WO2003076668A2 - Method for identifying specific rna-inhibitors - Google Patents

Method for identifying specific rna-inhibitors Download PDF

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WO2003076668A2
WO2003076668A2 PCT/EP2003/002350 EP0302350W WO03076668A2 WO 2003076668 A2 WO2003076668 A2 WO 2003076668A2 EP 0302350 W EP0302350 W EP 0302350W WO 03076668 A2 WO03076668 A2 WO 03076668A2
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toxin
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rnase
specific rna
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Martin Rohrbach
Martin Funk
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Medigene Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing

Definitions

  • the invention relates to a method for identifying substances which are suitable for specifically inhibiting the expression of a protein or the action of a nucleic acid.
  • the invention further relates to an RNA coding for a toxin and a target protein or a target nucleic acid, and to the use thereof for identifying specific RNA inhibitors.
  • RNA an RNA
  • RNA inhibitors which are suitable for specifically inhibiting the expression of a protein starting from an RNA (usually an mRNA) or which are suitable for specifically inhibiting the action of RNAs (specific RNA inhibitors) can be used directly as therapeutic agents.
  • the effect of such specific RNA inhibitors is based on the sequence-specific interaction with the RNA coding for the protein or the nucleic acid.
  • the structure and / or the function of coding RNA sequences is changed such that the expression of the protein originally encoded by the RNA or the action of the RNA is inhibited or completely prevented.
  • the sequence-specific interaction mostly leads to an enzymatic degradation of the RNA (Branch AD: A hitchhikers guide to antisense and non-antisense biochemical pathways. Hepatology 1996; 24: 1517-1529). Since the mRNA in the cell's cytosol is generally freely accessible, inhibiting the mRNA is easier than blocking the DNA coding for the mRNA in the cell nucleus.
  • RNA inhibitors known in the art include, for example, antisense oligonucleotides, ribozymes or dsRNAs.
  • antisense oligonucleotides are understood to mean short-chain oligonucleotides which are linked via complementary base pairing bind corresponding sequences of the RNA and thereby inhibit the expression of proteins or nucleic acids.
  • the antisense oligonucleotide can be a DNA, an RNA or a modified nucleic acid.
  • Antisense oligonucleotides can be expressed intracellularly, or they can also be produced synthetically and modified in such a way that sufficient stability against degrading enzymes is ensured. The most important of these modifications is the so-called phosphorothioate modification. An oxygen atom in the phosphate is replaced by a sulfur atom. In addition, however, a methoxy modification or a 2 '-5' phosphate linkage is also possible (Usmann N. and Blatt LM; J. Clin. H vest. 2000 Nov; 106 (10): 1197-202).
  • Double-stranded RNA can also be used as an RNA inhibitor.
  • dsRNAs denotes naturally occurring or synthetic produced double-stranded RNA sequences which initiate an interaction with cellular RNA sequences and ultimately cause their degradation.
  • a strand of the dsRNA must be complementary to the sequence of the RNA to be inhibited. The effect of the dsRNA is probably due to the fact that the dsRNA forms a triple helix together with the RNA to be inhibited, which is then broken down in the cell.
  • dsRNA which is specifically active in mammalian cells, is not possible using methods known in the art (Elbashir et al. Nature 2001; 411: 494-498).
  • Short dsRNA leads to sequence-specific RNA interference in the mammalian cell, which means that only the RNA to be inhibited is degraded.
  • longer dsRNA at least 30 bp generally causes the unspecific degradation of all RNA and the inhibition of protein synthesis (Hunter et al. 1975, J Biol Chem 250; 409-417).
  • sequence-specific RNA interference thus describes a process in which the introduction of double-stranded RNA sequences into a cell results in a sequence-specific inhibition of gene expression.
  • the dsRNA is first broken down into short sequences of 21-23 bp, so-called siR As (short interference RNAs) These siR As then use cellular enzymes to break down the mRNA that is homologous to the respective siRNA.
  • ribozymes composed of ribonucleic acids (RNAs) which are able to specifically cleave phosphodiester bonds specifically and in some cases also to link them. So that ribozymes can be used to be specific To bind RNA (mostly mRNA) specifically by complementary base pairing and then cleave it using its catalytic activity. This prevents the translation of the (m) RNA into the corresponding protein or inhibits the action of the RNA.
  • RNAs ribonucleic acids
  • WO 95/29254 describes an in vivo method in the yeast Schizosaccharomyces pombe for screening for effective antisense oligonucleotides which are intended to inhibit the expression of target proteins.
  • the gene coding for the target protein is fused to a reporter gene.
  • Antibiotic resistance genes, resistance genes against chemical substances, fluorescent proteins, essential growth factors and other reporter genes are mentioned as possible fusion partners.
  • the aim is to identify antisense oligonucleotides which are intended to inhibit the expression of the target protein and thus of the reporter gene.
  • all of the reporter genes disclosed in WO 95/29254 give the cell an advantage (for example resistance to antibiotics) or enable the cell to be identified (for example by forming a fluorescent protein). The result of this is that cells which contain an effective antisense oligonucleotide either die or cannot be identified, with the disadvantage that RNA can no longer be isolated from these cells.
  • RNA inhibitors accordingly leads to a negative result in the method described in WO 95/29254.
  • a negative detection is unsuitable for the reliable identification of inhibitors, since the sensitivity of the test system is often insufficient to distinguish between positive and negative results. If, for example, a reporter gene is only expressed weakly anyway, inhibitor must be added - and thus an even further decreasing expression - often no clear statements about a successful inhibition possible.
  • Another disadvantage of this screening system is that the loss of expression of a reporter gene could not only be due to the action of the RNA inhibitor.
  • the cause could also be the influencing of other cellular processes, such as an effect of the potential inhibitor on proteins which are involved in translation, translocation and protein processing. This effect could also indirectly influence the expression of the reporter protein.
  • the inhibitor can also act directly on replication mechanisms and the cell cycle and thus inhibit cell growth or generally have a cytotoxic effect.
  • a detection method that is based on a negative detection basically has a lack of specificity due to the unclear location of the inhibitor.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method with which specific RNA inhibitors can be identified efficiently. It is also an object of the present invention to provide substances which can be used in the process according to the invention.
  • the object is achieved by a method for identifying specific RNA inhibitors, characterized by the steps: a) introducing at least one type of nucleic acid (fusion gene) coding for at least one toxin and for at least one target protein, a target nucleic acid or for parts of at least one target protein or at least one target nucleic acid, it being possible for an RNA to be formed from the fusion gene, which encoded both for the toxin and for the target protein or the target nucleic acid or parts thereof (mRNAl); b) introducing one or more specific RNA inhibitors into the cell, steps a) and b) being able to be carried out in any order or simultaneously; c) incubating the cell under conditions that
  • the present invention thus provides for the first time a method in which the effectiveness of potential RNA inhibitors is determined on the basis of their ability to inhibit the expression of a toxin fused to the coding region of the target protein or the target nucleic acid.
  • the method according to the invention is therefore based on the principle of positive selection: hl cells which contain effective RNA inhibitors, the toxin cannot develop its action, since these inhibit the expression of the toxin. These cells can survive and grow, whereas cells that do not contain effective RNA inhibitors die off or their growth is drastically inhibited.
  • the method according to the invention has the advantage that the molecules involved are present in the same form, ie with correct folding and the same modification and or interaction with cellular factors, as in the mammalian cell to be treated later. gene and that the in vivo situation of the use of specific RNA inhibitors is correctly reflected.
  • the present invention thus makes it possible to specifically identify effective RNA inhibitors, in particular antisense oligonucleotides, ribozymes or dsRNAs, in a universal in vivo method. It is particularly advantageous that several substances for a rough screening can first be tested simultaneously before individual suitable molecules are identified. In addition, due to the positive selection principle, the method can also be carried out in a multiplex setup for several targets. Another decisive advantage of the method according to the invention is that it is possible to isolate and identify the active RNA inhibitors from the cells.
  • RNA inhibitors are understood to mean substances which change the structure and / or function of coding RNA sequences in such a way that the expression of the protein coded by the RNA or the action of the RNA is inhibited or completely is prevented.
  • the specific RNA inhibitors are selected from the group consisting of antisense OUgonucleotides, ribozymes and dsRNA.
  • molecules comprising antisense oligonucleotides fused with ribozymes or tRNA or other RNA species fused with ribozymes can also be tested within the scope of the method according to the invention.
  • At least one type of nucleic acid is introduced into a cell which is responsible for at least one toxin and at least at least one target protein or a target nucleic acid or parts thereof.
  • This nucleic acid is referred to below as the fusion gene.
  • 1 to 5 different, particularly preferably 1 to 3, and very particularly preferably 1 fusion gene are preferably introduced into the cell.
  • the fusion gene preferably codes for 1 to 5 toxins, preferably for 1 to 3 toxins and very particularly preferably for 1 toxin.
  • the fusion gene preferably codes for 1 to 5, in particular 1 to 3, target proteins, target nucleic acids or for parts of 1 to 5, in particular 1 to 3, target proteins or target nucleic acids.
  • the fusion gene very particularly preferably codes for a target protein, a target nucleic acid or for parts of a target protein or a target nucleic acid.
  • the toxin encoded by the fusion gene includes any toxin which is capable of inhibiting or weakening a function of the cell.
  • Such functions include, for example, cell proliferation, cell growth, or the chemical conversion of molecules such as the cleavage of molecules.
  • toxins are known in the prior art which can be used in the process according to the invention, such as, for example, diphtheria toxin, cholera toxin, pertussis toxin, enterotoxin, botulinum toxin C2, botulinum toxin C3, shiga toxin, verotoxins, tetanus toxin, RNase T1, RNase JH ,
  • the toxin inhibits or weakens cell proliferation. It also includes those toxins that kill the cells.
  • the fusion gene codes for a reversible toxin.
  • the term “reversible toxin” or “toxin with reversible action” denotes a toxin which inhibits the proliferation of cells efficiently and in the long term without killing or seriously damaging the cell. The effect of the toxin can thus be abolished again, so that after the expression of the toxin ceases, the cells start to proliferate again rapidly.
  • the reversible toxin encoded by the fusion gene contains at least two nucleases.
  • nucleases refer to proteins with nuclease activity, specifically both exonucleases and endonucleases, in particular restriction endonucleases.
  • Naturally occurring nucleases which are suitable for use as a reversible toxin according to the invention are known, for example, from bacteria, fungi and mammals. These nucleases include DNAsel, EcoRI, RNAse Tl, RNAse III (Wang X. et al. Nucleic Acids Res. (2001) 29, 1643-1950; Barnes G. et al. Proc. Natl. Acad. Sei. USA (1985) 82, 1354 -8; Fujii, T. et al. Biosci. Biotechnol Biochem. (1995) 59, 1869-74).
  • nuclease also includes functional variants of naturally occurring nucleases which also show nuclease activity.
  • This can be, for example, a protein with a protein sequence which is homologous to that of natural nucleases occurring in bacteria, fungi and mammals, the homology at the amino acid level being at least about 30%, preferably at least about 50%, at least about 60%, is at least about 70% or at least about 80% and is particularly preferably at least about 90%.
  • nucleases also includes functional variants with nuclease activity which, in comparison to naturally occurring nucleases, contain one or more mutations, insertions and / or deletions of individual or more amino acids.
  • Deletions according to the invention preferably comprise 1-50 amino acids, in particular 1-20 amino acids and particularly more preferably 1-10 amino acids.
  • the suitability of a nuclease for use in the context of a reversible toxin can easily be determined by the expression of the nuclease under the control of an inducible promoter.
  • the test of the reversible toxin is suitable, for example, when using S. cerevisiae the MET25 or GALl promoter and when using mammalian cells a tetracycline inducible promoter.
  • a suitable functional variant of a nuclease shows, for example, expression under the control of a suitable inducible promoter at least about 20%, at least about 50%, at least about 100%> and particularly preferably at least about 200% of the inhibition of cell growth of the natural nuclease from which it is derived is.
  • the at least two nucleases are linked to one another covalently or non-covalently.
  • the connection can take place via any amino acid residue of the nucleases. Linking the N- and N-terminus, C- and N-terminus and / or C- and C-terminus of the respective RNases is particularly preferred. Examples of covalent or non-covalent linking of proteins are known to the person skilled in the art (Holst HU et al., Eur. J. Hum. Genet.
  • the nucleases can be connected to one another directly or via a linker.
  • the nucleases are covalently bound to one another via a linker.
  • a linker comprises an amino acid chain of approximately 1 to approximately 50 amino acids in length.
  • Such a linker has the task, for example, of spatially separating the nucleases or of allowing the fusion protein to be correctly folded from the at least two nucleases. Therefore, in a preferred embodiment, the linker primarily comprises the linker in a preferred embodiment primarily alanine residues, which ensures great flexibility of the linker connection existing between the fusion proteins.
  • the reversible toxin contains at least two DNAses, at least two RNAses or at least one DNAses and at least one RNAses.
  • the reversible toxin contains only DNAsen or RNAsen as nucleases.
  • the reversible toxin contains RNase T1 and RNase III (Nicholson, AW, supra) and / or functional variants thereof, the RNase T1 (Fujii, T. et al., Supra) preferably from Aspergillus oryzae and the RNase III preferably from Escherichia coli.
  • a reversible toxin which contains the RNAse T1 and / or functional variants thereof N-terminal and the RNAse III and / or functional variants thereof C-terminal can inhibit the growth of cells particularly efficiently.
  • the invention therefore preferably relates to a reversible toxin in which the RNAase T1 and / or functional variants thereof are N-terminal and the RNAse III and / or functional variants thereof are C-terminally arranged on a polypeptide.
  • the reversible toxin contains, as a further component, a protein without nuclease activity, in particular proteins such as proteases, pore-forming enzymes, and / or modifying enzymes (such as, for example, ADP-ribosylating enzymes (for example pertussis or cholera toxin), glycosylating and / or phosphorylating enzymes).
  • proteins such as proteases, pore-forming enzymes, and / or modifying enzymes (such as, for example, ADP-ribosylating enzymes (for example pertussis or cholera toxin), glycosylating and / or phosphorylating enzymes).
  • the reversible toxin contains, as a further component, a substance which affects the sensitivity of cells to increased above the nuclease activity, in particular the RNAse activity. This is particularly advantageous in cases where the nuclease effect is only weak.
  • the fusion gene codes for a target protein and / or a target nucleic acid or for parts thereof.
  • target protein is to be understood as a protein whose expression is to be inhibited by the action of the specific RNA inhibitor.
  • target nucleic acid is to be understood as an RNA and the effect thereof to be inhibited by the action of the specific RNA inhibitor.
  • the fusion gene codes for parts of the target protein or the target nucleic acid.
  • the part of the target protein has a length of at least 5 amino acids, preferably 10 amino acids and particularly preferably 15 amino acids.
  • the part of the target nucleic acid has a length of at least 15 nucleic acids, preferably 30 nucleic acids and particularly preferably 45 nucleic acids.
  • the nucleic acid segments coding for the toxin and for the target protein and / or the target nucleic acid can be arranged as desired in the fusion gene.
  • the nucleic acid coding for the target protein and / or the target nucleic acid are arranged N-terminally and the nucleic acid coding for the toxin C-terminally on the fusion gene.
  • the fusion gene additionally contains a reporter gene.
  • a reporter gene can be used to ensure that the cells express the toxin.
  • a re- portergen understood a gene that codes for a protein, the expression of which can be detected by suitable tests or in some other way.
  • An example of this is a fluorescent protein (e.g. GFP) (Chalfie, M., et al., Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression "Science, 263: 802 (1994); van Roessel, P. et al, Nat. Cell. Biol.
  • Suitable reporter genes include, but are not limited to, BFP, CFP, GFP, YFP, His3, CAT, GUS LacZ, or luciferase (Welsh S. et al., Curr. Opin. Biotechnol. 1997 Oct; 8) 5): 617- 22; Naylor L.H., Biochem. Pharmacol. 1999 Sept 1; 58 (5): 749-57; Schenborn E. et al., Mol. Biotechnol. 1999 Nov; 13 (1): 29-44).
  • the fusion gene is part of a vector.
  • Vector is understood to mean any DNA (possibly combined with other substances such as proteins) into which the fusion gene can be ligated and which is used to introduce and / or multiply the DNA in a cell.
  • the vector is a plasmid or a virus, in particular a recombinant adenovirus.
  • Suitable plasmids and vectors are known to the person skilled in the art (Altschuh et al., Current Protokols in Molecular Biology; Molecular Cell Biology, Lodish H. et al., Fourth Edition WH Freeman; Presutti C. and Santoro B .; Ann Ist Super Sanity 1991; 27 (1): 105-14; Benihoud K. et al.,; Curr. Opion. Biotechnol. 1999 Oct; 10 (5): 440-7; Kovesdi I. et al .; Curr. Opion. Biotechnol. 1997 Oct ; 8 (5): 583-9).
  • the fusion gene is introduced into a cell.
  • Any eukaryotic cell is suitable as a cell, in which, starting from the fusion gene, an RNA can be formed which contains both the toxin and the target protein or encodes the target nucleic acid or parts thereof (mRNAl) and in which the toxin can be expressed.
  • the cell is a yeast cell, preferably S. cerevisae; according to a further preferred embodiment, the cell comes from an immortalized cell line, in particular a mammalian cell line.
  • the cell can also originate from a primary culture of eukaryotic cells, in particular mammalian cells. Suitable yeast cells, eukaryotic cells or immortalized cell lines are known to the person skilled in the art. (Molecular Biology of the Cell, 3 rd edn., 1994, Alberts at al.)
  • the cell is a heart cell.
  • the cell comes from a cell line selected from the group consisting of HELA cells, COS cells, CHO cells, 3T3 cells, L cells, Jurkat cells, BHK cells and HEK cells ( American Type Culture Collection (ATTC) catalog, Manassas, VA, USA).
  • the fusion gene can be introduced into the cell in any way known to the person skilled in the art (Altschuh et al, supra). Such methods include, for example, lipofection, electroporation, or calcium phosphate-mediated transfection.
  • the specific RNA inhibitor is introduced into the cell by introducing a nucleic acid coding for it into the cell.
  • this nucleic acid can be a DNA or an RNA, preferably it is a DNA.
  • the nucleic acid coding for the specific RNA inhibitor is part of a vector.
  • the vector which contains the nucleic acid coding for the specific RNA inhibitor additionally contains a reporter gene.
  • the reporter gene reference is made to the above explanations regarding reporter genes.
  • the preferred embodiments are as defined above.
  • the reporter gene which is contained in the vector containing the fusion gene is different from the reporter gene which is contained in the vector which contains the nucleic acid coding for the specific RNA inhibitor. This enables the expression of the specific RNA inhibitor to be controlled independently of the formation of the mRNAl and the expression of the toxin.
  • steps a) and b) according to the invention can be carried out simultaneously, d. H. the fusion gene and the potential specific RNA inhibitors and / or the nucleic acids coding therefor are simultaneously introduced into the cell. This ensures that the specific RNA inhibitors can develop their effect before the toxin is even expressed, so that damage is avoided from the outset in the case of effective specific RNA inhibitors.
  • step b) is carried out before step a).
  • this embodiment prevents the cell from being damaged by the expression of the toxin before the specific RNA inhibitors can take effect.
  • step a) is carried out before step b).
  • This embodiment is particularly preferred when a toxin with a reversible effect is used as the toxin and when it is intended to test many potential specific RNA inhibitors at the same time.
  • This embodiment makes it possible to prepare a test system which onsgen containing cells, into which the individual potential specific RNA inhibitors can then be introduced.
  • the cell is cultivated under conditions which enable the formation of the mRNAl and which are suitable for the expression of the toxin on the basis of the mRNAl.
  • Such conditions depend on the particular fusion gene and are known to the person skilled in the art.
  • the formation of the mRNAl is controlled by constitutive or regulatable promoters.
  • the expression of the specific PJSfA inhibitor is controlled by constitutive or regulatable promoters.
  • control of the formation of the mRNAl and the control of the expression of the specific RNA inhibitor can be carried out jointly or independently of one another.
  • Such promoters are known to the person skilled in the art and can be introduced into the respective vectors using techniques known to the person skilled in the art (Altschuh et al., Supra).
  • the formation of the mRNAl and the expression of the specific RNA inhibitor are controlled by a regulatable promoter and can be induced by a transcription factor.
  • a regulatable promoter can be induced by a transcription factor.
  • Inducible promoters and the associated transcription factors are known to the person skilled in the art (Harvey D. M. and Caskey C. T .; Curr. Opin. Chem. Biol. 1998 Aug; 2 (4): 512-88)
  • This induction preferably takes place in such a way that the nucleic acid coding for the transcription factor is introduced into the cell and the cell is inhibited under conditions which lead to the expression of the transcription factor.
  • Such conditions are known to the person skilled in the art (Mumberg et al. 1994; Nu leic Acids Res. 22; 5767; Mumberg et al. 1995; Genes 156; 119; Rönicke et al. 1997; Methods Enzymol. 283; 313; Laugwitz et al. 1999; Circulation 99; 925- 933; Schöneberg et al. 1997; J. Clin. Invest. 100 (6): 1547-1556; Hajjar et al. 1997; Circulation Research 81: 145-153).
  • the methods with which the nucleic acid can be introduced into the cell reference is made to the methods listed above for introducing nucleic acids into cells.
  • the nucleic acid coding for the transcription factor is part of a vector.
  • the vector and the particularly preferred vectors, reference is made to the embodiments of vectors mentioned above. The preferred embodiments are as defined above.
  • the vector which contains the nucleic acid coding for the transcription factor can additionally contain a reporter gene, this reporter gene preferably not being the same as the reporter gene which is contained in the other vectors. This makes it possible to evaluate the expression of the transcription factor on the basis of a specific reporter gene signal.
  • the reporter gene reference is made to the above embodiments. The preferred embodiments are as defined above.
  • step a) is carried out before step b) and, following step b), the formation of the mRNAl is induced. Controlled induction of the expression of the nucleic acid construct prevents the cell from being damaged by the toxin before exposure to the potential specific RNA inhibitors.
  • the effectiveness of the specific RNA inhibitor is determined on the basis of the vitality of the cell.
  • “vitality” means the ability of the cell to survive and to grow and proliferate.
  • Methods for determining the vitality are known to the person skilled in the art (Saraste A. and Pulkki K .; Cardiovasc. Res. 2000 Feb; 45 (3): 528-37; Loo D. T, and Rillema JR; Methods Cell. Biol. 1998; 57: 251-64; Witte S .; Dtsch Med. Schuschr. 1967 Sept 29; 92 (39): 1777-81; Darzynkiewicz Z. et al .; Semin. Hematol. 2001 Apr .; 38 (2): 179-93).
  • Optical density is often measured on yeast cells.
  • a cell which contains an effective specific RNA inhibitor shows a higher vitality than cells which do not contain an effective or a less effective RNA inhibitor.
  • a group of cells with an already known, effective RNA inhibitor can also be used as a standard.
  • the proliferation rate of the cells is taken as a measure of the vitality.
  • Methods for measuring the rate of proliferation are known to those skilled in the art (Saraste A. and Pulkki K .; Cardiovasc. Res. 2000 Feb; 45 (3): 528-37; Loo D. T, and Rillema JR; Methods Cell. Biol. 1998; 57: 251-64; Witte S .; Dtsch Med. Schuschr. 1967 Sept 29; 92 (39): 1777-81; Darzynkiewicz Z. et al .; Semin. Hematol. 2001 Apr .; 38 (2): 179- 93).
  • Another object of the present invention is a nucleic acid coding for a toxin and a target protein or a target nucleic acid.
  • This nucleic acid is referred to below as a fusion gene and can be used in particular in the context of the method according to the invention.
  • the fusion gene according to the invention further contains a constitutive or regulable promoter.
  • a constitutive or regulable promoter With regard to the definitions with regard to the promoter, reference is made to the statements in the context of Representation of the method according to the invention referenced. The preferred embodiments are as defined above.
  • the fusion gene according to the invention additionally contains a reporter gene.
  • a reporter gene With regard to the definitions regarding the reporter gene, reference is made to the explanations given in the context of the representation of the method according to the invention. The preferred embodiments are as defined above.
  • the fusion gene according to the invention is part of a vector.
  • the definitions with regard to the vector reference is made to the explanations in the context of the representation of the method according to the invention.
  • the preferred embodiments are as defined above.
  • the fusion gene according to the invention codes for a toxin with a reversible effect.
  • the definitions with regard to the reversible toxin reference is made to the explanations in the context of the representation of the method according to the invention.
  • the preferred embodiments are as defined above.
  • the invention further relates to a cell containing the fusion gene according to the invention.
  • the preferred embodiments of the cell are defined as above in the context of the explanations regarding the method according to the invention.
  • the invention also relates to a test system containing the cell according to the invention.
  • the test system is designed in such a way that it enables parallel testing of a large number of potential specific RNA inhibitors.
  • the cell contained in the test system is a yeast cell.
  • the expression of the toxin can be regulated by an adjustable promoter (see above).
  • an antisense library e.g. shotgun library
  • the test system is preferably present in microtiter plates.
  • the invention further relates to the use of the nucleic acid according to the invention for finding specific RNA inhibitors.
  • the preferred embodiments are as defined above.
  • the invention further relates to the use of a nucleic acid construct containing a nucleic acid coding for a toxin and at least one restriction site suitable for cloning, in particular a multiple cloning site or a recombination cassette, for finding specific RNA inhibitors.
  • a nucleic acid construct containing a nucleic acid coding for a toxin and at least one restriction site suitable for cloning, in particular a multiple cloning site or a recombination cassette, for finding specific RNA inhibitors.
  • a “restriction site suitable for cloning” is to be understood as a restriction site that is located at a suitable site of the nucleic acid construct.
  • a “suitable site” is understood to mean a site in the sequence of the nucleic acid construct, at which the nucleic acid sequence coding for the target protein or the target nucleic acid (for definitions see above) can be introduced in such a way that the expression of the resulting fusion gene is guaranteed.
  • the restriction sites are preferably 5 'from the start codon or 3' from the stop codon of the nucleic acid coding for the toxin.
  • a “recombination cassette” is to be understood as an area which enables homologous recombination with the nucleic acid coding for the target protein and the target nucleic acid (or parts thereof) (for example gateway system; Walhout J. et al., Methods Enzymol , 2000, 328: 575-92).
  • the nucleic acid construct contains a multiple cloning site.
  • cloning sites are known to the person skilled in the art (Altschuh et al., Supra; Molecular Cell Biology, Lodish H. et al .; Fourth Edition W. H. Freeman).
  • RNA inhibitors for the first time, methods and means are provided by the present invention which enable a quick and efficient screening for potential specific RNA inhibitors.
  • the present invention thus makes an important contribution to the development of specific RNA inhibitors and thus to the development of medicaments whose action is based on the suppression of the expression of a protein.
  • Fig. 1 Preferred embodiments of the method according to the invention a) In addition to the use of a fusion gene from a target and a toxin, the same target can also be fused with one or more other toxins. b) Two or more different targets can also be fused with the same or one or more different toxins. c) A fusion gene consisting of several targets and one or more toxins can also be used.
  • Option c) has the advantage that the expression of the toxin is prevented as soon as a suitable RNA-modifying substance becomes effective for one of the targets used; while in embodiment b) it is tested whether effective RNA-modifying substances are also present in the target for all the targets used
  • Fig. 2 Scheme for recombination and amplification of the adenovirus
  • PA polyadenylation signal
  • AV recombinant adenovirus
  • Antisense DNA DNA region complementary to "DCMAG I, 1st binding domain"
  • Fig. 3 Scheme for recombination and amplification of the adenovirus
  • PA polyadenylation signal
  • AV recombinant adenovirus
  • Toxin RNase fusion protein
  • Tatget DNA "DCMAG 1, 1st binding domain”
  • Fig. 4 Scheme for adenoviral infection of cardiac muscle cells
  • AV recombinant adenovirus
  • Fig. 5 Scheme for antisense selection in heart muscle cells
  • An effective antisense RNA prevents expression of the toxic fusion protein by attachment to the m-RNA of the target protein, and the cell can survive. If the antisense construct and mRNA are not duplexed, the toxic fusion protein is formed, which induces cell death.
  • Fig. 6 Analysis of efficient antisense constructs using a fluorescence microscope
  • An effective antisense RNA can be detected in the fluorescence microscope using weakly fluorescent, vital cells. Ineffective antisense constructs are detected using highly fluorescent, dying cells.
  • the recombinant adenovirus was produced according to methods known to the person skilled in the art (Mizugischi, H. et al., Adv. Drug Deliv. Rev. 2001 Nov. 19; 52 (3): 165-76; Danthinne X. and Imperiale M. J .; Gene Ther.
  • cDNAs for TOX gene, sense and antisense constructs Cloning of the sense fragments from cardiac cDNA libraries using suitable primers; likewise the cloning of the antisense fragments; however, these were cloned in the reverse orientation. 5 'or 3' located ribozymes were introduced using primers. The sequences of the antisense were selected “by eye”. When designing the ribozyme, care was taken to ensure that a GUC is located in the target sequences (cleavage site)
  • Neonatal cardiac muscle cells MediGene AG, Martiensried, Germany
  • HEK Human Embryonic Kidney
  • the cDNA against which an antisense construct is to be tested is inserted into two restriction sites of the adenovirus plasmid by means of ligation.
  • An electroporation of 25 ⁇ l ElectroMax DH10B E. coli cells with DNA of the ligation mixture (2.5 kV, 25 ⁇ F, 200 ⁇ , 0.2 cm electroporation cuvette) is then carried out.
  • the cells are incubated shaking in 1 ml of SOC medium for 2 hours at 37 ° C. before the bacterial suspension is plated onto agar plates (ampicillin 100 ⁇ g / ml). After 14 hours, a single colony is picked and, after successful control PCR, a DNA midi preparation of the clone is carried out.
  • AV Plasmid (Pacl digested) are mixed with 240 ⁇ l Optimem. 20 ⁇ l lipofectamine are mixed with 240 ⁇ l Optimem. Both batches are mixed and incubated for 30 minutes at room temperature. The DNA-liposome approach is then placed on a HEK cell culture (25 cm 2 bottle, 50% confluent, in 2.5 ml Optimem). After overnight incubation (37 ° C., 5% CO 2 ), the medium is suctioned off and 5 ml of fresh medium (DMEM, 10% FCS, antibiotic / antifungal) are added. Successful lipofection can be checked by fluorescence microscopy (YFP / CFP emission of the transfected cells).
  • the HEK cells show a cytopathic effect (rounding cells with strong YFP / CFP fluorescence).
  • the cells are pelleted (500x g), suspended in 2 ml of sucrose buffer and the virus released by three subsequent freeze / thaw cycles (N 2 1, 37 ° C. water bath). Cell debris is then pelleted at 500x g and the virus supernatant is stored in cryotubes at - 80 ° C.
  • HEK cell culture 75 cm 2 , 70% confluent. After 4-6d incubation (37 ° C, 5% CO 2 ) the infected cells show a cytopathic effect and the viruses are processed as above (see: Lipofection of adenovirus plasmids). For further amplification, further HEK cell cultures (3 ⁇ 182 cm 2 , 70% confluent) are infected with the adenovirus. After approx. 2 d, the viruses are processed in 2 ml sucrose buffer as described and stored in cryotubes at -80 ° C.
  • an NAP25 column is equilibrated with 25 ml sucrose buffer. 2 ml of virus suspension are added to the column and run into the column bed with 2 ml of buffer. The purified virus is eluted in cryotubes with a further 2 ml of buffer. Storage takes place at -80 ° C.
  • Hearts are isolated from neonatal rats (Wistar rats, l-3d), crushed using a scalpel and trypsinized overnight at 4 ° C. Trypsin digestion is inhibited and the cells are digested with collagenase for 35 min at 37 ° C. The cells are then cleaned on a sieve and, after centrifugation, taken up in a medium containing serum (DMEM / M-199 4/1, horse serum, fetal calf serum, sodium pyruvate, antibiotic, antmycotic). Infection of cardiac muscle cells
  • Neonatal cardiac muscle cells (Wistar rats, l-3d) are sown in a cell density of 25x10 4 cells / cm 2 on polystyrene cell culture dishes. After 24 hours of incubation (37 ° C, 5% CO 2 ), the serum-containing medium is exchanged for serum-free medium (DMEM / M-199 1/4, Na pyravate, antibiotic, antifungal). The cells are then infected with recombinant adenovirus, 4-fold TCJD50 for virus "Antisense” and adenovirus "Tox-Fusion". Successful infection can be detected after> 24 hours using fluorescence microscopy.
  • the infected cardiac muscle cells are examined 48-60 hours after infection using fluorescence microscopy.
  • Cell morphology / cell vitality and fluorescence intensity of the CFP-coupled fusion protein can be analyzed as parameters.
  • a fusion RNA to be inhibited (target RNA + toxin RNA + cyan fluorescent protein RNA) and a complementary antisense RNA are transcribed in cardiac muscle cells.
  • the effectiveness of the antisense nucleotide is determined by reducing the expression of the fusion protein.
  • the parameters of an effective antisense RNA to be analyzed are the increased cell vitality and a reduced fluorescence signal of the cyan fluorescent protein (CFP).
  • the cDNAs to be transcribed in cardiac cells are inserted into two recombinant adenovirus plasmids by means of ligation:
  • - Adenovirus "Antisense” is used for the constitutive expression of the antisense RNA (Fig. 2). Constructs against the N-terminal binding domain of the cDNA "DCMAG I” (MediGene, Dr. Rohrbach) are available as antisense nucleotides.
  • - Adenovirus "Tox-Fusion” is used for the inducible expression of the fusion RNA (target RNA + toxin RNA + cyan fluorescent protein RNA) (Fig. 3).
  • the N-terminal binding domain of the cDNA "DCMAG I" (MediGene) is used as the target gene for the antisense, and an RNase fusion protein from the RNase TIM (from Aspergillus oryzae) and the
  • RNase III (from Escherichia coli) was used.
  • the adenovirus plasmids are amplified and purified in E. coli (midi preparation).
  • the linearized DNA is then packed into recombinant adenoviruses in HEK cells and amplified in further passages.
  • adenovirus "tox fusion" can only be amplified in the non-induced state, since expression of the toxin damages the HEK cells.
  • the two virus constructs are finally column-cleaned and titrated.
  • Neonatal myocardial cells are infected with the two adenoviruses (Fig. 4).
  • the transcription of the fusion protein of the adenovirus "Tox-Fusion" is achieved by induction of the regulatable promoter. After approximately 24 hours, the infection of the cells is checked on the fluorescence microscope (CFP signal for expression of the fusion protein).
  • the constitutively transcribed antisense RNA can now bind to the target area of the fusion RNA to form a double strand (Fig. 5, right).
  • An efficient antisense RNA prevents expression of the fusion protein, so that no or very little toxin is produced in the cell.
  • the CFP fluorescence signal in the cell decreases.
  • An ineffective antisense RNA cannot inhibit the expression of the fusion protein, the cells initially show an increased CFP signal and then die due to the effects of toxins (Fig. 5, left).
  • the screening for effective antisense RNAs can thus be easily carried out using the fluorescence roscopically or with the help of a laser scanning xytometer (LSC) (Fig. 6).
  • the antisense constructs identified as effective in the screening can finally be modified or optimized and analyzed in further test cycles.
  • the system can also be used in all other cells that can be infected by adenovirus.
  • the selection system can therefore be used in high-throughput screening in microtiter plates (e.g. HeLa cells) or in vivo (animal models).

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Abstract

The invention relates to a method for identifying substances which are suitable for specifically inhibiting the expression of a protein or the action of a nucleic acid. The invention also relates to RNA coding for a toxin and a target protein or a target nucleic acid, in addition to the use thereof for identifying specific RNA-inhibitors.

Description

Verfahren zum Identifizieren von spezifischen RNA-Iπhibitoren Methods for identifying specific RNA inhibitors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren von Substanzen, die geeignet sind, spezifisch die Expression eines Proteins oder die Wirkung einer Nuk- leinsäure zu inhibieren. Ferner betrifft die Erfindung eine für ein Toxin und ein Zielprotein oder eine Zielnukleinsäure kodierende RNA sowie deren Verwendung zur Identifizierung von spezifischen RNA-Inhibitoren.The invention relates to a method for identifying substances which are suitable for specifically inhibiting the expression of a protein or the action of a nucleic acid. The invention further relates to an RNA coding for a toxin and a target protein or a target nucleic acid, and to the use thereof for identifying specific RNA inhibitors.
Substanzen, die geeignet sind, spezifisch die Expression eines Proteins ausgehend von einer RNA (meist einer mRNA) zu inhibieren oder die geeignet sind, spezifisch die Wirkung von RNAs zu inhibieren (spezifische RNA-Inhibitoren), können unmittelbar als Therapeutika eingesetzt werden. Die Wirkung derartiger spe- zifischer RNA-Inhibitoren beruht auf der sequenzspezifischen Interaktion mit der für das Protein oder die Nukleinsäure kodierenden RNA. Dadurch wird die Struktur und/oder die Funktion von kodierenden RNA-Sequenzen so verändert, dass die Expression des von der RNA ursprünglich kodierten Proteins oder die Wirkung der RNA gehemmt oder vollständig unterbunden wird. Ferner führt die se- quenzspezifische Interaktion meist zu einem enzymatischen Abbau der RNA (Branch AD: A hitchhikers guide to antisense and non-antisense biochemical pathways. Hepatology 1996; 24: 1517-1529). Da die mRNA im Cytosol der Zelle im allgemeinen frei zugänglich ist, ist eine Inhibition der mRNA leichter als eine Blockierung der für die mRNA kodierenden DNA im Zellkern.Substances which are suitable for specifically inhibiting the expression of a protein starting from an RNA (usually an mRNA) or which are suitable for specifically inhibiting the action of RNAs (specific RNA inhibitors) can be used directly as therapeutic agents. The effect of such specific RNA inhibitors is based on the sequence-specific interaction with the RNA coding for the protein or the nucleic acid. As a result, the structure and / or the function of coding RNA sequences is changed such that the expression of the protein originally encoded by the RNA or the action of the RNA is inhibited or completely prevented. Furthermore, the sequence-specific interaction mostly leads to an enzymatic degradation of the RNA (Branch AD: A hitchhikers guide to antisense and non-antisense biochemical pathways. Hepatology 1996; 24: 1517-1529). Since the mRNA in the cell's cytosol is generally freely accessible, inhibiting the mRNA is easier than blocking the DNA coding for the mRNA in the cell nucleus.
Im Stand der Technik bekannte spezifische RNA-Inhibitoren schließen beispielsweise Antisense Oligonukleotide, Ribozyme oder dsRNAs ein.Specific RNA inhibitors known in the art include, for example, antisense oligonucleotides, ribozymes or dsRNAs.
Unter „Antisense-Oligonukleotiden" versteht man im Sinne der vorliegenden Er- findung kurzkettige Oligonukleotide, die über komplementäre Basenpaarung an entsprechenden Sequenzen der RNA binden und dadurch die Expression von Proteinen oder Nukleinsäuren inhibieren. Das Antisense-Oligonukleotid kann eine DNA, eine RNA oder eine modifizierte Nukleinsäure sein. Antisense- Oligonukleotide können intrazellulär exprimiert, oder aber auch synthetisch her- gestellt und so modifiziert werden, daß eine ausreichende Stabilität gegenüber abbauenden Enzymen gewährleistet ist. Die wichtigste dieser Modifikationen ist die sogenannte Phosphorothioat-Modifikation. Dabei wird ein Sauerstoffatom im Phosphat durch ein Schwefelatom ersetzt. Darüber hinaus ist aber zum Beispiel auch eine Methoxy-Modifikation oder eine 2 '-5 '-Phosphatverknüpfung möglich (Usmann N. and Blatt L. M.; J. Clin. h vest. 2000 Nov; 106(10): 1197-202).For the purposes of the present invention, “antisense oligonucleotides” are understood to mean short-chain oligonucleotides which are linked via complementary base pairing bind corresponding sequences of the RNA and thereby inhibit the expression of proteins or nucleic acids. The antisense oligonucleotide can be a DNA, an RNA or a modified nucleic acid. Antisense oligonucleotides can be expressed intracellularly, or they can also be produced synthetically and modified in such a way that sufficient stability against degrading enzymes is ensured. The most important of these modifications is the so-called phosphorothioate modification. An oxygen atom in the phosphate is replaced by a sulfur atom. In addition, however, a methoxy modification or a 2 '-5' phosphate linkage is also possible (Usmann N. and Blatt LM; J. Clin. H vest. 2000 Nov; 106 (10): 1197-202).
Die theoretische Ermittlung der optimalen Nukleotidfolge und der Länge der Antisense-Oligonukleotide ist derzeit nicht möglich. Dies liegt u.a. an den vielfältigen, nicht vorhersagbaren Interaktionen der Oligonukleotide mit zellulären Prote- inen und den nicht vorhersagbaren dreidimensionalen Überstrukturen der RNA- Moleküle (Campbell TB, McDonald CK, Hagen M; Nucleic Acids Res 1997; 25:4985-4993; Dreyfuss G, Maturis JJ, Pinol-Roma S, Burd CG; Annu Rev Bio- chem 1993; 62:289-321). Im Stand der Technik ist daher eine Vielzahl von Selektionssystemen beschrieben, mit denen basierend auf empirisch gewonnenen Daten Antisense-Oligonukleotide für einen bestimmten Zweck ausgewählt werden sollen. Derartige Selektionssysteme beruhen zumeist auf computergestützter R A- Modellierung (Toschi N; Methods 2000; 22:261-269) oder auf empirischen Analysen in vitro (Sriram B, Banerjea AC; Biochem J 2000; 352: 667-673) bzw. in Zellextrakten (Scherr M, Reed M, Huang CF, Riggs AD, Rossi JJ; Mol Ther 2000; 2:26-38). Bei späteren Tests in Zellkultursystemen ergibt sich jedoch immer wieder das Problem, dass ein Großteil der ermittelten Antisense-Oligonuleotide unwirksam ist. Somit haben all diese im Stand der Technik bekannten Selektionssysteme gemein, dass mit ihnen wirksame Antisense-Oligonukleotide nicht befriedigend ermittelt werden können.The theoretical determination of the optimal nucleotide sequence and the length of the antisense oligonucleotides is currently not possible. Among other things, this is the diverse, unpredictable interactions of the oligonucleotides with cellular proteins and the unpredictable three-dimensional superstructures of the RNA molecules (Campbell TB, McDonald CK, Hagen M; Nucleic Acids Res 1997; 25: 4985-4993; Dreyfuss G, Maturis JJ , Pinol-Roma S, Burd CG; Annu Rev Biochem 1993; 62: 289-321). The prior art therefore describes a large number of selection systems with which antisense oligonucleotides are to be selected for a specific purpose based on empirically obtained data. Such selection systems are mostly based on computer-assisted RA modeling (Toschi N; Methods 2000; 22: 261-269) or on empirical analyzes in vitro (Sriram B, Banerjea AC; Biochem J 2000; 352: 667-673) or in cell extracts (Scherr M, Reed M, Huang CF, Riggs AD, Rossi JJ; Mol Ther 2000; 2: 26-38). In later tests in cell culture systems, however, the problem repeatedly arises that a large part of the antisense oligonuleotides found is ineffective. Thus, all of these selection systems known in the prior art have in common that effective antisense oligonucleotides cannot be determined satisfactorily with them.
Doppelsträngige RNA (dsRNA) kann ebenfalls als RNA-Inhibitor eingesetzt werden. Der Begriff „dsRNAs" bezeichnet natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte doppelsträngige RNA-Sequenzen, die eine Interaktion mit zellulären RNA-Sequenzen initiieren und schließlich deren Degradation bewirken. Dabei muss ein Strang der dsRNA komplementär zu der Sequenz der zu inhibierenden RNA sein. Die Wirkung der dsRNA beruht wahrscheinlich darauf, dass die dsRNA zusammen mit der zu inhibierenden RNA eine Tripelhelix bildet, die dann in der Zelle abgebaut wird.Double-stranded RNA (dsRNA) can also be used as an RNA inhibitor. The term "dsRNAs" denotes naturally occurring or synthetic produced double-stranded RNA sequences which initiate an interaction with cellular RNA sequences and ultimately cause their degradation. A strand of the dsRNA must be complementary to the sequence of the RNA to be inhibited. The effect of the dsRNA is probably due to the fact that the dsRNA forms a triple helix together with the RNA to be inhibited, which is then broken down in the cell.
Die Identifizierung von dsRNA, die in Säugerzellen spezifisch wirksam ist, ist mit im Stand der Technik bekannten Verfahren nicht möglich (Elbashir et al. Nature 2001; 411 :494-498). Dies liegt unter anderem daran, dass es in Säugerzellen mindestens zwei Wirkungsmechanismen von dsRNA gibt, einen Sequenzspezifischen und einen unspezifischen. Kurze dsRNA führt in der Säugetierzelle zu sequenzspezifischer RNA-interference, die dazu führt, dass nur die zu inhibierende RNA abgebaut wird. Hingegen bewirkt längere dsRNA (mindestens 30 bp) generell die unspezifische Degradation sämtlicher RNA und die Inhibition der Proteinsynthese (Hunter et al. 1975, J Biol Chem 250;409-417).The identification of dsRNA, which is specifically active in mammalian cells, is not possible using methods known in the art (Elbashir et al. Nature 2001; 411: 494-498). One of the reasons for this is that there are at least two mechanisms of action of dsRNA in mammalian cells, one sequence-specific and one non-specific. Short dsRNA leads to sequence-specific RNA interference in the mammalian cell, which means that only the RNA to be inhibited is degraded. In contrast, longer dsRNA (at least 30 bp) generally causes the unspecific degradation of all RNA and the inhibition of protein synthesis (Hunter et al. 1975, J Biol Chem 250; 409-417).
Somit beschreibt der Ausdruck „sequenzspezifische RNA-interference" einen Prozess, bei dem durch das Einbringen doppelsträngiger RNA-Sequenzen in eine Zelle eine sequenzspezifische Inhibition der Genexpression bewirkt wird. Dabei wird die dsRNA zunächst in kurze Sequenzen von 21-23 bp zerlegt, sogenannte siR As (short interference RNAs). Diese siR As lösen dann mit Hilfe zellulärer Enzyme den Abbau der mRNA aus, die homolog zu der jeweiligen siRNA ist.The expression “sequence-specific RNA interference” thus describes a process in which the introduction of double-stranded RNA sequences into a cell results in a sequence-specific inhibition of gene expression. The dsRNA is first broken down into short sequences of 21-23 bp, so-called siR As (short interference RNAs) These siR As then use cellular enzymes to break down the mRNA that is homologous to the respective siRNA.
Bei der Suche nach wirksamen kurzen dsRNA-Molekülen wird häufig die sequenzspezifische RNA-interference durch die unspezifische RNA-Degradation überdeckt, was eine Identifizierung wirksamer, spezifischer dsRNA-Moleküle stark erschwert oder unmöglich macht.When searching for effective short dsRNA molecules, the sequence-specific RNA interference is often masked by the unspecific RNA degradation, which makes identification of effective, specific dsRNA molecules very difficult or impossible.
Ferner sind aus Ribonukleinsäuren (RNAs) aufgebaute Ribozyme bekannt, die in der Lage sind, Phosphodiesterbindungen spezifisch katalytisch zu spalten und z.T. auch zu verknüpfen. Damit können Ribozyme verwendet werden, um spezifisch RNA (meist mRNA) durch komplementäre Basenpaarung spezifisch zu binden und anschließend mittels ihrer katalytischen Aktivität zu spalten. Somit wird die Translation der (m)RNA in das entsprechende Protein verhindert oder die Wirkung der RNA inhibiert.Furthermore, ribozymes composed of ribonucleic acids (RNAs) are known which are able to specifically cleave phosphodiester bonds specifically and in some cases also to link them. So that ribozymes can be used to be specific To bind RNA (mostly mRNA) specifically by complementary base pairing and then cleave it using its catalytic activity. This prevents the translation of the (m) RNA into the corresponding protein or inhibits the action of the RNA.
Die Wirksamkeit von Ribozymen kann allerdings ebenfalls nicht vorhergesagt werden. Daher besteht in gleicher Weise die Notwendigkeit, neu synthetisierte Ribozyme auf ihre Wirksamkeit zu testen. Bisher sind jedoch auch für Ribozyme lediglich in vitro-Assays beschrieben worden (Lehman and Joyce; Curr Biol 1993;3(11):723-34; Chapman and Szostak; Curr Opin Struct Biol 1994;4:618-22).However, the effectiveness of ribozymes cannot be predicted either. In the same way, therefore, there is a need to test newly synthesized ribozymes for their effectiveness. So far, however, only in vitro assays have been described for ribozymes (Lehman and Joyce; Curr Biol 1993; 3 (11): 723-34; Chapman and Szostak; Curr Opin Struct Biol 1994; 4: 618-22).
In der WO 95/29254 wird ein in vivo Verfahren in der Hefe Schizosaccharomyces pombe zum Screening nach wirksamen Antisense-Oligonukleotiden beschrieben, welche die Expression von Target-Proteinen inhibieren sollen. Dabei wird u.a. das für das Target-Protein kodierende Gen mit einem Reportergen fusioniert. Als mögliche Fusionspartner werden Antibiotika-Resistenzgene, Resistenzgene gegen chemische Substanzen, Fluoreszenzproteine, essentielle Wachstumsfaktoren und andere Reportergene genannt. Ziel ist es, Antisense-Oligonukleotide zu identifizieren, welche die Expression des Target-Proteins und damit des Reportergens inhibieren sollen. Sämtliche in der WO 95/29254 offenbarten Reportergene verschaffen der Zelle jedoch einen Vorteil (z. B. eine Antibiotikaresistenz) oder ermöglichen die Identifizierung der Zelle (z. B. durch Bildung eines fluoreszierenden Proteins). Dies führt dazu, dass Zellen, die ein wirksames Antisense- Oligonukleotid enthalten, entweder absterben oder nicht identifizierbar sind, mit dem Nachteil, dass aus diesen Zellen keine RNA mehr isoliert werden kann.WO 95/29254 describes an in vivo method in the yeast Schizosaccharomyces pombe for screening for effective antisense oligonucleotides which are intended to inhibit the expression of target proteins. Among other things, the gene coding for the target protein is fused to a reporter gene. Antibiotic resistance genes, resistance genes against chemical substances, fluorescent proteins, essential growth factors and other reporter genes are mentioned as possible fusion partners. The aim is to identify antisense oligonucleotides which are intended to inhibit the expression of the target protein and thus of the reporter gene. However, all of the reporter genes disclosed in WO 95/29254 give the cell an advantage (for example resistance to antibiotics) or enable the cell to be identified (for example by forming a fluorescent protein). The result of this is that cells which contain an effective antisense oligonucleotide either die or cannot be identified, with the disadvantage that RNA can no longer be isolated from these cells.
Das erfolgreiche Auffinden von RNA-Inhibitoren führt demnach in dem in der WO 95/29254 beschriebenen Verfahren zu einem negativen Ergebnis. Ein derartiger Negativnachweis ist jedoch für die verlässliche Identifizierung von Inhibitoren ungeeignet, da häufig die Empfindlichkeit des Testsystems zur Unterscheidung zwischen positiven und negativen Ergebnissen nicht ausreicht. Wird beispielsweise ein Reportergen ohnehin nur schwach exprimiert, so sind nach Inhibitorzugabe - und somit einer noch weiter abnehmenden Expression - häufig keine eindeutigen Aussagen über eine erfolgreiche Inhibition möglich.Successful detection of RNA inhibitors accordingly leads to a negative result in the method described in WO 95/29254. However, such a negative detection is unsuitable for the reliable identification of inhibitors, since the sensitivity of the test system is often insufficient to distinguish between positive and negative results. If, for example, a reporter gene is only expressed weakly anyway, inhibitor must be added - and thus an even further decreasing expression - often no clear statements about a successful inhibition possible.
Ein weiterer Nachteil dieses Screening-Systems ist, dass der Verlust der Expressi- on eines Reportergens nicht nur auf die Wirkung des RNA-Inhibitors zurückzuführen sein könnte. Ursache könnte auch die Beeinflussung anderer zellulärer Prozesse sein, wie beispielsweise eine Wirkung des potentiellen Inhibitors auf Proteine, die an der Translation, Translokation und Proteinprozessierung beteiligt sind. Diese Wirkung könnte mittelbar auch die Expression des Reporterproteins beeinflussen. Gleichzeitig kann der Inhibitor auch auf Replikationsmechanismen und den Zellzyklus direkt wirken und somit das Wachstum der Zelle hemmen oder generell eine cytotoxische Wirkung aufweisen. Zusammengefasst weist somit ein Nachweisverfahren, das auf einem Negativnachweis beruht, aufgrund des unklaren Wirkungsorts des Inhibitors grundsätzlich eine mangelnde Spezifität auf.Another disadvantage of this screening system is that the loss of expression of a reporter gene could not only be due to the action of the RNA inhibitor. The cause could also be the influencing of other cellular processes, such as an effect of the potential inhibitor on proteins which are involved in translation, translocation and protein processing. This effect could also indirectly influence the expression of the reporter protein. At the same time, the inhibitor can also act directly on replication mechanisms and the cell cycle and thus inhibit cell growth or generally have a cytotoxic effect. In summary, a detection method that is based on a negative detection basically has a lack of specificity due to the unclear location of the inhibitor.
Das in der WO 9529254 beschriebene Verfahren, das im übrigen lediglich ein für die Hefe Schizosaccharomyces pombe spezifisches Verfahren darstellt, ist damit für die effektive Identifizierung von Antisense-Oligonukleotiden nicht geeignet.The method described in WO 9529254, which is merely a method specific to the yeast Schizosaccharomyces pombe, is therefore not suitable for the effective identification of antisense oligonucleotides.
Damit sind im Stand der Technik keine befriedigenden Verfahren bekannt, mit denen spezifische RNA-Inhibitoren verlässlich identifiziert werden können. Derartige Verfahren sind jedoch unabdingbare Voraussetzung für das Auffinden spezifischer RNA-Inhibitoren.Thus, no satisfactory methods are known in the prior art with which specific RNA inhibitors can be reliably identified. However, such methods are an indispensable prerequisite for finding specific RNA inhibitors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem spezifische RNA-Inhibitoren effizient identifiziert werden können. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Substanzen bereitzustellen, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können.The object of the present invention is therefore to provide a method with which specific RNA inhibitors can be identified efficiently. It is also an object of the present invention to provide substances which can be used in the process according to the invention.
Gemäß eines Gegenstandes der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Identifizieren von spezifischen RNA-Inhibitoren gelöst, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Einbringen mindestens eines Typs einer für mindestens ein Toxin und für mindestens ein Zielprotein, eine Zielnukleinsäure oder für Teile mindestens eines Zielproteins oder mindestens einer Zielnukleinsäure kodierenden Nukleinsäure (Fusionsgen) in eine Zelle, wobei ausgehend von dem Fusionsgen eine RNA gebildet werden kann, die sowohl für das Toxin als auch für das Zielprotein oder die Zielnukleinsäure oder Teile davon kodiert (mRNAl); b) Einbringen eines oder mehrerer spezifischer RNA-Inhibitoren in die Zelle, wobei die Schritte a) und b) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden können; c) Inkubieren der Zelle unter Bedingungen, dieAccording to an object of the invention, the object is achieved by a method for identifying specific RNA inhibitors, characterized by the steps: a) introducing at least one type of nucleic acid (fusion gene) coding for at least one toxin and for at least one target protein, a target nucleic acid or for parts of at least one target protein or at least one target nucleic acid, it being possible for an RNA to be formed from the fusion gene, which encoded both for the toxin and for the target protein or the target nucleic acid or parts thereof (mRNAl); b) introducing one or more specific RNA inhibitors into the cell, steps a) and b) being able to be carried out in any order or simultaneously; c) incubating the cell under conditions that
(i) die Bildung der mRNAl ermöglichen und(i) enable the formation of the mRNAl and
(ii) die zur Expression des Toxins ausgehend von der mRNAl geeignet sind; d) Bestimmen der Vitalität der Zelle, wobei die Vitalität der Zelle ein Maß für die Toxinbildung darstellt, die durch den spezifischen RNA-Inhibitor inhibierbar ist.(ii) which are suitable for expression of the toxin based on the mRNAl; d) determining the vitality of the cell, the vitality of the cell being a measure of the toxin formation which can be inhibited by the specific RNA inhibitor.
Die vorliegende Erfindung stellt damit erstmals ein Verfahren bereit, bei dem die Wirksamkeit potentieller RNA-Inhibitoren anhand ihrer Fähigkeit bestimmt wird, die Expression eines mit dem kodierenden Bereich des Zielproteins oder der Zielnukleinsäure fusionierten Toxins zu inhibieren. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht somit auf dem Prinzip der positiven Selektion: hl Zellen, die wirksame RNA-Inhibitoren enthalten, kann das Toxin seine Wirkung nicht entfalten, da die- se die Expression des Toxins inhibieren. Diese Zellen können überleben und wachsen, wohingegen Zellen, die keine wirksamen RNA-Inhibitoren enthalten, absterben oder drastisch in ihrem Wachstum gehemmt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die beteiligten Moleküle in gleicher Form, d.h. mit korrekter Faltung und gleicher Modifikation und oder Interaktion mit zellulären Faktoren, wie in der später zu therapierenden Säugetierzelle vorlie- gen und dass somit die in vivo Situation des Einsatzes von spezifischen RNA- Inhibitoren korrekt wiedergespiegelt wird.The present invention thus provides for the first time a method in which the effectiveness of potential RNA inhibitors is determined on the basis of their ability to inhibit the expression of a toxin fused to the coding region of the target protein or the target nucleic acid. The method according to the invention is therefore based on the principle of positive selection: hl cells which contain effective RNA inhibitors, the toxin cannot develop its action, since these inhibit the expression of the toxin. These cells can survive and grow, whereas cells that do not contain effective RNA inhibitors die off or their growth is drastically inhibited. The method according to the invention has the advantage that the molecules involved are present in the same form, ie with correct folding and the same modification and or interaction with cellular factors, as in the mammalian cell to be treated later. gene and that the in vivo situation of the use of specific RNA inhibitors is correctly reflected.
Somit ermöglicht es die vorliegende Erfindung, wirksame RNA-Inhibitoren, ins- besondere Antisense-Oligonukleotide, Ribozyme oder dsRNAs in einem universellen in vivo-Verfahren gezielt zu identifizieren. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass auch mehrere Substanzen für ein grobes Screening zunächst gleichzeitig getestet werden können, bevor einzelne geeignete Moleküle identifiziert werden. Außerdem kann das Verfahren aufgrund des positiven Selektionsprinzips auch in einem Multiplex-Setup für mehrere Targets durchgeführt werden. Ein weiterer entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Isolierung und Identifizierung der aktiven RNA-Inhibitoren aus den Zellen möglich ist.The present invention thus makes it possible to specifically identify effective RNA inhibitors, in particular antisense oligonucleotides, ribozymes or dsRNAs, in a universal in vivo method. It is particularly advantageous that several substances for a rough screening can first be tested simultaneously before individual suitable molecules are identified. In addition, due to the positive selection principle, the method can also be carried out in a multiplex setup for several targets. Another decisive advantage of the method according to the invention is that it is possible to isolate and identify the active RNA inhibitors from the cells.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Ab- bildung 1 dargestellt.Preferred embodiments of the method according to the invention are shown in Figure 1.
Unter dem Begriff „spezifische RNA-Inhibitoren" versteht man im Sinne der vorliegenden Erfindung Substanzen, welche die Struktur und/oder Funktion von kodierenden RNA-Sequenzen so verändern, dass die Expression des von der RNA kodierten Proteins oder die Wirkung der RNA gehemmt oder vollständig unterbunden wird.For the purposes of the present invention, the term “specific RNA inhibitors” is understood to mean substances which change the structure and / or function of coding RNA sequences in such a way that the expression of the protein coded by the RNA or the action of the RNA is inhibited or completely is prevented.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die spezifischen RNA-Inhibitoren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antisense- OUgonukleotiden, Ribozymen und dsRNA. Erfindungsgemäß können auch Moleküle, die Antisense-Oligonukleotide fusioniert mit Ribozymen oder tRNA oder anderen RNA-Spezies fusioniert mit Ribozymen umfassen, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens getestet werden.According to a preferred embodiment of the invention, the specific RNA inhibitors are selected from the group consisting of antisense OUgonucleotides, ribozymes and dsRNA. According to the invention, molecules comprising antisense oligonucleotides fused with ribozymes or tRNA or other RNA species fused with ribozymes can also be tested within the scope of the method according to the invention.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Typ einer Nukleinsäure in eine Zelle eingebracht, die für mindestens ein Toxin und mindes- tens ein Zielprotein oder eine Zielnukleinsäure oder Teile davon kodiert. Diese Nukleinsäure wird im folgenden als Fusionsgen bezeichnet.In the context of the method according to the invention, at least one type of nucleic acid is introduced into a cell which is responsible for at least one toxin and at least at least one target protein or a target nucleic acid or parts thereof. This nucleic acid is referred to below as the fusion gene.
Bevorzugt werden 1 bis 5 unterschiedliche, besonders bevorzugt 1 bis 3, und ganz besonders bevorzugt 1 Fusionsgen in die Zelle eingebracht.1 to 5 different, particularly preferably 1 to 3, and very particularly preferably 1 fusion gene are preferably introduced into the cell.
Bevorzugt kodiert das Fusionsgen für 1 bis 5 Toxine, bevorzugt für 1 bis 3 Toxine und ganz besonders bevorzugt für 1 Toxin.The fusion gene preferably codes for 1 to 5 toxins, preferably for 1 to 3 toxins and very particularly preferably for 1 toxin.
Bevorzugt kodiert das Fusionsgen für 1 bis 5, insbesondere 1 bis 3, Zielproteine, Zielnukleinsäuren oder für Teile von 1 bis 5, insbesondere 1 bis 3, Zielproteinen oder Zielnukleinsäuren.The fusion gene preferably codes for 1 to 5, in particular 1 to 3, target proteins, target nucleic acids or for parts of 1 to 5, in particular 1 to 3, target proteins or target nucleic acids.
Ganz besonders bevorzugt kodiert das Fusionsgen für ein Zielprotein, eine Ziel- nukleinsäure oder für Teile eines Zielproteins oder einer Zielnukleinsäure.The fusion gene very particularly preferably codes for a target protein, a target nucleic acid or for parts of a target protein or a target nucleic acid.
Das durch das Fusionsgen kodierte Toxin schließt erfindungsgemäß jegliches Toxin ein, das in der Lage ist, eine Funktion der Zelle zu inhibieren oder abzuschwächen. Derartige Funktionen schließen beispielsweise die Zellproliferation, das Zellwachstum, oder die chemische Umsetzung von Molekülen wie Spaltung von Molekülen ein.According to the invention, the toxin encoded by the fusion gene includes any toxin which is capable of inhibiting or weakening a function of the cell. Such functions include, for example, cell proliferation, cell growth, or the chemical conversion of molecules such as the cleavage of molecules.
Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Toxinen bekannt, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, wie beispielsweise Diphterietoxin, Choleratoxin, Pertussistoxin, Enterotoxin, Botulinustoxin C2, Bo- tulinustoxin C3, Shigatoxin, Verotoxine, Tetanustoxin, RNase Tl, RNase JH.A large number of toxins are known in the prior art which can be used in the process according to the invention, such as, for example, diphtheria toxin, cholera toxin, pertussis toxin, enterotoxin, botulinum toxin C2, botulinum toxin C3, shiga toxin, verotoxins, tetanus toxin, RNase T1, RNase JH ,
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform inhibiert oder schwächt das Toxin die Zellproliferation. Dabei sind auch jene Toxine eingeschlossen, welche die Zellen abtöten. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung kodiert das Fusionsgen für ein reversibles Toxin. Erfindungsgemäß bezeichnet der Ausdruck „reversibles Toxin" oder „Toxin mit reversibler Wirkung" ein Toxin, das effizient und langfristig die Proliferation von Zellen hemmt, ohne die Zelle abzutöten oder schwer zu schädigen. Die Wirkung des Toxins kann also wieder aufgehoben werden, so dass nach Wegfall der Expression des Toxins die Zellen wieder rasch zu prolife- rieren beginnen.According to a preferred embodiment, the toxin inhibits or weakens cell proliferation. It also includes those toxins that kill the cells. According to a preferred embodiment of the invention, the fusion gene codes for a reversible toxin. According to the invention, the term “reversible toxin” or “toxin with reversible action” denotes a toxin which inhibits the proliferation of cells efficiently and in the long term without killing or seriously damaging the cell. The effect of the toxin can thus be abolished again, so that after the expression of the toxin ceases, the cells start to proliferate again rapidly.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das reversible, durch das Fusionsgen kodierte Toxin mindestens zwei Nukleasen.According to a particularly preferred embodiment, the reversible toxin encoded by the fusion gene contains at least two nucleases.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnen "Nukleasen" Proteine mit Nukleaseaktivi- tät, und zwar sowohl Exonukleasen als auch Endonukleasen, insbesondere Re- striktionsendonukleasen. Natürlich vorkommende Nukleasen, die sich für eine erfindungsgemäße Verwendung als reversibles Toxin eignen, sind beispielsweise aus Bakterien, Pilzen und Säugetieren bekannt. Zu diesen Nukleasen zählen u.a. DNAsel, EcoRI, RNAse Tl, RNAse III (Wang X. et al. Nucleic Acids Res. (2001) 29, 1643-1950; Barnes G. et al. Proc. Natl. Acad. Sei. USA (1985) 82, 1354-8; Fujii, T. et al. Biosci. Biotechnol Biochem. (1995) 59, 1869-74).In the context of the invention, “nucleases” refer to proteins with nuclease activity, specifically both exonucleases and endonucleases, in particular restriction endonucleases. Naturally occurring nucleases which are suitable for use as a reversible toxin according to the invention are known, for example, from bacteria, fungi and mammals. These nucleases include DNAsel, EcoRI, RNAse Tl, RNAse III (Wang X. et al. Nucleic Acids Res. (2001) 29, 1643-1950; Barnes G. et al. Proc. Natl. Acad. Sei. USA (1985) 82, 1354 -8; Fujii, T. et al. Biosci. Biotechnol Biochem. (1995) 59, 1869-74).
Der Begriff "Nuklease" schließt auch funktionelle Varianten natürlich vorkommender Nukleasen ein, die ebenfalls eine Nukleaseaktivität zeigen. Dies kann beispielsweise ein Protein mit einer Proteinsequenz sein, die zu derjenigen von natürlichen, in Bakterien, Pilzen und Säugetieren vorkommenden Nukleasen ho- molog ist, wobei die Homologie auf Aminosäureebene mindestens zirka 30%, bevorzugt mindestens zirka 50%, mindestens zirka 60%, mindestens zirka 70% oder mindestens zirka 80% beträgt und besonders bevorzugt mindestens zirka 90% beträgt. Desweiteren umfasst der Begriff "Nukleasen" auch funktionelle Varianten mit Nukleaseaktivität, die im Vergleich zu natürlich vorkommenden Nu- kleasen eine oder mehrere Mutationen, Insertionen und/oder Deletion einzelner oder mehrerer Aminosäuren enthalten. Erfindungsgemäße Deletionen umfassen dabei bevorzugt 1-50 Aminosäuren, insbesondere 1-20 Aminosäuren und beson- ders bevorzugt 1-10 Aminosäuren. Die Eignung einer Nuklease zur Verwendung im Rahmen eines reversiblen Toxins läßt sich ohne weiteres durch die Expression der Nuklease unter Kontrolle eines induzierbaren Promotors bestimmen. Für den Test des reversiblen Toxins eignet sich beispielsweise bei Verwendung von S. cerevisiae der MET25- oder GALl-Promotor und bei Verwendung von Säuge- tierzellen ein Tetrazyklin induzierbarer Promotor. Eine geeignete funktionelle Variante einer Nuklease zeigt beispielsweise bei Expression unter Kontrolle eines geeigneten induzierbaren Promotors mindestens zirka 20%, mindestens zirka 50%, mindestens zirka 100%> und besonders bevorzugt mindestens zirka 200% der Inhibition des Zellwachstums der natürlichen Nuklease, von der sie abgeleitet ist.The term "nuclease" also includes functional variants of naturally occurring nucleases which also show nuclease activity. This can be, for example, a protein with a protein sequence which is homologous to that of natural nucleases occurring in bacteria, fungi and mammals, the homology at the amino acid level being at least about 30%, preferably at least about 50%, at least about 60%, is at least about 70% or at least about 80% and is particularly preferably at least about 90%. Furthermore, the term “nucleases” also includes functional variants with nuclease activity which, in comparison to naturally occurring nucleases, contain one or more mutations, insertions and / or deletions of individual or more amino acids. Deletions according to the invention preferably comprise 1-50 amino acids, in particular 1-20 amino acids and particularly more preferably 1-10 amino acids. The suitability of a nuclease for use in the context of a reversible toxin can easily be determined by the expression of the nuclease under the control of an inducible promoter. The test of the reversible toxin is suitable, for example, when using S. cerevisiae the MET25 or GALl promoter and when using mammalian cells a tetracycline inducible promoter. A suitable functional variant of a nuclease shows, for example, expression under the control of a suitable inducible promoter at least about 20%, at least about 50%, at least about 100%> and particularly preferably at least about 200% of the inhibition of cell growth of the natural nuclease from which it is derived is.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Nukleasen kovalent oder nicht-kovalent miteinander verbunden. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass durch die Verbindung mindestens zweier Nuklea- sen eine noch bessere Unterdrückung der Proliferation als lediglich durch deren gleichzeitige Expression erzielt werden kann. Dabei kann die Verbindung erfindungsgemäß über jeden Aminosäurerest der Nukleasen erfolgen. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Verknüpfung von N- und N-Terminus, C- und N- Terminus und/oder C- und C-Terminus der jeweiligen RNasen. Beispiele für ko- valente oder nicht-kovalente Verknüpfung von Proteinen sind dem Fachmann bekannt (Holst H. U. et al., Eur. J. Hum. Genet. 2001 Nov; 9 (11): 815-22; Akgul, C. et al., FEBS Lett. 2000 Jul 28; 478 (1-2): 72-6; Katz B. Z. et al., Biotechniques 1998 Aug.; 25 (2): 298-302, 304; Chan F. K. et al., Cytometry 2001 Aug. 1; 44 (4): 361-8).According to a further embodiment of the invention, the at least two nucleases are linked to one another covalently or non-covalently. Surprisingly, it has been shown that the connection of at least two nucleases enables even better suppression of the proliferation to be achieved than merely by its simultaneous expression. According to the invention, the connection can take place via any amino acid residue of the nucleases. Linking the N- and N-terminus, C- and N-terminus and / or C- and C-terminus of the respective RNases is particularly preferred. Examples of covalent or non-covalent linking of proteins are known to the person skilled in the art (Holst HU et al., Eur. J. Hum. Genet. 2001 Nov; 9 (11): 815-22; Akgul, C. et al. , FEBS Lett. 2000 Jul 28; 478 (1-2): 72-6; Katz BZ et al., Biotechniques 1998 Aug .; 25 (2): 298-302, 304; Chan FK et al., Cytometry 2001 Aug 1; 44 (4): 361-8).
Erfindungsgemäß können die Nukleasen direkt oder über einen Linker miteinander verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nukleasen über einen Linker kovalent aneinander gebunden. Dabei umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein derartiger Linker eine Aminosäurekette von ca. 1 bis ca. 50 Aminosäuren Länge. Ein derartiger Linker hat beispielsweise die Aufgabe, die Nukleasen räumlich zu trennen oder die korrekte Faltung des Fusionsproteins aus den mindestens zwei Nukleasen zu ermöglichen. Deshalb umfasst der Linker in einer bevorzugten Ausführungsform in erster Linie der Linker in einer bevorzugten Ausführungsform in erster Linie Alaninreste, wodurch eine große Flexibilität der zwischen den Fusionsproteinen bestehenden Linkerverbindung gewährleistet wird.According to the invention, the nucleases can be connected to one another directly or via a linker. According to a preferred embodiment, the nucleases are covalently bound to one another via a linker. According to a preferred embodiment, such a linker comprises an amino acid chain of approximately 1 to approximately 50 amino acids in length. Such a linker has the task, for example, of spatially separating the nucleases or of allowing the fusion protein to be correctly folded from the at least two nucleases. Therefore, in a preferred embodiment, the linker primarily comprises the linker in a preferred embodiment primarily alanine residues, which ensures great flexibility of the linker connection existing between the fusion proteins.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen enthält das reversible Toxin mindestens zwei DNAsen, mindestens zwei RNAsen oder mindestens eine DNAse und mindestens eine RNAse.According to preferred embodiments, the reversible toxin contains at least two DNAses, at least two RNAses or at least one DNAses and at least one RNAses.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das reversible To- xin als Nukleasen ausschließlich DNAsen oder RNAsen.According to a particularly preferred embodiment, the reversible toxin contains only DNAsen or RNAsen as nucleases.
In einer besonderen Ausführungsform enthält das reversible Toxin RNase Tl und RNase III (Nicholson, A. W., supra) und/oder funktionelle Varianten davon, wobei die RNase Tl (Fujii, T. et al., supra) vorzugsweise aus Aspergillus oryzae und die RNase III vorzugsweise aus Escherichia coli stammt.In a particular embodiment, the reversible toxin contains RNase T1 and RNase III (Nicholson, AW, supra) and / or functional variants thereof, the RNase T1 (Fujii, T. et al., Supra) preferably from Aspergillus oryzae and the RNase III preferably from Escherichia coli.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass ein reversibles Toxin, das die RNAse Tl und/oder funktionelle Varianten davon N-terminal und die RNAse III und/oder funktionelle Varianten davon C-terminal enthält, besonders effizient das Wachstum von Zellen hemmen kann. Die Erfindung betrifft daher vorzugsweise ein reversibles Toxin, bei dem die RNAase Tl und/oder funktionelle Varianten davon N-terminal und die RNAse III und/oder funktionelle Varianten davon C- terminal auf einem Polypeptid angeordnet sind.Surprisingly, it has been shown that a reversible toxin which contains the RNAse T1 and / or functional variants thereof N-terminal and the RNAse III and / or functional variants thereof C-terminal can inhibit the growth of cells particularly efficiently. The invention therefore preferably relates to a reversible toxin in which the RNAase T1 and / or functional variants thereof are N-terminal and the RNAse III and / or functional variants thereof are C-terminally arranged on a polypeptide.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das reversible Toxin als eine weitere Komponente ein Protein ohne Nukleaseaktivität, insbesondere Proteine wie Pro- teasen, porenbildende Enzyme, und/oder modifizierende Enzyme (wie z.B. ADP- ribosylierende Enzyme (z.B. Pertussis- oder Choleratoxin), glykosylierende und/oder phosphorylierende Enzyme).In a further embodiment, the reversible toxin contains, as a further component, a protein without nuclease activity, in particular proteins such as proteases, pore-forming enzymes, and / or modifying enzymes (such as, for example, ADP-ribosylating enzymes (for example pertussis or cholera toxin), glycosylating and / or phosphorylating enzymes).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das reversible Toxin als weitere Komponente eine Substanz, welche die Sensitivität von Zellen gegen- über der Nuklease-Aktivität, insbesondere der RNAse Aktivität, erhöht. Dies ist insbesondere in Fällen vorteilhaft, in denen die Nuklease- Wirkung nur schwach ist.According to a further preferred embodiment, the reversible toxin contains, as a further component, a substance which affects the sensitivity of cells to increased above the nuclease activity, in particular the RNAse activity. This is particularly advantageous in cases where the nuclease effect is only weak.
Erfindungsgemäß kodiert das Fusionsgen für ein Zielprotein und/oder eine Zielnukleinsäure oder für Teile davon.According to the invention, the fusion gene codes for a target protein and / or a target nucleic acid or for parts thereof.
Unter dem Begriff „Zielprotein" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Protein zu verstehen, dessen Expression durch die Wirkung des spezifischen RNA- Inhibitors gehemmt werden soll. Unter dem Begriff „Zielnukleinsäure" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine RNA zu verstehen, deren Wirkung durch die Wirkung des spezifischen RNA-Inhibitors inhibiert werden soll.For the purposes of the present invention, the term “target protein” is to be understood as a protein whose expression is to be inhibited by the action of the specific RNA inhibitor. For the purposes of the present invention, the term “target nucleic acid” is to be understood as an RNA and the effect thereof to be inhibited by the action of the specific RNA inhibitor.
Erfindungsgemäß ist ebenfalls eingeschlossen, dass das Fusionsgen für Teile des Zielproteins oder der Zielnukleinsäure kodiert. Dabei hat der Teil des Zielproteins eine Länge von mindestens 5 Aminosäuren, bevorzugt 10 Aminosäuren und besonders bevorzugt 15 Aminosäuren. Der Teil der Zielnukleinsäure hat eine Länge von mindestens 15 Nukleinsäuren, bevorzugt 30 Nukleinsäuren und besonders bevorzugt 45 Nukleinsäuren.According to the invention, it is also included that the fusion gene codes for parts of the target protein or the target nucleic acid. The part of the target protein has a length of at least 5 amino acids, preferably 10 amino acids and particularly preferably 15 amino acids. The part of the target nucleic acid has a length of at least 15 nucleic acids, preferably 30 nucleic acids and particularly preferably 45 nucleic acids.
Erfindungsgemäß können in dem Fusionsgen die für das Toxin und die für das Zielprotein oder/und die Zielnukleinsäure kodierenden Nukleinsäureabschnitte beliebig angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nukleinsäure kodierend für das Zielprotein und/oder die Zielnukleinsäure N-terminal und die Nukleinsäure kodierend für das Toxin C-terminal auf dem Fusionsgen angeordnet.According to the invention, the nucleic acid segments coding for the toxin and for the target protein and / or the target nucleic acid can be arranged as desired in the fusion gene. In a preferred embodiment, the nucleic acid coding for the target protein and / or the target nucleic acid are arranged N-terminally and the nucleic acid coding for the toxin C-terminally on the fusion gene.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Fusionsgen zusätzlich ein Reportergen. Dies bietet den Vorteil, dass die Wirkung potentieller spezifischer RNA-Inhibitoren zusätzlich anhand des Fehlens des Reportergen- Signals untersucht werden kann. Ferner kann anhand des Reportergens sichergestellt werden, dass die Zellen das Toxin exprimieren. Dabei wird unter einem Re- portergen ein Gen verstanden, das für ein Protein kodiert, dessen Expression durch geeignete Tests oder auf andere Weise nachgewiesen werden kann. Ein Beispiel dafür ist ein fluoreszierendes Protein (z.B. GFP) (Chalfie, M., et al., Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression" Science, 263:802 (1994); van Roessel, P. et al, Nat. Cell. Biol. 2002 Jan; 4 suppl LE15-20; Haseloff, J. et al., Methods Mol. Biol. 1999; 122:241-59; Matus A.; Trends Cell Biol. 2001 May; 11 (5): 183; Hadjantonakis, A. K. et al., Histochem. Cell. Biol.. 2001 Jan; 115 (1): 49-58)According to a preferred embodiment of the invention, the fusion gene additionally contains a reporter gene. This offers the advantage that the effect of potential specific RNA inhibitors can also be examined on the basis of the lack of the reporter gene signal. Furthermore, the reporter gene can be used to ensure that the cells express the toxin. Under a re- portergen understood a gene that codes for a protein, the expression of which can be detected by suitable tests or in some other way. An example of this is a fluorescent protein (e.g. GFP) (Chalfie, M., et al., Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression "Science, 263: 802 (1994); van Roessel, P. et al, Nat. Cell. Biol. 2002 Jan; 4 suppl LE15-20; Haseloff, J. et al., Methods Mol. Biol. 1999; 122: 241-59; Matus A .; Trends Cell Biol. 2001 May; 11 (5): 183; Hadjantonakis, AK et al., Histochem. Cell. Biol. 2001 Jan; 115 (1): 49-58)
Geeignete Reportergene schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf BFP, CFP, GFP, YFP, His3, CAT, GUS LacZ oder Luciferase (Welsh S. et al., Curr. Opin. Biotechnol. 1997 Oct; 8)5): 617-22; Naylor L. H., Biochem. Pharmacol. 1999 Sept 1; 58 (5): 749-57; Schenborn E. et al., Mol. Biotechnol. 1999 Nov; 13 (1): 29-44).Suitable reporter genes include, but are not limited to, BFP, CFP, GFP, YFP, His3, CAT, GUS LacZ, or luciferase (Welsh S. et al., Curr. Opin. Biotechnol. 1997 Oct; 8) 5): 617- 22; Naylor L.H., Biochem. Pharmacol. 1999 Sept 1; 58 (5): 749-57; Schenborn E. et al., Mol. Biotechnol. 1999 Nov; 13 (1): 29-44).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Fusionsgen Bestandteil eines Vektors. Dabei wird unter Vektor jegliche DNA (gegebenenfalls kombiniert mit anderen Substanzen wie Proteinen) verstanden, in die das Fusionsgen ligiert werden kann und die dem Einschleusen und/oder der Vermehrung der DNA in einer Zelle dient.According to a further preferred embodiment, the fusion gene is part of a vector. Vector is understood to mean any DNA (possibly combined with other substances such as proteins) into which the fusion gene can be ligated and which is used to introduce and / or multiply the DNA in a cell.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Vektor ein Plasmid oder ein Virus, insbesondere ein rekombinantes Adenovirus. Geeignete Plasmide und Vektoren sind dem Fachmann bekannt (Altschuh et al., Current Protokols in Molecular Biology; Molecular Cell Biology, Lodish H. et al., Fourth Edition W. H. Freeman; Presutti C. and Santoro B.; Ann Ist Super Sanity 1991; 27 (1): 105- 14; Benihoud K. et al.,; Curr. Opion. Biotechnol. 1999 Oct; 10(5): 440-7; Kovesdi I. et al.; Curr. Opion. Biotechnol. 1997 Oct; 8 (5): 583-9).According to a particularly preferred embodiment, the vector is a plasmid or a virus, in particular a recombinant adenovirus. Suitable plasmids and vectors are known to the person skilled in the art (Altschuh et al., Current Protokols in Molecular Biology; Molecular Cell Biology, Lodish H. et al., Fourth Edition WH Freeman; Presutti C. and Santoro B .; Ann Ist Super Sanity 1991; 27 (1): 105-14; Benihoud K. et al.,; Curr. Opion. Biotechnol. 1999 Oct; 10 (5): 440-7; Kovesdi I. et al .; Curr. Opion. Biotechnol. 1997 Oct ; 8 (5): 583-9).
Erfindungsgemäß wird das Fusionsgen in eine Zelle eingebracht. Als Zelle ist jegliche eukaryotische Zelle geeignet, in der ausgehend von dem Fusionsgen eine RNA gebildet werden kann, die sowohl für das Toxin als auch für das Zielprotein oder die Zielnukleinsäure oder Teile davon kodiert (mRNAl) und in der das Toxin exprimiert werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zelle eine Hefezelle, bevorzugt S. cerevisae, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stammt die Zelle aus einer immortalisierten Zelllinie, insbeson- dere einer Säugerzelllinie. Die Zelle kann aber auch aus einer Primärkultur euka- ryotischer Zellen, insbesondere Säugerzellen stammen. Geeignete Hefezellen, eukaryotische Zellen oder immortalisierte Zelllinien sind dem Fachmann bekannt. (Molecular Biology of the Cell, 3rd edn., 1994, Alberts at al.)According to the invention, the fusion gene is introduced into a cell. Any eukaryotic cell is suitable as a cell, in which, starting from the fusion gene, an RNA can be formed which contains both the toxin and the target protein or encodes the target nucleic acid or parts thereof (mRNAl) and in which the toxin can be expressed. According to a preferred embodiment, the cell is a yeast cell, preferably S. cerevisae; according to a further preferred embodiment, the cell comes from an immortalized cell line, in particular a mammalian cell line. However, the cell can also originate from a primary culture of eukaryotic cells, in particular mammalian cells. Suitable yeast cells, eukaryotic cells or immortalized cell lines are known to the person skilled in the art. (Molecular Biology of the Cell, 3 rd edn., 1994, Alberts at al.)
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Zelle eine Herzzelle. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform stammt die Zelle aus einer Zelllinie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus HELA-Zellen, COS-Zellen, CHO-Zellen, 3T3-Zellen, L-Zellen, Jurkat-Zellen, BHK-Zellen und HEK-Zellen (American Type Culture Collection (ATTC)-Katalog, Manassas, VA, USA).According to a particularly preferred embodiment, the cell is a heart cell. According to a further particularly preferred embodiment, the cell comes from a cell line selected from the group consisting of HELA cells, COS cells, CHO cells, 3T3 cells, L cells, Jurkat cells, BHK cells and HEK cells ( American Type Culture Collection (ATTC) catalog, Manassas, VA, USA).
Das Fusionsgen kann, ob in einen Vektor eingebaut oder nicht, auf jede dem Fachmann bekannte Art in die Zelle eingebracht werden (Altschuh et al, supra). Derartige Verfahren schließen beispielsweise Lipofektion, Elektroporation, oder Calciumphosphat-vermittelte Transfektion ein.Whether incorporated into a vector or not, the fusion gene can be introduced into the cell in any way known to the person skilled in the art (Altschuh et al, supra). Such methods include, for example, lipofection, electroporation, or calcium phosphate-mediated transfection.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der spezifische RNA-Inhibitor dadurch in die Zelle eingebracht, dass eine für ihn kodierende Nukleinsäure in die Zelle eingebracht wird. Diese Nukleinsäure kann erfindungsgemäß eine DNA oder eine RNA sein, bevorzugt ist sie eine DNA. Bezüglich der Verfahren, mit denen die Nukleinsäure in die Zelle eingebracht werden kann, wird auf die oben aufgeführten Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren in Zellen verwiesen.According to a preferred embodiment, the specific RNA inhibitor is introduced into the cell by introducing a nucleic acid coding for it into the cell. According to the invention, this nucleic acid can be a DNA or an RNA, preferably it is a DNA. With regard to the methods with which the nucleic acid can be introduced into the cell, reference is made to the above-mentioned methods for introducing nucleic acids into cells.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die für den spezifischen RNA-Inhibitor kodierende Nukleinsäure Bestandteil eines Vektors. Bezüglich der Definition des Vektors wird auf die oben aufgeführten Ausführungen zu Vektoren verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert. Ge äß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Vektor, der die für den spezifischen RNA-Inhibitor kodierende Nukleinsäure enthält, zusätzlich ein Reportergen. Bezüglich des Reportergens wird auf die obigen Ausführungen zu Reportergenen verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.According to a particularly preferred embodiment, the nucleic acid coding for the specific RNA inhibitor is part of a vector. With regard to the definition of the vector, reference is made to the explanations given above for vectors. The preferred embodiments are as defined above. According to a further preferred embodiment, the vector which contains the nucleic acid coding for the specific RNA inhibitor additionally contains a reporter gene. Regarding the reporter gene, reference is made to the above explanations regarding reporter genes. The preferred embodiments are as defined above.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Reportergen, das in dem das Fusionsgen enthaltenden Vektor enthalten ist, verschieden von dem Re- portergen, das in dem Vektor enthalten ist, der die für den spezifischen RNA- Inhibitor kodierende Nukleinsäure enthält. Dies ermöglicht eine Kontrolle der Expression des spezifischen RNA-Inhibitors unabhängig von der Bildung der mRNAl und der Expression des Toxins.According to a particularly preferred embodiment, the reporter gene which is contained in the vector containing the fusion gene is different from the reporter gene which is contained in the vector which contains the nucleic acid coding for the specific RNA inhibitor. This enables the expression of the specific RNA inhibitor to be controlled independently of the formation of the mRNAl and the expression of the toxin.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Schritte a) und b) erfindungsgemäß gleichzeitig ausgeführt werden, d. h. das Fusionsgen und die potentiellen spezifischen RNA-Inhibitoren und/oder die dafür kodierenden Nukleinsäuren werden gleichzeitig in die Zelle eingebracht. Dadurch wird gewährleistet, dass die spezifischen RNA-Inhibitoren ihre Wirkung bereits entfalten können, bevor das Toxin überhaupt exprimiert wird, so dass im Falle wirksamer spezifischer RNA-Inhibitoren eine Schädigung von vorneherein vermieden wird.When carrying out the method according to the invention, steps a) and b) according to the invention can be carried out simultaneously, d. H. the fusion gene and the potential specific RNA inhibitors and / or the nucleic acids coding therefor are simultaneously introduced into the cell. This ensures that the specific RNA inhibitors can develop their effect before the toxin is even expressed, so that damage is avoided from the outset in the case of effective specific RNA inhibitors.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Schritt b) vor Schritt a) durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform wird insbesondere verhindert, dass die Zelle durch die Expression des Toxins geschädigt wird, bevor die spezifischen RNA- Inhibitoren wirksam werden können.According to a preferred embodiment, step b) is carried out before step a). In particular, this embodiment prevents the cell from being damaged by the expression of the toxin before the specific RNA inhibitors can take effect.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Schritt a) vor Schritt b) durchgeführt. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann bevorzugt, wenn als Toxin ein Toxin mit reversibler Wirkung eingesetzt wird und wenn beabsichtigt ist, viele potentielle spezifische RNA-Inhibitoren gleichzeitig zu testen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, ein Testsystem vorzubereiten, welches das Fusi- onsgen enthaltende Zellen umfasst, in die dann die einzelnen potentiellen spezifischen RNA-Inhibitoren eingebracht werden können.According to a further preferred embodiment, step a) is carried out before step b). This embodiment is particularly preferred when a toxin with a reversible effect is used as the toxin and when it is intended to test many potential specific RNA inhibitors at the same time. This embodiment makes it possible to prepare a test system which onsgen containing cells, into which the individual potential specific RNA inhibitors can then be introduced.
Erfindungsgemäß wird die Zelle unter Bedingungen kultiviert, welche die Bildung der mRNAl ermöglichen und die zur Expression des Toxins ausgehend von der mRNAl geeignet sind. Derartige Bedingungen hängen jeweils von dem bestimmten Fusionsgen ab und sind dem Fachmann bekannt.According to the invention, the cell is cultivated under conditions which enable the formation of the mRNAl and which are suitable for the expression of the toxin on the basis of the mRNAl. Such conditions depend on the particular fusion gene and are known to the person skilled in the art.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bildung der mRNAl durch konstitutive oder regulierbare Promotoren kontrolliert.In a further preferred embodiment of the invention, the formation of the mRNAl is controlled by constitutive or regulatable promoters.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Expression des spezifischen PJSfA-Inhibitors durch konstitutive oder regulierbare Promotoren kontrolliert.In a further preferred embodiment of the invention, the expression of the specific PJSfA inhibitor is controlled by constitutive or regulatable promoters.
Dabei kann die Kontrolle der Bildung der mRNAl und die Kontrolle der Expression des spezifischen RNA-Inhibitors gemeinsam oder unabhängig voneinander erfolgen. Derartige Promotoren sind dem Fachmann bekannt und können mittels dem Fachmann bekannten Techniken in die jeweiligen Vektoren eingebracht wer- den (Altschuh et al., supra).The control of the formation of the mRNAl and the control of the expression of the specific RNA inhibitor can be carried out jointly or independently of one another. Such promoters are known to the person skilled in the art and can be introduced into the respective vectors using techniques known to the person skilled in the art (Altschuh et al., Supra).
Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen wird die Bildung der mRNAl und die Expression des spezifischen RNA-Inhibitors durch einen regulierbaren Promotor gesteuert und kann durch einen Transkriptionsfaktor induziert werden. Dabei sind induzierbare Promotoren sowie die dazugehörenden Transkriptionsfaktoren dem Fachmann bekannt (Harvey D. M. and Caskey C. T.; Curr. Opin. Chem. Biol. 1998 Aug; 2 (4): 512-8)According to particularly preferred embodiments, the formation of the mRNAl and the expression of the specific RNA inhibitor are controlled by a regulatable promoter and can be induced by a transcription factor. Inducible promoters and the associated transcription factors are known to the person skilled in the art (Harvey D. M. and Caskey C. T .; Curr. Opin. Chem. Biol. 1998 Aug; 2 (4): 512-8)
Diese Induktion geschieht vorzugsweise derart, dass die Nukleinsäure kodierend für den Transkriptionsfaktor in die Zelle eingebracht wird und die Zelle unter Bedingungen inhibiert wird, die zur Expression des Transkriptionsfaktors führen. Derartige Bedingungen sind dem Fachmann bekannt (Mumberg et al. 1994; Nuc- leic Acids Res. 22; 5767; Mumberg et al. 1995; Gene 156; 119; Rönicke et al. 1997; Methods Enzymol. 283; 313; Laugwitz et al. 1999; Circulation 99; 925- 933; Schöneberg et al. 1997; J. Clin. Invest. 100(6): 1547-1556; Hajjar et al. 1997; Circulation Research 81: 145-153). Bezüglich der Verfahren, mit denen die Nuk- leinsäure in die Zelle eingebracht werden kann, wird auf die oben aufgeführten Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren in Zellen verwiesen.This induction preferably takes place in such a way that the nucleic acid coding for the transcription factor is introduced into the cell and the cell is inhibited under conditions which lead to the expression of the transcription factor. Such conditions are known to the person skilled in the art (Mumberg et al. 1994; Nu leic Acids Res. 22; 5767; Mumberg et al. 1995; Genes 156; 119; Rönicke et al. 1997; Methods Enzymol. 283; 313; Laugwitz et al. 1999; Circulation 99; 925- 933; Schöneberg et al. 1997; J. Clin. Invest. 100 (6): 1547-1556; Hajjar et al. 1997; Circulation Research 81: 145-153). With regard to the methods with which the nucleic acid can be introduced into the cell, reference is made to the methods listed above for introducing nucleic acids into cells.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die für den Transkriptionsfaktor kodierende Nukleinsäure Bestandteil eines Vektors. Bezüglich der De- finition des Vektors sowie der besonders bevorzugten Vektoren wird auf die oben aufgeführten Ausfunrungsformen zu Vektoren verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.According to a particularly preferred embodiment, the nucleic acid coding for the transcription factor is part of a vector. With regard to the definition of the vector and the particularly preferred vectors, reference is made to the embodiments of vectors mentioned above. The preferred embodiments are as defined above.
Der Vektor, der die Nukleinsäure kodierend für den Transkriptionsfaktor enthält, kann zusätzlich ein Reportergen enthalten, wobei dieses Reportergen vorzugsweise nicht das gleiche ist wie das Reportergen, das in den anderen Vektoren enthalten ist. Dadurch ist es möglich, die Expression des Transkriptionsfaktors anhand eines spezifischen Reportergen-Signals zu evaluieren. Bezüglich des Reportergens wird auf die obigen Ausführungsformen verwiesen. Die bevorzugten Ausfüh- rungsformen sind wie oben definiert.The vector which contains the nucleic acid coding for the transcription factor can additionally contain a reporter gene, this reporter gene preferably not being the same as the reporter gene which is contained in the other vectors. This makes it possible to evaluate the expression of the transcription factor on the basis of a specific reporter gene signal. With regard to the reporter gene, reference is made to the above embodiments. The preferred embodiments are as defined above.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Schritt a) vor Schritt b) durchgeführt und im Anschluß an Schritt b) wird die Bildung der mRNAl induziert. Durch die kontrollierte Induktion der Expression des Nukleinsäurekonstrukts wird verhindert, dass die Zelle vor Einwirkung der potentiellen spezifischen RNA-Inhibitoren durch das Toxin geschädigt wird.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, step a) is carried out before step b) and, following step b), the formation of the mRNAl is induced. Controlled induction of the expression of the nucleic acid construct prevents the cell from being damaged by the toxin before exposure to the potential specific RNA inhibitors.
Erfindungsgemäß wird die Wirksamkeit des spezifischen RNA-Iπhibitiors anhand der Vitalität der Zelle bestimmt. Unter "Vitalität" wird erfindungsgemäß die Fähigkeit der Zelle zum Überleben und zum Wachsen und Proliferieren verstanden. Verfahren zum Bestimmen der Vitalität sind dem Fachmann bekannt (Saraste A. and Pulkki K.; Cardiovasc. Res. 2000 Feb; 45 (3): 528-37; Loo D. T, and Rillema J. R.; Methods Cell. Biol. 1998; 57: 251-64; Witte S.; Dtsch Med. Wochenschr. 1967 Sept 29; 92 (39): 1777-81; Darzynkiewicz Z. et al.; Semin. Hematol. 2001 Apr.; 38 (2): 179-93). Bei Hefezellen wird häufig eine Messung der optischen Dichte durchgeführt.According to the invention, the effectiveness of the specific RNA inhibitor is determined on the basis of the vitality of the cell. According to the invention, “vitality” means the ability of the cell to survive and to grow and proliferate. Methods for determining the vitality are known to the person skilled in the art (Saraste A. and Pulkki K .; Cardiovasc. Res. 2000 Feb; 45 (3): 528-37; Loo D. T, and Rillema JR; Methods Cell. Biol. 1998; 57: 251-64; Witte S .; Dtsch Med. Wochenschr. 1967 Sept 29; 92 (39): 1777-81; Darzynkiewicz Z. et al .; Semin. Hematol. 2001 Apr .; 38 (2): 179-93). Optical density is often measured on yeast cells.
Eine Zelle, die einen wirksamen spezifischen RNA-Inhibitor enthält, zeigt erfindungsgemäß eine höhere Vitalität als Zellen, die keinen wirksamen oder einen weniger wirksamen RNA-Inhibitor enthalten. Alternativ kann auch eine Gruppe von Zellen mit einem bereits bekannten, wirksamen RNA-Inhibitor als Standard herangezogen werden.According to the invention, a cell which contains an effective specific RNA inhibitor shows a higher vitality than cells which do not contain an effective or a less effective RNA inhibitor. Alternatively, a group of cells with an already known, effective RNA inhibitor can also be used as a standard.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Proliferationsrate der Zellen als Maß für die Vitalität genommen. Verfahren zum Messen der Proliferationsrate sind dem Fachmann bekannt (Saraste A. and Pulkki K.; Cardiovasc. Res. 2000 Feb; 45 (3): 528-37; Loo D. T, and Rillema J. R.; Methods Cell. Biol. 1998; 57: 251-64; Witte S.; Dtsch Med. Wochenschr. 1967 Sept 29; 92 (39): 1777-81; Darzynkiewicz Z. et al.; Semin. Hematol. 2001 Apr.; 38 (2): 179-93).According to a preferred embodiment, the proliferation rate of the cells is taken as a measure of the vitality. Methods for measuring the rate of proliferation are known to those skilled in the art (Saraste A. and Pulkki K .; Cardiovasc. Res. 2000 Feb; 45 (3): 528-37; Loo D. T, and Rillema JR; Methods Cell. Biol. 1998; 57: 251-64; Witte S .; Dtsch Med. Wochenschr. 1967 Sept 29; 92 (39): 1777-81; Darzynkiewicz Z. et al .; Semin. Hematol. 2001 Apr .; 38 (2): 179- 93).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Nukleinsäure kodierend für ein Toxin und ein Zielprotein oder eine Zielnukleinsäure. Diese Nukleinsäure wird im folgenden als Fusionsgen bezeichnet und ist insbesondere im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar.Another object of the present invention is a nucleic acid coding for a toxin and a target protein or a target nucleic acid. This nucleic acid is referred to below as a fusion gene and can be used in particular in the context of the method according to the invention.
Bezüglich der Definitionen wird auf die Ausführungen zu dem Fusionsgen im Rahmen der Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.With regard to the definitions, reference is made to the comments on the fusion gene in the context of the representation of the method according to the invention. The preferred embodiments are as defined above.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Fusi- onsgen ferner einen konstitutiven oder regulierbaren Promoter. Bezüglich der Definitionen hinsichtlich des Promotors wird auf die Ausführungen im Rahmen der Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.According to a preferred embodiment, the fusion gene according to the invention further contains a constitutive or regulable promoter. With regard to the definitions with regard to the promoter, reference is made to the statements in the context of Representation of the method according to the invention referenced. The preferred embodiments are as defined above.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsge- mäße Fusionsgen femer zusätzlich ein Reportergen. Bezüglich der Definitionen hinsichtlich des Reportergens wird auf die Ausführungen im Rahmen der Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.According to a further preferred embodiment, the fusion gene according to the invention additionally contains a reporter gene. With regard to the definitions regarding the reporter gene, reference is made to the explanations given in the context of the representation of the method according to the invention. The preferred embodiments are as defined above.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Fusionsgen Bestandteil eines Vektors. Bezüglich der Definitionen hinsichtlich des Vektors wird auf die Ausführungen im Rahmen der Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.According to a further preferred embodiment, the fusion gene according to the invention is part of a vector. With regard to the definitions with regard to the vector, reference is made to the explanations in the context of the representation of the method according to the invention. The preferred embodiments are as defined above.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kodiert das erfindungsgemäße Fusionsgen für ein Toxin mit reversibler Wirkung. Bezüglich der Definitionen hinsichtlich des reversiblen Toxins wird auf die Ausführungen im Rahmen der Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Die bevorzugten Ausführungsformen sind wie oben definiert.According to a particularly preferred embodiment, the fusion gene according to the invention codes for a toxin with a reversible effect. With regard to the definitions with regard to the reversible toxin, reference is made to the explanations in the context of the representation of the method according to the invention. The preferred embodiments are as defined above.
Gegenstand der Erfindung ist femer eine Zelle enthaltend das erfindungsgemäße Fusionsgen. Dabei sind die bevorzugten Ausführungsformen der Zelle wie oben im Rahmen der Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren definiert.The invention further relates to a cell containing the fusion gene according to the invention. The preferred embodiments of the cell are defined as above in the context of the explanations regarding the method according to the invention.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Testsystem enthaltend die erfindungsgemäße Zelle. Dabei ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Testsystem derart gestaltet, dass es das parallele Testen einer Vielzahl von potentiellen spezifischen RNA-Inhibitoren ermöglicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die im Testsystem enthaltene Zelle eine Hefezelle.The invention also relates to a test system containing the cell according to the invention. According to a preferred embodiment, the test system is designed in such a way that it enables parallel testing of a large number of potential specific RNA inhibitors. According to a further preferred embodiment, the cell contained in the test system is a yeast cell.
Gemäß einer besonders bevorzugen Ausführungsform des Testsystems ist die Expression des Toxins durch einen regulierbaren Promotor (s.o.) regulierbar. Mit Hilfe des Testsystems kann beispielsweise eine Antisense-Genbank (z.B. shotgun library) getestet werden. Vorzugsweise liegt das Testsystem in Mikrotiterplatten vor.According to a particularly preferred embodiment of the test system, the expression of the toxin can be regulated by an adjustable promoter (see above). With the help of the test system, for example, an antisense library (e.g. shotgun library) can be tested. The test system is preferably present in microtiter plates.
Gegenstand der Erfindung ist femer die Verwendung der erfindungsgemäßen Nukleinsäure zum Auffinden spezifischer RNA-Inhibitoren. Dabei sind die bevorzugten Ausführungsformen wie oben definiert.The invention further relates to the use of the nucleic acid according to the invention for finding specific RNA inhibitors. The preferred embodiments are as defined above.
Gegenstand der Erfindung ist femer die Verwendung eines Nukleinsäurekonstrukts, enthaltend eine für ein Toxin kodierende Nukleinsäure und mindestens eine zur Klonierung geeigneten Restriktionsschnittstelle, insbesondere eine multiple Klonierungsstelle oder eine Rekombinationskassette, zum Auffinden spezifischer RNA-Inhibitoren. Bezüglich des Toxins und der spezifischen RNA- Inhibitoren sind die bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung wie oben im Rahmen der Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren definiert.The invention further relates to the use of a nucleic acid construct containing a nucleic acid coding for a toxin and at least one restriction site suitable for cloning, in particular a multiple cloning site or a recombination cassette, for finding specific RNA inhibitors. With regard to the toxin and the specific RNA inhibitors, the preferred embodiments of the use according to the invention are as defined above in the context of the statements regarding the method according to the invention.
Unter einer „zur Klonierung geeigneten Restriktionsschnittstelle" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Restriktionsschnittstelle zu verstehen, die sich an einer geeigneten Stelle des Nukleinsäurekonstrukts befindet. Unter einer „geeigneten Stelle" versteht man im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Stelle in der Sequenz des Nukleinsäurekonstrukts, an der die Nukleinsäuresequenz kodierend für das Zielprotein oder die Zielnukleinsäure (zu den Definitionen s. oben) derart eingebracht werden kann, dass die Expression des so entstandenen Fusionsgens gewährleistet ist. Bevorzugt sind die Restriktionsschnittstellen 5' von dem Startcodon oder 3' von dem Stopcodon der für das Toxin kodierenden Nukleinsäure.For the purposes of the present invention, a “restriction site suitable for cloning” is to be understood as a restriction site that is located at a suitable site of the nucleic acid construct. For the purposes of the present invention, a “suitable site” is understood to mean a site in the sequence of the nucleic acid construct, at which the nucleic acid sequence coding for the target protein or the target nucleic acid (for definitions see above) can be introduced in such a way that the expression of the resulting fusion gene is guaranteed. The restriction sites are preferably 5 'from the start codon or 3' from the stop codon of the nucleic acid coding for the toxin.
Unter einer "Rekombinationskassette" ist im Sinne der Erfindung ein Bereich zu verstehen, der eine homologe Rekombination mit der Nukleinsäure kodierend für das Zielprotein und die Zielnukleinsäure (oder Teilen davon) ermöglicht (z.B. Gateway-system; Walhout J. et al., Methods Enzymol, 2000, 328: 575-92).In the context of the invention, a “recombination cassette” is to be understood as an area which enables homologous recombination with the nucleic acid coding for the target protein and the target nucleic acid (or parts thereof) (for example gateway system; Walhout J. et al., Methods Enzymol , 2000, 328: 575-92).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Nukleinsäurekon- strukt eine multiple Klonierungsstelle (multiple cloning site). Derartige Klonie- rungsstellen sind dem Fachmann bekannt (Altschuh et al., supra; Molecular Cell Biology, Lodish H. et al.; Fourth Edition W. H. Freeman).In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid construct contains a multiple cloning site. Such cloning sites are known to the person skilled in the art (Altschuh et al., Supra; Molecular Cell Biology, Lodish H. et al .; Fourth Edition W. H. Freeman).
Somit werden durch die vorliegende Erfindung erstmals Verfahren und Mittel bereitgestellt, die ein schnelles und effizientes Screening nach potentiellen spezifischen RNA-Inhibitoren ermöglichen. Damit leistet die vorliegende Erfindung einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von spezifischen RNA-Inhibitoren und damit zur Entwicklung von Medikamenten, deren Wirkung auf der Unterdrückung der Expression eines Proteins basiert.Thus, for the first time, methods and means are provided by the present invention which enable a quick and efficient screening for potential specific RNA inhibitors. The present invention thus makes an important contribution to the development of specific RNA inhibitors and thus to the development of medicaments whose action is based on the suppression of the expression of a protein.
Die Erfindung wird im folgenden durch Abbildungen sowie ein Beispiel erläutert.The invention is explained in the following by illustrations and an example.
Kurze Erläuterung der AbbildungenBrief explanation of the figures
Abb. 1: Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens a) Neben der Verwendung eines Fusionsgens aus einem Target und einem Toxin kann dasselbe Target zusätzlich mit jeweils ein oder mehreren anderen Toxinen fusioniert werden. b) Auch zwei oder mehrere verschiedene Targets können jeweils mit demselben oder einem oder mehreren verschiedenen Toxi- nen fusioniert werden. c) Es kann auch ein Fusionsgen aus mehreren Targets und einem oder mehreren Toxinen verwendet werden.Fig. 1: Preferred embodiments of the method according to the invention a) In addition to the use of a fusion gene from a target and a toxin, the same target can also be fused with one or more other toxins. b) Two or more different targets can also be fused with the same or one or more different toxins. c) A fusion gene consisting of several targets and one or more toxins can also be used.
Möglichkeit c) hat den Vorteil, dass die Expression des Toxins verhindert wird, sobald eine passende RNA-modifizierende Substanz zu einem der verwendeten Targets wirksam wird; während in der Ausführungsform b) getestet wird, ob zu allen verwendeten Targets auch wirksame RNA-modifizierende Substanzen in dieOption c) has the advantage that the expression of the toxin is prevented as soon as a suitable RNA-modifying substance becomes effective for one of the targets used; while in embodiment b) it is tested whether effective RNA-modifying substances are also present in the target for all the targets used
Zelle eingebracht wurden.Cell were introduced.
Abb. 2: Schema zur Rekombination und Amplifikation des AdenovirusFig. 2: Scheme for recombination and amplification of the adenovirus
"Antisense" Konst. Pro: konstitutiver Promotor (CMV)"Antisense" const. Pro: constitutive promoter (CMV)
PA: PolyadenylierungssignalPA: polyadenylation signal
AV: rekombinantes AdenovirusAV: recombinant adenovirus
Antisense DNA: zu "DCMAG I, 1. Bindedomäne" komplementärer DNA-BereichAntisense DNA: DNA region complementary to "DCMAG I, 1st binding domain"
Abb. 3: Schema zur Rekombination und Amplifikation des AdenovirusFig. 3: Scheme for recombination and amplification of the adenovirus
"Tox-Fusion""Tox-Fusion"
Ind. Pro: induzierbarer PromotorbereichInd. Pro: inducible promoter area
K: Kozak-Sequenz CFP: Cyan-fluoreszierendes ProteinK: Kozak sequence CFP: cyan fluorescent protein
PA: PolyadenylierungssignalPA: polyadenylation signal
AV: rekombinantes AdenovirusAV: recombinant adenovirus
Toxin: RNase FusionsproteinToxin: RNase fusion protein
Tatget DNA: "DCMAG 1, 1. Bindedomäne" Abb. 4: Schema zur adenoviralen Infektion von Herzmuskelzellen AV: rekombinantes AdenovirusTatget DNA: "DCMAG 1, 1st binding domain" Fig. 4: Scheme for adenoviral infection of cardiac muscle cells AV: recombinant adenovirus
Abb. 5: Schema zur Antisense Selektion in HerzmuskelzellenFig. 5: Scheme for antisense selection in heart muscle cells
Eine effektive Antisense-RNA unterbindet durch Anlagern an die m-RNA des Zielproteins eine Expression des toxischen Fusionsproteins, die Zelle kann überleben. Findet keine Duplexbildung von Antisense-Konstrukt und mRNA statt, wird das toxische Fusionsprotein gebildet, welches das Absterben der Zelle induziert.An effective antisense RNA prevents expression of the toxic fusion protein by attachment to the m-RNA of the target protein, and the cell can survive. If the antisense construct and mRNA are not duplexed, the toxic fusion protein is formed, which induces cell death.
Abb. 6: Analyse effizienter Antisensekonstrukte am FluoreszenzmikroskopFig. 6: Analysis of efficient antisense constructs using a fluorescence microscope
Eine effektive Antisense-RNA kann im Fluoreszenzmikroskop anhand schwach fluoreszierender, vitaler Zellen nachgewiesen werden. Ineffektive Antisense-Konstrukte werden anhand stark fluoreszierender, absterbender Zellen detektiert.An effective antisense RNA can be detected in the fluorescence microscope using weakly fluorescent, vital cells. Ineffective antisense constructs are detected using highly fluorescent, dying cells.
Beispielexample
1. Material1. Material
Rekombinantes Adenovirus, deletiert in early genes El, E3:Recombinant adenovirus deleted in early genes El, E3:
Das rekombinante Adenovirus wurde gemäß dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt (Mizugischi, H. et al., Adv. Drug Deliv. Rev. 2001 Nov. 19; 52(3): 165-76; Danthinne X. and Imperiale M. J.; Gene Ther.The recombinant adenovirus was produced according to methods known to the person skilled in the art (Mizugischi, H. et al., Adv. Drug Deliv. Rev. 2001 Nov. 19; 52 (3): 165-76; Danthinne X. and Imperiale M. J .; Gene Ther.
2000 Oct; 7(20): 1707-14.2000 oct; 7 (20): 1707-14.
Induzierbarer Promotor: siehe z. B. Harvey und Caskey 1998, Curr Opin Chem Biol 2:512-518Inducible promoter: see e.g. B. Harvey and Caskey 1998, Curr Opin Chem Biol 2: 512-518
cDNAs für TOX-Gen, Sense- und Antisense-Konstrukte: Klonierung der Sense-Fragmente aus Herz cDNA Libraries mittels geeigneter Primer; ebenso die Klonierung der Antisense-Fragmente; allerdings wurden diese in umgekehrter Orientierung kloniert. 5' oder 3 '-gelegene Ribozyme wurden mit Hilfe von Primern eingeführt. Die Sequenzen der An- tisensen wurden "per Auge" ausgewählt. Beim Ribozymdesign wurde darauf geachtet, dass in den Zielsequenzen ein GUC lokalisiert ist (cleavage site)cDNAs for TOX gene, sense and antisense constructs: Cloning of the sense fragments from cardiac cDNA libraries using suitable primers; likewise the cloning of the antisense fragments; however, these were cloned in the reverse orientation. 5 'or 3' located ribozymes were introduced using primers. The sequences of the antisense were selected “by eye”. When designing the ribozyme, care was taken to ensure that a GUC is located in the target sequences (cleavage site)
Neonatale Herzmuskelzellen: MediGene AG, Martiensried, GermanyNeonatal cardiac muscle cells: MediGene AG, Martiensried, Germany
Kardiomyozyten Isolations Kit Worthington, Freehold, NJ, USACardiomyocyte Isolation Kit Worthington, Freehold, NJ, USA
Human Embryonic Kidney (HEK)-Zellen: MediGene AG Medien für Zellkultur: Invitrogen, Karlsruhe, GermanyHuman Embryonic Kidney (HEK) cells: MediGene AG Media for cell culture: Invitrogen, Karlsruhe, Germany
Zellkulturplastikmaterialien: Greiner, Frickenhausen, GermanyCell culture plastic materials: Greiner, Frickenhausen, Germany
Lipofectamin: InvitrogenLipofectamine: Invitrogen
AV Reinigungssäulen: Amersham Pharmacia, Freiburg, GermanyAV cleaning columns: Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany
Restriktionsenzyme: BioLabs, Beverly, MA, USA PCR Reagenzien: Qiagen, Hilden, Germany Mikroskop: Zeiss, Oberkochen, Germany PCR Maschinen: Perkin Eimer, Shelton, CT, USARestriction enzymes: BioLabs, Beverly, MA, USA PCR reagents: Qiagen, Hilden, Germany Microscope: Zeiss, Oberkochen, Germany PCR machines: Perkin Eimer, Shelton, CT, USA
Zentrifugen: Sigma, Deisenhofen; Sorvall, Hanau, Germany; Hettich, Tuttlingen, GermanyCentrifuges: Sigma, Deisenhofen; Sorvall, Hanau, Germany; Hettich, Tuttlingen, Germany
Laborchemikalien: Sigma 2. MethodenLaboratory chemicals: Sigma 2. Methods
Klonierung von rekombinanten AdenovirusvektorenCloning of recombinant adenovirus vectors
Die cDNA, gegen die ein Antisense-Konstrukt getestet werden soll, wird mittels Ligation in zwei Restriktionsstellen des Adenovirusplasmids insertiert. Anschließend wird eine Elektroporation von 25μl ElectroMax DH10B E.coli Zellen mit DNA des Ligationsansatzes (2.5 kV, 25 μF, 200Ω, 0.2cm Elektroporationsküvette) durchgeführt. Die Zellen werden in 1ml SOC Medium 2h bei 37°C schüttelnd inkubiert, bevor die Bakteriensuspension auf Agarplatten (Ampicillin lOOμg/ml) ausplattiert wird. Nach 14h wird eine Einzelkolonie gepickt und nach erfolgreicher Kontroll-PCR wird eine DNA Midi-Präparation des Klons durchgeführt.The cDNA against which an antisense construct is to be tested is inserted into two restriction sites of the adenovirus plasmid by means of ligation. An electroporation of 25 μl ElectroMax DH10B E. coli cells with DNA of the ligation mixture (2.5 kV, 25 μF, 200Ω, 0.2 cm electroporation cuvette) is then carried out. The cells are incubated shaking in 1 ml of SOC medium for 2 hours at 37 ° C. before the bacterial suspension is plated onto agar plates (ampicillin 100 μg / ml). After 14 hours, a single colony is picked and, after successful control PCR, a DNA midi preparation of the clone is carried out.
Lipofektion von AdenovirusplasmidenLipofection of adenovirus plasmids
4μg AV Plasmid (Pacl verdaut) werden mit 240μl Optimem vermischt. 20μl Li- pofectamin werden mit 240 μl Optimem versetzt. Beide Ansätze werden gemischt und 30min bei Raumtemperatur inkubiert. Der DNA-Liposomen Ansatz wird anschließend auf eine HEK-Zellkultur (25cm2 Flasche, 50% konfluent, in 2.5ml Optimem) gegeben. Nach Inkubation über Nacht (37°C, 5% CO2) wird das Medium abgesaugt und 5ml frisches Medium (DMEM, 10% FCS, Antibioti- kum/Antimykotikum) zugesetzt. Die erfolgreiche Lipofektion kann durch Fluoreszenzmikroskopie (YFP/CFP Emission der transfizierten Zellen) kontrolliert werden.4μg AV Plasmid (Pacl digested) are mixed with 240μl Optimem. 20 μl lipofectamine are mixed with 240 μl Optimem. Both batches are mixed and incubated for 30 minutes at room temperature. The DNA-liposome approach is then placed on a HEK cell culture (25 cm 2 bottle, 50% confluent, in 2.5 ml Optimem). After overnight incubation (37 ° C., 5% CO 2 ), the medium is suctioned off and 5 ml of fresh medium (DMEM, 10% FCS, antibiotic / antifungal) are added. Successful lipofection can be checked by fluorescence microscopy (YFP / CFP emission of the transfected cells).
Nach 10-14d ist die Verpackung der Adenoviren abgeschlossen, die HEK Zellen zeigen einen zytopathischen Effekt (abrundende Zellen mit starker YFP/CFP Fluoreszenz). Die Zellen werden pelletiert (500x g), in 2ml Sucrosepuffer suspendiert und das Virus durch drei anschließende Gefrier/Auftau-Zyklen (N2 1, 37°C Wasserbad) freigesetzt. Zelldebris wird nachfolgend bei 500x g pelletiert und der Virusüberstand in Kryoröhrchen bei - 80°C gelagert. Amplifikation von Adenoviren in HEK ZellenAfter 10-14d the packaging of the adenoviruses is complete, the HEK cells show a cytopathic effect (rounding cells with strong YFP / CFP fluorescence). The cells are pelleted (500x g), suspended in 2 ml of sucrose buffer and the virus released by three subsequent freeze / thaw cycles (N 2 1, 37 ° C. water bath). Cell debris is then pelleted at 500x g and the virus supernatant is stored in cryotubes at - 80 ° C. Amplification of adenoviruses in HEK cells
500μl der Suspension der ersten Virusverpackung werden auf eine HEK- Zellkultur (75cm2, 70% konfluent) gegeben. Nach 4-6d Inkubation (37°C, 5% CO2) zeigen die infizierten Zellen einen zytopathischen Effekt und die Viren wer- den wie oben (siehe: Lipofektion von Adenovirasplasmiden) aufbereitet. Zur weiteren Amplifikation werden weitere HEK-Zellkulturen (3x 182cm2, 70% konfluent) mit dem Adenovirus infiziert. Nach ca. 2d werden die Viren wie beschrieben in 2ml Sucrosepuffer aufgearbeitet und in Kryoröhrchen bei -80°C gelagert.500 μl of the suspension of the first virus packaging are placed on a HEK cell culture (75 cm 2 , 70% confluent). After 4-6d incubation (37 ° C, 5% CO 2 ) the infected cells show a cytopathic effect and the viruses are processed as above (see: Lipofection of adenovirus plasmids). For further amplification, further HEK cell cultures (3 × 182 cm 2 , 70% confluent) are infected with the adenovirus. After approx. 2 d, the viruses are processed in 2 ml sucrose buffer as described and stored in cryotubes at -80 ° C.
Aufreinigung von AdenovirenPurification of adenoviruses
Zur Aufreinigung der Virussuspension wird eine NAP25 Säule mit 25ml Sucrosepuffer äquilibriert. 2ml Virussuspension werden auf die Säule gegeben und mit 2ml Puffer ins Säulenbett einlaufen gelassen. Mit weiteren 2ml Puffer wird das gereinigte Virus in Kryoröhrchen eluiert. Die Lagerung erfolgt bei -80°C.To purify the virus suspension, an NAP25 column is equilibrated with 25 ml sucrose buffer. 2 ml of virus suspension are added to the column and run into the column bed with 2 ml of buffer. The purified virus is eluted in cryotubes with a further 2 ml of buffer. Storage takes place at -80 ° C.
Titerbestimmung von AdenovirenTiter determination of adenoviruses
Der Titer der rekombinanten Adenoviren wird mittels halblogarithmischer Verdünnungsreihen in HEK-Zellen durchgeführt. Pro Verdünnungsgrad werden 10 wells einer 96 well Platte (104 HEK-Zellen pro well) mit aufgereinigtem Virus infiziert. Nach 3d Inkubation (37°C, 5% CO2) werden die infizierten wells (YFP/CFP Fluoreszenz) ausgezählt. Abschließend wird der TCID50 Wert (= Volumen, das mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% ein Viruspartikel enthält) berechnet.The titer of the recombinant adenoviruses is carried out by means of semi-logarithmic dilution series in HEK cells. For each degree of dilution, 10 wells of a 96 well plate (10 4 HEK cells per well) are infected with purified virus. After 3d incubation (37 ° C, 5% CO 2 ) the infected wells (YFP / CFP fluorescence) are counted. Finally, the TCID50 value (= volume that contains a virus particle with a probability of 50%) is calculated.
Preparation von neonatalen RattenherzmuskelzellenPreparation of rat neonatal muscle cells
Herzen werden aus neonatalen Ratten (Wistar Ratten, l-3d) isoliert, mittels Skalpell zerkleinert und über Nacht bei 4°C trypsiniert. Der Trypsinverdau wird inhibiert und die Zellen 35min bei 37°C mit Collagenase verdaut. Die Zellen werden anschließend über ein Sieb gereinigt und nach Zentrifugation in serumhaltigem Medium (DMEM/M-199 4/1, Pferdeserum, fötales Kälberserum, Na-Pyruvat, Antibiotikum, Antmykotikum) aufgenommen. Infektion von HerzmuskelzellenHearts are isolated from neonatal rats (Wistar rats, l-3d), crushed using a scalpel and trypsinized overnight at 4 ° C. Trypsin digestion is inhibited and the cells are digested with collagenase for 35 min at 37 ° C. The cells are then cleaned on a sieve and, after centrifugation, taken up in a medium containing serum (DMEM / M-199 4/1, horse serum, fetal calf serum, sodium pyruvate, antibiotic, antmycotic). Infection of cardiac muscle cells
Neonatale Herzmuskelzellen (Wistar Ratten, l-3d) werden in einer Zelldichte von 25x104 Zellen / cm2 auf Polystyrol-Zellkulturschalen ausgesät. Nach 24h Inkubation (37°C, 5% CO2) wird das serumhaltige Medium gegen serumfreies Medium (DMEM/M-199 1/4, Na-Pyravat, Antibiotikum, Antimykotikum) ausgetauscht. Die Zellen werden anschließend mit rekombinantem Adenovirus, 4facher TCJD50 für Virus "Antisense" und Adenovirus "Tox-Fusion", infiziert. Erfolgreiche Infektion kann nach >24h mittels Fluoreszenzmikroskopie nachgewiesen werden.Neonatal cardiac muscle cells (Wistar rats, l-3d) are sown in a cell density of 25x10 4 cells / cm 2 on polystyrene cell culture dishes. After 24 hours of incubation (37 ° C, 5% CO 2 ), the serum-containing medium is exchanged for serum-free medium (DMEM / M-199 1/4, Na pyravate, antibiotic, antifungal). The cells are then infected with recombinant adenovirus, 4-fold TCJD50 for virus "Antisense" and adenovirus "Tox-Fusion". Successful infection can be detected after> 24 hours using fluorescence microscopy.
Analyse der HerzmuskelzellenAnalysis of the heart muscle cells
Die infizierten Herzmuskelzellen werden 48-60h nach Infektion mittels Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Als Parameter können Zellmorphologie / Zellvitalität und Fluoreszenzstärke des CFP gekoppelten Fusionsproteins analysiert werden.The infected cardiac muscle cells are examined 48-60 hours after infection using fluorescence microscopy. Cell morphology / cell vitality and fluorescence intensity of the CFP-coupled fusion protein can be analyzed as parameters.
3. Durchführung3. Implementation
Im dargestellten Versuch werden nach adenoviraler Infektion eine zu inhibierende Fusions-RNA (Target-RNA + Toxin-RNA + Cyan-Fluorescent-Protein-RNA ) und eine komplementäre Antisense-RNA in Herzmuskelzellen transkribiert. Die Effektivität des Antisense-Nukleotids wird durch die Verringerung der Expression des Fusionsproteins bestimmt. Als zu analysierende Parameter einer wirksamen Antisense-RNA dienen die erhöhte Zellvitalität sowie ein verringertes Fluoreszenzsignal des Cyan Fluorescent Proteins (CFP).In the experiment shown, after adenoviral infection, a fusion RNA to be inhibited (target RNA + toxin RNA + cyan fluorescent protein RNA) and a complementary antisense RNA are transcribed in cardiac muscle cells. The effectiveness of the antisense nucleotide is determined by reducing the expression of the fusion protein. The parameters of an effective antisense RNA to be analyzed are the increased cell vitality and a reduced fluorescence signal of the cyan fluorescent protein (CFP).
AdenovirusproduktionAdenovirusproduktion
Die in Herzzellen zu transkribierenden cDNAs werden mittels Ligation in zwei rekombinante Adenovirasplasmide eingefügt:The cDNAs to be transcribed in cardiac cells are inserted into two recombinant adenovirus plasmids by means of ligation:
- Adenovirus "Antisense" dient der konstitutiven Expression der Antisense- RNA (Abb. 2). Als Antisense-Nukleotide stehen Konstrukte gegen die N- termihale Bindedomäne der cDNA "DCMAG I" (MediGene, Dr. Rohrbach) zur Verfügung. - Adenovirus "Tox-Fusion" wird zur induzierbaren Expression der Fusions- RNA (Target-RNA + Toxin-RNA + Cyan-Fluorescent-Protein-RNA ) eingesetzt (Abb. 3). Als Target-Gen für die Antisense wird die N-terminale Bindedomäne der cDNA "DCMAG I" (MediGene) eingesetzt, als Toxin wird ein RNase Fusionsprotein aus der RNase TIM (aus Aspergillus oryzae) und der- Adenovirus "Antisense" is used for the constitutive expression of the antisense RNA (Fig. 2). Constructs against the N-terminal binding domain of the cDNA "DCMAG I" (MediGene, Dr. Rohrbach) are available as antisense nucleotides. - Adenovirus "Tox-Fusion" is used for the inducible expression of the fusion RNA (target RNA + toxin RNA + cyan fluorescent protein RNA) (Fig. 3). The N-terminal binding domain of the cDNA "DCMAG I" (MediGene) is used as the target gene for the antisense, and an RNase fusion protein from the RNase TIM (from Aspergillus oryzae) and the
RNase III (aus Escherichia coli) verwendet.RNase III (from Escherichia coli) was used.
Die Adenovirasplasmide werden in E.coli amplifiziert und aufgereinigt (Midi Preparation). Die linearisierte DNA wird anschließend in HEK Zellen zu rekom- binanten Adenoviren verpackt und in weiteren Passagen amplifiziert. Hierbei ist zu beachten, dass Adenovirus "Tox-Fusion" nur im nicht induzierten Zustand amplifiziert werden kann, da eine Expression des Toxins die HEK Zellen schädigt. Die zwei Viruskonstrukte werden schließlich säulengereinigt und titriert.The adenovirus plasmids are amplified and purified in E. coli (midi preparation). The linearized DNA is then packed into recombinant adenoviruses in HEK cells and amplified in further passages. It should be noted here that adenovirus "tox fusion" can only be amplified in the non-induced state, since expression of the toxin damages the HEK cells. The two virus constructs are finally column-cleaned and titrated.
Antisense-Selektion in HerzmuskelzellenAntisense selection in cardiac muscle cells
Neonatale Herzmuskelzellen werden mit den zwei Adenoviren infiziert (Abb. 4). Die Transkription des Fusionsproteins des Adenovirus "Tox-Fusion" wird durch Induktion des regulierbaren Promotors erreicht. Nach ca. 24h wird die Infektion der Zellen am Fluoreszenzmikrokop überprüft (CFP Signal für Expression des Fusionsproteins).Neonatal myocardial cells are infected with the two adenoviruses (Fig. 4). The transcription of the fusion protein of the adenovirus "Tox-Fusion" is achieved by induction of the regulatable promoter. After approximately 24 hours, the infection of the cells is checked on the fluorescence microscope (CFP signal for expression of the fusion protein).
Die konstitutiv transkribierte Antisense-RNA kann sich nun mit dem Target- Bereich der Fusions-RNA zu einem Doppelstrang anlagern (Abb.5, rechts). Eine effiziente Antisense-RNA unterbindet so die Expression des Fusionsproteins, so dass in der Zelle kein oder nur sehr wenig Toxin produziert wird. Gleichzeitig nimmt das CFP Fluoreszenzsignal in der Zelle ab.The constitutively transcribed antisense RNA can now bind to the target area of the fusion RNA to form a double strand (Fig. 5, right). An efficient antisense RNA prevents expression of the fusion protein, so that no or very little toxin is produced in the cell. At the same time, the CFP fluorescence signal in the cell decreases.
Eine unwirksame Antisense-RNA hingegen kann die Expression des Fusionsproteins nicht inhibieren, die Zellen zeigen zunächst ein erhöhtes CFP Signal und sterben nachfolgend auf Grund der Toxineinwirkung ab (Abb. 5, links). Das Screening nach effektiven Antisense-RNAs kann somit leicht am Fluoreszenzmik- roskop oder mit Hilfe eines Laser Scanning Xytometers (LSC) durchgeführt werden (Abb. 6).An ineffective antisense RNA, on the other hand, cannot inhibit the expression of the fusion protein, the cells initially show an increased CFP signal and then die due to the effects of toxins (Fig. 5, left). The screening for effective antisense RNAs can thus be easily carried out using the fluorescence roscopically or with the help of a laser scanning xytometer (LSC) (Fig. 6).
Die im Screening als wirksam identifizierten Antisense-Konstrukte können schließlich modifiziert bzw. optimiert und in weiteren Testzyklen analysiert werden.The antisense constructs identified as effective in the screening can finally be modified or optimized and analyzed in further test cycles.
Während der obige Versuchsansatz die Selektion eines einzelnen Antisense- Konstrukts beschreibt, ist mittels Infektion der Zellen mit pools von "Antisense" Adenoviren ein gleichzeitiges Screening vieler Antisense-Konstrukte möglich. Weiterhin kann durch die regulierbare Menge der Fusions-RNA das Verhältnis zwischen Antisense- und Target-RNA vorgegeben werden. Somit kann auch die Stärke von Antisense-Interaktionen untersucht werden.While the above test approach describes the selection of a single antisense construct, infection of the cells with pools of "antisense" adenoviruses enables a simultaneous screening of many antisense constructs. Furthermore, the ratio between antisense and target RNA can be predetermined by the adjustable amount of the fusion RNA. The strength of antisense interactions can thus also be examined.
Neben der Analyse von Herzmuskelzellen kann das System auch in allen weiteren durch Adenovirus infizierbaren Zellen angewendet werden. Das Selektionssystem kann folglich in Hochdurchsatzscreenings in Mikrotiterplatten (z.B. HeLa Zellen) oder auch in vivo (Tiermodelle) eingesetzt werden. In addition to analyzing cardiac muscle cells, the system can also be used in all other cells that can be infected by adenovirus. The selection system can therefore be used in high-throughput screening in microtiter plates (e.g. HeLa cells) or in vivo (animal models).

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zum Identifizieren von spezifischen RNA-Inhibitoren, gekenn- zeichnet durch die Schritte: a) Einbringen mindestens eines Typs einer für mindestens ein Toxin und für mindestens ein Zielprotein, eine Zielnukleinsäure oder für Teile mindestens eines Zielproteins oder mindestens einer Zielnukleinsäure kodierenden Nukleinsäure (Fusionsgen) in eine Zelle, wobei ausgehend von dem Fusionsgen eine RNA gebildet werden kann, die sowohl für das Toxin als auch für das Zielprotein oder die Zielnukleinsäure oder Teile davon kodiert (mRNAl); b) Einbringen eines oder mehrerer spezifischer RNA-Inhibitoren in die Zelle, wobei die Schritte a) und b) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden können; c) Irikubieren der Zelle unter Bedingungen, die1. Method for identifying specific RNA inhibitors, characterized by the steps: a) introducing at least one type of nucleic acid coding for at least one toxin and for at least one target protein, a target nucleic acid or for parts of at least one target protein or at least one target nucleic acid ( Fusion gene) into a cell, whereby, starting from the fusion gene, an RNA can be formed which codes for both the toxin and the target protein or the target nucleic acid or parts thereof (mRNA1); b) introducing one or more specific RNA inhibitors into the cell, whereby steps a) and b) can be carried out in any order or simultaneously; c) irrigating the cell under conditions that
(i) die Bildung der mRNAl ermöglichen und(i) enable the formation of the mRNAl and
(ii) die zur Expression des Toxins ausgehend von der mRNAl geeignet sind; d) Bestimmen der Vitalität der Zelle, wobei die Vitalität der Zelle ein Maß für die Toxinbildung darstellt, die durch den spezifischen RNA-Inhibitors inhibierbar ist.(ii) which are suitable for expressing the toxin from the mRNAl; d) Determining the vitality of the cell, the vitality of the cell representing a measure of the toxin formation that can be inhibited by the specific RNA inhibitor.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische RNA-Inhibitor ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Anti-sense OUgonukleotiden, dsRNA, und Ribozymen. 2. Method according to approach 1, characterized in that the specific RNA inhibitor is selected from the group consisting of anti-sense OUgonucleotides, dsRNA, and ribozymes.
3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin ein Toxin mit reversibler Wirkung ist.3. Method according to points 1 or 2, characterized in that the toxin is a toxin with a reversible effect.
4. Verfahren nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin mindestens zwei Nukleasen enthält.4. Method according to point 3, characterized in that the toxin contains at least two nucleases.
5. Verfahren nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleasen aus Bakterien, Pilzen, Pflanzen und/oder Tieren stammen.5. Method according to address 4, characterized in that the nucleases come from bacteria, fungi, plants and / or animals.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleasen direkt oder über einen Linker kovalent oder nicht-kovalent miteinander verknüpft sind.6. The method according to any one of claims 4 or 5, characterized in that the nucleases are linked to one another covalently or non-covalently directly or via a linker.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin mindestens zwei DNAsen oder mindestens zwei RNAsen enthält.7. Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the toxin contains at least two DNAses or at least two RNAses.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin mindestens eine DNAse und mindestens eine RNAse enthält.8. The method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the toxin contains at least one DNAse and at least one RNAse.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin ausschließlich DNAsen oder ausschließlich RNAsen enthält.9. Method according to one of claims 4 to 8, characterized in that the toxin contains exclusively DNAses or exclusively RNAses.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin RNase Tl und RNase HI und/oder funktionelle Varianten davon enthält, wobei die RNase Tl vorzugsweise aus Aspergillus oryzae und die RNase III aus Escherichia coli stammt.10. The method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that the toxin RNase Tl and RNase HI and / or functional variants thereof contains, the RNase T1 preferably coming from Aspergillus oryzae and the RNase III from Escherichia coli.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die RNase Tl und/oder funktionelle Varianten davon N-terminal und die RNase III und/oder funktionelle Varianten davon C-terminal auf einem Polypeptid angeordnet sind.11. The method according to claim 10, characterized in that the RNase Tl and / or functional variants thereof are arranged N-terminally and the RNase III and / or functional variants thereof are arranged C-terminally on a polypeptide.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin als weitere Komponente ein Protein ohne Nukleaseaktivität enthält, insbesondere Proteasen, porenbildende Enzyme, und/oder modifizierende Enzyme, insbesondere ADP-ribosylierende Enzyme, glykosylierende und/oder phosphorylierende Enzyme.12. The method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the toxin contains, as a further component, a protein without nuclease activity, in particular proteases, pore-forming enzymes, and/or modifying enzymes, in particular ADP-ribosylating enzymes, glycosylating and/or phosphorylating enzymes .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin als weitere Komponente eine Substanz enthält, welche die Sensiti- vität von Zellen gegenüber der Aktivität der Nukleasen, insbesondere der RNAsen, erhöht.13. The method according to any one of claims 4 to 12, characterized in that the toxin contains, as a further component, a substance which increases the sensitivity of cells to the activity of the nucleases, in particular the RNAses.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fusionsgen zusätzlich ein Reportergen enthält.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the fusion gene additionally contains a reporter gene.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fusionsgen Bestandteil eines Vektors ist. 15. Method according to claims 1 to 14, characterized in that the fusion gene is part of a vector.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische RNA-Inhibitor dadurch in die Zelle eingebracht wird, dass eine für ihn kodierende Nukleinsäure in die Zelle eingebracht wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the specific RNA inhibitor is introduced into the cell by introducing a nucleic acid encoding it into the cell.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die für den spezifischen RNA-Inhibitor kodierende Nukleinsäure Bestandteil eines Vektors ist.17. The method according to claim 16, characterized in that the nucleic acid encoding the specific RNA inhibitor is part of a vector.
18. Verfahren nach Ansprach 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor zusätzlich ein Reportergen enthält.18. Method according to address 17, characterized in that the vector additionally contains a reporter gene.
19. Verfahren nach Ansprach 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Reportergen von dem in dem Fusionsgen enthaltenden Reportergen gemäß Anspruch 14 verschieden ist.19. Method according to claim 18, characterized in that the reporter gene is different from the reporter gene contained in the fusion gene according to claim 14.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor ein Plasmid oder ein viraler Vektor, insbesondere ein rekombinantes Adenovirus, ist.20. The method according to any one of claims 17 to 19, characterized in that the vector is a plasmid or a viral vector, in particular a recombinant adenovirus.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine eukaryotische Zelle handelt, insbesondere um eine Hefe- oder21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized in that it is a eukaryotic cell, in particular a yeast or
Säugerzelle.mammalian cell.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) gleichzeitig ausgeführt werden. 22. The method according to any one of claims 1 to 21, characterized in that steps a) and b) are carried out simultaneously.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) vor Schritt b) ausgeführt wird.3. Method according to one of claims 1 to 21, characterized in that step a) is carried out before step b).
4. Verfaliren nach den Ansprüchen 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Expression des spezifischen RNA-Inhibitors durch konstitutive oder regulierbare Promotoren kontrolliert wird.4. Procedure according to claims 16 to 23, characterized in that the expression of the specific RNA inhibitor is controlled by constitutive or regulatable promoters.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der mRNAl durch konstitutive oder regulierbare Promotoren kon- trolliert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 24, characterized in that the formation of the mRNAl is controlled by constitutive or regulatable promoters.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Expression des spezifischen RNA-Inhibitors oder die Bildung der mRNAl durch einen Transkriptionsfaktor induzierbar ist.6. Method according to claims 24 or 25, characterized in that the expression of the specific RNA inhibitor or the formation of the mRNAl can be induced by a transcription factor.
7. Verfahren nach Ansprach 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Expression des spezifischen RNA-Inhibitors oder die Bildung der mRNAl durch das Einbringen einer für den Transkriptionsfaktor kodierenden Nukleinsäure in die Zelle und Inkubation der Zelle unter Bedingungen, die zur Bildung des Transkriptionsfaktors führen, induzierbar ist.7. Method according to address 26, characterized in that the expression of the specific RNA inhibitor or the formation of the mRNAl can be induced by introducing a nucleic acid encoding the transcription factor into the cell and incubating the cell under conditions that lead to the formation of the transcription factor is.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Transkriptionsfaktor kodierende Nukleinsäure Bestandteil eines Vektors ist.28. The method according to claim 27, characterized in that the nucleic acid encoding the transcription factor is part of a vector.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor ein Plasmid oder ein viraler Vektor, insbesondere ein rekombinantes Adenovirus, ist. 29. The method according to claim 28, characterized in that the vector is a plasmid or a viral vector, in particular a recombinant adenovirus.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor zusätzlich ein Reportergen enthält.30. Method according to one of claims 28 or 29, characterized in that the vector additionally contains a reporter gene.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Reportergen nicht das gleiche ist wie das Reportergen gemäß Anspruch 14 und/oder das Reportergen gemäß Anspruch 18.31. The method according to claim 30, characterized in that the reporter gene is not the same as the reporter gene according to claim 14 and / or the reporter gene according to claim 18.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) vor Schritt b) durchgeführt wird und im Anschluß an Schritt b) die32. The method according to any one of claims 24 to 31, characterized in that step a) is carried out before step b) and following step b).
Bildung der mRNAl induziert wird.Formation of mRNAl is induced.
33. Nukleinsäure kodierend für ein Toxin und ein Zielprotein oder eine Zielnukleinsäure.33. Nucleic acid encoding a toxin and a target protein or nucleic acid.
34. Nukleinsäure nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass sie femer einen konstitutiven oder regulierbaren Promoter enthält34. Nucleic acid according to claim 33, characterized in that it further contains a constitutive or regulatable promoter
35. Nukleinsäure nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein Reportergen enthält.35. Nucleic acid according to claim 33 or 34, characterized in that it additionally contains a reporter gene.
36. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil eines Vektors ist. 36. Nucleic acid according to one of claims 33 to 35, characterized in that it is part of a vector.
37. Nukleinsäure nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor ein Plasmid oder ein viraler Vektor, insbesondere ein rekombinantes Adenovirus, ist.37. Nucleic acid according to claim 36, characterized in that the vector is a plasmid or a viral vector, in particular a recombinant adenovirus.
38. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin ein Toxin mit reversibler Wirkung ist.38. Nucleic acid according to one of claims 33 to 37, characterized in that the toxin is a toxin with a reversible effect.
39. Nukleinsäure nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleasen aus Bakterien, Pilzen, Pflanzen und/oder Tieren stammen.39. Nucleic acid according to claim 38, characterized in that the nucleases come from bacteria, fungi, plants and / or animals.
40. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleasen direkt oder über einen Linker kovalent oder nicht-kovalent miteinander verknüpft sind.40. Nucleic acid according to one of claims 38 or 39, characterized in that the nucleases are covalently or non-covalently linked to one another directly or via a linker.
41. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin mindestens zwei DNAsen oder mindestens zwei RNAsen enthält.41. Nucleic acid according to one of claims 38 to 40, characterized in that the toxin contains at least two DNAses or at least two RNAses.
42. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin mindestens eine DNAse und mindestens eine RNAse enthält.42. Nucleic acid according to one of claims 38 to 41, characterized in that the toxin contains at least one DNAse and at least one RNAse.
43. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin ausschließlich DNAsen oder ausschließlich RNAsen enthält.43. Nucleic acid according to one of claims 38 to 42, characterized in that the toxin contains exclusively DNAses or exclusively RNAses.
44. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin RNase Tl und RNase IJI und/oder funktionelle Varianten da- von enthält, wobei die RNase Tl vorzugsweise aus Asper gillus oryzae und die RNase III vorzugsweise aus Escherichia coli stammt.44. Nucleic acid according to one of claims 38 to 43, characterized in that the toxin RNase Tl and RNase IJI and / or functional variants there- from contains, the RNase T1 preferably coming from Asper gillus oryzae and the RNase III preferably coming from Escherichia coli.
45. Nukleinsäure nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die RNase Tl und/oder funktionelle Varianten davon N-terminal und die RNase III und/oder funktionelle Varianten davon C-terminal auf einem Polypeptid angeordnet sind.45. Nucleic acid according to claim 44, characterized in that the RNase Tl and / or functional variants thereof are arranged N-terminally and the RNase III and / or functional variants thereof are arranged C-terminally on a polypeptide.
46. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin als weitere Komponente ein Protein ohne Nukleaseaktivität enthält, insbesondere Proteasen, porenbildende Enzyme, und/oder modifizierende Enzyme, insbesondere ADP-ribosylierende Enzyme, glykosylierende und/oder phosphorylierende Enzyme.46. Nucleic acid according to one of claims 38 to 45, characterized in that the toxin contains as a further component a protein without nuclease activity, in particular proteases, pore-forming enzymes, and / or modifying enzymes, in particular ADP-ribosylating enzymes, glycosylating and / or phosphorylating enzymes .
47. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 38 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Toxin als weitere Komponente eine Substanz enthält, welche die Sensitivität von Zellen gegenüber der Aktivität der Nukleasen, insbesondere der RNAsen, erhöht.47. Nucleic acid according to one of claims 38 to 46, characterized in that the toxin contains as a further component a substance which increases the sensitivity of cells to the activity of the nucleases, in particular the RNAses.
48. Zelle enthaltend eine Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 33 bis 47.48. Cell containing a nucleic acid according to one of claims 33 to 47.
49. Zelle nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, es sich um eine eukaryoti- sche Zelle, insbesondere eine Hefe- oder Säugerzelle, handelt.49. Cell according to claim 48, characterized in that it is a eukaryotic cell, in particular a yeast or mammalian cell.
50. Testsystem, enthaltend mindestens eine Zelle nach Anspruch 48 oder 49. Verwendung eines Nukleinsäurekonstrukts, enthaltend eine für ein Toxin kodierende Nukleinsäure und mindestens einer zur Klonierung geeigneten Restriktionsschnittstelle, insbesondere einer multiplen Klonierungsstelle oder eine Rekombinationskassette, zum Auffinden spezifischer RNA-Inhibitoren.50. Test system containing at least one cell according to claim 48 or 49. Use of a nucleic acid construct containing a nucleic acid encoding a toxin and at least one restriction interface suitable for cloning, in particular a multiple cloning site or a recombination cassette, for finding specific RNA inhibitors.
Verwendung einer Nukleinsäure nach den Ansprüchen 33 bis 47 zum Auffinden spezifischer RNA-Inhibitoren. Use of a nucleic acid according to claims 33 to 47 for finding specific RNA inhibitors.
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