明 細 書 Specification
プリオン遺伝子の発現を抑制する siRNA分子 SiRNA molecule that suppresses prion gene expression
関連出願の参照 Reference to related application
[0001] 本特許出願は、先に出願された日本国における特許出願である特願 2004— 4115 7号(出願日: 2004年 2月 18日)に基づく優先権の主張を伴うものである。この先の 特許出願における全開示内容は、引用することにより本明細書の一部とされる。 発明の背景 [0001] This patent application is accompanied by a claim of priority based on Japanese Patent Application No. 2004-41157 (filed on Feb. 18, 2004), which was a previously filed patent application in Japan. The entire disclosure content of this subsequent patent application is incorporated herein by reference. Background of the Invention
[0002] 発明の分野 [0002] Field of the Invention
本発明は、 RNAi現象による遺伝子サイレンシングに関するものであり、より詳細に は、プリオン遺伝子の発現を抑制するための siRNA分子、およびこれを用いたプリオ ン遺伝子の発現抑制法に関するものである。 The present invention relates to gene silencing by the RNAi phenomenon, and more particularly, to an siRNA molecule for suppressing prion gene expression and a method for suppressing prion gene expression using the same.
[0003] 背景 術 [0003] Background art
RNAi (RNA干渉)は、二本鎖 RNA(dsRNA)によって誘導される配列特異的な 遺伝子転写後抑制機構である。この現象は、ハエ、昆虫、原生動物、脊椎動物、高 等植物などの様々な種にぉ 、て観察されて 、る。 RNAiの分子レベルでの作用機序 に関し、ショウジヨウバエ(Drosophila)および線虫(Caenorhabditis elegans)における 多くの研究により、 siRNA (短鎖干渉 RNA)と呼ばれる 21— 25ヌクレオチド長の RN A断片が RNAiにとつて必須の配列特異的メディエーターであること(Hammond, S.M. et al., Nature 404, 293-296, 2000 ; Parrish, S. et al, Mol. Cell. 6, 1077-1087, 2000 ;Zamore, P.D. et al., Cell 101, 25-33, 2000)、ならびにこの siRNAが長い二本 鎖 RNAから、 Dicerと呼ばれる RNァーゼ III様ヌクレアーゼにより生成すること( Brenstein, E. et al., Nature 409, 363-366, 2001 ;Elbashir, S.M. et al" Genes Dev. 15, 188-200, 2001)がわかっている。 RNAi (RNA interference) is a sequence-specific post-transcriptional repression mechanism induced by double-stranded RNA (dsRNA). This phenomenon has been observed in various species such as flies, insects, protozoa, vertebrates, and higher plants. Regarding the molecular mechanism of action of RNAi, many studies in Drosophila and Caenorhabditis elegans have shown that a 21-25 nucleotide long RNA fragment called siRNA (short interfering RNA) has been (Hammond, SM et al., Nature 404, 293-296, 2000; Parrish, S. et al, Mol. Cell. 6, 1077-1087, 2000; Zamore, PD et al., Cell 101, 25-33, 2000), and the fact that this siRNA is produced from long double-stranded RNA by an RNase III-like nuclease called Dicer (Brenstein, E. et al., Nature 409, 363-366, 2001; Elbashir, SM et al "Genes Dev. 15, 188-200, 2001).
[0004] 哺乳動物においては、当初、 RNAiは卵母細胞および着床前の胚においてのみ見 られる現象と考えられていた。一般に、哺乳動物細胞は、配列非特異的 RNァーゼで ある RNァーゼ Lによる迅速かつ非特異的な RNA分解経路、およびインターフェロン により誘導される二本鎖 RNA依存的タンパク質キナーゼ (PKR)による迅速な翻訳
阻害経路を有しており、これらは共に、 30ヌクレオチド以上の二本鎖 RNAによって 活性化される。従って、未分ィ匕細胞および PKRを欠く分ィ匕細胞などを除く哺乳動物 細胞においては、 30ヌクレオチド以上の二本鎖 RNAへの前記応答により、配列特 異的な RNAi活性が遮蔽されることがある。最近になって、合成した 21ヌクレオチドの siRNA二重鎖が、哺乳動物細胞培養物において内因性遺伝子の発現を特異的に 阻害しうることが報告されている(Elbashir, S.M. et al., Nature 411, 494-498, 2001)。 [0004] In mammals, RNAi was initially considered to be a phenomenon found only in oocytes and preimplantation embryos. In general, mammalian cells undergo rapid and non-specific RNA degradation pathways by RNase L, a sequence non-specific RNase, and rapid translation by double-stranded RNA-dependent protein kinase (PKR) induced by interferon. It has an inhibitory pathway, both of which are activated by double-stranded RNA of 30 nucleotides or more. Therefore, in mammalian cells other than undivided cells and those lacking PKR, sequence-specific RNAi activity is masked by the above-described response to double-stranded RNA of 30 nucleotides or more. There is. It has recently been reported that a synthesized 21-nucleotide siRNA duplex can specifically inhibit expression of endogenous genes in mammalian cell culture (Elbashir, SM et al., Nature 411). , 494-498, 2001).
[0005] RNAiによる遺伝子発現抑制の原理は、次のように考えられて!/、る。まず、 siRNA が細胞に導入されると、これがマルチタンパク質複合体と結合し、 RISC (RNA誘導 型サイレンシング複合体)が形成される。次いで、この RISCは標的遺伝子力もの mR NAに結合し、そのヌクレアーゼ活性により mRNA中の siRNAが結合した部分を切 断する。これにより、標的遺伝子によるタンパク質の発現が阻害される。 [0005] The principle of gene expression suppression by RNAi is considered as follows! First, when the siRNA is introduced into cells, it binds to the multiprotein complex, forming RISC (RNA-induced silencing complex). This RISC then binds to the mRNA of the target gene and cleaves the portion of the mRNA to which the siRNA has bound by its nuclease activity. Thereby, the expression of the protein by the target gene is inhibited.
[0006] 一方で、様々な神経変性疾患を引き起す原因物質として、プリオンタンパク質が知 られている。異常型のプリオンタンパク質は、ヌクレアーゼおよびプロテアーゼに抵抗 性の非核酸構成成分を有する小型の感染性タンパク性粒子である。プリオンタンパク 質によって引き起されるヒトの疾患としては、クールー海綿状脳症、クロイツフェルト- ヤーコブ病、ゲルストマン-シュトロイスラー症候群、致死的家族性不眠症等が知られ ている。 [0006] On the other hand, prion protein is known as a causative substance causing various neurodegenerative diseases. Aberrant prion proteins are small, infectious proteinaceous particles having non-nucleic acid components that are resistant to nucleases and proteases. Known human diseases caused by the prion protein include Kuru- spongiform encephalopathy, Creutzfeldt-Jakob disease, Gerstmann-Stroisler syndrome, and fatal familial insomnia.
[0007] プリオン遺伝子 (PrP遺伝子)ノックアウトマウスにプリオン病原体を接種しても、プリ オン病を発病しないことが報告されている(Nature 356, 577-582, 1992)。これは、異 常型プリオンタンパク質の増幅に必要な正常型プリオンタンパク質が発現しないこと により、プリオン病の発病に必要な量の異常型プリオンタンパク質が細胞内に蓄積し ないためであると考えられている。また、前記ノックアウトマウスは、形態学的に正常マ ウスとほとんど変わらないことが知られている。従って、プリオン遺伝子をノックアウトま たはノックダウンすることにより、プリオン病の治療または予防が可能になると考えられ る。 [0007] It has been reported that when a prion gene (PrP gene) knockout mouse is inoculated with a prion pathogen, prion disease does not develop (Nature 356, 577-582, 1992). This is thought to be because the normal prion protein required for the amplification of the abnormal prion protein is not expressed, so that the amount of the abnormal prion protein required for the onset of prion disease does not accumulate in cells. I have. It is known that the knockout mouse is almost morphologically the same as a normal mouse. Therefore, it is considered that prion disease can be treated or prevented by knocking out or knocking down the prion gene.
発明の概要 Summary of the Invention
[0008] 本発明者は、プリオン遺伝子の mRNAにおける特定の領域を標的配列として設計 された siRNAを用いることにより、細胞内でのプリオン遺伝子の発現を顕著に抑制し
うることを見出した。本発明は、この知見に基づくものである。 [0008] The present inventors have remarkably suppressed the expression of the prion gene in cells by using an siRNA designed with a specific region in the mRNA of the prion gene as a target sequence. I found out that The present invention is based on this finding.
[0009] 従って、本発明の目的は、プリオン遺伝子の発現を抑制するための siRNA分子を 提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an siRNA molecule for suppressing the expression of a prion gene.
[0010] そして、本発明による siRNA分子は、細胞内でプリオン遺伝子の発現を RNAiによ り抑制しうる二本鎖 RNA分子であって、該ニ本鎖 RNA分子を構成するアンチセンス 鎖力 以下の標的配列:(a)配列番号 1で表されるマウスプリオン遺伝子 mRNA配列 中の第 66— 85残基力もなる標的配列、(b)マウス以外の生物に由来するプリオン遺 伝子 mRNA配列にぉ 、て、前記 (a)の標的配列に対応する配列力もなる標的配列 、(c)配列番号 1で表されるマウスプリオン遺伝子 mRNA配列中の第 513— 532残 基力 なる標的配列、または(d)マウス以外の生物に由来するプリオン遺伝子 mRN A配列にお 、て、前記 (c)の標的配列に対応する配列からなる標的配列に特異的に ハイブリダィズする配列を含んでなるものである、二本鎖 RNA分子である。 [0010] The siRNA molecule according to the present invention is a double-stranded RNA molecule capable of suppressing the expression of a prion gene in a cell by RNAi, and has an antisense chain strength of not more than the antisense chain force constituting the double-stranded RNA molecule. Target sequence of: (a) a target sequence having residues 66-85 in the mouse prion gene mRNA sequence represented by SEQ ID NO: 1, and (b) a prion gene mRNA sequence derived from an organism other than a mouse. (A) a target sequence having a sequence strength corresponding to the target sequence of (a); (c) a target sequence of a 513-532 residue in the mouse prion gene mRNA sequence represented by SEQ ID NO: 1; or (d) ) A prion gene mRNA sequence derived from an organism other than a mouse, wherein the sequence comprises a sequence that specifically hybridizes to a target sequence consisting of a sequence corresponding to the target sequence of (c). It is a strand RNA molecule.
[0011] 本発明によれば、 RNAi現象を利用して、プリオン遺伝子の発現を顕著に抑制する ことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to significantly suppress the expression of a prion gene by utilizing the RNAi phenomenon.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0012] [図 1]図 1は、マウス PrP遺伝子の mRNA配列(配列番号 1)およびヒト PrP遺伝子の mRNA配列(配列番号 2)における標的配列 1一 4の位置を示す図である。 [FIG. 1] FIG. 1 is a diagram showing the positions of target sequences 114 in the mRNA sequence of mouse PrP gene (SEQ ID NO: 1) and the mRNA sequence of human PrP gene (SEQ ID NO: 2).
[図 2]図 2は、各種 siRNAによる、 N2a細胞中での内因性 PrP遺伝子の発現抑制効 果を示すグラフである。 FIG. 2 is a graph showing the effect of various siRNAs on the expression of endogenous PrP gene in N2a cells.
発明の具体的説明 Detailed description of the invention
[0013] 本明細書にぉ 、て「二本鎖 RNA」とは、二本の一本鎖 RNA分子力 全体にわたつ て、または部分的にハイブリダィズして得られる RNA分子を意味する。それぞれの一 本鎖 RNAを構成するヌクレオチドの数は互いに異なっていてもよい。また、二本鎖 R NAを構成する一方または両方のヌクレオチド鎖は、一本鎖の部分 (オーバーハング )を含んでいてもよい。 [0013] As used herein, the term "double-stranded RNA" refers to an RNA molecule obtained by hybridizing all or part of two single-stranded RNA molecules. The number of nucleotides constituting each single-stranded RNA may be different from each other. One or both nucleotide chains constituting the double-stranded RNA may include a single-stranded portion (overhang).
[0014] 本明細書にぉ 、て「二本鎖部分」とは、二本鎖 RNAにお 、て、両鎖のヌクレオチド が対合している部分、すなわち、二本鎖 RNA中の一本鎖の部分を除いた部分を意 味する。
[0015] 本明細書において、「センス鎖」とは、遺伝子のコード鎖と相同な配列を有するヌク レオチド鎖を意味し、「アンチセンス鎖」とは、遺伝子のコード鎖と相補的な配列を有 するヌクレオチド鎖を意味する。 [0014] As used herein, the term "double-stranded portion" refers to a portion of a double-stranded RNA in which nucleotides of both strands are paired, that is, a single-stranded portion in the double-stranded RNA. It means the part excluding the chain part. [0015] As used herein, the "sense strand" refers to a nucleotide chain having a sequence homologous to the gene coding strand, and the "antisense strand" refers to a sequence complementary to the gene coding strand. It means having a nucleotide chain.
[0016] 本明細書にぉ 、て「相補的」とは、 2つのヌクレオチドがハイブリダィゼーシヨン条件 下において対合しうるものであることを意味し、例えば、アデニン (A)とチミン (T)また はゥラシル (U)との関係、およびシトシン (C)とグァニン (G)との関係をいう。 [0016] As used herein, the term "complementary" means that two nucleotides can be paired under hybridization conditions. For example, adenine (A) and thymine ( T) or peracyl (U), and the relationship between cytosine (C) and guanine (G).
[0017] 本発明による二本鎖 RNA分子は、細胞内でプリオン遺伝子の発現を RNAiにより 抑制しうる二本鎖 RNA分子であり、該ニ本鎖 RNA分子は、プリオン遺伝子の mRN A配列中の特定の配列を標的として設計されたものである。本発明に用いられる標 的配列は、配列番号 1で表されるマウスプリオン遺伝子 mRNA配列中の第 66— 85 残基力もなる配列および第 513— 532残基力もなる配列である。さらに、本発明に用 いられる標的配列はマウスに由来するものに限定されるものではなぐ他の生物に由 来するプリオン遺伝子 mRNA配列にぉ 、て、マウスにおける前記標的配列に対応 する配列力もなるものとすることができる。マウス以外の生物における標的配列は、マ ウスプリオン遺伝子 mRNA配列と、 目的とする生物に由来するプリオン遺伝子 mRN A配列とを比較し、マウスにおける上記標的配列と相同な領域を特定することによつ て決定される。複数の配列を比較することによる相同領域の特定は、当技術分野に おいて周知の標準的な方法によって行なうことができる。例えば、図 1には、マウスお よびヒトに由来するプリオン遺伝子 mRNA配列のアラインメントが示されており、これ によれば、ヒトにおける標的配列は、配列番号 2で表されるヒトプリオン遺伝子 mRNA 配列中の第 66— 85残基力もなる配列および第 516— 535残基力もなる配列である ことが明らかである。 [0017] The double-stranded RNA molecule according to the present invention is a double-stranded RNA molecule capable of suppressing the expression of a prion gene in a cell by RNAi, and the double-stranded RNA molecule is contained in the mRNA sequence of the prion gene. It is designed to target a specific sequence. The target sequence used in the present invention is a sequence having 66-85 residues and a sequence having 513-532 residues in the mouse prion gene mRNA sequence represented by SEQ ID NO: 1. Furthermore, the target sequence used in the present invention is not limited to that derived from a mouse, and the prion gene mRNA sequence derived from another organism is not limited to that derived from a mouse. Things. The target sequence in an organism other than the mouse is determined by comparing the mouse prion gene mRNA sequence with the prion gene mRNA sequence derived from the target organism, and identifying a region homologous to the target sequence in the mouse. Is determined. Identification of a homologous region by comparing a plurality of sequences can be performed by standard methods well known in the art. For example, FIG. 1 shows an alignment of the prion gene mRNA sequences derived from mouse and human. According to this, the target sequence in human is expressed in the human prion gene mRNA sequence represented by SEQ ID NO: 2. It is clear that the sequence is also a sequence with residues 66-85 and a sequence with residues 516-535.
[0018] 本発明による二本鎖 RNA分子を構成するアンチセンス鎖は、上述の標的配列に 特異的にハイブリダィズする配列を含んでなるものである。ここで、「特異的にハイプリ ダイズする」とは、そのアンチセンス鎖が、プリオン遺伝子の発現抑制を行なう細胞内 にお!/、て、プリオン遺伝子およびその転写産物以外の核酸分子にはハイブリダィズ しないことを意味する。前記アンチセンス鎖は、前記標的配列に対応する配列を含む ものとされるが、前記標的配列に完全に相補的な配列を有する必要はなぐその標
的配列に特異的にハイブリダィズしうる限り、相補的でな 、ヌクレオチドを含んで 、て もよい。しかしながら、前記アンチセンス鎖は、好ましくは前記標的配列に相補的な 配列を含んでなるものとされる。 [0018] The antisense strand constituting the double-stranded RNA molecule according to the present invention comprises a sequence that specifically hybridizes to the above-described target sequence. Here, "specifically hybridize" means that the antisense strand does not hybridize to a nucleic acid molecule other than the prion gene and its transcript in a cell that suppresses the expression of the prion gene. Means that. The antisense strand is intended to include a sequence corresponding to the target sequence, but does not need to have a sequence completely complementary to the target sequence. As long as it can specifically hybridize to the target sequence, it may contain nucleotides that are not complementary. However, the antisense strand preferably comprises a sequence complementary to the target sequence.
[0019] 本発明による二本鎖 RNA分子を構成するセンス鎖は、プリオン遺伝子の発現を抑 制しようとする細胞内において前記アンチセンス鎖との二本鎖を形成しうる配列を含 むものであればよい。二本のリボヌクレオチド鎖が細胞内において二本鎖を形成する か否かは、当業者であれば容易に調べることができる。例えば、 目的とする細胞内に おけるハイブリダィゼーシヨン条件を in vitroにおいて再現し、そこに二本のリボヌタレ ォチド鎖を添加して、これらがハイブリダィズするか否かを調べればょ 、。 [0019] The sense strand constituting the double-stranded RNA molecule according to the present invention includes a sequence capable of forming a double strand with the antisense strand in a cell in which prion gene expression is to be suppressed. Just fine. Those skilled in the art can easily determine whether or not two ribonucleotide chains form a double strand in a cell. For example, the hybridization conditions in a target cell can be reproduced in vitro, and two ribonucleotide chains can be added thereto to determine whether or not these hybridize.
[0020] 本発明の好ましい実施態様によれば、前記センス鎖は、前記標的配列の 5'末端か ら 3'側に向けて 1一 7番目および 9一 18番目に位置するヌクレオチド残基に対応す る位置にぉ 、て、アンチセンス鎖に相補的なヌクレオチド残基を含んでなるものとさ れる。従って、この実施態様によれば、前記センス鎖は、前記標的配列の 5'末端か ら 3'側に向けて 8番目および 19一 20番目に位置するヌクレオチド残基に対応する 位置にお 、て、アンチセンス鎖に相補的でな 、ヌクレオチド残基を含んで 、てもよ ヽ [0020] According to a preferred embodiment of the present invention, the sense strand corresponds to nucleotide residues located at positions 117 and 918 from the 5 'end to the 3' side of the target sequence. It is assumed that each of the positions further comprises a nucleotide residue complementary to the antisense strand. Therefore, according to this embodiment, the sense strand is located at positions corresponding to the nucleotide residues located at positions 8 and 19 to 20 from the 5 ′ end to the 3 ′ side of the target sequence. And may contain nucleotide residues that are not complementary to the antisense strand.
[0021] 本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記センス鎖は、前記標的配列の 5 '末 端から 3 '側に向けて 1一 18番目に位置するヌクレオチド残基に対応する位置におい て、アンチセンス鎖に相補的なヌクレオチド残基を含んでなるものとされる。従って、こ の実施態様によれば、前記センス鎖は、前記標的配列の 5'末端から 3'側に向けて 1 9一 20番目に位置するヌクレオチド残基に対応する位置において、アンチセンス鎖 に相補的でな 、ヌクレオチド残基を含んで 、てもよ 、。 According to another preferred embodiment of the present invention, the sense strand is located at a position corresponding to a nucleotide residue located at position 118 from the 5 ′ end to the 3 ′ side of the target sequence. And a nucleotide residue complementary to the antisense strand. Therefore, according to this embodiment, the sense strand is linked to the antisense strand at a position corresponding to the nucleotide residue located at position 191-220 from the 5 ′ end to the 3 ′ side of the target sequence. It may contain nucleotide residues that are not complementary.
[0022] 本発明の他の好ま ヽ実施態様によれば、前記センス鎖は、前記標的配列に対応 する位置にぉ 、て、アンチセンス鎖に相補的なヌクレオチド残基を含んでなるものと される。 According to another preferred embodiment of the present invention, the sense strand comprises a nucleotide residue complementary to the antisense strand at a position corresponding to the target sequence. You.
[0023] 本発明による二本鎖 RNA分子を構成するアンチセンス鎖は、センス鎖のヌクレオ チドと対合した二本鎖部分の 3'末端側に突出部分 (オーバーハング)を有していても よい。この突出部分のヌクレオチド配列は、プリオン遺伝子に関連する配列または関
連しない配列のどちらであってもよぐその長さも特に制限されないが、好ましくは 2ヌ クレオチド長の配列、より好ましくは 2つのゥラシル残基 (UU)とされる。センス鎖もま た、アンチセンス鎖のヌクレオチドと対合した二本鎖部分の 3'末端側に同様の突出 部分を有するものとしてもよい。し力しながら、本発明の好ましい実施態様によれば、 前記センス鎖は、その 3'末端において突出部分を含まないものとされる。 The antisense strand constituting the double-stranded RNA molecule according to the present invention may have a protruding portion (overhang) on the 3′-terminal side of the double-stranded portion paired with the nucleotide of the sense strand. Good. The nucleotide sequence of this overhang may be the sequence or The length of any of the non-contiguous sequences is not particularly limited, but is preferably a two-nucleotide long sequence, and more preferably two peracil residues (UU). The sense strand may also have a similar overhang at the 3 ′ end of the double-stranded portion paired with the nucleotide of the antisense strand. However, according to a preferred embodiment of the present invention, the sense strand is free of overhangs at its 3 'end.
[0024] 本発明による二本鎖 RNA分子における二本鎖部分は、上記標的配列に対応する 配列を含んでなるものであればよい。従って、この二本鎖部分は、さらに別の配列を 含むことができ、例えば、プリオン遺伝子 mRNAにおいて上記標的配列の周辺に位 置する配列に対応するヌクレオチド残基を含むことができる。しカゝしながら、本発明の 好ましい実施態様によれば、前記二本鎖部分は、上記標的配列に対応する配列か らなるもの、すなわち、上記標的配列に対応する配列のみを含むものとされる。 [0024] The double-stranded portion of the double-stranded RNA molecule according to the present invention may be any as long as it comprises a sequence corresponding to the above-mentioned target sequence. Therefore, this double-stranded portion can further contain another sequence, for example, a nucleotide residue corresponding to a sequence located around the target sequence in the prion gene mRNA. However, according to a preferred embodiment of the present invention, the double-stranded portion is composed of a sequence corresponding to the target sequence, that is, includes only a sequence corresponding to the target sequence. You.
[0025] 哺乳動物の細胞に長い二本鎖 RNA分子を導入すると、二本鎖 RNA依存的タンパ ク質キナーゼゃ 2,一 5,一オリゴアデニル酸合成酵素が誘導され、ひ!、ては細胞死に つながることが知られている。従って、本発明による二本鎖 RNA分子は、哺乳動物 の細胞内にぉ 、て、二本鎖 RNA依存的タンパク質キナーゼまたは 2 ' -5,一オリゴァ デニル酸合成酵素を誘導しな 、ものであることが好ま 、。この条件を満たす二本鎖 RNA分子の鎖長は、当業者には容易に理解される。一般的には、 30ヌクレオチド以 上の二本鎖 RNA分子によって上記の細胞死が起こることが知られており、従って、 本発明による二本鎖 RNA分子は、好ましくは 29ヌクレオチド以下、より好ましくは 25 ヌクレオチド以下の鎖長を有するものとされる。ここで用いられる「鎖長」は、二本鎖 R NA分子の二本鎖部分だけでなぐ一本鎖部分をも含めた場合のヌクレオチド長を意 味する。 When a long double-stranded RNA molecule is introduced into mammalian cells, double-stranded RNA-dependent protein kinase ゃ 2,15,1-oligoadenylate synthase is induced. It is known to lead to death. Therefore, the double-stranded RNA molecule according to the present invention does not induce double-stranded RNA-dependent protein kinase or 2'-5,1-oligoadenylate synthetase in mammalian cells. I prefer that. The chain length of the double-stranded RNA molecule satisfying this condition is easily understood by those skilled in the art. It is generally known that the above cell death is caused by a double-stranded RNA molecule of 30 nucleotides or more, and therefore, the double-stranded RNA molecule according to the present invention is preferably 29 nucleotides or less, more preferably It has a chain length of 25 nucleotides or less. As used herein, the term “chain length” refers to the nucleotide length of a double-stranded RNA molecule including a single-stranded portion instead of only a double-stranded portion.
[0026] 本発明による二本鎖 RNA分子は、細胞内において、プリオン遺伝子の発現を抑制 することができる。従って、本発明によれば、本発明による二本鎖 RNA分子を細胞に 導入する工程を含んでなる、細胞におけるプリオン遺伝子の発現を抑制する方法が 提供される。 [0026] The double-stranded RNA molecule according to the present invention can suppress prion gene expression in cells. Therefore, according to the present invention, there is provided a method for suppressing the expression of a prion gene in a cell, comprising the step of introducing the double-stranded RNA molecule of the present invention into the cell.
[0027] 細胞は、 siRNAによる RNAi現象を起こすことが可能であり、かつプリオン遺伝子を 発現する細胞であればいかなるものであってもよいが、好ましくは哺乳動物細胞とさ
れる。哺乳動物細胞としては、例えば、マウス、ラット、ノ、ムスター、ゥサギ、ィヌ、サル 、ヒトなどに由来するものが挙げられる。また、好適な培養細胞としては、例えば、 He La細胞、 NIHZ3T3細胞、 COS— 7細胞、 293細胞などが挙げられる。 [0027] The cell may be any cell as long as it can cause an RNAi phenomenon by siRNA and expresses a prion gene, and is preferably a mammalian cell. It is. Examples of mammalian cells include those derived from mouse, rat, rat, muster, egret, dog, monkey, human and the like. Suitable cultured cells include, for example, He La cells, NIHZ3T3 cells, COS-7 cells, and 293 cells.
[0028] 本発明による二本鎖 RNA分子を細胞に導入する方法は、二本鎖核酸分子を細胞 中に導入しうるものであればいかなる方法であってもよぐ特に制限されない。本発明 による方法において、特に好適な二本鎖 RNA分子の細胞中への導入法は、リポソ ーム、好ましくはカチオン性リボソームを用いたトランスフエクシヨン法であり、これは、 Lipofectamine2000トランスフエクシヨン試薬(Invitrogen社製)、 Oligofectaminトランスフ ェクシヨン試薬(Invitrogen社製)、 jetSIトランスフエクシヨン試薬(Polyplus- transfection 社製)、 TransMessenger(Qiagen社製)などの市販のトランスフエクシヨン試薬を用いて 容易に行なうことができる。 [0028] The method for introducing a double-stranded RNA molecule into a cell according to the present invention is not particularly limited as long as it can introduce a double-stranded nucleic acid molecule into a cell. In the method according to the present invention, a particularly suitable method for introducing a double-stranded RNA molecule into cells is a transfection method using a liposome, preferably a cationic ribosome, which is a Lipofectamine 2000 transfection reagent. (Invitrogen), Oligofectamin transfection reagent (Invitrogen), jetSI transfection reagent (Polyplus-transfection), TransMessenger (Qiagen) and other commercially available transfection reagents. Can be.
[0029] あるいは、本発明による二本鎖 RNA分子を利用したプリオン遺伝子の発現抑制は 、本発明による二本鎖 RNA分子を細胞中において発現するベクターを目的とする細 胞に導入することによって行なうこともできる。この方法においては、本発明による二 本鎖 RNA分子のセンス鎖およびアンチセンス鎖のそれぞれを発現する 2種のベクタ 一を用いてもょ 、し、または本発明による二本鎖 RNA分子のセンス鎖をコードする D NAおよびアンチセンス鎖をコードする DNAの両方を含んでなるベクターを用いても よい。従って、本発明の他の態様によれば、本発明による二本鎖 RNA分子のセンス 鎖をコードする DNAを含んでなるベクターと、該ニ本鎖 RNA分子のアンチセンス鎖 をコードする DNAを含んでなるベクターとの組み合わせ、または本発明による二本 鎖 RNA分子のセンス鎖をコードする DNAおよびアンチセンス鎖をコードする DNA の両方を含んでなるベクター、を細胞に導入する工程を含んでなる、細胞におけるプ リオン遺伝子の発現を抑制する方法が提供される。 Alternatively, prion gene expression suppression using the double-stranded RNA molecule of the present invention is performed by introducing a vector that expresses the double-stranded RNA molecule of the present invention in a cell into a target cell. You can also. In this method, two types of vectors expressing each of the sense strand and the antisense strand of the double-stranded RNA molecule of the present invention may be used, or the sense strand of the double-stranded RNA molecule of the present invention may be used. A vector comprising both DNA encoding DNA and DNA encoding the antisense strand may be used. Therefore, according to another aspect of the present invention, there is provided a vector comprising DNA encoding the sense strand of the double-stranded RNA molecule according to the present invention, and a DNA encoding the antisense strand of the double-stranded RNA molecule. Or a vector comprising both a DNA encoding the sense strand and a DNA encoding the antisense strand of the double-stranded RNA molecule according to the present invention, into a cell. A method for suppressing the expression of a prion gene in a cell is provided.
[0030] 上記のベクターは、本発明による二本鎖 RNA分子の一方の鎖または両方の鎖を 細胞内において発現しうるものであればよい。従って、上記のベクターは、二本鎖 R NA分子の鎖をコードする DNAを、細胞内でのその転写を可能とする形で含んでな る。このようなベクターは、当業者であれば容易に構築することができ、例えば、必要 に応じて、プロモーター、ターミネータ一などの要素を機能しうる形で連結することが
できる。プロモーターとしては、 目的とする細胞内において機能しうるものであればよ く、例えば、構成的プロモーター、誘導性プロモーターなどのいずれのものを用いて もよい。また、プリオン遺伝子プロモーターを用いることもでき、これにより、プリオン遺 伝子の転写産物が生成すると同時に、該転写産物を分解するための本発明による 二本鎖 RNA分子を生成させることができる。構築されたベクターの目的とする細胞 中への導入は、当技術分野において知られている方法により、当業者であれば適切 に行なうことができる。 [0030] The above-described vector may be any vector as long as it can express one or both chains of the double-stranded RNA molecule according to the present invention in a cell. Thus, the above vectors comprise DNA encoding the strand of the double-stranded RNA molecule in a form that allows its transcription in the cell. Such vectors can be easily constructed by those skilled in the art.For example, if necessary, elements such as a promoter and a terminator can be operably linked. it can. Any promoter can be used as long as it can function in a target cell, and for example, any of a constitutive promoter and an inducible promoter may be used. Also, a prion gene promoter can be used, whereby a transcript of the prion gene can be generated, and at the same time, a double-stranded RNA molecule according to the present invention for degrading the transcript can be generated. Introduction of the constructed vector into a target cell can be appropriately performed by those skilled in the art by a method known in the art.
[0031] 特に、本発明による二本鎖 RNA分子の両方の鎖を発現しうる単一のベクターを用 いることが好ましい。このようなベクターは、二本鎖 RNA分子の 2本の鎖を独立して発 現するものであっても、 2本の鎖がリンカ一配列によって連結されたヘアピン型二本 鎖 RNAとして発現するものであってもよ ヽ。本発明による二本鎖 RNA分子をへアビ ン型ニ本鎖 RNAとして発現するベクターは、当業者であれば適宜構築することがで き、例えば、文献の記載(Bass, B.L., Cell 101, 235-238, 2000 ;Tavernarakis, N. et al, Nat. Genet. 24, 180-183, 2000 ;Malagon, F. et al, Mol. Gen. Genet. 259, 639-644, 1998 ;Parrish, S. et al., Mol. Cell 6, 1077-1087, 2000)に従って構築する ことちでさる。 [0031] In particular, it is preferable to use a single vector capable of expressing both strands of the double-stranded RNA molecule according to the present invention. Such vectors, even those that independently express the two strands of a double-stranded RNA molecule, are expressed as a hairpin-type double-stranded RNA in which the two strands are linked by a linker sequence. It may be something ヽ. Those skilled in the art can appropriately construct a vector that expresses the double-stranded RNA molecule of the present invention as a hairpin double-stranded RNA, for example, as described in the literature (Bass, BL, Cell 101, 235). -238, 2000; Tavernarakis, N. et al, Nat.Genet. 24, 180-183, 2000; Malagon, F. et al, Mol.Gen. Genet. 259, 639-644, 1998; Parrish, S. et. al., Mol. Cell 6, 1077-1087, 2000).
[0032] 本発明による二本鎖 RNA分子、およびこれを利用したプリオン遺伝子の発現抑制 法は、プリオン遺伝子およびプリオンタンパク質の機能解析にぉ 、て利用可能である だけでなぐ生体中に存在する細胞におけるプリオン遺伝子の発現抑制にも利用可 能であり、これにより、クールー海綿状脳症、クロイツフェルト-ヤーコブ病、ゲルストマ ン -シュトロイスラー症候群、致死的家族性不眠症などのプリオン病を治療または予 防することも可能となる。 The double-stranded RNA molecule and the method for suppressing the expression of a prion gene using the same according to the present invention can be used only for analyzing the function of a prion gene and a prion protein. It can also be used to suppress the expression of prion genes in E. coli, thereby treating or preventing prion diseases such as Kourou spongiform encephalopathy, Creutzfeldt-Jakob disease, Gerstmann-Stroisler syndrome, and fatal familial insomnia. It is also possible to do.
実施例 Example
[0033] 以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これら実施例は本発 明を限定するものではな 、。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but these Examples do not limit the present invention.
[0034] 例 1:各糠 siRNAによる N2a細朐中でのマウス PrP遣伝子の発現の抑制 Example 1: Inhibition of mouse PrP gene expression in N2a cells by each bran siRNA
マウス神経芽細胞腫に由来する N2a細胞にお 、て、内因性のマウス PrP遺伝子中 の 4つの領域 (標的配列 1一 4)を標的とする各種 siRNAを設計し、これら siRNAによ
る前記遺伝子の発現抑制効果を調べた。 In N2a cells derived from mouse neuroblastoma, various siRNAs targeting four regions (target sequences 114) in the endogenous mouse PrP gene were designed, and these siRNAs were used. The effect of suppressing the expression of the gene was examined.
[0035] 設計した各種 siRNAのヌクレオチド配列を下記の表 1に示す。表 1では、各 siRNA のセンス鎖を上側とし、アンチセンス鎖を下側として整列させ、互いに相補的なヌクレ ォチドには、両鎖の間にコロン「:」が付されている。また、各 siRNAの名称において 、「PrP」の後ろに付された数字は標的とした PrP遺伝子中の領域を意味し、前記遺伝 子の mRNA配列におけるそれぞれの領域の位置は図 1に示すとおりである。 [0035] The nucleotide sequences of the designed various siRNAs are shown in Table 1 below. In Table 1, the sense strands of each siRNA are aligned on the upper side and the antisense strand on the lower side. Nucleotides complementary to each other are marked with a colon ":" between both strands. In addition, in the name of each siRNA, the number added after “PrP” means a region in the targeted PrP gene, and the position of each region in the mRNA sequence of the gene is as shown in FIG. is there.
[0036] [表 1] 表 1 :マウス P r P遺伝子に対して設計した各種 s i R N A 名 称 配 列 配列番号 [0036] [Table 1] Table 1: Various siRNAs designed for mouse PrP gene Name Sequence SEQ ID NO:
5' -GAUGUCGGCCUCUGCAAAAAUU-3' 3 5 '-GAUGUCGGCCUCUGCAAAAAUU-3' 3
PrPl PrPl
3' -UUCUACAGCCGGAGACGUUUUU-5' 4 3 '-UUCUACAGCCGGAGACGUUUUU-5' 4
5' -GAUGUCGUCCUCUGCAAAUU-3' 5 5 '-GAUGUCGUCCUCUGCAAAUU-3' 5
F. PrPl F. PrPl
3' -UUCUACAGCCGGAGACGUUUUU-5 ' 4 3 '-UUCUACAGCCGGAGACGUUUUU-5' 4
5' -GAGGGGGUACCCAUAAUCAUU-3' 6 5 '-GAGGGGGUACCCAUAAUCAUU-3' 6
PrP2 PrP2
3' - UUCUCCCCCAUGGGUAUUAGU- 5, 7 3 '-UUCUCCCCCAUGGGUAUUAGU- 5, 7
5, -CGCUACUACCGUGAAAACAUU-3' 8 5, -CGCUACUACCGUGAAAACAUU-3 '8
PrP3 PrP3
3, - UUGCGAUGAUGGCACUUUUGU- 5, 9 3,-UUGCGAUGAUGGCACUUUUGU- 5, 9
5' - CAGUACAGCAACCAGAACAAUU- 3' 1 0 5 '-CAGUACAGCAACCAGAACAAUU- 3' 1 0
PrP4 PrP4
3' -UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5 ' 1 1 3 '-UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5' 1 1
5' -C AGUAC AUCAACCAGAACUU-3 ' 1 2 5 '-C AGUAC AUCAACCAGAACUU-3' 1 2
F. PrP4 F. PrP4
3' -UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5 ' 1 1 3 '-UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5' 1 1
5' -CAGUACAGCAACCAGAACUU-3' 1 3 5 '-CAGUACAGCAACCAGAACUU-3' 1 3
F. PrP4-2 F. PrP4-2
3' -UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5' 1 1 3 '-UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5' 1 1
5' - CAGUACAGCAACCAGAACAA - 3, 1 4 5 '-CAGUACAGCAACCAGAACAA-3, 1 4
PrP4B PrP4B
3' -UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5 ' 1 1
[0037] 上記の各オリゴリボヌクレオチドのペアを合成し、それぞれの 20 μ Μをアニーリング 緩衝液(30mM HEPES pH7. 0、 lOOmM酢酸カリウム、および 10mM酢酸マグ ネシゥム)中に添加し、 90°Cで 3分間の熱変性を行なった後、 37°Cで一昼夜のァ- 一リングを行なった。これ〖こより、各 siRNAを得た。 3 '-UUGUCAUGUCGUUGGUCUUGUU-5' 1 1 Each oligoribonucleotide pair described above was synthesized, and 20 μl of each was added to an annealing buffer (30 mM HEPES pH 7.0, 100 mM potassium acetate, and 10 mM magnesium acetate), and the mixture was added at 90 ° C. After heat denaturation for 3 minutes, a ring was performed all day and night at 37 ° C. From this, each siRNA was obtained.
[0038] N2a細胞は、 10%ゥシ胎児血清(Life Technologies社製)、 lOOUZmlペニシリン( Life Technologies社製)および 100 μ
(Life Technologies社 製)を補充したダルベッコ改変イーグル培地 (Sigma社製)中において、 5%CO雰囲 [0038] N2a cells were obtained from 10% fetal calf serum (Life Technologies), lOOUZml penicillin (Life Technologies) and 100 μl 5% CO atmosphere in Dulbecco's Modified Eagle Medium (Sigma) supplemented with (Life Technologies)
2 気下、 37°Cで増殖させた。 Grow at 37 ° C under 2 atmospheres.
[0039] N2a細胞の各 siRNA(lOOnM)でのトランスフエクシヨンは、 jetSIトランスフエクショ ン試薬(Polyplus- transfection社製)を用いて行なった。 [0039] Transfection of N2a cells with each siRNA (IOOnM) was performed using jetSI transfection reagent (Polyplus-transfection).
[0040] トランスフエクシヨンの 48時間後に全 RNAを単離し、逆転写酵素による cDNA合成 を行なった。この cDNAを铸型とするリアルタイム PCRにより、 PrP遺伝子の発現レべ ルを測定した。これら一連の発現レベル測定は、 SYBR green PCRキット(Molecular Probe社製)を用いて行なった。 [0040] 48 hours after the transfection, total RNA was isolated, and cDNA synthesis was performed using reverse transcriptase. The expression level of the PrP gene was measured by real-time PCR using this cDNA as type II. These series of expression level measurements were performed using a SYBR green PCR kit (Molecular Probe).
[0041] 図 2は、各種 siRNAによる、 N2a細胞中での内因性 PrP遺伝子の発現抑制効果を 示す。図 2では、各 siRNAを用いた場合における、対照遺伝子(G3PDH遺伝子)の 発現レベルに対する PrP遺伝子の発現レベルの比が示されて!/ヽる。この発現レベル の比は、遺伝子発現の抑制を起こさない二本鎖 RNA(siCont) (Qiagen社製)を用い た対照サンプルについて得られたものを 1. 0として標準化されている。各データは少 なくとも 4回の独立した実験からの平均値であり、また、各データに付されたエラーバ 一は標準偏差を表す。 FIG. 2 shows the effect of various siRNAs on the expression of endogenous PrP gene in N2a cells. FIG. 2 shows the ratio of the expression level of the PrP gene to the expression level of the control gene (G3PDH gene) when each siRNA was used! / ヽ. This expression level ratio is standardized as 1.0, which is obtained for a control sample using double-stranded RNA (siCont) (manufactured by Qiagen) which does not suppress gene expression. Each data is the average from at least four independent experiments, and the error bars assigned to each data represent the standard deviation.
[0042] 図 2によれば、各種 siRNAによってマウス PrP遺伝子の発現が抑制され、特に、標 的配列 1および 4について設計された siRNAにより、同遺伝子の発現が顕著に抑制 されることがゎカゝる。 [0042] According to FIG. 2, the expression of the mouse PrP gene was suppressed by various siRNAs, and in particular, the expression of the gene was significantly suppressed by the siRNAs designed for target sequences 1 and 4. Puru.
[0043] さらに、トランスフエクシヨンの 48時間後に細胞溶解液を調製し、抗 PrP抗体を用い たウェスタンブロット法により prpタンパク質の発現量を調べた。その結果、上述の m[0043] Furthermore, cell lysates were prepared 48 hours after transflector Ekushi Yong, examined the expression of p r p protein by Western blotting using anti-PrP antibodies. As a result, m
RNA発現の抑制と同様に、タンパク質の発現量も抑制されていることがわ力つた。
As well as the suppression of RNA expression, it was evident that the expression level of the protein was also suppressed.