JP2000501284A - Rna切断活性を有するキメラオリゴマー - Google Patents
Rna切断活性を有するキメラオリゴマーInfo
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Abstract
(57)【要約】
RNA切断活性を有する新規キメラオリゴマー、およびRNA基質をin vitroおよびin vivoで切断するためのその使用を開示する。この新規キメラオリゴマーは、ヌクレオチドおよび/またはヌクレオチド類似体から選ばれるビルディングブロックを有する活性中心と、該オリゴマーとRNA基質との特異的ハイブリダイゼーションの形成に寄与し、かつデオキシリボヌクレオチドともリボヌクレオチドとも異なる少なくとも1つのビルディングブロックを含有する隣接領域とを含有する。
Description
【発明の詳細な説明】
RNA切断活性を有するキメラオリゴマー
本発明は、RNA切断活性を有するキメラオリゴマー、並びにRNA基質をin
vitroおよびin vivoで切断するためのその用途に関する。
ハンマーへッド型リボザイムは、ある所定の特異的RNA基質を認識して切断
する能力を有する触媒性RNA分子の一例である(Hotchinsら,Nucleic AcidsRe
s.14(1986),3627;KeeseおよびSymons:Viroids and viroid-like pathogens,J.J.
Semanchik,Publ.(CRC-Press,Boca Raton,Florida,(1987),p.1-47)。ハンマーへ
ッド型リボザイムの触媒中心は、3個のステムを含有し、該RNAの隣接配列領
域により、また、多数のヌクレオチドで互いに分離された領域により形成される
ことが可能である。図1は、そのような触媒的に活性なハンマーへッド型構造体
の略図を示す。ステムはI、IIおよびIIIで示されている。ハンマーへッド型リボ
ザイムに関する標準的な命名法(Hertelら,Nucleic Acids Res.20(1992),3252)
に従い、ヌクレオチドに番号が付されている。
触媒コア構造のコンセンサス配列は、RuffnerおよびUhlenbeck(Nucleic Acids
Res.18(1990),6025-6029)に記載されている。一方、Perrimanら(Gene 113(199
2),157-163)は、この構造が、変異、例えば、N9 λ、Nλ12などの天然に生じ
るヌクレオチド挿入、またはr15.1=Gなどの許容されうる修飾も含有する場合
があることを示している。例えば、タバコ輪点ウイルスのサテライトRNAの+
鎖は、その2つのヌクレオチド挿入のいずれをも含有していないが、アルファル
ファトランジエントストリークウイルス(lucerne transient streak virus)(vL
TSV)のウイルソイドの+RNA鎖は、活性を喪失することなくCまたはGに突然
変異しうるN9 λ=Uの挿入を含有している(SheldonおよびSymons,Nucleic Aci
ds Res.17(1989),5679-5685)。さらに、この特別な場合には、N7=Aであり、
R15.1=Aである。一方、カーネーションの矮化に関連するウイロイドの一鎖(
−CarSV)は、両方のヌクレオチド挿入、すなわちNλ12=AおよびN9 λ=Cを
含有しているため、非常に例外的である(Hernandezら,Nucleic Acids
Res.20(1992),6323-6329)。このウイロイドでは、N7=Aであり、R15.1=Aで
ある。さらに、この特別なハンマーヘッド型構造は、より開いた中央ステムを有
するにもかかわらず、非常に効果的な自己触媒的切断を示す。
ハンマーへッド型RNA酵素の可能な用途は、RNA制限酵素の単離から、細
胞(例えば、動物、ヒトまたは植物細胞および原核細胞、酵母および変形体)に
おける遺伝子発現の特異的不活性化まで多岐にわたる。多数の疾患(例えば、多
数の形態の腫瘍)が特定の遺伝子の発現に関連していることから、特に生物医学
的な関心が持たれている。関連mRNAを切断することによるそのような遺伝子
の不活性化は、このような疾患を制御し最終的に治療するための可能な方法とな
るであろう。さらに、抗ウイルス性または抗微生物性薬剤の開発が大いに必要と
されているが、ウイルス発現は、ウイルスまたは微生物のRNA分子を切断する
ことにより選択的に阻止できるため、おそらくRNA酵素がそのような薬剤とな
るであろう。
遺伝子発現を特異的に不活性化する薬剤の最も有望な変異体は、分子の中央領
域内にデオキシリボヌクレオチドのブロックを含有する修飾オリゴヌクレオチド
である(Gilesら,Nucleic Acids Res.20(1992),763-770)。これらのデオキシリ
ボヌクレオチドは、RNAとDNA−RNAハイブリッドを形成し、そのRNA
鎖は細胞RNアーゼHにより切断される。しかしながら、これらのオリゴヌクレ
オチドをin vivoに適用する場合の欠点は、それらの特異性が低いことである。
これは、ハイブリッド形成および切断が、RNA分子上の望ましくない位置でも
生じることがあるからである。また、該DNA配列が細胞性タンパク質と相互作
用することも望ましくない。
これまでに、適当な遺伝子を細胞にトランスフェクトすることにより、該細胞
の触媒的に活性なRNA分子を組換え的に発現させることが試みられているが、
特異的なRNA基質を不活性化するには非常に高い発現が必要であったため、そ
れらの試みはそれほど有効でないことが判明している。また、現在入手可能なベ
クター系は、一般的に適用することができない。さらに、未修飾RNA酵素を直
接投与することは不可能である。これは、RNAがRNアーゼによる分解に対し
て感受性であり、また、それがタンパク質と相互作用するためである。
したがって、ハンマーへッド型リボザイムを外的に投与するためには、化学修
飾された活性な物質を投与する必要がある(例えば、Heidenreich ら,J.Biol.Ch
em.269(1994),2131-2138;Kiehntopfら,EMBO J.13(1994),4645-4652;Paolellaら,
EMBO J.11(1992),1913-1919およびUsmanら,Nucleic AcidsSymp.Ser.31(1994),16
3-164を参照されたい)。
DE-OS 42 16 134には、そのような化学修飾された活性な物質が記載されてい
る。この物質は、核酸標的配列の切断に適した35〜40ヌクレオチド長の合成的な
触媒性オリゴヌクレオチド構造に基づくものであり、所望により置換されていて
もよい炭素数1〜10のアルキル、アルケニルまたはアルキニル基をリボースの2
'−O原子に含有する修飾されたリボヌクレオチドを含有している。さらに、前
記の修飾ヌクレオチドのビルディングブロックを含有しハンマーへッド型構造を
形成するオリゴヌクレオチドが記載されている。これらのオリゴヌクレオチドは
、特異的なRNA基質を切断する能力を有する。14ヌクレオチド長の活性中心を
有するオリゴヌクレオチドの具体例が記載されている。この活性中心は、RNA
を切断する酵素に対する感受性を増加させるいくつかのリボヌクレオチドを含有
している。さらなる欠点は、活性中心の長さが、非特異的ハイブリダイゼーショ
ンを引き起こしやすいものであることである。
WO95/11304に記載されているRNA切断性核酸の活性中心は、リボヌクレオチ
ドのビルディングブロックを含有していないが、その代わりにデオキシリボヌク
レオチドを含有している。しかしながら、活性中心に使用されているデオキシリ
ボヌクレオチドが原因となって、RNA切断活性が非常に低くなっている。例え
ば、LTSVに基づく「GAAA」型の13マー・デオキシリボザイムは、41マー・オリゴ
リボヌクレオチド基質を切断する能力を有していなかったが、対応する13マー・
リボザイムは、優れた触媒活性を示したと報告されている(JeffriesおよびSymo
ns,Nucleic Acids Res.17(1989),1371-1377)。
さらに、ハイブリダイゼーションアーム内または活性中心内に、より多数のデ
オキシリボヌクレオチドビルディングブロックを使用すると、RNアーゼHの活
性化により、所望の標的配列に関連した配列も切断されうるため、特異性の喪失
が生じる。さらに、触媒性DNAオリゴマーは、タンパク質との相互作用のため
、
in vivoでの適用に特によく適しているというわけではない。
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点が少なくとも部分的に克服され
ているRNA切断性キメラオリゴマーを提供することである。特に、RNA切断
活性を有すると同時に、高い安定性ならびに高い効率性および特異性を有し、in
vivo適用に適しているRNA切断性キメラオリゴマーを提供することが意図され
る。
この目的は、以下の式(I)で表される構造を有しRNA切断活性を有するキ
メラオリゴマーにより達成される:
5'−X−Z−Y−3' (I)
[式中、XおよびYは、ヌクレオチドおよび/またはヌクレオチド類似体を含む
ビルディングブロックを含有するオリゴマー配列を表し、該オリゴマーとRNA
基質との特異的ハイブリダイゼーションの形成に寄与する;
XおよびYはそれぞれ、デオキシリボヌクレオチドともリボヌクレオチドとも
異なる少なくとも1つのビルディングブロックを含有する;
Zは、式(IIIa)、(IIIb)、(IVa)または(IVb):
5'−G12A13A14R15.1−3' (IIIa)
5'−Nλ12G12A13A14R15.1−3' (IIIb)
5'−C3U4G5A6N7G8A9−3' (IVa)
5'−C3U4G5A6N7G8A9N9 λ−3' (IVb)
の構造を有するキメラオリゴマーの活性中心を表す;
構造(IIIa)、(IIIb)、(IVa)または(IVb)のビルディングブロックは、
ヌクレオチドおよび/またはヌクレオチド類似体から選ばれる;
該ビルディングブロックは、式(II):
(式中、
Bは、天然に存在する核塩基またはその機能的等価体である残基、特に、ア
デニン−9−イル(A)、シトシン−1−イル(C)、グアニン−9−イル(G
)、ウ
ラシル−1−イル(U)、ウラシル−5−イル(ψ)、ヒポキサンチン−9−イ
ル(I)、チミン−1−イル(T)、5−メチル−シトシン−1−イル(5Me
C)、2,6−ジアミノプリン−9−イル(アミノA)、プリン−9−イル(P)
、7−デアザアデニン−9−イル(c7A)、7−デアザグアニン−9−イル(
c7G)、5−プロピニルシトシン−1−イル(5-pC)、5-プロピニルウラシ
ル−1−イル(5-pU)、イソグアニン−9−イル、2−アミノプリン−9−イ
ル、6−メチルウラシル−1−イル、4−チオウラシル−1−イル、2−ピリミ
ドン−1−イルおよびキナゾリン−2,4−ジオン−1−イルを含む群から選ばれ
る残基を示し、
Vは、独立して、O、S、NHまたはCH2基を示し、
Wは、独立して、HまたはOHを示すか、あるいは所望により1個または数
個のハロゲン、シアノ、アミノ、カルボキシ、エステル、エーテル、カルボキサ
ミド、ヒドロキシルおよび/またはメルカプト基で置換されていてもよい炭素数
1〜10の直鎖状もしくは分枝状のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニ
ルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシを示すか、あるいは、−COOH
、−CONH2、−CONHR1、−CONR1R2、−NH2、−NHR1、NR1
R2、−NHCOR1、−SH、−SR1、−F、−ONH2、−ONHR1、−O
NR1R2、−NHOH、−NHOR1、−NR2OHおよび−NR2OR1(ここで
R1およびR2は、独立して、先に定義したとおりの非置換または置換アルキル、
アルケニルまたはアルキニル基を示す)から選ばれ、
DおよびEは、一緒になって隣接ヌクレオシドまたは類似体間でホスホジエ
ステルまたはホスホロチオエートジエステル結合を形成する残基、または一緒に
なってヌクレオシド間結合の類似体を形成する残基を示す)
で表される構造を有する;
構造(IIIa)または(IIIb)は、合計2個を超えるデオキシリボヌクレオチド
を含有せず、構造(IVa)または(IVb)は、合計4個を超えるデオキシリボヌク
レオチドを含有しない;
それぞれの場合のGは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々
の位置に関してBがグアニン−9−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、
I、c7Gおよびイソグアニン−9−イルから選ばれるもの)である式(II)で
表
されるビルディングブロックを示す;
それぞれの場合のAは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々
の位置に関してBがアデニン−9−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、
アミノA、P、c7Aおよび2−アミノプリン−9−イルから選ばれるもの)で
ある式(II)で表されるビルディングブロックを示す;
それぞれの場合のUは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々
の位置に関してBがウラシル−1−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、
ψ、T、5−pU、6−メチルウラシル−1−イル、4−チオウラシル−1−イ
ル、2−ピリミドン−1−イルおよびキナゾリン−2,4−ジオン−1−イルから
選ばれるもの)である式(II)で表されるビルディングブロックを示す;
それぞれの場合のCは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々
の位置に関してBがシトシン−1−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、
5MeC、5−pCおよび2−ピリミドン−1−イルから選ばれるもの)である式
(II)で表されるビルディングブロックを示す;
それぞれの場合のRは、独立して、Bが独立して、先に定義したとおりのGま
たはAを示す式(II)で表されるビルディングブロックを示す;
それぞれの場合のNは、独立して、式(II)で表されるビルディングブロック
を示す]。
活性中心に隣接する配列XおよびYの単量体ビルディングブロックは、ヌクレ
オチドおよび/またはヌクレオチド類似体である。該ビルディングブロックは、
それらが、ある所定のRNA基質と特異的にハイブリダイズし、活性中心Zと一
緒になって、該RNA基質を特異的に切断する構造(特に、ハンマーへッド型構
造)を形成するように選ばれる。
一方、該ヌクレオチドビルディングブロックは、リボヌクレオチドから選ぶこ
とが可能である。しかしながら、リボヌクレオチドビルディングブロックが存在
すると、該オリゴマーのin vivo安定性が著しく減少するため、リボヌクレオチ
ド数は、可能な限り小さくすべきである。特に、隣接領域XおよびY(および活
性中心Zも)は、ピリミジンヌクレオチドで占められる位置に、天然リボヌクレ
オチドビルディングブロックを含有すべきではなく、その代わりに修飾ビル
ディングブロックを含有すべきである。
隣接配列XおよびYに使用するデオキシリボヌクレオチドの数が多くなると、
タンパク質との望ましくない相互作用が生じたり、RNアーゼH感受性DNA−
RNAハイブリッドが形成したりすることがあるため好ましくなくなる。したが
って、各隣接配列は、リボヌクレオチドを、好ましくは、多くても1個含有し、
特に好ましくは全く含有せず、最大で3個のデオキシリボヌクレオチド、特に、
2個以下のデオキシリボヌクレオチドの連続配列を含有する。
隣接配列XおよびYのビルディングブロックは、好ましくは、ヌクレオチドお
よび/またはヌクレオチド類似体、例えば、活性中心Zにも使用される構造式(
II)で表されるビルディングブロックから選ばれる。好ましい修飾ビルディング
ブロックは、Wが、それぞれの場合に、独立して、所望により置換されていても
よい炭素数1〜10のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシ、ア
ルキニルまたはアルキニルオキシ残基から選ばれるビルディングブロックである
。特に好ましい置換基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、アリル、
メトキシ、エトキシ、プロポキシ、アリルオキシ、ヒドロキシエチルオキシおよ
びメトキシエチルオキシが挙げられる。しかしながら、他の修飾ビルディングブ
ロック、例えば、ペントースの2’位にアミノ基、置換アミノ基、ハロゲン基ま
たはスルフヒドリル基を含有するヌクレオチド類似体を使用することもできる。
2つのヌクレオシドビルディングブロック間のヌクレオシド間連結は、ホスホ
ジエステル結合、または修飾ホスホ結合、例えば、ホスホロチオエート基または
他の結合(例えば、DE-OS 42 16 134に記載されているもの)により達成するこ
とができる。
さらに、隣接領域XおよびYは、ペプチド性核酸(例えば、Nielsenら,Science
254(1991),1497-1500およびDueholmら,J.0rg.Chem.59(1994),5767-5773を参照さ
れたい)などのヌクレオチド類似体も含有することができる。この場合、個々の
ビルディングブロックの連結は、例えば、酸アミド結合により達成することがで
きる。ペプチド性核酸に基づく隣接領域XおよびYと、ヌクレオチドビルディン
グブロックに基づく活性中心Zとの連結は、適当なリンカーにより(例
えば、Petersenら,BioMed.Chem.Lett.5(1995),1119-1121を参照されたい)、あ
るいは直接的に(Bergmannら,Tetrahedron Lett.36(1995),6823-6826)達成する
ことができる。
好ましくは、隣接領域XおよびYは、互いに独立して、3〜40個、特に好まし
くは、5〜10個のヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体ビルディングブロック
を含有する。
隣接領域XおよびYのビルディングブロックは、RNA分子内に天然に存在す
る塩基とハイブリダイズしうる核塩基または類似体を含有する。該核塩基は、好
ましくは、天然に存在する塩基(アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよび
ウラシル)およびその類似体、例えば、2,6−ジアミノプリン、ヒポキサンチン
、5−メチルシトシン、プソイドウラシル、5−プロピニルウラシル、5−プロ
ピニルシトシンなどのうち標的RNAに対する特異的結合を可能にする塩基から
選ばれる。
領域XおよびYにおいては、RNA基質に対する強固な結合が好ましく、した
がって、以下の核塩基が、ビルディングブロックとして特に好ましい:アデニン
の代わりに2,6−ジアミノプリン;ウラシルの代わりにチミンまたは5−プロピ
ニルウラシル;シトシンの代わりに5−メチルシトシンまたは5−プロピニルシ
トシン。さらに、2−アミノ−2'−O−アルキルアデノシンが好ましい(Lamm
ら,Nucleic Acids Res.19(1991),3193-3198)。さらに、ウラシルの4位および5
位に芳香系を連結させて、例えば、B=フェノキサジンとすることでき、これに
より、二本鎖の安定性が劇的に改善される(Linら,J.Am.Chem.Soc.117(1995),38
73-3874)。
本発明のオリゴマーの3'末端をさらに、エキソヌクレアーゼによる分解に対
して保護することができ、これは、例えば、所望により置換されていてもよい先
に定義したとおりのアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシ、ア
ルキニルまたはアルキニルオキシ基により該リボース糖の3'位も修飾されてい
る修飾ヌクレオチドビルディングブロックを使用することにより行なうことがで
きる。本発明のオリゴマーをエキソヌクレアーゼによる分解に対して3'末端に
おいてさらに安定化する別の可能性としては、3'−3'−連結ジヌクレオチド構造
および/または2つの修飾ホスホ結合(例えば、2つのホスホロチオエート結合
)の存在が挙げられる。
さらに、本発明のキメラオリゴマー構造体を、補欠分子族に結合させて、その
細胞取込みを向上させ、および/または、特異的細胞局在化を可能にすることが
できる。そのような補欠分子族としては、例えば、ポリアミノ酸(例えば、ポリ
リシン)、脂質、ホルモンまたはペプチドが挙げられる。これらの補欠分子族は
、通常、該オリゴマーの3'または5'末端を介して、直接的にまたは適当なリン
カー(例えば、6−アミノヘキサノールまたは6−メルカプト−へキサノールに
基づくリンカーなど)により結合させる。これらのリンカーは市販されており、
補欠分子族を該オリゴマーに結合させるのに適した技術は、当業者に公知である
。
ハイブリダイゼーション速度を増加させることは、本発明のオリゴマーの生物
活性にとって特に重要である。なぜなら、このようにすることにより、低濃度で
高い活性を得ることが可能だからである。これは、短寿命RNA基質またはそれ
ほど頻繁に生じないRNA基質にとって特に重要である。ハイブリダイゼーショ
ンの実質的な加速は、例えば、数個のリシン残基を含有する正に荷電したペプチ
ドを、該オリゴヌクレオチドの末端にカップリングさせることにより達成するこ
とができる(Corey,J.Am.Chem.Soc.117(1995),9373-9374)。本発明のキメラオリ
ゴマーのこのような修飾は、前記のリンカーを使用することにより簡便に行なう
ことができる。あるいは、ハイブリダイゼーション速度は、スペルミニル残基を
含有するビルディングブロックの取込みによっても増加させることができる(Sc
hmidおよびBehr,Tetrahedron Lett.36(1995),1447-1450)。キメラオリゴマーの
そのような修飾は、二次構造を有するRNA基質に対する結合能も向上させる。
本発明のキメラオリゴマーの活性中心Zは、修飾されたヌクレオチドビルディ
ングブロックを含有しており、所望により、少数の天然ヌクレオチド(すなわち
、リボヌクレオチドおよび/またはデオキシリボヌクレオチド)を含有していて
もよい。
領域Z内のヌクレオチドビルディングブロックは、好ましくは、リボヌクレオ
チドと弱いハイブリダイゼーションを行なうにすぎない化合物、例えば、所望
により置換されていてもよいアルキル、アルケニルまたはアルキニル基(好まし
くは、炭素数1〜5のもの)をリボースの2'−C原子に含有する修飾ヌクレオ
チドから選ばれる。さらに、所望により置換されていてもよい炭素数1〜5のア
ルコキシ、アルケニルオキシまたはアルキニルオキシ基から選ばれる置換基も好
ましい。領域Z内の特に好ましい核塩基は、AまたはP、U、CおよびGまたは
Iである。
本発明の第1の実施態様においては、該キメラオリゴマーの活性中心Zは、式
(IIIa)または(IIIb)の構造を含有する。そのようなオリゴマーは、式(Va)
または(Vb):
5'−U16.1H17−S−C3U4G5A6N7G8A9R10.1−3' (Va)
5'−U16.1H17−S−C3U4G5A6N7G8A9N9 λR10.1−3'(Vb)
(式中、N、H、R、S、G、A、UおよびCは、リボヌクレオチドを示し、
Nは、G、A、UまたはCを示し、
Hは、A、CまたはUを示し、
Rは、AまたはGを示し、そして
Sは、好ましくは6〜60塩基長、特に好ましくは6〜20塩基長のへアピン型構
造を形成しうるRNA配列である)
の構造を含有するRNA基質を切断することができる。
活性中心(IIIa)または(IIIb)を有するオリゴマーは、式(Va)または(Vb
)(式中、ヌクレオチドには、標準的な命名法に従い番号が付されている)の構
造を含有するRNA基質と共に、図2で示されるハンマーへッド型構造を形成す
ることができる。活性中心Z(IIIa)または(IIIb)は、好ましくは4個以下、
特に好ましくは2個以下のリボヌクレオチド、最も好ましくは1個以下のリボヌ
クレオチドを含有する。
G12がデオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、またはビルディングブ
ロック(ただし、Wが、所望によりOHで置換されていてもよいC1−C4アルキ
ル、アルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシ基、特に(2-ヒドロキシエ
チルオキシ)基であるもの)であるオリゴマーの場合に、特に良好な結果が得ら
れた。A13、A14および/またはR15.1は、好ましくは、ビルディングブロック
(ただし、Wが、好ましくは、所望によりOHで置換されていてもよいC1−
C4アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシ基、特に好まし
くはメトキシ、(2−ヒドロキシ−エチルオキシ)およびアリルオキシ基である
もの)から選ばれる。さらに、活性中心Z内に、いずれのリボヌクレオチドも、
また、いずれのデオキシリボヌクレオチドも含有しないオリゴマーを合成するこ
とも可能であった。このオリゴマーは、G12位に2'−O−(2−ヒドロキシエチ
ル)グアノシンを、A13、A14およびR15.1位のそれぞれに2'−O−(2−ヒド
ロキシエチル)アデノシンを含有する。
本発明の第2の実施態様においては、該キメラオリゴマーの活性中心は、式(
IVa)または(IVb)の構造を有し、式(VIa)または(VIb):
5'−Y11.1G12A13A14R15.1−S−U16.1H17−3' (VIa)
5'−11.1Nλ12G12A13A14R15.1−S−U16.1H17−3'(VIb)
(式中、N、H、Y、R、S、G、A、UおよびCは、リボヌクレオチドを示し
、 Nは、G、A、UまたはCを示し、
Hは、A、CまたはUを示し、
Rは、AまたはGを示し、
Yは、CまたはUを示し、
Sは、好ましくは6〜60塩基長、特に好ましくは6〜20塩基長のへアピン型構
造を形成しうるRNA配列である)
の構造を含有するRNA基質に対する切断活性を示す。
活性中心(IVa)または(IVb)を有するオリゴマーは、式(VIa)または(VIb
)(式中、ヌクレオチドには、標準的な命名法に従い番号が付されている)の構
造を含有するRNA基質と共に、図3で示されるハンマーへッド型構造を形成す
る。活性中心Zは、好ましくは、ピリミジンリボヌクレオチドを全く含有しない
。Zは、好ましくは、6個以下、特に好ましくは3個以下のリボヌクレオチドを
含有する。活性中心Zがリボヌクレオチドを含有する場合には、G5、A6、N7
位(N7がプリンの場合)、G8、A9およびN9 λ位(N9 λが存在し、それがプリ
ンである場合)の1個または数個のビルディングブロックは、好ましくは、リボ
ヌクレオチドである。C3、U4、N7位(N7がピリミジンの場合)およびN9 λ
位(N9 λが存在
し、それがピリミジンである場合)位のビルディングブロックは、好ましくは、
ヌクレオチド類似体ビルディングブロック、特に、Wが、所望によりOHで置換
されていてもよいC1−C4アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルケノキ
シ基またはNH2基であるビルディングブロックである。基質中のリボヌクレオ
チドと非常に弱いハイブリダイゼーションを行なうにすぎないビルディングブロ
ック[例えば、式(II)において、所望により置換されていてもよいアルキル、
アルケニルまたはアルキニル基(例えば、アリル基)を該リボースの2'C原子
に含有するヌクレオチド類似体]が特に好ましい。しかしながら、2'−O−ヌ
クレオチド類似体も好ましい。適当な置換基の具体例としては、メトキシ、(2
−ヒドロキシエチルオキシ)、アリル、アリルオキシおよびNH2が挙げられる。
さらに、N7およびN9 λが存在する場合には、それらは、最小の内部構造を内部
相互作用により形成することができるように選択される。領域Z内の好ましい核
塩基は、AまたはP、U、CおよびGまたはIである。
以下、本発明のキメラオリゴマーの活性中心内の適当なビルディングブロック
を、標準的なハンマーへッド型リボザイムの結果に基づいて例示する。式(IVa
)または(IVb)の活性中心を有する「CUGANGA」型のキメラオリゴマーの場合に
は、以下のビルディングブロックが好ましい:
C3位 B=C、V=O、W=アリルオキシ;B=C、V=O、W=アリル
U4位 B=U、V=O、W=アリルオキシ;B=U、V=O、W=アリル
G5位 B=G、V=O、W=アミノ
A6位 B=U、V=O、W=H;B=P、V=O、W=OH
N7位 B=U、V=O、W=アリルオキシ;B=C、V=O、W=アリル
G8位 B=G、V=O、W=アミノ;B=I、V=O、W=OH
R9位 B=A、V=O、W=H;B=P、V=O、W=OH;B=A、V=O
、W=アリルオキシ。
式(IIIa)または(IIIb)の活性中心を有する「GAAR」型のキメラオリゴマー
の場合には、以下のビルディングブロックが好ましい:
G12位 B=G、V=O、W=H;B=c7G、V=O、W=OH;B=G、V
=O、W=2−ヒドロキシエチルオキシ
A13位 B=A、V=O、W=アリルオキシ;B=A、V=O、W=2−ヒドロ
キシエチルオキシ
A14位 B=A、V=O、W=アリルオキシ;B=P、V=O、W=OH;B=
A、V=O、W=2−ヒドロキシエチルオキシ
R15.1位 B=A、V=O、W=OH;B=A、V=O、W=2−ヒドロキシエ
チルオキシ。
本発明のオリゴマーキメラについて配列データベース中のRNA基質を同定す
るために、コンピューターアルゴリズムを使用することができる。活性中心GAAR
を有するオリゴマーキメラの場合には、そのようなアルゴリズムは、例えば、以
下のとおりである(番号付けは図2による):
i:与えられたmRNA中のすべてのC3UGANGA(N)R配列を見つけ出
す。
ii:N2.1を同定し、約30ヌクレオチド3'方向に位置するC3の領域中に、可能
なN1.1−N2.1塩基対(この場合、N1.1は、N16.2、U16.1、H17、N1.1配列
の一部でなければならない)を見つけ出す。
iii:前記のN1.1−N2.1塩基対で終結するステムに関してステム安定性を計算
する。
iv:ステム安定性に従い分類する。
活性中心CUGANGAを有するキメラオリゴマーの場合には、RNA基質は、例え
ば、以下のように決定することができる(番号付けは図3による):
i:与えられたmRNA中のすべてのY(N)GAAR15.1配列を見つけ出す。
ii:R15.1の5'方向に約30ヌクレオチドの領域中に可能なR15.1−U16.1塩基
対(この場合、N17はG以外でなければならない)を見つけ出す。
iii:前記の塩基対で終結するステムに関してステム安定性を計算する。
iv:ステム安定性に従い分類する。
これらのアルゴリズムに基づくプログラムにより、データベースまたは個々の
配列における非常に効率的な検索が可能となる。その結果、適当なRNA標的配
列に加えて、この標的配列を切断するのに必要なキメラオリゴヌクレオチドの配
列が得られる。
この点に関しては、ステム構造IおよびIIの領域内に不完全な塩基対を含有
するモチーフを考慮することも重要である。なぜなら、いくつかの不完全な塩基
対(ミスマッチ)が、これらの部分で許容されうるからである。
前記のアルゴリズムに基づくコンピュータープログラムを使用することにより
、活性中心「GAAR」を有するオリゴマーに関して、ヒト配列(4.1×107ヌクレオ
チド)において約12,000個の適当なモチーフおよびウイルス配列(2×107ヌクレ
オチド)において約4,000個の適当なモチーフを同定することができた。活性中
心CUGANGAを有するオリゴマーに関するモチーフの数は、R15.1=Aの場合、ヒ
ト配列において約50,000モチーフである。
ハンマーへッド構造についての最低限度の安定性要件は、ステムI中の3塩基
対、およびステムIII中の3塩基対である。これらの最低限度の要件を満たす全
モチーフの切断が可能であるが、切断効率は、実際の認識配列の相互作用と、活
性中心内の保存ヌクレオチドとに左右される。
本発明のオリゴマーのうち、GAARを含有するキメラオリゴヌクレオチドは、望
ましくない相互作用による妨害に対する感受性がより低いと考えられるため、好
ましい。
構造式(IIIa)または(IIIb)で表される活性中心を有するキメラオリゴマー
のRNA基質は、好ましくは、ヒト細胞の転写産物およびヒトウイルスの転写産
物である。該RNA基質は、特に好ましくは、ヒトインターロイキン-2mRN
A、ヒトICAM-1 mRNA、ヒト TGF-β mRNA、ヒト組織因子プレmRNA
、ヒトプロテインキナーゼC-α mRNA、ヒト因子 KBF1mRNA、ヒト5-
リポキシゲナーゼmRNA、ヒトインターロイキン-8 RNA、ヒトインターロ
イキン-5 RNA、ヒトインターロイキン-1受容体mRNA、ヒトインターロ
イキン-1-α mRNA、ヒト 12-リポキシゲナーゼmRNA、ヒトサイトメガ
ロウイルスDNAポリメラーゼ遺伝子の転写産物、およびヒトパピローマウイル
ス8型の転写産物を含む群から選ばれる。
「GAAR」型のオリゴマーの場合に特に好ましい切断モチーフは、これらのRN
A基質の以下の位置に存在する(EMBLヌクレオチド配列データベース第43版にお
ける個々の配列の名称を括弧内に示す)。
− 490位にC3を、配列AUUの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-2-
mRNA(HSIL2R);
− 1933位にC3を、配列AUUの後に切断部位を有するヒトICAM-1(細胞間接着
分子-1)mRNA(HSI-CAM01);
− 1313位にC3を、配列CUCの後に切断部位を有するヒト TGF-β(トランスフ
ォーミング増殖因子β)mRNA(HSTGFBI);
− 6781位にC3を、配列GUUの後に切断部位を有するか、あるいは8831位にC3
を、配列AUCまたはCUUの後に切断部位を有するヒト組織因子プレーmRNA(HST
FPB);
− 823位にC3を、配列UUCまたはUUUの後に切断部位を有するヒトPKC-α(プロ
テインキナーゼC-α)mRNA(HSPKCAI);
− 2619位にC3を、配列UUAの後に切断部位を有するヒト因子KBF-1mRNA(
HSNFKB34);
− 296位にC3を、配列GUAの後に切断部位を有するヒト5-リポキシゲナーゼm
RNA(HSL0X5A);
− 4978位にC3を、配列AUAの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-8
RNA(HSIL8A);
− 1896位にC3を、配列AUUまたはUUUの後に切断部位を有するヒトインターロ
イキン-5RNA(HSIL5);
− 1485位にC3を、配列AUCの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-1
受容体mRNA(HSILIRA);
− 1272位にC3を、配列CUUの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-1-
α mRNA(HSIL1ALPH);
− 940位にC3を、配列AUAの後に切断部位を有するヒト12-リポキシゲナーゼm
RNA(HSLIPXYG);
− 3919位にC3を、配列UUAの後に切断部位を有するヒトサイトメガロウイルス
DNAポリメラーゼ遺伝子の転写産物(HEHS5POL);
− 3221位にC3を、配列CUUの後に切断部位を有するヒトパピローマウイルス8
型の転写産物(PAPPPH8C)。
ヒトmRNA中の切断部位の特に好ましい例は、インターロイキン-2mRN
Aにおけるものである。該切断部位は、配列番号1に示すヌクレオチド配列を有
する。また、配列番号2に示すヌクレオチド配列を有する「GAAR」型のオリゴマ
ーも、適当なRNA基質を効率的に切断する能力を有する。本発明のこのオリゴ
マーは、1.6kb長のIL-2転写産物も切断する。
ヒトICAM-1mRNAは、「GAAR」型のキメラオリゴマーに切断されうるRN
A基質の特に好ましいもう1つの例である。切断に感受性の領域は、配列番号3
に示すヌクレオチド配列を有する。この配列を有するRNA基質は、配列番号4
に示すヌクレオチド配列を有するオリゴマーにも効率的に切断されうる。
ヒト PKC-α mRNAは、「GAAR」型のキメラオリゴマーに切断されうるRN
A基質の特に好ましいもう1つの例である。切断に感受性の領域は、配列番号9
に示すヌクレオチド配列を有する。この基質は、配列番号10に示すヌクレオチド
配列を有するオリゴマーにも効率的に切断されうる。
ヒトインターロイキン-1α mRNAは、「GAAR」型のキメラオリゴマーに切
断されうるRNA基質の特に好ましいもう1つの例である。切断に感受性の領域
は、配列番号11に示すヌクレオチド配列を有する。この基質は、配列番号12に示
すヌクレオチド配列を有するオリゴマーにも効率的に切断されうる。
「CUGANGA」型の本発明のオリゴマーに好ましいRNA基質もまた、ヒト細胞
の転写産物およびヒトウイルスの転写産物である。該RNA基質は、特に好まし
くは、ヒトインターロイキン-6 mRNA、ヒト多剤耐性(MDR-1)mRNA、
ヒト単球走化性タンパク質RNA、ヒトマクロファージスカベンジャー受容体II
型mRNA、ヒトマクロファージスカベンジャー受容体I型mRNA、ヒトマク
ロファージ炎症性タンパク質-1α mRNA、ヒト p53 RNA、ヒトjun-B m
RNA、ヒト c-jun RNA、ヒトインターフェロンγII型mRNA、ヒト肝細
胞増殖因子mRNA、ヒトHER2mRNA、ヒトアルツハイマー病アミロイドm
RNA、ヒトインターロイキン-1mRNA、ヒトインターロイキン-1受容体m
RNA、ヒト3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリル補酵素AレダクターゼRN
A、ヒトアンギオテンシノーゲンmRNA、ヒトアンギオテンシン変換酵素mR
NA、ヒトアシル補酵素A:コレステロールアシルトランスフェラーゼmRNA
、ヒトPDGF受容体mRNA、ヒトTNF受容体mRNA、ヒトTGFβ mRNA、ヒ
トNF-κBp65サブユニットmRNA、ヒトc-myc RNA、ヒ
ト12-リポキシゲナーゼmRNA、ヒトインターロイキン-4 RNA、ヒトイン
ターロイキン-10mRNA、ヒト塩基性FGF mRNA、ヒト EGF 受容体mRNA
、ヒトc-myb mRNA、ヒトc-fos RNA、ヒトbcl-2mRNA、ヒトbcl-1m
RNA、ヒトICAM-1mRNA、ヒトパピローマウイルス11型の転写産物、およ
びヒトパピローマウイルス16型および18型の転写産物を含む群から選ばれる。
適当な基質の具体例は、以下のとおりである:
− 2183位にY11.1を、配列GUUの後に切断部位を有するヒト単球走化性RNA
(HSMCHEMP);
− 833位にY11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトマクロファージスカ
ベンジャー受容体II型RNA(HSPHSR2);
− 813位にY11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトマクロファージスカ
ベンジャー受容体I型mRNA(HSPHSRI);
− 629位にA11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトマクロファージ炎症
性タンパク質-1α mRNA(HSRANTES);
− 19145位にY11.1を、配列GUCの後に切断部位を有するヒト p53 RNA(HSP
53G);
− 357位にY11.1を、配列GUCの後に切断部位を有するヒトjun-B mRNA(H
SJUNB);
− 3066位にY11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトC-jun RNA−(
HSJUNA);
− 720位にY11.1を、配列GUUの後に切断部位を有するヒトインターフェロン-
γII型mRNA(HSIFNGAMM);
− 1197位にY11.1を、配列GUCの後に切断部位を有するか、または1603位にY1 1.1
を、配列GUAの後に切断部位を有するヒト肝細胞増殖因子mRNA(HSHGF)
;
− 2318位にY11.1を、配列CUUの後に切断部位を有するヒトHER2(チロシンキ
ナーゼ受容体)mRNA(HSHER2A);
− 427位にY11.1を、配列AUCの後に切断部位を有するか、または1288位に
Y11.1を、配列CUAの後に切断部位を有するヒトアルツハイマー病アミロイドm
RNA(HSAMY);
− 113位にY11.1を、配列AUUの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-
1mRNA(HSILI);
− 84位にY11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-1
受容体(IL-1R)mRNA(HSILIRA);
− 257位にY11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒト3−ヒドロキシ−3
−メチルグルタリル補酵素AレダクターゼmRNA(HSHMGCOB);
− 2012位にY11.1を、配列UUCの後に切断部位を有するヒトアンギオテンシノ
ーゲンmRNA(HSANG);
− 1818位にY11.1を、配列GUAの後に切断部位を有するヒトアンギオテンシン
変換酵素mRNA(HSACE);
− 374位にY11.1を、配列CUAの後に切断部位を有するか、または830位にY11. 1
を、配列GUAの後に切断部位を有するヒトアシル補酵素A:コレステロールアシ
ルトランスフェラーゼmRNA(HSACYLC0A);
− 1513位にY11.1を、配列CUAの後に切断部位を有するヒトPDGF受容体mRN
A(HSPDGFRA);
− 502位にY11.1を、配列CUUまたはUUCの後に切断部位を有するヒト腫瘍壊死
因子受容体mRNA(HSTNFRB);
− 545位にY11.1を、配列AUCの後に切断部位を有するか、または2428位にY11 .1
を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトTGFβ mRNA(HSTGFBC);
− 937位にY11.1を、配列UUCの後に切断部位を有するか、または2195位にY11 .1
を、配列CUCの後に切断部位を有するヒトNF-κB p65サブユニットmRNA(
HSNFKB65A);
− 4336位にY11.1を、配列CUUの後に切断部位を有するか、または3799位にY1 1.1
を、配列CUAの後に切断部位を有するヒトc-mycRNA(HSMYCC);
− 484位にY11.1を、配列CUUの後に切断部位を有するヒトc-myc mRNA(HS
MYC1);
− 1513位にY11.1を、配列AUAの後に切断部位を有するヒトMDR-1mRN
A(HSMDRI);
− 566位にY11.1を、配列CUCの後に切断部位を有するヒト12-リポキシゲナー
ゼmRNA(HSLIPXYG);
− 13位にY11.1を、配列CUAの後に切断部位を有するか、または902位にY11.1
を、配列GUAの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-6 mRNA(HSIL6
CSF);
− 2500位にY11.1を、配列GUCの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-
4 RNA(HSIL4A);
− 1125位にY11.1を、配列CUUの後に切断部位を有するヒトインターロイキン-
10 mRNA(HSIL10);
− 260位にY11.1を、配列CUAの後に切断部位を有するヒト塩基性FGF mRNA
(HSGFBF);
− 4778位にY11.1を、配列AUAの後に切断部位を有するか、または5508位にY1 1.1
を、配列UUCの後に切断部位を有するヒト EGF 受容体mRNA(HSEGFPRE)
;
− 448位にY11.1を、配列GUUの後に切断部位を有するヒトc-myb mRNA(HS
CMYBLA);
− 1065位にY11.1を、配列GUUの後に切断部位を有するか、または3349位にY1 1.1
を、配列UUUの後に切断部位を有するヒトc-fos RNA(HSCF0S);
− 5753位にY11.1を、配列UUAの後に切断部位を有するヒトbcl-2mRNA(H
SBSL2C);
− 3725位にY11.1を、配列GUCの後に切断部位を有するヒトbcl-1mRNA(H
SBCL1);
− 1998位にY11.1を、配列GUAの後に切断部位を有するヒトICAM-1mRNA(
HSICAM01);
− 2941位にY11.1を、配列AUUの後に切断部位を有するヒトパピローマウイル
ス11型の転写産物(PAPPPH11);
− 37位にY11.1を、配列GUUの後に切断部位を有するヒトパピローマウイルス1
6型の転写産物(PA16);
− 1126位にY11.1を、配列UUAの後に切断部位を有するヒトパピローマウイル
ス16型の転写産物(PA16);
− 1322位にY11.1を、配列GUAの後に切断部位を有するヒトパピローマウイル
ス16型の転写産物(PA16);
− 1982位にY11.1を、配列AUUの後に切断部位を有するヒトパピローマウイル
ス16型の転写産物(PA16);
− 6440位にY11.1を、配列UUAの後に切断部位を有するヒトパピローマウイル
ス16型の転写産物(PA16);
− 99位にY11.1を、配列GUAの後に切断部位を有するヒトパピローマウイルス1
6型L1タンパク質遺伝子の転写産物(PAPHPU111);
− 896位にY11.1を、配列AUAの後に切断部位を有するヒトパピローマウイルス
18型の転写産物(PAPPPH18);
− 172位にY11.1を、配列AUAの後に切断部位を有するヒトパピローマウイルス
18型E6タンパク質遺伝子の転写産物(PARHPVE6)。
「CUGANGA」型のキメラオリゴマーの特に好ましいRNA基質は、ヒトインタ
ーロイキン-6mRNAである。切断に感受性の領域は、配列番号5に示すヌク
レオチド配列を有する。配列番号6に示すヌクレオチド配列を有するオリゴマー
は、そのような基質を効率的に切断することができる。
「CUGANGA」型のキメラオリゴマーに切断されうるRNA基質の特に好ましい
もう1つの例は、ヒト MDR-1mRNAである。切断に感受性の領域は、配列番
号7に示すヌクレオチド配列を有する。配列番号8に示すヌクレオチド配列を有
するオリゴマーは、そのような基質を効率的に切断することができる。
1.6kb長のMRD-1転写産物も、このオリゴマーに切断されうる。
「CUGANGA」型のキメラオリゴマーに切断されうるRNA基質の特に好ましい
もう1つの例は、ヒト c-jun RNAである。切断に感受性の領域を、配列番号1
3に示す。配列番号14に示すヌクレオチド配列を有するオリゴマーは、そのよう
な基質を効率的に切断することができる。
「CUGANGA」型のキメラオリゴマーに切断されうるRNA基質の特に好ましい
もう1つの例は、ヒトIL-1受容体mRNAである。切断に感受性の領域を、
配列番号15に示す。配列番号16に示すヌクレオチド配列を有するオリゴマーは、
そのような基質を効率的に切断することができる。
「CUGANGA」型のキメラオリゴマーに切断されうるRNA基質の特に好ましい
もう1つの例は、ヒトアンギオテンシノーゲンmRNAである。切断に感受性の
領域を、配列番号17に示す。配列番号18に示すヌクレオチド配列を有するオリゴ
マーは、そのような基質を効率的に切断することができる。
本発明のキメラオリゴマーは、先行技術の構造体と比べて著しい利点を有する
。例えば、これまで使用されてきた最も短いリボザイムは、15+N+Mヌクレオ
チドの最小長を有し、活性中心は15ヌクレオチド長であり、NおよびMは認識配
列の長さであり(Benselerら,J.Am.Chem.Soc.115(1993),8483-8484)、さらに、
それらは、触媒中心の少なくとも5個の位置にリボヌクレオチドを含有する(Pa
olellaら,EMB0J.11(1992),1913-1919およびYangら,Biochemistry31(1992),5005-
5009)。
これに対して、本発明のオリゴマーは、4+N+M もしくは5+N+M ヌク
レオチド(「GAAR」型の場合)または7+N+M もしくは8+N+M ヌクレオ
チド(「CUGANGA」型の場合)(これらのNおよびMは、好ましくは、5〜10の
範囲の数字である)を含有するにすぎない。さらに、それらが含有する天然ヌク
レオチドの数を、活性を喪失させることなく有意に小さくすることが可能である
。リボヌクレオチドの長さおよび数が減少しているおかげで、該分子の合成およ
びin vivoでの安定性に関して著しい利点が得られる。例えば、本出願の実施例
2に記載する「GAAR」型のキメラオリゴマーは、活性な10%ヒト血清中で数日の
半減期を有する。in vivo安定性は、リボヌクレオチド数をさらに減少させるこ
とにより、さらに増強することができる。
さらに、本発明のオリゴマーは、非常に高いin vivo活性を有する。なぜなら
、該RNA切断は、細胞の核または細胞質内に存在するタンパク質因子により促
進されるからである。ハンマーへッド型リボザイムの活性を増加させうるそのよ
うなタンパク質因子としては、例えば、HIV1のヌクレオキャプシドタンパク質
ンパク質A1(Heidenreichら,Nucleic Acids Res.23(1995),2223-2228)が挙
げられる。したがって、本発明のオリゴマーは、長いRNA転写産物を細胞内で
非常に効率的に切断することができる。
本発明のキメラオリゴマーのさらにもう1つの利点は、式(Va)または(Vb)
、または(VIa)または(VIb)の切断モチーフの出現頻度が統計的に低い(約1
モチーフ/5000bp)ことである。これと個々に選択された認識配列とが一緒にな
ると、統計的には全ヒトRNAプール内の標的RNAのみがそれぞれのキメラオ
リゴマーにより切断されるが、他の可能な結合部位では非生産的な結合が生じる
だけで切断は生じない、ということになる。さらに、本発明のオリゴマーは、デ
オキシリボヌクレオチド含量が低いため、RNアーゼHを活性化せず、したがっ
て、非特異的切断を全く引き起こさない。
先行技術のリボザイムに対するもう1つの驚くべき利点は、本発明の構造体の
場合、RNA基質がハンマーへッド型構造の大部分を形成し、それにより、Mg2+
濃度に対する切断活性の依存性が正の影響を受けることである。
本発明のさらにもう1つの目的は、1個または数個のキメラオリゴマーを活性
物質として含有し、そして所望により、医薬上許容される補助物質、添加剤およ
び担体を含有していてもよい医薬組成物を提供することである。この医薬組成物
は、真核生物、原核生物およびウイルスにおける遺伝子の発現、特に、細胞にお
けるヒト遺伝子、例えば腫瘍遺伝子またはウイルス遺伝子またはRNA分子の発
現の特異的不活性化剤の製造に非常に適している。もう1つの適用分野は、植物
遺伝子または昆虫遺伝子の発現の不活性化である。したがって、本発明のオリゴ
マーは、ヒトおよび動物に対する医薬ならびに植物に対する農薬として使用する
ことができる。
治療的適用の場合には、活性物質を、好ましくは0.01〜10,000Iμg/kg体重、
特に好ましくは0.1〜1000μg/kg体重の濃度で投与する。投与は、例えば、注射
により、吸入により(例えば、エアゾール剤として)、噴霧剤として、経口的に
(例えば、錠剤、カプセル剤、コーティング錠などとして)、局所的に、または
直腸内に(例えば、坐剤として)行なうことができる。
本発明は、遺伝子発現の特異的不活性化方法であって、有効濃度のキメラオリ
ゴマーを細胞内に導入して(Lyngstadaasら,EMBOJ.14(1995)5224-5229)、
該オリゴマーが、該細胞内に存在する予め定められたRNA分子を特異的に切断
するようにし、該切断が好ましくは触媒的に生じることを特徴とする方法を提供
する。この方法は、細胞培養に対してin vitroで、および生きた生物(原核生物
、またはヒト、動物、植物などの真核生物)に対してin vivoで実施することが
できる。
本発明のさらにもう1つの目的は、RNA制限酵素としての該キメラオリゴマ
ーの使用、およびキメラオリゴマーと適当な緩衝物質とを含有する、RNA分子
の制限切断のための試薬キットを提供することである。この場合、該オリゴマー
および該緩衝物質は、溶液、懸濁液または固体(例えば、粉末または凍結乾燥物
)の形態で存在することができる。該試薬同士は、一緒に存在することも、互い
に別々に存在することも、あるいは、所望により、適当な担体上に存在すること
も可能である。また、本発明のオリゴマーは、診断剤として、あるいは未知遺伝
子の機能を同定するために使用することができる。
本発明は、対象における乾癬の軽減方法であって、IL-2またはICAM-1をコー
ドするRNAを切断する能力を有する本発明のキメラオリゴマーの有効量を該対
象に投与することを含んでなる方法を提供する。また、本発明は、対象における
風邪の軽減方法であって、ICAM-1をコードするRNAを切断する能力を有する
本発明のキメラオリゴマーの有効量を該対象に投与することを含んでなる方法を
提供する。さらに、本発明は、対象における移植片拒絶反応の軽減方法であって
、ICAM-1をコードするRNAを切断する能力を有する本発明のキメラオリゴマ
一の有効量を該対象に投与することを含んでなる方法を提供する。さらに、本発
明は、対象におけるカポジ肉腫の軽減方法であって、IL-6をコードするRNA
を切断する能力を有する本発明のキメラオリゴマーの有効量を該対象に投与する
ことを含んでなる方法を提供する。
また、本発明は、対象におけるヒトの癌の治療方法であって、PKC-αをコード
するRNAを切断する能力を有する本発明のキメラオリゴマーの有効量を該対象
に投与することを含んでなる方法を提供する。癌においてPKC-αが果たす重要な
役割は、Deanら(Cancer Research 56(1996),3499-3507)およびMcKayら(Nucle
ic Acids Research 24(1996),411-417)およびそれらに含まれている
参照文献に記載されている。
最後に、本発明は、ヒトの対象における高血圧の治療方法であって、アンギオ
テンシノーゲンをコードするRNAを切断する能力を有する本発明のキメラオリ
ゴマーの有効量を該対象に投与することを含んでなる方法を提供する。
本出願で言及しているすべての刊行物の全体を、参考として本明細書に組入れ
ることとする。
つぎに、以下の図面および配列表により、本発明をさらに説明する。
図1 ハンマーへッド型構造体および対応する命名法の概要図。
図2 本発明の「GAAR」型のオリゴマーを有するハンマーへッド型構造体。
図3 本発明の「CUGANGA」型のオリゴマーを有するへンマーへッド型構造体
。
図4a インターロイキン-2 mRNA基質と本発明のオリゴマーとから形成
されるハンマーへッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図4b 図4aに示す構造体の反応。
図5a ICAM-1mRNA基質と本発明のオリゴマーとから形成されるハンマー
へッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図5b 図5aに示す構造体の反応。
図5c キメラオリゴマーが隣接領域内に2'−アリルオキシ−ヌクレオチド類
似体を有し、Uが2'−アリルオキシ−チミジンで置換されている場合の図5aに
示す構造体の反応。
図6a インターロイキン-6 mRNA基質と本発明のオリゴマーとから形成
されるハンマーへッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図6b 図6aに示す構造体の反応。
図6c 図6aに示す構造体の反応。それにより、該基質を5'で蛍光標識し、
活性中心「CUGAUGA」において異なる類似体で種々のキメラオリゴマーを試験し
た。
図7a MDR-1 mRNA基質と本発明のオリゴマーとから形成されるハンマー
へッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図7b 図7aに示す構造体の反応。
図8a PKC-α mRNA基質と本発明のオリゴマーとから形成されるハンマー
へッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図8b 図8aに示す構造体の反応。
図9a インターロイキン-1α mRNA基質と本発明のオリゴマーとから形
成されるハンマーへッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図9b 図9aに示す構造体の反応。
図10a c-jun RNA基質と本発明のオリゴマーとから形成されるハンマーへ
ッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図10b 図10aに示す構造体の反応。
図11a インターロイキン-1受容体mRNA基質と本発明のオリゴマーとから
形成されるハンマーへッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図11b 図11aに示す構造体の反応。
図12a アンギオテンシノーゲンmRNA基質と本発明のオリゴマーとから形
成されるハンマーへッド型構造体。図中の小文字はリボヌクレオチドを示す。
図12b 図12aに示す構造体の反応。
配列番号1は、図4aに示すインターロイキン-2RNA基質のヌクレオチド配
列を示す。
配列番号2は、図4aに示すRNA切断性オリゴマーの配列を示す。
配列番号3は、図5aに示すICAM-1 RNA基質のヌクレオチド配列を示す。
配列番号4は、図5aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を示
す。
配列番号5は、図6aに示すインターロイキン-6 RNA基質のヌクレオチド
配列を示す。
配列番号6は、図6aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を示
す。
配列番号7は、図7aに示すMDR-1 RNA基質のヌクレオチド配列を示す。
配列番号8は、図7aに示すRNA切断性基質のヌクレオチド配列を示す。
配列番号9は、図8aに示すPKC-α RNA基質のヌクレオチド配列を示す。
配列番号10は、図8aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を
示す。
配列番号11は、図9aに示すインターロイキン-1α RNA基質のヌクレオチ
ド配列を示す。
配列番号12は、図9aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を示
す。
配列番号13は、図10aに示すc-jun RNA基質のヌクレオチド配列を示す。
配列番号14は、図10aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を示
す。
配列番号15は、図11aに示すインターロイキン-1受容体RNA基質のヌクレオ
チド配列を示す。
配列番号16は、図11aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を示
す。
配列番号17は、図12aに示すアンギオテンシノーゲンRNA基質のヌクレオチ
ド配列を示す。
配列番号18は、図12aに示すRNA切断性オリゴマーのヌクレオチド配列を示
す。
配列番号1〜18に記載の配列では、ヌクレオチドの末端のTは、各場合におい
て、その3'位を介して末端前(penultimate)ヌクレオチド(iT)の3’位に結合
している。
つぎに、以下の実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。実施例1
インターロイキン-2 RNA基質の切断
配列番号1に示すヌクレオチド配列を有するインターロイキン-2 RNA基質
を、固相化学合成により製造した。さらに、配列番号2に示すヌクレオチド配列
を有するキメラオリゴマーを合成した。RNA基質の場合およびキメラオリゴマ
ーの場合には、合成および保護基の除去を、固相法(Wincottら,Nucleic Acids R
es.23(1995),2677-2684)により行なった。精製は、陰イオン交換HPLC(Sproatら
,Nucleosides and Nucleotides 14(1995),255-273)により行なった。それは、
アミノプロピル修飾制御多孔性ガラス(aminopropyl-modified controlled pore
glass)または好ましくはアミノメチルポリスチレン(McCollumおよびAndrus,Te
trahedron Letters 32(1991),4069-4072)に基づく逆チミジン支持体(inverseth
ymidine support)(Ortigaoら,Antisense Research and Development2(1992),
129-146)上で合成した。適当に保護された2'−メトキシヌクレオシド−3'−
O−ホスホルアミジットを、SproatおよびLamond(Oligonucleotides andAnalog
s−A practical approach,F.Eckstein,publ.(IRL-Press,Oxford,UK,(1991),49-8
6))に記載されているとおりに合成した。また、固相合成用の2'−アリルオキ
シーヌクレオチド単量体を、標準的な方法(Sproat:Methods inMolecular Biolo
gy,Vol.20: Protocols for Oligonucleotides and Analogs-Synthesis and Prop
erties,S.Agrawal,publ./Humana Press,Totowa,NewJersey,(1993),115-141)に
より合成した。
活性中心以外のキメラオリゴマーの配列は、リボースの2'−C原子がメトキ
シ基で修飾されたヌクレオチド類似体ビルディングブロックを含む。該オリゴヌ
クレオチドの活性中心「GAAA」においては、1位のG12はリボヌクレオチドであ
り、2位および3位の残基A13およびA14は、2'-メトキシ修飾ヌクレオチドで
あり、4位のA15.1はリボヌクレオチドである。
400pmolのインターロイキン-2基質を、10mmol/lMgCl2、50mmol/lTris HCl、l
mmol/1 EDTAの存在下、100μlの反応容量中、pH7.5、37℃で400pmolのオリゴマ
ーと反応させた。一定の時点でアリコートを取り、過剰のEDTAと混合して、さら
なる切断を防いだ。ついで、種々の時点で存在するオリゴマー混合物を、7M尿
素の存在下、20%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動により分離し、「全染色
剤(stains-all)」で染色することにより可視化した。
この反応の結果を図4bに示す。この図から示されるとおり、該基質に割り当
てられているバンド(40マー)は、インキュベーション時間が増加するにつれて
消失し、切断生成物(31マーおよび9マー)のバンドの強度が増加する。
G12位にグアノシンでなくデオキシグアノシンを含有するオリゴマーで、図4
bに示すのと同様の結果が得られた。また、活性中心Zの以下の2つの配列から
、40マーのRNA基質の効果的な切断が得られたが、その切断速度は若干低かっ
た:
(i)G12位:グアノシン、
A13およびA14位:2'−O−メチルアデノシン、
A15.1位:2'−O−(2−ヒドロキシエチル)−アデノシン、
(ii)G12位:グアノシン、
A13、A14およびA15.1位:2'−O−(2−ヒドロキシエチル)−アデノ
シン。実施例2
ICAM-1RNA基質の切断
配列番号3に示すヌクレオチド配列を有するICAM-1RNA基質、および配列
番号4に示すヌクレオチド配列を有するRNA切断性オリゴマーを、実施例1に
記載の方法と同様の方法で合成した。また、該オリゴマー用に使用するヌクレオ
チドビルディングブロックは、A13およびA14がリボヌクレオチドである以外は
実施例1に記載されているものと同じであった。
該反応の結果を図5bに示す。反応条件は、1nmolの基質および100pmolのキメ
ラオリゴマーを使用した以外は実施例1に記載されているとおりであった。
該基質(43マー)のバンドが、インキュベーション時間が増加するにつれて消失
し、一方、生成物(34マーおよび9マー)のバンドの強度が増加することが認め
られる。
活性中心Z内に4個のリボヌクレオチドを、そして隣接領域XおよびY内に2
'−アリルオキシ−ヌクレオチドを含有するキメラオリゴマーを、同様の方法で
合成した。Uと表記されているXおよびY内の位置に2'−O−アリルーウリジ
ンの代わりに2'−アリルオキシチミジンを使用した。このオリゴマーによる43
マーRNA基質の切断の結果を、図5cに示す。
2'−O−アリルオキシ−ヌクレオチドに基づくオリゴマーは、その非特異的
結合が非常に減少しているため、特に治療的適用には、2'−メトキシ−ヌクレ
オチドに基づくオリゴマー(Iribarren ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87(1990),
7747-7751)より著しく好ましい。実施例3
インターロイキン-6RNA基質の切断
配列番号5に示すヌクレオチド配列を有するインターロイキン-6 RNA基質
、
および配列番号6に示すヌクレオチド配列を有するキメラオリゴマーを、実施例
1に記載の方法と同様の方法で合成した。活性中心以外の配列に2'−メトキシ
修飾ヌクレオチドを使用して、該オリゴマーを製造した。活性中心「CUGAUGA」
には、リボヌクレオチドを使用した。
実施例1に記載のとおりに反応を行なった。結果を図6bに示す。基質(32マ
ー)のバンドの強度が、インキュベーション時間が増加するにつれて減少し、切
断生成物(23マーおよび9マー)のバンドの強度が増加する。
さらに、以下のとおりに反応を行なった:商業的に入手可能なフルオレセイン
ホスホルアミジット単量体を使用して、配列番号5に示すヌクレオチド配列を有
する5'−フルオレセイン標識基質を合成し、前記のとおりに切断反応に付した
。ただし、この場合には、それぞれ配列番号6に示すヌクレオチド配列を有する
種々のキメラオリゴマーを使用し、これらはすべて、領域XおよびY内に2'−
アリルオキシ修飾ヌクレオチドを保持するが、活性中心「CUGANGA」内には異な
る類似体を保持していた。キメラオリゴマーの濃度を10μmol/1とし、最初の基
質濃度を2μmol/1とする以外は実施例1に記載のとおりに、反応を行なった。
反応の時間経過を、蛍光を用いて図6cに示す。この場合、フルオレセイン標識
された完全長の32マーの基質および5'−フルオレセイン標識された23マー生成
物1のみが検出されるようにされている。レーンには、以下のものが含まれてい
た。レーン1:
活性中心「CUGANGA」内のC3位に2'−C−アリル−2'−デオキシシ
チジンを、U4およびU7位に2'−アミノ−2'−デオキシウリジンを、そしてG5
、A6、G8およびA9位にリボヌクレオチドを有するキメラオリゴマー、および
基質。レーン2:
活性中心「CUGANGA」内のC3位に2'−C-アリル−2'−デオキシシ
チジンを、U4およびU7位に2'−C−アリル−2'−デオキシウリジンを、そし
てG5、A6、G8およびA9位にリボヌクレオチドを有するキメラオリゴマー、お
よび基質。レーン3:
活性中心「CUGANGA」内のC3位に2'−アリルオキシ−2'−デオキシ
シチジンを、U4およびU7位に2'−C−アリル−2'−デオキシウリジンを、そ
してG5、A6、G8およびA9位にリボヌクレオチドを有するキメラオリゴマー、
および基質。レーン4:
活性中心「CUGANGA」内のC3位に2'−アリルオキシ−2'−デオキシ
シチジンを、U4およびU7位に2'−アミノ−2'−デオキシウリジンを、そして
G5、A6、G8およびA9位にリボヌクレオチドを有するキメラオリゴマー、およ
び基質。レーン5:
活性中心「CUGANGA」内に全リボヌクレオチドを含有するキメラオリ
ゴマー、および基質。レーン6:
基質のみ。
レーン5で使用したキメラオリゴマーが最も効率的であることが明らかである
が、それは、活性中心「CUGANGA」内にピリミジンリボヌクレオチドを含有して
いるため、in vivoでの使用にはそれほど適していない。レーン1および4で使
用したキメラオリゴマーは、それより若干活性が低いが、ピリミジンリボヌクレ
オチドを全く含有していないため、細胞培養およびin vivoでの実施に非常に適
している。実施例4
MDR-1RNA基質の切断
配列番号7に示すヌクレオチド配列を有するMDR-1RNA基質、および配列番
号8に示すヌクレオチド配列を有するRNA切断性オリゴマーを、実施例1に記
載の方法と同様の方法で合成した。実施例3に記載のヌクレオチドビルディング
ブロックを使用して、該オリゴマーを合成した。
実施例1に記載のとおりに反応を行なった。結果を図7bに示す。実施例5
ヒト ICAM-1RNA上のRNAモチーフを切断するための「GAAA」型のキメラ
オリゴマーの合成、保護基の除去、および精製
キメラオリゴマ−5'−CCCCT*CgaaaT*CAT*GT*C-iT[この配列中の大文字は2'
−アリルオキシ−ヌクレオチドを示し(T*は2'−アリルオキシチミジンである
)、小文字はリボヌクレオチドを示し、-iTはデオキシチミジンに対する3'−3
'−ホスホジエステル結合を示す]の合成は、逆チミジン支持体(Ortigaoら,前
掲)、保護された2'−アリルオキシ−ヌクレオチド単量体(Sproat,Methods in
Molecular Biology,前掲)および商業的に入手可能な2'−O−tert.−ブチルジ
メチルシリル保護リボヌクレオチド単量体を使用して、固相−β−シアノエチル
ホスホロアミジット法(Sinha ら,Nucleic Acids Res.12(1984),4539-4557)に
よる「トリチルオフ (trityl-off)」法に従い、より長いカップリング時間(15
分間)で1μmolのスケールで行なった。合成の終了時に、2mlの33%水性アン
モニア/エタノール(3:1v/v)を使用して、合成装置内で2時間かけて、該オ
リゴマーを制御多孔性(controlled pore)ガラスまたはポリスチレン支持体か
ら切断した。ついで、塩基に不安定なすべての保護基を除去するために、該溶液
を、密封された反応容器内で60℃で6〜8時間維持した。該反応容器を冷却し、
該溶液を蒸発乾固させた。
該残渣を300μlのエタノール/水(1:1v/v)中に溶解し、1.5mlの反応容器
に移した。ついで該溶液を再び凍結乾燥した。
該残渣を200μlの乾燥トリエチルアミン/トリエチル−アミン・3HF/N−メ
チル−2−ピロリジノン(3:4:6v/v/v)に再懸濁し、60℃で2時間インキ
ュベートすることにより、シリル保護基を除去した(Wincottら,前掲)。ついで
、20μlの3M無菌酢酸ナトリウム水溶液、ついで1mlの1−ブタノールを加え
ることにより、保護基が完全に除去されたキメラオリゴマーを沈殿させた。該反
応容器を−20℃に15分間維持し、10分間遠心分離することにより沈殿物を集めた
。デカントすることにより、上清を注意深く除き、ペレットを300μlの80%エタ
ノール中に溶解し、得られた溶液を凍結乾燥した。
まず、粗製生成物を分析し、ついで、25mM Tris(pH7.0)を含有する水/アセ
トニトリル(9:1v/v)中の70〜230mMの過塩素酸リチウム勾配を用いて55℃で
Dionex Nucleopak PA-100カラム(9×250mm)上の陰イオン交換HPLCにより4個
のアリコート中で30分間精製した。主ピークを集め、4容量の1−プロパノール
または2−プロパノールを加えることによりキメラオリゴマーを沈殿させた(Sp
roatら,(1995)前掲)。該沈殿物を遠心分離により集め、洗浄し、ついで真空中
で乾燥した。精製された生成物の収量は、2.8mgであった。実施例6
PKC-α RNA基質の切断
配列番号9に示すヌクレオチド配列を有する PKC-α RNA基質、および配列
番号10に示すヌクレオチド配列を有するRNA切断性オリゴマーを、実施例1に
記載の方法と同様の方法で合成した。活性中心以外の配列には2'−アリルオキ
シー修飾ヌクレオチドを使用し、活性中心「GAAA」にはリボヌクレオチドを使用
して、該オリゴマーを合成した。
反応は、キメラオリゴマー濃度を10μml/lとし、RNA基質濃度を2μmol/l
とする使用する以外は実施例1に記載されているとおりに行なった。結果を図8
bに示す。実施例7
IL-1α RNA基質の切断
配列番号11に示すヌクレオチド配列を有するIL-1α RNA基質、および配列
番号12に示すヌクレオチドを有するRNA切断性オリゴマーを、実施例1に記載
の方法と同様の方法で合成した。活性中心以外の配列には2'−メトキシ−修飾
ヌクレオチドを使用し、活性中心「GAAA」にはリボヌクレオチドを使用して、該
オリゴマーを合成した。
反応は、キメラオリゴマ一濃度を10μmol/lとし、RNA基質濃度を2μmol/l
とする使用する以外は実施例1に記載されているとおりに行なった。結果を図9
bに示す。実施例8
c-jun RNA基質の切断
配列番号13に示すヌクレオチド配列を有するc-jun RNA基質、および配列番
号14に示すヌクレオチド配列を有するRNA切断性オリゴマーを、実施例1に記
載の方法と同様の方法で合成した。活性中心以外の配列には2'−メトキシ−修
飾ヌクレオチドを使用し、活性中心「CUGAUGA」にはリボヌクレオチドを使用し
て、該オリゴマーを合成した。
反応は、キメラオリゴマー濃度を10μmol/lとし、RNA基質濃度を2μmol/l
とする使用する以外は実施例1に記載されているとおりに行なった。結果を図10
bに示す。実施例9
IL.1受容体 RNA基質の切断
配列番号15に示すヌクレオチド配列を有するIL-1受容体RNA基質、および
配列番号16に示すヌクレオチド配列を有するRNA切断性オリゴマーを、実施例
1に記載の方法と同様の方法で合成した。活性中心以外の配列には2'−アリル
オキシ−修飾ヌクレオチドを使用し、活性中心「CUGAUGA」にはリボヌクレオチ
ドを使用して、該オリゴマーを合成した。
反応は、キメラオリゴマー濃度を10μmol/lとし、RNA基質濃度を2μmol/l
とする使用する以外は実施例1に記載されているとおりに行なった。結果を図11
bに示す。実施例10
アンギオテンシノーゲンRNA基質の切断
配列番号17に示すヌクレオチド配列を有するアンギオテンシノーゲンRNA基
質、および配列番号18に示すヌクレオチド配列を有するRNA切断性オリゴマー
を、実施例1に記載の方法と同様の方法で合成した。活性中心以外の配列には2
'−メトキシ−修飾ヌクレオチドを使用し、活性中心「CUGAUGA」にはリボヌクレ
オチドを使用して、該オリゴマーを合成した。
反応は、キメラオリゴマー濃度を10μmol/lとし、RNA基質濃度を2μmol/l
とする使用する以外は実施例1に記載されているとおりに行なった。結果を図12
bに示す。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A61P 37/00 A61K 31/00 637
A61K 31/7088 31/70 623
48/00 48/00
C12N 9/00 C12N 9/00
// C12Q 1/68 C12Q 1/68 A
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),AU,CA,JP,U
S
(72)発明者 スプロート,ブライアン
ドイツ連邦共和国 ディー−37139 アド
ルブセン,アム アントンスベルグ 10
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 式(I): 5'−X−Z−Y−3' (I) [式中、XおよびYは、未修飾ヌクレオチドおよび/またはヌクレオチド類似 体を含むビルディングブロックを含有するオリゴマー配列を表し、該オリゴマー とRNA基質との特異的ハイブリダイゼーションの形成に寄与する; XおよびYはそれぞれ、デオキシリボヌクレオチドともリボヌクレオチドとも 異なる少なくとも1つのビルディングブロックを含有する; Zは、式(IIIa)、(IIIb)、(IVa)または(IVb): 5'−G12A13A14R15.1−3' (IIIa) 5'−Nλ12G12A13A14R15.1−3' (IIIb) 5'−C3U4G5-A6N7G8A9−3' (IVa) 5'−C3U4G5A6N7G8A9N9 λ−3' (IVb) の構造を有するキメラオリゴマーの活性中心を表す; 構造(IIIa)、(IIIb)、(IVa)または(IVb)のビルディングブロックは 、未修飾ヌクレオチドおよび/またはヌクレオチド類似体から選ばれる; 該ビルディングブロックは、式(II): (式中、 Bは、天然に存在する核塩基またはその機能的等価体である残基、特に、 アデニン−9−イル(A)、シトシン−1−イル(C)、グアニン−9−イル(G )、ウラシル−1−イル(U)、ウラシル−5−イル(ψ)、ヒポキサンチン−9 −イル(I)、チミン−1−イル(T)、5−メチル−シトシン−1−イル(5Me C)、2,6−ジアミノプリン−9−イル(アミノ A)、プリン−9−イル(P)、 7−デアザアデニン−9−イル(c7A)、7−デアザグアニン−9−イル(c7G) 、5−プロピニルシトシン−1−イル(5-pC)、5-プロピニルウラシル−1−イル (5-pU)、 イソグアニン−9−イル、2−アミノプリン−9−イル、6−メチルウラシル−1− イル、4−チオウラシル−1−イル、2−ピリミドン−1−イルおよびキナゾリン− 2,4−ジオン−1−イルを含む群から選ばれる残基を示し、 Vは、独立して、O、S、NHまたはCH2基を示し、 Wは、独立して、HまたはOHを示すか、あるいは所望により1個または数 個のハロゲン、シアノ、アミノ、カルボキシ、エステル、エーテル、カルボキサ ミド、ヒドロキシルおよび/またはメルカプト基で置換されていてもよい炭素数 1〜10の直鎖状もしくは分枝状のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニ ルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシを示すか、あるいは、−COOH 、−CONH2、−CONHR1、−CONR1R2、−NH2、−NHR1、−NR1 R2、−NHCOR1、−SH、−SR1、−F、−ONH2、−ONHR1、−O NR1R2、−NHOH、−NHOR1、−NR2OHおよび−NR2OR1ここでR1 およびR2は、独立して、先に定義したとおりの非置換または置換アルキル、ア ルケニルまたはアルキニル基を示す)から選ばれ、 DおよびEは、一緒になって隣接ヌクレオシドまたは類似体間でホスホジエ ステルまたはホスホロチオエートジエステル結合を形成する残基、または一緒に なってヌクレオシド間結合の類似体を形成する残基を示す) で表される構造を有する; 構造(IIIa)または(IIIb)は、合計2個を超えるデオキシリボヌクレオチド を含有せず、構造(IVa)または(IVb)は、合計4個を超えるデオキシリボヌク レオチドを含有しない; それぞれの場合のGは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々 の位置に関してBがグアニン−9−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、 I、c7Gおよびイソグアニン−9−イルから選ばれるもの)である式(II)で表 されるビルディングブロックを示す; それぞれの場合のAは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々 の位置に関してBがアデニン−9−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、 アミノA、P、c7Aおよび2−アミノプリン−9−イルから選ばれるもの)であ る式(II)で表されるビルディングブロックを示す; それぞれの場合のUは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々 の位置に関してBがウラシル−1−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、 ψ、T、5−pU、6−メチルウラシル−1−イル、4−チオウラシル−1−イル、2 −ピリミドン−1−イルおよびキナゾリン−2,4−ジオン−1−イルから選ばれる もの)である式(II)で表されるビルディングブロックを示す; それぞれの場合のCは、独立して、該ハンマーへッド型コア構造内のその個々 の位置に関してBがシトシン−1−イルまたはその機能的等価体(好ましくは、5 MeC、5−pCおよび2−ピリミドン−1−イルから選ばれるもの)である式(I I)で表されるビルディングブロックを示す; それぞれの場合のRは、独立して、Bが独立して、先に定義したとおりのGま たはAを示す式(II)で表されるビルディングブロックを示す; それぞれの場合のNは、独立して、式(II)で表されるビルディングブロック を示す] で表される構造を有しRNA切断活性を有するキメラオリゴマー。 2.領域XおよびYが、ピリミジンの位置に、いずれのリボヌクレオチドも含有 しない、請求項1に記載のオリゴマー。 3.領域XおよびYが、いずれのリボヌクレオチドも含有しない、請求項1また は2に記載のオリゴマー。 4.領域XおよびYが、構造(II)を有するビルディングブロックより実質的に なり、該構造(II)中のWが、それぞれの場合に、独立して、所望により置換さ れていてもよい炭素数1〜10のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニル オキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシ残基から選ばれる、請求項1〜3の いずれか1項に記載のオリゴマー。 5.領域XおよびYが、それぞれ独立して、3〜40個のビルディングブロックを 含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のオリゴマー。 6.活性中心Zが、構造(II)を有する1個または数個のビルディングブロック を含有し、該構造(II)中のWが、それぞれの場合に、独立して、所望により置 換されていてもよい炭素数1〜5のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケ ニルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシ残基から選ばれる、 請求項1〜5のいずれか1項に記載のオリゴマー。 7.活性中心Zのビルディングブロックが、ホスホジエステル結合により連結さ れている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のオリゴマー。 8.3'末端が、エキソヌクレアーゼ分解に対して保護されている、請求項1〜 7のいずれか1項に記載のオリゴマー。 9.活性中心Zが、構造(IIIa)または(IIIb)を有し、式(Va)または(Vb) : 5'−U16.1H17−S−C3U4G5A6N7G8A9R10.1−3' (Va) 5'−U16.1H17−S−C3U4G5A6N7G8A9N9 λR10.1−3'(Vb) (式中、N、H、R、S、G、A、UおよびCは、リボヌクレオチドを示し、 Nは、G、A、UまたはCを示し、 Hは、A、CまたはUを示し、 Rは、AまたはGを示し、 Sは、へアピン型構造を形成しうるRNA配列を示す) の構造を含有するRNA基質に対する切断活性を有する、請求項1〜8のいずれ か1項に記載のオリゴマー。 10.Zが、構造(IIIa)または(IIIb)を有し、2個以下のリボヌクレオチドを 含有する、請求項9に記載のオリゴマー。 11.Zが、構造(IIIa)または(IIIb)を有し、1個以下のリボヌクレオチドを 含有する、請求項10に記載のオリゴマー。 12.Zが、構造(IIIa)または(IIIb)を有し、リボヌクレオチドもデオキシリ ボヌクレオチドも全く含有しない、請求項11に記載のオリゴマー。 13.G12が、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、またはビルディン グブロック(ただし、Wが、OHで置換されていてもよいC1−C4アルキル、ア ルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシ基であるもの)を示す、請求項9 〜12のいずれか1項に記載のオリゴマー。 14.Wが(2−ヒドロキシエトキシ)残基である、請求項13に記載のオリゴマー 。 15.A13、A14および/またはR15.1が、ビルディングブロック(ただし、Wが 、好ましくは、OHで置換されていてもよいC1−C4アルキル、アルケニル、ア ルコキシまたはアルケニルオキシ基であるもの)から選ばれる、請求項9〜14の いずれか1項に記載のオリゴマー。 16.Wが、メトキシ、(2−ヒドロキシエトキシ)およびアリルオキシ残基から 選ばれる、請求項15に記載のオリゴマー。 17.該RNA基質が、ヒトインターロイキン-2mRNA、ヒトICAM-1mRN A、ヒト TGF-β mRNA、ヒト組織因子プレmRNA、ヒトプロテインキ ナーゼC-α mRNA、ヒト因子KBF-1mRNA、ヒト5-リポキシゲナーゼm RNA、ヒトインターロイキン-8 RNA)ヒトインターロイキン-5 RNA、ヒ トインターロイキン-1受容体mRNA、ヒトインターロイキン-1-α mRNA 、ヒト 12-リポキシゲナーゼmRNA、ヒトサイトメガロウイルスDNAポリメ ラーゼ遺伝子の転写産物、およびヒトパピローマウイルス8型の転写産物を含む 群から選ばれる、請求項9〜16のいずれか1項に記載のオリゴマー。 18.該RNA基質が、配列番号1に示すヌクレオチド配列を有するヒトインター ロイキン-2mRNAからの領域を含有する、請求項9〜17のいずれか1項に記載 のオリゴマー。 19.該オリゴマーが、配列番号2に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項18 に記載のオリゴマー。 20.該RNA基質が、配列番号3に示すヌクレオチド配列を有するヒトICAM-1m RNAからの領域を含有する、請求項9〜17のいずれか1項に記載のオリゴマー 。 21.該オリゴマーが、配列番号4に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項20 に記載のオリゴマー。 22.該RNA基質が、配列番号9に示すヌクレオチド配列を有するヒトPKC-α R NAからの領域を含有する、請求項9〜17のいずれか1項に記載のオリゴマー。 23.該オリゴマーが、配列番号10に示す配列を含有する、請求項22に記載のオリ ゴマー。 24.該RNA基質が、配列番号11に示すヌクレオチド配列を有するヒトインタ ーロイキン-1α mRNAからの領域を含有する、請求項9〜17のいずれか1 項に記載のオリゴマー。 25.該オリゴマーが、配列番号12に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項24 に記載のオリゴマー。 26.触媒中心Zが、構造(IVa)または(IVb)を有し、式(VIa)または(VIb) : 5'−Y11.1G12A13A14R15.1−S−U16.1H17−3'1 (VIa) 5'−Y11.1Nλ12G12A13A14R15.1−S−U16.1H17−3'(VIb) (式中、N、H、Y、R、S、G、A、UおよびCは、リボヌクレオチドを示し、 N は、G、A、UまたはCを示し、 Hは、A、CまたはUを示し、 Rは、AまたはGを示し、 Yは、CまたはUを示し、 Sは、ヘアピン型構造を形成しうるRNA配列である) の構造を含有するRNA基質に対する切断活性を示す、請求項1〜8のいずれか 1項に記載のオリゴマー。 27.Zが、構造(IVa)または(IVb)を有し、6個以下のリボヌクレオチドを含 有する、請求項26に記載のオリゴマー。 28.Zがピリミジンリボヌクレオチドを全く含有しない、請求項26または27に記 載のオリゴマー。 29.G5、A6、N7(N7はプリン塩基、特にAである)、G8およびA9位の1個または 数個のビルディングブロックがリボヌクレオチドである、請求項26〜28のいずれ か1項に記載のオリゴマー。 30.C3、U4およびNλ12が、ビルディングブロック(ただし、Wが、0Hで置換され ていてもよいC1-C4アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシ 基またはNH2基であるもの)から選ばれる、請求項26〜29のいずれか1項に記載 のオリゴマー。 31.Wが、メトキシ、(2−ヒドロキシエチルオキシ)、アリルオキシ、アリルお よびNH2残基から選ばれる、請求項30に記載のオリゴマー。 32.該RNA基質が、ヒトインターロイキン-6 mRNA、ヒト MDR-1mRN A、ヒト単球走化性タンパク質RNA、ヒトマクロファージスカベンジャー受 容体II型mRNA、ヒトマクロファージスカベンジャー受容体I型mRNA、ヒ トマクロファージ炎症性タンパク質-1αmRNA、ヒトp53 RNA、ヒトjun-B mRNA、ヒトc-jun RNA、ヒトインターフェロンγII型mRNA、ヒト肝 細胞増殖因子mRNA、ヒトHER2 mRNA、ヒトアルツハイマー病アミロイド mRNA、ヒトインターロイキン-1mRNA、ヒトインターロイキン-1受容体 mRNA、ヒト3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリル補酵素AレダクターゼR NA、ヒトアンギオテンシノーゲンmRNA、ヒトアンギオテンシン変換酵素m RNA、ヒトアシル補酵素A:コレステロールアシルトランスフェラーゼmRNA 、ヒトPDGF受容体mRNA、ヒトTNF受容体mRNA、ヒトTGFβ mRNA、ヒ トNF-κB p65 サブユニットmRNA、ヒトc-myc RNA、ヒト 12-リポキシゲ ナーゼmRNA、ヒトインターロイキン-4RNA、ヒトインターロイキン-10 mRNA、ヒト塩基性FGF mRNA、ヒトEGF受容体mRNA、ヒトc-mybmRN A、ヒトc-fosRNA、ヒトbc1-2mRNA、ヒト bc1-1mRNA、ヒト ICAM-1 mRNA、ヒトパピローマウイルス11型の転写産物、およびヒトパピローマウイ ルス16型および18型の転写産物を含む群から選ばれる、請求項26〜31のいずれか 1項に記載のオリゴマー。 33.該RNA基質が、配列番号5に示すヌクレオチド配列を有するヒトインター ロイキン-6 mRNAからの領域を含有する、請求項26〜32のいずれか1項に記 載のオリゴマー。 34.該オリゴマーが、配列番号6に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項33 に記載のオリゴマー。 35.該RNA基質が、配列番号7に示すヌクレオチド配列を有するヒトMDR-1m RNAからの領域を含有する、請求項26〜32のいずれか1項に記載のオリゴマー 。 36.該オリゴマーが、配列番号8に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項35 に記載のオリゴマー。 37.該RNA基質が、配列番号13に示すヌクレオチド配列を有するc-jun RN Aからの領域を含有する、請求項26〜32のいずれか1項に記載のオリゴマー。 38.該オリゴマーが、配列番号14に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項37 に記載のオリゴマー。 39.該RNA基質が、配列番号15に示すヌクレオチド配列を有するヒトインタ− ロイキン-1受容体mRNAからの領域を含有する、請求項26〜32のいずれか1 項に記載のオリゴマー。 40.該オリゴマーが、配列番号16に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項39 に記載のオリゴマー。 41.該RNA基質が、配列番号17に示すヌクレオチド配列を有するヒトアンギオ テンシノーゲンRNAからの領域を含有する、請求項26〜32のいずれか1項に記 載のオリゴマー。 42.該オリゴマーが、配列番号18に示すヌクレオチド配列を含有する、請求項41 に記載のオリゴマー。 43.補欠分子族に結合している、請求項1〜42項のいずれか1項に記載のオリゴ マー。 44.請求項1〜43のいずれか1項に記載の1個または数個のキメラオリゴマーを 活性物質として含有し、そして場合により、医薬上許容される補助物質、添加剤 および担体を含有していてもよい医薬組成物。 45.真核生物、原核生物およびウイルスにおける遺伝子の発現の特異的不活性化 剤を製造するための、請求項1〜43のいずれか1項に記載のキメラオリゴマーま たは請求項44に記載の医薬組成物の使用。 46.細胞におけるヒト遺伝子の発現の特異的不活性化のための、請求項45に記 載の使用。 47.腫瘍遺伝子の発現の特異的不活性化のための、請求項46に記載の使用。 48.細胞におけるウイルス遺伝子またはRNA分子の発現の特異的不活性化のた めの、請求項45に記載の使用。 49.植物遺伝子の発現の特異的不活性化のための、請求項45に記載の使用。 50.該活性物質を、0.01〜10,000μg/kg体重の濃度で投与する、請求項45〜49の いずれか1項に記載の使用。 51.該活性物質を、注射により、吸入により、スプレーとして、経口的に、局所 的にまたは直腸内に投与する、請求項45〜50のいずれか1項に記載の使用。 52.遺伝子発現の特異的不活性化方法であって、請求項1〜43のいずれか1項に 記載のキメラオリゴマーを有効濃度で細胞内に導入して、該オリゴマーが、該細 胞内に存在する予め定められたRNA分子を特異的に切断するようにすることを 特徴とする方法。 53.該切断が触媒的に生じる、請求項52に記載の方法。 54.RNA制限酵素としての、請求項1〜43のいずれか1項に記載のキメラオリ ゴマーの使用。 55.請求項1〜43のいずれか1項に記載のキメラオリゴマーと適当な緩衝物質と を含有する、RNA分子の制限切断のためのキット。 56.診断剤としての、請求項1〜43のいずれか1項に記載のキメラオリゴマーの 使用。 57.未知遺伝子の機能を同定するための、請求項1〜43のいずれか1項に記載の キメラオリゴマーの使用。 58.被験者における乾癬の軽減方法であって、請求項1〜16および26〜31に記載 のオリゴマーよりなる群から選ばれるオリゴマーの有効量を該被験者に投与する ことを含んでなり、その際のRNA基質がIL-2またはICAM-1RNAであること を特徴とする方法。 59.被験者における風邪の軽減方法であって、請求項1〜16および26〜31に記載 のオリゴマーよりなる群から選ばれるオリゴマーの有効量を該被験者に投与する ことを含んでなり、その際のRNA基質がICAM-1RNAであることを特徴とす る方法。 60.被験者における移植拒絶反応の軽減方法であって、請求項1〜16および26〜 31に記載のオリゴマーよりなる群から選ばれるオリゴマーの有効量を該被験者に 投与することを含んでなり、その際のRNA基質がICAM-1RNAであることを 特徴とする方法。 61.被験者におけるカポジ肉腫の軽減方法であって、請求項1〜16および26〜31 に記載のオリゴマーよりなる群から選ばれるオリゴマーの有効量を該被験者に 投与することを含んでなり、その際のRNA基質がIL-6RNAであることを特 徴とする方法。 62.被験者における癌の治療方法であって、請求項1〜16および26〜31に記載の オリゴマーよりなる群から選ばれるオリゴマーの有効量を該被験者に投与するこ とを含んでなり、その際のRNA基質がPKC-α RNAであることを特徴とする 方法。 63.被験者における高血圧の治療方法であって、請求項1〜16および26〜31に記 載のオリゴマーよりなる群から選ばれるオリゴマーの有効量を該被験者に投与す ることを含んでなり、その際のRNA基質がアンギオテンシノーゲンRNAであ ることを特徴とする方法。
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