KR20180109278A - Composition for treating retinal vascular disease comprising mTOR targeting siRNA with cross-species activity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 종간 교차활성을 지닌 mTOR를 표적으로 하는 siRNA를 함유하는 망막혈관질환 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for treating retinal vascular disease containing an siRNA targeting mTOR having interspecies cross-reactivity.
당뇨병성 망막병증, 망막 정맥 폐쇄 및 습성 나이관련 황반변성과 같은 다양한 망막혈관질환은 심각한 시력 상실을 유발하는 일반적인 망막 병리현상이다. 이들 혈관질환의 주요 병리학적 과정은 망막 허혈(ischemia) 후 새로운 혈관 형성 및 새로운 혈관으로부터 혈관 누출을 포함한다. 이러한 병리학적 메커니즘에 기초하여, 현재 표준 치료는 무혈관 영역(avascular area)에 항-혈관 내피 성장인자(anti-vascular endothelial growth factor; anti-VEGF)의 유리체(intravitreal) 내 주사 또는 레이저 치료가 있다. 최근 임상연구 결과를 보면, 지속적인 항-혈관 내피 성장인자를 주사한 당뇨성 망막병증 환자에서 혈관 폐쇄 감소 및 중증도 개선에 효과를 보였으나, 망막혈관질환에서 무혈관 영역 형성 예방 또는 감소를 위한 현재의 표준 치료는 없는 실정이다.Various retinal vascular diseases such as diabetic retinopathy, retinal vein occlusion, and wet age-related macular degeneration are common retinal pathologies that cause severe vision loss. The major pathological processes of these vascular diseases include new blood vessel formation after retinal ischemia and vascular leakage from new blood vessels. Based on this pathological mechanism, current standard therapies include intravitreal injection or laser treatment of anti-vascular endothelial growth factor (anti-VEGF) in the avascular area . Recent clinical studies have shown that patients with diabetic retinopathy who received sustained anti-vascular endothelial growth factor have improved vascular occlusion and severity, but the current practice for prevention or reduction of angiogenic zone formation in retinal vascular disease There is no standard treatment.
포유류의 라파마이신 표적(mammalian target of rapamycin; mTOR)은 단백질 합성, 세포 성장, 세포 증식, 세포 운동성 및 자가소화작용(autophagy) 등을 포함하는 다양한 세포 기능에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 세린-트레오닌 단백질 키나아제(kinase)이다. mTOR 신호 전달 경로의 필수 구성 요소로서, mTOR는 mTOR 복합체 1(mTOR complex 1; mTORC1) 및 mTOR 복합체 2(mTORC2) 모두에 존재한다. mTOR 억제제로서, 라파마이신은 원래 항진균제로서 사용되어 왔으며, 항-종양 및 항-혈관신생 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 라파마이신은 mTORC1의 FK507 결합 단백질 12(FKBP12)에 특이적으로 결합하여 신호 전달 경로를 방해한다. 라파마이신에 의한 항-혈관신생 활성은 VEGF 생성의 감소와 VEGF에 의한 혈관 내피세포의 반응과 연관되어 있는 것으로 알려져 있다. 최근 연구에 따르면, 라파마이신은 mTOR/저산소증 유발 인자(hypoxia-inducible factor-1; HIF-1)/VEGF 신호 전달의 표적과 관련된 메커니즘을 통하여 저산소증 유발 망막 색소 상피세포의 증식을 억제한다는 것이 보고된바 있다. 이러한 결과에 기초하여, mTOR 신호 전달을 표적하는 것은 맥락막 신생혈관 치료에 있어서 새로운 치료법이 될 수 있다. 맥락막 혈관질환 뿐만 아니라 조기 고산소증(hyperoxia)/저산소증 모델의 망막병증에서 전신성 라파마이신의 사용은 망막 신생혈관 형성을 억제하는 것이 보고된 바 있다.The mammalian target of rapamycin (mTOR) is a serine-threonine protein known to play an important role in a variety of cellular functions including protein synthesis, cell growth, cell proliferation, cell motility and autophagy Kinase. As an essential component of the mTOR signaling pathway, mTOR is present in both mTOR complex 1 (mTOR complex 1; mTORC1) and mTOR complex 2 (mTORC2). As an mTOR inhibitor, rapamycin has been originally used as an antifungal agent and is known to have anti-tumor and anti-angiogenic properties. Rapamycin specifically binds to the FK507 binding protein 12 (FKBP12) of mTORC1 and interferes with the signal transduction pathway. Anti - angiogenic activity by rapamycin is known to be associated with decreased VEGF production and vascular endothelial cell response by VEGF. Recent studies have shown that rapamycin inhibits proliferation of hypoxia-induced retinal pigment epithelial cells through a mechanism associated with the target of mTOR / hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) / VEGF signaling There is a bar. Based on these results, targeting mTOR signaling may be a new treatment for choroidal neovascularization. The use of systemic rapamycin in retinopathy of premature hyperoxia / hypoxia model as well as choroidal vascular disease has been reported to inhibit retinal neovascularization.
중재자로서, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA; siRNA)를 이용한 RNA 간섭은 서열-특이 전사 후 유전자 침묵(post-transcriptional gene silencing; PTGS)과 관련된 진화적 메커니즘이며, 서열-특이 방식(sequence-specific manner)으로 병리학 과정의 발달과 관련된 원인 유전자를 간섭함으로써 다양한 인간 질병을 치료하기 위한 새로운 치료 방법을 제공한다. siRNA의 기본 개념을 고려하면, siRNA 기술은 다양한 유전성 선천성 질환이나 망막질환의 새로운 치료 방법으로 큰 가능성을 가지고 있다. 그러나, 인간 질병에 siRNA를 적용하기 위한 현재 주요한 한계는 siRNA가 세포막을 통과하여 표적 조직의 세포질에 도달하기 어렵다는 것이다. siRNA 전달 시스템과 관련된 이러한 한계를 극복하기 위해, 바이러스 기반 벡터(vector) 뿐만 아니라 고분자, 지질, 단백질 나노캐리어(nanocarrier) 및 덴드리머(dendrimer)와 같은 수많은 비-바이러스 캐리어(non-viral carrier)가 siRNA 전달을 위해 시도되고 있다. 이들 중 재조합 아데노 연관 바이러스(recombinant adeno-associated virus; rAAV)는 안전하고 효과적이며, 지속적인 유전자 발현 전달 도구이다.As a mediator, RNA interference with small interfering RNAs (siRNAs) is an evolutionary mechanism associated with post-transcriptional gene silencing (PTGS), which is a sequence-specific manner ) Provides a new therapeutic method for treating various human diseases by interfering with the causative genes associated with the development of the pathological process. Considering the basic concept of siRNA, siRNA technology has great potential as a new therapeutic method for various hereditary congenital diseases or retinal diseases. However, the current major limitation for applying siRNA to human disease is that it is difficult for siRNAs to reach the cytoplasm of target tissues through the cell membrane. In order to overcome this limitation associated with siRNA delivery systems, numerous non-viral carriers such as polymers, lipids, protein nanocarriers and dendrimers as well as virus-based vectors have been used as siRNA It is being tried for delivery. Among these, recombinant adeno-associated virus (rAAV) is a safe, effective, and continuous tool for gene expression delivery.
산소 유발 망막병증(oxygen-induced retinopathy; OIR)은 망막혈관질환의 혈관 변화를 연구하기 위한 좋은 실험 도구이다. 이전 연구에서 고산소 농도에서 망막의 혈관 성장이 억제되고, 정상 산소 농도에서 신생혈관 형성이 활성화되는 것이 보고되었다. 또한, 산소 유발 망막병증은 동물 실험(in vivo)에서 혈관신생의 재현 가능한 모델이다. 신생혈관 형성의 정도는 이상 혈관 형태, 혈관 폐쇄 및 망막 허혈 정도를 측정하여 쉽게 정량할 수 있다. 따라서, 산소 유발 망막병증은 혈관형성 질환의 분자 및 세포 메커니즘, 및 항-혈관형성 제제 검사의 유효성을 보여주는 유익한 도구이다.Oxygen-induced retinopathy (OIR) is a good experimental tool for studying vascular changes in retinal vascular disease. Previous studies have shown that retinal vascular growth is inhibited at high oxygen concentrations and that neovascularization is activated at normal oxygen concentrations. Oxygen-induced retinopathy is also a reproducible model of angiogenesis in animal experiments (in vivo). The degree of neovascularization can be easily quantified by measuring abnormal blood vessel morphology, vascular occlusion and retinal ischemia. Oxygen-induced retinopathy is therefore a useful tool to demonstrate the effectiveness of molecular and cellular mechanisms of angiogenic disease, and anti-angiogenic agent testing.
세포 실험(in vitro)은 생체의 조직 일부 혹은 세포를 분리하여 특정 물질 또는 환경에 대해 어떻게 반응하는가를 살피는 것으로 다른 여러 가지 외부 요인을 최대한 억제한 상태에서 수행되어 진다. 그러나, 세포 수준의 실험 결과가 전체 개체의 건강 상태와 어떻게 연관되는지를 파악하는 것은 매우 어려우며, 영향을 준다면 어떠한 메커니즘으로 작용하는지에 대한 해답을 얻는 것 또한 한계가 있다. 따라서, 인체에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 세포 실험과 더불어 궁극적으로 역학 연구와 동물 실험(in vivo)의 총체적인 이해 및 일관성 있는 결과가 요구된다. 동물 실험결과를 사람과 직접 연관시킬 수 없더라도 동물과 인간의 공통적인 생체학적 반응은 매우 많으므로 짜임새 있고 재현성 있는 동물 실험 결과는 세포 수준의 실험 결과 보다 특정 물질에 대한 효능 및 부작용을 평가할 수 있으며, 역학 연구 결과들과 총체적으로 분석될 때 궁극적으로 인간에 대한 노출 영향을 평가하는데 매우 유용할 수 있다. In vitro studies are carried out in the presence of various other external factors as much as possible, by examining how a part of a tissue or cell of a living body is separated and reacted to a specific substance or environment. However, it is very difficult to grasp how cell-level experimental results are related to the health status of the whole population. Therefore, in order to evaluate the effect on the human body, ultimately, a comprehensive understanding of epidemiological studies and animal experiments (in vivo) and consistent results are required in addition to cell experiments. Even though the results of animal experiments can not be directly linked to humans, the common biologic responses of animals and humans are so numerous that the results of structured and reproducible animal experiments can be evaluated for efficacy and adverse effects on specific substances rather than cell- It can be very useful in assessing the impact of exposure to humans ultimately when analyzed in aggregate with epidemiological studies.
본 발명의 목적은 mTOR 유전자의 일부와 상보적인 서열로 이루어짐으로써, mTOR 유전자의 mRNA를 분해하거나, 번역을 억제할 수 있는 종간 교차활성을 지닌 siRNA 또는 상기 siRNA를 포함하는 재조합 벡터를 유효성분으로 함유하는 망막혈관질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a siRNA having interspecies cross activity capable of degrading mRNA of mTOR gene or inhibiting translation or a recombinant vector containing siRNA as an active ingredient And to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating retinal vascular disease.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어지며, mTOR와 결합하여 그 발현을 억제하는 종간 교차활성을 지닌 siRNA 또는 상기 siRNA를 포함하는 재조합 벡터를 유효성분으로 함유하는 망막혈관질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a siRNA comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and having interspecies cross activity that binds to mTOR and inhibits its expression, or a retina containing as an active ingredient a recombinant vector comprising the siRNA There is provided a pharmaceutical composition for preventing or treating vascular disease.
본 발명은 종간 교차활성을 지닌 mTOR를 표적으로 하는 siRNA, 이를 포함하는 재조합 벡터 및 이를 유효성분으로 함유하는 약학 조성물에 관한 것으로, 상기 mTOR 표적 siRNA는 mTOR 유전자의 일부와 상보적인 서열로 이루어짐으로써, mTOR 유전자의 mRNA를 분해하거나 번역을 억제할 수 있기 때문에 mTOR를 표적하는 다양한 망막혈관질환, 예를 들어, 황반변성, 당뇨병성 망막병증, 미숙아 망막병증, 망막혈관폐쇄 및 안허혈증후군으로 이루어진 군에서 선택된 질환을 예방하거나 치료할 수 있다.The present invention relates to an siRNA targeting mTOR having interspecific cross-activity, a recombinant vector containing the siRNA, and a pharmaceutical composition containing the siRNA as an effective ingredient, wherein the mTOR target siRNA comprises a sequence complementary to a part of the mTOR gene, Since the mTOR gene can be degraded or inhibited in translation, it can be used in a variety of retinal vascular diseases targeting mTOR, such as macular degeneration, diabetic retinopathy, retinopathy of prematurity, retinal vascular occlusion and ocular ischemic syndrome The selected disease can be prevented or treated.
도 1은 mTOR siRNA의 2차 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 재조합 벡터인 rAAV-GFP-simTOR의 개열 지도를 나타낸 것이다.
도 3은 ARPE19 세포 또는 HeLa 세포에서 mTOR를 타겟하는 siRNA의 유전자 침묵 효과를 확인한 것으로, mTOR의 (A) mRNA 및 (B) 단백질 발현을 실시간 중합효소 연쇄반응 및 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 4는 산소 유발 망막병증에서 망막증을 혈관조영상 및 공초점 현미경으로 분석한 결과로, (A) 혈관 영역의 경계 마스크(boundary mask), (B) 혈관 영역 안에 빈 영역 및 (C) 전체 눈 세포 영역을 나타낸 것이다.
도 5는 산소 유발 망막병증의 대표적인 망막 전체 플랫 마운트(flat mount) 이미지를 나타낸 것으로, (A) 비히클 처리 샴 군, (B) rAAV-siCon 처리 군 및 (C) rAAV-GFP-simTOR 처리 군을 나타낸 것이다. 망막 마운트는 혈관 발달 상태, 무혈관 망막 혈관 존재 여부 및 범위를 확인하기 위해 염색하였다. (노란색: 망막 내 무혈관 영역, 파란색: 망막 혈관 경계, 빨간색: 망막 맥관구조)
도 6은 산소 유발 망막증 모델에서 mTOR 신호 전달 억제에 의한 혈관 폐쇄 형성의 감소 효과를 나타낸 것이다.
도 7은 저산소 상태에서 mTOR siRNA에 의한 HIF-1 및 VEGF의 발현 억제 효과를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the secondary structure of mTOR siRNA.
Fig. 2 shows the cleavage map of the recombinant vector rAAV-GFP-simTOR according to the present invention.
FIG. 3 shows the gene silencing effect of siRNA targeting mTOR in ARPE19 cells or HeLa cells. The results are shown by real-time PCR and Western blotting of (A) mRNA and (B) protein expression of mTOR.
FIG. 4 shows the result of analysis of retinopathy by angiographic and confocal microscopy in oxygen-induced retinopathy, showing (A) a boundary mask of the blood vessel region, (B) a hollow region in the blood vessel region, and (C) .
FIG. 5 shows a typical flat mount image of the retina of oxygen-induced retinopathy, wherein (A) the vehicle treated group, (B) rAAV-siCon treated group and (C) rAAV-GFP-simTOR treated group . Retinal mounts were stained to check for vascular development status, the presence and extent of aneurysmal retinal vessels. (Yellow: a vein area in the retina, blue: retinal vascular boundary, red: retinal vasculature)
FIG. 6 shows the effect of reducing vascular occlusion by inhibiting mTOR signaling in an oxygen-induced retinopathy model.
FIG. 7 shows the effect of suppressing the expression of HIF-1 and VEGF by mTOR siRNA in a hypoxic state.
본 발명의 발명자들은 산소 유발 망막증 동물모델에서 mTOR siRNA를 발현하는 rAAV 벡터를 처리한 결과, 비정상적으로 증가된 HIF-1 및 VEGF의 발현을 감소함으로써 신생혈관 형성을 억제하고 혈관-폐쇄성 병리학적 증상을 개선하는 것을 확인하였으며, mTOR siRNA에 의한 mTOR 신호 전달 경로의 불활성화가 망막혈관폐쇄, 안허혈증후군, 당뇨병성 망막증을 포함하는 다양한 망막혈관질환의 치료에 있어서 새로운 치료 전략이 될 수 있음을 시사하며 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention found that treatment of rAAV vector expressing mTOR siRNA in an oxygen-induced retinopathy animal model resulted in inhibition of angiogenesis by reducing the expression of abnormally increased HIF-1 and VEGF, , Suggesting that inactivation of the mTOR signaling pathway by mTOR siRNA may be a new therapeutic strategy in the treatment of various retinal vascular diseases including retinal vascular occlusion, ischemic syndrome, and diabetic retinopathy Thus completing the present invention.
본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어지며, mTOR와 결합하여 그 발현을 억제하는 종간 교차활성을 지닌 siRNA를 유효성분으로 함유하는 망막혈관질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of retinal vascular disease comprising an siRNA having the interspecies cross-activity which is composed of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and inhibits its expression by binding to mTOR as an active ingredient.
바람직하게는, 상기 망막혈관질환은 황반변성, 당뇨병성 망막병증, 미숙아 망막병증, 망막혈관폐쇄 및 안허혈증후군으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.Preferably, the retinal vessel disease is selected from the group consisting of, but not limited to, macular degeneration, diabetic retinopathy, retinopathy of prematurity, retinal vascular occlusion, and ischemic syndrome.
바람직하게는, 상기 siRNA은 HIF-1 및 VEGF의 발현을 억제할 수 있다.Preferably, the siRNA can inhibit the expression of HIF-1 and VEGF.
본 발명에서 mTOR와 결합하여 그 발현을 억제하는 종간 교차활성을 지닌 siRNA는 인간, 원숭이, 랫의 mTOR 유전자의 일부와 100% 상보적인 서열로 이루어지고, mTOR 유전자의 mRNA를 분해하거나, 번역을 억제할 수 있다. 상보성이 80 내지 90%인 경우에는 mRNA의 번역을 억제할 수 있고, 100%인 경우에는 mRNA를 분해시킬 수 있다.In the present invention, the siRNA having interspecies crossing activity that binds to mTOR and inhibits its expression is composed of 100% complementary sequence with a part of the mTOR gene of human, monkey, and rat, and degrades mRNA of mTOR gene or inhibits translation can do. When the complementarity is 80 to 90%, translation of mRNA can be inhibited, and when it is 100%, mRNA can be degraded.
또한, 본 발명에 따른 mTOR을 표적으로 하는 siRNA는 서열번호 1로 표시되는 염기서열과 80%, 바람직하게는 90%, 보다 바람직하게는 100%의 상동성을 갖는 염기서열을 포함할 수 있다. 상기 염기서열은 5 내지 15 bp의 루프 영역에 의해 회문적으로 연결되어 헤어핀 구조를 형성할 수도 있다.In addition, the siRNA targeting mTOR according to the present invention may include a base sequence having a homology of 80%, preferably 90%, more preferably 100%, to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. The nucleotide sequence may be linked by a loop region of 5 to 15 bp to form a hairpin structure.
본 발명의 siRNA는 당업계에 공지된 RNA 분자의 제조방법에 따라 제조할 수 있다. RNA 분자의 제조방법으로는 화학적 합성 방법 및 효소적 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, RNA 분자의 화학적 합성은 문헌에 개시되어 있는 방법을 사용할 수 있으며(Verma and Eckstein, Annu. Rev. Biochem. 67, 99-134, 1999), RNA 분자의 효소적 합성은 T7, T3 및 SP6 RNA 폴리머라제(polymerase)와 같은 파아지 RNA 폴리머라제를 이용하는 방법이 문헌에 개시되어 있다(Milligan and Uhlenbeck, Methods Enzymol. 180: 51-62, 1989).The siRNA of the present invention can be produced by a method for producing an RNA molecule known in the art. As a method of producing the RNA molecule, a chemical synthesis method and an enzymatic method can be used. For example, the chemical synthesis of RNA molecules can be performed using the methods described in the literature (Verma and Eckstein, Annu. Rev. Biochem. 67, 99-134, 1999) And SP6 RNA polymerase (Milligan and Uhlenbeck, Methods Enzymol. 180: 51-62, 1989).
또한, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어지며, mTOR와 결합하여 그 발현을 억제하는 종간 교차활성을 지닌 siRNA를 포함하는 재조합 벡터를 유효성분으로 함유하는 망막혈관질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.The present invention also provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of retinal vascular disease comprising a recombinant vector comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and comprising an siRNA having interspecies crossing activity which binds to mTOR and inhibits its expression, as an active ingredient .
바람직하게는, 상기 재조합 벡터는 도 2에 도시된 개열 지도를 가질 수 있다.Preferably, the recombination vector may have the cleavage map shown in Fig.
바람직하게는, 상기 망막혈관질환은 황반변성, 당뇨병성 망막병증, 미숙아 망막병증, 망막혈관폐쇄 및 안허혈증후군으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.Preferably, the retinal vessel disease is selected from the group consisting of, but not limited to, macular degeneration, diabetic retinopathy, retinopathy of prematurity, retinal vascular occlusion, and ischemic syndrome.
바람직하게는, 상기 siRNA은 HIF-1 및 VEGF의 발현을 억제할 수 있다.Preferably, the siRNA can inhibit the expression of HIF-1 and VEGF.
본 발명의 재조합 벡터는 당업계에 공지된 재조합 DNA 방법에 의해 제조될 수 있다. The recombinant vector of the present invention can be produced by a recombinant DNA method known in the art.
본 발명에서 mTOR에 대한 siRNA를 전달하기에 유용한 바이러스 또는 바이러스 벡터로는 바쿨로비리디애(baculoviridiae), 파르보비리디애(parvoviridiae), 피코르노비리디애(picornoviridiae), 헤레페스비리디애(herepesviridiae), 폭스비리디애(poxviridiae), 아데노비리디애(adenoviridiae) 등이 있지만, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.Viral or viral vectors useful in the present invention for delivering siRNA to mTOR include baculoviridiae, parvoviridiae, picornoviridiae, herepesviridiae, But not limited to, poxviridiae, adenoviridiae, and the like.
본 발명에서는 아데노 부속 바이러스(Adeno Associated Virus, AAV)를 이용하는 것이 가장 바람직하다. 아데노 부속 바이러스는 면역반응과 세포독성을 거의 유발하지 않는 것으로 알려져 있다. 특히, 아데노 부속 바이러스 혈청형 2(serotype 2)는 중추신경계(central nervous system; CNS)의 신경세포로 효율적인 유전자 전달을 할 수 있으며, 또한 신경계에서 형질전환 유전자(transgene)를 효과적으로 장기간 발현할 수 있다.In the present invention, it is most preferable to use Adeno Associated Virus (AAV). Adeno-associated virus is known to cause little immunological reaction and cytotoxicity. In particular, the adeno-associated virus serotype 2 is capable of efficient gene transfer to the central nervous system (CNS) neurons and can also effectively express the transgene in the nervous system for a long period of time .
또한, 본 발명에서 mTOR에 대한 siRNA를 전달하기에 유용한 비바이러스 벡터로는 전술한 바이러스 벡터를 제외한 통상적으로 유전자 요법에 사용되는 모든 벡터를 포함하며, 예를 들어, 진핵 세포에서 발현 가능한 다양한 플라스미드(plasmid) 및 리포좀(liposome) 등이 있다.The non-viral vectors useful for delivering siRNA to mTOR in the present invention include all vectors conventionally used for gene therapy except for the viral vectors described above. For example, various plasmids capable of being expressed in eukaryotic cells plasmids) and liposomes.
한편, 본 발명에서 mTOR을 표적으로 하는 siRNA는 전달된 세포에서 적절히 전사되기 위하여 적어도 프로모터(promoter)에 작동 가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 상기 프로모터는 진핵 세포에서 기능할 수 있는 프로모터라면 어떤 것이든지 무방하나, 사람 H1 폴리머라제-III 프로모터가 보다 바람직하다. mTOR을 표적으로 하는 siRNA의 효율적인 전사를 위하여 필요에 따라 리더(leader) 서열, 폴리아데닐화 서열, 프로모터, 인핸서(enhancer), 업스트림(upstream) 활성화 서열, 신호 펩타이드 서열 및 전사 종결인자를 비롯한 조절서열을 추가로 포함할 수도 있다.In the present invention, mTOR-targeted siRNA is preferably operably linked to at least a promoter for proper transcription in the transfected cells. The promoter may be any promoter capable of functioning in eukaryotic cells, more preferably a human H1 polymerase-III promoter. For the efficient transcription of mTOR-targeted siRNAs, regulatory sequences including leader sequences, polyadenylation sequences, promoters, enhancers, upstream activation sequences, signal peptide sequences and transcription termination factors, May also be included.
본 발명에 따른 mTOR와 결합하여 그 발현을 억제하는 종간 교차활성을 지닌 siRNA 또는 상기 siRNA를 포함하는 재조합 벡터를 약학 조성물로 사용할 경우, 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 또는 희석제를 더 포함할 수 있다.When an siRNA having interspecies crossing activity that inhibits its expression in combination with the mTOR according to the present invention or a recombinant vector containing the siRNA is used as a pharmaceutical composition, a suitable carrier, excipient or diluent commonly used in the production of a pharmaceutical composition .
본 발명에서 사용가능한 담체, 부형제 또는 희석제로는, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 또는 광물유 등을 들 수 있다.Examples of carriers, excipients or diluents usable in the present invention include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, Methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate or mineral oil.
상기 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.The composition may be formulated in the form of powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols and the like, oral preparations, suppositories and sterilized injection solutions according to a conventional method.
제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화합물은 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제한다.In the case of formulation, a diluent or excipient such as a filler, an extender, a binder, a wetting agent, a disintegrant, or a surfactant is usually used. Solid formulations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules and the like, which may contain at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose sucrose), lactose, gelatin, and the like.
또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc may also be used. Examples of the liquid preparation for oral use include suspensions, solutions, emulsions, and syrups. In addition to water and liquid paraffin, simple diluents commonly used, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives and the like may be included .
비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, and suppositories. Examples of the suspending agent include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like. As a base for suppositories, witepsol, macrogol, tween 61, cacao paper, laurin, glycerogelatin and the like can be used.
상기 조성물의 사용량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으나, 0.1 내지 2.0 ㎎/㎏의 양을 일일 1회 내지 수회 투여할 수 있다. The amount of the composition to be used may vary depending on the age, sex, and body weight of the patient, but may be administered in an amount of 0.1 to 2.0 mg / kg once to several times per day.
또한, 이러한 조성물의 투여량은 투여경로, 질병의 정도, 성별, 체중, 나이 등에 따라서 증감될 수 있다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.In addition, the dosage of such a composition may be increased or decreased depending on the route of administration, degree of disease, sex, weight, age, and the like. Thus, the dosage amounts are not intended to limit the scope of the invention in any manner.
상기 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁 내 경막 또는 뇌혈관 내(intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.The composition can be administered to mammals such as rats, mice, livestock, humans, and the like in a variety of routes. All modes of administration may be expected, for example, by oral, rectal or intravenous, intramuscular, subcutaneous, intra-uterine or intracerebroventricular injections.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .
실시예Example 1: One: mTORmTOR siRNA의siRNA 설계 및 분석 Design and analysis
다양한 종의 mTOR의 완전 보존 서열 패턴(completely conserved sequence pattern)으로부터 표적 서열을 선정하였다. 이때, 사용된 종은 인간(LOCUS: NM_004958), 원숭이(XR_014791), 랫(NM_019906) 및 마우스(NM_020009)를 포함한다.Target sequences were selected from the completely conserved sequence pattern of mTOR of various species. At this time, the species used include human (LOCUS: NM_004958), monkey (XR_014791), rat (NM_019906) and mouse (NM_020009).
효과적인 siRNA의 설계를 위하여, MWG Biotech AG 소프트웨어 (www.mwgbiotech.com) 또는 CAPSID(Convenient Application Program for siRNA Design)라고 하는 교내에서 개발된 siRNA 설계 소프트웨어를 이용하였다. mTOR siRNA의 서열(서열번호 1) 및 siRNA 점수는 하기 표 1과 같다.For effective siRNA design, we used siRNA design software developed on-campus called MWG Biotech AG software (www.mwgbiotech.com) or CAPSID (Convenient Application Program for siRNA Design). The mTOR siRNA sequence (SEQ ID NO: 1) and siRNA score are shown in Table 1 below.
(5’→ 3’)Target sequence
(5 '- >3')
(뉴클레오타이드)location
(Nucleotides)
점수siRNA
score
mTOR siRNA
mTOR siRNA
GAAUGUUGACCAAUGCUAU
GAAUGUUGACCAAUGCUAU
7221
7221
키나아제
Kinase
13
13
표 1을 참조하여 보면, CAPSID를 이용하여 mTOR siRNA의 점수를 측정한 결과, 13점으로 탁월한 점수를 가지는 것을 확인하였다. 일반적으로 siRNA 점수가 8 이상이면 우수한 편에 속한다.As shown in Table 1, when the score of mTOR siRNA was measured using CAPSID, it was confirmed that it had an excellent score of 13 points. Generally, if the siRNA score is 8 or more, it belongs to the superior side.
또한, 도 1을 참조하여 보면, mTOR siRNA의 2차 구조를 분석한 결과, 에너지(energy) 값이 -64.3으로 측정되었으며, 구조 상에서 볼 때 mTOR의 표적 mRNA에 대한 접근성 및 결합 가능성이 우수할 것으로 예측하였다.Also, referring to FIG. 1, the secondary structure of mTOR siRNA was analyzed, and the energy value was -64.3. In view of the structure, mTOR had excellent accessibility to and binding to the target mRNA Respectively.
실시예Example 2 : 세포 배양 2: Cell culture
인간 자궁 경부 암세포인 HeLa 세포 및 인간 망막 색소 상피세포인 ARPE19 세포는 ATCC(American Type Culture Collection, Manassas, VA)에서 구매하였다. 세포는 10% 우태아혈청(fetal bovine serum, FBS, Gibco, Middleton, WI), GlutaMAX-1(2 mM) 및 페니실린(100 IU/ml)/스트렙토마이신(50 g/ml)을 포함하는 DMEM 배지(Invitrogen, Carlsbad, CA)를 이용하여 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양하였다. HeLa cells as human cervical cancer cells and ARPE19 cells as human retinal pigment epithelial cells were purchased from ATCC (American Type Culture Collection, Manassas, Va.). The cells were cultured in DMEM medium containing 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco, Middleton, WI), GlutaMAX-1 (2 mM) and penicillin (100 IU / ml) / streptomycin (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) At 37 ° C in a 5% CO 2 incubator.
저산소 처리를 위해, 배양 배지에 hypoxia-mimetic chemical Cobalt(II) chloride(Sigma, St. Louis, MO) 100 μM을 24시간 동안 처리하였다. For hypoxic treatment, 100 μM of hypoxia-mimetic chemical Cobalt (II) chloride (Sigma, St. Louis, Mo.) was added to the culture medium for 24 hours.
실시예Example 3 : 3: siRNAsiRNA // rAAVrAAV 제조 및 형질감염 Manufacture and transfection
mTOR를 타겟하는 siRNA(5'-GAAUGUUGACCAAUGCUAU-3'; 서열번호 1)는 제놀루션(Genolution, Seoul, Korea)에서 구매하였다. 음성 대조군(negative control)으로 사용된 비특이적 scrambled control siRNA(5'-AUUCUAUCACUAGCGUGAC-3'; 서열번호 2)는 다마콘(Dharmacon Inc.)에서 제공받았다.siRNA (5'-GAAUGUUGACCAAUGCUAU-3 '; SEQ ID NO: 1) targeting mTOR was purchased from Genolux (Seoul, Korea). A non-specific scrambled control siRNA (5'-AUUCUAUCACUAGCGUGAC-3 '; SEQ ID NO: 2) used as a negative control was provided by Dharmacon Inc.
일시적 형질감염(transient transfection)을 위해, 올리고펙타민 시약(oligofectamine reagent, Invitrogen)을 이용하여 세포를 100 nM의 siRNA와 무혈청 배지에서 4시간 동안 배양한 후, 10% 우태아혈청이 포함된 신선한 배지를 첨가하고 특정 시간 동안 배양하였다. For transient transfection, the cells were incubated with 100 nM siRNA and serum-free medium for 4 hours using oligofectamine reagent (Invitrogen), and then incubated with fresh 10% fetal bovine serum The medium was added and incubated for a specific time.
동물 실험을 위해, 녹색 형광 단백질(green fluorescent protein; GFP)과 H1 프로모터(promoter)에 의해 유도된 corresponding mTOR siRNA(rAAV-simTOR) 또는 control siRNA(rAAV-siCon)를 발현하는 자가 보완적 재조합 아데노 부속 바이러스 2(recombinant adeno associated virus 2, rAAV2) 벡터는 이전에 보고된 논문(Cell Mol Life Sci 2012;69:3147-3158)을 참고하여 제조하였다. 상기 재조합 벡터인 rAAV-GFP-simTOR의 개열 지도는 도 2에 나타내었다.For animal experiments, autologous complementary recombinant adeno-associated genes expressing the corresponding mTOR siRNA (rAAV-simTOR) or control siRNA (rAAV-siCon) induced by green fluorescent protein (GFP) and the H1 promoter The recombinant adeno associated virus 2 (rAAV2) vector was prepared by reference to a previously reported paper (Cell Mol Life Sci 2012; 69: 3147-3158). The cleavage map of the recombinant vector rAAV-GFP-simTOR is shown in Fig.
실시예Example 4 : 실시간 4: Real time 역전사Reverse transcription 중합효소 연쇄반응 분석 Polymerase chain reaction analysis
RNA는 트리졸(trizol, Invitrogen) 시약을 이용하여 추출하였고, 추출한 RNA는 Superscript III(Invitrogen) 키트를 이용하여 cDNA로 합성하였다. 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(real-time reverse transcription-polymerase chain reaction; real-time RT-PCR)은 SyBr Green I 및 프라이머(primer)를 이용하여 수행하였다: mTOR 프라이머, 5'-CAC AGT GCC AGA ATC TAT TC-3'(순방향; 서열번호 3) 및 5'-GAG AAG TCC CGA CCA GTG AG-3'(역방향; 서열번호 4); VEGF 프라이머, 5'-CCC ATG GCA GAA GGA GG-3'(순방향; 서열번호 5) 및 5'-GGA AGA TGT CCA CCA GG-3'(역방향; 서열번호 6); 및 β-엑틴(β-actin) 프라이머, 5'-TGA AGA TCA AGA TCA TTG CTC-3'(순방향; 서열번호 7) 및 5'-TGC TTG CTG ATC CAC ATC TG-3'(역방향; 서열번호 8). 반응은 95℃에서 3분(초기 변성/중합효소 활성) 1회 사이클(cycle) 후 95℃에서 15초, 60℃에서 30초, 72℃에서 30초로 39회 사이클을 반복하였다. β-엑틴은 정규화(normalization)를 위해 사용되었고, 상대적인 유전자 발현은 GeneXpression Macro chromo4 소프트웨어(Bio-Rad, Hercules, CA)를 이용하여 평가하였다.RNA was extracted using trizol (Invitrogen) reagent, and extracted RNA was synthesized with cDNA using Superscript III (Invitrogen) kit. Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) was performed using SyBr Green I and a primer: mTOR primer, 5'-CAC AGT GCC AGA ATC TAT TC-3 '(forward; SEQ ID NO: 3) and 5'-GAG AAG TCC CGA CCA GTG AG-3' (reverse; SEQ ID NO: 4); VEGF primer, 5'-CCC ATG GCA GAA GGA GG-3 '(forward; SEQ ID NO: 5) and 5'-GGA AGA TGT CCA CCA GG-3' (reverse; (Reverse direction; SEQ ID NO: 7) and 5'-TGC TTG CTG ATC CAC ATC TG-3 '(reverse direction, SEQ ID NO: 7) and 5'- TGA AGA TCA AGA TCA TTG CTC- 8). The reaction was repeated 39 times at 95 ° C for 3 minutes (initial denaturation / polymerase activity) after one cycle, at 95 ° C for 15 seconds, at 60 ° C for 30 seconds, and at 72 ° C for 30 seconds. β-actin was used for normalization and relative gene expression was assessed using GeneXpression Macro chromo4 software (Bio-Rad, Hercules, Calif.).
실시예Example 5 : 5: 웨스턴Western 블랏Blat 분석 analysis
단백질은 SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)로 분리하여 웨스턴 블랏을 수행하였다. 전기영동으로 분리한 단백질은 트렌스퍼 버퍼(transfer buffer; 20% 메탄올, 25 mM Tris-HCl, 192 mM 글라이신(glycine))를 이용하여 350 mA에서 120분간 플루오르화 폴리비닐리덴(polyvinylidene fluoride, PVDF) 멤브레인으로 이동시켰다. 단백질이 이동된 멤브레인은 0.1% tween 20 및 5% 우태아혈청을 포함하는 TBS(Tris-buffered saline)로 블로킹(blocking)시킨 후, 일차 항체로 반응시키고 HRP가 접합된 이차 항체 Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)로 반응시켰다. 멤브레인에 ECL(enhanced chemiluminescence) 검출 kit(Advansta)의 발색시약 Ⅰ과 Ⅱ를 1:1로 섞은 혼합액을 도포하고, X-선 필름(X-ray film; CP-G plus, Agfa Healthcare Ltd, New Orleans, LA, USA)에 노출하여 현상한 다음 필름 상에서 단백질의 발현 정도를 관찰하였다. 실험에 사용된 mTOR(2983S), HIF-1(610958) 및 β-엑틴(A5441) 항체는 셀 시그널링(Cell signaling, Boston, MA), BD 바이오사이언스(BD Biosciences, San Jose, CA) 및 시그마(Sigma)에서 각각 구매하였다. Proteins were separated by SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) and Western blotting was performed. The protein separated by electrophoresis was transferred to polyvinylidene fluoride (PVDF) at 350 mA for 120 minutes using a transfer buffer (20% methanol, 25 mM Tris-HCl, 192 mM glycine) Membrane. Protein-transferred membranes were blocked with TBS (Tris-buffered saline) containing 0.1% tween 20 and 5% fetal bovine serum, then reacted with primary antibody and HRP-conjugated secondary antibody Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, Pa.). The membrane was coated with a mixed solution of 1: 1 mixture of color development reagents I and II of ECL (enhanced chemiluminescence) detection kit (Advansta), and X-ray film (CP-G plus, Agfa Healthcare Ltd, New Orleans , LA, USA), and the degree of protein expression on the film was observed. Antibodies to mTOR (2983S), HIF-1 (610958) and β-actin (A5441) used in the experiments were obtained from cell signaling (Boston, MA), BD Biosciences (San Jose, Calif. Sigma).
실시예Example 6 : 산소 유발 망막증(oxygen-induced retinopathy; 6: Oxygen-induced retinopathy (Oxygen-induced retinopathy; OIROIR ) 모델) Model
모든 실험은 ARVO(association for research in vision and ophthalmology statement for the use of animals in Ophthalmic and Vision Research)의 규정을 준수하여 수행하였으며, 동물 실험을 위해 아산생명과학연구소(Asan Life Science Institute, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea)의 기관연구 윤리 심의위원회(Internal Review Board, IRB)의 승인을 받았다. All experiments were carried out in accordance with ARVO (Association of Research In Vision and Ophthalmology Statement for the Use of Ophthalmics and Vision Research), and the Asan Life Science Institute, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea) was approved by the Internal Review Board (IRB).
SD 랫(Sprague-Dawley rat; SD rat)은 출생 후 7일(P8)에서 P12까지 80 ± 5%의 산소 챔버(chamber)에서 길렀으며, 그 후 5일은 실내 공기 환경에서 길렀다. 동물은 3개의 군으로 나누었다: 1군; 비히클(vehicle) 처리 샴(sham) 군(n=5), 2군; rAAV-GFP-siCon 처리 군(n=5), 3군; rAAV-GFP-simTOR 처리 군(n=5). SD 랫은 알팍산(alfaxan, 20 mg/kg) 및 틸레타민(tiletamine, 12.5 mg/kg)을 복강 내 주사하여 마취시켰다. Mydrin-P(트로픽아미드(tropicamide) 5 mg/mL 및 페닐에프린(phenylephrine) 5 mg/mL, Santen Pharmaceuticals, Japan)로 동공을 확장시킨 후, 수술용 현미경(Zeiss, NY) 하에서 33 게이지(gauge)의 헤밀턴 주사기(Hamilton, NE)를 이용하여 rAAV-GFP-siCon(2.5 X 108 TPs), rAAV-GFP-simTOR(2.5 X 108 TPs) 또는 비히클 5 L를 유리체 내로 주사 하였다. 공막절개술(sclerotomy)은 33 게이지의 헤밀턴 주사기를 이용하여 연곽(limbus; 강막과 공막 사이의 전이대)에서 약 1 mm 떨어진 후방에서 이루어졌으며, 수정체(lens)의 손상을 방지하기 위해 주의를 기울여 수행하였다.Sprague-Dawley rats (SD rats) were grown in an oxygen chamber at 80 ± 5% from day 7 postnatally (P8) to P12, and then grown for 5 days in an indoor air environment. The animals were divided into three groups: Group 1; Vehicle treated sham group (n = 5), group 2; rAAV-GFP-siCon treated group (n = 5),
실시예Example 7 : 플루오레세인 7: Fluorescein 혈관조영상Angiogram (( fluorescein분광제 angiogramangiogram ) 분석) analysis
랫 망막(retina) 준비 및 혈관 염색 방법은 이전 논문을 참고(Connor et al)하였으며, 방법을 일부 변형하여 수행하였다. 획득한 안구는 4% 파라포름알데하이드(paraformaldehyde; PFA)에 담가 상온에서 1시간 동안 고정시켰다. 그 후, 공막(sclera), 포도막 조직(uveal tissue), 각막(cornea) 및 수정체를 망막에서 제거하고, 분리한 망막을 인산완충식염수(phosphate buffered saline; PBS)에 담가 5분 동안 흔들어주며 2회 세척하였다. Rat retina preparation and vascular staining methods were previously described (Connor et al) and were performed with some modification of the method. Obtained eyes were immersed in 4% paraformaldehyde (PFA) and fixed at room temperature for 1 hour. The sclera, uveal tissue, cornea and lens were then removed from the retina and the detached retina was immersed in phosphate buffered saline (PBS) for 5 minutes, And washed.
망막 혈관을 염색하기 위해, 망막을 이소렉틴(Isolectin, B4-594, Molecular Probes, Carlsbad, CA)에 넣고 4℃에서 이틀 동안 반응시켰다. 그 후, 망막은 젤라틴을 사용하여 슬라이드에 평평하게 마운트(mount)하고 커버슬립으로 덮은 다음 메니큐어로 밀봉하였다. 녹색 형광 단백질(GFP) 발현은 플루오레세인(fluorescein) 혈관조영상 및 공초점 현미경 시스템(confocal microscope system, LSM 780, Zeiss, NY, NY)을 이용하여 분석하였다.To stain the retinal vessels, the retina was placed in isolectin (Isolectin, B4-594, Molecular Probes, Carlsbad, Calif.) And reacted at 4 ° C for two days. The retina was then mounted flat on the slide using gelatin, covered with a cover slip, and then sealed with a manicure. Green fluorescent protein (GFP) expression was analyzed using a fluorescein angiogram and confocal microscope system (LSM 780, Zeiss, NY, NY).
실시예Example 8 : 산소 유발 망막병증 동물모델에서 망막증 분석 8: Retinopathy in an animal model of oxygen induced retinopathy
혈관 영역의 경계 마스크(boundary mask), 혈관 영역 안에 빈 영역(empty area) 및 전체 눈 세포 영역을 얻기 위해 다음 3단계를 수행하였다. 전처리 과정으로서 모든 이미지 파일은 RGB-색깔 채널 이미지로 분할하였다. 첫째, 빨강 채널 이미지에서 자동 임계값 방법을 적용하여 혈관 영역을 세분화하였다. 혈관 영역 마스크와 함께, 객체 크기 옵션의 제약으로 큰 객체를 검출하기 위해 수행되는 이미지J(ImageJ)의 '입자 분석(particle analysis)' 방법으로 경계 마스크를 추출하였다. 단일 객체 이상인 경우, 경계 'OR' 연산을 이용하여 단일 혈관 영역 마스크를 만들기 위해 복수 객체를 생성하였다. 둘째, 혈관 영역 안에 빈 영역을 얻기 위해, 혈관 영역 마스크를 인벌트(invert) 시켰다. 그 다음 혈관 영역 안에 작은 객체를 얻기 위해 수행되는 '입자 분석' 방법으로 인벌트된 혈관 마스크를 추출하였다. 첫 번째 단계와 마찬가지로, 경계 'OR' 연산을 이용하여 단일 빈 영역 마스크를 만들기 위해 복수 객체를 생성하였다. 마지막으로, 파랑 채널 이미지에서 자동 임계값 방법을 적용하여 전체 안구 영역의 바깥 경계 마스크를 세분화하였다. 바깥 경계 마스크가 닫힌 원 모양이 아닌 경우, 수동 드로잉을 수행하여 닫힌 원 모양으로 만들었다. 그 다음 '입자 분석' 방법을 이용하여 전체 눈 세포 영역으로 바깥 경계를 검출하였다. 3개의 마스크를 토대로, 각 영역은 총 픽셀 수를 기준으로 측정하였다. 전체 망막 영역에 대한 망막 혈관 영역의 총 픽셀 수의 비율을 이용하여 망막증의 중증도(severity)를 정량하였다. 자동으로 분할된 이미지를 모두 검토한 후, 확실한 오류는 전문가가 수동으로 수정하였다.The following three steps were performed to obtain a boundary mask of the blood vessel area, an empty area in the blood vessel area and an entire eye cell area. As preprocessing, all image files were divided into RGB-color channel images. First, we segmented the blood vessel region by applying the automatic threshold method in the red channel image. The boundary mask was extracted by the 'particle analysis' method of image J (ImageJ), which is performed to detect a large object with the restriction of the object size option together with the vascular area mask. If more than a single object, multiple objects were created to create a single vascular area mask using a boundary 'OR' operation. Second, to obtain an empty area in the blood vessel area, the blood vessel area mask was invert. Then, an insufflated blood vessel mask was extracted by a 'particle analysis' method performed to obtain a small object in the blood vessel region. As with the first step, multiple objects were created to create a single blank area mask using a boundary 'OR' operation. Finally, we apply the automatic threshold method in the blue channel image to subdivide the outer boundary mask of the entire eye region. If the outer boundary mask is not a closed circular shape, a manual drawing is performed to make it a closed circular shape. Next, the outer boundary was detected as a whole eye cell region using the 'particle analysis' method. Based on the three masks, each area was measured based on the total number of pixels. The severity of retinopathy was quantified using the ratio of the total number of pixels in the retinal vascular region to the total retinal region. After reviewing all the images that were automatically segmented, the obvious errors were corrected manually by a specialist.
실시예Example 9 : 통계 분석 9: Statistical analysis
모든 결과는 평균(mean) ± 표준 편차(SD)로 나타내었으며, P < 0.05의 값은 유의한 것으로 간주하였다. 군 간 평균 망막병증 점수의 비교는 Mann-Whitney U-test로 분석하였고, 군 간 VEGF 발현의 비교는 Kruskal-Wallis test로 분석하였다. 통계 분석은 SPSS V21(IBM SPSS, Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하여 수행하였다.All results were expressed as mean ± SD and values of P <0.05 were considered significant. Comparison of the mean retinopathy score between groups was analyzed by Mann-Whitney U-test, and comparison of VEGF expression between groups was analyzed by Kruskal-Wallis test. Statistical analysis was performed using SPSS V21 (IBM SPSS, Inc., Chicago, IL, USA).
실험예Experimental Example 1 : One : mTORmTOR 타겟target siRNA에To siRNA 의한 by mTORmTOR 유전자 침묵 효과 Gene silencing effect
mTOR 발현에 있어서 mTOR에 특이적인 siRNA의 효과를 확인하기 위해, ARPE19 세포에 합성된 mTOR siRNA 또는 비특이적 scrambled control siRNA를 처리하였다.To confirm the effect of mTOR-specific siRNAs on mTOR expression, mTOR siRNAs synthesized in ARPE19 cells or nonspecific scrambled control siRNAs were treated.
그 결과, 도 3을 참조하여 보면, mTOR siRNA를 처리한 후 mTOR mRNA 및 단백질 발현이 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, scrambled control siRNA 처리한 후 mTOR mRNA 및 단백질 발현에서 변화가 관찰되지 않았다. 망막 색소 상피세포인 ARPE19 세포에서 mTOR siRNA에 의한 유전자 넉다운(knockdown) 정도는 자궁 경부 암세포인 HeLa 세포와 매우 유사하게 나타났다. As a result, referring to FIG. 3, mTOR mRNA and protein expression was remarkably decreased after treatment with mTOR siRNA. On the other hand, no changes were observed in mTOR mRNA and protein expression after scrambled control siRNA treatment. The gene knockdown level of mTOR siRNA in ARPE19 cells, a retinal pigment epithelial cell, was similar to that of cervical cancer cell line HeLa cells.
또한, 리포터 단백질(reporter protein)로 GFP와 함께 corresponding mTOR siRNA(rAAV-GFP-simTOR) 또는 scrambled control siRNA(rAAV-GFP-siCon)를 발현하는 rAAV를 제조하여 분석한 결과, 바이러스 유형에 관계없이 현미경 하에서 GFP의 발현이 빠르게 관찰되었고, 반면, rAAV2-GFP-simTOR에 의해 mTOR 발현이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 simTOR가 내인성의 감소된 mTOR mRNA 및 단백질 발현 수준을 효과적으로 하향 조절함을 의미한다.In addition, rAAV expressing the corresponding mTOR siRNA (rAAV-GFP-simTOR) or scrambled control siRNA (rAAV-GFP-siCon) with GFP as a reporter protein was prepared and analyzed. As a result, GFP expression was rapidly observed, whereas mTOR expression was decreased by rAAV2-GFP-simTOR. This means that simTOR effectively down-regulates endogenous reduced mTOR mRNA and protein expression levels.
실험예Experimental Example 2 : 2 : mTORmTOR 신호전달 억제에 의한 망막 맥관구조( Retinal vasculature by inhibition of signal transduction vasculaturevasculature )의 형성 효과) Formation effect
산소 유발 망막병증 동물모델에서 망막병증이 분석을 위해, 모든 마운트 이미지(1군, 2군 및 3군)를 자동 '입자 분석' 방법으로 분석하였다.For the analysis of retinopathy in an oxygen-induced retinopathy animal model, all mount images (Group 1, Group 2 and Group 3) were analyzed by automatic 'particle analysis' method.
도 4를 참조하여 보면, 망막 혈관조영상 결과, 비히클 처리 샴 군 및 rAAV-GFP-siCon 처리 군에서 망막 주변 및 중간에 넓은 범위의 무혈관 영역이 관찰되었다. 그러나, 도 5를 참조하여 보면, rAAV-GFP-simTOR 처리 군에서 망막의 무혈관 영역이 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 6을 참조하여 보면, 전체 마운트 영역에서 혈관 영역을 측정한 결과, 각각 50.66.9% (1군), 52.05.4% (2군) 및 62.810.3% (3군)의 평균 혈관 영역이 관찰되었다.Referring to FIG. 4, retinal angiograms show a wide range of non-vascular regions around and in the retina in the vehicle treated group and the rAAV-GFP-siCon treated group. However, referring to FIG. 5, it was confirmed that the area free of blood vessels of the retina was remarkably reduced in rAAV-GFP-simTOR-treated group. 6, when the blood vessel area was measured in the entire mounting area, the average blood vessels of 50.66.9% (group 1), 52.05.4% (group 2), and 62.810.3% (group 3) Area was observed.
또한, 망막 혈관 확장 및 굴곡과 같은 망막 혈관 무력증의 다른 징후들이 모든 대상에서 관찰되었다. 무혈관 영역 근처에는 수많은 망막 혈관 다발들이 존재하나, 염색된 잔해로부터 명확한 차별이 어려웠다. 이 실험에서 망막 혈관신생 형성이 정량화되지는 않았지만, 망막 박리와 유사하게 대부분의 대상에서 망막 혈관신생 형성이 관찰되었다. 혈관신생 형성은 혈관 폐쇄 구역과 혈관화된 망막 사이에서 확인되었다. 이 병리학적 새로운 혈관은 작은 직경과 수많은 망막 혈관 다발이 있는 조직화되지 않은 형태를 보였다. 이를 종합하면, mTOR siRNA 처리가 OIR 모델에서 무혈관 영역을 유의하게 감소시키는 것을 의미한다.In addition, other signs of retinal vascular insufficiency, such as retinal vasodilation and flexion, were observed in all subjects. There are numerous retinal vascular bundles near the bloodless area, but it was difficult to discriminate clearly from the stained remnants. Although retinal neovascularization was not quantified in this experiment, retinal angiogenesis was observed in most subjects, similar to retinal detachment. Angiogenesis was identified between the vascular occlusion area and the vascularized retina. This pathologic new vessel showed an unorganized form with small diameter and numerous retinal vascular bundles. Taken together, this means that mTOR siRNA treatment significantly reduces the vascular area in the OIR model.
실험예Experimental Example 3 : 저산소 상태에서 3: In the hypoxic state mTORmTOR siRNA에To siRNA 의한 by HIFHIF -1 및 -1 and VEGFVEGF 억제 효과 Inhibitory effect
저산소 상태에서 mTOR 발현의 감소가 HIF-1 단백질 및 VEGF mRNA의 발현 증가에 영향을 미치는지를 확인하기 위해, ARPE19 세포에 mTOR siRNA 또는 Control siRNA를 처리하고 정상 또는 저산소 상태에서 배양하였다. To determine whether the decrease in mTOR expression in hypoxic conditions affects the expression of HIF-1 protein and VEGF mRNA, ARPE19 cells were treated with mTOR siRNA or Control siRNA and cultured in normal or hypoxic conditions.
그 결과, 도 7을 참조하여 보면, 저산소 상태에서 HIF-1 단백질 및 VEGF mRNA의 발현이 유의하게 증가하는 것을 확인하였다. mTOR siRNA 처리는 정상 상태 뿐만 아니라 저산소 상태에서 HIF-1 단백질 및 VEGF mRNA의 발현을 유의하게 억제시키는 것을 확인하였다. mTOR siRNA 처리는 저산소 상태에 의한 HIF-1 단백질의 안정화를 급격히 파괴하였고, VEGF mRNA 발현도 감소시켰다.As a result, referring to FIG. 7, it was confirmed that expression of HIF-1 protein and VEGF mRNA was significantly increased under hypoxic conditions. mTOR siRNA treatment significantly inhibited the expression of HIF-1 protein and VEGF mRNA in a hypoxic state as well as a normal state. mTOR siRNA treatment rapidly destroyed the stabilization of HIF-1 protein by hypoxic conditions and decreased VEGF mRNA expression.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
<110> University of Ulsan Foundation For Industry Cooperation THE ASAN FOUNDATION CdmoGen co., Ltd <120> Composition for treating retinal vascular disease comprising mTOR targeting siRNA with cross-species activity <130> ADP-2016-0662 <160> 8 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mTOR siRNA <400> 1 gaauguugac caaugcuau 19 <210> 2 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> scrambled control siRNA <400> 2 auucuaucac uagcgugac 19 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for mTOR <400> 3 cacagtgcca gaatctattc 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for mTOR <400> 4 gagaagtccc gaccagtgag 20 <210> 5 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for VEGF <400> 5 cccatggcag aaggagg 17 <210> 6 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for VEGF <400> 6 ggaagatgtc caccagg 17 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for beta-actin <400> 7 tgaagatcaa gatcattgct c 21 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for beta-actin <400> 8 tgcttgctga tccacatctg 20 <110> University of Ulsan Foundation for Industry Cooperation THE ASAN FOUNDATION CdmoGen co., Ltd <120> Composition for treating retinal vascular disease comprising mTOR targeting siRNA with cross-species activity <130> ADP-2016-0662 <160> 8 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mTOR siRNA <400> 1 gaauguugac caaugcuau 19 <210> 2 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> scrambled control siRNA <400> 2 auucuaucac uagcgugac 19 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for mTOR <400> 3 cacagtgcca gaatctattc 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for mTOR <400> 4 gagaagtccc gaccagtgag 20 <210> 5 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for VEGF <400> 5 cccatggcag aaggagg 17 <210> 6 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for VEGF <400> 6 ggaagatgtc caccagg 17 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for beta-actin <400> 7 tgaagatcaa gatcattgct c 21 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for beta-actin <400> 8 tgcttgctga tccacatctg 20
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WO2021112597A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | 주식회사 씨드모젠 | Composition for treating diabetic retinopathy, comprising raav containing soluble vegfr-1 variant cdna |
KR20230042974A (en) | 2021-09-23 | 2023-03-30 | 순천향대학교 산학협력단 | Composition for treating eye disease comprising mTOR activator and use thereof |
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- 2017-03-27 KR KR1020170038639A patent/KR20180109278A/en not_active Application Discontinuation
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