JP2024506882A - 化学修飾された低分子活性化rna - Google Patents
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Abstract
本願が、標的遺伝子の発現レベルを促進するための低分子活性化RNAを提供し、前記の低分子活性化RNAは、センスオリゴヌクレオチド鎖とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖からなり、前記のセンス又はアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖のヌクレオチドは、2’フルオロ、2’-メトキシ、及びヌクレオチド骨格に対するホスホロチオエート修飾を有する。【選択図】なし
Description
本願は、生物医薬品分野に関し、具体的に、化学修飾された低分子活性化RNA、すなわち遺伝子プロモーター配列を標的する二重鎖低分子RNAによって遺伝子発現を正に調節することに関する。
オリゴヌクレオチドは、複数の分子メカニズム(例えばRNAi、RNアーゼH活性、miRNA抑制とRNA活性化(RNAa))で標的遺伝子の発現を調節することができ、それらは、それぞれに、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、miRNA模倣物又は阻害剤、低分子活性化RNA(saRNA)と呼ばれる。siRNAおよびASOとは異なり、saRNAは、細胞核内の非コード配列を標的にし、転写レベルとエピジェネティックレベルで、標的遺伝子の発現を刺激する二本鎖RNAオリゴヌクレオチドである(非特許文献1)。
現在、オリゴヌクレオチドの化学修飾が、オリゴヌクレオチド治療剤の開発において重要な役割を果たすことは現在広く認識される(非特許文献2、非特許文献3)。オリゴヌクレオチド配列の化学修飾が、ヌクレアーゼに対する耐性の増加、細胞摂取の増加、免疫刺激およびオフターゲット効果の減少などのさまざまな方法で、そのin vivo活性を向上させることができるが、同時に、RNAiにおける遺伝子ノックダウンの減少などのオリゴヌクレオチド自身の作用機序も産生し、オリゴヌクレオチドの活性に影響を与えてしまう(非特許文献3)。siRNAとアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)の医薬品開発分野では、多くの異なる化学修飾が使用された。最もよく使用される修飾は、リボース糖基に対する2’-メトキシ(2’-O-メチル)および2’-フルオロ(2’F)修飾、及びホスホジエステル結合の代わるためのホスホロチオエート(PS)結合修飾である(非特許文献4)。これらの修飾は、単独または組み合わせて、キメラ オリゴヌクレオチドを作成する。しかし、saRNA オリゴヌクレオチドの安定性の向上、免疫刺激活性とオフターゲット効果の抑制などのsaRNA オリゴヌクレオチドの薬学的特性を改善する方法は、依然として困難な問題である。
Li、Adv Exp Med Biol.2007、983:1-20
Manoharan,Curr Opin Chem Biol. 2004,8(6):570-579
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Watts、Deleaveyら、Drug Discov Today,2008,13(19-20):842-855
本出願の目的の1つは、saRNAオリゴヌクレオチドの薬学的特性を改善し、saRNA中のヌクレオチドに対する化学修飾を提供することであり、本発明者らは、驚くべきことに、最適化された化学修飾がsaRNA二重鎖体の安定性を高め、その免疫刺激を阻害し、および/またはオフターゲット効果を低減できることを見出した。最も重要なことは、これらの修飾は、saRNAによって誘導されるRNA活性化の効力も高めることができるということである。
本願は、標的遺伝子を活性化するために使用できる化学修飾された低分子活性化RNAを提供し、前記の低分子活性化RNAが、センスオリゴヌクレオチド鎖とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖からなり、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又はアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、標的遺伝子プロモーター配列に対して、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%又は100%の相同性又は相補性を有する;前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の2個のヌクレオチドは、どちらも化学修飾されたヌクレオチドであり、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一個の化学修飾されたヌクレオチドを有する。具体的な実施形態において、前記の化学修飾は、以下の修飾方式から選ばれる一つ又は複数である:(1)ヌクレオチドのリボースの化学修飾;(2)ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾;(3)ヌクレオチドの塩基の化学修飾;(4)ヌクレオチドは、ロックド核酸である;及び(5)5’-末端ヌクレオチドのビニルホスホネート修飾。
本願のもう一つ目的は、標的遺伝子は、ヒトp21WAF1/CIP1遺伝子(P21遺伝子)である低分子活性化RNAを提供する。p21遺伝子は、Clpファミリーのメンバーであり、p53遺伝子の下流に位置するサイクリン依存性キナーゼ阻害剤である。DNA損傷は、修復なしには通過できないため、p21とp53は、一緒に細胞周期のG1チェックポイントを構成することができ、損傷したDNAの複製と蓄積が減少し、腫瘍抑制の役割を果たす。p21は、腫瘍抑制に密接に関連するだけでなく、サイクリン依存性キナーゼ(Cyclin-dependent kinases、CDK)複合体の活性を阻害することで、細胞周期とDNA複製・修復の関係を調整し、そして、腫瘍抑制効果を、細胞周期制御プロセスと密接に関連する。p21は、腫瘍の分化、浸潤深さ、増殖および転移に関連する。
本願はまた、前記の低分子活性化RNAをコードするフラグメントを含む核酸分子を提供する。同時に、前記の低分子活性化RNAまたは前記の核酸分子を含む細胞を提供する。
本願は、医薬品組成物を提供し、前記の医薬品組成物が、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、と任意の、薬学に許容される担体を含む。同様に、製剤を提供し、前記の製剤は、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物を含む。並びに、さらに、キットを提供し、前記の製剤は、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の製剤を含む。
本願が、さらに、前記の低分子活性化RNA、と低分子医薬品を含む組み合わせ医薬組成物を提供する。任意的に、前記の低分子医薬品は、マイトマイシンC(Mitomycin C)又はバルルビシン(Valrubicin)から選ばれる。
本願は、さらに、細胞中のp21遺伝子の発現を活性化又はアップレギュレートする医薬品又は製剤の調製における前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の製剤の使用を提供する。一部の実施形態において、前記の使用は、悪性腫瘍又は良性増殖病変を予防、治療又は緩和する医薬品又は製剤の調製であっても良い。一部の実施形態において、前記の悪性腫瘍は、膀胱がん、前立腺がん、肝臓がん、または結腸直腸がんであっても良い。一部の実施形態において、前記の膀胱がんは、筋層非浸潤性膀胱がん(non-muscle-invasive bladder cancer,NMIBC)である。
本願は、さらに、悪性腫瘍又は良性増殖病変を予防、治療又は緩和する方法を提供し、前記の方法は、必要がある個体に前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の製剤を投与することを含む。一部の実施形態において、前記の悪性腫瘍は、膀胱がん、前立腺がん、肝臓がん、または結腸直腸がんである。一部の実施形態において、前記の膀胱がんは、筋層非浸潤性膀胱がん(NMIBC)である。
当業者は、以下の詳細な説明から、本願の他の態様および利点を容易に認識することができる。以下の詳細な説明では、本願の例示的な実施形態のみが示される。当業者が理解するように、本願の内容により、当業者は、本願が関連する発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示された特定の実施形態に変更を加えることができる。同様に、本出願の明細書における図面および説明は、限定的なものではなく、単なる例示的なものである。
本出願が関する本発明の特定の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。本出願が関する本発明の特徴および利点は、以下に詳細に説明する例示的な実施形態および添付の図面を参照して、よりよく理解することができる。図面を、以下の通り簡単に説明する。
図1は、化学修飾されたセンス鎖とアンチセンス鎖の具体的なパターンを示す。図1-Aは、修飾されないセンスオリゴヌクレオチド鎖及びその4種類の修飾されたの誘導体配列であり、各誘導体配列は、異なる修飾パターンを有する。図1-Bは、修飾されないアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖(AS)及びその10種類の修飾されたの誘導体配列であり、各誘導体配列は、異なる修飾パターンを有する。
図2は、化学修飾されたdsRNA二重鎖体の具体的なパターンを示す。図1-Aのセンスオリゴヌクレオチドと、図1-Bのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖をペアで組み合わせ、32種類の異なるsaRNA二重鎖体を得た。
図3は、化学修飾が、RNアーゼA(RNase A)におけるdsRNA二重鎖体の安定性に対する影響を示す。10μL PBSに希釈されたdsRNA(1.5μL、10μM)とRNase A(最終濃度は0.01μg/μL)を、37℃の条件では異なる時間インキュベートした(レーン1:0分間;レーン2:5分間;レーン3:10分間;レーン4:15分間;レーン5:30分間;レーン6:1時間)。上記の各時間点で得られた二重鎖体を1μLの10×ローディング緩衝液に加えた後、液体窒素で冷凍した。すべてのサンプルのインキュベーション後、二本鎖RNAを、4%アガロースゲル電気泳動によって検出し、各二本鎖の含有量を、Image J ソフトウェアによって分析した。Mは、20bp DNAマーカーである。
図4は、化学修飾が、RNase Aにおける各RNA二重鎖体の安定性に対する影響を示す。RNase A(最終濃度は0.01μg/μL)と、10μL PBSに希釈された二本鎖RNA(1.5μL、10μM)を、37℃の条件では、それぞれに0、24、48と96時間インキュベートした。上記の各時間点で得られた二重鎖体を1μLの10×ローディング緩衝液に加えた後、液体窒素で冷凍した。すべてのサンプルのインキュベーション後、二本鎖RNAを、4%アガロースゲル電気泳動によって検出し、各二本鎖の含有量を、Image J ソフトウェアによって分析した。図上部のRAG1-40-XXはサンプル名称であり、XXを図の上の数字に置き換えて各サンプル名称となる。Mは、20bp DNAマーカーである。
図5は、化学修飾が、ヒト尿中のRNA二重鎖体の安定性に対する影響を示す。17.5μL PBSに希釈された二本鎖RNA(7.5μL、10μM)と、25μLのヒト新鮮尿を、37℃の条件では、それぞれに0、1、24と48時間インキュベートした。上記の各時間点で得られた二重鎖体を1μLの10×ローディング緩衝液に加えた後、液体窒素で冷凍した。すべてのサンプルのインキュベーション後、二本鎖RNAを、4%アガロースゲル電気泳動によって検出し、各二本鎖の含有量を、Image J ソフトウェアによって分析した。Mは、20bp DNAマーカーである。
図6は、構造的に最適化されたsaRNAが、Ku-7-LGの増殖を抑制できることを示す。図に示されるsaRNAを10nMでKu-7-LG細胞にトランスフェクトし、トランスフェクト時間は、3日である。図6Aは、Ku-7-LG細胞中の単一のsaRNAによるp21 mRNAの発現であり、図6Bは、単一のsaRNAに抑制されたKu-7-LG細胞の増殖レベルであり、図6Cは、Ku-7-LG細胞中の単一のsaRNAによるルシフェラーゼの活性であり、ルシフェラーゼの値がコントロールグループに近いほど、saRNAのオフターゲット効果の可能性は低くなる。コントロールおよびdsCon2は、それぞれブランク トランスフェクションおよび無関係な配列を含む二本鎖RNAトランスフェクションである。縦軸の値は、2回の反復処理の平均値±SDを表す。
図7は、化学修飾されたsaRNAが、ヒト膀胱がん細胞系にp21mRNAの発現を促進することを示す。Ku-7-LGとT24細胞に、最終濃度10nMの図に示されるsaRNA(RAG110-53)を3日トランスフェクトし、トランスフェクション後、Qiagen RNeasy キットでRNAを抽出し、逆転写後、ABI 7500高速リアルタイムPCRシステムを使用し、qPCR増幅を行い、GAPDH遺伝子を内部参照として増幅した。図7Aは、化学修飾されたsaRNAが、Ku-7-LG細胞にp21mRNAの発現を促進することを示し、図7Bは、化学修飾されたsaRNAが、T24細胞にp21mRNAの発現を促進することを示す。破線は、化学修飾されない二重鎖体Rag1-40との比較を示し、線より上の値が、より強い活性を示す。コントロールは、オリゴヌクレオチドを含まないブランクトランスフェクションである。dsCon2は、無関係な配列を含む二本鎖RNAのトランスフェクションである。縦軸の値は、2回の反復処理の平均値±SDを表す。
図8は、Rag1誘導体配列が、ヒト癌細胞系の増殖を抑制する作用を示す。図に示される二重鎖体を、それぞれに10nMの最終濃度で細胞に72時間トランスフェクトし、トランスフェクト完了後、CCK8キットで、生細胞の数を検測し、ブランクコントロール治療グループの百分比としてプロットした。図8Aは、Rag1誘導体配列がKu-7-LG細胞を抑制する作用であり、図8Bは、Rag1誘導体配列がT24細胞を抑制する作用である。オリゴヌクレオチドを含まないトランスフェクションサンプルを、ブランクコントロールとする。非特異的二重鎖体(dsCon)トランスフェクトサンプルはを、ネガティブコントロールとする。データは、少なくとも2つの独立した実験の平均値±SDとして表示される。破線は、化学修飾されない二重鎖体Rag1-40との比較を示し、線より下の値が、より強い生長抑制活性を示す。
図9は、化学修飾が、RNA二重鎖体の免疫刺激活性を抑制することができることを示す。細胞を、最終濃度10nMの示された二本鎖またはポジティブ コントロールとするリポ多糖(LPS)で24時間処理した。細胞上清液中のINF-αおよびTNF-αのレベルを、ELISAキットで検測した。図9Aは、PBMC細胞中のINF-αの含有量であり、図9Bは、PBMC細胞中のTNF-αの含有量である。データは、2つの独立した実験の平均値±SDを表す。破線は、化学修飾されない二重鎖体Rag1-40との比較を示し、線より下の値が、抑制された活性を示す。強い免疫刺激活性を有することが知られたRNA二重鎖RAG1-IS-1を、ポジティブ コントロールとする(その配列は、表3にリストされる)。
図10は、saRNAの化学修飾が、オフターゲット効果に対する影響を示す。標的部位Rag1-40を含む26bpフラグメントを、アンチセンス方向で、pmirGLO デュアル ルシフェラーゼ ベクターのホタルルシフェラーゼ遺伝子の3’UTR領域にクローンした。ベクタープラスミドと、示されたsaRNAとを、COS-1細胞に同時トランスフェクトした。トランスフェクション48時間後、細胞を、溶解し、得られた溶解物のルシフェラーゼ活性を評価した。データは、少なくとも2つの独立した実験の平均値±SDとして表示される。破線は、ブランクコントロール(上の破線)およびRag1-40との比較(下の破線)を表し、上の破線付近の値は、オフターゲット効果がないことを示し、下の破線より上の値と下の値は、それぞれに、化学修飾されないRag1-40と比較したオフターゲット効果の減少と増加を示す。
図11は、異なる時間で処理した後の化学修飾saRNA二重鎖体が、膀胱がん細胞に活性化活性を維持することを示す。図11Aは、10nMのRAG1-40-31とRAG1-40-53で、Ku-7-LG細胞を処理した1、2、3、4、7と9日後のp21 mRNAの発現レベルであり、図11Bは、10nMのRAG1-40-31とRAG1-40-53でT24細胞を処理した1、2、3、4、7と9日後のp21 mRNAの発現レベルであり、コントロールとdsCon2は、それぞれに、ブランクトランスフェクションと無関係な配列を含む二本鎖RNAトランスフェクションである。縦軸の値は、2回の反復処理の平均値±SDを表す。
図12は、化学修飾されたsaRNA二本鎖が、細胞周期の進行を阻止することによって、Ku-7-LG細胞における細胞増殖を阻害することを示す。RAG1-40-31とRAG1-40-53を、0.1、1、10と50nMの最終濃度でKu-7-LG細胞にトランスフェクトし、トランスフェクト時間は48時間であり、各処理には、2つの重複ウェルを使用した。トランスフェクション完了後、細胞周期をフローサイトメトリーで分析し、収集したデータを、MotFit ソフトウェアで分析した。
図13は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、J82細胞とPBMC細胞の共培養に細胞アポトーシスを促進すること示す。0.1、1、10と25nMの最終濃度で、RAG1-40-31とRAG1-40-53を、J82細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション24時間後、新鮮の培地に交換し、かつ一定の割合(J82細胞:PBMC細胞=1:4)のPBMC細胞を添加し、48時間共培養した。共培養完了後、細胞を收集し、かつフローサイトメトリーで細胞アポトーシス状況を検測した。ただし、図13A-13Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とMitomycin Cで組み合わせ処理後のJ82細胞の相対増殖比であり、図13Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とMitomycin Cを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。コントロールとDMSOは、それぞれに、ブランクトランスフェクションコントロールと希釈薬物の溶媒コントロールである。
図14は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、マイトマイシンCと組み合わせて、J82細胞の増殖を抑制することができることを示す。0.1、0.5、1、5、10、25と50nMの濃度で、RAG1-40-31をJ82細胞に24時間トランスフェクトした後、1、10、100、1000と10000nMの濃度のMitomycin Cを添加し、2つの濃度を組み合わせた組み合わせ投与を行い、処理完了後、細胞の増殖をCCK8キットで検出した。ただし、図14A-14Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とvalrubicinで組み合わせ処理後のJ82細胞の相対増殖比であり、図14Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とvalrubicinを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。コントロールとDMSOは、それぞれに、ブランクトランスフェクションコントロールと希釈薬物の溶媒コントロールである。
図15は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、valrubicinと組み合わせて、J82細胞の増殖を抑制することができることを示す。0.1、0.5、1、5、10、25と50nMの濃度で、RAG1-40-31をJ82細胞に24時間トランスフェクトした後、1、10、100、1000と10000nMの濃度のvalrubicinを添加し、2つの濃度を組み合わせた組み合わせ投与を行い、処理完了後、細胞の増殖をCCK8キットで検出した。ただし、図15A-15Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とMitomycin Cで組み合わせ処理後のT24細胞の相対増殖比であり、図15Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とMitomycin Cを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。コントロールとDMSOは、それぞれに、ブランクトランスフェクションコントロールと希釈薬物の溶媒コントロールである。
図16は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、マイトマイシンCと組み合わせて、T24細胞の増殖を抑制することができることを示す。0.1、0.5、1、5、10、25と50 nMの濃度で、RAG1-40-31をT24細胞に24時間トランスフェクトした後、1、10、100、1000と10000nMの濃度のMitomycin Cを添加し、2つの濃度を組み合わせた組み合わせ投与を行い、処理完了後、細胞の増殖をCCK8キットで検出した。ただし、図16A-16Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とvalrubicinで組み合わせ処理後のT24細胞の相対増殖比であり、図16Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とvalrubicinを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。コントロールとDMSOは、それぞれに、ブランクトランスフェクションコントロールと希釈薬物の溶媒コントロールである。
図17は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、valrubicinと組み合わせて、T24細胞の増殖を抑制することができることを示す。0.1、0.5、1、5、10、25と50nMの濃度で、RAG1-40-31をT24細胞に24時間トランスフェクトした後、1、10、100、1000と10000nMの濃度のvalrubicinを添加し、2つの濃度を組み合わせた組み合わせ投与を行い、処理完了後、細胞の増殖をCCK8キットで検出した。
本願発明の実施形態は、以下の特定の具体的な実施例で説明されるが、当業者は、本明細書に開示された内容から、本願発明の他の利点および効果を容易に理解することができる。
本願は、標的遺伝子を活性化するために使用できる低分子活性化RNAを開示し、前記の低分子活性化RNAが、センスオリゴヌクレオチド鎖とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖からなり、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又はアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、標的遺伝子プロモーター配列に対して、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%又は100%の相同性又は相補性を有する;前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の2個のヌクレオチドは、どちらも化学修飾されたヌクレオチドであり、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一個の化学修飾されたヌクレオチドを有する。
本願に記載される化学修飾は、本分野における単一ヌクレオチド残基、オリゴヌクレオチド鎖上の単一ヌクレオチド間、及びオリゴヌクレオチド鎖の異なる位置における原子/化学基の変更、増加、減少、又は置換、あるいは原子間の化学結合の変更、増加、減少、又は置換、あるいはオリゴヌクレオチド鎖の任意位置のヌクレオチドとの共有連結基、リガンドあるいは複合物であっても良い。一部の実施形態において、前記の化学修飾は、以下の修飾方式中から選ばれる一つ又は複数である:
(1)ヌクレオチドのリボースの化学修飾;
(2)ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾;
(3)ヌクレオチドの塩基の化学修飾;
(4)ヌクレオチドは、ロックド核酸である;及び
(5)5’-末端ヌクレオチドのビニルホスホネート修飾。
(1)ヌクレオチドのリボースの化学修飾;
(2)ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾;
(3)ヌクレオチドの塩基の化学修飾;
(4)ヌクレオチドは、ロックド核酸である;及び
(5)5’-末端ヌクレオチドのビニルホスホネート修飾。
本願に記載されるリボースの化学修飾は、当分野によく使用されるもの、例えば、ヌクレオチドペントースにおけるヒドロキシル(2’-OH)の修飾を含む。一部の実施形態において、ヌクレオチドペントースにおけるヒドロキシルの修飾は、2’-フルオロ(2’-fluro、略語2’F)、2’-メトキシ(2’-O-methyl、略語2’-OMe)、2’-メトキシエチル(2’-MOE)、2,4’-ジニトロフェノール修飾(2’-DNP)、ロックド核酸(LNA)、2’-アミノ(2’-amina)などの修飾を含む。あるいは、一部の実施形態において、前記の化学修飾は、ヌクレオチドにおけるリボースの2’-OHは、2’-フルオロ、2’-メトキシ、2’-メトキシエチル、2,4’-ジニトロフェノール、ロックド核酸、2’-アミノ修飾、2’-Hのうちの一つ又は複数に置換されても良い。ただし、リボースの2’-OHが2’-Hに置換されること、または化学修飾されたヌクレオチドが、リボ核酸(RNA)からデオキシリボ核酸(DNA)に変化することであっても良い。ヌクレオチドの典型的な化学修飾は、たとえば、以下の図のヌクレオチドを含む:
一部の実施形態において、前記の塩基修飾とは、ヌクレオチドの塩基の化学修飾を指し、例えば、5’-ブロモウラシル修飾、5’-ヨードウラシル修飾、N-メチルウラシル修飾及び/又は2,6-ジアミノプリン修飾などを含む。一部の実施形態において、前記のホスホジエステル結合の修飾は、当分野によく使用されるものであり、ホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子に対する修飾を含むが、これに限定されなく、例えばホスホロチオエート修飾(phosphorthioate、略語PS)及び/又はボラノホスフェート修飾(boranophosphate)を含んでも良い。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAは、センスオリゴヌクレオチド鎖を含んでも良く、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の2個のヌクレオチドは、どちらも化学修飾されたヌクレオチドであっても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端の2個のヌクレオチドと3’末端の2個のヌクレオチドの間に、化学修飾されたヌクレオチドの割合は、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下、5%以下であってもよく、または化学修飾されたヌクレオチドを完全に含まなくてもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端及び/又は3’末端の2個のヌクレオチドは、どちらも化学修飾されたヌクレオチドであっても良い。ある場合、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の他のヌクレオチドは、どちらも化学修飾されないヌクレオチドであっても良い。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端にある最後の2個のホスホジエステル結合の一つは、化学修飾を有してもよく、あるいは3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらも化学修飾されたものであっても良い。一部の実施形態において、3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、それぞれに、ホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子を、硫黄およびボランに置換されても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子を、硫黄に置換されても良く、すなわちホスホロチオエート(PS)修飾である。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一つの化学修飾されたヌクレオチドを含有する。前記の化学修飾は、ヌクレオチド中のリボース2’-OHの化学修飾であってもよく、ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾であってもよく、ヌクレオチド中の塩基の化学修飾であってもよく、または任意のヌクレオチドがロックド核酸(LNA)によって置換されてもよく、またはオリゴヌクレオチドの5’-末端ヌクレオチドに対してビニルホスホネート修飾が行われてもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22、少なくとも23個、あるいはこれ以上の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、あるいは100%の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖を構成する全てのヌクレオチドは、化学修飾されたヌクレオチドであっても良い。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端あるいは5’末端にある最後の2個のホスホジエステル結合の一つは、化学修飾を有してもよく、あるいは3’末端あるいは5’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらも化学修飾されたものであっても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端及び/又は5’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、ホスホロチオエート修飾又はボラノホスフェート修飾又は二つの組み合わせを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾であっても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾であっても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾であっても良い。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも1個(例えば、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22、少なくとも23個、あるいはこれ以上)の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。前記の化学修飾は、ヌクレオチドのリボース2’-OHの化学修飾であっても良く、例えば、2’-フルオロ、2’-メトキシ、2’-メトキシエチル、2,4’-ジニトロフェノール、ロックド核酸、2’-アミノ修飾中の一つ又は複数であっても良い;ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾であっても良く、例えば、ホスホロチオエート修飾又はボラノホスフェート修飾であっても良い;ヌクレオチドの塩基の化学修飾であっても良い;任意の一つのヌクレオチドはロックド核酸(LNA)に置換されたものであっても良い;あるいは、オリゴヌクレオチドの5’-末端ヌクレオチドにビニルホスホネート修飾を行っても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22、少なくとも23個、あるいはこれ以上の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、あるいは100%の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を構成する全てのヌクレオチドは、化学修飾されたヌクレオチドであっても良い。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、5’-末端の1-56個のヌクレオチドにおいて、一定の割合のリボース2’-OHの化学修飾を有してもよく、例えば、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個又はこれ以上の2’-フルオロ修飾を有する。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、3’-末端の1-6個のヌクレオチドにおいて、より高い割合のリボース2’-OHの化学修飾を有してもよく、例えば、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個又はこれ以上の2’-フルオロ修飾を有する。本発明者らは、これらの位置での2’-フルオロ修飾が、安定性にとって重要である可能性があることを発見した。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の中央にある1-5個のヌクレオチドは、より高い割合のリボース2’-OHの化学修飾を有してもよく、例えば、中央にある少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個又はこれ以上のヌクレオチドは、リボース2’-OHの化学修飾を有してもよい。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、2’-フルオロ修飾、2’-メトキシ修飾とホスホロチオエート修飾(PS)の三つの修飾の組み合わせを採用してもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、2’-フルオロ修飾、2’-メトキシ修飾とホスホロチオエート修飾(PS)の三つの修飾の組み合わせを採用してもよい。一部の実施形態において、前記の低分子活性化RNAの二重鎖体は、2’-フルオロ修飾、2’-メトキシ修飾とホスホロチオエート修飾(PS)の三つの修飾の組み合わせを採用してもよい。
発明者らは、2’-フルオロ修飾、2’-メトキシ修飾とホスホロチオエート修飾(PS)の三つの修飾からなる組み合わせ(三つの組み合わせ)が、低分子活性化RNA二重鎖体が遺伝子発現を誘導する能を増加することができることを発見した;一部の実施形態において、前記の三者組み合わせが、低分子活性化RNAがp21遺伝子発現を誘導する能を増加することができる;一部の実施形態において、前記の三者組み合わせが、低分子活性化RNAが、癌細胞増殖を抑制する作用を増加することができる;一部の実施形態において、前記の癌細胞は、膀胱がん細胞を含んでも良い。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖には、リボースヌクレオチドを、デオキシリボヌクレオチドに置換することができる修飾を含有しない。発明者らは、オリゴヌクレオチド鎖中のRNAをDNAに変換する修飾が、低分子活性化RNA二重鎖体が細胞の増殖を抑制する活性を低減することができる。ある場合、オリゴヌクレオチド鎖中のRNAをDNAに変換する修飾は、できるだけ避けるべきである。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の大部分(例えば少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、又は少なくとも90%)あるいは全部ヌクレオチドを(例えば、2’-フルオロ修飾及び/又は2’-メトキシ修飾で)化学修飾する際に、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも5個又はこれ以上の2’-メトキシ修飾を採用してもよい。発明者らは、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の大部分あるいは全部ヌクレオチドを化学修飾することは、低分子活性化RNA(例えばp21を標的とするsaRNA)が細胞の増殖を抑制する活性に悪影響を与える可能性がある。本発明者らは、また、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の大部分あるいは全部ヌクレオチドを完全に修飾することによって生じる細胞増殖を抑制する活性に対する悪影響が、センスオリゴヌクレオチド鎖の2’OMe修飾によって打ち消すまたは修正することができることを見出した。
発明者らは、低分子活性化RNAセンスオリゴヌクレオチド鎖およびアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の各ヌクレオチド位置に対する異なる種類の化学修飾の無数の順列および組み合わせを探索することにより、驚くべきことに、本願に開示される低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖に対する化学修飾によれば、本願の低分子活性化RNAがより良好な薬学的特性(例えばsaRNA二重鎖体の安定性、より低い免疫刺激とより少ないオフターゲット効果)を示すことができることを見出した;さらに重要なことに、これらの修飾は、saRNAがRNA活性化を誘導する効力も改善することができる。一部の実施形態において、saRNAがRNAを誘導して標的遺伝子を活性化する効力は、コントロールグループ又は細胞における遺伝子発現の基礎レベルの少なくとも1.1倍、少なくとも1.2倍、少なくとも1.3倍、少なくとも1.5倍、少なくとも1.6倍、少なくとも1.8倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、少なくとも5倍、少なくとも6倍、少なくとも8倍、少なくとも10倍、少なくとも12倍、少なくとも15倍、あるいはより高い倍数であっても良い。一部の実施形態において、本願に記載される標的遺伝子は、ヒト又はマウスのp21WAF1/CIP1遺伝子(P21遺伝子)であっても良い。一部の実施形態において、本願に記載される標的遺伝子は、ヒトのp21WAF1/CIP1遺伝子であっても良く、低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖に対する化学修飾で、saRNAがRNAを誘導して標的遺伝子を活性化する効力は、コントロールグループ又は細胞における遺伝子発現の基礎レベルの少なくとも1.1倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも5倍、少なくとも10倍、あるいはより高い倍数である。
発明者らは、低分子活性化RNAセンスオリゴヌクレオチド鎖およびアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の各ヌクレオチド位置に対する異なる種類の化学修飾の無数の順列および組み合わせを探索することにより、一部の実施形態の低分子活性化RNAが、免疫活性の増強を刺激できることを発見してさらに驚いた。
一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-S6A、RAG1-SS-S6B、RAG1-SS-S6C、とRAG1-SS-S6Dの四種類のパターンからなる群から選ばれてもよい。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2A、RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2C、RAG1-SS-AS2D、RAG1-SS-AS2E、RAG1-SS-AS2F、RAG1-SS-AS2G、RAG1-SS-AS2H、RAG1-SS-AS2I、とRAG1-SS-AS2Jの十種類のパターンからなる群から選ばれてもよい。
一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2A、RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2C、RAG1-SS-AS2D、RAG1-SS-AS2E、RAG1-SS-AS2F、RAG1-SS-AS2G、RAG1-SS-AS2H、RAG1-SS-AS2I、とRAG1-SS-AS2Jの十種類のパターンからなる群から選ばれてもよい。
一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-S6A、RAG1-SS-S6B、RAG1-SS-S6C、とRAG1-SS-S6Dの四種類のパターンからなる群から選ばれてもよく、かつ前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2A、RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2C、RAG1-SS-AS2D、RAG1-SS-AS2E、RAG1-SS-AS2F、RAG1-SS-AS2G、RAG1-SS-AS2H、RAG1-SS-AS2I、とRAG1-SS-AS2Jの十種類のパターンからなる群から選ばれてもよい。
一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-S6Dに示されるパターンであっても良く、かつ前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2Gに示されるパターンであっても良い。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の一つ又は二つは、どちらも6個、5個、4個、3個、2個、1個又は0個のヌクレオチドの突出を有してもよく、前記の突出は、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖及び/又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖のそれぞれの5’末端及び/又は3’末端に位置しても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端は、0-6個のヌクレオチドの突出を有してもよい。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端は、2個又は3個のヌクレオチドの突出を有してもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端には、突出を有しなく、あるいは平滑な末端であっても良い。一部の実施形態において、前記の突出は、dTdT又はdTdTdTであり、又は標的遺伝子上の対応する位置のヌクレオチドと同一又は相補するヌクレオチド、又は標的遺伝子上の対応する位置のヌクレオチドと同一でも相補もしないヌクレオチドであっても良い。一部の実施形態において、前記の突出は、標的遺伝子上の対応する位置のヌクレオチドと相補するヌクレオチドであっても良い。
本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、異なる標的遺伝子、標的遺伝子の異なる作用位置、あるいは異なる長さによる異なる活性化効果に応じて選択できる。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、それぞれに、17-30個のヌクレオチド、例えば、それぞれに、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30個のヌクレオチドであっても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖が形成する塩基を相補する二重鎖領域は、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、又は少なくとも15個ヌクレオチドの長さ、例えば、それぞれに、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30個の塩基ペアのヌクレオチドペアであっても良い。
一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖には、1-3個のヌクレオチドのミスマッチが存在しても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖3’又は5’領域の、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’又は3’領域に対応するヌクレオチドには、1-3個のヌクレオチドのミスマッチが存在してもよく、例えば、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖3’領域の、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’領域に対応するヌクレオチドには、1、2、又は3個のヌクレオチドのミスマッチが存在してもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’又は3’末端以外の中間領域に対応するヌクレオチドには、1-3個のヌクレオチドのミスマッチが存在しても良い。
一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’又は5’末端の、標的遺伝子に対応するヌクレオチドには、1-3個のヌクレオチドのミスマッチが存在してもよい。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’又は5’末端の、標的遺伝子に対応するヌクレオチドには、1-3個のヌクレオチドのミスマッチがあってもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の、標的遺伝子に対応するヌクレオチドには、1、2又は3個のヌクレオチドのミスマッチが存在してもよい。
一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、以下の組み合わせの1つまたは複数の基と複合しても良い:脂質、脂肪酸、蛍光基、リガンド、糖類、高分子化合物、ポリペプチド、抗体、及びコレステロール。前記の基と複合することは、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖または前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端または5’末端にあっても良く、または3’末端と5’末端との間にあっても良い。一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、オリゴヌクレオチド鎖の3’末端または5’末端に位置する少なくとも1つの脂質基と複合しても良い。一部の実施形態において、前記の脂質基は、脂肪酸アシル(fatty acyl)、カチオン性脂質(cationic lipid)、アニオン性脂質(anionic lipid)、イオン化可能脂質(ionizable lipid)、糖脂質(saccharolipid)、グリセロ脂質(glycerolipid)、グリセロリン脂質(glycerophospholipid)、ステロール脂質(sterol lipid)、スフィンゴール脂質(sphingolipid)、プレノール脂質(prenol lipid)、およびポリケチド(polyketide)の1つまたは複数から選択される。一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、例えばオリゴヌクレオチド鎖の3’末端または5’末端に位置する少なくとも1つのコレステロール基と複合しても良い。一部の実施形態において、本願の低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、例えばオリゴヌクレオチド鎖の3’末端または5’末端に位置する少なくとも1つの糖類基と複合しても良い。前記の糖類基は、例えばN-アセチルガラクトサミン(GalNAc)、グルコース(glucose)、マンノース(mannose)と他の好適な糖類基を含む。一部の実施形態において、1つまたは複数の基との複合により、本願の低分子活性化RNA分子が、特定の器官、組織または細胞へのより良好な送達能力を示す、及び/又は、本願の低分子活性化RNA分子が、所望の薬学的特性、例えば、薬物動態(pK)、薬力学(pD)、毒性(toxicity)、および外因性化学物質に対する身体の吸収(absorption)、分布(distribution)、代謝(metabolism)および排泄(excretion)の特性などを有することが可能になる。
本願が、低分子活性化RNAを開示し、前記の低分子活性化RNAの標的遺伝子は、ヒトp21WAF1/CIP1遺伝子であっても良い。特に、一部の実施形態において、前記の低分子活性化RNAが、p21遺伝子のプロモーター領域を特異的に標的する。一部の実施形態において、前記の低分子活性化RNAが、p21遺伝子プロモーターの転写開始位置(transcription start site、TSS)の約-1000ヌクレオチド上流からTSSまでの領域を、特異的に標的にすることができる。
一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、17-30個のヌクレオチドであっても良く、及び/又は、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、17-30個のヌクレオチドであっても良い。例えば、前記の低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30個のヌクレオチドであっても良い;及び/又は、前記の低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30個のヌクレオチドであっても良い;前記の低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖長さと同じであっても良く、異なっても良い。
一部の実施形態において、本願のp21を標的する前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖配列中の少なくとも15個ヌクレオチド長さの配列は、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖と塩基相補になっていても良い。例えば、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又はアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖における標的遺伝子プロモーター配列とマッチするヌクレオチド配列の長さは、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、又は28個ヌクレオチドであっても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端は、2個のヌクレオチドの突出を有してもよく、前記の突出の2個のヌクレオチドには、少なくとも1個が、標的遺伝子プロモーター配列と相補しても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端は、1、2、又は3個のヌクレオチドの突出を有してもよく、例えば、前記の突出のヌクレオチドのいずれも標的遺伝子プロモーター配列と相補しても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’領域と、標的遺伝子プロモーター配列のコード鎖の間に、1個のヌクレオチドのミスマッチがあってもよい。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端ヌクレオチドと、標的遺伝子プロモーター配列のコード鎖の対応位置の間に、1個ヌクレオチドのミスマッチがあっても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端ヌクレオチドと、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端の間に、1個のヌクレオチドのミスマッチがあっても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端ヌクレオチドと、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の間に、1個のヌクレオチドのミスマッチがあっても良い。
一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の配列は、SEQ ID NO:5、14、15、16からなる群から選ばれてもよい。一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の配列は、SEQ ID NO:6、8、11、12、13、18、19からなる群から選ばれてもよい。一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の配列は、表2におけるペアになる配列から選ばれてもよい。
本願に提供されるp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAには、本願の低分子活性化RNAがより良好な薬学的特性(例えばsaRNA二重鎖体の安定性、より低い免疫刺激とより少ないオフターゲット効果)を示すように、本願に記載される低分子活性化RNAに対して行われる全ての異なるタイプの化学修飾を適用しても良い;さらに重要なことに、これらの修飾は、saRNAがRNA活性化を誘導する効力も改善することができる。一部の実施形態において、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAの化学修飾は、特定の免疫刺激活性、例えば、癌細胞の増殖の抑制(例えば、膀胱がん細胞の増殖抑制)を引き起こすのに十分な免疫刺激活性を維持する必要がある可能性がある。
一部の実施形態において、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一つの化学修飾されたヌクレオチドを含有する。前記の化学修飾は、ヌクレオチドのリボース2’-OHの化学修飾であっても良く、例えば、2’-フルオロ、2’-メトキシ、2’-メトキシエチル、2,4’-ジニトロフェノール、ロックド核酸、2’-アミノ修飾中の一つ又は複数であっても良い;ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾であっても良く、例えば、ホスホロチオエート修飾又はボラノホスフェート修飾であっても良い;ヌクレオチドの塩基の化学修飾であっても良い;任意の一つのヌクレオチドはロックド核酸(LNA)に置換されたものであっても良い;あるいは、オリゴヌクレオチドの5’-末端ヌクレオチドにビニルホスホネート修飾を行っても良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23個、あるいはこれ以上の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、あるいは100%の化学修飾されたヌクレオチドを含む。
一部の実施形態において、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAを構成するアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖のヌクレオチドは、部分的にのみ化学修飾されたヌクレオチドであり、例えば、80%以下、75%以下、70%以下、65%以下、60%以下、55%以下、50%以下、45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下の化学修飾されたヌクレオチドを含有し、あるいは化学修飾されたヌクレオチドを含有しない。前記の化学修飾は、ヌクレオチド中のリボース2’-OHの化学修飾であってもよく、ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾であってもよく、ヌクレオチド中の塩基の化学修飾であってもよく、または任意のヌクレオチドがロックド核酸(LNA)によって置換されてもよく、またはオリゴヌクレオチドの5’-末端ヌクレオチドに対してビニルホスホネート修飾が行われてもよい。発明者らは、低分子活性化RNAの免疫刺激活性を改善する必要がある場合、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖のより低い(例えば80%未満あるいは60%未満の)化学修飾ヌクレオチド割合を選択することが適切であることを見出した。
一部の実施形態において、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAを構成するセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一つの化学修飾されたヌクレオチドを含有する。前記の化学修飾種類は、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖と同じである。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22、少なくとも23個、あるいはこれ以上の化学修飾されたヌクレオチドを含む。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、あるいは100%の化学修飾されたヌクレオチドを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖を構成する全てのヌクレオチドは、化学修飾されたヌクレオチドである。
一部の実施形態において、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAを構成するセンスオリゴヌクレオチド鎖のヌクレオチドは、部分的にのみ化学修飾されたヌクレオチドであり、例えば、80%以下、75%以下、70%以下、65%以下、60%以下、55%以下、50%以下、45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下の化学修飾されたヌクレオチドを含有しても良く、あるいは化学修飾されたヌクレオチドを含有しなくても良い。前記の化学修飾のタイプは、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖と同じである。
同様に、発明者らは、低分子活性化RNAの免疫刺激活性を改善する必要がある場合、センスオリゴヌクレオチド鎖のより低い(例えば80%未満や60%未満や40%未満や20%未満の)化学修飾ヌクレオチド割合を選択することが適切であることを見出した。
発明者ら、化学修飾されたヌクレオチドの位置が、saRNAの活性、安定性、免疫刺激性、及び/又はオフターゲット効果に影響することを見出した。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、5’-末端の1-5個のヌクレオチドにおいて、一定の割合のリボース2’-OHの化学修飾を有してもよく、例えば、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個を有する。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、3’-末端の1-6個のヌクレオチドにおいて、より高い割合のリボース2’-OHの化学修飾を有してもよく、例えば、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個を有する。一部の実施形態において、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の中央にある1-5個のヌクレオチドは、より高い割合のリボース2’-OHの化学修飾を有してもよく、例えば、中央にある1個、2個、3個、4個、5個のヌクレオチドは、リボース2’-OHの化学修飾を有してもよい。
一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAは、ヌクレオチドのリボースの化学修飾、例えば、ヌクレオチドのリボース2’-OHの化学修飾を含有する。一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAの少なくとも1個のヌクレオチドにおいて、リボース2’-OHは、2’-フルオロ、2’-メトキシ、2’-メトキシエチル、2,4’-ジニトロフェノール、ロックド核酸、2’-アミノ修飾の中の一つ以上に置換されても良い。一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのヌクレオチドの間の少なくとも一個のホスホジエステル結合の化学修飾は、ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の修飾であっても良く、例えばホスホロチオエート修飾、又はボラノホスフェート修飾、又は二者の組み合わせを含んでも良い。
一部の実施形態において、本願に記載されるp21を標的する低分子活性化RNAの前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端にある最後の2個のホスホジエステル結合の一つは、化学修飾を有してもよく、あるいは3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらも化学修飾されたものである。前記のp21を標的する低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖のホスホジエステル結合の修飾は、当分野によく使用されるものであり、ホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子に対する修飾を含むが、これに限定されなく、例えばホスホロチオエート修飾(phosphorthioate、略語PS)及び/又はボラノホスフェート修飾(boranophosphate)を含む。一部の実施形態において、3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、それぞれに、ホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子を、硫黄およびボランに置換されても良い。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子を、硫黄に置換されても良く、すなわちホスホロチオエート(PS)修飾である。発明者らは、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾、又はボラノホスフェート修飾、又は二者の組み合わせであると、前記の低分子活性化saRNAの遺伝子活性化効力を向上できることを見出した。一部の実施形態において、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾、又はボラノホスフェート修飾、又は二者の組み合わせであると、低分子活性化RNA二重鎖体の細胞増殖を抑制する活性を増強する;一部の実施形態において、前記の低分子活性化RNAは、p21遺伝子を標的しても良い。一部の実施形態において、前記の細胞可は、がん細胞であっても良い。一部の実施形態において、前記の癌細胞は、膀胱がん細胞を含んでも良い。
一部の実施形態において、本願に記載されるp21を標的する低分子活性化RNAの前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端にある最後の2個のホスホジエステル結合の一つは、化学修飾を有してもよく、あるいは3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらも化学修飾されたものであっても良い。一部の実施形態において、前記のp21を標的するアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、ホスホロチオエート修飾又はボラノホスフェート修飾又は二つの組み合わせを含んでも良い。一部の実施形態において、前記のp21を標的するアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾であっても良い。一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾であっても良い。一部の実施形態において、前記のp21を標的するアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の中央にある1-3個のヌクレオチドは、より高い割合のリボース2’-OHの化学修飾を有し、例えば、中央にある1個、2個、又は3個のヌクレオチドは、リボース2’-OHの化学修飾を有してもよい。
一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、ホスホロチオエート結合に置換されても良く、かつ前記の低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の2個のヌクレオチドは、2’フルオロ化学修飾であっても良い。
一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後2個のホスホジエステル結合の一つは、ホスホロチオエート結合に置換されても良く、5’末端の最後2個のホスホジエステル結合の一つは、ホスホロチオエート結合に置換されても良く、且つ5’末端の5個のヌクレオチドの内の3個は、2’フルオロ又は2’-メトキシ化学修飾であっても良く、3’末端の6個ヌクレオチドの内の3個は、2’フルオロ又は2’-メトキシ化学修飾であっても良い。
一部の実施形態において、前記のp21を標的する低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後2個のホスホジエステル結合のどちらも、ホスホロチオエート結合に置換されても良く、5’末端の最後2個のホスホジエステル結合のどちらも、ホスホロチオエート結合に置換されても良く、且つ5’末端の5個のヌクレオチドの内の3個は、2’フルオロ化学修飾であっても良く、3’末端の6個ヌクレオチドの内の3個は、2’フルオロ化学修飾であっても良い。一部の実施形態において、前記の5’末端の3、4、と5個目のヌクレオチドは、2’フルオロ化学修飾であり、かつ3’末端の2、5、と6個目のヌクレオチドは、2’フルオロ化学修飾であっても良い。
一部の実施形態において、本願に記載されるp21を標的する低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾パターンは、図1Aから選ばれてもよい。一部の実施形態において、本願に記載されるp21を標的する低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾パターンは、図1Bから選ばれてもよい。一部の実施形態において、本願に記載されるp21を標的する低分子活性化RNAセンスオリゴヌクレオチド鎖とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾パターンは、図2から選ばれてもよい。
本願の低分子活性化RNAの調製方法は、当分野によく使用された調製方法に基づき改良されても良い。一部の低分子活性化RNAを調製する実施形態において、当該調製方法は、実質的に、以下の工程を含んでも良い:
1)標的遺伝子プロモーター配列のコード鎖をテンプレートとして、17~28個の塩基を含む配列を標的部位とする;
2)工程1)で得られた標的部位配列に対応するRNA配列を合成し、基礎配列として、センスオリゴヌクレオチド鎖を得る;
3)長さ17~30個のヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を合成し、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖が、工程2)で得られたセンスオリゴヌクレオチド鎖と少なくとも15個のヌクレオチドの相補的な配列を有するようにする;
4)工程2)で得られたセンスオリゴヌクレオチド鎖と、工程3)で得られたアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖とを、同じのモル数で、RNAアニーリング緩衝液に混合し、加熱し、そして室温まで自然冷却し、二重鎖の低分子活性化RNAを得る。
1)標的遺伝子プロモーター配列のコード鎖をテンプレートとして、17~28個の塩基を含む配列を標的部位とする;
2)工程1)で得られた標的部位配列に対応するRNA配列を合成し、基礎配列として、センスオリゴヌクレオチド鎖を得る;
3)長さ17~30個のヌクレオチドのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を合成し、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖が、工程2)で得られたセンスオリゴヌクレオチド鎖と少なくとも15個のヌクレオチドの相補的な配列を有するようにする;
4)工程2)で得られたセンスオリゴヌクレオチド鎖と、工程3)で得られたアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖とを、同じのモル数で、RNAアニーリング緩衝液に混合し、加熱し、そして室温まで自然冷却し、二重鎖の低分子活性化RNAを得る。
本願はまた、前記の低分子活性化RNAをコードするフラグメントを含む核酸分子を提供する。同時に、前記の低分子活性化RNAまたは前記の核酸分子を含む細胞を提供する。
任意的に、本願は、さらに、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAをコードするフラグメントを含む核酸分子を提供する。同時に、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAまたは前記の核酸分子を含む細胞を提供する。
本願は、さらに医薬品組成物を提供し、前記の医薬品組成物が、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、と任意の、薬学に許容される担体を含む。同様に、製剤を提供し、前記の製剤は、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物を含む。並びに、さらに、キットを提供し、前記の製剤は、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の製剤を含む。
任意的に、前記の医薬品組成物は、p21遺伝子を標的する医薬品組成物であり、p21遺伝子を標的する低分子活性化RNA、核酸分子と任意の、薬学に許容される担体を含む。任意的に、前記の製剤は、p21遺伝子を標的する製剤であり、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNA、核酸分子、細胞、又は医薬品組成物を含む。任意的に、前記のキットは、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNA、核酸分子、細胞、医薬品組成物、又は製剤を含有しても良い。
本願に記載される薬学のに許容される担体は、通常に、脂質ナノ粒子(LNP)のような小核酸系活性分子分野で使用される脂質ベースのカプセル化システム、生体内の糖類受容体を標的とした、例えばN-アセチルガラクトシルアミン(GalNAc)、グルコース(glucose)、マンノース(mannose)及びその他の好適な糖類基を含む複合体、異なる脂質またはポリペプチド基をリガンドとする共有結合複合体(covlent conjugates)を含んでも良く、適切な担体を選択すると、小核酸分子が投与される臓器や組織に到達するのを寄与することだけでなく、小核酸分子が標的細胞や細胞内構造にさえ入ること、例えば、二本鎖siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)が細胞質に進入したり、saRNA分子が核に進入したりすることを寄与し、それによって小核酸分子に対応する生物学的調節効果を得ることができる。
さまざまな送達技術の中でも、脂質ナノ粒子(LNP)は、一般に、イオン化脂質、コレステロール、リン脂質、PEGの4つの成分で構成され、オリゴヌクレオチドを効率的にパッケージし、ヌクレアーゼ消化から保護するために使用できる。イオン化脂質DLin-MC3-DMA(LNPの製造に最もよく使用されるカチオン性脂質の一つ)またはDLin-KC2-DMAを使用すると、脂質ナノ粒子は、静脈内注射後に、オリゴヌクレオチドを肝臓に送達することに成功した。しかし、LNP配合、プロセス、および限定された標的臓器(肝臓に特異的;送達効率は、肝臓>脾臓>腎臓の順で;静脈内注射後のマウスの十二指腸、肺、心臓および脳への蓄積はごくわずか)が、医薬組成物におけるLNP技術の応用を制限する。
本願に記載されるp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAは、必要に応じて、脂質ナノ粒子(LNP)と製剤又は医薬品組成物を形成しても良い。LNPによってパッケージされる前記のp21遺伝子を標的とする低分子活性化RNAは、肝臓に送達し、肝臓がんを治療したり、または、全身投与または局所投与によって、結腸直腸、前立腺、または膀胱に送達し、結腸直腸がん、前立腺がん、または膀胱がんを治療したりすることができる。RNA分子とLNPの組成物、その配合、及びその調製方法は、当分野の既有の開示された内容、例えば、US20190240354A1,US20190336452A1,US20160038612A1などを参照しても良い。一部の実施形態において、本願は、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAとLNPを含む製剤を提供し、膀胱で局所投与し、膀胱がんを治療する。一部の実施形態において、本願は、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAとLNPを含む製剤を提供し、膀胱灌流で、膀胱がんを治療する。一部の実施形態において、本願は、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAとDLin-KC2-DMAに基づくLNPを含む製剤を提供し、膀胱灌流で、膀胱がんを治療する。一部の実施形態において、本願は、前記のp21遺伝子を標的する低分子活性化RNAとDLin-KC2-DMAに基づくLNPを含む製剤を提供し、膀胱灌流で、筋層非浸潤性膀胱がん(non-muscle-invasive bladder cancer,NMIBC)を治療する。
本願が、さらに、前記の低分子活性化RNA、と低分子医薬品を含む組み合わせ医薬組成物を提供する。任意的に、前記の低分子医薬品は、マイトマイシンC(Mitomycin C)又はバルルビシン(Valrubicin)から選ばれる。一定の医薬品濃度では、本願に記載される低分子活性化RNAが、前記の低分子医薬品(例えばマイトマイシンC(Mitomycin C)又はバルルビシン(Valrubicin))と相乗効果を有し、膀胱がん細胞増殖に対するより強い抑制作用を表す。
本願は、さらに、細胞中のp21遺伝子の発現を活性化又はアップレギュレートする医薬品又は製剤の調製における前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の組み合わせ医薬組成物、又は前記の製剤の使用を提供する。一部の実施形態において、前記の使用は、悪性腫瘍又は良性増殖病変を予防、治療又は緩和する医薬品又は製剤の調製であっても良い。一部の実施形態において、前記の悪性腫瘍は、膀胱がん、前立腺がん、肝臓がん、または結腸直腸がんを含んでも良い。一部の実施形態において、前記の膀胱がんは、筋層非浸潤性膀胱がんである。
本願は、さらに、免疫刺激活性を有する医薬品の調製における前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の組み合わせ医薬組成物、又は前記の製剤の使用を提供する。
本願は、さらに、悪性腫瘍又は良性増殖病変を予防、治療又は緩和する方法を提供し、前記の方法は、必要がある個体に前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の組み合わせ医薬組成物、又は前記の製剤を投与することを含む。一部の実施形態において、前記の悪性腫瘍は、膀胱がん、前立腺がん、肝臓がん、または結腸直腸がんを含んでも良い。一部の実施形態において、前記の膀胱がんは、筋層非浸潤性膀胱がん(NMIBC)である。一部の実施形態において、前記の低分子活性化RNA、又は前記の核酸分子、又は前記の細胞、又は前記の医薬品組成物、又は前記の組み合わせ医薬組成物、又は前記の製剤は、いずれもp21遺伝子を標的しても良い。
つまり、化学修飾が、saRNAオリゴヌクレオチドの薬学的特性を改善できる。最適化された化学修飾は、低分子活性化RNA二重鎖体の安定性を増加し、その免疫刺激を抑制し、且つオフターゲット効果を減少することができる。最も重要なことは、これらの修飾は、saRNAによって誘導されるRNA活性化の効力も高めることができるということである。化学修飾された低分子活性化RNAと他の低分子化学療法医薬品との組み合わせ使用は、より強い抗腫瘍活性を表す。
以下、具体的な説明を通じて本発明をさらに説明する。他に定義されない限り、本願で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本願が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
本願では、文脈上明らかに特に指示がない限り、単数形の「一つ」と「当該」は、複数の指示対象が含まれる。
<用語の定義>
本願で使用されるように、「相補」という用語は、2つのオリゴヌクレオチド鎖が、互いに塩基対を形成する能力を意味する。塩基対は通常、逆平行オリゴヌクレオチド鎖中のヌクレオチド単位の間の水素結合により形成される。相補的なポリヌクレオチド鎖は、ワトソン・クリーク(Watson-Crick)方式で塩基のマッチ(例えば、A-T、A-U、C-G)を行うことができ、または二重鎖体を形成することを可能にする他の任意の方法(例えば、Hoogsteen型または逆Hoogsteen型塩基の対)で塩基のマッチを行うことができる。「100%ペアリング」とは、100%相補性、すなわち2つの鎖のすべてのヌクレオチド単位が互いに水素結合していることを意味する。
本願で使用されるように、「相補」という用語は、2つのオリゴヌクレオチド鎖が、互いに塩基対を形成する能力を意味する。塩基対は通常、逆平行オリゴヌクレオチド鎖中のヌクレオチド単位の間の水素結合により形成される。相補的なポリヌクレオチド鎖は、ワトソン・クリーク(Watson-Crick)方式で塩基のマッチ(例えば、A-T、A-U、C-G)を行うことができ、または二重鎖体を形成することを可能にする他の任意の方法(例えば、Hoogsteen型または逆Hoogsteen型塩基の対)で塩基のマッチを行うことができる。「100%ペアリング」とは、100%相補性、すなわち2つの鎖のすべてのヌクレオチド単位が互いに水素結合していることを意味する。
完全に相補することまたは100%相補性とは、二本鎖オリゴヌクレオチド分子の二本鎖領域には、第一のオリゴヌクレオチド鎖からの各ヌクレオチド単位が、第二のオリゴヌクレオチド鎖と、ミスマッチがないように水素結合を形成することができることを指す。不完全に相補することとは、2本の鎖のヌクレオチド単位が、すべてに互いに水素結合で結合できないことを指す。例えば、2本の二重鎖領域が、20個ヌクレオチド長さのオリゴヌクレオチド鎖について、各鎖に2つの塩基対だけが互いに水素結合で結合できる場合、オリゴヌクレオチド鎖は10%の相補性を示す。同じ例では、各鎖上の18個塩基対が、互いに水素結合で結合できる場合、オリゴヌクレオチド鎖は90%の相補性を示す。実質的な相補性とは、約79%、約80%、約85%、約90%、約95%以上の相補性を指す。
本願で使用されるように、「オリゴヌクレオチド」という用語は、ヌクレオチドのポリマーを指し、DNA、RNA、またはDNA/RNAハイブリッドの一本鎖または二本鎖分子、規則的および不規則に交互するデオキシリボース部分とリボース部分を含むオリゴヌクレオチド鎖(つまり、候補ヌクレオチド単位が、糖部分の2’位に、-OHを有し、次に-Hであり、次に-OHであり、次に-Hである)、ならびにこれらの種類のオリゴヌクレオチドの修飾含むが、これらに限定されなく、ここで、置換又は連結される様々な実体または部分は、任意の位置のヌクレオチド単位および天然に存在するまたは非天然に存在する結合と結合する。本願に記載される標的遺伝子の転写を活性化するためのオリゴヌクレオチドは、低分子活性化RNAである。
本願で使用されるように、「オリゴヌクレオチド鎖」および「オリゴヌクレオチド配列」という用語は、互換的に使用され、30個塩基以下の短鎖ヌクレオチドの総称を指す(デオキシリボ核酸DNAまたはリボ核酸RNA内のヌクレオチドを含む)。本願において、オリゴヌクレオチド鎖の長さは、17~30個ヌクレオチドのいずれかであっても良い。
本願に使用されるように、「遺伝子」という用語は、一本のポリペプチド鎖又は機能性RNAを産生するのに必要な全てのヌクレオチド配列を指す。「遺伝子」は、宿主細胞にとって内因性である、または完全もしくは部分的に組み換えられた遺伝子(例えば、プロモーターをコードする外因性オリゴヌクレオチドおよびコード配列の導入、または内因性コード配列に隣接する異種プロモーターの宿主細胞への導入によるもの)であっても良い。例えば、「遺伝子」という用語は、エクソンおよびイントロンから構成され得る核酸配列を含む。タンパク質をコードする配列は、例えば、開始コドンと終止コドンの間のオープンリーディングフレーム内のエクソン内に含まれる配列であり、本願で使用されるように、「遺伝子」は、例えば、プロモーター、エンハンサーなどの遺伝子調節配列、および、他の遺伝子にコード配列が含まれているか非コード配列が含まれているかには関わらず、他の遺伝子の転写、発現または活性を制御する当技術分野で知られている他のすべての配列を含むことを指しても良い。ある場合では、例えば、「遺伝子」は、プロモーターまたはエンハンサーなどの調節配列を含む機能性核酸を記述するために使用されても良い。組換え遺伝子の発現は、1つまたは複数の異種調節配列によって制御されてもよい。
本願で使用されるように、「標的遺伝子」という用語は、生物体内に天然に存在する核酸配列、組み換え遺伝子、ウイルス配列または細菌配列、染色体または染色体外、および/または一時的または安定にトランスフェクトされるか、または細胞および/またはそのクロマチンに組み込まれる核酸配列であっても良い。標的遺伝子は、タンパク質をコードする遺伝子であってもよく、タンパク質をコードしない遺伝子(例えばマイクロRNA遺伝子、長鎖非コードRNA遺伝子)であってもよい。通常に、標的遺伝子は、プロモーター配列を含み、プロモーター配列と同一性(相同性とも呼ばれる)を有する低分子活性化RNAを設計することで、標的遺伝子の正の調節を達成でき、これは標的遺伝子の発現のアップレギュレーションを表す。「標的遺伝子プロモーター配列」とは、標的遺伝子の非コード配列を指し、本願において、「標的遺伝子プロモーター配列に相補」における標的遺伝子プロモーター配列は、当該遺伝子コード配列と同じ核酸配列である、非テンプレート鎖としても知られる当該配列のコード鎖を指す。
本願に使用されるように、「コード鎖」という用語は、転写できないDNA鎖を指し、当該鎖のヌクレオチド配列は、転写によって生成されるRNAの配列と一致し(RNAでは、UでDNAにおけるTを置換する)、センス鎖(sense strand)とも呼ばれる。本願に記載される標的遺伝子プロモーターの二本鎖DNA配列のコード鎖とは、標的遺伝子のDNAコード鎖と同じDNA鎖上のプロモーター配列を指す。
本願に使用されるように、「テンプレート鎖」という用語は、標的遺伝子の二本鎖DNA中のコード鎖と相補するもう一方の鎖を指し、RNAに転写するためのテンプレートとして使用することができ、当該鎖は、転写されたRNA塩基(A~U、G~C)と相補する。転写中、RNA ポリメラーゼは、テンプレート鎖に結合し、テンプレート鎖の3’→5’方向に沿って移動し、5’→3’方向で、RNA合成を触媒する。アンチセンス鎖(antisence strand)、マイナス鎖とも呼ばれる。本願に記載される標的遺伝子プロモーターの二本鎖DNA配列のテンプレート鎖とは、標的遺伝子のDNAテンプレート鎖と同じDNA鎖上のプロモーター配列を指す。
本願で使用されるように、「同一性」または「相同性」という用語は、低分子活性化RNAの1つのオリゴヌクレオチド鎖(センス鎖またはアンチセンス鎖)と、標的遺伝子のプロモーター配列のある領域のセンス鎖またはアンチセンス鎖に対して少なくとも60%の類似性があることを意味する。
本願で使用されるように、「プロモーター」という用語は、タンパク質をコードしない核酸配列を指し、タンパク質をコードする核酸配列またはRNAをコードする核酸配列と位置的に関連することで、それらの転写に調節効果を及ぼす。通常に、真核プロモーターは、100~5,000塩基対を含むが、この長さの範囲は、本願で使用される「プロモーター」という用語を限定することを意味するものではない。プロモーター配列は通常に、タンパク質コード配列またはRNAコード配列の5’末端に位置するが、プロモーター配列は、エクソン配列およびイントロン配列にも存在する。
本願で使用されるように、「転写開始部位」という用語は、遺伝子のテンプレート鎖に、転写の開始を示すヌクレオチドを指す。一つの遺伝子は、複数の転写開始部位を持つことができる。
本願で使用されるように、「突出」、「overhang」、および「オーバーハング」という用語は、互換的に使用され、末端(5’または3’)にある非塩基対のヌクレオチドを指し、それが、二本鎖オリゴヌクレオチド内の一方の鎖を越えて伸びるもう一方の鎖によって生成される。二本鎖の3’および/または5’末端を越えて伸びる一本鎖領域は、突出と呼ばれる。
本願で使用されるように、「遺伝子活性化」もしくは「活性化された遺伝子」という用語は、互換的に使用され、遺伝子転写レベル、mRNAレベル、タンパク質レベル、酵素活性、メチル化状態、クロマチンの状態または配置、翻訳レベル、または細胞または生物学的システムにおけるその活性または状態を測定することによる、特定の核酸の転写、翻訳もしくは発現もしくは活性の増加を測定することを指す。これらの活動または状態は、直接的または間接的に測定できる。さらに、「遺伝子活性化」もしくは「活性化された遺伝子」とは、そのような活性化が起こるメカニズムに関係なく、核酸配列に関連する活性の増加を意味し、例えば、調節配列として調節作用を有し、RNAに転写され、タンパク質に翻訳され、タンパク質の発現を増加させることを指す。
本願に使用されるように、「低分子活性化RNA」、「saRNA」という用語は、互換的に使用され、遺伝子発現を促進することができるリボース核酸分子を指し、標的遺伝子の非コード核酸配列(例えばプロモーター、エンハンサーなど)と配列同一性を有するリボースヌクレオチド配列を含む第一のリボース核酸鎖(アンチセンス鎖;アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖とも呼ばれる)と、第一の鎖と相補するヌクレオチド配列を含む第二のリボース核酸鎖ト(センス鎖;センス鎖またはセンスオリゴヌクレオチド鎖とも呼ばれる)からなってもよく、ただし、第一の鎖と第二の鎖は、二重鎖体を形成する。低分子活性化RNAは、二本鎖領域にヘアピン構造を形成する一本鎖RNA分子から構成され、ただし、第一の領域は、遺伝子のプロモーター標的配列と配列同一性を有するリボースヌクレオチド配列を含み、第二の領域は、第一の領域に相補するリボースヌクレオチド配列を含む。低分子活性化RNA分子の二重鎖体領域の長さが、通常に、約10~約50塩基対、約12~約48塩基対、約14~約46塩基対、約16~約44塩基対、約18~約42塩基対、約20~約40塩基対、約22~約38塩基対、約24~約36塩基対、約26~約34塩基対、約28~約32塩基対、通常約10、約15、約20、約25、約30、約35、約40、約45、約50塩基対である。さらに、「saRNA」、「低分子活性化RNA」という用語は、リボヌクレオチド部分以外の核酸も含有し、修飾されたヌクレオチドまたは類似体を含むが、これらに限定されない。
本願に使用されるように、「センス鎖」、「センスオリゴヌクレオチド鎖」という用語は、互換的に使用され、低分子活性化RNA二重鎖体の、標的遺伝子のプロモーター配列のコード鎖に対して同一性を有する第一のリボース核酸鎖を指す。
本願に使用されるように、「アンチセンス鎖」、「アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖」という用語は、互換的に使用され、低分子活性化RNA二重鎖体の、センスオリゴヌクレオチド鎖と相補する第二のリボース核酸鎖を指す。
本願に使用されるように、「基礎配列という用語は、低分子活性化RNAの調製方法では、標的遺伝子プロモーター二重鎖DNA配列のコード鎖をテンプレートとし、17-30、例えば19個の塩基を含む配列を選択し、標的部位とし、得られた標的部位配列と対応するRNA配列を合成し、基礎配列とし、前記の基礎配列は、標的遺伝子プロモーター二重鎖DNA配列のコード鎖の配列と完全に一致しても良く、60%以上の相同性を有してもよい。
本願で使用されるように、「合成」という用語は、RNAを合成する方法を指し、化学合成、インビトロ転写などのRNAを合成できる任意の方法を含む。
本願に使用されるように、「誘導体配列」という用語とは、特定のオリゴヌクレオチド配列を化学修飾して得たオリゴヌクレオチド配列を指す。
本願に使用されるように、「誘導体配列」という用語とは、特定のオリゴヌクレオチド配列を化学修飾して得たオリゴヌクレオチド配列を指す。
<材料と方法>
<二重鎖saRNAとトランスフェクション>
二重鎖saRNAは、GenePharm(中国上海)又はGeneScript(中国南京)より化学合成された。
<二重鎖saRNAとトランスフェクション>
二重鎖saRNAは、GenePharm(中国上海)又はGeneScript(中国南京)より化学合成された。
<細胞の培養とトランスフェクション>
ヒト膀胱癌細胞Ku-7-LG(ATCC)、J82(ATCC)とT24(ATCC)を、10%子ウシ牛血清(Sigma-Aldrich)および1%ペニシリン/ストレプトマイシン(Gibco)を含むMcCoy培地(Gibco)で培養した。細胞を、37℃、5%CO2で培養した。Ku-7-LG、J82とT24細胞を、12ウェルプレートに、ウェルあたり10×104個でプレーティングし、製造元の指示に従って、RNAiMax(Invitrogen,Carlsbad,CA)を使用して、10nMの濃度で(特に指定しない限り)低分子RNAをトランスフェクトし、トランスフェクション時間は3日であり、各処理に2つの重複ウェルを使用した。ずべてのsaRNA配列は、表2にリストされた。
ヒト膀胱癌細胞Ku-7-LG(ATCC)、J82(ATCC)とT24(ATCC)を、10%子ウシ牛血清(Sigma-Aldrich)および1%ペニシリン/ストレプトマイシン(Gibco)を含むMcCoy培地(Gibco)で培養した。細胞を、37℃、5%CO2で培養した。Ku-7-LG、J82とT24細胞を、12ウェルプレートに、ウェルあたり10×104個でプレーティングし、製造元の指示に従って、RNAiMax(Invitrogen,Carlsbad,CA)を使用して、10nMの濃度で(特に指定しない限り)低分子RNAをトランスフェクトし、トランスフェクション時間は3日であり、各処理に2つの重複ウェルを使用した。ずべてのsaRNA配列は、表2にリストされた。
<二段階RT-qPCR>
トランスフェクション後、培地を捨て、ウェルごとに500μlの細胞溶解液を加え、室温で5分間インキュベートした。Qiagen RNeasy キットを使用してRNAを抽出し、逆転写後、ABI 7500 Fast Real-time PCR system(Applied Biosystems)でqPCR分析を実行し、サンプルごとには、3つの複製ウェルで増幅され、PCR反応条件は表5に示される。
トランスフェクション後、培地を捨て、ウェルごとに500μlの細胞溶解液を加え、室温で5分間インキュベートした。Qiagen RNeasy キットを使用してRNAを抽出し、逆転写後、ABI 7500 Fast Real-time PCR system(Applied Biosystems)でqPCR分析を実行し、サンプルごとには、3つの複製ウェルで増幅され、PCR反応条件は表5に示される。
PCR反応条件は:95℃で30秒間、95℃で5秒間、60℃で30秒間、40サイクルを増幅した。同時に、内部参照としてGAPDH遺伝子を増幅し、ただし、p21を、p21 F1/R1プライマー対を使用して増幅し、増幅プライマーの具体的な配列を表1に示す。
コントロール処理に対するsaRNAトランスフェクションサンプルのp21(目的遺伝子)の発現値(Erel)を計算するために、式1を使用して、目的遺伝子と内部参照遺伝子のCt値を代入して計算した。
Erel=2(CtTm-CtTs)/2(CtRm-CtRs) (式1)
Erel=2(CtTm-CtTs)/2(CtRm-CtRs) (式1)
ただし、CtTmは、コントロール処理サンプルからの目的遺伝子のCt値であり、CtTsは、saRNA処理サンプルからの目的遺伝子のCt値であり、CtRmは、コントロール処理サンプルからの内部参照遺伝子のCt値であり、CtRsは、saRNA処理サンプルからの内部参照遺伝子のCt値である。
<細胞アポトーシスの検測>
0.1、1、10と25nMでRAG1-40-31をJ82細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション24時間後、PBMC細胞を含む新鮮培地に交換し、PBMCとJ82細胞を48時間共培養した後、上清を捨て、細胞を收集し、ウェルごとに500μlのPBSを加えて1回洗浄し、PBSを捨て、ウェルごとに100μlのトリプシンを加え、900μの培地を加えて、消化を停止し、1.5mL遠心管に移し、遠心分離(400rcf、5分間)し、すべての細胞を収集し、カウントした(1~2×105細胞/100μlバインディングバッファー)。100μLの1×バインディングバッファー(B&D Systems、51-66121E)と5μLのFITC Annexin V(B&D Systems、51-65874X)と5μLのPI(B&D Systems、51-66211E)をそれぞれ加え、室温、暗所で、15分間インキュベートし、完了した後、100μLの1×バインディングバッファーを加え、均一に混合し、フローサイトメーター(Beckman Coulter)分析のために96ウェルプレートに移し、サンプルを1時間以内に分析する必要がある。
0.1、1、10と25nMでRAG1-40-31をJ82細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション24時間後、PBMC細胞を含む新鮮培地に交換し、PBMCとJ82細胞を48時間共培養した後、上清を捨て、細胞を收集し、ウェルごとに500μlのPBSを加えて1回洗浄し、PBSを捨て、ウェルごとに100μlのトリプシンを加え、900μの培地を加えて、消化を停止し、1.5mL遠心管に移し、遠心分離(400rcf、5分間)し、すべての細胞を収集し、カウントした(1~2×105細胞/100μlバインディングバッファー)。100μLの1×バインディングバッファー(B&D Systems、51-66121E)と5μLのFITC Annexin V(B&D Systems、51-65874X)と5μLのPI(B&D Systems、51-66211E)をそれぞれ加え、室温、暗所で、15分間インキュベートし、完了した後、100μLの1×バインディングバッファーを加え、均一に混合し、フローサイトメーター(Beckman Coulter)分析のために96ウェルプレートに移し、サンプルを1時間以内に分析する必要がある。
<細胞周期の検測>
細胞トランスフェクション後、上清を捨て、細胞を収集し、ウェルごとに500μlのPBSを加えて1回洗浄し、PBSを捨て、ウェルごとに100μlのトリプシンを加え、900μの培地を加えて、消化を停止し、1.5mL遠心管に移し、遠心分離(400rcf、5分間)して、すべての細胞を収集し、カウントした(2×105細胞/200μl PBS)。冷70%無水エタノールを加え、4℃で一晩インキュベートした。PBSで2回洗浄した後、200μLのKrishanバッファーを加え、4℃で1時間インキュベートした。PBSで2回洗浄した後、上清を捨て、200μLのPBSを加え、細胞を再懸濁し、細胞をフローサイトメトリーによる分析のために96ウェルプレートに移した。収集されたデータを、MotFit ソフトウェアで分析した。
細胞トランスフェクション後、上清を捨て、細胞を収集し、ウェルごとに500μlのPBSを加えて1回洗浄し、PBSを捨て、ウェルごとに100μlのトリプシンを加え、900μの培地を加えて、消化を停止し、1.5mL遠心管に移し、遠心分離(400rcf、5分間)して、すべての細胞を収集し、カウントした(2×105細胞/200μl PBS)。冷70%無水エタノールを加え、4℃で一晩インキュベートした。PBSで2回洗浄した後、200μLのKrishanバッファーを加え、4℃で1時間インキュベートした。PBSで2回洗浄した後、上清を捨て、200μLのPBSを加え、細胞を再懸濁し、細胞をフローサイトメトリーによる分析のために96ウェルプレートに移した。収集されたデータを、MotFit ソフトウェアで分析した。
<細胞増殖の測定(CCK8)>
細胞を、2~4×103細胞/ウェルで96ウェルプレートにプレーティングし、一晩培養し、オリゴヌクレオチド二重鎖体でトランスフェクトした。トランスフェクションの3日後、CCK8(Dojindo)を使用し、その説明書に従って細胞増殖を検測した。実験手順は次のように簡単に説明される:10μLのCCK8溶液を各ウェルに添加し、37℃で1時間インキュベートし、マイクロプレートリーダーを使用し、450nmでの吸光度を測定した。
細胞を、2~4×103細胞/ウェルで96ウェルプレートにプレーティングし、一晩培養し、オリゴヌクレオチド二重鎖体でトランスフェクトした。トランスフェクションの3日後、CCK8(Dojindo)を使用し、その説明書に従って細胞増殖を検測した。実験手順は次のように簡単に説明される:10μLのCCK8溶液を各ウェルに添加し、37℃で1時間インキュベートし、マイクロプレートリーダーを使用し、450nmでの吸光度を測定した。
<saRNAの安定性分析>
将saRNA(1.5μL、10μM)を、RNase A(Amresco、OH、USA)を含有するPBSに、0.02mg/mLの最終濃度で、37℃では、異なる時間インキュベートした。インキュベーション完了後、混合物を、液体窒素中で急速冷凍し、ヌクレアーゼ活性を停止させた。サンプルを、4%アガロースゲルで分析し、二重鎖の分解程度を検測した。
将saRNA(1.5μL、10μM)を、RNase A(Amresco、OH、USA)を含有するPBSに、0.02mg/mLの最終濃度で、37℃では、異なる時間インキュベートした。インキュベーション完了後、混合物を、液体窒素中で急速冷凍し、ヌクレアーゼ活性を停止させた。サンプルを、4%アガロースゲルで分析し、二重鎖の分解程度を検測した。
<オフターゲット効果の分析(プラスミド構築とルシフェラーゼ活性分析)>
Rag1-40標的部位を含む26bpフラグメントを、アンチセンス方向で、pmirGLO デュアル ルシフェラーゼ ベクターPromega,Fitchburg,WI)のホタルルシフェラーゼ遺伝子の3’非翻訳領域のマルチクローニング部位(MCS)にクローンし、pOff-Targetプラスミドを製造した。インサートの生成に使用したすべてのオリゴヌクレオチド配列を、表4にリストした。大腸菌の形質転換および一晩の培養後、各構築物のプラスミドを、標準的な方法により調製した。各プラスミドを、Lipofectamine 3000(Invitrogen、Carlsbad、CA)を使用して、COS-1サル腎上皮細胞にトランスフェクトした。続いて、RNAi MAXを用い、saRNAをトランスフェクトした。24時間の培養後、COS-1細胞を1×溶解緩衝液で溶解し、製造元の指示に従って、デュアルルシフェラーゼ レポーター ジーン アッセイ システム(Promega、WI、USA)を使用し、ルシフェラーゼ活性を測定した。
Rag1-40標的部位を含む26bpフラグメントを、アンチセンス方向で、pmirGLO デュアル ルシフェラーゼ ベクターPromega,Fitchburg,WI)のホタルルシフェラーゼ遺伝子の3’非翻訳領域のマルチクローニング部位(MCS)にクローンし、pOff-Targetプラスミドを製造した。インサートの生成に使用したすべてのオリゴヌクレオチド配列を、表4にリストした。大腸菌の形質転換および一晩の培養後、各構築物のプラスミドを、標準的な方法により調製した。各プラスミドを、Lipofectamine 3000(Invitrogen、Carlsbad、CA)を使用して、COS-1サル腎上皮細胞にトランスフェクトした。続いて、RNAi MAXを用い、saRNAをトランスフェクトした。24時間の培養後、COS-1細胞を1×溶解緩衝液で溶解し、製造元の指示に従って、デュアルルシフェラーゼ レポーター ジーン アッセイ システム(Promega、WI、USA)を使用し、ルシフェラーゼ活性を測定した。
<免疫刺激の測定(PBMCサイトカイン放出測定)>
ヒト末梢血単核細胞(Allcells、カリフォルニア州アラメダ)を、96ウェルマイクロプレートに約10×104細胞/ウェルの密度で播種した。dsRNAのトランスフェクションは、RNAiMAX(Invitrogen、Carlsbad、CA)を製造元の指示に従って使用して実施した。トランスフェクションの24時間後に、上清を収集し、ELISA キット(R&D Systems)を使用し、IFN-αとTNF-α産生をすぐに測定した。各処理グループを、3つに分け、分析した。
ヒト末梢血単核細胞(Allcells、カリフォルニア州アラメダ)を、96ウェルマイクロプレートに約10×104細胞/ウェルの密度で播種した。dsRNAのトランスフェクションは、RNAiMAX(Invitrogen、Carlsbad、CA)を製造元の指示に従って使用して実施した。トランスフェクションの24時間後に、上清を収集し、ELISA キット(R&D Systems)を使用し、IFN-αとTNF-α産生をすぐに測定した。各処理グループを、3つに分け、分析した。
<統計分析>
結果は、平均値±標準偏差として表される。GraphPad Prism ソフトウェア(GraphPad ソフトウェア)を使用して一元配置分散分析を実行し、続いて統計分析のためにTukeyのt検定を実行する。統計的有意性の基準は、*p<0.05、**p<0.01、および***p<0.001に設定される。
結果は、平均値±標準偏差として表される。GraphPad Prism ソフトウェア(GraphPad ソフトウェア)を使用して一元配置分散分析を実行し、続いて統計分析のためにTukeyのt検定を実行する。統計的有意性の基準は、*p<0.05、**p<0.01、および***p<0.001に設定される。
いかなる理論によっても制限されることは意図されておらず、以下の実施例は、本願の融合タンパク質、製造方法、および用途などを説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するためのものではない。
以下の実施例でさらに本願を説明する。これらの実施例は、説明のみを目的として提供され、いかなる形でも本願の範囲または内容を限定するものとして解釈されるべきではない。
<実施例1 saRNAの化学修飾>
表2、図1と図2に示されるように、saRNAの化学修飾は、それぞれに、2’-O-メチル(2’Me)、2’-フルオロ(2’F)、ホスホジエステル結合のホスホロチオエート(PS)修飾、とリボースヌクレオチドのデオキシリボ核酸(DNA)の置換の四種類の化学修飾、又はRag1-40 saRNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-S6)とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-AS2)の修飾の異なる組み合わせを採用することで、4種類のセンス誘導体配列(RAG1-SS-S6AからRAG1-SS-S6D)と10種類のアンチセンス誘導体配列(RAG1-SS-AS2AからRAG1-SS-AS2J)を産生することを含む(図1)。
表2、図1と図2に示されるように、saRNAの化学修飾は、それぞれに、2’-O-メチル(2’Me)、2’-フルオロ(2’F)、ホスホジエステル結合のホスホロチオエート(PS)修飾、とリボースヌクレオチドのデオキシリボ核酸(DNA)の置換の四種類の化学修飾、又はRag1-40 saRNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-S6)とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-AS2)の修飾の異なる組み合わせを採用することで、4種類のセンス誘導体配列(RAG1-SS-S6AからRAG1-SS-S6D)と10種類のアンチセンス誘導体配列(RAG1-SS-AS2AからRAG1-SS-AS2J)を産生することを含む(図1)。
a 小文字のヌクレオチド(Lower case)=DNA;
bm=2’OMe;
cf=2’F;
d*=ホスホロチオエート(phosphothioate、PS)
bm=2’OMe;
cf=2’F;
d*=ホスホロチオエート(phosphothioate、PS)
ただし、センスオリゴヌクレオチド鎖は、それぞれに:
1)RAG1-SS-S6Aの5’と3’末端に、それぞれに、2個の2’メトキシ修飾がある;
2)RAG1-SS-S6Bの5’と3’末端に、それぞれに2個の2’-フルオロ修飾がある;
3)RAG1-SS-S6Cは、RAG1-SS-S6Aから由来し、ホスホロチオエート結合で最後2個の3’末端ホスホジエステル結合を置換する;
4)RAG1-SS-S6Dは、RAG1-SS-S6Bから由来し、ホスホロチオエート結合で最後2個の3’末端ホスホジエステル結合を置換する;
1)RAG1-SS-S6Aの5’と3’末端に、それぞれに、2個の2’メトキシ修飾がある;
2)RAG1-SS-S6Bの5’と3’末端に、それぞれに2個の2’-フルオロ修飾がある;
3)RAG1-SS-S6Cは、RAG1-SS-S6Aから由来し、ホスホロチオエート結合で最後2個の3’末端ホスホジエステル結合を置換する;
4)RAG1-SS-S6Dは、RAG1-SS-S6Bから由来し、ホスホロチオエート結合で最後2個の3’末端ホスホジエステル結合を置換する;
アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、それぞれに:
1)RAG1-SS-AS2Aが、5’末端から、1、3、4、5、12、16、17、と20位にそれぞれに、2’-フルオロ修飾を有し、すなわち、合計8個の2’-フルオロ修飾を有する;
2)RAG1-SS-AS2Bが、5’末端から、1、5、12、16、と20位にそれぞれに、2’-フルオロ修飾を有し、すなわち、合計5個の2’-フルオロ修飾を有する;
3)RAG1-SS-AS2Cは、完全に修飾され、かつRAG1-SS-AS2から誘導されてなり、5’末端から、2、6、7、8、9、10、11、13、14、15、18、19、と21位にそれぞれに、2’OMe修飾を導入する;
4)RAG1-SS-AS2Dは、RAG1-SS-AS2Bから由来し、PSで最後2個の3’末端ホスホジエステル結合を置換する;
5)RAG1-SS-AS2Eは、RAG1-SS-AS2Dから誘導され、その5’末端から、1位のヌクレオチドには、2’F修飾を有しない;
6)RAG1-SS-AS2Fは、RAG1-SS-AS2Aから由来し、PSで5’末端の最初の1個のホスホジエステル結合と3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合を置換する;
7)RAG1-SS-AS2Gは、RAG1-SS-AS2Fから誘導され、その5’末端から、1位のヌクレオチドには、2’F修飾を有しない;
8)RAG1-SS-AS2Hは、RAG1-SS-AS2Dと類似するが、5’末端から2、3と4位の3個リボースヌクレオチドは、デオキシヌクレオチドに置換され、5’末端から17位に2’-フルオロ修飾を有する;
9)RAG1-SS-AS2Iは、5’末端から2、3と4位に、3個のデオキシヌクレオチドを有する;
10)RAG1-SS-AS2Jは、5’末端から2、3、4、5、6と7位に、6個のデオキシヌクレオチドを有する。
1)RAG1-SS-AS2Aが、5’末端から、1、3、4、5、12、16、17、と20位にそれぞれに、2’-フルオロ修飾を有し、すなわち、合計8個の2’-フルオロ修飾を有する;
2)RAG1-SS-AS2Bが、5’末端から、1、5、12、16、と20位にそれぞれに、2’-フルオロ修飾を有し、すなわち、合計5個の2’-フルオロ修飾を有する;
3)RAG1-SS-AS2Cは、完全に修飾され、かつRAG1-SS-AS2から誘導されてなり、5’末端から、2、6、7、8、9、10、11、13、14、15、18、19、と21位にそれぞれに、2’OMe修飾を導入する;
4)RAG1-SS-AS2Dは、RAG1-SS-AS2Bから由来し、PSで最後2個の3’末端ホスホジエステル結合を置換する;
5)RAG1-SS-AS2Eは、RAG1-SS-AS2Dから誘導され、その5’末端から、1位のヌクレオチドには、2’F修飾を有しない;
6)RAG1-SS-AS2Fは、RAG1-SS-AS2Aから由来し、PSで5’末端の最初の1個のホスホジエステル結合と3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合を置換する;
7)RAG1-SS-AS2Gは、RAG1-SS-AS2Fから誘導され、その5’末端から、1位のヌクレオチドには、2’F修飾を有しない;
8)RAG1-SS-AS2Hは、RAG1-SS-AS2Dと類似するが、5’末端から2、3と4位の3個リボースヌクレオチドは、デオキシヌクレオチドに置換され、5’末端から17位に2’-フルオロ修飾を有する;
9)RAG1-SS-AS2Iは、5’末端から2、3と4位に、3個のデオキシヌクレオチドを有する;
10)RAG1-SS-AS2Jは、5’末端から2、3、4、5、6と7位に、6個のデオキシヌクレオチドを有する。
各センスオリゴヌクレオチド鎖誘導体配列は、最初の8個のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖誘導体配列(RAG1-SS-AS2A-RAG1-SS-AS2H)にアニーリングされ、合計に32個の二重鎖体を産生し、各二重鎖体は、独自の修飾パターンを有する(図2)。尚、修飾されないセンスオリゴヌクレオチド鎖RAG1-SS-S6は、RAG1-SS-AS2IとRAG1-SS-AS2Jにアニーリングされ、二個の追加の二重鎖体(Rag1-40-33とRag1-40-34)を産生した(図2)。
<実施例2 化学修飾が、RNアーゼおよび尿中の二本鎖の安定性を大幅に向上する>
ヌクレアーゼの存在下でのsaRNA RAG1-40-38二重鎖体の安定性を評価するために、二重鎖体を0.02μg/μLのRNaseA溶液中で、0~1時間の異なる期間インキュベートした。図3に示すように、二本鎖saRNAは、5分以内に分解が始まり、1時間以内に完全に分解された。
ヌクレアーゼの存在下でのsaRNA RAG1-40-38二重鎖体の安定性を評価するために、二重鎖体を0.02μg/μLのRNaseA溶液中で、0~1時間の異なる期間インキュベートした。図3に示すように、二本鎖saRNAは、5分以内に分解が始まり、1時間以内に完全に分解された。
すべての化学修飾された二重鎖体(Rag1-40-1からRag1-40-32)を、0.02μg/μLのRNaseAとともに、異なる時間(0から96時間)インキュベートした。インキュベーション完了後、二重鎖体のサイズと量を、アガロースゲル電気泳動によって検出した。図4に示されるように、32個の誘導体配列には、20個の二重鎖saRNA(62.5%)は、96時間後に、ほとんど分解の兆候を示さなく、それらは、Rag1-40-1、Rag1-40-3、Rag1-40-6、Rag1-40-7、Rag1-40-8、Rag1-40-9、Rag1-40-11、Rag1-40-14、Rag1-40-15、Rag1-40-16、Rag1-40-17、Rag1-40-19、Rag1-40-22、Rag1-40-23、Rag1-40-24、Rag1-40-25、Rag1-40-27、Rag1-40-30、Rag1-40-31とRag1-40-32を含むが、残りの12個(37.5%)の二重鎖saRNA誘導体配列(Rag1-40-2、Rag1-40-4、Rag1-40-5、Rag1-40-10、Rag1-40-12、Rag1-40-13、Rag1-40-18、Rag1-40-20、Rag1-40-21、Rag1-40-26、Rag1-40-28、Rag1-40-29)は、24時間内、完全に分解された。これらのデータは、化学修飾を賢く使用すると、saRNA二重鎖体の安定性を、大幅に延長できることを示した。
さらに、図4のデータを分析すると、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2DとRAG1-SS-AS2E(例えば、Rag1-40-2、Rag1-40-4、Rag1-40-5、Rag1-40-10、Rag1-40-12、Rag1-40-13、Rag1-40-18、Rag1-40-20、Rag1-40-21、Rag1-40-26、Rag1-40-28、Rag1-40-29)を含む二重鎖体は、いずれも24時間内に分解されたが、残りの二重鎖体は、96時間内には、安定である。この3個のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2DとRAG1-SS-AS2E)は、5’末端から3、4、または17位のヌクレオチドの2’F修飾を有しない点で異なる。したがって、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖上の5’末端付近と3’末端付近のこれらの2’F修飾は、安定性にとって重要である。
ヒト尿中での化学修飾された二本鎖saRNAの安定性をさらに試験するために、二重鎖体を、尿中で0~48時間の範囲の異なる時間インキュベートした。図5に示されるように、化学修飾されないRag1-0とRag1-40は、24時間内に、大部分が分解され、48時間以内に、完全に分解された。しかし、選択された8種類の化学修飾誘導体配列であるRag1-40(Rag1-40-23、Rag1-40-25、Rag1-40-31、Rag1-40-17、Rag1-40-22、Rag1-40-7)は、48時間以内に分解の兆候を示さないが、Rag1-40-26とRag1-40-29は、48 時間後に、ほとんど分解された。RNaseAの安定性分析と一致し、このデータは、化学修飾を賢く使用すると、尿中のsaRNA二重鎖体の安定性を改善できることを示す。
<実施例3 構造的に最適化されたsaRNA RAG1-40が、細胞増殖抑制効果を増強し、オフターゲット効果を低下する>
RAG1-0は、CDKN1A(p21)の標的配列であり、この構造に基づいて構造の最適化を行い、16個のsaRNAを得た:RAG1-29、RAG1-30、RAG1-31、RAG1-32、RAG1-33、RAG1-34、RAG1-35、RAG1-36、RAG1-37、RAG1-38、RAG1-39、RAG1-40、RAG1-41、RAG1-42、RAG1-43、RAG1-44。
RAG1-0は、CDKN1A(p21)の標的配列であり、この構造に基づいて構造の最適化を行い、16個のsaRNAを得た:RAG1-29、RAG1-30、RAG1-31、RAG1-32、RAG1-33、RAG1-34、RAG1-35、RAG1-36、RAG1-37、RAG1-38、RAG1-39、RAG1-40、RAG1-41、RAG1-42、RAG1-43、RAG1-44。
図6Aは、図に示すように構造的に最適化されたsaRNAを、10nMで、トランスフェクトした3日後の、Ku-7-LG細胞におけるp21 mRNAの発現レベルを示す。コントロールグループと比較して、すべてのsaRNAは、より高い活性を示した。標的配列RAG1-0と比較して、すべてのsaRNAは、RAG1-0よりも活性が低かったが、それでも高い(2倍を超える)活性を維持した。図6Bは、RAG1-40の細胞増殖比(32.4%)が、RAG1-0(48.9%)よりも低く、RAG1-40が細胞増殖抑制効果を増強することを示す。図6Cは、RAG1-40のルシフェラーゼ活性(0.84倍)が、RAG1-0のルシフェラーゼ活性(0.77倍)よりも高いことを示し、RAG1-40のオフターゲット効果が、RAG1-0のそれよりも低いことを示す。上記の結果は、標的配列RAG1-0と比較して、構造的に最適化されたRAG1-40が、細胞増殖抑制効果を増強し、オフターゲット効果を低減できることを示す。
<実施例4 化学修飾が、saRNA二重鎖体のRNA活性化活性を保持または増強する>
遺伝子調節オリゴヌクレオチドに化学修飾を導入する主な目的は、生体内での安定性の向上やオフターゲット効果(例えば、無関係な遺伝子の配列依存性ターゲティング、配列依存性または独立した免疫刺激)の抑制を含む薬学的特性を改善するとともに、遺伝子調節能力(遺伝子のノックダウンまたは活性化)を維することである。p21遺伝子に対するsaRNAのRNAa活性に対する化学修飾の影響を評価するために、10nMの未修飾(Rag1-40)と修飾(Rag1-40-1~Rag1-40-34)された二重鎖体を、それぞれに、Ku-7-LGとT24細胞に、トランスフェクトした。72時間後、RT-qPCRによって、p21のmRNA発現レベルを評価した。
遺伝子調節オリゴヌクレオチドに化学修飾を導入する主な目的は、生体内での安定性の向上やオフターゲット効果(例えば、無関係な遺伝子の配列依存性ターゲティング、配列依存性または独立した免疫刺激)の抑制を含む薬学的特性を改善するとともに、遺伝子調節能力(遺伝子のノックダウンまたは活性化)を維することである。p21遺伝子に対するsaRNAのRNAa活性に対する化学修飾の影響を評価するために、10nMの未修飾(Rag1-40)と修飾(Rag1-40-1~Rag1-40-34)された二重鎖体を、それぞれに、Ku-7-LGとT24細胞に、トランスフェクトした。72時間後、RT-qPCRによって、p21のmRNA発現レベルを評価した。
すべての二重鎖体は、すべての3つの細胞系において、コントロールグループの少なくとも2倍のp21 mRNA発現を誘導した。図7Aは、Rag1-40と比較して、Ku-7-LG細胞には、Rag1-40-32、Rag1-40-33およびRag1-40-34を除くすべての化学修飾された誘導体配列が、改善されたまたは同様のRNA活性化活性を示した。図7Bは、Ku-7-LG細胞と同様に、T24細胞には、化学修飾された誘導体配列の29(85.3%)種類が、Rag1-40と同等又はそれ以上のRNA活性化活性を有する;Rag1-40と比較して活性が低下していたのは5種類(Rag1-40-11、Rag1-40-31、Rag1-40-32、Rag1-40-33とRag1-40-34)だけである。
化学修飾された二重鎖体Rag1-40-32、Rag1-40-33、とRag1-40-34では、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端から2~4位のヌクレオチド領域を、デオキシヌクレオチドで置換し、試験したすべての細胞系において、活性の減弱が示され(図7A~7B)、これは、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末付近の領域には、リボヌクレオチドのDNA置換は、RNA活性化にとって劣化である設計戦略であることを示す。
つまり、これらのデータは、saRNA二重鎖体に2’F、2’OMe、およびPS修飾を合理的に使用することは、RNAa活性に悪影響を及ぼさないことを示し、逆に、ほとんどの組み合わせで活性が向上する;これは主に、化学修飾が、ヌクレアーゼに対するsaRNA二重鎖体の耐性を向上することに起因する可能性があり、また、核へのsaRNAの侵入を増加させ、Argonautes(Agos)が、ガイド鎖として、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を使用する確率を高める化学修飾にも関連する可能性がある。そのルールは次の通りであった:
1)2’F、2’OMe、PS修飾の組み合わせは、saRNA二重鎖体が、p21発現を誘導する能力を増加した;
2)二重鎖体のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の2個のPS修飾が、二本鎖の遺伝子活性化能力を向上することができる。これは、この修飾を含むsaRNA二重鎖体(Rag1-40-17からRag1-40-32)と、この位置に修飾のないsaRNA二重鎖体(Rag1-40-1からRag1-40-16)の遺伝子活性化能力を比較することで解明できる。
2)二重鎖体のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の2個のPS修飾が、二本鎖の遺伝子活性化能力を向上することができる。これは、この修飾を含むsaRNA二重鎖体(Rag1-40-17からRag1-40-32)と、この位置に修飾のないsaRNA二重鎖体(Rag1-40-1からRag1-40-16)の遺伝子活性化能力を比較することで解明できる。
<実施例5 化学修飾は、p21saRNAの細胞増殖抑制効果を増強する>
saRNAによるp21の誘導は、p21タンパク質などのさまざまな腫瘍抑制因子の、がん細胞の増殖抑制効果によるものであることが知られる。がん細胞の機能に対する化学修飾されたsaRNAの影響を評価するために、10nMの修飾されないおよび修飾されたsaRNAを、細胞(Ku-7-LGおよびT24)に72時間トランスフェクトし、CCK8法によって、細胞増殖能を測定した。図8A~8Bに示すように、二つの細胞系において、Rag1-40が、40~60%増殖抑制作用を引き起こし、かつほとんどの化学修飾されたRag1-40誘導体配列は、全ての両方の細胞に、抑制効果の増強を示した。さらに、RNA活性化活性(図7A~7B)と、細胞増殖抑制活性(図8A~8B)との間に、相関関係があった。強いp21活性化剤は通常に、強力な細胞生長抑制剤でもある。例えば、Ku-7-LG細胞では、Rag1-40-32、Rag1-40-33、とRag1-40-34の弱い細胞増殖抑制活性(図8A)は、それらの弱いRNA活性化活性と相関した(図7A)。安定性および遺伝子活性化活性のデータから判断すると、saRNAに選択された化学修飾を合理的に使用すると、それを、がん細胞にトランスフェクトする際に、顕著に増強された増殖抑制特性を示すことができ、この増強は、二重鎖体の安定性の向上によってもたらされることを認められる。
saRNAによるp21の誘導は、p21タンパク質などのさまざまな腫瘍抑制因子の、がん細胞の増殖抑制効果によるものであることが知られる。がん細胞の機能に対する化学修飾されたsaRNAの影響を評価するために、10nMの修飾されないおよび修飾されたsaRNAを、細胞(Ku-7-LGおよびT24)に72時間トランスフェクトし、CCK8法によって、細胞増殖能を測定した。図8A~8Bに示すように、二つの細胞系において、Rag1-40が、40~60%増殖抑制作用を引き起こし、かつほとんどの化学修飾されたRag1-40誘導体配列は、全ての両方の細胞に、抑制効果の増強を示した。さらに、RNA活性化活性(図7A~7B)と、細胞増殖抑制活性(図8A~8B)との間に、相関関係があった。強いp21活性化剤は通常に、強力な細胞生長抑制剤でもある。例えば、Ku-7-LG細胞では、Rag1-40-32、Rag1-40-33、とRag1-40-34の弱い細胞増殖抑制活性(図8A)は、それらの弱いRNA活性化活性と相関した(図7A)。安定性および遺伝子活性化活性のデータから判断すると、saRNAに選択された化学修飾を合理的に使用すると、それを、がん細胞にトランスフェクトする際に、顕著に増強された増殖抑制特性を示すことができ、この増強は、二重鎖体の安定性の向上によってもたらされることを認められる。
saRNA 二重鎖体の細胞増殖抑制活性に基づいて、次のことがわかる:
1)saRNA二重鎖体における2’F、2’OMe、とPS修飾の組み合わせ使用が、癌細胞増殖の抑制におけるsaRNA二重鎖体の効果を増加する;
2)センスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の2個のPS修飾のホスホジエステル結合は、(PS修飾を含むセンスオリゴヌクレオチド鎖(Rag1-40-17~Rag1-40-32)と当該修飾のないセンスオリゴヌクレオチド鎖(Rag1-40-1~Rag1-40-16)を比較することにより)saRNA二重鎖体の増殖抑制活性を強化した;
1)saRNA二重鎖体における2’F、2’OMe、とPS修飾の組み合わせ使用が、癌細胞増殖の抑制におけるsaRNA二重鎖体の効果を増加する;
2)センスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の2個のPS修飾のホスホジエステル結合は、(PS修飾を含むセンスオリゴヌクレオチド鎖(Rag1-40-17~Rag1-40-32)と当該修飾のないセンスオリゴヌクレオチド鎖(Rag1-40-1~Rag1-40-16)を比較することにより)saRNA二重鎖体の増殖抑制活性を強化した;
3)アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖のリボヌクレオチドを、DNAに置き換えると、saRNA二重鎖体の細胞増殖を抑制する活性(例、Rag1-40-8、Rag1-40-16、Rag1-40-24、およびRag1-40-32)を低下する;
4)Rag1-40-3およびRag1-40-19を除き、2’Fと2’OMeの修飾組み合わせでアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖上のすべての部位を修飾すると、増殖抑制活性に悪影響する(例えば、Rag1-40-11、とRag1-40-27)。この4つの二重鎖体は、すべて同じアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-AS2C)を含むが、Rag1-40-11とRag1-40-27は、2’F修飾されたセンスオリゴヌクレオチド鎖を含むのに対し、Rag1-40-3とRag1-40-19は、2’OMe修飾されたセンスオリゴヌクレオチド鎖を含む。この違いは、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を完全に修飾することによって産生される増殖抑制活性に対する悪影響は、センスオリゴヌクレオチド鎖の2’OMe修飾によって打ち消すことができることを示す。
4)Rag1-40-3およびRag1-40-19を除き、2’Fと2’OMeの修飾組み合わせでアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖上のすべての部位を修飾すると、増殖抑制活性に悪影響する(例えば、Rag1-40-11、とRag1-40-27)。この4つの二重鎖体は、すべて同じアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖(RAG1-SS-AS2C)を含むが、Rag1-40-11とRag1-40-27は、2’F修飾されたセンスオリゴヌクレオチド鎖を含むのに対し、Rag1-40-3とRag1-40-19は、2’OMe修飾されたセンスオリゴヌクレオチド鎖を含む。この違いは、アンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を完全に修飾することによって産生される増殖抑制活性に対する悪影響は、センスオリゴヌクレオチド鎖の2’OMe修飾によって打ち消すことができることを示す。
<実施例6 saRNAの化学修飾は免疫刺激を抑制する>
オリゴヌクレオチドは、遺伝子発現を妨害することによって疾患の治療に使用されるが、場合によって、オリゴヌクレオチドの免疫刺激効果が、望ましくない副作用となる。化学修飾されたsaRNAの免疫刺激効果を評価するために、健康なドナーからのヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、二本鎖 saRNAと一緒にインキュベートし、24時間後、処理グループの細胞の上清液中のINF-αとTNF-αレベルを測定した。
オリゴヌクレオチドは、遺伝子発現を妨害することによって疾患の治療に使用されるが、場合によって、オリゴヌクレオチドの免疫刺激効果が、望ましくない副作用となる。化学修飾されたsaRNAの免疫刺激効果を評価するために、健康なドナーからのヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、二本鎖 saRNAと一緒にインキュベートし、24時間後、処理グループの細胞の上清液中のINF-αとTNF-αレベルを測定した。
図9Aに示すように、ブランクコントロール(~60pg/ml)と比較して、ポジティブコントロールとする二本鎖オリゴヌクレオチドRAG1-IS-1(強力な免疫刺激剤として知られ、その配列は表3にリストされる)で処理した細胞では、INF-αのタンパク質レベル(708pg/ml)が有意に増加した。化学修飾されないRag1-40も、一定の免疫刺激活性を有し、それに処理された細胞内のINF-αタンパク質レベルは、155pg/mlに達した。しかし、化学修飾されたRag1-40誘導体配列のうち15個(全体の46.9%)は、免疫刺激活性の低下を示し、Rag1-40-4、Rag1-40-5、Rag1-40-6、Rag1-40-7、Rag1-40-8、Rag1- 40-9、Rag1-40-10、Rag1-40-11、Rag1-40-12、Rag1-40-13、Rag1-40-15、Rag1-40-16、Rag1-40-22、Rag1-40-27、Rag1-40-29とRag1-40-32を含む。予想外なことに、Rag1-40と比較して、Rag1-40-23、Rag1-40-28、Rag1-40-30、Rag1-40-31は、INF-αに対するより強い刺激活性を表し、Rag1-40-31は、さらに強く、その活性が、活性有することが知られるポジティブコントロール配列(Rag1-IS-1)の活性よりも高かった。図9Bに示すように、すべての化学修飾されたRag1-40誘導体配列は、TNF-α誘導に対して抑制された免疫刺激効果を示し、唯一の例外は、Rag1-40-3であり、その免疫刺激活性は、Rag1-40と比べて変化しなかった。
これらのデータは、saRNA二重鎖体の化学修飾のさまざまな組み合わせのほとんどは、二重鎖体の免疫刺激効果を抑制することができるが、特定の修飾の順列および組み合わせは、二本鎖RNAの免疫刺激活性を促進することを示す。このような免疫増強効果は、ある疾患の治療、例えば、膀胱灌流で筋層非浸潤性膀胱がん(non-muscle invasive bladder cancer、NMIBC)の治療に価値があり、なぜなら、このようなsaRNAは、標的遺伝子に直接作用して役割を果たすだけでなく、免疫系を活性化し、腫瘍抑制の効果を達成することもできるからである。
<実施例7 saRNAの化学修飾は、センスオリゴヌクレオチド鎖によって仲介されるオフターゲット効果を低減する>
RNA活性化では、プロモーターのセンスDNA鎖の配列と一致する鎖は、センスオリゴヌクレオチド鎖と呼ばれ、潜在的なオフターゲット効果を減らすために、その標的活性を抑制する必要がある。未修飾および修飾されたsaRNAのオフターゲット効果を評価するために、Rag1-40のセンスオリゴヌクレオチド鎖と相補する配列を、pmirGLO デュアル ルシフェラーゼ ベクターのルシフェラーゼ遺伝子の3’UTR領域にクローニングした。ベクタープラスミドと、saRNAとを、COS-1細胞に同時トランスフェクトした。トランスフェクション48時間後、細胞を、溶解し、得られた溶解物のルシフェラーゼ活性を評価した。プライマー配列は、表4を参照する。
RNA活性化では、プロモーターのセンスDNA鎖の配列と一致する鎖は、センスオリゴヌクレオチド鎖と呼ばれ、潜在的なオフターゲット効果を減らすために、その標的活性を抑制する必要がある。未修飾および修飾されたsaRNAのオフターゲット効果を評価するために、Rag1-40のセンスオリゴヌクレオチド鎖と相補する配列を、pmirGLO デュアル ルシフェラーゼ ベクターのルシフェラーゼ遺伝子の3’UTR領域にクローニングした。ベクタープラスミドと、saRNAとを、COS-1細胞に同時トランスフェクトした。トランスフェクション48時間後、細胞を、溶解し、得られた溶解物のルシフェラーゼ活性を評価した。プライマー配列は、表4を参照する。
図10に示すように、修飾されないRag1-40と比較して、Rag1-40の化学修飾された誘導体配列のほとんどは、完全に抑制されたオフターゲット効果、軽減されたオフターゲット効果、または同様のオフターゲット効果を示した。Rag1-40の34種類の化学修飾された誘導体配列のうち、9個(26.5%)の誘導体配列のオフターゲット効果は、完全に抑制され、Rag1-40-1、Rag1-40-3、Rag1-40-4、Rag1-40-5、Rag1-40-10、Rag1-40-11、Rag1-40-22、Rag1-40-24、Rag1-40-27を含む;22個(64.7%)の誘導体配列、軽減されたオフターゲット効果又は同様のオフターゲット効果を示した(Rag1-40-2、Rag1-40-6、Rag1-40-7、Rag1-40-8、Rag1-40-9、Rag1-40-12、Rag1-40-13、Rag1-40-14、Rag1-40-15、Rag1-40-17、Rag1-40-18、Rag1-40-19、Rag1-40-20、Rag1-40-21、Rag1-40-23、Rag1-40-25、Rag1-40-28、Rag1-40-29、Rag1-40-30、Rag1-40-31、Rag1-40-33、Rag1-40-34)。3個(8.8%)だけの誘導体配列は、増強されたオフターゲット効果を有する(Rag1-40-16、Rag1-40-26、とRag1-40-32)。
結果は、出願人が使用した化学修飾とその組み合わせが、saRNAオリゴヌクレオチドのオフターゲット効果を低減でき、そのメカニズムは、Agoがガイド鎖としてセンス鎖をロードするのを防ぐことであることを示した。オフターゲット効果の増加を示した3種類のsaRNA二重鎖体については、それのうちの2種類(Rag1-40-16とRag1-40-32)は、DNA修飾を含むアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖を有し、かつセンスオリゴヌクレオチド鎖に2’F修飾を持ち、これは、オリゴヌクレオチド鎖のDNAが、特にそれが、センスオリゴヌクレオチド鎖の2’F修飾と組み合わせる場合、オリゴヌクレオチド鎖のDNA修飾は、避けるべき修飾戦略であることを示した。
<実施例8 異なる時間で処理した後の化学修飾saRNA二重鎖体が、膀胱がん細胞に活性化活性を維持する>
化学修飾されたsaRNA二重鎖体で、異なる時間で処理した後のp21 mRNAの発現レベルをさらに評価するために、前記の化学修飾されたsaRNA二重鎖体から2個のsaRNA(RAG1-40-31とRAG1-40-53)をランダムに選択して検出した。RAG1-40-31とRAG1-40-53を、10nMの最終濃度でKu-7-LGとT24細胞にトランスフェクトし、トランスフェクト時間はそれぞれ1、2、3、4、7と9日であり、各処理には、2つの重複ウェルを使用した。二段階RT-qPCRは、前記の一般的な実験方法の通りであった。
化学修飾されたsaRNA二重鎖体で、異なる時間で処理した後のp21 mRNAの発現レベルをさらに評価するために、前記の化学修飾されたsaRNA二重鎖体から2個のsaRNA(RAG1-40-31とRAG1-40-53)をランダムに選択して検出した。RAG1-40-31とRAG1-40-53を、10nMの最終濃度でKu-7-LGとT24細胞にトランスフェクトし、トランスフェクト時間はそれぞれ1、2、3、4、7と9日であり、各処理には、2つの重複ウェルを使用した。二段階RT-qPCRは、前記の一般的な実験方法の通りであった。
図11Aは、異なる時間で処理されたKu-7-LG細胞におけるRAG1-40-31およびRAG1-40-53によるp21 mRNAの発現レベルを示す。コントロールグループと比較して、RAG1-40-31によるp21 mRNA発現値は、1、2、3、4、7と9日の処理後、それぞれ1.3、11.4、8.7、6.1、2.6、3.8倍増加し、RAG1-40-53によるp21 mRNAの発現値は、1、2、3、4、7と9日の処理後、それぞれ1.4、13.0、9.1、4.5、3.2および4.1倍増加した。図11Bは、異なる時間で処理されたT24細胞におけるRAG1-40-5およびRAG1-40-53によるp21 mRNAの発現レベルを示す。コントロールグループと比較して、RAG1-40-31によるp21 mRNA発現値は、1、2、3、4、7と9日の処理後、それぞれ2.1、3.7、4.7、3.3、1.2、1.3倍増加し、RAG1-40-53によるp21 mRNAの発現値は、1、2、3、4、7と9日の処理後、それぞれ2.2、3.5、7.8、4.5、1.2および1.1倍増加した。
これは、ランダムに選択されたsaRNA RAG1-40-31とRAG1-40-53には、処理時間の増加とともに、p21 mRNAの発現値が、徐々に増加し、それぞれに処理の2日と3日後に、ピークに達し、その後、その発現は、減少し始めたが、依然として活性化活性を維持した。
<実施例9は、化学修飾されたsaRNA二本鎖が、細胞周期の進行を阻止することによって、Ku-7-LG細胞における細胞増殖を抑制する>
前記の実施例5は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、細胞増殖を抑制できることを示し、細胞増殖抑制のメカニズムを研究するために、本実施例では、フローサイトメトリーを用いて細胞周期の変化を分析した。ランダムに選択されたRAG1-40-31とRAG1-40-53を、0.1、1、10と50nMの最終濃度でKu-7-LG細胞にトランスフェクトし、トランスフェクト時間は48時間であり、各処理には、2つの重複ウェルを使用した。細胞周期検出分析は、上記の一般的な実験方法の通りであった。
前記の実施例5は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、細胞増殖を抑制できることを示し、細胞増殖抑制のメカニズムを研究するために、本実施例では、フローサイトメトリーを用いて細胞周期の変化を分析した。ランダムに選択されたRAG1-40-31とRAG1-40-53を、0.1、1、10と50nMの最終濃度でKu-7-LG細胞にトランスフェクトし、トランスフェクト時間は48時間であり、各処理には、2つの重複ウェルを使用した。細胞周期検出分析は、上記の一般的な実験方法の通りであった。
図12は、Ku-7-LG細胞を、異なる濃度のRAG1-40-31およびRAG1-40-53で処理した後、各期間における細胞の百分比である。0.1、1、10、および50nMのRAG1-40-31で処理した場合、DNA合成前期(G0/G1)が占める百分比は、それぞれ62%、69%、81%、および81%である;0.1、1、10、および50nMのRAG1-40-31で処理した場合、DNA複製期(S期)が占める百分比は、それぞれ32%、22%、11%、および6%である;0.1、1、10、および50nMのRAG1-40-31で処理した場合、DNA分裂後期/有糸分裂期(G2/M)が占める百分比は、それぞれ6%、9%、8%、および13%である。0.1、1、10、および50nMのRAG1-40-53で処理した場合、DNA合成前期(G0/G1)が占める百分比は、それぞれ57%、66%、79%、および76%である;0.1、1、10、および50nMのRAG1-40-53で処理した場合、DNA複製期(S期)が占める百分比は、それぞれ36%、24%、12%、および16%である;0.1、1、10、および50nMのRAG1-40-53で処理した場合、DNA分裂後期/有糸分裂期(G2/M)が占める百分比は、それぞれ7%、10%、9%、および8%である。
これは、ランダムに選択された化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とRAG1-40-53が、細胞周期におけるS期の複製を阻止することによって、細胞増殖を抑制することを示す。
<実施例10は、化学修飾されたsaRNA二重鎖体が、J82細胞とPBMC細胞の共培養において細胞アポトーシスを促進すること示す。>
末梢血単核細胞(Peripheral blood mononuclear cell、PBMC)は、末梢血中に単一核を有する細胞であり、リンパ球、単核細胞、樹状細胞を含む。PBMC細胞が、炎症因子を分泌することで、免疫刺激反応を活性化させ、そして、腫瘍細胞の生長と増殖を抑制することができる。
末梢血単核細胞(Peripheral blood mononuclear cell、PBMC)は、末梢血中に単一核を有する細胞であり、リンパ球、単核細胞、樹状細胞を含む。PBMC細胞が、炎症因子を分泌することで、免疫刺激反応を活性化させ、そして、腫瘍細胞の生長と増殖を抑制することができる。
化学修飾されたRAG1-40-31が、より強い免疫刺激活性を示したことから(実施例6)、この特性を利用して腫瘍細胞の抑制を促進することができると推測した。この仮説を検証するために、本実施例には、RAG1-40-31二重鎖体を、J82細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション24時間後に、新鮮な培地に交換し、一定の割合(J82細胞:PBMC細胞=1:4)のPBMC細胞を添加するか、あるいは、直接にPBMCを含まない細胞にコントロールとして交換し、48時間共培養後に、FITC Annexin Vキットを用いて、フローサイトメータ上で腫瘍細胞のアポトーシスを検出した。図13に示すように、J82細胞とPBMC細胞を、異なる濃度のRAG1-40-31と共培養した後に、フローサイトメトリー分析を行った。PBMCフリー細胞培養において、RAG1-40-31は0.1、1、10及び25nMで処理した時、細胞早期アポトーシスが占める百分比は、それぞれ2.3%、2.6%、9.4%及び15.5%であり、細胞晩期アポトーシスが占める百分比は、それぞれ5.3%、5.2%、6.7%、及び9.1%である。PBMC細胞との共培養において、RAG1-40-31は0.1、1、10及び25nMで処理した時、細胞早期アポトーシスが占める百分比は、それぞれ2.0%、4.5%、31.5%及び49.3%であり、細胞晩期アポトーシスが占める百分比は、それぞれ5.6%、7.3%、6.3%、及び5.8%である。結果として、PBMC細胞が存在する場合、特に高トランスフェクション濃度の場合、RAG1-40-31は、より強い腫瘍細胞の早期アポトーシス発生を促進する活性を有し、これは、特定の化学修飾の組み合わせ及び配列上の分布が、二本鎖RNAの免疫刺激活性を高め、より高い腫瘍細胞を殺傷する効果を達成できることを示した。
<実施例11 化学修飾されたsaRNA二重鎖体と化学薬物の組み合わせの、J 82細胞の増殖に対する相乗抑制作用>
本実施例では、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31と臨床化学薬物を組み合わせ、組み合わせ投与による癌細胞の抑制効果を評価した。
マイトマイシンC(Mitomycin C、MMC)は、臨床的に腫瘍を治療するための化学薬物の一種であり、主にDNA架橋を産生する(癌細胞のDNAに付着する)ことによって、DNA合成を抑制し、細胞を分裂させず、最終的に細胞を死亡させる。
本実施例では、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31と臨床化学薬物を組み合わせ、組み合わせ投与による癌細胞の抑制効果を評価した。
マイトマイシンC(Mitomycin C、MMC)は、臨床的に腫瘍を治療するための化学薬物の一種であり、主にDNA架橋を産生する(癌細胞のDNAに付着する)ことによって、DNA合成を抑制し、細胞を分裂させず、最終的に細胞を死亡させる。
バルルビシン(Valrubicin)は、臨床的に膀胱がんを治療する化学療法薬であり、主に、DNAトポロジイソメラーゼIIと相互作用することによって、DNAと酵素化合物の間の正常な断裂に影響し、さらにヌクレオシドが核酸に結合することを抑制し、染色体損傷を引き起こし、細胞周期がG2期に入るのを阻止する。
図14 A-14 Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とMitomycin Cとの組み合わせ処理後のJ82細胞の相対増殖比である。saRNA RAG1-40-31により0.1-50nMで処理した場合、MitomycinCは100、1000、10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が35%未満である。saRNA RAG1-40-31により5-50nMで処理した場合、MitomycinCは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が43%未満である。saRNA RAG1-40-31により25nMと50nMで処理した場合、MitomycinCは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が26%未満である。具体的な薬物を組み合わせた後のJ82細胞の相対増殖比を表6に示す。
図14Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とMitomycin Cを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。CI値は0~0.3の間で強い相乗作用を表し、CI値は0.3~0.7の間で相乗作用を表す。具体的なRAG1-40-31とMitomycin Cの組み合わせインデックスを表7に示す。
図15A-15Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とValrubicinとの組み合わせ処理後のJ82細胞の相対増殖比である。saRNA RAG1-40-31を0.1-50nMで処理した場合、Valrubicinは1000nMと10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が30%未満である。saRNA RAG1-40-31を25nMと50nMで処理した場合、Valrubicinは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が30%未満である。具体的な薬物を組み合わせた後のJ82細胞の相対増殖比を表8に示す。
図15Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とvalrubicinを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。CI値は0~0.3の間で強い相乗作用を表し、CI値は0.3~0.7の間で相乗作用を表す。具体的なRAG1-40-31とMitomycin Cの組み合わせインデックスを表9に示す。
上記の結果は、化学修飾されたRAG1-40-31が、Mitomycin Cやvalrubicinと組み合わせることにより相乗効果があり、組み合わせることでより良いJ82腫瘍細胞抑制効果が得られることを示した。
<実施例12 化学修飾されたsaRNA二重鎖体と化学薬物の組み合わせが、T24細胞の増殖に対する相乗抑制作用>
化学薬物の情報は実施例10に記載される。
図16A-16Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とMitomycin Cとの組み合わせ処理後のT24細胞の相対増殖比である。saRNA RAG1-40-31により0.1-50nMで処理した場合、MitomycinCは1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が18%未満である。saRNA RAG1-40-31により5-50nMで処理した場合、MitomycinCは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が40%未満である。saRNA RAG1-40-31により25nMと50nMで処理した場合、MitomycinCは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が21%未満である。具体的な薬物を組み合わせた後のT24細胞の相対増殖比を表10に示す。
化学薬物の情報は実施例10に記載される。
図16A-16Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とMitomycin Cとの組み合わせ処理後のT24細胞の相対増殖比である。saRNA RAG1-40-31により0.1-50nMで処理した場合、MitomycinCは1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が18%未満である。saRNA RAG1-40-31により5-50nMで処理した場合、MitomycinCは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が40%未満である。saRNA RAG1-40-31により25nMと50nMで処理した場合、MitomycinCは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が21%未満である。具体的な薬物を組み合わせた後のT24細胞の相対増殖比を表10に示す。
図16Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とMitomycin Cを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。CI値は0~0.3の間で強い相乗作用を表し、CI値は0.3~0.7の間で相乗作用を表す。具体的なRAG1-40-31とMitomycin Cの組み合わせインデックスを表11に示す。
図17A-17Bは、化学修飾されたsaRNA RAG1-40-31とvalrubicinとの組み合わせ処理後のT24細胞の相対増殖比である。saRNA RAG1-40-31により0.1-50nMで処理した場合、valrubicinは1000nMと10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が60%未満である。saRNA RAG1-40-31により5-50nMで処理した場合、valrubicinは1、10、100、1000と10000nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が40%未満である。saRNA RAG1-40-31により25nMと50nMで処理した場合、valrubicinは1、10、100、1000と10000 nMの薬物濃度で処理した後、細胞の相対増殖比が21%未満である。具体的な薬物を組み合わせた後のT24細胞の相対増殖比を表12に示す。
図17Cは、化学修飾されたRAG1-40-31とvalrubicinを組み合わせ使用する組み合わせインデックス(CI)である。CI値は0~0.3の間で強い相乗作用を表し、CI値は0.3~0.7の間で相乗作用を表す。具体的なRAG1-40-31とMitomycin Cの組み合わせインデックスを表13に示す。
上記の結果は、化学修飾されたRAG1-40-31が、Mitomycin Cやvalrubicinと組み合わせることにより相乗効果があり、組み合わせることでより良いT24腫瘍細胞抑制効果が得られることを示した。
<引用による組み込み>
本願が引用する各特許文献及び科学文献の全ての開示内容は、全ての目的のために参照により本願に組み込まれる。
本願が引用する各特許文献及び科学文献の全ての開示内容は、全ての目的のために参照により本願に組み込まれる。
<均等>
本願は、その基本的な特徴を逸脱することなく他の具体的な形態で実施することができる。したがって、上記実施例は、本願に記載された本願の制限ではなく、例示的であるとみなされる。本願の範囲は、前述の明細書ではなく、添付の特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内に含まれるすべての変更を包含することを意図する。
本願は、その基本的な特徴を逸脱することなく他の具体的な形態で実施することができる。したがって、上記実施例は、本願に記載された本願の制限ではなく、例示的であるとみなされる。本願の範囲は、前述の明細書ではなく、添付の特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内に含まれるすべての変更を包含することを意図する。
<参考文献>
[1] The role of helper lipids in lipid nanoparticles(LNPs) designed for oligonucleotide delivery.Cheng et.al.,Volume99,Part A,1 April 2016,p129-137;
[2] Biodistribution of Small Interfering RNA at the Organ and Cellular Levels after Lipid Nanoparticle-mediated Delivery,Shi et.al.,J Histochem Cytochem.2011 Aug;59(8):727-740.
[3] WO2017192679A1
[4] US20190240354A1
[5] US20190336452A1
[6] US20160038612A1
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Claims (49)
- 化学修飾された低分子活性化RNAであって、前記の低分子活性化RNAが、センスオリゴヌクレオチド鎖とアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖からなり、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又はアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、標的遺伝子プロモーター配列に対して、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%又は100%の相同性又は相補性を有する;前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端と3’末端の2個のヌクレオチドは、どちらも化学修飾されたヌクレオチドであり、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一個の化学修飾されたヌクレオチドを有することを特徴とする化学修飾された低分子活性化RNA。
- 前記の化学修飾は、以下の修飾方式から選ばれる一つ又は複数であることを特徴とする請求項1に記載された低分子活性化RNA:
a)ヌクレオチドのリボースの化学修飾;
b)ヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾;
c)ヌクレオチドの塩基の化学修飾;
d)ヌクレオチドは、ロックド核酸である;及び
e)5’-末端ヌクレオチドのビニルホスホネート修飾。 - 前記のヌクレオチドのリボースの化学修飾は、ヌクレオチドペントースのヒドロキシル(2’-OH)の修飾を含むことを特徴とする請求項1-2のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のヌクレオチドのリボースの化学修飾は、ヌクレオチドのリボース2’-OHは、2’-フルオロ、2’-メトキシ、2’-メトキシエチル、2,4’-ジニトロフェノール、ロックド核酸、2’-アミノ修飾、2’-Hの中の一つ又は複数に置換されるものを含むことを特徴とする請求項1-3のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のヌクレオチドの塩基の化学修飾は、5’-ブロモウラシル修飾、5’-ヨードウラシル修飾、N-メチルウラシル修飾及び/又は2,6-ジアミノプリン修飾を含むことを特徴とする請求項1-4のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合の少なくとも一個は、請求項1-5のいずれか一つに記載される化学修飾を有することを特徴とする請求項1-5のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、それぞれに、ホスホジエステル結合中の非架橋酸素原子が、硫黄とボランに置換された;及び/又は、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート(PS)修飾されたことを特徴とする請求項1-6のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一個の化学修飾されたヌクレオチドを含有し、前記の化学修飾は、前記のヌクレオチドのリボース2’-OHの化学修飾、前記のヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾、前記のヌクレオチドの塩基の化学修飾、いずれか一つの前記のヌクレオチドがロックド核酸(LNA)に置換された化学修飾、及び/又は、前記のセンスオリゴヌクレオチドの5’-末端のヌクレオチドにビニルホスホネート修飾を行った化学修飾を含むことを特徴とする請求項1-7のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端あるいは5’末端の最後の2個のホスホジエステル結合の少なくとも一個は、請求項1-5のいずれか一つに記載される化学修飾を有することを特徴とする請求項1-8のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端及び/又は5’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、ホスホロチオエート修飾及び/又はボラノホスフェート修飾を含有することを特徴とする請求項1-9のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも一個の化学修飾されたヌクレオチドを含有し、前記の化学修飾は、前記のヌクレオチドのリボース2’-OHの化学修飾、前記のヌクレオチドの間のホスホジエステル結合の化学修飾、前記のヌクレオチドの塩基の化学修飾、いずれか一つの前記のヌクレオチドがロックド核酸(LNA)に置換された化学修飾、及び/又は、前記のセンスオリゴヌクレオチドの5’-末端のヌクレオチドにビニルホスホネート修飾を行った化学修飾を含むことを特徴とする請求項1-10のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端及び/又は5’末端のヌクレオチドは、リボース2’-OHの化学修飾を有することを特徴とする請求項1-11のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の中央の1-5個のヌクレオチドが、リボース2’-OHの化学修飾を有することを特徴とする請求項1-12のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のリボース2’-OHの化学修飾は、2’-フルオロ修飾を含むことを特徴とする請求項1-13のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖、及び/又は前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、2’-フルオロ修飾、2’-メトキシ修飾とホスホロチオエート修飾(PS)の三つの修飾の組み合わせを採用することを特徴とする請求項1-14のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、リボースヌクレオチドを、デオキシリボヌクレオチドに置換することができる修飾を含有しないことを特徴とする請求項1-15のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端の2個のヌクレオチドと3’末端の2個のヌクレオチドの間に、前記の化学修飾されたヌクレオチドの割合は、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下、5%以下であり、または化学修飾されたヌクレオチドを完全に含まないことを特徴とする請求項1-16のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端の最後の2個のホスホジエステル結合は、どちらもホスホロチオエート修飾及び/又はボラノホスフェート修飾であることを特徴とする請求項1-17のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、あるいは100%のヌクレオチドは、2’-フルオロ修飾及び/又は2’-メトキシ修飾の化学修飾を採用し、かつ、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖は、少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、又は少なくとも5個の2’-メトキシ修飾を採用することを特徴とする請求項1-18のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖は、以下の組み合わせの1つまたは複数の基と複合することを特徴とする請求項1-19のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA:脂質、脂肪酸、蛍光基、リガンド、糖類、高分子化合物、ポリペプチド、抗体、及びコレステロール。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の一つ又は二つは、どちらも、6個、5個、4個、3個、2個、1個又は0個ヌクレオチドの突出を有し、前記の突出は、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖又は前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’末端又は3’末端、又は5’末端と3’末端に位置することを特徴とする請求項1-20のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記の突出は、dTdT又はdTdTdTであり、又は標的遺伝子上の対応する位置のヌクレオチドと同一又は相補するヌクレオチド、又は標的遺伝子上の対応する位置のヌクレオチドと同一でも相補もしないヌクレオチドであることを特徴とする請求項1-21のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の長さは、それぞれに、17-30個のヌクレオチドであり、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖が形成する塩基を相補する二重鎖領域は、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、又は少なくとも15個のヌクレオチド長さであることを特徴とする請求項1-22のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖3’又は5’領域の、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の5’又は3’領域に対応するヌクレオチドには、1-3個のヌクレオチドのミスマッチが存在し、または、前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’末端又は5’末端の、標的遺伝子に対応するヌクレオチドには、1~3個のヌクレオチドのミスマッチが存在し、または、前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の3’又は5’末端の、標的遺伝子に対応するヌクレオチドには、1-3個のヌクレオチドのミスマッチが存在することを特徴とする請求項1-23のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-S6A、RAG1-SS-S6B、RAG1-SS-S6C、とRAG1-SS-S6Dの四種類のパターンからなる群から選ばれることを特徴とする請求項1-24のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2A、RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2C、RAG1-SS-AS2D、RAG1-SS-AS2E、RAG1-SS-AS2F、RAG1-SS-AS2G、RAG1-SS-AS2H、RAG1-SS-AS2I、とRAG1-SS-AS2Jの十種類のパターンからなる群から選ばれることを特徴とする請求項1-25のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-S6A、RAG1-SS-S6B、RAG1-SS-S6C、とRAG1-SS-S6Dの四種類のパターンからなる群から選ばれ、かつ前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2A、RAG1-SS-AS2B、RAG1-SS-AS2C、RAG1-SS-AS2D、RAG1-SS-AS2E、RAG1-SS-AS2F、RAG1-SS-AS2G、RAG1-SS-AS2H、RAG1-SS-AS2I、とRAG1-SS-AS2Jの十種類のパターンからなる群から選ばれることを特徴とする請求項1-26のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-S6Dに示されるパターンであり、且る前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の化学修飾は、RAG1-SS-AS2Gに示されるパターンであることを特徴とする請求項1-27のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記の標的遺伝子は、ヒトp21WAF1/CIP1遺伝子(P21遺伝子)を含むことを特徴とする請求項1-28のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記の低分子活性化RNAは、p21遺伝子のプロモーター領域を特異的に標的することを特徴とする請求項29に記載される低分子活性化RNA。
- 前記の低分子活性化RNAのセンスオリゴヌクレオチド鎖の配列は、SEQ ID NO:5、14、15、16からなる群から選ばれることを特徴とする請求項29-30のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記の低分子活性化RNAのアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の配列は、SEQ ID NO:6、8、11、12、13、18、19からなる群から選ばれることを特徴とする請求項29-31のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。
- 前記のセンスオリゴヌクレオチド鎖と前記のアンチセンスオリゴヌクレオチド鎖の配列は、
1) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:6;
2) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:7;
3) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:8;
4) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:9;
5) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:10;
6) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:11;
7) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:12;
8) SEQ ID NO:5とSEQ ID NO:13;
9) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:6;
10) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:7;
11) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:8;
12) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:9;
13) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:10;
14) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:11;
15) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:12;
16) SEQ ID NO:14とSEQ ID NO:13;
17) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:6;
18) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:7;
19) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:8;
20) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:9;
21) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:10;
22) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:11;
23) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:12;
24) SEQ ID NO:15とSEQ ID NO:13;
25) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:6;
26) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:7;
27) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:8;
28) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:9;
29) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:10;
30) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:11;
31) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:12;
32) SEQ ID NO:16とSEQ ID NO:13;
33) SEQ ID NO:17とSEQ ID NO:18;と
34) SEQ ID NO:17とSEQ ID NO:19
からなる群から選ばれることを特徴とする請求項29-32のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA。 - 請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNAをコードするフラグメントを含むことを特徴とする核酸分子。
- 前記の核酸分子は、発現ベクターであることを特徴とする請求項34に記載される核酸分子。
- 請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子を含むことを特徴とする細胞。
- 請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子、と任意の、薬学に許容される担体を含むことを特徴とする医薬品組成物。
- 前記の薬学に許容される担体は、脂質ナノ粒子(lipid nanoparticle,LNP)を含むことを特徴とする請求項37に記載される医薬品組成物。
- 前記の脂質ナノ粒子の組分は、DLIN-KC2-DMA及び/又はDLin-MC3-DMAを含むことを特徴とする請求項38に記載される医薬品組成物。
- 請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、及び低分子医薬品を含むことを特徴とする組み合わせ医薬組成物。
- 前記の低分子医薬品は、マイトマイシンC(Mitomycin C)又はバルルビシン(Valrubicin)から選ばれることを特徴とする請求項40に記載される組み合わせ医薬組成物。
- 請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子、又は請求項36に記載される細胞、又は請求項37-39のいずれか一つに記載される医薬品組成物、及び/又は請求項40-41のいずれか一つに記載される組み合わせ医薬組成物を含むことを特徴とする製剤。
- 請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子、又は請求項36に記載される細胞、又は請求項37-39のいずれか一つに記載される医薬品組成物、請求項40-41のいずれか一つに記載される組み合わせ医薬組成物、及び/又は請求項42に記載される製剤を含むことを特徴とするキット。
- 免疫刺激活性を有する医薬品の調製における請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子、又は請求項36に記載される細胞、又は請求項37-39のいずれか一つに記載される医薬品組成物、請求項40-41のいずれか一つに記載される組み合わせ医薬組成物、及び/又は請求項42に記載される製剤の使用。
- 細胞中のp21遺伝子の発現を活性化又はアップレギュレートする医薬品又は製剤の調製における請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子、又は請求項36に記載される細胞、又は請求項37-39のいずれか一つに記載される医薬品組成物、請求項40-41のいずれか一つに記載される組み合わせ医薬組成物、及び/又は請求項42に記載される製剤の使用。
- 悪性腫瘍又は良性増殖病変を予防、治療又は緩和する医薬品又は製剤の調製であることを特徴とする請求項45に記載される使用。
- 膀胱がん、前立腺がん、肝臓がん、または結腸直腸がんを予防、治療又は緩和する医薬品又は製剤の調製であることを特徴とする請求項45-46に記載される使用。
- 必要がある個体に、請求項1-33のいずれか一つに記載される低分子活性化RNA、又は請求項34-35のいずれか一つに記載される核酸分子、又は請求項36に記載される細胞、又は請求項37-39のいずれか一つに記載される医薬品組成物、請求項40-41のいずれか一つに記載される組み合わせ医薬組成物、及び/又は請求項42に記載される製剤を投与することを含むことを特徴とする悪性腫瘍又は良性増殖病変を予防、治療又は緩和する方法。
- 前記の悪性腫瘍は、膀胱がん、前立腺がん、肝臓がんと結腸直腸がんから選ばれることを特徴とする請求項48に記載される方法。
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