JP3600831B2 - トランスフォーミング成長因子−β(TGF‐β)の免疫抑制効果の治療用アンチセンス−オリゴヌクレオチド類 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)の免疫抑制効果の治療用アンチセンス−オリゴヌクレオチド類
本発明は、トランスフォーミング成長因子(腫瘍増殖因子)−β(TGF−β)をコードする遺伝子領域とハイブリダイズするアンチセンス−オリゴヌクレオチド類またはその有効な誘導体、ナンセンス−コントロール−ヌクレオチドとしてのオリゴヌクレオチド、TGF−βをコードする遺伝子領域とハイブリダイズする少なくとも一つのアンチセンス−オリゴヌクレオチドまたはその有効な誘導体を含有する医薬組成物、並びに腫瘍の治療用及び/またはTGF−βの免疫抑制効果の治療用の医薬組成物の製造のためのアンチセンス−オリゴヌクレオチド類の使用に関する。
【0002】
【従来の技術】
トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)は、例えば、ヒト神経膠腫(glioma)細胞により分泌される因子である。膠芽腫(glioblastoma)等のヒト神経膠腫は、現在満足な治療方法が存在しないヒト腫瘍である。TGF−βはそれぞれの腫瘍細胞の成長をオートクリン様式で支持する。この因子は、免疫抑制効果を示し、さもなければ神経膠腫細胞を破壊することができるであろうそのような細胞障害性T−リンパ球の増殖を減じる。
【0003】
免疫応答性の抑制は、悪性神経膠腫の患者についてよく報告されてきた。これらの患者は、皮膚アネルギー(anergy)、抑制された抗体生産、循環T−細胞の数の減少を含む種々の免疫学的欠乏を表わす〔ブルクスW.H.、ネトスキーM.G.、ハーワイズD.A.、ノーマンセルD.E.、初期の脳腫瘍患者の細胞伸介免疫、J.Exp.Med.、136:1931〜1947、1972及びローズマンT.、エリオットL.、ブルクスW.、神経膠腫によるT−細胞機能の調整、Immunol Today 12:370〜374、1991)。更に最近の研究では、これらの損傷は、正常なT−細胞活性化に必要とされる生理学的経路の機能不全及びT−細胞の一部の量的及び質的欠陥に起因する可能性があることを示す。
【0004】
第82回アメリカ癌研究協会総会、米国テキサス州ヒューストン、1991年5月15〜18日、の会報Proc AM ASSOC CANCER RES ANNU MEET 32(O)、1991、427には、因子−β−アンチセンス−オリゴヌクレオチド類が、ヒト黒色腫細胞を濃厚な血清下では阻害し、かつ無血清培養条件下では促進することが開示された。得られた結果は、培地中の血清の含有量に依存して、HTZ−19−細胞の成長調整において、細胞性TGF−β1に異なる役割があることを示す。加えて、これは外部から投与したTGF−β−アンチセンスの生物学的潜在力と欠点の可能性を示すかもしれない。
【0005】
J.Exp.Med.、174(4)、1991、925〜930、ハズフィールドJ.等「アンチセンストランスフォーミング成長因子β−1またはRbオリゴヌクレオチド類による初期のヒト造血機関の無活動からの開放」には、アンチセンストランスフォーミング成長因子β1またはRbオリゴヌクレオチド類による初期のヒト造血機関の無活動からの開放が開示されている。RbアンチセンスTGF−βは、Rb遺伝子生成物との相互作用を介して、初期のヒト造血機関の循環状態を消極的に調整する。
【0006】
Proceedings of the National Academy of Science of USA、Vo.88、1991年2月、ワシントンUSA、1516〜1520頁、ポッツJ.等「未発達心臓のアンチセンス−オリゴデオキシヌクレオチドのトランスフォーミング成長因子−β3’への上皮間葉のトランスフォーメーション」には、未発達心臓の内皮細胞の上皮間葉のトランスフォーミング成長因子−β3へのトランスフォーメーションは、修飾されたアンチセンス−オリゴデオキシヌクレオチドにより抑制されることが開示されている。このトランスフォーメーションは、心臓により生成するトランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)分子の活性に依存する。TGF−β1、−2、−3及び−4の非保存領域に発生させた修飾されたアンチセンス−オリゴデオキシヌクレオチド類は、この変化においてこれらのメンバーの可能な役割を試験するために製造された。その結果、TGF−β群(TGF−β3)のある特定のメンバーが上皮間葉トランスフォーメーションに不可欠であることが解明された。
【0007】
WO−A 92/17206には、治癒の間に傷痕組織の形成を抑制するために、医薬的に許容し得る担体と共に、最適の繊維的(fibrotic)成長因子のみに対して特異的な成長因子中和剤または剤類の有効活性抑制量を含有する、傷の治療用組成物が開示されている。前記組成物の製造方法及び組織に損傷を受けた宿主に前記組成物を投与する方法も開示されている。
【0008】
WO−A90/09180には、オートロガス(autologous)骨髄移植及び癌治療に有用な方法が開示されている。癌を有する患者の骨髄細胞は、骨髄提供者に逆に注入する前に悪性細胞の骨髄を空にするために、選ばれたアンチセンス−オリゴヌクレオチドで処理する。
【0009】
【非特許文献1】
ハズフィールドJら、”Release of Early Human Hematopoietic Progenitors from Quiescence by Antisense Transforming Growth Factor β1 or Rb Oligonucleotide”、 J.Exp.Med.174(4)1991、p925〜p930
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、免疫抑制と相関する癌細胞の治療方法を提供することである。本発明の他の目的は、免疫抑制に関係する腫瘍細胞の成長を抑制する効果のある薬剤を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、配列表中にSEQ ID NO.1〜56及び137として規定された以下の核酸配列を含むか、または配列表中SEQ ID NO.57〜136として規定された以下の核酸配列を含有する、但し、おのおのの核酸はDNA−またはRNA−型構造を有する、トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)をコードする遺伝子領域とハイブリダイズするアンチセンス−オリゴヌクレオチド類またはその有効な誘導体により、上記に述べた問題点を解決することができる。好ましくは、アンチセンス−オリゴヌクレオチド類は、成長因子−β1、β2及び/または−β3をコードする遺伝子領域とハイブリダイズする。このアンチセンス−オリゴヌクレオチドは、TGF−βをコードする遺伝子領域及び/またはTGF−βをコードする遺伝子領域およびコードしない遺伝子領域とハイブリダイズする。例えば、トランスフォーミング成長因子−βをコードする遺伝子領域とハイブリダイズするアンチセンス−オリゴヌクレオチドのヌクレオチド配列の幾つかは、トランスフォーミング成長因子をコードしない領域とハイブリダイズする一方、それぞれの配列のその他の部分がTGF−βをコードする遺伝子領域とハイブリダイズする。もちろん、アンチセンス−オリゴヌクレオチドが成長因子−βのみをコードする遺伝子領域とハイブリダイズすることも本発明の範囲内である。当業者には、TGF−βの生成が減少または抑制されるかぎり、前記アンチセンス−オリゴヌクレオチドの後続部分を有する断片は、本発明に従って機能することも理解される。
【0012】
本発明の好ましい具体化において、アンチセンス−オリゴヌクレオチドまたはその有効な誘導体はフォスフォチオエート−オリゴデオキシヌクレオチドである。
【0013】
本発明によれば、アンチセンス−オリゴヌクレオチド類は、3’−5’方向のヌクレオチド鎖の成長により亜リン酸チオエステル化学を用いる固相合成により得ることができ、その中で各ヌクレオチドは、固相に共有結合した最初のヌクレオチドと結合し、以下の工程を含む。
原料ヌクレオチドの5’DMT保護基を切断し、
鎖の増殖のための各ヌクレオチドを加え、
亜リン酸基を修飾した後に、未反応の5’−水酸基封鎖し、
固体支持体からオリゴヌクレオチドを切断し、
次いで合成生成物を得る。
【0014】
オリゴデオキシ−リボヌクレオチド類の化学構造を図1に示す。同様に、アンチセンス オリゴ−リボヌクレオチド類のそれぞれの構造を図2に示す。オリゴヌクレオチド鎖は、ヌクレオチド長鎖からの細部として理解されるべきものである。
【0015】
図1において、lit.Bは、デオキシリボーズにN9(A,G)、N1(D,T)を介して結合するアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)及びチミン(T)等の有機塩基を意味する。これらの塩基配列は、対象配列の遺伝子の逆相補物(mRNA−配列)である。用いた修飾;
1.全てのR1が
1.1 R1=O
1.2 R1=S
1.3 R1=F
1.4 R1=CH3
1.5 R1=OEt
で置換されるオリゴデオキシ−リボヌクレオチド類、
【0016】
2.R1が一つのオリゴヌクレオチド;
【0017】
【化1】
【0018】
上記式中、B=遺伝子配列に依存するデオキシ−リボヌクレオチドdA、dC、dGまたはdT、
p=核酸内リン酸
n=6〜20塩基の長さのオリゴデオキシ−リボヌクレオチドの範囲
2.1 R1a=S; R1b=O
2.2 R1a=CH3; R1b=O
2.3 R1a=S; R1b=CH3
2.4 R1a=CH3; R1b=S
の中の核酸内のリン酸において変わるオリゴデオキシ−リボヌクレオチド、
【0019】
3.R1が一つのオリゴヌクレオチド;
【0020】
【化2】
【0021】
上記式中、B=遺伝子配列に依存するデオキシ−リボヌクレオチドdA、dC、dGまたはdT、
p=核酸内リン酸
n=4〜12ジヌクレオチドの長さのオリゴデオキシ−リボヌクレオチドの範囲
3.1 R1a=S; R1b=O
3.2 R1a=CH3; R1b=O
3.3 R1a=S; R1b=CH3
の中の核酸内のリン酸において代わりになるオリゴデオキシ−リボヌクレオチド、
【0022】
4.R2において、共有結合して細胞の取り込みを促進する下記の化合物
4.1 コレステロール
4.2 ポリ(L)リジ
4.3 トランスフェリン
と結合した化合物1.1〜1.5;2.1〜2.4;3.1〜3.3のいずれか、
【0023】
5.R3において、共有結合して細胞の取り込みを促進する下記の化合物
5.1 コレステロール
5.2 ポリ(L)リジン
5.3 トランスフェリン
と結合した化合物1.1〜1.5;2.1〜2.4;3.1〜3.3のいずれかである。
【0024】
RNA−オリゴヌクレオチド類(図2)の場合は、リボーズにN9(A,G)またはN1(U,C)を介して結合した塩基(アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、ウラシル(U))である。この塩基配列は、対象配列の遺伝子の逆相補物(mRNA配列)である。オリゴヌクレオチド配列において用いた修飾は以下のとおり:
【0025】
6.全てのR1が
6.1 R1=O
6.2 R1=S
6.3 R1=F
6.4 R1=CH3
6.5 R1=OEt
で置換されたオリゴデオキシ−リボヌクレオチド類、
【0026】
7.R1が一つのオリゴヌクレオチド;
【0027】
【化3】
【0028】
上記式中、B=遺伝子配列に依存するリボヌクレオチドA、C、GまたはT、
p=核酸内リン酸
n=4〜20塩基の長さのオリゴ−リボヌクレオチドの範囲
7.1 R1a=S; R1b=O
7.2 R1a=CH3; R1b=O
7.3 R1a=S; R1b=CH3
7.4 R1a=CH3; R1b=S
の中の核酸内のリン酸において変わるオリゴ−リボヌクレオチド、
【0029】
8.R1が一つのオリゴヌクレオチド;
【0030】
【化4】
【0031】
上記式中、B=遺伝子配列に依存するリボヌクレオチドA、C、GまたはT、
p=核酸内リン酸
n=4〜12ジヌクレオチドの長さのオリゴ−リボヌクレオチドの範囲
8.1 R1a=S; R1b=O
8.2 R1a=CH3; R1b=O
8.3 R1a=S; R1b=CH3
の中の核酸内のリン酸において代わりになるオリゴ−リボヌクレオチド、
【0032】
9.R2において、共有結合して細胞の取り込みを促進する下記の化合物
9.1 コレステロール
9.2 ポリ(L)リジン
9.3 トランスフェリン
と結合した化合物6.1〜6.5;7.1〜7.4;8.1〜8.3のいずれか、
【0033】
10.R3において、共有結合して細胞の取り込みを促進する下記の化合物
10.1 コレステロール
10.2 ポリ(L)リジン
10.3 トランスフェリンと結合した化合物6.1〜6.5;7.1〜7.4;8.1〜8.3のいずれか、
【0034】
11.全てのR4が
11.1 R4=O
11.2 R4=F
11.3 R4=CH3
で置換される化合物6.1〜6.5;7.1〜7.4;8.1〜8.3;9.1〜9.3;10.〜10.3のいずれかである。
【0035】
アンチセンス−オリゴヌクレオチド類の修飾は、有利である。何故なら、これが自然に存在するヌクレオチド配列に有効な程、それらが応用された場合に、内因性の因子によって速く破壊されないからである。しかしながら、開示した配列を有する自然に存在するヌクレオチドもまた本発明に使用しうることが当業者には理解される。特に好ましい具体例において、上記修飾はフォスフォロチオエート修飾である。
【0036】
本発明のオリゴデオキシ−ヌクレオチドの合成を、以下の詳細な説明中に例として述べる。
オリゴデオキシ−ヌクレオチドは、亜リン酸チオエステル化学を用いる保護ヌクレオチドオの段階的な5’付加により合成した。ヌクレオチドAは5’−ジメトキシトリチル−デオキシアデノシン(N4−ベンゾイル)−N,N’−ジイソプロピル−2−シアノエチルフォスフォルアミダイト(0.1M)として導入され;Cは5’−ジメトキシトリチル−デオキシシチジン(N4−ベンゾイル)−N,N’−ジイソプロピル−2−シアノエチルフォスフォルアミダイトとして導入され;Gは5’−ジメトキシトリチル−デオキシグアノシン(N8−イソブチリル)−N,N’−ジイソプロピル−2−シアノエチルフォスフォルアミダイトとして導入され、かつTは5’−ジメトキシトリチル−デオキシチミジン−N,N’−ジイソプロピル−2−シアノエチルフォスフォルアミダイトである。これらのヌクレオチドは、好ましくは0.1Mの濃度のアセトニトリル溶液として用いられた。
【0037】
合成は、殆どの3’−ヌクレオチドが長鎖アルキルアミンリンカーを介して共有結合する(平均担持30μmol/g固体支持体)、直径ほぼ150μmに調節された細孔ガラス粒子(細孔直径50nm (500Å))上で行う。
【0038】
固体支持体は、円筒状の合成カラムに充填し、試薬類は十分流れることができるけれども、固体合成支持体は漏れないフィルターで、両末端をキャップした。
【0039】
試薬類は、不活性ガスの加圧を利用して合成カラムに供給し、回収した。ヌクレオチド類は、3’→5’方向に伸長するオリゴヌクレオチド鎖に付加した。おのおのヌクレオチドは以下の合成サイクルを一巡して結合した:
原料ヌクレオチドの5’DMT(ジメトキシトリチル)保護基をジクロロメタン中で3−クロロ酢酸を用いて開裂し、ついで無水アセトニトリルでカラムを洗浄した。そして同時に、配列に応じて、それらの保護誘導体の形態の塩基の一つをアセトニトリル中のテトラゾールに添加した。反応後、反応混合物を回収し、亜リン酸を、二硫化炭素/ピリジン/トリエチルアミン中、硫黄(S8)混合物で酸化した。酸化反応の後、混合物を回収し、カラムをアセトニトリルで洗浄した。未反応の5’−水酸基は1−メチルイミダゾール及び無水酢酸/ルチジン/テトラヒドロフランを同時に添加して封鎖した。その後、合成カラムはアセトニトリルで洗浄し、次サイクルを開始した。
【0040】
得られた合成生成物の処理及び精製操作は以下の通りである。
最後のヌクレオチドの付加後に、デオキシヌクレオチドをアンモニア溶液中でインキュベーションすることにより固体支持体から分離した。エキソキシクリック(exoxyclic)塩基の保護基は更にアンモニア中でインキュベーションすることにより除去した。そしてアンモニアを減圧留去した。依然として5’DMT保護基を有する全長合成生成物は、シリカC18固定相上で逆相高速液体クロマトグラフィーを用いて短い破損不純物から分離した。生成物のピーク溶離液を採取し、減圧下で乾燥し、5’DMT保護基を酢酸中でインキュベーションして開裂した。酢酸はその後減圧留去した。合成生成物は、脱イオン水に溶解し、ジエチルエーテルで3回抽出した。そして、生成物は減圧下で乾燥した。再度HPLC−AXクロマトグラフィーを実施し、生成物のピークの溶離液は、脱イオン水に対する二度目の透析と同様に過剰のトリス緩衝液に対して透析した。最終生成物は凍結乾燥し、乾燥貯蔵した。
【0041】
本発明のアンチセンス−オリゴヌクレオチド類は医薬組成物、すなわち医薬として用いることができる。この医薬は、トランスフォーミング成長因子−βの抑制、及びそれによる免疫抑制の減少および/または病気に起因するアンギオゲネシス(angiogenesis)の抑制により、TGF−βの発現が発病に関係する腫瘍の治療に用いることができる。アンチセンス−TGF−β−オリゴヌクレオチド類の有効投与量の投与により引き起こされた免疫抑制の減少は、医薬の投与前の状態に比較して細胞障害性のリンパ球の大幅な増殖を伴って起こることがある。その結果、これらのリンパ球は、腫瘍細胞の数を減じるその細胞障害性活動を開始する。
【0042】
本発明の医薬は、TGF−βの内生の発現過剰の治療、残余腫瘍(rest tumors)の治療、神経性維腫の治療、膠芽腫を含む悪性神経膠腫の治療、及び、食道癌及び胃癌の治療と同様に皮膚癌の治療と予防に有用である。
【0043】
オートロガス(autologous)培養した神経膠腫細胞を用いた剌激の際のヒトT−細胞の増殖と細胞障害性に対するTGF−β2−特異的アンチセンス−オリゴヌクレオチドの効果を研究した。TGF−β2−誘導フォスフォロチオエート誘導体S−ODN’sは、神経膠腫細胞内のTGF−βの蛋白発現を特異的に抑制するであろう。加えて、TGF−β2−特異的S−ODN’sは、T−細胞の増殖および細胞障害性に対するTGF−βの免疫抑制効果を、相当量、逆転(revers)する。
【0044】
ヒト脳腫瘍患者におけるT−細胞の応答は、明らかに減り、腫瘍侵入リンパ球は、個々の患者の腫瘍の進行に単に付帯的な影響を有するにすぎないことが明らかにされてきた〔パルマL.、ジ ロレンゾN.、ガイデットB.、初期の膠芽腫および慢性神経膠腫へのリンパ球侵入物、J.Neurosurg.、49:854〜861、1978、及びリドレイA.、カバナフJ.B.、神経膠腫へのリンパ球の浸入、可能な宿主耐性の証拠、Brain、4:117〜124、1971)。脳腫瘍から単離した腫瘍侵入リンパ球は機能上役に立たず、これらの免疫抑制効果は、生体外(in vitro)及び生体内(in vivo)において、TGF−β2が原因であった〔ボードマーS.、ストロマーK.、フレイK.、シープルCh.、デ トリボレットN.、ヘイドI.、フォンタナA.、膠芽腫における免疫抑制およびトランスフォーミング成長因子−β2、J.Immunol.、143:3222〜3229、1989;コールウェルW.T.、ドレダフィP.、アプッゾM.L.J、アンテルJ.P.、免疫機能の悪性神経膠腫調整:異なる溶解因子の相関的な寄与、J.Neuroimmunol.、33:89〜96、1991;カップナー M.C.、ハモウM.F.、サワムラY.、ボードナーS.、デ トリボレットN.、膠芽腫誘導トランスフォーミング成長因子β2によるリンパ球機能の抑制Neurosung.、71:211〜217、1989;マクスウェスM.、ガラノポーラスT.、ネビル−ゴールデンJ.、アントニアデスH.N.、免疫抑制及び免疫監視の損失に対する初期のヒト膠芽腫におけるトランスフォーミング成長因子β2の発現効果、J.Neurosung.、76:799〜804、1992;パーラディノM.A.、モーリスR.E.、フレッシャー ターネスH.、レビンソンA.D.、トランスフォーミング成長因子β、新種の免疫調節分子、Ann.N.Y.Acad.Sci.、59:181〜187、1990;ローズマンT.、エリオット L.、ブルックスW.、神経膠腫によるT−細胞機能の調整、Immunol Today、12:370〜374、1991〕。
【0045】
図3は、血清を含まない神経膠腫培養細胞溶解物(lysates)のIGF−βウェスタン・ブロット解析を示す。レーン2(HTZ−153)、3(HTZ−209)および4(HTZ−243)は、TGF−β2特異抗体で、それぞれの細胞溶解物のブロット部分を示す。レーン1は、50ng純粋TGF−β2を用いたTGF−βポジティブコントロールを表す。TGF−β2−アンチセンス処理細胞は、レーンAに示す。未処理のコントロール細胞は、レーンBに示す。細胞はアンチセンス−オリゴヌクレオチドで48時間(最終濃度1μM)処理した。
【0046】
図4は、神経膠腫細胞中のIGF−β1−mRNA発現を示す。それぞれのレーンは、32PでラベルしたTGF−β1オリゴヌクレオチドプローブにハイブリダイズした、腫瘍A(HTZ−153)、B(HTZ−209)およびC(HTZ−243)由来の、細胞質RNA20μMを含有した。RNAの等量を確認するために、ハイブリダイザーションに先立ち、ブロット点はメチレンブルーで着色した(レーンA’、B’、C’)。
【0047】
図5は、神経膠腫細胞中のTGF−β2−mRNA発現を示す。それぞれのレーンは、32PでラベルしたTGF−β2オリゴヌクレオチドプローブにハイブリダイズした、腫瘍A(HTZ−153)、B(HTZ−209)およびC(HTZ−243)由来の、細胞質RNA20μMを含有した。RNAの等量を確認するために、ハイブリダイザーションに先立ち、ブロット点はメチレンブルーで着色した(レーンA’、B’、C’)。
【0048】
図6は、TGF−β2−S−ODN処理後の神経膠腫細胞中のTGF−β2−mRNA発現を示す。未処理の神経膠腫細胞A(HTZ−153)、B(HTZ−209)およびC(HTZ−243)、または、血清含有培養条件下、1μM(最終濃度)のTGF−β2−特異的S−ODN’sで48時間処理した神経膠腫細胞A’、B’およびC’の細胞質RNAを分離し、ノーザン・ブロット解析を行ったものである。それぞれのレーンは、32PでラベルしたTGF−β2オリゴヌクレオチドプローブにハイブリダイズした、20μMの細胞質RNAを含有した。
【0049】
図7は、オートロガス(autologous)培養した神経膠腫細胞へのPBMC’sの細胞障害性に対するTGF−β2−特異的S−ODN’sおよびTGF−β中和抗体の効果(ターゲット/エフェクター 1:10)を示す。IL−1α及び11−2を用いたPBMC’sの培養6日後、細胞を集め、洗浄し、照射し(30Gy)、そして、ターゲット/エフェクター比1:10、1:5、1:1で、オートロガス神経膠腫細胞に添加したものである。神経膠腫ターゲットは、TGF−β−特異的S−ODN’sまたはTGF−β抗体で前処理した。細胞障害性は、修飾微小細胞毒性分析を用いて算定した。データは、3重反復検体を意味し、誤差棒はSEを表す。データの点数は、腫瘍ターゲットを培地のみで処理した個々のコントロールを反映する。細胞障害性の参照としてのS−ODN’s(1μM、5μM)またはTGF−β抗体(100μg/ml)。それによって、抗体またはS−ODN’s単独のターゲット細胞への影響を除外することができた。
【0050】
図8は、リンパ球、神経膠腫細胞およびオートロガス神経膠腫細胞と共に培養したリンパ球(MLTC)の増殖に対するTGF−β2−特異的およびナンセンスS−ODN’sの投与依存効果を示す。A:HTZ−153、B:HTZ−209、C:HTZ−243。PBMC’xは、IL−1αおよびIL−2で6日間前もって活性化し、さらにオートロガス照射(60Gy)と、TGF−β2−(No.6)及びナンセンスS−ODSN(No.5)処理神経膠腫細胞(MLTC)
を用いて更に6日間インキュベートした。同時に、神経膠腫細胞(腫瘍)および前もって活性化したPBMC’s(リンパ液)の一部は、TGF−β2−特異的(Ly:No.2、Tu:No.4)およびナンセンスS−ODN’s(Ly:No.1、Tu:No.3)で3時間、インキュベートして、推定上のS−ODN’sのエフェクター細胞またはターゲット細胞への単独の影響を評価した。リンパ球と神経膠腫細胞の増殖は3H Tdr取り込み検査を用いて評価した。データは3重反復検体法で示し、誤差棒はSEを表す。本発明は以下の制限されることのない例により更に説明される。
【0051】
【実施例】
(実施例1)腫瘍細胞(オートロガス・ターゲット細胞)の特定
3人の高度の悪性神経膠腫〔HTZ−153及びHTZ−209、膠芽腫、HTZ−243、悪性アストロシトマ(astrocytoma)、Gr.III−WHO〕患者の腫瘍細胞およびそれぞれのオートロガスリンパ球について調査した。標準腫瘍細胞種は、牛胎児血清20%(FCS、Seromed、ベルリン、ドイツ)、L−グルタミン1μM、MEMビタミン溶液及び非必須アミノ酸(GIBCO、Paisley、スコットランド、英国)(ボクダンU.、フレイシェルB.、ラプニアクH.T.R.、アリーオスマンF.、ヒト神経膠腫におけるT−細胞媒介細胞障害性、脳腫瘍の生物学、マルティナスニホフ出版、ボストン、70:501〜507、1986)を含有するDulbeccoの最小栄養培地中で決定した。他のターゲット細胞はK562(NK−感受性エリスロマイロイド(erythromyeloid)白血病細胞ライン、アメリカン・タイプカルチャー・コレクション、ロックビル、MD、USA)を含んだ。腫瘍細胞種は、GFAP、サイトケラチン、ニュウロフィラメント、デスミン、ビメンチン、NSE、HLA、DrO、W6/32(クラスI抗原)、β2−マイクロブロブリン、フィブロネクチン、ラミニンン、Ki 67(ダコパッツ、グラストラッブ、デンマーク)及びアンチ−TGF−β(R&DシステムスInc.、ミネアポリス、MN、USA)に対するモノまたはポリクロノール抗体を用い、ラブテック組織培養スライド(マイルス・ラボラトリ−Inc.、ナッパービル、IL、USA)において、PAP−法(ボーネJ.A.、ハンドブック・オブ・イミュノパーオキシダーゼ・ステイニング・メソッド、DAKO社、カルピンテリアCA、USA、1983)を用いる免疫細胞化学により特定した。TGF−β特異的免疫細胞化学は、最終濃度1μMのTGF−β2−特異的S−ODN’sおよび最終濃度1μMのナンセンスS−ODN’s処理コントロールを用いて神経膠腫培養スライドを48時間インキュベーシションした後に行った。
【0052】
(実施例2)リンパ球(エフェクター細胞)の特定
全神経膠腫患者からの抹消血液単核は、手術日にフィコル−ハイパク(Ficoll−Hypaque)(ファルマシア、Uppsala、スウェーデン)傾斜遠心分離を用いてヘパリン添加した静脈血から採取し、標準状態で液体窒素中に凍結保存した(ボクダンU.、フレイシェルB.、ラプニアクアクH.T.R.、アリ−オスマンF.、ヒト神経膠腫におけるT−細胞媒介細胞障害性、脳腫瘍の生物学、マルティナスニホフ出版、ボストン、70:501〜507、1986)。リンパ球はRPMI 1640(フロウ・ラボラトリーInc.、スコットランド、英国)中で、10%ヒト鬱血AB−血清(フロウ・ラボラトリーInc.、マクリーン、VA、USA)及びL−グルタミン2mMと共に培養した。天然のおよび活性化した(下記参照)抹消血液単核は、以下の抗原:CD3、CD4、CD8、CD16、CD25、HLA DR(ベクトン・ディキンソン、Mountain View、Ca USA)に対するモノクローナル抗体と、アルカリフォスファターゼおよびモノクローナルアンチ−アルカリフォスファターゼ複合体を用いる、免疫細胞化学により特定した(APAAP−法、Dakoratts GmbH、ハンブルグ、ドイツ)(コーデルJ.L.、ファリニB.、イーバーW.N.等、アルカリフォスファターゼとモノクローナルアンチ−アルカリフォスファターゼの免疫複合体(APAAP−錯体)を用いるモノクローナル抗体の免疫酵素標識、J.Histochem.Cytochem.、32:219〜229、1984)。
【0053】
(実施例3)LAK−細胞生成
神経膠腫患者からの抹消血液単核細胞の増殖及び細胞障害性の応答が抑制されるので、細胞(2×106cells/ml)は、底の浅い組織培養プレート(2×106cells/ml)(Costar、Cambridge、MA、USA)中で、インターロイキン−1α(R&DシステムズInc.ミネアポリス、MN、USA)およびインターロイキン−2(100U/ml)(BIOTEST、AG Frankfurt/M.ドイツ)を用いて生体外(in vitro)で6日間、前もって活性化した。
【0054】
(実施例4)増殖検定
混合リンパ球−腫瘍細胞培養(MLTC)15×103に、致死照射(60Gy、64Co−源)した腫瘍細胞を活性化剤として供給し、96ウェルの平底組織培養プレート(NUNC、コペンハーゲン、デンマーク)の中で、6日間25×103の前もって活性化した単核細胞(LAK−細胞、上記参照)と共に培養した。MLTC−実験において、前培養の間、同様の培地条件を用いた。アンチセンス実験において、TGF−β2−特異性フォスフォロチオエートオリゴデオキシヌクレオチド類(S−ODN’s)及びナンセンスオリゴデオキシヌクレオチド類(前記参照)をMLTC検定の12時間前に培地に添加した。抗−TGF−β中和抗体(R&DシステムスInc、ミネアポリス、MN、USA)をMLTCの2時間前に培地に添加した。
【0055】
(実施例5)細胞毒性検定
細胞毒性実験は修飾微小細胞毒性検定(ボクダンU.、フレイシェルB.、ラプニアクH.T.R.、アリーオスマンF.、ヒト神経膠腫におけるT−細胞媒介細胞障害性、脳腫瘍の生物学、マルティナスニホフ出版、ボストン、70:501〜507、1986) により行った。簡潔には、1.5×103ターゲット細胞を、96ウェル平底組織培養プレートに接種した。プレーティングから12時間後、TGF−β2−特異的S−ODN’sおよびナンセンスオリゴデオキシヌクレオチド(アンチセンスコントロール)を培地に添加した。抗−TGF−β中和抗体及び正常兎血清(抗体コントロール、R&DシステムスInc、ミネアポリス、MN、USA)をプレーティングから22時間後に培地に添加した。種々の比(ターゲット/エフェクターの比1:1、1:5、1:10)の前もって活性化したエフェクター細胞(LAK−細胞)を照射(30Gy)し、プレーティングから24時間後にそれぞれのターゲットに添加し、3日間、標準培養条件下(10%の鬱血AB−R血清及び2PμMMのL−グルタミンを含有る1640培地)にした。細胞毒性実験の間、細胞毒素は培地に添加しなかった。統計上のデータの評価値はこの時点で最適であることが判明したため、3日間のインキュベーション期間を選択した。ターゲット細胞の死滅はトリパン・ブルー染料(データは示さず)の混入により示された。LAK−細胞処理したターゲット中のターゲット細胞の増殖は、標準3H−チミジン取り込み検定(6−3H−チミジン、1μCi/ウェル、比活性27cl/mmol)により評価した。取り込まれた3H−チミジンを計量する液体シンチレーションは18時間の細胞培養の後に行った。比細胞毒性は:
〔cpm(コントロール)−cpm(プローブ)/cpm(コントロール)〕×100%
より算出した。
【0056】
(実施例6)ノーザンおよびウェスタンブロット解析
細胞質RNAは、1μM(最終濃度)のTGF−β2−特異的S−ODN’sで、48時間処理した神経膠腫細胞及び0.5%NP−40含有緩衝液中の未処理コントロールを溶解することにより調製した(サンブルックJ.、フリシュE.F.、マニアティスT.、モレキュラー・クローニング.ア・ラボラトリー・マニュアル、第2版、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス、1989)。ノーザンハイブリダイゼーシヨン用に、20μgの変性RNAアリコートを、1%のアガロース−ホルムアルデヒドゲル上で電気泳動により分離した。固定化したRNAの質および量は、移動の後、ハイボンド(Hybond)−Nメンブラン(Amersham/Buchler、Baunschweig、ドイツ)のメチレン−ブル−染色により確認した。ブロットは一昼夜、特異的TGF−β1またはTGF−β2合成オリゴヌクレオチド プローブ(40−マー、オンコゲン・サイエンス、シアトル、USA)ハイブリダイズし、5’をT4ポリヌクレオチドキナーゼ(ファルマシア、フライブルグ、ドイツ)を用いて(γ−32P)−ATPでラベルし、X−線フィルムに暴露した。
【0057】
ウェスタンブロット用に、TGF−β−特異的S−ODN’sでそれぞれ処理した未処理の神経膠腫細胞を10%Fむ培地で生育させ、洗浄し、更に、24時間前記無血清培地で培養した。細胞は、NP−40Wを含有する溶解バッファーを用いて溶解した。30μgの全細胞蛋白質は12%ポリアクリルアミド−SDSゲルの各レーンに充填した。分別した蛋白質は、次いでニトロセルロース メンブランに20分間、0.8mA//cm2で上記のように電気ブロットした(トウビンH.、スターヘリンT.、ゴードンJ.、蛋白質のPAGEからニトロセルロース膜への電気泳動転写、操作及び幾つかの応用、Pros.Natl.Acad.Sci.、USA、76:4350〜4354、1979。フィルターは、TGF−β2のポリクローナル抗体(R&DシステムスInc、ミネアポリス、MN、USA)でブローブした。50μgのTGF−βをコントロールとして用いた。
【0058】
(実施例7)フォスフォロチオエートで修飾したアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチド類(S−ODN’s)
TGF−β2−特異的アンチセンス オリゴデオキシヌクレオチド類(TGF−β2mRNAプライマー シークエンス オリゴヌクレオチド シークエンス:CAGCACACAGTAGTのアンチセンス方向)および特異的S−ODN’sと同様のGC−含量で無作為化したナンセンス シークエンス(ナンセンス オリゴヌクレオチド シークエンス:GTCCCTATACGAAC)は、アプライド バイオシステムズ モデル380 B DNAシンセサイザー〔シュリンゲンシューペンK.H.、ブリッシュW.、フォスフォロチオエート オリゴマーズ.腫瘍細胞中のオンコジーン発現の抑制剤および遺伝子機能解析手段:エリクソンR.、アイザントJ.(Eds.)アンチセンス核酸による遺伝子調節、ラヴァン・プレス・ニュー・ヨーク1992〕で合成した。S−ODN’sは33%アンモニアを用いて固体支持体より除去した。依然として5’トリエチル保護基を有するオリゴヌクレオチド類は、アクアポア(Aquapore)RP−300、C8−カラム(Brownlee)で逆相HPLCにより精製した。溶剤:A−0.1M TEAA pH7、B−アセトニトリル。勾配3〜35% B 30分以上直線的な。全長生成物に相当する、オリゴヌクレオチド類のトリチルを有するフラクションは、80%酢酸/ETOH中、20分間脱トリチル化し、ジエチルエーテルで2回抽出し、セファデックス(Sephadex)G25(ファルマシア)カラムで脱塩し、エタノールで沈殿させ(2×)、最後に0.Mトリス/HCL pH7.6で希釈した。S−ODN’sは、ポリアクリルアミド−ゲル−電気泳動により全長物質の85%以上であると判定された。
【0059】
(実施例8)腫瘍細胞のキャラクタリゼーション
全神経膠腫細胞培養物は、β−ミクログロブリン、フィブロネクチン及びKI−67と同様に、GFAP、TGF−β、ビメンチン及びHLA−クラスI抗原を発現し、デスミン、HLA−クラスII抗原(ポジティブ:HTZ−209)およびNSE(ポジティブ:HTZ−209、HTZ−243)については矛盾の多い(inconsistent)な発現がみられた。これら腫瘍細胞のグリアル(glial)起源を示す、サイトケラチン、ラミニン及び神経繊維については発現は見られなかった。
【0060】
腫瘍細胞溶解物のウェスタンブロット解析はHTZ−153、HTZ−209及びHTZ−243細胞がTGF−β2蛋白質を生成したことを示した(図3)。
全ての3つの腫瘍由来の細胞障害性RNA’sのノーザンブロット解析は、TGF−β1(2.3kB)およびTGF−β2(4.1kB)(図5及び5)についてのメッセージを示した。TGF−β2についてのメッセージは、全ての3つの腫瘍においてかなりよく表され(図4)、しかし、腫瘍HTZ−209は残りの腫瘍と比較してかすかなTGF−β2シグナルを示した(図5)。
【0061】
(実施例9)TGF−β2−特異的S−ODN’sでの神経膠腫細胞の処理によるTGF−β発現の調節
TGF−β2−特異的S−ODN’s処理のTGF−β2mRNA−および神経膠腫細胞内の蛋白質発現に対する効果はノーザン・ブロッティング、ウェスタン・ブロッティングおよび免疫細胞化学により解析した。TGF−β2−特異的S−ODN’s(48時間で最終濃度1μM)で処理した神経膠腫細胞のノーザン・ブロット解析は矛盾した結果を示した。即ち、HTZ−153はTGF−β2におけるメッセージの増加を示したが、腫瘍HTZ−209及びHTZ−243は、アンチセンス−オリゴデオキシヌクレオチド類処理の結果起こる検出可能なメッセージを示さなかった(図6)。ウェスタンブロット解析は、S−ODN処理後の全ての3つの腫瘍についてTGF−β2−特異的S−ODN’sシグナルの減少を示した(図3)。
【0062】
TGF−β2−特異的S−ODN’s(48時間で最終濃度1μM)で処理した神経膠腫培養物の免疫着色は、ナンセンスS−ODN処理及び未処理コントロールに比較して、TGF−β依存性の免疫反応性の減少を全て3つの腫瘍について示した。正常マウス血清及びヒトAB−血清を用いたコントロールはネガティブであった(スライドは示していない)。
【0063】
(実施例10)リンパ球のキャラクタリゼーション
以下の腫瘍依存性のリンパ球増殖及び神経膠腫細胞障害性の実験に用いたオウトロガス エフェクターリンパ球は通常のリンパ球識別抗原によりキャラクタライズした。キャラクタリゼーション実験のデータは表1に示し、細胞数は、天然の(0日)及び活性化した(6日)エフェクター細胞増殖及び細胞毒性実験に使用したリンパ球サブセットの表現型を反映する。CD3+細胞のパーセンテージは培養時間の間に85%に増加した。CD4+も同様である(80%まで)。CD8+(18%まで)細胞、CD25+(60%まで)細胞、CD16+細胞のフラクションは、培養の最初の6日の間に最高50%(HTZ−243)まで増加した。
【0064】
(実施例11)細胞毒性実験
腫瘍患者の生来のPBMC’sを、オートロガス ターゲットに低い細胞障害性活性を示すわれわれの研究において調査した(ターゲット/エフェクター比1:10で20%以下)。予備実験はオートロガス エフェクターPBMC’sの前活性化が、細胞を10U/ML IL−1α及び100U/ML IL−2で、6日間インキュベートした場合、最も効果的であることを示した。これらのLAK細胞は、全て更に細胞毒性/増殖実験に使用した。
ターゲット/エフェクター比が1/10のとき、LAK細胞はオートロガスターゲット システムにおいて25%までの細胞障害性活性を達成した(図7)。中性化したTGF−β抗体(最終濃度100μg/ml)との腫瘍細胞の前培養は、30〜50%(未処理コントロールより5〜30%増加)の細胞障害性という結果を示した。腫瘍細胞をTGF−β2特異的アンチセンスS−ODN’sと前培養した場合、細胞障害性は投与のしかたに依存して最高79%(S−ODN’s5μM、未処理コントロールより25〜60%増加)及び67%(S−ODN’s1μM、未処理オートロガス リンパ球より15〜45%増加)増加する。全ての3つのエフェクター細胞数は、K562細胞系に対する細胞毒性検定によって検出されたように、60%〜70%の範囲の、高いNK−活性を示した。
【0065】
(実施例12)増殖実験
TGF−β2−特異的S−ODN’sで処理したオウトロガス腫瘍細胞(MLTC)で刺激した際のリンパ球増殖は、腫瘍HTZ−153(図8a)および腫瘍HTZ−209(図8b)では増加したが、しかし、HTZ−243(図8c)細胞に影響は見られなかった。最終濃度(f.c.)1μMでのナンセンスS−ODN’sはリンパ球増殖を変化させなかった(図8)。TGF−β2−特異的S−ODN’sの効果が、0.1μMから1μMまで投与のしかたに依存して観察され、より高い濃度(5μM)は、PBMC’sおよび腫瘍細胞に対して非特異的障害性を示した(図8):S−ODNで処理したMLTC’s及び腫瘍細胞中のPBMC’sの増殖(図8):S−ODNで処理したMLTC’s中のPBMC’sの増殖は、オリゴヌクレオチド濃度1μM以上について永続的に低かった。高濃度の中性化したTGF−β抗体(100μg/ml)はリンパ球増殖を高めなかった。TGF−β2−特異的アンチセンスS−ODN’sは、培養したリンパ球数(境界効果)またはS−ODN’s濃度5μM(最終濃度)での最高75%を達成するオートロガスターゲット細胞(図8)に対しても抑制効果がなかった。大きくはない抑制効果が無作為化したコントロールナンセンスS−ODN’sに観察された(平均20%、最終濃度5μMで40%まで)。
【0066】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】オリゴデオキシ−リボヌクレオチド類の化学構造を示す図面である。
【図2】RNA−オリゴヌクレオチド類の化学構造を示す図面である。
【図3】血清を含まない神経膠腫培養細胞溶解物(lysates)のIGF−βウェスタン・ブロット解析を示す写真である。
【図4】神経膠腫細胞中のIGF−β1−mRNA発現を示す写真である。
【図5】神経膠腫細胞中のTGF−β2−mRNA発現を示す写真である。
【図6】TGF−β2−S−ODN処理後の神経膠腫細胞中のTGF−β2−mRNA発現を示す写真である。
【図7】オートロガス(autologous)培養した神経膠腫細胞へのPBMC’sの細胞障害性に対するTGF−β2−特異的S−ODN’sおよびTGF−β中和抗体の効果(ターゲット/エフェクター 1:10)を示すグラフである。
【図8】リンパ球、神経膠腫細胞およびオートロガス神経膠腫細胞と共に培養したリンパ球(MLTC)の増殖に対するTGF−β2−特異的およびナンセンスS−ODN’sの投与依存効果を示すグラフである。
図8a:腫瘍HTZ−153細胞の場合
図8b:腫瘍HTZ−209細胞の場合
図8c:腫瘍HTZ−243細胞の場合
Claims (11)
- 配列表中SEQ ID NO.57、70、71、72、76、79、83、85、104、105、113、119及び133に規定された核酸配列からなる、但し各々の核酸はDNA−またはRNA−型構造を有する、トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)をコードする遺伝子領域とハイブリダイズするアンチセンス−オリゴヌクレオチド類。
- 前記核酸がトランスフォーミング成長因子−β2をコードする遺伝子領域とハイブリダイズする請求項1に記載のアンチセンス−オリゴヌクレオチド類。
- 前記核酸がTGF−βをコードする遺伝子部分の複数の領域及び/またはTGF−βをコードするおよびコードしない遺伝子部分の複数の領域とハイブリダイズする請求項1または2に記載のアンチセンス−オリゴヌクレオチド類。
- アンチセンス−オリゴヌクレオチドがフォスフォロチオエート オリゴデオキシヌクレオチドである請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンチセンス−オリゴヌクレオチド類。
- ヌクレオチド鎖を3'−5'方向に成長させることによる亜リン酸トリエステル化学を用いる固相合成法、但し、前記合成法中、各ヌクレオチドが固相に共有結合している第1のヌクレオチドと結合し、前記合成法は
−原料ヌクレオチドの5'DMT保護基を切断し、
−鎖増殖用原料ヌクレオチドを添加し、
−亜リン酸基を修飾し、次いで未反応5'−水酸基を封鎖し、かつ
−固相支持体から切断し、
−次いで合成生成物を得る
の工程を含む、により得られる請求項1〜4のいずれか1項に記載のアンチセンス−オリゴヌクレオチド類。 - SEQ ID NO. 57、70、71、72、76、79、83、85、104、105、113、119及び133のオリゴヌクレオチド類がTGF−β2のアンチセンス−オリゴデオキシヌクレオチド類である請求項1〜5のいずれか一項に記載のアンチセンス−オリゴヌクレオチド類。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンチセンス−核酸を含有する組成物。
- TGF−βの発現が病原性及び/または病気に起因するアンギオゲネシス(angiogenesis)の抑制に関連する腫瘍の治療用の請求項7に記載の組成物。
- TGF−βの免疫抑制効果の治療用、細胞障害性のリンパ球の増殖の増大、TGF−βの内因性発現過多の治療用、神経線維腫の治療用、膠芽腫を含む悪性神経膠腫の治療用の請求項7に記載の組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンチセンス−TGF−β−オリゴヌクレオチド類を含有する、TGF−βを抑制し、かつ、それによる免疫抑制および/または病気に起因するアンギオゲネスの抑制の減少により、TGF−βの発現が病原性に関係する腫瘍を治療するための組成物。
- 免疫抑制の減少が、アンチセンス−TGF−β−オリゴヌクレオチド類の投与前の状態に比較して細胞障害性のリンパ球の増殖の増大を伴い、その結果、始まった細胞障害性の活動が腫瘍細胞の数を減らす請求項10に記載の組成物。
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