WO2003094973A1 - Agent and method for transporting biologically active molecules in cells - Google Patents

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WO2003094973A1
WO2003094973A1 PCT/EP2003/004833 EP0304833W WO03094973A1 WO 2003094973 A1 WO2003094973 A1 WO 2003094973A1 EP 0304833 W EP0304833 W EP 0304833W WO 03094973 A1 WO03094973 A1 WO 03094973A1
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Tobias Restle
Laurent Chaloin
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MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
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Definitions

  • the present invention relates to a complex comprising a carrier peptide and a nucleic acid, their use and methods for transporting a functional nucleic acid across a cytoplasmic membrane, methods for transforming cells, methods for identifying and / or validating target molecules and compositions comprising such complexes.
  • nucleic acids which have to be introduced into cells with high efficiency, i.e. must be stabilized and, due to their primary structure, have to take on defined secondary and tertiary structures that enable them to bind specifically to their target molecules.
  • nucleic acids are, for example, aptamers and Spiegelmers.
  • apta eres The production of apta eres is described, for example, in European patent EP 0 533 835. There, the so-called SELEX method (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) is taught in more detail. With the help of SELEX technology, a large number of aptamers were isolated against different target molecules. An overview can be found, for example, in Gold et al. (Annu. Ev. Biochem, 1995, 64, 763-797). Another form of nucleic acids binding target molecules are the so-called Spiegelmers. Spiegelmers differ from the aptamers consisting of D nucleotides in that they are composed of L nucleotides.
  • the present invention was therefore based on the object of providing an agent which allows nucleic acids, in particular functional nucleic acids, to be introduced into cells.
  • the object is achieved in a first aspect by a complex comprising a carrier peptide and a nucleic acid, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the Domains are preferably connected to one another by a linker, and the nucleic acid is a functional nucleic acid which is selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers.
  • the carrier protein has an amino acid sequence according to SEQ ID NO. 1 or SEQ ID NO. 2 has.
  • the stoichiometric ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is approximately 25,000: 1 to 5: 1, preferably 500: 1 to 5: 1, more preferably approximately 250: 1 to 5: 1.
  • An alternative embodiment provides that the charge ratio between positive charges of the carrier peptide and negative charges of the nucleic acid is approximately 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, preferably approximately 10: 1 to 1: 1 preferably 5: 1.
  • a further alternative embodiment provides that the stoichiometric mixing ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is approximately 50: 1, preferably approximately 10: 1.
  • the bond between the carrier peptide and functional nucleic acid in the complex is a non-covalent bond.
  • the bond between carrier peptide and functional nucleic acid is a covalent bond.
  • the object is achieved according to the invention by using a complex according to the invention for transfection, in particular stabilized transfection, a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes and Spiegelmers.
  • the cell is selected from the group comprising eukaryotic cells.
  • the eukaryotic cell is selected from the group comprising the cells of humans, monkeys, mice, rats, rabbits, dogs, pigs, cats and guinea pigs.
  • the object is achieved according to the invention by the use of a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being linked to one another are connected for transfection, in particular for the stabilized transfection of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers.
  • the object is achieved according to the invention by methods for transporting a functional nucleic acid over a biological membrane comprising the steps
  • a carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
  • the object is achieved according to the invention by methods for transfection, in particular stabilized transfection, of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, comprising the steps
  • a carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
  • the stoichiometric ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is from approximately 25,000: 1 to 5: 1, preferably 500: 1 to 5: 1, more preferably approximately 250: 1 to 5 : 1 is or the charge ratio between positive charges of the carrier peptide and negative charges of the nucleic acid is about 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, more preferably about 10: 1 to 1: 1, even more preferably 5: 1.
  • the charge ratio between positive charges of the carrier peptide and negative charges of the nucleic acid is approximately 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, preferably approximately 10: 1 to 1 : 1 is.
  • the stoichiometric mixing ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is approximately 50: 1, preferably approximately 10: 1.
  • the contacting takes place at a temperature of approximately 4 ° C. to approximately 40 ° C., more preferably approximately 20 ° C. to approximately 37 ° C. he follows.
  • the contacting takes place for about 15 to about 120 minutes, preferably for about 30 to 40 minutes.
  • the functional nucleic acid is located in the cytoplasm and / or in the cell nucleus.
  • the functional nucleic acid is directed against a target molecule, the target molecule being selected from the group comprising intracellular and nuclear target molecules.
  • the object is achieved according to the invention by a method for identifying and / or validating a target molecule, in particular an intracellular target molecule, comprising the following steps
  • a carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
  • the system in step a) is a cell, in particular a eukaryotic cell.
  • the functional nucleic acid from step b) is a library of functional nucleic acids.
  • the library of functional nucleic acids contains a range from 10 2 to 10 18 , preferably 10 5 to 10 16 and preferably 10 13 to 10 15 different functional nucleic acids.
  • the object is achieved according to the invention by a composition
  • a composition comprising a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, and a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the nuclear localization sequence of SV 40 is T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and / or a complex according to one of claims 1 to 7.
  • the composition is for the detection and / or diagnosis of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed.
  • the object is achieved according to the invention by a pharmaceutical composition comprising a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, Ribozmye and Spiegelmere and a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T-antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and / or a complex according to the invention and at least one pharmaceutically acceptable carrier.
  • One embodiment provides that it is used to treat a disease, the disease being prevented and / or treatable by influencing the activity and / or the function of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed.
  • the composition influences the replication and / or multiplication of viruses, preferably inhibits the replication and / or multiplication of viruses.
  • the pharmaceutical composition is for the treatment and / or prevention of viral diseases.
  • the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is part of the virus particle or the virus.
  • the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is transferred by the virus from a first infected cell to a second infected cell.
  • the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is transferred by the virus from a first infected cell to a second infected cell and the functional nucleic acid is bound to its target molecule in the virus, which leads to a reduction in the infectiousness of the virus particle.
  • the virus is HIV.
  • the present invention is based on the surprising finding that it is possible to use a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen to inject functional nucleic acids, such as aptamers and Spiegelmers Introduce cells and preferably in eukaryotic cells.
  • Such carrier peptides are generally referred to herein as carrier peptides.
  • a particularly preferred form is the carrier peptide with the amino acid sequence according to SEQ. DD. No. 1.
  • the fact that functional nucleic acids are complex three-dimensional structures that they need for the specific interaction with their target molecules is particularly surprising.
  • the structures formed by functional nucleic acids can also include Watson-Crick base pairings, in particular within the functional nucleic acid itself to form, for example, parent structures, but the interaction with the target molecule typically takes place through hydrophobic interactions, hydrogen bonds, Coulomb interactions and combinations of such Bonds or interactions.
  • the present inventors assume that there is an interaction between the functional nucleic acid and the carrier peptide at least during transport or passage across the membrane and the interaction the ability of the functional nucleic acid that is responsible for binding to take - again - the complex spatial structure required for the target molecule, not adversely affected.
  • the intrinsic permeability of functional nucleic acids is extremely increased, so that the overcoming of a biological membrane such as a cytoplasmic membrane, for example when introducing a functional nucleic acid into a cell, preferably into a eukaryotic cell, with its hydrophobicity and charge specificity and additional enzymatic barriers of the cell surface no longer play a decisive role.
  • a biological membrane such as a cytoplasmic membrane
  • This makes it possible to reliably introduce stabilized functional nucleic acids, which are regularly highly effective in vitro, but which, as a rule, evade effective in vivo application due to the above-mentioned restrictions, thus opening up the potential of functional Realize nucleic acids in the fields of analysis, diagnostics and therapy.
  • the carrier peptide in combination with the functional nucleic acids, moreover satisfies the requirements for a drug delivery system. It is biocompatible and biodegradable, it has no intrinsic toxicity, it shows no accumulation in the body, it has adequate functional groups for chemical fixation, and it maintains the biological activity of the substance to be transported until it reaches the target molecule. ⁇
  • the carrier peptide has a protective function for the functional nucleic acid in the sense that it protects it from degradation by nucleases.
  • the methods disclosed herein for the transport of functional nucleic acids across biological membranes can also be used to protect functional nucleic acids against degradation processes, such as those mediated by nucleases.
  • carrier peptide refers to a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen.
  • the fusion peptide has a total of 27 amino acids and is described, for example, by Morris et al., 1997 [NAR, 25 (14), 2730-2736].
  • the amino acid sequence of a carrier peptide falling under this definition is the carrier peptide also referred to in the literature as MPG, which reads as follows:
  • GALFLGFLGAAGSTMGA-WSQP-KSKRKV SEQ ID NO. 1.
  • Another embodiment of the fusion peptide used according to the invention is that with the amino acid sequence according to SEQ ID NO. 2: GALFLGFLGAAGSTMGA-WSQP-KLKRKV (SEQ ID NO.2).
  • the fusion peptide used according to the invention it is provided in a further preferred embodiment that it has the modification Ac at the N-terminus and the modification -NH-CH 2 -CH -SH at the C-terminus.
  • the sequence WSQP acts as a linker.
  • carrier peptide also includes the derivatives of the general and specifically defined carrier peptides mentioned above.
  • a derivative is thus a carrier peptide which differs from the carrier peptides described here, for example in its structure as a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being via a linker, in particular a linker made of a polypeptide, are connected to one another.
  • the difference of the derivative can also be in a different amino acid sequence, in particular compared to the amino acid sequences according to SEQ. ID. No. 1 or SEQ. ID. No. 2, be justified.
  • a derivative should be considered a derivative of the carrier peptides described herein if it has the property or ability to transfer a functional nucleic acid across a biological membrane like the carrier peptide.
  • the interaction between the carrier peptide and the functional nucleic acid can be covalent in nature or non-covalent in nature. It is preferred that the interaction is non-covalent in nature and based on hydrophobic interactions, ionic interactions and / or Coulomb interactions, ionic interactions seem to make up the majority of the bond.
  • peptides predominantly contained an alpha -helical structure
  • intermolecular beta sheets were observed in the presence of the liposomes, and in the case of the primary amphiphatic vectors, these beta sheet structures were made as large-sized filamentous particles by AFM observations on transferred monolayers.
  • a covalent bond is formed between the functional nucleic acid and the carrier peptide.
  • the SH group introduced by the modification of the carrier peptides is particularly suitable for this, preferably with the formation of an SS bridge.
  • Functional nucleic acids refer to such nucleic acids, i.e. H. Polynucleotides that specifically bind a target molecule.
  • Examples of such functional nucleic acids are aptamers, aptazymes, Spiegelmers, ribozymes, antisense oligonucleotides, RNAi and siRNA.
  • the oligonucleotides can be those which are composed of D nucleotides or L nucleotides or both.
  • the nucleic acids can be single-stranded or double-stranded. It is further within the scope of the present invention that the nucleic acids have a modification to one or more of the nucleotides that make them up. The modification can relate to the base portion, the ribose portion or the phosphate portion of the nucleotides forming them.
  • Modified nucleic acids can be, for example, 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlorouracil, 5-ioduracil, hypoxanthine, xanthine, ethenoadenosine, 4-acetylcytosine, 5-
  • nucleic acids in a further embodiment of the nucleic acids according to the invention it is provided that it carries at least one modification or label at the 5 'and / or 3' end, the modification and / or label preferably being selected from the group comprising the biotin group; the digoxygenin group; Fluorescent dyes, especially fluorescein and rhodamine; psoralen; Thiol group (s), amino group (s), ethylene glycol group (s) - or cholesteryl group (s) comprises.
  • the modification and / or label preferably being selected from the group comprising the biotin group; the digoxygenin group; Fluorescent dyes, especially fluorescein and rhodamine; psoralen; Thiol group (s), amino group (s), ethylene glycol group (s) - or cholesteryl group (s) comprises.
  • the modified connecting group is selected from the group consisting of phosphomono- or phosphodithioates, alkylphosphonates, arylphosphonates, phosphoroamidates, phosphate triesters, preferably P (O) -alkyl derivatives; Linking groups in which oxygen atoms in the bridge between the sugars formed by the phosphate group are replaced by other bonds, preferably NH, CH 2 or SP compounds, more preferably 3'-NHP (O) - (O " ) O-5 'phosphoramidates; dephosphointernucleotide compounds, preferably acetamidate, carbamate compounds or peptide nucleic acids (PNA).
  • PNA peptide nucleic acids
  • the modified sugar residue is selected from the group consisting of 2'-azido-2'-deoxy, 2'-amino-2'-deoxy, 2'-fluoro-2'- Deoxy, 2'-chloro-2'-deoxy, 2'-O-methyl, 2'-O-allyl, 2'-C-fluoromethyl groups and / or modifications.
  • nucleic acids in a preferred embodiment of the nucleic acids according to the invention it is provided that the nucleic acid is stabilized. In a particularly preferred embodiment it is provided that at least one cytidine residue by a 2'-amino-2'-deoxycytidine or a 2'-fluoro-2'-deoxycytidine and / or at least one uridine residue by a 2'-amino-2'- deoxyuridine or a 2'-fluoro-2'-deoxyuridine is replaced. Modifications of nucleic acid are well known to the person skilled in the art and are described, for example, in Eaton, BE (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1: 10-16. It will also be appreciated that the present invention is generally applicable to functional nucleic acids and is not limited to a specific nucleic acid determined by its nucleic acid sequence or a specifically modified nucleic acid.
  • nucleic acids as described herein is known to those skilled in the art.
  • Selection or generation of such functional nucleic acids is also known to those skilled in the art and is described, for example, for aptamers in EP 0 533 838 and for Spiegelmers in WO 98/08856.
  • aptazymes are described, for example, by Piganeau N. et al. (2000), Angew. Chem. Int. Ed. 39, No. 29, pages 4369 - 4373.
  • aptamers which are distinguished by the fact that, in addition to the portion of the apmer that specifically binds to the target molecule, they also contain a portion of ribozyme with the result that that after binding of the aptamer portion of the aptazyme to the target molecule, the ribozyme portion is activated or deactivated in another embodiment and, as a result, activation or inhibition of cleavage of a nucleic acid which acts as a substrate of the ribozyme portion of the aptazyme occurs.
  • aptazymes are particularly suitable for use in the context of target validation or target identification and the determination of the interaction partners of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed, and as an analytical or diagnostic agent within the meaning of the present invention, but are not limited to this.
  • Ribozymes also interact specifically with a target molecule, but here the interaction is mediated by base pairing, in particular Watson-Crick base pairing.
  • base pairing in particular Watson-Crick base pairing.
  • Ribozymes are known to those skilled in the art and are described, for example, with regard to the construction and functional principles in Do- herty and Doudna (Ribozyme Structures and Mechanism. Annu. Rev. Biophys Biomol Struct 2001, 30: 457-75).
  • Antisense oligonucleotides which interact with nucleic acid target molecules by a mechanism similar to that of ribozymes, are also known to those skilled in the art. Such antisense oligonucleotides are described, for example, in US Pat. Nos. 5,849,902 and 5,989,912 and represent functional nucleic acids in the sense of the present invention for the various aspects.
  • RNAi short interfering ribonucleic acids
  • siRNA small interfering RNA
  • the complex according to the invention was formed from the carrier peptide with the functional nucleic acid described in Example 2, an aptamer, it was found that the stoichiometry of the carrier peptide to functional nucleic acid can be approximately 10: 1. However, there are also mixing ratios in the context of the present invention in which a stoichiometric ratio of 50: 1 (carrier peptide: functional nucleic acid) occurs.
  • the complex can be characterized by the ratio of the charges, ie the ratio of the negative charge of the nucleic acid to positive charges of the peptide.
  • the charge ratio can be from approximately 50: 1 to 1: 1, preferably approximately 20: 1 to 1: 1, preferably approximately 10: 1 to 1: 1.
  • a ratio of 5: 1 appears to be most preferred. If one adjusts to the stoichiometric conditions in the complex itself, the length of the nucleic acid to be transported is of central importance.
  • the ratio of carrier peptide to functional nucleic acid can be about 25,000: 1 to 5: 1, preferably about 500: 1 to 5: 1, more preferably about 250: 1 to 5: 1.
  • the present system consisting of carrier peptide and functional nucleic acid can be used to overcome biological membranes such as the cytoplasmic membrane of cells.
  • it can also be used to overcome cellular membranes other than the cytoplasmic membrane, such as, for example, the membranes of cell organelles, such as the cell nucleus and the like.
  • the carrier peptide mediates the transfer of functional nucleic acids into the cell nucleus.
  • the question of the location of the functional nucleic acid transferred by the carrier peptide depends on the binding constant of the complex of carrier peptide and functional nucleic acid as well as on the respective ratio of carrier peptide to functional nucleic acid.
  • Typical binding constants for the complex according to the invention are 5 to 50 nM, preferably approximately 15 to 30 nM and preferably approximately 20 nM. In this respect, a higher mixing ratio with the resulting lower stability of the complex can be used in a targeted manner for the localization of the functional nucleic acid after transport by the carrier molecule.
  • the biological membrane is preferably understood to mean a two-layer phospholipid membrane (phosphobilayer). It is within the scope of the present invention that such biological membranes can also be technical membranes, as long as they have a structure that is fundamentally comparable to that of the biological membrane.
  • a biological membrane is understood to mean, in particular, those that occur in prokaryotic and eukaryotic cells.
  • prokaryotic and / or eukaryotic cells are those cells which, according to the various aspects of the present invention, can be used to effect or carry out a carrier peptide-mediated transport of functional nucleic acids.
  • the eukaryotic cells include in particular animal and plant, but also fungal cells. In the case of animal cells, those cells which are derived from mammals are particularly preferred. The mammals are preferably humans, monkeys, mice, rats, rabbits, pigs, guinea pigs, dogs and cats.
  • the carrier peptide can be used together with a functional nucleic acid or the complex of both, also for the transfection and / or transformation of corresponding cells.
  • a functional nucleic acid or the complex of both also for the transfection and / or transformation of corresponding cells.
  • functional nucleic acids can only be effectively introduced into the cells under often comparatively unphysiological and toxic conditions. Such effects occur, for example, in the methods known to the person skilled in the art, such as lipofection with cationic lipids or electroporation. Therefore, the desired effect, which is mediated by the functional nucleic acids, is often overlaid by unspecific, toxic effects.
  • the introduction of the functional nucleic acids by carrier peptides according to the invention is distinguished by a substantially higher efficiency even in the case of cell lines which are difficult to transfect.
  • a further advantage is that the functional nucleic acid is stabilized in the complex by the carrier peptide and is thus protected from, in particular, nucleolytic attacks, with the result that the functional nucleic acid has an increased half-life in such systems and the effect of the functional nucleic acid therefore lasts longer.
  • the transfection is a stabilized transfection.
  • Stabilized transfection should be understood to mean one in which the effect mediated by the functional nucleic acid is maintained at least to a certain extent over at least one generation, preferably two or more generations.
  • the use of functional nucleic acids has only allowed effects that result from the interaction of the functional nucleic acids with their target molecules to be maintained only for a generally short part of the cell's cell cycle. It has now surprisingly been found that the combination of carrier peptide and functional nucleic acid or the complex formed therefrom is present in cells for significantly longer and the functional nucleic acid is functionally active than in other systems.
  • a biological membrane is provided in a manner known to those skilled in the art. Typically, this will be done by presenting cells as described herein. These cells are usually present in a buffer solution, preferably in a nutrient solution.
  • the carrier peptide is preferably present in a solution, preferably in a buffer solution.
  • the components i. H. the biological membrane, the functional nucleic acid and the carrier peptide are typically carried out in a reaction vessel.
  • the order of addition of the individual components, either individually or mixed, is irrelevant for the execution of the method according to the invention. Preference is given to mixing the nucleic acid with the carrier peptide before mixing the complex with the biological membranes.
  • the incubation conditions it has proven to be particularly advantageous if the incubation is carried out at a temperature of about 25 ° C. to about 37 ° C.
  • Another parameter relevant to incubation is the ratio of the charges as outlined above, which should be based on this framework and in particular should be greater than about 5: 1.
  • the cells to be transfected in the various methods according to the invention are preferably in a state of growth, in particular in a state of active cell division.
  • the time period in which the biological membrane is brought into contact with the carrier peptide and the functional nucleic acid is about 15 to about 120 minutes, preferably about 30 to 40 minutes.
  • a particularly preferred alternative incubation time is a period of about 120 minutes. It was found that the functional nucleic acid in the presence of the carrier peptide is able to achieve a transfection rate of more than 90% within less than an hour.
  • the target molecule is preferably an intracellular target molecule.
  • the system which contains the target molecule to be identified, as well as the system which contains the target molecule to be validated, is preferably a cell, as described herein. If target molecules are identified using the carrier peptide according to the invention in conjunction with functional nucleic acids, it is not known in certain embodiments which target molecules are present individually or as a whole in the system. Accordingly, in these cases a library of functional nucleic acids, which due to their primary sequence interact or can interact with different target molecules, is fed into the system. As a rule, the system is then characterized phenotypically and those - functional - nucleic acids are determined that are directly or indirectly involved in the formation of the changed phenotype.
  • the changed phenotype can express itself through the acquisition of additional properties or the loss of properties inherent in the system, i. H. Properties that the system showed before the functional nucleic acid was introduced into the system.
  • libraries of functional nucleic acids can be used as are known to those skilled in the art and are described, for example, in European patent application EP 0 533 838. It is remarkable that in this context functional nucleic acids also include those nucleic acids from which it is not known or not necessarily known whether they actually bind to a target molecule. These functional nucleic acids are therefore candidate functional nucleic acids.
  • the functional nucleic acid can be marked. Suitable markings are known to those skilled in the art.
  • Such labels can be, for example, radioactive and non-radioactive labels, such as fluorescent labels.
  • the detection can be done on living or prepared cells, tissues or organs. Even detection in an organism is within the scope of the present invention.
  • the labeling methods can also be used to enable differentiated detection in the sense of the detection of the target molecule in a specific compartment.
  • the carrier peptide and a functional nucleic acid form a pharmaceutical composition.
  • the term functional nucleic acid i. H. a functional nucleic acid a single functional nucleic acid as well as several, d. H. a large number of functional nucleic acids, which can be nucleic acids of the same class as functional nucleic acids of different classes.
  • Classes of functional nucleic acids are, for example, aptamers, aptazymes, Spiegelmers, antisense oligonucleotides, ribozymes and RNAi.
  • the combination of different classes of functional nucleic acids can be associated with surprising effects, in particular because they are based on different mechanisms of action. The same also applies to the use of the carrier peptide and a functional nucleic acid for the various purposes disclosed herein, in particular for therapeutic use.
  • a pharmaceutical composition according to the invention is also a medicament which comprises the carrier peptide and at least one functional nucleic acid.
  • the diseases for which the combination of carrier peptide and functional nucleic acid or a complex formed therefrom can be used are in principle not described here. limits.
  • the means described above can be used to address those diseases, disorders or conditions in which the target molecule is changed in its activity, its presence and or concentration by the nucleic acid according to the invention. Both an increase and a decrease in the above parameters can be caused by the functional nucleic acid according to the invention and, depending on the involvement of the target molecule in the mechanisms on which the diseases, conditions and disorders are based, a change thereof can be brought about.
  • both of the inventive composition as well as the pharmaceutical composition of the invention or in the inventive use "of the complex according to the invention or the inventive use of the carrier peptide with a functional nucleic acid for preparing a medicament may be provided that these or this proliferation and / or replication of a virus, as used herein, in a preferred embodiment means that the multiplication and / or replication of the virus is reduced or inhibited, in particular the pharmaceutical composition is then suitable for the therapy of viral diseases, including the Prevention of the same.
  • This also applies in principle to the compositions according to the invention. Due to the basic suitability of virtually all viral molecules to serve as target molecules against the functional nucleic acids, Accordingly, all viral diseases can be treated according to the invention with the agents described above or treated preventively.
  • the target molecule is a virus molecule for the various aspects of the invention.
  • the target molecule is a molecule which does not originate from the virus, but from the respective host cell in which the virus is contained or multiplies or replicates, and this molecule is involved in the multiplication and / or replication of the virus is involved
  • the target molecule of the functional nucleic acids is one which is transferred from the virus from a first cell in which it has replicated or has reproduced to a second cell and this molecule for the replication and / or multiplication of the Virus is significant, that is, for example, by blocking or at least functionally inactivating the said molecule, replication and / or multiplication of the virus is no longer possible or is at least reduced.
  • the molecule thus transferred from the virus can be one that was originally derived from the cellular background. background of the first cell.
  • the said molecule itself to be a molecule encoded by the virus.
  • a viral molecule which can be used as a target molecule for the composition, pharmaceutical composition or the medicament in the sense described above is in the case of retroviruses, such as, for example, the HI virus, reverse transcriptase.
  • retroviruses such as, for example, the HI virus, reverse transcriptase.
  • the present inventors have found that, for example, functional nucleic acids directed against the reverse transcriptase of the HI virus, such as, for example, aptamers, in particular if these bind with a high affinity to the target molecule, together during the transition of the virus from a first cell into a second cell can be transferred with their target molecule and there can influence the viral activity, in particular the replication and / or the multiplication of the virus. This not only inhibits the replication of the virus itself, but the virus particles still formed are less infectious due to the nucleic acid inhibitor carried along.
  • 1A shows an intrinsic fluorescence titration curve of the carrier peptide at a concentration of the carrier peptide of 5 ⁇ M as a function of increasing amounts of an ap- tamer as a functional nucleic acid
  • 6A shows the schematic sequence of an experiment for inhibiting HIV replication
  • 6B shows a diagram with the RT activity as a function of the time after infection as a result of the experiment shown in FIG. 6A
  • HeLa cells human cervix adenocarcinoma, human cervix adenocarcinomas, epithelial cells, 5 ⁇ 10 4 cells per cover slip, 24-well format: A + B: cell control in the FITC filter or DAPI filter, C + D : 4 ⁇ M MPG + 0.4 ⁇ M 5'FAM-FLOl-DNA (18mer), C: FITC filter, D: DAPI filter,
  • Cos7 cells (african green monkey kidney cells (fibroblast-like cells), 2 ⁇ 10 4 cells per well (96-well format): A + B cell control in the FITC filter or Dapi filter, C + D: 8 ⁇ M MPG + 0.4 ⁇ M 5'FAM-FLOl-DNA (18mer), C: FITC filter, D: DAPI filter,
  • HS68 cells primary human foreskin fibroblasts, primary human foreskin fibroblasts
  • 5 ⁇ 10 3 cells per well 96-well format:
  • Jurkat cells human T cell leukemia, 3 ⁇ 10 4 cells per well (96-well format): A + B cell control: A: Cy5 filter, B: DAPI filter, C + D: 6 ⁇ M MPG + 0.3 ⁇ M 5'CY5-DNA-19mer, C: CY5 filter, D: DAPI filter, and
  • HeLa cells human cervix adenocarcinoma, human cervix adenocarcinomas, epithelial cells
  • A 5 ⁇ M MPG + 0, l ⁇ M 5'HEX pseudo-knot RNA (33mer)
  • B cell control green filter.
  • Example 1 Materials and methods used here
  • RNAs were refolded at a concentration of 200 to 300 ⁇ M at 65 ° C. for 5 minutes, followed by slow cooling to room temperature in 20 mM cacodylate buffer pH 6.5, 25 mM NaCl and 5 mM MgCl 2 .
  • the labeling of the RNA at the 5 'end with T4 polynucleotide kinase (New England Biolabs) was carried out according to known techniques.
  • HEX 5'-hexachlorofluorescein
  • Recombinant heterodimeric wild-type HIV was expressed and purified in E. coli.
  • the enzyme concentration was routinely determined using an extinction coefficient at 280 mM of 260450 M "1 cm '1.
  • the purified reverse transcriptase was free from nuclease contamination.
  • Fluorescence titrations were performed using an SLM AB2 Spectro-fluorometer at 25 ° C in a buffer containing 50 mM Tris-HCl, pH 8, 50 mM KC1, 1 mM DTT and 10 mM MgCl 2 .
  • the intrinsic fluorescence from MPG was routinely excited at 290 nm and the emission spectrum between 310 and 400 nm recorded with a spectral bandpass of 2 nm for excitation and emission.
  • a fixed concentration of MPG (5 ⁇ M) was titrated with increasing amounts of pseudo-node RNA.
  • Extrinsic fluorescence measurements were made by titrating a fixed concentration of 5'-HEX pseudo-node RNA (100 nM) using increasing amounts of MPG.
  • samples were excited at 538 nm and the emission intensity measured at 556 nm.
  • the titration curves were adjusted using a quadratic equation and dissociation constants (K D ) with a molar ratio of MPG / RNA of 20/1 were calculated using the graphite program (Erithacus Software).
  • the resulting MPG / RNA complexes were applied to an HPLC size exclusion column (Superdex 200 HR10 / 30) at a flow rate of 1 ml / min and eluted with the same buffer.
  • the molecular weight was estimated using the calibration curve made with standard proteins.
  • RNA was used to determine its stability against degradation.
  • MPG / RNA complexes were formed at room temperature by mixing an equal amount of MPG (2 ⁇ M in PBS) and radioactive RNA (0.1 ⁇ M in DEPC-treated water), resulting in a final molar ratio of 20/1.
  • the free form of RNA and pre-formed MPG / RNA complexes were incubated for 24 hours in the presence of cell culture medium with or without fetal calf serum (10%).
  • RNAseA all samples were incubated for one hour at 37 ° C with different concentrations of RNAasA (0.5, 2 and 8 ng). The samples were analyzed directly by acrylamide gel electrophoresis (20%) and then displayed by phosphor imager (Biorad).
  • Hs-68 human fibroblasts
  • ATCC American Type Culture Collection
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium
  • PBS fetal calf serum
  • glutamine purchased from Life Technologies Inc.
  • the cells were in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) supplemented with 1% glutamine (200 mM), 1% antibiotics (streptomycin 10,000 ⁇ g / ml, penicillin, 10,000 IU / ml) and 10% (w / v) fetal calf serum at 37 ° C in a humid atmosphere with 5% CO 2 .
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium
  • Hs-68 cells with a concentration range between 0.1 ⁇ M and 0.1 mM RNA or RNA complexed were incubated on MPG.
  • the culture medium with RNA or MPG / RNA was not changed and the cell proliferation was measured over four days.
  • the cytotoxicity was carried out using the colorimetric 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) test after removing the cell culture medium and replacing it with phosphate-buffered saline containing 5 mg / ml MTT. After dissolving the corresponding converted MTT in formazan with isopropanol, quantification was achieved by measuring the OD at 570 nm.
  • Hs68 cells were transfected with a pcDNA3 vector expressing the p66 subunit of RT using the lipofectAMINE TM reagent according to the manufacturer's instructions (Life Technologies Inc.). This cellular model of the p66 homodimer is expressed as well as the p66 / p51 heterodimer. After two days of treatment with inhibitors, cellular proteins were isolated by incubation in 100 ⁇ l of passive lysis buffer (Promega) at room temperature for one hour. 70 ⁇ l of the lysate was used for the RNA-dependent DNA polymerase activity and 30 ⁇ l was used for the determination of the total protein contents using a commercial BCA kit reagent (purchased from Pierce).
  • the polymerase activity was measured in standard tests using poly (rA) / oligo (dT) ⁇ 2- ⁇ 5 as a substrate with the addition of 5 ⁇ M actinomycin D (Sigma), which acts as an inhibitor for cellular DNA RNA polymerases, but not for the reverse transcriptase under these conditions.
  • RNA or MPG / RNA complexes were then overlaid with fluorescent RNA or MPG / RNA complexes in DMEM (10/1 molar ratio) and incubated for various periods of time.
  • the deck vials were then washed off extensively with PBS and the cells fixed with a 10 minute solution containing 2% formaldehyde and 0.2% glutaraldehyde in PBS and then rehydrated in PBS containing Hoechst 33258 to blue stain the cell nuclei to effect.
  • Studies of cellular localization with either RNA or RT and also for the colocalization of both partners were first transiently transfected with the pcDNA3 vector which encoded RT as described above.
  • the cells were incubated with the fluorescent hex-RNA (0.1 ⁇ M) in the presence or absence of MPG (1 ⁇ M) for 30 minutes at 37 ° C., washed extensively with PBS and in for one hour in the presence of growth medium Leave culture.
  • the cells were fixed as described above and incubated for 45 minutes with a mouse monoclonal antibody that specifically targeted both subunits of RT (p66 and p51). This antibody was then detected using a FITC-conjugated anti-mouse antibody (developed in goat, Sigma).
  • the cells were visualized at the CRBM / IFR 24 Integrated Imaging Facility.
  • a DMR B microscope (Leica, Germany) was used with a PL APO 40 x objective, NA 1.00 (Zeiss, Germany) and the illumination was provided by a 100 W HBO 103 W / 2 lamp (OSRAM, Germany).
  • the epifluorescence image was produced using an A4 (Hoechst) or an L5 (fluoresein) or N 2.1 (rhodamine) filter cube.
  • the visual representations obtained in this way were recorded using an ORCA 100 (B / W) 10-bit cooled CCD camera.
  • the CD4 + lymphoblastoid CEM cell line was obtained from the American Type Culture Collection (ATCC). The cells were divided into RPMI 1640 medium, which was subdivided with 10% fetal calf serum, 1% Glutamax and 1% penicillin-streptomycin-antibiotic mixture (Life Technologies Inc.), to a density of 5 ⁇ 10 5 cells / ml in a 5th % CO 2 atmosphere cultivated. For the infection, 10 6 CEM cells were incubated for 30 minutes at 4 ° C. with 100 ⁇ l fflV-l LA ⁇ at a concentration of 100 TCID 50 .
  • RNA and MPG / RNA 2 ⁇ M to 0.5 nM
  • AZT AZT
  • Viral production was monitored twice a week by measuring the reverse transcriptase activity in 1 ml of cell-free supernatant and each time the cell number was adjusted to 5 10 5 cells / ml with fresh growth medium and inhibitors.
  • Example 2 Biochemical characterization of the complex carrier peptide and functional nucleic acid
  • the complex characterized and disclosed herein which was also used in the examples below, is one composed of an RNA aptamer directed against HIV reverse transcriptase, as described by Kensch at al., 2000, reference IBC 275 (24 ) 18271-18278 and the Crow ⁇ eptide, which is also referred to herein as MPG.
  • FIG. 1 The result of the intrinsic fluorescence curve of the carrier phage (5 ⁇ M) is shown in FIG. 1. As can be seen from FIG. 2, the fluorescence of the tryptophan is greatly reduced under the influence of the binding of the aptamer to the carrier peptide. The evaluation of the experimental data showed a K D of approx. 25 nM for the complex of functional nucleic acid and carrier peptide.
  • the retention time of the complex corresponds approximately to a molecular weight of 40 KDa, which can be assigned to a complex of aptamer / MPG in a molar ratio of approximately 1:10.
  • complexes of up to 50 (carrier pheptide): 1 (functional nucleic acid) can also be observed.
  • these complexes are less stable under the chosen conditions.
  • Example 3 Carrier peptide mediated uptake of the functional nucleic acid in human fibroblasts - detection of colocalization
  • FIG. 3 shows the sequence of the carrier peptide used in the upper region, the amino acid positions 1 to 17 going back to the HIV-1 gp 41 and the amino acid positions 21 to 27 going back to the hydrophilic domain of the SV 40 T antigen.
  • FIG. 3A shows the distribution of the fluorescence-labeled functional nucleic acid in human fibroblasts after uptake by mediated mediation.
  • Carrier peptide and functional nucleic acids mixed in a ratio of 10: 1, incubated for 30 minutes at room temperature and then mixed with culture medium. The cells in the culture dishes were overlaid with this solution for about 30 to 60 minutes. After about another hour, the cells were examined microscopically.
  • Figure 3B shows human fibroblasts transformed with a vector encoding HIV-1 reverse transcriptase. The distribution of the recombinant protein was analyzed using a monoclonal antibody.
  • FIG. 3 C shows the superimposition of FIGS. 3 A and 3 B and clearly shows a colocalization of functional nucleic acid and target molecule, ie. H. Reverse transcriptase.
  • FIG. 4 The proof that the functional nucleic acid is protected from nucleolytic degradation by the carrier peptide is shown in FIG. 4.
  • the aptamer is a so-called pseudo-node RNA. If the aptamer is incubated in cell culture medium that also contains fetal calf serum (5%), a complete breakdown of the nucleic acid can be observed (lane 3). This nucleolytic breakdown of the functional nucleic acid is strongly suppressed under the identical incubation conditions, but in the presence of the inert protein (10-fold molar excess) (lane 8). A similar effect is observed when recombinant RNAses are added.
  • FIG. 5 shows the survival rate of human lymphocytes as a function of the concentrations of the functional nucleic acid, the carrier peptide or the complex daily peptide / functional nucleic acid.
  • the concentration data relate to the concentration in the culture supernatant. It can be assumed that the actual intracellular concentration is much higher.
  • the survival rate of the Cells were identified 4 days after the addition of the various substances using the MTT (3- (4,5-dimethythiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide) test. No cytotoxic effect could be observed under the selected conditions up to a concentration of 100 ⁇ M inert phage / functional nucleic acid.
  • FIG. 6A Human T lymphocytes (CEM T cells) were incubated with HI viruses for approx. 30 min. Then the aptamer and the spinach ⁇ eptide were added. In contrast to the procedure described in Example 2, the substances were added directly to the culture medium. Virus replication was determined every four days via the reverse transcriptase activity in the culture supernatant. For this purpose, the viruses in the cell-free supernatant (approx. 1 ml) were pelleted from the medium by ultracentrifugation. The removed medium was then replaced by new culture medium. In this step inhibitor, i.e. H. the complex of functional nucleic acid and carrier phage added.
  • Example 7 Transfection of adherent and suspension cell lines.
  • Adherent cells (HeLa, Cos-7, HS68) were plated 24 hours before the transfection experiment on round coverslips in multi-well plates or on slides with wells.
  • MPG and fluorescence-labeled oligonucleotides were each mixed in cell culture medium, both components being individually diluted in half the volume of medium in order to avoid undesired aggregations. After a preincubation time of 5-30 min, the transfection mixture was added to the cells previously washed with PBS and incubated for 30 min to 3 h at 37 ° C in the breast cabinet.
  • the slides had to be coated with fibronectin in order to enable the cells to be adsorbed onto the substrate.
  • the transfection mixtures were prepared in Eppendorf tubes and the Jurkat cells suspended in them. Only after the incubation period were 50 .mu.l of the transfection suspension dropped onto the fibronectin-coated slides (96-well format).
  • Fig. 7 (HeLa cells), Fig. 8 (Cos-7 cells), Fig. 9 (HS68 cells), Fig. 10 (Jurkat cells) and Fig. 11 (HeLa cells) show fluorescence microscopic images of the transfected cells, which were made with DNA or RNA oligonucleotides of different fluorescent labels (FAM, CY5, HEX at the 5 'or 3' end) in the different cell types.
  • FAM fluorescent label
  • CY5 HEX at the 5 'or 3' end
  • the MPG carrier phage is able to transport oligonucleotides very efficiently into the cell.
  • the oligonucleotides can be transferred into the cells.
  • the oligonucleotides reach the cell nucleus.
  • co-localization of aptamers with cytoplasmic target proteins was also observed.
  • the results indicate an optimal concentration of MPG between 4 - 8 ⁇ M.
  • RNA oligonucleotide 33mer was also successfully transported in HeLa nuclei.
  • the pre-incubation period for the formation of the carge / carrier complex is not essential. There were no significant differences in incubation times between 1 and 30 minutes. Similar results were also achieved in Cos7 cells and HS68 cells.
  • the transfectability of cells which are considered difficult to transfect in the prior art and primary cells is also possible using the techniques and means described herein.
  • MPG is suitable for a wide range of applications such as B. suitable for the transport of antisense RNA, siRNA, ribozymes, aptazymes, Spiegelmeres or aptamers.
  • the cell lines tested and described herein include HeLa, Cos7, HS68, 293-T, CEM-T, Jurkat and primary hepatocytes.
  • the trans infection efficiency is generally greater than 90%, ie> 90% of the cells considered are transfected.

Abstract

The invention relates to a complex comprising carrier peptide and a nucleic acid. The complex is characterized in that the carrier peptide is a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the nucleus localization sequence of SV 40 T-antigen, wherein the domains are connected to one another by a linker and the nucleic acid is a functional nucleic acid selected from the group consisting of the aptamers, aptazymes, ribozymes and spiegelmers.

Description

Mittel und Verfahren zum Transport von biologisch aktiven Molekülen in Zellen Means and methods for the transport of biologically active molecules in cells
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Komplex umfassend ein Tragerpeptid und eine Nukleinsaure, deren Verwendung sowie Verfahren zum Transport einer funktionalen Nukleinsaure über eine Zytoplasmamembran, Verfahren zur Transformation von Zellen, Verfahren zur Identifizierung und/oder Validierung von Zielmolekülen sowie Zusammensetzungen umfassend derartige Komplexe.The present invention relates to a complex comprising a carrier peptide and a nucleic acid, their use and methods for transporting a functional nucleic acid across a cytoplasmic membrane, methods for transforming cells, methods for identifying and / or validating target molecules and compositions comprising such complexes.
Mit der Entwicklung von neuen Wirkstoffen basierend auf Antikörpern, Zielmolekül bindenden Peptiden sowie funktionalen Oligonukleotiden gewinnt die Verfügbarkeit von Systemen zur Verabreichung derartiger Wirkstoffe in Zellen zunehmende Bedeutung, was zum einen in der Größe der Wirkstoffe und zum anderen in deren Zielmolekülen bzw. Zielstrukturen und des Wirkmechanismus dieser Wirkstoffe begründet liegt.With the development of new active substances based on antibodies, target molecule-binding peptides and functional oligonucleotides, the availability of systems for the administration of such active substances in cells is becoming increasingly important, on the one hand in the size of the active substances and on the other hand in their target molecules or target structures and the mechanism of action of these active ingredients is justified.
Im Stand der Technik sind Verfahren zum Import biologisch aktiver Moleküle in Zellen bekannt. Beispielsweise beschreibt US-Patent 5,807,746 die Verwendung von Signalpeptiden, um daran gebundene Moleküle in Zellen einzuschleusen. Das US-Patent 5,929,042 lehrt zu diesem Zwecke die Verwendung des Antennapedia-Polypeptids.Methods for importing biologically active molecules into cells are known in the prior art. For example, US Pat. No. 5,807,746 describes the use of signal peptides to introduce molecules bound to them into cells. U.S. Patent 5,929,042 teaches the use of the Antennapedia polypeptide for this purpose.
Diesen Verfahren ist jedoch gemein, dass sie hinsichtlich der Art der zu transportierenden Verbindungen Beschränkungen unterworfen sind. Diese Beschränkungen sind umso schwerwiegender mit Blick auf Nukleinsäuren, die mit hoher Effizienz in Zellen eingeschleust werden müssen, vor Degradation geschützt, d.h. stabilisiert werden müssen und bedingt durch ihre Primärstruktur definierte Sekundär- und Tertiärstrukturen einnehmen müssen, die sie zu einer spezifischen Bindung an ihre Zielmoleküle befähigen. Derartige Nukleinsäuren sind beispielsweise Aptamere und Spiegelmere.However, these methods have in common that they are subject to restrictions with regard to the type of connections to be transported. These restrictions are all the more serious against degradation with regard to nucleic acids which have to be introduced into cells with high efficiency, i.e. must be stabilized and, due to their primary structure, have to take on defined secondary and tertiary structures that enable them to bind specifically to their target molecules. Such nucleic acids are, for example, aptamers and Spiegelmers.
Die Herstellung von Apta eren ist beispielsweise beschrieben in dem europäischen Patent EP 0 533 835. Dort wird genauer das sogenannte SELEX- Verfahren (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) gelehrt. Mit Hilfe der SELEX-Technologie wurde eine Vielzahl von Aptameren gegen verschiedene Zielmoleküle isoliert. Eine Übersicht findet sich beispielsweise in Gold et al. (Annu. ev. biochem, 1995, 64, 763-797). Eine weitere Form von Zielmoleküle bindenden Nukleinsäuren sind die sogenannten Spiegelmere. Spiegelmere unterscheiden sich von den aus D-Nukleotiden bestehenden Aptameren dadurch, dass sie aus L-Nukleotiden aufgebaut sind. Infolge dieses Aufbaus wird gewährleistet, dass die in natürlichen Systemen wie biologischen Flüssigkeiten vorkommenden Nukleasen, sowohl E- xonukleasen wie auch Endonukleasen, diese Nukleinsäuren nicht abbauen können, was zu einer erhöhten Halbwertszeit beispielsweise in einem Organismus, dem derartige Spiegelmere verabreicht wurden, führt. Das Verfahren zur Herstellen derartiger Spiegelmere ist in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 98/08856 beschrieben.The production of apta eres is described, for example, in European patent EP 0 533 835. There, the so-called SELEX method (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) is taught in more detail. With the help of SELEX technology, a large number of aptamers were isolated against different target molecules. An overview can be found, for example, in Gold et al. (Annu. Ev. Biochem, 1995, 64, 763-797). Another form of nucleic acids binding target molecules are the so-called Spiegelmers. Spiegelmers differ from the aptamers consisting of D nucleotides in that they are composed of L nucleotides. As a result of this structure, it is ensured that the nucleases occurring in natural systems such as biological fluids, both exonucleases and endonucleases, cannot degrade these nucleic acids, which leads to an increased half-life, for example in an organism to which such Spiegelmers have been administered. The method for producing such Spiegelmers is described in the international patent application with the publication number WO 98/08856.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Mittel bereitzustellen, welches erlaubt, Nukleinsäuren, insbesondere funktionale Nukleinsäuren, in Zellen einzuführen.The present invention was therefore based on the object of providing an agent which allows nucleic acids, in particular functional nucleic acids, to be introduced into cells.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einem ersten Aspekt gelöst durch einen Komplex umfassend ein Tragerpeptid und eine Nukleinsaure, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationsse- quenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, und die Nukleinsaure eine funktionale Nukleinsaure ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst.According to the invention, the object is achieved in a first aspect by a complex comprising a carrier peptide and a nucleic acid, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the Domains are preferably connected to one another by a linker, and the nucleic acid is a functional nucleic acid which is selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers.
In einer Aus-führungsform ist vorgesehen, dass das Trägerprotein eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 1 oder SEQ ID NO. 2 aufweist.In one embodiment it is provided that the carrier protein has an amino acid sequence according to SEQ ID NO. 1 or SEQ ID NO. 2 has.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das stöchiometrische Verhältnis von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 25 000 : 1 bis 5:1, bevorzugt 500 : 1 bis 5 :1, noch bevorzugter etwa 250:1 bis 5:1 beträgt.In a further embodiment it is provided that the stoichiometric ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is approximately 25,000: 1 to 5: 1, preferably 500: 1 to 5: 1, more preferably approximately 250: 1 to 5: 1.
In einer alternativen Ausführungsfoπn ist vorgesehen, dass das Ladungsverhältnis zwischen positiven Ladungen des Trägerpeptids und negativen Ladungen der Nukleinsaure etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugterweise 20:1 bis 1:1, bevorzugtererweise etwa 10:1 bis 1:1 beträgt, noch bevorzugtererweise 5:1.An alternative embodiment provides that the charge ratio between positive charges of the carrier peptide and negative charges of the nucleic acid is approximately 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, preferably approximately 10: 1 to 1: 1 preferably 5: 1.
In einer weiteren alternativen Ausfuhrungsfoπn ist vorgesehen, dass das stöchiometrische Mischungsverhältnis von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 50: 1, bevorzugterweise etwa 10: 1 ist. In einer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass in dem Komplex die Bindung zwischen Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure eine nicht-kovalente Bindung ist.A further alternative embodiment provides that the stoichiometric mixing ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is approximately 50: 1, preferably approximately 10: 1. In one embodiment it is provided that the bond between the carrier peptide and functional nucleic acid in the complex is a non-covalent bond.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Komplex die Bindung zwischen Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure eine kovalente Bindung ist.In an alternative embodiment it is provided that in the complex the bond between carrier peptide and functional nucleic acid is a covalent bond.
In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Komplexes zur Transfektion insbesondere stabilisierten Transfektion, einer Zelle mit einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme und Spiegelmere umfasst.In a second aspect, the object is achieved according to the invention by using a complex according to the invention for transfection, in particular stabilized transfection, a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes and Spiegelmers.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die euka- ryontische Zellen umfasst.In one embodiment it is provided that the cell is selected from the group comprising eukaryotic cells.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die eukaryontische Zelle aus der Gruppe ausgewählt ist, die Zellen des Menschen, des Affen, der Maus, der Ratte, des Kaninchens, des Hundes, des Schweins, der Katze und des Meerschweinchens umfasst.In a preferred embodiment it is provided that the eukaryotic cell is selected from the group comprising the cells of humans, monkeys, mice, rats, rabbits, dogs, pigs, cats and guinea pigs.
In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Trägerpeptids, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, zur Transfektion, insbesondere zur stabilisierten Transfektion einer Zelle mit einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst.In a third aspect, the object is achieved according to the invention by the use of a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being linked to one another are connected for transfection, in particular for the stabilized transfection of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers.
In einem vierten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren zum Transport einer funktionalen Nukleinsaure über eine biologische Membran umfassend die SchritteIn a fourth aspect, the object is achieved according to the invention by methods for transporting a functional nucleic acid over a biological membrane comprising the steps
a) Bereitstellen einer biologischen Membran, insbesondere einer Zelle mit einer Zy- toplasmamembran, b) Bereitstellen einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst,a) providing a biological membrane, in particular a cell with a cytoplasmic membrane, b) providing a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers,
c) Bereitstellen eines Trägerpeptids, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, undc) providing a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
d) Applizieren einer Mischung der funktionalen Nukleinsaure und des Trägerpeptids und/oder eines erfindungsgemäßen Komplexes an die biologische Membran.d) applying a mixture of the functional nucleic acid and the carrier peptide and / or a complex according to the invention to the biological membrane.
In einem fünften Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren zur Transfektion, insbesondere stabilisierten Transfektion, einer Zelle mit einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die fiinktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst, umfassend die SchritteIn a fifth aspect, the object is achieved according to the invention by methods for transfection, in particular stabilized transfection, of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, comprising the steps
a) Bereitstellen einer Zelle,a) providing a cell,
b) Bereitstellen einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst,b) providing a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers,
c) Bereitstellen eines Trägerpeptids, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, undc) providing a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
d) Inkontaktbringen der Zelle mit der funktionalen Nukleinsaure und dem Tragerpeptid.d) contacting the cell with the functional nucleic acid and the carrier peptide.
In einer Ausführungsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist jeweils vorgesehen, dass das stöchiometrische Verhältnis von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure von etwa 25 000 : 1 bis 5:1, bevorzugt 500 : 1 bis 5 :1, noch bevorzugter etwa 250:1 bis 5:1 beträgt oder das Ladungsverhältnis zwischen positiven Ladungen des Trägerpeptids und negativen Ladungen der Nukleinsaure etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugt 20:1 bis 1:1, noch bevorzugter etwa 10:1 bis 1:1, noch bevorzugter 5:1 beträgt.In one embodiment of the two aforementioned aspects of the invention, it is provided that the stoichiometric ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is from approximately 25,000: 1 to 5: 1, preferably 500: 1 to 5: 1, more preferably approximately 250: 1 to 5 : 1 is or the charge ratio between positive charges of the carrier peptide and negative charges of the nucleic acid is about 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, more preferably about 10: 1 to 1: 1, even more preferably 5: 1.
In einer Ausführungsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ladungsverhältnis zwischen positiven Ladungen des Trägerpeptids und negativen Ladungen der Nukleinsaure etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugterweise 20:1 bis 1:1, bevorzugtererweise etwa 10:1 bis 1:1 beträgt.In one embodiment of the two aforementioned aspects of the invention, it is provided that the charge ratio between positive charges of the carrier peptide and negative charges of the nucleic acid is approximately 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, preferably approximately 10: 1 to 1 : 1 is.
In einer weiteren Aus-Kihnrngsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist vorgesehen dass das stöchiometrische Mischungsverhältnis von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 50: 1, bevorzugterweise etwa 10: 1 ist.In a further embodiment of the two aforementioned aspects of the invention, it is provided that the stoichiometric mixing ratio of carrier peptide to functional nucleic acid is approximately 50: 1, preferably approximately 10: 1.
In einer noch weiteren Aus----ührungsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist vorgesehen, dass das ----nkontaktbringen bei einer Temperatur von etwa 4°C bis etwa 40°C, bevorzugter etwa 20° C bis etwa 37° C erfolgt.In yet another embodiment of the two aforementioned aspects of the invention it is provided that the contacting takes place at a temperature of approximately 4 ° C. to approximately 40 ° C., more preferably approximately 20 ° C. to approximately 37 ° C. he follows.
In einer Ausführungsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist vorgesehen, dass das Inkontaktbringen für etwa 15 bis etwa 120 Minuten, bevorzugt für etwa 30 bis 40 Minuten erfolgt.In one embodiment of the two aforementioned aspects of the invention, the contacting takes place for about 15 to about 120 minutes, preferably for about 30 to 40 minutes.
In einer Ausführungsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist vorgesehen, dass die funktionale Nukleinsaure im Zytoplasma und/oder im Zellkern lokalisiert ist.In one embodiment of the two aforementioned aspects of the invention it is provided that the functional nucleic acid is located in the cytoplasm and / or in the cell nucleus.
In einer weiteren Ausführungsform der beiden vorgenannten Aspekte der Erfindung ist vorgesehen, dass die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist gegen ein Zielmolekül, wobei das Zielmolekül ausgewählt ist aus der Gruppe, die intrazelluläre und nukleare Zielmoleküle umfasst.In a further embodiment of the two aforementioned aspects of the invention, it is provided that the functional nucleic acid is directed against a target molecule, the target molecule being selected from the group comprising intracellular and nuclear target molecules.
In einem sechsten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Identifizierung und/oder Validierung eines Zielmoleküls, insbesondere eines intrazellulären Zielmoleküls umfassend die folgenden SchritteIn a sixth aspect, the object is achieved according to the invention by a method for identifying and / or validating a target molecule, in particular an intracellular target molecule, comprising the following steps
a) Bereitstellen eines Systems, das ein Zielmolekül enthält und/oder ein Kandidaten- Zielmolekül enthält, b) Bereitstellen einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst,a) providing a system which contains a target molecule and / or contains a candidate target molecule, b) providing a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers,
c) Bereitstellen eines Trägerpeptids, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, undc) providing a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
d) Bestimmen, ob sich der Phänotyp des Systems unter dem Einfluss der funktionalen Nukleinsaure ändert.d) Determine whether the phenotype of the system changes under the influence of the functional nucleic acid.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das System in Schritt a) eine Zelle ist, insbesondere eine eukaryontische Zelle.In one embodiment it is provided that the system in step a) is a cell, in particular a eukaryotic cell.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die funktionale Nukleinsaure aus Schritt b) eine Bibliothek funktionaler Nukleinsäuren ist.In a preferred embodiment it is provided that the functional nucleic acid from step b) is a library of functional nucleic acids.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bibliothek von funktionalen Nukleinsäuren einen Bereich von 102 bis 1018, bevorzugt 105 bis 1016 und bevorzugterweise 1013 bis 1015 verschiedene funktionale Nukleinsäuren enthält.In one embodiment it is provided that the library of functional nucleic acids contains a range from 10 2 to 10 18 , preferably 10 5 to 10 16 and preferably 10 13 to 10 15 different functional nucleic acids.
In einem siebten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Zusammensetzung umfassend eine funktionale Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst, und ein Tragerpeptid, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, und/oder einen Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 7.In a seventh aspect, the object is achieved according to the invention by a composition comprising a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, and a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the nuclear localization sequence of SV 40 is T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and / or a complex according to one of claims 1 to 7.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zusammensetzung für den Nachweis und/oder Diagnostik des Zielmoleküls ist, gegen das die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist. In einem achten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine pharmazeutische Zusammensetzung umfassend eine funktionale Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozmye und Spiegelmere umfasst und ein Tragerpeptid, wobei das Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T- Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, und/oder einen erfindungsgemäßen Komplex und mindestens einen pharmazeutisch akzeptablen Träger.In one embodiment it is provided that the composition is for the detection and / or diagnosis of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed. In an eighth aspect, the object is achieved according to the invention by a pharmaceutical composition comprising a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, Ribozmye and Spiegelmere and a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T-antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and / or a complex according to the invention and at least one pharmaceutically acceptable carrier.
In einer Ausf-ihrungsform ist vorgesehen, dass sie zur Behandlung einer Erkrankung verwendet wird, wobei die Erkrankung durch Beeinflussung der Aktivität und/oder der Funktion des Zielmoleküls, gegen das die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist, verhindert und/oder therapierbar ist.One embodiment provides that it is used to treat a disease, the disease being prevented and / or treatable by influencing the activity and / or the function of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass die Zusammensetzung die Replikation und/oder Vermehrung von Viren beeinflusst, bevorzugterweise die Replikation und/oder Vermehrung von Viren hemmt.In one embodiment of the composition according to the invention it is provided that the composition influences the replication and / or multiplication of viruses, preferably inhibits the replication and / or multiplication of viruses.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass die pharmazeutische Zusammensetzung für die Behandlung und/oder Prävention von viralen Erkrankungen ist.In one embodiment of the pharmaceutical composition according to the invention it is provided that the pharmaceutical composition is for the treatment and / or prevention of viral diseases.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass das Zielmolekül der funktionalen Nukleinsaure ein Molekül ist, welches Teil des Viruspartikels oder des Virus ist.In one embodiment of the pharmaceutical composition according to the invention it is provided that the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is part of the virus particle or the virus.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass das Zielmolekül der funktionalen Nukleinsaure ein Molekül ist, das vom Virus von einer ersten infizierten Zelle in eine zweite infizierte Zelle transferiert wird.In a further embodiment of the pharmaceutical composition according to the invention it is provided that the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is transferred by the virus from a first infected cell to a second infected cell.
In einer bevorzugten Ausf hrungsfo-rm der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass Zielmolekül der funktionalen Nukleinsaure ein Molekül ist, das vom Virus von einer ersten infizierten Zelle in eine zweite infizierte Zelle transferiert wird und die funktionale Nukleinsaure dabei gebunden an ihr Zielmolekül im Virus vorliegt, was zu einer Reduktion der Infektiösität des Viruspartikels führt.In a preferred embodiment of the pharmaceutical composition according to the invention it is provided that the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is transferred by the virus from a first infected cell to a second infected cell and the functional nucleic acid is bound to its target molecule in the virus, which leads to a reduction in the infectiousness of the virus particle.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass der Virus HIV ist.In a particularly preferred embodiment of the pharmaceutical composition according to the invention it is provided that the virus is HIV.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen zu verwenden, um funktionale Nukleinsäuren, wie beispielsweise Aptamere und Spiegelmere, in Zellen und bevorzugterweise in eukaryon- tische Zellen einzuführen. Derartige Trägerpeptide werden hierin allgemein als Tragerpeptid bezeichnet. Eine besonders bevorzugte Form ist das Tragerpeptid mit der Aminosäuresequenz gemäß SEQ. DD. No. 1. Besonders überraschend ist dabei die Tatsache insoweit, als dass es sich bei funktionalen Nukleinsäuren um komplexe dreidimensionale Strukturen handelt, die diese für die spezifische Wechselwirkung mit ihren Zielmolekülen benötigen. Die von funktionalen Nukleinsäuren ausgebildeten Strukturen können zwar auch Watson-Crick-Basenpaarungen umfassen, insbesondere innerhalb der funktionalen Nukleinsaure selbst zur Ausbildung von beispielsweise Stamm-Strukturen, die Wechselwirkung mit dem Zielmolekül erfolgt jedoch typischerweise durch hydrophobe Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen, Coulomb- Wechselwirkungen und Kombinationen derartiger Bindungen bzw. Wechselwirkungen. Ohne im folgenden darauf festgelegt sein zu wollen, gehen die vorliegenden Erfinder davon aus, dass eine Wechselwirkung zwischen der funktionalen Nukleinsaure und dem Tragerpeptid zumindest während des Transportes oder der Passage über die Membran existiert und die Wechselwirkung die Fähigkeit der funktionalen Nukleinsaure, die für die Bindung an das Zielmolekül erforderliche komplexe räumlich Struktur - wieder - einzunehmen, nicht nachteilig beeinflusst.The present invention is based on the surprising finding that it is possible to use a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen to inject functional nucleic acids, such as aptamers and Spiegelmers Introduce cells and preferably in eukaryotic cells. Such carrier peptides are generally referred to herein as carrier peptides. A particularly preferred form is the carrier peptide with the amino acid sequence according to SEQ. DD. No. 1. The fact that functional nucleic acids are complex three-dimensional structures that they need for the specific interaction with their target molecules is particularly surprising. The structures formed by functional nucleic acids can also include Watson-Crick base pairings, in particular within the functional nucleic acid itself to form, for example, parent structures, but the interaction with the target molecule typically takes place through hydrophobic interactions, hydrogen bonds, Coulomb interactions and combinations of such Bonds or interactions. Without wishing to be bound below, the present inventors assume that there is an interaction between the functional nucleic acid and the carrier peptide at least during transport or passage across the membrane and the interaction the ability of the functional nucleic acid that is responsible for binding to take - again - the complex spatial structure required for the target molecule, not adversely affected.
Mit der Verwendung des Trägerpeptids wird somit die intrinsische Permeabilität von funktionalen Nukleinsäuren extrem erhöht, so dass die Überwindung einer biologischen Membran wie einer Zytoplasmamembran, wie beispielsweise bei der Einftihrung einer funktionalen Nukleinsaure in eine Zelle, bevorzugterweise in eine eukaryontische Zelle, mit deren Hydrophobizität und Ladungsspezifität sowie zusätzlicher enzymatischer Barrieren der Zelloberfläche keine entscheidende Rolle mehr spielt. Damit wird es möglich, funktionale Nukleinsäuren, die zwar in vitro regelmäßig eine hohe Wirksamkeit aufweisen, sich jedoch infolge der vorstehenden genannten Beschränkungen in der Regel einer wirksamen in vivo Applikation entziehen, zuverlässig stabilisiert in Zellen einzuführen und damit die Möglichkeit eröffnet, das Potential von funktionalen Nukleinsäuren in den Bereichen Analytik, Diagnostik und Therapie zu realisieren. Das Tragerpeptid genügt darüber hinaus in Kombination mit den funktionalen Nukleinsäuren den Anforderungen für ein Wirkstoffabgabesystem (engl. drug delivery system) in hervorragender Weise. Es ist biokompatibel und biologisch abbaubar, es weist keine intrinsische Toxizität auf, es zeigt keinerlei Akkumulation im Körper, es weist adäquate funktionale Gruppen für eine chemische Fixierung auf, und es hält die biologische Aktivität der zu transportierenden Substanz bis zum Erreichen des Zielmoleküls aufrecht. With the use of the carrier peptide, the intrinsic permeability of functional nucleic acids is extremely increased, so that the overcoming of a biological membrane such as a cytoplasmic membrane, for example when introducing a functional nucleic acid into a cell, preferably into a eukaryotic cell, with its hydrophobicity and charge specificity and additional enzymatic barriers of the cell surface no longer play a decisive role. This makes it possible to reliably introduce stabilized functional nucleic acids, which are regularly highly effective in vitro, but which, as a rule, evade effective in vivo application due to the above-mentioned restrictions, thus opening up the potential of functional Realize nucleic acids in the fields of analysis, diagnostics and therapy. The carrier peptide, in combination with the functional nucleic acids, moreover satisfies the requirements for a drug delivery system. It is biocompatible and biodegradable, it has no intrinsic toxicity, it shows no accumulation in the body, it has adequate functional groups for chemical fixation, and it maintains the biological activity of the substance to be transported until it reaches the target molecule.
Neben der hohen Wirksamkeit des Trägerpeptids beim Überwinden von biologischen Membranen und damit beispielsweise beim Überführen von funktionalen Nukleinsäuren von einem ersten Kompartiment in ein zweites Kompartiment, wobei das erste und das zweite Kompartiment durch eine biologische Membran voneinander getrennt sind, weist das Tragerpeptid eine Schutz- funktion für die funktionale Nukleinsaure auf in dem Sinne, dass es diese vor Abbau durch Nukleasen schützt. Insoweit können die hierin offenbarten Verfahren zum Transport von funktionalen Nukleinsäuren über biologische Membranen auch zum Schutz von funktionalen Nukleinsäuren gegenüber Abbauprozessen, wie beispielsweise durch Nukleasen vermittelt, verwendet werden.In addition to the high effectiveness of the carrier peptide in overcoming biological membranes and thus, for example, in transferring functional nucleic acids from a first compartment to a second compartment, the first and the second compartment being separated from one another by a biological membrane, the carrier peptide has a protective function for the functional nucleic acid in the sense that it protects it from degradation by nucleases. To this extent, the methods disclosed herein for the transport of functional nucleic acids across biological membranes can also be used to protect functional nucleic acids against degradation processes, such as those mediated by nucleases.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff Tragerpeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen. Das Fusionspeptid weist insgesamt 27 Aminosäuren auf und ist beispielsweise beschrieben bei Morris et al., 1997 [NAR, 25 (14), 2730-2736]. Die Aminosäuresequenz eines unter diese Definition fallenden Trägerpeptids ist das in der Literatur auch als MPG bezeichnete Tragerpeptid, die wie folgt lautet:As used herein, the term carrier peptide refers to a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen. The fusion peptide has a total of 27 amino acids and is described, for example, by Morris et al., 1997 [NAR, 25 (14), 2730-2736]. The amino acid sequence of a carrier peptide falling under this definition is the carrier peptide also referred to in the literature as MPG, which reads as follows:
GALFLGFLGAAGSTMGA-WSQP-KSKRKV (SEQ ID NO. 1).GALFLGFLGAAGSTMGA-WSQP-KSKRKV (SEQ ID NO.1).
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Fusionspeptids ist jene mit der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 2: GALFLGFLGAAGSTMGA-WSQP-KLKRKV (SEQ ID NO.2).Another embodiment of the fusion peptide used according to the invention is that with the amino acid sequence according to SEQ ID NO. 2: GALFLGFLGAAGSTMGA-WSQP-KLKRKV (SEQ ID NO.2).
Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäß verwendeten Fusionspeptids ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass dieses am N-Terminus die Modifikation Ac und am C-Terminus die Modifikation -NH-CH2-CH -SH aufweist.In both embodiments of the fusion peptide used according to the invention it is provided in a further preferred embodiment that it has the modification Ac at the N-terminus and the modification -NH-CH 2 -CH -SH at the C-terminus.
Die Sequenz WSQP fungiert dabei als Linker.The sequence WSQP acts as a linker.
Wie hierin verwendet umfasst der Begriff des Trägerpeptids auch die Derivate der vorstehend genannten allgemein und spezifisch definierten Trägerpeptide. Ein Derivat ist somit ein Tragerpeptid, das sich von den hierin beschriebenen Trägerpeptiden unterscheidet, beispielsweise in seinem Aufbau als Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen, wobei bevozugterwei- se die Domänen über einen Linker, insbesondere einen Linker aus einem Polypeptid miteinander verbunden sind. Der Unterschied des Derivates kann jedoch auch in einer davon unterschiedlichen Aminosäuresequenz, insbesondere verglichen mit den Aminosäuresequenzen gemäß SEQ. ID. No. 1 oder SEQ. ID. No. 2, begründet sein. In einem jeden Fall soll ein Derivat als Derivat der hierin beschriebenen Trägerpeptide gelten, wenn es die Eigenschaft oder Fähigkeit aufweist, wie die Tragerpeptid eine funktionale Nukleinsaure über eine biologische Membran zu transferieren.As used herein, the term carrier peptide also includes the derivatives of the general and specifically defined carrier peptides mentioned above. A derivative is thus a carrier peptide which differs from the carrier peptides described here, for example in its structure as a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being via a linker, in particular a linker made of a polypeptide, are connected to one another. However, the difference of the derivative can also be in a different amino acid sequence, in particular compared to the amino acid sequences according to SEQ. ID. No. 1 or SEQ. ID. No. 2, be justified. In any case, a derivative should be considered a derivative of the carrier peptides described herein if it has the property or ability to transfer a functional nucleic acid across a biological membrane like the carrier peptide.
Die Wechselwirkung zwischen dem Tragerpeptid und der funktionalen Nukleinsaure kann kova- lenter Natur sein oder auch nicht-kovalenter Natur. Dabei ist bevorzugt, dass die Wechselwirkung nicht-kovalenter Natur ist und auf hydrophoben Wechselwirkungen, ionischen Wechselwirkungen und/oder Coulomb-Wechselwirkungen beruht, wobei ionische Wechselwirkungen den Hauptteil der Bindung auszumachen scheinen.The interaction between the carrier peptide and the functional nucleic acid can be covalent in nature or non-covalent in nature. It is preferred that the interaction is non-covalent in nature and based on hydrophobic interactions, ionic interactions and / or Coulomb interactions, ionic interactions seem to make up the majority of the bond.
Der Transport von funktionalen Nukleinsäuren über biologische Membranen, beispielsweise der Zytoplasmamembran von Zellen, erfolgt unter Verwendung des Trägerpeptids sehr effektiv und in ausgesprochen kurzer Zeit. Der der Aufnahme beispielsweise in Zellen zugrunde liegende Mechanismus scheint dabei der nichtendosomale Mechanismus zu sein.The transport of functional nucleic acids across biological membranes, for example the cytoplasmic membrane of cells, takes place very effectively and in a very short time using the carrier peptide. The mechanism underlying the uptake in cells, for example, seems to be the non-dosomal mechanism.
Dabei scheint eine konformationelle Umlagerung im Peptid beteiligt zu sein, wobei dem Linker in diesem Zusammenhang eine gewisse Bedeutung zuzukommen scheint. Selbstassoziierung durch intermolekulare beta-Faltblätter erwies sich als wichtiges Merkmal, um die Fähigkeit der Trägerpeptide für eine Translokation zu interpretieren. Es wurden Studien unter Verwendung von Fourier-Transformationsinfrarotspektroskopie (FTIR) und Zirkulardichroismusspektrosko- pie (CD) durchgeführt. Die erfindungsgemäß verwendeten Trägerpeptide können sowohl alpha- helikale wie auch beta-Faltblatt-Konformationszustände annehmen. CD- und NMR- Spektroskopie wurden verwendet, um die Sekundärstrukturen der Peptide in „membrannachahmenden" Medien, wie Trifluorethanol und Natriumdodecyl-Mizellen, in Gegenwart von negativ geladenen und neutralen Liposomen zu untersuchen. Während die Peptide überwiegend in den zwei vorstehend genannten Medien eine alpha-helikale Struktur aufweisen, wurden intermolekular beta-Faltblätter in Gegenwart der Liposomen beobachtet. Im Falle der primären amphiphati- schen Vektoren wurden diese beta-Faltblattstrukturen durch AFM-Beobachtungen an übertragenen Monolayern als großdimensionierte filamentöse Partikel gemacht.A conformational rearrangement in the peptide seems to be involved, whereby the linker seems to have a certain importance in this context. self Association through intermolecular beta sheets proved to be an important feature to interpret the ability of the carrier peptides for a translocation. Studies using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and circular dichroism spectroscopy (CD) were carried out. The carrier peptides used according to the invention can assume both alpha-helical and beta-sheet conformational states. CD and NMR spectroscopy were used to examine the secondary structures of the peptides in "membrane-mimicking" media, such as trifluoroethanol and sodium dodecyl micelles, in the presence of negatively charged and neutral liposomes. While the peptides predominantly contained an alpha -helical structure, intermolecular beta sheets were observed in the presence of the liposomes, and in the case of the primary amphiphatic vectors, these beta sheet structures were made as large-sized filamentous particles by AFM observations on transferred monolayers.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass eine kovalente Bindung zwischen der funktionalen Nukleinsaure und dem Tragerpeptid ausgebildet wird. Hierzu eignet sich insbesondere die durch die Modifikation der Trägerpeptide eingebrachte SH-Gruppe, bevorzugterweise unter Ausbildung einer SS-Brücke.It is within the scope of the present invention that a covalent bond is formed between the functional nucleic acid and the carrier peptide. The SH group introduced by the modification of the carrier peptides is particularly suitable for this, preferably with the formation of an SS bridge.
Funktionale Nukleinsäuren, wie hierin verwendet, bezeichnen solche Nukleinsäuren, d. h. Poly- nukleotide, die ein Zielmolekül spezifisch binden. Beispiele für derartige funktionale Nukleinsäuren sind Aptamere, Aptazyme, Spiegelmere, Ribozyme, Antisense-Oligonukleotide, RNAi und siRNA. Bei den Oligonukleotiden kann es sich dabei um solche handeln, die aus D- Nukleotiden oder L-Nukleotiden oder beiden aufgebaut sind. Die Nukleinsäuren können dabei einzelsträngig oder doppelsträngig vorliegen. Es ist weiter im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Nukleinsäuren an einem oder mehreren der sie aufbauenden Nukleotide eine Modifikation aufweisen. Die Modifikation kann dabei den Basenanteil, den Riboseanteil oder den Phosphatanteil der sie ausbildenden Nukleotide betreffen.Functional nucleic acids, as used herein, refer to such nucleic acids, i.e. H. Polynucleotides that specifically bind a target molecule. Examples of such functional nucleic acids are aptamers, aptazymes, Spiegelmers, ribozymes, antisense oligonucleotides, RNAi and siRNA. The oligonucleotides can be those which are composed of D nucleotides or L nucleotides or both. The nucleic acids can be single-stranded or double-stranded. It is further within the scope of the present invention that the nucleic acids have a modification to one or more of the nucleotides that make them up. The modification can relate to the base portion, the ribose portion or the phosphate portion of the nucleotides forming them.
Modifizierte Nukleinsäuren können beispielsweise 5- Fluoruracil, 5-Bromuracil, 5-Chloruracil, 5-Ioduracil, Hypoxanthin, Xanthin, Ethenoadenosin, 4-Acetylcytosin, 5-Modified nucleic acids can be, for example, 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlorouracil, 5-ioduracil, hypoxanthine, xanthine, ethenoadenosine, 4-acetylcytosine, 5-
(Carboxyhydroxylmethyl)uracil, 5- Carboxymethylaminomehtyl-2-thio-uridin, 5- Carboxy- methylaminomethyluracil, Dihydrouracil, ß-D-Galactosylqueosin, J-nosin, N6-Isopentenyladenin, 1-Methyladenin, 1- Methylpseudouracil, 1-Methylguanin, 1-Methylinosin, 2,2-Dimethylguanin, 2-Methyladenin, 2-Ethylguanin, 3-Methylcytosin, 5-Methylcytosin, N6-Methyladenin, 7- Methylguanin, 5-Methylaminomethyluracil, 5-Methoxyaminomethyl-2-thiouracil, ß-D- Mannosylqueosin, 5 '-MethoxycarbonylmethyluraciL, 5-Methoxyuracil, 2-Methylthio-N6- Isopentenyladenin, Uracil-5-oxyesseigsäuremethylester, Uracil-5-oxyessigsäure, Pseudouracil, Queosin, 3-Thiocytosin, 5-Methyl-2-thiouracil, 2-Thiouracil, 4-Thiouracil, 5-Methyluracil, Ura- cil-5-oxyessigsäuremethylester, Uracil-5-oxyessigsäure, 3(3-Amino-3-N-2-carboxypropyl)Uracil und 2,6-Diaminopurin umfassen.(Carboxyhydroxylmethyl) uracil, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thio-uridine, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, ß-D-galactosylqueosine, J-nosin, N6-isopentenyladenine, 1-methyladenine, 1-methylpseudouracil, 1-methylguanine -Methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-ethylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-methyladenine, 7- Methyl guanine, 5-methylaminomethyluracil, 5-methoxyaminomethyl-2-thiouracil, ß-D-mannosylqueosine, 5 '-methoxycarbonylmethyluraciL, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentenyladenine, uracil-5-oxyacetic acid methyl acetate, uracil-5-methoxyacetate , Queosin, 3-thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, uracil-5-oxyacetic acid methyl ester, uracil-5-oxyacetic acid, 3 (3-amino-3-N -2-carboxypropyl) uracil and 2,6-diaminopurine.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren ist vorgesehen, dass diese mindestens eine Modifikation oder Markierung am 5'- und/oder 3 '-Ende trägt, wobei bevorzugterweise die Modifikation und/oder die Markierung ausgewählt ist aus der Gruppe, die die Biotingrüppe; die Digoxygeningruppe; Fluoreszenzfarbstoffe, insbesondere Fluorescein und Rhodamin; Psoralen; Thiolgruppe(n), Aminogruppe(n), Ethylenglykolgruppe(n)- oder Choleste- rylgruppe(n) umfasst.In a further embodiment of the nucleic acids according to the invention it is provided that it carries at least one modification or label at the 5 'and / or 3' end, the modification and / or label preferably being selected from the group comprising the biotin group; the digoxygenin group; Fluorescent dyes, especially fluorescein and rhodamine; psoralen; Thiol group (s), amino group (s), ethylene glycol group (s) - or cholesteryl group (s) comprises.
In einer noch weiteren Aus-führungsform der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren ist vorgesehen, dass die modifizierte Verbindungsgruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, die Phosphomono- oder Phosphodithioate, Alkylphosphonate, Arylphosphonate, Phosphoroamidate, Phosphattriester, bevorzugterweise P(O)-Alkylderivate; Verbindungsgruppen, in denen Sauerstoffatome in der durch die Phosphatgruppe gebildetet Brücke zwischen den Zuckern durch andere Bindungen ersetzt werden, bevorzugterweise NH-, CH2- oder S-P- Verbindungen, bevorzugtererweise 3'- NHP(O)-(O")O-5 'phosphoramidate; Dephosphointernukleotidverbindungen, bevorzugterweise Acetamidat-, Carbamatverbindungen oder Peptidnukleinsäuren (PNA) umfaßt.In a still further embodiment of the nucleic acids according to the invention it is provided that the modified connecting group is selected from the group consisting of phosphomono- or phosphodithioates, alkylphosphonates, arylphosphonates, phosphoroamidates, phosphate triesters, preferably P (O) -alkyl derivatives; Linking groups in which oxygen atoms in the bridge between the sugars formed by the phosphate group are replaced by other bonds, preferably NH, CH 2 or SP compounds, more preferably 3'-NHP (O) - (O " ) O-5 'phosphoramidates; dephosphointernucleotide compounds, preferably acetamidate, carbamate compounds or peptide nucleic acids (PNA).
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren ist vorgesehen, dass der modifizierte Zuckerrest ausgewählt ist aus der Gruppe, die 2'-Azido-2'-Deoxy-, 2'-Amino-2'-Deoxy-, 2'-Fluoro-2'-Deoxy-, 2'-Chloro-2'-Deoxy, 2'-O-Methyl, 2'-O-Allyl-, 2'-C-Fluoromethyl- Gruppen und/oder Modifikationen umfaßt.In one embodiment of the nucleic acids according to the invention it is provided that the modified sugar residue is selected from the group consisting of 2'-azido-2'-deoxy, 2'-amino-2'-deoxy, 2'-fluoro-2'- Deoxy, 2'-chloro-2'-deoxy, 2'-O-methyl, 2'-O-allyl, 2'-C-fluoromethyl groups and / or modifications.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren ist vorgesehen, dass die Nukleinsaure stabilisiert ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Cytidinrest durch ein 2'-Amino-2'-deoxycytidin oder ein 2'-Fluoro- 2'-deoxycytidin und/oder mindestens ein Uridinrest durch ein 2'-Amino-2'-deoxyuridin oder ein 2'-Fluoro-2'-deoxyuridin ersetzt ist. Modifikationen von Nukleinsaure sind dem Fachmann gut bekannt und beispielsweise beschrieben in Eaton, B.E. (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1: 10-16. Es wird im übrigen anerkannt werden, dass die vorliegende Erfindung allgemein für funktionale Nukleinsäuren anwendbar ist und nicht auf eine spezifische Nukleinsaure, die durch ihre Nukleinsäuresequenz bestimmt wird, oder eine spezifisch modifizierte Nukleinsaure beschränkt ist.In a preferred embodiment of the nucleic acids according to the invention it is provided that the nucleic acid is stabilized. In a particularly preferred embodiment it is provided that at least one cytidine residue by a 2'-amino-2'-deoxycytidine or a 2'-fluoro-2'-deoxycytidine and / or at least one uridine residue by a 2'-amino-2'- deoxyuridine or a 2'-fluoro-2'-deoxyuridine is replaced. Modifications of nucleic acid are well known to the person skilled in the art and are described, for example, in Eaton, BE (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1: 10-16. It will also be appreciated that the present invention is generally applicable to functional nucleic acids and is not limited to a specific nucleic acid determined by its nucleic acid sequence or a specifically modified nucleic acid.
Die Synthese der Nukleinsäuren, wie sie hierin beschrieben sind, ist den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Die Herstellung, d. h. Selektion oder Erzeugung derartiger funktionaler Nukleinsäuren ist den Fachleuten ebenfalls bekannt und beispielsweise für Aptamere beschrieben in EP 0 533 838, und für Spiegelmere in WO 98/08856.The synthesis of the nucleic acids as described herein is known to those skilled in the art. The manufacture, d. H. Selection or generation of such functional nucleic acids is also known to those skilled in the art and is described, for example, for aptamers in EP 0 533 838 and for Spiegelmers in WO 98/08856.
Eine weitere Form der funktionalen Nukleinsäuren, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind sogenannte Aptazyme. Aptazyme sind beispielsweise beschreiben von Piganeau N. et al. (2000), Angew. Chem. Int. Ed. 39, Nr. 29, Seiten 4369 - 4373. Dabei handelt es sich um eine spezifische Form von Aptameren, die sich dadurch auszeichnen, dass sie neben dem Apta- meranteil, der spezifisch an das Zielmolekül bindet, noch einen Ribozymanteil enthalten mit der Folge, dass nach Bindung des Aptameranteils des Aptazyms an das Zielmolekül der Ribozymanteil aktiviert oder in einer anderen Ausführungsform deaktiviert wird und es infolge dessen zur Aktivierung oder Inhibition einer Spaltung einer als Substrat des Ribozymanteils des Aptazyms fungierenden Nukleinsaure kommt. Bei entsprechender Gestaltung des Ribozymsubstrates kann dabei beispielsweise eine Änderung der Fluoreszenz infolge einer Änderung der räumlichen Anordnung eines Fluoreszenzdonors relativ zu einem Fluoreszenzakzeptor auf dem Ribozym- substrat beobachtet werden. Aptazyme eignen sich insoweit insbesondere für die Anwendung im Rahmen der Target- Validierung bzw. Target-Identifizierung und der Bestimmung der Wechselwirkungspartner des Zielmoleküls, gegen das die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist, sowie als analytisches oder diagnostisches Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung, sind aber nicht darauf beschränkt.Another form of the functional nucleic acids that can be used according to the invention are so-called aptazymes. Aptazymes are described, for example, by Piganeau N. et al. (2000), Angew. Chem. Int. Ed. 39, No. 29, pages 4369 - 4373. This is a specific form of aptamers which are distinguished by the fact that, in addition to the portion of the apmer that specifically binds to the target molecule, they also contain a portion of ribozyme with the result that that after binding of the aptamer portion of the aptazyme to the target molecule, the ribozyme portion is activated or deactivated in another embodiment and, as a result, activation or inhibition of cleavage of a nucleic acid which acts as a substrate of the ribozyme portion of the aptazyme occurs. With a corresponding design of the ribozyme substrate, a change in the fluorescence due to a change in the spatial arrangement of a fluorescence donor relative to a fluorescence acceptor on the ribozyme substrate can be observed, for example. In this respect, aptazymes are particularly suitable for use in the context of target validation or target identification and the determination of the interaction partners of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed, and as an analytical or diagnostic agent within the meaning of the present invention, but are not limited to this.
Auch Ribozyme treten spezifisch mit einem Zielmolekül in Wechselwirkung, wobei hier jedoch die Wechselwirkung durch Basenpaarung, insbesondere Watson-Crick-Basenpaarung, vermittelt wird. Für die katalytische Aktivität von Ribozymen ist die Ausbildung einer durch die Primärsequenz vorgegebenen, funktionalen Sekundär- und Tertiärstruktur ähnlich wichtig wie für Aptamere und deren Bindungskompetenz. Ribozyme sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt und beispielsweise hinsichtlich der Konstruktions- und Funktionsprinzipien beschrieben in Do- herty und Doudna (Ribozyme Structures and Mechanism. Annu. Rev. Biophys Biomol Struct 2001, 30: 457-75).Ribozymes also interact specifically with a target molecule, but here the interaction is mediated by base pairing, in particular Watson-Crick base pairing. For the catalytic activity of ribozymes, the formation of a functional secondary and tertiary structure predetermined by the primary sequence is as important as for aptamers and their binding competence. Ribozymes are known to those skilled in the art and are described, for example, with regard to the construction and functional principles in Do- herty and Doudna (Ribozyme Structures and Mechanism. Annu. Rev. Biophys Biomol Struct 2001, 30: 457-75).
Ebenfalls den Fachleuten bekannt sind Antisense-Oligonukleotide, die nach einem grundsätzlich ähnlichen Mechanismus wie Ribozyme mit Nukleinsäure-Zielmolekülen in Wechselwirkung treten. Derartige Antisense-Oligonukleotide sind beispielsweise in den US-Patenten 5,849,902 und 5,989,912 beschrieben und stellen funktionale Nukleinsäuren im Sinne der vorliegenden Erfindung für die verschiedenen Aspekte dar.Antisense oligonucleotides, which interact with nucleic acid target molecules by a mechanism similar to that of ribozymes, are also known to those skilled in the art. Such antisense oligonucleotides are described, for example, in US Pat. Nos. 5,849,902 and 5,989,912 and represent functional nucleic acids in the sense of the present invention for the various aspects.
Eine weitere Klasse von funktionalen Nukleinsäuren sind kurze interferierende Ribonukleinsäuren, die auch als RNAi bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um eine doppelsträngige RNA mit einer bevorzugten Länge von 21 bis 23 Nukleotiden, die im speziellen Falle bedingt durch ihre geringe Größe auch als siRNA (engl.: small interfering RNA) bezeichnet wird, obwohl auch kürzere bzw. längere Polynukleotide grundsätzlich geeignet sind. RNAi ist hinsichtlich ihrer Verwendung für die Targetvalidierung bzw. als diagnostisches und therapeutisches Mittel beispielsweise in den internationalen Patentanmeldungen WO 00/44895 und WO 01/75164 beschrieben.Another class of functional nucleic acids are short interfering ribonucleic acids, which are also referred to as RNAi. This is a double-stranded RNA with a preferred length of 21 to 23 nucleotides, which in the special case is also referred to as siRNA (small interfering RNA) due to its small size, although shorter or longer polynucleotides are also fundamentally suitable are. With regard to its use for target validation or as a diagnostic and therapeutic agent, RNAi is described, for example, in international patent applications WO 00/44895 and WO 01/75164.
Bei der Ausbildung des erfindungsgemäßen Komplexes aus dem Tragerpeptid mit der in Beispiel 2 beschriebenen funktionalen Nukleinsaure, einem Aptamer, wurde festgestellt, dass die Stöchiometrie von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 10:1 betragen kann. Es sind jedoch auch Mischungsverhältnisse im Rahmen der vorliegenden Erfindung, bei denen ein stö- chiometrisch.es Verhältnis von 50:1 (Tragerpeptid : funktionale Nukleinsaure) auftritt.When the complex according to the invention was formed from the carrier peptide with the functional nucleic acid described in Example 2, an aptamer, it was found that the stoichiometry of the carrier peptide to functional nucleic acid can be approximately 10: 1. However, there are also mixing ratios in the context of the present invention in which a stoichiometric ratio of 50: 1 (carrier peptide: functional nucleic acid) occurs.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Komplexes kann der Komplex durch das Verhältnis der Ladungen, d. h. das Verhältnis der negativen Ladung der Nukleinsaure zu positiven Ladungen des Peptids charakterisiert werden. Das Ladungsverhältnis kann dabei von etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugterweise etwa 20:1 bis 1:1, bevorzugtererweise etwa 10:1 bis 1:1 betragen. Am bevorzugtesten scheint ein Verhältnis von 5:1 zu sein. Stellt man auf die stöchiometrischen Verhältnisse im Komplex selbst ab, kommt der Länge der zu transportierenden Nukleinsaure ein zentrale Bedeutung bei. In diesem Falle kann das Verhältnis von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa von 25 000:1 bis 5:1, bevorzugterweise etwa von 500:1 bis 5:1, noch bevorzugtererweise etwa von 250:1 bis 5:1 betragen. Das vorliegende System bestehend aus Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure kann verwendet werden zum Überwinden biologischer Membranen wie beispielsweise der Zytoplasma- membran von Zellen. Darüber hinaus können damit auch andere zelluläre Membranen als die Zytoplasmamembran überwunden werden, wie beispielsweise die Membranen von Zellorganellen, wie des Zellkerns und dergleichen mehr. Es ist auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das Tragerpeptid den Übertritt funktionaler Nukleinsäuren in den Zellkern vermittelt.In a further preferred embodiment of the complex according to the invention, the complex can be characterized by the ratio of the charges, ie the ratio of the negative charge of the nucleic acid to positive charges of the peptide. The charge ratio can be from approximately 50: 1 to 1: 1, preferably approximately 20: 1 to 1: 1, preferably approximately 10: 1 to 1: 1. A ratio of 5: 1 appears to be most preferred. If one adjusts to the stoichiometric conditions in the complex itself, the length of the nucleic acid to be transported is of central importance. In this case, the ratio of carrier peptide to functional nucleic acid can be about 25,000: 1 to 5: 1, preferably about 500: 1 to 5: 1, more preferably about 250: 1 to 5: 1. The present system consisting of carrier peptide and functional nucleic acid can be used to overcome biological membranes such as the cytoplasmic membrane of cells. In addition, it can also be used to overcome cellular membranes other than the cytoplasmic membrane, such as, for example, the membranes of cell organelles, such as the cell nucleus and the like. It is also within the scope of the present invention that the carrier peptide mediates the transfer of functional nucleic acids into the cell nucleus.
Die Frage der Lokalisation der durch das Tragerpeptid transferierten funktionalen Nukleinsaure hängt dabei von der Bindungskonstante des Komplexes aus Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure ebenso wie von dem jeweiligen Verhältnis von Tragerpeptid zu funktionaler Nukleinsaure ab. Typische Bindungskonstanten für den erfindungsgemäßen Komplex betragen 5 bis 50 nM, bevorzugterweise etwa 15 bis 30 nM und bevorzugtererweise etwa 20 nM. Insoweit kann ein höheres Mischungsverhältnis mit der dadurch bedingten geringeren Stabilität des Komplexes für die Lokalisation der funktionalen Nukleinsaure nach Transportvermittlung durch das Trägermolekül durchaus gezielt eingesetzt werden.The question of the location of the functional nucleic acid transferred by the carrier peptide depends on the binding constant of the complex of carrier peptide and functional nucleic acid as well as on the respective ratio of carrier peptide to functional nucleic acid. Typical binding constants for the complex according to the invention are 5 to 50 nM, preferably approximately 15 to 30 nM and preferably approximately 20 nM. In this respect, a higher mixing ratio with the resulting lower stability of the complex can be used in a targeted manner for the localization of the functional nucleic acid after transport by the carrier molecule.
Hinsichtlich der biologischen Membranen, die in den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung herangezogen oder verwendet werden, um einen Tragerpeptid vermittelten Transport von funktionaler Nukleinsaure vorzunehmen bzw. nachzuweisen, bestehen grundsätzlich keinerlei Beschränkungen. Unter biologischer Membran wird hierbei bevorzugterweise eine zweischichtige Phospholipid-Membran (engl. phosphobilayer) verstanden. Dabei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass derartige biologische Membranen auch technische Membranen sein können, so lange sie einen mit der biologischen Membran grundsätzlich vergleichbaren Aufbau, aufweisen.There are basically no restrictions with regard to the biological membranes used or used in the various aspects of the present invention to carry out or detect a carrier peptide-mediated transport of functional nucleic acid. In this context, the biological membrane is preferably understood to mean a two-layer phospholipid membrane (phosphobilayer). It is within the scope of the present invention that such biological membranes can also be technical membranes, as long as they have a structure that is fundamentally comparable to that of the biological membrane.
Unter biologischer Membran versteht man insbesondere auch solche, wie sie bei prokaryonti- schen und eukaryontischen Zellen vorkommen. Entsprechend sind prokaryontische und/oder eukaryontische Zellen jene Zellen, die gemäß den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung herangezogen werden können, um einen Tragerpeptid vermittelten Transport von funktionalen Nukleinsäuren zu bewirken bzw. bei denen ein solches vorgenommen wird. Zu den eukaryontischen Zellen gehören insbesondere tierische und pflanzliche, aber auch pilzliche Zellen. Bei den tierischen Zellen sind insbesondere jene Zellen bevorzugt, die von Säugetieren stammen. Bevorzugterweise sind die Säugetiere dabei der Mensch, Affe, Maus, Ratte, Kaninchen, Schwein, Meerschweinchen, Hund und Katze. Das Tragerpeptid kann erfindungsgemäß zusammen mit einer funktionalen Nukleinsaure bzw. der Komplex aus beiden, auch zur Transfektion und/oder Transformation entsprechender Zellen verwendet werden. Damit werden vielfältige Anwendungen in der modernen Biotechnologie sowie Medizin, die grundsätzlich mit funktionalen Nukleinsäuren möglich sind, tatsächlich effektiv realisierbar. Es ist ein bekanntes Phänomen, dass bei der Applikation in vivo, d. h. in zellulären Systemen, funktionale Nukleinsäuren nur unter oftmals vergleichsweise unphysiologischen und toxischen Bedingungen in die Zellen effektiv eingeschleust werden können. Derartige Effekte treten beispielsweise bei den dem Fachmann bekannten Methoden wie Lipofektion mit kationischen Lipiden oder der Elektroporation auf. Daher wird die gewünschte, von den durch die funktionalen Nukleinsäuren vermittelten Wirkung oftmals von unspezifϊschen, toxischen Effekten überlagert. Des weiteren zeichnet sich die erfindungsgemäße Einschleusung der funktionalen Nukleinsäuren durch Trägerpeptide durch eine wesentlich höhere Effizienz auch bei schwierig zu transfizierenden Zelllinien aus.A biological membrane is understood to mean, in particular, those that occur in prokaryotic and eukaryotic cells. Accordingly, prokaryotic and / or eukaryotic cells are those cells which, according to the various aspects of the present invention, can be used to effect or carry out a carrier peptide-mediated transport of functional nucleic acids. The eukaryotic cells include in particular animal and plant, but also fungal cells. In the case of animal cells, those cells which are derived from mammals are particularly preferred. The mammals are preferably humans, monkeys, mice, rats, rabbits, pigs, guinea pigs, dogs and cats. According to the invention, the carrier peptide can be used together with a functional nucleic acid or the complex of both, also for the transfection and / or transformation of corresponding cells. This means that diverse applications in modern biotechnology and medicine that are basically possible with functional nucleic acids can actually be effectively implemented. It is a known phenomenon that when applied in vivo, ie in cellular systems, functional nucleic acids can only be effectively introduced into the cells under often comparatively unphysiological and toxic conditions. Such effects occur, for example, in the methods known to the person skilled in the art, such as lipofection with cationic lipids or electroporation. Therefore, the desired effect, which is mediated by the functional nucleic acids, is often overlaid by unspecific, toxic effects. Furthermore, the introduction of the functional nucleic acids by carrier peptides according to the invention is distinguished by a substantially higher efficiency even in the case of cell lines which are difficult to transfect.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die funktionale Nukleinsaure durch das Tragerpeptid im Komplex stabilisiert wird und diese somit vor insbesondere nukleolytischen Angriffen geschützt wird mit der Folge, dass die funktionale Nukleinsaure eine erhöhte Halbwertszeit in derartigen Systemen aufweist und somit die Wirkung der funktionalen Nukleinsaure länger anhält.A further advantage is that the functional nucleic acid is stabilized in the complex by the carrier peptide and is thus protected from, in particular, nucleolytic attacks, with the result that the functional nucleic acid has an increased half-life in such systems and the effect of the functional nucleic acid therefore lasts longer.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Transfektion um eine stabilisierte Transfektion. Unter stabilisierter Transfektion soll dabei eine solche verstanden werden, bei der die von der funktionalen Nukleinsaure vermittelte Wirkung über mindestens eine Generation, bevorzugterweise zwei oder mehr Generationen, zumindest in einem bestimmten Umfang aufrechterhalten wird. Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt konnten durch die Verwendung funktionaler Nukleinsäuren Effekte, die sich aus der Wechselwirkung der funktionalen Nukleinsäuren mit ihren Zielmolekülen ergeben haben, lediglich für einen in der Regel kurzen Teil des Zellzyklus der Zelle aufrechterhalten werden. Es wurde nun überraschend festgestellt, dass die Kombination von Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure bzw. der daraus gebildete Komplex deutlich länger in Zellen präsent und die funktionale Nukleinsaure funktional aktiv ist, als bei anderen Systemen. Ganz überraschend war dabei die Feststellung, dass auch nach einer erfolgten Zellteilung die durch die funktionale Nukleinsäuren vermittelten Effekte auch bei den nachkommenden Zellen noch beobachtet werden konnten. Damit stellt die erfindungsgemäße Verwendung des Trägerpeptids in Verbindung mit funktionalen Nukleinsäuren eine wirkungs- volle Alternative dar zur Verwendung stabilisierter funktionaler Nukleinsäuren, die oftmals mit zytotoxischen Wirkungen verbunden sind, wie beispielsweise Phosphorothioat-modifizierte Antisense-Oligonukleotide. Bei den verschiedenen erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Bereitstellung einer biologischen Membran in den Fachleuten bekannter Art und Weise. Typischerweise wird dies durch das Vorlegen von Zellen, wie hierin beschrieben, erfolgen. Diese Zellen sind in der Regel in einer Pufferlösung, bevorzugterweise in einer Nährlösung vorhanden. Das Tragerpeptid liegt bevorzugterweise ebenso wie die funktionale Nukleinsaure in einer Lösung, bevorzugterweise einer Pufferlösung vor.In a particularly preferred embodiment, the transfection is a stabilized transfection. Stabilized transfection should be understood to mean one in which the effect mediated by the functional nucleic acid is maintained at least to a certain extent over at least one generation, preferably two or more generations. Up to the present time, the use of functional nucleic acids has only allowed effects that result from the interaction of the functional nucleic acids with their target molecules to be maintained only for a generally short part of the cell's cell cycle. It has now surprisingly been found that the combination of carrier peptide and functional nucleic acid or the complex formed therefrom is present in cells for significantly longer and the functional nucleic acid is functionally active than in other systems. It was quite surprising to find that even after cell division had taken place, the effects mediated by the functional nucleic acids could still be observed in the cells to come. The use of the carrier peptide according to the invention in combination with functional nucleic acids thus provides an effective full alternative to the use of stabilized functional nucleic acids, which are often associated with cytotoxic effects, such as phosphorothioate-modified antisense oligonucleotides. In the various methods according to the invention, a biological membrane is provided in a manner known to those skilled in the art. Typically, this will be done by presenting cells as described herein. These cells are usually present in a buffer solution, preferably in a nutrient solution. Like the functional nucleic acid, the carrier peptide is preferably present in a solution, preferably in a buffer solution.
Das rnkontaktbringen der Komponenten, d. h. der biologischen Membran, der funktionalen Nukleinsaure und des Trägerpeptids erfolgt typischerweise in einem Reaktionsgefäß. Die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Komponenten, entweder einzeln oder gemischt, ist dabei für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblich. Bevorzugt ist die Mischung der Nukleinsaure mit dem Tragerpeptid vor der Mischung des Komplexes mit den biologischen Membranen. Hinsichtlich der Inkubationsbedingungen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Inkubation bei einer Temperatur von etwa 25 °C bis etwa 37°C durchgeführt wird. Ein weiterer inkubationsrelevanter Parameter, insbesondere alternativ zu dem vorstehend beschriebenen stöchiometrischen Verhältnis, ist das Verhältnis der Ladungen wie vorstehend skizziert, das sich in diesem Rahmen orientieren soll und insbesondere größer etwa 5:1 sein sollte.Contacting the components, i. H. the biological membrane, the functional nucleic acid and the carrier peptide are typically carried out in a reaction vessel. The order of addition of the individual components, either individually or mixed, is irrelevant for the execution of the method according to the invention. Preference is given to mixing the nucleic acid with the carrier peptide before mixing the complex with the biological membranes. With regard to the incubation conditions, it has proven to be particularly advantageous if the incubation is carried out at a temperature of about 25 ° C. to about 37 ° C. Another parameter relevant to incubation, in particular as an alternative to the stoichiometric ratio described above, is the ratio of the charges as outlined above, which should be based on this framework and in particular should be greater than about 5: 1.
Bevorzugterweise befinden sich die erfindungsgemäß zu transfizierenden Zellen in den verschiedenen erfindungsgemäßen Verfahren in einem Zustand des Wachstums, insbesondere in einem Zustand der aktiven Zellteilung.The cells to be transfected in the various methods according to the invention are preferably in a state of growth, in particular in a state of active cell division.
Die Zeitspanne, in der die biologische Membran mit dem Tragerpeptid und der funktionalen Nukleinsaure in Kontakt gebracht wird, beträgt dabei etwa 15 bis etwa 120 Minuten, bevorzugt etwa 30 bis 40 Minuten. Eine besonders bevorzugte alternative Inkubationszeit ist dabei eine Zeitspanne von etwa 120 Minuten. Dabei wurde festgestellt, dass die funktionale Nukleinsaure in Gegenwart des Trägerpeptids innerhalb von weniger als einer Stunde eine Transfektionrate von mehr als 90% zu realisieren in der Lage ist.The time period in which the biological membrane is brought into contact with the carrier peptide and the functional nucleic acid is about 15 to about 120 minutes, preferably about 30 to 40 minutes. A particularly preferred alternative incubation time is a period of about 120 minutes. It was found that the functional nucleic acid in the presence of the carrier peptide is able to achieve a transfection rate of more than 90% within less than an hour.
Hinsichtlich der Zielmoleküle, gegen die die funktionale Nukleinsaure gerichtet sein kann, bestehen grundsätzlich insbesondere bei Aptameren, Aptazymen und Spiegelmeren keinerlei Ein- schränkungen. Es ist den Fachleuten bekannt, dass praktisch gegen ein jegliches Molekül derartige funktionale Nukleinsäuren grundsätzlich erzeugt werden können.With regard to the target molecules against which the functional nucleic acid can be directed, there are in principle no in particular with aptamers, aptazymes and Spiegelmers restrictions. It is known to those skilled in the art that such functional nucleic acids can in principle be generated against virtually any molecule.
Die verschiedenen im Zusammenhang hierin grundsätzlich und den einzelnen Verfahren im speziellen diskutierten Maßnahmen können auch verwendet werden zur Identifizierung und/oder Validierung eines Zielmoleküls.The various measures fundamentally discussed in connection with this and the individual methods in particular can also be used to identify and / or validate a target molecule.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Zielmolekül bevorzugterweise ein intrazelluläres Zielmolekül. Das System, welches das zu identifizierende Zielmolekül enthält, ebenso wie das System, welches das zu validierende Zielmolekül enthält, ist dabei bevorzugterweise eine Zelle, wie hierin beschrieben. Im Falle der Identifizierung von Zielmolekülen unter erfindungsgemäßer Anwendung des Trägerpeptids in Verbindung mit funktionalen Nukleinsäuren ist dabei in bestimmten Ausführungsformen nicht bekannt, welche Zielmoleküle in dem System einzeln oder insgesamt vorhanden sind. Entsprechend wird in diesen Fällen eine Bibliothek von funktionalen Nukleinsäuren, die infolge ihrer Primärsequenz mit verschiedenen Zielmolekülen in Wechselwirkung treten oder treten können, dem System zugeführt. In der Regel wird sodann das System phänotypisch charakterisiert und jene - funktionalen - Nukleinsäuren bestimmt, die mittelbar oder unmittelbar an der Ausbildung des geänderten Phänotyps beteiligt sind. Der geänderte Phänotyp kann sich dabei Ausdruck verleihen durch das Erwerben zusätzlicher Eigenschaften oder den Verlust von dem System immanenten Eigenschaften, d. h. Eigenschaften, die das System gezeigt hat, bevor die funktionale Nukleinsaure in das System eingebracht wurde. Für die erfindungsgemäße Verwendung von funktionalen Nukleinsäuren zusammen mit dem Tragerpeptid zum Zwecke der Identifizierung eines Zielmoleküls kann dabei auf Bibliotheken von funktionalen Nukleinsäuren zurückgegriffen werden, wie sie den Fachleuten bekannt sind und beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 533 838 beschrieben sind. Dabei ist beachtlich, dass in diesem Zusammenhang funktionale Nukleinsäuren auch solche Nukleinsäuren umfassen, von denen nicht oder nicht notwendigerweise bekannt ist, ob sie tatsächlich an ein Zielmolekül binden. Bei diesen funktionalen Nukleinsäuren handelt es sich somit um Kandidaten-funktionale Nukleinsäuren.In this method according to the invention, the target molecule is preferably an intracellular target molecule. The system which contains the target molecule to be identified, as well as the system which contains the target molecule to be validated, is preferably a cell, as described herein. If target molecules are identified using the carrier peptide according to the invention in conjunction with functional nucleic acids, it is not known in certain embodiments which target molecules are present individually or as a whole in the system. Accordingly, in these cases a library of functional nucleic acids, which due to their primary sequence interact or can interact with different target molecules, is fed into the system. As a rule, the system is then characterized phenotypically and those - functional - nucleic acids are determined that are directly or indirectly involved in the formation of the changed phenotype. The changed phenotype can express itself through the acquisition of additional properties or the loss of properties inherent in the system, i. H. Properties that the system showed before the functional nucleic acid was introduced into the system. For the use according to the invention of functional nucleic acids together with the carrier peptide for the purpose of identifying a target molecule, libraries of functional nucleic acids can be used as are known to those skilled in the art and are described, for example, in European patent application EP 0 533 838. It is remarkable that in this context functional nucleic acids also include those nucleic acids from which it is not known or not necessarily known whether they actually bind to a target molecule. These functional nucleic acids are therefore candidate functional nucleic acids.
Verfahren, um zu bestimmen, inwieweit sich der Phänotyp eines Systems verändert hat, sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Änderungen können sich entweder direkt oder indirekt, bevorzugterweise morphologisch und/oder biochemisch äußern. Die erfindungsgemäße Kombination von Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure, sei es als Mischung oder als Komplex, ist grundsätzlich auch für analytische, diagnostische und therapeutische Zwecke anwendbar. Im Falle der analytischen oder diagnostischen Anwendung kann die besagte Zusammensetzung bevorzugterweise für den Nachweis oder die Diagnostik desjenigen Moleküls verwendet werden, gegen das die jeweilige funktionale Nukleinsaure gerichtet ist.Methods to determine how the phenotype of a system has changed are known to those skilled in the art. Changes can be expressed either directly or indirectly, preferably morphologically and / or biochemically. The combination of carrier peptide and functional nucleic acid according to the invention, be it as a mixture or as a complex, can in principle also be used for analytical, diagnostic and therapeutic purposes. In the case of analytical or diagnostic use, the said composition can preferably be used for the detection or diagnosis of the molecule against which the respective functional nucleic acid is directed.
Dabei ist infolge der hervorragenden Transfektionseigenschaften der erfindungsgemäßen Kombination von Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure der intrazelluläre Nachweis besonders bevorzugt. Dabei kann im Falle des Nachweises der funktionalen Nukleinsaure diese markiert sein. Geeignete Markierungen sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Derartige Markierungen können beispielsweise radioaktive und nicht-radioaktive Markierungen, wie beispielsweise Fluoreszenz-Markierungen sein. Der Nachweis kann dabei an lebenden oder präparierten Zellen, Geweben oder Organen erfolgen. Selbst ein Nachweis in einem Organismus ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Auch können die Markierungsverfahren verwendet werden, um einen differenzierten Nachweis im Sinne des Nachweis des Zielmoleküls in einem spezifischen Kompartiment zu ermöglichen.Due to the excellent transfection properties of the combination of carrier peptide and functional nucleic acid according to the invention, intracellular detection is particularly preferred. If the functional nucleic acid is detected, it can be marked. Suitable markings are known to those skilled in the art. Such labels can be, for example, radioactive and non-radioactive labels, such as fluorescent labels. The detection can be done on living or prepared cells, tissues or organs. Even detection in an organism is within the scope of the present invention. The labeling methods can also be used to enable differentiated detection in the sense of the detection of the target molecule in a specific compartment.
Es ist auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das Tragerpeptid und eine funktionale Nukleinsaure eine pharmazeutische Zusammensetzung ausbilden. Wie hierin allgemein verwendet, bezeichnet der Begriff der funktionalen Nukleinsaure, d. h. einer funktionale Nukleinsaure eine einzelne funktionale Nukleinsaure ebenso wie mehrere, d. h. eine Vielzahl von funktionalen Nukleinsäuren, wobei es sich dabei um klassengleiche Nukleinsäuren ebenso handeln kann wie funktionale Nukleinsäuren verschiedener Klassen. Klassen funktionaler Nukleinsäuren sind beispielsweise Aptamere, Aptazyme, Spiegelmere, Antisense-Oligonukleotide, Ribozyme und RNAi. Die Kombination verschiedener Klassen funktionaler Nukleinsäuren kann mit überraschenden Wirkungen insbesondere dadurch verbunden sein, dass diese auf verschiedenen Wirkmechanismen beruhen. Gleiches gilt auch für die Verwendung des Trägerpeptids und einer funktionalen Nukleinsaure zu den hierin offenbarten verschiedenen Zwecken, insbesondere für die therapeutische Anwendung.It is also within the scope of the present invention that the carrier peptide and a functional nucleic acid form a pharmaceutical composition. As used generally herein, the term functional nucleic acid, i. H. a functional nucleic acid a single functional nucleic acid as well as several, d. H. a large number of functional nucleic acids, which can be nucleic acids of the same class as functional nucleic acids of different classes. Classes of functional nucleic acids are, for example, aptamers, aptazymes, Spiegelmers, antisense oligonucleotides, ribozymes and RNAi. The combination of different classes of functional nucleic acids can be associated with surprising effects, in particular because they are based on different mechanisms of action. The same also applies to the use of the carrier peptide and a functional nucleic acid for the various purposes disclosed herein, in particular for therapeutic use.
Eine erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammensetzung, wie hierin verwendet, ist auch ein Medikament, welches das Tragerpeptid und mindestens eine funktionale Nukleinsaure umfasst. Die Erkrankungen, für die die Kombination aus Tragerpeptid und funktionaler Nukleinsaure bzw. ein daraus gebildeter Komplex verwendet werden kann, sind dabei grundsätzlich nicht be- schränkt. Adressierbar sind mit den vorstehend beschriebenen Mitteln jene Erkrankungen, Störungen oder Zustände, bei denen das Zielmolekül durch die erfindungsgemäße Nukleinsaure in seiner Aktivität, seiner Anwesenheit und oder Konzentration verändert wird. Dabei kann sowohl eine Erhöhung als auch eine Erniedrigung der vorstehenden Parameter durch die erfindungsgemäße funktionale Nukleinsaure bedingt werden und in Abhängigkeit von der Beteiligung des Zielmoleküls in den Mechanismen, die den Erkrankungen, Zuständen und Störungen zugrunde liegen, eine Änderung derselben herbeigeführt werden.A pharmaceutical composition according to the invention, as used herein, is also a medicament which comprises the carrier peptide and at least one functional nucleic acid. The diseases for which the combination of carrier peptide and functional nucleic acid or a complex formed therefrom can be used are in principle not described here. limits. The means described above can be used to address those diseases, disorders or conditions in which the target molecule is changed in its activity, its presence and or concentration by the nucleic acid according to the invention. Both an increase and a decrease in the above parameters can be caused by the functional nucleic acid according to the invention and, depending on the involvement of the target molecule in the mechanisms on which the diseases, conditions and disorders are based, a change thereof can be brought about.
In einer Ausführungsform sowohl der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wie auch der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung bzw. bei der erfindungsgemäßen Verwendung" des erfindungsgemäßen Komplexes bzw. der erfindungsgemäßen Verwendung des Trägerpeptids zusammen mit einer funktionalen Nukleinsaure zur Herstellung eines Medikamentes kann vorgesehen sein, dass diese bzw. dieses die Vermehrung und/oder Replikation eines Virus beeinflusst. Beeinflussen, wie hierin verwendet, bedeutet in einer bevorzugten Ausführungsform, dass die Vermehrung und/oder Replikation des Virus verringert oder gehemmt wird. Insbesondere die pharmazeutische Zusammensetzung ist sodann geeignet für die Therapie von viralen Erkrankungen, einschließlich der Prävention derselben. Dies gilt grundsätzlich auch für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Infolge der grundsätzlichen Eignung praktisch aller viraler Moleküle, als Zielmolekül gegen die funktionalen Nukleinsäuren zu dienen, können demzufolge alle viralen Erkrankungen erfindungsgemäß mit den vorstehend beschrieben Mitteln behandelt oder präventiv behandelt werden. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn für die verschiedenen erfindungsgemäßen Aspekte das Zielmolekül ein Molekül des Virus ist. Es ist jedoch auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das Zielmolekül ein Molekül ist, das nicht vom Virus stammt, sondern von der jeweiligen Wirtszelle, in der der Virus enthalten ist bzw. sich vermehrt oder repliziert, und dieses Molekül an der Vermehrung und/oder Replikation des Virus beteiligt istIn one embodiment, both of the inventive composition as well as the pharmaceutical composition of the invention or in the inventive use "of the complex according to the invention or the inventive use of the carrier peptide with a functional nucleic acid for preparing a medicament may be provided that these or this proliferation and / or replication of a virus, as used herein, in a preferred embodiment means that the multiplication and / or replication of the virus is reduced or inhibited, in particular the pharmaceutical composition is then suitable for the therapy of viral diseases, including the Prevention of the same. This also applies in principle to the compositions according to the invention. Due to the basic suitability of virtually all viral molecules to serve as target molecules against the functional nucleic acids, Accordingly, all viral diseases can be treated according to the invention with the agents described above or treated preventively. It is particularly preferred if the target molecule is a virus molecule for the various aspects of the invention. However, it is also within the scope of the present invention that the target molecule is a molecule which does not originate from the virus, but from the respective host cell in which the virus is contained or multiplies or replicates, and this molecule is involved in the multiplication and / or replication of the virus is involved
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Zielmolekül der funktionalen Nukleinsäuren dabei ein solches, welches von dem Virus von einer ersten Zelle, in der er repliziert oder sich vermehr hat, in eine zweite Zelle transferiert wird und dieses Molekül für die Replikation und/oder Vermehrung des Virus bedeutsam ist, d. h. beispielsweise durch Blockieren oder zumindest funktionales Inaktivieren des besagten Moleküls eine Replikation und/oder Vermehrung des Virus nicht mehr möglich ist oder zumindest verringert wird. Dabei kann das solchermaßen von dem Virus transferierte Molekül ein solches sein, welches ursprünglich vom zellulären Hin- tergrund der ersten Zelle stammt. Es ist dabei jedoch auch möglich, dass das besagte Molekül selbst ein von dem Virus codiertes Molekül ist. Ein Beispiel für ein virales Molekül, welches als Zielmolekül für die Zusammensetzung, pharmazeutische Zusammensetzung bzw. das Medikament im vorstehend beschriebenen Sinne herangezogen werden kann, ist bei Retroviren, wie beispielsweise dem HI- Virus die Reverse Transkriptase. Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass beispielsweise gegen die Reverse Transkriptase des HI- Virus gerichtete funktionale Nukleinsäuren wie beispielsweise Aptamere, insbesondere wenn diese mit einer hohen Affinität mit dem Zielmolekül binden, im Rahmen des Übergangs des Virus von einer ersten Zelle in eine zweite Zelle zusammen mit ihrem Zielmolekül transferiert werden und dort auf die virale Aktivität, insbesondere die Replikation und/oder die Vermehrung des Virus, Einfluss nehmen können. Damit wird nicht nur die Replikation des Virus selbst inhibiert, sondern die noch gebildeten Viruspartikel sind durch den mitgeführten Nukleinsäureinhibitor weniger infektiös.In a particularly preferred embodiment, the target molecule of the functional nucleic acids is one which is transferred from the virus from a first cell in which it has replicated or has reproduced to a second cell and this molecule for the replication and / or multiplication of the Virus is significant, that is, for example, by blocking or at least functionally inactivating the said molecule, replication and / or multiplication of the virus is no longer possible or is at least reduced. The molecule thus transferred from the virus can be one that was originally derived from the cellular background. background of the first cell. However, it is also possible for the said molecule itself to be a molecule encoded by the virus. An example of a viral molecule which can be used as a target molecule for the composition, pharmaceutical composition or the medicament in the sense described above is in the case of retroviruses, such as, for example, the HI virus, reverse transcriptase. The present inventors have found that, for example, functional nucleic acids directed against the reverse transcriptase of the HI virus, such as, for example, aptamers, in particular if these bind with a high affinity to the target molecule, together during the transition of the virus from a first cell into a second cell can be transferred with their target molecule and there can influence the viral activity, in particular the replication and / or the multiplication of the virus. This not only inhibits the replication of the virus itself, but the virus particles still formed are less infectious due to the nucleic acid inhibitor carried along.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand der Figuren und Beispiele weiter erläutert aus denen sich weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben.The invention is now further explained below with reference to the figures and examples from which further features, embodiments and advantages result.
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 A eine intrinsische Fluoreszenztritrationskurve des Trägerpeptids bei einer Konzentration des Trägerpeptids von 5 μM in Abhängigkeit steigender Mengen eines Ap- tamers als funktionaler Nukleinsaure,1A shows an intrinsic fluorescence titration curve of the carrier peptide at a concentration of the carrier peptide of 5 μM as a function of increasing amounts of an ap- tamer as a functional nucleic acid,
Fig. 2 das Chromatogramm einer Gelfiltrationsanalyse,2 shows the chromatogram of a gel filtration analysis,
Fig. 3 A, B und C fluoreszensmikroskopische Aufnahmen zum Beleg der Kolokalisation von funktionaler Nukleinsaure und Zielmolekül derselben,3 A, B and C fluorescence micrographs to demonstrate the colocalization of functional nucleic acid and target molecule thereof,
Fig. 4 eine Autoradiographie, welche den protektiven Einfluss des Trägerpeptids belegt,4 shows an autoradiography which demonstrates the protective influence of the carrier peptide,
Fig. 5 das Ergebnis einer Zytotoxizitätsstudie,5 shows the result of a cytotoxicity study,
Fig. 6 A den schematischen Ablauf eines Versuchs zur Inhibierung der HIV-Replikation, Fig. 6B ein Diagramm mit der RT-Akivität als Funktion der Zeit nach Infektion als Ergebnis des in Fig. 6 A dargestellten Versuches,6A shows the schematic sequence of an experiment for inhibiting HIV replication, 6B shows a diagram with the RT activity as a function of the time after infection as a result of the experiment shown in FIG. 6A,
Fig. 7 HeLa-Zellen (human cervix adenocarcinoma, humane Cervixadenocarcinome, epitheliale Zellen, 5 x 104 Zellen pro Deckglas, 24-Napf-Format): A+B: Zellkontrolle im FITC-Filter bzw. DAPI-Filter, C+D: 4μM MPG + 0,4μM 5'FAM-FLOl- DNA (18mer), C: FITC-Filter, D: DAPI-Filter,7 HeLa cells (human cervix adenocarcinoma, human cervix adenocarcinomas, epithelial cells, 5 × 10 4 cells per cover slip, 24-well format): A + B: cell control in the FITC filter or DAPI filter, C + D : 4μM MPG + 0.4μM 5'FAM-FLOl-DNA (18mer), C: FITC filter, D: DAPI filter,
Fig. 8 Cos7-Zellen (african green monkey kidney cells (Fibroblasten-ähnliche Zellen), 2 x 104 Zellen pro Napf (96-Napf-Format): A+B Zellkontrolle im FITC-Filter bzw. Dapi-Filter, C+D: 8μM MPG + 0,4μM 5'FAM-FLOl-DNA (18mer), C: FITC- Filter, D: DAPI-Filter,8 Cos7 cells (african green monkey kidney cells (fibroblast-like cells), 2 × 10 4 cells per well (96-well format): A + B cell control in the FITC filter or Dapi filter, C + D: 8μM MPG + 0.4μM 5'FAM-FLOl-DNA (18mer), C: FITC filter, D: DAPI filter,
Fig. 9 HS68-Zellen (primary human foreskin fibroblasts, primäre humane Vorhaut- fibroblasten), 5 x 103 Zellen pro Napf (96-Napf-Format): A+B Zellkontrolle: A: FITC, B: DAPI, C+D: 8μM MPG + 0,4μM 5'FAM-FLOl, C: FITC-Filter, D: DAPI-Filter,9 HS68 cells (primary human foreskin fibroblasts, primary human foreskin fibroblasts), 5 × 10 3 cells per well (96-well format): A + B cell control: A: FITC, B: DAPI, C + D : 8μM MPG + 0.4μM 5'FAM-FLOl, C: FITC filter, D: DAPI filter,
Fig. 10 Jurkat-Zellen (human T cell leukemia, menschliche T-Zellleukämie), 3 x 104 Zellen pro Well (96-Napf-Format): A+B Zellkontrolle: A: Cy5-Filter, B: DAPI- Filter, C+D: 6μM MPG + 0,3μM 5'CY5-DNA-19mer, C: CY5-Filter, D: DAPI- Filter, und10 Jurkat cells (human T cell leukemia, 3 × 10 4 cells per well (96-well format): A + B cell control: A: Cy5 filter, B: DAPI filter, C + D: 6μM MPG + 0.3μM 5'CY5-DNA-19mer, C: CY5 filter, D: DAPI filter, and
Fig. 11 HeLa-Zellen (human cervix adenocarcinoma, humane Cervixadenocarcinome, epitheliale Zellen): A: 5μM MPG + 0,lμM 5'HEX Pseudoknoten-RNA (33mer), B Zellkontrolle: Grünfilter. Beispiel 1: Hierin verwendete Materialien und Methoden11 HeLa cells (human cervix adenocarcinoma, human cervix adenocarcinomas, epithelial cells): A: 5μM MPG + 0, lμM 5'HEX pseudo-knot RNA (33mer), B cell control: green filter. Example 1: Materials and methods used here
In vitro RNA-PräparationIn vitro RNA preparation
Das Pseudoknoten-RNA-Aptamer (Sequenz: 5'-The pseudoknot RNA aptamer (sequence: 5'-
GGGAGAUUCCGUUUUCAGUCGGGAAAAACUGAA) mit einer Länge von 33 Nukleotiden wurde in einer Standard T7-Reaktionsmischung für in vitro Transkription in 10 ml hergestellt und durch Gelelektrophorese gereinigt. Die RNAs wurden bei einer Konzentration von 200 bis 300 μM bei 65° C für 5 Minuten erneut gefaltet, gefolgt von langsamen Abkühlen auf Raumtemperatur in 20 mM Cacodylat-Puffer pH 6,5, 25 mM NaCl und 5 mM MgCl2. Die Markierung der RNA am 5 '-Ende mit T4-Polynukleotidkinase (New England Biolabs) wurde nach bekannten Techniken durchgeführt. Die Dephosphorylierung der in vitro transkribierten RNA vor der Endmarkierung wurde gemäß Standardverfahrensweisen durchgeführt. Die fluoreszenzmarkierte 5'- Hexachlorofluorescein (HEX) Pseudoknoten-RNA wurde synthetisiert und mittels HPLC gereinigt. HEX-Phosphoramidit wurde von Glen Research (Sterling, VA) erhalten. Die Endreinheit betrug > 97 %, wie durch HPLC gemessen.GGGAGAUUCCGUUUUCAGUCGGGAAAAACUGAA) with a length of 33 nucleotides was prepared in a standard T7 reaction mixture for in vitro transcription in 10 ml and purified by gel electrophoresis. The RNAs were refolded at a concentration of 200 to 300 μM at 65 ° C. for 5 minutes, followed by slow cooling to room temperature in 20 mM cacodylate buffer pH 6.5, 25 mM NaCl and 5 mM MgCl 2 . The labeling of the RNA at the 5 'end with T4 polynucleotide kinase (New England Biolabs) was carried out according to known techniques. Dephosphorylation of the in vitro transcribed RNA prior to final labeling was carried out according to standard procedures. The fluorescence-labeled 5'-hexachlorofluorescein (HEX) pseudo-knot RNA was synthesized and purified by HPLC. HEX phosphoramidite was obtained from Glen Research (Sterling, VA). The final purity was> 97% as measured by HPLC.
Proteinreinigungprotein purification
Rekombinanter heterodimärer HIV vom Wildtyp wurde in E.coli exprimiert und gereinigt. Die Enzymko-nzentration wurde routinemäßig bestimmt unter Verwendung eines Extinktionskoeffie- zienten bei 280 mM von 260450 M"1 cm'1. Die gereinigte Reverse Transkriptase war frei von Nukleasekontamination.Recombinant heterodimeric wild-type HIV was expressed and purified in E. coli. The enzyme concentration was routinely determined using an extinction coefficient at 280 mM of 260450 M "1 cm '1. The purified reverse transcriptase was free from nuclease contamination.
Fluoreszenzexperimentefluorescence experiments
Floureszenztitrationen wurden durchgeführt unter Verwendung eines SLM AB2 Spektro-fluoro- meters bei 25° C in einem Puffer, der 50 mM Tris-HCl, pH 8, 50 mM KC1, 1 mM DTT und 10 mM MgCl2 enthielt. Die intrinsische Fluoreszenz von MPG wurde routinemäßig bei 290 nm angeregt und das Emissionsspektrum zwischen 310 und 400 nm mit einem spektralen Bandpass von 2 nm für Anregung und Emission aufgezeichnet. Eine festgelegte Konzentration von MPG (5 μM) wurde mit zunehmenden Mengen an Pseudoknoten-RNA titriert. Messungen der extrin- sischen Fluoreszenz wurden durchgeführt durch Titrieren einer festgelegten Konzentration von 5'-HEX-Pseudoknoten-RNA (100 nM) unter Verwendung steigender Mengen von MPG. Um die Fluoreszenzänderung nach Binden von MPG an 5'-HEX-RNA zu überwachen, wurden Proben bei 538 nm angeregt und die Emissionsintensität bei 556 nm gemessen. Die Titrationskurven wurden unter Verwendung einer quadratischen Gleichung angepasst und Dissoziationskonstanten (KD) mit einem molaren Verhältnis von MPG/RNA von 20/1 unter Verwendung des Pro- grammes Grafit (Erithacus Software) berechnet.Fluorescence titrations were performed using an SLM AB2 Spectro-fluorometer at 25 ° C in a buffer containing 50 mM Tris-HCl, pH 8, 50 mM KC1, 1 mM DTT and 10 mM MgCl 2 . The intrinsic fluorescence from MPG was routinely excited at 290 nm and the emission spectrum between 310 and 400 nm recorded with a spectral bandpass of 2 nm for excitation and emission. A fixed concentration of MPG (5 μM) was titrated with increasing amounts of pseudo-node RNA. Extrinsic fluorescence measurements were made by titrating a fixed concentration of 5'-HEX pseudo-node RNA (100 nM) using increasing amounts of MPG. To the To monitor fluorescence changes after binding MPG to 5'-HEX-RNA, samples were excited at 538 nm and the emission intensity measured at 556 nm. The titration curves were adjusted using a quadratic equation and dissociation constants (K D ) with a molar ratio of MPG / RNA of 20/1 were calculated using the graphite program (Erithacus Software).
HPLC-GrößenausschlusschromatographieHPLC size exclusion chromatography
Die Pseudoknoten-RNA ( 1 Nanomol) wurde bei Raumtemperatur für 15 Minuten mit MPG (10 Nanomol) in einem Puffer inkubiert, der NaH2PO4 50 nM pH = 6,8, NaCl 150 mM enthielt. Die sich ergebenden MPG/RNA-Komplexe wurden auf eine HPLC-Größenausschlusssäule (Super- dex 200 HR10/30) mit einer Flussrate von 1 ml/min aufgetragen und mit dem gleichen Puffer eluiert. Die Abschätzung des Molekulargewichts wurde vorgenommen unter Verwendung der Kalibrierkurve, die mit Standardproteinen erstellt wurde.The pseudo-node RNA (1 nanomole) was incubated at room temperature for 15 minutes with MPG (10 nanomol) in a buffer containing NaH 2 PO 4 50 nM pH = 6.8, NaCl 150 mM. The resulting MPG / RNA complexes were applied to an HPLC size exclusion column (Superdex 200 HR10 / 30) at a flow rate of 1 ml / min and eluted with the same buffer. The molecular weight was estimated using the calibration curve made with standard proteins.
Abbau-ZSchutztestRemoval ZSchutztest
Die radioaktiv markierte RNA, entweder in ihrer freien Form oder in Gegenwart von MPG, wurde verwendet, um ihre Stabilität gegenüber Abbau zu bestimmen. MPG/RNA-Komplexe wurden bei Raumtemperatur durch Mischen einer gleichen Menge von MPG (2 μM in PBS) und radioaktive RNA (0,1 μM in DEPC-behandeltem Wasser) gebildet, was zu einem letztendlichen molaren Verhältnis von 20/1 führte. Die freie Form von RNA und vorgebildete MPG/RNA- Komplexe wurden 24 Stunden in Gegenwart von Zellkulturmedium mit oder ohne fötales Kälberserum (10 %) inkubiert. Für Tests, um den Abbau durch RNAseA zu testen, wurden alle Proben für eine Stunde bei 37° C mit verschiedenen Konzentrationen von RNAasA (0,5, 2 und 8 ng) inkubiert. Die Proben wurden direkt durch Acrylamidgelelektrophorese (20 %) analysiert und dann durch Phosphorimager (Biorad) dargestellt.The radiolabelled RNA, either in its free form or in the presence of MPG, was used to determine its stability against degradation. MPG / RNA complexes were formed at room temperature by mixing an equal amount of MPG (2 μM in PBS) and radioactive RNA (0.1 μM in DEPC-treated water), resulting in a final molar ratio of 20/1. The free form of RNA and pre-formed MPG / RNA complexes were incubated for 24 hours in the presence of cell culture medium with or without fetal calf serum (10%). For tests to test degradation by RNAseA, all samples were incubated for one hour at 37 ° C with different concentrations of RNAasA (0.5, 2 and 8 ng). The samples were analyzed directly by acrylamide gel electrophoresis (20%) and then displayed by phosphor imager (Biorad).
Zellkulturcell culture
Die adherenten menschlichen Fibroblasten (Hs-68) wurden erhalten von der American Type Cul- ture Collection (ATCC). DMEM, PBS, fötales Kälberserum, Glutamin und Antibiotika wurden von Life Technologies Inc. gekauft. Die Zellen wurden in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), supplementiert mit 1 % Glutamin (200 mM), 1 % Antibiotika (Streptomycin 10 000 μg/ml, Penicillin, 10 000 IU/ml) und 10 % (Gew./Vol.) fötalem Kälberserum bei 37° C in einer feuchten Atmosphäre mit 5 % CO2 kultiviert.The adherent human fibroblasts (Hs-68) were obtained from the American Type Culture Collection (ATCC). DMEM, PBS, fetal calf serum, glutamine and antibiotics were purchased from Life Technologies Inc. The cells were in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) supplemented with 1% glutamine (200 mM), 1% antibiotics (streptomycin 10,000 μg / ml, penicillin, 10,000 IU / ml) and 10% (w / v) fetal calf serum at 37 ° C in a humid atmosphere with 5% CO 2 .
ZytotoxicitätZytotoxicität
Um die potentielle Zytotoxicität der Pseudoknoten-RNA und der MPG/RNA-Komplexe zu definieren, wurden Hs-68-Zellen mit einem Konzentrationsbereich zwischen 0,1 μM und 0,1 mM RNA oder RNA komplexiert an MPG inkubiert. Das Kulturmedium mit RNA oder MPG/RNA wurde nicht gewechselt und die Zellproliferation über vier Tage gemessen. Die Zytotoxicität wurde mit dem colorimetrischen 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (MTT)-Test durchgeführt nach Entfernen des Zellkulturmediums und Austausch desselben durch phosphatgepufferte Saline, die 5 mg/ml MTT enthielt. Nach Auflösen des entsprechenden umgewandelten MTT in Formazan mit Isopropanol wurde eine Quantifizierung erreicht durch Messungen der OD bei 570 nm.In order to define the potential cytotoxicity of the pseudoknot RNA and the MPG / RNA complexes, Hs-68 cells with a concentration range between 0.1 μM and 0.1 mM RNA or RNA complexed were incubated on MPG. The culture medium with RNA or MPG / RNA was not changed and the cell proliferation was measured over four days. The cytotoxicity was carried out using the colorimetric 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) test after removing the cell culture medium and replacing it with phosphate-buffered saline containing 5 mg / ml MTT. After dissolving the corresponding converted MTT in formazan with isopropanol, quantification was achieved by measuring the OD at 570 nm.
Polymerase RT-Test von RT-exprimierenden ZellenPolymerase RT test of RT expressing cells
Hs68-Zellen wurden mit einem pcDNA3-Vektor transfiziert, der die p66-Untereinheit von RT exprimierte, unter Verwendung des lipofectAMINE™-Reagenz gemäß den Herstellerangaben (Life Technologies Inc.). Dieses zelluläre Modell des Homodimers von p66 wird ebenso wie das Heterodi er p66/p51 exprimiert. Nach zweitägiger Behandlung mit Inhibitoren wurden zelluläre Proteine durch Inkubation in 100 μl passivem Lysepuffer (Promega) bei Raumtemperatur für eine Stunde isoliert. 70 μl des Lysats wurden für die RNA-abhängige DNA-Polymeraseaktivität verwendet und 30 μl wurden für die Bestimmung der Gesamtproteingehalte verwendet unter Rückgriff auf kommerzielles BCA-Kit-Reagenz (gekauft von Pierce). Die Polymeraseaktivität wurde in Standardtests gemessen unter Verwendung von poly(rA)/oligo(dT)ι2-ι5 als Substrat unter Zusatz von 5 μM Actinomycin D (Sigma), das als Inhibitor für zelluläre DNA RNA- Polymerasen fungiert, jedoch nicht für die reverse Transkriptase unter diesen Bedingungen.Hs68 cells were transfected with a pcDNA3 vector expressing the p66 subunit of RT using the lipofectAMINE ™ reagent according to the manufacturer's instructions (Life Technologies Inc.). This cellular model of the p66 homodimer is expressed as well as the p66 / p51 heterodimer. After two days of treatment with inhibitors, cellular proteins were isolated by incubation in 100 μl of passive lysis buffer (Promega) at room temperature for one hour. 70 µl of the lysate was used for the RNA-dependent DNA polymerase activity and 30 µl was used for the determination of the total protein contents using a commercial BCA kit reagent (purchased from Pierce). The polymerase activity was measured in standard tests using poly (rA) / oligo (dT) ι 2- ι 5 as a substrate with the addition of 5 μM actinomycin D (Sigma), which acts as an inhibitor for cellular DNA RNA polymerases, but not for the reverse transcriptase under these conditions.
Fluoreszenzmikroskopiefluorescence microscopy
Kurz gesagt wurden Zellen auf Deckgläschen aus Glas ausplattiert und bis zu einer Konfluenz von 75 % angezogen, dann mit fluoreszierender RNA oder MPG/RNA-Komplexen in DMEM überschichtet (molares Verhältnis 10/1) und für verschiedene Zeitspannen inkubiert. Die Deck- gläschen wurden dann extensiv mit PBS abgewaschen und die Zellen mit einer Lösung für 10 Minuten fixiert, die 2 % Formaldehyd und 0,2 % Glutaraldehyd in PBS enthält, und dann re- hydratisiert in PBS, die Hoechst 33258 enthält, um eine Blaufärbung der Zellkerne zu bewirken. Untersuchungen zur zellulären Lokalisation mit entweder RNA oder RT und auch für die Kolo- kalisation beider Partner wurden Hs68-Zellen zuerst transient transfiziert mit dem pcDNA3- Vektor, der wie oben beschrieben für RT codierte. Nach 36 Stunden wurden die Zellen mit der fluoreszierenden Hex-RNA (0,1 μM) in Gegenwart oder Abwesenheit von MPG (1 μM) für 30 Minuten bei 37° C inkubiert, extensiv mit PBS gewaschen und für eine Stunde in Gegenwart von Wachstumsmedium in Kultur belassen. Die Zellen wurden wie oben beschrieben fixiert und für 45 Minuten mit einem Maus-monoklonalen Antikörper inkubiert, der spezifisch beide Untereinheiten von RT (p66 und p51) targetierte. Dieser Antiköφer wurde dann nachgewiesen durch Verwenden eines FITC-konjugierten anti-Maus-Antiköφers (in Ziege entwickelt, Sigma).Briefly, cells were plated on glass coverslips and grown to confluence of 75%, then overlaid with fluorescent RNA or MPG / RNA complexes in DMEM (10/1 molar ratio) and incubated for various periods of time. The deck vials were then washed off extensively with PBS and the cells fixed with a 10 minute solution containing 2% formaldehyde and 0.2% glutaraldehyde in PBS and then rehydrated in PBS containing Hoechst 33258 to blue stain the cell nuclei to effect. Studies of cellular localization with either RNA or RT and also for the colocalization of both partners were first transiently transfected with the pcDNA3 vector which encoded RT as described above. After 36 hours, the cells were incubated with the fluorescent hex-RNA (0.1 μM) in the presence or absence of MPG (1 μM) for 30 minutes at 37 ° C., washed extensively with PBS and in for one hour in the presence of growth medium Leave culture. The cells were fixed as described above and incubated for 45 minutes with a mouse monoclonal antibody that specifically targeted both subunits of RT (p66 and p51). This antibody was then detected using a FITC-conjugated anti-mouse antibody (developed in goat, Sigma).
Die bildliche Darstellung der Zellen wurde am CRBM/IFR 24 Integrated Imaging Facility vorgenommen. Ein DMR B-Mikroskop (Leica, Deutschland) wurde mit einem PL APO 40 x Objektiv, NA 1,00 (Zeiss, Deutschland) verwendet und die Beleuchtung vorgenommen durch eine 100 W HBO 103 W/2 Lampe (OSRAM, Deutschland). Die Epifluorezenz Bilddarstellung wurde vorgenommen mit einem A4 (Hoechst) oder einem L5 (Fluoresein) oder N 2.1 (Rhodamin)- Filterwürfel hergestellt. Die solchermaßen erhaltenen bildlichen Darstellungen wurden aufgenommen mit einer ORCA 100 (B/W) 10 Bits gekühlten CCD-Kamera aufgenommen.The cells were visualized at the CRBM / IFR 24 Integrated Imaging Facility. A DMR B microscope (Leica, Germany) was used with a PL APO 40 x objective, NA 1.00 (Zeiss, Germany) and the illumination was provided by a 100 W HBO 103 W / 2 lamp (OSRAM, Germany). The epifluorescence image was produced using an A4 (Hoechst) or an L5 (fluoresein) or N 2.1 (rhodamine) filter cube. The visual representations obtained in this way were recorded using an ORCA 100 (B / W) 10-bit cooled CCD camera.
Antivirale EigenschaftenAntiviral properties
Die CD4+ Lymphoblastoid-CEM-Zelllinie wurde von der American Type Culture Collection (ATCC) erhalten. Die Zellen wurden in RPMI 1640 Medium, das mit 10% fötalem Kälberserum, 1% Glutamax und 1% Penicillin-Streptomycin-Antiobiotikamischung (Life Technologies Inc.) sublamentiert war, bis zu einer Dichte von 5 x 105 Zellen/ml in einer 5% CO2 Atmosphäre kultiviert. Für die Infektion wurden 106 CEM-Zellen für 30 Minuten bei 4°C mit 100 μl fflV-lLAι bei einer Konzentration von 100 TCID50 inkubiert. Die Zellen wurden dann fünfmal gewaschen und bei 5 x 105 Zellen/ml in 24-Mikroplatten mit verschiedenen Konzentrationen an RNA und MPG/RNA (2μM bis 0,5 nM), AZT (lOμM), die direkt zum Wachstumsmedium hinzugegeben wurden, kultiviert. Die virale Produktion wurde zweimal wöchentlich durch Messen der Reversen Transkriptase- Aktivität in 1 ml zellfreiem Überstand überwacht und jedes mal die Zellzahl erneut auf 5 105 Zellen/ml mit frischen Wachstumsmedium und Inhibitoren eingestellt. Beispiel 2: Biochemische Charakterisierung des Komplexes Tragerpeptid und funktionale NukleinsaureThe CD4 + lymphoblastoid CEM cell line was obtained from the American Type Culture Collection (ATCC). The cells were divided into RPMI 1640 medium, which was subdivided with 10% fetal calf serum, 1% Glutamax and 1% penicillin-streptomycin-antibiotic mixture (Life Technologies Inc.), to a density of 5 × 10 5 cells / ml in a 5th % CO 2 atmosphere cultivated. For the infection, 10 6 CEM cells were incubated for 30 minutes at 4 ° C. with 100 μl fflV-l LA ι at a concentration of 100 TCID 50 . The cells were then washed five times and cultured at 5 x 10 5 cells / ml in 24 microplates with various concentrations of RNA and MPG / RNA (2μM to 0.5 nM), AZT (10μM), which were added directly to the growth medium , Viral production was monitored twice a week by measuring the reverse transcriptase activity in 1 ml of cell-free supernatant and each time the cell number was adjusted to 5 10 5 cells / ml with fresh growth medium and inhibitors. Example 2: Biochemical characterization of the complex carrier peptide and functional nucleic acid
Bei dem hierin charakterisierten und offenbarten Komplex, der auch in den nachfolgenden Beispielen verwendet wurde, handelt es sich um einen solchen aus einem gegen HIV Reverse Transkriptase gerichteten -RNA-Aptamer, wie es von Kensch at al., 2000, Literaturstelle IBC 275 (24) 18271-18278 beschrieben wurde, und dem Trägeφeptid, das hierin auch als MPG bezeichnet wird.The complex characterized and disclosed herein, which was also used in the examples below, is one composed of an RNA aptamer directed against HIV reverse transcriptase, as described by Kensch at al., 2000, reference IBC 275 (24 ) 18271-18278 and the Trägerφeptide, which is also referred to herein as MPG.
Das Ergebnis der intrinsischen Fluoreszenzkurve des Trägeφeptids (5 μM) ist in Fig. 1 dargestellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich kommt es unter dem Einfluss der Bindung des Aptamers an das Trägeφeptid zu einer starken Verringerung der Fluoreszenz des Tryptophans. Die Auswertung der experimentellen Daten ergab einen KD von ca. 25 nM für den Komplex aus funktionaler Nukleinsaure und Trägeφeptid.The result of the intrinsic fluorescence curve of the carrier phage (5 μM) is shown in FIG. 1. As can be seen from FIG. 2, the fluorescence of the tryptophan is greatly reduced under the influence of the binding of the aptamer to the carrier peptide. The evaluation of the experimental data showed a K D of approx. 25 nM for the complex of functional nucleic acid and carrier peptide.
Die Retentionszeit des Komplexes entspricht ca. einem Molekulargewicht von 40 KDa, welches einem Komplex aus Aptamer/MPG in einem molaren Verhältnis von etwa 1:10 zugeordnet werden kann. Unter veränderten Mischungsverhältnissen zwischen Trägeφeptid und funktionaler Nukleinsäuren können auch Komplexe von bis zu 50 (Trägeφeptid) : 1 (funktionale Nukleinsaure) beobachtet werden. Diese Komplexe sind allerdings unter den gewählten Bedingungen weniger stabil.The retention time of the complex corresponds approximately to a molecular weight of 40 KDa, which can be assigned to a complex of aptamer / MPG in a molar ratio of approximately 1:10. Under changed mixing ratios between carrier phage and functional nucleic acids, complexes of up to 50 (carrier pheptide): 1 (functional nucleic acid) can also be observed. However, these complexes are less stable under the chosen conditions.
Beispiel 3: Tragerpeptid vermittelte Aufnahme der funktionalen Nukleinsaure in menschliche Fibroblasten - Nachweis der KolokalisationExample 3: Carrier peptide mediated uptake of the functional nucleic acid in human fibroblasts - detection of colocalization
Fig. 3 zeigt im oberen Bereich die Sequenz des verwendeten Trägeφeptids, wobei die Aminosäurepositionen 1 bis 17 auf das HIV-1 gp 41 und die Aminosäurepositionen 21 bis 27 auf die hydrophile Domäne des SV 40 T-Antigens zurückgehen.FIG. 3 shows the sequence of the carrier peptide used in the upper region, the amino acid positions 1 to 17 going back to the HIV-1 gp 41 and the amino acid positions 21 to 27 going back to the hydrophilic domain of the SV 40 T antigen.
In Fig. 3 A ist die Verteilung der fluoreszenzmarkierten funktionalen Nukleinsaure in menschlichen Fibroblasten nach Trägeφeptid vermittelter Aufnahme dargestellt. Hierzu wurden Träger- peptid und funktionale Nukleinsäuren im Verhältnis 10:1 gemischt, für 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert und dann mit Kulturmedium gemischt. Mit dieser Lösung wurden die in Kulturschalen befindlichen Zellen für ca. 30 bis 60 Min. überschichtet. Nach ca. einer weiteren Stunde wurden die Zellen mikroskopisch untersucht.FIG. 3A shows the distribution of the fluorescence-labeled functional nucleic acid in human fibroblasts after uptake by mediated mediation. Carrier peptide and functional nucleic acids mixed in a ratio of 10: 1, incubated for 30 minutes at room temperature and then mixed with culture medium. The cells in the culture dishes were overlaid with this solution for about 30 to 60 minutes. After about another hour, the cells were examined microscopically.
Fig. 3 B zeigt menschliche Fibroblasten, die mit einem Vektor transformiert wurden, der für HIV-1 Reverse Transkriptase kodiert. Die Verteilung des rekombinanten Proteins wurde mittels eines monoklonales Antiköφers analysiert.Figure 3B shows human fibroblasts transformed with a vector encoding HIV-1 reverse transcriptase. The distribution of the recombinant protein was analyzed using a monoclonal antibody.
Fig. 3 C zeigt die Überlagerung von Fig. 3 A und Fig. 3 B und lässt deutlich eine Kolokalisation von funktionaler Nukleinsaure und Zielmolekül, d. h. Reverse Transkriptase, erkennen.FIG. 3 C shows the superimposition of FIGS. 3 A and 3 B and clearly shows a colocalization of functional nucleic acid and target molecule, ie. H. Reverse transcriptase.
Beispiel 4: Schutz der funktionalen Nukleinsaure vor nukleolytischem AbbauExample 4: Protection of the functional nucleic acid from nucleolytic degradation
Der Nachweis, dass die funktionale Nukleinsaure durch das Trägeφeptid vor nukleolytischen Abbau geschützt wird, ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Autoradiographie von radioaktiv markierter funktionaler Nukleinsaure unter verschiedenen Inkubationsbedingungen bei An- und Abwesenheit des Trägeφeptids. Das Aptamer ist dabei im Übrigen eine sogenannte Pseudoknoten-RNA. Wird das Aptamer in Zellkulturmedium inkubiert, das zusätzlich fötales Kälberserum (5%) enthält, so ist ein kompletter Abbau der Nukleinsaure zu beobachten (Spur 3). Unter den identischen Inkubationsbedingungen, jedoch in Anwesenheit des Trägeφro- teins (10-facher molarer Überschuss) wird dieser nukleolytische Abbau der funktionalen Nukleinsaure stark unterdrückt (Spur 8). Einen ähnlichen Effekt beobachtet man bei Zugabe von rekombinanten RNAsen.The proof that the functional nucleic acid is protected from nucleolytic degradation by the carrier peptide is shown in FIG. 4. This is an autoradiography of radioactively labeled functional nucleic acid under various incubation conditions in the presence and absence of the carrier peptide. The aptamer is a so-called pseudo-node RNA. If the aptamer is incubated in cell culture medium that also contains fetal calf serum (5%), a complete breakdown of the nucleic acid can be observed (lane 3). This nucleolytic breakdown of the functional nucleic acid is strongly suppressed under the identical incubation conditions, but in the presence of the inert protein (10-fold molar excess) (lane 8). A similar effect is observed when recombinant RNAses are added.
Beispiel 5: ZytotoxititätsstudienExample 5: Cytotoxicity studies
Das Ergebnis der Zytotoxititätsstudien ist in Fig. 5 dargestellt, die die Überlebensrate von menschlichen Lymphozyten in Abhängigkeit der Konzentrationen der funktionalen Nukleinsaure, der Trägeφeptids bzw. des Komplexes Tägeφeptid/funktionale Nukleinsaure zeigt. Die Konzentrationsangaben beziehen sich auf die Konzentration im Kulturüberstand. Es ist davon auszugehen, dass die tatsächliche intrazelluläre Konzentration weit höher liegt. Die Überlebensrate der Zellen wurde 4 Tage nach Zugabe der verschiedenen Substanzen mit Hilfe des MTT-(3-(4,5- dimethythiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazoliumbromid) Tests ermittelt. Bis zu einer Konzentration von 100 μM Trägeφeptid/funktionale Nukleinsaure konnte unter den gewählten Bedingungen kein zytotoxischer Effekt beobachtet werden.The result of the cytotoxicity studies is shown in FIG. 5, which shows the survival rate of human lymphocytes as a function of the concentrations of the functional nucleic acid, the carrier peptide or the complex daily peptide / functional nucleic acid. The concentration data relate to the concentration in the culture supernatant. It can be assumed that the actual intracellular concentration is much higher. The survival rate of the Cells were identified 4 days after the addition of the various substances using the MTT (3- (4,5-dimethythiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide) test. No cytotoxic effect could be observed under the selected conditions up to a concentration of 100 μM inert phage / functional nucleic acid.
Beispiel 6: Inhibierung der HIV ReplikationExample 6: Inhibition of HIV Replication
In einem weiteren Beispiel wurde die Inhibierung der HIV Replikation in CEM-T-Zellen nach Trägeφeptid-vermittelte Aufnahme des Aptamers untersucht. Das Ergebnis ist in Fig. 6 B unter dem schematisch in Fig. 6 A dargestellten Versuchsablauf gezeigt.In a further example, the inhibition of HIV replication in CEM-T cells after carrier-mediated uptake of the aptamer was examined. The result is shown in FIG. 6B under the experimental procedure shown schematically in FIG. 6A.
Der prinzipielle Ablauf des gezeigten Experimentes ist in Fig. 6 A schematisch dargestellt. Menschliche T-Lymphozyten (CEM-T-Zellen) wurden für ca. 30 Min. mit HI- Viren inkubiert. Danach erfolgte die Zugabe des Aptamers und des Trägeφeptids. Im Gegensatz zu der im Beispiel 2 beschriebenen Prozedur erfolgte die Zugabe der Substanzen direkt zum Kulturmedium. Alle vier Tage wurde die Virusreplikation über die Reverse Transkriptase-Aktivität im Kulturüberstand ermittelt. Hierzu wurden die im zellfreien Überstand (ca. 1 ml) befindlichen Viren durch Ultrazentrifugation aus dem Medium pelletiert. Das abgenommene Medium wurde danach durch neues Kulturmedium ersetzt. Bei diesem Schritt wurde ebenfalls Inhibitior, d. h. der Komplex aus funktionaler Nukleinsaure und Trägeφeptid zugesetzt. In Anwesenheit von 2μM MPG/Apamer (10:1; bezogen auf das Aptamer), konnte über einen Zeitraum von 21 Tagen keine Virusreplikation beobachtet werden. Dies bedeutet, dass mit der Zugabe von Aptamer in Verbindung mit dem Trägeφeptid eine vollständige Hemmung der Virusreplikation erfolgt. Die Applikation des Aptamers alleine hat hingegen keinerlei Effekt. Im Falle einer HIV-2-Infektion der Zellen ist entsprechend den in vitro-Daten ebenfalls keine Hemmung zu beobachten.The basic sequence of the experiment shown is shown schematically in FIG. 6A. Human T lymphocytes (CEM T cells) were incubated with HI viruses for approx. 30 min. Then the aptamer and the Trägerφeptide were added. In contrast to the procedure described in Example 2, the substances were added directly to the culture medium. Virus replication was determined every four days via the reverse transcriptase activity in the culture supernatant. For this purpose, the viruses in the cell-free supernatant (approx. 1 ml) were pelleted from the medium by ultracentrifugation. The removed medium was then replaced by new culture medium. In this step inhibitor, i.e. H. the complex of functional nucleic acid and carrier phage added. In the presence of 2μM MPG / Apamer (10: 1; based on the aptamer), no virus replication was observed over a period of 21 days. This means that with the addition of aptamer in conjunction with the carrier peptide there is a complete inhibition of virus replication. The application of the aptamer alone has no effect. In the case of HIV-2 infection of the cells, no inhibition is observed either, according to the in vitro data.
Beispiel 7: Transfektion von adhärenten und Suspensionszelllinien.Example 7: Transfection of adherent and suspension cell lines.
Adhärente Zellen (HeLa, Cos-7, HS68) wurden 24 h vor dem Transfektionsexperiment aufrunde Deckgläser in Multinapfplatten bzw. auf Objekträger mit Vertiefungen ausplattiert. Zur Herstellung der Transfektionsgemische wurden MPG und fluoreszenzmarkierte Oligonukle- otide jeweils in Zellkulturmedium gemischt, wobei beide Komponenten einzeln in dem halben Volumen Medium verdünnt wurden, um unerwünschte Aggregationen zu vermeiden. Nach einer Präinkubationszeit von 5 - 30 min wurde das Transfektionsgemisch auf die vorher mit PBS gewaschenen Zellen gegeben und 30 min bis 3 h bei 37°C im Brustschrank inkubiert.Adherent cells (HeLa, Cos-7, HS68) were plated 24 hours before the transfection experiment on round coverslips in multi-well plates or on slides with wells. To produce the transfection mixtures, MPG and fluorescence-labeled oligonucleotides were each mixed in cell culture medium, both components being individually diluted in half the volume of medium in order to avoid undesired aggregations. After a preincubation time of 5-30 min, the transfection mixture was added to the cells previously washed with PBS and incubated for 30 min to 3 h at 37 ° C in the breast cabinet.
Das Waschen, Fixieren und Färben erfolgte nach folgendem Schema:Washing, fixing and dyeing were carried out according to the following scheme:
- 2x mit PBS waschen,- wash 2x with PBS,
- Ix mit PBS/0.1% Tween 20 waschen- Wash Ix with PBS / 0.1% Tween 20
- 2x mit PBS waschen- Wash 2x with PBS
-Fixieren mit PBS/3,7% Formaldehyd, 15 min Raumtemperatur- Fix with PBS / 3.7% formaldehyde, 15 min room temperature
- Färbung der Nuclei mit DAPI: 0,05 μg/ml in PBS, 5 min Raumtemperatur- Staining of the nuclei with DAPI: 0.05 μg / ml in PBS, 5 min room temperature
- Waschen mit destilliertem Wasser- Wash with distilled water
- Einbetten- embed
Für die Suspensionszellen (Jurkat) war die Beschichtung der Objektträger mit Fibronektin nötig, um eine Adsorbtion der Zellen an den Untergrund zu ermöglichen.For the suspension cells (Jurkat), the slides had to be coated with fibronectin in order to enable the cells to be adsorbed onto the substrate.
Beschichtung von Objektträgern mit Fibronektin:Coating slides with fibronectin:
- 50 μl/well Fibronektin (10 μg/ml in H2O), 1 h bei 37°C- 50 μl / well fibronectin (10 μg / ml in H 2 O), 1 h at 37 ° C
- 50 μl/well BSA (2 mg/ml in PBS), 2 h bei 37°C- 50 μl / well BSA (2 mg / ml in PBS), 2 h at 37 ° C
- Waschen mit PBS- washing with PBS
Die Transfektiongemische wurden in Eppendorfgefäßen hergestellt und die Jurkat-Zellen darin suspendiert. Erst nach der Inkubationszeit wurden je 50μl der Transfektionssuspension auf die mit Fibronektin beschichteten Objektträger (96-Well-Format) aufgetropft.The transfection mixtures were prepared in Eppendorf tubes and the Jurkat cells suspended in them. Only after the incubation period were 50 .mu.l of the transfection suspension dropped onto the fibronectin-coated slides (96-well format).
Folgendes Adsoφtionsprotokoll für Suspensionszellen wurde verwendet: Adsorbtion der Zellen für 30 min bei 37°C Fixierung mit 1% Formaldehyd in PBS bei 4°C über Nacht Dapi-Färbung (s. o.)The following adsorption protocol for suspension cells was used: adsorption of the cells for 30 min at 37 ° C. fixation with 1% formaldehyde in PBS at 4 ° C. overnight Dapi staining (see above)
Fig. 7 (HeLa-Zellen), Fig. 8 (Cos-7-Zellen), Fig. 9 (HS68-Zellen), Fig. 10 (Jurkat-Zellen) und Fig. 11 (HeLa-Zellen) zeigen fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen der transfizierten Zellen, die mit DNA- oder RNA-Oligonukleotiden unterschiedlicher Fluoreszenzmarkierung (FAM, CY5, HEX am 5'- bzw. 3 '-Ende) in den unterschiedlichen Zellarten gemacht wurden. Zur Identifizierung der Zellen wurden die Zellkerne mit dem Fluoreszenzfarbstoff DAPI angefärbt. Die Färbung der Zellen in Anwesenheit von MPG und fluoreszenzmarkierten Oligonukleotiden ist deutlich zu erkennen. Für FAM-markierte Oligonukleotide wurde der FITC Filter verwendet, für CY5 ein spezielle auf CY5 abgestimmtes Filterset. Die Kernfärbung wurde im DAPI-Filter dokumentiert.Fig. 7 (HeLa cells), Fig. 8 (Cos-7 cells), Fig. 9 (HS68 cells), Fig. 10 (Jurkat cells) and Fig. 11 (HeLa cells) show fluorescence microscopic images of the transfected cells, which were made with DNA or RNA oligonucleotides of different fluorescent labels (FAM, CY5, HEX at the 5 'or 3' end) in the different cell types. To identify the cells, the cell nuclei were stained with the fluorescent dye DAPI. The staining of the cells in the presence of MPG and fluorescence-labeled oligonucleotides can be clearly seen. The FITC filter was used for FAM-labeled oligonucleotides, and a special filter set matched to CY5 was used for CY5. The core staining was documented in the DAPI filter.
Nach den Ergebnissen aus den fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen ist das Trägeφeptid MPG in der Lage, Oligonukleotide sehr effizient in die Zelle zu transportieren. Durch bloßes Zusammengeben von MPG und fluoreszierenden Oligonukleotiden in Zellkulturmedium und Überschichtung der Zellen mit diesem Transfektionsgemisch für ca. 30 min - 3 h können die Oligonukleotide in die Zellen transferiert werden. Die Oligonukleotide erreichen dabei den Zellkern. Es konnten aber auch Ko-lokalisierung von Aptameren mit zytoplasmatischen Zielproteinen beobachtet werden. Die Ergebnisse deuten auf ein Konzentrationsoptimum von MPG zwischen 4 - 8 μM hin. Bei einem molaren Verhältnis von 1:10 - 1:20 (Nukleinsäure/MPG), entsprechend Oligonukleotid-Konzentrationen von 0,2 μM - 0,8 μM (bestimmt für 19-20mere), lassen sich gute Ergebnisse erzielen. Auch ein RNA-Oligonukleotid (33mer) konnte erfolgreich in HeLa-Nuclei transportiert werden. Die Präinkubationszeit zur Ausbildung des carge/carrier- Komplexes ist nicht essentiell. Es wurden keine signifikanten Unterschiede bei Inkubationszeiten zwischen 1 und 30 min festgestellt. Auch in Cos7-Zellen und HS68-Zellen konnten ähnliche Ergebnisse erzielt werden. Auch die Transfizierbarkeit von Zellen, die im Stand der Technik als schwer transfizierbar gelten, und Primärzellen ist unter Anwendung der hierin beschriebenen Techniken und Mittel möglich.According to the results of the fluorescence microscopic investigations, the MPG carrier phage is able to transport oligonucleotides very efficiently into the cell. By simply combining MPG and fluorescent oligonucleotides in cell culture medium and overlaying the cells with this transfection mixture for approx. 30 min - 3 h, the oligonucleotides can be transferred into the cells. The oligonucleotides reach the cell nucleus. However, co-localization of aptamers with cytoplasmic target proteins was also observed. The results indicate an optimal concentration of MPG between 4 - 8 μM. With a molar ratio of 1:10 - 1:20 (nucleic acid / MPG), corresponding to oligonucleotide concentrations of 0.2 μM - 0.8 μM (determined for 19-20mers), good results can be achieved. An RNA oligonucleotide (33mer) was also successfully transported in HeLa nuclei. The pre-incubation period for the formation of the carge / carrier complex is not essential. There were no significant differences in incubation times between 1 and 30 minutes. Similar results were also achieved in Cos7 cells and HS68 cells. The transfectability of cells which are considered difficult to transfect in the prior art and primary cells is also possible using the techniques and means described herein.
Mit dem hierin offenbarten System können sowohl DNA- als auch RNA-Oligonukleotide verschiedener Länge wie beispielsweise 15 - 100 Nukleotide oder 15 bis 50 Nukleotide bis hin zu Plasmiden transfiziert werden. Daher ist MPG für ein breites Spektrum von Anwendungen wie z. B. den Transport von antisense RNA, siRNA, Ribozymen, Aptazymen, Spiegelmeren oder Aptameren geeignet. Nach dem Mischen von MPG (4 - 10 μM Endkonzentration) mit dem gewünschten Oligonukleotid werden die Zellen mit dem Gemisch überschichtet und in weniger als lh gelangen die Oligonukleotide in den Zellkern, wobei abhängig vom Zielprotein auch eine zytoplasmatische Lokalisation beobachtet wird. Die getesteten und hierin beschriebenen Zelllinien umfassen HeLa, Cos7, HS68, 293-T, CEM-T, Jurkat und primäre Hepatozyten. Die Trans- fektionseffizienz ist im allgemeinen größer als 90%, d. h. > 90% der betrachteten Zellen sind transfiziert.With the system disclosed herein, both DNA and RNA oligonucleotides of different lengths such as 15-100 nucleotides or 15 to 50 nucleotides up to plasmids can be transfected. Therefore, MPG is suitable for a wide range of applications such as B. suitable for the transport of antisense RNA, siRNA, ribozymes, aptazymes, Spiegelmeres or aptamers. After mixing MPG (4 - 10 μM final concentration) with the desired oligonucleotide, the cells are overlaid with the mixture and the oligonucleotides reach the cell nucleus in less than 1 h, cytoplasmic localization also being observed, depending on the target protein. The cell lines tested and described herein include HeLa, Cos7, HS68, 293-T, CEM-T, Jurkat and primary hepatocytes. The trans infection efficiency is generally greater than 90%, ie> 90% of the cells considered are transfected.
Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the preceding description, the claims and the drawings can be essential both individually and in any combination for realizing the invention in its various embodiments.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Komplex umfassend ein Trägeφeptid und eine Nukleinsaure, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, und die Nukleinsaure eine funktionale Nukleinsaure ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst.1. Complex comprising a carrier peptide and a nucleic acid, characterized in that the carrier peptide is a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains being preferably linked to one another by a linker , and the nucleic acid is a functional nucleic acid that is selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers.
2. Komplex nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägeφrotein eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 1 oder SEQ ID NO. 2 aufweist.2. Complex according to claim 1, characterized in that the Trägerφrotein an amino acid sequence according to SEQ ID NO. 1 or SEQ ID NO. 2 has.
3. Komplex nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stöchiometrische Verhältnis von Trägeφeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 25 000 : 1 bis 5:1, bevorzugt 500 : 1 bis 5 :1, noch bevorzugter etwa 250:1 bis 5:1 beträgt.3. Complex according to claim 1 or 2, characterized in that the stoichiometric ratio of carrier phage to functional nucleic acid is about 25,000: 1 to 5: 1, preferably 500: 1 to 5: 1, more preferably about 250: 1 to 5: 1 is.
4. Komplex nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsverhältnis zwischen positiven Ladungen des Trägeφeptids und negativen Ladungen der Nukleinsaure etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugterweise 20:1 bis 1:1, bevorzugtererweise etwa 10:1 bis 1:1 beträgt, noch bevorzugtererweise 5:1.4. Complex according to claim 1 or 2, characterized in that the charge ratio between positive charges of the carrier phage and negative charges of the nucleic acid about 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, preferably about 10: 1 to 1 : 1, more preferably 5: 1.
5. Komplex nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stöchiometrische Mischungsverhältnis von Trägeφeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 50: 1, bevorzugterweise etwa 10: 1 ist.5. Complex according to claim 1 or 2, characterized in that the stoichiometric mixing ratio of carrier phage to functional nucleic acid is about 50: 1, preferably about 10: 1.
6. Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Komplex die Bindung zwischen Trägeφeptid und funktionaler Nukleinsaure eine nicht- kovalente Bindung ist.6. Complex according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the complex, the bond between the carrier phage and functional nucleic acid is a non-covalent bond.
7. Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Komplex die Bindung zwischen Trägeφeptid und funktionaler Nukleinsaure eine kovalente Bindung ist. 7. Complex according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the complex the bond between the carrier phage and functional nucleic acid is a covalent bond.
8. Verwendung eines Komplexes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Transfektion insbesondere stabilisierten Transfektion, einer Zelle mit einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme und Spiegelmere umfasst.8. Use of a complex according to one of claims 1 to 7 for transfection, in particular stabilized transfection, of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes and Spiegelmers.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die und eukaryontische Zellen umfasst.9. Use according to claim 8, characterized in that the cell is selected from the group comprising and eukaryotic cells.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die eukaryontische Zelle aus der Gruppe ausgewählt ist, die Zellen des Menschen, des Affen, der Maus, der Ratte, des Kaninchens, des Hundes, des Schweins, der Katze und des Meerschweinchens umfasst.10. Use according to claim 9, characterized in that the eukaryotic cell is selected from the group comprising the cells of humans, monkeys, mice, rats, rabbits, dogs, pigs, cats and guinea pigs.
11. Verwendung eines Trägeφeptids, wobei das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, zur Transfektion, insbesondere zur stabilisierten Transfektion einer Zelle mit einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst.11. Use of a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, for transfection, in particular for stabilizing Transfection of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers.
12. Verfahren zum Transport einer funktionalen Nukleinsaure über eine biologische Membran umfassend die Schritte12. A method for transporting a functional nucleic acid across a biological membrane comprising the steps
a) Bereitstellen einer biologischen Membran, insbesondere einer Zelle mit einer Zy- toplasmamembran,a) providing a biological membrane, in particular a cell with a cytoplasmic membrane,
b) Bereitstellen einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst,b) providing a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers,
c) Bereitstellen eines Trägeφeptids, wobei das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, undc) Provision of a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of The core localization sequence of SV 40 is T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
d) Applizieren einer Mischung der funktionalen Nukleinsaure und des Trägeφeptids und/oder eines Komplexes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, an die biologische Membran.d) applying a mixture of the functional nucleic acid and the carrier peptide and / or a complex according to any one of claims 1 to 7 to the biological membrane.
13. Verfahren zur Transfektion, insbesondere stabilisierten Transfektion, einer Zelle mit einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst, umfassend die Schritte13. A method for transfection, in particular stabilized transfection, of a cell with a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, comprising the steps
a) Bereitstellen einer Zelle,a) providing a cell,
b) Bereitstellen einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst,b) providing a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers,
c) Bereitstellen eines Trägeφeptids, wobei das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, undc) providing a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
d) Inkontaktbringen der Zelle mit der funktionalen Nukleinsaure und dem Tragerpeptid.d) contacting the cell with the functional nucleic acid and the carrier peptide.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das stöchiometrische Verhältnis von Trägeφeptid zu funktionaler Nukleinsaure von etwa 25 000 : 1 bis 5:1, bevorzugt 500 : 1 bis 5 :1, noch bevorzugter etwa 250:1 bis 5:1 beträgt oder das Ladungsverhältnis zwischen positiven Ladungen des Trägeφeptids und negativen Ladungen der Nukleinsaure etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugt 20:1 bis 1:1, noch bevorzugter etwa 10:1 bis 1:1 beträgt, noch bevorzugter 5:1. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the stoichiometric ratio of carrier phage to functional nucleic acid of about 25,000: 1 to 5: 1, preferably 500: 1 to 5: 1, more preferably about 250: 1 to 5: 1 or the charge ratio between positive charges of the carrier phage and negative charges of the nucleic acid is about 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, more preferably about 10: 1 to 1: 1, more preferably 5: 1 ,
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsverhältnis zwischen positiven Ladungen des Trägeφeptids und negativen Ladungen der Nukleinsaure etwa 50:1 bis 1:1, bevorzugterweise 20:1 bis 1:1, bevorzugtererweise etwa 10:1 bis 1:1 beträgt.15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the charge ratio between positive charges of the carrier phage and negative charges of the nucleic acid about 50: 1 to 1: 1, preferably 20: 1 to 1: 1, preferably about 10: 1 is up to 1: 1.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das stöchiometrische Mischungsverhältnis von Trägeφeptid zu funktionaler Nukleinsaure etwa 50: 1, bevorzugterweise etwa 10: 1 ist.16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the stoichiometric mixing ratio of carrier phage to functional nucleic acid is about 50: 1, preferably about 10: 1.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Inkontaktbringen bei einer Temperatur von etwa 4°C bis etwa 40°C, bevorzugter etwa 20° C bis etwa 37° C erfolgt.17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the contacting takes place at a temperature of about 4 ° C to about 40 ° C, more preferably about 20 ° C to about 37 ° C.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Inkontaktbringen für etwa 15 bis etwa 120 Minuten, bevorzugt für etwa 30 bis 40 Minuten erfolgt.18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized in that the contacting takes place for about 15 to about 120 minutes, preferably for about 30 to 40 minutes.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Nukleinsaure im Zytoplasma und/oder im Zellkern lokalisiert ist.19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized in that the functional nucleic acid is located in the cytoplasm and / or in the cell nucleus.
20. Verfahren nach einem der -Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist gegen ein Zielmolekül, wobei das Zielmolekül ausgewählt ist aus der Gruppe, die intrazelluläre und nukleare Zielmoleküle umfasst.20. The method according to any one of claims 12 to 19, characterized in that the functional nucleic acid is directed against a target molecule, the target molecule being selected from the group comprising intracellular and nuclear target molecules.
21. Verfahren zur Identifizierung und/oder Validierung eines Zielmoleküls, insbesondere eines intrazellulären Zielmoleküls umfassend die folgenden Schritte21. A method for identifying and / or validating a target molecule, in particular an intracellular target molecule, comprising the following steps
a) Bereitstellen eines Systems, das ein Zielmolekül enthält und/oder ein Kandidaten- Zielmolekül enthält,a) providing a system which contains a target molecule and / or contains a candidate target molecule,
b) Bereitstellen einer funktionalen Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst, c) Bereitstellen eines Trägeφeptids, wobei das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, undb) providing a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, c) providing a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of the core localization sequence of SV 40 T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and
d) Bestimmen, ob sich der Phänotyp des Systems unter dem Einfluss der funktionalen Nukleinsaure ändert.d) Determine whether the phenotype of the system changes under the influence of the functional nucleic acid.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das System in Schritt a) eine Zelle ist, insbesondere eine eukaryontische Zelle.22. The method according to claim 21, characterized in that the system in step a) is a cell, in particular a eukaryotic cell.
23. Verfahren nach -Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Nukleinsaure aus Schritt b) eine Bibliothek funktionaler Nukleinsäuren ist.23. The method according to claim 21 or 22, characterized in that the functional nucleic acid from step b) is a library of functional nucleic acids.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bibliothek von funktionalen Nukleinsäuren einen Bereich von 102 bis 1018, bevorzugt 105 bis 1016 und bevorzugterweise 1013 bis 1015 verschiedene funktionale Nukleinsäuren enthält.24. The method according to any one of claims 21 to 23, characterized in that the library of functional nucleic acids contains a range of 10 2 to 10 18 , preferably 10 5 to 10 16 and preferably 10 13 to 10 15 different functional nucleic acids.
25. Zusammensetzung umfassend eine funktionale Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozyme und Spiegelmere umfasst, und ein Trägeφeptid, wobei das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, und/oder einen Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 7.25. A composition comprising a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, ribozymes and Spiegelmers, and a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of The core localization sequence of SV 40 is T antigen, the domains preferably being connected to one another by a linker, and / or a complex according to one of claims 1 to 7.
26. Zusammensetzung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung für den Nachweis und/oder Diagnostik des Zielmoleküls ist, gegen das die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist.26. The composition according to claim 25, characterized in that the composition for the detection and / or diagnosis of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed.
27. Pharmazeutische Zusammensetzung umfassend eine funktionale Nukleinsaure, wobei die funktionale Nukleinsaure ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aptamere, Aptazyme, Ribozmye und Spiegelmere umfasst und ein Trägeφeptid, wobei das Trägeφeptid ein Fusionspeptid aus der hydrophoben Domäne von HIV gp 41 und einer hydrophilen Domäne der Kernlokalisationssequenz von SV 40 T-Antigen ist, wobei die Domänen bevorzugt durch einen Linker miteinander verbunden sind, und/oder einen Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mindestens einen pharmazeutisch akzeptablen Träger.27. Pharmaceutical composition comprising a functional nucleic acid, the functional nucleic acid being selected from the group comprising aptamers, aptazymes, Ribozmye and Spiegelmere and a carrier peptide, the carrier peptide being a fusion peptide from the hydrophobic domain of HIV gp 41 and a hydrophilic domain of Core localization sequence of SV 40 is T antigen, with the domains preferred are linked together by a linker, and / or a complex according to any one of claims 1 to 7 and at least one pharmaceutically acceptable carrier.
28. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Behandlung einer Erkrankung verwendet wird, wobei die Erkrankung durch Beeinflussung der Aktivität und/oder der Funktion des Zielmoleküls, gegen das die funktionale Nukleinsaure gerichtet ist, verhindert und/oder therapierbar ist.28. Pharmaceutical composition according to claim 27, characterized in that it is used for the treatment of a disease, the disease being prevented and / or treatable by influencing the activity and / or the function of the target molecule against which the functional nucleic acid is directed.
29. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung die Replikation und/oder Vermehrung von Viren beeinflusst, bevorzugterweise die Replikation und/oder Vermehrung von Viren hemmt.29. Composition according to one of the preceding claims, characterized in that the composition influences the replication and / or multiplication of viruses, preferably inhibits the replication and / or multiplication of viruses.
30. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pharmazeutische Zusammensetzung für die Behandlung und/oder Prävention von viralen Erkrankungen ist.30. Pharmaceutical composition according to one of the preceding claims, characterized in that the pharmaceutical composition is for the treatment and / or prevention of viral diseases.
31. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielmolekül der funktionalen Nukleinsaure ein Molekül ist, welches Teil des Virus- partikels oder des Virus ist.31. Pharmaceutical composition according to claim 30, characterized in that the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is part of the virus particle or the virus.
32. Pharmazeutisch Zusammensetzung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielmolekül der funktionalen Nukleinsaure ein Molekül ist, das vom Virus von einer ersten infizierten Zelle in eine zweite infizierte Zelle transferiert wird.32. Pharmaceutical composition according to claim 30 or 31, characterized in that the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is transferred by the virus from a first infected cell into a second infected cell.
33. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, das Zielmolekül der funktionalen Nukleinsaure ein Molekül ist, das vom Virus von einer ersten infizierten Zelle in eine zweite infizierte Zelle transferiert wird und die funktionale Nukleinsaure dabei gebunden an ihr Zielmolekül im Virus vorliegt, was zu einer Reduktion der frifektiösität des Viruspartikels führt.33. Pharmaceutical composition according to claim 32, characterized in that the target molecule of the functional nucleic acid is a molecule which is transferred from the virus from a first infected cell to a second infected cell and the functional nucleic acid is bound to its target molecule in the virus, which is what leads to a reduction in the fructosity of the virus particle.
34. Pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Virus HIV ist. 34. Pharmaceutical composition according to one of the preceding claims, characterized in that the virus is HIV.
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