JP5875006B2 - オリゴヌクレオチド、およびオリゴヌクレオチドを有効成分として含有する脂質異常症治療剤 - Google Patents

オリゴヌクレオチド、およびオリゴヌクレオチドを有効成分として含有する脂質異常症治療剤 Download PDF

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Description

本発明は、オリゴヌクレオチド、およびオリゴヌクレオチドを有効成分として含有する脂質異常症治療剤に関する。
LDL受容体の遺伝子に変異を有する家族性高コレステロール血症は、500人に1人(国内で25万人)の割合で発症する疾患であり、遺伝性代謝疾患の中で頻度が最も高い。患者の血清総コレステロール値は230〜500mg/dLを示し(健常者:200mg/dL以下)、皮膚および腱の黄色腫、若年性動脈硬化症による冠動脈疾患などの症状がみられる。患者の平均寿命は男性で54歳、女性で69歳と全人口の平均寿命を大きく下回る。代表的な治療法としては、LDLアフェレーシス治療が挙げられるが、この治療法は患者に多大な負担を強いることが問題である。薬物療法としては、スタチンの投与が挙げられるが、家族性高コレステロール血症に対しては、スタチンは十分な効果を示さないという問題がある。
一方、高脂血症は、癌に次ぐ死因の心筋梗塞や脳卒中の原因となる生活習慣病である。
これらの高コレステロール血症に対する治療開発において、最近では、LDL(low densityリポタンパク質)受容体の代謝を調節しているPCSK9を標的とした戦略が注目されている(非特許文献1)。LDL受容体を分解するPCSK9の遺伝子発現を抑制することにより、LDL受容体の発現量が上昇し、LDLの細胞内への取り込みや代謝を促進させることによって血中LDL濃度を低下させる狙いがある。核酸医薬の一手法であるアンチセンス法を利用した治療実験も進められている。
従来の核酸医薬は、in vitroの細胞系においては有効であっても、in vivoでは有効でないものがほとんどであった。その原因としては、体内に投与するとすぐに分解されること、標的の遺伝子への親和性、特異性が低いことなどが考えられるPCSK9の遺伝子発現を抑制する手法としてアンチセンス法が注目されている。
非特許文献2に記載の2’MOE(2’−O−メトキシエチル)修飾型オリゴヌクレオチドは、生体内での安定性は非常に優れているが、標的RNAとの結合親和性が低く、薬効の発揮には非常に高用量が必要であるという問題がある。非特許文献1に記載のLNA(Locked Nucleic Acid)を含むオリゴヌクレオチドは、標的RNAとの結合親和性の面でより優れており、in vivoにおいてPCSK9のmRNAを抑制する効果も示されているが、生体内での安定性、安全性などにおいて改善の余地がある。
N. Guptaら、PLoS ONE、2010年、第5巻、e10682 M. J. Grahamら、J. Lipid. Res.、2007年、第48巻、p. 763 S. Obikaら、Tetrahedron Lett.、1997年、第38巻、p. 8735-8738 S. Obikaら、Tetrahedron Lett.、1998年、第39巻、p. 5401-5404 S. K. Singhら、Chem. Commun.、1998年、第4巻、p. 455-456 A. A. Koshkinら、Tetrahedron、1998年、第54巻、p. 3607-3630 S. Obikaら、Bioorg. Med. Chem.、2001年、第9巻、p. 1001-1011 S. M. A. Rahmanら、Angew. Chem. Int. Ed.、2007年、第46巻、p. 4306-4309 S. M. A. Rahmanら、Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids、2007年、第26巻、p. 1625-1628 K. Miyashitaら、Chem. Commun.、2007年、第36巻、p. 3765-3767 S. M. A. Rahmanら、J. Am. Chem. Soc.、2008年、第130巻、p. 4886-4896
本発明は、PCSK9遺伝子との結合親和性、安定性および安全性に優れた脂質異常症治療剤として有用なオリゴヌクレオチドを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、PCSK9遺伝子の特定の標的配列と結合し得るオリゴヌクレオチドに架橋型人工核酸を含有させることによって、PCSK9遺伝子との結合親和性、安定性および安全性に優れた脂質異常症治療剤として有用なオリゴヌクレオチドを提供できることを見出し、本発明を完成させた。さらに、生体吸収性材料を担体として含有する徐放製剤とすることにより薬剤を低用量化できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、糖修飾ヌクレオシドを含むオリゴヌクレオチドを提供し、該糖修飾ヌクレオシドは、4’位と2’位との間に架橋構造を有し、そして該オリゴヌクレオチドは、ヒトPCSK9遺伝子と結合し得る。
1つの実施態様では、上記ヒトPCSK9遺伝子は、以下の塩基配列:配列番号3で示される塩基配列;配列番号4で示される塩基配列;配列番号5で示される塩基配列;配列番号6で示される塩基配列;配列番号7で示される塩基配列;配列番号8で示される塩基配列;配列番号9で示される塩基配列;配列番号10で示される塩基配列;配列番号11で示される塩基配列;配列番号12で示される塩基配列;配列番号13で示される塩基配列;配列番号14で示される塩基配列;配列番号15で示される塩基配列;配列番号16で示される塩基配列;配列番号17で示される塩基配列;配列番号18で示される塩基配列;またはこれらに相補的な塩基配列のいずれかを含む塩基配列からなるDNAまたはRNAである。
1つの実施態様では、上記架橋構造は、−CH−O−、−(CH−O−、−CH−NR−O−、または−(CH−NR−O−で表され、
ここで、Rは、水素原子;
分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基;
分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基;
水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、およびハロゲン原子からなるα群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基;
または該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基を表す。
1つの実施態様では、上記架橋構造は、−CO−NR−、−CH−CO−NR−、−(CH−CO−NR−、−CO−NR−X−、または−CH−CO−NR−X−で表され、
ここで、Rは、水素原子;
分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基;
分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基;
水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、およびハロゲン原子からなるα群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基;
または該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基を表し;そして
Xは、酸素原子、硫黄原子、アミノ基、またはメチレン基を表す。
1つの実施態様では、上記オリゴヌクレオチドの塩基配列の長さは、10〜25塩基である。
1つの実施態様では、上記オリゴヌクレオチドの5’−末端または3’−末端に、インターカレーター、レポーター分子、ポリアミン、ポリアミド、ポリエチレングリコール、チオエーテル、ポリエーテル、コレステロール、チオコレステロール、コール酸部分、葉酸、脂質、リン脂質、ビオチン、フェナジン、フェナンスリジン、アントラキノン、アダマンタン、アクリジン、フルオレセイン、ローダミン、クマリンおよび色素からなる群より選択される少なくとも1つが結合している。
本発明はまた、上記オリゴヌクレオチドを有効成分として含有する、脂質異常症治療剤を提供する。
1つの実施態様では、上記治療剤は、生体吸収性材料を担体として含有する徐放製剤である。
1つの実施態様では、上記生体吸収性材料は、アテロコラーゲンまたはペプチドゲルである。
本研究によれば、PCSK9遺伝子との結合親和性、安定性および安全性に優れた脂質異常症治療剤として有用なオリゴヌクレオチドを提供することができる。
PCSK9の[γ−32P]標識mRNAとDNA−オリゴヌクレオチドとからなる2本鎖核酸のRNaseH感受性を解析した結果を示す写真である。 PCSK9の[γ−32P]標識mRNAとBNA−オリゴヌクレオチドとからなる2本鎖核酸のRNaseH感受性を解析した結果を示す写真である。 PCSK9の[γ−32P]標識mRNAとBNA−オリゴヌクレオチドまたはNC−オリゴヌクレオチドとからなる2本鎖核酸のRNaseH感受性を解析した結果を示す写真である。 PCSK9の[γ−32P]標識mRNAとNC−オリゴヌクレオチドとからなる2本鎖核酸のRNaseH感受性を解析した結果を示す写真である。 PCSK9の[γ−32P]標識mRNAとBNA−オリゴヌクレオチドとからなる2本鎖核酸のRNaseH感受性を解析した結果を示す写真である。 BNA−オリゴヌクレオチドで処理したNMuli細胞のPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 BNA−オリゴヌクレオチドで処理したNMuli細胞のPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 BNA−オリゴヌクレオチドで処理したNMuli細胞のPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 NC−オリゴヌクレオチドで処理したNMuli細胞のPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 NC−オリゴヌクレオチドで処理したNMuli細胞のPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 BNA−オリゴヌクレオチド(13塩基)で処理したHuh−7細胞のPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9−1−BNAまたはPCSK9−1−NCのマウス腹腔内6週間投与後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9オリゴヌクレオチドのマウス腹腔内3週間投与後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCS9−1−BNAまたはPCS9−1−NCのマウス腹腔内6週間投与後の血清総コレステロール値およびリポタンパク質画分中コレステロール値を示すグラフである。 PCSK9−1−BNAまたはPCSK9−1−NCのマウス腹腔内6週間投与後の肝臓でのLDL受容体タンパク質の発現量を示すグラフである。 PCSK9−2−BNA、PCSK9−2−NCまたはPCSK9−4−BNAのマウス腹腔内3週間投与後の肝臓の病理写真(HE染色、40倍)である。 PCSK9オリゴヌクレオチドのマウス腹腔内2週間投与後の血清AST値(A)、血清ALT値(B)および血清BUN値(C)を示すグラフである。 PCSK9−1−BNAのマウス腹腔内6週間投与後の血清コレステロール値(画分別)を示すグラフである。 PCSK9−1−BNAのマウス腹腔内6週間投与後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9−1−BNAのマウス腹腔内6週間投与後の血清AST値(A)、血清ALT値(B)および血清BUN値(C)を示すグラフである。 PCSK9−1−NCのマウス腹腔内4週間投与後の血清コレステロール値(画分別)を示すグラフである。 PCSK9−1−NCのマウス腹腔内4週間投与後の肝PCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9−1−NCのマウス腹腔内6週間投与後の血清AST値(A)、血清ALT値(B)および血清BUN値(C)を示すグラフである。 BNA−オリゴヌクレオチド、NC−オリゴヌクレオチドまたはCON−オリゴヌクレオチドのマウス尾静脈投与前後の血清総コレステロール値を示すグラフである。 PCSK9−4−iii−BNA−gpのモルモット腹腔内3日間投与後の血清総コレステロール値の経時変化を示すグラフである。 PCSK9−4−iii−BNA−gpおよび/またはロバスタチンのモルモット腹腔内投与後の血清総コレステロール値の低下を示すグラフである。 PCSK9−1−BNAのマウス腹腔内単回投与後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9−1−BNAのマウス腹腔内連続投与後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9−1−BNAの投与量および投与後採血までの経過日数ごとの血清総コレステロール値の比(連続投与/単回投与)を示すグラフである。 PCSK9−1−BNA含有ゲルのマウス腹腔内投与3日後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 PCSK9−1−BNA含有ゲルのマウス腹腔内投与3日後の血清総コレステロール値を示すグラフである。 PCSK9−1−BNA含有ゲルのマウス腹腔内投与3日後および14日後のVLDL画分中コレステロール値を示すグラフである。 ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルのマウス腹腔内または皮下投与3日後の肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルを示すグラフである。 ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルのマウス皮下投与後に残存するAlexa750−PCSK9−1−BNAを経時的にIn vivoイメージャーにて解析した結果を示す図である。
まず、本明細書中で用いられる用語を定義する。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルキル基」は、炭素数1〜6の任意の直鎖アルキル基をいい、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、またはn−ヘキシル基をいう。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルコキシ基」は、炭素数1〜6の任意の直鎖アルキル基を有するアルコキシ基を包含する。例えば、メチルオキシ基、エチルオキシ基、n−プロピルオキシ基などが挙げられる。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基」は、炭素数1〜6の任意の直鎖アルキル基を有するアルキルチオ基を包含する。例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基などが挙げられる。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基」は、炭素数1〜6の任意の直鎖アルキル基を有するアルキルアミノ基を1つまたは2つ有するアルキルアミノ基を包含する。例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、メチルエチルアミノ基、ジエチルアミノ基などが挙げられる。
本明細書において、用語「分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基」は、炭素数1〜7の任意の直鎖アルキル基、炭素数3〜7の任意の分岐鎖アルキル基、および炭素数3〜7の任意の環状アルキル基を包含する。単に、「低級アルキル基」という場合もある。例えば、炭素数1〜7の任意の直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、およびn−ヘプチル基が挙げられ、炭素数3〜7の任意の分岐鎖アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基などが挙げられ、そして炭素数3〜7の任意の環状アルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基」は、炭素数2〜7の任意の直鎖アルケニル基、炭素数3〜7の任意の分岐鎖アルケニル基、および炭素数3〜7の任意の環状アルケニル基を包含する。単に、「低級アルケニル基」という場合もある。例えば、炭素数2〜7の任意の直鎖アルケニル基としては、エテニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−ヘキセニル基などが挙げられ、炭素数3〜7の任意の分岐鎖アルケニル基としては、イソプロペニル基、1−メチル−1−プロペニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−メチル−2−ブテニル基などが挙げられ、そして炭素数3〜7の任意の環状アルケニル基としては、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基」は、炭化水素のみで構成された炭素数6〜12の任意の芳香族炭化水素および環構造にヘテロ原子(窒素原子、酸素原子、または硫黄原子)を含む炭素数3〜12の任意の複素芳香族化合物を包含する。炭化水素のみで構成された炭素数6〜12の芳香族炭化水素としては、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、アズレニル基などが挙げられ、そして環構造にヘテロ原子を含む炭素数3〜12の任意の複素芳香族化合物としては、ピリジル基、ピロリル基、キノリル基、インドリル基、イミダゾリル基、フリル基、チエニル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基」の例としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、3−フェニルプロピル基、2−フェニルプロピル基、4−フェニルブチル基、2−フェニルブチル基、ピリジルメチル基、インドリルメチル基、フリルメチル基、チエニルメチル基、ピロリルメチル基、2−ピリジルエチル基、1−ピリジルエチル基、3−チエニルプロピル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子が挙げられる。好適には、フッ素原子または塩素原子である。
本明細書において、用語「ヌクレオシド」とは、核酸塩基および糖を含むグリコシルアミンをいう。ヌクレオシドとしては、天然に存在するヌクレオシド、無塩基ヌクレオシド、修飾ヌクレオシド、ならびに、擬似塩基および/または糖基を有するヌクレオシドが挙げられるがこれらに限定されない。
本明細書において、用語「ヌクレオチド」とは、核酸塩基と、糖にリン酸基が共有結合された糖とを含むグリコソミン(glycosomine)をいう。ヌクレオチドは、任意の種々の置換基で修飾され得る。
本明細書において、用語「デオキシリボヌクレオチド」は、ヌクレオチドの糖部分の2’位に水素を有するヌクレオチドをいう。デオキシリボヌクレオチドは任意の種々の置換基で修飾され得る。
本明細書において、用語「デオキシリボ核酸(DNA)」は、デオキシリボヌクレオチドを含む核酸をいう。
本明細書において、用語「リボヌクレオチド」は、ヌクレオチドの糖部分の2’位にヒドロキシを有するヌクレオチドをいう。リボヌクレオチドは、任意の種々の置換基で修飾され得る。
本明細書において、用語「リボ核酸(RNA)」は、リボヌクレオチドを含む核酸をいう。
本明細書において、用語「修飾ヌクレオシド」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖とが結合した「ヌクレオシド」のうち非天然型のもの、ならびに、プリンおよびピリミジン以外の芳香族複素環および芳香族炭化水素環でプリンまたはピリミジン塩基との代用が可能なものと糖が結合したものいう。好適には、糖部分が修飾された糖修飾ヌクレオシドが挙げられる。
本明細書において、用語「オリゴヌクレオチド」とは、同一または異なる「ヌクレオシド」がリン酸ジエステル結合で2〜50個結合した「オリゴヌクレオチド」をいう。「オリゴヌクレオチド」の非天然型誘導体も含む。そのような誘導体としては、好適には、糖部分が修飾された糖誘導体;リン酸ジエステル部分がチオエート化されたチオエート誘導体;リン酸ジエステル結合中のリン酸基の酸素原子が硫黄原子で置換されたホスホロチオエート誘導体;末端のリン酸部分がエステル化されたエステル体;プリン塩基上のアミノ基がアミド化されたアミド体が挙げられ、さらに好適には、糖部分が修飾された糖誘導体が挙げられる。
以下、本発明について詳述する。
本発明のオリゴヌクレオチドは、糖修飾ヌクレオシドを任意の位置に少なくとも1つ含む。その位置および数は、特に限定されず、目的に応じて適宜設計され得る。2つ以上の糖修飾ヌクレオシドは、互いに、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
本発明のオリゴヌクレオチドは、天然に存在するDNAまたはRNAが化学的に修飾されたオリゴヌクレオチドを含む。このような修飾は、オリゴヌクレオチドの活性を変更する。例えば、標的核酸に対する親和性を高め、核酸分解酵素(ヌクレアーゼ)に対する耐性を高め、オリゴヌクレオチドの薬物動態または組織分布を変更する。その標的に対するオリゴヌクレオチドの親和性を高めることにより、より短いオリゴヌクレオチドの使用を可能にし得る。
本発明のオリゴヌクレオチドは、ヒトPCSK9遺伝子と結合し得る。
ここで、「結合し得る」とは、異なる複数の1本鎖のオリゴヌクレオチドまたは核酸が、核酸塩基の相補性により2本鎖以上の鎖の核酸を形成し得ることをいう。好適には、2本鎖の核酸を形成し得ることをいう。2本鎖以上の鎖の核酸の融解温度(T)は特に限定されない。例えば、2本鎖核酸を形成する異なる2つの1本鎖のオリゴヌクレオチドまたは核酸は、2本鎖を形成する領域の塩基配列が完全に相補性を有する必要はない。
ヒトPCSK9遺伝子は、配列番号1で示される塩基配列(GenBankアクセッション番号:NM_174936;コーディング領域、2079塩基)を含み、配列番号2で示されるアミノ酸配列をコードする。PCSK9遺伝子はLDL受容体の分解に関与する。
本発明のオリゴヌクレオチドが結合し得るヒトPCSK9遺伝子の領域としては、好適には以下の塩基配列:
配列番号3で示される塩基配列;配列番号4で示される塩基配列;配列番号5で示される塩基配列;配列番号6で示される塩基配列;配列番号7で示される塩基配列;配列番号8で示される塩基配列;配列番号9で示される塩基配列;配列番号10で示される塩基配列;配列番号11で示される塩基配列;配列番号12で示される塩基配列;配列番号13で示される塩基配列;配列番号14で示される塩基配列;配列番号15で示される塩基配列;配列番号16で示される塩基配列;配列番号17で示される塩基配列;配列番号18で示される塩基配列;またはこれらに相補的な塩基配列のいずれかを含む塩基配列からなる領域である。さらに好適には、これらの塩基配列からなるDNAまたはRNAである。
本発明のオリゴヌクレオチドが含む糖修飾ヌクレオシドは、4’位と2’位との間に架橋構造を有する。
上記架橋構造の1つは、−CH−O−、または−(CH−O−で表される。このような架橋構造を、以下、BNAという場合がある。
BNAとしては、例えば、α−L−メチレンオキシ(4’−CH−O−2’)、β−D−メチレンオキシ(4’−CH−O−2’)、エチレンオキシ(4’−(CH−O−2’)が挙げられるが、これらに限定されない。BNAヌクレオシド(モノマー)またはこれを含むオリゴヌクレオチドは、例えば、非特許文献3〜7に記載の方法により合成することができる。
上記架橋構造の他の1つは、−CH−NR−O−、または−(CH−NR−O−で表され、
ここで、Rは、水素原子;
分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基;
分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基;
水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、およびハロゲン原子からなるα群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基;
または該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基を表す。このような架橋構造を、以下、NCという場合がある。
NCとしては、例えば、オキシアミノ(4’−CH−NH−O−2’)、N−メチルオキシアミノ(4’−CH−NCH−O−2’)が挙げられるが、これらに限定されない。NCヌクレオシド(モノマー)またはこれを含むオリゴヌクレオチドは、例えば、非特許文献8〜11に記載の方法により合成することができる。
上記架橋構造の他の1つは、−CO−NR−、−CH−CO−NR−、−(CH−CO−NR−、−CO−NR−X−、または−CH−CO−NR−X−で表され、
ここで、Rは、水素原子;
分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基;
分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基;
水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、およびハロゲン原子からなるα群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基;
または該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基を表し;そして
Xは、酸素原子、硫黄原子、アミノ基、またはメチレン基を表す。このような架橋構造を、以下、CONという場合がある。
CONとしては、例えば、無置換アミド(4’−CO−NH−2’)、N−メチルアミド(4’−CO−NCH−2’)、アセトアミド(4’−CH−CO−NH−2’)、N−メチルアセトアミド(4’−CH−CO−NCH−2’)、N−オキシアセトアミド(4’−CH−CO−NH−O−2’)、N−メチル−N−オキシアセトアミド(4’−CH−CO−NCH−O−2’)が挙げられるが、これらに限定されない。CONヌクレオシド(モノマー)またはこれを含むオリゴヌクレオチドは、例えば、以下の実施例に記載の方法により合成することができる。
本発明のオリゴヌクレオチドの塩基配列の長さは、特に限定されないが、好適には10〜25塩基である。より好適には13〜20塩基である。
本発明のオリゴヌクレオチドの5’−末端または3’−末端の構造は、特に限定されない。例えば、インターカレーター、レポーター分子、ポリアミン、ポリアミド、ポリエチレングリコール、チオエーテル、ポリエーテル、コレステロール、チオコレステロール、コール酸部分、葉酸、脂質、リン脂質、ビオチン、フェナジン、フェナンスリジン、アントラキノン、アダマンタン、アクリジン、フルオレセイン、ローダミン、クマリンおよび色素からなる群より選択される少なくとも1つが結合している。好適には5’−末端または3’−末端にコレステロールが結合している。コレステロールの結合により、オリゴヌクレオチドの生体内安定性の向上や標的臓器である肝臓への取り込み向上が期待できる。5’−末端または3’−末端にコレステロールを結合させる方法は、特に限定されない。例えば、コレステロールをアミダイト体として導入する方法、オリゴヌクレオチド合成の固相担体として導入する方法、オリゴヌクレオチドを合成した後にコンジュゲート化する方法が挙げられる。
糖修飾ヌクレオシド、特に糖修飾がCONである糖修飾ヌクレオシドを含むオリゴヌクレオチドは、上述のように、4’位と2’位との間の架橋構造、特にアミド結合を含む架橋構造により固定されているため、各種ヌクレアーゼにより分解されにくく、生体への投与後、長時間生体内に存在することができる。例えば、mRNAと安定な2本鎖を形成して病因となるタンパク質の生合成を阻害し(アンチセンス法)、あるいはゲノム中の2本鎖DNAとの間で3本鎖を形成してmRNAへの転写を阻害する。また、感染したウイルスの増殖を抑えることも可能となる。また、アミド結合を含む架橋構造は、生体適合性が高いことも期待され、さらにタンパク質などの生体成分を認識するためのアプタマーとしての機能も期待できる。
これらのことから、本発明のオリゴヌクレオチドは、抗腫瘍剤、抗ウイルス剤をはじめとした、特定の遺伝子の働きを阻害して疾病を治療する医薬品(アンチセンス核酸)としての有用性が期待される。
特に、アンチセンス法では、標的のヒトPCSK9のmRNAに対する結合親和性および生体内ヌクレアーゼに対する耐性の両方が必要とされる。一般的に、核酸は、1本鎖状態では、糖部の構造が絶えずDNA2本鎖に近い形と、DNA−RNA2本鎖やRNA2本鎖に近い形との間で揺らいでいることが知られている。1本鎖核酸が相補的なRNA鎖と2本鎖を形成する場合、その糖部構造は固定される。本発明のオリゴヌクレオチドは、糖部が予め2本鎖を形成する場合の状態に固定されているため、目的のRNA鎖と2本鎖を形成しやすく、安定に存在することができる。また、核酸2本鎖は、水分子のネットワークと呼ばれる鎖のようにつながった水和水により安定化されていることも知られている。本発明のアミド結合を含む架橋構造は、親水性が高いため、より安定化され得る。さらに、糖部架橋のアミド結合は、生体酵素に認識されにくいため、オリゴヌクレオチドのヌクレアーゼ耐性に大きく寄与し得る。
本発明のオリゴヌクレオチドは、例えば、アンチセンス核酸として、ヒトPCSK9のmRNAと結合して、ヒトPCSK9の遺伝子発現を抑制し得る。ヒトヒトPCSK9の遺伝子発現の抑制により、LDL受容体タンパク質の発現量が上昇し、LDLの細胞内への取り込みや代謝が促進することによって血中LDL濃度が低下し得る。このようにして、本発明のオリゴヌクレオチドは、脂質異常症治療剤としての効果を奏する。
本発明のオリゴヌクレオチドを有効成分として含有する脂質異常症治療剤は、例えば、賦形剤、結合剤、防腐剤、酸化安定剤、崩壊剤、滑沢剤、矯味剤などの医薬の製剤技術分野において通常用いられる補助剤を配合して、非経口投与製剤またはリポソーム製剤とすることができる。また、当該技術分野で通常用いられる医薬用担体を配合して、液剤、クリーム剤、軟膏剤などの局所用の製剤とすることができる。好適には、徐放剤とすることができる。徐放剤の担体としては、特に限定されないが、好適には、生体吸収性材料である。生体吸収性材料としては、特に限定されず、例えば、アテロコラーゲン、ペプチドゲル、ヒアルロン酸ゲル、フィブリン糊、アルギン酸ゲル、ポリα−ヒドロキシ酸が挙げられる。好適には、アテロコラーゲン、ペプチドゲルである。本発明のオリゴヌクレオチドと生体吸収性材料とを、例えば、混練することにより、叙放剤が得られる。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
(実施例1)CONモノマー(アミダイト体)の合成
ヌクレオシド類縁体:2’−アミノ−3’−O−[2−シアノエトキシ(ジイソプロピルアミノ)ホスフィノ]−5’−O−ジメトキシトリチル−2’−N,4’−C−オキソメチレンチミジン(化合物16)の合成
Figure 0005875006
(1)化合物2の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、化合物1(14.7g,36.8mmol)のジクロロメタン溶液(80mL)にトリエチルアミン(15.1mL,110mmol)を加え、氷冷下ジメチルアミノピリジン(0.90g,7.36mmol)、tert−ブチルジメチルシリルクロライド(15.1mL,58.9mmol)を加えて還流した。なお、化合物1は、A. A. Koshkinら、Tetrahedron、1998年、第54巻、p. 3607-3630およびS. K. Singhら、Chem. Commun.、1998年、p. 455-456に従って調製し得る。20時間後、水を加え、塩化メチレンで抽出した後、有機層を水および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた粗成積体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=9:1(v/v))により精製し、化合物2(20.4g:収率85.9%)を油状物質として得た。
得られた化合物2の物性データは、以下のとおりであった:[α]D 25 +84.8 (c 1.00, CHCl3);IR (KBr): 1457, 1372, 1105, 1025cm-11H-NMR (270MHz, CDCl3):δ1.03 (9H, s), 1.29 (6H, s), 3.62, 3.73 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 4.03, 4.08 (2H, AB, J = 11.3 Hz), 4.20 (1H, d, J = 5.1 Hz), 4.45, 4.55 (2H, AB, J = 11.9 Hz), 4.49, 4.66 (2H, AB, J = 12.2 Hz), 4.58 (1H, dd, J = 5.1 Hz, 4.1 Hz), 5.76 (1H, d, J = 4.1 Hz), 7.21-7.70 (20H, m);13C-NMR (75.45MHz, CDCl3):δ19.9, 26.9, 27.2, 27.5, 65.3, 72.6, 73.0, 74.2, 78.8, 80.2, 88.2, 104.8, 113.8, 128.2, 128.2, 128.3, 128.3, 128.8, 128.9, 130.1, 133.9, 134.1, 135.4, 136.3, 136.4, 138.5, 138.7;MS(FAB):m/z 661 (MNa+):計算値 C39H46O6Si:C, 73.32; H, 7.26,実測値 C, 73.44; H, 7.32。
(2)化合物4の合成
Figure 0005875006
上記(1)で得た化合物2(1.00g,1.57mmol)の0.1%(v/v)濃硫酸酢酸溶液(1.11mL)に、無水硫酸(1.78mL,18.8mmol)を加えて撹拌した。3.5時間後、飽和重曹水に反応液を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を水および飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、化合物3の粗成積体(1.07g)を油状物質として得、続くチミン導入に用いた。
窒素気流下、化合物3の粗成積体のアセトニトリル溶液(5mL)にチミン(297mg,2.36mmol)を加え、40℃の油浴中で溶解させた後、室温にてN,O−ビストリメチルシリルアセトアミド(1.34mL,5.50mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.28mL,1.57mmol)を加えて1時間還流撹拌した。飽和重曹水を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を水および飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた粗成積体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=10:1→1:1(v/v))により精製し、化合物4(367mg:収率49%)を白色アモルファスとして得た。
得られた化合物4の物性データは、以下のとおりであった:融点:55〜59℃; [α]D 24 -11.7 (c 0.800, CHCl3);IR (KBr):1747, 1693, 1232, 1113 cm-11H-NMR (300MHz, CDCl3):δ1.04 (9H, s), 1.52 (3H, s), 1.96 (3H, s), 3.71, 3.76 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 3.69, 3.94, (2H, AB, J = 10.8 Hz), 4.41 (1H, d, J = 6.0 Hz), 4.54, 4.58 (2H, AB, J = 12.6 Hz), 4.54, 4.58 (2H, AB, J = 12.6 Hz), 5.38 (1H, t, J = 6.0 Hz), 6.16 (1H, d, J = 6.0 Hz), 7.18-7.63 (20H, m), 7.87 (1H,s);13C-NMR (75.45MHz, CDCl3):δ12.0, 19.2, 20.6, 26.9, 63.8, 72.2, 73.7, 74.6, 74.9, 77.7, 85.5, 87.9, 111.3, 127.6, 127.7, 127.7, 127.8, 128.1, 128.3, 128.6, 129.7, 129.9, 132.6, 132.9, 135.5, 135.7, 135.7, 137.2, 137.5, 150.4, 163.6, 170.2;MS(FAB):m/z 749 (MH+), 計算値 C43H48N2O8Si: C, 68.96; H, 6.46; N, 3.74. 実測値 C, 68.92; H, 6.45; N, 3.74。
(3)化合物5の合成
Figure 0005875006
上記(2)で得た化合物4(326mg,0.435mmol)のテトラヒドロフラン溶液(2.4mL)に40%(v/v)メチルアミン溶液(1.1mL,13mmol)を加え、室温にて30分間撹拌した。溶媒留去後、酢酸エチルで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた粗成積体をフラッシュカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=1:1(v/v))により精製し、化合物5(312mg:収率100%)を白色アモルファスとして得た。
得られた化合物5の物性データは、以下のとおりであった:融点:61〜63℃;[α]D 25 -12.2 (c 0.750, CHCl3);IR (KBr): 3403, 3175, 1688, 1468, 1272, 1113 cm-11H-NMR (270MHz, CDCl3):δ1.06 (9H, s), 1.60 (3H, s), 3.54, 3.63 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 3.64 (1H, d, J = 10.8 Hz), 3.73, 3.83 (2H, AB, J =10.5 Hz), 4.31 (1H, d, J = 4.9 Hz,) 4.41 (1H, ddd, J = 4.9 Hz, 4.9 Hz, 10.8 Hz), 4.50 (2H,s), 4.67, 4.73 (2H, AB, J = 11.1 Hz), 5.95 (1H, d, J = 4.9 Hz), 7.21-7.66 (20H, m), 8.12 (1H,s);13C-NMR (67.80MHz, CDCl3):δ12.1, 19.1, 26.8, 64.2, 72.2, 73.8, 74.2, 74.5, 77.2, 78.5, 88.1, 90.9, 110.9, 127.7, 127.8, 127.9, 128.0, 128.1, 128.2, 128.6, 130.0, 132.2, 132.2, 135.6, 135.7, 136.5, 137.2, 150.3, 163.4;MS(FAB): m/z 707 (MH+). 計算値 C41H46N2O7Si: C, 69.66; H, 6.56; N, 3.96. 実測値 C, 69.59; H, 6.59; N, 3.93。
(4)化合物6の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(3)で得た化合物5(262mg,0.37mmol)のジクロロメタン溶液(7mL)に、ジメチルアミノピリジン(181mg,1.48mmol)を加えた。氷冷下、トリフルオロメタンスルホニルクロリド(0.12mL,1.11mmol)を加え、緩やかに室温条件とした後、1時間撹拌した。飽和重曹水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、化合物6(248mg:収率97%)を白色アモルファスとして得た。
得られた化合物6の物性データは、以下のとおりであった:融点:51〜54℃;[α]D 26 -33.5 (c 1.000, CHCl3);IR (KBr): 1667, 1650, 1563, 1482, 1112 cm-11H-NMR (300MHz, CDCl3):δ1.03 (9H, s), 1.99 (3H, s), 3.29, 3.34 (2H, AB, J = 10.8 Hz), 3.68, 3.82 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 4.31 (1H, d, J =3.9 Hz), 4.32, 4.38 (2H, AB, J =12 Hz), 4.60, 4.81 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 5.50 (1H, dd, J =6.3, 3.9 Hz), 6.23 (1H, d, J = 6.3 Hz), 7.08-7.66 (21H, m);13C-NMR (75.45MHz, CDCl3):δ14.0, 18.9, 26.7, 64.0, 69.4, 73.4, 84.0, 87.1, 88.7, 89.9, 119.0, 127.4, 127.6, 127.7, 127.8, 128.1, 128.3, 128.4, 128.5, 129.8, 129.8, 130.1, 131.9, 132.3, 135.3, 135.5, 136.4, 137.0, 159.2, 172.3;MS(FAB): m/z 689 (MH+), 計算値 C41H44N2O6Si: C, 71.48; H, 6.44; N, 4.07. 実測値 C, 71.38; H, 6.49; N, 4.08。
(5)化合物7の合成
Figure 0005875006
上記(4)で得た化合物6(510mg,0.74mmol)のテトラヒドロフラン溶液(11mL)に1N水酸化ナトリウム水溶液(1.90mL)を加え、室温にて11.5時間撹拌した。塩化アンモニウム水溶液で中和後、溶媒留去ジクロロメタンで抽出し、飽和重曹水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた粗成積体をフラッシュカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=1:1(v/v))により精製し、化合物7(524mg:収率100%)を白色アモルファスとして得た。
得られた化合物7の物性データは、以下のとおりであった:融点:67〜70℃;[α]D 26 +24.5 (c 0.840, CHCl3);IR (KBr): 3347, 3184, 1690, 1471 cm-11H-NMR (270MHz, CDCl3):δ1.02 (9H, s), 1.65 (3H, s), 3.48, 3.70 (2H, AB, J = 10.3 Hz), 3.50 (1H, d, J = 7.0 Hz), 3.62, 3.76 (2H, AB, J =10.8 Hz), 4.22 (1H, d, J = 7.0 Hz,) 4.51, 4.78 (2H, AB, J = 7.6 Hz), 4.54 (1H, d, J =11.6 Hz), 4.69 (1H, ddd, J = 5.1, 7.0, 7.6 Hz), 6.15 (1H, d, J = 5.1 Hz), 7.29-7.64 (20H, m), 8.10 (1H,s);13C-NMR (67.80MHz, CDCl3):δ12.0, 18.8, 26.5, 63.9, 69.7, 72.6, 73.6, 75.3, 81.9, 85.3, 85.5, 109.5, 127.5, 127.6, 127.8, 128.0, 128.2, 128.5, 129.5, 129.6, 132.4, 135.4, 135.5, 136.8, 137.2, 137.9, 151.1, 164.3;MS(FAB): m/z 707 (MH+), 計算値 C41H46N2O7Si: C, 69.66; H, 6.56; N, 3.96. 実測値 C, 69.42; H, 6.54; N, 3.97。
(6)化合物9の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(5)で得た化合物7(2.86g,4.10mmol)のジクロロメタン溶液(40mL)に、氷冷下、ピリジン(1.65mL,20.5mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(1.37mL,8.20mmol)を加え、氷冷条件で1時間撹拌した。水を加えて酸無水物を分解させた後、ジクロロメタンで抽出し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた粗成積体を黄色油状物質として得、フラッシュクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=3:1→2:1(v/v))により簡易精製し、化合物8の粗成積体を淡黄色アモルファスとして得た。
次いで、窒素気流下、化合物8(1.96g,2.34mmol)のジメチルホルムアミド溶液(80mL)にアジ化ナトリウム(0.23g,3.60mmol)を加えて撹拌した。48時間後、溶媒留去し、水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた粗成積体をフラッシュカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=3:1)により精製し、化合物9(1.71g:収率100%)を白色アモルファスとして得た。
得られた化合物9の物性データは、以下のとおりであった:融点:53〜56℃;[α]D 27 -32.7 (c 0.840, CHCl3);IR (KBr): 3175, 2109, 1686, 1268, 1111 cm-11H-NMR (300MHz, CDCl3):δ0.99 (9H, s), 1.58 (3H, s), 3.63, 3.69 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 3.69, 3.91 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 3.91 (1H, dd, J = 7.2 Hz, 5.4 Hz), 4.23 (1H, d, J = 5.4 Hz), 4.47, 4.53 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 4.57, 4.75 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 6.03 (1H, d, J = 7.2 Hz), 7.23-7.60 (20H, m), 8.70 (1H,s);13C-NMR (75.45MHz, CDCl3):δ12.1, 19.1, 26.9, 64.0, 64.6, 72.4, 73.8, 74.6, 79.5, 85.2, 87.9, 111.3, 127.7, 127.7, 127.8, 128.0, 128.2, 128.4, 128.7, 129.7, 129.9, 132.5, 132.8, 135.1, 135.5, 135.7, 136.8, 136.9, 150.2, 163.4;MS(FAB): m/z 732 (MH+), 計算値 C41H45N5O6Si: C, 67.28; H, 6.20; N, 9.57. 実測値 C, 67.25; H, 6.27; N, 9.45。
(7)化合物10の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(6)で得た化合物9(1.10g,1.50mmol)のテトラヒドロフラン溶液(30mL)に1Nテトラブチルアンモニウムフルオリドのテトラヒドロフラン溶液(2.20mL,2.20mmol)を加え、12.5時間撹拌した。溶媒留去後、水および酢酸エチルを順次加え、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、粗成積体をフラッシュカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=10:1(v/v)→酢酸エチルのみ)により精製し、化合物10(682.2mg:収率92%)を油状物質として得た。
得られた化合物10の物性データは、以下のとおりであった:融点:41〜45℃;[α]D 25 +13.3 (c 0.950, CHCl3);IR (KBr): 3435, 2113, 1694, 1459, 1268, 1097 cm-11H-NMR (300MHz, CDCl3):δ1.63 (3H, s), 2.09 (1H, br), 3.73 (1H, s), 4.04 (1H, t, J = 6.3 Hz), 4.39 (1H, d, J = 6.3 Hz), 4.51, 4.55 (2H, AB, J = 10.2 Hz), 4.56, 4.91 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 6.18 (1H, d, J = 6.3 Hz), 7.26-7.44 (10H, m), 8.50 (1H,s);13C-NMR (75.45Hz, CDCl3):δ12.2, 63.4, 64.9, 71.8, 73.8, 74.8, 79.4, 86.4, 87.5, 111.5, 127.7, 128.2, 128.2, 128.6, 128.7, 128.8, 135.2, 136.5, 137.0, 150.3, 163.5;MS(FAB): m/z 494 (MH+), 高分解能MS(FAB): 計算値 C25H28N5O6 (MH+): 494.2040. 実測値 494.2045。
(8)化合物11の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(7)で得た化合物10(0.20g,0.40mmol)のジメチルホルムアミド懸濁溶液(3.1mL)に、粉末モレキュラーシーブス4Å(0.31g)および二クロム酸ピリジニウム(1.50g,4.00mmol)を順次加え、室温条件で撹拌した。4.5時間後、水を加えて数分間撹拌した後、酢酸(2mL)を加え、さらに1時間撹拌した。酢酸エチルで希釈した後、セライトで濾過し、酢酸エチルで抽出した。有機層を0.4Mシュウ酸水溶液(30mL)および0.3Mシュウ酸アンモニウム水溶液(30mL)で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去し、化合物11(0.20g:収率100%)を淡黄色固体として得た。
得られた化合物11の物性データは、以下のとおりであった:1H-NMR (300MHz, CDCl3):δ1.64 (3H, s), 3.83 (1H, dd, J = 8.4, 5.4 Hz), 3.84, 4.12 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 4.45 (1H, d, J = 5.4 Hz), 4.59, 4.65 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 4.75, 4.82 (2H, AB, J = 10.5 Hz), 5.89 (1H, br), 6.54 (1H, d, J = 8.4 Hz), 7.28-7.44 (10H, m), 7.99 (1H, s), 9.31 (1H, br);MS(FAB): m/z 508 (MH+),高分解能MS(FAB): 計算値 C25H25N5O7 (MH+): 508.1832. 実測値 508.1825。
(9)化合物13の合成
Figure 0005875006
上記(8)で得た化合物11(389.7mg,0.77mmol)を水:テトラヒドロフラン=1:3の混合溶液(0.8mL)に溶解し、トリブチルホスフィン(0.96mL,3.85mmol)を加えて室温下撹拌した。3.5時間後、溶媒留去したものをメタノールに溶解し、ヘキサンで洗浄した。溶媒留去後、化合物12の粗成積体(380mg)を油状物質として得、続く閉環反応に用いた。
窒素気流下、化合物12のDMF溶液(11mL)に、氷冷下、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(221mg,1.16mmol)を加え、21.5時間室温下撹拌した。溶媒留去後、酢酸エチルで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、粗成積体をカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=5:1(v/v)→酢酸エチルのみ)により精製し、化合物13(191.3mg:収率53.6%)を油状物質として得た。
得られた化合物13の物性データは、以下のとおりであった:[α]D 25 +62.1 (c 0.400, CHCl3);IR (KBr): 3186, 1692, 1469, 1455, 1272, 1112 cm-11H-NMR (300MHz, CDCl3):δ1.61 (3H, s), 3.96, 4.11 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 4.13 (1H, s), 4.22 (1H, s), 4.56 (2H, s), 4.60, 4.67 (2H, AB, J = 11.4 Hz), 5.45 (1H, s), 6.58 (1H, br), 7.21-7.56 (10H, m), 7.57 (1H, s), 9.24 (1H, br);13C-NMR (67.80Hz, CDCl3): 12.3, 58.4, 63.0, 72.4, 74.0, 78.3, 86.2, 86.6, 110.9, 127.8, 127.8, 128.1, 128.3, 128.5, 128.6, 135.1, 136.2, 137.4, 142.0, 150.5, 163.8, 174.3;MS(FAB): m/z 464 (MH+)。
(10)化合物14の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(9)で得た化合物13(101mg,0.22mmol)のテトラヒドロフラン溶液2.2mLに20%(v/v)水酸化パラジウムカーボン(100mg)を加え、3時間撹拌した。熱時濾過を行い、温メタノール(150mL)で洗浄後、溶媒留去し、粗成積体を得た。メタノールで再結晶を行い、化合物14(57.2mg:収率93%)を白色固体として得た。
得られた化合物14の物性データは、以下のとおりであった:[α]D 25 +31.6 (c 0.700, CH3OH);IR (KBr): 3255, 2925, 2852, 1692, 1466, 1231, 1065 cm-11H-NMR (300MHz, CD3OD):δ1.89 (3H, s), 3.88, 4.04 (2H, AB, J = 12.9 Hz), 4.12 (1H, s), 4.30 (1H, s), 5.38 (1H, s), 7.86 (1H, s)。
(11)化合物15の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(10)で得た化合物14(27.3mg,0.10mmol)の無水ピリジン溶液0.8mLに、4,4’−ジメトキシトリチルクロリド(48.8mg,0.14mmol)を加え、3時間撹拌した。飽和重曹水を加えて数分間撹拌し、溶媒留去した後、飽和重曹水/酢酸エチルで抽出し、有機層を回収して無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、粗成積体をフラッシュカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=10:1(v/v)→酢酸エチルのみ)により精製し、化合物15(47.6mg:収率85%)を白色泡状物質として得た。
得られた化合物15の物性データは、以下のとおりであった:融点:79〜81℃;IR (KBr): 3342, 3063, 2928, 1690, 1509, 1270, 1253,1177, 1035 cm-11H-NMR (300MHz, CDCl3):δ1.66 (3H, s), 3.61, 3.92 (2H, AB, J = 12.8 Hz), 3.78 (6H, s), 4.26 (1H, s), 4.46 (1H, s), 5.42 (1H, s), 6.86-7.45 (13H, m), 7.78 (1H,s);MS(FAB): m/z 586 (MH+)。
(12)化合物16の合成
Figure 0005875006
窒素気流下、上記(11)で得た化合物15(100mg,0.17mmol)の無水アセトニトリル−テトラヒドロフラン溶液(3:1(v/v))2.0 mLに、N,N−ジイソプロピルアンモニウムテトラゾリド(22.2mg,0.13mmol)、2−シアノエチルN,N,N’,N’−テトライソプロピルホスホロジアミダイト(54.0μL,0.17mmol)を加えて撹拌した。1.5時間後、飽和重曹水を加えて数分間撹拌した後、水/酢酸エチルで抽出し、有機層を回収して無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール:トリエチルアミン=50:1:1(v/v/v))により精製した。得られた粗成積体をn−ヘキサン中に溶解し、ジクロロメタンの添加により再沈殿を行い、化合物16(29.4mg,22%)を白色粉体として得た。
得られた化合物16の物性データは、以下のとおりであった:融点:110〜112℃ (CH2Cl2);31P-NMR (202.35MHz, CDCl3):δ149.74, 150.12;MS(FAB): m/z 786 (MH+), 高分解能MS(FAB): 計算値 C41H49N5O9 (MH+): 786.3268. 実測値 786.3266。
(実施例2)オリゴヌクレオチドの標的領域の選定
ヒトのPCSK9遺伝子の塩基配列(配列番号1:コーディング領域、2079塩基)を、GenBankより入手した(アクセッション番号:NM_174936)。以下の4つの観点でこの塩基配列をコンピュータソフトで解析し、オリゴヌクレオチドの標的として適している領域の塩基配列を選定した。
(1)ソフトmFold(M. Zuker、Nucleic Acids Res.、 2003年、第31巻、p. 3406-3415)を用いて、マウスのPCSK9遺伝子のmRNAの折れ畳み構造を計算した。オリゴヌクレオチドが結合しやすいように、mRNA上でステムループ構造を形成しにくい領域を選択した。
(2)ソフトJustBio(URL:http://www.justbio.com/)を用いて、ヒトとマウスのPCSK9遺伝子の塩基配列を比較した。マウスで評価した結果に基づいてヒトへの適用を可能にするように、ヒトとマウスとの間で塩基配列が同じ領域を選択した。
(3)オリゴヌクレオチドと2本鎖核酸を形成した際に熱安定性が高くなるように、GC含量が多い領域を選択した。
(4)ソフトBlast(S. F. Altschulら、J. Mol. Biol.、1990年、第215巻、p. 403-410)を用いて、標的領域の塩基配列と類似した塩基配列がゲノムの他の領域に存在するかどうかを探索した。他のmRNAにオリゴヌクレオチドが結合しないように、ゲノムの他の領域の塩基配列と類似性が低い塩基配列からなる領域を選択した。
以上の4つの条件に最も適したオリゴヌクレオチドの標的領域を選択し(配列番号3〜18)、これに相補的な塩基配列からなるオリゴヌクレオチドを設計した(表1−1および表1−2)。なお、表1−1において、PS骨格とは、リン酸ジエステル結合中のリン酸基の酸素原子が硫黄原子で置換された構造(リン酸基に対応する基をホスホロチオエート基という)をいう。また、本明細書において、オリゴヌクレオチドのリン酸基がすべてホスホロチオエート基に置き換わったオリゴヌクレオチドを特にS−オリゴヌクレオチドという。表1−1に記載のオリゴヌクレオチドは、すべてS−オリゴヌクレオチドである。
Figure 0005875006
Figure 0005875006
(実施例3)オリゴヌクレオチドの合成および精製
非特許文献3〜7に記載の方法によりBNAモノマー(アミダイト体)を合成した。非特許文献8〜11に記載の方法によりNCモノマー(アミダイト体)を合成した。これらおよび実施例1で合成したCONモノマー(アミダイト体)をDNA合成用モノマー体として用いて、DNA合成機により必要に応じて1mgから100mg(in vivoグレード)のオリゴヌクレオチドを合成し、HPLC精製、凍結乾燥処理に供した。得られた各オリゴヌクレオチドの純度および構造をHPLCおよびMALDI−TOF−MSにより確認した。
表1−1および表1−2に記載のように、合成したオリゴヌクレオチド(PCSK9オリゴヌクレオチド)は、糖修飾ヌクレオシドを含まないS−オリゴヌクレオチド(DNA−オリゴヌクレオチド:PCSK9−1−Sなど)、BNA−ヌクレオシドを含むオリゴヌクレオチド(BNA−オリゴヌクレオチド:PCSK9−1−BNAなど)、NC−ヌクレオシドを含むオリゴヌクレオチド(NC−オリゴヌクレオチド:PCSK9−1−NCなど)およびCON−ヌクレオシドを含むオリゴヌクレオチド(CON−オリゴヌクレオチド:PCSK9−4−ii−CON−Aなど)である。
(実施例4)3’−末端にコレステロールが結合したオリゴヌクレオチドの合成および精製
コレステロールをアミダイト体として導入する手法により、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−BNA−3Cの大量合成を行い、10mgのオリゴヌクレオチドを得た。
(実施例5)オリゴヌクレオチドの血清中におけるヌクレアーゼに対する耐性の評価
1nmolのオリゴヌクレオチドを10μLのFBS(牛胎児血清)と混合し、さらに滅菌水を加えて20μLに調製した。この溶液を37℃にて所定時間インキュベートした後、13μLのホルムアミドを加えて、ホルムアミドの最終濃度が40%となるようにして、FBS中のヌクレアーゼを失活させた。このサンプルは、HPLCによる解析まで−80℃にて保存した。HPLCによる解析のために、400μLのA バッファー(25mM Tris−HCl,0.5% CHCN,pH7.0)をこのサンプルに加えて、ホルムアミドの最終濃度を3%にし、4mm Millex(登録商標)−HV Syringe Driven Filter Unit(ポアサイズ:0.45μm;ミリポア社製)で2回ろ過したものを、HPLCによる解析のためのサンプルとした。HPLCには、JASCO LC−2000Plusシリーズ(日本分光株式会社製)を用い、HPLCカラムには、TSK−GEL(登録商標)DNA−NPR(東ソー株式会社製)を用いた。A バッファー(25mM Tris−HCl,0.5% CHCN,pH7.0)とB バッファー(25mM Tris−HCl,0.5% CHCN,1M NHCl,pH7.0)を用い、最初の10分間は、A 100%,B 0%とし、次の45分間は、A 100%,B 0%からA 50%,B 50%になるように変化させ、次の10分間は、A 0%,B 100%とした。以上の一連のHPLCによる検出のための波長は260nmとした。オリゴヌクレオチドに相当するHPLCのピークの面積を、FBSと混合する前と、FBSと混合した後120分間後において測定し、これらの比より、FBSと混合した後120分間後のオリゴヌクレオチドの存在率[%(120分)]を求めた。結果を表2および3に示す。
Figure 0005875006
Figure 0005875006
表2および3から明らかなように、BNA−オリゴヌクレオチドの方がDNA−オリゴヌクレオチドよりも、FBSと混合した後120分間後の存在率[%(120分)]が顕著に高かった。また、NC−オリゴヌクレオチドの方がBNA−オリゴヌクレオチドよりも、FBSと混合した後120分間後の存在率[%(120分)]が高かった。これより、NC−オリゴヌクレオチドが、血清中のヌクレアーゼに対する耐性が最も高いことがわかった。さらに、同じ長さのBNA−オリゴヌクレオチドでは、BNA−ヌクレオシドの数が多いほどヌクレアーゼに対する耐性が高いことがわかった。BNA−ヌクレオシドの数が同じBNA−オリゴヌクレオチドでは、長さと耐性に相関がなかった。これより、BNA−ヌクレオシドの数の方がBNA−オリゴヌクレオチドの長さよりもヌクレアーゼ耐性に関係していることがわかった。
(実施例6)オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸の構造安定性の評価
緩衝液(8.1mM NaHPO,2.68mM KCl,1.47mM KHPO,pH7.2)中で、オリゴヌクレオチドと標的RNAとを等モル混合し、95℃にて5分間加熱後、室温まで徐冷してアニーリングさせ、2本鎖核酸を形成した。紫外可視分光光度計DU800(ベックマン社製)のペルチェ式UV melting装置を用いて、この2本鎖核酸の熱安定性を解析した。2本鎖核酸の温度を20℃から95℃まで0.5℃/分の速度で加温していき、260nmにおける吸光度(A)の温度(T)による変化を測定した。2本鎖核酸の濃度は1μMとし、セルの光路長は1cmとした。この測定結果よりdA/dT vs Tのグラフを描き、dA/dTの値が最も大きくなる温度、つまりAのTによる変化が最も大きくなる温度を、2本鎖核酸のTとし、2本鎖核酸の熱安定性の指標とした。結果を表4および5に示す。
Figure 0005875006
Figure 0005875006
表4および5から明らかなように、BNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸の方が、DNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸よりも多くの場合で、Tが30℃以上高かった。これより、BNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸の方が、DNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸よりも、構造安定性が高いことがわかった。また、BNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸と、NC−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸とでは、Tがほとんど変わらなかった。これより、BNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸と、NC−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸とでは、構造安定性がほとんど変わらないことがわかった。さらに、同じ長さのBNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸では、BNA−ヌクレオシドの数が多いほどTが高かった。BNA−ヌクレオシドの数が同じBNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸でも、長さが長いほどTが高かった。これより、BNA−ヌクレオシドの数およびBNA−オリゴヌクレオチドの長さともに、BNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸の構造安定性に寄与していることがわかった。
(実施例7)オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸のRNaseH感受性の評価
標的RNAの5’末端をγ−32Pで標識した。具体的には、10pmolのRNAと10pmol相当の[γ−32P]ATP(パーキンエルマー社製)を、T4 Polynucleotide Kinase(東洋紡績株式会社製)で反応させた。[γ−32P]標識RNAを含む反応後の産物は、スピンカラムで精製し、未反応の[γ−32P]ATPを除去した。この[γ−32P]標識RNAに、10μMの相補鎖オリゴヌクレオチド1μLを加え、95℃にて5分間加熱後、室温まで徐冷してアニーリングさせ、2本鎖核酸を形成した。
次いで、1μLの[γ−32P]標識2本鎖核酸を9μLの反応緩衝液(40mM Tris−HCl,4mM MgCl,1mM DTT,4% Glycerol,0.003% BSA)と混合した。ここから1μLを採取し、9μLの停止溶液(0.05M EDTA,80%ホルムアミド,BPB)と混合した溶液をRNaseH未処理のサンプルとした。残りの9μLの反応溶液に0.6等量のRNaseH(0.0006 unit)を混合し、37℃にて5分間インキュベートした。ここから1μLを採取し、9μLの停止溶液と混合した溶液をRNaseH処理のサンプルとした。これらのサンプルは、電気泳動による解析まで−20℃にて保存した。6M尿素を含む20%変性ポリアクリルアミドゲルを用い、300Vにて120分間、サンプルの電気泳動を行った。DNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸を用いた場合の電気泳動は4℃にて行い、BNA−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸を用いた場合の電気泳動は室温にて行い、NC−オリゴヌクレオチドと標的RNAとからなる2本鎖核酸を用いた場合の電気泳動は60℃にて行った。電気泳動後のゲルをイメージングプレートに感光後、イメージアナライザーで解析した。結果を図1〜5に示す。
図1〜5から明らかなように、いずれにおいてもRNaseHの添加により[γ−32P]標識RNAの分子量が低下しており、RNaseHによる[γ−32P]標識RNAの分解が起きていることがわかった。これより、いずれの2本鎖核酸もRNaseH感受性であることがわかった。
(実施例8)オリゴヌクレオチドによるPCSK9遺伝子のin vitroにおける発現抑制効果1
4.0×10個/mLに調製したマウス肝臓細胞株NMuliの細胞を、1ウェルあたり2mLずつ6ウェルプレートに播き、37℃にて5%CO下で24時間培養した。最終濃度が1、3、10、30または50nMとなるように調製するために、1μMオリゴヌクレオチド含有溶液を最終濃度1nMの場合には2.2μL、3nMの場合には6.6μL、10nMの場合には22μL、30nMの場合には66μL、そして50nMの場合には110μL各々とLipofectamine2000(Invitrogen社製)を14.3μLとOpti−MEM(Invitrogen社製)を最終濃度1nMの場合には533.5μL、3nMの場合には529.1μL、10nMの場合には513.7μL、30nMの場合には469.7μL、そして50nMの場合には425.7μL各々とを混合し、混合液を室温にて20分間インキュベートして、このうち500μLとOpti−MEM1500μLを各ウェルに添加した。オリゴヌクレオチド添加4時間後に培地を交換した。さらに20時間後に細胞を回収し、ISOGEN(株式会社ニッポンジーン製)で細胞を破砕し、Total RNAを抽出した。抽出したTotal RNAを分光光度計で定量し、RNAの長さをアガロースゲル電気泳動で確認した。
4μg/10μLになるように調製したTotal RNAに0.5μg/μLオリゴdT(5’−TTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’)1μLおよび10mM dNTP1μLを加え、65℃にて5分間インキュベートした後、氷上で急冷した。これに40U/μLのRNase OUT(登録商標)(Invitrogen社製)1μL、5×First Strand Buffer(Invitrogen社製)4μL、および0.1M DTT(和光純薬工業株式会社)2μLを加え、42℃にて2分間インキュベートし、これにSuperScriptII Solution(200U/μL SuperScriptII (Invitrogen社製)2μLと蒸留水6μLとを混合した溶液)を1μL加えて42℃にて50分間インキュベートし、逆転写反応を行った。反応後、70℃にて15分間インキュベートしてSuperScriptIIを失活させた後、2U/μL RNaseH(Invitrogen社製)1μLを加えて37℃にて20分間インキュベートすることにより、cDNAを得た。得られたcDNA、Fast SYBR(登録商標)Green Master Mix(Applied Biosystems社製)およびSYBR(登録商標)Green Realtime PCR Master Mix(東洋紡績株式会社)を用いてMini Opticon(登録商標)リアルタイムPCR解析システム(BIO−RAD社)によりリアルタイムPCRを行い、PCSK9のmRNA量を定量した。リアルタイムPCRでは、ハウスキーピング遺伝子のGAPDHのmRNA量も同時に定量し、GAPDHのmRNA量に対するPCSK9のmRNA量を評価した。
用いたオリゴヌクレオチドおよびプライマーは以下のとおりである:
PCSK9−0−BNA
PCSK9 Fwプライマー0:5’−TCAGTTCTGCACACCTCCAG−3’(配列番号19)
PCSK9 Rvプライマー0:5’−GGGTAAGGTGCGGTAAGTCC−3’(配列番号20)
PCSK9−1−BNA、PCSK9−2−BNA、PCSK9−1−NC、PCSK9−2−NC、PCSK9−1−BNA−3C
PCSK9 Fwプライマー1:5’−CACGCTTCCACAGACAGGCG−3’(配列番号21)
PCSK9 Rvプライマー1:5’−CGTTGAGGATGCGGCTATAC−3’(配列番号22)
PCSK9−3−BNA
PCSK9 Fwプライマー2:5’−GCCGGCACCTGGCGAGGACT−3’(配列番号23)
PCSK9 Rvプライマー2:5’−CCACTCTGTGACATGAAGCA−3’(配列番号24)
PCSK9−4−BNA、PCSK9−4−BNA(T,C)、PCSK9−5−BNA、PCSK9−6−BNA、PCSK9−4−NC(T,C)、PCSK9−5−NC(T,C)、PCSK9−6−NC(T,C)、PCSK9−4−i−BNA、PCSK9−4−ii−BNA、PCSK9−4−ii−BNA−A、PCSK9−4−iii−BNA、PCSK9−4−iii−BNA−A
PCSK9 Fwプライマー3:5’−GTGACTGCAGCACATGCTTC−3’(配列番号25)
PCSK9 Rvプライマー3:5’−CGTCCTACAGAGCAGCTGCC−3’(配列番号26)
PCSK9−7−BNA、PCSK9−8−BNA、PCSK9−7−NC(T,C)、PCSK9−8−NC(T,C)、
PCSK9 Fwプライマー4:5’−GCTCTGTAGGACGGTGTGGT−3’(配列番号27)
PCSK9 Rvプライマー4:5’−GGTGTTGTGGATGCTGCAGT−3’(配列番号28)
PCSK9−9−BNA
PCSK9 Fwプライマー5:5’−CCAGAAGGACCATGTTCTCA−3’(配列番号29)
PCSK9 Rvプライマー5:5’−GCACATTGCATCCAGTCAGG−3’(配列番号30)
PCSK9−10−BNA、PCSK9−10−NC(T,C)
PCSK9 Fwプライマー6:5’−GGATCTCAGGTCCTTCAGAG−3’(配列番号31)
PCSK9 Rvプライマー6:5’−GCCTGAGGCTGTCACTGAAC−3’(配列番号32)
GAPDH定量用
GAPDH Fwプライマー:5’−GTGTGAACGGATTTGGCCGT−3’(配列番号33)
GAPDH Rvプライマー:5’−GACAAGCTTCCCATTCTCGG−3’(配列番号34)
各オリゴヌクレオチドで処理したNMuli細胞で得られたPCSK9のmRNA発現レベルの結果を図6〜8に示す。図6は、BNA−オリゴヌクレオチド(図6A:PCSK9−0−BNA、PCSK9−1−BNA、PCSK9−2−BNA、PCSK9−3−BNA、PCSK9−4−BNA、PCSK9−5−BNA;図6B:PCSK9−6−BNA、PCSK9−7−BNA、PCSK9−8−BNA、PCSK9−9−BNA、PCSK9−10−BNA、PCSK9−1−BNA−3C;図6C:PCSK9−4−BNA(T,C))の結果を示し、図7および8は、NC−オリゴヌクレオチド(図7:PCSK9−1−NC、PCSK9−2−NC、PCSK9−4−NC(T,C);図8:PCSK9−5−NC(T,C)、PCSK9−6−NC(T,C)、PCSK9−7−NC(T,C)、PCSK9−8−NC(T,C)、PCSK9−10−NC(T,C))の結果を示す。図6〜8から明らかなように、多くのオリゴヌクレオチドにおいて、オリゴヌクレオチドの濃度依存的にPCSK9のmRNAの発現量は低下した。
オリゴヌクレオチド未処理の場合のPCSK9のmRNA発現レベルを1としたときの、50nMのPCSK9−4−BNA、PCSK9−4−i−BNA、PCSK9−4−ii−BNA、PCSK9−4−ii−BNA−A、PCSK9−4−iii−BNAまたはPCSK9−4−iii−BNA−Aで処理した場合のPCSK9のmRNA発現レベルの結果を表6に示す。
Figure 0005875006
表6から明らかなように、PCSK9遺伝子の発現抑制については、PCSK9−4−i−BNA、ならびにより短い配列の中ではPCSK9−4−ii−BNAおよびPCSK9−4−iii−BNA−Aが優れた効果を示した。
(実施例9)オリゴヌクレオチドによるPCSK9遺伝子のin vitroにおける発現抑制効果2
NMuliに代えてヒト肝癌由来細胞株Huh−7を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、オリゴヌクレオチドによるPCSK9遺伝子のin vitroにおける発現抑制効果を調べた。
用いたオリゴヌクレオチドおよびプライマーは以下のとおりである:
PCSK9−1−BNA、PCSK9−1−BNA−13、PCSK9−2−BNA−13
PCSK9 Fwプライマー1:5’−CACGCTTCCACAGACAGGCG−3’(配列番号21)
PCSK9 Rvプライマー1:5’−CGTTGAGGATGCGGCTATAC−3’(配列番号22)
PCSK9−3−BNA−13
PCSK9 Fwプライマー2:5’−GCCGGCACCTGGCGAGGACT−3’(配列番号23)
PCSK9 Rvプライマー2:5’−CCACTCTGTGACATGAAGCA−3’(配列番号24)
PCSK9−4−BNA−13
PCSK9 Fwプライマー3:5’−GTGACTGCAGCACATGCTTC−3’(配列番号25)
PCSK9 Rvプライマー3:5’−CGTCCTACAGAGCAGCTGCC−3’(配列番号26)
50nMのオリゴヌクレオチドを用いた場合の結果を図9に示す。図9から明らかなように、PCSK9−4−BNA−13などの短いオリゴヌクレオチド(13塩基)はいずれもPCSK9−1−BNA(20塩基)よりもPCSK9遺伝子の発現抑制効果が高いことがわかった。
(実施例10)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験1
被験動物として6週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本クレア)を各投与群で例数5匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1,オリエンタル酵母工業株式会社製)負荷の後、0日目に採血して、BNA−オリゴヌクレオチドまたはNC−オリゴヌクレオチドを腹腔内投与した(10mg/kg/回)。1週間に2回、2週間〜6週間投与を行ない、その間、尾静脈より数回採血を行なった。3週間後または6週間後に尾静脈より絶食下採血を行なった。次いで、マウスをジエチルエーテルで麻酔後、PBSで上腸間膜静脈より灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、細切し、液体窒素で瞬間凍結した後、−80℃にて保存した。
(肝臓からのmRNAの抽出および定量:リアルタイムPCR)
凍結した肝臓の切片を1mLのTRIzol Regent(Invitrogen社製)内でホモジナイズし、クロロホルム200μLを加えた後、13,200rpm、4℃にて15分間遠心した。上清220μLをイソプロパノール400μLに添加して転倒混和し、13,200rpm、4℃にて15分間遠心した後、イソプロパノールを除去した。次いで、75%エタノール800μLを加えた後、13,200rpm、4℃にて5分間遠心した。Total RNAを含む沈殿をRNAフリー水(Water,DEPC treated,RNase tested;ナカライテスク株式会社)80μLに溶解した。抽出したTotal RNAを分光光度計で定量し、RNAの長さをアガロースゲル電気泳動で確認した。
Total RNA10μgからHigh Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(Applied Biosystems社製)を用いてcDNAを作製した。得られたcDNAおよびFast SYBR(登録商標)Green Master Mix(Applied Biosystems社製)を用いてリアルタイムPCRを行い、PCSK9のmRNA量を定量した。リアルタイムPCRでは、ハウスキーピング遺伝子のGAPDHのmRNA量も同時に定量し、GAPDHのmRNA量に対するPCSK9のmRNA量を評価した。
用いたオリゴヌクレオチドおよびプライマーは以下のとおりである:
PCSK9−1−BNA、PCSK9−1−NC
PCSK9 Fwプライマー7:5’−GCTCAACTGTCAAGGGAAGG−3’(配列番号35)
PCSK9 Rvプライマー1:5’−CGTTGAGGATGCGGCTATAC−3’(配列番号22)
PCSK9−2−BNA、PCSK9−2−NC
PCSK9 Fwプライマー1:5’−CACGCTTCCACAGACAGGCG−3’(配列番号21)
PCSK9 Rvプライマー1:5’−CGTTGAGGATGCGGCTATAC−3’(配列番号22)
PCSK9−4−BNA、PCSK9−4−BNA(T,C)、PCSK9−4−NC(T,C)
PCSK9 Fwプライマー3:5’−GTGACTGCAGCACATGCTTC−3’(配列番号25)
PCSK9 Rvプライマー3:5’−CGTCCTACAGAGCAGCTGCC−3’(配列番号26)
GAPDH定量用
GAPDH Fwプライマー:5’−GTGTGAACGGATTTGGCCGT−3’(配列番号33)
GAPDH Rvプライマー:5’−GACAAGCTTCCCATTCTCGG−3’(配列番号34)
各オリゴヌクレオチドをマウス腹腔内投与して得られた肝臓でのPCSK9のmRNA発現レベルの結果を、図10および11に示す(図10:PCSK9−1−BNA、PCSK9−1−NC;図11:PCSK9−2−BNA、PCSK9−2−NC、PCSK9−4−BNA、PCSK9−4−BNA(T,C)、PCSK9−4−NC(T,C))。図10および11から明らかなように、いずれのオリゴヌクレオチド投与群も生理食塩水(Saline)投与群に比べてPCSK9のmRNAの発現量は5%以下に低下した。
(血清総コレステロール値およびリポタンパク質画分中コレステロール値の定量)
マウス尾静脈より血液を採取して、室温にて20分間静置した後、5000rpm、4℃にて20分間遠心して血清を分離した。それぞれの血清について、コレステロールE−テストワコー(和光純薬工業株式会社製)を用いて血清総コレステロール値を定量した。血清10μLに発色試液を1.5mL加えて37℃にて5分間加温し、分光光度計を用いて600nmの吸光度を測定した。標準試薬による検量線を用いて値を算出した。
リポタンパク質分析は、スカイライトバイオテック株式会社において、HPLCを用いたゲルろ過により、リポタンパク質を分子量によって3画分(VLDL:Very low densityリポタンパク質、LDL:Low densityリポタンパク質およびHDL:High densityリポタンパク質)に分画して、それぞれのコレステロール値をコレステロールE−テストワコーを用いて定量した。結果を図12に示す。
図12から明らかなように、PCSK9−1−BNAおよびPCSK9−1−NCのいずれのオリゴヌクレオチド投与群も生理食塩水投与群に比べて血清総コレステロール値(TC)、VLDL画分中コレステロール値(VLDL−C)、LDL画分中コレステロール値(LDL−C)、HDL画分中コレステロール値(HDL−C)が低下した。
(LDL受容体タンパク質の定量:ウェスタンブロッティング)
凍結した肝臓の切片(50mg)を500μL RIPA バッファーに入れてホモジナイズし、10,000rpm、3分間冷却遠心し、上清をBIO RAD DC(BIO−RAD社製)を用いてタンパク定量を行なった。ポリアクリルアミドゲルReady Gel J(4%)(BIO−RAD社製)の各レーンにタンパク質量7μgずつアプライし、200Vにて40分間電気泳動した。Immun−Blot(登録商標)PVDF Membrane(Biorad社製)を用いて180mAにて90分間ブロッティングを行ない、次いでBlocking one(ナカライテスク株式会社)を用いて1時間ブロッキングを行なった。得られたメンブレンに対し、1次抗体として、抗LDL受容体ポリクローナルヤギ抗体(LDLR M−20,Santa Cruz Biotechnology社)を反応させ、二次抗体として、抗ヤギポリクローナル抗体(Donkey anti goat IgG HRP,Santa Cruz Biotechnology社)を反応させた。次いで、ECL plus(Western Blotting Detection System,GE healthcare社)を用いてメンブレンを発色させ、発色量を定量した。結果を図13に示す。
図13から明らかなように、PCSK9−1−BNAおよびPCSK9−1−NCのいずれのオリゴヌクレオチド投与群も生理食塩水投与群に比べて1.7〜2倍にLDL受容体タンパク質の発現量が増加した。
(肝臓組織の病理組織学的観察)
オリゴヌクレオチドとして、PCSK9−2−BNA、PCSK9−2−NC、またはPCSK9−4−BNAを用い、これらを3週間に6回腹腔内投与した(20mg/kg/回)こと以外は、上記と同様にして、オリゴヌクレオチドのマウスへの投与実験を行った。上記と同様にして、肝臓組織を採取して、10%ホルマリン緩衝液に24時間浸して固定した後6時間流水水洗し、パラフィン包埋した。薄切切片(5μm)を作製して、ヘマトキシリン染色を行ない、顕微鏡にて観察し、写真撮影した。結果を図14に示す(40倍)。
図14から明らかなように、いずれのオリゴヌクレオチド投与群も生理食塩水投与群に比べて肝毒性を示さなかった。
(毒性評価)
オリゴヌクレオチド(PCSK9−2−BNA、PCSK9−2−NC、PCSK9−4−BNA、PCSK9−4−BNA(T,C)、またはPCSK9−4−NC(T,C))投与後のマウス血清を用いて、AST値、ALT値およびBUN値を定量した。AST値およびALT値は、トランスアミナーゼCII−テストワコー(和光純薬工業株式会社製)を用いて定量した。血清10μLにAST値測定用またはALT値測定用基質酵素液250μLを加えて37℃にて5分間加温し、発色試液250μLを加えて37℃にて20分間加温した。次いで、反応停止液1mLを加えた後、分光光度計を用いて555nmの吸光度を測定した。標準試薬による検量線を用いて各値を算出した。BUN値は、血清10μLに発色試液A 1mLを加えて37℃にて15分間加温し、発色試液B 1mLを加えて37℃にて10分間加温後、分光光度計を用いて570nmの吸光度を測定した。標準試薬による検量線を用いて値を算出した。結果を図15に示す(A:AST値、B:ALT値、C:BUN値)。
図15から明らかなように、いずれのオリゴヌクレオチド投与群も生理食塩水投与群に比べてAST値およびALT値に有意な変化が見られず、肝毒性を示さなかった。
(実施例11)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験2
被験動物として6週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本クレア)を各投与群で例数5匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1:オリエンタル酵母工業)負荷の後、0日目に採血して、オリゴヌクレオチド(PCSK9−1−BNA)を腹腔内投与した。投与量は、0、1、5、10または20mg/kgとした。1週間に2回、6週間投与を行ない、6週間後に尾静脈より絶食下採血を行なった。実施例10と同様にして血清総コレステロール値およびリポタンパク質画分中コレステロール値を定量した。LDL画分中コレステロール値およびHDL画分中コレステロール値の結果を図16に示す(「LDL」は、LDL画分中コレステロール値を表し、「HDL」は、HDL画分中コレステロール値の結果を示す)。
図16から明らかなように、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−BNA投与群では生理食塩水投与群に比べてHDL−Cに変化が見られなかったものの、LDL−Cは用量依存的に減少した。
(実施例12)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験3
被験動物として6週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本クレア)を各投与群で例数5匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1:オリエンタル酵母工業)負荷の後、0日目に採血して、PCSK9−1−BNAを腹腔内投与した。投与量は、0、1、5、10または20mg/kgとした。1週間に2回、6週間投与を行ない、6週間後に尾静脈より絶食下採血を行なった。次いで、マウスをジエチルエーテルで麻酔後、PBSで心臓より灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、細切し、液体窒素で瞬間凍結した後、−80℃にて保存した。実施例10と同様にしてPCSK9のmRNA量を定量した。結果を図17に示す。
図17から明らかなように、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−BNA投与群では生理食塩水投与群に比べて肝臓におけるPCSK9のmRNAの発現が、各用量でほぼ完全に(>97%)抑えられた。
(実施例13)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験4
実施例12のPCSK9−1−BNA投与後のマウス血清を用いて、実施例10と同様にしてAST値、ALT値およびBUN値を定量した。結果を図18に示す(A:AST値、B:ALT値、C:BUN値)。
図18から明らかなように、いずれのオリゴヌクレオチド投与群も生理食塩水投与群に比べて肝臓におけるPCSK9のmRNA発現量は、顕著に低下した。また、肝臓および腎臓の急性期毒性マーカーについては顕著な上昇は認められなかったが、BUN値についてはわずかに用量依存的に上昇した。
(実施例14)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験5
被験動物として6週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本クレア)を各投与群で例数5匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1:オリエンタル酵母工業)負荷の後、0日目に採血して、PCSK9−1−NCを腹腔内投与した。投与量は、0、1、5または10mg/kgとした。1週間に2回、6週間投与を行ない、4週間後または6週間後に尾静脈より絶食下採血を行なった。実施例10と同様にして血清総コレステロール値およびリポタンパク質画分中コレステロール値を定量した。LDL画分中コレステロール値およびHDL画分中コレステロール値の結果を図19に示す(「LDL」は、LDL画分中コレステロール値を表し、「HDL」は、HDL画分中コレステロール値の結果を示す)。
図19から明らかなように、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−NC投与群では生理食塩水投与群に比べてHDL−Cには変化が見られなかったものの、LDL−Cは用量依存的に減少した。
(実施例15)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験6
被験動物として6週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本クレア)を各投与群で例数5匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1:オリエンタル酵母工業)負荷の後、0日目に採血して、PCSK9−1−NCを腹腔内投与した。投与量は、0、1、5、10または20mg/kgとした。1週間に2回、6週間投与を行ない、4週間後または6週間後に尾静脈より絶食下採血を行なった。次いで、マウスをジエチルエーテルで麻酔後、PBSで心臓より灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、細切し、液体窒素で瞬間凍結した後、−80℃で保存した。実施例10と同様にしてPCSK9のmRNA量を定量した。結果を図20に示す。
図20から明らかなように、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−NC投与群では生理食塩水投与群に比べて肝臓におけるPCSK9のmRNAの発現が、用量依存的に高効率(>97%)に抑えられた。
(実施例16)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験7
実施例15のPCSK9−1−NC投与後のマウス血清を用いて、実施例10と同様にしてAST値、ALT値およびBUN値を定量した。結果を図21に示す。
図21から明らかなように、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−NC投与群では生理食塩水投与群に比べて肝臓および腎臓の急性期毒性マーカーの顕著な上昇は認められなかった。
(実施例17)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験8
被験動物として6週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本クレア)を各投与群で例数3匹となるように準備した。3週間の高脂肪食(F2HFD1:オリエンタル酵母工業)負荷の後、0日目に採血して、9日後および12日後に、オリゴヌクレオチド(PCSK9−4−ii−BNA−A、PCSK9−4−ii−BNA−A2、PCSK9−4−ii−NC−A、PCSK9−4−ii−NC−A2、PCSK9−4−ii−CON−A)を尾静脈より投与した(35mg/kg)。14日後に尾静脈より絶食下採血を行なった。実施例10と同様にして血清総コレステロール値を定量した。結果を図22に示す。
図22から明らかなように、生理食塩水投与群では血清総コレステロール値に変化が見られなかったが、BNA−オリゴヌクレオチド、NC−オリゴヌクレオチドおよびCON−オリゴヌクレオチドのいずれの投与群も血清総コレステロール値が低下した。
(実施例18)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験9
被験動物として3週齢のモルモットHartley(オス:日本SLC)を各投与群で例数1匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1,オリエンタル酵母工業株式会社製)負荷の後、0日目に採血して、PCSK9−4−iii−BNA−gp(5’−CATgggcagccgCC−3’;すべてPS骨格、小文字:DNA、大文字:BNA、配列番号11で示される塩基配列からなるヒトの標的領域のモルモットにおける対応領域を標的とする)を腹腔内に3日間連続投与した。投与量は、1日あたり0、20または25mg/kgとした。投与後、3日後および7日後に各投与群1匹ずつ採血を行った。実施例10と同様にして血清総コレステロール値を定量した。結果を図23に示す。
図23から明らかなように、オリゴヌクレオチドPCSK9−1−iii−BNA−gpを投与した結果、血清総コレステロール値は3日後に8%低下し、7日後には40%低下した。
(実施例19)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験10
被験動物として3週齢のモルモットHartley(オス:日本SLC)を各投与群で例数1匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1,オリエンタル酵母工業株式会社製)負荷の後、0日目に採血して、生理食塩水、PCSK9−4−iii−BNA−gp、ロバスタチン+生理食塩水、ロバスタチン+PCSK9−4−iii−BNA−gpを腹腔内に投与した。投与量は、ロバスタチン約30mg/kg/日を9日間連続投与、PCSK9−4−iii−BNA−gp 20mg/kgを9日間で3回投与とした。投与後、7日後に各投与群1匹ずつ採血を行った。実施例10と同様にして血清総コレステロール値を定量した。結果を図24に示す。
図24から明らかなように、PCSK9−4−iii−BNA−gp投与群、ロバスタチン投与群、およびロスバスタチン+PCSK9−4−iii−BNA−gp投与群では、それぞれ生理食塩水投与群に比べて、44%、47%および57%血清総コレステロール値が低下した。PCSK9−4−iii−BNA−gpはロバスタチンに比べて低用量にもかかわらずコレステロール低減効果を示し、併用においてさらに高い効果を示した。また、ロバスタチン投与を中止して3日後に採血を行った場合においては、ロバスタチン投与群は生理食塩水投与群と同程度にまで血清総コレステロール値が回復したが、ロスバスタチン+PCSK9−4−iii−BNA−gp投与群では生理食塩水投与群に比べて、約50%血清総コレステロール値が低下し、持続してコレステロール低減効果を示した。
(実施例20)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験11
被験動物として5週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本SLC)を各投与群で例数9匹となるように準備した。PBSに溶解したPCSK9−1−BNAを腹腔内投与した。投与量は、0、0.05、0.25、0.5、1、2.5または5mg/kgとした。投与後、3日後、7日後および14日後に各投与群3匹ずつ麻酔薬ベトルファール(明治製菓株式会社製)、ドミトール(日本全薬工業株式会社)およびドルミカム(アステラス製薬株式会社製)の混合溶液で麻酔後、採血を行った。PBSで肝灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、QuickGeneKit(富士フィルム社製)に添付の組織溶解液4mLにて肝臓すべてを溶解し、−80℃で保存した。解凍した肝臓溶解液からQuickGeneKitを用いて、mRNAの抽出を行った。その後のcDNAの作製、リアルタイムPCRは、実施例10と同様に行い、PCSK9のmRNA量を定量した。結果を図25に示す。
図25から明らかなように、肝臓におけるPCSK9のmRNAの発現量は、PCSK9−1−BNAの投与量に依存して低下した。また、日数の経過に従って回復した。
(実施例21)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験12
被験動物として5週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本SLC)を各投与群で例数9匹となるように準備した。PBSに溶解したPCSK9−1−BNAを腹腔内に毎日連続投与した。投与量は、1日あたり0、0.009、0.018、0.036、0.071または0.18mg/kgとした。これは2週間連続投与後の総投与量が0、0.125、0.25、0.5、1または2.5mg/kgになる値である。投与後、3日後および7日後に各投与群3匹ずつ麻酔薬ベトルファール、ドミトールおよびドルミカムの混合溶液で麻酔後、採血を行った。PBSで肝灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、組織溶解液4mLにて肝臓すべてを溶解し、−80℃で保存した。解凍した肝臓溶解液からQuickGeneKitを用いて、mRNAの抽出を行った。その後のcDNAの作製、リアルタイムPCRは、実施例10と同様に行い、PCSK9のmRNA量を定量した。結果を図26に示す。
図26から明らかなように、肝臓におけるPCSK9のmRNAの発現は、連続投与の場合も、実施例20の単回投与の場合と同様に、PCSK9−1−BNAの投与量に依存して抑えられた。投与量の最も少ない場合(3日間で総投与量0.027mg/kg))、実施例20の単回投与では明らかな抑制が見られなかったが、連続投与では抑制が見られた。このことは、PCSK9−1−BNAの徐放剤化によりmRNAの抑制効果を向上できることを示唆する。
(実施例22)オリゴヌクレオチドのin vivo投与実験13
PCSK9−1−BNAの投与量および投与後採血までの経過日数を表7に記載の条件にしたこと以外は、実施例20と同様にして、PCSK9−1−BNAのマウスへの単回投与実験を行った。また、PCSK9−1−BNAの投与量および投与後採血までの経過日数を表7に記載の条件にしたこと以外は、実施例21と同様にして、PCSK9−1−BNAのマウスへの連続投与実験を行った。実施例10と同様にして血清総コレステロール値を定量した。PCSK9−1−BNAの投与後所定経過日数での単回投与実験で得られた血清総コレステロール値に対する連続投与実験で得られた血清総コレステロール値の比を図27に示す。
Figure 0005875006
図27から明らかなように、投与後7日および14日後の結果の多くでは、血清総コレステロール値の比(連続投与/単回投与)が1.0付近あるいは1.0を上回っている。これは、同じ投与量でコレステロール低減効果を比較した場合には、2週間程度の徐放化では十分な効果が得られないことを意味している。一方、投与後21日およぎ28日後の結果では、血清総コレステロール値の比(連続/単回)が1.0を大きく下回っている。図25および26の比較からは、同じPCSK9−1−BNA投与量では、単回投与と連続投与とで肝臓のPCSK9mRNAの抑制効果に大きな差がないことが示されているが、コレステロール低減効果については、低濃度のPCSK9−1−BNAに長時間暴露される徐放化の効果が大いに期待できることが示された。
(実施例23)PCSK9−1−BNA含有アテロコラーゲンゲルの埋入による高脂血症ラット治療実験
3質量%アテロコラーゲン(株式会社高研製コーケンアテロコラーゲンインプラント)0.1mLに0.1mgのPCSK9−1−BNAを練り込み、37℃にて24時間静置することによりPCSK9−1−BNA含有アテロコラーゲンゲルを作製した。
被験動物として5週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本SLC)を各投与群で例数2〜5匹となるように準備した。2週間の高脂肪食(F2HFD1:オリエンタル酵母工業)負荷の後、麻酔下、PCSK9−1−BNA含有アテロコラーゲンゲルを腹腔内(I.P.)または皮下(S.C.)に埋入した(BNA in Gel群)。比較のため、未処理群(Control群)およびPBS含有ゲルを埋入した群(PBS in Gel群)、ゲルを埋入して別にPCSK9BNAを投与した群(Gel+BNA群)を設けた。
埋入または投与後、3日間および14日間さらに高脂肪食を負荷した後、尾部より採血を行なった。次いで、マウスを麻酔薬ベトルファール、ドミトールおよびドルミカムの混合溶液で麻酔後、ゲルを採取し、PBSで肝灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、ホモジナイズし、−80℃にて保存した。解凍した肝臓からQuickGeneKitを用いて、mRNAの抽出を行った。その後のcDNAの作製、リアルタイムPCRは、実施例10と同様に行い、PCSK9のmRNA量を定量した。また、実施例10と同様にして血清総コレステロール値およびVLDL−Cを定量した。3日後のmRNA量の結果を図28に示し、血清総コレステロール値の結果を図29に示す。また、3日後および14日後のVLDL−Cの結果を図30に示す。
図28から明らかなように、PCSK9−1−BNAの腹腔内投与または皮下投与にかかわらず、PCSK9のmRNAの発現量は著しく低下した。一方、図29から明らかなように、血清総コレステロール値の著しい低下は、PCSK9−1−BNA含有アテロコラーゲンゲルを用いた群(BNA in Gel群)でのみ見られた。これより、PCSK9−1−BNAの直接的な投与方法に比べてアテロコラーゲンゲルから徐放化させる投与方法が効率的な治療効果を奏する可能性が示された。図30から明らかなように、VLDL−Cは3日後に著しく低下したが、14日後には未処理群と同等にまで回復した。
(実施例24)ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルからのPCSK9−1−BNAの徐放治療実験
表8に示す2−ミクログロブリンを模倣したペプチド配列よりなるペプチド性インジェクタブルハイドロゲルをPCSK9−1−BNAの徐放用担体として用いた(表8中のペプチド1〜4のアミノ酸配列はそれぞれ配列番号36〜39に対応する)。ペプチドは、Fmoc固相法によって合成し、1質量%の濃度でDMSO/HOに溶解させてオリゴヌクレオチドと複合させた。ペプチド3および4は10%DMSO/HOを溶媒としたときに均一なゲルを形成した。特にペプチド4ハイドロゲルは、5分以内の速やかなゲル化特性を示し、表9に示すように濃度依存的に高い弾性率を示した。
Figure 0005875006
Figure 0005875006
ペプチド4水溶液(ペプチド濃度:1質量%;DMSO濃度:10(v/v)%)0.1mLに3μgのPCSK9−1−BNAを混合し、室温にて放置してPCSK9−1−BNA含有ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルを作製した。
被験動物として5週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本SLC)を用いた。PCSK9−1−BNA含有ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルを腹腔内(i.p.)または皮下(s.c.)に埋入した。埋入後、3日後にマウスをベトルファール、ドミトール、ドルミカムの混合溶液で麻酔後、PBSで肝灌流し、肝臓を採取、PBSで洗浄した後、組織溶解液4mlにて肝臓すべてを溶解し、−80℃で保存した。解凍した肝臓溶解液からQuickGeneKitを用いて、mRNAの抽出を行った。その後のcDNAの作製、リアルタイムPCRは、実施例10と同様に行い、PCSK9のmRNA量を定量した。結果を図31に示す。
図31から明らかなように、いずれの場合も、肝臓におけるPCSK9のmRNAの発現は、有意に抑えられた。
数分でゲル化し、2週間で完全に生体内で消失するペプチド性インジェクタブルハイドロゲルは、オリゴヌクレオチドを有効成分として含有する脂質異常症治療徐放剤の担体として有用と考えられる。
(実施例25)ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルからのPCSK9−1−BNAの徐放化挙動
蛍光色素Alexa750(モレキュラープローブ社製)で標識したPCSK9−1−BNA(Alexa750−PCSK9−1−BNA)20mgをペプチド4水溶液(ペプチド濃度:1質量%;DMSO濃度:10(v/v)%)100mLに混合し、室温にて放置してPCSK9−1−BNA含有ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルを作製した。
被験動物として5週齢のマウスC57BL6/J(オス:日本SLC)を用いた。Alexa750−PCSK9−1−BNA含有ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルを皮下(s.c.)に埋入した。埋入後、In vivoイメージャー(Maestro)を用いて、ゲルに残存するAlexa750−PCSK9−1−BNAを経時的に定量した。結果を図32(A)に示す。
図32(A)から明らかなように、埋入直後に、多くのAlexa750−PCSK9−1−BNAが局所から消失しており十分な徐放化効果が得られなかった。
そこで、Alexa750−PCSK9−1−BNAがゲル中により長期間保持されるように、Alexa750−PCSK9−1−BNAに代えて、Alexa750−PCSK9−1−BNAとポリカチオン(ポリ[メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル]:PDMAEMA;Mn=86000,Mw/Mn=1.9)との複合体([PDMAEMAの窒素原子数]:[Alexa750−PCSK9−1−BNAのリン原子数]=48:1、室温にて30分間混合して調製した)を用いて、同様にしてPCSK9−1−BNA含有ペプチド性インジェクタブルハイドロゲルを作製した。そして、ゲルを同様にしてマウスに埋入後、In vivoイメージャーを用いて、ゲルに残存するAlexa750−PCSK9−1−BNAを経時的に評価した。結果を図32(B)に示す。
図32(B)から明らかなように、Alexa750−PCSK9−1−BNAの局所からの消失を大きく抑制することができた。
本研究によれば、PCSK9遺伝子との結合親和性、安定性および安全性に優れた脂質異常症治療剤として有用なオリゴヌクレオチドを提供することができる。本発明のオリゴヌクレオチドは、家族性高コレステロール血症、および心筋梗塞や脳卒中の原因となる高脂血症に対する有効な治療薬として利用が期待される。

Claims (7)

  1. 糖修飾ヌクレオシドを含むオリゴヌクレオチドであって、
    該糖修飾ヌクレオシドが、4’位と2’位との間に架橋構造を有し、
    該オリゴヌクレオチドが、ヒトPCSK9遺伝子と結合し得、該ヒトPCSK9遺伝子の発現を抑制する活性を有し、そして該ヒトPCSK9遺伝子と相補的であり、
    該架橋構造が、−CO−NR−、−CH−CO−NR−、−(CH−CO−NR−、−CO−NR−X−、または−CH−CO−NR−X−で表され、
    ここで、Rは、水素原子;
    分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基;
    分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基;
    水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、およびハロゲン原子からなるα群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基;
    または該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基を表し;そして
    Xは、酸素原子、硫黄原子、アミノ基、またはメチレン基を表し、そして
    該オリゴヌクレオチドの塩基配列の長さが、13〜25塩基である、オリゴヌクレオチド。
  2. 前記ヒトPCSK9遺伝子が、以下の塩基配列:
    配列番号3で示される塩基配列;配列番号4で示される塩基配列;配列番号5で示される塩基配列;配列番号6で示される塩基配列;配列番号7で示される塩基配列;配列番号8で示される塩基配列;配列番号9で示される塩基配列;配列番号10で示される塩基配列;配列番号11で示される塩基配列;配列番号12で示される塩基配列;配列番号13で示される塩基配列;配列番号14で示される塩基配列;配列番号15で示される塩基配列;配列番号16で示される塩基配列;配列番号17で示される塩基配列;配列番号18で示される塩基配列;またはこれらに相補的な塩基配列のいずれかを含む塩基配列からなるDNAまたはRNAである、請求項1に記載のオリゴヌクレオチド。
  3. 前記オリゴヌクレオチドの塩基配列の長さが、13〜20塩基である、請求項1または2に記載のオリゴヌクレオチド。
  4. 前記オリゴヌクレオチドの5’−末端または3’−末端に、インターカレーター、レポーター分子、ポリアミン、ポリアミド、ポリエチレングリコール、チオエーテル、ポリエーテル、コレステロール、チオコレステロール、コール酸部分、葉酸、脂質、リン脂質、ビオチン、フェナジン、フェナンスリジン、アントラキノン、アダマンタン、アクリジン、フルオレセイン、ローダミン、クマリンおよび色素からなる群より選択される少なくとも1つが結合している、請求項1から3のいずれかの項に記載のオリゴヌクレオチド。
  5. 請求項1から4のいずれかの項に記載のオリゴヌクレオチドを有効成分として含有する、脂質異常症治療剤。
  6. 生体吸収性材料を担体として含有する徐放製剤である、請求項5に記載の治療剤。
  7. 前記生体吸収性材料が、アテロコラーゲンまたはペプチドゲルである、請求項6に記載の治療剤。
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