JP6436477B2 - Pharmaceutical composition for cancer treatment - Google Patents
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Description
本発明は、癌治療用医薬組成物に関する。さらに詳しくは、特定遺伝子の発現又は特定タンパク質の活性を抑制する物質を含む癌治療用医薬組成物、及び特定遺伝子の発現又は特定タンパク質の活性の変動に基づく癌治療用物質のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a pharmaceutical composition for treating cancer. More specifically, the present invention relates to a pharmaceutical composition for cancer treatment containing a substance that suppresses the expression of a specific gene or the activity of a specific protein, and a screening method for a substance for cancer treatment based on the fluctuation of the expression of a specific gene or the activity of a specific protein.
癌細胞の最も一般的な特徴は、正常細胞に比べて急速かつ制御不能な増殖をすることである。この特徴を利用して、癌領域においては増殖性細胞に対して毒性を持つ薬剤を用いた化学療法が行われている。このような癌細胞の増殖を抑制する薬剤(抗癌剤)の種類としては、シクロフォスファミドなどの核酸合成阻害剤、アクチノマイシンD及びブレオマイシンなどの抗生物質、5-フルオロウラシル及びメソトレキセートなどの代謝拮抗剤、パクリタキセルなどの微小管脱重合阻害薬、並びにイマチニブ及びゲフィチニブなどの分子標的薬などが知られている。しかし、これらの薬剤は、必ずしも癌に対する十分な治療効果が得られず、また使用により薬剤耐性が生じるという問題がある。しかも正常細胞にも作用するため、副作用を伴うこともある。したがって、新たな作用機序の抗癌剤、すなわち、癌細胞に対する増殖抑制作用を有しつつ正常細胞に対する毒性の少ない抗癌剤の開発が望まれていた。 The most common feature of cancer cells is rapid and uncontrolled growth compared to normal cells. Taking advantage of this feature, chemotherapy using drugs that are toxic to proliferating cells has been performed in the oncology region. The types of drugs (anticancer agents) that suppress the growth of cancer cells include nucleic acid synthesis inhibitors such as cyclophosphamide, antibiotics such as actinomycin D and bleomycin, and antimetabolites such as 5-fluorouracil and methotrexate. In addition, microtubule depolymerization inhibitors such as paclitaxel and molecular target drugs such as imatinib and gefitinib are known. However, these drugs do not necessarily have a sufficient therapeutic effect on cancer, and have a problem that drug resistance is caused by use. In addition, since it acts on normal cells, it may have side effects. Therefore, it has been desired to develop an anticancer agent having a new mechanism of action, that is, an anticancer agent having a growth-inhibiting action against cancer cells and having little toxicity against normal cells.
癌治療の標的(ターゲット)となる遺伝子を見出して、当該ターゲット遺伝子の発現又は機能を抑制することで癌細胞の増殖を抑制し、癌を治療するアプローチがさかんに研究されている。近年、所望の遺伝子(mRNA)に相補する約21塩基程度のRNAオリゴヌクレオチド鎖及びそのアンチセンスRNAオリゴヌクレオチド鎖からなる二本鎖RNA(small interfering RNA:siRNA)が開発され、哺乳類細胞においても任意の遺伝子の発現を抑制する事が可能となった(非特許文献1:Nature, 411巻、494-498頁、2001年)。現在、siRNA技術は、ライフサイエンスの研究において盛んに利用されており、また、癌を含む種々の疾患治療への応用も期待されている。しかし、癌領域を含めて医薬品として販売されている疾患治療用siRNAはまだ存在しない。 An approach for treating cancer by finding a gene that is a target for cancer treatment and suppressing the growth or growth of cancer cells by suppressing the expression or function of the target gene has been studied extensively. In recent years, RNA oligonucleotide strands of about 21 bases complementary to a desired gene (mRNA) and double-stranded RNA (small interfering RNA: siRNA) consisting of the antisense RNA oligonucleotide strand have been developed, and can be arbitrarily used in mammalian cells. It has become possible to suppress the expression of these genes (Non-patent Document 1: Nature, 411, 494-498, 2001). Currently, siRNA technology is actively used in life science research and is expected to be applied to various diseases including cancer. However, there are no siRNAs for treating diseases that are sold as pharmaceuticals including oncology.
本発明の課題は、新規な癌治療のターゲット遺伝子、すなわちその発現を抑制又はその機能を抑制することで癌細胞の増殖を抑制し、癌の治療を可能とする遺伝子を見出して、癌の治療用医薬組成物を提供することである。 An object of the present invention is to find a novel target gene for cancer treatment, that is, a gene capable of suppressing cancer cell growth by suppressing its expression or suppressing its function, thereby enabling cancer treatment. It is to provide a pharmaceutical composition for use.
本発明者らは、上皮管腔構造の形成と癌細胞の成長とがそのプロセスが類似していることに着目して鋭意検討した結果、上皮管腔構造の形成時に発現が誘導されるArl4cの発現が大腸癌や肺腺癌において上昇していることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research focusing on the fact that the process of epithelial lumen structure formation and cancer cell growth are similar, the present inventors have found that expression of Arl4c is induced during the formation of epithelial lumen structure. The present inventors have found that expression is increased in colorectal cancer and lung adenocarcinoma, and have completed the present invention.
即ち、本発明は以下の〔1〕〜〔15〕に関する。
〔1〕 Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質を含む、癌の治療のための医薬組成物。
〔2〕 Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質及びArl4cタンパク質の活性を抑制する物質からなる群より選ばれる少なくとも1つが、核酸である、請求項1記載の医薬組成物。
〔3〕 遺伝子の発現を抑制する物質が、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド若しくはリボザイム又はこれらの発現ベクターである、〔1〕又は〔2〕に記載の医薬組成物。
〔4〕 遺伝子の発現を抑制する物質が、siRNA又はsiRNAの発現ベクターである、〔1〕〜〔3〕いずれかに記載の医薬組成物。
〔5〕 siRNAの一方又は両方の鎖に3’末端のオーバーハングを含む、〔3〕又は〔4〕に記載の医薬組成物。
〔6〕 癌が大腸癌又は肺癌である、〔1〕〜〔5〕いずれかに記載の医薬組成物。
〔7〕 Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質を投与する工程を有する、癌を治療する方法。
〔8〕 遺伝子の発現を抑制する物質が、siRNA又はsiRNAの発現ベクターである〔7〕に記載の方法。
〔9〕 癌の治療するための、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質。
〔10〕 遺伝子の発現を抑制する物質がsiRNA又はsiRNAの発現ベクターである、〔9〕に記載の物質。
〔11〕 癌の治療するための、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質の使用。
〔12〕 遺伝子の発現を抑制する物質がsiRNA又はsiRNAの発現ベクターである、〔11〕に記載の使用。
〔13〕 癌の治療剤の調製における、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質の使用。
〔14〕 遺伝子の発現を抑制する物質がsiRNA又はsiRNAの発現ベクターである、〔13〕に記載の使用。
〔15〕下記の工程(a)〜(c)を含む、癌の治療用物質をスクリーニングする方法:
(a)Arl4c遺伝子の発現又はArl4cタンパク質の活性を測定可能な細胞と被験物質とを接触させる工程;
(b)被験物質を接触させた細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性を測定し、該測定値を、被験物質を接触させない対照細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性と比較する工程;
次いで
(c)被験物質を与えられた細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性が、被験物質を与えられていない細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性よりも低下している場合に、被験物質を癌の治療物質として選択する工程。
That is, the present invention relates to the following [1] to [15].
[1] A pharmaceutical composition for treating cancer comprising a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein.
[2] The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein at least one selected from the group consisting of a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene and a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein is a nucleic acid.
[3] The pharmaceutical composition according to [1] or [2], wherein the substance that suppresses gene expression is siRNA, antisense oligonucleotide or ribozyme, or an expression vector thereof.
[4] The pharmaceutical composition according to any one of [1] to [3], wherein the substance that suppresses gene expression is siRNA or an siRNA expression vector.
[5] The pharmaceutical composition according to [3] or [4], wherein one or both strands of the siRNA contain a 3 ′ terminal overhang.
[6] The pharmaceutical composition according to any one of [1] to [5], wherein the cancer is colon cancer or lung cancer.
[7] A method for treating cancer, comprising a step of administering a substance that suppresses the expression of an Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of an Arl4c protein.
[8] The method according to [7], wherein the substance that suppresses gene expression is siRNA or an siRNA expression vector.
[9] A substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein for the treatment of cancer.
[10] The substance according to [9], wherein the substance that suppresses gene expression is siRNA or an siRNA expression vector.
[11] Use of a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein for the treatment of cancer.
[12] The use according to [11], wherein the substance that suppresses gene expression is siRNA or an siRNA expression vector.
[13] Use of a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein in the preparation of a therapeutic agent for cancer.
[14] The use according to [13], wherein the substance that suppresses gene expression is siRNA or an siRNA expression vector.
[15] A method for screening a substance for treating cancer comprising the following steps (a) to (c):
(A) contacting a cell capable of measuring Arl4c gene expression or Arl4c protein activity with a test substance;
(B) measuring the expression level of the gene or the activity of the protein in the cell contacted with the test substance and comparing the measured value with the expression level of the gene or the activity of the protein in the control cell not contacted with the test substance ;
Then, (c) when the expression level of the gene or the protein activity in the cell given the test substance is lower than the expression level of the gene or the protein activity in the cell not given the test substance, A step of selecting a test substance as a cancer therapeutic substance.
本発明により、Arl4c遺伝子の発現を抑制又はArl4cタンパク質の活性を抑制することで、癌細胞の増殖を抑制する事が可能であり、当該遺伝子の発現又は機能を阻害する物質は癌治療用医薬組成物の有効成分として用いることが出来る。本発明の癌治療用医薬組成物は、特定の遺伝子の発現又はその機能を特異的に抑制するという新しい作用機序の抗癌剤を提供するものであり、従来の抗癌剤に比べて毒性が少ないことを大きな特徴とする。さらに本発明により、上記遺伝子又はタンパク質をターゲットとして用いる、癌の治療用物質をスクリーニングする方法も提供される。 According to the present invention, by suppressing the expression of the Arl4c gene or suppressing the activity of the Arl4c protein, it is possible to suppress the growth of cancer cells, and the substance that inhibits the expression or function of the gene is a pharmaceutical composition for cancer treatment It can be used as an active ingredient of a product. The pharmaceutical composition for cancer treatment of the present invention provides an anticancer agent having a new mechanism of action that specifically suppresses the expression of a specific gene or its function, and is less toxic than conventional anticancer agents. It is a big feature. Furthermore, the present invention also provides a method for screening a cancer therapeutic substance using the gene or protein as a target.
本発明の医薬組成物は、有効成分として、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質を含むことを大きな特徴とする。なお、本明細書において使用される用語は、特に言及する場合を除いて、当該分野で通常用いる意味で用いられる。 The pharmaceutical composition of the present invention is characterized by containing, as an active ingredient, a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein. In addition, the term used in this specification is used by the meaning normally used in the said field except the case where it mentions especially.
本発明者らは、これまでに、WntとEGFシグナルの共刺激によってArl4cタンパク質の発現が誘導され、それにより上皮細胞の形態が変化し、増殖制御因子が核内に移行して細胞増殖が促進されることで、上皮管腔組織形成が誘導されることを明らかにしている。一方で、WntとEGFのシグナル異常は種々の癌に関与することが分かっている。そこで、本発明者らは、癌とArl4cの関係に着目して検討したところ、EGFとWnt3aシグナルによって、Arl4c遺伝子とEts、β−カテニンやTcf4等との結合が促進され、それによりヒストンH3のアセチル化が向上することでArl4cの発現が誘導されることを見出した。よって、WntとEGFシグナルが継続して活性化される癌においてはArl4cの発現が向上すると推察されることから、その発現を抑えることで癌を抑制できるのではないかと更に検討した結果、Arl4cを新規な癌の標的遺伝子として見出した。 The present inventors have so far induced the expression of Arl4c protein by co-stimulation of Wnt and EGF signals, thereby changing the morphology of epithelial cells, and the growth regulators are transferred into the nucleus to promote cell proliferation. As a result, it has been clarified that the formation of epithelial lumen tissue is induced. On the other hand, it is known that Wnt and EGF signal abnormalities are involved in various cancers. Therefore, the present inventors examined the relationship between cancer and Arl4c, and as a result, EGF and Wnt3a signal promoted the binding between Arl4c gene and Ets, β-catenin, Tcf4, etc. It was found that expression of Arl4c is induced by improving acetylation. Therefore, it is speculated that the expression of Arl4c is improved in cancers in which Wnt and EGF signals are continuously activated. As a result of further investigation that Arl4c could be suppressed by suppressing its expression, It was found as a novel cancer target gene.
本発明は、1の態様において、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質を含む、医薬組成物を提供する。かかる医薬組成物は、例えば、癌の治療に用いることができる。 In one aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein. Such a pharmaceutical composition can be used, for example, for the treatment of cancer.
Arl4cは低分子量G-タンパク質であり、Arl4c アイソフォーム1及び該アイソフォーム1に比べてC末端が短いArl4c アイソフォーム2が挙げられるが、本発明におけるArl4cとしてはいずれも用いることができる。Arl4cはGTPと結合することで活性型になると推測されているが、機能の詳細については不明である。Arl4cについては、これまで、Hela細胞においてコレステロールの流出を促進することや、ヒト腎細胞癌においてα−チューブリンと相互作用して初期エンドソームからリサイクリングエンドソームにトランスフェリンを輸送することに関与することが知られている。しかし、Arl4cと癌との関連については知られていない。 Arl4c is a low molecular weight G-protein, and includes Arl4c isoform 1 and Arl4c isoform 2 having a shorter C-terminal than isoform 1, and any of Arl4c in the present invention can be used. Arl4c is presumed to be activated by binding to GTP, but the details of the function are unknown. So far, Arl4c is involved in promoting cholesterol efflux in Hela cells and in transporting transferrin from early endosomes to recycling endosomes by interacting with α-tubulin in human renal cell carcinoma. Are known. However, the relationship between Arl4c and cancer is not known.
本明細書において、「Arl4c遺伝子」とは、ヒトArl4cタンパク質をコードする遺伝子を意味する。ヒトArl4c遺伝子の塩基配列及びヒトArl4cタンパク質のアミノ酸配列は公知であり、例えば、Arl4c アイソフォーム1については、ヒトArl4c遺伝子の塩基配列(配列番号1)としてGenBank Accession ID:NM_001282431.1が、ヒトArl4cタンパク質アミノ酸配列(配列番号2)としてGenBank Accession ID:NP_001269360.1が、Arl4c アイソフォーム2については、ヒトArl4c遺伝子の塩基配列(配列番号3)としてGenBank Accession ID:NM_005737.3が、ヒトArl4cタンパク質アミノ酸配列(配列番号4)としてGenBank Accession ID:NP_005728.2が、それぞれGenBankに登録され、公表されている。 In the present specification, “Arl4c gene” means a gene encoding human Arl4c protein. The base sequence of the human Arl4c gene and the amino acid sequence of the human Arl4c protein are known. For example, for Arl4c isoform 1, GenBank Accession ID: NM_001282431.1 is the human Arl4c gene base sequence (SEQ ID NO: 1). GenBank Accession ID: NP_001269360.1 is the protein amino acid sequence (SEQ ID NO: 2), and for Arl4c isoform 2, GenBank Accession ID: NM_005737.3 is the human Arl4c gene base sequence (SEQ ID NO: 3). GenBank Accession ID: NP — 005728.2 is registered and published in GenBank as a sequence (SEQ ID NO: 4).
本明細書において、ヒトArl4cタンパク質は、配列番号2又は4のアミノ酸配列からなるタンパク質のみならず、ヒト個体内で生じ得る変異体も含み、配列番号2又は4の配列からなるタンパク質において1個又は数個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加されたタンパク質であって多形性や突然変異に基づく変異により生じるもの、が含まれる。ただし、これらの変異体ヒトArl4cタンパク質は、配列番号2又は4のアミノ酸配列からなるタンパク質と同等の機能を有するものである。 In the present specification, the human Arl4c protein includes not only a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4, but also a variant that can occur in a human individual. Proteins in which several amino acids have been deleted, substituted and / or added and which are caused by mutations based on polymorphisms or mutations are included. However, these mutant human Arl4c proteins have functions equivalent to those of the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4.
本明細書において、「Arl4c遺伝子」は、配列番号1又は3の塩基配列からなる遺伝子のみならず、ヒト個体内で生じ得る変異体も含み、例えば配列番号1又は3の塩基配列からなる遺伝子において1又は数個の塩基が欠失、置換及び/又は付加された遺伝子であって、多形性や突然変異に基づく変異により生じるもの、が含まれる。さらに、「Arl4c遺伝子」は、配列番号1又は3の塩基配列に対して、80%以上、例えば、85%以上、90%以上、95%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.5%以上、99.7%以上又は99.9%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなる変異体を含む。塩基配列の同一性は、BLAST、FASTAなどの公知のアルゴリズムを利用して決定できる。さらに、「Arl4c遺伝子」は、配列番号1又は3の塩基配列からなる遺伝子に対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイゼーションする塩基配列からなる変異体を含む。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の例としては、例えばハイブリダイズ後の洗浄条件として、通常「1×SSC、0.1%SDS、37℃」程度の条件を挙げることができる。相補鎖はかかる条件で洗浄しても対象とする正鎖とハイブリダイズ状態を維持するものであることが好ましい。特に制限されないが、より厳しいハイブリダイズ条件として「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」程度、さらに厳しいハイブリダイズ条件として「0.1×SSC、0.1%SDS、65℃」程度の洗浄条件を挙げることができる。ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Second Edition(1989)(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、Current Protocols in Molecular Biology(1994)(Wiley−Interscience)、DNA Cloning 1:Core Techniques、A Practical Approach,Second Edition(1995)(Oxford University Press)などに記載されている方法に準じて行うことができる。ただし、これらの変異体遺伝子は、配列番号2又は4のアミノ酸配列からなるタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードするものである。 In the present specification, the “Arl4c gene” includes not only a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 3, but also a mutant that can occur in a human individual. For example, in the gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 3 Examples include genes in which one or several bases have been deleted, substituted and / or added, which are caused by mutations based on polymorphisms or mutations. Furthermore, the “Arl4c gene” is 80% or more, for example, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more with respect to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 3. Variants consisting of nucleotide sequences having 99.5% or more, 99.7% or more, or 99.9% or more identity are included. The identity of the base sequence can be determined using a known algorithm such as BLAST or FASTA. Furthermore, the “Arl4c gene” includes a variant consisting of a base sequence that hybridizes under stringent conditions to the gene consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1 or 3. Examples of stringent hybridization conditions include, for example, conditions of about “1 × SSC, 0.1% SDS, 37 ° C.” as washing conditions after hybridization. The complementary strand is preferably one that maintains a hybridized state with the target positive strand even when washed under such conditions. Although it is not particularly limited, a more severe hybridization condition is about “0.5 × SSC, 0.1% SDS, 42 ° C.”, and a more severe hybridization condition is “0.1 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.” Can do. Hybridization: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition (1989) (Cold Spring Harbor Laboratory Press), Current Protocol in Coil in Amplification (Clinic): Current Protocols in Molecular Biology (1994) It can be carried out according to the method described in Edition (1995) (Oxford University Press). However, these mutant genes encode proteins having functions equivalent to those of the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4.
本明細書において、「遺伝子の発現を抑制する物質」とは、標的遺伝子のmRNAの転写を抑制する物質、転写されたmRNAを分解する物質、又はmRNAからのタンパク質の翻訳を抑制する物質であれば特に限定されるものでない。かかる物質としては核酸が挙げられ、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド若しくはリボザイム又はこれらの発現ベクターなどが例示される。其の中でも、アンチセンスオリゴヌクレオチド及びsiRNA並びにその発現ベクターが好ましく、アンチセンスオリゴヌクレオチド及びsiRNAがより好ましい。「遺伝子の発現を抑制する物質」としては、上記のほか、タンパク質やペプチド、あるいは他の小分子も含まれる。なお、本発明において標的遺伝子は、Arl4c遺伝子である。 In the present specification, the “substance that suppresses gene expression” refers to a substance that suppresses the transcription of mRNA of the target gene, a substance that degrades the transcribed mRNA, or a substance that suppresses the translation of the protein from the mRNA. There is no particular limitation. Such substances include nucleic acids, and examples include siRNA, antisense oligonucleotides or ribozymes, or expression vectors thereof. Among them, antisense oligonucleotides and siRNA and expression vectors thereof are preferable, and antisense oligonucleotides and siRNA are more preferable. In addition to the above, “substances that suppress gene expression” include proteins, peptides, and other small molecules. In the present invention, the target gene is the Arl4c gene.
本明細書において、「siRNA」とは、約15〜40塩基からなる二本鎖RNA部分を有するRNA分子であり、前記siRNAのアンチセンス鎖と相補的な配列をもつ標的遺伝子のmRNAを切断し、標的遺伝子の発現を抑制する機能を有する。詳細には、本発明におけるsiRNAは、Arl4c遺伝子のmRNA中の連続したRNA配列と相同な配列からなるセンスRNA鎖と、該センスRNA配列に相補的な配列からなるアンチセンスRNA鎖とからなる二本鎖RNA部分を含んでなるRNAである。かかるsiRNA及び後述の変異体siRNAの設計及び製造は当業者の技量の範囲内である。 In this specification, “siRNA” is an RNA molecule having a double-stranded RNA portion consisting of about 15 to 40 bases, and cleaves the mRNA of the target gene having a sequence complementary to the antisense strand of the siRNA. And has a function of suppressing the expression of the target gene. Specifically, the siRNA in the present invention comprises two sense RNA strands consisting of a sequence homologous to a continuous RNA sequence in the mRNA of the Arl4c gene and an antisense RNA strand consisting of a sequence complementary to the sense RNA sequence. RNA comprising a single-stranded RNA portion. The design and production of such siRNAs and mutant siRNAs described below are within the skill of the artisan.
二本鎖RNA部分の長さは、塩基として、好ましくは約15〜40塩基、より好ましくは15〜30塩基、更に好ましくは15〜25塩基、更に好ましくは18〜23塩基、より更に好ましくは19〜21塩基である。siRNAのセンス鎖又はアンチセンス鎖の末端構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平滑末端を有するものであってもよいし、突出末端(オーバーハング)を有するものであってもよく、3’末端が突き出したタイプが好ましい。センスRNA鎖及びアンチセンスRNA鎖の3’末端に数個の塩基、好ましくは1〜3個の塩基、より好ましくは2個の塩基からなるオーバーハングを有するsiRNAは、標的遺伝子の発現を抑制する効果が大きい場合が多く、好ましいものである。オーバーハングの塩基の種類は特に制限はなく、RNAを構成する塩基あるいはDNAを構成する塩基のいずれであってもよい。 The length of the double-stranded RNA portion is preferably about 15 to 40 bases, more preferably 15 to 30 bases, still more preferably 15 to 25 bases, still more preferably 18 to 23 bases, and still more preferably 19 as bases. ~ 21 bases. The end structure of the sense strand or antisense strand of siRNA is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, it may have a blunt end or a protruding end (overhang) It is preferable that the 3 ′ end protrudes. An siRNA having an overhang consisting of several bases, preferably 1 to 3 bases, more preferably 2 bases, at the 3 ′ end of the sense RNA strand and the antisense RNA strand suppresses the expression of the target gene. In many cases, the effect is large, which is preferable. The type of the overhanging base is not particularly limited, and may be either a base constituting RNA or a base constituting DNA.
さらに、上記siRNAのセンス鎖又はアンチセンス鎖の一方又は両方において1〜数個までのヌクレオチドが欠失、置換、挿入及び/又は付加されているsiRNAもまた、本発明の癌の治療用医薬組成物に用いることができる。ここで、1〜数塩基とは、特に限定されるものではないが、好ましくは1〜4塩基、より好ましくは1〜3塩基、更に好ましくは1〜2塩基である。かかる変異の具体例としては、3’末端のオーバーハング部分の塩基数を0〜3個としたもの、3’末端のオーバーハング部分の塩基配列を他の塩基配列に変更したもの、あるいは塩基の挿入、付加又は欠失により上記センスRNA鎖とアンチセンスRNA鎖の長さが1〜3塩基異なるもの、センス鎖及び/又はアンチセンス鎖において塩基が別の塩基にて置換されているもの等が挙げられるが、これらに限定されない。ただし、これらの変異体siRNAにおいてセンス鎖とアンチセンス鎖がハイブリダイゼーションしうること、ならびにこれらの変異体siRNAが変異を有しないsiRNAと同等の遺伝子発現抑制能を有することが必要である。 Furthermore, siRNA in which 1 to several nucleotides are deleted, substituted, inserted and / or added in one or both of the sense strand or antisense strand of the siRNA is also a pharmaceutical composition for treating cancer of the present invention. It can be used for things. Here, 1 to several bases are not particularly limited, but preferably 1 to 4 bases, more preferably 1 to 3 bases, and still more preferably 1 to 2 bases. Specific examples of such mutations include those in which the number of bases in the 3 ′ end overhang portion is 0 to 3, or the base sequence in the 3 ′ end overhang portion is changed to another base sequence, or Those in which the length of the sense RNA strand differs from that of the antisense RNA strand by 1 to 3 bases due to insertion, addition or deletion, or in which the base is substituted with another base in the sense strand and / or antisense strand, etc. For example, but not limited to. However, it is necessary that the sense strand and the antisense strand can hybridize in these mutant siRNAs, and that these mutant siRNAs have the same ability to suppress gene expression as siRNA having no mutation.
さらに、該siRNAは、一方の端が閉じた構造の分子、例えば、ヘアピン構造を有するsiRNA(Short hairpin RNA;shRNA)であってもよい。shRNAは、標的遺伝子の特定配列のセンス鎖RNA、該センス鎖RNAに相補的な配列からなるアンチセンス鎖RNA及びその両鎖を繋ぐリンカー配列を含むRNAであり、センス鎖部分とアンチセンス鎖部分がハイブリダイズし、二本鎖RNA部分を形成する。 Further, the siRNA may be a molecule having a closed structure at one end, for example, an siRNA having a hairpin structure (Short hairpin RNA; shRNA). A shRNA is a RNA comprising a sense strand RNA of a specific sequence of a target gene, an antisense strand RNA consisting of a sequence complementary to the sense strand RNA, and a linker sequence connecting both strands. The sense strand portion and the antisense strand portion Hybridize to form a double stranded RNA portion.
siRNAは、臨床使用の際には、いわゆるoff−target効果を示さないことが望ましい。off−target効果とは、標的遺伝子以外に、使用したsiRNAに部分的にホモロジーのある別の遺伝子の発現を抑制する作用をいう。off−target効果を避けるために、候補siRNAについて、予めDNAマイクロアレイなどを利用して交差反応がないことを確認することが可能である。また、NCBI(National Center for Biotechnology Information)などが提供する公知のデータベースを用いて、標的となる遺伝子以外に候補siRNAの配列と相同性が高い部分を含む遺伝子が存在しないかを確認する事によって、off−target効果を避けることが可能である。 It is desirable that siRNA does not exhibit a so-called off-target effect in clinical use. The off-target effect refers to the action of suppressing the expression of another gene that is partially homologous to the siRNA used in addition to the target gene. In order to avoid the off-target effect, it is possible to confirm in advance that there is no cross-reaction for the candidate siRNA using a DNA microarray or the like. In addition, by using a known database provided by NCBI (National Center for Biotechnology Information) etc., by confirming that there is no gene containing a portion that is highly homologous to the candidate siRNA sequence other than the target gene, It is possible to avoid the off-target effect.
本発明のsiRNAを作製するには、化学合成による方法及び遺伝子組換え技術を用いる方法等、公知の方法を適宜用いることができる。合成による方法では、配列情報に基づき、常法により二本鎖RNAを合成することができる。また、遺伝子組換え技術を用いる方法では、センス鎖配列やアンチセンス鎖配列を組み込んだ発現ベクターを構築し、該ベクターを宿主細胞に導入後、転写により生成されたセンス鎖RNAやアンチセンス鎖RNAをそれぞれ取得することによって作製することもできる。また、標的遺伝子の特定配列のセンス鎖RNA、該センス鎖RNAに相補的な配列からなるアンチセンス鎖RNA及びその両鎖を繋ぐリンカー配列を含み、ヘアピン構造を形成するshRNAを発現させることにより、所望の二本鎖RNAを作製することもできる。 In order to prepare the siRNA of the present invention, a known method such as a method using chemical synthesis or a method using a gene recombination technique can be appropriately used. In the synthesis method, double-stranded RNA can be synthesized by a conventional method based on sequence information. In the method using gene recombination technology, an expression vector incorporating a sense strand sequence or an antisense strand sequence is constructed, and the sense strand RNA or antisense strand RNA generated by transcription after introducing the vector into a host cell. It can also be produced by acquiring each of the above. In addition, by expressing a sense strand RNA of a specific sequence of the target gene, an antisense strand RNA consisting of a sequence complementary to the sense strand RNA, and a linker sequence connecting both strands, and expressing a shRNA that forms a hairpin structure, Desired double-stranded RNA can also be prepared.
siRNAは、標的遺伝子の発現抑制活性を有する限りにおいては、siRNAを構成する核酸の一部がDNAであっても良い。また、siRNAは、標的遺伝子の発現抑制活性を有する限りにおいては、siRNAを構成する核酸の全体又はその一部が修飾された核酸であってもよい。 As long as the siRNA has an activity of suppressing the expression of the target gene, a part of the nucleic acid constituting the siRNA may be DNA. The siRNA may be a nucleic acid in which all or part of the nucleic acid constituting the siRNA is modified as long as it has the activity of suppressing the expression of the target gene.
修飾された核酸とは、ヌクレオシド(塩基部位、糖部位)及び/又はヌクレオシド間結合部位に修飾が施されていて、天然の核酸と異なった構造を有するものを意味する。修飾された核酸を構成する「修飾されたヌクレオシド」としては、例えば、無塩基(abasic)ヌクレオシド;アラビノヌクレオシド、2’−デオキシウリジン、α−デオキシリボヌクレオシド、β−L−デオキシリボヌクレオシド、その他の糖修飾を有するヌクレオシド;ペプチド核酸(PNA)、ホスフェート基が結合したペプチド核酸(PHONA)、ロックド核酸(LNA)、モルホリノ核酸等が挙げられる。前記糖修飾を有するヌクレオシドには、2’−O−メチルリボース、2’−デオキシ−2’−フルオロリボース、3’−O−メチルリボース等の置換五単糖;1’,2’−デオキシリボース;アラビノース;置換アラビノース糖;六単糖及びアルファ−アノマーの糖修飾を有するヌクレオシドが含まれる。これらのヌクレオシドは塩基部位が修飾された修飾塩基であってもよい。このような修飾塩基には、例えば、5−ヒドロキシシトシン、5−フルオロウラシル、4−チオウラシル等のピリミジン;6−メチルアデニン、6−チオグアノシン等のプリン;及び他の複素環塩基等が挙げられる。 The modified nucleic acid means a nucleic acid having a structure different from that of a natural nucleic acid, in which a nucleoside (base site, sugar site) and / or internucleoside binding site is modified. Examples of the “modified nucleoside” constituting the modified nucleic acid include, for example, abasic nucleoside; arabino nucleoside, 2′-deoxyuridine, α-deoxyribonucleoside, β-L-deoxyribonucleoside, and other sugars Examples include nucleosides having modifications; peptide nucleic acids (PNA), peptide nucleic acids to which phosphate groups are bound (PHONA), locked nucleic acids (LNA), morpholino nucleic acids and the like. Examples of the nucleoside having a sugar modification include substituted pentose monosaccharides such as 2′-O-methylribose, 2′-deoxy-2′-fluororibose, and 3′-O-methylribose; 1 ′, 2′-deoxyribose Arabinose; substituted arabinose sugars; nucleosides with hexose and alpha-anomeric sugar modifications are included. These nucleosides may be modified bases with modified base sites. Examples of such modified bases include pyrimidines such as 5-hydroxycytosine, 5-fluorouracil and 4-thiouracil; purines such as 6-methyladenine and 6-thioguanosine; and other heterocyclic bases.
修飾された核酸を構成する「修飾されたヌクレオシド間結合」としては、例えば、アルキルリンカー、グリセリルリンカー、アミノリンカー、ポリ(エチレングリコール)結合、メチルホスホネートヌクレオシド間結合;メチルホスホノチオエート、ホスホトリエステル、ホスホチオトリエステル、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、トリエステルプロドラッグ、スルホン、スルホンアミド、サルファメート、ホルムアセタール、N−メチルヒドロキシルアミン、カルボネート、カルバメート、モルホリノ、ボラノホスホネート、ホスホルアミデートなどの非天然ヌクレオシド間結合が挙げられる。 Examples of the “modified internucleoside linkage” constituting the modified nucleic acid include, for example, alkyl linker, glyceryl linker, amino linker, poly (ethylene glycol) linkage, methylphosphonate internucleoside linkage; methylphosphonothioate, phosphotriester , Phosphothiotriester, phosphorothioate, phosphorodithioate, triester prodrug, sulfone, sulfonamide, sulfamate, formacetal, N-methylhydroxylamine, carbonate, carbamate, morpholino, boranophosphonate, phosphoramidate, etc. Non-natural internucleoside linkages.
標的遺伝子のmRNA対して相補的なオリゴヌクレオチドを「アンチセンスオリゴヌクレオチド」と呼び、当該アンチセンスオリゴヌクレオチドが標的とする遺伝子(mRNA)と二本鎖を形成することによりmRNAの働きを抑制する。「アンチセンスオリゴヌクレオチド」には、標的となる遺伝子(mRNA)と完全に相補的であるもののみならず、mRNAと安定にハイブリダイズできる限り、多少のミスマッチが存在してもよい。 An oligonucleotide complementary to the mRNA of the target gene is called an “antisense oligonucleotide”, and the function of the mRNA is suppressed by forming a double strand with the gene (mRNA) targeted by the antisense oligonucleotide. “Antisense oligonucleotides” are not limited to those that are completely complementary to the target gene (mRNA), but may contain some mismatches as long as they can be stably hybridized with mRNA.
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、修飾されていてもよい。適当な修飾を施すことにより、当該アンチセンスオリゴヌクレオチドは生体内で分解されにくくなり、より安定して標的遺伝子の発現を阻害できるようになる。このような修飾されたオリゴヌクレオチドとしては、S−オリゴ型(ホスホロチオエート型)、C−5チアゾール型、D−オリゴ型(ホスホジエステル型)、M−オリゴ型(メチルフォスフォネイト型)、ペプチド核酸型、リン酸ジエステル結合型、C−5プロピニルピリミジン型、2−O−プロピルリボース、2'−メトキシエトキシリボース型等の修飾型のアンチセンスオリゴヌクレオチドが挙げられる。さらに、アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、リン酸基を構成する酸素原子の少なくとも一部がイオウ原子に置換、修飾されているものでもよい。このようなアンチセンスオリゴヌクレオチドは、ヌクレアーゼ耐性、RNAへの親和性に特に優れている。リン酸基を構成する酸素原子の少なくとも一部がイオウ原子に置換、修飾されたアンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、例えば、S−オリゴ型等のオリゴヌクレオチドが挙げられる。 Antisense oligonucleotides may be modified. By applying an appropriate modification, the antisense oligonucleotide becomes difficult to be degraded in the living body, and the expression of the target gene can be inhibited more stably. Such modified oligonucleotides include S-oligo type (phosphorothioate type), C-5 thiazole type, D-oligo type (phosphodiester type), M-oligo type (methyl phosphonate type), peptide nucleic acid And modified antisense oligonucleotides such as phosphodiester bond type, C-5 propynyl pyrimidine type, 2-O-propyl ribose, 2′-methoxyethoxy ribose type. Furthermore, the antisense oligonucleotide may be one in which at least a part of the oxygen atom constituting the phosphate group is substituted or modified with a sulfur atom. Such an antisense oligonucleotide is particularly excellent in nuclease resistance and affinity for RNA. Examples of the antisense oligonucleotide in which at least a part of the oxygen atom constituting the phosphate group is substituted or modified with a sulfur atom include oligonucleotides such as S-oligo type.
アンチセンスオリゴヌクレオチド(又はその誘導体)は常法によって合成することができ、例えば、市販のDNA合成装置(例えばAppliedBiosystems社製など)によって容易に合成することができる。合成法はホスホロアミダイトを用いた固相合成法、ハイドロジェンホスホネートを用いた固相合成法などがある。 An antisense oligonucleotide (or a derivative thereof) can be synthesized by a conventional method, and can be easily synthesized by, for example, a commercially available DNA synthesizer (for example, Applied Biosystems). Examples of the synthesis method include a solid phase synthesis method using phosphoramidite and a solid phase synthesis method using hydrogen phosphonate.
「リボザイム」とは核酸を切断する酵素活性を有するRNAをいうが、最近では当該酵素活性部位の塩基配列を有するオリゴDNAも同様に核酸切断活性を有することが明らかになっているので、本明細書では配列特異的な核酸切断活性を有する限りDNAをも包含する概念として用いる。具体的には、リボザイムは、標的遺伝子をコードするmRNA又は初期転写産物を、コード領域の内部(初期転写産物の場合はイントロン部分を含む)で特異的に切断し得る。リボザイムで最も汎用性の高いものとしては、ウイロイドやウイルソイド等の感染性RNAに見られるセルフスプライシングRNAがあり、ハンマーヘッド型やヘアピン型等が知られている。ハンマーヘッド型は約40塩基程度で酵素活性を発揮し、ハンマーヘッド構造をとる部分に隣接する両端の数塩基ずつ(合わせて約10塩基程度)をmRNAの所望の切断部位と相補的な配列にすることにより、標的mRNAのみを特異的に切断することが可能である。さらに、リボザイムを、それをコードするDNAを含む発現ベクターの形態で使用する場合には、転写産物の細胞質への移行を促進するために、tRNAを改変した配列をさらに連結したハイブリッドリボザイムとすることもできる(Nucleic Acids Res., 29(13): 2780-2788 (2001))。 “Ribozyme” refers to RNA having an enzyme activity that cleaves nucleic acid. Recently, it has been clarified that oligoDNA having the base sequence of the enzyme active site also has a nucleic acid cleaving activity. In the book, it is used as a concept including DNA as long as it has sequence-specific nucleic acid cleavage activity. Specifically, the ribozyme can specifically cleave mRNA or an initial transcription product encoding a target gene within the coding region (including an intron portion in the case of the initial transcription product). The most versatile ribozyme is self-splicing RNA found in infectious RNA such as viroid and virusoid, and hammerhead type and hairpin type are known. The hammerhead type exhibits enzyme activity at about 40 bases, and several bases at both ends adjacent to the portion having the hammerhead structure (about 10 bases in total) are made complementary to the desired cleavage site of mRNA. By doing so, it is possible to specifically cleave only the target mRNA. Furthermore, when ribozymes are used in the form of expression vectors containing the DNA that encodes them, they should be hybrid ribozymes in which tRNA-modified sequences are further linked in order to promote the transfer of transcripts to the cytoplasm. (Nucleic Acids Res., 29 (13): 2780-2788 (2001)).
標的遺伝子の発現を抑制する物質は、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド又はリボザイムなどの核酸分子及び、該核酸分子をコードする発現ベクターでもよい。当該発現ベクターは、上記の核酸分子をコードするオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチドが、投与対象である哺乳動物の細胞内でプロモーター活性を発揮し得るプロモーターに機能的に連結されていなければならない。使用されるプロモーターは、投与対象である哺乳動物で機能し得るものであれば特に制限はないが、例えば、polIIIプロモーター(例、tRNAプロモーター、U6プロモーター、H1プロモーター)、哺乳動物用プロモーター(例、CMVプロモーター、CAGプロモーター、SV40プロモーター)などが挙げられる。 The substance that suppresses the expression of the target gene may be a nucleic acid molecule such as siRNA, antisense oligonucleotide or ribozyme, and an expression vector encoding the nucleic acid molecule. In the expression vector, the oligonucleotide or polynucleotide encoding the nucleic acid molecule must be operably linked to a promoter capable of exhibiting promoter activity in a mammalian cell to be administered. The promoter to be used is not particularly limited as long as it can function in the mammal to be administered, but for example, polIII promoter (eg, tRNA promoter, U6 promoter, H1 promoter), mammalian promoter (eg, CMV promoter, CAG promoter, SV40 promoter) and the like.
発現ベクターは、好ましくは核酸分子をコードするオリゴ(ポリ)ヌクレオチドの下流に転写終結シグナル、すなわちターミネーター領域を含有する。さらに、形質転換細胞選択のための選択マーカー遺伝子(テトラサイクリン、アンピシリン、カナマイシン、ハイグロマイシン、ホスフィノスリシン等の薬剤に対する抵抗性を付与する遺伝子、栄養要求性変異を相補する遺伝子等)をさらに含有することもできる。 The expression vector preferably contains a transcription termination signal, ie a terminator region, downstream of the oligo (poly) nucleotide encoding the nucleic acid molecule. In addition, selectable marker genes for selection of transformed cells (such as genes that confer resistance to drugs such as tetracycline, ampicillin, kanamycin, hygromycin, phosphinothricin, genes that complement auxotrophic mutations, etc.) You can also
発現ベクターとして使用される基本骨格のベクターは特に制限されないが、例えば、プラスミドベクター、ウイルスベクターが挙げられる。ヒト等の哺乳動物への投与に好適なベクターとしては、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニアウイルス、ポックスウイルス、ポリオウイルス、シンドビスウイルス、センダイウイルス等のウイルスベクターが挙げられる。 The basic backbone vector used as the expression vector is not particularly limited, and examples thereof include a plasmid vector and a viral vector. Suitable vectors for administration to mammals such as humans include viral vectors such as retrovirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes virus, vaccinia virus, poxvirus, poliovirus, Sindbis virus, Sendai virus, and the like. .
本発明の発現ベクターとしては、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド又はリボザイムの発現ベクターが例示されるが、其の中でも、siRNAの発現ベクターが好ましい。
Examples of the expression vector of the present invention include siRNA, antisense oligonucleotide or ribozyme expression vectors. Among them, siRNA expression vectors are preferable.
これらの「遺伝子の発現を抑制する物質」は、肺癌、大腸癌又は膵臓癌などを含む広範囲の癌細胞の増殖を抑制し、しかも抑制の程度が大きいので、これらを含む癌の治療用医薬組成物の効果は大きいものである。 These “substances that suppress gene expression” suppress the growth of a wide range of cancer cells including lung cancer, colon cancer, pancreatic cancer, and the like, and the degree of suppression is large. The effect of things is great.
本明細書において、「タンパク質の活性を抑制する物質」とは、標的タンパク質の活性を抑制する物質であれば特に限定されるものでない。かかる物質として、タンパク質やペプチド、抗体あるいは他の低分子化合物などが例示される。其の中でも、ペプチド、抗体、及び低分子化合物が好ましく、抗体、低分子化合物がより好ましい。なお、本発明において標的タンパク質は、Arl4cタンパク質である。 In the present specification, the “substance that suppresses the activity of the protein” is not particularly limited as long as it is a substance that suppresses the activity of the target protein. Examples of such substances include proteins, peptides, antibodies, and other low molecular compounds. Among these, peptides, antibodies, and low molecular compounds are preferable, and antibodies and low molecular compounds are more preferable. In the present invention, the target protein is Arl4c protein.
本発明において、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質は、医薬組成物の有効成分として使用することができる。本発明の医薬組成物は、当該医薬組成物を生体内に投与することにより、癌治療用医薬組成物として使用することができる。 In the present invention, a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein can be used as an active ingredient of a pharmaceutical composition. The pharmaceutical composition of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for cancer treatment by administering the pharmaceutical composition in vivo.
本発明の医薬組成物の治療の対象である癌の種類は、特に限定されることはない。また、固形癌であっても浸潤癌であってもよい。具体的には、例えば、膀胱癌、乳癌、結腸癌、大腸癌、腎臓癌、肝臓癌、肺癌、小細胞肺癌、食道癌、胆嚢癌、卵巣癌、膵臓癌、胃癌、子宮頸部癌、甲状腺癌、前立腺癌、扁平上皮癌、皮膚癌、骨癌、リンパ腫、白血病及び脳腫瘍を挙げることができる。なかでも、肺癌、大腸癌には本発明の医薬組成物の適用が期待される。 The type of cancer that is the subject of treatment with the pharmaceutical composition of the present invention is not particularly limited. Moreover, it may be solid cancer or invasive cancer. Specifically, for example, bladder cancer, breast cancer, colon cancer, colon cancer, kidney cancer, liver cancer, lung cancer, small cell lung cancer, esophageal cancer, gallbladder cancer, ovarian cancer, pancreatic cancer, stomach cancer, cervical cancer, thyroid gland Mention may be made of cancer, prostate cancer, squamous cell carcinoma, skin cancer, bone cancer, lymphoma, leukemia and brain tumor. In particular, the application of the pharmaceutical composition of the present invention is expected for lung cancer and colon cancer.
また、本発明の癌の治療のための医薬組成物は、癌の治療だけでなく、癌治療後の再発予防、転移の防止にも使用できる。 The pharmaceutical composition for cancer treatment of the present invention can be used not only for cancer treatment but also for prevention of recurrence and metastasis after cancer treatment.
本発明の医薬組成物は、経口投与及び非経口投与のいずれの剤形をも採用することができる。非経口投与の場合は、腫瘍部位に直接投与することも可能である。 The pharmaceutical composition of the present invention can employ both oral and parenteral dosage forms. In the case of parenteral administration, it is also possible to administer directly to the tumor site.
本発明の医薬組成物は常法にしたがって製剤化することができ、医薬的に許容される担体や添加物を含むものであってもよい。このような担体及び添加物として、水、医薬的に許容される有機溶剤、コラーゲン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、水溶性デキストラン、カルボキシメチルスターチナトリウム、ペクチン、メチルセルロース、エチルセルロース、キサンタンガム、アラビアゴム、カゼイン、寒天、ポリエチレングリコール、ジグリセリン、グリセリン、プロピレングリコール、ワセリン、パラフィン、ステアリルアルコール、ステアリン酸、ヒト血清アルブミン、マンニトール、ソルビトール、ラクトース、医薬添加物として許容される界面活性剤等が挙げられる。 The pharmaceutical composition of the present invention can be formulated according to a conventional method, and may contain a pharmaceutically acceptable carrier or additive. Such carriers and additives include water, pharmaceutically acceptable organic solvents, collagen, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carboxyvinyl polymer, sodium carboxymethylcellulose, sodium polyacrylate, sodium alginate, water-soluble dextran, carboxymethyl. Sodium starch, pectin, methylcellulose, ethylcellulose, xanthan gum, gum arabic, casein, agar, polyethylene glycol, diglycerin, glycerin, propylene glycol, petrolatum, paraffin, stearyl alcohol, stearic acid, human serum albumin, mannitol, sorbitol, lactose, pharmaceutical Examples of acceptable surfactants include additives.
添加物は、本発明の医薬組成物の剤形に応じて上記の中から単独で又は適宜組み合わせて選ばれる。剤形としては、経口投与の場合は、錠剤、カプセル剤、細粒剤、粉末剤、顆粒剤、液剤、シロップ剤等として、又は適当な剤形により投与が可能である。非経口投与の場合は、経肺剤形(例えばネフライザーなどを用いたもの)、経鼻投与剤形、経皮投与剤形(例えば軟膏、クリーム剤)、注射剤形等が挙げられる。注射剤形の場合は、例えば点滴等の静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射等により全身又は局部的に投与することができる。 The additive is selected from the above alone or in appropriate combination depending on the dosage form of the pharmaceutical composition of the present invention. As for the dosage form, in the case of oral administration, it can be administered as a tablet, capsule, fine granule, powder, granule, liquid, syrup or the like, or in an appropriate dosage form. In the case of parenteral administration, pulmonary dosage forms (for example, those using a nephriser etc.), nasal dosage forms, transdermal dosage forms (for example, ointments, creams), injection dosage forms and the like can be mentioned. In the case of an injection dosage form, it can be administered systemically or locally by intravenous injection such as infusion, intramuscular injection, intraperitoneal injection, subcutaneous injection or the like.
標的遺伝子の発現を抑制する物質がsiRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド若しくはリボザイムなどの核酸分子、又は該核酸分子をコードする発現ベクターである場合は、リポソームなどのリン脂質小胞体に当該発現抑制物質を導入し、その小胞体を本発明の医薬組成物とすることも可能である。 When the substance that suppresses the expression of the target gene is a nucleic acid molecule such as siRNA, antisense oligonucleotide, or ribozyme, or an expression vector that encodes the nucleic acid molecule, the expression inhibitor is introduced into a phospholipid endoplasmic reticulum such as a liposome. In addition, the endoplasmic reticulum can be used as the pharmaceutical composition of the present invention.
本発明の医薬組成物の投与量は、年齢、性別、症状、投与経路、投与回数、剤形によって異なる。投与方法は、患者の年齢、症状により適宜選択する。有効投与量は、一回につき体重1kgあたり0.01μg〜1000mg、好ましくは0.1μg〜100μgである。但し、上記治療剤はこれらの投与量に制限されるものではない。 The dosage of the pharmaceutical composition of the present invention varies depending on age, sex, symptom, administration route, administration frequency, and dosage form. The administration method is appropriately selected depending on the age and symptoms of the patient. The effective dose is 0.01 μg to 1000 mg, preferably 0.1 μg to 100 μg, per kg of body weight at a time. However, the therapeutic agent is not limited to these doses.
本発明は、さらなる態様において、
(i)Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質を投与する工程を有する、癌を治療する方法、
(ii)癌の治療に用いられる、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質、ならびに
(iii)癌の治療剤の調製における、Arl4c遺伝子の発現を抑制する物質又はArl4cタンパク質の活性を抑制する物質の使用
を提供する。
上記「遺伝子の発現を抑制する物質」又は「タンパク質の活性を抑制する物質」については、上で説明したとおりである。また、「遺伝子の発現を抑制する物質」として、siRNAが用いられる場合、好ましいsiRNAについては上述したとおりである。
The invention in a further aspect,
(I) a method for treating cancer, comprising a step of administering a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein;
(Ii) a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or a substance that suppresses the activity of the Arl4c protein, and (iii) a substance that suppresses the expression of the Arl4c gene or Arl4c in the preparation of a therapeutic agent for cancer. Use of a substance that inhibits the activity of a protein is provided.
The “substance that suppresses gene expression” or “substance that suppresses protein activity” is as described above. Further, when siRNA is used as the “substance that suppresses gene expression”, preferred siRNA is as described above.
本発明は、もう1つの態様において、Arl4c遺伝子の発現又はArl4cタンパク質の活性を抑制することを指標とし、発現の抑制又は活性の抑制をする物質を候補化合物とする、癌の治療剤をスクリーニングする方法を提供する。 In another embodiment, the present invention screens a therapeutic agent for cancer using, as an index, suppression of Arl4c gene expression or Arl4c protein activity, and a substance that suppresses expression or activity as a candidate compound. Provide a method.
スクリーニング方法に供される被験物質は、いかなる公知化合物及び新規化合物であってもよく、例えば、核酸、糖質、脂質、タンパク質、ペプチド、有機低分子化合物、コンビナトリアルケミストリー技術を用いて作製された化合物ライブラリー、固相合成やファージディスプレイ法により作製されたランダムペプチドライブラリー、あるいは微生物、動植物、海洋生物等由来の天然成分等が挙げられる。 The test substance to be subjected to the screening method may be any known compound and novel compound, for example, nucleic acid, carbohydrate, lipid, protein, peptide, organic low molecular weight compound, compound prepared using combinatorial chemistry technology Examples include libraries, random peptide libraries prepared by solid phase synthesis and phage display methods, or natural components derived from microorganisms, animals and plants, marine organisms, and the like.
一実施形態では、本発明のスクリーニング方法は、下記の工程(a)〜(c)を含む:
(a)Arl4c遺伝子の発現又はArl4cタンパク質の活性を測定可能な細胞と被験物質とを接触させる工程;
(b)被験物質を接触させた細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性を測定し、該測定値を、被験物質を接触させない対照細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性と比較する工程;
次いで
(c)被験物質を与えられた細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性が、被験物質を与えられていない細胞における前記遺伝子の発現量又はタンパク質の活性よりも低下している場合に、被験物質を癌の治療物質として選択する工程。
In one embodiment, the screening method of the present invention includes the following steps (a) to (c):
(A) contacting a cell capable of measuring Arl4c gene expression or Arl4c protein activity with a test substance;
(B) measuring the expression level of the gene or the activity of the protein in the cell contacted with the test substance and comparing the measured value with the expression level of the gene or the activity of the protein in the control cell not contacted with the test substance ;
Then, (c) when the expression level of the gene or the protein activity in the cell given the test substance is lower than the expression level of the gene or the protein activity in the cell not given the test substance, A step of selecting a test substance as a cancer therapeutic substance.
上記方法の工程(a)では、Arl4c遺伝子の発現量又はArl4cタンパク質の活性を測定可能な細胞と被験物質とが接触条件下におかれる。これらの発現を測定可能な細胞に対する被験物質の接触は、培養培地中で行われる。 In step (a) of the above method, a cell capable of measuring the expression level of the Arl4c gene or the activity of the Arl4c protein and the test substance are placed under contact conditions. Contact of the test substance with the cells whose expression can be measured is performed in a culture medium.
Arl4c遺伝子の発現量又はArl4cタンパク質の活性を測定可能な細胞とは、Arl4c遺伝子の産物、例えば、転写産物、翻訳産物の発現レベルやArl4cタンパク質の活性を直接的又は間接的に評価可能な細胞をいう。該遺伝子の産物の発現レベルを直接的に評価可能な細胞は、該遺伝子を天然で発現可能な細胞であり得、一方、該遺伝子の産物の発現レベルを間接的に評価可能な細胞としては、該遺伝子転写調節領域についてレポーターアッセイを可能とする細胞などが挙げられる。該遺伝子の発現を測定可能な細胞は、動物細胞、例えばマウス、ラット、ハムスター、モルモット、ウサギ、イヌ、サルあるいはヒトの哺乳動物細胞を用いることができ、なかでも、ヒト由来の細胞が望ましい。 A cell that can measure the expression level of Arl4c gene or the activity of Arl4c protein is a cell that can directly or indirectly evaluate the expression level of Arl4c gene products, such as transcripts and translation products, and the activity of Arl4c protein. Say. A cell capable of directly evaluating the expression level of the gene product can be a cell capable of naturally expressing the gene, while a cell capable of indirectly evaluating the expression level of the gene product includes: Examples include cells that allow reporter assay for the gene transcription regulatory region. As the cells capable of measuring the expression of the gene, animal cells such as mice, rats, hamsters, guinea pigs, rabbits, dogs, monkeys or human mammalian cells can be used, and human-derived cells are particularly preferable.
遺伝子転写調節領域についてレポーターアッセイを可能とする細胞は、標的遺伝子転写調節領域、当該領域に機能可能に連結されたレポーター遺伝子を含む細胞である。標的遺伝子転写調節領域及びレポーター遺伝子は、発現ベクター中に挿入することが出来る。標的遺伝子の転写調節領域は、標的遺伝子の発現を制御し得る領域である限り特に限定されないが、例えば、転写開始点から上流約2kbpまでの領域、あるいは該領域の塩基配列において1以上の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなり、且つ標的遺伝子の転写を制御する能力を有する領域などが挙げられる。レポーター遺伝子は、検出可能なタンパク質又は検出可能な物質を生成する酵素をコードする遺伝子であればよく、例えばGFP(緑色蛍光タンパク質)遺伝子、GUS(β−グルクロニダーゼ)遺伝子、LUC(ルシフェラーゼ)遺伝子、CAT(クロラムフェニコルアセチルトランスフェラーゼ)遺伝子等が挙げられる。 A cell enabling a reporter assay for a gene transcription regulatory region is a cell comprising a target gene transcription regulatory region and a reporter gene operably linked to the region. The target gene transcription regulatory region and the reporter gene can be inserted into an expression vector. The transcriptional regulatory region of the target gene is not particularly limited as long as it can control the expression of the target gene. For example, a region from the transcription start point to about 2 kbp upstream, or one or more bases in the base sequence of the region Examples include a region consisting of a base sequence deleted, substituted or added and having the ability to control the transcription of the target gene. The reporter gene may be any gene that encodes a detectable protein or an enzyme that produces a detectable substance. For example, a GFP (green fluorescent protein) gene, GUS (β-glucuronidase) gene, LUC (luciferase) gene, CAT (Chloramphenicol acetyltransferase) gene and the like.
遺伝子転写調節領域、当該領域に機能可能に連結されたレポーター遺伝子が導入される細胞は、標的となる遺伝子の転写調節機能を評価できる限り、即ち、該レポーター遺伝子の発現量が定量的に解析可能である限り特に限定されない。 A cell into which a gene transcription regulatory region and a reporter gene operably linked to the region are introduced can be used for quantitative analysis of the expression level of the reporter gene as long as the transcriptional regulatory function of the target gene can be evaluated. As long as it is, it is not particularly limited.
Arl4c遺伝子の発現量又はArl4cタンパク質の活性を測定可能な細胞と被験物質とが接触される培養培地は、用いられる細胞の種類などに応じて適宜選択されるが、例えば、約5〜20%のウシ胎仔血清を含む最少必須培地(MEM)、ダルベッコ改変最少必須培地(DMEM)、RPMI1640培地、199培地などである。培養条件もまた、用いられる細胞の種類などに応じて適宜決定されるが、例えば、培地のpHは約6〜約8であり、培養温度は通常約30〜約40℃であり、培養時間は約12〜約144時間である。 The culture medium in which the cell capable of measuring the expression level of the Arl4c gene or the activity of the Arl4c protein and the test substance is contacted is appropriately selected according to the type of the cell used, for example, about 5 to 20% Examples include minimal essential medium (MEM) containing fetal calf serum, Dulbecco's modified minimal essential medium (DMEM), RPMI 1640 medium, and 199 medium. The culture conditions are also appropriately determined according to the type of cells used, etc. For example, the pH of the medium is about 6 to about 8, the culture temperature is usually about 30 to about 40 ° C., and the culture time is About 12 to about 144 hours.
上記方法の工程(b)では、先ず、被験物質を接触させた細胞におけるArl4c遺伝子の発現量又はArl4cタンパク質の活性が測定される。発現量又は活性の測定は、用いた細胞の種類などを考慮し、自体公知の方法により行われ得る。例えば、該遺伝子の発現を測定可能な細胞として、Arl4c遺伝子のいずれかを天然で発現可能な細胞を用いた場合、発現量は、遺伝子の産物、例えば、転写産物又は翻訳産物を対象として自体公知の方法により測定できる。例えば、転写産物の発現量は、細胞からtotal RNAを調製し、RT−PCR、ノーザンブロッティング等により測定され得る。また、翻訳産物の発現量は、細胞から抽出液を調製し、免疫学的手法により測定され得る。免疫学的手法としては、放射性同位元素免疫測定法(RIA法)、ELISA法(Methods in Enzymol. 70: 419-439(1980))、蛍光抗体法などが使用できる。一方、Arl4c遺伝子の発現を測定可能な細胞として、遺伝子転写調節領域についてレポーターアッセイを可能とする細胞を用いた場合、発現量は、レポーターのシグナル強度に基づき測定され得る。 In step (b) of the above method, first, the expression level of the Arl4c gene or the activity of the Arl4c protein in the cell contacted with the test substance is measured. The expression level or activity can be measured by a method known per se in consideration of the type of cells used. For example, when a cell capable of naturally expressing any of the Arl4c gene is used as a cell capable of measuring the expression of the gene, the expression level is known per se for a gene product such as a transcription product or a translation product. It can be measured by this method. For example, the expression level of a transcription product can be measured by preparing total RNA from cells and performing RT-PCR, Northern blotting, or the like. The expression level of the translation product can be measured by preparing an extract from the cells and using an immunological technique. As an immunological technique, a radioisotope immunoassay (RIA method), an ELISA method (Methods in Enzymol. 70: 419-439 (1980)), a fluorescent antibody method, or the like can be used. On the other hand, when a cell capable of performing a reporter assay for the gene transcription regulatory region is used as a cell capable of measuring the expression of the Arl4c gene, the expression level can be measured based on the signal intensity of the reporter.
次いで、被験物質を接触させた細胞における該遺伝子の発現量又はタンパク質の活性が、被験物質を接触させない対照細胞における遺伝子の発現量又はタンパク質の活性と比較される(上記方法の工程(c))。発現量又は活性の比較は、好ましくは、有意差の有無に基づいて行なわれる。例えば、被験物質を接触させない対照細胞における遺伝子の発現量は、被験物質を接触させた細胞における遺伝子の発現量の測定に対し、事前に測定した発現量であっても、同時に測定した発現量であってもよいが、実験の精度、再現性の観点から同時に測定した発現量であることが好ましい。 Next, the gene expression level or protein activity in the cell contacted with the test substance is compared with the gene expression level or protein activity in the control cell not contacted with the test substance (step (c) of the above method). . The comparison of expression level or activity is preferably performed based on the presence or absence of a significant difference. For example, the expression level of the gene in the control cell not contacted with the test substance is the expression level measured at the same time, even if the expression level is measured in advance, compared to the measurement of the gene expression level in the cell contacted with the test substance. Although it may be present, it is preferably the expression level measured simultaneously from the viewpoint of the accuracy and reproducibility of the experiment.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、実施例は本発明をより良く理解するために例示するものであって、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されることを意図するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. However, the examples are provided for better understanding of the present invention, and the scope of the present invention is intended to be limited to these examples. It is not a thing.
実施例1(大腸癌と肺癌におけるArl4cの発現)
2007年1月から2013年3月の期間、阪大病院において、28歳から86歳(中央値は68歳)の大腸癌患者(118名)と肺腺癌患者(68名)から組織を採取した。組織は10%ホルマリンにて固定化し、パラフィン処理した後、厚さ4μmの切片試料を作製した。
Example 1 (Expression of Arl4c in colon cancer and lung cancer)
During the period from January 2007 to March 2013, tissue was collected from patients with colorectal cancer (118 patients) and lung adenocarcinoma patients (68 patients) aged 28 to 86 years (median 68 years) at Osaka University Hospital did. The tissue was fixed in 10% formalin and treated with paraffin, and then a section sample having a thickness of 4 μm was prepared.
得られた試料は、Dako Real(登録商標)EnVision(登録商標)Detection Systemに従って免疫染色を行った。具体的には、先ず、Pascalプレッシャーチャンバー(Dako社製)を用いて抗原賦活を行い、Dako REAL Peroxidase-Blocking Solutionを5分間反応して非特異的結合サイトをブロックした。次いで、抗Arl4c抗体(Abcam社製)を用いて4℃で終夜反応させた後、抗ウサギIgG−ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)を用いて室温で60分間反応して検出した。シグナルは基質−クロモゲン溶液を用いて確認した。また、0.1%ヘマトキシリンでカウンター染色も行った。 The obtained sample was immunostained according to Dako Real (registered trademark) EnVision (registered trademark) Detection System. Specifically, first, antigen activation was performed using a Pascal pressure chamber (manufactured by Dako), and Dako REAL Peroxidase-Blocking Solution was reacted for 5 minutes to block nonspecific binding sites. Subsequently, after making it react overnight at 4 degreeC using anti- Arl4c antibody (made by Abcam), it reacted for 60 minutes at room temperature using anti-rabbit IgG-horseradish peroxidase (HRP), and detected. The signal was confirmed using a substrate-chromogen solution. Counterstaining was also performed with 0.1% hematoxylin.
Arl4cの染色面積が5%以上の場合をArl4cの発現が陽性であると判断し、染色面積が腫瘍領域を占める割合が5%以上、20%未満を「低(Low)」、20%以上、50%未満を「中(Middle)」、50%以上、95%未満を「高(High)」と分類した。結果を図1Aに示す。なお、Arl4cの発現結果と国際対癌連合(UICC)のTNMステージ分類に従って行った患者の病期分類との相関結果と、ステージ間のP値をフィッシャーの直接確率で求めた結果を表1、2に併せて示す。 When the Arl4c staining area is 5% or more, the expression of Arl4c is judged to be positive, and the percentage of the staining area occupying the tumor area is 5% or more, less than 20% is “Low”, 20% or more, Less than 50% was classified as "Middle", 50% or more and less than 95% as "High". The results are shown in FIG. 1A. Table 1 shows the correlation between the expression results of Arl4c and the staging classification of patients conducted according to the International Union of Cancer (UICC) TNM stage classification, and the P-value between stages with Fisher's exact probability. Also shown in FIG.
結果、大腸癌患者の非腫瘍領域ではArl4cの発現が認められなかったが、腫瘍領域ではArl4cの発現が認められ、118名中55名の患者においてArl4cの発現が陽性であった(47%)。陽性率や発現割合は癌のステージであるT分類(深達度)やN分類(リンパ節転移度)とは相関しないものであったが、Arl4cの発現が腫瘍形成の初期に関与することが示唆される。また、リンパ節への転移が認められる大腸癌患者(43名)においては、Arl4cの発現は原発巣よりも転移リンパ節において陽性率が高いことが分かった(図1B参照)。このことから、Arl4c陽性癌細胞は転移先において成長することが示唆される。なお、118病理検体の内、1検体においてT分類しか分からない症例が含まれていた。 As a result, expression of Arl4c was not observed in the non-tumor region of colorectal cancer patients, but expression of Arl4c was observed in the tumor region, and Arl4c expression was positive in 55 of 118 patients (47%) . Although the positive rate and expression rate did not correlate with the T classification (depth penetration) and N classification (degree of lymph node metastasis), which are cancer stages, Arl4c expression may be involved in the early stage of tumor formation It is suggested. In addition, in colon cancer patients (43 patients) with metastasis to lymph nodes, Arl4c expression was found to be higher in metastatic lymph nodes than in the primary lesion (see FIG. 1B). This suggests that Arl4c positive cancer cells grow in the metastasis destination. Of the 118 pathological specimens, one specimen contained only the T classification.
同様に、肺腺癌患者の非腫瘍領域の肺胞上皮ではArl4cの発現が認められなかったが、腫瘍領域ではArl4cの発現が認められ、大腸癌患者に比べてArl4cが発現する面積が広いことが分かる。また、陽性率や発現割合は癌のステージであるT分類(深達度)やN分類(リンパ節転移度)とは相関しないものであったが、68名中52名の患者においてArl4cの発現が陽性であった(76.5%)。また、腺癌の前浸潤性病変である異型腺腫様過形成巣(AAH)の患者9名中8名においてArl4cの発現が確認された(図1D参照)。AAHは腺癌に比べて異型の程度は穏やかなものであるが、AAH細胞は肺胞の上皮フレーム構造に沿って増殖し、細胞形が立方状に増大し、核小体が突起するなどの異型を示す。AAH細胞の細胞質にてArl4cの発現が確認された。なお、68病理検体の内、3検体においてT分類しか分からない症例が含まれていた。 Similarly, the expression of Arl4c was not observed in the alveolar epithelium of the non-tumor region of lung adenocarcinoma patients, but the expression of Arl4c was observed in the tumor region, and the area where Arl4c was expressed was larger than that of colon cancer patients I understand. In addition, the positive rate and expression rate did not correlate with the T stage (deep penetration) and N classification (the degree of lymph node metastasis), which are cancer stages, but the expression of Arl4c in 52 of 68 patients Was positive (76.5%). In addition, Arl4c expression was confirmed in 8 out of 9 patients with atypical adenomatous hyperplasia (AAH), which is a preinvasive lesion of adenocarcinoma (see FIG. 1D). AAH is milder than adenocarcinomas, but AAH cells proliferate along the alveolar epithelial framework, the cell shape increases in a cubic shape, and nucleoli protrude. Atypical. The expression of Arl4c was confirmed in the cytoplasm of AAH cells. Of the 68 pathological specimens, 3 specimens contained only the T classification.
実施例2(癌細胞の遊走と浸潤活性におけるArl4cの関与)
大腸癌と肺癌由来の種々の細胞株においてArl4c mRNAの発現を調べ、β−カテニンとRasに遺伝子変異のある大腸癌細胞株のHCT116細胞とRasに遺伝子変異を持っている肺腺癌細胞株のA549細胞がArl4cを高発現していることから、癌細胞におけるArl4cの役割を調べた。
Example 2 (Involvement of Arl4c in cancer cell migration and invasive activity)
We examined the expression of Arl4c mRNA in various cell lines derived from colorectal cancer and lung cancer, and HCT116 cells of colon cancer cell lines with gene mutations in β-catenin and Ras and lung adenocarcinoma cell lines with gene mutations in Ras Since A549 cells highly expressed Arl4c, the role of Arl4c in cancer cells was investigated.
先ず、Arl4cを安定発現する細胞を作製するためのプラスミドを作製した。具体的には、Gateway technology(Invitrogen社製)を用いて、ヒトArl4c アイソフォーム1の遺伝子の塩基配列(配列番号1)をH1プロモーターと共にCS−RfA−EVBsd内に組み込んで、レンチウイルスベクターを作製した。前記ベクターをX293T細胞にパッケージングベクターと共にトランスフェクトし、得られたレンチウイルス上清を用いてプラスミドをHCT116細胞とA549細胞に導入して、Arl4cを安定発現する細胞を調製した。 First, a plasmid for preparing cells that stably express Arl4c was prepared. Specifically, using Gateway technology (manufactured by Invitrogen), the base sequence of the human Arl4c isoform 1 gene (SEQ ID NO: 1) is incorporated into CS-RfA-EVBsd together with the H1 promoter to prepare a lentiviral vector. did. The vector was transfected into X293T cells together with the packaging vector, and the resulting lentiviral supernatant was used to introduce the plasmid into HCT116 cells and A549 cells to prepare cells that stably express Arl4c.
次に、前記Arl4cを発現する細胞にsiRNAを導入した。具体的には、以下の標的配列を用いた。
Randomized control:5’-CAGTCGCGTTTGCGACTGG-3’(配列番号5)
human Arl4c :5’-CCTCTAACATCTCGGCCTT-3’(配列番号6)
上記で得られたHCT116細胞とA549細胞に、RNAiMAX(Invitrogen社製)を用いて、上記配列に対するsiRNAの混合物(20nMずつ)をトランスフェクトして、細胞(SiControl、SiArl4c)を得た。得られた細胞はトランスフェクトして36〜48時間後に以下の評価を行った。
Next, siRNA was introduced into the cells expressing Arl4c. Specifically, the following target sequences were used.
Randomized control: 5'-CAGTCGCGTTTGCGACTGG-3 '(SEQ ID NO: 5)
human Arl4c: 5'-CCTCTAACATCTCGGCCTT-3 '(SEQ ID NO: 6)
The HCT116 cells and A549 cells obtained above were transfected with a mixture of siRNAs (20 nM each) against the above sequence using RNAiMAX (Invitrogen) to obtain cells (SiControl, SiArl4c). The obtained cells were transfected 36-48 hours later and evaluated as follows.
得られた細胞について改変Boydenチャンバー(Costar社製)を用いて、遊走活性を測定した。即ち、フィルターの下面を10μg/mLのタイプI コラーゲンで2時間処理し、HCT116細胞(5×105cells in 100μL)又はA549細胞(2.5×104cells in 100μL)を0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)含有−血清フリーDMEM培地に懸濁したものを、上部チャンバーにアプライした。37℃で4〜8時間培養した後、上部チャンバーの下面に遊走した細胞を4w/v%パラホルムアルデヒド(PFA)含有PBSで固定して、細胞数を測定した。 The migratory activity of the obtained cells was measured using a modified Boyden chamber (Costar). Specifically, the lower surface of the filter was treated with 10 μg / mL type I collagen for 2 hours, and HCT116 cells (5 × 10 5 cells in 100 μL) or A549 cells (2.5 × 10 4 cells in 100 μL) were treated with 0.1% bovine serum albumin (BSA). ) Contained-Suspended in serum-free DMEM medium was applied to the upper chamber. After culturing at 37 ° C. for 4 to 8 hours, the cells that migrated to the lower surface of the upper chamber were fixed with PBS containing 4 w / v% paraformaldehyde (PFA), and the number of cells was measured.
また、浸潤活性については、改変Boydenチャンバー(BD Biosciences社製)を用いて測定した。即ち、マトリゲルコーティングしたBoydenチャンバーの上部チャンバーに、HCT116細胞(5×105cells in 100μL)又はA549細胞(2.5×104cells in 100μL)を0.1%BSA含有−血清フリーDMEM培地に懸濁したものをアプライし、10%FBS含有するDMEM培地を下部チャンバーに添加後、37℃で24時間培養した。上部チャンバーからマトリゲルを介して下面に浸潤した細胞を4w/v%PFA含有PBSで固定して、細胞数を測定した。 Invasion activity was measured using a modified Boyden chamber (BD Biosciences). That is, HCT116 cells (5 × 10 5 cells in 100 μL) or A549 cells (2.5 × 10 4 cells in 100 μL) suspended in 0.1% BSA-serum-free DMEM medium in the Matrigel-coated Boyden chamber After adding DMEM medium containing 10% FBS to the lower chamber, the cells were cultured at 37 ° C. for 24 hours. Cells infiltrating the lower surface from the upper chamber via Matrigel were fixed with PBS containing 4 w / v% PFA, and the number of cells was measured.
結果、siRNAによってArl4cがノックダウンされたHCT116細胞は、siRNAによるArl4cの発現抑制がなかった細胞に比べると、遊走と浸潤活性のいずれも阻害されることが分かった(図2A、2B参照)。また、siRNAによってArl4cがノックダウンされたA549細胞は、siRNAによるArl4cの発現抑制がなかった細胞に比べると、遊走と浸潤活性のいずれも阻害されることが分かった(図2C、2D参照)。また、siRNAによるArl4cの発現抑制による遊走と浸潤活性の抑制はArl4cの安定発現により救済された(図2A、2B、2C、2D参照)。このことから、Arl4cが癌細胞における遊走と浸潤活性に関与することが示唆される。 As a result, it was found that HCT116 cells in which Arl4c was knocked down by siRNA were inhibited in both migration and invasive activity as compared to cells in which Arl4c expression was not suppressed by siRNA (see FIGS. 2A and 2B). In addition, it was found that A549 cells in which Arl4c was knocked down by siRNA inhibited both migration and invasive activity as compared to cells in which Arl4c expression was not suppressed by siRNA (see FIGS. 2C and 2D). In addition, suppression of migration and invasion activity by suppression of Arl4c expression by siRNA was rescued by stable expression of Arl4c (see FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D). This suggests that Arl4c is involved in migration and invasive activity in cancer cells.
実施例3(癌細胞の増殖におけるArl4cの関与)
先ず、Arl4c shRNAを安定発現する細胞を作製するためのプラスミドを作製した。具体的には、Gateway technology(Invitrogen社製)を用いて、以下の配列をH1プロモーターと共にCS−RfA−EVBsd内に組み込んで、レンチウイルスベクターを作製した。
Control shRNA targeting luciferase:5’-GTGCGTTGCTAGTACCAAC-3’(配列番号7)
human Arl4c #1:5’-GGCTGTGAAGCTGAGTAAT-3’(配列番号8)
human Arl4c #2:5’-GATGATCCTGAAACGCAGGAA-3’(配列番号9)
これらのベクターをX293T細胞にパッケージングベクターと共にトランスフェクトし、得られたレンチウイルス上清を用いてプラスミドをHCT116細胞とA549細胞に導入して、Arl4c shRNAを安定発現する細胞(shControl、shArl4c #1、shArl4c #2)を調製した。これらの細胞における二次元シャーレと3Dマトリゲルでの増殖程度を調べた。
Example 3 (Involvement of Arl4c in cancer cell growth)
First, a plasmid for preparing cells stably expressing Arl4c shRNA was prepared. Specifically, using Gateway technology (Invitrogen), the following sequences were incorporated into CS-RfA-EVBsd together with the H1 promoter to prepare a lentiviral vector.
Control shRNA targeting luciferase: 5'-GTGCGTTGCTAGTACCAAC-3 '(SEQ ID NO: 7)
human Arl4c # 1: 5'-GGCTGTGAAGCTGAGTAAT-3 '(SEQ ID NO: 8)
human Arl4c # 2: 5'-GATGATCCTGAAACGCAGGAA-3 '(SEQ ID NO: 9)
These vectors are transfected into X293T cells together with the packaging vector, and the resulting lentiviral supernatant is used to introduce the plasmid into HCT116 and A549 cells to stably express Arl4c shRNA (shControl, shArl4c # 1 , ShArl4c # 2) was prepared. The degree of proliferation of these cells in a two-dimensional petri dish and 3D matrigel was examined.
具体的には、二次元培養においては、細胞を1.0×105/ml cells濃度で懸濁して播種後、指定日に細胞数を測定した。また、三次元培養においては、40μLのマトリゲルをカバースリップ上にマウントした後、37℃で30分間インキュベートして固化した3Dマトリゲルにて測定を行った。HCT116細胞又はA549細胞(4×104cells)を2%マトリゲル含有成長培地1mLに加えたものを前記マトリゲル上に播種後、3日後に培地交換して、その後5日目に細胞塊形状(面積)を測定した。また、3Dマトリゲルに4w/v%PFA含有PBSで細胞を固定し、0.5w/v% Triton X-100及び40mg/mL BSAを含有するPBSで30分間浸透化・ブロックした後、共焦点顕微鏡(LSM510、Carl-Zeiss、Jana)で観察した。 Specifically, in two-dimensional culture, cells were suspended at a concentration of 1.0 × 10 5 / ml cells and seeded, and the number of cells was measured on the designated day. In the three-dimensional culture, 40 μL of Matrigel was mounted on a cover slip, and then incubated at 37 ° C. for 30 minutes to measure with 3D Matrigel solidified. After seeding HCT116 cells or A549 cells (4 × 10 4 cells) in 1 mL of growth medium containing 2% Matrigel on the Matrigel, the medium was changed after 3 days, and then the cell shape (area) ) Was measured. In addition, cells were fixed on 3D Matrigel with PBS containing 4 w / v% PFA, permeabilized and blocked with PBS containing 0.5 w / v% Triton X-100 and 40 mg / mL BSA, and then confocal microscope ( LSM510, Carl-Zeiss, Jana).
結果、二次元培養ではコントロールとの差が認められなかったが(図3A、3C参照)、三次元培養では細胞塊面積での成長に差が認められた(図3B、3D参照)。 As a result, there was no difference from the control in the two-dimensional culture (see FIGS. 3A and 3C), but there was a difference in the growth in the cell mass area in the three-dimensional culture (see FIGS. 3B and 3D).
実施例4(in vivoでの腫瘍形成におけるArl4cの関与)
5週齢の雄性BALB/cAnNCrj-nuヌードマウス(チャールスリバー研究所)にメデトミジン(0.3mg/kg 体重)とミダゾラム(4mg/kg 体重)で麻酔した後、実施例2で調製したHCT116細胞(5×106細胞)又はA549細胞(5×106細胞)を100μLのPBSに懸濁したものを背面に皮下投与した。移植後、14日後(HCT116)又は38日後(A549)に移植サンプルを摘出し、径及び重量を測定し、実施例1と同様にして組織学的検査を行った。
Example 4 (Involvement of Arl4c in tumor formation in vivo)
5-week-old male BALB / cAnNCrj-nu nude mice (Charles River Laboratories) were anesthetized with medetomidine (0.3 mg / kg body weight) and midazolam (4 mg / kg body weight), and then the HCT116 cells prepared in Example 2 (5 × 10 6 cells) or A549 cells (5 × 10 6 cells) suspended in 100 μL of PBS were subcutaneously administered to the back surface. After transplantation, the transplanted sample was taken out 14 days later (HCT116) or 38 days later (A549), the diameter and weight were measured, and histological examination was performed in the same manner as in Example 1.
結果、HCT116細胞及びA549細胞のいずれにおいても、shControlを移植した場合には腫瘍が増大していたが、shArl4c #1細胞を移植した場合は細胞増殖が抑制されていることが示された(図4A、4B参照)。免疫組織学的にも、shArl4c #1細胞を移植した場合に、細胞増殖のマーカーであるKi67が減少していることが分かった(図4D参照)。 As a result, in both HCT116 cells and A549 cells, the tumor increased when shControl was transplanted, but the cell growth was suppressed when shArl4c # 1 cells were transplanted (Fig. 4A, 4B). Immunohistologically, it was also found that Ki67, which is a marker for cell proliferation, was decreased when shArl4c # 1 cells were transplanted (see FIG. 4D).
実施例5(Arl4c siRNAを用いたin vivo処理での腫瘍増殖抑制)
5週齢の雄性BALB/cAnNCrj-nuヌードマウス(チャールスリバー研究所)を実施例4と同様にして麻酔した後、HCT116細胞(1×106細胞)を100μLのPBSに懸濁したものを背面に皮下投与した。移植後3日後に、腫瘍部(径4mm以下)に、コントロールのsiRNA又はArl4c siRNAを0.5%(v/v)アテロコラーゲン(AteloGene(登録商標)、高研社製)に30μmol/Lで調製した溶液200μLを直接注入して投与した。本実施例内のsiRNAとしては、実施例3で用いたhuman Arl4c #1配列をCUGA(登録商標) 7 in vitro Transcription Kit(ニッポン・ジーン)を用いて、研究室内で合成したものを使用した。siRNA投与後10日後に、ヌードマウスから移植サンプルを摘出し、径及び重量を測定し、実施例1及び実施例4と同様にして組織学的検査を行った。
Example 5 (Inhibition of tumor growth by in vivo treatment with Arl4c siRNA)
5-week-old male BALB / cAnNCrj-nu nude mice (Charles River Laboratories) were anesthetized in the same manner as in Example 4, and then HCT116 cells (1 × 10 6 cells) suspended in 100 μL of PBS Was administered subcutaneously. 3 days after transplantation, a solution prepared by adding 30% mol / L of control siRNA or Arl4c siRNA to 0.5% (v / v) atelocollagen (AteloGene (registered trademark), manufactured by Koken Co., Ltd.) on the tumor site (diameter 4 mm or less) 200 μL was injected by direct injection. As siRNA in this Example, the human Arl4c # 1 sequence used in Example 3 was synthesized in a laboratory using CUGA (registered trademark) 7 in vitro Transcription Kit (Nippon Gene). Ten days after siRNA administration, transplanted samples were extracted from nude mice, diameters and weights were measured, and histological examination was performed in the same manner as in Example 1 and Example 4.
結果、Arl4c siRNAを投与したマウスにおいては、腫瘍部の体積及び重量が減少し(図5A参照)、コントロールマウスに比べて、Arl4c mRNAレベルでの発現量の低下も確認された(図5B参照)。免疫組織学的にも、Arl4c siRNAを投与したマウスにおいては、Arl4c 陽性細胞数及びKi67陽性細胞数のいずれもが減少していることが分かった(図5B、5C参照)。 As a result, in the mice administered with Arl4c siRNA, the volume and weight of the tumor part decreased (see FIG. 5A), and a decrease in the expression level at the Arl4c mRNA level was also confirmed as compared with the control mice (see FIG. 5B). . Immunohistochemically, it was found that both the number of Arl4c positive cells and the number of Ki67 positive cells were decreased in mice administered with Arl4c siRNA (see FIGS. 5B and 5C).
本発明は、医薬品の分野、特に抗癌剤の開発および製造の分野において利用可能である。 The present invention can be used in the field of pharmaceuticals, particularly in the field of development and production of anticancer agents.
配列表の配列番号1は、ヒトArl4c アイソフォーム1のmRNAの塩基配列である。
配列表の配列番号2は、ヒトArl4c アイソフォーム1のポリペプチドである。
配列表の配列番号3は、ヒトArl4c アイソフォーム2のmRNAの塩基配列である。
配列表の配列番号4は、ヒトArl4c アイソフォーム2のポリペプチドである。
配列表の配列番号5は、Arl4c siRNAの実験で標的としたコントロール配列である。
配列表の配列番号6は、Arl4c siRNAの実験で標的とした配列である。
配列表の配列番号7は、Controlベクター内に導入された配列である。
配列表の配列番号8は、ヒトArl4c #1ベクター内に導入された配列である。
配列表の配列番号9は、ヒトArl4c #2ベクター内に導入された配列である。
Sequence number 1 of a sequence table is a base sequence of mRNA of human Arl4c isoform 1.
SEQ ID NO: 2 in the sequence listing is a polypeptide of human Arl4c isoform 1.
Sequence number 3 of a sequence table is a base sequence of mRNA of human Arl4c isoform 2.
SEQ ID NO: 4 in the sequence listing is a polypeptide of human Arl4c isoform 2.
SEQ ID NO: 5 in the sequence listing is a control sequence targeted in the Arl4c siRNA experiment.
Sequence number 6 of a sequence table is the arrangement | sequence targeted by the experiment of Arl4c siRNA.
Sequence number 7 of a sequence table is the arrangement | sequence introduced in Control vector.
Sequence number 8 of a sequence table is the arrangement | sequence introduced in human Arl4c # 1 vector.
Sequence number 9 of a sequence table is the arrangement | sequence introduced in human Arl4c # 2 vector.
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