JP2002512508A - Dnaメチルトランスフェラーゼゲノミック配列およびアンチセンスオリゴヌクレオチド - Google Patents

Dnaメチルトランスフェラーゼゲノミック配列およびアンチセンスオリゴヌクレオチド

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ゲノミックDNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子由来の核酸配列を含む組換え核酸を提供する。本発明は、さらに、そのような核酸配列に関する配列情報を提供する。さらに、本発明は、ゲノミックDNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子またはそのRNA転写物の特定の領域に相補なアンチセンスオリゴヌクレオチドを提供する。最後に、本発明は、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドを、分析用および診断用手段として、トランスジェニック植物および動物の研究並びに遺伝子治療アプローチのための有力な因子として、および有力な治療用作用薬として使用するための方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 DNAメチルトランスフェラーゼゲノミック配列 およびアンチセンスオリゴヌクレオチド 発明の背景発明の分野 本発明は、遺伝子発現の変調に関する。特定すれば、本発明は、DNAメチルト ランスフェラーゼをコードする遺伝子の遺伝子発現の変調、および酵素DNAメチ ルトランスフェラーゼにより制御された遺伝子発現の変調に関する。関連分野の要約 遺伝子発現の制御は、様々な細胞プロセスおよびそれらの基礎となる生化学経 路を理解するための重要性の増大したアプローチとなりつつある。そのような理 解は、科学の知識を豊富にして、そのような経路において如何なる常軌逸脱が重 大な疾患状態を導き得るかについての新しい発見を導く助けとなる。最終的には 、そのような発見がこれらの疾患の効果的な治療処置の開発を導くことができる 。 特に興味のある細胞プロセスの一つの典型は、如何にして細胞がその遺伝子の 発現を制御するかということである。常軌逸脱した遺伝子発現は、広範囲の受け 継いだ遺伝障害に必須であるらしく、多くの癌および他の疾患にも関与してきた 。遺伝子発現の制御は複雑なプロセスであり、そしてこのプロセスの多くの側面 が理解されないままでいる。このプロセスのミステリーの一つは、多細胞生物を 構成する全ての組織において遺伝情報が同じであるにも拘わらず、ゲノムにより コードされる機能の発現が別の組織においては著しく異なるという事実に存在す る。 いくつかの場合に、組織−特異的転写因子がこの現象において役割を担うこと が知られている。(Maniatis et al.,Science 236:1237-1245(1987);Ingarham e t al.,Annual Review of Physiology 52:773-791(1990)を参照されたい)。しか しながら、転写因子のみの作用では容易に説明できないいくつかの重要なケース が存在する。例えば、Midgeon,Trends Genet.10:230-235(1994)は、X−不活 性化が不活性X−染色体に存在する遺伝子の対立遺伝子の不活性化を含むのに対 して、該活性X−染色体上の該対立遺伝子は発現され続けることを教示する。さ らに、Peterson and Sapienza,Annu.Rev.Genet.27:7-31(1993)は、一方 の親から受け継いだ遺伝子の対立遺伝子が活性であり、他方の親から受け継いだ 他方の対立遺伝子が不活性である、「親刷込み(parental imprinting)」を記載 する。これらの両者においては、両方の対立遺伝子が同じ転写因子を含む環境に 存在するが、一方の対立遺伝子が発現されて他方が沈黙である。即ち、転写因子 以外の何かがこれらの現象に関与するはずである。 研究者は、どのタイプの「発生遺伝学情報」がゲノムの発現パターンの、この 追加の制御に関与するかについて探索している。Holliday,Philos.Trans.R. Soc.Lond.B.Biol.Sci.326:329-338(1990)は、そのような発生遺伝における DNAメチルトランスフェラーゼの可能な役割を論じる。DNAは、遺伝子配列により コードされない修飾のセットを含むが、別の酵素機構を用いて共有結合によりDN Aに付加される。これらの修飾はCpGジヌクレオチド中のシトシン塩基の5位のメ チル化の形態をとる。多くの研究は、そのような修飾が遺伝子発現の制御に関与 するのはもっともであることを示唆するが、その正確な役割は解明されないまま である。例えば、Lock et al.,Cell 48:39-46(1987)は、高メチル化とX−不活 性化のタイミングがメチル化の原因の役割と一致するか否かについての疑問を生 じさせる。同様に、Bartolomei et al.,Genes Dev.7:1663-1673(1993)およびB randeis et al.,EMBO J.12:3669-3677(1993)は、親刷込みにおけるメチル化の 役割に関するタイミングと原因の疑問を開示する。 遺伝子発現におけるDNAメチル化の役割の存在する研究の欠点のいくつかは、 研究を指示するために現在利用可能な手段に存在する。多くの研究は、5−アザ Cを用いることによりDNAメチル化を阻害した。しかしながら、5−アザCはDNA メチル化以外の他の細胞機構に複数の作用を有するヌクレオシドアナログであり 、即ち、これらの研究から得られたデータの解釈を困難にする。同様に、5−ア ザdCはDNAへの組込みに際して機構に基づく阻害剤を形成するが、DNA上にDNA メチルトランスフェラーゼ(以後、DNA MeTaseと呼ぶ)のトラッピングを起こす ことができて、データの解釈を曖昧にするかもしれない毒性をもたらす。 より最近、Szyf et al.,J.Biol.Chem.267:12831-12836(1995)は、癌細胞 に対するメチル化の効果を研究するための、DNAMeTase遺伝子に相補なアンチセ ンスオリゴヌクレオチドの発現を用いた、より有望なアプローチを開示する。Sz yf and von Hofe,米国特許第5,578,716号は、腫瘍源性を阻害するための、DNA MeTase遺伝子に相補なアンチセンスオリゴヌクレオチドの使用を開示する。これ らの発展は、多くの細胞プロセスにおけるメチル化の役割を探索するための強力 な新しい手段を提供した。さらに、それらは、DNAメチル化を変調できる治療用 化合物の開発のための有望な新しいアプローチを提供してきた。これらのアプロ ーチに対する一つの制限は、DNA MeTase酵素の半減期のために、それらの効果が 迅速ではないことである。即ち、DNA MeTaseの発現は変調されるが、残余のDNA MeTase酵素が分解されるまではDNAをメチル化し続けうることである。ポリメラ ーゼ関連DNA MeTaseのmRNAもしばらくは生き残り、追加の翻訳を可能にして追加 のDNA MeTase酵素を生成する。よって、そのプロセシングとポリソームとの対合 の前に核内でDNA MeTaseのRNAのイントロン領域に対して作用できる新規のアン チセンスオリゴヌクレオチドに関する要求が存在する。そのようなオリゴヌクレ オチドの開発は、DNA MeTaseのRNAの非コード領域に関する配列情報を得ること を必要とする。 発明の簡単な概要 本発明は、ゲノミックDNAメチルトランスフェラーゼ(DNA MeTase)由来の核 酸配列を含む組換え核酸を提供する。本発明は、ゲノミックDNA MeTase遺伝子に 相補な核酸配列を含む組換え核酸配列も提供する。本発明は、さらに、そのよう な核酸配列のための配列情報を提供する。さらに、本発明は、ゲノミックDNA Me Tase遺伝子またはそのRNA転写物の特定の標的領域に相補なアンチセンスオリゴ ヌクレオチドを提供する。最後に、本発明は、そのようなアンチセンスオリゴヌ クレオチドを、分析用および診断用手段として、トランスジェニック植物および 動物の研究並びに遺伝子治療アプローチのための有力な因子として、および有力 な治療用作用薬として使用するための方法を提供する。 第1の側面において、本発明は、ゲノミックDNA MeTase遺伝子のヌクレオチド 配列から選択された少なくとも一つのヌクレオチド配列を含む新規な組換え核酸 配列を提供する。ゲノミックDNA MeTase遺伝子のセンス鎖の配列を図1に示す。 ゲノミックDNA MeTase遺伝子のセンス鎖のヌクレオチド配列も、配列番号1、配 列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配 列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号 13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号1 8、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23 、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、 配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配 列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、および配列番号38 として配列表に記載する。 第2の側面において、本発明は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列 番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列 番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番 号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号 20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号2 5、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30 、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、 配列番号36、配列番号37、および配列番号38として配列表に記載されたヌ クレオチド配列から選択された少なくとも一つのヌクレオチド配列に相補な新規 組換え核酸配列を提供する。 第3の側面において、本発明は、DNA MeTaseの発現を阻害するアンチセンスオ リゴヌクレオチドを提供する。そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドはDN A MeTaseをコードするRNAまたは二重鎖DNAの特定の標的領域に相補である。好ま しくは、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドはひとつまたは複数の修飾 されたヌクレオシド内部連結を含み、そして任意に、デオキシリボヌクレオシド 、リボヌクレオシドまたは2'−O−置換リボヌクレオシド、あるいはそれらの 任意の組み合わせを含んでよい。本発明のこの側面による特に好ましいアンチセ ンスオリゴヌクレオチドは、キメラオリゴヌクレオチドおよびハイブリッドオリ ゴヌクレオチドを含む。 第4の側面において、本発明は、腫瘍細胞の成長を含む細胞成長におけるDNA MeTaseの役割を調査する方法を提供する。本発明のこの側面による方法において 、興味のある細胞型を本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドに接触させ て、 DNA MeTaseの細胞における発現の阻害をもたらす。アンチセンスオリゴヌクレオ チドは細胞周期における異なる点において、または興味のある細胞型の成長にお いて、DNA MeTaseの役割を決定するために、細胞成長促進剤あるいは阻害剤と共 に投与することができる。 第5の側面において、本発明は、ヒトを含む哺乳類に本発明のアンチセンスオ リゴヌクレオチドを投与することからなる、腫瘍の成長の阻害方法を提供する。 本発明のこの側面による方法において、治療上有効な量の本発明によるアンチセ ンスオリゴヌクレオチドを、その体内に腫瘍細胞を有する、ヒトを含む哺乳類に 治療上有効な期間投与する。 図面の簡単な説明 図1は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配 列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11 、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、 配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配 列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列 番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番 号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号 37、および配列番号38として配列表に記載されたヌクレオチド配列を含むDN A MeTase遺伝子のセンス鎖のヌクレオチド配列を示す。コーディング領域内のヌ クレオチドを太字で示す。添えられた数字は、Yen et al.(Nucleic Acids Res .9:2287-2291(1992)およびYoder et al.(J.Biol.Chem.271:31092-31097 (1996))によるDNA MeTaseのcDNAのナンバリングに対応する。 図2は、本発明のオリゴヌクレオチドとDNA MeTase酵素の間の複合体形成を同 定するための実験における、オートラジオグラフ(パネルA,BおよびD)およ びウエスタンブロット(パネルC)を表す。複合体形成は煮沸により復帰させて 、SAMとは独立であった。 図3は、核抽出物中におけるDNA MeTase活性を阻害する、本発明の代表的な非 制限の合成オリゴヌクレオチドの能力をグラフにより表す。 図4パネル(A)(ヒトDNA MeTase遺伝子の物理マップおよびクローン化され た ゲノミック挿入物)は、ヒトDNA MeTase遺伝子の制限マップおよびファージクロ ーンを示す。スクリーニングに使用するためのcDNAプローブは、各プローブによ り識別されたファージ(ファージの名前を線の上に示す)に含まれるゲノミック 断片を表す線の下に矢印で示す。矢印の下の数字は、各プローブに含まれるcDNA 配列の5'および3'末端を示す。cDNAは、Yoder et al.,1996におけるとおりに 数字を付す。ゲノミック挿入物は、NotI消化によりファージから単離して、NotI により直鎖状化されたpブルースクリプトSK+内にサブクローン化した。サブ クローンを制限酵素(X=XbaI,B=BamHI,H=HindIII)により消化して、サ ザンブロットを行い、そしてエクソン特異的32P標識オリゴデオキシリボヌクレ オチドまたはcDNAプローブにハイブリダイズさせることにより、ヒトDNA MeTase 遺伝子のスケール制限マップを作成した。 図4パネル(B)は、ヒトDNA MeTase遺伝子のエクソン−イントロン構造を示 す模式的描写である。パネル(A)に示すサブクローンのエクソンを配列決定す ることにより、エクソン−イントロンの境界を決定した。エクソンは垂直の棒と して描写して、上に数字を付し、イントロンは太い水平な棒として示す。特定の 機能ドメインをコードするエクソンの領域を描写するが、NLSは核局在シグナル 、FTRは複製中心標的化領域、Znは亜鉛結合ドメイン、AdoMet結合はS−アデノ シル−メチオニン結合モチーフ、Pro-Cysはプロリン−システイン触媒モチーフ 、触媒ドメインは全てのCpGメチルトランスフェラーゼに保存された領域を示す 。提案された開始コドンのエクソン位置はATG。 図4パネル(C)は、PCR分析により決定されてサザンブロット分析により確 認されたエクソンの位置を示す。ヒトDNA MeTaseのmRNAの別のセグメントをコー ドする断片を、以下のcDNAプローブへのハイブリダイゼーションにより可視化し た:1.第1エクソンを含むプローブ.2.エクソン3−5を含むプローブ(公 知cDNAのヌクレオチド415−740に及ぶ開始).3.エクソン7−20を含むプロー ブ.4.エクソン30−40を含むプローブ。cDNAプローブをエクソン−イントロン 構造のマップの下に示すが、点線は核プローブにまたがるエクソンの境界を描写 する。各制限酵素により可視化された断片は別々の陰矢印により示す。可視化さ れた断片の大きさは矢印の隣に示す。各プローブにより可視化された断片の大き さはゲ ノミックファージの制限酵素分析により予測された大きさに相当する。 図5は、ヒトDNA MeTase遺伝子のエクソン−イントロンの境界および公知のヒ トmRNAに対応する配列のエクソン配置を示す模式的描写である(Yen et al.,199 2;Yoder et al.,1996)。エクソン−イントロン境界は、図4パネル(A)に記 載されたゲノミック断片のエクソンの配列決定により決定した。境界を周囲にも つイントロン配列を示す。保存されたスプライスアクセプター(3'イントロン )およびドナー(5'イントロン)部位を太く示す。NLSは核局在シグナル(cDNA 位置:817−874)、FTRは複製中心標的化配列(cDNA位置:1195−1938)、Znは亜鉛 結合ドメイン(cDNA位置:2194−2310)、AdoMetはS−アデノシル−メチオニン結 合モチーフ(cDNA位置:3670−3687)、Pro-Cysはプロリン−システイン触媒モチ ーフ(cDNA位置:ドメインIV中の3910−3915)、ドメインVI(cDNA位置:4003−406 5)、ドメインVIII(cDNA位置:4123−4197)、ドメインIX(cDNA位置:4863−4935) 、ドメインX(cDNA位置:4948−5022)。触媒ドメインはシトシン−5メチルト ランスフェラーゼにおいて保存された領域(cDNA位置:3649−5083)。ヒトDNA Me TaseのcDNAのヌクレオチドのナンバリングは(Yoder et al.,1996)におけると おりである。 好ましい態様の詳細な説明 本発明は遺伝子発現の変調に関する。特定すれば、本発明は、DNAメチルトラ ンスフェラーゼ(DNA MeTase)をコードする遺伝子の遺伝子発現の変調、および 酵素DNA MeTaseにより制御された遺伝子発現の変調に関する。本明細書にて記し た特許および刊行物は当業者の知識の範囲内であり、引用により全体を編入する 。 本発明は、ゲノミックDNA MeTase遺伝子からの核酸配列を含む組換え核酸を提 供する。本発明は、さらに、そのような核酸配列のための配列情報を提供する。 さらに、本発明は、そのような情報の不在下では標的化できない、ゲノミックDN A MeTase遺伝子またはそのRNA転写物の特定の標的領域に相補なアンチセンスオ リゴヌクレオチドを提供する。最後に、本発明は、そのようなアンチセンスオリ ゴヌクレオチドを、分析用および診断用手段として、トランスジェニック植物お よび動物の研究並びに遺伝子治療アプローチのための有力な因子として、および 有力な治療用作用薬として使用するための方法を提供する。 第1の側面において、本発明は、ゲノミックDNA MeTase遺伝子のヌクレオチド 配列から選択された少なくとも一つのヌクレオチド配列を含む新規な組換え核酸 配列を提供する。ゲノミックDNAMeTase遺伝子のセンス鎖の配列を図1に示す。 コーディング領域を太字の配列として示す。 一つの好ましい態様において、本発明による組換えDNA分子は、複製可能なベ クター中の、図1に示され、そして、配列表の配列番号1、配列番号2、配列番 号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番 号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号1 4、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19 、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、 配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配 列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列 番号35、配列番号36、配列番号37、および配列番号38に相当する、ヌク レオチド配列から選択される少なくとも一つのヌクレオチド配列を含む。本明細 書において使用されるとおり、用語「複製可能なベクター」は少なくとも一つの 細胞種において複製可能な核酸ベクターを意味する。多くのそのような複製可能 なベクターが当業界においてよく知られている(例えば、Molecular Cloning,2d Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)を参照されたい)。 追加の好ましい態様において、本発明による組換えDNA分子は、複製可能なベ クター中の、図1に示され、そして配列表の配列番号1、配列番号2、配列番号 3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号 9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14 、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、 配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配 列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列 番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番 号35、配列番号36、配列番号37、および配列番号38に記載されたヌクレ オチド配列少なくとも一つに相当するヌクレオチド配列の少なくとも一部に相補 である、ヌクレオチド配列を含む。 別の好ましい態様において、複製可能なベクターは発現ベクターである。用語 「発現ベクター」は、一つの態様において、ひとつまたは複数のペプチドにその 配列の一部または全部の翻訳を指示することができる、複製可能なベクターであ る。本発明の発現ベクターは、宿主細胞中で自律複製可能であるか、または宿主 細胞DNA中へ組込まれることになってよい。該発現ベクターは図1に示されたヌ クレオチド配列を発現できる宿主細胞を形質転換するのに使用することができる 。 さらに別の好ましい態様において、発現ベクターなる用語は、一つまたは複数 の転写物へのその配列の一部または全部の転写を指示することができるベクター を意味する。本発明のこの態様によるベクターは宿主細胞中で自律複製するか、 または宿主細胞DNAに組込まれることになってよい。該ベクターは図1に示すヌ クレオチド配列に相補なヌクレオチド配列の転写が可能な宿主細胞を形質転換す るのに使用できる。組換えDNA分子および発現ベクターおよび宿主細胞を形質転 換するためのそれらの使用法は、当業界においてよく知られている(例えば、Mol ecular Cloning,2d Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)を 参照されたい)。 さらに別の態様において、本発明は、本発明による組換えDNA分子を含む宿主 細胞も提供する。本発明によれば、宿主細胞なる用語は、本発明のヌクレオチド 配列を発現する細胞を意味する。 本発明のこの第1の側面は、DNA MeTase酵素またはその断片を製造するための 方法を提供する。本発明のこの側面による方法は、本発明のヌクレオチド配列を 発現するための適切な培養媒体中で宿主細胞を培養することからなる。結果とし て、本発明の宿主細胞はDNA MeTase酵素またはその断片を生成し、この明細書に おいて詳細に記載されたとおり、親和性結合により宿主細胞と培養媒体から便利 なように分離してよい。DNA MeTase酵素の断片を次に標準の免疫手法により、DN A MeTase酵素のエピトープに特異的な抗体を産生するために使用することができ る。そのような抗体は、DNA MeTase抗体を精製するため、あるいは慣用の免疫手 法において該酵素を定量するのに使用できる。 第2の側面において、本発明は、ゲノミックDNA MeTase遺伝子の少なくとも一 部に相補な核酸配列を含む新規組換え核酸分子を提供する。ゲノミックDNA MeTa seのセンス鎖の配列を図1に示す。コーディング領域は太字配列として示す。本 発明の目的のためには、「相補」は生理条件下で、ゲノミック領域、遺伝子、ま たはそのRNA転写物にハイブリダイズする能力を有するのに十分相補であること を意味する。そのようなハイブリダイゼーションは、相補鎖間の塩基特異的水素 結合の通常の結果であり、好ましくはワトソン−クリックまたはフーグステン塩 基結合を形成するが、水素結合の他のモデル、並びに塩基スタッキングもハイブ リダイゼーションを導くことができる。実際の要件として、そのような相補性は 特定のDNA MeTase遺伝子発現阻害の観察から推察できる。 一つの好ましい態様において、本発明による組換えDNA分子は、複製可能なベ クター中の、図1に示されるヌクレオチド配列の少なくとも一部に配列相補性を 有し、そして配列表の配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列 番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配 列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列 番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番 号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号 26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号3 1、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36 、配列番号37、および配列番号38に記載されたヌクレオチド配列少なくとも 一つに相補な核酸を含む。別の好ましい態様において、複製可能なベクターは発 現ベクターである。本発明のこの側面のために適切な複製可能ベクターおよび発 現ベクターは、一般に、本発明の第1の側面のために論じられたとおりの、同じ くよく知られた材料である。 さらに別の態様において、本発明は、本発明による組換えDNA分子を含む宿主 細胞を提供する。本発明のこの第2の側面は、トランスフェクトされた細胞また はトランスジェニック動物中においてDNA MeTase酵素の発現を阻害する方法を提 供する。本発明のこの側面による方法は、本発明のこの側面によるヌクレオチド 配列を発現するための適切な培養媒体中で宿主細胞を培養することからなる。結 果として、本発明の宿主細胞はDNA MeTase酵素のレベル低下を生じる。 第3の側面において、本発明は、DNA MeTaseの発現を阻害するアンチセンスオ リゴヌクレオチドを提供する。そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドは、 DNA MeTaseをコードするRNAまたは二重鎖DNAの特定の標的領域に相補である。 「特定の標的領域」なる用語は、本発明により提供された配列情報無しには標 的化されることができない配列を意味するのに使用される。特に、そのような特 定の標的化領域は、図1に示される核酸配列の非コード領域の一部を含む。もっ とも好ましくは、そのような特定の標的化領域は、そのような非コード配列の約 2から約50ヌクレオチドからなる。そのような特定の標的化領域は、限定ではな く、DNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子由来の、イントロン配列、非翻訳5'お よび3'領域並びにイントロン−エクソン境界を含む。特定の態様において、上 記標的領域はさらにDNA MeTase遺伝子由来のコーディング領域を含んでよい。 本発明によるDNA MeTaseをコードするRNAまたは二重鎖DNAの特定の標的領域に 相補なアンチセンスオリゴヌクレオチドの好ましい非限定例を表1に示す。その ような特定の標的領域に相補な追加の好ましいオリゴヌクレオチドは、表1に示 すヌクレオチド配列を含む約21から約35ヌクレオチドのヌクレオチド配列を有す る。そのような特定の標的領域に相補なさらに追加の好ましいオリゴヌクレオチ ドは、表1に示すヌクレオチド配列を含む約13から約19ヌクレオチドのヌクレオ チド配列を有する。 本発明の目的のためには、「オリゴヌクレオチド」なる用語は、2つ以上のデ オキシリボヌクレオシド、リボヌクレオシド、または2'−O−置換リボヌクレ オシド残基、あるいはそれらの任意の組み合わせのポリマーを含む。好ましくは 、そのようなオリゴヌクレオチドは、約8から約50ヌクレオシド残基を有し、そ してもっとも好ましくは約12から約30ヌクレオシド残基を有する。ヌクレオシド 残基は、多くの公知のヌクレオシド内結合により互いにカップリングされてよい 。そのようなヌクレオシド内部結合は、限定ではないが、ホスホロチオエート、 ホスホロジチオエート、アルキルホスホネート、アルキルホスホノチオエート、 ホスホトリエステル、ホスホルアミデート、シロキサン、カーボネート、カルボ キシメチルエステル、アセトアミデート、カルバメート、チオエーテル、ブリッ ジしたホスホロアミダイト、ブリッジしたメチレンホスホネート、ブリッジした ホスホロチオエートおよびスルホンヌクレオチド内部結合を含む。特定の好まし い態様において、これらのヌクレオシド内部結合は、ホスホジエステル、ホスホ トリエステル、ホスホロチオエート、またはホスホルアミデート結合、またはそ れらの組み合わせであってよい。オリゴヌクレオチドなる用語は、化学修飾され た塩基または糖を有するか、および/または限定ではないが親油性基、インター カレーティング試薬、ジアミンおよびアダマンタンを含む追加の置換基を有する そのようなポリマーも包含する。本発明の目的のためには、「2'−O−置換さ れた」なる用語は、ペントースモイエティの2'位の、1−6の飽和または未飽 和炭素原子を含む−O−低級アルキル基によるか、または2−6炭素原子を含む −O−アリールまたはアリル基による置換を意味し、但し、そのようなアルキル 、アリー ルまたはアリル基は未置換であるか、または例えばハロ、ヒドロキシ、トリフル オロメチル、シアノ、ニトロ、アシル、アシロキシ、アルコキシ、カルボキシル 、カルバルコキシル、またはアミノ基により置換されていてよく;そのような2 '置換はヒドロキシ基(リボヌクレオシドを生成するため)、アミノまたはハロ基 を伴ってよいが、2'−H基は伴わない。 本発明のこの側面による特に好ましいアンチセンスオリゴヌクレオチドは、キ メラオリゴヌクレオチドおよびハイブリッドオリゴヌクレオチドを含む。 本発明の目的のためには、「キメラオリゴヌクレオチド」は、1種類より多い ヌクレオシド内部結合を有するオリゴヌクレオチドを意味する。そのようなキメ ラオリゴヌクレオチドの一つの好ましい態様は、ホスホロチオエート、ホスホジ エステル、またはホスホロジチオエート領域を含むキメラオリゴヌクレオチドで あり、好ましくは約2から約12ヌクレオチドおよびアルキルホスホネートまたは アルキルホスホノチオエート領域を含む。好ましくは、そのようなキメラオリゴ ヌクレオチドは、ホスホジエステルおよびホスホロチオエート結合、またはそれ らの組み合わせから選択される、少なくとも3つ連続するヌクレオシド内部結合 を含む。 本発明の目的のためには、「ハイブリッドオリゴヌクレオチド」は、1種類よ り多いヌクレオシドを有するオリゴヌクレオチドを意味する。そのようなハイブ リッドオリゴヌクレオチドの一つの好ましい態様は、リボヌクレオチドまたは2 '−O−置換リボヌクレオチド領域を含み、好ましくは約2から約12の2'−O− 置換ヌクレオチド、およびデオキシリボヌクレオチド領域を含む。好ましくは、 そのようなハイブリッドオリゴヌクレオチドは少なくとも3つ連続したデオキシ リボヌクレオシドを含むことになり、そしてリボヌクレオシド、2'−O−置換 リボヌクレオシド、またはそれらの組み合わせも含むことになる。 本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドの正確なヌクレオチド配列およ び化学構造は、オリゴヌクレオチドがDNA MeTaseの発現を阻害する能力を保持す る限り、変更できる。これは、特定のアンチセンスオリゴヌクレオチドが、それ ら全てを本明細書において詳細に記載する、DNA MeTase酵素アッセイ、ソフトア ガー成長アッセイ、またはインビボ腫瘍成長アッセイにおいて活性であるか否か を試験することにより容易に決定される。 本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、H−ホスホネート化学、ホ スホルアミダイト化学、またはH−ホスホネート化学とホスホルアミダイト化学 の組み合わせ(即ち、H−ホスホネート化学を数サイクル、そしてホスホルアミ ダイト化学を残りのサイクル)を含む、よく知られた化学アプローチを用いて適 切な固相支持体上で便利なように合成してよい。適切な固相支持体は、固相オリ ゴヌクレオチド合成に用いられるあらゆる標準固相支持体、例えば孔制御ガラス (CPG)を含む(例えば、Pon,Methods in Molec.Biol.20:465(1993)を参照さ れたい)。 本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドは様々な目的に有用である。例 えば、それらは、実験的細胞培養または動物系においてDNAメチルトランスフェ ラーゼの活性を阻害し、そしてそのようなDNA MeTase活性を阻害する効果を評価 するために使用されることにより、DNA MeTaseの生理機能の「プローブ」として 使用することができる。これは、細胞または動物に本発明によるアンチセンスオ リゴヌクレオチドを投与してあらゆる表現型効果を観察することにより、達成さ れる。この用途において、本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドは慣用 的「遺伝子ノックアウト」のアプローチに好ましいが、それらが容易に使用でき て、発生または分化の選択された段階においてDNA MeTase活性を阻害するために 使用できるからである。即ち、本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドは 、発生の様々な段階におけるDNAメチル化を試験するためのプローブとして機能 できる。 最後に、本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、良性および悪性腫 瘍および遺伝子発現の抑圧を含む他のヒト疾患に対する治療アプローチにおいて 有用である。本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドの抗腫瘍利用性は本 明細書のどこかに詳細に記載される。さらに、本発明によるアンチセンスオリゴ ヌクレオチドは、消失した遺伝子機能を提供して即ち疾患の兆候を改善するため に沈黙した遺伝子を活性化するために使用してよい。例えば、疾患ベータ地中海 貧血および鎌状細胞貧血は、成体ベータグロビン遺伝子の異常発現により引き起 こされる。これらの疾患を罹患した殆どの患者はベータグロビンに関して正常な コピー数の胎児遺伝子を有する。しかしながら、胎児遺伝子は高メチル化されて 沈黙である。胎児グロビン遺伝子の活性化は必要とされるグロビン機能を提供す ることができ、即ち、疾患の兆候を改善する。 治療用用途に関しては、本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、任 意に、よく知られたあらゆる薬学上受容可能な担体または希釈剤と共に製剤化し てよい。この製剤化はさらに、一つまたは複数のDNA MeTase阻害剤および/また は一つまたは複数の追加の抗DNA MeTaseアンチセンスオリゴヌクレオチドを含ん でよいか、またはあらゆるその他の薬学上活性な薬剤を含んでよい。 第4の側面において、本発明は、腫瘍細胞の成長を含む細胞成長におけるDNA MeTaseの役割を調査する方法を提供する。本発明のこの側面による方法において 、興味のある細胞種を本発明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドに接触させ て、それにより細胞中においてDNA MeTaseの発現阻害をもたらす。該アンチセン スオリゴヌクレオチドは、細胞周期の異なる点において投与できるか、あるいは 興味のある細胞種の成長におけるDNA MeTaseの役割を決定するための細胞成長の 促進剤または阻害剤と共に投与できる。 第5の側面において、本発明は、ヒトを含む動物に本発明のアンチセンスオリ ゴヌクレオチドを投与することからなる、腫瘍の成長阻害方法を提供する。本発 明のこの側面による方法において、治療上有効な量の本発明によるアンチセンス オリゴヌクレオチドを、その体内に少なくとも一つの腫瘍細胞を有する、ヒトを 含む動物に治療上有効な期間投与する。 本明細書において用いられる用語「腫瘍成長」は、腫瘍細胞の成長を意味する ように使用される。「腫瘍細胞」は、新形成性(neoplastic)細胞である。腫瘍 細胞は良性、即ち転移を形成しないで隣接の正常細胞に侵入したり破壊しない細 胞であるか、または悪性、即ち、周囲の組織に侵入して転移を生じることができ 、意図された除去後に再発するかもしれず、そして宿主の死をもたらすかもしれ ない。 用語「治療上有効な量」および「治療有効な期間」は、腫瘍細胞の成長を低下 させるために有効な投薬量および期間の公知の処置を意味するように用いる。好 ましくは、そのような投与は、非経口、経口、舌下、経皮、局所、鼻腔内または 直腸内であるべきである。全身投与の場合、治療用組成物は約0.01μMから 約 10μMのアンチセンスオリゴヌクレオチドの血液レベルを維持するのに十分な 投薬量にて投与することが好ましい。局所投与に関しては、これよりはるかに低 い濃度が効果的であるかもしれず、そしてはるかに高い濃度が寛容されるかもし れない。好ましくは、DNA MeTase阻害剤の全投薬量は1日あたりで患者あたり約 0.1mgオリゴヌクレオチドから1日あたりでkg体重あたり約200mgオ リゴヌクレオチドの範囲となる。 別の態様によれば、本発明のオリゴヌクレオチド一つまたは複数を動物に投与 し、本発明のこの側面は、ヒトを含む動物に、本発明のアンチセンスオリゴヌク レオチド1つ以上を連続または同時に治療上有効な量においておよび治療上有効 な期間投与することを含む。 以下の実施例は、本発明の特定の好ましい態様をさらに例示することを意図し 、事実、限定ではない。 実施例1 ヒトおよびマウス細胞から調製された核抽出物中で測定された DNA MeTase発現の阻害 標準細胞培養条件下で成長させた1X108の対数中期ヒトH446細胞また はマウスY1細胞から、核抽出物を調製する。DNA MeTaseのRNA転写物の非コー ド領域に相補なアンチセンスオリゴヌクレオチドまたはランダマー(陰性対照) オリゴヌクレオチド1mg/mlを付加した培地で細胞を処理した。細胞を回収 してリン酸緩衝塩溶液(PBS)で2回洗浄して、次に細胞沈殿物を0.5mlのバ ッファーA(10mM Tris pH8.0,1.5mM MgCl2,5mM K Cl,0.5mM DTT,0.5mM PMSFおよび0.5%ノニデットP40 )に懸濁することにより、他の細胞成分から核を分離した。核はエッペンドルフ マイクロ遠心分離管中で2,000RPMにて15分間4℃において遠心分離し て沈殿させる。核はバッファーA中で1回洗浄して再沈殿し、次に0.5mlの バッファーB(20mM Tris pH8.0,0.25%グリセロール、1.5 mM MgCl2,0.5mM PMSF,0.2mM EDTA,0.5mM DTT および0.4mM NaCl)に懸濁する。懸濁した核は氷上で15分間インキュ ベートし、次に15,000RPMで回転させて核残渣を沈殿させる。上清中の 核抽出物を沈 殿から分離して、DNA MeTase活性のアッセイに用いる。各アッセイに関して、3 通り実施し、3μgの核抽出物を、20mM Tris−HCl(pH7.4),1 0mM EDTA,25%グリセロール、0.2mM PMSF,および20mM 2−メルカプトエタノールを含むバッファー中で、メチルドナーとして0.5μ CiのS−[メチル]−3Hアデノシル−L−メチオニン(78.9Ci/mmo l)を含む、合成の33−塩基対のヘミメチル化DNA分子基質0.1μgを含む反 応混合物中で使用する。該反応混合物を1時間37℃においてインキュベートす ることにより、DNA MeTaseの初期速度を測定する。反応は10%のTCAを加え てDNAを沈殿させることにより停止し、次にサンプルを4℃において1時間イン キュベートし、そしてTCA沈殿物をGFCフィルター(フィッシャー、ハンプ トン、NH)を通して洗浄する。対照は、核抽出物不在下で反応混合物とインキ ュベートしたDNA、およびDNA不在下で反応物とインキュベートした核抽出物であ る。フィルターを5mlシンチレーションカクテルを含むシンチレーションバイ アル中に入れて、DNAに取り込まれたトリチウム化メチル基を標準法によりβ− シンチレーションカウンターで計数する。DNA MeTase発現の阻害を測定するため 、オリゴヌクレオチド処理した細胞からの核抽出物の比活性を未処理細胞からの 抽出物の比活性と比較する。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドによる細 胞の処理は核抽出物中のDNA MeTase活性の低下をもたらす。 実施例2 細胞に蓄積したアンチセンスオリゴヌクレオチド アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標準法を用いて32Pで標識する。ウエル あたり300,000のY1の細胞を6ウエル組織培養プレート中においた。標 識されたアンチセンスオリゴヌクレオチドを、最終濃度1μMで加える。当業界 においてよく知られた方法によるトリプシン処理により、異なる時間点において 細胞を回収して、PBSでよく洗浄することにより、取り込まれなかった化合物を 除去する。細胞沈殿物は、20μlのバッファーRIPA(0.5%デオキシコ ール酸、0.1%SDS,1%NP−40、PBS中)に懸濁する。ホモジェネ ートを4℃において30分間インキュベートして、次にマイクロ遠心分離管中で 最大速度にて30分間回転し、その後、上清を新しい遠心分離管に移す。1μl のフ ェノールと1μlのクロロホルムを加えることにより、2μlの上清をフェノー ル−クロロホルムで抽出し、上清を混合して有機層と水層をマイクロ遠心分離管 中の15,000RPMにおける10分間の遠心分離により分離する。水層を抽 出して20%ポリアクリルアミド−尿素ゲル上に負荷する。可視化はオートラジ オグラフによる。結果は、アンチセンスオリゴヌクレオチドが時間依存様式にお いてふさぐ(take up)ことを証明する。 実施例3 アンチセンスオリゴヌクレオチド処理した細胞における 細胞性DNAメチル化の分析 核抽出物をランダマーオリゴヌクレオチド処理細胞から、そしてアンチセンス オリゴヌクレオチド処理細胞から(1μMオリゴヌクレオチド)実施例1に記載 されたとおりに調製する。DNA沈殿物を0.5mlのDNA抽出バッファー(0.1 5M NaCl,1% SDS,20mM Tris−HCl pH8.0,5mM EDTA)に懸濁し、100μgのプロテイナーゼKを加えて、上清を50℃に おいて16時間インキュベートする。DNAを、0.25mlのフェノールおよび0 .25mlのクロロホルムを加えることによりフェノール−クロロホルム中に抽 出する。上清を混合して、有機層と水層を10分間の15,000RPMにおけ るマイクロ遠心分離管中の遠心分離により分離する。1mlの無水エタノールを 水層に加えて、DNAを遠心分離管にて15分間15,000RPMにて遠心分離 することにより沈殿させる。DNAを100μlの20mM Tris−HCl p H8.0,1mM EDTAに懸濁する。 2μgのDNAを37℃において15分間0.1ユニットのDNase,2.5μ lの32P−α−dGTP(3000Ci/mmol,アマシャム、クリーブラン ド、OH)とインキュベートし、次に2ユニットのコンバーグDNAポリメラーゼ (ベーリンガーマンハイム、マンハイム、ドイツ)を加えて、反応混合物をさら に25分間30℃においてインキュベートする。50μlのH2Oを次に加えて 、マイクロスピンS−300HRカラム(ファルマシア、ピスカタウエイ、NJ )を通して回転させることにより、取り込まれなかった放射活性を除去する。標 識されたDNA(20μl)を70μgのマイクロコッカルヌクレアーゼ(ファル マシア、ピ スカタウエイ、NJ)により、製造者の薦めるバッファー中で10時間37℃に おいて消化する。等量の放射活性をTLCホスホセルロースプレート(メルク、 ダームシュタット、ドイツ)に負荷して、3'モノヌクレオチドを一方向におい て66:33:1イソブチル酸/H2O/NH4OHでクロマトグラフィーにより 分離する。クロマトグラムをXARフィルム(イーストマンコダック、ロチェス ターNY)に露出して、オートラジオグラムをレーザー濃度計(スキャナリティ ックス、CSPI,ビレリカ、MA)によりスキャンする。シトシンおよび5− メチルシトシンに相当するスポットを定量して、非メチル化CGジヌクレオチド のパーセンテージを測定する。結果は、ランダマー処理細胞に比してアンチセン スオリゴヌクレオチド処理細胞中の非メチル化CGジヌクレオチドのパーセンテ ージの全体の低下を示すと予測される。 特定の遺伝子の脱メチル化を査定するために、J.Biol.Chem.270:12690-126 96(1995)に一般的に記載されたとおりの手法を実施する。簡単に言えば、ゲノミ ックDNA(10μg)を抽出して25ユニットのHindIIIによる消化に供して、次 に25ユニットのMspI(CGメチル化非感受性)あるいは25ユニットのHpaII (CGメチル化感受性)の何れかにより8時間37℃において消化する。消化さ れたDNAを1.5%アガロースゲル上で分離して、特定のプローブを用いたサザン ブロッティングおよびハイブリダイゼーションに供する。結果は、試験細胞中で 通常は大量に(heavily)メチル化される遺伝子がメチル化されることになり、 一方試験細胞中で通常は大量にメチル化されない遺伝子のメチレーションレベル が顕著に影響されないことを示すと予測される。 実施例4 アンチセンスオリゴヌクレオチドによる腫瘍成長の阻害 Y1またはH446細胞を6ウエルプレート上に80000細胞/ウエルの密 度でプレートする。DNA MeTaseの非コード領域に相補なアンチセンスオリゴヌク レオチドホスホロチオエート(約0.5から20μM)を上記細胞に加える。次 に、細胞を回収して、3,000の生存細胞をソフトアガーにプレートするが、 Freedman and Shin,Cell 3:355-359(1974)に記載されるとおりである。プレー ティングの2週間後に、ソフトアガー上に形成されたコロニーの数を目視により 計数 する。活性なアンチセンスオリゴヌクレオチドの場合、コロニーの数の投薬量依 存性低下が観察される。 あるいは、6から8週齢のLAF−1マウス(ジャクソン研究所、バーハーバ ー、ME)を周辺エリアに2X106Y1細胞にて皮下注射する。3日後、マウ スにDNA MeTase非コード領域に相補な、1−5mg/kgのアンチセンスオリゴ ヌクレオチドホスホロチオエートを注射する。この投薬は2日おきに繰り返す。 1カ月後、マウスを犠牲にして腫瘍の大きさを標準プロトコルにより測定する。 (例えば、Ramchandani et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:684-689(1997) を参照されたい。)活性なアンチセンスオリゴヌクレオチドの場合、ランダム化 または逆アンチセンス配列で処理した対照に比して腫瘍の大きさの顕著な低下が 観察される。 実施例5 DNA MeTase酵素の親和性結合 DNA MeTase酵素の親和性結合を証明するため、配列5'-CTGAAmCGGATmCGTTTCGA TCUGTTCAG-3'を有する結合基質ヘアピンオリゴヌクレオチドを4μM濃度にて 供給した。該ヘアピンオリゴヌクレオチドをポリヌクレオチドキナーゼおよびガ ンマ32P−γ−ATP(300mCi/nmol,50μCi)(ニューイング ランドバイオラブズ、ビバリー、MA)を用いて製造者に薦められたとおりに標 識した。G−50セファデックススピンカラム(ファルマシア、アップサラ、ス エーデン)を通すことにより、標識されたオリゴヌクレオチドを取り込まれなか った放射活性から分離した。標識したヘアピンオリゴヌクレオチド(500nM )を実施例1に記載されたとおりに調製した核抽出物5μgとインキュベートし た。DNA MeTase活性アッセイのために使用したのと同じバッファー中でインキュ ベーションを37℃において30分間行った。複合体形成が共因子SAMに依存す るか否かを決定するため、SAMの存在下および不在下の両方で反応を実施した。 次に、負荷染料(0.3M Tris−HCl pH8.8,0.2%SDS,10 %グリセロール、28mM 2−メルカプトエタノールおよび24μg/mlブ ロモフェノールブルー)を加えて、サンプルを標準手法に従い、4%スタッキン グゲルを有する5% SDS−ポリアクリルアミドゲル(SDS−PAGE)上 で分離した。 SDS−PAGE分離後に、190kDaに移動する複合体の可視化のために、 ゲルをオートラジオグラフに露出した。別に、DNA MeTase−特異的抗血清を用い たウエスタンブロッティングのため、ゲルをPVDF膜(アマシャムライフサイ エンス、バッキンガムシア、英国)に、電気転写装置(バイオラッド、ハーキュ レス、CA)を用いて250ミリアンペアで2.5時間、電気転写バッファー( 3.03g/l Tris塩基、14.4g/1グリシン、1g/l SDS,pH 8.3)中で電気転写した。5mM Tris塩基、200mM NaCl,0.5 %ツイーン−20および5%ドライミルクを含むバッファー中で、膜を1時間ブ ロックした。ウサギ抗血清を、標準手法(例えば、Molecular Cloning,2d Edit ion,Cold Spring Harbor Laboratoryを参照されたい)に従い、ヒトおよびマウ スのDNA MeTaseの触媒ドメインに見いだされるペプチド配列(アミノ酸GQRL PQKGDVEMLKGGPPC)に対して生じさせた。該抗血清を1:200 希釈において膜に加えて、1時間インキュベートした。膜をブロッキングバッフ ァーで洗浄して、次にヒツジ抗−ウサギ二次抗体(アマシャム、クリーブランド 、オハイオ)の1:5000希釈と、さらに1時間反応させた。次に、膜を10 分間ブロッキングバッファーで3回洗浄して、抗−DNA MeTase活性と反応するバ ンドを、製造者のプロトコルに従いECL検出キットを用いて視覚化した(アマ シャム、クローブランド、オハイオ)。 結果は、190kDa複合体がオートラジオグラフおよびウエスタンブロッテ ィングの両者により検出されることを証明したから(図2を参照されたい)、19 0kDa複合体がヘアピンオリゴヌクレオチドとDNA MeTase酵素の間に形成され ることが強く示唆される。ヒトおよびマウスのDNA MeTaseの触媒ドメインに見い だされた別のペプチド(アミノ酸GGPPCQGFSGMNRFNSRTY)に 対して生じさせた抗血清を用いた後の実験(Ramchandani et al.前記を参照さ れたい)が、同じ結果を確証した。これらの結果は、さらに、そのような複合体 の形成が共因子SAMとは独立であることを証明したが、何故ならば何も存在し なかったからである。さらに、データは、複合体形成が30分以内に達成される ことを示したことから、即ち、そのような複合体形成が別の細胞サンプル中のDN A MeTaseレベルに関するアッセイおよび親和性結合によりメチルトランスフェラ ー ゼを精製する方法を提供する。 実施例6 処理された細胞の分析 酵素活性プロファイルを実施して、本発明の合成オリゴヌクレオチドが、DNA メチルトランスフェラーゼ発現を阻害する能力を定量した。A549細胞(AT CC)、およびT24細胞(ATCC)を標準細胞培養技術に従い成長させた。 次に、細胞を24時間、DNA MeTaseのRNA転写物の特定の標的領域に相補なアン チセンスオリゴヌクレオチドまたはスクランブルされた(陰性対照)オリゴヌク レオチド250nMと10μg/mlリポフェクチンを含む生育培地により処理 した。 次に、細胞を回収して、PBSで2回洗浄して、エッペンドルフマイクロ遠心 分離管中で2,000RPMにて15分間4℃において遠心分離することにより 沈殿させた。核をバッファーAで1回洗浄して、再度沈殿させて、次に0.5m lのバッファーB(20mM Tris pH8.0,0.25%グリセロール、1 .5mM MgCl2,0.5mM PMSF,0.2mM EDTA,0.5mM D TTおよび0.4mM NaCl)に懸濁した。懸濁した核を氷上で15分間イン キュベートして、次に15,000RPMにて回転することにより核残渣を沈殿 させた。上清中の核抽出物を沈殿から分離して、DNA MeTase活性のアッセイに用 いた。各アッセイに関しては、3通りに実施して、3μgの核抽出物を、20m M Tris−HCl(pH7.4),10mM EDTA,25%グリセロール 、0.2mM PMSF,および20mM 2−メルカプトエタノールを含むバッ ファー中で、メチルドナーとして0.5μCiのS−[メチル−3H]アデノシル −L−メチオニン(78.9Ci/mmol)を含む、合成の33−塩基対のヘ ミメチル化DNA分子基質0.1μgを含む反応混合物中で使用した。該反応混合物 を1時間37℃においてインキュベートすることにより、DNA MeTaseの初期速度 を測定した。反応は10%のTCAを加えてDNAを沈殿させることにより停止し 、次にサンプルを4℃において1時間インキュベートし、そしてTCA沈殿物を GFCフィルター(フィッシャー)を通して洗浄した。対照は、核抽出物不在下 で反応混合物とインキュベートしたDNA、およびDNA不在下で反応物とインキュベ ートした核抽出物であった。フィルターを5mlシンチレーションカクテルを含 むシンチレ ーションバイアル中に入れて、DNAに取り込まれたトリチウム化メチル基を標準 法によりβ−シンチレーションカウンターで計数した。様々な合成オリゴヌクレ オチドで処理した細胞からの核抽出物の比活性を標準化、即ち比較するために、 DNA MeTaseおよびG3PDHの両活性を測定した。図3は、示されたとおりの2 6の異なる合成オリゴヌクレオチドで処理したA549細胞において観察された 、DNA MeTase酵素活性を示す。同様に、T24細胞を用いた場合の結果を観察し た。スクランブルして合成したオリゴヌクレオチドで処理した細胞において観察 された活性のパーセンテージとして値を表示したことに注意されたい。結果は、 本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドによる細胞の処理は核抽出物中のDNA MeTase活性の低下をもたらすことを示す。実施例7 インビボにおける腫瘍成長の阻害 10から12週齢のメスのBALB/cヌードマウス(タコニック研究所、グ レイトバーリントン、NY)の周辺エリアにおいて2X106の予め馴化したA 549ヒト肺カルシノーマ細胞を皮下に注射した。これらの細胞の馴化は、ヌー ドマウスの同じ株における最少の3連続腫瘍移植により実施した。次に、約25 mgの腫瘍断片を切り出して、マウスにおいて、フォレーネ(Forene)麻酔(ア ボット、ジェネバ、スイス)下で左の周辺エリアに皮下埋め込みした。腫瘍が平 均100mm3に達したとき、尾の血管への毎日のボーラス注入により本発明の オリゴヌクレオチドを2mg/Kg含むオリゴヌクレオチド塩溶液調製物でマウ スを静脈処理した。オリゴヌクレオチドの最適な最終濃度は、標準プロトコルに より投薬応答実験により確立する。腫瘍の体積は注入後隔日、標準法により計算 した。(例えば、Meyer et al.,Int.J.Cancer 43:851-856(1989))。本発明の オリゴヌクレオチド処理は、ランダム化または逆アンチセンス配列で処理した対 照に比して、腫瘍重量および体積における顕著な低下を引き起こした(データは 示さず)。さらに、DNA MeTase酵素の活性を測定したところ、ランダマー処理対 照に比して顕著に低下したことがわかった。これらの結果は、本発明によるオリ ゴヌクレオチドがDNA MeTase酵素活性および腫瘍の成長を阻害できることを示す 。 実施例8 DNA MeTase遺伝子の編成と構造 ヒトDNA MeTase遺伝子の染色体編成に関する情報は、(a)オンコジーンの進 行および発生のプロセスにおけるDNA MeTase遺伝子の発現の制御の基礎となる機 構の包括的分析(例えば、有力な別のスプライシング産物である、イントロンの ゲノミック領域におけるエンハンサーとプロモーターのような制御因子の分析) のため、および(b)本発明によるアンチセンスオリゴデオキシリボヌクレオチ ドをデザインするために有用である。完全なヒトDNA MeTase遺伝子にわたるオー バーラッピングDNA断片を得るために、公知のヒトDNA MeTaseのcDNAを含むいく つかのcDNA断片をRT-PCRにより生成し(mRNA源ヒーラおよびA549細胞)(図 4A)、そしてプローブとして用いることにより、ラムダFIXII(ストラタジ ーン)中において肺および胎盤からのヒトゲノミックDNAライブラリーをスクリ ーンした。cDNAプローブは公知ヒトcDNA配列の全体にわたった(Yen et al.,199 2およびYoder et al.,1996)。ゲノミック挿入物をNotI消化によりファージから 単離して、NotI直鎖状化pブルースクリプトSK+ヘサブクローン化した。サブ クローンを制限酵素により消化し(X=XbaI,B=BamHI,H=HindIII)、サザン ブロットして、エクソン特異的32P標識オリゴデオキシリボヌクレオチドまたは cDNAプローブにハイブリダイズさせることにより、ヒトDNA MeTase遺伝子のスケ ール制限マップを作成した。サブクローンのエクソンを配列決定することにより 、エクソン−イントロンの境界を決定した。イントロンの大きさは、DNAの配列 決定(150bp未満のイントロンに関して)、5'および3'周辺エクソン配列を プライマー源として用いたPCR(2Kb未満のイントロンに関して)およびAに 示した酵素を用いた制限酵素サザンブロット分析(データ示さず)、および制限酵 素を確認するために各特定のエクソンのためのオリゴヌクレオチドを用いる、何 れかにより決定した。より大きなイントロン(>2Kb)に関しては、ファージ 挿入物の制限酵素分析およびエクソン特異的オリゴヌクレオチドプローブを用い た異なる制限断片に対するエクソンのマッピングにより、エクソン間の距離を評 価した(図4Aの物理マップを参照されたい)。ファージDNAの制限酵素分析によ り得た物理マップ(図4A)を、ヒトゲノミックDNAの制限酵素−サザンブロッ ト分析により確認した。ゲノミックDNAを上記のとおりに(Sambrook et al.198 9)ヒト肺カルシノ ーマA549細胞(ATCC:CCL−185)およびヒト膀胱カルシノーマ細 胞:T24(ATCC:HTB−4)から調製し、制限エンドヌクレアーゼXbaI (X),BamHI(B),またはHindIII(H)により消化し、1.5%アガロースゲル上 で電気泳動して、サザンブロットした。ヒトDNA MeTaseのmRNAの異なるセグメン トをコードする断片を以下のプローブへのハイブリダイゼーションにより可視化 した:1.第1エクソンを含むプローブ.2.エクソン3−5を含むプローブ( 公知cDNAのヌクレオチド415−740の間から始まる).3.エクソン7−20を含む プローブ.4.エクソン30−40を含むプローブ。cDNAプローブはエクソン−イン トロン構造のマップの下に示され、点線は各プローブにまたがるエクソンの境界 を描写する。各々の制限酵素により視覚化された断片は異なる陰矢印により示さ れる。視覚化され断片の大きさは、矢印の隣に示す。各々のプローブにより視覚 化された断片の大きさは、ゲノミックファージの制限酵素分析により予測された 大きさに相当する。異なるファージの物理マップにより予測された断片(図4A )を、ゲノミックDNAのサザンブロット中のcDNAプローブを用いて視覚化した(図 4C、矢印は、各DNAプローブにより視覚化された制限酵素断片、およびそれら の大きさを示す)。PCR分析により決定されたエクソンの位置はサザンブロット分 析により確認した。以下のプライマーを用いることによりPCRにより関連イント ロン境界および大きさをマップした:エクソン4から5:センス:5'-aaacgggaa ccaagcaagaa;アンチセンス:5'-tgagatgtgatggtggttt;エクソン5から6:セ ンス:5'-ctgaaccttcacctagcccc;アンチセンス:gatggactcatccgatttgg;エク ソン6から7:センス:5'-ccctgccaaacggaaacctc;アンチセンス:5'-gttctctg gatgtaactcta;エクソン7から8:センス:agacgtagagttacatccag;アンチセン ス:5'-gctctttcaggttcttctgc;エクソン9から10:センス:5'-aagaaaagagactc cgaagt;アンチセンス:tttctcgtctccatcttcgt;エクソン10から11:センス :5'-gtcagcccttaggagctgtt;アンチセンス:5'-ggaaacagctatgaccatg(M13リバ ースプライマー);エクソン11から12:センス:5'-gatgagaagaagcacagaag ;アンチセンス:5'-tcatcctcgtctttttcatcagaa;エクソン12から13:セン ス:5'-ttctgatgaaaaagacgaggatga;アンチセンス:5'-cattaccatctgctttggat; エクソン13から14:センス:5'-aggagaagagacgcaaaacg;アンチセンス:5'- agttca tgactgttttggcg;エクソン17から18:センス:5'-gtactgtaagcacggtcacc; アンチセンス:5'-aggtgctgaagccgatgagg;エクソン18から19:センス:5'- tggatcactggctttgatgg;アンチセンス:5'-ctcgatcttgttgatcaggt;エクソン2 1から22:センス:5'-aggcgagcccaggcgaggcg;アンチセンス:5'-cgctcttggc aagcctgcttg;エクソン22から23:センス:5'-gtgtcagcagcctgagtgtg;アン チセンス:5'-ctccgacccaagagatgcga;エクソン23から24:センス:gtcccaa tatggccatgaag;アンチセンス:5'-gctagatacagcggttttgagg;エクソン24から 25:センス:5'-cgtcaagactgatgggaagaagagt;アンチセンス:5'-ctccatggccc agttttcgg;エクソン25から26:センス:5'-gtcacggcgctgtgggagga;アンチ センス:5'-ttgaacttgttgtcctctgt;エクソン26から27:センス:5'-gaccta cttctaccagctgt;アンチセンス:5-ttgaacgtgaaggcctcagg;エクソン27から2 8:センス:5'-ctctactactcagccaccaa;アンチセンス:5'-tagaacttgttgacccgg a;エクソン28から29:センス:5'-tgagactgacatcaaaatcc;アンチセンス: 5'-cgaggaagtagaagcggtg;エクソン29から30:センス:5'-cgagtgcgtccaggt gtact;アンチセンス:5'-cttccctttgtttccagggc;エクソン31から32:セン ス:5'-gaagggcaagcccaagtccc;アンチセンス:5'-agccatgaccagcttcagca;エク ソン32から33:センス:5'-tgctgaagctggtcatggct;アンチセンス:5'-cctg cagcacgccgaaggtg;エクソン33から34:センス:5'-tccttcaagcgctccatggt ;アンチセンス:5'-tagtctgggccacgccgtac;エクソン34から35:センス:5 '-ccggtcagtacggcgtggcc;アンチセンス:5'-agatctccagtgccgaggct;エクソン 35から36:センス:5'-tgagctcgggtcctttccgg;アンチセンス:5'-tccacgca ggagcagacccc;エクソン36から37:センス:5'-tcagacggcaccatggccag;ア ンチセンス:5'-cttgcccatgggctcggggt;エクソン37から38:センス:5'-ct ctatggaaggctcgagtg;アンチセンス:5'-cggtgcttgtccaggatgtt;エクソン38 から39:センス:5'-ctgacacctaccggctcttc;アンチセンス:5'-ggcactctctcg ggctttgg;エクソン39から40:センス:5'-ggagatcaagctttgtatgt;アンチ センス:5'-gtccttagcagcttcctcct。以下のイントロンは:エクソン2から3; 3から4;14から15:15から16;19から20;20から21;30か ら31を配列決定することにより、決定した。以下のイントロンは、エクソン: 1から2(以下の オリゴヌクレオチドをプローブとして用いる:エクソン1:5'-cgcctgcggacatcg tcgggcagc;T3:5'-aattaaccctcactaaaggg;T7:5'-gtaatacgactcactataggg c);8から9(以下のオリゴヌクレオチドをプローブとして用いる:エクソン: 8:5'-gctctttcaggttcttctgc;エクソン9:5'-aagaaaagagactccgaagt);16 から17(以下のオリゴヌクレオチドをプローブとして用いる:エクソン16: 5'-tgagccacagatgctgacaaa;エクソン17:5'-gtactgtaagcacggtcacc)を制限 マッピングすることにより決定した。クローニング、配列決定およびマッピング 実験の結果は、ヒトDNA MeTaseに関する5.2キロベースのcDNAが、40のエク ソンと39のイントロンとして、完全に保存されたスプライスアクセプターおよ びドナー部位(図5)を伴い、60キロベースの染色体19p13.2−13.3 上に(図4B)編成されることを証明する。この遺伝子は、したがって、Rb( 70kb)およびアポリポプロテインB(79.5kb)に類似の「より大きな 遺伝子」として分類されうる。 DNA MeTaseの機能性ドメインは大きなイントロンにより隣のドメインから分離 された、多くの小さなエクソンとイントロンとして共にグループ分けされるらし い(図4B)。第1に、エクソン6−8は、核局在シグナルをコードし、そしてエ クソン2−8を含み大きなイントロン1および8(それぞれ12および11キロ ベース)を周辺に有する単離クラスター内に存在する。第2に、複製座(FTR) に酵素を標的化するために必須と記載された領域がエクソン13−20によりコ ードされる。これらのエクソンは2つの別の染色体領域上に編成されて、エクソ ン13−16は第1領域を構成し、エクソン17−20は第2領域を構成し、そ して大きなイントロン16(6000塩基)により分離される。第3に、亜鉛結 合に必須の領域がエクソン22によりコードされ、そしてそのゲノム編成におい て、エクソン23を伴い、大きな周囲のイントロン21および23により分離さ れる。第4に、該酵素の触媒ドメインがエクソン30−39によりコードされる 。公知のCpGメチルトランスフェラーゼの全ての触媒ドメインは、1、4、6、 8、9および10が触媒活性に必須の10の保存されたモチーフを共有する。保 存されたモチーフ1は、エクソン31に完全に含まれて、AdoMet結合ペプチドを コードする。保存されたモチーフ4はエクソン32に完全に含まれて、メチル転 移を触媒 するPro-Cysモチーフを含む。第1に、2つの仮定の翻訳開始コドンが存在し(図 4B)、それらが存在するエクソンの編成は、それらが明らかに異なる構造上の モチーフを形成することを暗示する。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド はワトソン−クリックハイブリダイゼーションにより標的エクソン−イントロン 境界にハイブリダイズして、スプライス連結を効果的にマスクする。このアプロ ーチがDNA MeTaseのための成功裏に開発されうることの自信が存在するが、なぜ ならば該遺伝子はアンチセンスオリゴヌクレオチド開発のための78の唯一のイ ントロン−エクソン連結部を提供するからである(図5)。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C12N 1/15 C12N 1/19 1/19 1/21 1/21 9/10 5/10 A01H 5/00 9/10 A01K 67/027 // A01H 5/00 C12N 15/00 ZNAA A01K 67/027 5/00 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V N,YU,ZW (72)発明者 ラムチャンダニ,シャム カナダ国オンタリオ エル2ジェイ・2エ イ8,ナイアガラ・フォールズ,ヒルクレ スト・クレッセント 5843 【要約の続き】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.複製可能なベクター中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番 号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番 号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号 15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号2 0、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25 、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、 配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配 列番号36、配列番号37、および配列番号38に記載されたヌクレオチド配列 から選択される少なくとも一つのヌクレオチド配列を含む組換えDNA分子。 2.複製可能なベクターが発現ベクターである、請求項1記載の組換えDNA分 子。 3.請求項2記載の組換えDNA分子を含む宿主細胞。 4.請求項3記載の宿主細胞を適切な培養媒体中において培養するが、その際 、宿主細胞がDNAメチルトランスフェラーゼ酵素を生成し、そして宿主細胞と培 養媒体からDNAメチルトランスフェラーゼ酵素を分離することからなる、DNAメチ ルトランスフェラーゼ酵素を製造する方法。 5.複製可能なベクター中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番 号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番 号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号 15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号2 0、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25 、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、 配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配 列番号36、配列番号37、および配列番号38に記載されたヌクレオチド配列 から選択される少なくとも一つのヌクレオチド配列に相補なヌクレオチド配列を 含む組換えDNA分子。 6.複製可能なベクターが発現ベクターである、請求項5記載の組換えDNA分 子。 7.染色体記載の組換えDNA分子を含む宿主細胞。 8.約8から約100ヌクレオチドを有し、そしてDNAメチルトランスフェラーゼ をコードするRNAの特定の標的領域に相補な、DNAメチルトランスフェラーゼの発 現を阻害するオリゴヌクレオチド。 9.約8から約100ヌクレオチドを有し、そして配列番号1、配列番号2、配 列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配 列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番 号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号 19、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号2 4、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29 、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、 配列番号35、配列番号36、配列番号37、および配列番号38に記載された ヌクレオチド配列の特定の標的領域に相補な、DNAメチルトランスフェラーゼの 発現を阻害するオリゴヌクレオチド。 10.約21から約35ヌクレオチドを有し、DNAメチルトランスフェラーゼ 発現を阻害し、そして配列番号39。配列番号40、配列番号41、配列番号4 2、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47 、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、 配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配 列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列 番号63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番 号68、配列番号69および配列番号70に記載されたヌクレオチド配列を含む 、オリゴヌクレオチド。 11.約13から約19ヌクレオチドを有し、DNAメチルトランスフェラーゼ発現 を阻害し、そして配列番号39。配列番号40、配列番号41、配列番号42、 配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配 列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列 番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番 号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列番号 63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番号6 8、配列番号69および配列番号70に記載されたヌクレオチド配列を含む、オ リゴ ヌクレオチド。 12.ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホネート、 アルキルホスホノチオエート、ホスホトリエステル、ホスホルアミデート、シロ キサン、カーボネート、カルボキシメチルエステル、アセトアミデート、カルバ メート、チオエーテル、ブリッジしたホスホロアミダイト、ブリッジしたメチレ ンホスホネート、ブリッジしたホスホロチオエートおよびスルホンヌクレオチド 内部結合からなる群から選択される、少なくとも一つのヌクレオチド内部結合を 有する、請求項8記載のオリゴヌクレオチド。 13.ホスホロチオエート、ホスホジエステルまたはホスホロジチオエート領 域およびアルキルホスホネートまたはアルキルホスホノチオエート領域からなる キメラオリゴヌクレオチドである、請求項12記載のオリゴヌクレオチド。 14.リボヌクレオチドまたは2'−O−置換リボヌクレオチド領域およびデ オキシリボヌクレオチド領域を含む、請求項13記載のオリゴヌクレオチド。 15.その体内に少なくとも一つの腫瘍細胞を有する哺乳類に、治療上有効な 期間請求項8記載のアンチセンスオリゴヌクレオチドを治療上有効な量投与する ことからなる、ヒトを含む哺乳類の腫瘍成長を阻害する方法。 16.治療上有効な期間請求項9記載のアンチセンスオリゴヌクレオチドを治 療上有効な量哺乳類に投与することからなる、請求項15記載の方法。
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