JPWO2011099576A1 - Fgf2に対するアプタマー及びその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]FGF2に結合するアプタマー。
[2]FGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、[1]記載のアプタマー。
[3]FGF2とFGF2受容体との結合は阻害するが、FGF1と受容体との結合は阻害しない、[2]記載のアプタマー。
[4]下記式:
AGUACUACUNGUUACC(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、Nは、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される6または7個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
[5]ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、[4]記載のアプタマー。
[6]下記式:
GAGGGUGACGGUN’GCUGUUU(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、N’は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される7または10個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
[7]ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、[6]記載のアプタマー。
[8]下記式:
UAGGGCN’’CAGU(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、N’’は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される10〜18個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
[9]ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、[8]記載のアプタマー。
[10]配列番号42で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
[11]ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、[10]記載のアプタマー。
[12]配列番号36または38の配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
[13]ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、[12]記載のアプタマー。
[14]以下(a)又は(b)のいずれかである、[1]記載のアプタマー:
(a)配列番号1〜38および42〜57のいずれかから選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含むアプタマーであって、該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、フッ素原子であるか、あるいは水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、ヒドロキシ基であるか、あるいは水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー;
(b)配列番号1〜38および42〜57のいずれかから選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)において、1又は数個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列を含むアプタマーであって、該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、フッ素原子であるか、あるいは水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、ヒドロキシ基であるか、あるいは水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。
[15]ヌクレオチドが修飾されている、[1]〜[14]のいずれか一に記載のアプタマー。
[16][1]〜[15]のいずれか一に記載のアプタマー及び機能性物質を含む複合体。
[17]機能性物質が、親和性物質、標識用物質、酵素、薬物送達媒体又は薬物である、[16]に記載の複合体。
[18][1]〜[15]のいずれか一に記載のアプタマーあるいは[16]又は[17]に記載の複合体を含む、医薬。
[19][1]〜[15]のいずれか一に記載のアプタマーあるいは[16]又は[17]に記載の複合体を含む、癌、自己免疫疾患、アレルギー性疾患、炎症性疾患、あるいは心臓の形成異常、血管の形成異常または骨格の形成異常の治療用または予防用の医薬。
[20][1]〜[15]のいずれか一に記載のアプタマーあるいは[16]又は[17]に記載の複合体を含む、診断薬。
[21][1]〜[15]のいずれか一に記載のアプタマーあるいは[16]又は[17]に記載の複合体を用いることを特徴とする、FGF2の検出方法。
AGUACUACUNGUUACC(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、Nは、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される6または7個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)
で表される共通配列(以下、「共通配列1」と記載する場合がある)を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマーであることが好ましい。この配列は、後述する配列番号1、2、3、4および5で表されるヌクレオチド配列の共通配列であって、MFOLDプログラムを用いて予測される二次構造が同じ形状であるものを含む(図1参照)。
GAGGGUGACGGUN’GCUGUUU(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、N’は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される7または10個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)
で表される共通配列(以下、「共通配列2」と記載する場合がある)を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマーであることが好ましい。この配列は、後述する配列番号7および8で表されるヌクレオチド配列の共通配列であって、MFOLDプログラムを用いて予測される二次構造が同じ形状であるものを含む(図2参照)。
UAGGGCN’’CAGU(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、N’’は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される10〜18個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)
で表される共通配列(以下、「共通配列3」と記載する場合がある)を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマーであることが好ましい。この配列は、後述する配列番号10、11、12および13で表されるヌクレオチド配列の共通配列であって、MFOLDプログラムを用いて予測される二次構造が同じ形状であるものである(図3参照)。
例えば、上記(a)〜(c)に含まれる各ヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドが、リボースの2’位において、同一または異なって、フッ素原子で置換されるヌクレオチドであるか、又は上述した任意の原子又は基、好ましくは、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子または基で置換されており;
(ii)各プリンヌクレオチドが、リボースの2’位において、同一または異なって、ヒドロキシ基で置換されるヌクレオチドであるか、又は上述した任意の原子又は基、好ましくは、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子または基で置換されている;
アプタマーであってもよい。本発明は、上記アプタマーも提供する。
(a’)配列番号1〜38および42〜57のいずれかから選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含むアプタマー;
(b’)配列番号1〜38および42〜57のいずれかから選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)において1又は数個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列を含むアプタマー;
(c’)上記(a’)の複数の連結物、上記(b’)の複数の連結物、上記(a’)及び(b’)の複数の連結物からなる群より選ばれる連結物;
であり得る。
例えば、上記(a’)〜(c’)に含まれる各ヌクレオチドにおいて、
(i’)各ピリミジンヌクレオチドが、リボースの2’位において、同一または異なって、フッ素原子で置換されるヌクレオチドであるか、又は上述した任意の原子又は基、好ましくは、水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子または基で置換されており;
(ii’)各プリンヌクレオチドが、リボースの2’位において、同一または異なって、ヒドロキシ基で置換されるヌクレオチドであるか、又は上述した任意の原子又は基、好ましくは、水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子または基で置換されている;アプタマーであってもよい。本発明は、上記アプタマーも提供する。
連結基としては、−O−、−N−又は−S−が例示され、これらの連結基を通じて隣接するヌクレオチドに結合し得る。
改変はまた、キャッピングのような3’及び5’の改変を含んでもよい。
SELEXで得られるアプタマーはそのプライマー設計に依存して、その後の最小化作業のしやすさが変わる。うまくプライマーを設計しないと、SELEXによって活性のあるアプタマーが選別できたとしても、その後の開発が不可能となる。本発明では41ヌクレオチド(配列番号36)や35ヌクレオチド(配列番号38)でも活性を保持しているアプタマーを得ることができ、これらの配列がFGF2と結合するために特に重要であることがわかった。
油としては、例えばトウモロコシ油、オリーブ油、綿実油、ヒマワリ油等が挙げられる。また、軟膏剤の場合、適当な医薬上許容される基剤(黄色ワセリン、白色ワセリン、パラフィン、プラスチベース、シリコーン、白色軟膏、ミツロウ、豚油、植物油、親水軟膏、親水ワセリン、精製ラノリン、加水ラノリン、吸水軟膏、親水プラスチベース、マクロゴール軟膏等)を用い、有効成分と混合し製剤化し使用する。
本発明の精製及び濃縮方法はさらに、FGF2の吸着後、洗浄液を用いて当該固相担体を洗浄することを含み得る。洗浄液としては、例えば、尿素、キレート剤(例、EDTA)、Tris、酸、アルカリ、Transfer RNA、DNA、Tween(ツイーン)20などの表面活性剤、NaClなどの塩を含むものなどが挙げられる。本発明の精製及び濃縮方法はさらに、当該固相担体を加熱処理することを含み得る。かかる工程により、当該固相担体の再生、滅菌が可能である。
FGF2に特異的に結合する核酸はSELEX法を用いて作製した。SELEXはEllingtonらの方法(Ellington and Szostak,Nature 346,818−822,1990)及びTuerkらの方法(Tuerk and Gold,Science 249,505−510,1990)を改良して行った。標的物質としてヒトFGF2(Peprotech社製)を用いた。FGF2はアミノカップリングによってアガロース樹脂(NHS−activated Sepharose,GEヘルスケア社製)に固定化した。アミノカップリングはGEヘルスケア社の仕様書にそって行った。固定化量は、固定化前のFGF2溶液と固定化直後の上清をSDS−PAGEにより調べることで確認した。SDS−PAGEの結果、上清からはFGF2のバンドは検出されず、使用したFGF2のほぼ全てがカップリングされたことが確認された。約400pmolのFGF2が約10μLの樹脂に固定化されたことになる。
5’−taatacgactcactatagggcttgttctggatcgc−40N−ggcgatgctcagaagcggag−3’(配列番号39)
プライマーFwd:
5’−taatacgactcactatagggcttgttctggatcgc−3’(配列番号40)
プライマーRev:
5’−ctccgcttctgagcatcgcc−3’(配列番号41)
配列番号1で表される配列は12配列存在し、1塩基置換体が4配列、存在した。配列番号1で表される配列に含まれる、共通配列1を含む配列が、5配列、4種類存在した(配列番号2〜5)。
配列番号7で表される配列は12配列存在し、1塩基置換体が2配列、2塩基置換体が1配列、存在した。
配列番号9で表される配列は7配列存在し、1塩基置換体が1配列、2塩基置換体が2配列、存在した。
また各配列の先頭は5’末端であり、終端が3’末端である。
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配列番号1、6、7、9〜11で表されるアプタマーが、FGF2とFGF2受容体(FGFR1C)との結合を阻害するかどうかを、表面プラズモン共鳴法を用いて調べた。
BIAcore社のプロトコールに従って、CM5センサーチップにProtein A(21181,PIERCE)を固定化した。そこに、IgGのFc部分が融合したヒトFGFR1C−Fc(658−FR,R&D systems)を約500RU固定化した。アナライトとしてFGF2(0.1μM)とアプタマー(0.3μM)を混合して15分保持したものを流した。もしアプタマーがFGF2とFGF2受容体の結合を阻害する場合はセンサーグラムのシグナルは上がらないが、もし阻害しない場合は三者複合体を形成しシグナルが上がることが予想される。阻害実験を開始する前にFGF2受容体にFGF2が結合することを確認した。またネガティブコントロールとして、FGF2と40Nを混ぜたものを用いた。40Nは、40ヌクレオチドのランダム配列を含む、SELEXの1ラウンド目に使用した核酸プールのことである。実験の結果、配列番号1、6、7、9〜11で表されるアプタマーの全てがFGF2とFGF2受容体の結合を阻害することがわかった。特に、配列番号9〜11で表されるアプタマーの阻害効果が高かった。一方、40Nは阻害活性を示さなかった。一例として配列番号9で表されるアプタマーがFGF2とFGF2受容体の結合を阻害していることを示すセンサーグラムを図6に示す。
以上より、配列番号1、6、7、9〜11で表されるアプタマーはFGF2の阻害剤として使用できることが示された。
配列番号1、6、7、9〜11で表されるアプタマーが、FGF2による細胞刺激を阻害できるか、マウス線維芽細胞(NIH3T3)を用いて確認した。NIH3T3細胞はFGF2による細胞刺激で、シグナル伝達系が活性化すると、FRS2、Grb2、SOSを介してMAPキナーゼ経路やPIK3/AKT1経路などが活性化され、最終的にVEGF−A、VEGF−C、HGF、angiopoietin−2、VEGFR、PDGFR−αなどの各種サイトカインや受容体遺伝子が発現誘導される。その際、FRS2やERK(Extracellular Signal-regulated Kinase)等の因子がリン酸化されることが解っている。NIH3T3細胞をヒトFGF2(Peprotech社製)(50ng/ml)で刺激する際、培地中にアプタマーを加え、30分後にウエスタンブロッティング法により測定した。抗体はリン酸化特異的抗体(P-FRS2-alpha Y196,P-ERK T202/Y204;Cell signaling technology社)を用いた。アプタマーによるFGF2シグナリングの阻害効果を図7に示す。配列番号7、9〜11で表されるアプタマーはFRS2やERKのリン酸化を強く阻害した。配列番号9〜11で表されるアプタマーによる強い阻害効果は、プラズモン共鳴法によるFGF2とFGF2受容体の結合阻害結果と一致した。以上のことから、本発明の、配列番号7、9〜11で表されるアプタマーは、生存している細胞に対してもFGF2シグナリングの高い阻害活性を有していることが示された。
配列番号7、9〜11で表されるアプタマーの短小化をおこない、これらの核酸がFGF2とFGF2受容体の結合阻害活性を有しているかどうか、実施例2と同様に表面プラズモン共鳴法により調べた。配列番号35〜38で表される核酸をDuraScribe(商標)T7 Transcription Kit(Epicentre社製)を用いて試験管内転写反応で得た。その結果、配列番号36、38で表されるアプタマーが、短小化後でも、FGF2とFGF2受容体の結合阻害を有していた。配列番号36と38で表される短小化アプタマーのMFOLDプログラムによる二次構造予測を図8に示す。
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配列番号36、38で表されるアプタマーが、FGF2による細胞刺激を阻害できるか、マウス線維芽細胞(NIH3T3)を用いて実施例3と同様に確認した。その結果、配列番号36、38で表されるアプタマーはFRS2やERKのリン酸化を強く阻害した(図9)。これらの短小化アプタマーは生存している細胞に対して、配列番号9、11で表されるアプタマー同様、FGF2シグナリングの高い阻害活性を有していることが示された。
配列番号36で表されるアプタマーの変異体をSELEX法で作製した。SELEXは配列番号36で表されるアプタマー配列に人為的に変異をおこしたDNA鋳型を用い、実施例1と同様に行った。標的物質としてヒトFGF2(Peprotech社製)を用いた。
5’−taatacgactcactatagggaagaggtcagatggggcgatgcaagttaccagtgtagctagttactagggcgtgtgttgcccctatgcgtgctagagtga−3’(配列番号58)
プライマーFwd:
5’−taatacgactcactatagggaagaggtcagat−3’(配列番号59)
プライマーRev:
5’−tcactctagcacgcata−3’(配列番号60)
また各配列の先頭は5’末端であり、終端が3’末端である。
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Claims (21)
- FGF2に結合するアプタマー。
- FGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、請求項1記載のアプタマー。
- FGF2とFGF2受容体との結合は阻害するが、FGF1と受容体との結合は阻害しない、請求項2記載のアプタマー。
- 下記式:
AGUACUACUNGUUACC(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、Nは、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される6または7個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。 - ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、請求項4記載のアプタマー。
- 下記式:
GAGGGUGACGGUN’GCUGUUU(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、N’は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される7または10個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。 - ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、請求項6記載のアプタマー。
- 下記式:
UAGGGCN’’CAGU(式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Cはシトシン、Uはウラシルをそれぞれ示し、N’’は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルからそれぞれ選択される10〜18個の連続したヌクレオチドからなる配列を示す)で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。 - ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、請求項8記載のアプタマー。
- 配列番号42で表される配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
- ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、請求項10記載のアプタマー。
- 配列番号36または38の配列を含んでいる、FGF2とFGF2受容体との結合を阻害するアプタマー。
- ピリミジンヌクレオチドが修飾ヌクレオチドであり、かつFGF2とFGF2受容体との結合を阻害する、請求項12記載のアプタマー。
- 以下(a)又は(b)のいずれかである、請求項1に記載のアプタマー:
(a)配列番号1〜38および42〜57のいずれかから選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)を含むアプタマーであって、該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、フッ素原子であるか、あるいは水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、ヒドロキシ基であるか、あるいは水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー;
(b)配列番号1〜38および42〜57のいずれかから選択されるヌクレオチド配列(但し、ウラシルはチミンであってもよい)において、1又は数個のヌクレオチドが置換、欠失、挿入又は付加されたヌクレオチド配列を含むアプタマーであって、該アプタマーに含まれるヌクレオチドにおいて、
(i)各ピリミジンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、フッ素原子であるか、あるいは水素原子、ヒドロキシ基及びメトキシ基からなる群より選ばれる原子又は基で置換されており、
(ii)各プリンヌクレオチドのリボースの2’位が、同一又は異なって、ヒドロキシ基であるか、あるいは水素原子、メトキシ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる原子又は基で置換されている、アプタマー。 - ヌクレオチドが修飾されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載のアプタマー。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のアプタマー及び機能性物質を含む複合体。
- 機能性物質が、親和性物質、標識用物質、酵素、薬物送達媒体又は薬物である、請求項16に記載の複合体。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のアプタマーあるいは請求項16又は17に記載の複合体を含む、医薬。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のアプタマーあるいは請求項16又は17に記載の複合体を含む、癌、自己免疫疾患、アレルギー性疾患、炎症性疾患、あるいは心臓の形成異常、血管の形成異常または骨格の形成異常の治療用または予防用医薬。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のアプタマーあるいは請求項16又は17に記載の複合体を含む、診断薬。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のアプタマーあるいは請求項16又は17に記載の複合体を用いることを特徴とする、FGF2の検出方法。
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