JPH11512601A - 修飾プロテインキナーゼa特異的オリゴヌクレオチドおよびその使用法 - Google Patents

修飾プロテインキナーゼa特異的オリゴヌクレオチドおよびその使用法

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JPH11512601A JP9512911A JP51291197A JPH11512601A JP H11512601 A JPH11512601 A JP H11512601A JP 9512911 A JP9512911 A JP 9512911A JP 51291197 A JP51291197 A JP 51291197A JP H11512601 A JPH11512601 A JP H11512601A
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Abstract

(57)【要約】 プロテインキナーゼAサブユニットRIαをコードする核酸に相補的で該核酸の発現をダウンレギュレートしうる合成修飾オリゴヌクレオチドを開示する。該修飾オリゴヌクレオチドは約15から約30のヌクレオチドを有し、ハイブリッドオリゴヌクレオチド、インバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチド、またはインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドである。かかるオリゴヌクレオチドを含む治療組成物およびその使用方法もまた開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 修飾プロテインキナーゼA特異的オリゴヌクレオチドおよびその使用法発明の技術分野 本発明は、癌療法に関する。さらに詳しくは、本発明は、プロテインキナーゼ A RIαサブユニットをコードする核酸に相補的な修飾アンチセンスオリゴヌ クレオチドを用いた癌細胞の増殖の抑制に関する。発明の背景 有効な癌療法の開発は生医学的研究の主要な焦点である。特定の解剖学的部位 に限られた腫瘍の患者を治療するために外科的方法が開発され使用されている。 しかしながら、発表では腫瘍を有する患者のうち約25%しか、腫瘍が真に限定 され、外科的治療のみには委ねることができない[スラパック(Slapak)ら、 Harrison's Principles of Internal Medicine(イッセルバッヒャー(Iss elbacher)ら編)マックグローヒル、NY(1994)pp.1826−185 0]。放射線療法も外科的療法と同様に局部的な物理療法であり、癌治療におけ るその有用性は腫瘍および該腫瘍に近接する正常組織の内在的な放射線感受性に 大きく依存する。しかしながら、放射線療法には急性毒性と長期にわたる後遺症 との両者を伴う。さらに、放射線療法は、変異原性、発癌性、および催奇形性を 有することが知られている(スラパックら、上掲)。 全身的な化学療法単独または外科的療法および/または放射線療法との併用が 、現在のところ散在性の悪性腫瘍に利用できる主要な治療法である。しかしなが ら、酵素経路をブロックしたり細胞の表現型とは無関係にDNAとランダムに相 互作用する従来の化学療法剤は、新生物細胞を殺傷する特異性に欠ける。それゆ え、標準的な細胞毒性化学療法では、しばしば全身的な毒性が現れる。さらに最 近では、トランスフォームした細胞での複製、転写または翻訳をブロックし、そ れと同時に細胞が耐性になる能力を打ち負かす治療剤の開発が化学療法への多く のアプローチの目標となっている。 一つの戦略は、細胞での新生物表現型に付随する遺伝子の発現をダウンレギュ レートすることである。単一の活性化遺伝子を停止させる技術として、遺伝子発 現の抑制のためのアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドおよびそのアナログ の使用がある[ザメクニック(Zamecnik)ら(1978)Proc.Natl.Acad. Sci.(USA)75:280〜284]。新生物細胞増殖に関与する遺伝子の みを標的としたアンチセンスオリゴヌクレオチドは該遺伝子の発現のみを特異的 に妨害し、その結果、癌細胞の増殖が阻止される。かかる遺伝子の発現を特異的 に阻止したりダウンレギュレートしうることは、正常な増殖制御の分子的基礎の 探求の強力な手段や治療的介入の機会を提供する[たとえば、チョーチュング( Cho−Chung)(1993)Curr.Opin.Thera.Patents 3:1737〜17 50を参照]。新生物細胞に対して増殖を有利とする遺伝子や癌に原因に関連す る他の遺伝子を同定すること、およびその活性化の遺伝子的なメカニズムを解明 することは、癌治療へのアンチセンスアプローチを可能とする。 そのような一つの遺伝子は、サイクリックAMP(cAMP)依存性のプロテ インキナーゼA(PKA)のRIαサブユニットをコードする[クレブス(Kre bs)(1972)Curr.Topics Cell.Regul.5:99〜133]。プロテイ ンキナーゼはcAMPにより結合されるが、このことは細胞増殖および分化の制 御に役割を有すると考えられている[たとえば、チョーチュング(1980)J .Cyclic Nucleotide Res.6:163〜167を参照]。PKAにはI型( PKA−I)とII型(PKA−II)との2つの型があり、両者は共通のCサブユ ニットを共有するが、それぞれ異なるRサブユニット、RIおよびRIIを含む[ ビーブ(Beebe)ら、The Enzymes:Control by Phosphorylation、17( A):43〜111(アカデミックプレス、ニューヨーク、1986)]。こ 8)FEBS Lett.229:391〜394;クレッグ(Clegg)ら(198 8)Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)85:3703〜3707]、生化学 的特性が異なる[ビーブら、The Enzymes:Control by Phosphorylation、 17(A):43〜111(アカデミックプレス、ニューヨーク、1986); キャッド(Cadd)ら(1990)J.Biol.Chem.265:19502〜195 06]。これらRサブユニットの2つの一般的なイソ型はまた、細胞下での局在 も異なり、RIが細胞質全体に認められるのに対し、RIは核、核小体、ゴルジ 装置および微小管形成中心(microtuble−organizing center)に局在する[た とえば、ローマン(Lohmann)、Advances in Cyclic Nucleotide and Prot ein Phosphorylation Research、18:63〜117(ラベン(Raven)、ニ ューヨーク、1984);およびニッグ(Nigg)ら(1985)Cell 41: 1039〜1051を参照]。 RIα発現レベルの増加が、正常な対応細胞に比べてヒト癌細胞株および原発 性腫瘍において、Ki−ras癌遺伝子またはトランスフォーミング成長因子α でトランスフォームした後の細胞において、および顆粒球−マクロファージコロ ニー刺激因子(GM−CSF)またはホルボールエステルで細胞増殖を刺激した 後に示されている[ローマン、Advances in Cyclic Nucleotide and Protei n Phosphorylation Research、18:63〜117(ラベン、ニューヨーク、 1984);およびチョーチュング(1990)Cancer Res.50:7093 〜7100]。逆に、RIαの発現レベルの低下が、広スペクトルのヒト癌細胞 株において部位選択的なcAMPアナログにより誘発された増殖抑制と関連付け られている[チョーチュング(1990)Cancer Res.50:7093〜71 00]。RI/PKA−IおよびRII/PKA−IIの発現は、個体発生および細 胞分化の際に逆の相関関係を有することも決定されている[ローマン、Advance s in Cyclic Nucleotide and Protein Phosphorylation Research、18: 63〜117(ラベン、ニューヨーク、1984);チョーチュング(1990 )Cancer Res.50:7093〜7100]。それゆえ、PKAのRIαサブ ユニットは、その構成的な発現が正常な個体発生プロセスを破壊し、その結果、 悪性腫瘍などの病原性の派生物となる個体発生増殖誘発タンパク質であると仮定 されている[ネステローバ(Nesterova)ら(1995)Nature Medicine 1 :528〜533]。 RIα遺伝子に向けられたアンチセンスオリゴヌクレオチドが調製されている 。米国特許第5,271,941号には、RIαの最初の100個のN末端アミノ 酸 の領域に相補的なホスホジエステル結合アンチセンスオリゴヌクレオチドが記載 されており、これは白血病細胞でのRIα発現をインビトロで抑制する。さらに 、RIα遺伝子のN末端の8〜13コドンに対応するアンチセンスホスホロチオ エートオリゴデオキシヌクレオチドがヌードマウスにおいて腫瘍増殖をインビボ で低減させることもわかっている[ネステローバら(1995)Nature Med. 1:528〜533]。 残念なことに、ホスホジエステル結合(PO)オリゴヌクレオチドや幾つかの ホスホロチオエート結合(PS)オリゴヌクレオチドの使用には問題が生じてい る。血清中のヌクレアーゼがPOオリゴヌクレオチドを容易に分解することが知 られている。ホスホジエステルインターヌクレオチド結合をホスホロチオエート インターヌクレオチド結合で置換すると、細胞、細胞抽出液、血清、その他のヌ クレアーゼ含有溶液中[たとえば、ベーコン(Bacon)ら(1990)Biochem .Biophys.Meth.20:259]およびインビボで[イバーセン(Iversen)( 1993)Antisense Research and Application(クルック(Crooke)編) CRCプレス、461]オリゴヌクレオチドが安定化されることが示されている 。しかしながら、幾つかのPSオリゴヌクレオチドは免疫刺激応答を示すことが わかっており、これはある場合には望ましくない。たとえば、ガルブレイス(G albraith)らは[Antisense Res.& Dev.(1994)4:201〜206 ]、幾つかのPSオリゴヌクレオチドによる補体活性化を開示している。ヘンリ ー(Henry)らは[Pharm.Res.(1994)11:PPDM8082]、幾 つかのPSオリゴヌクレオチドが血液凝固を強く妨害することを開示している。 それゆえ、遺伝子発現抑制能は保持しながら従来のオリゴヌクレオチドに比べ て副作用の減った、癌関連遺伝子に向けられた修飾オリゴヌクレオチドに対する 必要性が存在する。 発明の要約 本発明は、遺伝子発現の研究およびアンチセンス療法に有用な修飾オリゴヌク レオチドに関する。本発明は、RIα遺伝子の発現をダウンレギュレートしなが ら副作用が従来のオリゴヌクレオチドに比べて少ない修飾オリゴヌクレオチドを 提供する。とりわけ、本発明は、従来のオリゴヌクレオチドに比べて低減した変 異原性、低減した補体活性化および低減した抗トロンビン特性を示す修飾オリゴ ヌクレオチドを提供する。 RIα核酸の最初の100個のヌクレオチドに向けられた、ホスホジエステル のみで結合したまたはホスホロチオエートのみで結合したオリゴヌクレオチドが 細胞増殖を抑制することが知られている。幾つかのPSオリゴヌクレオチドがそ れを投与した患者において免疫刺激応答を引き起こし、このことが幾つかの場合 において望ましくないこともまた知られている。プロテインキナーゼA RIα サブユニット遺伝子に相補的な修飾オリゴヌクレオチドがインビボで腫瘍の増殖 を抑制すること、およびこれら修飾オリゴヌクレオチドが少なくともPO−また はPS−結合オリゴヌクレオチドに匹敵する抗PKA活性を有するが副作用は少 ないこともいまやわかった。 これら知見をもとに本発明を完成したのであり、本発明は、その第一の側面に おいて、プロテインキナーゼAサブユニットRIα遺伝子発現を副作用を低減さ せて特異的にダウンレギュレートするための合成ハイブリッドオリゴヌクレオチ ド、インバーテッド(inverted)ハイブリッドオリゴヌクレオチド、およびイン バーテッドキメラオリゴヌクレオチドおよびそのその組成物を含む。かかる遺伝 子発現の抑制は、細胞増殖および腫瘍増殖におけるプロテインキナーゼA関連遺 伝子の生物学的機能および役割を決定するための変異分析に替わるものとして有 用である。かかるRIα遺伝子発現の抑制はまた、該遺伝子の過剰発現や不適切 な発現によって引き起こされる疾患や異常を治療するのにも用いることができる 。 本明細書において「合成オリゴヌクレオチド」とは、少なくとも一つ、好まし くは1以上の5'→3'インターヌクレオチド結合により一緒に結合または連結し た3から50まで、好ましくは約15から約30まで、最も好ましくは18のリ ボヌクレオチドおよび/またはデオキシリボヌクレオチドモノマーからなる化学 的に合成したポリマーを含む。 本発明の目的のためには、「ゲノム領域または該ゲノム領域から転写されたR NA分子に相補的なオリゴヌクレオチド配列」なる語は、生理的条件下、たとえ ば、ワトソン−クリック型の塩基対形成(オリゴヌクレオチドと一本鎖核酸との 間の相互作用)により、またはフーグスチーン型の塩基対形成(オリゴヌクレオ チドと二本鎖核酸との間の相互作用)により、またはオリゴヌクレオチドがRN Aへ結合してシュードノット(pseudoknot)形成を起こす場合を含む他の手段に より、該核酸配列に結合するオリゴヌクレオチドを意味する。生理的条件下での ワトソン−クリック型またはフーグスチーン型の塩基対形成による結合は、実際 には該核酸配列の機能の妨害を観察することにより測定する。 本発明の該側面による一つの態様において、オリゴヌクレオチドは、それぞれ 少なくとも4つのリボヌクレオチドを有する5'および3'リボヌクレオチド領域 によりフランキングされた少なくとも2つのデオキシリボヌクレオチドの領域を 含むコア領域ハイブリッドオリゴヌクレオチドである。配列表の配列番号:4に 示す配列を有するハイブリッドオリゴヌクレオチドは一つの特定の態様である。 幾つかの態様において、本発明の3'および5'フランキングリボヌクレオチドの 各領域は、少なくとも4つの連続した2'−O−置換リボヌクレオチドを含む。 本発明の目的のためには、「2'−O−置換」とは、ペントース残基の2'位で の1〜6の飽和または不飽和炭素原子を含む−O−低級アルキル基による、また は2〜6炭素原子を有する−O−アリールまたはアリル基(その際、かかるアル キル、アリールまたはアリル基は置換されていなくてもよいし、または、たとえ ばハロゲン、ヒドロキシ、トリフルオロメチル、シアノ、ニトロ、アシル、アシ ロキシ、アルコキシ、カルボキシル、カルブアルコキシルまたはアミノ基で置換 されていてもよい)による、またはヒドロキシ、アミノまたはハロ基による(し かしながら、2'−H基による置換は含まない)置換を意味する。 幾つかの態様において、本発明のオリゴヌクレオチドの3'および5'フランキ ングリボヌクレオチドの各領域は、少なくとも一つの2'−O−アルキル置換リ ボヌクレオチドを含む。一つの好ましい態様において、2'−O−アルキル置換 ヌクレオチドは2'−O−メチルリボヌクレオチドである。他の好ましい態様に おいて、本発明のオリゴヌクレオチドの3'および5'フランキングリボヌクレオ チド領域は、少なくとも4つの2'−O−メチルリボヌクレオチドを含む。好ま しい態様において、ハイブリッドオリゴヌクレオチドのリボヌクレオチドとデオ キシリボヌクレォチドとはホスホロチオエートインターヌクレオチド結合により 連結されている。特別の態様において、このホスホロチオエート領域は、互いに 5'→3'ホスホロチオエート結合により連結した約4から約18のヌクレオシド 、好ましくは約5から約18のかかるホスホロチオエート結合したヌクレオシド を有する。ホスホロチオエート結合はRPおよびSPの混合エナンシオマーである か、またはRPかSPのいずれかの形態で立体規則的または実質的に立体規則的で あってよい(アイアー(Iyer)ら(1995)Tetrahedron Asymmetry 6: 1051〜1054を参照)。 本発明の該側面による他の好ましい態様において、オリゴヌクレオチドは、少 なくとも2つのデオキシリボヌクレオチドからなる3'および5'デオキシリボヌ クレオチド領域によりフランキングされた少なくとも4つのリボヌクレオチドか らなる領域を含むインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドである。この オリゴヌクレオチドの構造は従来のハイブリッドオリゴヌクレオチドに比べて「 逆(inverted)」である。幾つかの態様において、2'−O−置換RNA領域は 、互いに5'→3'インターヌクレオシド結合により連結された約4つから約10 の2'−O−置換ヌクレオシド、最も好ましくは約4つから約6つのかかる2'− O−置換ヌクレオシドを有する。幾つかの態様において、本発明のオリゴヌクレ オチドは、少なくとも5つの連続したリボヌクレオチドを含むリボヌクレオチド 領域を有する。一つの特に好ましい態様において、インバーテッドハイブリッド オリゴヌクレオチドの全体のサイズは18である。好ましい態様において、2' −O−置換リボヌクレオシドは、互いに5'→3'ホスホロチオエート、ホスホロ ジチオエート、ホスホトリエステルまたはホスホジエステル結合により連結して いる。ホスホロチオエート3'または5'フランキング領域は、互いに5'→3'ホ スホロチオエート結合により連結した約18のヌクレオシド、好ましくは約5か ら約18のかかるホスホロチオエート結合ヌクレオシドを有する。好ましい態様 において、ホスホロチオエート領域は少なくとも5つのホスホロチオエート結合 ヌクレオシドを有するであろう。一つの特別の態様は、実質的に配列表の配列番 号 :6に示すヌクレオチド配列を有するオリゴヌクレオチドである。本発明の該側 面の好ましい態様において、リボヌクレオチド領域は2'−O−アルキル置換リ ボヌクレオチドなどの2'−O−置換リボヌクレオチドを含む。一つの特に好ま しい態様は、そのリボヌクレオチド領域が少なくとも一つの2'−O−メチルリ ボヌクレオチドを含むハイブリッドオリゴヌクレオチドである。 幾つかの態様において、インバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチド中の すべてのヌクレオチドがホスホロチオエートインターヌクレオチド結合により連 結されている。特別の態様において、デオキシリボヌクレオチドフランキング領 域は、互いに5'→3'ホスホロチオエート結合により連結した約18のヌクレオ シド、好ましくは約5から約18のかかるホスホロチオエート結合ヌクレオシド を有する。幾つかの態様において、本発明のハイブリッドオリゴヌクレオチドの デオキシリボヌクレオチド3'および5'フランキング領域は、約5つのホスホロ チオエート結合ヌクレオシドを有する。ホスホロチオエート結合はRPおよびSP の混合エナンシオマーであるか、またはRPかSPのいずれかの形態で立体規則的 または実質的に立体規則的であってよい(アイアーら(1995)Tetrahedron Asymmetry 6:1051〜1054を参照)。 他の態様は、プロテインキナーゼAサブユニットRIαの発現を副作用を低減 させて抑制するための組成物であり、該組成物は本発明のインバーテッドハイブ リッドオリゴヌクレオチドを含む。 本発明の該側面によるさらに他の態様は、1またはそれ以上、好ましくは2つ のオリゴヌクレオチドホスホロチオエートの領域によってフランキングされた少 なくとも4つのヌクレオチドからなるオリゴヌクレオチド非イオン性領域を含む インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドである。かかるキメラオリゴヌクレオ チドは、従来のキメラオリゴヌクレオチドに比べて「逆」の構造を有する。一つ の特別の態様において、本発明のインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドは、 実質的に配列表の配列番号:1に示すヌクレオチド配列を有する。好ましい態様 において、オリゴヌクレオチド非イオン性領域は、互いに5'→3'非イオン結合 により連結した約4から約12のヌクレオチドを含む。幾つかの態様において、 非イオン性領域は、アルキルホスホネートおよび/またはホスホルアミデートお よび/またはホスホトリエステルインターヌクレオシド結合を含む。一つの特別 の態様において、オリゴヌクレオチド非イオン性領域は6つのヌクレオチドを含 む。幾つかの好ましい態様において、オリゴヌクレオチドは、それぞれ約6から 約10のホスホロチオエート結合ヌクレオシドを有するホスホロチオエート領域 によりいずれかの側をフランキングされた、約6つから約8のメチルホスホネー ト結合したヌクレオシドを有する非イオン性領域を有する。好ましい態様におい て、フランキング領域はホスホロチオエートヌクレオチドである。幾つかの態様 において、フランキング領域は、互いに5'→3'ホスホロチオエート結合により 連結した約4つから約24のヌクレオシドを有し、好ましくは約6つから約16 のかかるホスホロチオエート結合ヌクレオシドを有する。好ましい態様において 、ホスホロチオエート領域は約5つから約15のホスホロチオエート結合ヌクレ オシドを有する。ホスホロチオエート結合は、混合RpおよびSpエナンシオマー であってよく、またはRpかまたはSpのいずれかの形態での立体規則的なまたは 実質的に立体規則的なものであってよい[アイアーら、Tetrahedron Asymmetr y :1051〜1054(1995)を参照]。 本発明の側側面の他の態様は、プロテインキナーゼAサブユニットRIαの発 現を副作用を低減させて抑制するための組成物であり、該組成物は本発明による インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドを含む。 本発明の他の側面は、癌細胞の増殖をインビトロで抑制する方法である。この 方法において、本発明のオリゴヌクレオチドを該細胞に投与する。 さらに他の側面は、薬理学的に許容しうる担体中に本発明のオリゴヌクレオチ ドを含む治療組成物である。 罹患した患者の癌を低減した副作用で治療する方法は、本発明の他の側面であ る。この方法は、プロテインキナーゼAサブユニットRIα遺伝子が過剰発現し ている患者に本発明の治療組成物を投与することを含む。 当業者であれば、これら好ましい態様の要素を組み合わせうることを認識する であろうし、本発明者は実際、かかる組み合わせを想定している。たとえば、2 ' −O−置換リボヌクレオチド領域はまた、一つからすべての非イオン性インター ヌクレオシド結合を含んでいてよい。別の態様として、非イオン性領域は一つか らすべての2'−O−置換リボヌクレオチドを有していてよい。さらに、本発明 によるオリゴヌクレオチドは、一つまたはそれ以上の2'−O−置換リボヌクレ オチド領域と一つまたはそれ以上の非イオン性領域との組み合わせを含んでいて よく、そのいずれかまたは両者はホスホロチオエート領域によりフランキングさ れていてよい[関連する合成技術についてはNucleosides & Nucleotides 1 4:1031〜1035(1995)を参照]。図面の簡単な説明 本発明の上記および他の目的、本発明の種々の特徴、並びに本発明それ自体は 、下記の記載を添付の図面とともに読んだときに一層完全に理解される。添付図 面において、 図1は、種々の対照と比較したときの本発明の修飾オリゴヌクレオチドのマウ スにおける腫瘍サイズに対する効果を示すグラフ表示である。好ましい態様の詳細な説明 本明細書中に引用する特許および科学的文献は当業者に利用できる知見を確立 するものである。本明細書中に引用する発行された米国特許、許された出願およ び参考文献は参照のため本明細書中に引用される。 ハイブリッドオリゴヌクレオチド、インバーテッドハイブリッドオリゴヌクレ オチド、およびインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドの合成オリゴヌクレオ チドは以下に記載する通りである。 本発明は、プロテインキナーゼA(PKA)のRIαサブユニットをコードす るゲノム領域または該ゲノム領域から転写されたRNA分子に相補的なヌクレオ チド配列を有する、かかる合成ハイブリッドオリゴヌクレオチド、インバーテッ ドハイブリッドオリゴヌクレオチド、およびインバーテッドキメラオリゴヌクレ オチドを提供する。これらオリゴヌクレオチドは、長さが約15から約30ヌク レオチド、好ましくは長さが約15から約25ヌクレオチドであるが、最も好ま しくは約18ヌクレオチドの長さである。この遺伝子の配列は知られている。そ れゆえ、本発明のオリゴヌクレオチドは該遺伝子のいずれかの領域に相補的ない かなるヌクレオチド配列を有していてもよい。本発明の18merの3つの非限 定的な例は、下記表1に配列番号:1、4および6として示す配列を有する。 18オリゴヌクレオチドを越えるオリゴヌクレオチドもまた本発明により想定 される。これらオリゴヌクレオチドは、RIα遺伝子発現をダウンレギュレート する能力を減じることなしに、たとえば配列番号:1、4または6の18mer の3'末端、または5'末端、または3'末端と5'末端の両方から延びる25まで の付加的なヌクレオチドを有する。別の態様として、本発明の他のオリゴヌクレ オチドは、たとえば配列番号:1、4または6を有するオリゴヌクレオチドより も少ないヌクレオチドを有していてもよい。かかる短くなったオリゴヌクレオチ ドは、少なくともRIα遺伝子の発現をダウンレギュレートする親オリゴヌクレ オチドのアンチセンス活性を保持しているか、またはより高い活性を有する。 本発明のオリゴヌクレオチドは当該技術分野で認められた方法により調製でき る。ホスホロチオエート結合を有するオリゴヌクレオチドは手動または自動合成 機により調製でき、ついでホスホルアミダイト[アグラワル(Agrawal)ら(1 992)Trends Biotechnol.10:152〜158において概説、たとえばア グラワルら(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)85:7079〜 7083を参照]またはH−ホスホネート[たとえば、フレーラー(Froehler )(1986)Tetrahedron Lett.27:5575〜5578を参照]化学な どの当該技術分野でよく知られた方法を用いて処理する。バーゴット(Bergot )により記載された合成法[J.Chromatog.(1992)559:35〜42] もまた用いることができる。他の化学基の例としては、アルキルホスホネート、 ホスホロジチオエート、アルキルホスホノチオエート、ホスホルアミデート、2 '−O−メチル、カルバメート、アセトアミデート、カルボキシメチルエステル 、カーボネート、およびリン酸トリエステルが挙げられる。これら結合を有する オリゴヌクレオチドは公知の方法に従って調製できる[たとえば、グッドチャイ ルド(Goodchild)(1990)Bioconjugate Chem.2:165〜187;ア グラワルら(Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)(1988)85:7079 〜7083);ウールマン(Uhlmann)ら(Chem.Rev.(1990)90:5 34〜583);およびアグラワルら(Trends Biotechnol.(1992)1 0:152〜158)を参照]。 本発明の好ましいハイブリッドオリゴヌクレオチド、インバーテッドハイブリ ッドオリゴヌクレオチド、およびインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドは、 RIα遺伝子発現を特異的にダウンレギュレートする能力には実質的に影響を与 えることのない他の修飾を有していてよい。これら修飾は、オリゴヌクレオチド 分子の内部または末端の修飾を含み、コレステリルや2つのアミノ基の間に種々 の数の炭素残基を有するジアミン化合物などのインターヌクレオシドリン酸結合 で の該分子への付加、および開裂するまたは反対鎖または関連酵素またはRIα核 酸に結合する他のタンパク質に架橋する末端リボース、デオキシリボースおよび リン酸修飾を含む。そのような修飾オリゴヌクレオチドの例としては、修飾した 塩基および/または糖、たとえばリボースの代わりのアラビノースなどを有する オリゴヌクレオチド、またはその3'位および5'位の一方または両方においてヒ ドロキシル基またはリン酸基以外の化学基(その3'位または5'位にて)に結合 した糖を有する3',5'−置換オリゴヌクレオチドを含む。他の修飾オリゴヌク レオチドは、その3'および/または5'末端においてヌクレアーゼ耐性を付与す る嵩ばった置換基でキャッピングされているか、またはヌクレオチド当たり一方 または両方の非架橋性酸素に置換を有する。そのような修飾は、インターヌクレ オシド結合の幾つかまたはすべてにおいて、並びにオリゴヌクレオチドのいずれ かの末端または両末端において、および/または該分子の内部にあってよい[ア グラワルら(1992)Trends Biotechnol.10:152〜158において概 説]。 本発明はまた、RIα遺伝子の発現を特異的にダウンレギュレートしうる本発 明による少なくとも一つのオリゴヌクレオチドおよび薬理学的に許容しうる担体 または希釈剤を含む、望ましくない制御不能な細胞増殖または癌を治療するのに 適した治療組成物をも提供する。本発明の治療組成物中に用いるオリゴヌクレオ チドは、RIαゲノム領域、遺伝子、またはそのRNA転写物の少なくとも一部 に相補的であるのが好ましい。 本明細書において用いる「薬理学的または生理学的に許容しうる担体」として は、いずれかまたはすべての溶媒(ラクトースを含むがこれに限られるものでは ない)、分散媒体、コーティング剤、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収 遅延剤などが挙げられる。かかる薬理学的に活性な物質のための媒体および薬剤 の使用は当該技術分野でよく知られている。活性成分と両立しない通常の媒体ま たは薬剤以外は、本発明の治療組成物に用いることが想定される。補助的な活性 成分を該組成物中に配合することもできる。 イン・ビトロまたはイン・ビボにて細胞の増殖を抑制するため、または本発明 の方法によりヒトにおけるガンを治療するために適当な本発明のいくつかの好ま しい治療組成物は、滅菌標準食塩水で本明細書に記載される治療上有効な量に再 構築される配列番号:1−4および/または6および20−75mgのラクトー ス、USPを有する約25−75mgの凍結乾燥したオリゴヌクレオチドを含む 。 本発明はまた、RIα遺伝子が不正確にまたは過剰発現している障害または疾 患を罹患しているヒトを治療する方法を提供する。本方法を用いて治療すること ができる障害または疾患などは、以下に限るものではないが、ヒト結腸癌、乳癌 、胃癌および神経芽細胞腫などである。本発明の方法において、本発明の治療上 有効な量がヒトに投与される。本発明の治療方法は他の治療剤と共に投与される ことができる。 本明細書で使用する「治療上有効な量」とは、該医薬製剤の各活性成分または 、有意義な主題または患者の利益、すなわち腫瘍の発達の低減または癌を引き起 こすかまたは特徴付けるタンパク質の発現における低減などを示すに十分な方法 の各活性成分の総量を意味する。個体に活性成分を単独で投与する場合、該語は その成分単独をいう。組み合わせて投与される場合、該語は、組み合わせて連続 して投与するかまたは同時に投与するか治療効果を得る活性成分の組み合わせた 量をいう。 「治療上有効なやり方」とは、上記のように、患者の意味ある利益が最終的な 結果となる医薬製剤の投与の経路、持続期間および頻度をいう。本発明のいくつ かの態様において該医薬製剤は、注入、舌下、結腸、皮内、経口または丸剤によ り腸内、持続的、断続的または断続性の食事後の持続性を介して投与する。 本発明の医薬組成物における合成オリゴヌクレオチドの治療上有効な量は治療 されるべき病状の性質または重篤度および患者が罹患した疾患の前回の治療の性 質によるであろう。最終的に、医師が個々の患者を治療する合成オリゴヌクレオ チドの量を決定するであろう。最初に、医師が合成オリゴヌクレオチドの低用量 を投与し、ついで患者の応答を観察する。最適の効果が得られるまで一層多くの 量の合成オリゴヌクレオチドが患者に投与され、ついで、得られた時点で該用量 はそれ以上増加させない。本発明の方において投与される医薬組成物用量は、1 日当たり約0.1〜0.5mg/kg体重および好ましくは1日当たり0.1〜2.0mg /kg体重を含むべきであると考えられている。全身投与される場合、該治療組成 物は好ましくは、約0.01μM〜10μMのオリゴヌクレオチドの血中レベル を達成するのに十分な用量で投与される。好ましくは、異常な遺伝子発現の部分 でのオリゴヌクレオチドの濃度は、好ましくは、約0.01μM〜10μMであ るべきであり、最も好ましくは、約0.05μM〜約5μMであるべきである。 しかしながら、局所投与に関しては、これより一層低濃度が有効であり、一層高 濃度が寛容であり得る。各個体が単独の治療エピソードを落としてある場合、本 発明の1またはそれ以上の治療組成物の治療上有効な量を同時または連続して投 与するのが好ましいであろう。 本発明の医薬組成物の投与または本発明の方法の実施は経口注入、腸内、結腸 内、または皮中投与、吸入、舌下投与または皮膚、皮下、筋肉内、眼内、横隔膜 内または静脈注入または治療製剤を投与するのに公知の他の投与経路などの従来 の多様な方法において実施することができる。 該組成物ガ、経口、舌下または任意の注入できない経路により投与される場合 、治療製剤が好ましくは生理学的に許容し得る担体、例えば、不活性化希釈剤ま たは該組成物が投与される吸収可能な可食担体などが含まれるであろう。化合物 を血流に注入以外の経路によって導入するための製薬学的に許容し得る賦形剤を 含む適当な製剤は、レミントンズ・ファーマシューティカル・サイエンシズ(R emington's Pharmaceutical Sciences)(第18版)(ゲナロ(Genarro)編 (1990)、マック・パブリッシング・コ(Mack Publishing Co.),イー ストン(Easton)、フィラデルフィア)。該オリゴヌクレオチドおよび他の成 分は硬ゼラチンカプセルまたは軟ゼラチンカプセルに封入され、錠剤に打錠され 、または個体の食事に直接組み入れられることができる。該治療組成物は、賦形 剤と共に組み込まれ、および摂取可能な錠剤、バッカル錠、トローチ、カプセル 、エリキシル剤、懸濁液剤、シロップ、ウエハースなどの形態において使用され ることができる。該治療組成物が経口投与される場合、該組成物は他の食物形態 オヨ ビ製薬学的に許容し得る香料増強剤(enhancer)と混合されることができる。該 治療組成物が腸内に投与される場合、それらは固体、半固体、懸濁液または乳液 形態にて導入されることができ、ついで任意の数のよく知られた製薬学的に許容 し得る添加剤と化合していてよい。徐放性経口運搬系および/または経口投与量 形態のための腸コーティングは米国特許第4,704,295号、4,556,55 2号、4,309,404号および4,309,406号などに記載されるように考 慮されている。 本発明の組成物の治療上有効な量が注入によって投与される場合、該合成オリ ゴヌクレオチドは、好ましくは無発熱素、非経口的に許容し得る水溶液の形態で あろう。そのような非経口的に許容し得る溶液の調製(pH、等張性、安定性な どに関する当然のことを含む)は、当業者の範囲内である。注入に関して好まし い医薬組成物は、合成オリゴヌクレオチドの他に、塩化ナトリウム注入液、リン ガー液、デキストロース注入、デキストロースおよび塩化ナトリウム注入、酪酸 化リンガー液または公知の他のビヒクルなどの等張性ビヒクルを含むべきである 。本発明の医薬組成物はまた、安定化剤、保存剤、バッファー、抗酸化剤または 当業者に公知の添加剤を含むことができる。 注入可能な使用に適した製薬学的な形態は、滅菌水溶液または分散媒および滅 菌注入液または分散媒の即時調製のための滅菌粉末を含む。すべての場合におい て該形態は滅菌状態である。該形態は製造および保存状態において安定であり、 細菌および真菌などの微生物の汚染作用に対して保存されることができる。該担 体は、溶剤または分散媒体であることができる。微生物の作用の妨害は多様な抗 細菌または抗真菌剤によってもたらされることができる。注入可能な治療剤の吸 収延長は、吸収を遅延させる組成物の使用によってもたらされることができる滅 菌注入可能な溶液は、適当な溶剤、中に必要な量のオリゴヌクレオチドを組み込 み、後に滅菌濾過することによって調製される。 該製剤は、医師により丸剤にて持続的、または間欠的投与により、または持続 および間欠的投与の組合せによって該患者の疾患の程度および/または段階によ って決定されることができる。本発明の医薬組成物による持続期間は、オリゴヌ ク レオチドの独特の特徴および達成されるべき特定の治療効果、ヒトの治療のため の治療製剤などを調製する技術に内在する制限、治療されるべき疾患および各患 者個体の潜在的な特異体質的応答などのための治療製剤に依存して変化するであ ろう。最終的に医師は本発明の医薬組成物を用いて静脈内療法の適当な持続期間 に関して決定するであろう。 本発明の組成物はイン・ビトロにおける癌または腫瘍細胞の増殖を抑制または 低減するために有用である。本発明の合成オリゴヌクレオチドは相補的なゲノム 領域またはRIαサブユニットをコードするものから転写されたRNA分子にオ リゴヌクレオチドが結合することができるのに十分な量にて細胞に投与される。 このようにして、PKAの発現は減少し、従って、細胞増殖は抑制または低減す る。 本発明の組成物はまた、ヒトにおける癌の治療または非制御細胞増殖のために 有用である。この方法において、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドを含 む治療製剤は、生理学的に許容し得る担体において提供される。ついで個体は、 該オリゴヌクレオチドがRKARIαゲノム領域または感染細胞中から転写され たRNA分子に結合するのに十分である量において治療製剤で治療する。このよ うにして、オリゴヌクレオチドの結合はRIα発現およびそれゆえのPKA活性 の抑制またはダウンレギュレーション(down-regulation)する。 本発明の治療方法の実施または使用において、本発明の少なくとも1または一 層多くの有効な治療量は癌を患う被験体に投与した。腫瘍の発達また大きさまた はRIα発現の減少は、該方法と医薬製剤が細胞増殖の抑制または減少および従 って、ヒトにおける癌に対する能力のポジティブな指標であるとみなされている 。 本発明の少なくとも1つ医療組成物は本発明の方法により単独または他の1ま たは一層他の多くの投与量で投与されている場合、該組成物は他の治療と連続し て投与されるかまたは連続的に投与されることができる。連続で投与される場合 、医師は本発明の組成物を治療法と組み合わせて適当な順にて投与することに関 して決定する。 以下の実施例は本発明の製造および実施の好ましい態様を説明するものであっ て、本発明の範囲を制限することを意図しているのではない。というのは、別法 を類似の結果を得るために利用することができるからである。 実施例 1 オリゴヌクレオチドの合成、脱保護および精製 オリゴヌクレオチドホスホロチオエートは自動化DNA合成器(モデル870 0、バイオサーチ、ベッドフォード、マサチューセッツ)を用いて、10μMス ケールにてβ−シアノエチルホスホルアミデート方法を用いて合成した。ホスホ ロチオエート結合を産生するのに、中間リン酸結合は3H、1,2−ベンゾチオ ール−3H−オン−1,1−ジオキシド(ボーケージ(Beaucage)、プロトコー ルズ・フォー・オリゴヌクレオチズアンド・アナログズ:シンセシスアンド・プ ロパティズ(Protocols for Origonucleotides and Analogues;Synthesis a nd Properties)、アグラワル(編)(1993)ヒューマン・プレス(Humana Press、トトワ(Totowa)、ニュージャージー、33−62ページ)。類似の 合成はホスホジエステル結合を産生するために行われるが、標準酸化は標準ヨウ 素を用いて行われる。インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドの合成は、同様 のやり方で行うが、メチルホスホネート結合をメチルホスホノアミダイトヌクレ オシドを用いて集めることは別であり(グレン・リサーチ・スターリング(Glen Research Sterling)、バージニア)、後に、テトラヒドロフラン/2,6−ル チジン/水(75:25:0.25)中の0.1Mヨウ素を用いて酸化する(アグ ラワルおよびグッドチャイルド(1987)、Tet.Lett.28:3539−3 542参照)。ハイブリッドオリゴヌクレオチドおよびインバーテッドハイブリ ッドオリゴヌクレオチドは同様に合成されるが、2'−O−メチルリボヌクレオ チドが2'−O−メチルリボヌクレオシドホスホルミダイトを用いて集められ、 後に、上記のホスホロチオエートまたはホスホルジエステル結合への酸化が続く ことは別である。オリゴヌクレオチドの脱保護および精製を標準産物により実施 する(パドマプリヤ(Padmapriya)ら(1994)、Antisense Res.&Dev. 4:185−199参照)、メチルホスホネート含有領域を含むオリゴヌクレオ チドを除く。それらのオリゴヌクレオチドに関して、該CPG−結合オリゴヌク レオチドを濃アンモニウムヒドロキシドにて1時間室温処理し、その上清を除去 しついで蒸発させて淡黄色の残渣を得て、ついでエチレンジアミン/エタノール (1:1 v/v)の混合物で6時間処理し、ついで再度減圧下で乾燥させる。 実施例 2 イン・ビトロ補体活性実験 オリゴヌクレオチド媒介補体の枯渇に関するインバーテッドハイブリッドまた はインバーテッドキメラ構造の適正な効果を決定するために以下の実験を行った 。静脈血を、健常成人志願者から収集する。血清を市販の添加剤なしに血液をを バキュテイナー(vacutainer)(ベクトン・ディキンソン(Becton Dickinson )、第6430号、フランクリン・レイクス(Frankilin Lakes)、ニュージ ャージー)に収集することによって溶血性補体アッセイのために調製する。血液 を室温で30分間凝血させ、15分間氷上で冷却し、ついで4℃で遠心して分離 血清を得る。収集した血清を同日のアッセイのために氷上に維持するかまたは別 法として、−70℃で保存する。バッファーまたはオリゴヌクレオチドサンプル を、ついで該血清でインキュベートする。試験したオリゴヌクレオチドは25マ ーのオリゴヌクレオチドホスホジエステルまたはホスホロチオエート、25マー のハイブリッドオリゴヌクレオチド、25マーのインバーテッドハイブリッドオ リゴヌクレオチド、25マーのキメラオリゴヌクレオチドおよび25マーのイン バーテッドキメラオリゴヌクレオチドである。代表的なハイブリッドオリゴヌク レオチドは各、6−9のデオキシリボヌクレオチドのうちの2つの領域によりフ ランキングされている7〜13の2−O−メチルリボヌクレオチドからなる。代 表的な25マーのインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドは各4つのリ ボヌクレオチドのうちの2つの領域によりフランキングされている17のデオキ シリボヌクレオチドからなる。代表的な25マーのキメラオリゴヌクレオチドは 6つのメチルホスホネートデオキシリボヌクレオチドおよび19のホスホロチオ エートデオキシリボヌクレオチドからなる。代表的なインバーテッドキメラオリ ゴヌクレオチドは、2〜7つのメチルホスホネートデオキシリボヌクレオチドの 領域によってフランキングされる16〜17のホスホロチオエートデオキシリボ ヌク レオチドから回されていること、または2〜12オリゴヌクレオチドにわたる2 つのホスホルチオエート領域によってフランキングされ、2〜6ヌクレオチド長 にわたる3つのホスホロチオート領域によってフランキングされるものからなる 。 抗ヒツジ赤血球細胞抗体(溶血素、ディアメディックス(Diamedeix)、マイ アミ、フロリダ)で感作したヒツジ赤血球細胞(コロラド・シーラム・コ(Col orado Serum Co.)の補体媒体溶菌のためのCH50アッセイ(カバト(Kaba t)およびメイヤー(Mayer)(編)、Experimental Immunochemistry2編、 スプリングフィールド(Springfield)、イリノイ、DCCトーマス(Thomas )、125ページ)を、各試験血清の少なくとも5倍希釈を2回、同じ決定を用 いて行い、ついで無細胞上清へのヘモグロビンの放出を541nmの分光光度計 を用いて測定した。 実施例 3 マウス脾臓を用いてのイン・ビトロマイトジェン産生実験 オリゴヌクレオチド媒介マイトジェン産生に関してインバーテッドハイブリッ ドまたはインバーテッドキメラ構造の適正な効果を決定するために、以下の実験 を行った。雄性CD1マウス(4−5週齢、20−22g;チャールズ・リバー (Charles River)、ウィルミントン(Wilmington)、マサチューセッツ)か ら脾臓を摘出した。単細胞懸濁液をガラススライドのつや消し末端で穏やかに細 かく挽くことによって調製した。ついで細胞をRPMI完全培地(10%ウシ胎 児血清(FBS)、50μM2−メルカプトエタノール(2−ME)、100U /mlペニシリン、100μg/mlストレプトマイシン、2mMのL−グルタミン を補ったRPMI培地)で培養した。オリゴヌクレオチドの分解を最少にするた め、FBSを最初に30分間65℃(ホスホジエステル含有オリゴヌクレオチド )または56℃(その他すべてのオリゴヌクレオチド)にまで加熱した。細胞を 96ウェル皿に1ウェル当たり100,000細胞(100μl/ウェルの容量 )でプレーティングした。10μl TEバッファー(10mMのTris-HCl 、pH7.5、1mMノEDTA)中の上記実施例2に記載の各オリゴヌクレオ チドの1タイプを各ウェルに加えた。37℃で44時間培養後、1μCiのトリ チウ ム化したチミジン(アマシャム(Amersham)、アーリントン・ハイツ(Arlingt on Heights)、イリノイ)を4時間のパルス標識法の間20μlのRPMI培地 中に加えた。ついで該細胞を自動細胞回収機(スカトロン(Skatron)、スター リン(Sterling)、バージニア)中で回収し、ついで該フィルターをシンチレ ーションカウンターを用いて評価した。マイトジェン産生に関するコントロール 実験において、細胞を培地(ネガティブコントロール)かまたはコンカナバリン A(concanavalin A)(ポジティブコントロール)をオリゴヌクレオチドの存 在下で該細胞に加えることを除いては、同一に処理した。 すべてのインバーテ ッドハイブリッドオリゴヌクレオチドはホスホロチオエートオリゴヌクレオチド より免疫原性は少ないことがわかった。2'−O−メチル領域中のホスホロジエ ステル結合を有するインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドはその領域 中のホスホロチオエート結合を含むものより免疫原性がわずかに少ないようであ る。2'−O−メチルリボヌクレオチド領域が13〜11または9ヌクレオチド に削除する場合、マイトジェン産生における有意差は全く観察されなかった。イ ンバーテッドキメラオリゴヌクレオチドはまた、ホスホロチオエートオリゴヌク レオチドより一般的にマイトジェン産生は少なかった。さらに、これらのオリゴ ヌクレオチドは伝統的なキメラオリゴヌクレオチドよりマイトジェン産生が少な いようであり、少なくとも伝統的なキメラオリゴヌクレオチドは、3'末端近辺 のメチルホスホネート結合の多数を有する場合においては少ないようであった。 5〜6、または7のオリゴヌクレオチドの中心のメチルホスホネート結合の増大 する数がマイトジェン産生に有意な効果を及ぼさなかったようである。これらの 結果は、オリゴヌクレオチドへのインバーテッドハイブリッドまたはインバーテ ッドキメラ構造の取込みがそのマイトジェン産生を減少させることができること を示唆している。 実施例 4 ヒト血液を用いたイン・ビトロでのマイトジェン産生実験 オリゴヌクレオチド誘発マイトジェン産生に関するインバーテッドハイブリッ ドまたはインバーテッドキメラ構造の相対的効果を決定するため、以下の実験を 行った。静脈血を健常成人志願者から収集した。凝血時間アッセイのための血漿 を血液をクエン酸ナトリウムとともにシリコン化したバキュテイナーに収集する ことによって調製し(ベクトン・ディキンソン、第367705号)、ついで4 ℃で2回遠心して血小板の乏しい血漿を調製した。血漿アリコートを氷上に維持 し、上記実施例2に記載の多様な試験オリゴヌクレオチドにてスパイクし、つい ですぐに試験するかまたはトライアイスで急速凍結して引き続き−20℃出保存 し、のち凝血アッセイする。活性化された部分的なトロンボプラスチン時間(a PTT)をエラクトラ1000C(Electra 1000C)(メディカルラボラ トリーオートメーション、(Medical Laboratory Automation)、マウント・ バーノン(Mount Vernon)、ニューヨーク)上で製造者の推薦した方法により アクチンFSL(バクスターデード(Baxter Dade)、マイアミ、フロリダ) および分光光度計によって測定した凝血形成開始のためのカルシウムを用いて行 った。aPTTの延長をオリゴヌクレオチドにより産生された凝血抑制副作用の 指標としてとらえた。 伝統的なホスホロチオエートオリゴヌクルエオチドは、試験したすべてのオリ ゴヌクレオチドのうちで、aPTTが最大の延長を産生した。伝統的なハイブリ ッドオリゴヌクレオチドは幾分aPTTの減少した延長を産生した。伝統的なホ スホロチオエートまたは伝統的なハイブリッドオリゴヌクレオチドと比較して、 試験したすべてのインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドはaPTTの 有意に減少した延長を産生した。2'−O−置換リボヌクレオチド領域中のホス ホジエステル結合を有するインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドはこ の副作用において最大の減少を有し、オリゴヌクレオチド濃度がせいぜい100 μg/mlの濃度でさえ、aPTTの非常にわずかな延長を示す13ヌクレオチド の2'−O−メチルRNAホスホジエステル領域を有するオリゴヌクレオチドで のように減少した。伝統的なキメラオリゴヌクレオチドは、伝統的なホスホロチ オエートオリゴヌクレオチドが産生するよりaPTTの延長が少ない。一般的に 、インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドはこの特徴を有している。少なくと も1つのインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドは9つのホスホロチオエート 領域に よってフランキングされる7つのヌクレオチドのメチルホスホネート領域を有し ているが、これは本アッセイにおいて試験したオリゴヌクレオチドの最も高濃度 を除いて、すべてにおいて伝統的なキメラオリゴヌクレオチドより一層よい結果 を与えた。これらの結果は、インバーテッドハイブリッドおよびインバーテッド キメラオリゴヌクレオチドが、イン・ビボで遺伝子発現を調製するために投与さ れる場合に、凝血抑制の副作用を減少するという利点を提供することを示唆して いる。 実施例 5 イン・ビボ補体活性実験 実験の少なくとも7日前には、アカゲザル(4−9kg体重)を実験室の状態に 馴化させる。実験の当日、各動物をケタミン−HCl(10mg/kg)および ジアゼパム(0.5mg/kg)で軽く鎮静させる。外科手術レベルの麻酔を誘 発し、ついで実験の間ずっと持続的にケタミンを静脈内に滴下することにより維 持した。上記実施例2に記載のオリゴヌクレオチドを通常の食塩水に溶かし、0 .42mg/分の運搬速度でプログラム可能な注入ポンプを用いて、頭蓋静脈内 カテーテルを介して静脈内で注入した。各オリゴヌクレオチド、0、0.5、1 、2、5および10mg/kgの用量を10分かけての注入速度で2頭の動物各々に 投与した。動物の血液サンプルを収集して10分後にオリゴヌクレオチドを投与 し、ついで注入開始後2、5、10、20、40および60分後ならびに24時 間後に収集した。血清は補体CH50を決定するために使用し、ヒツジ赤血球手 法(カバトおよびマイヤー、1961、上記)の従来の補体依存溶菌を用いて行 った。最高の用量において、ホスホロチエートオリゴヌクレオチドは、注入開始 5分以内に血清補体CH50中において減少を引き起こす。インバーテッドハイ ブリッドおよびキメラオリゴヌクレオチドはこれらの条件下で血清補体CH50 において多大な減少または検出不可能な減少を示すと期待されている。 実施例 6 イン・ビボマイトジェン産生実験 CD1マウスに上記実施例2に記載のオリゴヌクレオチドの50mg/kg体重の 用量で腹腔内に注入する。48時間後、該動物を安楽死させ、ついでその脾臓を 摘出し、重量を測定する。インバーテッドハイブリッドまたはインバーテッドハ イブリッドオリゴヌクレオチドは脾臓の重量において有意な増加が見られないこ とが期待されたが、オリゴヌクレオチドホスホロチオエートで処理したものは脾 臓重量においては控えめに増加を示すと期待されている。 実施例 7 イン・ビボ凝血実験 アカゲザルを実施例5のように処理する。採取した全血液サンプルから、凝血 アッセイ用の血漿を調製し、ついで実施例4に記載のようにアッセイを行った。 aPTTの延長はインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドおよびインバ ーテッドキメラオリゴヌクレオチドの両者に関して、伝統的なオリゴヌクレオチ ドホスホロチオエートに比較して実質的に減少するであろう。 実施例8 RNアーゼH活性実験 相補的RNA分子に結合した場合のインバーテッドオリゴヌクレオチドおよび インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドのRNアーゼH活性化能力を決定する ために、以下の実験を行った。前記実施例2で記載したオリゴヌクレオチドの各 タイプを、最終体積1mlのRNアーゼH緩衝液(20mMトリス−HCl,p H7.5,10mM MgCl2,0.1M KCl,2%グリセロール,0.1 mM DTT)を入れたキュベット中で、モル当量の相補的オリゴヌクレオチド (それぞれ濃度0.226μM)とともにインキュベートした。サンプルを95 ℃に加熱し、次いで室温まで徐々に冷却し、アニーリングさせて二重体を形成し た。アニーリングした二重体を37℃で10分間インキュベートし、次いで5ユ ニットのRNアーゼHを加え、3時間にわたるデータ収集を開始した。データは 、分光光度計(GBC920,GBC Scientific Equipment,ビクトリア, オーストラリア)を用い、259nmにて収集した。濃色シフトを利用してRN アーゼHの分解を測定した。 ホスホジエステルオリゴヌクレオチドは、分解半減期が8.8秒の、RNアー ゼH媒介性RNA分解の非常に良好な共基質であった。ホスホロチオエートオリ ゴヌクレオチドは、半減期がやや長く22.4秒であった。オリゴヌクレオチド のそれぞれの末端に2'−O−メチルリボヌクレオチドセグメントを導入すると 、RNアーゼHの活性はさらに低下した(半減期32.7秒)。逆に、オリゴヌ クレオチドの中間部に2'−O−メチルセグメントを導入すると(インバーテッ ドハイブリッド構造)、RNアーゼH媒介性分解において常に改善された結果が 得られた。13の2'−O−メチルリボヌクレオシドホスホジエステルの領域の 両サイドをホスホロチオエートDNAで隣接させた場合、半減期7.9秒という 最良のRNアーゼH活性が観察された。各オリゴヌクレオチドの3'末端にメチ ルホスホネート結合ヌクレオチドの大きなブロックを導入しても、たとえキメラ 配置の場合でさえも、RNアーゼH活性にはどのような悪影響もなかった。しか し、5'末端にメチルホスホネート結合ヌクレオチドを導入すると、特に3'末端 にひとつのメチルホスホネートリンカーをもつキメラ配置の場合に、RNアーゼ H活性は良好になった(最良半減期8.1秒)。ホスホロチオエート領域によっ て隣接されたメチルホスホネートコア領域をもつすべてのインバーテッドキメラ オリゴヌクレオチドにおいて、良好なRNアーゼH活性が得られた(半減期9. 3〜14.4秒)。これらの結果は、インバーテッドハイブリッドまたはインバ ーテッドキメラ構造をホスホロチオエート包含オリゴヌクレオチドに導入すると 、有効なアンチセンス剤として非常に重要な属性である、RNアーゼHに対する 共基質として作用するオリゴヌクレオチドの能力を幾らかあるいはすべて修復で きることを示している。 実施例9 融解温度実験 アンチセンスオリゴヌクレオチドと標的分子の間に形成された二重体の安定性 におけるインバーテッドハイブリッドまたはインバーテッドキメラ構造の影響を 決定するために、以下の実験を行った。熱融解(Themal melting:Tm)データは 、デュアル回転ラックに搭載された6個の10mmキュベットを備える分光光度 計(GBC920,GBC Scientific Equipment,ビクトリア,オーストラリ ア) を用いて収集した。Tm実験において、温度は、GBC製のソフトウェアをその 使用説明書にしたがって用い、ペルティエ効果温度コントローラーを通じてコン ピューター制御した。該ソフトウェアによって遂行される第1誘導法および中間 点法の両方でデータを分析した。Tm実験は、10mM PIEPES,pH7. 0,1mM EDTA,1M NaClを含む緩衝液中で行った。熱を吸収するた めに、ペルティエ効果温度コントローラーに冷凍浴(VWR1166,VWR, ボストン,MA)を接続した。260nmにおける吸光度を使用し、吸光係数を 考慮してオリゴヌクレオチド鎖濃度を測定した。 実施例10 ヒト腫瘍細胞を用いたインビボ実験 LS−174Tヒト結腸癌細胞(1×106個の細胞,ATCC番号CL18 8,アメリカン・タイプ・カルチュア・コレクション,ロックビル,メリーラン ド)を、無胸腺SCID雌性マウスの左脇腹に皮下接種した。細胞接種から約1 週間後、腫瘍の大きさが80〜100mgになったとき、表1に示すように、1 mg/0.1ml/マウスの量のRIαアンチセンスハイブリッド(オリゴ16 4、配列番号4)、インバーテッドハイブリッド(オリゴ166、配列番号6) またはインバーテッドキメラ(オリゴ190、配列番号1)オリゴヌクレオチド またはコントロールオリゴヌクレオチド(オリゴ169、配列番号7);オリゴ 168(配列番号5);オリゴ188(配列番号3)または食塩水(0.1ml /マウス)を1回投与にてマウスの右脇腹に皮下注入した。腫瘍の最大径と最小 径を毎日測定し、 式:4/3πr3[ここでr=(長さ+幅)/4]から腫瘍の体積を算出した。各 時点ごとに、コントロールおよびアンチセンス処置グループから2匹の実験動物 を屠殺し、腫瘍を切除して秤量した。 結果を図1に示す。配列番号6のインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオ チド166で処置した動物における腫瘍サイズが、驚くべきことに、注入後3日 から、配列番号1のホスホチオエートオリゴヌクレオチド164のものよりも小 さくなった。この効果が配列特異的であったこともまた図1に実証されている: コントロールオリゴヌクレオチド168(配列番号3)の腫瘍サイズを最小に維 持する能力は、ハイブリッドおよびインバーテッドオリゴヌクレオチドと比較し て少ししかない。 もうひとつの実験では、50〜150mgの大きさのLS−174Tヒト腫瘍 を創製したSCIDマウスに、生理的食塩水(0.9%NaCl)に25mg/ mlの濃度で溶解したハイブリッドオリゴヌクレオチドを経口投与した。これら のオリゴヌクレオチドは、配列番号4または9であり、4つの2'−O−メチル 置換リボヌクレオチドをその3'および5'末端に有するものである。配列番号4 のオリゴヌクレオチドは、タンパク質キナーゼAをコードするmRNAの一部と 相補的である。配列番号9のオリゴヌクレオチドはミスマッチコントロールであ る。断食した実験動物に食塩水またはこれらのオリゴヌクレオチドのいずれかを 、動物の体重1kgあたり1mg、10mg、50mgまたは100mgの量に て栄養を介して投与した。他の動物には、配列番号4の抗PKAオリゴヌクレオ チド10mg/kgを腹腔内投与した。投与量は、処置前の体重に基づいており 、0.01mlの位まで精密にした。投与後、それぞれの動物を代謝ケージに入 れ、市販の飼料で給餌し、任意給水を行った。 キャリパーで腫瘍の大きさを測定して腫瘍の成長をモニターした。処置前に腫 瘍の2つの垂直直径を測定し、次いで処置後7日目にもう一度測定した。腫瘍重 量は次のように算出した。 腫瘍重量(mg)=1/2×A×B2×100 [ここで、Aは長直径(cm)、およびBは短直径(cm)である] 食塩水コントロール処置腫瘍に対するパーセンテージとして算出した結果を下 記表2に示す。 処置後1日目から開始して投与したタンパク質キナーゼA特異的オリゴヌクレ オチドは、それぞれの用量において腫瘍の成長を阻害したばかりでなく、腫瘍の 大きさも縮小した。これらの結果は、哺乳動物においてヒト腫瘍の成長を阻害す る本発明方法の能力を実証するものである。 実施例11 RIαサブユニットの光親和性標識および免疫沈降 腫瘍を氷冷緩衝液10(トリス−HCl,pH7.4,20mM;NaCl, 100mM;NP−40,1%;デオキシコール酸ナトリウム,0.5%;Mg Cl2,5mM;ペプスタチン,0.1mM;アンチペイン,0.1mM;キモス タチン,0.1mM;ロイペプチン,0.2mM;アプロチニン,0.4mg/m l;および大豆トリプシンインヒビター,0.5mg/ml;孔径0.45μmの 膜を通して濾過したもの)中、テフロン/ガラスホモジナイザーでホモジナイズ し、エッペンドルフマイクロ分離機にて4℃で5分間遠心分離する。腫瘍抽出物 として上清を用いる。 腫瘍中のPKA RIαの量を、8−N3−[32P]cAMPで光親和性標識し 、 次いでトートラ(Tortora)ら(Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1990)87:705-708)に記 載のRIα抗体で免疫沈降することにより測定する。8−N3−[32P]cAM P(60.0Ci/m−mol)の光活性化配合物、および抗RIαまたは抗R Iβ抗結成およびタンパク質Aセファロースを用いる免疫沈降、および可溶化抗 原−抗体複合体のSDS−PAGEは、先行文献の記載に準じる[トートラら( 1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:705-708;エカンガー(Ekanger)ら(1985)J.Bio l.Chem.,260:3393-3401]。本発明のハイブリッド、インバーテッドハイブリッ ドおよびインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドで処置した腫瘍中のRIαの 量は、ミスマッチ、直鎖ホスホロチオエートまたは直鎖ホスホジエステルオリゴ ヌクレオチドゴントロール、食塩水またあは他のコントロールで処置した腫瘍中 の量と比較して減少するであろうと予測される。 実施例12 cAMP依存性タンパク質キナーゼアッセイ アンチセンス、コントロールアンチセンスまたは食塩水で処置した実験動物か らの腫瘍抽出物(タンパク質10mg)をDEAEセルロースカラム(1×10 cm)に通し、直線塩勾配にて分画する[ロルフ(Rohllf)ら(1993)J.Biol.Che m.,268:5774-5782]。cAMP5μMの不在あるいは存在下にて、PKA活性を 測定する[ロルフ(Rohllf)ら(1993)J.Biol.Chem.,268:5774-5782]。先行文献 に記載の方法にしたがってcAMP結合活性を測定し、特異的結合として表わす [タグリアフェリ(Tagliafefrri)ら(1998)J.Biol.Chem.,263:409-416]。 ダリベッコのリン酸緩衝食塩水で2回洗浄した後、細胞ペレット(2×106 個の細胞)をトリス−HCl,pH7.5,20mM;EDTAナトリウム,0. 1mM;ジチオスレイトール,0.1mM;ペプスタチン,0.1mM;アンチペ イン,0.1mM;キモスタチン,0.1mM;ロイペプチン,0.2mM;アプ ロチニン,0.4mg/ml;および大豆トリプシンインヒビター,0.5mg/ mlに、Douceホモジナイザーを用いて100ストロークで溶解する。5分間遠 心分離した後(エッペンドルフ5412)、上清を0.7mgタンパク質/ml に調節し、迅速にアッセイする[アーラー(Uhler)ら(1987)J.Biol.Chem.,262: 15202-15207]。アッセイ(総体積40μl)は、300℃で10分間、200 μMATP、2.7×106cpmのγ[32P]ATP、20mM MgCl、1 00μMのケンプチド(Kemptide)(SigmaK−1127)(ケンプ(Kemp)ら(19 77)J.Biol.Chem.,252:4888-4894)、40mMトリス(pH7.5)、±100 μMのタンパク質キナーゼインヒビター(SigmaP−3294)(チェン(Cheng) ら(1985)Biochem.J.,231:655-661)、±8μMのcAMPおよび7μgの細胞抽 出液を含めて行う。インキュベーション混合物20μlをホスホセルロースフィ ルター(ワットマン、P81)上にスポッティングし、リン酸で洗浄することに よりケンプチドのリン酸化を測定した[ロスコスキ(Roskoski)(1983)Methods En zymol.,99:3-6]。Econofluor-2(NENリサーチプロダクツのNEF−969 )を用いる液体シンチレーションによって放射活性を測定する。本発明のハイブ リッド、インバーテッドハイブリッドおよびインバーテッドキメラオリゴヌクレ オチドで処置した腫瘍の抽出液においてはPKAおよびcAMP結合活性が減少 するであろうと予測される。 等価物 当業者であれば、慣例の実験方法を利用するだけで、本明細書中に記載した特 定の物質および手順に対する多数の等価物を理解するかまたは確認することがで きるであろう。このような等価物もまた本発明の範囲に属するものとみなされ、 後記の請求の範囲によって包含される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07H 21/00 C07H 21/00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,H U,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD, MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.プロテインキナーゼAサブユニットRIaをコードする核酸に相補的で該核 酸の発現をダウンレギュレートしうる合成修飾オリゴヌクレオチドであって、該 修飾オリゴヌクレオチドは約15から約30のヌクレオチドを有し、ハイブリッ ドオリゴヌクレオチド、インバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチド、また はインバーテッドキメラオリゴヌクレオチドであり、 該ハイブリッドオリゴヌクレオチドは、それぞれ少なくとも4つのリボヌクレ オチドを有する3'および5'フランキングリボヌクレオチド領域によりフランキ ングされた少なくとも2つのデオキシリボヌクレオチドからなる領域を含み、 該インバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドは、少なくとも2つのデオ キシリボヌクレオチドからなる3'および5'フランキングデオキシリボヌクレオ チド領域によりフランキングされた少なくとも4つのリボヌクレオチドからなる 領域を含み、 該インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドは、2つのオリゴヌクレオチドホ スホロチオエート領域によりフランキングされた少なくとも4つのヌクレオチド からなるオリゴヌクレオチド非イオン性領域を含む、 合成修飾オリゴヌクレオチド。 2.18のヌクレオチドを有する請求項1に記載のオリゴヌクレオチド。 3.ハイブリッドオリゴヌクレオチドである請求項1に記載のオリゴヌクレオチ ド。 4.実質的に配列番号:4に示すヌクレオチド配列を有する請求項3に記載のオ リゴヌクレオチド。 5.各フランキングリボヌクレオチド領域が少なくとも4つの連続した2'−O −置換リボヌクレオチドを含む、請求項3に記載のオリゴヌクレオチド。 6.各フランキングリボヌクレオチド領域が少なくとも一つの2'−O−アルキ ルリボヌクレオチドを含む、請求項5に記載のオリゴヌクレオチド。 7.各フランキングリボヌクレオチド領域が少なくとも一つの2'−O−メチル リボヌクレオチドを含む、請求項6に記載のオリゴヌクレオチド。 8.各フランキングリボヌクレオチド領域が少なくとも4つの2'−O−メチル リボヌクレオチドを含む、請求項5に記載のオリゴヌクレオチド。 9.リボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドとがホスホロチオエートイン ターヌクレオチド結合により連結されている、請求項3に記載のオリゴヌクレオ チド。 10.インバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドである、請求項1に記載 のオリゴヌクレオチド。 11.実質的に配列番号:6に示すヌクレオチド配列を有する請求項10に記載 のオリゴヌクレオチド。 12.該リボヌクレオチド領域が少なくとも5つの連結したリボヌクレオチドを 含む、請求項10に記載のオリゴヌクレオチド。 13.該デオキシリボヌクレオチドフランキング領域が6つの連結したリボヌク レオチドを含む、請求項12に記載のオリゴヌクレオチド。 14.該フランキングリボヌクレオチド領域が2'−O−置換リボヌクレオチド を含む、請求項10に記載のオリゴヌクレオチド。 15.該2'−O−置換リボヌクレオチドが2'−O−アルキル置換リボヌクレオ チドである、請求項16に記載のオリゴヌクレオチド。 16.各フランキングリボヌクレオチド領域が少なくとも一つの2'−O−メチ ルリボヌクレオチドを含む、請求項15に記載のオリゴヌクレオチド。 17.該ヌクレオチドがホスホロチオエートインターヌクレオチド結合により連 結されている、請求項10に記載のオリゴヌクレオチド。 18.低減した副作用でプロテインキナーゼAの発現を抑制するための組成物で あって、請求項12に記載のインバーテッドハイブリッドオリゴヌクレオチドを 含む組成物。 19.インバーテッドキメラオリゴヌクレオチドである、請求項1に記載のオリ ゴヌクレオチド。 20.実質的に配列番号:1に示すヌクレオチド配列を有する請求項19に記載 のオリゴヌクレオチド。 21.該オリゴヌクレオチド非イオン性領域が約4つから約12のヌクレオチド を含む、請求項19に記載のオリゴヌクレオチド。 22.該オリゴヌクレオチド非イオン性領域が6つのヌクレオチドを含む、請求 項21に記載のオリゴヌクレオチド。 23.該オリゴヌクレオチド非イオン性領域がアルキルホスホネートヌクレオチ ドを含む、請求項19に記載のオリゴヌクレオチド。 24.該オリゴヌクレオチド非イオン性領域がメチルホスホネートヌクレオチド を含む、請求項23に記載のオリゴヌクレオチド。 25.該フランキング領域中のヌクレオチドが、ホスホロチオエートインターヌ クレオチド結合により連結された少なくとも6つの連結したヌクレオチドを含む 、請求項19に記載のオリゴヌクレオチド。 26.低減した副作用でプロテインキナーゼA RIαサブユニット遺伝子の発 現を抑制するための組成物であって、請求項19に記載のインバーテッドキメラ オリゴヌクレオチドを含む組成物。 27.請求項1に記載のオリゴヌクレオチドを癌細胞に投与する工程を含む、癌 細胞の増殖をインビトロで抑制する方法。 28.請求項3に記載のオリゴヌクレオチドを癌細胞に投与する工程を含む、癌 細胞の増殖をインビトロで抑制する方法。 29.請求項10に記載のオリゴヌクレオチドを癌細胞に投与する工程を含む、 癌細胞の増殖をインビトロで抑制する方法。 30.請求項19に記載のオリゴヌクレオチドを癌細胞に投与する工程を含む、 癌細胞の増殖をインビトロで抑制する方法。 31.薬理学的に許容しうる担体中に請求項1に記載のオリゴヌクレオチドを含 む治療組成物。 32.薬理学的に許容しうる担体中に請求項3に記載のオリゴヌクレオチドを含 む治療組成物。 33.薬理学的に許容しうる担体中に請求項10に記載のオリゴヌクレオチドを 含む治療組成物。 34.薬理学的に許容しうる担体中に請求項19に記載のオリゴヌクレオチドを 含む治療組成物。 35.罹患した患者に請求項31に記載の治療組成物を投与する工程を含む、罹 患した患者における癌の治療方法。 36.罹患した患者に請求項32に記載の治療組成物を投与する工程を含む、罹 患した患者における癌の治療方法。 37.罹患した患者に請求項33に記載の治療組成物を投与する工程を含む、罹 患した患者における癌を低減した副作用にて治療する方法。 38.罹患した患者に請求項34に記載の治療組成物を投与する工程を含む、罹 患した患者における癌を低減した副作用にて治療する方法。
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