KR20020059727A - High order nucleic acid based structures - Google Patents

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KR20020059727A
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Abstract

본 발명은 다른 분자 개체, 특히, 핵산 그 자체 이외의 개체에 결합하는 핵산 기재 분자 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 특이성 분자 표적에의 결합을 통해, 질환 상태에 영향을 주는, 약제학적 활성을 갖는 핵산 기재 분자 구조에 관한 것이다. 본 발명은 또한 진단 유용성을 갖는 핵산 기재 분자 구조에 관한 것이다.The present invention relates to nucleic acid based molecular structures which bind to other molecular entities, in particular to entities other than the nucleic acid itself. In particular, the present invention relates to nucleic acid based molecular structures with pharmaceutical activity that affect disease states through binding to specific molecular targets. The invention also relates to nucleic acid based molecular structures having diagnostic utility.

Description

고차 핵산 기재 구조 {HIGH ORDER NUCLEIC ACID BASED STRUCTURES}Higher Order Nucleic Acid Based Structures {HIGH ORDER NUCLEIC ACID BASED STRUCTURES}

특정 단백질의 활성을 특이적으로 변경하거나, 특정 유전자 산물의 발현을 조절할 수 있는 주제 조성물을 제공하려는 목적이 있다. 다른 분자와의 특이적 결합 상호작용을 형성할 수 있는 분자, 및 특히, 생체내 환경내에서 특이적 결합을 나타내는 상기 분자에 대한 목적이 있다.It is an object to provide subject compositions that can specifically alter the activity of certain proteins or modulate the expression of specific gene products. It is an object for molecules that can form specific binding interactions with other molecules, and in particular those molecules exhibiting specific binding in an in vivo environment.

이러한 목적에 반하여, 방법론들이 상기와 같은 주제 조성물을 선택하기 위한 분자의 부류의 라이브러리의 제조를 가능하게 하기 위해 발달되어 왔다. 적절한 예는 항체 분자에서 발견되는 결합의 정교한 특이성이고, 여러 중요한 기술은 이제 단일클론 항체 및 그의 재조합 유도체의 발달에 대해 존재한다. 상기는 많은 치료 약물, 및 많은 진단 및 연구 기구를 제공하였다. 모든 상기 산물은 단백질 분자이고, 그대로 생물학적 계를 사용하여 제조될 수 있다. 대안적인 완전 합성의 결합 분자가 제조되었다. 상기는 동일한 화학적 부류의 유사 또는 변이 분자의 다양한 라이브러리로부터 선택되고, 일반적으로 목적하는 치료 표적 또는 그의 활성의 일부 국면의 대체물을 제공하는 검색계를 사용하여 선택되는 분자이다. 작은 분자의 광대한 화학적 라이브러리의 검색은 통상적인 작은 분자의 발달로의 전통적인 경로였지만, 합성 펩티드 및 합성 핵산 분자의 라이브러리가 현재 잠재적으로 유용한 치료제에 대해 검색된다.Against this purpose, methodologies have been developed to enable the preparation of a class of libraries of molecules for selecting such subject compositions. Suitable examples are the sophisticated specificities of the binding found in antibody molecules, and several important techniques now exist for the development of monoclonal antibodies and recombinant derivatives thereof. This has provided many therapeutic drugs, and many diagnostic and research instruments. All such products are protein molecules and can be prepared using biological systems as they are. Alternative fully synthetic binding molecules have been prepared. These are molecules that are selected from a diverse library of similar or variant molecules of the same chemical class and are generally selected using a search system that provides a replacement for some aspect of the desired therapeutic target or activity thereof. Searching for an extensive chemical library of small molecules has been a traditional route to the development of conventional small molecules, but libraries of synthetic peptides and synthetic nucleic acid molecules are currently searched for potentially useful therapeutics.

핵산의 라이브러리에 대해, 기술적인 접근법이 일반적으로 제한된 단위 길이의 단일 가닥 RNA 또는 DNA 분자의 사용이었다. 표적 분자에 대한 결합의 기초는 미리 배열되지 않고, 다른 분자 개체에 대한 결합을 용이하게 하는 DNA (또는 RNA) 분자 그 자체 내의 2차 구조 형성에 따라 좌우될 수 있다 (Bock L. C. 등 1992 Nature 355: 564-566; Kubrik, M. F. 등 1994 Nucleic Acids Res. 22: 2619-2626). 치료 및 진단 유용성을 위한 2 차 (또는 고차) 구조의 미리 배열된 트랙을 포함하는 핵산 분자의 제조는 미리 시도되지 않았고, 본 발명의 목적이다.For libraries of nucleic acids, the technical approach has generally been the use of single stranded RNA or DNA molecules of limited unit length. The basis for binding to a target molecule is not prearranged and may depend on the formation of secondary structures within the DNA (or RNA) molecule itself that facilitates binding to other molecular entities (Bock LC et al. 1992 Nature 355: 564-566; Kubrik, MF et al. 1994 Nucleic Acids Res. 22: 2619-2626). The preparation of nucleic acid molecules comprising pre-arranged tracks of secondary (or higher) structure for therapeutic and diagnostic utility has not been attempted in advance and is an object of the present invention.

본 발명은 신규 고차 핵산 구조 및 상기 구조의 신규 용도에 관한 것이다.The present invention relates to novel higher nucleic acid structures and novel uses of such structures.

고차 핵산 구조의 여러 유형이 종래 기술에서 공지되어 있다. 상기 핵산의 한 유형은 아프타머 (aptamer) 라 명명되어 있고, 그의 크기, 제조 및 위상학적 복잡성에 관한 본 발명의 분자와 상이하다. 광대한 무작위 라이브러리 푸울 (pool) 로부터의 시험관내 진화 또는 선택을 포함하는 방법은 RNA 및 DNA 아프타머 모두의 발달에 적용되어 왔다. 폴리뉴클레오티드 키나아제 활성 등의 효소적 공정을 용이하게 할 수 있는 RNA 분자는 선택의 반복 주기에 의해 진화되었고 (Lorsch J. R.& Szostak J. W. 1994 Nature 371: 31-36), 짧은 단일 가닥 DNA 분자는 인간 포스포리파제 A2의 매우 특이적으로 저해할 수 있게 선택되었다 (Bennett C. F 등 1994 Nucleic Acids Res. 22 : 3202-3209). 다른 이들은 인간 트롬빈의 일부 기능에 결합 및 저해할 수 있는 RNA 또는 DNA 기재의 아프타머를 개발하였다 (Bock L. C. 등 1992 Nature 355: 564-566; Kubrik, M. F. 등 1994 Nucleic Acids Res. 22: 2619-2626).Several types of higher nucleic acid structures are known in the art. One type of such nucleic acid is called an aptamer and differs from the molecules of the present invention in terms of their size, preparation and topological complexity. Methods involving in vitro evolution or selection from a vast random library pool have been applied to the development of both RNA and DNA aptamers. RNA molecules that can facilitate enzymatic processes, such as polynucleotide kinase activity, have evolved by repeating cycles of choice (Lorsch JR & Szostak JW 1994 Nature 371: 31-36), and short single-stranded DNA molecules are human phospholipases. It was selected to be able to inhibit A 2 very specifically (Bennett C. F et al. 1994 Nucleic Acids Res. 22: 3202-3209). Others have developed aptamers based on RNA or DNA that can bind and inhibit some functions of human thrombin (Bock LC et al. 1992 Nature 355: 564-566; Kubrik, MF et al. 1994 Nucleic Acids Res. 22: 2619-2626 ).

다른 유형의 고차원 핵산 구조는 "측쇄의 DNA" 를 포함하고 (Horn, T. & Urdea, M. S. 1989, Nucleic-Acids-Res. 17: 6959-6967), 그럼으로써 상보적인 핵산 분자에 하이브리드화하는 DNA 분자의 하나 이상의 영역 ("프로브") 은 그 자체가 다른 DNA 분자에 하이브리드화될 수 있어, DNA 프로브에 회합되는 DNA 의 양을 증폭시킬 수 있다. 그러나, Horn 및 Urdea (ibid) 에 의해 기재된 복합체는 선형으로 확장되고, 그럼으로써 새롭게 하이브리드화된 핵산 분자는 미리 어닐링된 분자가 아닌, 다른 유입되는 새로운 분자에 하이브리드화하도록 고안되어, 측쇄의 DNA 구조를 형성한다. 사실, 상기 복합체는 시그널링 핵산 프로브의 어닐링을 위한 더 많은 지점을 제공하기 위해 가능한한 많은 측쇄를 형성하도록 된다.Other types of high-dimensional nucleic acid structures include "side chain DNA" (Horn, T. & Urdea, MS 1989, Nucleic-Acids-Res. 17: 6959-6967), thereby DNA hybridizing to complementary nucleic acid molecules. One or more regions of the molecule (“probes”) may themselves hybridize to other DNA molecules, thereby amplifying the amount of DNA associated with the DNA probe. However, the complexes described by Horn and Urdea (ibid) expand linearly, whereby the newly hybridized nucleic acid molecules are designed to hybridize to other incoming new molecules rather than to pre-annealed molecules, resulting in side chain DNA structures. To form. In fact, the complex is allowed to form as many side chains as possible to provide more points for annealing the signaling nucleic acid probes.

핵산의 염기쌍 성질에 의해 부여되는 다른 기하학적 구조는 재료 과학 및 나노기술의 분야에서 사용되어 왔다 (Aliviatos, A. P. 등 1996, Nature 382: 609-611; Mao C. 등 2000, Nature 407: 493-496; Yurke, B. 등 2000, Nature 406: 605-608). 4변형, 정팔면체 및 격자내로 연결되는 삼각형 모티프 배수를 포함하여 고차 핵산 기재의 구조의 분석 및 제조를 위한 세련된 기술 방법이 문헌 [Chen J. 등 1989, J. Am. Chem. Soc. 111 : 6402-6407; Zhang 등 1994, J. Am. Chem. Soc. 116: 1661-1669; 미국 특허 번호 5,278,051; 미국 특허 번호 5,468,851; 미국 특허 번호 5,386,020 & 미국 특허 번호 6,072,044] 에 기재되어 있다. 기하학적 물체가 제한 효소 및 DNA 리게이션을 포함하는 반복 공정을 사용하여 제조된 폐쇄 구조이다. 구조내의 결절점은 가닥 사이의 교차 접합에 의해 고정될 수 있어 고정 형태를 생성하거나, 또는 더욱 유연한 측쇄가 교차 어닐링 이종 가닥에 의해 달성될 수 있다. 종래 기술은 폐쇄되지 않은 (즉, 말단이 리게이션된) 기하 구조를 포함하지 않는다. 종래 기술은 변형 핵산의 영역을 포함하는 기하 구조를 포함하지 않고, 다른 분자 개체에 콘쥬게이션된 기하 핵산 구조를 포함하지 않는다. 종래 기술은 무작위 또는 반무작위 핵산 구조의 라이브러리 사용을 포함하지 않는다.Other geometries conferred by the base pair nature of nucleic acids have been used in the fields of material science and nanotechnology (Aliviatos, AP et al. 1996, Nature 382: 609-611; Mao C. et al. 2000, Nature 407: 493-496; Yurke, B. et al. 2000, Nature 406: 605-608). Sophisticated technical methods for the analysis and preparation of higher order nucleic acid based structures, including tetramorphic, octahedral and triangular motif folds connected into the lattice, are described in Chen J. et al. 1989, J. Am. Chem. Soc. 111: 6402-6407; Zhang et al. 1994, J. Am. Chem. Soc. 116: 1661-1669; US Patent No. 5,278,051; US Patent No. 5,468,851; US Patent No. 5,386,020 & US Patent No. 6,072,044. Geometric objects are closed structures made using an iterative process involving restriction enzymes and DNA ligation. The nodal points in the structure can be fixed by cross junctions between the strands to create a fixed form, or more flexible side chains can be achieved by cross anneal heterologous strands. The prior art does not include an unclosed (ie terminally ligated) geometry. The prior art does not include geometric structures comprising regions of modified nucleic acids and does not include geometric nucleic acid structures conjugated to other molecular entities. The prior art does not include the use of libraries of random or semirandom nucleic acid structures.

고차 핵산 구조의 신규 용도에 관련하여, 치료 및 진단 분자로서 "저차 (low order)" 핵산의 사용이 당업계에 알려져 있다고 인식된다. 특히, 잠재적인 및 또는 실제 치료 활성을 갖는 핵산 분자의 많은 예가 있다. 상기는 안티센스 분자, 트리플렉스 시약 또는 엔도리보뉴클레아제 활성을 갖는 RNA 분자 ("리보자임") 로서 작동한다. 모든 상기 외관에서, 치료적 핵산의 양상은 단백질 번역을 감소 또는 차단하는 작용의 메카니즘에 의해 단백질 발현의 조절자이다. 상기 모든 경우에서 표적 결합의 특이성은 핵산 대 핵산이다. 이러한 특징 (번역 조절, 핵산 대 핵산 결합) 은 본 발명의 양상에 반한다. 본 발명의 특징적이고 진보적인 특성은 표적 분자에 대한 결합 활성을 갖는 고차 핵산 구조의 용도이다.With regard to the novel use of higher nucleic acid structures, it is recognized that the use of "low order" nucleic acids as therapeutic and diagnostic molecules is known in the art. In particular, there are many examples of nucleic acid molecules with potential and / or actual therapeutic activity. It acts as an antisense molecule, triplex reagent or RNA molecule ("ribozyme") with endoribonuclease activity. In all of these aspects, aspects of therapeutic nucleic acids are modulators of protein expression by mechanisms of action that reduce or block protein translation. In all these cases the specificity of the target binding is nucleic acid to nucleic acid. This feature (translational control, nucleic acid to nucleic acid binding) is contrary to aspects of the present invention. A characteristic and progressive feature of the present invention is the use of higher order nucleic acid structures with binding activity to target molecules.

다른 "저차" 핵산 구조, 특히 아프타머는 치료 및 진단 분자로서 시험되어 왔다. 특정 다른 핵산 분자, 특히 리보자임은 잠재적인 약제학적 중요성을 갖는 효소적 활성을 갖는 것으로 동정되었다. 미국 특허 번호 5,278,051 가 작은 분자 치료제에 대한 용해화제 또는 서방 베히클로서 가능한 유용성을 서술하고 있지만, 폐쇄 기하 구조에 대한 약제학적 유용성은 고려되지 않았다.Other "lower" nucleic acid structures, particularly aptamers, have been tested as therapeutic and diagnostic molecules. Certain other nucleic acid molecules, particularly ribozymes, have been identified as having enzymatic activity of potential pharmaceutical importance. Although US Pat. No. 5,278,051 describes a possible utility as a solubilizer or sustained release vehicle for small molecular therapeutics, pharmaceutical usefulness for closed geometries is not considered.

본 발명은 다른 분자 개체, 특히, 핵산 그 자체 이외의 개체에 결합하는 핵산 기재 분자 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 특이성 분자 표적에의 결합을 통해, 질환 상태에 영향을 주는, 약제학적 활성을 갖는 핵산 기재 분자 구조에 관한 것이다. 본 발명은 또한 진단 유용성을 갖는 핵산 기재 분자 구조에 관한 것이다.The present invention relates to nucleic acid based molecular structures which bind to other molecular entities, in particular to entities other than the nucleic acid itself. In particular, the present invention relates to nucleic acid based molecular structures with pharmaceutical activity that affect disease states through binding to specific molecular targets. The invention also relates to nucleic acid based molecular structures having diagnostic utility.

도 11

A1, A2, B1, B2, C1및 C2로 주어진 6 개의 개별적인 단일 가닥 분자로부터 개방형 입방체 핵산 구조의 단계식 어셈블리의 묘사.Depiction of stepwise assembly of open cube nucleic acid structures from six individual single stranded molecules given by A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , C 1 and C 2 .

핵산 분자들간에 통상적인 역평행 (antiparallel) 염기쌍을 통해 진행된다. B1및 C1분자 간에 형성된 2량체 중간체, 또한 B2및 C2를 나타낸다. A1, B1, 및 C1분자, 및 A2, B2및 C2분자간에 형성된 3량체 구조를 나타낸다. 입방체 구조의 어셈블리는 두개의 3량체 부분의 회합에 의해 달성되고, 분자 (A1+B1+C1)+(A2+B2+C2) 로서 묘사된다.It proceeds through antiparallel base pairs that are common among nucleic acid molecules. Dimer intermediates formed between B 1 and C 1 molecules, as well as B 2 and C 2 . A trimer structure formed between A 1 , B 1 , and C 1 molecules, and A 2 , B 2, and C 2 molecules. Assembly of the cubic structure is achieved by the association of two trimer moieties and is depicted as the molecule (A 1 + B 1 + C 1 ) + (A 2 + B 2 + C 2 ).

도 22

IL-2 수용체에 대한 결합 활성을 갖는 DNA 구조를 함유하는 올리고뉴클레오티드 서브유닛 IL2R-1 및 IL2R-2 의 서열.The sequence of the oligonucleotide subunits IL2R-1 and IL2R-2 containing a DNA structure having binding activity to the IL-2 receptor.

도 33

인간 트롬빈에 대한 결합 활성을 갖는 DNA 구조를 함유하는 올리고뉴클레오티드 서브유닛 TB-R1 및 TB-R2 의 서열.The sequences of oligonucleotide subunits TB-R1 and TB-R2 containing DNA structures having binding activity to human thrombin.

본 발명의 제 1 국면은 신규 고차 핵산 기재 구조, 특히 개방 기하 구조에 관한 것이다. 더욱이, 약제 및/또는 진단제로서 상기 구조의 유용성에 관한 것이다. 본 발명은 또한 변형을 갖는 뉴클레오티드를 포함하는 고차 핵산 기재 구조에 관한 것이다. 본 발명은 또한 무작위 또는 반무작위 뉴클레오티드의 영역을 포함하는 고차 핵산 기재 구조에 관한 것이다. 본 발명은 또한 단백질 등의 다른 분자 개체에 콘쥬게이션된 고차 핵산 기재 구조에 관한 것이다.A first aspect of the invention relates to novel higher nucleic acid based structures, in particular open geometry. Moreover, it relates to the utility of such structures as medicaments and / or diagnostics. The present invention also relates to higher nucleic acid based structures comprising nucleotides with modifications. The invention also relates to higher nucleic acid based structures comprising regions of random or semirandom nucleotides. The invention also relates to higher nucleic acid based structures conjugated to other molecular entities such as proteins.

본 발명의 구조는 이중 가닥 구조의 가공 영역에서의 왓슨-크릭 (Watson-Crick) 염기쌍 규칙을 이용한다. 단일 가닥 핵산 분자는 염기간의 상보성에 의해 다른 단일 가닥 분자에 어닐링 (하이브리드화) 하는 능력을 갖는다. 두 단일 가닥 분자의 상기 염기 어닐링은 선형 이중 가닥 분자를 초래하지만, 다른 구조는 예를 들면 한 분자가 내부적인 염기쌍 상보성을 갖는, 헤어핀 루프, 및 각 단일 가닥 분자의 양 말단이 상호 상보성을 갖는 원을 형성할 수 있다. 단일 가닥 핵산 서열의 전략적인 고안으로, 둘 이상의 다른 분자에 동시에 어닐링할 수 있는 개별적인 분자가 고안될 수 있고, 차례로, 상기 다른 분자가 또한 어닐링시 이미 포함된분자를 포함하여 추가적인 분자에 어닐링할 수 있는 경우, 핵산의 복합체가 형성될 수 있다.The structure of the present invention utilizes the Watson-Crick base pair rule in the processing region of the double stranded structure. Single stranded nucleic acid molecules have the ability to anneal (hybridize) to other single stranded molecules by complementarity between bases. The base annealing of two single-stranded molecules results in a linear double-stranded molecule, but the other structure is, for example, a hairpin loop in which one molecule has internal base pair complementarity, and a circle having mutual complementarity at both ends of each single-stranded molecule. Can be formed. With the strategic design of single stranded nucleic acid sequences, individual molecules can be designed that can anneal simultaneously to two or more different molecules, which in turn can anneal to additional molecules, including molecules already included in the annealing. In that case, complexes of nucleic acids may be formed.

이중 가닥 DNA 분자의 전체적인 차원 및 위상은 잘 이해된다. 이중 가닥 DNA 는 매우 유동적이고, 나선은 나선을 따라 인접한 염기쌍 간에 회전각이 상이한 많은 배치 (conformation) 를 채택할 수 있다. RNA 와 같은 천연 발생의 단일 가닥 핵산 분자는 용액 중의 바람직한 배치를 채택한다. 배치는 이중 가닥 줄기 및 단일 가닥 루프로 구성되는 안정한 구조의 생성을 초래하는 동일한 분자 내의 염기쌍 상호작용에 의해 지시된다. 분자들은 가장 낮은 에너지의 배치를 채택할 것이고, RNA 의 공지 서열에 대한 이 구조는 계산적인 접근법에 의해 예측할 수 있다 (Jaeger J. A. 등 1989 Proc. Natl. Acad. Sci USA 86: 7706-7710). DNA 접힘 (folding) 에 대한 예측 소프트웨어를 제조하기 위해 시도하였고, 약간의 성공을 거두었다 (Nielsen D. A. 등 1995 Nucleic Acids Res. 23: 2287-2291). 핵산 및 단백질 분자간의 차원적 비교는 상기 두 부류의 분자간의 구조적 배열에서의 상당한 차이를 설명하고, 또한 본 발명의 기초가 되는 개념을 지지한다. 분자량 17 kDa 의 미오글로빈과 같은 전형적인 구형 단백질은 3 nm 의 가장 긴 치수의 크기를 갖는다. 분자량 68 kDa 의 소혈청 알부민과 같은 더 큰 구형 단백질은 그의 가장 긴 치수가 5 nm 이다 (Cohen C., Wolstenholme G.E.W. & O'Connor M. (eds), Ciba Foundation Symposium, London, J & A Churchill, 1966). 이중 가닥 나선의 직경은 2 nm 이고, 100 과 같은 작은 수의 염기쌍의 DNA 가닥은 30 nm 에 근접하는 외형 길이에 이른다. 그러므로 DNA 또는 다른 핵산 분자의 밀도가 전형적인 단백질보다 훨씬 작지만, 이중 나선과 같은 대부분의 구조되어 있는 고유 형태로도 DNA 분자의 위상은 거의 모든 단백질 분자의 노출 표면의 큰 부분을 용이하게 커버할 수 있다. 특히 통상의 단일필라멘트 DNA 의 위상이 상기와 같이 변경되는 경우, DNA 는 더 큰 밀도의 단백질 분자에 더욱 유사한 방식으로 공간의 큰 지역을 차지할 수 있다. 각각의 단지 짧은 (<50) 뉴클레오티드 트랙의 다중으로 상호 연결된 가닥으로 구성되는 핵산 구조의 어셈블리는 용이하게 10 내지 500 nm 의 전체 치수를 갖는 구조를 초래할 수 있다고 인식될 수 있다. 본 발명의 특별한 목적은 상기와 같은 핵산 분자의 제형물을 제공하는 것이다.The overall dimension and phase of the double stranded DNA molecule is well understood. Double-stranded DNA is very fluid, and helices can adopt many configurations with different rotation angles between adjacent base pairs along the helix. Naturally occurring single-stranded nucleic acid molecules such as RNA adopt the desired arrangement in solution. Placement is dictated by base pair interactions within the same molecule resulting in the creation of a stable structure consisting of a double stranded stem and a single stranded loop. The molecules will adopt the lowest energy configuration and this structure for the known sequence of RNA can be predicted by a computational approach (Jaeger J. A. et al. 1989 Proc. Natl. Acad. Sci USA 86: 7706-7710). Attempts were made to make prediction software for DNA folding and with some success (Nielsen D. A. et al. 1995 Nucleic Acids Res. 23: 2287-2291). Dimensional comparisons between nucleic acid and protein molecules account for significant differences in the structural arrangement between the two classes of molecules and also support the concepts upon which the present invention is based. Typical spherical proteins such as myoglobin with a molecular weight of 17 kDa have the longest dimension of 3 nm. Larger globular proteins such as bovine serum albumin with a molecular weight of 68 kDa have a longest dimension of 5 nm (Cohen C., Wolstenholme GEW & O'Connor M. (eds), Ciba Foundation Symposium, London, J & A Churchill, 1966). The double strand helix has a diameter of 2 nm, and a small number of base pairs of DNA strands, such as 100, have a contour length close to 30 nm. Therefore, although the density of DNA or other nucleic acid molecules is much smaller than typical proteins, even in most structured and native forms, such as double helices, the phase of a DNA molecule can easily cover a large portion of the exposed surface of almost all protein molecules. . In particular, where the phase of conventional monofilament DNA is altered as described above, the DNA can occupy a large area of space in a manner more similar to higher density protein molecules. It can be appreciated that an assembly of nucleic acid structures consisting of multiple interconnected strands of each only short (<50) nucleotide track can easily result in a structure having an overall dimension of 10 to 500 nm. It is a particular object of the present invention to provide formulations of such nucleic acid molecules.

본 발명의 구조는, 둘 이상의 핵산 분자의 상호작용의 결과, 또는 이와 다르게는, 핵산의 개별적인 분자내의 상이하게 한정된 절편의 상호작용의 결과로서 형성되는 2차 구조를 갖는 DNA 또는 RNA 분자의 제조를 기초로 한다. 본 발명에서, DNA 또는 RNA 의 정보적인 내용은 치료 단백질의 발현에 대한 코딩하는 개체로서 이용되지 않고, 핵산 대사 및 유전자 발현 (안티-센스) 에 대한 차단 개체로서도 이용되지 않지만, 3차원으로 특정 형태의 분자 구조의 직접적인 어셈블리를 지시한다.The structure of the present invention provides for the preparation of DNA or RNA molecules having secondary structures formed as a result of the interaction of two or more nucleic acid molecules, or alternatively as a result of the interaction of differently defined fragments within individual molecules of the nucleic acid. Based. In the present invention, the informational content of DNA or RNA is not used as an encoding entity for the expression of therapeutic proteins, nor as a blocking entity for nucleic acid metabolism and gene expression (anti-sense), but in a three-dimensional specific form. Direct assembly of the molecular structure.

본 발명은 핵산 분자, 특히 합성 DNA 분자를 포함하고, 이는 세트 내에서 분자 내의 특이적 염기쌍에 의한 3차원 (비평면)의 분자 구조를 형성한다. 구체적으로는, DNA 분자는 궁극적으로 복합 3차원 핵산 구조를 형성하기 위한 세트내의 다른 분자에 어닐링할 수 있는 1 이상의 영역 ("도메인") 을 갖도록 고안된다. 이 계획하에, 대략적인 입방체는 각 분자가 4 개의 다른 분자와 상호작용하고, 각분자가 육면 입방체의 각각의 면과 유사하게 효과적으로 작용하는 상보성의 4 개의 도메인을 포함하는 6 개의 합성 DNA 분자의 자가-어닐링에 의해 형성될 수 있다. 상기 구조는 개방형 (공유결합으로 폐쇄되지 않음) 이고, 유연성이 있으며, 특히 다른 기능 또는 구조기의 첨가에 의해 변형될 수 있는 추가적인 구현예이다.The present invention includes nucleic acid molecules, especially synthetic DNA molecules, which form a three-dimensional (non-planar) molecular structure by specific base pairs in the molecule within the set. Specifically, DNA molecules are designed to have one or more regions (“domains”) that can anneal to other molecules in the set that ultimately form complex three-dimensional nucleic acid structures. Under this scheme, the approximate cube is an autologous of six synthetic DNA molecules containing four domains of complementarity, in which each molecule interacts with four other molecules, and each molecule acts effectively similar to each side of the cube. -Can be formed by annealing. The structure is open (not covalently closed), flexible, and is an additional embodiment that can be modified, in particular by the addition of other functions or structure groups.

본 발명의 고차 핵산 기초의 한 구조에서, 핵산 분자를 그 자체가 접히도록 할 수 있고, 서로 반응하여, 특이적인 염기쌍을 통해 특정 3차 분자 구조를 형성하는 자가-상보적 서열의 2 이상의 도메인을 포함하는 핵산 분자가 제공된다. 특정 적용을 위해, 변형되지 않은 DNA 분자의 화학적 불안정성이 치료제 등의 용도를 위한 유의적인 문제가 되었다고 인식된다. 효소적 공격에 의한 분해로부터 DNA 분자를 보호하기 위한 여러 접근이 현재 가능하다. 일반적으로 포스포라메다이트, 포스포로티오에이트 또는 포스포로디티오에이트 연결을 사용하여 변형된 포스포디에스테르 중심골격 (메틸포스포네이트, 포스포로티오에이트, 펩티드 핵산) 또는 캡핑 5' 및 또는 3' 말단의 용도를 포함한다. 변형되거나 또는 비천연 핵산을 고차 핵산 기재 구조에 사용하는 것이 본 발명의 특정 목적이다. 더욱이 특별하게 목적하는 특징은 혼합 화학의 사용에 의해 달성되는 결합 특이성에서의 증가된 유연성 및 대안적인 비천연 핵산 중심골격이다.In one structure of the higher order nucleic acid basis of the present invention, two or more domains of self-complementary sequences can be made that allow nucleic acid molecules to fold themselves and react with each other to form specific tertiary molecular structures through specific base pairs. Nucleic acid molecules are provided. For certain applications, it is recognized that chemical instability of unmodified DNA molecules has become a significant problem for use in therapeutics and the like. Several approaches are currently available to protect DNA molecules from degradation by enzymatic attack. Phosphodiesters backbones (methylphosphonates, phosphorothioates, peptide nucleic acids) or cappings 5 'and or 3' modified using phosphoramidite, phosphorothioate or phosphorodithioate linkages generally Terminal use. It is a particular object of the present invention to use modified or non-natural nucleic acids in higher nucleic acid base structures. Moreover, a particular desired feature is the increased flexibility in binding specificities achieved by the use of mixed chemistry and alternative non-natural nucleic acid backbones.

본 발명의 고차 핵산 구조의 핵산 서브유닛은 예를 들면 RNA 트랙을 포함하는 DNA 와 같이 천연상으로 동형 또는 이형일 수 있다. DNA 나선 내의 RNA 트랙은 용액 중의 코일링을 변경하는 것으로 알려져 있다 (Wang, A. 등, 1982 Nature, 299: 601-04). 핵산의 국소적 트랙내의 배치 다양성을 제공하는 능력은 표적 단백질에 대한 결합 특이성을 변경하는 데에 중요할 수 있고, 이 현상은 당업계에 공지되어 있으며, 여기서 결합 특이성 트롬빈 아프타머가 고차의 3차 구조의 짧은 트랙에 따라 좌우된다 (Griffin, L. 등 1993 Gene 137: 25-31). 부가적으로, 비천연 포스페이트 중심골격 유사체는 안정성을 강화하는 데에 사용될 수 있고, 목적하는 표적 단백질에 대한 결합 특이성을 변경시킬 수 있다. Latham 등 (Latham, J. A. 등 1994 Nucleic-Acids-Res. 22: 2817-22) 은 변형된 뉴클레오티드인 5-(1-펜티닐)-2'-데옥시우리딘이 무작위 올리고뉴클레오티드의 푸울에서 티미딘의 위치에 사용되는 예를 제공한다. 본 발명은 이중 가닥 구조의 트랙으로 산재된, 단일 가닥 핵산의 트랙으로 구성되는 분자, 및 상이한 화학적 하위 구조를 포함하도록 합성되지만, 통상적인 염기쌍 규칙을 이용하여 연결된 다른 화학 분자를 포함한다. 상기 구조는 또한 DNA 및 RNA 의 분자를 조합할 수 있다.Nucleic acid subunits of the higher nucleic acid structure of the invention may be homologous or heterologous in nature, such as, for example, DNA comprising an RNA track. RNA tracks in DNA helices are known to alter coiling in solution (Wang, A. et al., 1982 Nature, 299: 601-04). The ability to provide placement diversity within the local tracks of nucleic acids can be important in altering binding specificity for a target protein, which is known in the art, where binding specific thrombin aptamers have a higher order tertiary structure. Depends on the short track of (Griffin, L. et al. 1993 Gene 137: 25-31). In addition, non-natural phosphate backbone analogs can be used to enhance stability and alter the binding specificity for the target protein of interest. Latham et al. (1994 Nucleic-Acids-Res. 22: 2817-22) show that the modified nucleotide 5- (1-pentynyl) -2′-deoxyuridine is a thymidine in the pool of random oligonucleotides. Provide an example used for the location of. The present invention includes molecules composed of tracks of single-stranded nucleic acids, interspersed with tracks of double-stranded structures, and other chemical molecules synthesized to include different chemical substructures, but linked using conventional base pair rules. The structure may also combine molecules of DNA and RNA.

본 발명의 고차 분자 구조는 당업계에 존재하는 임의의 계획에 따라 개별적 또는 다중의 핵산 분자로부터 어셈블링되고, 합성 핵산 종 또는 재조합 플라스미드 등의 훨씬 더 큰 분자로부터의 단편을 포함할 수 있다. 상기 구조는 DNA 의 단일 선형 분자의 용이한 접힘 또는 자가-접힘 (자동-어셈블리) 후에 설립될 수 있다. 용이한 접힘은 단백질 개체 (리가아제, 토포이소머라제, 엔도뉴클레아제, 폴리머라제 등의 효소) 에 의해서, 또는 비단백질 생리화학적 조건 (pH, 온도, 이온 조건) 과의 상호작용을 통해 매개될 수 있다. 대안적으로 및 또는 상기와 조합하여, 분자는 고체 매트릭스에 결합된 분자와 상호작용에 의해 어셈블리될 수 있거나, 또는 고차 구조로 접힘을 겪은 DNA 는 어셈블리 과정의 전부 또는 일부 동안 공간내에구속되거나 고정된다.The higher molecular structures of the present invention may be assembled from individual or multiple nucleic acid molecules according to any scheme present in the art and may include fragments from even larger molecules such as synthetic nucleic acid species or recombinant plasmids. The structure can be established after easy folding or self-folding (auto-assembly) of a single linear molecule of DNA. Easy folding is mediated by protein individuals (enzymes such as ligase, topoisomerase, endonucleases, polymerases, etc.) or through interactions with nonprotein physiochemical conditions (pH, temperature, ionic conditions). Can be. Alternatively and or in combination with the above, the molecules may be assembled by interaction with molecules bound to a solid matrix, or DNA that has undergone folding into higher order structures is bound or fixed in space during all or part of the assembly process .

본 발명의 제 2 국면은 일부가 표적 분자와 특이적 방식으로 상호작용할 수 있는 목적하는 위상을 가질 수 있는 광범위의 반무작위 분자를 포함하도록 형성된 핵산 분자의 라이브러리의 제공이다. 본 발명의 상기 국면에는 통상적인 서브유닛의 어셈블리를 용이하게하는 가이드 프레임워크를 특징으로 하는 핵산 분자의 라이브러리가 포함된다. 각 서브유닛내에, 서열의 무작위화된 트랙은 라이브러리 다양성 및 선택적인 결합 분석에서 활성에 대해 잠재적인 기능적 유용성을 최대화하는 것이 포함된다. 본 발명의 제 2 국면에서, 라이브러리가 합성 DNA 분자 (서브유닛) 의 n 분리형 집단 (세트) 의 혼합물부터 형성되는 구현예가 사용된다. 본 국면에서, 합성 핵산 서브유닛의 집단 크기는 크고, 서브유닛의 다양한 절편내에 존재하는 무작위화의 정도에 의해 지시된다. 또한 서브유닛 다양성은 가변성 도메인의 위치의 다양성, 가변성 도메인의 수의 다양성 (고정 서열의 트랙으로의 산재) 및 임의의 주어진 다양한 도메인의 길이에서의 다양성에 의한 다른 구현예에서 설립된다. 서브유닛의 n 분리형 집단은 다중 핵산 구조의 라이브러리 및 개별적인 서열 다양성의 제조를 위한 단일 주기의 어닐링에서 혼합되는 것이 바람직하다. 다른 구현예가 어닐링의 다중 주기 및 전체 정수 n 의 배수값을 포함할 수 있다. 상기 계획하의 라이브러리의 특별한 특징은 판단된 고안 및 상보적인 또는 가이드 서열 트랙의 위치에 의한 서브유닛간의 상호작용의 복잡성의 정도를 조절하는 능력이다.A second aspect of the present invention is the provision of a library of nucleic acid molecules formed to include a wide range of semi-random molecules, some of which may have a desired phase in which they can interact in a specific manner with the target molecule. This aspect of the invention includes a library of nucleic acid molecules featuring a guide framework that facilitates assembly of conventional subunits. Within each subunit, a randomized track of sequences is included that maximizes the potential functional utility for activity in library diversity and selective binding assays. In a second aspect of the invention, embodiments are used in which the library is formed from a mixture of n discrete populations (sets) of synthetic DNA molecules (subunits). In this aspect, the population size of the synthetic nucleic acid subunit is large and is dictated by the degree of randomization present in the various segments of the subunit. Subunit diversity is also established in other embodiments by diversity of the location of the variable domains, diversity of the number of variable domains (spread into the track of a fixed sequence) and diversity in the length of any given various domains. The n discrete populations of subunits are preferably mixed in a library of multiple nucleic acid structures and in a single cycle of annealing for the production of individual sequence diversity. Other implementations may include multiple periods of annealing and multiples of the whole integer n. A particular feature of the library under the scheme is the ability to control the degree of complexity of interaction between subunits by the determined design and the position of the complementary or guide sequence track.

본 발명의 제 3 국면은 특히 약제 및 진단 용도를 위한 고차 핵산 기재 구조의 신규한 유용성이다. 이 국면에서, 이러한 구조는 특이성 표적 분자, 통상적으로 단백질 또는 단백질계 표적 분자에 결합할 수 있다. 바람직한 구현예가 단일 단백질 표적을 포함하고, 표적이 집합적으로 본 발명의 제 1 국면의 분자에 의해 결합되는 세포 표면 수용체 등의 다중 단백질 서브유닛으로 구성되는 단백질 복합체인 추가적인 구현예가 포함된다. 제 3 국면의 다른 구현예는 제 1 국면의 분자에 결합하는 능력에 의해 동정되는 세포 종 또는 세포 표적에 결합하는 것을 포함한다. 추가의 구현예는 세포, 특히 세포 표면의 비단백질 성분, 예를 들면 탄수화물 또는 지질 성분를 포함하는 표적 또는 표적 복합체에 결합하는 것을 포함한다. 단백질, 탄수화물, 지질 개체 및 또는 그의 복합체는 질환 특이성 개체이거나 또는 조직 또는 세포의 정상적인 성분으로서 존재할 수 있다. 표적 또는 표적 복합체는 바이러스 입자 또는 바이러스 유도 성분, 예컨대 캡시드 단백질 또는 바이러스 피막의 숙주 유도 성분를 포함한다. 표적 또는 표적 복합체는 그의 조성물내의 금속 이온 또는 다른 무기 화학물질 또는 화학기를 포함할 수 있고, 천연 발생하거나, 또는 외생의 제제로 처리에 의해 도입될 수 있다. 표적 수용체는 IL-2 수용체 또는 다른 싸이토카인 수용체, 예컨대 IL-3, M-CSF, GM-CSF 및 다수의 다른 것들에 대한 수용체 등의 것들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수용체에서의 교차연결 활성화 사건의 차단과 함께 IgE 결합의 차단이 발생하는 IgE 수용체 등의 표면 분자는 매우 목적하는 결과일 것이다. 클러스터 위상차 (CD 항원) 일련의 구성원을 포함하는 다른 표면 분자는 질환 조절, 특히 자가-면역 성분의 질환에 대한 목적하는 표적이다.A third aspect of the invention is the novel utility of higher nucleic acid based structures, particularly for pharmaceutical and diagnostic uses. In this aspect, such structures can bind to specific target molecules, typically proteins or protein based target molecules. Preferred embodiments include a single protein target, and additional embodiments where the target is a protein complex consisting of multiple protein subunits, such as cell surface receptors, collectively bound by a molecule of the first aspect of the invention. Another embodiment of the third aspect comprises binding to a cell species or cell target identified by the ability to bind a molecule of the first aspect. Further embodiments include binding to a target or target complex comprising a cell, in particular a non-protein component such as a carbohydrate or lipid component on the cell surface. Proteins, carbohydrates, lipid individuals, and / or complexes thereof may be disease specific individuals or exist as normal components of tissues or cells. Targets or target complexes include viral particles or virus-inducing components such as capsid proteins or host-inducing components of the viral coating. The target or target complex may comprise metal ions or other inorganic chemicals or chemical groups in its composition and may be naturally occurring or introduced by treatment with an exogenous agent. Target receptors may include IL-2 receptors or other cytokine receptors, such as receptors for IL-3, M-CSF, GM-CSF and many others. Likewise, surface molecules such as IgE receptors, in which blocking of IgE binding occurs with blocking of crosslinking activation events at the receptor, would be a very desired result. Clustered phase difference (CD antigen) Another surface molecule comprising a series of members is a target of interest for disease control, in particular diseases of autoimmune components.

본 발명은 치료적 분자의 분야에서 특히 널리 적용되도록 고안된다. 본 발명의 분자 구조는 면역성 등의 통상적인 단백질 치료제의 결점이 없는 것에 기여하는 치료적 이익에 대한 특정 수용체 또는 효소적 과정을 촉진하거나 길항하기 위해 목적된다. 본 발명은 그러므로 유효량의 분자 구조를 대상에 투여하는 것을 포함하는 방법인, 질환 또는 상태의 치료 또는 예방 방법까지 확장된다. 본 발명은 또한 생체내 및 시험관내 진단에서의 상기 구조의 용도에 까지 확장된다.The present invention is designed to be particularly widely applied in the field of therapeutic molecules. The molecular structure of the present invention is aimed at promoting or antagonizing certain receptors or enzymatic processes for the therapeutic benefit contributing to the lack of defects of conventional protein therapeutics such as immunity. The present invention therefore extends to methods of treating or preventing diseases or conditions, which are methods comprising administering to a subject an effective amount of a molecular structure. The invention also extends to the use of such structures in in vivo and in vitro diagnostics.

본 발명의 제 4 국면은 구조내에 포함된 변형 뉴클레오티드를 갖는 고차 핵산 기초의 구조를 포함한다. 상기 제 2 국면에 의해 부여되는 다양성에 부가하여, 또는 그로부터 분리되어, 라이브러리의 서브유닛의 다양성에 의해 및 또는 그의 합성동안 변형된 염기 (티올화 염기, 비오틴화 염기, 엡실론-아미노 유도체화 염기 등) 의 포함에 의해 부여되는 것이 특히 목적된다. 그러므로, 서열 조성 및 서열 길이의 수준 모두에서 다양성을 갖는 매우 다양한 라이브러리가 수득된다. 상기 파라미터는 상이한 라이브러리 및 상이한 표적 적용에 대한 한정된 제한내에서 고정될 수 있다. 고차 핵산 구조는 또한 상기와 같은 결합 조절 또는 안정성을 제공하는 특징에 부가하여 구조에 대한 목적하는 특정 성질을 부여할 수 있는 변형 뉴클레오티드를 포함할 것이다. 상기 부가적인 목적하는 변형은 본 발명의 제 1 또는 제 2 국면하에 구현될 수 있고, 소수성 트랙의 용도, 프소랄렌 또는 아크리딘기의 포함, 비오틴 등의 연결 헵텐기 또는 특정 표적 분자에 용이한 결합을 제공하는 아미노기 또는 카르복실기 등의 상이한 전하를 띤 측쇄에의 연결을 포함한다. 추가적인 바람직한 구현예에서, 상기의 기는 항체 또는 효소 등의 핵산 분자 또는 단백질 등의 다른 분자의 부착에 대한 지점으로서 작용할 수 있다.A fourth aspect of the invention encompasses higher order nucleic acid based structures having modified nucleotides included within the structure. In addition to, or separated from, the diversity imparted by the second aspect, modified bases (thiolated bases, biotinylated bases, epsilon-amino derivatized bases, etc.) by the diversity of subunits of the library and / or during their synthesis It is particularly intended to be given by the inclusion of). Therefore, a wide variety of libraries are obtained that vary in both the sequence composition and the level of sequence length. Such parameters may be fixed within defined limits for different libraries and different target applications. Higher nucleic acid structures will also include modified nucleotides that can impart desired specific properties to the structure in addition to such features that provide binding control or stability. Such additional desired modifications can be implemented under the first or second aspect of the invention and include the use of hydrophobic tracks, the inclusion of psoralene or acridine groups, easy binding to linked heptene groups such as biotin or to specific target molecules. Connection to different charged side chains, such as amino or carboxyl groups that provide In further preferred embodiments, such groups can serve as points for attachment of nucleic acid molecules such as antibodies or enzymes or other molecules such as proteins.

본 발명의 목적하는 특징은 시험관내 및 생체내 높은 안정성을 가질 것이다. 핵산 구조의 화학 조성물은 매우 영향력이 있고, 분자의 물리적 크기는 용액 중의 전단 손상을 최소화하고, 생체내 기능적 유용성을 최대화하는 제어를 요구한다. 이러한 이유로, 일반적으로 작은 (< 80 량체) 서브유닛으로 구축된 다중 사슬 핵산 구조가 본 발명에서 바람직하다. 이와 다르게는, 더 큰 서브유닛 (> 80 량체) 으로 구성되는 구조의 이용이 목적될 수 있고, 마찬가지로 본 발명의 범위내에 해당한다.The desired feature of the present invention will have high stability in vitro and in vivo. Chemical compositions of nucleic acid structures are very influential, and the physical size of the molecules requires control to minimize shear damage in solution and maximize functional utility in vivo. For this reason, multi-chain nucleic acid structures generally constructed of small (<80 dimer) subunits are preferred in the present invention. Alternatively, the use of a structure consisting of larger subunits (> 80 dimers) can be aimed at, and likewise falls within the scope of the present invention.

본 발명의 제 5 국면은 다른 분자 개체에 부착되는 고차 핵산 기재 구조를 포함한다. 특히, 본 국면은 핵산의 특이적 부착이 본 발명의 제 4 면에서와 같이 변형된 뉴클레오티드에 의해 용이해지도록 하는 다른 분자 개체 상의 하나 이상의 특이적 부위에 대해 하나 이상의 특이적 부위에서 부착되는 핵산을 포함한다. 특히, 본 국면은 핵산이 질환에 관련된 특이적 분자 표적에 결합하는 약제학적으로 또는 진단학적으로 연관된 분자 개체에 부착되는 고차 핵산 기재 구조를 포함하고, 부착된 분자 개체는 이어서 질환에 대항하거나 감지하기 위해 사용된다.A fifth aspect of the invention includes higher order nucleic acid based structures attached to other molecular entities. In particular, this aspect relates to nucleic acids that are attached at one or more specific sites to one or more specific sites on other molecular entities, such that the specific attachment of nucleic acids is facilitated by modified nucleotides as in the fourth aspect of the invention. Include. In particular, this aspect encompasses higher order nucleic acid based structures to which a nucleic acid is attached to a pharmaceutically or diagnostically associated molecular entity that binds to a specific molecular target associated with the disease, wherein the attached molecular entity is then used to counter or detect the disease. Used for.

약제학적으로 연관된 개체는 싸이토카인, 항체의 Fc 부분, 다른 항체 관련 개체, 독소, 효소, 약물 및 프로드럭, 수용체 촉진제 또는 길항제, 수용체 분자 그 자체 (특히 리간드 결합 도메인), 방사성동위원소, 약제학적으로 활성이 있는 핵산, 리포좀 등의 약물 전달 소포체, 생 또는 약독화 미생물, 광 활성가능한 부분, 및 백신접종 효과를 유도하는 다른 개체를 포함할 것이다. 진단학적으로 연관된개체는 특히 방사성동위원소, 광 활성가능한 부분, 예컨대 화학발광 신호, 형광색소, 효소 및 비드 등의 신호 전달 소포체를 생성하는 것들을 포함할 것이다.Pharmaceutically related entities include cytokines, Fc portions of antibodies, other antibody related entities, toxins, enzymes, drugs and prodrugs, receptor promoters or antagonists, receptor molecules themselves (especially ligand binding domains), radioisotopes, pharmaceuticals Active nucleic acid, drug delivery vesicles such as liposomes, live or attenuated microorganisms, photoactive parts, and other individuals that induce vaccination effects. Diagnostically related entities will in particular include those which produce signal transduction vesicles such as radioisotopes, photoactive moieties such as chemiluminescent signals, fluorescent pigments, enzymes and beads.

요약하면, 본 발명은 하기 목적을 포함한다:In summary, the present invention includes the following objects:

ㆍ공유결합으로 폐쇄되지 않은 것을 특징으로 하는, 둘 이상의 분자의 특이적 염기쌍 상호작용에 의해 다중 상호연결된 가닥의 핵산 분자 또는 그의 절편으로 구성되는 3차 다핵산 구조.A tertiary polynucleic acid structure consisting of multiple interconnected strands of nucleic acid molecules or fragments thereof by specific base pair interactions of two or more molecules, characterized in that they are not covalently closed.

ㆍ둘 이상의 핵산 분자 가닥에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 상응하는 다핵산 구조.A corresponding polynucleic acid structure characterized by being formed by two or more strands of nucleic acid molecules.

ㆍ셋 이상의 핵산 분자 가닥에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 상응하는 다핵산 구조.A corresponding polynucleic acid structure characterized by being formed by three or more strands of nucleic acid molecules.

ㆍ상기 구조가 입방체이거나, 또는 본질적으로 입방체의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 상응하는 다핵산 구조.Corresponding polynucleic acid structure, characterized in that the structure is in the form of a cube or essentially in the form of a cube.

ㆍ입방체 구조가 각 분자 가닥이 6 면 입방체의 각 면과 같이 작용하는 6 개의 핵산 분자 가닥에 의해 형성된 상응하는 다핵산 구조.Corresponding polynucleic acid structure formed by six nucleic acid molecular strands in which the cube structure is such that each molecular strand acts like each side of a six-sided cube.

ㆍ각 핵산 서열이 세트 내에서 다른 분자에 어닐링할 수 있는 둘 이상의 도메인을 포함하는 상응하는 다핵산 구조.Corresponding polynucleic acid structures in which each nucleic acid sequence comprises two or more domains capable of annealing to other molecules in the set.

ㆍ각 핵산 서열이 4 개의 도메인을 포함하는 상응하는 다핵산 구조.The corresponding polynucleic acid structure in which each nucleic acid sequence comprises four domains.

ㆍ상기 구조가 단일 가닥 핵산의 트랙으로 구성되고, 이중 가닥 구조의 트랙으로 산재되는 핵산 분자를 포함하는 상응하는 다핵산 구조.Corresponding polynucleic acid structure wherein the structure consists of a track of single stranded nucleic acid and comprises a nucleic acid molecule interspersed with a track of double stranded structure.

ㆍ각 핵산 가닥이 80 미만, 바람직하게는 50 미만의 뉴클레오티드를 갖는 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 상응하는 다핵산 구조.The corresponding polynucleic acid structure according to any one of claims 1 to 8, wherein each nucleic acid strand has less than 80 nucleotides, preferably less than 50 nucleotides.

ㆍ상기 구조가 도 1 에 나타낸 어셈블리 (A1+B1+C1)+(A2+B2+C2) 를 갖는 상응하는 다핵산 구조.The corresponding polynucleic acid structure in which the structure has the assembly (A1 + B1 + C1) + (A2 + B2 + C2) shown in FIG. 1.

ㆍ상기 구조가 표적 분자와 상호작용할 수 있는 반무작위 분자 또는 그의 절편을 수득하기 위해, 다양한 무작위된 서열 트랙으로 구성되는 서브유닛을 포함하는 상기 정의된 상응하는 다핵산 구조.Corresponding polynucleic acid structure as defined above comprising subunits consisting of various random sequence tracks, in order to obtain semi-random molecules or fragments thereof in which the structure can interact with the target molecule.

ㆍ둘 이상의 분자의 특이적 염기쌍 상호작용에 의해 다중 상호연결된 가닥의 핵산 분자 또는 그의 절편으로 구성된 서브유닛을 포함하는 3차원 다핵산 구조로서, 여기서 상기 구조는 공유결합으로 폐쇄되고, 표적 분자와 상호작용할 수 있는 반무작위 분자 또는 그의 절편을 수득하기 위하여 다양한 무작위된 서열 트랙으로 구성되는 서브유닛을 포함하는 구조.A three-dimensional polynucleic acid structure comprising subunits consisting of multiple interconnected strands of nucleic acid molecules or fragments thereof by specific base pair interactions of two or more molecules, wherein the structure is covalently closed and interacts with the target molecule A structure comprising subunits composed of various random sequence tracks to obtain semi-random molecules or fragments thereof that can act.

ㆍ서열 조성 및 서열 길이가 다양한 상기 정의된 다핵산 구조.The polynucleic acid structures defined above which vary in sequence composition and sequence length.

ㆍ다양한 서열 조성이 서열 내에 뉴클레오티드의 하나 이상의 변형에 의해 달성되는 상응하는 다핵산 구조.Corresponding polynucleic acid structures in which various sequence compositions are achieved by one or more modifications of nucleotides in the sequence.

ㆍ상기 구조가 또다른 분자 또는 고체 매트릭스에 결합 또는 부착할 수 있는 핵산의 부위 또는 기를 포함하는 상기 정의된 다핵산 구조.The polynucleic acid structure as defined above, wherein said structure comprises a site or group of nucleic acids capable of binding or attaching to another molecule or solid matrix.

ㆍ상기 다른 분자가 단백질, 효소, 리포단백질, 글리코실화 단백질, 면역글로불린 또는 그의 단편인 상응하는 다핵산 구조.The corresponding polynucleic acid structure wherein said other molecule is a protein, enzyme, lipoprotein, glycosylated protein, immunoglobulin or fragment thereof.

ㆍ상기 다른 분자가 핵산인 상응하는 다핵산 구조.The corresponding polynucleic acid structure wherein said other molecule is a nucleic acid.

ㆍ상기 분자가 약제학적으로 유효한 상응하는 다핵산 구조.The corresponding polynucleic acid structure in which the molecule is pharmaceutically effective.

ㆍ적당한 담체, 부형제 및 희석제 및/또는 다른 약제학적으로 유효한 화합물과 임의로 함께, 상기 정의된 다핵산 구조를 함유하는 약제 조성물.A pharmaceutical composition containing a polynucleic acid structure as defined above, optionally together with a suitable carrier, excipient and diluent and / or other pharmaceutically effective compound.

ㆍ상응하는 다핵산 구조의 진단제로서의 용도.Use as a diagnostic agent of the corresponding polynucleic acid structure.

ㆍ상이한 기능 및/또는 활성을 수득하기 위해 특이적으로 무작위화된 다양한 위상에 영향을 주는 라이브러리의 제공을 위한 상기 정의된 다핵산 구조의 용도.Use of a polynucleic acid structure as defined above to provide a library that affects various phases that are specifically randomized to obtain different functions and / or activities.

본 발명을 하기 실시예에 의해 설명하나, 이에 범위가 제한되는 것으로 간주되지 않아야 한다.The invention is illustrated by the following examples, which should not be construed as limiting the scope thereof.

실시예 1Example 1

DNA 구조 라이브러리로부터 선택된 DNA 구조를 사용하는 IL-2 의존성 세포주의 저해 방법.Inhibition method of IL-2 dependent cell line using DNA structure selected from DNA structure library.

각각 무작위화된 서열의 영역을 포함하는 합성 DNA 분자의 두 라이브러리를 합성하였다.Two libraries of synthetic DNA molecules, each containing regions of randomized sequences, were synthesized.

하기 구조를 함유하는 라이브러리 A :Library A containing the following structure:

5'AGTCCCAAGCTGGCT(N)13CTCCATCGTGAAGTCAGCCAGCTTTGGACT5'AGTCCCAAGCTGGCT (N) 13 CTCCATCGTGAAGTCAGCCAGCTTTGGACT

하기 구조를 함유하는 라이브러리 B :Library B containing the following structure:

5'GACTTCACGATGGAGGTCAGAATGTGAATA(N)10TATTCACATTCTGAC5'GACTTCACGATGGAGGTCAGAATGTGAATA (N) 10 TATTCACATTCTGAC

상기 서열을 교차 어닐링을 용이하게하도록 고안하였고, 본 발명의 계획에 따라 상이한 서브유닛의 교차 어닐링 및 혼합에 의해 형성되는 구조 라이브러리의 서브유닛을 나타낸다.The sequences are designed to facilitate cross annealing and represent subunits of the structural library formed by cross annealing and mixing of different subunits according to the scheme of the present invention.

올리고뉴클레오티드 (서브유닛) 라이브러리를 포스포로티오에이트 연결을 갖도록 혈청 인자의 존재하에 합성하여, 안정성을 최대화하고, HPLC 에 의해 정제하였다. 정제된 올리고뉴클레오티드를 GenoSys Biotechnologies (Cambridge, UK)로부터 수득하였다. DNA 구조 라이브러리를 교차 어닐링의 단일 주기를 사용하여 어셈블링하였다. 서브유닛 라이브러리 A 및 B 를 변성시키고, 혼합하고, 37 ℃ 의 온도에서 50 mM 트리스 pH 7.4, 100 mM NaCl, 5 mM EDTA 의 용액 중에서 어닐링하였다. 서브유닛 라이브러리 A 및 B 의 혼합을 동일몰의 농도 (1 □M) 에서 수행하였다. 다른 실험에서 혼합을 상이한 몰 비를 사용하여 수행하였다. 서브유닛의 어셈블리를 겔 전기영동에 의해 확인하였다.Oligonucleotide (subunit) libraries were synthesized in the presence of serum factors to have phosphorothioate linkages to maximize stability and purify by HPLC. Purified oligonucleotides were obtained from GenoSys Biotechnologies (Cambridge, UK). DNA structure libraries were assembled using a single cycle of cross annealing. Subunit libraries A and B were denatured, mixed and annealed in a solution of 50 mM Tris pH 7.4, 100 mM NaCl, 5 mM EDTA at a temperature of 37 ° C. Mixing of subunit libraries A and B was performed at equimolar concentrations (1 □ M). In other experiments mixing was performed using different molar ratios. Assembly of the subunits was confirmed by gel electrophoresis.

DNA 구조 라이브러리를 IL-2 수용체 (IL2R) 의 외부 세포 도메인에 결합할 수 있는 구조에 대해 선별하였다. 이를 공개된 방법에 따라 제조된 가용성 재조합 IL2R 를 사용하여 수행하였다 (Meidel, M. C. 등 1988 Biochem. Biophys. Res. Commun. 154: 372-379; Meidel, M. C. 등 1989, J. Biol. Chem. 264: 21097-21105). 재조합 IL2R 은 공급자 (Bangs Labs, Fishers, IN, USA) 에 의해 추천되는 프로토콜을 사용하여 표면 활성화 자성 비드에 공유결합된다. IL2R-비드를 DNA 구조 라이브러리로부터 결합 구조를 선택하기 위한 친화성 표면으로서 사용하였다. IL2R-비드를 제어 반응에서 카오트로프 염의 존재를 포함하는 많은 실험 조건하에 라이브러리와 반응시켰다. 라이브러리 (DNA) 농도는 상기와 같이 어닐링 용액 중에서 약 100 nmol 이었다. 결합 분자를, 75 mM 트리스HCl, 200 mM NaCl, 0.5 % N-옥틸글루코시드 pH 8.0 의 용액으로 광범위한 세척 주기 후에 비드로부터 직접 중합효소 연쇄 반응 (PCR) 에 의해 회수하였다. PCR 을 프라이머 PRA1 (5'-AGTCCCAAGCTGGCT) 을 사용하여 수행하여, 표준 시약계 및 조건을 사용하여 라이브러리 A 성분을 회수하였다. 별도의 반응에서, 프라이머 PRB1(5'GACTTCACGATGGAG) 및 PRB2 (5'GTCAGAATGTGAATA) 를 사용하여, 라이브러리 B 성분을 회수하였다. PCR 산물을 표준 시약계 및 절차를 사용하여 클로닝하고, 시퀀싱하였다.DNA structure libraries were selected for structures capable of binding to the outer cellular domain of the IL-2 receptor (IL2R). This was performed using soluble recombinant IL2R prepared according to published methods (Meidel, MC et al. 1988 Biochem. Biophys. Res. Commun. 154: 372-379; Meidel, MC et al. 1989, J. Biol. Chem. 264: 21097-21105). Recombinant IL2R is covalently bound to surface activated magnetic beads using a protocol recommended by the supplier (Bangs Labs, Fishers, IN, USA). IL2R-beads were used as affinity surfaces for selecting binding structures from DNA structure libraries. IL2R-beads were reacted with the library under many experimental conditions, including the presence of chaotrope salts in a control reaction. The library (DNA) concentration was about 100 nmol in the annealing solution as above. Binding molecules were recovered by polymerase chain reaction (PCR) directly from the beads after extensive washing cycles with a solution of 75 mM TrisHCl, 200 mM NaCl, 0.5% N-octylglucoside pH 8.0. PCR was performed using primers PRA1 (5′-AGTCCCAAGCTGGCT) to recover the Library A component using standard reagent systems and conditions. In a separate reaction, the library B component was recovered using primers PRB1 (5'GACTTCACGATGGAG) and PRB2 (5'GTCAGAATGTGAATA). PCR products were cloned and sequenced using standard reagent systems and procedures.

많은 서열을 회수하였고, 서브유닛 라이브러리 A 및 서브유닛 라이브러리 B 로부터 기원하는 것으로 동정하였다. 이들 중에서 상기와 같이 포스포로티오에이트 화학을 사용하여 한 쌍을 합성하였다. 올리고뉴클레오티드 IL2-R1 및 IL2R2 (도 2 에 제공된 서열) 을 상기와 같이 정제하고, 어셈블링하고, IL-2 길항에 대한 세포 분석에 사용하였다.Many sequences were recovered and identified as originating from subunit library A and subunit library B. Among them, a pair was synthesized using phosphorothioate chemistry as described above. Oligonucleotides IL2-R1 and IL2R2 (sequences provided in FIG. 2) were purified as above, assembled and used for cell analysis for IL-2 antagonism.

TALL-104 (ATCC# CRL-11386) 은 인간 T-세포 백혈병 세포주이다. 세포는 현탁 배양액중에서 성장하고, IL-2 를 최적 성장을 위해 필요로 한다. 세포는 IL-2 없는 단기간 동안 성장할 수 있지만, 그 성장은 상당히 감소된다. 세포를 50 내지 100 μ/ml 재조합 인간 IL-2 (Life Technologies, Paisley, UK) 을 갖는 이스코베스 변형 둘베코 배지 (Iscoves modified Dulbeccos medium, Life Technologies, Paisley, UK) 중에서 성장시켰고, 10% (v/v) 열 불활성화된 태내 송아지 혈청으로 보충하였다. 세포를 8 내지 10 % C02의 대기 중에서 배양하였다. 어닐링된 IL2-R1/IL2-R2 DNA 제제의 희석 및 동일한 외형 길이의 무작위 서열을 포함하는 대조군 DNA 샘플을 IL-2 를 포함하는 배양 배지 중에서 제조하였다. 평행 희석 일련물을 IL-2 결핍 배지를 사용하여 제조하였다. 희석 일련물의 범위는 50 □M DNA 내지 390 nM DNA 이었다. 분석을 96 웰 마이크로타이터 디시 중에서 그전날 깔린 서브-콘플루언트 TALL-104 세포를 사용하여 수행하였다. 세포를 원심분리에 의해 수합하고, 예비가온된 (37 ℃) 포스페이트 완충 염수로 세척하고, DNA 함유 배지를 48 시간 동안 첨가하였다. 처리를 4 번 수행하였다. 통상적으로 허용가능한 테트라졸륨 화합물을 사용하여, 공급자 (Promega, Southampton, UK) 에 의해 제공된 지시에 따라, 비색 분석에서, 48 시간 기간의 말에 증식을 평가하였다. 마이크로타이터 플레이트는 540 nm 에서 해독되었다.TALL-104 (ATCC # CRL-11386) is a human T-cell leukemia cell line. Cells grow in suspension culture and require IL-2 for optimal growth. Cells can grow for a short time without IL-2, but their growth is significantly reduced. Cells were grown in Iscoves modified Dulbeccos medium, Life Technologies, Paisley, UK with 50-100 μ / ml recombinant human IL-2 (Life Technologies, Paisley, UK), 10% ( v / v) supplemented with heat inactivated fetal calf serum. Cells were incubated in an atmosphere of 8-10% CO 2 . A control DNA sample containing a dilution of annealed IL2-R1 / IL2-R2 DNA preparation and random sequences of the same contour length was prepared in culture medium comprising IL-2. Parallel diluted serials were prepared using IL-2 deficient media. Dilution series ranged from 50 □ M DNA to 390 nM DNA. Assays were performed using sub-confluent TALL-104 cells crushed the day before in a 96 well microtiter dish. Cells were harvested by centrifugation, washed with pre-warmed (37 ° C.) phosphate buffered saline, and DNA containing medium was added for 48 hours. The treatment was performed four times. Proliferation was assessed at the end of the 48 hour period in a colorimetric assay, according to the instructions provided by the supplier (Promega, Southampton, UK) using commonly acceptable tetrazolium compounds. Microtiter plates were read at 540 nm.

결과는 개별적인 합성 올리고뉴클레오티드 IL2-R1 및 IL2-R2 가 불활성인 조건하에 어닐링된 DNA 제제가 TALL-104 세포주의 성장을 저해하였음을 나타낸다.The results indicate that annealed DNA preparations inhibited the growth of TALL-104 cell lines under conditions in which individual synthetic oligonucleotides IL2-R1 and IL2-R2 were inactive.

실시예 2Example 2

인간 트롬빈에 결합하는 DNA 구조의 선택 방법.Method of selecting a DNA structure that binds to human thrombin.

실시예 1 에 기재된 라이브러리를 사용하여 인간 트롬빈에 결합할 수 있는 DNA 구조에 대해 선택한다. 라이브러리를 실시예 1 에 따라 표면 활성화 자성 비드에 연결된 인간 트롬빈 제제 (Sigma, Poole, UK) 를 사용하여 선별한다. 20 mM 트리스 아세테이트, pH 7.4, 140 mM NaCl, 5mM KCl, 1 mM MgCl2의 용액 중에서 결합후 세척을 수행하는 것을 제외하고는, 실시예 1 에 따라 트롬빈 비드를 DNA 구조와 반응시켰다. 결합 분자를 실시예 1 에서와 같이 반응 및 프라이머 세트를 사용하여 PCR 에 의해 비드로부터 직접 회수하였다. PCR 산물을 표준 시약계 및 절차를 사용하여 클로닝하고, 시퀀싱하였다.The library described in Example 1 is used to select for DNA structures capable of binding to human thrombin. Libraries are selected using human thrombin preparations linked to surface activated magnetic beads (Sigma, Poole, UK) according to Example 1. Thrombin beads were reacted with the DNA structure according to Example 1, except that post-binding washing was performed in a solution of 20 mM Tris Acetate, pH 7.4, 140 mM NaCl, 5 mM KCl, 1 mM MgCl 2 . Binding molecules were recovered directly from the beads by PCR using the reaction and primer sets as in Example 1. PCR products were cloned and sequenced using standard reagent systems and procedures.

많은 서열을 회수하고, 서브유닛 라이브러리 A 및 서브유닛 라이브러리 B 로부터 기원하는 것으로 동정하였다. 이들 중에서, 상기와 같이 포스포로티오에이트 화학을 사용하여 한 쌍을 합성하였다. 올리고뉴클레오티드 TB-R1 및 TB-R2 (도 3 에 제공된 서열) 을 정제하고, 어셈블링하였다. TB-R1/TB-R2 복합체를 트롬빈 저해 분석에 사용하였다. 클로팅 시간을 파이브로미터를 사용하여 37 ℃ 에서 측정하고, 성인 혈장를 건강한 공여자로부터 새로 재조하였다. 트롬빈 저해의 범위를 트롬빈 표준 곡선 플로팅 클로팅 시간 대 트롬빈 농도를을 사용하여 측정하였다. 클로팅 시간을 분석에서 DNA 구조의 3 로그에 대해 측정하였다.Many sequences were recovered and identified as originating from subunit library A and subunit library B. Among them, a pair was synthesized using phosphorothioate chemistry as above. Oligonucleotides TB-R1 and TB-R2 (sequences provided in FIG. 3) were purified and assembled. TB-R1 / TB-R2 complex was used for thrombin inhibition assay. The clotting time was measured at 37 ° C. using a fibrometer and adult plasma was freshly reconstructed from healthy donors. The extent of thrombin inhibition was measured using thrombin standard curve floating clotting time versus thrombin concentration. Clotting time was determined for 3 logs of DNA structure in the assay.

결과는 TB-R1/TB-R2 DNA 복합체의 존재하에 클로팅 활성의 저해를 나타낸다.The results show inhibition of the clotting activity in the presence of TB-R1 / TB-R2 DNA complexes.

실시예 3Example 3

재조합 가용성 CD4 에 결합하는 DNA 구조의 선택 방법Methods of selecting DNA structures that bind to recombinant soluble CD4

실시예 1 에 기재된 라이브러리를 사용하여 재조합 가용성 CD4 (rsCD4) 제제에 결합할 수 있는 DNA 구조에 대해 선택한다. DNA 구조 라이브러리는 상기와 같이 활성화 자성 비드에 고정된 CD4 제제 (BioDesign, Saco, ME, USA) 를 사용하여 선별되었다. 라이브러리 선별, 세척 및 PCR 에 의한 선택은 실시예 2 에 기재된 바와 같다. A 및 B 서브유닛 라이브러리로부터 기원하는 단일 올리고뉴클레오티드 쌍을 합성하고, 어셈블링하였다. 구조를 사용하여 효소 연관 면역 흡수 분석 (enzyme linked immuno absorbant assay, ELISA) 에서 CD4 단일클론성 RPAT4 (Serotech, Abingdon, UK) 의 결합을 저해하였다.The library described in Example 1 is used to select for DNA structures capable of binding to recombinant soluble CD4 (rsCD4) preparations. DNA structure libraries were selected using CD4 preparations (BioDesign, Saco, ME, USA) immobilized on activating magnetic beads as above. Library selection, washing and selection by PCR are as described in Example 2. Single oligonucleotide pairs originating from the A and B subunit libraries were synthesized and assembled. The structure was used to inhibit the binding of CD4 monoclonal RPAT4 (Serotech, Abingdon, UK) in an enzyme linked immuno absorbant assay (ELISA).

96 웰 ELISA 플레이트를 4 ℃ 에서 코팅 완충액 (0.05 M 카르보네이트-비카르보네이트 완충액 pH 9.0) 중에서 rsCD4 의 0.2 mg/ml 용액으로 밤새 코팅하였다.플레이트를 TBS-T (트리스 완충 염수 pH 8.0, 0.05 % (v/v) 트윈 20) 를 사용하여 대규모로 세척하였고, 시험 및 대조군 DNA 구조를 100 □M의 출발 농도로부터 TBS 중에서 플레이트를 가로질러 희석 (1:2) 하였다. 플레이트를 40 분간 37 ℃ 에서 인큐베이션하고, TBS 로 세척하였다. PBS 중의 항체 RPAT4 의 100 ng/ml 제제를 플레이트에 첨가하였고, 40 분간 37 ℃ 에서 인큐베이션하였다. 플레이트를 세척하고, 결합된 RPAT4 를 색 기질로서 알칼리 포스포타제 표식된 양 항-마우스 제제 (Sigma, Poole, UK) 및 Sigma Fast OPD (Sigma, Poole, UK) 를 사용하여 검출하였다. 일부 분석에서, DNA 를 RPAT4 단일클론과 함께 인큐베이션하였다. 색 강도를 플레이트 해독기를 사용하여 해독하였고, 시험 및 대조 웰 간에 신호를 비교하였다. 결과는 DNA 구조의 존재하에 rsCD4 에 결합하는 RPAT4 의 상당한 저해를 나타내었다.96 well ELISA plates were coated overnight at 0.2 ° C. with a 0.2 mg / ml solution of rsCD4 in coating buffer (0.05 M carbonate-bicarbonate buffer pH 9.0). Plates were TBS-T (Tris buffered saline pH 8.0, 0.05% (v / v) Tween 20) was used to wash on a large scale and test and control DNA structures were diluted (1: 2) across plates in TBS from a starting concentration of 100 □ M. Plates were incubated for 40 minutes at 37 ° C. and washed with TBS. 100 ng / ml preparation of antibody RPAT4 in PBS was added to the plate and incubated at 37 ° C. for 40 minutes. Plates were washed and bound RPAT4 was detected using alkaline phosphatase labeled both anti-mouse formulations (Sigma, Poole, UK) and Sigma Fast OPD (Sigma, Poole, UK) as color substrates. In some assays, DNA was incubated with RPAT4 monoclones. Color intensity was read using a plate reader, and the signal was compared between test and control wells. The results showed significant inhibition of RPAT4 binding to rsCD4 in the presence of DNA structure.

Claims (22)

공유결합으로 폐쇄되지 않은 것을 특징으로 하는, 둘 이상의 분자의 특이적 염기쌍 상호작용에 의해 다중 상호연결된 가닥의 핵산 분자 또는 그의 절편으로 구성되는 3차 다핵산 구조.A tertiary polynucleic acid structure consisting of multiple interconnected strands of nucleic acid molecules or fragments thereof by specific base pair interactions of two or more molecules, characterized in that they are not covalently closed. 제 1 항에 있어서, 둘 이상의 핵산 분자 가닥에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다핵산 구조.The polynucleic acid structure of claim 1, wherein the polynucleic acid structure is formed by two or more strands of nucleic acid molecules. 제 2 항에 있어서, 셋 이상의 핵산 분자 가닥에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다핵산 구조.The polynucleic acid structure of claim 2, wherein the polynucleic acid structure is formed by three or more strands of nucleic acid molecules. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조가 입방체이거나, 또는 본질적으로 입방체의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 다핵산 구조.The polynucleic acid structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the structure is in the form of a cube or is essentially in the form of a cube. 제 3 항에 있어서, 입방체 구조가 각 분자 가닥이 6 면 입방체의 각 면과 같이 작용하는 6 개의 핵산 분자 가닥에 의해 형성된 다핵산 구조.4. The polynucleic acid structure of claim 3, wherein the cube structure is formed by six nucleic acid molecule strands in which each molecular strand acts like each side of a six-sided cube. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 핵산 서열이 세트 내에서 다른 분자에 어닐링할 수 있는 둘 이상의 도메인을 포함하는 다핵산 구조.6. The polynucleic acid structure of claim 1, wherein each nucleic acid sequence comprises two or more domains capable of annealing to other molecules in the set. 7. 제 6 항에 있어서, 각 핵산 서열이 4 개의 도메인을 포함하는 다핵산 구조.7. The polynucleic acid structure of claim 6, wherein each nucleic acid sequence comprises four domains. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조가 단일 가닥 핵산의 트랙으로 구성되고, 이중 가닥 구조의 트랙으로 산재되는 핵산 분자를 포함하는 다핵산 구조.8. The polynucleic acid structure of claim 1, wherein the structure comprises nucleic acid molecules consisting of tracks of single stranded nucleic acid and interspersed with tracks of double stranded structure. 9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 핵산 가닥이 80 미만의 뉴클레오티드를 갖는 다핵산 구조.The polynucleic acid structure of claim 1, wherein each nucleic acid strand has less than 80 nucleotides. 제 9 항에 있어서, 각 핵산 가닥이 50 미만의 뉴클레오티드를 갖는 다핵산 구조.10. The polynucleic acid structure of claim 9, wherein each nucleic acid strand has less than 50 nucleotides. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조가 도 1 에 나타낸 어셈블리 (A1+B1+C1)+(A2+B2+C2) 를 갖는 다핵산 구조.The polynucleic acid structure according to claim 1, wherein the structure has the assembly (A1 + B1 + C1) + (A2 + B2 + C2) shown in FIG. 1. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조가 표적 분자와 상호작용할 수 있는 반무작위 분자 또는 그의 절편을 수득하기 위해, 다양한 무작위된 서열 트랙으로 구성되는 서브유닛을 포함하는 다핵산 구조.12. The polynucleic acid according to any one of the preceding claims, wherein the structure comprises subunits composed of various random sequence tracks to obtain semi-random molecules or fragments thereof that can interact with the target molecule. rescue. 둘 이상의 분자의 특이적 염기쌍 상호작용에 의해 다중 상호연결된 가닥의 핵산 분자 또는 그의 절편으로 구성된 서브유닛을 포함하는 3차원 다핵산 구조로서, 상기 구조가 공유결합으로 폐쇄되고, 표적 분자와 상호작용할 수 있는 반무작위 분자 또는 그의 절편을 수득하기 위하여 다양한 무작위된 서열 트랙으로 구성되는 서브유닛을 포함하는 구조.A three-dimensional polynucleic acid structure comprising subunits consisting of multiple interconnected strands of nucleic acid molecules or fragments thereof by specific base pair interactions of two or more molecules, the structure being covalently closed and able to interact with the target molecule. A structure comprising subunits consisting of various random sequence tracks to obtain a semirandom molecule or fragment thereof. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 서열 조성 및 서열 길이가 다양한 다핵산 구조.The polynucleic acid structure according to any of claims 1 to 13, wherein the sequence composition and sequence length vary. 제 14 항에 있어서, 다양한 서열 조성이 서열 내에 뉴클레오티드의 하나 이상의 변형에 의해 달성되는 다핵산 구조.15. The polynucleic acid structure of claim 14, wherein the various sequence compositions are achieved by one or more modifications of nucleotides in the sequence. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조가 또다른 분자 또는 고체 매트릭스에 결합 또는 부착할 수 있는 핵산의 부위 또는 기를 포함하는 다핵산 구조.The polynucleic acid structure of claim 1, wherein the structure comprises a site or group of nucleic acids capable of binding or attaching to another molecule or solid matrix. 제 16 항에 있어서, 상기 다른 분자가 단백질, 효소, 리포단백질, 글리코실화 단백질, 면역글로불린 또는 그의 단편인 상응하는 다핵산 구조.17. The corresponding polynucleic acid structure of claim 16, wherein said other molecule is a protein, enzyme, lipoprotein, glycosylated protein, immunoglobulin or fragment thereof. 제 16 항에 있어서, 상기 다른 분자가 핵산인 다핵산 구조.17. The polynucleic acid structure of claim 16, wherein said other molecule is a nucleic acid. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분자가 약제학적으로 유효한 다핵산 구조.The polynucleic acid structure of claim 16, wherein the molecule is pharmaceutically effective. 적당한 담체, 부형제 및 희석제 및/또는 다른 약제학적으로 유효한 화합물과 임의로 함께, 제 19 항의 다핵산 구조를 함유하는 약제 조성물.A pharmaceutical composition containing the polynucleic acid structure of claim 19, optionally in combination with a suitable carrier, excipient and diluent and / or other pharmaceutically effective compound. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 다핵산 구조의 진단제로서의 용도.Use as a diagnostic agent of the polynucleic acid structure of any one of Claims 1-18. 상이한 기능 및/또는 활성을 수득하기 위해 특이적으로 무작위화된 다양한 위상에 영향을 주는 라이브러리의 제공을 위한 제 12 항 또는 제 13 항의 다핵산 구조의 용도.Use of the polynucleic acid structure of claim 12 or 13 for providing a library that affects various phases that are specifically randomized to obtain different functions and / or activities.
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