JP2023040852A - Single-stranded nucleic acid molecules and compositions for inducing a -1 frameshift - Google Patents

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Abstract

To provide substances that are safe for living organisms and capable of expressing a protein having an amino acid sequence more similar to that of a normal protein in the state that the length is suppressed from being deleted even from a gene with an out-of-frame mutation, and to provide compositions containing the substance.SOLUTION: The foregoing problem is solved by a single-stranded nucleic acid molecule containing a first sequence complementary to a target sequence of a gene of interest and a second sequence forming a stem-loop structure, in the direction from the 5'end side to the 3'end side; and a composition or the like comprising the single-stranded nucleic acid molecule as an active ingredient.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、-1フレームシフトを誘導するための1本鎖核酸分子及び該1本鎖核酸分子を含む組成物に関する。 The present invention relates to single-stranded nucleic acid molecules for inducing a -1 frameshift and compositions comprising the single-stranded nucleic acid molecules.

遺伝性疾患は、遺伝子になんらかの異常が生じて、遺伝子の発現量が低減すること、又は遺伝子の発現量が増加することといった、遺伝子が正常に発現しないことにより生じる疾患である。遺伝性疾患としては、例えば、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、マルファン症候群などが知られている。 A hereditary disease is a disease caused by abnormal expression of a gene, such as a decrease in the expression level of the gene or an increase in the expression level of the gene due to some kind of abnormality in the gene. Genetic diseases include, for example, muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, spinal muscular atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, xeroderma pigmentosum, porphyrin disease, Werner's syndrome, fibrodysplasia ossificans progressive, infantile neuronal ceroid lipofuscinosis, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, neurodegeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft-versus-host disease, arthritis , hemophilia, von Willebrand disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, kidney stones, osteogenesis imperfecta, liver cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia, nodular sclerosis, familial polycythemia, immunodeficiency, renal disease, pulmonary disease, cystic fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, dwarfism, Hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease, Marfan syndrome, etc. are known.

遺伝性疾患のうち、ナンセンス変異型の遺伝性疾患は、遺伝子上の点変異により形成される早期終止コドン(premature termination codon:PTC)のためにタンパク質の発現が阻害されることに起因する疾患である。 Among hereditary diseases, nonsense mutation-type hereditary diseases are diseases caused by inhibition of protein expression due to premature termination codons (PTC) formed by point mutations on genes. be.

遺伝子の転写により得られるmRNA上において、本来の終止コドンより上流側(5’末端側)に出現した終止コドンであるPTCが形成されると、翻訳して得られるタンパク質が短くなって機能的なタンパク質が得られない場合がある。また、mRNAに不正な翻訳が起こることによりPTCが生じると、細胞内mRNA品質管理システムであるNMD(Nonsense-mediated mRNA decay:ナンセンス変異依存mRNA分解機構)が発動し、細胞内でPTCを有するmRNAが積極的に分解されて、タンパク質の発現が低下又は消失する場合がある。このような、遺伝子発現の異常によって、遺伝性疾患が表出する。 When PTC, which is a stop codon that appears upstream (5′ end side) from the original stop codon, is formed on the mRNA obtained by gene transcription, the protein obtained by translation becomes shorter and functional. Protein may not be obtained. In addition, when PTC occurs due to incorrect translation of mRNA, NMD (Nonsense-mediated mRNA decay: nonsense mutation-dependent mRNA degradation mechanism), which is an intracellular mRNA quality control system, is activated, and mRNA having PTC in the cell may be actively degraded, resulting in decreased or no protein expression. Such abnormalities in gene expression cause hereditary diseases.

PTCは、フレームシフト変異によっても生じ得る。遺伝子中に3の倍数以外の数の塩基の欠失、挿入などが生じて、翻訳時の読み枠がずれること(フレームシフト)によりPTCが形成される。 PTCs can also result from frameshift mutations. A PTC is formed by a deletion or insertion of a number of bases other than a multiple of 3 in a gene, resulting in a shift of the reading frame during translation (frame shift).

したがって、ナンセンス変異及びフレームシフト変異といったアウトオブフレーム変異によってPTCが形成されると、正常なタンパク質が得られなくなる。これに対して、インフレーム変異は、読み枠が維持される変異であり、正常なタンパク質とは異なる部分が一部あっても、タンパク質が発現される可能性は高くなる。したがって、一般的には、インフレーム変異型遺伝性疾患よりも、アウトオブフレーム変異型遺伝性疾患の方が重篤になる傾向にある。 Therefore, when PTC is formed by out-of-frame mutations such as nonsense mutations and frameshift mutations, the normal protein cannot be obtained. In-frame mutations, on the other hand, are mutations that maintain the reading frame, and the protein is more likely to be expressed even if some parts differ from the normal protein. Therefore, in general, out-of-frame mutation-type diseases tend to be more serious than in-frame mutation-type diseases.

アウトオブフレーム変異型遺伝性疾患の一つであるデュシェンヌ型筋ジストロフィー(Duchenne muscular dystrophy:DMD)は、X染色体上のジストロフィン遺伝子の変異によって発症する。例えば、X染色体上のジストロフィン遺伝子のエクソンの一部が欠失することにより、mRNA上にPTCが形成されて、翻訳が中断又は終了してしまうことにより正常なジストロフィン及びジストロフィン関連タンパク質などの発現が正常に行われなくなる。これにより、筋組織における機能性のジストロフィンタンパク質が欠乏して、DMDが発症することになる。 Duchenne muscular dystrophy (DMD), one of out-of-frame mutational genetic diseases, is caused by mutation of the dystrophin gene on the X chromosome. For example, when a part of the exon of the dystrophin gene on the X chromosome is deleted, PTC is formed on the mRNA, and translation is interrupted or terminated, resulting in normal expression of dystrophin and dystrophin-related proteins. It will not work properly. This leads to a lack of functional dystrophin protein in muscle tissue, leading to the development of DMD.

DMDのようなアウトオブフレーム変異型遺伝性疾患の治療法として、エクソンスキッピングを誘導する物質及びリードスルー活性を有する物質などを投与することによる化学療法が期待されている。 Chemotherapy by administering a substance that induces exon skipping and a substance that has read-through activity is expected as a therapeutic method for out-of-frame mutation-type genetic diseases such as DMD.

エクソンスキッピングは、アウトオブフレーム変異を含むエクソンがスキッピングされることによって、アウトオブフレーム変異をインフレーム変異に変換して、一部のエクソンを欠いたmRNAがコードするタンパク質を得ることができる手法である。エクソンスキッピングにより得られるタンパク質は、正常なタンパク質よりもアミノ酸長が短いタンパク質(トランケート型タンパク質)である。例えば、エクソンスキッピングを誘導する物質としては、下記特許文献1及び2(該文献の全記載はここに開示として援用される。)に記載の化合物及びアンチセンス核酸が知られている。 Exon skipping is a technique in which an exon containing an out-of-frame mutation is skipped, thereby converting the out-of-frame mutation into an in-frame mutation to obtain a protein encoded by mRNA lacking some exons. be. A protein obtained by exon skipping is a protein (truncated protein) with an amino acid length shorter than that of a normal protein. For example, compounds and antisense nucleic acids described in Patent Documents 1 and 2 below (the entire descriptions of these documents are incorporated herein by reference) are known as substances that induce exon skipping.

一方、リードスルー活性は、リボソームに作用し、リボソームがアウトオブフレーム変異により形成されるPTCを読み越えて翻訳を行うようにする活性をいう。リードスルーの結果として、正常なタンパク質が合成され得る。例えば、リードスルー活性を有する物質としては、下記特許文献3(該文献の全記載はここに開示として援用される。)に記載の化合物が知られている。 On the other hand, the read-through activity refers to an activity that acts on the ribosome and causes the ribosome to read over the PTC formed by out-of-frame mutation and translate. As a result of readthrough, normal protein can be synthesized. For example, as a substance having read-through activity, a compound described in Patent Document 3 below (the entire description of the document is incorporated herein by reference) is known.

下記非特許文献1(該文献の全記載はここに開示として援用される。)には、ゲノムにおけるフレームシフト遺伝子を特定する方法及び該方法に使用される円形コード情報が記載されている。 Non-Patent Document 1 below (the entire description of which is incorporated herein by reference) describes a method for identifying frameshift genes in the genome and circular code information used in the method.

特許第5950818号公報Japanese Patent No. 5950818 特許第5363655号公報Japanese Patent No. 5363655 特許第5705136号公報Japanese Patent No. 5705136

J Comput Sci Syst Biol, 2011, Vol.4(1), pp.7-15J Comput Sci Syst Biol, 2011, Vol.4(1), pp.7-15

特許文献1及び2に記載の化合物及びアンチセンス核酸などを用いたエクソンスキッピングを用いれば、変異のあるエクソンを読み飛ばすことで、PTCを発生させることなく、遺伝子情報を最後まで読むことが可能になる。しかし、変異のあるエクソンだけを読み飛ばすだけでは遺伝子情報の読みの乱れを修正することができないことから、エクソンスキッピングには、変異のあるエクソン及びその周辺の複数のエクソンを読み飛ばさなければならないという問題がある。さらに、読み飛ばしたエクソンの分だけタンパク質が短くなり、結果として機能的なタンパク質が得られないという問題がある。 Exon skipping using compounds and antisense nucleic acids described in Patent Documents 1 and 2 makes it possible to read genetic information to the end without generating PTC by skipping mutated exons. Become. However, since it is not possible to correct the disordered reading of genetic information by simply skipping only the mutated exon, exon skipping requires skipping the mutated exon and multiple exons around it. There's a problem. Furthermore, there is a problem that the protein is shortened by the skipped exons, and as a result, a functional protein cannot be obtained.

特許文献3に記載の化合物などのリードスルー活性を有する物質を用いれば、PTCを読み飛ばすことができる。しかし、リードスルー活性を有する物質を用いても、ずれた読み枠は戻らないことから、得られるタンパク質は正常のタンパク質とはアミノ酸構成が異なるタンパク質になるという問題がある。また、リードスルーが生じるか否かは、確率論によるところが大きく、PTCに対して他のアミノ酸が取り込まれずに、タンパク質合成が引き続き行われないことが多いという問題がある。さらに、特許文献3に記載の化合物であるアルベカシンは抗生物質であり、生体に対して毒性が強いという問題がある。 If a substance having read-through activity such as the compound described in Patent Document 3 is used, PTC can be skipped. However, even if a substance having read-through activity is used, the deviated reading frame is not restored, so there is a problem that the resulting protein has an amino acid composition different from that of the normal protein. In addition, whether or not read-through occurs largely depends on probability theory, and there is a problem that other amino acids are not incorporated into PTC, and protein synthesis does not continue in many cases. Furthermore, arbekacin, which is the compound described in Patent Document 3, is an antibiotic and has the problem of being highly toxic to living organisms.

また、アウトオブフレーム変異が生じた遺伝子から、正常なタンパク質とより近似したアミノ酸配列を有するタンパク質を、その長さが欠失することを可能な限りに抑えた状態で発現するための方法についての報告例は少ない。 In addition, a method for expressing a protein having an amino acid sequence more similar to that of a normal protein from a gene with an out-of-frame mutation while suppressing the length loss as much as possible. Few cases have been reported.

そこで、本発明は、エクソンスキッピング及びリードスルー活性を有する物質を使用する方法と比べて、アウトオブフレーム変異が生じた遺伝子からも、正常なタンパク質とより近似したアミノ酸配列を有するタンパク質を、その長さが欠失することを抑えた状態で発現することができる、生体に対して安全性のある物質及び該物質を含む組成物を提供することを、本発明が解決しようとする課題とする。 Therefore, the present invention provides a protein having an amino acid sequence more similar to that of a normal protein, even from a gene with an out-of-frame mutation, compared to a method using a substance having exon skipping and read-through activity. It is an object of the present invention to provide a substance that is safe for living organisms and a composition containing the substance, which can be expressed in a state in which deletion of the gene is suppressed.

本発明者は、上記課題を解決するために、エクソンを読み飛ばすことなく遺伝子情報の読みの乱れを正すことについて鋭意研究を積み重ねた。その結果、変異のある部分又はその周辺において読み枠を5’方向若しくは3’方向に1塩基又は3’方向に2塩基ずらすことができれば、発現するタンパク質の長さをできる限り長く保ちつつ、正常なタンパク質とより近似したアミノ酸配列を有するタンパク質を発現することができるのではないかという考えに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have made intensive studies on correcting disordered reading of genetic information without skipping exons. As a result, if the reading frame can be shifted in the 5' or 3' direction by 1 base or in the 3' direction by 2 bases in the mutated portion or its surroundings, the length of the expressed protein can be maintained as long as possible, and the normal expression can be obtained. This led to the idea that it might be possible to express a protein having an amino acid sequence more similar to that of the original protein.

上記考えの下、本発明者は、試行錯誤を重ねた結果、驚くべきことに、対象となる遺伝子の標的配列に相補的な配列及び特定のステムループ構造を形成する配列を含む1本鎖核酸分子を用いることによって、変異のある部分周辺において-1フレームシフトを誘導して読み枠をずらすことにより、エクソンを読み飛ばすことなく、遺伝子情報の読みの乱れを正すことに成功した。また、該1本鎖核酸分子は、生体内の核酸分解酵素によって分解可能なものであることから、合成化合物に比べて生体に対してより安全なものである。 Based on the above considerations, the present inventors have, as a result of repeated trial and error, surprisingly found a single-stranded nucleic acid containing a sequence complementary to the target sequence of the target gene and a sequence forming a specific stem-loop structure. By using a molecule to induce a −1 frame shift around the mutation site to shift the reading frame, we succeeded in correcting the disordered reading of genetic information without skipping exons. In addition, since the single-stranded nucleic acid molecule can be degraded by nucleolytic enzymes in living organisms, it is safer for living organisms than synthetic compounds.

そして、本発明者は、遂に、上記1本鎖核酸分子及び上記1本鎖核酸分子を有効成分として含む組成物を創作することに成功した。本発明はこのような成功例及び知見に基づいて完成するに至った発明である。 Finally, the present inventor succeeded in creating the single-stranded nucleic acid molecule and a composition containing the single-stranded nucleic acid molecule as an active ingredient. The present invention is an invention that has been completed based on such successful examples and findings.

したがって、本発明の一態様によれば、以下の1本鎖核酸分子及び組成物が提供される。
[1]5’末端側から3’末端側への方向に、対象となる遺伝子の標的配列に相補的な第1の配列と、ステムループ構造を形成する第2の配列とを含む1本鎖核酸分子。
[2]前記ステムループ構造のステム部分の末端は、シトシン及びグアニンである、[1]に記載の1本鎖核酸分子。
[3]前記ステムループ構造は、ループ部分が主としてシトシンからなるステムループ構造である、[1]~[2]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。
[4]前記ステムループ構造は、ステム部分が4塩基対~20塩基対のステムループ構造である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。
[5]前記第2の配列は、配列番号17又は配列番号18に記載の配列である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。
[6]前記第1の配列は、8塩基長~16塩基長の配列である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。
[7]前記遺伝子は、前記標的配列の上流9塩基~上流15塩基において同一の塩基が2個以上連続する、[1]~[6]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。
[8]前記遺伝子は、前記標的配列の上流9塩基~上流15塩基において同一の塩基が2個以上連続している部分が2箇所以上ある、[1]~[6]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。
[9][1]~[8]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子を有効成分として含む、-1フレームシフト誘導用組成物。
[10]前記組成物は、-1フレームシフトを誘導することにより、前記遺伝子の発現を正常化して、該遺伝子の発現異常により発症する遺伝性疾患を予防及び/又は治療するための医薬品用組成物である、[9]に記載の組成物。
[11]前記遺伝性疾患は、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、及びマルファン症候群からなる群から選ばれる遺伝性疾患である、[10]に記載の組成物。
[12][1]~[8]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子又は[9]に記載の組成物を、対象となる遺伝子の発現異常により発症する遺伝性疾患を有する、又はその危険性がある生物個体に投与することを含む、遺伝性疾患を治療及び/又は予防する方法。
[13][1]~[8]のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子又は[9]に記載の組成物の有効量を、対象となる遺伝子の発現異常が認められる細胞、組織、臓器又は生物個体に投与することを含む、遺伝子の発現異常を改善する方法。
[14]前記遺伝性疾患は、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、及びマルファン症候群からなる群から選ばれる遺伝性疾患である、[12]又は[13]に記載の方法。
Accordingly, according to one aspect of the present invention, the following single-stranded nucleic acid molecules and compositions are provided.
[1] A single strand comprising a first sequence complementary to the target sequence of the gene of interest and a second sequence forming a stem-loop structure in the direction from the 5' end side to the 3' end side nucleic acid molecule.
[2] The single-stranded nucleic acid molecule according to [1], wherein the ends of the stem portion of the stem-loop structure are cytosine and guanine.
[3] The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of [1] to [2], wherein the stem-loop structure is a stem-loop structure in which the loop portion is mainly composed of cytosine.
[4] The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of [1] to [3], wherein the stem-loop structure has a stem portion of 4 to 20 base pairs.
[5] The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of [1] to [4], wherein the second sequence is the sequence set forth in SEQ ID NO:17 or SEQ ID NO:18.
[6] The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of [1] to [5], wherein the first sequence has a length of 8 to 16 bases.
[7] The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of [1] to [6], wherein the gene has two or more consecutive identical bases in 9 to 15 bases upstream of the target sequence.
[8] Any one of [1] to [6], wherein the gene has two or more portions in which two or more identical bases are consecutive in 9 to 15 bases upstream of the target sequence. A single-stranded nucleic acid molecule as described.
[9] A composition for inducing a -1 frameshift, comprising the single-stranded nucleic acid molecule of any one of [1] to [8] as an active ingredient.
[10] The composition is a pharmaceutical composition for preventing and/or treating a genetic disease caused by abnormal expression of the gene by inducing -1 frameshift to normalize the expression of the gene. The composition according to [9], which is a product.
[11] The genetic disease includes muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, spinal muscular atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, xeroderma pigmentosum, Porphyria, Werner's syndrome, fibrodysplasia ossificans progressis, infantile neuronal ceroid lipofuscinosis, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, neurodegeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft-versus-host disease, Arthritis, hemophilia, von Willebrand disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, kidney stones, osteogenesis imperfecta, liver cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia, nodules Sclerosis, familial polycythemia, immunodeficiency, kidney disease, lung disease, cystic fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, dwarfism , hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease, and Marfan syndrome.
[12] having a genetic disease caused by abnormal expression of the single-stranded nucleic acid molecule of any one of [1] to [8] or the composition of [9], or a method of treating and/or preventing a genetic disease, including administration to an organism at risk thereof.
[13] An effective amount of the single-stranded nucleic acid molecule of any one of [1] to [8] or the composition of [9] is applied to a cell or tissue in which abnormal expression of the gene of interest is observed. , a method of improving abnormal gene expression, including administering to an organ or an individual organism.
[14] The genetic disease includes muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, spinal muscular atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, xeroderma pigmentosum, Porphyria, Werner's syndrome, progressive fibrodysplasia ossificans, infantile neuronal ceroid lipofuscinosis, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, nerve tissue degeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft-versus-host disease, Arthritis, hemophilia, von Willebrand disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, kidney stones, osteogenesis imperfecta, liver cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia, nodules Sclerosis, familial polycythemia, immunodeficiency, kidney disease, lung disease, cystic fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, dwarfism , hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease, and Marfan syndrome.

本発明によれば、-1フレームシフトを誘導することによって、アウトオブフレーム変異が生じた遺伝子から、全長をより長く維持しつつも、正常なタンパク質とより近似したアミノ酸配列を有するタンパク質を発現することができる。これにより、本発明によれば、変異のある遺伝子から機能性のあるタンパク質の発現が期待される。 According to the present invention, by inducing a −1 frameshift, a protein having an amino acid sequence more similar to that of a normal protein is expressed from a gene with an out-of-frame mutation while maintaining a longer full length. be able to. Thus, according to the present invention, expression of functional proteins from mutated genes is expected.

したがって、本発明によれば、対象とする遺伝子の発現を正常化して、該遺伝子の発現が低減又は増加する異常により発症する遺伝性疾患、例えば、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、マルファン症候群などの遺伝性疾患を治療及び/又は予防することが期待される。 Therefore, according to the present invention, the expression of a gene of interest is normalized, and a hereditary disease caused by an abnormality in which the expression of the gene is decreased or increased, such as muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, and spinal cord muscle. Atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, xeroderma pigmentosum, porphyria, Werner syndrome, fibrodysplasia ossificans progressis, infant neuronal ceroid lipofuscin Deposition disease, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, neurodegeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft-versus-host disease, arthritis, hemophilia, von Willebrand's disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, kidney stones , osteogenesis imperfecta, cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia, tuberous sclerosis, familial polycythemia, immunodeficiency, kidney disease, lung disease, cystic Fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, dwarfism, hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease , is expected to treat and/or prevent genetic disorders such as Marfan syndrome.

図1は、後述する実施例に記載のとおりの、EGFP-Human α-Tubulinのコーディング領域(CDS)を示した図である。FIG. 1 shows the coding region (CDS) of EGFP-Human α-Tubulin, as described in the Examples below. 図2は、後述する実施例に記載のとおりの、例1の蛍光顕微鏡の撮影結果を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the photographing results of the fluorescence microscope of Example 1, as described in Examples below. 図3は、後述する実施例に記載のとおりの、DHFR遺伝子のCDSを示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the CDS of the DHFR gene, as described in Examples below. 図4Aは、後述する実施例に記載のとおりの、例2で使用したリバースプライマーのヌクレオチド配列を示した図である。Figure 4A shows the nucleotide sequence of the reverse primer used in Example 2, as described in the Examples below. 図4Bは、後述する実施例に記載のとおりの、DHFRタンパク質のアミノ酸配列及びDHFR-Hisタンパク質のアミノ酸配列を示した図である。FIG. 4B shows the amino acid sequence of the DHFR protein and the amino acid sequence of the DHFR-His protein, as described in the examples below. 図5Aは、後述する実施例に記載のとおりの、例2における電気泳動及び染色した後のゲル全体を撮影した図である。FIG. 5A is an image of the entire gel after electrophoresis and staining in Example 2, as described in the Examples below. 図5Bは、図5Aのうち、TEST2 Elution1及びElution2のHisタグ化DHFRタンパク質が現れた箇所を拡大した図である。FIG. 5B is an enlarged view of FIG. 5A where the His-tagged DHFR proteins of TEST2 Elution1 and Elution2 appeared. 図5Cは、図5Aのうち、NC、PC及びTEST1のDHFRタンパク質及びDHFRタンパク質断片が現れた箇所を拡大した図である。Figure 5C is an enlarged view of Figure 5A where DHFR proteins and DHFR protein fragments of NC, PC and TEST1 appear. 図6Aは、後述する実施例に記載のとおりの、変異ジストロフィン遺伝子のエクソン44とエクソン51との間のブレイクポイントの周辺に設定したPosition1のターゲット配列を示した図である。FIG. 6A is a diagram showing the target sequence of Position 1 set around the breakpoint between exons 44 and 51 of the mutant dystrophin gene, as described in Examples below. 図6Bは、後述する実施例に記載のとおりの、変異ジストロフィン遺伝子のエクソン44とエクソン51との間のブレイクポイントの周辺に設定したPosition2のターゲット配列を示した図である。FIG. 6B is a diagram showing the target sequence of Position 2 set around the breakpoint between exons 44 and 51 of the mutant dystrophin gene, as described in Examples below. 図6Cは、後述する実施例に記載のとおりの、変異ジストロフィン遺伝子のエクソン44とエクソン51との間のブレイクポイントの周辺に設定したPosition3のターゲット配列を示した図である。FIG. 6C is a diagram showing the target sequence of Position 3 set around the breakpoint between exons 44 and 51 of the mutant dystrophin gene, as described in Examples below. 図7は、後述する実施例に記載のとおりの、例3に記載のGAPDHのmRNA発現量に対するジストロフィンmRNA発現レベルの相対量の結果を表したグラフである。FIG. 7 is a graph showing the results of the relative amount of dystrophin mRNA expression level with respect to the GAPDH mRNA expression level described in Example 3, as described in Examples below.

以下、本発明の各態様の詳細について説明するが、本発明は、本項目の事項によってのみに限定されず、本発明の目的を達成する限りにおいて種々の態様をとり得る。 The details of each aspect of the present invention will be described below, but the present invention is not limited only by the matters of this item, and can take various aspects as long as the object of the present invention is achieved.

本明細書における各用語は、別段の定めがない限り、医薬分野、生物学分野といった技術分野の当業者により通常用いられている意味で使用され、不当に限定的な意味を有するものとして解釈されるべきではない。また、本明細書においてなされている推測及び理論は、本発明者のこれまでの知見及び経験によってなされたものであることから、本発明はこのような推測及び理論のみによって拘泥されるものではない。 Unless otherwise specified, each term in the present specification is used in the meaning commonly used by those skilled in the art in the technical fields such as the pharmaceutical field and the biological field, and is interpreted as having an unduly restrictive meaning. shouldn't. In addition, the speculations and theories made in this specification are based on the present inventor's knowledge and experience, so the present invention is not bound only by such speculations and theories. .

「組成物」は、通常用いられている意味のものとして特に限定されないが、例えば、2種以上の成分が組み合わさってなる物が挙げられる。
「有効成分」は、組成物の用途を特徴付ける成分を意味する。
「及び/又は」との用語は、列記した複数の関連項目のいずれか1つ、又は2つ以上の任意の組み合わせ若しくは全ての組み合わせを意味する。
「含有量」は、濃度及び添加量と同義であり、組成物の全体量に対する成分の量の割合を意味する。ただし、成分の含有量の総量は、100%を超えることはない。「有効量」は、有効成分又は組成物が有する作用が発現する量を意味する。
数値範囲の「~」は、その前後の数値を含む範囲であり、例えば、「0%~100%」は、0%以上であり、かつ、100%以下である範囲を意味する。「超過」及び「未満」は、その前の数値を含まずに、それぞれ下限及び上限を意味し、例えば、「1超過」は1より大きい数値であり、「100未満」は100より小さい数値を意味する。
「含む」は、含まれるものとして明示されている要素以外の要素を付加できることを意味する(「少なくとも含む」と同義である)が、「からなる」及び「から本質的になる」を包含する。すなわち、「含む」は、明示されている要素及び任意の1種若しくは2種以上の要素を含み、明示されている要素からなり、又は明示されている要素から本質的になることを意味し得る。要素としては、成分、工程、条件、パラメーターなどの制限事項などが挙げられる。
The term "composition" is not particularly limited in its commonly used meaning, but includes, for example, a combination of two or more components.
"Active ingredient" means an ingredient that characterizes the use of the composition.
The term "and/or" means any one, or any or all combinations of two or more of the associated listed items.
"Content" is synonymous with concentration and added amount, and means the ratio of the amount of an ingredient to the total amount of the composition. However, the total content of the components does not exceed 100%. "Effective amount" means an amount that produces the effects of an active ingredient or composition.
"-" in a numerical range is a range including the numerical values before and after it, for example, "0% to 100%" means a range of 0% or more and 100% or less. "greater than" and "less than" mean the lower and upper limits, respectively, excluding the preceding number; means.
"Contains" means that it can add elements other than those explicitly included (which is synonymous with "including at least"), but includes "consisting of" and "consisting essentially of" . That is, "comprising" can mean including the specified element and any one or more elements, consisting of, or consisting essentially of the specified element. . Factors include limitations such as components, steps, conditions, parameters, and the like.

「ステムループ構造」は、ヘアピンループとも称され、通常用いられている意味のものとして特に限定されないが、例えば、互いに相補的な関係にある第1及び第2の配列と該第1及び第2の配列の間にある第3の配列とにおいて形成される構造をいう。この場合、第1及び第2の配列は塩基対を形成して二本鎖部分(ステム部分)を形成し、かつ第3の配列は塩基対を形成せずにループ部分を形成して、全体としてステムループ構造を呈する。
「相補的塩基対」又は単なる「塩基対」は、ワトソン・クリック型塩基対及びゆらぎ塩基対を意味し、アデニン(A)とチミン(T)又はウラシル(U)との組合せ及びグアニン(G)とシトシン(C)との組合せ、並びにグアニン(G)とウラシル(U)との組合せを意味する。なお、本明細書では、アデニン、チミン、ウラシル、グアニン及びシトシンを、並びにこれらをそれぞれ表すA、T、U、G及びCを、「塩基」又は「ヌクレオチド」とよぶ。本明細書では、「塩基」と「ヌクレオチド」とは互いに代替可能な用語として扱う。
「ステム部分の末端」は、ステム部分が有する2個の末端のうち、ループ部分を形成する配列に結合していない末端の配列をいう。
The "stem-loop structure" is also referred to as a hairpin loop, and is not particularly limited in its commonly used meaning. A structure formed in a third sequence that is between the sequences of In this case, the first and second sequences form a base pair to form a double-stranded portion (stem portion), and the third sequence forms a loop portion without base pairing to form the entire as a stem-loop structure.
"Complementary base pair" or simply "base pair" means Watson-Crick base pairs and wobble base pairs, and combinations of adenine (A) with thymine (T) or uracil (U) and guanine (G) and cytosine (C), as well as guanine (G) and uracil (U). In the present specification, adenine, thymine, uracil, guanine, and cytosine, and A, T, U, G, and C representing these, respectively, are referred to as "bases" or "nucleotides." As used herein, the terms "base" and "nucleotide" are used interchangeably.
The term “end of stem portion” refers to the sequence of the end that is not linked to the sequence forming the loop portion, out of the two ends of the stem portion.

「-1フレームシフト」は、コドンの読み枠のずれを意味するフレームシフトのうち、コドンの読み枠を5’側へ1塩基ずらすフレームシフトを意味する。例えば、非特許文献1のFigure 2を引用するスキーム(I)を例証すると、スキーム(I)として示されたmRNAはリボソームRNAにより開始コドン(AUG)からCGU、GCU、GUGと3塩基ずつ順番に読み取られる(Frame 0)。しかし、図示されているフレームシフト部位(Frameshift site)(スリッピング部位(Slippage site)ともいう。)にて、読み枠が5’側へ1塩基ずれると、上記GUGの最後のGを先頭として、GGCが読み取られ、次いでGAA、AUAが読み取られる(Frame 2)。このように、フレームシフト部位にて、5’側へ1塩基ずらすように生じたフレームシフトを-1フレームシフトとよぶ。 “−1 frameshift” means a frameshift that shifts the codon reading frame by one base to the 5′ side, among frameshifts that mean a codon reading frame shift. For example, exemplifying scheme (I) citing Figure 2 of Non-Patent Document 1, the mRNA shown as scheme (I) is formed by ribosomal RNA from the start codon (AUG) to CGU, GCU, and GUG in order of 3 bases. Read (Frame 0). However, when the reading frame shifts by one base to the 5′ side at the illustrated frameshift site (also referred to as a slippage site), GGC is read, then GAA, AUA are read (Frame 2). Such a frameshift caused by shifting one base to the 5' side at the frameshift site is referred to as -1 frameshift.

Figure 2023040852000002
スキーム(I)
Figure 2023040852000002
Scheme (I)

「アウトオブフレーム変異」は、mRNAのオープンリーディングフレーム(Open Reading Frame:ORF)の読み枠がずれる変異を意味する。アウトオブフレーム変異が生じると、変異のない正常なタンパク質と異なるアミノ酸配列を有するタンパク質が合成されること、本来の終止コドンよりも5’(上流)側に早期終止コドン(PTC)が生じて変異のない正常なタンパク質よりも長さが短いタンパク質が合成されることなどが生じる。 An “out-of-frame mutation” means a mutation that shifts the reading frame of an mRNA open reading frame (ORF). When an out-of-frame mutation occurs, a protein having an amino acid sequence different from that of a normal protein without mutation is synthesized, and a premature stop codon (PTC) occurs 5' (upstream) from the original stop codon, resulting in a mutation. Synthesis of proteins shorter than normal proteins without

「核酸分子」は、単に核酸ともよび、通常意味されるとおりに、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド及びそれらの類縁体からなるヌクレオチドがホスホジエステル結合で連なった重合体を意味する。ヌクレオチドは塩基とよぶ場合があり、ヌクレオチド配列と塩基配列とは同義である。ヌクレオチド配列及び塩基配列を、単に核酸分子の配列とよぶ場合がある。核酸分子の代表的なものとして、リボヌクレオチドからなるリボ核酸(RNA)及びデオキシリボヌクレオチドからなるデオキシリボ核酸(DNA)が挙げられる。
「1本鎖核酸分子」は、他の核酸分子と相補的塩基対を形成していない、1個の核酸分子を意味する。1本鎖核酸分子は、分子内の配列どうしが相補的塩基対を形成してなるステム部分を有してもよい。
「発現」は、遺伝子からのmRNAの合成(転写)、mRNAからのタンパク質の合成(翻訳)又はその両方を意味する。
配列に関する「上流」は、ヌクレオチド配列については5’側を意味し、アミノ酸配列についてはN末端側を意味する。配列に関する「下流」は、ヌクレオチド配列については3’側を意味し、アミノ酸配列についてはC末端側を意味する。
A “nucleic acid molecule”, also simply referred to as a nucleic acid, means a polymer in which nucleotides composed of ribonucleotides, deoxyribonucleotides, and analogues thereof are linked together by phosphodiester bonds, as is usually meant. A nucleotide is sometimes called a base, and a nucleotide sequence and a base sequence are synonymous. Nucleotide and base sequences are sometimes simply referred to as sequences of nucleic acid molecules. Representative examples of nucleic acid molecules include ribonucleic acid (RNA) consisting of ribonucleotides and deoxyribonucleic acid (DNA) consisting of deoxyribonucleotides.
A "single-stranded nucleic acid molecule" means a single nucleic acid molecule that has not formed complementary base pairs with other nucleic acid molecules. A single-stranded nucleic acid molecule may have a stem portion in which sequences within the molecule form complementary base pairs.
"Expression" refers to the synthesis of mRNA from a gene (transcription), protein synthesis from mRNA (translation), or both.
"Upstream" with respect to a sequence means 5' for nucleotide sequences and N-terminal for amino acid sequences. "Downstream" with respect to a sequence means 3' for nucleotide sequences and C-terminal for amino acid sequences.

整数値の桁数と有効数字の桁数とは一致する。例えば、1の有効数字は1桁であり、10の有効数字は2桁である。また、小数値は小数点以降の桁数と有効数字の桁数とは一致する。例えば、0.1の有効数字は1桁であり、0.10の有効数字は2桁である。 The number of digits in the integer value and the number of significant digits are the same. For example, 1 has 1 significant digit and 10 has 2 significant digits. Also, for decimal values, the number of digits after the decimal point and the number of significant digits are the same. For example, 0.1 has one significant digit and 0.10 has two significant digits.

[1本鎖核酸分子]
本発明の一態様の1本鎖核酸分子は、5’末端側から3’末端側への方向に、対象となる遺伝子の標的配列に相補的な第1の配列と、ステムループ構造を形成する第2の配列とを含む。
[Single-stranded nucleic acid molecule]
The single-stranded nucleic acid molecule of one aspect of the present invention forms a stem-loop structure with the first sequence complementary to the target sequence of the gene of interest in the direction from the 5' end side to the 3' end side. and a second array.

1本鎖核酸分子を用いると、対象遺伝子のmRNAが翻訳される際に、-1フレームシフトを誘導することができる。すなわち、1本鎖核酸分子は、-1フレームシフト誘導作用を有する。1本鎖核酸分子が有する-1フレームシフト誘導作用のメカニズムを、スキーム(II)として示した対象遺伝子のmRNAの模式図を用いて説明する。 A single-stranded nucleic acid molecule can be used to induce a -1 frameshift when the mRNA of the gene of interest is translated. That is, a single-stranded nucleic acid molecule has a -1 frameshift-inducing activity. The mechanism of the −1 frameshift-inducing action of the single-stranded nucleic acid molecule will be explained using the schematic diagram of the mRNA of the target gene shown as Scheme (II).

Figure 2023040852000003
スキーム(II)
Figure 2023040852000003
Scheme (II)

1本鎖核酸分子における第1の配列は、対象遺伝子のmRNAにおける標的配列と相補的塩基対を形成して結合する。1本鎖核酸分子が結合した状態で対象遺伝子のmRNAが翻訳される場合、標的配列の上流14塩基前で読み枠が1塩基前にずれる-1フレームシフトが生じる。スキーム(II)を用いて説明すると、標的配列の上流14塩基前にあたるN36からはじまるセンスコドンN363534は、-1フレームシフトにより1塩基前にずれて、センスコドンN373635へとシフトする。ただし、-1フレームシフトは、1番目のセンスコドンN363534及びその後の2番目のセンスコドンN333231に対応するアミノ酸が付加された後に、-1フレームシフトが発生して、リボソームがセンスコドンN373635及びセンスコドンN343332の位置にスリッピングすると考えられる。これにより、合成されるタンパク質のアミノ酸配列は、第1のセンスコドンN363534がコードするアミノ酸、第2のセンスコドンN333231がコードするアミノ酸、センスコドンN312625がコードするアミノ酸、センスコドンN242322がコードするアミノ酸・・・という配列になると推測される。なお、ある配列の上流にある塩基(ヌクレオチド)とは、該配列の5’末端を基準として、それよりも5’側にある塩基(ヌクレオチド)を意味する。また、ある配列の下流にある塩基(ヌクレオチド)とは、該配列の3’末端を基準として、それよりも3’側にある塩基(ヌクレオチド)を意味する。 The first sequence in the single-stranded nucleic acid molecule forms complementary base pairs and binds to a target sequence in the mRNA of the gene of interest. When the mRNA of the target gene is translated in a state in which the single-stranded nucleic acid molecules are bound, a -1 frameshift occurs, in which the reading frame shifts forward by 1 base 14 bases upstream of the target sequence. To explain using scheme (II), the sense codon N 36 N 35 N 34 starting from N 36 , which is 14 bases upstream of the target sequence, is shifted forward by 1 base due to -1 frame shift, and the sense codon N 37 N 36 N 35 shift to However, the -1 frameshift occurs after the addition of the amino acids corresponding to the first sense codon N 36 N 35 N 34 followed by the second sense codon N 33 N 32 N 31 , It is believed that the ribosome slips to the positions of sense codons N 37 N 36 N 35 and sense codons N 34 N 33 N 32 . As a result, the amino acid sequence of the synthesized protein consists of the amino acid encoded by the first sense codon N 36 N 35 N 34 , the amino acid encoded by the second sense codon N 33 N 32 N 31 , and the sense codon N 31 N 26 N 25 . It is presumed that the amino acid sequence encoded by the sense codon N 24 N 23 N 22 . . . The base (nucleotide) upstream of a certain sequence means the base (nucleotide) on the 5′ side of the 5′ end of the sequence. A base (nucleotide) downstream of a certain sequence means a base (nucleotide) on the 3′ side of the 3′ end of the sequence.

標的配列は、-1フレームシフトを発生させたい部位に応じて適宜決定することができる。すなわち、-1フレームシフトを発生させたい部位(スキーム(II)におけるN36)の下流14塩基からはじまる部位を標的配列とすることができる。ただし、標的配列の上流9塩基~上流15塩基(スキーム(II)におけるN37363534333231)では、CC、AA、UU又はGGというように同一の塩基が2個以上連続していることが好ましい。また、標的配列の上流9塩基~上流15塩基では、同一の塩基が2個以上連続している部分が2箇所以上あることが好ましい。なお、上記「標的配列の上流9塩基~上流15塩基」は、スキーム(II)における配列N262524232221(スペーサー配列とよぶ)が6塩基の場合の塩基の数である。スペーサー配列は3塩基~8塩基である場合があり、例えば、スペーサー配列が8塩基の場合は、上記「標的配列の上流9塩基~上流15塩基」は「標的配列の上流11塩基~上流17塩基」と読み替える。 The target sequence can be appropriately determined according to the site at which the -1 frameshift is desired. That is, the target sequence can be a site beginning 14 bases downstream of the site (N 36 in scheme (II)) where a -1 frameshift is desired. However, in the 9 to 15 bases upstream of the target sequence (N 37 N 36 N 35 N 34 N 33 N 32 N 31 in scheme (II)), two identical bases such as CC, AA, UU or GG It is preferable that at least one of them is continuous. In addition, it is preferable that there are two or more portions in which two or more of the same bases are consecutive in the 9 to 15 bases upstream of the target sequence. The above-mentioned "upstream 9 bases to upstream 15 bases of the target sequence" is the number of bases when the sequence N 26 N 25 N 24 N 23 N 22 N 21 (referred to as a spacer sequence) in scheme (II) is 6 bases. is. The spacer sequence may be 3 bases to 8 bases. ”.

第1の配列は、標的配列に相補的な配列を含む配列であればよい。第1の配列の長さは、標的配列に結合するのに十分な長さであればよく、特に限定されないが、例えば、5塩基長~25塩基長であり、標的配列との結合力、並びに標的配列に結合する部分が本発明の一態様の1本鎖核酸分子の他の部分と結合及び相互作用してステムループ構造を崩さないことを考慮すれば、6塩基長~20塩基長であることが好ましく、8塩基長~16塩基長であることがより好ましく、9塩基長~14塩基長であることがさらに好ましく、10塩基長~13塩基長であることがなおさらに好ましい。 The first sequence may be any sequence that includes a sequence complementary to the target sequence. The length of the first sequence is not particularly limited as long as it is long enough to bind to the target sequence. Considering that the portion that binds to the target sequence does not bind and interact with other portions of the single-stranded nucleic acid molecule of one embodiment of the present invention to disrupt the stem-loop structure, the length is 6 to 20 bases. preferably 8 to 16 bases in length, more preferably 9 to 14 bases in length, even more preferably 10 to 13 bases in length.

第1の配列は、標的配列と完全に相補的であっても、部分的に相補的であってもどちらでもよいが、標的配列との結合力を考慮すれば、完全に相補的であることが好ましい。 The first sequence may be either completely complementary or partially complementary to the target sequence, but it should be completely complementary considering the binding strength with the target sequence. is preferred.

第1の配列は、標的配列のヌクレオチドの並びであるヌクレオチド配列に基づいて決定することができる。 The first sequence can be determined based on the nucleotide sequence, which is the alignment of nucleotides of the target sequence.

第2の配列は、ステムループ構造を形成する。1本鎖核酸分子と対象遺伝子のmRNAとが、標的配列及び第1の配列の間で相補的塩基対を形成して結合する場合、ステムループ構造のステム部分の末端は、分子内2本鎖構造を維持し、対象遺伝子のmRNAと相補的塩基対を形成しない。このことを本発明の一態様の1本鎖核酸分子を非限定的に示したスキーム(III)を例証して説明する。 The second sequence forms a stem-loop structure. When the single-stranded nucleic acid molecule and the mRNA of the target gene bind by forming complementary base pairs between the target sequence and the first sequence, the end of the stem portion of the stem-loop structure is an intramolecular double strand It maintains its structure and does not form complementary base pairs with the mRNA of the gene of interest. This will be explained by exemplifying Scheme (III), which shows a non-limiting single-stranded nucleic acid molecule of one embodiment of the present invention.

Figure 2023040852000004
スキーム(III)
Figure 2023040852000004
Scheme (III)

スキーム(III)において、「○」(白丸)は1ヌクレオチドを表す。実線は相補的塩基対の関係(水素結合)を示し、点線は隣り合うヌクレオチド間の結合(ホスホジエステル結合)を示す。スキーム(III)に示すとおり、黒矢印で示されるとおりのステム部分の末端の2個のヌクレオチドは、白矢印で示されるとおりの相対する対象遺伝子のmRNAの配列(N12、N11)と相補的塩基対を形成しない。このように、第2の配列において、ステムループ構造の末端は、ステム部分として、分子内2本鎖構造を維持する。 In scheme (III), "○" (open circle) represents one nucleotide. Solid lines indicate complementary base pair relationships (hydrogen bonds) and dotted lines indicate bonds between adjacent nucleotides (phosphodiester bonds). As shown in scheme (III), the two nucleotides at the end of the stem portion as indicated by the black arrows are complementary to the sequences (N 12 , N 11 ) of the mRNA of the opposite gene of interest as indicated by the white arrows. do not form organic base pairs. Thus, in the second sequence, the ends of the stem-loop structure maintain the intramolecular double-stranded structure as the stem portion.

第2の配列のステムループ構造において、ステム部分の長さは、分子内2本鎖構造を形成するのに十分な長さであればよく、特に限定されないが、例えば、3塩基対~50塩基対を形成する長さであり、分子内2本鎖構造を安定的に維持することを考慮すれば、4塩基対~20塩基対を形成する長さであることが好ましく、5塩基対~10塩基対を形成する長さであることがより好ましく、約8塩基対を形成する長さであることがさらに好ましい。 In the stem-loop structure of the second sequence, the length of the stem portion is not particularly limited as long as it is long enough to form an intramolecular double-stranded structure. For example, 3 base pairs to 50 bases. It is a length that forms a pair, and considering that the intramolecular double-stranded structure is stably maintained, it is preferably a length that forms 4 base pairs to 20 base pairs, and 5 base pairs to 10 base pairs. More preferably, it has a length that forms a base pair, and more preferably a length that forms about 8 base pairs.

ステム部分は、完全な分子内2本鎖構造であっても、途中で1本鎖構造をとる部分がある2本鎖構造であってもどちらでもよいが、分子内2本鎖構造を安定的に維持することを考慮すれば、完全な分子内2本鎖構造であることが好ましい。なお、途中で1本鎖構造をとる部分がある2本鎖構造であっても、ステム部分の末端の2個の配列は相補的塩基対を形成することが好ましい。 The stem portion may be either a complete intramolecular double-stranded structure or a double-stranded structure with a single-stranded structure in the middle. A complete intramolecular double-stranded structure is preferred in consideration of maintaining the In addition, even if the double-stranded structure has a portion that assumes a single-stranded structure in the middle, it is preferable that the two sequences at the ends of the stem portion form complementary base pairs.

ステム部分のヌクレオチド配列は、分子内2本鎖構造を形成する配列であれば特に限定されない。ただし、ステム部分の末端の2個のヌクレオチドは、シトシン及びグアニンの組合せ、並びにアデニン及びウラシルの組合せであることが好ましく、シトシン及びグアニンの組合せであることがより好ましい。ステム部分の一方のヌクレオチド配列の具体例は、配列番号15に示す配列(5’-CCGCAUUA-3’)であるが、これに限定されない。なお、配列番号15に示す配列と相補的塩基対を形成して、完全な分子内2本鎖構造をとる配列は配列番号16に示す配列(5’-UAGUGUGG-3’)である。 The nucleotide sequence of the stem portion is not particularly limited as long as it is a sequence that forms an intramolecular double-stranded structure. However, the terminal two nucleotides of the stem portion are preferably a combination of cytosine and guanine, a combination of adenine and uracil, and more preferably a combination of cytosine and guanine. A specific example of the nucleotide sequence of one of the stem portions is the sequence shown in SEQ ID NO: 15 (5'-CCGCAUUA-3'), but is not limited thereto. The sequence (5'-UAGUGUGG-3') shown in SEQ ID NO: 16 forms a complementary base pair with the sequence shown in SEQ ID NO: 15 and forms a complete intramolecular double-stranded structure.

第2の配列のステムループ構造において、ループ部分の長さは、1本鎖構造を維持するのに十分な長さであればよく、特に限定されないが、例えば、3塩基長~25塩基長であり、1本鎖構造を安定的に維持することを考慮すれば、5塩基長~20塩基長であることが好ましく、8塩基長~15塩基長であることがより好ましく、約11塩基長であることがさらに好ましい。 In the stem-loop structure of the second sequence, the length of the loop portion is not particularly limited as long as it is long enough to maintain the single-stranded structure. Considering stably maintaining the single-stranded structure, it is preferably 5 to 20 bases long, more preferably 8 to 15 bases long, and about 11 bases long. It is even more preferable to have

ループ部分は、完全な1本鎖構造であっても、途中で2本鎖構造をとる部分がある1本鎖構造であってもどちらでもよいが、1本鎖構造を安定的に維持することを考慮すれば、完全な1本鎖構造であることが好ましい。 The loop portion may be either a complete single-stranded structure or a single-stranded structure with a double-stranded structure in the middle, but the single-stranded structure must be stably maintained. Considering the complete single-stranded structure is preferred.

ループ部分のヌクレオチド配列は、1本鎖構造を維持する配列であれば特に限定されないが、例えば、分子内2本鎖構造を形成しないような配列などが挙げられ、好ましくはシトシンとアデニン又はウリジンとからなる配列、グアニンとアデニンとからなる配列、シトシン、グアニン、アデニン又はウリジンからなる配列であり、より好ましくは80%以上がシトシンである主としてシトシンからなる配列であり、さらに好ましくは完全にシトシンからなる配列である。ループ部分のヌクレオチド配列の具体例は、11個のシトシンからなる配列であるが、これに限定されない。 The nucleotide sequence of the loop portion is not particularly limited as long as it is a sequence that maintains a single-stranded structure. Examples thereof include sequences that do not form an intramolecular double-stranded structure. A sequence consisting of guanine and adenine, a sequence consisting of cytosine, guanine, adenine or uridine, more preferably a sequence consisting mainly of cytosine in which 80% or more is cytosine, still more preferably completely consisting of cytosine is an array of A specific example of the nucleotide sequence of the loop portion is, but not limited to, a sequence consisting of 11 cytosines.

第2の配列の長さは、ステム部分の長さ及びループ部分の長さを足し合わせたものであればよく、例えば、9塩基長~65塩基長であり、ステムループ構造を安定的に維持することを考慮すれば、15塩基長~50塩基長であることが好ましく、18塩基長~35塩基長であることがより好ましく、約27塩基長であることがさらに好ましい。 The length of the second sequence may be the sum of the length of the stem portion and the length of the loop portion. Considering that the length is 15 to 50 bases, it is more preferably 18 to 35 bases, and even more preferably about 27 bases.

第2の配列において、ループ部分の長さは、ステム部分の長さと比較して、長いこと、短いこと、又は同一であることがあり得るが、-1フレームシフト誘導の効率を考慮すれば、ループ部分の長さは、ステム部分の長さと比較して、長いこと、又は同一であることが好ましく、長いことがより好ましく、1.2倍~8倍長いことがさらに好ましく、1.3倍~1.5倍長いことがなおさらに好ましい。 In the second sequence, the length of the loop portion can be longer, shorter, or identical compared to the length of the stem portion, but given the efficiency of −1 frameshift induction, The length of the loop portion is preferably longer than or the same as the length of the stem portion, more preferably longer, more preferably 1.2 to 8 times longer, and 1.3 times longer. ~1.5 times longer is even more preferred.

第2の配列は、上記したステム部分及びループ部分からなるステムループ構造を形成する配列であればよく、具体例としては配列番号17に示す配列、配列番号18に示す配列などが挙げられる。また、これらの配列と同様に安定な構造を有するものとして、配列番号19~配列番号30に示す配列などが挙げられる。 The second sequence may be any sequence that forms a stem-loop structure consisting of the above-described stem portion and loop portion, and specific examples include the sequence shown in SEQ ID NO: 17, the sequence shown in SEQ ID NO: 18, and the like. In addition, sequences shown in SEQ ID NO: 19 to SEQ ID NO: 30 and the like can be mentioned as those having a stable structure like these sequences.

1本鎖核酸分子は、5’末端側から3’末端側への方向に、第1の配列と第2の配列とを含めばよく、第1の配列の5’末端側、第2の配列の3’末端側及び/又は第1の配列と第2の配列との間に1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個又は9個のヌクレオチドが付加されていてもよいが、第1の配列と第2の配列とからなることが好ましい。 A single-stranded nucleic acid molecule may contain a first sequence and a second sequence in the direction from the 5' end side to the 3' end side, and the 5' end side of the first sequence, the second sequence 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9 nucleotides between the 3′ end of and/or the first sequence and the second sequence Although it may be added, it preferably consists of the first sequence and the second sequence.

第1の配列と第2の配列とからなる1本鎖核酸分子の長さは、第1の配列の長さと第2の配列の長さとを足し合わせた長さであればよいが、例えば、14塩基長~90塩基長であり、21塩基長~70塩基長であることが好ましく、26塩基長~51塩基長であることがより好ましく、38塩基長~40塩基長であることがさらに好ましい。1本鎖核酸分子において、第2の配列の長さは第1の配列の長さよりも長いことが好ましいが、第1の配列の長さは第2の配列におけるステム部分の長さよりも長いことが好ましい。 The length of the single-stranded nucleic acid molecule consisting of the first sequence and the second sequence may be the sum of the length of the first sequence and the length of the second sequence. It is 14 to 90 bases long, preferably 21 to 70 bases long, more preferably 26 to 51 bases long, and even more preferably 38 to 40 bases long. . In the single-stranded nucleic acid molecule, the length of the second sequence is preferably longer than the length of the first sequence, and the length of the first sequence is longer than the length of the stem portion in the second sequence. is preferred.

1本鎖核酸分子を構成する各ヌクレオチドは、天然型のヌクレオチド(天然ヌクレオチド)であっても、修飾型のヌクレオチド(修飾ヌクレオチド)であっても、いずれであってもよい。また、1本鎖核酸分子は、天然ヌクレオチドからなるものであっても、修飾ヌクレオチドからなるものであっても、天然ヌクレオチド及び修飾ヌクレオチドの組合せからなるものであっても、いずれであってもよい。 Each nucleotide constituting a single-stranded nucleic acid molecule may be either a natural nucleotide (natural nucleotide) or a modified nucleotide (modified nucleotide). A single-stranded nucleic acid molecule may be composed of natural nucleotides, modified nucleotides, or a combination of natural and modified nucleotides. .

修飾ヌクレオチドは特に限定されないが、例えば、糖が修飾されたヌクレオチド(D-リボフラノースが2’-O-アルキル化したヌクレオチド、D-リボフラノースが2’-O,4’-C-アルキレン化したヌクレオチドなど);リン酸ジエステル結合が修飾されたヌクレオチド(チオエート化修飾ヌクレオチド);塩基が修飾されたヌクレオチド;これらの修飾が組み合わさったヌクレオチドなどを挙げることができる。修飾ヌクレオチドを有する1本鎖核酸分子は、RNAに対する結合力が高いこと、ヌクレアーゼに対する耐性が高いことなどの利点を有し得ることから、天然ヌクレオチドからなる1本鎖核酸分子と比べて、優れた-1フレームシフト誘導作用が期待できる場合がある。修飾ヌクレオチドは、ペプチド核酸(PNA)であってもよい。 Modified nucleotides are not particularly limited, but for example, sugar-modified nucleotides (2'-O-alkylated D-ribofuranose, 2'-O,4'-C-alkylenated nucleotides, etc.); nucleotides with modified phosphodiester bonds (thioated modified nucleotides); nucleotides with modified bases; and nucleotides with combinations of these modifications. A single-stranded nucleic acid molecule having modified nucleotides can have advantages such as high binding strength to RNA and high resistance to nucleases. -1 frame shift induction effect can be expected in some cases. A modified nucleotide may be a peptide nucleic acid (PNA).

ヌクレオチドの糖の修飾の例としては、D-リボフラノースの2’-O-アルキル化(例えば、2’-O-メチル化、2’-O-アミノエチル化、2’-O-プロピル化、2’-O-アリル化、2’-O-メトキシエチル化、2’-O-ブチル化、2’-O-ペンチル化、2’-O-プロパルギル化など)、D-リボフラノースの2’-O,4’-C-アルキレン化(例えば、2’-O,4’-C-エチレン化、2’-O,4’-C-メチレン化、2’-O,4’-C-プロピレン化、2’-O,4’-C-テトラメチレン化、2’-O,4’-C-ペンタメチレン化など)、3’-デオキシ-3’-アミノ-2’-デオキシ-D-リボフラノース、3’-デオキシ-3’-アミノ-2’-デオキシ-2’-フルオロ-D-リボフラノースなどを挙げることができる。 Examples of nucleotide sugar modifications include 2′-O-alkylation of D-ribofuranose (e.g., 2′-O-methylation, 2′-O-aminoethylation, 2′-O-propylation, 2′-O-allylation, 2′-O-methoxyethylation, 2′-O-butylation, 2′-O-pentylation, 2′-O-propargylation, etc.), 2′ of D-ribofuranose —O,4′-C-alkylenated (e.g., 2′-O,4′-C-ethylenated, 2′-O,4′-C-methylenated, 2′-O,4′-C-propylene 2′-O,4′-C-tetramethylation, 2′-O,4′-C-pentamethylene, etc.), 3′-deoxy-3′-amino-2′-deoxy-D-ribo Furanose, 3'-deoxy-3'-amino-2'-deoxy-2'-fluoro-D-ribofuranose and the like can be mentioned.

ヌクレオチドのリン酸ジエステル結合の修飾の例としては、ホスホロチオエート結合、メチルホスホネート結合、メチルチオホスホネート結合、ホスホロジチオエート結合、ホスホロアミデート結合などを挙げることができる。 Examples of nucleotide phosphodiester bond modifications include phosphorothioate bonds, methylphosphonate bonds, methylthiophosphonate bonds, phosphorodithioate bonds, phosphoramidate bonds, and the like.

ヌクレオチドの塩基の修飾の例としては、シトシンの5-メチル化、5-フルオロ化、5-ブロモ化、5-ヨード化、N4-メチル化、チミジンの5-デメチル化(ウラシル)、5-フルオロ化、5-ブロモ化、5-ヨード化、アデニンのN6-メチル化、8-ブロモ化、グアニンのN2-メチル化、8-ブロモ化などを挙げることができる。 Examples of nucleotide base modifications include cytosine 5-methylation, 5-fluorination, 5-bromination, 5-iodination, N4-methylation, thymidine 5-demethylation (uracil), 5-fluoro 5-bromination, 5-iodination, N6-methylation of adenine, 8-bromination, N2-methylation of guanine, 8-bromination and the like.

1本鎖核酸分子は、塩の形態、すなわち、1本鎖核酸分子の医薬的に許容される塩であってもよい。塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩のようなアルカリ金属塩;カルシウム塩、マグネシウム塩のようなアルカリ土類金属塩;アルミニウム塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩、ニッケル塩、コバルト塩などの金属塩;アンモニウム塩のような無機塩;t-オクチルアミン塩、ジベンジルアミン塩、モルホリン塩、グルコサミン塩、フェニルグリシンアルキルエステル塩、エチレンジアミン塩、N-メチルグルカミン塩、グアニジン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ジシクロヘキシルアミン塩、N,N’-ジベンジルエチレンジアミン塩、クロロプロカイン塩、プロカイン塩、ジエタノールアミン塩、N-ベンジル-フェネチルアミン塩、ピペラジン塩、テトラメチルアンモニウム塩、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン塩のような有機塩;弗化水素酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、沃化水素酸塩のようなハロゲン原子化水素酸塩;硝酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、燐酸塩などの無機酸塩;メタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、エタンスルホン酸塩のような低級アルカンルスルホン酸塩;ベンゼンスルホン酸塩、p-トルエンスルホン酸塩のようなアリールスルホン酸塩;酢酸塩、リンゴ酸塩、フマル酸塩、コハク酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、蓚酸塩、マレイン酸塩などの有機酸塩;グリシン塩、リジン塩、アルギニン塩、オルニチン塩、グルタミン酸塩、アスパラギン酸塩のようなアミノ酸塩などを挙げることができるが、これらに限定されない。 A single-stranded nucleic acid molecule may be in salt form, ie, a pharmaceutically acceptable salt of a single-stranded nucleic acid molecule. Examples of salts include alkali metal salts such as sodium salts, potassium salts and lithium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts; aluminum salts, iron salts, zinc salts, copper salts, nickel salts; metal salts such as cobalt salts; inorganic salts such as ammonium salts; t-octylamine salts, dibenzylamine salts, morpholine salts, glucosamine salts, phenylglycine alkyl ester salts, ethylenediamine salts, N-methylglucamine salts, guanidine salts , diethylamine salt, triethylamine salt, dicyclohexylamine salt, N,N'-dibenzylethylenediamine salt, chloroprocaine salt, procaine salt, diethanolamine salt, N-benzyl-phenethylamine salt, piperazine salt, tetramethylammonium salt, tris(hydroxymethyl ) organic salts such as aminomethane salts; hydrohalogenates such as hydrofluoride, hydrochloride, hydrobromide, hydroiodide; nitrates, perchlorates, sulfates, inorganic acid salts such as phosphate; lower alkanesulfonates such as methanesulfonate, trifluoromethanesulfonate and ethanesulfonate; arylsulfonic acids such as benzenesulfonate and p-toluenesulfonate Salt; organic acid salts such as acetate, malate, fumarate, succinate, citrate, tartrate, oxalate, maleate; glycine, lysine, arginine, ornithine, glutamate , amino acid salts such as aspartate, and the like, but are not limited to these.

1本鎖核酸分子は、水和物などの溶媒和物の形態であってもよい。 A single-stranded nucleic acid molecule may be in the form of a solvate such as a hydrate.

1本鎖核酸分子は、プロドラッグの形態であってもよい。プロドラッグとしては、アミド、エステル、カルバミン酸塩、炭酸塩、ウレイド、リン酸塩などを挙げることができる。 A single-stranded nucleic acid molecule may be in the form of a prodrug. Prodrugs can include amides, esters, carbamates, carbonates, ureides, phosphates, and the like.

1本鎖核酸分子は、これまでに知られている方法及び装置を使用して、合成することができる。例えば、Sinhaらの文献(N.D.Sinha et al.,Nucleic Acids Research,12,4539(1984);該文献の全記載はここに開示として援用される。)に記載の方法に準じてDNAを合成することができる。また、このようにして合成したDNAをベクターに組み込み、これを鋳型としてT7 RNA PolymeraseなどのRNAポリメラーゼを用いた転写反応により、RNAを合成することができる。1本鎖核酸分子は、in vivoで合成してもよく、in vitroで合成してもよいが、生産物の精製が容易であること、使用するヌクレオチドとして修飾ヌクレオチドを用いることができることから、in vitroで合成することが好ましい。 Single-stranded nucleic acid molecules can be synthesized using previously known methods and equipment. For example, DNA according to the method described in Sinha et al. (ND Sinha et al., Nucleic Acids Research, 12, 4539 (1984); the entire description of this document is incorporated herein by reference). can be synthesized. Alternatively, the DNA synthesized in this manner can be incorporated into a vector, and RNA can be synthesized by transcription reaction using an RNA polymerase such as T7 RNA polymerase using this as a template. Single-stranded nucleic acid molecules may be synthesized in vivo or in vitro. In vitro synthesis is preferred.

1本鎖核酸分子をin vitroで合成する際に使用するヌクレオチドは、市販されているものを用いてもよく、市販されているヌクレオチドからこれまでに知られている方法に従って合成したものを用いてもよい。例えば、各種修飾ヌクレオチドは、Blommersらの文献(Blommers et al.,Biochemistry(1998),37,17714-17725.)、Lesnikらの文献(Lesnik,E.A.et al.,Biochemistry(1993),32,7832-7838.)、特許文献(US6261840)、Martinの文献(Martin,P.Helv.Chim.Acta.(1995)78,486-504.)、特許文献(WO99/14226)、特許文献(WO00/47599)、Huynhらの文献(Huynh Vu et al.,Tetrahedron Letters,32,3005-3008(1991))、Radhakrishnanらの文献(Radhakrishnan P.Iyer et al.,J.Am.Chem.Soc.112,1253 (1990))、特許文献(PCT/WO98/54198)、参考文献(Oligonucleotide Synthesis, Edited by M.J.Gait,Oxford University Press,1984)、特許文献(特開平7-87982)などに記載の方法に従って製造することができる。なお、ここで挙げた上記文献の全記載はここに開示として援用される。 Commercially available nucleotides may be used for the in vitro synthesis of single-stranded nucleic acid molecules, and those synthesized from commercially available nucleotides according to a known method may be used. good too. For example, various modified nucleotides are described in Blommers et al., Biochemistry (1998), 37, 17714-17725, Lesnik et al., Biochemistry (1993), 32, 7832-7838.), Patent Document (US6261840), Martin Document (Martin, P. Helv. Chim. Acta. (1995) 78, 486-504.), Patent Document (WO99/14226), Patent Document ( WO00/47599), Huynh et al. (Huynh Vu et al., Tetrahedron Letters, 32, 3005-3008 (1991)), Radhakrishnan et al. (Radhakrishnan P. Iyer et al., J. Am. Chem. Soc. 112, 1253 (1990)), patent documents (PCT/WO98/54198), reference documents (Oligonucleotide Synthesis, Edited by MJ Gait, Oxford University Press, 1984), patent documents (JP-A-7-87982), etc. It can be produced according to the method described. In addition, all the descriptions of the above-mentioned documents cited here are incorporated herein as disclosure.

合成した1本鎖核酸分子は、溶媒又は樹脂を用いる抽出、沈降、電気泳動、クロマトグラフィーなどのこれまでに知られている方法及び装置を用いて、精製してもよい。1本鎖核酸分子の取得に際しては、ジーンデザイン、Dharmacon、QIAGEN、シグマアルドリッチなどの受託製造会社を利用した受託製造サービスを利用してもよい。 A synthesized single-stranded nucleic acid molecule may be purified using previously known methods and devices such as extraction with solvents or resins, precipitation, electrophoresis, chromatography, and the like. When obtaining a single-stranded nucleic acid molecule, a contract manufacturing service using a contract manufacturing company such as Genedesign, Dharmacon, QIAGEN, and Sigma-Aldrich may be used.

1本鎖核酸分子は、対象となる遺伝子の転写産物であるmRNAに結合するものであることから、RNAであることが好ましい。 The single-stranded nucleic acid molecule is preferably RNA because it binds to mRNA, which is the transcription product of the gene of interest.

1本鎖核酸分子がRNAである場合は、適用する対象内で合成されるようにデザインされたものであってもよく、例えば、1本鎖核酸分子をコードする遺伝子(DNA断片)を適用対象に適したベクターに挿入したものであってもよい。このようなベクターを適用対象内に導入して、1本鎖核酸分子をコードする遺伝子について転写されると、1本鎖核酸分子が適用対象内で合成されることになる。このような目的で使用し得るベクターとしては、レトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス(AAV)などのウイルスベクターなどが挙げられるが、これらに限定されない。 When the single-stranded nucleic acid molecule is RNA, it may be designed to be synthesized within the subject, for example, a gene (DNA fragment) encoding the single-stranded nucleic acid molecule may be used as the subject. may be inserted into a vector suitable for When such a vector is introduced into a subject and the gene encoding the single-stranded nucleic acid molecule is transcribed, the single-stranded nucleic acid molecule will be synthesized within the subject. Vectors that can be used for such purposes include, but are not limited to, viral vectors such as retroviruses, lentiviruses, adenoviruses, adeno-associated viruses (AAV), and the like.

1本鎖核酸分子はin vivoでもin vitroでも使用できる。in vivoで1本鎖核酸分子を適用する対象は特に限定されず、動物、植物、微生物などのいずれの生物個体であってもよい。動物としては、例えば、哺乳類が挙げられ、哺乳類としてはヒト、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジなどが挙げられ、これらの中でもヒトであることが好ましい。適用対象は、健常な生物個体であってもよいが、後述する遺伝性疾患を有する生物個体及びその危険性がある生物個体など、遺伝性疾患の予防又は治療が望まれる生物個体であることが好ましい。また、適用対象は生物個体そのものであってもよいが、生物個体の一部であってもよく、例えば、細胞、組織、臓器などであってもよい。 Single-stranded nucleic acid molecules can be used in vivo or in vitro. The subject to which the single-stranded nucleic acid molecule is applied in vivo is not particularly limited, and may be any organism such as an animal, a plant, or a microorganism. Examples of animals include mammals, and examples of mammals include humans, dogs, cats, cows, horses, pigs, and sheep, among which humans are preferred. The subject of application may be a healthy individual organism, but may be an individual organism for which prevention or treatment of a hereditary disease is desired, such as an organism having a genetic disease described later or an organism at risk of such disease. preferable. Moreover, the application target may be the individual organism itself, or a part of the individual organism, such as a cell, tissue, or organ.

1本鎖核酸分子のin vitroでの使用は、試薬などとして、実験、研究、医療など、その目的は問わない。例えば、医療目的としては、遺伝性疾患に罹患した者から採取した幹細胞を、1本鎖核酸分子が定常的に合成するように改変し、培養した上で、遺伝性疾患に罹患した者へ移植することができる。このように、本発明の一態様の1本鎖核酸分子は、再生医療、細胞治療などの医療目的で使用することができる。 Single-stranded nucleic acid molecules can be used in vitro for any purpose, such as reagents, experiments, research, and medicine. For example, for medical purposes, stem cells collected from a person suffering from a genetic disease are modified to constantly synthesize single-stranded nucleic acid molecules, cultured, and then transplanted to a person suffering from a genetic disease. can do. Thus, the single-stranded nucleic acid molecule of one embodiment of the present invention can be used for medical purposes such as regenerative medicine and cell therapy.

1本鎖核酸分子は、適用対象の細胞内に移行され易いように、核酸導入補助剤とともに使用されることが好ましい。核酸導入補助剤としては、例えば、リポフェクタミン、オリゴフェクタミン、リポソーム、ポリアミン、DEAEデキストラン、リン酸カルシウム、デンドリマー、脂質ナノ粒子などが挙げられるが、これらに限定されない。 A single-stranded nucleic acid molecule is preferably used together with a nucleic acid introduction aid so that it can be easily transferred into the target cell. Nucleic acid introduction aids include, but are not limited to, lipofectamine, oligofectamine, liposomes, polyamines, DEAE dextran, calcium phosphate, dendrimers, lipid nanoparticles, and the like.

1本鎖核酸分子の使用量は、1本鎖核酸分子を適用した場合に-1フレームシフトが誘導される量であれば特に限定されず、例えば、成人に適用する場合は、0.001nmol/kg/日~100mmol/kg/日などが挙げられ、優れた-1フレームシフト誘導作用を得ること、1本鎖核酸分子の合成のコストなどを考慮すれば、500nmol/kg/日~500mmol/kg/日であることが好ましく、40nmol/kg/日~500μmol/kg/日であることがより好ましい。 The amount of the single-stranded nucleic acid molecule to be used is not particularly limited as long as it is an amount that induces -1 frameshift when the single-stranded nucleic acid molecule is applied. 500 nmol/kg/day to 500 mmol/kg in consideration of the cost of synthesizing a single-stranded nucleic acid molecule and obtaining an excellent -1 frameshift-inducing action. /day, more preferably 40 nmol/kg/day to 500 μmol/kg/day.

1本鎖核酸分子の-1フレームシフト誘導作用を評価する方法は特に限定されず、例えば、1本鎖核酸分子の適用の有無における、対象とする遺伝子のmRNAの量、対象とする遺伝子がコードするタンパク質の量又はそれらの両方の量の増減を確認する方法などが挙げられる。また、1本鎖核酸分子を適用した者の疾患が予防又は治療されたこと、又は症状が緩和されたことを診察及び/又は検査することにより、確認してもよい。 The method for evaluating the -1 frameshift-inducing action of single-stranded nucleic acid molecules is not particularly limited. and a method of confirming an increase or decrease in the amount of protein or both of them. It may also be confirmed by examining and/or testing that the disease of the person to whom the single-stranded nucleic acid molecule has been applied has been prevented or treated, or that the symptoms have been alleviated.

1本鎖核酸分子の-1フレームシフト誘導作用の程度は特に限定されず、例えば、1本鎖核酸分子を用いない場合(コントロール)と比べて、対象とする遺伝子に関するmRNA及び/又はタンパク質の量に変動(増加量又は減少量)が認められる程度であればよい。 The degree of -1 frameshift-inducing action of single-stranded nucleic acid molecules is not particularly limited, for example, the amount of mRNA and / or protein related to the target gene compared to the case where the single-stranded nucleic acid molecule is not used (control) It is sufficient if the fluctuation (increase or decrease) is observed in the

[組成物]
1本鎖核酸分子は、単独で、又はその他の成分と混合して組成物の形態で用いられる。本発明の別の態様は、本発明の一態様の1本鎖核酸分子を有効成分として含む、-1フレームシフトを誘導するために用いられる組成物である。組成物の具体的な態様は、医薬品用組成物、飲食品用組成物、医薬部外品用組成物、化粧品用組成物、動物飼料用組成物などが挙げられる。組成物は、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、シロップ剤などの経口製剤;注射剤、坐剤、貼付剤、外用剤などの非経口製剤などの製剤であり得る。
[Composition]
The single-stranded nucleic acid molecule is used alone or mixed with other components in the form of a composition. Another aspect of the present invention is a composition used to induce −1 frameshift, comprising the single-stranded nucleic acid molecule of one aspect of the present invention as an active ingredient. Specific aspects of the composition include pharmaceutical compositions, food and drink compositions, quasi-drug compositions, cosmetic compositions, and animal feed compositions. The composition can be oral preparations such as tablets, capsules, granules, powders and syrups; parenteral preparations such as injections, suppositories, patches and external preparations.

その他の成分は、1本鎖核酸分子が適用された場合に-1フレームシフトが誘導される限りにおいて特に限定されないが、例えば、医薬品を製造する際に使用される成分などが挙げられ、具体的には、賦形剤(例えば、乳糖、白糖、葡萄糖、マンニトール、ソルビトールのような糖誘導体;トウモロコシデンプン、バイレショデンプン、α澱粉、デキストリンのような澱粉誘導体;結晶セルロースのようなセルロース誘導体;アラビアゴム;デキストラン;プルランのような有機系賦形剤;軽質無水珪酸、合成珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、メタ珪酸アルミン酸マグネシウムのような珪酸塩誘導体;燐酸水素カルシウムのような燐酸塩;炭酸カルシウムのような炭酸塩;硫酸カルシウムのような硫酸塩などの無機系賦形剤など)、滑沢剤(例えば、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムのようなステアリン酸金属塩;タルク;コロイドシリカ;ビーズワックス、ゲイ蝋のようなワックス類;硼酸;アジピン酸;硫酸ナトリウムのような硫酸塩;グリコール;フマル酸;安息香酸ナトリウム;DLロイシン;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸マグネシウムのようなラウリル硫酸塩:無水珪酸、珪酸水和物のような珪酸類;上記澱粉誘導体など)、結合剤(例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、マクロゴール、前記賦形剤と同様の化合物など)、崩壊剤(例えば、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースカルシウム、内部架橋カルボキシメチルセルロースナトリウムのようなセルロース誘導体;カルボキシメチルスターチ、カルボキシメチルスターチナトリウム、架橋ポリビニルピロリドンのような化学修飾されたデンプン・セルロース類など)、乳化剤(例えば、ベントナイト、ビーガムのようなコロイド性粘土;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのような金属水酸化物;ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウムのような陰イオン界面活性剤;塩化ベンザルコニウムのような陽イオン界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルのような非イオン界面活性剤など)、安定剤(メチルパラベン、プロピルパラベンのようなパラオキシ安息香酸エステル類;クロロブタノール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコールのようなアルコール類;塩化ベンザルコニウム;フェノール、クレゾールのようなフェノール類;チメロサール;デヒドロ酢酸;ソルビン酸など)、矯味矯臭剤(例えば、通常使用される甘味料、酸味料、香料など)、希釈剤などが挙げられる。 The other components are not particularly limited as long as the -1 frameshift is induced when the single-stranded nucleic acid molecule is applied. include excipients (e.g., sugar derivatives such as lactose, sucrose, glucose, mannitol, sorbitol; starch derivatives such as maize starch, bailesh starch, alpha starch, dextrin; cellulose derivatives such as crystalline cellulose; gum; dextran; organic excipients such as pullulan; silicate derivatives such as light silicic anhydride, synthetic aluminum silicate, calcium silicate and magnesium aluminometasilicate; phosphates such as calcium hydrogen phosphate; inorganic excipients such as sulfates such as calcium sulfate), lubricants (such as stearic acid, calcium stearate, metal stearates such as magnesium stearate; talc; colloidal silica; beads Waxes such as Wax, Gay Wax; Boric Acid; Adipic Acid; Sulfates such as Sodium Sulfate; Glycol; Fumaric Acid; Sodium Benzoate; Silicic acid, silicic acid such as silicic acid hydrate; the above starch derivatives, etc.), binders (e.g., hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, macrogol, compounds similar to the above excipients, etc.), disintegrants (e.g., low-substituted hydroxypropylcellulose, carboxymethylcellulose, calcium carboxymethylcellulose, cellulose derivatives such as sodium carboxymethylcellulose; chemically modified starch cellulose such as carboxymethylstarch, sodium carboxymethylstarch, crosslinked polyvinylpyrrolidone; etc.), emulsifiers (e.g. colloidal clays such as bentonite, Veegum; metal hydroxides such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide; anionic surfactants such as sodium lauryl sulfate, calcium stearate; Cationic surfactants such as ruconium; nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, etc.), stabilizers (paraoxy Benzoates alcohols such as chlorobutanol, benzyl alcohol, phenylethyl alcohol; benzalkonium chloride; phenols such as phenol, cresol; thimerosal; dehydroacetic acid; sweeteners, acidulants, flavoring agents, etc.), diluents, and the like.

組成物は、溶液状態で供給してもよい。この場合、1本鎖核酸分子の保存安定性を考慮すれば、組成物は、冷蔵条件下で、冷凍条件下で、又は凍結乾燥にして保存することが好ましい。凍結乾燥した組成物は、用時に溶解液(注射用蒸留水など)で溶かして、溶液状態に戻して用いればよい。 The composition may be supplied in solution. In this case, considering the storage stability of the single-stranded nucleic acid molecule, the composition is preferably stored under refrigerated conditions, frozen conditions, or freeze-dried. The freeze-dried composition may be dissolved in a dissolving solution (distilled water for injection, etc.) at the time of use to return to a solution state before use.

組成物の適用量は、-1フレームシフト誘導作用が発現する量であれば特に限定されないが、例えば、成人(60kg)に適用する場合は、約0.1mg/日~10,000mg/日であり、好ましくは1mg/日~1,000mg/日である。本発明の一態様の組成物は、1日に1回又は複数回に分けて適用することができる。本発明の一態様の組成物による-1フレームシフト誘導作用を持続的に発現させたい場合は、本発明の一態様の組成物を数日間~数週間~数ヵ月間~数年間に渡って、継続的又は断続的に適用することが好ましい。本発明の一態様の組成物の具体的な用法及び用量は、適用する生物個体の種類、生物個体が有する、若しくはその危険性がある疾患又は症状の種類及び程度、年齢、投与方法などにより適宜変更し得る。 The amount of the composition to be applied is not particularly limited as long as the -1 frameshift-inducing action is expressed. Yes, preferably 1 mg/day to 1,000 mg/day. The composition of one embodiment of the present invention can be applied once a day or in multiple doses. When the -1 frameshift-inducing action of the composition of one aspect of the present invention is desired to be expressed continuously, the composition of one aspect of the present invention is applied for several days to several weeks to several months to several years, Continuous or intermittent application is preferred. The specific usage and dosage of the composition of one aspect of the present invention are appropriately determined depending on the type of individual organism to be applied, the type and degree of disease or symptoms that the individual organism has or is at risk of, age, administration method, etc. can change.

本発明の一態様の組成物は、-1フレームシフトを誘導して、対象遺伝子の発現を増加すること、又は低減することにより、種々の遺伝性疾患を予防すること、及び/又は治療することができる。本発明の一態様の組成物は、好ましくは-1フレームシフトを誘導することにより、前記標的配列を含む遺伝子の発現を正常化して、該遺伝子の発現異常により発症する遺伝性疾患を予防及び/又は治療するための医薬品用組成物である。遺伝性疾患は特に限定されないが、例えば、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、マルファン症候群などを挙げることができる。上記のとおり、本発明の一態様の1本鎖核酸分子及び組成物の有効量を投与することにより、対象となる遺伝子の発現異常により発症する遺伝性疾患を有する、又はその危険性がある生物個体に対して、遺伝性疾患を治療及び/又は予防することができる。さらに、本発明の一態様の1本鎖核酸分子及び組成物の有効量を投与することにより、対象となる遺伝子の発現異常が認められる細胞、組織、臓器又は生物個体に対して、遺伝子の発現異常を改善することなどができる。 The composition of one aspect of the present invention prevents and/or treats various genetic diseases by inducing −1 frameshift and increasing or decreasing the expression of the target gene. can be done. The composition of one aspect of the present invention preferably induces -1 frameshift to normalize the expression of the gene containing the target sequence, thereby preventing and/or causing a genetic disease caused by abnormal expression of the gene. or a pharmaceutical composition for treatment. Genetic diseases are not particularly limited, but for example, muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, spinal muscular atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, dry skin pigment disease, porphyria, Werner's syndrome, fibrodysplasia ossificans progressis, infantile neuronal ceroid lipofuscinosis, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, neurodegeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft versus host arthritis, hemophilia, von Willebrand disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, kidney stones, osteogenesis imperfecta, liver cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia , tuberous sclerosis, familial polycythemia, immunodeficiency, kidney disease, pulmonary disease, cystic fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, small Human disease, hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease, Marfan syndrome and the like can be mentioned. As described above, an organism having or at risk of having a genetic disease caused by abnormal expression of a target gene by administering an effective amount of the single-stranded nucleic acid molecule and composition of one embodiment of the present invention. An inherited disease can be treated and/or prevented for an individual. Furthermore, by administering an effective amount of the single-stranded nucleic acid molecule and composition of one aspect of the present invention, expression of the gene in a cell, tissue, organ, or individual organism in which abnormal expression of the gene of interest is observed. Abnormality can be improved.

遺伝性疾患のうち、遺伝子のエクソンのアウトオブフレーム変異に起因する遺伝性疾患は、エクソンの読み枠がずれることにより、アウトオブフレーム変異が生じたエクソンが部分的に又は全体的に発現されず、結果としてNMDが生じて遺伝子の発現量が低下する場合が多い。このような場合に、本発明の一態様の組成物を用いれば、-1フレームシフトを誘導して、遺伝子のエクソンの読み枠のずれを訂正してインフレーム変異を発生させて、アウトオブフレーム変異が生じたエクソンを部分的に、又は全体的に発現して、結果としてNMDの影響を低減して遺伝子の発現量を増加することができる。このような遺伝子の発現量が低下することにより生じる遺伝性疾患としては、筋ジストロフィー、嚢胞性線維症、色素性乾皮症、βサラセミア、大腸癌などが挙げられる。 Among hereditary diseases, hereditary diseases caused by out-of-frame mutations in gene exons are those in which exons with out-of-frame mutations are not expressed partially or wholly due to a shift in the reading frame of the exons. , often resulting in NMD and decreased gene expression. In such cases, the composition of one embodiment of the present invention can be used to induce a −1 frameshift to correct the misalignment of the exon reading frame of the gene to generate an in-frame mutation, resulting in an out-of-frame mutation. Mutated exons can be partially or wholly expressed, resulting in decreased NMD effects and increased gene expression. Hereditary diseases caused by decreased expression of such genes include muscular dystrophy, cystic fibrosis, xeroderma pigmentosum, β-thalassemia, and colon cancer.

一方、なんらかの原因により、本来発現していなかった、又は発現量が低かった変異型遺伝子が発現することがあり、結果として遺伝性疾患が生じる場合がある。このような場合に、本発明の一態様の組成物を用いれば、-1フレームシフトを誘導して、遺伝子のエクソンの読み枠をずらしてアウトオブフレーム変異を発生させて、エクソンを部分的に、又は全体的に発現させず、結果としてNMDを誘導して有害な変異型遺伝子の発現量を低減することができる。このような変異型の遺伝子が発現することによって異常なタンパク質が合成されることにより発症する遺伝性疾患としては、癌、進行性骨化性線維異形成症、家族性アルツハイマー病、家族性アミロイドポリニューロパチー、ハンチントン病といった頻度の高い優性遺伝性疾患などが挙げられる。 On the other hand, for some reason, a mutant gene that was not originally expressed or whose expression level was low may be expressed, resulting in a hereditary disease. In such a case, the composition of one embodiment of the present invention can be used to induce a −1 frameshift to shift the reading frame of the exon of the gene to generate an out-of-frame mutation to partially replace the exon. , or may not be expressed at all, resulting in the induction of NMD and reduced expression of the deleterious mutant gene. Examples of hereditary diseases caused by abnormal protein synthesis resulting from the expression of such mutant genes include cancer, fibrodysplasia ossificans progressive, familial Alzheimer's disease, and familial amyloid polypoliosis. These include common dominant genetic disorders such as neuropathy and Huntington's disease.

例えば、ジストロフィン遺伝子が発現しないこと、又は発現量が少ないことにより、筋ジストロフィーが発症する。ジストロフィン遺伝子は79個のエクソンからなる遺伝子である。このうち、アウトオブフレーム変異が生じたデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)患者のジストロフィン遺伝子は、第45番~第55番のエクソン(エクソン45~55)のいずれかのエクソン又は複数のエクソンが欠失している場合が多い。後述する実施例で用いているDMD患者由来の線維芽細胞であるGM03429は、ジストロフィン遺伝子のエクソン45からエクソン50までの6エクソン(871塩基=290×3+1塩基)を欠失した変異ジストロフィン遺伝子を有する。この欠失した6エクソンは、871塩基からなり、3の倍数の塩基+1塩基であるために、センスストランドでインフレーム化に2塩基足りない状態となる。すなわち、1塩基欠失が生じると、3塩基に2塩基足りないので、後方(3’方向)にフレームが+1にシフトする。これを解消させるには、フレームを-1(5’方向)にずらすか、+2にシフトして3’方向に後戻りさせ、3の倍数にしなくてはならない。これを図示したのがスキーム(IV)である。 For example, muscular dystrophy develops due to non-expression or low expression of the dystrophin gene. The dystrophin gene is a gene consisting of 79 exons. Among them, the dystrophin gene of Duchenne muscular dystrophy (DMD) patients with out-of-frame mutations has either exons 45 to 55 (exons 45 to 55) or multiple exons deleted. often GM03429, which is a DMD patient-derived fibroblast used in the examples described later, has a mutant dystrophin gene in which 6 exons from exon 45 to exon 50 (871 bases = 290 × 3 + 1 bases) of the dystrophin gene are deleted. . The deleted 6 exons consist of 871 bases, which is a multiple of 3 plus 1 base, so that the sense strand is short of 2 bases for in-frame formation. That is, when one base is deleted, the frame is shifted backward (in the 3' direction) by +1, because two bases are short of three bases. To resolve this, the frame must either be shifted -1 (5' direction) or shifted +2 and backed up in the 3' direction to make it a multiple of 3. Scheme (IV) illustrates this.

Figure 2023040852000005
スキーム(IV)
Figure 2023040852000005
Scheme (IV)

正常なジストロフィン遺伝子のmRNAは、エクソン50の最後の塩基であるUとエクソン51の先端部のCUとが一つのセンスコドンUCU(セリンに対応)を形成し、その後はエクソン51のCCUが一つのセンスコドン(プロリンに対応)を形成する。しかし、エクソン45~エクソン50が欠失した変異ジストロフィン遺伝子のmRNAは、エクソン50の最後の塩基であるUが失われ、読み枠がずれることにより、エクソン51の先端部のCUCが一つのセンスコドン(ロイシンに対応)を形成し、その後はエクソン51のCUAが一つのセンスコドン(ロイシンに対応)を形成し、以後正常なジストロフィンタンパク質のアミノ酸配列とは異なるアミノ酸配列をコードすることになる。 In the normal dystrophin gene mRNA, U, the last base of exon 50, and CU at the tip of exon 51 form one sense codon UCU (corresponding to serine), and then CCU of exon 51 forms one sense codon. (corresponding to proline). However, in the mRNA of the mutated dystrophin gene in which exons 45 to 50 are deleted, U, the last base of exon 50, is deleted, and the reading frame is shifted, so that the CUC at the tip of exon 51 is replaced by one sense codon ( After that, CUA in exon 51 forms one sense codon (corresponding to leucine), which encodes an amino acid sequence different from that of the normal dystrophin protein.

それに対して、スキーム(IV)において、下線部で示した箇所を標的配列として、本発明の一態様の組成物を用いることにより、-1フレームシフトが生じるとともに、リボソームのスリッピングが発生すると考えられる。すなわち、エクソン44の最後のセンスコドン(AAG)の後に-1フレームシフトによってセンスコドンGCUが生じて、以後トリプレットコドンが形成される。その結果、エクソン51の2番目のセンスコドン(CCU)からは正常なジストロフィン遺伝子のmRNAと同一のアミノ酸をコードすることになる。 On the other hand, in scheme (IV), by using the composition of one embodiment of the present invention with the underlined portion as the target sequence, it is believed that -1 frameshift occurs and ribosome slipping occurs. be done. That is, after the last sense codon (AAG) of exon 44, a -1 frameshift results in a sense codon GCU, thus forming a triplet codon. As a result, the second sense codon (CCU) of exon 51 encodes the same amino acids as those of normal dystrophin gene mRNA.

この場合、結果として、-1フレームシフトが生じた変異ジストロフィン遺伝子のmRNAは、正常なジストロフィン遺伝子のmRNAとは、エクソン50の最後の塩基とエクソン51の先端部の2個の塩基との間で形成されるセンスコドン(UCU)に対応するセリンの代わりに、-1フレームシフトによって生じたセンスコドン(GCU)に対応するアラニンが付加されたものになる。なお、これらの推測は、実験により得られた推測であり、標的配列と-1フレームシフト発生部位との間のヌクレオチド数は適宜変更できる場合がある。また、このような-1フレームシフトの理論は、FARABAUGHの文献(PHILIP J.FARABAUGH、MICROBIOLOGICAL REVIEWS,Mar.1996,p.103-134;該文献の全記載はここに開示として援用される。)のFIG.4に記載されている、-1フレームシフトに関するJacksらのモデル及びWeissらのモデルとよく合致する。 In this case, as a result, the mRNA of the mutant dystrophin gene with a -1 frameshift is different from the mRNA of the normal dystrophin gene, between the last base of exon 50 and the top two bases of exon 51. Instead of the serine corresponding to the formed sense codon (UCU), an alanine corresponding to the sense codon (GCU) generated by the -1 frameshift is added. These guesses are guesses obtained by experiments, and the number of nucleotides between the target sequence and the -1 frameshift occurrence site may be changed as appropriate. In addition, the theory of such a -1 frameshift is based on FARABAUGH's article (PHILIP J. FARABAUGH, MICROBIOLOGICAL REVIEWS, Mar. 1996, p. 103-134; the entire description of the article is incorporated herein by reference). of FIG. 4, which fit well with the model of Jacks et al. and Weiss et al. for the −1 frameshift.

上記推測に基づけば、本発明の一態様の組成物を用いることにより、変異ジストロフィン遺伝子によって発現される変異ジストロフィンタンパク質のアミノ酸配列は、エクソン45~エクソン50によってコードされるアミノ酸及びエクソン50の最後の塩基とエクソン51の先端部の2個の塩基とによって形成されるセンスコドンに対応するアミノ酸(セリン→アラニン)のみが異なり、その余は正常なジストロフィンタンパク質のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列になる。したがって、本発明の一態様の組成物を用いれば、エクソンの欠失部分を除けば、正常なジストロフィンタンパク質とは1アミノ酸のみが異なるアミノ酸配列を有する変異ジストロフィンタンパク質を得ることができる。 Based on the above speculation, by using the composition of one aspect of the present invention, the amino acid sequence of the mutant dystrophin protein expressed by the mutant dystrophin gene is the amino acid encoded by exon 45 to exon 50 and the last of exon 50 Only the amino acid (serine→alanine) corresponding to the sense codon formed by the base and the two bases at the top of exon 51 is different, and the rest has the same amino acid sequence as that of the normal dystrophin protein. Therefore, by using the composition of one aspect of the present invention, it is possible to obtain a mutant dystrophin protein having an amino acid sequence that differs from the normal dystrophin protein by only one amino acid, except for the deleted exon.

別の例として、c-myc遺伝子などの癌遺伝子の発現産物のアミノ酸配列を変えること、癌遺伝子の発現を低減することなどができれば、癌の進行を停滞又は緩和することが期待される。そこで、癌遺伝子の転写産物であるmRNAをターゲットとして、本発明の一態様の組成物を用いて-1フレームシフトを誘導することにより、癌遺伝子の発現産物の構造を変えて活性を低下すること、癌遺伝子の発現産物の発現量を低減することなどを通じて、癌を予防及び/又は治療することが可能である。また、c-myc遺伝子は、いわゆる「人工多能性幹細胞」(iPS細胞)を製造する際に使用される。そこで、iPS細胞を製造する際に使用するc-myc遺伝子をターゲットとした本発明の一態様の組成物を、c-myc遺伝子の導入及び発現と同時に、又は異時に用いることにより、iPS細胞を製造しつつ、iPS細胞が癌化することを防ぐことが期待される。 As another example, if the amino acid sequence of the expression product of an oncogene such as the c-myc gene can be changed, or if the expression of the oncogene can be reduced, the progression of cancer can be expected to be stagnated or alleviated. Therefore, by targeting mRNA, which is a transcription product of an oncogene, and inducing a -1 frameshift using the composition of one embodiment of the present invention, the structure of the expression product of the oncogene is changed to reduce its activity. It is possible to prevent and/or treat cancer through, for example, reducing the expression level of expression products of oncogenes. The c-myc gene is also used in producing so-called "induced pluripotent stem cells" (iPS cells). Therefore, the composition of one embodiment of the present invention, which targets the c-myc gene used for producing iPS cells, is used simultaneously with introduction and expression of the c-myc gene, or at different times to produce iPS cells. It is expected to prevent iPS cells from becoming cancerous while being manufactured.

本発明の一態様の組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、有効成分である1本鎖核酸分子と、任意に他の成分とを混合して、所望の剤形に成形する方法などが挙げられる。本発明一態様の組成物の包装形態は特に限定されず、適用される形態及び剤形などに応じて適宜選択できるが、例えば、バイアル、アンプルなどのガラス容器;ガラス、アルミなどの金属、コーティング紙、PETなどのプラスチックなどを素材とするバイアル、アンプル、瓶、缶、パウチ、ブリスターパック、ストリップ、1層又は積層(ラミネート)のフィルム袋などが挙げられる。 The method for producing the composition of one embodiment of the present invention is not particularly limited, and for example, a method of mixing the single-stranded nucleic acid molecule as an active ingredient with optionally other ingredients and molding it into a desired dosage form. is mentioned. The packaging form of the composition of one embodiment of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the applied form and dosage form. Examples include glass containers such as vials and ampoules; Examples include vials, ampoules, bottles, cans, pouches, blister packs, strips, single-layer or laminated film bags made of paper, plastics such as PET, and the like.

非限定的な具体例として、本発明の一態様の組成物をDMD患者に適用する場合は、以下のようにして行うことができる。すなわち、有効成分である1本鎖核酸分子をこれまでに知られている方法で製造し、これを常法により滅菌処理し、例えば、1本鎖核酸分子を含む1mlの注射剤を調製する。この注射剤を、患者静脈内に1本鎖核酸分子の投与量が体重1kg当たり0.1mg~100mgとなるように、輸液により点滴投与する。投与は、例えば、1週間~2週間の間隔で数回繰り返し、その後も、診察;X線、CT、MRIなどの撮像;内視鏡、腹腔鏡などによる観察;細胞診、組織診などにより筋力増強効果を確認しつつ、適宜投与を繰り返す。 As a non-limiting specific example, when the composition of one embodiment of the present invention is applied to DMD patients, it can be carried out as follows. That is, a single-stranded nucleic acid molecule as an active ingredient is prepared by a conventionally known method, sterilized by a conventional method, and, for example, a 1 ml injection containing the single-stranded nucleic acid molecule is prepared. This injection is administered intravenously by infusion so that the dosage of the single-stranded nucleic acid molecule is 0.1 mg to 100 mg per 1 kg body weight of the patient. Administration is repeated several times, for example, at intervals of 1 week to 2 weeks, and thereafter, examination; imaging such as X-ray, CT, MRI; observation by endoscopy, laparoscope, etc.; Administration is repeated as appropriate while confirming the enhancing effect.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の課題を解決し得る限り、本発明は種々の態様をとることができる。 The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples, and the present invention can take various aspects as long as the problems of the present invention can be solved. .

[例1.EGFP-Human α-Tubulin遺伝子のORFの-1フレームシフト評価]
1.評価の概要
人工的に作製した核酸分子を使用して、143Btk-骨肉腫細胞に導入したpEGFP-TubベクターにおけるEGFP-Human α-TubulinのORF(Open Reading Frame)を-1だけ人為的にフレームシフトさせた。上記核酸分子のターゲット配列の近傍にてORFが-1フレームシフトすることにより、EGFP蛍光タンパク質のアミノ酸配列を途中から変えて、更にEGFP遺伝子配列とα-Tubulin遺伝子配列との連結部分の境界に最初の終止コドン(TGA)として、早期終止コドン(Premature Termination Codon:PTC)を発生させた。
[Example 1. -1 frameshift evaluation of ORF of EGFP-Human α-Tubulin gene]
1. Overview of Evaluation Using an artificially produced nucleic acid molecule, the ORF (Open Reading Frame) of EGFP-Human α-Tubulin in the pEGFP-Tub vector introduced into 143Btk-osteosarcoma cells was artificially frame-shifted by -1. let me By shifting the ORF by -1 frame in the vicinity of the target sequence of the nucleic acid molecule, the amino acid sequence of the EGFP fluorescent protein is changed from the middle, and furthermore, at the boundary of the connecting portion between the EGFP gene sequence and the α-Tubulin gene sequence. A premature termination codon (PTC) was generated as a termination codon (TGA) for .

2.試験細胞株の作製
10%FCS添加DMEMで培養した143Btk-骨肉腫細胞に、pEGFP-Tubベクター(CLONTECH Laboratories社;6.0kb)を、トランスフェクション試薬「Lipofectamine2000」(Thermo Fisher Scientific社)を用いてトランスフェクションした。G418硫酸塩(コスモ・バイオ社)を用いて薬剤選択することにより、C末端にヒトα-Tubulinタンパク質が融合したEGFP蛍光タンパク質(Human α-Tubulinタンパク質)がステイブルに高発現している143Btk-骨肉腫細胞のクローンを試験細胞株として選抜した。
2. Preparation of Test Cell Line 143Btk-osteosarcoma cells cultured in 10% FCS-added DMEM were transfected with a pEGFP-Tub vector (CLONTECH Laboratories; 6.0 kb) using a transfection reagent "Lipofectamine2000" (Thermo Fisher Scientific). transfected. By drug selection using G418 sulfate (Cosmo Bio), EGFP fluorescent protein (Human α-Tubulin protein) fused to the C-terminus of human α-Tubulin protein is stably highly expressed in 143Btk-bone. A clone of sarcoma cells was selected as a test cell line.

3.フレームシフト用核酸分子の作製
-1フレームシフトを引き起こす核酸分子について、本明細書に記載の諸条件に基づいて、該核酸分子の数種類を分子設計した。反応液におけるコンフォメーションを、RNA 2次構造予測プログラム「CentroidFold」(入手先:https://github.com/satoken/centroid-rna-package)にてシュミレーションし、安定性の高いものをカスタム合成した。
3. Preparation of Nucleic Acid Molecules for Frameshifting -1 Regarding nucleic acid molecules that cause frameshifting, several kinds of nucleic acid molecules were molecularly designed based on the conditions described in this specification. The conformation in the reaction solution was simulated using the RNA secondary structure prediction program "CentroidFold" (available from https://github.com/satoken/centroid-rna-package), and highly stable ones were custom-synthesized. .

EGFP-Human α-Tubulinのコーディング領域(CDS)を図1に示す。図1に示すとおり、EGFP遺伝子(配列番号7)は、リンカー(5’-TCCGGACTCAGATCTCGA-3’;配列番号8)を介して、Human α-Tubulin遺伝子(配列番号9)と連結している。 The EGFP-Human α-Tubulin coding region (CDS) is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the EGFP gene (SEQ ID NO: 7) is linked to the Human α-Tubulin gene (SEQ ID NO: 9) via a linker (5'-TCCGGACTCAGATCTCGA-3'; SEQ ID NO: 8).

分子設計は、ターゲット配列の位置(Target sequence)に基づいて設計した。具体的には、スリッピングを起こす最後の元のコドンの位置から6塩基のスペーサー塩基を挟んで、ステムループのAxisの底に当たる2塩基以降に、ターゲット配列を十数塩基設計した。ターゲット配列は、移動してきたリボソームの進行を阻害し、力学的に1塩基のスリッピングを前方の配列で起こす、十分な結合をフレームシフト用核酸分子との間に有するものとし、-1方向の塩基のスリッピングを引き起こした後は、翻訳を再開し、フレームシフト分子をmRNAから引き剥がす位の結合の緩さも同時に有するものとした。このために、ターゲット配列は十数塩基であることが好ましく、ターゲット配列に結合する部分がフレームシフト用核酸分子の他の部分と結合及び相互作用してステムループ構造を崩さない位の長さに設定した。実験的に、ターゲット配列は10塩基から13塩基程度の長さにし、RNAの2次構造予測プログラムであるCentroidFoldにて、ステムループの基本構造が崩れていないことを確認しながら、鎖長を調整し、最も構造的に安定したフレームシフト用核酸分子として設計した。結果として、ターゲット配列に対するフレームシフト用核酸分子は、より安定した分子構造を有すると推測された。 The molecular design was designed based on the position of the target sequence (Target sequence). Specifically, a target sequence of ten or more bases was designed after two bases corresponding to the bottom of the Axis of the stem loop with a 6-base spacer base interposed from the position of the last original codon that causes slipping. The target sequence must have sufficient binding to the frameshifting nucleic acid molecule to inhibit the progress of the ribosome that has migrated and cause a single nucleotide slip at the forward sequence, and the -1 orientation. After inducing base slipping, translation was restarted and the bond was also loose enough to strip the frameshift molecule from the mRNA. For this purpose, the target sequence is preferably tens of bases long, and the portion that binds to the target sequence does not bind and interact with other portions of the frameshifting nucleic acid molecule to break the stem-loop structure. set. Experimentally, the target sequence was set to a length of about 10 to 13 bases, and the chain length was adjusted while confirming that the basic structure of the stem loop was not disrupted using CentroidFold, an RNA secondary structure prediction program. and designed as the most structurally stable nucleic acid molecule for frameshifting. As a result, it was speculated that the frameshifting nucleic acid molecule for the target sequence would have a more stable molecular structure.

理論的には、設計したフレームシフト用核酸分子が-1のフレームシフトをターゲット配列近傍で引き起こすことにより、EGFP遺伝子配列とヒトα-Tubulin遺伝子配列との境界付近にPTCが発生し、143Btk-骨肉腫細胞内でα-Tubulinタンパク質を失ったEGFP蛍光タンパク質のみが発現する。ただし、pEGFP-Tubベクターから発現する蛍光タンパク質のpre-mRNAの構造はシングルエクソンであるので、後述する例3にあるように、細胞内mRNA品質管理システムであるNMD(Nonsense-mediated mRNA decay:ナンセンス変異依存mRNA分解機構)を作動させることはない。すなわち、EGFP遺伝子のmRNA発現は依然として存在する。 Theoretically, the designed nucleic acid molecule for frameshifting induces a -1 frameshift in the vicinity of the target sequence, thereby generating a PTC near the boundary between the EGFP gene sequence and the human α-Tubulin gene sequence, resulting in 143Btk-bone Only EGFP fluorescent protein is expressed without α-Tubulin protein in sarcoma cells. However, since the structure of the pre-mRNA of the fluorescent protein expressed from the pEGFP-Tub vector is a single exon, NMD (Nonsense-mediated mRNA decay), an intracellular mRNA quality control system, is used as described in Example 3 below. mutation-dependent mRNA degradation mechanism). That is, there is still mRNA expression of the EGFP gene.

ターゲット配列に対するフレームシフト用核酸分子として「Stem38egfp(CG)」(配列番号1)を設計した。また、Stem38egfp(CG)に配列及び構造が類似しており、かつEGFP遺伝子をターゲットとしない「acGFP2」(配列番号6)を設計した。Stem38egfp(CG)及びacGFP2の構造をそれぞれスキーム(V)及び(VI)に示す。 “Stem38egfp(CG)” (SEQ ID NO: 1) was designed as a nucleic acid molecule for frameshifting against the target sequence. In addition, “acGFP2” (SEQ ID NO: 6), which is similar in sequence and structure to Stem38egfp (CG) and does not target the EGFP gene, was designed. The structures of Stem38egfp (CG) and acGFP2 are shown in Schemes (V) and (VI), respectively.

Figure 2023040852000006
スキーム(V)
Figure 2023040852000006
Scheme (V)

Figure 2023040852000007
スキーム(VI)
Figure 2023040852000007
Scheme (VI)

各核酸分子について、TEバッファーを用いて100μMに調製して、核酸分子溶液を作製した。 Each nucleic acid molecule was adjusted to 100 μM using TE buffer to prepare a nucleic acid molecule solution.

4.フレームシフトの誘導
6ウェルプレートの各ウェルに、試験細胞株を播いた後、37℃、5%CO条件下で、2日間培養した。コンフルエンシー80%に達した後、各ウェルの培地を、各核酸分子及びトランスフェクション試薬(「Lipofectamine2000」)を混合して添加したOpti-MEM(登録商標)(Thermo Fisher Scientific社)に置換した。このOpti-MEMで細胞を6時間のトランスフェクション処理に供した後、6ウェルプレートを37℃、5%CO条件下で、48時間インキュベートする薬剤処理に供した後、アッセイに供した。
4. Induction of frameshift A test cell line was seeded in each well of a 6-well plate and cultured for 2 days at 37°C under 5% CO2 conditions. After reaching 80% confluency, the medium in each well was replaced with Opti-MEM® (Thermo Fisher Scientific) to which each nucleic acid molecule and transfection reagent (“Lipofectamine2000”) were mixed and added. After the cells were transfected in this Opti-MEM for 6 hours, the 6-well plates were subjected to drug treatment by incubating for 48 hours at 37° C., 5% CO 2 conditions, and then assayed.

なお、各核酸分子及びトランスフェクション試薬を添加せずにOpti-MEMのみを用いた試験群を無処理(Untreated:Unt)群とし;各核酸分子を添加せずにトランスフェクション試薬のみを添加したOpti-MEMを用いた試験群をモック(Mock)群とし;ターゲット配列を標的とする分子「Stem39egfp(GC)」を用いた試験群をP群とし;及びEGFP遺伝子を標的としない「acGFP2」を用いた試験群をNC(Negative Control)群として、5つの試験群を用意した。P群及びNC群において、Opti-MEM中の各核酸分子の最終濃度は40nMとなるようにした。 The test group using only Opti-MEM without adding each nucleic acid molecule and transfection reagent is defined as an untreated (Untreated: Unt) group; -The test group using MEM was called the Mock group; the test group using the molecule "Stem39egfp (GC)" targeting the target sequence was called the P group; Five test groups were prepared, with the test group used as the NC (Negative Control) group. In the P and NC groups, the final concentration of each nucleic acid molecule in Opti-MEM was adjusted to 40 nM.

トランスフェクション処理後、各ウェルの培地を15%FCS添加DMEMに置換して、6ウェルプレートを、37℃、5%CO条件下で、48時間インキュベートした。インキュベート後、各ウェルの細胞を蛍光顕微鏡「BZ-X9000」(キーエンス社)を用いて観察して、pEGFP-Tubベクターから転写及び翻訳して、ステイブルに発現する緑色の蛍光タンパク質を確認した。 After transfection, the medium in each well was replaced with 15% FCS-added DMEM, and the 6-well plate was incubated at 37° C., 5% CO 2 for 48 hours. After incubation, the cells in each well were observed using a fluorescence microscope “BZ-X9000” (Keyence) to confirm stable expression of a green fluorescent protein transcribed and translated from the pEGFP-Tub vector.

5.フレームシフトの誘導評価
各試験群の細胞について、蛍光顕微鏡により観察した結果を図2に示す。図2に示すとおり、Unt群、Mock群及びNC群においては、細胞内において、核を除く細胞質にて、ヒトα-Tubulinタンパク質融合EGFPタンパク質が細胞骨格に沿って配向したことによる蛍光を確認した。それに対して、P群では、細胞内において、拡散して滲んだような弱い蛍光を確認した。
5. Evaluation of Frameshift Induction FIG. 2 shows the results of observing the cells of each test group with a fluorescence microscope. As shown in FIG. 2, in the Unt group, the Mock group and the NC group, fluorescence due to orientation of the human α-Tubulin protein-fused EGFP protein along the cytoskeleton was confirmed in the cytoplasm except the nucleus. . On the other hand, in the P group, weak fluorescence that seemed to diffuse and blur was confirmed in the cells.

以上の観察結果より、P群で用いた核酸分子Stem38egfp(CG)は、-1フレームシフトを誘導したこと;これにより読み枠が変わって、EGFP-ヒトα-Tubulin融合タンパク質から、足場タンパク質であるヒトα-Tubulinが欠損し、配向性を失ったEGFPタンパク質が細胞内にランダムに拡散したこと;蛍光が弱かったことから、発現したEGFPタンパク質は、正常なアミノ酸配列から、ORFのシフトが生じた部分からアミノ酸配列が変わり、全体として蛍光が弱くなるようなアミノ酸配列を有するものになったことがわかった。 From the above observation results, the nucleic acid molecule Stem38egfp (CG) used in group P induced a -1 frameshift; Human α-Tubulin-deficient and misoriented EGFP protein diffused randomly in the cell; the weak fluorescence indicated that the expressed EGFP protein had a shift of the ORF from the normal amino acid sequence. It was found that the amino acid sequence was changed from the first portion, and the amino acid sequence as a whole was such that the fluorescence was weak.

[例2.DHFR遺伝子のORFの-1フレームシフト評価]
1.評価の概要
2種類のジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)遺伝子を含むDNA断片を用いて、in vitro無細胞翻訳系により、ORFの-1フレームシフトを検証した。
[Example 2. -1 frameshift evaluation of the ORF of the DHFR gene]
1. Overview of Evaluation Using a DNA fragment containing two types of dihydrofolate reductase (DHFR) genes, the -1 frameshift of the ORF was verified by an in vitro cell-free translation system.

大腸菌由来のDHFR遺伝子(配列番号10)のCDSを図3に示す。第1のDNA断片であるDHFRは、DHFR遺伝子の開始コドン(ATG)の上流にT7プロモーター及びリボソーム結合サイト(SD配列)を配置して含む。 FIG. 3 shows the CDS of the DHFR gene (SEQ ID NO: 10) derived from E. coli. The first DNA fragment, DHFR, contains the T7 promoter and ribosome binding site (SD sequence) positioned upstream of the initiation codon (ATG) of the DHFR gene.

DHFRを用いて転写及び翻訳すると、正常なDHFRタンパク質が得られる。一方、-1フレームシフトが起きた場合、読み枠が変わり、図3において示した-1ストップコドン(PTC)が生じて翻訳が終了し、PTC前までの不完全な長さのDHFRタンパク質が得られる。 Transcription and translation using DHFR yields the normal DHFR protein. On the other hand, when the −1 frameshift occurs, the reading frame changes, the −1 stop codon (PTC) shown in FIG. be done.

第2のDNA断片であるDHFR-Hisは、第1のDNA断片を鋳型として、T7プロモーター上流の配列の一部及びT7プロモーター配列の一部に相補的なフォワードプライマー「Primer DHFR-His_Fw」(配列番号11)と、DHFR遺伝子の途中の「3’Reverse PCR primer binding site」(図3)に相補的なリバースプライマー「Primer DHFR-His_Rv」(配列番号12)とを用いたPCRにより得られるDNA断片である。リバースプライマーのヌクレオチド配列を図4Aに示す。 The second DNA fragment, DHFR-His, was prepared by using the first DNA fragment as a template and forward primer "Primer DHFR-His_Fw" (sequence No. 11) and a reverse primer "Primer DHFR-His_Rv" (SEQ ID NO: 12) complementary to the "3' Reverse PCR primer binding site" in the middle of the DHFR gene (Fig. 3). is. The nucleotide sequence of the reverse primer is shown in Figure 4A.

図4Aに示すとおり、Primer DHFR-His_Rvには、-1フレームシフトによってHisタグが生じるような配列構成をしている。通常、DHFR-Hisを用いて転写及び翻訳すると、リバースプライマーの3’側にあるストップコドン(TAA、TAG)まで翻訳が進み、ヒスチジン(His)タグを含まないタンパク質が得られる。一方、-1フレームシフトが起きた場合、読み枠が変わり、-1ストップコドン(TAA)にて翻訳が終了し、C末端にHisタグを有するタンパク質が得られる。 As shown in FIG. 4A, Primer DHFR-His_Rv has a sequence configuration such that a -1 frameshift generates a His tag. Normally, when transcription and translation are performed using DHFR-His, translation proceeds up to the stop codon (TAA, TAG) on the 3' side of the reverse primer, resulting in a protein without histidine (His) tag. On the other hand, when the -1 frameshift occurs, the reading frame changes, translation ends at the -1 stop codon (TAA), and a protein having a His tag at the C-terminus is obtained.

以上のとおり、DHFR及びDHFR-Hisを用いれば、-1フレームシフトの有無により、それぞれ異なるタンパク質が得られる。図4Bに、DHFRタンパク質のアミノ酸配列(配列番号13)及びDHFR-Hisタンパク質のアミノ酸配列(配列番号14)を示す。このようなDNA断片を用いて、再構成無細胞翻訳系により、人工的に設計した核酸分子がDHFR遺伝子中のターゲット配列に結合し、本来のORFを-1だけシフトすると、合成されるタンパク質のアミノ酸配列が変化し、-1フレームシフトが検出可能となる。 As described above, by using DHFR and DHFR-His, different proteins can be obtained depending on the presence or absence of the -1 frameshift. FIG. 4B shows the amino acid sequence of the DHFR protein (SEQ ID NO: 13) and the amino acid sequence of the DHFR-His protein (SEQ ID NO: 14). Using such a DNA fragment, an artificially designed nucleic acid molecule binds to a target sequence in the DHFR gene by a reconstituted cell-free translation system, and shifts the original ORF by -1 to produce a synthesized protein. The amino acid sequence is changed and a -1 frameshift becomes detectable.

2.フレームシフト用核酸分子の作製
ターゲット配列の設定は、容易に-1のslippageを起こすと予測された場所の近傍を選択した。図3にDHFR遺伝子上のターゲット配列の位置(Target sequence)を示す。
2. Preparation of Nucleic Acid Molecules for Frameshifting Target sequences were selected in the vicinity of sites predicted to easily cause −1 slippage. FIG. 3 shows the position of the target sequence (Target sequence) on the DHFR gene.

上記したとおり、DHFR-Hisが転写及び翻訳された場合、-1フレームシフトが起これば、最初に現れる終止コドン(-1 Stop codon(PTC))の位置の直前から、C末端にてHisタグが融合した約9.6kDaのタンパク質が合成されると推測される。安定した分子構造を有するフレームシフト用核酸分子を「Stem39dhfr(GC)」(配列番号2)とした。Stem39dhfr(GC)の構造をスキーム(VII)に示す。 As described above, when DHFR-His is transcribed and translated, if -1 frameshift occurs, immediately before the position of the first stop codon (-1 Stop codon (PTC)), a His tag at the C-terminus It is estimated that a protein of about 9.6 kDa fused with is synthesized. A frameshifting nucleic acid molecule having a stable molecular structure was designated as "Stem39dhfr(GC)" (SEQ ID NO: 2). The structure of Stem39dhfr(GC) is shown in scheme (VII).

Figure 2023040852000008
スキーム(VII)
Figure 2023040852000008
Scheme (VII)

3.フレームシフトの誘導
in vitro無細胞翻訳キットとして、「PUREfrex(登録商標)2.0」(コスモ・バイオ社)を用いた。DHFRは、キットに付属する「DHFR DNA」を用いた。DHFR-Hisは、DHFRを鋳型として、DHFR-His_Fw及びDHFR-His_Rvを用いて、常法に従ってPCRを実施し、得られたPCR産物を精製することにより得られた。
3. Induction of frameshift “PUREfrex (registered trademark) 2.0” (Cosmo Bio) was used as an in vitro cell-free translation kit. For DHFR, "DHFR DNA" attached to the kit was used. DHFR-His was obtained by performing PCR according to a conventional method using DHFR as a template and DHFR-His_Fw and DHFR-His_Rv, and purifying the resulting PCR product.

使用したキットの反応液の組成を表1に示す。ここで、サンプル溶液は、表2に示すものを用いた。 Table 1 shows the composition of the reaction solution of the kit used. Here, the sample solutions shown in Table 2 were used.

Figure 2023040852000009
Figure 2023040852000009

Figure 2023040852000010
Figure 2023040852000010

Negative Control(NC)には、サンプル溶液として蒸留水(ddHO)を用いた(試験群1)。Positive Control(PC)には、サンプル溶液としてDHFR遺伝子の全長を有するDHFRを含む溶液を用いた(試験群2)。フレームシフト反応系1には、サンプル溶液としてフレームシフト用核酸分子であるStem39dhfr(GC)及びDHFRの両方を含む溶液を用いた(試験群3)。フレームシフト反応系2には、サンプル溶液としてStem39dhfr(GC)、並びにDHFR遺伝子の一部及び-1フレームシフトによってHisタグを有するように設計されているDHFR-Hisの両方を含む溶液を用いた(試験群4)。Positive Negative Control(PN)には、サンプル溶液としてDHFR-Hisのみを含む溶液を用いた(試験群号5)。サンプル溶液において、Stem39dhfr(GC)は、反応液(20μl)中の濃度が500nMとなるように調製した。同様に、サンプル溶液において、DHFR及びDHFR-Hisは、反応液(20μl)中の量がそれぞれ20μg及び60μgとなるように調製した。 Distilled water (ddH 2 O) was used as a sample solution for negative control (NC) (test group 1). For positive control (PC), a solution containing DHFR having the full-length DHFR gene was used as a sample solution (test group 2). In frameshift reaction system 1, a solution containing both Stem39dhfr (GC) and DHFR, which are nucleic acid molecules for frameshifting, was used as a sample solution (test group 3). In the frameshift reaction system 2, a solution containing both Stem39dhfr (GC) as a sample solution and a part of the DHFR gene and DHFR-His designed to have a His tag by -1 frameshift was used ( test group 4). For Positive Negative Control (PN), a solution containing only DHFR-His was used as a sample solution (test group No. 5). In the sample solution, Stem39dhfr (GC) was adjusted to a concentration of 500 nM in the reaction solution (20 μl). Similarly, in the sample solution, DHFR and DHFR-His were prepared in amounts of 20 μg and 60 μg, respectively, in the reaction solution (20 μl).

各反応液をサーマルサイクラー用のチューブに入れて、4時間、37℃にて、サーマルサイクラーを用いてタンパク質合成反応に供した。 Each reaction solution was placed in a tube for a thermal cycler and subjected to a protein synthesis reaction using a thermal cycler at 37° C. for 4 hours.

試験群1~3の反応済み溶液20μLに、ddHO 20μLを加えて2倍希釈した。得られた希釈溶液に、10vol% β-メルカプトエタノールの入った4×SDSサンプルバッファー 13.3μLを添加したものを、95℃、5分間で加熱して、タンパク質を熱変性させた。 20 μL of ddH 2 O was added to 20 μL of the reacted solutions of Test Groups 1 to 3 to dilute them 2-fold. To the obtained diluted solution, 13.3 μL of 4×SDS sample buffer containing 10 vol % β-mercaptoethanol was added and heated at 95° C. for 5 minutes to thermally denature the protein.

試験群4及び5の反応済み溶液 20μLには、Hisタグ融合タンパク質精製キット「CapturemTM His-tagged Purification Miniprep Kit」(クロンテック社)に付属のxTractorバッファー 275μLを加えて、約300μLの溶液Aを調製した。調製した溶液Aを、平衡化したHisタグ融合タンパク質吸着カラムに加えた。カラムの平衡化は、xTractorバッファーを入れ、9,800gにて、1分45秒間遠心することにより実施した。 To 20 μL of the reacted solutions of test groups 4 and 5, 275 μL of xTractor buffer attached to the His-tagged protein purification kit “Capturem His-tagged Purification Miniprep Kit” (Clontech) was added to prepare about 300 μL of solution A. bottom. The prepared solution A was added to the equilibrated His-tagged fusion protein adsorption column. Column equilibration was performed by adding xTractor buffer and centrifuging at 9,800 g for 1 minute and 45 seconds.

溶液Aを加えたカラムを、9,800gにて、1分45秒間遠心し、得られた上清を「Lysate」として回収した。次いで、カラムにwashバッファー 300μLを入れて、9,800gにて、1分45秒間遠心し、得られた上清を「Wash」として回収した。次いで、カラムからHisタグ融合タンパク質を溶出させるために、カラムにelutionバッファー 300μLを入れて、9,800g、1分45秒間にて遠心し、得られた上清を「Elution1」として回収した。次いで、同様の操作を実施することにより、「Elution2」を回収した。 The column to which solution A was added was centrifuged at 9,800 g for 1 minute and 45 seconds, and the obtained supernatant was collected as "Lysate". Next, 300 μL of wash buffer was added to the column, centrifuged at 9,800 g for 1 minute and 45 seconds, and the obtained supernatant was collected as “Wash”. Next, in order to elute the His-tagged protein from the column, 300 μL of elution buffer was added to the column, centrifuged at 9,800 g for 1 minute and 45 seconds, and the resulting supernatant was collected as “Elution1”. Then, "Elution2" was collected by performing the same operation.

回収した各溶液 150μLあたり、4×SDSサンプルバッファー 45μLを加えて混合し、次いで50μLごとに分注した。分注した溶液をチューブに入れて、サーマルサイクラーにて95℃、5分間にてタンパク質を熱変成させた。熱変成させたタンパク質サンプルを-20℃にて保存した。 45 μL of 4×SDS sample buffer was added to 150 μL of each collected solution, mixed, and then dispensed every 50 μL. The dispensed solution was placed in a tube, and the protein was thermally denatured at 95° C. for 5 minutes in a thermal cycler. Heat-denatured protein samples were stored at -20°C.

試験当日、凍結保存していた熱変成させたタンパク質サンプルを、「Lysate」、「Wash」、「Elution1」及び「Elution2」ごとに1.5mLチューブにまとめた。次いで、各サンプル溶液の全量を、フィルターカラム「Amicon(登録商標) Ultra-0.5(3k)」(Max Volume 500μL;メルク・ミリポア社)に入れて、12,000g、約45分間にて遠心した。次いで、フィルターカラムを逆さまにして、12,000g、2分間にて遠心し、濃縮されたタンパク質サンプルをフィルターカラムから回収した。回収した濃縮タンパク質サンプルの全量(45μL)を、タンパク質電気泳動用ポリアクリルアミドゲル「10-20% CriterionTM TGXTMプレキャストゲル」(バイオ・ラッド社)の各ウェルにアプライした。同様に、試験群1~3の熱変成タンパク質サンプルの全量を各ウェルにアプライした。各タンパク質サンプルをアプライしたゲルを、200V、50分間の電気泳動処理に供した。各ウェルにアプライしたタンパク質サンプルの配置は表3のとおりになる。なお、分子量マーカー(M)には、「プレシジョンPlusプロテインデュアルエクストラスタンダード」(バイオ・ラッド社;製品番号1610377)を用いた。 On the day of the test, the frozen and heat-denatured protein samples were collected in 1.5 mL tubes for each of "Lysate", "Wash", "Elution1" and "Elution2". The entire volume of each sample solution was then transferred to a filter column "Amicon® Ultra-0.5 (3k)" (Max Volume 500 μL; Merck Millipore) and centrifuged at 12,000 g for about 45 minutes. The filter column was then inverted and centrifuged at 12,000 g for 2 minutes to recover the concentrated protein sample from the filter column. The total amount (45 μL) of the recovered concentrated protein sample was applied to each well of a polyacrylamide gel for protein electrophoresis “10-20% Criterion TGX Precast Gel” (Bio-Rad). Similarly, the entire amount of heat-denatured protein samples of test groups 1-3 was applied to each well. The gel to which each protein sample was applied was subjected to electrophoresis at 200 V for 50 minutes. The arrangement of protein samples applied to each well is as shown in Table 3. "Precision Plus Protein Dual Extra Standard"(Bio-Rad; product number 1610377) was used as the molecular weight marker (M).

Figure 2023040852000011
Figure 2023040852000011

電気泳動後のゲルを、クマシー色素タンパク質ゲル染色試薬「Simply Blue Safe Stein」(Thermo Fisher Scientific社)を用いて染色し、バンドを可視化した。 After electrophoresis, the gel was stained with Coomassie chromoprotein gel staining reagent "Simply Blue Safe Stein" (Thermo Fisher Scientific) to visualize the bands.

4.フレームシフトの誘導評価
ゲル染色後の結果を図5A~図5Cに示す。図5Aは、染色後のゲル全体を撮影した図である。図5Bは、図5Aのうち、TEST2 Elution1及びElution2のHisタグ化DHFRタンパク質が現れた箇所を拡大した図である。図5Cは、図5Aのうち、NC、PC及びTEST1のDHFRタンパク質及びDHFRタンパク質断片が現れた箇所を拡大した図である。
4. Induction Assessment of Frameshifting Results after gel staining are shown in FIGS. 5A-5C. FIG. 5A is an image of the entire gel after staining. FIG. 5B is an enlarged view of FIG. 5A where the His-tagged DHFR proteins of TEST2 Elution1 and Elution2 appeared. Figure 5C is an enlarged view of Figure 5A where DHFR proteins and DHFR protein fragments of NC, PC and TEST1 appear.

DHFR-His及びフレームシフト用核酸分子Stem39dhfr(GC)を加えた反応液(TEST2)によるLane6(TEST2 Elution1)及びLane7(TEST2 Elution2)にて、Hisタグ融合タンパク質のバンドが認められた。特に、Lane6にて、明瞭なバンドが認められた。それに対して、DHFR-Hisのみを加えて、フレームシフト用核酸分子Stem39dhfr(GC)を加えなかった反応液(PN)によるLane11(PN Elution1)及びLane12(PN Elution2)では、Hisタグ融合タンパク質が合成されているならば出現したであろう位置にバンドは認められなかった。 His-tagged fusion protein bands were observed in Lane 6 (TEST2 Elution 1) and Lane 7 (TEST2 Elution 2) of the reaction solution (TEST2) to which DHFR-His and the frameshifting nucleic acid molecule Stem39dhfr (GC) were added. In particular, a clear band was observed at Lane 6. On the other hand, in Lane 11 (PN Elution 1) and Lane 12 (PN Elution 2) of the reaction solution (PN) in which only DHFR-His was added and the frameshifting nucleic acid molecule Stem39dhfr (GC) was not added, a His-tagged fusion protein was synthesized. No band was observed where it would have appeared had it been done.

以上の結果から、フレームシフト用核酸分子Stem39dhfr(GC)は、DHFR-Hisが翻訳される際に、ORFの-1フレームシフトが起こり、その結果としてHisタグ融合タンパク質が合成されたことが実証された。 The above results demonstrate that in the frameshifting nucleic acid molecule Stem39dhfr (GC), when DHFR-His is translated, the ORF undergoes a −1 frameshift, resulting in the synthesis of a His-tagged fusion protein. rice field.

一方、DHFRのみを加えた反応液(PC)によるLane2と同様に、フレームシフト用核酸分子Stem39dhfr(GC)分子の両方を加えた反応液(TEST1)によるLane3(TEST1)では、DHFRタンパク質の全長によるバンドが認められた。しかし、Lane3では、DHFRタンパク質の部分断片(truncated DHFRタンパク質)によるバンドが色濃く認められた。 On the other hand, in Lane 3 (TEST 1) of the reaction solution (TEST 1) to which both the frameshifting nucleic acid molecule Stem39dhfr (GC) molecule was added, similar to Lane 2 by the reaction solution (PC) to which only DHFR was added, the full length of the DHFR protein band was recognized. However, in Lane 3, a band due to a partial fragment of the DHFR protein (truncated DHFR protein) was strongly observed.

以上の結果より、フレームシフト用核酸分子Stem39dhfr(GC)分子によって、ORFの-1フレームシフトが生じ、本来のDHFR遺伝子配列に存在しない終止コドン、すなわち、PTCが出現したことによって、翻訳が途中で停止したことが実証された。 From the above results, the Stem39dhfr (GC) molecule for frameshifting caused a -1 frameshift of the ORF, and a termination codon that did not exist in the original DHFR gene sequence, that is, PTC appeared, resulting in translation being interrupted. Proved to stop.

これらの結果は、人工的に設計したフレームシフト用核酸分子によって、人工的に-1フレームシフトを起こすことが可能であることが証明された。 These results prove that an artificially designed frameshifting nucleic acid molecule can induce an artificial −1 frameshift.

[例3.ジストロフィン遺伝子のORFの-1フレームシフト評価]
1.評価の概要
エクソンなどを欠失したことによりORFがずれ、アウトオブフレームになったmRNAのORFの途中にPTC(早期終止コドン)が発生することで、mRNAの品質管理システムであるNMD(Nonsense-mediated mRNA decay:ナンセンス変異依存mRNA分解機構)が誘導され、PTCを有するmRNAが積極的に分解される。
[Example 3. -1 frameshift evaluation of the ORF of the dystrophin gene]
1. Overview of evaluation ORF is shifted due to deletion of exons, etc., and PTC (premature stop codon) occurs in the middle of ORF of mRNA that has become out-of-frame. mediated mRNA decay (nonsense mutation-dependent mRNA degradation mechanism) is induced, and PTC-bearing mRNA is actively degraded.

デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)では、エクソンの数が79個あるジストロフィン遺伝子(HGNC ID HGNC:2928,Chromosomal location:Xp21.2-p21.1)について、一部のエクソンが欠失し、PTCを有するmRNAが生じて分解されるために、ジストロフィンタンパク質が合成されずに発症する。そこで、DMDなどの遺伝子疾患患者由来の生細胞内において、フレームシフト用核酸分子を用いて、ORFの-1フレームシフトを人為的に引き起こすことができれば、NMDを回避して分解されないような、比較的長大なジストロフィンタンパク質を合成できる。 In Duchenne muscular dystrophy (DMD), the dystrophin gene (HGNC ID HGNC: 2928, chromosomal location: Xp21.2-p21.1) with 79 exons is partially deleted and has PTC. is produced and degraded, the onset occurs without the dystrophin protein being synthesized. Therefore, if a -1 frameshift of ORF can be artificially induced using a nucleic acid molecule for frameshifting in living cells derived from patients with genetic diseases such as DMD, comparisons that avoid NMD and are not degraded It can synthesize a large dystrophin protein.

本例では、ジストロフィン遺伝子のうち、エクソン45~エクソン50を欠失したデュシェンヌ型筋ジストロフィーの患者由来の線維芽細胞に、ジストロフィンmRNAをターゲットとするように分子設計した治療分子であるフレームシフト用核酸分子をトランスフェクションし、ORFの-1フレームシフトを誘発した。-1フレームシフトが生じたことで、ジストロフィンmRNAのリボソーム翻訳時のアウトオブフレームをインフレームに修正し、ジストロフィン遺伝子のmRNAの発現量の増大を確認することにより、生細胞内における-1フレームシフト及びそれによる遺伝病の治療の可能性を実証した。 In this example, a nucleic acid molecule for frameshifting, which is a therapeutic molecule molecularly designed to target dystrophin mRNA in fibroblasts derived from patients with Duchenne muscular dystrophy in which exons 45 to 50 of the dystrophin gene are deleted, to induce a −1 frameshift of the ORF. By correcting the out-of-frame during ribosomal translation of dystrophin mRNA to in-frame due to the occurrence of -1 frameshift and confirming the increase in the expression level of dystrophin gene mRNA, -1 frameshift in living cells and demonstrated its potential for treating genetic diseases.

2.試験細胞株
DMD患者由来の線維芽細胞であるGM03429は、ジストロフィン遺伝子のエクソン45からエクソン50までの6エクソン(871塩基=290×3+1塩基)を欠失した変異ジストロフィン遺伝子を有する。健常者由来の線維芽細胞であるGM05118は、正常なジストロフィン遺伝子を有する。GM03429及びGM05118は、Coriell Institute for Medical Researchから入手した。
2. Test Cell Line GM03429, a DMD patient-derived fibroblast, has a mutated dystrophin gene that lacks 6 exons from exon 45 to exon 50 (871 bases=290×3+1 bases) of the dystrophin gene. GM05118, a fibroblast derived from a healthy subject, has a normal dystrophin gene. GM03429 and GM05118 were obtained from the Coriell Institute for Medical Research.

3.フレームシフト用核酸分子の作製
変異ジストロフィン遺伝子は、エクソン45~エクソン50を欠失していることにより、エクソン44の3’末端(AAG)とエクソン51の5’末端(CTC)とが直接的に連結した配列となっている。この両末端のAAGとCTCとの間をブレイクポイント(Breakpoint)とした。
3. Preparation of Nucleic Acid Molecule for Frameshifting The mutant dystrophin gene lacks exons 45 to 50, so that the 3′ end of exon 44 (AAG) and the 5′ end of exon 51 (CTC) are directly linked. It is a concatenated array. A breakpoint was defined between AAG and CTC at both ends.

変異ジストロフィン遺伝子のエクソン44とエクソン51との間のブレイクポイントの近傍にて、3種類のターゲット配列としてPosition1、Position2及びPosition3を設定し、それぞれに対してフレームシフト用核酸分子「P1Stem38dmd45-50(GC)」(配列番号3)、「P2Stem39dmd45-50(CG)」(配列番号4)及び「P3Stem39dmd45-50(CG)」(配列番号5)を設計及び作製した。設計したフレームシフト用核酸分子について、「CentroidFold」にて計算し、安定性を確認した。Position1、Position2及びPosition3のターゲット配列を図6A~図6Cに示す。また、P1Stem38dmd45-50(GC)、P2Stem39dmd45-50(CG)及びP3Stem39dmd45-50(CG)の構造をそれぞれスキーム(VIII)~(X)に示す。 In the vicinity of the breakpoint between exon 44 and exon 51 of the mutated dystrophin gene, Position 1, Position 2 and Position 3 were set as three types of target sequences, and a frameshifting nucleic acid molecule "P1Stem38dmd45-50 (GC )” (SEQ ID NO:3), “P2Stem39dmd45-50(CG)” (SEQ ID NO:4) and “P3Stem39dmd45-50(CG)” (SEQ ID NO:5) were designed and made. Stability of the designed nucleic acid molecule for frameshifting was confirmed by calculation using "Centroid Fold". The target sequences for Position 1, Position 2 and Position 3 are shown in Figures 6A-6C. The structures of P1Stem38dmd45-50 (GC), P2Stem39dmd45-50 (CG) and P3Stem39dmd45-50 (CG) are shown in schemes (VIII) to (X), respectively.

Figure 2023040852000012
スキーム(VIII)
Figure 2023040852000012
Scheme (VIII)

Figure 2023040852000013
スキーム(IX)
Figure 2023040852000013
Scheme (IX)

Figure 2023040852000014
スキーム(X)
Figure 2023040852000014
Scheme (X)

4.細胞培養
試験細胞株(GM03429及びGM05118)は、15%FCS及びAntibiotic Antimycoticを添加したDMEMにて、37℃、5%COの条件下で、6ウェルプレートにて継代培養した。培養後、それぞれの細胞を回収した。
4. Cell Culture Test cell lines (GM03429 and GM05118) were subcultured in 6-well plates in DMEM supplemented with 15% FCS and Antibiotic Antimycotic at 37° C., 5% CO 2 . After culturing, each cell was collected.

5.フレームシフトの誘導及びcDNAの合成
回収した試験細胞株を、96ウェルプレートの各ウェルに播いた後、37℃、5%CO条件下で、2日間培養した。コンフルエンシー90%を確認後、各ウェルの培地を、各核酸分子及びトランスフェクション試薬(「Lipofectamine2000」)を混合して添加したOpti-MEM(登録商標)(Thermo Fisher Scientific社)に置換した。6時間後、通常のDMEMに交換し、トランスフェクション処理後、96ウェルプレートを37℃、5%CO条件下で、48時間の薬剤処理に供した。
5. Induction of Frameshift and Synthesis of cDNA The recovered test cell lines were inoculated into each well of a 96-well plate and cultured for 2 days at 37° C. under 5% CO 2 conditions. After confirming 90% confluency, the medium in each well was replaced with Opti-MEM (registered trademark) (Thermo Fisher Scientific) added with a mixture of each nucleic acid molecule and transfection reagent (“Lipofectamine2000”). Six hours later, the plate was replaced with normal DMEM, and after transfection treatment, the 96-well plate was subjected to drug treatment for 48 hours at 37°C under 5% CO2 conditions.

なお、試験細胞株をGM03429として、各核酸分子及びトランスフェクション試薬を添加せずにOpti-MEMのみを用いた試験群を無処理(Untreated:Unt)群(n=1)とし;各核酸分子を添加せずにトランスフェクション試薬のみを添加したOpti-MEMを用いた試験群をモック(Mock)群(n=6)とし;Position1を標的とする分子「P1Stem38dmd45-50(GC)」を用いた試験群をP1群(n=3)とし;Position2を標的とする分子「P2Stem39dmd45-50(CG)」を用いた試験群をP2群(n=3)とし;及びPosition3を標的とする分子「P3Stem39dmd45-50(CG)」を用いた試験群をP3群(n=3)として、5つの試験群を用意した。また、試験細胞株をGM05118として、各核酸分子及びトランスフェクション試薬を添加せずにOpti-MEMのみを用いた試験群を野生株(Wild type:WT)群(n=2)とした。P1群、P2群及びP3群において、Opti-MEM中の各核酸分子の最終濃度は40nMとなるようにした。 The test cell line is GM03429, and the test group using only Opti-MEM without adding each nucleic acid molecule and transfection reagent is called an untreated (Unt) group (n = 1); A test group using Opti-MEM to which only the transfection reagent was added without addition was designated as a Mock group (n = 6); The group was designated as P1 group (n=3); the test group using the molecule "P2Stem39dmd45-50 (CG)" targeting Position2 was designated as P2 group (n=3); and the molecule targeting Position3 as "P3Stem39dmd45- Five test groups were prepared, with the test group using "50 (CG)" as the P3 group (n=3). In addition, the test cell line was GM05118, and the test group using only Opti-MEM without adding each nucleic acid molecule and transfection reagent was defined as a wild type (WT) group (n=2). In the P1, P2 and P3 groups, the final concentration of each nucleic acid molecule in Opti-MEM was adjusted to 40 nM.

トランスフェクション終了後、回収した各ウェルの細胞について、cDNA合成キット「SuperScriptTM III CellsDirect cDNA Synthesis System」(Thermo Fisher Scientific社)を用いて、細胞を溶解し、得られたライセートにおけるtotal RNAを逆転写反応に供して、cDNAを生成した。 After completion of transfection, the collected cells in each well were lysed using the cDNA synthesis kit "SuperScript III Cells Direct cDNA Synthesis System" (Thermo Fisher Scientific), and the total RNA in the resulting lysate was reverse transcribed. A reaction was performed to generate cDNA.

6.qPCRによるジストロフィンmRNAの定量
ジストロフィンmRNAの定量は、リアルタイムPCR「TaqMan(登録商標) Gene Expression Master Mix」及び「TaqMan(登録商標) Gene Expression Assay」(ともにThermo Fisher Scientific社)及びリアルタイムPCR装置「TaKaRa PCR Thermal Cycler Dice Real Time System II」を使用して、ΔΔCT法によりqPCRを行なった。内在性コントロールはGAPDH遺伝子を使用して、その発現量に対するジストロフィンmRNAの発現量を相対量として算出した。
6. Quantification of dystrophin mRNA by qPCR Dystrophin mRNA was quantified using real-time PCR "TaqMan (registered trademark) Gene Expression Master Mix" and "TaqMan (registered trademark) Gene Expression Assay" (both from Thermo Fisher Scientific) and real-time PCR device "TaKaRa PCR". qPCR was performed by the ΔΔCT method using the Thermal Cycler Dice Real Time System II. As an endogenous control, the GAPDH gene was used, and the expression level of dystrophin mRNA was calculated as a relative amount with respect to the expression level.

4.フレームシフトの誘導評価
各試験群について、GAPDHのmRNA発現量に対するジストロフィンmRNA発現レベルの相対量をグラフ化したものを図7に示す。
4. Evaluation of frameshift induction FIG. 7 shows a graph of the relative amount of dystrophin mRNA expression level with respect to the GAPDH mRNA expression level for each test group.

無処理群(Unt)のジストロフィン遺伝子のmRNAの発現量は、正常線維芽細胞を用いたWT群に比べ、低い発現レベルであった。同様に、トランスフェクション試薬のみを培地に加えたMock群では、非常に低い発現レベルであった。これらの試験群では、エクソンの欠失によりPTCを有することになったジストロフィンmRNAが、mRNAの品質管理機構によって捕捉され、NMDにより分解されたことを示唆する。 The expression level of dystrophin gene mRNA in the untreated group (Unt) was lower than that in the WT group using normal fibroblasts. Similarly, the Mock group, in which only the transfection reagent was added to the medium, showed a very low expression level. In these groups of studies, the dystrophin mRNA, which had a PTC due to exon deletion, was captured by the mRNA quality control machinery and degraded by NMD, suggesting.

それに対して、Position1、Position2及びPosition3に対するフレームシフト用核酸分子P1Stem38dmd45-50(GC)、P2Stem39dmd45-50(CG)及びP3Stem39dmd45-50(CG)を用いたP1群、P2群及びP3群では、いずれの核酸分子を導入したDMD患者由来線維芽細胞においても、ジストロフィンmRNA発現の増加が認められた。これらの結果から、フレームシフト用核酸分子がmRNAに結合及び作用して、ORFがリボソームで翻訳される際に、ORFのアウトオブフレームをインフレームにしたことにより、NMDが回避されたと考えられる。なお、Position2に対するフレームシフト用核酸分子P2Stem39dmd45-50(CG)を用いる場合、軸(Axis)の前でUAAの早期終止コドン(PTC)が生じる。また、Position3に対するフレームシフト用核酸分子P3Stem39dmd45-50(CG)を用いる場合、軸(Axis)の前及びターゲット配列の後にUAAのPTCが生じる。これにより、P1群に比べると、P2群及びP3群のmRNA量が減った可能性がある。しかし、P2群及びP3群は、Mock群に比べると、mRNA量が多かったことから、これらの群で用いたフレームシフト用核酸分子によってNMDを回避することができたと考えられる。NMDはPTCの発生のみによって誘導されるわけではない、という知見は、本発明者によって初めて見出された驚くべき知見である。 On the other hand, in the P1, P2 and P3 groups using frameshifting nucleic acid molecules P1Stem38dmd45-50 (GC), P2Stem39dmd45-50 (CG) and P3Stem39dmd45-50 (CG) for Position1, Position2 and Position3, any An increase in dystrophin mRNA expression was also observed in DMD patient-derived fibroblasts transfected with the nucleic acid molecule. These results suggest that the frameshifting nucleic acid molecule binds to and acts on mRNA to bring the ORF out-of-frame to in-frame when the ORF is translated by the ribosome, thereby avoiding NMD. When the frameshifting nucleic acid molecule P2Stem39dmd45-50 (CG) for Position 2 is used, a UAA premature termination codon (PTC) occurs before the axis. When using the frameshifting nucleic acid molecule P3Stem39dmd45-50 (CG) for Position 3, UAA PTC occurs before the axis and after the target sequence. This may have reduced the amount of mRNA in the P2 and P3 groups compared to the P1 group. However, since the P2 and P3 groups had a higher amount of mRNA than the Mock group, it is considered that the frameshifting nucleic acid molecules used in these groups were able to avoid NMD. The finding that NMD is not induced only by the development of PTC is a surprising finding first discovered by the present inventors.

以上の結果より、フレームシフト用核酸分子を用いることにより、NMDを回避するなどして、ジストロフィンmRNAが分解することなく発現が維持されたことがわかる。このように、DMD患者由来線維芽細胞において、非常に低い発現レベルのジストロフィン遺伝子のmRNAが、フレームシフト用核酸分子により発現がみられるようになったということは、非常に驚くべきことである。そして、この事象は、フレームシフト用核酸分子がDMDの治療に有用であることに直結する。 The above results show that the use of the nucleic acid molecule for frameshifting enabled the expression to be maintained without degrading the dystrophin mRNA by, for example, avoiding NMD. Thus, it is very surprising that the very low expression level of dystrophin gene mRNA in DMD patient-derived fibroblasts was brought into expression by the frameshifting nucleic acid molecule. This event is directly linked to the usefulness of the frameshifting nucleic acid molecule for the treatment of DMD.

以上のとおり、ジストロフィンmRNAが分解され、ジストロフィンタンパク質がほとんど産生されないことで起こるDMDに対して、-1フレームシフトを誘導するように人工的に設計したフレームシフト用核酸分子は、DMD、すなわち、デュシェンヌ型筋ジストロフィーの有効な治療法となり得る。 As described above, DMD, ie, Duchenne It can be an effective treatment for type muscular dystrophy.

また、ジストロフィン遺伝子のエクソン45~エクソン50が欠失したことに起因するデュシェンヌ型筋ジストロフィーように、+1のORFのずれによって引き起こされるその他の遺伝子疾患もまた、-1フレームシフトを誘導するフレームシフト用核酸分子を用いれば治療することができる。 In addition, other genetic diseases caused by a +1 ORF shift, such as Duchenne muscular dystrophy caused by the deletion of exons 45 to 50 of the dystrophin gene, also induce a -1 frameshift. Molecules can be used to treat.

その一方で、細胞内で機能しているターゲット遺伝子のmRNAのORFを-1フレームシフトさせて、不正な翻訳を発生させ、さらにPTCを意図的にmRNA上に発生させることによって、NMDを発動させてmRNAの分解を促すことにより、mRNAの発現を低減すること、機能的な遺伝子産物を機能が消失した断片的な遺伝子産物(truncated protein)に変換すること、これらの結果として細胞内でのターゲット遺伝子の機能を無効化することが可能である。 On the other hand, by -1 frameshifting the ORF of the mRNA of the target gene functioning in the cell to cause incorrect translation, and by intentionally generating PTC on the mRNA, NMD is activated. reducing mRNA expression by promoting mRNA degradation, converting a functional gene product into a truncated protein with loss of function, and consequently targeting It is possible to disable the function of genes.

このように様々な遺伝子に対して設計可能なフレームシフト用核酸分子は、例えば、癌細胞に特異的に発現する遺伝子の機能を無効化することなどにより、癌の治療、生体に有害なタンパク質が発現することで引き起こされる優性遺伝病などの治療にも使用可能である。 Such a frameshifting nucleic acid molecule that can be designed for various genes can be used, for example, to treat cancer by nullifying the functions of genes that are specifically expressed in cancer cells, and to produce proteins that are harmful to the body. It can also be used to treat dominant genetic diseases caused by expression.

配列表に記載の配列は以下のとおりである:
[配列番号1]Stem38egfp(CG)
CGCUGCCGUCCCCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[配列番号2]Stem39dhfr(GC)
CCGAUUGAUUCCGCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[配列番号3]P1Stem38dmd45-50(GC)
GUAACAGUCUGGCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[配列番号4]P2Stem39dmd45-50(CG)
CUGAGUAGGAGCCCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[配列番号5]P3Stem39dmd45-50(CG)
UACCAUUUGUAUGCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[配列番号6]acGFP2
CGAUGCCGGUGCCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[配列番号7]EGFP遺伝子
ATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTCACCGGGGTGGTGCCCATCCTGGTCGAGCTGGACGGCGACGTAAACGGCCACAAGTTCAGCGTGTCCGGCGAGGGCGAGGGCGATGCCACCTACGGCAAGCTGACCCTGAAGTTCATCTGCACCACCGGCAAGCTGCCCGTGCCCTGGCCCACCCTCGTGACCACCCTGACCTACGGCGTGCAGTGCTTCAGCCGCTACCCCGACCACATGAAGCAGCACGACTTCTTCAAGTCCGCCATGCCCGAAGGCTACGTCCAGGAGCGCACCATCTTCTTCAAGGACGACGGCAACTACAAGACCCGCGCCGAGGTGAAGTTCGAGGGCGACACCCTGGTGAACCGCATCGAGCTGAAGGGCATCGACTTCAAGGAGGACGGCAACATCCTGGGGCACAAGCTGGAGTACAACTACAACAGCCACAACGTCTATATCATGGCCGACAAGCAGAAGAACGGCATCAAGGTGAACTTCAAGATCCGCCACAACATCGAGGACGGCAGCGTGCAGCTCGCCGACCACTACCAGCAGAACACCCCCATCGGCGACGGCCCCGTGCTGCTGCCCGACAACCACTACCTGAGCACCCAGTCCGCCCTGAGCAAAGACCCCAACGAGAAGCGCGATCACATGGTCCTGCTGGAGTTCGTGACCGCCGCCGGGATCACTCTCGGCATGGACGAGCTGTACAAG
[配列番号8]リンカー
TCCGGACTCAGATCTCGA
[配列番号9]α-Tubulin遺伝子(Homo sapiens)
GTGCGTGAGTGCATCTCCATCCACGTTGGCCAGGCTGGTGTCCAGATTGGCAATGCCTGCTGGGAGCTCTACTGCCTGGAACACGGCATCCAGCCCGATGGCCAGATGCCAAGTGACAAGACCATTGGGGGAGGAGATGACTCCTTCAACACCTTCTTCAGTGAGACGGGCGCTGGCAAGCACGTGCCCCGGGCTGTGTTTGTAGACTTGGAACCCACAGTCATTGATGAAGTTCGCACTGGCACCTACCGCCAGCTCTTCCACCCTGAGCAGCTCATCACAGGCAAGGAAGATGCTGCCAATAACTATGCCCGAGGGCACTACACCATTGGCAAGGAGATCATTGACCTTGTGTTGGACCGAATTCGCAAGCTGGCTGACCAGTGCACCGGTCTTCAGGGCTTCTTGGTTTTCCACAGCTTTGGTGGGGGAACTGGTTCTGGGTTCACCTCCCTGCTCATGGAACGTCTCTCAGTTGATTATGGCAAGAAGTCCAAGCTGGAGTTCTCCATTTACCCAGCACCCCAGGTTTCCACAGCTGTAGTTGAGCCCTACAACTCCATCCTCACCACCCACACCACCCTGGAGCACTCTGATTGTGCCTTCATGGTAGACAATGAGGCCATCTATGACATCTGTCGTAGAAACCTCGATATCGAGCGCCCAACCTACACTAACCTTAACCGCCTTATTAGCCAGATTGTGTCCTCCATCACTGCTTCCCTGAGATTTGATGGAGCCCTGAATGTTGACCTGACAGAATTCCAGACCAACCTGGTGCCCTACCCCCGCATCCACTTCCCTCTGGCCACATATGCCCCTGTCATCTCTGCTGAGAAAGCCTACCATGAACAGCTTTCTGTAGCAGAGATCACCAATGCTTGCTTTGAGCCAGCCAACCAGATGGTGAAATGTGACCCTCGCCATGGTAAATACATGGCTTGCTGCCTGTTGTACCGTGGTGACGTGGTTCCCAAAGATGTCAATGCTGCCATTGCCACCATCAAAACCAAGCGCAGCATCCAGTTTGTGGATTGGTGCCCCACTGGCTTCAAGGTTGGCATCAACTACCAGCCTCCCACTGTGGTGCCTGGTGGAGACCTGGCCAAGGTACAGAGAGCTGTGTGCATGCTGAGCAACACCACAGCCATTGCTGAGGCCTGGGCTCGCCTGGACCACAAGTTTGACCTGATGTATGCCAAGCGTGCCTTTGTTCACTGGTACGTGGGTGAGGGGATGGAGGAAGGCGAGTTTTCAGAGGCCCGTGAAGATATGGCTGCCCTTGAGAAGGATTATGAGGAGGTTGGTGTGGATTCTGTTGAAGGAGAGGGTGAGGAAGAAGGAGAGGAATACTAA
[配列番号10]DHFR遺伝子(Escherichia coli)
ATGATCAGTCTGATTGCGGCGTTAGCGGTAGATCGCGTTATCGGCATGGAAAACGCCATGCCGTGGAACCTGCCTGCCGATCTCGCCTGGTTTAAACGCAACACCTTAAATAAACCCGTGATTATGGGCCGCCATACCTGGGAATCAATCGGTCGTCCGTTGCCAGGACGCAAAAATATTATCCTCAGCAGTCAACCGGGTACGGACGATCGCGTAACGTGGGTGAAGTCGGTGGATGAAGCCATCGCGGCGTGTGGTGACGTACCAGAAATCATGGTGATTGGCGGCGGTCGCGTTTATGAACAGTTCTTGCCAAAAGCGCAAAAACTGTATCTGACGCATATCGACGCAGAAGTGGAAGGCGACACCCATTTCCCGGATTACGAGCCGGATGACTGGGAATCGGTATTCAGCGAATTCCACGATGCTGATGCGCAGAACTCTCACAGCTATTGCTTTGAGATTCTGGAGCGGCGGTAA
[配列番号11]Primer DHFR-His_Fw
GAAATTAATACGACTC
[配列番号12]Primer DHFR-His_Rv
ATCCATTTAATTAGTGGTGATGGTGATGATGTCCACCGACTTCACCCACG
[配列番号13]DHFRタンパク質
MISLIAALAVDRVIGMENAMPWNLPADLAWFKRNTLNKPVIMGRHTWESIGRPLPGRKNIILSSQPGTDDRVTWVKSVDEAIAACGDVPEIMVIGGGRVYEQFLPKAQKLYLTHIDAEVEGDTHFPDYEPDDWESVFSEFHDADAQNSHSYCFEILERR
[配列番号14]DHFR-Hisタンパク質
MISLIAALAVDRVIGMENAMPWNLPADLAWFKRNTLNKPVIMGRPYLGINRSSVARTQKYYPQQSTGYGRSRNVGEVGGHHHHHH
[配列番号15]第1のステム部分
CCGCAUUA
[配列番号16]第2のステム部分
UAGUGUGG
[配列番号17]ステムループ構造1
CCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[配列番号18]ステムループ構造2
GCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[配列番号19]ステムループ構造3
GCGCAUUAACUGCUAGAGGUAGUGUGC
[配列番号20]ステムループ構造4
GUACCUUUCGAAACACAUCCUAGGGUAU
[配列番号21]ステムループ構造5
GCCGGCGCGCGCCCAUCGCCGACGGC
[配列番号22]ステムループ構造6
GGCCGGCGGCCGCCCAUCGCCGACGGCC
[配列番号23]ステムループ構造7
CCGUACUCGCGGCUUCGUGAGUACGG
[配列番号24]ステムループ構造8
CGUACUCGCGGCUUCGUGAGUACG
[配列番号25]ステムループ構造9
CGCCCGAACGCGGCG
[配列番号26]ステムループ構造10
CGCCCGCGCCCGAACGCGGGCG
[配列番号27]ステムループ構造11
GCGCCCGCGCCCGAACGCGGGGCG
[配列番号28]ステムループ構造12
CGCCCGCGCCCGCGCCCGAACGCGGGCG
[配列番号29]ステムループ構造13
GAACUUUCUGAUCAGUCC
[配列番号30]ステムループ構造14
CCCCGAACAUCGGGG
The sequences listed in the sequence listing are as follows:
[SEQ ID NO: 1] Stem38egfp (CG)
CGCUGCCGUCCCCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[SEQ ID NO: 2] Stem39dhfr (GC)
CCGAUUGAUUCCGGCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[SEQ ID NO: 3] P1Stem38dmd45-50 (GC)
GUAACAGUCUGGCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[SEQ ID NO: 4] P2Stem39dmd45-50 (CG)
CUGAGUAGGAGCCCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[SEQ ID NO: 5] P3Stem39dmd45-50 (CG)
UACCAUUUGUAUGCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[SEQ ID NO: 6] acGFP2
CGAUGCCGGUGCCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[SEQ ID NO: 7] EGFP gene

[SEQ ID NO: 8] linker
TCCGGACTCAGATCTCGA
[SEQ ID NO: 9] α-Tubulin gene (Homo sapiens)

[SEQ ID NO: 10] DHFR gene (Escherichia coli)
ATGATCAGTCTGATTGCGGCGTTAGCGGTAGATCGCGTTATCGGCATGGAAAACGCCATGCCGTGGAACCTGCCTGCCGATCTCGCCTGGTTTAAACGCAACACCTTAAATAAACCCGTGATTATGGGCCGCCATACCTGGGAATCAATCGGTCGTCCGTTGCCAGGACGCAAAAATATTATCCTCAGCAGTCAACCGGGTACGGACGATCGCGTAACGTGGGTGAAGTCGGTGGATGAAGCCATCGCGGCGTGTGGTGACGTACCAGAAATCATGGTGATTGGCGGCGGTCGCGTTTATGAACAGTTCTTGCCAAAAGCGCAAAAACTGTATCTGACGCATATCGACGCAGAAGTGGAAGGCGACACCCATTTCCCGGATTACGAGCCGGATGACTGGGAATCGGTATTCAGCGAATTCCACGATGCTGATGCGCAGAACTCTCACAGCTATTGCTTTGAGATTCTGGAGCGGCGGTAA
[SEQ ID NO: 11] Primer DHFR-His_Fw
GAAATTAATACGACTC
[SEQ ID NO: 12] Primer DHFR-His_Rv
ATCCATTTAATTAGTGGTGATGGTGATGATGTCCACCGACTTCACCCACG
[SEQ ID NO: 13] DHFR protein
MISLIAALAVDRVIGMENAMPWNLPADLAWFKRNTLNKPVIMGRHTWESIGRPLPGRKNIILSSQPGTDDRVTWVKSVDEAIAACGDVPEIMVIGGGRVYEQFLPKAQKLYLTHIDAEVEGDTHFPDYEPDDWESVFSEFHDADAQNSYCFEILERR
[SEQ ID NO: 14] DHFR-His protein
MISLIAALAVDRVIGMENAMPWNLPADLAWFKRNTLNKPVIMGRPYLGINRSSVARTQKYYPQQSTGYGRSRNVGEVGGHHHHHH
[SEQ ID NO: 15] First stem portion
CCGCAUUA
[SEQ ID NO: 16] second stem portion
UAGUGUGG
[SEQ ID NO: 17] Stem-loop structure 1
CCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGG
[SEQ ID NO: 18] Stem-loop structure 2
GCGCAUUACCCCCCCCCCCUAGUGUGC
[SEQ ID NO: 19] Stem-loop structure 3
GCGCAUUAACUGCUAGAGGUAGUGUGC
[SEQ ID NO: 20] Stem-loop structure 4
GUACCUUUCGAAACACAUCCUAGGGUAU
[SEQ ID NO: 21] Stem-loop structure 5
GCCGGCGCGCGCCCAUCGCCGACGGC
[SEQ ID NO: 22] Stem-loop structure 6
GGCCGGCGGCCGCCCAUCGCCGACGGCC
[SEQ ID NO: 23] Stem-loop structure 7
CCGUACUCGCGGCUUCGUGAGUACGG
[SEQ ID NO: 24] Stem-loop structure 8
CGUACUCGCGGCUUCGUGAGUACG
[SEQ ID NO: 25] Stem-loop structure 9
CGCCCGAACGCGGCG
[SEQ ID NO: 26] Stem-loop structure 10
CGCCCGCGCCCGAACGCGGGCG
[SEQ ID NO: 27] Stem-loop structure 11
GCGCCCGCGCCCGAACGCGGGGCG
[SEQ ID NO: 28] stem-loop structure 12
CGCCCGCGCCCGCGCCCGAACGCGGGCG
[SEQ ID NO: 29] Stem-loop structure 13
GAACUUUCUGAUCAGUCC
[SEQ ID NO: 30] Stem-loop structure 14
CCCCGAACAUCGGGG

本発明の一態様の1本鎖核酸分子及び組成物は、-1フレームシフトの誘導を通じて、遺伝子の発現を正常化して、遺伝子の異常により発症する遺伝性疾患を予防及び/又は治療するために利用可能である。 The single-stranded nucleic acid molecule and composition of one aspect of the present invention normalize gene expression through induction of -1 frameshift, and prevent and/or treat genetic diseases caused by genetic abnormalities. Available.

Claims (14)

5’末端側から3’末端側への方向に、対象となる遺伝子の標的配列に相補的な第1の配列と、ステムループ構造を形成する第2の配列とを含む1本鎖核酸分子。 A single-stranded nucleic acid molecule comprising a first sequence complementary to a target sequence of a gene of interest and a second sequence forming a stem-loop structure in the direction from the 5' end to the 3' end. 前記ステムループ構造のステム部分の末端は、シトシン及びグアニンである、請求項1に記載の1本鎖核酸分子。 2. The single-stranded nucleic acid molecule according to claim 1, wherein the ends of the stem portion of said stem-loop structure are cytosine and guanine. 前記ステムループ構造は、ループ部分が主としてシトシンからなるステムループ構造である、請求項1~2のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。 The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 and 2, wherein the stem-loop structure is a stem-loop structure in which the loop portion is mainly composed of cytosine. 前記ステムループ構造は、ステム部分が4塩基対~20塩基対のステムループ構造である、請求項1~3のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。 The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 3, wherein the stem-loop structure has a stem portion of 4 to 20 base pairs. 前記第2の配列は、配列番号17又は配列番号18に記載の配列である、請求項1~4のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。 The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 4, wherein the second sequence is the sequence set forth in SEQ ID NO:17 or SEQ ID NO:18. 前記第1の配列は、8塩基長~16塩基長の配列である、請求項1~5のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。 The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 5, wherein the first sequence has a length of 8 to 16 bases. 前記遺伝子は、前記標的配列の上流9塩基~上流15塩基において同一の塩基が2個以上連続する、請求項1~6のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。 7. The single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 6, wherein the gene has two or more consecutive identical bases in 9 to 15 bases upstream of the target sequence. 前記遺伝子は、前記標的配列の上流9塩基~上流15塩基において同一の塩基が2個以上連続している部分が2箇所以上ある、請求項1~6のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子。 The single strand according to any one of claims 1 to 6, wherein the gene has two or more portions in which two or more of the same bases are consecutive in 9 bases to 15 bases upstream of the target sequence. nucleic acid molecule. 請求項1~8のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子を有効成分として含む、-1フレームシフト誘導用組成物。 A composition for inducing a -1 frameshift, comprising the single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 8 as an active ingredient. 前記組成物は、-1フレームシフトを誘導することにより、前記遺伝子の発現を正常化して、該遺伝子の発現異常により発症する遺伝性疾患を予防及び/又は治療するための医薬品用組成物である、請求項9に記載の組成物。 The composition is a pharmaceutical composition for preventing and/or treating genetic diseases caused by abnormal expression of the gene by normalizing expression of the gene by inducing -1 frameshift. 10. The composition of claim 9. 前記遺伝性疾患は、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、及びマルファン症候群からなる群から選ばれる遺伝性疾患である、請求項10に記載の組成物。 The genetic diseases include muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, spinal muscular atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, xeroderma pigmentosum, porphyria, Werner's syndrome, progressive fibrodysplasia ossificans, infantile neuronal ceroid lipofuscinosis, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, neurodegeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft-versus-host disease, arthritis, blood Friendship, von Willebrand's disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, renal calculi, osteogenesis imperfecta, liver cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia, tuberous sclerosis , familial polycythemia, immunodeficiency, kidney disease, pulmonary disease, cystic fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, dwarfism, thyroid function 11. The composition of claim 10, wherein the genetic disease is selected from the group consisting of hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease, and Marfan syndrome. 請求項1~8のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子又は請求項9に記載の組成物の有効量を、対象となる遺伝子の発現異常により発症する遺伝性疾患を有する、又はその危険性がある生物個体に投与することを含む、遺伝性疾患を治療及び/又は予防する方法。 An effective amount of the single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 8 or the composition according to claim 9 has a genetic disease caused by abnormal expression of the target gene, or has a genetic disease. A method of treating and/or preventing a genetic disease comprising administering to an at-risk organism. 請求項1~8のいずれか1項に記載の1本鎖核酸分子又は請求項9に記載の組成物の有効量を、対象となる遺伝子の発現異常が認められる細胞、組織、臓器又は生物個体に投与することを含む、遺伝子の発現異常を改善する方法。 An effective amount of the single-stranded nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 8 or the composition according to claim 9 is added to a cell, tissue, organ, or individual organism in which abnormal expression of the target gene is observed. A method for ameliorating abnormal gene expression, comprising administering to 前記遺伝性疾患は、筋ジストロフィー、癌、多発性硬化症、脊髄性筋萎縮症、レット症候群、筋萎縮性側索硬化症、脆弱X症候群、プラダー・ウィリー症候群、色素性乾皮症、ポルフィリン症、ウェルナー症候群、進行性骨化性線維異形成症、乳児神経セロイドリポフスチン沈着症、アルツハイマー病、テイ-サックス病、神経組織変性、パーキンソン病、慢性関節リウマチ、対宿主性移植片病、関節炎、血友病、フォンヴィレブラント病、毛細管拡張性運動失調、サラセミア、腎結石、骨形成不全、肝硬変、神経繊維腫症、水疱性疾患、ライソゾーム性蓄積症、ハーラー疾患、小脳運動失調、結節性硬化症、家族性赤血球増加症、免疫不全、腎臓病、肺疾患、嚢胞性線維症、家族性高コレステロール血症、色素性網膜症、アミロイドーシス、アテローム性動脈硬化症、巨人症、小人症、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、老化、肥満、糖尿病、ニーマン-ピック病、及びマルファン症候群からなる群から選ばれる遺伝性疾患である、請求項12又は13に記載の方法。
The genetic diseases include muscular dystrophy, cancer, multiple sclerosis, spinal muscular atrophy, Rett syndrome, amyotrophic lateral sclerosis, fragile X syndrome, Prader-Willi syndrome, xeroderma pigmentosum, porphyria, Werner's syndrome, progressive fibrodysplasia ossificans, infantile neuronal ceroid lipofuscinosis, Alzheimer's disease, Tay-Sachs disease, neurodegeneration, Parkinson's disease, rheumatoid arthritis, graft-versus-host disease, arthritis, blood Friendship, von Willebrand's disease, ataxia-telangiectasia, thalassemia, renal calculi, osteogenesis imperfecta, liver cirrhosis, neurofibromatosis, bullous disease, lysosomal storage disease, Hurler's disease, cerebellar ataxia, tuberous sclerosis , familial polycythemia, immunodeficiency, kidney disease, pulmonary disease, cystic fibrosis, familial hypercholesterolemia, retinopathy pigmentosa, amyloidosis, atherosclerosis, gigantism, dwarfism, thyroid function 14. The method of claim 12 or 13, wherein the genetic disease is selected from the group consisting of hypothyroidism, hyperthyroidism, aging, obesity, diabetes, Niemann-Pick disease, and Marfan syndrome.
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