KR20020007398A - Inhibition of histone deacetylase - Google Patents

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KR20020007398A
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주오멜 리
제프리 엠. 베스터맨
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Abstract

본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소의 발현과 효소의 활성의 억제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소의 억제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 조성물 및 상기 조성물을 사용하여 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 방법에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하는 방법 및 상기 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용하여 효소의 활성을 감소시키는 성분을 동정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the inhibition of the expression of histone deacetylase and the activity of the enzyme, and more particularly to the inhibition of specific histone deacetylase. The invention also relates to compositions comprising antisense oligonucleotides and methods of inhibiting histone deacetylases using the compositions. In addition, the present invention relates to a method for identifying histone deacetylase, which is involved in the induction of cell division, and a method for identifying a component that reduces the activity of the enzyme by interacting with the histone deacetylase.

Description

히스톤 탈아세틸화효소의 억제{INHIBITION OF HISTONE DEACETYLASE}Inhibition of histone deacetylase {INHIBITION OF HISTONE DEACETYLASE}

본 명세서는 1999년 5월 3일에 출원된 미국 임시(provisional) 특허출원 제 60/132,287호에 우선권이 있다.This specification has priority to US provisional patent application 60 / 132,287, filed May 3, 1999.

중심(core) 히스톤인 H1 내지 H4의 탈아세틸화(deacetylation)는 히스톤 탈아세틸화효소라고 불리는 두 개의 연관된 효소 족(family)에 의하여 매개된다. 첫 번째 히스톤 탈아세틸화효소 족은 HDAC-1, HDAC-2 및 HDAC-3를 포함한다. 두 번째 히스톤 탈아세틸화효소 족은 HDAC-4(이전에는 HDAC-A로 알려짐), HDAC-5(이전에는 HDAC-B로 알려짐), HDAC-C, HDAC-D 및 HDAC-E를 포함한다. 히스톤 탈아세틸화효소가 활성화되면 전사인자가 인핸서(enhancer) 및 프로모터(promoter) 부위에 접근하는 것을 조절한다고 생각된다. 실제로, 풍부한 탈아세틸화된 히스톤 H4는 전사적으로 비활동성인(silent) 게놈 부위에서 발견된다(Taunton et al,Science,1996,272, 408-411).Deacetylation of the core histones H1 to H4 is mediated by two related families of enzymes called histone deacetylases. The first histone deacetylase family includes HDAC-1, HDAC-2 and HDAC-3. The second histone deacetylase family includes HDAC-4 (formerly known as HDAC-A), HDAC-5 (formerly known as HDAC-B), HDAC-C, HDAC-D and HDAC-E. The activation of histone deacetylases is thought to regulate the access of transcription factors to enhancer and promoter sites. Indeed, abundant deacetylated histone H4 is found at genomic sites that are transcriptionally inactive (Taunton et al, Science , 1996 , 272, 408-411).

기능성의(functional) 히스톤 탈아세틸화효소는 정상적인 세포와 종양 세포 모두에게 있어서 세포 주기 진행에 필요하다고 여겨져 왔다. 스트렙토마이세스(Streptomyces)로부터 분리된 항생제인 TCA(trichostatin A)는 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제해서 세포 주기 진행을 G1 및 G2 기(phase)에서 멈추게한다고 알려져 있다(Yoshida et al,J. Biol. Chem.,1990, 265, 17174-17179; Yoshida et al.,Exp. Cell Res.,1988, 177, 122-131). 트리코스타틴 C(trichostatin C), 트라폭신(trapoxin), 데푸데신(depudecin), SAHA(suberoylanilide hydroxamic acid), FR901228(Fujisawa 제약회사) 및 부틸산(butyrate)과 같은 다른 히스톤 탈아세틸화효소 저해제들도 이와 유사하게 세포에서 세포 주기 진행을 억제하는 것으로 알려져 있다(Taunton et al.,Science,1996, 272, 408-411; Kijima et al.,J. Biol. Chem.,1993, 268(30), 22429-22435; Kwon et al.,Porc. Natl. Acad. Sci. USA,1998, 95(7), 3356-3361).Functional histone deacetylases have been considered necessary for cell cycle progression in both normal and tumor cells. Trichostatin A (TCA), an antibiotic isolated from Streptomyces , is known to inhibit histone deacetylase activity, stopping cell cycle progression in the G1 and G2 phases (Yoshida et al, J. Biol. Chem. , 1990 , 265, 17174-17179; Yoshida et al., Exp. Cell Res. , 1988 , 177, 122-131). Other histone deacetylase inhibitors such as trichostatin C, trapoxin, depudecin, suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), FR901228 (Fujisawa Pharmaceutical Co.) and butyrate, Similarly, it is known to inhibit cell cycle progression in cells (Taunton et al., Science , 1996 , 272, 408-411; Kijima et al., J. Biol. Chem. , 1993 , 268 (30), 22429 -22435; Kwon et al., Porc. Natl. Acad. Sci. USA , 1998 , 95 (7), 3356-3361).

알려진 히스톤 탈아세틸화효소 저해제들은 모두 자연적인 산물들이며, 단백질 수준에서 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제하는 작은 분자들이다. 더군다나, 알려진 모든 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소에 대하여 특이적이지 않고(non-specific) 어느 정도는 양쪽 히스톤 탈아세틸화효소 족(family)의 모든 멤버들을 동일한 정도로 억제한다.Known histone deacetylase inhibitors are all natural products and are small molecules that inhibit the activity of histone deacetylase at the protein level. Moreover, all known histone deacetylase inhibitors are non-specific for a particular histone deacetylase and to some extent inhibit all members of both histone deacetylase families to the same extent.

따라서, 유전자 수준에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 물질 뿐만 아니라 특정한 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 물질을 개발해야 할 필요가 있다. 또한, 이러한 물질들을 종양의 형성(tumorigenesis)에 관여하는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하고 억제하는데 사용하는 방법을 개발할 필요가 있다.Therefore, there is a need to develop a substance that inhibits the expression of a specific histone deacetylase as well as a substance that inhibits histone deacetylase at the gene level. There is also a need to develop methods for using these materials to identify and inhibit specific histone deacetylases involved in tumor formation.

본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소(histone deacetylase)의 발현과 효소 활성의 억제에 관한 것이다.The present invention relates to the expression of histone deacetylase and the inhibition of enzymatic activity.

본 발명은 핵산 수준에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 물질 및 방법을 제공하며, 또한 핵산 수준에서의 발현을 억제하여 특정한 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 물질 및 방법을 제공한다. 본 발명은 종양형성에 관여하는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소의 동정 및 이의 특이적인 억제를 제공한다.The present invention provides materials and methods for inhibiting histone deacetylase at the nucleic acid level, and also provides materials and methods for inhibiting expression of specific histone deacetylases by inhibiting expression at the nucleic acid level. The present invention provides for the identification and specific inhibition of specific histone deacetylases involved in tumorigenesis.

따라서, 첫 번째 관점에 있어서, 본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드(antisense oligonucleotide)를 제공한다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E이다. 또 다른 실시예에서, 올리고뉴클레오타이드는 하나 이상의 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하거나 또는 모든 히스톤 탈아세틸화효소를 억제한다. 바람직하게는, 올리고뉴클레오타이드는 키메릭(chimeric) 올리고뉴클레오타이드 또는 교잡(hybrid) 올리고뉴클레오타이드이다.Thus, in a first aspect, the present invention provides antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases. In some embodiments of the invention, the histone deacetylase is HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E. In another embodiment, the oligonucleotides inhibit one or more histone deacetylases or all histone deacetylases. Preferably, the oligonucleotides are chimeric oligonucleotides or hybrid oligonucleotides.

본 발명의 어떤 바람직한 실시예에서, 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산 분자의 전사를 억제한다. 핵산 분자는 게놈 DNA(예를 들면 유전자), cDNA 또는 RNA일 수 있다. 다른 실시예에서, 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소의 번역(translation)을 억제한다.In certain preferred embodiments of the invention, the oligonucleotides inhibit the transcription of nucleic acid molecules encoding histone deacetylases. The nucleic acid molecule may be genomic DNA (eg gene), cDNA or RNA. In another embodiment, the oligonucleotides inhibit translation of histone deacetylases.

본 발명의 여러 실시예에서, 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 포스포로티오에이트(phosphorothioate), 포스포로디티오에이트(phosphorodithioate), 알킬포스포네이트(alkylphosphonate), 알킬포스포노티오에이트(alkylphosphonothioate), 포스포트리에스테르(phosphotriester), 포스포라미데이트(phosphoramidate), 실록산(siloxane), 카보네이트(carbonate), 카르복시메틸에스테르(carboxymethylester), 아세타미데이트(acetamidate), 카르바메이트(carbamate), 티오에테르(thioether), 분지된(branched) 포스포라미데이트, 분지된 메틸렌 포스포네이트(methylene phosphonate), 분지된 포스포로티오에이트 및 설폰(sulfone) 뉴클레오타이드간 연결물질(internucleotide linkage)로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 뉴클레오타이드간 연결물질을 가지고 있다. 어떤 실시예에서, 올리고뉴클레오타이드는 리보뉴클레오타이드(ribonucleotide) 또는 2'-O-치환된 리보뉴클레오타이드 부위 및 데옥시리보뉴클레오타이드(deoxyribonucleotide) 부위를 포함한다.In various embodiments of the invention, the antisense oligonucleotides are phosphorothioate, phosphorodithioate, alkylphosphonate, alkylphosphonothioate, phosphoester ( phosphotriester, phosphoramidate, siloxane, carbonate, carboxymethylester, acetamidate, carbamate, thioether, branched at least one internucleotide linkage selected from the group consisting of branched phosphoramidates, branched methylene phosphonates, branched phosphorothioates and sulfone internucleotide linkages It has a substance. In some embodiments, the oligonucleotides comprise ribonucleotides or 2′-O-substituted ribonucleotide sites and deoxyribonucleotide sites.

두 번째 관점에 있어서, 본 발명은 본 발명의 첫 번째 관점의 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포내에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 방법을 제공한다. 본 발명의 어떤 바람직한 실시예에서, 접촉한 세포에 의해서 세포의 분열이 억제된다. 바람직한 실시예에서, 세포는 인간을 포함하는 동물의 종양세포일 수 있고 신생물적인(neoplastic) 성장을 할 수도 있다. 어떤 바람직한 실시예에서, 본 발명의 방법은 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용해서 효소의 활성을 감소시키는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제에 세포를 접촉시키는 것을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 기능적으로 연결되어 있다.In a second aspect, the invention provides a method of inhibiting histone deacetylase in a cell comprising contacting the cell with an antisense oligonucleotide of the first aspect of the invention. In certain preferred embodiments of the invention, the division of cells is inhibited by the cells in contact. In a preferred embodiment, the cells can be tumor cells of animals, including humans, and can also grow neoplastic. In certain preferred embodiments, the methods of the present invention further comprise contacting the cell with a histone deacetylase inhibitor that interacts with the histone deacetylase to reduce the activity of the enzyme. Preferably, histone deacetylase inhibitors are functionally linked with antisense oligonucleotides.

세 번째 관점에 있어서, 본 발명은 체내에 적어도 하나의 종양 세포를 가지는 동물에 약학적으로 허용 가능한 담체에 포함된 본 발명의 첫 번째 관점의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 치료학적으로 효과적인 양으로 치료학적으로 유용한 기간동안 투여하는 것을 포함하는 동물에서의 신생물 세포의 성장을 억제하는 방법을 제공한다.In a third aspect, the invention provides a therapeutically effective amount of an antisense oligonucleotide of the first aspect of the invention contained in a pharmaceutically acceptable carrier in an animal having at least one tumor cell in the body in a therapeutically effective amount. A method of inhibiting growth of neoplastic cells in an animal comprising administering for a period of time is provided.

본 발명의 어떤 바람직한 실시예에서, 본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용해서 효소 활성을 감소시키며, 약학적으로 허용 가능한 담체에 포함된 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 치료학적으로 효과적인 양으로 치료학적으로 유용한 기간동안 투여하는 것을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 기능적으로 연결되어 있다.In certain preferred embodiments of the present invention, the present invention interacts with histone deacetylases to reduce enzymatic activity and to treat a therapeutically effective amount of a histone deacetylase inhibitor contained in a pharmaceutically acceptable carrier. And further administration during the period of academic usefulness. Preferably, histone deacetylase inhibitors are functionally linked with antisense oligonucleotides.

네 번째 관점에 있어서, 본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하는 방법을 제공한다. 여기에서, 접촉한 세포에서의 세포 분열 억제로 히스톤 탈아세틸화효소를 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소로 동정한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 세포는 종양세포이고 세포 분열의 유도는 종양의 형성이다. 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E이다.In a fourth aspect, the present invention provides a method for identifying histone deacetylases involved in the induction of cell division comprising contacting cells with antisense oligonucleotides that inhibit expression of histone deacetylases. Here, histone deacetylase is identified as a histone deacetylase that is involved in the induction of cell division by inhibiting cell division in contacted cells. In some preferred embodiments, the cells are tumor cells and the induction of cell division is the formation of a tumor. In a preferred embodiment, the histone deacetylase is HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E.

다섯 번째 관점에 있어서, 본 발명은 본 발명의 네 번째 관점의 방법에 의해 동정된 히스톤 탈아세틸화효소를 후보 화합물(candidate compound)과 접촉시키고 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 것을 포함하는, 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동정하는 방법을 제공한다. 여기에서, 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 억제로 후보 화합물을 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 동정한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 효소의 활성을 감소시킨다.In a fifth aspect, the invention comprises contacting a histone deacetylase identified by the method of the fourth aspect of the invention with a candidate compound and measuring the activity of the histone deacetylase that has been contacted. It provides a method for identifying a histone deacetylase inhibitor that inhibits histone deacetylase involved in the induction of cell division. Here, candidate compounds are identified as histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylases involved in the induction of cell division by inhibiting the activity of contacted histone deacetylases. In certain preferred embodiments, histone deacetylase inhibitors interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to reduce the activity of the enzyme.

여섯 번째 관점에 있어서, 본 발명은 세포를 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 접촉시키는 것을 포함하는, 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하는 방법을 제공한다. 여기에서, 접촉한 세포에서의 분화 유도로 히스톤 탈아세틸화효소를 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소로 동정한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 세포는 종양세포이다. 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E이다.In a sixth aspect, the invention provides a method for identifying histone deacetylases involved in the induction of cell differentiation, comprising contacting a cell with an antisense oligonucleotide that inhibits expression of histone deacetylase. . Herein, histone deacetylase is identified as a histone deacetylase that is involved in inducing cell differentiation by inducing differentiation in contacted cells. In some preferred embodiments, the cells are tumor cells. In a preferred embodiment, the histone deacetylase is HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E.

일곱 번째 관점에 있어서, 본 발명은 본 발명의 여섯 번째 관점의 방법에 의해 동정된 히스톤 탈아세틸화효소를 후보 화합물과 접촉시키고 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 것을 포함하는, 세포 분화 유도에 관여하는 히스톤탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동정하는 방법을 제공한다. 여기에서, 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 억제로 후보 화합물을 세포 분화 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 동정한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 효소의 활성을 감소시킨다.In a seventh aspect, the invention comprises contacting a histone deacetylase identified by the method of the sixth aspect of the invention with a candidate compound and measuring the activity of the histone deacetylase that has been contacted. Provided are methods for identifying histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylases involved in induction. Here, candidate compounds are identified as histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylase, which is involved in cell differentiation by inhibiting the activity of contacted histone deacetylase. In certain preferred embodiments, histone deacetylase inhibitors interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to reduce the activity of the enzyme.

여덟 번째 관점에 있어서, 본 발명은 본 발명의 다섯 번째 또는 일곱 번째 관점의 방법에 의해 동정된 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 제공한다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 충분히(substantially) 정제되어 있다.In an eighth aspect, the present invention provides histone deacetylase inhibitors identified by the method of the fifth or seventh aspect of the present invention. Preferably, the histone deacetylase inhibitor is substantially purified.

아홉 번째 관점에 있어서, 본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제, DNA 메틸트랜스퍼라제(methyltransferase) 및 DNA 메틸트랜스퍼라제 저해제로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 두 개의 물질과 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포의 분열을 억제하는 방법을 제공한다. 한 실시예에서, 접촉한 세포의 성장 억제는 단지 하나의 물질과 접촉한 세포의 성장 억제보다 더 크다. 어떤 실시예에서, 군(group)에서 선택된 각각의 물질들은 충분히 정제되어 있다. 바람직한 실시예에서, 세포는 종양세포이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 군에서 선택된 물질들은 기능적으로 연결되어 있다.In a ninth aspect, the invention provides an antisense oligonucleotide that inhibits histone deacetylase, a histone deacetylase inhibitor, a DNA methyltransferase, and a DNA methyltransferase inhibitor. Provided are methods for inhibiting cell division, including contacting cells with a substance. In one embodiment, the growth inhibition of cells in contact is greater than the growth inhibition of cells in contact with only one substance. In some embodiments, each of the materials selected from the group is sufficiently purified. In a preferred embodiment, the cell is a tumor cell. In another preferred embodiment, the materials selected from the group are functionally linked.

본 발명에 따르면, 종양에 존재하는 히스톤 탈아세틸화효소를 특이적으로 억제한다고 알려진 물질들은 암환자에 있어서 종양세포의 성장을 억제하는 치료제로사용될 수 있다. 예를 들면, 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 약학적으로 허용 가능한 담체(예를 들면, 멸균된 생리 식염 수용액)와 함께 신생물(neoplasia) 또는 과형성(hyperplasia)으로 고통받는 환자에게 어떤 결과적인 질환 증후군(예를 들면, 사망)을 경감시키기 위하여 어떤 투여 경로를 통해서 투여될 수 있다. 마찬가지로, 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 유전자 치료용 발현벡터(예를 들면, 복제에 결함을 가지는 아데노 바이러스 벡터)에 포함될 수 있으며, 그러한 벡터를 운반하는 파지 입자(phage particle)는 약학적으로 허용 가능한 담체와 함께 신생물 또는 과형성 성장을 보이는 세포에 직접적으로 전달될 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 담체 및 그들의 제제화(formulation)는 잘 알려져 있으며, 예를 들면 Remington's Pharmaceutical Sciences(18th Edition, ed. A. Gennaro, Mack Publishing Co., Easton, PA, 1990) 등에서 일반적으로 기술되어 있다.According to the present invention, substances known to specifically inhibit histone deacetylases present in tumors can be used as therapeutic agents to inhibit the growth of tumor cells in cancer patients. For example, antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases suffer from neoplasia or hyperplasia with pharmaceutically acceptable carriers (eg, sterile aqueous saline solution). The patient may be administered via any route of administration to alleviate any consequent disease syndrome (eg death). Similarly, antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases can be included in expression vectors for gene therapy (eg, adenovirus vectors with defects in replication), and phage particles carrying such vectors. ) May be delivered directly to cells showing neoplastic or hyperplastic growth with a pharmaceutically acceptable carrier. Pharmaceutically acceptable carriers and their formulations are well known and generally described, for example, in Remington's Pharmaceutical Sciences (18th Edition, ed. A. Gennaro, Mack Publishing Co., Easton, PA, 1990). .

도면의 간단한 설명Brief description of the drawings

도 1은 HDAV-1 mRNA 또는 HDAC-1 mRNA 및 HDAC-2 mRNA의 발현을 억제하기 위하여 각각 HDAC-1을 코딩하는 핵산 또는 HDAC-1 및 HDAC-2를 코딩하는 핵산 중 어느 하나에 특이적으로 결합하는, 본 발명의 대표적이고(representative), 제한이 없는(nonlimiting) 합성(synthetic) 올리고뉴클레오타이드의 도스-의존적 능력을 보여주는 노던(Northern) 블롯 분석을 나타내는 그래프이다. 1 is specifically directed to either nucleic acids encoding HDAC-1 or nucleic acids encoding HDAC-1 and HDAC-2 to inhibit expression of HDAV-1 mRNA or HDAC-1 mRNA and HDAC-2 mRNA, respectively. A graph showing Northern blot analysis showing the dose-dependent ability of the representative, nonlimiting synthetic oligonucleotides of the present invention to bind.

도 2는 HDAC-2 mRNA의 발현을 억제하기 위하여 HDAC-2를 코딩하는 핵산에 특이적으로 결합하는, 본 발명의 대표적이고, 제한이 없는 합성 올리고뉴클레오타이드의 도스-의존적 능력을 보여주는 노던 블롯 분석을 나타내는 그래프이다. FIG. 2 shows Northern blot analysis showing the dose-dependent ability of a representative, non-limiting synthetic oligonucleotide of the present invention to specifically bind to nucleic acids encoding HDAC-2 to inhibit expression of HDAC-2 mRNA. It is a graph.

도 3은 HDAC-2 단백질의 발현을 특이적으로 억제하기 위하여 HDAC-2를 코딩하는 핵산에 특이적으로 결합하는, 본 발명의 대표적이고, 제한이 없는 합성 올리고뉴클레오타이드의 능력을 보여주는 웨스턴(Western) 블롯 분석을 나타내는 그래프이다. 3 shows Western showing the ability of a representative, non-limiting synthetic oligonucleotide of the invention to specifically bind to a nucleic acid encoding HDAC-2 to specifically inhibit the expression of HDAC-2 protein. Graph showing blot analysis.

도 4는 HDAV-1 단백질 또는 HDAC-1 단백질 및 HDAC-2 단백질의 발현을 억제하기 위하여 각각 HDAC-1을 코딩하는 핵산 또는 HDAC-1 및 HDAC-2를 코딩하는 핵산 중 어느 하나에 특이적으로 결합하는, 본 발명의 대표적이고, 제한이 없는 합성 올리고뉴클레오타이드의 능력을 보여주는 웨스턴(Western) 블롯 분석을 나타내는 그래프이다. 미스매치된(mismatched) 합성 올리고뉴클레오타이드가 음성 대조군으로 사용되었다. 각 레인(lane)에 동일하게 로딩(loading)된 것은 액틴(actin)의 동일한 발현에 의해서 입증된다. 4 is specifically directed to either nucleic acids encoding HDAC-1 or nucleic acids encoding HDAC-1 and HDAC-2 to inhibit expression of HDAV-1 protein or HDAC-1 protein and HDAC-2 protein, respectively. It is a graph showing Western blot analysis showing the ability of the representative, unrestricted synthetic oligonucleotides of the present invention to bind. Mismatched synthetic oligonucleotides were used as negative controls. The same loading in each lane is evidenced by the same expression of actin.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 핵산 수준에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 물질 및 방법을 제공하며, 또한 핵산 수준에서 특정한 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 물질 및 방법을 제공한다. 핵산 수준에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는(즉, 전사 및 번역을 억제하는) 본 발명에 기술된 물질들을 이용하여 종양형성에 관여하는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소를 동정할 수 있다. 아울러, 종양의 증상을 치료하거나및/또는 경감시키는 치료학적 조성물은 종양형성에 관여하는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소를 특이적으로 억제하는 본 발명의 물질을 사용하여 개발할 수 있다.The present invention provides materials and methods for inhibiting histone deacetylases at the nucleic acid level, and also provides materials and methods for inhibiting specific histone deacetylases at the nucleic acid level. The substances described herein that inhibit histone deacetylase at the nucleic acid level (ie, inhibit transcription and translation) can be used to identify specific histone deacetylases involved in tumorigenesis. In addition, therapeutic compositions that treat and / or alleviate the symptoms of a tumor may be developed using materials of the present invention that specifically inhibit specific histone deacetylases involved in tumor formation.

본 발명의 물질들은 유전자 치료 도구를 포함하는 분석 도구 및 치료 도구로 유용하게 사용된다. 또한, 본 발명은 보다 적은 부작용을 가지면서 치료 조건을 조절하고 미세하게 조정할 수 있는 방법 및 조성물을 제공한다. 본 명세서에서 언급된 환자 및 과학적인 문헌들은 해당 분야에 종사하는 당업자에게는 자명한 지식이다. 본 명세서에서 인용된 환자들, 적용(application) 및 GenBank 데이터베이스 서열을 포함하는 참고문헌들은 본 명세서에 의하면 참고문헌에 의해 구체화되기 위하여 각각이 특이적이고 개별적으로 지시된 것과 동일한 정도로 참고문헌에 의해서 구체화된다.The materials of the present invention are usefully used as analytical and therapeutic tools, including gene therapy tools. In addition, the present invention provides methods and compositions that can control and fine tune treatment conditions with fewer side effects. Patient and scientific literature referred to herein are well known to those skilled in the art. References, including patients, applications, and GenBank database sequences cited herein are to be embodied by reference to the same extent that each is specifically and individually indicated to be embodied by reference. .

첫 번째 관점에 있어서, 본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 제공한다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E이다. 또 다른 실시예에서, 올리고뉴클레오타이드는 하나 이상의 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하거나 또는 모든 히스톤 탈아세틸화효소를 억제한다.In a first aspect, the present invention provides antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases. In some embodiments of the invention, the histone deacetylase is HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E. In another embodiment, the oligonucleotides inhibit one or more histone deacetylases or all histone deacetylases.

본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 RNA 또는 이중 사슬 DNA 부위와 상보적이다. 본 발명에서, "올리고뉴클레오타이드"는 두 개 또는 그 이상의 데옥시리보뉴클레오타이드, 리보뉴클레오타이드 또는 2'-O-치환된 리보뉴클레오사이드 잔기의 폴리머 또는 이들의 모든 조합들을 포함한다. 바람직하게는, 상기 올리고뉴클레오타이드는 약 8 내지 약 50 뉴클레오사이드 잔기를 가지고, 가장 바람직하게는 약 12 내지 약 30 뉴클레오사이드 잔기를 가진다. 뉴클레오사이드 잔기들은 알려진 다양한 뉴클레오사이드간 결합물질 중 어느 것에 의해서도 서로 연결될 수 있다. 이러한 뉴클레오사이드간 결합물질은 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트, 알킬포스포네이트, 알킬포스포노티오에이트, 포스포트리에스테르, 포스포라미데이트, 실록산, 카보네이트, 카르복시메틸에스테르, 아세타미데이트, 카르바메이트, 티오에테르, 분지된 포스포라미데이트, 분지된 메틸렌 포스포네이트, 분지된 포스포로티오에이트 및 설폰 뉴클레오타이드간 결합물질을 제한없이 포함한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 이러한 뉴클레오사이드간 결합물질은 포스포다이에스테르, 포스포트리에스테르, 포스포로티오에이트 또는 포스포라미데이트 결합물질 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한 올리고뉴클레오타이드란 용어는 화학적으로 변형된 염기 또는 당(sugar)을 가지거나 및/또는 리포필릭(lipophilic) 군(group), 삽입(intercalating) 물질, 다이아민(diamine) 및 아다만탄(adamantane)을 제한없이 포함하는 추가적인 치환물을 가지는 폴리머들을 포함한다. 본 발명에서, "2'-O-치환된"이라는 용어는 펜토스 구조(pentose moiety)의 2' 위치가 1-6개의 포화되거나 또는 불포화된 탄소 분자를 포함하는 -O-낮은 알킬 군 또는 2-6개의 탄소 원자를 가지는 -O-아릴(aryl) 또는 알릴(allyl) 군으로 치환되는 것을 의미한다. 여기에서, 상기 알킬, 아릴 또는 알릴 군은 치환되지 않거나, 예를 들면, 할로(halo), 하이드록시(hydroxy), 트리플루오로메틸(trifluoromethyl), 시아노(cyano), 니트로(nitro), 아실(acyl), 아실옥시(acyloxy), 알콕시(alkoxy), 카르복실(carboxyl),카르브알콕실(carbalkoxyl) 또는 아미노(amino) 군으로 치환될 수 있다; 또는, 상기 2' 위치는 하이드록시 군(리보뉴클레오사이드를 생산하기 위하여), 아미노 또는 할로 군으로 치환될 수 있으나 2'-H 군으로는 치환될 수는 없다.The antisense oligonucleotides of the invention are complementary to RNA or double chain DNA sites encoding histone deacetylases. In the present invention, "oligonucleotide" includes polymers of two or more deoxyribonucleotides, ribonucleotides or 2'-0-substituted ribonucleotide residues or all combinations thereof. Preferably, the oligonucleotides have about 8 to about 50 nucleoside residues, and most preferably have about 12 to about 30 nucleoside residues. Nucleoside residues may be linked to each other by any of a variety of known internucleoside binding agents. Such internucleoside binders include phosphorothioate, phosphorodithioate, alkylphosphonate, alkylphosphonothioate, phosphorus esters, phosphoramidates, siloxanes, carbonates, carboxymethyl esters, acetamidates Carbamate, thioether, branched phosphoramidate, branched methylene phosphonate, branched phosphorothioate and sulfone nucleotide linkages. In certain preferred embodiments, such internucleoside binders may be phosphodiester, phosphoroester, phosphorothioate or phosphoramidate binders or combinations thereof. The term oligonucleotide also refers to chemically modified bases or sugars and / or lipophilic groups, intercalating substances, diamines and adamantanes. It includes polymers having additional substituents including without limitation. In the present invention, the term "2'-O-substituted" refers to an -O-low alkyl group or 2 in which the 2 'position of the pentose moiety comprises 1-6 saturated or unsaturated carbon molecules. Substituted by -O-aryl or allyl group having -6 carbon atoms. Here, the alkyl, aryl or allyl group is unsubstituted, for example, halo, hydroxy, trifluoromethyl, cyano, nitro, acyl (acyl), acyloxy, alkoxy, carboxyl, carbalkoxyl or amino group; Alternatively, the 2 ′ position may be substituted with a hydroxy group (to produce ribonucleosides), an amino or a halo group, but not with a 2′-H group.

본 발명에 있어서, "상보적"이라는 용어는 생리학적인 조건 하에서 게놈 부위, 유전자 또는 그것의 RNA 전사체와 교잡할 수 있는 능력을 가지고 있음을 의미한다. 상기 교잡(hybridization)은, 비록 다른 형태의 수소 결합 또는 염기의 적층(stacking)이 교잡을 형성할 수 있지만, 일반적으로는 Watson-Crick 또는 Hoogsteen의 염기 쌍을 형성하기 위한 상보적인 사슬 사이의 염기-특이적인 수소결합의 결과로 일어난다. 실제적으로, 상기 교잡은 특정한 유전자의 발현 억제에 대한 관찰로부터 알 수 있는데, 이것은 전사 또는 번역(혹은 양쪽 모두) 수준에서 일어난다.In the present invention, the term "complementary" means having the ability to hybridize with genomic regions, genes or RNA transcripts thereof under physiological conditions. The hybridization is generally a base between complementary chains to form a base pair of Watson-Crick or Hoogsteen, although other forms of hydrogen bonding or stacking of bases can form hybridization. Occurs as a result of specific hydrogen bonding. In practice, the hybridization can be seen from the observation of inhibition of expression of a particular gene, which occurs at the level of transcription or translation (or both).

본 발명에서 사용되는 특별히 바람직한 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 키메릭 올리고뉴클레오타이드 및 교잡 올리고뉴클레오타이드를 포함한다.Particularly preferred antisense oligonucleotides used in the present invention include chimeric oligonucleotides and hybridized oligonucleotides.

본 발명에 있어서, "키메릭 올리고뉴클레오타이드"는 한가지 형태 이상의 뉴클레오사이드간 결합물질을 가지고 있는 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 상기 키메릭 올리고뉴틀레오타이드의 한 바람직한 실시예는 포스포로티오에이트, 포스포다이에스테르 또는 포스포로다이티오에이트 부위를 포함하는 키메릭 올리고뉴클레오타이드이고, 바람직하게는 약 2 내지 약 12 뉴클레오타이드 및 알킬로스포네이트 또는 알킬포스포노티오에이트 부위를 포함하는 키메릭 올리고뉴클레오타이드이다(예를 들면, Pederson et al., 미국특허 제 5,635,377 및 5,366,878 참조). 바람직하게는, 상기 키메릭 올리고뉴클레오타이드는 포스포다이에스테르 및 포스포로티오에이트 결합물질 또는 이들의 조합들에서 선택된 적어도 세 개의 연속하는 뉴클레오사이드간 결합물질을 포함한다.In the present invention, "chimeric oligonucleotide" means an oligonucleotide having one or more forms of internucleoside linking agent. One preferred embodiment of the chimeric oligonucleotide is a chimeric oligonucleotide comprising a phosphorothioate, a phosphodiester or a phosphorodithioate moiety, preferably from about 2 to about 12 nucleotides and alkyl Chimeric oligonucleotides comprising a phosphonate or alkylphosphonothioate moiety (see, eg, Pederson et al., US Pat. Nos. 5,635,377 and 5,366,878). Preferably, the chimeric oligonucleotide comprises at least three consecutive internucleoside linkages selected from phosphodiester and phosphorothioate linkages or combinations thereof.

본 발명에 있어서, "교잡 올리고뉴틀레오타이드"는 한가지 형태 이상의 뉴클레오사이드를 가지는 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 상기 교잡 올리고뉴클레오타이드의 한 바람직한 실시예는 리보뉴클레오타이드 또는 2'-O-치환된 리보뉴클레오타이드(바람직하게는 약 2 내지 약 12개의 2'-O-치환된 뉴클레오타이드) 및 데옥시리보뉴클레오타이드 부위를 포함한다. 바람직하게는, 상기 교잡 올리고뉴클레오타이드는 적어도 세 개의 연속하는 데옥시리보뉴클레오사이드를 포함하며, 또한 리보뉴클레오사이드, 2'-O-치환된 리보뉴클레오사이드 또는 이들의 조합들을 포함한다(예를 들면, Metelev 및 Agrawal, 미국특허 제 5,652,355 참조).In the present invention, "crosslinked oligonucleotide" means an oligonucleotide having one or more forms of nucleosides. One preferred embodiment of the hybridizing oligonucleotides comprises ribonucleotides or 2'-0-substituted ribonucleotides (preferably between about 2 and about 12 2'-0-substituted nucleotides) and deoxyribonucleotide sites. . Preferably, the hybridizing oligonucleotides comprise at least three consecutive deoxyribonucleosides and also include ribonucleotides, 2′-O-substituted ribonucleosides or combinations thereof (eg See, for example, Metelev and Agrawal, US Pat. No. 5,652,355).

올리고뉴클레오타이드가 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 능력을 유지하고 있는 한, 본 발명에서 사용되는 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 정확한 뉴클레오타이드 서열 및 화학적인 구조는 다양화 될 수 있다. 이것은 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 mRNA 양의 정량분석, 히스톤 탈아세틸화효소 단백질 양의 정량분석, 히스톤 탈아세틸화효소 활성의 정량분석 또는 시험관내(in vitro) 또는 생체내(in vivo)에서의 세포 성장 분석으로 히스톤 탈아세틸화효소의 세포성장 억제능력의 정량분석의 방법에 의해서 특정한 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 활성적(active)인지를 검사함으로써 즉시 결정되는데, 상기 모든 분석은 본 명세서에서 구체적으로 기술되어 있다.As long as the oligonucleotide maintains the ability to inhibit the expression of histone deacetylase, the exact nucleotide sequence and chemical structure of the antisense oligonucleotides used in the present invention can be varied. This can be achieved by quantification of the amount of mRNA encoding histone deacetylase, quantification of the amount of histone deacetylase protein, quantification of histone deacetylase activity or in vitro or in vivo . Cell growth analysis of the cells is immediately determined by examining whether the specific antisense oligonucleotide is active by the method of quantitative analysis of the histone deacetylase activity of the cell growth inhibition, all the assays are described in detail herein. It is.

본 발명에서 사용된 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 H-포스포네이트 화학, 포스포라미다이트(phosphoramidite) 화학 또는 H-포스포네이트 화학 및 포스포라미다이트 화학의 조합(즉, 몇 사이클(cycle)에 대해서는 H-포스포네이트 화학을 적용하고 다른 사이클에 대해서는 포스포라미다이트 화학을 적용함)을 포함하는 잘 알려진 화학적 합성 방법을 사용하여 적당한 고형 지지체 위에서 편리하게 합성될 수 있다. 적당한 고형 지지체는 고체상 올리고뉴클레오타이드 합성에 사용되는 CPG(controlled-pore glass)와 같은 어떠한 표준적인 고형 지지체도 포함한다(예를 들면, Pon, R.T.,Methods in Molec. Biol.,1993, 20, 465-496 참조).The antisense oligonucleotides used in the present invention are either H-phosphonate chemistry, phosphoramidite chemistry or a combination of H-phosphonate chemistry and phosphoramidite chemistry (i.e., for several cycles). Can be conveniently synthesized on a suitable solid support using well known chemical synthesis methods including applying phosphonate chemistry and phosphoramidite chemistry for other cycles). Suitable solid supports include any standard solid support, such as controlled-pore glass (CPG) used for solid phase oligonucleotide synthesis (e.g., Pon, RT, Methods in Molec. Biol. , 1993 , 20, 465-). 496).

본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 여러 가지 목적에 사용될 수 있다. 예를 들면, 이들은 세포배양 또는 동물 시스템에서 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 억제에 사용되거나 또는 상기 히스톤 탈아세틸화효소 활성을 억제하는 효과를 측정하는데 사용됨으로써 히스톤 탈아세틸화효소의 생리적인 활성에 대한 "탐침(probe)"으로 사용될 수 있다. 이것은 세포 또는 동물에 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 적용한 후, 모든 표현적인(phenotypic) 효과를 관찰함으로서 성취될 수 있다. 이러한 용도에 있어서, 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 전형적인 "유전자 녹아웃(knockout)" 방법에 바람직하게 사용될 수 있는데, 왜냐하면 이것은 사용하기 보다 쉽고 분열 또는 분화의 선별된 단계에서 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제하기 위하여 사용될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명의 방법은 분열 과정의 여러 단계에서의 히스톤 탈아세틸화효소의 역할을 검사하기 위한 탐침으로 사용될 수 있다.The antisense oligonucleotides of the present invention can be used for various purposes. For example, they can be used to inhibit the activity of histone deacetylase in cell culture or animal systems, or to measure the effect of inhibiting the histone deacetylase activity, thereby reducing the physiological activity of histone deacetylase. It can be used as a "probe". This can be accomplished by applying the antisense oligonucleotides of the invention to cells or animals that inhibit the expression of histone deacetylases and then observing all the phenotypic effects. In this use, the antisense oligonucleotides of the present invention can be preferably used in typical "gene knockout" methods, because they are easier to use and inhibit the activity of histone deacetylases in selected stages of cleavage or differentiation. Because it can be used to suppress. Thus, the method of the present invention can be used as a probe to test the role of histone deacetylase in various stages of the cleavage process.

본 발명의 바람직한 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산 분자의 전사를 억제하거나 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산 분자의 번역을 억제한다. 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산은 RNA 또는 이중 사슬 DNA 부위일 수 있으며, 히스톤 탈아세틸화효소 족 일원(member)의 유전자 유래 코딩 서열뿐만 아니라 인트론(intron) 서열, 번역되지 않는(untranslated) 5' 및 3' 부위, 인트론-엑손(exon)의 경계부위를 제한없이 포함한다. 인간유래의 서열을 위해서는 예를 들면, Yang et al.,Proc. Natl., Acad. Sci. USA,1996, 93(23), 12845-12850; Jurukawa et al.,Cytogenet. Cell Genet.,1996, 73(1-2), 130-133; Yang et al.,J. Biol. Chem.,1997, 272(44), 28001-28007; Betz et al.,Genomics,1998, 52(2), 245-246; Taunton et al.,Science,1996, 272(5260), 408-411; 및 Dangond et al.,Biochem. Biophys. Res. Commun.,1998, 242(3), 648-652를 참조한다.Preferred antisense oligonucleotides of the invention inhibit transcription of nucleic acid molecules encoding histone deacetylases or inhibit translation of nucleic acid molecules encoding histone deacetylases. Nucleic acids encoding histone deacetylases can be RNA or double-stranded DNA sites, and include intron sequences, untranslated as well as gene-derived coding sequences of histone deacetylase family members. 'And 3' sites, including the border of the intron-exon (exon) without limitation. For human derived sequences, see, eg, Yang et al., Proc. Natl., Acad. Sci. USA , 1996 , 93 (23), 12845-12850; Jurukawa et al., Cytogenet. Cell Genet. , 1996 , 73 (1-2), 130-133; Yang et al., J. Biol. Chem. , 1997 , 272 (44), 28001-28007; Betz et al., Genomics , 1998 , 52 (2), 245-246; Taunton et al., Science , 1996 , 272 (5260), 408-411; And Dangond et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. , 1998 , 242 (3), 648-652.

특별히 바람직한 본 발명의 비제한적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 예시(example)들은 히스톤 탈아세틸화효소(예를 들면, HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E)를 코딩하는 RNA 또는 이중 사슬 DNA 부위에 상보적이다. 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 및/또는 HDAC-E를 코딩하는 RNA 또는 이중 사슬 DNA 부위에 상보적이다. 인간 HDAC-1의 서열은 GenBank 접근(accession) 번호 U50079(아미노산 서열은서열번호 24에 기재되어 있으며, 핵산 서열은서열번호 25에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다. 인간 HDAC-2의 서열은 GenBank 접근 번호 U31814(아미노산 서열은서열번호 26에 기재되어 있으며, 핵산 서열은서열번호 27에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다. 인간 HDAC-3의 서열은 GenBank 접근 번호 U75697(아미노산 서열은서열번호 28에 기재되어 있으며, 핵산 서열은서열번호 29에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다. 인간 HDAC-4(이전에는 HDAC-A로 알려짐)의 서열은 GenBank 접근 번호 AB006626(아미노산 서열은서열번호 30에 기재되어 있으며, 핵산 서열은서열번호 31에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다. 인간 HDAC-5(이전에는 HDAC-B로 알려짐)의 서열은 GenBank 접근 번호 AB011172(아미노산 서열은서열번호 32에 기재되어 있으며, 핵산 서열은서열번호 33에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다. 인간 HDAC-C의 서열은 GenBank 접근 번호 AC004994(아미노산 서열은서열번호 34에 기재되어 있으며, 핵산 서열은서열번호 35에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다. 인간 HDAC-D의 서열은 GenBank 접근 번호 AC004466(핵산 서열은서열번호 36에 기재되어 있음)에서 발견할 수 있다.Examples of particularly preferred non-limiting antisense oligonucleotides of the invention include histone deacetylases (eg, HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C). , HDAC-D or HDAC-E) is complementary to RNA or double chain DNA sites encoding. Antisense oligonucleotides of the present invention are directed to RNA or double-stranded DNA sites encoding HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D and / or HDAC-E. It is complementary. The sequence of human HDAC-1 can be found in GenBank accession number U50079 (amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 24 , nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 25 ). The sequence of human HDAC-2 can be found in GenBank Accession Number U31814 (amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 26 and nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 27 ). The sequence of human HDAC-3 can be found in GenBank Accession Number U75697 (amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 28 and nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 29 ). The sequence of human HDAC-4 (formerly known as HDAC-A) can be found in GenBank Accession Number AB006626 (amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 30 , nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 31 ). The sequence of human HDAC-5 (formerly known as HDAC-B) can be found in GenBank Accession Number AB011172 (amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 32 and nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 33 ). The sequence of human HDAC-C can be found in GenBank Accession Number AC004994 (amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 34 and nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 35 ). The sequence of human HDAC-D can be found in GenBank Accession Number AC004466 (nucleic acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 36 ).

또한, 인간이 아닌 많은 동물 종 유래의 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 서열이 알려져 있다(예를 들면, 설치류의 히스톤 탈아세틸화효소의 경우 GenBank 접근 번호 AF006603, AF006602 및 AF074882를 참조). 따라서, 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 인간이 아닌 동물 유래의 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 RNA 또는 이중 사슬 DNA 부위와 또한 상보적일 수 있다. 특별히, 바람직한 올리고뉴클레오타이드는 하기서열번호 1내지서열번호 18로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 약 13 내지 약 35개의 뉴클레오타이드 서열을 가진다. 또 다른 특별히 바람직한 올리고뉴클레오타이드는 하기에 기재된 약 15 내지 약 26개의 뉴클레오타이드 서열을 가진다. 가장 바람직하게는, 하기에 기재된 올리고뉴클레오타이드는 포스포로티오에이트 백본(backbone)을 가지며, 20-26개의 뉴클레오타이드 길이이고 올리고뉴클레오타이드의 5' 말단의 네 개의 뉴클레오타이드 및 3' 말단의 네 개의 뉴클레오타이드 각각이 그들의 당(sugar) 잔기에 부착된 2'-O-메틸 군을 가지도록 변형되어 있다.In addition, sequences encoding histone deacetylases from many non-human species are known (see, eg, GenBank Accession Nos. AF006603, AF006602 and AF074882 for rodent histone deacetylases). Thus, the antisense oligonucleotides of the invention may also be complementary to RNA or double chain DNA sites encoding histone deacetylases from non-human animals. In particular, preferred oligonucleotides have about 13 to about 35 nucleotide sequences comprising the nucleotide sequences set forth below in SEQ ID NOs: 1 to 18 . Another particularly preferred oligonucleotide has about 15 to about 26 nucleotide sequences described below. Most preferably, the oligonucleotides described below have a phosphorothioate backbone, 20-26 nucleotides in length and four nucleotides at the 5 'end of the oligonucleotide and four nucleotides at the 3' end, respectively Modified to have a 2'-0-methyl group attached to a sugar moiety.

인간 HDAC-1(MG2608)에 특이적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드:Antisense Oligonucleotides Specific for Human HDAC-1 (MG2608):

5'-GAA ACG TGA GGG ACT CAG CA-3' (서열번호 1).5'-GAA ACG TGA GGG ACT CAG CA-3 '( SEQ ID NO: 1 ).

인간 HDAC-1 및 인간 HDAC-2 모두에 특이적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드(MG2610)는 하기 네가지 올리고뉴클레오타이드의 혼합물이다:Antisense oligonucleotides (MG2610) specific for both human HDAC-1 and human HDAC-2 are mixtures of the following four oligonucleotides:

5'-CAG CAA ATT ATG GGT CAT GCG GAT TC-3' (서열번호 2);5'-CAG CAA ATT ATG GGT CAT GCG GAT TC-3 '( SEQ ID NO: 2 );

5'-CAG CAA GTT ATG AGT CAT GCG GAT TC-3' (서열번호 3);5'-CAG CAA GTT ATG AGT CAT GCG GAT TC-3 '( SEQ ID NO: 3 );

5'-CAG CAA ATT ATG AGT CAT GCG GAT TC-3' (서열번호 4); 및5'-CAG CAA ATT ATG AGT CAT GCG GAT TC-3 '( SEQ ID NO: 4 ); And

5'-CAG CAA GTT ATG GGT CAT GCG GAT TC-3' (서열번호 5).5'-CAG CAA GTT ATG GGT CAT GCG GAT TC-3 '( SEQ ID NO: 5 ).

인간 HDAC-2에 특이적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드:Antisense Oligonucleotides Specific for Human HDAC-2:

5'-TGC TGC TGC TGC TGC TGC CG-3' (서열번호 6);5'-TGC TGC TGC TGC TGC TGC CG-3 '( SEQ ID NO: 6 );

5'-CCT CCT GCT GCT GCT GCT GC-3' (서열번호 7);5'-CCT CCT GCT GCT GCT GCT GC-3 '( SEQ ID NO: 7 );

5'-GGT TCC TTT GGT ATC TGT TT-3' (서열번호 8); 및5'-GGT TCC TTT GGT ATC TGT TT-3 '( SEQ ID NO: 8 ); And

5'-CTC CTT GAC TGT ACG CCA TG-3' (서열번호 9);5'-CTC CTT GAC TGT ACG CCA TG-3 '( SEQ ID NO: 9 );

본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 선택적으로 약학적으로 허용된 어떠한 담체 또는 희석제와도 제제화될(formulated) 수 있다(예를 들면, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Edition, ed. A. Gennaro, Mack Publishing Co., Easton, PA, 1990에 기재되어 있는 "약학적으로 허용 가능한 제형의 제조-preparation of pharmaceutically acceptable formulations-를 참조).Antisense oligonucleotides of the invention may optionally be formulated with any pharmaceutically acceptable carrier or diluent (eg, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Edition, ed.A. Gennaro, Mack Publishing Co., Ltd.). See "preparation of pharmaceutically acceptable formulations" described in Easton, PA, 1990).

두 번째 관점에 있어서, 본 발명은 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포내에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 접촉한 세포에서의 세포 분열은 억제된다. 따라서, 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 접촉한 세포의 분열을 억제함으로써 양성 및 악성 종양을 포함하는 인간의 질환에 대한 치료목적으로 유용하게 사용된다. "세포 분열을 억제하는"이라는 구(phrase)는 올리고뉴클레오타이드 또는 단백질 저해제와 접촉한 세포의 성장을 접촉하지 않은 세포의 성장과 비교하였을 때, 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제(또는 이들의 조합)가 세포의 성장을 지연시키는 능력을 나타낸다. 이러한 세포의 분열은 접촉한 및 접촉하지 않은 세포를 Coulter Cell Counter(Coulter, Miami, FL) 또는 헤마사이토미터(hemacytometer)를 사용하여 계수함으로써 측정(assessment)할 수 있다. 세포가 고형적인 성장(solid growth)을 하는 경우에는(예를 들면, 고형 종양 또는 기관), 이러한 세포분열 측정은 칼리퍼(caliper)를 사용하여 성장을 측정하거나 접촉하지 않은 세포와 접촉한 세포 성장의 크기를 비교함으로써 얻을 수 있다. 바람직하게는, 상기 용어는 접촉하지 않은 세포의 적어도 50% 정도까지 세포 성장을 지연시키는 것을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 용어는 접촉하지 않은 세포의 100%까지 세포 성장을 지연시키는 것을 포함한다(즉, 접촉한 세포는 수와 크기에서 증가하지 않는다). 가장 바람직하게는, 상기 용어는 접촉하지 않은 세포와 비교하였을 대, 접촉한 세포의 수 또는 크기의 감소를 포함한다. 따라서, 접촉한 세포에서의 세포분열을 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 접촉한 세포의 성장이 지연되거나, 성장이 멈추거나 예정된 세포 죽음(programmed cell death, 즉, 아폽토시스(apoptosis)) 또는 괴사성 세포 죽음을 당하는 것을 포함한다.In a second aspect, the present invention provides a method of inhibiting histone deacetylase in a cell comprising contacting the cell with an antisense oligonucleotide that inhibits expression of histone deacetylase. Preferably, cell division in contacted cells is inhibited. Accordingly, the antisense oligonucleotides of the present invention are usefully used for the treatment of diseases of humans including benign and malignant tumors by inhibiting the division of cells in contact with the antisense oligonucleotides. The phrase “inhibiting cell division” refers to the histone deacetylase antisense oligonucleotide or histone deacetylase when compared to the growth of non-contact cells with the growth of cells in contact with the oligonucleotide or protein inhibitor. Inhibitors (or combinations thereof) exhibit the ability to delay the growth of cells. Such cell division can be measured by counting contacted and non-contacted cells using a Coulter Cell Counter (Coulter, Miami, FL) or a hemacytometer. If the cells are in solid growth (e.g., solid tumors or organs), these cell division measurements may be performed using a caliper to measure growth or in contact with cells not in contact. It can be obtained by comparing the size of. Preferably, the term includes delaying cell growth by at least 50% of uncontacted cells. More preferably, the term includes delaying cell growth by 100% of uncontacted cells (ie, contacted cells do not increase in number and size). Most preferably, the term includes a reduction in the number or size of cells in contact as compared to cells that are not in contact. Thus, histone deacetylase antisense oligonucleotides or histone deacetylase inhibitors that inhibit cell division in contacted cells may be delayed, stopped, or programmed cell death (ie, programmed cell death, ie, , Apoptosis or necrotic cell death.

반대로, "세포 분열을 유도하는"이라는 구는 정상적인 세포(즉, 종양 세포가 아닌)에서의 세포 분열을 위하여 히스톤 탈아세틸화효소의 존재 또는 효소 활성이 필요함을 나타낼 때 사용된다. 따라서, 세포 분열을 유도하는 히스톤 탈아세틸화효소의 과발현(over-expression)은 세포 분열의 증가를 유도할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다; 그러나, 세포 분열을 유도하는 히스톤 탈아세틸화효소의 억제는 세포 분열의 억제를 유도할 것이다.In contrast, the phrase “inducing cell division” is used to indicate the presence of histone deacetylase or enzyme activity for cell division in normal cells (ie, not tumor cells). Thus, over-expression of histone deacetylase, which induces cell division, may or may not lead to an increase in cell division; However, inhibition of histone deacetylase, which induces cell division, will lead to inhibition of cell division.

"세포 분화를 유도하는"이라는 구는 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 히스톤 탈아세틸화효소 억제제(또는 이들의 조합)가 접촉하지 않은 세포와 비교하였을 때 접촉한 세포의 분화를 유도하는 능력을 나타낼 때 사용된다. 따라서, 본 발명의 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드또는 히스톤 탈아세틸화효소 억제제(또는 양쪽 모두)가 종양세포에 접촉하면 분화를 유도하여 접촉한 세포보다 계통적으로(phylogenetically) 더 분화된 딸세포(daughter cell)의 생산을 야기시킨다.The phrase "inducing cell differentiation" refers to the ability of histone deacetylase antisense oligonucleotides or histone deacetylase inhibitors (or combinations thereof) to induce differentiation of contacted cells as compared to cells not contacted. When used. Thus, when histone deacetylase antisense oligonucleotides or histone deacetylase inhibitors (or both) of the present invention come into contact with tumor cells, they induce differentiation so that they are phylogenetically more differentiated daughter cells. causes the production of cells).

본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 세포 분열 억제 능력은 비동질적으로(a-synchronously) 성장하는 세포 개체군의 동질화(synchronization)를 유도한다. 예를 들면, 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 시험관내에서 성장하는 비-신생물 세포 개체군을 G1 또는 G2 기에서 억제(arrest)하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 동질화의 결과로서, 예를 들면 세포 주기의 G1 또는 G2기 동안에 발현되는 유전자 및/또는 유전자 산물을 동정할 수 있다. 또한, 상기와 같은 배양된 세포의 동질화는 새로운 형질전환 방법(transfection protocol)의 효력(efficacy)을 검사하기 위하여 사용될 수 있는데, 여기에서 형질전환 효율(efficiency)은 다양하고 형질전환된 세포의 특정한 세포주기에 의존적이다. 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용함으로써 세포 개체군을 동질화시킬 수 있고, 따라서 향상된 형질전환 효율을 발견하는데 도움을 줄 수 있다.The anti-dividing ability of the antisense oligonucleotides of the present invention induces synchronization of a cell population that grows a-synchronously. For example, the antisense oligonucleotides of the present invention can be used to arrest in vitro G1 or G2 groups of non-neoplastic cell populations that grow in vitro. As a result of such homogenization, for example, genes and / or gene products expressed during the G1 or G2 phase of the cell cycle can be identified. In addition, the homogenization of such cultured cells can be used to test the efficacy of the novel transfection protocol, where the transformation efficiency varies and specific cells of the transformed cells. It depends on the cycle. The use of the antisense oligonucleotides of the present invention can be used to homogenize cell populations and thus help to find improved transformation efficiency.

본 발명의 안티센스 올리고뉴클렐오타이드를 종양세포를 억제하는데 사용하는 것은 본 명세서에 상세히 기술되어 있다.The use of the antisense oligonucleotides of the invention to inhibit tumor cells is described in detail herein.

또 다른 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 접촉한 세포는 또한 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와 접촉한다.In another preferred embodiment, the cells in contact with histone deacetylase antisense oligonucleotides are also in contact with histone deacetylase inhibitors.

본 발명에서, "히스톤 탈아세틸화효소 저해제"는 히스톤 탈아세틸화효소와 단백질 수준에서 상호작용하여 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 감소시킬 수 있는활성적인 구조체(moiety)를 의미한다. 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 트리코스타틴 A, 트리코스타틴 B, 티리코스타틴 C, 데퓨데신, 트라폭신, 부티레이트, SAHA, FR901228 및 아세틸디날린(acetyldinaline)을 제한없이 포함한다(el-Beltagi et al.,Cancer Res.,1993, 53(13), 3008-3014). 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 연관되지 않은 다른 단백질의 활성을 감소시키는 것보다 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 더 많이 감소시키는 분자이다. 바람직한 실시예에서, 상기 히스톤 탈아세틸화효소 활성의 감소는 적어도 5배이며, 더욱 바람직하게는 적어도 10배이고, 가장 바람직하게는 적어도 50배이다. 다른 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소의 활성은 100배 감소된다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 활성을 감소시킨다. "모든 히스톤 탈아세틸화효소들"은 특정한 동물 종 유래의 양쪽 히스톤 탈아세틸화효소 족 단백질의 모든 일원을 의미하며, HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E를 제한없이 포함하며, 상기 모든 효소는 본 명세서에서 "연관된(related) 단백질"로 사용된다. 예를 들면, 바람직한 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 HDAC-1 및 HDAC-2와 상호작용하여 억제하지만 HDAC-3와 상호작용하여 억제하지는 않는다. 가장 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 하나의 히스톤 탈아세틸화효소(예를 들면, HDAC-2)와 상호작용하여 활성을 감소시키지만 다른 히스톤 탈아세틸화효소(예를 들면, HDAC-1 및 HDAC-3)와 상호작용하여 활성을 감소시키지는 않는다. 하기에 기술한 바와 같이, 바람직한 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 종양형성에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용하여 효소의 활성을 감소시키는 것이다.In the present invention, "histone deacetylase inhibitor" means an active moiety capable of interacting with histone deacetylase and at the protein level to reduce the activity of histone deacetylase. Histone deacetylase inhibitors include, without limitation, trichostatin A, trichostatin B, thyristostatin C, depudecine, trapoxin, butyrate, SAHA, FR901228 and acetyldinaline (el-Beltagi et al. , Cancer Res. , 1993 , 53 (13), 3008-3014). Histone deacetylase inhibitors are molecules that reduce the activity of histone deacetylase more than reducing the activity of other proteins that are not involved. In a preferred embodiment, the decrease in histone deacetylase activity is at least 5 times, more preferably at least 10 times, and most preferably at least 50 times. In another embodiment, the activity of histone deacetylase is reduced by 100 fold. Preferably, histone deacetylase inhibitors interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to reduce activity. "All histone deacetylases" mean all members of both histone deacetylase family proteins from a particular animal species, including HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, Includes without limitation HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E, all of which are used herein as “related proteins”. For example, preferred histone deacetylase inhibitors interact with and inhibit HDAC-1 and HDAC-2 but do not inhibit by interacting with HDAC-3. Most preferably, histone deacetylase inhibitors interact with one histone deacetylase (e.g., HDAC-2) to reduce activity but the other histone deacetylase (e.g., HDAC-1). And HDAC-3) does not reduce activity. As described below, preferred histone deacetylase inhibitors are those that interact with histone deacetylase to participate in tumorigenesis to reduce the activity of the enzyme.

바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 기능적으로 연결되어 있다. 상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 선택적으로, 잘 알려진 약학적으로 허용 가능한 담체 또는 희석제와 제형화될 수 있다. 상기 제형은 하나 또는 하나 이상 또는 추가적인 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드(들) 및/또는 하나 또는 그 이상의 히스톤 탈아세틸화효소 저해제(들)를 추가로 포함하거나 다른 어떤 약학적으로 활성을 나타내는 물질을 추가로 포함할 수 있다.Preferably, histone deacetylase inhibitors are functionally linked with antisense oligonucleotides. As described above, the antisense oligonucleotides of the present invention may optionally be formulated with well known pharmaceutically acceptable carriers or diluents. The formulation further comprises one or one or more or additional histone deacetylase antisense oligonucleotide (s) and / or one or more histone deacetylase inhibitor (s) or any other pharmaceutically active substance. It may further include.

특별히 바람직한 본 발명의 실시예에서, 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와 기능적으로 연결되어 있다. "기능적인 연결(operable association)"이라는 용어는 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산의 발현을 억제하는 것을 허용하고 히스톤 탈아세틸화효소 저해제가 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제하는 것을 허용하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와의 모든 연결을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 하나 또는 그 이상의 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와 기능적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 특정한 하나의 히스톤 탈아세틸화효소(예를 들면, HDAC-2)를 표적으로 하는 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 동일한 히스톤 탈아세틸화효소를 표적으로 하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와 기능적으로 연결될 수 있다. 바람직한 기능적인 연결은 가수분해성(hydrolyzable)이다. 바람직하게는, 가수분해성연결은 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제 사이의 공유결합(covalent linkage)이다.In a particularly preferred embodiment of the invention, the antisense oligonucleotides are functionally linked with histone deacetylase inhibitors. The term "operable association" allows antisense oligonucleotides to inhibit the expression of nucleic acids encoding histone deacetylases, and histone deacetylase inhibitors inhibit the activity of histone deacetylases. All linkages of antisense oligonucleotides to histone deacetylase inhibitors that allow it. One or more antisense oligonucleotides of the invention may be functionally linked with one or more histone deacetylase inhibitors. Preferably, the antisense oligonucleotides of the invention that target one particular histone deacetylase (eg, HDAC-2) are functional with histone deacetylase inhibitors that target the same histone deacetylase. Can be connected. Preferred functional linkages are hydrolyzable. Preferably, the hydrolyzable linkage is a covalent linkage between the antisense oligonucleotide and the histone deacetylase inhibitor.

바람직하게는, 상기 공유결합은 에스테라제(esterase) 및/또는 아미다제에 의해서 가수분해된다. 상기 가수분해성 연결의 예시들은 해당분야에서 잘 알려져 있다. 포스페이트 에스테르가 특별히 바람직하다.Preferably, the covalent bonds are hydrolyzed by esterases and / or amidases. Examples of such hydrolyzable linkages are well known in the art. Particular preference is given to phosphate esters.

어떤 바람직한 실시예에서, 공유결합은 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제 사이에 직접적으로 결합되어 있어서 히스톤 탈아세틸화효소 저해제가 백본(backbone)에 포함되게 한다. 대조적으로, 공유결합은 신장된(extended) 구조를 통해서일 수도 있고, 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 모두 결합시키는(coupling), 예를 들면 탄수화물(carbohydrate), 펩타이드 또는 지질 또는 당지질(glycolipid) 등과 같은 담체 분자에 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 결합시켜 형성될 수 있다. 다른 바람직한 기능적인 연결은 리포필릭 분자에 공유적으로 연결된 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 포함하는 리포좀(liposome)의 형성과 같은 리포필릭 연결을 포함한다. 상기 리포필릭 분자에는 포스포티딜콜린(phosphotidylcholine), 콜레스테롤, 포스파티딜에탄올아민(phosphatidylethanolamine) 및 sialyllacNAc-HDPE와 같은 합성 네오당지질(neoglycolipid)을 제한없이 포함한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 기능적인 연결은 물리적인 연결이 아니고, 예를 들면 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 하나의 리포좀에 존재하고 단백질 저해제는 다른 리포좀에 존재할 때와 같이 단순히 체내에서 동시에 존재하는 것일 수도 있다.In certain preferred embodiments, the covalent bond is directly bound between the antisense oligonucleotide and the histone deacetylase inhibitor such that the histone deacetylase inhibitor is included in the backbone. In contrast, the covalent bond may be through an extended structure and may combine both antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors, for example carbohydrates, peptides or lipids or glycolipids ( It may be formed by binding the antisense oligonucleotide and histone deacetylase inhibitor to a carrier molecule such as glycolipid). Other preferred functional linkages include lipophilic linkages such as the formation of liposomes comprising antisense oligonucleotides covalently linked to lipophilic molecules and histone deacetylase inhibitors. The lipophilic molecule includes without limitation synthetic neoglycolipids such as phosphotidylcholine, cholesterol, phosphatidylethanolamine and sialyllacNAc-HDPE. In certain preferred embodiments, the functional linkage is not a physical linkage, but may simply be present simultaneously in the body, such as when antisense oligonucleotides are present in one liposome and protein inhibitors are present in another liposome.

세 번째 관점에 있어서, 본 발명은 체내에 적어도 하나의 종양 세포를 가지는 동물에 약학적으로 허용 가능한 담체에 포함된 본 발명의 첫 번째 관점의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 치료학적으로 효과적인 양으로 치료학적으로 유용한 기간동안 투여하는 것을 포함하는 동물에서의 신생물 세포의 성장을 저해하는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 동물은 포유동물이고, 특별히 길들여진(domesticated) 포유동물이다. 더욱 바람직하게는, 동물은 인간이다.In a third aspect, the invention provides a therapeutically effective amount of an antisense oligonucleotide of the first aspect of the invention contained in a pharmaceutically acceptable carrier in an animal having at least one tumor cell in the body in a therapeutically effective amount. A method of inhibiting growth of neoplastic cells in an animal comprising administering for a period of time is provided. Preferably, the animal is a mammal and is a particularly domesticated mammal. More preferably, the animal is a human.

"신생물 세포(neoplastic cell)"란 용어는 비정상적인(aberrant) 세포의 성장을 보이는 세포를 나타낼 때 사용된다. 바람직하게는, 신생물 세포의 비정상적인 성장은 증가된 세포의 성장이다. 신생물 세포는 과형성 세포, 시험관내에서 접촉에 의한 성장의 억제를 받지 않는 세포, 생체내에서 전이를 할 수 없는 양성 종양 세포 또는 생체내에서 전이를 할 수 있고 제거된 후에도 재발할 수 있는 암세포일 수도 있다. "종양형성(tumorigenesis)"이라는 용어는 신생물적인 성장을 보이는 세포 분열의 유도를 나타낼 때 사용된다.The term "neoplastic cell" is used to refer to a cell that shows the growth of an aberrant cell. Preferably, the abnormal growth of neoplastic cells is increased cell growth. Neoplastic cells are hyperplastic cells, cells that are not inhibited by contact growth in vitro, benign tumor cells that cannot metastasize in vivo, or cancer cells that can metastasize in vivo and recur after removal. It may be. The term "tumorigenesis" is used to denote the induction of cell division showing neoplastic growth.

"치료학적으로 유효한 양(therapeutically effective amount)" 및 "치료학적으로 유효한 기간(therapeutically effective period of time)"은 신생물 세포의 성장을 감소시키기 위하여 알려져 있는 투여량(dosage) 및 기간을 나타낼 때 사용된다. 바람직하게는, 상기 투여는 비경구, 경구, 혀밑, 경피(transdermal), 국소, 비강내 또는 직장내의 경로를 통하여 이루어질 수 있다. 전신으로 투여되는 경우, 치료학적 조성물은 바람직하게는 혈중 안티센스 올리고뉴클레오타이드의수준(level)이 약 0.1 μM 내지 약 10 μM이 되도록 충분히 투여된다. 국소 투여되는 경우, 상기보다 훨씬 낮은 농도가 효과적이며, 훨씬 높은 농도에 대해서는 내성을 가진다(tolerated). 종래 기술 중의 한가지에서는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 보다 낮은 효과적인 농도를 야기시키는 이러한 치료학적 효과는 조직, 기관 또는 특정한 동물 또는 환자에 따라서 상당히 다양해 질 수 있다.The "therapeutically effective amount" and "therapeutically effective period of time" are used to refer to known dosages and durations to reduce the growth of neoplastic cells. do. Preferably, the administration may be via parenteral, oral, sublingual, transdermal, topical, intranasal or rectal routes. When administered systemically, the therapeutic composition is preferably administered so that the level of antisense oligonucleotides in the blood is from about 0.1 μM to about 10 μM. When administered topically, much lower concentrations are effective than above and tolerated to much higher concentrations. In one of the prior art such therapeutic effects resulting in lower effective concentrations of histone deacetylase inhibitors can vary considerably depending on the tissue, organ or particular animal or patient.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 치료학적 조성물은 혈중 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 수준이 약 0.01 μM 내지 약 20 μM이 되도록 충분하게 전신으로 투여된다. 특별히 바람직한 실시예에서, 치료학적 조성물은 혈중 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 수준이 약 0.05 μM 내지 약 15 μM이 되도록 충분히 투여된다. 더욱 바람직한 실시예에서, 혈중 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 수준은 약 0.1 μM 내지 약 10 μM이다.In a preferred embodiment, the therapeutic composition of the present invention is administered systemically enough so that the level of antisense oligonucleotides in the blood is from about 0.01 μM to about 20 μM. In a particularly preferred embodiment, the therapeutic composition is sufficiently administered so that the level of antisense oligonucleotides in the blood is from about 0.05 μM to about 15 μM. In a more preferred embodiment, the level of antisense oligonucleotide in the blood is from about 0.1 μM to about 10 μM.

국소적으로 투여되는 경우, 상기보다 훨씬 낮은 농도가 치료에 있어서 효과적이다. 바람직하게는, 전체 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 양은 하루에 ㎏ 몸무게당 약 0.1 ㎎ 내지 약 200 ㎎ 올리고뉴클레오타이드의 범위이다. 가장 바람직한 실시예에서, 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 전체 양은 하루에 ㎏ 몸무게당 약 2 ㎎ 내지 약 10 ㎎ 올리고뉴클레오타이드의 범위이다. 특별히 바람직한 실시예에서, 치료학적으로 유효한 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 양은 하루에 ㎏ 몸무게당 약 0.5 ㎎ 올리고뉴클레오타이드의 범위이다.When administered topically, much lower concentrations than above are effective in treatment. Preferably, the amount of total antisense oligonucleotide ranges from about 0.1 mg to about 200 mg oligonucleotide per kg body weight per day. In the most preferred embodiment, the total amount of antisense oligonucleotide ranges from about 2 mg to about 10 mg oligonucleotide per kg body weight per day. In a particularly preferred embodiment, the amount of therapeutically effective histone deacetylase antisense oligonucleotide is in the range of about 0.5 mg oligonucleotide per kg body weight per day.

본 발명의 세 번째 관점의 어떤 바람직한 실시예에서, 본 발명의 방법은 동물에게 치료함에 있어서 효과적인 양의 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 약학적으로 허용 가능한 담체와 함께 치료적으로 효과적인 기간동안 투여하는 것을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 기능적으로 연결되어 있다. 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 기능적으로 연결시키는 방법은 상기에 기술되어 있다.In certain preferred embodiments of the third aspect of the invention, the method of the invention comprises administering to the animal an effective amount of a histone deacetylase inhibitor with a pharmaceutically acceptable carrier for a therapeutically effective period of time. Additionally included. Preferably, histone deacetylase inhibitors are functionally linked with antisense oligonucleotides. Methods for functionally linking histone deacetylase inhibitors with histone deacetylase antisense oligonucleotides are described above.

히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 포함하는 본 발명의 치료학적 조성물은 혈중 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 수준이 약 0.01 μM 내지 약 10 μM이 되도록 충분하게 전신으로 투여된다. 특별히 바람직한 실시예에서, 치료학적 조성물은 혈중 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 수준이 약 0.05 μM 내지 약 10 μM이 되도록 충분히 투여된다. 더욱 바람직한 실시예에서, 혈중 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 수준은 약 0.1 μM 내지 약 7 μM이다. 국소적으로 투여되는 경우, 상기보다 훨씬 낮은 농도가 치료에 있어서 효과적이다. 바람직하게는, 전체 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 양은 하루에 ㎏ 몸무게당 약 0.01 ㎎ 내지 약 5 ㎎ 단백질의 범위이다. 더욱 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 전체 양은 하루에 ㎏ 몸무게당 약 0.1 ㎎ 내지 약 4 ㎎ 단백질의 범위이다. 가장 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 전체 양은 하루에 ㎏ 몸무게당 약 0.1 ㎎ 내지 약 1 ㎎ 단백질의 범위이다. 특별히 바람직한 실시예에서, 치료학적으로 유효한 공동의(synergistic) 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 양은(안티센스 올리고뉴클레오타이드와 함께 투여되었을 때) 하루에 ㎏ 몸무게당 0.1 ㎎이다.Therapeutic compositions of the present invention comprising a histone deacetylase inhibitor are sufficiently administered systemically so that the level of histone deacetylase inhibitor in the blood is from about 0.01 μM to about 10 μM. In a particularly preferred embodiment, the therapeutic composition is sufficiently administered so that the level of histone deacetylase inhibitor in the blood is from about 0.05 μM to about 10 μM. In a more preferred embodiment, the level of histone deacetylase inhibitor in the blood is about 0.1 μM to about 7 μM. When administered topically, much lower concentrations than above are effective in treatment. Preferably, the amount of total histone deacetylase inhibitor is in the range of about 0.01 mg to about 5 mg protein per kg body weight per day. In a more preferred embodiment, the total amount of histone deacetylase inhibitor is in the range of about 0.1 mg to about 4 mg protein per kg body weight per day. In the most preferred embodiment, the total amount of histone deacetylase inhibitor is in the range of about 0.1 mg to about 1 mg protein per kg body weight per day. In a particularly preferred embodiment, the amount of therapeutically effective synergistic histone deacetylase inhibitor (when administered with antisense oligonucleotide) is 0.1 mg / kg body weight per day.

본 발명의 상기 관점은 향상된 억제 효과를 나타내어서, 서로 개별적으로 사용될 때 필요한 양과 비교할 때, 주어진 억제 효과를 나타내는데 요구되는 핵산 수준의 저해제(즉, 안티센스 올리고뉴클레오타이드) 및 단백질 수준의 저해제(즉, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제) 중 하나 또는 양쪽 모두에 있어서 치료학적으로 유효한 농도를 감소시킨다.This aspect of the invention exhibits an enhanced inhibitory effect such that the inhibitors of nucleic acid levels (ie, antisense oligonucleotides) and protein levels (ie histones) are required to exhibit a given inhibitory effect when compared to the amount required when used separately from one another. Reducing the therapeutically effective concentration in one or both deacetylase inhibitors).

더군다나, 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제중 한가지는 치료학적으로 유효한 공동의 양은 다른 요소의 양을 미세하게 조정하고 변경함으로써 감소되거나 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명은 동물 또는 특정한 환자에게 있어서 특별히 위급한 상황(exigency)에서의 투여/치료를 정하는(tailor) 방법을 제공한다. 치료적으로 유효한 범위는 예를 들면 경험적으로 상대적으로 낮은 양으로부터 시작하여 순차적으로 증가시키면서 억제 수치를 동시에 파악하여 쉽게 결정할 수 있다.Furthermore, one of the antisense oligonucleotides or histone deacetylase inhibitors can have a reduced or increased amount of therapeutically effective cavities by finely adjusting and altering the amount of other elements. Accordingly, the present invention provides a method for defining administration / treatment in an exigency that is particularly urgent for an animal or a particular patient. The therapeutically effective range can be easily determined, for example, by starting with a relatively low amount empirically and sequentially increasing the inhibitory levels.

네 번째 관점에 있어서, 본 발명은 종양 세포의 분열을 포함하는 세포의 분열에 있어서 특정한 히스톤 탈아세틸화효소의 역할을 조사하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 있어서, 관심있는 유형의 세포는 본 발명의 첫 번째 관점에서 기술된 바와 같이 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 접촉하여 세포에서의 히스톤 탈아세틸화효소의 발현이 억제된다. 만일 히스톤 탈아세틸화효소의 발현이 억제되어 있는 접촉한 세포가 또한 세포 분열의 억제를 보인다면, 그 히스톤 탈아세틸화효소는 세포 분열의 유도에 관여되어 있다. 이러한 경우, 접촉한 세포가 종양 세포라면, 접촉한 종양세포는 세포 분열의 억제를 보이고, 이때 발현이 억제된 히스톤 탈아세틸화효소는 종양형성에 관여하는 히스톤탈아세틸화효소가 된다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E이다.In a fourth aspect, the present invention provides a method for investigating the role of specific histone deacetylases in the division of cells, including the division of tumor cells. In this method, the type of cell of interest is contacted with an antisense oligonucleotide that inhibits the expression of histone deacetylase, as described in the first aspect of the invention, thereby inhibiting the expression of histone deacetylase in the cell. do. If the contacted cells whose expression of histone deacetylase is inhibited also show inhibition of cell division, the histone deacetylase is involved in the induction of cell division. In this case, if the contacted cells are tumor cells, the contacted tumor cells show inhibition of cell division, and the histone deacetylases whose expression is suppressed become histone deacetylases involved in tumor formation. Preferably, the histone deacetylase is HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E.

따라서, 세포의 분열에 관여하는 특정한 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하면, 세포의 분열을 억제하거나 또는 분화를 유도하기 위하여 단지 특정한 그 히스톤 탈아세틸화효소만 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 표적시킬 필요가 있게된다. 결과적으로, 치료학적으로 유효한 보다 낮은 양의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하면서도 세포의 분열을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 아울러, 모든 히스톤 탈아세틸화효소를 억제함으로써 발생하는 원하지 않은 부작용은 세포 분열의 유도에 관여하는 하나(또는 그 이상)의 히스톤 탈아세틸화효소(들)를 특이적으로 억제함으로써 방지할 수 있다.Thus, identifying specific histone deacetylases involved in cell division requires that only specific histone deacetylases need to be targeted using antisense oligonucleotides to inhibit cell division or induce differentiation. do. As a result, it is possible to effectively inhibit cell division while using therapeutically effective lower amounts of antisense oligonucleotides. In addition, unwanted side effects resulting from inhibiting all histone deacetylases can be prevented by specifically inhibiting one (or more) histone deacetylase (s) involved in the induction of cell division.

본 발명의 첫 번째 관점의 안티센스 올리고뉴클레오타이드에 의하여 세포 분열의 유도에 관여하는 그러한 히스톤 탈아세틸화효소가 동정되면, 세포 분열의 유도에 관여하지 않는 다른 히스톤 탈아세틸화효소들은 억제하지 않으면서 세포 분열의 유도에 관여하는 그 히스톤 탈아세틸화효소만을 특이적으로 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제가 제조될 수 있다. 따라서, 다섯 번째 관점에 있어서, 본 발명은 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동정하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 세포 분열의 유도에 관여한다고 동정된 히스톤 탈아세틸화효소를 후보 화합물과 접촉시키고 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 것을 포함한다. 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 억제로 후보 화합물을 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 동정한다.If such histone deacetylases that are involved in the induction of cell division are identified by the antisense oligonucleotides of the first aspect of the present invention, other histone deacetylases not involved in the induction of cell division are inhibited without inhibiting cell division. A histone deacetylase inhibitor that specifically inhibits only histone deacetylase that is involved in the induction of can be prepared. Thus, in a fifth aspect, the present invention provides a method for identifying a histone deacetylase inhibitor that inhibits histone deacetylase, which is involved in the induction of cell division. The method comprises contacting histone deacetylase, identified as involved in the induction of cell division, with a candidate compound and measuring the activity of the contact histone deacetylase. By inhibiting the activity of contacted histone deacetylases, candidate compounds are identified as histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylases involved in the induction of cell division.

히스톤 탈아세틸화효소의 활성 측정은 알려진 방법들을 사용하여 성취될 수 있다. 예를 들면, Yoshida 등은 트리코스타틴 A를 처리한 세포에서의 아세틸화된 히스톤을 검출함으로써 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 방법을 제시하였다(J. Biol. Chem.,1990, 265, 17174-17179). Taunton 등은 이와 유사하게 내인성(endogenous) 및 재조합(recombinant) HDAC-1을 사용하여 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 방법에 대하여 기술한다(Science,1996, 272, 408-411). Yoshida 등(J. Biol. Chem.,1990, 265, 17174-17179) 및 Taunton 등(Science,1996, 272, 408-411)은 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 제시되어 있다.Determination of the activity of histone deacetylase can be accomplished using known methods. For example, Yoshida et al. Proposed a method for measuring the activity of histone deacetylases by detecting acetylated histones in cells treated with trichostatin A ( J. Biol. Chem. , 1990 , 265, 17174). -17179). Taunton et al. Similarly describe methods for measuring histone deacetylase activity using endogenous and recombinant HDAC-1 ( Science , 1996 , 272, 408-411). Yoshida et al. ( J. Biol. Chem. , 1990 , 265, 17174-17179) and Taunton et al. ( Science , 1996 , 272, 408-411) are all incorporated herein by reference.

바람직하게는, 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 활성을 감소시키는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제이다.Preferably, histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylase, which are involved in the induction of cell division, interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to decrease activity. Inhibitors.

여섯 번째 관점에 있어서, 본 발명은 세포를 히스톤 아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 접촉시키는 것을 포함하는, 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하는 방법을 제공한다. 여기에서, 접촉한 세포에서의 분화 유도로 히스톤 탈아세틸화효소를 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소로 동정한다. 바람직하게는, 세포는 종양 세포이다. 더욱 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 또는 HDAC-E이다.In a sixth aspect, the present invention provides a method for identifying histone deacetylases involved in the induction of cell differentiation, comprising contacting cells with antisense oligonucleotides that inhibit expression of histone acetylases. Herein, histone deacetylase is identified as a histone deacetylase that is involved in inducing cell differentiation by inducing differentiation in contacted cells. Preferably, the cell is a tumor cell. More preferably, the histone deacetylase is HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D or HDAC-E.

일곱 번째 관점에 있어서, 본 발명은 본 발명의 여섯 번째 관점의 방법으로동정된 히스톤 탈아세틸화효소를 후보 화합물과 접촉시키고 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 것을 포함하는, 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동정하는 방법을 제공한다. 여기에서, 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 감소로 후보 화합물을 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 억제제로 동정한다. 어떤 바람직한 실시예에서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 활성을 감소시킨다.In a seventh aspect, the invention comprises contacting a histone deacetylase identified by the method of the sixth aspect of the invention with a candidate compound and measuring the activity of the histone deacetylase that has been contacted. Provided are methods for identifying histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylases involved in induction. Here, candidate compounds are identified as histone deacetylase inhibitors that inhibit histone deacetylase, which is involved in the induction of cell differentiation, due to reduced activity of contacted histone deacetylase. In certain preferred embodiments, histone deacetylase inhibitors interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to reduce activity.

여덟 번째 관점에 있어서, 본 발명은 본 발명의 다섯 번째 또는 일곱 번째 관점의 방법에 의하여 동정된 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 제공한다. 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 충분히 정제되어 있다.In an eighth aspect, the present invention provides histone deacetylase inhibitors identified by the method of the fifth or seventh aspect of the present invention. Preferably, histone deacetylase inhibitors are sufficiently purified.

충분히 정제된 단백질은 재조합 단백질의 발현, 친화 크로마토그래피(affinity chromatography), 항체에 기초한 친화 크로마토그래피 및 HPLC(High performance liquid chromatography; 예를 들면, Fisher(1980),Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Work and Burdon(eds.), Elsevier 참조)를 포함하는 어떤 표준적인 방법을 제한없이 사용하여 얻을 수 있다. 바람직하게는, 충분히 정제된 단백질은 무게비로(by weight) 적어도 80% 정제되어서 다른 단백질 또는 자연적으로 발생하는(naturally-occurring) 유기 분자들로부터 순수하게 분리된 것을 말한다. 더욱 바람직하게는, 충분히 정제된 단백질은 무게비로 적어도 90% 순수하다. 가장 바람직하게는, 충분히 정제된단백질은 무게비로 적어도 95% 순수하다.Fully purified proteins include recombinant protein expression, affinity chromatography, antibody-based affinity chromatography and HPLC (High performance liquid chromatography; see, eg, Fisher (1980), Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology , Work). and Burdon (eds.), see Elsevier). Preferably, fully purified protein refers to at least 80% purified by weight to be purely isolated from other proteins or naturally-occurring organic molecules. More preferably, fully purified protein is at least 90% pure by weight. Most preferably, fully purified protein is at least 95% pure by weight.

아홉 번째 관점에 있어서, 본 발명은 세포를 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제 및 DNA 메틸트랜스퍼라제를 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 두 개 이상의 물질과 접촉시키는 것을 포함하는, 세포의 분열을 억제하는 방법을 제공한다. 한 실시예에서, 접촉한 세포 성장의 억제는 단지 하나의 물질과만 접촉한 세포 성장의 억제보다 더 크다. 어떤 바람직한 실시예에서, 군(group)에서 선택된 각각의 물질들은 충분히 정제되어 있다. 바람직한 실시예에서, 세포는 종양 세포이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 군에서 선택된 물질은 기능적으로 연결되어 있다.In a ninth aspect, the invention provides a cell comprising at least two cells selected from the group consisting of antisense oligonucleotides that inhibit histone deacetylases, histone deacetylase inhibitors, and antisense oligonucleotides that inhibit DNA methyltransferases. Provided are methods for inhibiting division of cells, including contacting with a substance. In one embodiment, the inhibition of contacted cell growth is greater than the inhibition of cell growth in contact with only one substance. In some preferred embodiments, each of the materials selected from the group is sufficiently purified. In a preferred embodiment, the cell is a tumor cell. In another preferred embodiment, the material selected from the group is functionally linked.

DNA 메틸트랜스퍼라제를 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 Szyf 및 Hofe의 미국특허 제 5,578,716에 기술되어 있으며, 이것의 전체 내용이 참고문헌에 포함되어 있다. DNA 메틸트랜스퍼라제 저해제에는 5-아자(aza)-2'-데옥시시티딘(deoxycytidine, 5-aza-dC), 5-플루오로(fluoro)-2'-데옥시시티딘, 5-아자-시티딘(5-aza0C) 또는 5,6-디하이드로(dihydro)-5-아자-시티딘을 제한없이 포함한다.Antisense oligonucleotides that inhibit DNA methyltransferases are described in US Pat. No. 5,578,716 to Szyf and Hofe, the entire contents of which are incorporated by reference. DNA methyltransferase inhibitors include 5-aza-2'-deoxycytidine (5-aza-dC), 5-fluoro-2'-deoxycytidine, 5-aza- Cytidine (5-aza0C) or 5,6-dihydro-5-aza-cytidine without limitation.

하기 실시예은 본 발명의 어떤 바람직한 실시예를 추가로 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 상세한 설명 및 실시예를 기초로 하여, 다른 실시예가 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 가능할 것이며, 이것도본 발명에 포함된다.The following examples are intended to further illustrate certain preferred embodiments of the present invention and are not intended to limit the present invention. Based on the description and examples, other embodiments will be possible to those skilled in the art, which are also included in the present invention.

<실시예 1> 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 스크리닝(screening)Example 1 Screening of Antisense Oligonucleotides

특정한 히스톤 탈아세틸화효소을 가장 효과적으로 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 동정하기 위하여, GDAC-1에 대해서는 GenBank 접근 번호 U50079, HDAC-2에 대해서는 GenBank 접근 번호 U31814에서 제공되는 서열을 기초로하여 여러개의 올리고뉴클레오타이드를 제조하였다. 스크리닝된 올리고뉴클레오타이드 중 몇 가지는 1998년 10월 19일에 출원된 Bestereman 등의 미국특허 60/104,804호의 표 2 및 표 3에 기재되어 있는데, 상기 명세서 전문이 본 명세서에서 참고문헌으로 삽입되어 있다.To identify antisense oligonucleotides that most effectively inhibit a particular histone deacetylase, several oligonucleotides were selected based on the sequences provided in GenBank Accession Number U50079 for GDAC-1 and GenBank Accession Number U31814 for HDAC-2. Prepared. Some of the screened oligonucleotides are described in Tables 2 and 3 of U.S. Patent No. 60 / 104,804 to Bestereman et al. Filed Oct. 19, 1998, the entirety of which is incorporated herein by reference.

아울러, HDAC-1 및 HDAC-2 모두에게 상보적인 올리고뉴클레오타이드를 제조하였다.In addition, oligonucleotides that were complementary to both HDAC-1 and HDAC-2 were prepared.

상기 올리고뉴클레오타이드들이 표적된 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 능력을 스크리닝하기 위하여, 먼저 노던 블롯 분석을 수행하였다. 구체적으로, 제시된 조건하에서 T24 인간 방광 상피종양 세포(bladder carcinoma cell)(ATCC, Manassas, VA, 에서 구입)를 배양하였다. 올리고뉴클레오타이드를 첨가하기 전에, PBS(phosphate buffered saline)로 세포를 세척하였다. 다음으로, 6.25 ㎍/㎖ 농도의 리포펙틴(lipofectin) 형질전환 시약(Gibco-BRL, Mississauga, Ontario)을 혈청이 제거된 OPTIMEM 배지(Gibco/BRL)에 첨가한 후, 상기 배지를 세포에 첨가하였다. 스크리닝하려고 하는 올리고뉴클레오타이드를 세포의 다른 웰(well)에 첨가하였다(즉, 웰당 한가지의 올리고뉴클레오타이드를 첨가). 각 웰마다 동일한 농도의 올리고뉴클레오타이드(예를 들면, 50 nM)를 사용하였다. 세포를 리포펙틴과 올리고뉴클레오타이드 존재하에서 세포배양기에서 37℃에서 4시간동안 배양하였다. 세포를 PBS로 세척한 후 혈청을 포함하는 배지에서 배양하였다. 24시간이 경과한 후, 세포를 수집하여(harvested) 노던 블롯 분석으로 HDAC mRNA의 수준을 결정하였다.In order to screen the ability of the oligonucleotides to inhibit targeted histone deacetylases, Northern blot analysis was first performed. Specifically, T24 human bladder carcinoma cells (purchased from ATCC, Manassas, VA,) were cultured under the indicated conditions. Cells were washed with phosphate buffered saline (PBS) before adding oligonucleotides. Next, a lipofectin transformation reagent (Gibco-BRL, Mississauga, Ontario) at a concentration of 6.25 μg / ml was added to the serum-free OPTIMEM medium (Gibco / BRL), and then the medium was added to the cells. . Oligonucleotides to be screened were added to other wells of the cells (ie, one oligonucleotide was added per well). The same concentration of oligonucleotides (eg 50 nM) was used for each well. Cells were incubated for 4 hours at 37 ° C. in a cell culture in the presence of lipofectin and oligonucleotides. The cells were washed with PBS and then cultured in medium containing serum. After 24 hours, cells were harvested and the levels of HDAC mRNA determined by Northern blot analysis.

노던 블롯으로 mRNA 수준을 결정하기 위하여, DNA 오염물로부터 RNA를 정제하기 위하여 2 M의 LiCl을 사용하여 4℃에서 밤새도록 추가적으로 침전시키는 단계를 제외하고는, 전체 RNA를 구아니디니움 이소티오시아네이트 표준 법(guanidinium isothiocyanate standard procedure)(예를 들면, Ausubel et al.,Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley&Sons, New York, NY, 1994 참조)을 사용하여 분리하였다. 노던 블롯 분석은 표준 방법에 따라 수행하였다. HDAC-1과 HDAC-2에 대한 탐침(probe)은 각각에 대하여 알려진 서열(예를 들면, 각각 GenBank 접근 번호 U50079 및 U31814)로부터 PCR로 증폭된 전체 길이의 cDNA 클론을 사용하였다. 상기 탐침들은32P-ATP를 사용하여 방사성표지하였다(radiolabel). 노던 블롯은 Alpha Imager(Alpha Innovetech)를 사용하여 스캔하고 정량화하였다.To determine mRNA levels with Northern blots, guanidinium isothiocyanate, except for the additional precipitation of overnight at 4 ° C. using 2 M LiCl to purify RNA from DNA contaminants. It was isolated using a guanidinium isothiocyanate standard procedure (see, for example, Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology , John Wiley & Sons, New York, NY, 1994). Northern blot analysis was performed according to standard methods. Probes for HDAC-1 and HDAC-2 used full-length cDNA clones amplified by PCR from known sequences for each (eg GenBank Accession Number U50079 and U31814, respectively). The probes were radiolabeled using 32 P-ATP. Northern blots were scanned and quantified using Alpha Imager (Alpha Innovetech).

표적된 히스톤 탈아세틸화효소의 mRNA 발현을 감소시키는 능력을 보여주는(즉, 히스톤 탈아세틸화효소 mRNA의 전사를 억제할 수 있는) 올리고뉴클레오타이드를 대상으로 히스톤 탈아세틸화효소 단백질의 발현 또한 억제할 수 있는지를 스크리닝하였다. 이를 위하여, T24 세포를 상기에서 기술한 방법으로 리포펙틴을 사용하여 올리고뉴클레오타이드로 형질전환시켰다. 24시간이 경과한 후, 표준방법에 따라 세포를 용해시켰다. 전체 세포 추출물(50 ㎍)을 7-15%의 경사도(gradient)를 가지는 SDS/PAGE에 용해시키고 PVDF 막(Amersham, Arlington Heights, IL)으로 전달시킨 후, HDAC-1 및 HDAC-2에 특이적으로 결합하는 토끼의 폴리클로날 항체(polyclonal antibody)를 사용하여 웨스턴 블롯을 수행하였다. 제조사의 지침에 따라 이차 항-토끼 IgG-HR 퍼옥시다제 항체 및 향상된 화학형광 검출 키트(chemiluminescence detection kit, Amersham)를 사용하여 검출하였다.It is also possible to inhibit the expression of histone deacetylase protein in oligonucleotides that demonstrate the ability to reduce mRNA expression of targeted histone deacetylase (ie, inhibit transcription of histone deacetylase mRNA). Screened for presence. To this end, T24 cells were transformed with oligonucleotides using lipofectin in the manner described above. After 24 hours, cells were lysed according to standard methods. Whole cell extracts (50 μg) were dissolved in SDS / PAGE with a gradient of 7-15% and delivered to PVDF membranes (Amersham, Arlington Heights, IL) and then specific to HDAC-1 and HDAC-2. Western blots were performed using a rabbit polyclonal antibody. Detection was performed using secondary anti-rabbit IgG-HR peroxidase antibody and an enhanced chemiluminescence detection kit (Amersham) according to the manufacturer's instructions.

본 발명자들의 결과에 기초하여, mRNA 및 단백질 발현 블롯 분석에 의하여 결정된 하기에 기재한 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 표적된 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 가장 효과적으로 억제하는 것으로 동정하였다. 상기 올리고뉴클레오타이드들은 아래에 기재한 바와 같다:Based on the results of the present inventors, the antisense oligonucleotides described below, determined by mRNA and protein expression blot analysis, were identified as most effectively inhibiting the expression of targeted histone deacetylases. The oligonucleotides are as described below:

HDAC-1의 억제에 있어서, 올리고뉴클레오타이드 번호 MG2608은 하기의 서열을 가진다:For inhibition of HDAC-1, oligonucleotide number MG2608 has the following sequence:

5'-GAA ACG TGA GGG ACT CAG CA-3' (서열번호 10).5′- GAA A CG TGA GGG ACT C AG CA- 3 ′ ( SEQ ID NO: 10 ).

HDAC-1 및 HDAC-2 양쪽 모두의 억제에 있어서, 올리고뉴클레오타이드 번호 MG2610은 하기의 서열을 가지는 네 가지의 올리고뉴클레오타이드를 25/25/25/25의 비율로 혼합한다:For inhibition of both HDAC-1 and HDAC-2, oligonucleotide number MG2610 mixes four oligonucleotides having the following sequence in a ratio of 25/25/25/25:

5'-CAG CAA ATT ATG GGT CAT GCG GAU UC-3' (서열번호 11);5′- CAG C AA ATT ATG GGT CAT GCG G AU UC- 3 ′ ( SEQ ID NO: 11 );

5'-CAG CAA GTT ATG AGT CAT GCG GAU UC-3' (서열번호 12);5′- CAG C AA GTT ATG AGT CAT GCG G AU UC- 3 ′ ( SEQ ID NO: 12 );

5'-CAG CAA ATT ATG AGT CAT GCG GAU UC-3' (서열번호 13);5′- CAG C AA ATT ATG AGT CAT GCG G AU UC- 3 ′ ( SEQ ID NO: 13 );

5'-CAG CAA GTT ATG GGT CAT GCG GAU UC-3' (서열번호 14);5′- CAG C AA GTT ATG GGT CAT GCG G AU UC- 3 ′ ( SEQ ID NO: 14 );

HDAC-2의 억제에 있어서, 가장 효과적인 것으로 발견된 안티센스 올리고뉴클레오타이드를표 1에 나타낸다.In the inhibition of HDAC-2, the antisense oligonucleotides found to be most effective are shown in Table 1 .

올리고뉴클레오타이드의 번호Number of oligonucleotides 서열order 서열번호SEQ ID NO: 표적 부위Target site MG2628MG2628 5'-UGC UGC TGC TGC TGC TGC CG-3'5'- UGC U GC TGC TGC TGC T GC CG -3 ' 1515 121-141121-141 MG2633MG2633 5'-CCU CCT GCT GCT GCT GCU GC-3'5'- CCU C CT GCT GCT GCT G CU GC -3 ' 1616 132-152132-152 MG2635MG2635 5'-GGU UCC TTT GGT ATC TGU UU-3'5'- GGU U CC TTT GGT ATC T GU UU -3 ' 1717 1605-16251605-1625 MG2636MG2636 5'-CUC CTT GAC TGT ACG CCA UG-3'5'- CUC C TT GAC TGT ACG C CA UG -3 ' 1818 1-201-20

(***) 표적 부위의 참고 번호는 HDAC-2에 대한 GenBank 접근 번호 U31814와 일치한다.(***) The reference number of the target site is consistent with GenBank Accession Number U31814 for HDAC-2.

2세대 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 특이성을 조사하기 위하여, HDAC-1(MG2608) 및 HDAC-1/2(MG2610)에 대한 미스매치(mismatch) 대조군 올리고뉴클레오타이드를 제조하였다. 상기 미스매치 대조군 올리고뉴클레오타이드는 일차적으로 표적된 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산과의 친화성(affinity)이 가장 강하게 일어나는 5' 및 3'에 존재하는 네 개의 뉴클레오타이드에 있는 염기를 치환하여 제조되었다.To investigate the specificity of second-generation histone deacetylase antisense oligonucleotides, mismatch control oligonucleotides were prepared for HDAC-1 (MG2608) and HDAC-1 / 2 (MG2610). The mismatch control oligonucleotides were prepared by substituting the bases of the four nucleotides present at 5 'and 3', where the affinity with the nucleic acid encoding the primarily targeted histone deacetylase is most intense. .

HDAC-1 MISMATCH CONTROL(MG2609)는 하기의 서열을 가진다:HDAC-1 MISMATCH CONTROL (MG2609) has the following sequence:

5'-CAA UCG TCA GAG ACT CCG AA-3' (서열번호 19)5'- CAA U CG TCA GAG ACT C CG AA- 3 '( SEQ ID NO: 19 )

HDAC-1/2 MISMATCH CONTROL(MG2637)은 하기의 서열을 가지는 네 가지의 올리고뉴클레오타이드를 225/25/25/25의 비율로 혼합한다.HDAC-1 / 2 MISMATCH CONTROL (MG2637) mixes four oligonucleotides having the following sequence in a ratio of 225/25/25/25.

5'-AAG GAA GTC ATG AAT GAT GCC CAU UG-3' (서열번호 20);5'- AAG G AA GTC ATG AAT GAT GCC C AU UG -3 '( SEQ ID NO: 20 );

5'-AAG GAA ATC ATG GAT GAT GCC CAU UG-3' (서열번호 21);5'- AAG G AA ATC ATG GAT GAT GCC C AU UG -3 '( SEQ ID NO: 21 );

5'-AAG GAA GTC ATG GAT GAT GCC CAU UG-3' (서열번호 22);5'- AAG G AA GTC ATG GAT GAT GCC C AU UG- 3 '( SEQ ID NO: 22 );

5'-AAG GAA ATC ATG AAT GAT GCC CAU UG-3' (서열번호 23);5'- AAG G AA ATC ATG AAT GAT GCC C AU UG- 3 '( SEQ ID NO: 23 );

상기 올리고뉴클레오타이드(즉,서열번호 10내지서열번호 23의 올리고뉴클레오타이드)는 2세대 올리고뉴틀레오타이드이다(즉, 4×4 교잡). 즉,서열번호 10내지서열번호 23으로 기재되는 올리고뉴클레오타이드는 하기와 같이 화학적으로 변형되었다: A는 2'-데옥시리보아데노신; C는 2'-데옥시리보시티딘; G는 2'-데옥시리보구아노신; T는 2'-데옥시리보티미딘;A는 리보아데노신;U는 유리딘;C는 리보시티딘; 및G는 리보구아노신을 나타낸다.The oligonucleotides (ie, oligonucleotides of SEQ ID NOs: 10-23) are second generation oligonucleotides (ie 4 × 4 hybridization). That is, the oligonucleotide described in SEQ ID NO: 10 to SEQ ID NO: 23 and nucleotides to have been chemically modified, such as: A is 2'-deoxy-ribo Adenosine; C is 2'-deoxyribocytidine; G is 2'-deoxyriboguanosine; T is 2'-deoxyribothymidine; A is riboadenosine; U is uridine; C is ribocytidine; And G represents riboguanosine.

밑줄친 염기들은 2'-메톡시리보오스로 치환된 뉴클레오타이드들이다. 밑줄치지 않은 염기들은 데옥시리보오스 뉴클레오사이드들이다. 각각의 올리고뉴클레오타이드의 백본(backbone)은 인접하는 뉴클레오타이드 사이의 포스포로티오에이트 결합으로 구성된다.Underlined bases are nucleotides substituted with 2'-methoxyribose. Bases not underlined are deoxyribose nucleosides. The backbone of each oligonucleotide consists of phosphorothioate bonds between adjacent nucleotides.

다음으로, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 및 HDAC-E에 상보적인 여러가지의 올리고뉴클레오타이드가 제조되었다. 이러한 올리고뉴클레오타이드들은 상기 히스톤 탈아세틸화효소의 알려진 핵산서열(예를 들면, HDAC-3에 대해서는GenBank 접근 번호 U75697)에 기초한다. HDAC-1, HDAC-1/2 및 HDAC-2에 대하여 상기에 기술한 것과 동일한 방법으로 mRNA 및 단백질의 발현을 억제하는 효력(efficacy)을 조사하여 상기 히스톤 탈아세틸화효소 중 한가지에 대하여 특이적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 스크리닝하였다. 아울러, 한가지 이상의 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 올리고뉴클레오타이드(예를 들면, HDAC-1/3/C에 특이적인)는 각각의 히스톤 탈아세틸화효소에 대하여 특이적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 혼합하여 제조하였고 그 효력을 스크리닝하였다.Next, various oligonucleotides complementary to HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D and HDAC-E were prepared. Such oligonucleotides are based on known nucleic acid sequences of the histone deacetylases (eg, GenBank Accession Number U75697 for HDAC-3). Specific to one of the histone deacetylases by investigating the effect of inhibiting the expression of mRNA and protein in the same manner as described above for HDAC-1, HDAC-1 / 2 and HDAC-2. Antisense oligonucleotides were screened. In addition, oligonucleotides that inhibit one or more histone deacetylases (eg, specific to HDAC-1 / 3 / C) were prepared by mixing antisense oligonucleotides specific for each histone deacetylase. The effect was screened.

<실시예 2> 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 이용한 히스톤 탈아세틸화효소 mRNA 발현의 억제Example 2 Inhibition of Histone Deacetylase mRNA Expression Using Antisense Oligonucleotides

히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산에 특이적인 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 특이성과 필요한 도스(dose)를 결정하기 위하여, 히스톤 탈아세틸화효소 mRNA 발현에 대한 상기 올리고뉴클레오타이드의 도스 의존적인 억제를 조사하였다.To determine the specificity of the antisense oligonucleotides specific for the nucleic acid encoding histone deacetylase and the required dose, the dose dependent inhibition of the oligonucleotide on histone deacetylase mRNA expression was investigated.

이를 위하여, T24 세포는 10, 25, 50 또는 100 nM의 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 리포펙틴을 사용하여(실시예 1에 기술된 것처럼) 형질전환시켰다. 24시간 배양 후 세포를 수집하고 RNA를 준비한 후, 방사성표지된 HDAC-1 및 HDAC-2 cDNA를 탐침으로 사용하여 실시예 1의 방법으로 노던 블롯 분석을 수행하였다.To this end, T24 cells were transformed with lipofectin (as described in Example 1) containing 10, 25, 50 or 100 nM oligonucleotides. After 24 hours of incubation, cells were collected and RNA was prepared, followed by Northern blot analysis by the method of Example 1 using radiolabeled HDAC-1 and HDAC-2 cDNA as probes.

도 1은 50-100 nM 농도의 HDAC-1 및 HDAC-1/2 안티센스 올리고뉴클레오타이드 모두에 의해서 HDAC-1 mRNA의 발현이 도스 의존적으로 억제되는 것을 보여준다.반면에, HDAC-2 mRNA의 발현은 50-100 nM 농도에서 단지 HDAC-1/2 안티센스 올리고뉴클레오타이드(MG2610)에 의해서만 억제되었고, HDAC-1 안티센스 올리고뉴클레오타이드(MG2608)는 아무런 영향을 미치지 않았다. 실험에 사용된 올리고뉴클레오타이드는 1세대 올리고뉴클레오타이드였으며(즉, 화학적으로 변형되지 않음), 그 결과를도 1에 나타내었다.도 1서열번호 1내지서열번호 5로 기재되는 올리고뉴클레오타이드를 사용한 결과이다. Figure 1 shows that the expression of HDAC-1 mRNA is dose-dependently inhibited by both HDAC-1 and HDAC-1 / 2 antisense oligonucleotides at a concentration of 50-100 nM. In contrast, the expression of HDAC-2 mRNA is 50 It was only inhibited by HDAC-1 / 2 antisense oligonucleotide (MG2610) at -100 nM concentration and HDAC-1 antisense oligonucleotide (MG2608) had no effect. The oligonucleotides used in the experiment were first generation oligonucleotides (ie, not chemically modified) and the results are shown in FIG. 1 . 1 shows the results of using oligonucleotides set forth in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 5 .

도 2는 HDAC-2 안티센스 올리고뉴클레오타이드에 의하여 HDAC-2 mRNA가 도스 의존적으로 억제되는 것을 보여준다. 네 가지 HDAC-2 안티센스 올리고뉴클레오타이드(MG2628, MG2633, MG2635 및 MG2636) 모두 50-100 nM 농도에서 HDAC-2 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있었다. MG2628은 본 실험에서 HDAC-2 mRNA의 발현을 감소시키는데 특별히 효과적인 것으로 보인다. 2 shows that HDAC-2 mRNA is dose-dependently inhibited by HDAC-2 antisense oligonucleotides. All four HDAC-2 antisense oligonucleotides (MG2628, MG2633, MG2635 and MG2636) were able to reduce the expression of HDAC-2 mRNA at 50-100 nM concentration. MG2628 appears to be particularly effective in reducing the expression of HDAC-2 mRNA in this experiment.

상기 데이터는 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 핵산 수준에서 히스톤 탈아세틸화효소를 표적함으로써, 올리고뉴클레오타이드에 노출시킨 후 24시간만에 mRNA의 발현을 감소시킬 수 있음을 보여준다.The data show that antisense oligonucleotides can be used to target histone deacetylases at the nucleic acid level, thereby reducing the expression of mRNA only 24 hours after exposure to oligonucleotides.

<실시예 3> 2세대 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용한 히스톤 탈아세틸화효소 단백질 발현의 억제Example 3 Inhibition of Histone Deacetylase Protein Expression Using Second Generation Antisense Oligonucleotides

히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 단백질의 발현을 억제하는 능력을 조사하기 위하여, HDAC-1, HDAC-1/2 및 HDAC-2에 대한 제 2세대 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 제조하였다. 각각의 2세대 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 인접하는 뉴클레오타이드 사이에 포스포로티오에이트 결합으로 연결되는 백본(backbone)을 가진다. 아울러, 올리고뉴클레오타이드의 5' 및 3' 말단에 존재하는 네 개의 뉴클레오타이드 잔기들은 2'-O-메틸 군을 포함하는 당 잔기(sugar residue)를 가지고 있다. 뉴클레오타이드 말단을 이와 같이 변형시키는 것은 표적된 핵산에 대한 올리고뉴클레오타이드의 결합 친화도를 증가시키고 뉴클레아제(nuclease)의 감수성을 억제하여 올리고뉴클레오타이드의 안정성을 증가시키는 작용을 한다.To investigate the ability of histone deacetylase antisense oligonucleotides to inhibit the expression of proteins, second generation antisense oligonucleotides for HDAC-1, HDAC-1 / 2 and HDAC-2 were prepared. Each second generation antisense oligonucleotide has a backbone that is linked by phosphorothioate linkages between adjacent nucleotides. In addition, the four nucleotide residues present at the 5 'and 3' ends of the oligonucleotide have a sugar residue including the 2'-O-methyl group. This modification of the nucleotide termini acts to increase the binding affinity of the oligonucleotide to the targeted nucleic acid and to increase the stability of the oligonucleotide by inhibiting the susceptibility of the nuclease.

도 3은 2세대 HDAC-2 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 HDAC-2 단백질의 발현을 억제하는 능력을 보여준다. T24세포를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 0, 25 및 50 nM의 MG2628 또는 MG2636을 포함하는 리포펙틴으로 형질전환시켰다. 24시간이 경과한 후, 동일한 양의 동일한 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 세포를 2차로 형질전환시켰다. 24시간이 다시 경과한 후(즉, 최초 형질전환 후 48시간), 세포의 단백질을 분리하고 7-15% 기울기의 SDS-PAGE에 용해시킨 후 HDAC-2에 특이적인 토끼의 폴리클로날 항체(1:500, Santa Cruz Biotech)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 웨스턴 블롯을 수행하였다. 항-토끼 IgG-HR 퍼옥시다제 2차 항체로 블롯팅하고 향상된 화학형광 검출 키트(Amersham)를 사용하여 시각화시킨 후, 블롯을 떼어내고 각 웰마다 동일하게 로딩(loading)되었는지 검증하기 위하여 액틴에 특이적인 항체로 재탐침(re-probe)하였다(데이터는 나타내지 않음). 3 shows the ability of second generation HDAC-2 antisense oligonucleotides to inhibit expression of HDAC-2 protein. T24 cells were transformed with lipofectin containing 0, 25 and 50 nM of MG2628 or MG2636 in the same manner as in Example 1. After 24 hours, cells were transformed secondary with the same amount of the same oligonucleotide. After 24 hours again (i.e. 48 hours after the first transformation), the proteins of the cells were isolated and dissolved in SDS-PAGE at a 7-15% gradient, followed by rabbit polyclonal antibodies specific for HDAC-2 ( 1: 500, Santa Cruz Biotech) Western blot was carried out in the same manner as in Example 1. Blot with anti-rabbit IgG-HR peroxidase secondary antibody and visualize using an enhanced chemifluorescence detection kit (Amersham), then blot off and actin to verify that they are equally loaded for each well Re-probe with specific antibody (data not shown).

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 50 μM의 2세대 MG2628 또는 MG2836은 HDAC-2 단백질의 발현을 억제할 수 있었다.As can be seen in FIG . 3 , 50 μM of second generation MG2628 or MG2836 was able to inhibit the expression of HDAC-2 protein.

도 4는 미스매치 대조군과 비교하였을 때, HDAC-1/2 및 HDAC-1 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 각각 HDAC-1 및 HDAC-2 또는 HDAC-1 단백질의 발현을 억제하는 특별한 능력이 있음을 보여준다. T24 세포는 50 nM 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 상기에 기재된 방법으로 2차례 형질전환시켰다. 2차 형질전환 후 24시간에 세포 파쇄물을 준비하였고 7-15% 경사도의 SDS-PAGE에 용해시킨 후 PVDF 막으로 전달시켰다. PVDF 막 블롯은 항-HDAC-1 항체를 사용하여 블롯시켰다. 양고추냉이(horseradish) 퍼옥시다제로 표지된 이차 항체 및 향상된 화학형광으로 검출한 후, 블롯을 떼어내고 항-HDAC-2 항체로 재탐침시켰다. 검출한 후, 각 레인마다 동일한 양의 단백질이 로딩되었는지 검증하기 위하여 한번 더 블롯을 떼어내고 액틴에 특이적인 항체로 재탐침시켰다. 4 shows that HDAC-1 / 2 and HDAC-1 antisense oligonucleotides have a particular ability to inhibit the expression of HDAC-1 and HDAC-2 or HDAC-1 proteins, respectively, when compared to mismatch controls. T24 cells were transformed twice using the method described above using 50 nM oligonucleotides. Cell lysates were prepared 24 hours after the second transformation and dissolved in SDS-PAGE at 7-15% gradient and then transferred to the PVDF membrane. PVDF membrane blots were blotted using anti-HDAC-1 antibodies. After detection with secondary antibody labeled horseradish peroxidase and enhanced chemifluorescence, the blots were removed and re- probed with anti-HDAC-2 antibody. After detection, the blots were removed once again to verify that the same amount of protein was loaded in each lane and reprobed with an antibody specific for actin.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, HDAC-1 및 HDAC-1/2 미스매치 대조군 올리고뉴클레오타이드는 각각 HDAC-1 또는 HDAC-1 및 HDAC-2 단백질의 발현을 억제하지 못하였다. 반면에, HDAC-1 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 HDAC-1 단백질의 발현을 효과적으로 감소시켰고 HDAC-1/2 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 HDAC-1 및 HDAC-2 양쪽 단백질의 발현을 모두 감소시켰다.As can be seen in FIG . 4 , the HDAC-1 and HDAC-1 / 2 mismatch control oligonucleotides did not inhibit the expression of HDAC-1 or HDAC-1 and HDAC-2 proteins, respectively. In contrast, HDAC-1 antisense oligonucleotides effectively reduced the expression of HDAC-1 protein and HDAC-1 / 2 antisense oligonucleotides reduced the expression of both HDAC-1 and HDAC-2 proteins.

<실시예 4> 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소의 동정Example 4 Identification of Histone Deacetylases Involved in Induction of Cell Division

다른 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 배양 세포에서 세포 분열을 유도하는 히스톤 탈아세틸화효소를 스크리닝하였다.Antisense oligonucleotides of the invention that inhibit the expression of other histone deacetylases were used to screen for histone deacetylases that induce cell division in cultured cells.

정상적인(즉, 신생물이 아닌) 세포의 분열을 유도하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하기 위하여, 배양된 정상 인간 섬유모세포(fibroblast)를 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 형질전환시켰다. CaPO2침전법, 일렉트로포레이션(electroporation), DEAE-덱스트란을 포함하는 표준적인 형질전환 방법이 제한없이 사용될 수 있지만, 리포펙틴 형질전환 시약(Gibco-BRL)을 사용한 형질전환이 바람직하다. 리포펙틴 및 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 이용한 형질전환 후에, 다양한 시간대에서 트립신을 사용하여 세포를 수집하고 헤마사이토미터 또는 Coulter Cell Counter를 사용하여 세포를 계수하였다. 또한, 허위(mock) 형질전환된 대조군 세포(즉, 대조군, 비특이적 올리고뉴클레오타이드와 함께 리포펙틴을 처리함)를 수집하고 계수하였다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드 및 허위로 형질전환된 세포 모두 어떤 외형적인 변화가 있는지를(예를 들면, 아폽토시스의 유도 여부) 현미경으로 관찰하였다. 정상적인 세포에 형질전환되었을 때 세포 분열을 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 정상세포에서 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정한다.To identify histone deacetylases that induce division of normal (ie, non-neoplastic) cells, cultured normal human fibroblasts were transfected with antisense oligonucleotides that inhibit expression of histone deacetylases. Switched. Although standard transformation methods including CaPO 2 precipitation, electroporation, DEAE-dextran can be used without limitation, transformation with lipofectin transformation reagent (Gibco-BRL) is preferred. After transformation with lipofectin and histone deacetylase antisense oligonucleotides, cells were collected using trypsin at various time points and cells were counted using a hemasitometer or Coulter Cell Counter. In addition, mock transformed control cells (ie, control, lipofectin with nonspecific oligonucleotides) were collected and counted. Microscopically observed what apparent changes (eg, induction of apoptosis) of both antisense oligonucleotides and falsely transformed cells. Antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases that inhibit cell division when transformed into normal cells are used to identify histone deacetylases involved in the induction of cell division in normal cells.

신생물적인 세포의 성장을 유도하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하기 위하여, T24 방광 상피암 세포를 본 발명의 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 형질전환시키고 그들의 성장 유형을 관찰한 후 형질전환시키지 않은 대조군 세포와 비교하였다. 이를 위하여, 형질전환 하루전에 T24 세포(ATCC 번호 HTB-4)를 10 ㎝ 플레이트에 4×105세포/디쉬(dish)의 농도로 도말하였다. 형질전환시에는, 세포를 PBS로 세척한 후 6.25 ㎍/㎖의 리포펙틴 형질전환 시약을 포함하는 Opti-MEM 배지(Gibco-BRL, Mississauga, Ontario)를 첨가하였다. 시험되는 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 0.1 mM의 스톡 용액(stock solution)을 사용하여 원하는 농도로 형질전환 배지로 희석하였다. 37℃, 5% CO2배양기에서 4시간동안 배양한 후, 플레이트를 PBS로 세척하고 10 ㎖의 신선한 세포 배양 배지를 첨가하였다. T24 세포는 총 3일동안 형질전환시켰고, 최적의 형질전환 조건을 제공하기 위하여 매일 계대배양하였다(split). 다양한 시간대에서 트립신을 처리하여 세포를 수집한 후, 1,100 rpm으로 4℃에서 5분동안 원심분리하여 펠렛(pellet)을 분리하였다. 세포를 PBS에 재부유시키고 전체 세포의 수를 결정하기 위하여 Coulter Particle Counter로 계수하였다. 허위 형질전환된 T24 세포(즉, 리포펙틴과 대조군 올리고뉴클레오타이드로 형질전환됨)를 이와 유사하게 성장시키고 수집한 후 계수하였다. 신생물 세포에 형질전환되었을 때 세포 분열을 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 신생물 세포에서 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정한다.To identify histone deacetylases that induce the growth of neoplastic cells, T24 bladder epithelial cancer cells were transformed with histone deacetylase antisense oligonucleotides of the present invention and observed after their growth type and not transformed. Compared to control cells. To this end, one day before transformation, T24 cells (ATCC No. HTB-4) were plated in 10 cm plates at a concentration of 4 × 10 5 cells / dish. At the time of transformation, cells were washed with PBS and then Opti-MEM medium (Gibco-BRL, Mississauga, Ontario) containing 6.25 μg / ml lipofectin transformation reagent was added. The antisense oligonucleotides tested were diluted in the transformation medium to the desired concentration using a 0.1 mM stock solution. After 4 hours of incubation in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator, the plates were washed with PBS and 10 ml fresh cell culture medium was added. T24 cells were transformed for a total of 3 days and split every day to provide optimal transformation conditions. Cells were collected by trypsin treatment at various time periods, and then pellets were separated by centrifugation at 4 ° C. for 5 minutes at 1,100 rpm. Cells were resuspended in PBS and counted with Coulter Particle Counter to determine the total number of cells. Falsely transformed T24 cells (ie, transformed with lipofectin and control oligonucleotides) were similarly grown, collected and counted. Antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases that inhibit cell division when transformed into neoplastic cells are used to identify histone deacetylases involved in the induction of cell division in neoplastic cells.

정상 및 신생물 세포에서 여러 가지의 다른 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 스크리닝함으로써, 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 즉시 동정할 수 있다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 신생물 세포의 성장은 억제하지만정상 세포의 성장은 억제하지 않는 것이다.By screening a variety of different histone deacetylase antisense oligonucleotides in normal and neoplastic cells, one can immediately identify histone deacetylases involved in the induction of cell division. Most preferably, the histone deacetylase antisense oligonucleotide of the present invention inhibits the growth of neoplastic cells but does not inhibit the growth of normal cells.

<실시예 5> 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용하고 효소의 활성을 감소시키는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제Example 5 Histone Deacetylase Inhibitors Interact with Histone Deacetylase and Reduce Enzyme Activity Involved in Induction of Cell Division

세포 분열의 유도에 관여한다고 동정된(예를 들면, 실시예 4의 방법으로 동정된) 히스톤 탈아세틸화효소는 효소와 상호작용하여 활성을 감소시키는 후보 화합물의 표적으로 사용된다. 양성 대조군으로는 FR901228(Fujisawa 제약회사)을 사용한다.Histone deacetylases that have been identified as involved in the induction of cell division (eg, by the method of Example 4) are used as targets of candidate compounds that interact with enzymes to reduce activity. FR901228 (Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd.) was used as a positive control.

후보 화합물은 어떤 근원(source)으로부터도 얻을 수 있으며, 자연에 존재하거나 또는 합성될 수도 있고 자연에 존재하거나 합성된 부분을 가질 수도 있다. 또한, 후보 화합물은 트리코스타틴 A, 트리코스타틴 C, 트라폭신, 데퓨데신, SAHA(suberoylanilide hydroxamic acid), FR901228 및 부틸산을 포함하는 알려진 히스톤 탈아세틸화효소 저해제와 화학적으로 유사하도록 제한없이 디자인될 수도 있다.Candidate compounds may be obtained from any source and may be present in nature or synthesized, or may have portions present or synthesized in nature. Candidate compounds may also be designed without limitation to be chemically similar to known histone deacetylase inhibitors, including Trichostatin A, Trichostatin C, Trapoxin, Depudecine, suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), FR901228, and Butyric Acid. have.

일단 후보 화합물이 동정되면, 그러한 화합물 군(pool)을 히스톤 탈아세틸화효소에 첨가할 수 있다. 상기 히스톤 탈아세틸화효소는 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소로 동정된 것이 바람직하다. 히스톤 탈아세틸화효소는, 예를 들면, 특정한 히스톤 탈아세틸화효소에 특이적인 항체(예를 들면, Santa Cruz Biotech사에서 구입할 수 있는 항-HDAC-1 항체)를 사용하거나 또는 원핵생물 또는 진핵생물 세포에서 재조합으로 생성된 히스톤 탈아세틸화효소를 사용하는 방법으로 정제될 수도 있다. 또한, 히스톤 탈아세틸화효소는 정상적으로 히스톤 탈아세틸화효소를 발현하는 세포에 존재하는 것일 수도 있다.Once candidate compounds are identified, such compound pools can be added to histone deacetylases. It is preferable that the histone deacetylase is identified as a histone deacetylase which is involved in the induction of cell division using the antisense oligonucleotide of the present invention. Histone deacetylases can be used, for example, using antibodies specific for particular histone deacetylases (eg, anti-HDAC-1 antibodies available from Santa Cruz Biotech) or prokaryotic or eukaryotic It can also be purified by the method using the histone deacetylase produced recombinantly in the cell. In addition, histone deacetylase may be present in cells normally expressing histone deacetylase.

후보 화합물 군을 히스톤 탈아세틸화효소에 첨가시키고 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정한다. 상기 히스톤 탈아세틸화효소 억제 활성을 나타내는 후보 화합물 군을 재차 분류하고(sub-divided), 히스톤 탈아세틸화효소 억제 활성을 나타내는 후보 화합물이 하나만 남을 때까지 재차 분리된 것들을 선별한다. 후보 화합물 군이 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제하는 능력을 가지고 있다고 동정되면, 상기 군은 다양한 방법을 사용하여 군내에서 또는 하나 또는 그 이상의 히스톤 탈아세틸화효소 단백질을 억제하는 화합물 내에서의 존재를 확인하기 위하여 스크리닝될 수 있다. 예를 들면, 군(pool)이 히스톤 탈아세틸화효소를 포함하는 세포에서 최초에 스크리닝되면, 군은 정제된 히스톤 탈아세틸화효소에 대하여 순차적으로 검색될 수 있다.A group of candidate compounds is added to histone deacetylase and the activity of histone deacetylase is measured. The group of candidate compounds showing histone deacetylase inhibitory activity is sub-divided and the separated ones are selected until only one candidate compound showing histone deacetylase inhibitory activity remains. If a group of candidate compounds is identified as having the ability to inhibit the activity of histone deacetylase, the group may be present in the group using a variety of methods or in compounds that inhibit one or more histone deacetylase proteins. Can be screened to confirm. For example, if a pool is initially screened in cells containing histone deacetylase, the group can be searched sequentially for purified histone deacetylase.

바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 판명된 후보 화합물(들)은 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소 활성을 억제한다. 더욱 바람직하게는, 상기 후보 화합물은 단지 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소만을 억제한다. 더욱 더 바람직하게는, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 동정된 후보 화합물은 신생물 세포 성장의 유도에는 관여하지만 정상 세포 성장의 유도에는 관여하지 않는 히스톤 탈아세틸화효소 단지 한가지만을 억제하는 것이다.Preferably, the candidate compound (s) found to be histone deacetylase inhibitors inhibit less enzymatic activity than all histone deacetylases. More preferably, the candidate compounds only inhibit histone deacetylases involved in the induction of cell division. Even more preferably, candidate compounds identified as histone deacetylase inhibitors inhibit only one histone deacetylase that is involved in the induction of neoplastic cell growth but not in the induction of normal cell growth.

히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 후보 화합물을 동정하는 또 다른 방법으로, 정제된 히스톤 탈아세틸화효소는 96-웰 마이크로 플레이트에 있는 웰의 바닥에 부착되도록 한다. 다음으로, 후보 화합물(또는 그의 군(pool))을 플레이트에 첨가시키는데, 각각의 후보화합물은 검출가능한 마커(예를 들면, 바이오틴(biotin)으로 표지)에 공유적으로 결합되어 있다. 후보 화합물이 플레이트에 결합된 히스톤 탈아세틸화효소와 결합하는 것은 검출 가능한 마커에 결합하는 이차 시약(예를 들면, 스트렙트아비딘으로 표지된 플루오로포어)를 첨가하고 플레이트를 판독기(reader)에서 분석함으로써 검출할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 동정된 정제된 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용하는 후보 화합물들에 대하여 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제하는 능력을 스크리닝한다.As another method of identifying candidate compounds that inhibit histone deacetylase, purified histone deacetylase is allowed to adhere to the bottom of the wells in 96-well microplates. Next, candidate compounds (or pools thereof) are added to the plate, with each candidate compound covalently bound to a detectable marker (eg, labeled with biotin). The binding of the candidate compound to the histone deacetylase bound to the plate can be accomplished by adding a secondary reagent (e.g., fluoropores labeled with streptavidin) that binds to the detectable marker and analyzing the plate in a reader It can detect by making it. The ability to inhibit the activity of histone deacetylase is screened for candidate compounds that interact with the purified histone deacetylase identified in the same way.

<실시예 6> 생체내에서 종양세포에 대한 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 항-신생물 효과Example 6 Anti-neoplastic effect of histone deacetylase antisense oligonucleotides on tumor cells in vivo

본 실시예의 목적은 동물 특히 포유동물에 있어서 히스톤 탈아세틸화효소의 억제에 의하여 발생되는 질환을 치료하기 위하여, 본 발명의 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 능력을 예증하기(illustrate) 위한 것이다. 추가로, 본 실시예는 본 발명의 방법 및 조성물이 길들여진 포유동물에 존재하는 종양의 성장을 억제하는 능력에 대한 증거를 제공한다. 8 내지 10 주령의 암컷 BALB/c 누드 마우스(nude mouse, Taconic Labs, Great Barrington, NY)의 옆구리 부위에 2×106의 미리조절된(preconditioned) A549 인간 폐 상피 세포주를피하주사(subcutaneous injection)하였다. 상기 세포의 미리조절(preconditioning)은 동일한 종의 누드 마우스에 최소한 세 번씩 연속적으로 종양을 이식하여 이루어진다. 순차적으로, 대략 30 ㎎의 종양 조각을 절단한 후 Forene 마취(Abbott Labs., Geneva, Switzerland) 하에서 마우스의 왼쪽 옆구리 부위에 상기 종양 조각을 피하 이식하였다. 종양의 평균 부피가 100 ㎣에 다다랐을 때, 꼬리정맥을 통하여 0.1 내지 6 ㎎/㎏의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 올리고뉴클레오타이드 생리 식염수(saline preparation, Sigma, St. Louis, MO)를 매일 주입함으로써 마우스를 정맥주사하였다. 올리고뉴클레오타이드의 최종적인 최적 농도는 표준 방법에 의한 도스 반응 실험으로 결정하였다. 종양의 부피는 주입 후 2일마다 표준 방법에 따라 계산하였다(예를 들면, Meyer et al.,Int. J. Cancer,1989, 43, 851-856). 본 발명의 올리고뉴클레오타이드를 처리하면, 단지 생리식염수만 처리한(즉, 올리고뉴클레오타아디를 처리하지 않은) 대조군 또는 생리식염수와 비특이적 올리고뉴클레오타이드를 처리한 대조군과 비교하였을 때, 종양의 무게 및 부피가 의미있게 감소하였다. 아울러, 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하면 생리식염수를 처리한 대조군에 비하여 의미있게 감소될 것으로 기대된다.The purpose of this example is to demonstrate the ability of the histone deacetylase antisense oligonucleotides of the present invention to treat diseases caused by inhibition of histone deacetylase in animals, particularly mammals. In addition, this example provides evidence for the ability of the methods and compositions of the present invention to inhibit the growth of tumors present in domesticated mammals. Subcutaneous injection of 2 × 10 6 preconditioned A549 human pulmonary epithelial cell lines into the flank of female BALB / c nude mice (nude mouse, Taconic Labs, Great Barrington, NY), 8-10 weeks of age. It was. Preconditioning of the cells is achieved by transplanting tumors at least three times in succession in nude mice of the same species. Sequentially, approximately 30 mg of tumor fragments were cut and subcutaneously implanted into the left flank of mice under Forene anesthesia (Abbott Labs., Geneva, Switzerland). When the average volume of tumors reached 100 mm 3, mice were injected daily by injecting oligonucleotide saline containing 0.1 to 6 mg / kg of antisense oligonucleotide (saline preparation, Sigma, St. Louis, Mo.) through the tail vein. Intravenously. The final optimal concentration of oligonucleotides was determined by DOS reaction experiments by standard methods. Tumor volume was calculated according to standard methods every two days after injection (eg, Meyer et al., Int. J. Cancer , 1989 , 43, 851-856). Treatment of the oligonucleotides of the present invention results in tumor weight and volume when compared to a control treated with only saline (i.e., without oligonucleotides) or a control treated with physiological saline and nonspecific oligonucleotides. Decreased significantly. In addition, the activity of histone deacetylase is expected to be significantly reduced compared to the control group treated with saline.

<실시예 7> 생체내 종양세포에 대한 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드 및 히스톤 탈아세틸화효소 저해제의 공동 항-신생물 효과Example 7 Co-anti-neoplastic effect of histone deacetylase antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors on tumor cells in vivo

본 실시예의 목적은 본 발명의 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드 및 히스톤 탈아세틸화효소 저해제가 포유동물에서 종양 세포의 성장을 억제하는 능력을 예증하기 위한 것이다. 실시예 6에서 기술한 바와 같이, A549 종양세포가 이식된(평균 부피 100 ㎣) 마우스를 약 0.1 내지 30 ㎎/㎏의 히스톤 탈아세틸화효소 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 생리식염수 용액으로 매일 처리하였다. 두 번째 군의 마우스는 약 0.01 내지 5 ㎎/㎏의 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 포함하는 약학적으로 허용 가능한 조성물로 매일 처리하였다. 몇몇 마우스는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제 모두를 투여하였다. 상기 마우스 중에서, 어떤 군은 꼬리 정맥을 통하여 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동시에 투여받았다. 다른 군은 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 꼬리 정맥을 통하여 투여받고 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 피하로 투여받았다. 또 다른 군은 안티센스 올리고뉴클레오타이드 및 히스톤 탈아세틸화효소 저해제 모두를 피하주사로 동시에 투여받았다. 이와 유사하게, 대조군 마우스 군은 아무런 처치를 받지 않거나(예를 들면, 생리식염수만 투여), 미스매치 안티센스 올리고뉴클레오타이드만 투여받거나, 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 억제하지 않는 대조군 화합물을 투여받거나 또는 대조군 화합물과 함께 미스매치 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 투여받았다.The purpose of this example is to illustrate the ability of the histone deacetylase antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors of the invention to inhibit tumor cell growth in mammals. As described in Example 6, mice implanted with A549 tumor cells (average volume 100 mm 3) were treated daily with physiological saline solution containing about 0.1-30 mg / kg of histone deacetylase antisense oligonucleotides. The second group of mice was treated daily with pharmaceutically acceptable compositions comprising about 0.01-5 mg / kg histone deacetylase inhibitor. Some mice received both antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors. Among the mice, some groups received antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors simultaneously through the tail vein. In the other group, antisense oligonucleotides were administered via the tail vein and histone deacetylase inhibitors were administered subcutaneously. Another group received both antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors simultaneously in a subcutaneous injection. Similarly, control mouse groups receive no treatment (eg, only saline), mismatch antisense oligonucleotides, or control compounds that do not inhibit the activity of histone deacetylases, or Mismatch antisense oligonucleotides were administered with the control compound.

종양의 부피는 칼리퍼(caliper)를 사용하여 측정하였다. 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 투여한 경우 대조군과 비교하였을 때 종양의 무게와 부피가 의미있게 감소하였다. 바람직하게는, 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 동일한 히스톤 탈아세틸화효소의 발현과 활성을 억제한다.Tumor volume was measured using a caliper. When the antisense oligonucleotide and histone deacetylase inhibitor of the present invention were administered, the weight and volume of tumors were significantly reduced compared to the control group. Preferably, the antisense oligonucleotides and histone deacetylase inhibitors inhibit the expression and activity of the same histone deacetylase.

Claims (39)

히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.Antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylases. 제 1항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 및 HDAC-E로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.The method of claim 1, wherein the histone deacetylase is selected from the group consisting of HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D and HDAC-E. Antisense oligonucleotides characterized by. 제 1항에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 하나 이상의 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.The antisense oligonucleotide of claim 1, wherein the oligonucleotide inhibits one or more histone deacetylases. 제 3항에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 모든 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고 뉴클레오타이드.4. The antisense oligonucleotide of claim 3, wherein the oligonucleotide inhibits all histone deacetylases. 제 1항에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소를 코딩하는 핵산 분자의 전사를 억제하는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고 뉴클레오타이드.The antisense oligonucleotide of claim 1, wherein the oligonucleotide inhibits transcription of a nucleic acid molecule encoding histone deacetylase. 제 5항에 있어서, 핵산 분자는 게놈 DNA, cDNA 및 RNA로 구성된 구능로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 올리고뉴클레오타이드.The oligonucleotide of claim 5, wherein the nucleic acid molecule is selected from a function consisting of genomic DNA, cDNA, and RNA. 제 1항에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 히스톤 탈아세틸화효소의 번역을 억제하는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.The antisense oligonucleotide of claim 1, wherein the oligonucleotide inhibits translation of histone deacetylase. 제 1항에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트, 알킬포스포네이트, 알킬포스포노티오에이트, 포스포트리에스테르, 포스포라미데이트, 실록산, 카보네이트, 카르복시메틸에스테르, 아세타미데이트, 카르바메이트, 티오에테르, 분지된 포스포라미데이트, 분지된 메틸렌 포스포네이트, 분지된 포스포로티오에이트 및 설폰 뉴클레오타이드간 결합물질로 구성되는 군에서 선택된 적어도 하나의 뉴클레오타이드간 결합물질을 가지는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.The oligonucleotide of claim 1 wherein the oligonucleotide is phosphorothioate, phosphorodithioate, alkylphosphonate, alkylphosphonothioate, phosphorus ester, phosphoramidate, siloxane, carbonate, carboxymethylester, acetami Having at least one internucleotide linkage selected from the group consisting of date, carbamate, thioether, branched phosphoramidate, branched methylene phosphonate, branched phosphorothioate, and sulfone internucleotide linkage Antisense oligonucleotide, characterized in that. 제 1항에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 키메릭 올리고뉴클레오타이드 또는 교잡 올리고뉴클레오타이드인 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.The antisense oligonucleotide of claim 1, wherein the oligonucleotide is a chimeric oligonucleotide or a hybrid oligonucleotide. 제 1항에 있어서, 올리고 뉴클레오타이드는 리보뉴클레오타이드 또는 2'-O-치환된 리보뉴클레오타이드 부위 및 데옥시리보뉴클레오타이드 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드.The antisense oligonucleotide of claim 1, wherein the oligonucleotide comprises a ribonucleotide or 2′-O-substituted ribonucleotide moiety and a deoxyribonucleotide moiety. 제 1항의 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포내에서 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 방법.A method of inhibiting histone deacetylase in a cell comprising contacting the cell with the antisense oligonucleotide of claim 1. 제 11항에 있어서, 세포의 분열은 접촉한 세포에서 억제되는 것을 특징으로 하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the division of cells is inhibited in contacted cells. 제 11항에 있어서, 세포는 신생물 세포인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 11, wherein the cell is a neoplastic cell. 제 13항에 있어서, 신생물 소포는 동물에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 13, wherein the neoplasm vesicles are present in the animal. 제 14항에 있어서, 신생물 세포는 신생물적인 성장을 하는 것을 특징으로 하는 방법.15. The method of claim 14, wherein the neoplastic cell is neoplastic. 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용하여 효소의 활성을 감소시키는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 세포를 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 제 11항의 방법.The method of claim 11, further comprising contacting the cell with a histone deacetylase inhibitor that interacts with the histone deacetylase to reduce the activity of the enzyme. 제 16항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 기능적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 16, wherein the histone deacetylase inhibitor is functionally linked with the antisense oligonucleotide. 체내에 적어도 하나의 종양 세포를 가지는 동물에 약학적으로 허용 가능한 담체에 포함된 제 1항의 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 치료학적으로 효과적인 양으로 치료학적으로 유용한 기간동안 투여하는 것을 포함하는 동물에서의 신생물세포의 성장을 억제하는 방법.Neoplastic cells in an animal comprising administering to the animal having at least one tumor cell in the body a therapeutically effective amount of the antisense oligonucleotide of claim 1 in a pharmaceutically acceptable carrier for a therapeutically useful period of time. To inhibit growth. 제 18항에 있어서, 동물은 포유동물인 것을 특징으로 하는 방법.19. The method of claim 18, wherein the animal is a mammal. 제 19항에 있어서, 포유동물은 인간인 것을 특징으로 하는 방법.20. The method of claim 19, wherein the mammal is a human. 히스톤 탈아세틸화효소와 상호작용해서 효소 활성을 감소시키며, 약학적으로 허용 가능한 담체에 포함된 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 치료학적으로 효과적인 양으로 치료학적으로 유용한 기간동안 투여하는 것을 추가로 포함하는 제 18항의 방법.Interacting with histone deacetylase to reduce enzymatic activity, further comprising administering a histone deacetylase inhibitor contained in a pharmaceutically acceptable carrier in a therapeutically effective amount for a therapeutically useful period of time. The method of claim 18. 제 21항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 기능적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 21, wherein the histone deacetylase inhibitor is functionally linked with the antisense oligonucleotide. 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드로세포를 접촉시키는 것을 포함하고, 접촉한 세포에서의 세포 분열 억제로 히스톤 탈아세틸화효소를 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소로 동정하는, 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하는 방법.Contacting cells with antisense oligonucleotides that inhibit the expression of histone deacetylase, and inhibiting cell division in contacted cells with histone deacetylase, which is involved in the induction of cell division. A method of identifying a histone deacetylase that is involved in inducing cell division. 제 23항에 있어서, 세포는 신생물 세포이고 세포 분열의 유도는 종양형성인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 23, wherein the cell is a neoplastic cell and the induction of cell division is tumorigenic. 제 23항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 및 HDAC-E로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 23, wherein the histone deacetylase is selected from the group consisting of HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D and HDAC-E. How to feature. 제 23항의 방법에 의해 동정된 히스톤 탈아세틸화효소를 후보 화합물과 접촉시키고 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 것을 포함하고, 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 억제로 후보 화합물을 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 동정하는, 세포 분열의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동정하는 방법.Contacting the histone deacetylase identified by the method of claim 23 with the candidate compound and measuring the activity of the contacted histone deacetylase, and inhibiting the activity of the contacted histone deacetylase. A method of identifying a histone deacetylase inhibitor that inhibits histone deacetylase inhibitors involved in the induction of cell division, which is identified as a histone deacetylase inhibitor that inhibits histone deacetylase enzymes involved in the induction of division. 제 26항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 활성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 26, wherein the histone deacetylase inhibitors interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to reduce activity. 세포를 히스톤 탈아세틸화효소의 발현을 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드와 접촉시키는 것을 포함하고, 접촉한 세포에서의 분화 유도로 히스톤 탈아세틸화효소를 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소로 동정하는, 세포 분화의 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 동정하는 방법.Contacting the cell with an antisense oligonucleotide that inhibits the expression of histone deacetylase, and identifying histone deacetylase as a histone deacetylase involved in inducing cell differentiation by inducing differentiation in contacted cells. A method for identifying histone deacetylases involved in the induction of cell differentiation. 제 28항에 있어서, 세포는 신생물 세포인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 28, wherein the cell is a neoplastic cell. 제 28항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소는 HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D 및 HDAC-E로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.29. The method of claim 28, wherein the histone deacetylase is selected from the group consisting of HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-4, HDAC-5, HDAC-C, HDAC-D and HDAC-E. How to feature. 제 28항의 방법에 의해 동정된 히스톤 탈아세틸화효소를 후보 화합물과 접촉시키고 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성을 측정하는 것을 포함하고, 접촉한 히스톤 탈아세틸화효소의 활성 억제로 후보 화합물을 세포 분화 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제로 동정하는, 세포 분화 유도에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제를 동정하는 방법.Subjecting the candidate compound to cells by inhibiting the activity of the contacted histone deacetylase, comprising contacting the histone deacetylase identified by the method of claim 28 with the candidate compound and measuring the activity of the contacted histone deacetylase. A method of identifying a histone deacetylase inhibitor that inhibits histone deacetylase inhibitors involved in inducing cell differentiation, which is identified as a histone deacetylase inhibitor that inhibits histone deacetylase enzymes involved in inducing differentiation. 제 31항에 있어서, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 모든 히스톤 탈아세틸화효소보다 적은 수의 효소와 상호작용하여 활성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31, wherein the histone deacetylase inhibitors interact with fewer enzymes than all histone deacetylases to reduce activity. 제 26항 또는 제 31항의 방법에 의하여 동정되는 히스톤 탈아세틸화효소 저해제.A histone deacetylase inhibitor as identified by the method of claim 26 or 31. 히스톤 탈아세틸화효소 저해제는 충분히 정제되어 있다.Histone deacetylase inhibitors are sufficiently purified. 히스톤 탈아세틸화효소를 억제하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 히스톤 탈아세틸화효소 저해제, DNA 메틸트랜스퍼라제 및 DNA 메틸트랜스퍼라제 저해제로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 두 개의 물질과 세포를 접촉시키는 것을 포함하는 세포의 분열을 억제하는 방법.Division of cells comprising contacting the cell with at least two substances selected from the group consisting of antisense oligonucleotides that inhibit histone deacetylase, histone deacetylase inhibitors, DNA methyltransferases and DNA methyltransferase inhibitors How to suppress it. 제 35항에 있어서, 접촉한 세포의 성장 억제는 단지 하나의 물질과 접촉한 세포의 성장 억제보다 더 큰 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the inhibition of growth of cells in contact is greater than the inhibition of growth of cells in contact with only one substance. 제 35항에 있어서, 군에서 선택된 각각의 물질은 충분히 정제되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein each substance selected from the group is sufficiently purified. 제 35항에 있어서, 세포는 신생물 세포인 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the cell is a neoplastic cell. 제 35항에 있어서, 군에서 선택된 물질들은 기능적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the materials selected from the group are functionally linked.
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