JP2017099311A - Dna aptamer binding to chronic myelocytic leukemia cell (k562) - Google Patents

Dna aptamer binding to chronic myelocytic leukemia cell (k562) Download PDF

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古性 均
Hitoshi Kosho
均 古性
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel DNA aptamer that is useful for diagnosis, treatment, prevention or the like of chronic myelocytic leukemia.SOLUTION: There is provided a DNA aptamer specifically binding to a chronic myelocytic leukemia cell which is selected from a DNA pool having a random sequence by using a Cell-SELEX method, a composition including the DNA aptamer for detecting a chronic myelocytic leukemia cell, a kit for detecting a chronic myelocytic leukemia cell, a method for detecting chronic myelocytic leukemia using the DNA aptamer, a chronic myelocytic leukemia therapeutic drug composition containing the DNA aptamer, use of the DNA aptamer for producing a pharmaceutical composition for treating chronic myelocytic leukemia, and a drug delivery system containing the DNA aptamer for treating chronic myelocytic leukemia. In the DNA aptamer, the chronic myelocytic cell is a K562 cell. The DNA aptamer includes chemical modification in one or more portions selected from a sugar chain portion, phosphoric acid ester portion or nucleic acid base portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、慢性骨髄性白血病に対して特異的に結合し得るDNAアプタマー、及び該DNAアプタマーを含む組成物を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a DNA aptamer that can specifically bind to chronic myeloid leukemia, and a composition containing the DNA aptamer.

慢性骨髄性白血病は疾患による死因として依然として高い比率を占めており、慢性骨髄性白血病を早期に診断するための診断薬およびその検出法を開発することは医学、生物学を含む学際領域の最も重要な課題である。慢性骨髄性白血病を含む全ての細胞は、その細胞が産生するたんぱく質によりその表面が覆われている。これら発現したたんぱく質に対して特定の配列を有する核酸が吸着することは既に多くの文献に紹介されている。(例えば、非特許文献1及び2;特許文献1及び2)これら特定のターゲットに対して特異的に吸着しうる核酸配列はアプタマーと呼ばれている。これらアプタマーは化学合成法による製造が可能であることから従来病因たんぱく質と特異的に吸着するものの代表的存在であった抗体のように生体内で合成する必要がないことが特徴である。これらアプタマーを診断に用いる場合は蛍光標識を行い蛍光顕微鏡での検出が多く用いられている。(例えば非特許文献2) Chronic myelogenous leukemia still accounts for a high rate of death from disease, and the development of diagnostic agents and detection methods for early diagnosis of chronic myelogenous leukemia is the most important in the interdisciplinary field including medicine and biology. It is a difficult task. All cells, including chronic myeloid leukemia, are covered on the surface by the proteins they produce. Numerous literatures have already introduced that nucleic acids having specific sequences adsorb to these expressed proteins. (For example, Non-Patent Documents 1 and 2; Patent Documents 1 and 2) Nucleic acid sequences that can be specifically adsorbed to these specific targets are called aptamers. Since these aptamers can be produced by a chemical synthesis method, they do not have to be synthesized in vivo like antibodies that have been representative of those that specifically adsorb to a pathogenic protein. When these aptamers are used for diagnosis, they are often fluorescently labeled and detected with a fluorescence microscope. (For example, Non-Patent Document 2)

これら目的とするターゲットに対して特異的に吸着する新規のアプタマーの探索には試験管内進化法(IN VITRO SELECTION法)が最も有効な手段として用いられている。特にSELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)法は大きく分けて目的核酸分子の選別と選別されたアプタマーの増幅の2ステップがある。(例えば特許文献3)この選別と増幅を選択圧を高めながら繰り返すことにより、高い親和性を有する核酸断片が得られる。さらに、近年では様々な改良が加えられ、より少ないサイクル回数でアプタマーを回収できる、効率・選択性において優れた手法や、低分子やタンパク質だけでなく細胞や組織(正確には、表面に存在する分子)に結合するアプタマーを得る手法(Cell−SELEX法;例えば、非特許文献3)などが報告されている。この手法は従来のSELEX法に比べ、たんぱく質の解析が不要であること、細胞表面に存在する様々な膜たんぱく質のアプタマーを同時に選別できること、さらに、目的細胞とより特異的に結合するアプタマーを選抜できると言った特徴がある。これらアプタマーは従来診断、治療に用いられてきた抗体の特性でもあるターゲットに対する高親和性や特異性は言うまでも無く、化学的に短時間で合成することが可能であり、さらにその分子修飾に関しても安価に行うことができ、作用機序が単純で、免疫原性もほとんどないという抗体にはない利点がある。   The in vitro evolution method (IN VITRO SELECTION method) is used as the most effective means for searching for new aptamers that specifically adsorb to these target targets. In particular, the SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) method is roughly divided into two steps: selection of the target nucleic acid molecule and amplification of the selected aptamer. (For example, Patent Document 3) By repeating this selection and amplification while increasing the selection pressure, a nucleic acid fragment having high affinity can be obtained. In addition, various improvements have been made in recent years, and aptamers can be recovered with fewer cycles. The method is excellent in efficiency and selectivity, and not only small molecules and proteins but also cells and tissues (exactly on the surface) A technique for obtaining an aptamer that binds to (molecule) (Cell-SELEX method; for example, Non-Patent Document 3) has been reported. Compared to the conventional SELEX method, this method requires no protein analysis, can simultaneously select aptamers of various membrane proteins present on the cell surface, and can select aptamers that bind more specifically to the target cell. There is a feature that said. These aptamers can be synthesized chemically in a short time, not to mention the high affinity and specificity for the target, which is also a characteristic of antibodies that have been used for diagnosis and treatment in the past. Can be performed inexpensively, has a simple mechanism of action, and has few advantages over antibodies that have little immunogenicity.

一方、日本における白血病発生率は増加傾向にあり、2009年の統計では人口10万人当たり6.3人が発症し、年間約8000人が死亡している。
白血病の発生頻度は、小児から青年層で高く、特に青年層の死因は交通事故に次いで第二を占めており、社会的な影響が大きい。
白血病の病態は一般に白血病細胞が骨髄を占拠し、正常造血機能を抑制する為正常血液細胞が産生されにくくなる状態をいう。その結果赤血球の減少、貧血症状、正常白血球の減少(特に好中球減少による感染症状態)、さらに血小板減少による出血症状を起こす。病状の進行とともに脾臓、肝臓およびリンパ節へ白血病細胞が浸潤し、各臓器の腫大が顕著となる。血液細胞のがん化は造血幹細胞の段階で起こり、血液細胞の分化・成熟の過程で分化が停止し、未分化な芽球細胞が増殖して腫瘍を構成するケースと、生体の調節能を逸脱した自律性の増殖を示すものの、分化・成熟能を保持している場合がある。前者が急性白血病で後者が慢性白血病、または骨髄形成症候群といわれるものである。一般に急性白血病は急性に経過し、未治療の場合数か月内で死亡する。慢性白血病は未治療でも数年の慢性経過をたどる場合がある。
On the other hand, the incidence of leukemia in Japan is on the rise. According to 2009 statistics, 6.3 people per 100,000 population developed and about 8,000 people died annually.
The incidence of leukemia is high in children and adolescents, and the cause of death among adolescents is the second largest after traffic accidents and has a great social impact.
The pathological condition of leukemia generally refers to a state in which leukemia cells occupy the bone marrow and suppress normal hematopoietic function, making it difficult for normal blood cells to be produced. As a result, red blood cell decrease, anemia, normal white blood cell decrease (especially infection state due to neutropenia), and bleeding symptoms due to thrombocytopenia. As the disease progresses, leukemia cells infiltrate the spleen, liver, and lymph nodes, and the swelling of each organ becomes significant. Carcinogenesis of blood cells occurs at the stage of hematopoietic stem cells, where differentiation stops during the process of blood cell differentiation and maturation, and undifferentiated blast cells proliferate to constitute a tumor, and the ability to regulate the living body In some cases, it shows a deviating autonomous growth, but retains differentiation / maturity. The former is called acute leukemia and the latter is called chronic leukemia or myelogenesis syndrome. Acute leukemia generally progresses acutely and dies within a few months if untreated. Chronic leukemia may follow a chronic course over several years even if untreated.

これら白血病細胞は細胞系列により、骨髄性とリンパ性に分けられ類縁疾患もふくめ数十種類に分類されている。FAB分類ではまず骨髄中の細胞全体の中で白血病細胞(芽球)が30%以上のものを急性白血病、30%未満のものを骨髄異形成症候群に分類する。一方、本特許で対象とする慢性骨髄性白血病は、白血球増加が著明であり、特に好中球増加がその主体ではあるが、好塩基球や好酸球の増加も観察される。好中球のアルカリホスファターゼ・スコアが著しく減少するのが特徴的である。従来ハイドロキシウレア、ブスルファンなどによる化学療法では通常4年で治療抵抗性となり脾臓肥大、好塩基球増加、血小板減少、さらに原因不明の発熱を経て急性転化期となり死亡する。2000年以降慢性骨髄性白血病の原因となっているBCR-ABL1遺伝子が作るチロシンキナーゼ活性を特異的に阻害するイマチニブが治療に使用されるようになり、8年生存率が90%を超える優れた治療効果を示すようなった。 These leukemia cells are divided into myeloid and lymphoid types by cell lineage, and related diseases are classified into dozens of types including related diseases. In the FAB classification, out of all cells in the bone marrow, those with leukemia cells (blasts) of 30% or more are classified as acute leukemia, and those with less than 30% are classified as myelodysplastic syndrome. On the other hand, the chronic myeloid leukemia targeted in this patent has a marked increase in leukocytes, and especially neutrophil increase is the main subject, but increases in basophils and eosinophils are also observed. The neutrophil alkaline phosphatase score is markedly reduced. Conventional chemotherapy with hydroxyurea, busulfan, etc. usually becomes resistant to treatment in 4 years, and spleen enlargement, basophil increase, thrombocytopenia, and fever of unknown cause cause death in the acute phase. Imatinib, which specifically inhibits the tyrosine kinase activity produced by the BCR-ABL1 gene, which causes chronic myeloid leukemia, has been used for treatment since 2000, and the 8-year survival rate is superior to 90%. It seemed to show a therapeutic effect.

しかしながら近年このイマチニブに対して耐性のある慢性骨髄性白血病が慢性骨髄性白血病の25%程度現れこれら耐性株に対する治療薬、診断薬の開発が求められている。 In recent years, however, chronic myeloid leukemia resistant to imatinib has appeared in about 25% of chronic myeloid leukemia, and development of therapeutic agents and diagnostic agents for these resistant strains has been demanded.

特開2006−149302JP 2006-149302 A 特開2011−92138JP 2011-92138 A 国際公開WO91/19813International Publication WO91 / 19813

Yaxin Jiang, Xiahong Fang, and Chunli Bai.,Anal chem.., 76(17): 5230-3235, 2004.Yaxin Jiang, Xiahong Fang, and Chunli Bai., Anal chem .., 76 (17): 5230-3235, 2004. Yen-An Shieh, Shu-Jyuan Yang, Ming-Feng Wei and Ming-JiumShieh., ACS NANO., Vol.4, No.3, 1433-1442, 2010.Yen-An Shieh, Shu-Jyuan Yang, Ming-Feng Wei and Ming-JiumShieh., ACS NANO., Vol.4, No.3, 1433-1442, 2010. Guo,et al.,Int.J.Mol.Sci.,9(4):668,2008Guo, et al., Int. J. Mol. Sci., 9 (4): 668, 2008.

以上のような背景の下に、本発明は、慢性骨髄性白血病の診断、治療等に有用な慢性骨髄性白血病細胞に関わる新規DNAアプタマーを提供することを課題とするものである   Under the background as described above, an object of the present invention is to provide a novel DNA aptamer related to chronic myelogenous leukemia cells useful for diagnosis, treatment, etc. of chronic myelogenous leukemia.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、Cell−SELEX法を用いることによって慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的な結合能を有するヌクレオチド配列を特定し、当該特定の配列を有するDNAが慢性骨髄性白血病細胞に対する特異的アプタマーとして機能し得ることを新規に見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have identified a nucleotide sequence having a specific binding ability to chronic myeloid leukemia cells by using the Cell-SELEX method. The inventors have newly found that a DNA having the sequence can function as a specific aptamer for chronic myeloid leukemia cells, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、一つの態様において、
(1)配列番号1〜12で示される配列から選択される少なくとも1つのヌクレオチド配列を有し、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合することを特徴とするDNAアプタマー;
(2)配列番号1〜12で示される配列から選択される少なくとも1つのヌクレオチド配列において、1〜3個のヌクレオチドの置換、欠失、又は付加を含む配列を有し、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合することを特徴とするDNAアプタマー;
(3)慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合するDNAアプタマーであって、
5’−P−X−P−3’
で表されるヌクレオチド配列を有し、
ここで、Xは、1)配列番号1〜12で示される配列から選択されるヌクレオチド配列、又は2)配列番号1〜12で示される配列から選択されるヌクレオチド配列において1〜3個のヌクレオチドの置換、欠失、又は付加を含む配列であり、
及びPは、PCR増幅のために導入された第1及び第2プライマー認識配列である、(1)または(2)に記載のDNAアプタマー;
(4) Pは、配列番号13で示される第1プライマー認識配列であり、及びPは、配列番号14で示される第2プライマー認識配列である、上記(3)に記載のDNAアプタマー;
(5)前記慢性骨髄性細胞が、K562細胞である、上記(1)〜(4)のいずれか1に記載のDNAアプタマー;
(6)糖鎖部分での化学的置換、リン酸エステル部分での化学的置換及び核酸塩基部分での化学的置換から成る群より選択される、少なくとも1つの化学修飾を含む、上記(1)〜(5)のいずれか1に記載のDNAアプタマー;
(7)5’末端又は3’末端に蛍光標識を有する、上記(1)〜(6)のいずれか1に記載のDNAアプタマー;
(8)前記蛍光標識が、グリーンフルオレセントプロテイン(GFP)、蛍光たんぱく質、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、6−カルボキシフルオロセイン−アミノヘキシル、フルオレセイン誘導体、Alexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 750、ローダミン、6−カルボキシテトラメチルローダミン、TAMRA(登録商標)、フィコエリスリン(PE)、フィコシアニン(PC)、PC5、PC7、Cy色素、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7、TexasRed、アロフィコシアニン(APC)、アミノメチルクマリンアセテート(AMCA)、Marina Blue、 Cascade Blue、 Cascade Yellow、 Pacific Blue、 SPRD、 テトラメチルローダミンイソチオシアネート(TRITC)、R110、mC1B、CellTracker色素、CFSE、JC−1、PKH、DCFH−DA、DHR、FDA、Calcein AM、ニトロベンゾオキサジアゾール(NBD)基、ジメチルアミノスルホニルベンゾオキサジアゾール基、acridine(Acd)、dansyl(Dns)、7−ジメチルアミノクマリン−4−アセティックアシッド(DMACA)、5−((2−アミノエチル)アミノ)ナフタレン−1−スルホニックアシッド(EDANS)、ナフタレン、アントラセン及びプロトポルフィリン9から選ばれる一種以上を含む発光波長421nmから712nmの有機系蛍光分子である 上記(7)に記載のDNAアプタマー;
(9)前記蛍光標識が量子ドットである上記(7)記載のDNAアプタマー;
(10)5’末端又は3’末端を蛍光標識された上記(1)〜(9)のいずれか1に記載のDNAアプタマーが金属ナノ粒子表面に吸着されているDNAアプタマー;及び
(11)前記金属ナノ粒子に用いられる金属が金、銀、銅、鉄または珪素である上記(10)記載のDNAアプタマー。
That is, the present invention, in one embodiment,
(1) A DNA aptamer having at least one nucleotide sequence selected from the sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 12, and specifically binding to chronic myeloid leukemia cells;
(2) In at least one nucleotide sequence selected from the sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 12, it has a sequence containing 1 to 3 nucleotide substitutions, deletions or additions, and has chronic myeloid leukemia cells. A DNA aptamer characterized in that it specifically binds to;
(3) a DNA aptamer that specifically binds to chronic myeloid leukemia cells,
5′-P 1 -XP 2 -3 ′
Having a nucleotide sequence represented by
Here, X is 1) a nucleotide sequence selected from the sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 12, or 2) 1 to 3 nucleotides in the nucleotide sequence selected from the sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 12 A sequence containing substitutions, deletions or additions,
DNA aptamer according to (1) or (2), wherein P 1 and P 2 are first and second primer recognition sequences introduced for PCR amplification;
(4) The DNA aptamer according to (3) above, wherein P 1 is a first primer recognition sequence represented by SEQ ID NO: 13, and P 2 is a second primer recognition sequence represented by SEQ ID NO: 14;
(5) The DNA aptamer according to any one of (1) to (4), wherein the chronic myeloid cell is a K562 cell;
(6) comprising at least one chemical modification selected from the group consisting of chemical substitution at the sugar chain moiety, chemical substitution at the phosphate ester moiety, and chemical substitution at the nucleobase moiety. The DNA aptamer according to any one of to (5);
(7) The DNA aptamer according to any one of (1) to (6) above, which has a fluorescent label at the 5 ′ end or the 3 ′ end;
(8) The fluorescent label is green fluorescent protein (GFP), fluorescent protein, fluorescein isothiocyanate (FITC), 6-carboxyfluorocein-aminohexyl, fluorescein derivative, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 488 , Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 750, rhodamine, 6-carboxytetramethylrhodamine, TAMRA®, phycoerythrin (PE), phycocyanin (PC), PC5, PC7, Cy dye, Cy3, Cy3.5, Cy5 , Cy5.5, Cy7, TexasRed, allophycocyanin (APC), aminomethylcoumarin acetate (AMCA), Marina Blue, Casca e Blue, Cascade Yellow, Pacific Blue, SPRD, Tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), R110, mC1B, CellTracker dye, CFSE, JC-1, PKH, DCFH-DA, DHR, FDA, Calcein AM, Nitrobenzodia Azole (NBD) group, dimethylaminosulfonylbenzooxadiazole group, acidine (Acd), dansyl (Dns), 7-dimethylaminocoumarin-4-acetic acid (DMACA), 5-((2-aminoethyl) amino ) Having an emission wavelength of 421 nm to 712 nm including at least one selected from naphthalene-1-sulfonic acid (EDANS), naphthalene, anthracene and protoporphyrin 9 DNA aptamers described in (7) is a machine-based fluorescent molecules;
(9) The DNA aptamer according to (7), wherein the fluorescent label is a quantum dot;
(10) a DNA aptamer in which the DNA aptamer according to any one of (1) to (9), which is fluorescently labeled at the 5 ′ end or the 3 ′ end, is adsorbed on the surface of the metal nanoparticle; and (11) the above The DNA aptamer according to the above (10), wherein the metal used for the metal nanoparticles is gold, silver, copper, iron or silicon.

別の態様において、本発明は、上記DNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病細胞の検出に関し、詳細には、
(12)上記(1)〜(11)のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含む、慢性骨髄性白血病細胞の検出用組成物;
(13)上記(1)〜(11)のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含む、慢性骨髄性白血病の検出用キット;
(14)上記(1)〜(11)のいずれか1に記載のDNAアプタマーを用いることを特徴とする、慢性骨髄性白血病の検出方法;
(15)前記DNAアプタマーを慢性骨髄性白血病細胞、血液、血清、血漿、唾液、及び喀痰よりなる群から選択される生体から採取された試料と接触させる工程、及び当該試料とDNAアプタマーとの結合による応答を観測することによって慢性骨髄性白血病の存在を検出する工程を含む、上記(14)に記載の検出方法;
(16)前記応答が、蛍光応答である、上記(15)に記載の検出方法;及び
(17)前記応答が、ラマン散乱応答である上記(15)記載の検出方法
に関する。
In another aspect, the present invention relates to the detection of chronic myeloid leukemia cells with the above DNA aptamer, in particular,
(12) A composition for detecting chronic myeloid leukemia cells, comprising the DNA aptamer according to any one of (1) to (11) above;
(13) A kit for detecting chronic myeloid leukemia, comprising the DNA aptamer according to any one of (1) to (11) above;
(14) A method for detecting chronic myeloid leukemia, comprising using the DNA aptamer according to any one of (1) to (11) above;
(15) A step of bringing the DNA aptamer into contact with a sample collected from a living body selected from the group consisting of chronic myeloid leukemia cells, blood, serum, plasma, saliva, and sputum, and binding of the sample to the DNA aptamer Detecting the presence of chronic myeloid leukemia by observing the response according to (14) above;
(16) The detection method according to (15), wherein the response is a fluorescence response; and (17) The detection method according to (15), wherein the response is a Raman scattering response.

更なる態様において、本発明は、上記DNAアプタマーを医薬組成物及びドラッグデリバリーシステムに用いることに関し、詳細には、
(18)上記(1)〜(11)のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含有する、慢性骨髄性白血病の治療用医薬組成物;
(19)慢性骨髄性白血病の治療用医薬組成物の製造のための上記(1)〜(11)のいずれか1に記載のDNAアプタマーの使用;及び
(20)上記(1)〜(11)のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含有する、慢性骨髄性白血病の治療用ドラッグデリバリーシステム
に関する。
In a further aspect, the present invention relates to the use of the above DNA aptamer in pharmaceutical compositions and drug delivery systems, in particular,
(18) A pharmaceutical composition for treating chronic myeloid leukemia, comprising the DNA aptamer according to any one of (1) to (11) above;
(19) Use of the DNA aptamer according to any one of (1) to (11) above for the manufacture of a pharmaceutical composition for treating chronic myeloid leukemia; and (20) (1) to (11) above. The drug delivery system for treatment of chronic myeloid leukemia containing the DNA aptamer according to any one of the above.

本発明によれば、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合する新規DNAアプタマーを用いることによって、かかる慢性骨髄性白血病細胞の効率的な検出が可能となる。特に、蛍光標識等の検出部位を付与したDNAアプタマーを含むキット等に応用することで、生体から採取した慢性骨髄性白血病細胞を測定対象とする簡便かつハイスループットな検出又はイメージングを行うことができる。また、さらに前記の蛍光標識を施したDNAアプタマーを金属ナノ粒子に固着させた分散液を含むキット等に応用することで、生体から採取した慢性骨髄性白血病細胞や組織を測定対象とする簡便かつハイスループットな検出又はイメージングを行うことができる。そのような慢性骨髄性白血病細胞の検出によって、がんの発症や転移の有無、がんの予後や悪性度の診断が可能となる。   According to the present invention, the use of a novel DNA aptamer that specifically binds to chronic myeloid leukemia cells enables efficient detection of such chronic myeloid leukemia cells. In particular, by applying to a kit containing a DNA aptamer provided with a detection site such as a fluorescent label, it is possible to perform simple and high-throughput detection or imaging using chronic myeloid leukemia cells collected from a living body as a measurement target. . Furthermore, by applying to a kit or the like containing a dispersion in which the DNA aptamer labeled with the fluorescent label is fixed to metal nanoparticles, it is easy and easy to measure chronic myeloid leukemia cells and tissues collected from a living body. High-throughput detection or imaging can be performed. By detecting such chronic myelogenous leukemia cells, it is possible to diagnose the onset of cancer, the presence or absence of metastasis, the prognosis of cancer, and the grade of malignancy.

また、本発明のDNAアプタマーは慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合し得るという性質を有することから、上記DNAアプタマーに抗がん剤等の薬物を結合させて用いることによって、当該薬剤をターゲット部位に確実に作用させることが可能となるため、慢性骨髄性白血病の治療用医薬組成物又はかかる医薬組成物のためのドラッグデリバリーシステムとしても有用性が期待できる。   Further, since the DNA aptamer of the present invention has the property of being able to specifically bind to chronic myeloid leukemia cells, the drug can be obtained by binding a drug such as an anticancer drug to the DNA aptamer. Therefore, it can be expected to be useful as a pharmaceutical composition for treating chronic myeloid leukemia or a drug delivery system for such a pharmaceutical composition.

さらに、本発明のDNAアプタマーにおけるコンセンサス配列は、わずか30塩基程度の比較的短い領域であることから、製造のための手間やコストを抑制すること、及び種々の用途に応じて所望の化学修飾や更なる機能の付加を行うことが容易であるという利点も有する。   Furthermore, since the consensus sequence in the DNA aptamer of the present invention is a relatively short region of only about 30 bases, it is possible to suppress the labor and cost for production, and to perform desired chemical modification or the like depending on various applications. There is also an advantage that it is easy to add a further function.

図1は、磁性粒子を用いた2本鎖DNAの1本鎖化を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the formation of single-stranded double-stranded DNA using magnetic particles. 図2は、配列番号1を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 2 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 1. 図3は、配列番号1を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 3 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 1. 図4は、配列番号2を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 4 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 2. 図5は、配列番号2を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 5 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 2. 図6は、配列番号3を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 6 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 3. 図7は、配列番号3を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 7 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 3. 図8は、配列番号4を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 8 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 4. 図9は、配列番号4を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 9 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 4. 図10は、配列番号5を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 10 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 5. 図11は、配列番号5を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 11 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 5. 図12は、配列番号6を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 12 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 6. 図13は、配列番号6を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 13 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 6. 図14は、配列番号7を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 14 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 7. 図15は、配列番号7を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 15 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 7. 図16は、配列番号8を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 16 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 8. 図17は、配列番号8を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 17 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells with a DNA aptamer having SEQ ID NO: 8. 図18は、配列番号9を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 18 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 9. 図19は、配列番号9を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 19 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 9. 図20は、配列番号10を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 20 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 10. 図21は、配列番号10を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 21 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 10. 図22は、配列番号11を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 22 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by DNA aptamer having SEQ ID NO: 11. 図23は、配列番号11を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 23 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 11. 図24は、配列番号12を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の実像図である。FIG. 24 is a real image of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 12. 図25は、配列番号12を有するDNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病K562細胞の蛍光イメージング図である。FIG. 25 is a fluorescence imaging diagram of chronic myeloid leukemia K562 cells by a DNA aptamer having SEQ ID NO: 12.

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, the scope of the present invention can be appropriately changed and implemented without departing from the spirit of the present invention.

1.DNAアプタマー
本願において「DNAアプタマー」とは、ターゲットとなる分子や物質を特異的に認識できる一本鎖オリゴDNAを意味し、本発明に係るDNAアプタマーは、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合する機能を有する一本鎖オリゴDNAである。典型的な態様において、本発明に係るDNAアプタマーは、以下に示す配列番号1〜24のいずれかで表されるヌクレオチド配列を有する。なお、ヌクレオチド配列は、5’末端から3’末端方向に左から右に記載する。
<配列番号1>
GGGAGACAAGAATAAGCGCACCTAAGCTGTACC
<配列番号2>
TGCGCGTGGGTGGTTTGTCTGTCAGCTTGGGTG
<配列番号3>
TGCGGTGGTGCTATCTGGTGTCAGCTTAGGTC
<配列番号4>
CGCTTCCTGGATATAGTGTTGTCAGCTTAGGTG
<配列番号5>
CGGTGAAGTTGTGTCTTGGTGGCAGCTTAGGTC
<配列番号6>
GGGAGACAAGAATAAGCGCACCTAAGCTGACC
<配列番号7>
TGCGCGTGGGTGGTTTGTCTGTCAGCTTGGTG
<配列番号8>
GGGAGACAAGAATAAGCGCACCCAAGCTGACAGAC
<配列番号9>
GGGAGACAAGAATAAGCGCACCTAAGCTGAAC
<配列番号10>
GTTGACGTGAATATGTTGCGTGTTCAGCTTAGGTG
<配列番号11>
GTAGTGTCCGTTGCCACAAGGTGTCAGCTTAGGTG
<配列番号12>
TGGCGGTGGGTGCCTATCTGGTGTCAGCTTAGGTC
1. DNA aptamer In the present application, “DNA aptamer” means a single-stranded oligo DNA that can specifically recognize a target molecule or substance, and the DNA aptamer according to the present invention is specific for chronic myeloid leukemia cells. It is a single-stranded oligo DNA having a function of binding to. In a typical embodiment, the DNA aptamer according to the present invention has a nucleotide sequence represented by any of SEQ ID NOs: 1 to 24 shown below. The nucleotide sequence is written from left to right in the direction from the 5 ′ end to the 3 ′ end.
<SEQ ID NO: 1>
GGGAGACAAGAATAAGCGCCACCTAAGCTGTACC
<SEQ ID NO: 2>
TGCGCGTGGGTGGTTTGCTCGTCAGCTTGGGGTG
<SEQ ID NO: 3>
TGCGGTGGTGCTATTCTGGTGTCAGCTTAGGGTC
<SEQ ID NO: 4>
CGCTTCCTGGATATAGTGTTGTCAGCCTTAGGGTG
<SEQ ID NO: 5>
CGGTGAAGTTGTGTCTTGGTGGCAGCTTAGGGTC
<SEQ ID NO: 6>
GGGAGACAAGAAATAAGCGCACCTAAGCTGACC
<SEQ ID NO: 7>
TGCGCGTGGGTGGTTTGCTCGTCAGCGTTGTG
<SEQ ID NO: 8>
GGGAGACAAGATAATAAGCGCACCCAAGCTGACAGAC
<SEQ ID NO: 9>
GGGAGACAAGAATAAGCGCCACCTAAGCTGAAC
<SEQ ID NO: 10>
GTTGACGTGAATATGTTGCCGGTTCAGCTTAGGGTG
<SEQ ID NO: 11>
GTAGGTTCCGTTGCCACAAGGTGTCAGCCTTAGGGTG
<SEQ ID NO: 12>
TGGCGGTGGGTGCCCTATCTGGTGTCAGCTTAGGGTC

本発明に係るDNAアプタマーは、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合するという機能を有する限り、上記配列番号1〜12配列における1もしくは複数のヌクレオチドが置換、欠失、又は付加された配列であってもよい。好ましくは、当該置換、欠失、又は付加されるヌクレオチドは、1〜3個であり、より好ましくは1又は2個であり、さらに好ましくは1個である。また、かかるヌクレオチドの置換、欠失、又は付加が存在する場合、本発明に係るDNAアプタマーの配列は、上記配列番号1〜12のそれぞれと90%以上、好ましくは93%以上、さらに好ましくは96%以上の相同性である配列(以下、「相同体」という場合がある。)であることができる。ここで、本明細書で用いる場合、用語「相同性」は、当該技術分野で一般に認められた意味を示す。該用語は、典型的には配列解析プログラムによって(例えば、Karlin及びAltschul,1990,PNAS 87:2264−2268;Karlin及びAltschul,1993,PNAS 90:5873−5877)または目視検査によって調べたとき、参照核酸配列の同一のヌクレオチドにマッチした主題の核酸配列のヌクレオチドの数をいう。   As long as the DNA aptamer according to the present invention has a function of specifically binding to chronic myeloid leukemia cells, one or a plurality of nucleotides in the sequences of SEQ ID NOs: 1 to 12 are substituted, deleted, or added. It may be an array. Preferably, the number of nucleotides to be substituted, deleted or added is 1 to 3, more preferably 1 or 2, and still more preferably 1. When such nucleotide substitution, deletion, or addition is present, the sequence of the DNA aptamer according to the present invention is 90% or more, preferably 93% or more, more preferably 96, with each of the above SEQ ID NOs: 1-12. % Or more homologous sequences (hereinafter sometimes referred to as “homologues”). Here, as used herein, the term “homology” refers to the generally accepted meaning in the art. The term is typically referred to when examined by sequence analysis programs (eg, Karlin and Altschul, 1990, PNAS 87: 2264-2268; Karlin and Altschul, 1993, PNAS 90: 5873-5877) or by visual inspection. The number of nucleotides of the subject nucleic acid sequence that match the same nucleotides of the nucleic acid sequence.

1もしくは複数のヌクレオチドが置換される場合、当該置換はユニバーサル塩基によってなされることができる。用語「ユニバーサル塩基」は、当該技術分野で一般に認められたその意味を示す。すなわち、該用語は、一般的に、標準DNA/RNAの各塩基とほとんど区別なく塩基対を形成し、細胞内酵素によって認識されるヌクレオチド塩基類似体をいう(例えば、Loakesら,1997,J.Mol.Bio.270:426−435)。ユニバーサル塩基の非限定的な例としては、C−フェニル、C−ナフチル及び他の芳香族の誘導体、イノシン、アゾールカルボザミド(carbozamide)、ならびにニトロアゾール誘導体(3−ニトロピロール、4−ニトロインドール、5−ニトロインドール、及び6−ニトロインドールなど)が挙げられる(Loakes,2001,Nucleic Acids Res.29:2437)。   When one or more nucleotides are substituted, the substitution can be made with a universal base. The term “universal base” indicates its commonly accepted meaning in the art. That is, the term generally refers to nucleotide base analogs that form base pairs with each base of standard DNA / RNA almost indistinguishably and are recognized by intracellular enzymes (see, eg, Loakes et al., 1997, J. MoI. Mol.Bio.270: 426-435). Non-limiting examples of universal bases include C-phenyl, C-naphthyl and other aromatic derivatives, inosine, azole carbozamide, and nitroazole derivatives (3-nitropyrrole, 4-nitroindole , 5-nitroindole, and 6-nitroindole) (Loakes, 2001, Nucleic Acids Res. 29: 2437).

また、本発明に係るDNAアプタマーは、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合するという機能を有する限り、その長さに上限はない。しかし、合成の容易さや抗原性の問題等を考慮すると、本実施の形態におけるDNAアプタマーの長さは、上限としては、例えば200塩基以下、好ましくは150塩基以下、より好ましくは100塩基以下である。全塩基の数が少ない場合、化学合成及び大量生産がより容易で、かつ費用面における長所も大きい。また、化学修飾も容易で生体内の安全性も高く、毒性も低くなる。下限としては、上記配列番号1〜12における塩基数以上、すなわち32塩基以上である。DNAアプタマーは1本鎖(ssDNA)であることが好ましいが、ヘアピンループ型の構造をとることにより部分的に2本鎖構造を形成する場合であっても、そのDNAアプタマーの長さは1本鎖の長さとして計算するものとする。   In addition, the DNA aptamer according to the present invention has no upper limit as long as it has a function of specifically binding to chronic myeloid leukemia cells. However, in consideration of easiness of synthesis, antigenicity problems, etc., the upper limit of the length of the DNA aptamer in the present embodiment is, for example, 200 bases or less, preferably 150 bases or less, more preferably 100 bases or less. . When the total number of bases is small, chemical synthesis and mass production are easier, and the cost advantage is great. Moreover, chemical modification is easy, safety in the living body is high, and toxicity is low. As a minimum, it is more than the base number in the said sequence number 1-12, ie, 32 bases or more. The DNA aptamer is preferably single-stranded (ssDNA), but even when a double-stranded structure is partially formed by taking a hairpin loop structure, the length of the DNA aptamer is one. Calculate as the length of the chain.

好ましい実施態様において、本発明に係るDNAアプタマーは、上記配列番号1〜12のいずれかの配列、及びその5’及び3’末端側にそれぞれプライマー認識配列よりなるヌクレオチド配列であることができる。すなわち、この場合、当該DNAアプタマーは、
5’−P−X−P−3’
で表されるヌクレオチド配列を有する。ここで、Xは、配列番号1〜12で示される配列から選択されるヌクレオチド配列、又はそれらの配列において1〜3個のヌクレオチドの置換、欠失、又は付加を含む配列である。P及びPは、PCR増幅のために導入された第1及び第2プライマー認識配列である。好ましくは、Pは、GCC TGT TGT GAG CCT CCT(配列番号13)であり、及びPは、CGC TTA TTC TTG TCT CCC(配列番号14)である。
In a preferred embodiment, the DNA aptamer according to the present invention may be a nucleotide sequence comprising any one of the sequences of SEQ ID NOs: 1 to 12 and a primer recognition sequence on the 5 ′ and 3 ′ terminal sides thereof. That is, in this case, the DNA aptamer is
5′-P 1 -XP 2 -3 ′
It has the nucleotide sequence represented by these. Here, X is a nucleotide sequence selected from the sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 12, or a sequence containing 1 to 3 nucleotide substitutions, deletions or additions in these sequences. P 1 and P 2 are the first and second primer recognition sequence introduced for the PCR amplification. Preferably, P 1 is GCC TGT TGT GAG CCT CCT (SEQ ID NO: 13) and P 2 is CGC TTA TTC TTG TCT CCC (SEQ ID NO: 14).

本発明に係るDNAアプタマーは、生体内における安定性の増大のために、化学修飾されていてもよい。そのような化学修飾の非限定的な例としては、糖鎖部分での化学的置換(例えば、2’−0メチル化)、リン酸エステル部分での化学的置換(例えば、ホスホロチオエート化、アミノ基、低級アルキルアミン基、アセチル基等の化学修飾)、及び塩基部分での化学的置換が挙げられる。
同様に、5’又は3’末端に付加的な塩基を有することもできる。該付加的塩基の長さは通常5塩基以下である。該付加的塩基は、DNAでもRNAでもよいが、DNAを用いるとアプタマーの安定性を向上させることができる場合がある。このような付加的塩基の配列としては、例えばug−3’、uu−3’、tg−3’、tt−3’、ggg−3’、guuu−3’、gttt−3’、ttttt−3’、uuuuu−3’などの配列が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
The DNA aptamer according to the present invention may be chemically modified in order to increase stability in vivo. Non-limiting examples of such chemical modifications include chemical substitution at the sugar chain moiety (eg 2′-0 methylation), chemical substitution at the phosphate ester moiety (eg phosphorothioation, amino group) , Chemical modification of lower alkylamine group, acetyl group, etc.), and chemical substitution at the base moiety.
Similarly, it may have additional bases at the 5 ′ or 3 ′ end. The length of the additional base is usually 5 bases or less. The additional base may be DNA or RNA, but if DNA is used, the stability of the aptamer may be improved in some cases. Examples of such an additional base sequence include ug-3 ′, uu-3 ′, tg-3 ′, tt-3 ′, ggg-3 ′, guuu-3 ′, gttt-3 ′, and tttt-3. Examples of such sequences include, but are not limited to, ', uuuu-3'.

また、本発明に係るDNAアプタマーは、後述の慢性骨髄性白血病細胞の検出方法又は当該検出用キットにおいて用いるために、例えば5’末端又は3’末端に連結した検出標識を有することができる。かかる検出標識としては、蛍光標識が好ましいが、ラマン散乱標識、酵素標識、さらに赤外線標識を用いてもよい。   In addition, the DNA aptamer according to the present invention can have a detection label linked to, for example, the 5 'end or the 3' end for use in the method for detecting chronic myeloid leukemia cells described below or the detection kit. As the detection label, a fluorescent label is preferable, but a Raman scattering label, an enzyme label, and an infrared label may be used.

蛍光標識は、当該技術分野において慣用されている蛍光標識剤を用いることができるが、グリーンフルオレセントプロテイン(GFP)、蛍光たんぱく質、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、6−カルボキシフルオロセイン−アミノヘキシル、フルオレセイン誘導体、Alexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 750、ローダミン、6−カルボキシテトラメチルローダミン、TAMRA(登録商標)、フィコエリスリン(PE)、フィコシアニン(PC)、PC5、PC7、Cy色素、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7、TexasRed、アロフィコシアニン(APC)、アミノメチルクマリンアセテート(AMCA)、Marina Blue、 Cascade Blue、 Cascade Yellow、 Pacific Blue、 SPRD、 テトラメチルローダミンイソチオシアネート(TRITC)、R110、mC1B、CellTracker色素、CFSE、JC−1、PKH、DCFH−DA、DHR、FDA、Calcein AM、ニトロベンゾオキサジアゾール(NBD)基、ジメチルアミノスルホニルベンゾオキサジアゾール基、acridine(Acd)、dansyl(Dns)、7−ジメチルアミノクマリン−4−アセティックアシッド(DMACA)、5−((2−アミノエチル)アミノ)ナフタレン−1−スルホニックアシッド(EDANS)、ナフタレン、アントラセン及びプロトポルフィリン9から選ばれる一種以上を含む発光波長421nmから712nmの有機系蛍光分子が挙げられる。より好ましくは、例えば、6−カルボキシテトラメチルローダミン(TAMRA(商標))、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、6−カルボキシフルオロセイン−アミノヘキシル(FAM)、シアニン系蛍光色素(Cy3、Cy3.5,Cy5,Cy5.5)など市販のオリゴヌクレオチド固相合成サービスで導入できる蛍光団が挙げられる。 As the fluorescent label, a fluorescent labeling agent commonly used in the technical field can be used. However, green fluorescent protein (GFP), fluorescent protein, fluorescein isothiocyanate (FITC), 6-carboxyfluorocein-aminohexyl, Fluorescein derivative, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 750, rhodamine, 6-carboxytetramethylrhodamine, TAMRA®, phycoerythrin (PE), phycocyanin (PC), PC5, PC7, Cy dye, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy7, TexasRed, allophycocyanin (APC), aminomethyl Marine acetate (AMCA), Marina Blue, Cascade Blue, Cascade Yellow, Pacific Blue, SPRD, tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), R110, mC1B, CellTracker dye, CFSE, JC-1, PKH, DCH, DCH, DCH, DCH, DCH FDA, Calcein AM, nitrobenzooxadiazole (NBD) group, dimethylaminosulfonylbenzooxadiazole group, acidine (Acd), dansyl (Dns), 7-dimethylaminocoumarin-4-acetic acid (DMACA), 5 -((2-aminoethyl) amino) naphthalene-1-sulfonic acid (EDANS), naphthalene, anthracene and pro It includes organic fluorescent molecules 712nm from the light-emitting wavelength 421nm containing one or more selected from porphyrin 9. More preferably, for example, 6-carboxytetramethylrhodamine (TAMRA (trademark)), fluorescein isothiocyanate (FITC), 6-carboxyfluorocein-aminohexyl (FAM), cyanine fluorescent dye (Cy3, Cy3.5, Cy5) , Cy5.5) and other fluorophores that can be introduced by a commercially available oligonucleotide solid-phase synthesis service.

さらに、蛍光物質の近傍に該蛍光物質の発する蛍光エネルギーを吸収するクエンチャー(消光物質)がさらに結合されていてもよい。かかる実施態様においては、検出反応の際に蛍光物質とクエンチャーとが分離して蛍光が検出される。酵素標識の例としては、β−ガラクトシダーゼ、β−グルコシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、パーオキシダーゼ、リンゴ酸脱水素酵素等が挙げられる。また、発光基質として、ルミノール、ルミノール誘導体、ルシフェリン、ルシゲニン等を標識剤として用いてもよい。 Furthermore, a quencher (quenching substance) that absorbs fluorescence energy emitted from the fluorescent substance may be further bound in the vicinity of the fluorescent substance. In such an embodiment, the fluorescence is detected by separating the fluorescent substance and the quencher during the detection reaction. Examples of enzyme labels include β-galactosidase, β-glucosidase, alkaline phosphatase, peroxidase, malate dehydrogenase and the like. Further, as a luminescent substrate, luminol, luminol derivatives, luciferin, lucigenin, or the like may be used as a labeling agent.

ラマン散乱標識に関しては、前記の蛍光標識されたアプタマーの例えば5’末端又は3’末端のどちらか一方に金属表面と結合能を有する置換基として特に限定するものではないが、チオール(SH)基、アルキルアミノ基、芳香族アミノ基及びカルボキシル基から選ばれる基を導入し、これを例えば、金ナノ粒子表面に吸着させることにより当該アプタマー吸着金属粒子から発せられる増強ラマン散乱光を検出することで細胞認識を行うものである。この場合、特に限定するものではないが、金属ナノ粒子として、金、銀、鉄、量子ドットなどを用いることができる。   The Raman scattering label is not particularly limited as a substituent having the ability to bind to a metal surface, for example, either the 5 ′ end or the 3 ′ end of the fluorescently labeled aptamer, but a thiol (SH) group. By introducing a group selected from an alkylamino group, an aromatic amino group and a carboxyl group and adsorbing the group to, for example, the gold nanoparticle surface, the enhanced Raman scattering light emitted from the aptamer-adsorbed metal particle is detected. Cell recognition is performed. In this case, although not particularly limited, gold, silver, iron, quantum dots, or the like can be used as the metal nanoparticles.

2.DNAアプタマーの選別
本発明のDNAアプタマーは、当該技術分野において周知のインビトロセレクション法を用いて選別及び取得することができる。そのような手法の好ましい例として、試験管内進化法(Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment:SELEX法)が用いられる。当該SELEX法は、ターゲット物質に結合する核酸リガンド(アプタマー)の選別と、PCR(Polymerase Chain Reaction)による指数関数的な増幅を複数回繰り返すことにより,ターゲット物質に親和性を有する核酸分子(一本鎖DNA、RNA)を得るというものである。また、その改良手法として、例えばGuo,et al.,Int.J.Mol.Sci.,9(4):668,2008に記載されているようなCell−SELEX法を用いることが好ましい。この手法は、ターゲットとして細胞自体を用いることができるため、従来のSELEX法と比較して、細胞表面の膜タンパク質の解析が不要であること、細胞表面に結合し得る複数のアプタマーを同時に選抜できること、及びターゲット細胞に対してより特異的に結合するアプタマーを選抜できるといった利点を有するものである。なお、これら以外にも当該技術分野において周知の方法を用いて本発明のDNAアプタマーを選別及び取得することもできる。
2. Selection of DNA aptamer The DNA aptamer of the present invention can be selected and obtained using in vitro selection methods well known in the art. As a preferable example of such a technique, an in vitro evolution method (System Evolution of Ligands by EXPERIMENTAL ENRICHEMENT: SELEX method) is used. In the SELEX method, nucleic acid ligands (aptamers) that bind to a target substance are selected several times and exponential amplification by PCR (Polymerase Chain Reaction) is repeated a plurality of times to obtain a nucleic acid molecule having affinity for the target substance (one Strand DNA, RNA). As an improved technique, it is preferable to use a Cell-SELEX method as described in, for example, Guo, et al., Int. J. Mol. Sci., 9 (4): 668, 2008. Since this method can use cells themselves as a target, analysis of membrane proteins on the cell surface is unnecessary and multiple aptamers that can bind to the cell surface can be selected simultaneously compared to the conventional SELEX method. And an aptamer that more specifically binds to the target cell can be selected. In addition to these, the DNA aptamer of the present invention can be selected and obtained using a method well known in the art.

上述のとおり、「インビトロセレクション法」は、ランダムなヌクレオチド配列を含む核酸分子のプール(いわゆる、DNAプール)からターゲットとする分子や細胞に対して親和性を持つアプタマー分子を選択し、親和性を持たない分子を排除する方法である。当該選択されたアプタマー分子のみをPCR法等で増幅し、さらに親和性による選択をするというサイクルを繰り返すことにより、強い結合能を持つアプタマー分子を濃縮することができるというものである。   As described above, the “in vitro selection method” selects an aptamer molecule having affinity for a target molecule or cell from a pool of nucleic acid molecules (so-called DNA pool) containing a random nucleotide sequence, and determines the affinity. It is a method of eliminating molecules that do not have. By repeating the cycle of amplifying only the selected aptamer molecule by PCR or the like, and further selecting by affinity, aptamer molecules having strong binding ability can be concentrated.

具体的には、まず、20〜300塩基、好ましくは30〜150、より好ましくは30〜100塩基程度のランダムなヌクレオチド配列(塩基配列)領域を含む1本鎖核酸分子、例えば、オリゴDNAを調製する。オリゴDNAは、PCR増幅を可能にするために、その両端にプライマーとなるべき塩基配列を有するものを用いることが好ましい。プライマー認識配列部分は、PCR増幅後にプライマー部分を制限酵素によって切除し得るように適当な制限酵素サイトを有するようにしてもよい。用いるプライマー認識配列部分の長さは、特に限定されるものではないが、約20〜50、好ましくは20〜30塩基程度である。また、PCR増幅後の1本鎖DNAを電気泳動などで分離可能とするために、5’側末端に、放射標識、蛍光標識などによる標識を行ってもよい。   Specifically, first, a single-stranded nucleic acid molecule containing a random nucleotide sequence (base sequence) region of about 20 to 300 bases, preferably 30 to 150 bases, more preferably about 30 to 100 bases, for example, oligo DNA is prepared. To do. In order to enable PCR amplification, it is preferable to use an oligo DNA having a base sequence to serve as a primer at both ends. The primer recognition sequence portion may have an appropriate restriction enzyme site so that the primer portion can be excised with a restriction enzyme after PCR amplification. The length of the primer recognition sequence portion to be used is not particularly limited, but is about 20 to 50, preferably about 20 to 30 bases. Further, in order to make it possible to separate the single-stranded DNA after PCR amplification by electrophoresis or the like, the 5 ′ end may be labeled with a radiolabel, a fluorescent label, or the like.

次に、上記で得られたランダムなヌクレオチド配列を有する核酸分子(ライブラリープール)と、ターゲット細胞とを適当な濃度比で混合し、適当な条件下でインキュベートする。インキュベート後、混合物を遠心機にかけて、核酸分子−ターゲット細胞複合体と遊離核酸分子とを分離する。分離溶液の上澄み部分を除去し、得られた核酸分子−ターゲット細胞複合体を用いてPCR反応を行うことで細胞結合性核酸配列の増幅を行う。この後、ターゲット細胞と複合体を形成している核酸分子を当該技術分野において周知の手法に従って一本鎖化する。そのような手法としては、例えば、ストレプトアビジン固定化磁性粒子とビオチンとの結合を利用する分離が挙げられる。これにより、増幅した核酸二重鎖のうち細胞結合能を有するssDNAを分離することができ、さらにDNAポリメラーゼなどのPCR反応溶液中に含まれる不要な共存物質を除去することができる。その後、回収されたssDNAをライブラリープールとして用いて同様の操作を行う。   Next, the nucleic acid molecule (library pool) having the random nucleotide sequence obtained above and the target cell are mixed at an appropriate concentration ratio and incubated under an appropriate condition. After incubation, the mixture is centrifuged to separate the nucleic acid molecule-target cell complex and free nucleic acid molecule. The supernatant portion of the separation solution is removed, and a cell-bound nucleic acid sequence is amplified by performing a PCR reaction using the obtained nucleic acid molecule-target cell complex. Thereafter, the nucleic acid molecule forming a complex with the target cell is made into a single strand according to a technique well known in the art. As such a technique, for example, separation utilizing the binding of streptavidin-immobilized magnetic particles and biotin can be mentioned. Thereby, ssDNA having cell binding ability can be separated from the amplified nucleic acid duplex, and unnecessary coexisting substances contained in the PCR reaction solution such as DNA polymerase can be removed. Thereafter, the same operation is performed using the recovered ssDNA as a library pool.

上述の核酸分子とターゲット細胞との混合、ターゲット細胞と結合した核酸分子の分離、PCR増幅、増幅された核酸分子を再びターゲット細胞との結合に使用するまでの一連の操作は数ラウンドを行う。ラウンドを繰り返し行うことにより、より特異的にターゲット細胞と結合する核酸分子を選別することができる。得られた核酸分子は、当該技術分野において周知の手法によりその配列解析を行うことができる。   A series of operations from mixing the above-described nucleic acid molecule and target cell, separation of the nucleic acid molecule bound to the target cell, PCR amplification, and use of the amplified nucleic acid molecule again for binding to the target cell are performed in several rounds. By repeating rounds, nucleic acid molecules that bind to target cells more specifically can be selected. The obtained nucleic acid molecule can be subjected to sequence analysis by a technique well known in the art.

3.がん細胞の検出用組成物、検出方法、及びキット
上述のように、本発明に係るDNAアプタマーは、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合する機能を有することから、当該慢性骨髄性白血病の検出において好適に用いることができ、本発明のDNAアプタマーを含む検出用組成物は、慢性骨髄性白血病に対する腫瘍マーカとしても用いることができる。
3. Sensing composition cancer cells, detection methods, and kits as described above, DNA aptamers according to the present invention has a function of binding specifically to chronic myelogenous leukemia cells, the chronic myelogenous The composition for detection containing the DNA aptamer of the present invention can be preferably used as a tumor marker for chronic myeloid leukemia.

具体的には、本発明のDNAアプタマーを含む検出用組成物を血液、血清、血漿、唾液、及び喀痰よりなる群から選択される生体から採取された試料と接触させ、その後、当該試料とDNAアプタマーとの結合による応答(シグナルの有無)を観測することによって慢性骨髄性白血病細胞の存在を検出する。「生体から採取された試料」は、動物、好ましくはヒトから採取したものであって、最小侵襲で確保可能な試料または分泌体液、in vitro細胞培養液成分試料等であれば、その形態は特に限定されない。また、慢性骨髄性白血病細胞の存在を検出するための「応答」は、蛍光応答もしくはラマン散乱応答であることが好ましく、そのため上記で述べたとおり、蛍光応答においてはDNAアプタマーの5’末端又は3’末端にTAMRA(商標)FITC等の蛍光標識剤を連結させることが好ましい。またラマン散乱応答においてはDNAアプタマーの5’末端又は3’末端にCy3.5(商標)、TAMRA(商標)、FITC等の蛍光標識剤を連結させ、さらに前記のチオール(SH)基、アルキルアミノ基、芳香族アミノ基及びカルボキシル基から選ばれる基を導入し、これを例えば、金ナノ粒子表面に吸着させることが好ましい。   Specifically, the detection composition containing the DNA aptamer of the present invention is brought into contact with a sample collected from a living body selected from the group consisting of blood, serum, plasma, saliva, and sputum, and then the sample and DNA The presence of chronic myeloid leukemia cells is detected by observing the response (with or without signal) due to binding with the aptamer. The “sample collected from a living body” is a sample collected from an animal, preferably a human, and is in the form of a sample that can be secured with minimal invasiveness or a secretory fluid, in vitro cell culture fluid component sample, etc. It is not limited. In addition, the “response” for detecting the presence of chronic myeloid leukemia cells is preferably a fluorescence response or a Raman scattering response. Therefore, as described above, in the fluorescence response, the 5 ′ end of the DNA aptamer or 3 It is preferable to link a fluorescent labeling agent such as TAMRA ™ FITC to the end. In the Raman scattering response, a fluorescent labeling agent such as Cy3.5 (trademark), TAMRA (trademark), FITC or the like is linked to the 5 'end or 3' end of the DNA aptamer, and the thiol (SH) group, alkylamino is further linked. It is preferable to introduce a group selected from a group, an aromatic amino group and a carboxyl group, and to adsorb it on, for example, the gold nanoparticle surface.

また、本発明の慢性骨髄性白血病細胞の検出用組成物は、その簡便性や携帯性を高めるためDNAアプタマーを含むキットとして提供することもできる。当該キットにおいてDNAアプタマーは、通常、適当な濃度となるように溶解された水溶液の態様で、或いは該DNAアプタマーが固相担体上に固定されたDNAアレイの態様で提供されることができる。例えば、DNAアプタマーの末端にビオチンを結合させて複合体を形成し、固相担体の表面にストレプトアビジンを固定化させて、ビオチンとストレプトアビジンの相互作用によってDNAアプタマーを固相担体表面に固定化することができる。当該キットには、必要に応じて他の試薬等を適宜含んでいても良く、例えば、添加剤として、溶解補助剤、pH調節剤、緩衝剤、等張化剤などの添加剤を用いることができ、これらの配合量は当業者に適宜選択可能である。   In addition, the composition for detecting chronic myeloid leukemia cells of the present invention can be provided as a kit containing a DNA aptamer in order to improve its convenience and portability. In the kit, the DNA aptamer can be provided usually in the form of an aqueous solution dissolved at an appropriate concentration, or in the form of a DNA array in which the DNA aptamer is immobilized on a solid phase carrier. For example, biotin is bound to the end of a DNA aptamer to form a complex, streptavidin is immobilized on the surface of the solid support, and the DNA aptamer is immobilized on the solid support by the interaction of biotin and streptavidin. can do. The kit may appropriately contain other reagents as necessary. For example, additives such as a solubilizing agent, a pH adjusting agent, a buffering agent, and a tonicity agent may be used as an additive. These blending amounts can be appropriately selected by those skilled in the art.

4.医薬組成物及びDDS
別の態様において、本発明は、上記DNAアプタマーを含有する、慢性骨髄性白血病の治療用医薬組成物を提供するものである。好ましくは、当該医薬組成物は、DNAアプタマーに加えて、有効量の慢性骨髄性白血病の治療のための医薬化合物(有効成分)、及び医薬上許容される担体を含むことができる。
本発明の医薬組成物中に含まれる有効成分は、慢性骨髄性白血病の治療に有効なものであれば、特に限定されるものではないが、好ましくは抗がん剤である。かかる抗がん剤の例としては、イマチニブ、ニロチニブ、ダサチニブが挙げられる。
4). Pharmaceutical composition and DDS
In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of chronic myelogenous leukemia comprising the above DNA aptamer. Preferably, in addition to the DNA aptamer, the pharmaceutical composition can contain an effective amount of a pharmaceutical compound (active ingredient) for the treatment of chronic myeloid leukemia and a pharmaceutically acceptable carrier.
The active ingredient contained in the pharmaceutical composition of the present invention is not particularly limited as long as it is effective for the treatment of chronic myelogenous leukemia, but is preferably an anticancer agent. Examples of such anticancer agents include imatinib, nilotinib and dasatinib.

分子標的治療薬の標的は1)細胞表面抗原、2)増殖因子・受容体・シグナル伝達系、3)細胞周期、4)アポトーシス、5)テロメア・テロメラーゼ、6)転移・血管新生などに分類される。慢性骨髄性白血病では一般にチロシンキナーゼ阻害薬としてイマチニブ、ニロチニブ、ダサチニブが用いられる。
細胞表面抗原を標的とする分子標的治療薬は抗体であることが多いが、慢性骨髄性白血病では抗体は用いられていない。
Targets of molecular target drugs are classified into 1) cell surface antigen, 2) growth factor / receptor / signal transduction system, 3) cell cycle, 4) apoptosis, 5) telomere / telomerase, 6) metastasis / angiogenesis The In chronic myeloid leukemia, imatinib, nilotinib, and dasatinib are generally used as tyrosine kinase inhibitors.
Molecularly targeted therapeutics that target cell surface antigens are often antibodies, but antibodies are not used in chronic myelogenous leukemia.

本発明の医薬組成物中に含まれる医薬上許容される担体としては、例えば、ショ糖、デンプン等の賦形剤、セルロース、メチルセルロース等の結合剤、デンプン、カルボキシメチルセルロース等の崩壊剤、ステアリン酸マグネシウム、エアロジル等の滑剤、クエン酸、メントール等の芳香剤、安息香酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の保存剤、クエン酸、クエン酸ナトリウム等の安定剤、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン等の懸濁剤、界面活性剤等の分散剤、水、生理食塩水等の希釈剤、ベースワックス等が挙げられるが、それらに限定されるものではない。     Examples of the pharmaceutically acceptable carrier contained in the pharmaceutical composition of the present invention include excipients such as sucrose and starch, binders such as cellulose and methylcellulose, disintegrants such as starch and carboxymethylcellulose, and stearic acid. Lubricants such as magnesium and aerosil, fragrances such as citric acid and menthol, preservatives such as sodium benzoate and sodium bisulfite, stabilizers such as citric acid and sodium citrate, suspending agents such as methylcellulose and polyvinylpyrrolidone, and interfaces Examples include, but are not limited to, dispersants such as active agents, diluents such as water and physiological saline, and base waxes.

本発明の医薬組成物の慢性骨髄性白血病細胞内への導入を促進するために、当該組成物には、さらに核酸導入用試薬を含むこともできる。該核酸導入用試薬としては、アテロコラーゲン、リポソーム、ナノパーティクル、リポフェクチン、リプフェクタミン、DOGS(トランスフェクタム)、DOPE、DOTAP、DDAB、DHDEAB、HDEAB、ポリブレン、或いはポリエチレンイミン等の陽イオン性脂質等を用いることが出来る。   In order to promote introduction of the pharmaceutical composition of the present invention into chronic myeloid leukemia cells, the composition may further contain a nucleic acid introduction reagent. As the reagent for introducing nucleic acid, cationic lipids such as atelocollagen, liposome, nanoparticle, lipofectin, lipfectamine, DOGS (transfectam), DOPE, DOTAP, DDAB, DHDAB, HDAB, polybrene, or polyethyleneimine are used. I can do it.


本発明の医薬組成物は、例えば、哺乳動物(例えば、ヒト、ラット、マウス、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ネコ、イヌ、サル等)に対して投与することができる。

The pharmaceutical composition of the present invention can be administered to, for example, mammals (eg, humans, rats, mice, rabbits, sheep, pigs, cows, cats, dogs, monkeys, etc.).

本発明の医薬組成物は、多様な製剤形態、例えば、カプセル剤、錠剤、液剤等の剤形をとることができ、限定はしないが、より一般的には、液剤化され、注射剤とされるか、または、経口剤とされるか、又は徐放剤とされる。当該注射剤は、当該技術分野における周知の方法より調製することができる。例えば、滅菌水、緩衝液、生理食塩水等の適切な溶媒に溶解した後、フィルター等で濾過して滅菌し、次いで無菌的な容器に充填することにより調製することができる。また、経口剤としては、例えば、錠剤、顆粒剤、細粒剤、散剤、軟又は硬カプセル剤、液剤、乳剤、懸濁剤、シロップ剤等の剤形に製剤化される。徐放剤としては、例えば、錠剤、顆粒剤、細粒剤、散剤、軟又は硬カプセル剤、マイクロカプセル等の剤形に製剤化される。製剤化する場合には、好ましくは、例えば、アルブミン、グロブリン、ゼラチン、マンニトール、グルコース、デキストラン、エチレングリコール等の安定化剤が添加され得る。さらに、本発明の医薬組成物の製剤化においては、例えば、賦形剤、溶解補助剤、酸化防止剤、無痛化剤、等張化剤等の必要な補助添加物を含んでもよい。液状製剤とした場合は、凍結保存又は凍結乾燥等により水分を除去して保存するのが望ましい。凍結乾燥剤は、使用時に注射用蒸留水等を加え、再溶解して使用される。また、徐放剤とした場合、徐放用担体として例えば、可溶性コラーゲン又は可溶性コラーゲン誘導体、ゼラチン等の蛋白質、セラミックス多孔体、ポリアミノ酸、ポリ乳酸、キチン又はキチン誘導体、水膨潤性高分子ゲル等を使用することができる。 The pharmaceutical composition of the present invention can take various dosage forms, for example, capsules, tablets, liquids and the like, but is not limited, but more generally, it is liquefied and made into injections. Or an oral agent or a sustained-release agent. The injection can be prepared by a well-known method in the technical field. For example, it can be prepared by dissolving in an appropriate solvent such as sterilized water, buffer solution, physiological saline, etc., sterilizing by filtration with a filter or the like, and then filling in an aseptic container. Oral preparations are formulated into dosage forms such as tablets, granules, fine granules, powders, soft or hard capsules, solutions, emulsions, suspensions, syrups and the like. As a sustained release agent, it is formulated into dosage forms such as tablets, granules, fine granules, powders, soft or hard capsules, microcapsules and the like. In the case of formulating, a stabilizer such as albumin, globulin, gelatin, mannitol, glucose, dextran, ethylene glycol or the like can be preferably added. Furthermore, in the formulation of the pharmaceutical composition of the present invention, necessary auxiliary additives such as excipients, solubilizers, antioxidants, soothing agents, tonicity agents and the like may be included. In the case of a liquid preparation, it is desirable to store it after removing moisture by freeze storage or freeze drying. The freeze-dried agent is used by re-dissolving it by adding distilled water for injection at the time of use. In the case of a sustained release agent, examples of sustained release carriers include soluble collagen or soluble collagen derivatives, proteins such as gelatin, ceramic porous bodies, polyamino acids, polylactic acid, chitin or chitin derivatives, water-swellable polymer gels, etc. Can be used.

本発明の医薬組成物は、その形態に応じた適切な投与経路により投与され得る。経口的に又は非経口的に投与することが可能であるが、非経口的に投与するのが望ましい。例えば、注射剤の形態にして静脈、動脈、皮下、筋肉内等に投与することができる。また、徐放剤の形態にして生体内、例えば患部、皮下、筋肉内等に埋め込むことにより投与することができる。投与量及び投与回数等は、投与の目的、投与方法、癌の種類、大きさ、投与対象者の状況(性別、年齢、体重など)によって異なるが、基本的には上記有効成分における望ましい投与形態に従う。   The pharmaceutical composition of the present invention can be administered by an appropriate administration route depending on the form. While it is possible to administer orally or parenterally, it is desirable to administer parenterally. For example, it can be administered into a vein, artery, subcutaneous, intramuscular, etc. in the form of an injection. Moreover, it can administer by implanting in the living body, for example, an affected part, subcutaneous, intramuscular, etc. in the form of a sustained release agent. The dose and frequency of administration vary depending on the purpose of administration, administration method, type and size of cancer, and the situation (gender, age, body weight, etc.) of the subject of administration, but basically a desirable dosage form for the above active ingredients Follow.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these.

実施例1:アプタマーの選別
Cell−SELEX法を用いて、ランダムな配列を有するDNAプールから慢性骨髄性白血病細胞であるK562細胞に特異的に結合するアプタマーの選別を行った。当該Cell−SELEX法における各工程は以下のとおりである。
1) DNAプールの調製(DNAアプタマー候補群の溶液調製)
2) ターゲット物質−K562細胞−との混合
3) ターゲット結合性DNAと非結合性DNAの分離
4) ターゲット結合性DNAの複製(ターゲット物質と結合したDNAアプタマーを増幅する工程)
5) ターゲット結合性DNAの精製(増幅したDNAアプタマーを1本鎖DNAに精製する工程)
6) ターゲット結合性核酸のクローンニング(得られたDNAアプタマーの配列解析の前処理)
7) これら1)〜6)の工程を6ラウンド実行
8) ターゲット結合性核酸の配列解析(シーケンサーによるDNAアプタマーのヌクレオチド配列の解析)
より詳細な実験手順は、以下のとおりである。
Example 1 Selection of Aptamers Aptamers that specifically bind to K562 cells, which are chronic myeloid leukemia cells, were selected from a DNA pool having a random sequence using the Cell-SELEX method. Each step in the Cell-SELEX method is as follows.
1) Preparation of DNA pool (solution preparation of DNA aptamer candidate group)
2) Mixing with target substance-K562 cells 3) Separation of target-binding DNA and non-binding DNA 4) Replication of target-binding DNA (step of amplifying DNA aptamer bound to target substance)
5) Purification of target-binding DNA (step of purifying amplified DNA aptamer into single-stranded DNA)
6) Cloning of target-binding nucleic acid (pretreatment for sequence analysis of the obtained DNA aptamer)
7) 6 rounds of steps 1) to 6) are performed 8) Sequence analysis of target-binding nucleic acid (analysis of nucleotide sequence of DNA aptamer by sequencer)
A more detailed experimental procedure is as follows.

DNAプールは、以下の配列を有する全長が70塩基でランダム配列部分(N)が34塩基のオリゴDNAを用いた。
DNA pool:Random34(つくばオリゴ社製)
・配列: 5’-GCC TGT TGT GAG CCT CCT(N34)CGC TTA TTC TTG TCT CCC−3’
・長さ: 70塩基(ランダム配列は中央の34塩基)
・分子量: 21391.3 g/mol
・モル吸光係数: 630475 L/mol・cm
ランダム配列の両側は、後のPCRにおいてプライマーによって認識され、増幅を可能にするための配列である。上記ランダムDNAを細胞培養用培地(和光純薬工業株式会社製:RPM1−1640)バッファーを溶媒として1μMのDNAプールを調製した。
The DNA pool used was an oligo DNA having the following sequence with a total length of 70 bases and a random sequence part (N) of 34 bases.
DNA pool: Random 34 (manufactured by Tsukuba Oligo)
- sequence: 5'-GCC TGT TGT GAG CCT CCT (N 34) CGC TTA TTC TTG TCT CCC-3 '
・ Length: 70 bases (random sequence is the center 34 bases)
・ Molecular weight: 21391.3 g / mol
Molar extinction coefficient: 630475 L / mol · cm
Both sides of the random sequence are sequences that are recognized by primers in later PCR and allow amplification. A 1 μM DNA pool was prepared from the random DNA using a cell culture medium (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: RPM1-1640) buffer as a solvent.

その後、K562細胞を培養シャーレで培養し、細胞数が10〜10個になるまで培養した。培養後培地を除去し、さらに同シャーレにリン酸緩衝生理食塩水(以下、PBSと称する。)を2mL添加して細胞を洗浄した。このシャーレにEDTA含有0.05%トリプシン溶液1mLを添加し、37℃インキュベーターに2分間静置した。細胞がシャーレから剥がれていることを確認した後、PBSを4mL添加し、これを15mL遠沈管にて回収し、200gで3分間遠心処理を行った。その後上澄み液をアスピレータにより除去した。それにPBSを3mL添加し、ピペッティングにより細胞を懸濁させたのち200gで3分間遠心処理を行い、上澄みを除去する洗浄工程を2回行った。培地を330uL中10セルになるように調製した。調製した懸濁液に予め準備しておいた1μMのランダムDNA(DNAプール)溶液370μLを混和し、ボルテックスにより十分に混和させた。 Thereafter, K562 cells were cultured in a culture dish and cultured until the number of cells reached 10 6 to 10 7 . After the culture, the medium was removed, and 2 mL of phosphate buffered saline (hereinafter referred to as PBS) was added to the petri dish to wash the cells. 1 mL of 0.05% trypsin solution containing EDTA was added to the petri dish, and left in a 37 ° C. incubator for 2 minutes. After confirming that the cells were detached from the petri dish, 4 mL of PBS was added, and this was collected in a 15 mL centrifuge tube and centrifuged at 200 g for 3 minutes. Thereafter, the supernatant was removed with an aspirator. PBS (3 mL) was added thereto, the cells were suspended by pipetting, centrifuged at 200 g for 3 minutes, and the washing step for removing the supernatant was performed twice. Were prepared medium to 10 6 cells in 330UL. To the prepared suspension, 370 μL of a 1 μM random DNA (DNA pool) solution prepared in advance was mixed and mixed thoroughly by vortexing.

得られた混合溶液を37℃インキュベーター内に1時間静置した。その後同遠沈管を用いて400gで4分間遠心処理を行い、上澄みを除去した後PBSを500μL添加し400gで4分間遠心処理を行った。この洗浄操作を3回行った。上澄みを除去した後PBS200μLを添加し、95℃で10分間加熱した。13000gで5分間遠心処理を行い、上澄みを回収した。   The obtained mixed solution was allowed to stand in a 37 ° C. incubator for 1 hour. Thereafter, centrifugation was performed at 400 g for 4 minutes using the same centrifuge tube. After removing the supernatant, 500 μL of PBS was added and centrifuged at 400 g for 4 minutes. This washing operation was performed three times. After removing the supernatant, 200 μL of PBS was added and heated at 95 ° C. for 10 minutes. Centrifugation was performed at 13000 g for 5 minutes, and the supernatant was collected.

分離したK562細胞結合性のDNAをPCRにより増幅した。装置は、Thermal Cycler(TAKARA−TP600)を用いた。プライマーは、上記ランダムDNAの共通配列に対応する18塩基のプライマーを用いた(つくばオリゴ社製)。当該プライマーの5’末端側には、後述のように1本鎖DNAの分離を可能にするためビオチン修飾を施してある。
精製したDNAにストレプトアビジンを加えて磁性粒子に吸着させ、磁石により磁性粒子を回収したのち上澄みを除去、その後アルカリバッファー変性により上澄み中に磁性粒子と結合していない1本鎖DNAを回収した(図1)。その後アルカリバッファーをPBSバッファーに置換することで、磁性粒子と結合した目的物である1本鎖DNAを回収した。これを1ラウンドとし、この操作を6回行った。
6ラウンド後、ビオチン非修飾の18塩基プライマーを用いてPCR増幅を行い、PCR産物をシークエンサー解析した。
The separated K562 cell binding DNA was amplified by PCR. The apparatus used was a Thermal Cycler (TAKARA-TP600). As the primer, an 18-base primer corresponding to the common sequence of the random DNA was used (manufactured by Tsukuba Oligo). On the 5 ′ end side of the primer, biotin modification is applied to enable separation of single-stranded DNA as described later.
Streptavidin is added to the purified DNA and adsorbed on the magnetic particles. After collecting the magnetic particles with a magnet, the supernatant is removed, and then single-stranded DNA not bound to the magnetic particles is recovered in the supernatant by denaturation with alkaline buffer ( FIG. 1). Thereafter, the alkaline buffer was replaced with a PBS buffer, and the single-stranded DNA, which was the target compound bound to the magnetic particles, was recovered. This was one round and this operation was performed 6 times.
Six rounds later, PCR amplification was performed using an 18-base primer not modified with biotin, and the PCR product was subjected to sequencer analysis.

実施例2:蛍光標識DNAアプタマーによる慢性骨髄性白血病細胞の染色
K562細胞を培養シャーレで培養し、細胞数が10〜10になるまで培養する。これにシークエンサー解析により見出されたK562細胞に対して親和性のあるヌクレオチド配列からなるDNAアプタマーの5‘末端をTAMRA(商標)で修飾し、このDNAを超純水により100μMに調製したアプタマー溶液を20μLとり、1mL培養液を有する培養シャーレに分散させながら添加した。これを37℃1時間インキュベーターに静置した。その後、PBSで細胞を3回洗浄した後、さらにPBSを2mL添加した状態でオリンパス製の倒立型蛍光顕微鏡IX71により観察した。配列番号1〜24を有するDNAアプタマーによる結果を、それぞれ図2から図25に示す。これらの蛍光標識DNAアプタマーがK562細胞に特異的に結合し、それによってK562細胞に対する良好な蛍光イメージング画像が得られることが明らかとなった。
Example 2: Staining of chronic myelogenous leukemia cells with fluorescently labeled DNA aptamer K562 cells are cultured in a culture dish and cultured until the number of cells reaches 10 6 to 10 7 . An aptamer solution in which the 5 ′ end of a DNA aptamer consisting of a nucleotide sequence having affinity for K562 cells found by sequencer analysis was modified with TAMRA ™, and the DNA was adjusted to 100 μM with ultrapure water. Was added while being dispersed in a culture dish having a 1 mL culture solution. This was left still in an incubator at 37 ° C. for 1 hour. Thereafter, the cells were washed three times with PBS, and further observed with an inverted fluorescence microscope IX71 manufactured by Olympus with 2 mL of PBS added. The results with the DNA aptamers having SEQ ID NOs: 1 to 24 are shown in FIGS. 2 to 25, respectively. It was revealed that these fluorescently labeled DNA aptamers specifically bind to K562 cells, thereby obtaining good fluorescence imaging images for K562 cells.

本発明のアプタマーは、慢性骨髄性白血病の検出に有用である。また、慢性骨髄性白血病の治療用医薬組成物又はかかる医薬組成物のためのドラッグデリバリーシステムとしても有用性が期待できる。 The aptamer of the present invention is useful for detecting chronic myeloid leukemia. Further, it can be expected to be useful as a pharmaceutical composition for treating chronic myelogenous leukemia or a drug delivery system for such a pharmaceutical composition.

Claims (20)

配列番号1〜12で示される配列から選択される少なくとも1つのヌクレオチド配列を有し、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合することを特徴とするDNAアプタマー。 A DNA aptamer having at least one nucleotide sequence selected from the sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 12 and specifically binding to chronic myeloid leukemia cells. 配列番号1〜12で示される配列から選択される少なくとも1つのヌクレオチド配列において、1〜3個のヌクレオチドの置換、欠失、又は付加を含む配列を有し、慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合することを特徴とするDNAアプタマー。 At least one nucleotide sequence selected from the sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 12, having a sequence containing 1 to 3 nucleotide substitutions, deletions or additions, and specific for chronic myeloid leukemia cells DNA aptamer characterized by binding to the target. 慢性骨髄性白血病細胞に対して特異的に結合するDNAアプタマーであって、
5’−P−X−P−3’
で表されるヌクレオチド配列を有し、ここで、
Xは、1)配列番号1〜12で示される配列から選択されるヌクレオチド配列、又は2)配列番号1〜12で示される配列から選択されるヌクレオチド配列において1〜3個のヌクレオチドの置換、欠失、又は付加を含む配列であり、
及びPは、PCR増幅のために導入された第1及び第2プライマー認識配列である
該DNAアプタマー。
A DNA aptamer that specifically binds to chronic myeloid leukemia cells,
5′-P 1 -XP 2 -3 ′
Having a nucleotide sequence represented by:
X is 1) a nucleotide sequence selected from the sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 12, or 2) substitution of 1 to 3 nucleotides in the nucleotide sequence selected from the sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 12 A sequence containing a loss or addition,
P 1 and P 2 are DNA aptamers that are first and second primer recognition sequences introduced for PCR amplification.
は、配列番号13で示される第1プライマー認識配列であり、及び
は、配列番号14で示される第2プライマー認識配列である、請求項3に記載のDNAアプタマー。
P 1 is a first primer recognition sequence shown in SEQ ID NO: 13, and P 2 is a second primer recognition sequence shown in SEQ ID NO: 14, DNA aptamer according to claim 3.
前記慢性骨髄性細胞が、K562細胞である、請求項1〜4のいずれか1に記載のDNAアプタマー。 The DNA aptamer according to any one of claims 1 to 4, wherein the chronic myeloid cell is a K562 cell. 糖鎖部分での化学的置換、リン酸エステル部分での化学的置換及び核酸塩基部分での化学的置換から成る群より選択される、少なくとも1つの化学修飾を含む、請求項1〜4のいずれか1に記載のDNAアプタマー。 5. The method according to claim 1, comprising at least one chemical modification selected from the group consisting of chemical substitution at the sugar chain moiety, chemical substitution at the phosphate ester moiety and chemical substitution at the nucleobase moiety. Or a DNA aptamer according to claim 1. 5’末端又は3’末端に蛍光標識を有する、請求項1〜5のいずれか1に記載のDNAアプタマー。 The DNA aptamer according to any one of claims 1 to 5, which has a fluorescent label at the 5 'end or 3' end. 前記蛍光標識が、グリーンフルオレセントプロテイン(GFP)、蛍光たんぱく質、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、6−カルボキシフルオロセイン−アミノヘキシル、フルオレセイン誘導体、Alexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 750、ローダミン、6−カルボキシテトラメチルローダミン、TAMRA(登録商標)、フィコエリスリン(PE)、フィコシアニン(PC)、PC5、PC7、Cy色素、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7、TexasRed、アロフィコシアニン(APC)、アミノメチルクマリンアセテート(AMCA)、Marina Blue、 Cascade Blue、 Cascade Yellow、 Pacific Blue、 SPRD、 テトラメチルローダミンイソチオシアネート(TRITC)、R110、mC1B、CellTracker色素、CFSE、JC−1、PKH、DCFH−DA、DHR、FDA、Calcein AM、ニトロベンゾオキサジアゾール(NBD)基、ジメチルアミノスルホニルベンゾオキサジアゾール基、acridine(Acd)、dansyl(Dns)、7−ジメチルアミノクマリン−4−アセティックアシッド(DMACA)、5−((2−アミノエチル)アミノ)ナフタレン−1−スルホニックアシッド(EDANS)、ナフタレン、アントラセン及びプロトポルフィリン9から選ばれる一種以上を含む発光波長421nmから712nmの有機系蛍光分子である、請求項7に記載のDNAアプタマー。 The fluorescent label is green fluorescent protein (GFP), fluorescent protein, fluorescein isothiocyanate (FITC), 6-carboxyfluorocein-aminohexyl, fluorescein derivative, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor. 647, Alexa Fluor 750, rhodamine, 6-carboxytetramethylrhodamine, TAMRA (registered trademark), phycoerythrin (PE), phycocyanin (PC), PC5, PC7, Cy dye, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5. 5, Cy7, Texas Red, allophycocyanin (APC), aminomethylcoumarin acetate (AMCA), Marina Blue, Casc de Blue, Cascade Yellow, Pacific Blue, SPRD, Tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), R110, mC1B, CellTracker dye, CFSE, JC-1, PKH, DCFH-DA, DHR, FDA, Calcein AM, Nitrobenzodia Azole (NBD) group, dimethylaminosulfonylbenzooxadiazole group, acidine (Acd), dansyl (Dns), 7-dimethylaminocoumarin-4-acetic acid (DMACA), 5-((2-aminoethyl) amino ) Emission wavelength including one or more selected from naphthalene-1-sulfonic acid (EDANS), naphthalene, anthracene and protoporphyrin 9 to 421 nm to 7 An organic fluorescent molecules 2 nm, DNA aptamer according to claim 7. 前記蛍光標識が量子ドットである請求項7記載のDNAアプタマー。 The DNA aptamer according to claim 7, wherein the fluorescent label is a quantum dot. 5’末端又は3’末端を蛍光標識された請求項1〜9のいずれか1に記載のDNAアプタマーが金属ナノ粒子表面に吸着されているDNAアプタマー。 A DNA aptamer in which the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 9, wherein the 5 'end or the 3' end is fluorescently labeled, is adsorbed on the surface of the metal nanoparticle. 前記金属ナノ粒子に用いられる金属が金、銀、銅、鉄または珪素である請求項10記載のDNAアプタマー。 The DNA aptamer according to claim 10, wherein the metal used for the metal nanoparticles is gold, silver, copper, iron or silicon. 請求項1〜11のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含む、慢性骨髄性白血病細胞の検出用組成物。 A composition for detecting chronic myeloid leukemia cells, comprising the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 11. 請求項1〜11のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含む、慢性骨髄性白血病細胞の検出用キット。 A kit for detecting chronic myeloid leukemia cells, comprising the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 11. 請求項1〜11のいずれか1に記載のDNAアプタマーを用いることを特徴とする、慢性骨髄性白血病の検出方法。 A method for detecting chronic myeloid leukemia, comprising using the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 11. 前記DNAアプタマーを血液、血清、血漿、唾液、及び喀痰よりなる群から選択される生体から採取された試料と接触させる工程、及び当該試料とDNAアプタマーとの結合による応答を観測することによって慢性骨髄性白血病細胞の存在を検出する工程を含む、請求項14に記載の検出方法。 By contacting the DNA aptamer with a sample collected from a living body selected from the group consisting of blood, serum, plasma, saliva, and sputum, and by observing a response due to the binding between the sample and the DNA aptamer, chronic bone marrow The detection method of Claim 14 including the process of detecting presence of a sex leukemia cell. 前記応答が、蛍光応答である、請求項15に記載の検出方法。 The detection method according to claim 15, wherein the response is a fluorescence response. 前記応答が、ラマン散乱応答である、請求項16に記載の検出方法。 The detection method according to claim 16, wherein the response is a Raman scattering response. 請求項1〜11のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含有する、慢性骨髄性白血病治療薬組成物 A therapeutic composition for chronic myeloid leukemia, comprising the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 11. 慢性骨髄性白血病の治療用医薬組成物の製造のための請求項1〜11のいずれか1に記載のDNAアプタマーの使用。 Use of the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 11 for the manufacture of a pharmaceutical composition for the treatment of chronic myeloid leukemia. 請求項1〜11のいずれか1に記載のDNAアプタマーを含有する、慢性骨髄性白血病の治療用ドラッグデリバリーシステム。
A drug delivery system for treating chronic myeloid leukemia, comprising the DNA aptamer according to any one of claims 1 to 11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115820650A (en) * 2022-11-11 2023-03-21 湖南大学 Aptamer capable of specifically recognizing and combining integrin alpha 4 and application thereof

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