JP6586669B2 - オートタキシンに結合しオートタキシンの生理活性を阻害するアプタマー及びその利用 - Google Patents

オートタキシンに結合しオートタキシンの生理活性を阻害するアプタマー及びその利用 Download PDF

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Description

本発明は、オートタキシンに対するアプタマー及びその利用方法などに関するものである。
オートタキシンはメラノーマ細胞の運動性を亢進させる分子として同定された分泌タンパク質である。Enpp(ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase)ファミリータンパク質に属しEnpp2としても知られている。ホスホジエステラーゼ活性を有し細胞外のヌクレオチド代謝に関わる。また、LysoPhospholipase D活性(LysoPLD活性)を持ち、リゾホスファチジルコリン(LPC)をリゾホスファチジン酸(LPA)とコリンに分解する酵素でもある。産生されたLPAは脂質メディエーターとして、細胞運動活性化、細胞増殖、血管新生など様々な生理活性を示す。LPAはがん細胞の増殖、転移などに関係していると言われ、多くの研究がなされている。またLPAの産生酵素であるオートタキシンもがん患者の血中や腹水中で発現や活性が上昇しているという報告が多数存在する。
最近、ブレオマイシン誘導による肺線維症モデルにおいて、LPA受容体LPA1のノックアウトマウスやLPA1阻害剤による線維化抑制効果が報告され、LPAと肺線維症との関わりが示唆されており、LPAの産生酵素であるオートタキシンについても肺線維症との関わりに注目が集まっている。
その中で抗オートタキシンモノクローナル抗体が間質性肺炎及び/又は肺線維症に対する予防及び/又は治療効果を有することが報告された。またオートタキシン低分子阻害剤により、ブレオマイシン誘導による肺線維症モデルにおける線維症抑制効果も報告された。いずれの報告でも、特発性肺線維症患者の肺胞洗浄液中にオートタキシンが存在し、健常人と比較してその濃度や活性が高いことが示されている。
特発性肺線維症は5年生存率が30%という極めて予後の悪い疾患である。そのメカニズムは不明な点が多いが、一般的に肺胞などが損傷を受けることで、組織修復機構が過剰に働き、肺間質部において、線維芽細胞の異常増殖や結合組織タンパク質の過剰生産が起こるとされている。現在、世界的な標準治療としてステロイド、免疫抑制剤などが使用されているが、2008年、世界に先駆けて日本において特発性肺線維症の治療薬として、ピレスパ(一般名:ピルフェニドン)が承認され、その有効性などが臨床の場でも検討されている。しかし、ピレスパが何を標的としているのかなど、その作用機序は不明な点が多い。
アプタマーは標的分子(タンパク質、糖鎖、ホルモン等)に特異的に結合する核酸を意味する。一本鎖のRNA(又はDNA)がとる三次元立体構造によって、標的分子に結合する。その取得にはSELEX法(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)と呼ばれるスクリーニング法が用いられる(特許文献1〜3)。SELEX法で得られるアプタマーは80ヌクレオチド程度の鎖長であり、その後標的分子の生理阻害活性を指標に短鎖化を図る。さらに生体内での安定性向上を目的に化学修飾を加え、医薬品としての最適化を図る。
アプタマーは標的分子との結合特性が高く、同様な機能をもつ抗体と比較してもその親和性は高い場合が多い。さらに免疫排除を受けにくく、抗体特有の抗体依存性細胞障害(ADCC)や補体依存性細胞障害(CDC)などの副作用は起こりにくいとされる。デリバリーの観点では、アプタマーは抗体の1/10程度の分子サイズであるため組織移行が起こりやすく、目的の部位まで薬物を送達させることがより容易である。また同じ分子標的医薬の低分子においては、中には難溶性のものもあり、その製剤化には最適化が必要である場合もあるが、アプタマーは水溶性が高いため、その点でも有利である。さらに化学合成により生産されるので、大量生産すればコストダウンを図ることができる。その他、長期保存安定性や熱・溶媒耐性もアプタマーの優位な特徴である。一方で、一般にアプタマーの血中半減期は抗体よりも短い。しかし、この点も毒性を考慮した場合はメリットとなる場合がある。
2004年12月には世界初のRNAアプタマー医薬であるMacugenが加齢黄斑変性症の治療薬として米国で承認されており、RNAアプタマーの治療薬、診断薬、試薬への応用が注目され、次世代医薬品として期待されている。
国際公開第91/19813号パンフレット 国際公開第94/08050号パンフレット 国際公開第95/07364号パンフレット
本発明は、オートタキシンに対するアプタマー及びその利用方法など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、鋭意検討した結果、オートタキシンに対する良質なアプタマーを作製することに成功し、もって本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の発明などを提供するものである。
[1]オートタキシンに結合するアプタマーであって、下式:
GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)
(式中、WはA又はUである)
で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含み、かつ以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
(a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
(b)該(a)のアプタマーにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
[2]WがAである、[1]に記載のアプタマー。
[3]配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を含む、[1]又は[2]に記載のアプタマー。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載のアプタマーにおいて、配列番号10で表わされるヌクレオチド配列中で1〜数個のヌクレオチドが置換、挿入又は付加され、かつ以下の(a)又は(b)のいずれかである、オートタキシンに結合するアプタマー:
(a)該置換、挿入又は付加されたヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
(b)該(a)の置換、挿入又は付加されたヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
[5]オートタキシンに結合するアプタマーであって、
下記(A)、(B)又は(C):
(A)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、32、40、41、44〜48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい);
(B)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)において、1〜数個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列;
(C)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)と60%以上の同一性を有するヌクレオチド配列;
のいずれかのヌクレオチド配列を含み、かつ
以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
(a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
(b)該(a)のアプタマーにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
[6]オートタキシンに結合するアプタマーであって、
下記(A’)、(B’)又は(C’):
(A’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい);
(B’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)(GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列を除く)において、1〜7個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列;
(C’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)と70%以上の同一性を有する(但し、GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列は同一である)ヌクレオチド配列;
のいずれかのヌクレオチド配列を含み、かつ
以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
(a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
(b)該(a)のアプタマーにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
[7]塩基長が23以上である、[1]〜[6]のいずれかに記載のアプタマー。
[8]少なくとも一つのヌクレオチドが修飾もしくは改変されている、[1]〜[7]のいずれかに記載のアプタマー。
[9]inverted dT又はポリエチレングリコールで修飾されている、[8]に記載のアプタマー。
[10]inverted dT又はポリエチレングリコールが、アプタマーの5’末端もしくは3’末端に結合している、[9]に記載のアプタマー。
[11]アプタマーに含まれるリン酸基の少なくとも一つが、ホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されたものである、[1]〜[10]のいずれかに記載のアプタマー。
[12]オートタキシンに結合するアプタマーであって、配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を含み、該ヌクレオチド配列中、
GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列におけるリン酸基の少なくとも一つがホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されたものであり、アプタマーの5’末端もしくは3’末端がそれぞれinverted dT又はポリエチレングリコールで修飾されたものであり、かつ以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
(a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
(b)該(a)のアプタマーにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
[13][1]〜[12]のいずれかに記載のアプタマーと機能性物質とを含む複合体。
[14]機能性物質が、親和性物質、標識用物質、酵素、薬物、毒素又は薬物送達媒体である、[13]に記載の複合体。
[15][1]〜[12]のいずれかに記載のアプタマー、あるいは[13]又は[14]に記載の複合体を含む医薬。
[16][1]〜[12]のいずれかに記載のアプタマー、あるいは[13]又は[14]に記載の複合体を含む抗線維化剤。
[17][1]〜[12]のいずれかに記載のアプタマー、あるいは[13]又は[14]に記載の複合体を含むオートタキシンの検出用プローブ。
[18][1]〜[12]のいずれかに記載のアプタマー、あるいは[13]又は[14]に記載の複合体を用いることを特徴とする、オートタキシンの検出方法。
[19][1]〜[12]のいずれかに記載のアプタマーを含んでなる、オートタキシンの阻害剤。
本発明のアプタマー及び複合体は、例えば線維症やがんなどのオートタキシンに起因する種々の疾患に対する医薬、あるいは診断薬、試薬として有用であり得る。本発明のアプタマー及び複合体はまた、オートタキシンの精製及び濃縮、並びにオートタキシンの検出及び定量に有用であり得る。
配列番号4及び16で表わされるアプタマーの、MFOLDプログラムにより予想される二次構造を示す図である。配列番号10で表わされる配列のヌクレオチドを丸囲み文字で示す。 配列番号4で表わされるアプタマーがオートタキシンに結合する様子を示す図である。30Nは30ヌクレオチドのランダム配列を含んだRNAプールである。キャプチャー分子として、アプタマー又はネガティブコントロールの30Nを固定化し、アナライトとしてヒトオートタキシンを流した。測定はGEヘルスケア社製のBiacore T100で行った。 配列番号16(23)で表わされるアプタマーがFGF2に対して結合活性を有していないことを示す図である。 ブレオマイシン誘導型肺線維症モデルマウスにおける肺中ハイドロキシプロリン量に及ぼすオートタキシンアプタマー投与の効果を示す図である。ブレオマイシン投与の翌日から、2通りの用量のオートタキシンアプタマー(配列番号16(49))を連日投与した群と、ビークル投与群とで、投与終了後に摘出した左肺中の肺重量当たりのハイドロキシプロリン量の測定し、比較した。コントロール群は無処置(ブレオマイシン非投与)のマウスを示す。 ブレオマイシン誘導型肺線維症モデルマウスにおける線維化の臨床所見に及ぼすオートタキシンアプタマー投与の効果を示す図である。ブレオマイシン投与の翌日から、2通りの用量のオートタキシンアプタマー(配列番号16(49))を連日投与した群と、ビークル投与群とで、投与終了後に肺を摘出して組織切片を作製し、線維化をクリニカルスコアで評価した。コントロール群は無処置(ブレオマイシン非投与)のマウスを示す。
本発明は、オートタキシンに対して結合活性を有するアプタマー(以下、本発明のアプタマーともいう)を提供する。また本発明のアプタマーは、オートタキシンの活性を阻害し得る。
アプタマーとは、所定の標的分子に対する結合活性を有する核酸分子をいう。アプタマーは、所定の標的分子に対して結合することにより、所定の標的分子の活性を阻害し得る。本発明のアプタマーは、オートタキシンに対して結合活性を有し、オートタキシンの活性を阻害し得るアプタマーである。また本発明のアプタマーは、RNA、DNA、修飾核酸又はそれらの混合物であり得る。本発明のアプタマーはまた、直鎖状又は環状の形態であり得る。
オートタキシン(EC.3.1.4.39)は血液中に存在する糖たんぱく質で、リゾホスファチジルコリン(LPC)をリゾホスファチジン酸(LPA)とコリンに分解する酵素である。本発明のアプタマーは、任意の哺乳動物に由来するオートタキシンに対する阻害活性を有し得る。このような哺乳動物としては、例えば、霊長類(例、ヒト、サル)、げっ歯類(例、マウス、ラット、モルモット、ハムスター)、並びにペット、家畜及び使役動物(例、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ブタ)が挙げられるが、好ましくはヒトである。
ヒトオートタキシンはα、β、γ、δの4つのアイソタイプが報告されているが、本発明においてヒトオートタキシンは特にβタイプを意味する。ヒトβ―オートタキシンのアミノ酸配列はNCBIアクセッション番号NP_001035181で特定されるアミノ酸配列を有するヒトオートタキシンをいうが、これらと実質的に同等のLPA合成活性を有する部分タンパク質又は一部のアミノ酸が置換、欠損、付加もしくは挿入された変異タンパク質もこれに含まれる。
本発明のアプタマーは、生理的な緩衝液中で、オートタキシンへ結合する。緩衝液としては特に限定されるものではないが、pHが約5.0〜10.0程度のものが好ましく用いられ、このような緩衝液としては、例えば後述する溶液A(実施例1参照)が挙げられる。本発明のアプタマーは、以下のいずれかの試験により検出可能な程度の強度で、オートタキシンへ結合するものである。
結合強度の測定にはGEヘルスケア社製のBiacore T100を用いる。一つの測定方法としては、まずセンサーチップにアプタマーを固定化する。固定化量は約1500RUとする。アナライト用のオートタキシン溶液は0.020μMに調製したものを20μLインジェクトし、オートタキシンのアプタマーへの結合を検出する。30ヌクレオチドからなるランダムなヌクレオチド配列を含むRNAをネガティブコントロールとし、該コントロールRNAと比較してオートタキシンが有意に強くアプタマーに結合した場合、該アプタマーはオートタキシンへの結合能を有すると判定することができる。
別の測定方法としては、まずセンサーチップにオートタキシンを固定化する。固定化量は約2700RUとする。アナライト用のアプタマー溶液は0.30μMに調製したものを20μLインジェクトし、アプタマーのオートタキシンへの結合を検出する。30ヌクレオチドからなるランダムなヌクレオチド配列を含むRNAをネガティブコントロールとし、該コントロールRNAと比較してアプタマーが有意に強くオートタキシンに結合した場合、該アプタマーはオートタキシンへの結合能を有すると判定する。
オートタキシンに対する阻害活性とは、オートタキシンが保有する任意の活性に対する阻害能を意味する。オートタキシンは加水分解によりホスホジエステル結合を切断するホスホジエステラーゼ活性をもっているが、それを阻害するということである。酵素活性に対する基質として許容されるのは生体内に存在するホスホジエステル結合含有物質(例えばATPなど)に限らず、それが含まれる化合物に発色物質や蛍光物質が付加した基質を含む。発色物質や蛍光物質は、当業者に公知である。また、オートタキシンはリゾホスホリパーゼD活性を持っている。この活性はリゾリン脂質のホスホジエステルのグリセロール骨格とは反対側の結合を切断して、主にリゾホスファチジン酸(LPA)を産生するが、この産生を抑制することもオートタキシン活性を阻害することに含まれる。
オートタキシンの基質とはオートタキシンにより加水分解をうけ、切断されるホスホジエステル結合をもつ物質のことをいう。生体内に存在するオートタキシンの基質はリゾホスファチジルコリン(LPC)とスフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)が知られている。本明細書におけるオートタキシンの基質としては様々な炭素鎖長と不飽和度をもつLPCやSPC、それらに発色物質や蛍光物質が付加された基質も含まれる。
オートタキシンの酵素活性をアプタマーが阻害するか否かは、例えば以下の試験により評価することができる。オートタキシンの基質として、ホスホジエステル結合含有合成基質 p−nitrophenyl thymidine 5’−monophosphate(pNP−TMP)(SIGMA)を用いる。加水分解によりホスホジエステル結合が切断され、p−ニトロフェノールが遊離する。このp−ニトロフェノールは黄色く発色し、それを検出する。アッセイには96ウェルプレート(96−Well EIA/RIA Polystyrene Plates、 Costar社)を使用し、反応液量200μLで行う。核酸を溶液A(後述する実施例1を参照)100μL中に用意し、そこに同じく反応液A中で調整した10mM pNP−TMP、20μLを添加しよく混合したあと、37℃で5分間加温する。一方で6ngのオートタキシン(Recombinant Human、R&D社製)を溶液Aで希釈したものを80μL用意し、37℃で5分間加温する。加温後両者を混合し酵素反応を開始させる。反応溶液中の最終オートタキシン濃度は0.3nM、最終基質濃度は1mMである。反応液を含むプレートを37℃で24時間加温後、マイクロプレートリーダーSpectraMax190(モレキュラーデバイス社製)にセットし波長405nmで吸光度を求める。核酸をいれていないときの吸光度を100%(A0)とし、各被験物質の吸光度(A)から酵素活性率を次式から求める。
酵素活性を50%阻害するのに要する阻害剤の濃度(IC50)を求める。IC50値が0.10μM以下であるアプタマーを優れた阻害活性を持つアプタマーであると判定する。
本発明のアプタマーは、オートタキシンの任意の部分に結合するアプタマーである限り特に限定されない。また本発明のアプタマーは、オートタキシンの任意の部分に結合し、その活性を阻害し得るものである限り特に限定されない。
本発明のアプタマーの長さは特に限定されず、通常、約200ヌクレオチド以下であり得るが、例えば約100ヌクレオチド以下であり、好ましくは約50ヌクレオチド以下であり、より好ましくは約40ヌクレオチド以下であり、最も好ましくは約30ヌクレオチド以下であり得る。総ヌクレオチド数が少なければ、化学合成及び大量生産がより容易であり、かつコスト面でのメリットも大きい。また、化学修飾も容易であり、生体内安定性も高く、毒性も低いと考えられる。本発明のアプタマー長の下限は、配列番号53で表わされる共通配列(GWAACAGGUYYYGCU;WはA又はU、YはU又はCを示す。但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含み、該共通配列が所望の二次構造(後述の式(I’)又は(II)で表わされる二次構造)をとり得る限り特に制限はないが、該アプタマー長は、例えば15ヌクレオチド以上、好ましくは20ヌクレオチド以上、より好ましくは23ヌクレオチド以上であり得る。特に好ましい実施態様において、本発明のアプタマーの長さは23〜50ヌクレオチド、あるいは23〜40ヌクレオチドである。
好ましい一実施態様において、本発明のアプタマーは、下式:
GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)
(式中、WはA又はUである)
で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含む(以下、本発明のアプタマー(I)ともいう)。
本発明のアプタマー(I)に含まれる各ヌクレオチドは、以下の(a)又は(b):
(a)(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である;
(b)(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(例、メトキシ基)、アシルオキシ基(例、アセチルオキシ基)及びアミノ基(例、−NH基)からなる群より選ばれる原子又は基、好ましくは、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、フッ素原子又はアルコキシ基(例、メトキシ基)、アシルオキシ基(例、アセチルオキシ基)及びアミノ基(例、−NH基)からなる群より選ばれる原子又は基、好ましくは、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている;
のいずれかである。
式:GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)において、Wは、好ましくはAである。
式:GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)で表わされる配列は、式(I):
又は式(II):
で表わされる潜在的2次構造を形成することができる。
本発明のアプタマーは、GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)(式中、WはA又はUである)で表わされる配列部分において上記構造をとることができる。この構造をとることで、オートタキシンに対する種々の活性(オートタキシンへの結合活性、オートタキシンの阻害活性等)を有すると考えられる。
また上記構造において、5’末端と3’末端それぞれに続く配列間の相互作用によって、好ましくはステム構造が形成され得る。本発明のアプタマーが種々の活性(オートタキシンへの結合活性、オートタキシンの阻害活性等)を有するためには、上記潜在的2次構造に加えて、それに続くステム構造を有することが望ましい。ステム構造を持つことによってアプタマーが安定化し、強い活性を持つようになる。ステム構造は相補的な塩基対(ワトソン−クリック塩基対の他、G=U塩基対も含む)によって形成されるが、塩基対の数(ステム長)は特に限定されない。好ましくは、ステム長は4塩基対以上である。上限は特に制限はないが、例えば18塩基対以下、好ましくは11塩基対以下である。またステム構造においては、全体としてステム構造を構成する限りにおいて、その一部において塩基対を形成しなくてもアプタマー活性は維持される。従って、ステム構造部分は、その構造を持つ限りにおいてヌクレオチドの置換、欠失、挿入、付加等が可能である。ステム構造の具体的な例は、例えば図1に示される。
式:GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)(式中、WはA又はUである)で表わされる配列の5’末端と3’末端それぞれに続く配列間の相互作用によって、ステム構造が形成される好ましいヌクレオチド配列の例として、配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を挙げることができる。配列番号16で表わされるヌクレオチド配列がとり得る潜在的2次構造を図1右に示す。
本発明のアプタマー(I)は、オートタキシンへの結合活性及びオートタキシン活性(オートタキシンの酵素活性等)の阻害活性を保持する限り、配列番号42で表わされるヌクレオチド配列において、1〜数個(例えば、1〜4個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、特に好ましくは1個)のヌクレオチドが置換、挿入又は付加されてもよい。ヌクレオチドが置換又は挿入される位置は特に制限されないが、例えばヌクレオチドが置換される場合、配列番号10で表わされるヌクレオチド配列の5’末端から10〜12番目のUUUの少なくとも1個のUが、他のヌクレオチド、好ましくはA以外のヌクレオチド、より好ましくはCで置換されることが好ましい。
したがって、好ましくは、本発明のアプタマー(I)は、式:GWAACAGGUYYYGCU(式中、WはA又はUであり、YはU又はCである)(配列番号49)で表わされるヌクレオチド配列を含み得る。式中、Wは、好ましくはAであり、YYYは、好ましくはUUU、UUC、UCU又はCUUである。また、配列番号42で表わされるヌクレオチド配列中、5’末端から6番目のAが置換される場合、U以外のヌクレオチドで置換されることが好ましく、より好ましくは5’末端から6番目のAは置換されない。
上記において、置換、挿入又は付加されるヌクレオチドは、以下の(a)又は(b):
(a)(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である;
(b)(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(例、メトキシ基)、アシルオキシ基(例、アセチルオキシ基)及びアミノ基(例、−NH基)からなる群より選ばれる原子又は基、好ましくは、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、フッ素原子又はアルコキシ基(例、メトキシ基)、アシルオキシ基(例、アセチルオキシ基)及びアミノ基(例、−NH基)からなる群より選ばれる原子又は基、好ましくは、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている;
のいずれかである。
あるいは、別の好ましい実施態様において、本発明のアプタマーは、下記(A)〜(C):
(A)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、32、40、41、44〜48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列を含むアプタマー(但し、ウラシルはチミンであってもよい);
(B)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)において、1〜数個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列を含むアプタマー;又は
(C)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)と60%以上(好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上、いっそう好ましくは85%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上)の同一性を有するヌクレオチド配列を含むアプタマー;
(但し、上記(B)または(C)のアプタマーは、オートタキシンに結合し、オートタキシンの活性(オートタキシンの酵素活性等)を阻害し得るものである。)
のいずれかのアプタマーである(以下、本発明のアプタマー(II)ともいう)。
上記(B)及び(C)の配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53で表わされる各ヌクレオチド配列は、式:GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)(式中、WはA又はUである)で表わされる配列を共通配列として含む。
上記(B)において、置換、欠失、挿入又は付加されるヌクレオチド数は、アプタマーがオートタキシンに結合し、オートタキシンの活性(オートタキシンの酵素活性等)を阻害し得る限り特に限定されないが、例えば約30個以下、好ましくは約20個以下、より好ましくは約10個以下、さらにより好ましくは5個以下、最も好ましくは4個、3個、2個又は1個であり得る。配列番号10で表わされる共通配列中にヌクレオチドの置換、挿入又は付加を有する場合、上記本発明のアプタマー(I)と同様の変異を含むことが好ましい。より好ましくは、該共通配列中にヌクレオチドの置換を有する場合、上記(B)のアプタマーは、式:GWAACAGGUYYYGCU(式中、WはA又はUであり、YはU又はCである)(配列番号49)で表わされるヌクレオチド配列を含む。式中、Wは、好ましくはAであり、YYYは、好ましくはUUC、UCU又はCUUである。また、配列番号10で表わされるヌクレオチド配列中、5’末端から6番目のAが置換される場合、U以外のヌクレオチドで置換されることが好ましく、より好ましくは5’末端から6番目のAは置換されない。
上記(C)において、「同一性」とは、当該技術分野において公知の数学的アルゴリズムを用いて2つのヌクレオチド配列をアラインさせた場合の、最適なアラインメント(好ましくは、該アルゴリズムは最適なアラインメントのために配列の一方もしくは両方へのギャップの導入を考慮し得るものである)における、オーバーラップする全ヌクレオチド残基に対する、同一ヌクレオチド残基の割合(%)を意味する。
本明細書において、ヌクレオチド配列における同一性は、例えば相同性計算アルゴリズムNCBI BLAST−2(National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool)を用い、以下の条件(ギャップオープン=5ペナルティ;ギャップエクステンション=2ペナルティ;x_ドロップオフ=50;期待値=10;フィルタリング=ON)にて2つのヌクレオチド配列をアラインすることにより、計算することができる。
上記(C)のアプタマーにおいて、配列番号42で表わされる共通配列部分に対する同一性は、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上であり、特に好ましくは、該アプタマーは、式:GWAACAGGUYYYGCU(式中、WはA又はUであり、YはU又はCである)(配列番号49)で表わされるヌクレオチド配列を含む。式中、Wは、好ましくはAであり、YYYは、好ましくはUUC、UCU又はCUUである。また、配列番号10で表わされるヌクレオチド配列中、5’末端から6番目のAが置換される場合、U以外のヌクレオチドで置換されることが好ましく、より好ましくは5’末端から6番目のAは置換されない。
特に好ましい実施態様において、本発明のアプタマー(II)は、下記(A’)、(B’)又は(C’):
(A’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を含むアプタマー(但し、ウラシルはチミンであってもよい);
(B’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)(GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列を除く)において、1〜7個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列を含むアプタマー;又は
(C’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)と70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上)の同一性を有する(但し、GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列は同一である)ヌクレオチド配列を含むアプタマー(但し、上記(B’)または(C’)のアプタマーは、オートタキシンに結合し、オートタキシンの活性(オートタキシンの酵素活性等)を阻害し得るものである。)
のいずれかである。
上記(B’)において、置換、欠失、挿入又は付加されるヌクレオチド数は、好ましくは5個以下、より好ましくは4個、さらに好ましくは3個、特に好ましくは2個又は1個であり得る。
上記(C’)において、「同一性」とは、上記(C)と同義である。
本発明のアプタマー(II)はまた、
(D)1以上の上記(A)および/または1以上の上記(B)および/または1以上の上記(C)の複数の連結物、好ましくは、
(D’)1以上の上記(A’)および/または1以上の上記(B’)および/または1以上の上記(C’)の複数の連結物
であり得る。上記(D)、(D’)において連結はタンデム結合にて行われ得る。また、連結に際し、リンカーを利用してもよい。リンカーとしては、ヌクレオチド鎖(例、1〜約20ヌクレオチド)、非ヌクレオチド鎖(例、−(CH)n−リンカー、−(CHCHO)n−リンカー、ヘキサエチレングリコールリンカー、TEGリンカー、ペプチドを含むリンカー、−S−S−結合を含むリンカー、−CONH−結合を含むリンカー、−OPO−結合を含むリンカー)が挙げられる。上記複数の連結物における複数とは、2以上であれば特に限定されないが、例えば2個、3個又は4個であり得る。
上記(A)〜(D)、(A’)〜(D’)における各ヌクレオチドは、以下の(a)又は(b):
(a)(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である;
(b)(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている;
のいずれかである。
また、本発明のアプタマー(II)は、上記(B)又は(C)において、式:GWAACAGGUYYYGCU(式中、WはA又はUであり、YはU又はCである)(配列番号49)で表わされるヌクレオチド配列を含み、該ヌクレオチド配列は、式(I’):
又は式(II):
で表わされる潜在的二次構造を形成することができる。
式(I’)中、Wは、好ましくはAであり、YYYは、好ましくはUUU、UUC、UCU又はCUUである。
また、本発明のアプタマー(II)は、上記(B)又は(C)において、式:GWAACAGGUYYYGCU(式中、WはA又はUであり、YはU又はCである)(配列番号49)で表わされるヌクレオチド配列の5’末端と3’末端それぞれに続く配列間の相互作用によって、ステム構造を形成し得る。ステム長は特に限定されないが、好ましくは4塩基対以上である。ステム長の上限も特に制限はないが、例えば18塩基対以下、好ましくは11塩基対以下である。またステム構造においては、全体としてステム構造を構成する限りにおいて、その一部において塩基対を形成しなくてもアプタマー活性は維持される。従って、ステム構造部分は、その構造を持つ限りにおいてヌクレオチドの置換、欠失、挿入、付加等が可能である。
また、本発明のアプタマー(II)は、上記(B’)又は(C’)において、式:GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされるヌクレオチド配列を含み、該ヌクレオチド配列は、式(I”):
で表わされる潜在的二次構造を形成することができる。
また、本発明のアプタマー(II)は、上記(B)又は(C)において、式:GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされるヌクレオチド配列の5’末端と3’末端それぞれに続く配列間の相互作用によって、ステム構造を形成し得る。ステム長は特に限定されないが、好ましくは4塩基対以上である。ステム長の上限も特に制限はないが、好ましくは10塩基対以下である。またステム構造においては、全体としてステム構造を構成する限りにおいて、その一部において塩基対を形成しなくてもアプタマー活性は維持される。従って、ステム構造部分は、その構造を持つ限りにおいてヌクレオチドの置換、欠失、挿入、付加等が可能である。
上述のように、本発明のアプタマー(本発明のアプタマー(I)及び(II)を包括する)は、少なくとも1種(例、1、2、3又は4種)のヌクレオチドが、リボースの2’位において、ヒドロキシル基、又は上述した任意の原子又は基、例えば、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシル基及びメトキシ基からなる群より選ばれる少なくとも2種(例、2、3又は4種)の基を含むヌクレオチドであり得る。
本発明のアプタマーにおいてはまた、全てのピリミジンヌクレオチドが、リボースの2’位において、フッ素原子であるか、又は上述した任意の原子又は基、好ましくは、水素原子、ヒドロキシル基及びメトキシ基からなる群より選ばれる同一の原子又は基で置換されているヌクレオチドであり得る。
本発明のアプタマーにおいてはまた、全てのプリンヌクレオチドが、リボースの2’位において、ヒドロキシル基であるか、又は上述した任意の原子又は基、好ましくは、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる同一の原子又は基で置換されるヌクレオチドであり得る。
本発明のアプタマーはまた、全てのヌクレオチドが、リボースの2’位において、上述した任意の原子又は基、例えば、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシル基及びメトキシ基からなる群より選ばれる同一の原子又は基を含むヌクレオチドであり得る。
尚、本明細書においては、アプタマーを構成するヌクレオチドをRNAと仮定して(すなわち糖基をリボースと仮定して)、ヌクレオチド中の糖基への修飾の態様を説明するが、これは、アプタマーを構成するヌクレオチドからDNAが除外されることを意味するものではなく、適宜DNAへの修飾として読み替えられる。例えば、アプタマーを構成するヌクレオチドがDNAである場合、リボースの2’位のヒドロキシル基のXへの置換は、デオキシリボースの2’位の一方の水素原子のXへの置換として読み替えられる。
本発明のアプタマーは、オートタキシンに対する結合性、安定性、薬物送達性等を高めるため、各ヌクレオチドの糖残基(例、リボース)が修飾されたものであってもよい。糖残基において修飾される部位としては、例えば、糖残基の2’位、3’位及び/又は4’位のヒドロキシル基を他の原子に置き換えたものなどが挙げられる。修飾の種類としては、例えば、フルオロ化、アルコキシ化(例、メトキシ化、エトキシ化)、O−アリル化、S−アルキル化(例、S−メチル化、S−エチル化)、S−アリル化、アミノ化(例、−NH)が挙げられる。このような糖残基の改変は、自体公知の方法により行うことができる(例えば、Sproat et al.,(1991)Nucle.Acid. Res.19,733−738;Cotton et al.,(1991) Nucl.Acid.Res.19,2629−2635;Hobbs et al.,(1973)Biochemistry 12,5138−5145参照)。
また糖残基については、2’位及び4’位で架橋構造を形成したBNA:Bridged nucleic acid(LNA:Linked nucleic acid)とすることもできる。このような糖残基の改変も、自体公知の方法により行うことができる(例えば、Tetrahedron Lett., 38, 8735−8738 (1997); Tetrahedron, 59, 5123−5128 (2003)、Rahman S.M.A., Seki S., Obika S., Yoshikawa H., Miyashita K., Imanishi T., J. Am. Chem. Soc., 130, 4886−4896 (2008)など参照)。
本発明のアプタマーはまた、オートタキシンに対する結合活性等を高めるため、核酸塩基(例、プリン、ピリミジン)が改変(例、化学的置換)されたものであってもよい。このような改変としては、例えば、5位ピリミジン改変、6及び/又は8位プリン改変、環外アミンでの改変、4−チオウリジンでの置換、5−ブロモ又は5−ヨード−ウラシルでの置換が挙げられる。
また、ヌクレアーゼ及び加水分解に対して耐性であるように、あるいはオートタキシンに対する結合活性等を高める目的で、本発明のアプタマーに含まれるリン酸基が改変されていてもよい。例えば、リン酸基たるP(O)O基が、P(O)S(チオエート)、P(S)S(ジチオエート)、P(O)NR(アミデート)、P(O)R、R(O)OR’、CO又はCH(ホルムアセタール)又は3’−アミン(−NH−CH−CH−)で置換されていてもよい〔ここで各々のR又はR’は独立して、Hであるか、あるいは置換されているか、又は置換されていないアルキル(例、メチル、エチル)である〕。なかでもリン酸基たるP(O)O基の少なくとも一つが、P(O)S(チオエート)又はP(S)S(ジチオエート)で置換されている、いわゆるホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化したものが好ましい。アプタマーに含まれるリン酸基の少なくとも一つがホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されることによって、本発明のアプタマーの活性が向上する。ホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されるリン酸基は特に制限されないが、例えば、本発明のアプタマー(I)又は(II)における共通配列(配列番号10、42又は49)中の任意のヌクレオチドであってよく、好ましくは、該共通配列の5’末端から3番目のAのリン酸基であり得る。
連結基としては、−O−、−N−又は−S−が例示され、これらの連結基を通じて隣接するヌクレオチドに結合し得る。
改変はまた、キャッピングのような3’及び5’の改変を含んでもよい。
本発明のアプタマーはさらに、ポリエチレングリコール、アミノ酸、ペプチド、inverted dT、核酸、ヌクレオシド、Myristoyl、Lithocolic−oleyl、Docosanyl、Lauroyl、Stearoyl、Palmitoyl、Oleoyl、Linoleoyl、その他脂質、ステロイド、コレステロール、カフェイン、ビタミン、色素、蛍光物質、抗癌剤、毒素、酵素、放射性物質、ビオチンなどをアプタマーの5’末端及び/又は3’末端に付加することにより、末端修飾が行われ得る。このような末端修飾については、例えば、米国特許第5,660,985号、同第5,756,703号を参照して行うことができる。
特に好ましい実施態様において、本発明は、オートタキシンに結合するアプタマーであって、
(1)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を含み、該ヌクレオチド配列中、GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列におけるリン酸基の少なくとも一つ(例えば、5’末端から3番目のAのリン酸基等)がホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されたものであり、
(2)アプタマーの5’末端もしくは3’末端がそれぞれinverted dT又はポリエチレングリコールで修飾されたものであり、かつ以下の(a)又は(b):
(a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
(b)該(a)のアプタマーにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー;
のいずれかであるアプタマーを提供する。
上述のように、本発明のアプタマーの長さは、好ましくは23〜50ヌクレオチド、あるいは23〜40ヌクレオチドであるから、配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(29ヌクレオチド)を含む上記アプタマーの長さは、好ましくは29〜50ヌクレオチド、あるいは29〜40ヌクレオチドである。配列番号16で表わされるヌクレオチド配列の5’末端及び3’末端のそれぞれに続くヌクレオチド配列は、少なくとも図1右に示される、配列番号16で表わされるヌクレオチド配列がとり得る二次構造を維持し得るものであれば、特に制限はないが、図1右のステム構造を延長することにより(ミスマッチやバルジの形成を許容する)、図1右のステム−ループ構造をさらに安定化し得るものであることが望ましい。
本発明のアプタマーは、本明細書中の開示及び当該技術分野における自体公知の方法により合成することができる。合成方法の一つはRNAポリメラーゼを用いる方法である。目的の配列とRNAポリメラーゼのプロモーター配列を持つDNAを化学合成し、これをテンプレートにして既に公知の方法により転写することで目的のRNAを得ることができる。また、DNAポリメラーゼを用いることでも合成することができる。目的の配列を有したDNAを化学合成し、これをテンプレートにして、既に公知の方法であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により増幅する。これを既に公知の方法であるポリアクリルアミド電気泳動法や酵素処理法により一本鎖とする。修飾の入ったアプタマーを合成する場合は、特定の位置に変異を導入したポリメラーゼを用いることで伸長反応の効率を上げることができる。このようにして得られたアプタマーは公知の方法により容易に精製することができる。
アプタマーはアミダイト法もしくはホスホアミダイト法などの化学合成法によって大量合成することができる。合成方法はよく知られている方法であり、Nucleic Acid(Vol.2)[1]Synthesis and Analysis of Nucleic Acid(Editor:Yukio Sugiura,Hirokawa Publishing Company)などに記載のとおりである。実際にはGEヘルスケアーバイオサイエンス社製のOligoPilot100やOligoProcessなどの合成機を使用する。精製はクロマトグラフィー等の自体公知の方法により行われる。
アプタマーはホスホアミダイト法などの化学合成時にアミノ基などの活性基を導入することで、合成後に機能性物質を付加することができる。例えば、アプタマーの末端にアミノ基を導入することで、カルボキシル基を導入したポリエチレングリコール鎖を縮合させることができる。
アプタマーは、リン酸基の負電荷を利用したイオン結合、リボースを利用した疎水結合及び水素結合、核酸塩基を利用した水素結合やスタッキング結合など多様な結合様式により標的物質と結合する。特に、構成ヌクレオチドの数だけ存在するリン酸基の負電荷を利用したイオン結合は強く、タンパク質の表面に存在するリジンやアルギニンの正電荷と結合する。このため、標的物質との直接的な結合に関わっていない核酸塩基は置換することができる。特に、ステム構造の部分は既に塩基対が作られており、また、二重らせん構造の内側を向いているので、核酸塩基は、標的物質と直接結合し難い。従って、塩基対を他の塩基対に置換してもアプタマーの活性は減少しない場合が多い。ループ構造など塩基対を作っていない構造においても、核酸塩基が標的分子との直接的な結合に関与していない場合に、塩基の置換が可能である。リボースの2’位の修飾に関しては、まれにリボースの2’位の官能基が標的分子と直接的に相互作用していることがあるが、多くの場合無関係であり、他の修飾分子に置換可能である。このようにアプタマーは、標的分子との直接的な結合に関与している官能基を置換又は削除しない限り、その活性を保持していることが多い。また、全体の立体構造が大きく変わらないことも重要である。
アプタマーは、SELEX法及びその改良法(例えば、Ellington et al.,(1990) Nature,346,818−822;Tuerk et al.,(1990) Science,249,505−510)を利用することで作製することができる。SELEX法ではラウンド数を増やしたり、競合物質を使用したりして、選別条件を厳しくすることで、標的物質に対してより結合力の強いアプタマーが濃縮され、選別されてくる。よって、SELEXのラウンド数を調節したり、及び/又は競合状態を変化させたりすることで、結合力が異なるアプタマー、結合形態が異なるアプタマー、結合力や結合形態は同じであるが塩基配列が異なるアプタマーを得ることができる場合がある。また、SELEX法にはPCRによる増幅過程が含まれるが、その過程でマンガンイオンを使用するなどして変異を入れることで、より多様性に富んだSELEXを行うことが可能となる。
SELEXで得られるアプタマーは標的物質に対して親和性が高い核酸であるが、そのことは標的物質の生理活性を阻害することを意味しない。オートタキシンは塩基性タンパク質であり、核酸が非特異的に結合しやすいと考えられるが、特定の部位に強く結合するアプタマー以外はその標的物質の活性に影響を及ぼさない。実際、ネガティブコントロールとして用いたランダム配列を含むRNAはオートタキシンとの結合や阻害は認められなかった。
このようにして選ばれた活性のあるアプタマーに基づき、より高い活性を有するアプタマーを獲得するために更にプライマーを変えてSELEXを行うことが出来る。具体的な方法とは、ある配列が決まっているアプタマーの一部をランダム配列にしたテンプレートや10〜30%程度のランダム配列をドープしたテンプレートを作製して、再度SELEXを行うものである。
SELEXで得られるアプタマーは80ヌクレオチド程度の長さがあり、これをそのまま医薬にすることは難しい。そこで、試行錯誤を繰り返し、容易に化学合成ができる50ヌクレオチド程度以下の長さまで短くする必要がある。SELEXで得られるアプタマーはそのプライマー設計に依存して、その後の最小化作業のしやすさが変わる。うまくプライマーを設計しないと、SELEXによって活性のあるアプタマーが選別できたとしても、その後の開発が不可能となる。本発明では23ヌクレオチドでも阻害活性を保持しているアプタマーを得ることができた。
アプタマーは化学合成が可能であるので改変が容易である。アプタマーはMFOLDプログラムを用いて二次構造を予測したり、X線解析やNMR解析によって立体構造を予測したりすることで、どのヌクレオチドを置換又は欠損することが可能か、また、どこに新たなヌクレオチドを挿入可能かなどを、ある程度予測することができる。予測された新しい配列のアプタマーは容易に化学合成することができ、そのアプタマーが活性を保持しているかどうかは、既存のアッセイ系により確認することができる。
得られたアプタマーの標的物質との結合に重要な部分が、上記のような試行錯誤を繰り返すことにより特定できた場合、その配列の両端に新しい配列を付加しても、多くの場合活性は変化しない。新しい配列の長さは特に限定されるものではない。
修飾に関しても、配列と同様に当業者であれば自由に設計又は改変可能である。
以上のように、アプタマーは高度に設計又は改変可能である。本発明はまた、所定の配列(例、ステム部分、インターナルループ部分、バルジ部分、ヘアピンループ部分及び一本鎖部分から選ばれる部分に対応する配列:以下、必要に応じて固定配列と省略する)を含むアプタマーを高度に設計又は改変可能であるアプタマーの製造方法を提供する。
例えば、このようなアプタマーの製造方法は、下記:
〔上記において、(N)aはa個のNからなるヌクレオチド鎖を示し、(N)bは、b個のNからなるヌクレオチド鎖を示し、Nはそれぞれ、同一又は異なって、A、G、C、U及びT(好ましくは、A、G、C及びU)からなる群より選ばれるヌクレオチドである。a、bはそれぞれ、同一又は異なって、任意の数であり得るが、例えば1〜約100個、好ましくは1〜約50個、より好ましくは1〜約30個、さらにより好ましくは1〜約20個又は1〜約10個であり得る。〕で表わされるヌクレオチド配列からなる単一種の核酸分子又は複数種の核酸分子(例、a、bの数等が異なる核酸分子のライブラリ)、及びプライマー用配列(i)、(ii)にそれぞれ対応するプライマー対を用いて、固定配列を含むアプタマーを製造することを含む。
本発明はまた、本発明のアプタマー及びそれに結合した機能性物質を含む複合体を提供する。本発明の複合体におけるアプタマーと機能性物質との間の結合は共有結合、又は非共有結合であり得る。本発明の複合体は、本発明のアプタマーと1以上(例、2又は3個)の同種又は異種の機能性物質とが結合したものであり得る。機能性物質としては、本発明のアプタマーに何らかの機能を新たに付加するもの、あるいは本発明のアプタマーが保持し得る何らかの特性を変化(例、向上)させ得るものである限り特に限定されない。機能性物質としては、例えば、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、脂質、糖質、単糖、ポリヌクレオチド、ヌクレオチドが挙げられる。機能性物質としてはまた、例えば、親和性物質(例、ビオチン、ストレプトアビジン、標的相補配列に対して親和性を有するポリヌクレオチド、抗体、グルタチオンセファロース、ヒスチジン)、標識用物質(例、蛍光物質、発光物質、放射性同位体)、酵素(例、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ)、薬物送達媒体(例、リポソーム、ミクロスフェア、ペプチド、ポリエチレングリコール類)、薬物(例、カリケアマイシンやデュオカルマイシンなどミサイル療法に使用されているもの、シクロフォスファミド、メルファラン、イホスファミド又はトロホスファミドなどのナイトロジェンマスタード類似体、チオテパなどのエチレンイミン類、カルムスチンなどのニトロソ尿素、テモゾロミド又はダカルバジンなどのアルキル化剤、メトトレキセート又はラルチトレキセドなどの葉酸類似代謝拮抗剤、チオグアニン、クラドリビン又はフルダラビンなどのプリン類似体、フルオロウラシル、テガフール又はゲムシタビンなどのピリミジン類似体、ビンブラスチン、ビンクリスチン又はビンオレルビンなどのビンカアルカロイド及びその類似体、エトポシド、タキサン、ドセタキセル又はパクリタキセルなどのポドフィロトキシン誘導体、ドキソルビシン、エピルビシン、イダルビシン及びミトキサントロンなどのアントラサイクリン類及び類似体、ブレオマイシン及びミトマイシンなどの他の細胞毒性抗生物質、シスプラチン、カルボプラチン及びオキザリプラチンなどの白金化合物、ペントスタチン、ミルテフォシン、エストラムスチン、トポテカン、イリノテカン及びビカルタミド)、毒素(例、リシン毒素、リア毒素及びベロ毒素)が挙げられる。これらの機能性分子は最終的に取り除かれる場合がある。更に、トロンビンやマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)、FactorXなどの酵素が認識して切断することができるペプチド、ヌクレアーゼや制限酵素が切断できるポリヌクレオチドであってもよい。
本発明のアプタマー及び複合体は、例えば、医薬又は診断薬、検査薬、試薬として使用され得る。
本発明のアプタマー及び複合体は、オートタキシンの機能を阻害する活性を有し得る。上述のように、オートタキシンは臓器または組織の線維化と深く関わっている。従って、本発明のアプタマー及び複合体は、臓器又は組織の線維化が関与する疾患、特に種々の組織における線維症を伴う疾患を治療又は予防するための医薬として有用である。
ここで臓器又は組織の線維化が関与する疾患としては、肺線維症、前立腺肥大、心筋線維化、心筋線維症、筋骨格線維症、骨髄線維症、子宮筋腫、強皮症、外科手術後の癒着、手術後の瘢痕、熱傷性瘢痕、肥厚性瘢痕、ケロイド、アトピー性皮膚炎、腹膜硬化症、喘息、肝硬変、慢性膵炎、スキルス胃癌、肝線維症、腎線維症、線維性血管病、糖尿病の合併症である線維性微小血管炎による網膜症、神経症、腎症、糸球体腎炎、尿細管間質性腎炎、遺伝性腎疾患、動脈硬化末梢動脈炎などが挙げられる。
オートタキシンは酵素活性を有し、その基質となる生理活性物質を切断する。主にLPCからLPAが産生されるが、LPAは細胞表面に発現しているその受容体と結合し、細胞内Gタンパク質や、さらにその下流のPLC、ERKやRhoを活性化させ、細胞増殖や生存、遊走といった生理的作用を発揮する。従って、本発明のアプタマー及び複合体は、これらの経路の活性化に関係した疾患の医薬又は診断薬、検査薬、試薬として使用され得る。当該疾患としては、上記した臓器又は組織の線維化が関与する疾患が挙げられる。
本発明の医薬は、医薬上許容される担体が配合されたものであり得る。医薬上許容される担体としては、例えば、ショ糖、デンプン、マンニット、ソルビット、乳糖、グルコース、セルロース、タルク、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム等の賦形剤、セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリプロピルピロリドン、ゼラチン、アラビアゴム、ポリエチレングリコール、ショ糖、デンプン等の結合剤、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルスターチ、ナトリウム−グリコール−スターチ、炭酸水素ナトリウム、リン酸カルシウム、クエン酸カルシウム等の崩壊剤、ステアリン酸マグネシウム、エアロジル、タルク、ラウリル硫酸ナトリウム等の滑剤、クエン酸、メントール、グリシルリシン・アンモニウム塩、グリシン、オレンジ粉等の芳香剤、安息香酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、メチルパラベン、プロピルパラベン等の保存剤、クエン酸、クエン酸ナトリウム、酢酸等の安定剤、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ステアリン酸アルミニウム等の懸濁剤、界面活性剤等の分散剤、水、生理食塩水、オレンジジュース等の希釈剤、カカオ脂、ポリエチレングリコール、白灯油等のベースワックスなどが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
本発明の医薬の投与経路としては特に限定されるものではないが、例えば経口投与、非経口投与が挙げられる。経口投与に好適な製剤は、水、生理食塩水、オレンジジュースのような希釈液に有効量のリガンドを溶解させた液剤、有効量のリガンドを固体や顆粒として含んでいるカプセル剤、サッシェ剤又は錠剤、適当な分散媒中に有効量の有効成分を懸濁させた懸濁液剤、有効量の有効成分を溶解させた溶液を適当な分散媒中に分散させ乳化させた乳剤等である。
また、本発明の医薬は必要により、味のマスキング、腸溶性あるいは持続性などの目的のため、自体公知の方法でコーティングすることができる。コーティングに用いられるコーティング剤としては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリオキシエチレングリコール、ツイーン80、プルロニックF68、セルロースアセテートフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒドロキシメチルセルロースアセテートサクシネート、オイドラギット(ローム社製、ドイツ,メタアクリル酸・アクリル酸共重合体)及び色素(例、ベンガラ、二酸化チタンなど)などが用いられる。当該医薬は、速放性製剤、徐放性製剤のいずれであってもよい。徐放の基材としては、例えば、リポソーム、アテロコラーゲン、ゼラチン、ヒドロキシアパタイト、PLGAなどが挙げられる。
非経口的な投与(例えば、静脈内投与、皮下投与、筋肉内投与、局所投与、腹腔内投与、経鼻投与、経肺投与など)に好適な製剤としては、水性及び非水性の等張な無菌の注射液剤があり、これには抗酸化剤、緩衝液、制菌剤、等張化剤等が含まれていてもよい。また、水性及び非水性の無菌の懸濁液剤が挙げられ、これには懸濁剤、可溶化剤、増粘剤、安定化剤、防腐剤等が含まれていてもよい。当該製剤は、アンプルやバイアルのように単位投与量あるいは複数回投与量ずつ容器に封入することができる。また、有効成分及び医薬上許容される担体を凍結乾燥し、使用直前に適当な無菌の溶媒に溶解又は懸濁すればよい状態で保存することもできる。また、徐放製剤も好適な製剤として挙げることができる。徐放製剤としては、人工骨や生体分解性もしくは非分解性スポンジ、バッグ、薬剤ポンプ、浸透圧ポンプなど、体内に埋め込まれた担体もしくは容器からの徐放形態、あるいは体外から継続的もしくは断続的に体内もしくは局所に送達されるデバイス等が挙げられる。生体分解性の基材としては、リポソーム、カチオニックリポソーム、Poly(lactic-co-glycolic)acid (PLGA)、アテロコラーゲン、ゼラチン、ヒドロキシアパタイト、多糖シゾフィランなどが挙げられる。更に注射液剤や徐放製剤以外にも、吸入剤、軟膏剤も可能である。吸入剤の場合、凍結乾燥状態の有効成分を微細化し適当な吸入デバイスを用いて吸入投与する。吸入剤には、更に必要に応じて従来より使用されている界面活性剤、油、調味料、シクロデキストリン又はその誘導体等を適宜配合することができる。
ここで界面活性剤としては、例えばオレイン酸、レシチン、ジエチレングリコールジオレエート、テトラヒドロフルフリルオレエート、エチルオレエート、イソプロピルミリステート、グリセリルトリオレエート、グリセリルモノラウレート、グリセリルモノオレエート、グリセリルモノステアレート、グリセリルモノリシノエート、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリエチレングリコール400、セチルピリジニウムクロリド、ソルビタントリオレエート(商品名スパン85)、ソルビタンモノオレエート(商品名スパン80)、ソルビタンモノラウエート(商品名スパン20)、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(商品名HCO−60)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート(商品名ツイーン20)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート(商品名ツイーン80)、天然資源由来のレシチン(商品名エピクロン)、オレイルポリオキシエチレン(2)エーテル(商品名ブリジ92)、ステアリルポリオキシエチレン(2)エーテル(商品名ブリジ72)、ラウリルポリオキシエチレン(4)エーテル(商品名ブリジ30)、オレイルポリオキシエチレン(2)エーテル(商品名ゲナポル0−020)、オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック共重合体(商品名シンペロニック)等が挙げられる。油としては、例えばトウモロコシ油、オリーブ油、綿実油、ヒマワリ油等が挙げられる。また、軟膏剤の場合、適当な医薬上許容される基剤(黄色ワセリン、白色ワセリン、パラフィン、プラスチベース、シリコーン、白色軟膏、ミツロウ、豚油、植物油、親水軟膏、親水ワセリン、精製ラノリン、加水ラノリン、吸水軟膏、親水プラスチベース、マクロゴール軟膏等)を用い、有効成分と混合し製剤化し使用する。
吸入剤は常法に従って製造することができる。すなわち、上記本発明のアプタマー及び複合体を粉末又は液状にして、吸入噴射剤及び/又は担体中に配合し、適当な吸入容器に充填することにより製造することができる。また上記本発明のアプタマー及び複合体が粉末の場合は通常の機械的粉末吸入器を、液状の場合はネブライザー等の吸入器をそれぞれ使用することもできる。ここで噴射剤としては従来公知のものを広く使用でき、フロン−11、フロン−12、フロン−21、フロン−22、フロン−113、フロン−114、フロン−123、フロン−142c、フロン−134a、フロン−227、フロン−C318、1,1,1,2−テトラフルオロエタン等のフロン系化合物、プロパン、イソブタン、n−ブタン等の炭化水素類、ジエチルエーテル等のエーテル類、窒素ガス、炭酸ガス等の圧縮ガス等を例示できる。
界面活性剤としては、例えばオレイン酸、レシチン、ジエチレングリコールジオレエート、テトラヒドロフルフリルオレエート、エチルオレエート、イソプロピルミリステート、グリセリルトリオレエート、グリセリルモノラウレート、グリセリルモノオレエート、グリセリルモノステアレート、グリセリルモノリシノエート、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリエチレングリコール400、セチルピリジニウムクロリド、ソルビタントリオレエート(商品名スパン85)、ソルビタンモノオレエート(商品名スパン80)、ソルビタンモノラウエート(商品名スパン20)、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(商品名HCO−60)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート(商品名ツイーン20)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート(商品名ツイーン80)、天然資源由来のレシチン(商品名エピクロン)、オレイルポリオキシエチレン(2)エーテル(商品名ブリジ92)、ステアリルポリオキシエチレン(2)エーテル(商品名ブリジ72)、ラウリルポリオキシエチレン(4)エーテル(商品名ブリジ30)、オレイルポリオキシエチレン(2)エーテル(商品名ゲナポル0−020)、オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック共重合体(商品名シンペロニック)等が挙げられる。油としては、例えばトウモロコシ油、オリーブ油、綿実油、ヒマワリ油等が挙げられる。また、軟膏剤の場合、適当な医薬上許容される基剤(黄色ワセリン、白色ワセリン、パラフィン、プラスチベース、シリコーン、白色軟膏、ミツロウ、豚油、植物油、親水軟膏、親水ワセリン、精製ラノリン、加水ラノリン、吸水軟膏、親水プラスチベース、マクロゴール軟膏等)を用い、有効成分である本発明のアプタマーと混合し製剤化し使用する。
本発明の医薬の投与量は、有効成分の種類・活性、病気の重篤度、投与対象となる動物種、投与対象の薬物受容性、体重、年齢等によって異なるが、通常、成人1日あたり有効成分量として約0.0001〜約100mg/kg、例えば約0.0001〜約10mg/kg、好ましくは約0.005〜約1mg/kgであり得る。
本発明のアプタマー及び複合体は、オートタキシンに特異的に結合し得る。従って、本発明のアプタマー及び複合体は、オートタキシン検出用プローブとして有用である。該プローブは、オートタキシンのインビボイメージング、血中濃度測定、組織染色、ELISA等に有用である。また、該プローブは、オートタキシンが関与する疾患(線維症や悪性腫瘍を伴う疾患等)の診断薬、検査薬、試薬等として有用である。
また、そのオートタキシンへの特異的結合に基づき、本発明のアプタマー及び複合体はオートタキシンの分離精製用リガンドとして使用され得る。
また、本発明のアプタマー及び複合体は、生体内のオートタキシンが局在する部位への薬物送達剤として使用され得る。
本発明はまた、本発明のアプタマー及び複合体が固定化された固相担体を提供する。固相担体としては、例えば、基板、樹脂、プレート(例、マルチウェルプレート)、フィルター、カートリッジ、カラム、多孔質材が挙げられる。基板は、DNAチップやプロテインチップなどに使われているものなどであり得、例えば、ニッケル−PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)基板やガラス基板、アパタイト基板、シリコン基板、アルミナ基板などで、これらの基板にポリマーなどのコーティングを施したものが挙げられる。樹脂としては、例えば、アガロース粒子、シリカ粒子、アクリルアミドとN,N’−メチレンビスアクリルアミドの共重合体、ポリスチレン架橋ジビニルベンゼン粒子、デキストランをエピクロロヒドリンで架橋した粒子、セルロースファイバー、アリルデキストランとN,N’−メチレンビスアクリルアミドの架橋ポリマー、単分散系合成ポリマー、単分散系親水性ポリマー、セファロース、トヨパールなどが挙げられ、また、これらの樹脂に各種官能基を結合させた樹脂も含まれる。本発明の固相担体は、例えば、オートタキシンの精製、及びオートタキシンの検出、定量に有用であり得る。
本発明のアプタマー及び複合体は、自体公知の方法により固相担体に固定できる。例えば、親和性物質(例、上述したもの)や所定の官能基を本発明のアプタマー及び複合体に導入し、次いで当該親和性物質や所定の官能基を利用して固相担体に固定化する方法が挙げられる。本発明はまた、このような方法を提供する。所定の官能基は、カップリング反応に供することが可能な官能基であり得、例えば、アミノ基、チオール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基が挙げられる。本発明はまた、このような官能基が導入されたアプタマーを提供する。
本発明はまた、オートタキシンの精製及び濃縮方法を提供する。特に本発明はオートタキシンを他のファミリータンパク質から分離することが可能である。本発明の精製及び濃縮方法は、本発明の固相担体にオートタキシンを吸着させ、吸着したオートタキシンを溶出液により溶出させることを含み得る。本発明の固相担体へのオートタキシンの吸着は自体公知の方法により行うことができる。例えば、オートタキシンを含有する試料(例、細菌又は細胞の培養物又は培養上清、血液)を、本発明の固相担体又はその含有物に導入する。オートタキシンの溶出は、中性溶液等の溶出液を用いて行うことができる。中性溶出液は特に限定されるものではないが、例えばpH約6〜約9、好ましくは約6.5〜約8.5、より好ましくは約7〜約8であり得る。中性溶液はまた、例えば、尿素、キレート剤(例、EDTA)、ナトリウム塩(例、NaCl)、カリウム塩(例、KCl)、マグネシウム塩(例、MgCl)、界面活性剤(例、Tween20、Triton、NP40)、グリセリンを含むものであり得る。本発明の精製及び濃縮方法はさらに、オートタキシンの吸着後、洗浄液を用いて固相担体を洗浄することを含み得る。洗浄液としては、例えば、尿素、キレート剤(例、EDTA)、Tris、酸、アルカリ、Tranfer RNA、DNA、Tween 20などの表面活性剤、NaClなどの塩を含むものなどが挙げられる。本発明の精製及び濃縮方法はさらに、固相担体を加熱処理することを含み得る。かかる工程により、固相担体の再生、滅菌が可能である。
本発明はまた、オートタキシンの検出及び定量方法を提供する。特に本発明はオートタキシンと他のファミリータンパク質と区別して検出及び定量することができる。本発明の検出及び定量方法は、本発明のアプタマーを利用して(例、本発明の複合体及び固相担体の使用により)オートタキシンを測定することを含み得る。オートタキシンの検出及び定量方法は、抗体の代わりに本発明のアプタマーを用いること以外は、免疫学的方法と同様の方法により行われ得る。従って、抗体の代わりに本発明のアプタマーをプローブとして用いることにより、酵素免疫測定法(EIA)(例、直接競合ELISA、間接競合ELISA、サンドイッチELISA)、放射免疫測定法(RIA)、蛍光免疫測定法(FIA)、ウエスタンブロット法、免疫組織化学的染色法、セルソーティング法等の方法と同様の方法により、検出及び定量を行うことができる。また、PET等の分子プローブとしても、使用することができる。このような方法は、例えば、生体又は生物学的サンプルにおけるオートタキシン量の測定、オートタキシンが関連する疾患の診断に有用であり得る。
本発明はまた、本発明のアプタマーを含む、オートタキシンの阻害剤を提供する。本発明のアプタマーはオートタキシンに結合しその機能を阻害することができるので、当該アプタマーを含む剤を用いることによってオートタキシンの機能を阻害することが可能となる。
当該剤に含まれるアプタマーは、本明細書中に記載される本発明のアプタマーであれば特に限定されない。
本明細書中で挙げられた特許及び特許出願明細書を含む全ての刊行物に記載された内容は、本明細書での引用により、その全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれるものである。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記実施例等に何ら制約されるものではない。
実施例1 オートタキシンに特異的に結合するRNAアプタマーの作製1
オートタキシンに特異的に結合するRNAアプタマーはSELEX法を用いて作製した。SELEXはEllingtonらの方法(Ellington and Szostak,Nature 346,818−822,1990)及びTuerkらの方法(Tuerk and Gold,Science 249,505−510,1990)を参考にして行った。標的物質としてTALON Metal Affinity Resin(Clontech社製)の担体に固相化したHisタグ付きβオートタキシン(Recombinant Human、R&D社製、以下、オートタキシンと記す)を用いた。オートタキシンが固相化された担体は、担体中に存在するコバルトのヒスチジンへの要求性を利用し、両者を混ぜ、1時間程度室温で反応させることで得た。固相化量は、固相化前のオートタキシン溶液と固相化直後の上清をSDS−PAGEにより調べることで確認した。SDS−PAGEの結果、上清からはオートタキシンのバンドは検出されず、使用したオートタキシンのほぼ全てがカップリングされたことが確認された。約50pmolのオートタキシンが約5μLの樹脂に固相化されたことになる。
最初のラウンドで用いたランダム配列のRNA(30N)は、化学合成したDNAをDuraScribeTMT7 Transcription Kit(Epicentre社製)を用いて転写することで得た。この方法によって得られたRNAはピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフルオロ化されたものである。DNA鋳型として、以下に示す30ヌクレオチドのランダム配列の両端にプライマー配列を持った長さ73ヌクレオチドのDNAを用いた。DNA鋳型とプライマーは化学合成によって作製した。
DNA鋳型配列:5’−CGGATACGTCTCACTTCGTCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNCAGAGCGTTTAGAGTGCGGTCCC−3’(配列番号1)
プライマーFwd:5’−TAATACGACTCACTATAGGGACCGCACTCTAAACGCTCTG−3’(配列番号2)
プライマーRev:5’−CGGATACGTCTCACTTCGTC−3’(配列番号3)
DNA鋳型(配列番号1)中のNは、ヌクレオチド(A,G,C又はT)の任意の組み合わせである。またプライマーFwdはT7 RNAポリメラーゼのプロモーター配列を含んでいる。
オートタキシンが固相化された担体にRNAプールを加え、30分室温で保持した後、オートタキシンに結合しないRNAを取り除くために、溶液Aで樹脂を洗浄した。ここで溶液Aは145mM 塩化ナトリウム、5.4mM 塩化カリウム、1.8mM 塩化カルシウム、0.8mM 塩化マグネシウム、20mM トリス(pH7.6)、0.05% Tween20の混合溶液である。オートタキシンに結合したRNAは、溶出液として溶液Bを加えて95℃で10分間熱処理を行い、その上清から回収した。ここで溶液Bは6M グアニジン塩酸塩と溶液Aの混合液である。回収されたRNAはRT−PCRで増幅し、DuraScribeTM T7 Transcription Kitで転写して次のラウンドのプールとして用いた。以上を1ラウンドとし、同様の作業を複数回繰り返し行った。3ラウンド以降は溶出液として溶液Cを使用した。ここで溶液Cは250mM イミダゾールと溶液Aの混合溶液である。SELEX終了後、PCR産物をpGEM−T Easyベクター(Promega社製)にクローニングし、大腸菌株DH5α(Toyobo社製)をトランスフォーメーションした。シングルコロニーからプラスミドを抽出後、DNAシーケンサー(3130xl Genetic Analyzer、ABI社製)でクローンの塩基配列を調べた。
SELEXを8ラウンド行った後に46クローンの配列を調べたところ、配列に収束が見られた。その中から、配列番号4で表わされるヌクレオチド配列からなるクローンが6つ得られた。MFOLDプログラム(M.Zuker,Nucleic Acids Res.31(13),3406−3415,2003)を用いて予測した、このアプタマーの二次構造を図1に示す。
以下に配列番号4のヌクレオチド配列を示す。特に言及がなければ、実施例中に挙げられる個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号4:GGGACCGCACUCUAAACGCUCUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCGGAGCGUGGACGAAGUGAGACGUAUCCG
配列番号4で表わされるヌクレオチド配列からなる核酸(以下、「配列番号Xで表わされるヌクレオチド配列からなる核酸(アプタマー)」を「配列番号Xの核酸(アプタマー)」と略記する場合がある)のオートタキシンに対する結合活性を表面プラズモン共鳴法により評価した。測定にはGEヘルスケア社製のBiacore T100を用いた。センサーチップにはストレプトアビジンが固定化されているSAチップを用いた。これに、5’末端にビオチンが結合している16ヌクレオチドのPoly dTを1500RU程度結合させた。リガンドとなる核酸は、3’末端に16ヌクレオチドのPoly Aを付加し、TとAのアニーリングによりSAチップに固定化した。流速20μL/minで核酸を20μLインジェクトし、約1500RUの核酸を固定化した。アナライト用のオートタキシンは0.02μMに調製し、20μLインジェクトした。ランニングバッファーには溶液Aを用いた。
測定結果を図2及び表1に示した。測定の結果、配列番号4の核酸はオートタキシンに結合することがわかった。また、ネガティブコントロールとして使用した、30ヌクレオチドのランダム配列を含む1ラウンド目に使用した核酸プール(30N)は、結合量が配列番号4の核酸の10%以下であり、結合しない(“−”とした)ことがわかった。ここで結合量とは、最大のレゾナンスユニット(RU)値を示す。
実施例2 オートタキシンに特異的に結合するRNAアプタマーの作製2
ランダム配列が40ヌクレオチドで、プライマー配列が実施例1で用いたものと異なる鋳型を用いて、実施例1と同様のSELEXをおこなった。SELEXの標的物質としてTALON Metal Affinity Resin(Clontech社製)の担体に固相化したHisタグ付きオートタキシン(Recombinant Human、R&D社製)を用いた。使用した鋳型とプライマーの配列を以下に示す。DNA鋳型とプライマーは化学合成により作製した。
DNA鋳型配列:5’−GTACGAAGACGCATCTCACNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGTTCCATGTCCTGTTGCCACCC−3’(配列番号5)
プライマーFwd:5’−TAATACGACTCACTATAGGGTGGCAACAGGACATGGAAC−3’(配列番号6)
プライマーRev:5’−GTACGAAGACGCATCTCAC−3’(配列番号7)
DNA鋳型(配列番号5)中のNは、ヌクレオチド(A,G,C又はT)の任意の組み合わせである。またプライマーFwdはT7 RNAポリメラーゼのプロモーター配列を含んでいる。
SELEXを8ラウンド行った後に48クローンの配列を調べたところ、配列に収束が見られた。その中から、配列番号4で表わされるヌクレオチド配列中に含まれる、配列番号10で表わされる共通配列を含むクローン(その配列を配列番号8に示す)が5つ得られた。また、該共通配列において一塩基違いの配列を含む、配列番号9の核酸が1クローン得られた。
以下に、上記それぞれのヌクレオチド配列を示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示し、[U]は該共通配列と異なるヌクレオチドを示す。また個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号8:
GGGUGGCAACAGGACAUGGAACGCGCCCCAACUGCUUGAAACAGGUUUUGCUGAGCAGUGAUGUGAGAUGCGUCUUCGUAC
配列番号9:
GGGUGGCAACAGGACAUGGAACGCGCCCCAACUGCUUGAAAC[U]GGUUUUGCUGAGCAGUGAUGUGAGAUGCGUCUUCGUAC
配列番号10:
GAAACAGGUUUUGCU
配列番号8及び9の核酸がオートタキシンと結合するかどうかを、表面プラズモン共鳴法により評価した。測定には、GEヘルスケア社製のBiacore T100を用い、以下に示す方法で測定を行った。CM4チップのセンサーチップ表面に、アミンカップリングキットを使用し、約2700RUのオートタキシンを固定化した。流速20μL/minで、アナライトとして0.3μMに調整した核酸を20μLインジェクトした。ランニングバッファーには溶液Aを用いた。結果を表1に示した。表1では、結合量が配列番号4のアプタマーの10%以下であるものを結合しない(−)とし、それ以上のものは結合する(+)とした(ここで結合量とは、最大のレゾナンスユニット(RU)値を意味する)。測定の結果、配列番号8の核酸はオートタキシンに結合することがわかった。また、ネガティブコントロールとして使用した、40ヌクレオチドのランダム配列を含む1ラウンド目に使用した核酸プール(40N)は、結合しないことがわかった。さらに、1塩基違いの配列番号9の核酸は結合しないことがわかった。
実施例3 オートタキシンに特異的に結合するRNAアプタマーの作製3
ランダム配列が30ヌクレオチドで、プライマー配列が実施例1で用いたものと異なる鋳型を用いて、実施例1と同様のSELEXをおこなった。SELEXの標的物質としてTALON Metal Affinity Resin(Clontech社製)の担体に固相化したHisタグ付きオートタキシン(Recombinant Human、R&D社製)を用いた。使用した鋳型とプライマーの配列を以下に示す。DNA鋳型とプライマーは化学合成により作製した。また、転写用のヌクレオチドは、リボヌクレオチド(A及びG及びC)とデオキシリボヌクレオチド(T)を使用した。
DNA鋳型配列:5’−AAGCTTCGTAAGTCGCAGTCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNCAGCGTAGTAGTGGTCCTAACCC−3’(配列番号11)
プライマーFwd:5’−TAATACGACTCACTATAGGGTTAGGACCACTACTACGCTG−3’(配列番号12)
プライマーRev:5’−AAGCTTCGTAAGTCGCAGTC−3’(配列番号13)
DNA鋳型(配列番号11)中のNは、ヌクレオチド(A,G,C又はT)の任意の組み合わせである。またプライマーFwdはT7 RNAポリメラーゼのプロモーター配列を含んでいる。
SELEXを8ラウンド行った後に52クローンの配列を調べたところ、配列に収束が見られたが、配列番号10で表わされる共通配列をもつ配列は含まれていなかった。
実施例4 オートタキシン阻害活性の測定1
配列番号4、8、9の核酸がオートタキシンの活性を阻害するかどうかを、下記の方法により評価した。オートタキシンの基質として、ホスホジエステル結合含有合成基質p−nitrophenyl thymidine 5’−monophosphate(pNP−TMP)(SIGMA)を選択した(以下、NPP2阻害アッセイと称する)。加水分解によりホスホジエステル結合が切断され、p−ニトロフェノールが遊離する。このp−ニトロフェノールは黄色く発色し、それを検出する。アッセイには96ウェルプレート(96−Well EIA/RIA Polystyrene Plates、 Costar社)を使用し、反応液量200μLで行った。なお、反応液として溶液Aを用いた。核酸を溶液A100μL中に用意し、そこに同じく反応液A中で10mMに調整したpNP−TMP20μLを添加してよく混合したあと、37℃で5分間加温した。一方で6ngのオートタキシンを溶液Aで希釈したものを80μL用意し、37℃で5分間加温した。加温後両者を混合し、酵素反応を開始させた。反応溶液中の最終オートタキシン濃度は0.3nM、最終基質濃度は1mMである。反応液を含むプレートを37℃で24時間加温後、マイクロプレートリーダーSpectraMax190(モレキュラーデバイス社製)にセットし、波長405nmで吸光度を求めた。核酸をいれていないときの吸光度(A0)を100%とし、各被験物質の吸光度(A)から阻害率を次式により求めた。
酵素活性を50%阻害するのに要する阻害剤の濃度(IC50)を求めた。コントロールとして、30N又は40Nの核酸プールを用いた場合(ネガティブコントロール)、及び既知のオートタキシン阻害剤S32836(SIGMA社)(ポジティブコントロール)を用いた場合も同様に処理し、測定を行った。その結果を表1に示す。
表中、“−”は結合量が配列番号4のアプタマーの10%以下であるもの、“+”はそれ以上のものを示す。ここで結合量とは、最大のレゾナンスユニット(RU)値を意味する(以下のBiacore結合試験についても同様)。
また、IC50値は2〜3回測定の平均値±標準偏差を示す。“>1.0”は、1.0μMまでの濃度範囲で阻害活性が見られなかったことを示す(以下のNPP2阻害アッセイについても同様)。
測定の結果、配列番号4及び8のアプタマーは、オートタキシンのホスホジエステラーゼ活性に対して阻害活性を有していることが示された。一方、配列番号9のアプタマーについては、Biacoreでの結合活性、阻害活性の両方とも認められなかったことから、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から6番目のAはUには置換できないことが示された。また尚、ネガティブコントロールである30Nもしくは40Nは阻害活性を示さなかった(IC50>1.0μM)。ポジティブコントロールであるS32836のIC50値は0.015μMの値を示した。
実施例5 アプタマーの短鎖化
配列番号4、8のアプタマーの短鎖化を行った。改変体の配列を配列番号14〜24に示す。得られたアプタマーのうち、配列番号16で表わされるアプタマーの二次構造予測を図1右に示す。
以下にそれぞれのヌクレオチド配列を示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示し、[ ]は置換されたヌクレオチドを示す。また個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号14:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む46ヌクレオチドの長さに短鎖化し、5’末端にGGGを、3’末端にCCCを付加した配列)
GGGCUAAACGCUCUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCGGAGCGUGGACGCCC
配列番号15:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む37ヌクレオチドの長さに短鎖化し、5’末端のAをCに,3’末端のUをGに置換した配列)
[C]CGCUCUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCGGAGCG[G]
配列番号16:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む29ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
UCUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号17:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む25ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
UGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCG
配列番号18:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む27ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
CUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCGG
配列番号19:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む25ヌクレオチドの長さに短鎖化し、ヌクレオチドを1つ置換した配列)
[C]GAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCG
配列番号20:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む23ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
GAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUC
配列番号21:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む21ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
AGGGAAACAGGUUUUGCUCCU
配列番号22:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む19ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
GGGAAACAGGUUUUGCUCC
配列番号23:(配列番号4で表わされるアプタマーを、共通配列を含む17ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
GAAACAGGUUUUGCU
配列番号24:(配列番号8で表わされるアプタマーを、共通配列を含む29ヌクレオチドの長さに短鎖化した配列)
ACUGCUUGAAACAGGUUUUGCUGAGCAGU
配列番号14は以下に示す化学合成したDNA配列を鋳型とし、DuraScribeTMT7 Transcription Kitを用いて転写することで得た。
DNA鋳型配列:5’−GGGCGTCCACGCTCCGAGGAGCAAAACCTGTTTCCCTCAGAGCGTTTAGCCCTATAGTGAGTCGTATTA−3’(配列番号25)
配列番号15〜24の核酸は全て化学合成により作製した。これらの核酸がオートタキシンと結合するかどうかを、実施例2と同様な表面プラズモン共鳴法により評価した。測定結果を表2に示す。表2では、結合量が配列番号4のアプタマーの10%以下であるものを結合しない(−)とし、それ以上のものは結合する(+)とした。ここで結合量とは、最大のレゾナンスユニット(RU)値を示す。
また、オートタキシン阻害活性を、実施例4と同様にNPP2阻害アッセイで測定した。そのIC50値を表2に示す。
NPP2阻害アッセイの結果、配列番号14〜20及び24で表わされるアプタマーは、IC50値が100nM以下の強い阻害活性を有していることがわかった。これらのアプタマーは全て配列番号10で表わされる共通配列を含んでいる。配列番号14〜20のアプタマーの二次構造は、該共通配列部分が式(I”):
で表わされ、その5’末端及び3’末端のそれぞれに続く配列が種々の長さのステムを形成する、ステム−ループ構造である。また、配列番号24のアプタマーは、共通配列の一部がステム構造となっているが、式(II):
で表わされる共通配列部分と、その5’末端及び3’末端のそれぞれに続く配列により形成されるステム構造とからできており、配列番号14〜20のアプタマーの二次構造に近い構造となっている。
以上より、配列番号10で表わされる配列はオートタキシンを阻害するのに重要な配列であることがわかった。また、配列番号20のアプタマーの結果から、23ヌクレオチドまで短鎖化しても高い阻害活性を有していることがわかった。
実施例6 短鎖化したアプタマーの塩基置換、欠失の効果
配列番号16で表わされる配列をもとに、ヌクレオチドの置換、欠失を導入し、アプタマーのオートタキシン阻害活性に対する影響を調べた。作製した変異アプタマーの配列を配列番号26〜37に示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示し、[ ]は置換されたヌクレオチドを示し、“−”は欠失を示す。また個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号26:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のAをUに、11番目のUをAに置換した配列)
UCUGAGGG[U]AACAGGUU[A]UGCUCCUCGGA
配列番号27:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から3番目のAをUに、10番目のUをAに置換した配列)
UCUGAGGGA[U]ACAGGU[A]UUGCUCCUCGGA
配列番号28:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端側から4番目のAをUに、9番目のUをAに置換した配列)
UCUGAGGGAA[U]CAGG[A]UUUGCUCCUCGGA
配列番号29:(配列番号16で表わされる配列の5’末端側から3番目のUをCに置換した配列)
UC[C]GAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号30:(配列番号16で表わされる配列の3’末端側から3番目のGをAに置換した配列)
UCUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUC[A]GA
配列番号31:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端側から9番目のUをCに置換した配列)
UCUGAGGGAAACAGG[C]UUUGCUCCUCGGA
配列番号32:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から12番目のUをCに置換した配列)
UCUGAGGGAAACAGGUUU[C]GCUCCUCGGA
配列番号33:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のAをGに置換した配列)
UCUGAGGG[G]AACAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号34:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端側から3番目のAをGに置換した配列)
UCUGAGGGA[G]ACAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号35:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端側から4番目のAをGに置換した配列)
UCUGAGGGAA[G]CAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号36:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から10番目〜12番目のUUUのうち1塩基を欠損させた配列)
UCUGAGGGAAACAGGUUU−GCUCCUCGGA
配列番号37:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端側から2〜4番目のAAAのうち1塩基を欠損させた配列)
UCUGAGGGAA−CAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号26〜37の核酸は全て化学合成により作製した。これらの核酸がオートタキシンと結合するかどうかを、実施例2と同様な表面プラズモン共鳴法により評価した。測定結果を表3に示した。その結果、配列番号26、29〜34で表わされるアプタマーはオートタキシンに結合することが分かった。
また、これらの核酸がオートタキシン阻害活性を示すかどうかを、実施例4と同様にNPP2阻害アッセイで測定した。そのIC50値を表3に示す。その結果、配列番号29、30、32のアプタマーはIC50値が100nM以下の高い阻害活性を示した。
表3に含まれる配列のうち配列番号26〜28の結果から、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のA及び11番目のUに同時に変異を導入すると、阻害活性が減少し、該共通配列の5’末端から3番目のA及び10番目のU、又は5’末端から4番目のA及び9番目のUに同時に変異を導入すると、阻害活性がより著しく減少することが分かった。配列番号29と30が表3中で高い阻害活性を示したが、MFOLDプログラムから予測されるその二次構造は、配列番号16と同じであることが分かった。これらは、共通配列部分以外のステム部分に変異が入ったものであり、ステム部分はいくつか変異が入っても構造が保てれば、活性に影響しないことが示唆された。一方で、配列番号32の結果から、共通配列に含まれる5’末端から12番目のUはやや阻害活性が落ちるものの、Cに置換が可能であることが分かった。しかし、配列番号33〜34の結果から、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のAはGに変換できず、5’末端から3番目のAをGに置換すると、阻害活性が減少することがわかった。また、配列番号35の結果から、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端側から4番目のAをGに置換すると、結合活性、阻害活性がともに著しく減少することが分かり、結合と阻害活性に重要な部分であることが示唆された。また配列番号36と37の結果から、共通配列の塩基が1つでも欠損すると、結合・阻害活性がともに著しく減少することもわかった。
実施例7 より高い活性のオートタキシンアプタマーの作製1
配列番号16で表わされる配列のうち、配列番号10で表わされる共通配列を9%のランダム配列にドープしたRNAプールを用いてSELEXをおこなった。SELEXは実施例1とほぼ同様におこなった。そのDNA鋳型と5’末端側のプライマー配列を以下に示す。また、プライマーRevは配列番号3の核酸を使用した。DNA鋳型とプライマーは化学合成により作製した。
鋳型
5’−CGGATACGTCTCACTTCGTCCACGCTCCGAGGagcaaaacctgtttcCCTCAGAGCGTTTAGAGTGCGGTCCC−3’(配列番号38)
a:a(91%), g(3%), c(3%), t(3%)
g:g(91%), a(3%), c(3%), t(3%)
c:c(91%), a(3%), g(3%), t(3%)
t:t(91%), a(3%), c(3%), g(3%)
プライマーFwd:5’−TAATACGACTCACTATAGGGACCGCACTCTAAACGC−3’(配列番号39)
2ラウンドと5ラウンド終了後にそれぞれ48クローンの合計98クローンの配列を調べたところ、ほとんどの配列が配列番号4で表わされる配列であった。その中で、配列番号10で表わされる共通配列中のヌクレオチドが置換されたものが2つ確認された。それらについて該共通配列部分を含む長さ29ヌクレオチドに短鎖化したものの(配列番号40及び41)配列を以下に示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示し、[ ]は置換されたヌクレオチドを示す。また個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号40:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のAがUに置換された配列)
UCUGAGGG[U]AACAGGUUUUGCUCCUCGGA
配列番号41:(配列番号10で表わされる共通配列の5‘末端から10番目のUがCに置換された配列)
UCUGAGGGAAACAGGU[C]UUGCUCCUCGGA
配列番号40と41の核酸は全て化学合成により作製した。これらの核酸がオートタキシン阻害活性を示すかどうかを、実施例4と同様にNPP2阻害アッセイで測定した。そのIC50値を表4に示す。その結果、いずれもオートタキシンに対してIC50値が100nM以下の高い阻害活性を示した。配列番号40の結果から、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のAはUとすることもできることが示された。従って、オートタキシンに結合し、その活性を阻害し得るアプタマーの共通配列として、GWAACAGGUUUUGCU(WはA又はUを示す)(配列番号42)が抽出された。また、配列番号41の結果から、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から10番目のUはCに置換可能であることが示された。
配列番号40と41のアプタマーは、いずれも共通配列(上記式(I))とステム構造から成る構造であった。特に配列番号41は配列番号16と同じ構造をとっていた。
実施例8 より高い活性のオートタキシンアプタマーの作製2
さらに、配列番号16で表わされる配列のうち、配列番号10で表わされる共通配列以外の配列部分を9%のランダム配列にドープしたRNAプールを用いてSELEXをおこなった。SELEXは実施例1とほぼ同様におこなった。その鋳型配列を以下に示す。またプライマーは配列番号39の核酸と配列番号3の核酸とを使用した。DNA鋳型とプライマーは化学合成により作製した。
DNA鋳型
5’−CGGATACGTCTCACTTCGTCCACGCtccgaggAGCAAAACCTGTTTCcctcagaGCGTTTAGAGTGCGGTCCC−3’ (配列番号43)
a:a(91%), g(3%), c(3%), t(3%)
g:g(91%), a(3%), c(3%), t(3%)
c:c(91%), a(3%), g(3%), t(3%)
t:t(91%), a(3%), c(3%), g(3%)
5ラウンド終了後に、1、3、5ラウンドからそれぞれ48クローン、合計144クローンについて配列を調べた。ほとんどの配列が配列番号4で表わされる配列であったが、その中に配列番号16で表わされる配列部分の塩基が置換された配列があった。それらについて共通配列(配列番号10)部分を含む長さ29ヌクレオチドに短鎖化したもの(配列番号44〜48)の配列を以下に示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示し、[ ]は置換されたヌクレオチドを示す。また個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号44:(配列番号10で表わされる共通配列以外の2カ所が置換された配列)
UCUG[G]GGGAAACAGGUUUUGCUCC[C]CGGA
配列番号45:(配列番号10で表わされる共通配列以外の1カ所が置換された配列)
UCUGAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCG[A]A
配列番号46:(配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から11番目のUがCに置換された配列)
UCUGAGGGAAACAGGUU[C]UGCUCCUCGGA
配列番号47:(配列番号10で表わされる共通配列以外の2カ所が置換された配列)
UC[C]GAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUCG[C]A
配列番号48:(配列番号10で表わされる共通配列以外の2カ所が置換された配列)
UCUGAG[U]GAAACAGGUUUUGCU[G]CUCGGA
配列番号44〜48の核酸は全て化学合成により作製した。これらの核酸がオートタキシン阻害活性を示すかどうかを、実施例4と同様な方法で測定した。そのIC50値を表4に示す。その結果、これらのアプタマーはIC50値が100nM以下の高い阻害活性を示すことがわかった。配列番号46の結果から、共通配列(配列番号10又は42)の5’末端から11番目のUはCに置換できることが示された。上述の配列番号32及び41の結果と合わせると、共通配列の5’末端から10〜12番目のUUUのうち、少なくとも1つのUはCに置換可能であることが示唆された。従って、オートタキシンに結合し、その活性を阻害し得るアプタマーの共通配列として、GWAACAGGUYYYGCU(WはA又はU、YはU又はCを示す)(配列番号49)が抽出された。
また、共通配列以外の部分では、共通配列(上記式(I’))とステム構造とから成る二次構造をとり得る限り、ステム部分に数個の変異が導入されても活性に影響が出ないことが示された。更に、配列番号45と47(MFOLDによる二次構造予測では末端の2ヌクレオチドはステム構造をとらない)の結果から、ステム構造の長さは7である必要はなく、より短いものでもよいことがわかった。これは配列番号17のアプタマーに活性があることと一致する。
実施例9 より高い活性のオートタキシンアプタマーの作製3
さらに、配列番号16で表わされる配列のうち、配列番号10で表わされる共通配列以外の配列部分を45%のランダム配列にドープしたRNAプールを用いてSELEXをおこなった。SELEXは実施例1とほぼ同様におこなった。そのDNA鋳型として配列番号43を使用した。またプライマーは配列番号39と配列番号3を使用した。
a:a(55%), g(15%), c(15%), t(15%)
g:g(55%), a(15%), c(15%), t(15%)
c:c(55%), a(15%), g(15%), t(15%)
t:t(55%), a(15%), c(15%), g(15%)
SELEXを6ラウンド行った後に48クローンの配列を調べたところ、収束は見られなかったが、ドープを入れた部分が様々な塩基に置換された配列が得られた。それらについて共通配列を含む長さ29又は30ヌクレオチドに短鎖化したもの(配列番号50〜53)の配列を以下に示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示し、[ ]は置換されたヌクレオチドを示す。また個々の配列は、5’から3’の方向で表し、各ヌクレオチドは、プリン(A及びG)が2’−OH(天然RNA型)であり、ピリミジン(U及びC)が2’−フルオロ修飾体であることを意味している。
配列番号50:(配列番号10で表わされる共通配列以外の7カ所が置換された長さが30ヌクレオチドの配列)
U[A][G][A]GA[U]GGAAACAGGUUUUGCUC[A]UC[U][C]A
配列番号51:(配列番号10で表わされる共通配列以外の5カ所が置換された配列)
U[U]UGA[A]GGAAACAGGUUUUGCUC[U]UCG[A][G]
配列番号52:(配列番号10で表わされる共通配列以外の4カ所が置換された配列)
U[U][C]GAGGGAAACAGGUUUUGCUCCUC[A][A]A
配列番号53:(配列番号10で表わされる共通配列以外の7カ所が置換された配列)
U[G][G]GA[A]GGAAACAGGUUUUGCUC[U]UC[A][C][C]
配列番号50〜53の核酸は全て化学合成により作製した。これらの核酸がオートタキシン阻害活性を示すかどうかを、実施例4と同様な方法で測定した。そのIC50値を表4に示す。その結果、いずれもオートタキシンに対する阻害活性を示した。配列番号50〜53の結果から、配列番号10で表わされる共通配列以外の部分は4、5、又は7カ所の塩基置換が可能であることが示唆された。
以上、実施例6〜9の結果から、配列番号10で表わされる共通配列の5’末端から2番目のAはUで置換することができ、該共通配列の5’末端から10〜12番目のUUUのうち、少なくとも1つのUはCに置換できることが分かった。即ち、オートタキシンに結合し、その活性を阻害し得るアプタマーの共通配列として、GWAACAGGUYYYGCU(WはA又はU、YはU又はCを示す)(配列番号49)が抽出された。また、配列番号10で表わされる共通配列以外の部分は1〜7個の置換が可能であることが示された。
実施例10 短鎖化したアプタマーの修飾
配列番号16で表わされるアプタマーの末端を修飾した改変体や、配列中のプリンヌクレオチドのリボースの2’位に修飾を導入した改変体、デオキシリボヌクレオチドに置換した改変体を作製した。それらの配列を配列番号16(1)〜16(68)に示す。核酸は全て化学合成により作製した。
以下にそれぞれのヌクレオチド配列を示す。各配列中、各ヌクレオチドの右の括弧はその2’位における修飾を示し、Fはフッ素原子を、Mはメトキシ基をそれぞれ示す。また、各ヌクレオチドの右の小文字のsは、そのヌクレオチドのリン酸基のホスホロチオエート化、ssはホスホロジチオエート化をそれぞれ示す。その他の小文字はデオキシリボヌクレオチドを示す。また、末端修飾において、idTはinverted−dTを、YはssHリンカーを、40PはSUNBRIGHT GL2−400GS2を、80PはSUNBRIGHT GL2−800GS2を、40PPはSUNBRIGHT GL2−400TSを、80PPはSUNBRIGHT GL2−800TS、80PPPはSUNBRIGHT GL4−800GS2のポリエチレングリコールを、それぞれ示す。下線は共通配列(配列番号10)部分を示す。
配列番号16(1):(配列番号16で表わされるアプタマーにメトキシ修飾を導入した配列)
U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)GAAAC(F)AGGU(F)U(F)U(F)U(F)GC(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)
配列番号16(2):(配列番号16で表わされるアプタマーに修飾を導入した配列)
U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)
配列番号16(3):(配列番号16(1)で表わされるアプタマーの両末端にidT修飾を導入した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)GAAAC(F)AGGU(F)U(F)U(F)U(F)GC(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(4):(配列番号16(2)で表わされるアプタマーの両末端にidT修飾を導入した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(5):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)gGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(6):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(7):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AsA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(8):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列の5’末端に40kDaポリエチレングリコールを導入した配列)
40PP−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(9):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列の5’末端に80kDaポリエチレングリコールを導入した配列)
80PP−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(10):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち3か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−tctG(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(11):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)tcG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(12):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(13):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)tC(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(14):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(15):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)cU(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(16):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)U(F)tG(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(17):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)U(F)tU(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(18):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGU(F)tU(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(19):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)C(F)A(M)GGtU(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(20):(配列番号16(4)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)G(F)A(M)AA(M)cA(M)GGU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(21):(配列番号16(6)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(22):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(23):(配列番号16(22)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに40kDaのポリエチレングリコールを導入したもの。)
40P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(24):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに40kDaのポリエチレングリコールを導入したもの。)
40P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(25):(配列番号16(6)で表わされるアプタマーの配列のうち4か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−tctG(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(26):(配列番号16(6)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(27):(配列番号16(6)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)tC(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(28):(配列番号16(6)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)cU(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(29):(配列番号16(6)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(30):(配列番号16(21)で表わされるクローンの配列の5’末端idTの代わりにssHリンカーを導入した配列)
Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(31):(配列番号16(22)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりにssHリンカーを導入した配列)
Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(32):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち6か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−tctG(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(33)(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち3か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(34)配列番号16(32)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに40kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
40P−Y−tctG(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(35)(配列番号16(33)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに40kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
40P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(36):(配列番号16(32)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入した配列)
idT−tctG(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(37):(配列番号16(33)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(38):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち2か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(39):(配列番号16(38)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに40kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
40P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(40):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(41):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)cU(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(42):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−U(F)C(F)tG(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(43)(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに80kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
80P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(44)(配列番号16(43)で表わされるアプタマーにホスホロチオエートを導入した配列)
80P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(45)(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに80kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
80PPP−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(46)(配列番号16(45)で表わされるアプタマーにホスホロチオエートを導入した配列)
80PPP−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(47):(配列番号16(21)で表わされるアプタマーの配列のうち3か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(48):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに80kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
80P−Y−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(49):(配列番号16(48)で表わされるアプタマーにホスホロチオエートを導入した配列)
80P−Y−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(50):(配列番号16(38)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに80kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
80P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(51):(配列番号16(50)で表わされるアプタマーにホスホロチオエートを導入した配列)
80P−Y−U(F)C(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(52):(配列番号16(40)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに80kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
80P−Y−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(53):(配列番号16(52)で表わされるアプタマーにホスホロチオエートを導入した配列)
80P−Y−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)C(F)C(F)U(F)C(F)G(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(54):(配列番号16(36)で表わされるアプタマーの配列の5’末端idTの代わりに80kDaのポリエチレングリコールを導入したもの)
80P−Y−tctG(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)ccU(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(55):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに2か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(M)U(M)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(56):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに2か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(M)U(M)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(57):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さら1か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(M)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(58):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに1か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(M)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(59):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに1か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(M)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(60):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに1か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(M)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(61):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに1か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(M)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(62):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロチオエートを導入し、さらに1か所にメトキシ修飾を導入した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(M)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(63):(配列番号16(49)で表わされるアプタマーの配列の5’末端のポリエチレングリコールを80kDaから40kDaに変更した配列)
40P−Y−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(64):(配列番号16(49)で表わされるアプタマーの配列の5’末端のポリエチレングリコールの種類を変更した配列)
80PPP−Y−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(65):(配列番号16(49)で表わされるアプタマーの配列の5カ所にメトキシ修飾を導入した配列)
80P−Y−tC(M)U(M)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(M)cC(M)U(M)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(66):(配列番号16(65)で表わされるアプタマーの配列の5’末端のポリエチレングリコールを80kDaから40kDaに変更した配列)
40P−Y−tC(M)U(M)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(M)cC(M)U(M)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(67):(配列番号16(49)で表わされるアプタマーの配列の6カ所にメトキシ修飾を導入した配列)
80P−Y−tC(M)U(M)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)AsA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(M)U(M)cC(M)U(M)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(68):(配列番号16(47)で表わされるアプタマーの配列にホスホロジチオエートを導入し、さらに1か所をデオキシリボヌクレオチドに置換した配列)
idT−tC(F)U(F)G(M)A(M)G(M)G(M)gA(M)assA(M)C(F)A(M)ggU(F)U(F)U(F)U(F)G(M)C(F)U(F)cC(F)U(F)cG(M)G(M)A(M)−idT
配列番号16(1)〜16(68)の核酸は全て化学合成により作製した。これらの核酸がオートタキシン阻害活性を示すかどうかを、実施例4と同様なNPP2阻害アッセイで測定した。そのIC50値を表5に示す。配列番号16(1)〜16(68)で表わされるアプタマーは、NPP2阻害アッセイにおいてIC50値が100nM以下の高い阻害活性を示した。
配列番号16(1)〜16(68)で表わされるアプタマーは、配列番号10で表わされる共通配列の部分及びステム部分の修飾を変えたものであるが、どれもオートタキシンに対して阻害活性を示した。これはリボースの2’位の修飾が各種変更可能であることを示している。
また、ホスホロチオエート及びホスホロジチオエート修飾を施すことで活性が向上することがわかった。
実施例11 オートタキシンアプタマーの特異性の確認
配列番号16(23)で表わされるアプタマーがFGF2(ぺプロテック社)に対して結合活性を有しているかどうか表面プラズモン共鳴法で確認した。オートタキシンをフローセル2に、FGF2をフローセル3に固定化し(約1100RU)、アプタマーをインジェクションした。他は実施例2と同様に行った。測定の結果、配列番号16(23)で表わされるアプタマーはFGF2には結合しないことがわかった(図3)。これは、本発明のアプタマーがオートタキシンに特異的に結合することを示している。
実施例12 オートタキシンアプタマーの肺線維症への効果
実施例10で作製した配列番号16(49)で表わされるアプタマーを、ブレオマイシン誘導型肺線維症モデルマウスに腹腔内投与し、その効果を検証した。
ICR系SPFマウス(10週齢、雄、日本チャールズリバー)に対し、PBSで770μg/mLに調整したブレオマイシン50μLを、麻酔下、気管内投与した。ブレオマイシンを投与した翌日から毎日1回、1mM塩化マグネシウム入りPBSに溶かしたオートタキシンアプタマー溶液、又は1mM塩化マグネシウム入りPBSのみ(ビークル群)を、1回の投与量100μLで腹腔内投与した。アプタマー投与量は1及び3mg/kg/日の2用量とした。また、無処置のコントロール群も同じ試験期間飼育した。ブレオマイシン投与開始から21日目に試験を終了し、肺を摘出、左肺をヒドロキシプロリン測定用に凍結保存した。さらに右肺は10%ホルマリン溶液で固定し、組織切片を作製してマッソン・トリクローム染色を行った。ヒドロキシプロリンの測定はバイオビジョン社のHydroxyproline Colorimetric Assay キットを用いて測定した。また線維化のクリニカルスコアとして評価する方法は以下のように行った。すなわち、全観察面の領域においてコラーゲン線維の増生がないものを0、約25%まで見られるものを1、約25%〜50%まで見られるものを2、約50%〜75%まで見られるものを3、75%以上の場合を4とした。なお、統計学的有意差の評価はコントロール群とビークル群との検定はT検定、ビークル群と薬剤投与群の検定で等分散のものはDunnett検定、不等分散のものはSteel検定で行った。
図4、5に結果を示した。全ての結果はマウス6〜7匹の平均値±S.Eで表した。また、図中の**はp<0.01を表す。図4に左肺重量当たりのヒドロキシプロリン量を示した。アプタマー投与群3mg/kgにおいて、ビークル群に対し抑制が認められた。また、図5の線維化スコアでは、アプタマー投与群3mg/kgにおいてビークル群に対し有意に(p<0.01)抑制が認められた。
以上より、配列番号16(49)で表わされるアプタマーは肺線維症治療薬として使用可能であることが示唆された。
本発明のアプタマー及び複合体は、線維症などの疾患に対する医薬、あるいは診断薬、試薬として有用であり得る。本発明のアプタマー及び複合体はまた、オートタキシンの精製及び濃縮、並びにオートタキシンの検出及び定量に有用であり得る。
本出願は、日本で出願された特願2014−090755(出願日:平成26年4月24日)を基礎としており、その内容はすべて本明細書に包含されるものとする。

Claims (18)

  1. オートタキシンに結合する、塩基長が21以上のアプタマーであって、下式:
    GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)
    (式中、WはA又はUである)
    で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含み、かつ以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
    (a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
    (b)該(a)のアプタマーにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
  2. WがAである、請求項1に記載のアプタマー。
  3. 配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を含む、請求項1又は2に記載のアプタマー。
  4. オートタキシンに結合する、塩基長が21以上のアプタマーであって、下式:
    GWAACAGGUYYYGCU(配列番号49)
    (式中、WはA又はUであり、YはU又はCである)
    で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含み、かつ以下の(a)又は(b)のいずれかである、オートタキシンに結合するアプタマー:
    (a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
    (b)該(a)のアプタマーにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
  5. オートタキシンに結合する、塩基長が21以上のアプタマーであって、
    下記(A)、(B)又は(C):
    (A)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、32、40、41、44〜48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい);
    (B)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)(GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)(式中、WはA又はUである)で表わされる配列を除く)において、1〜個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列;
    (C)配列番号4、8、14〜20、24、29、30、40、44、45、47、48及び50〜53から選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)と70%以上の同一性を有する(但し、GWAACAGGUUUUGCU(配列番号42)(式中、WはA又はUである)で表わされる配列は同一である)ヌクレオチド配列;
    のいずれかのヌクレオチド配列を含み、かつ
    以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
    (a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
    (b)該(a)のアプタマーにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
  6. オートタキシンに結合する、塩基長が21以上のアプタマーであって、
    下記(A’)、(B’)又は(C’):
    (A’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい);
    (B’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)(GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列を除く)において、1〜7個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列;
    (C’)配列番号16で表わされるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)と70%以上の同一性を有する(但し、GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列は同一である)ヌクレオチド配列;
    のいずれかのヌクレオチド配列を含み、かつ
    以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
    (a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
    (b)該(a)のアプタマーにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
  7. 少なくとも一つのヌクレオチドが修飾もしくは改変されている、請求項1〜のいずれか1項に記載のアプタマー。
  8. inverted dT又はポリエチレングリコールで修飾されている、請求項に記載のアプタマー。
  9. inverted dT又はポリエチレングリコールが、アプタマーの5’末端もしくは3’末端に結合している、請求項に記載のアプタマー。
  10. アプタマーに含まれるリン酸基の少なくとも一つが、ホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されたものである、請求項1〜のいずれか1項に記載のアプタマー。
  11. オートタキシンに結合するアプタマーであって、配列番号16で表わされるヌクレオチド配列を含み、該ヌクレオチド配列中、GAAACAGGUUUUGCU(配列番号10)で表わされる配列におけるリン酸基の少なくとも一つがホスホロチオエート化又はホスホロジチオエート化されたものであり、アプタマーの5’末端もしくは3’末端がそれぞれinverted dT又はポリエチレングリコールで修飾されたものであり、かつ以下の(a)又は(b)のいずれかである、アプタマー:
    (a)該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位がフッ素原子であり、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位がヒドロキシ基である、アプタマー;
    (b)該(a)のアプタマーにおいて、
    (i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位のフッ素原子が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
    (ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位のヒドロキシ基が、それぞれ独立して、無置換であるか、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のアプタマーと機能性物質とを含む複合体。
  13. 機能性物質が、親和性物質、標識用物質、酵素、薬物、毒素又は薬物送達媒体である、請求項12に記載の複合体。
  14. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の塩基長が23以上のアプタマー、あるいは請求項12又は13に記載の複合体を含む医薬。
  15. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の塩基長が23以上のアプタマー、あるいは請求項12又は13に記載の複合体を含む抗線維化剤。
  16. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のアプタマー、あるいは請求項12又は13に記載の複合体を含むオートタキシンの検出用プローブ。
  17. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のアプタマー、あるいは請求項12又は13に記載の複合体を用いることを特徴とする、オートタキシンの検出方法。
  18. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の塩基長が23以上のアプタマーを含んでなる、オートタキシンの阻害剤。
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