JP5468978B2 - Modified polynucleotides for use in RNA interference - Google Patents

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Description

(発明の分野)
本発明は修飾ポリヌクレオチドに関する。
(Field of Invention)
The present invention relates to modified polynucleotides.

(背景)
哺乳類細胞でのRNA誘導遺伝子サイレンシング(RNA−induced gene silencing)は、現在のところ、最低でも3通りの異なる制御レベルが関係していると考えられている。すなわち、(i)転写不活性化(siRNA誘導DNAおよびヒストン・メチル化)、(ii)小さな干渉RNA(siRNA)によって誘導されたmRNAの分解、ならびに(iii)mRNA誘導転写減衰である。siRNAによって発生するRNA干渉(RNAi)は、長時間にわたって効果があり、細胞分裂が多数繰り返されても効果を示すことができる。したがって、siRNA媒介方法を介して遺伝子機能にアクセスする能力は、過剰発現遺伝子に対する治療法を開発するのと同様に、遺伝子機能分析、薬物標的の確証(バリデーション)、および広範囲にわたるゲノム研究を促す刺激的かつ有益なツールを意味する。さらに、RNAiは治療的なツールとして幅広い可能性がある。
(background)
RNA-induced gene silencing in mammalian cells is currently thought to involve at least three different levels of regulation. (I) transcription inactivation (siRNA-induced DNA and histone methylation), (ii) degradation of mRNA induced by small interfering RNA (siRNA), and (iii) mRNA-induced transcription decay. RNA interference (RNAi) generated by siRNA is effective for a long time, and can be effective even if cell division is repeated many times. Thus, the ability to access gene function through siRNA-mediated methods, as well as developing therapeutics for overexpressed genes, stimulates gene function analysis, drug target validation, and extensive genome research Means a useful and useful tool. Furthermore, RNAi has a wide range of potential as a therapeutic tool.

RNA代謝に関する分野での比較的最近の発見によって、二本鎖RNA(dsRNA)の取り込みがRNAiを誘導し得ることが明らかになった。   Relatively recent discoveries in the field of RNA metabolism have revealed that uptake of double stranded RNA (dsRNA) can induce RNAi.

これらの状況下では、ダイサー(Dicer)と呼ばれるIII型RNアーゼは、長いdsRNAを処理してsiRNAにするもので、該siRNAはその後RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)と協力して配列特異的に標的転写産物の分解をもたらす。この現象は、多種多様な生物体で見られた。残念なことに、哺乳動物細胞では、長いdsRNAを用いたRNAiの誘導は、ある程度の成功が得られたに過ぎなかった。主に、このような無効性は、インターフェロン反応の誘導によるものであり、該反応は、標的化されたものとは対照的に、一般的なタンパク質合成の阻害をもたらす。   Under these circumstances, the type III RNase, called Dicer, processes long dsRNAs into siRNAs, which then cooperate with RNA-induced silencing complexes (RISCs) for sequence specific Results in degradation of the target transcript. This phenomenon was seen in a wide variety of organisms. Unfortunately, in mammalian cells, induction of RNAi with long dsRNAs has only achieved some success. Primarily, such ineffectiveness is due to the induction of an interferon response, which results in a general inhibition of protein synthesis as opposed to that targeted.

最近では、培養液中で哺乳動物細胞に合成siRNAを導入する場合、標的mRNAの配列特異的阻害を、インターフェロン反応の誘導を伴うことなく、実現することができる。これらの短い二本鎖は、モル濃度以下(sub−molar concentrations)で触媒的に作用して、95%を越える細胞内標的mRNAを切断する。siRNA活性のメカニズム、ならびにその用途のいくつかについては、Provost et al.,Ribonuclease Activity and RNA Binding of Recombinant Human Dicer,E.M.B.O.J.,2002 Nov.,1,21(21):5864−5874;Tabara et al.,The dsRNA Binding Protein RDE−4 Interacts with RDE−1,DCR−1 and a DexH−box Helicase to Direct RNAi in C.elegans,Cell.2002,June 28,109(7):861−71;Ketting et al.,Dicer Functions in RNA Interference and in Synthesis of Small RNA Involved in Developmental Timing in C.elegans;およびMartinez et al.,Single−Stranded Antisense siRNAs Guide Target RNA Cleavage in RNAi,Cell 2002,Sept.6,110(5):563に記載されている。   Recently, when a synthetic siRNA is introduced into a mammalian cell in a culture solution, sequence-specific inhibition of the target mRNA can be achieved without inducing an interferon reaction. These short duplexes act catalytically at sub-molar concentrations and cleave more than 95% of the intracellular target mRNA. For a mechanism of siRNA activity, as well as some of its uses, see Provost et al. , Ribonuclease Activity and RNA Binding of Recombinant Human Dicer, E .; M.M. B. O. J. et al. , 2002 Nov. , 1, 21 (21): 5864-5874; Tabara et al. , The dsRNA Binding Protein RDE-4 Interacts with RDE-1, DCR-1 and a DexH-box Helicase to Direct RNAi in C. elegans, Cell. 2002, June 28, 109 (7): 861-71; Ketting et al. , Dicer Functions in RNA Interference and in Synthesis of Small RNA Involved in Development Timing in C. elegans; and Martinez et al. , Single-Stranded Antisense siRNAs Guide Target RNA Cleavage in RNAi, Cell 2002, Sept. 6, 110 (5): 563.

siRNAを用いて作業をおこなう場合、解決しなければならない主要な問題が4つある。すなわち、(i)機能性、(ii)特異性、(iii)送達方法、および(iv)安定性である。機能性とは、特定のsiRNAが所望の標的をサイレンシングする能力のことをいう。機能性を改善するための方法は、例えば、例えば、米国特許出願第10/714,333号の主題である。特異性とは、特定のsiRNAが、所望の標的、しかもその標的のみをサイレンシングする能力のことをいう。したがって、特異性は、オフ・ターゲット効果(off−target effects)を最小限化することを意味する。送達方法は、ユーザが特定のsiRNAを細胞に導入する手段であり、例えばベクターまたはsiRNAそれ自体の修飾を用いることを含むものであってもよい。安定性とは、細胞内または細胞外環境に存在する酵素または他の有害な物質による分解を抑えるsiRNAの能力のことをいう。例えば、裸siRNA分子を血液、血清、または血清含有培地に導入する場合、裸siRNA分子は安定ではなく、ほとんどが素早く分解されて裸siRNA分子の効力が減少または除去される。   When working with siRNA, there are four main problems that must be solved. (I) functionality, (ii) specificity, (iii) delivery method, and (iv) stability. Functionality refers to the ability of a particular siRNA to silence a desired target. Methods for improving functionality are, for example, the subject of US patent application Ser. No. 10 / 714,333. Specificity refers to the ability of a particular siRNA to silence a desired target and only that target. Thus, specificity means minimizing off-target effects. The delivery method is a means by which a user introduces a particular siRNA into a cell, and may include, for example, using a modification of the vector or siRNA itself. Stability refers to the ability of siRNA to suppress degradation by enzymes or other harmful substances present in the intracellular or extracellular environment. For example, when naked siRNA molecules are introduced into blood, serum, or serum-containing media, the naked siRNA molecules are not stable and most are rapidly degraded to reduce or eliminate the potency of the naked siRNA molecule.

本発明は、特異性を増加または減少させること、および/または安定性を増加させることができるsiRNAに対する修飾をおこなうことで、第2および第4の問題(すなわち、特異性および安定性)を解決する。   The present invention solves the second and fourth problems (ie, specificity and stability) by making modifications to siRNA that can increase or decrease specificity and / or increase stability. To do.

(発明の要旨)
本発明は、RNA干渉を実施するための組成物および方法に関する。一般に、本明細書に記載されたsiRNA化学修飾は、それが結合した分子の2つの重大な性質、すなわち安定性と特異性とに影響を及ぼす。安定性に影響を及ぼすそのような修飾は、核酸を分解させる傾向があるヌクレアーゼまたは他の因子を含む血液、血清、血清含有培地、および他の生物物質への曝露を必要とする応用での使用にとって、特に有利である。特定の標的に向けられるsiRNAによって誘導されたオフ・ターゲット効果(off−target effects)の度合いを減少させる修飾は、研究および治療的な設定にとって特に有益である。実質的にRNAi適用を改善する修飾の多数の異なる組み合わせが開示されており、またこれらの組み合わせは最適サイレンシング試薬、形質移入制御、およびエクサエクオ(exaequo)試薬の設計に適用可能である。
(Summary of the Invention)
The present invention relates to compositions and methods for performing RNA interference. In general, the siRNA chemical modifications described herein affect two critical properties of the molecule to which it is attached: stability and specificity. Such modifications that affect stability are used in applications that require exposure to blood, serum, serum-containing media, and other biological materials that contain nucleases or other factors that tend to degrade nucleic acids. Is particularly advantageous. Modifications that reduce the degree of off-target effects induced by siRNA directed to a particular target are particularly beneficial for research and therapeutic settings. A number of different combinations of modifications that substantially improve RNAi application have been disclosed, and these combinations are applicable to the design of optimal silencing reagents, transfection controls, and exaequo reagents.

第1の実施形態によれば、本発明は、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むセンス鎖と、少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチド単位から構成されるポリヌクレオチドを含むアンチセンス鎖とを有するsiRNAを提供する。   According to a first embodiment, the present invention provides a sense strand comprising a polynucleotide composed of at least one orthoester modified nucleotide and an antisense comprising a polynucleotide composed of at least one 2 ′ modified nucleotide unit. An siRNA having a strand is provided.

第2の実施形態によれば、本発明は、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むセンス鎖と、少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチド単位から構成されるポリヌクレオチドを含むアンチセンス鎖と、コンジュゲートとを有するsiRNAを提供する。   According to a second embodiment, the present invention provides a sense strand comprising a polynucleotide composed of at least one orthoester modified nucleotide and an antisense comprising a polynucleotide composed of at least one 2 ′ modified nucleotide unit. An siRNA having a strand and a conjugate is provided.

第3の実施形態によれば、本発明は、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドを含むセンス鎖と、アンチセンス鎖と、コンジュゲートとを有するsiRNAを提供する。   According to a third embodiment, the present invention provides an siRNA having a sense strand comprising at least one orthoester modified nucleotide, an antisense strand, and a conjugate.

第4の実施形態によれば、本発明は、センス鎖と、アンチセンス鎖と、コンジュゲートとを有するsiRNAを提供し、センス鎖および/またはアンチセンス鎖が少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドを有する。   According to a fourth embodiment, the present invention provides an siRNA having a sense strand, an antisense strand, and a conjugate, wherein the sense strand and / or the antisense strand has at least one 2 ′ modified nucleotide. .

第5の実施形態によれば、本発明は、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドを含むセンス鎖と、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドを含むアンチセンス鎖と、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるコンジュゲートとを有し、ポリリボヌクレオチドが18個と30個との間のヌクレオチド塩基対を含むsiRNAを提供する。   According to a fifth embodiment, the present invention provides a sense strand comprising at least one orthoester modified nucleotide, a 2 ′ halogen modified nucleotide, a 2 ′ amine modified nucleotide, a 2′-O-alkyl modified nucleotide, and a 2 ′. An antisense strand comprising at least one 2′-modified nucleotide selected from the group consisting of alkyl-modified nucleotides, and amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof And a conjugate selected from the group consisting of: siRNA comprising between 18 and 30 nucleotide base pairs of polyribonucleotides.

第6の実施形態によれば、本発明は以下の構造の一つを含む。   According to a sixth embodiment, the present invention includes one of the following structures.

式中、BおよびBの各々は、窒素塩基、複素環、または炭素環式化合物であり、Xは、O、S、C、およびNからなる群から選択され、Wは、OH、リン酸塩、リン酸エステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステル、修飾ヌクレオチド間連結、コンジュゲート、ヌクレオチド、およびポリヌクレオチドからなる群から選択され、R1は、オルトエステルであり、R2は、2’−O−アルキル基、アルキル基、アミン、ハロゲンからなる群から選択され、ならびにYはヌクレオチドまたはポリヌクレオチドである。BとBとのあいだの破線は、窒素含有塩基間の水素結合による相互作用を示す。 Wherein each of B 1 and B 2 is a nitrogen base, heterocycle, or carbocyclic compound, X is selected from the group consisting of O, S, C, and N, and W is OH, phosphorus Selected from the group consisting of acid salts, phosphate esters, phosphate diesters, phosphate triesters, modified internucleotide linkages, conjugates, nucleotides, and polynucleotides, R1 is an orthoester and R2 is 2'- Selected from the group consisting of O-alkyl groups, alkyl groups, amines, halogens, and Y is a nucleotide or polynucleotide. The dashed line between B 1 and B 2 indicates the interaction by hydrogen bonding between the nitrogen-containing bases.

第7の実施形態によれば、本発明はRNA干渉を実施する方法を提供する。この方法は、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、このsiRNAはセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成され、センス鎖およびアンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドを含む。   According to a seventh embodiment, the present invention provides a method for performing RNA interference. The method includes exposing the siRNA to a target nucleic acid, the siRNA being composed of a sense strand and an antisense strand, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand comprises at least one orthoester modified nucleotide.

第8の実施形態によれば、本発明はRNA干渉を実施する別の方法を提供する。この方法は、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、このsiRNAはセンス鎖、アンチセンス鎖、およびコンジュゲートから構成される。この実施形態によれば、センス鎖またはアンチセンス鎖のいずれかが2’修飾ヌクレオチドから構成される。   According to an eighth embodiment, the present invention provides another method of performing RNA interference. The method includes exposing the siRNA to a target nucleic acid, the siRNA being composed of a sense strand, an antisense strand, and a conjugate. According to this embodiment, either the sense strand or the antisense strand is composed of 2 'modified nucleotides.

本発明の第1〜第8の実施形態の組成物は、ヌクレアーゼ分解に対して耐性を示すsiRNAを与えることができ、その一方で生物学的機能性を保つ。例えば、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドを持つsiRNA(例えば、センス鎖上のもの)と少なくとも1つの他の修飾(例えば、アンチセンス鎖上の適当な位置にあるもの)とを用いることで、RNA干渉用途での機能性を保ちながら安定性を高めることができる。さらに、RNA干渉用途で、コンジュゲートと共に、1種類以上の2’修飾を持つsiRNAおよび/または修飾ヌクレオチド間連結を用いることによっても、各々の鎖上にオルトエステル修飾が存在しない場合でも、機能性を保ちながら安定性を高めることができる。   The compositions of the first to eighth embodiments of the present invention can provide siRNAs that are resistant to nuclease degradation while retaining biological functionality. For example, using siRNA with at least one orthoester modified nucleotide (eg, on the sense strand) and at least one other modification (eg, at the appropriate position on the antisense strand) Stability can be increased while maintaining functionality in interference applications. Furthermore, in RNA interference applications, functionality can be achieved by using siRNA with one or more 2 ′ modifications and / or modified internucleotide linkages in conjunction with the conjugate, even in the absence of orthoester modifications on each strand. Stability can be increased while maintaining

第9の実施形態によれば、本発明はRNA干渉を実施する方法を提供するもので、該方法は、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、このsiRNAがセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成され、さらにセンス鎖が実質的に非機能的である。   According to a ninth embodiment, the present invention provides a method for performing RNA interference, the method comprising exposing an siRNA to a target nucleic acid, the siRNA comprising a sense strand and an antisense strand. And the sense strand is substantially non-functional.

第10の実施形態によれば、本発明はRNA干渉を実施する方法を提供するもので、該方法は、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、このsiRNAが、(a)コンジュゲートと、(b)少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾を含み、実質的に非機能的であるセンス鎖と、(c)少なくとも1つの2’−フッ素修飾を含むアンチセンス鎖とを含み、センス鎖とアンチセンス鎖とが18〜30塩基対の二本鎖を形成する。   According to a tenth embodiment, the present invention provides a method of performing RNA interference, the method comprising exposing the siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA comprises (a) a conjugate, ( b) a sense strand comprising at least one 2′-O-alkyl modification and being substantially non-functional; and (c) an antisense strand comprising at least one 2′-fluorine modification, The antisense strand forms a 18-30 base pair duplex.

第11の実施形態によれば、本発明は、
(a)(i)第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドであって、第1の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第2の5’末端センス・ヌクレオチドである、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドと、
(ii)少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドであって、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドまたは上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドとは異なるヌクレオチドである、少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドと、から構成されるセンス鎖と、
(b)(i)少なくとも1つの2’ハロゲン修飾ピリミジン・ヌクレオチド、ならびに
(ii)第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドであって、5’炭素位がリン酸化された第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成されるアンチセンス鎖と、
から構成され、
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、18と30との間の塩基対の二本鎖を形成することができる、siRNAを提供する。
According to the eleventh embodiment, the present invention provides:
(A) (i) a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide comprising a first 2'-O-alkyl sense modification A first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a nucleotide and a second 2'-O-alkyl sense modification;
(Ii) at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide that is different from the first 5 ′ terminal sense nucleotide or the second 5 ′ terminal sense nucleotide; A sense strand composed of at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide;
(B) (i) at least one 2 ′ halogen modified pyrimidine nucleotide, and (ii) a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, the first 5 ′ terminal phosphorylated at the 5 ′ carbon position. An antisense strand composed of antisense nucleotides;
Consisting of
Provided is an siRNA in which the sense strand and the antisense strand can form a duplex of 18 to 30 base pairs.

第11の実施形態の分子を、標的のサイレンシングに用いること、および/あるいは対照として用いることも可能である。これらの分子は、蛍光標識等の標識、および/または第3の2’−O−アルキル/センス修飾を含む第3の5’末端センス・ヌクレオチドを、さらに含むものであってもよい。   The molecules of the eleventh embodiment can also be used for target silencing and / or as a control. These molecules may further comprise a label, such as a fluorescent label, and / or a third 5 'terminal sense nucleotide comprising a third 2'-O-alkyl / sense modification.

第12の実施形態によれば、本発明は、
(a)(i)第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドであって、第1の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第2の5’末端センス・ヌクレオチドである、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドと、
(ii)少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドであって、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドまたは上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドとは異なるヌクレオチドである、少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドと、
から構成されるセンス鎖と、
(b)(i)第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドであって、第1の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾を含む第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾を含む第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドである、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと、
(ii)少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾アンチセンス・ヌクレオチドであって、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとは異なるヌクレオチドである、少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾アンチセンス・ヌクレオチドと、
から構成されるアンチセンス鎖と、
から構成され、
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、16と28との間の塩基対の二本鎖を形成することができる、siRNAを提供する。
According to a twelfth embodiment, the present invention
(A) (i) a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide comprising a first 2'-O-alkyl sense modification A first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a nucleotide and a second 2'-O-alkyl sense modification;
(Ii) at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide that is different from the first 5 ′ terminal sense nucleotide or the second 5 ′ terminal sense nucleotide; At least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide;
A sense strand composed of
(B) (i) a first 5 ′ terminal antisense nucleotide and a second 5 ′ terminal antisense nucleotide comprising the first 2′-O-alkyl antisense modification A first 5 ′ terminal antisense nucleotide and a second 5 which are a second 5 ′ terminal antisense nucleotide comprising a “terminal antisense nucleotide and a second 2′-O-alkyl antisense modification; 'Terminal antisense nucleotides;
(Ii) at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified antisense nucleotide that is different from the first 5 ′ terminal antisense nucleotide and the second 5 ′ terminal antisense nucleotide; At least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified antisense nucleotide,
An antisense strand composed of
Consisting of
Provided is an siRNA in which the sense strand and the antisense strand can form a duplex of 16 to 28 base pairs.

好ましくは、第12の実施形態の分子もまた、例えば蛍光色素であってもよい標識を含み、ならびに/または第3の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第3の5’末端センス・ヌクレオチドおよび/もしくは第3の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾を含む第3の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドを含む。第12の実施形態の分子は、例えば19〜25塩基対、または例えば19〜28塩基対の二本鎖を形成することができる。   Preferably, the molecule of the twelfth embodiment also includes a label, which may be, for example, a fluorescent dye, and / or a third 5 'terminal sense-sense comprising a third 2'-O-alkyl sense modification. A third 5 ′ terminal antisense nucleotide comprising a nucleotide and / or a third 2′-O-alkyl antisense modification is included. The molecule of the twelfth embodiment can form a duplex of, for example, 19-25 base pairs, or of 19-28 base pairs, for example.

第13の実施形態によれば、本発明は、
(a)第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成されるアンチセンス鎖であって、この第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは、この第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されてる、アンチセンス鎖と、
(b)第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成されるセンス鎖であって、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、また上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有する、センス鎖と、
を含む、siRNAを提供する。
According to a thirteenth embodiment, the present invention provides:
(A) an antisense strand composed of a first 5 'terminal antisense nucleotide, wherein the first 5' terminal antisense nucleotide is 5 of the first 5 'terminal antisense nucleotide; 'Antisense strand phosphorylated at the carbon position,
(B) a sense strand composed of a first 5 ′ terminal sense nucleotide and a second 5 ′ terminal sense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal sense nucleotide is a first 2 ′ carbon sense; A sense strand having a modification and wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide has a second 2 ′ carbon sense modification;
An siRNA is provided comprising:

好ましくは、上記2’−修飾が’2’−O−アルキル修飾である。この実施形態によれば、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、少なくとも実質的に相補的である18〜30塩基対を、好ましくは含む。   Preferably, the 2'-modification is a '2'-O-alkyl modification. According to this embodiment, the sense strand and the antisense strand preferably comprise 18-30 base pairs that are at least substantially complementary.

第14の実施形態によれば、本発明は、ヘアピンsiRNAを形成することができる単分子のsiRNAに関する。この単分子siRNAは、
(a)アンチセンス領域であって、該アンチセンス領域が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成されており、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化される、アンチセンス領域と、
(b)センス領域であって、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有する、センス領域と、
(c)上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置したループ領域と、
を含む。
According to a fourteenth embodiment, the present invention relates to a unimolecular siRNA capable of forming a hairpin siRNA. This single molecule siRNA
(A) an antisense region, the antisense region being composed of a first 5′-end antisense nucleotide, wherein the first 5′-end antisense nucleotide is the first 5′-end antisense nucleotide; An antisense region that is phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the sense nucleotide;
(B) a sense region comprising a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide is a first 2' carbon sense modification A sense region wherein the second 5 'terminal sense nucleotide has a second 2' carbon sense modification;
(C) a loop region located between the sense region and the antisense region;
including.

この第14の実施形態によれば、センス領域およびアンチセンス領域が少なくとも実質的に相補的であり、安定な二本鎖を形成することが可能である。第13の実施形態と同様に、この第14の実施形態によれば、上記センス領域および上記アンチセンス領域が、好ましくは18〜30塩基対を含む二本鎖を形成する。好ましくは、上記ループ領域がアンチセンス領域の下流である。   According to the fourteenth embodiment, the sense region and the antisense region are at least substantially complementary, and a stable duplex can be formed. Similar to the thirteenth embodiment, according to the fourteenth embodiment, the sense region and the antisense region preferably form a duplex comprising 18-30 base pairs. Preferably, the loop region is downstream of the antisense region.

第15の実施形態によれば、本発明はオフ・ターゲット効果を最小化させるための方法に関し、この方法は、標的核酸に対して、または標的核酸を発現している、もしくは発現することができる細胞に対して、siRNAをさらすことを含むもので、上記siRNAがアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、
(a)上記センス鎖が、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有し、ならびに
(b)上記アンチセンス鎖が、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成されており、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されている。
According to a fifteenth embodiment, the invention relates to a method for minimizing off-target effects, which method is expressing or capable of expressing a target nucleic acid. Including exposing the cell to siRNA, wherein the siRNA comprises an antisense strand and a sense strand;
(A) the sense strand is composed of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide undergoes a first 2' carbon sense modification; The second 5 ′ terminal sense nucleotide has a second 2 ′ carbon sense modification, and (b) the antisense strand is composed of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide. The first 5 ′ terminal antisense nucleotide is phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide.

第16の実施形態によれば、オフ・ターゲット効果を最小化させるための方法に関し、この方法は、標的核酸に対して、または標的核酸を発現している、もしくは発現することができる細胞に対して、ヘアピンを形成することができる修飾された単分子のsiRNAをさらすことを含み、上記単分子siRNAが、アンチセンス領域とセンス領域とから構成され、
(a)上記センス鎖が、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有し、
(b)上記アンチセンス鎖が、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成されており、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されおり、さらに、
(c)上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置したループ領域を含む。
According to a sixteenth embodiment, the present invention relates to a method for minimizing off-target effects, which method is directed against a target nucleic acid or against a cell expressing or capable of expressing the target nucleic acid. Exposing a modified unimolecular siRNA capable of forming a hairpin, the unimolecular siRNA comprising an antisense region and a sense region;
(A) the sense strand is composed of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide undergoes a first 2' carbon sense modification; The second 5 'terminal sense nucleotide has a second 2' carbon sense modification;
(B) the antisense strand is composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, and the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is 5 ′ of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide; It is phosphorylated at the carbon position, and
(C) including a loop region located between the sense region and the antisense region.

好ましくは、上記ループ領域がアンチセンス領域の下流に位置している。   Preferably, the loop region is located downstream of the antisense region.

第17の実施形態によれば、本発明はsiRNAに関するもので、該siRNAは、
(a)アンチセンス鎖であって、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’炭素アンチセンス修飾を有し、また上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第2の2’炭素アンチセンス修飾を有し、さらに上記第1の5’末端のアンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位で上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがリン酸化されている、アンチセンス鎖と、
(b)センス鎖であって、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有する、センス鎖と、
を含む。
According to a seventeenth embodiment, the invention relates to siRNA, wherein the siRNA is
(A) an antisense strand comprising a first 5 ′ terminal antisense nucleotide and a second 5 ′ terminal antisense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is a first The second 5 ′ terminal antisense nucleotide has a second 2 ′ carbon antisense modification, and the first 5 ′ terminal antisense nucleotide has An antisense strand in which the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is phosphorylated at the 5 ′ carbon position;
(B) a sense strand comprising a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide is a first 2' carbon sense modification A sense strand, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide has a second 2 ′ carbon sense modification;
including.

好ましくは、上記2’炭素修飾が2’−O−アルキル修飾である。この第17の実施形態によれば、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、好ましくは、少なくとも実質的に相補的である18〜30塩基対を含む。   Preferably, the 2 'carbon modification is a 2'-O-alkyl modification. According to this seventeenth embodiment, the sense strand and the antisense strand preferably comprise 18-30 base pairs that are at least substantially complementary.

第18の実施形態によれば、本発明はヘアピンsiRNAを形成することができる単分子siRNAに関するもので、該単分子siRNAは、
(a)アンチセンス領域であって、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、
第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’炭素アンチセンス修飾を含み、第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第2の2’炭素アンチセンス修飾を含み、さらに上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位で上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがリン酸化化されている、アンチセンス領域と、
(b)センス領域であって、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を含む、センス領域と、
(c)上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置するループ領域と、
を含む。
According to an eighteenth embodiment, the present invention relates to a unimolecular siRNA capable of forming a hairpin siRNA, the unimolecular siRNA comprising:
(A) an antisense region comprising a first 5 'terminal antisense nucleotide and a second 5' terminal antisense nucleotide;
The first 5 'terminal antisense nucleotide comprises a first 2' carbon antisense modification, the second 5 'terminal antisense nucleotide comprises a second 2' carbon antisense modification, and the first An antisense region wherein said first 5 'terminal antisense nucleotide is phosphorylated at the 5' carbon position of said 5 'terminal antisense nucleotide;
(B) a sense region comprising a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide is a first 2' carbon sense A sense region comprising a modification, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification;
(C) a loop region located between the sense region and the antisense region;
including.

この第18の実施形態によれば、上記センス領域および上記アンチセンス領域が実質的に相補的であり、安定な二本鎖を形成することが可能である。第14の実施形態に類似して、この第18の実施形態によれば、上記センス領域および上記アンチセンス領域は、好ましくは、少なくとも実質的に相補的である18〜30塩基対を含む二本鎖を形成する。好ましくは、上記ループ領域がアンチセンス領域の下流に位置している。   According to the eighteenth embodiment, the sense region and the antisense region are substantially complementary and can form a stable double strand. Similar to the fourteenth embodiment, according to this eighteenth embodiment, the sense region and the antisense region are preferably two comprising 18-30 base pairs that are at least substantially complementary. Form a chain. Preferably, the loop region is located downstream of the antisense region.

第19の実施形態によれば、本発明は、オフ・ターゲット効果を最小化させるための方法に関し、この方法は、標的核酸に対して、または該標的核酸を発現している、もしくは発現することができる細胞に対して、siRNAをさらすことを含み、該siRNAがアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、
(a)上記センス鎖が、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有し、
(b)上記アンチセンス鎖が、第1の2’炭素アンチセンス修飾を有する第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の2’炭素アンチセンス修飾を有する第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位で第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがリン酸化されている。
According to a nineteenth embodiment, the present invention relates to a method for minimizing off-target effects, which method is expressing or expressing the target nucleic acid. Exposing the siRNA to a cell capable of: wherein the siRNA comprises an antisense strand and a sense strand;
(A) the sense strand is composed of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide undergoes a first 2' carbon sense modification; The second 5 'terminal sense nucleotide has a second 2' carbon sense modification;
(B) a first 5 ′ terminal antisense nucleotide having a first 2 ′ carbon antisense modification and a second 5 ′ terminal antisense having a second 2 ′ carbon antisense modification; A nucleotide, and the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide.

第20の実施形態によれば、本発明はオフ・ターゲット効果を最小化させるための方法に関し、この方法は標的核酸に対して、または該標的核酸を発現している、もしくは発現することができる細胞に対して、ヘアピンsiRNAを形成することができる単分子のsiRNAをさらすことを含み、上記単分子siRNAが、アンチセンス領域およびセンス領域を含み、
(a)上記センス領域が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、また上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有し、
(b)上記アンチセンス領域が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’炭素アンチセンス修飾を有し、また上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第2の2’炭素アンチセンス修飾を有し、さらに上記第1の5’アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位で、上記第1の5’アンチセンス・ヌクレオチドがリン酸化されており、
(c)ループ領域が上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置している。
According to a twentieth embodiment, the present invention relates to a method for minimizing off-target effects, which method is expressing or capable of expressing the target nucleic acid. Exposing the cell to a unimolecular siRNA capable of forming a hairpin siRNA, wherein the unimolecular siRNA comprises an antisense region and a sense region;
(A) the sense region is composed of a first 5 ′ terminal sense nucleotide and a second 5 ′ terminal sense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal sense nucleotide has a first 2 ′ carbon sense modification; And the second 5 ′ terminal sense nucleotide has a second 2 ′ carbon sense modification,
(B) the antisense region is composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide and a second 5 ′ terminal antisense nucleotide, and the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is a first 2 ′ Having a carbon antisense modification, and wherein the second 5 ′ terminal antisense nucleotide has a second 2 ′ carbon antisense modification, and further comprises a 5 ′ carbon position of the first 5 ′ antisense nucleotide. And the first 5 ′ antisense nucleotide is phosphorylated,
(C) A loop region is located between the sense region and the antisense region.

好ましくは、上記ループ領域が上記アンチセンス領域の下流にある。   Preferably, the loop region is downstream of the antisense region.

本発明は、siRNA適用のための制御、トラッキング剤、およびエクサエクオ(exaequo)剤も提供する。これらの薬剤は、リン酸化5’末端アンチセンス・ヌクレオチドを含まないという点を除いて、第17および第18の実施形態の分子を含む。したがって、これらの薬剤は、(i)各々が2’炭素アンチセンス修飾、好ましくは2‘−O−アルキル修飾、より好ましくは2’−O−メチル修飾を含む第1および第2(または第1、第2、および第3)の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと、(ii)各々が2’炭素センス修飾、好ましくは2’−O−アルキル修飾、より好ましくは2’−O−メチル修飾を含む第1および第2(または第1、第2、および第3)の5’末端センス・ヌクレオチドとを含む。いくつかの実施形態では、例えば蛍光標識であり、また第1の5’末端センス・ヌクレオチド上に位置している標識以外の他のヌクレオチドが、いずれも修飾を受けていない。また、2’−O−アルキル基による1つ以上のセンス・ピリミジンの修飾、および/または2’−ハロゲン基による1つ以上のアンチセンス・ピリミジンの修飾の修飾、あるいは/またはセンスおよび/もしくはアンチセンス鎖の5’末端ヌクレオチドの5’炭素上にあるブロック基があってもよい。   The present invention also provides control, tracking agents, and exaequo agents for siRNA applications. These agents comprise the molecules of the seventeenth and eighteenth embodiments, except that they do not contain phosphorylated 5 'terminal antisense nucleotides. Accordingly, these agents comprise (i) first and second (or first) each comprising a 2 ′ carbon antisense modification, preferably a 2′-O-alkyl modification, more preferably a 2′-O-methyl modification. , 2nd and 3rd) 5 'terminal antisense nucleotides, and (ii) each with a 2' carbon sense modification, preferably a 2'-O-alkyl modification, more preferably a 2'-O-methyl modification Including first and second (or first, second, and third) 5 ′ terminal sense nucleotides. In some embodiments, none of the other nucleotides are modified, for example a fluorescent label and other than the label located on the first 5 'terminal sense nucleotide. Also, modification of one or more sense pyrimidines with 2'-O-alkyl groups and / or modification of one or more sense pyrimidines with 2'-halogen groups, and / or sense and / or anti There may be a blocking group on the 5 ′ carbon of the 5 ′ terminal nucleotide of the sense strand.

本発明はまた、以下の項目を提供する。
(項目1)
RNA干渉を実施する方法であって、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、上記siRNAはセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成され、さらに上記センス鎖は実質的に非機能的である、RNA干渉実施方法。
(項目2)
上記センス鎖が少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾を含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
上記センス鎖が少なくとも1つのシトシン含有ヌクレオチド塩基またはウラシル含有ヌクレオチド塩基を含み、上記少なくとも1つのシトシン含有ヌクレオチド塩基またはウラシル含有ヌクレオチド塩基が2’−O−メチル修飾を有する、項目2に記載の方法。
(項目4)
上記2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル修飾である、項目2に記載の方法。
(項目5)
上記少なくとも1つの2’−O−メチル修飾が、第1、第2、第18、および/または第19のヌクレオチド塩基上にある、項目4に記載の方法。
(項目6)
上記センス鎖が、さらに5’コンジュゲートを含む、項目1に記載の方法。
(項目7)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目6に記載の方法。
(項目8)
上記センス鎖が3’末端にキャップを有する、項目1に記載の方法。
(項目9)
上記キャップが、逆位のデオキシチミジンまたは2つの連続した2’−O−メチル修飾ヌクレオチドである、項目8に記載の方法。
(項目10)
上記アンチセンス鎖が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
上記少なくとも1つの修飾ヌクレオチドが2’−ハロゲン修飾ヌクレオチドである、項目10に記載の方法。
(項目12)
上記2’−ハロゲン修飾ヌクレオチドが2’−フッ素修飾ヌクレオチドである、項目11に記載の方法。
(項目13)
上記センス鎖が1つ以上のシトシン含有ヌクレオチド塩基および/またはウラシル含有ヌクレオチド塩基を含み、上記1つ以上のシトシン含有ヌクレオチド塩基および/またはウラシル含有ヌクレオチド塩基の各々が、2’−フッ素修飾されている、項目1に記載の方法。
(項目14)
RNA干渉を実施する方法であって、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、上記siRNAは、
(a)コンジュゲートと、
(b)少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾を含み、実質的に非機能的であるセンス鎖と、
(c)少なくとも1つの2’−フッ素修飾を含むアンチセンス鎖と、
を含み、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が18〜30塩基対の二重鎖を形成する、RNA干渉実施方法。
(項目15)
上記少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾が、第1、第2、第18、および/または第19のヌクレオチド塩基上にある、項目14に記載の方法。
(項目16)
上記コンジュゲートが5’コンジュゲートである、項目14に記載の方法。
(項目17)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目14に記載の方法。
(項目18)
上記センス鎖が、さらに3’末端にキャップを有する、項目14に記載の方法。
(項目19)
上記キャップが、逆位のデオキシチミジンまたは2つの連続した2’−O−メチル修飾ヌクレオチドである、項目18に記載の方法。
(項目20)
RNA干渉を実施する方法であって、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、上記siRNAはセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成され、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドを含む、RNA干渉実施方法。
(項目21)
上記少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドが、上記センス鎖上に位置している、項目20に記載の方法。
(項目22)
上記アンチセンス鎖が、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つのヌクレオチドを含む、項目21に記載の方法。
(項目23)
上記アンチセンス鎖が、少なくとも1つの2’ハロゲン修飾ヌクレオチドを含み、上記ハロゲンがフッ素である、項目22に記載の方法。
(項目24)
上記siRNAが、さらにコンジュゲートを含む、項目21に記載の方法。
(項目25)
上記コンジュゲートが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭化水素、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目24に記載の方法。
(項目26)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目24に記載の方法。
(項目27)
上記コンジュゲートがポリエチレングリコールである、項目24に記載の方法。
(項目28)
上記siRNAが18〜30ヌクレオチド塩基対を含む、項目20に記載の方法。
(項目29)
上記siRNAが19ヌクレオチド塩基対を含む、請求鋼28に記載の方法。
(項目30)
上記siRNAが、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なく1つ上に、少なくとも1つのヌクレオチド・ユニットのオーバーハングを有する、項目20に記載の方法。
(項目31)
siRNAの少なくとも1本の鎖が、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含む、項目20に記載の方法。
(項目32)
上記修飾ヌクレオチド間連結が、ホスホロチオエート結合とホスホロジチオエート結合とからなる群から選択される、項目31に記載の方法。
(項目33)
上記siRNAの少なくとも一方の鎖が、ポリリボヌクレオチドである、項目20に記載の方法。
(項目34)
RNA干渉を実施する方法であって、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、上記siRNAが、
(a)センス鎖と、
(b)アンチセンス鎖と、
(c)コンジュゲートと、
から構成され、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、
2’修飾ヌクレオチドを含む、RNA干渉実施方法。
(項目35)
siRNAであって、
(a)少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むセンス鎖と、
(b)少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むアンチセンス鎖と、
を含む、siRNA。
(項目36)
上記アンチセンス鎖が、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つのヌクレオチドを含む、項目35に記載のsiRNA。
(項目37)
上記2’修飾ヌクレオチドが2’ハロゲン修飾ヌクレオチドであり、上記ハロゲンがフッ素である、項目36に記載のsiRNA。
(項目38)
さらにコンジュゲートを含む、項目35に記載のsiRNA。
(項目39)
上記コンジュゲートが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目38に記載のsiRNA。
(項目40)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目38に記載のsiRNA。
(項目41)
上記コンジュゲートがポリエチレングリコールである、項目38に記載のsiRNA。
(項目42)
上記siRNAが18〜30ヌクレオチド塩基対から構成される、項目35に記載のsiRNA。
(項目43)
上記siRNAが19ヌクレオチド塩基対から構成される、項目42に記載のsiRNA。
(項目44)
さらに、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つの上に、少なくとも1つのヌクレオチド・ユニットのオーバーハングを有する、項目35に記載のsiRNA。
(項目45)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含む、項目35に記載のsiRNA。
(項目46)
上記修飾ヌクレオチド間連結が、ホスホロチオエート結合とホスホロジチオエート結合とからなる群から選択される、項目45に記載のsiRNA。
(項目47)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、ポリリボヌクレオチドである、項目35に記載のsiRNA。
(項目48)
siRNAであって、
(a)少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むセンス鎖と、
(b)少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むアンチセンス鎖と、
(c)コンジュゲートと、
を含む、siRNA。
(項目49)
上記コンジュゲートが上記センス鎖上に位置している、項目48に記載のsiRNA。
(項目50)
上記コンジュゲートが上記アンチセンス鎖上に位置している、項目48に記載のsiRNA。
(項目51)
上記アンチセンス鎖が、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つのヌクレオチドを含む、項目48に記載のsiRNA。
(項目52)
上記センス鎖が2’ハロゲン修飾ヌクレオチドから構成され、上記ハロゲンがフッ素である、項目51に記載のsiRNA。
(項目53)
上記コンジュゲートが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目48に記載のsiRNA。
(項目54)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目48に記載のsiRNA。
(項目55)
上記コンジュゲートがポリエチレングリコールである、項目48に記載のsiRNA。
(項目56)
上記siRNAが18〜30ヌクレオチド塩基対から構成される、項目48に記載のsiRNA。
(項目57)
上記siRNAが19ヌクレオチド塩基対から構成される、項目56に記載のsiRNA。
(項目58)
さらに、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つ上に、少なくとも1つのヌクレオチド・ユニットのオーバーハングを有する、項目48に記載のsiRNA。
(項目59)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含む、項目48に記載のsiRNA。
(項目60)
上記修飾ヌクレオチド間連結が、ホスホロチオエート結合とホスホロジチオエート結合とからなる群から選択される、項目59に記載のsiRNA。
(項目61)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、ポリリボヌクレオチドである、項目48に記載のsiRNA。
(項目62)
siRNAであって、
(a)少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるセンス鎖と、
(b)アンチセンス鎖と、
(c)コンジュゲートと、
を含む、siRNA。
(項目63)
上記コンジュゲートが上記センス鎖上に位置している、項目62に記載のsiRNA。
(項目64)
上記 が上記アンチセンス鎖上に位置している、項目62に記載のsiRNA。
(項目65)
上記アンチセンス鎖が、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つのヌクレオチドを含む、項目62に記載のsiRNA。
(項目66)
上記アンチセンス鎖が、2’ハロゲン修飾ヌクレオチドから構成され、上記ハロゲンがフッ素である、項目65に記載のsiRNA。
(項目67)
上記コンジュゲートが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目62に記載のsiRNA。
(項目68)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目62に記載のsiRNA。
(項目69)
上記コンジュゲートがポリエチレングリコールである、項目62に記載のsiRNA。
(項目70)
上記siRNAが18〜30ヌクレオチド塩基対から構成される、項目62に記載のsiRNA。
(項目71)
上記siRNAが19ヌクレオチド塩基対から構成される、項目70に記載のsiRNA。
(項目72)
さらに、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なく1つ上に、少なくとも1つのヌクレオチド・ユニットのオーバーハングを有する、項目62に記載のsiRNA。
(項目73)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含む、項目62に記載のsiRNA。
(項目74)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、ポリリボヌクレオチドである、項目62に記載のsiRNA。
(項目75)
siRNAであって、
(a)センス鎖と、
(b)アンチセンス鎖と、
(c)コンジュゲートと、
を含み、上記センス鎖および/またはアンチセンス鎖が少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドを含む、siRNA。
(項目76)
上記2’修飾ヌクレオチドが、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される、項目75に記載のsiRNA。
(項目77)
上記2’修飾ヌクレオチドが2’ハロゲン修飾ヌクレオチドであり、上記ハロゲンがフッ素である、項目76に記載のsiRNA。
(項目78)
上記コンジュゲートが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目75に記載のsiRNA。
(項目79)
上記コンジュゲートがコレステロールである、項目75に記載のsiRNA。
(項目80)
上記コンジュゲートがポリエチレングリコールである、項目75に記載のsiRNA。
(項目81)
上記siRNAが18〜30ヌクレオチド塩基対から構成される、項目75に記載のsiRNA。
(項目82)
上記siRNAが19ヌクレオチド塩基対から構成される、項目75に記載のsiRNA。
(項目83)
さらに、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なく1つ上に、少なくとも1つのヌクレオチド・ユニットのオーバーハングを有する、項目75に記載のsiRNA。
(項目84)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含む、項目75に記載のsiRNA。
(項目85)
上記修飾ヌクレオチド間連結が、ホスホロチオエート結合とホスホロジチオエート結合とからなる群から選択される、項目84に記載のsiRNA。
(項目86)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、ポリリボヌクレオチドである、項目75に記載のsiRNA。
(項目87)
siRNAであって、
(a)少なくとも1つの2’オルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるセンス鎖と、
(b)2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドから構成されるアンチセンス鎖と、
(c)アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるコンジュゲートと、
を含み、上記ポリヌクレオチドが18個と30個との間のヌクレオチド塩基対を含む、siRNA。
(項目88)
組成物であって、

を含み、
とB の各々は、窒素含有塩基、複素環、または炭素環式化合物であり、
Xは、O、S、C、およびNからなる群から選択され、
Wは、OH、リン酸塩、リン酸エステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステル、修飾ヌクレオチド間連結、コンジュゲート、ヌクレオチド、およびポリヌクレオチドからなる群から選択され、
R1は、オルトエステルであり、
R2は、2’−O−アルキル基、アルキル基、およびアミン、さらにハロゲンからなる群から選択され、ならびに
Yは、ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドである、組成物。
(項目89)
siRNAであって、
(a)センス鎖であって、
(i)第1の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第2の5’末端センス・ヌクレオチド、ならびに
(ii)上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドとも上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドとも異なるヌクレオチドである少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチド、
から構成されるセンス鎖と、
(b)アンチセンス鎖であって、
(i)少なくとも1つの2’ハロゲン修飾ピリミジン・ヌクレオチド、ならびに
(ii)5’炭素位がリン酸化された第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド、
から構成されるアンチセンス鎖と、
から構成され、
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、18塩基対と30塩基対との間の二重鎖を形成することができる、siRNA。
(項目90)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、19塩基対と25塩基対との間の二重鎖を形成することができる、項目89に記載のsiRNA。
(項目91)
さらに標識を含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目92)
上記標識が、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドに付着している、項目91に記載のsiRNA。
(項目93)
上記標識が蛍光色素である、項目92に記載のsiRNA。
(項目94)
上記センス鎖上の全てのピリミジンが、2’−O−アルキル修飾を含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目95)
上記アンチセンス鎖上の全てのピリミジンが、2’−フッ素修飾を含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目96)
上記第1の2’−O−アルキル・センス修飾、上記第2の2’−O−アルキル・センス修飾、および上記少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドの各々が2’−O−メチルを含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目97)
上記ハロゲンがフッ素である、項目89に記載のsiRNA。
(項目98)
上記第1の2’−O−アルキル・センス修飾が2’−O−メチルであり、上記第2の2’−O−アルキル・センス修飾が2’−O−メチルであり、上記少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドが2’−O−メチルを含み、上記ハロゲンがフッ素であり、ならびに上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドがさらに蛍光色素を含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目99)
さらに、少なくとも1つのホスホロチオエートを含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目100)
さらに、少なくとも1つのメチルホスホネートを含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目101)
siRNAであって、
(a)センス鎖であって、
(i)第1の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の2’−O−アルキル・センス修飾を含む第2の5’末端センス・ヌクレオチド、ならびに
(ii)上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドとも上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドとも異なるヌクレオチドである少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチド、
から構成されるセンス鎖と、
(b)アンチセンス鎖であって、
(i)第1の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾を含む第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾を含む第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド、ならびに
(ii)上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとも上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとも異なるヌクレオチドである少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾アンチセンス・ヌクレオチド、
から構成されるアンチセンス鎖と、
から構成され、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、16塩基対と28塩基対との間の二重鎖を形成することができる、siRNA。
(項目102)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、19〜28塩基対の二重鎖を形成することができる、項目101に記載のsiRNA。
(項目103)
上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が、19〜25塩基対の二重鎖を形成することができる、項目101に記載のsiRNA。
(項目104)
上記センス鎖上の全てのピリミジンが2’−O−アルキル修飾を含む、項目101に記載のsiRNA。
(項目105)
上記アンチセンス鎖上の全てのピリミジンが2’−O−アルキル修飾を含む、項目101に記載のsiRNA。
(項目106)
上記第1の2’−O−アルキル・センス修飾、上記第2の2’−O−アルキル・センス修飾、上記第1の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾、上記第2の2’−O−アルキル・アンチセンス修飾、上記少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾センス・ヌクレオチド、および上記少なくとも1つの2’−O−アルキル・ピリミジン修飾アンチセンス・ヌクレオチドの各々が、2’−O−メチルを含む、項目101に記載のsiRNA。
(項目107)
さらに標識を含む、項目101に記載のsiRNA。
(項目108)
上記標識が、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドに付着している、項目107に記載のsiRNA。
(項目109)
上記標識が蛍光色素である、項目107に記載のsiRNA。
(項目110)
さらに、少なくとも1つのホスホロチオエートを含む、項目101に記載のsiRNA。
(項目111)
さらに、少なくとも1つのメチルホスホネートを含む、項目101に記載のsiRNA。
(項目112)
遺伝子サイレンシングの方法であって、標的遺伝子を発現している、または該標的遺伝子を発現することができる細胞内へ、項目89のsiRNAを導入することを含む、遺伝子サイレンシング方法。
(項目113)
コントロール試薬を用いることを含む遺伝子サイレンシングを実施する方法であって、
項目101のsiRNAであるコントロール試薬を用いるステップと、
標的遺伝子を発現している、または該標的遺伝子を発現することができる細胞内へ、上記コントロール試薬を導入するステップと、
を含む、遺伝子サイレンシング実施方法。
(項目114)
siRNAであって、
(a)第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位がリン酸化されたアンチセンス鎖と、
(b)第1の2’炭素センス修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の2’炭素センス修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成されるセンス鎖と、
を含む、siRNA。
(項目115)
上記第1の2’炭素センス修飾および上記第2の2’炭素センス修飾の各々が、2’−O−アルキル修飾である、項目114に記載のsiRNA。
(項目116)
さらに、第3の5’末端センス・ヌクレオチドを含み、上記第3の5’末端センス・ヌクレオチドが2’−O−アルキル修飾を含む、項目115に記載のsiRNA。
(項目117)
上記2’−O−アルキル修飾の少なくとも1つが、2’−O−メチル修飾である、項目115に記載のsiRNA。
(項目118)
上記2’−O−アルキル修飾の各々が、2’−O−メチル修飾である、項目115に記載のsiRNA。
(項目119)
上記siRNAが18と30との間の塩基対から構成される、項目115に記載のsiRNA。
(項目120)
上記siRNAが19と25との間の塩基対から構成される、項目119に記載のsiRNA。
(項目121)
上記アンチセンス鎖および上記センス鎖が実質的に相補的であり、オーバーハングを含まない二重鎖を形成する、項目119に記載のsiRNA。
(項目122)
RNAi中のオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、上記siRNAがアンチセンス鎖およびセンス鎖を含み、
(a)上記センス鎖が、第1の2’炭素修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドと第2の2’炭素修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドとから構成され、ならびに
(b)上記アンチセンス鎖が、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位がリン酸化されている、オフ・ターゲット効果減少方法。
(項目123)
上記第1の2’炭素センス修飾および上記第2の2’炭素センス修飾の各々が、2’−O−アルキル修飾である、項目122に記載の方法。
(項目124)
さらに、2’−O−アルキル修飾を有する第3の5’末端センス・ヌクレオチドを含む、項目123に記載の方法。
(項目125)
上記2’−O−アルキル修飾の少なくとも1つが、2’−O−メチル修飾である、項目123に記載の方法。
(項目126)
上記2’−O−アルキル修飾の各々が、2’−O−メチル修飾である、項目123に記載の方法。
(項目127)
上記siRNAが18と30との間の塩基対から構成される、項目122に記載の方法。
(項目128)
上記siRNAが19と25との間の塩基対から構成される、項目127に記載のsiRNA。
(項目129)
上記アンチセンス鎖および上記センス鎖が実質的に相補的であり、オーバーハングを含まない二重鎖を形成する、項目127に記載の方法。
(項目130)
ヘアピンを形成することができる単分子のsiRNAであって、
(a)5’炭素位でリン酸化された第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成されるアンチセンス領域と、
(b)第1の2’炭素センス修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の2’炭素センス修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成されるセンス領域と、
(c)上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置したループ領域と、
を含む、siRNA。
(項目131)
上記第1の2’炭素センス修飾および上記第2の2’炭素センス修飾の各々が、2’−O−アルキル修飾である、項目130のsiRNA。
(項目132)
さらに、2’−O−アルキル修飾を含む第3の5’末端センス・ヌクレオチドを含む、項目130に記載のsiRNA。
(項目133)
上記2’−O−アルキル修飾の少なくとも1つが、2’−O−メチル修飾である、項目131に記載のsiRNA。
(項目134)
上記2’−O−アルキル修飾の各々が、2’−O−メチル修飾である、項目131に記載のsiRNA。
(項目135)
上記siRNAが、18と30との間の塩基対から構成される、項目130に記載のsiRNA。
(項目136)
上記siRNAが、19と25との間の塩基対から構成される、項目135に記載のsiRNA。
(項目137)
RNAi中のオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、
標的核酸に対して、ヘアピンを形成することができる単分子のsiRNAをさらすことを含み、上記単分子のsiRNAは、アンチセンス領域とセンス領域とを含み、
(a)上記センス領域は、第1の2’炭素センス修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドと第2の2’炭素センス修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドとから構成され、
(b)上記アンチセンス領域は、5’炭素位がリン酸化された第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、さらに、
(c)上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置したループ領域を含む、オフ・ターゲット効果減少方法。
(項目138)
上記第1の2’炭素センス修飾および上記第2の2’炭素センス修飾の各々が、2’−O−アルキル修飾である、項目137に記載の方法。
(項目139)
さらに、2’−O−アルキル修飾を有する第3の5’末端センス・ヌクレオチドを含む、項目138に記載の方法。
(項目140)
上記2’−O−アルキル修飾の少なくとも1つが2’−O−メチル修飾である、項目138に記載の方法。
(項目141)
上記2’−O−アルキル修飾の各々が2’−O−メチル修飾である、項目138に記載の方法。
(項目142)
上記siRNAが18と30との間の塩基対から構成される、項目137に記載の方法。
(項目143)
さらに、第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドを含み、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがさらに第1の2’炭素末端アンチセンス修飾を含み、上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは第2の2’炭素末端アンチセンス修飾を含む、項目114に記載のsiRNA。
(項目144)
さらに、第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドを含み、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがさらに第1の2’炭素末端アンチセンス修飾を含み、上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは第2の2’炭素末端アンチセンス修飾を含む、項目130に記載の単分子のsiRNA。
(項目145)
RNAi中に誘導されたオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、項目114または143のいずれか1項の上記siRNAを細胞に導入することを含む、オフ・ターゲット効果減少方法。
(項目146)
RNAi中のオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、項目144のsiRNAを細胞に導入することを含む、オフ・ターゲット効果減少方法。
(項目147)
siRNAであって、
(a)第1の2’炭素アンチセンス修飾を有する第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の2’炭素アンチセンス修飾を有する第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成されるアンチセンス鎖と、
(b)第1の2’炭素センス修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドと第2の2’炭素センス修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドとから構成されるセンス鎖と、
を含む、siRNA。
(項目148)
上記センス鎖と上記アンチセンス鎖とが16〜28塩基対の二重鎖を形成する、項目147に記載のsiRNA。
(項目149)
上記センス鎖と上記アンチセンス鎖とが18〜25塩基対の二重鎖を形成する、項目148に記載のsiRNA。
(項目150)
上記第1の2’炭素アンチセンス修飾、上記第2の2’炭素アンチセンス修飾、上記第1の2’炭素センス修飾、および上記第2の2’炭素センス修飾の各々が、2’−O−アルキル修飾を含む、項目148に記載のsiRNA。
(項目151)
上記2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチルである、項目150に記載のsiRNA。
(項目152)
さらに標識を含む、項目150に記載のsiRNA。
(項目153)
ヘアピンを形成することができる単分子のsiRNAであって、
(a)第1の2’炭素アンチセンス修飾を有する第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の2’炭素アンチセンス修飾を有する第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成されるアンチセンス領域と、
(b)第1の2’炭素センス修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドと第2の2’炭素センス修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドとから構成されるセンス領域と、
(c)上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置するループ領域と、
を含む、siRNA。
(項目154)
上記センス領域および上記アンチセンス領域が、16〜28塩基対の二重鎖を形成する、項目153に記載のsiRNA。
(項目155)
上記センス領域および上記アンチセンス領域が、18〜25塩基対の二重鎖を形成する、項目154に記載のsiRNA。
(項目156)
上記第1の2’炭素アンチセンス修飾、上記第2の2’炭素アンチセンス修飾、上記第1の2’炭素センス修飾、および上記第2の2’炭素センス修飾の各々が、2’−O−アルキル修飾を含む、項目154に記載のsiRNA。
(項目157)
上記2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチルである、項目156に記載のsiRNA。
(項目158)
さらに標識を含む、項目156に記載のsiRNA。
(項目159)
siRNAであって、センス鎖とアンチセンス鎖とを含み、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の各々が少なくとも1つのオルトエステル修飾を2’位に有する、siRNA。
(項目160)
siRNAであって、センス鎖とアンチセンス鎖とを含み、上記アンチセンス鎖が少なくとも1つのオルトエステル修飾ならびに/または2’−ハロゲン修飾、2’−アルキル修飾、2’−O−アルキル修飾、2’−アミン修飾、および2’−デオキシ修飾からなる群から選択される少なくとも1つの修飾を有する、siRNA。
(項目161)
siRNAであって、センス鎖とアンチセンス鎖とを含み、上記センス鎖および/または上記アンチセンス鎖が少なくとも1つのオルトエステル修飾を含み、そして上記センス鎖および/または上記アンチセンス鎖が2’−ハロゲン修飾、2’−アルキル修飾、2’−O−アルキル修飾、2’−アミン修飾、および2’−デオキシ修飾からなる群から選択される少なくとも1つの2’修飾を含む、siRNA。
(項目162)
siRNAであって、
(a)第1の2’炭素センス修飾を有する第1の5’末端センス・ヌクレオチドと第2の2’炭素センス修飾を有する第2の5’末端センス・ヌクレオチドとから構成されるセンス鎖と、
(b)第1の2’炭素アンチセンス修飾を有する第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の2’炭素アンチセンス修飾を有する第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成されるアンチセンス鎖と、
を含む、siRNA。
(項目163)
siRNAであって、センス鎖とアンチセンス鎖とを含み、上記アンチセンス鎖は、少なくとも1つの2’−オルトエステル修飾を有し、上記アンチセンス鎖がさらに、2‘−オルトエステル修飾、2’−アルキル修飾、2’−ハロゲン修飾、2’−O−アルキル修飾、2’−アミン修飾、および2’−デオキシ修飾からなる群から選択される1つ以上の修飾によって修飾され、上記2’−アルキル修飾、上記2’−O−メチル修飾、および上記2’−ハロゲン修飾が上記アンチセンス鎖の1つ以上のピリミジンにおいてであり、上記siRNAがさらに3’キャップを含む、siRNA。
(項目164)
上記2’炭素修飾が2’−O−アルキル修飾である、項目162に記載のsiRNA。
(項目165)
上記2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル修飾である、項目164に記載のsiRNA。
(項目166)
上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび/または上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがさらに、5’ブロック基によって修飾されている、項目162に記載のsiRNA。
(項目167)
上記5’ブロック基が、5’−メチル修飾、5’−O−メチル修飾、および5’−アジド修飾からなる群から選択される、項目166に記載のsiRNA。
(項目168)
上記5’末端センス・ヌクレオチドならびに/または上記5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの上記第1および第2の2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル修飾であり、そして上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび/または第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがさらに5’ブロック基を含む、項目101〜111のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目169)
上記5’ブロック基が、5’−メチル修飾、5’−O−メチル修飾、または5’アジド修飾からなる群から選択される、項目168に記載のsiRNA。
(項目170)
さらに3’キャップを含む、項目35〜111、114〜121、130〜136、143〜144、および147〜162のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目171)
上記3’キャップが逆位のデオキシチミジンである、項目170のsiRNA。
(項目172)
さらに、2’−デオキシ修飾および/またはメチルホスホネート・ヌクレオチド間連結の少なくとも1つを含む、項目35〜111、114〜121、130〜136、143〜144、および147〜161のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目173)
さらに、2’−アルキル修飾、2’−O−アルキル修飾、および2’−ハロゲン修飾からなる群から選択される修飾を、1つ以上のピリミジンにおいて含む、項目35〜111、114〜121、130〜136、143〜144、および147〜161のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目174)
上記2’−アルキル修飾が2’−メチル修飾である、項目175に記載のsiRNA。
(項目175)
上記2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル修飾である、項目175に記載のsiRNA。
(項目176)
上記2’−ハロゲン修飾が2’−フッ素修飾である、項目175に記載のsiRNA。
(項目177)
さらに、コンジュゲートを含む、項目87〜111、114〜121、130〜136、143〜144、および147〜178のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目178)
上記コンジュゲートが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目179に記載のsiRNA。
(項目179)
上記コンジュゲートがコレステロールまたはPEGを含む、項目179に記載のsiRNA。
(項目180)
上記コンジュゲートがさらに標識を含む、項目179に記載のsiRNA。
(項目181)
上記標識が蛍光標識である、項目182に記載のsiRNA。
(項目182)
上記蛍光標識が、TAMRA、BODIPY、Cy3、Cy5、フルオロセイン、およびDabsylからなる群から選択される、項目183に記載のsiRNA。
(項目183)
上記コンジュゲートがさらに標識を含む、項目38〜41および48〜86のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目184)
上記標識が蛍光標識である、項目185に記載のsiRNA。
(項目185)
上記蛍光標識が、TAMRA、BODIPY、Cy3、Cy5、フルオロセイン、およびDabsylからなる群から選択される、項目186に記載のsiRNA。
(項目186)
上記2’−アルキル修飾ヌクレオチドが2’−メチル修飾ヌクレオチドである、項目36、51、65、76、87、および88のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目187)
上記2’−O−アルキル修飾ヌクレオチドが2’−O−メチル修飾ヌクレオチドである、項目36、51、65、76、87、および88のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目188)
上記2’−アミン修飾ヌクレオチドが2’−NH 修飾ヌクレオチドである、項目36、51、65、76、87、および88のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目189)
上記2’−ハロゲン修飾ヌクレオチドが2’−フッ素修飾ヌクレオチドである、項目87および88のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目190)
上記修飾ヌクレオチド間連結がメチルホスホネートである、項目45、59、73、84、および88のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目191)
さらに、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含む、項目89に記載のsiRNA。
(項目192)
上記少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結が、ホスホロチオエート結合、ホスホロジチオエート結合、メチルホスホネート結合、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、項目193に記載のsiRNA。
(項目193)
さらに、少なくとも1つの2’−オルトエステル修飾を含む、88〜111、114〜121、130〜136、147〜158、および162のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目194)
上記2’−オルトエステル修飾が2’−ビス(ヒドロキエチル)オルトエステル修飾である、項目195に記載のsiRNA。
(項目195)
上記2’オルトエステル修飾が2’−ビス(ヒドロキシエチル)オルトエステルである、項目35〜74、87〜88、159〜161、および163のいずれか一項に記載のsiRNA。
(項目196)
RNA干渉を実施する方法であって、項目35〜74、87〜88、159〜161、および163〜194のいずれか一項のsiRNAを細胞に投与することを含む、RNA干渉実施方法。
(項目197)
上記オルトエステル修飾が2’−ビス(ヒドロキシエチル)オルトエステルである、項目198に記載の方法。
(項目198)
RNA干渉を実施する方法であって、項目195〜199のいずれか一項のsiRNAを細胞に投与することを含む、RNA干渉実施方法。
(項目199)
siRNAであって、
(a)アンチセンス鎖と、
(b)センス鎖と、
を含み、
上記センス鎖が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、そして上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有する、siRNA。
(項目200)
siRNAであって、
(a)第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を有し、そして上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を有するセンス鎖と、
(b)第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが5’リン酸化修飾を有し、そして上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが2’炭素アンチセンス修飾を有するアンチセンス鎖と、
を含む、siRNA。
本発明の他の利点および実施形態ならびにさらなる利点および実施形態をより良く理解するために、実施例と関連した以下の説明について言及するもので、その範囲は添付した特許請求の範囲に記述されている。
The present invention also provides the following items.
(Item 1)
A method of performing RNA interference comprising exposing a siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA is comprised of a sense strand and an antisense strand, and wherein the sense strand is substantially non-functional, RNA interference Implementation method.
(Item 2)
The method of item 1, wherein the sense strand comprises at least one 2'-O-alkyl modification.
(Item 3)
3. The method of item 2, wherein the sense strand comprises at least one cytosine-containing nucleotide base or uracil-containing nucleotide base, and wherein the at least one cytosine-containing nucleotide base or uracil-containing nucleotide base has a 2′-O-methyl modification.
(Item 4)
Item 3. The method according to Item 2, wherein the 2'-O-alkyl modification is 2'-O-methyl modification.
(Item 5)
5. The method of item 4, wherein the at least one 2′-O-methyl modification is on the first, second, eighteenth and / or nineteenth nucleotide base.
(Item 6)
The method of item 1, wherein the sense strand further comprises a 5 'conjugate.
(Item 7)
Item 7. The method according to Item 6, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 8)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the sense strand has a cap at the 3 'end.
(Item 9)
9. The method of item 8, wherein the cap is an inverted deoxythymidine or two consecutive 2'-O-methyl modified nucleotides.
(Item 10)
The method of item 1, wherein the antisense strand comprises at least one modified nucleotide.
(Item 11)
11. The method of item 10, wherein the at least one modified nucleotide is a 2′-halogen modified nucleotide.
(Item 12)
Item 12. The method according to Item 11, wherein the 2'-halogen modified nucleotide is a 2'-fluorine modified nucleotide.
(Item 13)
The sense strand includes one or more cytosine-containing nucleotide bases and / or uracil-containing nucleotide bases, and each of the one or more cytosine-containing nucleotide bases and / or uracil-containing nucleotide bases is 2′-fluorine modified. The method according to Item 1.
(Item 14)
A method of performing RNA interference comprising exposing an siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA comprises:
(A) a conjugate;
(B) a sense strand comprising at least one 2′-O-alkyl modification and being substantially non-functional;
(C) an antisense strand comprising at least one 2′-fluorine modification;
A method of performing RNA interference, wherein the sense strand and the antisense strand form a 18-30 base pair duplex.
(Item 15)
15. The method of item 14, wherein the at least one 2'-O-alkyl modification is on the first, second, eighteenth, and / or nineteenth nucleotide base.
(Item 16)
15. A method according to item 14, wherein the conjugate is a 5 'conjugate.
(Item 17)
Item 15. The method according to Item 14, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 18)
Item 15. The method according to Item 14, wherein the sense strand further has a cap at the 3 'end.
(Item 19)
19. The method of item 18, wherein the cap is an inverted deoxythymidine or two consecutive 2'-O-methyl modified nucleotides.
(Item 20)
A method of performing RNA interference comprising exposing an siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA is composed of a sense strand and an antisense strand, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand is at least one A method of performing RNA interference comprising orthoester-modified nucleotides.
(Item 21)
21. The method of item 20, wherein the at least one orthoester modified nucleotide is located on the sense strand.
(Item 22)
Item 21. The antisense strand comprises at least one nucleotide selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides. The method described.
(Item 23)
24. The method of item 22, wherein the antisense strand comprises at least one 2 ′ halogen modified nucleotide and the halogen is fluorine.
(Item 24)
Item 22. The method according to Item 21, wherein the siRNA further comprises a conjugate.
(Item 25)
25. The method of item 24, wherein the conjugate is selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, hydrocarbons, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof.
(Item 26)
25. A method according to item 24, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 27)
25. A method according to item 24, wherein the conjugate is polyethylene glycol.
(Item 28)
21. The method of item 20, wherein the siRNA comprises 18-30 nucleotide base pairs.
(Item 29)
29. The method of claim steel 28, wherein the siRNA comprises 19 nucleotide base pairs.
(Item 30)
21. The method of item 20, wherein the siRNA has an overhang of at least one nucleotide unit on at least one of the sense strand and the antisense strand.
(Item 31)
21. The method of item 20, wherein at least one strand of the siRNA comprises at least one modified internucleotide linkage.
(Item 32)
32. The method of item 31, wherein the modified internucleotide linkage is selected from the group consisting of a phosphorothioate bond and a phosphorodithioate bond.
(Item 33)
Item 21. The method according to Item 20, wherein at least one strand of the siRNA is a polyribonucleotide.
(Item 34)
A method of performing RNA interference comprising exposing an siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA comprises:
(A) a sense strand;
(B) an antisense strand;
(C) a conjugate;
Wherein at least one of the sense strand and the antisense strand is
A method of performing RNA interference, comprising 2 'modified nucleotides.
(Item 35)
siRNA,
(A) a sense strand comprising a polynucleotide composed of at least one orthoester modified nucleotide;
(B) an antisense strand comprising a polynucleotide composed of at least one 2 ′ modified nucleotide;
SiRNA containing.
(Item 36)
Item 35. The antisense strand comprises at least one nucleotide selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides. The siRNA as described.
(Item 37)
Item 37. The siRNA according to Item 36, wherein the 2′-modified nucleotide is a 2 ′ halogen-modified nucleotide, and the halogen is fluorine.
(Item 38)
36. The siRNA of item 35, further comprising a conjugate.
(Item 39)
40. The siRNA of item 38, wherein the conjugate is selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof.
(Item 40)
40. The siRNA of item 38, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 41)
40. The siRNA according to item 38, wherein the conjugate is polyethylene glycol.
(Item 42)
36. The siRNA according to item 35, wherein the siRNA is composed of 18 to 30 nucleotide base pairs.
(Item 43)
43. The siRNA according to item 42, wherein the siRNA is composed of 19 nucleotide base pairs.
(Item 44)
36. The siRNA of item 35, further comprising an overhang of at least one nucleotide unit on at least one of the sense strand and the antisense strand.
(Item 45)
36. The siRNA of item 35, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand comprises at least one modified internucleotide linkage.
(Item 46)
46. The siRNA according to item 45, wherein the modified internucleotide linkage is selected from the group consisting of a phosphorothioate bond and a phosphorodithioate bond.
(Item 47)
36. The siRNA according to item 35, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand is a polyribonucleotide.
(Item 48)
siRNA,
(A) a sense strand comprising a polynucleotide composed of at least one orthoester modified nucleotide;
(B) an antisense strand comprising a polynucleotide composed of at least one 2 ′ modified nucleotide;
(C) a conjugate;
SiRNA containing.
(Item 49)
49. The siRNA of item 48, wherein the conjugate is located on the sense strand.
(Item 50)
49. The siRNA of item 48, wherein the conjugate is located on the antisense strand.
(Item 51)
Item 48. The antisense strand comprises at least one nucleotide selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides. The siRNA as described.
(Item 52)
52. The siRNA according to Item 51, wherein the sense strand is composed of 2 ′ halogen-modified nucleotides, and the halogen is fluorine.
(Item 53)
49. The siRNA of item 48, wherein the conjugate is selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof.
(Item 54)
49. The siRNA of item 48, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 55)
49. The siRNA according to item 48, wherein the conjugate is polyethylene glycol.
(Item 56)
49. The siRNA of item 48, wherein the siRNA is composed of 18 to 30 nucleotide base pairs.
(Item 57)
57. The siRNA of item 56, wherein the siRNA is composed of 19 nucleotide base pairs.
(Item 58)
49. The siRNA of item 48, further comprising an overhang of at least one nucleotide unit on at least one of the sense strand and the antisense strand.
(Item 59)
49. The siRNA of item 48, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand comprises at least one modified internucleotide linkage.
(Item 60)
60. The siRNA according to item 59, wherein the modified internucleotide linkage is selected from the group consisting of a phosphorothioate bond and a phosphorodithioate bond.
(Item 61)
49. The siRNA according to item 48, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand is a polyribonucleotide.
(Item 62)
siRNA,
(A) a sense strand composed of at least one orthoester modified nucleotide;
(B) an antisense strand;
(C) a conjugate;
SiRNA containing.
(Item 63)
63. siRNA according to item 62, wherein the conjugate is located on the sense strand.
(Item 64)
63. The siRNA of item 62, wherein the is located on the antisense strand.
(Item 65)
Item 62. The antisense strand comprises at least one nucleotide selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides. The siRNA as described.
(Item 66)
68. The siRNA according to item 65, wherein the antisense strand is composed of 2 ′ halogen-modified nucleotides, and the halogen is fluorine.
(Item 67)
63. siRNA according to item 62, wherein the conjugate is selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof.
(Item 68)
63. siRNA according to item 62, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 69)
63. The siRNA according to item 62, wherein the conjugate is polyethylene glycol.
(Item 70)
63. siRNA according to item 62, wherein the siRNA is composed of 18 to 30 nucleotide base pairs.
(Item 71)
The siRNA according to item 70, wherein the siRNA is composed of 19 nucleotide base pairs.
(Item 72)
63. The siRNA of item 62, further comprising an overhang of at least one nucleotide unit on at least one of the sense strand and the antisense strand.
(Item 73)
63. siRNA according to item 62, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand comprises at least one modified internucleotide linkage.
(Item 74)
63. The siRNA according to Item 62, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand is a polyribonucleotide.
(Item 75)
siRNA,
(A) a sense strand;
(B) an antisense strand;
(C) a conjugate;
SiRNA, wherein the sense strand and / or the antisense strand comprises at least one 2 'modified nucleotide.
(Item 76)
76. The siRNA of item 75, wherein the 2 'modified nucleotide is selected from the group consisting of 2' halogen modified nucleotides, 2 'amine modified nucleotides, 2'-O-alkyl modified nucleotides, and 2' alkyl modified nucleotides.
(Item 77)
77. The siRNA according to Item 76, wherein the 2′-modified nucleotide is a 2 ′ halogen-modified nucleotide and the halogen is fluorine.
(Item 78)
76. The siRNA of item 75, wherein the conjugate is selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof.
(Item 79)
76. siRNA according to item 75, wherein the conjugate is cholesterol.
(Item 80)
76. siRNA according to item 75, wherein the conjugate is polyethylene glycol.
(Item 81)
The siRNA according to Item 75, wherein the siRNA is composed of 18 to 30 nucleotide base pairs.
(Item 82)
76. The siRNA of item 75, wherein the siRNA is composed of 19 nucleotide base pairs.
(Item 83)
76. The siRNA of item 75, further comprising an overhang of at least one nucleotide unit on at least one of the sense strand and the antisense strand.
(Item 84)
76. The siRNA of item 75, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand comprises at least one modified internucleotide linkage.
(Item 85)
85. siRNA according to item 84, wherein the modified internucleotide linkage is selected from the group consisting of a phosphorothioate bond and a phosphorodithioate bond.
(Item 86)
The siRNA according to Item 75, wherein at least one of the sense strand and the antisense strand is a polyribonucleotide.
(Item 87)
siRNA,
(A) a sense strand composed of at least one 2 ′ orthoester modified nucleotide;
(B) an antisense composed of at least one 2 ′ modified nucleotide selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides chain and,
(C) a conjugate selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof;
And the polynucleotide comprises between 18 and 30 nucleotide base pairs.
(Item 88)
A composition comprising:

Including
B 1 And B 2 Each is a nitrogen-containing base, heterocyclic, or carbocyclic compound;
X is selected from the group consisting of O, S, C, and N;
W is selected from the group consisting of OH, phosphate, phosphate ester, phosphate diester, phosphate triester, modified internucleotide linkage, conjugate, nucleotide, and polynucleotide;
R1 is an orthoester;
R2 is selected from the group consisting of a 2′-O-alkyl group, an alkyl group, and an amine, and further a halogen, and
A composition wherein Y is a nucleotide or a polynucleotide.
(Item 89)
siRNA,
(A) a sense strand,
(I) a first 5 'terminal sense nucleotide comprising a first 2'-O-alkyl sense modification and a second 5' terminal sense nucleotide comprising a second 2'-O-alkyl sense modification And
(Ii) at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide that is a nucleotide that is different from both the first 5 ′ terminal sense nucleotide and the second 5 ′ terminal sense nucleotide;
A sense strand composed of
(B) an antisense strand,
(I) at least one 2 ′ halogen-modified pyrimidine nucleotide, and
(Ii) a first 5 'terminal antisense nucleotide phosphorylated at the 5' carbon position;
An antisense strand composed of
Consisting of
An siRNA in which the sense strand and the antisense strand can form a duplex between 18 and 30 base pairs.
(Item 90)
90. siRNA according to item 89, wherein the sense strand and the antisense strand can form a duplex between 19 base pairs and 25 base pairs.
(Item 91)
90. siRNA according to item 89, further comprising a label.
(Item 92)
92. The siRNA of item 91, wherein the label is attached to the first 5 ′ terminal sense nucleotide.
(Item 93)
93. The siRNA according to item 92, wherein the label is a fluorescent dye.
(Item 94)
90. siRNA according to item 89, wherein all pyrimidines on the sense strand contain a 2'-O-alkyl modification.
(Item 95)
90. siRNA according to item 89, wherein all pyrimidines on the antisense strand contain a 2'-fluorine modification.
(Item 96)
Each of the first 2'-O-alkyl sense modification, the second 2'-O-alkyl sense modification, and the at least one 2'-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide is 2 ' 90. siRNA according to item 89, comprising -O-methyl.
(Item 97)
90. siRNA according to item 89, wherein the halogen is fluorine.
(Item 98)
The first 2'-O-alkyl sense modification is 2'-O-methyl, the second 2'-O-alkyl sense modification is 2'-O-methyl, and the at least one Item 89. The 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide comprises 2′-O-methyl, the halogen is fluorine, and the first 5 ′ terminal sense nucleotide further comprises a fluorescent dye. The siRNA as described.
(Item 99)
90. siRNA according to item 89, further comprising at least one phosphorothioate.
(Item 100)
90. siRNA according to item 89, further comprising at least one methylphosphonate.
(Item 101)
siRNA,
(A) a sense strand,
(I) a first 5 'terminal sense nucleotide comprising a first 2'-O-alkyl sense modification and a second 5' terminal sense nucleotide comprising a second 2'-O-alkyl sense modification And
(Ii) at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide that is a nucleotide that is different from both the first 5 ′ terminal sense nucleotide and the second 5 ′ terminal sense nucleotide;
A sense strand composed of
(B) an antisense strand,
(I) a first 5'-end antisense nucleotide comprising a first 2'-O-alkyl antisense modification and a second 5'-end comprising a second 2'-O-alkyl antisense modification Antisense nucleotides, and
(Ii) at least one 2′-O-alkyl pyrimidine modified antisense nucleotide that is a different nucleotide from either the first 5 ′ terminal antisense nucleotide or the second 5 ′ terminal antisense nucleotide;
An antisense strand composed of
SiRNA, wherein the sense strand and the antisense strand are capable of forming a duplex between 16 and 28 base pairs.
(Item 102)
102. The siRNA of item 101, wherein the sense strand and the antisense strand can form a 19-28 base pair duplex.
(Item 103)
102. The siRNA of item 101, wherein the sense strand and the antisense strand can form a 19 to 25 base pair duplex.
(Item 104)
102. The siRNA of item 101, wherein all pyrimidines on the sense strand contain a 2′-O-alkyl modification.
(Item 105)
102. The siRNA of item 101, wherein all pyrimidines on the antisense strand contain a 2′-O-alkyl modification.
(Item 106)
The first 2'-O-alkyl sense modification, the second 2'-O-alkyl sense modification, the first 2'-O-alkyl antisense modification, the second 2'- Each of the O-alkyl antisense modification, the at least one 2'-O-alkyl pyrimidine modified sense nucleotide, and the at least one 2'-O-alkyl pyrimidine modified antisense nucleotide is 2'- 102. The siRNA of item 101, comprising O-methyl.
(Item 107)
102. The siRNA of item 101, further comprising a label.
(Item 108)
108. The siRNA of item 107, wherein the label is attached to the first 5 ′ terminal sense nucleotide.
(Item 109)
108. siRNA according to item 107, wherein the label is a fluorescent dye.
(Item 110)
102. The siRNA of item 101, further comprising at least one phosphorothioate.
(Item 111)
102. The siRNA of item 101, further comprising at least one methylphosphonate.
(Item 112)
90. A gene silencing method comprising introducing the siRNA of item 89 into a cell expressing or capable of expressing the target gene.
(Item 113)
A method of performing gene silencing comprising using a control reagent comprising:
Using a control reagent which is the siRNA of item 101;
Introducing the control reagent into a cell expressing a target gene or capable of expressing the target gene;
A method for performing gene silencing, comprising:
(Item 114)
siRNA,
(A) an antisense strand composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, wherein the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is phosphorylated;
(B) a sense strand comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon sense modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon sense modification;
SiRNA containing.
(Item 115)
115. The siRNA of item 114, wherein each of the first 2 ′ carbon sense modification and the second 2 ′ carbon sense modification is a 2′-O-alkyl modification.
(Item 116)
116. The siRNA of item 115, further comprising a third 5 'terminal sense nucleotide, wherein the third 5' terminal sense nucleotide comprises a 2'-O-alkyl modification.
(Item 117)
116. The siRNA of item 115, wherein at least one of the 2′-O-alkyl modifications is a 2′-O-methyl modification.
(Item 118)
116. The siRNA of item 115, wherein each of the 2′-O-alkyl modifications is a 2′-O-methyl modification.
(Item 119)
116. The siRNA of item 115, wherein the siRNA is composed of between 18 and 30 base pairs.
(Item 120)
120. The siRNA of item 119, wherein the siRNA is composed of base pairs between 19 and 25.
(Item 121)
120. The siRNA of item 119, wherein the antisense strand and the sense strand are substantially complementary and form a duplex that does not contain an overhang.
(Item 122)
A method for reducing off-target effects in RNAi, comprising exposing siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA comprises an antisense strand and a sense strand;
(A) the sense strand is comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon modification; And
(B) Off-target effect, wherein the antisense strand is composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, and the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is phosphorylated Decrease method.
(Item 123)
123. The method of item 122, wherein each of the first 2 'carbon sense modification and the second 2' carbon sense modification is a 2'-O-alkyl modification.
(Item 124)
124. The method of item 123, further comprising a third 5 'terminal sense nucleotide having a 2'-O-alkyl modification.
(Item 125)
124. The method of item 123, wherein at least one of the 2′-O-alkyl modifications is a 2′-O-methyl modification.
(Item 126)
124. The method of item 123, wherein each of the 2′-O-alkyl modifications is a 2′-O-methyl modification.
(Item 127)
124. The method of item 122, wherein the siRNA consists of between 18 and 30 base pairs.
(Item 128)
128. siRNA according to item 127, wherein the siRNA is composed of base pairs between 19 and 25.
(Item 129)
128. The method of item 127, wherein the antisense strand and the sense strand form a duplex that is substantially complementary and free of overhangs.
(Item 130)
A unimolecular siRNA capable of forming a hairpin, comprising:
(A) an antisense region composed of a first 5 'terminal antisense nucleotide phosphorylated at the 5' carbon position;
(B) a sense region comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon sense modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon sense modification;
(C) a loop region located between the sense region and the antisense region;
SiRNA containing.
(Item 131)
130. The siRNA of item 130, wherein each of the first 2 ′ carbon sense modification and the second 2 ′ carbon sense modification is a 2′-O-alkyl modification.
(Item 132)
130. The siRNA of item 130, further comprising a third 5 'terminal sense nucleotide comprising a 2'-O-alkyl modification.
(Item 133)
134. The siRNA of item 131, wherein at least one of the 2′-O-alkyl modifications is a 2′-O-methyl modification.
(Item 134)
134. The siRNA of item 131, wherein each of the 2′-O-alkyl modifications is a 2′-O-methyl modification.
(Item 135)
130. The siRNA of item 130, wherein the siRNA is composed of between 18 and 30 base pairs.
(Item 136)
140. The siRNA of item 135, wherein the siRNA is composed of base pairs between 19 and 25.
(Item 137)
A method for reducing off-target effects in RNAi comprising:
Exposing the target nucleic acid to a single molecule siRNA capable of forming a hairpin, the single molecule siRNA comprising an antisense region and a sense region;
(A) The sense region comprises a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon sense modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon sense modification And
(B) the antisense region is composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide phosphorylated at the 5 ′ carbon position;
(C) A method for reducing the off-target effect, including a loop region located between the sense region and the antisense region.
(Item 138)
140. The method of item 137, wherein each of the first 2 ′ carbon sense modification and the second 2 ′ carbon sense modification is a 2′-O-alkyl modification.
(Item 139)
139. The method of item 138, further comprising a third 5 'terminal sense nucleotide having a 2'-O-alkyl modification.
(Item 140)
140. The method of item 138, wherein at least one of the 2'-O-alkyl modifications is a 2'-O-methyl modification.
(Item 141)
139. The method of item 138, wherein each of the 2'-O-alkyl modifications is a 2'-O-methyl modification.
(Item 142)
140. The method of item 137, wherein the siRNA is composed of between 18 and 30 base pairs.
(Item 143)
And further comprising a second 5 ′ terminal antisense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal antisense nucleotide further comprises a first 2 ′ carbon terminal antisense modification, and wherein the second 5 ′ terminal antisense nucleotide comprises 115. siRNA according to item 114, wherein the nucleotide comprises a second 2 ′ carbon-terminal antisense modification.
(Item 144)
And further comprising a second 5 ′ terminal antisense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal antisense nucleotide further comprises a first 2 ′ carbon terminal antisense modification, and wherein the second 5 ′ terminal antisense nucleotide comprises 131. A unimolecular siRNA according to item 130, wherein the nucleotide comprises a second 2 ′ carbon-terminal antisense modification.
(Item 145)
144. A method for reducing off-target effects induced in RNAi, comprising introducing the siRNA of any one of items 114 or 143 into a cell.
(Item 146)
A method for reducing an off-target effect in RNAi, comprising introducing the siRNA of item 144 into a cell.
(Item 147)
siRNA,
(A) consisting of a first 5 'terminal antisense nucleotide having a first 2' carbon antisense modification and a second 5 'terminal antisense nucleotide having a second 2' carbon antisense modification An antisense strand,
(B) a sense strand comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon sense modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon sense modification; ,
SiRNA containing.
(Item 148)
148. The siRNA of item 147, wherein the sense strand and the antisense strand form a duplex of 16 to 28 base pairs.
(Item 149)
149. siRNA according to item 148, wherein the sense strand and the antisense strand form a 18 to 25 base pair duplex.
(Item 150)
Each of the first 2 'carbon antisense modification, the second 2' carbon antisense modification, the first 2 'carbon sense modification, and the second 2' carbon sense modification is 2'-O 147. siRNA of item 148, comprising an alkyl modification.
(Item 151)
150. The siRNA of item 150, wherein the 2′-O-alkyl modification is 2′-O-methyl.
(Item 152)
The siRNA of item 150, further comprising a label.
(Item 153)
A unimolecular siRNA capable of forming a hairpin, comprising:
(A) consisting of a first 5 'terminal antisense nucleotide having a first 2' carbon antisense modification and a second 5 'terminal antisense nucleotide having a second 2' carbon antisense modification An antisense region,
(B) a sense region comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon sense modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon sense modification; ,
(C) a loop region located between the sense region and the antisense region;
SiRNA containing.
(Item 154)
154. The siRNA of item 153, wherein the sense region and the antisense region form a duplex of 16 to 28 base pairs.
(Item 155)
155. siRNA of item 154, wherein the sense region and the antisense region form a 18-25 base pair duplex.
(Item 156)
Each of the first 2 'carbon antisense modification, the second 2' carbon antisense modification, the first 2 'carbon sense modification, and the second 2' carbon sense modification is 2'-O 155. siRNA of item 154, comprising an alkyl modification.
(Item 157)
156. siRNA according to item 156, wherein the 2′-O-alkyl modification is 2′-O-methyl.
(Item 158)
156. siRNA of item 156, further comprising a label.
(Item 159)
An siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, wherein each of the sense strand and the antisense strand has at least one orthoester modification at the 2 ′ position.
(Item 160)
siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, wherein the antisense strand is at least one orthoester modification and / or 2′-halogen modification, 2′-alkyl modification, 2′-O-alkyl modification, 2 An siRNA having at least one modification selected from the group consisting of a '-amine modification and a 2'-deoxy modification.
(Item 161)
siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, wherein the sense strand and / or the antisense strand comprises at least one orthoester modification, and wherein the sense strand and / or the antisense strand is 2′- An siRNA comprising at least one 2 'modification selected from the group consisting of halogen modification, 2'-alkyl modification, 2'-O-alkyl modification, 2'-amine modification, and 2'-deoxy modification.
(Item 162)
siRNA,
(A) a sense strand comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide having a first 2' carbon sense modification and a second 5 'terminal sense nucleotide having a second 2' carbon sense modification; ,
(B) consisting of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide having a first 2 ′ carbon antisense modification and a second 5 ′ terminal antisense nucleotide having a second 2 ′ carbon antisense modification. An antisense strand,
SiRNA containing.
(Item 163)
siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, wherein the antisense strand has at least one 2′-orthoester modification, and the antisense strand further comprises 2′-orthoester modification, 2 ′ -Modified by one or more modifications selected from the group consisting of alkyl modification, 2'-halogen modification, 2'-O-alkyl modification, 2'-amine modification, and 2'-deoxy modification, An siRNA wherein the alkyl modification, the 2′-O-methyl modification, and the 2′-halogen modification are in one or more pyrimidines of the antisense strand, and the siRNA further comprises a 3 ′ cap.
(Item 164)
164. The siRNA of item 162, wherein the 2 ′ carbon modification is a 2′-O-alkyl modification.
(Item 165)
165. siRNA according to item 164, wherein the 2′-O-alkyl modification is 2′-O-methyl modification.
(Item 166)
163. siRNA according to item 162, wherein the first 5 ′ terminal sense nucleotide and / or the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is further modified by a 5 ′ blocking group.
(Item 167)
173. siRNA according to item 166, wherein the 5 ′ blocking group is selected from the group consisting of 5′-methyl modification, 5′-O-methyl modification, and 5′-azide modification.
(Item 168)
The first and second 2′-O-alkyl modifications of the 5 ′ terminal sense nucleotide and / or the 5 ′ terminal antisense nucleotide are 2′-O-methyl modifications, and the first 5 ′ terminal 111. The siRNA of any of paragraphs 101-111, wherein the 'terminal sense nucleotide and / or the first 5' terminal antisense nucleotide further comprises a 5 'blocking group.
(Item 169)
169. siRNA according to item 168, wherein the 5 ′ blocking group is selected from the group consisting of 5′-methyl modification, 5′-O-methyl modification, or 5 ′ azide modification.
(Item 170)
164. The siRNA of any one of items 35-111, 114-121, 130-136, 143-144, and 147-162, further comprising a 3 ′ cap.
(Item 171)
170. The siRNA of item 170, wherein the 3 ′ cap is an inverted deoxythymidine.
(Item 172)
Further, according to any one of items 35-111, 114-121, 130-136, 143-144, and 147-161, comprising at least one of a 2′-deoxy modification and / or a methylphosphonate internucleotide linkage The siRNA as described.
(Item 173)
Item 35-111, 114-121, 130, further comprising a modification selected from the group consisting of a 2′-alkyl modification, a 2′-O-alkyl modification, and a 2′-halogen modification in one or more pyrimidines. The siRNA according to any one of ˜136, 143 to 144, and 147 to 161.
(Item 174)
175. siRNA according to item 175, wherein the 2′-alkyl modification is a 2′-methyl modification.
(Item 175)
175. siRNA according to item 175, wherein the 2′-O-alkyl modification is 2′-O-methyl modification.
(Item 176)
175. siRNA according to item 175, wherein the 2′-halogen modification is 2′-fluorine modification.
(Item 177)
181. The siRNA of any one of items 87-111, 114-121, 130-136, 143-144, and 147-178, further comprising a conjugate.
(Item 178)
180. The siRNA of item 179, wherein the conjugate is selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof.
(Item 179)
179. siRNA according to item 179, wherein the conjugate comprises cholesterol or PEG.
(Item 180)
179. siRNA according to item 179, wherein the conjugate further comprises a label.
(Item 181)
184. siRNA according to item 182, wherein the label is a fluorescent label.
(Item 182)
184. siRNA according to item 183, wherein the fluorescent label is selected from the group consisting of TAMRA, BODIPY, Cy3, Cy5, fluorescein, and Dabsyl.
(Item 183)
87. siRNA according to any one of items 38-41 and 48-86, wherein the conjugate further comprises a label.
(Item 184)
185. siRNA according to item 185, wherein the label is a fluorescent label.
(Item 185)
187. siRNA according to item 186, wherein the fluorescent label is selected from the group consisting of TAMRA, BODIPY, Cy3, Cy5, fluorescein, and Dabsyl.
(Item 186)
90. siRNA according to any one of items 36, 51, 65, 76, 87, and 88, wherein the 2'-alkyl modified nucleotide is a 2'-methyl modified nucleotide.
(Item 187)
89. siRNA according to any one of items 36, 51, 65, 76, 87, and 88, wherein the 2'-O-alkyl modified nucleotide is a 2'-O-methyl modified nucleotide.
(Item 188)
The 2'-amine modified nucleotide is 2'-NH 2 90. siRNA according to any one of items 36, 51, 65, 76, 87, and 88, which is a modified nucleotide.
(Item 189)
89. siRNA according to any one of items 87 and 88, wherein the 2′-halogen modified nucleotide is a 2′-fluorine modified nucleotide.
(Item 190)
89. siRNA according to any one of items 45, 59, 73, 84, and 88, wherein the modified internucleotide linkage is methylphosphonate.
(Item 191)
90. siRNA according to item 89, further comprising at least one modified internucleotide linkage.
(Item 192)
195. siRNA according to item 193, wherein the at least one modified internucleotide linkage is selected from the group consisting of a phosphorothioate bond, a phosphorodithioate bond, a methylphosphonate bond, and combinations thereof.
(Item 193)
164. The siRNA of any one of 88-111, 114-121, 130-136, 147-158, and 162, further comprising at least one 2'-orthoester modification.
(Item 194)
195. siRNA according to item 195, wherein the 2′-orthoester modification is 2′-bis (hydroxyethyl) orthoester modification.
(Item 195)
164. siRNA according to any one of items 35-74, 87-88, 159-161, and 163, wherein the 2 'orthoester modification is a 2'-bis (hydroxyethyl) orthoester.
(Item 196)
190. A method for performing RNA interference, comprising administering to a cell the siRNA of any one of items 35-74, 87-88, 159-161, and 163-194.
(Item 197)
199. The method of item 198, wherein the orthoester modification is 2'-bis (hydroxyethyl) orthoester.
(Item 198)
A method for performing RNA interference, comprising administering to the cell the siRNA according to any one of items 195 to 199.
(Item 199)
siRNA,
(A) an antisense strand;
(B) a sense strand;
Including
The sense strand is comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide has a first 2' carbon sense modification; And the second 5 ′ terminal sense nucleotide has a second 2 ′ carbon sense modification.
(Item 200)
siRNA,
(A) composed of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide has a first 2' carbon sense modification; and A sense strand wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide has a second 2 ′ carbon sense modification;
(B) composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide and a second 5 ′ terminal antisense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal antisense nucleotide has a 5 ′ phosphorylation modification, and An antisense strand wherein the second 5 ′ terminal antisense nucleotide has a 2 ′ carbon antisense modification;
SiRNA containing.
  For a better understanding of other advantages and embodiments of the present invention and further advantages and embodiments, reference is made to the following description in conjunction with the examples, the scope of which is set forth in the appended claims. Yes.

本発明の好ましい実施形態は、いかなる形であれ本発明の範囲を制限することを意図したものではなく、例証および記述を目的として選択されている。本発明のいくつかの態様の好ましい実施形態の利点は、添付の図面に示される。   The preferred embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the invention in any way, but are chosen for illustration and description purposes. The advantages of preferred embodiments of some aspects of the invention are illustrated in the accompanying drawings.

図1Aは、トランスフェクションの24時間後に測定されるセンスおよび/またはアンチセンス鎖に対するオルトエステル修飾の機能性を説明する。修飾二本鎖の説明については「好ましい実施形態」を参照せよ。siRNA+SEAP発現プラスミドによって同時にトランスフェクトされた細胞でのSEAP発現レベルを、SEAP発現プラスミド単独によってトランスフェクトされた細胞と比較することで、各siRNAによって誘導されたSEAPサイレンシングの度合いを決定した。FIG. 1A illustrates the functionality of orthoester modification to the sense and / or antisense strand measured 24 hours after transfection. See “Preferred Embodiments” for a description of modified duplexes. The degree of SEAP silencing induced by each siRNA was determined by comparing the level of SEAP expression in cells co-transfected with siRNA + SEAP expression plasmids to cells transfected with SEAP expression plasmid alone. 図1Bは、トランスフェクションの48時間後に測定されるオルトエステル修飾(センスおよび/またはアンチセンス鎖上)の機能性を示す。FIG. 1B shows the functionality of the orthoester modification (on the sense and / or antisense strand) measured 48 hours after transfection. 図2Aは、トランスフェクションの24時間後に測定される、他の修飾とともにオルトエステル修飾(センスおよび/またはアンチセンス鎖上)の機能性を示す。FIG. 2A shows the functionality of the orthoester modification (on the sense and / or antisense strand) along with other modifications as measured 24 hours after transfection. 図2Bは、トランスフェクションの72時間後に測定される、他の修飾とともにセンスおよび/またはアンチセンス鎖上のオルトエステル修飾の機能性を示す。FIG. 2B shows the functionality of the orthoester modification on the sense and / or antisense strand along with other modifications as measured 72 hours after transfection. 図2Cは、トランスフェクションの144時間後に測定される、他の修飾とともにセンスおよび/またはアンチセンス鎖上のオルトエステル修飾の機能性を示す。FIG. 2C shows the functionality of the orthoester modification on the sense and / or antisense strand, along with other modifications, as measured 144 hours after transfection. 図3は、siRNA機能性に対するセンスおよびアンチセンス鎖修飾の効果を示す。FIG. 3 shows the effect of sense and antisense strand modifications on siRNA functionality. 図4は、siRNA機能性に対するセンスおよびアンチセンス鎖修飾の効果を説明する。FIG. 4 illustrates the effect of sense and antisense strand modifications on siRNA functionality. 図5は、センス鎖上の種々の修飾と併用したアンチセンス鎖のチオ系修飾の効果を示す。FIG. 5 shows the effect of thio modification of the antisense strand in combination with various modifications on the sense strand. 図6は、センス鎖およびアンチセンス鎖の両方でのホスホロチオエート修飾の効果を示す。FIG. 6 shows the effect of phosphorothioate modification on both the sense and antisense strands. 図7は、他の多様な修飾と併用した2’−O−メチル修飾(センスおよびアンチセンス鎖の両方で)の効果を示す。FIG. 7 shows the effect of 2'-O-methyl modifications (in both sense and antisense strands) in combination with various other modifications. 図8は、他の化学修飾と併用した2’−デオキシ−RNAハイブリッド(どちらか一方の鎖)であるsiRNAの効果を示す。FIG. 8 shows the effect of siRNA, a 2'-deoxy-RNA hybrid (either strand) in combination with other chemical modifications. 図9は、他の化学修飾と併用したセンス鎖5’末端でのコレステロール・コンジュゲートの5’末端の機能性を示す。FIG. 9 shows the functionality of the 5 'end of the cholesterol conjugate at the 5' end of the sense strand in combination with other chemical modifications. 図10は、他の化学修飾と併用したセンス鎖5’末端でのPEGコンジュゲートの機能性を示す。FIG. 10 shows the functionality of the PEG conjugate at the 5 ′ end of the sense strand in combination with other chemical modifications. 図11は、センス鎖5’末端でのコレステロール・コンジュゲートを持つ修飾siRNAの効力増加を示す。FIG. 11 shows the increased potency of the modified siRNA with a cholesterol conjugate at the 5 ′ end of the sense strand. 図12は、ダルマコン(Dharmacon)2’−ACE・RNA合成化学に用い得る保護RNAヌクレオチド・ホスホラミダイトを示す。FIG. 12 shows a protected RNA nucleotide phosphoramidite that can be used in Dharmacon 2'-ACE RNA synthesis chemistry. 図13は、ダルマコン(Dharmacon)RNA合成サイクルの概略を示す。FIG. 13 shows an overview of the Dharmacon RNA synthesis cycle. 図14は、好ましい2’−ACE保護RNAの構造を示す。FIG. 14 shows the structure of a preferred 2'-ACE protected RNA. 図15Aは、他の裸siRNA上の単一2’−デオキシ修飾(センスまたはアンチセンス鎖)の機能的な影響(functional consequences)を示す。FIG. 15A shows the functional consequences of a single 2'-deoxy modification (sense or antisense strand) on other naked siRNAs. 図15Bは、他の裸siRNA上の2つのタンデム2’−デオキシ修飾(センスまたはアンチセンス鎖)の機能的な影響を示す。FIG. 15B shows the functional impact of two tandem 2'-deoxy modifications (sense or antisense strand) on other naked siRNAs. 図15Cは、他の裸siRNA上の3つのタンデム2’−デオキシ修飾(センスまたはアンチセンス鎖)の機能的な影響を示す。FIG. 15C shows the functional impact of three tandem 2'-deoxy modifications (sense or antisense strand) on other naked siRNAs. 図16Aは、他の裸siRNA上の単一2’−O−メチル修飾(センスまたはアンチセンス鎖)の機能性影響(functionality consequences)を示す。FIG. 16A shows the functional effects of single 2'-O-methyl modifications (sense or antisense strand) on other naked siRNAs. 図16Bは、他の裸siRNA上の2つのタンデム2’−O−メチル修飾(センスまたはアンチセンス鎖)の機能性影響を示す。FIG. 16B shows the functional impact of two tandem 2'-O-methyl modifications (sense or antisense strand) on other naked siRNAs. 図16Cは、他の裸siRNA上の3つのタンデム2’−O−メチル修飾(センスまたはアンチセンス鎖)の機能性影響を示す。FIG. 16C shows the functional impact of three tandem 2'-O-methyl modifications (sense or antisense strand) on other naked siRNAs. 図17は、二本鎖安定性に対するセンスおよびアンチセンス鎖での修飾の影響を示す。FIG. 17 shows the effect of modification with sense and antisense strands on duplex stability. 図18は、裸および修飾siRNAの受動的な取り込みに対する5’コレステロール部分を含むコンジュゲートの効果を示す。FIG. 18 shows the effect of a conjugate comprising a 5 'cholesterol moiety on the passive uptake of naked and modified siRNA. 図19は、センス鎖内の種々の位置における2つのタンデム2’−デオキシ修飾の機能的な影響を示す。FIG. 19 shows the functional impact of two tandem 2'-deoxy modifications at various positions within the sense strand. 図20は、センス鎖内の種々の位置における3つのタンデム2’−デオキシ修飾の機能的な影響を示す。FIG. 20 shows the functional impact of three tandem 2'-deoxy modifications at various positions within the sense strand. 図21は、アンチセンス鎖内の種々の位置における単一2’−デオキシ修飾の機能的な影響を示す。FIG. 21 shows the functional impact of a single 2'-deoxy modification at various positions within the antisense strand. 図22は、アンチセンス鎖内の種々の位置における2つのタンデム2’−デオキシ修飾の機能的な影響を示す。FIG. 22 shows the functional impact of two tandem 2'-deoxy modifications at various positions within the antisense strand. 図23は、アンチセンス鎖内の種々の位置における3つのタンデム2’−デオキシ修飾の機能的な影響を示す。FIG. 23 shows the functional impact of three tandem 2'-deoxy modifications at various positions within the antisense strand. 図24は、センス鎖内での種々の位置における2つのタンデム2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。FIG. 24 shows the functional impact of two tandem 2'-O-methyl modifications at various positions within the sense strand. 図25は、センス鎖内での種々の位置における3つのタンデム2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。FIG. 25 shows the functional impact of three tandem 2'-O-methyl modifications at various positions within the sense strand. 図26は、アンチセンス鎖での種々の位置における単一2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。FIG. 26 shows the functional impact of a single 2'-O-methyl modification at various positions on the antisense strand. 図27は、アンチセンス鎖での種々の位置における2つのタンデム2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。FIG. 27 shows the functional impact of two tandem 2'-O-methyl modifications at various positions in the antisense strand. 図28は、アンチセンス鎖での種々の位置における3つのタンデム2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。FIG. 28 shows the functional impact of three tandem 2'-O-methyl modifications at various positions in the antisense strand. 図29は、ヒト・シクロフィリン遺伝子に対するsiRNAを用いた(1)5’センス、(2)5’アンチセンス、または(3)5’センスおよびアンチセンス鎖の位置1および2上での2つの2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。FIG. 29 shows two (1) 5 ′ sense, (2) 5 ′ antisense, or (3) 5 ′ sense and two on position 1 and 2 of the antisense strand using siRNA against the human cyclophilin gene. Shows the functional impact of '-O-methyl modification. 図30は、ホタル・ルシフェラーゼ遺伝子に対するsiRNAを用いた(1)5’センス、(2)5’アンチセンス、または(3)5’センスおよびアンチセンス鎖の位置1および2上での2つの2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。注記:この図では、アンチセンス鎖の5’末端のリン酸化を「P」で表す。FIG. 30 shows (1) 5 ′ sense, (2) 5 ′ antisense, or (3) 2 ′ on positions 1 and 2 of the 5 ′ sense and antisense strands using siRNA against the firefly luciferase gene. Shows the functional impact of '-O-methyl modification. Note: In this figure, phosphorylation of the 5 'end of the antisense strand is denoted by "P". 図31は、ホタル・ルシフェラーゼ遺伝子に対するsiRNAを用いた(1)5’センス、(2)5’アンチセンス、または(3)5’センスおよびアンチセンス鎖の位置1および2上での2つの2’−O−メチル修飾の機能的な影響を示す。注記:この図では、アンチセンス鎖の5’末端のリン酸化を「P」で表す。FIG. 31 shows two (1) 5 ′ sense, (2) 5 ′ antisense, or (3) 5 ′ sense and two on position 1 and 2 of the antisense strand using siRNA against the firefly luciferase gene. Shows the functional impact of '-O-methyl modification. Note: In this figure, phosphorylation of the 5 'end of the antisense strand is denoted by "P". 図32は、ヒト血清での修飾siRNAの安定性を示す。修飾”a”=センス鎖での全CsおよびUsの2’−O−メチル修飾(3’idTキャッピングと組み合わさっている)。修飾”b”=センス鎖での全CsおよびUsの2’F修飾(3’idTキャッピングと組み合わさっている)。FIG. 32 shows the stability of the modified siRNA in human serum. Modification "a" = 2'-O-methyl modification of all Cs and Us in the sense strand (combined with 3'idT capping). Modification "b" = 2'F modification of all Cs and Us in the sense strand (combined with 3'idT capping). 図33は、アルブミンおよび他の血清タンパク質に対する修飾siRNA−コレステロール・コンジュゲートの親和性を示す。FIG. 33 shows the affinity of modified siRNA-cholesterol conjugates for albumin and other serum proteins. 図34は、小分子コンジュゲートがsiRNA効力について有する効果を示す。FIG. 34 shows the effect that small molecule conjugates have on siRNA potency. 図35は、ヒト血清でのsiRNAコンジュゲートの安定性を示す。siRNAは、センス鎖上に、(1)全CsおよびUs上の2’−O−メチル基と、(2)3’idTキャップとを運び、siRNAa−コンジュゲートは、センス鎖上に、(1)全CsおよびUs上の2’−O−メチル基、(2)3’idTキャップ、および(3)5’コレステロール・コンジュケートを担持する。FIG. 35 shows the stability of siRNA conjugates in human serum. siRNA carries on the sense strand (1) a 2′-O-methyl group on all Cs and Us, and (2) a 3′idT cap, and siRNAa-conjugates on the sense strand (1 It carries a 2'-O-methyl group on all Cs and Us, (2) a 3'idT cap, and (3) a 5 'cholesterol conjugate. 図36は、コレステロール・コンジュゲートが受動的なsiRNA取り込みについて有する効果を示す。FIG. 36 shows the effect that cholesterol conjugates have on passive siRNA uptake. 図37Aは、血清にさらされたsiRNAを含むエチジウム・ブロミド染色ゲルを示す、典型的な血清安定性試験から得られた結果を表す(上側が未修飾、下側が「分子1修飾」による修飾)。この図の目的にとって、用語「分子1修飾(molecule 1 modifications)」とは、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖の全CsおよびUs上の2’−フルオロ(Fl)修飾、およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。図37Bは、修飾および未修飾形態である4種類のヒト・シクロフィリンB・siRNAの相対的安定性をプロットする一組の折れ線グラフである(U 1 = 5’GAA AGA GCA UCU ACG GUG A(配列番号315)、U2 = 5’GAA AGG AUU UGG CUA CAA A(配列番号316)、U3 = 5’ACA GCA AAU UCC AUC GUG U(配列番号317)、およびU4 = 5’GGA AAG ACU GUU CCA AAA A、(配列番号318)、センス鎖)。X軸は、時間(hr)を表す。Y軸は元のままの状態を保つ二本鎖が占める割合を表す。黒四角は、未修飾配列を示す。白四角は、修飾配列を示す。FIG. 37A represents the results obtained from a typical serum stability test showing an ethidium bromide stained gel containing siRNA exposed to serum (upper unmodified, lower modified with “molecule 1 modified”). . For the purposes of this figure, the term “molecule 1 modification” refers to 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O on all Cs and Us of the sense strand. -Refers to a molecule comprising a methyl modification, a 2'-fluoro (Fl) modification on all Cs and Us of the antisense strand, and a phosphate modification on the 5 'end of the antisense strand. FIG. 37B is a set of line graphs plotting the relative stability of four human cyclophilin B siRNAs in modified and unmodified forms (U 1 = 5′GAA AGA GCA UCU ACG GUG A (sequence No. 315), U2 = 5′GAA AGG AUU UGG CUA CAA A (SEQ ID NO: 316), U3 = 5′ACA GCA AAU UCC AUC GUG U (SEQ ID NO: 317), and U4 = 5′GGA AAG AGU AGU AGU AU (SEQ ID NO: 318), sense strand). The X axis represents time (hr). The Y axis represents the ratio of double strands that keep the original state. Black squares indicate unmodified sequences. Open squares indicate the modified sequences. 図38は、種々の濃度で所定の標的をサイレンシングするために、裸、または修飾(分子1修飾)されているsiRNA(U1およびU3)の能力を比較する。Y軸は、対照群(形質移入されていない細胞)と比較した発現の度合いを表す。X軸は形質移入の手順を進めている最中のsiRNAの濃度を表す。黒棒は、未修飾配列を表す。白棒は修飾配列を表す。この図の目的にとって、用語「分子1修飾(molecule 1 modifications)」とは、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖の全CsおよびUs上の2’−フルオロ(Fl)修飾、およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。FIG. 38 compares the ability of siRNAs (U1 and U3) that are naked or modified (molecular 1 modification) to silence a given target at various concentrations. The Y axis represents the degree of expression compared to the control group (untransfected cells). The X-axis represents the concentration of siRNA during the transfection procedure. Black bars represent unmodified sequences. The white bar represents the modified sequence. For the purposes of this figure, the term “molecule 1 modification” refers to 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O on all Cs and Us of the sense strand. -Refers to a molecule comprising a methyl modification, a 2'-fluoro (Fl) modification on all Cs and Us of the antisense strand, and a phosphate modification on the 5 'end of the antisense strand. 図39は、修飾siRNA(「分子1修飾」を持つ)および未修飾siRNAによって、7日間にわたり誘導されたサイレンシングの度合いを評価する。Y軸は、対照群(形質移入されていない細胞)と比較した場合の遺伝子発現の度合いを表す。X軸は、形質移入後の日数を表す。黒棒は、未修飾配列を表す。白棒は、修飾配列を表す。この図の目的にとって、用語「分子1修飾(molecule 1 modifications)」とは、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖の全CsおよびUs上の2’−フルオロ(Fl)修飾、およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。FIG. 39 assesses the degree of silencing induced over 7 days by modified siRNA (with “molecule 1 modification”) and unmodified siRNA. The Y-axis represents the degree of gene expression when compared to the control group (untransfected cells). The X axis represents the number of days after transfection. Black bars represent unmodified sequences. White bars represent modified sequences. For the purposes of this figure, the term “molecule 1 modification” refers to 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O on all Cs and Us of the sense strand. -Refers to a molecule comprising a methyl modification, a 2'-fluoro (Fl) modification on all Cs and Us of the antisense strand, and a phosphate modification on the 5 'end of the antisense strand. 図40は、種々の濃度で細胞に形質移入された4通りの個々の修飾siRNA(分子1修飾にもとづく)および未修飾siRNAによって誘導された細胞死の度合いを比較する。Y軸は、細胞の相対的生存度(非形質移入細胞にもとづく)を表す。X軸は、形質移入の手順を実施している際のsiRNAの濃度を表す。培養物を、アラマー・ブルー(Alamar Blue)アッセイを用いた形質移入の24〜48時間後に試験した。黒棒は未修飾配列を表す。白棒は、修飾配列を表す。この図の目的にとって、用語「分子1修飾(molecule 1 modifications)」とは、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖の全CsおよびUs上の2’−フルオロ(Fl)修飾、およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。FIG. 40 compares the degree of cell death induced by four individual modified siRNAs (based on molecular 1 modification) and unmodified siRNA transfected into cells at various concentrations. The Y axis represents the relative viability of cells (based on untransfected cells). The X axis represents the concentration of siRNA when performing the transfection procedure. Cultures were tested 24-48 hours after transfection using the Alamar Blue assay. Black bars represent unmodified sequences. White bars represent modified sequences. For the purposes of this figure, the term “molecule 1 modification” refers to 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O on all Cs and Us of the sense strand. -Refers to a molecule comprising a methyl modification, a 2'-fluoro (Fl) modification on all Cs and Us of the antisense strand, and a phosphate modification on the 5 'end of the antisense strand. 図41は、修飾形態(分子1修飾にもとづく)および未修飾形態である4通りの個々のヒト・シクロフィリンB・siRNAによるオフ・ターゲット化の度合いを比較する。データを6つの異なる群にわけた。すなわち、4倍(4x)を上回る発現減少が見られる標的の数、3〜4倍(3〜4x)の発現減少が見られる標的の数、2.5〜3倍(2.5〜3x)の発現減少が見られる標的の数、4倍(>4x)を上回る発現増加が見られる標的の数、3〜4倍(3〜4x)の発現増加が見られる標的の数、さらに2.5〜3倍(2.5〜3x)の発現増加が見られる標的の数である。黒棒は、未修飾配列を表す。白棒は、修飾配列を表す。この図の目的にとって、用語「分子1修飾(molecule 1 modifications)」とは、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖の全CsおよびUs上の2’−フルオロ(Fl)修飾、 およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。FIG. 41 compares the degree of off-targeting by four individual human cyclophilin B siRNAs, which are a modified form (based on molecule 1 modification) and an unmodified form. The data was divided into 6 different groups. That is, the number of targets in which expression decrease is more than 4 times (4x), the number of targets in which expression reduction is 3-4 times (3-4x), 2.5-3 times (2.5-3x) The number of targets with reduced expression of 4x (> 4x), the number of targets with increased expression greater than 4x (> 4x), the number of targets with 3-4x (3-4x) increased expression, and an additional 2.5 It is the number of targets where an expression increase of ˜3 times (2.5-3 ×) is seen Black bars represent unmodified sequences. White bars represent modified sequences. For the purposes of this figure, the term “molecule 1 modification” refers to 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O on all Cs and Us of the sense strand. -Refers to molecules containing methyl modifications, 2'-fluoro (Fl) modifications on all Cs and Us of the antisense strand, and phosphate modifications on the 5 'end of the antisense strand. 図42は、(1)分子2修飾(molecule 2 modifications)、(2)Cy3による裸分子修飾、および(3)Cy3により修飾された裸NSC9分子を含むcyclo14siRNAの遺伝子サイレンシング能力を比較するヒストグラムを示す。Y軸は、対照遺伝子(GAPDH)と比較したヒト・シクロフィリンB発現の度合いを示す。「脂質(lipid)」は、形質移入試薬であるLipofectamine 2000によって処置された対照細胞を表す。「対照(control)」は、未処理の細胞のことをいう。NS9は、非特異的配列#9である。この図の目的にとって、用語「分子2修飾(molecule 2 modifications)」とは、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、センス領域の5’末端にあるCys3標識、アンチセンス鎖の全CおよびU上の2’−フルオロ(Fl)修飾、およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。FIG. 42 shows a histogram comparing the gene silencing ability of cycl14 siRNA comprising (1) molecular 2 modifications, (2) naked molecule modification with Cy3, and (3) naked NSC9 molecule modified with Cy3. Show. The Y axis shows the degree of human cyclophilin B expression compared to the control gene (GAPDH). “Lipid” refers to control cells treated with the transfection reagent Lipofectamine 2000. “Control” refers to untreated cells. NS9 is a non-specific sequence # 9. For the purposes of this figure, the term “molecule 2 modification” refers to 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O on all Cs and Us of the sense strand. -Methyl modification, Cys3 label at the 5 'end of the sense region, 2'-fluoro (Fl) modification on all C and U of the antisense strand, and phosphate modification on the 5' end of the antisense strand. It refers to the molecule that contains it. 図43AおよびBは、2’−O−メチル化SEAP−2217siRNAに関する機能と修飾との関係を示す。これらの図は、SEAP−2217のセンス鎖(図43A)およびアンチセンス鎖(図43B)の単一鎖2’−O−メチル修飾(黒棒)および対形成2’−O−メチル修飾(灰)の遺伝子サイレンシングの効果を示す。X軸は、siRNA(5’→3’)に沿った修飾の相対的位置を表す。Y軸は、対照群に対する発現比を表す。Figures 43A and B show the relationship between function and modification for 2'-O-methylated SEAP-2217 siRNA. These figures show single strand 2′-O-methyl modifications (black bars) and paired 2′-O-methyl modifications (gray) of the sense strand (FIG. 43A) and antisense strand (FIG. 43B) of SEAP-2217. ) Shows the effect of gene silencing. The X axis represents the relative position of the modification along the siRNA (5 '→ 3'). The Y axis represents the expression ratio relative to the control group. 図44Aおよび図44Bは、SEAP2217機能に対する2’−デオキシ基の付加の効果を示す。特に、2’−デオキシ基によって3つの連続的なヌクレオチド(例えば、位置1、2、および3)が修飾される。識別番号が各基に対応づけられている(例えば、S3D−16は以下のようにデコードされる。すなわち、「S」=センス鎖修飾、「3」=連続的に修飾されるヌクレオチドの数、「”D”=2’デオキシ修飾、「16」=修飾の第1の位置)。図44Aは、センス鎖修飾を示す。図44Bは、アンチセンス鎖修飾を示す。対照群として、siRNAなしおよび非特異的(ns)RNAを含む。44A and 44B show the effect of addition of 2'-deoxy groups on SEAP2217 function. In particular, the 2'-deoxy group modifies three consecutive nucleotides (eg, positions 1, 2, and 3). An identification number is associated with each group (eg, S3D-16 is decoded as follows: “S” = sense strand modification, “3” = number of consecutively modified nucleotides, ““ D ”= 2 ′ deoxy modification,“ 16 ”= first position of modification). FIG. 44A shows sense strand modification. FIG. 44B shows antisense strand modification. Control groups include no siRNA and non-specific (ns) RNA. 図45A〜図45Fは、6種類のルシフェラーゼ特異的siRNA(luc8、18、56、58、63、および81)のアンチセンス鎖に対する、5’リン酸化を持つまたは持たない2’−O−メチル化の効果を示す。「S」=センス鎖。「AS」=アンチセンス鎖。「*」は、指定鎖の1および2位での2’−O−メチル化を示す。「p」は、指定された鎖の5’リン酸化を示す。Y軸は、対照(非形質移入)細胞の発現率(%)を示す。「対照」=偽形質移入細胞である。45A-F shows 2′-O-methylation with or without 5 ′ phosphorylation on the antisense strand of six luciferase specific siRNAs (luc8, 18, 56, 58, 63, and 81). The effect of “S” = sense strand. “AS” = antisense strand. “*” Indicates 2′-O-methylation at positions 1 and 2 of the designated strand. “P” indicates 5 ′ phosphorylation of the designated strand. The Y axis shows the percent expression of control (non-transfected) cells. “Control” = mock-transfected cells. 図46A〜Eは、本発明の一実施形態にもとづいて生産された5つのルシフェラーゼ特異的siRNA(luc8、56、58、63、81)の用量依存を表す。「S」=センス鎖。「AS」=アンチセンス鎖。「M」は、指定の鎖の1および2位にある2’−O−メチル化を示す。「p」は、指定の鎖の5’リン酸化を示す。Y軸は、対照(形質移入されていない)細胞の発現率を表す。X軸は、1=200mM、2=100nM、3=10nM、4=1nM、5=0.1nM、および6=0.01nMによる形質移入の過程でのsiRNAの濃度を表す。Figures 46A-E represent the dose dependence of five luciferase specific siRNAs (luc8, 56, 58, 63, 81) produced according to one embodiment of the present invention. “S” = sense strand. “AS” = antisense strand. “M” indicates 2′-O-methylation at positions 1 and 2 of the designated strand. “P” indicates 5 ′ phosphorylation of the designated strand. The Y-axis represents the expression rate of control (non-transfected) cells. The X-axis represents the concentration of siRNA during the transfection with 1 = 200 mM, 2 = 100 nM, 3 = 10 nM, 4 = 1 nM, 5 = 0.1 nM, and 6 = 0.01 nM. 図46A〜Eは、本発明の一実施形態にもとづいて生産された5つのルシフェラーゼ特異的siRNA(luc8、56、58、63、81)の用量依存を表す。「S」=センス鎖。「AS」=アンチセンス鎖。「M」は、指定の鎖の1および2位にある2’−O−メチル化を示す。「p」は、指定の鎖の5’リン酸化を示す。Y軸は、対照(形質移入されていない)細胞の発現率を表す。X軸は、1=200mM、2=100nM、3=10nM、4=1nM、5=0.1nM、および6=0.01nMによる形質移入の過程でのsiRNAの濃度を表す。Figures 46A-E represent the dose dependence of five luciferase specific siRNAs (luc8, 56, 58, 63, 81) produced according to one embodiment of the present invention. “S” = sense strand. “AS” = antisense strand. “M” indicates 2′-O-methylation at positions 1 and 2 of the designated strand. “P” indicates 5 ′ phosphorylation of the designated strand. The Y-axis represents the expression rate of control (non-transfected) cells. The X-axis represents the concentration of siRNA during the transfection with 1 = 200 mM, 2 = 100 nM, 3 = 10 nM, 4 = 1 nM, 5 = 0.1 nM, and 6 = 0.01 nM. 図46A〜Eは、本発明の一実施形態にもとづいて生産された5つのルシフェラーゼ特異的siRNA(luc8、56、58、63、81)の用量依存を表す。「S」=センス鎖。「AS」=アンチセンス鎖。「M」は、指定の鎖の1および2位にある2’−O−メチル化を示す。「p」は、指定の鎖の5’リン酸化を示す。Y軸は、対照(形質移入されていない)細胞の発現率を表す。X軸は、1=200mM、2=100nM、3=10nM、4=1nM、5=0.1nM、および6=0.01nMによる形質移入の過程でのsiRNAの濃度を表す。Figures 46A-E represent the dose dependence of five luciferase specific siRNAs (luc8, 56, 58, 63, 81) produced according to one embodiment of the present invention. “S” = sense strand. “AS” = antisense strand. “M” indicates 2′-O-methylation at positions 1 and 2 of the designated strand. “P” indicates 5 ′ phosphorylation of the designated strand. The Y-axis represents the expression rate of control (non-transfected) cells. The X-axis represents the concentration of siRNA during the transfection with 1 = 200 mM, 2 = 100 nM, 3 = 10 nM, 4 = 1 nM, 5 = 0.1 nM, and 6 = 0.01 nM. 図47は、センスおよびアンチセンス鎖−RISC相互作用の予想反応速度と、(1)2’−O−メチル化(*)および(2)該分子の相対的機能性に対するその相互作用の感受性とを表す。高度に機能的な分子(例えば、>F90、90%を上回る機能性)では、RISCがアンチセンス鎖(Koverall=100)に対して選択性が高い。ヌクレオチド1および2位での2’−O−メチル基によるセンス鎖の修飾は、さらに、AS鎖選択に傾くが、相対的な増減率は軽度である。乏しい機能性または適度な機能性の二本鎖に由来するセンスおよびアンチセンス鎖は、RISCとのより良く均整のとれた平衡(Koverall 約1)を示す。これらの場合、Sの修飾は、RISCに結合する能力を本質的に取り除き、RISC−AS相互作用への選択性を強く傾ける。FIG. 47 shows the expected kinetics of the sense and antisense strand-RISC interaction and (1) 2′-O-methylation (*) and (2) the sensitivity of the interaction to the relative functionality of the molecule. Represents. For highly functional molecules (eg,> F90, functionality greater than 90%), RISC is highly selective for the antisense strand (K overall = 100). Modification of the sense strand with 2'-O-methyl groups at nucleotides 1 and 2 further tends to AS strand selection, but the relative rate of increase and decrease is mild. Sense and antisense strands derived from poor or moderately functional duplexes show a better balanced equilibrium with RISC (K overall ˜1 ). In these cases, modification of S essentially removes the ability to bind to RISC and strongly tilts its selectivity for RISC-AS interaction. 図48Aおよび48Bは、cyclo4siRNAとNS4siRNAとのあいだの競合についての研究を示す。A−I:cyclo4siRNAを種々の濃度で細胞に形質移入した。A−II:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、アンチセンス鎖のCsおよびUsにある2’F1基、ならびにセンス鎖の5’末端にあるCy3基により修飾された、Cy3コンジュゲート19bpNS4二本鎖。A−III:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCsおよびUsに結合された2’F1基によって修飾されたCys3コンジュゲート17bpNS4二本鎖。B−I:cyclo4(種々の濃度で)と、19bpNS4二本鎖。B−II:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCsおよびUsにある2’F1基により修飾された19bpNS4二本鎖。B−III:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCsおよびUsにある2’Fl基により修飾された17bpNS4二本鎖。注:全ての形質移入を、リポフェクタミン(Liphofectamin)2000(製造元の指示)および100nMの核酸濃度を用いて実施した。データを内部GAPDHレベルを正規化した。FIGS. 48A and 48B show a study of competition between cyclo4 siRNA and NS4 siRNA. A-I: Cells were transfected with various concentrations of cyclo4 siRNA. A-II: cyclo4 (at various concentrations), 2′-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2′-O-methyl group at Cs and Us of the sense strand, anti Cy3 conjugated 19 bp NS4 duplex modified by a 2′F1 group on the Cs and Us of the sense strand and a Cy3 group on the 5 ′ end of the sense strand. A-III: cyclo4 (at various concentrations), a 2′-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, a 2′-O-methyl group at Cs and Us of the sense strand, and Cys3 conjugated 17 bp NS4 duplex modified by 2′F1 group attached to Cs and Us of the antisense strand. BI: cyclo4 (at various concentrations) and 19 bp NS4 duplex. B-II: cyclo4 (at various concentrations), a 2′-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, a 2′-O-methyl group at Cs and Us of the sense strand, and 19 bp NS4 duplex modified by 2′F1 groups on Cs and Us of the antisense strand. B-III: cyclo4 (at various concentrations), 2'-O-methyl groups at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2'-O-methyl groups at Cs and Us of the sense strand, and 17 bp NS4 duplex modified by 2'Fl groups on Cs and Us of the antisense strand. Note: All transfections were performed using Liphofectamine 2000 (manufacturer's instructions) and a nucleic acid concentration of 100 nM. Data were normalized to internal GAPDH levels. 図48Aおよび48Bは、cyclo4siRNAとNS4siRNAとのあいだの競合についての研究を示す。A−I:cyclo4siRNAを種々の濃度で細胞に形質移入した。A−II:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、アンチセンス鎖のCsおよびUsにある2’F1基、ならびにセンス鎖の5’末端にあるCy3基により修飾された、Cy3コンジュゲート19bpNS4二本鎖。A−III:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCsおよびUsに結合された2’F1基によって修飾されたCys3コンジュゲート17bpNS4二本鎖。B−I:cyclo4(種々の濃度で)と、19bpNS4二本鎖。B−II:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCsおよびUsにある2’F1基により修飾された19bpNS4二本鎖。B−III:cyclo4(種々の濃度で)と、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基、センス鎖のCsおよびUsにある2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCsおよびUsにある2’Fl基により修飾された17bpNS4二本鎖。注:全ての形質移入を、リポフェクタミン(Liphofectamin)2000(製造元の指示)および100nMの核酸濃度を用いて実施した。データを内部GAPDHレベルを正規化した。FIGS. 48A and 48B show a study of competition between cyclo4 siRNA and NS4 siRNA. A-I: Cells were transfected with various concentrations of cyclo4 siRNA. A-II: cyclo4 (at various concentrations), 2′-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2′-O-methyl group at Cs and Us of the sense strand, anti Cy3 conjugated 19 bp NS4 duplex modified by a 2′F1 group on the Cs and Us of the sense strand and a Cy3 group on the 5 ′ end of the sense strand. A-III: cyclo4 (at various concentrations), a 2′-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, a 2′-O-methyl group at Cs and Us of the sense strand, and Cys3 conjugated 17 bp NS4 duplex modified by 2′F1 group attached to Cs and Us of the antisense strand. BI: cyclo4 (at various concentrations) and 19 bp NS4 duplex. B-II: cyclo4 (at various concentrations), a 2′-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, a 2′-O-methyl group at Cs and Us of the sense strand, and 19 bp NS4 duplex modified by 2′F1 groups on Cs and Us of the antisense strand. B-III: cyclo4 (at various concentrations), 2'-O-methyl groups at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2'-O-methyl groups at Cs and Us of the sense strand, and 17 bp NS4 duplex modified by 2'Fl groups on Cs and Us of the antisense strand. Note: All transfections were performed using Liphofectamine 2000 (manufacturer's instructions) and a nucleic acid concentration of 100 nM. Data were normalized to internal GAPDH levels. 図49は、GAPDHと非特異的対照#2との競合実験を示す。(1)非競合siRNAであるcyclo14、(2)競合siRNA(非特異的配列#2)、もしくは(3)センスおよびアンチセンス鎖の両方の1および2位で2‘−O−メチル基によって標識された競合siRNAとともに、GAPDH・siRNAを、種々の濃度(0.781〜100nM)でHeLa細胞に導入した。FIG. 49 shows a competition experiment between GAPDH and non-specific control # 2. (1) non-competing siRNA cycl14, (2) competing siRNA (non-specific sequence # 2), or (3) labeled with 2'-O-methyl groups at positions 1 and 2 of both sense and antisense strands GAPDH siRNA was introduced into HeLa cells at various concentrations (0.781 to 100 nM) along with the competing siRNA.

(詳細な説明)
ここで、本発明を好ましい実施形態と関連させて説明する。これらの実施形態は、本発明の理解を助けるために提示されており、いかなる形であれ、本発明を制限することを意図したものではなく、またそのように解釈されてはならない。この開示を読むことで当業者にとって容易に理解されうる全ての代替、修飾、および等価物は、本発明の精神および範囲のなかに包含される。
(Detailed explanation)
The invention will now be described in connection with a preferred embodiment. These embodiments are presented to aid the understanding of the present invention and are not intended and should not be construed as limiting the present invention in any way. All alternatives, modifications, and equivalents that can be readily understood by one of ordinary skill in the art upon reading this disclosure are encompassed within the spirit and scope of the present invention.

この開示は、RNA干渉を実行するための組成物および方法についてのプライマーではない。当業者に知られている基礎概念については、詳しくは説明しなかった。   This disclosure is not a primer on compositions and methods for performing RNA interference. The basic concepts known to those skilled in the art were not described in detail.

本発明は、siRNA誘導遺伝子サイレンシングを含むRNA干渉を実施するための組成物および方法に関する。本発明、修飾ポリヌクレオチド、およびその誘導体を用いることで、RNA干渉用途の効率を改善することが可能である。   The present invention relates to compositions and methods for performing RNA interference, including siRNA-induced gene silencing. By using the present invention, modified polynucleotides, and derivatives thereof, the efficiency of RNA interference applications can be improved.

特に明記しない限り、以下の用語および表現は、以下で規定される意味を持つ。   Unless otherwise stated, the following terms and expressions have the meanings defined below.

(アルキル)
用語「アルキル(alkyl)」とは、飽和または不飽和、さらに置換または非置換型であるヒドロカルビル部分のことをいう。それは、直鎖状、分岐状、環状、および/または複素環状であり、かつエーテル、ケトン、アルデヒド、カルボン酸塩等の官能基を含む部分から構成されるものであってもよい。
(Alkyl)
The term “alkyl” refers to a hydrocarbyl moiety that is saturated or unsaturated, and further substituted or unsubstituted. It may be linear, branched, cyclic, and / or heterocyclic and composed of a moiety containing a functional group such as ether, ketone, aldehyde, carboxylate.

典型的なアルキル基として、限定されるものではないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、およびより大きい炭素数のアルキル基、同様に2−メチルプロピル、2−メチルー4−エチルブチル、2,4−ジエチルプロイル、3−プロピルブチル、2,8−ジブチルデシル、6,6−ジメチロクチル、6−プロピル−6−ブチロクチル、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、および2−エチルヘキシルが挙げられる。上記用語アルキルはまた、アルケニル基、例えばビニル、アリル、アラルキル、およびアルキニル基も包含する。   Typical alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl , Nonadecyl, eicosyl, and higher alkyl groups, as well as 2-methylpropyl, 2-methyl-4-ethylbutyl, 2,4-diethylproyl, 3-propylbutyl, 2,8-dibutyldecyl, 6, Examples include 6-dimethyloctyl, 6-propyl-6-butyloctyl, 2-methylbutyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, and 2-ethylhexyl. The term alkyl also includes alkenyl groups such as vinyl, allyl, aralkyl, and alkynyl groups.

アルキル基内での置換として、任意の原子または基を含むことができる。そのことはアルキル部分で許容され、限定されるものではないが、ハロゲン、硫黄、チオール、チオエーテル、チオエステル、アミン(一級、二級、または三級)、アミド、エーテル、エステル、アルコール、ならびに酸素が挙げられる。一例として、アルキル基は、アゾ基、ケト基、アルデヒド基、カルボキシル基、ニトロ、ニトロソまたはニトリル基等の修飾と、イミダゾール、ヒドラジノまたはヒドロキシルアミノ基等のヘテロ環、イソシアネートまたはシアネート基、スルホキシド、スルホン、ジスルフィド等の硫黄含有基を、含むこともできる。   Substitution within an alkyl group can include any atom or group. This is acceptable for alkyl moieties, including but not limited to halogens, sulfur, thiols, thioethers, thioesters, amines (primary, secondary, or tertiary), amides, ethers, esters, alcohols, and oxygen. Can be mentioned. As an example, an alkyl group includes an azo group, a keto group, an aldehyde group, a carboxyl group, a nitro, nitroso, or a nitrile group, and a heterocycle such as an imidazole, hydrazino, or hydroxylamino group, an isocyanate or cyanate group, a sulfoxide, Sulfur-containing groups such as disulfides can also be included.

さらに、アルキル基はまた、ヘテロ置換を含むものであってもよく、このような置換では、炭素原子が、例えば窒素、酸素、もしくは硫黄によって置換される。複素環置換は、1つ以上のヘテロ原子を持つアルキル環のことをいう。ヘテロ環部分の例として、限定されるものではないが、モルホリノ、イミダゾール、およびピロリドンが挙げられる。   In addition, alkyl groups may also include hetero substitutions, in which carbon atoms are substituted, for example, with nitrogen, oxygen, or sulfur. Heterocyclic substitution refers to an alkyl ring having one or more heteroatoms. Examples of heterocyclic moieties include, but are not limited to, morpholino, imidazole, and pyrrolidone.

(2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド)
「2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド(2’−O−alkyl modified nucleotide)」という成句は、ヌクレオチド単位のことをいい、該ヌクレオチド単位は糖部分、例えば、該糖の2’位に位置した炭素原子とアルキル基との両方に酸素原子が結合するようにして2’位で修飾されるデオキシリボシル部分を持つ。
(2′-O-alkyl modified nucleotide)
The phrase “2′-O-alkyl modified nucleotide” refers to a nucleotide unit, which is a sugar moiety, eg, a carbon located at the 2 ′ position of the sugar. It has a deoxyribosyl moiety that is modified at the 2 'position so that an oxygen atom is attached to both the atom and the alkyl group.

(アミンおよび2‘アミン修飾ヌクレオチド)
用語「アミン(amine)」とは、例えば、1、2、または3つの水素原子を他の基(例えば、アルキル基)で置き換えることで、アンモニアから直接または間接的に誘導されることをいう。一級アミンは、一般構造RNHを有し、二級アミンは一般の構造RNHを有する。成句「2’アミン修飾ヌクレオチド」とは、糖の2’位に付着したアミンまたは窒素含有基によって修飾される糖部分を持つヌクレオチド単位のことをいう。
(Amine and 2 'amine modified nucleotides)
The term “amine” refers to being derived directly or indirectly from ammonia, for example, by replacing one, two, or three hydrogen atoms with another group (eg, an alkyl group). Primary amines have the general structure RNH 2 and secondary amines have the general structure R 2 NH. The phrase “2 ′ amine modified nucleotide” refers to a nucleotide unit having a sugar moiety that is modified by an amine or nitrogen containing group attached to the 2 ′ position of the sugar.

アミンという用語として、限定されるものではないが、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、アニリン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、多環式アミン、ヘテロ原子置換アリールおよびアルキルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルヘキシルアミン、メチルシクロプロピルアミン、エチルシクロヘキシルアミン、メチルベンジルアミン、メチルシクロヘキシルメチルアミン、ブチルシクロヘキシルアミン、モルフォリン、チオモルホリン、ピロリジン、ピペリジン、2,6−ジメチルピペリジン、ピペラジン、ならびにヘテロ原子置換アルキルもしくはアリール二級アミンが挙げられる。   The term amine includes, but is not limited to, methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, aniline, cyclohexylamine, benzylamine, polycyclic amine, heteroatom-substituted aryl and alkylamine, dimethylamine, diethylamine, Diisopropylamine, dibutylamine, methylpropylamine, methylhexylamine, methylcyclopropylamine, ethylcyclohexylamine, methylbenzylamine, methylcyclohexylmethylamine, butylcyclohexylamine, morpholine, thiomorpholine, pyrrolidine, piperidine, 2,6- Examples include dimethylpiperidine, piperazine, and heteroatom-substituted alkyl or aryl secondary amines.

(アンチセンス鎖)
本明細書で用いられるフレーズ「アンチセンス鎖(antisense strand)」とは、目的とするところの標的核酸に対して、実質的または100%相補的であるポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの一領域のことをいう。アンチセンス鎖は、ポリヌクレオチド領域(すなわちRNA、DNA、またはキメラRNA/DNA)から構成可能である。例えば、アンチセンス鎖は、一分子の伝令RNA、mRNAではないRNA(例えば、tRNA、rRNA、およびhnRNA)、あるいはコードまたは非コードのDNA配列に対して全体的または部分的に相補的であってもよい。フレーズ「アンチセンス鎖」として、2本の異なる鎖から形成される両方のポリヌクレオチドのアンチセンス領域と、ヘアピン構造を形成することができる単分子のsiRNAとが挙げられる。フレーズ「アンチセンス鎖」および「アンチセンス領域(antisense region)」は、等価であることを意図しており、同義的に使われる。アンチセンス鎖を、低分子および/またはコンジュゲートの多様な群によって修飾させることができる。
(Antisense strand)
As used herein, the phrase “antisense strand” refers to a polynucleotide or a region of a polynucleotide that is substantially or 100% complementary to a target nucleic acid of interest. Say. The antisense strand can be composed of a polynucleotide region (ie, RNA, DNA, or chimeric RNA / DNA). For example, the antisense strand may be wholly or partially complementary to a single molecule of messenger RNA, RNA that is not mRNA (eg, tRNA, rRNA, and hnRNA), or a coding or non-coding DNA sequence. Also good. The phrase “antisense strand” includes the antisense region of both polynucleotides formed from two different strands and a unimolecular siRNA capable of forming a hairpin structure. The phrases “antisense strand” and “antisense region” are intended to be equivalent and are used interchangeably. The antisense strand can be modified by various groups of small molecules and / or conjugates.

(2’炭素修飾)
フレーズ「2’炭素修飾(2’ carbon modification)」とは、糖部分(例えば2’位で修飾されるデオキシリボシル部分)を持つヌクレオチド単位のことをいう。この位置で、糖の2’位に位置した炭素原子と、2’−O−メチル、2’−O−エチル、2’−O−プロピル、2’−O−イソプロピル、2’−O−ブチル、2’−O−イソブチル、2’−O−エチル−O−メチル(−OCHCHOCH)、および2’−O−エチル−OH(−OCHCHOH)等のアルキル基との両方に、酸素原子が付着するようにして、「2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド」が修飾を受ける。「2’炭素センス修飾」とは、センス鎖上またはポリヌクレオチドのセンス領域内にあるヌクレオチドの2’炭素位における修飾のことをいう。「2’炭素アンチセンス修飾」とはアンチセンス鎖上またはポリヌクレオチドのアンチセンス領域内にあるヌクレオチドの2’炭素位における修飾のことをいう。
(2 'carbon modification)
The phrase “2 ′ carbon modification” refers to a nucleotide unit having a sugar moiety (eg, a deoxyribosyl moiety modified at the 2 ′ position). At this position, the carbon atom located at the 2 'position of the sugar and 2'-O-methyl, 2'-O-ethyl, 2'-O-propyl, 2'-O-isopropyl, 2'-O-butyl Alkyl groups such as 2′-O-isobutyl, 2′-O-ethyl-O-methyl (—OCH 2 CH 2 OCH 3 ), and 2′-O-ethyl-OH (—OCH 2 CH 2 OH); The “2′-O-alkyl modified nucleotide” is modified so that an oxygen atom is attached to both. “2 ′ carbon sense modification” refers to a modification at the 2 ′ carbon position of a nucleotide on the sense strand or within the sense region of a polynucleotide. A “2 ′ carbon antisense modification” refers to a modification at the 2 ′ carbon position of a nucleotide on the antisense strand or within the antisense region of a polynucleotide.

(相補性)
用語「相補性(complementary)」とは、互いに塩基対を形成するポリヌクレオチドの能力のことをいう。塩基対は、逆平行ポリヌクレオチド鎖または領域内のヌクレオチド単位間の水素結合によって、概ね形成される。相補性ポリヌクレオチド鎖または領域は、ワトソン・クリック(Watson−Crick)方式(例えば、AとT、AとU、CとG)で塩基対を形成することができ、あるいは安定な二本鎖を形成することを可能とする他の任意の方法で塩基対を形成することができる。
(Complementarity)
The term “complementary” refers to the ability of polynucleotides to base pair with each other. Base pairs are generally formed by hydrogen bonds between nucleotide units within an antiparallel polynucleotide chain or region. Complementary polynucleotide strands or regions can base pair in a Watson-Crick fashion (eg, A and T, A and U, C and G), or a stable duplex Base pairs can be formed in any other way that allows them to be formed.

完全な相補性または100%相補性は、一方のポリヌクレオチド鎖または領域の各々のヌクレオチド単位が他方のポリヌクレオチド鎖または領域の各のヌクレオチドと水素結合を形成することができる状況のことをいう。完全な相補性に満たないことは、2本の鎖または2つの領域の、すべてではないがいくつかのヌクレオチド単位が互いに水素結合することができることをいう。例えば、2つの20量体に関して、もし各鎖上の2つの塩基対のみが互いに水素結合することができる場合、それらのポリヌクレオチド鎖または領域の相補性が10%であることを示している。同じ例で、各鎖または各領域上の18塩基対が互いに水素結合することができる場合、ポリヌクレオチド鎖は90%相補性を示す。実質的な相補性とは、90%以上の相補性を示すポリヌクレオチド鎖または領域のことをいう。   Full complementarity or 100% complementarity refers to a situation where each nucleotide unit of one polynucleotide strand or region can form a hydrogen bond with each nucleotide of the other polynucleotide strand or region. Less than perfect complementarity means that some but not all of the nucleotide units of the two strands or two regions can hydrogen bond to each other. For example, for two 20-mers, if only two base pairs on each strand are capable of hydrogen bonding to each other, this indicates that their polynucleotide strands or regions are 10% complementary. In the same example, a polynucleotide strand exhibits 90% complementarity if 18 base pairs on each strand or region can hydrogen bond with each other. Substantial complementarity refers to a polynucleotide strand or region that exhibits 90% or greater complementarity.

(コンジュゲートおよび末端コンジュゲート)
用語「コンジュゲート(conjugate)」とは、安定性の増加および/またはそれ自体によるsiRNAの取り込みの促進をおこなう等、siRNAの物性を変える分子または部分(moiety)のことをいう。「末端コンジュゲート(terminal conjugate)は、siRNAの3’および/または5’末端に直接またはリンカーを介して付着することが可能である。内部コンジュゲートは、直接またはリンカーを介して間接的に、塩基、リボースの2’位、または他の適当な1つの位置または複数の位置、例えば5−アミノアリル・ウリジンに付着することが可能である。
(Conjugate and terminal conjugate)
The term “conjugate” refers to a molecule or moiety that alters the physical properties of the siRNA, such as increasing stability and / or promoting the uptake of the siRNA by itself. “Terminal conjugates can be attached to the 3 ′ and / or 5 ′ ends of the siRNA directly or via a linker. The internal conjugate can be directly or indirectly via a linker, It is possible to attach to the base, the 2 ′ position of ribose, or any other suitable position or positions, such as 5-aminoallyl uridine.

互いに付着しない異なる2本の鎖を持つsiRNA(すなわち、siRNAが単分子またはヘアピンsiRNAではない)では、該鎖の一方または両方の5’末端がコンジュゲートを持つことができ、さらに/またはsiRNAを含む該鎖の一方または両方の3’末端がコンジュゲートを持つことができる。   For siRNAs with two different strands that are not attached to each other (ie, the siRNA is not a single molecule or a hairpin siRNA), one or both 5 ′ ends of the strand can have a conjugate, and / or One or both 3 ′ ends of the containing strand can have a conjugate.

コンジュゲートは、例えば、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、抗原、毒素、ホルモン、脂質、ヌクレオチド、ヌクレオシド、糖、炭水化物、ポリマー(例えば、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール)、さらにまたこれらの物質類の全ての類似体または誘導体であってもよい。コンジュゲートのさらなる例として、ステロイド(例えば、コレステロール)、リン脂質、ジおよびトリアシルグリセロール、脂肪酸、不飽和または置換を含む、もしくは含まない炭水化物、酵素基質、ビオチン、ジゴキシゲニン、および多糖類も挙げられる。さらに他の例として、ヘキシル−S−トリチルチオール等のチオエーテル、チオコレステロール、ドデカンジオールまたはウンデシル基等のアシル鎖、ジヘキサデシル−rac−グリセロール、トリエチルアンモニウム、1,2−ジ−O−ヘキサデシル−rac−グリセロ−3−H−ホスホネート、ポリアミン、ポリエチレングリコール、アダマンタン酢酸、パルミチル部分、オクタデシルアミン部分、ヘキシルアミノカルボニル−オキシコレステロール、ファルネシル、ゲラニル、およびゲラニルゲラニル部分が挙げられる。   Conjugates are, for example, amino acids, peptides, polypeptides, proteins, antibodies, antigens, toxins, hormones, lipids, nucleotides, nucleosides, sugars, carbohydrates, polymers (eg, polyethylene glycol and polypropylene glycol), and also these substances Or any analog or derivative thereof. Additional examples of conjugates also include steroids (eg, cholesterol), phospholipids, di and triacylglycerols, fatty acids, carbohydrates with or without unsaturation or substitution, enzyme substrates, biotin, digoxigenin, and polysaccharides. . Still other examples include thioethers such as hexyl-S-tritylthiol, acyl chains such as thiocholesterol, dodecanediol or undecyl groups, dihexadecyl-rac-glycerol, triethylammonium, 1,2-di-O-hexadecyl-rac- Examples include glycero-3-H-phosphonate, polyamine, polyethylene glycol, adamantaneacetic acid, palmityl moiety, octadecylamine moiety, hexylaminocarbonyl-oxycholesterol, farnesyl, geranyl, and geranylgeranyl moieties.

コンジュゲートもまた、検出可能な標識であってもよい。例えば、コンジュゲートをフルオロフォアとすることができる。コンジュゲートとして、TAMRA等のフルオロフォア、BODIPY、シアニン誘導体(例えば、Cy3またはCy5ダブシル(Dabsyl))、フルオロセイン、または公知の他の適当なフルオロフォアが挙げられる。   The conjugate may also be a detectable label. For example, the conjugate can be a fluorophore. Conjugates include fluorophores such as TAMRA, BODIPY, cyanine derivatives (eg, Cy3 or Cy5 dabsyl), fluorescein, or other known suitable fluorophores.

コンジュゲートを、都合がよく、かつそれを持つsiRNAの所望の活性と実質的に干渉しない末端ヌクレオチド上の任意の位置(例えば、リボシル糖の3’または5’位に付着させてもよい。コンジュゲートは、RNA干渉の媒介となるsiRNAの能力が、形質移入後24時間で機能性が測定される培養細胞を用いた生体外(in vitro)アッセイで80%を上回る減少となるような、その機能性への悪影響を及ぼす場合、実質的にsiRNAの所望の活性と干渉する。   Conjugates may be attached at any position on the terminal nucleotide that is convenient and does not substantially interfere with the desired activity of the siRNA carrying it (eg, at the 3 ′ or 5 ′ position of the ribosyl sugar). The gate is such that siRNA's ability to mediate RNA interference is reduced by more than 80% in an in vitro assay using cultured cells whose functionality is measured 24 hours after transfection. When adversely affecting functionality, it substantially interferes with the desired activity of the siRNA.

(デオキシヌクレオチド)
用語「デオキシヌクレオチド(deoxynucleotide)」とは、2’および/または3’炭素に結合した水素を持つ代わりに、適当な結合および/または2’、3’末端ジデオキシを持つ糖部分の2’または3’位で、OH基を欠いているヌクレオチドまたはポリヌクレオチドのことをいう。
(Deoxynucleotide)
The term “deoxynucleotide” refers to a 2 ′ or 3 ′ sugar moiety having a suitable bond and / or a 2 ′, 3 ′ terminal dideoxy instead of having a hydrogen bonded to the 2 ′ and / or 3 ′ carbon. It refers to a nucleotide or polynucleotide lacking an OH group at the 'position.

(デオキシリボヌクレオチド)
用語「デオキシリボヌクレオチド(deoxyribonulreotide)および「DNA」は、リボシル部分の2’位にHを持つ少なくとも1つのリボシル部分を含むヌクレオチドまたはポリヌクレオチドのことをいう。
(Deoxyribonucleotide)
The terms “deoxyribonucleotide” and “DNA” refer to a nucleotide or polynucleotide comprising at least one ribosyl moiety with H at the 2 ′ position of the ribosyl moiety.

(下流)
ヌクレオチドからなる1本の鎖の1つの領域は、もし該第1の領域の5’側最末端部分(most portion)が第2の領域の3’末端に対してその領域の最も近接した部分である場合、第2の領域の下流であると見なされる。
(downstream)
One region of a single strand of nucleotides is the region where the 5 'most portion of the first region is closest to the 3' end of the second region. In some cases, it is considered downstream of the second region.

(エクサエクオ剤)
フレーズ「エクサエクオ剤(exaequo agent)」とは、RNAi経路への参加見込み、またはRNAi経路へ参加する能力について他の核酸と競合する能力という観点から、不活性または半不活性である核酸のことをいう。分子をエクサエクオ剤として用いることができ、エクサエクオ剤は溶液中の核酸の総量を均一または同等にするために使用される。
(Exaequio)
The phrase “exaequio agent” refers to a nucleic acid that is inactive or semi-inactive in terms of its potential to participate in the RNAi pathway or the ability to compete with other nucleic acids for its ability to participate in the RNAi pathway. Say. The molecule can be used as an exaequio agent, which is used to make the total amount of nucleic acids in solution uniform or equivalent.

(第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド)
フレーズ「第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド」とは、センス鎖または領域上に対応の相補的塩基を持つアンチセンス鎖または領域の塩基に関して、その鎖の5’側最末端位置(most position)に位置しているアンチセンス鎖または領域のヌクレオチドのことをいう。したがって、2本の異なる鎖から構成されるsiRNA(すなわち、単分子またはヘアピンsiRNAではない)において、アンチセンス鎖上の任意の5’オーバーハングの一部である塩基とは異なる5’側最末端塩基(most base)と呼ぶ。第1の5’末端アンチセンスセンス・ヌクレオチドがヘアピン分子の一部である場合、用語「末端(terminal)」はアンチセンス領域内にある相対的に5’側の最末端位置のことをいい、したがってアンチセンス領域の5’側最末端ヌクレオチドである。
(First 5 ′ terminal antisense nucleotide)
The phrase “first 5 ′ terminal antisense nucleotide” refers to the most position of the 5 ′ end of the strand with respect to the base of the antisense strand or region that has a corresponding complementary base on the sense strand or region. ) Nucleotides in the antisense strand or region located in Thus, in a siRNA composed of two different strands (ie, not a single molecule or hairpin siRNA), the 5 ′ end most different from the base that is part of any 5 ′ overhang on the antisense strand It is called a base. When the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is part of a hairpin molecule, the term “terminal” refers to the relatively 5 ′ most terminal position within the antisense region; Therefore, it is the 5 ′ most terminal nucleotide of the antisense region.

(第1の5’末端センス・ヌクレオチド)
フレーズ「第1の5’末端センス・ヌクレオチド」は、アンチセンス・ヌクレオチドに関して定義される。2本の異なる鎖から構成される分子(すなわち、単分子またはヘアピンsiRNAではない)では、アンチセンス鎖上の対応の相補的塩基を持つセンス鎖の塩基に関して、その鎖の5’最末端位置に位置しているセンス鎖のヌクレオチドのことをいう。したがって、2本の異なる鎖(すなわち、単分子またはヘアピンsiRNAではない)から構成されるsiRNAでは、センス鎖または領域上の任意の5’オーバーハングの一部である塩基以外の5’最末端塩基である。第1の5’末端センス・ヌクレオチドが、ヘアピンを形成することができる単分子siRNA分子の一部分である場合、用語「末端」は、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに対して相補性を持つ塩基からの距離で測定されるセンス鎖または領域内の相対的位置のことをいう。
(First 5 ′ terminal sense nucleotide)
The phrase “first 5 ′ terminal sense nucleotide” is defined in terms of an antisense nucleotide. For molecules composed of two different strands (ie, not a single molecule or hairpin siRNA), the 5 ′ extreme position of the strand with respect to the base of the sense strand with the corresponding complementary base on the antisense strand Refers to the nucleotide of the sense strand that is located. Thus, for siRNAs composed of two different strands (ie, not single molecules or hairpin siRNAs), the 5′-most base other than the base that is part of any 5 ′ overhang on the sense strand or region It is. When the first 5 ′ terminal sense nucleotide is part of a unimolecular siRNA molecule capable of forming a hairpin, the term “terminal” is complementary to the first 5 ′ terminal antisense nucleotide. The relative position within the sense strand or region measured by the distance from the base it has.

(機能性)
siRNAを、培養細胞系で誘導されるサイレンシングのレベルまたは度合いに基づいて、5つのグループ(非機能性、半機能性、機能性、高機能性、および超機能性)に分けることが可能である。本明細書に用いられるように、これらの違いは、一組の条件に基づいていおり、該条件とは、siRNAが100nMの濃度で上記細胞系に形質移入されること、サイレンシングのレベルが形質移入後おおよそ24時間(しかし形質移入後72時間を超えてはならない)に調べられることである。この文脈のなかで、「非機能性siRNA(non−functional siRNA)」は、誘導される標的サイレンシングが50%未満(<50%)であるsiRNAとして定義される。「半機能性siRNA(semi−functional siRNA)」は、50〜79%標的サイレンシングを誘導する。「機能性siRNA(functional siRNA)」は、80〜95%遺伝子サイレンシングを誘導する分子である。「高機能性siRNA(high functional siRNA)は、95%を上回る遺伝子サイレンシングを誘導する分子である。「超機能性siRNA(hyperfunctional siRNA)」は、特別な分子種である。この文書の目的のために、超機能性siRNAは、(1)サブナノモル未満の濃度(すなわち、1ナノモル未満)で形質移入した場合に特異的標的のサイレンシングを95%を上回る率で誘導し、さらに/または(2)96時間を上回る時間にわたってサイレンシングの機能的(または良好な)レベルを誘導する分子として定義される。これらの相対的機能性(絶対的であることを意図していない)は、機能的ゲノム解析、標的同定、および薬物療法等の用途に対する特定の標的とsiRNAとを比較するのに用いられる。
(Functionality)
siRNAs can be divided into five groups (non-functional, semi-functional, functional, highly functional, and superfunctional) based on the level or degree of silencing induced in cultured cell lines. is there. As used herein, these differences are based on a set of conditions that include that the siRNA is transfected into the cell line at a concentration of 100 nM, and that the level of silencing depends on the level of silencing. It is to be examined approximately 24 hours after transfer (but should not exceed 72 hours after transfection). Within this context, a “non-functional siRNA” is defined as an siRNA that induces less than 50% (<50%) of target silencing. A “semi-functional siRNA” induces 50-79% target silencing. A “functional siRNA” is a molecule that induces 80-95% gene silencing. “High-functional siRNA” is a molecule that induces gene silencing of more than 95%. “Hyperfunctional siRNA” is a special molecular species. For the purposes of this document, hyperfunctional siRNAs induce (1) silencing of specific targets at a rate of greater than 95% when transfected at sub-nanomolar concentrations (ie, less than 1 nanomolar); In addition and / or (2) is defined as a molecule that induces a functional (or good) level of silencing for over 96 hours. These relative functionalities (not intended to be absolute) are used to compare siRNAs with specific targets for applications such as functional genomic analysis, target identification, and drug therapy.

(機能的用量)
「機能的用量(functional dose)」とは、投与後24、48、72、および96時間で100nM濃度のmRNAを95%以上減少させるという効果を示すsiRNAの用量のことをいう。一方、siRNAの「僅かに機能的用量(marginally functional dose)」は投与後24時間で100nM濃度のmRNAを50%以上減少させる効果を示し、さらにRNAの「非機能的用量(non−functional dose)」は投与後24時間で100nM濃度のmRNAの減少を50%未満とする効果を示す。
(Functional dose)
“Functional dose” refers to the dose of siRNA that has the effect of reducing the 100 nM concentration of mRNA by 95% or more at 24, 48, 72, and 96 hours after administration. On the other hand, the “slightly functional dose” of siRNA has the effect of reducing mRNA at 100 nM concentration by 50% or more 24 hours after administration, and further, the “non-functional dose” of RNA. "Indicates the effect of reducing the decrease in mRNA at 100 nM concentration to less than 50% 24 hours after administration.

(ハロゲン)
用語「ハロゲン(halogen)」とは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、またはアスタチンのいずれかの原子のことをいう。フレーズ「2’ハロゲン修飾ヌクレオチド(2’halogen modified nucleotide)」とは、2’炭素に直接付着した2’位にあるハロゲンにより修飾された糖部分を持つヌクレオチド単位のことをいう。
(halogen)
The term “halogen” refers to any atom of fluorine, chlorine, bromine, iodine, or astatine. The phrase “2 ′ halogen modified nucleotide” refers to a nucleotide unit having a sugar moiety modified with a halogen at the 2 ′ position directly attached to the 2 ′ carbon.

(2’ハロゲン修飾ピリミジン)
フレーズ「2’ハロゲン修飾ピリミジン(2’halogen modified pyrimidine)」とは、ヌクレオチドの糖の2’炭素に対して付着したハロゲン基を含むピリミジン(例えば、シトシンまたはウラシル)のことをいう。
(2 'halogen-modified pyrimidine)
The phrase “2 ′ halogen modified pyrimidine” refers to a pyrimidine (eg, cytosine or uracil) containing a halogen group attached to the 2 ′ carbon of the nucleotide sugar.

(ヌクレオチド間連結)
フレーズ「ヌクレオチド間連結(internucleotide linkage)」とは、1つのsiRNA内での2つのヌクレオチド単位間に存在する結合または連結のタイプのことをいうもので、修飾されたもの、または未修飾のものであってもよい。フレーズ「修飾ヌクレオチド間連結」は、現在のところ公知、これから知られる、さらにまたはこの開示を読むことで当業者が推論する、全ての修飾ヌクレオチド間結合を包含する。ヌクレオチド間連結は、関連した対イオンを有するものであってもよく、この用語は、そのような対イオンと、ヌクレオチド間連結で形成され得る任意の配位化合物とを含むことが意図されている。
(Internucleotide linkage)
The phrase “internucleotide linkage” refers to the type of linkage or linkage that exists between two nucleotide units within a single siRNA, either modified or unmodified. There may be. The phrase “modified internucleotide linkage” encompasses all modified internucleotide linkages now known, now known, or inferred by one of ordinary skill in the art upon reading this disclosure. An internucleotide linkage may have an associated counterion, and the term is intended to include such a counterion and any coordination compound that can be formed by an internucleotide linkage. .

ヌクレオチド間連結の修飾として、限定されるものではないが、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、メチルホスホネート、5’−アルキレンホスホネテート、5’−メチルホスホネート、3’−アルキレンホスホネート、3’−5’連結または2’−5’連結の三フッ化ホウ素、ボラノホスフェートエステル、およびセレノホスフェート、リン酸トリエステル、チオノアルキルホスホトリエステル、水素ホスホン酸塩結合、アルキル・ホスホネート、アルキルホスホノチオエート、アリールホスホンチオエート、ホスホロセレノエート、ホスホロジセレノエート、ホスフィネート、ホスホルアミダート、3’−アルキルホスホルアミダート、アミノアルキルホスホルアミダート、チオノホスホルアミダート、ホスホロピペラジダート、ホスホロアニロチオエート、ホスホロアニリデート、ケトン、スルホン、スルホンアミド、カルボネート、カルバメート、メチレンヒドラゾ、メチレンジメチルヒドラゾ、ホルムアセタール、チオホルムアセタール、オキシム、メチレンイミノ、メチレンメチルイミノ、チオアミダート、リボアセチル基との連結、アミノエチルグリシン、シリルまたはシロキサン連結、ヘテロ原子を含む、ならびに/あるいは飽和もしくは未飽和および/または置換し得る1〜10の炭素からなるヘテロ原子を有するか、もしくは持たないアルキルまたはシクロアルキル連結、モルホリノ構造との連結、直接または間接的に主鎖のアザ窒素に対して塩基が付着し得るポリアミド、さらにsiRNA内でのそれらの修飾ヌクレオチド間連結の組合わせである。   Modifications of internucleotide linkages include, but are not limited to, phosphorothioates, phosphorodithioates, methyl phosphonates, 5′-alkylene phosphonates, 5′-methyl phosphonates, 3′-alkylene phosphonates, 3′-5 ′. Linked or 2′-5 ′ linked boron trifluoride, boranophosphate ester, and selenophosphate, phosphate triester, thionoalkylphosphotriester, hydrogen phosphonate linkage, alkyl phosphonate, alkylphosphonothioate, Arylphosphonthioate, phosphoroselenoate, phosphorodiselenoate, phosphinate, phosphoramidate, 3'-alkyl phosphoramidate, aminoalkyl phosphoramidate, thionophosphoramidate, phosphoropiperadida Phosphoroanilothioate, phosphoroanilide, ketone, sulfone, sulfonamide, carbonate, carbamate, methylene hydrazo, methylene dimethyl hydrazo, form acetal, thioform acetal, oxime, methylene imino, methylene methyl imino, thioamidate, Linkage with riboacetyl group, aminoethylglycine, silyl or siloxane linkage, alkyl containing or without heteroatoms consisting of 1 to 10 carbons containing heteroatoms and / or saturated or unsaturated and / or substituted Or a combination of a cycloalkyl linkage, a linkage with a morpholino structure, a polyamide to which a base can be attached directly or indirectly to the aza nitrogen of the main chain, and their modified internucleotide linkage within siRNA .

(リンカー)
「リンカー(linker)は、他の部分(例えばヌクレオチドおよびそのコンジュゲート)と互いに付着する部分である。細胞に取り込まれる分子の安定性および/または能力をコンジュゲートが高める一方で、リンカーは細胞に取り込まれる分子に対してコンジュゲートを単に付着させることから、リンカーとコンジュゲートとを区別することが可能である。
(Linker)
“A linker is a moiety that attaches to other moieties (eg, nucleotides and conjugates thereof). The conjugate enhances the stability and / or ability of the molecule to be taken up by the cell, while the linker is attached to the cell. It is possible to distinguish between a linker and a conjugate simply by attaching the conjugate to the molecule to be incorporated.

一例として、リンカーは修飾または未修飾ヌクレオチド、ヌクレオチド、ポリマー、糖および他の炭水化物、ポリエーテル、例えば、ポリエチレングリコール、ポリアルコール、ポリプロピレン、プロピレングリコール、エチレンとプロピレングリコールとの混合物、ポリアルキルアミン、スペルミジン等のポリアミン、ポリ(エチルアクリレート)等のポリエステル、ポリホスホジエステル、およびアルキレンを含むことができる。コンジュゲートおよびそのリンカーの一例は、コレステロール−TEG−ホスホラミダイトであり、コレステロールはコンジュゲートであり、テトラエチレングリコールおよびホスフェートはリンカーとして用いられる。   By way of example, linkers may be modified or unmodified nucleotides, nucleotides, polymers, sugars and other carbohydrates, polyethers such as polyethylene glycol, polyalcohol, polypropylene, propylene glycol, mixtures of ethylene and propylene glycol, polyalkylamines, spermidine Such as polyamines, polyesters such as poly (ethyl acrylate), polyphosphodiesters, and alkylenes. An example of a conjugate and its linker is cholesterol-TEG-phosphoramidite, cholesterol is a conjugate, and tetraethylene glycol and phosphate are used as linkers.

(ヌクレオチド)
用語「ヌクレオチド(nucleotide)」とは、リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチド、あるいはそれらの修飾された形態、さらにはそれらの類似体のことをいう。ヌクレオチドとして、プリン、例えばアダニン、ヒポキサンチン、グアニン、およびそれらの誘導体および類似体が挙げられ、さらにピリミジンとして、例えばシトシン、ウラシル、チミン、およびそれらの誘導体および類似体が挙げられる。
(nucleotide)
The term “nucleotide” refers to ribonucleotides or deoxyribonucleotides, or modified forms thereof, as well as analogs thereof. Nucleotides include purines such as adanine, hypoxanthine, guanine, and derivatives and analogs thereof, and pyrimidines include, for example, cytosine, uracil, thymine, and derivatives and analogs thereof.

ヌクレオチド類似体として、塩基、糖、および/またはリン酸塩の化学構造に修飾を持つヌクレオチドが挙げられ、限定されるものではないが、該ヌクレオチドとして、5位ピリミジン修飾、8位プリン修飾、シトシン環外アミン、および5ブロモウラシルの置換;ならびに2’位糖修飾として、限定されるものではないが、糖修飾リボヌクレオチドが挙げられ、ここで該リボヌクレオチドの2’−OHがH、OR、R、ハロ、SH、SR、NH、NHR、NR、もしくはCN等によって置換されており、Rが本明細書に定義したようにアルキル部分である。ヌクレオチド類似体もまた、塩基(例えば、イノシン、キューオシン、キサンチン)、糖(例えば、2’−メチルリボース)、非天然ホスホジエステル連結(例えば、メチルホスホネート、ホスホロチオエート)、ならびにペプチドが含まれることを意図している。
修飾塩基とは、ヌクレオチド塩基のことをいい、該塩基として、例えば、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、ならびに、1つ以上の原子もしくは基の置換または付加によって修飾されたウラシル、キサンチン、イノシン、およびキューオシンが挙げられる。塩基部分に関して修飾されたヌクレオチドから構成し得る修飾の種類のいくつかの例として、限定されるものではないが、アルキル化、ハロゲン化、チオール化、アミン化、アミド化、またはアセチル化された種々の組み合わせの塩基が挙げられる。より特異的な修飾塩基として、例えば、5−プロピニルウリジン、5−プロピニルシチジン、6−メチルアデニン、6−メチルグアニン、N,N−ジメチルアデニン、2−プロピルアデニン、2−プロピルグアニン、2−アミノアデニン、1−メチルイノシン、3−メチルウリジン、5−メチルシチジン、5−メチルウリジンおよび5位に修飾を持つ他のヌクレオチド、5−(2−アミノ)プロピルウリジン、5−ハロシチジン、5−ハロウリジン、4−アセチルシチジン、1−メチルアデノシン、2−メチルアデノシン、3−メチルシチジン、6−メチルウリジン、2−メチルグアノシン、7−メチルグアノシン、2,2−ジメチルグアノシン、5−メチルオキシウリジン、デアザヌクレオチド、例えば7−デアザ−アデノシン、6−アゾウリジン、6−アゾシチジン、6−アゾチミジン、5−メチル−2−チオウリジン、他のチオ塩基、例えば2−チオウリジンおよび4−チオウリジン、および2−チオシチジン、ジヒドロウリジン、プソイドウリジン、キューオシン、アルカエオシン、ナフチルおよび置換ナフチル基、任意のO−およびN−アルキル化プリンおよびピリミジン、例えばN6−メチルアデノシン、5−メチルカルボニルメチルウリジン、ウリジン5−オキシ酢酸、ピリジン−4−オン、ピリジン−2−オン、フェニルおよび修飾フェニル基、例えばアミノフェノールもしくは2,4,6−トリメトキシベンゼン、G−クランプ・ヌクレオチドとして作用する修飾シトシン、8−置換アデニン、およびグアニン、5−置換ウラシルおよびチアミン、アザピリミジン、カルボキシヒドロキシアルキルヌクレオチド、カルボキシルアルキルヌクレオチド、およびアルキルカルボニルアルキル化ヌクレオチドが挙げられる。修飾ヌクレオチドもまた、糖部分に関して修飾されたヌクレオチドと、さらにリボシルではない糖または類似体を持つヌクレオチドとが挙げられる。例えば、糖部分は、マンノース、アラビノース、グルコピラノース、ガラクトピラノース、4’−チオリボース、ならびに他の糖、ヘテロ環、または炭素環が挙げられる。ヌクレオチドという用語もまた、広範な塩基として当業者に知られているものを含むことが意図されている。実施例として、一例として、広範な塩基として、限定されるものではないが、3−ニトロピロール、5−ニトロインドール、またはネブラリンが挙げられる。
Nucleotide analogs include, but are not limited to, nucleotides with modifications in the chemical structure of bases, sugars, and / or phosphates, such as 5-position pyrimidine modification, 8-position purine modification, cytosine Substitution of exocyclic amines and 5 bromouracil; and 2 ′ sugar modifications include, but are not limited to, sugar modified ribonucleotides, where the 2′-OH of the ribonucleotide is H, OR, Substituted by R, halo, SH, SR, NH 2 , NHR, NR 2 , CN, or the like, where R is an alkyl moiety as defined herein. Nucleotide analogs are also intended to include bases (eg, inosine, cuocin, xanthine), sugars (eg, 2′-methyl ribose), unnatural phosphodiester linkages (eg, methyl phosphonate, phosphorothioate), and peptides. doing.
Modified base refers to a nucleotide base, such as adenine, guanine, cytosine, thymine, and uracil, xanthine, inosine, modified by substitution or addition of one or more atoms or groups, and Cueocin is mentioned. Some examples of the types of modifications that can be constructed from nucleotides modified with respect to the base moiety include, but are not limited to, various alkylated, halogenated, thiolated, aminated, amidated, or acetylated These combinations of bases can be mentioned. As more specific modified bases, for example, 5-propynyluridine, 5-propynylcytidine, 6-methyladenine, 6-methylguanine, N, N-dimethyladenine, 2-propyladenine, 2-propylguanine, 2-amino Adenine, 1-methylinosine, 3-methyluridine, 5-methylcytidine, 5-methyluridine and other nucleotides with modifications at position 5, 5- (2-amino) propyluridine, 5-halocytidine, 5-halouridine, 4-acetylcytidine, 1-methyladenosine, 2-methyladenosine, 3-methylcytidine, 6-methyluridine, 2-methylguanosine, 7-methylguanosine, 2,2-dimethylguanosine, 5-methyloxyuridine, deaza Nucleotides such as 7-deaza-adenosine, 6-azo Lysine, 6-azocytidine, 6-azothymidine, 5-methyl-2-thiouridine, other thiobases such as 2-thiouridine and 4-thiouridine, and 2-thiocytidine, dihydrouridine, pseudouridine, cuocin, alkaeosin, naphthyl and substitution Naphthyl groups, optional O- and N-alkylated purines and pyrimidines such as N6-methyladenosine, 5-methylcarbonylmethyluridine, uridine 5-oxyacetic acid, pyridin-4-one, pyridin-2-one, phenyl and modifications Phenyl groups such as aminophenol or 2,4,6-trimethoxybenzene, modified cytosine acting as G-clamp nucleotides, 8-substituted adenines, and guanines, 5-substituted uracils and thiamines, azapyrimidi , Carboxyalkyl hydroxyalkyl nucleotides, carboxyl alkyl nucleotides, and include alkylcarbonyl alkylated nucleotides. Modified nucleotides also include nucleotides that are modified with respect to the sugar moiety and nucleotides that have a sugar or analog that is not ribosyl. For example, sugar moieties include mannose, arabinose, glucopyranose, galactopyranose, 4′-thioribose, as well as other sugars, heterocycles, or carbocycles. The term nucleotide is also intended to include those known to those skilled in the art as a broad base. Examples include, as an example, a wide range of bases, including but not limited to 3-nitropyrrole, 5-nitroindole, or nebulaline.

さらに、ヌクレオチドという用語はまた、ヌクレオチドに付着した検出可能な標識(例えば放射活性部分または蛍光部分)または質量標識を有する種を含む。   In addition, the term nucleotide also includes species having a detectable label (eg, a radioactive or fluorescent moiety) or mass label attached to the nucleotide.

(ヌクレオチド単位)
フレーズ「ヌクレオチド単位(nucleotide unit)」とは、単一のヌクレオチド残基のことをいい、修飾または未修飾窒素塩基、修飾もしくは未修飾の糖、および2つのヌクレオチドまたはさらなる連結を除外するコンジュゲートの連結を可能にする修飾もしくは未修飾の部分とから構成される。
(Nucleotide unit)
The phrase “nucleotide unit” refers to a single nucleotide residue, a modified or unmodified nitrogen base, a modified or unmodified sugar, and a conjugate that excludes two nucleotides or further linkages. It consists of a modified or unmodified part that allows ligation.

(オフ・ターゲット)
用語「オフ・ターゲット(off−target)」およびフレーズ「オフ・ターゲット効果」とは、所定の標的に向けられたsiRNAまたはshRNAが、別のmRNA配列、DNA配列、または細胞タンパク質もしくは他の部分と直接あるいは間接的に相互作用することによって、意図されていない効果を生ずる、任意の事象をいう。例えば、「オフ・ターゲット効果(off−target effect)」は、siRNAまたはshRNAのセンスおよび/またはアンチセンス鎖と他の転写産物との間の部分的相同性または相補性によって、他の転写産物の同時に起こる分解が存在する時に、生ずる可能性がある。
(Off target)
The terms “off-target” and the phrase “off-target effect” refer to an siRNA or shRNA directed to a given target and another mRNA sequence, DNA sequence, or cellular protein or other part. Any event that interacts directly or indirectly to produce an unintended effect. For example, an “off-target effect” is due to the partial homology or complementarity between the sense and / or antisense strand of the siRNA or shRNA and the other transcript, to the other transcript. It can occur when there is simultaneous degradation.

(オルトエステル)
用語「オルトエステル保護(orthoester protected)」または「オルトエステル修飾(orthoester modified)」とは、オルトエステルによるヌクレオチド単位内の糖部分の修飾のことをいう。好ましくは、この糖部分がリボシル部分である。一般に、RC(OR’)構造を持ち、式中R’は同一または異なるもの、RはH、さらに下線が引かれたCはオルトエステルの中心炭素である。本発明のオルトエステルは、ヌクレオチド単位の糖部分の炭素が酸素に結合し、次にオルトエステルの中心炭素に結合しているオルトエステルから構成される。オルトエステルの中心炭素に対して次に結合するものは、2つの酸素原子であり、合計3つの酸素がそのオルトエステルの中心炭素に結合することになる。中心炭素に結合したこれら2つの酸素(いずれも糖部分の炭素には結合しない)は、次に同一または異なる2つの部分を構成する炭素に結合する。例えば、上記酸素の一方はエチル部分に結合することができ、また他方はイソプロピル部分に結合することができる。一例では、RをH、1つのR’をリボシル部分とすることができ、他の2つのR’を2つの2−エチル−ヒドロキシル部分とすることができる。オルトエステルを糖部分の任意の位置に置くことができ、例えば、2’、3’、および/または5’位に置くことができる。好ましいオルトエステル、さらにオルトエステル保護ポリヌクレオチドの製造方法については、米国特許第5,889,136号および第6,008,400号に記載されている。
(Orthoester)
The term “orthoester protected” or “orthoester modified” refers to the modification of a sugar moiety within a nucleotide unit by an orthoester. Preferably the sugar moiety is a ribosyl moiety. Generally, it has an RC (OR ′) 3 structure, where R ′ is the same or different, R is H, and underlined C is the orthoester central carbon. The orthoester of the present invention is composed of an orthoester in which the carbon of the sugar moiety of the nucleotide unit is bonded to oxygen and then to the central carbon of the orthoester. The next bond to the orthoester central carbon is two oxygen atoms, for a total of three oxygens to bond to the orthoester central carbon. These two oxygens bonded to the central carbon (none of which are bonded to the carbon of the sugar moiety) are then bonded to the carbons that make up the same or different two moieties. For example, one of the oxygens can be bonded to the ethyl moiety and the other can be bonded to the isopropyl moiety. In one example, R can be H, one R ′ can be a ribosyl moiety, and the other two R ′ can be two 2-ethyl-hydroxyl moieties. The orthoester can be placed at any position of the sugar moiety, for example, at the 2 ′, 3 ′, and / or 5 ′ positions. Preferred orthoesters and methods for producing orthoester protected polynucleotides are described in US Pat. Nos. 5,889,136 and 6,008,400.

(オーバーハング)
用語「オーバーハング(overhang)」とは、第1の鎖または領域が二本鎖を形成する相補性鎖の末端を越えて延びる1本の鎖または領域から生ずる、末端の塩基対を形成していない1つまたは複数のヌクレオチドのことをいう。塩基対の水素結合を介して二本鎖を形成することができる2つのポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチド領域の一方または両方が、2つのポリヌクレオチドまたは領域によって共有された相補性の5’および/または3’末端を越える3’および/または5’末端を有することが可能である。二本鎖の3’および/または5’末端を越えて延びる一本鎖領域を、オーバーハングという。
(Overhang)
The term “overhang” refers to the formation of a terminal base pair resulting from a single strand or region where the first strand or region extends beyond the end of the complementary strand forming a duplex. One or more nucleotides that do not exist. One or both of two polynucleotides or polynucleotide regions capable of forming a duplex through base-paired hydrogen bonds are complementary 5 ′ and / or 3 shared by the two polynucleotides or regions. It is possible to have a 3 'and / or 5' end beyond the 'end. Single stranded regions extending beyond the 3 ′ and / or 5 ′ ends of the duplex are referred to as overhangs.

(医薬的に許容される担体)
フレーズ「医薬的に許容される担体(pharmaceutically acceptable carrier)」として、細胞へのdsRNA、dsDNA、またはdsRNA/DNAハイブリッドの導入を促進させる組成物が挙げられ、また限定されるものではないが、溶媒または分散剤、コーティング剤、抗感染剤、等張剤、および本発明のポリヌクレオチドおよびsiRNAの吸収時間もしく放出の媒介となる薬剤が挙げられる。
(Pharmaceutically acceptable carrier)
The phrase “pharmaceutically acceptable carrier” includes, but is not limited to, a composition that facilitates the introduction of dsRNA, dsDNA, or dsRNA / DNA hybrids into cells. Or dispersing agents, coating agents, anti-infective agents, isotonic agents, and agents that mediate the absorption time or release of the polynucleotides and siRNAs of the invention.

(ポリヌクレオチド)
用語「ポリヌクレオチド(polynucleotide)」とは、ヌクレオチドのポリマーのことをいい、限定されるものではないが、DNA、RNA、DNA/RNAハイブリッドが挙げられ、規則的および不規則的に交互になったデオキシリボシル部分およびリボシル部分からなるポリヌクレオチド鎖(すなわち、交互ヌクレオチド単位が、糖部分の2’位で、−OH、次に−H、次に−OH、つぎにH、等を持つ)と、種々の構成要素または部分が任意の位置でヌクレオチド単位に付着しているそのような種類のポリヌクレオチドの修飾とが含まれる。特に明記しない限り、または文脈から明らかにならない限り、用語「ポリヌクレオチド」として、単分子siRNAと2本のことなる鎖から構成されるsiRNAとが挙げられる。
(Polynucleotide)
The term “polynucleotide” refers to a polymer of nucleotides, including but not limited to DNA, RNA, DNA / RNA hybrids, alternating regularly and irregularly. A polynucleotide chain consisting of a deoxyribosyl moiety and a ribosyl moiety (ie, the alternating nucleotide unit has -OH, then -H, then -OH, then H, etc. at the 2 'position of the sugar moiety); Such modifications of the polynucleotide in which the various components or moieties are attached to the nucleotide unit at any position. Unless otherwise stated or apparent from the context, the term “polynucleotide” includes unimolecular siRNAs and siRNAs composed of two different strands.

(ポリリボヌクレオチド)
用語「ポリリボヌクレオチド(polyribonucletotide)」とは、2つ以上の修飾または未修飾リボヌクレオチドおよび/あるいはそれらの類似体を含むポリヌクレオチドのことをいう。
(Polyribonucleotide)
The term “polyribonucleotide” refers to a polynucleotide comprising two or more modified or unmodified ribonucleotides and / or analogs thereof.

(リボヌクレオチドおよびリボ核酸)
用語「リボヌクレオチド(ribonucleotide)」およびフレーズ「リボ核酸(ribonucleic acid)」(RNA)は、少なくとも1つのリボヌクレオチド単位を含む修飾または未修飾のヌクレオチドまたはポリヌクレオチドのことをいう。リボヌクレオチド単位は、リボシル部分の1位でのN−グリコシド連結に付着した窒素塩基を持つリボシル部分の1’位、さらに別のヌクレオチドに対する連結を可能にするか、もしくは連結を妨げる部分の2’位に対して付着する酸素を含む。
(Ribonucleotides and ribonucleic acids)
The terms “ribonucleotide” and the phrase “ribonucleic acid” (RNA) refer to a modified or unmodified nucleotide or polynucleotide comprising at least one ribonucleotide unit. The ribonucleotide unit is located at the 1 'position of the ribosyl moiety with a nitrogen base attached to the N-glycoside linkage at position 1 of the ribosyl moiety, the 2' of the moiety that allows or prevents ligation to another nucleotide. Contains oxygen attached to the position.

(RNA干渉およびRNAi)
フレーズ「RNA干渉(RNA interference)」および用語「RNAi」は同義であり、少なくとも1つのリボヌクレオチド単位を含むポリヌクレオチドまたはsiRNAが生物学的プロセスに対する効果を奏するプロセスのことをいう。このプロセスは、限定されるものではないが、mRNAを分解し、翻訳を減衰させ、tRNA、rRNA、hnRNA、cDNA、およびゲノムDNAによる相互作用を生ずることによって、同様に付加的なタンパク質によってDNAのメチル化をおこなうことによっておこなわれる遺伝子サイレンシングを含む。
(RNA interference and RNAi)
The phrases “RNA interference” and the term “RNAi” are synonymous and refer to a process in which a polynucleotide or siRNA comprising at least one ribonucleotide unit has an effect on a biological process. This process includes, but is not limited to, the degradation of mRNA, attenuation of translation, and interaction with tRNA, rRNA, hnRNA, cDNA, and genomic DNA, as well as by additional proteins. Includes gene silencing performed by methylation.

(第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド)
フレーズ「第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド」とは、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに直接隣接し、かつ第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの3’位に付着したヌクレオチドのことをいう。したがって、それは、対応のセンス・ヌクレオチドが存在する一組のヌクレオチド内のアンチセンス鎖または領域の最も5’末端側にある第2のヌクレオチドである。
(Second 5 ′ terminal antisense nucleotide)
The phrase “second 5 ′ terminal antisense nucleotide” refers to a nucleotide directly adjacent to the first 5 ′ terminal antisense nucleotide and attached to the 3 ′ position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide. I mean. Thus, it is the second nucleotide that is the 5 ′ most end of the antisense strand or region within the set of nucleotides for which the corresponding sense nucleotide is present.

(第2の5’末端センス・ヌクレオチド)
フレーズ「第2の5’末端センス・ヌクレオチド」とは、第1の5’末端センス・ヌクレオチドに直接隣接し、かつ第1の5’末端センス・ヌクレオチドの3’位に付着したヌクレオチドのことをいう。したがって、それは、対応のアンチセンス・ヌクレオチドが存在する一組のヌクレオチド内のセンス鎖または領域の最も5’末端側にある第2のヌクレオチドである。
(Second 5 ′ terminal sense nucleotide)
The phrase “second 5 ′ terminal sense nucleotide” refers to a nucleotide directly adjacent to the first 5 ′ terminal sense nucleotide and attached to the 3 ′ position of the first 5 ′ terminal sense nucleotide. Say. Thus, it is the second nucleotide that is the 5'-most end of the sense strand or region within the set of nucleotides for which the corresponding antisense nucleotide is present.

(センス鎖)
フレーズ「センス鎖(sense strand)」とは、伝令RNAまたはDNA配列等の標的核酸として、部分的または全体的に、同一のヌクレオチド配列の持つポリヌクレオチドまたは領域のことをいう。フレーズ「センス鎖」として、2本の異なる鎖から形成されるポリヌクレオチドの両方のセンス領域と、ヘアピン構造を形成することができる単分子siRNAのセンス領域とが挙げられる。配列が提供される場合、慣例によって、特に明記しない限り、それはセンス鎖(または領域)であり、相補性アンチセンス鎖(または領域)の存在が暗に含まれる。フレーズ「センス鎖(sense strand)」および「センス領域(sense region)」は、等価であることを意図しており、同義的に使われる。
(Sense strand)
The phrase “sense strand” refers to a polynucleotide or region having the same nucleotide sequence, partially or entirely, as a target nucleic acid such as messenger RNA or DNA sequence. The phrase “sense strand” includes both the sense region of a polynucleotide formed from two different strands and the sense region of a unimolecular siRNA capable of forming a hairpin structure. Where a sequence is provided, by convention it is the sense strand (or region) unless explicitly stated, and the presence of a complementary antisense strand (or region) is implied. The phrases “sense strand” and “sense region” are intended to be equivalent and are used interchangeably.

(siRNA、すなわち短い干渉RNA)
用語「siRNA」およびフレーズ「短い干渉RNA(short interfering RNA)」とは、単分子の核酸のことをいい、またRNAiを実行することが可能であり、かつ18と30との間の塩基対長である二本鎖を持つ2本の異なる鎖から構成される核酸のことをいう。また、用語「siRNA」およびフレーズ「短い干渉RNA」として、リボヌクレオチド部分以外の部分も含む核酸が挙げられ、該部分として、限定されるものでないが、修飾ヌクレオチド、修飾ヌクレオチド連結、非ヌクレオチド、デオキシヌクレオチド、および上記ヌクレオチドの類似体が挙げられる。
(SiRNA, ie short interfering RNA)
The terms “siRNA” and the phrase “short interfering RNA” refer to unimolecular nucleic acids, are capable of performing RNAi, and have a base pair length between 18 and 30 A nucleic acid composed of two different strands having a double strand. Also, the term “siRNA” and the phrase “short interfering RNA” include nucleic acids that also include moieties other than ribonucleotide moieties, including but not limited to modified nucleotides, modified nucleotide linkages, non-nucleotides, deoxy Examples include nucleotides, and analogs of the above nucleotides.

siRNAを二本鎖とすることができ、また短いヘアピンRNA、4〜23以上のヌクレオチドほどの長さのループを持つRNA、ステムループ状の突出持つRNA、ミクロRNA、および短い一過性のRNAが挙げられる。ループまたはヘアピン・ループを持つRNAとして、該ループがフレキシブル・リンカー等のリンカーによって幹部分(ステム)に結合している構造が挙げられる。フレキシブル・リンカーは、多種多様な化学構造から構成せれ、かつステム構成要素の効果的な分子間ハイブリダイゼーションを可能にする十分な長さと材料とからなる。概して、スパンの長さは、少なくとも約10〜24原子である。   siRNA can be double-stranded, short hairpin RNA, RNA having a loop length of about 4 to 23 nucleotides, RNA having a stem-loop-like protrusion, microRNA, and short transient RNA Is mentioned. Examples of RNA having a loop or hairpin loop include a structure in which the loop is bound to a stem part (stem) by a linker such as a flexible linker. Flexible linkers are composed of a wide variety of chemical structures and are of sufficient length and material to allow effective intermolecular hybridization of stem components. Generally, the span length is at least about 10-24 atoms.

siRNAがヘアピンである場合、センス鎖およびアンチセンス鎖は、1つの長い分子の一部分である。   When the siRNA is a hairpin, the sense strand and the antisense strand are part of one long molecule.

(安定化)
用語「安定化(stabilized)」とは、dsRNAが分解に抗する一方で機能性を保つ該dsRNAの能力のことをいい、その能力は、例えば血清等の生物学的材料の存在下で、半減期として測定される。siRNAの半減期とは、例えば血清中で、siRNAが50%分解するのにかかった時間のことをいう。
(Stabilization)
The term “stabilized” refers to the ability of a dsRNA to resist degradation while remaining functional, and the ability is reduced by half in the presence of biological material such as serum, for example. Measured as a period. The half-life of siRNA refers to the time taken for 50% degradation of siRNA in serum, for example.

(実質的な相補性)
実質的な相補性(substantial complementarity)とは、90%以上の相補性を示すポリヌクレオチド鎖のことをいう。
(Substantial complementarity)
Substantial complementarity refers to a polynucleotide chain that exhibits 90% or more complementarity.

(トラックアビリティ)
用語「トラックアビリティ」とは、分子が細胞に導入される等の後に、該分子の移動または配置を追跡する能力のことをいう。「トラッカブル(trackable)」である分子は、細胞形質移入手順等の成功および失敗を観察する上で有用である。
(Track ability)
The term “trackability” refers to the ability to track the movement or placement of a molecule, such as after the molecule has been introduced into a cell. Molecules that are “trackable” are useful in observing successes and failures of cell transfection procedures and the like.

(好ましい実施形態)
ここで、好ましい実施形態に関連して本発明を説明する。これらの実施形態は、本発明の理解を助けるために提供されており、いかなるかたちであれ、本発明を限定することを意図したものではなく、またそのような意図があると解釈すべきものではない。この開示を読むことによって当業者が理解しうる代替物、修飾、および等価物の全てが本発明の精神および範囲内である。
(Preferred embodiment)
The invention will now be described in connection with a preferred embodiment. These embodiments are provided to aid the understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention in any way and should not be construed as having such intention. . All alternatives, modifications, and equivalents that can be understood by one of ordinary skill in the art upon reading this disclosure are within the spirit and scope of the present invention.

第1の実施形態によれば、本発明はsiRNAを提供する。このsiRNAは、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドから構成されるポリヌクレオチドを含むセンス鎖と、少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチド単位を含むアンチセンス鎖とを含む。好ましくは、修飾ヌクレオチドは、リボヌクレオチドまたはその類似体である。オルトエステルを、糖部分の任意の位置、例えば2’、3’、および/または5’位に、置くことができる。好ましくは、オルトエステル部分は、糖部分の2’位にある。好ましくは、オルトエステル、およびポリヌクレオチドで保護されたオルトエステルの製造方法は、米国特許第5,889,136号および第6,008,400号に記載されている。また、好ましくは、オルトエステルは、リボシル部分の2’位に付着している。好ましくは、オルトエステルは、2つの2−エチル−ヒドロキシル置換基を含む。最も好ましいオルトエステルを以下に示、また本明細書では、2’−ACEまたは2’−ビス(ヒドロキシエチル)オルトエステル部分と呼ぶ。すなわち、   According to a first embodiment, the present invention provides siRNA. The siRNA comprises a sense strand comprising a polynucleotide composed of at least one orthoester modified nucleotide and an antisense strand comprising at least one 2 'modified nucleotide unit. Preferably, the modified nucleotide is a ribonucleotide or an analogue thereof. Orthoesters can be placed at any position on the sugar moiety, for example at the 2 ', 3', and / or 5 'positions. Preferably, the orthoester moiety is at the 2 'position of the sugar moiety. Preferably, orthoesters and methods of making polynucleotide-protected orthoesters are described in US Pat. Nos. 5,889,136 and 6,008,400. Also preferably, the orthoester is attached to the 2 'position of the ribosyl moiety. Preferably, the orthoester contains two 2-ethyl-hydroxyl substituents. The most preferred orthoesters are shown below and are referred to herein as 2'-ACE or 2'-bis (hydroxyethyl) orthoester moieties. That is,

センス鎖上のオルトエステル基を含む利点は、図1A、1B、2A、および2Cを参照することによってわかる。 The advantages of including an orthoester group on the sense strand can be seen by reference to FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2C.

図1に示すデータの生成は、いくつかの変異体でDharmacon Inc.の登録商標ACEケミストリーを用いることで合成したsiRNA二本鎖標的SEAP(ヒト分泌アルカリ・ホスファターゼ)を用いて、おこなった。これらの変異体として、裸、または未修飾のRNA、すなわち各の2’−OHがオルトエステルによる修飾を受けているACE保護RNAと、フッ素が各2’炭素および各CおよびUに結合している2’フルオロ修飾変異体とが挙げられる。   The generation of the data shown in FIG. 1 was performed in several variants by Dharmacon Inc. This was carried out using siRNA double-stranded target SEAP (human secreted alkaline phosphatase) synthesized by using the registered trademark ACE chemistry. These variants include naked or unmodified RNA, ie ACE-protected RNA in which each 2′-OH is modified with an orthoester, and fluorine bound to each 2 ′ carbon and to each C and U. 2 'fluoro modified variants.

siRNAの二本鎖を、センス鎖とアンチセンス鎖とから構成することができる。センスおよびアンチセンス鎖の全ての可能な組み合わせからなるアレイが生成された。図1を参照すると、以下の用語が用いられる。   The siRNA duplex can be composed of a sense strand and an antisense strand. An array consisting of all possible combinations of sense and antisense strands was generated. Referring to FIG. 1, the following terms are used.

S − siRNA二本鎖内の裸センス鎖。   Naked sense strand in S-siRNA duplex.

AS − siRNA二本鎖内の裸アンチセンス鎖。   AS-naked antisense strand within siRNA duplex.

pS − siRNA二本鎖内の2’ACE保護センス鎖。   2'ACE protected sense strand in pS-siRNA duplex.

pAS − siRNA二本鎖内の2’ACE保護アンチセンス鎖。   2'ACE protected antisense strand within the pAS-siRNA duplex.

2FS − フッ素原子が各Cおよび/またはU保持ヌクレオチド単位の2’炭素に結合するようにして、全てのCおよびUを持つsiRNA内のセンス鎖。   2FS-sense strand in siRNA with all C and U, with the fluorine atom attached to the 2 'carbon of each C and / or U carrying nucleotide unit.

2FAS − フッ素原子が2’炭素、または各Cおよび/またはU保持ヌクレオチド単位に結合するようにして、全てのCおよびUを持つsiRNA内のアンチセンス鎖。   2FAS—Antisense strand in an siRNA with all C and U, with the fluorine atom attached to the 2 'carbon, or each C and / or U carrying nucleotide unit.

S−ASとは、裸センス鎖および裸アンチセンス鎖から形成された二本鎖siRNAのことをいう。   S-AS refers to a double-stranded siRNA formed from a naked sense strand and a naked antisense strand.

pS−ASとは、ACE修飾センス鎖および裸アンチセンス鎖から形成された二本鎖siRNAのことをいう。   pS-AS refers to a double-stranded siRNA formed from an ACE-modified sense strand and a naked antisense strand.

P2’F−2’修飾を有する、CsおよびUsを除く全てのヌクレオチドの2’−ACE修飾。   2'-ACE modification of all nucleotides except Cs and Us, with P2'F-2 'modification.

pAAV6プラスミド(SEAP発現プラスミド)と目的のsiRNAとによって、二本鎖を同時形質移入し、あるいは安定にSEAPを発現するHEK293細胞中にsiRNAを形質移入した。両方の条件下で、標準的な形質移入用の手順を用いたが、結果はHela、MDA75、または3TELi(マウス)細胞系のあいだで変化はなかった。   Double strands were co-transfected with pAAV6 plasmid (SEAP expression plasmid) and the desired siRNA, or siRNA was transfected into HEK293 cells that stably express SEAP. Under both conditions, standard transfection procedures were used, but the results did not change between Hela, MDA75, or 3TELi (mouse) cell lines.

siRNA誘導SEAPサイレンシングのレベルは、製造元のプロトコルに従ってClontechのSEAP検出キットを用いて、形質移入後の異なる時点(24、48、72、または144時間)で決定した。タンパク質減少レベルは、mRNA減少レベルと良好な一致が見られる(mRNAのレベルは、QuantiGeneキット(Bayer)を用いて測定した)。siRNA誘導毒性は、AlmaBlue毒性アッセイあるいはハウスキーピング遺伝子(シクロリン)さもなければ両方の発現レベルを用いて測定した。特に明記しない限り、著しい毒性は何ら観察されなかった。   The level of siRNA-induced SEAP silencing was determined at different time points (24, 48, 72, or 144 hours) after transfection using the Clontech SEAP detection kit according to the manufacturer's protocol. Protein reduction levels are in good agreement with mRNA reduction levels (mRNA levels were measured using the QuantiGene kit (Bayer)). siRNA-induced toxicity was measured using the AlmaBlue toxicity assay or the housekeeping gene (cycloline) or both expression levels. Unless otherwise stated, no significant toxicity was observed.

1〜100ナノモル濃度のあいだ(図1)、および10ピコモル濃度〜1マイクロモル濃度(図2)のあいだで濃度を変えて、細胞に各の二本鎖を形質移入した(図1)。図1および図2では、裸および2’フルオロ修飾と組み合わせて、siRNA二本鎖のセンスおよびアンチセンス鎖に対するACE修飾の導入の効果が示されている。   Cells were transfected with each duplex at varying concentrations between 1 and 100 nanomolar (Figure 1) and between 10 and 1 micromolar (Figure 2) (Figure 1). 1 and 2 show the effect of introducing ACE modifications on the sense and antisense strands of siRNA duplexes in combination with naked and 2 'fluoro modifications.

オリゴのアンチセンス鎖に対するACE修飾の存在がsiRNA二本鎖の機能性と著しく干渉する。ACE修飾センス・オリゴは、裸または2’F修飾ASオリゴと一緒に使用されているかどうかに関わらずSEAPサイレンシングで影響を及ぼした。   The presence of ACE modifications to the antisense strand of the oligo significantly interferes with siRNA duplex functionality. ACE modified sense oligos affected SEAP silencing regardless of whether they were used with naked or 2'F modified AS oligos.

サイレンシングの程度を24、48、または72時間で比較し、siRNAサイレンシングでの検出可能な減少を144時間後に観察した。   The degree of silencing was compared at 24, 48, or 72 hours, and a detectable decrease in siRNA silencing was observed after 144 hours.

図3および図4は、AS(図3)およびセンス(図4)鎖を一定に保ち、反対側の鎖に対する種々の修飾を組み合わせてスクリーニングしたsiRNA機能性スクリーニングをまとめたものである。特に、AS鎖を、(1)裸に、(2)全てのCおよびUで2’F基によって修飾、(3)2、4、6、14、および18位(5’側から数える)で2’デオキシ基により修飾、(4)67〜10位(鎖の5’側から計算)に位置したものを除く、UおよびCsの全てでの2’−O−メチル基による修飾、(5)全ての位置でのホスホロチオエートによる修飾、あるいは(6)1〜6位および14〜19位(鎖の5’側から計算)でのホスホロチオエートによる修飾のいずれかをおこなった。これらのAS鎖に対して、(1)裸、(2)全ての位置で2’−ACE修飾、(3)全てのCsおよびUsでの2’F修飾、(4)全てのUsで修飾された2’アミン(NH)、(5)全ての奇数のヌクレオチド(例えば、1、3、5、...)に対する2’−デオキシ修飾、(6)全てのCおよびUでの2’−O−メチル修飾、あるいは(7)全ての位置でホスホロチエートを担持するセンス鎖との対形成をおこなった。これらの実験の結果は、アンチセンス鎖の記述された2’−O−メチル修飾が耐容性を示さない一方で、ホスホロチオエート、2’F、および2’デオキシ修飾を含む他の修飾が、種々のセンス鎖修飾と組み合わさって、この鎖上で可能であることを示している。同様に、図4では、アミン修飾が一般にセンス鎖に対して耐容性を示さない一方で、2’−ACE、2’F、2’デオキシ、2’−O−メチル、およびホスホロチオエート付加が、種々のAS鎖修飾と組み合わさって、重大な機能性の混乱を招くことなく、可能であることが示されている。 FIGS. 3 and 4 summarize siRNA functional screens in which the AS (FIG. 3) and sense (FIG. 4) strands are kept constant and the various strands on the opposite strand are screened in combination. In particular, the AS chain is (1) naked, (2) modified with a 2′F group at all C and U, (3) in positions 2, 4, 6, 14, and 18 (counting from the 5 ′ side) Modification with 2 ′ deoxy group, (4) Modification with 2′-O-methyl group on all of U and Cs, except those located at positions 67-10 (calculated from the 5 ′ side of the chain), (5) Either modification with phosphorothioate at all positions or (6) modification with phosphorothioate at positions 1-6 and 14-19 (calculated from the 5 'side of the chain). These AS chains are (1) naked, (2) 2′-ACE modified at all positions, (3) 2′F modified at all Cs and Us, and (4) modified at all Us. 2 ′ amine (NH 2 ), (5) 2′-deoxy modifications to all odd nucleotides (eg, 1, 3, 5,...), (6) 2′- at all C and U O-methyl modification or (7) pairing with a sense strand carrying phosphorothioate at all positions. The results of these experiments show that while the described 2′-O-methyl modifications of the antisense strand are not tolerated, other modifications, including phosphorothioate, 2′F, and 2′deoxy modifications, are not In combination with sense strand modification, it shows what is possible on this strand. Similarly, in FIG. 4, amine modifications are generally not tolerated to the sense strand, while 2′-ACE, 2′F, 2′deoxy, 2′-O-methyl, and phosphorothioate additions vary. Has been shown to be possible without significant disruption of functionality.

図5、6、7,および8は、使用した修飾の種類に応じてグループ分けしたより詳細なデータを表す。図5では、裸、2’O−ACE修飾、または2’F修飾センス鎖が、2’F−8T AS = 鎖の各端にある4つのホスホロチオエート、各端の第2のヌクレオチドから開始、それに加えてCおよびUにF基;8T AS = 鎖の各端にある4つのホスホロチオエート、各端の第2のヌクレオチドから開始;4T−AS = 各端の第2のヌクレオチドから開始して鎖の各端上に2つのホスホロチオエートのいずれかと、対を形成した。図6では、偶数位置、または12位(AS−Thio12、鎖のいずれかの端部上にある6つのホスホロチオエート)でのホスホロチオエート修飾を含むアンチセンス鎖を、裸にした、全ての位置で2’−ACE修飾した、または全ての位置でホスホロチオエート修飾した相補的センス鎖と対を形成した。あるいは、全ての位置でホスホロチオエートを持つセンス鎖を、裸にした、全てのCおよびUで2’F基を持つ、全ての位置でホスホロチオエートを持つ、あるいは12ホスホロチオエートを持つ(各末端での6つのヌクレオチドの修飾)アンチセンス鎖と対を形成した。図7について、2’−Ome = ヌクレオチド7〜11位のあいだに生ずるものを除いた全てのUおよびC上の2’−O−メチル修飾と、S−Ome = センスのCおよびU上の2’−O−メチル修飾とを担持するアンチセンス鎖は、裸の、S−2’ACE = 全てのヌクレオチド上の2’ACE修飾;S−デオキシ・ハイブリッド = 上記鎖をまたがる全ての奇数ヌクレオチド(1,3,5...)上の2’デオキシ修飾;S−Ome = センス鎖の全てのCおよびUの2’−O−メチル修飾;AS−2’F = 上記鎖上の全てのCおよびUの2’F修飾;AS−デオキシ・ハイブリッド = ヌクレオチド2、4、6、14、16、18の2’デオキシ修飾;あるいはAs−Ome = ヌクレオチド7〜11位のあいだに生ずるものを除く全てのUおよびCの2’−O−メチル修飾のいずれかと一致した。図8に関して、デオキシ修飾を担持するAS鎖(AS−デオキシハイブリッド=ヌクレオチド2、4、6、14、16、18の2’デオキシ修飾)をセンス鎖と組み合わせた。ここでセンス鎖は、裸の、S−2’ACE修飾 = 全てのヌクレオチド上の2’ACE修飾;S−Ome = 全てのUおよびCでの2’O−メチル修飾;または2’デオキシ(1位、3位、5位、...その他)であった。同様に、センス−2’デオキシ・ハイブリッド(1位、3位、5位、...その他)を、裸の、2’F修飾(CおよびU)、2’−O−メチル(7位〜11位のあいだにあるものを除いたUおよびC)、ならびに2’デオキシ(2位、3位、6位、14位、16位、18位)であるアンチセンス鎖と対を形成した。   Figures 5, 6, 7, and 8 represent more detailed data grouped according to the type of modification used. In FIG. 5, a naked, 2′O-ACE modified, or 2′F modified sense strand starts with 2 phosphorothioates at each end of the 2′F-8T AS = strand, the second nucleotide at each end, Plus F groups in C and U; 8T AS = 4 phosphorothioates at each end of the chain, starting from the second nucleotide at each end; 4T-AS = each of the chains starting from the second nucleotide at each end Paired with either of the two phosphorothioates on the ends. In FIG. 6, the antisense strand containing the phosphorothioate modification at the even position, or position 12 (AS-Thio12, 6 phosphorothioates on either end of the chain), was bare 2 ′ at all positions. -Paired with a complementary sense strand that was ACE modified or phosphorothioate modified at all positions. Alternatively, the sense strand with phosphorothioate at all positions is bare, has a 2′F group at all C and U, has phosphorothioate at all positions, or has 12 phosphorothioates (6 at each end) Nucleotide modification) Paired with antisense strand. For FIG. 7, 2′-Ome = 2′-O-methyl modifications on U and C except those occurring between nucleotides 7-11 and S-Ome = sense 2 on C and U The antisense strand carrying the '-O-methyl modification is naked, S-2'ACE = 2'ACE modification on all nucleotides; S-deoxy hybrid = all odd nucleotides across the strand (1 , 3, 5 ...) 2'-deoxy modification; S-Ome = all C and U 2'-O-methyl modifications of the sense strand; AS-2'F = all C and C on the strand 2'F modification of U; AS-deoxy hybrid = 2'deoxy modification of nucleotides 2, 4, 6, 14, 16, 18; or As-Ome = something occurring between nucleotides 7-11 It matches any of the 2'-O- methyl modification of all U and C, excluding. With respect to FIG. 8, the AS chain carrying the deoxy modification (AS-deoxy hybrid = 2 'deoxy modification of nucleotides 2, 4, 6, 14, 16, 18) was combined with the sense strand. Where the sense strand is bare, S-2′ACE modification = 2′ACE modification on all nucleotides; S-Ome = 2′O-methyl modification on all U and C; or 2′deoxy (1 , 3rd, 5th, ... etc.). Similarly, sense-2 ′ deoxy hybrids (positions 1, 3, 5,... Other) are converted to naked 2′F modifications (C and U), 2′-O-methyl (positions 7˜ U and C except those between positions 11) and 2 ′ deoxy (2, 3, 6, 14, 14, 16, 18) were paired with the antisense strand.

特に、図5は、裸の2’ACE修飾および2’F修飾センス鎖との組み合わせでアンチセンス鎖に置かれた場合、ホスホロチオエート修飾が十分に許容される。   In particular, FIG. 5 shows that phosphorothioate modifications are well tolerated when placed on the antisense strand in combination with a naked 2'ACE modified and 2'F modified sense strand.

図6は、ホスホロチオエート主鎖修飾が非特異的に誘導された毒性について同様の制限を持つセンスおよびアンチセンス鎖上の両方で許容されることを、さらに示す。   FIG. 6 further shows that phosphorothioate backbone modifications are tolerated on both the sense and antisense strands with similar limitations for non-specifically induced toxicity.

図7は、2’−O−メチル修飾の存在がsiRNA二本鎖のセンス上で十分に許容されるが、siRNA二本鎖のアンチセンス鎖では許容されないことを示している。機能的siRNA二本鎖が2’−O−メチル修飾AS鎖とセンス鎖のデオキシハイブリッドとの組み合わせによって形成されることについて述べる価値がある。   FIG. 7 shows that the presence of 2'-O-methyl modifications is well tolerated on the sense of the siRNA duplex, but not on the antisense strand of the siRNA duplex. It is worth mentioning that a functional siRNA duplex is formed by the combination of a 2'-O-methyl modified AS strand and a deoxy hybrid of the sense strand.

図8は、RNA干渉でのデオキシハイブリッド型の修飾の適合性を示す。デオキシリボハイブリッドは、RNA/DNAハイブリッド・オリゴであり、デオキシおよびリボ構成要素が共に、例えばデオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチドとが交互になった配列中のオリゴに取り込まれる。これらの種類のオリゴの設計で、連続したDNA/RNA二本鎖の広がりの大きさを5ヌクレオチドよりも短く保つことで、RNアーゼH活性の導入を避けることが重要である。デオキシリボハイブリッドは、2’フルオロおよび2’ACE修飾オリゴと組み合わせてセンスおよびアンチセンス鎖の両方で機能的であった。また、デオキシハイブリッド・センス鎖は、アンチセンス鎖が2’−O−メチルで修飾された場合にsiRNA活性を支持する唯一の修飾(それらの条件下)であった。   FIG. 8 shows the suitability of deoxyhybrid modification with RNA interference. A deoxyribohybrid is an RNA / DNA hybrid oligo, in which both deoxy and ribo constituents are incorporated into an oligo in a sequence of alternating deoxyribonucleotides and ribonucleotides, for example. In designing these types of oligos, it is important to avoid introducing RNase H activity by keeping the size of the spread of the continuous DNA / RNA duplexes shorter than 5 nucleotides. The deoxyribohybrid was functional in both sense and antisense strands in combination with 2'fluoro and 2'ACE modified oligos. The deoxyhybrid sense strand was also the only modification (under those conditions) that supported siRNA activity when the antisense strand was modified with 2'-O-methyl.

図9は、ACEおよび2’フルオロ修飾siRNAの効力を改善するためのコレステロールを含むコンジュゲートの有用性を示す。上記センス鎖上でコレステロールを含むコンジュゲートを用いることで、センス鎖に対する修飾による不の効果を軽減するが、アンチセンス鎖に対する修飾による負の効果を改善することはない。   FIG. 9 shows the usefulness of a conjugate comprising cholesterol to improve the efficacy of ACE and 2'fluoro modified siRNA. By using a conjugate containing cholesterol on the sense strand, the ineffective effect due to the modification to the sense strand is reduced, but the negative effect due to the modification to the antisense strand is not improved.

図10は、センス鎖上のPEGコンジュゲートに関して等価なデータを示す。   FIG. 10 shows equivalent data for PEG conjugates on the sense strand.

図11は、コレステロールを含むコンジュゲートの存在が修飾siRNAオリゴの効力を改善することを示す。   FIG. 11 shows that the presence of a conjugate comprising cholesterol improves the efficacy of the modified siRNA oligo.

図12は、Dharmaconの2’−ACE RNA合成ケミストリーで使用される保護RNAヌクレオチドの構造を示す。   Figure 12 shows the structure of protected RNA nucleotides used in Dharmacon's 2'-ACE RNA synthesis chemistry.

図13は、RNA合成サイクルを概説する。好ましくは、そのサイクルは、適当な合成装置上で自動化された様式でおこなわれる。ステップ(i)では、取り込まれるホスホラミダイト(ここでは、窒素塩基としてウリジンを持つ)は、示したメチル基のかわりに3’位のホスホラミダイト部分上に任意の許容可能な基を持つことができる。例えば、アルキル基またはシアノエチル基をその位置で用いることができる。このRNA合成サイクルを、修飾ヌクレオチド間連結を持つポリヌクレオチドを合成する場合、および/または他の修飾(例えば、2’位で)を持つポリヌクレオチドを合成する場合、ある種の変化によって、以下に説明するように、実施することができる。   FIG. 13 outlines the RNA synthesis cycle. Preferably, the cycle is performed in an automated fashion on a suitable synthesizer. In step (i), the incorporated phosphoramidite (here having uridine as the nitrogen base) can have any acceptable group on the phosphoramidite moiety at the 3 'position instead of the indicated methyl group. For example, an alkyl group or a cyanoethyl group can be used at that position. Depending on certain changes, when synthesizing polynucleotides with modified internucleotide linkages, and / or when synthesizing polynucleotides with other modifications (eg, at the 2 ′ position), Can be implemented as described.

図14は、2’脱保護直前の2’−ACE保護RNA産物の構造を示す。2’位にオルトエステルを保持することが必要な場合、この2’脱保護ステップが実施されない。   FIG. 14 shows the structure of the 2'-ACE protected RNA product immediately prior to 2 'deprotection. If it is necessary to retain the orthoester in the 2 'position, this 2' deprotection step is not performed.

3’末端にジ−dTオーバーハングを持つ19量体二本鎖、すなわちセンス鎖の第2、第5、第7、第9、第11、および第19位で2’アミン修飾ヌクレオチド単位を持つG2’−N−UGA2’−N−UG2’−N−UA2’−N−UG2’−N−UCAGAGAG2’−NUdTdTについて、アンチセンス鎖が裸であるか、全てのCおよびUで2’フルオロ修飾されているか、交互にリボヌクレオチド単位とデオキシリボ単位とを含むデオキシハイブリッドであるか、または2’−O−メチル修飾を有するか否かに関わらず、機能性の著しい喪失が生じた。好ましくは、センス鎖は、第2、第5、第7、第9、第11、および第19位で2’アミノ修飾を含まない。   A 19-mer duplex with a di-dT overhang at the 3 ′ end, ie, having 2 ′ amine-modified nucleotide units at the second, fifth, seventh, ninth, eleventh and nineteenth positions of the sense strand For G2'-N-UGA2'-N-UG2'-N-UA2'-N-UG2'-N-UCAGAGAG2'-NUdTdT, the antisense strand is bare or 2'fluoro modified at all C and U Regardless of whether it is a deoxyhybrid that contains ribonucleotide units and deoxyribounits alternately or has a 2'-O-methyl modification, a significant loss of functionality occurred. Preferably, the sense strand does not contain 2 'amino modifications at the second, fifth, seventh, ninth, eleventh and nineteenth positions.

3’ ジ−dTオーバーハングを持つsiRNA19量体(配列番号171〜314を見よ)上で、デオキシリボヌクレオチド単位による任意のリボヌクレオチド単位の置換は、修飾がセンスまたはアンチセンス鎖のいずれにあっても、RNAiにおける19量体の機能性に対して著しい影響を及ぼすことはない(図15A参照)。同一siRNA19量体上で、相前後した2つのデオキシリボヌクレオチド単位による2つの隣接リボヌクレオチド単位の置換はRNAi内での19量体の機能性に著しい影響を及ぼすものではない。図15Bは、1および2位、3および4位、5および6位等が個々にデオキシリボヌクレオチドに修飾される場合、該修飾がセンス鎖に生じると機能性が著しく影響を受けることはなく、そのような修飾がアンチセンス鎖上に生ずると機能性に対して僅かに負の影響が現れることを、示している。同一のsiRNA19量体上では、相前後した3つのデオキシリボヌクレオチド単位による3つの隣接リボヌクレオチド単位の置換は、その修飾がアンチセンス上でのものであれば機能性に著しい影響を及ぼすものではないが、修飾された単位がセンス鎖の第1から第3、または第7から第9ヌクレオチドである場合、機能的に著しい影響(場合によっては)を受ける。この実験では、ポリリボヌクレオチドの単位1〜3、4〜6、7〜9等を、個々にデオキシリボヌクレオチド単位によって置換した(図15C参照)。   On siRNA 19-mers with 3 ′ di-dT overhangs (see SEQ ID NOs: 171 to 314), replacement of any ribonucleotide unit with a deoxyribonucleotide unit may be performed on either the sense or antisense strand. , There is no significant effect on the functionality of the 19mer in RNAi (see FIG. 15A). Replacement of two adjacent ribonucleotide units by two adjacent deoxyribonucleotide units on the same siRNA 19mer does not significantly affect the functionality of the 19mer within RNAi. FIG. 15B shows that when 1 and 2 positions, 3 and 4 positions, 5 and 6 positions are individually modified to deoxyribonucleotides, the functionality is not significantly affected when the modification occurs in the sense strand. It shows that such modifications on the antisense strand have a slight negative impact on functionality. On the same siRNA 19-mer, replacement of three adjacent ribonucleotide units by three consecutive deoxyribonucleotide units does not significantly affect functionality if the modification is on the antisense. , When the modified unit is the first to third, or seventh to ninth nucleotides of the sense strand, it is significantly (in some cases) functionally affected. In this experiment, polyribonucleotide units 1-3, 4-6, 7-9 etc. were individually replaced by deoxyribonucleotide units (see FIG. 15C).

3’ジ−dTオーバーハングを有する同一siRNA19量体ポリリボヌクレオチド上で、2’−O−メチル部分による任意の個々の単位の修飾は、修飾がセンスまたはアンチセンス鎖にあろうとなかろうと、RNAiでの19量体の機能性に対して著しい影響を与えることはない(図16A参照)。同一siRNA19量体を用いて、相前後する2つの2’−O−メチル修飾による2つの隣接リボヌクレオチド単位の置換は、アンチセンス鎖の第1および第2、または第13および第14の位置で、あるいはセンス鎖の第17および第18の位置で、修飾が起こらない限り、RNAiでの19量体の機能性に著しい影響を与えない(図16B参照)。以降の実験によって、アンチセンス鎖の第13位および第14位、さらにセンス鎖の第7位および第8位が決定的ではないことが確認された。最も顕著に、機能性の変化を補正する修飾が追加されない場合、機能性を維持するならばアンチセンス鎖の第1および第2位が2’−O−メチル修飾を持ってはならない。同一のsiRNA19量体を用いて、相前後する2’−O−メチル修飾を持つ3つの隣接リボヌクレオチド単位の置換は、第1位〜第3位以外の位置でその修飾がアンチセンス鎖上にある場合、機能性に対して著しい影響を及ぼさない(図16C参照)。この実験では、ポリリボヌクレオチドの1〜3位、4〜6位、7〜9位等を2’O−メチル部分により個々に修飾した。   On the same siRNA 19-mer polyribonucleotide with a 3 ′ di-dT overhang, modification of any individual unit with a 2′-O-methyl moiety, whether the modification is in the sense or antisense strand, RNAi It does not significantly affect the functionality of the 19-mer in (see FIG. 16A). Using the same siRNA 19-mer, substitution of two adjacent ribonucleotide units by two adjacent 2′-O-methyl modifications may occur at the first and second, or thirteenth and fourteenth positions of the antisense strand. Or, unless modification occurs at positions 17 and 18 of the sense strand, it does not significantly affect 19-mer functionality with RNAi (see FIG. 16B). Subsequent experiments confirmed that positions 13 and 14 of the antisense strand and positions 7 and 8 of the sense strand were not critical. Most notably, if no modification is added that corrects for the change in functionality, the first and second positions of the antisense strand should not have 2'-O-methyl modifications if functionality is maintained. Using the same siRNA 19-mer, substitution of three adjacent ribonucleotide units with successive 2′-O-methyl modifications is such that the modifications are on the antisense strand at positions other than positions 1 to 3. In some cases, it does not significantly affect functionality (see FIG. 16C). In this experiment, polyribonucleotides 1 to 3, 4 to 6, 7 to 9, etc. were individually modified with 2'O-methyl moieties.

単一の2’−デオキシ部分または単一の2’−O−メチル部分のいずれかによる同一ポリリボヌクレオチドの修飾は、機能性に対して著しい影響を及ぼすことはない。タンデムになった2つ以上の2’−O−メチル部分によるアンチセンス鎖の1および2位、あるいは1、2、および3位の修飾によって、機能性を著しく減少させることができる。センス鎖上の7〜9位およびアンチセンス鎖上の13〜15は、タンデムになった2つ以上の2’−O−メチル修飾に対して感受性を持つ。したがって、好ましくはアンチセンス鎖は、二本鎖内の他の位置に競合する修飾が起こらない限り、第1および第2、第1、第2、および第3、第13および第14、ならびに第13、第14および第15位に2’−O−メチル修飾を含まない。以降の実験は、アンチセンス鎖上の1および2位(または1および2、ならびに3位)の2’−O−メチル修飾は、二本鎖機能性の鍵である。センス鎖上の7〜9位ならびにアンチセンス鎖上の13〜15位はあまり重要ではない。   Modification of the same polyribonucleotide with either a single 2'-deoxy moiety or a single 2'-O-methyl moiety does not significantly affect functionality. Modification of the antisense strand at positions 1 and 2, or 1, 2, and 3 with two or more 2'-O-methyl moieties in tandem can significantly reduce functionality. Positions 7-9 on the sense strand and 13-15 on the antisense strand are sensitive to two or more 2'-O-methyl modifications in tandem. Thus, preferably the antisense strand is first and second, first, second, and third, thirteenth and fourteenth, and first, unless competing modifications occur at other positions in the duplex. It does not contain a 2'-O-methyl modification at positions 13, 14 and 15. Subsequent experiments show that 2'-O-methyl modifications at positions 1 and 2 (or 1 and 2, and 3) on the antisense strand are key to double-stranded functionality. Positions 7-9 on the sense strand and positions 13-15 on the antisense strand are less important.

ヌクレオチドの全てが、選択されたヌクレオチドのみが修飾されるセンス鎖よりも、オルトエステル基で全てのヌクレオチドが修飾されるセンス鎖を合成するほうが、実用上の問題として無駄がない。しかし、理論的には、ある種のヌクレオチドのみが修飾される実用的手段がセンス鎖を合成するために開発されていることから、本発明ではこれらのポリヌクレオチドを用いることができた。   It is less wasted as a practical problem to synthesize a sense strand in which all nucleotides are modified with an orthoester group rather than a sense strand in which all of the nucleotides are modified only in the selected nucleotide. However, theoretically, since practical means for modifying only certain nucleotides have been developed to synthesize the sense strand, these polynucleotides could be used in the present invention.

好ましくは、2’修飾ヌクレオチドは、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される。修飾がハロゲンである場合、そのハロゲンは好ましくはフッ素である。上記修飾がフッ素であると、好ましくは、シトシンまたはウラシル塩基部分を含む1つ以上のヌクレオチドにそれが付着する。2’修飾ヌクレオチドが2’アミノ修飾ヌクレオチドである場合、アミンは好ましくは−NHである。この2’修飾ヌクレオチドが2’−O−アルキル修飾である場合、好ましくは上記修飾が2’−O−メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、またはイソブチル部分であり、最も好ましくは、2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル部分である。2’修飾ヌクレオチドが2’−アルキル修飾である場合、好ましくは修飾は2’メチル修飾であり、該メチル部分の炭素が直接、糖部分の2’炭素に付着する。 Preferably, the 2 ′ modified nucleotide is selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides. Where the modification is a halogen, the halogen is preferably fluorine. When the modification is fluorine, it is preferably attached to one or more nucleotides containing a cytosine or uracil base moiety. When the 2 ′ modified nucleotide is a 2 ′ amino modified nucleotide, the amine is preferably —NH 2 . When the 2 ′ modified nucleotide is a 2′-O-alkyl modification, preferably the modification is a 2′-O-methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, or isobutyl moiety, most preferably 2′- The O-alkyl modification is a 2′-O-methyl moiety. Where the 2 ′ modified nucleotide is a 2′-alkyl modification, preferably the modification is a 2 ′ methyl modification, wherein the carbon of the methyl moiety is attached directly to the 2 ′ carbon of the sugar moiety.

図2Cは、siRNA効果が形質移入後144時間で次第に消え始めていくことを示している。修飾されたオリゴの用量および効力は、裸siRNA二本鎖と同等であった。   FIG. 2C shows that the siRNA effect begins to fade gradually 144 hours after transfection. The dose and potency of the modified oligo was comparable to the naked siRNA duplex.

第2の実施形態によれば、本発明はセンス鎖を含むsiRNAを提供する。ここで、このセンス領域は、第1の実施形態に基づいて提供される少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドと、第1の実施形態に基づいて提供される少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドと、コンジュゲートとを含む。好ましくは、上記修飾が2’メチル修飾であり、そのメチル部分の炭素が糖部分の2’炭素に直接付着している。   According to a second embodiment, the present invention provides siRNA comprising a sense strand. Wherein the sense region comprises at least one orthoester modified nucleotide provided according to the first embodiment, at least one 2 ′ modified nucleotide provided according to the first embodiment, and a conjugate. Including. Preferably, the modification is a 2 'methyl modification, and the carbon of the methyl moiety is attached directly to the 2' carbon of the sugar moiety.

図2Cは、siRNA効果が形質移入後144時間で次第に消え始めていくことを示している。修飾されたオリゴの用量および効力は、裸siRNA二本鎖と同等であった。   FIG. 2C shows that the siRNA effect begins to fade gradually 144 hours after transfection. The dose and potency of the modified oligo was comparable to the naked siRNA duplex.

第2の実施形態によれば、本発明はセンス鎖を含むsiRNAを提供する。ここで、このセンス領域は、第1の実施形態に基づいて提供される少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドと、第1の実施形態にもとづいて提供される少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドと、コンジュゲートとを含む。   According to a second embodiment, the present invention provides siRNA comprising a sense strand. Wherein the sense region comprises at least one ortho ester modified nucleotide provided according to the first embodiment, at least one 2 ′ modified nucleotide provided according to the first embodiment, and a conjugate. Including.

この実施形態内のコンジュゲートは、好ましくは、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。より好ましくは、コレステロール、ポリエチレングリコール、抗原、抗体、およびレセプター・リガンドからなる群から選択される。よりいっそう好ましくは、コンジュゲートはコレステロールまたはポリエチレングリコールを含む。もっとも好ましくは、コンジュゲートはコレステロールを含み、5’炭素位でセンス鎖の5’末端ヌクレオチド単位と連結する。   The conjugate within this embodiment is preferably selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof. More preferably, it is selected from the group consisting of cholesterol, polyethylene glycol, antigen, antibody, and receptor ligand. Even more preferably, the conjugate comprises cholesterol or polyethylene glycol. Most preferably, the conjugate comprises cholesterol and is linked to the 5 'terminal nucleotide unit of the sense strand at the 5' carbon position.

センス鎖の5’末端におけるコレステロール修飾コンジュゲートの導入は、裸または未修飾二本鎖に匹敵する、あるいはそれよりも優れたオルトエステル修飾および2’アンチセンス修飾siRNAに対する効力の増加をもたらした。図9および11を見よ。センス鎖の5’末端でのコレステロール含有コンジュゲートの導入は、対応する裸二本鎖に匹敵する、あるいはそれよりも優れたオルトエステル修飾および2’フッ素修飾siRNAに対する機能的有効量の減少をもたらした。   Introduction of a cholesterol-modified conjugate at the 5 'end of the sense strand resulted in an increase in potency against orthoester modification and 2' antisense modified siRNA comparable to or better than naked or unmodified duplexes. See FIGS. 9 and 11. Introduction of a cholesterol-containing conjugate at the 5 'end of the sense strand results in a functionally effective amount for orthoester modification and 2' fluorine modified siRNA comparable to or better than the corresponding bare duplex. It was.

図9は、ACEおよび2’フッ素修飾siRNAの効力を改善するためのコレステロールの有用性を示す。正のコレステロール効果が、主にセンス塩化物上に導入された修飾によって観察された。例えば、配列番号1〜16のセンス鎖の5’位にある5’末端に対してコレステロール部位が付着することで、形質移入作用因子の不在下でRNAiが生ずる(図18参照)。   FIG. 9 shows the usefulness of cholesterol to improve the efficacy of ACE and 2 'fluorine modified siRNA. A positive cholesterol effect was observed mainly due to modifications introduced on the sense chloride. For example, RNAi is produced in the absence of a transfection agent by attaching a cholesterol site to the 5 'end located at the 5' position of the sense strand of SEQ ID NOs: 1 to 16 (see Fig. 18).

第3の実施形態によれば、本発明は、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチド、アンチセンス鎖、およびコンジュゲートから構成されるセンス鎖を持つsiRNAを提供する。この実施形態では、上記第1の実施形態のオルトエステル修飾を、上記第2の実施形態のコンジュゲートと組み合わせて、用いてもよい。   According to a third embodiment, the present invention provides an siRNA having a sense strand composed of at least one orthoester modified nucleotide, an antisense strand, and a conjugate. In this embodiment, the orthoester modification of the first embodiment may be used in combination with the conjugate of the second embodiment.

第4の実施形態によれば、本発明は、センス鎖、アンチセンス鎖、およびコンジュゲートを有し、上記センス鎖および/またはアンチセンス鎖が少なくとも2’修飾ヌクレオチドを有するsiRNAを提供する。この実施形態の2’修飾ヌクレオチドは、上記第1の実施形態の2’修飾ヌクレオチドと同様のパラメーターに基づいて、好ましくは選択される。同様に、上記コンジュゲートは、上記第2の実施形態でコンジュゲートが選択された同一のパラメータにもとづいて選択される。   According to a fourth embodiment, the present invention provides a siRNA having a sense strand, an antisense strand, and a conjugate, wherein the sense strand and / or the antisense strand has at least a 2 'modified nucleotide. The 2 'modified nucleotide of this embodiment is preferably selected based on the same parameters as the 2' modified nucleotide of the first embodiment. Similarly, the conjugate is selected based on the same parameters for which the conjugate was selected in the second embodiment.

第5の実施形態によれば、本発明は、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドと、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つの2’修飾ヌクレオチドから構成されるアンチセンス鎖と、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるコンジュゲートとを有し、上記ポリヌクレオチドが18〜30のヌクレオチド塩基対を含むsiRNAを提供する。   According to a fifth embodiment, the present invention comprises at least one orthoester modified nucleotide and 2 ′ halogen modified nucleotide, 2 ′ amine modified nucleotide, 2′-O-alkyl modified nucleotide, and 2 ′ alkyl modified nucleotide. An antisense strand composed of at least one 2′-modified nucleotide selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof A siRNA comprising a conjugate selected from the group, wherein the polynucleotide comprises 18-30 nucleotide base pairs.

この実施形態のオルトエステルは、上記第1の実施形態のオルトエステルを選択するための基準に基づいて選択される。上記2’修飾がハロゲンである場合、好ましくはハロゲンがフッ素であり、アンチセンス鎖の少なくとも1つはCおよび/またはU含有ヌクレオチド単位に付着する。上記2’修飾ヌクレオチドが2’アミノ修飾ヌクレオチドである場合、アミンは好ましくはNHである。2’修飾ヌクレオチドが2’−O−アルキル修飾である場合、好ましくは2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル、エチル、プロピル、イソプロビル、ブチル、またはイソブチル部分であり、最も好ましくは2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル部分である。2’修飾ヌクレオチドが2’アルキル修飾である場合、好ましくは、それは2’メチル修飾であり、そのメチル部分の炭素が直接、糖部分の2’炭素に付着している。 The orthoester of this embodiment is selected based on the criteria for selecting the orthoester of the first embodiment. When the 2 ′ modification is a halogen, preferably the halogen is fluorine and at least one of the antisense strands is attached to a C and / or U containing nucleotide unit. When the 2 ′ modified nucleotide is a 2 ′ amino modified nucleotide, the amine is preferably NH 2 . When the 2 ′ modified nucleotide is a 2′-O-alkyl modification, preferably the 2′-O-alkyl modification is a 2′-O-methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, or isobutyl moiety, most preferably Is a 2'-O-alkyl modification is a 2'-O-methyl moiety. When the 2 ′ modified nucleotide is a 2 ′ alkyl modification, preferably it is a 2 ′ methyl modification, and the carbon of the methyl moiety is attached directly to the 2 ′ carbon of the sugar moiety.

第6の実施形態によれば、本発明は以下の構造を含む組成物を包含する。   According to a sixth embodiment, the present invention encompasses a composition comprising the following structure:

式中、BおよびBの各々が窒素含有塩基、複素環、または炭素環式化合物であり、XがO、S、C、およびNからなる群からなる群から選択され、WがOH、リン酸塩、リン酸エステル、リン酸ジエステル、ホスホトリエステル、修飾ヌクレオチド間連結、コンジュゲート、ヌクレオチド、およびポリヌクレオチドからなる群から選択され、R1がオルトエステル、R2が2’−O−アルキル基、アルキル基、アミン、およびハロゲン、さらにYがヌクレオチドまたはポリヌクレオチドである。R2がハロゲンである場合、このハロゲンは好ましくはフッ素である。R2がフッ素である場合、フッ素は好ましくは1つ以上のCおよび/またはU含有ヌクレオチド単位に付着している。R2がアミンである場合、このアミンは好ましくは−NHである。R2が2’−O−アルキル修飾である場合、好ましくは、それは2’−O−メチル、エチル、プロピル、イソプロビル、ブチル、またはイソブチル部分であり、より好ましくは、2’−O−メチル部分である。R2が2’アルキル修飾である場合、好ましくは、それは2’メチル修飾であり、該メチル修飾の炭素が直接、糖部分の2’炭素に付着している。 Wherein each of B 1 and B 2 is a nitrogen-containing base, heterocyclic, or carbocyclic compound, X is selected from the group consisting of O, S, C, and N, and W is OH, Selected from the group consisting of phosphates, phosphate esters, phosphate diesters, phosphotriesters, modified internucleotide linkages, conjugates, nucleotides, and polynucleotides, wherein R1 is an orthoester and R2 is a 2′-O-alkyl group , Alkyl groups, amines, and halogens, and Y is a nucleotide or polynucleotide. When R2 is halogen, this halogen is preferably fluorine. When R2 is fluorine, the fluorine is preferably attached to one or more C and / or U containing nucleotide units. If R2 is an amine, the amine is preferably -NH 2. When R2 is a 2'-O-alkyl modification, preferably it is a 2'-O-methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, or isobutyl moiety, more preferably a 2'-O-methyl moiety. It is. When R2 is a 2 ′ alkyl modification, preferably it is a 2 ′ methyl modification, and the carbon of the methyl modification is attached directly to the 2 ′ carbon of the sugar moiety.

この実施例のR1、オルトエステルは、上記第1の実施形態のオルトエステルを選択するためのパラメータに基づいて選択される。   The R1, orthoester of this example is selected based on the parameters for selecting the orthoester of the first embodiment.

式中の破線は、窒素含有塩素間の水素結合による相互作用を示す。好ましくは、BおよびBは、天然の窒素含有塩素、例えばアデニン、チミン、グアニン、シトシン、ウラシル、キサンチン、ヒポキサンチン、およびクエウオシン、あるいはそれらの類似体である。好ましくは、XがOである。 The broken line in a formula shows the interaction by the hydrogen bond between nitrogen containing chlorine. Preferably B 1 and B 2 are natural nitrogen-containing chlorines such as adenine, thymine, guanine, cytosine, uracil, xanthine, hypoxanthine, and queuosine, or analogs thereof. Preferably X is O.

上記実施形態の各々に関して、siRNAは任意の長さのものであり、好ましくは18〜30ヌクレオチド塩基対、より好ましくは18〜19塩基対であり、任意のオーバーハングが除かれる。長さが約30塩基対未満のsiRNAを用いることで、非特異的なプロセス(例えばsiRNA適用の機能性を減少させるインターフェロン関連の反応)を避けることができ、その一方でRNA干渉適用における機能的反応が保たれる。さらに、好ましくは、上記ヌクレオチドはリボヌクレオチドである。   For each of the above embodiments, the siRNA is of any length, preferably 18-30 nucleotide base pairs, more preferably 18-19 base pairs, and any overhangs are removed. By using siRNA less than about 30 base pairs in length, non-specific processes (eg, interferon-related reactions that reduce the functionality of siRNA applications) can be avoided while functional in RNA interference applications. The reaction is maintained. Further preferably, the nucleotide is a ribonucleotide.

上記実施形態において、オーバーハングが鎖の一方または両方に存在し得る。好ましくは、siRNAがオーバーハングを有する場合、長さが1〜6ヌクレオチド単位、より好ましくは2〜3、さらに最も好ましくは2であり、siRNAの各々の鎖の3’末端に位置する。しかし、平滑末端を有するsiRNAは機能的である。2つのヌクレオチドのオーバーハングが最も好ましい。   In the above embodiments, overhangs can be present on one or both of the strands. Preferably, if the siRNA has an overhang, it is 1-6 nucleotide units in length, more preferably 2-3, even more preferably 2, and is located at the 3 'end of each strand of the siRNA. However, siRNAs with blunt ends are functional. A two nucleotide overhang is most preferred.

上記実施形態での類似性は、siRNAのいずれか一方の鎖または両方の鎖が、1つ以上の修飾ヌクレオチド間連結を持ち得ることである。好ましくは、修飾ヌクレオチド間連結が、ホスホロチオエートとホスホロジチオエートとからなる群から選択される。さらに、好ましくは、上記ポリヌクレオチドが4を上回る数の修飾ヌクレオチド関連結を持つことができる。より好ましくは、本発明のポリヌクレオチドが、8を上回る数の修飾ヌクレオチド間連結を含む。最も好ましくは、約10個の修飾ヌクレオチド間連結が用いられる。安定性を最も高くするために、完全な修飾が好ましいが、実際に用いることができる修飾連結の数に対して、数多くの因子が影響を及ぼす。このような因子として、連結によって与えられる安定性の度合い、連結が機能性に影響を及ぼす度合い、化学的に連結を導入する能力、さらに連結の毒性が挙げられる。好ましくは、修飾はエクソヌクレアーゼ活性に対する保護のために、3’および5’末端に配置される。   Similarity in the above embodiments is that either strand or both strands of the siRNA can have one or more modified internucleotide linkages. Preferably, the modified internucleotide linkage is selected from the group consisting of phosphorothioate and phosphorodithioate. Furthermore, preferably the polynucleotide can have more than 4 modified nucleotide-related linkages. More preferably, the polynucleotide of the present invention comprises more than 8 modified internucleotide linkages. Most preferably, about 10 modified internucleotide linkages are used. Complete modification is preferred for maximum stability, but a number of factors affect the number of modification linkages that can actually be used. Such factors include the degree of stability afforded by the linkage, the extent to which the linkage affects functionality, the ability to chemically introduce linkages, and the toxicity of the linkage. Preferably, the modifications are placed at the 3 'and 5' ends for protection against exonuclease activity.

本発明の上記実施形態のポリヌクレオチドは、安定化されている。これらの安定化したsiRNAの半減期は、約20秒から100時間以上である。好ましくは、本発明の安定化siRNAの半減期は1時間を超える。より望ましくは、本発明の安定化siRNAは、10時間を超える半減期を示す。もっとも好ましくは、本発明の安定化siRNAは、100時間を上回る半減期を示す。その上、望ましくは、siRNAの効果は、少なくとも1世代以上にわたる細胞分裂を存続する。   The polynucleotide of the above embodiment of the present invention is stabilized. The half-life of these stabilized siRNAs is about 20 seconds to 100 hours or more. Preferably, the stabilized siRNA of the present invention has a half-life greater than 1 hour. More desirably, the stabilized siRNA of the invention exhibits a half-life greater than 10 hours. Most preferably, the stabilized siRNA of the invention exhibits a half-life of greater than 100 hours. Moreover, desirably, the effects of siRNA persist cell division for at least one generation.

本発明のポリヌクレオチドは、ヒト血清存在下で高い安定性を示す。好ましくは、例えば、ヒト血清中での本発明の19量体二本鎖の半減期が数分から24時間である。より好ましくは、ヒト血清での19量体二本鎖の半減期が24時間から3日間である。最も好ましくは、血清中での19量体二本鎖の半減期は3〜20日以上である。   The polynucleotide of the present invention exhibits high stability in the presence of human serum. Preferably, for example, the half-life of the 19-mer duplex of the present invention in human serum is several minutes to 24 hours. More preferably, the half-life of 19-mer duplex in human serum is 24 hours to 3 days. Most preferably, the half-life of 19-mer duplex in serum is 3-20 days or longer.

第2、第4、第6、第14、第16、および第18位でのデオキシリボ核酸修飾を持つアンチセンス鎖を有する19量体ポリリボヌクレオチド二本鎖にとって、37℃で1時間30分、胎仔牛血清にさらすことで、おそらくは血清ヌクレアーゼによって、第4および第6位が分解から守られた。同様に、第2〜第6、第12、第14、第16および第17、さらに第19位にあるアンチセンス鎖上の2’−O−メチル修飾を含む19量体ポリリボヌクレオチド二本鎖に関して、血清ヌクレアーゼによる分解からこれらの位置が保護された。ヌクレオチド1〜6および13〜19間での19量体ポリリボヌクレオチド二本鎖に対するアンチセンス鎖内のホスホロチオエート修飾の導入によって、血清ヌクレアーゼ分解に抵抗する修飾ヌクレオチド間結合が与えられる。しかし、アンチセンス鎖の各2’位でACEオルトエステル部分により修飾された19量体によっては、ヒト血清に対する安定性が得られなかったが、おそらく血清リボヌクレアーゼのみならず血清ホスホジエステラーゼが原因と考えられる。   For a 19-mer polyribonucleotide duplex having an antisense strand with deoxyribonucleic acid modifications at positions 2, 4, 6, 14, 16, and 18, at 37 ° C for 1 hour 30 minutes, Exposure to fetal calf serum protected positions 4 and 6 from degradation, possibly by serum nucleases. Similarly, a 19-mer polyribonucleotide duplex comprising a 2'-O-methyl modification on the antisense strand in positions 2-6, 12, 14, 16, 16 and 17, and position 19. For these positions were protected from degradation by serum nucleases. Introduction of phosphorothioate modifications within the antisense strand to the 19-mer polyribonucleotide duplex between nucleotides 1-6 and 13-19 provides a modified internucleotide linkage that resists serum nuclease degradation. However, the 19-mer modified with the ACE orthoester moiety at each 2 ′ position of the antisense strand did not provide stability to human serum, but is probably caused by serum phosphodiesterase as well as serum ribonuclease. .

ポリヌクレオチド二本鎖のアンチセンス鎖における2’位での修飾は、CおよびUヌクレオチド単位で、血清中でのポリリボヌクレオチド二本鎖の安定性を著しく高める。図17は、センスおよびアンチセンス鎖の両方の2’位での修飾の種類の関数として、2’−O−メチル(配列番号13)に関して、2’F(5’−2’GfUGAfUGfUAfUGfUfCAGAGAGfUdTdT−3’)(配列番号17)、ホスホロチオエート・ヌクレオチド間連結(配列番号10および11)、さらにACE保護(配列番号3および4)に関して、安定性を示す。縦軸は、非分解性ポリヌクレオチドと対照との割合を示す。したがって、対照と比較した安定性率が高くなれば、観察される分解も少なくなる。図17から、センス鎖を修飾することは、安定性を達成する上で十分である。   Modifications at the 2 'position in the antisense strand of the polynucleotide duplex significantly increase the stability of the polyribonucleotide duplex in serum, in C and U nucleotide units. FIG. 17 shows 2′F (5′-2′GfUGAfUGfUAfUGfUfCAGAGAGfUdTdT-3 ′ for 2′-O-methyl (SEQ ID NO: 13) as a function of the type of modification at the 2 ′ position of both the sense and antisense strands. ) (SEQ ID NO: 17), phosphorothioate internucleotide linkage (SEQ ID NO: 10 and 11), and further ACE protection (SEQ ID NO: 3 and 4). The vertical axis shows the ratio of non-degradable polynucleotide and control. Thus, the higher the stability rate compared to the control, the less degradation is observed. From FIG. 17, modifying the sense strand is sufficient to achieve stability.

2’−O−メチル部分または2’フルオロ部分のいずれかによる各Cおよび各Uの修飾は、センスおよびアンチセンス鎖の完全な安定化をもたらす。安定なセンス鎖、例えば2’フルオロまたは2’−O−メチル修飾を持つものを裸のアンチセンス鎖にアニーリングして、安定性が改善される。   Modification of each C and each U with either a 2'-O-methyl moiety or a 2 'fluoro moiety results in complete stabilization of the sense and antisense strands. Stable sense strands, such as those with 2'fluoro or 2'-O-methyl modifications, are annealed to the naked antisense strand to improve stability.

本発明の組成物は、新規の保護基スキームに準拠したDharmaconのRNA合成ケミストリーに基づいて作ることができる。2’−ヒドロキシル上の酸に不安定なオルトエステル保護基(2’−ACE)と併用して5’−ヒドロキシル(5’−SIL)の保護に、シリルエステル類を用いることができる。このような保護基の組が、続いて標準的なホスホラミダイト固相合成技術で使われる。いくつかの保護および機能化リボヌクレオチド・ホスホラミダイトの構造を図12に示す。とって代わるものとして、本発明の組成物を任意の他の適当なRNA合成ケミストリーを用いて作ることができる。   The compositions of the present invention can be made based on Dharmacon's RNA synthesis chemistry according to a novel protecting group scheme. Silyl esters can be used to protect 5'-hydroxyl (5'-SIL) in combination with an acid labile orthoester protecting group (2'-ACE) on the 2'-hydroxyl. Such a set of protecting groups is then used in standard phosphoramidite solid phase synthesis techniques. The structure of several protected and functionalized ribonucleotide phosphoramidites are shown in FIG. As an alternative, the compositions of the present invention can be made using any other suitable RNA synthesis chemistry.

第7の実施形態によれば、本発明はRNA干渉を実施するための方法を提供する。この方法は、RNAiを実施するために、siRNAを標的核酸にさらすことから構成される。この方法では、siRNAはセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成され、さらに上記センス鎖および上記アンチセンス鎖の少なくとも1つが、少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドを含む。   According to a seventh embodiment, the present invention provides a method for performing RNA interference. This method consists of exposing the siRNA to the target nucleic acid to perform RNAi. In this method, the siRNA is composed of a sense strand and an antisense strand, and at least one of the sense strand and the antisense strand includes at least one orthoester-modified nucleotide.

好ましくは、目的とする標的核酸に対して、アンチセンス鎖のポリヌクレオチドが90%以上の相補性を表す。より好ましくは、本発明のアンチセンス鎖ポリヌクレオチドが、目的とする標的核酸に対して、99%以上の相補性を示す。最も好ましくは、本発明のポリヌクレオチドが、連続する少なくとも18〜19塩基にわたって、目的とする標的核酸に対して完全な相補性を持つ。   Preferably, the polynucleotide of the antisense strand exhibits 90% or more complementarity with the target nucleic acid of interest. More preferably, the antisense strand polynucleotide of the present invention exhibits 99% or more complementarity to the target nucleic acid of interest. Most preferably, the polynucleotide of the present invention has complete complementarity to the target nucleic acid of interest over at least 18 to 19 consecutive bases.

好ましくは、上記少なくとも1つのオルトエステル修飾ヌクレオチドがセンス鎖上に位置し、上記オルトエステルの組成物が第1の実施形態について前述されたパラメーターによって定義される。   Preferably, the at least one orthoester modified nucleotide is located on the sense strand and the composition of the orthoester is defined by the parameters described above for the first embodiment.

オルトエステル修飾に加えて、上記した他の修飾のいずれかもまた、この方法で使用する場合に提示可能である。例えば、アンチセンス鎖は、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択される少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを、好ましくは含む。修飾ヌクレオチドが2’ハロゲン修飾ヌクレオチドである場合、上記ハロゲンは好ましくはフッ素である。このハロゲンは好ましくはフッ素である。ハロゲンがフッ素である場合、このフッ素は、好ましくは、CまたはU含有ヌクレオチド単位に付着している。上記2’修飾がアミンである場合、好ましくは、そのアミンは、−NHという部分を有する。上記2’修飾が2’−O−アルキル基である場合、好ましくは、その基は、メソオキシ−OCHという部分を有する。上記2’修飾がアルキル基である場合、好ましくはその修飾がメチル基(−CH)である。さらに、好ましくは、これらの修飾のいずれもがヌクレオチド8〜11で生じず、より好ましくはこれらの修飾のいずれもがアンチセンス鎖の7〜12位で生じない。 In addition to the orthoester modification, any of the other modifications described above can also be presented for use in this method. For example, the antisense strand preferably comprises at least one modified nucleotide selected from the group consisting of 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides, Including. When the modified nucleotide is a 2 ′ halogen modified nucleotide, the halogen is preferably fluorine. This halogen is preferably fluorine. When the halogen is fluorine, the fluorine is preferably attached to a C or U containing nucleotide unit. Where the 2 ′ modification is an amine, preferably the amine has a moiety of —NH 2 . When the 2 ′ modification is a 2′-O-alkyl group, preferably the group has a moiety of mesooxy-OCH 3 . When the 2 ′ modification is an alkyl group, the modification is preferably a methyl group (—CH 3 ). Furthermore, preferably none of these modifications occur at nucleotides 8-11, more preferably none of these modifications occur at positions 7-12 of the antisense strand.

上記方法はまた、siRNAが5’コンジュゲートを含むかたちで、実施される。このコンジュゲートを、コンジュゲートの選択に関する前述の基準に基づいて、選択することができる。   The above method is also performed where the siRNA comprises a 5 'conjugate. This conjugate can be selected based on the aforementioned criteria for conjugate selection.

これらの方法を用いる際、上記siRNAは任意の数の塩基対ではあるが、好ましくは18〜30塩基対、より好ましくは19塩基対である。さらに好ましくは、上記ポリヌクレオチドは、リボヌクレオチドのアンチセンス鎖およびセンス鎖を含む。   When using these methods, the siRNA has an arbitrary number of base pairs, but is preferably 18 to 30 base pairs, more preferably 19 base pairs. More preferably, the polynucleotide comprises an antisense strand and a sense strand of ribonucleotides.

一方または両方の鎖上の3’および/または5’末端ヌクレオチド単位の1つ以上の塩基対のオーバーハングもまた、オーバーハングのための上記パラメータにもとづいて存在する。   One or more base pair overhangs of the 3 'and / or 5' terminal nucleotide units on one or both strands also exist based on the above parameters for overhangs.

第8の実施形態によれば、本発明は、RNA干渉を実行するための方法を提供するもので、siRNAを標的核酸にさらすことを含む。このsiRNAは、センス鎖、アンチセンス鎖、およびコンジュゲートから構成される。センスまたはアンチセンス鎖のいずれも、2’修飾ヌクレオチドを含む。好ましくは、本発明のこの実施形態のsiRNAは、前述の実施形態と同程度の相補性を示す。   According to an eighth embodiment, the present invention provides a method for performing RNA interference, comprising exposing siRNA to a target nucleic acid. This siRNA is composed of a sense strand, an antisense strand, and a conjugate. Either the sense or antisense strand contains 2 'modified nucleotides. Preferably, the siRNA of this embodiment of the invention exhibits the same degree of complementarity as the previous embodiment.

この実施形態によれば、アンチセンス鎖は、好ましくは、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミノ修飾ヌクレオチド、2’−O−アルキル修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドから選択される少なくとも1つのヌクレオチドを含む。上記修飾は、アンチセンス鎖および/またはセンス鎖に対しておこなうことができる。修飾ヌクレオチドが2’ハロゲン修飾ヌクレオチドである場合、ハロゲンが好ましくはフッ素である。ハロゲンがフッ素である場合、上記フッ素は好ましくは、少なくとも2つのCまたはU含有ヌクレオチドに結合する。好ましい2’アミン修飾は−NHである。好ましい2’−O−アルキル修飾は−OCHである。好ましくは2’アルキル修飾は、−CHである。 According to this embodiment, the antisense strand is preferably at least one nucleotide selected from 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amino modified nucleotides, 2′-O-alkyl modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides including. Such modifications can be made to the antisense strand and / or the sense strand. When the modified nucleotide is a 2 ′ halogen modified nucleotide, the halogen is preferably fluorine. When the halogen is fluorine, the fluorine is preferably attached to at least two C or U containing nucleotides. Preferred 2 'amine modified is -NH 2. Preferred 2'-O- alkyl modification is -OCH 3. Preferably the 2 ′ alkyl modification is —CH 3 .

上記方法はまた、siRNAがコンジュゲートを含んで実行することができる。コンジュゲートは、既に述べられたコンジュゲートを選択するためのパラメータに基づいて選択される。siRNAは、任意の数の塩基対であってもいが、前述の実施形態では、好ましくは18〜30塩基対、最も好ましくは18〜19塩基対である。同様に、いずれかの、または両方の鎖の3’および/または5’末端ヌクレオチド上の1つ以上の塩基対のオーバーハングを与えることができる。さらに、センスまたはアンチセンスのいずれかが、少なくとも1つの修飾ヌクレオチド間連結を含むことができ、好ましくはホスホロチオエート連結およびホスホロジエチエート連結から選択される。好ましくは、上記センスおよびアンチセンス鎖は、ポリリボヌクレオチドである。   The above methods can also be performed with the siRNA comprising a conjugate. The conjugate is selected based on the parameters for selecting the conjugate already described. The siRNA may be any number of base pairs, but in the above-described embodiments, it is preferably 18-30 base pairs, most preferably 18-19 base pairs. Similarly, one or more base pair overhangs on the 3 'and / or 5' terminal nucleotides of either or both strands can be provided. Further, either sense or antisense can include at least one modified internucleotide linkage, preferably selected from phosphorothioate linkages and phosphorodiethate linkages. Preferably, the sense and antisense strands are polyribonucleotides.

上述した実施形態の各々は、ポリヌクレオチドが裸ポリヌクレオチドよりもより安定していることから、効果的なRNAi干渉を実施することが可能である。裸ポリヌクレオチドとは異なり、本発明のポリヌクレオチドは、血液、血清、および他の生物学的媒体に存在するヌクレアーゼおよび他に物質による分解に対して耐性を示す。   Each of the above-described embodiments can perform effective RNAi interference because the polynucleotide is more stable than the naked polynucleotide. Unlike naked polynucleotides, the polynucleotides of the invention are resistant to degradation by nucleases and other substances present in blood, serum, and other biological media.

本発明のさらなる驚くべき利点は、「オフ・ターゲット化(off−targeting)とも呼ばれる非特異的RNA干渉を最小限にすることである。非特異的RNA干渉は、標識にされていない遺伝子の機能をセンス鎖がサイレンシングまたは部分的にサイレンシングする場合に生ずる。本明細書に記載するオルトエステル修飾および他の修飾は、単独または互いに組み合わさって、センス鎖、アンチセンス鎖、または両方の鎖で用いられ、そのような非特異的RNA干渉の削減または防止をおこなう。   A further surprising advantage of the present invention is that it minimizes non-specific RNA interference, also called “off-targeting. Non-specific RNA interference is the function of unlabeled genes. The orthoester modifications and other modifications described herein can be used alone or in combination with each other to form the sense strand, the antisense strand, or both strands. Used to reduce or prevent such non-specific RNA interference.

非特異的RNA干渉を減少させるために、好ましくはセンス鎖修飾を、5’末端ヌクレオチドを第1番目として、5’末端から第8、第9、第10、または第11番目のヌクレオチドで、おこなう。より好ましくは、第8、第9、第10、および第11番目のヌクレオチドの全てを2’位で修飾する。最も好ましくは、第8、第9、第10、および第11番目のヌクレオチドが全て2’位で修飾され、かつ該修飾がオルトエステルである。   In order to reduce non-specific RNA interference, preferably the sense strand modification is performed at the 8th, 9th, 10th, or 11th nucleotide from the 5 ′ end, with the 5 ′ terminal nucleotide as the first. . More preferably, all of the 8th, 9th, 10th and 11th nucleotides are modified at the 2 'position. Most preferably, the 8th, 9th, 10th and 11th nucleotides are all modified at the 2 'position and the modification is an orthoester.

第9の実施形態によれば、本発明は、siRNAを標的核酸にさらすことを含み、上記siRNAがセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成され、さらに前記センス鎖は実質的に非機能的である、RNA干渉を実施する方法を提供する。「実質的に非機能的(substantially nonfunctional)」によって意味されることは、いっさいの非標的遺伝子の発現を、上記センス鎖が50%以上阻害することができないということである。したがって、「実質的に非機能的」センス鎖によって阻害される非特異的mRNAの発現は50%未満である。本発明の付加的な利点として、血清含有培地および血清中での安定性が高められる。   According to a ninth embodiment, the present invention comprises exposing the siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA is composed of a sense strand and an antisense strand, and the sense strand is substantially non-functional. A method for performing RNA interference is provided. What is meant by “substantially non-functional” is that the sense strand cannot inhibit the expression of any non-target gene by more than 50%. Thus, the expression of non-specific mRNA inhibited by the “substantially non-functional” sense strand is less than 50%. An additional advantage of the present invention is increased stability in serum-containing media and serum.

この実施形態によれば、上記センス鎖は、少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾、少なくとも1つのシトシン含有ヌクレオチド塩基またはウラシル含有ヌクレオチド塩基を含むことができ、その少なくとも1つのシトシン含有ヌクレオチド塩基またはウラシル含有ヌクレオチド塩基は、2’−O−メチル修飾を有する。好ましくは、2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル修飾である。より好ましくは、上記2’−O−アルキル修飾が第1,第2、第18、および/または第19ヌクレオチド塩基上の、2’−O−メチル修飾である。   According to this embodiment, the sense strand can comprise at least one 2′-O-alkyl modification, at least one cytosine-containing nucleotide base or uracil-containing nucleotide base, wherein the at least one cytosine-containing nucleotide base or Uracil-containing nucleotide bases have 2'-O-methyl modifications. Preferably, the 2'-O-alkyl modification is a 2'-O-methyl modification. More preferably, the 2'-O-alkyl modification is a 2'-O-methyl modification on the first, second, eighteenth and / or nineteenth nucleotide base.

上記センス鎖は、さらに、コンジュゲートを含み得る。好ましくは、コンジュゲートがコレステロールである。好ましくは、このコレステロールは、センス鎖の5’および/または3’末端に付着している。コレステロールによるsiRNA二本鎖の修飾は、アルブミンおよび他の血清タンパク質に対する二本鎖の親和性を著しく増加させ、顕著な毒性をいっさい生ずることなく二本鎖の体内分布を変える。   The sense strand can further include a conjugate. Preferably, the conjugate is cholesterol. Preferably, the cholesterol is attached to the 5 'and / or 3' end of the sense strand. Modification of siRNA duplexes with cholesterol significantly increases the affinity of the duplex for albumin and other serum proteins and alters the duplex biodistribution without causing any significant toxicity.

上記センス鎖は、その3’末端にキャップを含み得る。好ましくは、このキャップは逆位のデオキシチミジンまたは末端位置(ヌクレオチド18および19)にある2つの連続的な2’−O−メチル修飾塩基である。   The sense strand can include a cap at its 3 'end. Preferably, the cap is an inverted deoxythymidine or two consecutive 2'-O-methyl modified bases in the terminal positions (nucleotides 18 and 19).

上記アンチセンス鎖は、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含み得る。好ましくは、この少なくとも1つの修飾ヌクレオチドは、2’−ハロゲン修飾ヌクレオチドである。最も好ましくは、その修飾ヌクレオチドは2’−フッ素修飾ヌクレオチドである。   The antisense strand can include at least one modified nucleotide. Preferably, the at least one modified nucleotide is a 2'-halogen modified nucleotide. Most preferably, the modified nucleotide is a 2'-fluorine modified nucleotide.

前記センス鎖が1つ以上のシトシン含有ヌクレオチド塩基および/またはウラシル含有ヌクレオチド塩基を含む場合、1つ以上のシトシン含有ヌクレオチド塩基および/またはウラシル含有ヌクレオチド塩基は、2’−フッ素修飾されたものである。   Where the sense strand comprises one or more cytosine-containing nucleotide bases and / or uracil-containing nucleotide bases, the one or more cytosine-containing nucleotide bases and / or uracil-containing nucleotide bases are 2′-fluorine modified. .

第10の実施形態によれば、本発明は、RNA干渉を実施する方法を提供するもので、該方法はsiRNAを標的核酸にさらすことを含み、このsiRNAは、(a)コンジュゲートと、(b)少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾を含み、実質的に非機能的であるセンス鎖と、(c)少なくとも1つの2’−フッ素修飾を含むアンチセンス鎖とから構成され、上記センス鎖および上記アンチセンス鎖が18〜30塩基対の二本鎖を形成する。好ましくは、上記少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾が、第1、第2、第18、および/または第19のヌクレオチド塩基である。好ましくは、上記コンジュゲートがコレステロールである。好ましくは、上記コレステロールは、センス鎖の5’および/または3’末端に付着している。
上記センス鎖は、さらにその3’末端にキャップを含み得る。好ましくは、このキャップは逆位のデオキシチミジン(idT)または末端位置(ヌクレオチド18および19)にある2つの連続的な2’−O−メチル修飾塩基である。
According to a tenth embodiment, the present invention provides a method of performing RNA interference, the method comprising exposing the siRNA to a target nucleic acid, wherein the siRNA comprises (a) a conjugate; b) a sense strand comprising at least one 2′-O-alkyl modification and being substantially non-functional; and (c) an antisense strand comprising at least one 2′-fluorine modification, wherein the sense strand The strand and the antisense strand form a 18-30 base pair duplex. Preferably, the at least one 2′-O-alkyl modification is the first, second, eighteenth and / or nineteenth nucleotide base. Preferably, the conjugate is cholesterol. Preferably, the cholesterol is attached to the 5 ′ and / or 3 ′ end of the sense strand.
The sense strand may further include a cap at its 3 ′ end. Preferably, the cap is an inverted deoxythymidine (idT) or two consecutive 2′-O-methyl modified bases in terminal positions (nucleotides 18 and 19).

本発明の上記した実施形態の利点は、RISC複合体アセンブリーの方向性を促進するsiRNA二本鎖のセンス鎖の修飾を可能にし、センス鎖が遺伝子サイレンシングに関わるのを防ぐことである。本発明者は、siRNA媒介サイレンシングの効率に対する種々の修飾を持つsiRNAを用いる効果を系統的に研究した。本発明者は、2’−デオキシまたは2’−O−メチル修飾を持つ二本鎖を有するセンスおよびアンチセンス鎖の各々の位置での修飾が、siRNA機能と干渉しないことを発見した。2または3つのそのような修飾に対してタンデム(相前後した)阻害を用いる場合、十分に許容された(well−tolerated)修飾のパターンがセンス鎖とアンチセンス鎖とで異なる。2−O−メチルで修飾されたセンス鎖の1位および2位を持つsiRNA二本鎖は、完全に機能的であった。しかし、アンチセンス鎖の同様な位置での修飾は、完全に非機能的なsiRNAをもたらした。図19〜31を参照せよ。5’末端でのアンチセンス鎖のリン酸化は、部分的にアンチセンス鎖機能性を回復させた。   An advantage of the above-described embodiments of the present invention is that it allows modification of the sense strand of the siRNA duplex that promotes the orientation of the RISC complex assembly and prevents the sense strand from participating in gene silencing. The inventor systematically studied the effect of using siRNA with various modifications on the efficiency of siRNA-mediated silencing. The inventor has discovered that modifications at each position of the sense and antisense strands having duplexes with 2'-deoxy or 2'-O-methyl modifications do not interfere with siRNA function. When tandem inhibition is used for two or three such modifications, the pattern of well-tolerated modifications differs between the sense and antisense strands. The siRNA duplex with positions 1 and 2 of the sense strand modified with 2-O-methyl was fully functional. However, modification at similar positions in the antisense strand resulted in a completely non-functional siRNA. See Figures 19-31. Phosphorylation of the antisense strand at the 5 'end partially restored antisense strand functionality.

本明細書に記載した修飾は安価であり、信頼性が高く、かつ非毒性であり、センス鎖がアンチセンス鎖としての機能を実質的におこなうことができないようにsiRNA二本鎖を修飾する方法ある。これの実質的な効果は、siRNA特異性および効力が増加することである。最近のマイクロアレイ分析によれば、11個のヌクレオチドの存在が非特異的サイレンシングを誘発するのに十分であることを示唆しており、さらにsiRNA二本鎖と他のmRNA転写産物のセンス鎖との間の相同性は、場合によっては、少なくとも非特異的な活性の半分を生み出すことが可能であることも示唆されている(Jackson,A.L.,et al.(2003)Expression profiling reveals off−target gene regulation by RNAi.Nature Biotechnology 21,635−637)。したがって、センス鎖の非特異的活性が阻害されるとすれば、二本鎖特異性が増加する。このこともまた、機能的RISC形成の方向へ平衡が移る効果を持つと思われ、同様に必要なsiRNA濃度を低下させる。   The modifications described herein are inexpensive, reliable, non-toxic, and methods for modifying siRNA duplexes such that the sense strand cannot substantially function as an antisense strand is there. The net effect of this is an increase in siRNA specificity and potency. Recent microarray analysis suggests that the presence of 11 nucleotides is sufficient to induce non-specific silencing, as well as siRNA duplexes and sense strands of other mRNA transcripts. It has also been suggested that in some cases it is possible to produce at least half of the non-specific activity (Jackson, AL, et al. (2003) Expression profiling reviews off). -Target gene regulation by RNAi. Nature Biotechnology 21, 635-637). Therefore, if non-specific activity of the sense strand is inhibited, double strand specificity is increased. This also appears to have the effect of shifting the equilibrium towards functional RISC formation, as well as reducing the required siRNA concentration.

本発明者は、十分に許容され、かつ血清(例えば、ヒト血清)存在下でsiRNA二本鎖の安定性を高める修飾を提供する。siRNA二本鎖のセンス鎖修飾を安定化させることのみで、非修飾または裸のアンチセンス鎖に対してある程度の安定性を与える。2’−O−アルキル修飾によるセンス鎖のCまたはU毎の修飾(例えば、2’−O−メチル部分)は、いくつかの配列の安定性にとってかなり効果的ではあるが、他の配列にとっては効果的ではない。さらに、本発明者は、センス鎖の5’末端ヌクレオチドの2’−O−メチル修飾が重要であることを発見した。このようなかたちでの修飾もまた、完全に修飾されたsiRNAと比較して、非特異的効果の度合いが低いという結果になることが予想される。本明細書のデータが記述しているように、センス鎖の1、2、18、および19位での修飾が二本鎖性能と干渉しない。センス鎖修飾によって生ずる二本鎖安定性の一例を図32に示す。この図は、全てのUおよびCに対するO−メチル修飾を二本鎖のセンス鎖に施すことで、抗SEAPsiRNA2217の半減期が10分から4時間に増加したことを示している。アンチセンス鎖のidTバージョンは安定性が2倍低いことから、dTdTによる3’末端の修飾は重要である。アンチセンス鎖が裸のままであることから、このような修飾モードは任意の配列に適用することができる。   The inventor provides modifications that are well tolerated and increase the stability of siRNA duplexes in the presence of serum (eg, human serum). Only stabilizing the sense strand modification of the siRNA duplex provides some degree of stability to the unmodified or naked antisense strand. Modification of the sense strand by C or U by 2'-O-alkyl modification (eg, 2'-O-methyl moiety) is quite effective for the stability of some sequences, but for other sequences Not effective. In addition, the inventors have discovered that 2'-O-methyl modification of the 5 'terminal nucleotide of the sense strand is important. Such modifications are also expected to result in a lesser degree of non-specific effects compared to fully modified siRNA. As the data herein describes, modifications at positions 1, 2, 18, and 19 of the sense strand do not interfere with duplex performance. An example of double-stranded stability caused by sense strand modification is shown in FIG. This figure shows that application of O-methyl modifications to all U and C to the double-stranded sense strand increased the half-life of anti-SEAP siRNA 2217 from 10 minutes to 4 hours. Since the idT version of the antisense strand is 2 times less stable, modification of the 3 'end with dTdT is important. Such a modification mode can be applied to any sequence since the antisense strand remains naked.

血清中での数時間に及ぶ半減期は、siRNAの効果的送達を高める上で十分なものでなければならない。なぜなら、細胞内siRNAはRISC複合体によって安定化されるからである。図35は、センス鎖のCおよびUが2’−O−メチルで修飾され、idTキャップが3’末端に置かれた場合のsiRNA二本鎖の安定性を示す。この種の処方の機能性は配列依存的ではあるが、センス鎖の5’末端上にコレステロールが存在することで、著しく改善される。さらなる修飾(例えば、センス鎖CおよびUの2’−O−メチル修飾、それに加えてセンス鎖の1位および2位の2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖のCおよびUの2’F修飾、さらにアンチセンス鎖の5’末端上のリン酸基、図37参照)は、サイレンシング機能性を感知できるほどに変えることなしに、そのような分子の血清安定性を5日間、さらに増加させることができる。   A half-life of several hours in serum must be sufficient to enhance effective delivery of siRNA. This is because intracellular siRNA is stabilized by the RISC complex. FIG. 35 shows the stability of the siRNA duplex when C and U of the sense strand are modified with 2'-O-methyl and an idT cap is placed at the 3 'end. The functionality of this type of formulation is sequence dependent, but is significantly improved by the presence of cholesterol on the 5 'end of the sense strand. Further modifications (eg, 2′-O-methyl modifications of the sense strands C and U, plus 2′-O-methyl modifications at the 1 and 2 positions of the sense strand, 2′F of the antisense strands C and U) Modifications, even a phosphate group on the 5 ′ end of the antisense strand (see FIG. 37) further increase the serum stability of such molecules for 5 days without appreciably changing the silencing functionality. Can be made.

コレステロール・コンジュゲートによるsiRNAの修飾は、別の予想外の特徴を持つ。コレステロールによって修飾されたsiRNAは、アルブミンおよび他の血清タンパク質に対して、かなり高い親和性を示す。図33を参照せよ。血清タンパク質親和性は、マウスにおけるアンチセンス生体内分解に関する以前の研究で有用であることが証明された。ホスホチオ修飾の存在は、非特異的アンチセンス結合活性の大部分に関与するが、血清タンパク質に対する高い親和性を持ち、それによって薬物動態学的挙動を変えることから、生体内(in vivo)アンチセンス適用にとっては有益であることが証明された。コレステロール修飾siRNAは、ホスホチオ修飾の非特異性が高まるという欠点なしに血清タンパク質親和性の利点を示す。   The modification of siRNA with cholesterol conjugates has another unexpected feature. SiRNA modified by cholesterol exhibits a much higher affinity for albumin and other serum proteins. See FIG. Serum protein affinity has proven useful in previous studies on antisense biodegradation in mice. The presence of phosphothio modifications is responsible for most of the non-specific antisense binding activity, but has high affinity for serum proteins and thereby alters pharmacokinetic behavior, so in vivo antisense It proved beneficial for the application. Cholesterol modified siRNAs show the benefits of serum protein affinity without the disadvantage of increased non-specificity of phosphothio modifications.

第11の実施形態によれば、本発明はセンス鎖とアンチセンス鎖とから構成されるsiRNAを提供する。このセンス鎖は、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドを有し、それら両方とも2’炭素修飾、好ましくは2’−O−アルキル修飾を持つ。いくつかの実施形態では、このsiRNAは標識も含む。この標識が存在する場合、好ましくはこの標識が第1の5’末端センス・ヌクレオチド上に位置する。さらに、センス鎖上の少なくとも1つのピリミジン(例えば、シトシンまたはウラシル)、好ましくは複数のピリミジンの各々が、2’炭素修飾、好ましくは2’−O−アルキル修飾を有する。これらの修飾は、ピリミジンであってもよい第1または第2の5’末端センス・ヌクレオチドの任意の修飾に加えて、siRNAの配列に依存している。   According to an eleventh embodiment, the present invention provides an siRNA composed of a sense strand and an antisense strand. The sense strand has a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, both of which have a 2 'carbon modification, preferably a 2'-O-alkyl modification. In some embodiments, the siRNA also includes a label. Where this label is present, it is preferably located on the first 5 'terminal sense nucleotide. Furthermore, at least one pyrimidine (eg, cytosine or uracil) on the sense strand, preferably each of the plurality of pyrimidines, has a 2 'carbon modification, preferably a 2'-O-alkyl modification. These modifications depend on the sequence of the siRNA in addition to any modification of the first or second 5 'terminal sense nucleotide, which may be a pyrimidine.

第11の実施形態のアンチセンス鎖は、少なくとも1つの2’−ハロゲン修飾ピリミジン、好ましくはフッ素修飾ピリミジンと、リン酸化されている第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとを含む。好ましくは、アンチセンス鎖上の全てのピリミジンが2’−フッ素修飾を持つ。   The antisense strand of the eleventh embodiment comprises at least one 2'-halogen modified pyrimidine, preferably a fluorine modified pyrimidine, and a first 5 'terminal antisense nucleotide that is phosphorylated. Preferably, all pyrimidines on the antisense strand have a 2'-fluorine modification.

好ましくは、siRNAは、18〜30塩基対、より好ましくは19〜25塩基対、さらに最も好ましくは19〜23塩基対を持つ(ヘアピンを形成することができる単分子siRNA中に存在する場合にオーバーハングまたはループもしくはステム構造を除く)。好ましくは、センス鎖およびアンチセンス鎖は、オーバーハング、ループ、またはステム構造を除いて、少なくとも79%相補性、より好ましくは塩基対の範囲にわたって90%相補性、さらに最も好ましくはこの範囲にわたって100%相補性である。同様に、好ましくは、アンチセンス領域は、標的領域に対して、少なくとも79%、より好ましくは少なくとも90%、さらに最も好ましくは少なくとも100%相補性である。好ましくは、上記ポリヌクレオチドはRNAである。   Preferably, the siRNA has 18-30 base pairs, more preferably 19-25 base pairs, and most preferably 19-23 base pairs (over if present in a single molecule siRNA capable of forming a hairpin). Except hang or loop or stem structure). Preferably, the sense and antisense strands, except for overhangs, loops or stem structures, are at least 79% complementary, more preferably 90% complementary over a range of base pairs, and most preferably 100 over this range. % Complementarity. Similarly, preferably the antisense region is at least 79%, more preferably at least 90%, and most preferably at least 100% complementary to the target region. Preferably, the polynucleotide is RNA.

siRNAは、センス鎖またはアンチセンス鎖のいずれかの5’または3’末端のいずれかに、オーバーハングを含むものであってもよい。しかし、2本の異なる鎖から構成されるポリヌクレオチドの場合、任意のオーバーハングが存在するとすれば、該オーバーハングはセンス鎖および/またはアンチセンス鎖の3’末端のみに存在する。また、好ましくは任意のオーバーハングは長さが6塩基長以下、好ましくは2塩基長以下である。最も好ましくは、オーバーハングが存在しないか、あるいはセンス鎖およびアンチセンス鎖の一方もしくは両方の3’末端上に2塩基からなるオーバーハングが存在する。第11の実施形態によれば、アンチセンス鎖の5’末端にオーバーハングを持たないことが好ましい。オーバーハング・ヌクレオチドは、非リン酸5’−ヌクレオチドを残す1種類以上の細胞内酵素プロセスまたはイベントによって頻繁に取り除かれる。したがって、アンチセンス鎖の5’末端にオーバーハングを持たないことが望ましい。   The siRNA may include an overhang at either the 5 'or 3' end of either the sense strand or the antisense strand. However, in the case of a polynucleotide composed of two different strands, if any overhang is present, the overhang is present only at the 3 'end of the sense and / or antisense strand. Also, preferably any overhang has a length of 6 bases or less, preferably 2 bases or less. Most preferably, there is no overhang, or there is a 2 base overhang on the 3 'end of one or both of the sense and antisense strands. According to the eleventh embodiment, it is preferable not to have an overhang at the 5 'end of the antisense strand. Overhanging nucleotides are frequently removed by one or more intracellular enzymatic processes or events that leave non-phosphate 5'-nucleotides. Therefore, it is desirable not to have an overhang at the 5 'end of the antisense strand.

第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドのリン酸化とは、そのヌクレオチドの糖部分の5’炭素に付着した1つ以上のリン酸基が存在することをいう。好ましくは、リン酸基が1つだけ存在する。   Phosphorylation of the first 5 'terminal antisense nucleotide refers to the presence of one or more phosphate groups attached to the 5' carbon of the sugar moiety of the nucleotide. Preferably only one phosphate group is present.

2’−O−アルキル修飾は、どの塩基に該修飾が現れるかに関わらず、好ましくは、2’−O−メチル、2’−O−エチル、2’−O−プロピル、2’−O−イソプロビル、2’−O−ブチル、2’−O−イソブチル、2’−O−エチル−O−メチル(−CHCHOCH)、および2’−O−エチル−OH(−OCHCHOH)からなる群から選択される。最も好ましくは、2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル部分である。さらに、修飾が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドの各々で同一である必要はない。しかし、本発明の分子を合成することに関して実用上の観点から、全体として同一の修飾を用いることが求められる場合もある。 The 2′-O-alkyl modification is preferably 2′-O-methyl, 2′-O-ethyl, 2′-O-propyl, 2′-O—, regardless of which base the modification appears on. Isoprovir, 2′-O-butyl, 2′-O-isobutyl, 2′-O-ethyl-O-methyl (—CH 2 CH 2 OCH 3 ), and 2′-O-ethyl-OH (—OCH 2) Selected from the group consisting of (CH 2 OH). Most preferably, the 2′-O-alkyl modification is a 2′-O-methyl moiety. Furthermore, the modification need not be identical for each of the first 5 'terminal sense nucleotide and the second 5' terminal sense nucleotide. However, from a practical point of view regarding the synthesis of the molecules of the present invention, it may be required to use the same modification as a whole.

2’−O−アルキル・ピリミジン修飾に関して、第1の2つの5’末端センスヌクレオチドにあるピリミジン以外の少なくとも1つのピリミジンが、2’−O−アルキル基により修飾される。好ましくは、二本鎖形成領域内にある上記センス鎖上の全てのピリミジンが修飾される。さらに、好ましくは、2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル基である。2’−O−アルキル修飾と同様に、同じアルキル修飾が、2’−O−アルキル基を有する各々のヌクレオチドの上で、使われる必要はない。オーバーハング、ループまたはステムがある場合、それらの領域のピリミジンは、2’−O−アルキル基を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。しかし、2’−O−アルキル基のうちの少なくとも1つは、望ましくはセンス領域である。   With respect to 2'-O-alkyl pyrimidine modifications, at least one pyrimidine other than the pyrimidine present in the first two 5 'terminal sense nucleotides is modified with a 2'-O-alkyl group. Preferably, all pyrimidines on the sense strand in the double stranded forming region are modified. Further preferably, the 2'-O-alkyl modification is a 2'-O-methyl group. Similar to the 2'-O-alkyl modification, the same alkyl modification need not be used on each nucleotide having a 2'-O-alkyl group. Where there are overhangs, loops or stems, the pyrimidines in those regions may or may not contain 2'-O-alkyl groups. However, at least one of the 2'-O-alkyl groups is desirably a sense region.

2’ハロゲン修飾ヌクレオチドに関して、修飾はアンチセンス鎖のピリミジンの少なくとも1つに生じ、より好ましくはアンチセンス鎖のピリミジンの全てに生ずる。さらに、好ましくは、上記ハロゲンがフッ素である。オーバーハング、ステム、またはループが存在する場合、それらの領域のピリミジンは、ハロゲン基を含んでもよく、あるいは含まなくてもよいが、好ましくはいずれのステムまたはループ構造はこの修飾を含まず、上記少なくとも1つのハロゲン基がセンス領域内にある。本明細書中に記載されるその他の修飾に影響されることなくsiRNAの安定性を増加させるために、2’−ハロゲン修飾(2’フルオロ修飾を含む)を用いることが可能であるという点に、留意する必要がある。したがって、それらの修飾をsiRNA用途での他の修飾と共に使用することと同様に、それらを別々に用いることも可能である。   With respect to 2 'halogen modified nucleotides, the modification occurs on at least one of the pyrimidines of the antisense strand, and more preferably occurs on all of the pyrimidines of the antisense strand. Further preferably, the halogen is fluorine. Where overhangs, stems, or loops are present, pyrimidines in those regions may or may not contain halogen groups, but preferably any stem or loop structure does not contain this modification, as described above. At least one halogen group is in the sense region. 2′-halogen modifications (including 2 ′ fluoro modifications) can be used to increase the stability of the siRNA without being affected by other modifications described herein. , You need to be careful. Thus, they can be used separately as well as using them with other modifications in siRNA applications.

安定性および第11の実施形態に関連して機能性という本発明の利益を著しく否定するものでなければ、センスおよび/またはアンチセンス鎖のヌクレオチド修飾の他の種類を含めることが可能である。ピリミジン修飾ヌクレオチド(例えば、ハロゲン、好ましくはフッ素修飾)と追加の2’−O−アルキル修飾ピリミジンとを持ちいることで、一定レベルのヌクレアーゼ耐性が得られる。   Other types of nucleotide modifications of the sense and / or antisense strands can be included unless they significantly negate the benefits of the present invention of stability and functionality in connection with the eleventh embodiment. Having a pyrimidine modified nucleotide (eg, halogen, preferably fluorine modified) and an additional 2'-O-alkyl modified pyrimidine provides a certain level of nuclease resistance.

化学修飾に加えて、塩基対ミスマッチまたは隆起(バルジ)をセンスおよび/またはアンチセンス鎖に付加することができ、該付加によって100%未満の相同性を共有する標的とのRISC媒介付着に関与するそれらの鎖の能力を変える。そのようなミスマッチの例として(限定されるものではないが)プリン−ピリミジン・ミスマッチ(例えば、G−U、C−A)およびプリン−プリンもしくはピリミジン−ピリミジン・ミスマッチ(例えば、G−A、U−C)が挙げられる。これらの種類の修飾を導入することは、前述の修飾と組み合わせてもよく、それらが本発明の利点を損なうことなく機能性の他の属性(例えば、オフ・ターゲット効果)を変えるかどうかを決定するために、評価することができる。   In addition to chemical modifications, base pair mismatches or bumps (bulges) can be added to the sense and / or antisense strand, which contribute to RISC-mediated attachment with targets that share less than 100% homology. Change the ability of those chains. Examples of such mismatches include (but are not limited to) purine-pyrimidine mismatches (eg, GU, CA) and purine-purine or pyrimidine-pyrimidine mismatches (eg, GA, U -C). Introducing these types of modifications may be combined with the aforementioned modifications to determine whether they change other attributes of functionality (eg, off-target effects) without compromising the benefits of the present invention. To be evaluated.

いくつかの用途では、蛍光標識等の標識を使用することが求められる場合もある。標識が蛍光である場合、蛍光標識はCy3(商標)、Cy5(商標)、またはAlexa色素(Molecular Probles,Eugene,OR)である。これらの標識は、好ましくは、センス鎖の5’末端に加えられ、より好ましくは5’末端センス・ヌクレオチドに加えられる。これらは、形質移入細胞等の中の標識siRNAの分布をユーザが視覚化することを可能とさせて、ある一定の形質移入の成功を評価することを可能とする。標識ヌクレオチドの使用は、当業者に周知であり、蛍光標識以外の標識として、例えば質量または放射活性標識を、そのような標識が有益であると考えられる用途で、用いることが可能である。   In some applications, it may be required to use a label such as a fluorescent label. Where the label is fluorescent, the fluorescent label is Cy3 ™, Cy5 ™, or Alexa dye (Molecular Probes, Eugene, OR). These labels are preferably added to the 5 'end of the sense strand, more preferably to the 5' terminal sense nucleotide. These allow the user to visualize the distribution of labeled siRNA in the transfected cells, etc., and to evaluate the success of certain transfections. The use of labeled nucleotides is well known to those skilled in the art, and as a label other than a fluorescent label, for example, a mass or radioactive label can be used in applications where such a label would be beneficial.

蛍光修飾(fluorescent modification)は、非形質移入細胞から形質移入細胞を分離するために用いることができる。具体的には、第11の実施形態の分子を細胞集団に対して形質移入した後、FAGSによってソートすることで、形質移入された細胞を非形質移入細胞から分離する。このことによって、より純度の高い集団(混合したものよりも)を得ることができ、その後、遺伝子サイレンシングによって得られる表現型を明確に同定する能力が改善される。   Fluorescence modification can be used to separate transfected cells from non-transfected cells. Specifically, after transfection of the molecule of the eleventh embodiment into the cell population, the transfected cells are separated from the non-transfected cells by sorting by FAGS. This makes it possible to obtain a more pure population (rather than a mixture) and subsequently improves the ability to clearly identify the phenotype obtained by gene silencing.

第11の実施形態の分子は、種々の用途を持ち、例えばその分子を形質移入コントロール試薬または安定的サイレンシング試薬として用いることが可能である。これらの分子が標識を含む場合、該分子を細胞へ形質移入することで、細胞のどの分画に成功裏に形質移入がなされたかをユーザーが視覚化および判断することを可能とする。また、これらの修飾は、siRNA機能をこれといって変えないことから、第11の実施形態の分子は、同時に形質移入制御およびサイレンシング試薬となることができる。さらに、使用しうる配列に対して上記修飾が制限を加えるものではないことから、該修飾を多様なsiRNAおよびRNAi用途で使用することができ、また標的配列依存的ではない。   The molecule of the eleventh embodiment has various uses, for example, it can be used as a transfection control reagent or a stable silencing reagent. If these molecules contain a label, transfection of the molecule into the cell allows the user to visualize and determine which fraction of the cell has been successfully transfected. Moreover, since these modifications do not change the siRNA function, the molecule of the eleventh embodiment can simultaneously serve as a transfection control and silencing reagent. Furthermore, since the above modifications do not limit the sequences that can be used, the modifications can be used in a variety of siRNA and RNAi applications and are not target sequence dependent.

したがって、上記第11の実施形態の分子は、その独特な修飾セットを持つことから、機能性を変えることなく、安定性および「トラックアビリティ(trackability)」を提供する。それらの分子を、形質移入された細胞の純粋集団を単離することにも用いることができる。もし2’−O−アルキル基をアンチセンス鎖の最初の2つまたは最初の3つのヌクレオチドに加えると、オフ・ターゲット効果を減少させる付加的な利益を実現することができる。さらに、2’−O−アルキル基をセンス鎖の最初の2つまたは3つのヌクレオチドに加えると、それらがセンス鎖オフ・ターゲット効果を減少させる付加的な利益を持つことができる。   Thus, the molecule of the eleventh embodiment has its unique modification set, thus providing stability and “trackability” without changing functionality. These molecules can also be used to isolate a pure population of transfected cells. If a 2'-O-alkyl group is added to the first two or first three nucleotides of the antisense strand, an additional benefit of reducing off-target effects can be realized. Furthermore, the addition of 2'-O-alkyl groups to the first two or three nucleotides of the sense strand can have the added benefit of reducing the sense strand off-target effect.

第12の実施形態によれば、本発明はセンス鎖およびアンチセンス鎖から構成される別のsiRNAを提供する。このセンス鎖は、第11の実施形態のセンス鎖のパラメータと同様のパラメータに基づいて決定され、該パラメータとして第1および第2の5’末端センス・ヌクレオチドの2’炭素修飾、好ましくは2’−O−アルキル修飾と、ピリミジンの少なくとも1つの2’炭素修飾、好ましくは2’−O−アルキル修飾とが挙げられる。しかし、アンチセンス鎖に対する上記修飾の代わりに、第12の実施形態のアンチセンスは、第1および第2、あるいは第1、第2,および第3の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、該ヌクレオチドの各々が2’−O−アルキル修飾を持つ。さらに、第1および第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド以外に、アンチセンス鎖上に、少なくとも1つの2’−O−アルキル修飾ピリミジンが存在する。さらにまた、好ましくは、2’Fl修飾が存在せず、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドのリン酸化が存在しない。リン酸化の欠如は、対応する機能的ポリヌクレオチドと比較して、限定された機能性の分子を与える。上記説明に対する別のバリエーションとして、第12の実施形態の分子は、上記の属性全てに加えて、センス鎖、アンチセンス鎖、またはセンス鎖およびアンチセンス鎖の両方に5’ブロック基を含む。そのようなブロック基は、さらに、この分子がリン酸化されてRISCに入ることを除外するもので、5’−アルキル、5’−O−アルキル、アジド(N)、アミン類、および他の部分からなる。 According to a twelfth embodiment, the present invention provides another siRNA composed of a sense strand and an antisense strand. This sense strand is determined based on parameters similar to those of the sense strand of the eleventh embodiment, wherein the parameters include 2 ′ carbon modifications, preferably 2 ′, of the first and second 5 ′ terminal sense nucleotides. -O-alkyl modifications and at least one 2 'carbon modification of pyrimidines, preferably 2'-O-alkyl modifications. However, instead of the above modification to the antisense strand, the antisense of the twelfth embodiment consists of first and second, or first, second, and third 5 ′ terminal antisense nucleotides, Each of the nucleotides has a 2′-O-alkyl modification. In addition to the first and second 5 ′ terminal antisense nucleotides, there is at least one 2′-O-alkyl modified pyrimidine on the antisense strand. Furthermore, preferably there is no 2′Fl modification and there is no phosphorylation of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide. The lack of phosphorylation gives a molecule with limited functionality compared to the corresponding functional polynucleotide. As another variation on the above description, the molecule of the twelfth embodiment includes a 5 ′ blocking group in the sense strand, antisense strand, or both the sense and antisense strands in addition to all of the above attributes. Such blocking groups further exclude that the molecule is phosphorylated and enter RISC, 5′-alkyl, 5′-O-alkyl, azide (N 3 ), amines, and other It consists of parts.

サイズ、オーバーハング、および他の修飾に関する他の好ましいパラメータは、第11の実施形態に対するものと同じである。しかし、これらの組成物が遺伝子のサイレンシングに用いられないことから、それらは長さが16〜28塩基対とすることができ、好ましくは18〜30塩基対長であると考えられる。   Other preferred parameters for size, overhang, and other modifications are the same as for the eleventh embodiment. However, since these compositions are not used for gene silencing, they can be 16-28 base pairs in length, preferably 18-30 base pairs in length.

第12の実施形態の分子は、形質移入制御に加えて、潜在的な「フィルター(filter)」またはエクサエクオ剤として作用することも可能であり、これは用量実験で、またはマイクロアッセイ研究の負の対照として、特に有用である。多くの実験が、異なる濃度(例えば、100nM、50nM、25nM、および1nM)での所定のsiRNAの効果を試験する。必要に応じて、形質移入実験を実施した場合、異なる核酸レベルでの形質移入の結果として生ずるいかなる例外も回避するために、一定濃度の「全siRNA(total siRNA)」を持つことが望まれる。残念なことに、任意の未修飾対照siRNA(例えば、非特異的対照)を加えることは、RISCとの相互作用に関する研究のもとで、siRNAと競争する潜在的な下落傾向を有する。第12の実施形態の分子は、この問題を軽減する。両方のセンスおよびアンチセンス鎖の1および2位(または1、2、および3位)上の2’−O−メチル修飾の追加は、リン酸化5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがない場合、それは、RISCとの相互作用に対するこの分子の能力を制限する。したがって、この分子は形質移入することができるが、RISCに関して他のsiRNAと競争することはできない。第11の実施形態の分子の場合と同様に、ピリミジン(CおよびU)に対する2’−O−メチル基の付加は、ヌクレアーゼ消化の可能性を最小限にする。   In addition to transfection control, the molecules of the twelfth embodiment can also act as potential “filters” or exaequo agents, which are negative in dose experiments or in microassay studies. It is particularly useful as a control. Many experiments test the effect of a given siRNA at different concentrations (eg, 100 nM, 50 nM, 25 nM, and 1 nM). If necessary, when performing transfection experiments, it is desirable to have a constant concentration of “total siRNA” to avoid any exceptions resulting from transfection at different nucleic acid levels. Unfortunately, adding any unmodified control siRNA (eg, a non-specific control) has a potential downtrend that competes with siRNA under studies on interactions with RISC. The molecule of the twelfth embodiment alleviates this problem. The addition of 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 (or 1, 2 and 3) of both sense and antisense strands, in the absence of a phosphorylated 5 ′ terminal antisense nucleotide, Limit the ability of this molecule to interact with RISC. Thus, this molecule can be transfected but cannot compete with other siRNAs for RISC. As with the molecule of the eleventh embodiment, the addition of 2'-O-methyl groups to pyrimidines (C and U) minimizes the possibility of nuclease digestion.

第12の実施形態の分子は、他の「非特異的(non−specific)配列または対照群とは異なり、RISCと十分な相互作用をおこなうことはない。このように、これらの分子は限られたオフ・ターゲット化副作用のみを生ずるはずなので、RISC上の部位を争うことのないトラッカブルである能力を有する。   The molecules of the twelfth embodiment, unlike other “non-specific sequences or controls, do not interact well with RISC. Thus, these molecules are limited. Since it should only produce off-targeting side effects, it has the ability to be trackable without competing for sites on the RISC.

上記した実施形態(第11および第12の両方)を、隣接したセンスおよびアンチセンス鎖(すなわち、2本の別々の鎖)を持たないsiRNA、さらにはヘアピンを形成することができる単分子siRNA(shRNA)に適用することが可能ある。用語「siRNA」として、両方のタイプのRNAが挙げられる。例えば、ヘアピンは、ループ構造(好ましくは4〜10塩基対を含み得る)と、センス領域とを含み、センス領域とアンチセンス領域とが個々に19〜23塩基対長であり、実質的に互いに相補的である。ループ構造の好ましい配列が、例えば、5’−UUCG(配列番号319)、5’−UUUGUGUAG(配列番号320)、および5’−CUUCCUGUCA(配列番号321)である。   The embodiments described above (both eleventh and twelfth) can be applied to siRNAs that do not have adjacent sense and antisense strands (ie, two separate strands), as well as single molecule siRNAs that can form hairpins ( shRNA). The term “siRNA” includes both types of RNA. For example, a hairpin comprises a loop structure (preferably containing 4-10 base pairs) and a sense region, wherein the sense region and the antisense region are each 19-23 base pairs long and are substantially Complementary. Preferred sequences of the loop structure are, for example, 5'-UUCG (SEQ ID NO: 319), 5'-UUUGUGUAG (SEQ ID NO: 320), and 5'-CUUCCUGUCA (SEQ ID NO: 321).

ヘアピンは、アンチセンス領域の下流にあるループ流域とともに望ましくは構築される。この構成は、第11の実施形態にとっては特に望ましい。なぜならば、末端アンチセンス・ヌクレオチドをリン酸化するのがより容易であるからである。このように、単分子siRNAsを設計する際、オーバーハングが5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの上流にないことが好ましい。   The hairpin is desirably constructed with a loop basin downstream of the antisense region. This configuration is particularly desirable for the eleventh embodiment. This is because it is easier to phosphorylate the terminal antisense nucleotide. Thus, when designing unimolecular siRNAs, it is preferred that there is no overhang upstream of the 5 'terminal antisense nucleotide.

本発明にもとづいて、単分子siRNA、特に左回りの(left−handed)単分子構造(例えば、5’−AS−Loop−S)を設計する場合、好ましくは、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに対して相補的である塩基から数えて(すなわち、センス領域の3’末端から数えて)、センス領域の第18、第19、または第20の塩基であるヌクレオチドとして定義される。第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、このように定義される。なぜなら、ヘアピンを形成することができる単分子siRNAが細胞に入る場合、ダイサー(Dicer)が、2本の異なる鎖(siRNA)から構成されるヘアピンsiRNAを約18〜20塩基対から構成されるヘアピンsiRNA分子に処理し、これらの分子がこの処理された分子の末端にセンス鎖修飾を持つことが要求されるからである。最も好ましくは、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、センス領域の3’末端からセンス領域の19番目の塩基であるヌクレオチドとして定義される。さらに、好ましくは、ポリヌクレオチドは、左回りのヘアピンを形成することができる。   When designing a unimolecular siRNA, particularly a left-handed unimolecular structure (eg, 5′-AS-Loop-S), according to the present invention, preferably a first 5 ′ terminal sense Nucleotides are counted from the base that is complementary to the first 5′-end antisense nucleotide (ie, counted from the 3 ′ end of the sense region) and the 18th, 19th, or 20th of the sense region. Defined as nucleotides that are bases of The first 5 'terminal sense nucleotide is thus defined. This is because when a single molecule siRNA capable of forming a hairpin enters a cell, Dicer converts a hairpin siRNA composed of two different strands (siRNA) into a hairpin composed of about 18 to 20 base pairs. This is because siRNA molecules are processed and these molecules are required to have a sense strand modification at the ends of the processed molecules. Most preferably, the first 5 'terminal sense nucleotide is defined as the nucleotide that is the 19th base of the sense region from the 3' end of the sense region. Furthermore, preferably the polynucleotide is capable of forming a counterclockwise hairpin.

shRNAは、さらに、ステム領域を含むことができ、該ステム領域は、ループ構造の第5’末端および第3’末端に直接隣接した1つ以上のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドを含み、さらに該ステム領域の1つ以上のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドが標的特異的もしくは非標的特異的である。好ましくは、その単分子siRNAの全長は、100塩基対未満であり、より好ましくは85塩基対未満である。   The shRNA can further comprise a stem region, the stem region comprising one or more nucleotides or modified nucleotides immediately adjacent to the 5 ′ end and the 3 ′ end of the loop structure, further comprising the stem region. One or more nucleotides or modified nucleotides are target specific or non-target specific. Preferably, the total length of the unimolecular siRNA is less than 100 base pairs, more preferably less than 85 base pairs.

本発明の単分子siRNAは、最終的には細胞の機能(cellular machinery )によって2本の異なる鎖に変換されるように処理される。あるいは、この分子をRNAi経路の1つ以上のステップ(例えば、ダイサーによる処理)にかけ、RISCに単分子状ヘアピン分子として入れることも可能である。さらに、これらの単分子siRNAを、全ての修飾よりも少ないもので細胞に導入してもよく、また導入された天然のプロセスまたはプロセッシング用分子を用いて、細胞自体の中で修飾することも可能である(例えば、第11の実施形態に関して、天然キナーゼによる細胞内でのリン酸化)。しかし、好ましくは、上記ポリヌクレオチドに対して、既に存在している全ての修飾が導入される(同様に、siRNAが2つの異なる鎖から構成される場合、好ましくは、それらの鎖が、細胞に導入された場合に全ての修飾を含む。アンチセンス鎖が、例えば、導入後にリン酸化の基によって修飾され得るにもかかわらず)。   The unimolecular siRNA of the present invention is finally processed so that it is converted into two different strands depending on the cellular function. Alternatively, the molecule can be subjected to one or more steps of the RNAi pathway (eg, treatment with Dicer) and put into the RISC as a unimolecular hairpin molecule. In addition, these unimolecular siRNAs may be introduced into the cell with fewer than all modifications, and can be modified within the cell itself using the natural process or processing molecules introduced. (Eg, for the eleventh embodiment, intracellular phosphorylation by natural kinase). However, preferably all modifications already present are introduced into the polynucleotide (similarly, if the siRNA is composed of two different strands, preferably those strands are Including all modifications when introduced, even though the antisense strand can be modified, for example, by phosphorylating groups after introduction).

上記実施形態(第11および第12)が安定性増加を目的としているにもかかわらず、それらのタイプまたは他のタイプの修飾が他のパラメータ、例えば特異性に対しても影響を及ぼすという点に注意することが重要である。   Despite the fact that the above embodiments (11th and 12th) are aimed at increasing stability, their type or other types of modifications also affect other parameters, such as specificity. It is important to note.

さらに、これらの安定性および機能性修飾を組み合わせてもよい(例えば、少なくとも1つのセンス・ピリミジンを持つ追加の2’炭素修飾(好ましくは、−O−メチル修飾)と、2’炭素修飾(好ましくは、−O−メチル修飾)を持つ第1の2(または3)以外の好ましくは全てのセンス・ピリミジンと、2’炭素修飾(好ましくは、−O−メチル修飾)を持つ第1の2(または3)以外の、少なくとも1つの、好ましくは全ての、アンチセンス・ピリミジンの2’Fl修飾と、5’アンチセンス・ヌクレオチドのリン酸化とを併用した、第1および第2の(または第1、第2、および第3の)5’末端センスおよびアンチセンス・ヌクレオチド2’炭素修飾(好ましくは、−O−メチル修飾))。さらに、本発明の上記修飾は、無作為に選択される、または、例えば、米国特許出願第10/714,333号に記載されているような論理的設計に基づいて、選択された配列を含むsiRNAと組み合わせてもよい。   Furthermore, these stability and functional modifications may be combined (eg, an additional 2 ′ carbon modification (preferably —O-methyl modification) with at least one sense pyrimidine) and a 2 ′ carbon modification (preferably Are preferably all sense pyrimidines except for the first 2 (or 3) with —O-methyl modification) and the first 2 with 2 ′ carbon modification (preferably —O-methyl modification). Or first and second (or first) in combination with at least one, preferably all, 2′Fl modification of the antisense pyrimidine and phosphorylation of the 5 ′ antisense nucleotide except 3) , Second, and third) 5 'terminal sense and antisense nucleotide 2' carbon modifications (preferably -O-methyl modifications)). In addition, the above modifications of the present invention include sequences that are randomly selected or selected based on a logical design, eg, as described in US patent application Ser. No. 10 / 714,333. You may combine with siRNA.

リン酸主鎖に対する安定化修飾は、本発明のいくつかの用途のためにポリヌクレオチド内に含めることが可能である。例えば、少なくとも1つのホスホロチオエートおよび/またはメチルホスホネートを、オリゴヌクレオチド主鎖のセンス鎖および/またはアンチセンス鎖にある、同様に存在しうる任意のオーバーハング、ループ構造、またはステム構造にある、任意の、または全てのピリミジンのいくつかの、または全ての3’位にあるリン酸基と置換してもよい。ホスホロチオエート(およびメチルホスホネート)類似体は、オリゴヌクレオチド主鎖のリン酸基の修飾から生ずる。ホスホロチオエート内では、リン酸塩Oが硫黄原子に置き換わる。メチルホスホネートでは、酸素がメチル基によって置き換わる。一実施形態では、ホスホロチオエート修飾またはメチルホスホネートは、2’フッ素(または他のハロゲン)修飾ヌクレオチドも含む全てのアンチセンス鎖ヌクレオチドの3’位に置かれている。さらに、ホスホロチオエート3’修飾を、2’フッ素置換の代わりに、および独立して用い、siRNA分子の安定性を高めることが可能である。これらの修飾は、siRNA用途において、本明細書に記載された他の修飾と併用して、あるいはそれらの修飾とは別個に、用いることが可能である。   Stabilizing modifications to the phosphate backbone can be included in the polynucleotide for some uses of the invention. For example, at least one phosphorothioate and / or methylphosphonate can be present in any overhang, loop structure, or stem structure that may also be present in the sense and / or antisense strand of the oligonucleotide backbone. Or some or all of the phosphate groups in the 3 'position of all pyrimidines. Phosphorothioate (and methylphosphonate) analogs arise from modification of the phosphate groups of the oligonucleotide backbone. Within the phosphorothioate, phosphate O replaces the sulfur atom. In methylphosphonate, oxygen is replaced by a methyl group. In one embodiment, the phosphorothioate modification or methylphosphonate is located at the 3 'position of all antisense strand nucleotides, including also 2' fluorine (or other halogen) modified nucleotides. Furthermore, phosphorothioate 3 'modifications can be used instead of and independently of 2' fluorine substitution to increase the stability of the siRNA molecule. These modifications can be used in siRNA applications in conjunction with, or separately from, other modifications described herein.

ヌクレアーゼは、一般に、リン酸塩部分およびリボース環の2’OH位にある酸素基の両方を用いてRNAに対する攻撃を媒介する。複数の酸素の1つに対する硫黄基の置換によって、この反応に参加するリン酸塩の能力が取り除かれ、ヌクレアーゼ消化に対するこの部位の感度が制限される。しかし、ホスホロチオエートが典型的に有毒な点に留意する必要があることから、いかなる毒作用も否定される場合に主に有益であり、例えば、他のヌクレオチド毎、第3のヌクレオチド毎、または第4のヌくレオチド毎にこの修飾を用いることを制限することによって、達成しうると考えることができる。   Nucleases generally mediate attacks on RNA using both the phosphate moiety and the oxygen group at the 2'OH position of the ribose ring. Substitution of the sulfur group for one of the oxygens removes the phosphate's ability to participate in this reaction, limiting its sensitivity to nuclease digestion. However, since it is necessary to keep in mind that phosphorothioates are typically toxic, it is primarily beneficial when any toxic effect is denied, eg, every other nucleotide, every third nucleotide, or every fourth nucleotide. It can be considered that this can be achieved by limiting the use of this modification for each nucleotide.

第12の実施形態の分子は、限定された機能のものではあるが、上記したように、負の対照研究で使用可能であり、またエクサエクオ剤として用いることができる。複数の分子に関連する上記修飾セットは、該分子を、siRNAのアンチセンス鎖の5’末端に対して必須のリン酸基を付加する細胞内キナーゼにとって劣った基質とする。修飾がリン酸化を著しく阻害する一方で、これらの修飾を担持する分子のいくつかの小分画が、いまだに5’アンチセンス位置のC5でリン酸化を受けて小量のサイレンシングを生成することも考えられる。そのような場合、それらの分子のセンスおよび/またはアンチセンス鎖の5’末端の5’炭素位を、キナーゼリン酸化を防ぐブロック基によって、修飾することが求められる可能性がある。ブロック基は、例えば、末端ヌクレシドの5’炭素位のリン酸化を防ぐ任意の基であってもよく、限定されるものではないが、5’−アルキル、5’−O−メチル、および5’−アミン基が挙げられる。   The molecule of the twelfth embodiment, although of limited function, can be used in negative control studies as described above and can be used as an exaequo agent. The modification set associated with multiple molecules makes the molecule an inferior substrate for intracellular kinases that add an essential phosphate group to the 5 'end of the antisense strand of the siRNA. While modifications significantly inhibit phosphorylation, several small fractions of molecules carrying these modifications are still phosphorylated at C5 in the 5 ′ antisense position to produce small amounts of silencing. Is also possible. In such cases, it may be required to modify the 5 'carbon position of the 5' end of the sense and / or antisense strand of those molecules with a blocking group that prevents kinase phosphorylation. The blocking group can be, for example, any group that prevents phosphorylation of the 5 ′ carbon position of the terminal nucleoside, including but not limited to 5′-alkyl, 5′-O-methyl, and 5 ′. -Amine groups.

対照またはエクサエクオ剤の別の例は、以下の2’炭素修飾のみを含む。すなわち、(i)各々が2’修飾、例えば上記した2’修飾(例として、2’−O−メチル修飾)を含む第1および第2、または第1、第2、および第3の5’末端センス・ヌクレオチドと、(ii)各々が2’修飾、例えば上記した2’修飾(例として、2’−O−メチル修飾)を含む第1および第2、または第1、第2、および第3の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとを含み、ならびに5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがリン酸化されていない。   Another example of a control or exaequio agent includes only the following 2 'carbon modification: (I) first and second, or first, second, and third 5 ′, each containing a 2 ′ modification, eg, a 2 ′ modification as described above (eg, a 2′-O-methyl modification). Terminal sense nucleotides; and (ii) first and second, or first, second, and first, each containing a 2 ′ modification, eg, a 2 ′ modification as described above (eg, a 2′-O-methyl modification). 3 '5' terminal antisense nucleotides, as well as the 5 'terminal antisense nucleotides are not phosphorylated.

本発明のポリヌクレオチドは、現在しられている、またはこれから知られるであろう方法、さらにこの開示を読むことによって本発明と関連して有用であると当業者が結論出すいかなる方法が、本発明の分子を合成する上で有用である。特定の修飾を含むsiRNA二本鎖は、Scaringe,S.A.(2000)”Advanced 5’−silyl−2’−orthoeter approach to RNA oligonucleotide synthesis,”Methods Enzymol.317,3−18;Scaringe,S.A.(2001)”RNA oligonucleotide synthesis via 5’−silyl−2’− orthoeter chemistry,”Methods 23,206−217;Scaringe,S.and Caruthers,M.H.(1999)米国特許第5,889,136号;Scaringe,S.and Caruthers,M.H.(1999)米国特許第6,008,400号;Scaringe,S.(2000)米国特許第6111086号;Scaringe,S.(2003)米国特許第6,590,093号に記載されている事項および方法を用いて、化学的に合成することが可能である。上記合成方法は、ヌクレオシド塩基保護5’−O−シリル−2’−O−オルトエステル−3’−O−ホスホラミダイトを用いて、3’から5’方向に固体担体上に所望の未修飾siRNA配列をアセンブルする。手短に言うと、必須のホスホラミダイトの合成は、標準塩基保護リボヌクレオシド(ウリジン、N−アセルエチジン、N−イソブチリルグアノシン、およびN−イソブチリルアデノシン)から始まる。5’−O−シリルおよび2’−O−オルトエステル保護基の導入、ならびに反応性3’−O−ホスホラミダイト部分が次に4つのステップによって達成される。すなわち、
1.Markiewicz試薬によるヌクレオシド糖の5’−および3’−ヒドロキシル基の同時かつ一時的なブロッキング(1,3−ジクロロ−1,1,3,3,−テトライソプロピルジシロキサン[TIPS−Cl]含有ピリジン溶液{Markiewicz,W.T.(1979)(1979)”Tetraisopropyldisiloxane−1,3−diyl,a Group for Simultaneous Protection of 3’− and 5’−Hydroxy Functions of Nucleoside,”J.Chem.Research(S),24−25}をおこなった後、クロマトグラフィーによる精製;
2.触媒としてピリジニウムp−トルエンスルホネートを用いてトリス(アセトキシエチル)−オルトフォルメート含有ジクロロメタンを用い、TIPS−ヌクレオシド糖の2’−ヒドロキシルをビス(アセトキシエチル)オルトエステル[ACE誘導体]に位置特異的変換した後、クロマトグラフィーによる精製;
3.フッ化水素およびN,N,N”N’−テトラメチルエチレンジアミン含有アセトニトリルを用いてTIP保護基の特異的除去によるヌクレオシド糖の5’−および3’−ヒドロキシル基の放出をおこなった後、クロマトグラフィーによる精製;
4.ベンズヒドロキシル−ビス(トリメチルシリロキシル)クロリド[BzH−Cl]含有ジクロロメタンを用いて5’−O−シリルエタノールとして5’−ヒドロキシルの保護を行った後、クロマトグラフィーによる精製;ならびに
5.ビス(N,N−ジイソプロピルアミノ)メトキシホスフィンおよび5−メチルチオ−1H−テトラゾール含有ジクロロメタン/アセトニトリルを用いて3’−O−ホスホラミダイトへの変換を行った後、クロマトグラフィーによる精製。
Any method by which one of ordinary skill in the art will conclude that the polynucleotides of the present invention are presently known or will be known, and further useful in connection with the present invention upon reading this disclosure, may be used in accordance with the present invention. It is useful in the synthesis of SiRNA duplexes containing specific modifications are described in Scaringe, S .; A. (2000) "Advanced 5'-silyl-2'-orthoatorapproach to RNA oligonucleotide synthesis," Methods Enzymol. 317, 3-18; Scaringe, S .; A. (2001) "RNA oligonucleotide synthesis via 5'-silyl-2'-orthoester chemistry," Methods 23, 206-217; Scaringe, S .; and Caruthers, M.A. H. (1999) US Pat. No. 5,889,136; Scaringe, S .; and Caruthers, M.A. H. (1999) US Pat. No. 6,008,400; Scaringe, S .; (2000) US Pat. No. 6,111,086; Scaringe, S .; (2003) Chemical synthesis is possible using the methods and methods described in US Pat. No. 6,590,093. The above synthesis method uses a nucleoside base protected 5′-O-silyl-2′-O-orthoester-3′-O-phosphoramidite to form a desired unmodified siRNA sequence on a solid support in the 3 ′ to 5 ′ direction. Assemble Briefly, the synthesis of the essential phosphoramidites begins with standard base-protected ribonucleosides (uridine, N 4 -acetylethine, N 2 -isobutyryl guanosine, and N 6 -isobutyryl adenosine). Introduction of 5′-O-silyl and 2′-O-orthoester protecting groups, and a reactive 3′-O-phosphoramidite moiety is then accomplished by four steps. That is,
1. Simultaneous and temporary blocking of 5′- and 3′-hydroxyl groups of nucleoside sugars by Markiewicz reagent (1,3-dichloro-1,1,3,3-tetraisopropyldisiloxane [TIPS-Cl 2 ] -containing pyridine Solution {Markiewicz, WT (1979) (1979) "Tetraisopropyldisiloxane-1,3-diyl, a Group for Simulaneous Protection of 3'-and 5'-Hydroxyfunc. , 24-25} followed by purification by chromatography;
2. Regiospecific conversion of 2'-hydroxyl of TIPS-nucleoside sugar to bis (acetoxyethyl) orthoester [ACE derivative] using pyridinium p-toluenesulfonate as catalyst and using dichloromethane containing tris (acetoxyethyl) -orthoformate Followed by chromatographic purification;
3. Release of 5′- and 3′-hydroxyl groups of nucleoside sugars by specific removal of TIP protecting groups using hydrogen fluoride and acetonitrile containing N, N, N ″ N′-tetramethylethylenediamine followed by chromatography Purification by:
4). 4. Chromatographic purification after 5'-hydroxyl protection as 5'-O-silylethanol with benzhydroxyl-bis (trimethylsilyloxyl) chloride [BzH-Cl] containing dichloromethane; Purification by chromatography after conversion to 3′-O-phosphoramidite using bis (N, N-diisopropylamino) methoxyphosphine and 5-methylthio-1H-tetrazole-containing dichloromethane / acetonitrile.

ホスホラミダイト誘導体は、一般に厚く、無色から薄黄色のシロップである。自動RNA合成装置に適合させるために、生成物の各々を予め定めた量の無水アセトニトリルに溶解し、この溶液を適当な数の血清バイアルに等分にして加え、各バイアル内のホスホラミダイトが1.0mmole量とする。次に、これらのバイアルを適当な真空デシケーターに置いて、高真空に一晩置くことで溶媒の除去をおこなう。次に、雰囲気を乾燥アルゴンに置き換えて、バイアルをゴム製のセプタムでキャップし、密閉されたホスホラミダイトを、必要とする時まで−20℃に保存する。合成装置に投入する前に、各ホスホラミダイトを十分な無水アセトニトリルで溶解して所望の濃度にする。   Phosphoramidite derivatives are generally thick, colorless to light yellow syrups. To adapt to an automated RNA synthesizer, each of the products is dissolved in a predetermined amount of anhydrous acetonitrile and this solution is added in equal portions to the appropriate number of serum vials, and the phosphoramidite in each vial is 1. The amount is 0 mmole. The vials are then placed in a suitable vacuum desiccator and the solvent removed by placing in a high vacuum overnight. The atmosphere is then replaced with dry argon, the vial is capped with a rubber septum, and the sealed phosphoramidite is stored at −20 ° C. until needed. Prior to loading into the synthesizer, each phosphoramidite is dissolved in sufficient anhydrous acetonitrile to the desired concentration.

所望のオリゴリボヌクレオチドの合成は、自動合成装置を使用して行われる。それは、3’−ヒドロキシルを介して固体ビーズ状ポリスチレン担体に、切断可能な連結を介して、3’−末端ヌクレオシドの共有結合から始まる。所望の合成スケールにとって適当な量の担体を測定して反応用カートリッジに入れ、それを次に合成装置に固定する。結合したヌクレオシドを5’−O−ジメトキシトリチル部分で保護し、鎖アセンブリのための5’−ヒドロキシルを遊離させるために、その部分を無水酸(3%[v/v]ジクロロ酢酸含有ジクロロメタン)で除去する。   Synthesis of the desired oligoribonucleotide is performed using an automated synthesizer. It begins with the covalent attachment of the 3'-terminal nucleoside via a cleavable linkage to a solid beaded polystyrene support via the 3'-hydroxyl. An appropriate amount of carrier for the desired synthesis scale is measured and placed in a reaction cartridge which is then secured to the synthesizer. To protect the bound nucleoside with a 5′-O-dimethoxytrityl moiety and liberate the 5′-hydroxyl for chain assembly, the moiety is treated with acid anhydride (dichloromethane containing 3% [v / v] dichloroacetic acid). Remove.

アセンブルされる配列のそれ以降のヌクレオシドを、以下の一般的な反応からなる4ステップ・サイクルを用いて、固体担体上で成長する鎖に対して、順次加える。
1.カップリング:適当なホスホラミダイトを5−エチルチオ−1H−テトラゾールで活性化させ、担体結合ヌクレオシドまたはオリゴヌクレオチドの遊離5’ヒドロキシルと反応させる。これら2種類の試薬の濃度の最適化とモル過剰、さらにはその反応時間が、一般にサイクルあたり98%を上回るカップリング収率が得られる。
2.酸化:カップリング・ステップで形成した分子間連結は、リン原子をそのP(III)[亜リン酸塩]酸化状態に残す。生物学的に関連した酸化状態は、P(V)[リン酸塩]である。したがって、亜リン酸はtert−ブチルヒドロペルオキシド含有トルエン溶液を用いて、P(III)からP(V)に酸化する。
3.キャッピング:小量の残留未反応5’−ヒドロキシル基は、欠失を含む配列の形成を防ぐために、以降の結合サイクルへの参加かがブロックされなければならない。このことは、過剰の無水酢酸と1−メチルイミダゾールとを含むアセトニトリルで担体を処置することによって達成され、酢酸エステルとして効率的に残留5’−ヒドロキシル基がブロックされる。
4.脱シリル化:シリル保護された5’−ヒドロキシルは、次の共役反応の前に脱保護されなければならない。このことは、トリエチルアミン・トリヒドロゲンフルオリド含有N,N−ジメチホルムアミドによる処理を介して達成され、他の保護基(2’−O−ACE、N−アシル塩基保護基またはメチルホスホネート)が同時に取り除かれることなしに、素早く、かつ特異的に5’−ヒドロキシルを放出する。
Subsequent nucleosides of the assembled sequence are sequentially added to the chain growing on the solid support using a four step cycle consisting of the following general reaction.
1. Coupling: The appropriate phosphoramidite is activated with 5-ethylthio-1H-tetrazole and reacted with the carrier-bound nucleoside or the free 5 ′ hydroxyl of the oligonucleotide. Optimizing the concentration and molar excess of these two reagents, as well as their reaction times, generally result in coupling yields exceeding 98% per cycle.
2. Oxidation: The intermolecular linkage formed in the coupling step leaves the phosphorus atom in its P (III) [phosphite] oxidation state. The biologically relevant oxidation state is P (V) [phosphate]. Therefore, phosphorous acid is oxidized from P (III) to P (V) using a toluene solution containing tert-butyl hydroperoxide.
3. Capping: A small amount of residual unreacted 5′-hydroxyl group must be blocked from participating in subsequent binding cycles to prevent formation of sequences containing deletions. This is accomplished by treating the support with acetonitrile containing excess acetic anhydride and 1-methylimidazole, effectively blocking the residual 5′-hydroxyl group as the acetate ester.
4). Desilylation: The silyl protected 5'-hydroxyl must be deprotected prior to the next coupling reaction. This is achieved through treatment with N, N-dimethylformamide containing triethylamine trihydrogen fluoride, where other protecting groups (2'-O-ACE, N-acyl base protecting groups or methylphosphonates) are simultaneously Release 5'-hydroxyl quickly and specifically without being removed.

上記4つの反応ステップの間で、アセトニトリルによるいくつかの洗浄がある点に留意する必要があり、洗浄を用いることで、次の反応ステップに先立って過剰な試薬および溶媒が取り除かれる。上記サイクルは、オリゴリボヌクレオチドの未修飾部分がアセンブルされるまでの必要な回数が繰り返される。上記合成方法は、例示のみであり、分子が作られる手段を限定するものとして構成されるものではない。siRNAを合成するために現在しられている、またはこれから知られるであろう方法、さらにこの開示を読むことによって本発明と関連して有用であると当業者が結論出すいかなる方法も、用いることが可能である。   It should be noted that there are several washes with acetonitrile between the above four reaction steps, and using the wash removes excess reagents and solvent prior to the next reaction step. The above cycle is repeated as many times as necessary until the unmodified part of the oligoribonucleotide is assembled. The above synthesis methods are exemplary only and are not intended to limit the means by which molecules are made. Any method currently or will be known for synthesizing siRNAs, and any method that one of ordinary skill in the art would conclude by reading this disclosure, useful in connection with the present invention may be used. Is possible.

第11および第12の実施形態のいくつかの実施形態のsiRNAは、2つの修飾ヌクレオシド(例えば、2’−O−メチル誘導体)を各々の鎖の5’末端に含む。これらの修飾ヌクレオシドで5’−O−シリル−2’−O−メチル−3’−O−ホスホラミダイト誘導体は、既に記載したものと同様の手順(上記ステップ4および5)を用いて調製され、塩基保護2’−O−メチルヌクレオシド(2’−O−メチル−ウリジン、2’−O−メチル−N−アセチルシチジン、2’−O−メチル−N−イソブチリルグアノシン、および2’−O−メチル−N−イソブチリルアデノシン)から開始される。これらの修飾ヌクレオシドに2’−ヒドロキシルが存在しないことで、これらの化合物のACE保護の必要性がなくなる。このように、5’−O−シリルおよび反応性3’−O−ホスホラミダイト部分の誘導は、以下の2つのステップによって達成される。 The siRNA of some embodiments of the eleventh and twelfth embodiments includes two modified nucleosides (eg, 2′-O-methyl derivatives) at the 5 ′ end of each strand. With these modified nucleosides, 5′-O-silyl-2′-O-methyl-3′-O-phosphoramidite derivatives are prepared using procedures similar to those already described (steps 4 and 5 above) and Protected 2′-O-methyl nucleosides (2′-O-methyl-uridine, 2′-O-methyl-N 4 -acetylcytidine, 2′-O-methyl-N 2 -isobutyryl guanosine, and 2′- O-methyl-N 6 -isobutyryl adenosine). The absence of 2'-hydroxyl in these modified nucleosides eliminates the need for ACE protection of these compounds. Thus, derivatization of the 5′-O-silyl and reactive 3′-O-phosphoramidite moieties is accomplished by the following two steps.

1.ベンズヒドロキシ−ビス(トリメチルシリルオキシ)シリルクロリド(BzH−Cl)含有N,N−ジメチルホルムアミドを用いて、5’−O−シリルエーテルとして5’−ヒドロキシルの保護をおこなった後、クロマトグラフィーによる精製、および
2.ビス(N,N−ジイソプロピルアミノ)メトキシホスフィンおよび5−エチルチオ−1H−テトラゾール含有ジクロロメタン/アセトニトリルを用いて3’−O−ホスホラミダイトの変換をおこなった後、クロマトグラフィーによる精製。
1. Protecting 5'-hydroxyl as 5'-O-silyl ether using N, N-dimethylformamide containing benzhydroxy-bis (trimethylsilyloxy) silyl chloride (BzH-Cl), followed by purification by chromatography, And 2. Purification by chromatography after conversion of 3′-O-phosphoramidite using bis (N, N-diisopropylamino) methoxyphosphine and 5-ethylthio-1H-tetrazole-containing dichloromethane / acetonitrile.

ホスホラミダイトの精製後パッケージングを、標準的なヌクレオシド・ホスホラミダイトについて既に記載された手順を用いて実施する。同様に、2つの5’−O−シリル−2’−O−メチル ヌクレオシドのホスホラミダイト誘導体を介しておこなわれる該5’−O−シリル−2’−O−メチル ヌクレオシドの取り込みは、標準的なヌクレオシド ホスホラミダイトに介して既に記載された同一の4ステップ/サイクルを2回適用することによって、達成される。   Post-purification packaging of phosphoramidites is performed using the procedure already described for standard nucleoside phosphoramidites. Similarly, the incorporation of the 5′-O-silyl-2′-O-methyl nucleoside through two 5′-O-silyl-2′-O-methyl nucleoside phosphoramidite derivatives is a standard nucleoside. This is achieved by applying the same 4 steps / cycle already described via phosphoramidite twice.

この発明の第11の実施形態のいくつかの実施形態のsiRNA二本鎖は、アンチセンス鎖の5’末端にリン酸塩部分を含む。このリン酸塩は、アンチセンス鎖に対する最終カップリングとして化学的に導入される。所望のホスホラミダイト誘導体(ビス(シアノエチル)−N,N−ジイソプロピルアミノホスホラミダイト)は、要するに以下のようにして合成される。すなわち、三塩化リンを1当量のN,N−ジイソプロピルアミンを含む無水テトラヒドロフランで、過剰のトリエチルアミンの存在下で反応させる。次に、2当量の3−ヒドロキシプロピオニトリルを添加して完全に反応させる。最後に、生成物をクロマトグラフィーによって精製する。ホスホラミダイトの精製後パッケージングは、標準的なヌクレオシド・ホスホラミダイトについて既に記載された手順を用いて実施される。同様に、アンチセンス鎖の5’末端でのホスホラミダイトの取り込みは、標準的なヌクレオシド・ホスホラミダイトについて既に記載された同一の4ステップ・サイクルを適用することによって、達成される。   The siRNA duplexes of some embodiments of the eleventh embodiment of the invention include a phosphate moiety at the 5 'end of the antisense strand. This phosphate is chemically introduced as the final coupling to the antisense strand. In short, the desired phosphoramidite derivative (bis (cyanoethyl) -N, N-diisopropylaminophosphoramidite) is synthesized as follows. That is, phosphorus trichloride is reacted with anhydrous tetrahydrofuran containing 1 equivalent of N, N-diisopropylamine in the presence of excess triethylamine. Next, 2 equivalents of 3-hydroxypropionitrile are added to complete the reaction. Finally, the product is purified by chromatography. Post-purification packaging of phosphoramidites is carried out using the procedure already described for standard nucleoside phosphoramidites. Similarly, incorporation of phosphoramidites at the 5 'end of the antisense strand is accomplished by applying the same four-step cycle already described for standard nucleoside phosphoramidites.

修飾かつ保護されたオリゴヌクレオチドは、鎖アセンブリーの最後で固体担体に連結したままである。二段階の迅速な切断/脱保護手順を用いてメチルホスホネート保護基を取り除き、オリゴヌクレオチドを固体担体から切り離し、N−アシル塩基保護基を除去する。この手順がシアノエチル保護基をアンチセンス鎖上の5’−リン酸塩から取り除くという点に留意する必要がある。さらに、この手順はACEオルトエステルからアシル機能性を取り除き、2’−O−ACE保護基をビス(2−ヒドロキシエチル)オルトエステルに変換する。この新規のオルトエステルは弱酸に対して著しく不安定であり、同様に親ACE基よりも親水性が高い。二段階の手順を以下に手短に示す。
1.担体結合オリゴリボヌクレオチドを、二ナトリウム−2−カルバモイル−2−シアノエチレン−1,1−ジチオレートトリヒドレート含有N,N−ジメチルホルムアミドで処理する。この試薬は、素早くかつ能率的に、ヌクレオチド間リン酸連結からメチル保護基を取り除く。この際、固体担体からオリゴヌクレオチドを切り離すことはない。次に、担体を水で洗浄し、過剰のジチオレートを除去する。
2.オリゴリボヌクレオチドを、室温で、40%(w/v)水溶性メチルアミンを用いて固体担体から切り離す。粗オリゴリボヌクレオチド含有メチルアミン溶液を次に55℃まで加熱して保護基をヌクレオシド塩基から取り除く。粗オルトエステル保護オリゴヌクレオチドを以下の溶媒から真空中で得る。
The modified and protected oligonucleotide remains linked to the solid support at the end of the chain assembly. A two-step rapid cleavage / deprotection procedure is used to remove the methylphosphonate protecting group, cleave the oligonucleotide from the solid support and remove the N-acyl base protecting group. It should be noted that this procedure removes the cyanoethyl protecting group from the 5'-phosphate on the antisense strand. Furthermore, this procedure removes the acyl functionality from the ACE orthoester and converts the 2'-O-ACE protecting group to the bis (2-hydroxyethyl) orthoester. This new orthoester is extremely unstable to weak acids and is also more hydrophilic than the parent ACE group. The two-step procedure is briefly described below.
1. The carrier bound oligoribonucleotide is treated with disodium-2-carbamoyl-2-cyanoethylene-1,1-dithiolate trihydrate containing N, N-dimethylformamide. This reagent removes methyl protecting groups from internucleotide phosphate linkages quickly and efficiently. At this time, the oligonucleotide is not separated from the solid support. The carrier is then washed with water to remove excess dithiolate.
2. Oligoribonucleotides are cleaved from the solid support with 40% (w / v) water soluble methylamine at room temperature. The crude oligoribonucleotide-containing methylamine solution is then heated to 55 ° C. to remove protecting groups from the nucleoside base. Crude orthoester protected oligonucleotides are obtained in vacuo from the following solvents:

2’−オルトエステルの除去は、合成プロセスの最終ステップである。このことは、粗オリゴヌクレオチドを、酢酸およびN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンの水溶液、pH3.8、55℃で、35分間にわたって処理することで達成される。完全に脱保護されたオリゴヌクレオチドを、次に、エタノール沈殿によって脱塩し、さらに遠心によって単離する。   Removal of the 2'-orthoester is the final step in the synthesis process. This is accomplished by treating the crude oligonucleotide with acetic acid and an aqueous solution of N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, pH 3.8, 55 ° C. for 35 minutes. The fully deprotected oligonucleotide is then desalted by ethanol precipitation and further isolated by centrifugation.

また、ポリヌクレオチドの5’末端での蛍光標識の取り込みは、当業者にとって一般的であり、かつ周知の操作である。一般に、この取り込みを達成するために用いられる方法が2つあり、必要な材料はいくつかの市販元(例えば、Glen Research Inc.,Sterling,Virginia,USA;Molecular Probes Inc.,Eugene,Oregon,USA;TriLink BioTechnologies Inc.,San Diego,California,USA;およびその他)から入手可能である。第1の方法は、蛍光分子を利用するもので、該蛍光分子は、既に述べたヌクレオシドのホスホラミダイト誘導体に類似したホスホラミダイト部分で誘導体化された。そのような場合、この蛍光色素は、鎖アセンブリの最終サイクルで担体結合ポリヌクレオチドに追加される。フルオロフォア修飾ポリヌクレオチドを次に、固体担体から切り離し、前述の標準的手順を用いて脱保護した。この方法を「直接標識(direct labeling)」と呼ぶ。あるいは、上記第2の方法は、ホスホラミダイト部分により誘導体化されるリンカー分子を利用する。その部分は、保護された反応性官能基(例えばアミノ、スルフヒドリル、カルボニル、カルボキシル、その他)を含む。このリンカー分子は、鎖アセンブリの最後のサイクルに、担体結合したポリヌクレオチドに追加される。リンカー修飾ポリヌクレオチドは、それから固体担体から切り離されて、上述の標準的な手順を使用して脱保護される。リンカーの官能基も、標準的な脱保護手順を実施している間、またはそれ以降の基特異的処置を利用することによって脱保護される。粗リンカー修飾ポリヌクレオチドが次にフルオロフォア誘導体で反応を起こす。誘導体は、フルオロフォアの部位とリンカーの官能基との間で共有結合の形成をもたらす。この方法は「間接的標識化(indirect labeling)」と呼ばれている。   Incorporation of a fluorescent label at the 5 'end of the polynucleotide is a common and well-known procedure for those skilled in the art. In general, there are two methods used to achieve this uptake, and the necessary materials are available from several commercial sources (eg Glen Research Inc., Sterling, Virginia, USA; Molecular Probes Inc., Eugene, Oregon, USA). Available from TriLink BioTechnologies Inc., San Diego, California, USA; and others). The first method utilizes a fluorescent molecule, which was derivatized with a phosphoramidite moiety similar to the previously described nucleoside phosphoramidite derivatives. In such cases, this fluorescent dye is added to the carrier-bound polynucleotide in the final cycle of chain assembly. The fluorophore modified polynucleotide was then cleaved from the solid support and deprotected using the standard procedure described above. This method is referred to as “direct labeling”. Alternatively, the second method utilizes a linker molecule that is derivatized with a phosphoramidite moiety. The moiety includes a protected reactive functional group (eg, amino, sulfhydryl, carbonyl, carboxyl, etc.). This linker molecule is added to the carrier-bound polynucleotide in the last cycle of chain assembly. The linker-modified polynucleotide is then cleaved from the solid support and deprotected using the standard procedures described above. Linker functional groups are also deprotected while performing standard deprotection procedures or by utilizing subsequent group specific procedures. The crude linker-modified polynucleotide is then reacted with a fluorophore derivative. The derivative results in the formation of a covalent bond between the fluorophore site and the linker functional group. This method is called “indirect labeling”.

一旦合成されるならば、本発明のポリヌクレオチドを直ちに使用してもよく、あるいは将来の使用のために保存してもよい。好ましくは、本発明のポリヌクレオチドを適当な緩衝液中に二本鎖として保存する。多くの緩衝液がsiRNAを保存するのに適していることが当技術分野で知られている。例えば、緩衝液は100mM KCl、30mM HEPES−pH 7.5、および1mM MgC1を含むものであってもよい。好ましくは、本発明のsiRNAは、4℃で1年間そのような緩衝液中で保存された場合、その活性の30%〜100%を保持する。より好ましくは、そのような緩衝液に4℃で1年間保存した場合に、本発明のsiRNAが生物学的活性を80〜100%保持する。あるいは、上記組成物は、そのような緩衝液に−20℃で少なくとも1年以上保存することができる。好ましくは、−20℃での1年以上の保存は、生物学的活性の50%未満の減少を生じる。好ましくは、−20℃での保存による生物学的活性の減少が1年以上後に20%未満である。最も好ましくは、−20℃での1年以上の保存による生物学的活性の減少が10%未満である。 Once synthesized, the polynucleotides of the invention may be used immediately or stored for future use. Preferably, the polynucleotide of the present invention is stored as a double strand in an appropriate buffer. Many buffers are known in the art to be suitable for storing siRNA. For example, the buffer may include a 100mM KCl, 30mM HEPES-pH 7.5 , and 1 mM MgCl 2. Preferably, the siRNA of the invention retains 30% to 100% of its activity when stored in such a buffer at 4 ° C. for 1 year. More preferably, the siRNA of the present invention retains 80-100% biological activity when stored in such a buffer at 4 ° C. for 1 year. Alternatively, the composition can be stored in such a buffer at −20 ° C. for at least one year. Preferably, storage for more than one year at −20 ° C. results in less than 50% reduction in biological activity. Preferably, the decrease in biological activity due to storage at −20 ° C. is less than 20% after 1 year or more. Most preferably, the decrease in biological activity due to storage for more than one year at −20 ° C. is less than 10%.

使用前にsiRNAプールの安定性を確実にするために、それらが使用の準備が整うまで、−20℃で乾燥した状態に保つことが可能である。使用前に、再懸濁しなければならないが、一旦再懸濁すると、例えば上述した緩衝液で、使用するまで−20℃に保たなければならない。上述した緩衝液を、使用前に、ほぼ4℃または室温で保存してもよい。形質移入を実施する実効温度は、当業者によく知られており、例えば、室温が挙げられる。   To ensure the stability of the siRNA pool prior to use, it can be kept dry at -20 ° C until they are ready for use. Prior to use, it must be resuspended, but once resuspended, it must be kept at -20 ° C until use, for example with the buffer described above. The buffer described above may be stored at approximately 4 ° C. or room temperature prior to use. The effective temperature at which transfection is performed is well known to those skilled in the art and includes, for example, room temperature.

本発明を開発する際に、二種類以上の修飾を、安定性を増加させるために二本鎖に加えた。出願人は、安定性を改善する際の手助けになる他の修飾との組合せが、将来、発見可能であることを理解している。その上、本発明の修飾は、他の目的のために所望である修飾と結合されることができた。例えば、いくつかの例で、1つの修飾は、特定の1組の条件(例えば1種類のヌクレアーゼ)に対して、分子を安定化させることができ、その一方で第2の修飾が条件(例えばヌクレアーゼの異なるファミリー)の第2の組に対して分子を安定化させることができる。あるいは、2つの別々の修飾が、ある種の条件セットの方へ分子を安定させるために、相加的にまたは相乗的に作用することができた。さらに他の例において、1つの修飾は、分子を安定させることができた、しかし、それは他の所望の性質(例えばsiRNAの効力または毒性)上、有害な結果を有する。これらのようなケースにおいて、分子の機能性のこれらの態様を修復する付加的な修飾を加えることができた。   In developing the present invention, two or more modifications were added to the duplex to increase stability. Applicants understand that combinations with other modifications that will help improve stability can be discovered in the future. Moreover, the modifications of the present invention could be combined with modifications that are desired for other purposes. For example, in some examples, one modification can stabilize a molecule against a specific set of conditions (eg, a single nuclease), while a second modification is a condition (eg, The molecule can be stabilized against a second set of different families of nucleases). Alternatively, two separate modifications could act additively or synergistically to stabilize the molecule towards a certain set of conditions. In yet another example, one modification could stabilize the molecule, but it has detrimental consequences on other desired properties (eg, siRNA potency or toxicity). In cases like these, additional modifications could be made that would repair these aspects of molecular functionality.

種々のアプローチを、安定性を強化するために必要とされる分子のタイプとキー・ポジションとを同定するのに用いることができる。1つの非限定的な実施例において、修飾−機能ウォークが実行される。この手順では、一つの種類の修飾が、センスおよび/またはアンチセンス鎖をまたがって1つ以上のヌクレオチドに対して加えられる。実質的に、修飾および未修飾を、いくつかの方法の1つによって、(1)機能性および(2)安定性について試験した。したがって、例えば、センスおよび/またはアンチセンス鎖の1および2位、3および4位、5および6位、7および8位、9および10位、11および12位、13および14位、15および16位、17よび18位、または18および19位に対して、2’−O−Me基を付加することができ、さらに機能性(例えば、特異的標的をサイレンシングするそれらの分子の能力)について試験し、作用(例えばヌクレアーゼによる)対して分子を安定化させる。安定性を強化するキーポジションが同定されるが、二本鎖機能性の損失を招く場合、続いて修飾ウォークの第2のラウンドとなることで、二本鎖機能性を高めると思われるミスマッチまたは隆起が起こる付加的な化学基(例えば、アンチセンス鎖上の5’末端の5’リン酸塩)が、安定性を高める修飾を既に含む分子に付加される。   Various approaches can be used to identify the type of molecules and key positions required to enhance stability. In one non-limiting example, a modification-function walk is performed. In this procedure, one type of modification is added to one or more nucleotides across the sense and / or antisense strand. In effect, modified and unmodified were tested for (1) functionality and (2) stability by one of several methods. Thus, for example, the 1 and 2 positions, 3 and 4 positions, 5 and 6 positions, 7 and 8 positions, 9 and 10 positions, 11 and 12 positions, 13 and 14 positions, 15 and 16 of the sense and / or antisense strand 2'-O-Me groups can be added to positions 17, 17 or 18 and 19 and also for functionality (eg their ability to silence specific targets) Test and stabilize the molecule against action (eg by nuclease). If key positions that enhance stability are identified but lead to loss of double-stranded functionality, then a second round of modified walks may result in mismatches that may increase double-stranded functionality or Additional chemical groups where bulges occur (eg, 5′-terminal 5 ′ phosphate on the antisense strand) are added to molecules that already contain modifications that enhance stability.

本発明の第13の実施形態は、siRNAに関するもので、該siRNAは、
(a)アンチセンス鎖であって、該アンチセンス鎖は第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、その第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されている、アンチセンス鎖と、
(b)センス鎖であって、該センス鎖は第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、を有する。
The thirteenth embodiment of the present invention relates to siRNA, wherein the siRNA is
(A) an antisense strand, the antisense strand being composed of a first 5 'terminal antisense nucleotide, the first 5' terminal antisense nucleotide being a first 5 'terminal antisense An antisense strand phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the nucleotide;
(B) a sense strand, the sense strand being composed of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 5' terminal sense nucleotide; A sense strand comprising a 2 ′ carbon sense modification, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification.

好ましくは、siRNAは、オーバーハングを除いて、18〜30塩基対、より好ましくは19〜25塩基対、最も好ましくは19〜23塩基対含む。好ましくは、上記センス鎖およびアンチセンス鎖は、塩基対の範囲にわたって少なくとも実質的に相補的であり、より好ましくはこの範囲にわたって100%相補性を持つ。好ましくは、ポリヌクレオチドがRNAである。   Preferably, the siRNA contains 18-30 base pairs, more preferably 19-25 base pairs, most preferably 19-23 base pairs, excluding overhangs. Preferably, the sense and antisense strands are at least substantially complementary over a range of base pairs, more preferably 100% complementarity over this range. Preferably, the polynucleotide is RNA.

siRNAは、センス鎖またはアンチセンス鎖のいずれかの5’または3’末端のいずれかにオーバーハングを有するものであってもよい。しかし、好ましくは、任意のオーバーハングが存在する場合、該オーバーハングはセンス鎖および/またはアンチセンス鎖の3’末端にある。さらに、好ましくは任意のオーバーハングが6以下の塩基長、より好ましくは2以下の塩基長である。最も好ましくは、オーバーハング無し、または3’末端でセンス鎖およびアンチセンス鎖の一方または両方にある2つの塩基のオーバーハングが存在する。オーバーハングしているヌクレオチドは、1種類以上の細胞内酵素プロセスまたはイベントによって頻繁に除去されることから、非リン酸化5’−ヌクレオチドが残り、アンチセンス鎖の5’末端上にオーバーハングを持たないことが好ましい。   The siRNA may have an overhang at either the 5 'or 3' end of either the sense strand or the antisense strand. Preferably, however, if any overhang is present, the overhang is at the 3 'end of the sense and / or antisense strand. Furthermore, the arbitrary overhang is preferably 6 or less base length, more preferably 2 or less base length. Most preferably, there is no overhang, or there are two base overhangs on one or both of the sense and antisense strands at the 3 'end. Overhanging nucleotides are frequently removed by one or more intracellular enzymatic processes or events, leaving unphosphorylated 5'-nucleotides and overhangs on the 5 'end of the antisense strand Preferably not.

第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドのリン酸化は、ヌクレオチドの糖部分の5’炭素に付着した1つ以上のリン酸基の存在に言及するものである。好ましくは、1つのリン酸基のみが存在する。   Phosphorylation of the first 5 'terminal antisense nucleotide refers to the presence of one or more phosphate groups attached to the 5' carbon of the sugar moiety of the nucleotide. Preferably only one phosphate group is present.

2’炭素修飾とは、ヌクレオチドの糖部分の2’炭素上にある修飾のことをいう。「第1の2’炭素センス修飾」とは、第1の5’末端センス・ヌクレオチド上にある修飾のことをいう。「第2の2’炭素センス修飾」とは、第2の5’末端センス・ヌクレオチド上にある修飾のことをいう。   A 2 'carbon modification refers to a modification on the 2' carbon of the sugar moiety of the nucleotide. "First 2 'carbon sense modification" refers to a modification on the first 5' terminal sense nucleotide. "Second 2 'carbon sense modification" refers to a modification on the second 5' terminal sense nucleotide.

化学修飾のRNA−RNA、RNA−DNA、またはDNA−DNA二本鎖に沿ったキーポジションへの追加がこれらの分子の化学的かつ機能的な特性を有意に変えることができることが、知られている。出願人は、修飾をsiRNAのセンス鎖に付加することで、該鎖がRISCに入るのを防ぎ、センス鎖特異的オフ・ターゲット効果を誘導することができることを、理解する。そのような修飾として、任意の数の化学部分を付加することが含まれる。好ましくは、その部分はヌクレオチドのリボース環の2’位(すなわち、2’炭素)に付着される。本発明によれば、好ましくは、上記修飾が2’−O−アルキル基である。しかし、本発明の文脈のなかで使用された場合に、他の修飾がこの鎖によってオフ・ターゲット効果を最小限にする。そのような修飾がオフ・ターゲット効果を最小化する条件の下で含まれる場合、例えば、2’修飾ヌクレオチドを、2’ハロゲン修飾ヌクレオチド、2’アミン修飾ヌクレオチド、および2’アルキル修飾ヌクレオチドからなる群から選択してもよい。修飾がハロゲンの場合、このハロゲンは好ましくはフッ素である。2’修飾ヌクレオチドが2’アミン修飾ヌクレオチドである場合、アミンは好ましくは−NHである。この2’修飾ヌクレオチドが2’−アルキル修飾である場合、好ましくは、その修飾は2’メチル修飾であり、該メチル部分の炭素は糖部分の2’炭素に直接付着する。 It is known that the addition of chemically modified RNA-RNA, RNA-DNA, or key positions along the DNA-DNA duplex can significantly alter the chemical and functional properties of these molecules. Yes. Applicants understand that adding a modification to the sense strand of the siRNA can prevent the strand from entering the RISC and induce sense strand-specific off-target effects. Such modifications include the addition of any number of chemical moieties. Preferably, the moiety is attached to the 2 ′ position (ie, 2 ′ carbon) of the ribose ring of nucleotides. According to the invention, preferably the modification is a 2′-O-alkyl group. However, other modifications minimize off-target effects with this strand when used in the context of the present invention. Where such modifications are included under conditions that minimize off-target effects, for example, the group consisting of 2 ′ modified nucleotides, 2 ′ halogen modified nucleotides, 2 ′ amine modified nucleotides, and 2 ′ alkyl modified nucleotides You may choose from. When the modification is halogen, this halogen is preferably fluorine. When the 2 ′ modified nucleotide is a 2 ′ amine modified nucleotide, the amine is preferably —NH 2 . When the 2 ′ modified nucleotide is a 2′-alkyl modification, preferably the modification is a 2 ′ methyl modification, and the carbon of the methyl moiety is attached directly to the 2 ′ carbon of the sugar moiety.

上記したように、好ましくは、修飾は2’−O−アルキル基である。より好ましくは、修飾は、2’−O−メチル、2’−O−エチル、2’−O−プロピル、2’−O−イソプロビル、2’−O−ブチル、2’−O−イソブチル、2’−O−メチル−O−メチル(−CHCHOCH)、および2’−O−エチル−OH(−OCHCHOH)からなる群から選択される。最も好ましくは、2’−O−アルキル修飾が2’−O−メチル部分である。さらに、修飾が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドの各々で同一である必要はない。しかし、本発明の分子を合成することに関して実用上の観点から、全体として同一の修飾を用いることが求められる場合もある。 As noted above, preferably the modification is a 2′-O-alkyl group. More preferably, the modification is 2′-O-methyl, 2′-O-ethyl, 2′-O-propyl, 2′-O-isopropyl, 2′-O-butyl, 2′-O-isobutyl, 2'-O- methyl -O- methyl (-CH 2 CH 2 OCH 3) , and 2'-O- ethyl -OH is selected from the group consisting of (-OCH 2 CH 2 OH). Most preferably, the 2′-O-alkyl modification is a 2′-O-methyl moiety. Furthermore, the modification need not be identical for each of the first 5 'terminal sense nucleotide and the second 5' terminal sense nucleotide. However, from a practical point of view regarding the synthesis of the molecules of the present invention, it may be required to use the same modification as a whole.

上記の修飾は、他のいかなる部分も修飾されないことを示唆していると解釈してはならない。オフ・ターゲット効果を増加させない限り、他の種類の修飾が許される。例えば、いくつかの実施形態で、付加的な修飾を、センス鎖の1、2、3、またはそれ以上の連続的なヌクレオチドまたは1つ置きのヌクレオチドに加えることができる。あるいは、付加的な修飾を、RISC複合体へセンス鎖を入れるためのキーとして同定される特異的な位置に限定することができる。さらに、付加的な2’−O−メチル基(または他の2’修飾)は、センス鎖の一つ以上、好ましくは全てのピリミジン(例えば、Cおよび/またはUヌクレオチド)に加えられることができ、さらに/あるいは2’Fl修飾(または他のハロゲン修飾)をアンチセンス鎖の1つ以上、好ましくは全てのピリミジン(例えば、Cおよび/またはUヌクレオチド)に加えることができる(もし、ハロゲン修飾を以下の第16および第17の実施形態と併用して用いるならば、好ましくは、最初の2つの5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに入るもの以外の全てのピリミジンが、ハロゲン修飾であり、あるいは最初の3つが他の修飾を含むならば、最初の3つの5’末端アンチセンス・ヌクレオチド)。   The above modifications should not be construed as suggesting that any other part will be modified. Other types of modifications are allowed as long as the off-target effect is not increased. For example, in some embodiments, additional modifications can be made to 1, 2, 3, or more consecutive nucleotides or every other nucleotide in the sense strand. Alternatively, additional modifications can be limited to specific positions identified as keys for introducing the sense strand into the RISC complex. In addition, additional 2′-O-methyl groups (or other 2 ′ modifications) can be added to one or more of the sense strands, preferably all pyrimidines (eg C and / or U nucleotides). And / or 2'Fl modifications (or other halogen modifications) can be added to one or more of the antisense strands, preferably all pyrimidines (eg C and / or U nucleotides) When used in conjunction with the following sixteenth and seventeenth embodiments, preferably all pyrimidines other than those that fall within the first two 5 ′ terminal antisense nucleotides are halogen-modified, or If three contain other modifications, the first three 5 ′ terminal antisense nucleotides).

化学修飾に加えて、100%未満の相同性を共有する標的とのRISC媒介結合に関与するこれらの鎖の能力を変える塩基対のミスマッチまたは隆起(バルジ)をセンスおよび/またはアンチセンス鎖に加えることができると仮定される。そのようなミスマッチの例として(限定されるものではないが)、プリン−ピリミジン・ミスマッチ(例えばG−U,C−A)とプリン−プリンまたはピリミジン−ピリミジン・ミスマッチ(例えばG−A、U−C)が挙げられる。この種の修飾の導入は、上記の修飾と組み合わせることが可能であり、さらにオフ・ターゲット効果を減らすかどうか決定するために、それらを評価すること可能である。   In addition to chemical modification, base pair mismatches or bulges (bulges) that alter the ability of these strands to participate in RISC-mediated binding to targets that share less than 100% homology are added to the sense and / or antisense strand It is assumed that it can. Examples of such mismatches include (but are not limited to) purine-pyrimidine mismatches (eg, GU, CA) and purine-purine or pyrimidine-pyrimidine mismatches (eg, GA, U-). C). The introduction of this type of modification can be combined with the above modifications, and they can be evaluated to determine whether to reduce off-target effects.

どんな修飾が許されるかについて決定するために、いくつかの非制限アッセイを、オフ・ターゲット効果を制限する修飾を同定するために実行することができる。1つの非限定的例において、センス鎖(試験されている修飾を担持する)を、多くの標識ヌクレオチドのうちの1つで標識さすることができる。その後、結合アッセイを実施して、修飾センス鎖に対するRISCの親和性を未修飾形状のそれと比較することができる。   In order to determine what modifications are allowed, several non-limiting assays can be performed to identify modifications that limit off-target effects. In one non-limiting example, the sense strand (carrying the modification being tested) can be labeled with one of many labeled nucleotides. A binding assay can then be performed to compare the affinity of the RISC for the modified sense strand with that of the unmodified form.

第14の実施形態によれば、本発明は、ヘアピンをsiRNAを形成することができる単分子のsiRNAに関するもので、該単分子siRNAは、
(a)アンチセンス領域であって、該アンチセンス領域が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは、この第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されている、アンチセンス領域と、
(b)センス領域であって、該センス鎖は第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、
(c)ループ領域であって、該ループ領域が上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置している、ループ領域と、
を含む。
According to a fourteenth embodiment, the present invention relates to a unimolecular siRNA capable of forming a siRNA with a hairpin, wherein the unimolecular siRNA comprises:
(A) an antisense region, the antisense region comprising a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal antisense nucleotide comprises the first 5 ′ terminal antisense nucleotide; An antisense region phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the sense nucleotide;
(B) a sense region, wherein the sense strand is comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide comprises: A sense strand comprising a 2 ′ carbon sense modification, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification;
(C) a loop region, wherein the loop region is located between the sense region and the antisense region;
including.

この実施形態によれば、修飾の範囲は第13の実施形態のものと同一である。しかし、ポリヌクレオチドが単分子であり、かつヘアピンを形成することができるが、2本の異なる鎖ではないことから、センス領域とアンチセンス領域との両方を含む連続した1本の分子が存在する。好ましくは、上記センス領域およびアンチセンス領域が少なくとも実質的に相補的であり、より好ましくは100%の相補性を有する。第13の実施形態と同様に、好ましくは、上記センス領域およびアンチセンス領域は18〜30の塩基対、より好ましくは19〜25塩基対、さらに好ましくは19〜25塩基対を含み、最も好ましくは19〜23塩基対を含む。好ましくは、上記ヌクレオチドがRNAである。   According to this embodiment, the scope of modification is the same as that of the thirteenth embodiment. However, since a polynucleotide is a single molecule and can form a hairpin, it is not two different strands, so there is a single continuous molecule that contains both a sense region and an antisense region. . Preferably, the sense region and antisense region are at least substantially complementary, more preferably 100% complementary. Similar to the thirteenth embodiment, preferably the sense and antisense regions comprise 18-30 base pairs, more preferably 19-25 base pairs, even more preferably 19-25 base pairs, most preferably Contains 19-23 base pairs. Preferably, the nucleotide is RNA.

本発明にもとづいて、単分子siRNA、特に左回りの(left−handed)単分子構造(例えば、5’−AS−Loop−S)を設計する場合、好ましくは、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに対して相補的である塩基から数えて(すなわち、センス領域の3’末端から数えて)、センス領域の第18、第19、または第20の塩基であるヌクレオチドとして定義される。第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、このように定義される。なぜなら、ヘアピンを形成することができる単分子siRNAが細胞に入る場合、典型的には、ダイサー(Dicer)が、約18〜20塩基対の2本の異なる鎖(siRNA)から構成される分子に、長い二本鎖領域を含む絵ヘアピンsiRNAのなかに処理し、この処理された分子の5’末端に結合したセンス鎖修飾をそれらの分子が保持することが求められるからである。最も好ましくは、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、センス領域の3’末端からセンス領域の19番目の塩基であるヌクレオチドとして定義される。さらに、好ましくは、ポリヌクレオチドは、左回りのヘアピンを形成することができる。   When designing a unimolecular siRNA, particularly a left-handed unimolecular structure (eg, 5′-AS-Loop-S), according to the present invention, preferably a first 5 ′ terminal sense Nucleotides are counted from the base that is complementary to the first 5′-end antisense nucleotide (ie, counted from the 3 ′ end of the sense region) and the 18th, 19th, or 20th of the sense region. Defined as nucleotides that are bases of The first 5 'terminal sense nucleotide is thus defined. Because, when a unimolecular siRNA capable of forming a hairpin enters a cell, typically a dicer becomes a molecule composed of two different strands (siRNA) of about 18-20 base pairs. This is because it is required that these molecules retain the sense strand modification that is processed in the picture hairpin siRNA containing a long double-stranded region and bound to the 5 ′ end of the processed molecule. Most preferably, the first 5 'terminal sense nucleotide is defined as the nucleotide that is the 19th base of the sense region from the 3' end of the sense region. Furthermore, preferably the polynucleotide is capable of forming a counterclockwise hairpin.

上記ヘアピンは、4〜10塩基から構成されるループ構造と、センス領域とを含み、センス領域およびアンチセンス領域は個々に19〜23塩基対長であり、互いに実質的に相補的である。ループ構造の好ましい配列として、例えば、5’−UUCG(配列番号323)、5’−UUUGUGUAG(配列番号324)、および 5’−CUUCCUGUCA(配列番号325)が挙げられる。   The hairpin includes a loop structure composed of 4 to 10 bases and a sense region, and each of the sense region and the antisense region has a length of 19 to 23 base pairs and is substantially complementary to each other. Preferred sequences of the loop structure include, for example, 5'-UUCG (SEQ ID NO: 323), 5'-UUUGGUGUAG (SEQ ID NO: 324), and 5'-CUUCCUGUCA (SEQ ID NO: 325).

ヘアピンは、好ましくは、アンチセンス領域の下流にあるループ領域によって構築される。この構成は、末端アンチセンス・ヌクレオチドをリン酸化することがより容易なので、この構造が望ましい。このように、単分子siRNAを設計する際、オーバーハングが5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの上流にないことが好ましい。いくつかの実施形態のセンス領域3’末端で、例えば、1、2、または3ヌクレオチドのオーバーハングを有することが望ましい場合もある。さらに、好ましくは、単分子siRNAは左回りのヘアピンを形成することができる。   The hairpin is preferably constructed by a loop region downstream of the antisense region. This configuration is desirable because it is easier to phosphorylate the terminal antisense nucleotide. Thus, when designing a unimolecular siRNA, it is preferred that there is no overhang upstream of the 5'-end antisense nucleotide. It may be desirable to have an overhang of, for example, 1, 2, or 3 nucleotides at the sense region 3 'end of some embodiments. Furthermore, preferably, the unimolecular siRNA can form a counterclockwise hairpin.

shRNAは、さらに、ステム領域を含むことができ、該ステム領域は、ループ構造の第5’末端および第3’末端に直接隣接した1つ以上のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドを含み、さらに該ステム領域の1つ以上のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドが標的特異的(もしくは非標的特異的)である。好ましくは、その単分子siRNAの全長は、100塩基対未満であり、より好ましくは85塩基対未満である。   The shRNA can further comprise a stem region, the stem region comprising one or more nucleotides or modified nucleotides immediately adjacent to the 5 ′ end and the 3 ′ end of the loop structure, further comprising the stem region. One or more nucleotides or modified nucleotides are target specific (or non-target specific). Preferably, the total length of the unimolecular siRNA is less than 100 base pairs, more preferably less than 85 base pairs.

本発明の単分子siRNAは、最終的には細胞の機能(cellular machinery )によって2本の異なる鎖に変換されるように処理される。さらに、これらの単分子siRNAを、全ての修飾よりも少ないもので細胞に導入してもよく、また導入された天然のプロセスまたはプロセッシング用分子を用いて、細胞自体の中で修飾することも可能である(例えば、細胞内でのリン酸化)。しかし、好ましくは、上記siRNAに対して、既に存在している全ての修飾が導入される(同様に、siRNAが2つの異なる鎖から構成される場合、第1の実施形態の鎖が好ましくは全ての修飾を持つ細胞に導入される。例えば、導入後にリン酸化の基によって修飾され得るにもかかわらず)。   The unimolecular siRNA of the present invention is finally processed so that it is converted into two different strands depending on the cellular function. In addition, these unimolecular siRNAs may be introduced into the cell with fewer than all modifications, and can be modified within the cell itself using the natural process or processing molecules introduced. (Eg, intracellular phosphorylation). However, preferably, all the existing modifications are introduced into the siRNA (similarly, if the siRNA is composed of two different strands, preferably the strands of the first embodiment are all (For example, it can be modified by a phosphorylation group after introduction).

第15の実施形態によれば、本発明はオフ・ターゲット効果を最小化するための方法に関し、該方法は、修飾siRNAを標的核酸、または該標的核酸を発現するか、該標的核酸を発現することができる細胞もしくは組織に、さらすことを含み、上記siRNAは、アンチセンス鎖とセンス鎖とを有し、
(a)上記センス鎖が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、
(b)上記アンチセンス鎖が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’位でリン酸化されている、アンチセンス鎖と、
を含む。
According to a fifteenth embodiment, the present invention relates to a method for minimizing off-target effects, wherein the method expresses a modified siRNA as a target nucleic acid, or expresses the target nucleic acid, or expresses the target nucleic acid. The siRNA has an antisense strand and a sense strand, comprising exposing to a cell or tissue capable of
(A) the sense strand is comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 2' carbon sense modification; A sense strand, wherein the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a second 2' carbon sense modification;
(B) the antisense strand is composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, and the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is at the 5 ′ position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide; An antisense strand that is phosphorylated, and
including.

第15の実施形態の修飾siRNAは、好ましくは第13の実施形態のsiRNAである。   The modified siRNA of the fifteenth embodiment is preferably the siRNA of the thirteenth embodiment.

第16の実施形態によれば、本発明はオフ・ターゲット効果を最小化するための方法に関し、上記方法は、修飾siRNAを標的核酸、または該標的核酸を発現するか、該標的核酸を発現することができる細胞もしくは組織に、ヘアピンを形成することができる単一siRNAをさらすことを含み、上記siRNAは、アンチセンス鎖とセンス鎖とを有し、
(a)該センス領域は第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む、センス領域と、
(b)上記アンチセンス領域が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されている、アンチセンス領域と、
(c)ループ領域であって、該ループ領域が上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置している、ループ領域と、
を含む。
According to a sixteenth embodiment, the invention relates to a method for minimizing off-target effects, said method expressing a modified siRNA as a target nucleic acid, or expressing said target nucleic acid, or expressing said target nucleic acid. Exposing the cell or tissue to a single siRNA capable of forming a hairpin, wherein the siRNA has an antisense strand and a sense strand;
(A) the sense region is comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 2' carbon sense modification; A sense region, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification;
(B) the antisense region is composed of a first 5 ′ terminal antisense nucleotide, and the first 5 ′ terminal antisense nucleotide is the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide; An antisense region that is phosphorylated at
(C) a loop region, wherein the loop region is located between the sense region and the antisense region;
including.

第16の実施形態の修飾siRNAは、好ましくは第14の実施形態のsiRNAである。   The modified siRNA of the sixteenth embodiment is preferably the siRNA of the fourteenth embodiment.

他の実施形態では、修飾の組み合わせが以下のように記載されるように、なおも追加の修飾が存在し得る。すなわち、(1)2’修飾基(リボース上の炭素2)によって修飾される鎖の5’から数えて、センス領域(またはshRNAのセンス領域)の1および2位(または1、2、および3位)、(2)2’修飾基(リボース上の炭素2)によって修飾される鎖の5’末端から数えて、センス領域(またはshRNAのアンチセンス領域)の1および2位(または1、2、および3位)、および(3)アンチセンス鎖の5’末端がリン酸化されている(リボースの炭素5)。3種類の修飾全ての組み合わせは、実質的に、センスおよびアンチセンス鎖によって誘導されたオフ・ターゲット効果を減少させる点で有益であると思われる。   In other embodiments, additional modifications may still be present, as combinations of modifications are described as follows. (1) 1 and 2 positions (or 1, 2 and 3) of the sense region (or sense region of shRNA) counting from 5 ′ of the strand modified by the 2 ′ modifying group (carbon 2 on ribose) Position), (2) 1 and 2 positions (or 1, 2) of the sense region (or antisense region of shRNA) counting from the 5 'end of the strand modified by the 2' modifying group (carbon 2 on ribose) And 3), and (3) the 5 ′ end of the antisense strand is phosphorylated (carbon 5 of ribose). The combination of all three modifications appears to be beneficial in that it substantially reduces off-target effects induced by the sense and antisense strands.

第17の実施形態によよれば、本発明はsiRNAを提供するもので、該siRNAは、
(a)アンチセンス鎖であって、上記アンチセンス鎖が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’炭素アンチセンス修飾を含み、上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第2の2’炭素アンチセンス修飾を含み、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されている、アンチセンス鎖と、
(b)センス鎖であって、上記センス鎖が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、
を含む。
According to a seventeenth embodiment, the present invention provides siRNA, wherein the siRNA is
(A) an antisense strand, wherein the antisense strand is composed of a first 5'-end antisense nucleotide and a second 5'-end antisense nucleotide, and the first 5'-end antisense The nucleotide comprises a first 2 'carbon antisense modification and the second 5' terminal antisense nucleotide comprises a second 2 'carbon antisense modification, the first 5' terminal antisense nucleotide An antisense strand that is phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide;
(B) a sense strand, wherein the sense strand is composed of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide is a first A sense strand comprising a 2 ′ carbon sense modification, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification;
including.

この第17の実施形態によれば、上記修飾は、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに2’炭素修飾の付加することで第13の実施形態のものと同様に定義される。あるいは、第2の末端アンチセンス・ヌクレオチド上の2’炭素修飾の付加によって、上記修飾は第13の実施形態のものと同様に定義される。これらの2’炭素修飾は、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドに対する修飾と同じように定義される。さらに、第3の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド上にさらなる2’炭素修飾が存在してもよい。   According to this seventeenth embodiment, the modification is achieved by adding a 2 ′ carbon modification to the first 5 ′ terminal antisense nucleotide and the second 5 ′ terminal antisense nucleotide to form the thirteenth embodiment. Defined in the same way as Alternatively, the modification is defined as in the thirteenth embodiment by the addition of a 2 'carbon modification on the second terminal antisense nucleotide. These 2 'carbon modifications are defined in the same way as modifications to the first 5' terminal sense nucleotide and the second 5 'terminal sense nucleotide. In addition, there may be additional 2 'carbon modifications on the third 5' terminal antisense nucleotide.

第18の実施形態によれば、本発明はヘアピンを形成することができる単分子のsiRNA分子を提供する。このsiRNAは、
(a)アンチセンス領域であって、該アンチセンス領域が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’炭素アンチセンス修飾を含み、上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第2の2’炭素アンチセンス修飾を含み、さらに第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドがこの第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位でリン酸化されている、アンチセンス領域と、
(b)センス領域であって、該センス鎖は第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、前記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を含み、前記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を含む、センス領域と、
(c)ループ領域であって、該ループ領域が上記センス領域と上記アンチセンス領域との間に位置している、ループ領域と、
から構成される。
According to an eighteenth embodiment, the present invention provides a unimolecular siRNA molecule capable of forming a hairpin. This siRNA
(A) an antisense region, the antisense region comprising a first 5'-end antisense nucleotide and a second 5'-end antisense nucleotide, wherein the first 5'-end antisense The nucleotide comprises a first 2 ′ carbon antisense modification, the second 5 ′ terminal antisense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon antisense modification, and further comprises a first 5 ′ terminal antisense nucleotide An antisense region that is phosphorylated at the 5 ′ carbon position of the first 5 ′ terminal antisense nucleotide;
(B) a sense region, wherein the sense strand is comprised of a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide is a first A sense region comprising a 2 ′ carbon sense modification, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification;
(C) a loop region, wherein the loop region is located between the sense region and the antisense region;
Consists of

この18の実施形態によれば、上記修飾は、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドに2’炭素修飾の付加することで第17の実施形態のものと同様に定義される。これらの2’炭素修飾は、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドに対する修飾と同じように定義される。さらに、第3の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド上にさらなる2’炭素修飾が存在してもよい。   According to this eighteenth embodiment, the modification is the same as that of the seventeenth embodiment by adding a 2 ′ carbon modification to the first 5 ′ terminal antisense nucleotide and the second 5 ′ terminal antisense nucleotide. Defined in the same way as These 2 'carbon modifications are defined in the same way as modifications to the first 5' terminal sense nucleotide and the second 5 'terminal sense nucleotide. In addition, there may be additional 2 'carbon modifications on the third 5' terminal antisense nucleotide.

第19の実施形態によれば、本発明は、遺伝子サイレンシングの過程でオフ・ターゲット効果を減少させるための方法を提供する。この方法は、第17の実施形態のsiRNAを、標的核酸、または該標的核酸を発現するか、該標的核酸を発現することができる細胞もしくは組織に、投与することを含む。   According to a nineteenth embodiment, the present invention provides a method for reducing off-target effects during gene silencing. This method comprises administering the siRNA of the seventeenth embodiment to a target nucleic acid, or a cell or tissue that expresses or can express the target nucleic acid.

第20の実施形態によれば、本発明は、遺伝子サイレンシングの過程でオフ・ターゲット効果を減少させるための方法を提供する。この方法は、第18の実施形態のsiRNAを、標的核酸、または該標的核酸を発現するか、該標的核酸を発現することができる細胞もしくは組織に、投与することを含む。   According to a twentieth embodiment, the present invention provides a method for reducing off-target effects during gene silencing. This method comprises administering the siRNA of the eighteenth embodiment to a target nucleic acid, or a cell or tissue that expresses or is capable of expressing the target nucleic acid.

上記の実施形態が増加した特異性を目的とするにもかかわらず、他のパラメータ(例えば、安定性に影響を及ぼす上述のもの)に影響を及ぼすように設計可能である修飾の他の種類やそれらの組合せによって、siRNAが修正される点に注意することは重要である。   Although the above embodiments are aimed at increased specificity, other types of modifications that can be designed to affect other parameters (eg, those described above that affect stability) It is important to note that their combination modifies the siRNA.

しかし、いくつかの安定性指向の修飾は、機能性が制限されたsiRNAを与え、例えば対照またはエクサエクオ剤として使用する以外は使用されない(例えば、センス鎖であって、上記センス鎖が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’−O−アルキル(好ましくはメチル)センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’−O−アルキル(好ましくは、メチル)センス修飾を含む;少なくとも1つの(好ましくは、全ての)2’−O−アルキル(好ましくはメチル)ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドであって、上記少なくとも1つの、好ましくは全ての2’−O−アルキル(好ましくはメチル)ピリミジン修飾センス・ヌクレオチドが、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドまたは上記第2の5’末端センス・ヌクレオチド以外のヌクレオチドである;アンチセンス鎖であって、上記アンチセンス鎖が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’−O−アルキル(好ましくはメチル)アンチセンス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’−O−アルキル(好ましくはメチル)アンチセンス修飾を含む;上記アンチセンス鎖上の2’標識ピリミジン、好ましくは少なくとも1つの2’−O−アルキル(好ましくはメチル)ピリミジン修飾アンチセンス・ヌクレオチドであって、上記少なくとも1つの2’−O−アルキル(好ましくはメチル)ピリミジン修飾アンチセンス・ヌクレオチドが、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドまたは上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチド以外のヌクレオチドであり、さらに必要に応じて、蛍光標識等の標識を上記5’末端センス・ヌクレオチドに有する)。   However, some stability-directed modifications give siRNAs with limited functionality and are not used except for use as, eg, a control or exaequo agent (eg, the sense strand, where the sense strand is the first Composed of a 5 ′ terminal sense nucleotide and a second 5 ′ terminal sense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a first 2′-O-alkyl (preferably methyl) sense modification; The second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2′-O-alkyl (preferably methyl) sense modification; at least one (preferably all) 2′-O-alkyl (preferably Methyl) pyrimidine modified sense nucleotide, wherein said at least one, preferably all 2'-O-alkyl (preferably methyl) The pyrimidine-modified sense nucleotide is a nucleotide other than the first 5 'terminal sense nucleotide or the second 5' terminal sense nucleotide; an antisense strand, wherein the antisense strand is the first 5 'terminal nucleotide. A terminal antisense nucleotide and a second 5 'terminal antisense nucleotide, wherein the first 5' terminal antisense nucleotide is a first 2'-O-alkyl (preferably methyl) antisense Including a modification, wherein the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2′-O-alkyl (preferably methyl) antisense modification; a 2′-labeled pyrimidine, preferably at least 1, on the antisense strand Two 2′-O-alkyl (preferably methyl) pyrimidine modified antisense nucleotides, The at least one 2′-O-alkyl (preferably methyl) pyrimidine modified antisense nucleotide is a nucleotide other than the first 5 ′ terminal antisense nucleotide or the second 5 ′ terminal antisense nucleotide. And, if necessary, the 5 ′ terminal sense nucleotide has a label such as a fluorescent label).

さらに、修飾のいくつかの他の関連した組み合わせを用いて、対照群またはエクサエクオ剤として用いることができるsiRNAを開発することができる。例えば、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドをリン酸化することなく、siRNAまたはshRNAをこの開示で記載される第17および第18の実施形態と同様で開発することができる。したがって、一実施形態下で、(i)各々が2’修飾、例えば上記した2’修飾(例として2’−O−メチル修飾)を各々が含む第1および第2、または第1、第2、および第3の5’炭素末端センス・ヌクレオチドと、(ii)各々が2’修飾、例えば上記した2’修飾(例として2’−O−メチル修飾)を各々が含む第1および第2、または第1、第2、および第3の5’炭素末端アンチセンス・ヌクレオチドとに制限される2’修飾がある。   In addition, several other related combinations of modifications can be used to develop siRNA that can be used as a control group or an exaequo agent. For example, siRNA or shRNA can be developed similar to the 17th and 18th embodiments described in this disclosure without phosphorylating the first 5 'terminal antisense nucleotide. Thus, under one embodiment, (i) first and second, or first, second, each comprising a 2 ′ modification, eg, each of the 2 ′ modifications described above (for example, 2′-O-methyl modification). , And a third 5 ′ carbon-terminal sense nucleotide, and (ii) first and second, each comprising a 2 ′ modification, eg, a 2 ′ modification as described above (eg, a 2′-O-methyl modification), respectively, Or there are 2 'modifications limited to the first, second, and third 5' carbon-terminal antisense nucleotides.

エクサエクオ(exaequo)剤または対照群を用いる場合、ブロック基によりセンス鎖および/またはアンチセンス鎖の5’末端の5’炭素位を修飾することが求められる場合もある。このブロック基は、例えば、アルキル基または他のいずれかの基であってもよく、ヌクレオチドの5’炭素位のリン酸化を防ぐ。リン酸化は、細胞内に存在するキナーゼの働きによって細胞内で生ずると思われる。典型的なブロック基として、限定されるものではないが、メチル、O−メチル、およびアミン基が挙げられる。   When using an exaequo agent or a control group, it may be required to modify the 5 'carbon position of the 5' end of the sense strand and / or the antisense strand with a blocking group. This blocking group may be, for example, an alkyl group or any other group that prevents phosphorylation of the 5 'carbon position of the nucleotide. Phosphorylation appears to occur inside the cell by the action of a kinase present in the cell. Exemplary blocking groups include, but are not limited to, methyl, O-methyl, and amine groups.

これらの分子は、機能的ではないが、負の対照研究で使用され、またエクサエクオ剤として使用することが可能である。さらに、もし上記した標識等の方式が用いられる場合、これらの薬剤はトラッキング剤として有用であり、形質移入の検出を助けると思われ、さらに細胞内で分子がどこに存在するかの検出も助けるものと思われる。これらの薬剤は、サイレンシングのために用いられないことから、好ましくは18〜30塩基対ではあるが、それらは16〜28塩基対を含むことができる。   These molecules are not functional but are used in negative control studies and can be used as exaequo agents. In addition, if the labeling method described above is used, these agents are useful as tracking agents, which may help detect transfection and also help detect where the molecule is present in the cell. I think that the. Since these agents are not used for silencing, they are preferably 18-30 base pairs, but they can contain 16-28 base pairs.

さらに、リン酸主鎖に対する安定化修飾は、本発明のいくつかの用途のためにsiRNA内に含めることが可能である。例えば、少なくとも1つのホスホロチオエートおよび/またはメチルホスホネートを、オリゴヌクレオチド主鎖のセンス鎖および/またはアンチセンス鎖にある、同様に存在しうる任意のオーバーハング、ループ構造、またはステム構造にある、任意の、または全てのピリミジンのいくつかの、または全ての3’位にあるリン酸基と置換してもよい。ホスホロチオエート(およびメチルホスホネート)類似体は、オリゴヌクレオチド主鎖のリン酸基の修飾から生ずる。ホスホロチオエート内では、リン酸塩Oが硫黄原子に置き換わる。メチルホスホネートでは、酸素がメチル基によって置き換わる。一実施形態では、ホスホロチオエート修飾またはメチルホスホネートは、2’フッ素(または他のハロゲン)修飾ヌクレオチドも含む全てのアンチセンス鎖ヌクレオチドの3’位に置かれている。さらに、ホスホロチオエート3’修飾を、2’フッ素置換の代わりに、および独立して用い、siRNA分子の安定性を高めることが可能である。これらの修飾は、siRNA用途において、本明細書に記載された他の修飾と併用して、あるいはそれらの修飾とは別個に、用いることが可能である。 Furthermore, stabilizing modifications to the phosphate backbone can be included in the siRNA for some uses of the invention. For example, at least one phosphorothioate and / or methylphosphonate can be present in any overhang, loop structure, or stem structure that may also be present in the sense and / or antisense strand of the oligonucleotide backbone. Or some or all of the phosphate groups in the 3 'position of all pyrimidines. Phosphorothioate (and methylphosphonate) analogs arise from modification of the phosphate groups of the oligonucleotide backbone. Within the phosphorothioate, the phosphate O is replaced by a sulfur atom. In methylphosphonate, oxygen is replaced by a methyl group. In one embodiment, the phosphorothioate modification or methylphosphonate is placed at the 3 ′ position of all antisense strand nucleotides, including also 2 ′ fluorine (or other halogen) modified nucleotides. Furthermore, phosphorothioate 3 ′ modifications can be used instead of and independently of 2 ′ fluorine substitution to increase the stability of the siRNA molecule. These modifications can be used in siRNA applications in conjunction with, or separately from, other modifications described herein.

ヌクレアーゼは、一般に、リン酸塩部分およびリボース環の2’OH位にある酸素基の両方を用いてRNAに対する攻撃を媒介する。複数の酸素の1つに対する硫黄基の置換によって、この反応に参加するリン酸塩の能力が取り除かれ、ヌクレアーゼ消化に対するこの部位の感度が制限される。しかし、ホスホロチオエートが典型的に有毒な点に留意する必要があることから、いかなる毒作用も否定される場合に主に有益であり、例えば、他のヌクレオチド毎、第3のヌクレオチド毎、または第4ののくレオチド毎にこの修飾を用いることを制限することによって、達成しうると考えることができる。   Nucleases generally mediate attacks on RNA using both the phosphate moiety and the oxygen group at the 2'OH position of the ribose ring. Substitution of the sulfur group for one of the oxygens removes the phosphate's ability to participate in this reaction, limiting its sensitivity to nuclease digestion. However, since it is necessary to keep in mind that phosphorothioates are typically toxic, it is primarily beneficial when any toxic effect is denied, eg, every other nucleotide, every third nucleotide, or every fourth nucleotide. It can be considered that this can be achieved by restricting the use of this modification per leotide.

さらに、いくつかの用途では、本発明のヌクレオチドに標識(例えば、蛍光標識、放射性標識、または質量標識)を取り込むことが望ましい場合もある。   Further, in some applications it may be desirable to incorporate a label (eg, a fluorescent label, a radioactive label, or a mass label) into the nucleotides of the invention.

本発明の上記修飾は、siRNAと組み合わせてもよく、このsiRNAは、無作為に選択、または、例えば、米国特許出願第10/714,333号に記載されているような論理的設計に基づいて、選択された配列を含む。さらに、細胞の機能(cellular machinery)による処理を促進し得る全体的または部分的な内部熱安定性に基づいて、配列を選択することが望ましい場合もある。   The above modifications of the invention may be combined with siRNA, which is selected at random, or based on a logical design, eg, as described in US patent application Ser. No. 10 / 714,333. Containing the selected sequence. In addition, it may be desirable to select a sequence based on overall or partial internal thermal stability that can facilitate treatment by cellular machinery.

本発明の第13〜20の実施形態を開発する際に、2種類以上の修飾を二本鎖に加えてオフ・ターゲット効果を最小化させた。上記したように、出願人は、オフ・ターゲット効果を最小化する際の手助けになる他の修飾および組合せが、将来、発見可能であることを理解している。その上、本発明の修飾を、他の目的のために望まれる修飾と結合することができた。例えば、いくつかの例で、1つの修飾は、オフ・ターゲット・サイレンシング(例えば、RISCに結合したセンス鎖)の1つの特定のステップに影響を及ぼすことができ、その一方で第2の修飾は、例えば相同性が100%未満である標的と結合するセンス/アンチセンス鎖の能力を変えることなく、異なるステップに完全に影響を及ぼすことができた。あるいは、2つの別々の修飾が同一のステップに影響を及ぼすことができた。いくつかの例では、2つ以上の修飾が、1つ以上のステップでの不要な相互作用またはプロセスを最小化することで、相加的または相乗的に作用して、オフ・ターゲット効果を制限した。さらに他の例において、1つの修飾は、オフターゲット効果を除去することができたが、それは他の所望の性質(例えばsiRNAの効力または安定性)上、有害な結果を有する。これらのようなケースにおいて、分子の機能性のこれらの態様を修復する付加的な修飾を加えることができた。   In developing the thirteenth through twentieth embodiments of the present invention, two or more types of modifications were added to the duplex to minimize the off-target effect. As noted above, Applicants understand that other modifications and combinations that will help in minimizing off-target effects may be discovered in the future. Moreover, the modifications of the present invention could be combined with modifications desired for other purposes. For example, in some examples, one modification can affect one particular step of off-target silencing (eg, the sense strand bound to RISC) while the second modification Could completely affect the different steps without changing, for example, the ability of the sense / antisense strand to bind to targets with less than 100% homology. Alternatively, two separate modifications could affect the same step. In some examples, two or more modifications act additively or synergistically to limit off-target effects by minimizing unnecessary interactions or processes in one or more steps did. In yet another example, one modification could remove off-target effects, but it has detrimental consequences on other desired properties, such as siRNA potency or stability. In cases like these, additional modifications could be made that would repair these aspects of molecular functionality.

種々のアプローチを、センスおよび/またはアンチセンス鎖オフ・ターゲット化効果を除去するために必要とされる分子のタイプとキー・ポジションとを同定するのに用いることができる。1つの非限定的な実施例において、修飾−機能ウォークが実行される。この手順では、一つの種類の修飾が、センスおよび/またはアンチセンス鎖をまたがって1つ以上のヌクレオチドに対して加えられる。実質的に、修飾および未修飾を、いくつかの方法の1つによって、(1)機能性および(2)オフ・ターゲット効果について試験した。したがって、例えば、センスおよび/またはアンチセンス鎖の1および2位、3および4位、5および6位、7および8位、9および10位、11および12位、13および14位、15および16位、17よび18位、または18および19位に対して、2’−O−Me基を付加することができ、さらに機能性(例えば、特異的標的をサイレンシングするそれらの分子の能力)とオフ/ターゲット効果(例えば、マイクロアレイ分析による)について試験する。いくつかの、または全てのオフ・ターゲット効果を取り除くキーポジションが同定されるが、二本鎖機能性の損失を招く場合、続いて修飾ウォークの第2のラウンドとなることで、二本鎖機能性を高めると思われるミスマッチまたは隆起が起こる付加的な化学基(例えば、アンチセンス鎖上の5’末端の5’リン酸塩)が、オフ・ターゲット効果を取り除く修飾を既に含む分子に付加される。   Various approaches can be used to identify the type of molecule and key position required to eliminate sense and / or antisense strand off-targeting effects. In one non-limiting example, a modification-function walk is performed. In this procedure, one type of modification is added to one or more nucleotides across the sense and / or antisense strand. In effect, modified and unmodified were tested for (1) functionality and (2) off-target effects by one of several methods. Thus, for example, the 1 and 2 positions, 3 and 4 positions, 5 and 6 positions, 7 and 8 positions, 9 and 10 positions, 11 and 12 positions, 13 and 14 positions, 15 and 16 of the sense and / or antisense strand 2'-O-Me groups can be added to positions 17, 17 or 18 and 19 and further functionality (eg, the ability of those molecules to silence specific targets) and Test for off / target effects (eg, by microarray analysis). If key positions that eliminate some or all off-target effects are identified but result in loss of double-stranded functionality, then the second round of the modified walk will result in double-stranded function Additional chemical groups that cause mismatches or bumps that appear to enhance sex (eg, 5 'phosphate at the 5' end on the antisense strand) are added to molecules that already contain modifications that remove off-target effects. The

本発明の第13〜第20の実施形態の修飾が、用いるsiRNAの機能性に依存して、異なる効果を有することが可能である点に留意する必要がある。このように、高機能的siRNAでは、本発明の修飾は、分子が一定郎の機能性を失う原因になり得るが、それにもかかわらずオフ・ターゲット効果が減少することから望ましい。対照的に、適度または不十分に機能的なsiRNAが使用される場合、機能性の減少はわずかであり、いくつかの例では、機能性を高めることができる。   It should be noted that the modifications of the thirteenth to twentieth embodiments of the present invention can have different effects depending on the functionality of the siRNA used. Thus, in highly functional siRNA, the modifications of the present invention may be responsible for the loss of the functionality of the molecule, but are nevertheless desirable because off-target effects are reduced. In contrast, when moderately or poorly functional siRNA is used, there is a slight decrease in functionality, and in some instances, functionality can be enhanced.

機能性を保持し、かつ分解に抵抗する本発明のdsRNAの安定性が塩基配列、細胞種、または導入される種に依存することがないことから、本発明は広範囲に及ぶ生物に適用可能であり、該生物として、限定されるものではないが、植物、動物、原生動物、細菌、ウイルス、および菌類が挙げられる。本発明は、牛、ウマ、ヤギ、ブタ、ヒツジ、犬歯、齧歯動物(例えばハムスター)、マウス、およびラット、さらに霊長類(例えばゴリラ、チンパンジー、およびヒト)等の哺乳類での使用にとって特に有利である。   Since the stability of the dsRNA of the present invention that retains functionality and resists degradation does not depend on the nucleotide sequence, cell type, or introduced species, the present invention is applicable to a wide range of organisms. Yes, such organisms include, but are not limited to, plants, animals, protozoa, bacteria, viruses, and fungi. The invention is particularly advantageous for use with mammals such as cows, horses, goats, pigs, sheep, canines, rodents (eg hamsters), mice and rats, as well as primates (eg gorillas, chimpanzees and humans). It is.

本発明を、多様な細胞型(例えば、限定されるものではないが、一次細胞、生殖細胞系列、および体細胞)で、有利に使うことが可能である。細胞は、例えば、幹細胞または分化した細胞である。例えば、細胞型として、胚細胞、卵母細胞、精細胞、脂肪細胞、線維芽細胞、筋細胞、心筋細胞、内皮細胞、神経細胞、グリア、血液細胞、巨核球、リンパ球、マクロファージ、好中球、好酸球、好塩基球、マスト細胞、白血球、顆粒球(ケラチノサイト)、軟骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、肝細胞、さらに内分泌物または外分泌腺の細胞が挙げられる。   The present invention can be advantageously used with a variety of cell types (eg, but not limited to, primary cells, germline, and somatic cells). The cell is, for example, a stem cell or a differentiated cell. For example, germ cells, oocytes, sperm cells, adipocytes, fibroblasts, muscle cells, cardiomyocytes, endothelial cells, neurons, glia, blood cells, megakaryocytes, lymphocytes, macrophages, neutrophils Examples include spheres, eosinophils, basophils, mast cells, leukocytes, granulocytes (keratinocytes), chondrocytes, osteoblasts, osteoclasts, hepatocytes, and endocrine or exocrine gland cells.

本発明は、幅広い範囲の遺伝子に対するRNA干渉を用いる(および/または対照として用いる)用途に適用可能であり、該遺伝子として、限定されるものではないが、糖尿病、アルツハイマーおよび癌等の疾患に関係するヒトゲノムの45,000遺伝子、さらにヒト、マウス、ハムスター、チンパンジー、ヤギ、ヒツジ、ウマ、ラクダ、ブタ、イヌ、ネコ、線形動物(例えば線虫C.elegans)、ハエ(例えばキイロショウジョウバエD.melanogaster)、さらに他の脊椎動物および無脊椎動物のゲノムに含まれる全ての遺伝子が挙げられる。   The present invention is applicable to applications that use RNA interference against a wide range of genes (and / or used as controls), including but not limited to diseases such as diabetes, Alzheimer and cancer. 45,000 genes of the human genome, as well as humans, mice, hamsters, chimpanzees, goats, sheep, horses, camels, pigs, dogs, cats, linear animals (eg C. elegans), flies (eg Drosophila melanogaster D. melanogaster) ), And all genes contained in the genomes of other vertebrates and invertebrates.

本発明のsiRNAは、任意の方法によって細胞に投与することが可能であり、該方法は、現在しられている、またはこれから知られるであろう方法、さらにこの開示を読むことによって本発明と関連して有用であると当業者が結論出すいかなる方法である。例えば、siRNAを受動的に細胞へ送達することが可能である。   The siRNAs of the present invention can be administered to cells by any method that is presently known or will be known and further related to the present invention by reading this disclosure. Any method that would be concluded by one skilled in the art to be useful. For example, siRNA can be passively delivered to cells.

修飾siRNAの受動的な取り込みは、例えば、コンジュゲート、例えばセンス鎖の5’末端にあるポリエチレングリコール部分またはコレステロール部分、および/または、適当な状況下で、医薬的に許容される担体の存在によって、調整することができる。   Passive incorporation of the modified siRNA can be achieved, for example, by the presence of a conjugate, eg, a polyethylene glycol or cholesterol moiety at the 5 ′ end of the sense strand, and / or, where appropriate, a pharmaceutically acceptable carrier. Can be adjusted.

送達のための他の方法として、限定されるものではないが、DEAE−デキストラン、リン酸カルシウム、陽イオン性脂質/リポソーム、マイクロインジェクション、電気穿孔法、免疫沈降法、およびsiRNAと特定のコンジュゲートまたはリガンド(例えば抗体、抗原、もしくは受容体)とのカップリングが挙げられる。   Other methods for delivery include, but are not limited to, DEAE-dextran, calcium phosphate, cationic lipid / liposomes, microinjection, electroporation, immunoprecipitation, and siRNA and certain conjugates or ligands (For example, coupling with an antibody, an antigen, or a receptor).

好ましくは、siRNAは、投与される際に二本鎖を含む。   Preferably, the siRNA comprises a double strand when administered.

さらに、遺伝子サイレンシングのレベルを評価する方法は制限されない。したがって、任意の所定のsiRNAのサイレンシング能力は、ノーザン分析、ウェスタン分析、PTPCR、発現プロファイリング、その他を含むがこれらの限定されない任意の多数の当該分野で試験された手順のうちの1つによって、研究され得る。   Furthermore, the method for assessing the level of gene silencing is not limited. Thus, the silencing capacity of any given siRNA is by any one of a number of art tested procedures including, but not limited to, Northern analysis, Western analysis, PTPCR, expression profiling, etc. Can be studied.

さらに、本発明のsiRNAは、多様な用途の組み合わせに使用することが可能であり、限定されるものではないが、該用途として、基礎研究、創薬および開発、診断、ならびに薬物療法が挙げられる。例えば、本発明を、遺伝子産物が創薬または開発のための標的であるかどうかを確認するのに用いることができる。このような用途では、目的とするところの標的核酸配列に対応するmRNAは、標的にされた分解に関して同定される。特定の遺伝子を標的することに特異的である本発明のsiRNAを細胞または器官、好ましくは二本鎖の形態に導入する。細胞または生体を、標的mRNAの分解を可能とする条件下に保つことで、遺伝子の活性または発現が減少する。遺伝子の発現または活性の減少の程度を測定し、そのような減少発現または活性の効果とともに、測定は、もし発現または活性が減少した場合、目的とする核酸配列が創薬または開発のための作用因子である。このように、表現型的に望ましい効果は、目的とするところの特定の標的核酸のRNA干渉を伴うことがありえ、適当な例では、毒性および薬物動態研究は行わうことができる、治療製剤が開発される。   Furthermore, the siRNA of the present invention can be used in various combinations of applications, and includes, but is not limited to, basic research, drug discovery and development, diagnosis, and drug therapy. . For example, the present invention can be used to determine whether a gene product is a target for drug discovery or development. In such applications, mRNA corresponding to the target nucleic acid sequence of interest is identified for targeted degradation. An siRNA of the invention that is specific for targeting a particular gene is introduced into a cell or organ, preferably in a double stranded form. By maintaining the cell or organism under conditions that allow degradation of the target mRNA, the activity or expression of the gene is reduced. Measure the degree of decrease in gene expression or activity, along with the effect of such decreased expression or activity, if the expression or activity is decreased, the target nucleic acid sequence acts for drug discovery or development Is a factor. Thus, a phenotypically desirable effect can be accompanied by RNA interference of a specific target nucleic acid of interest, and in a suitable example, toxicity and pharmacokinetic studies can be performed, Developed.

本発明は、例えば、目的とする疾患または障害の原因または因子と考えられる目的とする標的核酸の活性を減衰させることによって、生体での疾患または障害の一時的または永続的な状態を誘発するRNA干渉の用途にも用いることが可能である。目的とする標的核酸の活動亢進は、疾患または障害をより悪化させ、あるいは場合によっては、目的とするところの疾患または障害を改善するか、治療する傾向がある。同様に、目的とする標的核酸の活性減少によって、疾患または障害が生ずる場合もあり、それによってより悪化したり、場合によっては、改善または治癒する傾向がある。目的とする標的核酸は、ゲノムもしくは染色体核酸または染色体外核酸(例えばウィルス核酸)を含むことができる。   The present invention relates to RNA that induces a transient or permanent state of a disease or disorder in a living body, for example, by attenuating the activity of the target nucleic acid of interest that is considered to be the cause or factor of the target disease or disorder It can also be used for interference applications. Increased activity of the target nucleic acid of interest tends to exacerbate the disease or disorder or, in some cases, ameliorate or treat the target disease or disorder. Similarly, a decrease in the activity of the target nucleic acid of interest may result in a disease or disorder that tends to worsen or in some cases improve or heal. Target nucleic acids of interest can include genomic or chromosomal nucleic acids or extrachromosomal nucleic acids (eg, viral nucleic acids).

さらに、本発明は、目的とする標的核酸または標的核酸配列の機能を判断するRNA干渉用途で使用することが可能である。例えば、目的とする一定の標的核酸の活動を除外または減少させるノックダウン実験である。このことは、目的とする特定の標的核酸を標的化する1種類以上のsiRNAによるRNA干渉を実行することで、達成することができる。そのようなノックダウンの効果を観察することは、目的とする標的核酸の機能に関する推論を導くことができる。RNA干渉は、対立遺伝子のどちらか一方を有している目的とする標的核酸の活性を弱毒化させ、生体または系に対する効果を観察することで、多形性の効果(例えば双対立形質の多形性)を検討するのに用いられることもできる。治療的に、対立遺伝子の一方または他方、あるいは両方を、選択的な対立遺伝子サイレンシングが望ましいRNA干渉を使用して選択的に対立遺伝子サイレンシングことができる。   Furthermore, the present invention can be used in RNA interference applications for determining the function of a target nucleic acid or target nucleic acid sequence. For example, knockdown experiments that exclude or reduce the activity of certain target nucleic acids of interest. This can be achieved by performing RNA interference with one or more siRNAs that target a specific target nucleic acid of interest. Observing the effect of such knockdown can lead to inferences regarding the function of the target nucleic acid of interest. RNA interference attenuates the activity of a target nucleic acid of interest having either one of the alleles and observes its effect on a living organism or system, thereby causing polymorphic effects (eg, biallelic polymorphism). It can also be used to study (formality). Therapeutically, one or the other of the alleles, or both, can be selectively allelic silenced using RNA interference where selective allelic silencing is desired.

さらに、本発明が、疾患の治療、または標的の過剰または過小発現における動物、好ましくは哺乳類、より好ましくはヒトの医薬製造での組成物の使用を含む、診断、予防、および治療等のRNA干渉用途で使用可能である。好ましくは、上記疾患または障害は、1種類以上のタンパク質の機能異常に起因するものであり、その疾患または障害は1種類以上のタンパク質からなる遺伝子産物の発現に関係している。例えば、特定のヒト胸部ガンが一般に「bcl−2」遺伝子として知られている遺伝子から発現されるタンパク質の機能障害に関連があると広く認められる。bcl−2遺伝子に対する1種類以上のsiRNAを使用し、また必要に応じて、薬物が乳癌の処置のために使われる医薬的に許容される担体、希釈剤および/またはアジュバント組み合わせて、薬物を、本発明の組成物および教示に従って製造することができる。出願人は、細胞モデルで方法および組成物の有用性を確立した。ヒトを含む動物の細胞に対するポリヌクレオチド(例えばsiRNA)の送達の方法は、周知である。当技術分野で現在知られている、または知られるであろういっさいの送達ビヒクルであって、siRNA等のポリヌクレオチドをヒト等の動物に導入するための有用性を有する送達ビヒクルは、本発明に従って製造された組成物中に存在しうる任意の修飾にこの送達ヒビクルが不適合でない限り、本発明に従う医薬の製造において有用であることが予測される。本発明によって作られる組成物に適合しない送達ビヒクルは、細胞培養での有効性に対して測定される場合に95%を超えて組成物の有効性を減らすものである。   Furthermore, the present invention relates to RNA interference such as diagnosis, prevention, and treatment, including the use of compositions in the manufacture of pharmaceuticals for animals, preferably mammals, more preferably humans, in the treatment of diseases or in the over or under expression of targets. It can be used for various purposes. Preferably, the disease or disorder is due to an abnormal function of one or more proteins, and the disease or disorder is related to the expression of a gene product comprising one or more proteins. For example, it is widely accepted that certain human breast cancers are associated with dysfunction of proteins expressed from a gene commonly known as the “bcl-2” gene. using one or more siRNAs against the bcl-2 gene, and optionally combining the drug with a pharmaceutically acceptable carrier, diluent and / or adjuvant in which the drug is used for the treatment of breast cancer, It can be prepared according to the compositions and teachings of the present invention. Applicants have established the utility of the methods and compositions in cell models. Methods for delivery of polynucleotides (eg, siRNA) to animal cells, including humans, are well known. Any delivery vehicle currently known or known in the art, which has utility for introducing polynucleotides such as siRNA into animals such as humans, is in accordance with the present invention. Unless this delivery vehicle is incompatible with any modification that may be present in the manufactured composition, it is expected to be useful in the manufacture of a medicament according to the present invention. A delivery vehicle that is not compatible with a composition made according to the present invention is one that reduces the efficacy of the composition by more than 95% as measured for efficacy in cell culture.

動物モデルは、例えば、癌、脈管系、先天異常または代謝の疾患を含む多くの、多くの疾患に対して存在する。哺乳類(例えばマウス、ラットまたはヒト以外の霊長類)のような動物で、特定の疾患または障害のために最適投薬計画に到達するための投薬計画で、動物に核酸を投与することは、当業者に周知である。一旦有効性が当業者により、単調な実験によって哺乳類で確立されるならば、ヒト治験の開始の間の投薬計画はそのような研究で達されるデータに基づいて達成することができる。   Animal models exist for many, many diseases, including, for example, cancer, vascular system, birth defects or metabolic diseases. Persons skilled in the art will be able to administer nucleic acids to animals in a dosage regime to reach the optimal dosage regimen for a particular disease or disorder in an animal such as a mammal (eg, a mouse, rat or non-human primate). Is well known. Once efficacy has been established by a person skilled in the art by a tedious experiment in a mammal, a dosing regimen during the start of a human trial can be achieved based on data reached in such studies.

本発明にもとづいて製造される薬物の投薬量は、被検体のキログラムあたり数マイクログラムから数ミリグラムまで変化する。当技術分野で知られていているように、投薬は投与を受けた哺乳類の質量、用量の投与を受けた哺乳類の性質、疾患または疾患の重症度、さらに、当業者に知られている他のファクターの中で、被験体の血清の薬物の安定性によって変化する。   The dosage of the drug produced according to the present invention varies from several micrograms to several milligrams per kilogram of subject. As is known in the art, dosing is based on the mass of the mammal being administered, the nature of the mammal receiving the dose, the disease or severity of the disease, as well as other known to those skilled in the art. Among factors, it depends on the drug stability of the subject's serum.

これらの用途に関して、疾患を有することが疑われる生体または特定の目的とする標的核酸の操作による変調に従う疾患は、siRNAを投与することによって処置される。siRNA処置による結果として、寛解性、一時的な軽減、予防、および/または特定の疾患に対する診断が得られる。好ましくは、siRNAは医薬的に許容される担体または希釈剤で医薬的に許容可能な方法で投与される。   For these applications, organisms suspected of having a disease or diseases that are subject to modulation by manipulation of a specific target nucleic acid are treated by administering siRNA. As a result of siRNA treatment, remission, temporary relief, prevention, and / or diagnosis for a particular disease is obtained. Preferably, the siRNA is administered in a pharmaceutically acceptable manner with a pharmaceutically acceptable carrier or diluent.

本発明の治療上の適用は、種々の治療組成物および投薬方法によって、実行することができる。医薬的に許容される担体および希釈剤は、当業者に良く知られいる。細胞および生体に対する投与の方法もまた、当業者に周知である。投与計画が、例えば、治療を受ける疾患または障害の反応の重症度および程度次第であることが、知られており、治療の過程は数日から数ヶ月にまで及ぶか、または障害または疾患状態に対して所望の効果が達成されるまでである。siRNAの慢性投与は、いくつかの疾患または障害で持続する所望効果のために必要であることができる。例えば、適当な投与計画は、医薬的に許容可能な送達ルート近傍で、医薬的に許容される担体または希釈剤で1種類以上のsiRNAの変更量を投与することによって決定することができ、レシピエント生体の体内薬物累積値の量は投与の後で種々の時間で測定することができる。同様に、所期の効果(例えば、遺伝子産物または遺伝子活性の発現の抑制の程度)をsiRNAの投与の後で種々の時間に測定することができる、また、このデータは他の薬物動態学的なデータ(例えば生体または器官での蓄積)と相関していることができる。当業者は、最適な投薬量、投与計画、その他を決定することができる。当業者は、ヒトに関する研究ガイド通りに生体内および生体外からEC50を用いることが可能である。 The therapeutic application of the present invention can be carried out by various therapeutic compositions and dosing methods. Pharmaceutically acceptable carriers and diluents are well known to those skilled in the art. Methods of administration to cells and organisms are also well known to those skilled in the art. It is known that the dosage regimen will depend on, for example, the severity and extent of the response of the disease or disorder being treated, and the course of treatment may range from days to months or Until the desired effect is achieved. Chronic administration of siRNA may be necessary for the desired effect that persists in some diseases or disorders. For example, an appropriate dosing regimen can be determined by administering varying amounts of one or more siRNAs in a pharmaceutically acceptable carrier or diluent near the pharmaceutically acceptable delivery route, The amount of the drug accumulated in the body of the ent organism can be measured at various times after administration. Similarly, the desired effect (eg, the degree of suppression of expression of a gene product or gene activity) can be measured at various times after administration of siRNA, and this data can be compared to other pharmacokinetics Data (eg, accumulation in living organisms or organs). Persons of ordinary skill in the art can determine optimum dosages, dosing schedules and the like. One skilled in the art can use EC 50 from in vivo and in vitro as per the research guide for humans.

またさらに、本発明をRNA干渉用途(例えば診断法、予防薬、および薬物療法学)で用いることが可能である。これらの用途のために、特定の目的とする標的核酸の操作による変調に従う疾患または障害を有すると疑われる生体が、siRNAを投与することで処置される。siRNA処置の結果は寛解性を示し、一時的軽減、予防的であり、さらに/または特定の疾患もしくは障害の診断となる。好ましくは、siRNAを医薬的に許容される担体または希釈剤で、医薬的に許容される方法で、siRNAが投与される。   Still further, the present invention can be used in RNA interference applications (eg, diagnostics, prophylactics, and pharmacotherapy). For these applications, a living organism suspected of having a disease or disorder that is subject to modulation by manipulation of a specific target nucleic acid is treated by administering siRNA. The result of siRNA treatment is ameliorating, temporary relief, prophylactic and / or diagnosis of a specific disease or disorder. Preferably, siRNA is administered in a pharmaceutically acceptable manner with a pharmaceutically acceptable carrier or diluent.

さらに、上記siRNAは、局所的にクリームまたは軟膏、経口製剤(例えばカプセルまたは錠剤または懸濁液または溶液など)として適用することがでる。投与経路として、静脈内、筋肉内、経皮、真皮、皮膚、皮下、鼻腔内、経口、直腸、点眼、さらには有利な場所、例えば器官または組織に近い場所、標的となる目的の核酸を持つ細胞種にsiRNAを放出するための装置を組織移植することによってもよい。   Furthermore, the siRNA can be applied topically as a cream or ointment, oral formulation (eg, capsule or tablet or suspension or solution). The route of administration is intravenous, intramuscular, transdermal, dermal, cutaneous, subcutaneous, intranasal, oral, rectal, instillation, or even in an advantageous location, such as a location close to an organ or tissue, with the target nucleic acid of interest. A device for releasing siRNA into a cell type may be transplanted into a tissue.

別の実施形態によれば、本発明は、siRNA,センス鎖とアンチセンス鎖とを含み、前記センス鎖および前記アンチセンス鎖の各々が少なくとも1つのオルトエステル修飾を2’位に有する。   According to another embodiment, the invention comprises siRNA, a sense strand and an antisense strand, each of the sense strand and the antisense strand having at least one orthoester modification at the 2 'position.

本発明の別の態様にれば、本発明は、siRNAであって、センス鎖とアンチセンス鎖とを含み、該アンチセンス鎖が少なくとも1つのオルトエステル修飾および/または2’−ハロゲン修飾、2’−アルキル修飾、2’−O−アルキル修飾、2’−アミン修飾、および2’−デオキシ修飾からなる群から選択される少なくとも1つの修飾を含む。   According to another aspect of the present invention, the present invention provides an siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, the antisense strand comprising at least one orthoester modification and / or 2′-halogen modification, 2 It includes at least one modification selected from the group consisting of a '-alkyl modification, a 2'-O-alkyl modification, a 2'-amine modification, and a 2'-deoxy modification.

別の実施形態によれば、本発明はsiRNAを含み、該siRNAは、センス鎖およびアンチセンス鎖を含み、上記センス鎖および/またはアンチセンス鎖が、少なくとも1つのオルトエステル修飾を含み、さらに塩基センス鎖および/またはアンチセンス鎖が、2’−ハロゲン修飾、2’−アルキル修飾、2’−O−アルキル修飾、2’−アミン修飾、および2’−デオキシ修飾からなる群から選択される少なくとも1つの2’修飾を含む。   According to another embodiment, the present invention comprises siRNA, said siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, said sense strand and / or antisense strand comprising at least one orthoester modification, and At least the sense strand and / or the antisense strand is selected from the group consisting of 2′-halogen modification, 2′-alkyl modification, 2′-O-alkyl modification, 2′-amine modification, and 2′-deoxy modification Contains one 2 'modification.

さらに別の実施形態では、本発明は、siRNAを含み、該siRNAは、(a)センス鎖であって、上記センス鎖が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の2’炭素センス修飾を含み、上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、(b)アンチセンス鎖であって、該アンチセンス鎖が第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第1の2’炭素アンチセンス修飾および5’修飾を含み、さらに前記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドが第2の2’炭素アンチセンス修飾を含む、アンチセンス鎖と、を含む。   In yet another embodiment, the invention comprises an siRNA, wherein the siRNA is (a) a sense strand, wherein the sense strand is a first 5 ′ terminal sense nucleotide and a second 5 ′ terminal sense nucleotide. A sense comprised of nucleotides, wherein the first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 2' carbon sense modification and the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a second 2' carbon sense modification A strand; and (b) an antisense strand, the antisense strand comprising a first 5 'terminal antisense nucleotide and a second 5' terminal antisense nucleotide, wherein the first 5 ' The terminal antisense nucleotide comprises a first 2 ′ carbon antisense modification and a 5 ′ modification, and the second 5 ′ terminal antisense nucleotide is a second 2 ′ carbon antisense modification. Including a scan modification, including the anti-sense strand, the.

さらに別の実施形態では、本発明はsiRNAを含み、該siRNAはセンス鎖とアンチセンス鎖とを含み、上記アンチセンス鎖は、少なくとも1つの2’−オルトエステル修飾を含み、また上記アンチセンス鎖は、少なくとも1つの2’−オルトエステル修飾を含み、上記アンチセンス鎖は、さらに、2’−オルトエステル修飾、2’−アルキル修飾、2’−ハロゲン修飾、2’−O−アルキル修飾、2’−アミン修飾、および2’−デオキシ修飾からなる群から選択される1つ以上の修飾によって修飾され、上記2’−アルキル修飾、2’−O−メチル修飾、および2’−ハロゲン修飾がアンチセンス鎖の1つ以上のピリミジン上にあり、さらにsiRNAは、3’キャップを含む。この2’炭素修飾は、例えば、2’−O−メチル修飾等の2’−O−アルキル修飾である。上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび/または第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは、5’ブロック基によってさらに修飾される。この5’ブロック基は、5’−メチル修飾、5’−O−メチル修飾、および5’−アジド修飾からなる群から選択することができる。   In yet another embodiment, the invention comprises a siRNA, the siRNA comprising a sense strand and an antisense strand, the antisense strand comprising at least one 2′-orthoester modification, and the antisense strand Contains at least one 2′-orthoester modification, and the antisense strand is further divided into 2′-orthoester modification, 2′-alkyl modification, 2′-halogen modification, 2′-O-alkyl modification, 2 ′ Modified by one or more modifications selected from the group consisting of a '-amine modification and a 2'-deoxy modification, wherein the 2'-alkyl modification, 2'-O-methyl modification, and 2'-halogen modification are anti Located on one or more pyrimidines of the sense strand, the siRNA further includes a 3 ′ cap. This 2 'carbon modification is for example a 2'-O-alkyl modification such as a 2'-O-methyl modification. The first 5 'terminal sense nucleotide and / or the first 5' terminal antisense nucleotide is further modified with a 5 'blocking group. The 5 'blocking group can be selected from the group consisting of 5'-methyl modification, 5'-O-methyl modification, and 5'-azide modification.

別の実施形態では、上記5’末端センス・ヌクレオチドおよび/または5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの第1および第2の2’−O−アルキル修飾は、2’−O−メチル修飾であり、さらに上記第1の5’末端センスおよび/またはアンチセンス・ヌクレオチドは、さらに、5’ブロック基を含むことができる。この5’ブロック基は、5’−メチル修飾、5’−O−メチル修飾、または5’アジド修飾からなる群から選択される。別の実施形態では、本発明は、アンチセンス鎖およびセンス鎖からなるsiRNAを提供するもので、該センス鎖は、第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドは、第1の2’炭素センス修飾を含み、また第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む。   In another embodiment, the first and second 2′-O-alkyl modifications of the 5 ′ terminal sense nucleotide and / or 5 ′ terminal antisense nucleotide are 2′-O-methyl modifications, The first 5 ′ terminal sense and / or antisense nucleotide can further comprise a 5 ′ blocking group. The 5 'blocking group is selected from the group consisting of 5'-methyl modification, 5'-O-methyl modification, or 5' azide modification. In another embodiment, the present invention provides an siRNA consisting of an antisense strand and a sense strand, the sense strand comprising a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal sense nucleotide. Constructed, the first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 2' carbon sense modification and the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a second 2' carbon sense modification.

他の実施形態では、本発明は、siRNAを提供するもので、該siRNAは、(a)センス鎖であって、該センス鎖が第1の5’末端センス・ヌクレオチドおよび第2の5’末端センス・ヌクレオチドから構成され、上記第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を含み、また上記第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、(b)アンチセンス鎖であって、該アンチセンス鎖は、第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドと第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドとから構成され、上記第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは5’リン酸塩修飾を含み、また上記第2の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドは2’炭素アンチセンス修飾を含む、アンチセンス鎖と、を含む。   In another embodiment, the present invention provides an siRNA, wherein the siRNA is (a) a sense strand, wherein the sense strand is a first 5 'terminal sense nucleotide and a second 5' terminal. The first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 2' carbon sense modification, and the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a second 2' carbon sense modification. A sense strand comprising (b) an antisense strand, the antisense strand comprising a first 5'-end antisense nucleotide and a second 5'-end antisense nucleotide; One 5 ′ terminal antisense nucleotide contains a 5 ′ phosphate modification and the second 5 ′ terminal antisense nucleotide contains a 2 ′ carbon antisense modification; It includes a chain, a.

他の実施形態では、本発明の組成物のいずれかが、さらに3’キャップを含む。この3’キャップは、例えば、逆位のデオキシチミジンである。   In other embodiments, any of the compositions of the present invention further comprises a 3 'cap. This 3 'cap is, for example, an inverted deoxythymidine.

他の実施形態では、本発明の組成物は、少なくとも1つの2’−デオキシ修飾および/またはメチルホスホネート・ヌクレオチド間連結を含むことができる。本発明の組成物はまた、1つ以上のピリミジン上に、2’−アルキル修飾、2’−O−アルキル修飾、および2’−ハロゲン修飾から選択される修飾を含む。上記2’−アルキル修飾を2’−メチル修飾、例えば2’−O−メチル修飾とすることができる。上記2’−ハロゲン修飾を、例えば2’−フッ素修飾とすることができる。   In other embodiments, the compositions of the invention can include at least one 2'-deoxy modification and / or a methylphosphonate internucleotide linkage. The compositions of the present invention also comprise a modification selected on one or more pyrimidines from 2'-alkyl modifications, 2'-O-alkyl modifications, and 2'-halogen modifications. The 2'-alkyl modification can be a 2'-methyl modification, such as a 2'-O-methyl modification. The 2'-halogen modification can be, for example, 2'-fluorine modification.

他の実施形態では、本発明の上記組成物は、少なくとも1つの2’−アミン修飾および/または2’−ハロゲン修飾を含むことができる。この2’−アミン修飾は、例えば、2’−NH修飾である。2’−ハロゲン修飾は、例えば、2’−フッ素修飾である。本発明の組成物は、1つ以上の修飾ヌクレオチド間連結を含むことができ、例えば、1つ以上のホスホロチオエート連結、ホスホロジチオエート連結、メチルホスホネート連結、さらにそれらの組み合わせを含むことができる。 In other embodiments, the compositions of the present invention can include at least one 2'-amine modification and / or 2'-halogen modification. This 2′-amine modification is, for example, a 2′-NH 2 modification. The 2′-halogen modification is, for example, 2′-fluorine modification. The compositions of the present invention can include one or more modified internucleotide linkages, such as one or more phosphorothioate linkages, phosphorodithioate linkages, methylphosphonate linkages, and combinations thereof.

本発明の他の実施形態では、上記組成物のいずれかも、コンジュゲートを含むことができる。このコンジュゲートは、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、ポリマー、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。コンジュゲートは、コレステロールまたはPEGであってもよい。コンジュゲートは、さらに、蛍光標識等の標識を含む。この蛍光標識は、TAMRA、BODIPY、Cy3、Cy5、フルオロセイン、およびDabsylからなる群から選択される。あるいは、上記蛍光標識は、当技術分野で公知のいずれかの蛍光標識を用いてもよい。   In other embodiments of the invention, any of the above compositions can include a conjugate. The conjugate can be selected from the group consisting of amino acids, peptides, polypeptides, proteins, sugars, carbohydrates, lipids, polymers, nucleotides, polynucleotides, and combinations thereof. The conjugate may be cholesterol or PEG. The conjugate further includes a label such as a fluorescent label. The fluorescent label is selected from the group consisting of TAMRA, BODIPY, Cy3, Cy5, fluorescein, and Dabsyl. Alternatively, any fluorescent label known in the art may be used as the fluorescent label.

他の実施形態では、本発明の組成物は、少なくとも1つの2’−オルトエステル修飾を含み、この2’−オルトエステル修飾が、好ましくは2’−ビス(ヒドロキシエチル)オルトエステル修飾である。   In other embodiments, the compositions of the present invention comprise at least one 2'-orthoester modification, which is preferably a 2'-bis (hydroxyethyl) orthoester modification.

他の実施形態では、本発明の組成物のいずれかがRNA干渉を実施する方法で用いることができ、該方法は、本発明の1種類以上の組成物を細胞に投与することを含む。好ましくは、オルトエステル修飾がsiRNAに存在し、オルトエステル修飾が2’−ビス(ヒドロキシエチル)オルトエステルである。   In other embodiments, any of the compositions of the invention can be used in a method of performing RNA interference, the method comprising administering to a cell one or more compositions of the invention. Preferably, an ortho ester modification is present in the siRNA and the ortho ester modification is a 2'-bis (hydroxyethyl) ortho ester.

ある程度の具体性をもって本発明を記載するために、ここで実施例が提供される。これらの実施例は、いかなる形であれ特許請求の範囲の範囲を制限することを意図したものでも制限を加えるものでもない。本発明は以下の実施例への言及を通して容易に理解されるにもかかわらず、それらは本発明を説明するための手段で、特に言及しない限り、本発明を制限することを意図したものではない。   In order to describe the invention with some specificity, examples are now provided. These examples are not intended to limit or limit the scope of the claims in any way. Although the present invention is readily understood through reference to the following examples, they are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the invention unless otherwise stated. .

(実施例1)
(siRNAの合成)
RNAオリゴ・ヌクレオチドは、図13に例示したヌクレオチド添加反応サイクルを使用する段階的な方式で合成した。合成は、好ましくは、適切な機械上での自動化プロセスとして行う。いくつかのこのような合成機械は、当業者に周知である。各ヌクレオチドは、固体担体に結合したオリゴ・ヌクレオチドに連続的に加える(3’方位から5’方位)。ポリスチレン担体が好ましいが、いかなる適切な担体を使用してもよい。鎖の3’位末端での第1のヌクレオシドは、固体担体に共有結合的に付着される(固体担体に対する付着)。ヌクレオチド前駆体、ホスホラミダイトやH−ホスホン酸塩などの活性化リボ・ヌクレオチド、およびテトラゾール、たとえば、Sエチル・テトラゾール(他のいかなる適切な活性化因子を使用してもよいが)などの活性化因子を加え(図13のステップi)て、第1のヌクレオシドの5’位末端上へ第2の塩基をカップリングさせる。担体を洗浄し、いかなる未反応の5’ヒドロキシル基も、それだけには限定されないが、例えば無水酢酸やフェノキシ無水酢酸などのアセチル化剤でキャップして未反応5’アセチル部位(moieties)を得る(ステップii)。次いで、たとえば、t−ブチルヒドロペルオキシドやヨウ素などの適切な酸化剤、および水を用いて、P(III)結合を、より安定で最終的に所望のP(V)結合に酸化する(ステップiii)。ヌクレオチド添加サイクルの終わりに、5’シリル基を、フッ化物イオン(たとえば、フッ化トリエチルアンモニウムまたはフッ化t−ブチルアンモニウム)を用いて切断する(ステップiv)。このサイクルを、後続のヌクレオチドそれぞれに対して繰り返す。図13にはメチル保護基を有するホスホラミダイトを例示するが、ホスホラミダイト部分(moiety)の酸素を保護または置換するために他のいかなる適切な基を用いてもよいことを強調すべきである。たとえば、アルキル基、シアノエチル基、またはチオ誘導体をこの位置で使用してもよい。さらに、ステップ(i)に入る活性化ヌクレオシドは、異なる種類の活性化のヌクレオシド(例えばH−ホスホン酸塩、メチルホスホラミダイト、またはチオホスホラミダイト)であってもよい。担体に取り付けた初期または3’位のヌクレオシドは、シリル基よりむしろジメトキシトリチル基などの異なる5’位保護基を有することができることに留意すべきである。標準のDNA合成化学に使用されるとき、ジメトキシトリチル基の切断は酸水解を必要とする。すなわち、ジクロロ酢酸(DCA)やトリクロロ酢酸(TCA)などの酸は、このステップのために単独で使用される。DCA切断ステップとは別に、このサイクルを、所望のポリヌクレオチドを合成するのに必要な回数繰り返す。
Example 1
(Synthesis of siRNA)
RNA oligonucleotides were synthesized in a stepwise fashion using the nucleotide addition reaction cycle illustrated in FIG. The synthesis is preferably performed as an automated process on a suitable machine. Some such synthesis machines are well known to those skilled in the art. Each nucleotide is added sequentially (3 ′ to 5 ′ orientation) to the oligonucleotide bound to the solid support. A polystyrene carrier is preferred, but any suitable carrier may be used. The first nucleoside at the 3 ′ end of the chain is covalently attached to the solid support (attachment to the solid support). Activators such as nucleotide precursors, activated ribonucleotides such as phosphoramidites and H-phosphonates, and tetrazole, for example S ethyl tetrazole (although any other suitable activator may be used) (Step i in FIG. 13) to couple the second base onto the 5 ′ end of the first nucleoside. The support is washed and any unreacted 5 ′ hydroxyl group is capped with an acetylating agent such as, but not limited to, acetic anhydride or phenoxyacetic anhydride to yield unreacted 5 ′ acetyl moieties (steps) ii). The P (III) bond is then oxidized to the more stable and ultimately desired P (V) bond using, for example, a suitable oxidizing agent such as t-butyl hydroperoxide or iodine and water (step iii). ). At the end of the nucleotide addition cycle, the 5 ′ silyl group is cleaved with fluoride ions (eg, triethylammonium fluoride or t-butylammonium fluoride) (step iv). This cycle is repeated for each subsequent nucleotide. Although FIG. 13 illustrates a phosphoramidite with a methyl protecting group, it should be emphasized that any other suitable group may be used to protect or displace the oxygen of the phosphoramidite moiety. For example, an alkyl group, a cyanoethyl group, or a thio derivative may be used at this position. Furthermore, the activated nucleoside entering step (i) may be a different type of activated nucleoside (eg H-phosphonate, methyl phosphoramidite, or thiophosphoramidite). It should be noted that the initial or 3 ′ nucleoside attached to the support can have different 5 ′ protecting groups such as dimethoxytrityl groups rather than silyl groups. When used in standard DNA synthesis chemistry, cleavage of the dimethoxytrityl group requires acid hydrolysis. That is, acids such as dichloroacetic acid (DCA) and trichloroacetic acid (TCA) are used alone for this step. Apart from the DCA cleavage step, this cycle is repeated as many times as necessary to synthesize the desired polynucleotide.

合成の後に、リン酸塩上の保護基(図13ではメチル基として示したが、必ずしもメチル基に限定されない)を、DMF(ジメチルホルムアミド)中1モル濃度の二ナトリウム−2−カルバモイル−2−シアノエチレン−1,1−ジチオレート三水和物(ジチオラート)を用いて30分で切断する。この脱保護溶液は、水を使用している固体担体に結合したオリゴ・ヌクレオチドで洗浄する。次いで、担体を、55℃で20分間40%のメチルアミンで処置する。これによって、RNAオリゴヌクレオチドを溶液中に放出し、環外アミンを脱保護(deprotect)し、かつ、2’ACE基上のアセチル保護を除去する。オリゴヌクレオチドは、この段階で陰イオン交換型HPLC(高速液体クロマトグラフィ)によって分析することができる。   Following synthesis, a protecting group on the phosphate (shown as a methyl group in FIG. 13 but not necessarily limited to a methyl group) was converted to 1 molar disodium-2-carbamoyl-2-in DMF (dimethylformamide). Cleavage with cyanoethylene-1,1-dithiolate trihydrate (dithiolate) in 30 minutes. This deprotection solution is washed with oligonucleotides bound to a solid support using water. The carrier is then treated with 40% methylamine at 55 ° C. for 20 minutes. This releases the RNA oligonucleotide into solution, deprotects the exocyclic amine, and removes the acetyl protection on the 2'ACE group. Oligonucleotides can be analyzed at this stage by anion exchange HPLC (high performance liquid chromatography).

除去が所望される場合、2’オルトエステル基は、除去される最後の保護基である。2’脱保護の直前の2’ACEで保護されたRNAの構造は、図14に示すとおりである。   If removal is desired, the 2'orthoester group is the last protecting group to be removed. The structure of RNA protected with 2'ACE immediately before 2'deprotection is as shown in FIG.

自動化処理の場合、最初のヌクレオシドを有する固体担体を、合成装置に取り付ける。この装置は、合成のために必要とされる全ての必要な補助剤と単量体を含む。試薬は不活性ガス下に維持する。というのは、不活性ガス下に維持しない場合、いくつかの単量体は加水分解するおそれがあるからである。全てのラインを試薬で充填するように装置を準備する。合成サイクルに従って正しい順序の試薬の分配を規定する合成サイクルを設計して、図13で指定される順序で試薬を分配する。サイクルが一旦規定されると、加えるべき各試薬の量が規定され、ステップ間の時間が規定され、かつ洗浄ステップが規定され、また、最初のヌクレオシドを有する固体担体が一旦加えられると合成が進行する準備ができる。   In the case of automated processing, the solid support with the first nucleoside is attached to the synthesizer. This equipment contains all the necessary auxiliaries and monomers required for the synthesis. Reagents are maintained under inert gas. This is because some monomers may hydrolyze if not maintained under an inert gas. Prepare the apparatus to fill all lines with reagents. A synthesis cycle is defined that defines the correct order of reagent distribution according to the synthesis cycle, and the reagents are distributed in the order specified in FIG. Once the cycle is defined, the amount of each reagent to be added is defined, the time between steps is defined, the wash step is defined, and the synthesis proceeds once the solid support with the first nucleoside is added. Ready to do.

本明細書に記載されたRNA類似体に関して、修飾は、3つの異なる一般的な方法で実施される。第1は、炭水化物および塩基修飾に関して実施されるもので、同様にある種のリンカーおよびコンジュゲートの導入に対しても実施され、修飾が既に存在する修飾ホスホラミダイトを用いる。このような修飾の例は、炭水化物2’位の修飾種(2’−F、2’−NH、2’−O−アルキル、等)であり、2’位のオルトエステルが、所望の修飾で置換されている。フルオロセイン誘導体、ダブシル(Dabsyl)、コレステロール、シアニン誘導体、またはポリエチレン・グリコールなどの3’位または5’位末端修飾もまた、導入することができる。特定のヌクレオチド間結合修飾もまた、入って来る反応性ヌクレオシド介在物を介して導入される。得られるヌクレオチド間結合修飾の例は、限定されるものではないがメチルホスホン酸塩、ホスホロアミダート、ホスホロチオエート、またはホスホロジチオエートを含む。 For the RNA analogs described herein, modification is performed in three different general ways. The first is for carbohydrate and base modifications, as well as for the introduction of certain linkers and conjugates, using modified phosphoramidites where the modifications already exist. Examples of such modifications are modified species at the carbohydrate 2 ′ position (2′-F, 2′-NH 2 , 2′-O-alkyl, etc.) where the ortho ester at the 2 ′ position is the desired modification. Has been replaced by 3 'or 5' terminal modifications such as fluorescein derivatives, dabsyl, cholesterol, cyanine derivatives, or polyethylene glycol can also be introduced. Certain internucleotide linkage modifications are also introduced via incoming reactive nucleoside inclusions. Examples of resulting internucleotide linkage modifications include, but are not limited to, methylphosphonate, phosphoramidate, phosphorothioate, or phosphorodithioate.

同じまたは類似のサイクルを用いて、多くの修飾因子を、使用することができる。このクラスの例は、たとえば、2‐アミノプリン、5−メチルシチジン、5−アミノアリルウリジン、ジアミノプリン、2−O−アルキル、マルチ原子スペーサー類、単一の単量体スペーサー、2’アミノヌクレオシド、2’フッ化ヌクレオシド、5−ヨードウリジン、4−チオウリジン、アクリジン、5−ブロモウリジン、5−フルオロシチジン、5−フルオロウリジン、5−ヨードウリジン、5−ヨードシチジン、5−ビオチンチミジン、5−フルオロセインチミジン、イノシン、プソイドウリジン、脱塩基単量体、ネブラリン(nebularane)、デアザヌクレオシド、ピレンヌクレオシド、アザヌクレオシド等を含む。しばしば、合成における残りのステップは、標準の脱保護条件になりやすい置換基を導入する修飾を除き同じままである。ここでは、修飾条件は、置換基に影響を及ぼさないものが使用される。第2の、特定のヌクレオチド間結合修飾は、それらの導入を可能にする酸化ステップの変更を要求する。このクラスの例は、元素硫黄または別の適切な硫黄移動剤による酸化剤が必要であるホスホロチオエート類とホスホロジチオエート類を含む。第3の、特定のコンジュゲートと修飾は、「後合成工程」により導入され、そこで、固相合成が完了した後、所望の分子が生体高分子に加えられる。これの例は、ポリエチレングリコールを、炭化水素リンカーに付着した一級アミンを含む予備合成されたオリゴヌクレオチドに添加することである。この場合の取付けは、溶液相反応でポリエチレングリコールのN−ヒドロキシサクシニミジル(succinimidyl)エステルを用いて、実現することができる。   Many modifiers can be used, using the same or similar cycles. Examples of this class are, for example, 2-aminopurine, 5-methylcytidine, 5-aminoallyluridine, diaminopurine, 2-O-alkyl, multi-atom spacers, single monomer spacers, 2 ′ aminonucleosides 2′-fluorinated nucleoside, 5-iodouridine, 4-thiouridine, acridine, 5-bromouridine, 5-fluorocytidine, 5-fluorouridine, 5-iodouridine, 5-iodocytidine, 5-biotin thymidine, 5- Fluoroceintomidine, inosine, pseudouridine, abasic monomer, nebularane, deazanucleoside, pyrene nucleoside, azanucleoside and the like. Often, the remaining steps in the synthesis remain the same except for modifications that introduce substituents that are subject to standard deprotection conditions. Here, modification conditions that do not affect the substituent are used. The second, specific internucleotide linkage modification requires a change in oxidation step that allows their introduction. Examples of this class include phosphorothioates and phosphorodithioates that require oxidants with elemental sulfur or another suitable sulfur transfer agent. A third, specific conjugate and modification is introduced by a “post-synthesis step” where the desired molecule is added to the biopolymer after the solid phase synthesis is complete. An example of this is the addition of polyethylene glycol to a pre-synthesized oligonucleotide containing a primary amine attached to a hydrocarbon linker. Attachment in this case can be achieved using N-hydroxysuccinimidyl ester of polyethylene glycol in a solution phase reaction.

ここで、合成RNAとその類似体の合成のための最も好ましい方法を概説してきたが、これらの分子をアセンブルすることができるいかなる核酸合成法もそれらのアセンブリに使用することができるはずである。代替方法の例には、5’DMT−2’TBDMSおよび5’DMT−2’TOMの合成手法を含む。いくつかの2’−O−メチル、2’−F、および主鎖修飾は、たとえば、修飾型および野生型T7、ならびにSP6ポリメラーゼを用いる転写反応に導入することができる。   Although the most preferred methods for the synthesis of synthetic RNA and its analogs have been outlined here, any nucleic acid synthesis method that can assemble these molecules should be able to be used in their assembly. Examples of alternative methods include the synthesis of 5'DMT-2'TBDMS and 5'DMT-2'TOM. Some 2'-O-methyl, 2'-F, and backbone modifications can be introduced into transcription reactions using, for example, modified and wild type T7, and SP6 polymerase.

(修飾RNAを合成すること)
以下のガイドラインは、修飾RNAの合成のために提供し、当技術分野で知られているいかなる自動合成器にも容易に適合することができる。
(Synthesize modified RNA)
The following guidelines are provided for the synthesis of modified RNA and can be readily adapted to any automated synthesizer known in the art.

(3’位末端修飾)
3’位修飾を組み込むためのいくつかの方法がある。3’位修飾は、当技術分野で周知の方法を用いて、選択された固体担体上へ固着または「搭載(load)」することができる。代替として、3’位修飾を、ホスホラミダイトとして使用することができる。このホスホラミダイトは、標準の合成方法を用いて一般的な担体にカップリングさせ、この一般的な担体は、所望の末端修飾の活性化ホスホラミダイトを導入することによって3’位末端修飾が生成されるヒドロキシルを提供する。代替として、ポリヌクレオチドが固体担体から除去された後、後合成的に3’位修飾を導入することもできる。遊離ポリヌクレオチドは、最初は、選択された修飾の適切に活性化された形態と反応する3’位末端のヒドロキシルアミノ、チオール、またはハロゲンを有する。例は、それだけには限定されないが、N−ヒドロキシスクシンイミジルエステル、チオエーテル、ジスルフィド、マレイミド(maliemido)またはハロアルキルの反応を含む。この修飾は、今や、ポリヌクレオチドの3’位末端になる。後合成的にコンジュゲート化することができる修飾の例は、それだけには限定されないが、フルオロセイン(fluoroscein)類、アクリジン類、TAMRA、ダブシル(dabsyl)、コレステロール、ポリエチレングリコール類、マルチ原子スペーサー類(multi−atom spacer)、シアニン類、脂質類、炭水化物類、脂肪酸類、ステロイド類、ペプチド類、またはポリペプチド類であってもよい。
(3 'terminal modification)
There are several ways to incorporate the 3 ′ modification. The 3 ′ modification can be anchored or “loaded” onto a selected solid support using methods well known in the art. Alternatively, a 3 ′ modification can be used as the phosphoramidite. This phosphoramidite is coupled to a common carrier using standard synthetic methods, which is a hydroxyl that produces a 3 ′ terminal modification by introducing an activated phosphoramidite of the desired terminal modification. I will provide a. Alternatively, the 3 ′ modification can be introduced post-synthetically after the polynucleotide is removed from the solid support. The free polynucleotide initially has a hydroxylamino, thiol, or halogen at the 3 ′ end that reacts with an appropriately activated form of the selected modification. Examples include, but are not limited to, reactions of N-hydroxysuccinimidyl esters, thioethers, disulfides, maleimides or haloalkyls. This modification now becomes the 3 ′ end of the polynucleotide. Examples of modifications that can be post-synthetically conjugated include, but are not limited to, fluoresceins, acridines, TAMRA, dabsyl, cholesterol, polyethylene glycols, multi-atom spacers ( multi-atom spacer), cyanines, lipids, carbohydrates, fatty acids, steroids, peptides, or polypeptides.

(5’位末端修飾)
5’位修飾をポリヌクレオチド内に導入するいくつかの方法がある。例えば、5’修飾を有するヌクレオチドは購入することができ、そしてその後ホスホラミダイトで活性化することができる。5’位修飾を有するこのホスホラミダイトも、商業的に入手可能である。次いで、5’位修飾を有する活性化ヌクレオシドを、他のいかなる活性化ヌクレオシドも使用できるのと同様にサイクルに使用する。しかし、全ての5’位修飾が、ホスホラミダイトとして使われる訳ではない。このような場合には、5’位修飾は、3’位修飾の場合に上記で記載した類似の方法で導入することができる。
(5 'terminal modification)
There are several ways to introduce a 5 ′ modification into a polynucleotide. For example, nucleotides with 5 ′ modifications can be purchased and then activated with phosphoramidites. This phosphoramidite having a 5 'modification is also commercially available. The activated nucleoside with the 5 'modification is then used in the cycle just as any other activated nucleoside can be used. However, not all 5 'modifications are used as phosphoramidites. In such cases, the 5 ′ modification can be introduced in a similar manner as described above for the 3 ′ modification.

(チオエート)
ホスホロチエート結合などの1つまたは複数のチオエート部分を有するポリヌクレオチドを、上記で説明しかつ図13に例示した合成サイクルに従って作製した。しかし、t−ブチルヒドロペルオキシドの酸化ステップの代わりに、元素硫黄または別の硫化剤を使用した。
(Thioate)
Polynucleotides having one or more thioate moieties, such as phosphorothioate linkages, were made according to the synthesis cycle described above and illustrated in FIG. However, instead of the t-butyl hydroperoxide oxidation step, elemental sulfur or another sulfurizing agent was used.

(5’位チオ修飾)
5’位チオールを有する単量体は、グレン・リサーチ(Glen Research)などの商業的な供給元から、ホスホラミダイトとして購入することができる。これらの5’位チオール修飾単量体は、一般的に、トリチル保護基を担持する。合成の後に、このトリチル基は当技術分野で周知のいかなる方法によっても除去することができる。
(5'-position thio modification)
Monomers having a 5 'thiol can be purchased as phosphoramidites from commercial sources such as Glen Research. These 5'-position thiol-modified monomers generally carry a trityl protecting group. After synthesis, the trityl group can be removed by any method known in the art.

(他の修飾)
特定の修飾のために、この合成サイクルの諸ステップは、いくらか変わる。たとえば、3’の末端が逆位のチミジン(dT)を有する場合(第1の塩基が5’水酸基によって固体担体に付着され、第1のカップリングが3’−3’結合である)では、脱トリチル化およびカップリングがより緩やかに生じるので、ジクロロ酢酸(DCA)などの過剰な脱トリチル化剤を用いるべきであり、カップリング時間を300秒まで増加させるべきである。いくらかの5’修飾は、長いカップリング時間を必要とすることある。例は、コレステロールと、Cy3またはCy5ビオチンのようなフルオロフォア、ダブシル(dabsyl)、アミノリンカー類、チオリンカー類、スペーサー類、ポリエチレングリコール、リン酸化剤、BODIPYまたは光切断可能なリンカーなどを含む。
(Other modifications)
Due to specific modifications, the steps of this synthesis cycle vary somewhat. For example, if the 3 ′ end has an inverted thymidine (dT) (the first base is attached to the solid support by the 5 ′ hydroxyl group and the first coupling is a 3′-3 ′ bond): Since detritylation and coupling occur more slowly, excess detritylating agent such as dichloroacetic acid (DCA) should be used and the coupling time should be increased to 300 seconds. Some 5 'modifications may require long coupling times. Examples include cholesterol and fluorophores such as Cy3 or Cy5 biotin, dabsyl, amino linkers, thiolinkers, spacers, polyethylene glycol, phosphorylating agents, BODIPY or photocleavable linkers and the like.

ポリヌクレオチドが一つの修飾だけを有する場合、この修飾は、部分的に構築されたポリヌクレオチドをその上に有した担体を取り出し、修飾を有する単量体を手動でカップリングし、次いで自動合成器中に担体を再び配置し、そして自動合成を再開することによって、手動で最も効率的に実施することができることに留意すべきである。   If the polynucleotide has only one modification, this modification removes the carrier with the partially constructed polynucleotide on it, manually couples the monomer with the modification, and then an automated synthesizer It should be noted that it can be performed most efficiently manually by repositioning the support therein and resuming automatic synthesis.

(実施例2)
(担体からの合成オリゴの脱保護および切断)
切断は、手動で、または機械上で自動化したプロセスで行った。ヌクレオチド間連結からの保護部分、例えばメチル基、の切断は、当技術分野で知られているいかなる適当な切断試薬、例えばジチオレートまたはチオフェノール、を使用することによって達成することができる。DMF中1モルのジチオレートを室温で10〜20分間にわたって固体担体に加える。次いで担体を、例えばDMFで、それから水、そしてアセトニトリルで完全に洗浄する。別法として、水での洗浄、それに引く完全なアセトニトリルでの洗浄は、いかなる残留ジチオレートを除去するのにも十分である。
(Example 2)
(Deprotection and cleavage of synthetic oligo from carrier)
Cutting was done manually or by an automated process on the machine. Cleavage of the protecting moiety from the internucleotide linkage, such as a methyl group, can be accomplished by using any suitable cleavage reagent known in the art, such as dithiolate or thiophenol. One mole of dithiolate in DMF is added to the solid support over 10-20 minutes at room temperature. The support is then washed thoroughly, for example with DMF, then with water and with acetonitrile. Alternatively, a water wash followed by a complete acetonitrile wash is sufficient to remove any residual dithiolate.

担体からのポリヌクレオチドの切断および環外塩基保護の除去は、40%のN−メチルアミン(NMA)水溶液を用いて、引き続き20分間にわたって55℃まで加熱することによって行うことができる。一旦、ポリヌクレオチドが溶液中に存在したら、固体担体からNMAを慎重に除去する。次いで、ポリヌクレオチドを含有する溶液を、真空下でNMAを除去するまで乾燥させる。二本鎖化(duplexing)、脱塩、ゲル精製、品質制御などを含むさらなる加工処理は、当技術分野で知られているいかなる方法によっても実施することができる。   Cleavage of the polynucleotide from the support and removal of the exocyclic base protection can be accomplished using a 40% aqueous N-methylamine (NMA) solution followed by heating to 55 ° C. for 20 minutes. Once the polynucleotide is in solution, NMA is carefully removed from the solid support. The solution containing the polynucleotide is then dried under vacuum until the NMA is removed. Further processing, including duplexing, desalting, gel purification, quality control, etc., can be performed by any method known in the art.

いくつかの修飾のために、NMAステップを変更してもよい。例えば、3’アミノ修飾については、NMAでの処理は55℃で40分間にしなければならない。ピューロマイシン、5’末端アミノ結合修飾、および2’アミノヌクレオシド修飾は、40%のNMAを追加した後、1時間にわたって加熱する。Cy5で修飾したオリゴヌクレオチドは、遮光しながら、24時間にわたって水酸化アンモニウムで処理する。   NMA steps may be changed for some modifications. For example, for 3 'amino modification, treatment with NMA should be at 55 ° C for 40 minutes. Puromycin, 5 'terminal amino linkage modification, and 2' amino nucleoside modification are heated for 1 hour after adding 40% NMA. Cy5-modified oligonucleotides are treated with ammonium hydroxide for 24 hours while protected from light.

(切断試薬の調製)
HPLC等級の水および合成等級のアセトニトリルを使用する。ジチオレートは、結晶として予め調製されたものである。4.5グラムのジチオレート結晶を90mLのDMFに添加する。40パーセントのNMAは、Sigma Aldrich社などの供給元から、購入することができ、使用の準備ができている。
(Preparation of cleavage reagent)
Use HPLC grade water and synthetic grade acetonitrile. Dithiolate is prepared in advance as crystals. Add 4.5 grams of dithiolate crystals to 90 mL of DMF. Forty percent NMA can be purchased from a supplier such as Sigma Aldrich and is ready for use.

(一本鎖ポリヌクレオチドのアニーリング)
一本鎖(Single stranded)ポリヌクレオチドは、当技術分野で知られているいかなる方法によって、いかなる適当な緩衝液を使用してもアニールすることができる。例えば、等しい量の各々の鎖を、適当な緩衝液、例えば、50mMのHEPES pH7.5、100mMの塩化カリウム、1mMの塩化マグネシウム、に混合することができる。混合物を1分間にわたって90℃で加熱し、室温まで冷却する。他の例では、それぞれ50ミクロモル濃度となるように、各ポリヌクレオチドを別々に調製する。次いで、30ミクロリットルの各々のポリヌクレオチド溶液を、15マイクロリットルのアニーリング緩衝液(×5)と一緒に管に加える。ここで、アニーリング緩衝液の最終濃度は、100mMの塩化カリウム、30mMのHEPES−KOH pH7.4、および2mMの塩化マグネシウムである。最終的な体積は75ミクロリットルである。次いで溶液を、90℃で1分間にわたってインキュベートし、15秒間にわたって遠心機で回転させ、1時間にわたって37℃でインキュベートした後に、室温に戻す。次いで溶液を、マイナス20℃で冷凍貯蔵し、5回まで凍結融解させることができる。二本鎖の最終濃度は、20マイクロモルである。ポリヌクレオチド貯蔵のための適当な緩衝液の例は、20mMのKCl、6mMのHEPES pH7.5、0.2mMのMgClである。使用される全ての緩衝液は、RNaseを含まないものでなければならない。
(Annealing of single-stranded polynucleotide)
Single-stranded polynucleotides can be annealed using any suitable buffer by any method known in the art. For example, equal amounts of each strand can be mixed with a suitable buffer, for example, 50 mM HEPES pH 7.5, 100 mM potassium chloride, 1 mM magnesium chloride. The mixture is heated at 90 ° C. for 1 minute and cooled to room temperature. In another example, each polynucleotide is prepared separately, each at 50 micromolar concentration. 30 microliters of each polynucleotide solution is then added to the tube along with 15 microliters of annealing buffer (x5). Here, the final concentration of annealing buffer is 100 mM potassium chloride, 30 mM HEPES-KOH pH 7.4, and 2 mM magnesium chloride. The final volume is 75 microliters. The solution is then incubated at 90 ° C. for 1 minute, spun in for 15 seconds, incubated at 37 ° C. for 1 hour, and then allowed to return to room temperature. The solution can then be stored frozen at −20 ° C. and freeze-thawed up to 5 times. The final concentration of duplex is 20 micromolar. An example of a suitable buffer for polynucleotide storage is 20 mM KCl, 6 mM HEPES pH 7.5, 0.2 mM MgCl 2 . All buffers used must be free of RNase.

(オルトエステル部分の除去)
所望する場合、オルトエステル部分またはその複数部分は、当技術分野で知られているいかなる適当な方法によっても、ポリヌクレオチドから除去することができる。そのような方法は、揮発性の酢酸テトラメチレンジアミン(TEMED)pH3.8緩衝系を使用する。その緩衝系はオルトエステル部分またはその複数部分の除去後に凍結乾燥によって除去することができる。3.0を超えるpHでの脱保護は、リン酸ジエステル主鎖の酸触媒による切断の可能性を最小にする助けとなる。例えば、脱保護は、オルトエステルで保護されているポリヌクレオチドを懸濁させ、60℃で30分間にわたってインキュベートすることによって、TEMEDでpHを3.8に調節した100mMの酢酸を使用して達成することができる。溶液を次いで、凍結乾燥させるか、使用前に乾燥させるために素早く真空下(SpeedVac)におく。必要に応じて、脱保護後の脱塩は、当技術分野で知られているいかなる方法、例えば逆相カートリッジのエタノール沈殿または脱塩、によって実施することができる。
(Removal of ortho ester moiety)
If desired, the orthoester moiety or portions thereof can be removed from the polynucleotide by any suitable method known in the art. Such a method uses a volatile tetramethylene diamine acetate (TEMED) pH 3.8 buffer system. The buffer system can be removed by lyophilization after removal of the orthoester moiety or portions thereof. Deprotection at a pH above 3.0 helps minimize the possibility of acid-catalyzed cleavage of the phosphodiester backbone. For example, deprotection is accomplished using 100 mM acetic acid adjusted to pH 3.8 with TEMED by suspending the orthoester protected polynucleotide and incubating at 60 ° C. for 30 minutes. be able to. The solution is then lyophilized or quickly placed under vacuum (SpeedVac) to dry before use. If desired, desalting after deprotection can be performed by any method known in the art, such as ethanol precipitation or desalting of a reverse phase cartridge.

(実施例3)
(RNA干渉での使用に向けて合成したsiRNA)
以下は、Dharmacon社の登録商標のACE試薬を使用して合成され、設計され、ここに記載される本発明に従って使用される、ジdTオーバーハングを有する19量体のsiRNAのリストである。「SEAP」は、人間の分泌されたアルカリホスファターゼを意味する。「ヒト・シクロ」は、ヒト・シクロフィリンを意味する。ヌクレオチド単位間の星印は、ホスホロチオエート結合である修飾ヌクレオチド間連結を意味する。構造2’−F−Cまたは2’−F−Uは、リボシル部分の2’炭素に付着したフッ素を有するヌクレオチド単位を意味する。構造2’−N−Cまたは2’−N−Uは、リボシル部分の2’炭素に付着した−NH基を有するヌクレオチド単位を意味する。構造2’−OME−Cまたは2’−OME−Uは、CsまたはUsのいずれかのリボシル部分の2’炭素で、それぞれ2’−O−メチル修飾がむき出しになった(baring)ヌクレオチド単位を意味する。dG、dU、dA、dC、およびdTは、2’位に関してデオキシであり、代わりにリボシル部分の2’炭素に付着した水素を有するヌクレオチド単位を意味する。特に記載されない限り、以下のリストにある全てのヌクレオチド単位は、2’炭素に−OHを有するリボシルである。
(Example 3)
(SiRNA synthesized for use in RNA interference)
The following is a list of 19-mer siRNAs with di-dT overhangs synthesized and designed using Dharmacon's registered ACE reagent and used in accordance with the invention described herein. “SEAP” means human secreted alkaline phosphatase. “Human cyclo” means human cyclophilin. An asterisk between nucleotide units means a modified internucleotide linkage that is a phosphorothioate bond. The structure 2'-FC or 2'-FU refers to a nucleotide unit having a fluorine attached to the 2 'carbon of the ribosyl moiety. The structure 2′-N—C or 2′-N—U refers to a nucleotide unit having a —NH 2 group attached to the 2 ′ carbon of the ribosyl moiety. Structure 2′-OME-C or 2′-OME-U is a 2′-carbon of either the Cs or Us ribosyl moiety, each with a nucleotide unit exposed to 2′-O-methyl modification. means. dG, dU, dA, dC, and dT refer to a nucleotide unit that is deoxy with respect to the 2 ′ position and instead has a hydrogen attached to the 2 ′ carbon of the ribosyl moiety. Unless otherwise stated, all nucleotide units in the list below are ribosyl with —OH at the 2 ′ carbon.

(実施例4)
(RNA干渉の実施)
(形質移入)
siRNA二本鎖を、標準の緩衝液(50ミリモルのHEPES pH7.5、100ミリモルのKCl、1mMのMgCl)を使用してアニールした。形質移入は、後述する標準プロトコルに従って行う。
Example 4
(Implementation of RNA interference)
(Transfection)
siRNA duplexes were annealed using standard buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 100 mM KCl, 1 mM MgCl 2 ). Transfection is performed according to the standard protocol described below.

(96穴プレートおよび6穴プレートのための標準形質移入プロトコル:siRNA)
1.293およびCalu6のためのプロトコル、HeLa、MDA 75は同一である。
2.細胞は、形質移入の日に95%の集密的であるように平板培養される。
3.SuperRNAsin(Ambion)が、RNAsesに対する防御のために形質移入混合物に加えられる。
4.全ての溶液と取扱いは、RNAseを含まない条件下で実施しなければならない。
プレート1 小さなフラスコにおいて25ml媒体の0.5〜1ml、または大きいフラスコにおいて50ml媒体の1ml。
(Standard transfection protocol for 96-well and 6-well plates: siRNA)
Protocols for 1.293 and Calu6, HeLa, MDA 75 are identical.
2. Cells are plated to be 95% confluent on the day of transfection.
3. SuperRNAsin (Ambion) is added to the transfection mixture for protection against RNAses.
4). All solutions and handling must be performed under RNAse-free conditions.
Plate 1 0.5-1 ml of 25 ml medium in a small flask or 1 ml of 50 ml medium in a large flask.

(96穴プレート)
1.3mlの0.05%トリプシン−EDTAを培養フラスコ(6インチ大)に添加して5分間、37℃でインキュベート。
2.7ml(14ml大)の通常培地の添加およびピペッティング10回繰り返して、細胞を再懸濁。
3.ステップ2から細胞懸濁液を25マイクロリットル採取し、75マイクロリットルのトリパンブルー染色(1:4)および細胞カウンターに10マイクロリットル入れる。
4.標準血球計算板で細胞数を計数。
5.細胞平均数x4x10000は、1mlあたりの細胞数。
6.通常培地で希釈して350000/mlにする。
7.100マイクロリットル(HEK293では35,000細胞)を96穴プレートにプレーティング。
(96 hole plate)
Add 1.3 ml 0.05% trypsin-EDTA to culture flask (6 inches large) and incubate for 5 minutes at 37 ° C.
2. Resuspend cells by adding 2.7 ml (14 ml large) normal medium and pipetting 10 times.
3. Take 25 microliters of the cell suspension from step 2 and place 10 microliters in a 75 microliter trypan blue stain (1: 4) and cell counter.
4). Count cells with a standard hemocytometer.
5. The average cell number x 4 x 10,000 is the number of cells per ml.
6). Dilute to 350,000 / ml with normal medium.
7. Plate 100 microliters (35,000 cells for HEK293) into a 96-well plate.

(2×96穴プレート(60穴フォーマット)に対する形質移入)
1.OPTI−MEM 2 ml + 80マイクロリットルのLipofectamine 2000(1:25)+ 15マイクロリットルのSuperRNAsin(AMBION)。
2.等分量(アリコート)のsiRNA(スクリーニング用100マイクロモル、0.8マイクロリットル(全希釈比は、1:750、0.8マイクロリットルの100マイクロモル溶液で最終濃度100ナノモルを得る)を所望のオーダーで深皿に移す(通常、60穴フォーマットに対して3カラムx6、または96穴に対して4カラムx8)。
3.100マイクロリットルのOPT1−MEMを移す。
4.Lipofectamine 2000およびSuperRNAsinとともに100マイクロリットルのOPT1−MEMを各ウエルに移す。
5.室温(RT)に20〜30分放置。
6.各ウエルに0.55mlの通常培地を添加。プレートをフィルムで覆って混合。
7.100x3x2を直接、細胞に対してアレイ・アウト(2枚のプレートに十分)。
(Transfection to 2 x 96-well plate (60-well format))
1. OPTI-MEM 2 ml + 80 microliters Lipofectamine 2000 (1:25) + 15 microliters SuperRNAsin (AMBION).
2. Aliquots (aliquots) of siRNA (100 micromol for screening, 0.8 microliter (total dilution ratio is 1: 750, 0.8 microliter of 100 micromolar solution to obtain a final concentration of 100 nanomoles) Transfer to a pan in order (usually 3 columns x 6 for 60-well format, or 4 columns x 8 for 96-well).
3. Transfer 100 microliters of OPT1-MEM.
4). Transfer 100 microliters of OPT1-MEM with Lipofectamine 2000 and SuperRNAsin to each well.
5. Leave at room temperature (RT) for 20-30 minutes.
6). Add 0.55 ml of normal medium to each well. Cover the plate with film and mix.
7. Array out 100x3x2 directly to cells (enough for two plates).

(2×6穴プレートに対する形質移入)
8.8ml OPTI−MEM +160マイクロリットル Lipofectamine 2000(1:25)、30マイクロリットルのSuperRNAsin(AMBION)。
9.等分量のsiRNA(全希釈比は、1:750、5マイクロリットルの100マイクロモル溶液によって最終濃度100ナノモルを得る)をポリスチレン管に移す。
10. Lipofectamine 2000およびSuperRNAsin(AMBION)とともに1,300マイクロリットルのOPT1−MEMを移す。
11.室温(RT)で20〜30分間放置。
12.各ウエルに0.55mlの通常培地を添加。プレートをフィルムで覆って混合。
13.2mlを各ウェルに移す(2ウエルにとって十分)。
(Transfection for 2 x 6-well plates)
8.8 ml OPTI-MEM +160 microliter Lipofectamine 2000 (1:25), 30 microliter SuperRNAsin (AMBION).
9. Transfer aliquots of siRNA (total dilution ratio is 1: 750, 5 microliters of 100 micromolar solution to give a final concentration of 100 nanomolar) to a polystyrene tube.
10. Transfer 1,300 microliters of OPT1-MEM with Lipofectamine 2000 and SuperRNAsin (AMBION).
11. Leave at room temperature (RT) for 20-30 minutes.
12 Add 0.55 ml of normal medium to each well. Cover the plate with film and mix.
13. Transfer 2 ml to each well (sufficient for 2 wells).

mRNAまたはタンパク質濃度を、標準キットまたはCustom B−DNAセットおよびQuantigene キット(Bayer)を用いて、形質移入後24、48、72、および96時間で測定する。   mRNA or protein concentration is measured at 24, 48, 72, and 96 hours after transfection using standard kits or Custom B-DNA set and Quantigen kit (Bayer).

(実施例5)
(活性の測定/検出)
siRNA誘導RNA干渉のレベル、または遺伝子サイレンシングを、標的mRNAレベルまたは対応のタンパク質レベルによって評価した。mRNAレベルのアッセイは、B−DNA(商標)技術(Quantagene Corp.)を用いて実施した。fLUCおよびrLUCに対するタンパク質レベルは、STEADY GLO(商標)キット(Promega Corp.)によってアッセイした。ヒトアルカリホスファターゼレベルは、Great EscAPe SEAP Fluorescence Detection Kits(#K2043−1)、BD Biosciences,Clontech.を用いてアッセイした。
(Example 5)
(Activity measurement / detection)
The level of siRNA-induced RNA interference, or gene silencing, was assessed by target mRNA level or corresponding protein level. The mRNA level assay was performed using B-DNA ™ technology (Quantage Corp.). Protein levels for fLUC and rLUC were assayed with the STEADY GLO ™ kit (Promega Corp.). Human alkaline phosphatase levels were measured using Great EscAPe SEAP Fluorescence Detection Kits (# K2043-1), BD Biosciences, Clontech. Was used to assay.

(実施例6)
(2’−デオキシ修飾/ホタル・ルシフェラーゼ遺伝子)
センス鎖およびアンチセンス鎖にある2つのタンデム2’−デオキシ修飾を持つsiRNAの機能的効果を、19量体領域の相補性とジdTオーバーハングを二本鎖の3’末端に有する21量体siRNAに導入することで、系統的に試験した。siRNAは、HEK293細胞に導入したホタル・ルシフェラーゼ遺伝子(fLUC5)に向けられた。siRNA機能性を上記したようにして測定した。毒性は、ALMARブルーで測定したところ、影響を受けていないように見えた。機能性は、3通りの濃度で評価した。すなわち、1、10、および100nM最終。使用したsiRNAの配列、および2’−デオキシ修飾の置換を、表1に示す。これらの実験の結果を図19−23に示す。
(Example 6)
(2'-deoxy modification / firefly luciferase gene)
Functional effects of siRNAs with two tandem 2'-deoxy modifications on the sense and antisense strands, 21-mer with 19-mer region complementation and di-dT overhangs at the 3 'end of the duplex Systematically tested by introducing into siRNA. siRNA was directed to the firefly luciferase gene (fLUC5) introduced into HEK293 cells. siRNA functionality was measured as described above. Toxicity, when measured with ALMAR blue, appeared unaffected. Functionality was evaluated at three different concentrations. That is, 1, 10, and 100 nM final. The sequence of the siRNA used and the 2′-deoxy modification substitutions are shown in Table 1. The results of these experiments are shown in FIGS. 19-23.

(実施例7)
(2’−O−メチル修飾/ホタルルシフェラーゼ遺伝子)
センス鎖およびアンチセンス鎖に単一2’−O−メチル修飾、2つのタンデム2’−O−メチル修飾、および3つのタンデム2’−O−メチル修飾を持つsiRNAの機能的効果を、19量体領域の相補性とジdTオーバーハングを二本鎖の3’末端に有する21量体siRNAに導入することで、系統的に試験した。siRNAは、HEK293細胞に形質移入されたホタル・ルシフェラーゼ遺伝子(fLUC5)に向けられた。siRNA機能性は、以下のように測定した。機能性は、3通りの濃度で評価した。すなわち、1、10、および100nM最終。毒性は、ALMARブルーで測定したところ、影響を受けていないように見えた。使用したsiRNAの配列および2’−O−メチル修飾の配置は、表5に示す。これらの実験の結果を図24〜28に示す。
(Example 7)
(2'-O-methyl modification / firefly luciferase gene)
The functional effect of siRNA having a single 2′-O-methyl modification, two tandem 2′-O-methyl modifications, and three tandem 2′-O-methyl modifications on the sense and antisense strands is 19 Systematic testing was performed by introducing complementation of the body region and di-dT overhangs into 21-mer siRNAs with double-stranded 3 ′ ends. siRNA was directed to the firefly luciferase gene (fLUC5) transfected into HEK293 cells. siRNA functionality was measured as follows. Functionality was evaluated at three different concentrations. That is, 1, 10, and 100 nM final. Toxicity, when measured with ALMAR blue, appeared unaffected. The sequence of siRNA used and the arrangement of 2′-O-methyl modifications are shown in Table 5. The results of these experiments are shown in FIGS.

(実施例8)
(2’−デオキシおよび2’−O−メチル修飾/センス対アンチセンス鎖)
15の二本鎖(そのうち5つがヒト・シクロフィリン遺伝子に向けられ、10がホタル/ルシフェラーゼに向けられている)を種々の修飾により試験した(図29〜31参照)。ヒトのシクロフィリンBについて、試験した二本鎖は、(1)未修飾、(2)センス鎖の第1および第2の位置に2’−O−メチル修飾、および(3)アンチセンス鎖の第1および第2の位置に2’−O−メチル修飾、さらに(4)センス鎖およびアンチセンス鎖上に2’−O−メチル修飾を含む。ルシフェラーゼに関して、ヒト/シクロフィリンBについて記載された修飾の全てに加えて、(1)AS鎖の5’リン酸化と併用したAS鎖上の2’−O−メチル修飾と、(2)アンチセンス鎖の5’リン酸化と併用したセンスおよびアンチセンス鎖の2’−O−メチル修飾を、試験した。全ての15の二本鎖について、2’−O−メチル部分を持つセンス鎖の位置1および2での修飾は、機能性と干渉しなかった。アンチセンス鎖の同一の修飾は、二本鎖の機能性を制限した。この機能性の減少は、アンチセンス鎖がその5’末端でリン酸化された場合に、部分的に少なくなった(図30および31)。上記のデータを考え合わせると、アンチセンス鎖の5’リン酸化と併用したセンス鎖の1位および2位の2’−O−メチル化は、二本鎖の機能性を変えることなくセンス鎖オフ・ターゲット化を制限するようにsiRNA二本鎖を修飾する、安価で信頼性があり、さらに非毒性である方法である。この情報は、商業的価値がある。なぜなら、それによってsiRNAの特異性と効力とが高められるからである。最近のマイクロアレイ・データによれば、丁度11ヌクレオチドの存在で非特異的なサイレンシングの誘導が十分なされることを示している。siRNA二本鎖のセンス鎖内に存在する相同性は、概ね、少なくとも半分の非特異的機能性を構成する。固有の非特異性がブロックされる場合、センス鎖はオフ・ターゲット化に貢献することができず、siRNAの特異性は増加するはずである。機能的RISCアンチセンス鎖複合体への平衡の移動もまた、siRNAの有効濃度を下げる。
(Example 8)
(2'-deoxy and 2'-O-methyl modifications / sense vs. antisense strand)
Fifteen duplexes (of which 5 are directed to the human cyclophilin gene and 10 are directed to firefly / luciferase) were tested with various modifications (see Figures 29-31). For human cyclophilin B, the duplexes tested were (1) unmodified, (2) 2'-O-methyl modifications at the first and second positions of the sense strand, and (3) the first strand of the antisense strand. It contains 2′-O-methyl modifications at the 1 and second positions, and (4) 2′-O-methyl modifications on the sense and antisense strands. For luciferase, in addition to all of the modifications described for human / cyclophilin B, (1) 2′-O-methyl modifications on the AS chain in combination with 5 ′ phosphorylation of the AS chain, and (2) the antisense strand The 2'-O-methyl modification of the sense and antisense strands in combination with the 5 'phosphorylation of was tested. For all 15 duplexes, modifications at positions 1 and 2 of the sense strand with a 2′-O-methyl moiety did not interfere with functionality. The same modification of the antisense strand limited duplex functionality. This decrease in functionality was partially reduced when the antisense strand was phosphorylated at its 5 ′ end (FIGS. 30 and 31). Considering the above data, 2′-O-methylation at the 1st and 2nd positions of the sense strand in combination with 5 ′ phosphorylation of the antisense strand can turn off the sense strand without changing the functionality of the duplex. An inexpensive, reliable and non-toxic method that modifies siRNA duplexes to limit targeting. This information is of commercial value. This is because it increases the specificity and efficacy of siRNA. Recent microarray data indicate that the presence of exactly 11 nucleotides is sufficient to induce non-specific silencing. The homology present within the sense strand of the siRNA duplex generally constitutes at least half non-specific functionality. If inherent non-specificity is blocked, the sense strand cannot contribute to off-targeting and siRNA specificity should increase. Transfer of equilibrium to a functional RISC antisense strand complex also reduces the effective concentration of siRNA.

(実施例9)
(5’コンジュゲートによる修飾siRNA)
二本鎖安定性、機能性、および受動的取り込みに対する種々の修飾の効果をアッセイした。図33は、二本鎖安定性に対するコレステロール・コンジュゲーションおよび(センスおよびアンチセンス鎖の1位および2位上の2’−O−メチル修飾、プラス、センス鎖の全てのCおよびUの2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖の全てのCおよびUの2’F修飾、プラス、アンチセンス鎖の5’リン酸化)の効果を示す。裸のsiRNAまたは修飾siRNAは32P標識(AS鎖、T4キナーゼ、プロメガ)し、血清(または血清アルブミン)とともにインキュベートし、さらにゲル・シフト・クロマトグラフィー(変性、15%PAGE)で走らせた。これらの実験の結果は、未修飾二本鎖が素早く分解した一方で、コレステロールおよび既に説明した修飾を持つsiRNAは、血清または血清アルブミン存在下で安定であることを示す。同様に、3’idTキャッピングおよびCHO(5’センス)コンジュゲーションと併用したCおよびUの2’−O−メチル修飾を担持するsiRNAについてもまた、安定性の増大が示される(図35)。
Example 9
(Modified siRNA with 5 ′ conjugate)
The effect of various modifications on duplex stability, functionality, and passive uptake was assayed. FIG. 33 shows cholesterol conjugation for duplex stability and (2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, plus 2 ′ of all C and U of the sense strand. -O-methyl modification, all C and U 2'F modifications of the antisense strand, plus, 5 'phosphorylation of the antisense strand). Naked or modified siRNAs were 32 P-labeled (AS chain, T4 kinase, promega), incubated with serum (or serum albumin), and further run on gel shift chromatography (denaturation, 15% PAGE). The results of these experiments show that while unmodified duplexes degraded rapidly, cholesterol and siRNA with the modifications already described are stable in the presence of serum or serum albumin. Similarly, increased stability is also shown for siRNA carrying C and U 2′-O-methyl modifications in combination with 3′idT capping and CHO (5 ′ sense) conjugation (FIG. 35).

同様に修飾した分子に対する研究(例えば、センス鎖の2’Fl修飾と併用してセンス鎖の5’末端のコレステロール修飾)は、そのような修飾が機能性(図34)および受動的取り込み(図36、修飾=コレステロールを有するセンスおよびアンチセンスの両方のCおよびUに対する2’F)が高めることを明らかにする。   Studies on similarly modified molecules (eg, cholesterol modification of the 5 ′ end of the sense strand in combination with 2′Fl modification of the sense strand) show that such modification is functional (FIG. 34) and passive uptake (FIG. 36, modification = 2′F) for both sense and antisense C and U with cholesterol is shown to be enhanced.

(実施例10)
(SEAP2217標的上での2’でのデオキシおよび2’−O−メチル修飾ウオーク)
SEAPコンストラクトを標的にしたsiRNAを用いた2’−デオキシおよび2’−O−メチル・ウオークに使用するコンストラクト(図31および図32参照)を表6に示す。
(Example 10)
(Deoxy and 2'-O-methyl modified walk at 2 'on SEAP2217 target)
The constructs used for 2′-deoxy and 2′-O-methyl walks using siRNA targeting the SEAP construct (see FIGS. 31 and 32) are shown in Table 6.

(実施例11)
(分子1修飾および安定性)
実施例11〜18の目的のために、用語「分子1修飾(molecule 1 modifications)」とは、センス鎖上の1および2位に2’−O−メチル修飾、センス鎖上の全てのCおよびU上に2’−O−メチル修飾、アンチセンス鎖上の全てのCおよびUの2’−フッ素(Fl)修飾、およびアンチセンス鎖の5’末端上にあるリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。同様に、用語「分子2修飾(molecule 2 modification)」は、センス鎖の1および2位上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の全CsおよびUs上の2’−O−メチル修飾、センス鎖の5’末端上のCy3標識、アンチセンス鎖の全てのCおよびU上の2’−フッ素(Fl)修飾、ならびにアンチセンス鎖の5’末端上のリン酸塩修飾を含む分子のことをいう。
(Example 11)
(Molecular 1 modification and stability)
For the purposes of Examples 11-18, the term “molecule 1 modification” means 2′-O-methyl modifications at positions 1 and 2 on the sense strand, all C and on the sense strand. Of molecules containing 2'-O-methyl modifications on U, all C and U 2'-fluorine (Fl) modifications on the antisense strand, and phosphate modifications on the 5 'end of the antisense strand That means. Similarly, the term “molecule 2 modification” includes 2′-O-methyl modifications on positions 1 and 2 of the sense strand, 2′-O-methyl modifications on all Cs and Us of the sense strand, Molecules that contain a Cy3 label on the 5 'end of the sense strand, 2'-fluorine (Fl) modifications on all C and U of the antisense strand, and phosphate modifications on the 5' end of the antisense strand Say.

siRNA安定性に対する分子1修飾の効果を評価するために、4種類のユニークなsiRNAを、修飾および未修飾形態で合成した。続いて、これらの分子を時間を変えて37℃で100%血清中でインキュベートし、PAGEで分析することで二本鎖の未分解性(intactness)を評価した。配列の視覚化は、エチジウム・ブロマイド染色によっておこなった。   To evaluate the effect of molecule 1 modification on siRNA stability, four unique siRNAs were synthesized in modified and unmodified forms. Subsequently, these molecules were incubated in 100% serum at 37 ° C. at different times, and double-stranded intactness was evaluated by analysis by PAGE. Visualization of the sequence was performed by ethidium bromide staining.

図37に示されるこれらの実験結果は、分子1修飾を持つ二本鎖が、未修飾の等価物と比べて著しく安定性が高いことを示す。未修飾分子は、室温で血清にさらしたところ、2分以内に50%以上分解した。それに比べて、分子1修飾を持つ配列の半減期は、概ね125〜135時間であった。したがって、分子1修飾は、安定性を約500倍、著しく高めた。   These experimental results shown in FIG. 37 show that the duplex with molecule 1 modification is significantly more stable than the unmodified equivalent. Unmodified molecules were degraded by more than 50% within 2 minutes when exposed to serum at room temperature. In comparison, the half-life of the sequence with molecule 1 modification was approximately 125-135 hours. Thus, molecule 1 modification significantly increased stability by about 500 times.

(実施例12)
(分子1修飾およびsiRNAサイレンシング抗力)
siRNA抗力に対する分子1修飾の効果を評価するために、ヒト・シクロフィリンB(U1およびU2)に向けられた2種類のユニークなsiRNAを、2’−O−ACEケミストリーを用いて、修飾および未修飾形態で合成し、その機能性について、全細胞アッセイで調べた。手短に言えば、濃度0.01〜200nMで、修飾および未修飾siRNAをHeLa細胞(10,000細胞/ウエル、96穴プレート)に形質移入(Lipofectamine 2000)し、24〜48時間培養した。続いて、指定された標的の発現レベルを、分岐DNAアッセイを用いて評価した(Genospectra、Femont、CA)。
(Example 12)
(Molecular 1 modification and siRNA silencing drag)
To evaluate the effect of molecule 1 modification on siRNA drag, two unique siRNAs directed against human cyclophilin B (U1 and U2) were modified and unmodified using 2'-O-ACE chemistry It was synthesized in form and its functionality was examined in a whole cell assay. Briefly, modified and unmodified siRNA were transfected (Lipofectamine 2000) into HeLa cells (10,000 cells / well, 96-well plate) at a concentration of 0.01-200 nM and cultured for 24-48 hours. Subsequently, the expression level of designated targets was assessed using a branched DNA assay (Genospectra, Femont, CA).

これらの実験結果を図38に示す。また、これらの実験結果は分子1修飾を持つ二本鎖が、試験した全ての濃度で、未修飾siRNAと同等に機能することを示す。したがって、分子1修飾は、siRNAの抗力を変えるようには見えない。   The results of these experiments are shown in FIG. These experimental results also indicate that the double-stranded with molecule 1 modification functions equivalently to unmodified siRNA at all concentrations tested. Thus, molecule 1 modification does not appear to alter siRNA drag.

(実施例13)
(分子1修飾およびサイレンシング寿命)
siRNAのサイレンシング寿命(silencing longevity)に対する分子1修飾の効果を判断するために、ヒト・シクロフィリンB遺伝子を対象とするsiRNAを修飾および未修飾形態で合成し、前述のごとくHeLa細胞(100nM)に形質移入した。続いて、サイレンシングのレベルを分岐DNAアッセイを用いて、7日間にわたってモニターした。
(Example 13)
(Molecular 1 modification and silencing life)
In order to determine the effect of molecule 1 modification on siRNA silencing longevity, siRNA targeting the human cyclophilin B gene was synthesized in modified and unmodified forms, as described above, in HeLa cells (100 nM). Transfected. Subsequently, the level of silencing was monitored over 7 days using a branched DNA assay.

図39に示すこれらの実験の結果の一例は、未修飾分子によって誘導されるサイレンシングのレベルが7日間にわたって約70%から0%に低下することが示され、修飾二本鎖が実験の過程全体を通して>80%機能性を誘導することを実証する。したがって、分子1修飾にって修飾されたsiRNAは、これらの二本鎖によって誘導されたサイレンシングの寿命を高める。   An example of the results of these experiments shown in FIG. 39 shows that the level of silencing induced by unmodified molecules decreases from about 70% to 0% over 7 days, and the modified duplex is in the course of the experiment. It is demonstrated to induce> 80% functionality throughout. Thus, siRNA modified with a molecule 1 modification increases the lifetime of silencing induced by these duplexes.

(実施例14)
(分子1修飾および毒性)
siRNA毒性に対する分子1修飾の効果を判断するために、ヒト・シクロフィリンBを対象とする4種類のsiRNA(U1〜U4)を修飾および未修飾形態で合成し、0.01〜200nMの濃度範囲で、HeLa細胞に形質移入した。形質移入後t=48時間の時点で、Alamer Blue生存度アッセイを実施して細胞個体群内での細胞死のレベルを評価した。修飾二本鎖と未修飾二本鎖との並列比較では、試験した濃度のいずれかで誘導される細胞死のレベルに違いは無かった(図40)。
(Example 14)
(Molecular 1 modification and toxicity)
To determine the effect of molecule 1 modification on siRNA toxicity, four siRNAs (U1-U4) targeted to human cyclophilin B were synthesized in modified and unmodified forms and in a concentration range of 0.01-200 nM. HeLa cells were transfected. At time t = 48 hours after transfection, an Almer Blue viability assay was performed to assess the level of cell death within the cell population. In a side-by-side comparison of modified and unmodified duplexes, there was no difference in the level of cell death induced at any of the concentrations tested (FIG. 40).

(実施例15)
(分子1修飾およびオフ・ターゲット効果)
オフ・ターゲット効果に対する分子1修飾の効果を評価するために、4種類のsiRNA標的ヒト・シクロフィリンB(U1〜U4)を修飾および未修飾形態で合成し、100nMの濃度でHeLa細胞に形質移入した。続いて、(1)偽形質移入、(2)形質移入(未修飾)、および(3)形質移入(修飾)細胞から得た全RNAを精製(Qiagen)し、cDNAに変換し、さらにAgilent’s Low RNA Input Linear Amp Kitを用いて、 Cy3(偽形質移入)またはCy5(形質移入−未修飾、形質移入−修飾)による標識をおこなった。偽形質移入および非形質移入細胞から得た標識cDNAを混合し、21,000を上回る数のプローブが含まれるAgilent Human1A(V2)Oligo Microarrayにハイブリダイズさせた。修飾および未修飾試料と結合したオフ・ターゲットの数を、ソフトウェア(Aglilent’s Feataure Extraction,Sptfire,およびSptfire Functional Genomics)(それぞれバージョン7.2、7,2、および7.1)を用いて、評価した。
(Example 15)
(Molecular 1 modification and off-target effect)
To evaluate the effect of molecule 1 modification on off-target effects, four siRNA target human cyclophilins B (U1-U4) were synthesized in modified and unmodified forms and transfected into HeLa cells at a concentration of 100 nM. . Subsequently, (1) mock-transfected, (2) transfected (unmodified), and (3) total RNA obtained from transfected (modified) cells was purified (Qiagen), converted to cDNA, and further transformed into Agilent ' Labeling with Cy3 (mock transfection) or Cy5 (transfection-unmodified, transfection-modified) was performed using the s Low RNA Input Linear Amp Kit. Labeled cDNAs obtained from mock transfected and non-transfected cells were mixed and hybridized to Agilent Human 1A (V2) Oligo Microarray containing more than 21,000 probes. Using software (Agilent's Feature Extraction, Sptfire, and Sptfire Functional Genomics) (versions 7.2, 7, 2, and 7.1, respectively), the number of off targets bound to the modified and unmodified samples was determined. evaluated.

これらのオフ・ターゲット研究のまとめを図41に示す。また、このまとめによれば、修飾および未修飾siRNAは、オフ・ターゲットされた遺伝子の数に関して、類似した機能を示した。具体的には、オフ・ターゲット遺伝子を誘導または抑制のレベル(野生型遺伝子発現と比較)に基づいて分離した場合、修飾siRNAは未修飾のものと類似して(またはそれよりも良好に)機能した。   A summary of these off-target studies is shown in FIG. Also, according to this summary, the modified and unmodified siRNAs showed similar functions with respect to the number of off-targeted genes. Specifically, if the off-target gene is isolated based on the level of induction or suppression (compared to wild-type gene expression), the modified siRNA functions similarly (or better) than the unmodified one. did.

(実施例16)
(分子2修飾およびサイレンシング効力)
分子2修飾を含むsiRNAの機能性を試験するために、ヒト・シクロフィリンBを対象とするsiRNAであるシクロ14(5’GOCCTTAGCTACAGGAGAG、センス鎖 配列番号322)を、分子2修飾により合成し、さらに指定した標的をサイレンシングする能力について試験した。手短に言えば、cyclo14を、2’−O−ACEケミストリーを用いた適当な修飾により合成した。続いて、T482HeLa細胞(10,000細胞/ウエル、96穴プレート)をプレーティングして一晩培養し、さらに100nM濃度でcyclo14二本鎖による形質移入(Lipofectamine 2000)をおこなった。形質移入後3日、mRNAサイレンシングのレベルを分岐DNAアッセイ(Genospectra、Fremont、CA)を用いて評価した。
(Example 16)
(Molecular 2 modification and silencing efficacy)
To test the functionality of siRNA containing molecule 2 modification, cyclo14 (5′GOCCTTAGCTACAGGAGAG, sense strand SEQ ID NO: 322), a siRNA targeting human cyclophilin B, was synthesized by molecule 2 modification and further specified. The ability to silence selected targets was tested. Briefly, cyclo14 was synthesized by appropriate modification using 2'-O-ACE chemistry. Subsequently, T482HeLa cells (10,000 cells / well, 96-well plate) were plated and cultured overnight, and further transfected with cyclo14 duplex at a concentration of 100 nM (Lipofectamine 2000). Three days after transfection, the level of mRNA silencing was assessed using a branched DNA assay (Genospectra, Fremont, CA).

これらの研究の結果を図42に示す。未修飾cyclo14二本鎖は概ね80〜95%サイレンシングを誘導する。Cy3標識単独で修飾されたcyclo14二本鎖は、約70〜80%サイレンシングを誘導、また分子2修飾を持つcyclo14siRNAは80%またはそれよりも良好なサイレンシングを誘導し、分子2修飾の付加は二本鎖の機能性に対してほとんど影響がない。   The results of these studies are shown in FIG. Unmodified cycl14 duplex induces approximately 80-95% silencing. Cyclo14 duplex modified with Cy3 label alone induces about 70-80% silencing, and cycl14 siRNA with molecular 2 modification induces silencing with 80% or better and addition of molecular 2 modification Has little effect on duplex functionality.

(実施例17)
(トラックアビリティに対する分子2修飾の効果)
分子2修飾の有用性を試験するために、形質移入効率を評価する手段として、cyclo14siRNAを前述の修飾により調製し、蛍光顕微鏡で視覚化をおこなった。具体的には、cyclo14を、2’−O−ACEケミストリーを用いた適当な修飾により合成した。続いて、T482HeLa細胞(10,000細胞/ウエル、96穴プレート)をプレーティングして一晩培養し、さらに100nM濃度で適当な二本鎖による形質移入(Lipofectamine 2000)をおこなった。形質移入後48時間で、培地をHoechst33342(2μg/ml、20分、37℃)でインキュベートし、次にDapiおよびRhodamineフィルターを用いてLeica DMIL蛍光顕微鏡による視覚化をおこなった。
(Example 17)
(Effect of molecule 2 modification on track ability)
In order to test the usefulness of the molecule 2 modification, as a means of evaluating transfection efficiency, cyclo14 siRNA was prepared by the above-mentioned modification and visualized with a fluorescence microscope. Specifically, cyclo14 was synthesized by appropriate modification using 2′-O-ACE chemistry. Subsequently, T482HeLa cells (10,000 cells / well, 96-well plate) were plated and cultured overnight, and further transfected with appropriate double strands (Lipofectamine 2000) at a concentration of 100 nM. Forty-eight hours after transfection, the medium was incubated with Hoechst 33342 (2 μg / ml, 20 minutes, 37 ° C.) and then visualized with a Leica DMIL fluorescence microscope using Dapi and Rhodamine filters.

分子2修飾を持つcyclo14 siRNAによる形質移入がなされたHeLa細胞の蛍光顕微鏡写真(添付図面なし)は、強く染色された核およびその周囲を示している。未修飾cyclo14siRNAにより形質移入された細胞では、同等の染色が見られないことから(データ不図示)、分子2修飾が所定のsiRNAの細胞内位置および形質移入の成功を評価する優れた手段であることがわかる。   Fluorescence micrographs of HeLa cells transfected with cycl14 siRNA with molecular 2 modification (not attached) show strongly stained nuclei and their surroundings. In cells transfected with unmodified cyclo14 siRNA, no comparable staining is seen (data not shown), so molecular 2 modification is an excellent means of assessing the intracellular location of a given siRNA and the success of the transfection. I understand that.

(実施例18)
(安定性に対する分子2修飾の効果)
分子2修飾が二本鎖の細胞内安定を高めたかどうかを試験するために、分子2修飾を持つcyclo14siRNAをHeLa細胞に形質移入し、Cy3標識Cyclo14形質移入細胞と7日間にわたって比較した。前述の修飾の付加によってCy3単独による修飾を受けた二本鎖を上回る著しく強化されたsiRNA安定性を示す。両方の試料が第2日目(Day2)に強い染色パターンを示す一方で、Cy3−Cyclo14形質移入細胞は、第7日目(Day7)までに失う。対照的に、分子2修飾を持つcyclo14siRNAを含む細胞は、第7日(Day7)に強い染色パターンを保持している。さらに、Cy3標識二本鎖とは異なり、分子2修飾を持つsiRNAはまた、二本鎖への核アクセス(nuclear access)を促進する。
(Example 18)
(Effect of molecule 2 modification on stability)
To test whether molecular 2 modification increased the intracellular stability of the double strand, cycl14 siRNA with molecular 2 modification was transfected into HeLa cells and compared to Cy3-labeled Cyclo14 transfected cells for 7 days. It shows significantly enhanced siRNA stability over duplexes modified with Cy3 alone by the addition of the aforementioned modifications. Both samples show a strong staining pattern on day 2 (Day2), while Cy3-Cyclo14 transfected cells are lost by day 7 (Day7). In contrast, cells containing cycl14 siRNA with a molecular 2 modification retain a strong staining pattern on day 7 (Day 7). Furthermore, unlike Cy3-labeled duplexes, siRNAs with molecular 2 modifications also facilitate nuclear access to the duplex.

(実施例19)
(サイレンシング活性を修飾する化学修飾の同定)
RNA合成のためのプラットホームとして2’−O−ACEケミストリーを用いて、センス(S)およびアンチセンス(AS)鎖に1、2、または3つの連続的(consecutively)に修飾したヌクレオチドからなる修飾ウォークをSEAP−2217、ヒト分泌アルカリホスファターゼ(SEAP、SEAP−2217−センス鎖5’−G U G A U G U A U G U C A G A GAG U dT dT(配列番号326))上で実行した。続いて、これらの修飾siRNAのサイレンシング効率を、SEAP発現ベクター(Clontech)を持つ各二本鎖をHEK293細胞(100nM siRNA、50ng/ウエルSEP発現ベクター、Lipofectamine 2000)に同時形質移入し、形質移入後24時間での標的タンパク質活性の減少をアッセイすることによって、評価した。図43Aおよび図43Bは、2’−O−メチル化SEAP−2217siRNAに対する修飾と機能とのあいだの相互関係を示す。SEAPを標的とする未修飾二本鎖は、SEAP遺伝子のサイレンシングを>90%誘導する。SおよびAS鎖の単一塩基修飾は、siRNA活性に対する効果をほとんど誘導しなかった。このことは、RNAiで必須の役割を演ずるような単一の2’−ヒドロシル基がいずれの鎖にもないことを示唆している。それとは対照的に、二重の並列した修飾のウオークは、修飾塩基の導入がサイレンシング活性にって著しく干渉したいくつかのキー・ポジションを同定した。
(Example 19)
(Identification of chemical modifications that modify silencing activity)
A modified walk consisting of 1, 2 or 3 consecutively modified nucleotides in the sense (S) and antisense (AS) strands using 2'-O-ACE chemistry as a platform for RNA synthesis Was performed on SEAP-2217, human secreted alkaline phosphatase (SEAP, SEAP-2217-sense strand 5'-GUUGAAUGUAUAGUCACAGAGAGAUdTdT (SEQ ID NO: 326)). . Subsequently, the silencing efficiency of these modified siRNAs was determined by co-transfecting each duplex with SEAP expression vector (Clontech) into HEK293 cells (100 nM siRNA, 50 ng / well SEP expression vector, Lipofectamine 2000). Assessed by assaying for a decrease in target protein activity 24 hours later. Figures 43A and 43B show the correlation between modification and function for 2'-O-methylated SEAP-2217 siRNA. Unmodified duplexes that target SEAP induce> 90% silencing of the SEAP gene. Single base modifications of the S and AS strands induced little effect on siRNA activity. This suggests that there is no single 2′-hydrosyl group on either strand that plays an essential role in RNAi. In contrast, double side-by-side modified walks identified several key positions where the introduction of modified bases significantly interfered with silencing activity.

機能との最も顕著な干渉は、AS鎖の5’末端の2つの連続的な塩基(1および2位)または3つの連続的な塩基(1、2、および3位)を修飾した場合に観察されるので、隣接する修飾基間の連携効果が暗示される。S鎖の同様な修飾は、二本鎖機能性を変えるのに失敗したことから、対を形成した2’−O−メチル修飾塩基はS鎖とAS鎖との区別を可能にする。   The most significant interference with function is observed when modifying two consecutive bases (positions 1 and 2) or three consecutive bases (positions 1, 2 and 3) at the 5 ′ end of the AS strand Therefore, the cooperation effect between adjacent modification groups is implied. Since similar modifications of the S chain have failed to alter duplex functionality, the paired 2'-O-methyl modified bases allow the S and AS chains to be distinguished.

実験の同一セットを2’−デオキシ修飾を用いて実行した。図44Aおよび図44Bに示す研究は、二本鎖のいずれかの鎖上に異なる位置(例えば、1+2+3、4+5+6、その他...)で3つの連続的な2’−デオキシ基を付加することは、二本鎖サイレンシングに対してなんら効果がないことを示している。同様の結果は、2および1の連続的な2’−デオキシ基(データ不図示)の効果試験するウオークについて観察された。   The same set of experiments was performed with 2'-deoxy modification. The studies shown in FIGS. 44A and 44B show that adding three consecutive 2′-deoxy groups at different positions (eg, 1 + 2 + 3, 4 + 5 + 6, etc.) on either strand of the duplex , Indicating no effect on double-stranded silencing. Similar results were observed for walks testing the effect of 2 and 1 consecutive 2'-deoxy groups (data not shown).

二本鎖機能性に対する2’−O−メチル修飾の効果をさらに試験するために、ルシフェラーゼ遺伝子(luc 8、18、56、58、63、および81)を対象とする一連のsiRNAを、2’−O−ACEケミストリーを用いて合成してリボース環の2’位にO−メチル基を含むように修飾する。
Luc 8 5’−GAAAAAUCAGAGAGAUCCU(配列番号327)
Luc 18 5’−UACCGGAAAACUCGACGCA(配列番号328)
Luc 56 5’−ACGUCGCCAGUCAAGUAAC(配列番号329)
Luc 58 5’−GAUUACGUCGCCAGUCAAG(配列番号330)
Luc 63 5’−AGAGALTCGUGGALIJACGUC(配列番号331)
Luc 81 5’−UGUUGUUUUGGAGCACGGA(配列番号332)
(上に列挙した配列はセンス鎖である)。
To further test the effect of 2'-O-methyl modification on double-stranded functionality, a series of siRNAs directed to the luciferase gene (luc 8, 18, 56, 58, 63, and 81) were It is synthesized using -O-ACE chemistry and modified to include an O-methyl group at the 2 'position of the ribose ring.
Luc 8 5′-GAAAAAUCAGAGAGAUCUCU (SEQ ID NO: 327)
Luc 18 5'-UACCGGGAAAACUCGACGCA (SEQ ID NO: 328)
Luc 56 5′-ACGUCGCCAGUCAAGUAAC (SEQ ID NO: 329)
Luc 58 5'-GAUUAACGUCGCCAGUCAAG (SEQ ID NO: 330)
Luc 63 5'-AGAGALTCGUGGALIJACGUC (SEQ ID NO: 331)
Luc 81 5′-UGUUGUUUGGAGCACCGGA (SEQ ID NO: 332)
(The sequence listed above is the sense strand).

具体的には、(1)センス鎖、(2)アンチセンス鎖、または(3)これら両方の鎖の2つの5’最端ヌクレオチド上に2’−O−メチル修飾を含むsiRNAを、Luc−発現プラスミド(pCMVLuc,50ng/ウエル)を介して、HEK283細胞に形質移入する。続いて、各二本鎖のサイレンシング能力の並列比較を実行して、標的転写分解に対するこの修飾の効果を判断した。   Specifically, siRNAs containing 2′-O-methyl modifications on the two 5 ′ extreme nucleotides of (1) the sense strand, (2) the antisense strand, or (3) both strands are HEK283 cells are transfected via the expression plasmid (pCMVLuc, 50 ng / well). Subsequently, a side-by-side comparison of the silencing capacity of each duplex was performed to determine the effect of this modification on target transcription degradation.

これらの研究の結果は、AS鎖への2’−O−メチル基の付加のみが、標的mRNAをサイレンシングするための二本鎖の能力を著しく削減することを示した(図45A〜F参照)。対照的に、センス鎖上にこの修飾を持つ二本鎖は、同等物である未修飾siRNAよりも十分に(luc 58、63、81)、あるいは良好に(luc 56、8、18)機能した。このことは、センス鎖の修飾がRISCによる鎖選択を偏らせ、(いくつかの例では)有効なアンチセンス鎖濃度を高めたことを示唆している。強化されたサイレンシングは、分子の5’センス末端に対するRISCの結合親和性の減少(そのため、対向端に結合するための遊離のRISCの可用性が増加)、センス鎖をリン酸化するための天然キナーゼの能力減少(したがって、RISCへのアクセスに対するセンス鎖とアンチセンス鎖の競合の減少)、あるいは5’センス末端からの二本鎖の解き放しをおこなうRISCの能力の減少の結果であり得る。両方の鎖に2’−O−メチル修飾を含むsiRNAは、いずれかの単一鎖上に修飾を含んだ分子に対して観察された値間にある減少したサイレンシング能力を示した。これらの結果に対する1つの解釈は、修飾鎖に関して2’−O−メチル修飾の結合親和性がRISCのものよりも低いということである。両方の鎖が修飾された場合では、どちらの鎖もその相補体を越える利益を得ることはく、両方の修飾分子の機能性の平均を表す新しい平衡が確立される。   The results of these studies showed that only the addition of 2′-O-methyl groups to the AS strand significantly reduced the ability of the duplex to silence the target mRNA (see FIGS. 45A-F). ). In contrast, duplexes with this modification on the sense strand functioned well (luc 58, 63, 81) or better (luc 56, 8, 18) than the equivalent unmodified siRNA. . This suggests that modification of the sense strand biased strand selection by RISC and (in some cases) increased the effective antisense strand concentration. Enhanced silencing reduces the binding affinity of RISC to the 5 'sense end of the molecule (thus increasing the availability of free RISC to bind to the opposite end), a natural kinase to phosphorylate the sense strand May be the result of a reduced ability of RISC (thus reducing sense and antisense strand competition for access to RISC), or the ability of RISC to release the duplex from the 5 'sense end. SiRNA containing 2'-O-methyl modifications on both strands showed a reduced silencing capacity between the values observed for molecules containing the modifications on either single strand. One interpretation to these results is that the binding affinity of the 2'-O-methyl modification with respect to the modified strand is lower than that of RISC. If both strands are modified, neither strand will benefit over its complement and a new equilibrium will be established that represents the average functionality of both modified molecules.

2’−O−メチル化S/ASsiRNAを含む細胞内で観察されたサイレンシングの減少レベルは、二本鎖をリン酸化するための細胞キナーゼの弱体化した能力の結果であるかどうかを試験するために、2’−O−メチル修飾を持つsiRNAを、AS鎖の5’末端上にリン酸基を持つように修飾した。具体的には、(1)アンチセンス鎖の5’末端の位置1および2、または(2)アンチ鎖およびセンス鎖の両方の5’末端の位置1および2、のいずれかにおいて2’−O−メチル基を有するLuc siRNAを、合成の過程でAS鎖上で5’−リン酸化した。次に、これらの二本鎖を、既に記載した手順を用いて、HEK293細胞に導入し、所望の標的をサイレンシングする能力について試験した。結果は、試験した例の83%(10/12)で、アンチセンス鎖の5’リン酸化が、等価物である非リン酸化分子を超えて二本鎖のサイレンシング効率を改善したことを示した(図45A〜F)。残りの2つの例では、サイレンシングが未変化のままであり、あるいは僅かに改善されただけである。   Test whether the reduced level of silencing observed in cells containing 2'-O-methylated S / AS siRNA is a result of the weakened ability of cellular kinases to phosphorylate duplexes Therefore, siRNA with 2′-O-methyl modification was modified to have a phosphate group on the 5 ′ end of the AS strand. Specifically, 2′-O at either (1) positions 1 and 2 at the 5 ′ end of the antisense strand, or (2) positions 1 and 2 at both 5 ′ ends of the antisense and sense strands. -Luc siRNA having a methyl group was 5'-phosphorylated on the AS strand during the synthesis. These duplexes were then introduced into HEK293 cells using the procedure previously described and tested for the ability to silence the desired target. The results show that in 83% (10/12) of the tested examples, 5 ′ phosphorylation of the antisense strand improved duplex silencing efficiency over the equivalent non-phosphorylated molecule. (FIGS. 45A-F). In the remaining two examples, silencing remains unchanged or only slightly improved.

用量応答曲線を用いたサイレンシングに対する化学修飾の効果についてのより詳しい実験は、以前のデータを支持している。ルシフェラーゼ遺伝子(luc 8、56、58,63、および81)を対象とする5つの異なるsiRNAを、2’−O−メチル修飾および未修飾形態で、2−O−ACEケミストリーを用いて合成した。次に、これらの二本鎖を、濃度を0.01〜200nMのあいだで変えながら、HeLa細胞(ルシフェラーゼ発現ベクターと共に)に形質移入し、ルシフェラーゼタンパク質のサイレンシングのレベルについて、アッセイした(t=24〜48)。これらの実験結果を図46にまとめて以下のような結論を導いた。すなわち、(1)アンチセンス鎖の5’末端の1位および2位への2’−O−メチル基の付加によって、サイレンシング活性が一貫して崩壊する。(2)siRNAのセンス鎖の5’末端の1位および2位への2’−O−メチル基の付加によって、標的特異的サイレンシングの効果が改善されるか、または該サイレンシングに対してほとんど効果ないかのいずれかである。(3)両鎖(センスおよびアンチセンス)の5’末端の1および2位に対する2’−O−メチル基の付加によって、アンチセンス鎖の5’末端上にある未修飾二本鎖と、2’−O−メチル修飾を持つ二本鎖とにより観察されたもののあいだにある中間のサイレンシング効果が生ずる。(4)センスおよびアンチセンス鎖の両方の5’末端の1および2位に2’−O−メチル修飾を持つ分子のアンチセンス鎖の5’末端に対してリン酸基を付加することで、両方の鎖の5’末端上に2’−O−メチル修飾を有する二本鎖を超えて分子のサイレンシング機能が改善される。   More detailed experiments on the effects of chemical modifications on silencing using dose response curves support previous data. Five different siRNAs directed to the luciferase gene (luc 8, 56, 58, 63, and 81) were synthesized using 2-O-ACE chemistry in 2'-O-methyl modified and unmodified forms. These duplexes were then transfected into HeLa cells (with a luciferase expression vector) at varying concentrations between 0.01 and 200 nM and assayed for the level of silencing of luciferase protein (t = 24-48). The results of these experiments are summarized in FIG. 46 and the following conclusions are drawn. (1) Silencing activity is consistently disrupted by the addition of 2'-O-methyl groups at positions 1 and 2 of the 5 'end of the antisense strand. (2) Addition of 2′-O-methyl group to the 1st and 2nd positions of the 5 ′ end of the sense strand of siRNA improves the effect of target-specific silencing or against this silencing One of them has little effect. (3) an unmodified duplex on the 5 ′ end of the antisense strand by addition of a 2′-O-methyl group to positions 1 and 2 at the 5 ′ end of both strands (sense and antisense); An intermediate silencing effect occurs between that observed with the duplex with the '-O-methyl modification. (4) by adding a phosphate group to the 5 ′ end of the antisense strand of the molecule having 2′-O-methyl modification at the 1 and 2 positions of the 5 ′ end of both the sense and antisense strands, The silencing function of the molecule is improved over duplexes with 2'-O-methyl modifications on the 5 'ends of both strands.

これらの結果は、アンチセンス鎖の第1の末端ヌクレオチドの5’リン酸化に加えて、siRNAのセンスおよびアンチセンス鎖の1位および2位置の2’−O−メチル修飾の付加が、種々の濃度での二本鎖の効力を高めることを示唆する。さらに、種々の修飾の効果は、以下の結論を導く。すなわち、(1)センスまたはアンチセンス鎖の5’末端への2’−O−メチル基の付加は、その鎖によるサイレンシングの著しい減少をもたらす。(2)5’リン酸基の付加は、2’−O−メチル基の存在下であっても、ほぼ完全に、サイレンシングを回復する。したがって、As−2’−O−メチル化の阻害効果のいくつかのフラクションがおそらく二本鎖リン酸化の阻害の結果であると思われる一方で、効果のいくつかの部分が、RNAi経路の他のステップ(例えば、RISC結合、siRN巻き戻し、RISC媒介siRNA標的結合、またはRISC媒介標的切断)についてのこの形態の修飾の効果によるものであるとかなりの蓋然性で思われる。重要なことに、これらの他のステップでの2’−O−メチル化の潜在的効果は、著者らに、上記修飾が、アンチセンス鎖との100%相同性を有する意図された標的と、相同性が劣るオフ・ターゲットとの間を区別するRISCの能力をも変えるかもしれない可能性があることを考えさせた。   These results indicate that in addition to 5 ′ phosphorylation of the first terminal nucleotide of the antisense strand, addition of 2′-O-methyl modifications at the 1 and 2 positions of the sense and antisense strands of siRNA Suggests increasing the potency of the duplex at concentration. Furthermore, the effects of various modifications lead to the following conclusions. (1) Addition of a 2'-O-methyl group to the 5 'end of the sense or antisense strand results in a significant decrease in silencing by that strand. (2) Addition of 5 'phosphate group almost completely restores silencing even in the presence of 2'-O-methyl group. Thus, some fractions of the inhibitory effect of As-2′-O-methylation are probably the result of inhibition of double-stranded phosphorylation, while some part of the effect is in other parts of the RNAi pathway. There appears to be considerable probability that this is due to the effects of this form of modification on these steps (eg, RISC binding, siRN unwinding, RISC-mediated siRNA target binding, or RISC-mediated target cleavage). Importantly, the potential effect of 2′-O-methylation at these other steps suggests to the authors that the modification described above is intended with 100% homology with the antisense strand, It made me think that RISC's ability to distinguish between off-targets with poor homology may also change.

(実施例20)
(オフ・ターゲッティングに対する2’−O−メチル化および5’リン酸化の効果)
アンチセンス鎖の2’−O−メチル化がサイレンシングを中断させ、一方で等価なセンス鎖標識が標的特異的サイレンシングに対してなんら効果を持たないという観察によって、センス鎖によって生ずるオフ・ターゲット・サイレンシングを排除するための戦略を示唆する。さらに、二本鎖リン酸化の下流にあるステップが2’−O−メチル化によって影響を及ぼされる可能性があるという観察は、この組み合わせ(センスおよびアンチセンス鎖の5’の位置1および2の2’−O−メチル化、プラス、AS鎖の5’末端のリン酸化)の修飾を含むsiRNAが、高効力および/または低センス/アンチセンス・オフ・ターゲッティング効果を有するものである可能性を導く。
(Example 20)
(Effects of 2'-O-methylation and 5 'phosphorylation on off-targeting)
The off-target produced by the sense strand by the observation that 2'-O-methylation of the antisense strand disrupts silencing while the equivalent sense strand label has no effect on target-specific silencing • Suggest strategies to eliminate silencing. Furthermore, the observation that the steps downstream of double-stranded phosphorylation may be affected by 2′-O-methylation is the combination (in sense 1 and antisense strand 5 ′ positions 1 and 2). The possibility that siRNA containing 2′-O-methylation, plus, 5 ′ end phosphorylation of the AS strand) has high potency and / or low sense / antisense off-targeting effects Lead.

(1)センス鎖、(2)アンチセンス鎖、および(3)センスおよびアンチセンス鎖の2’−O−メチル化と組み合わさったアンチセンス鎖の5’−リン酸化の、オフ・ターゲット化に対する効果を試験するために、4種類の異なる遺伝子を対象とする2つのsiRNA(トータル8つのsiRNA;MAPK14−193 および −153、MPHOSPH1−202 および −203、IGF1R−73、ならびに−74、およびPTEN−213、さらに−214)を、2’−O−ACEケミストリーを用いて合成し、さらに適当な部位で修飾した。MAPK14−153がアンチセンス鎖の5’末端上にリン酸基のみを含む条件下で、実験を実施した場合、広範囲のオフ・ターゲット化が観察される。上記センス鎖がさらに1および2位で2’−O−メチル基により、さらに修飾される場合、その鎖によるオフターゲット化が取り除かれる。しかし、アンチセンス鎖オフセット・ターゲットの新規セットが生ずる。アンチセンス鎖オフ・ターゲット化の増大は、センス鎖による競合の非存在下での、AS鎖−RISC相互作用の増加に起因すると思われる。上記アンチセンス鎖が5’末端上にリン酸基を有し、位置1および2で2’−O−メチル基により修飾されている場合、アンチセンス鎖によるオフ・ターゲットが喪失するが、センス鎖オフ・ターゲットが再び観察される。最後に、センス鎖およびアンチセンス鎖の両方が、2’−O−メチル基(各々の鎖の1および2位上)によって修飾され、かつアンチセンス鎖の5’末端上にリン酸基が結合する場合、両方の鎖によるオフターゲット化の度合いが急激に減少する。   Off-targeting of 5′-phosphorylation of the antisense strand in combination with (1) sense strand, (2) antisense strand, and (3) 2′-O-methylation of sense and antisense strand To test the effects, two siRNAs targeting four different genes (total 8 siRNAs; MAPK14-193 and -153, MPHOSPH1-202 and -203, IGF1R-73, and -74, and PTEN- 213, and further -214) were synthesized using 2'-O-ACE chemistry and further modified at the appropriate site. Extensive off-targeting is observed when experiments are performed under conditions where MAPK14-153 contains only a phosphate group on the 5 'end of the antisense strand. If the sense strand is further modified with 2'-O-methyl groups at positions 1 and 2, off-targeting by that strand is removed. However, a new set of antisense strand offset targets occurs. The increase in antisense strand off-targeting is likely due to increased AS strand-RISC interaction in the absence of competition by the sense strand. When the antisense strand has a phosphate group on the 5 ′ end and is modified with 2′-O-methyl groups at positions 1 and 2, off-target by the antisense strand is lost, but the sense strand Off-target is observed again. Finally, both the sense and antisense strands are modified by 2'-O-methyl groups (on the 1 and 2 positions of each strand) and a phosphate group is attached on the 5 'end of the antisense strand When doing so, the degree of off-targeting by both strands decreases rapidly.

上記したものと同様の結果が、IGF1R、PTEN、MAPK1、およびMPHOSPHIに対応する残りの7種類のsiRNAについて得られた。したがって、それらの実験から、以下を結論付けることが可能である(1)同一ターゲットを対象とする別のsiRNAは、変化するレベルのオフ・ターゲット効果を誘導する。(2)アンチセンス鎖(アンチセンス鎖の5’−リン酸化と組み合わせて)の5’末端の1および2位の2’−O−メチル修飾は、その鎖によるオフ・ターゲット効果を取り除くが、しかし多くの場合、付加的なセンス鎖オフターゲットをもたらす。(3)センス鎖の5’末端の1および2位の2’−O−メチル修飾(アンチセンス鎖の5’−リン酸化と組み合わせて)が、その鎖に基づいてオフターゲット効果を取り除くが、しばしば付加的なアンチセンス鎖オフターゲットをもたらす。(4)センスおよびアンチセンス鎖の両方の1および2位の2’−O−メチル修飾(アンチセンス鎖の5’リン酸化との組み合わせ)は、両方の鎖から標的効果を劇的に取り除く。したがって、3通りの修飾の組み合わせ(アンチセンス鎖の5’−リン酸化、センス鎖の1および2位の2’−O−メチル化、およびアンチセンス鎖の1および2の2’−O−メチル化)が、両方の鎖によって一般に生ずるオフ・ターゲット効果での急激な減少に到る。さらに、特異的サイレンシング活性が試験された3つのケース(MAPK14、PTEN、およびMPHOSPH1)では、最小オフ・ターゲット効果を有する完全に修飾された分子(例えば、アンチセンス鎖上に5’リン酸塩、センス鎖の1位および2位の2’−O−メチル化、ならびにアンチセンス鎖の1位および2位の2’−O−メチル化)が、アンチセンス鎖の5’末端上の5’リン酸基のみを含むsiRNAと同等かそれ以上に所定の標的をサイレンシングした。   Results similar to those described above were obtained for the remaining seven siRNAs corresponding to IGF1R, PTEN, MAPK1, and MPHOSPHI. From these experiments it is therefore possible to conclude that (1) another siRNA directed at the same target induces varying levels of off-target effects. (2) The 2′-O-methyl modification at the 1 and 2 positions of the 5 ′ end of the antisense strand (in combination with 5′-phosphorylation of the antisense strand) removes the off-target effect by that strand, However, in many cases, this results in an additional sense strand off target. (3) 2′-O-methyl modifications at the 1 and 2 positions of the 5 ′ end of the sense strand (in combination with 5′-phosphorylation of the antisense strand) remove off-target effects based on that strand, Often results in additional antisense strand off-target. (4) The 2'-O-methyl modification at positions 1 and 2 on both the sense and antisense strands (in combination with 5 'phosphorylation of the antisense strand) dramatically removes the target effect from both strands. Thus, a combination of three modifications (5′-phosphorylation of the antisense strand, 2′-O-methylation of positions 1 and 2 of the sense strand, and 2′-O-methylation of 1 and 2 of the antisense strand) ) Leads to a sharp decrease in the off-target effect commonly caused by both chains. In addition, in three cases where specific silencing activity was tested (MAPK14, PTEN, and MPHOSPH1), fully modified molecules with minimal off-target effects (eg, 5 ′ phosphate on the antisense strand) 2′-O-methylation at positions 1 and 2 of the sense strand, and 2′-O-methylation at positions 1 and 2 of the antisense strand) are 5 ′ on the 5 ′ end of the antisense strand. The given target was silenced to the same or better than siRNA containing only phosphate groups.

(2’−O−メチル化の効果)
上記したデータは、AS鎖の5’末端の1位および2位に対して2’−O−メチル基を付加することで、siRNA活性が中断することを明瞭に示している。この修飾が二本鎖機能を中断させる方法は、RNAi経路で2つの異なるステップに分解することができる。第1のステップでは、2’−O−メチル化が、二本鎖をリン酸化する常在キナーゼの活性を明確に中断させる。5’リン酸基を添加することで、細胞酵素の必要性を総合的に軽減することで、この機能を満たし、さらに二本鎖機能性を改善する。したがって、この化学的修飾の効果の1つが十分に定義される。両方の鎖の1位および2位のヌクレオチドで2’−O−メチル基によって修飾されたsiRNAのアンチセンス鎖の5’末端に、リン酸基を合成付加することで活性を増加させる一方で、完全な機能性は回復しない。この結果は、リン酸化イベントの下流にあるステップ(例えば、RISC結合、RISC媒介siRNA標的/オフ・ターゲット相互作用、ならびに/またはRISC媒介siRNA標的/オフ・ターゲット切断)もまた、2’−O−メチル化によって影響を受けることを示唆している。
(Effect of 2'-O-methylation)
The above data clearly show that siRNA activity is interrupted by adding 2'-O-methyl groups to the 1- and 2-positions of the 5 'end of the AS strand. The way this modification disrupts double-stranded function can be broken down into two distinct steps in the RNAi pathway. In the first step, 2′-O-methylation clearly interrupts the activity of resident kinases that phosphorylate the duplex. By adding a 5 ′ phosphate group, the need for cellular enzymes is totally reduced, thereby satisfying this function and further improving the double-stranded functionality. Thus, one of the effects of this chemical modification is well defined. While increasing the activity by synthetic addition of a phosphate group to the 5 ′ end of the antisense strand of siRNA modified with 2′-O-methyl groups at the 1 and 2 nucleotides of both strands, Full functionality is not restored. This result indicates that steps downstream of the phosphorylation event (eg, RISC binding, RISC-mediated siRNA target / off-target interaction, and / or RISC-mediated siRNA target / off-target cleavage) are also 2′-O— This suggests that it is affected by methylation.

(2’−O−メチル化および強化された二本鎖機能性)
機能性に関する重要なパラメータとして、RISCに対するsiRNA結合と、それに続く二本鎖巻き戻し(アンワインディング)である。ここに提示される研究は、場合によっては、その分子の本来の機能性に対して反比例する様式で、センス鎖の2’−O−Me修飾が用量応答曲線を変える。これらの知見の1つの解釈は、センスおよびアンチセンス鎖とRISCとの連携が平衡した状態で存在しており、該平衡は「オン(on)」および「オフ(off)」の係数(例えば、k、k’、k、およびk2’、図47)によって定義されるということである。高機能分子は、Koverall(k/k’k’)を示し、アンチセンス鎖(例えば、Koverall=100)と結合する方向への傾きを反映している。対照的に、非機能性または半機能性分子(<F70)は、よりいっそう偏りがなくバランスのとれた鎖相互作用を示すKoverallを表す(例えば、<70siRNAについては、Koverallは約1である)。非機能性分子または半機能性分子のセンス鎖の化学修飾は、RISC−AS相互作用に対する平衡状態を駆動するので、RISC−AS:RISC−S(Koverallは約5)および全体の二重機能性を大幅に変化させる。対照的に、高機能性分子の場合、RISC−AS相互作用は既に好ましく、そのため化学修飾は、RISC−AS関連と機能性とをさらに強化することがより少なくなる。
(2'-O-methylation and enhanced duplex functionality)
An important parameter for functionality is siRNA binding to RISC followed by double-stranded unwinding. The studies presented here, in some cases, alter the dose response curve by 2'-O-Me modification of the sense strand in a manner that is inversely proportional to the original functionality of the molecule. One interpretation of these findings is that the sense and antisense strand and RISC linkages exist in equilibrium, which is an “on” and “off” factor (eg, k 1 , k 1 ′, k 2 , and k 2 ′ , FIG. 47). Highly functional molecules exhibit K overall (k 1 k 2 / k 1 'k 2 '), reflecting a slope in the direction of binding to the antisense strand (eg, K overall = 100). In contrast, a non-functional or semi-functional molecule (<F70) represents a K overall that exhibits a more even and balanced strand interaction (eg, K overall is about 1 for <70 siRNA) is there). Since chemical modification of the sense strand of a non-functional or semi-functional molecule drives the equilibrium state for RISC-AS interaction, RISC-AS: RISC-S ( Koverall is about 5) and overall dual function Significantly changes gender. In contrast, for highly functional molecules, RISC-AS interaction is already preferred, so that chemical modification is less likely to further enhance RISC-AS association and functionality.

(2’−O−メチル化およびオフ・ターゲット・サイレンシング)
両方の鎖の第1位および第2位にある2’−O−メチル修飾を含む二本鎖のアンチセンス鎖の5’末端に対するリン酸基の合成的付加によって、サイレンシング表現型の部分的レスキューに到る一方で、完全回復に欠けていることから、この修飾が二本鎖リン酸化の下流である付加的なステップ(例えば、RISC結合、RISC媒介siRNA標的/オフ・ターゲット相互作用、ならびに/またはRISC媒介siRNA標的/オフ・ターゲット切断)に影響を及ぼすことが示唆される。この事実は、これらの同一の修飾が、サイレンシングにとって必要なsiRNA−標的相補性の度合いに対してより大きな要求がなされるかもしれない可能性を拡げる。2’−O−メチルの位置がオフ・ターゲットと所定のsiRNA(センスまたはアンチセンス鎖)との相同性の部分と重なる場合には、化学修飾の付加は、siRNAオフ標的相互作用を脱安定化させることで、RNAi媒介ダウン・レギュレーションでの重要なステップを抑制する可能性がある。あるいは、2’−O−メチル基の位置がオフターゲットと所定のsiRNAとのあいだの相同性の部分と重なり合う場合、付加的な化学修飾がその領域で二本鎖の可撓性をかえ、それによって標的分子を分解するRISCの能力を阻害し得る。さらに別のシナリオでは、2’−O−メチル修飾の部位がオフ・ターゲットとの相同性の場所とは重なり得ない。この場合には、修飾の脱安定化効果がその分子の下流へ移され、それによってsiRNAに100%未満の相同性を有する標的と対を形成し、そして/または分解するRISCの能力を除去するという可能性がある。そのため、SまたはAS鎖の5’末端以外の位置にある2’−O−メチル修飾がオフ・ターゲット効果を取り除くために使用することが可能である。
(2'-O-methylation and off-target silencing)
Part of the silencing phenotype by synthetic addition of a phosphate group to the 5 'end of the double stranded antisense strand containing the 2'-O-methyl modifications at the 1st and 2nd positions of both strands While reaching rescue but lacking full recovery, additional steps where this modification is downstream of double-stranded phosphorylation (eg, RISC binding, RISC-mediated siRNA target / off-target interactions, and (Or / and RISC-mediated siRNA target / off-target cleavage). This fact opens up the possibility that these same modifications may place greater demands on the degree of siRNA-target complementarity required for silencing. If the 2'-O-methyl position overlaps with the off-target and the homologous part of a given siRNA (sense or antisense strand), the addition of a chemical modification destabilizes the siRNA off-target interaction. By doing so, there is a possibility of suppressing an important step in RNAi-mediated down-regulation. Alternatively, if the position of the 2′-O-methyl group overlaps with the portion of homology between the off-target and a given siRNA, additional chemical modifications will change the flexibility of the duplex in that region, Can inhibit the ability of RISC to degrade target molecules. In yet another scenario, the site of 2'-O-methyl modification cannot overlap with the site of homology with the off target. In this case, the destabilizing effect of the modification is transferred downstream of the molecule, thereby removing the RISC's ability to pair and / or degrade with a target having less than 100% homology to the siRNA. There is a possibility. Therefore, 2′-O-methyl modifications at positions other than the 5 ′ end of the S or AS chain can be used to remove off-target effects.

(実施例21)
(エクサエクオ剤としての修飾二本鎖)
siRNAによる継続的投薬またはマイクロアレイ実験の最中に、形質移入の間、全siRNA濃度を一定に保つことが所望される。残念なことに、第2のsiRNAの付加(例え非特異的であっても)が、標的特異的siRNAによって誘導されたサイレンシングの度合いを少なくすることができ、このことは、おそらくRISCへのアクセスのための2本の配列のあいだの競合による。そのような理由から、遺伝子標的化を中断させることがないエクサエクオ(exaequo)剤として作用し得る二本鎖の開発が重要である。
(Example 21)
(Modified double strand as an exaequo agent)
During continuous dosing with siRNA or microarray experiments, it is desirable to keep the total siRNA concentration constant during transfection. Unfortunately, the addition of a second siRNA (even if it is non-specific) can reduce the degree of silencing induced by the target-specific siRNA, which is probably due to RISC. Due to competition between the two sequences for access. For that reason, it is important to develop a duplex that can act as an exaequo agent that does not disrupt gene targeting.

例えば用量実験などにおける非競合的エクサクオ(exaequo)剤として作用する修飾二本鎖の能力を評価するために、修飾および非修飾の、非特異的siRNAの特異的siRNAサイレンシングに対する効果を調べた。このことを達成するために、ヒト・シクロフィリンB遺伝子(例えば、cyclo4)を対象とするsiRNA二本鎖を最初に、種々の濃度(例えば、用量応答)で細胞に形質移入した。cyclo4単独で誘導された標的特異的サイレンシングを次に、(a)非修飾かつ非特異的配列#4(NS4)または(b)修飾NS4、の存在下で、この分子によって誘導したサイレンシングと比較した。この場合、NS4の修飾バージョンは、19または17塩基対長のいずれかであり(それぞれ、配列番号333:UAGCGACUAAACACAUCAAおよび配列番号334:UAGCGACUAAACACAUC)、センスおよびアンチセンス鎖上の1位および2位にある−O−メチル基を含み、またCおよびU上の2’−O−メチル基2’−O−メチル基、ならびにアンチセンス鎖のCおよびU上の2’Flを含んだ。センスおよびアンチセンス鎖の5’末端には、リン酸基は結合していない。   To evaluate the ability of the modified duplex to act as a non-competitive exaequo agent, such as in a dose experiment, the effect of modified and unmodified nonspecific siRNA on specific siRNA silencing was examined. To accomplish this, siRNA duplexes directed against the human cyclophilin B gene (eg, cycl4) were first transfected into cells at various concentrations (eg, dose response). Cyclo4 alone induced target specific silencing is then followed by silencing induced by this molecule in the presence of (a) unmodified and non-specific sequence # 4 (NS4) or (b) modified NS4. Compared. In this case, the modified version of NS4 is either 19 or 17 base pairs long (SEQ ID NO: 333: UAGCGACUAAACACAUCAA and SEQ ID NO: 334: UAGCGACUAAACACAUCUC, respectively) and is in positions 1 and 2 on the sense and antisense strands -O-methyl group was included, and also included 2'-O-methyl group 2'-O-methyl group on C and U, and 2'Fl on C and U of the antisense strand. No phosphate group is attached to the 5 'end of the sense and antisense strands.

具体的には、HeLa細胞を96穴プレートにプレーティングし、一晩置いて接着させた。続いて、Lipofectamine 2000 を用いて、以下のものの1つを細胞に形質移入した。すなわち、
a)cyclo4 siRNA(1−100nM)、(配列番号318:GGA AAG ACU GUU CCA AAA A)
b)cyclo4 siRNA(1−100nM)、プラス、NS4(19塩基対)、
c)cyclo4 siRNA(I−100nM)、プラス、修飾NS4(17または19塩基対)、
d)センス鎖の5’末端上にCy3標識も含むcyclo4 siRNA(1−100nM)プラス、修飾NS4(17または19塩基対)。第2のsiRNAの濃度は、形質移入の最中に全siRNA濃度が100nMに保たれるように、cyclo4の濃度に第2のsiRNA濃度を一致させた。次に、分岐DNAアッセイ(Genospectra、Fremont、CA)を用いて、標的特異的サイレンシングを測定した(t=24時間)。
Specifically, HeLa cells were plated on 96-well plates and allowed to adhere overnight. Subsequently, the cells were transfected with one of the following using Lipofectamine 2000. That is,
a) cyclo4 siRNA (1-100 nM), (SEQ ID NO: 318: GGA AAG ACU GUU CCA AAA A)
b) cyclo4 siRNA (1-100 nM), plus, NS4 (19 base pairs),
c) cyclo4 siRNA (I-100 nM), plus, modified NS4 (17 or 19 base pairs),
d) Cyclo4 siRNA (1-100 nM) plus, modified NS4 (17 or 19 base pairs), which also contains a Cy3 label on the 5 ′ end of the sense strand. The concentration of the second siRNA was matched to the concentration of cyclo4 so that the total siRNA concentration was kept at 100 nM during transfection. Next, target-specific silencing was measured using a branched DNA assay (Genospectra, Fremont, CA) (t = 24 hours).

これらの実験の結果を図43に示し、かつ以下に説明した。
1.cyclo4は、有力な二本鎖である。cyclo4の濃度を100nMから1nMに減少させても、この二本鎖のサイレンシング能は、かえられない(F95、図48A−I参照)。
2.19塩基対未修飾NS4siRNAをcyclo4に加えることで、cyclo4誘導遺伝子サイレンシングに対して好適な濃度依存的減少をもたし、NS4が例えばRISC複合体へのアクセスについてcyclo4と競合していることを示唆している(図48B−I参照)。
3.センスおよびアンチセンス鎖の1および2位上の2’−O−メチル基と、センス鎖のCおよびU上の2’−O−メチル基と、アンチセンス鎖のCおよびU上の2’Fl基とを含むNS4二本鎖(17または19塩基対)は、cyclo4による標的特異的サイレンシングを減少させず、それらの二本鎖は例えばRISCに対してcyclo4と競合しないことが示唆される(図43BIIおよびBIII参照)。
4.センスおよびアンチセンス鎖の1および2位上の2’−O−メチル基と、センス鎖のCおよびU上の2’−O−メチル基と、アンチセンス鎖のCおよびU上の2’Fl基と、センス鎖の5’末端上のCy3とを含むNS4二本鎖(17または19塩基対)は、cyclo4による標的特異的サイレンシングを減少させず、それらの二本鎖は例えばRISCに対してcyclo4と競合しないことが示唆される(図48AIIおよびAIII参照)。
The results of these experiments are shown in FIG. 43 and described below.
1. Cyclo4 is a powerful double strand. Decreasing the concentration of cyclo4 from 100 nM to 1 nM does not change this double-stranded silencing ability (F95, see FIGS. 48A-I).
2. Addition of 19 base pair unmodified NS4 siRNA to cycl4 has a favorable concentration-dependent decrease for cycl4 induced gene silencing and NS4 competes with cycl4 for access to, for example, the RISC complex (See FIGS. 48B-I).
3. 2'-O-methyl groups on positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2'-O-methyl groups on C and U of the sense strand, and 2'Fl on C and U of the antisense strand NS4 duplexes containing groups (17 or 19 base pairs) do not reduce target-specific silencing by cycl4, suggesting that these duplexes do not compete with cycl4, eg, for RISC ( (See FIGS. 43BII and BIII).
4). 2'-O-methyl groups on positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2'-O-methyl groups on C and U of the sense strand, and 2'Fl on C and U of the antisense strand NS4 duplexes (17 or 19 base pairs) containing a group and Cy3 on the 5 ′ end of the sense strand do not reduce target-specific silencing by cycl4, which duplexes are for example against RISC Suggesting that it does not compete with cyclo4 (see FIGS. 48AII and AIII).

これらの結果は、上記の修飾を含むsiRNAが機能的siRNAと競合せず、マイクロアレイ研究等のsiRNA研究でエクサエクオ(exaequo)剤として使用することができることを、示している。   These results indicate that siRNAs containing the above modifications do not compete with functional siRNA and can be used as exaequo agents in siRNA studies such as microarray studies.

上記修飾を持つsiRNAが、標的特異的siRNAと競合しない理由は、修飾二本鎖が細胞へ入ることができないからであると、考えられる。これを試験するために、センスおよびアンチセンス鎖の1および2位にある2’−O−メチル基と、センス鎖のCおよびU上の2’−O−メチル基と、アンチセンス鎖のCおよびU上の2’Fl基(アンチセンス鎖上には5’リン酸基がない)とをを担持するsiRNAを、センス鎖の5’末端上でCy3部分で標識し、HeLa細胞に形質移入した。形質移入後48時間、細胞を蛍光顕微鏡で分析した。これらの実験の結果は、Lipofectamine2000形質移入によって、細胞内に入るそれらの二本鎖の能力に上記修飾が変更を加えることはないことを示す。(A)センスおよびアンチセンス鎖の1および2位上の2’−O−メチル基、センス鎖のCおよびU上の2’−O−メチル基、アンチセンス鎖のCおよびUに付加された2’Fl基、ならびにセンス鎖の5’末端上のCy3基、によって修飾されたcyclo14 siRNA 二本鎖によって染色されたHeLa細胞と、(B)(A)と同様に染色され、かつ核の位置を同定するためのHoechst33342による対比染色されたものとの顕微鏡写真(本明細書では複製せず)によって、これらの修飾を含むsiRNAの核および核周囲を示した。   The reason why the siRNA having the modification does not compete with the target-specific siRNA is thought to be because the modified duplex cannot enter the cell. To test this, the 2'-O-methyl group at positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, the 2'-O-methyl group on C and U of the sense strand, and the C of the antisense strand And siRNA carrying a 2 ′ Fl group on U (no 5 ′ phosphate group on the antisense strand) is labeled with the Cy3 moiety on the 5 ′ end of the sense strand and transfected into HeLa cells did. Forty-eight hours after transfection, cells were analyzed with a fluorescence microscope. The results of these experiments indicate that Lipofectamine 2000 transfection does not alter the above modifications to their duplex ability to enter cells. (A) 2'-O-methyl group on positions 1 and 2 of the sense and antisense strands, 2'-O-methyl group on C and U of the sense strand, added to C and U of the antisense strand HeLa cells stained with a cycl14 siRNA duplex modified by a 2'Fl group, as well as a Cy3 group on the 5 'end of the sense strand, and stained as in (B) (A) and the location of the nucleus Photomicrographs (not replicated here) with counterstained with Hoechst 33342 to identify the siRNA nuclei and perinuclear containing these modifications.

センスおよびアンチセンス鎖の1および2位上への2’−O−メチル基の付加が他の同時形質移入されたsiRNAと競合する二本鎖の能力を取り除くのに十分であるかどうかを試験するために、GAPDH(GAPDH4)を対象とするsiRNAを、(1)非特異的対照#2(NS2−配列番号334:UAAGGCUAUGAAGAGAUAC)、(2)センスおよびアンチセンス鎖の両方の1位および2位に2’−O−メチル修飾を担持する非特異的対照#2、あるいは(3)cyclo14(配列番号335:GGCCUUAGCUACAGGAGAG、GAPDH4と競合しないシクロフィリンsiRNA)とともに、様々な濃度(0.781〜100nM)でHeLa細胞に形質移入した。第2のsiRNAの濃度を、形質移入中の全siRNA濃度が100nMとなるように、GAPDH4の濃度と一致させた。次に、GAPDH転写産物のレベルを評価するために分岐DNAアッセイを実施する前に、細胞をさらに24時間培養した。これらの実験の結果を図49で説明するとともに、以下に示す。
1.GAPDH4が、Cyclo14の存在下で(またはそれ自体で、データ不図示)、野生型転写産物の約90%サイレンシングを誘導する。
2.未修飾NS2の付加によってGAPDHサイレンシングでの劇的な減少がもたらされた。
3.センスおよびアンチセンス鎖の両方の1および2位で2’−O−メチル基によるNS2の修飾が、未修飾分子によって観察された干渉効果を除去した。
Test whether the addition of 2'-O-methyl groups on positions 1 and 2 of the sense and antisense strands is sufficient to remove the ability of the duplex to compete with other co-transfected siRNAs In order to do this, siRNA directed against GAPDH (GAPDH4) was (1) non-specific control # 2 (NS2-SEQ ID 334: UAAGGCUAUGAGAGAAUAC), (2) positions 1 and 2 of both sense and antisense strands With non-specific control # 2 carrying 2'-O-methyl modification at (3) cyclo14 (SEQ ID NO: 335: cyclophilin siRNA that does not compete with GAPDU4), at various concentrations (0.781-100 nM) HeLa cells were transfected. The concentration of the second siRNA was matched to the concentration of GAPDH4 so that the total siRNA concentration during transfection was 100 nM. The cells were then cultured for an additional 24 hours before performing a branched DNA assay to assess the level of GAPDH transcript. The results of these experiments are illustrated in FIG. 49 and shown below.
1. GAPDH4 induces approximately 90% silencing of the wild type transcript in the presence of Cyclo14 (or by itself, data not shown).
2. The addition of unmodified NS2 resulted in a dramatic decrease in GAPDH silencing.
3. Modification of NS2 with 2′-O-methyl groups at both the 1 and 2 positions of both the sense and antisense strands eliminated the interference effect observed by unmodified molecules.

これらの結果は、既に述べた修飾を含むsiRNAは、機能的siRNAと競合することがなく、マイクロアレイ研究を含む種々のsiRNA適用で、エクサエクオ剤として用いられることを実証する。   These results demonstrate that siRNAs containing the previously described modifications do not compete with functional siRNAs and can be used as exaequo agents in a variety of siRNA applications including microarray studies.

本発明を、いくつかの具体的または好ましい独創的な実施形態と組み合わせて説明および例証したが、本発明が多くのさらなる修飾をおこなうことができることは、当業者に理解される。本願は、一般に本発明の原理に従うありとあらゆる変形例、使用、または適用に及ぶもので、添付した請求の範囲の適用および範囲に記載された必須の特徴に適用しうるものとして、当技術分野で既知または慣習にともなう開示からの逸脱を含む。   While the present invention has been described and illustrated in combination with certain specific or preferred inventive embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the present invention can be subject to many further modifications. This application is generally known in the art to cover any and all variations, uses, or applications consistent with the principles of the invention and is applicable to the essential features recited in the application and scope of the appended claims. Or it includes deviations from the disclosure in accordance with convention.

Claims (10)

siRNAであって、
(a)複数のヌクレオチドから構成されるアンチセンス鎖であって、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位がリン酸化された、アンチセンス鎖と、
(b)複数のヌクレオチドから構成されるセンス鎖であって、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端センス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端センス・ヌクレオチドのすぐ下流は、第2の5’末端センス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端センス・ヌクレオチドは第1の2’炭素センス修飾を含み第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素センス修飾を含む、センス鎖と、
を含み、2’炭素修飾を有するヌクレオチド以外のヌクレオチドの各々が2’−OHを有し、
該siRNAが18と30との間の塩基対から構成され、
該第1の2’炭素センス修飾および該第2の2’炭素センス修飾の各々は、2’−O−メチル修飾である、
siRNA。
siRNA,
(A) An antisense strand composed of a plurality of nucleotides, wherein the 5′-most nucleotide is the first 5′-end antisense nucleotide, and 5 of the first 5′-end antisense nucleotide 'Antisense strand phosphorylated at the carbon position;
(B) a sense strand composed of a plurality of nucleotides, the 5′-most nucleotide being the first 5′-end sense nucleotide , and immediately downstream of the first 5′-end sense nucleotide, 'it is a terminal sense nucleotide, wherein said first 5' second 5 terminal sense nucleotide 'includes a carbon sense modification and the second 5' first 2 terminal sense nucleotide and the second 2 'carbon A sense strand containing a sense modification;
Hints, the 2 'each nucleotide other than the nucleotide having the carbon modified to have a 2'-OH,
The siRNA is composed of base pairs between 18 and 30;
Each of the first 2 ′ carbon sense modification and the second 2 ′ carbon sense modification is a 2′-O-methyl modification;
siRNA.
前記siRNAが19と25との間の塩基対から構成される、請求項に記載のsiRNA。 The siRNA of claim 1 , wherein the siRNA consists of between 19 and 25 base pairs. 前記アンチセンス鎖および前記センス鎖が100%相補的であり、オーバーハングを含まない二重鎖を形成する、請求項に記載のsiRNA。 The siRNA of claim 1 , wherein the antisense strand and the sense strand are 100% complementary and form a duplex that does not contain an overhang. RNAi中に誘導されたオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、請求項1に記載の前記siRNAを細胞にインビトロで導入することを含む、オフ・ターゲット効果減少方法。 A method for reducing an off-target effect induced in RNAi, comprising introducing the siRNA according to claim 1 into a cell in vitro . RNAi中のオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、siRNAを標的核酸にインビトロでさらすことを含み、前記siRNAがアンチセンス鎖およびセンス鎖を含み、
(a)前記センス鎖が、複数のヌクレオチドから構成され、最も5‘末端のヌクレオチドが第1の5’末端センス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端センス・ヌクレオチドのすぐ下流は第2の5’末端センス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端センス・ヌクレオチドは第1の2’炭素修飾を含み、該第2の5’末端センス・ヌクレオチドは第2の2’炭素修飾を含み、ならびに
(b)前記アンチセンス鎖が、複数のヌクレオチドから構成され、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位がリン酸化されており、
2’炭素修飾を有するヌクレオチド以外のヌクレオチドの各々が2’−OHを有し、
該siRNAが18と30との間の塩基対から構成され、
該第1の2’炭素センス修飾および該第2の2’炭素センス修飾の各々は、2’−O−メチル修飾である
オフ・ターゲット効果減少方法。
A method of reducing off-target effects in RNAi, comprising exposing siRNA to a target nucleic acid in vitro , wherein the siRNA comprises an antisense strand and a sense strand,
(A) The sense strand is composed of a plurality of nucleotides, the 5′-most nucleotide is the first 5′-terminal sense nucleotide, and the first 5′-terminal sense nucleotide is immediately downstream of the second The first 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a first 2 ′ carbon modification, and the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon modification. And (b) the antisense strand is composed of a plurality of nucleotides, and the 5′-most nucleotide is the first 5′-end antisense nucleotide, and the first 5′-end antisense nucleotide Is phosphorylated at the 5 'carbon position,
The 2 'each nucleotide other than the nucleotide having carbon modifications have a 2'-OH,
The siRNA is composed of base pairs between 18 and 30;
Each of the first 2 ′ carbon sense modification and the second 2 ′ carbon sense modification is a 2′-O-methyl modification ;
Off-target effect reduction method.
前記siRNAが19と25との間の塩基対から構成される、請求項に記載の方法。 6. The method of claim 5 , wherein the siRNA consists of between 19 and 25 base pairs. 前記アンチセンス鎖および前記センス鎖が100%相補的であり、オーバーハングを含まない二重鎖を形成する、請求項に記載の方法。 6. The method of claim 5 , wherein the antisense strand and the sense strand are 100% complementary and form a duplex that does not contain an overhang. ヘアピンを形成することができる単分子のsiRNAであって、
(a)複数のヌクレオチドから構成されるアンチセンス領域であって、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位がリン酸化される、アンチセンス領域と、
(b)複数のヌクレオチドから構成されるセンス領域であって、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端センス・ヌクレオチドであり、第1の5’末端センス・ヌクレオチドのすぐ下流が第2の5’末端センス・ヌクレオチドであり、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を含み、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を含む、センス領域と、
(c)前記センス領域と前記アンチセンス領域との間に位置したループ領域と、
を含み、2’炭素修飾を有するヌクレオチド以外のヌクレオチドの各々が2’−OHを有し、
該siRNAが18と30との間の塩基対から構成され、
該第1の2’炭素センス修飾および該第2の2’炭素センス修飾の各々は、2’−O−メチル修飾である、siRNA。
A unimolecular siRNA capable of forming a hairpin, comprising:
(A) An antisense region composed of a plurality of nucleotides, the 5′-most nucleotide being the first 5′-terminal antisense nucleotide, and 5 of the first 5′-terminal antisense nucleotide 'Antisense region where the carbon position is phosphorylated, and
(B) a sense region composed of a plurality of nucleotides, wherein the 5′-most nucleotide is the first 5′-end sense nucleotide, and immediately downstream of the first 5′-end sense nucleotide is the second Wherein the first 5 'terminal sense nucleotide comprises a first 2' carbon sense modification and the second 5 'terminal sense nucleotide comprises a second 2' carbon sense modification. Including a sense region;
(C) a loop region located between the sense region and the antisense region;
Hints, the 2 'each nucleotide other than the nucleotide having the carbon modified to have a 2'-OH,
The siRNA is composed of base pairs between 18 and 30;
Each of the first 2 'carbon sense modification and said second 2' carbon sense modification is Ru der 2'-O- methyl modified, siRNA.
前記siRNAが、19と25との間の塩基対から構成される、請求項に記載のsiRNA。 9. The siRNA of claim 8 , wherein the siRNA is composed of between 19 and 25 base pairs. RNAi中のオフ・ターゲット効果を減少させる方法であって、
標的核酸に対して、ヘアピンを形成することができる単分子のsiRNAをインビトロでさらすことを含み、前記単分子のsiRNAは、アンチセンス領域とセンス領域とを含み、
(a)前記センス領域は、複数のヌクレオチドから構成され、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端センス・ヌクレオチドであり、第1の5’末端センス・ヌクレオチドのすぐ下流が第2の5’末端センス・ヌクレオチドであり、第1の5’末端センス・ヌクレオチドが第1の2’炭素センス修飾を含み、第2の5’末端センス・ヌクレオチドが第2の2’炭素センス修飾を含み
(b)前記アンチセンス領域は、複数のヌクレオチドから構成され、最も5’側のヌクレオチドが第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドであり、該第1の5’末端アンチセンス・ヌクレオチドの5’炭素位がリン酸化され、さらに、
(c)前記センス領域と前記アンチセンス領域との間に位置したループ領域を含み、
2’炭素修飾を有するヌクレオチド以外のヌクレオチドの各々が2’−OHを有し、
該siRNAが18と30との間の塩基対から構成され、
該第1の2’炭素センス修飾および該第2の2’炭素センス修飾の各々は、2’−O−メチル修飾である、オフ・ターゲット効果減少方法。
A method for reducing off-target effects in RNAi comprising:
Exposing the target nucleic acid to a single molecule siRNA capable of forming a hairpin in vitro, the single molecule siRNA comprising an antisense region and a sense region;
(A) The sense region is composed of a plurality of nucleotides, the 5′-most nucleotide is the first 5′-terminal sense nucleotide, and the downstream immediately after the first 5′-terminal sense nucleotide is the second A 5 ′ terminal sense nucleotide, wherein the first 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a first 2 ′ carbon sense modification and the second 5 ′ terminal sense nucleotide comprises a second 2 ′ carbon sense modification ,
(B) The antisense region is composed of a plurality of nucleotides, and the 5′-most nucleotide is the first 5′-end antisense nucleotide, and the 5 ′ of the first 5′-end antisense nucleotide The carbon position is phosphorylated,
(C) including a loop region located between the sense region and the antisense region;
The 2 'each nucleotide other than the nucleotide having carbon modifications have a 2'-OH,
The siRNA is composed of base pairs between 18 and 30;
Each of the first 2 'carbon sense modification and said second 2' carbon sense modification is Ru der 2'-O- methyl modification, off-target effects reduction method.
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