JP2016504046A - Egfrの発現をサイレンシングするためのdnaザイム - Google Patents

Egfrの発現をサイレンシングするためのdnaザイム Download PDF

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Abstract

本発明は、対立遺伝子特異的レベルでEGFR発現をサイレンシングすることができるDNAザイムを提供する。EGFR T790M変異に対するこれらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、EGFR野生型mRNAをインタクトに保持しながらEGFR T790M mRNAの発現をノックダウンするであろう。それ故、EGFR T790M変異に対するこれらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、肺癌患者における正常細胞に及ぼす望ましくない副作用を低減しながらT790M由来TKI耐性を克服することができる。

Description

発明の分野
本発明は、EGFRの発現をサイレンシングするためのDNAザイムに関する。特に、本発明は、EGFR T790M mRNAと特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドに関する。
発明の背景
上皮成長因子受容体(EGFR)は、上皮表面に発現する膜貫通タンパク質である。EGFRは、上皮の修復および再生で重要な生理学的役割を果たす。上皮成長因子(EGF)は、唾液腺および上皮表面に関連する他の腺によって分泌されるペプチドであり、EGFRの細胞外ドメイン内の特定領域に結合する。結合の際、EGFは細胞の内側に伝達されるシグナルを生成する。EGF結合の結果としての第1の細胞内事象は、EGFRの細胞内ドメインの立体構造の変化であり、それにより、アデノシン5’−三リン酸(ATP)がいわゆるチロシンキナーゼ(TK)ドメイン(チロシン残基を含むポケット)に侵入し、リン酸基をチロシン残基に供与する。リン酸化チロシンを保有する細胞内EGFRは、他の細胞内タンパク質と会合することができるようになり、非常に複雑なネットワークを介して下流に伝播する一連の生化学反応が開始される。このネットワークの最も知られているアームは、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)経路(この経路によって活性化の際に腫瘍細胞が分裂する)およびAKT経路(この経路によって活性化の際に細胞生存が増強される)。したがって、EGFR活性化により、細胞増殖が増加し、種々の傷害に対する細胞耐性が増強される。多数の腫瘍は、隣接する正常な組織またはこれらのに由来する上皮表面と比較してEGFRを過剰発現するか、内因的に活性化されたか活性化に対する感受性が増強されたEGFRの変異バージョンを有する。かかる過剰発現は、腫瘍細胞が成長優位性(悪性表現型の重要な特徴)を獲得する多数の機構のうちの1つであると考えられる。したがって、EGFRシグナル伝達経路の遮断は、多数のヒト悪性腫瘍の処置の合理的なストラテジーであると考えられる。EGFRシグナル伝達経路の上流を阻害する方法は、基本的に以下の2つが存在する:1)特異的モノクローナル抗体の使用によってEGFおよび他の天然ペプチドリガンドが細胞外EGFRドメインに結合するのを防止すること、および2)TKポケット内に構造的に非常に良好に適合する小分子(すなわち、ゲフィチニブおよびエルロチニブなどのEGFR TKインヒビター)の使用によってATPおよび他のリン酸供与体が細胞内EGFRドメインのTKポケットに侵入するのを防止すること。
肺癌は癌関連死の主因であり、非小細胞肺癌(NSCLC)は肺癌の約85%を占める。NSCLC患者の1つの固有の小集団では、肺癌細胞は、上皮成長因子受容体(EGFR)の活性化変異を有し、かつ細胞生存のために異常なEGFRシグナル伝達に依存的である。活性化変異のうち、EGFRにおけるL858R変異およびLREA欠失は、薬物感受性変異の90%超を占め、野生型EGFRと比較してチロシンキナーゼインヒビター(TKI)に対する結合親和性が増加する。TKIの投与により、EGFR−変異体肺癌細胞における内因性アポトーシス経路が首尾よく誘導されるが、正常細胞における野生型EGFRシグナル伝達の阻害が同時に起こることによって発疹および下痢などの用量制限副作用が不可避に誘発される。さらに、NSCLC処置の開始時はチロシンキナーゼインヒビターが首尾よく使用されるが、50%の薬物耐性患者で認められるEGFRのゲートキーパー残基790での二次変異(T790M)が獲得されることにより、TKIとEGFRとの間の相互作用が弱められる。用量制限毒性およびT790M由来薬物耐性は、依然として未解決のNSCLC処置における主な問題である。
リボザイムは、アンチセンスオリゴヌクレオチドよりも強力な薬剤にする触媒部位を含む天然に存在するRNA分子である。しかし、リボザイムは、化学的および酵素的な分解に対する感受性、および標的部位特異性の制限によって、より広範な使用が妨げられていた。特異的RNA配列に触媒活性を有するDNA分子を含む新世代の触媒核酸が記載されている。これらのDNA酵素は、ハンマーヘッド型リボザイムより触媒効率が高く、自発的なRNA切断速度に対しておよそ1000万倍の高い速度をもたらし、基質特異性がより高く、化学的および酵素的な分解により高い耐性を示し、合成よりはるかに安価である。合理的な設計により、転写物特異的レベルまたは対立遺伝子特異的レベルで標的遺伝子の発現をサイレンシングするように特異的mRNAに作用することができる核酸薬剤(nucleic acid agent)が数十年間にわたって世界中の多くの研究室で利用されている。これらのうちで、DNAザイムは、種々の遺伝子のサイレンシングについて包括的に研究されており、治療薬として使用するのに有望な結果が得られている。DNAザイムの基本構造は、標的化されたmRNA配列に相補的な配列を有する2つの基質結合アームに隣接した触媒ドメインからなる。DNAザイムは、mRNA切断部位で異なるヌクレオチド組成物に向かって異なる反応速度を示した。その上、mRNA切断のためのRNA誘導型サイレンシング複合体(RISC)を形成するのにダイサータンパク質が必要なsiRNAと異なり、細胞基質中に豊富なMg2+またはCa2+などの2価の金属イオンはDNAザイム機能を触媒するのに十分である。これらの要因を組み合わせると、DNAザイムは、安価であり、安定であり、操作が容易な核酸薬剤であり、癌治療においてmRNA切断活性の効率が高くかつ非特異的毒性が低い。
Gary Bealeらは、A431細胞内でのEGFR発現の阻害におけるいくつかのリボザイムおよびDNAザイムを提供している(Journal of Drug Targeting,August 2003 Vol.11(7),pp.449−456)。しかし、先行技術文献は、これらのリボザイムおよびDNAザイムの阻害有効性が低いことを示している。Crispin R.Dassらは、癌との戦いにおいてDNAザイムが上昇することを実証し、この上昇が有望なバイオ技術であると予測されるという総説を発表した(Mol Cancer Ther 2008;7(2):243−51)。米国特許出願公開第20120225870号は、抗ErbB治療薬または抗MET治療薬がリボザイム、触媒性RNA、酵素性RNA、触媒性DNA、アプタザイムまたはアプタマー結合リボザイム、調節可能なリボザイム、触媒性オリゴヌクレオチド、ヌクレオザイム、DNAザイム、RNA酵素、エンドリボヌクレアーゼ、エンドヌクレアーゼ、ミニザイム、レッドザイム、オリゴザイム、またはDNA酵素などの酵素性核酸であり得ることを開示している。しかし、この文献では実質的に酵素性核酸を提供していない。
望ましくない副作用より低下させながらEGFRの発現を有効にサイレンシングするか、TKI耐性を克服することができるDNAザイムを開発することが依然として必要である。
米国特許出願公開第2012/0225870号明細書
Journal of Drug Targeting,August 2003 Vol.11(7),pp.449−456 Mol Cancer Ther 2008;7(2):243−51
発明の概要
本発明は、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR変異mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害する、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。
本発明はまた、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR T790M mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害し、ここで、前記オリゴヌクレオチドが、配列番号1〜7からなる群から選択される配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。
本発明は、さらに、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR E746−A750欠失mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害し、ここで、前記オリゴヌクレオチドが、配列番号8の配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。
本発明は、さらに、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR L858R mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害し、ここで、前記オリゴヌクレオチドが、配列番号9〜15からなる群から選択される配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。
本発明はまた、本発明のオリゴヌクレオチドまたは修飾された配列をコードする配列を含むベクターおよび宿主をさらに提供する。
本発明はまた、オリゴヌクレオチドもしくはその修飾された配列、本発明のベクターまたは宿主、および薬学的に許容され得るキャリアを含む薬学的組成物をさらに提供する。
本発明はまた、特異的にEGFR変異mRNAを切断するかEGFR変異mRNA発現を阻害する方法であって、前記mRNAと、本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかとを、前記分子が前記mRNAを切断するかmRNAの発現を阻害することが可能な条件下で接触させる工程を含む方法をさらに提供する。
本発明はまた、被験体におけるEGFR依存性癌を処置する方法であって、有効量の本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を被験体に投与する工程を含む方法をさらに提供する。
本発明はまた、被験体におけるEGFR依存性癌を処置する方法であって、TKIインヒビターまたはEGFR特異的抗体ならびに本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を被験体に投与する工程を含む方法をさらに提供する。
図1は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムを示す。 図1は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムを示す。
図2は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内のEGFR mRNA発現レベルを特異的に弱めることを示す。 図2は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内のEGFR mRNA発現レベルを特異的に弱めることを示す。
図3は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の総EGFR発現および下流EGFRシグナル伝達を阻害することを示す。 図3は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の総EGFR発現および下流EGFRシグナル伝達を阻害することを示す。 図3は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の総EGFR発現および下流EGFRシグナル伝達を阻害することを示す。 図3は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の総EGFR発現および下流EGFRシグナル伝達を阻害することを示す。
図4は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。 図4は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。 図4は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。 図4は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。 図4は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。 図4は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR T790M保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。
図5は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがin vivoでEGFR T790M保有腫瘍の成長を阻害することを示す。 図5は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがin vivoでEGFR T790M保有腫瘍の成長を阻害することを示す。 図5は、EGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがin vivoでEGFR T790M保有腫瘍の成長を阻害することを示す。
図6は、コレステロール−TEG修飾対立遺伝子特異的DNAザイムの構造を示す。 図6は、コレステロール−TEG修飾対立遺伝子特異的DNAザイムの構造を示す。 図6は、コレステロール−TEG修飾対立遺伝子特異的DNAザイムの構造を示す。 図6は、コレステロール−TEG修飾対立遺伝子特異的DNAザイムの構造を示す。
図7は、DNAザイムおよびアファチニブの併用療法を示す。 図7は、DNAザイムおよびアファチニブの併用療法を示す。 図7は、DNAザイムおよびアファチニブの併用療法を示す。
図8は、EGFR E746−A750欠失変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR E746−A750欠失保有細胞において細胞アポトーシスを誘導することを示す。 図8は、EGFR E746−A750欠失変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR E746−A750欠失保有細胞において細胞アポトーシスを誘導することを示す。
図9は、EGFR L858R変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムがEGFR L858R保有細胞内の細胞アポトーシスを誘導することを示す。
図10は、DzTがT790M変異体細胞におけるEGF処置後にEGFR T790M発現および下流シグナル伝達に及ぼす抑制効果を保つことを示す。100nMのDzCまたはDzTでのトランスフェクション72時間後に細胞を回収した。培養培地中に100ng/ml EGFを投与した15分後に細胞ライセートを回収した。細胞ライセートを、表示の一次抗体での免疫ブロッティングによって分析した。
図11は、cDzTがH1975TM/LRにおけるEGF処置後にEGFR T790M発現および下流シグナル伝達に及ぼす抑制効果を保つことを示す。100nMのcDzCまたはcDzTでのトランスフェクション72時間後に細胞を回収した。培養培地中に100ng/ml EGFを投与した15分後に細胞ライセートを回収した。細胞ライセートを、表示の一次抗体での免疫ブロッティングによって分析した。
図12は、cDzTおよびBIBW−2992の併用処置によってCL97TM/GA細胞におけるSTAT3、AKT、およびERKのリン酸化が有意に抑制されることを示す。BIBW−2992(200nM)を添加するか添加せずにインキュベートしたcDzCまたはcDzT(50nM)で処置したCL97TM/GA細胞の免疫ブロット分析。
図13は、cDzTおよびBIBW−2992の併用処置がEGFR T790M変異体を保有する細胞における細胞生存率に相乗阻害効果を発揮することを示す。25nM(●)、50nM(■)、75nM(★)、100nM(▲)、150nM(▼)、または250nM(◆)のBIBW−2992と組み合わせてcDzCまたはcDzT(25nM)で処置したH1975TM/LR細胞(a、b)またはCL97TM/GA細胞(c、d)のMTTアッセイ(n=3)。データを、平均±SDとして示す。結果を、スチューデントt検定およびCI計算によって分析した。アスタリスクは、統計的有意差を示す。 図13は、cDzTおよびBIBW−2992の併用処置がEGFR T790M変異体を保有する細胞における細胞生存率に相乗阻害効果を発揮することを示す。25nM(●)、50nM(■)、75nM(★)、100nM(▲)、150nM(▼)、または250nM(◆)のBIBW−2992と組み合わせてcDzCまたはcDzT(25nM)で処置したH1975TM/LR細胞(a、b)またはCL97TM/GA細胞(c、d)のMTTアッセイ(n=3)。データを、平均±SDとして示す。結果を、スチューデントt検定およびCI計算によって分析した。アスタリスクは、統計的有意差を示す。 図13は、cDzTおよびBIBW−2992の併用処置がEGFR T790M変異体を保有する細胞における細胞生存率に相乗阻害効果を発揮することを示す。25nM(●)、50nM(■)、75nM(★)、100nM(▲)、150nM(▼)、または250nM(◆)のBIBW−2992と組み合わせてcDzCまたはcDzT(25nM)で処置したH1975TM/LR細胞(a、b)またはCL97TM/GA細胞(c、d)のMTTアッセイ(n=3)。データを、平均±SDとして示す。結果を、スチューデントt検定およびCI計算によって分析した。アスタリスクは、統計的有意差を示す。 図13は、cDzTおよびBIBW−2992の併用処置がEGFR T790M変異体を保有する細胞における細胞生存率に相乗阻害効果を発揮することを示す。25nM(●)、50nM(■)、75nM(★)、100nM(▲)、150nM(▼)、または250nM(◆)のBIBW−2992と組み合わせてcDzCまたはcDzT(25nM)で処置したH1975TM/LR細胞(a、b)またはCL97TM/GA細胞(c、d)のMTTアッセイ(n=3)。データを、平均±SDとして示す。結果を、スチューデントt検定およびCI計算によって分析した。アスタリスクは、統計的有意差を示す。
図14は、cDzTおよびBIBW−2992の相乗効果を示す。(a〜c)併用処置により、EGFRシグナル伝達がサイレンシングされ、アポトーシスが誘発され、異種移植片の腫瘍成長が抑制される。(a)異種移植片マウスにH1975TM/LRを接種した10日後(矢印で示す)に、cDzT(500ピコモル)を腫瘍内に注射し(1週間に2回)、BIBW−2992(20mg/kg)を経口投与した(1週間に3回)(n=7)。データを平均±SDで示し、スチューデントt検定で分析した。アスタリスクは統計的有意差を示す(P<0.005)。(b)異種移植片の腫瘍組織を免疫染色のために処理した。スケールバーは、H&E画像において200 mを示し、EGFR L858R画像およびカスパーゼ−3画像において100 mを示す。(c)異種移植片の腫瘍組織を、免疫ブロッティングのために処理した。 図14は、cDzTおよびBIBW−2992の相乗効果を示す。(a〜c)併用処置により、EGFRシグナル伝達がサイレンシングされ、アポトーシスが誘発され、異種移植片の腫瘍成長が抑制される。(a)異種移植片マウスにH1975TM/LRを接種した10日後(矢印で示す)に、cDzT(500ピコモル)を腫瘍内に注射し(1週間に2回)、BIBW−2992(20mg/kg)を経口投与した(1週間に3回)(n=7)。データを平均±SDで示し、スチューデントt検定で分析した。アスタリスクは統計的有意差を示す(P<0.005)。(b)異種移植片の腫瘍組織を免疫染色のために処理した。スケールバーは、H&E画像において200 mを示し、EGFR L858R画像およびカスパーゼ−3画像において100 mを示す。(c)異種移植片の腫瘍組織を、免疫ブロッティングのために処理した。 図14は、cDzTおよびBIBW−2992の相乗効果を示す。(a〜c)併用処置により、EGFRシグナル伝達がサイレンシングされ、アポトーシスが誘発され、異種移植片の腫瘍成長が抑制される。(a)異種移植片マウスにH1975TM/LRを接種した10日後(矢印で示す)に、cDzT(500ピコモル)を腫瘍内に注射し(1週間に2回)、BIBW−2992(20mg/kg)を経口投与した(1週間に3回)(n=7)。データを平均±SDで示し、スチューデントt検定で分析した。アスタリスクは統計的有意差を示す(P<0.005)。(b)異種移植片の腫瘍組織を免疫染色のために処理した。スケールバーは、H&E画像において200 mを示し、EGFR L858R画像およびカスパーゼ−3画像において100 mを示す。(c)異種移植片の腫瘍組織を、免疫ブロッティングのために処理した。
発明の詳細な説明
本発明は、対立遺伝子特異的レベルでEGFRの発現をサイレンシングすることができるDNAザイムを開発する。EGFR変異(特にT790M)に対するこれらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、EGFR野生型mRNAをインタクトに保ちながらEGFRmRNA(特に、EGFR T790M mRNA)の発現をノックダウンするであろう。それ故、EGFR変異(特に、T790M)に対するこれらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、EGFR依存性癌(NSCLCなど)患者において正常細胞に及ぼす望ましくない副作用を抑えながらEGFR変異由来TKI耐性を克服することができる。特に、TKIインヒビターまたはEGFR特異的抗体と組み合わせた本発明のDNAザイムは、NSCLCなどのEGFR依存性癌の処置において相乗効果が得られる。
用語「a」および「an」は、この冠詞の文法上の対象が1つ以上(すなわち、少なくとも1つ)であることをいう。
用語「核酸」には、任意の核酸(DNA、RNA、オリゴヌクレオチド、またはポリヌクレオチド、およびそのアナログまたは誘導体が含まれるが、これらに限定されない)が含まれるものとするが、これらに限定されない。核酸を形成するヌクレオチドは、ヌクレオチドアナログまたはその誘導体であり得る。核酸は非ヌクレオチドを組み込むことができる。
用語「ヌクレオチド」には、ヌクレオチドおよびそのアナログまたは誘導体が含まれるものとするが、これらに限定されない。例えば、ヌクレオチドは、塩基A、C、G、T、およびU、ならびにその誘導体を含むことができる。これらの塩基の誘導体は当該分野で周知であり、PCRシステム、試薬、および消耗品(Perkin Elmer Catalogue 1996−1997,Roche Molecular Systems,Inc.,Branchburg,N.J.,USA)に例示されている。
用語「核酸酵素」は、化学反応を触媒する核酸分子をいう。核酸酵素は、核酸酵素であるままで1つ以上の他の分子と共有結合することができる。他の分子の例には、色素、クエンチャー、タンパク質、および固体支持体が含まれる。核酸酵素は、完全に、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、またはリボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドとの組み合わせから構成することができる。
用語「DNAザイム」は、一本鎖および二本鎖の標的配列の両方を切断することができる一本鎖ポリヌクレオチドをいう。
用語「処置(treatment)」または「処置(treating)」は、哺乳動物における疾患の処置(treatment)をいい、(a)疾患からの防御(すなわち、臨床症状を発症させない);(b)疾患の阻止(すなわち、臨床症状の発症の停止、改善、低減、または抑制);および/または(c)疾患の軽減(すなわち、臨床症状の後退)が含まれる。当業者は、人間医学において、究極的な誘導事象が未知または潜在性であり得るか、事象の発生から十分な期間が経過するまで患者を確認できないので、常に「防止」と「抑制」とを区別することが可能ではないことを理解するであろう。したがって、本明細書中で使用する場合、用語「予防」は、「処置」の要素として本明細書中で定義される「防止」および「抑制」の両方を含むことが意図される。用語「防御」は、本明細書中で使用する場合、「予防」が含まれることを意図する。
用語「有効量」は、障害または病状が処置されるのに十分な投薬量を意味する。これは、患者、疾患、施される処置に応じて変化するであろう。
用語「投与」は、当業者に公知の種々の方法および送達系のいずれかによる投与をいう。例えば、インプラントを介して、または経粘膜、経皮、および皮下に投与することができる。好ましい実施形態では、投与は、局所投与、好ましくは皮膚投与である。
用語「ハイブリダイズする」は、配列相補性に基づいたある一本鎖核酸分子の別の核酸分子へのアニーリングをいう。核酸間のハイブリダイゼーションの性質は、その環境の温度およびイオン強度、核酸の長さ、ならびに相補性の程度に依存する。ハイブリダイゼーションに対するこれらのパラメータの影響は、当該分野で周知である。
用語「阻害する」は、遅延化するか、停止させるか、そうでなければ妨害することを意味する。
用語「薬学的に許容され得るキャリア」は、当業者に公知の種々のキャリアのいずれかをいう。1つの実施形態では、キャリアは、アルコール、好ましくはエチレングリコールである。別の実施形態では、キャリアはリポソームである。以下の薬学的に許容され得るキャリアを、その最も一般的に関連する送達系に関して例として記載し、本発明の薬学的組成物は皮膚に送達することが好ましいという事実を述べておく。
用語「特異的に切断する」は、標的mRNA分子に対する本発明の触媒性核酸分子の1つの作用をいう場合、触媒性核酸分子の2つの結合ドメインのいずれかと相補的な配列を欠く別のmRNA分子を切断することなく、標的mRNA分子を切断することを意味するものとする。
用語「被験体」は、任意の動物(ヒト、霊長類、マウス、ラット、モルモット、またはウサギなど)を意味するものとする。
用語「ベクター」には、特定の核酸配列を生物のゲノム内に安定に導入するために使用することができる核酸分子が含まれるものとするが、これに限定されない。
以下の略語は、下記の意味を有するものとする:「A」は、アデニンを意味するものとする。「bp」は塩基対を意味するものとする。「C」は、シトシンを意味するものとする。「DNA」は、デオキシリボ核酸を意味するものとする。「G」は、グアニンを意味するものとする。「mRNA」は、伝令リボ核酸を意味するものとする。「RNA」は、リボ核酸を意味するものとする。「RT−PCR」は、逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応を意味するものとする。「RY」は、プリン:ピリミジンを意味するものとする。「T」は、チミンを意味するものとする。「U」はウラシルを意味するものとする。
1つの態様では、本発明は、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR変異mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害する、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。1つの実施形態では、EGFR変異は、EGFR G719、E746−A750欠失、T790、L858、D761、V765、およびT783である。1つの好ましい実施形態では、本発明は、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR T790M mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害すし、ここで、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列が、配列番号1〜7からなる群から選択される配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。
配列番号1〜7の配列を以下のように列挙する。
DzT790M−1:AGCTGCATGAGGCTAGCTACAACGAGAGC(配列番号1)
DzT790M−2:CTGCATGAGGCTAGCTACAACGAGAGCTGCA(配列番号2)
DzT1:CATGAGGCTAGCTACAACGAGAGCTGCACG(配列番号3)
DzT2:CTGCATGAGGCTAGCTACAACGAGAGCTGCA(配列番号4)
DzT3:GGCATGAGTGTCAGCGACTCGAAGCATGATG(配列番号5)
DzT4:AGGGCATGAGTGTCAGCGACTCGAAGCAT(配列番号6)
DzT5:TGAGTGTCAGCGACTCGAAGCATGATGAG(配列番号7)
好ましくは、オリゴヌクレオチドは、配列番号1または配列番号2の配列を有する。より好ましくは、オリゴヌクレオチドは、配列番号1の配列を有する。
前述の実施形態は、TKI耐性を克服し、正常細胞に対する毒性を低減するための、T790Mに対する対立遺伝子特異的DNAザイムの有効性を主に実証していた。EGFRmRNA配列の全変異を、対立遺伝子特異的様式でデザインし、機能させることができる。別の実施形態では、本発明は、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR E746−A750欠失mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害し、前記オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列が、配列番号8の配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。1つのさらなる実施形態では、本発明は、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR L858R mRNAと特異的にハイブリダイズして細胞内でのその翻訳を阻害し、前記オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列が、配列番号9〜15からなる群から選択される配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を提供する。
EGFR E746−A750欠失に対するDNAザイム:
DzEGFR_ΔE746−A750:GGAGATGTGTCAGCTGACTCGAATGATAGCGAC(配列番号8)
EGFR L858R変異体に対するDNAザイム:
DzL858R−1:TTTGGCCAGTCAGCGACTCGAACCCAAAAT(配列番号9);
DzL858R−2:GTTTGGCCGTCAGCGACTCGAAGCCCAAAA(配列番号10);
DzL858R−3:GCCCGCCCGTCAGCGACTCGAAAAATCTGT(配列番号11);
DzL858R−4:GGCCCGCCGTCAGCGACTCGAAAAAATCTG(配列番号12);
DzL858R−5:TTGGCCCGGTCAGCGACTCGAACCAAAATC(配列番号13);
DzL858R−6:CAGCAGTTGTCAGCTGACTCGAAGCCCGCCC(配列番号14);および
DzL858R−7:CCAGCAGTGTCAGCTGACTCGAAGGCCCGCC(配列番号15)。
本発明の修飾された配列を、当該分野で公知の方法にしたがって得ることができる。DNAザイムはデオキシリボヌクレオチドから構成され、デオキシリボヌクレオチドは、標的化されたRNAへの到達性を増加させ、基質に対するハイブリダイゼーション効率を増大させ、相補配列に対する切断活性を改善し、細胞内および血流中のエンドヌクレアーゼおよびエキソヌクレアーゼによる分解に耐性を示し、循環系での血清半減期を延長するように容易に修飾することができる。可能な修飾には、ヌクレオチド構造上の修飾された塩基の導入、ヌクレオチド間の修飾された結合の導入、およびDNAザイムの5’末端または3’末端での官能基の導入が含まれる。Silverman,Scott Kらは、化学修飾を有機合成によって7−デアザアデニン核酸塩基のC7位およびデオキシウリジン(deoxyuriding)核酸塩基のC5位に容易に導入することができ、これらの修飾された塩基を、適切なポリメラーゼによってDNAザイムにたやすく組み込むことができ、例には、アミン修飾dA、フェノール修飾dU、イミダゾール修飾dU、およびピリジン修飾Uが含まれると述べている(Silverman,S.K.2008.Catalytic DNA(deoxyribozymes)for synthetic applications−current abilities and future prospects.Chem Commun(Camb):3467−3485)。Schubert,Steffenらは、2’−O−メチル修飾、およびC3’−エンド立体構造を固定する2’−O,4’−Cメチレン架橋を含むロックド核酸塩基が、DNAザイム切断活性を増強することができると述べている(Schubert,S.,Gul,D.C.,Grunert,H.P.,Zeichhardt,H.,Erdmann,V.A.,and Kurreck,J.2003.RNA cleaving ’10−23’ DNAzymes with enhanced stability and activity.Nucleic Acids Res 31:5982−5992)。さらに、ヌクレオチド間のホスホロチオエート結合、3’末端での逆位チミジン、3’末端のコレステロール−TEG基、およびDNAザイムの5’末端または3’末端のPEG部分のサイズの相違が臨床治療の実行可能性を増大させることができる(Dass,C.R.,Choong,P.F.,and Khachigian,L.M.2008.DNAzyme technology and cancer therapy:cleave and let die.Mol Cancer Ther 7:243−251)。本発明は、両末端の3塩基間にホスホロチオエート結合および3’末端にコレステロール−TEG基を有するDNAザイムに関する好ましい実施形態を提供する。他の実施形態では、異なる修飾をDNAザイムに導入することができる。
本発明のオリゴヌクレオチドは、その相補ポリヌクレオチドを特異的に切断することができ、EGFR変異mRNA(EGFR T790M mRNA、EGFR E746−A750欠失mRNA、およびEGFR L858R mRNAなど)の発現を下方制御することができるDNAザイムである。DNAザイムは、一本鎖および二本鎖の標的配列の両方を切断することができる一本鎖核酸薬剤である(Breaker,R.R.and Joyce,G.Chemistry and Biology 1995;2:6(55,Santoro,S.W.& Joyce,G.F.Proc.Natl,Acad.Sci.USA 1997;94:4262)。DNAザイムの一般的なモデル(「10−23」モデル)が提案されている。Schlosser、Kennyらは、「8−17」DNAザイムがin vitroでのシングルターンオーバー条件下で0.0001〜10/分の異なる反応速度にて全てのジヌクレオチド組成物で切断反応を行うことができると述べている。この特徴により、相補的である任意の配列をサイレンシングするように「8−17」DNAザイムを合理的にデザインすることが可能である。さらに、「10−23」DNAザイムは、プリン:ピリミジン接合(すなわち、GC、AC、GU/T、AU/T)でのみヌクレオチドを切断することができるが、他のジヌクレオチド接合ではできない。「10−23」DNAザイムは、この特徴的な選択能力によって対立遺伝子特異的サイレンシング遺伝子発現のための有利なツールとなる(Table 1,Schlosser,K.,Gu,J.,Lam,J.C.,and Li,Y.2008.In vitro selection of small RNA−cleaving deoxyribozymes that cleave pyrimidine−pyrimidine junctions.Nucleic Acids Res 36:4768−4777)。触媒ドメインは、必要に応じて、触媒活性に必要なヌクレオチドに加えてステム−ループ構造を含むことができる。触媒デオキシリボ核酸分子の1つの実施形態では、触媒ドメインは、以下の配列:10−23触媒コア配列のGGCTAGCTACAACGA(配列番号16)、8−17触媒コア配列のGTCAGCGACTCGAA(配列番号17)、8−17触媒コア配列のGTCAGCTGACTCGAA(配列番号18)、および二分触媒コア配列のAGGAGGTAGGGGTTCCGCTC(配列番号19)を有し、コンセンサス配列プリン:ピリミジンでmRNAを切断する。1つの好ましい実施形態では、EGFR T790M変異mRNA(図1Bに記載)、EGFR E746−A750欠失mRNA(以下の段落[0084]に示す)、およびEGFR L858R mRNA(以下の段落[0085]に示す)中の1つ以上の切断部位で切断が起こる。
標準DNAザイムは、それぞれ4〜12個のデオキシリボヌクレオチドの2つの基質認識ドメインに隣接している。これら2つの結合アームにより、DNAザイムとその相補標的との間に熱安定性および基質特異性が得られる。結合アームが非常に短いDNAザイムについて、DNAザイムと基質との間の相互作用強度は、切断触媒作用を得るには低すぎるであろう。他方では、切断アーム長が長すぎる場合、切断特異性が損なわれるであろう。実際、DNAザイムの結合アーム中のヌクレオチド組成が異なる場合、そのハイブリダイゼーション能力およびその基質に対する切断活性が変化するであろう。標準DNAザイムについて、結合アーム領域中の配列は、その標的化された基質の配列に完全に適合すべきである。結合アーム領域中にミスマッチが増加するほどDNAザイムと基質との間の安定性が低下する。さらに、触媒コア付近にミスマッチが存在する場合、触媒活性は著しく阻害されるであろう。最近、Yi、Jzらは、触媒コアから12〜15bp離れた標準DNAザイムの5’末端への6オリゴバルジの導入によって標準DNAザイムの効率および特異性が増大すると述べている(Yi,J.Z.,and Liu,C.Q.2011.Efficient Silencing of Gene Expression by an ASON−Bulge−DNAzyme Complex.Plos One 6)。切断反応のための最も適切な結合アーム長は、実験に基づいて試験されるべきである。1つの実施形態では、異なる結合アーム長および異なるバルジサイズをDNAザイムに導入するであろう。本発明は、EGFR変異mRNAを対立遺伝子特異的にサイレンシングするDNAザイムを提供する。好ましくは、本発明は、EGFR T790M mRNAを対立遺伝子特異的にサイレンシングするDNAザイムを提供し、より好ましくは、本発明は、配列番号1〜7を提供する。EGFR T790M mRNAに対する結合アーム長が異なるが、結合部位が同一の他のDNAザイムも提供することができる。実験結果に基づいて、配列番号1は、T790M保有癌細胞に対して最も有効な抗増殖効果を示した。DNAザイムの詳細を、以下に記載する:
10−23触媒コア配列:GGCTAGCTACAACGA(配列番号16)。
8−17触媒コア配列:GTCAGCGACTCGAA(配列番号17)。
別の態様では、本発明は、本発明の核酸分子のいずれかをコードする配列を含むベクターを提供する。本発明は、さらに、宿主中にベクターを含む宿主を提供する。本発明は、なおさらに、核酸分子のいずれかを産生する方法であって、いずれかの触媒核酸分子をコードする配列を含むベクターを細胞内に有する細胞を前記細胞による核酸分子の発現が可能な条件下で培養する工程を含む、方法を提供する。発現させるための細胞培養方法および発現させるための条件は、当該分野で周知である。例えば、Sambrookら,“Molecular Cloning:A Laboratory Manual”,Second Edition(1989),Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.を参照のこと。かかる方法は、任意選択的に、核酸産物を回収するさらなる工程を含むことができる。
本発明はまた、本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列、ベクターまたは宿主、および薬学的に許容され得るキャリアを含む薬学的組成物を提供する。
本発明の組成物を、単剤(単独)として使用することができるか、さらに、EGFR TKインヒビターまたはEGFR特異的抗体と組み合わせて使用することができる。EGFR TKインヒビターは、任意の1つまたは任意の数の以下の薬物(それらの全てが含まれる)を含むことができる:アファチニブ(BIBW2992)、XL647(N−(3,4−ジクロロ−2−フルオロフェニル)−6−メトキシ−7−(((3aR,6aS)−2−メチルオクタヒドロシクロペンタ[c]ピロール−5−イル)メトキシ)キナゾリン−4−アミン)、ネラチニブ(HKI−272)、ダコミチニブ(PF−00299804)、BMS−6690514((3R,4R)−4−アミノ−1−[[4−[(3−メトキシフェニル)アミノ]ピロロ[2,1−f][1,2,4]トリアジン−5−イル]メチル]ピペリジン−3−オール)、ゲフィチニブ、およびエルロチニブ。EGFR特異的抗体は、任意の1つまたは任意の数の以下の薬物(それらの全てが含まれる)を含むことができる:セツキシマブおよびパニツムマブ。したがって、本発明の薬学的組成物は、さらに、EGFR TKインヒビターおよび/またはEGFR特異的抗体を含むことができる。
本発明の薬学的組成物を、当業者によく知られているであろう従来の薬学的技術にしたがって配合することができる。生理学的に許容され得るキャリア、賦形剤、および安定剤は、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,20.sup.th Ed.Mack Publishing Co.(2000)に記載されている。投与に望ましい調製形態に応じた種々の形態のキャリアを提供することができる。本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列、ベクター、宿主、および組成物を、全身または局所に投与することができる。全身という用語には、本明細書中で使用する場合、皮下注射、静脈内、筋肉内、胸骨内(intrastemal)注射、硝子体内注射、注入、吸入、経皮投与、経口投与、直腸投与、および術中滴下が含まれる。以下は、本発明の組成物のいくつかの例である。
経口送達のために、賦形剤処方物またはキャリア処方物は、クエン酸ナトリウムまたはリン酸二カルシウムおよび(a)結合剤(例えば、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩(alignate)、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、スクロース、およびアカシア)、(b)保湿剤(例えば、グリセロール)、(c)崩壊剤(例えば、寒天、炭酸カルシウム、ジャガイモデンプンまたはタピオカデンプン、アルギン酸、一定のケイ酸複合体、および炭酸ナトリウム)、(d)湿潤剤(例えば、セチルアルコール、およびグリセロールモノステアラート)、(e)吸着剤(例えば、カオリンおよびベントナイト)、(f)充填剤(ラクトース、デンプン、サッカリド、スクロース、グルコース、マンニトール、およびケイ酸など)、および(g)潤滑剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ステアリン酸カルシウム、固体ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム)、またはその混合物などの不活性な慣用の成分またはキャリアを含むことができる。これらおよび他の適切な薬学的に許容され得る賦形剤は、Remington’s Pharmaceutical SciencesおよびHandbook of Pharmaceutical Excipients,3.sup.rd edition,Ed.Arthur H.Kibbe(American Pharmaceutical Association,Washington,D.C.1999)に記載されている。
非経口投与のために、ゴマ油またはピーナッツ油、水性プロピレングリコール、または滅菌水溶液に溶解した本発明のオリゴヌクレオチドもしくはその修飾された配列、ベクター、宿主、または薬学的組成物の溶液を使用することができる。かかる水溶液を必要に応じて適切に緩衝化し、液体希釈物を最初に十分な生理食塩水またはグルコースで等張にすべきである。これらの特定の水溶液は、特に、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、および腹腔内投与に適切である。これに関連して、使用される滅菌水性媒質は全て、当業者に公知の標準的技術によって容易に利用可能である。静脈内投与では、化合物を、生理学的に適合する物質(生理学的条件に適合する緩衝pHを有する滅菌塩化ナトリウムなど)を含む適切な静脈内送達ビヒクル(例えば、生理食塩水)中に溶解することができる。注射用懸濁液も調製することができ、この場合、適切な液体キャリアおよび懸濁剤などを使用することができる。
局所送達のために、クリーム、ゲル、軟膏、またはエアロゾル軟膏を、典型的には、例えば固定油もしくは炭化水素(白色ペトロラタムまたは鉱油など)を含む油脂性基剤または、例えば、吸収性無水物質(例えば、脱水ラノリン)からなる吸収性基剤を使用して調製する。基剤の形成の後、所望の濃度の有効成分を添加する。
クリームは、一般に、典型的には固定油、および炭化水素(ワックス、ペトロラタム、および鉱油など)などを含む油相(内相)ならびに水および任意の水溶性物質(添加塩など)を含む水相(連続相)を含む。二相を、乳化剤(例えば、界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウムなど);親水コロイド(アカシアコロイド粘土およびビーガム(beegum)など))の使用によって安定化する。エマルジョン形成の際、有効成分を所望の濃度で添加する。
ゲルは、前述のような油脂性基剤、水、またはエマルジョン−懸濁液基剤から選択される基剤から構成される。基剤に、ゲル化剤を添加する。このゲル化剤は、基剤中にマトリックスを形成し、それによって半固体の硬さまでその粘度を増加させる。ゲル化剤の例は、ヒドロキシプロピルセルロース、およびアクリル酸ポリマーなどである。ゲル化剤の添加前に所望の濃度の有効成分を処方物に添加する。
直腸送達のために、適切な薬学的組成物は、例えば、局所調製物、坐剤、または浣腸である。坐剤を、脂肪性のエマルジョンまたは懸濁液から調製することが有利である。
1つのさらなる態様では、本発明は、EGFR変異mRNAを特異的に切断する方法であって、前記mRNAを本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと、前記分子がmRNAを切断可能な条件下で接触させる工程を含む方法に関する。1つの実施形態では、本発明は、EGFR T790M変異mRNAを特異的に切断する方法であって、前記mRNAを本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと、前記分子が前記mRNAを切断することが可能な条件下で接触させる工程を含む方法に関する。別の実施形態では、EGFR E746−A750欠失mRNAを特異的に切断する方法であって、前記mRNAを本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと、前記分子が前記mRNAを切断することが可能な条件下で接触させる工程を含む方法に関する。別のさらなる実施形態では、本発明は、EGFR L858R変異mRNAを特異的に切断する方法であって、前記mRNAを本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと、前記分子が前記mRNAを切断することが可能な条件下で接触させる工程を含む方法に関する。前述の条件は、当該分野で周知であり、生理学的条件が含まれる。本発明は、さらに、細胞内のEGFR T790M変異mRNAを特異的に切断する方法であって、細胞内のEGFR T790M変異mRNAを特異的に切断するために、前記mRNAを含む細胞を本発明のオリゴヌクレオチドのいずれかと接触させる工程を含む方法を提供する。EGFR T790M変異mRNAを含む細胞は、例えば、天然に存在する細胞またはトランスジェニック細胞であり得る。
本発明は、さらに、阻害しなければEGFR変異タンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR変異mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、前記細胞を本発明のオリゴヌクレオチドのいずれかと接触させて、前記細胞内のEGFR変異タンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む方法を提供する。1つの実施形態では、本発明は、阻害しなければEGFR T790Mタンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR T790M変異mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、前記細胞を本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと接触させて、前記細胞内のEGFR T790Mタンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む方法に関する。別の実施形態では、本発明は、阻害しなければEGFR T790Mタンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR E746−A750欠失mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、前記細胞を本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと接触させて、前記細胞内のEGFR E746−A750欠失タンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む方法に関する。別の実施形態では、本発明は、阻害しなければEGFR T790Mタンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR L858R変異mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、前記細胞を本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと接触させて、前記細胞内のEGFR L858Rタンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む方法に関する。本発明は、さらに、被験体の細胞内のEGFR T790Mタンパク質の発現を特異的に阻害する方法であって、被験体の細胞内のEGFR T790Mタンパク質の発現を特異的に阻害するのに有効な量の本発明のオリゴヌクレオチドのいずれかを被験体に投与する工程を含む、方法を提供する。
1つのさらに別の態様では、本発明は、被験体におけるEGFR依存性癌の処置方法であって、有効量の本発明のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を被験体に投与する工程を含む、方法を提供する。本発明は、さらに、被験体におけるEGFR依存性癌の処置方法であって、TKIインヒビターまたはEGFR特異的抗体および本発明のオリゴヌクレオチドを被験体に投与する工程を含む、方法を提供する。本発明によれば、TKIインヒビターまたはEGFR特異的抗体および本発明のオリゴヌクレオチドを、同時、連続的、または個別に投与することができる。1つの実施形態では、EGFR依存性癌は、肺癌、好ましくは、NSCLCである。本発明によれば、本発明のオリゴヌクレオチドを、手術、放射線療法、または化学療法の後に施すアジュバント療法で使用することができる。
標的療法は、癌処置のための有効かつ有望な様式と証明されている。いくつかの習慣性の発癌経路は、EGFRまたはKRASなどの変異遺伝子が関与する。DNAザイムは、任意の遺伝子に対してその発現を異なる程度にサイレンシングするように作用することができる。さらに、そのmRNA配列特異性により、DNAザイムは、他のmRNAをインタクトに保持しながら変異mRNAの発現をノックダウンすることができる。この場合、対立遺伝子特異的DNAザイムは、正常細胞に副作用を引き起こすことなく癌細胞を攻撃することができる。さらに、種々の研究により、遺伝子の転写物バリアントが相反する役割を有することができ、オルタナティブスプライシングが癌進行の主要な要因であることが公知であることが示されている。例えば、細胞の生存/アポトーシスに関連するBcl−xは、2つのアイソフォーム(Bcl−xLおよびBcl−xS)を有する。長い方のBcl−xLアイソフォームはアポトーシスインヒビターとして作用するのに対して、短い方のBcl−xSアイソフォームはアポトーシスアクチベーターとして作用する。特定のスプライスバリアントに対するDNAザイムは、細胞生存経路を活性化することなく細胞アポトーシスを特異的に誘発することができる。さらに、DNAザイムは、抗mRNA核酸薬剤のうちのsiRNAにとっては困難であった、mRNA発現のサイレンシングにおいて補体としての機能を果たすことができる。最近の研究により、mRNAノックダウン効率が特定の細胞におけるmRNAの代謝回転に依存することが明らかとなった。換言すれば、短命の転写物はsiRNAによるサイレンシングがより困難である。基質配列およびその到達性に応じて、8−17DNAザイムの観察される反応速度定数が9.2分−1ほどの高さであり得るのに対して、RISCの速度定数は1.1分−1ほどの高さであり得る。DNAザイムは、その高速な動態学的反応に基づいてsiRNAの代用物となり得る。
mRNA配列特異性を有する本発明の対立遺伝子特異的DNAザイムは、他のmRNAをインタクトに保持しながら特定の変異mRNAの発現をノックダウンするであろう。これらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、伝統的なチロシンキナーゼインヒビターより臨床的に有用であり、かつより優れた耐容性を示し得る。本発明で提供したEGFR T790M変異に対するこれらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、EGFR野生型mRNAをインタクトに保持しながらEGFR T790M mRNA発現をノックダウンするであろう。それ故、EGFR T790M変異に対するこれらの対立遺伝子特異的DNAザイムは、NSCLC患者における正常細胞に対する望ましくない副作用を低下させながらT790M由来TKI耐性を克服することができる。
本発明は、以下の実施例を参照してより深く理解されるが、当業者は、詳述した特定の実験が本発明の例示のみを目的とし、本発明はその後に続く特許請求の範囲においてより十分に記載されていると認識するであろう。
方法と材料
細胞培養
A549(EGFR野生型)、CL1−5(EGFR野生型)、H1975(EGFR T790M)、およびCL97(EGFR T790M)を、5%COを使用して、10%(v/v)熱失活ウシ胎児血清を補足したRPMI−1640培地(Gibco BRL、USA)中にて37℃で培養した。
リアルタイムPCRおよび定量リアルタイムPCR
A549、CL1−5、H1975、またはCL97を、6ウェル上に3×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのDzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。48時間後、総mRNAを、製造者のプロトコールにしたがってMestrisolによってDNAザイム処置細胞から抽出した。cDNAを、プライマーとしてランダムヘキサマーを使用するRT IIIキット(Invitrogen)によって合成した。PCRプライマーを、Genomics BioSci&Tech(Taipei,Taiwan)によって合成した。PCRプライマーの配列を以下に列挙する。
EGFR:順方向プライマー:ACCTGCTCAACTGGTGTGTG(配列番号20);逆方向プライマー:
CCAATGCCATCCACTTGATA(配列番号21)
ACTB:順方向プライマー:TCCTCCCTGGAGAAGAGCTA(配列番号22);逆方向プライマー:CGATCCACACGGAGTACTTG(配列番号23)
PCRのパラメータは以下のとおりであった:95℃で10分間、次いで、95℃で30秒間、60℃で30秒間、および72℃で60秒間のPCRを25サイクル。3%アガロースゲルを、PCR産物の電気泳動のために使用した。バンド強度を、Image Jによって定量した。定量RT−PCRを、40ngの総mRNAに対してLightCycler480システム(Roche)を使用して行った。PCRミックスは、5μlの2×Probe Masterミックス、100nMのUPLプローブ(Roche Diagnostics,Penzberg,Germany)、200nMの順方向プライマーおよび逆方向プライマー、0.1ulのRNAseout(Invitrogen)、および0.025ulのRTIII酵素(Invitrogen)を総体積10μlで含んでいた。PCRパラメータは以下のとおりであった:50℃で40分間、次いで、95℃で10秒間、60℃で10秒間、および72℃で2秒間のPCRを45サイクル。データを、LC480ソフトウェア(Roche Diagnostics,Penzberg,Germany)によって分析した。EGFRmRNAの相対量を、ACTBmRNAに対して正規化した。PCRプライマーの配列は以下である。
EGFR:順方向プライマー:ACATCTCCGAAAGCCAACAA(配列番号24);逆方向プライマー:CTGCGTGATGAGCTGCAC(配列番号25)
ACTB:順方向プライマー:ATTGGCAATGAGCGGTTC(配列番号26);逆方向プライマー:GGATGCCACAGGACTCCAT(配列番号27)
ウェスタン免疫ブロッティング
A549、CL1−5、H1975、またはCL97を、6ウェル上に3×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのDzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。トランスフェクトしたA549およびCL1−5細胞を、24時間血清飢餓状態にし、100ng/mlのEGFにて37℃で15分間処置した。トランスフェクションの72時間後、細胞を分析のために回収した。細胞を、氷冷PBSで2回洗浄し、次いで、総タンパク質を、プロテアーゼインヒビター(Roche)を含むRIPA緩衝液によって抽出した。上清由来の50μgの総タンパク質を、95℃で5分間ボイルした。サンプルを10%SDS−PAGEゲルで分離し、ニトロセルロース膜上に移した。EGFR発現および下流シグナル伝達を、1000倍希釈のヒトpEGFR(Y1068)(Cell signaling)、tEGFR(Santa Cruz)、pSTAT3(Y705)(Cell signaling)、tSTAT3(Cell signaling)、pAKT(S473)(Cell signaling)、tAKT(Santa Cruz)、pERK(T202/Y204)(Cell signaling)、tERK(Santa Cruz)、および切断PARP(Cell signaling)に特異的な一次抗体ならびに10000倍希釈のβ−アクチン(Santa Cruz)に特異的な一次抗体をそれぞれ使用して検出した。ウサギIgGまたはマウスIgGに対する二次抗体を、5000倍希釈で使用した。膜上のタンパク質バンドを、化学発光基質への曝露によって視覚化した。
細胞増殖アッセイ
A549、CL1−5、H1975、またはCL97を、6ウェル上に播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのDzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。細胞をトリプシン処理し、トランスフェクションの0時間後、24時間後、48時間後、または72時間後にカウントした。
アポトーシスアッセイ
H1975またはCL97を、10cm皿上に播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのDzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。48時間後、細胞を回収し、アネキシンVおよびPIで二重染色し、製造者(Invitrogen)のDead cellアポトーシスキットのプロトコールにしたがってフローサイトメトリーによって分析した。
in vivo腫瘍発生アッセイ
8週齢のBalb/cヌードマウスに、2×10個のH1975細胞を皮下接種した。7日後、マウスを、各群中に10匹のマウスからなる2群(DzControlまたはDzT790M−1)に無作為に分けた。リポフェクタミン2000と混合した500ピコモルのDzControlまたはDzT790M−1を、実験が完了するまで1週間に2回の頻度で腫瘍内に注射した。腫瘍サイズを、3〜4日毎に測定した。全動物研究を、Laboratory Animal Center,Academia Sinicaによって承認されたプロトコールにしたがって行った。マウスの屠殺後、腫瘍組織を切り取り、10%ホルマリンで固定し、パラフィン包埋した。異種移植片腫瘍スライドをヘマトキシリンおよびエオシンで染色し、顕微鏡で分析した。
統計的分析
データを、平均±SDで示す。両側P<0.05を有する全統計検定は、統計的に有意とみなした。
実施例1 EGFR T790M変異に対するDNAザイムの合成
2つのEGFR T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイム(以後、DzT790M−1およびDzT790M−2という)は、触媒コア中に15個のデオキシリボヌクレオチドを含む10−23サブタイプである。DzT790Mの結合アーム領域内の配列は、CからUへのヌクレオチド置換であるT790M変異を保有するEGFRのmRNA配列と相補的である。DzT790M−1では、mRNA切断部位は、単一ヌクレオチド変異から4ヌクレオチド離れている(Abdelgany,2005)。DzT790M−1の配列がT790M変異を保有するmRNAと完全に適合する一方で、DzT790M−1は野生型mRNAと1ヌクレオチドミスマッチを形成する。他方では、野生型T790MよりもむしろT790M mRNAに対するDzT790M−2の対立遺伝子特異性は、異なるヌクレオチド接合に対するDNAザイムの異なる反応速度に基づく。以前の研究(Cairns,M.J.,King,A.,and Sun,L.Q.2003.Optimisation of the 10−23 DNAzyme−substrate pairing interactions enhanced RNA cleavage activity at purine−cytosine target sites.Nucleic Acids Res 31:2883−2889)によれば、10−23骨格を有するDNAザイムは、シミュレーションした生理学的条件下でのAC接合と比較して高いAU接合に対する切断速度を示した。それ故、DzT790M−2は、野生型mRNAと比較して高いT790M mRNAに対する切断速度を示し得る。その上、コントロールDNAザイム(DzControl)の配列は、ヒト細胞内の任意のmRNAと相補的でない。ホスホロチオエート結合(下線)を、ヌクレアーゼ分解に耐性を示すためにDNAザイムの両末端に導入する。DNA配列を、以下に列挙する(図1)。
実施例2 T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムによるEGFRmRNA発現レベルの減衰
DzT790M−1の対立遺伝子選択性を試験するために、EGFRmRNAノックダウン効率を、野生型EGFRを保有する2つの細胞株(A549、CL1−5)およびEGFR T790M変異を含む2つの細胞株(H1975、CL97)において検出した。A549、CL1−5、H1975、またはCL97を、6ウェル上に3×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのDzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。48時間後、総mRNAを抽出した。図2Aでは、リアルタイムPCRの結果は、DzT790M−1がH1975細胞およびCL97細胞においてT790M EGFRmRNAの発現を有意にサイレンシングし(それぞれ、32%および54%のmRNA発現が残存した)、一方で、野生型EGFRmRNA発現はA549細胞およびCL1−5細胞において阻害されなかった(それぞれ、121%および95%のmRNA発現が残存した)ことを示した。類似の結果が定量リアルタイムPCRで確認された(図2B)。DzT790M−1は、H1975細胞およびCL97細胞においてそれぞれ68.2%および77.4%のT790M EGFRmRNA発現をノックダウンした。対照的に、A549細胞およびCL1−5細胞では、たった1.1%および19.2%の野生型EGFRmRNA発現しか影響を受けなかった。DzT790M−1は、T790M EGFRmRNAに対してその野生型対応物よりも少なくとも3.5倍増加したノックダウン効率を示した。
実施例3 T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムによる総EGFR発現および下流EGFRシグナル伝達の阻害
EGFRは、受容体型チロシンキナーゼに属する。その細胞外リガンドの結合により、受容体二量体化、チロシン残基リン酸化、および下流シグナル伝達活性化(シグナル伝達兼転写活性化因子3(STAT3)、Akt、および細胞外シグナル制御キナーゼ(ERK)などが含まれる)を誘発する。EGFRのタンパク質発現レベルおよびその下流シグナル伝達に及ぼすDzT790Mの影響を試験するために、ウェスタン免疫ブロッティングを、DzT790Mをトランスフェクトした細胞に対して行った。A549、CL1−5、H1975、またはCL97を、6ウェル上に3×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのDzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。トランスフェクトされたA549細胞およびCL1−5細胞を、24時間血清飢餓状態にし、100ng/mlのEGFにて37℃で15分間処置した。トランスフェクション72時間後に分析のために細胞を回収した。細胞を氷冷PBSによって2回洗浄し、次いで、総タンパク質を、プロテアーゼインヒビター(Roche)を含むRIPA緩衝液によって抽出した。野生型EGFRを保有する細胞株(A549およびCL1−5)では、DzControl群と比較してDzT790M−1またはDzT790M−2のトランスフェクション後にEGFRのタンパク質レベルは減少しなかった(図3Aおよび3B)。また、EGF処置後の下流のSTAT3、AKT、およびERKシグナル伝達の活性化は、DzT790M−1またはDzT790M−2のトランスフェクションによって阻害されなかった。対照的に、DzT790M−1は、両方のEGFR T790M変異体細胞株(H1975およびCL97)においてEGFRタンパク質発現を有意にサイレンシングした。DzT790M−1でトランスフェクトしたH1975細胞およびCL97細胞では、EGFR上のチロシン残基1068、STAT3上のチロシン残基705、AKT上のセリン残基473、およびERK上のトレオニン残基202/チロシン残基204(H1975細胞では検出されなかった)のリン酸化の減少が検出された(図3Cおよび3D)。DzT790M−2でトランスフェクトしたH1975細胞において類似の結果が確認された。
実施例4 T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムによる細胞アポトーシスの誘導
EGFRおよび下流シグナル伝達経路は、重要な細胞機能(細胞増殖および生存が含まれる)を調節する。細胞生存に対するDzT790M−1の機能的影響を試験するために、それぞれDzControlまたはDzT790M−1でのトランスフェクション後に細胞を計数した。A549細胞およびCL1−5細胞(EGFR野生型)では、細胞増殖速度または細胞数は、DzControlおよびDzT790M−1でトランスフェクトされた群の間で異ならなかった(図4Aおよび4B)。H1975細胞およびCL97細胞(EGFR T790M)では、DzT790M−1処置細胞数は減少した際に、DzControlでトランスフェクトされた細胞はトランスフェクション後に成長し続けた(図4Cおよび4D)。DzT790M−1処置細胞が細胞アポトーシスを受けたかどうかを明らかにするために、PARPの切断された形態に対する免疫ブロッティングならびにアネキシンVおよびPIの免疫染色を行った。カスパーゼ−3活性の増加によってPARPが切断され、この切断が細胞アポトーシスのマーカーとしての機能を果たす。結果は、DzT790M−1シグナル伝達がEGFRのタンパク質発現を有意にノックダウンする場合、H1975細胞およびCL97細胞においてDzControl処置群と比較して切断PARPレベルがの増加が検出されることを示した(図4E)。DzControlでトランスフェクトされたH1975細胞においてたった3.6%の細胞しかアポトーシスを経験せず、かつ12.4%の細胞が死滅した一方で、DzT790M−1処置群において18.6%の細胞がアポトーシス細胞として検出され、かつ32.6%の細胞がアネキシンVおよびPIに二重陽性を示した(図4F)。結果は、DzT790M−1が細胞アポトーシスを有意に誘導したことを示した。CL97細胞において類似の結果が確認された(図4Eおよび4F)。DzControl処置群と比較して、DzT790M−1処置は、細胞集団全体においてアポトーシス細胞の割合(5.2%から27.4%)および死細胞の割合(17%から25.1)を劇的に増加させた。
実施例5 T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムによるEGFRシグナル伝達のノックダウンおよび異種移植片腫瘍成長の阻害
8週齢のBalb/cヌードマウスに、2×10個のH1975細胞を皮下接種した。7日後、マウスを、各群中に10匹のマウスからなる2群(DzControlまたはDzT790M−1)に無作為に分けた。リポフェクタミン2000と混合した500ピコモルのDzControlまたはDzT790M−1を、実験が完了するまで1週間に2回の頻度で腫瘍内に注射した。腫瘍サイズを、3〜4日毎に測定した。結果は、T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムが腫瘍内注射後に腫瘍成長を有意に抑制したことを示した(図5A)。マウスの屠殺後、腫瘍組織を切り取り、10%ホルマリンで固定し、パラフィン包埋した。異種移植片腫瘍スライドをヘマトキシリンおよびエオシンで染色し、顕微鏡で分析した。DzT790M−1で処置した腫瘍組織において重度の壊死が検出された一方で、DzControl処置群における腫瘍組織はインタクトなままであった(図5B)。EGFR発現および下流シグナル伝達に対するDzT790M−1の影響を評価するために、Balb/cヌードマウスから採取した腫瘍をウェスタンブロッティングのために処理した。結果は、in vivoでの異種移植片腫瘍組織における総EGFR発現、下流のpEGFR、pSTAT3、pAKT、pERKの発現が有意に抑制されたことを示した(図5C)。
実施例6 コレステロール修飾した、T790M変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイムおよびその抗増殖効果の増大
材料と方法
細胞生存性アッセイ
CL1−5(EGFR野生型)またはH1975(EGFR T790M)を、12ウェルプレート中に1×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う100nMのコレステロール修飾DzControlまたはDzT790M−1で72時間個別に処置した。細胞をPBS緩衝液で3回リンスし、50μlのMTT溶液(0.5mg/ml)を添加した。37℃で3時間のインキュベーション後、MTT溶液をDMSOと置換した。細胞増殖を、マイクロプレートリーダーを使用して570nmでの吸光度によって測定した。
ウェスタンブロッティング
CL1−5(EGFR野生型)またはH1975(EGFR T790M)を、6ウェル上に3×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う50nMのコレステロール修飾DzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。トランスフェクトされたCL1−5細胞を、24時間血清飢餓状態にし、100ng/mlのEGFにて37℃で15分間処置した。トランスフェクション72時間後、上記手順にしたがってウェスタンブロッティング分析のために細胞を回収した。EGFRの発現および下流シグナル伝達を、1000倍希釈のヒトpEGFR(Y1068)、tEGFR、pSTAT3(Y705)、tSTAT3、pAKT(S473)、tAKT、pERK(T202/Y204)、およびtERKに対する一次抗体ならびに10000倍希釈のβ−アクチンに対する一次抗体によってそれぞれ試験した。
siRNAまたはアンタゴミアのコレステロール修飾は、これらの治療薬のエンドソーム回避能力を増大させることが証明されている。それ故、発明者らは、DNAザイムの3’末端上にコレステロール−TEG基を付加させた(図6A)。リポフェクタミントランスフェクションにより、コレステロール修飾したDNAザイムは、非コレステロール修飾群と比較して、H1975(EGFR T790M)において抗増殖効果が50%から80%に有意に増加した(図6B)。また、このコレステロール修飾DNAザイムは、依然としてその対立遺伝子特異性が維持され、CL1−5細胞(EGFR野生型)において細胞生存率に影響を及ぼさなかった(図6B)。さらに、EGFR発現および下流シグナル伝達に対する対立遺伝子特異的阻害効果を、T790M保有細胞において、非コレステロール修飾DzT790M−1と比較してコレステロール修飾DzT790M−1の半用量投与によって得ることができるが、野生型発現細胞においては得ることができない(図6Cおよび6D)。
実施例7 アファチニブ(BIBW2992)でのコレステロール修飾DzT790Mの併用処置
材料と方法
H1975を6ウェル上に3×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う50nMのコレステロール修飾DzControlまたはDzT790M−1で個別に処置した。同時に、DMSOまたは100nMのBIBW2992を培養培地中に添加した。トランスフェクション72時間後、上記手順にしたがってウェスタンブロッティング分析のために細胞を回収した。EGFRの発現および下流シグナル伝達を、1000倍希釈のヒトpEGFR(Y1068)、tEGFR、pSTAT3(Y705)、tSTAT3、pAKT(S473)、tAKT、pERK(T202/Y204)、およびtERKならびに10000倍希釈のβ−アクチンに対する一次抗体によってそれぞれ試験した。
細胞生存率アッセイ
H1975を、12ウェルプレート中に1×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、DMSOまたは100nMのBIBW2992と組み合わせた、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を伴う50nMのコレステロール修飾DzControlまたはDzT790M−1で細胞を72時間個別に処置した。細胞をPBS緩衝液で3回リンスし、50μlのMTT溶液(0.5mg/ml)を添加した。37℃で3時間のインキュベーション後、MTT溶液をDMSOと置換した。細胞増殖を、マイクロプレートリーダーを使用して570nmでの吸光度によって測定した。
in vivo腫瘍発生アッセイ
8週齢のBalb/cヌードマウスに、2×10個のH1975細胞を皮下接種した。10日後、マウスを、各群中に10匹のマウスからなる以下の4群に無作為に分けた:(1)DzControl−chol+PBS、(2)DzControl−chol+BIBW2992、(3)DzT790M−1−chol+PBS、および(4)DzT790M−1−chol+BIBW2992。コレステロール修飾DNAザイム処置のために、リポフェクタミン2000と混合した500ピコモルのDzControl−cholまたはDzT790M−1−cholを、実験が完了するまで1週間に2回の頻度で腫瘍内に注射した。BIBW2992処置のために、BIBW2992をPBSに懸濁し、経口経管栄養によって20mg/kgマウスにて実験が完了するまで1週間に3回の頻度で投与した。腫瘍サイズを、3〜4日毎に測定した。全ての動物研究を、Laboratory Animal Center,Academia Sinicaによって承認されたプロトコールにしたがって行った。
コレステロール修飾DzT790M−1を、単剤として使用することができるか、あるいは、EGFR TKIまたはEGFR特異的抗体などの他の臨床薬とさらに組み合わせて使用することができる。本発明では、T790M由来薬物耐性に対するコレステロール修飾されたDzT790M−1およびアファチニブ(BIBW2992)の併用処置の有効性を、in vitroアッセイおよびin vivoアッセイの両方において評価した。コレステロール修飾DzT790Mが総EGFR、pEGFR(Y1068)、およびpSTAT3(Y705)の発現を有意にサイレンシングした一方で、pAKT(S473)およびpERK(T202/Y204)のレベルはわずかに抑制された。他方では、EGFRおよびpSTAT3の総レベルが影響を受けなかったところ、BIBW2992は、pEGFR、pAKT、およびpERKの発現を劇的に阻害した。コレステロール修飾DzT790MのBIBW2992との併用処置により、EGFR発現および下流のSTAT3、AKT、およびERKのシグナル伝達にさらなる阻害効果が得られた(図7A)。さらに、EGFR野生型細胞の細胞生存率がわずかしか影響を受けなかったところ、BIBW2992のコレステロール修飾DzT790Mとの併用処置により、用量依存様式でT790M保有細胞の細胞死が誘発された(図7B)。さらに、併用療法の実現可能性を、異種移植片動物モデルで評価した。コントロール群と比較して、3つ全ての薬物処置群において腫瘍成長速度が異なるレベルで阻害された。併用処置群は、異種移植腫瘍成長を抑制する効力が最も高かった(図7C)。要約すると、コレステロール修飾DzT790MのBIBW2992との併用処置により、in vitroでEGFRシグナル伝達およびT790M保有癌細胞の生存率が有意に抑制され、in vivoで腫瘍成長が阻害された。
実施例8 E746−A750欠損またはL858R変異に対する対立遺伝子特異的DNAザイム
E746−A750欠失に対するDNAザイム
DNAザイム:DzEGFR_ΔE746−A750(GGAGATGTGTCAGCTGACTCGAATGATAGCGAC;配列番号8)を、以下のEGFR E746−A750欠失のmRNA配列に基づいてデザインした。
L858R変異に対するDNAザイム
7種のDNAザイムを、EGFR L858R変異体のmRNA配列に基づいてデザインした。
DNAザイム配列を、以下に列挙する。
DzL858R−1:TTTGGCCAGTCAGCGACTCGAACCCAAAAT(配列番号9);
DzL858R−2:GTTTGGCCGTCAGCGACTCGAAGCCCAAAA(配列番号10);
DzL858R−3:GCCCGCCCGTCAGCGACTCGAAAAATCTGT(配列番号11);
DzL858R−4:GGCCCGCCGTCAGCGACTCGAAAAAATCTG(配列番号12);
DzL858R−5:TTGGCCCGGTCAGCGACTCGAACCAAAATC(配列番号13);
DzL858R−6:CAGCAGTTGTCAGCTGACTCGAAGCCCGCCC(配列番号14);
DzL858R−7:CCAGCAGTGTCAGCTGACTCGAAGGCCCGCC(配列番号15)
A549細胞、PC9細胞、およびH1975細胞を、12ウェルプレート中に1×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、A549細胞およびPC9細胞を、リポフェクタミン2000を伴う50、100、または150nMのコントロールDNAザイムまたはDzEGFR_ΔE746−A750で48時間個別に処置した。A549細胞およびH1975細胞を、リポフェクタミン2000を伴う100nMのコントロールDNAザイムまたは異なるDzL858Rで48時間個別に処置した。製造者のプロトコールにしたがった従来のTRIzol(登録商標)(Invitrogen Corp.,Grand Island,New York)法によってRNAを精製した。LightCycler480システム(Roche)を使用して40ngの総mRNAに対して定量RT−PCRを行った。PCRミックスは、5μlの2×ProbeMasterミックス、100nMのUPLプローブ(Roche Diagnostics,Penzberg,Germany)、および200nMのプライマー(各々)を総体積10μlで含んでいた。PCR条件は、95℃で10分間、その後、95℃で10秒間、60℃で10秒間、および72℃で2秒間を60サイクルであった。データを、LC480ソフトウェア(Roche Diagnostics)によって分析した。EGFRmRNAの相対量を、ACTBmRNAに対して正規化した。PCRプライマーの配列は以下である。
EGFR:順方向プライマー:ACATCTCCGAAAGCCAACAA(配列番号24);逆方向プライマー:CTGCGTGATGAGCTGCAC(配列番号25)
ACTB:順方向プライマー:ATTGGCAATGAGCGGTTC(配列番号26);逆方向プライマー:
GGATGCCACAGGACTCCAT(配列番号27)
A549細胞およびPC9細胞を、12ウェルプレート中に1×10細胞/ウェルで播種し、一晩培養した。次いで、細胞を、リポフェクタミン2000を伴う50、100、または150nMのコントロールDNAザイムまたはDzEGFR_ΔE746−A750で48時間個別に処置した。細胞をPBS緩衝液で3回リンスし、50μlのMTT溶液(0.5mg/ml)を添加した。37℃で3時間のインキュベーション後、MTT溶液をDMSOと置換した。細胞増殖を、マイクロプレートリーダーを使用して570nmでの吸光度によって測定した。
2つの細胞株(A549(野生型EGFR)およびPC9(E746−A750欠失EGFR))を実験で使用した。A549細胞およびPC9細胞の両方から抽出したEGFRmRNAを配列決定し、結果は文献報告と合致した。サイドアーム配列がΔΕ746−Α750配列に相補的なDzEGFR_ΔE746−A750は、野生型EGFRに結合せず作用しなかった。他方では、変異体EGFR発現は、DzEGFR_ΔE746−A750によって抑制され、その結果、60%のPC9細胞が死滅し、一方、DzControl処置群を使用した場合、mRNAが100%発現し、PC9細胞の死滅は0%であった(図8A)。A549細胞の生存率は、150nMのDNAザイムによってわずかに(20%)影響を受けた(図8B)。DNAザイムを、細胞に有毒であり得る高濃度のリポフェクタミン2000でトランスフェクトした。しかし、この毒性は、送達系の変更またはDNAザイム構造の修飾によって克服することができる。
図9に示すように、L858R DNAザイムは、EGFR L858R変異体を保有するH1975細胞株のEGFRmRNA発現を選択的かつ有意にサイレンシングした。対照的に、L858R DNAザイムは、A549細胞株(野生型EGFR)においてEGFRのmRNA発現にほとんど影響を及ぼさなかった。
実施例9 DzTまたはcDzT処置は、T790M変異体細胞株においてEGF媒介シグナル伝達を抑制する
H1975TM/LR細胞およびCL97TM/GA細胞を、DzCまたはDzTでのトランスフェクションの72時間後に回収した。潜在的なEGF媒介シグナル伝達を、100ng/mlのEGFの添加によって活性化し、15分後に細胞ライセートを回収した。
EGF処置後、DzC処置群およびDzT処置群の両方は、H1975TM/LRにおいて、EGF処置を用いなかった2群と比較して、EGFR、AKT、およびERKのリン酸化レベルの上昇を示した(図10、左のパネル)。このデータは、H1975TM/LRにおけるEGF媒介シグナル伝達の首尾の良い活性化を示す。この条件下で、DzTは、EGFRタンパク質発現および下流シグナル伝達(EGFR、STAT3、およびERKが含まれるが、AKTは含まれない)に対する抑制効果を保持していた。類似の結果がCL97TM/GA細胞株で検出された(図10、右のパネル)。cDzT処置H1975TM/LR細胞では、cDzT処置により、EGF処置後にEGFRタンパク質発現および下流シグナル伝達(EGFR、STAT3、AKT、およびERKが含まれる)が阻害された(図11)。
実施例10 DzTまたはcDzT処置は、T790M変異体細胞株においてEGF媒介シグナル伝達を抑制する
H1975細胞およびCL97細胞を、培養培地に添加した25、50、75、100、150、250nMのBIBW−2992またはDMSO(ビヒクルコントロール)と共に25、50nMのcDzCまたはcDzTで処置した。処置72時間後、細胞生存率を監視するためにMTTアッセイを行った。併用係数(CI)値を、CompuSynバージョン3.0.1ソフトウェア(ComboSyn,Inc.,Paramus,NJ,USA)を使用して以下のChou−TalalayのCI式によって計算した。
(Dは細胞生存率をx%阻害するcDzTのみの用量であり、(Dは細胞生存率をx%阻害するBIBW−2992のみの用量である。cDzTおよびBIBW−2992の処置を併用した場合に得られるx%阻害において、(D)はcDzTの部分であり、(D)はBIBW−2992の部分である。Fa−CIプロットのx軸上の「影響を受けた割合(Fa)」は、薬物で処置された細胞における細胞生存率が阻害された割合を示した。1超、1、および1未満のCI値は、それぞれ、拮抗作用、相加効果、および相乗効果を示す。
最適ではない濃度で、個々の薬物は、下流シグナル伝達を効率的に抑制しなかった(図12)。この濃度で、CL97TM/GAにおいてcDzTのみでは主にEGFRリン酸化、EGFR発現、およびSTAT3シグナル伝達を阻害した。CL97TM/GA細胞においてBIBW−2992のみでEGFRのリン酸化レベルを抑制した。CL97TM/GAにおいてERKシグナル伝達が抑制された。対照的に、併用処置は、全下流エフェクター(STAT3、AKT、およびERKのリン酸化が含まれる)を有意に抑制した。
結果は、BIBW−2992がH1975TM/LR細胞およびCL97TM/GA細胞の両方において濃度依存様式でcDzTの細胞死滅効果を増強することを示した(図13aおよび13c)。H1975TM/LRにおけるCI値はおよそ0.4〜0.6である(図13b)一方で、CL97TM/GAにおけるCI値はおよそ0.5〜0.7であった(図13d)。これらのデータから、cDzTおよびBIBW−2992の併用処置がEGFR T790M変異体を保有する細胞において細胞生存率に相乗阻害効果を発揮することが示唆された。
実施例11 in vivoでのcDzTおよびBIBW−2992を使用した併用処置の相乗抗腫瘍効果
全動物研究を、Laboratory Animal Center,Academia Sinicaによって承認されたプロトコールにしたがって行った。8週齢のBalb/cヌードマウス(BioLASCO,Taipei,Taiwan)に、2×10個のH1975TM/LR細胞を皮下接種した(0日目)。併用処置研究では、マウスを10日目に4群に無作為に分け、以下の薬物または薬物の組み合わせを投与した:(1)cDzC、(2)cDzC+BIBW−2992、(3)cDzT、または(4)cDzT+BIBW−2992。リポフェクタミン2000と混合したChol−TEG修飾DNAザイム(500ピコモル)を、1週間に2回腫瘍内注射した。BIBW−2992をPBSに懸濁し、経口経管栄養によって20mg/kgを1週間に3回投与した。腫瘍の長さ(L)および幅(W)を3〜4日毎にノギスを使用して測定し、腫瘍体積を(L×W)/2として計算した。マウスの屠殺後、腫瘍組織を切り取った。腫瘍の小切片を免疫ブロット用に処理し、残りの腫瘍組織を10%ホルマリンで固定し、パラフィン包埋した。異種移植片腫瘍スライドをヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)、抗EGFR(L858R変異体特異的;Cell Signaling)、および抗カスパーゼ3(Cell Signaling)で染色した。
異種移植片動物モデルにおいてcDzTおよび BIBW−2992の相乗効果も認められた。コントロール群(cDzC)と比較して、3つの薬物処置群(cDzC+BIBW−2992、cDzT、およびcDzT+BIBW−2992)全ては、H1975TM/LR細胞由来の腫瘍成長を異なる程度に阻害した(図14a)。cDzTおよびBIBW−2992の併用処置は、異種移植片腫瘍成長の抑制において全ての処置のうちで効力が最も高かった。この群では、切り取った腫瘍の平均サイズは、コントロール群のおよそ1/4であった。腫瘍組織の免疫組織化学的分析により、併用処置群由来の腫瘍組織において重度の壊死が認められたが、コントロール群由来の組織では壊死が認められなかった(図14b、上のパネル)。H1975TM/LR細胞中のEGFRはL858R変異およびT790M変異の両方を含み、したがって、L858R変異体形態に特異的な抗体を使用して検出することができる。併用処置群由来の腫瘍切片は、コントロール群由来の切片と比較して、EGFR L858R発現レベルが低く、同時にカスパーゼ−3タンパク質発現レベルが高かった(図14c、中央および下のパネル)。腫瘍組織を、EGFR発現および下流シグナル伝達についても評価した。結果は、コントロール群と比較してcDzTおよびBIBW−2992の組み合わせが総EGFR発現、腫瘍細胞におけるEGFRのリン酸化、ならびにSTAT3、AKT、およびERKのリン酸化形態レベルをさらに抑制することを示した(図14d)。まとめると、これらの結果は、cDzTおよびBIBW−2992の組み合わせがEGFRタンパク質発現および下流シグナル伝達を相乗的に阻害し、それによってT790M保有細胞のアポトーシスを誘発し、異種移植片腫瘍成長を抑制することを示す。

Claims (34)

  1. オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR変異mRNAと特異的にハイブリダイズして、細胞内でのその翻訳を阻害する、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  2. 前記EGFR変異が、EGFR G719、E746−A750欠失、T790、L858、D761、V765、およびT783である、請求項1に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  3. オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR T790M mRNAと特異的にハイブリダイズして、細胞内でのその翻訳を阻害し、ここで、該オリゴヌクレオチドが、配列番号1〜7からなる群から選択される配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  4. 配列番号1または配列番号2の配列を有する、請求項3に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  5. 配列番号1の配列を有する、請求項3に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  6. 前記修飾された配列が、ヌクレオチド構造上の修飾された塩基、ヌクレオチド間の修飾された結合、または前記オリゴヌクレオチドの5’末端もしくは3’末端に官能基を含む、請求項3に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  7. 前記修飾された塩基が、アミン修飾dA、フェノール修飾dU、イミダゾール修飾dU、またはピリジン修飾Uである、請求項6に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  8. 前記修飾された配列が、両末端の3塩基の間のホスホロチオエート結合および3’末端のコレステロール−TEG基を含む、請求項3に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  9. オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR E746−A750欠失mRNAと特異的にハイブリダイズして、細胞内でのその翻訳を阻害し、ここで、前記オリゴヌクレオチドが、配列番号8の配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  10. 前記修飾された配列が、ヌクレオチド構造上の修飾された塩基、ヌクレオチド間の修飾された結合、または前記オリゴヌクレオチドの5’末端もしくは3’末端に官能基を含む、請求項9に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  11. 前記修飾された塩基が、アミン修飾dA、フェノール修飾dU、イミダゾール修飾dU、またはピリジン修飾Uである、請求項10に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  12. 前記修飾された配列が、両末端の3塩基の間のホスホロチオエート結合および3’末端のコレステロール−TEG基を含む、請求項9に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  13. オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列であって、EGFR L858R mRNAと特異的にハイブリダイズして、細胞内でのその翻訳を阻害し、ここで、前記オリゴヌクレオチドが、配列番号9〜15からなる群から選択される配列を有する連続ヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  14. 前記修飾された配列が、ヌクレオチド構造上の修飾された塩基、ヌクレオチド間の修飾された結合、または前記オリゴヌクレオチドの5’末端もしくは3’末端に官能基を含む、請求項13に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  15. 前記修飾された塩基が、アミン修飾dA、フェノール修飾dU、イミダゾール修飾dU、またはピリジン修飾Uである、請求項14に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  16. 前記修飾された配列が、両末端の3塩基の間のホスホロチオエート結合および3’末端のコレステロール−TEG基を含む、請求項13に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列。
  17. 請求項1〜16のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列をコードする配列を含むベクター。
  18. 請求項17に記載のベクターを含む宿主。
  19. 請求項1のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列および薬学的に許容され得るキャリアを含む薬学的組成物。
  20. EGFR TKインヒビターまたはEGFR特異的抗体をさらに含む、請求項19に記載の薬学的組成物。
  21. 前記EGFR TKインヒビターが、アファチニブ(BIBW2992)、XL647(N−(3,4−ジクロロ−2−フルオロフェニル)−6−メトキシ−7−(((3aR,6aS)−2−メチルオクタヒドロシクロペンタ[c]ピロール−5−イル)メトキシ)キナゾリン−4−アミン)、ネラチニブ(HKI−272)、ダコミチニブ(PF−00299804)、BMS−6690514((3R,4R)−4−アミノ−1−[[4−[(3−メトキシフェニル)アミノ]ピロロ[2,1−f][1,2,4]トリアジン−5−イル]メチル]ピペリジン−3−オール)、ゲフィチニブ、またはエルロチニブである、請求項20に記載の薬学的組成物。
  22. 前記EGFR特異的抗体がセツキシマブまたはパニツムマブである、請求項20に記載の薬学的組成物。
  23. 阻害しなければEGFR変異タンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR変異mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、該細胞を請求項1〜16のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドのいずれかと接触させて、該細胞内のEGFR変異タンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む、方法。
  24. 阻害しなければEGFR T790Mタンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR T790M変異mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、該細胞を請求項1〜8のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと接触させて、該細胞内のEGFR T790Mタンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む、方法。
  25. 阻害しなければEGFR T790Mタンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR E746−A750欠失mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、該細胞を請求項9〜12のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと接触させて、該細胞内のEGFR E746−A750欠失タンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む、方法。
  26. 阻害しなければEGFR T790Mタンパク質を発現するであろう細胞内のEGFR L858R変異mRNAの発現を特異的に阻害する方法であって、該細胞を請求項13〜16のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列のいずれかと接触させて、該細胞内のEGFR L858Rタンパク質の発現を特異的に阻害する工程を含む、方法。
  27. 被験体におけるEGFR依存性癌を処置する方法であって、有効量の請求項1〜16のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を該被験体に投与する工程を含む、方法。
  28. 手術、放射線療法、または化学療法の後に補助療法として使用することができる、請求項27に記載の方法。
  29. 被験体においてEGFR依存性癌を処置する方法であって、TKIインヒビターまたはEGFR特異的抗体および請求項1〜16のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を該被験体に投与する工程を含む、方法。
  30. 前記TKIインヒビターまたはEGFR特異的抗体および請求項1〜16のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチドまたはその修飾された配列を同時、連続的、または個別に投与することができる、請求項29に記載の方法。
  31. 前記EGFR TKインヒビターが、アファチニブ(BIBW2992)、XL647(N−(3,4−ジクロロ−2−フルオロフェニル)−6−メトキシ−7−(((3aR,6aS)−2−メチルオクタヒドロシクロペンタ[c]ピロール−5−イル)メトキシ)キナゾリン−4−アミン)、ネラチニブ(HKI−272)、ダコミチニブ(PF−00299804)、BMS−6690514((3R,4R)−4−アミノ−1−[[4−[(3−メトキシフェニル)アミノ]ピロロ[2,1−f][1,2,4]トリアジン−5−イル]メチル]ピペリジン−3−オール)、ゲフィチニブ、またはエルロチニブである、請求項29に記載の方法。
  32. 前記EGFR特異的抗体がセツキシマブまたはパニツムマブである、請求項29に記載の方法。
  33. 前記EGFR依存性癌が肺癌である、請求項27または29に記載の方法。
  34. 前記肺癌がNSCLCである、請求項33に記載の方法。
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