JPH06504679A - ras遺伝子のアンチセンスオリゴヌクレオチドによる阻害 - Google Patents
ras遺伝子のアンチセンスオリゴヌクレオチドによる阻害Info
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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
ras遺伝子のアンチセンスオリゴヌクレオチドによる阻害本発明は、自然に発
生し、腫瘍形成との関係が示唆される活性型に散発的に変換する遺伝子であるr
as遺伝子の発現阻害のための組成物と方法に関する。本発明はまた、活性型r
as遺伝子の特異的な阻害に関する。さらに本発明は、細胞と組織中のras遺
伝子の正常型と活性型の検出に関し、これは研究と診断のための研究試薬とキッ
トのための基礎を形成する。さらに、本発明はras遺伝子の活性化によって生
ずる状態の処置に関する。
発明の背景
細胞増殖と分化を直接的または間接的に調節する細胞遺伝子の変換は、癌の主要
な原因と考えられる。ヒトの腫瘍形成との関係が示唆される、癌遺伝子と呼ばれ
る遺伝子は約30フアミリーある。そのようなファミリーのメンバーであるra
S遺伝子ファミリーは、しばしば、ヒト腫瘍中で突然変異を起こしていることが
見いだされる。正常状態においては、ras遺伝子によって産生されるタンパク
質は、正常な細胞増殖と成熟に寄与していると考えられる。産生されるタンパク
質中の3つの重要な部位の1つにおいてアミノ酸の変換を生ずるras遺伝子の
突然変異は、腫瘍形成との関係が示唆される型への変換を起こす。そのような突
然変異を持つ遺伝子は、′活性型”と呼ばれる。そのようなras活性化を引き
起こす点突然変異は、発癌性物質や他の環境因子によって引き起こされ得ると考
えられる。90%以上の肺腺癌、およそ50%の結腸腺腫と腺癌、およそ50%
の肺腺癌と甲状腺腫、および、急性骨髄性白血病やを髄異形成症候群といった血
液の悪性腫瘍の大部分が活性化されたras癌遺伝子を有することが見つかって
いる。全体としておよそ10から20%のヒト腫瘍が3つのras遺伝子(H−
ras、に−ras、N−ras)の1つに突然変異を有している。
現在のところ、特定の腫瘍細胞中で活性化されている癌遺伝子の発現を抑制する
ことにより、細胞をより正常な増殖状態に戻しつると信じられている。たとえば
、Feramiscoら(Nature、314:639−642.1985年
)は、活性化ras遺伝子により悪性腫瘍化した細胞に、ras遺伝子によって
産生されるタンパク質に結合する抗体をマイクロインジェクションすると、細胞
は増殖速度を低下さ也より正常な形態に変化する。このことは、典型的な癌細胞
の制御されない増殖における、活性化ras遺伝子産物の関与を支持するものと
説明されている。
アンチセンスオリゴヌクレオチドによる癌遺伝子の抑制は、様々な癌遺伝子ファ
ミリーの役割を理解するための有用な道具であるということが証明されている。
“アンチセンスオリゴヌクレオチド”とは、その遺伝子の「センス」、またはコ
ーディング鎖に相補的な小さなオリゴヌクレオチドを意味し、これは結果として
その遺伝子のmRNA転写物に対してもまた相補的であり、これに対しても特異
的にハイブリダイズしつる。Ho1tら(Mo1.Ce1l Biol、、8.
963−973.1988年)は、癌遺伝子c−mycのmRNA転写物に特異
的にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドを、培養されたHL−
60白血病細胞に添加すると、増殖が抑制され、分化が誘導されることを示した
。
Anfossiら(Proc、Natl、Acad、Sci、、86.3379
−3383.1989年)は、c−myb癌遺伝子のmRNA転写物に特異的に
ハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドが、ヒト骨髄性白血病細胞
株の増殖を抑制することを示した。Wickstromら(Proc、Nat
1゜Acad、5ci−,85,1028−1032,1988年)は、培養し
たHL60白血病細胞の増殖と同様に、c−myc癌遺伝子のタンパク質産物の
発現が、c−myc mRNAと特異的にハイブリダイズするアンチセンスオリ
ゴヌクレオチドによって抑制されることを示した。米国特許4871838 (
Bosら)は、N−rasの第13コドン中の突然変異を検出するための、その
変異に相補的なオリゴヌクレオチドを開示している。
これら全てのケースにおいて、修飾されていないオリゴヌクレオチドの不安定性
が主要な問題点である。これらは細胞内酵素により分解されるからである。PC
T/US88101024 (Zonら)は、HL−60白血病細胞の増殖およ
びこれらの細胞中のDNA合成を抑制するための、増幅されたc−myc癌遺伝
子の翻訳開始領域にハイブリダイズするフォスフォロチオエート誘導体オリゴヌ
クレオチドの作用を開示した。Tiddら(Ant 1−Cancer Dru
gDesign、3,117−127.1988年)は、活性化されたN−ra
S癌遺伝子に特異的にハイブリダイズするメチルフォスフォネート誘導体アンチ
センスオリゴヌクレオチドを検討し、これが生化学的分解に耐性であり、培養し
たヒトHT29細胞に毒性を示さない一方で、これがN−ras遺伝子の発現を
抑制せず、この細胞に影響を与えないことを見いだした。Changら(Ant
i−Cancer Drug Design、4,221−232.1989年
)は、Ba1b−ras遺伝子のmRNA転写物に特異的にハイブリダイズする
、メチルフォスフォネート誘導体およびフォスフォロチオエート誘導体オリゴヌ
クレオチドの両方が、インビトロにおいてこの遺伝子のタンパク質産物の翻訳を
抑制しうることを示した。Changらが使用したアンチセンスオリゴヌクレオ
チドおよびオリゴヌクレオチド誘導体は、ras遺伝子の翻訳開始領域に特異的
にハイブリダイズするため、これらオリゴヌクレオチドの、ras遺伝子の正常
型(野生型)と変異型(活性化型)に対する結合能力の比較は行われなかった。
H−ras遺伝子は、即座に治療が施されない場合には突然の死をしばしば引き
起こす遺伝病であるlongQ−T症候群と呼ばれる重篤な心不整脈との関係が
示唆されている。乱れた鼓動の始まりには前兆がないことがしばしばである。
H−ras遺伝子が正確にIongQ−T症候群の原因であるかはどうかははっ
きりしない。しかし、この症候群の遺伝と第11染色体上のH−r a s遺伝
子周辺領域の特定の変異の存在との間には、非常に高い相関がある。このため、
H−ras遺伝子は、1ongQ−T症候群による心臓突然死の高リスクの優れ
た指標となる。
ras遺伝子の発現を調節しうる構成物の提供と、そして特に活性化型ras遺
伝子の発現を特異的に調節する構成物の提供が強く望まれている。動物における
ras遺伝子の検出と診断の方法の提供が強く望まれている。また、ras遺伝
子活性化から生ずる病態の診断と治療の方法を提供することが望まれている。
加えて、ras遺伝子の検出と研究のための、改良された研究キットと試薬が望
まれている。
本発明は、哺乳類ras遺伝子に由来するRNAまたはDNAと特異的にハイブ
リダイズしつるオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド誘導体を提供する
ことを目的とする。
また本発明は、アンチセンスとras遺伝子から産生ずるmRNAとの相互作用
によりras遺伝子の発現を調節しつるオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレ
オチド誘導体を提供することを目的とする。
また本発明は、ras遺伝子の活性化された変異型のmRNAに選択的にハイブ
リダイズしつるオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド誘導体を提供する
ことを目的とする。
また本発明は、ras mRNAの変異した第12コドン領域とオリゴヌクオチ
ドまたはオリゴヌクレオチド誘導体とのハイブリダイズによって、ras遺伝子
の活性型の発現を特異的に抑制することを目的とする。
また本発明は、ras遺伝子の正常型(野生型)から活性型への変異を検出する
ことを目的とする。
また本発明は、活性化したras遺伝子の存在に起因する、形態的に類似した腫
瘍を区別する診断および高リスク状態の同定を目的とする。
また本発明は、ras遺伝子の野生型から変異型(すなわち活性型)への変異に
起因する病態の診断と治療の方法の提供を目的とする。
発明の要約
本発明にしたがって、ヒトras遺伝子に由来するDNAまたはRNAと特異的
にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド誘導体が提
供される。このオリゴヌクレオチドは、そのような特異的なハイブリダイゼーシ
ョンを果たすために充分な同一性と数のヌクレオチド単位から構成される。好ま
しくは、このオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体は、遺伝子の
転写開始コドンと特異的にハイブリダイズし、また好ましくはこのオリゴヌクレ
オチドはCATの配列を含む。他の好ましい態様によれば、活性化H−ras遺
伝子の第12コドンと特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドおよびオ
リゴヌクレオチド誘導体が提供され、これらは好ましくはGACの配列を含む。
他の好ましい態様においては、活性化H−ras遺伝子の変異した第12コドン
と選択的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘
導体が提供される。この態様においては、そのようなオリゴヌクレオチドまたは
オリゴヌクレオチド誘導体は好ましくはGACの配列を含む。そのようなオリゴ
ヌクレオチドは、薬学的に受容しうる担体中に含まれることが都合よくそして望
ましい。
他の好ましい態様によれば、オリゴヌクレオチドとオリゴヌクレオチド誘導体は
、オリゴヌクレオチドのヌクレオチド単位間の少な(ともいくつかの結合基が、
フォスフォロチオエート部分等の硫黄含有化学種を含むように形成される。
他の態様によれば、本発明は、細胞または組織中のヒトras遺伝子の発現を調
節する方法、および、活性化を誘導する変異を有していると疑われる細胞または
組織中において、活性化されたras遺伝子の発現を特異的に調節する方法に関
する。また本発明は、細胞または組織中のras遺伝子を検出する方法、および
、前述の変異を起こした遺伝子を有していると疑われる細胞または組織中の活性
化ras遺伝子を特異的に検出する方法に関する。この方法は、前述の遺伝子の
作用を阻害し、または検出するために、本発明にしたがうオリゴヌクレオチドま
たはオリゴヌクレオチド誘導体と、ヒトras遺伝子を含むと疑われる細胞また
は組織とを接触させることを含む。
さらに別の態様によれば、本発明は、ras遺伝子の活性化を誘導する変異を有
すると疑われる動物の診断法と治療法に関する。この方法は、この遺伝子の発現
を調節し、この遺伝子の活性化によって生ずる状態を治療し、またはその診断を
行うために、動物、細胞、組織または体液と本発明にしたがうオリゴヌクレオチ
ドまたはオリゴヌクレオチド誘導体とを接触させることを含む。
図面の簡単な説明
図1は、H−ras転写開始コドン(AUG)を標的としたオリゴヌクレオチド
を使用したras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現抑制の用量依存性を示
す棒グラフである。発現は、ルシフェリンを添加した時に発する光の量によって
アッセイされたルシフェラーゼ活性の測定によって定量される。
図2は、活性化H−rasの変異した第12コドン領域を標的としたオリゴヌク
レオチドを使用したras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現抑制の用量依
存性を示す棒グラフである。発現は、ルシフェリンを添加した時に発する光の
量によってアッセイされたルシフェラーゼ活性の測定によって定量される。
図3は、アンチセンスフォスフォチオエート化合物によるras−ルシフェラー
ゼ融合タンパク質の発現の単一用量による抑制を示す棒グラフである。発現は、
ルシフェリンを添加した時に発する光の量によってアッセイされたルシフェラー
ゼ活性の測定によって定量される。
図4は、活性化H−ras遺伝子と特異的にハイブリダイズしうる13のアンチ
センスヌクレオチドのデータを要約した表および棒グラフである。それぞれのオ
リゴヌクレオチドについて、その長さ、特異的にハイブリダイズする活性化ra
S遺伝子の領域、ras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現抑制活性を示す
。
発明の詳細な記述
悪性腫瘍は、癌細胞に特徴的な制御された増殖の喪失、すなわち連続的な制御不
能の増殖、周辺組織への侵入能力、および他の臓器への転移能力を誘導する、一
連の段階的で進行性の変化を通して発達する。厳密に制御されたインビトロの研
究によって、正常細胞と癌細胞の増殖を性格付ける因子が定義され、細胞増殖と
分化を制御する特定のタンパク質が同定されてきた。さらに、厳密に制御された
定量的なインビトロアッセイで細胞の形質転換を研究することが可能であること
によって、形質転換した細胞の表現型を誘導しつる特定の遺伝子が同定されてき
た。そのような癌の原因遺伝子または癌遺伝子は、それらが産生ずるタンパク質
の発現調節の変化を誘導する突然変異によって形質転換誘導能を獲得すると信じ
られている。ある場合には、そのような変化はプロモーターやエンハンサ−とい
った非コード調節領域のDNA中において起こり、癌遺伝子の転写活性の変化を
誘導し、その遺伝子産物の過剰または過小産生を引き起こす。他の場合には、遺
伝子変異は癌遺伝子のコード領域内において起こり、非活性、過剰な活性または
正常型(野生型)の遺伝子産物とは異なった活性を示す遺伝子産物の産生を誘導
する。
今日までに30以上の細胞性癌遺伝子ファミリーが同定されている。これらの遺
伝子は、それらの細胞内局在とそれらのタンパク質産物の推定上の作用機構によ
って分類することができる。ras癌遺伝子は、細胞膜の内側に存在する類縁タ
ンパク質をコードする遺伝子ファミリーのメンバーである。rasタンパク質群
はアミノ酸レベルで高度に保存され、GTPに対して高親和性かつ特異的に結合
し、そしてGTPase活性を有している。細胞内におけるras遺伝子産物の
機能は明らかでないが、GTP結合タンパク質、またはGタンパク質として知ら
れている信号伝達タンパク質群とかなりの配列ホモロジーを有するという生化学
的性質は、ras遺伝子産物が細胞膜を介しての細胞外信号の伝達に関係して、
基本的な細胞調節機能において基礎的な役割を果たしていることを示唆する。
H−ras、に−ras、およびN−rasと呼ばれる3つのras遺伝子は、
哺乳類のゲノム中で同定されている。哺乳類ras遺伝子は、それらのコード配
列内の単一の点突然変異により形質転換を誘導する性質を獲得する。自然に発生
するras癌遺伝子中の突然変異は、第12番、第13番、第61番のコドンに
存在する。ヒト腫瘍中で見つかる活性型ras変異で最もよ(検出されるのは、
H−ras遺伝子の第12コドン中の変異であり、これはGGCからGTCへの
塩基の変化によりrasタンパク質産物のQTPase調節領域中のグリシンか
らバリンへの変化をもたらす。この単一アミノ酸の変化はrasタンパク質機能
の正常な調節を喪失させると考えられ、それにより正常に制御された細胞タンパ
ク質を常に活性なタンパク質に変換する。そのような正常rasタンパク質機能
の膜制御が、正常から悪性の増殖への形質転換の原因であると信じられている。
本発明は、ヒトras癌遺伝子発現抑制のためのオリゴヌクレオチドおよびオリ
ゴヌクレオチド誘導体を提供する。本発明はまた、rasの変異型発現を選択的
に抑制するのためのオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド誘導体を提供
する。
本発明においては、「オリゴヌクレオチド」との用語は、天然に生ずる塩基と天
然のフォスフオシエステル結合によって結合したフラノシル基から形成される複
数の結合したヌクレオチド単位を意味する。この用語は、天然に生ずる化学種ま
たは天然に生ずるサブユニットから構成される合成された化学種について用いら
れる。
本発明において使用される「オリゴヌクレオチド誘導体」との用語は、オリゴヌ
クレオチドと同様に機能するが、天然には生じない部分を有しているものを意味
する。したがって、オリゴヌクレオチド誘導体は変換された糖部分または糖体結
合を有していてもよい。これらのうちで典型的なものは、フォスフォロチオエー
トおよび当該技術分野で使用されることが知られている他の硫黄含有化学種であ
る。これらは変換された塩基単位または本発明の精神と一致した他の修飾を含む
。
特定の好ましい態様によれば、オリゴヌクレオチドの少な(ともいくつかのフォ
スフオシエステル結合は、活性を調節すべきRNAが存在する細胞内領域に侵入
するための組成物の能力を増強し、かつ、細胞内酵素による分解に対する組成物
の耐性をより高めるように機能する構造によって置換される。そのような結合に
は硫黄を含むことが好ましい。現時点では、そのような置換はフォスフォロチオ
工−ト結合を含むことが好ましい。他の結合、たとえばアルキルフォスフォチオ
工−ト結合、 N−アルキルフォスフォアミデート、フォスフォロジチオエート
、アルキルフォスフォネート、および短鎖のアルキルまたはシクロアルキル構造
もまた有用である。他の好ましい態様によれば、フォスフオシエステル結合は、
実質的には同時に非イオン性かつ非キラルである構造、あるいは、配列特異的で
ありかつ実質的にキラルである構造と置換される。当業者は、本発明の実施にお
いて使用するための他の結合を選択し得るであろう。
オリゴヌクレオチド誘導体はまた、少なくともいくつかの修飾した塩基の形を含
有する化学種を含んでいてもよい。したがって、自然界において通常観察される
もの以外のプリンおよびピリミジンを使用してもよい。そのような一つの態様に
よれば、一つまたは複数の塩基は2−(アミノ)アデニンを含む。他のそのよう
な態様では、一つまたは複数の塩基は、2−(メチルアミノ)アデニン、2−(
アルキルアミノ)アデニン、2−(イミダゾリルアルキル)アデニン、2−(ア
ミノアルキルアミノ)アデニン、または他のへテロ置換アルキルアデニンを含む
。同様に、本発明の本質的な教示にしたがう限り、ヌクレオチド単位のフラノー
ス部分の修飾もまた起こりうる。
そのような誘導体は、天然のオリゴヌクレオチド(または天然のラインに沿った
合成オリゴヌクレオチド)と機能的に交換可能であることについて最もよく記述
されるが、天然の構造と一つまたは複数の違いを有している。全てのそのような
誘導体は、ras遺伝子またはこれに由来するmRNAとハイブリダイズし、r
as遺伝子の機能または発現を抑制するために効果的に機能する限り、本発明に
包含される。
本発明にしたがうオリゴヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド誘導体は、好ま
しくは約10から約30のサブユニットを含む。より好ましくは、そのようなオ
リゴヌクレオチドおよび誘導体は約15から約25のサブユニットを含む。当業
者には理解されるように、サブユニットとは、フォスフオシエステルまたは他の
結合により隣合うサブユニットに適当に結合する一つの塩基と糖の組み合わせで
ある。
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誘導体は、H−r a
s遺伝子に由来するメツセンジャーRNAとハイブリダイズしつるように設計さ
れる。そのようなハイブリダイゼーションは、それが達成される際には、そのメ
ツセンジャーRNAの正常な役割を抑制し、細胞中におけるその機能の喪失を生
ずる。抑制されるべきメツセンジャーRNAの機能は、タンパク質への翻訳場所
へのRNAの移動、RNAからタンパク質への実際の翻訳、一つまたは複数のm
RNA種の生成のためのRNAのスプライシング、および、恐らくはRNA自身
によって行われるかも知れない独立の異化活性等の、生体に重要な全ての機能を
含む。RNA機能のそのような抑制の全体としての効果は、H−ras遺伝子の
発現の抑制である。N−ras、に−rasといった他の哺乳類のras遺伝子
のタンパク質産物は、最初の85アミノ酸に渡ってH−rasと同一である。3
つのras遺伝子の塩基配列は、同一ではないが、周知であり、当業者はN−r
aSおよびに−ras遺伝子と特異的にハイブリダイズしうるオリゴヌクレオチ
ドおよびオリゴヌクレオチド誘導体を調製する指針として本発明を使用し得るで
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誘導体は、診断、治療、
および研究試薬とキットとして利用し得る。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誘導体は、ras遺伝子とハイブリダイズするため、この事
実を利用するサンドイツチ法または他のアッセイ法が容易に構築可能である。さ
らに、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誘導体はras遺
伝子の変異型(活性化型)に特異的にハイブリダイズするため、細胞もしくは組
織の野生型のrasから活性型のrasへの変換をスクリーニングするためのア
ッセイを工夫し得る。そのようなアッセイは、形態的に類似の腫瘍を区別する診
断や、ras遺伝子の活性化に由来して高まる癌のリスクの検出に利用し得る。
オリゴヌクレオチドまたは誘導体のras遺伝子とのハイブリダイゼーションを
検出するための手段のための準備は、日常的に成し得る。そのような準備は、酵
素コンジュゲーション、放射活性ラベルまたは他の適当な検出システムを含み得
る。
ras遺伝子または活性化ras遺伝子の存在または不在を検出するキットもま
た製造しつる。
以下の実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
修飾されていないオリゴヌクレオチドは、標準のヨードによる酸化およびフォス
フォアミデート化学を用いて、自動DNA合成装置(Applied Bi。
systems model 380B)で合成した。フォスフォチオネートオ
リゴヌクレオチドのためには、亜リン酸結合の段階的なチオ化(thiati。
n)のために、標準酸化ボトルを、0.2Mの3H−1,2−ベンゾジチオール
−3−オン 1.1−ジオキサイド溶液を含むアセトニトリルに交換した。チオ
化の待ち段階は68秒に延ばし、続いてキャッピング段階を行った。CPGカラ
ムからの分離および濃縮水酸化アンモニウム中での脱ブロック(55℃、18時
間)の後、オリゴヌクレオチドを2.5倍体積のエタノールと0.5M塩化ナト
リウムで2回沈澱させて精製した。分析ゲル電気泳動は、20%アクリルアミド
、8M尿素、454mMトリス−ホウ酸緩衝液、pH=7.0で行った。オリゴ
ヌクレオチドとフォスフォロチオエートは、完全長物質が80%以上であること
をポリアクリルアミドゲル電気泳動から判断した。
実施例2 ras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子構築この研究において記述
されるras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子は、PCR技術を用いて構築さ
れた。変異型(第12コドン)と非変異型(野生型)ヒトH−ras遺伝子のエ
クソン1の5′領域のPCRによるクローニングのプライマーとして使用するた
めに、オリゴヌクレオチドブライマーを合成した。H−ras遺伝子の鋳型は、
ATCC(American Type Cu1ture Co11ectio
n、 Bethesda、MD)から購入した(ATCC番号41000.41
001)、、tlJゴヌクレオチドPcRプライマー5’ −ACA−TTA−
TGC−TAG−CTT−TTT−GAG−TAA−ACT−TGT−GGG−
GCA−GGA−GAC−CCT|GT−3゜
(センス、配列ID番号ニア)、および5°−GAG−ATC−TGA−AGC
−TTC−TGG−ATG−GTC−AGC−GC−3’ (7ンチセンス、配
列ID番号同第)を、変異型と非変異型H−ras遺伝子を鋳型として用いる標
準PCR反応において使用した。これらのプライマーは、NheIとHindI
[r制限酵素部位に接した、正常および変異H−rasの配列−53から+65
(転写開始部位に対して)に相当する145塩基対のDNA産物を作ることが期
待される。PcR産物は、標準的な方法によりゲル精製し、沈澱し、洗浄し、そ
して水に再懸濁した。
P、pyralis (ホタル)のルシフェラーゼ遺伝子のクローニングのため
のPCRプライマーは、PCR産物がアミノ末端のメチオニン残基を除いて完全
長のルシフェラーゼタンパク質をコードするように設計された。このメチオニン
残基はアミノ末端がリジン、続いてロイシンという2つのアミノ酸で置き変わら
れるようにした。ルシフェラーゼ遺伝子のクローニングのために使用されたオリ
ゴヌクレオチドブライマーは、
5°−GAG−ATC−TGA−AGC−TTG−^AG−ACG−CCA−A
AA−ACA−TAA−AG−3’ (センス、配列ID番号=9)および
5’−ACG−CAT−CTG−GCG−CGC−CGAA−TAC−CGT−
CGA−CCT−CGA−3’ (7ンチセンス、配列■D番号=10)であり
、これらを使用してルシフェラーゼレポーター遺伝子を鋳型として含む商業的に
入手可能なプラスミド(pT3/T7−Luc)(C1゜ntech社)を用い
る標準的なPCR反応を行った。これらのプライマーは、HindIIIとBs
5HII制限酵素部位に接した約1.9kbのルシフェラーゼ遺伝子に相当する
産物を与えることが期待された。この断片は、標準的な方法にょリゲル精製し、
沈殿し、洗浄し、そして水に再懸濁した。
ras−ルシフェラーゼ融合レポーター遺伝子の構築を行うために、rasおよ
びルシフェラーゼのPCR産物を適当な制限酵素により切断し、制限酵素Nhe
I、HindI[[、およびBs5H]Iを用いて、3部分のライゲーションに
よって、ステロイドで誘導されるマウス乳癌ウィルス(MMTV)のプロモータ
ーを含む発現ベクター中にクローン化した。この結果、ホタルのルシフェラーゼ
遺伝子にフレームがあった形で融合されたH−rasの配列(−53から+65
)の挿入を含むクローンが得られた。このようにして得られた発現ベクターは、
ステロイド誘導性のMMTVプロモーターによって発現が調節されるras−ル
シフェラーゼ融合産物をコードする。
実施例3 プラスミドDNAによる細胞のトランスフェクショントランスフェク
ションは、Current Protocols in M。
Iecular Biology (F、M、Au5ubel、R,Brent
。
R,E、Kingston、D、D、Moore、J、A、Smi th、J、
G。
Seidman、に、5trah1編、John Wiley and 5on
s、NY)中のM、E、Greenbergによる記載を以下のように変更して
行った。He1a細胞を、5X10’細胞/デイツシユになるように60mmの
ディツシュに播種した。全部で10μgのDNAを各ディツシュに添加したが、
このうち9μgはras−ルシフェラーゼレポータープラスミドであり、1Mg
は、恒常的に発現するラウス肉腫ウィルス(R8V)プロモーターにより調節さ
れるラットグルココルチコイド受容体を発現するベクターであった。16から2
0時間後に、リン酸カルシウム−DNA共沈物を、3mM EGTAを含むトリ
ス緩衝生理食塩液(50mM トリス塩酸(pH7,5) 、150mM 塩化
ナトリウム)で洗浄して除去した。次に、10%牛脂児血清を含む新鮮な培地を
細胞に添加した。この時点において、レポーター遺伝子発現をデキサメタシンで
活性化する前に、細胞をアンチセンスオリゴヌクレオチドで前処理した。
−MEM (ギブコ社)で細胞を3回洗浄した。10μg/mlのN−[1−(
2゜3−ジオレイルオキシ)プロピル〕〜N、 N、 N−トリメチルアンモニ
ウムクロライド(DOTMA)(Bethesda Re5earch Lab
s、Gaitherburg、MD)を含む2mlのOpt i−MEMを、各
ディツシュに添加し、オリゴヌクレオチドを直接添加して、37℃で4時間イン
キュベートした。次に、Opt i−MEMを除去し、オリゴヌクレオチドを含
む適当な増殖培地で置き換えた。この時点において、最終濃度0.2μMのデキ
サメタシンで細胞を処理することにより、レポーター遺伝子の発現を活性化させ
た。ステロイド処理から12〜16時間後に細胞を回収した。
実施例5 ルシフェラーゼのアッセイ
ルシフェラーゼは、Current Protocols in Mo1ecu
lar Biology (F、M、Au5ube1.R,Brent、R,E
。
Kingston、D、D、MooreSJ、A、Smi th、J、G、Se
idman、に、5trahl&I、John Wi Iey and 5on
s、NY)中のM、E、Greenbergによる記載にしたがって、界面活性
剤Triton−X100による細胞溶解物から抽出した。Dynatech
ML1000ルミノメータ−を用いて、625μMのルシフェリン(シグマ社)
の添加により発生する蛍光のピークを測定した。アッセイの直線域にデータが確
かに集まるように、各抽出物毎に抽出物の量を変えて、ルシフェラーゼアッセイ
を複数回行った。
実施例6 ras−ルシフェラーゼ遺伝子発現のアンチセンスオリゴヌクレオチ
ドによる阻害
前述の実施例中に記載されたras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子システム
を使用して、H−rasの翻訳開始コドン、または活性化H−rasの第12コ
ドン点突然変異部を標的とした一連のアンチセンスフォスフォロチオエート誘導
体をスクリーニングした。この最初のシリーズのうち、6つのオリゴヌクレオチ
ドが、有意にそして再現性をもってras−ルシフェラーゼ活性を阻害すること
が同定された。これらオリゴヌクレオチド(全てフォスフォロチオエート誘導体
)の塩基配列、配列参照番号および配列ID番号を表1に示す。
嚢1
オリゴヌクレオ
チド 参照番号 配列 配列ID番号
2502 CTr ATA TTCCGT CAT CGCTC12503TC
CGTCATCGCT CCT CAG GG 2 ’2570 CCA CA
CCGA CGG CGCCC32571CCCACA CCG ACG GC
G CCCA 42566 GCCCACACCGACGGCGCCCAC52
560TGCCCA CACCGA CGG CGCCCA CC6図4は、正
常なras−ルシフェラーゼレポーター遺伝子または変異型ras−ルシフェラ
ーゼレポーター遺伝子を発現する細胞を、フォスフォロチオエートオリゴヌクレ
オチド誘導体2503 (配列ID番号:2)の濃度を増加させて処理した用量
依存性試験を示す。この化合物は、H−rasのRNA転写物の翻訳開始コドン
を標的としている。図1に示すように、このオリゴヌクレオチドによる細胞の処
理はras−ルシフェラーゼ活性の阻害をもたらし、正常型および変異型の標的
rasのいずれも約50nMのIC50値を示した。対照オリゴヌクレオチドは
20塩基対のランダムなフォスフォロチオエートオリゴヌクレオチド誘導体であ
る。結果は、オリゴヌクレオチドで処理していないトランスフェクトした細胞の
ルシフェラーゼ活性に対するパーセンテージで表現される。ras翻訳開始コド
ンを標的としたオリゴヌクレオチドが変異型、正常型rasの両方の発現を同程
度減少させるという観察は、2つの標的がAUG翻訳開始部位を囲む領域中で同
一の配列組成を有していることがら予期される。
図2は、変異型(活性型)H−ras RNAの第12コドン点突然変異を標的
とした化合物である、フォスフォロチオエートオリゴヌクレオチド誘導体257
0(配列ID番号=3)で細胞を処理した用量依存性試験を示す。対照オリゴヌ
クレオチドは20塩基対のランダムなフォスフォロチオエートオリゴヌクレオチ
ド誘導体である。結果は、オリゴヌクレオチドで処理していないトランスフェク
トした細胞のルシフェラーゼ活性に対するパーセンテージで表現される。図に示
すように、このオリゴヌクレオチドの濃度を増加させて細胞を処理した結果、変
異型または正常型のras−ルシフェラーゼを発現する細胞中のras−ルシフ
ェラーゼ活性はいずれも用量依存的に阻害された。しかし、データをよく検証す
ると、低濃度においてオリゴヌクレオチド2570は、正常型に比較して変異型
のras−ルシフェラーゼに対し約3倍の選択性を示すことが示されている。
事実、オリゴヌクレオチド2570は、変異型ras−ルシフェラーゼでは約1
100nというIC50値を示したのに対し、非変異型に対しては約250nM
というIC50値を示した。
図3は、正常型または変異型のras−ルシフェラーゼを発現する細胞を、H−
rasの翻訳開始コドンまたは第12コドン点突然変異を標的としたオリゴヌク
レオチドにより単一用量(領 5μM)で処理した典型的な試験結果を示す。
試験されたアンチセンスフォスフォロチオエートオリゴヌクレオチド誘導体は表
1に示される。対照オリゴヌクレオチド(2504)は、20塩基対のランダム
なフォスフォロチオエートオリゴヌクレオチド誘導体である。結果は、オリゴヌ
クレオチドで処理していないトランスフェクトした細胞のルシフェラーゼ活性に
対するパーセンテージで表現される。図3に示すように、ras−翻訳開始コド
ンを標的とした化合物2503 (配列ID番号=2)は、最もras−ルシフ
ェラーゼ活性の阻害作用が強かった。活性化rasの第12コドン点突然変異を
標的としたこれらの3つの化合物の中で、17marのオリゴヌクレオチド25
70(配列rD番号:3)のみが正常型に対する場合と比較して変異型ras−
ルシフェラーゼに対して選択的であることが示された。このことはまた、活性化
H−ras遺伝子に相補的な13のアンチセンスオリゴヌクレオチドの全て、不
規則な対照オリゴヌクレオチド(1966)、および野生型rasの第12コド
ンに相補的な対照オリゴヌクレオチド(2907)について得られたデータを要
約した図4にも示されている。各オリゴヌクレオチドについて、その長さ、相補
的な領域、およびras−ルシフェラーゼ融合タンパク質の発現抑制活性が示さ
れている。第12コドン点突然変異を標的としたより長いフォフフォロチオエー
トは、raS−ルシフェラーゼ発現に対する実質的なアンチセンス活性を示すの
に対し、変異型のras−ルシフェラーゼ発現の選択的な阻害を示さなかった。
17ヌクレオチド長以下の、第12コドン点突然変異を標的としたフォスフォロ
チオエートオリゴヌクレオチドは、いずれの型のras−ルシフェラーゼに対し
ても活性を示さなかりた。これらの結果は、ras−配列を標的としたフォスフ
ォロチオエートオリゴヌクレオチドの効果的なアンチセンス活性を示す。
実施例72−(アミノ)アデニン−置換オリゴヌクレオチドの合成オリゴヌクレ
オチドおよびフォスフォロチオエートオリゴヌクレオチド誘導体は、以下の例外
を除いて実施例1にしたがって合成される。すなわち、2−(アミノ)アデニン
が好ましい部位においては、標準フォスフォアミダイトを商業的に入手可能な2
−アミノデオキシアデノシン フォスフォアミダイト(ChemGenes)で
置き換える。
実施例8 ras−ルシフェラーゼ遺伝子発現の2−(アミノ)アデニン−修飾
型アンチセンスオリゴヌクレオチドによる阻害活性化rasの第12コドン点突
然変異に相補的な一連のアンチセンスフォスフォロチオエートオリゴヌクレオチ
ド誘導体は、実施例7に記載されているように合成され、変異した第12コドン
のウラシルに相補的な部位に2−(アミノ)アデニンを有する。アデニンの2位
のアミノ基はウラシルの2位の酸素と水素結合しつるため、通常の2つの水素結
合と異なり3つの水素結合が形成される。このことは、この部位における修飾さ
れたA−Gミスマツチのために野生型コドンに対する二〇オリゴの安定性を非安
定化するか、または影響を与えないにもかかわらず、活性化ras遺伝子に対す
る2−(アミノ)アデニン修飾型アンチセンスオリゴヌクレオチドのハイブリダ
イゼーションを大きく安定化するのに寄与する。
配列番号:1
配列の長さ=20塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー二直線状
配列の種類:Genomic DNA
ハイポセティカル配列二NO
アンチセンス:Yes
配列
CTrATATTCCGTCATCGCTC20配列番号:2
配列の長さ=20塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー:直線状
配列の種類:Genomic DNA
ハイボセティカル配列=NO
アンチセンス:Yes
配列
TCCGTCATCG CTCCTCAGGG 20配列番号:3
配列の長さ:17塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー:直線状
配列の種類:Genomic DNA
ハイポセティカル配列二NO
アンチセンス:Yes
配列
CCACACCGACGGCGCCC17配列番号=4
配列の長さ=19塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー二直線状
配列の種類:Genomic DNA
ハイポセティカル配列二NO
アンチセンス:Yes
配列
CCCACACCGA CGGCGCCCA 19配列番号:5
配列の長さ:21塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー:直線状
配列の種類:Genomic DNA
ハイポセティカル配列二N。
アンチセンス:Yes
配列
GCCCACACCG ACGGCGCCCA C21補正書の翻訳文提出書
(特許法第184条の8)
Claims (26)
- 1.ヒトH−ras遺伝子に由来する選択されたDNAまたはRNAと特異的に ハイブリダイズしうる、10から30ヌクレオチド単位を含むオリゴヌクレオチ ドまたはオリゴヌクレオチド誘導体。
- 2.ヒトH−ras遺伝子の翻訳開始部位または第12コドンと特異的にハイブ リダイズしうる、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 誘導体。
- 3.薬学的に受容しうる担体中の請求項1記載のオリゴヌクレオチドまたはオリ ゴヌクレオチド誘導体。
- 4.オリゴヌクレオチドの少なくともいくつかのヌクレオチド単位間結合基が硫 黄含有化学種を含む、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 チド誘導体。
- 5.前記硫黄含有化学種がフォスフォロチオエートを含む請求項4記載のオリゴ ヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体。
- 6.ヒトH−ras遺伝子に由来する選択されたDNAまたはRNAと特異的に ハイブリダイズしうる、次のいずれかの配列:5′−−−−−−−−−−−−− 3′ 【配列があります】(配列ID番号:1)【配列があります】(配列ID番号: 2)【配列があります】(配列ID番号:3)【配列があります】(配列ID番 号:4)【配列があります】(配列ID番号:5)【配列があります】(配列I D番号:6)を含む、オリゴヌクレオチまたはオリゴヌクレオチド誘導体。
- 7.薬学的に受容しうる担体中の請求項6記載のオリゴヌクレオチドまたはオリ ゴヌクレオチド誘導体。
- 8.オリゴヌクレオチドの少なくともいくつかのヌクレオチド単位間結合基が硫 黄含有化学種を含む、請求項6記載のオリゴヌクレオチまたはオリゴヌクレオチ ド誘導体。
- 9.前記硫黄含有化学種がフォスフォロチオエートを含む請求項8記載のオリゴ ヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体。
- 10.ヒトH−ras遺伝子の発現を調節する方法であって、該遺伝子を含む組 織または細胞を、ヒトH−ras遺伝子に由来する選択されたDNAまたはRN Aと特異的にハイブリダイズしうる10から30ヌクレオチド単位を含むオリゴ ヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体と接触させることを含む方法。
- 11.前記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体が、ヒトH−r as遺伝子の翻訳開始部位または第12コドンと特異的にハイブリダイズしうる 、請求項10記載の方法。
- 12.前記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体が、次のいずれ かの配列: 5′−−−−−−−−−−−−−3′ 【配列があります】(配列ID番号:1)【配列があります】(配列ID番号: 2)【配列があります】(配列ID番号:3)【配列があります】(配列ID番 号:4)【配列があります】(配列ID番号:5)【配列があります】(配列I D番号:6)を含む、請求項10記載の方法。
- 13.オリゴヌクレオチドの少なくともいくつかのヌクレオチド単位間結合基が 硫黄含有化学種を含む、請求項10記載の方法。
- 14.前記硫黄含有化学種がフォスフォロチオエートを含む、請求項13記載の 方法。
- 15.細胞または組織中のH−ras遺伝子の存在を検出する方法であって、該 細胞または組織を、ヒトH−ras遺伝子に由来する選択されたDNAまたはR NAと特異的にハイブリダイズしうる10から30ヌクレオチド単位からなるオ リゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体と接触させることを含む方法 。
- 16.前記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体が、ヒトH−r as遺伝子の翻訳開始部位または第12コドンと特異的にハイブリダイズしうる 、請求項15記載の方法。
- 17.前記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体が、次のいずれ かの配列: 5′−−−−−−−−−−−−−3′ 【配列があります】(配列ID番号:1)【配列があります】(配列ID番号: 2)【配列があります】(配列ID番号:3)【配列があります】(配列ID番 号:4)【配列があります】(配列ID番号:5)【配列があります】(配列I D番号:6)を含む、請求項15記載の方法。
- 18.オリゴヌクレオチドの少なくともいくつかのヌクレオチド単位間結合基が 硫黄含有化学種を含む、請求項15記載の方法。
- 19.前記硫黄含有化学種がフォスフォロチオエートを含む、請求項18記載の 方法。
- 20.特定のオリゴヌクレオチドが活性化されたH−rasと野生型のH−ra sに対して異なる親和性を有することに基づいて、活性化されたH−rasを検 出する方法であって、活性化H−rasを含むと疑われる細胞または組織をオリ ゴヌクレオチド: 5′−【配列があります】−3′(配列ID番号:3)と接触させ、かつ、細胞 または組織の同一のサンプルを次のいずれかのオリゴヌクレオチド: 5′−−−−−−−−−−−−−3′ 【配列があります】(配列ID番号:1)【配列があります】(配列ID番号: 2)【配列があります】(配列ID番号:3)【配列があります】(配列ID番 号:4)【配列があります】(配列ID番号:5)【配列があります】(配列I D番号:6)と接触させることを含む方法。
- 21.オリゴヌクレオチドの少なくともいくつかのヌクレオチド単位間結合基が 硫黄含有化学種を含む、請求項20記載の方法。
- 22.前記硫黄含有化学種がフォスフォロチオエートを含む、請求項21記載の 方法。
- 23.H−ras癌遺伝子の活性化により生ずる状態を処置する方法であって、 動物を、ヒトH−ras遺伝子に由来する選択されたDNAまたはRNAと特異 的にハイブリダイズしうる10から30ヌクレオチド単位からなるオリゴヌクレ オチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体と接触させることからなる方法。
- 24.前記オリゴヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド誘導体が次の配列:5 ′−【配列があります】−3′(配列ID番号:3)の少なくとも一部分を含む 、請求項23記載の方法。
- 25.オリゴヌクレオチドの少なくともいくつかのヌクレオチド単位間結合基が 硫黄含有化学種を含む、請求項23記載の方法。
- 26.前記硫黄含有化学種がフォスフォロチオエートを含む、請求項25記載の 方法。
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