JP2017512502A - 新規の二重らせんオリゴrnaおよびこれを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、新規の二重らせんオリゴRNAおよびこれを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物に関する。本発明は、新規のsiRNA、これを含む高効率の二重らせんオリゴRNA構造体、および前記二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子に関し、前記二重らせんオリゴRNA構造体は、細胞内に効率よく送達されるようにするために、二本鎖RNA(siRNA)の両末端に親水性物質および疎水性物質を単純共有結合またはリンカー媒介(linker‐mediated)共有結合を用いて接合された形態の構造を有し、水溶液で前記二重らせんオリゴRNA構造体の疎水性相互作用によってナノ粒子形態に転換されることができる。前記二重らせんオリゴRNA構造体に含まれたsiRNAは線維症または呼吸器疾患関連遺伝子、特に、アンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAであることが好ましい。また、本発明は、siRNA、これを含む高効率の二重らせんオリゴRNA構造体、および前記二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子を有効成分として含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物に関する。また、本発明は、線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を線維症または呼吸器疾患の予防または治療を必要とする個体に投与するステップを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療方法に関する。

Description

本発明は、新規の二重らせんオリゴRNA、好ましくは、siRNA、これを含む高効率の二重らせんオリゴRNA構造体、および前記高効率の二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子に関し、より具体的には、細胞内に効率よく送達されるようにするために、二重らせんRNA(siRNA)の両末端に親水性物質および疎水性物質を単純共有結合またはリンカー媒介(linker‐mediated)共有結合を用いて接合された形態の構造を有し、水溶液で前記二重らせんオリゴRNA構造体の疎水性相互作用によってナノ粒子形態に転換できるsiRNA、これを含む高効率の二重らせんオリゴRNA構造体、および前記高効率の二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子に関し、好ましくは、siRNAが呼吸器疾患関連遺伝子であるアンフィレグリン(amphiregulin)またはストラティフィン(stratifin)に特異的なことを特徴とする。
また、本発明は、新規のsiRNA、これを含む高効率の二重らせんオリゴRNA構造体、または前記高効率の二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子を有効成分として含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物に関する。
遺伝子の発現を抑制する技術は、疾病の治療のための治療剤の開発および標的検証において重要なツールである。標的遺伝子の発現を抑制する従来の技術としては、標的遺伝子に対する導入遺伝子を導入する技術が開示されているが、プローモータを基準として逆方向(antisense)に導入遺伝子を導入する方法(Sheehy et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,85:8805‐8808,1988;Smith et al.,Nature,334:724‐726、1988)とプローモータを基準として順方向(sense)に導入遺伝子を導入する方法(Napoli et al.,Plant Cell,2:279‐289,1990;van der Krol et al.,Plant Cell,2:291‐299、1990;米国特許第5,034,323号;米国特許第5,231,020号と、米国特許第5,283,184号)である。
一方、最近、20〜25の塩基対を有する二本鎖RNA断片の蓄積により転写後、遺伝子の抑制またはRNA干渉(RNAi)現象が起こり、前記二本鎖RNAは、RNA鋳型から合成されるという事実が報告されている。前記二本鎖RNA断片は、「小さい干渉RNA(small interfering RNA、以下siRNAとする)」と名づけられた。以降、哺乳類を含む様々な生命体において、siRNAは、遺伝子の発現を抑制する重要な要素であるという事実が明らかになっている(Fire et al.,Nature,391:806‐811、1998;Timmons&Fire,Nature,395:854,1998;Kennerdell&Carthew,Cell,95:1017‐1026,1998;Elbashir et al.,Nature,411:494‐497,2001;WO99/32619)。また、二本鎖siRNAは、細胞内でRISC(RNA‐induced silencing complex)タンパク質複合体によって一本鎖RNAに転換し、以降、標的mRNAと結合してmRNAを不活性化させると知られている(Novina&Sharp,Nature,430:161‐164,2004)。上述のように、siRNAを用いた遺伝子の発現抑制技術は、標的細胞で標的遺伝子の発現を抑制し、これによる変化を観察するものであり、標的細胞での標的遺伝子の機能を究明する研究に有用に使用される。特に、感染性ウイルスまたは癌細胞などで標的遺伝子の機能を抑制することは、当該疾病の治療方法の開発に有用に活用されることができると予測される。生体外(in vitro)での研究および実験動物を用いた生体内(in vivo)研究を行った結果、siRNAによる標的遺伝子の発現抑制が可能であると報告されている。一例として、国際特許公開公報WO03/070969号には、siRNAを用いて癌細胞でBcl2タンパク質の発現を抑制することにより、癌細胞を治療する方法が開示されており、WO04/009769号には、siRNAを用いて血管新生を誘発するVEGFタンパク質の発現を抑制することにより、癌細胞を治療する方法が開示されている。
また、siRNAの作用機序は、標的mRNAと相補的に結合して配列特異的に標的遺伝子の発現を調節することから、既存の抗体ベースの医薬品や化学物質(small molecule drug)に比べて適用可能な対象が著しく拡大できるという利点を有する(Progress Towards in vivo Use of siRNAs.MOLECULAR THERAPY.2006 13(4):664‐670)。
siRNAの優れた効果および様々な使用範囲にもかかわらず、siRNAが治療剤として開発されるためには、体内でのsiRNAの安定性(stability)の改善と細胞送達効率の改善によりsiRNAが標的細胞に効果的に送達されなければならない(Harnessing in vivo siRNA delivery for drug discovery and therapeutic development.Drug Discov Today.2006 Jan;11(1‐2):67‐73)。
前記体内安定性の向上およびsiRNAの非特異的な細胞免疫反応(innate immune stimulation)問題を解決するために、siRNAの一部のヌクレオチドまたは骨格(backbone)を核酸分解酵素抵抗性を有するように修飾(modification)するか、ウイルスベクター(viral vector)、リポソームまたはナノ粒子(nanoparticle)などの担体の利用などに関する研究が活発に試みられている。
アデノウイルスやレトロウイルスなどのウイルスベクターを用いた送達システムは、トランスフェクション効率(transfection efficiency)が高いが、免疫原性(immunogenicity)および発癌性(oncogenicity)が高い。一方、ナノ粒子を含む非ウイルス性(non‐viral)送達システムは、ウイルス性送達システムに比べて細胞送達効率は低いが、生体内(in vivo)での安全性が高く、標的特異的に送達が可能であり、内包されているRNAiオリゴヌクレオチドの細胞または組織への取り込み(uptake)および内在化(Internalization)などの改善した送達効果が高いだけでなく、細胞毒性および免疫応答(immune stimulation)がほとんどないという利点を有しており、現在、ウイルス性送達システムに比べて有力な送達方法として評価されている(Nonviral delivery of synthetic siRNAs in vivo.J Clin Invest.2007 December3;117(12):3623‐632)。
前記非ウイルス性送達システムのうち、ナノ担体(nanocarrier)を用いる方法は、リポソーム、カチオン高分子複合体などの様々な高分子を使用することでナノ粒子を形成し、siRNAをかかるナノ粒子(nanoparticle)、すなわちナノ担体(nanocarrier)に担持して細胞に送達する形態を有する。ナノ担体を用いる方法では、ナノ担体としては高分子ナノ粒子(polymeric nanoparticle)、高分子ミセル(polymer micelle)、リポプレックス(lipoplex)などがナノ担体として主に用いられている。このうち、リポプレックスは、カチオン脂質からなり、細胞のエンドソーム(endosome)のアニオン脂質と相互作用してエンドソームを脱安定化させて、細胞内に送達する役割をする。
また、siRNAパッセンジャー(passenger;センス(sense))鎖の末端部位に化学物質などを連結して増進した薬動態学(pharmacokinetics)的特徴を有するようにし、生体内(in vivo)で高い効率を誘導することができることが知られている(Nature 11;432(7014):173‐8,2004)。この際、siRNAセンス(sense;パッセンジャー(passenger))またはアンチセンス(antisence;ガイド(guide))鎖の末端に結合した化学物質の性質に応じてsiRNAの安定性が異なる。例えば、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG)のような高分子化合物が接合した形態のsiRNAは、カチオン性物質が存在する条件でsiRNAのアニオン性リン酸基と相互作用して複合体を形成することにより、改善したsiRNA安定性を有する担体となる(J Control Release129(2):107‐16,2008)。特に、高分子複合体からなるミセル(micelle)は、薬物送達担体として用いられる他のシステムである、微小球体(microsphere)またはナノ粒子(nanoparticle)などに比べてその粒径が極めて小さく、且つ分布が非常に一定しており、自発的に形成される構造であることから、製剤の品質の管理および再現性の確保が容易であるという利点がある。
また、siRNAの細胞内送達効率性を向上させるために、siRNAに生体適合性高分子である親水性物質(例えば、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG))を単純共有結合またはリンカー媒介(linker‐mediated)共有結合で接合したsiRNA接合体により、siRNAの安定性の確保および効率的な細胞膜透過性のための技術が開発された(韓国登録特許第883471号)。しかし、siRNAの化学的修飾およびポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG)を接合すること(PEGYlation)だけでは、生体内での低い安定性と標的臓器への送達がスムーズでないという欠点は依然として存在する。かかる欠点を解決するために、オリゴヌクレオチド、特に、siRNAのような二重らせんオリゴRNAに親水性および疎水性物質が結合した二重らせんオリゴRNA構造体が開発されているが、前記構造体は、疎水性物質の疎水性相互作用によってSAMiRNATM(Self Assembled Micelle InhibitoryRNA)と名づけられた自己組織化ナノ粒子を形成するが(韓国登録特許第1224828号参照)、SAMiRNATM技術は、既存の送達技術に比べて非常に粒径が小さく、且つ均一な(homogenous)ナノ粒子を取得することができるという利点を有する。
喘息とともに代表的な肺疾患の一つである慢性閉塞性肺疾患(Chronic Obstructive Pulmonary Disease、以下、「COPD」とする)は、非可逆的な気道の閉塞を伴う点において喘息とは異なり、繰り返される感染、有害な粒子やガスの吸入や喫煙によって発生する肺の非正常的な炎症反応と、これと伴い完全に可逆的でなく、徐々に進む気流制限を示す呼吸器疾患である(Am J Respir Crit Care Med,163:1256‐1276,2001)。世界的にCOPDの深刻性が強調されているが、これは、COPDが1990年の全死亡疾患の6位であったが、2020年には3位になると予測され、10大疾患のうち唯一その発病率が増加する重要な疾患である。また、疾患による障害の原因としては4位になると予測されるため、COPDによる社会的、経済的疾病負担が急激に増加すると予想される(Lancet,349:1498‐1504,1997)。慢性閉塞性肺疾患は、気道および肺実質炎症による細気管支および肺実質の病理学的変化によって発生する病気であり、閉塞性細気管支炎および肺気腫(肺実質破壊)を特徴とする。慢性閉塞性肺疾患の種類には、慢性閉塞性気管支炎(Chronic obstructive bronchitis)、慢性細気管支炎(Chronic bronchiolitis)および肺気腫(Emphysema)がある。慢性閉塞性肺疾患の場合、好中球の数が増加して、GM‐CSF、TNF‐α、IL‐8、MIP‐2のようなサイトカインが分泌される。気道に炎症が生じ、筋肉壁が厚くなり、粘液分泌が増加して気管支閉塞が起こる。気管支が閉塞されると、肺胞は拡張し、損傷して、酸素と二酸化炭素の交換能力が損傷を受けることになり、呼吸不全の発生が高くなる。すでに韓国内の45歳以上の成人の8%が慢性閉塞性肺疾患の患者であるにもかかわらず肺癌にのみ関心が偏っており、慢性閉塞性肺疾患を治療する従来の方法は、抗炎症作用を有する治療剤や気管支拡張の効果を有する治療剤を用いる程度であって、遺伝子治療剤による本質的な慢性閉塞性肺疾患の予防および治療は十分でない。前記抗炎症作用を有する代表的な治療剤は、グルココルチコイド(glucocorticoid)、ロイコトリエンモディファイア(leukotriene modifiers)、テオフィリン(theophylline)などがある。しかし、前記グルココルチコイド(glucocorticoid)は、効果の面では強いが薬物副作用が問題となり、吸入療法を行っており、治療効果も選択的に作用せず、すべての免疫反応と抗炎症反応を抑制することから、場合に応じて必要な免疫反応まで抑制する問題点がある。前記ロイコトリエンモディファイア(leukotriene modifiers)は、副作用は少ないが、効果の面で限界があり、単独で使用する際に喘息を調節することができない。したがって、ほとんど補助的に使用しているという問題点がある。前記テオフィリン(theophylline)は、効果の面でも優れておらず、副作用の恐れがあるという問題点がある。したがって、慢性閉塞性肺疾患を予防し治療することができる効果に優れ、副作用が少ない新たな治療剤に対する需要が切実な状況である。
一方、線維症(Fibrosis)の一種である特発性肺線維症(Idiopathic Pulmonary Fibrosis、以下、「IPF」とする)は、嚢(肺胞)壁に慢性炎症細胞が侵透して肺を硬化する様々な変化が発生して肺組織のはげしい構造的変化を引き起こし、次第に肺機能が低下し、結局には死亡に至る疾患であり、現在は効果的な治療方法がなく、ほとんどの場合、症状が現れて診断を受けると、生存期間中央値が3〜5年程度にしかならない非常に予後の悪い疾病である。発生頻度は、外国の場合、人口10万名当たり約3〜5名程度と報告されており、ほとんど50代後に発病率が高く、男性が女性より2倍ほど発生率が高いと知られている。
IPFの発病原因は、依然として明確に究明されていないが、喫煙者で頻度が高く、抗うつ剤、胃食道逆流による慢性的肺吸入、金属粉塵、木材粉塵、または溶媒剤吸入などがIPFの発生と関連する危険因子として報告されているが、ほとんどの患者からは、確実な因果関係のある因子を見つけることができない。
IPFは、治療しなかった場合に悪化し続け、患者の約50%以上が3〜5年内に死亡すると知られており、また、一旦病気が進み線維化によって完全に固化した後にはどのような治療を行っても好転しないため、早期に治療する場合に効果がある可能性が高いと予測している。現在、使用されている治療剤としては、ステロイド(steroid)とアザチオプリン(azathioprine)、またはシクロホスファミド(cyclophosphamide)の併合療法を使用する方法が知られているが、特別な効果を奏すると見ることは難しく、様々な線維化抑制剤が動物実験および小規模の患者で試みられたが、明らかな効果が立証されていない状態である。特に、末期のIPF患者では肺移植以外には他の効果的な治療方法がない。したがって、より効率的なIPFの治療剤開発が切実な状況である。
線維症(Fibrosis)は、ある理由によって組織や臓器が結合組織の過剰線維化によって堅く固化する病症の通称であるが、線維化が生じるすべての過程は、部位を問わず傷が治る過程と同一の経路で行われる。線維化の症状は、現在、完治の方法がほとんどなく、治療方法は開発および研究しているところである。効果的な線維化治療剤は、代表的な線維症である肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)、肺線維症(pulmonary fibrosis)だけでなく、線維症が伴われる様々な疾病に適用が可能である。したがって、効率的な線維症の治療剤の開発が切実な状況である。
一方、アンフィレグリンは、上皮成長因子受容体に結合して上皮成長因子受容体経路(EGFR pathway)を活性化させ、細胞増殖に関係するという事実が知られており、アンフィレグリン特異的siRNAによってアンフィレグリンの発現を阻害することができ、これは、特定タイプの乳癌で治療効果を示すと開示されている(Cancer Res.2008;68:225‐2265)。また、アンフィレグリンに対するshRNAを用いて炎症性乳癌での細胞浸透を抑制することができ(J Cell Physiol.2011 226(10):2691‐2701)、アンフィレグリン特異的shRNAを用いてアンフィレグリンの発現を抑制すると、タバコの煙に露出したマウスでの肺動脈再形成(pulmonary artery remodeling)が抑制されるという事実が報告されている。気道平滑筋(airway smooth muscle;ASM)過形成(hyperplasia)と血管新生にアンフィレグリンが関連しており、特に、喘息患者の気道再形成(airway remodeling)を促進することと、急性喘息による組織再形成で過多分泌される表皮細胞成長因子(EGF)とアンフィレグリンが関係することが報告されている。
また、ストラティフィン(14‐3‐3 sigma proteinまたはSFN)は、cell cycle、細胞自然死(apoptosis)、シグナル伝達機構調節、細胞的輸送過程(cellular trafficking)、細胞増殖および分化、細胞生存(cell survival)などの様々な細胞内機能に関係するという事実が知られており(Mol Cell Biochem;2007 305:255‐64)、ストラティフィン特異的siRNAを用いてTGF‐beta1‐媒介成長阻害に関係すると開示されている(Mol.Cell,2010;.2;305‐309)。また、喘息での気道再形成(Airway remodeling)は、コラーゲンの生成および分解を調節する因子が関係しており、特に、MMP(metalloproteinase‐1)がコラーゲンの分解に重要な機能をするという点およびMMP‐1の気道での発現を調節する重要な因子の一つがスタラティピンであるという点が報告されている。
上述のようにアンフィレグリンとストラティフィンの呼吸器疾患および線維症、特に、COPDおよび特発性肺線維症の治療剤の標的としての可能性が提示されている状況であるが、アンフィレグリンとストラティフィンに対するsiRNA治療剤およびその送達技術に関する技術開発は依然として十分でない状況であり、特異的且つ高効率にアンフィレグリンとストラティフィンの発現を阻害できるsiRNA治療剤およびその送達技術に関する市場の需要は非常に高い状況である。
本発明の目的は、特定の遺伝子に特異的で、且つ非常に高い効率で発現を阻害することができる新規の二重らせんオリゴRNA、好ましくは、siRNA、これを含む二重らせんオリゴRNA構造体、および前記二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記siRNA、これを含む二重らせんオリゴRNA構造体、および前記二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子を有効成分として含有する線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を、線維症または呼吸器疾患の予防または治療を必要とする個体に投与するステップを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療方法を提供することにある。
本発明による二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子の模式図である。 実施例4のアンフィレグリンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号1〜30の配列をそれぞれセンス鎖として有する30種のマウスアンフィレグリン特異的siRNAを20nMの濃度で処理した場合、マウス線維芽細胞株を形質転換させた後、確認したアンフィレグリンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。NCはマウスアンフィレグリン特異的siRNAが処理されていない細胞株(対照群)から取得した総RNAでのアンフィレグリンmRNAの発現量であり、これを基準として(100%)各siRNAによるアンフィレグリンの相対的な発現量を測定した結果を示すものである。 実施例6のアンフィレグリンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号8、9または28の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNAを濃度を異ならせて(0.2、1および5nM)処理した場合、マウス線維芽細胞株を形質転換させた後、確認したアンフィレグリンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。 実施例7のアンフィレグリンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号31〜130の配列をそれぞれセンス鎖として有する100種のヒトアンフィレグリン特異的siRNAで1nMの濃度でヒト肺腫瘍細胞株を形質転換させた後、確認したアンフィレグリンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。 実施例7のストラティフィンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号231〜330の配列をそれぞれセンス鎖として有する100種のヒトストラティフィン特異的siRNAで1nMの濃度でヒト肺腫瘍細胞株を形質転換させた後、確認したストラティフィンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。 実施例8のアンフィレグリンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号40、42、43、45、46、52、53、58、59、61、63、65、69、75、79、80、81、91、92、94、98、102、115、117、120または128の配列をそれぞれセンス鎖として有する26種のヒトアンフィレグリン特異的siRNAを0.2nM処理した場合、形質転換された細胞株でのアンフィレグリンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。 実施例8のストラティフィンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号231、234、238、241、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、257、258、260、261、262、263、267、268、270、272、273、275、278、283、284、290、297、299、300、302、303、307、311、314、320、324、326、327または328の配列をそれぞれセンス鎖として有する47種のヒトストラティフィン特異的siRNAで0.2nMの濃度で肺腫瘍細胞株を形質転換させた後、形質転換された細胞株でのストラティフィンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。 実施例9のアンフィレグリンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号79、80または91の配列をそれぞれセンス鎖として有する3種のヒトアンフィレグリン特異的SAMiRNAで濃度別(100、200、500nM)にヒト肺腫瘍細胞株を形質転換させた後、形質転換された細胞株でのアンフィレグリンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。 実施例9のストラティフィンmRNAの発現量の定量分析の結果を示すものであり、本発明の配列番号248、257、268、290または327の配列をそれぞれセンス鎖として有する5種のヒトストラティフィン特異的SAMiRNAで濃度別(50、100、200nM)にヒト肺腫瘍細胞株を形質転換させた後、形質転換された細胞株でのストラティフィンmRNAの相対的な発現量(%)を示すグラフである。
他に定義されない限り、本明細書で使用されたすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野において熟練した専門家によって通常理解されるものと同一の意味を有する。一般的に、本明細書で使用された命名法は、本技術分野においてよく知られており、通常使用されるものである。
前記目的を達成するために、本発明は、配列番号1〜330からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖(sense strand)と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖(anti‐sense strand)とを含むsiRNAを提供する。
本発明はまた、下記構造式1の構造を含む二重らせんオリゴRNA構造体を提供し、下記構造式1中、Aは親水性物質、Bは疎水性物質、XおよびYはそれぞれ独立して単純共有結合またはリンカーが媒介された共有結合を意味し、RはsiRNAを意味する。
[構造式1]
本発明はまた、前記二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子を提供する。
本発明はまた、前記siRNA、二重らせんオリゴRNA構造体またはナノ粒子を含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を提供する。
本発明はまた、前記線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を線維症または呼吸器疾患の予防または治療を必要とする個体に投与するステップを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療方法を提供する。
本発明では、新規のアンフィレグリン(amphiregulin)またはストラティフィン(stratifin)特異的siRNAを製造した。結果、前記新規のアンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAは、アンフィレグリンまたはストラティフィンをエンコードするmRNAと相補的に結合するように設計された塩基配列であることから、アンフィレグリンまたはストラティフィンの発現を効果的に抑制できるということを確認した。
本発明は、一観点において、配列番号1〜330からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖(sense strand;第1オリゴヌクレオチド)と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖(anti‐sense strand;第2オリゴヌクレオチド)とを含むsiRNAに関する。
5´‐ggaguaugauaaugaacca‐3´(配列番号1)、
5´‐caguaguagcugucacuau‐3´(配列番号2)、
5´‐agacucacagcgaggauga‐3´(配列番号3)、
5´‐cacaaauauccggcuauau‐3´(配列番号4)、
5´‐caccauaagcgaaaugccu‐3´(配列番号5)、
5´‐gauuacuuuggugaacggu‐3´(配列番号6)、
5´‐caguugucacuuuuuauga‐3´(配列番号7)、
5´‐ggaccuauccaagauugca‐3´(配列番号8)、
5´‐cguuaucacagugcaccuu‐3´(配列番号9)、
5´‐ccuagcugaggacaaugca‐3´(配列番号10)、
5´‐ggaagagagguuuccacca‐3´(配列番号11)、
5´‐cucagaggaguaugauaau‐3´(配列番号12)、
5´‐cgguggacuugagcuuucu‐3´(配列番号13)、
5´‐gguggugacaugcaauugu‐3´(配列番号14)、
5´‐cagggaauaugaaggagaa‐3´(配列番号15)、
5´‐ggaggcuucgacaagaaaa‐3´(配列番号16)、
5´‐ccgguggaaccaaugagaa‐3´(配列番号17)、
5´‐ccggcuauauuauagauga‐3´(配列番号18)、
5´‐agaauccaugcacugccaa‐3´(配列番号19)、
5´‐caaggaccuauccaagauu‐3´(配列番号20)、
5´‐caaauauccggcuauauua‐3´(配列番号21)、
5´‐gggacuacgacuacucaga‐3´(配列番号22)、
5´‐gcgaaugcagauacaucga‐3´(配列番号23)、
5´‐gccacaccggaaaugacau‐3´(配列番号24)、
5´‐agaguugaacaggugauua‐3´(配列番号25)、
5´‐gaaccacaaauauccggcu‐3´(配列番号26)、
5´‐cauaagcgaaaugccuucu‐3´(配列番号27)、
5´‐guuuccaccauaagcgaaa‐3´(配列番号28)、
5´‐caggugauuaagcccaaga‐3´(配列番号29)、
5´‐ccacaccggaaaugacauu‐3´(配列番号30)、
5´‐gagtgaaatgccttctagt‐3´(配列番号31)、
5´‐cagagttgaacaggtagtt‐3´(配列番号32)、
5´‐ctggattggacctcaatga‐3´(配列番号33)、
5´‐gaaaactcacagcatgatt‐3´(配列番号34)、
5´‐gaaacttcgacaagagaat‐3´(配列番号35)、
5´‐caggaaatatgaaggagaa‐3´(配列番号36)、
5´‐gcaaatatatagagcacct‐3´(配列番号37)、
5´‐ggtgctgtcgctcttgata‐3´(配列番号38)、
5´‐tcagagttgaacaggtagt‐3´(配列番号39)、
5´‐gaaagaaacttcgacaaga‐3´(配列番号40)、
5´‐gacaatacgtcaggaaata‐3´(配列番号41)、
5´‐caggatatcacattggagt‐3´(配列番号42)、
5´‐ctctttccagtggatcata‐3´(配列番号43)、
5´‐cggctcaggccattatgct‐3´(配列番号44)、
5´‐ggaccacagtgctgatgga‐3´(配列番号45)、
5´‐gctgctggattggacctca‐3´(配列番号46)、
5´‐gttattacagtccagctta‐3´(配列番号47)、
5´‐tggacctcaatgacaccta‐3´(配列番号48)、
5´‐ctggctatattgtcgatga‐3´(配列番号49)、
5´‐gacggaaagtgaaaatact‐3´(配列番号50)、
5´‐gtatgataacgaaccacaa‐3´(配列番号51)、
5´‐acattggagtcactgccaa‐3´(配列番号52)、
5´‐ccaagtcatagccataaat‐3´(配列番号53)、
5´‐agtgaaatgccttctagta‐3´(配列番号54)、
5´‐gataacgaaccacaaatac‐3´(配列番号55)、
5´‐tgcattagcagccatagct‐3´(配列番号56)、
5´‐gcattcacggagaatgcaa‐3´(配列番号57)、
5´‐ggagtcactgccaagtcat‐3´(配列番号58)、
5´‐aggtgcacgaaggtaaaaa‐3´(配列番号59)、
5´‐cagcatgattgacagtagt‐3´(配列番号60)、
5´‐cttagaagacaatacgtca‐3´(配列番号61)、
5´‐agagttgaacaggtagtta‐3´(配列番号62)、
5´‐tgatgagtcggtcctcttt‐3´(配列番号63)、
5´‐atatatagagcacctggaa‐3´(配列番号64)、
5´‐gagttgaacaggtagttaa‐3´(配列番号65)、
5´‐cattcacggagaatgcaaa‐3´(配列番号66)、
5´‐ggaccctttttgttatgat‐3´(配列番号67)、
5´‐cagaagagtatgataacga‐3´(配列番号68)、
5´‐ccagtggatcataagacaa‐3´(配列番号69)、
5´‐gctgttattacagtccagc‐3´(配列番号70)、
5´‐gggaagcgtgaaccatttt‐3´(配列番号71)、
5´‐cacagtgctgatggatttg‐3´(配列番号72)、
5´‐agtcagagttgaacaggta‐3´(配列番号73)、
5´‐tggaagcagtaacatgcaa‐3´(配列番号74)、
5´‐cacgaaggtaaaaagtatt‐3´(配列番号75)、
5´‐agaagagtatgataacgaa‐3´(配列番号76)、
5´‐gaagcgtgaaccattttct‐3´(配列番号77)、
5´‐ggctatattgtcgatgatt‐3´(配列番号78)、
5´‐gagtcactgccaagtcata‐3´(配列番号79)、
5´‐caatggaccctttttgtta‐3´(配列番号80)、
5´‐gcacgaaggtaaaaagtat‐3´(配列番号81)、
5´‐tgaaatgccttctagtagt‐3´(配列番号82)、
5´‐tggatcataagacaatgga‐3´(配列番号83)、
5´‐gtgagtgaaatgccttcta‐3´(配列番号84)、
5´‐gacctcaatgacacctact‐3´(配列番号85)、
5´‐cctcaatgacacctactct‐3´(配列番号86)、
5´‐gctgatggatttgaggtta‐3´(配列番号87)、
5´‐ggaagcagtaacatgcaaa‐3´(配列番号88)、
5´‐cagtaacatgcaaatgtca‐3´(配列番号89)、
5´‐gctatagcataactgaaga‐3´(配列番号90)、
5´‐ggatatcacattggagtca‐3´(配列番号91)、
5´‐ccctttttgttatgatggt‐3´(配列番号92)、
5´‐gtatataaaggtgcacgaa‐3´(配列番号93)、
5´‐ggacctcaatgacacctac‐3´(配列番号94)、
5´‐gctcttgatactcggctca‐3´(配列番号95)、
5´‐tgctgctggattggacctc‐3´(配列番号96)、
5´‐gaaccacaaatacctggct‐3´(配列番号97)、
5´‐cggtcctctttccagtgga‐3´(配列番号98)、
5´‐ttccaacacccgctcgttt‐3´(配列番号99)、
5´‐agagcacctggaagcagta‐3´(配列番号100)、
5´‐tctttccagtggatcataa‐3´(配列番号101)、
5´‐cctttttgttatgatggtt‐3´(配列番号102)、
5´‐cacctggaagcagtaacat‐3´(配列番号103)、
5´‐ctgaggaacgaaagaaact‐3´(配列番号104)、
5´‐gtgaaatgccttctagtag‐3´(配列番号105)、
5´‐ctactctgggaagcgtgaa‐3´(配列番号106)、
5´‐ctgggaagcgtgaaccatt‐3´(配列番号107)、
5´‐actactcagaagagtatga‐3´(配列番号108)、
5´‐catgcaaatgtcagcaaga‐3´(配列番号109)、
5´‐tgaggttacctcaagaagt‐3´(配列番号110)、
5´‐actcggctcaggccattat‐3´(配列番号111)、
5´‐ttcacggagaatgcaaata‐3´(配列番号112)、
5´‐ctgctggattggacctcaa‐3´(配列番号113)、
5´‐tgattcagtcagagttgaa‐3´(配列番号114)、
5´‐tgccaagtcatagccataa‐3´(配列番号115)、
5´‐ctcaagaagtgagatgtct‐3´(配列番号116)、
5´‐gccaagtcatagccataaa‐3´(配列番号117)、
5´‐ctcagaagagtatgataac‐3´(配列番号118)、
5´‐ttctgcattcacggagaat‐3´(配列番号119)、
5´‐taagacaatggaccctttt‐3´(配列番号120)、
5´‐aggttacctcaagaagtga‐3´(配列番号121)、
5´‐aatgccttctagtagtgaa‐3´(配列番号122)、
5´‐atgattcagtcagagttga‐3´(配列番号123)、
5´‐aaacaagacggaaagtgaa‐3´(配列番号124)、
5´‐tttctgcattcacggagaa‐3´(配列番号125)、
5´‐caaatacctggctatattg‐3´(配列番号126)、
5´‐tcttccaacacccgctcgt‐3´(配列番号127)、
5´‐gaagcagtaacatgcaaat‐3´(配列番号128)、
5´‐gatgattcagtcagagttg‐3´(配列番号129)、
5´‐tgcattcacggagaatgca‐3´(配列番号130)、
5´‐ctcagtgaggactcctaca‐3´(配列番号131)、
5´‐cactacgagatagccaaca‐3´(配列番号132)、
5´‐cagtcttccactacgagat‐3´(配列番号133)、
5´‐agctcctgagagacaacct‐3´(配列番号134)、
5´‐tcagtcttccactacgaga‐3´(配列番号135)、
5´‐agagacaacctgacgctgt‐3´(配列番号136)、
5´‐ccgaacggtatgaagacat‐3´(配列番号137)、
5´‐ctgaacaggccgaacggta‐3´(配列番号138)、
5´‐ctcctgagagacaacctga‐3´(配列番号139)、
5´‐gacatggcagctttcatga‐3´(配列番号140)、
5´‐cgaacggtatgaagacatg‐3´(配列番号141)、
5´‐agtaccgggagaaggtaga‐3´(配列番号142)、
5´‐acttttcagtcttccacta‐3´(配列番号143)、
5´‐gcatcgagcagaagagcaa‐3´(配列番号144)、
5´‐gcgaaacctgctttccgta‐3´(配列番号145)、
5´‐gtgaaagagtaccgggaga‐3´(配列番号146)、
5´‐gcgatgacaagaagcgcat‐3´(配列番号147)、
5´‐agtcttccactacgagata‐3´(配列番号148)、
5´‐tcagtgaggactcctacaa‐3´(配列番号149)、
5´‐ggtagagaccgagctcaga‐3´(配列番号150)、
5´‐ccgaggtgaaagagtaccg‐3´(配列番号151)、
5´‐caggccgaacggtatgaag‐3´(配列番号152)、
5´‐cggtatgaagacatggcag‐3´(配列番号153)、
5´‐tgctggactcgcacctcat‐3´(配列番号154)、
5´‐aagaagcgcatcatcgatt‐3´(配列番号155)、
5´‐ctggactcgcacctcatca‐3´(配列番号156)、
5´‐ggactcgcacctcatcaaa‐3´(配列番号157)、
5´‐gaagcgcatcatcgattct‐3´(配列番号158)、
5´‐gtcttccactacgagatag‐3´(配列番号159)、
5´‐aaggtagagaccgagctca‐3´(配列番号160)、
5´‐agcgaaacctgctttccgt‐3´(配列番号161)、
5´‐gactactaccgctacctag‐3´(配列番号162)、
5´‐cagagagccgcgtcttcta‐3´(配列番号163)、
5´‐gatgacaagaagcgcatca‐3´(配列番号164)、
5´‐catcgagcagaagagcaac‐3´(配列番号165)、
5´‐tgcagctcctgagagacaa‐3´(配列番号166)、
5´‐acggtatgaagacatggca‐3´(配列番号167)、
5´‐tggactcgcacctcatcaa‐3´(配列番号168)、
5´‐ggcgatgacaagaagcgca‐3´(配列番号169)、
5´‐tgaacaggccgaacggtat‐3´(配列番号170)、
5´‐aggccgaacggtatgaaga‐3´(配列番号171)、
5´‐tcgagcagaagagcaacga‐3´(配列番号172)、
5´‐tccactacgagatagccaa‐3´(配列番号173)、
5´‐ggtgaaagagtaccgggag‐3´(配列番号174)、
5´‐gccgaacggtatgaagaca‐3´(配列番号175)、
5´‐aggagatgccgcctaccaa‐3´(配列番号176)、
5´‐ggagcgaaacctgctttcc‐3´(配列番号177)、
5´‐cagtgaggactcctacaag‐3´(配列番号178)、
5´‐agcgcatcatcgattctgc‐3´(配列番号179)、
5´‐catcatgcagctcctgaga‐3´(配列番号180)、
5´‐gccgcgtcttctacctgaa‐3´(配列番号181)、
5´‐gagacaacctgacgctgtg‐3´(配列番号182)、
5´‐cgatgacaagaagcgcatc‐3´(配列番号183)、
5´‐cttccactacgagatagcc‐3´(配列番号184)、
5´‐ccactacgagatagccaac‐3´(配列番号185)、
5´‐gctcctgagagacaacctg‐3´(配列番号186)、
5´‐atcatcgattctgcccggt‐3´(配列番号187)、
5´‐tgagagacaacctgacgct‐3´(配列番号188)、
5´‐agacatggcagctttcatg‐3´(配列番号189)、
5´‐tcttccactacgagatagc‐3´(配列番号190)、
5´‐gaacaggccgaacggtatg‐3´(配列番号191)、
5´‐atgcagctcctgagagaca‐3´(配列番号192)、
5´‐accgagctcagaggtgtgt‐3´(配列番号193)、
5´‐cctgagagacaacctgacg‐3´(配列番号194)、
5´‐cacaccctcagtgaggact‐3´(配列番号195)、
5´‐ttccactacgagatagcca‐3´(配列番号196)、
5´‐acatggcagctttcatgaa‐3´(配列番号197)、
5´‐tgacaagaagcgcatcatc‐3´(配列番号198)、
5´‐aaggagatgccgcctacca‐3´(配列番号199)、
5´‐cttttcagtcttccactac‐3´(配列番号200)、
5´‐tcctgagagacaacctgac‐3´(配列番号201)、
5´‐gcagctcctgagagacaac‐3´(配列番号202)、
5´‐agccgcgtcttctacctga‐3´(配列番号203)、
5´‐attctgcccggtcagccta‐3´(配列番号204)、
5´‐actcgcacctcatcaaagg‐3´(配列番号205)、
5´‐agaccgagctcagaggtgt‐3´(配列番号206)、
5´‐gactcgcacctcatcaaag‐3´(配列番号207)、
5´‐agaagcgcatcatcgattc‐3´(配列番号208)、
5´‐gggtgactactaccgctac‐3´(配列番号209)、
5´‐caagaccaccttcgacgag‐3´(配列番号210)、
5´‐ctacgagatagccaacagc‐3´(配列番号211)、
5´‐tttcagtcttccactacga‐3´(配列番号212)、
5´‐aggtgaaagagtaccggga‐3´(配列番号213)、
5´‐aagcgcatcatcgattctg‐3´(配列番号214)、
5´‐gcatcatcgattctgcccg‐3´(配列番号215)、
5´‐aacggtatgaagacatggc‐3´(配列番号216)、
5´‐atcgagcagaagagcaacg‐3´(配列番号217)、
5´‐actactaccgctacctagc‐3´(配列番号218)、
5´‐ttttcagtcttccactacg‐3´(配列番号219)、
5´‐acgagatagccaacagccc‐3´(配列番号220)、
5´‐actaccgctacctagccga‐3´(配列番号221)、
5´‐actacgagatagccaacag‐3´(配列番号222)、
5´‐cccgaggtgaaagagtacc‐3´(配列番号223)、
5´‐cagctcctgagagacaacc‐3´(配列番号224)、
5´‐catcgattctgcccggtca‐3´(配列番号225)、
5´‐gagagacaacctgacgctg‐3´(配列番号226)、
5´‐gcgcatcatcgattctgcc‐3´(配列番号227)、
5´‐gaaggtagagaccgagctc‐3´(配列番号228)、
5´‐tcatcgattctgcccggtc‐3´(配列番号229)、
5´‐gaacggtatgaagacatgg‐3´(配列番号230)、
5´‐cgtaggaattgaggagtgt‐3´(配列番号231)、
5´‐cactacgagatcgccaaca‐3´(配列番号232)、
5´‐gctgtccagtattgagcag‐3´(配列番号233)、
5´‐gaccatgtttcctctcaat‐3´(配列番号234)、
5´‐cgagacaacctgacactgt‐3´(配列番号235)、
5´‐cgtcttccactacgagatc‐3´(配列番号236)、
5´‐cctgcgaagagcgaaacct‐3´(配列番号237)、
5´‐gctgcctctgatcgtagga‐3´(配列番号238)、
5´‐ccaagaccactttcgacga‐3´(配列番号239)、
5´‐gtctgctgggtgtgaccat‐3´(配列番号240)、
5´‐ctctgatcgtaggaattga‐3´(配列番号241)、
5´‐gctgggtgtgaccatgttt‐3´(配列番号242)、
5´‐tggccaagaccactttcga‐3´(配列番号243)、
5´‐cgacaagaagcgcatcatt‐3´(配列番号244)、
5´‐ctgccgagaggactagtat‐3´(配列番号245)、
5´‐gcctctgatcgtaggaatt‐3´(配列番号246)、
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5´‐ctgttcttgctccaaaggg‐3´(配列番号277)、
5´‐cctctgatcgtaggaattg‐3´(配列番号278)、
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5´‐ctacctgaagatgaagggt‐3´(配列番号281)、
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5´‐ctggccaagaccactttcg‐3´(配列番号287)、
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5´‐gctgttcttgctccaaagg‐3´(配列番号296)、
5´‐aggccgaacgctatgagga‐3´(配列番号297)、
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5´‐caagaccactttcgacgag‐3´(配列番号300)、
5´‐aacttttccgtcttccact‐3´(配列番号301)、
5´‐tgatcgtaggaattgagga‐3´(配列番号302)、
5´‐ggagagagccagtctgatc‐3´(配列番号303)、
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5´‐tgccgagaggactagtatg‐3´(配列番号308)、
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5´‐tgggtgtgaccatgtttcc‐3´(配列番号310)、
5´‐tgaacttttccgtcttcca‐3´(配列番号311)、
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5´‐tttccgtcttccactacga‐3´(配列番号313)、
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5´‐tctggccaagaccactttc‐3´(配列番号317)、
5´‐ctgaacttttccgtcttcc‐3´(配列番号318)、
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5´‐tacctgaagatgaagggtg‐3´(配列番号321)、
5´‐accactttcgacgaggcca‐3´(配列番号322)、
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5´‐gatcccactcttcttgcag‐3´(配列番号324)、
5´‐cttttccgtcttccactac‐3´(配列番号325)、
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5´‐gctgttgagcgcacctaac‐3´(配列番号327)、
5´‐caggaccaggctacttctc‐3´(配列番号328)、
5´‐cctataagaacgtggtggg‐3´(配列番号329)、
5´‐ctgggtgtgaccatgtttc‐3´(配列番号330)
本発明における「siRNA」は、特定の遺伝子(例えば、呼吸器疾患関連遺伝子)、好ましくは、アンフィレグリン(amphiregulin)またはストラティフィン(stratifin)タンパク質をエンコードするmRNAに特異的なsiRNAを意味する。また、アンフィレグリンまたはストラティフィンなど、呼吸器疾患関連遺伝子に対する特異性が維持される限り、前記配列番号1〜330による配列を含むセンス鎖またはこれに相補的なアンチセンス鎖で一つ以上の塩基が置換、欠失または挿入された配列を含むsiRNAも本発明の権利範囲に属することは、当業界における通常の技術者にとって自明である。
また、本発明によるsiRNAは、アンフィレグリンまたはストラティフィンに対する特異性が維持される限り、siRNAのセンス鎖がアンフィレグリンまたはストラティフィン遺伝子の結合部位と100%相補的な塩基配列である場合、すなわち、完全一致(perfect match)するものだけでなく、一部の塩基配列が一致しない場合、すなわち、不完全一致(mismatch)があるものも含む。
本発明によるsiRNAは、一本鎖または二本鎖の3´末端に一つまたはそれ以上の非結合の(unpaired)ヌクレオチドを含む構造であるオーバーハング(overhang)を含むことができる。
本発明において、前記センス鎖またはアンチセンス鎖は、好ましくは、19〜31個のヌクレオチドからなることを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。
本発明において、配列番号1〜130からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むsiRNAは、アンフィレグリン(amphiregulin)に特異的なことを特徴としてもよい。アンフィレグリン特異的siRNAは、好ましくは、配列番号2、6〜9、11、17〜21、23、24、28、29、40、42、43、45、46、52、53、58、59、61、63、65、69、75、79、80、81、91、92、94、98、102、115、117、120または128の配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むことを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。より好ましくは、配列番号8、9、28、59、75、79、80、91、92または102の配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むことを特徴としてもよい。
本発明において、配列番号131〜330からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むsiRNAは、ストラティフィン(stratifin)特異的なことを特徴としてもよい。ストラティフィン特異的siRNAは、好ましくは、配列番号231、234、238、241〜255、257、258、260〜263、267、268、270、272、273、275、278、283、284、290、297、299、300、302、303、307、311、314、320、324、326、327または328の配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むことを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。より好ましくは、配列番号241、248、257、258、263、268、290または327の配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むことを特徴としてもよい。
本発明において、前記siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖は、生体内安定性の向上のために、核酸分解酵素抵抗性の付与および非特異的免疫反応の減少のための様々な化学的修飾(chemical modification)を含むことを特徴としてもよく、化学的修飾は、ヌクレオチド内の糖(sugar)構造の2´炭素位置で水酸化基(‐OH)がメチル基(‐CH)、メトキシ基(‐OCH)、アミン基(‐NH)、フッ素(‐F)、O‐2‐メトキシエチル基、O‐プロピル基、O‐2‐メチルチオエチル基、O‐3‐アミノプロピル基、O‐3‐ジメチルアミノプロピル基、O‐N‐メチルアセトアミド基およびO‐ジメチルアミドオキシエチルからなる群から選択されるいずれか一つで置換される修飾;ヌクレオチド内の糖構造の酸素が硫黄で置換される修飾;ヌクレオチド結合がホスホロチオエート(phosphorothioate)結合、ボラノホスフェート(boranophosphate)結合およびメチルホスホネート(methyl phosphonate)結合からなる群から選択されるいずれか一つの結合になる修飾と、PNA(peptide nucleic acid)、LNA(locked nucleic acid)およびUNA(unlocked nucleic acid)形態への修飾;からなる群から選択されるいずれか一つ以上であることを特徴としてもよく(Ann.Rev.Med.55,61‐65 2004;US5,660,985;US5,958,691;US 6,531,584;US5,808,023;US 6,326,358;US 6,175,001;Bioorg.Med.Chem.Lett.14:1139‐1143、2003;RNA,9:1034‐1048,2003;Nucleic Acid Res.31:589‐595、2003;Nucleic Acids Research,38(17)5761‐773,2010;Nucleic Acids Research,39(5):1823‐1832,2011)、これに限定されるものではない。
本発明において、siRNAのアンチセンス鎖の5´末端に一つ以上のリン酸基(Phosphate group)が結合されていることを特徴としてもよく、好ましくは、1〜3個のリン酸基が結合されていることを特徴とする。
本発明は、他の観点において、下記構造式1の構造を含む二重らせんオリゴRNA構造体に関するものであり、下記の構造式1中、Aは親水性物質、Bは疎水性物質、XおよびYはそれぞれ独立して単純共有結合またはリンカーが媒介された共有結合を意味し、RはsiRNAを意味する。
[構造式1]
本発明による二重らせんオリゴRNAの形態としては、siRNA(short interfering RNA)、shRNA(short hairpin RNA)およびmiRNA(microRNA)などが好ましいが、これに限定されるものではなく、miRNAに対する拮抗剤(antagonist)の役割が可能な一本鎖のmiRNA阻害剤も含まれる。
以下、本発明による二重らせんオリゴRNAついては、siRNAを中心に説明するが、本発明の二重らせんオリゴRNAと同一の特性を有する他の二重らせんオリゴRNAにも適用され得るということは、当業界の通常の技術者にとって自明である。
本発明において、下記構造式2の構造を含むことを特徴としてもよく、下記構造式2中、SおよびASはそれぞれ構造式1によるsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖を意味し、A、B、XおよびYは構造式1での定義と同一である。
[構造式2]
本発明において、前記二重らせんオリゴRNA構造体は、下記構造式3の構造を含むことを特徴としてもよく、下記構造式3中、A、B、X、Y、SおよびASは、構造式2での定義と同一であり、5´および3´は、siRNAセンス鎖の5´および3´末端を意味する。
[構造式3]
本発明において、二重らせんオリゴRNA構造体は、本発明による呼吸器疾患関連遺伝子特異的siRNAを含むことを特徴とする。本発明による前記構造式1〜3において、siRNAの代わりにshRNAが使用されてもよく、これは、当業界の通常の技術者にとって自明である。
本発明において、親水性物質は、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルピロリドンまたはポリオキサゾリンであってもよく、親水性物質の分子量は、好ましくは、200〜10,000であることを特徴としてもよく、これに限定されるものではなく、前記親水性物質は、好ましくは、カチオン性または非イオン性高分子物質であることを特徴としてもよい。
特に、構造式1〜構造式3での親水性物質(A)は、下記構造式4のような形態の親水性物質ブロック(block)形態で用いられてもよく、かかる親水性物質ブロックを、必要に応じて適切な個数(構造式4でのn)を使用することにより、一般の合成高分子物質などを使用する場合に発生し得る多分散性による問題点を大幅に改善することができる。
[構造式4]
前記構造式4中、A´は親水性物質モノマー(monomer)を、Jはm個の親水性物質モノマー同士またはm個の親水性物質モノマーとsiRNAを互いに連結するリンカー、mは1〜15の整数、nは1〜10の整数を意味し、(A´‐J)で表される繰り返し単位が親水性物質ブロックの基本単位に相当する。
前記構造式4中、親水性物質モノマー(A´)は、非イオン性親水性高分子のモノマーのうち本発明の目的を満たすものであれば、制限なく使用が可能であり、好ましくは、表1に記載の化合物(1)〜化合物(3)から選択されるモノマー、より好ましくは、化合物(1)のモノマーが使用されてもよく、化合物(1)において、Gは、好ましくは、CH、O、SおよびNHから選択されてもよい。
特に、親水性物質モノマーの中でも特に化合物(1)で表されるモノマーは、様々な官能基を導入することができ、生体内親和性に優れ、免疫反応を少なく誘導するなど、生体適合性(bio‐compatibility)に優れ、構造式1〜構造式3による構造体内に含まれたオリゴヌクレオチドの生体内安定性を増加させ、送達効率を増加させることができるという利点を有しており、本発明による構造体の製造に非常に適する。
構造式1〜構造式3での親水性物質は、総分子量が1,000〜2,000の範囲内であることが好ましい。したがって、例えば、化合物(1)によるヘキサエチレングリコール(Hexaethylene glycol)が使用される場合、ヘキサエチレングリコールスペーサ(spacer)の分子量が344であるため、繰り返し回数(n)は3〜5であることが好ましい。
特に、本発明は、必要に応じて、前記構造式4中、(A´‐J)で表される親水性基の繰り返し単位、すなわち、親水性物質ブロック(block)がnで表される適切な個数で使用されることができることを特徴とする。前記各親水性物質ブロック内に含まれる親水性物質モノマーであるA´とJは、独立して、各親水性物質ブロックの間において同一であってもよく、相違していてもよい。すなわち、親水性物質ブロックが三つ使用される場合(n=3)、第一のブロックには化合物(1)による親水性物質モノマーが、第二のブロックには化合物(2)による親水性物質モノマーが、第三のブロックには化合物(3)による親水性物質モノマーが使用されるなど、すべての親水性物質ブロック別に異なる親水性物質モノマーが使用されてもよく、すべての親水性物質ブロックに化合物(1)〜化合物(3)による親水性物質モノマーから選択されるいずれか一つの親水性物質モノマーが同様に使用されてもよい。同様に、親水性物質モノマーの結合を媒介するリンカーもまた、各親水性物質ブロック別にすべて同一のリンカーが使用されてもよく、各親水性物質ブロック別に相違するリンカーが使用されてもよい。また、親水性物質モノマーの個数であるmもまた、各親水性物質ブロックの間において同一であってもよく、相違していてもよい。すなわち、第一の親水性物質ブロックでは、親水性物質モノマーが三つ連結(m=3)され、第二の親水性物質ブロックでは、親水性物質モノマーが5個(m=5)、第三の親水性物質ブロックでは、親水性物質モノマーが4個連結(m=4)されるなど、互いに異なる個数の親水性物質モノマーが使用されてもよく、すべての親水性物質ブロックで同一の個数の親水性物質モノマーが使用されてもよい。
また、本発明において、前記リンカー(J)は、PO 、SOおよびCOからなる群から選択されることが好ましいが、これに制限されるものではなく、使用される親水性物質のモノマーなどに応じて、本発明の目的を満たす限り、いかなるリンカーが使用されてもよいことは、通常の技術者にとっては自明である。
本発明において、疎水性物質は、ステロイド誘導体、グリセリド誘導体、グリセロールエーテル、ポリプロピレングリコール、C12〜C50の不飽和または飽和炭化水素、ジアシルホスファチジルコリン(diacylphosphatidylcholine)、脂肪酸、リン脂質、リポポリアミン(lipopolyamine)、脂質(lipid)、トコフェロール(tocopherol)またはトコトリエノール(tocotrienol)であることを特徴としてもよく、前記ステロイド誘導体は、コレステロール、コレスタノール、コール酸、コレステリルホルメート、コテスタニルホルメートまたはコレスタニルアミンであることを特徴としてもよく、前記グリセリド誘導体は、モノ‐グリセリド、ジ‐グリセリドまたはトリ‐グリセリドであることを特徴としてもよく、前記脂質は、カチオン脂質(cationic lipid)、アニオン脂質(anionic lipid)、疎水脂質(hydrophobic lipid)であることを特徴としてもよい。また、疎水性物質の分子量は、好ましくは、250〜1,000であることを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。
本発明において、疎水性物質は、親水性物質の反対側の末端(distal end)に結合され、siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖のいかなる位置に結合されてもよい。
本発明において、前記XおよびYで表される共有結合は、非分解性結合または分解性結合であることを特徴としてもよい。前記非分解性結合は、アミド結合またはリン酸化結合であることを特徴としてもよく、前記分解性結合は、ジスルフィド結合、酸分解性結合、エステル結合、無水物結合、生分解性結合または酵素分解性結合であることを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。前記共有結合を媒介するリンカーは、親水性物質または疎水性物質とアンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNA末端に共有結合し、特定の環境で分解が可能な結合を提供する限り、特に限定されるものではない。したがって、親水性物質または疎水性物質とアンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAを活性化するために結合させるいかなる化合物を使用してもよい。
本発明は、さらに他の観点において、本発明による二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子に関するものである。本発明による二重らせんオリゴRNA構造体の場合、疎水性物質の疎水性相互作用によって自己組織化ナノ粒子を形成するが(韓国登録特許公報第1224828号)、かかるナノ粒子は、体内への送達効率および体内での安定性が極めて優れるだけでなく、粒径の均一性に優れ、QC(Quality Control)が容易であることから、薬物としての製造工程が簡単である。
より具体的に、アンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAを含む二重らせんオリゴRNA構造体は、疎水性および親水性物質を両方とも含んでいる両親媒性であり、親水性部分は、体内に存在する水分子と水素結合などの相互作用により親和力を有しており、外側に向かうことになり、疎水性物質は、それらの間の疎水性相互作用(hydrophobic interaction)により内側に向かうことになり、熱力学的に安定したナノ粒子を形成する。すなわち、ナノ粒子の中心に疎水性物質が位置し、アンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAの外側方向に親水性物質が位置して、アンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAを保護する形態のナノ粒子を形成する。このように形成されたナノ粒子は、アンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAの細胞内送達およびアンフィレグリンまたはストラティフィン特異的siRNAの効能を向上させる。
本発明において、ナノ粒子は、同一の配列を有するsiRNAを含む二重らせんオリゴRNA構造体だけで形成されてもよく、互いに異なる配列を含むsiRNAを含む二重らせんオリゴRNA構造体が混合されて構成されることを特徴としてもよい。
本発明は、他の観点において、本発明によるsiRNA、二重らせんオリゴRNA構造体またはナノ粒子を有効成分として含有する線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物に関するものである。
本発明による線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物は、結合組織再形成(tissue remodeling)、特に、肺動脈再形成(pulmonary artery remodeling)および気道再形成(airway remodeling)を抑制して、線維症または呼吸器疾患の予防または治療に効果を示す。
本発明において、呼吸器疾患は、慢性閉塞性疾患(COPD)、喘息、急・慢性気管支炎、アレルギー鼻炎、痰と咳、気管支炎、細気管支炎、咽頭炎、扁桃炎または喉頭炎であることを特徴としてもよく、線維症は、特発性肺線維症(IPF)、肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)、肺線維症(pulmonary fibrosis)および肺癌などから選択されることを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。
本発明の組成物には、投与のために上述の有効成分以外にさらに薬剤学的に許容可能な担体を1種以上含んでもよい。薬剤学的に許容可能な担体は、本発明の有効成分と両立可能である必要があり、食塩水、滅菌水、リンゲル液、緩衝食塩水、デキストロース溶液、マルトデキストリン溶液、グリセロール、エタノールおよびこれらの成分のうち一つの成分または二つ以上の成分を混合して使用してもよく、必要に応じて、抗酸化剤、緩衝液、静菌剤など他の通常の添加剤を添加してもよい。また、希釈剤、分散剤、界面活性剤、結合剤および滑剤をさらに添加して、水溶液、懸濁液、乳液などの注射用剤形に製剤化してもよい。特に、凍結乾燥(lyophilized)した形態の剤形に製剤化して提供することが好ましい。凍結乾燥剤形の製造のために、本発明が属する技術分野において通常知られている方法が使用されてもよく、凍結乾燥のための安定化剤が追加されてもよい。さらに、当分野における適正な方法で、またはレミントンの薬学(Remington´s pharmaceutical Science,Mack Publishing company,Easton PA)に開示されている方法を用いて、各疾病に応じてまたは成分に応じて好ましく製剤化することができる。
本発明の組成物は、通常の患者の症状と疾病の深刻度に基づいて本技術分野における通常の専門家が決定することができる。また、散剤、錠剤、カプセル剤、液剤、注射剤、軟膏剤、シロップ剤などの様々な形態に製剤化してもよく、単位‐投与量または多‐投与量容器、例えば、シールされたアンプルおよびビンなどで提供されてもよい。
本発明の組成物は、経口または非経口投与が可能である。本発明による組成物の投与経路は、これらに限定されるものではないが、例えば、口腔、静脈内、筋肉内、動脈内、骨髄内、硬膜内、心臓内、経皮、皮下、腹腔内、腸管、舌下または局所投与が可能である。特に、呼吸器疾患の治療のために気管支内点滴注入による肺への投与も可能である。本発明による組成物の投与量は、患者の体重、年齢、性別、健康状態、食餌、投与時間、方法、排泄率または疾病の深刻度などに応じてその範囲が様々であり、本技術分野における通常の専門家が容易に決定することができる。また、臨床投与のために、公知の技術を用いて本発明の組成物を適する剤形に製剤化することができる。
本発明は、他の観点において、本発明による薬学組成物を含む凍結乾燥された形態の剤形に関する。
本発明は、さらに他の観点において、(a)固形支持体(solid support)をベースとして親水性物質を結合させるステップと、(b)前記親水性物質が結合された固形支持体をベースとしてRNA一本鎖を合成するステップと、(c)前記RNA一本鎖5´末端に疎水性物質を共有結合させるステップと、(d)前記RNA一本鎖の配列と相補的な配列のRNA一本鎖を合成するステップと、(e)合成が完了した後、固形支持体からRNA‐高分子構造体およびRNA一本鎖を分離および精製するステップと、(f)製造されたRNA‐高分子構造体と相補的な配列のRNA一本鎖のアニーリングにより二重らせんオリゴRNA構造体を製造するステップと、を含む呼吸器疾患関連遺伝子特異的siRNAを含む二重らせんオリゴRNA構造体の製造方法に関する。
本発明において、前記固形支持体が細孔性ガラス(controlled pore glass;CPG)、ポリスチレン、シリカゲル、セルロースペーパーであることを特徴とするが、これに限定されるものではない。固形支持体がCPGである場合、直径は40〜180μmであることが好ましく、孔径は500〜3000Åであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明において、前記(d)ステップが、(a)ステップの前;または(a)〜(c)ステップおよび(e)ステップのいずれか一つのステップで行われることを特徴としてもよい。
本発明において、前記(e)ステップの後、精製されたRNA‐高分子構造体およびRNA一本鎖は、MALDI‐TOF質量分析装置で分子量を測定して、目的とするRNA‐高分子構造体およびRNA一本鎖が製造されたかを確認することができる。また、前記(b)ステップで合成されたRNA一本鎖と相補的な配列を含むRNA一本鎖は、5´末端にリン酸基が結合された形態で用いられたことを特徴としてもよい。
本発明は他の観点において、本発明による線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を、線維症または呼吸器疾患の予防または治療を必要とする個体に投与するステップを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療方法に関する。
本発明において、呼吸器疾患は、慢性閉塞性疾患(COPD)、喘息、急・慢性気管支炎、アレルギー鼻炎、痰と咳、気管支炎、細気管支炎、咽頭炎、扁桃炎または喉頭炎であることを特徴としてもよく、線維症は、特発性肺線維症(IPF)、肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)、肺線維症(pulmonary fibrosis)であることを特徴としてもよく、これに限定されるものではない。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。これら実施例は、単に本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されるものに解釈されないことは、当業界において通常の知識を有する者にとって自明であろう。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とそれらの等価物により定義されると言える。
実施例1:標的塩基配列のデザインおよびsiRNAの製造
アンフィレグリン(Homo sapiens)遺伝子のmRNA配列(NM_001657.2)、ストラティフィン(Homo sapiens)遺伝子のmRNA配列(NM_006142.2)、アンフィレグリン(Mus musculus)遺伝子のmRNA配列(NM_009704.2)、ストラティフィン(Mus musculus)遺伝子のmRNA配列(NM_018754.2)に結合することができる標的塩基配列(センス鎖)をデザインし、前記標的塩基配列の相補的配列であるアンチセンス鎖のsiRNAを製造した。
まず、(株)バイオニアで開発された遺伝子デザインプログラム(Turbo si‐Designer)を使用し、当該遺伝子のmRNA配列でsiRNAが結合することができる標的塩基配列をデザインした。本発明のアンフィレグリンおよびストラティフィン特異的siRNAは、19個のヌクレオチドからなるセンス鎖とこれに相補的なアンチセンス鎖からなる二本鎖構造である。また、いかなる遺伝子の発現を阻害しない配列のsiRNAであるsiCONT(CUUACGCUGAGUACUUCGA;配列番号331の配列をセンス鎖として有する)を製造した。前記siRNAは、β‐シアノエチルホスホラミダイト(β‐cyanoethyl phosphoramidite)を用いてRNA骨格構造をなすホスホジエステル結合を連結して製造した(Nucleic Acids Research,12:4539‐4557,1984)。具体的に、RNA合成装置(384 Synthesizer、BIONEER、韓国)を使用して、ヌクレオチドが付着された固形支持体上で、遮断除去(deblocking)、結合(coupling)、酸化(oxidation)およびキャッピング(capping)からなる一連の過程を繰り返して、所望の長さを有するRNAを含む反応物を取得した。前記反応物をDaiso gel C18(Daiso、Japan)カラムが取り付けられたHPLC LC918(Japan Analytical Industry、Japan)でRNAを分離および精製し、これをMALDI‐TOF質量分析装置(Shimadzu、Japan)を用いて標的塩基配列と合致するかを確認した。次に、センスとアンチセンスRNA本を結合して、目的とする配列番号1〜配列番号331から選択されるいずれか一つの配列をセンス鎖として有するsiRNAを製造した。
実施例2:二重らせんオリゴRNA構造体(SAMiRNA LP)の製造
本発明で製造した二重らせんオリゴRNA構造体(SAMiRNA LP)は、下記構造式5のような構造を有する。
[構造式5]
前記構造式5中、SはsiRNAのセンス鎖;ASはsiRNAのアンチセンス鎖;PEGは親水性物質としてポリエテレングリコール(polyethylene glycol);C24は疎水性物質としてジスルフィド結合(disulfide)が含まれたテトラドコサン(tetradocosane);5´および3´は二重らせんオリゴRNA末端の方向性を意味する。
前記構造式5でのsiRNAのセンス鎖は、既存の特許(韓国公開特許公報第2012‐0119212号)の実施例1に記載の方法により製造された3´ポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG、Mn=2,000)‐CPGを支持体として、上述の方式通りにβ‐シアノエチルホスホアミダイトを用いてRNA骨格構造をなすホスホジエステル結合を連結する方法により、3´末端部位にポリエチレングリコールが結合されたセンス鎖の二重らせんオリゴRNA‐親水性物質構造体を合成した後、ジスルフィド結合が含まれているテトラドコサンを5´末端に結合して、所望のRNA‐高分子構造体のセンス鎖を製造した。前記鎖とアニーリングを行うアンチセンス鎖の場合、上述の反応によりセンス鎖と相補的な配列のアンチセンス鎖を製造した。
合成が完了すると、60℃の水浴(water bath)で28%(v/v)アンモニア(ammonia)を処理して合成されたRNA一本鎖とRNA高分子構造体をCPGから取り外した後、脱保護(deprotection)反応により保護残基を除去した。保護残基が除去されたRNA一本鎖およびRNA‐高分子構造体は、70℃のオーブンでN‐メチルピロリドン(N‐methylpyrrolidone)、トリエチルアミン(triethylamine)およびトリエチルアミントリヒドロフルオライド(triethylaminetrihydrofluoride)を体積比10:3:4の割合で処理し、2´TBDMS(tert‐butuldimethylsilyl)を除去した。
前記反応物をDaisogel C18(Daiso、Japan)カラムが取り付けられたHPLC LC918(Japan Analytical Industry、Japan)でRNAを分離および精製し、これをMALDI‐TOF質量分析装置(Shimadzu、Japan)を用いて標的塩基配列と合致するかを確認した。次に、それぞれの二重らせんオリゴRNA構造体を製造するために、センス鎖とアンチセンス鎖を同量混合して1Xアニーリングバッファー(30mM HEPES、100mMのカリウムアセテート(Potassium acetate)、2mMのマグネシウムアセテート(Magnesium acetate)、pH7.0〜7.5)に入れて、90℃の恒温水槽で3分反応させた後、また37℃で反応させて、配列番号6、9、28、59、75、79、80、91、92、102、241、248、257、258、263、268、290または327の配列をセンス鎖として有するsiRNAを含む二重らせんオリゴRNA構造体(以下、それぞれ、SAMiRNALP‐mAR、SAMiRNALP‐hAR、SAMiRNALP‐hSFN及びSAMiRNALP‐CONTとする)をそれぞれ製造した。製造された二重らせんオリゴRNA構造体は、電気泳動によりアニーリングされたことを確認した。
実施例3:二重らせんオリゴRNA構造体(SAMiRNA LP)からなるナノ粒子(SAMiRNA)の製造および粒径の測定
実施例2で製造された二重らせんオリゴRNA構造体(SAMiRNA LP)は、二重らせんオリゴRNAの末端に結合された疎水性物質の間の疎水性相互作用によりナノ粒子、すなわちミセル(micelle)を形成する(図1)。
SAMiRNALP‐hAR、SAMiRNALP‐hSFN、SAMiRNALP‐mAR、SAMiRNALP‐mSFN、SAMiRNALP‐CONTからなるナノ粒子の粒径PDI(polydispersity index)分析により該当SAMiRNA LPからなるナノ粒子(SAMiRNA)の形成を確認した。
3‐1:ナノ粒子の製造
前記SAMiRNALP‐hARを1.5ml DPBS(Dulbecco´s Phosphate Buffered Saline)に50μg/mlの濃度で溶解した後、‐75℃、5mTorrの条件で48時間凍結乾燥によりナノ粒子パウダーを製造した後、溶媒であるDPBSに溶解して均質化されたナノ粒子を製造した。
SAMiRNALP‐hSFN、SAMiRNALP‐mAR、SAMiRNALP‐mSFN、SAMiRNALP‐CONTからなるナノ粒子も同一の方法で製造した。
3‐2:ナノ粒子の粒径および多分散指数(polydispersity index、PDI)測定
ゼータ電位測定装置(Zeta‐potential measurement)により前記ナノ粒子の粒径を測定した。実施例3‐1で製造された均質化されたナノ粒子は、ゼータ電位測定装置(Nano‐ZS、MALVERN、イギリス)で粒径を測定したが、物質に対する屈折率(Refractive index)は1.459、吸収率(Absorption index)は0.001とし、溶媒であるDPBSの温度25℃およびそれによる粘度(viscosity)は1.0200および屈折率は1.335である条件で測定した。1回の測定は、15回の繰り返しによる粒径測定で行われ、これを6回繰り返した。
PDI値が低いほど当該粒子が均一に分布していることを示す数値であり、本発明のナノ粒子は、非常に均一な粒径に形成されることが分かった。
実施例4:マウス線維芽細胞(NIH3T3)細胞株でマウスに対する標的遺伝子特異的siRNAを用いたアンフィレグリンの発現抑制
実施例1で製造された配列番号1〜配列番号30の配列をそれぞれセンス鎖として有するアンフィレグリン特異的siRNAを用いて線維芽細胞株であるマウス線維芽細胞(NIH3T3)を形質転換させ、前記形質転換された線維芽細胞(NIH3T3)細胞株でアンフィレグリンの発現プロファイル、すなわち前記siRNAによる発現抑制程度を分析した。
4‐1:線維芽細胞株の培養
アメリカ培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection、ATCC)から手に入れたマウス線維芽細胞株(NIH3T3)をRPMI‐1640培養培地(GIBCO/Invitrogen、USA、10%(v/v)ウシ胎児血清、ペニシリン100units/mlおよびストレプトマイシン100μg/ml)で37℃、5%(v/v)COの条件下で培養した。
4‐2:マウス線維芽細胞株で標的siRNAのトランスフェクション(transfection)
実施例4‐1で培養された1×10線維芽細胞株を37℃で5%(v/v)COの条件下で12‐ウェルプレートで18時間RPMI 1640で培養した後、培地を除去した後、各ウェル当たり500μlのOpti‐MEM培地(GIBCO、米国)を分注した。
一方、リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max、Invitrogen、USA)1.5μlとOpti‐MEM培地248.5μlを混合して混合液を製造し、室温で5分間反応させた後、前記実施例1で製造したそれぞれの配列番号1〜30のいずれか一つの配列をセンス鎖として有するsiRNA(1pmole/μl)20μlをOpti‐MEM培地230μlに添加し、最終濃度が20nMであるsiRNA溶液を製造した。前記リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max)混合液とsiRNA溶液を混合して室温で20分間反応させてトランスフェクション用溶液を製造した。
次に、Opti‐MEMが分注された腫瘍細胞株の各ウェルにトランスフェクション用溶液をそれぞれ500μlずつ分注し、6時間培養した後、Opti‐MEM培地を除去した。これにRPMI 1640培養培地1mlずつ分注した後、24時間37℃で5%(v/v)COの条件下で培養した。
4‐3:アンフィレグリンmRNAの定量分析
実施例4‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出してcDNAを製造した後、リアルタイムPCR(real‐time PCR)を用いてアンフィレグリンmRNAの発現量を相対定量した。
4‐3‐1:トランスフェクトされた細胞からのRNAの分離およびcDNAの製造
RNA抽出キット(AccuPrep Cell total RNA extraction kit、BIONEER、韓国)を用いて、前記実施例4‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出し、抽出されたRNAは、RNA逆転写酵素(AccuPower CycleScript RT Premix/dT20、BIONEER、韓国)を用いて、下記のような方法でcDNAを製造した。具体的に、0.25mlのエッペンチューブに満たされいるAccuPower CycleScript RT Premix/dT20(BIONEER、韓国)にチューブ1本当たり抽出された1μgずつのRNAを入れて総体積が20μlになるようにDEPC(diethyl pyrocarbonate)処理された蒸留水を添加した。これを遺伝子増幅装置(MyGenieTM 96 Gradient Thermal Block、BIONEER、韓国)で30℃で1分間RNAとプライマーをハイブリダイズし、52℃で4分間cDNAを製造する二つの過程を6回繰り返した後、95℃で5分間酵素を不活性化させて増幅反応を終了した。
4‐3‐2:アンフィレグリンmRNAの相対定量分析
実施例4‐3‐1で製造されたcDNAを鋳型とし、リアルタイムPCRによりアンフィレグリンmRNAの相対的な量を下記のような方法で定量した。96‐ウェルプレートの各ウェルに前記実施例4‐3‐1で製造されたcDNAを蒸留水で5倍希釈し、アンフィレグリンmRNAの発現量の分析のために希釈されたcDNA3μlと2XGreenStarTM PCR master mix(BIONEER、韓国)を10μl、蒸留水6μl、アンフィレグリンqPCRプライマー(配列番号336および337(表2);10pmole/μlそれぞれ、BIONEER、韓国)を1μl入れて混合液を作製した。一方、アンフィレグリンmRNAの発現量を正規化するためにハウスキーピング遺伝子(housekeeping gene、以下、HK遺伝子)であるRPL13A(60S Ribosomal Protein L13a)を標準遺伝子とした。前記混合液で満たされた96‐ウェルプレートをExicyclerTM 96 Real‐Time Quantitative Thermal Block(BIONEER、韓国)を用いて下記のような反応を行った:95℃で15分間反応して酵素の活性化およびcDNAの二次構造を除去した後、94℃で30秒間変性(denaturing)、58℃で30秒間アニーリング(annealing)、72℃で30秒間延長(extension)、SYBRグリーンスキャン(SYBR green scan)の4つの過程を42回繰り返して行い、72℃で3分間最終延長を行った後、55℃で1分間温度を維持し、55℃から95℃まで融解曲線(melting curve)を分析した。
PCRが終了した後、それぞれ取得した標的遺伝子のCt(threshold cycle)値は、RPL13A遺伝子により補正された標的遺伝子のCt値を求めた後、遺伝子発現阻害を起こさないコントロール配列であるsiRNA(siCONT)が処理された実験群を対照群とし、△Ct値の差を求めた。前記△Ct値と計算式2(‐△Ct)×100を用いてアンフィレグリン特異的siRNA(配列番号1〜配列番号30の配列をセンス鎖として有する)が処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図2)。
高効率のsiRNAを選別するために最終濃度20nMの濃度でアンフィレグリンmRNAの発現量が、対照群に比べて70%以上の発現量の減少を示し、配列番号2、6〜9、11、17〜21、23、24、28および29の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNA15種を選別した。
実施例5:線維芽細胞(NIH3T3)細胞株で選別されたsiRNAを用いたアンフィレグリンの発現抑制
実施例4で選別された配列番号2、6〜9、11、17〜21、23、24、28および29の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNAを用いて、線維芽細胞株であるマウス線維芽細胞(NIH3T3)を形質転換させ、前記形質転換された線維芽細胞(NIH3T3)細胞株でアンフィレグリンmRNAの発現プロファイルを分析した。
5‐1:線維芽細胞株の培養
アメリカ培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection、ATCC)から手に入れたマウス線維芽細胞株(NIH3T3)をRPMI‐1640培養培地(GIBCO/Invitrogen、USA、10%(v/v)ウシ胎児血清、ペニシリン100units/mlおよびストレプトマイシン100μg/ml)で37℃、5%(v/v)COの条件下で培養した。
5‐2:線維芽細胞株で標的siRNAのトランスフェクション
実施例5‐1で培養された1×10線維芽細胞株を37℃で5%(v/v)COの条件下で12‐ウェルプレートで18時間RPMI 1640で培養した後、培地を除去した後、各ウェル当たり500μlのOpti‐MEM培地(GIBCO、米国)を分注した。
一方、リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max、Invitrogen、米国)2μlとOpti‐MEM培地248μlを混合して混合液を製造し、室温で5分間反応させた後、前記実施例4で選別された配列番号2、6〜9、11、17〜21、23、24、28および29の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNA(1pmole/μl)5μlをOpti‐MEM培地245μlに添加し、最終濃度が5nMであるsiRNA溶液を製造した。前記リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max)混合液とsiRNA溶液を混合して室温で20分間反応させてトランスフェクション用溶液を製造した。
次に、Opti‐MEMが分注された腫瘍細胞株の各ウェルにトランスフェクション用溶液をそれぞれ500μlずつ分注し、6時間培養した後、Opti‐MEM培地を除去した。これにRPMI 1640培養培地1mlずつ分注した後、24時間37℃で5%(v/v)COの条件下で培養した。
5‐3:アンフィレグリンmRNAの定量分析
実施例5‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出してcDNAを製造した後、リアルタイムPCR(real‐time PCR)を用いてアンフィレグリンmRNA発現を相対定量した。
5‐3‐1:トランスフェクトされた細胞からのRNAの分離およびcDNAの製造
RNA抽出キット(AccuPrep Cell total RNA extraction kit、BIONEER、韓国)を用いて、前記実施例5‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出し、抽出されたRNAは、RNA逆転写酵素(AccuPower CycleScript RT Premix/dT20、BIONEER、韓国)を用いて、下記のような方法でcDNAを製造した。具体的に、0.25mlのエッペンチューブに満たされいるAccuPower CycleScript RT Premix/dT20(BIONEER、韓国)にチューブ1本当たり抽出された1μgずつのRNAを入れて総体積が20μlになるようにDEPC(diethyl pyrocarbonate)処理された蒸留水を添加した。これを遺伝子増幅装置(MyGenieTM 96 Gradient Thermal Block、BIONEER、韓国)で30℃で1分間RNAとプライマーをハイブリダイズし、52℃で4分間cDNAを製造する二つの過程を6回繰り返した後、95℃で5分間酵素を不活性化させて増幅反応を終了した。
5‐3‐2:アンフィレグリンmRNAの相対定量分析
実施例5‐3‐1で製造されたcDNAを鋳型とし、リアルタイムPCRによりアンフィレグリンmRNAの相対的な量を下記のような方法で定量した。96‐ウェルプレートの各ウェルに実施例5‐3‐1で製造されたcDNAを蒸留水で5倍希釈し、アンフィレグリンmRNAの発現量の分析のために希釈されたcDNA3μlと2XGreenStarTM PCR master mix(BIONEER、韓国)を10μl、蒸留水6μl、アンフィレグリンqPCRプライマー(配列番号336および337(表2);10pmole/μlそれぞれ、BIONEER、韓国)を1μl入れて混合液を作製した。一方、アンフィレグリンmRNAの発現量を正規化するためにハウスキーピング遺伝子であるRPL13Aを標準遺伝子とした。前記混合液で満たされた96‐ウェルプレートをExicyclerTM 96 Real‐Time Quantitative Thermal Block(BIONEER、韓国)を用いて下記のような反応を行った:95℃で15分間反応して酵素の活性化およびcDNAの二次構造を除去した後、94℃で30秒間変性(denaturing)、58℃で30秒間アニーリング(annealing)、72℃で30秒間延長(extension)、SYBRグリーンスキャン(SYBR green scan)の4つの過程を42回繰り返して行い、72℃で3分間最終延長を行った後、55℃で1分間温度を維持し、55℃から95℃まで融解曲線(melting curve)を分析した。PCRが終了した後、それぞれ取得した標的遺伝子のCt(threshold cycle)値はRPL13A遺伝子により補正された標的遺伝子のCt値を求めた後、遺伝子発現阻害を起こさないコントロール配列のsiRNA(siCONT)が処理された実験群を対照群とし、△Ct値の差を求めた。前記△Ct値と計算式2(‐△Ct)×100を用いてアンフィレグリン特異的siRNAが処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量して配列番号2、6〜9、11、17〜21、23、24、28および29の配列をそれぞれセンス鎖として有するアンフィレグリン特異的siRNAによるmRNAの発現量変化を相対定量した。
高効率のsiRNAを選別するためにsiRNAを処理した後、標的遺伝子の発現が50%抑制される値であるIC50を確認するために、最終濃度5nMの濃度でアンフィレグリンmRNAの発現量が対照群と対比して最大の発現量の減少を示す配列番号8、9および28の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNA3種を選別した。
実施例6:線維芽細胞(NIH3T3)細胞株で選別されたsiRNAを用いたアンフィレグリンの発現抑制
実施例5で選別された配列番号8、9および28の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNAを用いて線維芽細胞株であるマウス線維芽細胞(NIH3T3)を形質転換させ、前記形質転換された線維芽細胞(NIH3T3)細胞株でアンフィレグリンmRNAの発現プロファイルを分析し、siRNAのIC50値を確認した。
6‐1:線維芽細胞株の培養
アメリカ培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection、ATCC)から手に入れたマウス線維芽細胞株(NIH3T3)をRPMI‐1640培養培地(GIBCO/Invitrogen、USA、10%(v/v)ウシ胎児血清、ペニシリン100units/mlおよびストレプトマイシン100μg/ml)で37℃、5%(v/v)COの条件下で培養した。
6‐2:線維芽細胞株で標的siRNAのトランスフェクション
実施例6‐1で培養された1×10線維芽細胞株を37℃で5%(v/v)COの条件下で12‐ウェルプレートで18時間RPMI 1640で培養した後、培地を除去した後、各ウェル当たり500μlのOpti‐MEM培地(GIBCO、米国)を分注した。
一方、リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max、Invitrogen、米国)2μlとOpti‐MEM培地248μlを混合して混合液を製造し、室温で5分間反応させた後、実施例5で選別された配列番号8、9および28の配列をそれぞれセンス鎖として有するsiRNA(1pmole/μl)0.2、1、5μlをOpti‐MEM培地249.8、249、245μlに添加し、最終濃度が0.2、1、5nMであるsiRNA溶液を製造した。前記リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max)混合液とsiRNA溶液を混合して室温で20分間反応させてトランスフェクション用溶液を製造した。
次に、Opti‐MEMが分注された腫瘍細胞株の各ウェルにトランスフェクション用溶液をそれぞれ500μlずつ分注し、6時間培養した後、Opti‐MEM培地を除去した。これにRPMI 1640培養培地1mlずつ分注した後、24時間37℃で5%(v/v)COの条件下で培養した。
6‐3:アンフィレグリンmRNAの定量分析
実施例6‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出してcDNAを製造した後、リアルタイムPCR(real‐time PCR)を用いてアンフィレグリンmRNAの発現量を相対定量した。
6‐3‐1:トランスフェクトされた細胞からのRNAの分離およびcDNAの製造
RNA抽出キット(AccuPrep Cell total RNA extraction kit、BIONEER、韓国)を用いて、実施例6‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出し、抽出されたRNAは、RNA逆転写酵素(AccuPower CycleScript RT Premix/dT20、BIONEER、韓国)を用いて、下記のような方法でcDNAを製造した。具体的に、0.25mlのエッペンチューブに満たされいるAccuPower CycleScript RT Premix/dT20(BIONEER、韓国)にチューブ1本当たり抽出された1μgずつのRNAを入れて総体積が20μlになるようにDEPC(diethyl pyrocarbonate)処理された蒸留水を添加した。これを遺伝子増幅装置(MyGenieTM 96 Gradient Thermal Block、BIONEER、韓国)で30℃で1分間RNAとプライマーをハイブリダイズし、52℃で4分間cDNAを製造する二つの過程を6回繰り返した後、95℃で5分間酵素を不活性化させて増幅反応を終了した。
6‐3‐2:アンフィレグリンmRNAの相対定量分析
実施例6‐3‐1で製造されたcDNAを鋳型とし、リアルタイムPCRによりアンフィレグリンmRNAの相対的な量を下記のような方法で定量した。96‐ウェルプレートの各ウェルに実施例6‐3‐1で製造されたcDNAを蒸留水で5倍希釈し、アンフィレグリンmRNAの発現量の分析のために希釈されたcDNA3μlと2XGreenStarTM PCR master mix(BIONEER、韓国)を10μl、蒸留水6μl、アンフィレグリンqPCRプライマー(配列番号336および337(表2);10pmole/μlそれぞれ、BIONEER、韓国)を1μl入れて混合液を作製した。一方、アンフィレグリンmRNAの発現量を正規化するためにハウスキーピング遺伝子であるRPL13Aを標準遺伝子とした。前記混合液で満たされた96‐ウェルプレートをExicyclerTM 96 Real‐Time Quantitative Thermal Block(BIONEER、韓国)を用いて下記のような反応を行った:95℃で15分間反応して酵素の活性化およびcDNAの二次構造を除去した後、94℃で30秒間変性(denaturing)、58℃で30秒間アニーリング(annealing)、72℃で30秒間延長(extension)、SYBRグリーンスキャン(SYBR green scan)の4つの過程を42回繰り返して行い、72℃で3分間最終延長を行った後、55℃で1分間温度を維持し、55℃から95℃まで融解曲線(melting curve)を分析した。PCRが終了した後、それぞれ取得した標的遺伝子のCt(threshold cycle)値は、RPL13A遺伝子により補正された標的遺伝子のCt値を求めた後、遺伝子発現阻害を起こさないコントロール配列のsiRNA(siCONT)が処理された実験群を対照群とし、△Ct値の差を求めた。前記△Ct値と計算式2(‐△Ct)×100を用いてアンフィレグリン特異的siRNAが処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図3)。
その結果、配列番号8、9および28の配列をそれぞれセンス鎖として有するアンフィレグリン特異的siRNAすべてが0.2nMの低濃度でも50%以上のアンフィレグリンmRNAの発現量の減少を示し、非常に高効率でアンフィレグリン発現を阻害する効果を示すことを確認した。
実施例7:標的塩基配列のデザインおよびsiRNAの製造
実施例1で製造された配列番号31〜130および231〜330の配列をセンス鎖として有するsiRNAを用いて肺腫瘍細胞株であるヒト肺腫瘍細胞株(A549)を形質転換させて、前記形質転換された肺腫瘍細胞(A549)細胞株で標的遺伝子の発現プロファイルを分析した。
7‐1:ヒト肺腫瘍細胞株の培養
アメリカ培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection、ATCC)から手に入れたヒト肺腫瘍細胞(A549)細胞株は、DMEM培地(GIBCO/Invitrogen、USA、10%(v/v)ウシ胎児血清、ペニシリン100units/mlおよびストレプトマイシン100μg/ml)で37℃、5%(v/v)COの条件下で培養した。
7‐2:ヒト肺腫瘍細胞株への標的siRNAのトランスフェクション
実施例7‐1で培養された1.2×10肺腫瘍細胞(A549)細胞株を37℃で5%(v/v)COの条件下で6‐wellプレートで18時間DMEM培地で培養した後、培地を除去した後、各ウェル(well)当たり500μlのOpti‐MEM培地(GIBCO、USA)を分注した。
一方、リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max、Invitrogen、USA)3.5μlとOpti‐MEM培地246.5μlを混合して混合液を製造し、室温で5分間反応させた後、実施例1で製造したそれぞれの配列番号31〜130および231〜330の配列をセンス鎖として有するsiRNA(1pmole/μl)1μlをOpti‐MEM培地230μlに添加し、最終濃度が1nMであるsiRNA溶液を製造した。前記リポフェクタミンRNAiマックス混合液とsiRNA溶液を混合して室温で15分間反応させてトランスフェクション用溶液を製造した。
次に、Opti‐MEMが分注された腫瘍細胞株の各ウェル(well)にトランスフェクション用溶液をそれぞれ500μlずつ分注し、6時間培養した後、Opti‐MEM培地を除去した。これにRPMI 1640培養培地1mlずつ分注した後、24時間37℃で5%(v/v)COの条件下で培養した。
7‐3:標的遺伝子mRNAの定量分析
実施例7‐2でトランスフェクトされた細胞株から実施例4‐3と同一の方法で全体のRNAを抽出してcDNAを製造した後、リアルタイムPCR(real‐time PCR)を用いて標的遺伝子のmRNAの発現量を相対定量した。
7‐4:トランスフェクトされた細胞からのRNAの分離およびcDNAの製造
RNA抽出キット(AccuPrep Cell total RNA extraction kit、BIONEER、Korea)を用いて、実施例7‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出し、抽出されたRNAは、RNA逆転写酵素(AccuPower CycleScript RT Premix/dT20、BIONEER、Korea)を用いて、下記のような方法でcDNAを製造した。具体的に、0.25mlのエッペンチューブに満たされいるAccuPower CycleScript RT Premix/dT20(BIONEER、Korea)にチューブ1本当たり抽出された1μgずつのRNAを入れて総体積が20μlになるようにDEPC(diethyl pyrocarbonate)処理された蒸留水を添加した。これを遺伝子増幅装置(MyGenieTM 96 Gradient Thermal Block、BIONEER、Korea)で30℃で1分間RNAとプライマーをハイブリダイズして、52℃で4分間cDNAを製造する二つの過程を6回繰り返した後、90℃で5分間酵素を不活性化させて増幅反応を終了した。
7‐5:標的遺伝子mRNAの相対定量分析
実施例7‐4で製造されたcDNAを鋳型とし、リアルタイムPCRにより呼吸器疾患関連遺伝子mRNAの相対的な量を下記のような方法で定量した。96‐wellプレートの各wellに実施例7‐4で製造されたcDNAを蒸留水で5倍希釈し、標的遺伝子mRNAの発現量の分析のために希釈されたcDNA3μlと2XGreenStarTM PCR master mix(BIONEER、Korea)を25μl、蒸留水19μl、qPCRプライマー(アンフィレグリン遺伝子、配列番号338および339;ストラティフィン遺伝子、配列番号342および343;表2;F、Rそれぞれ10pmole/μl;BIONEER、Korea)を3μl入れて混合液を作製した。一方、標的遺伝子mRNAの発現量を正規化するためにハウスキーピング遺伝子(housekeeping gene、以下、HK遺伝子)であるRPL13Aを標準遺伝子とした。前記混合液で満たされた96‐wellプレートをExicyclerTM 96 Real‐Time Quantitative Thermal Block(BIONEER、Korea)を用いて下記のような反応を行った:95℃で15分間反応して酵素の活性化およびcDNAの二次構造を除去した後、94℃で30秒間変性(denaturing)、58℃で30秒間アニーリング(annealing)、72℃で30秒間延長(extension)、SYBRグリーンスキャン(SYBR green scan)の4つの過程を42回繰り返して行い、72℃で3分間最終延長を行った後、55℃で1分間温度を維持し、55℃から95℃まで融解曲線(melting curve)を分析した。PCRが終了した後、それぞれ取得した標的遺伝子のCt(threshold cycle)値は、RPL13A遺伝子により補正された標的遺伝子のCt値を求めた後、遺伝子発現阻害を起こさないコントロール配列のsiRNA(siCONT)が処理された実験群を対照群とし、△Ct値の差を求めた。
前記△Ct値と計算式2(‐△Ct)×100を用いてアンフィレグリン(Homo sapiens)特異的siRNA(配列番号31〜130の配列をセンス鎖として有する)が処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図4)。
また、ストラティフィン(Homo sapiens)特異的siRNA(配列番号231〜330の配列をセンス鎖として有する)が処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図5)。
その結果、本発明の1nMの濃度で50%以上の発現阻害を表すヒトアンフィレグリン26種及びヒトストラティフィン47種のsiRNAは高い標的遺伝子の発現阻害を表すことが確認できた(図6および図7参照)。
実施例8:ヒト肺腫瘍細胞(A549)細胞株で高効率のヒトに対するアンフィレグリンおよびストラティフィン特異的siRNA選別
実施例7‐5で選定された配列をセンス鎖として有する26種のヒトアンフィレグリン特異的siRNAおよび47種のヒトストラティフィン特異的siRNAを用いてヒト肺腫瘍細胞(A549)を形質転換させ、前記形質転換された肺腫瘍細胞(A549)細胞株で標的遺伝子の発現プロファイルを分析し、高効率のsiRNAを選別した。
8‐1:ヒト肺腫瘍細胞株の培養
アメリカ培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection、ATCC)から手に入れたヒト肺腫瘍細胞(A549)細胞株は実施例7‐1と同一の条件で培養した。
8‐2:ヒト肺腫瘍細胞株への標的siRNAのトランスフェクション
実施例8‐1で培養された1.2×10肺腫瘍細胞(A549)細胞株を37℃で5%(v/v)COの条件下で6‐wellプレートで18時間DMEM培地で培養した後、培地を除去した後、各ウェル(well)当たり500μlのOpti‐MEM培地(GIBCO、USA)を分注した。
一方、リポフェクタミンRNAiマックス(LipofectamineTM RNAi Max、Invitrogen、USA)3.5μlとOpti‐MEM培地246.5μlを混合して混合液を製造し、室温で5分間反応させた後、前記実施例7‐5で選別したヒトアンフィレグリン26種およびヒトストラティフィン47種の配列をセンス鎖として有するsiRNA(1pmole/μl)0.2μlをOpti‐MEM培地230μlに添加し、最終濃度が0.2nMであるsiRNA溶液を製造した。前記リポフェクタミンRNAiマックス混合液とsiRNA溶液を混合して室温で15分間反応させてトランスフェクション用溶液を製造した。
次に、Opti‐MEMが分注された腫瘍細胞株の各ウェル(well)にトランスフェクション用溶液をそれぞれ500μlずつ分注し、6時間培養した後、Opti‐MEM培地を除去した。これにRPMI 1640培養培地1mlずつ分注した後、24時間37℃で5%(v/v)COの条件下で培養した。
8‐3:標的遺伝子mRNAの定量分析
実施例8‐2でトランスフェクトされた細胞株から実施例4‐3と同一の方法で全体のRNAを抽出してcDNAを製造した後、リアルタイムPCR(real‐time PCR)を用いて標的遺伝子のmRNAの発現量を相対定量した。
8‐4:トランスフェクトされた細胞からのRNAの分離およびcDNAの製造
RNA抽出キット(AccuPrep Cell total RNA extraction kit、BIONEER、Korea)を用いて、実施例8‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出し、抽出されたRNAは、RNA逆転写酵素(AccuPower CycleScript RT Premix/dT20、BIONEER、Korea)を用いて、下記のような方法でcDNAを製造した。具体的に、0.25mlのエッペンチューブに満たされいるAccuPower CycleScript RT Premix/dT20(BIONEER、Korea)にチューブ1本当たり抽出された1μgずつのRNAを入れて総体積が20μlになるようにDEPC(diethyl pyrocarbonate)処理された蒸留水を添加した。これを遺伝子増幅装置(MyGenieTM 96 Gradient Thermal Block、BIONEER、Korea)で30℃で1分間RNAとプライマーをハイブリダイズして、52℃で4分間cDNAを製造する二つの過程を6回繰り返した後、90℃で5分間酵素を不活性化させて増幅反応を終了した。
8‐5:標的遺伝子mRNAの相対定量分析
実施例8‐4で製造されたcDNAを鋳型とし、リアルタイムPCRにより呼吸器疾患関連遺伝子mRNAの相対的な量を下記のような方法で定量した。96‐wellプレートの各wellに実施例8‐4で製造されたcDNAを蒸留水で5倍希釈し、標的遺伝子mRNAの発現量の分析のために希釈されたcDNA3μlと2XGreenStarTM PCR master mix(BIONEER、Korea)を25μl、蒸留水19μl、qPCRプライマー(アンフィレグリン遺伝子、配列番号338および339;ストラティフィン遺伝子、配列番号342および343;表2;F、Rそれぞれ10pmole/μl;BIONEER、Korea)を3μl入れて混合液を作製した。一方、標的遺伝子mRNAの発現量を正規化するためにハウスキーピング遺伝子であるRPL13Aを標準遺伝子とした。前記混合液で満たされた96‐wellプレートをExicyclerTM 96 Real‐Time Quantitative Thermal Block(BIONEER、Korea)を用いて下記のような反応を行った:95℃で15分間反応して酵素の活性化およびcDNAの二次構造を除去した後、94℃で30秒間変性(denaturing)、58℃で30秒間アニーリング(annealing)、72℃で30秒間延長(extension)、SYBRグリーンスキャン(SYBR green scan)の4つの過程を42回繰り返して行い、72℃で3分間最終延長を行った後、55℃で1分間温度を維持し、55℃から95℃まで融解曲線(melting curve)を分析した。PCRが終了した後、それぞれ取得した標的遺伝子のCt(threshold cycle)値はRPL13A遺伝子により補正された標的遺伝子のCt値を求めた後、遺伝子発現阻害を起こさないコントロール配列であるsiRNA(siCONT)が処理された実験群を対照群とし、△Ct値の差を求めた。
前記△Ct値と計算式2(‐△Ct)×100を用いてアンフィレグリン(Homo sapiens)特異的siRNAが処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図6)。
また、ストラティフィン(Homo sapiens)特異的siRNAが処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図7)。
その結果、7種の高効率のヒトアンフィレグリン特異的siRNA(配列番号59、75、79、80、91、92または102)の場合に、本発明の0.2nMの濃度でヒトアンフィレグリンの発現が70%以上阻害され、8種の高効率のヒトストラティフィン特異的siRNA(配列番号241、248、257、258、263、268、290または327)の場合に、本発明の0.2nMの濃度でヒトストラティフィンの発現が60%以上阻害された。したがって、これらのsiRNAは、標的遺伝子の発現を効率よく阻害することを確認することができた。
実施例9:SAMiRNAからなるナノ粒子を用いた腫瘍細胞株での標的遺伝子の発現抑制
実施例8‐5で選定されたヒトアンフィレグリン3種の配列(79、80、91)およびヒトストラティフィン5種の配列(248、257、268、290、327)をセンス鎖として有するsiRNAを用いて、前記実施例3‐1で製造したSAMiRNAからなるナノ粒子でヒト肺腫瘍細胞(A549)を形質転換させ、形質転換された肺腫瘍細胞(A549)細胞株で標的遺伝子の発現プロファイルを分析した。
9‐1:ヒト肺腫瘍細胞株の培養
アメリカ培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection、ATCC)から手に入れたヒト肺腫瘍細胞(A549)細胞株は、実施例7‐1と同一の条件で培養した。
9‐2:SAMiRNAからなるナノ粒子を用いたヒト肺腫瘍細胞株の形質転換
前記実施例9‐1で培養された0.8×10ヒト肺腫瘍細胞(A549)細胞株を37℃で5%(v/v)COの条件下で12‐ウェル(well)プレートで18時間DMEM培地で培養した。実施例3‐1で製造されたアンフィレグリン配列79、80、91およびストラティフィン配列248、257、268、290、327を有するSAMiRNAを50nM、100nM、200nM、500nMのトランスフェクション(transfection)用溶液に作製するために、13.3μl、26.6μl、53.2μl、133.0μlのSAMiRNAと986.7μl、973.4μl、976.8μl、867.0μlのOpti‐MEM培地(GIBCO、米国)をそれぞれ混合して1mlを製造した。細胞培養液を除去した後、各ウェル(well)当たり1mlのトランスフェクション溶液を処理し、37℃、5%(v/v)COの条件で培養した。トランスフェクションは、毎12時間ごとに新たな溶液に交替され、総48時間4回繰り返して行った。
9‐3:標的遺伝子mRNAの定量分析
実施例9‐2でトランスフェクトされた細胞株から実施例4‐3と同一の方法で全体のRNAを抽出してcDNAを製造した後、リアルタイムPCR(real‐time PCR)を用いて標的遺伝子のmRNAの発現量を相対定量した。
9‐4:トランスフェクトされた細胞からのRNAの分離およびcDNAの製造
RNA抽出キット(AccuPrep Cell total RNA extraction kit、BIONEER、Korea)を用いて、実施例9‐2でトランスフェクトされた細胞株から全体のRNAを抽出し、抽出されたRNAは、RNA逆転写酵素(AccuPower RocketScript RT Premix/dT20、BIONEER、Korea)を用いて、下記のような方法でcDNAを製造した。具体的に、0.25mlのエッペンチューブに満たされいるAccuPower RocketScript RT Premix/dT20(BIONEER、Korea)にチューブ1本当たり抽出された1μgずつのRNAを入れて総体積が20μlになるようにDEPC(diethyl pyrocarbonate)処理された蒸留水を添加した。これを遺伝子増幅装置(MyGenieTM 96 Gradient Thermal Block、BIONEER、Korea)で30℃で1分間RNAとプライマーをハイブリダイズし、52℃で4分間cDNAを製造する二つの過程を6回繰り返した後、90℃で5分間酵素を不活性化させて増幅反応を終了した。
9‐5:標的遺伝子mRNAの相対定量分析
実施例9‐4で製造されたcDNAを鋳型とし、リアルタイムPCRにより呼吸器疾患関連遺伝子mRNAの相対的な量を下記のような方法で定量した。96‐wellプレートの各wellに実施例9‐4で製造されたcDNAを蒸留水で5倍希釈し、標的遺伝子mRNAの発現量の分析のために希釈されたcDNA3μlと2×GreenStarTM PCR master mix(BIONEER、Korea)を25μl、蒸留水19μl、qPCRプライマー(アンフィレグリン遺伝子、配列番号338および339;ストラティフィン遺伝子、配列番号342および343(表2);F、Rそれぞれ10pmole/μl;BIONEER、Korea)を3μl入れて混合液を作製した。一方、標的遺伝子mRNAの発現量を正規化するためにハウスキーピング遺伝子であるRPL13Aを標準遺伝子とした。前記混合液で満たされた96‐wellプレートをExicyclerTM 96 Real‐Time Quantitative Thermal Block(BIONEER、Korea)を用いて下記のような反応を行った:95℃で15分間反応して酵素の活性化およびcDNAの二次構造を除去した後、94℃で30秒間変性(denaturing)、58℃で30秒間アニーリング(annealing)、72℃で30秒間延長(extension)、SYBRグリーンスキャン(SYBR green scan)の4つの過程を42回繰り返して行い、72℃で3分間最終延長を行った後、55℃で1分間温度を維持し、55℃から95℃まで融解曲線(melting curve)を分析した。PCRが終了した後、それぞれ取得した標的遺伝子のCt(threshold cycle)値は、RPL13A遺伝子により補正された標的遺伝子のCt値を求めた後、遺伝子発現阻害を起こさないコントロール配列であるSAMiRNA‐CONT(siCONT)が処理された実験群を対照群とし、ΔCt値の差を求めた。
前記ΔCt値と計算式2(‐ΔCt)×100を用いてアンフィレグリン(Homo sapiens)特異的SAMiRNAが処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図8)。
また、ストラティフィン(Homo sapiens)特異的SAMiRNAが処理された細胞の標的遺伝子の発現量を相対定量した(図9)。
その結果、SAMiRNA‐hAR#80とSAMiRNA‐hSFN#248、#290によるヒト肺腫瘍細胞株(A549)の標的遺伝子の発現は、それぞれ500nMあるいは200nM処理の際に70%阻害されることを確認することができた。
本発明によるsiRNAは、呼吸器疾患関連遺伝子、特に、アンフィレグリンまたはストラティフィンの発現を非常に効率よく阻害することができ、本発明によるsiRNA、これを含む二重らせんオリゴRNA構造体、および前記二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子は、線維症または呼吸器疾患の予防または治療に有用に使用することができる。
以上、本発明の内容の特定の部分を詳細に記述したところ、当業界の通常の知識を有する者にとってかかる具体的技術は、単に好ましい実施態様であって、これによって本発明の範囲が制限されないことは明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とそれらの等価物により定義されると言える。

Claims (40)

  1. 配列番号1〜330からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖(sense strand)と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖(anti‐sense strand)とを含むsiRNA。
  2. 前記センス鎖またはアンチセンス鎖は、19〜31個のヌクレオチドを含むことを特徴とする請求項1に記載のsiRNA。
  3. 配列番号1〜130からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むsiRNAであって、前記siRNAの目標遺伝子は、アンフィレグリン(amphiregulin)であることを特徴とする請求項1に記載のsiRNA。
  4. 配列番号2、6〜9、11、17〜21、23、24、28、29、40、42、43、45、46、52、53、58、59、61、63、65、69、75、79、80、81、91、92、94、98、102、115、117、120及び128からなる群より選択される何れか一つの配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含む請求項3に記載のsiRNA。
  5. 配列番号131〜330からなる群から選択されるいずれか一つの配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含むsiRNAであって、前記siRNAの目標遺伝子は、ストラティフィン(stratifin)であることを特徴とする請求項1に記載のsiRNA。
  6. 配列番号231、234、238、241〜255、257、258、260〜263、267、268、270、272、273、275、278、283、284、290、297、299、300、302、303、307、311、314、320、324、326、327及び328からなる群より選択される何れか一つの配列を含むセンス鎖と、これに相補的な配列を含むアンチセンス鎖とを含む請求項5に記載のsiRNA。
  7. 前記siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖は、化学的修飾(chemical modification)を含むことを特徴とする請求項1に記載のsiRNA。
  8. 前記化学的修飾は、
    ヌクレオチド内の糖(sugar)構造の2´炭素位置で水酸化基(‐OH)がメチル基(‐CH)、メトキシ基(‐OCH)、アミン基(‐NH)、フッ素(‐F)、O‐2‐メトキシエチル基、O‐プロピル基、O‐2‐メチルチオエチル基、O‐3‐アミノプロピル基、O‐3‐ジメチルアミノプロピル基、O‐N‐メチルアセトアミド基およびO‐ジメチルアミドオキシエチルからなる群から選択されるいずれか一つで置換される修飾;
    ヌクレオチド内の糖構造の酸素が硫黄で置換される修飾;
    ヌクレオチド結合がホスホロチオエート(phosphorothioate)結合、ボラノホスフェート(boranophosphate)結合およびメチルホスホネート(methyl phosphonate)結合からなる群から選択されるいずれか一つの結合になる修飾;並びに
    PNA(peptide nucleic acid)、LNA(locked nucleic acid)およびUNA(unlocked nucleic acid)形態への修飾;
    からなる群から選択されるいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項7に記載のsiRNA。
  9. siRNAのアンチセンス鎖の5´末端に一つ以上のリン酸基(Phosphate group)が結合されていることを特徴とする請求項1に記載のsiRNA。
  10. 下記構造式1の構造を含む二重らせんオリゴRNA構造体:
    [構造式1]
    前記構造式1中、Aは親水性物質、Bは疎水性物質、XおよびYはそれぞれ独立して単純共有結合またはリンカーで媒介された共有結合を意味し、RはsiRNAを意味する。
  11. 下記構造式2の構造を含む請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体:
    [構造式2]
    前記構造式2中、SおよびASはそれぞれ請求項10によるsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖を意味し、A、B、XおよびYは請求項10に記載の定義と同一である。
  12. 下記構造式3の構造を含む請求項11に記載の二重らせんオリゴRNA構造体:
    [構造式3]
    前記構造式3中、A、B、X、Y、SおよびASは、請求項11に記載の定義と同一であり、5´および3´は、それぞれ、siRNAセンス鎖の5´および3´末端を意味する。
  13. 親水性物質は、下記構造式4の構造を持つことを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体:
    [構造式4]
    前記構造式4中、A´は親水性物質モノマー(monomer)、Jはm個の親水性物質モノマー同士をまたはm個の親水性物質モノマーとsiRNAとを互いに連結するリンカー、mは1〜15の整数、そして、nは1〜10の整数を意味し、
    親水性物質モノマーA´は化合物(1)〜化合物(3)から選択される何れか一つの化合物で、リンカーJは、PO−、SOおよびCOからなる群から選択される;
    化合物(1)

    前記化合物(1)のGは、CH、O、SおよびNHからなる群から選択される;
    化合物(2)
    化合物(3)
  14. 前記siRNAは請求項1に記載のsiRNAであることを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  15. 前記親水性物質の分子量は200〜10,000であることを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  16. 前記親水性物質は、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルピロリドン及びポリオキサゾリンからなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  17. 前記疎水性物質の分子量は250〜1,000であることを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  18. 前記疎水性物質は、ステロイド誘導体、グリセリド誘導体、グリセロールエーテル、ポリプロピレングリコール、C12〜C50の不飽和または飽和炭化水素、ジアシルホスファチジルコリン(diacylphosphatidylcholine)、脂肪酸、リン脂質、リポポリアミン(lipopolyamine)、脂質(lipid)、トコフェロール(tocopherol)及びトコトリエノール(tocotrienol)からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  19. 前記ステロイド誘導体は、コレステロール、コレスタノール、コール酸、コレステリルホルメート、コテスタニルホルメート及びコレスタニルアミンからなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項18に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  20. 前記グリセリド誘導体は、モノ‐グリセリド、ジ‐グリセリド及びトリ‐グリセリドからなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項18に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  21. 前記XおよびYで表される共有結合は、非分解性結合または分解性結合であることを特徴とする請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  22. 前記非分解性結合は、アミド結合またはリン酸化結合であることを特徴とする請求項21に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  23. 前記分解性結合は、ジスルフィド結合、酸分解性結合、エステル結合、無水物結合、生分解性結合または酵素分解性結合であることを特徴とする請求項21に記載の二重らせんオリゴRNA構造体。
  24. 請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体を含むナノ粒子。
  25. 互いに異なる配列を含むsiRNAを含む二重らせんオリゴRNA構造体の混合物を含むことを特徴とする請求項24に記載のナノ粒子。
  26. 請求項1に記載のsiRNAを有効成分として含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  27. 前記呼吸器疾患は、慢性閉塞性疾患(COPD)、喘息、急性・慢性気管支炎、アレルギー鼻炎、痰と咳、気管支炎、細気管支炎、咽頭炎、扁桃炎及び喉頭炎からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項26に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  28. 前記線維症は、特発性肺線維症(IPF)、肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)及び肺線維症(pulmonary fibrosis)からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項26に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  29. 請求項26に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を含む凍結乾燥した形態の剤形。
  30. 請求項10に記載の二重らせんオリゴRNA構造体を有効成分として含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  31. 前記呼吸器疾患は、慢性閉塞性疾患(COPD)、喘息、急性・慢性気管支炎、アレルギー鼻炎、痰と咳、気管支炎、細気管支炎、咽頭炎、扁桃炎及び喉頭炎からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項30に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  32. 前記線維症は、特発性肺線維症(IPF)、肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)及び肺線維症(pulmonary fibrosis)からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項30に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  33. 請求項30に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を含む凍結乾燥した形態の剤形。
  34. 請求項24に記載のナノ粒子を有効成分として含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  35. 前記呼吸器疾患は、慢性閉塞性疾患(COPD)、喘息、急性・慢性気管支炎、アレルギー鼻炎、痰と咳、気管支炎、細気管支炎、咽頭炎、扁桃炎及び喉頭炎からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項34に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  36. 前記線維症は、特発性肺線維症(IPF)、肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)及び肺線維症(pulmonary fibrosis)からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項34に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物。
  37. 請求項34に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を含む凍結乾燥した形態の剤形。
  38. 請求項34に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療用薬学組成物を線維症または呼吸器疾患の予防または治療を必要とする個体に投与するステップを含む線維症または呼吸器疾患の予防または治療方法。
  39. 前記呼吸器疾患は、慢性閉塞性疾患(COPD)、喘息、急性・慢性気管支炎、アレルギー鼻炎、痰と咳、気管支炎、細気管支炎、咽頭炎、扁桃炎及び喉頭炎からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項38に記載の線維症または呼吸器疾患の予防または治療方法。
  40. 前記線維症は、特発性肺線維症(IPF)、肝硬変(cirrhosis)、骨髄線維症(myelofibrosis)、心筋線維症(myocardial fibrosis)、腎線維症(renal fibrosis)及び肺線維症(pulmonary fibrosis)からなる群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項38に記載の予防または治療方法。
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