KR20240026921A - 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축 방법 - Google Patents

원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축 방법 Download PDF

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KR20240026921A
KR20240026921A KR1020237043521A KR20237043521A KR20240026921A KR 20240026921 A KR20240026921 A KR 20240026921A KR 1020237043521 A KR1020237043521 A KR 1020237043521A KR 20237043521 A KR20237043521 A KR 20237043521A KR 20240026921 A KR20240026921 A KR 20240026921A
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보어 알렉산드라 소피 드
엘리사 마그달린 호버트
조셉 아서 디피터
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플래그쉽 파이어니어링 이노베이션스 브이아이, 엘엘씨
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Abstract

본 개시내용의 방법은 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드의 혼합물에서 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 농축시키기 위해 사용될 수 있다.

Description

원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축 방법
서열 목록
본 출원은 전자 형식의 서열 목록과 함께 출원된다. 서열 목록은 6,438 바이트 크기인 2022년 5월 18일자로 생성된 51509-034WO2_Sequence_Listing_5_18_22__ST25의 파일명으로서 제공된다. 전자 형식의 서열 목록의 정보는 전체가 본원에 참조로 포함된다.
원형 폴리리보뉴클레오티드는 뉴클레아제에 의한 분해에 대하여 증가된 저항성을 나타내어, 선형 폴리리보뉴클레오티드에 비하여 더 긴 반감기를 초래한다. 원형 폴리리보뉴클레오티드는 내인적으로 발생하는 것으로 알려져 있거나, 외인적으로 원형화될 수 있다. 외인적 원형화 반응은 일부 잔류 선형 폴리리보뉴클레오티드에 더하여 성공적으로 원형화된 폴리리보뉴클레오티드의 혼합물을 초래한다. 약제학적 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제 내의 선형 폴리리보뉴클레오티드의 존재는 예상치 못한 원하지 않은 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 선형 폴리리보뉴클레오티드에 대한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축, 분리 및/또는 정제 방법이 여전히 필요하다.
본 발명의 요약
본 개시내용은 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법을 제공한다. 특히, 본 개시내용은 선형 폴리리보뉴클레오티드를 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해(digest)시키는 단계에 의해 선형 및 원형 폴리리보뉴클레오티드의 혼합물로부터 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는 방법을 제공한다.
일 양태에서, 본 개시내용은 하기를 포함하고, 이에 의해 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법을 제공한다: 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하는 단계; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U(예를 들어, 0.01 U 내지 0.16 U, 0.01 U 내지 0.12 U, 0.01 U 내지 0.0.8 U, 0.01 U 내지 0.04 U, 0.01 U 내지 0.02 U, 0.01 U 내지 0.012 U, 0.02 U 내지 0.2 U, 0.04 U 내지 0.2 U, 0.0.08 U 내지 0.2 U, 0.12 U 내지 0.2 U, 및 0.16 U 내지 0.2 U)의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계; 및 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U(예를 들어, 0.4 U 내지 3.6 U, 0.4 U 내지 3.2 U, 0.4 U 내지 2.8 U, 0.4 U 내지 2.4 U, 0.4 U 내지 2 U, 0.4 U 내지 1.6 U, 0.4 U 내지 1.2 U, 0.4 U 내지 0.8 U, 0.8 U 내지 4 U, 1.2 U 내지 4 U, 1.6 U 내지 4 U, 2 U 내지 4 U, 24 U 내지 4 U, 2.8 U 내지 4 U, 3.2 U 내지 4 U, 3.6 U 내지 4 U, 및 0.4 U 내지 0.6 U)의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부의 5' 말단은 모노포스페이트 모이어티를 포함한다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계 전에 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계 후에 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제로 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 동시에 수행된다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 5'-포스페이트 의존적 엑소뉴클레아제이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 Xrn-1이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 RNase R이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 엑소뉴클레아제 T이다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 30분 내지 90분(예를 들어, 35분 내지 90분, 45분 내지 90분, 1시간 내지 90분, 75분 내지 90분, 30분 내지 75분, 30분 내지 1시간, 30분 내지 45분, 또는 30분 내지 35분) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 30분 내지 90분(예를 들어, 35분 내지 90분, 45분 내지 90분, 1시간 내지 90분, 75분 내지 90분, 30분 내지 75분, 30분 내지 1시간, 30분 내지 45분, 또는 30분 내지 35분) 동안 수행된다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 약 37℃의 온도에서 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 약 37℃의 온도에서 수행된다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 2.5 μg당 1 U 내지 10 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 Mg2+를 포함하는 분해 완충제 중에서 수행된다. 일부 구현예에서, 분해 완충제 중 Mg2+는 0.05 mM 내지 1 mM(예를 들어, 0.05 mM 내지 0.8 mM, 0.05 mM 내지 0.6 mM, 0.05 mM 내지 0.4 mM, 0.05 mM 내지 0.2 mM, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.1 mM 내지 1 mM, 0.2 mM 내지 1 mM, 0.4 mM 내지 1 mM, 0.6 mM 내지 1 mM, 및 0.8 mM 내지 1 mM)의 농도를 갖는다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 디티오트레이톨을 포함하는 분해 완충제 중에서 수행된다. 일부 구현예에서, 디티오트레이톨은 0.1 mM 내지 5 mM(예를 들어, 0.1 mM 내지 4 mM, 0.1 mM 내지 3 mM, 0.1 mM 내지 2 mM, 0.1 mM 내지 1 mM, 0.1 mM 내지 0.5 mM, 0.5 mM 내지 5 mM, 1 mM 내지 5 mM, 2 mM 내지 5 mM, 3 mM 내지 5 mM, 또는 4 mM 내지 5 mM)의 농도를 갖는다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.012 U 내지 0.1 U(예를 들어, 0.012 U 내지 0.08 U, 0.012 U 내지 0.06 U, 0.012 U 내지 0.04 U, 0.012 U 내지 0.1 U, 0.02 U 내지 0.1 U, 0.04 U 내지 0.1 U, 0.06 U 내지 0.1 U, 0.08 U 내지 0.15 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.025 U의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 2 U(예를 들어, 1 U 내지 1.8 U, 0.4 U 내지 1.6 U, 0.4 U 내지 1.4 U, 0.4 U 내지 1.2 U, 0.4 U 내지 1 U, 0.4 U 내지 0.8 U, 0.4 U 내지 0.6 U, 0.6 U 내지 2 U, 0.8 U 내지 2.5 U, 1 U 내지 2 U, 1.2 U 내지 2 U, 1.4 U 내지 2 U, 1.6 U 내지 약 2 U, 1.8 U 내지 2 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.5 U의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 40% 내지 95%(예를 들어, 40% 내지 90%, 40% 내지 80%, 40% 내지 70%, 40% 내지 60%, 40% 내지 50%, 50% 내지 95%, 60% 내지 95%, 70% 내지 95%, 80% 내지 95%, 또는 90% 내지 95%)이다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 60% 내지 90%(예를 들어, 60% 내지 85%, 60% 내지 80%, 60% 내지 75%, 60% 내지 70%, 60% 내지 65%, 65% 내지 90%, 70% 내지 90%, 75% 내지 90%, 80% 내지 90%, 또는 85% 내지 90%)이다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 뉴클레오티드의 70% 내지 90%(예를 들어, 70% 내지 90%, 70% 내지 85%, 70% 내지 80%, 70% 내지 75%, 75% 내지 90%, 80% 내지 90%, 또는 85% 내지 90%)이다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 70% 내지 100%(예를 들어, 70% 내지 95%, 70% 내지 90%, 70% 내지 85%, 70% 내지 80%, 70% 내지 75%, 75% 내지 100%, 80% 내지 100%, 85% 내지 100%, 90% 내지 100%, 및 95% 내지 100%)이다.
또 다른 양태에서, 본 개시내용은 하기를 포함하고, 이에 의해 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법을 제공한다: 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하는 단계; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계로서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계가 0.05 mM 내지 1 mM(예를 들어, 0.05 mM 내지 0.8 mM, 0.05 mM 내지 0.6 mM, 0.05 mM 내지 0.4 mM, 0.05 mM 내지 0.2 mM, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.1 mM 내지 1 mM, 0.2 mM 내지 1 mM, 0.4 mM 내지 1 mM, 0.6 mM 내지 1 mM, 및 0.8 mM 내지 1 mM)의 Mg2+ 및/또는 0.1 mM 내지 5 mM(예를 들어, 0.1 mM 내지 4 mM, 0.1 mM 내지 3 mM, 0.1 mM 내지 2 mM, 0.1 mM 내지 1 mM, 0.1 mM 내지 0.5 mM, 0.5 mM 내지 5 mM, 1 mM 내지 5 mM, 2 mM 내지 5 mM, 3 mM 내지 5 mM, 또는 4 mM 내지 5 mM)의 디티오트레이톨을 포함하는 분해 완충제 중에서 수행되는 단계.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계 전에 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계 후에 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 동시에 수행된다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U(예를 들어, 0.01 U 내지 0.16 U, 0.01 U 내지 0.12 U, 0.01 U 내지 0.0.8 U, 0.01 U 내지 0.04 U, 0.01 U 내지 0.02 U, 0.01 U 내지 0.012 U, 0.02 U 내지 0.2 U, 0.04 U 내지 0.2 U, 0.0.08 U 내지 0.2 U, 0.12 U 내지 0.2 U, 및 0.16 U 내지 0.2 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U(예를 들어, 0.4 U 내지 3.6 U, 0.4 U 내지 3.2 U, 0.4 U 내지 2.8 U, 0.4 U 내지 2.4 U, 0.4 U 내지 2 U, 0.4 U 내지 1.6 U, 0.4 U 내지 1.2 U, 0.4 U 내지 0.8 U, 0.8 U 내지 4 U, 1.2 U 내지 4 U, 1.6 U 내지 4 U, 2 U 내지 4 U, 24 U 내지 4 U, 2.8 U 내지 4 U, 3.2 U 내지 4 U, 3.6 U 내지 4 U, 및 0.4 U 내지 0.6 U)의 양으로 존재한다.
구현예들에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부의 5' 말단은 모노포스페이트 모이어티를 포함한다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 5'-포스페이트 의존적 엑소뉴클레아제이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 Xrn-1이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 RNase R이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 엑소뉴클레아제 T이다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 30분 내지 90분(예를 들어, 35분 내지 90분, 45분 내지 90분, 1시간 내지 90분, 75분 내지 90분, 30분 내지 75분, 30분 내지 1시간, 30분 내지 45분, 또는 30분 내지 35분) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 45분 내지 60분(예를 들어, 45분 내지 55분, 45분 내지 50분, 50분 내지 60분, 및 55분 내지 60분) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 30분 내지 90분(예를 들어, 35분 내지 90분, 45분 내지 90분, 1시간 내지 90분, 75분 내지 90분, 30분 내지 75분, 30분 내지 1시간, 30분 내지 45분, 또는 30분 내지 35분) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 45분 내지 60분(예를 들어, 45분 내지 55분, 45분 내지 50분, 50분 내지 60분, 및 55분 내지 60분) 동안 수행된다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 약 37℃의 온도에서 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 약 37℃의 온도에서 수행된다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.012 U 내지 0.1 U(예를 들어, 0.012 U 내지 0.08 U, 0.012 U 내지 0.06 U, 0.012 U 내지 0.04 U, 0.012 U 내지 0.02 U, 0.02 U 내지 0.1 U, 0.04 U 내지 0.1 U, 0.06 U 내지 0.1 U, 0.08 U 내지 0.1 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.025 U의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 2 U(예를 들어, 0.4 U 내지 1.8 U, 0.4 U 내지 1.6 U, 0.4 U 내지 1.4 U, 0.4 U 내지 1.2 U, 0.4 U 내지 1 U, 0.4 U 내지 0.8 U, 0.4 U 내지 0.6 U, 0.6 U 내지 2 U, 0.8 U 내지 2 U, 1 내지 2 U, 1.2 U 내지 2 U, 1.4 U 내지 2 U, 1.6 U 내지 2 U, 1.8 U 내지 2 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계의 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.5 U의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 40% 내지 95%(예를 들어, 40% 내지 90%, 40% 내지 80%, 40% 내지 70%, 40% 내지 60%, 40% 내지 50%, 50% 내지 95%, 60% 내지 95%, 70% 내지 95%, 80%내지 95%, 또는 90% 내지 95%)이다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 60% 내지 90%(예를 들어, 60% 내지 85%, 60% 내지 80%, 60% 내지 75%, 60% 내지 70%, 60% 내지 65%, 65% 내지 90%, 70% 내지 90%, 75% 내지 90%, 80% 내지 90%, 또는 85% 내지 90%)이다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 뉴클레오티드의 70% 내지 90%(예를 들어, 70% 내지 90%, 70% 내지 85%, 70% 내지 80%, 70% 내지 75%, 75% 내지 90%, 80% 내지 90%, 또는 85% 내지 90%)이다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 70% 내지 100%이다.
정의
본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 다수의 용어가 하기에 정의된다. 본원에서 정의되는 용어는 본 발명과 관련된 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 의미를 갖는다. 용어, 예컨대 "하나(a, an, the)"는 단수의 엔티티만을 지칭하는 것으로 의도되지 않고, 구체적인 예가 예시를 위해 사용될 수 있는 일반적인 부류를 포함한다. 본원에서 용어는 본 발명의 구체적인 구현예를 기재하기 위해 사용되지만, 이들의 이용이 청구범위에 약술된 바를 제외하고는 본 발명을 제한하지는 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 값의 범위로 제공되는 임의의 값은 상한 및 하한 둘 모두, 및 상한 및 하한 내에 포함된 임의의 값을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "3' 엑소뉴클레아제"는 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 효소를 지칭하며, 당해 효소는 뉴클레오티드의 가닥의 3' 말단으로부터 시작되어 뉴클레오티드의 가닥의 5' 말단을 향하는 진행 방식으로 계속되는 가수분해를 사용하여 뉴클레오티드의 가닥으로부터 뉴클레오티드를 제거한다. 3' 엑소뉴클레아제는 엑소뉴클레아제 T, RNase PH, 폴리뉴클레오티드 포스포릴라제, RNase D, RNase R, 및 엑소리보뉴클레아제 II를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "5' 엑소뉴클레아제"는 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 효소를 지칭하며, 당해 효소는 뉴클레오티드의 가닥의 5' 말단으로부터 시작되어 뉴클레오티드의 가닥의 3' 말단을 향하는 진행 방식으로 계속되는 가수분해를 사용하여 뉴클레오티드의 가닥으로부터 뉴클레오티드를 제거한다. 5' 엑소뉴클레아제는 Xrn-1, 및 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "5'-포스페이트 의존적 엑소뉴클레아제"는 5' 모노포스페이트를 갖는 폴리뉴클레오티드를 5'에서 3'으로의 진행 방식으로 분해시키는 엑소뉴클레아제를 지칭한다(예를 들어, Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 Xrn-1).
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "circRNA", "원형 폴리리보뉴클레오티드", "원형 RNA" 및 "원형 폴리리보뉴클레오티드 분자"는 상호교환 가능하게 사용되며, 유리 말단을 갖지 않는 구조(즉, 유리 3' 또는 5' 말단 부재)를 갖는 폴리리보뉴클레오티드 분자, 예를 들어, 공유적 또는 비-공유적 결합을 통해 원형 또는 순환 구조를 형성하는 폴리리보뉴클레오티드 분자를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "원형화 효율"은 생성된 원형 폴리리보뉴클레오티드 대 이의 비-원형 출발 물질의 측정치이다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "circRNA 제제", "원형 폴리리보뉴클레오티드 제제" 및 "원형 RNA 제제"는 상호교환 가능하게 사용되며, circRNA 분자 및 희석제, 담체, 제1 보조제 또는 이의 조합을 포함하는 조성물을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "분해된 혼합물"은 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드의 혼합물을 분해 효소(예를 들어, 5' 엑소뉴클레아제 또는 3' 엑소뉴클레아제)와 접촉시킴으로써 생성되는 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 혼합물을 지칭한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "분해 완충제(digesting buffer)" 및 "분해 완충제(digestion buffer)"는 뉴클레아제(예를 들어, 엑소뉴클레아제)가 활성이어서 폴리뉴클레오티드의 적어도 일부를 분해시키는 완충제를 지칭한다. 분해 완충제는 완충 제제(buffering agent), Mg2+ 및/또는 디티오트레이톨(DTT)과 같은 구성요소를 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "농축된 집단"은 원형 및 선형 폴리리보뉴클레오티드의 또 다른 집단에 비하여 더 큰 백분율의 원형 폴리리보뉴클레오티드를 갖는 폴리리보뉴클레오티드 집단을 지칭한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "단편" 및 "부분"은 폴리뉴클레오티드 분자보다 적어도 1개의 뉴클레오티드가 더 짧은 폴리뉴클레오티드 분자의 임의의 부분을 의미한다. 예를 들어, 뉴클레오티드 분자는 선형 폴리리보뉴클레오티드 분자일 수 있으며, 이의 단편은 선형 폴리리보뉴클레오티드 분자의 일부인 모노리보뉴클레오티드 또는 임의의 수의 연속 폴리리보뉴클레오티드일 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "불순물"은 조성물, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 약제학적 조성물에 존재하는 원치 않는 물질이다. 일부 구현예에서, 불순물은 프로세스-관련 불순물이다. 일부 구현예에서, 불순물은 최종 조성물 내의 원하는 생성물 이외의, 예를 들어, 활성 약물 성분, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 원형 또는 선형 폴리리보뉴클레오티드 이외의 제품-관련 물질이다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "프로세스-관련 불순물"은 본원에 기재된 선형 폴리리보뉴클레오티드 이외의 최종 조성물, 제제 또는 생성물에서 원치 않는, 조성물, 제제 또는 생성물의 제조에서 사용되거나, 존재하거나, 생성되는 물질이다. 일부 구현예에서, 프로세스-관련 불순물은 폴리리보뉴클레오티드의 합성 또는 원형화에 사용되는 효소이다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "제품-관련 물질"은 조성물, 제제 또는 생성물 또는 이의 임의의 중간체의 합성 동안 생성되는 물질 또는 부산물이다. 일부 구현예에서, 제품-관련 물질은 데옥시리보뉴클레오티드 단편이다. 일부 구현예에서, 제품-관련 물질은 데옥시리보뉴클레오티드 단량체이다. 일부 구현예에서, 제품-관련 물질은 하기 중 하나 이상이다: 본원에 기재된 폴리리보뉴클레오티드의 유도체 또는 단편, 예를 들어, 10개, 9개, 8개, 7개, 6개, 5개 또는 4개의 리보핵산, 모노리보핵산, 디리보핵산 또는 트리리보핵산의 단편.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "선형 대응물"은 원형 폴리리보뉴클레오티드와 동일하거나 유사한 뉴클레오티드 서열(예를 들어, 100%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75% 또는 그 사이의 임의의 백분율의 서열 동일성)을 갖고, 2개의 유리 말단(즉, 원형화된 폴리리보뉴클레오티드의 비원형화된 버전(및 이의 단편))을 갖는 폴리리보뉴클레오티드 분자(및 이의 단편)를 지칭한다. 일부 구현예에서, 선형 대응물(예를 들어, 원형화 전 버전)은 원형 폴리리보뉴클레오티드와 동일하거나 유사한 뉴클레오티드 서열(예를 들어, 100%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75% 또는 그 사이의 임의의 백분율의 서열 동일성) 및 동일하거나 유사한 핵산 변형을 갖고, 2개의 유리 말단(즉, 원형화된 폴리리보뉴클레오티드의 비원형화된 버전(및 이의 단편))을 갖는 폴리리보뉴클레오티드 분자(및 이의 단편)이다. 일부 구현예에서, 선형 대응물은 원형 폴리리보뉴클레오티드와 동일하거나 유사한 뉴클레오티드 서열(예를 들어, 100%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75% 또는 그 사이의 임의의 백분율의 서열 동일성) 및 상이한 핵산 변형을 갖거나, 핵산 변형을 갖지 않고, 2개의 유리 말단(즉, 원형화된 폴리리보뉴클레오티드의 비원형화된 버전(및 이의 단편))을 갖는 폴리리보뉴클레오티드 분자(및 이의 단편)이다. 일부 구현예에서, 선형 대응물인 폴리리보뉴클레오티드 분자의 단편은 선형 대응물 폴리리보뉴클레오티드 분자보다 더 짧은 선형 대응물 폴리리보뉴클레오티드 분자의 임의의 부분이다. 일부 구현예에서, 선형 대응물은 5' 캡을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 선형 대응물은 폴리 아데노신 테일을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 선형 대응물은 3' UTR을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 선형 대응물은 5' UTR을 추가로 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "선형 RNA", "선형 폴리리보뉴클레오티드" 및 "선형 폴리리보뉴클레오티드 분자"는 상호교환 가능하게 사용되며, 5' 및 3' 말단을 갖는 폴리리보뉴클레오티드 분자를 의미한다. 5' 및 3' 말단 중 하나 또는 둘 모두는 유리 말단이거나, 또 다른 모이어티에 연결될 수 있다. 선형 RNA는 원형화를 겪지 않고(예를 들어, 원형화 전이고), 예를 들어, 스플린트 라이게이션 또는 화학적, 효소적, 리보자임- 또는 스플라이싱-촉매작용된 원형화 방법을 통한 원형화를 위한 출발 물질로서 사용될 수 있는 RNA를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "혼합물"은 둘 이상의 상이한 물질이 혼합되어 제조된 물질을 의미한다. 일부 경우에, 본원에 기재된 혼합물은 2개 이상의 상이한 물질의 균질 혼합물일 수 있고, 예를 들어 혼합물은 혼합물의 임의의 주어진 샘플 전체에 걸쳐 동일한 비의 이의 구성요소(예를 들어, 둘 이상의 물질)을 가질 수 있다. 일부 경우에, 본원에 제공된 바와 같은 혼합물은 둘 이상의 상이한 물질의 비균질 혼합물일 수 있고, 예를 들어 혼합물의 구성요소(예를 들어, 둘 이상의 물질)의 비는 혼합물 전체에 걸쳐 다를 수 있다. 일부 경우에, 혼합물은 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함한다. 일부 구현예에서, 혼합물은 원형 폴리리보뉴클레오티드, 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하며, 선형 폴리데옥시리보뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 혼합물은 액체 용액이며, 예를 들어 혼합물은 액상으로 존재한다. 일부 경우에, 액체 용액은 액체 용매와 용질을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 액체 용매에 용질을 혼합하는 것은 "용해" 프로세스로 지칭될 수 있다. 일부 경우에, 액체 용액은 액체 중 액체 용액(예를 들어, 액체 용매에 용해된 액체 용질), 액체 중 고체 용액(예를 들어, 액체 용매에 용해된 고체 용질), 또는 액체 중 기체 용액(예를 들어, 액체 용매에 용해된 고체 용질)이다. 일부 경우에, 1가지 초과의 용매 및/또는 1가지 초과의 용질이 존재한다. 일부 경우에, 혼합물은 콜로이드, 액체 현탁액, 또는 에멀젼이다. 일부 경우에, 혼합물은 고체 혼합물이며, 예를 들어 혼합물은 고상으로 존재한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "변형된 리보뉴클레오티드"는 당, 핵염기, 또는 뉴클레오시드간 연결에 대해 적어도 하나의 변형을 갖는 뉴클레오티드를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "폴리뉴클레오티드"는 하나 이상의 핵산 서브유닛, 또는 뉴클레오티드를 포함하는 분자를 의미하고, "핵산" 또는 "올리고뉴클레오티드"와 상호교환 가능하게 사용될 수 있다. 폴리뉴클레오티드는 아데노신(A), 시토신(C), 구아닌(G), 티민(T), 및 우라실(U), 또는 이의 변이체로부터 선택된 하나 이상의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 뉴클레오티드는 뉴클레오시드 및 적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 이상의 포스페이트(PO3) 기를 포함할 수 있다. 뉴클레오티드는 핵염기, 5탄당(리보스 또는 데옥시리보스), 및 하나 이상의 포스페이트기를 포함할 수 있다. 리보뉴클레오티드는 당이 리보스인 뉴클레오티드이다. 폴리리보뉴클레오티드 또는 리보핵산, 또는 RNA는 포스포디에스테르 결합을 통해 중합되는 다수의 리보뉴클레오티드를 포함하는 거대분자를 지칭할 수 있다. 데옥시리보뉴클레오티드는 당이 데옥시리보스인 뉴클레오티드이다.
폴리데옥시리보뉴클레오티드 또는 데옥시리보핵산, 또는 DNA는 포스포디에스테르 결합을 통해 중합되는 다수의 데옥시리보뉴클레오티드를 포함하는 거대분자를 의미한다. 뉴클레오티드는 뉴클레오시드 모노포스페이트 또는 뉴클레오시드 폴리포스페이트일 수 있다. 뉴클레오티드는 검출 가능한 태그, 예컨대 발광 태그 또는 마커(예를 들어, 형광단)를 포함하는 데옥시아데노신 트리포스페이트(dATP), 데옥시시티딘 트리포스페이트(dCTP), 데옥시구아노신 트리포스페이트(dGTP), 우리딘 트리포스페이트(dUTP), 및 데옥시티미딘 트리포스페이트(dTTP) dNTP로부터 선택될 수 있는, 예를 들어, 데옥시리보뉴클레오시드 트리포스페이트(dNTP)와 같은 데옥시리보뉴클레오시드 폴리포스페이트를 의미한다. 뉴클레오티드는 성장하는 핵산 가닥에 혼입될 수 있는 임의의 서브유닛을 포함할 수 있다. 이러한 서브유닛은 A, C, G, T, 또는 U, 또는 하나 이상의 상보적 A, C, G, T, 또는 U에 특이적인, 또는 퓨린(즉, A 또는 G, 또는 이의 변이체) 또는 피리미딘(즉, C, T, 또는 U, 또는 이의 변이체)에 상보적인 임의의 다른 서브유닛일 수 있다. 일부 예에서, 폴리뉴클레오티드는 데옥시리보핵산(DNA), 리보핵산(RNA), 또는 이의 유도체 또는 변이체이다. 일부 경우에 몇 가지 예를 들면, 폴리뉴클레오티드는 작은 간섭 RNA(siRNA), 마이크로RNA(miRNA), 플라스미드 DNA(pDNA), 짧은 헤어핀 RNA(shRNA), 작은 핵 RNA(snRNA), 메신저 RNA(mRNA), 전구체 mRNA(pre-mRNA), 안티센스 RNA(asRNA) 등이며, 뉴클레오티드 서열 및 이의 임의의 구조적 구현예, 예컨대 단일 가닥, 이중 가닥, 삼중 가닥, 나선, 헤어핀 등 모두를 포함한다. 일부 경우에, 폴리뉴클레오티드 분자는 원형이다. 폴리뉴클레오티드는 다양한 길이를 가질 수 있다. 핵산 분자는 적어도 약 10개 염기, 20개 염기, 30개 염기, 40개 염기, 50개 염기, 100개 염기, 200개 염기, 300개 염기, 400개 염기, 500개 염기, 1 킬로염기(kb), 2 kb, 3 kb, 4 kb, 5 kb, 10 kb, 50 kb, 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다. 폴리뉴클레오티드는 세포 또는 조직으로부터 단리될 수 있다. 본원에서 구현된 바와 같이, 폴리뉴클레오티드 서열은 단리 및 정제된 DNA/RNA 분자, 합성 DNA/RNA 분자, 및 합성 DNA/RNA 유사체를 포함할 수 있다.
폴리뉴클레오티드, 예를 들어 폴리리보뉴클레오티드 또는 폴리데옥시리보뉴클레오티드는 비표준 뉴클레오티드(들), 비천연 뉴클레오티드(들), 뉴클레오티드 유사체(들), 및/또는 변형된 뉴클레오티드를 포함하는 하나 이상의 뉴클레오티드 변이체를 포함할 수 있다. 변형된 뉴클레오티드의 예는 디아미노퓨린, 5-플루오로우라실, 5-브로모우라실, 5-클로로우라실, 5-요오도우라실, 하이포잔틴, 잔틴, 4-아세틸시토신, 5-(카복시하이드록실메틸)우라실, 5-카복시메틸아미노메틸-2-티오우리딘, 5-카복시메틸아미노메틸우라실, 디하이드로우라실, 베타-D-갈락토실퀘오신, 이노신, N6-이소펜테닐아데닌, 1-메틸구아닌, 1-메틸이노신, 2,2-디메틸구아닌, 2-메틸아데닌, 2-메틸구아닌, 3-메틸시토신, 5-메틸시토신, N6-아데닌, 7-메틸구아닌, 5-메틸아미노메틸우라실, 5-메톡시아미노메틸-2-티오우라실, 베타-D-만노실퀘오신, 5'-메톡시카복시메틸우라실, 5-메톡시우라실, 2-메틸티오-D46-이소펜테닐아데닌, 우라실-5-옥시아세트산(v), 위부톡소신, 슈도우라실, 퀘오신, 2-티오시토신, 5-메틸-2-티오우라실, 2-티오우라실, 4-티오우라실, 5-메틸우라실, 우라실-5-옥시아세트산 메틸에스테르, 우라실-5-옥시아세트산(v), 5-메틸-2-티오우라실, 3-(3-아미노-3-N-2-카복시프로필)우라실, (acp3)w, 2,6-디아미노퓨린 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 일부 경우에, 뉴클레오티드는 트리포스페이트 모이어티에 대한 변형을 포함하여, 포스페이트 모이어티에서의 변형을 포함할 수 있다. 이러한 변형의 비제한적인 예로는 더 긴 길이의 포스페이트 쇄(예를 들어, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 이상의 포스페이트 모이어티를 갖는 포스페이트 쇄) 및 티올 모이어티를 사용하는 변형(예를 들어, 알파-티오트리포스페이트 및 베타-티오트리포스페이트)이 포함된다. 핵산 분자는 또한 염기 모이어티(예를 들어, 상보적 뉴클레오티드와 수소 결합을 형성하는 데 전형적으로 이용 가능한 하나 이상의 원자 및/또는 전형적으로 상보적 뉴클레오티드와 수소 결합을 형성할 수 없는 하나 이상의 원자), 당 모이어티, 또는 포스페이트 백본에서 변형될 수 있다. 핵산 분자는 또한 아미노 알릴 1-dUTP(aa-dUTP) 및 아미노헥실아크릴아미드-dCTP(aha-dCTP)와 같은 아민 변형된 기를 함유하여, N-하이드록시숙신이미드 에스테르(NHS)와 같은 아민 반응성 모이어티의 공유적 부착을 가능하게 할 수 있다. 본 개시내용의 올리고뉴클레오티드에서 표준 DNA 염기쌍 또는 RNA 염기쌍에 대한 대안은 더 높은 밀도(비트/mm3), 더 높은 안전성(천연 독소의 우발적 또는 의도적 합성에 대한 저항성), 광-프로그래밍된 중합효소에서의 더 용이한 구별, 또는 더 적은 2차 구조를 제공할 수 있다. 드 노보 및/또는 증폭 합성을 위한 천연 및 돌연변이 중합효소와 양립 가능한 이러한 대안적인 염기쌍은 문헌[Betz K, Malyshev DA, Lavergne T, Welte W, Diederichs K, Dwyer TJ, Ordoukhanian P, Romesberg FE, Marx A. Nat. Chem. Biol. 2012 Jul;8(7):612-4]에 기술되어 있으며, 이는 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 어구 "준-나선 구조"는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 고차 구조이며, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부는 나선 구조로 폴딩된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "총 리보뉴클레오티드 분자" 및 "총 폴리리보뉴클레오티드"는 리보뉴클레오티드 분자의 총 질량에 의해 측정되는 바와 같은, 선형 폴리리보뉴클레오티드 분자, 원형 폴리리보뉴클레오티드 분자, 단량체 리보뉴클레오티드, 기타 폴리리보뉴클레오티드 분자, 이의 단편 및 이의 변형된 변이를 포함하는 임의의 리보뉴클레오티드 분자의 총량을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "유닛"은 표 1에서 각각의 효소에 대하여 요약된 검정 방법의 명시된 방법 하에서 정의된 촉매적 활성을 수행하는데 필요한 효소의 양을 지칭한다.
표 1. 다양한 효소에 대한 유닛의 정의
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도 1은 gLuc를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드가 RNase R을 사용한 분해 후에 분해되는 것을 보여준다.
도 2는 gLuc를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드가 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 분해되는 것을 보여준다.
도 3은 gLuc를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드가 Xrn-1을 사용한 분해 후에 분해되는 것을 보여준다.
도 4는 Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNase R의 조합이 gLuc를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드를 선택적으로 분해하는 것을 보여준다.
도 5는 Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNase R의 조합을 사용한 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물에서의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축을 보여준다.
도 6은 최적화된 농도의 5' 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 동시의 분해가 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물에서 선형 폴리리보뉴클레오티드를 선택적으로 분해하여, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제를 생성하는 것을 보여준다.
도 7은 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 2가지 상이한 조합을 사용한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축을 보여준다.
도 8은 다양한 완충제 및 상응하는 완충제 대조군 중에서 Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNase R의 조합을 사용한 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물의 분해의 결과를 보여준다.
도 9는 다양한 완충제 및 상응하는 완충제 대조군 중에서 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물의 분해의 결과를 보여준다.
도 10은 다양한 완충제 및 상응하는 완충제 대조군 중에서 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물의 분해의 결과를 보여준다.
도 11은 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터의 가우시아 루시퍼라제(Gaussia Luciferase)의 시험관내 발현을 보여준다.
도 12는 몇몇의 상이한 분자량의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 선택적 농축의 결과를 보여준다.
도 13은 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 몇몇의 상이한 조합을 사용한 동시 분해의 결과를 보여준다.
본 개시내용은 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법을 제공한다. 예를 들어, 본원에 기재된 조성물 및 방법을 사용하여, 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하는 단계; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계; 및 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계에 의해 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단이 생성될 수 있다. 또한, 본 개시내용은 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하고; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고, 그에 의해 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성함으로써 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는 방법을 제공하며, 분해 단계는 0.05 mM 내지 1 mM의 Mg2+를 포함하는 분해 완충제 중에서 수행된다.
원형 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부가 분해되게 하기에 충분한 농도에서, 시간 동안, 및 온도에서, 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제와 반응시킬 수 있다.
원형 폴리리보뉴클레오티드에 대한 농축 방법
일 양태에서, 본 개시내용은 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법을 제공한다. 원형 폴리리보뉴클레오티드에 대한 폴리리보뉴클레오티드 집단의 농축 방법은 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하는 단계; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계를 포함하고, 이에 의해 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성한다. 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.25 U의 양으로 존재할 수 있으며, 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양으로 존재할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시내용은 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하고; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키고; 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시켜, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법을 제공하며, 분해 완충제는 Mg2+ 및/또는 디티오트레이톨(DTT)을 포함한다.
엑소뉴클레아제 분해
일 양태에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제와 반응시켜, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성한다.
일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시킨다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시킨다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키기 전에 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시킨다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키기 전에 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시킨다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제를 동시에 사용하여 분해시킨다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 5'-포스페이트 의존적 엑소뉴클레아제(예를 들어, Xrn-1 또는 Terminator™ 엑소뉴클레아제)이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 Xrn-1이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 Terminator™ 엑소뉴클레아제이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 RNase R이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 엑소뉴클레아제 T이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 RNase PH이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 폴리뉴클레오티드 포스포릴라제이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 RNase D이다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 엑소리보뉴클레아제 II이다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U(예를 들어, 0.01 U 내지 0.16 U, 0.01 U 내지 0.12 U, 0.01 U 내지 0.0.8 U, 0.01 U 내지 0.04 U, 0.01 U 내지 0.02 U, 0.01 U 내지 0.012 U, 0.02 U 내지 0.2 U, 0.04 U 내지 0.2 U, 0.0.08 U 내지 0.2 U, 0.12 U 내지 0.2 U, 및 0.16 U 내지 0.2 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.012 U 내지 0.1 U(예를 들어, 0.012 U 내지 0.08 U, 0.012 U 내지 0.06 U, 0.012 U 내지 0.04 U, 0.012 U 내지 0.02 U, 0.02 U 내지 0.1 U, 0.04 U 내지 0.1 U, 0.06 U 내지 0.1 U, 0.08 U 내지 0.1 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.025 U의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U(예를 들어, 0.4 U 내지 3.6 U, 0.4 U 내지 3.2 U, 0.4 U 내지 2.8 U, 0.4 U 내지 2.4 U, 0.4 U 내지 2 U, 0.4 U 내지 1.6 U, 0.4 U 내지 1.2 U, 0.4 U 내지 0.8 U, 0.8 U 내지 4 U, 1.2 U 내지 4 U, 1.6 U 내지 4 U, 2 U 내지 4 U, 24 U 내지 4 U, 2.8 U 내지 4 U, 3.2 U 내지 4 U, 3.6 U 내지 4 U, 및 0.4 U 내지 0.6 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 2 U(예를 들어, 0.4 U 내지 1.8 U, 0.4 U 내지 1.6 U, 0.4 U 내지 1.4 U, 0.4 U 내지 1.2 U, 0.4 U 내지 1 U, 0.4 U 내지 0.8 U, 0.4 U 내지 0.6 U, 0.6 U 내지 2 U, 0.8 U 내지 2 U, 1 U 내지 2 U, 1.2 U 내지 2 U, 1.4 U 내지 2 U, 1.6 U 내지 2 U, 1.8 U 내지 2 U)의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.5 U의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제의 농도 대 3' 엑소뉴클레아제의 농도의 비는 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.2 U의 5' 엑소뉴클레아제 대 4 U의 3' 엑소뉴클레아제이다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 적어도 30분(예를 들어, 적어도 35분, 적어도 1시간, 적어도 1.5시간, 적어도 2시간, 적어도 5시간, 적어도 12시간, 또는 적어도 24시간) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 30분 내지 90분(예를 들어, 35분 내지 90분, 45분 내지 90분, 1시간 내지 90분, 30분 내지 75분, 30분 내지 1시간, 30분 내지 45분, 또는 30분 내지 35분) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 45분 내지 60분(예를 들어, 45분 내지 55분, 45분 내지 50분, 50분 내지 60분, 및 55분 내지 60분) 동안 수행된다.
일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 적어도 30분(예를 들어, 적어도 35분, 적어도 1시간, 적어도 1.5시간, 적어도 2시간, 적어도 5시간, 적어도 12시간, 또는 적어도 24시간) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 30분 내지 90분(예를 들어, 35분 내지 90분, 45분 내지 90분, 1시간 내지 90분, 30분 내지 75분, 30분 내지 1시간, 30분 내지 45분, 또는 30분 내지 35분) 동안 수행된다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 분해 단계는 45분 내지 60분(예를 들어, 45분 내지 55분, 45분 내지 50분, 50분 내지 60분, 및 55분 내지 60분) 동안 수행된다.
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 30℃ 내지 42℃(예를 들어, 약 31℃, 32℃, 33℃, 34℃, 35℃, 36℃, 37℃, 38℃, 39℃, 40℃, 및 41℃)의 온도에서 수행된다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 약 37℃의 온도에서 수행된다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 30℃ 내지 42℃(예를 들어, 약 31℃, 32℃, 33℃, 34℃, 35℃, 36℃, 37℃, 38℃, 39℃, 40℃, 및 41℃)의 온도에서 수행된다. 일부 구현예에서, 3' 엑소뉴클레아제와, 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 반응은 약 37℃의 온도에서 수행된다.
분해 완충제
일 양태에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제와 반응시켜, 분해 완충제 중에서 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성한다.
일부 구현예에서, 분해 완충제는 0.05 mM 내지 1 mM(예를 들어, 0.05 mM 내지 0.8 mM, 0.05 mM 내지 0.6 mM, 0.05 mM 내지 0.4 mM, 0.05 mM 내지 0.2 mM, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.1 mM 내지 1 mM, 0.2 mM 내지 1 mM, 0.4 mM 내지 1 mM, 0.6 mM 내지 1 mM, 및 0.8 mM 내지 1 mM)의 Mg2+를 포함한다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 0.05 mM 내지 0.5 mM(예를 들어, 0.05 mM 내지 0.1 mM, 0.05 mM 내지 0.2 mM, 0.05 mM 내지 0.3 mM, 0.05 mM 내지 0.4 mM, 0.1 mM 내지 0.5 mM, 0.2 mM 내지 0.5 mM, 0.3 mM 내지 0.5 mM, 및 0.4 mM 내지 0.5 mM)의 Mg2+를 포함한다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 약 0.1 mM의 Mg2+를 포함한다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 약 0.5 mM의 Mg2+를 포함한다. Mg2+는 황산마그네슘, 염화마그네슘, 락트산마그네슘, 시트르산마그네슘, 탄산마그네슘, 또는 임의의 마그네슘 염으로서 분해 완충제에 첨가될 수 있다.
일부 구현예에서, 분해 완충제는 디티오트레이톨(DTT)을 포함한다. 일부 구현예에서, DTT는 분해 완충제 중에서 0.1 mM 내지 5 mM(예를 들어, 0.1 mM 내지 4 mM, 0.1 mM 내지 3 mM, 0.1 mM 내지 2 mM, 0.1 mM 내지 1 mM, 0.1 mM 내지 0.5 mM, 0.5 mM 내지 5 mM, 1 mM 내지 5 mM, 2 mM 내지 5 mM, 3 mM 내지 5 mM, 또는 4 mM 내지 5 mM)의 농도를 갖는다. 일부 구현예에서, DTT는 분해 완충제 중에서 0.5 mM 내지 2 mM(예를 들어, 0.5 mM 내지 0.7 mM, 0.5 mM 내지 1 mM, 0.5 mM 내지 1.2 mM, 0.5 mM 내지 1.5 mM, 0.5 mM 내지 1.7 mM, 1.7 mM 내지 2 mM, 1.5 mM 내지 2 mM, 1.2 mM 내지 2 mM, 1 mM 내지 2 mM, 또는 0.8 mM 내지 2 mM)의 농도를 갖는다. 일부 구현예에서, DTT는 분해 완충제 중에서 1 mM의 농도를 갖는다.
일부 구현예에서, 분해 완충제는 NaCl을 포함한다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 10 mM 내지 1 M의 NaCl을 포함하며; 예를 들어, 분해 완충제는 10 mM 내지 900 mM, 10 mM 내지 700 mM, 10 mM 내지 500 mM, 10 mM 내지 200 mM, 10 mM 내지 100 mM, 10 mM 내지 50 mM, 50 mM 내지 1 M, 100 mM 내지 1 M, 200 mM 내지 1 M, 500 mM 내지 1 M, 또는 700 mM 내지 1 M의 NaCl을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 10 mM 내지 200 mM의 NaCl을 포함한다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 100 mM의 NaCl을 포함한다.
일부 구현예에서, 분해 완충제는 완충 제제를 포함한다. 일부 구현예에서, 완충 제제는 Tris-HCl, Tris 염기, HEPES, 인산염 완충 염수(PBS), 또는 이의 조합을 포함한다. 예를 들어, 완충 제제는 Tris-HCl일 수 있다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 10 mM 내지 1 M의 완충 제제를 포함하며; 예를 들어, 분해 완충제는 10 mM 내지 900 mM, 10 mM 내지 700 mM, 10 mM 내지 500 mM, 10 mM 내지 200 mM, 10 mM 내지 100 mM, 10 mM 내지 50 mM, 50 mM 내지 1 M, 100 mM 내지 1 M, 200 mM 내지 1 M, 500 mM 내지 1 M, 또는 700 mM 내지 1 M의 완충 제제를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 10 mM 내지 500 mM의 완충 제제를 포함하며; 예를 들어, 분해 완충제는 10 mM 내지 40 mM, 10 mM 내지 400 mM, 10 mM 내지 350 mM, 10 mM 내지 300 mM, 10 mM 내지 250 mM, 10 mM 내지 200 mM, 10 mM 내지 150 mM, 10 mM 내지 100 mM, 10 mM 내지 50 mM, 50 mM 내지 500 mM, 100 mM 내지 500 mM, 150 mM 내지 500 mM, 200 mM 내지 500 mM, 250 mM 내지 500 mM, 300 mM 내지 500 mM, 350 mM 내지 500 mM, 400 mM 내지 500 mM, 및 450 mM 내지 500 mM의 완충 제제를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 분해 완충제는 50 mM의 완충 제제를 포함한다.
일부 구현예에서, 분해 완충제는 6 내지 8의 pH를 갖는다. 예를 들어, 분해 완충제의 pH는 6 내지 7.8, 6 내지 7.5, 6 내지 7.2, 6 내지 7, 6 내지 6.8, 6 내지 6.5, 6 내지 6.3, 6.3 내지 8, 6.5 내지 8, 6.8 내지 8, 7 내지 8, 7.3 내지 8, 7.5 내지 8, 및 7.8 내지 8일 수 있다.
농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단
일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 40% 내지 95%(예를 들어, 40% 내지 90%, 40% 내지 80%, 40% 내지 70%, 40% 내지 60%, 40% 내지 50%, 50% 내지 95%, 60% 내지 95%, 70% 내지 95%, 80% 내지 95%, 또는 90% 내지 95%)이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 60% 내지 90%(예를 들어, 60% 내지 85%, 60% 내지 80%, 60% 내지 75%, 60% 내지 70%, 60% 내지 65%, 65% 내지 90%, 70% 내지 90%, 75% 내지 90%, 80% 내지 90%, 또는 85% 내지 90%)이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)는 총 폴리뉴클레오티드의 70% 내지 90%(예를 들어, 70% 내지 90%, 70% 내지 85%, 70% 내지 80%, 70% 내지 75%, 75% 내지 90%, 80% 내지 90%, 또는 85% 내지 90%)이다. 일부 구현예에서, 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 60% 내지 100%이며; 예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 60% 내지 95%, 60% 내지 90%, 60% 내지 85%, 60% 내지 80%, 60% 내지 75%, 60% 내지 70%, 60% 내지 65%, 65% 내지 100%, 70% 내지 100%, 75% 내지 100%, 80% 내지 100%, 85% 내지 100%, 90% 내지 100%, 및 95% 내지 100%이다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 70% 내지 100%이며; 예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 수율 퍼센트(w/w)는 70% 내지 95%, 70% 내지 90%, 70% 내지 85%, 70% 내지 80%, 70% 내지 75%, 75% 내지 100%, 80% 내지 100%, 85% 내지 100%, 90% 내지 100%, 및 95% 내지 100%이다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 80% 내지 100%이며; 예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)는 80% 내지 95%, 80% 내지 90%, 80% 내지 85%, 85% 내지 100%, 90% 내지 100%, 및 95% 내지 100%이다.
원형 폴리리보뉴클레오티드
본 개시내용은 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드의 혼합물로부터 농축될 수 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공한다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 본원에 기재된 바와 같은 요소 중 하나 이상을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 폴리-A 서열을 결여(예를 들어, ORF의 3' 말단에서 폴리A 서열을 결여)하거나, 유리 3' 말단을 결여하거나, RNA 중합효소 인식 모티프를 결여하거나, 이의 임의의 조합이다. 일부 구현예에서 원형 폴리리보뉴클레오티드는 본원에 그의 전체가 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호에 개시된 바와 같은 임의의 특징 또는 특징의 임의의 조합을 포함한다.
일부 구현예에서, 폴리리보뉴클레오티드(예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드)는 적어도 약 20개의 뉴클레오티드, 적어도 약 30개의 뉴클레오티드, 적어도 약 40개의 뉴클레오티드, 적어도 약 50개의 뉴클레오티드, 적어도 약 75개의 뉴클레오티드, 적어도 약 100개의 뉴클레오티드, 적어도 약 200개의 뉴클레오티드, 적어도 약 300개의 뉴클레오티드, 적어도 약 400개의 뉴클레오티드, 적어도 약 500개의 뉴클레오티드, 적어도 약 1,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 2,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 5,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 6,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 7,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 8,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 9,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 10,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 12,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 14,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 15,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 16,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 17,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 18,000개의 뉴클레오티드, 적어도 약 19,000개의 뉴클레오티드, 또는 적어도 약 20,000개의 뉴클레오티드이다. 일부 구현예에서, 폴리리보뉴클레오티드(예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드)는 1.2 kb 미만이거나, 1.2 내지 1.4 kb이거나, 1.4 내지 1.6 kb이거나, 3.5 내지 4.5 kb이거나, 4.5 내지 5.4 kb이거나, 5.4 kb 초과이다.
일부 구현예에서, 폴리리보뉴클레오티드(예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드)는 리보솜에 대한 결합 부위를 수용하기에 충분한 크기를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 최대 크기는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 생성 및/또는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 이용의 기술적 제약 내에 있는 것만큼 클 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되기를 바라지 않지만, RNA의 다수의 세그먼트가 DNA로부터 생성될 수 있고, 이들의 5' 및 3' 유리 말단이 어닐링되어, RNA의 "스트링"을 생성하는 것이 가능하며, 이는 궁극적으로 오직 하나의 5' 및 하나의 3' 유리 말단이 남아있을 때 원형화될 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 최대 크기는 RNA의 패키징 및 표적으로의 운반 능력에 의해 제한될 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 크기는 유용한 폴리펩티드를 인코딩하기에 충분한 길이이며, 이에 따라, 적어도 20,000개의 뉴클레오티드, 적어도 15,000개의 뉴클레오티드, 적어도 10,000개의 뉴클레오티드, 적어도 7,500개의 뉴클레오티드, 또는 적어도 5,000개의 뉴클레오티드, 적어도 4,000개의 뉴클레오티드, 적어도 3,000개의 뉴클레오티드, 적어도 2,000개의 뉴클레오티드, 적어도 1,000개의 뉴클레오티드, 적어도 500개의 뉴클레오티드, 적어도 400개의 뉴클레오티드, 적어도 300개의 뉴클레오티드, 적어도 200개의 뉴클레오티드, 적어도 100개의 뉴클레오티드, 또는 적어도 70개의 뉴클레오티드의 길이가 유용할 수 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 엑소뉴클레아제에 의한 분해 감수성을 결여한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드가 분해 감수성을 결여한다는 사실은 원형 폴리리보뉴클레오티드가 엑소뉴클레아제에 의해 분해되지 않거나, 엑소뉴클레아제의 존재 하에서 예를 들어, 엑소뉴클레아제의 부재 하에서와 유사하거나 비슷한, 제한된 정도로만 분해된다는 것을 의미할 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 엑소뉴클레아제에 의해 분해되지 않는다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 엑소뉴클레아제에 노출되는 경우 감소된 분해를 갖는다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 캡-결합 단백질로의 결합을 결여한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 5' 캡을 결여한다.
발현 서열
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 펩티드 또는 폴리펩티드를 인코딩하는 발현 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 펩티드 또는 폴리펩티드를 인코딩하는 적어도 하나의 발현 서열을 포함한다. 이러한 펩티드는 소형 펩티드, 펩티드모방체(예를 들어, 펩토이드(peptoid)), 아미노산 및 아미노산 유사체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 펩티드는 선형 또는 분지형일 수 있다. 이러한 펩티드는 몰당 약 5,000 그램 미만의 분자량, 몰당 약 2,000 그램 미만의 분자량, 몰당 약 1,000 그램 미만의 분자량, 몰당 약 500 그램 미만의 분자량, 및 이러한 화합물의 염, 에스테르, 및 다른 약제학적으로 허용 가능한 형태를 가질 수 있다. 이러한 펩티드는 신경전달물질, 호르몬, 약물, 독소, 바이러스 또는 미생물 입자, 합성 분자 및 이의 효능제 또는 길항제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
인코딩된 폴리펩티드는 약 5개 내지 약 40,000개의 아미노산, 약 15개 내지 약 35,000개의 아미노산, 약 20개 내지 약 30,000개의 아미노산, 약 25개 내지 약 25,000개의 아미노산, 약 50개 내지 약 20,000개의 아미노산, 약 100개 내지 약 15,000개의 아미노산, 약 200개 내지 약 10,000개의 아미노산, 약 500개 내지 약 5,000개의 아미노산, 약 1,000개 내지 약 2,500개의 아미노산 또는 그 사이의 임의의 범위의 길이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 약 40,000개 미만의 아미노산, 약 35,000개 미만의 아미노산, 약 30,000개 미만의 아미노산, 약 25,000개 미만의 아미노산, 약 20,000개 미만의 아미노산, 약 15,000개 미만의 아미노산, 약 10,000개 미만의 아미노산, 약 9,000개 미만의 아미노산, 약 8,000개 미만의 아미노산, 약 7,000개 미만의 아미노산, 약 6,000개 미만의 아미노산, 약 5,000개 미만의 아미노산, 약 4,000개 미만의 아미노산, 약 3,000개 미만의 아미노산, 약 2,500개 미만의 아미노산, 약 2,000개 미만의 아미노산, 약 1,500개 미만의 아미노산, 약 1,000개 미만의 아미노산, 약 900개 미만의 아미노산, 약 800개 미만의 아미노산, 약 700개 미만의 아미노산, 약 600개 미만의 아미노산, 약 500개 미만의 아미노산, 약 400개 미만의 아미노산, 약 300개 미만의 아미노산 또는 그 미만의 길이를 갖는 폴리펩티드가 유용할 수 있다.
폴리펩티드는 상당한 양으로 생성될 수 있다. 따라서, 폴리펩티드는 생성될 수 있는 임의의 단백질성 분자일 수 있다. 폴리펩티드는 세포로부터 분비되거나, 세포의 세포질, 핵 또는 막 구획으로 국소화될 수 있는 폴리펩티드일 수 있다. 일부 폴리펩티드는 바이러스 외피 단백질, (예를 들어, 지질 또는 스테로이드 생성을 조절하는) 대사 조절 효소, 항원, 사이토카인, 독소, 그의 부재가 질병과 연관된 효소, 및 (예를 들어, 동물의 위에서) 절단될 때까지 동물에서 활성이 아닌 폴리펩티드 및 호르몬의 적어도 일부를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 단백질, 예를 들어, 치료적 단백질을 인코딩하는 발현 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 치료적 단백질은 항산화 활성, 결합, 카고(cargo) 수용체 활성, 촉매적 활성, 분자 운반체 활성, 분자 기능 조절제, 분자 전달제 활성, 영양소 저장소 활성, 단백질 태그, 구조적 분자 활성, 독소 활성, 전사 조절제 활성, 번역 조절제 활성 또는 수송체 활성을 갖는다. 치료적 단백질의 일부 예는 효소 대체 단백질, 보충용 단백질, 단백질 백신접종, 항원(예를 들어, 종양 항원, 바이러스, 박테리아), 호르몬, 사이토카인, 항체, 면역요법제(예를 들어, 암), 세포 리프로그래밍(reprogramming)/전환분화 인자, 전사 인자, 키메라 항원 수용체, 전위효소 또는 뉴클레아제, (예를 들어, 면역 반응/신호에 대한 감수성에 영향을 미치는) 면역 이펙터, 조절된 사망 이펙터 단백질(예를 들어, 아폽토시스 또는 괴사의 유도제), 종양의 비-용해 저해제(예를 들어, 종양단백질의 저해제), 후성적 변형제, 후성적 효소, 전사 인자, DNA 또는 단백질 변형 효소, DNA-삽입제(DNA-intercalating agent), 유출 펌프 저해제, 핵 수용체 활성화제 또는 저해제, 프로테아좀 저해제, 효소에 대한 경쟁적 저해제, 단백질 합성 이펙터 또는 저해제, 뉴클레아제, 단백질 단편 또는 도메인, 리간드 또는 수용체, 및 CRISPR 시스템 또는 이의 구성요소를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 예시적인 단백질은 인간 단백질, 예를 들어, 수용체 결합 단백질, 호르몬, 성장 인자, 성장 인자 수용체 조절제 및 재생 단백질(예를 들어, 증식 및 분화에 관련되는 단백질, 예를 들어, 상처 치유를 위한 치료적 단백질)을 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 예시적인 단백질은 EGF(상피 성장 인자)를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 예시적인 단백질은 효소, 예를 들어, 산화 환원 효소, 대사 효소, 미토콘드리아 효소, 옥시게나제, 데하이드로게나제, ATP-독립적 효소 및 불포화효소를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 예시적인 단백질은 세포내 단백질 또는 시토졸 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 NanoLuc® 루시퍼라제(nLuc)를 발현한다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 예시적인 단백질은 분비 단백질, 예를 들어, 분비 효소를 포함한다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드는, 혈중 짧은 반감기 치료제(therapeutic)를 가질 수 있거나 하위세포 국소화 신호를 갖는 단백질 또는 분비 신호 펩티드를 갖는 단백질일 수 있는 분비 단백질을 발현한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 가우시아 루시퍼라제(gLuc)를 발현한다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 비-인간 단백질, 예를 들어, 형광 단백질, 에너지-전달 억셉터 또는 Flag, Myc 또는 His와 같은 단백질-태그를 발현한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 발현될 수 있는 예시적인 단백질은 GFP를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 태깅된 단백질, 예를 들어, 단백질 태그, 예를 들어, 키틴 결합 단백질(CBP), 말토스 결합 단백질(MBP), Fc 태그, 글루타티온-S-트랜스퍼라제(GST), AviTag, 칼모듈린(Calmodulin)-태그, 폴리글루탐산염 태그; E-태그, FLAG-태그), HA-태그, His-태그, Myc-태그, NE-태그, S-태그, SBP-태그, Softag 1, Softag 3, Spot-태그, Strep-태그; TC 태그, Ty 태그, V5 태그; VSV-태그; 또는 Xpress 태그를 함유하는 융합 단백질 또는 조작된 단백질을 발현한다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 항체, 예를 들어, 항체 단편 또는 이의 일부의 발현을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드에 의해 발현되는 항체는 임의의 아이소타입, 예컨대 IgA, IgD, IgE, IgG, IgM를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 항체의 일부, 예컨대, 경쇄, 중쇄, Fc 단편, CDR(상보성 결정 영역), Fv 단편 또는 Fab 단편, 이의 추가의 부분을 발현한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 항체의 하나 이상의 부분을 발현한다. 예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 1가지 초과의 발현 서열을 포함할 수 있으며, 이의 각각은 항체의 일부를 발현하며, 이의 합은 항체를 구성할 수 있다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 항체의 중쇄를 코딩하는 하나의 발현 서열 및 항체의 경쇄를 코딩하는 또 다른 발현 서열을 포함한다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드가 세포 또는 무세포 환경에서 발현되는 경우에, 경쇄 및 중쇄는 적절한 변형, 폴딩 또는 다른 번역후 변형을 거쳐 기능성 항체를 형성할 수 있다.
조절 요소
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 조절 요소, 예를 들어, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 발현 서열의 발현을 변경시키는 서열을 포함한다. 조절 요소는, 발현 생성물을 인코딩하는 발현 서열에 인접하여 위치한 서열을 포함할 수 있다. 조절 요소는 인접 서열에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 조절 요소는 조절 요소가 존재하지 않는 경우 발현되는 생성물의 양에 비하여, 발현되는 생성물의 양을 증가시킬 수 있다. 조절 요소를 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드에 의해 인코딩되는 하나 이상의 폴리펩티드의 발현을 증가시킬 수 있다. 마찬가지로, 조절 요소를 사용하여, 원형 폴리리보뉴클레오티드에 의해 인코딩되는 하나 이상의 폴리펩티드의 발현을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 조절 요소를 사용하여 폴리펩티드의 발현을 증가시킬 수 있으며, 또 다른 조절 요소를 사용하여 동일한 원형 폴리리보뉴클레오티드 상의 또 다른 폴리펩티드의 발현을 감소시킬 수 있다. 또한, 하나의 조절 요소는 탠덤으로 부착된 다수의 발현 서열에 대해 발현되는 생성물(예를 들어, 폴리펩티드)의 양을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 하나의 조절 요소는 하나 이상의 발현 서열(예를 들어, 폴리펩티드)의 발현을 증진시킬 수 있다. 또한, 다수의 조절 요소를 사용하여, 예를 들어, 상이한 발현 서열의 발현을 차등적으로 조절할 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 제공되는 바와 같은 조절 요소는 선택적 번역 서열을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "선택적 번역 서열"은 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 발현 서열의 번역을 선택적으로 개시하거나 활성화시키는 핵산 서열, 예를 들어, 특정 리보스위치 압타자임을 지칭한다. 조절 요소는 또한 선택적 분해 서열을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "선택적 분해 서열"은 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 발현 생성물의 분해를 개시하는 핵산 서열을 지칭한다. 일부 구현예에서, 조절 요소는 번역 조절자이다. 번역 조절자는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 발현 서열의 번역을 조절할 수 있다. 번역 조절자는 번역 증진제 또는 억제자일 수 있다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열은 조절 요소로서 기능할 수 있다. 조절 요소의 추가적인 예는 본원에 그의 전체가 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0154] 내지 [0161]에 기재되어 있다.
번역을 개시하는 코돈, 예컨대, 비제한적으로 출발 코돈 또는 대안적인 출발 코돈에 측접한 뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 번역 효율, 길이 및/또는 구조에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(예를 들어, 문헌[Matsuda and Mauro PLoS ONE, 2010 5: 11] 참조; 이의 내용은 본원에 그의 전체가 참조로 포함됨). 번역을 개시하는 코돈에 측접한 뉴클레오티드 중 임의의 것의 차폐를 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드의 번역 개시의 위치, 번역 효율, 길이 및/또는 구조를 변경시킬 수 있다.
일 구현예에서, 코돈을 차폐시키거나 숨기기 위해 차폐제를 출발 코돈 또는 대안적인 출발 코돈 근처에서 사용하여, 차폐된 출발 코돈 또는 대안적인 출발 코돈에서의 번역 개시 확률을 감소시킬 수 있다. 또 다른 구현예에서, 번역이 대안적인 출발 코돈에서 개시될 확률을 증가시키기 위해, 차폐제를 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드의 출발 코돈을 차폐할 수 있다.
번역 개시 서열
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 폴리펩티드를 인코딩하며, 번역 개시 서열, 예를 들어, 출발 코돈을 포함한다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열은 코작 또는 샤인-달가노(Shine-Dalgarno) 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열은 코작 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 발현 서열에 인접한 번역 개시 서열, 예를 들어, 코작 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열은 비-코딩 출발 코돈이다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열, 예를 들어, 코작 서열은 각 발현 서열의 한측 또는 양측 모두에 존재하여, 발현 생성물의 분리를 야기한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 발현 서열에 인접한 적어도 하나의 번역 개시 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열은 원형 폴리리보뉴클레오티드에 입체형태적 유연성을 제공한다. 일부 구현예에서, 번역 개시 서열은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 실질적으로 단일 가닥의 영역 내에 존재한다. 번역 개시 서열의 추가의 예는 본원에 그의 전문이 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0163] 내지 [0165]에 기재되어 있다.
원형 폴리리보뉴클레오티드는 1개 초과의 출발 코돈, 예컨대, 비제한적으로, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개, 적어도 9개, 적어도 10개, 적어도 11개, 적어도 12개, 적어도 13개, 적어도 14개, 적어도 15개, 적어도 16개, 적어도 17개, 적어도 18개, 적어도 19개, 적어도 20개, 적어도 25개, 적어도 30개, 적어도 35개, 적어도 40개, 적어도 50개, 적어도 60개 또는 60개 초과의 출발 코돈을 포함할 수 있다. 번역을 제1 출발 코돈 상에서 개시하거나, 제1 출발 코돈의 하류에서 개시할 수 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 제1 출발 코돈, 예를 들어, AUG가 아닌 코돈에서 개시할 수 있다. 원형 폴리리보뉴클레오티드의 번역은 대안적인 번역 개시 서열, 예컨대, 본원에 그의 전문이 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 [0164]에 기재된 것들에서 개시할 수 있다.
일부 구현예에서, 번역은 로카글레이트(Rocaglates)를 이용한 진핵 개시 인자 4A(eIF4A) 처리에 의해 개시된다(번역은 43S 스캐닝을 블로킹하여, 조기의 상류 번역 개시, 및 RocA-eIF4A 표적 서열을 갖는 전사물로부터 감소된 단백질 발현을 야기함으로써 억제됨, 예를 들어, www.nature.com/articles/nature17978 참조).
스태거 요소
본 개시내용의 원형 폴리리보뉴클레오티드는 절단 도메인(예를 들어, 스태거 요소 또는 절단 서열)을 포함할 수 있다. 용어 "스태거 요소"는 번역 동안 리보솜 정지를 유도하는 모이어티, 예컨대 뉴클레오티드 서열을 지칭한다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 강력한 알파-나선 경향을 갖는 아미노산의 비-보존된 서열에 이어서 공통 서열 -D(V/I)ExNPGP-(SEQ ID NO: 2)이며, 여기서 x는 임의의 아미노산이다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 화학적 모이어티, 예컨대 글리세롤, 비-핵산 연결 모이어티, 화학적 변형, 변형된 핵산 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 발현 서열에 인접한 적어도 하나의 스태거 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 각 발현 서열의 한측 또는 양측 모두에 존재하여, 발현 생성물의 분리를 야기한다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 하나 이상의 발현 서열의 일부이다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 하나 이상의 발현 서열을 포함하며, 하나 이상의 발현 서열의 각각은 후속 발현 서열로부터 분리된다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 (a) 단일의 발현 서열의 2 라운드의 번역으로부터 또는 (b) 둘 이상의 발현 서열의 1 라운드 이상의 번역으로부터 단일의 폴리펩티드의 생성을 예방한다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 하나 이상의 발현 서열로부터 분리된 서열이다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 하나 이상의 발현 서열 중 하나의 발현 서열의 일부를 포함한다.
스태거 요소의 예는 본원에 그 전체가 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0172] 내지 [0175]에 기재되어 있다.
회전환 번역을 유지하면서, 연속 발현 생성물의 생성을 회피하기 위해, 스태거 요소를 포함시켜, 번역 동안 리보솜 정지를 유도할 수 있다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 하나 이상의 발현 서열 중 적어도 하나의 3' 말단에 존재한다. 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 회전환 번역 동안 리보솜을 고착시키도록 구성될 수 있다. 스태거 요소는 2A-유사 또는 CHYSEL(시스-작용 가수분해효소 요소) 서열을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 구현예에서, 스태거 요소는 X1X2X3EX5NPGP(SEQ ID NO: 22)인 C-말단 공통 서열을 갖는 서열을 인코딩하며, 여기서 X1은 부재하거나 G 또는 H이며, X2는 부재하거나 D 또는 G이며, X3은 D 또는 V 또는 I 또는 S 또는 M이며, X5는 임의의 아미노산이다. 일부 구현예에서, 이 서열은 강력한 알파-나선 경향을 갖는 아미노산의 비-보존된 서열에 이어서 공통 서열 -D(V/I)ExNPGP(SEQ ID NO: 2)를 포함하며, 여기서 x는 임의의 아미노산이다. 스태거 요소의 일부 비제한적인 예에는 GDVESNPGP(SEQ ID NO: 3), GDIEENPGP(SEQ ID NO: 4), VEPNPGP(SEQ ID NO: 5), IETNPGP(SEQ ID NO: 6), GDIESNPGP(SEQ ID NO: 7), GDVELNPGP(SEQ ID NO: 8), GDIETNPGP(SEQ ID NO: 9), GDVENPGP(SEQ ID NO: 10), GDVEENPGP(SEQ ID NO: 11), GDVEQNPGP(SEQ ID NO: 12), IESNPGP(SEQ ID NO: 13), GDIELNPGP(SEQ ID NO: 14), HDIETNPGP(SEQ ID NO: 15), HDVETNPGP(SEQ ID NO: 16), HDVEMNPGP(SEQ ID NO: 17), GDMESNPGP(SEQ ID NO: 18), GDVETNPGP(SEQ ID NO: 19), GDIEQNPGP((SEQ ID NO: 20), 및 DSEFNPGP(SEQ ID NO: 21)가 포함된다.
일부 구현예에서, 본원에 기재된 스태거 요소는 발현 생성물, 예컨대 본원에 기재된 공통 서열의 G와 P 사이를 절단한다. 하나의 비-제한적인 예로서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 발현 생성물을 절단하도록 적어도 하나의 스태거 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 적어도 하나의 발현 서열에 인접한 스태거 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 각 발현 서열 이후에 스태거 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 각 발현 서열의 한측 또는 양측 모두에 존재하는 스태거 요소를 포함하여, 각각의 발현 서열로부터의 개별 펩티드(들) 및/또는 폴리펩티드(들)의 번역을 야기한다.
일부 구현예에서, 스태거 요소는 번역 동안 리보솜 정지를 유도하는 하나 이상의 변형된 뉴클레오티드 또는 비천연 뉴클레오티드를 포함한다. 비천연 뉴클레오티드는 펩티드 핵산(PNA), 모르폴리노 및 잠금 핵산(LNA)뿐만 아니라 글리콜 핵산(GNA) 및 트레오스 핵산(TNA)을 포함할 수 있다. 이들과 같은 예는 분자의 백본에 대한 변경에 의해 자연 발생 DNA 또는 RNA와 구분된다. 변형은 번역 동안 리보솜 정지를 유도할 수 있는 당, 핵염기, (예를 들어, 연결 포스페이트로의/포스포디에스테르 연결로의/포스포디에스테르 백본으로의) 뉴클레오시드간 연결 및 이의 임의의 조합에 대한 임의의 변형을 포함할 수 있다. 본원에 제공되는 예시적인 변형 중 일부는 본원의 다른 곳에 기재되어 있다.
일부 구현예에서, 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드에 다른 형태로 존재한다. 예를 들어, 일부 예시적인 원형 폴리리보뉴클레오티드에서, 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제1 발현 서열의 종결 요소, 및 종결 요소를 제1 발현 서열에 후속하는 발현의 제1 번역 개시 서열로부터 분리하는 뉴클레오티드 스페이서 서열을 포함한다. 일부 예에서, 제1 발현 서열의 제1 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제1 발현 서열에 후속하는 발현의 제1 번역 개시 서열의 상류(그에 대해 5')에 존재한다. 일부 경우에, 제1 발현 서열 및 제1 발현 서열에 후속하는 발현 서열은 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 2개의 개별 발현 서열이다. 제1 스태거 요소와 제1 번역 개시 서열 사이의 거리는 제1 발현 서열과 이의 후속 발현 서열의 연속 번역을 가능하게 할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 스태거 요소는 종결 요소를 포함하며, 제1 발현 서열의 발현 생성물을 이의 후속 발현 서열의 발현 생성물로부터 분리하고, 이에 의해 불연속(discrete) 발현 생성물을 생성한다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 후속 서열의 제1 번역 개시 서열의 상류에 제1 스태거 요소를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드는 연속적으로 번역되는 한편, 제2 발현 서열에 후속하는 발현 서열의 제2 번역 개시 서열의 상류에 있는 제2 발현 서열의 스태거 요소를 포함하는 상응하는 원형 폴리리보뉴클레오티드는 연속적으로 번역되지 않는다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드에는 오직 하나의 발현 서열만이 존재하며, 제1 발현 서열 및 이의 후속 발현 서열은 동일한 발현 서열이다. 일부 예시적인 원형 폴리리보뉴클레오티드에서, 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제1 발현 서열의 제1 종결 요소, 및 종결 요소를 하류 번역 개시 서열로부터 분리하는 뉴클레오티드 스페이서 서열을 포함한다. 일부 이러한 예에서, 제1 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제1 발현 서열의 제1 번역 개시 서열의 상류(그에 대해 5')에 존재한다. 일부 경우에, 제1 스태거 요소와 제1 번역 개시 서열 사이의 거리는 제1 발현 서열과 임의의 후속 발현 서열의 연속적인 번역을 가능하게 한다. 일부 구현예에서, 제1 스태거 요소는 제1 발현 서열의 1 라운드의 발현 생성물을 제1 발현 서열의 다음 라운드의 발현 생성물로부터 분리하고, 이에 의해 불연속 발현 생성물을 생성한다. 일부 경우에, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제1 발현 서열의 제1 번역 개시 서열의 상류에 제1 스태거 요소를 포함하는 원형 폴리리보뉴클레오티드는 연속적으로 번역되는 한편, 상응하는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제2 발현 서열의 제2 번역 개시 서열의 상류에 스태거 요소를 포함하는 상응하는 원형 폴리리보뉴클레오티드는 연속적으로 번역되지 않는다. 일부 경우에, 제2 스태거 요소와 제2 번역 개시 서열 사이의 거리는 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 제1 스태거 요소와 제1 번역 개시 사이의 거리보다, 상응하는 원형 폴리리보뉴클레오티드에서 적어도 2배, 3배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배, 9배 또는 10배 더 멀다. 일부 경우에, 제1 스태거 요소와 제1 번역 개시 사이의 거리는 적어도 2 nt, 3 nt, 4 nt, 5 nt, 6 nt, 7 nt, 8 nt, 9 nt, 10 nt, 11 nt, 12 nt, 13 nt, 14 nt, 15 nt, 16 nt, 17 nt, 18 nt, 19 nt, 20 nt, 25 nt, 30 nt, 35 nt, 40 nt, 45 nt, 50 nt, 55 nt, 60 nt, 65 nt, 70 nt, 75 nt 또는 그 초과이다. 일부 구현예에서, 제2 스태거 요소와 제2 번역 개시 사이의 거리는 제1 스태거 요소와 제1 번역 개시 사이의 거리보다 적어도 2 nt, 3 nt, 4 nt, 5 nt, 6 nt, 7 nt, 8 nt, 9 nt, 10 nt, 11 nt, 12 nt, 13 nt, 14 nt, 15 nt, 16 nt, 17 nt, 18 nt, 19 nt, 20 nt, 25 nt, 30 nt, 35 nt, 40 nt, 45 nt, 50 nt, 55 nt, 60 nt, 65 nt, 70 nt, 75 nt 또는 그 초과로 더 멀다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 1개 초과의 발현 서열을 포함한다.
IRES
일부 구현예에서, 본원에 기재된 원형 폴리리보뉴클레오티드는 내부 리보솜 진입 부위(IRES) 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 원형 폴리리보뉴클레오티드는 1개 초과(예를 들어, 2개, 3개, 4개 및 5개)의 내부 리보솜 진입 부위(IRES) 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 각 발현 서열의 한측 또는 양측 모두에 하나 이상의 IRES 서열을 포함하여, 생성된 펩티드(들) 및/또는 폴리펩티드(들)의 분리를 야기한다. 일부 구현예에서, IRES는 적어도 하나(예를 들어, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 초과)의 발현 서열의 양측에 측접한다. 원형 폴리리보뉴클레오티드 내에 포함시키기에 적합한 IRES 요소는 진핵 리보솜과 맞물릴 수 있는 RNA 서열일 수 있다. 일부 구현예에서, IRES는 뇌심근염 바이러스(EMCV) IRES이다. 일부 구현예에서, IRES는 콕사키바이러스(CVB3) IRES이다. IRES의 추가의 예는 본원에 그의 전문이 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0166] 내지 [0168]에 기재되어 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 내부 리보솜 진입 부위를 결여한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 내부 리보솜 진입 부위를 결여하며, 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다.
번역
일부 구현예에서, 일단 원형 폴리리보뉴클레오티드의 번역이 개시되면, 원형 폴리리보뉴클레오티드에 결합된 리보솜은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 1 라운드의 번역을 완료하기 전에 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 풀리지 않는다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 바와 같은 원형 폴리리보뉴클레오티드는 회전환 번역에 적격하다. 일부 구현예에서, 회전환 번역 동안, 일단 원형 폴리리보뉴클레오티드의 번역이 개시되면, 원형 폴리리보뉴클레오티드에 결합된 리보솜은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 2 라운드, 적어도 3 라운드, 적어도 4 라운드, 적어도 5 라운드, 적어도 6 라운드, 적어도 7 라운드, 적어도 8 라운드, 적어도 9 라운드, 적어도 10 라운드, 적어도 11 라운드, 적어도 12 라운드, 적어도 13 라운드, 적어도 14 라운드, 적어도 15 라운드, 적어도 20 라운드, 적어도 30 라운드, 적어도 40 라운드, 적어도 50 라운드, 적어도 60 라운드, 적어도 70 라운드, 적어도 80 라운드, 적어도 90 라운드, 적어도 100 라운드, 적어도 150 라운드, 적어도 200 라운드, 적어도 250 라운드, 적어도 500 라운드, 적어도 1000 라운드, 적어도 1500 라운드, 적어도 2000 라운드, 적어도 5000 라운드, 적어도 10000 라운드, 적어도 105 라운드 또는 적어도 106 라운드의 번역을 완료하기 전에, 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 풀리지 않는다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 회전환 번역은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 1 라운드 초과의 번역으로부터 번역되는 폴리펩티드 생성물("연속" 발현 생성물)의 생성을 야기한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 스태거 요소를 포함하며, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 회전환 번역은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 단일 라운드의 번역 또는 단일 라운드 미만의 번역으로부터 생성되는 폴리펩티드 생성물("불연속" 발현 생성물)의 생성을 야기한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 회전환 번역 동안 생성되는 총 폴리펩티드의 적어도 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99% 또는 100%(몰/몰)가 불연속 폴리펩티드이도록 구성된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 총 폴리펩티드의 적어도 99%가 불연속 폴리펩티드이도록 구성된다. 일부 구현예에서, 총 폴리펩티드에 비한 불연속 생성물의 양의 비는 시험관내 번역 시스템에서 시험된다. 일부 구현예에서, 양의 비를 시험하기 위해 사용되는 시험관내 번역 시스템은 토끼 망상적혈구 용해물을 포함한다. 일부 구현예에서, 양의 비는 생체내 번역 시스템, 예컨대 진핵 세포 또는 원핵 세포, 배양된 세포, 또는 유기체 내의 세포에서 시험된다.
비번역 영역
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 비번역 영역(UTR)을 포함한다. 유전자를 포함하는 게놈 영역의 UTR은 전사되지만 번역되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, UTR은 본원에 기재된 발현 서열의 번역 개시 서열의 상류에 포함될 수 있다. 일부 구현예에서, UTR은 본원에 기재된 발현 서열의 하류에 포함될 수 있다. 일부 경우에, 제1 발현 서열에 대한 하나의 UTR은 제2 발현 서열에 대한 또 다른 UTR과 동일하거나, 이와 연속되거나, 이와 중첩된다. 일부 구현예에서, 인트론은 인간 인트론이다. 일부 구현예에서, 인트론은 전장 인간 인트론, 예를 들어, ZKSCAN1이다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 내부에 매립된 아데노신 및 우리딘의 하나 이상의 스트레치를 갖는 UTR을 포함한다. 이들 AU 풍부 시그너처는 발현 생성물의 전환율을 증가시킬 수 있다.
UTR AU 풍부 요소(ARE)의 도입, 제거 또는 변형은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 안정성 또는 면역원성(예를 들어, 면역 또는 염증 반응의 하나 이상의 마커의 수준)을 조절하는 데 유용할 수 있다. 특정 원형 폴리리보뉴클레오티드를 엔지니어링하는 경우, ARE의 하나 이상의 카피를 원형 폴리리보뉴클레오티드로 도입할 수 있으며, ARE의 카피는 발현 생성물의 번역 및/또는 생성을 조절할 수 있다. 마찬가지로, ARE를 확인하고 제거하거나, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내로 조작하여 세포내 안정성을 조절하고, 이에 따라 생성되는 단백질의 번역 및 생성에 영향을 미칠 수 있다.
임의의 유전자로부터의 임의의 UTR이 원형 폴리리보뉴클레오티드의 각 측접 영역 내로 혼입될 수 있음을 이해해야 한다. 예시적인 비번역 영역은 본원에 그의 전문이 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0197] 내지 [201]에 기재되어 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 5'-UTR을 결여하며, 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 3'-UTR을 결여하며, 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 5'-UTR을 결여한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 3'-UTR을 결여한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 종결 요소를 결여하며, 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 캡을 결여하며, 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 5'-UTR, 3'-UTR 및 IRES를 결여하며, 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 하기의 서열 중 하나 이상을 포함한다: 하나 이상의 miRNA를 인코딩하는 서열, 하나 이상의 복제 단백질을 인코딩하는 서열, 외인성 유전자를 인코딩하는 서열, 치료제를 인코딩하는 서열, 조절 요소(예를 들어, 번역 조절제, 예를 들어, 번역 증진제 또는 억제자), 번역 개시 서열, 내인성 유전자를 표적화하는 하나 이상의 조절 핵산(예를 들어, siRNA, lncRNA, shRNA) 및 치료적 mRNA 또는 단백질을 인코딩하는 서열.
종결 요소
원형 폴리리보뉴클레오티드는 하나 이상의 발현 서열을 포함할 수 있으며, 각 발현 서열은 종결 요소를 가질 수 있거나, 이를 갖지 않을 수 있다. 종결 요소의 추가의 예는 본원에 그 전체가 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0169] 내지 [0170]에 기재되어 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 폴리-A 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리-A 서열의 길이는 10개 초과의 뉴클레오티드 길이이다. 일 구현예에서, 폴리-A 서열은 15개 초과의 뉴클레오티드(예를 들어, 적어도 약 10개, 15개, 20개, 25개, 30개, 35개, 40개, 45개, 50개, 55개, 60개, 70개, 80개, 90개, 100개, 120개, 140개, 160개, 180개, 200개, 250개, 300개, 350개, 400개, 450개, 500개, 600개, 700개, 800개, 900개, 1,000개, 1,100개, 1,200개, 1,300개, 1,400개, 1,500개, 1,600개, 1,700개, 1,800개, 1,900개, 2,000개, 2,500개 및 3,000개 또는 그 초과의 뉴클레오티드) 길이이다. 일부 구현예에서, 폴리-A 서열은 본원에 그의 전문이 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 [0202] 내지 [0204]에서의 폴리-A 서열의 설명에 따라 설계된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 폴리-A 서열을 결여한다(예를 들어, ORF의 3' 말단에서 폴리-A 서열을 결여한다). 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 종결 요소를 결여한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 폴리-A 서열을 결여하며(예를 들어, ORF의 3' 말단에서 폴리A 서열을 결여하며), 이의 하나 이상의 발현 서열로부터의 단백질 발현에 적격하다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 하나 이상의 발현 서열을 포함하고, 원형 폴리리보뉴클레오티드가 연속적으로 번역되도록, 발현 서열은 종결 요소를 결여한다. 종결 요소의 배제는 고착되거나 떨어지는 리보솜의 결여로 인하여 발현 생성물, 예를 들어, 펩티드 또는 폴리펩티드의 회전환 번역 또는 연속 발현을 초래할 수 있다. 이러한 일 구현예에서, 회전환 번역은 각 발현 서열을 통하여 연속적 발현 생성물을 발현한다. 일부 다른 구현예에서, 발현 서열의 종결 요소는 스태거 요소의 부분일 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 하나 이상의 발현 서열은 종결 요소를 포함한다. 그러나, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 후속(예를 들어, 제2, 제3, 제4, 제5 등의) 발현 서열의 회전환 번역 또는 발현이 수행된다. 이러한 예에서, 리보솜이 종결 요소, 예를 들어, 정지 코돈과 마주칠 때 발현 생성물은 리보솜에서 떨어질 수 있으며, 번역을 종결한다. 일부 구현예에서, 리보솜, 예를 들어, 리보솜의 적어도 하나의 서브유닛이 원형 폴리리보뉴클레오티드와 접촉하여 유지되는 동안에 번역이 종결된다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 하나 이상의 발현 서열의 말단에 종결 요소를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 발현 서열은 둘 이상의 종결 요소를 연속하여 포함한다. 이러한 구현예에서, 번역이 종결되며 회전환 번역이 종결된다. 일부 구현예에서, 리보솜은 원형 폴리리보뉴클레오티드와 완전히 풀린다. 일부 이러한 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 후속(예를 들어, 제2, 제3, 제4, 제5 등의) 발현 서열의 생성은 번역의 개시 이전에 리보솜이 원형 폴리리보뉴클레오티드와 다시 맞물리는 것을 필요로 할 수 있다. 일반적으로, 종결 요소는 번역의 종결을 신호전달하는 프레임-내 뉴클레오티드 트리플렛, 예를 들어, UAA, UGA, UAG를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 하나 이상의 종결 요소는 프레임-시프트된 종결 요소, 예컨대 비제한적으로 번역을 종결시킬 수 있는 오프-프레임(off-frame) 또는 -1 및 +1 시프트된 리딩 프레임(예를 들어, 숨겨진 정지)이다. 프레임-시프트된 종결 요소는 발현 서열의 제2 및 제3 리딩 프레임에 나타나는 뉴클레오티드 트리플, TAA, TAG 및 TGA를 포함한다. 프레임-시프트된 종결 요소는 종종 세포에 유해한 mRNA의 오독(misread)을 예방하는 데 중요할 수 있다.
RNA 결합 부위
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 하나 이상의 표적 RNA 결합 부위를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 내인성 유전자 및/또는 외인성 유전자의 발현을 변형하는 표적 RNA 결합 부위를 포함한다. 일부 구현예에서, 표적 RNA 결합 부위는 숙주 유전자의 발현을 조절한다. 표적 RNA 결합 부위는 내인성 유전자(예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 miRNA, siRNA, mRNA, lncRNA, RNA, DNA, 안티센스 RNA, gRNA에 대한 서열)에 혼성화하는 서열, 바이러스 DNA 또는 RNA와 같은 외인성 핵산에 혼성화하는 서열, RNA에 혼성화하는 서열, 유전자 전사를 간섭하는 서열, RNA 번역을 간섭하는 서열, RNA를 안정화시키거나, 예컨대 분해에 대한 표적화를 통하여 RNA를 불안정화시키는 서열, 또는 DNA- 또는 RNA-결합 인자를 조절하는 서열을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 RNA에 결합하는 표적 압타머 서열을 포함한다. 표적 압타머 서열은 내인성 유전자(예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 miRNA, siRNA, mRNA, lncRNA, RNA, DNA, 안티센스 RNA, gRNA에 대한 서열)에, 바이러스 DNA 또는 RNA와 같은 외인성 핵산에, RNA에, 유전자 전사를 간섭하는 서열에, RNA 번역을 간섭하는 서열에, RNA를 안정화시키거나, 예컨대 분해에 대한 표적화를 통하여 RNA를 불안정화시키는 서열에, 또는 DNA- 또는 RNA-결합 인자를 조절하는 서열에 결합할 수 있다. 표적 압타머 서열의 이차 구조는 RNA에 결합할 수 있다. 원형 RNA는 RNA로의 표적 압타머 서열의 결합에 의해 RNA와 복합체를 형성할 수 있다.
일부 구현예에서, 표적 RNA 결합 부위는 tRNA, lncRNA, lincRNA, miRNA, rRNA, snRNA, 마이크로RNA, siRNA, piRNA, snoRNA, snRNA, exRNA, scaRNA, Y RNA 및 hnRNA 결합 부위 중 하나일 수 있다. 표적 RNA 결합 부위는 당업자에게 널리 알려져 있다.
특정 표적 RNA 결합 부위는 생물학적인 RNA 간섭(RNAi) 프로세스를 통하여 유전자 발현을 저해할 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 전형적으로 15 내지 50개의 염기쌍(예컨대 약 18 내지 25개의 염기쌍)을 가지며 세포 내의 발현된 표적 유전자의 코딩 서열과 동일하거나(상보성이거나) 또는 거의 동일한(실질적으로 상보성인) 핵염기 서열을 갖는 RNA 또는 RNA-유사 구조를 갖는 RNAi 분자를 포함한다. RNAi 분자는 짧은 간섭 RNA(siRNA), 이중-가닥 RNA(dsRNA), 마이크로 RNA(miRNA), 짧은 헤어핀 RNA(shRNA), 메로듀플렉스(meroduplex) 및 다이서(dicer) 기질을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 표적 결합 부위의 추가의 예는 본원에 그 전체가 참조로 포함되는 제WO2020/023655호의 단락 [0129] 내지 [0146]에 기재되어 있다.
DNA 결합 부위
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 표적 DNA 결합 부위, 예컨대 가이드 RNA(gRNA)에 대한 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 가이드 RNA 또는 gRNA 서열에 대한 상보체를 포함한다. gRNA 짧은 합성 RNA는 불완전한 이펙터 모이어티로의 결합에 필요한 표적 결합 서열, 및 게놈 표적에 대한 사용자-정의된 약 20개의 뉴클레오티드 표적화 서열로 구성된다. 가이드 RNA 서열은 17 내지 24개의 뉴클레오티드(예를 들어, 19개, 20개 또는 21개의 뉴클레오티드)의 길이를 가질 수 있으며 표적화된 핵산 서열에 대하여 상보성이다. 맞춤 gRNA 생성기 및 알고리즘이, 효과적인 가이드 RNA의 설계에서 사용될 수 있다. 유전자 편집은 자연 발생 crRNA-tracrRNA 복합체를 모방하고 tracrRNA(뉴클레아제에 결합) 및 적어도 하나의 crRNA(뉴클레아제를 편집에 대해 표적화된 서열로 가이드함) 둘 모두를 함유하는 엔지니어링된(합성) 단일 RNA 분자인, 키메라 "단일 가이드 RNA"("sgRNA")를 사용하여 달성될 수 있다. 화학적으로 변형된 sgRNA는 게놈 편집에 효과적일 수 있다.
gRNA는 특정 DNA 서열(예를 들어, 유전자의 프로모터, 증진제, 침묵자 또는 억제자에 인접한 또는 그 내의 서열)을 인식할 수 있다.
일부 구현예에서, gRNA는 유전자 편집을 위한 CRISPR 시스템의 부분이다. 유전자 편집을 위해, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원하는 표적 DNA 서열에 상응하는 하나의 또는 다수의 가이드 RNA 서열을 포함하도록 설계될 수 있다. gRNA 서열에는 Cas9 또는 DNA를 절단하기 위한 다른 엑소뉴클레아제와의 상호작용을 위해 적어도 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개, 20개, 21개, 22개, 23개, 24개, 25개, 26개, 27개, 28개, 29개, 30개 이상의 뉴클레오티드가 포함될 수 있으며, 예를 들어, Cpf1은 검출 가능한 DNA 절단을 위해 gRNA 서열의 적어도 약 16개의 뉴클레오티드와 상호작용한다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 DNA에 결합할 수 있는 표적 압타머 서열을 포함한다. 표적 압타머 서열의 이차 구조는 DNA에 결합할 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 DNA로의 표적 압타머 서열의 결합에 의해 DNA와 복합체를 형성한다.
DNA에 결합하는 원형 폴리리보뉴클레오티드 서열의 추가의 예는 본원에 그 전체가 참조로 포함되는 WO2020/023655의 단락 [0151] 내지 [0153]에 기재되어 있다.
단백질-결합
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 단백질, 예를 들어, 리보솜이 RNA 서열 내의 내부 부위에 결합할 수 있게 하는 하나 이상의 단백질 결합 부위를 포함한다. 단백질 결합 부위, 예를 들어, 리보솜 결합 부위를 원형 폴리리보뉴클레오티드 내로 엔지니어링함으로써, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 숙주의 면역계의 구성요소로부터 원형 폴리리보뉴클레오티드를 차폐하여 숙주의 면역계를 회피하거나, 숙주의 면역계에 의한 검출이 감소되거나, 조절된 분해 또는 조절된 번역을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 예를 들어, 면역 반응, 예를 들어, CTL(세포독성 T 림프구) 반응을 회피하기 위해 적어도 하나의 면역단백질 결합 부위를 포함한다. 일부 구현예에서, 면역단백질 결합 부위는 면역단백질에 결합하고, 원형 폴리리보뉴클레오티드를 외인성으로서 차폐하는 것을 보조하는 뉴클레오티드 서열이다. 일부 구현예에서, 면역단백질 결합 부위는 면역단백질에 결합하고, 원형 폴리리보뉴클레오티드를 외인성 또는 외래로서 숨기는 것을 보조하는 뉴클레오티드 서열이다.
선형 RNA로의 리보솜 맞물림의 종래의 메커니즘은 RNA의 캡핑된 5' 말단으로의 리보솜 결합을 수반한다. 5' 말단으로부터, 리보솜은 개시 코돈으로 이동하며, 그 결과, 제1 펩티드 결합이 형성된다. 본 발명에 따라, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 번역의 내부 개시(즉, 캡-독립적)는 유리 말단 또는 캡핑된 말단을 필요로 하지 않는다. 오히려, 리보솜이 비-캡핑된 내부 부위에 결합함으로써 리보솜은 개시 코돈에서 폴리펩티드 신장을 시작한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 리보솜 결합 부위, 예를 들어, 개시 코돈을 포함하는 하나 이상의 RNA 서열을 포함한다.
천연 5'UTR은 번역 개시를 위해 역할을 수행하는 특징부를 갖는다. 이들은 리보솜이 많은 유전자의 번역을 개시하는 프로세스에 관여하는 것으로 흔히 알려져 있는 코작 서열과 같은 시그너처를 보유한다. 코작 서열은 공통 CCR(A/G)CCAUGG(SEQ ID NO:23)를 가지며, 여기서 R은 또 다른 'G'로 이어지는 출발 코돈(AUG)의 3개 염기 상류의 퓨린(아데닌 또는 구아닌)이다. 5' UTR은 또한 신장 인자 결합에 관여하는 이차 구조를 형성하는 것으로 알려져 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 단백질에 결합하는 단백질 결합 서열을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 단백질 결합 서열은 원형 폴리리보뉴클레오티드를 특정 표적에 표적화하거나 국소화시킨다. 일부 구현예에서, 단백질 결합 서열은 단백질의 아르기닌-풍부 영역에 특이적으로 결합한다.
일부 구현예에서, 단백질 결합 부위는 단백질, 예컨대 ACIN1, AGO, APOBEC3F, APOBEC3G, ATXN2, AUH, BCCIP, CAPRIN1, CELF2, CPSF1, CPSF2, CPSF6, CPSF7, CSTF2, CSTF2T, CTCF, DDX21, DDX3, DDX3X, DDX42, DGCR8, EIF3A, EIF4A3, EIF4G2, ELAVL1, ELAVL3, FAM120A, FBL, FIP1L1, FKBP4, FMR1, FUS, FXR1, FXR2, GNL3, GTF2F1, HNRNPA1, HNRNPA2B1, HNRNPC, HNRNPK, HNRNPL, HNRNPM, HNRNPU, HNRNPUL1, IGF2BP1, IGF2BP2, IGF2BP3, ILF3, KHDRBS1, LARP7, LIN28A, LIN28B, m6A, MBNL2, METTL3, MOV10, MSI1, MSI2, NONO, NONO-, NOP58, NPM1, NUDT21, PCBP2, POLR2A, PRPF8, PTBP1, RBFOX2, RBM10, RBM22, RBM27, RBM47, RNPS1, SAFB2, SBDS, SF3A3, SF3B4, SIRT7, SLBP, SLTM, SMNDC1, SND1, SRRM4, SRSF1, SRSF3, SRSF7, SRSF9, TAF15, TARDBP, TIA1, TNRC6A, TOP3B, TRA2A, TRA2B, U2AF1, U2AF2, UNK, UPF1, WDR33, XRN2, YBX1, YTHDC1, YTHDF1, YTHDF2, YWHAG, ZC3H7B, PDK1, AKT1, 및 RNA에 결합하는 임의의 다른 단백질에 대한 결합 부위를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
변형
본원에 기재된 원형 폴리리보뉴클레오티드는 참조 서열, 특히 모체 폴리리보뉴클레오티드에 대해 하나 이상의 치환, 삽입 및/또는 부가, 결실 및 공유적 변형을 포함할 수 있으며, 본 발명의 범주 내에 포함된다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 하나 이상의 전사-후 변형(예를 들어, 캡핑, 절단, 폴리아데닐화, 스플라이싱, 폴리-A 서열, 메틸화, 아실화, 인산화, 라이신 및 아르기닌 잔기의 메틸화, 아세틸화, 및 티올기 및 티로신 잔기의 니트로실화 등)을 포함한다. 하나 이상의 전사-후 변형은 임의의 전사-후 변형, 예컨대 RNA에서 확인된 바 있는 100가지 초과의 상이한 뉴클레오시드 변형 중 임의의 것일 수 있다(문헌[Rozenski, J, Crain, P, and McCloskey, J. (1999). The RNA Modification Database: 1999 update. Nucl Acids Res 27: 196-197]). 일부 구현예에서, 제1 단리된 핵산은 메신저 RNA(mRNA)를 포함한다. 일부 구현예에서, mRNA는 본원에 그의 전문이 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 [0311]에 기재된 것들과 같은 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 뉴클레오시드를 포함한다.
원형 폴리리보뉴클레오티드는 예컨대 당, 핵염기, 또는 (예를 들어, 연결 포스페이트로의/포스포디에스테르 연결로의/포스포디에스테르 백본으로의) 뉴클레오시드간 연결에 대한 임의의 유용한 변형을 포함할 수 있다. 피리미딘 핵염기의 하나 이상의 원자는 선택적으로 치환된 아미노, 선택적으로 치환된 티올, 선택적으로 치환된 알킬(예를 들어, 메틸 또는 에틸) 또는 할로(예를 들어, 클로로 또는 플루오로)로 대체되거나 치환될 수 있다. 특정 구현예에서, 변형(예를 들어, 하나 이상의 변형)은 당 및 뉴클레오시드간 연결의 각각에 존재한다. 변형은 리보핵산(RNA)으로부터 데옥시리보핵산(DNA), 트레오스 핵산(TNA), 글리콜 핵산(GNA), 펩티드 핵산(PNA), 잠금 핵산(LNA) 또는 그의 혼성물로의 변형일 수 있다). 추가의 변형은 본원에 기재된다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 번역 효율을 증가시키기 위해 적어도 하나의 N(6)메틸아데노신(m6A) 변형을 포함한다. 일부 구현예에서, N(6)메틸아데노신(m6A) 변형은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 면역원성을 감소(예를 들어, 면역 또는 염증 반응의 하나 이상의 마커의 수준을 감소)시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 변형은 화학적 또는 세포 유도된 변형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 세포내 RNA 변형의 일부 비제한적인 예는 문헌[Lewis and Pan in "RNA modifications and structures cooperate to guide RNA-protein interactions" from Nat Reviews Mol Cell Biol, 2017, 18:202-210]에 기재되어 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드의 리보뉴클레오티드에 대한 화학적 변형은 면역 회피를 증진시킬 수 있다. 원형 폴리리보뉴클레오티드는 당업계에 널리 확립된 방법, 예컨대 본원에 참조로 포함된 문헌["Current protocols in nucleic acid chemistry," Beaucage, S.L. et al. (Eds.), John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, USA]에 기재된 것들에 의해 합성되고/되거나 변형될 수 있다. 변형은 예를 들어, 말단 변형, 예를 들어, 5' 말단 변형(인산화(단일-, 이중- 및 삼중-), 컨쥬게이션, 역위된 연결 등), 3' 말단 변형(컨쥬게이션, DNA 뉴클레오티드, 역위된 연결 등), 염기 변형(예를 들어, 안정화 염기, 불안정화 염기, 또는 파트너의 연장된 레퍼토리(expanded repertoire)와 염기 쌍을 형성하는 염기로의 대체), 염기의 제거(무염기 뉴클레오티드), 또는 컨쥬게이트된 염기를 포함한다. 변형된 리보뉴클레오티드 염기는 또한 5-메틸시티딘 및 슈도우리딘을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 염기 변형의 몇 가지 기능적 효과를 말하자면, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 발현, 면역 반응, 안정성, 하위세포 국소화를 조절할 수 있다. 일부 구현예에서, 변형은 이원-직교 뉴클레오티드, 예를 들어, 비천연 염기를 포함한다. 예를 들어, 본원에 참조로 포함되는 문헌[Kimoto et al, Chem Commun (Camb), 2017, 53:12309, DOI: 10.1039/c7cc06661a]을 참조한다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드의 하나 이상의 리보뉴클레오티드가 그럴 수 있는 (예를 들어, 2' 위치 또는 4' 위치에서의) 당 변형 또는 당의 대체뿐만 아니라 백본 변형은 포스포디에스테르 연결의 변형 또는 대체를 포함한다. 원형 폴리리보뉴클레오티드의 특정 예는, 변형된 백본을 포함하거나 포스포디에스테르 연결의 변형 또는 대체를 포함하는 뉴클레오시드간 변형과 같은 천연 뉴클레오시드간 연결을 포함하지 않는 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 변형된 백본을 갖는 원형 폴리리보뉴클레오티드는 특히, 백본 내에 인 원자를 갖지 않는 것들을 포함한다. 본 출원의 목적을 위해, 때때로 해당 분야에 참조된 바와 같이, 그들의 뉴클레오시드간 백본 내에 인 원자를 갖지 않는 변형된 RNA는 또한 올리고뉴클레오시드인 것으로 간주될 수 있다. 특정 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 그의 뉴클레오시드간 백본 내에 인 원자를 갖는 리보뉴클레오티드를 포함할 것이다.
변형된 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드 백본은 예를 들어, 포스포로티오에이트, 키랄 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트, 포스포트리에스테르, 아미노알킬포스포트리에스테르, 메틸 및 기타 알킬 포스포네이트, 예컨대 3'-알킬렌 포스포네이트 및 키랄 포스포네이트, 포스피네이트, 포스포르아미데이트, 예컨대 3'-아미노 포스포르아미데이트 및 아미노알킬포스포르아미데이트, 티오노포스포르아미데이트, 티오노알킬포스포네이트, 티오노알킬포스포트리에스테르 및 보통의 3'-5' 연결을 갖는 보라노포스페이트, 이들의 2'-5' 연결된 유사체 및 역전된 극성을 갖는 것들을 포함할 수 있으며, 뉴클레오시드 유닛의 인접 쌍은 3'-5'에서 5'-3'으로 또는 2'-5'에서 5'-2'으로 연결된다. 다양한 염, 혼합된 염 및 유리 산 형태도 포함된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 음으로 하전되거나 양으로 하전될 수 있다.
원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드 내로 혼입될 수 있는 변형된 뉴클레오티드는 뉴클레오시드간 연결(예를 들어, 포스페이트 백본)에서 변형될 수 있다. 본원에서, 폴리뉴클레오티드 백본의 맥락에서, 어구 "포스페이트" 및 "포스포디에스테르"는 상호교환 가능하게 사용된다. 백본 포스페이트 기는 산소 원자 중 하나 이상을 상이한 치환기로 대체함으로써 변형될 수 있다. 추가로, 변형된 뉴클레오시드 및 뉴클레오티드는 본원에 기재된 바와 같은 또 다른 뉴클레오시드간 연결을 사용하는 비변형된 포스페이트 모이어티의 대량의 대체를 포함할 수 있다. 변형된 포스페이트 기의 예는 포스포로티오에이트, 포스포로셀레네이트, 보라노포스페이트, 보라노포스페이트 에스테르, 하이드로겐 포스포네이트, 포스포르아미데이트, 포스포로디아미데이트, 알킬 또는 아릴 포스포네이트 및 포스포트리에스테르를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 포스포로디티오에이트는 둘 모두 황에 의해 대체되는 비-연결 산소를 갖는다. 포스페이트 링커는 또한, 질소(가교된 포스포르아미데이트), 황(가교된 포스포로티오에이트) 및 탄소(가교된 메틸렌-포스포네이트)를 사용하는 연결 산소의 대체에 의해 변형될 수 있다.
비천연 포스포로티오에이트 백본 연결을 통해 RNA 및 DNA 폴리머에 안정성을 부여하기 위해 a-티오 치환된 포스페이트 모이어티가 제공된다. 포스포로티오에이트 DNA 및 RNA는 증가된 뉴클레아제 저항성을 가지며, 결과적으로 세포 환경에서 더 긴 반감기를 갖는다. 원형 폴리리보뉴클레오티드에 연결된 포스포로티오에이트는 세포의 선천적 면역 분자의 더 약한 결합/활성화를 통하여 선천적 면역 반응을 감소시키는 것으로 예상된다.
특정 구현예에서, 변형된 뉴클레오시드는 알파-티오-뉴클레오시드(예를 들어, 5'-0-(l-티오포스페이트)-아데노신, 5'-0-(l-티오포스페이트)-시티딘(a-티오-시티딘), 5'-0-(l-티오포스페이트)-구아노신, 5'-0-(l-티오포스페이트)-우리딘 또는 5'-0-(1-티오포스페이트)-슈도우리딘)를 포함한다.
인 원자를 함유하지 않는 뉴클레오시드간 연결을 포함하는, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 다른 뉴클레오시드간 연결이 본원에 기재된다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드는 하나 이상의 세포독성 뉴클레오시드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 세포독성 뉴클레오시드가 원형 폴리리보뉴클레오티드 내로 혼입될 수 있다(예컨대, 이작용성 변형). 세포독성 뉴클레오시드는 아데노신 아라비노시드, 5-아자시티딘, 4'-티오-아라시티딘, 사이클로펜테닐시토신, 클라드리빈(cladribine), 클로파라빈(clofarabine), 시타라빈(cytarabine), 시토신 아라비노시드, l-(2-C-시아노-2-데옥시-베타-D-아라비노-펜토푸라노실)-시토신, 데시타빈(decitabine), 5-플루오로우라실, 플루다라빈(fludarabine), 플록스우리딘(floxuridine), 젬시타빈(gemcitabine), 테가푸르(tegafur)와 우라실의 조합, 테가푸르((RS)-5-플루오로-l-(테트라하이드로푸란-2-일)피리미딘-2,4(lH,3H)-디온), 트록사시타빈(troxacitabine), 테자시타빈(tezacitabine), 2'-데옥시-2'-메틸리덴시티딘(DMDC) 및 6-머캅토퓨린을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 추가의 예는 플루다라빈 포스페이트, N4-베헤노일-l-베타-D-아라비노푸라노실시토신, N4-옥타데실-1-베타-D-아라비노푸라노실시토신, N4-팔미토일-l-(2-C-시아노-2-데옥시-베타-D-아라비노-펜토푸라노실) 시토신 및 P-4055(시타라빈 5'-엘라이드산 에스테르)를 포함한다.
원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드는 분자의 전체 길이를 따라 균일하게 변형되거나, 변형되지 않을 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 또는 모든 유형의 뉴클레오티드(예를 들어, 자연-발생 뉴클레오티드, 퓨린 또는 피리미딘 또는 A, G, U, C, I, pU 중 임의의 하나 이상 또는 전부)가 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드 내에서 또는 이의 주어진 소정의 서열 영역 내에서 균일하게 변형되거나 변형되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드는 슈도우리딘을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드는 이노신을 포함하며, 이는 면역계에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드를 바이러스 RNA에 비해 내인성으로서 특성화하는 것을 보조할 수 있다. 이노신의 혼입은 또한 개선된 RNA 안정성/감소된 분해를 매개할 수 있다. 예를 들어, 그 전문이 참조로 포함되는 문헌[Yu, Z. et al. (2015) RNA editing by ADAR1 marks dsRNA as "self". Cell Res. 25, 1283-1284]을 참조한다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드 내의(또는 이의 주어진 서열 영역 내의) 모든 뉴클레오티드가 변형된다. 일부 구현예에서, 변형은 발현을 보강할 수 있는 m6A; 면역 반응을 약화시킬 수 있는 이노신; RNA 안정성 또는 번역 초과(translational readthrough)를 증가시킬 수 있는 슈도우리딘(스태거 요소), 안정성을 증가시킬 수 있는 m5C; 및 하위세포 전좌(예를 들어, 핵 국소화)를 보조하는 2,2,7-트리메틸구아노신을 포함할 수 있다.
상이한 당 변형, 뉴클레오티드 변형 및/또는 뉴클레오시드간 연결(예를 들어, 백본 구조)은 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드 내의 다양한 위치에 존재할 수 있다. 당업자는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 기능이 실질적으로 감소되지 않도록 뉴클레오티드 유사체 또는 다른 변형(들)이 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드의 임의의 위치(들)에 위치할 수 있음을 인식할 것이다. 변형은 또한 비-코딩 영역 변형일 수 있다. 원형 폴리리보뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드는 (전체 뉴클레오티드 함량과 관련하여, 또는 뉴클레오티드의 하나 이상의 유형, 즉, A, G, U 또는 C 중 임의의 하나 이상과 관련하여) 약 1% 내지 약 100% 또는 그 사이의 임의의 백분율(예를 들어, 1% 내지 20%>, 1% 내지 25%, 1% 내지 50%, 1% 내지 60%, 1% 내지 70%, 1% 내지 80%, 1% 내지 90%, 1% 내지 95%, 10% 내지 20%, 10% 내지 25%, 10% 내지 50%, 10% 내지 60%, 10% 내지 70%, 10% 내지 80%, 10% 내지 90%, 10% 내지 95%, 10% 내지 100%, 20% 내지 25%, 20% 내지 50%, 20% 내지 60%, 20% 내지 70%, 20% 내지 80%, 20% 내지 90%, 20% 내지 95%, 20% 내지 100%, 50% 내지 60%, 50% 내지 70%, 50% 내지 80%, 50% 내지 90%, 50% 내지 95%, 50% 내지 100%, 70% 내지 80%, 70% 내지 90%, 70% 내지 95%, 70% 내지 100%, 80% 내지 90%, 80% 내지 95%, 80% 내지 100%, 90% 내지 95%, 90% 내지 100% 및 95% 내지 100%)의 변형된 뉴클레오티드를 포함할 수 있다.
생성 방법
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 비-자연 발생이며, 재조합 기술(예를 들어, DNA 플라스미드를 사용하여 시험관 내에서 유래), 화학적 합성 또는 이의 조합을 사용하여 생성될 수 있는 데옥시리보핵산 서열을 포함한다.
RNA 서클(circle)을 생성하는 데 사용되는 DNA 분자가 원래의 자연-발생 핵산 서열의 DNA 서열, 이의 변형된 버전 또는 자연에서 정상적으로 관찰되지 않는 합성 폴리펩티드(예를 들어, 키메라 분자 또는 융합 단백질)를 인코딩하는 DNA 서열을 포함할 수 있다는 것은 본 개시내용의 범주 내에 있다. DNA 및 RNA 분자는 고전적인 돌연변이유발 기법 및 재조합 기법, 예컨대 위치-지정 돌연변이유발, 돌연변이를 유도하기 위한 핵산 분자의 화학적 처리, 핵산 단편의 제한 효소 절단, 핵산 단편의 라이게이션, 핵산 서열의 선택된 영역의 중합효소 연쇄 반응(PCR) 증폭 및/또는 돌연변이유발, 올리고뉴클레오티드 혼합물의 합성 및 핵산 분자의 혼합물을 "구축"하기 위한 혼합물 군의 라이게이션 및 이의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 기법을 사용하여 변형될 수 있다.
일부 구현예에서, 선형 일차 작제물 또는 선형 mRNA를 환화시키거나 콘카테머화시켜, 본원에 기재된 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성할 수 있다. 환화 또는 콘카테머화의 메커니즘은 예컨대 스플린트 라이게이션 방법과 같은 방법을 통해 발생할 수 있다. 새로 형성된 5'-/3'-연결은 분자내 연결 또는 분자간 연결일 수 있다.
본원에 기재된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 제조 방법은 예를 들어, 문헌[Khudyakov & Fields, Artificial DNA: Methods and Applications, CRC Press (2002)]; 문헌[Zhao, Synthetic Biology: Tools and Applications, (First Edition), Academic Press (2013)]; 및 문헌[Egli & Herdewijn, Chemistry and Biology of Artificial Nucleic Acids, (First Edition), Wiley-VCH (2012)]에 기재되어 있다.
원형화
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 환화되거나 콘카테머화될 수 있다. 일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 제형화 및/또는 전달 이전에 시험관내에서 환화될 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 선형 폴리리보뉴클레오티드와의 혼합물로 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드와 동일한 핵산 서열을 갖는다.
세포외 원형화
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 화학적 방법을 사용하여 환화되거나, 콘카테머화되어, 원형 폴리리보뉴클레오티드를 형성한다. 일부 화학적 방법에서, 핵산(예를 들어, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드)의 5'-말단 및 3'-말단은 서로 가까이 있는 경우, 분자의 5'-말단과 3'-말단 사이에 새로운 공유적 연결을 형성할 수 있는 화학적 반응성 기를 포함한다. 5'-말단은 NHS-에스테르 반응성 기를 함유할 수 있으며, 3'-말단은 3'-아미노-말단 뉴클레오티드를 함유할 수 있고, 그에 따라 유기 용매 중에서 선형 RNA 분자의 3'-말단 상의 3'-아미노-말단 뉴클레오티드가 5'-NHS-에스테르 모이어티 상에서 친핵성 공격을 거쳐 새로운 5'-/3'-아미드 결합을 형성할 것이다.
일부 구현예에서, DNA 또는 RNA 리가제를 사용하여, 5'-인산화된 핵산 분자(예를 들어, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드)를 핵산(예를 들어, 선형 핵산)의 3'-하이드록실기에 효소적으로 연결하여, 새로운 포스포로디에스테르 연결을 형성한다. 일례의 반응에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드를 제조처의 프로토콜에 따라 37℃에서 1시간 동안 1 내지 10 유닛의 T4 RNA 리가제(미국 매사추세츠주 입스위치 소재의 뉴 잉글랜드 바이오랩스(New England Biolabs))와 인큐베이션시킨다. 라이게이션 반응은 효소적 라이게이션 반응을 보조하기 위해, 병치 위치에서 5'- 및 3'-영역 둘 모두와 염기-쌍을 형성할 수 있는 선형 핵산의 존재 하에 발생할 수 있다. 일부 구현예에서, 라이게이션은 스플린트 라이게이션이다. 예를 들어, SplintR® 리가제와 같은 스플린트 리가제는 스플린트 라이게이션을 위해 사용될 수 있으며, RNA 리가제 II, T4 RNA 리가제 또는 T4 DNA 리가제가 사용될 수 있다. 스플린트 라이게이션을 위해, 단일 가닥 RNA와 같은 단일 가닥 폴리뉴클레오티드(스플린트)는 선형 폴리리보뉴클레오티드의 말단 둘 모두와 혼성화하여, 단일-가닥 스플린트와의 혼성화 시에 2개의 말단이 병치될 수 있도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 스플린트 리가제는 선형 폴리리보뉴클레오티드의 병치된 2개의 말단의 라이게이션을 촉매작용시켜, 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성할 수 있다.
일부 구현예에서, DNA 또는 RNA 리가제는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 합성에서 사용된다. 일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5'- 또는 3'-말단은 리가제 리보자임 서열을 인코딩하여, 시험관내 전사 동안, 생성된 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드가 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5'-말단을 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 3'-말단에 라이게이션시킬 수 있는 활성 리보자임 서열을 포함하도록 할 수 있다. 리가제 리보자임은 그룹 I 인트론, 델타 간염 바이러스, 헤어핀 리보자임으로부터 유래될 수 있거나, SELEX(지수적 농축에 의한 리간드의 계통적 진화)에 의해 선택될 수 있다. 리보자임 리가제 반응은 0℃ 내지 37℃의 온도에서 1시간 내지 24시간이 걸릴 수 있다.
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 적어도 하나의 비-핵산 모이어티를 사용함으로써 환화되거나 콘카테머화될 수 있다. 일 양태에서, 적어도 하나의 비-핵산 모이어티는 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 말단 근처 및/또는 3' 말단 근처에서 영역 또는 특징부와 반응하여, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드를 환화시키거나 콘카테머화시킬 수 있다. 또 다른 양태에서, 적어도 하나의 비-핵산 모이어티는 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 말단 및/또는 3' 말단에 위치하거나, 이에 또는 이 근처에 연결될 수 있다. 고려되는 비-핵산 모이어티는 상동성 또는 이종성일 수 있다. 비-제한적인 예로서, 비-핵산 모이어티는 연결, 예컨대 소수성 연결, 이온 연결, 생분해성 연결 및/또는 절단 가능한 연결일 수 있다. 또 다른 비-제한적인 예로서, 비-핵산 모이어티는 라이게이션 모이어티이다. 또 다른 비-제한적인 예로서, 비-핵산 모이어티는 올리고뉴클레오티드 또는 펩티드 모이어티, 예컨대 본원에 기재된 바와 같은 압타머 또는 비-핵산 링커일 수 있다.
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 IVT 및 RNA 중합효소를 사용하여 합성되며, 여기서, IVT에 대해 사용되는 뉴클레오티드 혼합물은 구아노신 트리포스페이트에 비하여 과잉의 구아노신 모노포스페이트를 함유하여, 5' 모노포스페이트를 갖는 RNA를 우선적으로 생성할 수 있으며; 정제된 IVT 생성물은 스플린트 DNA를 사용하여 원형화될 수 있다.
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 및 3' 말단에서의, 이 근처의 또는 이에 연결된 분자 표면, 원자 사이에 인력을 야기하는 비-핵산 모이어티로 인하여 환화되거나 콘카테머화된다. 비-제한적인 예로서, 하나 이상의 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 분자간 힘 또는 분자내 힘에 의해 환화되거나 콘카테머화될 수 있다. 분자간 힘의 비-제한적인 예는 쌍극자-쌍극자 힘, 쌍극자-유도된 쌍극자 힘, 유도된 쌍극자-유도된 쌍극자 힘, 반 데르 발스 힘(Van der Waals force) 및 런던 분산력(London dispersion force)을 포함한다. 분자내 힘의 비-제한적인 예는 공유 결합, 금속 결합, 이온 결합, 공명 결합, 아그노스트 결합(agnostic bond), 쌍극자 결합, 컨쥬게이션, 하이퍼컨쥬게이션 및 반결합(antibonding)을 포함한다.
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 5' 말단 근처 및 3' 말단 근처에 리보자임 RNA 서열을 포함할 수 있다. 리보자임 RNA 서열은 서열이 리보자임의 나머지에 노출되는 경우 펩티드에 공유적으로 연결될 수 있다. 일 양태에서, 5' 말단 및 3' 말단 근처에서 리보자임 RNA 서열에 공유적으로 연결되는 펩티드는 서로 회합하여, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드가 환화되거나 콘카테머화되게 할 수 있다. 또 다른 양태에서, 5' 말단 및 3' 말단 근처에서 리보자임 RNA에 공유적으로 연결된 펩티드는 해당 분야에 공지된 다양한 방법, 예컨대 비제한적으로, 단백질 라이게이션을 사용하여 라이게이션을 거친 후에 선형 일차 작제물 또는 선형의 mRNA가 환화되거나 콘카테머화되게 할 수 있다. 본 발명의 선형 일차 작제물 또는 선형 RNA에 사용하기 위한 리보자임의 비-제한적인 예 또는 펩티드를 혼입시키고/시키거나 공유적으로 연결하기 위한 방법의 비-배타적인 목록은 미국 특허 출원 제US20030082768호에 기재되어 있으며, 이의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 예를 들어, 5' 트리포스페이트를 RNA 5' 피로포스포하이드롤라제(RppH) 또는 ATP 디포스포하이드롤라제(아피라제)와 접촉시킴으로써 5' 모노포스페이트로 전환되는 핵산의 5' 트리포스페이트를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부의 5' 말단은 모노포스페이트 모이어티를 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 RppH와 접촉시킨 후, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제 및/또는 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시킨다. 대안적으로, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 트리포스페이트를 5' 모노포스페이트로 전환시키는 것은 하기를 포함하는 2-단계 반응에 의해 발생할 수 있다: (a) 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 뉴클레오티드를 포스파타제(예를 들어, 안타크틱(Antarctic) 포스파타제, 쉬림프(Shrimp) 알칼리성 포스파타제 또는 송아지 장내 포스파타제)와 접촉시켜, 3개의 포스페이트를 모두 제거하는 단계; 및 (b) 단계 (a) 후에 5' 뉴클레오티드를 단일의 포스페이트를 부가하는 키나제(예를 들어, 폴리뉴클레오티드 키나제)와 접촉시키는 단계.
일부 구현예에서, 본원에 제공되는 원형화 방법의 원형화 효율은 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 적어도 약 40%, 적어도 약 45%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 100%이다. 일부 구현예에서, 본원에 제공되는 원형화 방법의 원형화 효율은 적어도 약 40%이다. 일부 구현예에서, 제공되는 원형화 방법은 약 10% 내지 약 100%의 원형화 효율을 가지며; 예를 들어, 원형화 효율은 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 및 약 99%일 수 있다. 일부 구현예에서, 원형화 효율은 약 20% 내지 약 80%이다. 일부 구현예에서, 원형화 효율은 약 30% 내지 약 60%이다. 일부 구현예에서, 원형화 효율은 약 40%이다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 복제되는 경우에 스플라이싱된 말단이 함께 연결되는 내부 스플라이싱 요소를 포함한다. 일부 예는 스플라이스 부위 서열 및 짧은 역위 반복부(30개 내지 40개의 nt), 예컨대 AluSq2, AluJr 및 AluSz를 갖는 미니어처 인트론(100개 미만의 nt) 및 측접 인트론 내의 역위 서열, 측접 인트론 내의 Alu 요소, 및 백스플라이스 사건에 근접한 시스-서열 요소에서 관찰되는 모티프(suptable4 풍부 모티프), 예컨대 측접하는 엑손을 갖는 백스플라이스 부위의 앞(이의 상류) 또는 뒤(이로부터 하류) 200 bp 내의 서열을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 본원의 다른 곳에 내부 스플라이싱 요소로서 기재된 적어도 하나의 반복 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 이러한 구현예에서, 반복 뉴클레오티드 서열은 Alu 패밀리의 인트론으로부터의 반복된 서열을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 스플라이싱-관련 리보솜 결합 단백질은 원형 폴리리보뉴클레오티드 생물발생을 조절할 수 있다(예를 들어, Muscleblind 및 Quaking(QKI) 스플라이싱 인자).
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 헤드-투-테일 연접부에 측접하는 정규 스플라이스 부위를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 2개의 3-뉴클레오티드 벌지(bulge)가 측접하는 4-염기쌍 스템(stem)을 포함하는 벌지-나선-벌지 모티프를 포함할 수 있다. 절단은 벌지 영역 내의 부위에서 발생하여, 말단 5'-하이드록실기 및 2',3'-사이클릭 포스페이트를 갖는 특징적인 단편을 생성한다. 원형화는 3',5'-포스포디에스테르 가교를 형성하는 동일한 분자의 2',3'-사이클릭 포스페이트 상으로의 5'-OH 기의 친핵성 공격에 의해 진행된다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 HPR 요소를 보유한 다량체 반복 RNA 서열을 포함할 수 있다. HPR은 2',3'-사이클릭 포스페이트 및 5'-OH 말단을 포함한다. HPR 요소는 선형 원형 폴리리보뉴클레오티드의 5'- 및 3'-말단을 자가-처리하고, 이에 따라 말단을 함께 라이게이션시킨다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 자가-라이게이션을 매개하는 서열을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 자가-라이게이션하기 위해 HDV 서열(예를 들어, HDV 복제 도메인 보존된 서열, GGCUCAUCUCGACAAGAGGCGGCAGUCCUCAGUACUCUUACUCUUUUCUGUAAAGAGGAGACUGCUGGACUCGCCGCCCAAGUUCGAGCAUGAGCC(문헌[Beeharry et al 2004])(SEQ ID NO: 24) 또는 GGCUAGAGGCGGCAGUCCUCAGUACUCUUACUCUUUUCUGUAAAGAGGAGACUGCUGGACUCGCCGCCCGAGCC(SEQ ID NO: 25)))을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 자가-라이게이션하기 위해 (예를 들어, PSTVd 내의) 루프 E 서열을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 자가-원형화 인트론, 예를 들어, 5' 및 3' 스플라이스 연접부 또는 자가-원형화 촉매적 인트론, 예컨대 그룹 I, 그룹 II 또는 그룹 III 인트론을 포함할 수 있다. 그룹 I 인트론 자가-스플라이싱 서열의 비제한적인 예는 T4 박테리오파지 유전자 td로부터 유래된 자가-스플라이싱 재배치된 인트론-엑손 서열 및 테트라히메나(Tetrahymena)의 개재 서열(IVS) rRNA를 포함할 수 있다.
기타 원형화 방법
일부 구현예에서, 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드는 개별 인트론 내에 또는 측접 인트론에 걸쳐, 반복 또는 비반복 핵산 서열을 포함하는 상보성 서열을 포함할 수 있다. 반복 핵산 서열은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 세그먼트 내에 존재(occur)하는 서열이다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 반복 핵산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 반복 뉴클레오티드 서열은 폴리 CA 또는 폴리 UG 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 또 다른 세그먼트 내의 상보성 반복 핵산 서열에 혼성화하는 적어도 하나의 반복 핵산 서열을 포함하며, 혼성화된 세그먼트는 내부 이중 가닥을 형성한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 또 다른 세그먼트 내의 상보성 반복 핵산 서열에 혼성화하는 1개 내지 10개(예를 들어, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개 및 10개)의 반복 핵산 서열을 포함하며, 혼성화된 세그먼트는 내부 이중 가닥을 형성한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 또 다른 세그먼트 내의 상보성 반복 핵산 서열에 혼성화하는 2개의 반복 핵산 서열을 포함하며, 혼성화된 세그먼트는 내부 이중 가닥을 형성한다. 일부 구현예에서, 2개의 개별 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터의 반복 핵산 서열과 상보성 반복 핵산 서열은 혼성화하여, 단일의 원형화된 폴리리보뉴클레오티드를 생성하며, 혼성화된 세그먼트는 내부 이중 가닥을 형성한다. 일부 구현예에서, 상보성 서열은 원형화를 위한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 및 3' 말단에서 관찰된다. 일부 구현예에서, 상보성 서열은 약 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개, 20개, 21개, 22개, 23개, 24개, 25개, 26개, 27개, 28개, 29개, 30개, 35개, 40개, 45개, 50개, 55개, 60개, 65개, 70개, 75개, 80개, 85개, 90개, 95개, 100개 또는 그 초과의 쌍이 형성된 뉴클레오티드를 포함한다.
일부 구현예에서, 화학적 원형화 방법을 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성할 수 있다. 이러한 방법은 클릭 화학(예를 들어, 알킨 및 아지드 기반의 방법 또는 클릭 가능한 염기), 올레핀 복분해, 포스포르아미데이트 라이게이션, 헤미아미날-이민 가교결합, 염기 변형 및 이의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 구현예에서, 효소적 원형화 방법을 사용하여, 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성할 수 있다. 일부 구현예에서, 라이게이션 효소, 예를 들어, DNA 또는 RNA 리가제를 사용하여, 원형 폴리리보뉴클레아제의 주형 또는 상보물, 원형 폴리리보뉴클레아제의 상보성 가닥 또는 원형 폴리리보뉴클레아제를 생성할 수 있다.
원형 폴리리보뉴클레오티드의 원형화는 해당 분야에 알려져 있는 방법, 예를 들어, 문헌["RNA circularization strategies in vivo and in vitro" by Petkovic and Muller from Nucleic Acids Res, 2015, 43(4): 2454-2465] 및 문헌["In vitro circularization of RNA" by Muller and Appel, from RNA Biol, 2017, 14(8):1018-1027]에 기재된 것들에 의해 달성될 수 있다.
원형 폴리리보뉴클레오티드는 복제에 유용한 서열 및/또는 모티프를 인코딩할 수 있다. 예시적인 복제 요소는 본원에 그의 전체가 참조로 포함되는 국제 특허 공개 제WO2019/118919호의 단락 [0280] 내지 [0286]에 기재된다.
일부 구현예에서, 선형 원형 폴리리보뉴클레오티드는 개별 인트론 내에 또는 측접 인트론에 걸쳐, 반복 또는 비반복 핵산 서열을 포함하는 상보성 서열을 포함할 수 있다. 반복 핵산 서열은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 세그먼트 내에 존재하는 서열이다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 반복 핵산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 반복 뉴클레오티드 서열은 폴리 CA 또는 폴리 UG 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 또 다른 세그먼트 내의 상보성 반복 핵산 서열에 혼성화하는 적어도 하나의 반복 핵산 서열을 포함하며, 혼성화된 세그먼트는 내부 이중 가닥을 형성한다. 일부 구현예에서, 2개의 개별 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터의 반복 핵산 서열과 상보성 반복 핵산 서열은 혼성화하여, 단일의 원형화된 폴리리보뉴클레오티드를 생성하며, 혼성화된 세그먼트는 내부 이중 가닥을 형성한다. 일부 구현예에서, 상보성 서열은 선형 원형 폴리리보뉴클레오티드의 5' 및 3' 말단에서 관찰된다. 일부 구현예에서, 상보성 서열은 약 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개, 20개, 21개, 22개, 23개, 24개, 25개, 26개, 27개, 28개, 29개, 30개, 35개, 40개, 45개, 50개, 55개, 60개, 65개, 70개, 75개, 80개, 85개, 90개, 95개, 100개 또는 그 초과의 쌍이 형성된 뉴클레오티드를 포함한다.
일부 구현예에서, 화학적 원형화 방법을 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성할 수 있다. 이러한 방법은 클릭 화학(예를 들어, 알킨 및 아지드 기반의 방법 또는 클릭 가능한 염기), 올레핀 복분해, 포스포르아미데이트 라이게이션, 헤미아미날-이민 가교결합, 염기 변형 및 이의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
복제 요소
원형 폴리리보뉴클레오티드는 복제에 유용한 서열 및/또는 모티프를 인코딩할 수 있다. 원형 폴리리보뉴클레오티드의 복제는 상보성 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성함으로써 발생할 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 전사를 개시하기 위한 모티프를 포함하며, 전사는 내인성 세포 기구(DNA-의존성 RNA 중합효소), 또는 원형 폴리리보뉴클레오티드에 의해 인코딩된 RNA-의존성 RNA 중합효소에 의해 유도된다. 회전환 전사 사건의 생성물은 리보자임에 의해 절단되어, 상보성 또는 증량된 원형 폴리리보뉴클레오티드를 유닛 길이로 생성할 수 있다. 리보자임은 원형 폴리리보뉴클레오티드, 이의 상보물에 의해 또는 RNA 서열에 의해 트랜스로 인코딩될 수 있다. 일부 구현예에서, 인코딩된 리보자임은 원형 RNA 증량을 제어하기 위해 리보자임의 활성을 조절하는(저해하거나 촉진시키는) 서열 또는 모티프를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 유닛-길이 서열은 세포 RNA 리가제에 의해 원형 형태로 라이게이션될 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 자가 복제를 보조하는 복제 요소를 포함한다. 이러한 복제 요소의 예는 본원의 다른 곳에 기술된 HDV 복제 도메인, 감자걀쭉병(Potato Spindle Tuber Viroid)(예를 들어, 문헌[Kolonko 2005 Virology] 참조)의 RNA 프로모터, 및 복제 적격 원형 RNA 센스 및/또는 안티센스 리보자임, 예컨대 안티게놈 5'-CGGGUCGGCAUGGCAUCUCCACCUCCUCGCGGUCCGACCUGGGCAUCCGAAGGAGGACGCACGUCCACUCGGAUGGCUAAGGGAGAGCCA-3'(SEQ ID NO: 26) 또는 게놈 5'-UGGCCGGCAUGGUCCCAGCCUCCUCGCUGGCGCCGGCUGGGCAACAUUCCGAGGGGACCGUCCCCUCGGUAAUGGCGAAUGGGACCCA-3'(SEQ ID NO: 27)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 복제를 보조하기 위해 본원에 기재된 바와 같은 적어도 하나의 스태거 요소를 포함한다. 원형 폴리리보뉴클레오티드 내의 스태거 요소는 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 복제되는 긴 전사물을 특정 길이로 절단할 수 있으며, 이는 후속하여 원형화되어, 원형 폴리리보뉴클레오티드에 대한 상보물을 형성할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 적어도 하나의 리보자임 서열을 포함하여 원형 폴리리보뉴클레오티드로부터 복제되는 긴 전사물을 특정 길이로 절단하며, 또 다른 인코딩된 리보자임은 리보자임 서열에서 전사물을 절단한다. 원형화는 원형 폴리리보뉴클레오티드에 대한 상보물을 형성한다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 예를 들어, 엑소뉴클레아제에 의한 분해에 대해 실질적으로 저항성이다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 세포 내에서 복제된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 약 10% 내지 20%, 20% 내지 30%, 30% 내지 40%, 40% 내지 50%, 50% 내지 60%, 60% 내지 70%, 70% 내지 75%, 75% 내지 80%, 80% 내지 85%, 85% 내지 90%, 90% 내지 95%, 95% 내지 99%의 비 또는 그 사이의 임의의 백분율로 세포 내에서 복제된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 세포 내에서 복제되며, 딸 세포로 이동된다. 일부 구현예에서, 세포는 적어도 하나의 원형 폴리리보뉴클레오티드를 적어도 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 99%의 효율로 딸 세포로 이동시킨다. 일부 구현예에서, 감수분열을 겪는 세포는 원형 폴리리보뉴클레오티드를 적어도 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 99%의 효율로 딸 세포로 이동시킨다. 일부 구현예에서, 유사분열을 겪는 세포는 원형 폴리리보뉴클레오티드를 적어도 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 99%의 효율로 딸 세포로 이동시킨다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 숙주 세포 내에서 복제한다. 일 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 포유동물 세포, 예를 들어, 인간 세포에서 복제 가능하다.
일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드가 숙주 세포에서 복제되는 동안, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 숙주의 게놈 내로, 예를 들어, 숙주의 염색체와 통합되지 않는다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 예를 들어, 숙주의 염색체와, 무시할 수 있는 정도의 재조합 빈도를 갖는다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드는 예를 들어, 숙주의 염색체와 예를 들어, 약 1.0 cM/Mb, 0.9 cM/Mb, 0.8 cM/Mb, 0.7 cM/Mb, 0.6 cM/Mb, 0.5 cM/Mb, 0.4 cM/Mb, 0.3 cM/Mb, 0.2 cM/Mb, 0.1 cM/Mb 미만 또는 그 미만의 재조합 빈도를 갖는다.
선형 및 원형 RNA의 검출
약제학적 원형 RNA 제제 내의 선형 RNA의 존재는 예상치 않은, 및 때때로 바람직하지 않은 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 원형 RNA는 선형 RNA; 선형 RNA를 모니터링, 평가 및/또는 제어할 수 있는 방법(예를 들어, 원형 RNA 제제의 제조 방법); 및 이러한 약제학적 조성물 및 제제의 이용 방법에 비하여 농축, 분리 및/또는 정제될 수 있다. 일부 구현예에서, 원형 RNA 제제는 임계값 수준 이하의 선형 RNA를 가지며, 예를 들어, 원형 RNA 제제는 선형 RNA에 비하여 농축되거나, 선형 RNA를 감소시키기 위하여 정제된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 집단을 농축시켜, 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드의 혼합물이 임계값 수준의 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하도록 한다.
일반적으로, 약제학적 제제 내의 요소의 검출 및 정량화는 관심 구성요소(예를 들어, 원형 RNA, 선형 RNA, 단편, 불순물 등)이거나 유사한 물질(예를 들어, 원형 RNA에 대한 표준물질(standard)로서 원형 RNA 구조와 동일한 서열의 선형 RNA 구조 이용)인 참조 표준물질의 이용을 포함하거나, 내부 표준물질 또는 시험 시료로부터의 신호의 이용을 포함한다. 일부 구현예에서, 표준물질은 알려져 있는 또는 상대적인 양의 물질에 대한 검출기로부터의 반응(반응 인자)을 확립하기 위하여 사용된다. 일부 구현예에서, 반응 인자는 하나의 또는 다수의 농도에서 (예를 들어, 선형 회귀 분석을 사용하여) 표준물질로부터 결정된다. 일부 구현예에서, 반응 인자를 이어서 사용하여, 상기 구성요소로 인한 신호로부터 관심 물질의 양을 결정한다. 일부 구현예에서, 반응 인자는 1의 값이거나, 1의 값을 갖는 것으로 가정된다.
일부 구현예에서, 약제학적 조성물 내의 원형 RNA에 대한 선형 RNA의 검출 및 정량화는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 선형 버전에 대한 비교를 사용하여 결정된다. 일부 구현예에서, 약제학적 조성물 내의 총 리보뉴클레오티드의 질량은 원형 폴리리보뉴클레오티드의 선형 버전을 사용하여 생성된 표준 곡선을 사용하여, 그리고, 1의 반응 인자를 가정하여 결정된다. 일부 구현예에서, 약제학적 제제 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 w/w 백분율은 약제학적 제제 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 밴드 세기에 대한 다수의 알려져 있는 양의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 선형 버전의 밴드 세기에 의해 생성되는 표준 곡선에 대한 비교에 의해 결정된다. 일부 구현예에서, 밴드는 겔-베이스 전기영동 동안 생성되며, 밴드 세기는 겔 이미저(imager)(예를 들어, E-겔 이미저)에 의해 측정된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제는 본원에 기재된 바와 같이 평가되는 경우 임계값 양(예를 들어, 임계값 양은 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제에 대한 참조 기준, 예를 들어, 약제 출하 규격임) 미만의 선형 폴리리보뉴클레오티드 분자를 포함한다.
일부 구현예에서, 약제학적 조성물 내의 전체 RNA에 대한 닉킹된 RNA의 검출 및 정량화는 원형 RNA를 포함하는 제제의 겔 추출 후에 시퀀싱에 의해 결정된다. 일부 구현예에서, 약제학적 조성물 내의 선형 RNA에 대한 닉킹된 RNA의 검출 및 정량화는 원형 RNA를 포함하는 제제의 겔 추출 후에 시퀀싱에 의해 결정된다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제는 본원에 기재된 바와 같이 평가되는 경우 임계값 양(예를 들어, 임계값 양은 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제에 대한 참조 기준, 예를 들어, 약제 출하 규격임) 미만의 닉킹된 RNA, 선형 RNA 또는 조합된 선형 및 닉킹된 RNA를 포함한다. 예를 들어, 제제에 존재하는 선형 폴리리보뉴클레오티드 분자의 양에 대한 참조 기준은 제제 내의 총 리보뉴클레오티드 분자에 비하여 30%, 20%, 15%, 10%, 1%, 0.5% 또는 0.1% 이하 또는 그 사이의 임의의 백분율의 선형 폴리리보뉴클레오티드 분자이다. 일부 구현예에서, 제제에 존재하는 닉킹된 폴리리보뉴클레오티드 분자의 양에 대한 참조 기준은 제제 내의 총 리보뉴클레오티드 분자에 대해 30%, 20%, 15%, 10%, 1%, 0.5% 또는 0.1% 이하 또는 그 사이의 임의의 백분율의 닉킹된 폴리리보뉴클레오티드 분자이다. 일부 구현예에서, 제제에 존재하는 선형 및 닉킹된 폴리리보뉴클레오티드 분자의 양에 대한 참조 기준은 제제 내의 총 리보뉴클레오티드 분자에 대해 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 1%, 0.5% 또는 0.1% 이하 또는 그 사이의 임의의 백분율의 조합된 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 닉킹된 폴리리보뉴클레오티드 분자이다.
일부 구현예에서, 표준물질을 시료와 동일한 조건 하에서 전개시킨다. 예를 들어, 표준물질을 시료와 동일한 유형의 겔, 동일한 완충제 및 동일한 노출을 사용하여 전개시킨다. 추가의 구현예에서, 표준물질을 시료와 병행하여 전개시킨다. 일부 구현예에서, 요소의 정량화를 대상 제제 유래의 복수의 시료에서 (예를 들어, 2벌 또는 3벌로) 반복하여 평균 결과를 수득한다. 일부 구현예에서, 선형 RNA의 정량화를 병행 모세관 전기영동을 사용하여(예를 들어, 단편 분석기 또는 UV 검출과 함께 분석적 HPLC를 사용하여) 측정한다.
대안적으로, 존재하는 선형 및 원형 RNA의 양을 측정하기 위하여, 2 세트의 프라이머, 즉 라이게이션 부위에 걸쳐 있는 것 및 ORF에 특이적인 것을 사용한 qPCR 역전사(RT-qPCR). 라이게이션 부위에 결쳐 있는 프라이머는 원형 RNA의 수준에 대해 보고하는 한편, ORF에 특이적인 프라이머는 원형 및 선형 RNA 둘 모두에 대해 보고한다. 일부 구현예에서, 역전사 반응을 제조처의 설명에 따라 역전사효소(예를 들어, Super-Script II: RNase H; 인비트로겐) 및 랜덤 헥사머를 사용하여 수행한다. 일부 구현예에서, 증폭된 PCR 생성물을 폴리아크릴아미드 겔 전기영동을 사용하여 분석하고, 에티듐 브로마이드 염색에 의해 가시화시킨다. 일부 구현예에서, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축 인자를 추정하기 위하여, PCR 생성물은 덴시토메트리를 사용하여 정량화될 수 있으며, 전체 RNA 샘플의 농도를 UV 흡광도에 의해 측정할 수 있다.
기타 구현예
본 발명의 기재된 조성물, 방법, 및 용도의 다양한 수정예 및 변형예는 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어남 없이 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명은 특정 구현예와 결합하여 기재되지만, 청구되는 본 발명은 이러한 특정 구현예로 과도하게 제한되지 않아야 함을 이해하여야 한다. 사실상, 당업자에게 자명한 본 발명을 수행하기 위한 기재된 방식의 다양한 수정예는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
모든 공보, 특허, 및 특허 출원은 각 개별적인 공보, 특허, 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 그 전문이 참조로 포함되는 것을 나타내는 것과 같은 동일한 범위로 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
실시예
개시내용을 제한하는 것이 아니라 설명하기 위한 것으로 의도된 하기 실시예는 본원에 기재된 조성물 및 방법이 사용되고, 제조되고, 평가될 수 있는 방식의 설명을 당업자에게 제공하기 위해 제시된다. 실시예는 개시내용을 순전하게 예시하기 위한 것으로 의도되고, 발명자가 이들의 발명으로 간주하려는 것의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예 1: 선형 폴리리보뉴클레오티드의 분해를 위한 엑소뉴클레아제 농도의 최적화
본 실시예는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제가 선형 폴리리보뉴클레오티드를 분해하는데 사용될 수 있음을 보여준다.
이 실험에서, 가우시아 루시퍼라제(gLuc)를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드 2.5 μg을 37℃에서 90분 동안 0 U, 0.5 U, 0.625 U, 1 U, 1.25 U, 2.5 U 또는 5 U의 RNase R, 즉, 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 Terminator™ A 완충제(루시겐(Lucigen))에서 수행하고, EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프(Safe)로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 이 실험으로부터의 결과는 선형 폴리리보뉴클레오티드가 3' 엑소뉴클레아제 RNase R을 사용하여 분해되었음을 보여준다(도 1). RNA 1 μg당 0.5 U의 RNase R을 선택하고, 실시예 5 및 7에서 사용하였다(도 6, 도 8 내지 도 10).
이 실험에서, gLuc를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드 2.5 μg을 37℃에서 60분 동안 0 U, 0.025 U, 0.03 U, 0.05 U, 0.0625 U, 0.125 U 또는 0.25 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제, 즉, 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 Terminator™ A 완충제(루시겐)에서 수행하고, EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 이 실험으로부터의 결과는 선형 폴리리보뉴클레오티드가 Terminator™ 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해되었음을 보여준다(도 2). RNA 1 μg당 0.025 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 선택하고, 실시예 5 및 7에서 사용하였다(도 6, 도 8 내지 도 10).
이 실험에서, gLuc를 인코딩하는 선형 폴리리보뉴클레오티드 2.5 μg을 37℃에서 60분 동안 0 U, 0.025 U, 0.03 U, 0.05 U, 0.0625 U, 0.125 U 또는 0.25 U의 Xrn-1, 즉, 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 Terminator™ A 완충제(루시겐)에서 수행하고, EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 이 실험으로부터의 결과는 선형 폴리리보뉴클레오티드가 5' 엑소뉴클레아제 Xrn-1을 사용하여 분해되었음을 보여준다(도 3). RNA 1 μg당 0.05 U의 Xrn-1을 선택하고, 실시예 5 및 7에서 사용하였다(도 6, 도 8 내지 도 10).
이 실시예 1은 5' 및 3' 엑소뉴클레아제가 선형 폴리리보뉴클레오티드를 분해하는 것을 보여주었다.
실시예 2: 가우시아 루시퍼라제를 인코딩하는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 시험관내 생성
이 실시예에는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 시험관내 생성이 기재된다.
원형 폴리리보뉴클레오티드를 IRES 및 가우시아 루시퍼라제(GLuc)를 인코딩하는 ORF, 및 IRES-ORF에 측접한 2개의 스페이서 요소를 사용하여 설계하였다. 하기의 2개의 방법 중 하나를 사용하는 시험관내 합성(IVT)을 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드를 생성하였다.
제1 방법에서, 비변형 선형 폴리리보뉴클레오티드를 상기 요소를 갖는 DNA 세그먼트로부터 T7 RNA 중합효소를 사용하는 IVT에 의해 합성하였다. 전사된 폴리리보뉴클레오티드를 RNA 정제 시스템(뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인코포레이티드(New England Biolabs, Inc.))로 정제하고, 제조처의 설명에 따라, RNA 5' 포스포하이드롤라제(RppH)(뉴 잉글랜드 바이오랩스, M0356)로 처리하고, RNA 정제 시스템으로 다시 정제하였다. RppH-처리된 선형 폴리리보뉴클레오티드를 스플린트 DNA를 사용하여 원형화시켰다.
제2 방법에서, 비변형 선형 폴리리보뉴클레오티드를 상기 요소를 갖는 DNA 세그먼트로부터 T7 RNA 중합효소를 사용하는 IVT에 의해 합성하였다. IVT에 대해 사용되는 뉴클레오티드 혼합물은 구아노신 트리포스페이트에 비해 과잉의 구아노신 모노포스페이트를 함유하여, 5' 모노포스페이트를 갖는 RNA를 우선적으로 생성하였다. 전사된 폴리리보뉴클레오티드를 제조처의 설명에 따라 RNA 정제 시스템(뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인코포레이티드)으로 정제하였다. 정제된 IVT 생성물을 스플린트 DNA를 사용하여 원형화시켰다.
원형 폴리리보뉴클레오티드를 하기와 같이 스플린트-라이게이션에 의해 생성하였다: 전사된 선형 폴리리보뉴클레오티드 및 DNA 스플린트(5'-GTTTTTCGGCTATTCCCAATAGCCGTTTTG-3'; SEQ ID NO: 1)를 혼합하고, 어닐링시키고, RNA 리가제로 처리하여, 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 생성하였다. 원형화 반응의 부산물은 비반응 선형 폴리리보뉴클레오티드이다.
실시예 3: 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 선택적 분해
이 실시예는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합이 선형 폴리리보뉴클레오티드를 선택적으로 분해하는데 사용될 수 있음을 보여준다.
원형화 반응 후에 비반응 선형 폴리리보뉴클레오티드를 분해하기 위하여, 5' 엑소뉴클레아제 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용하였다. 이 실시예에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 원형 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 둘 모두 포함하는 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 37℃에서 90분 동안 0.5 U의 Terminator™ 5' 엑소뉴클레아제 및 1 U, 2 U, 4 U, 6 U, 8 U 또는 10 U의 3' 엑소뉴클레아제 RNase R를 동시에 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 Terminator™ A 완충제(루시겐)에서 수행하고, EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형%) 및 라이게이션-후 존재하였던 원형 폴리리보뉴클레오티드의 양에 비하여 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(잔여 eRNA%)을 이미지 랩(Image Lab)에 의해 분석하였다. 이 실시예의 결과는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합이 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물에서 선형 폴리리보뉴클레오티드를 선택적으로 분해하였음을 보여준다(도 4).
실시예 4: 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축
이 실시예는 원형 폴리리보뉴클레오티드가 규모 확대 반응에서 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용하여 농축될 수 있음을 보여준다.
이 실시예에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 1 mg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 37℃에서 60분 동안 4000 U의 RNase R 및 200 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 동시에 사용하여 분해시켰다. 분해를 Terminator™ A 완충제에서 수행하고, EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형%) 및 라이게이션-후 존재하였던 원형 폴리리보뉴클레오티드의 양에 비하여 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(잔여 eRNA%)을 이미지 랩에 의해 분석하였다. 이 실시예의 결과는 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물에서 원형 폴리리보뉴클레오티드가 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용하여 농축되었음을 보여준다(도 5).
실시예 5: 감소된 농도의 5' 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축
이 실시예는 원형 폴리리보뉴클레오티드가 감소된 농도의 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용하여 농축될 수 있음을 보여준다.
이 실시예에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 37℃에서 60분 동안 Terminator™ A 완충제에서 (i) 1.25 U의 RNase R 및 0.0625 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제; 또는 (ii) 1.25 U의 RNase R 및 0.0625 U의 Xrn-1을 동시에 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형%) 및 라이게이션-후 존재하였던 원형 폴리리보뉴클레오티드의 양에 비하여 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(잔여 eRNA%)을 이미지 랩에 의해 분석하였다. 이 실시예의 결과는 최적화된 농도의 5' 및 3' 엑소뉴클레아제를 동시에 사용한 분해가 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물에서 선형 폴리리보뉴클레오티드를 선택적으로 분해하고, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드 제제를 생성하였음을 보여준다(도 6).
실시예 6: 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축
이 실시예에서는 원형 폴리리보뉴클레오티드에 대하여 농축하는데 사용되는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 2가지 상이한 조합을 비교한다.
이 실시예에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 Terminator™ A 완충제에서 37℃에서 60분 동안 RNA 1 μg당 0.5 U의 RNase R(루시겐 또는 엠씨 랩스(MC Labs)) 및 0.025 U의 Terminator™(루시겐) 엑소뉴클레아제; 또는 (ii) RNA 1 μg당 0.5 U의 RNase R(루시겐 또는 엠씨 랩스) 및 0.2 U의 Xrn-1(뉴 잉글랜드 바이오랩스)를 동시에 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형%) 및 라이게이션-후 존재하였던 원형 폴리리보뉴클레오티드의 양에 비하여 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(잔여 eRNA%)을 이미지 랩에 의해 분석하였다.
도 7은 이 실시예의 결과를 보여준다(레인(lane) 1: NEB ssRNA 래더(ladder); 레인 2: 2.5 μg의 비처리 라이게이션-후 혼합물; 레인 3: RNase R + Terminator™ 엑소뉴클레아제로 처리된 2.5 μg의 라이게이션-후 혼합물; 레인 4: RNase R(루시겐)+ Xrn-1 엑소뉴클레아제로 처리된 2.5 μg의 라이게이션-후 혼합물; 레인 5: Xrn-1로 처리된 2.5 μg의 라이게이션-후 혼합물; 레인 6: Terminator™ 단독으로 처리된 2.5 μg의 라이게이션-후 혼합물; 레인 7: RNase R(루시겐) 단독으로 처리된 2.5 μg의 라이게이션-후 혼합물; 레인 8: Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNase R(엠씨 랩스)로 처리된 2.5 μg의 라이게이션-후 혼합물; 레인 9: Xrn-1 및 RNase R(엠씨 랩스)로 처리된 2.5 μg의 라이게이션 후 혼합물 혼합물; 레인 10: RNase R(엠씨 랩스)로 처리된 2.5 μg의 라이게이션 후 혼합물). 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물은 64%의 원형 폴리리보뉴클레오티드로 이루어진다(레인 2). RNase R 및 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에, 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드는 80%(레인 3 및 레인 8)의 원형 폴리리보뉴클레오티드로 농축되었다. RNase R + Xrn-1을 사용한 분해 후에, 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드는 루시겐 RNase R에 의해 76%(레인 4) 및 엠씨 랩스 RNase R에 의해 81%(레인 9)로 농축되었다. 오직 Xrn-1 또는 Terminator™ 엑소뉴클레아제만이 단독으로 사용되는 경우, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 라이게이션-후 혼합물은 각각 69%(레인 5) 또는 74%(레인 7)로 농축되었다. 오직 루시겐 RNase R 또는 엠씨 랩스 RNase R만이 단독으로 사용되는 경우, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 라이게이션-후 혼합물은 각각 61%(레인 6) 또는 74%(레인 10)로 농축되었다.
실시예 7. 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축을 위한 엑소뉴클레아제 반응 시간의 확인
이 실시예에서 원형 폴리리보뉴클레오티드에 대해 농축하기 위해 사용된 5' 및 3' 엑소뉴클레아제를 사용한 선형 폴리리보뉴클레오티드의 분해의 반응 시간을 비교한다.
이 실험에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 3.75 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 Terminator™ A 완충제에서 (i) 15 U의 RNase R 및 1.5 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 동시에 사용하여 분해시켰다: 반응을 37℃에서 15분, 30분, 45분, 60분, 75분, 90분, 105분, 또는 120분 동안 수행하였다. 각 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에 영상화시켰다. 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율을 이미지 랩에 의해 분석하였다. 이 실시예의 결과는 90 및 분 이하의 반응 시간이 라이게이션-후 및 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 전에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 50%가 5' 및 3' 엑소뉴클레아제 둘 모두를 사용한 분해 후에 여전히 남아 있도록 하는 것을 보여준다. 이 실시예의 결과는 또한, 15분 이상의 반응 시간이 생성되는 총 폴리리보뉴클레오티드가 적어도 80%의 원형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하도록 하는 것을 초래하는 것을 보여준다. 시험된 각 반응 시간의 결과는 표 2에 요약되어 있다.
표 2. 다양한 반응 시간의 5' 및 3' 엑소뉴클레아제에 의한 분해 후의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축
실시예 8: 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축을 위한 완충제 조건의 확인
이 실시예에는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축을 위한 완충제 조건의 확인이 기재되어 있다.
실험 1
이 실험에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 37℃에서 60분 동안 하기의 완충제 중 하나에서, (i) 1.25 U의 RNase R 및 0.0625 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제; 또는 (ii) 1.25 U의 RNase R 및 0.0625 U의 Xrn-1를 동시에 사용하여 분해시켰다:
완충제 T: Terminator™ A 완충제(루시겐; 독점)
완충제 1: 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl (pH 8)
완충제 2: 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl (pH 8), 0.5 mM MgCl2
완충제 3: 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM DTT
완충제 4: 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl (pH 8), 0.5 mM MgCl2, 1 mM DTT
대조군으로서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 또한, 엑소뉴클레아제 분해 없이 완충제 1, 완충제 2, 완충제 3 또는 완충제 4에서 혼합하였다(완충제 대조군). 각 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형%) 및 라이게이션-후 존재하였던 원형 폴리리보뉴클레오티드의 양에 비하여 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(잔여 eRNA%)을 이미지 랩에 의해 분석하였다.
도 8은 다양한 완충제 및 상응하는 완충제 대조군에서의 Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNase R의 조합을 사용한 분해의 결과를 보여준다(레인 1: NEB ssRNA 래더; 레인 2: Terminator™ A 완충제(Terminator™ + RNase R); 레인 3: 완충제 1 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 4: 완충제 1 (Terminator™ + RNase R); 레인 5: 완충제 2 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 6: 완충제 2(Terminator™ + RNase R); 레인 7: 완충제 3 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 8: 완충제 3(Terminator™ + RNase R); 레인 9: 완충제 4 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 10: 완충제 4(Terminator™ + RNase R)). 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드는 완충제 2에서 Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNase R의 조합을 사용한 분해 후에 83%로 농축되었다(레인 6).
도 9는 다양한 완충제 및 상응하는 완충제 대조군에서의 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 분해의 결과를 보여준다(레인 1: NEB ssRNA 래더; 레인 2: Terminator™ A 완충제(Xrn-1 + RNase R); 레인 3: 완충제 1 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 4: 완충제 1(Xrn-1 + RNase R); 레인 5: 완충제 2 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 6: 완충제 2(Xrn-1 + RNase R); 레인 7: 완충제 3 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 8: 완충제 3(Xrn-1 + RNase R); 레인 9: 완충제 4 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 10: 완충제 4(Xrn-1 + RNase R)). 이들 결과는 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드가 완충제 2에서 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 분해 후에 85%로 농축되었음을 보여준다(레인 6).
실험 2
이 실험에서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 제조된 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 37℃에서 60분 동안 하기의 완충제 중 하나에서 0.0625 U의 Xrn-1 및 1.25 U의 RNase R를 동시에 사용하여 분해시켰다:
Terminator™ A 완충제(루시겐; 독점)
Xrn-1 완충제(100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM DTT; pH 7.9)
RNase R 완충제(루시겐)(100 mM KCl, 20 mM Tris-HCl (pH 8), 0.1 mM MgCl2)
완충제 2: 100 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl (pH 8), 0.5 mM MgCl2
대조군으로서, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 2.5 μg의 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 또한, 엑소뉴클레아제 분해 없이 각 완충제에서 혼합하였다(완충제 대조군). 각 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 겔 전기영동에 의해 분석하였다. TBE-우레아 겔을 SYBR 세이프로 염색하고, iBright 이미저(인비트로겐) 상에서 영상화시켰다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형%) 및 라이게이션-후 존재하였던 원형 폴리리보뉴클레오티드의 양에 비하여 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 남아 있는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(잔여 eRNA%)을 이미지 랩에 의해 분석하였다. 도 10은 다양한 완충제 및 상응하는 완충제 대조군에서의 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 분해의 결과를 보여준다(레인 1: NEB ssRNA 래더; 레인 2: Terminator™ A 완충제 대조군(엑소뉴클레아제 부재); 레인 3: Terminator™ A 완충제(Xrn-1 + RNase R); 레인 4: Xrn-1 완충제 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 5: Xrn-1 완충제(Xrn-1 + RNase R); 레인 6: RNase R 완충제 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 7: RNase R 완충제(Xrn-1 + RNase R); 레인 8: 완충제 2 대조군(엑소뉴클레아제 분해 부재); 레인 9: 완충제 2(Xrn-1 + RNase R). 이들 결과는 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드가 RNase R 완충제 2에서 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 분해 후에 87%로 농축되었음을 보여준다(레인 7). 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물 내의 원형 폴리리보뉴클레오티드는 완충제 2에서 Xrn-1 및 RNase R의 조합을 사용한 분해 후에 85%로 농축되었다(레인 9).
실시예 9: 농축된 원형 RNA로부터의 가우시아 루시퍼라제의 시험관내 발현
이 실시예는 역상 크로마토그래피를 사용하여, 이중 엑소뉴클레아제를 사용하여 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드가 이중 엑소뉴클레아제를 사용하지 않고 정제된 원형 폴리리보뉴클레오티드와 비슷한 수준으로 GLuc를 발현하는 것을 보여준다.
이중 엑소뉴클레아제, 역상 정제된 샘플을 생성하기 위하여, 실시예 2에 기재된 바와 같이 생성된 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 37℃에서 60분 동안 RNA 1 μg당 0.025 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제 및 RNA 1 μg당 0.5 U의 RNase R를 동시에 사용하여 분해시켰다. 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 역상 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 크로마토그래피 및 완충제 교환 후에, 정제된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 발현을 시험관내 발현으로 시험하였다.
역상 정제된 샘플을 생성하기 위하여, 라이게이션-후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물을 역상 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 크로마토그래피 및 완충제 교환 후에, 정제된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 발현을 시험관내 발현으로 시험하였다.
HeLa 세포(10,000개)를 트랜스펙션 시약(리포펙타민(Lipofectamine) 메신저맥스(MessengerMax)(써모피셔, LMRNA015))을 사용하여 0.1 pmol의 정제된 원형 폴리리보뉴클레오티드로 트랜스펙션시켰다. 가우시아 루시퍼라제 활성 검정(피어스(Pierce) 가우시아 루시퍼라제 플래시(Flash) 검정 키트(16159))을 사용하여 가우시아 루시퍼라제의 활성을 측정함으로써 6시간째, 24시간째, 48시간째 및 72시간째에 상청액을 분석하였다.
이 실시예는 농축된 원형 RNA로부터의 성공적인 단백질 발현을 보여주었다(도 11).
실시예 10: 다양한 분자량의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 선택적 농축
이 실시예는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 조합을 사용하여 다양한 분자량 크기에 걸쳐 원형 폴리리보뉴클레오티드를 선택적으로 농축하는 능력을 보여준다.
이 실시예에서, 150.0 μg의 다양한 폴리리보뉴클레오티드를 완충제 2에서 37℃에서 60분 동안 RNA 1 μg당 0.625 U의 RNase R 및 0.0625 U의 Terminator™ 엑소뉴클레아제를 동시에 사용하여 분해시켰다. 평가된 인코딩된 폴리리보뉴클레오티드 ORF의 각각에 대하여 분자량이 다양하였다. 각각의 RNA1 내지 RNA6은 상이한 크기의 발현 서열을 갖는 동일한 원형 폴리리보뉴클레오티드이며, 분자량은 좌측로부터 우측으로 증가하며, 1.2 kb 미만 내지 5.4 kb 초과의 범위이다. 각 경우에, 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 음이온-교환 고성능 액체 크로마토그래피(AEX-HPLC)에 의해 분석하였다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형 RNA%)을 분해 이전의 혼합물의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율과 비교하였다. 도 12는 1.2 kb 미만의 크기, 1.2 내지 1.4 kb, 1.4 내지 1.6 kb, 3.5 내지 4.5 kb, 4.5 내지 5.4 kb, 및 5.4 kb 초과의 크기를 갖는 원형 폴리리보뉴클레오티드의 선택적 농축에 대한 이 실시예의 결과를 보여준다. 분해 이전의 총 폴리리보뉴클레오티드 중 원형 집단은 각각 71.4, 59.0, 64.1, 21.9, 21.2, 및 17.6%인 것으로 결정되었다. RNase R 및 Terminator™를 사용한 분해 후에, 이들 동일한 폴리리보뉴클레오티드의 원형 집단은 각각 86.0, 79.4, 80.2, 32.0, 48.9, 및 25.7%로 농축된 것으로 관찰되었다.
실시예 11: 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 다양한 조합을 사용한 원형 폴리리보뉴클레오티드의 농축
이 실시예는 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 4가지 조합을 사용하여 원형 폴리리보뉴클레오티드 집단을 선택적으로 농축시키는 능력을 보여준다.
이 실시예에서, 150.0 μg의 폴리리보뉴클레오티드를 37℃에서 60분 동안 RNA 1 μg당 (i) 0.625 U의 RNase R(a) 및 0.0625 U의 Terminator™; (ii) 0.625 U의 RNase R(a) 및 0.0625 U의 Xrn-1; (iii) 0.625 U의 RNase R(b) 및 0.0625 U Terminator™; 또는 (iv) 0.625 U의 RNase R(b) 및 0.0625 U의 Xrn-1 엑소뉴클레아제를 동시에 사용하여 분해시켰다. 각 분해를 EDTA로 켄칭시키고, 음이온-교환 고성능 액체 크로마토그래피(AEX-HPLC)에 의해 분석하였다. 엑소뉴클레아제를 사용한 분해 후에 원형 폴리리보뉴클레오티드인 총 폴리리보뉴클레오티드의 백분율(원형 RNA%)을 분해 이전의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율과 비교하였다. 이 실시예의 결과는 원형 폴리리보뉴클레오티드 종의 선택적 농축이 5' 및 3' 엑소뉴클레아제의 다양한 조합을 사용하여 달성될 수 있음을 나타낸다. 도 13은 (i) RNase R(a) 및 Terminator™; (ii) RNase R(a) 및 Xrn-1; (iii) RNase R(b) 및 Terminator™; 및 (iv) RNase R(b) 및 Xrn-1을 사용한 동시 분해의 결과를 보여준다. IVT 후 폴리리보뉴클레오티드 혼합물에서의 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율은 동시-분해 프로세스 이전에 단지 18.2%였다. 동시 분해 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 백분율은 각각 (i) 36.0 ± 0.91; (ii) 39.0 ± 0.03; (iii) 30.2 ± 0.70; 및 (iv) 36.5 ± 2.23%로 농축된 것으로 관찰되었다.
SEQUENCE LISTING <110> Flagship Pioneering Innovations VI, LLC <120> METHODS OF ENRICHING FOR CIRCULAR POLYRIBONUCLEOTIDES <130> 51509-034WO2 <150> US 63/190,060 <151> 2021-05-18 <160> 27 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 1 Cys Ala Ala Thr Cys Gly Ala Cys Gly Gly Thr Cys Cys Cys Cys Cys 1 5 10 15 Thr Ala Gly Ala Ala Gly Ala Thr Ala Thr Gly Cys Thr Gly 20 25 30 <210> 2 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(2) <223> Xaa is Val or Ile <220> <221> MISC_FEATURE <222> (4)..(4) <223> Xaa is any amino acid <400> 2 Asp Xaa Glu Xaa Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 3 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 3 Gly Asp Val Glu Ser Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 4 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 4 Gly Asp Ile Glu Glu Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 5 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 5 Val Glu Pro Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 6 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 6 Ile Glu Thr Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 7 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 7 Gly Asp Ile Glu Ser Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 8 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 8 Gly Asp Val Glu Leu Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 9 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 9 Gly Asp Ile Glu Thr Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 10 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 10 Gly Asp Val Glu Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 11 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 11 Gly Asp Val Glu Glu Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 12 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 12 Gly Asp Val Glu Gln Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 13 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 13 Ile Glu Ser Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 14 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 14 Gly Asp Ile Glu Leu Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 15 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 15 His Asp Ile Glu Thr Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 16 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 16 His Asp Val Glu Thr Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 17 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 17 His Asp Val Glu Met Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 18 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 18 Gly Asp Met Glu Ser Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 19 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 19 Gly Asp Val Glu Thr Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 20 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 20 Gly Asp Ile Glu Gln Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 21 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 21 Asp Ser Glu Phe Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 22 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <220> <221> MISC_FEATURE <222> (1)..(1) <223> Xaa is absent or Gly or His <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(2) <223> Xaa is absent or Asp or Gly <220> <221> MISC_FEATURE <222> (3)..(3) <223> Xaa is Asp or Val or Ile or Ser or Met <220> <221> MISC_FEATURE <222> (5)..(5) <223> Xaa is any amino acid <400> 22 Xaa Xaa Xaa Glu Xaa Asn Pro Gly Pro 1 5 <210> 23 <211> 9 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <220> <221> misc_feature <222> (3)..(3) <223> r is a or g <400> 23 ccrccaugg 9 <210> 24 <211> 96 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 24 ggcucaucuc gacaagaggc ggcaguccuc aguacucuua cucuuuucug uaaagaggag 60 acugcuggac ucgccgccca aguucgagca ugagcc 96 <210> 25 <211> 74 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 25 ggcuagaggc ggcaguccuc aguacucuua cucuuuucug uaaagaggag acugcuggac 60 ucgccgcccg agcc 74 <210> 26 <211> 90 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 26 cgggucggca uggcaucucc accuccucgc gguccgaccu gggcauccga aggaggacgc 60 acguccacuc ggauggcuaa gggagagcca 90 <210> 27 <211> 88 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Construct <400> 27 uggccggcau ggucccagcc uccucgcugg cgccggcugg gcaacauucc gaggggaccg 60 uccccucggu aauggcgaau gggaccca 88

Claims (48)

  1. 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법으로서, 방법이
    (a) 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하는 단계;
    (b) 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양의 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해(digest)시키는 단계; 및
    (c) 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양의 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계를 포함하고,
    이에 의해 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부의 5' 말단이 모노포스페이트 모이어티를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분해 단계 (b)가 단계 (c) 전에 수행되는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분해 단계 (b)가 단계 (c) 후에 수행되는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c)가 동시에 수행되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 5' 엑소뉴클레아제가 5'-포스페이트 의존적 엑소뉴클레아제인, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 5' 엑소뉴클레아제가 Xrn-1인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 3' 엑소뉴클레아제가 RNase R인, 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 3' 엑소뉴클레아제가 엑소뉴클레아제 T인, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b)가 30분 내지 90분 동안 수행되는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (c)가 30분 내지 90분 동안 수행되는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b)가 약 37℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (c)가 약 37℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c)가 Mg2+를 포함하는 분해 완충제 중에서 수행되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 분해 완충제 중 Mg2+가 0.05 mM 내지 1 mM의 농도를 갖는, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c)가 디티오트레이톨을 포함하는 분해 완충제 중에서 수행되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 디티오트레이톨이 0.1 mM 내지 5 mM의 농도를 갖는, 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)의 5' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.012U 내지 0.1 U의 양으로 존재하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 단계 (b)의 5' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.025 U의 양으로 존재하는, 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)의 3' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 2 U의 양으로 존재하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 단계 (c)의 3' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.5 U의 양으로 존재하는, 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)가 총 폴리뉴클레오티드의 40% 내지 95%인, 방법.
  23. 제22항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)가 총 폴리뉴클레오티드의 60% 내지 90%인, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)가 총 뉴클레오티드의 70% 내지 90%인, 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)가 70% 내지 100%인, 방법.
  26. 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단의 생성 방법으로서, 방법이
    (a) 원형 폴리리보뉴클레오티드 및 선형 폴리리보뉴클레오티드를 포함하는 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 제공하는 단계;
    (b) 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 5' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시키는 단계, 및
    (c) 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부를 3' 엑소뉴클레아제를 사용하여 분해시켜, 농축된 원형 폴리리보뉴클레오티드의 집단을 생성하는 단계를 포함하며,
    분해 단계 (b) 및 (c)가 0.05 mM 내지 1 mM의 Mg2+ 및/또는 0.1 mM 내지 5 mM의 디티오트레이톨을 포함하는 분해 완충제 중에서 수행되는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 분해 단계 (b)가 단계 (c) 전에 수행되는, 방법.
  28. 제26항에 있어서, 분해 단계 (b)가 단계 (c) 후에 수행되는, 방법.
  29. 제26항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c)가 동시에 수행되는, 방법.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 5' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.01 U 내지 0.2 U의 양으로 존재하는, 방법.
  31. 제26항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 3' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 4 U의 양으로 존재하는, 방법.
  32. 제26항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 선형 폴리리보뉴클레오티드의 적어도 일부의 5' 말단이 모노포스페이트 모이어티를 포함하는, 방법.
  33. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 5' 엑소뉴클레아제가 5'-포스페이트 의존적 엑소뉴클레아제인, 방법.
  34. 제33항에 있어서, 5' 엑소뉴클레아제가 Xrn-1인, 방법.
  35. 제26항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 3' 엑소뉴클레아제가 RNase R인, 방법.
  36. 제26항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 3' 엑소뉴클레아제가 엑소뉴클레아제 T인, 방법.
  37. 제26항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b)가 30분 내지 90분 동안 수행되는, 방법.
  38. 제26항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (c)가 30분 내지 90분 동안 수행되는, 방법.
  39. 제26항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b)가 약 37℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  40. 제26항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (c)가 약 37℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  41. 제26항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)의 5' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.012 U 내지 0.1 U의 양으로 존재하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서, 단계 (b)의 5' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.025 U의 양으로 존재하는, 방법.
  43. 제26항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)의 3' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.4 U 내지 2 U의 양으로 존재하는, 방법.
  44. 제43항에 있어서, 단계 (c)의 3' 엑소뉴클레아제가 폴리리보뉴클레오티드 1 μg당 0.5 U의 양으로 존재하는, 방법.
  45. 제26항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)가 총 폴리뉴클레오티드의 40% 내지 95%인, 방법.
  46. 제45항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)가 총 폴리뉴클레오티드의 60% 내지 90%인, 방법.
  47. 제46항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 퍼센트(w/w)가 총 뉴클레오티드의 70% 내지 90%인, 방법.
  48. 제26항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 분해 단계 (b) 및 (c) 후에, 원형 폴리리보뉴클레오티드의 전체 수율 퍼센트(w/w)가 70% 내지 100%인, 방법.
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