JPH05501060A - Rna模倣による遺伝子発現活性変調のための試薬および方法 - Google Patents

Rna模倣による遺伝子発現活性変調のための試薬および方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 RNA模倣による遺伝子発現活性変調のための試薬および方法状態の細胞特にウ ィルスおよびレトロウィルスに感染している細胞に見られるRNA二次構造を模 倣したオリゴヌクレオチドの設計、合成および応用に関する。
これらの感染RNA構造の模倣でそのような感染の活性変調ができることが観察 クレオチドの配列内に蛋白質合成を指示するための情報を含んでいる直線状の分 子と考えられている。最近、mRNA中にその機能に重要である多数の二次およ び三次構造が示された(1. Tinoco、P、 W、 Davi s ;C ,C,Hardin、J、D、Puglisi、G、T、Walker、Co1 d、Sprのワトソンークリック型相互作用により主として形成される。重要な 二次構造要素には分子内二本鎖領域、ヘアピンループ、デユープレックスRNA 中のバルジおよび内部ループが含まれる。三次構造要素は二次構造要素が互にま たは一本鎖領域と接触しより複雑な三次元構造を生成する場合に形成される。
RNAの正確な三次構造についてはほとんど知られていない。しかしながら最近 、−末鎖、二次および三次構造を含むRNA構造は直線状配列に蛋白質を合成す る情報を単にコードしているだけでなく重要な生物学的機能を持つていることを 示した多数の研究がなされた。これらの訂正のいくつかは以下の文献に議論され ている: 1.Tinoco、P、W、Davis、C,C,Hardin、J 。
D、Puglisi、G、T、Walker、Co1d、Spring、Har b、Symp、Quant、Biol、52,135 (1987);O,Re 5nekou、M、Kessler、Y、Aloni、J、Biol、Chem 264.9953 (1989);C,Tuerk、P、Gauss、C,Th ermes、et al、、Proc、Natl、Acad、Sci、U、S、 、Ag3.1364 (1988):D、E、Larson、B、H,Sel  Is、Mo1.Cel 1.Biochem、、74.5 (1987);およ びG、Knapp、Methods Enzymol、180,192 (19 89)。
オリゴヌクレオチドはHIVに作用を及ぼすと評価されている。Agarwal および共同研究者は初期感染および慢性感染細胞においてHIV感染の阻害にス プライス ドナー/アクセプタ一部位を標的とするオリゴヌクレオチド類似体を 使用した。S、Agarwal、T、Ifeuchi、D、Sun、P、S。
5arin、A、Konopka、J、Maizel、Proc、Natl、A cad、Sci、USA 86:7790 (1989)、5arinおよび共 同研究者はキャップおよびスプライス ドナー/アクセプタ一部位を標的とする 化学修飾オリゴヌクレオチド類似体も使用した。P、S、5arin、S、Ag arwal、M、P、C1veira、J、Goodchjld、T、Ikeu chi、P、C,Zamecnik、Proc、Nat 1.Acad、Sci 、U旦Δ 85ニア448 (1988)。Zaiaおよび共同研究者はまたH IVの阻害にスプライスアクセプタ一部位を標的とするオリゴヌクレオチド類似 体を使用した。Zaia、J、A、、J、J、Ross i、G、J、Mura kawa。
P、A、5pallone、D、A、5tephens、B、E、Kaplan 。
J、Viro 1.62 : 3914 (1988)o Matsukura および共同研究者はrev遺伝子mRNAの翻訳開始点を標的とするオリゴヌク レオチド類似体を合成した。M、Matsukura、に、5hinozuka 、G、Z。
n、et al、、Proc、Natl、Acad、Sci、USA 84ニア 706 (1987):R,L、Letsinger、G、R,Zhang、D 。
K、Sun、T、Ikeuchi、P、S、5arin、Proc、Natl。
なったオリゴヌクレオチド類似体を使用した。K、Mori、C,Bojzia u、C,Cazenare et al、、Nucleic Ac1ds Re s、17:8207 (1987)。5hibaharaおよび共同研究者はス プライス アクセプタ一部位並びに逆転写酵素プライマー結合部位を標的とする オリゴヌクレオチド類似体を使用した。S、5hibahara、S、Muka i。
H,Morisawa、H,Nakasbima、S、Kobayashi、N 。
Yamamoto、Nucl、Ac1c!s Res、、17:239 (19 89)。Letsingerおよび共同研究者はスプライス部位を標的とする複 合されたコレステロールでオリゴヌクレオチド類似体を合成および試験した。K 、 M。
ri、C,Boiziau、C,Cazenave et al、、Nucle ic Ac1ds Res、、17:8207(1989)、5tevens。
nおよびIversenはスプライス ドナーおよびtat遺伝子の第一のエク ソンの5゛末端を標的とするオリゴヌクレオチド類似体にポリリジンを複合させ た。M、5tevenson、P、L、Iversen、J、Gen、Viv。
の方法とははっきり異なっているが、各々はHIV感染におけるヌクレオチド治 療が合理的であり、堅固な科学的原理に基づいているという見解を支持している 。
これらの報文の各々においてはその方法はHIV mRNAのある部分に相補的 なアンチセンス オリゴヌクレオチドとして設計されていた。本発明はRNAを 模倣し、蛋白質に結合する(HIV RNAに結合するオリゴヌクレオチドとい うより)オリゴヌクレオチドに関する。
これまで、遺伝子の発現を調節または疾患を処置するため、RNAの二次または 三次構造を模倣するのに有用であろう方法または材料については本分野では何の 示唆もなかった。治療の方法および動物において疾患または疾患状態に関係する であろう遺伝子の発現を阻害する方法に対し長い間感じられてきた要求が無視さ れてきた。従って、特にウィルスおよびレトロウィルスのための治療物質および 方法に対し長い間感じられてきた要求が残されている。
発明の目的 ヒト疾患、特にウィルスおよびレトロウィルス疾患のための組成物および治療法 を提供するのが本発明の第一の目的である。
天然のRNAの構造を模倣する治療組成物を提供するのが本発明のさらなる目的 である。
本発明のさらに別の目的は細胞中の遺伝子発現を調節することである。
本発明のさらに別の目的はヒト免疫不全ウィルス感染の治療法を提供することで ある。
これらおよび別の本発明の目的は本明細書の再吟味により明らかになるである遺 伝子の発現がRN Aの模倣ができる組成物を用いることにより変調できるであ ろうことが発見されている。そのようなRNAの模倣は遺伝子発現を妨害でき、 その発現が疾密の原因にかかわっている場合は治療の方法が導かれる。本発明に 従うと、遺伝物質によりコードされたRNAのある部分は遺伝子発現に重要な役 割をはたす、二次および三次さえの構造を持つことができることが見い出された 。
ある種のRNA (特に二次または三次構造を持っているメツセンジャーRNA )と蛋白質との相互作用は、少(ともRNAの一部を模倣するオリゴヌクレオチ ドまたはオリゴヌクレオチド類似体の使用により阻害されるであろうことがここ に見い出された。そのような模倣は蛋白質−RNA相互作用を妨害でき、および そのような妨害により、遺伝子発現および疾患状態の維持を妨害する。
本発明の好適な実施態様に従うと、遺伝子によりコードされているRNAの一部 を選択することを含む(そのRNAは1つまたはそれ以上の蛋白質と相互作用で きる)遺伝子の発現を変調する方法が提供される。次にそのような方法において RNAの前記の部分を模倣するようにオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオ チド類似体が製造される。その遺伝子を含む細胞を次にオリゴヌクレオチドまた はオリゴヌクレオチド類似体と接触させそのような発現の変調に影響を及ぼさせ る。一般的にそれは遺伝子がウィルスまたはレトロウィルスのような感染性生物 体である場合であろう。好適には遺伝子はヒト免疫不全ウィルスからのものであ る。
他の好適な実施態様に従うと、蛋白質はウィルスまたはレトロウィルスのような 感染性生物体によりコードされているRNAの第二の部分により産生される。
そのような場合、蛋白質と選択されたRNAの部分の相互作用は、もし起こるこ とが可能なら、この相互作用の阻害が遺伝子発現の抑制または変調を引き起こす ので、一般的には遺伝子の発現の刺激を引き起こすであろう。
本発明のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体は選択されたRN Aの少くとも6つのヌクレオチド単位を模倣することが好適である。約8から約 60のヌクレオチド単位が模倣されることがまださらに好適である。約10から 約30のヌクレオチド単位が現在のところ最も好適であると思われている。別の 好適な実施態様に従うと、選択されたRNAの模倣の程度はオリゴヌクレオチド またはオリゴヌクレオチド類似体が少くともRNAの二次構造の一部を達成する ことを可能にするような程度である。
本発明の別の好適な実施態様に従うと、ヒト免疫不全ウィルスメツセンジャーR NAのTAR領域、CAR領域またはGAG−POL領域がオリゴヌクレオチド 模倣物の標的にされている。オリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似 体は蛋白質と選択されたメツセンジャーRNA部分の相互作用を妨害するのに有 効なほど模倣の程度が十分なように選択される。それ故、例えばもし、選択され たメツセンジャーRNA部分がHIVのTAR領域であれば、オリゴヌクレオチ ドまたはオリゴヌクレオチド類似体は、TAR領域を十分に模倣するように構築 され、それ故HIVメツセンジャーRNAの別の部分によりコードされているt at蛋白質が模倣分子と有効に複合体形成または結合する。同様の考慮がHIV のCARおよびGAG−POL領域に向けられたオリゴヌクレオチドおよびオリ ゴヌクレオチド類似体RNA模倣物の製造においても伴われる。
図の簡単な説明 図IAは直線状HrV−I TAR要素配列を示している。下線部分はループお よびバルジを意味している。
図IBは)JIV−I TAR要素のコンピューターにより予測された二次構造 を示している。
図2はヌクレオチド7357−7627i:対応するHIV−I CARRNA 配列の部分直線状構造を示している。
図3はHIV−I CAR要素のコンピューター予測二次構造を示している。
図4は134.5.1346および1347と同定されたオリゴヌクレオチドの 構造を示している。
図5はオリゴヌクレオチド1345,1346.1347および1348で観察 されたHIV LTR遺伝子発現の阻害を示しているグラフである。
図6はオリゴヌクレオチド1345.1349および対照物で観察されたHIV  LTR遺伝子発現の阻害を示しているグラフである。
図7は2306.2848および2850として同定されたオリゴヌクレオチド のHIV LTR遺伝子発現の阻害活性を示している。
好適な態様の詳細な説明 本発明に従うと、非常に重要な生物RNA分子の構造を模倣する組成物が提供さ れる。本発明は生物RNA分子の構造を模倣するためにオリゴヌクレオチドおよ びオリゴヌクレオチド類似体を用いる。本発明の文脈において術語“オリゴヌク レオチド”は天然に存在する塩基および天然のホスホジエステル結合により結合 されたシクロフラノシル基から形成される複数の結合されたヌクレオチド単位を 言う。この術語は実際上天然に存在する化学種または天然に存在するサブユニッ トから形成された合成化学種を示している。
術i“オリゴヌクレオチド類似体”が本発明に関連して使用される場合、オリゴ ヌクレオチドと同等に機能するが、天然には存在しない部分を持つ化学種を言う 。即ち、オリゴヌクレオチド類似体は改変された糖部分または部間結合を持つこ とができる。これらの例としては、ホスホロチオエートおよび他の硫黄含有種が あり、本分野での使用が知られている。また改変塩基単位または本発明の精神に 一致する他の修飾を含んでいてもよい。
ある好適な実施態様に従うと、少くともオリゴヌクレオチドのホスホジエステル 結合のいくつかは、その活性が調節されるべきRNAが位置している細胞の領域 内へ挿入される組成物の能力を促進するように機能する構造へ置換されている。
そのような結合は硫黄を有していることが好適である。現在のところそのような 置換がホスホロチオエート結合を含むことが好適である。アルキルホスホチオエ ート結合、N−アルキル ホスホアミダイト、ホスホロジチオエート、アルキル ホスホネートおよび短鎖アルキルまたはシクロアルキル構造のような他のものも また有用であろう。別の好適な実施態様に従うと、ホスホジエステル結合はただ ちに本質的に非イオン的および非キラルである構造で置換される。当業者は本発 明の実施に使用するための他の結合も選択できるであろう。
本発明のある実施態様の使用において、少くともいくつかのオリゴヌクレオチド またはオリゴヌクレオチド類似体のサブユニット中の結合されている糖部分の2 ′の位置が置換されていることが一般的に好適である。即ち、OH,SH,F。
○CH3,OCN、OCH,CH3(式中nは1から約10である)および同様 の性質を持つ他の置換基もまたある実施態様では有用であろう。
オリゴヌクレオチド類似体はまた少くともいくつかの修飾塩基形を含む化学種を 含んでいてもよい。即ち、天然に通常見い出されるプリンおよびピリミジン以外 を用いてもよい。同様に、本発明の本質的教義から離れない限りは、ヌクレオチ ドサブユニットのシクロフラノース部分を修飾してもよい。
そのような類似体は天然のオリゴヌクレオチド(または天然の方法に沿って合成 されたオリゴヌクレオチド)と機能的には交換可能であるが、天然の構造と1つ またはそれ以上の相違点を持つものとして記述される。それらが所望のRNAの 構造を模倣するように実際上機能する限りはそれらの類似体のすべてが本発明に 包含される。
本発明に従ったオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似体は好適には 約3から約100のサブユニットを含んでいる。そのようなオリゴヌクレオチド および類似体が約6より大きなサブユニットを含んでいることが好適であり、約 8から約60のサブユニットがより好適で約10から約30のサブユニットを持 っていることがより好適である。サブユニットはホスホジエステルまたは他の結 合を通して隣接するサブユニットに適切に結合されている塩基および糖の組合せ であることが理解されるであろう。
本発明のオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似体は診断、治療およ び研究用試薬およびキットとして使用できる。治療用使用のためにはオリゴヌク レオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、AIDSのようなウィルスまたは レトロウィルス感染を受けた動物、特にヒトに投与される。
本発明に従った治療剤は経口、静脈内または筋肉内のように内部へ適用するのが 一般的に好適である。経皮、局所または病巣内のような他の投与形もまた有用で あろう。座薬への封入もまた有用であろう。本発明のオリゴヌクレオチドおよび オリゴヌクレオチド類似体の予防的使用法もまた有用であるようである。ある実 施態様においては薬学的に受容可能な担体の使用もまた好適である。本発明に従 うと、その実施において有用であるオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチ ド類似体はそれらが模倣するように設計されたRNAにより最も良く説明される 。即ち、本発明により提供されるオリゴヌクレオチドおよび類似体はRNA。
特に疾患状態と特別な関係を持つメツセンジャーRNAの一部と本質的に同一で あることを当業者は理解するであろう。即ち、本発明に従って模倣されるべきR NAは、二次構造を持ち、1つまたはそれ以上の蛋白質と相互作用できるもので ある。本発明はそれほど制限されないがおよび発明者は本発明の操作の特定の理 論に束縛されるのを欲しないが、疾患に関与する遺伝子によりコードされている RNA上に多数の制御センターが現存していると信じられている。そのような制 御RNA部分はヘアピンループ、ステムループ、バルジまたは蛋白質(一般的に は同一のまたは異なったRNAの異なった部分によりコードされている蛋白質) と相互作用できる同様の構造のような二次構造を持っている。ある場合には蛋白 質または蛋白質群と制御RNAセンターとの相互作用はRNAの蛋白質への翻訳 の促進を起こす、または導くと一般的に信じられている。もちろんRNAは前記 遺伝子から誘導されているので、全体では基礎にある遺伝子の発現の促進になる と考えられる。そのような促進の変調は本発明の目的である。
これらの制御RNA部分に対する模倣体の製造およびオリゴヌクレオチドまたは オリゴヌクレオチド類似体であるそのような模倣体の感染を受けている細胞また は組織への大量の導入は感染を減退させる結果となる。基礎にある遺伝子の発現 の変調。このことは蛋白質または蛋白質群と模倣分子の相互作用により影響され ると信じられ、そのため蛋白質と制御RNA部分との相互作用が最小となる。
従って基礎にある遺伝子の発現の促進が同様変調される。本発明はその応用が全 く普遍的であると信じられる。すなわち、もしRNAがこれまで議論してきたよ うに制御的意味で蛋白質と相互作用できると信じられるならば、RNAまたは少 くともその一部を模倣するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体 の設計から治療用物質および方法が導かれるであろう。すなわち、そのような感 染を受けた動物を模倣オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体と接 触させることにより、感染を減退させることができる。
現在、上で議論したような制御関係を持っていると信じられているRNAはすべ てステムループ、バルジなどのような二次構造を持っているようであるが、その ような二次構造を持たない制御RNAセグメントが存在するかもしれないことも 可能である。そのような場合、本発明は同様にそのようなRNAに対して模倣オ リゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体の製造を企図すると理解され たい。同様に、本発明はそのようなRNAのための治療法および組成物にも及ぶ ことが理解されるであろう。
最近多数のRNA二次構造が同定されており、それに対する本発明の応用により 治療上の有用性が提供されるであろう。そのいくつかとしては、S、Feng。
E、C,Ho1land、Nature 334,165 (1988)により 報告されているようなHIV TAR構造;L、Ratner、W、Hasel tine、R,Patarca、に、J、Lirak、B、5tarcich、 S。
F、Josephs、Nature 313,277 (1985)においてR atnerにより記述されているようなヌクレオチド配列によるヌクレオチド5 −54および58−104でのステムループ;S、Le、J、Chen、 M、 J。
Braun、M、A、Gonda、J、V、kia ize ]、Nuc 1. Ac 1dGP/○MP領域間の境界; E、 T、 Dayton、D、 M 、Powe I 1. A。
1、Dayton、5cjence 246.1625 (1989)に報告さ れているようなHIVのTMP/env遺伝子間の境界(前記文献)、HIVC AR構造:およびJ、L、Ca5ey、M、W、Hentze、D、M、Koe ller、et al、、5cience、240,924 (1988)に記 載されているような、HIVgagおよび2且杏遺伝子間の結合部でのステムル ープ構造(ヌクレオチド1629−1674)、HIV CR’S要素、および ヒト鉄応答性要素(IRE)などが挙げられる。さらに、主として一本鎖領域と して考えられ、蛋白質結合のための部位として同定されたRNAの領域がある。
例えば、J、S、Malter、5cience 246,664 (1989 )により記載されているように、配列5° −AUUUA−3’ は蛋白質が結 合するための信号として同定されており、RNAの分解を導く。この領域の構造 はいまだ不明である。しかしながら、その事はこの配列での本発明の実施を除外 するものでしない。まだその構造が未知の別のRNA要素もまた本発明の主題に なりつる。
本発明を実施するために実際のRNA構造を知る必要はな(、特定のRNA配列 がRNA結合蛋白質により認識され、およびこの相互作用が重要な生物学的帰結 を持っていることさえわかればよい。この点において、ピリオン形成のためのレ トロウィルスの構造蛋白質により認識されるウィルスRNA配列および構造もま た本発明の主題である。蛋白質と相互作用して重要な生物学的機能に影響を与え る任意のR,N A構造の模倣物も本発明の精神および範囲に含まれるであろう 。
素で作り上げられた組がウィルスが複製するかまたは休止状態で残るかを決定す る。HIVゲノム中で同定された9つの遺伝子の内、W、A、Haseltin e、F、Wong−3taa1.5cientific American、1 0月、52 (1988)に記載されているようにたったの3つがコアおよびエ ンベロープからのものである。他の6つの遺伝子はウィルス蛋白質の産生の制御 に含まれている。
制御遺伝子はウィルスゲノム上のどこか別の所の応答性要素と相互作用する蛋白 質をコードすることにより作用する。複製のバーストの開始の原因となる主制御 遺伝子はta±(トランス活性化剤)遺伝子である。1且杏遺伝子の生成物であ るtat蛋白質はTAR(トランス活性化応答性要素)として知られている短い 配列要素と相互作用することにより作用する。TAR配列はウィルスロングター ミナルリピート(LTR’ S)中にコードされており、それ故すべてのHIV 遺伝子からのmRNA中に含まれている。
tat蛋白質の発現は他のHIV遺伝子(工且工遺伝子それ自身を含む)の発現 を1,000倍まで増加させる。この自己制御陽性フィードツク・ツクのため、 およびTAR配列がすべてのHIV転写体からのm RN A中に含まれている というフサイクルに決定的であり、この相互作用の特異的破壊はウィルスの繁殖 を中断するらしいと信じられている。遺伝子発現の変調。
tat蛋白質によるTAR−含有遺伝子のトランス活性化の機構は5harp。
Ph1lipA、およびMarciniak、Robert、A、、Ce115 9.229 (1989)により記載されているごと(最近熱心に研究された。
ARはDNA構造というよりもRNA構造体として機能しているようである。驚 くべき結果は、tatはTAR−含有遺伝子の転写を増加させるが、それはRN A中のTAR要素と相互作用することによることであった。トランス活性化を達 成させるためにはTAR要素は転写の開始の部位から直ぐの“下流“に位置して いなければならない。さらに、TA、Rは配向依存性である;もし、逆の配向に 挿入されたら機能しない。TAR機能は転写の開始の上流の他のHIV配列の存 在に依存しないが、プロモーターとは独立して働くであろう。
という努力は、2つの株間のTAR領域領域−次配列の相同性はほとんどないに もかかわらず、HIV−1からのtat蛋白質がHIV−2(ウィルスの異なっ た株)のTAR領域を含むベクターをトランス活性化できたという観察により活 気づけられている。S、Feng、E、C,Ho1lanci、Nature  334.165 (1988)を参照されタイ。シカシナカラ、HIV−1おJ :びHIV−2からのTAR配列のコンピュータープログラムによる検討による と、HIV−1のTAR領域領域−一ステム−ループおよびHTV−2中の3つ のステム−ループ構造を持つRNAステム−ループ構造の可能性を示すR,NA 二次構造を予測している。ステムの組成物および長さは異なっていたが、4つの すべてのループはペンタヌクレオチドCUGGGを含んでいた。図1はHIV− I TAR領域の直線状配列を示しており特色のある所に下線が引いである。F  e n、 g(前記文献)による突然変異誘発実験は、ループ中に存在する各 々のヌクレオチドはtatによるトランス活性化に必須であるが、ステム!填が 維持される限りステム中の塩基置換は許容された。図IAおよびIBはHIV− I TARの直線状(−次)および二次構造を示している。
TAR構造の役割の更なる証拠は天然のTARステム−ループよりも安定な競合 二次構造をRNAに作ることによりステム−ループ構造に隣接する配列が改良さ れた実験から得られた。Ben Berkhout、Ce11 59,273( 1989)参照。このことはTA、R−含有RNA内ヘ内子ステム−ループ構造 ′側に対してアンチセンスである付加的配列を導入することにより達成された。
修飾TAR構造のトランス活性化が失われ、TA、R配列単独ではトランス活性 化には十分ではなく、これらの配列は活性であるような適切な二次構造に折りた たまれていなければならないことを示唆している。また、T、ARステム−ルー プに対するアンチセンス配列は天然RNA構造を破壊できることも示している。
TARステム−ループ構造の直接的生化学的証拠も得られている。TARRNA がイン ビトロで酵素的に合成され、RNAの一本鎖領域を選択的に切断するが デユープレックス構造は切断しない酵素で証明された。切断パターンの結果はコ ンピューター予測RNA二次構造と一致した。
すなわち、現在以下のことが明らかである:1、HIV tat蛋白質は美大な 量のウィルス遺伝子発現の引き金を引く原因になる: 2、このことはすべてのHIV mRNA転写体内へ取り込まれているTAR配 列との相互作用により起こる。
3、HIV TAR配列はRNA二次構造体として機能する;および4、正確な TARRNA二次構造はtathランス活性化に必須である。
TARRNA構造を特異的に模倣し、tatトランス活性化を妨害すると信じら れる化合物が発見された。これらのオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチ ド類似体化合物はHIV感染の治療薬としての活性を持っているようである。
HIVのすべての株が本発明の精神および範囲に含まれるつもりである。HIV の異なった株は異なったTAR配列を持つであろうし、それは異なった構造に折 りたたまれることが了解されるであろう。本発明は異なった株の構造を模倣する オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体の配列へ変更することによ り異なったHIVの株についても実施できる。すなわち、本発明のこの特色はす べてのそのような株および各々のTAR領域のためのオリゴヌクレオチド模倣体 に関係する。
TARおよびtat機能はHIVゲノムから遺伝子を除去することにより研究さ れてきており、それらは単離された細胞株で研究された。tat蛋白質およびT AR要素間の相互作用の研究のためベクターが構成された。工且工蛋白質はSV 40プロモーター下で発現される。例えば、S、Feng、E、C,Halla nd、Nature 334,165 (1988)およびP、Henthar n、P、Zervos、M、Raducha、H,Harri s、T、Kad esch、Proc、Nat 1.Acad、Sci、USA 85.6342  (1988)により報告されているようなりロラムフェニコール アセチル  トランスフェラーゼ遺伝子(CAT)または胎盤アルカリ性ホスファターゼ遺伝 子(PAP)のような容易にアッセイできるレポーター遺伝子が融合された別々 のプラスミドからTAR領域が発現される。
細胞カルチャーモデル中の酵素活性はTAR領域の必須要素の存在およびtat 蛋白質の存在の両方に無関係であることは示されている。適切な総説としてはP h1l ip A、5harp、Robert A、Marciniak、Ce −II 59,229 (1989);Feng(前記文献):Michael  F。
La5pia、Andrrew P、Rice、Michael B、Math ews、Ce1l 59.283 (1989);J、A、Garcia、D、 Harrich、E、5oultanakis、F、Wu、R,Mi tsuy asn、R,B、Gaynor、ENBOJ、8.765 (1989);およ びBen Berkhout、Ce11 59,273(1989)が挙げられ る。
本質において、ベクター系はHIV感染細胞で起こるtat誘発TARトランス 活性化の出来事を再構成する。
tat/TARトランス活性化は、ヒト胎盤アルカリ性ホスファターゼ遺伝子( PAP) をエンハンサ−、プロモーターおよびTAR要素を含むHIV−IL TR配列の制御下に置くことによりアッセイできる。S、Feng、 E、C。
Hol 1an、d、Nat、ure 334,165 (1988)に記載さ れて(XるHIV−I LTR,’pHIVcA、T−Ot−含むプラスミ)’ はHIVU3を全部および+78位から上流のR領域(HindIII部位)を 含んでいる。このプラスミドをHindIIIおよびAatIIの組合せで消化 すると、R,NAのプロセッシングに関与するSV40配列と共にCATカセッ トを放出する。P、Henthorn、P、Zervos、M、Radncha 、H,Harris、T、Kadesch Proc、Natl、Acad、S ci、USA 85.6342 (1988)で言及されているように、第2の プラスミド、psV2APAPはSV40プロモーターの転写制御下の真核生物 プロセシング信号を持つPAPカセットを含んでいる。H1ndTIIおよびA atIIによる消化によりプラスミドからPAPカセットおよびプロセシング配 列が放出できる。新規プラスミド。
pHIVPAPはHIV−I LTRおよびpHIVCAT−0から(Dベタ9 −配列を含むHindIII/Aa を工I断片をpSV2APAPからのHi  n dIII/AatII PAPカセットに連結することにより作製された 。
SV40プロモーターの調節制御下tatコード領域を発現する第2のプラスミ ドp cDEB t a を存在下でpHIVcAT−0がトランス活性化され ることが示された。しかしながら、Fengにより記載されているようにpcD EBtatの同時トランスフェクションなしではCAT活性は観察されない。オ リゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似体の活性を試験するためにカル シウム/リン酸法を用いてヒーラ細胞内へpcDEBtatおよびpHIVPA Pを同時トランスフェクションした。トランスフェクション後48時間に細胞を 採取し、Henthorn et al、、により記載されているようにPAP 活性をア、ノセイした。オリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似体の 影響は化合物を直接トランスフェクション混合物へ添加することにより、または 化合物をトランスフェクション後種々の時間及び濃度で培地に添加し、例えばト ランスフェクション後24−48時間にPAPアッセイを行うことにより決定さ れた。
細胞は以下の例示のオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似体配列に より処理された: GGUtlAGACCAGAUCUGAGCCIJGGGAGC1lCLICU GGC1]AACUUCUGAGCCUGGGAGCUCUCUUGGGA PAP活性によりモニターされたHIV LTR遺伝子発現の変調が観察された 。
前に説明したtat−誘発病理状態の処置において薬理学的に有用であるために は、TAR模倣体は非修飾TARRNAでは出会わないある種の一般的な構造/ 機能基準を最小限満たしていなければならない。ここに示される特定の組成物は 以下のゴールを達成するように計画されている。第1におよび最も重要なことと して、ヌクレアーゼ耐性(RNaseおよびRNA活性DNase)を与えなけ ればならない。第2に、tat結合に必要とされる最小のTAR断片を用いるべ きである。促進されたtat結合特異性および親和性および治療指標は結合TA Rの好適な配座の配座安定化により達成できる。最後に、特異性の天然の化学的 基礎の改良により、組成物はtatに対する促進された親和性および特異性を持 つことができた。表1に示したように本発明の教示に従い多数のTAR模倣オリ ゴヌクレオチド配列が製造された:1〜58 1348 5’ −LICL! C[lG GCU AACLIAG GG−3 ’表1に示された配列を含む2゛−0−メチルオリゴヌクレオチド類似体、化合 物2306がHIV遺伝子発現の阻害において著しい活性を持つことが示された 。
Sullenger et alは高レベルのtRNA−TAR融合転写体の発 現はHIV−1複製の効果的な阻害に関連し、CEM SS細胞中のHIV−1 複製に伴う細胞変性効果を防止したと記述しているっCEMSSはHIV−1複 製に感受性が高いヒトT−リンパ球細胞株である。Sullenger et  alは結合が直接的にせよ細胞因子を経た間接的なものにせよその機能を現わす ためにtatはTARと物理的に会合しなげればならないと仮定することは合理 的であると侶じている。もしそうなら、TAR配列をコードしているRNA種の 過剰発現はtatおよび/または細胞因子に結合するおとりとして働くことがで き、ウィルスDNA中にコードされているTAR配列へのその結合を防止する。
その結果はウィルス遺伝子発現活性化しないことであろうし、ウィルスの子孫の 発生がないことであろう。CEM SS細胞中のTARおとり誘発HIV−1複 製の阻害は非常に効果的であることが示されている。tat誘発トランス活性化 を消滅させるTARステムまたはループ配列中の塩基変化はまたこれらの細胞に おいてHIV複製を阻害するTARおとりRNAの能力を消滅させることも示さ れている。これらの結果はtat誘発トランス活性化が過剰の非つィルスTAR 含有RNAの存在により競合的に抑制されるので、TARおとり含有細胞中でH IV複製が阻害されていることを示唆しているがしかじ証明しているわけではな い。
Graham et al、、Proc、Natl、Acad、Sci、、US A 87:5817−5821 (1990)はtat−TAR相互作用を阻害 する可能な方法は過剰のTARおとりを提供することであると記述している、即 ち、TAR配列(DNAまたはRNA)はトランス活性化を誘発する因子と競合 的に結合し、それらを働かな(なるようにする。T 、A Rおとりの使用にお いての問題点は有効なまで標的細胞内へ十分なコピーを入れることができないこ とであろう。この問題に対して示唆された解答はTARの多数のコピーを頭−尾 縦列配ヒト細胞中でそのようにして産生された転写体は夕 efにおいてtat −TAR相互作用を妨害したことを示した。
より記載されたTARおとりと異なっている;生じるRNA (TAR)はその 不安定さのため治療的には有用ではなかった。
る血管腫瘍である。疾患の初期段階の障害は通常転移性というよりも多病巣性で ある。転移も起こり得るが、通常疾患の経過の後期である。
AIDSに伴なったKSは従来知られているKS(珍しい病気で、はとんど独置 は主として実験的、非特異的であり、非常に勇気づけるものではない。romに おける疾患を記載している。これらの患者における化学療法の使用は、それがさ らに細胞免疫性を害し、日和見感染の危険性を増加させるので論争中である。
ビンカアルカロイド ビンクリスチンおよびビンブラスチンのような単一薬剤お よびポロフィロトキシン(VP−16)での試みは変化しつる結果および軽い〜 中程度の毒性を示した。しかしながら応答持続時間が短(、しばしば病気がぶり 返した。組合せ治療もまた試みられたが日和見感染の著しい発生を伴ちた。免疫 療法もまた試みられた。アルファインターフェロンが活性であることが示された :しかしながらこれはその抗腫瘍効果によるものであろう。現在まで基礎にある 免疫不全を元にもどした処置法はない。
AIDSウィルスの主制御遺伝子の一つの生成物であるtat蛋白質はAIDS 患者のカポジ肉腫から誘導された培養細胞の増殖因子であることが発見されてい る。紡錘細胞(KS細胞またはKS紡錘細胞)と呼ばれているこれらの細胞はK Sの腫瘍細胞と疑われている。
5alahnddln et al、、5cience、242:430−43 3 (1988)はAIDS付随KSおよびおそら<KSの他の型もこれらのK S細胞の増殖を誘導する信号により開始されるであろうと記載している。HIL V−II−感染および形質転換T細胞株からの条件付は培地存在下でのAIDS −KS細胞の培養が研究された。増殖刺激はAIDS−KS細胞で誘導されたが 対照細胞ではなく、これらのKS紡錘細胞がKS障害の進行および維持に重要な 役割を果たしているであろうこと、およびより重要な事はHILV−感染および 形質転換T細胞株により放出される因子がAIDS−KS細胞の刺激に関与して いたことが示唆された。
C08−1細胞の両方から培地中へt a、 tが放出されたことを開示してい る。tat−含有培地はAIDS−KS細胞(AIDS患者のKS障害部由来の 培養紡錘様細胞)を特異的に増殖させ、それは抗−t a、 を抗体で阻害され たのでHIV−1感染患者のKSの発生または進行(または両方)に細胞外ta tが関与するかもしれないことを示唆している。AIDS−KS細胞のヌードマ ウスへの移植はKSに非常に類似したマウスの障害を生み出した。
HIV−1感染CD4+T細胞からの条件付は培地中のKS−増殖促進活性の存 在、KS組織または培養細胞からのDNA中のHIV−1配列の不在、および↓ a t、遺伝子を運ぶトランスジェニックマウスはKS様障害を進行させ皮膚に tatを発現するが腫瘍細胞には発現しないことが観察されたことは、KSにお けるHIV−1の役割は間接的であること、およびt a、 tそれ自身は感染 細胞から放出され、K、Sの形成に関与する標的細胞の活性化および増殖を促進 させることを示している。
KSにおけるtatの役割のさらなる証拠はトランスジェニックマウスによるト のに、Sと非常に類似した皮膚腫瘍の発生と関連している。
ついて記載している。得られるトランスジェニック動物はカポジ肉腫(KS)に 類似の皮膚障害を発生させ、HIVおよび特にtat遺伝子産生物がKSの発生 に寄与していることを示唆している。
tatおよび神経毒性 HIV−1の感染は痴呆、亜急性脳炎およびを髄の空胞性変性を含む神経学的症 候群によりしばしば複雑化される。脳からのHIV−1の同定および単離は、H IV感染患者で観察される神経学的障害はレトロウィルス感染が原因であること を示唆している。
5abatier et at、、J、Virol、、65:961−967( 1991)はt a、 tまたはいくつかのtat断片の脳室内注射がマウスに 神経毒性および致死効果を与えたことを記載している。結合実験および電気生理 学を用いてtat神経毒性が構造−活性相関により研究された。tat結合部位 は効率的なトランス活性化に決定的な高度に塩基性のドメインを含む48から6 6の領域であることが同定された。tatは細胞膜の膜脂質二重層へその塩基性 ドメインで結合することが示されている。tat結合は神経刺激のようないくつ かの生物学的影響を直接引起こすことができ、神経学的機能障害の促進すること が示唆された。
tatおよび免疫不全 AIDSの証明の一つはT4細胞の枯渇、続いての免疫不全の発生である。しか しながら、CD4+T細胞の破壊ではHIV感染の免疫病理学的効果を適切に説 明できない。例えば、感染の初期でさえ、患者のリンパ球は、2 M)oで可溶 性抗原を認識および応答するその能力に欠陥を持っている(まだCD4+Tリン パ球は正常の数存在するにもかかわらず)。反対に突然変異誘発剤に応答して増 殖するリンパ球の能力はこれらの患者で失われていない。Viscjdi et al、、5cience、246:1606−1608 (1989)はtat が抗原誘発リンパ球増殖を阻害するが突然変異誘発剤誘発増殖は阻害しないこと を記載している。エン 旦上…研究において、50nMのt a、 tで50% 阻害に十分であり、tatは強力な免疫抑制剤であろうことが示唆されている。
Viscidi et alはtatが細胞外に提供されなければならなかった か、または内部で産生されたtatがこれらの効果を引起こすことができるかど うかは知らなかった。本発明においては局所適用がKSの処置に最も有用である と信じられている。しかしながら、投与の形は治療上の用途に依存するであろう 。
すなわち以下の点が示された: 1、tat蛋白質およびそのTARRNAとの相互作用はHIv複製のためには 決定的である、 2、細胞から分泌されるtat蛋白質はAIDSにおけるカポジ肉腫の発生およ び進行に役割を果たしているらしい、3、tat蛋白質は特異的神経毒性効果を 持っており、tatの中枢神経系の膜への結合がAIDSにしはじは伴う神経学 的症候群の原因であろうことを示唆している、および 4、tat蛋白質は特異的様式でT細胞増殖を阻害し、tatがAIDSに伴う 免疫不全に直接寄与しているにちがいないことを示している。
HIV CAR要素およびrev蛋白質HTV CAR要素は本発明の別の好適 な実施態様を提供する。ヒト免疫不全ウィルスのライフサイクル中の制御的事件 は大きなピリオン構造RN’ Aの蓄積であり、それはより短い、制御RNAを 消費して蓄積される。本質において、ウィルスは各々の蛋白質の組をコードする のに多くの同じRNA材料を使用する。もしR,NAがより広範囲にスプライス されると、制御蛋白質が産生される。もしRNAがあまり広範囲にスプライスさ れないと、構造蛋白質が産生される。例えば、W、A、Haseltine、F 、Wong−Staal、5cienttfi御される。reV’sの機能は細 胞の核から細胞質へのRNAの輸送の促進である。rev非存在下ではmRNA が細胞の核に残り、そこでスプライシング酵素の目標となり、制御蛋白質をコー ドするmRNAへ変換される。rev存在下ではmRNAは細胞質へ運ばれスプ ライシングが少なくなる。
E、T、Dayton、、D、M、Powe 11.A、1.Dayton、旦 旦要素として知られているRNA構造要素に結合することによりrevは機能す る。
この構造要素はまたrre (rev一応答性要素)とも称されてきた。機能性 RNAは7358−7627と同等の且ユヱ RNA中の269bp領域に局在 していた。例えば、L、Ratner、W、Hase 1 t ine、R,P atarca、に、J、Livak、B、5tarcich、S、F、Jose phs。
が図2に示されている。便宜上この構造をCAR要素と称する。CAR要素の二 次構造は現在のところ確かではない。しかしながら、M、Znker、Scie ラムのごとく、当業者には普通に使われているコンピュータープログラムを用い てCAR要素の二次構造が予測可能である。そのような分析の結果、図3に示し たような結果を得た。図3に示した各々のステムループ構造はrev遺伝子生成 物と相互作用する可能性を持ち、各々が本発明の実施態様としてオリゴヌクレオ チドまたはオリゴヌクレオチド類似体により模倣できる。コンピュータープログ ラムにより予想され、図3に図示されている構造が正しいことが確かであるわけ ではない。しかしながらこのことはCAR要素構造のための本発明の実施を制限 しない。この場合および実際のRNA構造が不確かなすべての他の場合において も本発明は一連のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を作製す ることにより実施でき、それはコンピューター予想に従うと最も低いエネルギー を持つと予測される構造から始め、よりエネルギー的に不安定な構造へと連続的 に追加のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド組成物を作って配列を調 べる。
88を参照されたい。簡単に説明すると、種々のプロモーターの制御の子細胞中 でHIV mRNAを発現するベクターをrev蛋白質を発現するベクターと共 に細胞内へトランスフェクトする。revが正常に機能すると細胞質へのmRN Aの輸送が容易になり、輸送されたmRNAはgag蛋白質をコードしており、 それは免疫吸着アッセイにより検出される。オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌ クレオチド類似体がこの過程を妨害した場合、gag蛋白質の産生の減少が測定 される。これらの実験の実施に必要とされる試薬はAIDSリサーチ アンドリ ファレンス リージェントプログラムを通して国立保健研究所から入手可能であ る、1990カタログ、国立アレルギーおよび感染疾患研究所。
オリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド類似体の効果は化合物のトランス フェクション混合物への直接的添加により、またはトランスフェクション後の種 々の時間に種々の濃度で培地へ化合物を添加し、次に例えばl・ランスフエクン ヨン後24−48時間にアッセイすることにより決定されるであろう。
本発明は特異的にHIV RNA構造を模倣し、ウィルスの複製および機能を妨 げると信じられている化合物に関する。これらのオリゴヌクレオチドおよびオリ ゴヌクレオチド類似体化合物はある種のHIV蛋白質の発現を調節する活性を持 っていることが示された。本発明の教示に従うと、オリゴヌクレオチド合成、精 製および分析(特異的オリゴヌクレオチド配列および配座を含む);およびこれ らの例示のオリゴヌクレオチドの細胞を用いた評価に関する以下の実施例が理非 修飾オリゴヌクレオチドはApplied Biosystems 380B  DNA合成機上でヨウ素により酸化する標準ホスホアミダイトの化学を用いて合 成された。試薬、CPG−結合およびβ−ンアノエチルジイソブ口ビルホス7フ イトの両方ともApplied Biosystems Inc、(Foste r C1ty、(A)から購入された。ホスホロチオエート オリゴヌクレオチ ドの製造には標準酸化ボトルはホスホアミダイト結合の段階的硫化のための領  2Mの3H−1,2−ベンゾジチオール−3−オン 1,1−ジオキシド(R, P、Iyer、W、Egan、J、B、ReganおよびS、 L、 Beau cage、J、Am、Chem、Soc、(1990)112:1253−12 54)アセトニトリル溶液に置き換えられた。硫化サイクル時間は68秒に増加 された。CPG−カラムから切断後、濃水酸化アンモニウム中55℃で脱保護し く18時間)、ホスホロチオエートはPRP−1カラムをつけたトリチル−オン HPLCにより精製され50mMのトリエチル−酢酸アンモニウム中、pH7、 アセトニトリルの濃度勾配を用いる(30分で4%から32%、流速1.5m1 )ことによりホスホロチオエートが精製された。適当な分画をプールし、蒸発さ せ、5%酢酸で室温にて15分間処理した。溶液は等量の酢酸エチルで抽出し、 水酸化アンモニウムで中和し、凍結し、凍結乾燥した。2’−0−Meオリゴヌ クレオチドの製造のためには通常のホスホアミダイトモノマーをChemgen esかう購入した2° −0−Me置換ホスホアミダイトに置き換えた。分析ゲ ル電気泳動は20%AA、8M尿素、45mMトリスホウ酸緩衝液、pH7,4 0v/我々の合成により得られたホスホロチオエートおよびホスホジエステル結 合の相対量が31P NMRスペクトロスコピーにより決定された。スペクトル はパリアンNMRスペクトロメータ上31p周波数162MHzで測定された。
典型的には、1000回積算された。完全に緩和したスペクトルを確かに得るた めにトランジェントの間に7.5秒の緩和遅延時間を使用した。sapミルスペ クトル水またはジメチルスルホキシド−d6を溶媒として使用し、室温で測定し た。ホスホロチオエート試料は典型的には1パーセント以下のホスホジエステル 結合を含んヒーラ細胞を10%FC3を加えたD M E Mで維持した。アン チセンス実験のためには細胞を6ウエルの皿に実験の前日に50%コンフルエン シーで播種した。
各々の皿に対し、1MgのpHIVpapおよび12μgのpcDEBtatを 500、czlのIXHBSおよび32μmの2.5M CaCL中で沈殿させ た。
CaPO,沈殿物は6つのOウェル間で均等に分割し、沈殿の除去および新しい 培地の添加に先立って6時間そのま\にした。16時間後アンチセンスオリゴヌ クレオチドが同じ方法によりトランスフェクトされた。次の日細胞を2回TBS で洗浄し、500μmに取り、その100μmは蛋白質アッセイに使用された。
残りの400μmの細胞懸濁液はベレット化し、50μITBS緩衝液に再懸濁 した。次に内在性ホスファターゼを65℃に30分加熱して不活性化した。熱安 定性ヒト胎盤アルカリ性ホスファターゼ活性を、500μlの5mM PNPP (Si gma)TE、A緩衝液溶液を細胞墾濁液に加え続いて37℃でインキ ュベーションすることにより検定した。ホスファターゼ活性は反応混合物の15 0μmアルコートを用い、Titertek Multiscan MCC/3 40ELISAプレートリーダーにより405nmの吸光度を測ることにより3 0分間隔で決定された。PAP活性は採取した115のTBS溶液(0,1m1 )を30μmのBio−Rad蛋白質試薬に加え、次に室温で10分間インキュ ベートし、続いてTitertek プレートリーダーを用いて595nmでの 吸光度を測定することによるBio−Rad蛋白質アッセイにより決定された各 々のウェル中の総蛋白質で規格化された。オリゴヌクレオチド1345,134 6゜1347.1348および1349で観察されたP A P活性の阻害は図 5および6に示されている。
一ブレックス DNA鋳型はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いて合成され た。PCRプライマーはpHIV−PAPの配列に相補的なように設計された: 5′−ブライ7− (35−ma r)構成物はT7 RNAポリメラーゼ プ ロモーターの17塩基に対応する最も5°−の配列(pHIV−PAP配列と非 相同であった)続いてのTARステム−ループの最初の18のヌクレオチド(5 ’ −AAT^GCACT CACTAT AGG GTCTCT CTG G TT AGA CCA−3’ )に対して相同的であった18の塩基から成って いる;3′−プライマー(20−mar)はTARステム−ループの最後の20 塩基 (5°−CCA GCA TGT CTG GAG GGCAG−3’ )と相 同であった。Taqポリメラーゼおよび増幅の30サイクルでの標準的PCRセ ットアツプが使用された。増幅されたデユーブレックス鋳型は標準的有機溶媒抽 出続いてのエタノール/酢酸ナトリウム沈殿により精製された。
TARRNAのT7RNAポリメラーゼ合成 デユーブレックスDNA鋳型を1 2.5mMの各々にGTP、CTP、ATPおよびUTP、40mMトリス−H Cl pH8,0,1,0mMスペルミジン、5mM DTT;0.01%(v /v)トリトンX−100,20%(v/v)PEG 8000.31mMMg CI2および10%(V / V )ポリメラーゼ反応効率の最適化のため前も って添加)のT7 RNAポリメラーゼ調製試料を含む1.0mLの反応混合物 へ500pMで添加された。反応液を37℃で4hインキユベートした。RNA 生成物はPAGE精製され、ウシ腸アルカリ性ホスファターゼで脱リン酸化され 、UV吸光度により濃度が決定され、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて高 比放射活性(7000Ci/ミリモル)で5゛末端を32pで標識した。
実施例4 TAB−tat結合のポリアクリルアミド ゲル移動度シフトアッセイ[5’  −”P] −TARRNA保存溶液のすべての希釈液を4mg pdldCを含 むp)(’7.5のTEとなし、tat39−marペプチド(tat3B;  tat蛋白質配列中の4 L−86)のすべての保存溶液(水中)のすべての希 釈液も同様に500nM BSAを含むするpH7,5のTEとなす。pdld CおよびBSAの封入は各々RNAおよびペプチドの希釈溶液の非特異的吸着( 固体表面への)の効果を減少させるためになされ、独立してTARRNAへのt at39の特異的結合に対する影響がないことが示されている。使用されたta t39はUC3F Biotechnology Re5ource C。
re施設から得られ、固相自動化学合成され、RP HPLCで精製され、アミ ノ酸分析およびマススペクトロメトリーで確認されたものである。T7RNAポ リメラーゼ合成により作製されていないTARおよび類似物は自動化学オリゴヌ ク)ノオチド合成により作られたものである(表1に合成番号により示されてい る)。ゲル移動度シフトアッセイは10mMhリスーHCl pH7,5,70 mM NaC1,0,2mM EDTA、5%(v/v)グセリセロール、50 0nM’BSAおよび40mg pdldcを含む10μlの反応液に示した濃 度(表1)で[5−32Pl −TARRNAおよびtat39を添加すること より実施された。各々の結合混合物は4℃にて30分間インキュベートし、次に 10%(75: 1アクリルアミド・ビスアクリルアミド)天然PAG上に直接 添加する。電気泳動は1/2TBE実施緩衝液を用い、250V、43℃にて約 2時間実施した。放射標識TA、RR,NAは続いてオートラジオグラフィーに より検出された。予備的スクリーニング実験として遊離および特異的に結合され たTARおよびTAP模倣模倣順/類似体るフィルムの暴露の相対強度を視覚的 に見積り、続いて適当な数学的およびグラフによる分析により結合パラメータが 決定された。
結果は表2に表されている。
表2 ゲル移動度シフトtat−”TAR″′結合アッセイTAR5−500010− 50040−−−20059−mar U−DN人 τAI? 5 1O−100OND <0.001 ND ND$ 1973 Q−mar l−50 A:P=STAR510−1000く10 4 30 31oopless T AR5す1500016−29(−A17) デユーブレ7クス+36−45 5−BrUTAR510−1000401ND ND9−mer 2’−OMeTAR510−100010410010#2306 2−OMeTAR500,125−1250,328゜2X103668230 6 (aged) 16.4XLO32°−OMe、P=STAR51,0−1 000<10 4 ND )100#2195 16−45(−A17) 2°−OMe、P=STAR500,125−4108,0X10” 2000 #2195 16.4x10320X10”29−tner 16−45(−A17) 4デユーブレツクス構造が単一オリゴの分子内ハイブリダイゼーションによるよ りもむしろ個々のオリゴの分子間会合およびハイブリダイゼーションにより形成 される場合、オリゴのただ1つが92pで5”−末端標識され、弗により非標識 オリゴから区別されている。
実施例5 HrV遺伝子発現のためのルシフェラーゼ アッセイの開発pHIV]ucは) (IV LTRの制御下のルシフェラーゼ遺伝子を含んでいるプラスミドである 。このプラスミドが細胞内に存在する場合、酵素ルシフェラーゼを産生すること によりHIV遺伝子発現を活性化する同じ制御信号に応答する。ルシフェラーゼ は適当な条件下基質ルンフエリンを添加することにより容易にアッセイでき、産 生される光の量を発光計中で測定する。すなわち、細胞中でルシフェラーゼの特 異的阻害はHIV遺伝子発現の阻害と等価であり、ヒトにおける抗ウイルス不活 性を断定するものである。このアッセイはFe1ber B。
K、およびParlakis G、N、(Science、239:184−1 87 (1988))により記載されているものに類似しているが主な相違は単 に酵素がレポーター遺伝子にコードされていることである。このプラスミドを構 成するため、プラスミドpT3/T71uc (C1onetech、)および IP−RG−24(HIV LTRを含むプラスミド)がKpnIおよびHin dITIで完全に消化された。ルシフェラーゼcDNAおよびHIV LTRお よび他のプロセシング信号を含む制限断片が単離され連結されて)(IV LT R制御下にルシフェラーゼ蛋白質を発現するpHIVlucを発生させる。
実施例6 培養細胞におけるHIV遺伝子発現の阻害の測定法HIV遺伝子発現の阻害を試 験するため、ヒーラ細胞を実験の16時間前に61ウエルプレートにウェル当り 3X10’細胞で播種した。試験化合物は示された濃度で三つのウェルに添加し た。3時間インキュベーションした後、HIV)ランス活性化蛋白質、tatを 発現するpHIVIucおよびpcDEBtat(F e n g S、および Hol 1and E、C,、Nature、334:165〜167 (19 88))で細胞をカルシウムリン酸でトランスフェクトした。
簡単に説明すると5ttgのpHIVlucおよび6μgのpcDEBtatを 500μmの250mM CaC1zに加え、次に500μlの2XHBSを加 え続いてうず巻き状にかきまぜた。30分後DNA沈殿物をプレートの6つのウ ェル間で均等に分割し、4−6時間インキュベートした。培地および沈殿物を除 去し、細胞をPBSで洗浄し、最初の濃度の試験化合物を含んでいる新しい培地 を加え、16時間インキュベートした。
ルシフェラーゼ活性は以下のようにして各々のウェルで決定された。培地を除去 し、次に細胞を2XPBSで洗浄した。細胞は次に200μIのLB (1%ト リトンX−100,25mMグリシルグリシンpH7,8,15mM Mg5O <。
4mM EGTA、1mM DTT)でプレート上で溶菌させた。各々のウェル から75μlのアリコートが75μmのアッセイ緩衝液(25mMグリシルグリ シ:/DH7,8,15mM MgSO4,4mM EGTA、15mM KP O4゜1m、M DTT、2.5mM ATR)と共に96ウエルプレートへ加 えられた。
プレートは75μ】のルシフェリン緩衝液(25mM グリンルグリシンpH7 ゜8.15mM MgSO4,4mM EGTA、4mM DTT、1mM ル シフェリン)を各々のウェルに注入し、発光された光を測定するDynatec マルチウェル発光計で読みとられた。
実施例7 HIV 遺伝子発現の阻害におけるRNA模倣体の活性化合物2306は先端が 切れたHIVTARステム/ループ構造を形成する2′−〇−メチルオリゴヌク レオチド頚似体29−merである。化合物2306はイン ビトロにおいても tatペプチドに結合することが発見されている。
化合物2848および2850も同様の長さを持ちステム/ループ構造を形成す るO−メチル類似体であるがループおよびバルジ領域中の広範囲な突然変異のた めイン ビトロではtatペプチドと結合できない。HIV遺伝子発現アッセイ において、化合物2306は1μM以下の用量で対照2848および2850化 合物よりもHIV遺伝子発現阻害の有意な活性を示した(図7)。より高い用量 (7μM)においては対照化合物2848および2850に何らかの非特異的活 性があり、それは特異的化合物2306ではより少なかった。
[配列表コ (1)一般情報 (i)出願人:Ecker et al。
(if)発明の名称:RNA模倣による遺伝子発現の活性変調のための試薬およ び方法。
(伍)配列数:5 (tv)連絡住所・ (A)受信人:Woodcock Washburn KurtzMackie wicz & Norris(B)通り: One Liberty Plac e−46階(C)市: Ph1ladelphia(D)州二PA (E)国: USA (F)ジップコード:19103 (v)コンピューター読み取り可能形 (A)媒体型:ディスケット;3.5インチ、1.44Mb保存(B)コンピュ ーター・IBM PS/2(C)オペシーティングシステム: PC−DO3( D)ソフトウエア:ワードパーフェクト 5. 0(vi)現在の出願データ (A)出願番号:n/a (B)出願日二 同封 (C)分類・ (vfi)先出願データ (A)出願番号:497.090 (B)出願日: 1990年3月21日(vi)弁護士/代理人情報 (A)名前:Jane Massey Licata(B)登録番号 32.2 57 (C)照会/摘要録番号 l5IS−0109(Lx)電話通信情報 (A)電話+ (215)568−3100(B)ファックス+ (215)5 68−3439配列番号:1 配列の長さ:59 配列の型:核酸 鎖の数二 −末鎖 トポロジー:不明 配列、配列番号1: GGGUCUCUCU GGUUAGACCA GAUCUGAGCCUGGG AGCUCU CUGGCUAAC[l 50AGGGAACCC9 配列番号・2 配列の長さ・40 配列の型:核酸 FIGυRE2 ACにCυGACGG UACAGGCCAG ACAAtJ’UAtJUG  UCUGGυAUAG t7GcAGcAGcAGMCAAUUUG CUGA GGGCUA L7UGAGGCGCA ACAGCAUCUG UUGCAA CUCACAGUClJGGGG CAUCMGCAG CUCCAGGCM  GMUCCUGGCtJGUGGAAAGA[7627] G 要約書 RNAを模倣できる組成物の採用により遺伝子の発現を変調できる。発現が変調 されるべき遺伝子によってコードされるRNAの部分は、ひとつ以上のタンパク 質と相互反応できるものが選択される。オリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレ オチド類似体は次にRNAの部分を模倣するように調製される。遺伝子を含む細 胞は次に変調を起こすようにオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似 体と接触させられる。治療組成物及び方法、とくにヒト免疫不全症の治療が開示 される。
手続補正書 1、事件の表示 PCT/US91101822 2、発明の名称 RNA模倣による遺伝子発現活性変調のための試薬および方法3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国カリフォルニア用92008゜カールズパッド、ファラ デイ・アベニュー名 称 アイシス・ファーマシューティカルス・インコーホレ ーテッド 4、代理人 住 所 東京都千代田区大手町二丁目2番]1号新大手町ビル 206区 5、補正の対象 請求の範囲の欄 (別紙) 1.請求の範囲の範囲を次のとおりに訂正する。
「1.遺伝子の発現を変調する方法であって;遺伝子によってコードされるRN Aの部分イ選択し、該RNAはタンパク質と相互反応することができ、 該部分を模するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を調製し、 そして遺伝子を含む細胞を該オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似 体と接触させることから成る方法。
λ、上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が約8から約50 ヌクレオチド単位を模する請求項1に記載の方法。
3、 5’ −CTJ GGG A −3’配列から成る請求項1記載のオリゴ ヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
A、上記配列の5′の直前、少なくても配列の3°部分が、 5° −UCU GAG C−3° ヲサ特表千5−501060 (14) らに含む、請求項3に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似 体。
旦、上記配列の3′の直前、少なくても配列のを 5°部分が、 二 5° −GCUC−3° ヲサラニ含ム、請求項3に記載のオリゴヌクレオ チドまたはオリt ゴヌクレオチド類似体。
AGCUC−3’配列を含む請求項1に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴ ヌクレオチド類似体。
ユ、上記配列の5°の直前、少なくても配列のr−3°部分が、 5’ −CCAGA −3’ をさらに含む、請求項6に記載のオリゴヌクレオ チドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
′部分が、 5° −GGUCU −3′ をさらに含む、請求項6に記載のオリゴヌクレオ チドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
旦・ 5’ −UCU GAG CCU GGG AGCUCA GA −3“配列を 含む請求項1に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
よ旦、配列番号1: 5 ’ −GGG UCU CUCUGG UUA GACCAGn’ut、+  ELuA v+、、i: ELuv ’JnG CUCUCCCGCUAA  CUA GGG AACCC−3’ ;配列番号2: 5 ’ −GGU UAG ACCAGA UCU GAG CCUGGc−A GCUCU CUG GCU AAC[1−3’ ;配列番号3; 5’ −GCCAGA UCIJ GAG C−3’ ;配列番号4: 5’ −GCtl C[]CCUGG C−3’ ;および配列番号5: 5’ −GCCAGA UCU GAG CC11GGG AGCUCU CU G GC−3’ 。
のうちのひとつの配列から成る請求項1に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリ ゴヌクレオチド類似体。」 以上 国際調査報告

Claims (65)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.遺伝子の発現を変調する方法であって;遺伝子によってコードされるRNA の部分を選択し、該RNAはタンパク質と相互反応することができ、 該部分を模するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を調製し、 そして 遺伝子を含む細胞を該オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体と接 触させることから成る方法。
  2. 2.上記遺伝子が感染性生物のものである請求項1に記載の方法。
  3. 3.上記タンパク質が感染性生物によりコードされたRNAの第二の部分によっ て生産される請求項2に記載の方法。
  4. 4.タンパク質とRNA部分との相互反応が遺伝子の発現の刺激に影響する請求 項1に記載の方法。
  5. 5.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が少なくとも約6 ヌクレオチド単位を模する請求項1に記載の方法。
  6. 6.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が約8から約50 ヌクレオチド単位を模する請求項1に記載の方法。
  7. 7.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が約10から約2 0ヌクレオチド単位を模する請求項1に記載の方法。
  8. 8.上記RNAが二次構造を有する請求項1に記載の方法。
  9. 9.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が上記二次構造の 少なくても部分を再生産する請求項8に記載の方法。
  10. 10.疾病を治療する方法であって、 遺伝子の発現が該疾病の原因であると思われる遺伝子によってコードされるRN Aの部分を選択し、 該部分を模するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を調製し、 そして 該疾病を有すると疑われる生物と該オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチ ド類似体とを接触させることから成る方法。
  11. 11.上記遺伝子が感染性生物のものである請求項10に記載の方法。
  12. 12.上記タンパク質が感染性生物によってコードされるRNAの第二の部分に よって生産される請求項11に記載の方法。
  13. 13.タンパク質とRNA部分との相互反応が遺伝子の発現の刺激に影響する請 求項10記載の方法。
  14. 14.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が少なくとも約 6ヌクレオチド単位を模する請求項10に記載の方法。
  15. 15.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が約8から約5 0ヌクレオチド単位を模する請求項10に記載の方法。
  16. 16.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が約10から約 20ヌクレオチド単位を模する請求項10に記載の方法。
  17. 17.上記RNAが二次構造を有する請求項10に記載の方法。
  18. 18.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が上記二次構造 の少なくても部分を再生産する請求項17に記載の方法。
  19. 19.上記接触が上記遺伝子の発現を変調するために有効な量および時間である 請求項10に記載の方法。
  20. 20.上記疾病がヒト免疫不全ウィルス感染である請求項10に記載の方法。
  21. 21.5′−CUGGGA−3′配列から成るオリゴヌクレオチドまたはオリゴ ヌクレオチド類似体。
  22. 22.上記配列の5′の直前、少なくても配列の3′部分が、5′−UCUGA GC−3′をさらに含む、請求項21に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴ ヌクレオチド類似体。
  23. 23.上記配列の3′の直前、少なくても配列の5′部分が、5′−GC UC −3′をさらに含む、請求項21に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌク レオチド類似体。
  24. 24.オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体の解重合または破壊 を阻害するためにキャップされた少なくてもひとつの5′および3′末端を有す る請求項21に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
  25. 25.天然に存在するサブユットと比較して改良されたヌクレアーゼ耐性を有す るオリゴヌクレオチド類似体サブユニットから成る請求項21に記載のオリゴヌ クレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
  26. 26.医薬的に許容される担体中の請求項21に記載のオリゴヌクレオチドまた はオリゴヌクレオチド類似体。
  27. 27.5′−UCUGAGCCUGGGAGCUC−3′配列を含むオリゴヌク レオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
  28. 28.もとの配列の5′の直前、少なくても配列の3′部分が、5′−CCAG A−3′をさらに含む、請求項27に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌ クレオチド類似体。
  29. 29.もとの配列の3′の直前、少なくても配列の5′部分が、5′−GGUC U−3′をさらに含む、請求項27に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌ クレオチド類似体。
  30. 30.オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体の解重合または破壊 を阻害するためにキャップされた少なくてもひとつの5′および3′末端を有す る請求項27に記載のオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
  31. 31.天然に存在するサブユットと比較して改良されたヌクレアーゼ耐性を有す るオリゴヌクレオチド類似体サブユニットを含む請求項27に記載のオリゴヌク レオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
  32. 32.医薬的に許容される担体中の請求項27に記載のオリゴヌクレオチドまた はオリゴヌクレオチド類似体。
  33. 33. 5′UCUGAGCCUGGGAGCUCAGA−3′配列を含むオリゴヌクレ オチドまたはオリゴヌクレオチド類似体。
  34. 34.レトロウィルスの機能または複製を妨害する方法であって、該ウィルスま たはそれが存在する培地または組織と、5′−CUGGGA−3′配列を有する オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体とを接触させることから成 る方法。
  35. 35.もとの配列の5′の直前、少なくても配列の3′部分が、5′−UCUG AGC−3′をさらに含む、オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似 体である、請求項34に記載の方法。
  36. 36.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の3′の直前、少なくても配列の5′部分が、5′−GC UC−3′をさらに 含む、請求項34に記載の方法。
  37. 37.天然に存在するサブユットと比較して改良されたヌクレアーゼ耐性を有す るオリゴヌクレオチド類似体サブユニットから成るオリゴヌクレオチドまたはオ リゴヌクレオチド類似体である請求項34に記載の方法。
  38. 38.医薬的に許容される担体中の請求項34に記載の方法。
  39. 39.上記レトロウィルスがヒト免疫不全ウィルスである請求項34に記載の方 法。
  40. 40.レトロウィルスの機能または複製を妨害する方法であって、該ウィルスま たはそれが存在する培地または組織と、5′−UCUGAGCCUGGGAGC UC−3′配列を有するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体と を接触させることから成る方法。
  41. 41.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の5′の直前、少なくても配列の3′部分が、5′−CCAGA−3′をさらに 含む、請求項40に記載の方法。
  42. 42.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の3′の直前、少なくても配列の5′部分が、5′−GGUCU−3′をさらに 含む、請求項40に記載の方法。
  43. 43.天然に存在するサブユットと比較して改良されたヌクレアーゼ耐性を有す るオリゴヌクレオチド類似体サブユニットから成るオリゴヌクレオチドまたはオ リゴヌクレオチド類似体である請求項40に記載の方法。
  44. 44.医薬的に許容される担体中の請求項40に記載の方法。
  45. 45.上記レトロウィルスがヒト免疫不全ウィルスである請求項目34に記載の 方法。
  46. 46.免疫不全ウィルスに感染していると疑われる動物の処置方法であって、動 物と5′−CU GGG A−3′配列を有するオリゴヌクレオチドまたはオリ ゴヌクレオチド類似体とを接触させることから成る方法。
  47. 47.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の5′の直前、少なくても配列の3′部分が、5′−UCU GAG C−3′ をさらに含む、請求項46に記載の方法。
  48. 48.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の3′の直前、少なくても配列の5′部分が、5′−GC UC−3′をさらに 含む、請求項46に記載の方法。
  49. 49.天然に存在するサブユットと比較して改良されたヌクレアーゼ耐性を有す るオリゴヌクレオチド類似体サブユニットから成るオリゴヌクレオチドまたはオ リゴヌクレオチド類似体である請求項46に記載の方法。
  50. 50.医薬的に許容される担体中の請求項46に記載の方法。
  51. 51.免疫不全ウィルスに感染していると疑われる動物の処置方法であって、動 物と5′−UCUGAGCCUGGGAGCUC−3′配列を有するオリゴヌク レオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体とを接触させることから成る方法。
  52. 52.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の5′の直前、少なくても配列の3′部分が、5′−CCAGA−3′をさらに 含む、請求項51に記載の方法。
  53. 53.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が、もとの配列 の3′の直前、少なくても配列の5′部分が、5′−GGUCU−3′をさらに 含む、請求項51に記載の方法。
  54. 54.天然に存在するサブユットと比較して改良されたヌクレアーゼ耐性を有す るオリゴヌクレオチド類似体サブユニットから成るオリゴヌクレオチドまたはオ リゴヌクレオチド類似体である請求項51に記載の方法。
  55. 55.医薬的に許容される担体中の請求項51に記載の方法。
  56. 56.免疫不全ウィルスに感染していると疑われる動物の処置方法であって、動 物と5′−UCUGAGCCUGGGAGCUCAGA−3′配列を有するオリ ゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体とを接触させることから成る方 法。
  57. 57.ヒト免疫不全ウィルス感染の処置方法であって、該感染を有すると疑われ る患者に、HIVmRNAのTAR領域の少なくても部分を模するオリゴヌクレ オチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を投与することから成る方法。
  58. 58.ヒト免疫不全ウィルス感染の処置方法であって、該感染を有すると疑われ る患者に、HIVmRNAのCAR領域の少なくても部分を模するオリゴヌクレ オチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を投与することから成る方法。
  59. 59.ヒト免疫不全ウィルス感染の処置方法であって、該感染を有すると疑われ る患者に、HIVmRNAのgag−po1領域の少なくても部分を模するオリ ゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体を投与することから成る方法。
  60. 60.配列番号1:【配列があります】;配列番号2:【配列があります】; 配列番号3:【配列があります】; 配列番号4:【配列があります】;および配列番号5:【配列があります】, のうちのひとつの配列から成るオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類 似.体。
  61. 61.医薬的に許容される担体中の請求項60に記載の方法。
  62. 62.レトロウィルスの機能または複製を妨害する方法であって、該ウィルスま たはそれが存在する培地または組織と、以下の配列配列番号1:【配列がありま す】; 配列番号2:【配列があります】; 配列番号3:【配列があります】; 配列番号4:【配列があります】;および配列番号5:【配列があります】、 のうちのひとつを有するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体と を接触させることから成る方法。
  63. 63.医薬的に許容される担体中の請求項62に記載の方法。
  64. 64.免疫不全ウィルスに感染していると疑われる動物の処置方法であって、動 物と以下の配列 配列番号1:【配列があります】; 配列番号2:【配列があります】; 配列番号3:【配列があります】; 配列番号4:【配列があります】;および配列番号5:【配列があります】 のひとつ有するオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体とを接触さ せることから成る方法。
  65. 65.上記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド類似体が医薬的に許容 される担体中にある請求項64に記載の方法。
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