR) and 3 ′ end untranslated region (3′-UTR).

エクソン(Exon):タンパク質読み枠(cDNA)をコードする遺伝子転写物配列の一部分又は複数の部分である。該cDNAは、例えば、細胞遺伝子、増殖因子、インシュリン、抗体及びこれらの類似体/相同体と誘導体である。 Exon : A portion or portions of a gene transcript sequence that encodes a protein reading frame (cDNA). The cDNA is, for example, a cellular gene, growth factor, insulin, antibody, and analogs / homologs and derivatives thereof.

メッセンジャーリボ核酸(Messenger RNA,mRNA):プレメッセンジャーリボ核酸のエクソンから組み合わせてなる。プレメッセンジャーリボ核酸が細胞質内RNAスプライシング機構(intracellular RNA splicingmachineries,spliceosomes)によるイントロン除去後に形成されるとともに、ペプチド類/タンパク質合成においてタンパク質をコードするRNAとして機能する。mRNAがコードするペプチド類/タンパク質は酵素、増殖因子、インシュリン、抗体及びこれらの類似体/相同体と誘導体を含むが、これらに限定されない。 Messenger ribonucleic acid (Messenger RNA, mRNA) : A combination of exons of pre-messenger ribonucleic acid. A pre-messenger ribonucleic acid is formed after intron removal by an intracytoplasmic RNA splicing mechanism (intracellular RNA splicing machines, spliceosomes) and functions as a RNA encoding a protein in peptide / protein synthesis. Peptides / proteins encoded by mRNA include, but are not limited to, enzymes, growth factors, insulin, antibodies and analogs / homologs and derivatives thereof.

相補的デオキシリボ核酸(cDNA):mRNA配列と相補的な配列を有し、イントロン配列が全く含まれない1本鎖又は2本鎖デオキシリボ核酸(DNA)である。
センス核酸(Sense):配列順及び組成が相同なmRNAと同じ核酸分子である。符号「+」、「s」又は「sense」で該センス核酸構造形態を示す。
Complementary deoxyribonucleic acid (cDNA) : A single-stranded or double-stranded deoxyribonucleic acid (DNA) having a sequence complementary to an mRNA sequence and containing no intron sequence.
Sense nucleic acid (Sense) : A nucleic acid molecule having the same sequence and composition as mRNA. The symbol “+”, “s” or “sense” indicates the sense nucleic acid structural form.

アンチセンス核酸(Antisense):個々のmRNA分子と相補的な核酸分子である。符号「-」でこのアンチセンス核酸構造形態を示し、又は、「aDNA」又は「aRNA」のように、「a」もしくは「antisense」をDNA又はRNAの前に付けて示す。 Antisense nucleic acid : A nucleic acid molecule that is complementary to an individual mRNA molecule. The symbol "-" indicates this antisense nucleic acid structural form, or "a" or "antisense" is added in front of DNA or RNA, such as "aDNA" or "aRNA".

塩基対(Base Pair,bp):2本鎖DNA分子中のアデニン(adenine,A)とチミン(thymine,T)、又はシトシン(cytosine,C)とグアニン(guanine,G)のマッチ(partnership)である。RNAでは、チミン(thymine,T)の代わりにウラシル(uracil,U)となる。RNAでは、ウラシルはグアニンとマッチしてもよい。一般に、このマッチは水素結合(hydrogen bonding)を介して連結される。例として、センス核酸配列の「5'-A-T-C-G-U-3'」とそのアンチセンス核酸配列である「5'-A-C-G-A-T-3'」又は「5'-G-C-G-A-T-3'」とは相補的である。 Base pair (bp) : A match between adenine (A) and thymine (T) or cytosine (C) and guanine (G) in a double-stranded DNA molecule. is there. In RNA, uracil (U) is used instead of thymine (T). In RNA, uracil may match guanine. In general, the matches are linked through hydrogen bonding. As an example, the sense nucleic acid sequence “5′-ATCGU-3 ′” and its antisense nucleic acid sequence “5′-ACGAT-3 ′” or “5′-GCGAT-3 ′” are complementary.

5'末端(5'-end):連続したヌクレオチドの5'末端位置で1つのヌクレオチドを欠く末端である。該連続したヌクレオチドにおいて、1つのヌクレオチドの5'ヒドロキシル基がリン酸ジエステル結合によって次のヌクレオチドの3'ヒドロキシル基に連結される。該末端に、1つ又は複数のリン酸基のような他の基が存在してもよい。 5'-end : The end lacking one nucleotide at the 5'-end position of consecutive nucleotides. In the consecutive nucleotides, the 5 ′ hydroxyl group of one nucleotide is linked to the 3 ′ hydroxyl group of the next nucleotide by a phosphodiester bond. There may be other groups at the end such as one or more phosphate groups.

3'末端(3'-end):連続したヌクレオチドの3'末端位置で1つのヌクレオチドを欠く末端である。該連続したヌクレオチドにおいて、1つのヌクレオチドの5'ヒドロキシル基がリン酸ジエステル結合によって次のヌクレオチドの3'ヒドロキシル基に連結される。該末端に、他の基が存在してもよく、通常はヒドロキシル基である。 3'-end : The end lacking one nucleotide at the 3'-end position of consecutive nucleotides. In the consecutive nucleotides, the 5 ′ hydroxyl group of one nucleotide is linked to the 3 ′ hydroxyl group of the next nucleotide by a phosphodiester bond. There may be other groups at the end, usually a hydroxyl group.

テンプレート(Template):核酸ポリメラーゼによってコピーできる核酸分子である。異なるポリメラーゼにより、テンプレートは1本鎖、2本鎖、又は部分的な2本鎖であってもよい。合成されたコピーはこのテンプレート、2本鎖テンプレートの少なくとも1本鎖、又は部分的な2本鎖テンプレートと相補的である。RNA及びDNAの両者は5'末端から3'末端への方向に合成される。核酸デュプレックス(duplex)の2本の鎖は常にアラインメントしているので、これらの2本鎖の5'末端は該デュプレックスの反対側の末端に位置する(必要があれば、これらの2本鎖の3'末端も同様)。 Template : A nucleic acid molecule that can be copied by a nucleic acid polymerase. Depending on the different polymerase, the template may be single stranded, double stranded, or partially double stranded. The synthesized copy is complementary to this template, at least one strand of the double stranded template, or a partial double stranded template. Both RNA and DNA are synthesized in the direction from the 5 'end to the 3' end. Since the two strands of the nucleic acid duplex are always aligned, the 5 'ends of these duplexes are located at the opposite ends of the duplex (if necessary, the two strands of these duplexes The same applies to the 3 ′ end).

核酸テンプレート(Nucleic Acid Template):2本鎖DNA分子、2本鎖RNA分子、雑種分子(例えば、DNA-RNAもしくはRNA-DNA雑種)、又は1本鎖のDNAもしくはRNA分子である。
保存性(Conserved):ヌクレオチド配列が予め選択された配列(参照配列)に精確に相補するものと非ランダムにハイブリダイゼーションする場合、両者の配列は保存性を有する。
Nucleic acid template : a double-stranded DNA molecule, a double-stranded RNA molecule, a hybrid molecule (eg, DNA-RNA or RNA-DNA hybrid), or a single-stranded DNA or RNA molecule.
Conserved : When a nucleotide sequence hybridizes non-randomly with a precisely complementary sequence (reference sequence), both sequences are conserved.

相同又は相同性(Homologous or Homology):ポリヌクレオチドと遺伝子又はメッセンジャーRNA配列との間の相同性を指す。核酸配列は特定の遺伝子又はメッセンジャーRNA配列と部分的又は完全に相同である可能性がある。例として、相同性は、全ヌクレオチド数のうちの同じヌクレオチドが占める比率で表すことができる。 Homologous or Homology : Refers to homology between a polynucleotide and a gene or messenger RNA sequence. The nucleic acid sequence can be partially or completely homologous to a particular gene or messenger RNA sequence. By way of example, homology can be expressed as the ratio of the same nucleotide to the total number of nucleotides.

相補(Complemetary、又はcomplementarity又はcomplementation):塩基対規則(base pair(bp) rule)に従って塩基のマッチが生じた2つのポリヌクレオチド(即ち、mRNAとcDNAの配列)である。例えば、配列「5'-A-G-T-3'」は配列「5'-A-C-T-3'」と「5'-A-C-U-3'」とそれぞれ相補している。相補は、2本のDNA鎖間、1本のDNA鎖と1本のRNA鎖の間、又は2本のRNA鎖間で生じてよい。相補は「部分」又は「完全」又は「全体」であってもよい。幾つかの核酸塩基のみが塩基対規則に従ってマッチした場合は、部分相補(partial complementarity又はcomplementation)となる。これらの核酸鎖間で塩基が完全又は完璧にマッチした場合は、完全又は全体相補(Complete or total complementarity or complementation)となる。核酸鎖間の相補の程度は核酸鎖間のハイブリダイゼーションにおける効率及び強度に大きく影響する。これは増幅(amplification)反応、さらに核酸間の結合(binding)に依存する検出方法にとって非常に重要である。相補率(Percent complementarity又はcomplementation)とは、該核酸の1本鎖におけるミスマッチの塩基数と全塩基数との比のことである。従って、50%の相補率とは、塩基の半分がミスマッチで、半分がマッチしていることを意味する。核酸の2本鎖は、この2本鎖の塩基数が異なっても相補することができる。この場合、短い方の鎖の塩基とペアを成している一部の比較的長い方の鎖間に相補が生じる。 Complementary (or complementarity or complementation) : two polynucleotides (ie, mRNA and cDNA sequences) in which a base match occurs according to a base pair (bp) rule. For example, the sequence “5′-AGT-3 ′” is complementary to the sequences “5′-ACT-3 ′” and “5′-ACU-3 ′”, respectively. Complementation may occur between two DNA strands, between one DNA strand and one RNA strand, or between two RNA strands. Complementation may be “partial” or “complete” or “entire”. When only some nucleobases are matched according to the base pairing rule, partial complementarity or complementation is obtained. When the bases are completely or perfectly matched between these nucleic acid strands, it becomes complete or total complementarity or complementation. The degree of complementarity between nucleic acid strands greatly affects the efficiency and strength in hybridization between nucleic acid strands. This is very important for detection methods that rely on amplification reactions as well as binding between nucleic acids. The complementarity (Percent complementarity or complementation) is the ratio between the number of mismatched bases and the total number of bases in a single strand of the nucleic acid. Therefore, 50% complementation means that half of the bases are mismatched and half are matched. The two strands of nucleic acid can be complemented even if the number of bases of the two strands is different. In this case, complementation occurs between some of the longer strands that are paired with the base of the shorter strand.

相補的塩基(complemetary base):DNA又はRNAが2本鎖の構造をとる場合に、正常にマッチしているヌクレオチドである。
相補的ヌクレオチド配列(Complemetary Nucleotide Sequence):1本鎖分子のDNA又はRNAにおけるヌクレオチド配列が、もう一方の1本鎖のヌクレオチド配列と十分に相補しており、水素結合によって、2本鎖間で特異的にハイブリダイゼーションする。
Complementary base : A nucleotide that is normally matched when DNA or RNA has a double-stranded structure.
Complementary Nucleotide Sequence : The nucleotide sequence in the DNA or RNA of a single-stranded molecule is sufficiently complementary to the other single-stranded nucleotide sequence, and is unique between the two strands by hydrogen bonding Hybridize.

ハイブリダイゼーション(Hybridize及びHybridization):塩基対形成によって複合体を形成するのに十分相補的なヌクレオチド配列間のデュプレックスの形成である。プライマー(又はスプライステンプレート)が標的(テンプレート)と「ハイブリダイゼーション」する場合、ハイブリダイゼーションで形成された複合体(又は雑種,hybrids)は十分に安定しているので、DNAポリメラーゼによってDNA合成を開始するために必要なプライミング機能が提供される。2つの相補的ポリヌクレオチド間には、競合的に抑制(competitively inhibited)される特異的な相互作用がある(即ち、非ランダムである)。 Hybridization (Hybridize and Hybridization) : The formation of a duplex between nucleotide sequences that are sufficiently complementary to form a complex by base pairing. When a primer (or splice template) “hybridizes” with a target (template), the complex formed by hybridization (or hybrids) is sufficiently stable that DNA synthesis is initiated by DNA polymerase. The priming function necessary for this is provided. There is a specific interaction (ie non-random) between two complementary polynucleotides that is competitively inhibited.

転写後遺伝子サイレンシング(Posttranscriptional Gene Silencing):mRNA分解又は翻訳抑制における、標的遺伝子ノックアウト(knockout)又はノックダウン(knockdown)の効果であって、一般的に外来/ウィルスDNA又はRNA導入遺伝子又は小型抑制性RNAのいずれかによって引き起こされる。 Posttranscriptional Gene Silencing : The effect of target gene knockout or knockdown in mRNA degradation or translational suppression, generally foreign / viral DNA or RNA transgenes or small suppressions Caused by any of the sex RNAs.

リボ核酸干渉(RNA interference,RNAi):真核細胞における転写後遺伝子サイレンシング機構であって、マイクロリボ核酸(miRNA)、小ヘアピンリボ核酸(shRNA)及び小干渉リボ核酸(siRNA)のような小型抑制性RNA分子によって誘発することができる。これらの小型RNA分子は一般的に遺伝子サイレンサーとして機能し、細胞内のこれらの小型RNAと完全又は部分的に相補的な遺伝子の発現を干渉する。 RNA interference (RNAi) : A post-transcriptional gene silencing mechanism in eukaryotic cells, such as microribonucleic acid (miRNA), small hairpin ribonucleic acid (shRNA) and small interference ribonucleic acid (siRNA). It can be triggered by sex RNA molecules. These small RNA molecules generally function as gene silencers and interfere with the expression of genes that are fully or partially complementary to these small RNAs in the cell.

非コードリボ核酸(Non-coding RNA):細胞内翻訳機構によってペプチド類又はタンパク質の合成に用いることができないRNA転写物である。非コードRNAには、miRNA、小ヘアピンRNA、小干渉RNA及び2本鎖RNAのような長い及び短い調節性RNA分子が含まれる。これらの調節性RNA分子は一般的に遺伝子サイレンサーとして機能し、細胞内における非コードRNAと完全又は部分的に相補的な遺伝子の発現を干渉する。 Non-coding ribonucleic acid (Non-coding RNA) : An RNA transcript that cannot be used to synthesize peptides or proteins by an intracellular translation mechanism. Non-coding RNA includes long and short regulatory RNA molecules such as miRNA, small hairpin RNA, small interfering RNA and double stranded RNA. These regulatory RNA molecules generally function as gene silencers, interfering with the expression of genes that are fully or partially complementary to non-coding RNA in cells.

マイクロリボ核酸(MicroRNA,miRNA):該マイクロリボ核酸(miRNA)と部分的に相補な標的遺伝子転写物に結合できる1本鎖RNAである。MiRNAは通常長さが約17〜27個のオリゴヌクレオチドで、該miRNAとその標的mRNAとの間の相補程度によって、細胞内のmRNA標的を直接分解するか、又はその標的mRNAのタンパク質翻訳を抑制することができる。天然のmiRNAはほぼ全ての真核細胞で発見され、その役割はウィルス感染に対抗する防御物のようなものであるとともに、動植物の発育期間における遺伝子発現を調節することができる。原則的には、1つのmiRNAは複数の標的となるRNAsを標的としてその機能を完全に実現し、又は、複数のmiRNAの標的となる同じ遺伝子を標的として完全の遺伝子サイレンシングを促進する。 Microribonucleic acid (MicroRNA, miRNA) : A single-stranded RNA capable of binding to a target gene transcript partially complementary to the microribonucleic acid (miRNA). MiRNAs are usually about 17-27 oligonucleotides in length, and depending on the degree of complementation between the miRNA and its target mRNA, the intracellular mRNA target is directly degraded or protein translation of the target mRNA is suppressed. can do. Natural miRNAs are found in almost all eukaryotic cells, and their role is like a defense against viral infection and can regulate gene expression during animal and plant development. In principle, one miRNA targets multiple target RNAs to fully achieve its function, or targets the same gene that is the target of multiple miRNAs to promote complete gene silencing.

マイクロリボ核酸前駆体(MicroRNA Precursor,Pre-miRNA):細胞内RNAエンドリボヌクレアーゼRNaseIIIであるDicerと相互作用するステムアーム(stem-arm)及びステムループ(stem-loop)領域を含むヘアピン様の1本鎖リボ核酸であって、1つ又は複数の成熟したマイクロリボ核酸(miRNAs)を生成し、これらのマイクロリボ核酸の標的遺伝子、又はこれらのマイクロリボ核酸配列と相補的な遺伝子をサイレンシングすることができる。プレマイクロリボ核酸(pre-miRNA)のステムアーム領域は完全(100%)又は部分的(ミスマッチ)にハイブリダイゼーションしたデュプレックスを形成し、そのステムループ領域は該ステムアームデュプレックスの一端と連結して、円形又はヘアピンループ状の環状構造を形成することにより、Argonauteタンパク質(AGO)とともにRNA-inducedサイレンシング複合体(RISC)を組み合わせる。 Microribonucleic acid precursor (MicroRNA Precursor, Pre-miRNA) : One hairpin-like strand containing stem-arm and stem-loop regions that interact with the intracellular RNA endoribonuclease RNaseIII Dicer Generating one or more mature microribonucleic acids (miRNAs) that are strand ribonucleic acids and silencing target genes of these microribonucleic acids, or genes complementary to these microribonucleic acid sequences Can do. The stem arm region of pre-microribonucleic acid (pre-miRNA) forms a fully (100%) or partial (mismatch) hybrid duplex, and the stem loop region is linked to one end of the stem arm duplex, The RNA-induced silencing complex (RISC) is combined with the Argonaute protein (AGO) by forming a circular structure with a circular or hairpin loop.

原核生成マイクロリボ核酸(Prokaryote-produced MicroRNA Precursor,Pro-miRNA):天然リボ核酸前駆体(pre-miRNA)と相似する小ヘアピン様リボ核酸であるが、人工で原核コンピテント細胞のmiRNA発現プラスミドに導入して転写させる。例として、構造上で、pro-miRNAはpre-mir-302と相似するが、コンピテント大腸菌DH5α細胞株のpLVX-Grn-miR302+367又はpLenti-EF1alpha-RGFP-miR302ベクターから転写される(実施例18)。通常、原核細胞が真核pre-miRNAのような高度二次構造を発現しないので、原核細胞におけるpro-miRNAの生成には通常、RNA二次構造の生成を安定させるように、化学的刺激が必要である(Lin,UA 13/572,263)。 Prokaryote-produced MicroRNA Precursor (Pro-miRNA) : A small hairpin-like ribonucleic acid that resembles a natural ribonucleic acid precursor (pre-miRNA), but has been artificially used as a miRNA expression plasmid for prokaryotic competent cells. Introduce and transfer. As an example, pro-miRNA is structurally similar to pre-mir-302 but is transcribed from the pLVX-Grn-miR302 + 367 or pLenti-EF1alpha-RGFP-miR302 vectors of competent E. coli DH5α cell lines. Example 18). Since prokaryotic cells usually do not express advanced secondary structures like eukaryotic pre-miRNAs, the production of pro-miRNAs in prokaryotic cells usually requires chemical stimulation to stabilize the generation of RNA secondary structures. Necessary (Lin, UA 13 / 572,263).

小干渉リボ核酸(Small interfering RNA,siRNA):短鎖の2本鎖リボ核酸であって、約18〜27個の完全な塩基対を有するリボヌクレオチドデュプレックスであって、それにほぼ完全相補的である標的遺伝子転写物を分解できる。 Small interfering RNA (siRNA) : A short double-stranded ribonucleic acid, a ribonucleotide duplex having about 18 to 27 complete base pairs, which is almost perfectly complementary Can degrade target gene transcripts.

小ヘアピン又は短鎖ヘアピンリボ核酸(small hairpin又はshort hairpin RNA,shRNA):部分的又は完全にマッチする1対のステムアームヌクレオチド配列を含む1本鎖リボ核酸であって、該ステムアーム配列はミスマッチのループ状オリゴヌクレオチドによって分けられ、ヘアピン様構造を形成する。多くの天然マイクロリボ核酸(miRNAs)はヘアピン様リボ核酸前駆体、即、プレマイクロリボ核酸(pre-miRNA)に由来する。 Small hairpin or short hairpin ribonucleic acid (small hairpin or short hairpin RNA, shRNA) : a single-stranded ribonucleic acid comprising a pair of stem arm nucleotide sequences that partially or completely match, the stem arm sequences being mismatched Separated by looped oligonucleotides to form a hairpin-like structure. Many natural microribonucleic acids (miRNAs) are derived from hairpin-like ribonucleic acid precursors, immediately pre-miribonucleic acids (pre-miRNA).

ベクター(Vector):異なる遺伝子環境において移動又は定着が可能な組換え核酸組成物であって、例えば、組換えDNA(recombinant DNA,rDNA)である。一般に、他の核酸分子はこれに操作的に連結される。該ベクターは細胞中で自己複製が可能であり、そのうち、該ベクターとその連結した断片も複製される。好ましいベクターは、エピソーム(episome)、即ち、染色体外で複製可能な核酸分子である。好ましいベクターは自己複製及び発現可能な核酸である。1つ又は複数のポリペプチド及び/又は非コード(non-coding)RNAをコードする遺伝子の発現を誘導できるベクターを、ここでは「発現ベクター(expression vector)」又は「発現コンピテントベクター(expression-competent vector)」と呼ぶ。特に重要なベクターは、逆転写酵素(reverse transcriptase)を用いてmRNAsからcDNAをクローニングできる。ベクターの成分は、ウィルスプロモーター、II型(Type-II)RNAポリメラーゼ(Pol-II又はpol-2)プロモーターもしくはこれらの両者、Kozak翻訳開始共通配列(Kozak consensus translation initiation site)、ポリアデニル化シグナル(polyadenylation signals)、複数の制限/クローニング部位(restriction/cloning site)、pUC複製起点(pUC origin of replication)、複製コンピテント原核細胞で抗生物質耐性遺伝子を少なくとも1つ発現させるためのSV40初期プロモーター(SV40 early promoter)、哺乳動物細胞での複製のための選択的SV40複製起点(SV40 origin)、及び/又はテトラサイクリン応答要素を含む。ベクターの構造は1本鎖または2本鎖DNAの直鎖状もしくは環状であってもよく、且つプラスミド、ウィルスベクター、トランスポゾン、レトロトランスポゾン、DNA導入遺伝子、ジャンピング遺伝子及びこれらの組み合わせから選ばれる。 Vector : A recombinant nucleic acid composition that can move or settle in different genetic environments, for example, recombinant DNA (recombinant DNA, rDNA). In general, other nucleic acid molecules are operatively linked thereto. The vector is capable of self-replication in the cell, and the vector and its linked fragment are also replicated. Preferred vectors are episomes, ie, nucleic acid molecules that can replicate extrachromosomally. Preferred vectors are nucleic acids capable of self-replication and expression. A vector capable of inducing the expression of a gene encoding one or more polypeptides and / or non-coding RNA, referred to herein as an “expression vector” or “expression-competent” vector) ”. A particularly important vector is the ability to clone cDNA from mRNAs using reverse transcriptase. The components of the vector are a viral promoter, type II (Type-II) RNA polymerase (Pol-II or pol-2) promoter or both, Kozak consensus translation initiation site, polyadenylation signal (polyadenylation signal) signals), multiple restriction / cloning sites, pUC origin of replication, and SV40 early promoter for expressing at least one antibiotic resistance gene in replication competent prokaryotic cells (SV40 early promoter), a selective SV40 origin of replication (SV40 origin) for replication in mammalian cells, and / or a tetracycline response element. The vector structure may be a linear or circular single-stranded or double-stranded DNA, and is selected from plasmids, viral vectors, transposons, retrotransposons, DNA transgenes, jumping genes, and combinations thereof.

プロモーター(Promoter):ポリメラーゼ分子により認識され、又はそれに結合され、RNA転写を抑制する核酸である。本発明では、プロモーターは、既知のポリメラーゼ結合部位、エンハンサー(enhancer)又はその類似体、必要なポリメラーゼによりRNA転写物の合成を開始する配列であってもよい。 Promoter : A nucleic acid that is recognized by or bound to a polymerase molecule and represses RNA transcription. In the present invention, the promoter may be a known polymerase binding site, enhancer or analog thereof, or a sequence that initiates synthesis of an RNA transcript by the required polymerase.

真核プロモーター(Eukaryotic Promoter):遺伝子転写に必要な核酸モチーフ配列であって、該配列はII型真核RNAポリメラーゼ(type II RNA polymerase (pol-2))、pol-2等価物及び/又はpol-2適合性ウィルスポリメラーゼにより認識される。 Eukaryotic Promoter : A nucleic acid motif sequence required for gene transcription, which sequence is a type II eukaryotic RNA polymerase (type-2 RNA polymerase (pol-2)), pol-2 equivalent and / or pol Recognized by -2 compatible viral polymerase.

II型RNAポリメラーゼプロモーター(Type-II RNA Polymerase(Pol-II又はpol-2) promoter):II型真核RNAポリメラーゼ(Pol-II又はpol-2)によって認識され、かつそれに結合されるRNAプロモーターであって、真核メッセンジャーリボ核酸(mRNA)及び/又はマイクロリボ核酸(miRNA)を転写するためのものである。例として、pol-2プロモーターは哺乳類RNAプロモーター又はサイトメガロウィルス(CMV)プロモーターであってもよい が、これらに限らない。 Type II RNA polymerase promoter (Type-II RNA Polymerase (Pol-II or pol-2) promoter) : An RNA promoter recognized by and bound to type II eukaryotic RNA polymerase (Pol-II or pol-2) And for transcribing eukaryotic messenger ribonucleic acid (mRNA) and / or microribonucleic acid (miRNA). By way of example, the pol-2 promoter may be, but is not limited to, a mammalian RNA promoter or a cytomegalovirus (CMV) promoter.

II型RNAポリメラーゼ等価物(Type-II RNA Polymerase (Pol-II又はpol-2) Equivalent):真核転写機構であり、哺乳類II型RNAポリメラーゼ(Pol-II又はpol-2)及びPol-II適合性ウィルスRNAポリメラーゼからなる群から選ばれる。 Type-II RNA Polymerase (Pol-II or pol-2) Equivalent : Eukaryotic transcription mechanism, compatible with mammalian type II RNA polymerase (Pol-II or pol-2) and Pol-II Selected from the group consisting of sex virus RNA polymerase.

II型RNAポリメラーゼ適合性ウィルスプロモーター(Pol-II(pol-2) Compatible Viral Promoter):真核pol-2又は真核転写機構を用いて遺伝子発現を行うことができるウィルスRNAプロモーターである。例として、pol-2適合性ウィルスプロモーターは、サイトメガロウィルス(CMV)プロモーター又はレンチウィルスLTR(retroviral long terminal repeat)プロモーターであってもよいが、これらに限らない。 Type II RNA polymerase compatible viral promoter (Pol-II (pol-2) Compatible Viral Promoter) : A viral RNA promoter capable of performing gene expression using eukaryotic pol-2 or eukaryotic transcription mechanism. By way of example, the pol-2 compatible viral promoter may be, but is not limited to, a cytomegalovirus (CMV) promoter or a lentiviral LTR (retroviral long terminal repeat) promoter.

シストロン(Cistron):DNA分子中のヌクレオチド配列であって、アミノ酸残基配列をコードし、上流及び下流のDNA発現制御要素を含む。
イントロン切除(Intron Excision):RNA処理、成熟、及び分解を担当する細胞機構であって、RNAスプライシング(RNA splicing)、エキソソーム消化(exosome difestion)、ナンセンス仲介減衰(nonsense-mediated decay,NMD)、及びこれらの組み合わせを含む。
Cistron : A nucleotide sequence in a DNA molecule that encodes an amino acid residue sequence and includes upstream and downstream DNA expression control elements.
Intron Excision : A cellular mechanism responsible for RNA processing, maturation, and degradation, including RNA splicing, exosome digestion, nonsense-mediated decay (NMD), and These combinations are included.

リボ核酸処理(RNA Processing):RNAの成熟、修飾及び分解に関連する細胞機構であって、RNAスプライシング、エキソソーム消化(exosome digestion)、ナンセンス仲介減衰(nonsense-mediated decay,NMD)、RNAエディティング(RNA editing)、RNA処理及びこれらの組み合わせを含む。 Ribonucleic acid processing (RNA Processing) : Cellular mechanisms involved in RNA maturation, modification and degradation, including RNA splicing, exosome digestion, nonsense-mediated decay (NMD), and RNA editing ( RNA editing), RNA processing and combinations thereof.

供与スプライス部位(Donor Splice Site):SEQ.ID.NO.4配列、SEQ.ID.NO.4に相同な配列、又は5'-GTAAG-3' (SEQ.ID.NO.47)配列を含む核酸配列である。
受容スプライス部位(Acceptor Splice Site):SEQ.ID.NO.5配列、SEQ.ID.NO.5に相同な配列、又は5'-CTGCAG-3' (SEQ.ID.NO.48)配列を含む核酸配列である。
Donor Splice Site : Contains SEQ.ID.NO.4 sequence, sequence homologous to SEQ.ID.NO.4, or 5'-GTAAG-3 '(SEQ.ID.NO.47) sequence Nucleic acid sequence.
Acceptor Splice Site : Contains the SEQ.ID.NO.5 sequence, the sequence homologous to SEQ.ID.NO.5, or the 5'-CTGCAG-3 '(SEQ.ID.NO.48) sequence Nucleic acid sequence.

分岐点配列(Branch Point):核酸配列におけるアデノシンであって、該核酸配列はSEQ.ID.NO.6配列、SEQ.ID.NO.6に相同な配列、又は5'-TACTAAC-3' (SEQ.ID.NO.44)配列を含む。 Branch Point : Adenosine in a nucleic acid sequence, the nucleic acid sequence being SEQ.ID.NO.6 sequence, a sequence homologous to SEQ.ID.NO.6, or 5'-TACTAAC-3 '( SEQ.ID.NO.44) contains the sequence.

ポリピリミジントラクト(Poly-Pyrimidine Tract):高割合のチミジル酸とシチジル酸を含む核酸配列であって、該核酸配列はSEQ.ID.NO.7、SEQ.ID.NO.8配列又はこれらに相同な配列を含む。 Poly-Pyrimidine Tract : A nucleic acid sequence containing a high proportion of thymidylate and cytidylate, which sequence is SEQ.ID.NO.7, SEQ.ID.NO.8 or homologous to them. Contain

標的細胞(Targeted Cell):体細胞、組織、幹細胞、生殖細胞、奇形腫細胞、腫瘍細胞、癌細胞、及びこれらの組み合わせから選ばれる1個又は複数個のヒト細胞である。
癌組織(Cancerous Tissue):皮膚癌、前立腺癌、乳癌、肝臓癌、肺癌、脳腫瘍/癌、リンパ癌、白血病、及びこれらの組み合わせから選ばれる腫瘍組織である。
Targeted cell : One or more human cells selected from somatic cells, tissues, stem cells, germ cells, teratoma cells, tumor cells, cancer cells, and combinations thereof.
Cancer tissue (Cancerous Tissue) : A tumor tissue selected from skin cancer, prostate cancer, breast cancer, liver cancer, lung cancer, brain tumor / cancer, lymph cancer, leukemia, and combinations thereof.

発現コンピテントベクター(Expression-Competent Vector):直鎖状又は環状の1本鎖または2本鎖DNAであって、プラスミド、ウィルスベクター、トランスポゾン、レトロトランスポゾン、DNA組換え遺伝子、ジャンピング遺伝子、及びこれらの組み合わせから選ばれる。 Expression-Competent Vector : Linear or circular single-stranded or double-stranded DNA, including plasmid, viral vector, transposon, retrotransposon, DNA recombination gene, jumping gene, and these Selected from combinations.

抗生物質耐性遺伝子(Antibiotic Resistance Gene):抗生物質を分解する能力を備えるように発現する遺伝子であって、該抗生物質はペニシリンG、ストレプトマイシン、アンピシリン(Amp)、ネオマイシン、G418、カナマイシン、エリスロマイシン、パロマイシン、フォフォマイシン、スペクトロマイシン、テトラサイクリン(Tet)、ドキシサイクリン(Dox)、リファピシン、アンホテリシンB、ゲンタマイシン、クロラムフェニコール、セファロチン、チロシン及びこれらの組み合わせから選ばれる。 Antibiotic Resistance Gene : A gene that is expressed so as to have the ability to degrade antibiotics, and the antibiotics are penicillin G, streptomycin, ampicillin (Amp), neomycin, G418, kanamycin, erythromycin, paromycin , Fomycin, spectromycin, tetracycline (Tet), doxycycline (Dox), rifapicin, amphotericin B, gentamicin, chloramphenicol, cephalothin, tyrosine and combinations thereof.

制限/クローニング部位(Restriction/Cloning Site):制限酵素の切断部位であるDNAモチーフ(DNA motif)であって、これらの制限/クローニング部位はAatII、AccI、AflII/III、AgeI、ApaI/LI、AseI、Asp718I、BamHI、BbeI、BclI/II、BglII、BsmI、Bsp120I、BspHI/LU11I/120I、BsrI/BI/GI、BssHII/SI、BstBI/U1/XI、ClaI、Csp6I、DpnI、DraI/II、EagI、Ecl136II、EcoRI/RII/47III/RV、EheI、FspI、HaeIII、HhaI、HinPI、HindIII、HinfI、HpaI/II、KasI、KpnI、MaeII/III、MfeI、MluI、MscI、MseI、NaeI、NarI、NcoI、NdeI、NgoMI、NotI、NruI、NsiI、PmlI、Ppu10I、PstI、PvuI/II、RsaI、SacI/II、SalI、Sau3AI、SmaI、SnaBI、SphI、SspI、StuI、TaiI、TaqI、XbaI、XhoI、XmaIの切断部位を含むが、これらに限らない。 Restriction / Cloning Site : DNA motif that is a restriction enzyme cleavage site, and these restriction / cloning sites are AatII, AccI, AflII / III, AgeI, ApaI / LI, AseI , Asp718I, BamHI, BbeI, BclI / II, BglII, BsmI, Bsp120I, BspHI / LU11I / 120I, BsrI / BI / GI, BssHII / SI, BstBI / U1 / XI, ClaI, Csp6I, DpnI, DraI / II, EagI , Ecl136II, EcoRI / RII / 47III / RV, EheI, FspI, HaeIII, HhaI, HinPI, HindIII, HinfI, HpaI / II, KasI, KpnI, MaeII / III, MfeI, MluI, MscI, MseI, NaeI, NarI, NcoI , NdeI, NgoMI, NotI, NruI, NsiI, PmlI, Ppu10I, PstI, PvuI / II, RsaI, SacI / II, SalI, Sau3AI, SmaI, SnaBI, SphI, SspI, StuI, TaiI, TaqI, XbaI, XhoI, XhoI However, it is not restricted to these.

遺伝子送達(Gene Delivery):遺伝子工学方法であって、ポリソーム(polysomal)形質移入、リポソーム(liposomal)形質移入、化学的形質移入、電気穿孔法、ウィルス感染、DNA組換え、トランスポゾン挿入、ジャンピング遺伝子挿入、マイクロインジェクション、遺伝子銃による貫入、及びこれらの組み合わせから選ばれる。 Gene Delivery : Genetic engineering methods, including polysomal transfection, liposomal transfection, chemical transfection, electroporation, viral infection, DNA recombination, transposon insertion, jumping gene insertion , Microinjection, gene gun penetration, and combinations thereof.

遺伝子工学(Genetic Engineering):DNA組換え方法であって、DNA制限酵素反応とライゲーション反応、相同組換え、導入遺伝子の組み込み、トランスポゾン挿入、ジャンピング遺伝子挿入、レトロウィルス感染、及びこれらの組み合わせから選ばれる。 Genetic Engineering : DNA recombination method, selected from DNA restriction enzyme reaction and ligation reaction, homologous recombination, transgene integration, transposon insertion, jumping gene insertion, retroviral infection, and combinations thereof .

細胞周期調節因子(Cell Cycle Regulator):細胞分裂及び細胞増殖の速度を制御することに関与する細胞遺伝子であって、サイクリン依存性キナーゼ2(CDK2)、サイクリン依存性キナーゼ4(CDK4)、サイクリン依存性キナーゼ6(CDK6)、サイクリン(cyclins)、BMI-1、p14/p19Arf、p15Ink4b、p16Ink4a、p18Ink4c、p21Cip1/Waf1、p27Kip1、及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限らない。 Cell cycle regulator : A cellular gene involved in controlling the rate of cell division and proliferation, cyclin-dependent kinase 2 (CDK2), cyclin-dependent kinase 4 (CDK4), cyclin-dependent Sex kinase 6 (CDK6), cyclins, BMI-1, p14 / p19Arf, p15Ink4b, p16Ink4a, p18Ink4c, p21Cip1 / Waf1, p27Kip1, and combinations thereof.

腫瘍の抑制効果(Tumor Suppression Effect):細胞の抗腫瘍及び/又は抗癌の機構及び反応であって、細胞周期の減衰、細胞周期の停止(arrest)、腫瘍細胞成長の抑制、細胞の腫瘍形成の抑制、腫瘍/癌細胞の形質転換の抑制、腫瘍/癌のアポトーシスの誘導、正常細胞への回復の誘導、高度悪性の癌細胞の比較的良性の低段階状態への再プログラム(腫瘍の退縮)及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限らない。 Tumor Suppression Effect : Cell antitumor and / or anticancer mechanism and reaction, cell cycle attenuation, cell cycle arrest, tumor cell growth suppression, cell tumor formation Inhibition of tumor / cancer cell transformation, induction of tumor / cancer apoptosis, induction of recovery to normal cells, reprogramming of highly malignant cancer cells to a relatively benign low stage state (tumor regression) ) And combinations thereof, but are not limited to these.

癌の治療効果(Cancer Therapy Effect):薬物処理による細胞反応及び/又は細胞機構であって、発癌遺伝子の発現の抑制、癌細胞の増殖の抑制、癌細胞の侵入及び/又は移動の抑制、癌細胞の転移の抑制、癌細胞の細胞死の誘発、腫瘍/癌の発生の回避、癌の再発の回避、癌の進行の抑制、損傷組織細胞の回復、高度悪性腫瘍の比較的良性で比較的低段階の状態への再プログラム(癌の退縮/寛解)及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限らない。 Cancer Therapy Effect : Cell response and / or mechanism by drug treatment, suppression of oncogene expression, suppression of cancer cell proliferation, suppression of cancer cell invasion and / or migration, cancer Inhibition of cell metastasis, induction of cancer cell death, avoidance of tumor / cancer development, avoidance of cancer recurrence, inhibition of cancer progression, recovery of damaged tissue cells, relatively benign and relatively malignant tumor Includes, but is not limited to, reprogramming to a low stage state (cancer regression / remission) and combinations thereof.

遺伝子サイレンシング効果(Gene Silencing Effect):遺伝子機能が抑制された後の細胞反応であって、発癌遺伝子の発現の抑制、細胞増殖の抑制、細胞周期停止、G0/G1チェックポイント停止、細胞周期減衰、腫瘍抑制、抗腫瘍形成、癌の退縮、癌の回避、癌細胞のアポトーシス、細胞回復/再生、細胞再プログラム、疾患細胞の相対的正常の状態への再プログラム(自発的治療)及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限らない。 Gene silencing effect : Cell reaction after gene function is suppressed, including suppression of oncogene expression, cell proliferation, cell cycle arrest, G0 / G1 checkpoint halt, cell cycle attenuation , Tumor suppression, anti-tumor formation, cancer regression, cancer avoidance, apoptosis of cancer cells, cell recovery / regeneration, cell reprogramming, reprogramming of diseased cells to a relative normal state (spontaneous treatment) and these Including, but not limited to, combinations.

転写誘導物(Transcription Inducer):原核細胞においてpol-2又はpol-2様プロモーターに対して真核遺伝子の転写を誘発及び/又は強化可能な化学剤である。例として、転写誘導物は3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸(3-(N-Morpholino)propanesulfonic acid (MOPS))、エタノール、グリセリン又はこれらの混合物と類似する化学構造を含むが、これらに限らない。 Transcription Inducer : A chemical agent that can induce and / or enhance transcription of eukaryotic genes against pol-2 or pol-2-like promoters in prokaryotic cells. By way of example, a transcriptional derivative contains a chemical structure similar to 3- (N-Morpholino) propanesulfonic acid (MOPS), ethanol, glycerin or mixtures thereof, but Not exclusively.

抗体:予め選択した保存ドメイン構造(domain structure)を持つペプチド類又はタンパク質分子であって、予め選択したリガンドと結合する受容体とすることができる。
薬学上及び/又は治療上の応用:生物医学的使用、装置及び/又は設備であって、診断、幹細胞の生成、幹細胞研究及び/又は治療発展、組織/器官の回復及び/又は再生、傷口の治癒処理、腫瘍抑制、癌の治療及び/又は予防、疾患処理、薬の製造及びこれらの組み合わせに用いられる。
Antibody : Peptides or protein molecules with a preselected conserved domain structure, which can be receptors that bind to a preselected ligand.
Pharmaceutical and / or therapeutic application : biomedical use, device and / or equipment, diagnosis, stem cell generation, stem cell research and / or therapeutic development, tissue / organ recovery and / or regeneration, wound Used for healing treatment, tumor suppression, cancer treatment and / or prevention, disease treatment, drug production and combinations thereof.

B.組成物及び方法
全面的な腫瘍抑制及び/又は癌の治療効果を誘発する組成物及び方法であり、核酸組成物が用いられている。この核酸組成物は送達され、且つヒト細胞マトリックスでmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターに処理され、細胞におけるmir-302の標的となる細胞周期調節因子及び/又は発癌遺伝子を抑制することにより、腫瘍/癌細胞の成長を抑制及び/又は回避する。そのうち、上記mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターはSEQ.ID.NO.3配列を含み、また上記ヒト細胞マトリックスは正常であってもよいし、腫瘍及び/又は癌細胞を少なくとも1つ含んでもよい。
B. Compositions and Methods Compositions and methods that induce full tumor suppression and / or cancer therapeutic effects, in which nucleic acid compositions are used. The nucleic acid composition is delivered and processed into a mir-302-like gene silencing effector in the human cell matrix to suppress tumor cycle genes and / or oncogenes that are targets of mir-302 in cells. / Suppress and / or avoid cancer cell growth. Among them, the mir-302-like gene silencing effector comprises a SEQ.ID.NO.3 sequence, and the human cell matrix may be normal, and may comprise at least one tumor and / or cancer cell. .

好ましくは、本発明は新規設計及び施策を用いて形質移入細胞内で誘導され又は連続して発現されるmir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターを送達する。mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターはmir-302a、mir-302b、mir-302c、mir-302d、これらのヘアピン様(hairpin-like)マイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNAs)、及び手動で再設計した小ヘアピン(shRNA)、pro-miRNA及び/又は小干渉RNA(siRNA)などの模倣体及びこれらの相同体/誘導体、並びにこれらの組み合わせを含む。mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターの形質移入はベクター又は非ベクターによる遺伝子伝達方式により達成される。そのうち、この伝達方式はポリソーム形質移入(polysomal transfection)、リポソーム形質移入(liposomal transfection)、化学的形質移入、電気穿孔(electroporation)、ウィルス感染(viral infection)、DNA組換え(DNA recombination)、トランスポゾン挿入(transposon insertion)、ジャンピング遺伝子挿入(jumping gene insertion)、マイクロインジェクション(microinjection)、遺伝子銃による貫入(gene gun penetration)及びこれらの組み合わせを含む。ベクターの伝達方式から、mir-302様遺伝子サイレンシングエフェクターの発現は持続的発現のプロモーター(即ちCMV)又は薬剤誘導性の(即ちTRE-CMV)プロモーターによって駆動される。該薬剤誘導性の組換え核酸組成物は、組換えmir-302ファミリークラスター(mir-302s;SEQ.ID.NOs.9〜16の雑種)又は手動で再設計したmi-302 shRNA相同体(即ちSEQ.ID.NOs.17と18の雑種)が挿入された組換え導入遺伝子を含むTet-Onベクターであることが好ましい。該細胞マトリックスはインビトロ(in vitro)、エクスビボ(ex vivo)又はインビボ(in vivo)でmir-302の標的遺伝子を発現する。このmir-302の標的となる細胞周期調節因子及び発癌遺伝子をサイレンシングすることにより、本発明は細胞の腫瘍形成能力を抑制し、且つ処理された細胞を非腫瘍/癌細胞に再プログラムすることができる。   Preferably, the present invention delivers mir-302-like gene silencing effectors that are induced or continuously expressed in transfected cells using novel designs and strategies. mir-302-like gene silencing effectors are mir-302a, mir-302b, mir-302c, mir-302d, their hairpin-like microribonucleic acid precursors (pre-miRNAs), and manual redesign Mimetics such as small hairpins (shRNA), pro-miRNAs and / or small interfering RNAs (siRNAs) and homologues / derivatives thereof, and combinations thereof. Transfection of the mir-302-like gene silencing effector is accomplished by vector or non-vector gene transfer systems. Among them, this transfer method includes polysome transfection, liposomal transfection, chemical transfection, electroporation, viral infection, DNA recombination, and transposon insertion. (transposon insertion), jumping gene insertion, microinjection, gene gun penetration and combinations thereof. Due to the vector delivery system, the expression of the mir-302-like gene silencing effector is driven by a persistently expressed promoter (ie CMV) or a drug-inducible (ie TRE-CMV) promoter. The drug-inducible recombinant nucleic acid composition comprises a recombinant mir-302 family cluster (mir-302s; hybrid of SEQ. ID. NOs. 9-16) or a manually redesigned mi-302 shRNA homolog (i.e. A Tet-On vector containing a recombinant transgene inserted with a hybrid of SEQ.ID.NOs.17 and 18) is preferred. The cell matrix expresses the target gene of mir-302 in vitro, ex vivo or in vivo. By silencing this mir-302 target cell cycle regulator and oncogene, the present invention suppresses the tumorigenicity of cells and reprograms treated cells to non-tumor / cancer cells Can do.

以下の実施例は、本発明のある好ましい具体的実施例及び態様を例として説明するものであるが、本発明の範囲を制限するものではない。
以下に開示された実験ファイルにおいて、次の略語を適用する。M(モーラー、molar)、mM(ミリモーラー、millimolar)、μm(マイクロモーラー、micromolar)、mol(モル、moles)、pmol(ピコモル、picomole)、gm(グラム、grams)、mg(ミリグラム、milligrams)、μg(マイクログラム、micrograms)、ng(ナノグラム、nanograms)、L(リットル、liters)、ml(ミリリットル、milliliters)、μl(マイクロリットル、microliters)、°C(摂氏温度、degrees Centigrade)、cDNA(コピー又は相補的DNA、copy or complementary DNA)、DNA(デオキシリボ核酸、deoxyribonucleic acid)、ssDNA(1本鎖DNA、single stranded DNA)、dsDNA(2本鎖DNA、double-stranded DNA)、dNTP(デオキシリボヌクレオシド−3リン酸、deoxyribonucleotide triphosphate)、RNA(リボ核酸、ribonucleic acid)、PBS(リン酸緩衝生理食塩水、phosphate buffered saline)、NaCl(塩化ナトリウム、sodium chloride)、HEPES(N-2-ヒドロキシエチルピペラジン-N-2-エタンスルホン酸、N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethanesulfonic acid)、HBS(HEPES緩衝生理食塩水、HEPES buffered saline)、SDS(ドデシル硫酸ナトリウム、sodium dodecyl sulfate)、Tris-HCl(トリスヒドロキシメチルアミノメタン-塩酸塩、tris-hydroxymethylaminomethane-hydrochloride)、ATCC(米国培養細胞系統保存機関、American Type Culture Collection、Rockville、MD)、hES(ヒト胚性幹細胞、human embryonic stem cells)、iPS(誘導多能性幹細胞、induced pluripotent stem cells)、及びSCR(体細胞再プログラム、somatic cell reprogramming)。
The following examples are given by way of illustration of certain preferred specific examples and embodiments of the invention, but are not intended to limit the scope of the invention.
In the experimental file disclosed below, the following abbreviations apply: M (molar, millilar), mM (millimolar), μm (micromolar, micromolar), mol (mole, moles), pmol (picomole, picomole), gm (grams, grams), mg (milligrams, milligrams), μg (micrograms), ng (nanograms, nanograms), L (liters, liters), ml (milliliters, milliliters), μl (microliters, microliters), ° C (degrees Centigrade), cDNA (copy) Or complementary DNA, copy or complementary DNA), DNA (deoxyribonucleic acid), ssDNA (single-stranded DNA), dsDNA (double-stranded DNA), dNTP (deoxyribonucleoside- 3 Phosphate, deoxyribonucleotide triphosphate), RNA (ribonucleic acid), PBS (phosphate buffered saline), NaCl (sodium chloride), HEPES (N-2-hydroxyethylpiperazine- N-2-ethanesulfonic acid, N-2-hydroxyethylpi perazine-N-2-ethanesulfonic acid), HBS (HEPES buffered saline), SDS (sodium dodecyl sulfate), Tris-HCl (tris-hydroxymethylaminomethane-hydrochloride, tris-hydroxymethylaminomethane) -hydrochloride), ATCC (American Cell Culture Collection, American Type Culture Collection, Rockville, MD), hES (human embryonic stem cells), iPS (induced pluripotent stem cells), And SCR (somatic cell reprogramming).

実施例1
細胞培養及び形質移入
ヒト癌細胞株NTera-2、HepG2、MCF7、PC3及びColo829は米国培養細胞系統保存機関(ATCC、Rockville、MD)から入手し、ヒト毛嚢細胞(hHFCs)は少なくとも2つの毛嚢真皮乳頭(hair dermal papillae)を4 mg/mlコラゲナーゼで分解することによって得られ、そのうち、コラゲナーゼの消化は20%ウシ胎児血清(FBS)を補充した新鮮なRPMI 1640培養液中で45分間作用させた。メラニン細胞(melanocytes)は、37°C、5% CO2で、ヒトメラニン細胞成長補充剤-2(HMGS-2、Invitrogen、Carlsbad、CA)が添加されかつ抗生物質が含まれていない254培養液(Medium 254)において培養された。細胞が70%〜80%の密集度(confluency)までに成長した時に、細胞をtrypsin-EDTA溶液中で1分間暴露することで単離させ、フェノールレッドフリーのDMEM培養液(phenol red-free DMEM medium、Invitrogen)で1回すすいだ後、これらの単離された細胞を1:10に希釈した後、HMGS-2補充剤を含有する新鮮な254培養液中で継代培養を行った。電気穿孔法で遺伝子導入を行う工程については、pTet-On-tTS-miR302sベクター(10 μg)とpTet-On-Adv-Neo(-)ベクター(50 μg)との混合物を、低浸透圧緩衝液(200 μl、Eppendorf、Westbury、NY)における単離された細胞(20,000〜50,000個)に加え、また、電気穿孔は電気穿孔機を用いて300〜400Vで150μsec実施し、これらのベクターを対応したこれらの細胞内に送達した。電気穿孔後の細胞はまずフェノールレッドフリーで、20%血清代替物(Knockout serum)、1% MEM非必須アミノ酸、10ng/ml塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、1mM GlutaMax、及び1mMピルビン酸ナトリウムを含有するDMEM培養液(Invitrogen)中で、37°C、5% CO2の条件下で24時間培養した。続いて、850 μg/mlのG418及び3.75 μg/mlより高い濃度のテトラサイクリン(Dox)を追加し、毎日入れ替えるように、細胞が強烈の赤色蛍光(RGFP)を発現するまで3から5日間継続した。次に、TE200倒立顕微鏡システム(Nikon、Melville、NY)で個々の赤色蛍光細胞(mirPS)を監視し、MO-188NE 3D顕微操作システム(Nikon)で96穴プレートに個別的に収集した。ドキシサイクリン(Dox)欠乏の条件下で、20%血清代替物(Knockout serum)、1% MEM非必須アミノ酸、100 μM β-メルカプトエタノール、1mM GlutaMax、1mM ピルビン酸ナトリウム、10ng/ml 塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、100 IU/ml ペニシリン/100 μg/ml ストレプトマイシン/250 μg/ml G418、0.1 μM A83-01、及び0.1 μM バルプロ酸(Stemgent、San Diego、CA)を含有するDMEM/F-12培地でmirPS細胞を、37°C、5% CO2の条件で培養した。一方、ドキシサイクリン(Dox、3.75〜5 μg/ml、Sigma-Aldrich、St. Louis、MO)の存在下で、mirPS細胞を同様なフィーダーフリー(feeder-free)の培養条件下で培養し、さらに0.05 μM GSK抑制剤SB216763(Stemgent)を添加した。GSK抑制剤の添加はmirPSの増殖を促進したが、神経分化を引き起こす傾向がわずかに見られた。神経細胞誘導の面では、mirPS細胞を0.05 μM SB216763を含有し、ドキシサイクリン(Dox)を含有しない上記フィーダーフリーの培養条件で培養した。
Example 1
Cell culture and transfection Human cancer cell lines NTera-2, HepG2, MCF7, PC3 and Colo829 are obtained from the U.S. Cultured Cell Line Conservation Agency (ATCC, Rockville, MD), and human hair follicle cells (hHFCs) contain at least two hairs. Obtained by digesting hair dermal papillae with 4 mg / ml collagenase, of which collagenase digestion works in fresh RPMI 1640 medium supplemented with 20% fetal bovine serum (FBS) for 45 minutes I let you. Melanocytes (melanocytes) is a 37 ° C, 5% CO 2 , human melanocyte growth supplement -2 (HMGS-2, Invitrogen, Carlsbad, CA) is added and 254 culture does not contain antibiotics (Medium 254). When the cells grow to 70-80% confluency, the cells are isolated by exposure in trypsin-EDTA solution for 1 minute, and phenol red-free DMEM medium (phenol red-free DMEM After rinsing once with medium, Invitrogen), these isolated cells were diluted 1:10 and then subcultured in fresh 254 culture medium containing HMGS-2 supplement. For gene transfer by electroporation, a mixture of the pTet-On-tTS-miR302s vector (10 μg) and the pTet-On-Adv-Neo (-) vector (50 μg) was added to the low osmotic pressure buffer solution. In addition to isolated cells (20,000-50,000) in (200 μl, Eppendorf, Westbury, NY), electroporation was performed at 300-400 V for 150 μsec using an electroporation machine, and these vectors were Delivered into these cells. Cells after electroporation are initially phenol red free, 20% serum replacement (Knockout serum), 1% MEM non-essential amino acids, 10 ng / ml basic fibroblast growth factor (bFGF), 1 mM GlutaMax, and 1 mM pyruvate The cells were cultured in a DMEM culture solution (Invitrogen) containing sodium for 24 hours at 37 ° C. and 5% CO 2 . Subsequently, 850 μg / ml G418 and a concentration of tetracycline (Dox) higher than 3.75 μg / ml were added and continued for 3 to 5 days until the cells expressed intense red fluorescence (RGFP), replacing each day. . Next, individual red fluorescent cells (mirPS) were monitored with a TE200 inverted microscope system (Nikon, Melville, NY) and collected individually in 96-well plates with a MO-188NE 3D micromanipulation system (Nikon). 20% Serum Replacement (Knockout serum), 1% MEM non-essential amino acids, 100 μM β-mercaptoethanol, 1 mM GlutaMax, 1 mM sodium pyruvate, 10 ng / ml basic fibroblasts under doxycycline (Dox) deficiency conditions DMEM / F- containing growth factor (bFGF), 100 IU / ml penicillin / 100 μg / ml streptomycin / 250 μg / ml G418, 0.1 μM A83-01, and 0.1 μM valproic acid (Stemgent, San Diego, Calif.) The mirPS cells were cultured in 12 medium under the conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 . On the other hand, mirPS cells were cultured under similar feeder-free culture conditions in the presence of doxycycline (Dox, 3.75-5 μg / ml, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), and further 0.05 μM GSK inhibitor SB216763 (Stemgent) was added. Addition of GSK inhibitors promoted mirPS proliferation, but showed a slight tendency to cause neuronal differentiation. In terms of nerve cell induction, mirPS cells were cultured under the above feeder-free culture conditions containing 0.05 μM SB216763 and no doxycycline (Dox).

実施例2
mir-302sを発現する組換えベクターの構築
Mir-302ファミリークラスター(mir-302s)の生成は前記報告の通りである(Lin氏ら,2008)。Mir-302sクラスターは、mir-302a、mir-302b、mir-302c、及びmir-302dのプレマイクロリボ核酸(pre-miRNAs)という4つの部分を含有する。mir-302sクラスターを構築するために使用される合成オリゴヌクレオチド(Sigma-Genosys、St. Louis、MO)は下記のように挙げられる。発現ベクターの構築において、我々は等量(1:1)のmir-302sと予め作られたSpRNAi-RGFP組換え遺伝子を混合させ(Lin氏ら,2006と2008)、そしてMluI/PvuI制限酵素によって37°Cでこの混合物を4時間消化させた。次に、ゲル抽出キット(Qiagen、CA)で該消化された混合物を精製して30 μlの再蒸留水(ddH2O)に収集し、T4 DNAリガーゼ(T4 ligase)を用いて8°Cで16時間作用し、該混合物をライゲーションさせた。該工程では、mir-302を発現する組換えSpRNAi-RGFP遺伝子が形成され、さらにXhoI/HindIII制限酵素によって切断された後、ドキシサイクリンにより誘導できるpSingle-tTS-shRNAベクター(Clontech、Palo Alto、CA)中に挿入されたことで、誘導性のpTet-On-tTS-miR302s発現ベクターが形成された。その後、我々は該pTet-On-tTS-miR302sベクターをさらに修飾し、即ち、pTRE-Tightプラスミド(Clontech)から単離されたTRE-CMVプロモーターを用いてpTet-On-tTS-miR302sベクター本来のU6プロモーターを置換した。非誘導性のpCMV-miR302sの持続的発現ベクターを生成するために、我々はEcoRI制限酵素で該修飾されたpTet-On-tTS-miR302sベクターを切断し、さらにゲル電気泳動によりtTS-TREの上流配列(1.5 kb)を除去するとともに、該ゲルから切断されたベクターを改めて得ることによって、DNAライゲーション(ligation)工程を行い、非誘導性のpCMV-miR302sベクターの構築を完成させた。
Example 2
Construction of recombinant vector expressing mir-302s
The generation of the Mir-302 family cluster (mir-302s) is as described above (Lin et al., 2008). The Mir-302s cluster contains four parts: pre-miRNAs of mir-302a, mir-302b, mir-302c, and mir-302d. Synthetic oligonucleotides (Sigma-Genosys, St. Louis, MO) used to construct the mir-302s cluster are listed below. In constructing the expression vector, we mixed an equal amount (1: 1) of mir-302s with a pre-made SpRNAi-RGFP recombinant gene (Lin et al., 2006 and 2008), and by MluI / PvuI restriction enzyme The mixture was digested for 4 hours at 37 ° C. The digested mixture is then purified with a gel extraction kit (Qiagen, CA) and collected in 30 μl double-distilled water (ddH 2 O) and used at 8 ° C with T4 DNA ligase (T4 ligase). The mixture was ligated by acting for 16 hours. In this step, a recombinant SpRNAi-RGFP gene expressing mir-302 is formed, further cleaved with XhoI / HindIII restriction enzyme, and then pSingle-tTS-shRNA vector (Clontech, Palo Alto, CA) that can be induced by doxycycline Insertion into it produced an inducible pTet-On-tTS-miR302s expression vector. We then further modified the pTet-On-tTS-miR302s vector, i.e. using the TRE-CMV promoter isolated from the pTRE-Tight plasmid (Clontech), the original U6 of the pTet-On-tTS-miR302s vector. The promoter was replaced. To generate a non-inducible pCMV-miR302s persistent expression vector, we cleave the modified pTet-On-tTS-miR302s vector with EcoRI restriction enzyme and further upstream of tTS-TRE by gel electrophoresis. By removing the sequence (1.5 kb) and obtaining a new vector cleaved from the gel, a DNA ligation step was performed to complete the construction of a non-inducible pCMV-miR302s vector.

mir-302ファミリープレリボ核酸(pre-miRNA)クラスターのDNA組換えに使用される合成オリゴヌクレオチドとして、次のように、mir-302a-センス:5'-GTCACGCGTT CCCACCACTT AAACGTGGAT GTACTTGCTT TGAAACTAAA GAAGTAAGTG CTTCCATGTT TTGGTGATGG ATAGATCTCT C-3' (SEQ.ID.NO.9);mir-302a-アンチセンス:5'-GAGAGATCTA TCCATCACCA AAACATGGAA GCACTTACTT CTTTAGTTTC AAAGCAAGTA CATCCACGTT TAAGTGGTGG GAACGCGTGA C-3' (SEQ.ID.NO.10);mir-302b-センス:5'-ATAGATCTCT CGCTCCCTTC AACTTTAACA TGGAAGTGCT TTCTGTGACT TTGAAAGTAA GTGCTTCCAT GTTTTAGTAG GAGTCGCTCA TATGA-3' (SEQ.ID.NO.11);mir-302b-アンチセンス:5'-TCATATGAGC GACTCCTACT AAAACATGGA AGCACTTACT TTCAAAGTCA CAGAAAGCAC TTCCATGTTA AAGTTGAAGG GAGCGAGAGA TCTAT-3' (SEQ.ID.NO.12);mir-302c-センス:5'-CCATATGGCT ACCTTTGCTT TAACATGGAG GTACCTGCTG TGTGAAACAG AAGTAAGTGC TTCCATGTTT CAGTGGAGGC GTCTAGACAT-3' (SEQ.ID.NO.13);mir-302c-アンチセンス:5'-ATGTCTAGAC GCCTCCACTG AAACATGGAA GCACTTACTT CTGTTTCACA CAGCAGGTAC CTCCATGTTA AAGCAAAGGT AGCCATATGG-3' (SEQ.ID.NO.14);mir-302d-センス:5'-CGTCTAGACA TAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCTAA GCCAGGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TCGCGATCGC AT-3' (SEQ.ID.NO.15);及びmir-302d-アンチセンス:5'-ATGCGATCGC GAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCCTG GCTTAGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TATGTCTAGA CG-3' (SEQ.ID.NO.16)が挙げられる。また、我々はmir-302プレマイクロリボ核酸(pre-miRNA)クラスターの代わりに、合成されたmiR-302s-センス:5'-GCAGATCTCG AGGTACCGAC GCGTCCTCTT TACTTTAACA TGGAAATTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGG TGTGGCGCGA TCGATATCTC TAGAGGATCC ACATC-3' (SEQ.ID.NO.17)及びmir-302s-アンチセンス:5'-GATGTGGATC CTCTAGAGAT ATCGATCGCG CCACACCACT CAAACATGGA AGCACTTAAT TTCCATGTTA AAGTAAAGAG GACGCGTCGG TACCTCGAGA TCTGC-3' (SEQ.ID.NO.18)のハイブリダイゼーションによって形成された手動で再設計したshRNAを用いることで、簡易なイントロン挿入を行った。mir-302相同体を設計する際、ウラシル(U)の代わりにチミン(T)を用いてもよく、逆も同様である。これらの合成配列の全ては、ライゲーション(ligation)を行う前にポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)によって抽出して精製された。   mir-302a-sense: 5'-GTCACGCGTT CCCACCACTT AAACGTGGAT GTACTTGCTT TGAAACTAAA GAAGTAAGTG CTTCCATGTT TTGGTGATGG ATAGATCTCT C -3 '(SEQ.ID.NO.9); mir-302a-antisense: 5'-GAGAGATCTA TCCATCACCA AAACATGGAA GCACTTACTT CTTTAGTTTC AAAGCAAGTA CATCCACGTT TAAGTGGTGG GAACGCGTGA C-3' (SEQ.ID.NO.10); mir-302b- Sense: 5'-ATAGATCTCT CGCTCCCTTC AACTTTAACA TGGAAGTGCT TTCTGTGACT TTGAAAGTAA GTGCTTCCAT GTTTTAGTAG GAGTCGCTCA TATGA-3 '(SEQ.ID.NO.11); '(SEQ.ID.NO.12); mir-302c-sense: 5'-CCATATGGCT ACCTTTGCTT TAACATGGAG GTACCTGCTG TGTGAAACAG AAGTAAGTGC TTCCATGTTT CAGTGGAGGC GTCTAGACAT-3' (SEQ.ID.NO.13); mir-302c-antisense: 5 '-ATGTCTAGAC GCCTCCACTG AAACATGGAA GCACTTACTT CTGTTTCACA CA GCAGGTAC CTCCATGTTA AAGCAAAGGT AGCCATATGG-3 ′ (SEQ.ID.NO.14); mir-302d-sense: 5′-CGTCTAGACA TAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCTAA GCCAGGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TCGCGATCGC AT-3 ′ (SEQ.ID.NO.15); -302d-antisense: 5'-ATGCGATCGC GAACACTCAA ACATGGAAGC ACTTAGCCTG GCTTAGCTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGT TATGTCTAGA CG-3 '(SEQ.ID.NO.16) is mentioned. We also synthesized miR-302s-sense instead of mir-302 pre-microribonucleic acid (pre-miRNA) cluster: 5'-GCAGATCTCG AGGTACCGAC GCGTCCTCTT TACTTTAACA TGGAAATTAA GTGCTTCCAT GTTTGAGTGG TGTGGCGCGA TCGATATCTC TAGAGGATCC ACATC-3 '(SEQ. ID.NO.17) and mir-302s-antisense: 5'-GATGTGGATC CTCTAGAGAT ATCGATCGCG CCACACCACT CAAACATGGA AGCACTTAAT TTCCATGTTA AAGTAAAGAG GACGCGTCGG TACCTCGAGA TCTGC-3 '(SEQ.ID.NO.18) Simple intron insertion was performed by using the designed shRNA. When designing mir-302 homologues, thymine (T) may be used instead of uracil (U), and vice versa. All of these synthetic sequences were extracted and purified by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) prior to ligation.

組換えられたmir-302ファミリーのプレマイクロリボ核酸クラスター(mir-302s)は、mir-302a-センスとmir-302a-アンチセンス、mir-302b-センスとmir-302b-アンチセンス、mir-302c-センスとmir-302c-アンチセンス、及びmir-302d-センスとmir-302d-アンチセンスを含む4つのmir-302a〜d雑種を連結することによって形成された。これらのmir-302a、mir-302b、mir-302c、及びmir-302d雑種は、それぞれPvuI/XhoI、XhoI/NheI、NheI/XbaI及びXbaI/MluI制限酵素によって消化され、ゲルで抽出され、その後濾過カラム(Qiagen、CA)で35 μlの滅菌された再蒸留水中に共に収集された。そして、T4 DNAリガーゼ(ligase) (Roche、20U)で該雑種の混合物をライゲーションさせ、クラスターを形成した。最後にmir-302ファミリーのプレマイクロリボ核酸クラスターをPvuI/MluI制限酵素によって直線化されたSpRNAi-RGFP組換え遺伝子に挿入した。また、SEQ.ID.NO.17とSEQ.ID.NO.18をハイブリダイゼーションさせてから、PvuI/MluI制限酵素を用いて該雑種を切断し、切断された雑種をPvuI/MluIにより直線化されたSpRNAi-RGFP中に挿入することにより、mir-302 shRNAを形成した。   The recombined mir-302 family of pre-microribonucleic acid clusters (mir-302s) are mir-302a-sense and mir-302a-antisense, mir-302b-sense and mir-302b-antisense, mir-302c -Formed by ligating four mir-302a-d hybrids including sense and mir-302c-antisense, and mir-302d-sense and mir-302d-antisense. These mir-302a, mir-302b, mir-302c, and mir-302d hybrids are digested with PvuI / XhoI, XhoI / NheI, NheI / XbaI and XbaI / MluI restriction enzymes, respectively, extracted with gel, and then filtered Collected together in 35 μl of sterile double-distilled water on a column (Qiagen, CA). The hybrid mixture was ligated with T4 DNA ligase (Roche, 20U) to form clusters. Finally, the mir-302 family pre-microribonucleic acid cluster was inserted into the SpRNAi-RGFP recombinant gene linearized by PvuI / MluI restriction enzymes. Alternatively, SEQ.ID.NO.17 and SEQ.ID.NO.18 are hybridized, then the hybrid is cleaved using PvuI / MluI restriction enzymes, and the cleaved hybrid is linearized with PvuI / MluI. Mir-302 shRNA was formed by inserting into SpRNAi-RGFP.

pTet-On-tTS-miR302s及びCMV-miR302sベクターを増殖させるために、大腸菌DH5aの菌株を濃度100 μg/mlのアンピシリン(Sigma Chemical、St. Louis、MO)を含有するLB培地で培養した。そして、エンドトキシンフリーのマキシプレッププラスミド抽出キット(Endo-Free Maxi-Prep Plasmid Extraction Kit、Qiagen、CA)を用いて、増殖後のpTet-On-tTS-miR302s及びCMV-miR302sベクターを単離、精製した。   To propagate the pTet-On-tTS-miR302s and CMV-miR302s vectors, E. coli DH5a strains were cultured in LB medium containing ampicillin (Sigma Chemical, St. Louis, MO) at a concentration of 100 μg / ml. Then, using the endotoxin-free maxi-prep plasmid extraction kit (Endo-Free Maxi-Prep Plasmid Extraction Kit, Qiagen, CA), the isolated pTet-On-tTS-miR302s and CMV-miR302s vectors were isolated and purified. .

実施例3
マイクロリボ核酸(miRNA)のマイクロアレイ分析
細胞密集度70%で、mirVanaTMマイクロリボ核酸単離キット(mirVanaTM miRNA isolation kit、Ambion)を用いて、各細胞培養物から小型RNAsを単離した。単離した小型RNAsの純度と含有量を1%ホルムアルデヒド-寒天ゲル電気泳動及びスペクトロメーターの測定(Bio-Rad)によって評価した後、直ちにドライアイスで凍結させ、マイクロリボ核酸のマイクロアレイ分析を行うためにLC Sciences社(San Diego、CA)に送付した。各マイクロアレイチップは、それぞれCy3もしくはCy5で標識した単一のサンプルとハイブリダイゼーションされ、又はCy3及びCy5で標識した1対のサンプルとハイブリダイゼーションされた。次に、背景差分(background subtraction)及び正規化(normalization)を行った。二重サンプル分析において、p値を算出し、3倍より大きな差で発現した転写物を一覧表に示した。その結果は図1Cに示す。
Example 3
In microarray analysis confluency of 70% of the micro-ribonucleic acid (miRNA), mirVana TM micro ribonucleic acid isolation kit (mirVana TM miRNA isolation kit, Ambion ) using a small RNAs were isolated from each cell culture. To assess the purity and content of isolated small RNAs by 1% formaldehyde-agar gel electrophoresis and spectrometer measurement (Bio-Rad), and then immediately freeze them on dry ice for microarray analysis of microribonucleic acids To LC Sciences (San Diego, Calif.). Each microarray chip was hybridized with a single sample labeled with Cy3 or Cy5, respectively, or with a pair of samples labeled with Cy3 and Cy5. Next, background subtraction and normalization were performed. In duplicate sample analysis, p-values were calculated and transcripts expressed with a difference greater than 3 times were listed. The result is shown in FIG. 1C.

実施例4
ノーザンブロット分析法
mirVanaTMマイクロリボ核酸単離キット(Ambion、Austin、TX)で全RNAs(10 μg)を単離した後、15% TBE-ウレアポリアクリルアミドゲル又は3.5% 低融点寒天ゲル電気泳動によって該全RNAsを分画し、該分画された全RNAsをナイロンメンブラン(nylon membrane)上に電気ブロットした。続いて、[LNA]-DNAプローブ(5'-[TCACTGAAAC] ATGGAAGCAC TTA-3') (SEQ.ID.NO.19)でmir-302を検出した。その他の遺伝子を検出するプローブはさらに合成され、その配列は表1に示す。全てのプローブは高速液体クロマトグラフィー法(HPLC)によって精製し、且つ[32P]-dATP (> 3000 Ci/mM、Amersham International、Arlington Heights、IL)の存在下で、末端転移酵素(terminal transferase、20 units)で末端標識を行った。ハイブリダイゼーション反応は、50% の新鮮な脱イオンホルムアミド(freshly deionized formamide、pH 7.0)、5倍デンハート(Denhardt's)液、0.5% SDS、4倍SSPE及び250 mg/mLの変性サケ精子DNA断片の混合物中で実施した(18時間、42°C)。次に、メンブランを2倍SSC、0.1%のSDSで2回連続洗浄し(15分間、25°C)、0.2倍SSC、0.1%のSDSで1回洗浄し(45分間、37°C)、そして、オートラジオグラフィーを実施した。その結果を図1D、図4A及び8Bに示す。
Example 4
Northern blot analysis
mirVana TM micro ribonucleic acid isolation kit (Ambion, Austin, TX) was isolated total RNAs (10 [mu] g) in the該全RNAs by 15% TBE-urea polyacrylamide gels or 3.5% low melting point agarose gel electrophoresis Fractionated and the fractionated total RNAs were electroblotted onto a nylon membrane. Subsequently, mir-302 was detected with a [LNA] -DNA probe (5 ′-[TCACTGAAAC] ATGGAAGCAC TTA-3 ′) (SEQ. ID. NO. 19). Probes for detecting other genes were further synthesized, and their sequences are shown in Table 1. All probes were purified by high performance liquid chromatography (HPLC) and in the presence of [ 32 P] -dATP (> 3000 Ci / mM, Amersham International, Arlington Heights, IL), terminal transferase, End labeling was performed at 20 units). The hybridization reaction consisted of a mixture of 50% freshly deionized formamide (pH 7.0), 5x Denhardt's solution, 0.5% SDS, 4x SSPE and 250 mg / mL denatured salmon sperm DNA fragment. (18 hours, 42 ° C). Next, the membrane was washed twice with 2 × SSC, 0.1% SDS (15 minutes, 25 ° C.), once with 0.2 × SSC, 0.1% SDS (45 minutes, 37 ° C.), Then, autoradiography was performed. The results are shown in FIGS. 1D, 4A and 8B.

実施例5
ウェスタンブロット分析法
メーカーの提案に従い、プロテアーゼ抑制剤(protease inhibitor)、ロイペプチン(Leupeptin)、TLCK、TAME及びPMSFを補充したCelLytic-M溶解/抽出試薬(CelLytic-M lysis/extraction reagent、Sigma)で細胞(1,000,000個)を溶解した。次に該溶解液を12,000 rpm、4°Cで20分間遠心分離し、遠心分離後の上澄み液を得た。そして、改良されたSOFTmaxタンパク質測定パッケージソフトウェアにより、E-maxマイクロプレートリーダー(microplate reader、Molecular Devices、CA)でタンパク質濃度を測定した。還元(reducing、+50 mM DTT)及び非還元(non-reducing、DTT無し)の条件下で、それぞれ30 μgの細胞溶解生成物をSDS-PAGEサンプル緩衝液に添加し、さらに3分間沸騰してから、6%〜8%ポリアクリルアミドゲルにロードした。次に、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS-PAGE)でタンパク質を解析した後、タンパク質をニトロセルロースメンブラン(nitrocellulose membrane)に電気ブロットし、オデッセーブッロキング試薬(Odyssey blocking reagent、Li-Cor Biosciences、Lincoln、NB)でメンブランを室温で2時間培養した。その後、該試薬に一次抗体を加えて4°Cで該混合物を培養した。使用した一次抗体は、Oct3/4 (Santa Cruz Biotechnology、Santa Cruz、CA)、Sox2 (Santa Cruz)、Nanog (Santa Cruz)、Lin28 (Abcam Inc.、Cambridge、MA)、UTF1 (Abcam)、Klf4 (Santa Cruz)、TRP1 (Santa Cruz)、keratin 16 (Abcam)、CDK2 (Santa Cruz)、cyclin D1 (Santa Cruz)、cyclin D2 (Abcam)、BMI-1 (Santa Cruz)、AOF2 (Sigma)、HDAC2 (Abcam)、hTERT (Santa Cruz)、s-actin (Chemicon、Temecula、CA)、及びRGFP (Clontech)を含む。一晩経過後、TBS-Tで該メンブランを3回ためすすぎ、そして、ヤギ抗マウスIgG (goat anti-mouse IgG)中に室温で1時間暴露した。該ヤギ抗マウスIgGとAlexa Fluor 680反応性染料(1:2,000、Invitrogen-Molecular Probes)が結合して二次抗体を形成した。さらにTBS-Tで3回ためすすいだ後、Li-Corオデッセー赤外線画像装置(Li-Cor Odyssey Infrared Imager)及びオデッセーソフトウェアV.10(Li-Cor)を用いて免疫ブロットの蛍光スキャニング及び画像解析を行った。その結果を図1D、図4B、図7C〜7D、図8B及び9Bに示す。
Example 5
In accordance with the manufacturer's proposal for Western blot analysis , cells were treated with CelLytic-M lysis / extraction reagent (Sigma) supplemented with protease inhibitors, leupeptin, TLCK, TAME and PMSF (CelLytic-M lysis / extraction reagent, Sigma). (1,000,000 pieces) were dissolved. Next, the lysate was centrifuged at 12,000 rpm and 4 ° C. for 20 minutes to obtain a supernatant after centrifugation. Protein concentration was then measured with an E-max microplate reader (microplate reader, Molecular Devices, CA) with the improved SOFTmax protein measurement package software. Under reducing (+50 mM DTT) and non-reducing (no DTT) conditions, add 30 μg of cell lysis product to the SDS-PAGE sample buffer and boil for an additional 3 minutes. From 6% to 8% polyacrylamide gel. Next, after analyzing the protein by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), the protein was electroblotted onto a nitrocellulose membrane, and Odyssey blocking reagent (Li-Cor Biosciences, Lincoln, NB) incubated the membranes for 2 hours at room temperature. Thereafter, the primary antibody was added to the reagent, and the mixture was incubated at 4 ° C. Primary antibodies used were Oct3 / 4 (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA), Sox2 (Santa Cruz), Nanog (Santa Cruz), Lin28 (Abcam Inc., Cambridge, MA), UTF1 (Abcam), Klf4 ( Santa Cruz), TRP1 (Santa Cruz), keratin 16 (Abcam), CDK2 (Santa Cruz), cyclin D1 (Santa Cruz), cyclin D2 (Abcam), BMI-1 (Santa Cruz), AOF2 (Sigma), HDAC2 ( Abcam), hTERT (Santa Cruz), s-actin (Chemicon, Temecula, CA), and RGFP (Clontech). After overnight, the membrane was rinsed 3 times with TBS-T and exposed to goat anti-mouse IgG for 1 hour at room temperature. The goat anti-mouse IgG and Alexa Fluor 680 reactive dye (1: 2,000, Invitrogen-Molecular Probes) were bound to form a secondary antibody. After three additional rinses with TBS-T, immunoblotting fluorescence scanning and image analysis were performed using Li-Cor Odyssey Infrared Imager and Odyssey Software V.10 (Li-Cor). went. The results are shown in FIGS. 1D, 4B, 7C to 7D, and FIGS. 8B and 9B.

実施例6
アポトーシスした細胞のDNAラダー試験
メーカーの提案に従い、アポトーシス細胞のDNAラダーキット(Apoptotic DNA Ladder Kit、Roche Biochemicals、Indianapolis、IA)を用いて、約2,000,000個の細胞からゲノムDNAを単離し、そして単離されたDNAを2 μg取り、2%の寒天ゲル電気泳動法によって評価した。その結果を図1Fに示す。
Example 6
Apoptotic DNA Ladder Kit Isolates and isolates genomic DNA from approximately 2,000,000 cells using the Apoptotic DNA Ladder Kit (Roche Biochemicals, Indianapolis, IA) according to the manufacturer's proposal 2 μg of the prepared DNA was taken and evaluated by 2% agar gel electrophoresis. The result is shown in FIG. 1F.

実施例7
DNA含有量のフローサイトメトリー分析
必要な実験を完成した後、細胞をトリプシンで加水分解させ、粒状に遠心分離し、さらに予め冷却した1 ml 70%メタノールを含有するPBS中に浮遊させ、これらの細胞を-20°Cで1時間固定した。そして、これらの細胞を粒状に遠心分離し、1 mlのPBSで1回洗浄した。再びこれらの細胞を粒状に遠心分離し、37°Cで1 mg/mlのヨウ化プロピジウム(propidium iodide、PI)、0.5 μg/mlのリボヌクレアーゼ(RNase)を含有する1 mlのPBS溶液において30分間再浮遊させた。その後、BD FACSCaliburフローサイトメトリー(San Jose、CA)で約15,000個の細胞を分析した。パルス幅対パルス面積図を描き、単一細胞をゲーティングすることにより細胞ダブレットを除外した。収集したデータをパッケージソフトウェアFlowjoを使用して「Watson Pragmatic」アルゴリズムで解析した。その結果を図3A〜3B、図6A〜6Cに示す。
Example 7
Flow cytometric analysis of DNA content After completing the necessary experiments, the cells were hydrolyzed with trypsin, centrifuged into granules, and suspended in PBS containing 1 ml 70% methanol pre-cooled. Cells were fixed for 1 hour at -20 ° C. These cells were then centrifuged into granules and washed once with 1 ml PBS. Again centrifuge these cells in a granulate, 30 min in 1 ml PBS solution containing 1 mg / ml propidium iodide (PI), 0.5 μg / ml ribonuclease (RNase) at 37 ° C. Resuspended. Subsequently, approximately 15,000 cells were analyzed by BD FACSCalibur flow cytometry (San Jose, CA). Cell doublets were excluded by drawing a pulse width versus pulse area diagram and gating single cells. The collected data was analyzed with the "Watson Pragmatic" algorithm using the package software Flowjo. The results are shown in FIGS. 3A-3B and FIGS. 6A-6C.

実施例8
ゲノム全体のマイクロアレイ分析
ヒトゲノムGeneChip U133 plus 2.0アレイ(Affymetrix、Santa Clara、CA)を用いて、被検細胞において47,000個を超えたヒト遺伝子の発現パターンの変化を検出した。メーカーの提案に従い、mirVanaTMマイクロリボ核酸単離キット(mirVanaTM miRNA Isolation Kit、Ambion)を用いて、各被検サンプルから全RNAを単離した。単離されたRNAの純度と含有量を1%ホルムアルデヒド-寒天ゲル電気泳動及びスペクトロメーターの測定(Bio-Rad)によって評価した。パーフェクトマッチプローブとミスマッチプローブとの間の全体的平均差によりこれらのサンプルシグナルを正規化した。そして、Affymetrix Microarray Suite 5.0版、Expression ConsoleTM 1.1.1版(Affymetrix)及びGenesprings (Silicon Genetics)ソフトウェアを用いて、ゲノム全体の遺伝子発現パターンの変化を分析した。遺伝子発現の変化が1倍より大きい場合は、陽性差異遺伝子と見なされた。遺伝子クラスター試験(gene clustering)において、プラグインプログラムGenetrix (Epicenter Software)とAffymetrixソフトウェアを組み合わせて使用した。各マイクロアレイ中のコントロール群ハウスキーピング遺伝子の平均で、該サンプルのシグナルを正規化した。その結果を図5Aに示す。
Example 8
Whole genome microarray analysis Human genome GeneChip U133 plus 2.0 array (Affymetrix, Santa Clara, CA) was used to detect changes in expression patterns of more than 47,000 human genes in test cells. In accordance with proposal of the manufacturer, mirVana TM micro ribonucleic acid isolation kit (mirVana TM miRNA Isolation Kit, Ambion ) using the total RNA was isolated from each test sample. The purity and content of the isolated RNA was assessed by 1% formaldehyde-agar gel electrophoresis and spectrometer measurements (Bio-Rad). These sample signals were normalized by the overall average difference between the perfect match probe and the mismatch probe. Then, Affymetrix Microarray Suite 5.0 edition, using Expression Console TM 1.1.1 Edition (Affymetrix) and Genesprings (Silicon Genetics) software to analyze changes in the whole genome gene expression patterns. If the change in gene expression was greater than 1 fold, it was considered a positive difference gene. A combination of the plug-in program Genetrix (Epicenter Software) and Affymetrix software was used in gene clustering. The signal of the sample was normalized with the average of the control group housekeeping genes in each microarray. The result is shown in FIG. 5A.

実施例9
DNAの脱メチル化試験
DNA単離キット(DNA isolation kit、Roche)によって約2,000,000個の細胞中のゲノムDNAを単離した。1 μgの単離されたDNAを取り、メーカーの提案に従い、重亜硫酸塩処理(CpGenome DNA modification kit、Chemicon、Temecula、CA)を行った。一方、2 μgの単離されたDNAsを取り、CCGG切断制限酵素HpaIIで消化した後、1%寒天ゲル電気泳動法により全ゲノムの脱メチル化を判別した(図5B)。重亜硫酸塩でDNAを処理することによって、全ての非メチル化シトシンをウラシルに変換させる一方、メチル化シトシンをシトシンのままに維持させた。重亜硫酸塩DNA配列決定分析においては、我々はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いてOct3/4及びNanogのプロモーター領域を増幅した。Oct3/4プロモーター領域の増幅に使用されるプライマーは、5'-GAGGCTGGAG CAGAAGGATT GCTTTGG-3' (SEQ.ID.NO.20)及び5'-CCCTCCTGAC CCATCACCTC CACCACC-3' (SEQ.ID.NO.21)を含む。また、Nanogプロモーター領域の増幅に使用されるプライマーは、5'-TGGTTAGGTT GGTTTTAAAT TTTTG-3' (SEQ.ID.NO.22)及び5'-AACCCACCCT TATAAATTCT CAATTA-3' (SEQ.ID.NO.23)を含む。まず、重亜硫酸塩修飾後のDNAs(50 ng)とこれらのプライマー(合計100 pmole)を1倍PCR緩衝液中にて混合し、94°Cに加熱した後2分間保ち、そして直ちに氷で冷却した。その後、高感度PCRキット(Expand High Fidelity PCR kit、Roche)を用いて94°Cで1分間、70°Cで3分間のようなPCRを25サイクル行った。増幅反応終了後、3%寒天ゲル電気泳動法により正確な長さを有するDNA生成物をさらに分画し、続いて該DNA生成物をゲル抽出キット(Qiagen)で精製し、DNA配列決定を行った。DNAメチル化部位の詳細なパターンは、重亜硫酸塩で修飾されたDNA配列における変わっていないシトシンと、重亜硫酸塩で修飾されていないDNA配列における変わっていないシトシンとを比較することによって得られた。その結果を図5Cに示す。
Example 9
DNA demethylation test
Genomic DNA in about 2,000,000 cells was isolated using a DNA isolation kit (Roche). 1 μg of isolated DNA was taken and subjected to bisulfite treatment (CpGenome DNA modification kit, Chemicon, Temecula, Calif.) According to the manufacturer's suggestion. On the other hand, 2 μg of isolated DNAs was taken and digested with CCGG cleavage restriction enzyme HpaII, and then the demethylation of the whole genome was determined by 1% agar gel electrophoresis (FIG. 5B). Treatment of DNA with bisulfite converted all unmethylated cytosine to uracil, while maintaining methylated cytosine as cytosine. In bisulfite DNA sequencing analysis, we used the polymerase chain reaction (PCR) to amplify the Oct3 / 4 and Nanog promoter regions. Primers used for the amplification of the Oct3 / 4 promoter region are 5′-GAGGCTGGAG CAGAAGGATT GCTTTGG-3 ′ (SEQ.ID.NO.20) and 5′-CCCTCCTGAC CCATCACCTC CACCACC-3 ′ (SEQ.ID.NO.21). )including. The primers used for amplification of the Nanog promoter region were 5′-TGGTTAGGTT GGTTTTAAAT TTTTG-3 ′ (SEQ.ID.NO.22) and 5′-AACCCACCCT TATAAATTCT CAATTA-3 ′ (SEQ.ID.NO.23 )including. First, bisulphite-modified DNAs (50 ng) and these primers (total 100 pmole) were mixed in 1x PCR buffer, heated to 94 ° C, kept for 2 minutes, and immediately cooled with ice did. Then, 25 cycles of PCR were performed using a high sensitivity PCR kit (Expand High Fidelity PCR kit, Roche) at 94 ° C for 1 minute and 70 ° C for 3 minutes. After completion of the amplification reaction, the DNA product having the correct length is further fractionated by 3% agar gel electrophoresis, and then the DNA product is purified with a gel extraction kit (Qiagen) for DNA sequencing. It was. A detailed pattern of DNA methylation sites was obtained by comparing unchanged cytosine in a bisulfite modified DNA sequence with unchanged cytosine in a DNA sequence not modified with bisulfite . The result is shown in FIG. 5C.

実施例10
移植及び奇形腫の形成
約5〜10個のmirPS細胞由来の胚様体(4〜8細胞段階)を50 μlのDMEM培養液とマトリゲルMatrigelの2:1混合液中に浮遊させ、次にこれらのmirPS細胞由来の胚様体を6週齢の雌性偽妊娠の免疫不全SCID-beigeマウスの子宮に移植した。偽妊娠マウスを作る方法は、腹膜内に1 IUのヒト閉経期性腺刺激ホルモン(human menopausal gonadotrophin、HMG)を2日間注射し、そしてヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(human chorionic gonadotrophin、hCG)をもう1日間注射した。該細胞及び該マウスは、移植前または移植後にドキシサイクリン(Dox)処理を行わない。移植期間では、2.5%のトリブロモエタノール(Avertin)溶液で、1匹のマウスに0.4 mlの量でマウスを麻酔した。移植後又は該移植細胞集団が100 mm3より大きいサイズに成長した後、該異種移植集団(Xenografted masses)を3から4週間監視した。該嚢腫/奇形腫を切り離した後、数式(長さ×幅2)/2を用いてその体積を算出し、さらにカウント、秤量及び更なる組織学的解析を行った。奇形腫様組織嚢腫の形成(teratoma-like tissue cysts)は、通常移植してから約2.5週間後に観察できる。その結果を図5Dに示す。
Example 10
Transplantation and derived embryoid bodies mirPS cells formed about 5-10 teratomas (4-8 cell stage) to 50 [mu] l of DMEM culture medium and Matrigel Matrigel 2: it is suspended in 1 mixture, then these Embryoid bodies derived from mirPS cells were transplanted into the uterus of 6-week-old female pseudopregnant immunodeficient SCID-beige mice. The method of making pseudopregnant mice is to inject 1 IU of human menopausal gonadotrophin (HMG) into the peritoneum for 2 days and another human chorionic gonadotrophin (hCG). Injection for days. The cells and the mice are not treated with doxycycline (Dox) before or after transplantation. During the transplantation period, one mouse was anesthetized with a 2.5% tribromoethanol (Avertin) solution in a volume of 0.4 ml. The Xenografted masses were monitored for 3 to 4 weeks after transplantation or after the transplant cell population had grown to a size greater than 100 mm 3 . After separating the cyst / teratomas, the volume was calculated using the formula (length × width 2 ) / 2, and further counting, weighing and further histological analysis were performed. Teratoma-like tissue cysts can usually be observed about 2.5 weeks after transplantation. The result is shown in FIG. 5D.

実施例11
細胞侵入試験
まず、200 μg/mlのMatrigelを単独使用し、又は20% FBS及び1% L-グルタミン(L-Glutamine)を含むフェノールレッドフリーのDMEM培養液を補充したMatrigelを用いて、チャンバーインサート(chamber inserts、穴径12μm、Chemicon)を塗布し、無菌環境下において翌日まで乾燥させた。フェノールレッドフリーのDMEM培養液を使用して、最終的に100,000個細胞/mlの細胞密度になるように細胞を収集、すすぎ、及び再浮遊させた。該細胞懸濁液を500 μl取ってトップチャンバー(top chamber)内に分配させ、1.5mlのDMEMならし培養液をボトムチャンバーに添加することで、走化性勾配(chemotactic gradient)を作り出した。37°Cで一晩置きに16時間培養した後、侵入状況について測定を行った。まず、脱脂綿でトップチャンバーを拭き、そして100%メタノールを用いてメンブランの下側に位置する侵入細胞を10分間固定し、風乾させ、クレシルバイオレット(cresyl violet)で20分間染色した後、水で緩やかに洗浄した。乾燥後、1:1の100%エタノールと0.2 Mクエン酸ナトリウム(NaCitrate)を含む洗浄液でメンブラン上のクレシルバイオレット染色を20分間洗い出し、Precisionマイクロプレートリーダー(Precision Microplate Reader、Molecular Dynamics)で波長570 nmの吸光度を読み取った。細胞の侵入率の表示方式は、チャンバーインサートの膜層が未乾燥の場合(総細胞数)に得られた吸光度に対する被検サンプルの吸光度の百分比とした。その結果を図6Dに示す。
Example 11
Cell Invasion Test First, use 200 μg / ml Matrigel alone or a chamber insert using Matrigel supplemented with phenol red-free DMEM medium containing 20% FBS and 1% L-Glutamine. (chamber inserts, hole diameter 12 μm, Chemicon) was applied and dried in a sterile environment until the next day. Cells were collected, rinsed, and resuspended to a final cell density of 100,000 cells / ml using phenol red-free DMEM media. 500 μl of the cell suspension was taken and distributed in the top chamber and 1.5 ml of DMEM conditioned medium was added to the bottom chamber to create a chemotactic gradient. After incubating at 37 ° C overnight for 16 hours, the invasion state was measured. First, wipe the top chamber with cotton wool, fix the invading cells located under the membrane with 100% methanol for 10 minutes, air dry, stain with cresyl violet for 20 minutes, and then with water Gently washed. After drying, the cresyl violet stain on the membrane is washed for 20 minutes with a wash solution containing 1: 1 100% ethanol and 0.2 M sodium citrate (NaCitrate), and the wavelength is set to 570 with a Precision Microplate Reader (Molecular Dynamics). The absorbance at nm was read. The display method of the cell penetration rate was the percentage of the absorbance of the test sample with respect to the absorbance obtained when the membrane layer of the chamber insert was not dried (total number of cells). The result is shown in FIG. 6D.

実施例12
細胞接着試験
細胞接着試験は過去の報告に述べられた通りに行われた(Lin氏ら,2007)。ヒト骨髄内皮細胞(hBMECs)を100,000個細胞/mlの密度で96穴プレート中に植え、試験前に接着培養液(adhesion medium)[RPMI 1640/0.1% BSA/20 mM HEPES (pH7.4)]ですすいだ。トリプシン(腫瘍/癌細胞に使用する)又はコラゲナーゼ(mirPS細胞に使用する)を用いて被検細胞を単離させ、無菌生理食塩水で細胞をすすいだ後、10 μM fura-4アセトキシメチルエステルの蛍光プローブ(acetoxymethyl ester、fluorescent probe、Sigma)を含有するPBS中で、細胞を1,000,000個細胞/mlの密度で再浮遊させたまま、37°Cの暗黒環境下で1時間経過した。続いて該細胞を遠心分離し、1%(v/v)プロベネシド(probenecid、100 mM)を含む無血清の培養液で細胞をすすいだ後、該細胞を接着培養液に37°Cの暗黒環境で20分間培養することで、細胞内の蛍光プローブを活性化させた。その後、該100,000個細胞(300 μlの細胞懸濁液/well)をコンフルエント(confluent)なhBMEC内皮細胞単層に投入し、37°Cで50分間培養した。250 μlの接着培地を用いて2回すすいで、未接着の細胞を洗い流した。蛍光プレートリーダー(fluorescent plate reader、Molecular Dynamics)を用いて、37°Cで励起波長485 nm及び発光波長530 nmで蛍光を読み取った。その結果を図6Eに示す。
Example 12
Cell adhesion test The cell adhesion test was performed as described in previous reports (Lin et al., 2007). Human bone marrow endothelial cells (hBMECs) were planted in a 96-well plate at a density of 100,000 cells / ml and adhesion medium [RPMI 1640 / 0.1% BSA / 20 mM HEPES (pH 7.4)] before testing Rinse. Isolate the test cells using trypsin (used for tumor / cancer cells) or collagenase (used for mirPS cells), rinse the cells with sterile saline, and then add 10 μM fura-4 acetoxymethyl ester. Cells were resuspended at a density of 1,000,000 cells / ml in PBS containing a fluorescent probe (acetoxymethyl ester, fluorescent probe, Sigma) for 1 hour in a dark environment at 37 ° C. Subsequently, the cells were centrifuged, and the cells were rinsed with a serum-free culture medium containing 1% (v / v) probenecid (probenecid, 100 mM), and then the cells were put into an adhesion culture medium at 37 ° C in a dark environment. Incubate for 20 minutes to activate the intracellular fluorescent probe. Thereafter, the 100,000 cells (300 μl of cell suspension / well) were added to a confluent hBMEC endothelial cell monolayer and cultured at 37 ° C. for 50 minutes. Non-adherent cells were washed away by rinsing twice with 250 μl adherent medium. Fluorescence was read at 37 ° C with an excitation wavelength of 485 nm and an emission wavelength of 530 nm using a fluorescent plate reader (Molecular Dynamics). The result is shown in FIG. 6E.

実施例13
インビボでの腫瘍成長試験
我々はNTera-2細胞(総体積が100 μlであるMatrigel-PBS中の2,000,000個細胞)を8週齢の雄性マウス(BALB/c-nu/nu種)の脇腹部(即ち、後右肢)に異種移植した。該腫瘍に対して毎週監視し、NTera-2異種移植してから1週間後、pCMV-miR302sベクター又はpCMV-miR302d*ベクターをインサイチュー注射で導入した。2 μg(マウス体重の1gあたり)のポリエチレンイミン(PEI)により調製されたpCMV-miR302s又はpCMV-miR302d*ベクター(合計10 μg)で、5回の処理(3日置きに)を行った。メーカーの使用提案に従い、インビボ-jetPEI送達試薬(Polyplus-transfection Inc.、New York、NY)を使用した。注射してから3週間後又は非ベクター処理の腫瘍が平均サイズで約100 mm3に成長した後、サンプリングし始めた。腫瘍の組織学的評価及び免疫反応細胞毒性試験を行うために、血液、脳、心臓、肺、肝臓、腎臓及び脾臓のような主要な器官、及び異種移植腫瘍は全て摘出された。そのうち、触診で腫瘍の形成を監視し、数式(長さ×幅2)/2で腫瘍体積を算出した。また、腫瘍に対してもカウント、解剖、及び秤量を行い、ヘマトキシリン-エオシン染色(H&E)及び免疫染色試験で組織学的な検査を行った。組織学的な検査では、脳、心臓、肺、肝臓、腎臓及び脾臓における検査可能な組織的病変が検出されなかった。その結果を図8A〜8Bに示す。
Example 13
In vivo tumor growth studies.We used NTera-2 cells (2,000,000 cells in Matrigel-PBS with a total volume of 100 μl) to the flank of 8-week-old male mice (BALB / c-nu / nu species). That is, xenotransplantation was performed on the hind right limb). The tumor was monitored weekly and one week after NTera-2 xenotransplantation, the pCMV-miR302s vector or the pCMV-miR302d * vector was introduced by in situ injection. Five treatments (every 3 days) were performed with 2 μg (per gram of mouse body weight) of pCMV-miR302s or pCMV-miR302d * vector (total 10 μg) prepared with polyethyleneimine (PEI). In vivo-jetPEI delivery reagent (Polyplus-transfection Inc., New York, NY) was used according to the manufacturer's suggestion of use. Sampling began 3 weeks after injection or after the non-vector treated tumors grew to an average size of about 100 mm 3 . All major organs such as blood, brain, heart, lung, liver, kidney and spleen, and xenograft tumors were removed for histological evaluation of tumors and immune response cytotoxicity studies. Of these, tumor formation was monitored by palpation, and the tumor volume was calculated by the formula (length × width 2 ) / 2. Tumors were also counted, dissected and weighed, and histological examination was performed with hematoxylin-eosin staining (H & E) and immunostaining tests. Histological examination did not detect any observable histological lesions in the brain, heart, lung, liver, kidney and spleen. The results are shown in FIGS.

実施例14
免疫染色試験
組織サンプルを4°Cで4%パラホルムアルデヒド(paraformaldehyde)で一晩固定させた。該サンプルをパラフィンワックスに包埋する前に、1倍PBS、メタノール、イソプロパノール及びテトラヒドロナフタレン(tetrahydronaphthalene)の順で洗浄した。次に包埋されたサンプルをミクロトーム(microtome)で7〜10 μmの厚さに切断し、TESPAでコートした清潔なスライドガラス上に固定した。そして、キシレン(xylene)を用いて該スライドガラスを脱ろうし、封入剤(mounting media;Richard Allan Scientific、Kalamazoo、MI)を用いてカバーガラスの下に固定し、そしてヘマトキシリン(hematoxylin)及びエオシン(eosin)(H&E、Sigma)で染色して形態を観察した。免疫組織化学(IHC)染色キットはImgenex(San Diego、CA)から購入した。メーカーの提案に従い、抗体の希釈及び免疫染色法の工程を行った。用いられた一次抗体は、Oct3/4 (Santa Cruz)、Sox2 (Santa Cruz)、Nanog (Santa Cruz)、CDK2 (Santa Cruz)、cyclin D1 (Santa Cruz)、cyclin D2 (Abcam)、BMI-1 (Santa Cruz)、及びRGFP (Clontech)を含む。二次抗体として、ビオチン結合のヤギ抗ウサギ(goat anti-rabbit)又はビオチン結合のウマ抗マウス(horse anti-mouse)抗体(Chemicon、Temecula、CA)を用いた。三次抗体としてのストレプトアビジンが付いたホースラディッシュペルオキシダーゼ(Streptavidin-HRP)を加えた。スライドガラスをPBTにて3回洗浄した後、DAB基質(DAB substrate)で、結合された抗体の検出を行った。全視野スキャニングを備える100倍の顕微鏡で陽性結果が観察され、Metamorph画像処理プログラム(Nikon 80i顕微鏡定量分析システム)によって200倍の拡大倍率で計測して定量分析を行った。その結果を図8Cに示す。
Example 14
Immunostaining test tissue samples were fixed overnight with 4% paraformaldehyde at 4 ° C. Before embedding the sample in paraffin wax, it was washed in the order of 1 × PBS, methanol, isopropanol and tetrahydronaphthalene. The embedded sample was then cut to a thickness of 7-10 μm with a microtome and fixed on a clean glass slide coated with TESPA. The glass slide is then dewaxed using xylene, fixed under a cover glass using mounting media (Richard Allan Scientific, Kalamazoo, MI), and hematoxylin and eosin. ) (H & E, Sigma) and the morphology was observed. Immunohistochemistry (IHC) staining kit was purchased from Imgenex (San Diego, Calif.). The antibody dilution and immunostaining procedures were performed according to the manufacturer's proposal. The primary antibodies used were Oct3 / 4 (Santa Cruz), Sox2 (Santa Cruz), Nanog (Santa Cruz), CDK2 (Santa Cruz), cyclin D1 (Santa Cruz), cyclin D2 (Abcam), BMI-1 ( Santa Cruz), and RGFP (Clontech). Biotin-conjugated goat anti-rabbit or biotin-conjugated horse anti-mouse antibody (Chemicon, Temecula, CA) was used as the secondary antibody. Horseradish peroxidase (Streptavidin-HRP) with streptavidin as a third antibody was added. After the slide glass was washed with PBT three times, the bound antibody was detected with a DAB substrate. A positive result was observed with a 100 × microscope equipped with full-field scanning, and a quantitative analysis was performed by measuring at a magnification of 200 × with a Metamorph image processing program (Nikon 80i microscope quantitative analysis system). The result is shown in FIG. 8C.

実施例15
ルシフェラーゼの3'末端非翻訳領域レポーター遺伝子試験
ルシフェラーゼ試験は、修飾されたpMir-Report miRNA発現レポーターベクターシステム(pMir-Report miRNA Expression Reporter Vector System、Ambion)を用いて行った。Mir-302の標的部位(正常及び/又は突然変異)がpMir-Report Luciferase Reporterレポーターベクターの3'末端非翻訳領域(3'-UTR)のクローニング部位に挿入された。合成された2つの標的部位を12個の-CAGT-重複配列で区切った。もう1つのpMir-Reportβ-gal Controlベクターはレポーターなし(no reporter)の制御ベクターとして使用された。ドキシサイクリン(Dox)によって処理し、又は処理せずに、FuGene HD試薬(Roche)を使用し、メーカーの提案に従い、200 ngのレポーターベクターで50,000個のmirPS細胞を形質移入した。形質移入してから48時間経過後に細胞溶解液を収集した。ルシフェラーゼの分解レベルは正規化(normalize)され、相対的なルシフェラーゼ活性(relative luciferase activity、RLA)で表され、その計算方法は、ドキシサイクリンにより処理された(Dox-on)mirPS細胞のルシフェラーゼ活性レベルをドキシサイクリンにより処理されなかった(Dox-off)mirPS細胞のルシフェラーゼ活性レベルで割ることである。また、mir-434を発現する細胞は電気穿孔法によってpTet-On-tTS-miR434-5pをhHFCsに導入することで生成され、ネガティブコントロール群とした。その結果を図7B及び図10Bに示す。
Example 15
Luciferase 3′-terminal untranslated region reporter gene test The luciferase test was performed using a modified pMir-Report miRNA Expression Reporter Vector System (pMir-Report miRNA Expression Reporter Vector System, Ambion). The target site (normal and / or mutation) of Mir-302 was inserted into the cloning site of the 3 ′ end untranslated region (3′-UTR) of the pMir-Report Luciferase Reporter reporter vector. The two synthesized target sites were separated by 12 -CAGT-overlapping sequences. Another pMir-Report β-gal Control vector was used as a no reporter control vector. 50,000 mirPS cells were transfected with 200 ng reporter vector using FuGene HD reagent (Roche) with or without treatment with doxycycline (Dox) according to the manufacturer's suggestion. Cell lysates were collected 48 hours after transfection. The degradation level of luciferase is normalized and expressed as relative luciferase activity (RLA), and the calculation method is based on the level of luciferase activity in dox-on mirPS cells treated with doxycycline (Dox-on). Divide by the level of luciferase activity in (Dox-off) mirPS cells not treated with doxycycline. In addition, cells expressing mir-434 were generated by introducing pTet-On-tTS-miR434-5p into hHFCs by electroporation, and used as a negative control group. The results are shown in FIGS. 7B and 10B.

実施例16
テロメアリピート増幅プロトコル試験
メーカーの提案に従い、プロテアーゼ抑制剤、ロイペプチン(Leupeptin)、TLCK、TAME及びPMSFを補充した細胞溶解/抽出試薬(CelLytic-M lysis/extraction reagent、Sigma)で約1,000,000個の細胞を溶解した。12,000 rpmの回転速度で、4°Cで該溶解液を20分間遠心分離し、遠心分離後の溶解液(上澄み液)を収集した。続いて、改良されたSOFTmaxタンパク質測定パッケージソフトウェアにより、E-maxマイクロプレートリーダー(microplate reader、Molecular Devices、CA)でタンパク質の濃度を測定した。赤外蛍光染剤(infrared Alexa Fluor 680 dye、TS Primer、Sigma-Genosys)標識のオリゴヌクレオチド5'-AATCCGTCGAGCAGAGTT-3' (SEQ.ID.NO.24)及び5'-GTGTAACCCTAACCCTAACCC-3' (CX primer、30 μM) (SEQ.ID.NO.25)を用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)生成物を検出した。テロメラーゼ抑制剤は主要な混合液に直接添加された。全ての被検細胞株に対して、反応ごとに50 ngのタンパク質を使用することで最適な結果に達した。30°Cで30分間培養した後、サンプルをポリメラーゼ連鎖反応器に入れ、94°Cまで加熱し、2分間保持した後、94°Cで変性反応(denaturation)を30秒間、57°Cで合成反応(synthesis)を30秒間のPCRを35サイクル行った。最後に57°Cで単一合成後工程を30秒間行った。次に、6%の非変性ポリアクリルアミドゲル(Nondenaturing polyacrylamide gel)電気泳動法でPCR生成物を分画させ、Li-Corオデッセー赤外線画像装置(Li-Cor Odyssey Infrared Imager)及びオデッセーソフトウェアV.10(Li-Cor)を用いて画像の検出及び分析を行った。その結果を図9Aに示す。
Example 16
According to the telomere repeat amplification protocol test manufacturer's suggestion, approximately 1,000,000 cells were removed with a cell lysis / extraction reagent (CelLytic-Mlysis / extraction reagent, Sigma) supplemented with protease inhibitors, leupeptin, TLCK, TAME and PMSF. Dissolved. The lysate was centrifuged at 4 ° C for 20 minutes at a rotational speed of 12,000 rpm, and the lysate after centrifuging (supernatant) was collected. Subsequently, the protein concentration was measured with an E-max microplate reader (microplate reader, Molecular Devices, CA) with the improved SOFTmax protein measurement package software. Infrared Alexa Fluor 680 dye, TS Primer, Sigma-Genosys labeled oligonucleotides 5'-AATCCGTCGAGCAGAGTT-3 '(SEQ.ID.NO.24) and 5'-GTGTAACCCTAACCCTAACCC-3' (CX primer , 30 μM) (SEQ. ID. NO. 25) was used to detect the polymerase chain reaction (PCR) product. Telomerase inhibitors were added directly to the main mixture. For all test cell lines, optimal results were achieved using 50 ng protein per reaction. After incubating at 30 ° C for 30 minutes, place the sample in a polymerase chain reactor, heat to 94 ° C, hold for 2 minutes, then synthesize denaturation at 94 ° C for 30 seconds at 57 ° C The synthesis was performed for 30 cycles of PCR for 30 seconds. Finally, the post-single synthesis step at 57 ° C was performed for 30 seconds. Next, the PCR product was fractionated by 6% nondenaturing polyacrylamide gel electrophoresis, and the Li-Cor Odyssey Infrared Imager and Odyssey Software V.10 ( Images were detected and analyzed using Li-Cor). The result is shown in FIG. 9A.

実施例17
統計解析
免疫染色、ウェスタンブロット及びノーザンブロットによる分析において、75%より大きいシグナル強度の変化はいずれも陽性結果とみなされ、これらの結果が解析された後、平均値±標準偏差(mean ± SE)で表された。データの統計解析は、一元配置分散分析(one-way ANOVA)によって計算された。主効果が有意な場合、ダネットのポストホックテスト(Dunnett's post-hoc test)でコントロール群と有意に異なる群を判定した。2処理群間でマッチして比較する時に、両側スチューデントt検定(two-tailed student ttest)を用いた。2群より多い処理群を含む実験では、ANOVAを行った後にポストホック多重範囲検定(post-hoc multiple range test)を行った。確率p<0.05を統計上において有意とみなした。両側検定から全てのpを決定した。
Example 17
Statistical analysis In immunostaining, Western blot, and Northern blot analysis, any change in signal intensity greater than 75% is considered a positive result, and after these results are analyzed, mean ± standard deviation (mean ± SE) It was expressed by Statistical analysis of the data was calculated by one-way ANOVA. When the main effect was significant, Dunnett's post-hoc test was used to determine a group significantly different from the control group. Two-tailed student t-test was used when matching between two treatment groups. In experiments involving more than two treatment groups, ANOVA was performed followed by a post-hoc multiple range test. Probability p <0.05 was considered statistically significant. All p's were determined from a two-sided test.

実施例18
細胞形質転換及びpre-miRNA発現の誘発
z-コンピテント大腸菌形質転換キット(z-competent E. coli transformation kit、Zymo Research、Irvine、CA)から得られたコンピテント大腸菌DH5α細胞株(competent E. coli DH5α)とpLVX-Grn-miR302+367又はpLenti-EF1α-RGFP-miR302のような選ばれたプラスミドベクターとを混合して形質転換作用を行った。非形質転換の細菌細胞を、10 mM硫酸マグネシウム(MgSO4)と0.2 mMグルコースを補充した37℃のLB(Luria-Bertani)培地で正常に成長させながら、170 rpmで頻繁に振盪した。形質転換された細菌細胞をさらに100 μg/mlアンピシリンを添加したLB培地で培養した。一方、10 mM硫酸マグネシウムと0.2 mMグルコースを補充し、且つ100 μg/mlアンピシリンを添加したLB培地中において、1リットルごとに0.5〜2 mlのMOPSを化学的誘導用として添加した。また、形質転換された細菌細胞をネガティブコントロール群として、前記アンピシリンが添加されたが、いかなる化学的誘導物が添加されていないLB培地で培養した。
Example 18
Induction of cell transformation and pre-miRNA expression
Competent E. coli DH5α cell line obtained from z-competent E. coli transformation kit (Zymo Research, Irvine, CA) and pLVX-Grn-miR302 + 367 Alternatively, transformation was performed by mixing with a selected plasmid vector such as pLenti-EF1α-RGFP-miR302. Non-transformed bacterial cells were shaken frequently at 170 rpm while growing normally in LB (Luria-Bertani) medium at 37 ° C. supplemented with 10 mM magnesium sulfate (MgSO 4 ) and 0.2 mM glucose. The transformed bacterial cells were further cultured in LB medium supplemented with 100 μg / ml ampicillin. On the other hand, 0.5 to 2 ml of MOPS was added for chemical induction per liter in LB medium supplemented with 10 mM magnesium sulfate and 0.2 mM glucose and supplemented with 100 μg / ml ampicillin. In addition, transformed bacterial cells were used as a negative control group and cultured in LB medium to which ampicillin was added but no chemical derivative was added.

実施例19
ヒト細胞培養及び細胞内のMir-302の伝達
ヒト上皮初代培養細胞(human primary epidermal skin cells、hpESCs)は、20% ウシ胎児血清(FBS)を補充した新鮮なRPMI 1640培養液で調製された4 mg/mlコラゲナーゼIで、37℃で少なくとも2 mm3体積から35分間処理して単離させて得られたものである。単離された角化細胞(keratinocytes)は、37℃及び5%二酸化炭素の条件下で、ヒト角化細胞成長補充剤(HKGS、Invitrogen、Carlsbad、CA)が添加されかつ抗生物質が含まれていないEpiLife無血清(serum-free)細胞培養液において培養された。細胞が50%〜60%の密集度(confluency)までに成長した時、細胞をtrypsin/EDTA溶液中で1分間暴露し、フェノールレッドフリーのDMEM培養液(phenol red-free DMEM medium、Invitrogen)で1回すすぎ、さらにこれらの単離された細胞を1:10で希釈し、HKGS補充剤を含有する新鮮なEpiLife培養液中で継代培養を行った。ヒト癌/腫瘍細胞株Colo-829、PC3、MCF7、HepG2及びTera-2は米国培養細胞系統保存機関(ATCC、Rockville、MD)から入手し、メーカーが提案した条件で培養した。microRNAの形質移入では、15 μgの単離miR-302及び/又はその前駆体を50 μlリポソーム/ポリソームDNA形質移入剤(X-tremeGENE HP DNA transfection reagent)を混入したEpiLife培養液に溶解させた。10分間培養した後、この混合液を100 mm細胞培養皿で50%〜60%の密集度(confluency)に達したhpESCs又は癌/腫瘍細胞にそれぞれ加えた。12〜18時間の後、HKGS補充剤を含有する新鮮なEpiLife培養液又はATCCが提案した培養液で元の培養液を交換した。3〜4日ごとに、形質移入工程を3〜4回繰り返すことにより形質移入の効率を向上させてもよい。細胞形態がボール状に変化した後、20%血清代替物(Knockout serum)、1% MEM非必須アミノ酸、100 μM β-メルカプトエタノール、1 mM GlutaMax、1 mMピルビン酸ナトリウム、10 ng/ml塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、10 ng/ml FGF-4、5 ng/ml LIF、100 IU/mlペニシリン/100 μg/mlストレプトマイシン、0.1 μM A83-01、及び0.1 μM バルプロ酸(Stemgent、San Diego、CA)を補充したknockout DMEM/F-12培養液で、37°C、5% CO2の条件でこれらの細胞(mirPSCs)を培養及び継代した。
Example 19
Human cell culture and intracellular Mir-302 transmission Human primary epidermal skin cells (hpESCs) were prepared in fresh RPMI 1640 medium supplemented with 20% fetal bovine serum (FBS) 4 It was obtained by treatment with mg / ml collagenase I at 37 ° C for at least 2 mm 3 volume for 35 minutes. Isolated keratinocytes are supplemented with human keratinocyte growth supplement (HKGS, Invitrogen, Carlsbad, CA) and antibiotics at 37 ° C and 5% carbon dioxide. Not cultured in EpiLife serum-free cell culture medium. When cells have grown to 50% -60% confluency, the cells are exposed in trypsin / EDTA solution for 1 minute and then added to phenol red-free DMEM medium (Invitrogen). Rinse once and further, these isolated cells were diluted 1:10 and subcultured in fresh EpiLife broth containing HKGS supplement. Human cancer / tumor cell lines Colo-829, PC3, MCF7, HepG2 and Tera-2 were obtained from the American Cultured Cell Line Preservation Agency (ATCC, Rockville, MD) and cultured under conditions suggested by the manufacturer. For microRNA transfection, 15 μg of isolated miR-302 and / or its precursor was dissolved in EpiLife medium mixed with 50 μl liposome / polysome DNA transfection agent (X-tremeGENE HP DNA transfection reagent). After culturing for 10 minutes, this mixture was added to hpESCs or cancer / tumor cells that reached 50-60% confluency in a 100 mm cell culture dish, respectively. After 12-18 hours, the original broth was replaced with a fresh EpiLife broth containing HKGS supplement or a broth suggested by ATCC. Transfection efficiency may be improved by repeating the transfection process 3-4 times every 3-4 days. After cell shape changes to ball shape, 20% serum replacement (Knockout serum), 1% MEM non-essential amino acid, 100 μM β-mercaptoethanol, 1 mM GlutaMax, 1 mM sodium pyruvate, 10 ng / ml basic Fibroblast growth factor (bFGF), 10 ng / ml FGF-4, 5 ng / ml LIF, 100 IU / ml penicillin / 100 μg / ml streptomycin, 0.1 μM A83-01, and 0.1 μM valproic acid (Stemgent, San These cells (mirPSCs) were cultured and passaged in a knockout DMEM / F-12 culture medium supplemented with Diego, CA) at 37 ° C. and 5% CO 2 .

実施例20
プラスミドDNA/全RNA/microRNA抽出
プラスミドで形質転換(実施例18)されたコンピテント大腸菌DH5α細胞を37℃で10 mM硫酸マグネシウム及び0.2 mMグルコースを補充したLB培地で一晩置きに培養し、170 rpmで頻繁に振盪した。細菌培養及び増幅の以外、前記培地1リットルごとにさらに0.5〜2 ml MOPSを添加することで真核プロモーターにより駆動されるリボ核酸及び/又はタンパク質の生産を誘発した。プラスミド精製キット(HiSpeed plasmid purification kit、Qiagen、Valencia、CA)を用いて、全ての増幅されたプラスミドDNAと発現されたmRNA/microRNAs前駆体(pre-miRNAs)とを共に単離した。そのうち、単離工程はメーカーが提案した工程に従うが若干調整したものであり、即ちリボヌクレアーゼRNase AをP1緩衝液に添加しなかった。プラスミド及びmRNAs/pre-miRNAsの両者を含む最終抽出生成物は、DEPCで処理された再蒸留水(ddH2O)中に溶解され、使用されるまで-80℃で保存した。増幅されたプラスミドベクターのみを精製したい場合、メーカーが提案した工程に従ってリボヌクレアーゼRNase AをP1緩衝液に添加するようにする。
Example 20
Competent E. coli DH5α cells transformed with plasmid DNA / total RNA / microRNA extraction plasmid (Example 18) were cultured overnight in LB medium supplemented with 10 mM magnesium sulfate and 0.2 mM glucose at 37 ° C., 170 Shake frequently at rpm. In addition to bacterial culture and amplification, addition of 0.5-2 ml MOPS per liter of the medium induced the production of ribonucleic acid and / or protein driven by a eukaryotic promoter. All amplified plasmid DNAs and expressed mRNA / microRNAs precursors (pre-miRNAs) were isolated together using a plasmid purification kit (HiSpeed plasmid purification kit, Qiagen, Valencia, CA). Among them, the isolation process was in accordance with the process suggested by the manufacturer but slightly adjusted, that is, ribonuclease RNase A was not added to the P1 buffer. The final extract product containing both plasmids and mRNAs / pre-miRNAs was dissolved in double distilled water (ddH 2 O) treated with DEPC and stored at −80 ° C. until used. If only the amplified plasmid vector is to be purified, ribonuclease RNase A is added to the P1 buffer according to the manufacturer's suggested process.

実施例21
Mir-302及びその前駆体の精製
さらに、メーカーの提案に従い、mirVanaTM miRNA単離キット(Ambion、Austin、TX)を用いて実施例20における方法で単離されたRNA全体を精製した。最終生成物はDEPCで処理された再蒸留水(ddH2O)中に溶解され、使用されるまで-80℃で保存した。細菌RNAsは自然状況で分解が非常に速い(数時間)が、真核poly-A RNAs (mRNAs)及びヘアピン様のmicroRNA前駆体(pre-miRNA/pro-miRNA)は4℃で比較的安定である(半減期が3〜4日に達することが可能)ため、我々はこの差異性を利用して純粋なmRNAs及び/又はpre-miRNAs/pro-miRNAsを得て後の応用に供することができた。例として、RGFPのmRNAは細胞の形質移入の判明に用いられ、pre-miR-302s/pro-miRNAsは体細胞を胚性幹細胞様(hES-like)のiPS細胞に再プログラムすること、又はヒト腫瘍/癌細胞を処理することに用いられる。精製されたpre-miR-302s/pro-mir-302sは高度悪性癌細胞を比較的良性の低段階状態に再プログラムすることにも用いられる。これは癌症治療に有益な結果である。
Example 21
Purification of Mir-302 and its precursor Furthermore, according to the manufacturer's suggestion, the whole RNA isolated by the method in Example 20 was purified using the mirVana miRNA isolation kit (Ambion, Austin, TX). The final product was dissolved in double distilled water (ddH 2 O) treated with DEPC and stored at −80 ° C. until used. Bacterial RNAs degrade very quickly in nature (several hours), while eukaryotic poly-A RNAs (mRNAs) and hairpin-like microRNA precursors (pre-miRNA / pro-miRNA) are relatively stable at 4 ° C. We can take advantage of this difference to obtain pure mRNAs and / or pre-miRNAs / pro-miRNAs for later application as they are (half-life can reach 3-4 days) It was. For example, RGFP mRNA is used to determine cell transfection, and pre-miR-302s / pro-miRNAs can be used to reprogram somatic cells into embryonic stem cell-like (hES-like) iPS cells, or human Used to treat tumor / cancer cells. Purified pre-miR-302s / pro-mir-302s can also be used to reprogram advanced malignant cancer cells to a relatively benign low stage state. This is a beneficial result for cancer treatment.

実施例22
インビボでの傷口治癒及び組織回復/再生試験
Pro-miR-302s及び関連プラスミドベクターは、実施例18及び20に記載の方法により増幅及び抽出が行われ、実施例20及び21に記載の方法によりさらに精製された。次に、単離されたpro-miR-302sは予め用意したカカオバター、綿実油、オリーブオイル、ピルビン酸ナトリウム、及び白色ワセリンを含む軟膏基剤によって調製された。用意された軟膏基剤におけるこのpro-mir-302の濃度は約10 μg/mLであった。解剖用メスで皮膚を切り開いて、皮膚の開放創である約0.5×0.5平方センチメートルの傷口を形成した。軟膏(約0.3 mL)を傷口に直接塗布し、創部全体を覆った。続いて、さらに液状包帯(liquid bandage)で処理された領域をシールした。
Example 22
In vivo wound healing and tissue recovery / regeneration studies
Pro-miR-302s and related plasmid vectors were amplified and extracted by the methods described in Examples 18 and 20, and further purified by the methods described in Examples 20 and 21. The isolated pro-miR-302s was then prepared with an ointment base containing cocoa butter, cottonseed oil, olive oil, sodium pyruvate, and white petrolatum prepared in advance. The concentration of pro-mir-302 in the prepared ointment base was about 10 μg / mL. The skin was cut open with a scalpel to form a wound of about 0.5 × 0.5 square centimeter, which is an open wound of the skin. An ointment (about 0.3 mL) was applied directly to the wound to cover the entire wound. Subsequently, the treated area was further sealed with liquid bandage.

実施例23
インビボでの肝臓癌の治療試験
我々は悪性のヒト肝腫瘍を免疫不全のSCID-beigeマウス体内に異種移植し、肝臓癌転移及び治療を研究するための有効な動物モデルを構築した。このモデルを構築するため、我々は五百万個のヒト肝臓癌細胞(HepG2)と100 μLマトリックスゲル(matrix gel)とを混合し、この混合物をマウス後肢の脇腹に皮下移植した。そのため、マウスの両側の後肢に約等量の癌細胞移植体がある。移植後の約2週間に該悪性腫瘍を観察した。そのうち、該腫瘍の平均サイズが約15.6±8 mm3(即ち治療前の腫瘍の初期サイズ)であった。各マウスで、我々は比較的大きい腫瘍を有する側を実験群とし、腫瘍が比較的小さい他側をコントロール群として選択した。同じマウスの一側がブランク処方剤で処理され(ネガティブコントロール群)、他側がpro-mir-302を含む調製薬で処理されたため、個体間差異が最小化の結果が得られた。
Example 23
In Vivo Liver Cancer Treatment Testing We have established an effective animal model to study liver cancer metastasis and treatment by xenografting malignant human liver tumors into immunodeficient SCID-beige mice. To build this model, we mixed 5 million human liver cancer cells (HepG2) with 100 μL matrix gel and implanted this mixture subcutaneously on the flank of the mouse hind limb. Therefore, there are approximately equal amounts of cancer cell transplants on the hind limbs on both sides of the mouse. The malignant tumor was observed about 2 weeks after transplantation. Among them, the average size of the tumor was about 15.6 ± 8 mm 3 (ie, the initial size of the tumor before treatment). For each mouse, we selected the side with the relatively large tumor as the experimental group and the other side with the relatively small tumor as the control group. One side of the same mouse was treated with a blank formulation (negative control group) and the other side was treated with a preparation containing pro-mir-302, resulting in minimal differences between individuals.

pro-mir-302をインビボで標的となる癌領域に伝達するため、我々は専門製剤会社であるLatitude (San Diego、CA)の方法及び製品を採用し、リポソームでpro-mir-302を包み、直径160〜200 nmの顆粒を形成した。テストにより、これらのpro-mir-302を含むナノ顆粒は室温で2週間、また4℃で1ヶ月を経てもほとんど100%安定であったが、それに対して、同じ条件下で、その他の合成されたsiRNAなどの模倣体(siRNA-302)は3〜5日間で迅速に50%超分解し、siRNAではなくpro-miRNAの方が治療薬として十分に安定であることが指摘された。毒性テストを行うため、我々はさらに最大量が300 μLとなるように調製されたpro-mir-302(1 mg/mL)をそれぞれマウスの尾静脈(n=8)に注射した。6ヶ月を超える期間において、我々は被検マウスの全てでは測定できる副作用が観察されなかった。一般的には、未修飾核酸が相対的に免疫性を生じず、組織細胞から容易に代謝することができるため、インビボでの治療の安全ツールとすることができる。   In order to deliver pro-mir-302 to the targeted cancer area in vivo, we adopted the method and product of Latitude (San Diego, CA), a specialized pharmaceutical company, encapsulating pro-mir-302 with liposomes, Granules with a diameter of 160-200 nm were formed. Tests showed that these nanogranules containing pro-mir-302 were almost 100% stable after 2 weeks at room temperature and 1 month at 4 ° C, whereas other syntheses under the same conditions The siRNA and other mimetics (siRNA-302) rapidly superdegraded by 50% in 3-5 days, indicating that pro-miRNA rather than siRNA is more stable as a therapeutic agent. In order to conduct toxicity tests, we further injected pro-mir-302 (1 mg / mL), prepared to a maximum volume of 300 μL, into each mouse's tail vein (n = 8). In a period exceeding 6 months, we observed no measurable side effects in all of the tested mice. In general, unmodified nucleic acids are relatively immune to immunity and can be easily metabolized from tissue cells, making them safe tools for treatment in vivo.

薬効をテストするため、我々はマウスの一側で調製された200 μLのpro-mir-302を皮下注射し、他側で200 μLブランク処方試薬を注射し、且つ同じ方法で週に1回になるように3回連続して注射した。該薬物及び試薬は腫瘍が位置する周辺領域に投与され、且つ18時間内で腫瘍及びその周辺組織に吸収された。3回目の注射後の1週にサンプルを収集した。心臓、肝臓、腎臓及び移植された悪性腫瘍を摘出して更なる組織学的評価を行った。そのうち、触診で腫瘍の形成を監視し、数式(長さ×幅2)/2で腫瘍体積を算出した。また、腫瘍に対してカウント、解剖、及び秤量も行い、ヘマトキシリン-エオシン染色(H&E)及び免疫染色試験によって組織学的な検査を行った。組織学的な検査では、心臓、肝臓、及び腎臓における検査可能な組織的病変が検出されなかった。その結果を図15、16及び17に示す。 To test the efficacy, we injected 200 μL of pro-mir-302 subcutaneously on one side of the mouse, 200 μL blank formulation reagent on the other side, and the same method once a week Three consecutive injections were made. The drugs and reagents were administered to the surrounding area where the tumor was located and were absorbed by the tumor and its surrounding tissue within 18 hours. Samples were collected one week after the third injection. The heart, liver, kidney and transplanted malignant tumors were removed for further histological evaluation. Of these, tumor formation was monitored by palpation, and the tumor volume was calculated by the formula (length × width 2 ) / 2. Tumors were counted, dissected, and weighed, and histological examination was performed by hematoxylin-eosin staining (H & E) and immunostaining tests. Histological examination did not detect any observable histological lesions in the heart, liver and kidney. The results are shown in FIGS.

参考文献
以下の参考文献は、その全文が参照として本明細書に組み込まれている。
1. Lin et al. (2008). Mir-302 reprograms human skin cancer cells into a pluripotent ES-cell-like state. RNA 14, 2115-2124.
2. Lin et al. (2010). MicroRNA miR-302 inhibits the tumorigenecity of human pluripotent stem cells by coordinate suppression of CDK2 and CDK4/6 cell cycle pathways. Cancer Res. 70, 9473-9482.
3. Lin et al. (2011). Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065.
4. Takahashi et al. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676.
5. Yu et al. (2007). Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920.
6. Wernig et al. (2007). In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 448, 318-324.
7. Wang et al. (2008). Embryonic stem cell-specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nat. Genet. 40, 1478-1483.
8. Deng et al. (1995). Mice lacking p21Cip1/Waf undergo normal development, but are defective in G1 checkpoint control. Cell 82, 675-684.
9. Yabuta et al. (2007). Lats2 is an essential mitotic regulator required for the coordination of cell division. J Biol Chem. 282, 19259-19271.
10. Judson et al. (2009). Embryonic stem cell-specific microRNAs promote induced pluripotency. Nat Biotechnol. 27, 459-461.
11. Barroso-deUesus et al. (2008) Embryonic stem cell-specific miR302-367 cluster: human gene structure and functional characterization of its core promoter. Mol Cell Biol. 28, 6609-6619.
12. Ying SY and Lin SL. (2004). Intron-derived microRNAs - Fine tuning of gene functions. Gene 342, 25-28.
13. Suh et al. (2004). Human embryonic stem cells express a unique set of microRNAs. Dev. Biol. 270, 488-498.
14. Tang et al. (2007). Maternal microRNAs are essential for mouse zygotic development. Genes Dev. 21, 644-648.
15. Lin et al. (2003). A novel RNA splicing-mediated gene silencing mechanism potential for genome evolution. Biochem Biophys Res Commun. 310, 754-760.
16. Lin et al. (2006) Gene silencing in vitro and in vivo using intronic microRNAs. Methods Mol Biol. 342, 295-312.
17. Grimm et al. (2006). Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA/short hairpin RNA pathways. Nature 441, 537-541.
18. Lin et al. (2005). Asymmetry of intronic pre-microRNA structures in functional RISC assembly. Gene 356, 32-38.
19. Marson et al. (2008). Connecting microRNA genes to the core transcriptional regulatory circuitry of embryonic stem cells. Cell 134, 521-533.
20. Card et al. (2008). Oct4/Sox2-regulated miR-302 targets cyclin D1 in human embryonic stem cells. Mol. Cell Biol. 28, 6426-6438.
21. Jacobs et al. (1999). The oncogene and Polycomb-group gene bmi-1 regulates cell proliferation and senescence through the ink4a locus. Nature 397, 164-168.
22. Parry et al. (1995). Lack of cyclin D-Cdk complexes in Rb-negative cells correlated with high levels of p16INK4/MTS1 tumor suppressor gene product. EMBO J. 14, 503-511.
23. Quelle et al. (1995). Alternative reading frames of the NK4a tumor suppressor gene encode two unrelated proteins capable of inducing cell cycle arrest. Cell 83, 993-1000.
24. Kamijo et al. (1997). Tumor suppression at the mouse INK4a locus mediated by the alternative reading frame product p19ARF. Cell 91, 649-659.
25. Burdon et al. (2002). Signaling, cell cycle and pluripotency in embryonic stem cells. Trends Cell Biol. 12, 432-438.
26. Jirmanova et al. (2002). Differential contributions of ERK and PI3-kinase to the regulation of cyclin D1 expression and to the control of the G1/S transition in mouse embryonic stem cells. Oncogene 21, 5515-5528.
27. Stead et al. (2002). Pluripotent cell division cycles are driven by ectopic Cdk2, cyclin A/E and E2F activities. Oncogene 21, 8320-8333.
28. Andrews et al. (1984). Pluripotent embryonal carcinoma clones derived from the human teratocarcinoma cell line Tera-2. Differentiation in vivo and in vitro. Lab Invest. 50, 147-162.
29. Banito et al. (2009). Senescence impairs successful reprogramming to pluripotent stem cells. Gene Dev. 23, 2134-2139.
30. Feng et al. (2010). Hemangioblastic derivatives from human induced pluripotent stem cells exhibit limited expansion and early senescence. Stem Cell in press.
31. Dimri et al. (2002). The Bmi-1 oncogene induces telomerase activity and immortalizes human mammary epithelial cells. Cancer Res. 62, 4736-4745.
32. Won et al. (2002). Sp1 and Sp3 recruit histone deacetylase to repress transcription of human telomerase reverse transcriptase (hTERT) promoter in normal human somstic cells. J Biol Chem. 277, 38230-38238.
33. Zhu et al. (2008). Lysine-specific demethylase 1 (LSD1) is required for the transcriptional repression of the telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene. PloS One 3, e1446.
34. EU Pat. No. EP2198025 to Lin.
35. U.S. Pat. No. 5,843,780, 6,200,806, 7,029,913, and 7,220,584 to Thomson.
36. U.S. Pat. No. 6,090,622, 6,245,566, and 6,331,406 to Gearhart.
37. U.S. Pat. No. 6,875,607 to Reubinoff.
38. U.S. Pat. No. 7,250,255 to Shinya Yamanaka.
本明細書に記載されている実施例及び実施形態はただ説明のために用いられるものであり、それらに基づく様々な修正や変更が当業者にとって想到できるものであり、そして添付された特許請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲内に含まれるべきであることは理解される。本明細書に引用された全ての刊行物及び特許文献は、その内容の全てを各種の目的の参照として本明細書に援用される。
References The following references are incorporated herein in their entirety by reference.
1. Lin et al. (2008). Mir-302 reprograms human skin cancer cells into a pluripotent ES-cell-like state.RNA 14, 2115-2124.
2. Lin et al. (2010). MicroRNA miR-302 inhibits the tumorigenecity of human pluripotent stem cells by coordinate suppression of CDK2 and CDK4 / 6 cell cycle pathways. Cancer Res. 70, 9473-9482.
3. Lin et al. (2011). Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065.
4. Takahashi et al. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.Cell 126, 663-676.
5. Yu et al. (2007). Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920.
6. Wernig et al. (2007). In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 448, 318-324.
7. Wang et al. (2008). Embryonic stem cell-specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nat. Genet. 40, 1478-1483.
8. Deng et al. (1995). Mice lacking p21Cip1 / Waf undergo normal development, but are defective in G1 checkpoint control.Cell 82, 675-684.
9. Yabuta et al. (2007). Lats2 is an essential mitotic regulator required for the coordination of cell division. J Biol Chem. 282, 19259-19271.
10. Judson et al. (2009). Embryonic stem cell-specific microRNAs promote induced pluripotency. Nat Biotechnol. 27, 459-461.
11. Barroso-deUesus et al. (2008) Embryonic stem cell-specific miR302-367 cluster: human gene structure and functional characterization of its core promoter. Mol Cell Biol. 28, 6609-6619.
12. Ying SY and Lin SL. (2004). Intron-derived microRNAs-Fine tuning of gene functions. Gene 342, 25-28.
13. Suh et al. (2004). Human embryonic stem cells express a unique set of microRNAs. Dev. Biol. 270, 488-498.
14. Tang et al. (2007). Maternal microRNAs are essential for mouse zygotic development. Genes Dev. 21, 644-648.
15. Lin et al. (2003). A novel RNA splicing-mediated gene silencing mechanism potential for genome evolution. Biochem Biophys Res Commun. 310, 754-760.
16. Lin et al. (2006) Gene silencing in vitro and in vivo using intronic microRNAs. Methods Mol Biol. 342, 295-312.
17. Grimm et al. (2006). Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA / short hairpin RNA pathways. Nature 441, 537-541.
18. Lin et al. (2005). Asymmetry of intronic pre-microRNA structures in functional RISC assembly. Gene 356, 32-38.
19. Marson et al. (2008). Connecting microRNA genes to the core transcriptional regulatory circuitry of embryonic stem cells. Cell 134, 521-533.
20. Card et al. (2008). Oct4 / Sox2-regulated miR-302 targets cyclin D1 in human embryonic stem cells. Mol. Cell Biol. 28, 6426-6438.
21. Jacobs et al. (1999). The oncogene and Polycomb-group gene bmi-1 regulates cell proliferation and senescence through the ink4a locus.Nature 397, 164-168.
22. Parry et al. (1995). Lack of cyclin D-Cdk complexes in Rb-negative cells correlated with high levels of p16INK4 / MTS1 tumor suppressor gene product.EMBO J. 14, 503-511.
23. Quelle et al. (1995). Alternative reading frames of the NK4a tumor suppressor gene encode two unrelated proteins capable of inducing cell cycle arrest.Cell 83, 993-1000.
24. Kamijo et al. (1997). Tumor suppression at the mouse INK4a locus mediated by the alternative reading frame product p19ARF.Cell 91, 649-659.
25. Burdon et al. (2002) .Signing, cell cycle and pluripotency in embryonic stem cells.Trends Cell Biol. 12, 432-438.
26. Jirmanova et al. (2002). Differential contributions of ERK and PI3-kinase to the regulation of cyclin D1 expression and to the control of the G1 / S transition in mouse embryonic stem cells.Oncogene 21, 5515-5528.
27. Stead et al. (2002). Pluripotent cell division cycles are driven by ectopic Cdk2, cyclin A / E and E2F activities.Oncogene 21, 8320-8333.
28. Andrews et al. (1984). Pluripotent embryonal carcinoma clones derived from the human teratocarcinoma cell line Tera-2. Differentiation in vivo and in vitro. Lab Invest. 50, 147-162.
29. Banito et al. (2009). Senescence impairs successful reprogramming to pluripotent stem cells. Gene Dev. 23, 2134-2139.
30. Feng et al. (2010). Hemangioblastic derivatives from human induced pluripotent stem cells exhibit limited expansion and early senescence. Stem Cell in press.
31. Dimri et al. (2002). The Bmi-1 oncogene induces telomerase activity and immortalizes human mammary epithelial cells. Cancer Res. 62, 4736-4745.
32. Won et al. (2002). Sp1 and Sp3 recruit histone deacetylase to repress transcription of human telomerase reverse transcriptase (hTERT) promoter in normal human somstic cells. J Biol Chem. 277, 38230-38238.
33. Zhu et al. (2008). Lysine-specific demethylase 1 (LSD1) is required for the transcriptional repression of the telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene. PloS One 3, e1446.
34. EU Pat. No. EP2198025 to Lin.
35. US Pat.No. 5,843,780, 6,200,806, 7,029,913, and 7,220,584 to Thomson.
36. US Pat.No. 6,090,622, 6,245,566, and 6,331,406 to Gearhart.
37. US Pat. No. 6,875,607 to Reubinoff.
38. US Pat.No. 7,250,255 to Shinya Yamanaka.
The examples and embodiments described herein are merely used for illustration purposes, and various modifications and changes based thereon are conceivable to those skilled in the art, and the appended claims It is understood that it should be included within the spirit and scope of the invention as described in the scope. All publications and patent documents cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes.

Claims (34)

悪性ヒト癌を比較的低段階で良性、又は正常の状態に再プログラムすることで、治療用抗癌薬の開発に用いられる組成物であって、
(a)3-モルホリノプロパン-1-スルホン酸(3-morpholinopropane-1-sulfonic acid、MOPS)、エタノール、グリセリン、又はそれらの混合物の分子構造を有する少なくとも1つの化学的誘導物剤と、
(b)真核プロモーターにより該マイクロリボ核酸前駆体を発現する少なくとも1つの発現ベクターを有する少なくとも1つの形質転換された原核細胞株と、
を含み、ある条件で(a)と(b)とを混合し、該真核プロモーターにより駆動される該マイクロリボ核酸前駆体の転写を誘発する、マイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNA)を生産する組成物。
A composition used in the development of a therapeutic anticancer drug by reprogramming malignant human cancer to benign or normal state at a relatively low stage,
(a) at least one chemical inducer having the molecular structure of 3-morpholinopropane-1-sulfonic acid (MOPS), ethanol, glycerin, or mixtures thereof;
(b) at least one transformed prokaryotic cell line having at least one expression vector that expresses the microribonucleic acid precursor by a eukaryotic promoter;
A microribonucleic acid precursor (pre-miRNA) that induces transcription of the microribonucleic acid precursor driven by the eukaryotic promoter by mixing (a) and (b) under certain conditions Composition.
該化学的誘導物剤は、原核細胞内で該真核プロモーターにより駆動されるリボ核酸の転写を刺激する転写誘導物である、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the chemical inducer is a transcriptional inducer that stimulates transcription of ribonucleic acid driven by the eukaryotic promoter in prokaryotic cells. 該原核細胞が細菌培地に存在し、該化学的誘導物剤が該細菌培地に添加され、且つ該細菌培地で0.05% (v/v)〜0.2% (v/v)の最終濃度を有する、請求項1に記載の組成物。   The prokaryotic cells are present in bacterial medium, the chemical inducer agent is added to the bacterial medium, and has a final concentration of 0.05% (v / v) to 0.2% (v / v) in the bacterial medium; The composition according to claim 1. 該細菌培地がLB培地である、請求項3に記載の組成物。   4. The composition according to claim 3, wherein the bacterial medium is an LB medium. 該原核細胞が大腸菌(E. coli)DH5αのコンピテント細胞である、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the prokaryotic cell is an E. coli DH5α competent cell. 該発現ベクターがSEQ.ID.NO.3に示す配列をコードする組換えプラスミドである、請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the expression vector is a recombinant plasmid encoding the sequence shown in SEQ.ID.NO.3. 該発現ベクターがpLenti-EF1α-RGFP-miR302である、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the expression vector is pLenti-EF1α-RGFP-miR302. 該マイクロリボ核酸前駆体が少なくともSEQ.ID.NO.3に示す配列を含有する、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the microribonucleic acid precursor contains at least the sequence shown in SEQ.ID.NO.3. 該マイクロリボ核酸が原核細胞により生産されるマイクロリボ核酸(pro-miRNA)である、請求項1に記載の組成物。   2. The composition according to claim 1, wherein the microribonucleic acid is a microribonucleic acid (pro-miRNA) produced by a prokaryotic cell. 該原核細胞により生産されるマイクロリボ核酸が少なくともSEQ.ID.NO.9、SEQ.ID.NO.11、SEQ.ID.NO.13、SEQ.ID.NO.15又はSEQ.ID.NO.17に示す配列を含有する、請求項9に記載の組成物。   The microribonucleic acid produced by the prokaryotic cell is at least SEQ.ID.NO.9, SEQ.ID.NO.11, SEQ.ID.NO.13, SEQ.ID.NO.15 or SEQ.ID.NO. 10. A composition according to claim 9, comprising the sequence shown in 17. 該マイクロリボ核酸が薬学又は治療応用に用いられる、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the microribonucleic acid is used for pharmaceutical or therapeutic applications. 該真核プロモーターがII型リボ核酸ポリメラーゼ(pol-2)プロモーター又はpol-2様プロモーターである、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the eukaryotic promoter is a type II ribonucleic acid polymerase (pol-2) promoter or a pol-2-like promoter. 該pol-2プロモーターがEF1αのプロモーターである、請求項12に記載の組成物。   13. The composition according to claim 12, wherein the pol-2 promoter is an EF1α promoter. 該pol-2様プロモーターがCMVプロモーターである、請求項12に記載の組成物。   13. The composition of claim 12, wherein the pol-2-like promoter is a CMV promoter. 該条件が37℃で頻繁に振盪しているLB培地である、請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the condition is LB medium that is frequently shaken at 37 ° C. 該抗癌薬の抗癌機構は、インビトロ、エクスビボ又はインビボで悪性且つ高度のヒト癌を低段階又は正常の状態に再プログラムする癌の逆転を含む、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the anti-cancer mechanism of the anti-cancer drug comprises reversal of cancer that reprograms malignant and advanced human cancer to a low stage or normal state in vitro, ex vivo or in vivo. 該ヒト癌が腫瘍又は癌細胞を含む、請求項1に記載の組成物。   2. The composition of claim 1, wherein the human cancer comprises a tumor or cancer cell. 悪性ヒト癌を低段階で良性、又は正常の状態に再プログラムすることで、治療用抗癌薬の開発に用いられるマイクロリボ核酸前駆体を生産する方法であって、
(a)3-モルホリノプロパン-1-スルホン酸(3-morpholinopropane-1-sulfonic acid、MOPS)、エタノール、グリセリン、又はそれらの混合物の分子構造を有する少なくとも1つの化学的誘導物剤を提供する工程と、
(b)真核プロモーターにより該マイクロリボ核酸前駆体を発現する少なくとも1つの発現ベクターを有する少なくとも1つの形質転換された原核細胞株を提供する工程と、
(c)ある条件で(a)と(b)を混合し、該真核プロモーターにより駆動される該マイクロリボ核酸前駆体の転写を誘発する工程と、
を含む、マイクロリボ核酸前駆体(pre-miRNA)を生産する方法。
A method for producing a microribonucleic acid precursor used in the development of a therapeutic anticancer drug by reprogramming malignant human cancer to a benign or normal state at a low stage,
(a) providing at least one chemical inducer having a molecular structure of 3-morpholinopropane-1-sulfonic acid (MOPS), ethanol, glycerin, or a mixture thereof; When,
(b) providing at least one transformed prokaryotic cell line having at least one expression vector that expresses the microribonucleic acid precursor by a eukaryotic promoter;
(c) mixing (a) and (b) under certain conditions to induce transcription of the microribonucleic acid precursor driven by the eukaryotic promoter;
A method for producing a microribonucleic acid precursor (pre-miRNA), comprising:
該化学的誘導物剤は、原核細胞内で該真核プロモーターにより駆動されるリボ核酸の転写を刺激する転写誘導物である、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the chemical inducer is a transcriptional inducer that stimulates transcription of ribonucleic acid driven by the eukaryotic promoter in prokaryotic cells. 該原核細胞を提供する該工程は細菌培地に該原核細胞を提供する工程をさらに含み、(a)と(b)を混合する該工程は該化学的誘導物を該細菌培地に0.05% (v/v)〜0.2% (v/v)の最終濃度まで添加する工程をさらに含む、請求項18に記載の方法。   The step of providing the prokaryotic cell further comprises providing the prokaryotic cell in a bacterial medium, wherein the step of mixing (a) and (b) comprises 0.05% (v of the chemical derivative in the bacterial medium. 19. The method of claim 18, further comprising adding to a final concentration of / v) to 0.2% (v / v). 該細菌培地がLB培地である、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the bacterial medium is LB medium. 該原核細胞が大腸菌(E. coli)DH5αのコンピテント細胞である、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the prokaryotic cell is an E. coli DH5α competent cell. 該発現ベクターがSEQ.ID.NO.3に示す配列をコードする組換えプラスミドである、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the expression vector is a recombinant plasmid that encodes the sequence shown in SEQ.ID.NO.3. 該発現ベクターがpLenti-EF1α-RGFP-miR302である、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the expression vector is pLenti-EF1α-RGFP-miR302. 該マイクロリボ核酸前駆体が少なくともSEQ.ID.NO.3に示す配列を含有する、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the microribonucleic acid precursor contains at least the sequence shown in SEQ.ID.NO.3. 該マイクロリボ核酸が原核細胞により生産されるマイクロリボ核酸(pro-miRNA)である、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the microribonucleic acid is a microribonucleic acid (pro-miRNA) produced by a prokaryotic cell. 該原核細胞により生産されるマイクロリボ核酸が少なくともSEQ.ID.NO.9、SEQ.ID.NO.11、SEQ.ID.NO.13、SEQ.ID.NO.15又はSEQ.ID.NO.17に示す配列を含有する、請求項26に記載の方法。   The microribonucleic acid produced by the prokaryotic cell is at least SEQ.ID.NO.9, SEQ.ID.NO.11, SEQ.ID.NO.13, SEQ.ID.NO.15 or SEQ.ID.NO. 27. The method of claim 26, comprising the sequence shown in 17. 該マイクロリボ核酸が薬学又は治療応用に用いられる、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the microribonucleic acid is used for pharmaceutical or therapeutic applications. 該真核プロモーターがII型リボ核酸ポリメラーゼ(pol-2)プロモーター又はpol-2様プロモーターである、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the eukaryotic promoter is a type II ribonucleic acid polymerase (pol-2) promoter or a pol-2-like promoter. 該pol-2プロモーターがEF1αのプロモーターである、請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the pol-2 promoter is an EF1α promoter. 該pol-2様プロモーターがCMVプロモーターである、請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the pol-2-like promoter is a CMV promoter. 該条件が37℃で頻繁に振盪しているLB培地である、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the condition is LB medium that is shaken frequently at 37 ° C. 該抗癌薬の抗癌機構は、インビトロ、エクスビボ又はインビボで悪性且つ高度のヒト癌を低段階又は正常の状態に再プログラムする癌の逆転を含む、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the anti-cancer mechanism of the anti-cancer drug comprises reversal of cancer that reprograms malignant and advanced human cancer to a low stage or normal state in vitro, ex vivo or in vivo. 該ヒト癌が腫瘍又は癌細胞を含む、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the human cancer comprises a tumor or cancer cell.
JP2015526754A 2012-08-10 2013-08-12 Production and use of new therapeutic anticancer drugs Pending JP2015530988A (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/572,263 2012-08-10
US13/572,263 US20130210120A1 (en) 2011-08-12 2012-08-10 Inducible Gene Expression Composition for Using Eukaryotic Pol-2 Promoter-Driven Transcription in Prokaryotes and the Applications Thereof
US201261746786P 2012-12-28 2012-12-28
US61/746,786 2012-12-28
US201361761890P 2013-02-07 2013-02-07
US61/761,890 2013-02-07
PCT/US2013/054530 WO2014026189A2 (en) 2012-08-10 2013-08-12 Production and utilization of a novel anti-cancer drug in therapy

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017177762A Division JP2018016633A (en) 2012-08-10 2017-09-15 Production and extraction of microrna precursor as novel drug for cancer therapy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015530988A true JP2015530988A (en) 2015-10-29
JP2015530988A5 JP2015530988A5 (en) 2016-09-29

Family

ID=50068735

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015526754A Pending JP2015530988A (en) 2012-08-10 2013-08-12 Production and use of new therapeutic anticancer drugs
JP2017177762A Pending JP2018016633A (en) 2012-08-10 2017-09-15 Production and extraction of microrna precursor as novel drug for cancer therapy
JP2019226583A Pending JP2020037599A (en) 2012-08-10 2019-12-16 Production and utilization of novel therapeutic anti-cancer agents

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017177762A Pending JP2018016633A (en) 2012-08-10 2017-09-15 Production and extraction of microrna precursor as novel drug for cancer therapy
JP2019226583A Pending JP2020037599A (en) 2012-08-10 2019-12-16 Production and utilization of novel therapeutic anti-cancer agents

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2882859A4 (en)
JP (3) JP2015530988A (en)
CN (1) CN105143459B (en)
WO (1) WO2014026189A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018535684A (en) * 2015-12-02 2018-12-06 リン、シー−ランLIN, Shi−Lung Use of microRNA precursors as drugs to induce proliferation of CD34 positive adult stem cells

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200318110A1 (en) * 2016-05-27 2020-10-08 Lin Shi Lung A composition and method of using mir-302 precursors as anti-cancer drugs for treating human lung cancer
CN107913284B (en) * 2016-10-09 2022-09-16 上海市东方医院 Application of miRNA302-367 cluster microRNA in targeted inhibition of angiogenesis and tumor growth

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011025566A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Shi-Lung Lin Development of universal cancer drugs and vaccines
WO2013025248A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Mello Biotechnology, Inc. Inducable expression from the eukaryotic pol -2 promoter in prokaryotes

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970664B (en) * 2008-01-16 2013-08-21 林希龙 Generation of tumor-free embryonic stem-like pluripotent cells using inducible recombinant RNA agents

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011025566A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Shi-Lung Lin Development of universal cancer drugs and vaccines
WO2013025248A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Mello Biotechnology, Inc. Inducable expression from the eukaryotic pol -2 promoter in prokaryotes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018535684A (en) * 2015-12-02 2018-12-06 リン、シー−ランLIN, Shi−Lung Use of microRNA precursors as drugs to induce proliferation of CD34 positive adult stem cells

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014026189A4 (en) 2014-06-19
CN105143459A (en) 2015-12-09
EP2882859A4 (en) 2016-04-13
WO2014026189A2 (en) 2014-02-13
WO2014026189A3 (en) 2014-05-01
CN105143459B (en) 2020-04-14
JP2018016633A (en) 2018-02-01
EP2882859A2 (en) 2015-06-17
JP2020037599A (en) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6019186B2 (en) Composition for designing and developing universal anticancer drugs and vaccines
EP2925866B1 (en) Circular rna for inhibition of microrna
JP5945385B2 (en) Generation of tumor-free pluripotent embryonic stem-like cells using inducible recombinant RNA factor
US9422559B2 (en) Production and utilization of a novel anti-cancer drug in therapy
TWI516592B (en) An inducible gene expression composition for using eukaryotic pol-2 promoter-driven transcription in prokaryotes and the applications thereof
JP2020037599A (en) Production and utilization of novel therapeutic anti-cancer agents
TWI689308B (en) Use of a composition comprising mir-302 precursors for the manufacture of a medicine for treatment of lung cancer
TWI720075B (en) Use of microrna precursors as drugs for inducing cd34-positive adult stem cell expansion
US20200165607A1 (en) Composition and method of using mir-302 precursors as anti-cancer drugs for treating human lung cancer
TW201629227A (en) Production and utilization of a novel anti-cancer drug in therapy
TW202140783A (en) Induction of multipotent stem cells expansion and derivation in-vitro
JP2021528984A (en) In vitro induction of adult stem cell expansion and induction
US20190085335A1 (en) In-vitro induction of adult stem cell expansion and derivation
TWI762460B (en) A COMPOSITION AND METHOD OF USING miR-302 PRECURSORS AS DRUGS FOR TREATING ALZHEIMER&#39;S DISEASES
US20160289682A1 (en) Production and utilization of a novel anti-cancer drug in therapy
JP2022189717A (en) Novel rna composition used for generating ips cells and method for producing the same
Zhang Genomic Analysis of microRNAs in Mouse Skin: Quantification, Biogenesis, Target Recognition and Regulatory Functions

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160810

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160810

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20160810

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161004

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20161228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170418

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170714

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20171128