JP2017086027A - Aptamer which binds to cell nuclear transport receptor kpna2 protein, and kpna2 protein functional inhibition using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、癌細胞に高発現する細胞核輸送受容体KPNA2タンパク質の検出、濃縮、精製、定量及び機能阻害に効果的な新規物質に関する。具体的には、本発明は、核輸送受容体KPNA2タンパク質と高親和性で結合する新規RNAアプタマーに関する。さらには、当該RNAアプタマーを含有してなる検出用試薬、担体、阻害剤及び医薬組成物、並びに、当該RNAアプタマーを用いたKPNA2タンパク質の検出方法、濃縮方法、精製方法、細胞核輸送機能阻害方法、及びKPNA2タンパク質発現細胞の増殖抑制方法に関する。 The present invention relates to a novel substance effective for detection, concentration, purification, quantification, and function inhibition of the nuclear transport receptor KPNA2 protein highly expressed in cancer cells. Specifically, the present invention relates to a novel RNA aptamer that binds with high affinity to the nuclear transport receptor KPNA2 protein. Furthermore, a detection reagent, a carrier, an inhibitor and a pharmaceutical composition containing the RNA aptamer, and a detection method, a concentration method, a purification method, a cell nuclear transport function inhibition method of the KPNA2 protein using the RNA aptamer, And a method for inhibiting the growth of KPNA2 protein-expressing cells.
真核生物の細胞核は核膜で覆われ、細胞質と細胞核の間の分子輸送は制限される。細胞核には遺伝子が収納されており、適切なタイミングで必要な機能性分子を細胞質から細胞核へと運び入れて遺伝子に作用させることが、様々な細胞の活動に必須である。 Eukaryotic cell nuclei are covered with a nuclear envelope, limiting molecular transport between the cytoplasm and the nucleus. Genes are stored in cell nuclei, and it is essential for various cellular activities to carry necessary functional molecules from the cytoplasm to the cell nucleus and act on the genes at appropriate timing.
核膜には核膜孔が存在し、分子サイズ40kDaを超えるタンパク質の多くは特異的な輸送受容体を介した選択的な分子輸送により細胞核の内外を行き来する。このような選択的輸送を担う輸送受容体はインポーチン、エクスポーチンと呼ばれる。このうちインポーチンは、タンパク質が持つ核移行シグナル(Nuclear Localization Signal, 以下、NLSという)と呼ばれるアミノ酸配列を認識して当該タンパク質と結合し、細胞質から細胞核内へと当該タンパク質を輸送する。なお、核移行シグナルは、核局在シグナル、又は核局在化シグナルと呼ばれることもあるが、当業者によって使用されるこれらの用語は本明細書において同義のものとみなす。 The nuclear membrane has a nuclear membrane pore, and many proteins having a molecular size of 40 kDa go back and forth inside and outside the cell nucleus by selective molecular transport through specific transport receptors. Transport receptors responsible for such selective transport are called importins and exportins. Of these, importin recognizes an amino acid sequence called a nuclear localization signal (hereinafter referred to as NLS) of a protein, binds to the protein, and transports the protein from the cytoplasm into the cell nucleus. In addition, although a nuclear translocation signal may be called a nuclear localization signal or a nuclear localization signal, these terms used by those skilled in the art are considered synonymous in this specification.
核輸送受容体の一つであるインポーチンα(importin α、Karyopherin α、KPNA)は塩基性アミノ酸に富んだNLSを認識し、インポーチンβ(importin β)と共に3種類のタンパク質の複合体を形成する。この複合体はインポーチンβと核膜孔の構成タンパク質との親和性により核膜孔を通過する(図1に模式図を示す)。細胞核内部に入った複合体は解離し、インポーチンαおよびインポーチンβはそれぞれ細胞質へと移動して再利用される。 Importin α (Karyopherin α, KPNA), which is one of the nuclear transport receptors, recognizes NLS rich in basic amino acids and forms a complex of three types of proteins with importin β. This complex passes through the nuclear pore by the affinity between importin β and the constituent protein of the nuclear pore (a schematic diagram is shown in FIG. 1). The complex that has entered the cell nucleus is dissociated, and importin α and importin β move to the cytoplasm and are reused.
インポーチンαには複数種のファミリー分子が存在し、ヒトでは7種類の遺伝子が同定されている(KPNA1(インポーチンα5)、KPNA2(インポーチンα1)、KPNA3(インポーチンα4)、KPNA4(インポーチンα3)、KPNA5(インポーチンα6)、KPNA6(インポーチンα7)、及びKPNA7(インポーチンα8))。これらファミリー分子は細胞種に応じてそれぞれ発現量が異なる。また、これらファミリー分子は、それぞれNLSの配列に応じた基質特異性を示す。インポーチンαにより細胞核へと輸送されるタンパク質は少なくとも75種類が報告されている(非特許文献1)。また、核タンパク質には、インポーチンαにより輸送されることが予想されるNLS配列を含むものが多数含まれる。これらを考慮すると、高々7種類のファミリー分子を使用することにより、多様なタンパク質の運び分けがなされていることになる。それゆえ、インポーチンαの細胞種特異的発現、及び各種インポーチンα分子種と輸送基質となるタンパク質が有するNLSとの特異性は、いずれも細胞機能の維持や調節のために重要な性質であると考えられる。
なお、インポーチン分子種は、インポーチンα1、インポーチン−α1、及びインポーチンα−1のように、ハイフンを付して示される場合と付さずに示される場合とがあるが、いずれも同義である。
There are multiple types of family molecules in importin α, and seven types of genes have been identified in humans (KPNA1 (importin α5), KPNA2 (importin α1), KPNA3 (importin α4), KPNA4 (importin α3), KPNA5) (Importin α6), KPNA6 (importin α7), and KPNA7 (importin α8)). These family molecules have different expression levels depending on the cell type. Each of these family molecules exhibits substrate specificity according to the NLS sequence. At least 75 types of proteins that are transported to the cell nucleus by importin α have been reported (Non-patent Document 1). Nucleoproteins include many proteins containing NLS sequences that are expected to be transported by importin α. Considering these, various proteins can be transported by using at most 7 kinds of family molecules. Therefore, cell type-specific expression of importin α and specificity of various importin α molecular species and NLS possessed by the protein serving as a transport substrate are all important properties for maintaining and regulating cell functions. Conceivable.
The importin molecular species may be shown with or without a hyphen, such as importin α1, importin-α1, and importin α-1, but they are synonymous.
インポーチンαはマウス胚性幹細胞の分化に際し、転写因子の細胞核への輸送を担って細胞運命の決定に働くことが報告されている。特に、インポーチンαファミリーのうちKPNA2タンパク質は未分化な胚性幹細胞において高く発現し、細胞分化の進行と共に発現量が低下することが知られている。そして、この低下を阻害すると細胞分化も抑制されることから、KPNA2タンパク質は幹細胞の未分化性の維持に必要であることが示唆されている(非特許文献2)。 Importin α has been reported to play a role in determining cell fate by transporting transcription factors to the cell nucleus during the differentiation of mouse embryonic stem cells. In particular, it is known that the KPNA2 protein in the importin α family is highly expressed in undifferentiated embryonic stem cells, and the expression level decreases with the progress of cell differentiation. And if this fall is inhibited, cell differentiation will also be suppressed, Therefore It is suggested that KPNA2 protein is required for the maintenance of the undifferentiation property of a stem cell (nonpatent literature 2).
さらに、KPNA2はヒトの腫瘍や癌組織(例えば、悪性黒色腫、子宮頸癌、食道癌、肺癌、卵巣癌、前立腺癌、脳腫瘍、肝臓癌、及び膀胱癌)において高く発現することから、癌マーカーとなることが知られている(非特許文献3)。 Furthermore, since KPNA2 is highly expressed in human tumors and cancer tissues (for example, malignant melanoma, cervical cancer, esophageal cancer, lung cancer, ovarian cancer, prostate cancer, brain tumor, liver cancer, and bladder cancer), it is a cancer marker. (Non-Patent Document 3).
インポーチンαをターゲットとした阻害剤として、現在のところ、インポーチンα特異的抗体やインポーチンα特異的基質のNLS部分に対応するペプチドなどが報告されている(非特許文献4及び5)。しかしながら、インポーチンαファミリー間の相同性が高いため、複数分子種のインポーチンαファミリーが混在する条件下において、抗インポーチンα抗体を用いて分子種特異的な検出を行うことは困難であった。例えば、KPNA2タンパク質に対する抗体として、厳密に分子種特異的であるといえるものはほとんど存在しないと言える。また、インポーチンα特異的基質のNLS部分に対応するペプチドとして、KPNA1タンパク質に対して結合性を示すペプチドについて報告があるものの、当該ペプチドは他のインポーチンα分子種に対しても弱い結合性を示した。十分に厳密な分子種特異的な反応が見出されないことにおいて、抗体の場合と同様である。また、KPNA遺伝子の発現をSiRNAによって分子種特異的に抑制する試みもなされている。しかしながら、SiRNAはKPNAタンパク質の分子種特異的な発現の検出に使用することはできず、KPNAタンパク質の発現レベルを指標とした診断薬に利用することもできない。これらの理由から、より分子種特異性が高いインポーチンα結合性物質の開発が求められていた。また、特異性の高い結合特性を利用して、インポーチンα結合性物質を含む分子種特異的なインポーチンα機能阻害剤の開発が求められていた。 As inhibitors targeting importin α, at present, importin α-specific antibodies, peptides corresponding to the NLS portion of importin α-specific substrates, and the like have been reported (Non-patent Documents 4 and 5). However, since the homology between importin α families is high, it has been difficult to perform molecular species-specific detection using anti-importin α antibodies under conditions where a plurality of molecular species importin α families coexist. For example, it can be said that there are almost no antibodies against the KPNA2 protein that are strictly species-specific. In addition, although a peptide corresponding to the NLS portion of the importin α-specific substrate has been reported as a peptide that exhibits binding to the KPNA1 protein, the peptide exhibits weak binding to other importin α molecular species. It was. It is the same as in the case of an antibody in that a sufficiently strict species-specific reaction is not found. Attempts have also been made to specifically suppress the expression of the KPNA gene with SiRNA. However, SiRNA cannot be used for detection of molecular species-specific expression of KPNA protein, and cannot be used as a diagnostic agent using the expression level of KPNA protein as an index. For these reasons, the development of importin α-binding substances with higher molecular species specificity has been demanded. In addition, there has been a demand for the development of a molecular species-specific importin α function inhibitor containing an importin α-binding substance using a highly specific binding property.
一方、機能性核酸であるアプタマーは、基質と特異的に結合するという点において抗体と類似の機能を有する。両者を比較すると、イオンのような小さい分子から、巨大なタンパク質複合体やウイルス粒子のような大きな標的までを結合の対象とすることができる点で、アプタマーは抗体よりも利用範囲が広い。特にRNAアプタマーは複雑な3次構造をとり、標的化合物を高度に識別して結合することができる(非特許文献6)。したがって、アプタマーの高識別機能は近縁のタンパク質を識別するために大変有効な道具として使用できる可能性がある。しかしながら、インポーチンαファミリーのタンパク質に対する特異的なアプタマーに関する報告はなく、アプタマーの利用によりインポーチンα分子種を厳密に区別できるかどうか明らかではなかった。そして、アプタマーと特定のインポーチンα分子種との結合を利用して、当該特定の分子種のインポーチンαの機能を阻害することや、当該阻害によって細胞の生理機能を調節することが可能であるか否かも明らかでなかった。 On the other hand, an aptamer that is a functional nucleic acid has a function similar to an antibody in that it specifically binds to a substrate. Comparing the two, aptamers have a wider range of applications than antibodies in that they can target small molecules such as ions to large targets such as huge protein complexes and virus particles. In particular, RNA aptamers have a complex tertiary structure, and can highly identify and bind target compounds (Non-patent Document 6). Therefore, the high discrimination function of aptamers may be used as a very effective tool for identifying closely related proteins. However, there have been no reports on specific aptamers for the importin α family of proteins, and it was not clear whether the importin α molecular species could be strictly distinguished by the use of aptamers. Is it possible to inhibit the function of importin α of the specific molecular species by using the binding between the aptamer and the specific importin α molecular species, or to regulate the physiological function of the cell by the inhibition? Neither was clear.
本発明の課題は、細胞核輸送受容体インポーチンαのうち、特に腫瘍や癌組織において高く発現するKPNA2タンパク質に注目し、KPNA2タンパク質の検出、濃縮、精製、定量及び機能阻害に効果的な新規物質を提供することにある。より具体的には、本発明は、第一に核輸送受容体KPNA2タンパク質と高親和性で結合する新規RNAアプタマーの提供を課題とする。そして、当該RNAアプタマーを含有してなる検出用試薬、担体、阻害剤及び医薬組成物、並びに、当該RNAアプタマーを用いたKPNA2タンパク質の検出方法、濃縮方法、精製方法、細胞核輸送機能阻害方法、及びKPNA2タンパク質発現細胞の増殖抑制方法の提供を本発明の課題とする。さらには、KPNA2タンパク質の腫瘍や癌組織における高発現に鑑み、当該RNAアプタマーを含む癌検査薬、及び当該RNAアプタマーを含むKPNA2タンパク質機能阻害性の抗癌薬の提供を課題とする。 The object of the present invention is to focus on the KPNA2 protein highly expressed in tumor and cancer tissues among the nuclear transport receptor importin α, and to develop a novel substance effective for the detection, concentration, purification, quantification and functional inhibition of the KPNA2 protein. It is to provide. More specifically, an object of the present invention is to provide a novel RNA aptamer that binds to the nuclear transport receptor KPNA2 protein with high affinity. And a detection reagent, a carrier, an inhibitor and a pharmaceutical composition containing the RNA aptamer, a detection method, a concentration method, a purification method, a cell nuclear transport function inhibition method using the RNA aptamer, and An object of the present invention is to provide a method for inhibiting the growth of KPNA2 protein-expressing cells. Furthermore, in view of the high expression of KPNA2 protein in tumors and cancer tissues, it is an object to provide a cancer test drug containing the RNA aptamer and an anticancer drug having a KPNA2 protein function inhibitory effect containing the RNA aptamer.
本発明者らは、上記課題を解決するために研究を行った結果、細胞核輸送受容体インポーチンαのうち、KPNA2タンパク質に結合するRNAアプタマーを複数種類取得した。そして、当該RNAアプタマーがKPNA2タンパク質と高親和性で結合すること、KPNA1タンパク質に対しては実質的な結合能を有しないこと、当該アプタマーによりKPNA2タンパク質の発現が検出できること、及び、当該RNAアプタマーの投与によりKPNA2タンパク質発現細胞におけるKPNA2タンパク質依存的な細胞核への物質(NLS含有タンパク質)の輸送機能が阻害されることを見出し、これらの知見に基づいて本発明を完成させた。 As a result of studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a plurality of RNA aptamers that bind to the KPNA2 protein among the nuclear transport receptor importin α. And, the RNA aptamer binds to the KPNA2 protein with high affinity, has no substantial binding ability to the KPNA1 protein, the expression of the KPNA2 protein can be detected by the aptamer, and the RNA aptamer The administration has found that the function of transporting a substance (NLS-containing protein) to the cell nucleus dependent on KPNA2 protein in cells expressing KPNA2 protein is inhibited, and the present invention has been completed based on these findings.
本発明は、KPNA2タンパク質に対して結合能を有するRNAアプタマーに関する。その具体例としては、アプタマー76、及びアプタマー72、並びにこれらの修飾体、又はこれらと構造(配列)上極めて類似し、かつ機能的に同等なRNAアプタマーに関する。また、当該RNAアプタマーを固定してなる担体、当該RNAアプタマーを含む試薬、医薬組成物、又はKPNA2タンパク質の機能阻害剤、当該RNAアプタマーを使用した検出方法、濃縮方法、精製方法、及び、in vivo又はex vivoにおけるKPNA2タンパク質の機能の阻害方法に関する。さらに、転写により当該RNAアプタマーに変換可能なDNAに関する。 The present invention relates to an RNA aptamer capable of binding to KPNA2 protein. Specific examples thereof include an aptamer 76, an aptamer 72, a modified form thereof, or an RNA aptamer that is very similar in structure (sequence) and functionally equivalent thereto. Further, a carrier formed by immobilizing the RNA aptamer, a reagent containing the RNA aptamer, a pharmaceutical composition, or a function inhibitor of KPNA2 protein, a detection method using the RNA aptamer, a concentration method, a purification method, and in vivo Alternatively, the present invention relates to a method for inhibiting the function of KPNA2 protein ex vivo. Furthermore, the present invention relates to DNA that can be converted into the RNA aptamer by transcription.
より詳細には、以下の(1)〜(54)に関する。
(1)ヒトKPNA2タンパク質に対して200nM以下の解離定数(KD)を示す結合能を有するRNAアプタマー。
(2)A)配列番号1に示される塩基配列を含む、又は B)配列番号1に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、前記(1)に記載のRNAアプタマー。
(3)配列番号1に示される塩基配列からなる、前記(1)に記載のRNAアプタマー。
(4)A)配列番号2に示される塩基配列を含む、又は B)配列番号2に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、前記(1)に記載のRNAアプタマー。
(5)配列番号2に示される塩基配列からなる、前記(1)に記載のRNAアプタマー。
(6)化学修飾したヌクレオチドを有することを特徴とする、前記(1)〜(5)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
(7)各ピリミジンヌクレオチドにおけるリボース部位の2’位は、同一又は異なって、無置換であるか、又はフッ素原子、メトキシ基、アミノ基、2’,4’−BNA基、及び水素原子からなる群のいずれかの原子又は基で置換されていることを特徴とする、前記(6)に記載のRNAアプタマー。
(8)3’末端及び/又は5’末端がインバーストデオキシチミジン(idT)又はポリエチレングリコールにより修飾されていることを特徴とする、前記(1)〜(7)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
(9)標識化されたものである、前記(1)〜(8)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
(10)機能性化合物が結合されている、前記(1)〜(8)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
More specifically, it relates to the following (1) to (54).
(1) An RNA aptamer having a binding ability showing a dissociation constant (K D ) of 200 nM or less for human KPNA2 protein.
(2) A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. The RNA aptamer according to (1) above,
(3) The RNA aptamer according to (1), comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1.
(4) A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. The RNA aptamer according to (1) above,
(5) The RNA aptamer according to (1), comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(6) The RNA aptamer according to any one of (1) to (5) above, which has a chemically modified nucleotide.
(7) The 2 ′ position of the ribose moiety in each pyrimidine nucleotide is the same or different and is unsubstituted or consists of a fluorine atom, a methoxy group, an amino group, a 2 ′, 4′-BNA group, and a hydrogen atom. The RNA aptamer according to (6) above, which is substituted with any atom or group of the group.
(8) The RNA according to any one of (1) to (7) above, wherein the 3 ′ end and / or the 5 ′ end is modified with inburst deoxythymidine (idT) or polyethylene glycol. Aptamer.
(9) The RNA aptamer according to any one of (1) to (8), which is labeled.
(10) The RNA aptamer according to any one of (1) to (8), wherein a functional compound is bound thereto.
(11)前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマーを固定してなる担体。
(12)転写によって前記(1)〜(5)のいずれか一に記載のRNAアプタマーに変換可能なDNA。
(13)A)配列番号7に示される塩基配列を含む、又は B)配列番号7に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、前記(12)に記載のDNA。
(14)A)配列番号8に示される塩基配列を含む、又は B)配列番号8に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、前記(12)に記載のDNA。
(15)3’末端にRNAポリメラーゼ認識配列が付加されている、前記(12)〜(14)のいずれか一に記載のDNA。
(16)RNAポリメラーゼ認識配列がT7プロモーター配列である、前記(15)に記載のDNA。
(17)前記(12)〜(16)のいずれか一に記載のDNAと相補の塩基配列を有する相補鎖DNA。
(18)前記(12)〜(16)のいずれか一に記載のDNAとその相補鎖DNAとが相補的にハイブリダイズした2本鎖DNA。
(11) A carrier formed by immobilizing the RNA aptamer according to any one of (1) to (10).
(12) DNA that can be converted into the RNA aptamer according to any one of (1) to (5) by transcription.
(13) A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 7, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 7. The DNA according to (12), wherein
(14) A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 8, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 8. The DNA according to (12), wherein
(15) The DNA according to any one of (12) to (14), wherein an RNA polymerase recognition sequence is added to the 3 ′ end.
(16) The DNA according to (15), wherein the RNA polymerase recognition sequence is a T7 promoter sequence.
(17) A complementary strand DNA having a base sequence complementary to the DNA according to any one of (12) to (16).
(18) A double-stranded DNA in which the DNA according to any one of (12) to (16) and its complementary strand DNA are hybridized in a complementary manner.
(19)前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマーを含む、KPNA2タンパク質検出用試薬。
(20)生体由来のサンプルに対して、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、前記(11)記載の担体、又は前記(19)記載の試薬を接触させる工程を含む、KPNA2タンパク質の検出方法。
(21)生体由来のサンプルに対して、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、又は前記(19)記載の試薬を適用することを特徴とする、KPNA2タンパク質を発現する細胞の検出方法。
(22)癌細胞の検出方法である、前記(21)に記載の検出方法。
(23)生体由来のサンプルに対して、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、又は前記(19)記載の試薬を接触させる工程を含む、細胞におけるKPNA2タンパク質の検出方法。
(24)細胞が癌細胞である、前記(23)に記載の検出方法。
(25)癌の診断のための検出方法であって、A)生体由来のサンプルに対して、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、又は前記(19)記載の試薬を接触させる工程、及び B)サンプルと特異的に結合したRNAアプタマーを検出する工程を含む、方法。
(19) A reagent for detecting a KPNA2 protein, comprising the RNA aptamer according to any one of (1) to (10).
(20) A step of bringing the RNA aptamer according to any one of (1) to (10), the carrier according to (11), or the reagent according to (19) into contact with a sample derived from a living body. A method for detecting a KPNA2 protein.
(21) Expressing the KPNA2 protein, characterized in that the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) or the reagent according to (19) is applied to a sample derived from a living body. Cell detection method.
(22) The detection method according to (21), which is a method for detecting cancer cells.
(23) Detection of KPNA2 protein in a cell, comprising a step of bringing the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) or the reagent according to (19) into contact with a sample derived from a living body. Method.
(24) The detection method according to (23), wherein the cell is a cancer cell.
(25) A detection method for diagnosing cancer, wherein A) an RNA aptamer according to any one of (1) to (10) above or a sample derived from a living body, or (19) A method comprising contacting a reagent; and B) detecting an RNA aptamer specifically bound to the sample.
(26)前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマーを有効成分として含有する医薬組成物。
(27)癌治療用組成物である、前記(26)に記載の医薬組成物。
(28)前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマーを有効成分として含有する、KPNA2タンパク質発現細胞に対する細胞増殖阻害剤。
(29)前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマーを有効成分として含有する、KPNA2タンパク質に対する機能阻害剤。
(30)KPNA2タンパク質の核移行能を阻害するためのin vitro又はex vivoの方法であって、生体由来のサンプルに対して前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、又は前記(29)に記載のKPNA2タンパク質に対する機能阻害剤を適用する工程を含む、方法。
(31)KPNA2タンパク質を発現する細胞の増殖を抑制するためのin vitro又はex vivoの方法であって、生体由来のサンプルに対して前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、又は前記(29)に記載のKPNA2タンパク質に対する機能阻害剤を適用する工程を含む、方法。
(26) A pharmaceutical composition comprising the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) as an active ingredient.
(27) The pharmaceutical composition according to the above (26), which is a composition for cancer treatment.
(28) A cell growth inhibitor for KPNA2 protein-expressing cells, comprising the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) as an active ingredient.
(29) A function inhibitor for KPNA2 protein, comprising the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) as an active ingredient.
(30) An in vitro or ex vivo method for inhibiting the nuclear translocation ability of the KPNA2 protein, wherein the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) above with respect to a biological sample, Or a method comprising applying a function inhibitor for the KPNA2 protein according to (29) above.
(31) An in vitro or ex vivo method for suppressing proliferation of a cell expressing a KPNA2 protein, wherein the RNA according to any one of (1) to (10) above is applied to a sample derived from a living body A method comprising a step of applying an aptamer or a function inhibitor for the KPNA2 protein according to (29) above.
(32)生体由来のサンプルと、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマー、又は前記(11)に記載の担体とを接触させる工程を含む、生体サンプル中のKPNA2タンパク質の定量方法。
(33)生体由来のサンプルと、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のRNAアプタマーを接触させる工程、及び、該RNAアプタマーと該サンプル中のKPNA2タンパク質との相互作用を測定する工程含む、KPNA2タンパク質の検出方法。
(34)相互作用の測定を表面プラズモン共鳴法で行うことを特徴とする、前記(33)に記載の検出方法。
(35)機能性化合物が酵素、薬物送達媒体、薬物、又はタグ物質である、前記(10)に記載のRNAアプタマー。
(36)タグ物質がビオチンである、前記(35)記載のRNAアプタマー。
(37)KPNA2タンパク質の濃縮用、又は精製用である、前記(11)記載の担体。
(38)担体がカラムである、前記(11)又は(36)のいずれか一に記載の担体。
(39)前記(11)、(37)又は(38)のいずれか一に記載の担体に対して生体由来のサンプルを適用する工程を含む、KPNA2タンパク質を分離及び/又は濃縮及び/又は精製する方法。
(40)、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のアプタマー、又は前記(19)に記載の試薬を含む、癌診断用キット。
(41)機能阻害が、KPNA2タンパク質−KPNA2タンパク質結合性物質複合体の細胞核内への輸送阻害である、前記(29)記載の機能阻害剤。
(42)前記(18)記載の2本鎖DNAを含むベクター。
(43)前記(42)記載のベクターで形質転換された細胞。
(32) A KPNA2 protein in a biological sample, comprising a step of contacting a sample derived from a living body with the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) or the carrier according to (11). Quantification method.
(33) A step of contacting a sample derived from a living body with the RNA aptamer according to any one of (1) to (10) above, and measuring an interaction between the RNA aptamer and the KPNA2 protein in the sample A method for detecting a KPNA2 protein, comprising a step.
(34) The detection method according to (33), wherein the interaction is measured by a surface plasmon resonance method.
(35) The RNA aptamer according to (10), wherein the functional compound is an enzyme, a drug delivery vehicle, a drug, or a tag substance.
(36) The RNA aptamer according to (35), wherein the tag substance is biotin.
(37) The carrier according to (11) above, which is used for concentrating or purifying KPNA2 protein.
(38) The carrier according to any one of (11) and (36), wherein the carrier is a column.
(39) Separating and / or concentrating and / or purifying KPNA2 protein, including a step of applying a biological sample to the carrier according to any one of (11), (37) and (38). Method.
(40) A cancer diagnostic kit comprising the aptamer according to any one of (1) to (10) or the reagent according to (19).
(41) The function inhibitor according to (29) above, wherein the function inhibition is inhibition of transport of the KPNA2 protein-KPNA2 protein binding substance complex into the cell nucleus.
(42) A vector comprising the double-stranded DNA according to (18).
(43) A cell transformed with the vector according to (42).
(44)癌の治療及び/又は転移防止方法における使用のための、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のアプタマー。
(45)癌の治療及び/又は転移防止のための医薬の製造における、前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のアプタマーの使用。
(46)癌の治療及び/又は転移防止が必要な患者に対して前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のアプタマー、又は前記(27)記載の医薬組成物を投与する工程を含む、癌の治療及び/又は転移防止方法。
(47)KPNA2タンパク質の発現が亢進した細胞を含む癌患者に対し前記(1)〜(10)のいずれか一に記載のアプタマー、又は前記(27)記載の医薬組成物を投与する工程を含む、癌細胞の増殖防止及び/又は転移防止方法。
(44) The aptamer according to any one of (1) to (10), for use in a method for treating cancer and / or preventing metastasis.
(45) Use of the aptamer according to any one of (1) to (10) in the manufacture of a medicament for treating cancer and / or preventing metastasis.
(46) A step of administering the aptamer according to any one of (1) to (10) above or the pharmaceutical composition according to (27) above to a patient in need of cancer treatment and / or metastasis prevention. A method for treating cancer and / or preventing metastasis.
(47) including a step of administering the aptamer according to any one of (1) to (10) or the pharmaceutical composition according to (27) above to a cancer patient including cells in which expression of KPNA2 protein is enhanced. A method for preventing proliferation and / or metastasis of cancer cells.
(48)KPNA2タンパク質に対して結合能を有し、かつKPNA1タンパク質に対して実質的な結合能を有しないRNAアプタマー。
(49)KPNA2タンパク質に対して結合能を有し、かつNLS含有タンパク質のKPNA2タンパク質を介した細胞核輸送に関して阻害活性を有するRNAアプタマー。
(50)KPNA1タンパク質に対して実質的な結合能を有しない、前記(49)記載のRNAアプタマー。
(51)ヒトKPNA2タンパク質に対して200nM以下の解離定数(KD)を示す結合能を有する前記(48)〜(50)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
(52)A)配列番号1に示される塩基配列を含む、又は B)配列番号1に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、前記(48)〜(51)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
(53)A)配列番号2に示される塩基配列を含む、又は B)配列番号2に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、前記(48)〜(51)のいずれか一に記載のRNAアプタマー。
(54)NLS含有タンパク質のKPNA1タンパク質を介した細胞核輸送に関して実質的な阻害活性を有しない、前記(48)〜(53)のいずれか一にRNAアプタマー。
(48) An RNA aptamer that has binding ability to the KPNA2 protein and does not have substantial binding ability to the KPNA1 protein.
(49) An RNA aptamer that has an ability to bind to the KPNA2 protein and has an inhibitory activity with respect to cell nuclear transport through the KPNA2 protein of an NLS-containing protein.
(50) The RNA aptamer according to (49), which has no substantial binding ability to the KPNA1 protein.
(51) The RNA aptamer according to any one of (48) to (50), which has a binding ability showing a dissociation constant (K D ) of 200 nM or less with respect to a human KPNA2 protein.
(52) A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. The RNA aptamer according to any one of (48) to (51), wherein
(53) A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. The RNA aptamer according to any one of (48) to (51), wherein
(54) The RNA aptamer according to any one of (48) to (53), wherein the NLS-containing protein has no substantial inhibitory activity with respect to cell nuclear transport via the KPNA1 protein.
本発明のRNAアプタマーによれば、KPNA2タンパク質の特異的な検出、濃縮、精製、定量、及びKPNA2タンパク質を介したNLS含有物質の細胞核への輸送阻害が可能になる。また、KPNA2タンパク質が癌マーカーであることから癌細胞の検出が可能となる。言い換えれば、本発明のRNAアプタマーを用いることにより、癌の検査用試薬やキットを提供することができる。さらに、前記阻害作用を利用することにより、本発明のRNAアプタマーまたはそれを含む組成物は、細胞増殖阻害剤として用いることができる。ここで標的細胞が癌細胞であれば、前記細胞増殖阻害剤は、癌の治療薬又は癌の転移抑制用医薬組成物として利用することができる。 The RNA aptamer of the present invention enables specific detection, concentration, purification, quantification of KPNA2 protein, and inhibition of transport of NLS-containing substances to the cell nucleus via KPNA2 protein. Further, since the KPNA2 protein is a cancer marker, cancer cells can be detected. In other words, a cancer test reagent or kit can be provided by using the RNA aptamer of the present invention. Furthermore, by utilizing the inhibitory action, the RNA aptamer of the present invention or a composition containing the same can be used as a cell growth inhibitor. If the target cell is a cancer cell, the cell growth inhibitor can be used as a therapeutic agent for cancer or a pharmaceutical composition for suppressing metastasis of cancer.
(1)核酸アプタマーの取得法
機能性核酸であるアプタマーは、無数の分子種を含む核酸ライブラリーの中から、「SELEX」と呼ばれる方法など、「選択と増幅」を含む一連の過程をin vitroで繰り返す公知の方法を適用することにより、標的化合物に特異的に結合する物質として取得することができる(例えば、特開2006−320289号公報、特開2009−207491号公報、又は特開2009−165394号公報参照)。
(2)RNAアプタマーの調製方法
RNAアプタマーは、化学合成法、又は鋳型DNAの転写により適宜調製することができる。
核酸の化学合成法は当業者に周知の技法であり、所望の配列からなるRNAを人工的に合成することができる。また、企業の提供する受託合成サービスを利用することもできる。
転写により所望のRNAアプタマーを生じる配列からなるDNAは、その相補鎖DNAと共に2本鎖DNAとしてベクターにクローニングすることができる。ベクターには、T7RNAプロモーターなど、RNA転写のために使用される配列を含めることができる。所望のRNAアプタマーは、ベクターとT7ポリメラーゼ等のRNAポリメラーゼとを使用することにより、in vitroで適宜調製することができる。
ベクターは、乾燥状態、又は適切な緩衝液に溶解した状態で安定に保存することができる。また、宿主細胞をベクターで形質転換し、形質転換細胞の形としてベクターを長期間安定に保存することも可能である。
(1) Nucleic acid aptamer acquisition method Aptamers, which are functional nucleic acids, are produced in vitro through a series of processes including “selection and amplification” from a nucleic acid library containing a myriad of molecular species, such as a method called “SELEX”. Can be obtained as a substance that specifically binds to the target compound (for example, JP 2006-320289 A, JP 2009-207491 A, or JP 2009- 165394).
(2) Preparation method of RNA aptamer RNA aptamer can be appropriately prepared by chemical synthesis or transcription of template DNA.
The method of chemically synthesizing nucleic acids is a technique well known to those skilled in the art, and RNA having a desired sequence can be artificially synthesized. It is also possible to use a contract synthesis service provided by a company.
DNA consisting of a sequence that produces a desired RNA aptamer by transcription can be cloned into a vector as a double-stranded DNA together with its complementary DNA. The vector can include sequences used for RNA transcription, such as a T7 RNA promoter. The desired RNA aptamer can be appropriately prepared in vitro by using a vector and an RNA polymerase such as T7 polymerase.
The vector can be stably stored in a dry state or dissolved in an appropriate buffer. In addition, host cells can be transformed with a vector, and the vector can be stably stored for a long time in the form of transformed cells.
(3)インポーチンαタンパク質、インポーチンα遺伝子
KPNA2(インポーチンα−1)タンパク質のアミノ酸配列、及び同タンパク質をコードする核酸の塩基配列に関する情報は公知であり、当業者はデータベースにアクセスすることにより適宜入手できる。例えば、ヒトKPNA2(別名QIP2、RCH1、IPOA1又はSRP1alpha)の配列情報は、アクセッション番号NM_002266、及びNP_002257としてNCBIに登録されている。
KPNA1タンパク質、インポーチンβ−1等のKPNA2タンパク質以外のタンパク質に関する配列情報、及び、それらのタンパク質をコードする核酸の塩基配列の情報も、KPNA2の場合と同様にデータベースから適宜入手できる。
KPNA2遺伝子などの本発明に関係する各種核酸は、当業者に周知の遺伝子クローニング技術によって適宜調製できる。
KPNA2タンパク質などの本発明に関係する各種タンパク質は、組換え体タンパク質として、当業者に周知の遺伝子組換え技術によって調製できる。
(3) Importin α protein, importin α gene Information on the amino acid sequence of the KPNA2 (importin α-1) protein and the base sequence of the nucleic acid encoding the protein is known, and those skilled in the art can obtain it appropriately by accessing the database. it can. For example, the sequence information of human KPNA2 (alias QIP2, RCH1, IPOA1, or SRP1alpha) is registered in NCBI as accession numbers NM_002266 and NP_002257.
The sequence information regarding proteins other than KPNA2 protein such as KPNA1 protein and importin β-1, and the base sequence information of the nucleic acid encoding these proteins can also be appropriately obtained from the database as in the case of KPNA2.
Various nucleic acids related to the present invention such as the KPNA2 gene can be appropriately prepared by gene cloning techniques well known to those skilled in the art.
Various proteins related to the present invention such as KPNA2 protein can be prepared as recombinant proteins by gene recombination techniques well known to those skilled in the art.
(4)本発明のRNAアプタマー
本発明のRNAアプタマーは、SELEX法により得られたクローン由来のものであって、KPNA2タンパク質に特異的に結合する能力を有する。
(4−1)
本発明のRNAアプタマーは、その一態様として、ヒトKPNA2タンパク質に対して2μM以下、好ましくは600nM以下、更に好ましくは200nM以下、最も好ましくは150nM以下の解離定数(KD)を示す結合能を有するRNAアプタマーである。ここで、本発明のRNAアプタマーは、ヒト以外の哺乳動物種由来のKPNA2タンパク質、例えばマウス又はラット由来のKPNA2タンパク質に対してもヒトKPNA2タンパク質に対する親和性と同等の親和性で結合できるものであって良い。また、別の好ましい態様としては、本発明のRNAアプタマーは、KPNA2タンパク質の分子種の中でも、ヒトKPNA2タンパク質に対して特に高い結合親和性を有するものであってよい。本発明のRNAアプタマーの具体例として後述するアプタマー76及び72は、いずれもヒトKPNA2タンパク質及びマウスKPNA2タンパク質のいずれに対しても高い結合親和性を示し、前記タンパク質との間のKD値は約150nMを示すものである。
(4) RNA aptamer of the present invention The RNA aptamer of the present invention is derived from a clone obtained by the SELEX method and has the ability to specifically bind to the KPNA2 protein.
(4-1)
In one embodiment, the RNA aptamer of the present invention has a binding ability to a human KPNA2 protein having a dissociation constant (K D ) of 2 μM or less, preferably 600 nM or less, more preferably 200 nM or less, and most preferably 150 nM or less. RNA aptamer. Here, the RNA aptamer of the present invention can bind to a KPNA2 protein derived from a mammal species other than human, for example, a mouse or rat-derived KPNA2 protein with an affinity equivalent to that of the human KPNA2 protein. Good. As another preferred embodiment, the RNA aptamer of the present invention may have a particularly high binding affinity for human KPNA2 protein among the molecular species of KPNA2 protein. Aptamers 76 and 72 described below as specific examples of RNA aptamers of the present invention are all exhibited high binding affinity for either human KPNA2 protein and mouse KPNA2 proteins, K D value between the protein about 150 nM is indicated.
ここで、解離定数(KD)という用語は、本明細書で用いる場合、KdとKaとの比(すなわちKd/Ka)から得られる解離定数のことを指すものとし、これはモル濃度(M)として表現される。核酸アプタマーのKD値は、当技術分野において十分に確立された方法を用いて決定することができる。核酸アプタマーのKDを決定するための好ましい方法は、表面プラズモン共鳴を用いて、好ましくはBiacore(登録商標)システムなどのバイオセンサーシステムを用いることが挙げられる。なお、Kaという用語は、本明細書で用いる場合、特定のRNAアプタマー−基質(インポーチン−αタンパク質)相互作用の会合速度を指すものとする。一方、Kdという用語は、本明細書で用いる場合、特定のRNAアプタマー−基質(インポーチン−αタンパク質)相互作用の解離速度を指すものとする。 Here, the term dissociation constant (K D ), as used herein, refers to the dissociation constant obtained from the ratio of K d to K a (ie, K d / K a ), Expressed as molarity (M). K D values of the nucleic acid aptamers can be determined using methods well established in the art. A preferred method for determining the K D of the nucleic acid aptamers, using surface plasmon resonance, preferably include using a biosensor system such as a Biacore (R) system. Incidentally, the term K a, as used herein, specific RNA aptamer - shall refer to a substrate (importin -α protein) association rate of interaction. On the other hand, the term Kd , as used herein, refers to the dissociation rate of a specific RNA aptamer-substrate (importin-α protein) interaction.
(4−2)
本発明のRNAアプタマーは、その一態様として、KPNA2タンパク質に対して結合能を有し、かつKPNA1タンパク質に対して実質的な結合能を有しないRNAアプタマーである。
KPNA2タンパク質に対して所望される結合能は、前記(4−1)に例示される親和性を挙げることができる。
(4-2)
In one embodiment, the RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer that has a binding ability to the KPNA2 protein and does not have a substantial binding ability to the KPNA1 protein.
Examples of the binding ability desired for the KPNA2 protein include the affinity exemplified in the above (4-1).
ここで、「実質的に結合しない」とは、RNAアプタマーとKPNA1タンパク質とが結合しないか、または高い親和性で結合しないことを意味する。例えば、KPNA1タンパク質とは検出可能なレベルで結合しない(すなわち、KPNA1タンパク質との結合がバックグラウンド以下である)か、又は検出し得るレベルで結合しても、その結合の程度がごく微弱であってKPNA2タンパク質との結合よりも明らかに少なく、当業者であればKPNA1タンパク質とは結合していないと判断する程度にしか結合しないことを意味する。好ましくは、本発明のRNAアプタマーは、KPNA2タンパク質とのみ結合し、KPNA1タンパク質とは検出可能なレベルで結合しないRNAアプタマーである。例えば、下記実施例では放射性ラベルした本発明のRNAアプタマーとKPNA1タンパク質又はKPNA2タンパク質とをフィルター上で相互作用させ、フィルター上のカウントを測定することにより結合親和性を調べているが、このような方法で調べた場合にバックグラウンド程度のレベルでしか結合を検出できなければ、検出可能なレベルで結合していないと判断することができる。本発明のRNAアプタマーは、KPNA1タンパク質に限らず、KPNA2タンパク質以外のKPNAタンパク質分子種とも実質的に結合せず、好ましくは検出可能なレベルで結合しない。 Here, “substantially does not bind” means that the RNA aptamer and the KPNA1 protein do not bind or do not bind with high affinity. For example, it does not bind to the KPNA1 protein at a detectable level (ie, the binding to the KPNA1 protein is below the background) or binds at a detectable level, but its binding is very weak. This means that it is clearly less than the binding to the KPNA2 protein, and it binds only to the extent that those skilled in the art determine that it is not binding to the KPNA1 protein. Preferably, the RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer that binds only to the KPNA2 protein and does not bind to the KPNA1 protein at a detectable level. For example, in the following examples, the radioaffinity-labeled RNA aptamer of the present invention interacts with KPNA1 protein or KPNA2 protein on a filter, and the binding affinity is examined by measuring the count on the filter. When binding is detected only at a background level when examined by the method, it can be determined that the binding is not possible at a detectable level. The RNA aptamer of the present invention is not limited to KPNA1 protein, and does not substantially bind to KPNA protein molecular species other than KPNA2 protein, and preferably does not bind at a detectable level.
(4−3)
本発明のRNAアプタマーは、その一態様として、KPNA2タンパク質に対して結合能を有し、かつNLS含有タンパク質のKPNA2タンパク質を介した細胞核輸送に関して阻害活性を有するRNAアプタマーである。
KPNA2タンパク質に対して所望される結合能は、前記(4−1)に例示される親和性を挙げることができる。
細胞核輸送に関する阻害活性は、モデル輸送基質であるGST−NLS(SV40由来)−GFPのKPNA2タンパク質を介した細胞核輸送をどれだけの割合で阻害するかによって評価することができる。例えば、系内に十分量のRNAアプタマーを添加した場合に、RNAアプタマー無添加又は対照のtRNA添加時と比して、モデル輸送基質の核内輸送量が少なくとも12%以上、好ましくは24%以上減少する場合、「阻害活性を有する」と言うことができる。ここで、細胞核輸送は、例えば可溶化HeLa細胞を材料に試験することができる。また、核内輸送量は、当該モデル輸送基質のGFP部分に由来する蛍光レベルの測定値から換算又は比較可能である。
(4-3)
In one aspect, the RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer that has an ability to bind to the KPNA2 protein and has an inhibitory activity on the nuclear transport of the NLS-containing protein via the KPNA2 protein.
Examples of the binding ability desired for the KPNA2 protein include the affinity exemplified in the above (4-1).
The inhibitory activity regarding cell nuclear transport can be evaluated by the percentage of inhibition of cell transport through the KPNA2 protein of GST-NLS (derived from SV40) -GFP, which is a model transport substrate. For example, when a sufficient amount of RNA aptamer is added to the system, the nuclear transport amount of the model transport substrate is at least 12% or more, preferably 24% or more, compared to when no RNA aptamer is added or when control tRNA is added. If it decreases, it can be said to have “inhibitory activity”. Here, for nuclear transport, for example, solubilized HeLa cells can be tested as materials. Moreover, the amount of nuclear transport can be converted or compared from the measured value of the fluorescence level derived from the GFP portion of the model transport substrate.
NLSとは、核内に選択的に輸送されるタンパク質が有する特異的なアミノ酸配列のことである。1984年にSV40T抗原に存在するアミノ酸配列として最初に明らかにされた。NLSの代表的な例としては、SV40T抗原のように1つの塩基性アミノ酸クラスターからなる単極(モノパータイト)型、ヌクレオプラスミンのように十数個のアミノ酸を2つの塩基性アミノ酸クラスターが挟む形で存在する双極(バイパーパイト)型、並びに、N末端及びC末端モチーフが挙げられる。これらのNLSの多くは、インポーチンβファミリーの特異的な受容体により直接的に認識されると考えられている。NLSのアミノ酸配列の具体例は総説等に纏められているので、当業者に周知である。
本発明のRNAアプタマーは、KPNA2タンパク質と高親和性で結合すると共に、好ましくはKPNA2タンパク質、インポーチンβ−1と共に複合体として細胞核内に輸送されるNLS含有タンパク質の核輸送能を阻害する活性を有するものである。
NLS is a specific amino acid sequence possessed by a protein that is selectively transported into the nucleus. It was first revealed in 1984 as the amino acid sequence present in the SV40T antigen. A typical example of NLS is a unipolar (monopartite) type consisting of one basic amino acid cluster like SV40T antigen, and two basic amino acid clusters sandwiching dozens of amino acids like nucleoplasmin. Examples include the existing bipolar (biperpite) type, as well as N-terminal and C-terminal motifs. Many of these NLS are thought to be directly recognized by specific receptors of the importin β family. Specific examples of NLS amino acid sequences are summarized in reviews and the like and are well known to those skilled in the art.
The RNA aptamer of the present invention binds to the KPNA2 protein with high affinity, and preferably has an activity of inhibiting the nuclear transport ability of the NLS-containing protein transported into the cell nucleus as a complex with the KPNA2 protein and importin β-1. Is.
(4−4)
本発明のRNAアプタマーは、その一態様として、KPNA2タンパク質に対して結合能を有し、かつNLS含有タンパク質のKPNA1タンパク質を介した細胞核輸送に関して実質的な阻害活性を有しないRNAアプタマーである。
KPNA2タンパク質に対して所望される結合能は、前記(4−1)に例示される親和性を挙げることができる。
細胞核輸送に関する阻害活性は、モデル輸送基質であるGST−NLS(SV40由来)−GFPのKPNA2タンパク質を介した細胞核輸送をどれだけの割合で阻害するかによって評価することができる。例えば、系内に十分量のRNAアプタマーを添加した場合に、RNAアプタマー無添加又は対照のtRNA添加時と比して、モデル輸送基質の核内輸送量の減少が12%未満、好ましくは6%未満である場合(いずれの場合も核内輸送量が増加するものであっても良い)、「実質的な阻害活性を有しない」と言うことができる。
(4-4)
In one embodiment, the RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer that has a binding ability to the KPNA2 protein and does not have a substantial inhibitory activity on the nuclear transport of the NLS-containing protein via the KPNA1 protein.
Examples of the binding ability desired for the KPNA2 protein include the affinity exemplified in the above (4-1).
The inhibitory activity regarding cell nuclear transport can be evaluated by the percentage of inhibition of cell transport through the KPNA2 protein of GST-NLS (derived from SV40) -GFP, which is a model transport substrate. For example, when a sufficient amount of RNA aptamer is added to the system, the decrease in the amount of nuclear transport of the model transport substrate is less than 12%, preferably 6%, compared to when no RNA aptamer is added or when control tRNA is added. When it is less than the above (in any case, the amount of transport in the nucleus may be increased), it can be said that it has no substantial inhibitory activity.
(4−5)
本発明のRNAアプタマーは、上記(4−1)〜(4−4)のうち、任意の1又は複数の性質を有するRNAアプタマーである。
(4-5)
The RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer having any one or more properties among the above (4-1) to (4-4).
(4−6)
本発明のRNAアプタマーの具体的な例は、配列番号1の塩基配列を含むRNAアプタマー、又は配列番号1の塩基配列からなるRNAアプタマー(アプタマー76)である。
〔アプタマー76〕
5’- ggauccugagcuacugacggguuaugugucaguccccagguaaugcugaggcuuuugguucauuuggccgguuguggcaccacuacugaccauacac -3’(配列番号1)
上記のRNAアプタマーの同等物として、配列番号1の塩基配列に対して1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加されたことにおいて上記RNAアプタマーと相違するものの、KPNA2タンパク質との結合能を有し、かつ上記(4−1)〜(4−4)のうち、任意の1又は複数の性質を有するものもまた、本発明のRNAアプタマーに包含される。
ここで、「1又は数個の塩基」とは、1〜9塩基、1〜8塩基、1〜7塩基、1〜6塩基、1〜5塩基、1〜4塩基、1〜3塩基、1〜2塩基、又は1塩基のいずれかを意味する。
(4-6)
A specific example of the RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer comprising the base sequence of SEQ ID NO: 1 or an RNA aptamer consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1 (aptamer 76).
[Aptamer 76]
5'- ggauccugagcuacugacggguuaugugucaguccccagguaaugcugaggcuuuugguucauuuggccgguuguggcaccacuacugaccauacac -3 '(SEQ ID NO: 1)
As an equivalent of the above RNA aptamer, although it differs from the above RNA aptamer in that one or several bases are deleted, substituted, inserted or added to the base sequence of SEQ ID NO: 1, it binds to the KPNA2 protein. Among the above (4-1) to (4-4), those having any one or more properties are also included in the RNA aptamer of the present invention.
Here, “1 or several bases” means 1 to 9 bases, 1 to 8 bases, 1 to 7 bases, 1 to 6 bases, 1 to 5 bases, 1 to 4 bases, 1 to 3 bases, Means either ~ 2 bases or 1 base.
(4−7)
本発明のRNAアプタマーの別の具体的な例は、配列番号2の塩基配列を含むRNAアプタマー、又は配列番号2の塩基配列からなるRNAアプタマー(アプタマー72)である。
〔アプタマー72〕
5’- ggauccugagcuacugacuuugggucgaauugguuggcucgcccucuucuuggaauucaggagggcgauugaacggacaccacuacugaccauacac -3’(配列番号2)
上記のRNAアプタマーの同等物として、配列番号2の塩基配列に対して1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加されたことにおいて上記RNAアプタマーと相違するものの、KPNA2タンパク質との結合能を有し、かつ上記(4−1)〜(4−4)のうち、任意の1又は複数の性質を有するものもまた、本発明のRNAアプタマーに包含される。
ここで、「1又は数個の塩基」とは、1〜9塩基、1〜8塩基、1〜7塩基、1〜6塩基、1〜5塩基、1〜4塩基、1〜3塩基、1〜2塩基、又は1塩基のいずれかを意味する。
(4-7)
Another specific example of the RNA aptamer of the present invention is an RNA aptamer comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2 or an RNA aptamer comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2 (aptamer 72).
[Aptamer 72]
5'- ggauccugagcuacugacuuugggucgaauugguuggcucgcccucuucuuggaauucaggagggcgauugaacggacaccacuacugaccauacac -3 '(SEQ ID NO: 2)
As an equivalent of the above RNA aptamer, although it differs from the above RNA aptamer in that one or several bases are deleted, substituted, inserted or added to the base sequence of SEQ ID NO: 2, it binds to the KPNA2 protein. Among the above (4-1) to (4-4), those having any one or more properties are also included in the RNA aptamer of the present invention.
Here, “1 or several bases” means 1 to 9 bases, 1 to 8 bases, 1 to 7 bases, 1 to 6 bases, 1 to 5 bases, 1 to 4 bases, 1 to 3 bases, Means either ~ 2 bases or 1 base.
(4−8)
本発明のRNAアプタマーは、上記の少なくとも一の所望の性質を維持する限り、その配列中のヌクレオチドは化学修飾されたものであって良い。
化学修飾の例として、ピリミジンヌクレオチドにおけるリボース部位の2’位(−0H基)がフッ素原子、メトキシ基、アミノ基、2’,4’−BNA基(2’位と4’位との架橋基)、及び水素原子からなる群のいずれかの原子又は基で置換されていることが挙げられる。RNAはリボヌクレアーゼによる分解を受けやすいので、ピリミジンヌクレオチドにおける2’位の一部又は全部を上記の原子又は基で置換する(各ピリミジンヌクレオチドにおける化学修飾の態様は同一又は異なっていて良い)ことは、RNAアプタマーをリボヌクレアーゼによる分解から保護する上で有利である。
化学修飾のまた一つの例として、3’末端及び/又は5’末端がインバーストデオキシチミジン(idT)又はポリエチレングリコールにより修飾されていることが挙げられる。当該修飾も、RNAアプタマーをリボヌクレアーゼによる分解から保護する上で有利である。
ピリミジンヌクレオチドにおける2’位の修飾と、3’末端及び/又は5’末端における修飾とは、一のRNAアプタマー分子種において併存していても良い。
核酸の化学修飾は公知の手法により当業者が適宜実施できる。また、化学合成時に修飾ヌクレオチドを使用することも可能である。例えば、シチジン残基やウリジン残基の2’位をフッ素原子で置換する(フルオロ化)については、Suenaga E and Kumar P K R, Acta Biomaterialia (2014) vol. 10, pp. 1314-1323に記載された手法を採用することができる。
(4-8)
As long as the RNA aptamer of the present invention maintains at least one desired property, nucleotides in the sequence may be chemically modified.
As an example of chemical modification, the 2 ′ position (−0H group) of the ribose moiety in the pyrimidine nucleotide is a fluorine atom, a methoxy group, an amino group, or a 2 ′, 4′-BNA group (a bridging group between the 2 ′ position and the 4 ′ position). ), And any atom or group in the group consisting of hydrogen atoms. Since RNA is susceptible to degradation by ribonuclease, substitution of a part or all of the 2 ′ position in a pyrimidine nucleotide with the above atom or group (the aspect of chemical modification in each pyrimidine nucleotide may be the same or different) This is advantageous in protecting RNA aptamers from degradation by ribonucleases.
Another example of the chemical modification is that the 3 ′ end and / or the 5 ′ end is modified with inburst deoxythymidine (idT) or polyethylene glycol. Such modifications are also advantageous in protecting RNA aptamers from degradation by ribonucleases.
Modification at the 2 ′ position in the pyrimidine nucleotide and modification at the 3 ′ end and / or the 5 ′ end may coexist in one RNA aptamer molecular species.
Chemical modification of nucleic acids can be appropriately performed by those skilled in the art using known techniques. It is also possible to use modified nucleotides during chemical synthesis. For example, substitution of the 2 ′ position of a cytidine residue or uridine residue with a fluorine atom (fluorination) was described in Suenaga E and Kumar PKR, Acta Biomaterialia (2014) vol. 10, pp. 1314-1323. Techniques can be employed.
(4−9)
本発明のRNAアプタマーは、標識化することができる。標識としては、放射性同位元素(RI)による標識や蛍光標識が挙げられる。RI標識としては、32Pを含むヌクレオチドを用いた標識が好ましく例示される。蛍光標識としては、フルオロセイン、ローダミン、テキサスレッド、又はそれらの誘導体などの蛍光物質を用いた標識が好ましく例示される。また、本発明のRNAアプタマーは、ジゴキシゲニン(DIG)結合ヌクレオチドを使用することにより標識化することもできる。
(4-9)
The RNA aptamer of the present invention can be labeled. Examples of labels include radioisotope (RI) labels and fluorescent labels. As the RI label, a label using a nucleotide containing 32 P is preferably exemplified. As a fluorescent label, a label using a fluorescent substance such as fluorescein, rhodamine, Texas red, or a derivative thereof is preferably exemplified. The RNA aptamer of the present invention can also be labeled by using a digoxigenin (DIG) -binding nucleotide.
(4−10)
本発明のRNAアプタマーは、分子中の任意の位置に機能性化合物を結合させることができる。本発明のRNAアプタマーと機能性化合物との間の結合は、共有結合、又は非共有結合のいずれであっても良い。本発明のRNAアプタマーは、1以上の同種又は異種の機能性化合物と結合した複合体であって良い。ここで、機能性化合物は、本発明のRNAアプタマーに何らかの機能を新たに付加するものである限り特に限定されない。機能性化合物としては、ビオチン、マルトースなどのタグ分子が好ましく例示される。ビオチンは、アビジンやストレプトアビジンと特異的に結合する性質があるため、アビジン又はストレプトアビジンにアルカリフォスファターゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼなどの酵素を結合することによって、適当な基質の存在下で結合活性の測定に利用できる。ビオチンは、リンカーを介してRNAアプタマーの5’末端部位等に結合させることができる。機能性化合物の他の例として、ステロイド、コレステロール、脂肪酸等の脂質、ポリエチレングリコール、リポソーム、ミクロスフェア等の薬物送達媒体、カフェイン、ビタミン、薬剤、毒素、又は酵素を挙げることができる。機能性化合物は、好ましくはRNAアプタマーの5’末端又は3’末端部位等に結合される。
(4-10)
The RNA aptamer of the present invention can bind a functional compound at an arbitrary position in the molecule. The bond between the RNA aptamer of the present invention and the functional compound may be either a covalent bond or a non-covalent bond. The RNA aptamer of the present invention may be a complex bound to one or more same or different functional compounds. Here, the functional compound is not particularly limited as long as it newly adds some function to the RNA aptamer of the present invention. As the functional compound, tag molecules such as biotin and maltose are preferably exemplified. Since biotin specifically binds to avidin and streptavidin, binding activity can be measured in the presence of an appropriate substrate by binding an enzyme such as alkaline phosphatase or horseradish peroxidase to avidin or streptavidin. Available. Biotin can be bound to the 5 ′ terminal site of the RNA aptamer via a linker. Other examples of functional compounds include steroids, cholesterol, lipids such as fatty acids, drug delivery vehicles such as polyethylene glycol, liposomes, microspheres, caffeine, vitamins, drugs, toxins, or enzymes. The functional compound is preferably bound to the 5 ′ end or 3 ′ end site of the RNA aptamer.
(5)本発明のRNAアプタマーを含んでなる担体
本発明は、本発明のRNAアプタマーを含んでなる担体を提供する。ここで、RNAアプタマーは、未修飾のものであっても良く、上記のような化学修飾を受けたものであっても良く、標識化されたものでも良く、また上記のように機能性化合物と結合した複合体であっても良い。担体は固相担体であって、例えば、カラム、多孔質材、フィルター、基板、樹脂、プレート、フィルターなどが例示される。本発明の担体は、例えば、KPNA2タンパク質の濃縮、精製、並びにKPNA2タンパク質の検出及び定量に用いることができる。本発明のRNAアプタマー又はRNAアプタマーを含む複合体は、公知の方法により担体に固定することができる。例えば、機能性化合物や所定の官能基を本発明のRNAアプタマー又はRNAアプタマーを含む複合体に導入し、次いで当該機能性化合物や所定の官能基を利用して固相担体に固定化する方法が挙げられる。
(5) Carrier comprising the RNA aptamer of the present invention The present invention provides a carrier comprising the RNA aptamer of the present invention. Here, the RNA aptamer may be unmodified, may be chemically modified as described above, may be labeled, and may be a functional compound as described above. A combined complex may also be used. The carrier is a solid phase carrier, and examples thereof include a column, a porous material, a filter, a substrate, a resin, a plate, and a filter. The carrier of the present invention can be used for, for example, concentration and purification of KPNA2 protein, and detection and quantification of KPNA2 protein. The RNA aptamer or complex containing the RNA aptamer of the present invention can be immobilized on a carrier by a known method. For example, there is a method in which a functional compound or a predetermined functional group is introduced into the RNA aptamer of the present invention or a complex containing an RNA aptamer and then immobilized on a solid phase carrier using the functional compound or the predetermined functional group. Can be mentioned.
(6)本発明のRNAアプタマーに変換可能なDNA
本発明のRNAアプタマーを転写によって生ぜしめるDNAが、本発明の一態様として提供される。
本発明のDNAの具体的な例は、配列番号7の塩基配列を含むDNA、又は配列番号7の塩基配列からなるDNAである。転写によって、配列番号7の塩基配列に対応するDNAの領域から配列番号1の塩基配列からなるRNAアプタマー76を調製することができる。
上記のDNAの同等物として、配列番号7の塩基配列に対して1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加されたことにおいて上記DNAと相違するものの、KPNA2タンパク質との結合能を有し、かつ上記(4−1)〜(4−4)のうち、任意の1又は複数の性質を有する本発明のRNAアプタマーを転写によって生じるDNAもまた、本発明のDNAに含まれる。
本発明のDNAの別の具体的な例は、配列番号8の塩基配列を含むDNA、又は配列番号8の塩基配列からなるDNAである。転写によって、配列番号8の塩基配列に対応するDNAの領域から配列番号2の塩基配列からなるRNAアプタマー72を調製することができる。
上記のDNAの同等物として、配列番号8の塩基配列に対して1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加されたことにおいて上記DNAと相違するものの、KPNA2タンパク質との結合能を有し、かつ上記(4−1)〜(4−4)のうち、任意の1又は複数の性質を有する本発明のRNAアプタマーを転写によって生じるDNAもまた、本発明のDNAに含まれる。
ここで、「1又は数個の塩基」とは、1〜9塩基、1〜8塩基、1〜7塩基、1〜6塩基、1〜5塩基、1〜4塩基、1〜3塩基、1〜2塩基、又は1塩基のいずれかを意味する。
また、本発明のDNAは、転写によって本発明のRNAアプタマーを調製するために、その3’末端にRNAポリメラーゼ認識配列を有していても良い。当該RNAポリメラーゼ認識配列として、T7プロモーター配列が好ましく例示される。
(6) DNA that can be converted into the RNA aptamer of the present invention
DNA which produces the RNA aptamer of the present invention by transcription is provided as one embodiment of the present invention.
A specific example of the DNA of the present invention is DNA containing the base sequence of SEQ ID NO: 7 or DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 7. By transcription, an RNA aptamer 76 consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1 can be prepared from the DNA region corresponding to the base sequence of SEQ ID NO: 7.
As an equivalent of the above DNA, although it differs from the above DNA in that one or several bases are deleted, substituted, inserted or added to the base sequence of SEQ ID NO: 7, it has the ability to bind to the KPNA2 protein. The DNA of the present invention also includes DNA that is produced by transcription of the RNA aptamer of the present invention having any one or more of the above (4-1) to (4-4).
Another specific example of the DNA of the present invention is DNA comprising the base sequence of SEQ ID NO: 8, or DNA comprising the base sequence of SEQ ID NO: 8. By transcription, an RNA aptamer 72 consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 2 can be prepared from the DNA region corresponding to the base sequence of SEQ ID NO: 8.
As an equivalent of the above DNA, although it differs from the above DNA in that one or several bases are deleted, substituted, inserted or added to the base sequence of SEQ ID NO: 8, it has the ability to bind to the KPNA2 protein. The DNA of the present invention also includes DNA that is produced by transcription of the RNA aptamer of the present invention having any one or more of the above (4-1) to (4-4).
Here, “1 or several bases” means 1 to 9 bases, 1 to 8 bases, 1 to 7 bases, 1 to 6 bases, 1 to 5 bases, 1 to 4 bases, 1 to 3 bases, Means either ~ 2 bases or 1 base.
Further, the DNA of the present invention may have an RNA polymerase recognition sequence at its 3 ′ end in order to prepare the RNA aptamer of the present invention by transcription. A T7 promoter sequence is preferably exemplified as the RNA polymerase recognition sequence.
(7)本発明の他のDNA
上記(6)のDNAに対応し、それと相補する塩基配列を有する相補鎖DNAもまた、本発明のDNAの他の態様として提供される。
さらに、上記(6)のDNAと、それと対応する前記相補鎖DNAとが相補的にハイブリダイズした二本鎖DNAが、本発明のDNAの他の態様として提供される。
前記二本鎖DNAは、クローニングベクターにクローニングすることにより、適宜増幅や改変等を行うことができる。また、乾燥形態又は適切な緩衝液に溶解させた状態で長期間安定に保存させることができる。
また、宿主細胞を形質転換することによって、上記クローニングしたベクターは形質転換細胞に包含させた形で保持することもできる。形質転換細胞は公知の手法で維持、増幅、又は保存することができる。
(7) Other DNA of the present invention
A complementary strand DNA corresponding to the DNA of the above (6) and having a base sequence complementary thereto is also provided as another embodiment of the DNA of the present invention.
Furthermore, double-stranded DNA in which the DNA of (6) above and the corresponding complementary strand DNA are hybridized in a complementary manner is provided as another embodiment of the DNA of the present invention.
The double-stranded DNA can be appropriately amplified or modified by cloning into a cloning vector. Moreover, it can be stably stored for a long time in a dry form or in a state dissolved in an appropriate buffer.
Further, the cloned vector can be maintained in a form contained in the transformed cell by transforming the host cell. Transformed cells can be maintained, amplified or stored by known techniques.
(8)KPNA2タンパク質の検出
本発明のRNAアプタマーはKPNA2タンパク質に対して特異的に、高親和性で結合する能力を有することから、当該RNAアプタマーを含む組成物がKPNA2タンパク質検出用の試薬として提供される。ここで、試薬に含まれるRNAアプタマーは、前記(4−1)〜(4−10)に記載されたいずれの態様のRNAアプタマーであっても良い。試薬中で溶液として本発明のRNAアプタマーが包含される場合、その濃度は目的や使用態様に応じて適宜決定できるが、例えば1nM〜10mM、0.1μM〜1mM、1μM〜0.1mMの範囲で決定することが挙げられる。溶媒は水であっても緩衝液であっても良い。当該試薬は、標準試料としてのKPNA2タンパク質、検出用プローブ又は基質等の補助成分、ネガティブコントロール用のtRNA、緩衝液、保存料、希釈剤、使用説明書等の構成要素を適宜組み合わせることにより、KPNA2タンパク質の検出用キットとすることもできる。
生体由来のサンプルに対して前記試薬を適用することにより、サンプル中のKPNA2タンパク質を検出することができる。検出の具体的な方法は、RNAアプタマーが放射性同位元素等で標識化されている場合、蛍光物質で標識化されている場合、タグ物質が結合している場合などに応じて適切な検出手段を組み合わせることで実施できる。この際、標識化アプタマーあるいは被験試料のいずれかを固定化した基板を用いて行うことも可能である。検出を定量的に行いたい場合は、定量的測定が可能なシグナルの種類と検出器の組合せを採用するとともに、含有量既知の標準KPNA2タンパク質を用いて前記シグナルと検出器との組合せにおいて予め検量線を作成し、サンプルに由来するシグナル量を当該検量線と照合することにより実施することができる。例えば、メンブレンフィルター又はプレート上にサンプルを吸着又は固定し、放射性ラベルしたRNAアプタマーを含む本発明の試薬を適用し、洗浄後の放射性シグナルを測定することにより検出が可能である。なお、検出は細胞に対して、又は細胞を含む組織に対して、in situで実施することもできる。
前記検出又は定量方法において、本発明のRNAアプタマーとサンプル中のKPNA2タンパク質との相互作用を測定する工程を含めることができる。相互作用の測定においては、表面プラズモン共鳴を用いること、好ましくはBiacore(登録商標)(GEヘルスケア社)システムなどのバイオセンサーシステムを用いることが挙げられる。相互作用解析のための測定は、センサーチップの金薄膜表面に本発明のアプタマーあるいは被験試料のいずれかを周知の方法で固定化し、これに被験試料あるいはアプタマーを添加することで行うことができる。
(8) Detection of KPNA2 protein Since the RNA aptamer of the present invention has the ability to specifically bind to KPNA2 protein with high affinity, a composition containing the RNA aptamer is provided as a reagent for detecting KPNA2 protein. Is done. Here, the RNA aptamer contained in the reagent may be an RNA aptamer of any aspect described in the above (4-1) to (4-10). When the RNA aptamer of the present invention is included as a solution in the reagent, its concentration can be appropriately determined according to the purpose and use mode. For example, it is in the range of 1 nM to 10 mM, 0.1 μM to 1 mM, 1 μM to 0.1 mM. To decide. The solvent may be water or a buffer solution. The reagent can be obtained by appropriately combining components such as KPNA2 protein as a standard sample, auxiliary components such as detection probe or substrate, tRNA for negative control, buffer solution, preservative, diluent, instruction manual, etc. It can also be set as the kit for protein detection.
By applying the reagent to a biological sample, the KPNA2 protein in the sample can be detected. The specific method of detection is to use appropriate detection means depending on whether the RNA aptamer is labeled with a radioisotope, labeled with a fluorescent substance, or bound to a tag substance. It can be implemented by combining. At this time, it is also possible to use a substrate on which either a labeled aptamer or a test sample is immobilized. When quantitative detection is desired, a combination of a signal type capable of quantitative measurement and a detector is adopted, and a standard KPNA2 protein with a known content is used to perform calibration in advance in the combination of the signal and the detector. It can be carried out by creating a line and comparing the amount of signal derived from the sample with the calibration curve. For example, detection can be performed by adsorbing or fixing a sample on a membrane filter or plate, applying a reagent of the present invention containing a radiolabeled RNA aptamer, and measuring the radioactive signal after washing. The detection can also be performed in situ for cells or tissues containing cells.
The detection or quantification method may include a step of measuring the interaction between the RNA aptamer of the present invention and the KPNA2 protein in the sample. In the measurement of the interaction, surface plasmon resonance is used, and preferably, a biosensor system such as a Biacore (registered trademark) (GE Healthcare) system is used. The measurement for the interaction analysis can be performed by immobilizing either the aptamer of the present invention or the test sample on the gold thin film surface of the sensor chip by a well-known method and adding the test sample or the aptamer thereto.
(9)KPNA2タンパク質を指標とした癌の検出
KPNA2はヒトの腫瘍や癌組織(例えば、悪性黒色腫、子宮頸癌、食道癌、肺癌、卵巣癌、前立腺癌、脳腫瘍、肝臓癌、及び膀胱癌)において高く発現することから、上記の本発明の試薬、及び当該試薬を用いた検出方法を、それぞれ癌の検出用試薬、及び癌細胞の検出方法として用いることもできる。また、前記キットを癌細胞の検出用キットとすることもできる。癌細胞であるか否かの判定を補助するために、サンプルの由来する組織に応じて陰性対照として非癌正常組織を予め用意し、サンプルと共に併せて試験することができる。また、陽性対照として、サンプルの組織に応じて予め癌化したことが確認済の組織も更に並行して使用することができる。陽性対照及び/又は陰性対照と適宜組み合わせることにより、本発明の検出方法を癌の診断のための検出方法とすることができる。
(9) Detection of cancer using KPNA2 protein as an index QPNA2 is a human tumor or cancer tissue (for example, malignant melanoma, cervical cancer, esophageal cancer, lung cancer, ovarian cancer, prostate cancer, brain tumor, liver cancer, and bladder cancer) Therefore, the reagent of the present invention and the detection method using the reagent can also be used as a cancer detection reagent and a cancer cell detection method, respectively. In addition, the kit may be a kit for detecting cancer cells. In order to assist in determining whether or not it is a cancer cell, a non-cancerous normal tissue can be prepared in advance as a negative control according to the tissue from which the sample is derived, and can be tested together with the sample. As a positive control, a tissue that has been confirmed to be cancerous in advance according to the tissue of the sample can also be used in parallel. By appropriately combining with a positive control and / or a negative control, the detection method of the present invention can be used as a detection method for diagnosing cancer.
(10)本発明のRNAアプタマーを含有するKPNA2タンパク質の機能阻害剤
本発明のRNAアプタマーは、例えば(4−1)〜(4−10)に記載されるように、KPNA2タンパク質に対して高い親和性で結合能を有し、その好ましい一態様は、(4−3)に記載のように、NLS含有タンパク質のKPNA2タンパク質を介した細胞核輸送に関して阻害活性を有するものである。当該阻害活性を有するRNAアプタマーを有効成分とする組成物は、KPNA2タンパク質に対する機能阻害剤として提供される。ここで、機能阻害とは、KPNA2タンパク質−KPNA2タンパク質結合性物質複合体の細胞核内への輸送阻害と言うことができる。所望される機能阻害の程度の例は、(4−3)に記載される阻害の割合が挙げられる。当該機能阻害剤に含まれる本発明のRNAアプタマーの濃度は、(8)に記載の試薬における濃度範囲と同じ範囲から適宜決定することができる。当該阻害剤には、pH緩衝剤等、必要に応じて補助成分を包含させることができる。当該機能阻害剤を生体から取り出した細胞又は組織に対して適用することにより、KPNA2タンパク質の細胞核内への輸送機能(核移行能)を阻害するin vitro又はex vivoの方法とすることができる。適用量は、細胞や組織の形状、性状、KPNA2タンパク質の想定発現レベル等に応じて適宜調製できる。例えば、生重量1gに対して、本発明の機能阻害剤を1〜300μL、3〜100μL、又は10〜30μLの範囲で適用することができる。
(10) Functional inhibitor of KPNA2 protein containing the RNA aptamer of the present invention The RNA aptamer of the present invention has a high affinity for the KPNA2 protein as described in, for example, (4-1) to (4-10). As described in (4-3), a preferable embodiment thereof has an inhibitory activity with respect to nuclear transport via the KPNA2 protein of the NLS-containing protein, as described in (4-3). A composition comprising an RNA aptamer having the inhibitory activity as an active ingredient is provided as a function inhibitor for KPNA2 protein. Here, the function inhibition can be said to be inhibition of transport of the KPNA2 protein-KPNA2 protein binding substance complex into the cell nucleus. Examples of the desired degree of function inhibition include the inhibition rate described in (4-3). The concentration of the RNA aptamer of the present invention contained in the function inhibitor can be appropriately determined from the same range as the concentration range in the reagent described in (8). The inhibitor may contain auxiliary components as required, such as a pH buffer. By applying the function inhibitor to cells or tissues taken out from a living body, an in vitro or ex vivo method for inhibiting the transport function (nuclear translocation ability) of the KPNA2 protein into the cell nucleus can be obtained. The application amount can be appropriately adjusted according to the shape and properties of cells and tissues, the assumed expression level of KPNA2 protein, and the like. For example, the function inhibitor of the present invention can be applied in a range of 1 to 300 μL, 3 to 100 μL, or 10 to 30 μL with respect to 1 g of raw weight.
(11)本発明のRNAアプタマーを含有する細胞増殖阻害剤
本発明のRNAアプタマーを有効成分としてNLS含有タンパク質のKPNA2タンパク質を介した細胞核輸送を阻害した場合、アプタマー以外の手段によってNLS含有タンパク質の核輸送の選択的阻害を行った研究例の結果から類推して、細胞の恒常性維持が不可能となり、細胞増殖が阻害され、場合によっては完全に増殖が停止することが合理的に予想される。それゆえ、前記本発明のKPNA2タンパク質の機能阻害剤は、KPNA2タンパク質発現細胞に対する細胞増殖阻害剤とすることができる。また、前記機能阻害剤を用いたKPNA2タンパク質の細胞核内への輸送機能(核移行能)を阻害する方法は、KPNA2タンパク質を発現する細胞の増殖を抑制するためのin vivo又はex vivoの方法とすることができる。
(11) Cell growth inhibitor containing the RNA aptamer of the present invention When the nuclear aptamer of the present invention is used as an active ingredient to inhibit nuclear transport through the KPNA2 protein of the NLS-containing protein, the nucleus of the NLS-containing protein is obtained by means other than the aptamer. By analogy with the results of research examples that selectively inhibit transport, it is reasonably expected that cell homeostasis cannot be maintained, cell growth is inhibited, and in some cases, growth is completely stopped. . Therefore, the function inhibitor of KPNA2 protein of the present invention can be a cell growth inhibitor for KPNA2 protein-expressing cells. Moreover, the method of inhibiting the transport function (nuclear translocation ability) of the KPNA2 protein into the cell nucleus using the function inhibitor is an in vivo or ex vivo method for suppressing the growth of cells expressing the KPNA2 protein. can do.
(12)本発明のRNAアプタマーを有効成分として含有する医薬組成物
KPNA2はヒトの腫瘍や癌組織(例えば、悪性黒色腫、子宮頸癌、食道癌、肺癌、卵巣癌、前立腺癌、脳腫瘍、肝臓癌、及び膀胱癌)において高く発現することから、上記の本発明の細胞増殖阻害剤を癌の治療及び/又は転移防止用等のための医薬組成物とすることができる。また、前記の細胞増殖阻害方法を生体に対して実施することによって、癌等の増殖性疾患の治療及び/又は癌の転移防止のための方法として用いることもできる。
本発明の医薬組成物は、注射剤、座剤、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、粉末剤等の剤型とすることができる。癌の治療及び/又は転移防止を目的とする場合、標的特異的に作用させるために注射剤とするか、又はDDS技術を適用した製剤化をすることが望ましい。これらの製剤は、公知の方法で製造することができる。例えば、注射用の製剤とする場合は、無菌的に保存した本発明のRNAアプタマーの乾燥物又は保存溶液を、注射用の生理食塩水又は緩衝液によって溶解又は希釈して調製することができる。
本発明の癌の治療及び/又は転移防止用の医薬組成物としての有効成分となるRNAアプタマーの有効投与量は、患者の状態、症状など諸事情により適宜変更される。通常は0.001〜10mg/kg/日、好ましくは0.003〜1mg/kg/日、より好ましくは0.003〜0.1mg/kg/日、最も好ましくは0.003〜0.03mg/kg/日が挙げられる。これを1日1〜数回に分けて投与することができるが、逆に数日分の用量を1回に投与することにより投与間隔を2日〜4週間以内の範囲とすることもできる。
本発明の医薬の投与方法としては、特に限定されるものではない。投与方法としては注射剤を患部に直接注射することが好ましいが、これに限定されるものでは無い。DDS製剤を静脈注射することも可能である。
投与期間は、患者の病状に応じて適宜調整できる。ただし、癌等の細胞増殖性疾患は継続的なコントロールを要する疾患であるので、継続的な投与を行うことが適切であり、2週間以上、好ましくは4週間以上、より好ましくは8週間以上の期間を単位として投与が行われる。
投与期間中の投与用量は適宜調整できるが、継続的に一定量を投与するか、又は投与当初のみ比較的高用量で投与した後により少ない維持量の一定投与に移行する投与形態とすることが好ましい。
(12) Pharmaceutical composition containing RNA aptamer of the present invention as an active ingredient KPNA2 is a human tumor or cancer tissue (for example, malignant melanoma, cervical cancer, esophageal cancer, lung cancer, ovarian cancer, prostate cancer, brain tumor, liver) Cancer and bladder cancer), the above-mentioned cell growth inhibitor of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for cancer treatment and / or metastasis prevention. Moreover, by carrying out the above-described cell growth inhibition method on a living body, it can also be used as a method for treatment of proliferative diseases such as cancer and / or prevention of cancer metastasis.
The pharmaceutical composition of the present invention can be made into dosage forms such as injections, suppositories, tablets, capsules, granules, and powders. In the case of the purpose of treating cancer and / or preventing metastasis, it is desirable to use an injection for target-specific action, or to formulate it by applying DDS technology. These preparations can be produced by known methods. For example, in the case of preparing a preparation for injection, it can be prepared by dissolving or diluting a dry product or storage solution of the RNA aptamer of the present invention aseptically stored with a physiological saline or buffer for injection.
The effective dose of the RNA aptamer serving as an active ingredient as a pharmaceutical composition for treating cancer and / or preventing metastasis of the present invention is appropriately changed depending on various conditions such as the patient's condition and symptoms. Usually 0.001 to 10 mg / kg / day, preferably 0.003 to 1 mg / kg / day, more preferably 0.003 to 0.1 mg / kg / day, most preferably 0.003 to 0.03 mg / day. kg / day. This can be administered in 1 to several times a day, but conversely, by administering doses for several days at a time, the dosing interval can also be in the range of 2 days to 4 weeks or less.
The method for administering the medicament of the present invention is not particularly limited. As an administration method, it is preferable to directly inject an injection into the affected area, but it is not limited thereto. It is also possible to inject the DDS formulation intravenously.
The administration period can be adjusted as appropriate according to the condition of the patient. However, since cell proliferative diseases such as cancer are diseases that require continuous control, it is appropriate to carry out continuous administration, and it is suitable for 2 weeks or more, preferably 4 weeks or more, more preferably 8 weeks or more. Administration is performed in units of time.
The dose during the administration period can be adjusted as appropriate, but it is possible to administer a constant amount continuously, or to administer a dosage form in which a relatively high dose is administered only at the beginning of administration and then a lower maintenance amount is transferred to a constant dose. preferable.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited at all by these examples.
実施例1 インポーチンタンパク質、及びNLSタンパク質
インポーチンαファミリーであるKPNA2タンパク質、KPNA1タンパク質、及び、インポーチン−β1タンパク質は、Imamotoら(Imamoto et al., EMBO J. (1995) vol. 14, pp. 3617-3626)、O'Neillら(O'Neill et al., Virology (1995) vol. 206, pp. 116-125)、Koseら(Kose et al., J. Cell Biol. (1997) vol. 139, pp. 841-849)の記載に沿って組換え体タンパク質として製造し、精製した。
細胞核輸送のモデル基質であるNLSタンパク質(GST−NLS−GFP)は、Nagoshiら(Nagoshi et al., Mol. Biol. Cell (1999) vol. 10, pp. 2221-2233)の記載に沿って組換え体タンパク質として製造し、精製した。
Example 1 Importin protein and NLS protein The importin α family, KPNA2 protein, KPNA1 protein, and importin-β1 protein were prepared by Imamoto et al. (Imamoto et al., EMBO J. (1995) vol. 14, pp. 3617). -3626), O'Neill et al. (O'Neill et al., Virology (1995) vol. 206, pp. 116-125), Kose et al. (Kose et al., J. Cell Biol. (1997) vol. 139 , pp. 841-849) as a recombinant protein and purified.
NLS protein (GST-NLS-GFP), which is a model substrate for nuclear transport, is assembled according to the description of Nagoshi et al. (Nagoshi et al., Mol. Biol. Cell (1999) vol. 10, pp. 2221-2233). Manufactured and purified as a recombinant protein.
実施例2 RNAランダムライブラリーの作成
中央の60塩基をランダム領域とする一本鎖DNA(ssDNA)のランダムライブラリーをDNA自動合成機を用いて合成し、テンプレートDNAとした。同様に、DNA自動合成機を用いて以下の配列を有するDNAを合成し、5’プライマー及び3’プライマーとした。これらのプライマー、及びテンプレートDNAを使用して核酸をPCR法により増幅させた。
Example 2 Preparation of RNA Random Library A single-stranded DNA (ssDNA) random library having a central region of 60 bases as a random region was synthesized using an automatic DNA synthesizer, and used as template DNA. Similarly, a DNA having the following sequence was synthesized using an automatic DNA synthesizer, and used as a 5 ′ primer and a 3 ′ primer. Nucleic acids were amplified by PCR using these primers and template DNA.
〔テンプレートDNA〕
5’- agtaatacgactcactataggatcctgagctactgac-N60-caccactactgaccatacac -3’(配列番号3)
(ここで、N60は、A、G、C又はTのいずれかの塩基がランダムに配置された60merの配列であることを示す。)
〔5’末端プライマー〕
5’- agtaatacgactcactataggatcctgagctactgac -3’(配列番号4)
〔3’末端プライマー〕
5’- gtgtatggtcagtagtggtg -3’(配列番号5)
なお、上記配列中、下線部分はいずれもT7プロモーター領域である。
[Template DNA]
5'-ag taatacgactcactatagg atcctgagctactgac-N60-caccactactgaccatacac-3 '(SEQ ID NO: 3)
(Here, N60 indicates a 60-mer sequence in which any one of A, G, C, or T is randomly arranged.)
[5'end primer]
5'-ag taatacgactcactatagg atcctgagctactgac-3 '(SEQ ID NO: 4)
[3'end primer]
5'-gtgtatggtcagtagtggtg-3 '(SEQ ID NO: 5)
In the above sequence, the underlined portion is the T7 promoter region.
PCRは、上記一本鎖DNAランダムライブラリー(約1014分子種)、5’末端プライマー及び3’末端プライマー各0.25μMを用いて行った。最初のライブラリーのDNA組成を維持して増幅させるため、PCRは8サイクルに限定した。
次いでT7 Ampliscribe kit (Epicentre Technologies)を用いて、in vitroでの転写を行い、増幅されたDNAランダムライブラリーをRNAランダムライブラリーに変換した。
PCR was performed using the above single-stranded DNA random library (about 10 14 molecular species), 5′-end primer and 3′-end primer each 0.25 μM. PCR was limited to 8 cycles to maintain and amplify the DNA composition of the initial library.
Subsequently, in vitro transcription was performed using T7 Ampliscribe kit (Epicentre Technologies), and the amplified DNA random library was converted into an RNA random library.
実施例3 in vitroにおける選別
選別は、実施例2で得られたRNAランダムライブラリー16μg(約1014分子種)を用い、RNAランダムライブラリーと組換え体KPNA2タンパク質とをモル比で7:1の割合で含むRNA結合用緩衝液(10 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4)中で行った。選別サイクルの間、タンパク質濃度は、高い親和性を有するRNA分子を選別するためにサイクルの後になるほど減少させた。RNAは、選別サイクルの後、95℃に加熱し、次いで安定な構造を形成させるため室温に冷却した。選別サイクルにおいては、非特異的に結合するRNAを除去するためコンペティターとしてtRNA(大腸菌の全tRNA(ロシュ社))を用いた。
Example 3 Selection in vitro Using the RNA random library 16 μg (about 10 14 molecular species) obtained in Example 2 for selection, the RNA random library and the recombinant KPNA2 protein were mixed at a molar ratio of 7: 1. In an RNA binding buffer (10 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4). During the sorting cycle, the protein concentration was decreased later in the cycle to sort out RNA molecules with high affinity. The RNA was heated to 95 ° C. after the selection cycle and then cooled to room temperature to form a stable structure. In the selection cycle, tRNA (total tRNA of E. coli (Roche)) was used as a competitor in order to remove non-specifically binding RNA.
室温で10分間、RNAとKPNA2タンパク質とインキュベートさせた後、タンパク質−RNA複合体を含む反応液を、“Pop-top”フィルターホルダー (Nucleopore社)中に固定化された予め湿されたニトロセルロース酢酸フィルター(HAWPフィルター、ポアサイズ0.45μm, Merck Millipore社)にアプライし、通過させた。次いで、フィルターを上記RNA結合用緩衝液1mlで洗浄した後、フィルター上に残ったRNAを溶出させ、従来法に従い回収した。回収されたRNAは、50 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 10 mM MgCl2, 0.5 mM Spermidine, 10 mM DTT, 0.4 mM dNTPs, 0.4μM プライマー及び AMV 逆転写酵素 (WAKO) 25Uを含む反応混合物20μL中で逆転写させた。ヌクレオチドと酵素は、変性及びアニーリングステップ(室温で10分インキュベートに引き続き、90℃で2分)の後加えられた。逆転写は、37℃で45分行われた。 After incubation with RNA and KPNA2 protein for 10 minutes at room temperature, the reaction solution containing the protein-RNA complex is pre-wetted nitrocellulose acetate immobilized in a “Pop-top” filter holder (Nucleopore). A filter (HAWP filter, pore size 0.45 μm, Merck Millipore) was applied and passed. Subsequently, the filter was washed with 1 ml of the above RNA binding buffer, and then the RNA remaining on the filter was eluted and recovered according to a conventional method. RNA recovered is, 50 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 10 mM MgCl 2, 0.5 mM Spermidine, 10 mM DTT, 0.4 mM dNTPs, 0.4μM primers and AMV reverse transcriptase (WAKO) 25 U Reverse transcription was performed in 20 μL of the containing reaction mixture. Nucleotides and enzymes were added after the denaturation and annealing steps (10 minutes incubation at room temperature followed by 2 minutes at 90 ° C.). Reverse transcription was performed at 37 ° C. for 45 minutes.
得られたcDNAはPCRにより増幅され、次の選別ラウンドにおけるRNAを得るための鋳型として用いられた。PCRによる増幅のために、逆転写後の混合物(cDNA反応産物)の20μLは、PCR用混合物(PrimeSTAR Max Premix (Takara, Japan), and 1 μM of each primer)80 μLで希釈された。反応混合物は、正しい分子サイズで結合する生産物を得るために、95°C for 20 s, 54°C for 10 s, and 72°C for 20 sの各サイクル後に電気泳動にて検出を試みた。 The resulting cDNA was amplified by PCR and used as a template to obtain RNA in the next selection round. For amplification by PCR, 20 μL of the reverse transcription mixture (cDNA reaction product) was diluted with 80 μL of PCR mixture (PrimeSTAR Max Premix (Takara, Japan), and 1 μM of each primer). The reaction mixture was detected by electrophoresis after each cycle of 95 ° C for 20 s, 54 ° C for 10 s, and 72 ° C for 20 s to obtain a product that binds with the correct molecular size. .
PCR産物は、一旦エタノール沈殿させた後に溶解させ、転写に用いた。in vitroにおける転写は、T7 Ampliscribe kit (Epicentre Technologies)を用いて、37℃、3時間行った。DNaseIで処理した後、8%変性ポリアクリルアミドゲルで分画された。RNAを上記ゲルから抽出してエタノール沈殿により精製した後に、定量し、次回の選別及び増幅サイクルに用いた。
選抜工程の中で、非特異的に結合するRNAの濃縮を避けるために、各世代の選別においてpre-filtrationが行われた。
The PCR product was once ethanol precipitated and then dissolved and used for transcription. In vitro transcription was performed using T7 Ampliscribe kit (Epicentre Technologies) at 37 ° C. for 3 hours. After treatment with DNase I, fractionation was performed on an 8% denaturing polyacrylamide gel. RNA was extracted from the gel and purified by ethanol precipitation, then quantified and used in the next selection and amplification cycle.
During the selection process, pre-filtration was performed in the selection of each generation to avoid concentration of non-specifically binding RNA.
実施例4 アプタマーの単離、及び配列同定
選抜されたアプタマーを単離するために、サイクル8で得られたPCR産物を、直接ベクターpCRII(Invitrogen社)にクローニングした。DNAは、アルカリミニプレップ法により個別のクローンから分離され、DNAシークエンサーを用いてその塩基配列が決定された。アプタマーの二次構造は、MFoldプログラムにより予想した。
上記取得したクローンの配列解析により、アプタマーは主にアプタマー76(配列番号1)及びアプタマー72(配列番号2)に大別された。
アプタマー76及びアプタマー72の配列は以下に示される。
〔アプタマー76〕
5’- ggauccugagcuacugacggguuaugugucaguccccagguaaugcugaggcuuuugguucauuuggccgguuguggcaccacuacugaccauacac -3’(配列番号1)
〔アプタマー72〕
5’- ggauccugagcuacugacuuugggucgaauugguuggcucgcccucuucuuggaauucaggagggcgauugaacggacaccacuacugaccauacac -3’(配列番号2)
アプタマー76とアプタマー72のプール中の存在比率は、それぞれ22%と4%であった。また、配列決定されたクローンの中で、マイナーな分子種としてアプタマー21(配列番号6)が同定された。
上記 MFoldプログラムにより計算したこれらアプタマーの二次構造モデルは、図2に示される。
Example 4 Aptamer Isolation and Sequence Identification To isolate selected aptamers, the PCR product obtained in cycle 8 was cloned directly into the vector pCRII (Invitrogen). DNA was isolated from individual clones by the alkali miniprep method, and its nucleotide sequence was determined using a DNA sequencer. The secondary structure of the aptamer was predicted by the MFold program.
According to the sequence analysis of the obtained clones, aptamers were roughly divided into aptamer 76 (SEQ ID NO: 1) and aptamer 72 (SEQ ID NO: 2).
The sequences of aptamer 76 and aptamer 72 are shown below.
[Aptamer 76]
5'- ggauccugagcuacugacggguuaugugucaguccccagguaaugcugaggcuuuugguucauuuggccgguuguggcaccacuacugaccauacac -3 '(SEQ ID NO: 1)
[Aptamer 72]
5'- ggauccugagcuacugacuuugggucgaauugguuggcucgcccucuucuuggaauucaggagggcgauugaacggacaccacuacugaccauacac -3 '(SEQ ID NO: 2)
The abundance ratios of aptamer 76 and aptamer 72 in the pool were 22% and 4%, respectively. In addition, aptamer 21 (SEQ ID NO: 6) was identified as a minor molecular species among the sequenced clones.
The secondary structure model of these aptamers calculated by the MFold program is shown in FIG.
実施例5 RNAアプタマーとKPNA2タンパク質との相互作用
KPNA2タンパク質とRNAアプタマーとの親和性をフィルター結合アッセイによって測定した。KPNA2タンパク質は実施例1の組換え体タンパク質を、RNAアプタマー(アプタマー76、72及び21)は実施例4のベクターにクローン化したDNAからT7RNAポリメラーゼで転写させた(手法は実施例3と同様)RNAを、それぞれ用いた。
解析は、Kumarらの方法(Kumar et al., Virology (1997) vol. 237, pp. 270-282)と同様の手法を用いた。同手法において、RNAアプタマーは0.5mCi/ml[α-32P]ATPにより標識して使用した。
結合反応では、モル濃度で10倍過剰の大腸菌tRNAを非特異的競争阻害剤として加え、20nMの標識化RNAアプタマーとマウスKPNA2タンパク質(246nM、492nM又は984nM)とを混合し結合させた。結合後、反応液をフィルターを通した。フィルターは1mLの上記RNA結合用緩衝液で洗浄し、空気中で乾燥させた後、フィルターに残留した標識RNAの放射活性を画像解析装置(BAS2000, 富士フイルム社製)で検出、定量化した(図3)。
アプタマー76とアプタマー72はともにKPNA2タンパク質と高い親和性を示し、その解離定数(KD)はいずれも150nMであった。
さらに、ヒトKPNA2の組換え体タンパク質を用いて同様の実験を行ったところ、アプタマー76とアプタマー72はともにヒトKPNA2タンパク質とも高い親和性を示した。その解離定数(KD)は、前記とほぼ同等であり、いずれも150nMであった。マウスKPNA2タンパク質と、ヒトKPNA2タンパク質とのアミノ酸配列を比較すると、その同一性は約94%である(Tsuji et al., FEBS Lett. (1997) vol. 416, pp. 30-34)。本発明のRNAアプタマーであるアプタマー76及び72は、いずれも、マウス及びヒト由来のKPNA2タンパク質に対して同程度の、高い結合親和性を示す。
一方、アプタマー21はKPNA2タンパク質との間に高い結合親和性が認められなかった。
Example 5 Interaction between RNA aptamer and KPNA2 protein The affinity between KPNA2 protein and RNA aptamer was measured by a filter binding assay. The KPNA2 protein was transcribed with the recombinant protein of Example 1, and the RNA aptamer (aptamers 76, 72, and 21) was transcribed with T7 RNA polymerase from the DNA cloned into the vector of Example 4 (the procedure is the same as in Example 3). RNA was used for each.
The analysis used the method similar to the method of Kumar et al. (Kumar et al., Virology (1997) vol. 237, pp. 270-282). In this method, the RNA aptamer was used after being labeled with 0.5 mCi / ml [ α-32 P] ATP.
In the binding reaction, a 10-fold excess of E. coli tRNA at a molar concentration was added as a non-specific competitive inhibitor, and 20 nM labeled RNA aptamer and mouse KPNA2 protein (246 nM, 492 nM or 984 nM) were mixed and bound. After binding, the reaction solution was passed through a filter. The filter was washed with 1 mL of the above RNA binding buffer, dried in air, and then the radioactivity of labeled RNA remaining on the filter was detected and quantified with an image analyzer (BAS2000, manufactured by FUJIFILM Corporation) ( FIG. 3).
Both aptamer 76 and aptamer 72 showed high affinity with KPNA2 protein, and the dissociation constant (K D ) thereof was 150 nM.
Furthermore, when a similar experiment was performed using a recombinant protein of human KPNA2, both aptamer 76 and aptamer 72 showed high affinity with human KPNA2 protein. The dissociation constant (K D ) was almost the same as described above, and all were 150 nM. When the amino acid sequences of mouse KPNA2 protein and human KPNA2 protein are compared, the identity is about 94% (Tsuji et al., FEBS Lett. (1997) vol. 416, pp. 30-34). Both aptamers 76 and 72, which are RNA aptamers of the present invention, show the same high binding affinity for mouse and human-derived KPNA2 proteins.
On the other hand, aptamer 21 did not show high binding affinity with KPNA2 protein.
実施例6 RNAアプタマーとKPNA1タンパク質又はKPNA2タンパク質との相互作用
前記実施例5と同様に、フィルター結合アッセイを行い、本発明のRNAアプタマーとKPNAタンパク質との相互作用を試験した。KPNAタンパク質としては、前記のKPNA2タンパク質のみならず、KPNA1タンパク質も用いた。20nMの標識化RNAアプタマーと反応させたKPNAタンパク質の濃度は、KPNA2タンパク質の場合に37、74、148、296又は592nMであり、KPNA1タンパク質の場合に72、144、288又は576nMであった。フィルター上で検出されたシグナルを図4a)に示す。
図示されるシグナル量から明らかなように、アプタマー76、アプタマー72はいずれもマウスKPNA1タンパク質との間で高い結合親和性を示さず、実質的にKPNA1タンパク質と結合能を有しないものと認められた。
また、KPNA2タンパク質を用いた場合について、検出されたシグナル強度から結合率を算出し、各KPNA2タンパク質濃度と結合率との関係を図4b)にプロットした。
なお、実施例5でアプタマー21についてKPNA2タンパク質との間で実質的な結合活性が認められなかったので、アプタマー21については本実施例以降の実施例で試験を行っていない。
Example 6 Interaction between RNA aptamer and KPNA1 protein or KPNA2 protein As in Example 5, a filter binding assay was performed to test the interaction between the RNA aptamer of the present invention and KPNA protein. As the KPNA protein, not only the KPNA2 protein but also the KPNA1 protein was used. The concentration of KPNA protein reacted with 20 nM labeled RNA aptamer was 37, 74, 148, 296 or 592 nM for KPNA2 protein and 72, 144, 288 or 576 nM for KPNA1 protein. The signal detected on the filter is shown in FIG. 4a).
As is apparent from the signal amount shown in the figure, both aptamer 76 and aptamer 72 did not show high binding affinity with mouse KPNA1 protein, and were found to have substantially no binding ability with KPNA1 protein. .
Further, in the case of using the KPNA2 protein, the binding rate was calculated from the detected signal intensity, and the relationship between the concentration of each KPNA2 protein and the binding rate was plotted in FIG.
In addition, since practical binding activity between the aptamer 21 and the KPNA2 protein was not recognized in Example 5, the aptamer 21 was not tested in the examples after this example.
実施例7 NLS含有タンパク質の細胞核内への輸送
NLS含有タンパク質の細胞核内への輸送は、HeLa細胞等の培養細胞を薬物で可溶化させ、標識化したモデル基質を添加した上でインキュベートし、当該モデル基質の細胞核内への輸送を確認する手法により試験できる(例えば、Adamら(Adam et al., J. Cell Biol. (1990) vol. 111, pp. 807-816)の方法)。本試験系の模式図が図5上段に示される。培養細胞(HeLa細胞等)は、ジギトニン(Digitonin)投与により可溶化された後、NLSタンパク質(GST−NLS−GFP)、インポーチンβ−1、及びインポーチンα−1(KPNA2)が添加された状態でインキュベートされる。ここで、GST−NLS−GFPはモデル基質であり、SV40ラージT抗原由来のNLSを包含するものである(実施例1)。NLSタンパク質は核輸送され、その核内局在性はGFPの蛍光が核に局在することにより確認される。
前記の実験系において、さらにインポーチンα−1と特異的に結合するアプタマーを添加することにより、核輸送能が阻害されるか否かを解析する実験が図5の下段において模式的に示される。インポーチンα−1に代えてインポーチンα−1−アプタマー複合体が添加された場合に、NLSタンパク質の核輸送能は阻害されれば、同タンパク質の細胞内の分布を示すGFPの蛍光は核局在性を示さなくなるか、低減した核局在性を示すようになる。
図6及び図7は、図5の模式図に示される実験系の具体的な結果を示す。各図において、HeLa細胞はスライドグラス上に播種された後、40μM/mLのジギトニン(ナカライテスク社)で5分間処理することにより可溶化された。可溶化細胞は、バッファーコントロールとなる実験(図6b)、及び図7b))を除き、インポーチンβ−1(600nM)及びNLSタンパク質(図中ではNLS−GFPと示す)(400nM)、及び、KPNA2タンパク質(400nM)(図6)又はKPNA1タンパク質(400nM)(図7)が添加された。さらに、図6c)及び図7c)の系ではアプタマー76(5μM)が、図6d)及び図7d)の系ではアプタマー72(5μM)が、図6e)及び図7e)の系では大腸菌のtRNA(5μM)が、それぞれ添加された。RNAアプタマー又はtRNAが添加される系においては、KPNAタンパク質とアプタマー又はtRNAとを予め5分間室温でインキュベートしたものが添加に用いられた。それぞれの系には、さらに、Ranタンパク質(4μM)、NTF2タンパク質(350nM)、GTP(0.5mM)及びATP再生系を添加されている。諸要素の添加後、37℃で8分間のインキュベートが行われ、次いで試料は5分間のホルムアルデヒド溶液(3.7%濃度)処理によって固定された。固定後、リン酸緩衝液(PBS)による2回の洗浄を行い、NLSタンパク質の局在性が倒立型蛍光顕微鏡で観察された。また、核内のGFPシグナルについて蛍光強度の測定も併せて行った。
図6では、a)とe)のパネルでのみGFPの蛍光シグナルの細胞核局在性が認められた。一方、c)とd)のパネルでは細胞核部分の蛍光シグナルが比較的弱く、細胞核局在性の低下が認められたことから、アプタマー76及び72には、それぞれ、KPNA2タンパク質の存在下で、NLS含有タンパク質のNLSを介した細胞核輸送を阻害する活性があることが確認された。
一方、図7では、バッファーコントロールであるb)のパネルを除き、全てのパネルでGFP蛍光シグナルの細胞核局在性が認められた。このことから、アプタマー76及び72には、KPNA1タンパク質の存在下で、NLS含有タンパク質のNLSを介した細胞核輸送を阻害する活性が確認されなかった。
Example 7 Transport of NLS-containing protein into cell nucleus Transport of NLS-containing protein into the cell nucleus is performed by solubilizing cultured cells such as HeLa cells with a drug, adding a labeled model substrate, and incubating. It can be tested by a method for confirming the transport of the model substrate into the cell nucleus (for example, the method of Adam et al. (Adam et al., J. Cell Biol. (1990) vol. 111, pp. 807-816)). A schematic diagram of this test system is shown in the upper part of FIG. Cultured cells (HeLa cells and the like) are solubilized by administration of Digitonin, and then added with NLS protein (GST-NLS-GFP), importin β-1, and importin α-1 (KPNA2). Incubate. Here, GST-NLS-GFP is a model substrate, and includes NLS derived from SV40 large T antigen (Example 1). NLS protein is nuclear transported, and its nuclear localization is confirmed by the localization of GFP fluorescence in the nucleus.
In the above experimental system, an experiment for analyzing whether or not the nuclear transport ability is inhibited by adding an aptamer that specifically binds to importin α-1 is schematically shown in the lower part of FIG. When importin α-1-aptamer complex is added instead of importin α-1, if the nuclear transport ability of NLS protein is inhibited, GFP fluorescence indicating intracellular distribution of the protein will be Or show reduced nuclear localization.
6 and 7 show specific results of the experimental system shown in the schematic diagram of FIG. In each figure, HeLa cells were seeded on a slide glass and then solubilized by treatment with 40 μM / mL digitonin (Nacalai Tesque) for 5 minutes. Solubilized cells, except for the experiment for buffer control (FIG. 6b) and FIG. 7b)), importin β-1 (600 nM) and NLS protein (shown as NLS-GFP in the figure) (400 nM), and KPNA2 Protein (400 nM) (FIG. 6) or KPNA1 protein (400 nM) (FIG. 7) was added. In addition, aptamer 76 (5 μM) is used in the systems of FIGS. 6c) and 7c), aptamer 72 (5 μM) is used in the systems of FIGS. 6d) and 7d), and tRNA of E. coli is used in the systems of FIGS. 6e) and 7e). 5 μM) was added respectively. In the system in which RNA aptamer or tRNA is added, a KPNA protein and aptamer or tRNA that have been pre-incubated at room temperature for 5 minutes were used for the addition. Furthermore, Ran protein (4 μM), NTF2 protein (350 nM), GTP (0.5 mM) and ATP regeneration system are added to each system. Following the addition of the elements, an incubation of 8 minutes at 37 ° C. was performed, and then the samples were fixed by treatment with formaldehyde solution (3.7% concentration) for 5 minutes. After fixation, washing with a phosphate buffer (PBS) was performed twice, and the localization of NLS protein was observed with an inverted fluorescence microscope. In addition, the fluorescence intensity of the GFP signal in the nucleus was also measured.
In FIG. 6, nuclear localization of the fluorescence signal of GFP was recognized only in the panels a) and e). On the other hand, in the panels c) and d), the fluorescence signal of the cell nucleus portion was relatively weak and a decrease in the cell nuclear localization was observed. Therefore, aptamers 76 and 72 had NLS in the presence of KPNA2 protein, respectively. It was confirmed that the contained protein has an activity to inhibit cell nuclear transport via NLS.
On the other hand, in FIG. 7, the nuclear localization of the GFP fluorescence signal was observed in all the panels except for the panel b) which is a buffer control. From this, aptamers 76 and 72 were not confirmed to have an activity of inhibiting NLS-mediated nuclear transport of NLS-containing proteins in the presence of KPNA1 protein.
実施例8 アプタマーによる細胞核輸送機能の定量化
アプタマーによるKPNA2タンパク質およびKPNA1タンパク質の核輸送能の阻害を定量化した。実施例7を通じて得られた蛍光顕微鏡画像についてimageJ解析ソフトウエア(Schneider et al., NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Meth. (2012) vol. 9, pp. 671-675)を用い、細胞核の核質部分のヒストグラム解析により輝度の平均値を求め、コントロールであるアプタマーを加えない場合の平均値を1として換算した数値を求めた(図8a)及び図8b))。
その結果、KPNA2タンパク質に対してアプタマー76添加時は0.665(66.5%)(標準偏差0.056)に、アプタマー72添加時は0.714(71.4%)(標準偏差0.051)に、それぞれ輸送が低下した。前記コントロールにおける測定値のばらつきは標準偏差0.12程度であったので、アプタマー76又は72添加時に認められたこれらの低下は明らかな細胞核輸送機能の低下を示すものと言える。一方、KPNA2タンパク質に結合しないtRNA添加時は1.096(標準偏差0.13)であり、低下がみられなかった(図8a))。
また、KPNA1タンパク質に対しては、アプタマー76(1.079(標準偏差0.17))、アプタマー72(1.077(標準偏差0.20))及びtRNA(1.138(標準偏差0.14))のいずれの添加時にも低下は見られなかった(図8b))。
Example 8 Quantification of cell nuclear transport function by aptamer Inhibition of nuclear transport ability of KPNA2 protein and KPNA1 protein by an aptamer was quantified. ImageJ analysis software (Schneider et al., NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Meth. (2012) vol. 9, pp. 671-675) was used for the fluorescence microscope images obtained through Example 7. Then, the average value of luminance was obtained by histogram analysis of the nucleoplasmic part of the cell nucleus, and the numerical value converted to 1 when the aptamer as a control was not added was obtained (FIGS. 8a and 8b)).
As a result, 0.665 (66.5%) (standard deviation 0.056) when aptamer 76 was added to KPNA2 protein, and 0.714 (71.4%) (standard deviation 0. 6) when aptamer 72 was added. 051), the transportation decreased. Since the variation of the measured value in the control was about 0.12, the decrease observed when the aptamer 76 or 72 was added can be said to show a clear decrease in the nuclear transport function. On the other hand, when tRNA not binding to KPNA2 protein was added, it was 1.096 (standard deviation 0.13), and no decrease was observed (FIG. 8a)).
For KPNA1 protein, aptamer 76 (1.079 (standard deviation 0.17)), aptamer 72 (1.077 (standard deviation 0.20)) and tRNA (1.138 (standard deviation 0.14)). No decrease was observed with any addition of)) (FIG. 8b)).
本発明のRNAアプタマーは、KPNA2タンパク質に対して特異的な結合能を有し、KPNA2タンパク質の検出、濃縮、精製、定量に使用できること、KPNA2タンパク質のNLSを介したNLS含有タンパク質の細胞核輸送活性を阻害できること、当該阻害作用によって細胞や組織の生理機能を調節できることから、生化学的試験における有用性はもちろんのこと、生理学的及び/又は薬理学的な有用性を有しており、さらに癌治療薬等の医薬としての有用性も備えている。よって、本発明は産業上利用可能性を有している。 The RNA aptamer of the present invention has a specific binding ability to KPNA2 protein, can be used for detection, concentration, purification, and quantification of KPNA2 protein, and has nuclear transport activity of NLS-containing protein via NLS of KPNA2 protein. Since it can be inhibited and the physiological function of cells and tissues can be regulated by the inhibitory action, it has not only usefulness in biochemical tests but also physiological and / or pharmacological usefulness, and further cancer treatment It also has utility as a medicine such as drugs. Therefore, the present invention has industrial applicability.
Claims (31)
B)配列番号1に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、
請求項1に記載のRNAアプタマー。 A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The RNA aptamer according to claim 1.
B)配列番号2に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、
請求項1に記載のRNAアプタマー。 A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
The RNA aptamer according to claim 1.
B)配列番号7に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、
請求項12に記載のDNA。 A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 7, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 7.
The DNA according to claim 12.
B)配列番号8に示される塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列を含むものである、
請求項12に記載のDNA。 A) including the base sequence shown in SEQ ID NO: 8, or B) including the base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 8.
The DNA according to claim 12.
A)生体由来のサンプルに対して、請求項1〜10のいずれか一項に記載のRNAアプタマー、又は請求項19記載の試薬を接触させる工程、及び
B)サンプルと特異的に結合したRNAアプタマーを検出する工程を含む、
方法。 A detection method for the diagnosis of cancer, comprising:
A) A step of contacting the RNA aptamer according to any one of claims 1 to 10 or the reagent according to claim 19 with a sample derived from a living body, and B) an RNA aptamer specifically bound to the sample. Including the step of detecting
Method.
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