JPH06128284A - 合成触媒オリゴヌクレオチド構造、核酸の目標配列の切断方法、抗ウイルス治療用薬剤ならびにその製造方法、診断試薬及びその製造方法 - Google Patents
合成触媒オリゴヌクレオチド構造、核酸の目標配列の切断方法、抗ウイルス治療用薬剤ならびにその製造方法、診断試薬及びその製造方法Info
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- JPH06128284A JPH06128284A JP4160564A JP16056492A JPH06128284A JP H06128284 A JPH06128284 A JP H06128284A JP 4160564 A JP4160564 A JP 4160564A JP 16056492 A JP16056492 A JP 16056492A JP H06128284 A JPH06128284 A JP H06128284A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 核酸の目標配列を切断するのに適した合成触
媒オリゴヌクレオチド構造の提供。 【構成】 一般構造式(I)で示されるヌクレオチド
を有する合成触媒オリゴヌクレオチド構造であり、少な
くとも1個のヌクレオチドにおいて式(I)のR基が水
素以外のものである;当該オリゴヌクレオチド構造を
使用する核酸の目標配列の切断方法;当該オリゴヌク
レオチド構造を含有する抗ウイルス剤。 [式中Bはヌクレオシド塩基を表わし、VはO又はCH
2基であり、X及びWはO,S,NH2基、炭素原子1〜
10個を有するアルキル基又はアルコキシ基であり、R
は水素又は(置換)炭素原子1〜10個を有する直鎖又
は枝分れアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基で
ある]
媒オリゴヌクレオチド構造の提供。 【構成】 一般構造式(I)で示されるヌクレオチド
を有する合成触媒オリゴヌクレオチド構造であり、少な
くとも1個のヌクレオチドにおいて式(I)のR基が水
素以外のものである;当該オリゴヌクレオチド構造を
使用する核酸の目標配列の切断方法;当該オリゴヌク
レオチド構造を含有する抗ウイルス剤。 [式中Bはヌクレオシド塩基を表わし、VはO又はCH
2基であり、X及びWはO,S,NH2基、炭素原子1〜
10個を有するアルキル基又はアルコキシ基であり、R
は水素又は(置換)炭素原子1〜10個を有する直鎖又
は枝分れアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基で
ある]
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核酸の目標配列の切断
に適していて、修飾されたヌクレオチドを含む合成触媒
オリゴヌクレオチド構造に関する。また本発明は修飾さ
れた合成触媒オリゴヌクレオチド構造を使用して核酸の
目標配列を切断する方法に関する。
に適していて、修飾されたヌクレオチドを含む合成触媒
オリゴヌクレオチド構造に関する。また本発明は修飾さ
れた合成触媒オリゴヌクレオチド構造を使用して核酸の
目標配列を切断する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】RNAによって媒介される触媒作用の発
見後に、特異的RNA分子の不活性化の種々の実験が試
験管内及び生体内で行われた。ハンマーヘッド−リボザ
イムが、少なくとも試験管内では所与の特異的RNAを
認識し、切断することができる(Haseloff 及
び Gerlay,1988)多目的酵素の生成に役立
ちうる、という発見は、極めて有益であると判明した。
このようなリボザイムの多くの使用例は、所定の混合物
内で特異的RNAを有効に認識して切断するというリボ
ザイムの能力に基づいている。RNA酵素の使用方法は
RNA制限酵素の生成から細胞中の遺伝子の特異的不活
性化にまで及ぶ。特別な生物医学的関心は、多数の形の
腫瘍を含む多くの疾病が特異的遺伝子の発現に相関して
生じているという事実に基づいている。このような遺伝
子を所属するmRNAの切断によって不活性化すること
は、前記のような疾病の制御及び最終的治癒の可能な方
法となるであろう。さらに、抗ウイルス性薬剤の開発に
対する大きな要求もあるが、RNA酵素がおそらくこの
ような薬剤になりうるであろう、それというのもウイル
ス性の発現はウイルスRNA分子の切断によって選択的
に阻止されうるからである。
見後に、特異的RNA分子の不活性化の種々の実験が試
験管内及び生体内で行われた。ハンマーヘッド−リボザ
イムが、少なくとも試験管内では所与の特異的RNAを
認識し、切断することができる(Haseloff 及
び Gerlay,1988)多目的酵素の生成に役立
ちうる、という発見は、極めて有益であると判明した。
このようなリボザイムの多くの使用例は、所定の混合物
内で特異的RNAを有効に認識して切断するというリボ
ザイムの能力に基づいている。RNA酵素の使用方法は
RNA制限酵素の生成から細胞中の遺伝子の特異的不活
性化にまで及ぶ。特別な生物医学的関心は、多数の形の
腫瘍を含む多くの疾病が特異的遺伝子の発現に相関して
生じているという事実に基づいている。このような遺伝
子を所属するmRNAの切断によって不活性化すること
は、前記のような疾病の制御及び最終的治癒の可能な方
法となるであろう。さらに、抗ウイルス性薬剤の開発に
対する大きな要求もあるが、RNA酵素がおそらくこの
ような薬剤になりうるであろう、それというのもウイル
ス性の発現はウイルスRNA分子の切断によって選択的
に阻止されうるからである。
【0003】適当な遺伝子を細胞に移入することによっ
て細胞内でリボザイムを発現させるための従来の実験
は、あまり有効でないことが判明した、それというのも
特異的RNAを不活性化するためには、極めて高い発現
が必要であったからである。またRNA分子の直接投与
も、RNaseによる分解に対するRNAの感受性及び
RNA分子とタンパク質との相互作用のために、おそら
く不可能であろう。
て細胞内でリボザイムを発現させるための従来の実験
は、あまり有効でないことが判明した、それというのも
特異的RNAを不活性化するためには、極めて高い発現
が必要であったからである。またRNA分子の直接投与
も、RNaseによる分解に対するRNAの感受性及び
RNA分子とタンパク質との相互作用のために、おそら
く不可能であろう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の技術の
欠点が少なくとも部分的に除去されているRNA酵素を
開発するという極めて大きな要求が生じた。
欠点が少なくとも部分的に除去されているRNA酵素を
開発するという極めて大きな要求が生じた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の基礎になってい
る課題は、RNA分子の代りに2′−アルコキシ−置換
基を有する人工ヌクレオチドを基礎とする新規の型の核
酸を使用することによって解決される。このような分子
は自然のRNA分子よりも著しく安定である。それとい
うのも該分子はRNaseによってもDNaseによっ
ても切断されず、またRNA又はDNA結合タンパク質
との相互作用が少なくなるからである。該分子は細胞環
境において相応の自然RNA分子よりも大きな効果を約
束する。しかしこのような修飾された核酸は通常は触媒
として作用しない。しかし意外にも、分子の特定位置で
極めて小数のヒドロキシル基を導入すると、該修飾核酸
の活性が保存されていることが確認された。しかもまた
意外にも特徴的な性質、特に安定性及びタンパク質との
減少された相互作用が保存されている。
る課題は、RNA分子の代りに2′−アルコキシ−置換
基を有する人工ヌクレオチドを基礎とする新規の型の核
酸を使用することによって解決される。このような分子
は自然のRNA分子よりも著しく安定である。それとい
うのも該分子はRNaseによってもDNaseによっ
ても切断されず、またRNA又はDNA結合タンパク質
との相互作用が少なくなるからである。該分子は細胞環
境において相応の自然RNA分子よりも大きな効果を約
束する。しかしこのような修飾された核酸は通常は触媒
として作用しない。しかし意外にも、分子の特定位置で
極めて小数のヒドロキシル基を導入すると、該修飾核酸
の活性が保存されていることが確認された。しかもまた
意外にも特徴的な性質、特に安定性及びタンパク質との
減少された相互作用が保存されている。
【0006】従って本発明の対象は、核酸の目標配列を
切断するために適していて、次の一般構造式(I):
切断するために適していて、次の一般構造式(I):
【0007】
【化5】
【0008】[式中Bは、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)及び2−アミノアデニン−9−イルか
ら成る群から選択されたヌクレオシド塩基を表わし、V
は各ヌクレオチドの場合独立的にO原子又はCH2基で
あり、X及びWはそれぞれヌクレオチドにおいて同じか
又は異なっていてもよく、相互に独立的にO,S,NH
2基、炭素原子1〜10個、好ましくは1〜4個のアル
キル基又はアルコキシ基であり、Rは水素又は炭素原子
1〜10個を有し、場合によりハロゲン、シアノ基、イ
ソシアノ基、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル
基又は/及びメルカプト基で置換された直鎖又は枝分れ
アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基である]で
示されるヌクレオチドを有する合成触媒オリゴヌクレオ
チド構造であって、その特徴とするところは、少なくと
も1個のヌクレオチドで式(I)のR基が水素以外のも
のであることである。
(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)及び2−アミノアデニン−9−イルか
ら成る群から選択されたヌクレオシド塩基を表わし、V
は各ヌクレオチドの場合独立的にO原子又はCH2基で
あり、X及びWはそれぞれヌクレオチドにおいて同じか
又は異なっていてもよく、相互に独立的にO,S,NH
2基、炭素原子1〜10個、好ましくは1〜4個のアル
キル基又はアルコキシ基であり、Rは水素又は炭素原子
1〜10個を有し、場合によりハロゲン、シアノ基、イ
ソシアノ基、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル
基又は/及びメルカプト基で置換された直鎖又は枝分れ
アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基である]で
示されるヌクレオチドを有する合成触媒オリゴヌクレオ
チド構造であって、その特徴とするところは、少なくと
も1個のヌクレオチドで式(I)のR基が水素以外のも
のであることである。
【0009】Bは任意のプリン−又はピリミジンヌクレ
オシド塩基であってよい。適当なプリンヌクレオシド塩
基の例は、例えばアデニン−9−イル、グアニン−9−
イル、ピポキサンチン−9−イル及び2−アミノアデニ
ン−9−イルである。ピリミジンヌクレオシド塩基の例
は例えばシトシン−1−イル、ウラシル−1−イル、ウ
ラシル−5−イル及びチミン−1−イルである。
オシド塩基であってよい。適当なプリンヌクレオシド塩
基の例は、例えばアデニン−9−イル、グアニン−9−
イル、ピポキサンチン−9−イル及び2−アミノアデニ
ン−9−イルである。ピリミジンヌクレオシド塩基の例
は例えばシトシン−1−イル、ウラシル−1−イル、ウ
ラシル−5−イル及びチミン−1−イルである。
【0010】Vは各ヌクレオチドにおいて独立的にO又
はCH2基であり、好ましくはOである。X及びWは一
つのヌクレオチドにおいて同じか又は異なっていて、相
互に独立的にO,S,NH2基、炭素原子1〜10個、
好ましくは1〜4個を有するアルキル基又はアルコキシ
基を表わすことができる。X及びWは特に好ましくはそ
れぞれOである(この場合には1個のO原子は二重結合
を介して燐に結合されており、他のO原子は単結合を介
して結合されていて、負電荷を有するであろう)。
はCH2基であり、好ましくはOである。X及びWは一
つのヌクレオチドにおいて同じか又は異なっていて、相
互に独立的にO,S,NH2基、炭素原子1〜10個、
好ましくは1〜4個を有するアルキル基又はアルコキシ
基を表わすことができる。X及びWは特に好ましくはそ
れぞれOである(この場合には1個のO原子は二重結合
を介して燐に結合されており、他のO原子は単結合を介
して結合されていて、負電荷を有するであろう)。
【0011】Rは水素又は炭素原子1〜10個を有し、
場合によりハロゲン(弗素、塩素、臭素、沃素)、シア
ノ基、イソシアノ基、ニトロ基、アミノ基、カルボキシ
ル基、ヒドロキシル基又は/及びメルカプト基によって
置換された直鎖又は枝分れアルキル基、アルケニル基又
はアルキニル基である。水素以外のR基は、好ましくは
1〜6個の炭素原子を有する。好ましいR基の例は、メ
チル基、エチル基、プロピル基、アリル基、ジメチルア
リル基、ブチル基又はシアノメチル基である。特に好ま
しくはRは炭素原子1〜4個を有するアルケニル基、例
えばアリル基である。
場合によりハロゲン(弗素、塩素、臭素、沃素)、シア
ノ基、イソシアノ基、ニトロ基、アミノ基、カルボキシ
ル基、ヒドロキシル基又は/及びメルカプト基によって
置換された直鎖又は枝分れアルキル基、アルケニル基又
はアルキニル基である。水素以外のR基は、好ましくは
1〜6個の炭素原子を有する。好ましいR基の例は、メ
チル基、エチル基、プロピル基、アリル基、ジメチルア
リル基、ブチル基又はシアノメチル基である。特に好ま
しくはRは炭素原子1〜4個を有するアルケニル基、例
えばアリル基である。
【0012】本発明による触媒オリゴヌクレオチド構造
物は、少なくとも1個のヌクレオチドで式(I)のR基
が水素とは別のものであることを特徴としている。この
場合、オリゴヌクレオチド構造物が、Rが水素を表わす
ヌクレオチドをできるだけ少数含む場合が有利である。
このようなオリゴヌクレオチドはヌクレアーゼに対する
高い抵抗性を有していて、核酸が結合するタンパク質と
の小さい相互作用を示す。また、すべてのヌクレオチド
においてR基は水素以外のものであってはならない、そ
れというのもさもなければオリゴヌクレオチドはもはや
触媒活性を有しないからである。特に本発明によるオリ
ゴヌクレオチドの触媒活性中心内には、R基が水素原子
である個々のヌクレオチドが存在している。本発明によ
るオリゴヌクレオチド構造の触媒活性中心は好ましくは
ハンマーヘッド又はヘアピン構造を有する。
物は、少なくとも1個のヌクレオチドで式(I)のR基
が水素とは別のものであることを特徴としている。この
場合、オリゴヌクレオチド構造物が、Rが水素を表わす
ヌクレオチドをできるだけ少数含む場合が有利である。
このようなオリゴヌクレオチドはヌクレアーゼに対する
高い抵抗性を有していて、核酸が結合するタンパク質と
の小さい相互作用を示す。また、すべてのヌクレオチド
においてR基は水素以外のものであってはならない、そ
れというのもさもなければオリゴヌクレオチドはもはや
触媒活性を有しないからである。特に本発明によるオリ
ゴヌクレオチドの触媒活性中心内には、R基が水素原子
である個々のヌクレオチドが存在している。本発明によ
るオリゴヌクレオチド構造の触媒活性中心は好ましくは
ハンマーヘッド又はヘアピン構造を有する。
【0013】触媒ヘアピン構造は、例えばトリツ(Tr
itz)及びハンペル(Hampel)[Bioche
mistry 28(1989),4929頁]及びハ
ンペル等[Nucleic Acids Res.18
(1990),299〜304頁]の論文に記載されて
いる。このようなヘアピン構造は4個のヘリックスを有
していて、そのうち2個は基質と触媒RNAとの間に形
成されている。次に、タバコリングスポットウイルス
(Tobacco−Ringspot−Virus)由
来のRNAヘアピン構造の形の触媒中心の例を示してあ
る:
itz)及びハンペル(Hampel)[Bioche
mistry 28(1989),4929頁]及びハ
ンペル等[Nucleic Acids Res.18
(1990),299〜304頁]の論文に記載されて
いる。このようなヘアピン構造は4個のヘリックスを有
していて、そのうち2個は基質と触媒RNAとの間に形
成されている。次に、タバコリングスポットウイルス
(Tobacco−Ringspot−Virus)由
来のRNAヘアピン構造の形の触媒中心の例を示してあ
る:
【0014】
【化6】
【0015】また触媒RNAの活性中心は所謂ハンマー
ヘッド構造を有していてもよい[Hotchins等:
Nucleic Acids Res.14(198
6),3627頁;Kiese 及び Symons:
Viroids and viroid−like p
athogens,J.S.Semancik 編集
(CRC−Press,Bocaratan,Flor
ida(1987),1〜47頁]。ハンマーヘッド構
造の触媒中心は3個のステムを有し、RNAの隣接配列
部分によって又は多数のヌクレオチドによって相互に分
離されている部分によって形成されていてもよい。
ヘッド構造を有していてもよい[Hotchins等:
Nucleic Acids Res.14(198
6),3627頁;Kiese 及び Symons:
Viroids and viroid−like p
athogens,J.S.Semancik 編集
(CRC−Press,Bocaratan,Flor
ida(1987),1〜47頁]。ハンマーヘッド構
造の触媒中心は3個のステムを有し、RNAの隣接配列
部分によって又は多数のヌクレオチドによって相互に分
離されている部分によって形成されていてもよい。
【0016】従って本発明の対象は、一般構造式(I
I):
I):
【0017】
【化7】
【0018】[式中Nはそれぞれ一般構造式(I)によ
るヌクレオチドを表わし、x及びyは同じか又は異なっ
ていてよもく、x≧1及びy≧2であり、N5及びN6は
相互に相補的なヌクレオチドであり、*は塩基対を表わ
し、N′及びN″は、少なくとも部分的に相互に相補的
なヌクレオチドを有する2個のヌクレオチド配列を表わ
し(この場合両ヌクレオチド配列の間に安定な塩基対が
形成可能である)、又はN′及びN″は一緒に単一のヌ
クレオチド配列を表わし(この場合該配列の少なくとも
一部分が相補的ヌクレオチドの間の塩基対によって二本
鎖ステムを形成してもよい)、場合により1個以上の付
加的ヌクレオチドNがN7又は/及びN9の後に挿入され
うる]を有するハンマーヘッドオリゴヌクレオチド構造
であって、その特徴とするところは、式(II)中の少
なくとも1個のヌクレオチドN2,N3,N5,N6,
N7,N9,N10,N12,N13及びN14において式(I)
のR基が水素以外のものであることである。
るヌクレオチドを表わし、x及びyは同じか又は異なっ
ていてよもく、x≧1及びy≧2であり、N5及びN6は
相互に相補的なヌクレオチドであり、*は塩基対を表わ
し、N′及びN″は、少なくとも部分的に相互に相補的
なヌクレオチドを有する2個のヌクレオチド配列を表わ
し(この場合両ヌクレオチド配列の間に安定な塩基対が
形成可能である)、又はN′及びN″は一緒に単一のヌ
クレオチド配列を表わし(この場合該配列の少なくとも
一部分が相補的ヌクレオチドの間の塩基対によって二本
鎖ステムを形成してもよい)、場合により1個以上の付
加的ヌクレオチドNがN7又は/及びN9の後に挿入され
うる]を有するハンマーヘッドオリゴヌクレオチド構造
であって、その特徴とするところは、式(II)中の少
なくとも1個のヌクレオチドN2,N3,N5,N6,
N7,N9,N10,N12,N13及びN14において式(I)
のR基が水素以外のものであることである。
【0019】N1〜N14の部分がオリゴヌクレオチド構
造(II)の触媒中心を含む。(N)x及び(N)yで表
示したヌクレオチドは、活性中心の外に存在しかつ核酸
の特異的目標配列との対合を惹起する部分を有する。こ
の部分の長さは、x≧1,y≧2でなければならないよ
うな長さである。好ましくはx及びy≦20であって、
x又は/及びyのより大きい値は特別な利点をもたらさ
ず、オリゴヌクレオチドの合成を困難にする。オリゴヌ
クレオチド(II)は1個のつながっている分子である
か又は2個の異なる分子から成っていてもよい、つまり
N′およびN″は一緒に単一のヌクレオチド配列か又は
2個の異なるヌクレオチド配列を表わす。本発明の構造
については、ヌクレオチド配列N′及びN″が、少なく
とも部分的に相互に相補的であり、両ヌクレオチド配列
の間に安定な塩基対を形成しうる部分を含むことが重要
である。ここで安定な塩基対という概念は、オリゴヌク
レオチド構造が生理学的条件下で室温、好ましくは最高
40℃までの温度で二本鎖として存在することを意味す
る。
造(II)の触媒中心を含む。(N)x及び(N)yで表
示したヌクレオチドは、活性中心の外に存在しかつ核酸
の特異的目標配列との対合を惹起する部分を有する。こ
の部分の長さは、x≧1,y≧2でなければならないよ
うな長さである。好ましくはx及びy≦20であって、
x又は/及びyのより大きい値は特別な利点をもたらさ
ず、オリゴヌクレオチドの合成を困難にする。オリゴヌ
クレオチド(II)は1個のつながっている分子である
か又は2個の異なる分子から成っていてもよい、つまり
N′およびN″は一緒に単一のヌクレオチド配列か又は
2個の異なるヌクレオチド配列を表わす。本発明の構造
については、ヌクレオチド配列N′及びN″が、少なく
とも部分的に相互に相補的であり、両ヌクレオチド配列
の間に安定な塩基対を形成しうる部分を含むことが重要
である。ここで安定な塩基対という概念は、オリゴヌク
レオチド構造が生理学的条件下で室温、好ましくは最高
40℃までの温度で二本鎖として存在することを意味す
る。
【0020】本発明によるオリゴヌクレオチドは、ヌク
レオチドN2,N3,N5,N6,N7,N9,N10,N12,
N13及びN14の少なくとも1個、好ましくは数個におい
て式(I)のR基が水素以外のものである点によって優
れている。これに対してヌクレオチドN1,N4,N8及
びN11においては式(I)のR基は好ましくは水素であ
る。さらに、N1におけるヌクレオシド塩基がアデニン
−1−イル又は2−アミノアデニン−9−イルであり、
ヌクレオチドN4,N8及びN11におけるヌクレオシド塩
基がそれぞれグアニン−1−イル(又はヒポキサンチン
−9−イル)である場合が有利である。
レオチドN2,N3,N5,N6,N7,N9,N10,N12,
N13及びN14の少なくとも1個、好ましくは数個におい
て式(I)のR基が水素以外のものである点によって優
れている。これに対してヌクレオチドN1,N4,N8及
びN11においては式(I)のR基は好ましくは水素であ
る。さらに、N1におけるヌクレオシド塩基がアデニン
−1−イル又は2−アミノアデニン−9−イルであり、
ヌクレオチドN4,N8及びN11におけるヌクレオシド塩
基がそれぞれグアニン−1−イル(又はヒポキサンチン
−9−イル)である場合が有利である。
【0021】本発明の特に好ましい対象は、一般構造式
(III):
(III):
【0022】
【化8】
【0023】[式中N,x及びyは式(II)に関して
定義したものを表わし、Mは化学結合又はヌクレオチド
配列(N)aを表わし、ここでa≧1であり、m及びn
は同じか又は異なっていて、場合により1個以上の付加
的ヌクレオチドがN7又は/及びN9の後に挿入されても
よい]で示されるオリゴヌクレオチド構造である。
定義したものを表わし、Mは化学結合又はヌクレオチド
配列(N)aを表わし、ここでa≧1であり、m及びn
は同じか又は異なっていて、場合により1個以上の付加
的ヌクレオチドがN7又は/及びN9の後に挿入されても
よい]で示されるオリゴヌクレオチド構造である。
【0024】式(III)のヌクレオチドN1,N4,N
8,N10,N11及びN12におけるR基は好ましくは水素
である。式(III)のN1,N4,N8,N10,N11及
びN12以外のすべてのヌクレオチドにおけるR基は好ま
しくは水素以外のものである。
8,N10,N11及びN12におけるR基は好ましくは水素
である。式(III)のN1,N4,N8,N10,N11及
びN12以外のすべてのヌクレオチドにおけるR基は好ま
しくは水素以外のものである。
【0025】触媒中心としてのハンマーヘッド構造を有
する本発明のオリゴヌクレオチドの好ましい具体的な例
は式(II)又は(III)による構造を有し、その特
徴とするところは、式(I)のV,W及びX基がOであ
りかつ式(I)又は式(III)のヌクレオチドN1〜
N14においてB及びR基が次の条件: N1 :B=A 及び R=H N2 :B=A 及び R=アリル N3 :B=A 及び R=アリル N4 :B=G 及び R=H N5 :B=C 及び R=アリル N6 :B=G 及び R=アリル N7 :B=A 及び R=アリル N8 :B=G 及び R=H N9 :B=U 及び R=アリル N10:B=A 及び R=H N11:B=A 及び R=H N12:B=U 及び R=H N13:B=C 及び R=アリル N14:B=U 及び R=アリル を有することである。
する本発明のオリゴヌクレオチドの好ましい具体的な例
は式(II)又は(III)による構造を有し、その特
徴とするところは、式(I)のV,W及びX基がOであ
りかつ式(I)又は式(III)のヌクレオチドN1〜
N14においてB及びR基が次の条件: N1 :B=A 及び R=H N2 :B=A 及び R=アリル N3 :B=A 及び R=アリル N4 :B=G 及び R=H N5 :B=C 及び R=アリル N6 :B=G 及び R=アリル N7 :B=A 及び R=アリル N8 :B=G 及び R=H N9 :B=U 及び R=アリル N10:B=A 及び R=H N11:B=A 及び R=H N12:B=U 及び R=H N13:B=C 及び R=アリル N14:B=U 及び R=アリル を有することである。
【0026】触媒中心としてのハンマーヘッド構造を有
するオリゴヌクレオチドの他の好ましい具体的な例は、
式(I)のV,W及びX基が、N11とN12との間の結合
が燐チオエート基(X=O及びW=S)であることを除
いてOであり、かつ式(I)又は(III)中のヌクレ
オチドN1〜N14においてB及びR基が上記のものを表
わすことを特徴としている。
するオリゴヌクレオチドの他の好ましい具体的な例は、
式(I)のV,W及びX基が、N11とN12との間の結合
が燐チオエート基(X=O及びW=S)であることを除
いてOであり、かつ式(I)又は(III)中のヌクレ
オチドN1〜N14においてB及びR基が上記のものを表
わすことを特徴としている。
【0027】また他のオリゴヌクレオチドの例は、式
(I)のV,W及びXがOであり、式(I)又は(II
I)のヌクレオチドN1〜N14においてB基が上記のも
のを表わし、かつN1,N4,N8,N10,N11及びN12
に関してはR=Hであり、N9に関してはR=3,3−
ジメチルアリルであり、N2,N3,N5,N6,N7,N
13及びN14に関してはR=アリルであることを特徴とし
ている。また他のオリゴヌクレオチドは、N3に関して
はR=3,3−ジメチルアリルであり、N9に関しては
R=アリルであることによってのみ、前記構造とは異な
っている。
(I)のV,W及びXがOであり、式(I)又は(II
I)のヌクレオチドN1〜N14においてB基が上記のも
のを表わし、かつN1,N4,N8,N10,N11及びN12
に関してはR=Hであり、N9に関してはR=3,3−
ジメチルアリルであり、N2,N3,N5,N6,N7,N
13及びN14に関してはR=アリルであることを特徴とし
ている。また他のオリゴヌクレオチドは、N3に関して
はR=3,3−ジメチルアリルであり、N9に関しては
R=アリルであることによってのみ、前記構造とは異な
っている。
【0028】さらに他の構造の場合には、N1,N4,N
8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであり、N2,
N3,N7,N9及びN13に関してはR=シアノメチルで
あり、N5、N6及びN14に関してはR=アリルであり、
B基は上記に記載したものを表わす。
8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであり、N2,
N3,N7,N9及びN13に関してはR=シアノメチルで
あり、N5、N6及びN14に関してはR=アリルであり、
B基は上記に記載したものを表わす。
【0029】さらにまた、本発明によるオリゴヌクレオ
チド構造において、細胞による触媒構造の組込みを改善
するためには1個以上のR基=ブチルであることが好ま
しい場合もある。この場合の具体的例は、N1,N4,N
8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであり、N5及
びN6に関してはR=ブチルであり、N2,N3,N7,N
9,N13及びN14に関してはR=アリルであり、場合に
よっては式(III)において塩基対の形(星印によっ
て示す)で存在するN基の1個、1個以上又はすべてに
関してRが同様にブチルであってもよい構造のオリゴヌ
クレオチドである。
チド構造において、細胞による触媒構造の組込みを改善
するためには1個以上のR基=ブチルであることが好ま
しい場合もある。この場合の具体的例は、N1,N4,N
8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであり、N5及
びN6に関してはR=ブチルであり、N2,N3,N7,N
9,N13及びN14に関してはR=アリルであり、場合に
よっては式(III)において塩基対の形(星印によっ
て示す)で存在するN基の1個、1個以上又はすべてに
関してRが同様にブチルであってもよい構造のオリゴヌ
クレオチドである。
【0030】本発明によるオリゴヌクレオチド構造をさ
らに安定化するために、その遊離の3′末端に3′−デ
オキシリボヌクレオチド又は/及び3′−O−アルキル
リボヌクレオチドが存在していてもよい。このようにし
て本発明によるオリゴヌクレオチドは、3′−エキソヌ
クレアーゼ分解から防止される。
らに安定化するために、その遊離の3′末端に3′−デ
オキシリボヌクレオチド又は/及び3′−O−アルキル
リボヌクレオチドが存在していてもよい。このようにし
て本発明によるオリゴヌクレオチドは、3′−エキソヌ
クレアーゼ分解から防止される。
【0031】さらに本発明によるオリゴヌクレオチド
は、その空間的配置を安定化するために、交差結合剤に
よって修飾されたヌクレオシド塩基をもつヌクレオチド
を有していてもよい。このような交差結合剤の例はプソ
ラーレン(Psoralen)又はプソラーレン誘導体
である。このようにして2本鎖オリゴヌクレオチド構造
は共有交差結合によって修飾されうる。交差結合剤を用
いて修飾されたヌクレオチドの製造はDE−A3928
900に詳述されている。
は、その空間的配置を安定化するために、交差結合剤に
よって修飾されたヌクレオシド塩基をもつヌクレオチド
を有していてもよい。このような交差結合剤の例はプソ
ラーレン(Psoralen)又はプソラーレン誘導体
である。このようにして2本鎖オリゴヌクレオチド構造
は共有交差結合によって修飾されうる。交差結合剤を用
いて修飾されたヌクレオチドの製造はDE−A3928
900に詳述されている。
【0032】また本発明によるオリゴヌクレオチド構造
は、細胞における組込み又は/及びオリゴヌクレオチド
構造の特異的細胞局在化を改善するために補欠分子族に
結合されていてもよい。このような補欠分子族の例はポ
リアミノ酸(例えばポリリシン)、脂質、ホルモン又は
ペプチドである。このような補欠分子族の結合は通常本
発明のオリゴヌクレオチド構造の遊離5′末端及び3′
末端を介して行われ、同結合は直接又はリンカーを介し
て行われてもよい。リンカーの例は、例えば末端5′−
燐酸に存在していて、アミノ又は燐酸官能基を有するか
又はメルカプトアルコキシ基を有するジエステルであ
る。
は、細胞における組込み又は/及びオリゴヌクレオチド
構造の特異的細胞局在化を改善するために補欠分子族に
結合されていてもよい。このような補欠分子族の例はポ
リアミノ酸(例えばポリリシン)、脂質、ホルモン又は
ペプチドである。このような補欠分子族の結合は通常本
発明のオリゴヌクレオチド構造の遊離5′末端及び3′
末端を介して行われ、同結合は直接又はリンカーを介し
て行われてもよい。リンカーの例は、例えば末端5′−
燐酸に存在していて、アミノ又は燐酸官能基を有するか
又はメルカプトアルコキシ基を有するジエステルであ
る。
【0033】本発明のオリゴヌクレオチド構造の合成は
モノマー単位から公知のようにして行われる。このよう
なモノマー単位は通常一般式(V):
モノマー単位から公知のようにして行われる。このよう
なモノマー単位は通常一般式(V):
【0034】
【化9】
【0035】[式中V,B及びRは式(I)で定義した
ものを表わし、D及びEは3′〜5′の中間ヌクレオチ
ド結合を形成することのできる反応性基を表わす]で示
される。このようなモノマー単位の群は当業者には周知
であり、例えばB.Sproat等:Nucleic
Acids Res.18(1990)、41−49な
らびに要約的にはE.L.Winnacker:Gen
e und Klone,VCH−Verlagsge
sellschaft mbH,Weinheim(ド
イツ国)(1985)、特に44−49頁及びFroe
hler及びMatteucci:Tetrahedr
on Let.(1986),469−472頁に記載
されている。式(V)の反応性モノヌクレオチドを用い
て本発明のオリゴヌクレオチド構造が公知法で、特に固
相により製造することができる。
ものを表わし、D及びEは3′〜5′の中間ヌクレオチ
ド結合を形成することのできる反応性基を表わす]で示
される。このようなモノマー単位の群は当業者には周知
であり、例えばB.Sproat等:Nucleic
Acids Res.18(1990)、41−49な
らびに要約的にはE.L.Winnacker:Gen
e und Klone,VCH−Verlagsge
sellschaft mbH,Weinheim(ド
イツ国)(1985)、特に44−49頁及びFroe
hler及びMatteucci:Tetrahedr
on Let.(1986),469−472頁に記載
されている。式(V)の反応性モノヌクレオチドを用い
て本発明のオリゴヌクレオチド構造が公知法で、特に固
相により製造することができる。
【0036】本発明の他の対象は、本発明による合成触
媒オリゴヌクレオチド構造を使用して核酸の目標配列を
切断する方法である。この場合該核酸の目標配列は合成
触媒オリゴヌクレオチド構造自体の一部分であってもよ
いし、あるいは該目標配列は合成触媒オリゴヌクレオチ
ド構造とは異なる分子であってもよい。
媒オリゴヌクレオチド構造を使用して核酸の目標配列を
切断する方法である。この場合該核酸の目標配列は合成
触媒オリゴヌクレオチド構造自体の一部分であってもよ
いし、あるいは該目標配列は合成触媒オリゴヌクレオチ
ド構造とは異なる分子であってもよい。
【0037】核酸の目標配列を切断するために、一般式
(II)で示されるハンマーヘッド構造を有する本発明
のオリゴヌクレオチドを使用する場合には、次式:
(II)で示されるハンマーヘッド構造を有する本発明
のオリゴヌクレオチドを使用する場合には、次式:
【0038】
【化10】
【0039】で示される構造を有する中間段階が形成さ
れる。
れる。
【0040】上記式中N,N′,N″,x,y及び*は
式(II)で定義したものを表わし、K,Y,U及びZ
は核酸の目標配列のヌクレオチドであり、Uはウリジン
であり;Zはアデノシン、シチジン又はウリジンから成
る群から選択された未修飾リボヌクレオチドであり;K
及びYは任意のヌクレオチドであり、a≧1、b≧3で
あり、核酸の目標配列の切断はヌクレオチド配列YUZ
の3′側で行われ、場合によっては核酸目標配列(I
V)の5′末端と(N)xにおけるオリゴヌクレオチド
(II)の3′末端との間に化学結合が存在するか又は
核酸の目標配列(IV)の3′末端と(N)yにおける
オリゴヌクレオチド(II)の5′末端との間に化学結
合が存在する。
式(II)で定義したものを表わし、K,Y,U及びZ
は核酸の目標配列のヌクレオチドであり、Uはウリジン
であり;Zはアデノシン、シチジン又はウリジンから成
る群から選択された未修飾リボヌクレオチドであり;K
及びYは任意のヌクレオチドであり、a≧1、b≧3で
あり、核酸の目標配列の切断はヌクレオチド配列YUZ
の3′側で行われ、場合によっては核酸目標配列(I
V)の5′末端と(N)xにおけるオリゴヌクレオチド
(II)の3′末端との間に化学結合が存在するか又は
核酸の目標配列(IV)の3′末端と(N)yにおける
オリゴヌクレオチド(II)の5′末端との間に化学結
合が存在する。
【0041】核酸の目標配列中のヌクレオチドYは好ま
しくはグアノシン基であり、Zは好ましくはアデノシン
又はシチジンを表わす。核酸の目標配列は、Zが未修飾
リボヌクレオチドであるならば、任意のオリゴ−又はポ
リヌクレオチドであってよい。目標配列の基は例えばD
NA、2′−O−アルキル−RNA又は混合構造であっ
てよい。しかし核酸の目標配列は好ましくはRNAであ
る。特定の核酸の目標配列に対する本発明のオリゴヌク
レオチドの切断特異性は、触媒成分(No(N)x及び
(N)yN14)の対合腕の配列が、同配列が所望の目標
配列の切断位置に隣接する配列に対して相補的であるよ
うに変えられることによって得られる。
しくはグアノシン基であり、Zは好ましくはアデノシン
又はシチジンを表わす。核酸の目標配列は、Zが未修飾
リボヌクレオチドであるならば、任意のオリゴ−又はポ
リヌクレオチドであってよい。目標配列の基は例えばD
NA、2′−O−アルキル−RNA又は混合構造であっ
てよい。しかし核酸の目標配列は好ましくはRNAであ
る。特定の核酸の目標配列に対する本発明のオリゴヌク
レオチドの切断特異性は、触媒成分(No(N)x及び
(N)yN14)の対合腕の配列が、同配列が所望の目標
配列の切断位置に隣接する配列に対して相補的であるよ
うに変えられることによって得られる。
【0042】本発明方法は、生細胞内及び試験管内で実
施することができる。切断は好ましくは2価陽イオン、
特にMg2+の存在で、pH約7〜9、特に好ましくは約
8で実施される。
施することができる。切断は好ましくは2価陽イオン、
特にMg2+の存在で、pH約7〜9、特に好ましくは約
8で実施される。
【0043】また本発明は、作用物質として本発明のオ
リゴヌクレオチド構造を、場合により常用の薬剤学的賦
形剤、助剤、増量剤又は/及び希釈剤と一緒に含有す
る、抗ウイルス性薬剤に関するまた本発明は、ヒト、動
物及び植物における抗ウイルス療法の薬剤の製造方法に
関し、この場合作用物質として本発明のオリゴヌクレオ
チド構造を使用する。このような抗ウイルス療法の例は
本発明のオリゴヌクレオチドを用いるエイズの撲滅であ
ろう(参照:例えばSarver等、Science2
47(1990),1222−1225)。
リゴヌクレオチド構造を、場合により常用の薬剤学的賦
形剤、助剤、増量剤又は/及び希釈剤と一緒に含有す
る、抗ウイルス性薬剤に関するまた本発明は、ヒト、動
物及び植物における抗ウイルス療法の薬剤の製造方法に
関し、この場合作用物質として本発明のオリゴヌクレオ
チド構造を使用する。このような抗ウイルス療法の例は
本発明のオリゴヌクレオチドを用いるエイズの撲滅であ
ろう(参照:例えばSarver等、Science2
47(1990),1222−1225)。
【0044】また本発明は、成分として本発明のオリゴ
ヌクレオチド構造を含有する診断試薬及びこのような診
断試薬の製造方法に関する。該診断試薬は例えば遺伝的
検査処理のために使用することができる。
ヌクレオチド構造を含有する診断試薬及びこのような診
断試薬の製造方法に関する。該診断試薬は例えば遺伝的
検査処理のために使用することができる。
【0045】本発明をさらに、次の実施例及び配列実験
記録SEQ ID No.1及びSEQ ID No.
2によって説明する。
記録SEQ ID No.1及びSEQ ID No.
2によって説明する。
【0046】SEQ ID No.1:基質−RNAの
ヌクレオチド配列 SEQ ID No.2:触媒活性リボザイム−RNA
のヌクレオチド配列
ヌクレオチド配列 SEQ ID No.2:触媒活性リボザイム−RNA
のヌクレオチド配列
【0047】
例1 オリゴヌクレオチド合成、脱遮断及び精製 2′−O−メチルリボヌクレオシド−3′−O−ホスホ
ラミジット−構成要素の合成は、Sproat等(Nu
cleic Acids Res.18(1990),
41−49)の方法により行った。2′−O−アリルリ
ボヌクレオシド−3′−O−ホスホラミジット−構成要
素は、Sproat等(NucleicAcids R
es.18(1990),5143−5151)の方法
により合成した。
ラミジット−構成要素の合成は、Sproat等(Nu
cleic Acids Res.18(1990),
41−49)の方法により行った。2′−O−アリルリ
ボヌクレオシド−3′−O−ホスホラミジット−構成要
素は、Sproat等(NucleicAcids R
es.18(1990),5143−5151)の方法
により合成した。
【0048】2′−O−[1−(2−フルオルフェニ
ル)−4−メトキシピペリジン−4−イル]リボヌクレ
オチド−3′−O−ホスホラミジット−構成要素は、B
eijer等(Nucleic Acids Res.
18(1990),5143−5151)の方法により
合成した。
ル)−4−メトキシピペリジン−4−イル]リボヌクレ
オチド−3′−O−ホスホラミジット−構成要素は、B
eijer等(Nucleic Acids Res.
18(1990),5143−5151)の方法により
合成した。
【0049】これらのオリゴヌクレオチドを、β−シア
ノエチル ホスホラミジット法により調節細孔ガラス
(Controlled Pore Glass)上で
修飾DNA−合成サイクルを用いて応用生体系合成装置
で合成した。縮合段階の活用剤としてテトラゾールの代
りに5−(4−ニトロフェニル)−1H−テトラゾール
を使用し、縮合の反応時間を12分に高めた(参照:N
ucleic Acids Res.18(199
0),41−49及び5141−5151)。
ノエチル ホスホラミジット法により調節細孔ガラス
(Controlled Pore Glass)上で
修飾DNA−合成サイクルを用いて応用生体系合成装置
で合成した。縮合段階の活用剤としてテトラゾールの代
りに5−(4−ニトロフェニル)−1H−テトラゾール
を使用し、縮合の反応時間を12分に高めた(参照:N
ucleic Acids Res.18(199
0),41−49及び5141−5151)。
【0050】脱遮断及び精製を次のように行った。先ず
十分に遮断されたオリゴヌクレオチドが結合された担体
を密閉無菌容器中で25%水性アンモニア溶液で60℃
で10分間処理した。次に冷却した溶液を無菌容器で真
空で蒸発乾固した。次に5′−末端5′−O−ジメトキ
シトリチル−保護基及び若干の2′−O−Fpmp−保
護基を有するオリゴヌクレオチドの粗生成物を、溶離剤
として水性0.1mol/lトリエチルアンモニウムア
セテート(pH7.0)中のアセトニトリル勾配を用
い、逆相HPLCによってμ−Bondapak C18
−カラムで精製した。生成物を集めて、溶剤を真空で除
去した。残留物を水中の10%グリセリン1ml中で再
懸濁し、この溶液を10分間遠心分離した。上澄みをG
15セファデックスカラム(30ml)上に注ぎ、この
カラムに無菌蒸留水で溶離を施した。カラムのボイドボ
リューム(約9ml)を棄て、3ml−画分を集めた。
同画分は部分的に遮断されたオリゴヌクレオチドを含有
する。次に無菌水性塩酸(270μl、0.1mol/
l)を加えた、これによってpHは2〜2.5の範囲に
保たれた。同溶液を20〜25℃で20時間保ち、酸に
不安定なDMTr−及びFpmp−保護基を除去する。
次に溶液を2000r.p.mで10分間遠心分離し
た。上澄みをトリス酢酸2mol/l(75μl,pH
7.9)を加えて中和させた。1−ブタノールを用いる
抽出の反復によって水性溶液から完全に脱遮断された純
オリゴヌクレオチドが得られた(Cathala及びB
runnel:Nucleic Acids Res.
18(1990),201)。オリゴヌクレオチドペレ
ットを乾燥し、トリス緩衝液(10mmol/l,pH
7.5,1mmol/l EDTA)100μl中に溶
かした。
十分に遮断されたオリゴヌクレオチドが結合された担体
を密閉無菌容器中で25%水性アンモニア溶液で60℃
で10分間処理した。次に冷却した溶液を無菌容器で真
空で蒸発乾固した。次に5′−末端5′−O−ジメトキ
シトリチル−保護基及び若干の2′−O−Fpmp−保
護基を有するオリゴヌクレオチドの粗生成物を、溶離剤
として水性0.1mol/lトリエチルアンモニウムア
セテート(pH7.0)中のアセトニトリル勾配を用
い、逆相HPLCによってμ−Bondapak C18
−カラムで精製した。生成物を集めて、溶剤を真空で除
去した。残留物を水中の10%グリセリン1ml中で再
懸濁し、この溶液を10分間遠心分離した。上澄みをG
15セファデックスカラム(30ml)上に注ぎ、この
カラムに無菌蒸留水で溶離を施した。カラムのボイドボ
リューム(約9ml)を棄て、3ml−画分を集めた。
同画分は部分的に遮断されたオリゴヌクレオチドを含有
する。次に無菌水性塩酸(270μl、0.1mol/
l)を加えた、これによってpHは2〜2.5の範囲に
保たれた。同溶液を20〜25℃で20時間保ち、酸に
不安定なDMTr−及びFpmp−保護基を除去する。
次に溶液を2000r.p.mで10分間遠心分離し
た。上澄みをトリス酢酸2mol/l(75μl,pH
7.9)を加えて中和させた。1−ブタノールを用いる
抽出の反復によって水性溶液から完全に脱遮断された純
オリゴヌクレオチドが得られた(Cathala及びB
runnel:Nucleic Acids Res.
18(1990),201)。オリゴヌクレオチドペレ
ットを乾燥し、トリス緩衝液(10mmol/l,pH
7.5,1mmol/l EDTA)100μl中に溶
かした。
【0051】例2 基質RNAの製造及び標識 化学的に合成した基質オリゴヌクレオチドを、γ−32P
−ATP及びキナーゼ又はRNA−リガーゼ及び32P−
pCpを用いて、その都度の酵素のメーカーによって提
案された標準操作により標識した。
−ATP及びキナーゼ又はRNA−リガーゼ及び32P−
pCpを用いて、その都度の酵素のメーカーによって提
案された標準操作により標識した。
【0052】さらにまた、RNAをその都度の鋳型を適
当な制限酵素で切断した後SP6−RNAポリメラーゼ
を用いる転写によって合成した。転写物中にα−32P−
UTPを導入することによってRNA分子を標識した。
転写条件は次のとおりであった: トリス(p7.5) 40 mmol/l MgCl2 6 mmol/l スペルミジン 2 mmol/l ジチオトレイトール 10 mmol/l ヌクレオシドトリホスフェート(A,C,G) 50
0mmol/l UTP 100 μmol/l α−32P−UTP 10 μCi SP6−ポリメラーゼ 10U/μl RNase阻害剤(ヒト胎盤) 20U/μl 37℃で2時間インキュベーションした後、鋳型として
使用したDNAをRNaseを含まないDNaseで分
解した。RNAをゲル電気泳動によって尿素7mmol
/lの存在で6%ポリアクリルアミドゲル(アクリルア
ミド:ビスアクリルアミド=1:30)上で分離した。
RNAのバンドを拡散によって溶離し、RNAをエタノ
ール沈殿によって得た。活性測定は、基質RNA(10
nM〜1μM)、トリス(pH7.5)50mM、Mg
Cl2 20mM、リボザイム0.01〜10pMol
を含有する反応混合物10μl中で行った。この混合物
を50℃で60分間インキュベートした。切断生成物を
尿素7Mの存在で7%ポリアクリルアミドゲル上で分離
した。
当な制限酵素で切断した後SP6−RNAポリメラーゼ
を用いる転写によって合成した。転写物中にα−32P−
UTPを導入することによってRNA分子を標識した。
転写条件は次のとおりであった: トリス(p7.5) 40 mmol/l MgCl2 6 mmol/l スペルミジン 2 mmol/l ジチオトレイトール 10 mmol/l ヌクレオシドトリホスフェート(A,C,G) 50
0mmol/l UTP 100 μmol/l α−32P−UTP 10 μCi SP6−ポリメラーゼ 10U/μl RNase阻害剤(ヒト胎盤) 20U/μl 37℃で2時間インキュベーションした後、鋳型として
使用したDNAをRNaseを含まないDNaseで分
解した。RNAをゲル電気泳動によって尿素7mmol
/lの存在で6%ポリアクリルアミドゲル(アクリルア
ミド:ビスアクリルアミド=1:30)上で分離した。
RNAのバンドを拡散によって溶離し、RNAをエタノ
ール沈殿によって得た。活性測定は、基質RNA(10
nM〜1μM)、トリス(pH7.5)50mM、Mg
Cl2 20mM、リボザイム0.01〜10pMol
を含有する反応混合物10μl中で行った。この混合物
を50℃で60分間インキュベートした。切断生成物を
尿素7Mの存在で7%ポリアクリルアミドゲル上で分離
した。
【0053】例3 種々の修飾触媒オリゴヌクレオチドの活性の測定 目標配列としては、ヒトのフィブロネクチン−mRNA
のEDBエキソンをベースとする、化学的に合成された
ヌクレオチド17個の長さのオリゴヌクレオチドを使用
した。配列(SEQ ID No.1)は次のとおりで
あった: 5′−r[UACACAGUCACAGGGCU] この配列を切断するために使用したリボザイムは次に示
すヌクレオチド配列(SEQ ID No.2)を有し
ていた: 5′−r[GCCCUGUCUGAUGAGUCCGU
GAGGACGAAACUGUGU] 上記配列はE0と呼ぶ。下線を施した部分は、式(II
I)のヌクレオチドN14〜N6及びN5〜N0を表わす。
また次のようなE0の類似配列(同一塩基構成を有す
る)も合成した: E1:N1,N4,N8,N10,N11及びN12に関しては
R=H;他のすべてのNに関してはR=アリル。
のEDBエキソンをベースとする、化学的に合成された
ヌクレオチド17個の長さのオリゴヌクレオチドを使用
した。配列(SEQ ID No.1)は次のとおりで
あった: 5′−r[UACACAGUCACAGGGCU] この配列を切断するために使用したリボザイムは次に示
すヌクレオチド配列(SEQ ID No.2)を有し
ていた: 5′−r[GCCCUGUCUGAUGAGUCCGU
GAGGACGAAACUGUGU] 上記配列はE0と呼ぶ。下線を施した部分は、式(II
I)のヌクレオチドN14〜N6及びN5〜N0を表わす。
また次のようなE0の類似配列(同一塩基構成を有す
る)も合成した: E1:N1,N4,N8,N10,N11及びN12に関しては
R=H;他のすべてのNに関してはR=アリル。
【0054】E2:N1,N4,N8,N10及びN11に関
してはR=H;他のすべてのNに関してはR=アリル。
してはR=H;他のすべてのNに関してはR=アリル。
【0055】E3:N1,N4,N8,N10,N11及びN
12に関してはR=H;N11とN12との間の結合はリンチ
オエート基であり(すなわち式(I)によりX=O及び
W=Sである);他のすべてのNに関してはR=アリ
ル。
12に関してはR=H;N11とN12との間の結合はリンチ
オエート基であり(すなわち式(I)によりX=O及び
W=Sである);他のすべてのNに関してはR=アリ
ル。
【0056】E4:N1,N4,N8,N10,N11及びN
12に関してはR=H;N9に関してはR=3,3−ジメ
チルアリル;他のすべてのNに関してはR=アリル。
12に関してはR=H;N9に関してはR=3,3−ジメ
チルアリル;他のすべてのNに関してはR=アリル。
【0057】E5:N1,N4,N8,N10,N11及びN
12に関してはR=H;N3に関してはR=3,3−ジメ
チルアリル;他のすべてのNに関してはR=アリル。
12に関してはR=H;N3に関してはR=3,3−ジメ
チルアリル;他のすべてのNに関してはR=アリル。
【0058】E6:N1,N4,N8,N10,N11及びN
12に関してはR=H;N5及びN6ならびに塩基対部分を
形成する他の6N(UCC及びGGA)に関してはR=
ブチル;他のすべてのNに関してはR=アリル。
12に関してはR=H;N5及びN6ならびに塩基対部分を
形成する他の6N(UCC及びGGA)に関してはR=
ブチル;他のすべてのNに関してはR=アリル。
【0059】E7:N1,N4,N8,N10,N11及びN
12に関してはR=H;N2,N3,N7,N9及びN13に関
してはR=シアノメチル;他のすべてのNに関してはR
=アリル。
12に関してはR=H;N2,N3,N7,N9及びN13に関
してはR=シアノメチル;他のすべてのNに関してはR
=アリル。
【0060】切断活性を測定するためのテストは、基質
RNA(10nmol/l〜1μmol/l)、トリス
(pH7.5)50mmol/l、MgCl2 20m
mol/l及びリボザイム0.01〜10pmolを含
有する、10μlの反応体積で行った。反応混合物を5
0℃で60分間インキュベートした。切断生成物は尿素
7mol/lの存在でポリアクリルアミド−ゲル電気泳
動法によって分離した。
RNA(10nmol/l〜1μmol/l)、トリス
(pH7.5)50mmol/l、MgCl2 20m
mol/l及びリボザイム0.01〜10pmolを含
有する、10μlの反応体積で行った。反応混合物を5
0℃で60分間インキュベートした。切断生成物は尿素
7mol/lの存在でポリアクリルアミド−ゲル電気泳
動法によって分離した。
【0061】反応速度は、50℃で切断時間1.5分、
10分及び15分に32Pで放射性標識した基質の量を測
定することによって決定した。基質濃度は25、50、
100、250nmol/lであった;リボザイム濃度
は4nmol/l〜20nmol/lであった。試料は
予熱し、反応はリボザイムを加えて開始させた。所定の
反応時間後にEDTA20mmol/lを2容加えるこ
とによって反応を停止した。生成物をポリアクリルアミ
ド−尿素−ゲル電気泳動法によって分離し、分子動的燐
画像装置(Molecular Dynamics P
hosphorImager)で定量的に分析した。
10分及び15分に32Pで放射性標識した基質の量を測
定することによって決定した。基質濃度は25、50、
100、250nmol/lであった;リボザイム濃度
は4nmol/l〜20nmol/lであった。試料は
予熱し、反応はリボザイムを加えて開始させた。所定の
反応時間後にEDTA20mmol/lを2容加えるこ
とによって反応を停止した。生成物をポリアクリルアミ
ド−尿素−ゲル電気泳動法によって分離し、分子動的燐
画像装置(Molecular Dynamics P
hosphorImager)で定量的に分析した。
【0062】表1には上記の触媒オリゴヌクレオチドE
0,E1,E2,E3,E4,E5,E6及びE7の相
対活性及びRNaseの感受性を記載してある。
0,E1,E2,E3,E4,E5,E6及びE7の相
対活性及びRNaseの感受性を記載してある。
【0063】
【表1】
【0064】SEQ ID No.1: 核酸(RNA): 一本鎖 線状 長さ:17個 UACACAGUCA CAGGGCU SEQ ID No.2: 核酸(RNA): 一本鎖 線状 長さ:36個 GCCCUGUCUG AUGAGUCCGU GAG
GACGAAA CUGUGU
GACGAAA CUGUGU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョヴァンニ パオレッラ ドイツ連邦共和国 ガイベルク レルヒェ ンシュトラーセ 1
Claims (34)
- 【請求項1】 核酸の目標配列を切断するために適して
おりかつ次の一般構造式(I): 【化1】 [式中Bは、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)
及び2−アミノアデニン−9−イルから成る群から選択
されているヌクレオシド塩基を表わし、Vは各ヌクレオ
チドにおいてO又はCH2基であり、X及びWはそれぞ
れヌクレオチドにおいて同じか又は異なっていてもよく
かつ相互に独立的にO,S,NH2基、炭素原子1〜1
0個、好ましくは1〜4個を有するアルキル基又はアル
コキシ基であり、Rは水素又は炭素原子1〜10個を有
する、場合によりハロゲン、シアノ基、イソシアノ基、
ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基
又は/及びメルカプト基で置換された直鎖又は枝分れア
ルキル基、アルケニル基又はアルキニル基である]で示
されるヌクレオチドを含む合成触媒オリゴヌクレオチド
構造において、少なくとも1個のヌクレオチドにおいて
式(I)のR基が水素以外のものであることを特徴とす
る、合成触媒オリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項2】 該構造の触媒活性中心がハンマーヘッド
又はヘアピン構造を有する、請求項1記載のオリゴヌク
レオチド構造。 - 【請求項3】 次の一般構造式(II): 【化2】 [式中Nはそれぞれ一般構造式(I)で示されるヌクレ
オチドを表わし、x及びyは同じか又は異なっていてよ
もくかつx≧1,y≧2であり、N5及びN6はそれぞれ
相互に相補的なヌクレオチドであり、*は塩基対を表わ
し、N′及びN″は少なくとも部分的に相互に相補的な
ヌクレオチドを含む2個のヌクレオチド配列を表わす
(この場合には2個のヌクレオチド配列の間の安定な塩
基対が形成されうる)か、又はN′及びN″は一緒にな
って単一のヌクレオチド配列を表わし(この場合にはこ
の配列の少なくとも一部分が相補的ヌクレオチドの間の
塩基対によって1個の二本鎖ステムを形成しうる)、場
合により1個以上の付加的ヌクレオチドがN7又は/及
びN9の後に挿入されうる]で示される請求項2記載の
オリゴヌクレオチド構造において、式(II)中のヌク
レオチドN2,N3,N5,N6,N7,N9,N10,N12,
N13及びN14の少なくとも1個において式(I)のR基
が水素以外のものであるオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項4】 ヌクレオチドN1,N4,N8及びN11に
おいて式(I)のR基が水素である、請求項3記載のオ
リゴヌクレオチド構造。 - 【請求項5】 ヌクレオチドN1,N4,N8及びN11に
おいて式(I)のB基がそれぞれA又は2−アミノアデ
ニン−9−イル、G、G及びGである、請求項3又は4
記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項6】 式(I)のV,W及びX基がOである、
請求項1から請求項5までのいずれか1項記載のオリゴ
ヌクレオチド構造。 - 【請求項7】 式(1)の水素以外のR基が炭素原子1
〜6個を有する、請求項1から請求項6までのいずれか
1項記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項8】 式(I)の水素以外のR基がメチル基、
エチル基、プロピル基、アリル基、ジメチルアリル基、
ブチル基又はシアノメチル基から成る群から選択されて
いる、請求項7記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項9】 次の一般構造式(III): 【化3】 [式中N,x及びyは請求項3で定義したものを表わ
し、Mは化学結合又はヌクレオチド配列(N)aを表わ
し、ここでa≧1であり、m及びnは同じか又は異なっ
ており、場合により1個以上の付加的ヌクレオチドがN
7又は/及びN9の後に挿入されうる]で示される、請求
項1から請求項8までのいずれか1項記載のオリゴヌク
レオチド構造。 - 【請求項10】 ヌクレオチドN1,N4,N8,N10,
N11及びN12における式(I)のR基が水素である、請
求項9記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項11】 N1,N4,N8,N10,N11及びN12
以外のすべてのヌクレオチドにおいて式(I)のR基が
水素以外のものである、請求項9又は10記載のオリゴ
ヌクレオチド構造。 - 【請求項12】 式(I)のV,W及びXがOであり、
式(I)又は(III)のヌクレオチドN1〜N14にお
いてB及びR基が、 N1 :B=A 及び R=H N2 :B=A 及び R=アリル N3 :B=A 及び R=アリル N4 :B=G 及び R=H N5 :B=C 及び R=アリル N6 :B=G 及び R=アリル N7 :B=A 及び R=アリル N8 :B=G 及び R=H N9 :B=U 及び R=アリル N10:B=A 及び R=H N11:B=A 及び R=H N12:B=U 及び R=H N13:B=C 及び R=アリル N14:B=U 及び R=アリル である請求項1から請求項11までのいずれか1項記載
のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項13】 式(I)のV,W及びXが、N11とN
12との間の結合がリンチオエート基(X=O及びW=
S)であることを例外にして、Oでありかつ式(I)又
は(III)のヌクレオチドN1〜N14においてB基及
びR基が請求項12に記載のものを表わす、請求項1か
ら請求項11までのいずれか1項記載のオリゴヌクレオ
チド構造。 - 【請求項14】 式(I)のV,W及びXがOであり、
式(I)又は(III)のヌクレオチドN1〜N14にお
いてB基が請求項12のものを表わしかつN1,N4,N
8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであり、N9に
関してはR=3,3−ジメチルアリルであり、N2,
N3,N5,N6,N7,N13及びN14に関してはR=アリ
ルである、請求項1から請求項11までのいずれか1項
記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項15】 式(I)のV,W及びXがOであり、
式(I)又は(III)のヌクレオチドN1〜N14にお
いてB基が請求項12記載のものを表わし、かつN1,
N4,N8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであ
り、N3に関してはR=3,3−ジメチルアリルであ
り、N2,N5,N6,N7,N9,N13及びN14に関して
はR=アリルである、請求項1から請求項11までのい
ずれか1項記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項16】 式(I)のV,W及びXはOであり、
式(I)又は(III)のヌクレオチドN1〜N14にお
いてB基は請求項12記載のものを表わし、かつN1,
N4,N8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであ
り、N2,N3,N7,N9及びN13に関してはR=シアノ
メチルであり、N5、N6及びN14に関してはR=アリル
である、請求項1から請求項11までのいずれか1項記
載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項17】 式(I)のV,W及びXがOであり、
式(I)又は(III)のヌクレオチドN1〜N14にお
いてB基は請求項12記載のものを表わし、かつN1,
N4,N8,N10,N11及びN12に関してはR=Hであ
り、N5及びN6に関してはR=ブチルであり、N2,
N3,N7,N9,N13及びN14に関してはR=アリルで
あり、場合により式(III)で塩基対の形で存在する
1個以上のN基に関してはR=ブチルである、請求項1
から請求項11までのいずれか1項記載のオリゴヌクレ
オチド構造。 - 【請求項18】 オリゴヌクレオチド構造の遊離3′末
端に3′−デオキシリボヌクレオチド又は/及び3′−
O−アルキルリボヌクレオチドが存在する、請求項1か
ら請求項17までのいずれか1項記載のオリゴヌクレオ
チド構造。 - 【請求項19】 該構造の空間的配置を安定化するため
に、さらに、交差結合剤によって修飾されたヌクレオシ
ド塩基を有するヌクレオチドも含む請求項1から請求項
18までのいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド構
造。 - 【請求項20】 交差結合剤がプソラーレン又はプソラ
ーレン誘導体である、請求項19記載のオリゴヌクレオ
チド構造。 - 【請求項21】 オリゴヌクレオチド構造の細胞内組込
み又は/及び特異的細胞局在化を改善するために、ポリ
アミノ酸、脂質、ホルモン又はペプチドから選択された
補欠分子族に結合されている、請求項1から請求項20
までのいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド構造。 - 【請求項22】 請求項1から請求項21までのいずれ
か1項記載の合成触媒オリゴヌクレオチド構造を使用す
ることを特徴とする、核酸の目標配列の切断方法。 - 【請求項23】 核酸の目標配列が合成触媒オリゴヌク
レオチド構造の一部分を形成する、請求項22記載の方
法。 - 【請求項24】 核酸の目標配列が合成触媒オリゴヌク
レオチドとは異なる分子である、請求項22記載の方
法。 - 【請求項25】 一般式(IV)で示される核酸の目標
配列を一般式(II)で示されるオリゴヌクレオチドを
使用して切断し、この際次の構造: 【化4】 を有する中間段階が形成され、前記式中N,N′,
N″,x,y及び*は請求項3で定義したものを表わ
し、K,Y,U及びZは核酸の目標配列のヌクレオチド
を表わし、Uはウリジンであり、Zはアデノシン、シス
チジン又はウリジンから成る群から選択された未修飾リ
ボヌクレオチドであり、K及びYは任意のヌクレオチド
であり、a≧1、b≧3であり、核酸の目標配列の切断
がヌクレオチド配列YUZの3′側で行われ、場合によ
り核酸の目標配列(IV)の5′末端と(N)xにおけ
るオリゴヌクレオチド(II)の3′末端との間に化学
結合が存在するか又は核酸の目標配列(IV)の3′末
端と(N)yにおけるオリゴヌクレオチド(II)の
5′末端との間に化学結合が存在する、請求項22から
請求項24までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項26】 Yがグアノシンである、請求項25記
載の方法。 - 【請求項27】 Zがアデノシン又はシチジンである、
請求項25又は26記載の方法。 - 【請求項28】 核酸の目標配列がリボ核酸である、請
求項22から請求項27までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項29】 切断を2価触媒、特にMg2+の存在で
行う、請求項22から請求項28までのいずれか1項記
載の方法。 - 【請求項30】 切断をpH約7〜9で行う、請求項2
2から請求項29までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項31】 請求項1から請求項21までのいずれ
か1項記載の作用物質としてのオリゴヌクレオチド構造
を、場合により常用の薬剤学的賦形剤、助剤、増量剤又
は/及び希釈剤と一緒に含有することを特徴とする、抗
ウイルス治療用薬剤。 - 【請求項32】 作用物質として請求項1から請求項2
1までのいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド構造を
使用することを特徴とする、ヒト、動物及び植物におけ
る抗ウイルス治療用薬剤の製造方法。 - 【請求項33】 成分として請求項1から請求項21ま
でのいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド構造を含有
することを特徴とする、診断試薬。 - 【請求項34】 請求項1から請求項21までのいずれ
か1項記載のオリゴヌクレオチドを成分として使用する
ことを特徴とする、遺伝検査処理用診断試薬の製造方
法。
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DE4120406.9 | 1991-06-20 | ||
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