JPH08506724A - 白血病治療のための化合物および方法 - Google Patents

白血病治療のための化合物および方法

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Abstract

(57)【要約】 触媒配列、二つの脚部、脚部に相補的な基質mRNAの部分と非接続であることのできる位置にある基質mRNAと相補的な少なくとも一つのアンカー配列をもつリボザイムが提供された。ある望ましい実施態様では、L6mRNAまたはL6およびK28の両mRNAを切断する能力を持つリボザイムが提供された。L6およびK28の転座ならびにその結果のL6mRNAを持つ慢性骨髄性白血病(CML)および急性リンパ性白血病(ALL)の治療方法が提供された。さらに、K28およびL6の両mRNAに特異的な成分からなる組み合わせ治療が提供された。また、K28および/またはL6mRNAとの組み合わせでc−mycを発現するその様な患者のための組み合わせ治療を提供する。例えば、治療方法には、この様なmRNAへ直接リボザイムおよびアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与することが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 白血病治療のための化合物および方法 発明の分野 本発明は、リボザイムの脚部に相補的な基質mRNA領域と隣接していなくて 良い基質mRNA領域にリボザイムを繋ぎとめる能力のあるアンカー配列を持つ リボザイムを提供する。本発明のある望ましい実施態様は、ある種のCMLおよ びALL患者の造血細胞によって発現するL6融合mRNAまたはL6およびK 28の両mRNAを切断する能力を持つリボザイムを含む。また、本発朋は、オ リゴヌクレオチド治療薬を用いる白血病の治療方法を供給する。発明の背景 薬剤としてリボザイムを用いる可能性については、非常な期待が寄せられてい る。リボザイムの薬剤生成物を研究開発するにあたっての重要な必要条件は、目 的とする細胞内RNAへのリボザイムの特異的標的としての能力である。この事 は、第二のRNA分子と相同であるキメラRNA分子に作用するリボザイムをデ ザインする場合に、特に第二のRNAの切断が宿主に不利益であれば、とりわけ 難しい。標的RNA分子が、リボザイムの切断部位またはその近くでのリボザイ ムの相互作用を妨害する形に折り畳まれている場合も、同等に難しいであろう。 我々は、慢性骨髄性白血病(CML)に関連する異常なmRNAに特異的なリボ ザイムをデザインする試みの中で、これらの問題の両方に遭遇した。 慢性骨髄性白血病(CML)および急性リンパ性白血病(ALL)は、白血病 の二種類の異なる型を代表している。CMLは、患者のおおよそ95%がフィラ デルフィア(Philadelphia)染色体と呼ばれる細胞発生マーカーに 関連する慢性骨髄増殖性疾患である(Nowell,P.C.およびHunge rford,D.A.,Science,1960,132,1497)。フィ ラデルフィア染色体は、染色体9および22の間の相互転座に起因する染色体異 常である(Mercola,M.ら、Science,1933,221,66 3)。 染色体22の切断点はブレークポイントクラスター領域(bcr)と呼ばれる 6Kbの領域に集塊している(Groffen,J.ら、Cell,1984,36 ,93−99)が、これに対して、染色体9では、切断点はc−ablエク ソン2の上流90Kbの領域のいたるところに散乱している(Heisterk amp,N.ら、Nature,1983,306,239−242)。結果と して得られた融合転写物は、約8.5Kbの長さであり、bcr配列を上流に、 abl配列を下流に含んでいる。 細胞遺伝子ablは、保存性の高い遺伝子であり、アベルソン(Abelso n)白血病ウイルスのウイルス形質転換遺伝子(v−abl)の先祖の代表的な ものである。v−ablはアベルソン白血病ウイルスに広範囲の型の造血細胞を 形質転換する能力を与える。形質転換は、ウイルスゲノムにコードされたチロシ ンキーゼによって仲介され、ウイルスgagポリペプチドにそのN末端を付着さ せたv−ablポリペプチドからなる。ヒトabl遺伝子は、染色体9にマッピ ングされ、チロシンキナーゼ活性を持つ145Kbのタンパク質を発現する。a blの誤制御はヒトのCMLと密接に関係する(Shtivelmanら、Ce ll,1986,47,277−284)。 フィラデルフィア染色体に関連する様々な9:22転座は2種類の型:K28 転座およびL6転座:に細別することができる。K28mRNAでは、ablエ キソン2がbcrエキソン3に連結している。L6mRNAでは、ablエキソ ン2がbcrエキソン2に連結している。C−myc mRNAがCMLの急性 転化に関する。 第3の型の9:22転座もまた同定された。この型の転座に特異的な染色体9 の切断点はL6切断点の5’末端に位置している。しかしながら、この異常な染 色体の存在は、CMLではなく急性リンパ性白血病(ALL)の確立に関連して いる(Selleriら、Blood,1990,75,1146−1153) 。さらに、K28およびL6のmRNAも幾人かのALL患者に関係していた。 K28mRNAの役割およびCMLの確立がさらに強調された(Shtive lman,E.ら、Cell,1986,47,277−284;Kuboni shi,I.およびMiyoShi,I、Int.J.Cell Clonin g,1983,,105−117;Shtalrid,M.T.ら、Bloo d,1988,72,485−490;Mills,K.I.ら、Blood, 1988,72,1237−1241)。 K28転座では、染色体22の切断点がbcrエキソン3と4の間に位置して いる(Shtivelman,E.ら、Cell,1986,47,277−2 84)。この領域が転写されると、二者択一的にスプライシングされて二種の別 個のmRNA(Shtivelman,E.ら、Cell,1986,47,2 77−284):mRNA K28およびmRNA L6:を生ずることの出来 るmRNAが生ずる。mRNA K28では、bcrエキソン3がablエキソ ン2に融合しているが、mRNA L6では、bcrエキソン2がablエキソ ン2に融合している。重要なことは、生じるmRNAが病気の進行中に変化しう ることである。L6転座では、染色体の切断点はbcrエキソン2および3の間 にある(Shtivelman,E.ら、Cell,1986,47,277− 284)。この領域が転写されると、一種類のみのmRNA,mRNA L6, が得られる。K28およびL6のmRNAは、CML細胞に独特であり、CML の確立に鍵の役割を演ずると信じられている異常なチロシンキナーゼ活性を持つ タンパク質をコードする(McLaughlinら、Proc.Natl.Ac ad.Sci.,1987,84,6558−6562)。 今までのところ、骨髄移植がCML治療の最も効果的な方法である。それでも なお、より感度の高い技術を用いると、幾人かの患者では放射線照射および/ま たは化学療法の後に骨髄移植を受けても、残存白血病細胞が生き残る場合もある ことが証明された。研究者たちは、より感度の高いPCRアッセイを用いた研究 で、骨髄移植後の患者にbcr−abl mRNAが残存することを検出した( Snyderら、Transplantation,1991,51,1033 −1040)。CMLおよびALLの治療で白血病に関係するmRNAおよびそ れらのタンパク質生成物の程度を減少させる必要性が残されている。これらのm RNAには、K28及びL6 mRNAならびにc−myc mRNAのような bcr−abl転写物が含まれる。 リボゾームは魅力的な代替法を提供する。特に、リボゾームの切断部位がキメ ラ接合部の2または3ヌクレオチド以内、すなわち接合部付近に位置する場合は 、特に、CMLで発生するようなキメラRNAは、リボゾームの標的としての理 想的候補になることができる。この場合、1)触媒領域の5’側のリボザイム配 列が切断部位の3’側すぐに位置するキメラRNA配列に相補的であること、2 )触媒領域の3’側のリボゾーム配列が切断部位の5’側すぐに位置するキメラ 配列に相補的であること、を条件としてして指定する事によって、リボゾームは キメラ分子を特異的に標的とする事ができるが、非キメラ分子は標的としない。 この様にして、おそらく、リボゾームの特異性が保たれ、リボゾームの非特異的 な切断によって起こる可能性のある有害な結果を排除することができる。 しかしながら、キメラmRNAの全てが接合サイトのすぐ近くにリボゾーム切 断に便利なサイトを提示しているわけではない。bcr−abl接合部付近にあ る最も近い“NUX”リボゾーム切断サイトは接合部から7、8および19ヌク レオチド離れた位置にある(第1図bを参照のこと)ことが、L6 bcr−a bl mRNA配列試験から明らかになった。文献記載の方法では、これらのど の部分もリボゾーム切断の標的にすることは不可能である、なぜなら、その様な リボゾームは正常なabl mRNAまたは正常なbcr mRNAをも切断す ると思われるからである。さらに、コンピューター予想によるL6 bcr−a bl mRNAの二次構造から、これらの部位は従来のリボザイムには近付きが たいであろうことが示唆された。従って、我々は、L6 bcr−abl mR NAに特異的なリボザイムをデザインする新たな研究を開始した。 Reddyら、WO92/00080、1992年1月9日公表、は、切断点 またはその付近にあるCMLのハイブリッドbcr−abl“遺伝子”を切断す る能力を持つリボザイムについて報告している。標的とすべき転座生成物は明細 に記載されておらず、ただ一つの転座が起こっていることをそれとなく記載して いるのみであった。しかしながら、配列の相補性から、Reddyのリボザイム はK28の転座を標的していると思われる。この転座は接合部の近くに従来のリ ボゾームによる切断に好都合なサイトを提示する。ハイブリッドbcr−abl に対するリボザイムの特異性を証明する試験は提供されていなかった。 前述のように、K28によって転写される特別なメッセージは病気の進行中に 変化しうる。さらに、あるCML患者はL6 mRNAを単独でまたはK28m RNAと共に発現している(Shtivelmanら、Cell,1986, ,277−284)。未解決の問題が残されている、即ち、L6mRNAであ る。おそらく、L6mRNAは、単独でK28mRNAを標的とするようにデザ インした治療によっては影響されないであろう。さらに、bcr−abl転写物 と共にc−myc mRNAを標的とする未解決の要求がある。 本発明は、前述の転写物を特異的に標的とするCML及びALLを治療するた めのオリゴヌクレオチド治療薬ならびに方法を提供する。また、本発明は、L6 mRNAまたはL6及びK28の両mRNAを切断する能力を持つリボザイム を提供する。 また、本発明は、一般に、触媒認識配列が核形成サイト、標的となるキメラm RNAの接合部から離れて位置する、または触媒認識配列が二次構造によって容 易に近付きがたい、標的mRNAを切断する能力を持つリボゾームの未解決の必 要性を解決しようとするものである。本発明のリボゾームは、例えば、CML、 ALLおよび濾胞性リンパ腫のような転座を含む病気の治療に有益である。発明の概要 我々は、慢性骨髄性白血病(CML)の確立に関係するbcr−abl融合m RNAをモデルとして用い、リボザイムを標的とする一般的な研究方法を開発し た。この研究方法を用いて、我々は切断サイトから遠く離れたbcr−ablR NA基質上のサイトにリボザイムを核形成させることに成功した。一般的には、 核形成サイトは切断サイトと非常に隣接しており、リボザイムの脚部が核形成を 成し遂げることができる、即ち、基質と最初に接触して次に起こるハイブリダイ ゼーション、ツイスト形成および切断を容易にする。しかしながら、時には、切 断サイトに非常に隣接した位置に核形成に有効なサイトがない場合がある。それ 故、本発明のリボザイムは、基質RNAの非隣接の領域を、リボザイムの核形成 およびリボザイムの切断のために別々に利用することができる。この研究方法に よって、L6およびK28のbcr−abl融合mRNAに特異的な一連のリボ ザイムが開発された。これらのリボザイムは、bcr−abl接合部付近にある bcr配列に相補的なアンカー配列を通じて、L6 bcr−abl RNAを 標的にした。これらのリボザイムによる切断は、融合mRNAのabl特異的配 列内の下流側サイトで起こった。正常なablおよびbcrの基質RNAは切断 されなかった。本発明の研究方法によって、キメラRNAに対するリボザイムの 切断の特異性を増加させることが可能になった。さらに、この同じ手段によって 、リボザイムは、基質RNAの二次構造によって他の方法では近付きにくいサイ ト、またはキメラRNAの場合には接合部から離れたサイトを切断することがで きようになる。 この発明は、ablエキソン2配列の接合部に融合したbcrエキソン2配列 を持つL6mRNAを切断する能力を持つリボザイムを提供する。これらのリボ ザイムは、ablエキソン2に相補的な少なくとも一つの領域、および、abl またはbcr配列を切断する能力を持つ少なくとも一つの触媒配列をもつヌクレ オチドまたはその誘導体からなる。さらに、リボザイムはbcrエキソン2に相 補的な少なくとも一つの領域からなる。加えて、基質mRNAに相補的な少なく とも一つの領域から離れた位置を切断する能力を持つリボザイムを提供する。 また、本発明は、リボザイムの脚部に相補的な基質mRNA領域と隣接してい なくても良い基質mRNAの領域に、リボザイムをつなぎとめるためのアンカー 配列を持つリボザイムを提供する。ある好適な実施態様は、触媒認識配列がリボ ザイムのアンカーに相補的である標的mRNAの領域から遠くに位置する標的m RNAを切断する能力を持つリボザイムを提供する。本発明のリボザイムは、例 えば、CML、ALLおよび濾胞性リンパ腫のような転座を含む病気の治療に有 効である。また、本発明のリボザイムは、例えば、mRNAが触媒認識サイトの 近くに基質へのリボザイムの結合を立体的に障害する原因となる領域を持ってい るような病気に関連するmRNAを切断するのに有効である。 L6mRNAまたはL6およびK28の両mRNAを発現するような慢性骨髄 性白血病(CML)および急性リンパ性白血病(ALL)に罹った脊椎動物を治 療するための方法を提供する。これらの方法は、リゾザイム、またはL6mRN AもしくはL6およびK28の両mRNAの発現を減少させる能力を持つアンチ センスオリゴヌクレオチドのような、少なくとも一つのオリゴヌクレオチド治療 薬を投与することからなる。 組み合わせ治療は、L6mRNAおよびK28の両mRNAを標的とする場合 に好適な実施態様である。例えば、両タイプのmRNAを発現している患者では 、L6特異的リボザイムはK28転写物に特異的なリボザイムと一緒に用いられ る。組み合わせ治療は、病気の進行過程で同時または連続的のどちらかでL6お よびK28の両RNAを発現しているK28転座をもつ患者にとって、特に重要 である。この様な患者には、L6またはK28mRNAのどちらかに特異的な治 療薬による治療は、リボザイムが両方を切断する能力をもつのでなければ、効果 的でないであろう。 意外にも、L6mRNAを標的とする本発明のリボザイムは、K28基質RN Aをも切断するが、本来のablおよびbcrを示す基質は切断しないことが発 見された。K28の転座はL6の転座に存在しない75塩基対のエキソンを含む ので、この発見には非常に驚かされた。本発明によるリボザイムは、特異性を犠 牲にすることなく、核を形成し、K28基質を切断することができる。発明者の 知りうるところでは、これは二種の異常な転座生成物に特異性を持つ単一なリボ ザイムに関する最初の報告である。このように単一なリボザイムの投与によって 組み合わせ治療を成し遂げることができる。 さらに、組み合わせ治療は、K28およびL6mRNAの少なくとも一つに特 異性を持つオリゴヌクレオチド治療薬に加えて、c−mycRNAに特異的性を 持つ(アンチセンスオリゴヌクレオチドまたはリボザイムのような)オリゴヌク レオチド治療薬を用いて、c−mycRNAをも発現している様な患者にも提供 される。図面の簡単な説明 第1図は、K28およびL6の転座を示している。 第2図は、実施例1に記載した本発明のL6(1)リボザイムのある望ましい 実施態様を示している。 第3図は、実施例2に記載した本発明のL6(2)リボザイムのある望ましい 実施態様を示している。 第4図a−cは、リボザイムL6(1)31、L6(1)21、およびL6(1)11 のそれぞれによるbcr−abl基質の切断の時間経過を示している。 第5図aおよびbは、リボザイムの特異性を示している。未変性のablおよ びbcr基質は切断されなかった。 第6図aおよびbは、基質RNA内の予想される二次構造を示している。 第7図a−cは、リボザイムL6(1)11およびL6(1)21の反応速度論を 示している。発明の詳細な説明 本発明の態様の一つは、リボザイムの脚部に相補的な基質であるmRNAの領 域と隣接していなくてもよい基質mRNAの領域にリボザイムを繋ぎとめるため のアンカー配列を持つリボザイムを提供することである。核形成領域から離れた 位置に存在する配列を切断する能力を持つリボザイムが、本発明の実施態様とし て提供される。ある望ましい実施態様は、L6mRNAを切断する能力を持つリ ボザイムを含む。また、本発明は、脊椎動物の造血細胞がL6mRNAを発現す ると信じられている、CMLまたはALLに罹っている疑いのある脊椎動物の治 療方法を供給する。治療方法は、L6mRNAを標的とする少なくとも一つのオ リゴヌクレオチド治療薬を脊椎動物に投与することからなる。また、他の方法で は、L6およびK28mRNAの少なくとも一つと共にc−mycを標的とする 。 本発明の実施態様の一つは、配列がK28およびL6の両mRNAに存在する 、ablまたはbcrの配列のいずれか一方および望ましくはabl内でL6m RNAを切断するのに有効なリボザイムを含む。 リボザイムは、自己切断能力または他のRNA分子を切断する能力を持つ触媒 RNAである。この分野では、ハンマーヘッド(hammehead)、ヘアピ ン、テトラヒメナI群イントロン、アクスヘッド(axhead)、およびRN アーゼPのような種々の異なる型のリボザイムが知られている(S.Edgin gton,Biotechnology,1992,10,256−262)。 ハンマーヘッドのリボザイムは40ヌクレオチドより少ないコアにマッピングさ れた触媒部位を持つ。植物のウイロイドおよびサテライトRNAの幾つかのリボ ザイムは、共通の二次構造およびある保存性ヌクレオチドを共有している。これ らのリボザイムは、本来それら自身を基質として供するが、酵素ドメインは保存 された切断部位と近接する配列との塩基対合を通して他のRNA基質を標的とす ることができる。特別にデザインしたリボザイムのこの能力によって、この様な リボザイムを、配列に特異的なRNA切断に用いることができる(G.Paol ellaら、EMBO,1992,1913−1919)。それ故、ハンマーヘ ッド触媒配列のような様々な型のリボザイムから異なる触媒配列を用いること、 およびここに開示した方法でそれらをデザインすることはこの分野の熟練者の範 囲内であろう。 また、リボザイムは切断反応の速度を高めるようにデザインされてもよい。例 えば、GoodchildおよびKohli、Archives of Bio chemistry and Biophysics,1991,284,38 6−391)では、20から12までの基質と塩基対合する能力を持つ相補的な ヌクレオチドを減少させることを、教授している。さらに、強すぎる結合を妨害 すると同時に、認識が多数の塩基に広がるように、ミスマッチを導入してもよい 。速度論についての議論は、例えば、Herschlag,Proc.Natl .Acad.Sci.,1991,88,6921−6925を参照されたい。 本発明のある望ましい実施態様は、切断反応の有効性を維持しながら、特異的に abl−bcr融合転写物を標的にするための十分な相補性を含む。 リボザイムが標的とするmRNAを切断する能力を持つか否かを決定するため のアッセイの例は以下の通りである。bcr−abl基質のようなRNA基質は 、試験するリボザイムと共に適当な条件下でインキュベーションする。次いで、 反応生成物を、例えばゲル電気泳動を用いて試験する。基質mRNAの検出可能 な切断は肯定的な結果を示し、リボザイムが標的mRNAを切断する能力を持つ ことを示している。 本発明の望ましい実施態様は、ablに相補的な少なくとも一つの領域、およ びbcrに相補的な一つの領域からなるリボザイムを提供する。さらに望ましい 実施態様は、(アンカーのような)相補性領域および(脚部のような)第二の相 補性領域との間に非相補性のスペーサー領域を含む。好適には、リボザイムの触 媒モチーフはハンマーヘッドの触媒コア配列であり、より好適には、触媒配列は 望ましい実施態様は、abl配列に相補的な、約2から約30のヌクレオチド 、好適には約15のヌクレオチド、を持つ二つの脚部を持つ。脚部の長さは同じ である必要はない。また、望ましい実施態様は、bcr配列に相補的である約2 から約500、好適には約11、のヌクレオチドを含み、この配列はアンカーを 意味する。本発明のリボザイムは、L6および/またはK28mRNAを切断す る能力を持つ。 さらに、望ましい実施態様は、ablに相補的な領域およびbcrに相補的な 領域のような相補的領域の間に、約1から約3,000、好適には約1から約1 ,000、より好適には約1から約100、最も好適には約13ヌクレオチドか らなるを非相補的スペーサー領域を含む。ある望ましい実施態様は、bcr−a bl接合部の3’側19ヌクレオチドに位置するabl領域内のGUAサイトで bcr−abl融合mRNAを切断する。これらは以下の議論においてL6(1 )類のリボザイムとしてデザインされた。その他の望ましい実施態様は、bcr −abl接合部の3’側7ヌクレオチドに位置するabl領域内のCUUサイト を標的とし、これらはL6(2)類と呼ばれる。本開示が与えられれば、当業者 は、標的配列およびリボザイムで用いられる触媒コアモチーフの型に従って、種 々の可能な切断サイトの配列を認識するであろう。 リボザイムのL6(1)類は、bcr−abl接合部の3’側19ヌクレオチ ド(nts)に位置するGUAモチーフを切断するようにデザインした(第2図 )。この様なリボザイムは、GUAトリプレットの両側に存在するabl配列に 相補的な配列を含み、さらに、ablに相補的な配列に隣接していない、bcr エキソン2内の配列と相補的なアンカー配列を含んでいる。第2図およびそれに 続く図は、説明の目的で切断直前の組み合わされた状態を単純化して表している 。第6図aおよび第6図bに示す二次構造の予想から明らかなように、接合部の 3’側すぐの基質は相補的塩基対合を容易には作れない。 基質となるRNAの二次構造の予想は、RNA折りたたみのためのZucke rおよびSteiglerの演算規則を用いて行った。合成した基質分子のヌク レオチド配列を完全に分析したが、折り畳み構造の部分のみを図に示している。 アンカー相補的サイトおよび基質切断サイトを示している。#1および#2はそ れぞれCUUおよびGUAの二つのリボザイム切断サイトを示している。L6b cr−abl基質内のbcr−abl接合部はAAG/AAGの間に縦線で示し 、括弧内の数字は示した構造の最初および最後のヌクレオチドを示している。第 6図aは、正常なabl基質を示し;ヌクレオチド1−87はablエキソン1 aおよび2に由来している。第6図bは、L6bcr−abl基質を示し;ヌク レオチド1−14はBruescriptのポリリンカー配列に由来し、ヌクレ オチド15−72はbcrエキソン2に由来し、ヌクレオチド73−232はa blエキソン2に由来する。 アンカーは、bcr配列を含むRNAへのリボザイムのハイブリダイゼーショ ンを助力するために挿入され、こうすることによってリボザイムが正常なabl mRNAを切断しないようにした。また、アンカーは、切断サイト付近、二次構 造内に埋没するであろう領域、にリボザイムを隔離するように働くであろう。様 々な長さのアンカーを試験した。L6(1)リボザイムの望ましい実施態様は次 のリボザイム: を含む。 リボザイムのL6(2)類は、bcr−abl接合部の3’側7ヌクレオチド に位置するCUUモチーフで切断されるようにデザインした。bcrエキソン2 に相補的な領域は、好適には約2から約500、より好適には約5から約100 、最も好適には約5ヌクレオチドである。触媒コア配列は、望ましくはハンマー ヘッド触媒コアモチーフである。ある望ましい実施態様では、2つの脚部のそれ ぞれは、長さ約4から15、好適には約7ヌクレオチドである。 L6(2)リボザイムの望ましい実施態様は、以下のリボザイム: を含む。 上述のリボザイムの中の相補的配列は変えることができ、それぞれ異なること ができる。第一のリボザイム(配列番号:3)は触媒配列の3’側に位置する領 域はablエキソン2に完全な相補性を維持しているが、上記の第二のリボザイ ムはablエキソン2配列との2つのミスマッチを含んでいる。ablエキソン 2配列とのミスマッチを含むリボザイムとRNA分子とのハイブリダイゼーショ ンは、おそらく、bcrおよびabl両方の相補的配列に依存するであろう。a bl配列との望ましいミスマッチの数は、特異性を保持しながら切断効率を大き くするような数である。 文献に記載されたハンマーヘッドリボザイムの大多数は、標的配列に相補的な 配列であり且つ触媒サイトに側面を接する“脚部”、によって脇を固めたハンマ ーヘッド配列からなる。相補性はリイボザイムを所望の切断サイトに導くのに役 立ち、それ故、一般的にリボザイムの切断が特異的に起こる原因となる。しかし ながら、その様なリボザイムのデザインにおいて、触媒サイトの直ぐ側面に立つ 標的配列領域が最初の結合、即ち、リボザイム機能に重大な核形成、のために開 放(open)されている。 本発明は、例えば、染色体切断点がいろいろな位置に起こる可能性のあるCM L、ALL、および濾胞性リンパ腫に於けるように、相補性のある“開放”(o pen)領域から離れて存在する配列を切断する能力を持つリボザイムを提供す る。これらのリボザイムは、ハイブリダイゼーションを安定化するために切断サ イトの一方の側に十分な相補性を持ち、切断サイトのもう一方の側にも同様に十 分な相補性を持つ。相補性を持つこれらの領域は、リボザイムの相補的ヌクレオ チド配列と相補的ヌクレオチド配列の間に位置する基質配列と実質的にハイブリ ダイゼーションしないヌクレオチド、またはポリエチレングリコールのような他 の分子、からなるスペーサーに付けることができる。“実質的にハイブリダイゼ ーションしない”と言う句は、切断反応効率を妨害するほどにはハイブリダイゼ ーションしない長さであれば、スペーサー配列内に幾らかの相補性が存在しても 良いことを意味している。 この非対合ヌクレオチドの領域は、互いに離れた位 置にある脚部とアンカーの相補的領域の間にリンカーとして供される。こうする ことによって、これらのリボザイムは、相補的領域の一つから離れた位置を切断 できるようになるであろう。ある望ましい実施態様では、切断サイトから離れた 位置にあるより長い相補性領域がリボザイムを繋ぎとめるために供される。リボ ザイムによる切断の特異性および速度は、標的に相補的な任意の一つの領域内に 存在する塩基対の範囲を変えることによって修飾しても良い。 “脚部”と言う言葉は、切断サイトと隣接した基質mRNA内の相補的領域と 結合する能力を持つ相補的領域を示す。望ましい実施態様では、脚部の相補的領 域は、リボザイムの触媒配列と隣接している。“結合する能力を持つ”という句 は、脚部が基質内の標的領域を検出できるように結合する能力を持つ限り、標的 mRNAと正確にはマッチしないヌクレオチドを持つリボザイムも含むことと理 解される。この様に、相補性領域は、領域が標的とする地域と結合する能力を残 している限り、ミスマッチを含んでいてもよい。一般的に、リボザイムの脚部は 核形成のために機能し、それによって、基質との塩基対は、切断サイトに隣接し た位置に触媒ドメインを正確に配置する(Haseloffら、Nature, 1988,334,585−591)。 “アンカー”という言葉は、基質mRNAと相補的な領域を包括しており、( リボザイム内にスペーサーを持たない場合には)脚部の一つと隣接してもよく、 (リボザイム内にスペーサーを持つ場合には)脚部の一つと隣接していなくても よい。アンカーは、脚部に相補的な基質mRNA領域と隣接していない基質mR NAの一つの領域と結合する能力を持つこと、二次構造によって脚部の効果的な 核形成が妨げられる場合に核を形成すること、および/または、標的配列がキメ ラRNAの接合部から離れた領域にある場合に脚部の特異性の向上を助けること 、を特徴とする。基質上の非隣接地域の長さは、1ヌクレオチドと同じ位短くて も良いが、好適には少なくとも約3ヌクレオチドである。 リボザイムがアンカー配列をもつことによってもたらされる有利点には、例え ば、基質mRNAの触媒認識配列が基質融合mRNAの接合部から離れた位置に あるような、異常な融合mRNAを切断する能力が含まれる。融合RNAは、一 つの染色体遺伝子がもう一つの染色体遺伝子と並列の位置に置かれた二つの染色 体間の転座を伴う。転写によって、転座はこのように融合mRNAになる。触媒 認識サイトが接合部に近い場合、切断点の両側のすぐの位置にそれぞれのRNA 種に相補的な脚部を持つリボザイムを使用すれば、融合RNAを標的として用い ることができ、多分、主に存在する二種の在来のRNAを切断しないであろう。 当然ながら、触媒認識サイトが接合部からさらに遠くに離れるにつれて、リボザ イムが本来のRNAも切断するであろう可能性は増加する。第1図から明らかな ように、L6融合生成物上のすべての切断サイトは接合部から7ヌクレオチド以 上離れている。 本発明のリボザイムは、触媒認識サイトが接合部から離れている場合に、基質 RNAに対する特異性をより大きくすることができる。また、二次構造のような 、リボザイムによる切断を阻害する、触媒サイト付近の障害を克服する機構を提 供する。その様なリボザイムを調整するための一般的な方法をここに開示する。 リボザイムを作成する方法の第一段階は、例えば、ハンマーヘッド触媒コアを 用いる場合、基質mRNA内のXUXサイト(Xは4種のヌクレオチドの内の任 意の一つである)を同定することである。第二段階は、リボザイムの脚部を作る ことである。既知の遺伝子配列を用いて、リボザイムの脚部が基質mRNA内の XUXサイトのどちら側にも相補的であるように、リボザイムをデザインするこ とができる。好適には、リボザイムは、融合mRNA内に存在する配列に一致す る正常なmRNAを実質的に切断しないように、デザインされるであろう。第三 段階は、アンカー配列の考案を伴う。アンカーは触媒標的認識サイトを持つ一つ のRNA種よりむしろ異なるRNA種間の領域に相補的にして、アンカー配列が 触媒認識配列から遠い位置にある融合mRNA内の領域を標的とするようにする ことができる。スペーサー領域は所望によりリボザイムに含まれて良い。二次構 造による阻害が存在する時には、アンカーは、そのような構造の5’、3’側の 基質RNA上、および/またはこの構造内、の領域に相補的であるようにデザイ ンすることができる。 アンカーによって、触媒サイトが転座接合部から遠く離れている場合でさえ、 転座に関わるmRNA領域のようなアンカーと相補的な配列を、リボザイムが認 識し結合できるようになる。リボザイムの大きさが、転座と触媒サイトとの間の 領域にわたる基質mRNAの大きさと一致しない場合でさえ、基質mRNAの任 意の非相補性部分がループのような局部に限定された二次構造を形成することが あり、こうなることによって、リボザイムは連続しない配列と結合出来るように なる。 リボザイムは、基質mRNAの任意の部分を切断するようにデザインすること ができること;標的領域は、転座接合部近くに位置する必要がないこと;が理解 されるであろう。同様に、アンカー配列は、転座接合部を標的とする必要がない 。実験結果から、L6リボザイムはL6およびK28のメッセンジャーの両方を 切断すること、およびこの切断は異常なメッセンジャーのみに特異的であること が示された。また、単一のリボザイムが同一のmRNAの融合を生ずる、多くの 異なる転座に有効で有り得ることが理解されるであろう。 リボザイムがアンカー配列を持つことによって得られる利点のもう一つの例と して、基質RNA内の触媒認識配列の近くに位置することによる、加えて二次構 造による、立体障害を避ける能力が上げられる。立体障害を作り出すもう一つの 状態の例として、基質mRNAへのタンパク質の結合が含まれる。二次構造の存 在は、例えば、PC gene(Intelligenetics,Mount ain View,CA)のようなコンピュータープログラムを用いて、および /または化学的もしくは酵素的手段によって、決定することができる。 リボザイムがスペーサーを持つことによって得られる利点としては、例えば、 リボザイムに可動性を持たせ、それによってリボザイムが基質mRNAと接触で きるように空間を回転する能力が上げられる。また、スペーサーは、リボザイム が基質mRNAと結合すること無く、基質mRNAの長い距離を覆うようにする 。 スペーサー領域は、ヌクレオチドもしくはその誘導体、またはポリアルキレン グリコールのような非ヌクレオチドスペーサー、並びにLevensonら、米 国特許第4,914,210号(ここに参照として取り入れる)に記載の非ヌク レオチドスペーサーからなる。ある望ましい実施態様では、スペーサーはポリエ チレングリコールからなる。他の望ましい実施態様では、スペーサー領域は1か ら約3000のヌクレオチドまたはその誘導体を持つ。より望ましい実施態様は 、少なくとも約13のヌクレオチドを持つ。“化学的スペーサー領域”と言う句 は、例えば、米国特許第4,914,210号に記載された化学品のような化学 的スペーサーをもつスペーサー領域を意味する。特定の例として、ポリアルキレ ングリコール、より好適にはポリエチレングリコールが上げられる。当業者は、 その様な化学薬品が1から1,000のヌクレオチドの大きさと等価であるか否 かを決定することができる。 本発明を読むことによって、当業者は、複数のアンカー配列をもつリボザイム ならびに複数スペーサーを持つリボザイム、およびアンカーとスペーサーの組み 合わせを持つリボザイムを作り出しうることを理解するであろう。望ましい実施 態様では、リボザイムは1から約100の間、より好適には1から約10の間、 のアンカー配列をもつ。また、望ましい実施態様では、リボザイムは、約1から 100の間、より好適には1から約10の間、のスペーサー領域を持つ。 望ましい実施態様では、リボザイムのそれぞれの脚部は、約2から約15のヌ クレオチド、および好適には約7のヌクレオチドをもつ。アンカー配列は、好適 には約2から約500のヌクレオチド、より好適には約5から約100のヌクレ オチドを持つ。場合により存在するスペーサー領域は、好適には基質mRNAの 約1から3000のヌクレオチド、より好適には約1から1000のヌクレオチ ド、最も好適には約10から約100のヌクレオチドにわたる。 本開示を読むことによって、当業者は、切断反応の効率および/または特異性 を増加させるために、この様なリボザイムをデザインして修飾体を作ることがで きるであろう。この様な修飾には、例えば、CMLの場合に、bcrエキソン2 に相補的な領域の大きさを増大させる事、および/またはablエキソン2の相 補性量を減少させる事が含まれる。 ある望ましい実施態様では、リボザイムは複数の触媒単位を含む。本開示によ って、当業者は、K28mRNAおよび/またはL6mRNAのような基質mR NAを切断する能力を持つ複数の触媒単位を持つリボザイムを作る事ができる。 その様なリボザイムは基質mRNAと相補性を持つ領域に加えて、触媒単位の間 にスペーサー領域を含むであろう。触媒単位はそれ自身、例えば、ablおよび /またはbcr配列を切断するであろう。 アンカーを脚部の一つとつなぐスペーサー領域をもつリボザイムの例としては 、実施例1のリボザイムL6(1)31(配列番号:2)、ならびに実施例2のリ ボザイムL6(2)0およびL6(2)2(配列番号:4および5)が含まれる。 望ましい実施態様は、配列番号:2の修飾物であり、より短いアンカー配列を持 ち、基質mRNAをより効率よく切断する、配列番号:14および配列番号:1 5のリボザイムを含む。 転座によって生じた融合mRNAを切断する能力を持つリボザイムのもう一つ の例は、配列番号:13のリボザイムである。このリボザイムは、ALLに含ま れる融合mRNAを標的とし、ALLの治療に用いうるであろう。9;22染色 体の転座はALLと関連する。染色体9の切断点は、ablエキソン2の上流に 位置する。この領域の転写物は、最初のbcrエキソンがablエキソン2に隣 接する融合mRNAを生ずる。このリボザイムのアンカーはbcrエキソン1に 相補的であり、リボザイムの残りの部分は配列番号:2のスペーサー領域、脚部 および触媒配列に該当する。 本開示によって、当業者は、例えば、濾胞性リンパ腫および転座を含むその他 の病気を標的とするリボザイムをも作り出すことができるであろう。 また、リボザイムを2'-O−アルキル−および2'-O−アリル−リボヌクレオ チド類似体を用いて修飾しうることも、理解されるであろう(Paolella ら、EMBO J.,1992,11,1913−1919)。その様な修飾物 は“誘導体”という言葉の中に含まれる。さらに、デオキシリボヌクレオチドお よびリボヌクレオチドを混合して用いてもよい(Perreaultら、Nat ure,1990,344,565−567)。 さらに、既知の触媒配列を変えることもできる。例えば、ハンマーヘッドリボ ザイムのコア触媒領域の共通配列は、例えば、Ruffnerら、Bioche mistry,1990,29,10695−10702に従って、変化させて も良い。 また、脊椎動物の造血細胞はL6mRNAを発現すると信じられているので、 本発明は、CMLまたはALLを持つと予想される脊椎動物を治療する方法をも 提供する。望ましい実施態様は、L6mRNA、またはL6およびK28の両m RNAの発現を減少させる能力を持つオリゴヌクエオチド治療薬を用いることを 含む。“オリゴヌクレオチド治療薬”という言葉は、リボザイムおよびアンチセ ンスRNAの両方を含む。ある望ましい実施態様では、オリゴヌクレオチド治療 薬は、L6mRNAを切断する能力を持つリボザイムからなる。その他の望まし い実施態様では、オリゴヌクレオチド治療薬はK28に結合する能力を持つアン チセンスオリゴヌクレオチドおよびL6mRNAを結合する能力を持つアンチセ ンスオリゴヌクレオチドからなる。さらなる望ましい実施態様は、K28および L6mRNAに特異的なリボザイム並びにアンチセンスオリゴヌクレオチドの混 合物を提供する。その他の望ましい実施態様では、“オリゴヌクレオチド治療薬 ”は、L6およびK28の両方を切断する能力を持つリボザイムからなる。 アンチセンスの技術は、特異的遺伝子の発現を妨害するために用いることがで きる価値ある道具を提供する。興味ある遺伝子のmRNA配列に相補的な配列を 持つアンチセンスオリゴヌクレオチドは、細胞の表現型も修飾しうる。 少なくともK28とL6接合部の一部分とハイブリダイゼーションするアンチ センスオゴヌクレオチドが、本発明の方法において、意図される。この様に、異 常な転写に競合して結合する分子は、治療薬として期待される。 任意の長さのアンチセンスオリゴヌクレオチドが用いられてもよいが、15塩 基より短い配列は標的へのハイブリダイゼーションの特異性が小さいと思われ、 酵素消化によってより簡単に破壊されるであろう。これゆえ、少なくとも15の ヌクレオチドを持つオリゴヌクレオチドが望ましい。他方、大きなオリゴヌクレ オチドは標的細胞による取り込みが減少するために、発現を干渉する効果が少な くなるであろうことはこの技術分野では既知であるので、オリゴヌクレオチドの 大きさは、それが標的細胞に入り込む能力によって制限される。発現の干渉とは 、エクスビボ(ex vivo)またはインビボ(in vivo)のどちらか で、bcr−abl融合転写物によってコードされるタンパク質生成物の発現が 検出可能なほど減少することを意味することが、理解されるであろう。 ここで用いられる“オリゴヌクレオチド”という言葉は、リボヌクレオチドお よびデオキシリボヌクレオチドの両方を含み、且つ、“ポリヌクレオチド”と呼 ぶに十分な長さでありうる分子を含む。オリゴデオキシリボヌクレオチドは、オ リゴリボヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドよりリボヌクレオチドによる 酵素攻撃をより受けやすいために、望ましい。又、塩基、糖またはヌクレオチド 間の結合は、この技術分野で既知の方法によって、化学的に修飾されて良いこと も、理解されるであろう。修飾は、例えば、安定性および/または脂質溶解性を 改良するために行われて良い。例えば、脂質溶解性および/またはヌクレアーゼ 消化への耐性の強化は、ヌクレオチド間のホスホジエステル結合のリン酸の酸素 をメチル基または硫黄原子で置換する結果、得られることが知られている。特に 、ホスホロチオ酸塩は、ヌクレオチド切断に対して安定であり、且つ脂質に溶解 する。 本発明のリボザイムおよびアンチセンスオリゴヌクレオチドは、任意の既知の 化学的オリゴヌクテオチド合成法によって合成されて良い。例えば、Gait, M.J.編、1984、“オリゴヌクレオチド合成(Oligonucleot ido Synthesis)”(IRL,Oxford)を参照されたい。ま た、リボザイムおよびアンチセンスオリゴヌクレオチドの両方が、適当なベクタ ーからの組換え体での発現を通して合成されても良い。 本発明の望ましい実施態様は、組み合わせ治療で、L6mRNA単独またはL 6mRNAとK28mRNAの両方を標的とすることを含む。CMLまたはAL L治療の望ましい方法では、オリゴヌクレオチド治療薬は標的となるmRNAの 発現を減少させるために使われる。“発現を減少させる能力”と言う句は、検出 可能なほど発現が減少することを意味する。 組み合わせ治療は、病気の経過中にL6およびK28mRNAの両方が同時に または連続的に発現する、K28の転座を持つような患者にとって、特に重要で ある。L6またはK28のmRNAのどちらかに特異的な治療薬での治療は、こ の様な患者にとって最も効果がないと思われる。 望ましい方法は、K28およびL6mRNAの両方に特異的な成分を持つ組み 合わせ治療からなる。治療方法には、例えば、K28およびL6mRNAを切断 する能力のあるリボザイムの混合物が含まれる。 その他の望ましい実施態様は、K28およびL6の両mRNAと結合する能力 を持つ成分を含むアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて、ALLおよびCM Lを治療する方法である。“結合(する)能力”と言う句は、電気泳動で移動度 が変化すると言ったような、当業者に既知のアッセイで検出できる結合を示す。 さらに望ましい実施態様は、K28およびL6mRNAに特異的なリボザイム ならびにアンチセンスオリゴヌクレオチドの混合物を提供する。又、これらによ る治療は、例えば、化学療法および照射のような従来の治療と合わせて用いても 良い。 さらに望ましい実施態様は、L6およびK28を切断する能力を持つ単一のリ ボザイムを提供する。 さらに望ましい実施態様は、K28および/またはL6mRNAを標的とする ことに加えて、c−myc発現を支配する組み合わせ治療を含む。例えば、CM Lに於けるc−mycの潜在性の役割については、Sawyersら、Cell ,1992,70,901−910で議論されている。特に、mycは、インビ トロではbcr−ablの形質転換能力に影響を及ぼし、mycは幾人かの患者 でCMLの急性転化と関連していた。それ故、本発明のある実施態様は、K28 および/もしくはL6mRNAに特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチドなら びに/またはリボザイムに加えで、c−mycRNAに特異的なアンチセンスオ リゴヌクレオチドまたはリボザイムのような治療薬を用いて、c−mycを発現 しているその様な患者を組み合わせ治療することからなる。 他の望ましい実施態様では、配列番号:13のリボザイムはALLの治療に同 様に使われても良い。このリボザイムの基質mRNAは、配列番号:12に提供 されている。 インビボで用いるために、アンチセンスオリゴヌクレオチド並びにリボザイム は、適当は液体ベヒクルまたは補助剤および最適な補助添加物または添加物のよ うな、薬剤担体と結合させても良い。液体ベヒクルおよび補助剤は従来からのも のであり、商品として入手できる。その例としては、蒸留水、生理食塩水、デキ ストロース水溶液などがあげられる。 従来の担体を用いての投与に加えて、アンチセンスオリゴヌクレオチド並びに リボザイムは様々な特殊なオリゴヌクレオチド配給技術をもちいて投与されても 良い。例えば、オリゴヌクレオチドは、単層板(unilameller)リポ ソームにカプセル化することに成功している。再構築したセンダイウイルス外皮 を用いて、RNAおよびDNAを細胞に配合することに成功している。Arad ら、Biochem.Biophy.Acta.,1986,859,88−9 4(ここに参照として取り入れる)。さらに、オリゴヌクレオチドは、葉酸塩レ セプターが仲介するエンドサイトーシスの利己的利用によって細胞内に運ばれて もよい。LeamonおよびLow,PΓoc.Natl.Acad.Sci. ,1991,88,5572−5576(ここに参照として取り入れる)。 また、リボザイムおよびアンチセンスオリゴヌクレオチドはベクターを仲介と した配達によって投与されても良いことが理解されるであろう。そのような配達 システムは、本開示で示されたように、当業者の範囲内にある。遺伝子治療の望 ましい方法は、例えば、治療用オリゴヌクレオチドをコードする遺伝子のレトロ ウイルスベクター内への取り込み、さらに遺伝子を発現している細胞の選択、を 含む。レトロウイルスベクターを用いて、次に、エキソビボで患者の骨胞の幹細 胞に伝達する。効率よく再移植するため、例えば、患者自身の骨髄は照射、化学 療法または除去によって治療される。次いで、治療した骨髄を患者に移植する。 ベクター仲介配達システムの例として、Rosenbergら、New En g.Jour.Med.,1990,570−578;Rouxら、Proc. Natl.Acad.Sci.,1989,86,9079−9083;DeM onteら、Proc.Natl.Acad.Sci.,1990,87,29 41−2945;Hantzopoulosら、Proc.Natl.Acad .Sci.,1989,86,3519−3523およびKashani−Sa betら、Antisense Res.and Dev.,1992,,3 −15を参照されたい。 インビボで用いるために、アンチセンスオリゴヌクレオチド並びにリボザイム は、異常な転写物の発現を減少させるのに効果的な量を投与することができる。 治療の形態は、患者の体力、年齢、体重、健康状態および性、投与経路、並びに その他の要因で、予防または治療を目的として行われるが、事実上の投与量の判 定は患者の体格および体重を考慮して行われるであろう。 また、エクスビボでのアンチセンスオリゴヌクレオチドならびにリボザイムは 、白血球細胞を末梢血液から分離し、それをオリゴヌクレオチドで処理した後に 、細胞を宿主の血液に戻す事によって投与することができる。エクスビボでの技 術は、インターロイキン2活性化リンパ球をもつ癌患者の治療に用いられた。 オリゴヌクレオチド治療は、正常な血液細胞の生存能力を維持した状態で、白 血病細胞を殺すのに有効な量投与することができる。その様な投与量は、白血病 の種類および範囲、用いる個々のオリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチドに対 する白血病の相対的感受性、並びに他の要因に依存して変化するであろう。 本発明の治療は、従来の治療法との組み合わせであって良いことが、理解され るであろう。また、本発明の組み合わせ治療は、順々にまたは同時に投与されて 良いことが理解されるであろう。投与量の決定は、個人に依存し、当業者によっ て決定することができる。材料および方法 細菌の増殖および保持 大腸菌HB101株(Boyer,H.W.およびD.Roulland−D ussoix,J.Mol.Blo.,1969,41,459)およびSB2 21株(Nakamura,D.およびM.Inouye,Cell,1979 ,18,1109−1117)は、L培地(10g/l−トリプトン、5g/l −酵母エキス、10g/l−NaCl)中、37℃で増殖させた。長期間保存す るために、細菌は75%のL培地/25%グリセロール中、−80℃で保存した 。プラスミド Bluescript II KS +は、Stratageneから購入し 、100μg/mlのアンピシリンを含むL培地で増殖したHB101内に保持 した。鋳型DNAの構築 各々のリボザイムの二つのDNAの鋳型は、シアノエチルホスホロアミダイト 合成(Beaucage,S.および M.Caruthers,Tetrah edron Lett.,1981,22,1859−1862)を用いるMi lligen BioSearch 8750 DNAシンセサイザーで、Ec oRI末端を持つ二つの相補的オリゴデオキシヌクレオチドとして合成され、逆 層の高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)によって精製した。おおよそ3μ gのそれそれのオリゴヌクレオチドを、50単位のT4ポリヌクレオチドキナー ゼ(United States Biochemicals)を含む1xリン カーキナーゼ緩衝液(70mMトリス塩酸、pH7.6、1mM−ATP、10 mM−MgCl2、15mM−DTT)中でリン酸化した。反応は37℃で30 分間行った。 相補的オリゴヌクレオチドは、反応混合物を化合させる事によってリン酸化し た後、互いにアニーリングし、次の温度および時間:85℃で5分間;65℃で 15分間;37℃で15分間;室温で15分間;および氷上で15分間:で順々 にインキュベーショした。アニーリングしたリン酸化オリゴヌクレオチドは、エ タノール沈殿し、脱イオン水(dH2O)に75ng/μlの濃度で再懸濁した 。アニールした後、二本鎖オリゴヌクレオチドをBluescript II KS+のEcoRIサイトに結合させた。結合したDNAは、遺伝子パルス“g ene pulse”(Bio Rad)を取扱い説明書に従って用いることに よって、BH101細菌内にエレクトロポレート(electroporate )した。一本鎖の突出部は、DNAのEcoRI消化によって生じた末端と相補 的な末端である。基質DNAの構築およびクローニング L6 bcr−abl基質RNAのためのDNA鋳型は、L6 bcr−ab l mRNAと同し方向性をも持つオリゴデオキシヌクレオチドとして合成した 。このDNAオリゴヌクレオチドは、bcr−abl接合部5’側57ヌクレオ チドに位置する場所からbcr−abl接合部3’側97ヌクレオチドに位置す る場所迄に位置付けされる配列からなる(Shtivelmanら、Cell, 1986,47,277−284;Heister Kampら、Nature ,1985,315,758−761)。二本鎖DNAは、次の配列: (EcoRIサイトを下線で示す):を持つそれそれ5’および3’プライマー を用いて、ポリメラーゼ鎖反応(PCR)によって合成した。PCR生成物はゲ ル精製し、EcoRI消化し、その後、上記の方法でBluescript I I KS+にクローン化した。 正常なbcr基質RNAのためのDNA鋳型は、bcr mRNAと同じ方向 性を持つオリゴデオキシヌクレオチドとして合成した。二本鎖DNAは、次の配 列: をもつ、それぞれ5’および3’プライマーを用いて、PCRによって合成した 。得られたPCR生成物は、正常なbcr cDNAの554から675の場所 に位置付けられる(Lozzioら、Blood,1975,45,321−3 34)。 K562細胞からの正常なabl mRNA領域(Lozzioら)は、PC R逆転写酵素によって増幅した(Innisら、PCR Protocols, A Guide to Methods and Applications, 22)である。えられたPCR生成物は正常なabl cDNAの157から3 40(5)に位置付けられる。 正常なbcrおよびablのPCR生成物はゲル精製し、リン酸化し、その後 、dNTPsおよびDNAポリメラーゼのKlenowフラグメント存在下で、 ブラントエンドにした。次いで、DNAをBluescript II KS+ のHincIIサイトにクローニングした。 K28基質のための鋳型は、Scott Shore博士(Temple U niversity,Philadelphia,PA)に提供して頂いた。クローニングベクターの調製 Bluesctipt II KS+プラスミドDNAは、製造者の推奨する 条件を用い、HincIIまたはEcoRI(New England Bio labs)のどちらかで、完全に消化した。消化したDNAは、フェノール:ク ロロホロムで2度抽出し、エタノール沈殿し、その後、供給者の推奨する条件に 従って、子ウシの腸のホスファターゼ(Boehringer Mannhei m Biochemicals)で脱リン酸化した。リボザイムのクローニング 150ngと450ngとの間のアニーリングしたオリゴヌクレオチドは、2 00ngのベクターDNAおよび5μlのT4 DNAリガーゼ(Boehri nger Mannheim Biochemicals)を含む10μlの1 x結合緩衝液(50mMトリス塩酸、pH7.6、10mM−MgCl2、1m M−ATP、10mM−DTT)中で、EcoRI消化Bluescript II KS+と結合させた。14℃で一晩インキュベーションした後、反応物は 5μlのTE(10mMトリス塩酸、pH7.7、1mM EDTA)で希釈し 、ただちに使うか、または−20℃で保存した。2μlの希釈した結合反応物は 、取扱い説明書に従って、Bio−Radの“遺伝子パルサー(Gene Pu lser)”を用いて、HB101またはSB221内にエレクトロポレートし た。形質転換した細菌は、すぐに1mlのSOC培地(2%[w/v]バクト− トリプトン、0.5%[w/v]酵母エキス、10mM−NaCl、10mM MgSO4−7H2O、20mMグルコース)で希釈し、37℃で1時間インキュ ベーションした。その後、形質転換した細菌を、100μl/mlアンピシリン を含むL寒天プレートに塗布し、37℃で一晩インキュベーションした。クローンの特徴 個々の形質転換株を採取し、100μl/mlのアンピシリンを含むLB培地 で増殖させた。プラスミドDNAは、アルカリ溶解の処方箋にしたがって、細菌 培養液から収集した(Sambrook,J.、Fritsch,E.F.およ びManiatis,T.編、Molecular Cloning,A La oratory Manual,Cold Spring Harbor,NY ,Cold Spring Harbor Laboratory,1989) 。さらに、DNAは、塩化リチウム沈殿、RNアーゼA消化、ポリエチレングリ コール沈殿、フェノールおよびクロロホルム抽出、およびその後エタノール沈殿 させることによって、精製した(Sambrook,J.、Fritshc,E .F.および、Maniatis,T.編、Molecular Clonin g,A Laboratory Manual,Cold Spring Ha rbor,NY,Cold Spring Harbor Laborator y,1989)。DNAは1μg/lから2μg/lの濃度でdH2Oに再懸濁 した。 プラスミドDNAのアリコートは取扱い説明書にしたかって、PstI(Ne w England Biolabs)およびHindIII(New Eng land Biolabs)で二重消化した。生成物は、1.5%アガロース/ TBE(90mMトリス−ホウ酸、2mM−EDTA)ゲルを用いて70mam psで電気泳動した。配列分折 適当は大きさのプラスミド挿入物は、シークエナーゼ(Unitid Sta tes Biochemical)、ならびにM13-20および逆プライマーの 両方を用いて、確立された処方箋(Sambrook,J.、Fritsch, E.F.およびManiatis,T.編、Molecular Clonin g,A Laboratory Manual,Cold Spring Ha rbor,NY,Cold Spring Harbor Laborator y,1989)に従って、DNA配列分析を行った。配列決定反応生成物は、7 %ポリアクリルアミド/尿素ゲルで電気泳動した(Sambrook,J.、F ritsch,E.F.およびManiatis.T.編、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Sp ring Harbor,NY,Cold Spring Harbor La boratory,1989)。T7およびT3の転写のための鋳型の調製 プラスミドDNAは、HindIII、PstI、BamHI、またはXho I(New England Biolabs)のいずれかで、取扱い説明書に 従って、完全に消化した。消化したDNAは、エタノール沈殿し、1μlの新規 に作成したプロテイナーゼK溶液(10ng/ml)(Sigma)を含む20 0μlの1xプロテイナーゼK緩衝液(10mMトリス−塩酸、pH8.0、5 mM−EDTA、0.5%SDS)に再懸濁した。 反応物は、37℃で30分間インキュベーションし、次いで、フェノール:ク ロロホルムで2回抽出した。DNAは、エタノール沈殿し、RNアーゼを含まな いH2O(Sambrook,J.、Fritsch,E.F.およびMani atis,T.編、Molecular Cloning,A Laborat ory Manual,Cold Spring Harbor,NY,Col d Spring Harbor Laboratory,1989)に500 ng/μlの濃度になるように再懸濁した。インビトロ(in vitro)での転写 基質およびリボザイムRNAは、T3RNAポリメラーゼ(Promega) 、またはT7RNAポリメラーゼ(promega)を用い、取扱い説明書に従 って、Bluescript II KS+から転写した。転写に次いで、DN A鋳型は、RNアーゼを含まないDNアーゼ(Worthington Bio chemical)を5μg/μlまたは2単位/μgのDNA鋳型に加え、3 7℃で30分間インキュベーションすることによって、反応物から除去した。R NAはエタノール沈殿によって濃縮し、次いで、プロテイナーゼK消化を行い、 さらにRNアーゼをふくまないH2Oに再懸濁した。リボザイム切断実験にトレ ーサーとして用いる基質RNAは、製造者の認める方法に従って、T7またはT 3転写中に[α32P]CTP(Amersham)で放射能標識した。リボザイムアッセイ リボザイムおよび基質RNAの両方10pMを、10mMのバナジルリボヌク レオシド複合体または40単位のRNアーゼ(Progema)のどちらかを含 む、10μlの1xリボザイム反応緩衝液(50mMトリス塩酸、pH7.5、 10mM−MgCl2)中でインキュベーションした。反応は、37℃で13− 15時間インキュベーションし、10μlのホルムアミド装填緩衝液(80%ホ ルムアミド、10mM−EDTA、1mg/mlキシレンシアノールFF、1m g/mlブロモフェノールブルー)を加えることによって終止させた。サンプル は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動で変性させる前に、95℃で2分間変性さ せた。代わりに、リボザイムおよび基質RNAの両方10pMを、トレーサーと して50,000cpmの放射能標識した基質RNA(比活性[5x108cp m/μg])を含む10μlのリボザイム反応緩衝液(50mMトリス塩酸、p H7.5、10mM−MgCl2)中でインキュベーションした。反応は、37 ℃、最大で10時間インキュベーションし、ドライアイス上で凍結させる事によ って終止させた。サンプルは、5%ポリアクリルアミドゲルを用い、変性させて ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけた(Boyer,P.D.,1970, The Enzymes,Student Ed.,Academioc Pr ess,Inc.,New York,NY.)。ゲルを乾燥させ、次に取扱い 説明書に従って、PhosphorIager(Molecular Dyna mics)で分析した。ゲルシフト分析 50pMのリボザイムおよび10pMの基質を50,000cpmの放射能標 識した基質RNA(比活性[5x108cpm/μg])を含む10μlのリボ ザイム反応緩衝液中、37℃で2.5時間インキュベーションした。生成物は1 xTBN緩衝液(90mMトリス−ホウ酸、10mM−MgCl2)を用い、6 %ポリアクリルアミドゲルで未変性のままゲル電気泳動によって分析した。ゲル を乾燥させ、次いで、PhosphorImager(Molecular D ynamics)で分折した。すべてのリボザイムは基質bcr−ablの帯を シフトさせた。二種類のコンホメーションのbcr−ablが検出された。反応速度論分析 リボザイム反応は上記の方法で行ったが、基質は過剰に用いた。リボザイム濃 度は0.5μM一定に保った。用いた様々な基質のリボザイムに対する比率を以 下に記載する。反応はいろいろな時間で終わらせ、生成物は変性させゲル電気泳 動にかけた。ゲルを乾燥させ、次いで、PhosphorImagerで分析し た。RNAのおりたたみ リボザイムおよび基質RNAの二次構造は、PC Gene(Intelli genetics)およびMacDNASIS Pro(Hitachi)で、 ZuckerおよびSteiglerのプログラムを用いて予想した。細胞 K562(Blood,1975,45,321−334)は、Americ an Type Culture Collection(ATCC #CCL 243)から得、10%胎児ウシ血清(Gibco−BRL)を追加した完全 最小必須培地(JRH Biosciences)中で培養した。実施例1 L6(1)リボザイムおよびそれらの基質を下に示す;このリボザイムによっ て切断される基質の認識配列は太く示し、リボザイムのスペーサー配列は下線で 示し、接合部は/で示し、触媒コアは括弧[ ]で示した。 L6(1)31を用いたインビトロでのL6基質の切断の結果、上記のように期待 された切断生成物を生成した。基質の15から40%が、等モル量のリボザイム および基質を用いて切断された。基質残査はおおよそ230bpの未切断物とし て移動した。リボザイムの比率を(鋳型をおおよそ3倍に)増加させた結果、得 られた切断生成物の量がわずかに増加した。K28基質の切断は検出されなかっ たので、このリボザイムは明らかにL6基質に特異的である。 ハンマーヘッドリボザイムのL6(1)類は、第2図および配列を上記に示す ように、bcrエキソン2の領戚の31、21、または11の長さのヌクレオチ ドと相補的な、リボザイムの3´末端に位置するアンカーを含む。それらは13 のヌクレオチドからなるスペーサー配列を介して、リボザイムの5’側部分に連 結した。このスペーサーは、ablまたはbcr配列のどちらとも相補性を持た ない。リボザイムの5’末端近くに位置するハンマーヘッド触媒コアは、abl エキソン2と相補性のある15ヌクレオチド配列に位置する。アンカー配列を欠 くが、他の点ではアンカーを持つリボザイムと相同である、対照のリボザイムも また、構築され試験された(配列番号:23)。 これらのリボザイムはbcr−abl接合部の3’側19ヌクレオチドに位置 するGUAトリプレットでL6 bcr−abl mRNAを切断するようにデ ザインした。合成基質のこの位置の切断によって、(それそれ、77または73 ヌクレオチドの基質および66または12ヌクレオチドのポリリンカーからなる )長さ143および85のヌクレオチドである2つのフラグメントが生成される 。それぞれのリボザイムは、予想される切断生成物にL6基質を切断することが でき、それぞれのリボザイムによって切断される基質の量は、一般的に、アンカ ー配列の長さに逆比例する。第4図a−cに、それぞれL6(1)31、L6(1 )21、およびL6(1)11リボザイムの切断生成物の時間経過を示している。基 質の帯は“S”で示し、生成物の帯は“P”で示している。しかしながら、21 ヌクレオチドのアンカーを含むリボザイムは早期の時点では11ヌクレオチドア ンカーのリボザイムより、高い活性を示した。また、アンカーを持たないリボザ イムもL6基質を正しく切断した。切断はアンカーを持つものほど効率的ではな く、生成物の形成はより少なかった。リボザイムなしでは、切断生成物は検出さ れなかった。 アンカー配列はL6基質の適正な切断を妨げなかった。しかしながら、生成物 の遊離、切断反応の律速段階を示す速度反応論分折では、より長いアンカーを持 つリボザイムによる触媒反応は遅かった。反応を基質過剰な条件下で行った場合 には、イニシャルバースト速度は、11ヌクレオチドのアンカーおよび21ヌク レオチドのアンカーを持つリボザイムでは両方とも同じであった。測定された速 度は、他のリボザイムて測定された速度より遅い(Proc.Natl.Aca d.Sci.USA.,1990,87,1668−1672;Biochem istry,1992,31,12042−12054)。しかしながら、他の リボザイムで報告されている速度は小分子のオリゴリボヌクレオチド基質を用い た反応で定量されたのに対して、アンカーを持つリボザイムの速度は大分子の基 質RNAを用いた反応で測定された。反応をリボザイム過剰条件下で打った場合 、21ヌクレオチドのアンカーを持つリボザイムは、11ヌクレオチドのアンカ ーを持つリボザイムより活性であった。この様な条件下では、それぞれのリボザ イムによる切断速度は、基質過剰で測定した反応速度より遅く、この事は、リボ ザイムが基質誘導のコンホメーンョン変化を受けるであろう事を示している(即 ち、Nucleic Acids Res.,1990,18,1103−11 08を参照の事)。しかしながら、治療上の目的から、リボザイムが基質過剰で より効率的であることは都合が良い。。21ヌクレオチドのアンカーを持つリボ ザイムの生成物解離速度は、11ヌクレオチドのアンカーを持つリボザイムのそ れより遅いが、正味の結果では、11ヌクレオチドのアンカーを持つリボザイム は反応時間をのばすとより有効である。 リボザイムは、bcr−abl mRNAに特異的である。基質RNAの二次 構造の予想は、RNAの折りたたみ構造に関するZuckerおよびSteig erのアルゴリズムを用いて行った。正常なablRNAの二次構造の予想は、 切断サイトと側面を接する配列がリボザイム結合を受け入れないかもしれないこ とを示唆している(第6図a)。このことは、インビトロで結合アッセイに用い ることによって実験的に確認された。もし、基質の二次構造が最初に融解したな らば、リボザイムは正常なabl基質を切断するであろうと予想された。それ故 、基質を最初に変性させ、次いでリボザイム存在下で復元して、実験を行った。 この様な条件下では、15%から20%の間の正常なabl基質が11ヌクレオ チドのアンカーを持つリボザイムによって切断された。この結果は、ゲル移動デ ー タと共に、正常なabl基質は多分リボザイムの核化をふさぐように折りたたま れているという解釈を指示する。それ故、正常なablRNAはアンカーを持つ リボザイムとの結合を受け入れないために、この様なリボザイムは正常なabl RNAを切断できないと考えられる。 L6bcr−abl基質の二次構造の予想は、リボザイムの切断サイトと側面 を接する配列もまたリボザイムとの結合を受け入れないが、リボザイムのアンカ ーと相補的な領域のほとんどがアンカーとのハイブリダイゼーションに有効であ ることを示唆している(第6図b)。この様な予想はベクター誘導のポリリンカ ー配列を含む基質RNAについて行ったものであるが、未変性の基質RNAにつ いての予想は、アンカー相補性のほとんどがこの分子にもなお存在することを示 した。我々のモデルによれば、リボザイムアンカーの機能は、リボザイムを近付 きやすい基質配列につなぎとめ、それによって基質切断サイト付近内に分子を隔 離することにある。このことから、切断サイトおよび側面にある配列が二次構造 の一時的転移のために利用できるようになるときは常に、リボザイムが基質を切 断出来るようになる。この様な二次構造の変化は、実際に、さらなるリボザイム の相互作用によって育まれる、および/または安定化するであろう。 我々は、キメラRNAを用いて、リボザイムアンカーが切断サイトの周辺の二 次構造を原因とする障害に打ち勝つために有効であることを証明したが、アンカ ーを用いると、リボザイムは任意のRNA分子のふさがれたサイトを標的にする ことができる可能性を持つ。 アンカーの最適な長さは、おそらくアンカー配列および二次構造に依存するで あろう。アンカーを持たないリボザイムでは、有効でない切断が認められるよう に、何等かの形のアンカーが存在することが明らかに重要である。本実施例で試 験したアンカーは、13ヌクレオチドからなるスペーサーを介してリボザイムに 付着させた。また、アンカーは化学的スペーサーを介して連結させることもでき るし、または単純にリボザイムに直接結合させても良い。スペーサーの存在は、 リボザイムが切断サイトから離れた位置につなぎとめられる場合に、立体化学的 に重要であろう。 予想に反して、L6(1)11はK28基質をも切断することが、試験の結果分 かった。このことは、L6(1)11をK28基質と共にインキュベーションする ことによって示された。反応生成物は、変性させ、5%ポリアクリルアミドゲル で電気泳動し、エチジウムブロミドで染色した。この様に、L6(1)11は未変 性のablまたはbcrを切断しないが、L6およびK28の両方を切断した。 病気の進行中のK28転写物の変化の可能性を考慮すると、L6(1)11は価値 ある治療薬でありえた。実施例2 L6(2)リボザイム[L6(2)0-4]を第3図にしめす。それらの配列お よび基質を以下に示す;これらのリボザイムによって切断される基質の認識配列 を太字で示し、リボザイムの誤対合(ミスマッチ)配列を下線で示し、接合部を /で示し、触媒コアを括弧([ ])で示している。 インビトロでL6(2)0を用いて基質を切断した結果、L6およびK28の 両基質が予想された切断サイトで完全に切断された。 L6(2)2は、たとえ効率が悪くても、L6基質を切断した。K28基質の 切断もまた非効率であるが認められた。基質に関してリボザイムの分子比率を増 加させると切断反応の効率は上昇するが、非特異性が残る。 L6(2)3、およびL6(2)4では、K28またはL6基質のどちらの切断 も検出されなかった。 ハンマーヘッドリボザイムのL6(2)類は、bcrエキソン2に相補的な配 列、ハンマーヘッド触媒コア、およびablエキソン2に相補的な二つの領域か らなる。アンカーが相補的であるbcrエキソン2の領域は、脚部の一つと相補 的な基質RNAの領域と隣接している。ablに相補的な第一領域はリボザイム の5’末端の一番端に位置し、これに対してablに相補的な第二領域は触媒配 列の3’側すぐの所に位置する。この領域の配列は一連のリボザイムのそれぞれ で変化している。L6(2)0リボザイムは、ablエキソン2に対する完全な 相補性を維持しており、リボザイム、L6(2)2、L6(2)3およびL6(2 )4は、ablエキソン2配列に対して、それぞれ2、3、および4の誤対合を 含んでいる。 これらのリボザイムはbcr−abl接合部の3’側7ヌクレオチドに位置す るCUUトリプレットを切断するようにデザインした。合成基質のこのサイトの 切断の結果、(それぞれ、65または85のヌクレオチドの基質および66また は12ヌクレオチドのポリリンカーからなる)131ヌクレオチドおよび97ヌ クレオチトの長さの二つのフラグメントが生じた。L6(2)0およびL6(2 )2の両リボザイムは合成L6基質を切断し、期待される切断生成物を生じたが 、L6(2)0の方がより活性であった。期待に反して、両リボザイムは、L6 基質を切断するのと同じぐらい効率的に、合成K28基質をも正しく切断するこ とができた。LG(2)3およびL6(2)4リボザイムは活性が検出されなかっ た。 L6(2)0リボザイムはL6(1)31リボザイムより活性であるが、0.5 から4時間の間の時間分析では、実施例1の21ヌクレオチドおよび11ヌクレ オチドのアンカーを持つ両リボザイムより活性が低い。しかしながら、8時間で は、L6(2)0は21ヌクレオチドのアンカーを持つリボザイムより基質を良 く切断した。 これらのリボザイムはbcr−abl mRNAに特異的であったが、早い時 点で分析されたL6(1)リボザイムの切断ほど活性ではなかった。L6(1) リボザイムはスペーサーおよびより長いアンカー配列を含んでいた。L6(2) リボザイムのより低い活性は、部分的には、ゲル移動アッセイによって示された ように基質との結合の減少による。これらのリボザイムは、L6 bcr−ab l基質の立体配座の一つとのみ有意に結合するように見えた。しかしながら、基 質の大多数は、8時間後、LG(2)0リボザイムによって切断され、このこと は、基質の二次構造が定位状態でなく、リボザイムの結合を許すように他の立体 配座に転じるであろうことを示唆している。このことは、立体配座の変化が標的 サイトを別の方法では利用できないものを利用できるようにする時のために、切 断コアを近くに保つという、アンカーを持つリボザイムの一つの利点を証明して いる。 二次構造の予想は、L6(2)リボザイムによって認識される切断サイトおよ び側面を接するabl配列がこれらのリボザイムに近付きにくいかもしれないこ とを示している(第6図b)。しかしながら、リボザイムの3’末端に相補的な bcr領域ならびにablの一つのヌクレオチドは予想されるRNA立体配座に おいて近付きやすいと思われる。この領域は、リボザイムが結合しない第二の立 体配座の状態のL6基質RNAでは利用できないかもしれない。 L6(2)3およびL6(2)4は現行の試験では活性を示さなかったが、ポリ リンカー配列を除いて化学的に合成したならば、違った反応を示すかもしれない 。また、L6(2)0およびL6(2)2リボザイムは、L6基質を切断するのと 同しぐらい効果的に合成したK28基質を切断することができた。本発明のリボ ザイムは、L6およびK28の融合mRNAの両方を特異的に切断することが報 告された最初のものであり、従って、単独の治療薬として、K28またはL6型 のどちらかの転座に関連したCML患者を治療するために用いることができる。実施例3−特異性および有効性 bcr−ablmRNAに関するリボザイムの特異性は、合成した正常なab l基質(第5図a)または合成した正常なbcr基質(第5図b)と共にリボザ イムをインキュベーションすることによって試験した。それぞれ10pMのリボ ザイムおよび放射能標識した基質と放射能標識していない基質の混合物を37℃ で6時間インキュベーションし、変性させて5%ポリアクリルアミドゲルでゲル 電気泳動を行った。第5図a、第1−6列は、それぞれリボザイムL6(1)31 L6(1)21、L6(1)11、L6(2)0、L6(2)2およびL6(2)3 を示している。第7列はリボザイムを含んでいない。第5図b、第1−5列は、 第5図aに記載の通りである。第6列はリボザイムを含んでいない。これらの反 応のいずれでも切断生成物が検出されなかったことから、これらのリボザイムは すべてbcr−abl mRNAに特異的であることが示唆された。アンカーを 含まないL6(1)リボザイム(配列番号:23)もまた正常なabl基質を切 断しなかった。 正常なbcr切断はこの分子が標的となる切断サイトを欠いているために予想 されなかったが、この標的サイトは正常なabl基質にも存在する。リボザイム がこの分子を切断しないのは、リボザイムが正常なabl基質に結合できない事 、、またはリボザイムがすでにそれに結合した分子を切断できない事、によるの かも知れない。これらの二つの可能性を識別するために、基質のゲル移動アッセ イを行った。 ゲル移動実験は、放射能標識したL6 bcr−abl基質または放射能標識 した正常なabl基質のどちらかと共に行った。アッセイ条件下では、L6 b cr−abl RNAは、二種類の主な立体配座で存在する。これらの種類は両 方ともL6(1)リボザイムによってシフトする。これに対して、L6(2)0 およびL6(2)2リボザイムは、bcr−abl mRNAの早く移動する種 類をシフトすることができるだけであった。試験したリボザイムは、いずれも未 変性のゲル上を一種類の立体配座として移動する、放射能標識したabl基質を シフトさせられなかった。この結果は、これらのリボザイムのbcr−abl基 質に対する特異性はこれらのリボザイムが正常なabl基質に結合することが出 来ないことによることを示している。 より早い反応速度を持つリボザイムを同定するために、反応速度分折を行った 。21ヌクレオチトおよび11ヌクレオチドからなるアンカーを持つリボザイム は、特異性および早い時点で最も高い切断速度を示すため、さらなる分析を行う ために最初に選んだ。また、この分析はリボザイム活性へのアンカーの長さの効 果を決定することをも可能にする。 すべての実験は基質過剰条件下で行った。切断速度は11ヌクレオチドおよび 21ヌクレオチドのアンカーを持つリボザイムについて測定した。第7図aは、 L6(1)11での試験結果を示し、[●]は基質:リボザイムの比率が2:1; [○]は5:1、[□]は10:1である。第7図bはL6(1)21での試験結 果を示し、基質:リボザイムの比率は上記のL6(1)11と同じである。第7図 cは、基質:リボザイムの比率を5:1にした場合のL6(1)11[□]および L6(1)21[●]の比較を示している。得られた結果の分析から、これらの反 応はミカエリス−メンテンの反応速度論に従わないことが示唆された(Hase loffら、Nature,1988,334,585−591)。それ故、デ ータは時間に対して生成物とリボザイムの濃度比をプロットすることによって偽 の一次速度反応に適合させた。反応速度は、“Enzyfitter”プログラ ム(Elsevier Biosoft)を用いて、反応時間経過の直線回帰か ら求めた。 両リボザイムは、早期時点では爆発的に生成物を形成し、次いで、ひどくゆっ くりとした定常状態を示した。初期の爆発段階の勾配から、それぞれのリボザイ ムの触媒速度は0.03/分であることが分かった。後期の時間点での勾配は、 リボザイムからの生成物の解離速度を示している。与えられたリボザイムについ て、同じような勾配が、様々なリボザイムと基質との比率でも見出だされた。し かしながら、試験した基質:リボザイムのすべての比率について、21ヌクレオ チドのアンカーを持つリボザイムは、11ヌクレオチドのリボザイムより3−4 倍ゆっくりした代謝回転と示すことが、二つの勾配の違いによって示された。実施例4:K28−L6の組み合わせ治療 細胞 K562細胞は、American Type Tissue Cultur e Collectionから入手し、10%ウシ胎児血清(Gibco−BR L)、1mMピルビン酸ナトリウム(JRH Biosciences),1x 非必須アミノ酸(JRH Biosciences)および2mMグルタミン( JRH Biosciences)に調製したα修飾MEM培地(JRH Bi osciences)に細胞密度105/mlで植え継いだ。 K28アンチセンスオリゴヌクレオチドと同し塩基構成の18マー(配列番号: チドはSynthecellから購入した。L6融合のmRNA接続部をつなぐ センスオリゴヌクレオチド、およびL6アンチセンス分子と同し塩基組成を持つ ホスホジエステルオリゴヌクレオチドは、Milligen BioSearc h 8750 DNAシンセサイザーを用い、シアノエチルホスホロアミダイト 合成法(Tetrahedron Lett.,1981,22,1859−1 862)で合成した。 K562細胞は、継代後48時間、細胞が指数増殖期にあると定量された時点 で、平板培養するために集菌した。細胞はペレット状にし、洗浄し、細胞濃度が 1x106/mlになるようにOpti−MEM(BRL−Gibco)に再懸 濁し、96穴のプレートに濃度が5x104細胞/穴になるように塗布した。 一つの穴につき、2μgのリポフェクチン(BRL)、および10μgの単一 のオリゴヌクレオチドまたはそれぞれ10μgの二つのオリゴヌクレオチドのい ずれかをOpti−Mem中に含む混合物100μlを加えた。未処理の対照細 胞には100μlのOpti−MEMのみを加えた;細胞は37℃4時間インキ ュベーションし、その時点で、一つの穴につき、50μlの熱で不活性化させた 40%ウシ胎児血清(Gibco−BRL)を加えた。リポフェクション後20 時間で、おおよそ5μgのオリゴヌクレオチドまたはそれぞれ5μgづつの2つ のオリゴヌクレオチド/25μlのOpti−MEMを予定した穴に加えた。 それぞれの時点で、20μlの1:30に希釈した3H−チミジン(6.7c i/mM)を適切な穴のそれぞれに加えた。細胞を37℃で18時間インキュベ ーションし、次いで集菌し、取扱い説明書にしたがって、自動細胞収集器(au tomatic cell harbester)(Skatron)で溶菌し た。DNAはSkatronのフィルターマットで取集した。フィルターを乾燥 し、3mlのECO−Scint(National Diagonostic s)と共にシンチレーションバイアル内に置き、Bechman LS9800 シンチレーションカウンターで計数した。 細胞分裂におけるK28またはK28/L6組み合わせのアンチセンス処理効 果を測定し、同じヌクレオチド含量のスクランブルオリゴヌクレオチドを用いて 得た効果と比較した。L6特異的アンチセンスで処理したK562M胞による3 H−チミジンの取り込みの減少は、最初にアンチセンス処理をしてから4時間後 に認められ(第一表、時間点1)、この傾向はすべての時間点で継続した。また 、K28およびL6アンチセンス化合物の混合物で処理した細胞による3Hチミ ジン取り込みの減少も、すべての時間点で認められた(第1表)。効果の大きさ はそれぞれの時間点で変化し、最も大きい違いが認められたのは、時間点4であ った。L6およびK28オリゴヌクレオチドの組み合わせ処理の結果、スクラン ブル対照で認められた3H−チミジンの取り込みに比べて、1.6から3.9倍 減少した(第1表)。L6オリゴヌクレオチドのみで処理した結果、3H−チミ ジンの取り込みはスクランブル対照で認められるそれに比較して3.1から4. 8倍減少した(第1表)。K28アンチセンスのみで処理した結果、対照の時間 点2および3での取り込みに比べて、3H−チミジンの取り込みは僅かに減少し たのみであった(第1表)。未処哩の対照サンプルと任意の処理サンプルについ て得られた値の比較から、リポフェクション処理またはリポフェクションとオリ ゴヌクレオチドの組み合わせ処理のいずれかの結果として非特異的毒性が生じた ことが示される。 また、細胞形態学上へのアンチセンス処理効果についても試験した。時間点1 および2で試験した場合には、未処理および処理した細胞は同じ様に見えた。し かしながら、細胞容量の大部分を占める大き液胞をもつ細胞が、時間3の時点で 、L6アンチセンスのみ、およびL6/K28の組み合わせで処理したサンプル に時間点3で現れた。液胞の出現した細胞の割合は、それぞれの場合、時間点4 で最も多かった。液胞を持つ細胞の出現は、未処理のサンプル、K28アンチセ ンスオリゴヌクレオチドで処理したサンプル、または任意のスクランブルオリゴ ヌクレオチドで処理したサンプルでは認められなかった。それ故、3H−チミジ ンの取り込みの減少と液胞の形態学の間には相関関係があった。 この様な結果は、L6特異的アンチセンスオリゴヌクレオチド、またはL6お よびK28特異的アンチセンスオリゴヌクレオチドの組み合わせでK562細胞 系を処理すると、K562細胞系の増殖速度が減少することを、示している。K 28特異的オリゴヌクレオチドでの処理は、K562細胞系の増殖速度を明らか には減少させないが、Szczylikら、Science,1991,253 ,562−565は、ホスホジエステル骨格をもつ同じ様なK28特異的アンチ センスオリゴヌクレオチドで処理した後、白血病コロニー形成の減少が認められ たことを報告している。 前述の実施例は、本発明を説明するためのものであって、どの様な場合にも制 限するものではない。当業者は、添付の請求の範囲に示したような本発明の精神 および範囲内にある修飾物を作成することができることを認識するであろう。 配列表 (2)配列情報 SEQ ID NO:1: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:62 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス:No (xi)配列:SEQ ID NO:1: (2)配列情報 SEQ ID NO:2: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:81 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス: (xi)配列:SEQ ID NO:2: (2)配列情報 SEQ ID NO:3: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:41 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス: (xi)配列:SEQ ID NO:3: (2)配列情報 SEQ ID NO:4: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:41 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス: (xi)配列:SEQ ID NO:4: (2)配列情報 SEQ ID NO:5: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:41 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス: (xi)配列:SEQ ID NO:5: (2)配列情報 SEQ ID NO:6: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:41 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス: (xi)配列:SEQ ID NO:6: (2)配列情報 SEQ ID NO:7: (i)配列の特性: (A)配列の長さ:18 (B)型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (iv)アンチセンス:Yes (xi)配列:SEQ ID NO:7: (2)配列情報 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───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コニー,レスリー・アール アメリカ合衆国ペンシルバニア州19010, ローズモント,コネストガ・ロード 1000,エイ―201 (72)発明者 オークス,フレッド・ティー アメリカ合衆国ペンシルバニア州19355, マルヴァーン,オーク・ヒル・サークル 24

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 触媒配列; 触媒配列の両側に一つずつあり、実質的に基質mRNAと相補的である2つの 脚部;および 基質mRNAに相補的な少くとも一つのアンカー配列; からなる、基質mRNAを切断する能力を持つリボザイム。 2. 触媒配列; 触媒配列の両側に一つずつあり、実質的に基質mRNAと相補的である2つの 脚部;および 脚部に相補的な基質mRNAの部分と隣接しない位置にある基質mRNAに相 補的な少くとも一つのアンカー配列; からなる、基質mRNAを切断する能力を持つリボザイム。 3. アンカー配列と相補的である基質mRNAの部分が脚部と相補的な基質m RNAの部分から少なくとも約3ヌクレオチド離れた位置にある、請求項1記載 のリボザイム。 4. さらに、リボザイムのアンカーに相補的な地域と脚部に相補的な地域との 間に位置するmRNA基質配列と実質的にハイブリダイゼーションしない、脚部 とアンカーとの間のスペーサー領域を含む、請求項1記載のリボザイム。 5. スペーサー領域がヌクレオチドまたはその誘導体からなる、請求項3記載 のリボザイム。 6. スペーサー領域がポリアルキレングリコールからなる、請求項3記載のリ ボザイム。 7. スペーサー領域が約1から約3000ヌクレオチド、またはその誘導体か らなる。請求項4記載のリボザイム。 8. スペーサー領域が約1から約3000ヌクレオチドと等価の大きさの化学 的スペーサーからなる、請求項3記載のリボザイム。 9. スペーサー領域が少なくとも約13ヌクレオチド、またはその誘導体から なる、請求項6記載のリボザイム。 10. それぞれの脚部が少なくとも約4のヌクレオチドを持ち、アンカー領域 が少なくとも約2のヌクレオチドを持つ、請求項1記載のリボザイム。 11. 少なくとも一つのbcrエキソン2に相補的な領域、少なくとも一つの ablエキソン2に相補的な領域、および少なくとも一つのL6mRNAを切断 する能力を持つ触媒配列を持つ、ヌクレオチドまたはその誘導体からなる、ab lエキソン2配列との接合部に融合したbcrエキソン2を持つ、L6mRNA を切断する能力を持つリボザイム。 12. K28mRNAを切断する能力をもまた持つ、請求項10記載のリボザ イム。 の誘導体からなる、請求項11記載のリボザイム。 14. 触媒配列がablエキソン2中の配列を切断する能力を持つ、請求項1 0記載のリボザイム。 15. 少なくとも2つのablエキソン2に相補的な領域を持ち、それらの少 なくとも一つは触媒配列の5´側に位置し、少なくとも一つは触媒配列の3’側 に位置する、請求項10記載のリボザイム。 誘導体からなる、請求項10記載のリボザイム。 17. リボザイムが およびその誘導体からなる群から選択した配列からなる、請求項13記載のリボ ザイム。 18. bcrエキソン2に相補的な領域が約5から約31のヌクレオチドまた はその誘導体からなる、請求項13記載のリボザイム。 19. ablエキソン2に相補的な領域が約10から約15のヌクレオチドま たはその誘導体からなる、請求項10記載のリボザイム。 20. さらに、アンカーと脚部との間の基質mRNA配列と実質的にハイブッ リダイゼーションしないスペーサー領域を含む、請求項10記載のリボザイム。 21. スペーサー領域が少なくとも約13のヌクレオチドからなる、請求項2 0記載のリボザイム。 22. 切断がCUUサイトで起こる、請求項10記載のリボザイム。 23. 切断がGUAサイトで起こる、請求項10記載のリボザイム。 24. 脊椎動物にL6mRNAの発現を減少させる能力を持つ少なくとも一つ のオリゴヌクレオチド治療薬を投与することからなる、L6mRNAを発現する 造血細胞をもっている疑いのある脊椎動物を治療する方法。 25. 脊椎動物にL6およびK28の両mRNAの発現を減少させる能力を持 つ少なくとも一つのオリゴヌクレオチド治療薬を投与することからなる、L6m RNAを発現する造血細胞をもっている疑いのある脊椎動物を治療する方法。 26. 脊椎動物がCMLまたはALLを持っている疑いのある、請求項24ま たは25記載の方法。 27. オリゴヌクレオチド治療薬が請求項1記載のリボザイムからなる、請求 項24または25記載の方法。 28. さらにK28mRNAを切断する能力を持つリボザイムからなる、請求 項27記載の方法。 29. リボザイムが、 およびその誘導体からなる群から選択された配列からなる、請求項27記載の方 法。 30. オリゴヌクレオチド治療薬がさらにL6mRNAと結合する能力を持つ アンチセンスオリゴヌクレオチドまたはその誘導体からなる、請求項26記載の 方法。 31. オリゴヌクレオチド治療薬がさらにK28mRNAと結合する能力を持 つアンチセンスオリゴヌクレオチドまたはその誘導体からなる、請求項26記載 の方法。 32. さらに、エクスビボ(ex vivo)でオリゴヌクレオチド治療薬を 投与することからなる、請求項24または25記載の方法。 33. c−myc mRNAの発現を減少させる能力のあるオリゴヌクレオチ ド治療薬、並びにK28mRNAおよびL6mRNAの少なくとも一つの発現を 減少させる能力を持つオリゴヌクレオチド治療薬を脊椎動物に投与することから なる、c−mycならびにL6およびK28mRNAの少なくとも一つを発現す る造血細胞を持っている疑いのある脊椎動物を治療する方法。 34. ablエキソン2配列と接合部で融合したbcrエキソン2配列を持つ 、L6mRNAを切断する能力を持つリボザイム。
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