(57)【要約】本発明は、概して人工低分子RNA、例えば低分子干渉RNA（siRNA）、microRNA（miRNA）及びそのヘアピン型前駆体（pre-miRNA）を腫瘍抑制抗癌薬として用いる組成物及び方法に関し、ヒト腫瘍及び癌、特に皮膚癌（黒色腫）、血液癌（白血病）、前立腺癌、乳癌、肝癌及び肺癌、並びに各種の新生物性腫瘍、例えば外胚葉、中胚葉及び内胚葉を含む組織の全ての三つの胚葉に由来する多種の腫瘍細胞及び癌細胞を含む脳腫瘍及び奇形腫の治療に用いられるが、それらに限定されるものではない。より具体的には、本発明は、多種にわたるヒトの癌、特に肺癌に対する新規な薬物及び療法を開発するためのmiR-302類siRNA（siR-302）及び/又はmiR-302前駆体（pre-miR-302）の用途に関する。
2019517471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）SEQ.ID.NO.3を含む少なくとも1つのヘアピン型pre-miRNAを提供することと、
（b）（a）の前記pre-miRNAと少なくとも1つのヒト肺癌細胞を含む癌個体とを接触させることにより、（b）の前記癌個体の前記肺癌細胞において（a）の前記pre-miRNAの抗癌効果を活性化することと、
を含む、組換えヘアピン型microRNA前駆体（pre-miRNA）を用いてヒト肺癌を治療する方法。
【請求項２】
SEQ.ID.NO.3を含む前記pre-miRNAは、SEQ.ID.NO.6、SEQ.ID.NO.7、SEQ.ID.NO.8又はSEQ.ID.NO.9、或いはその組合せである、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
SEQ.ID.NO.3を含む前記pre-miRNAは、miR-302a、miR-302b、miR-302c又はmiR-302dの前駆体、或いはその組合せである、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
SEQ.ID.NO.3を含む前記pre-miRNAは、さらに、ヒト肺癌細胞においてmiR-302a、miR-302b、miR-302c又はmiR-302d、或いはその組合せとして処理される、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記pre-miRNAは、原核細胞における真核プロモーターにより駆動されるRNA転写によって生成される、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記真核プロモーターにより駆動されるRNA転写の誘導に必要なDNA配列は、プラスミドベクターに位置する遺伝子発現カセットである、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記遺伝子発現カセットは、SEQ.ID.NO.5の配列をコードする、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記プラスミドベクターは、サイトメガロウイルスCMVプロモーター又は哺乳動物EF1αプロモーター又はその両者を含むpLenti-EF1α-RGFP-miR302ベクターである、請求項6に記載の方法。
【請求項９】
前記真核プロモーターにより駆動されるRNA転写は、3-(N-モルフォリノ)プロパン-1-スルホン酸（MOPS）を含む化学剤と少なくとも1つの遺伝子発現カセットを担持する少なくとも1つの転化原核細胞とを接触させることにより誘導され、前記少なくとも1つの遺伝子発現カセットは、SEQ.ID.NO.6、SEQ.ID.NO.7、SEQ.ID.NO.8又はSEQ.ID.NO.9の配列、或いはその組合せをコードする、請求項5に記載の方法。
【請求項１０】
前記肺癌は、肺腺癌である、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記肺癌は、非小細胞肺癌（NSCLC）である、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記pre-miRNAは、医薬及び治療応用における薬物成分の一部として用いられる、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記pre-miRNAは、生体内における前記ヒト肺癌の治療に適用する、請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記pre-miRNAの前記治療は、癌細胞の成長を抑制する、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記pre-miRNAの前記治療は、癌細胞のコロニー及び結節の形成を抑制する、請求項13に記載の方法。
【請求項１６】
前記pre-miRNAの前記治療は、癌転移を抑制する、請求項13に記載の方法。
【請求項１７】
前記pre-miRNAの前記治療は、癌細胞の薬剤耐性を予防する、請求項13に記載の方法。
【請求項１８】
前記pre-miRNAの前記治療は、癌細胞成長に対する免疫系反応を刺激する、請求項13に記載の方法。
【請求項１９】
前記pre-miRNAの前記治療は、癌損傷組織の領域における正常組織の修復を強化する、請求項13に記載の方法。
【請求項２０】
前記抗癌効果は、肺癌細胞成長の抑制、癌結節形成の抑制、癌転移の抑制、薬剤耐性の予防、免疫系反応の増加及び癌損傷組織の領域における正常組織の修復の強化を含む、請求項1に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
参照による優先権出願の組み込み
本願に添付して提出された出願データシートにおいて特定される国外又は国内優先権を主張している何れの出願も、参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
本願は、2012年8月10日に出願された米国特許出願第13/572,263号の優先権、2014年9月30日に出願された米国特許出願第14/502,608号の優先権、及び2014年10月29日に出願された米国特許出願第14/527,439号の優先権を主張し、それらのタイトルは、いずれも「An Inducible Gene Expression Composition for Using Eukaryotic Pol-2 Promoter-Driven Transcription in Prokaryotes and The Applications Thereof」である。また、本願は、2016年5月27日に出願され、タイトルを「Production and Utilization of A Novel Anti-Cancer Drug in Therapy」とする米国特許出願第15/167,219号の優先権も主張している。また、本願は、さらに、2016年5月27日に出願され、タイトルを「Use of MicroRNA Precursors as Drugs for Inducing CD34-positive Adult Stem Cell Expansion」とする米国特許出願第15/167,226号の優先権を主張している。また、本願は、2012年8月10日に出願された米国特許出願第13/572,263号、2014年9月30日に出願された米国特許出願第14/502,608号、及び2014年10月29日に出願された米国特許出願第14/527,439号の一部継続出願（CIP）であり、それらのタイトルは、いずれも「An Inducible Gene Expression Composition for Using Eukaryotic Pol-2 Promoter-Driven Transcription in Prokaryotes and The Applications Thereof」である。また、本願は、2016年5月27日に出願され、タイトルを「Production and Utilization of A Novel Anti-Cancer Drug in Therapy」とする米国特許出願第15/167,219号の一部継続出願（CIP）でもある。また、本願は、さらに、2016年5月27日に出願され、タイトルを「Use of MicroRNA Precursors as Drugs for Inducing CD34-positive Adult Stem Cell Expansion」とする米国特許出願第15/167,226号の一部継続出願（CIP）でもある。それらは、本文で全て述べられるように、参照によってここに組み込まれる。
【０００３】
配列表の引用
例えば、EFS-Webを介してASCIIフォーマットファイルで提出された配列表は、35 U.S.C. §1.52（e）に基づいて参照によってここに組み込まれる。配列表のASCIIフォーマットファイル名は23415553.TXTであり、ASCIIフォーマットファイルの作成日が2017年2月23日であり、ASCIIフォーマットファイルの大きさは99KBである。
【０００４】
背景
分野
本発明は、概して組換え低分子RNA、例えば低分子干渉RNA（siRNA）、microRNA（miRNA）及びそのヘアピン型前駆体（pre-miRNA）を腫瘍抑制抗癌薬として用いる組成物及び方法に関し、ヒト腫瘍及び癌、特に皮膚癌（黒色腫）、血液癌（白血病）、前立腺癌、乳癌、肝癌及び肺癌、並びに各種の新生物性腫瘍（neoplastic tumors）、例えば外胚葉、中胚葉及び内胚葉を含む組織の全ての三つの胚葉に由来する多種の腫瘍細胞及び癌細胞を含む脳腫瘍及び奇形腫の治療に用いられるが、それらに限定されるものではない。より具体的には、本発明は、多種の抗癌療法、特にヒト肺癌治療に用いる新規な薬物を開発するための人工miR-302類siRNA（siR-302）及び/又はmiRNA前駆体（pre-miR-302）の用途に関する。これらのsiRNA/pre-miR-302薬物は、原核生物においてコンピテントDNA発現ベクター及び/又は得られたヘアピン型RNA産物として産生され得る。原核細胞は、ヘアピン型RNAを自然に転写又は加工せず、これらのRNAの構造が原核生物の遺伝子発現系における転写終止コードに類似し、また、原核生物に欠乏する幾つかの必須酵素、例えば、RNAポリメラーゼII（Pol-2）及びRNase III Dicerを別途考慮すると、本発明には、新しく発見された原核生物におけるヘアピン型RNA転写メカニズム（発明者の米国特許出願第13/572,263号の優先権において初めて開示）により原核生物においてpre-miRNAs、又は原核生物により生成されるmiRNA前駆体（pro-miRNA）を発現させる新規な遺伝子発現方法が別途教示されている。また、miR-302は、ヒト胚性幹細胞（hESCs）における腫瘍抑制因子microRNAであるため、本発明に示す発明者の発見は、さらに、他の腫瘍及び癌の関連疾患の治療に適用する新たな薬物、ワクチン及び/又は療法の設計及び開発に用いることができる。
【背景技術】
【０００５】
関連技術の説明
幹細胞は、資源豊富な宝箱の如く、新しい細胞の成長及び組織再生の刺激、損傷/老化組織の修復又は再生、老化関連疾患の治療並びに腫瘍形成及び癌の進行の予防に適用できる多くの有効成分を含む。そのため、発明者は、これらの幹細胞をその特異的成分のスクリーニング、識別及び製造する工具として使用し、多種のヒトの疾患に対する新規な薬物及び療法を開発することが可能であると想定している。したがって、こうして得られる薬物及び療法は、大量の医薬及び治療の応用、例えば研究、診断及び/又は治療に用いる生物医学キット、装置及び設備、又はその組合せに用いることができる。
【０００６】
microRNA（miRNA）は、ヒト胚性幹細胞（hESCs）における主要有効成分の一つである。hESC特異的miRNAの種類は主として、miR-302ファミリー、miR-371〜373ファミリー及びmiR-520ファミリーのメンバーを含むが、それらに限定されるものではない。中でも、miR-302ファミリーは腫瘍抑制において機能的作用を果たすことが既に見出された（Lin氏ら、2008及び2010；Lin氏らの米国特許第9,394,538号、第9,399,773号及び第9,422,559号）。MiR-302は、八つ（8）のファミリーメンバー（miR-302s）を含み、四つ（4）のセンスmiR-302（a、b、c及びd）及び四つ（4）のアンチセンスmiR-302*（a*、b*、c*及びd*）を含む。これらのセンス及びアンチセンスmiRNAメンバーは、一部がマッチングしており、互いに二本鎖・二重らせんを形成する。miR-302の前駆体は、miR-302aとa*（pre-miR-302a）、miR-302bとb*（pre-miR-302b）、miR-302cとc*（pre-miR-302c）及びmiR-302dとd*（pre-miR-302d）から形成され、一端に結合配列（ステムループ）がある。発明者の従来技術である米国特許第9,394,538号、第9,399,773号及び第9,422,559号（Lin氏ら）に開示されているとおり、miR-302の機能を活性化するために、miR-302前駆体（pre-miR-302s）は、まず、細胞RNase III Dicerにより成熟miR-302sに加工され、さらに、あるアルゴノート（AGO）タンパク質とRNA誘導サイレンシング複合体（RISCs）を形成し、その後、大量の標的遺伝子転写物（mRNAs）、特に何れかの主要な発癌性遺伝子mRNAsのRNA干渉（RNAi）を介した直接な分解又は翻訳抑制を引き起こす。これは発明者が以前米国特許第9,394,538号、第9,399,773号及び第9,422,559号(Lin氏ら)の中で述べたとおりである。
【０００７】
MiR-302は、hESCs及び誘導多能性幹細胞（iPSCs）で見出される最も豊富なノンコーディングRNA（ncRNA）の一種である。発明者の従来の研究では、hESC H1又はH9細胞で発見されるレベルを超えるmiR-302の異所的過剰発現が、桑実胚段階に類似する初期ヒト受精卵の多能性幹細胞が殆ど腫瘍形成性を有しない場合に、ヒトの正常細胞及び癌細胞の両者をhESC様iPSCsに再プログラムできることを示した（Lin氏ら、2008、2010及び2011；Lin氏らのEP 2198025；Lin氏らの米国特許出願第12/149,725号及び第12/318,806号；Lin氏らの米国特許第9,394,538号）。相対静止（Relative quiescence）は、これらのmiR-302誘導iPSCsの明確な特徴であるが、末期胞胚源性hESCs及びその他の従来の報告における3/4因子誘導（Oct4-Sox2-Klf4-c-Myc又はOct4-Sox2-Nanog-Lin28）iPSCsは、いずれも新生物性腫瘍/癌細胞に類似する急速な細胞増殖速度を示す（12〜15時間/周期）（Takahashi氏ら、2006；Yu氏ら、2007；Wernig氏ら、2007；Wang氏ら、2008）。このようなmiR-302の腫瘍抑制効果を示すため、発明者は、サイクリン依存性キナーゼ2（CDK2）（Lin氏ら、2010；Lin氏らの米国特許第9,394,538号）及びBMI-1（Lin氏ら、2010；Lin氏らの米国特許第9,422,559号）を含む2種類のmiR-302標的G1-チェックポイント調節因子を識別する第一期研究員となった。発明者の研究により、miR-302が、この2種類の主な標的遺伝子を同時にサイレンシングすることにより細胞周期のG1-S転化期間において細胞サイクリン-E-CDK2及び細胞サイクリン-D-CDK4/6の経路を抑制し、多能性幹細胞の腫瘍形成を予防することが見出された。また、発明者は、miR-302の再プログラム機能は、一部の再プログラムメカニズムを介して高度悪性癌を低度な良性腫瘍ましてやほぼ正常の状態に再プログラムできることも見い出した（Lin氏らの米国特許第9,399,773号）。
【０００８】
しかし、従来発見されたこれらのmiR-302の腫瘍抑制機能はヒト肺癌療法に直接用いられるか否かがまだ未知である。各種の肺癌タイプに鑑みて、発明者の従来の特許及び関連出願では当該可能性が確定できない。他のヒトの癌とは異なり、肺癌の病理的病因が、空気汚染、喫煙、石綿沈着症、ウイルス、長期炎症、遺伝子突然変異及び他の癌の肺組織への転移、又はひいてはそれらの複合的要素含んで複雑である。この複雑さ故に、専門家にとっても、他の癌の新療法を肺癌の治療に用いた場合の効果を予測することは難しい。肺癌の複雑さに対応するために、より新規な治療メカニズムを見出していく必要があるかもしれない。
【０００９】
miR-302と肺癌との間には、遺伝子上の直接な繋がりがない。miR-302をコードするゲノム配列は、ヒト染色体4における、常に長寿に関わる保存領域の4q25遺伝子座に位置する。より正確には、miR-302は、Laリボ核タンパク質ドメインファミリーメンバー7（LARP7）遺伝子のイントロン領域にコードされ、発明者が見い出したイントロンmiRNA生物合成経路を介して発現される（Ying及びLin、2004；Barroso-delJesus、2008；図13；SEQ.ID.NO.5）。発明者の従来の研究では、発明者は、miR-302の導入がトランスフェクション細胞において他の多くのhESCに特異なmiRNAsの発現、例えばmiR-92、miR-93、miR-367、miR-371〜373、miR-374及びmiR-520ファミリーメンバーを刺激できることが観察された（Lin氏ら、2008、2010及び2011；Lin氏らのEP 2198025；Lin氏らの米国特許出願第12/149,725号及び第12/318,806号）。オンライン「TARGETSCAN」及び「PICTAR-VERT」プログラムを用いた分析により、miR-302が、これらの刺激されたmiRNAsと400を超える標的遺伝子を共用することをさらに示し、mir-302に類似する機能的作用も果たすことができることが示された。共用されるこれらの標的遺伝子は、RAB/RAS関連発癌性遺伝子、ECT関連発癌性遺伝子、多形性腺腫遺伝子（pleiomorphic adenoma genes）、E2F転写因子、細胞サイクリンD結合Myb様転写因子、HMG-ボックス転写因子、Sp3転写因子、転写因子CP2様たんぱく質、NFkB活性化たんぱく質遺伝子、細胞サイクリン依存性キナーゼ（CDKs）、MAPK/JNK関連キナーゼ、SNF関連キナーゼ、ミオシン軽鎖キナーゼ、TNF-α誘導たんぱく質遺伝子、DAZ関連たんぱく質遺伝子、LIM関連ホメオボックス遺伝子、DEAD/Hボックスたんぱく質遺伝子、フォークヘッドボックスたんぱく質遺伝子（forkhead box protein genes）、BMP調節因子、Rho/Racグアニンヌクレオチド交換因子、IGF受容体（IGFR）、エンドセリン受容体、左右決定因子（Lefty）、サイクリン、p53誘導性核たんぱく質遺伝子、RB様たんぱく質1（Rb-like 1）、RB結合たんぱく質遺伝子、Max結合たんぱく質遺伝子、c-MIR細胞免疫認識調節因子（c-MIR cellular modulator of immune recognition）、Bcl2様アポトーシス促進因子、プロトカドヘリン、TGFβ受容体、インテグリンβ4/β8、インヒビン（inhibin）、アンキリン、SENP1、NUFIP2、FGF9/19、SMAD2、CXCR4、EIF2C、PCAF、MECP2、ヒストンアセチルトランスフェラーゼMYST3、細胞核RNP H3及び多くの細胞核受容体と因子といったメンバーを含むが、この限りではない。これらの標的遺伝子の大部分は、胚胎発育及び腫瘍形成性に関与する。そのため、miR-302は、さらに、その相同miRNAs、例えばmiR-92、miR-93、miR-367、miR-371〜373、miR-374及びmiR-520を刺激することでその機能を強化及び/又は維持できると想定される。
【００１０】
miR-302は、新規な抗癌薬物/ワクチンの設計及び開発に適用され得るが、天然miR-302はヒト多能性幹細胞（例えばhESCs）のみに見られ、そのプライマリーソースが極めて限られており、かなり争論を引き起こすため、その製造において問題が生じ得る。あるいは、合成低分子干渉RNAs（siRNA）は、pre-miR-302を擬態するために用いることができる。しかし、pre-miR-302の構造が2つのミスマッチのmiR-302及びmiR-302*鎖で形成されるため、完璧にマッチングされたそれらのsiRNAミミックは、miR-302*の機能を置換できず、miR-302*の配列がsiRNAのアンチセンス鎖とまったく異なる。例えば、siRNA-302aミミックのアンチセンス鎖は、5'-UCACCAAAAC AUGGAAGCAC UUA-3'（SEQ.ID.NO.1）である一方、天然miR-302a*は、5'-ACUUAAACGU GGAUGUACUU GCU-3'（SEQ.ID.NO.2）である。完全なmiR-302の機能は、そのセンスmiR-302及びアンチセンスmiR-302*鎖の両者により産生しなければならないので、siRNAミミックを用いた多くの従来の報道では、自然界における天然miR-302機能と異なる結果を示した。一方で、発明者の最近のiPSCs関連研究は、pre-miR-302の製造の代替解決方案を提供できる（Lin氏らのEP 2198025；Lin氏らの米国特許出願第12/149,725号及び第12/318,806号）。しかしながら、これらのiPSCsを成長させるコスト及びリスクが依然として高すぎるので、現在の産業的製造に用いることができない。
【００１１】
或いは、ヒトmiRNAs及びその前駆体（pre-miRNAs）を製造可能な方法として、原核コンピテントセルを使用することができる。しかし、原核細胞は、Drosha及びDicerたんぱく質といった真核miRNAの発現及び加工に必要な何れかの必須酵素を有していない。また、原核RNAポリメラーゼは、高度二次構造を有する低分子RNA、例えばヘアピン型pre-miRNAs及びshRNAsを効率よく転写することができない。実際、pre-miRNAsのようなヘアピン型RNAの構造は、原核遺伝子発現系における内部転写終止コードに類似する（McDowell氏ら、Science 1994）ため、細菌ゲノム中でコードされる真のmiRNAの種類が存在せず、細菌がmiRNAを自然に発現することがない。それ故に、発明者が、もしヒトmiRNAsを原核生物に発現させることができれば、得られるmiRNAsは、pri-miRNA（複数のpre-miRNAsの1次大クラスタ（large primary cluster））及び/又はpre-miRNA（1つの単一ヘアピンRNA）に類似する前駆体形態を保持することができる。しかし、上述したとおり、真の挑戦は、如何にヒトmiRNAsを原核生物に発現させるかである。この問題を克服するために、発明者の優先権発明である米国特許出願第13/572,263号、第14/502,608号及び第14/527,439号には、原核生物に由来するmicroRNA（pro-miRNA）を産生する方法が既に確定されている。試験の結果、こうして得られるpro-miRNAsは、その天然pre-miRNA対応物と同じ配列、構造及び機能を有する。
【００１２】
現在の教科書から分かるように、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって、原核と真核の転写メカニズムが極めて異なり、これに起因して互いに適合しないことが周知のことである。例えば、現在の理解に基づいて、真核RNAポリメラーゼは、プロモーター配列に直接結合せず、転写を開始させるには、別途補助タンパク質（補因子）が必要であるのに対し、原核RNAポリメラーゼは、プロモーター配列に直接結合することで転写を開始させる単一ホロ酵素である。さらに、真核の伝令RNA（mRNA）は、RNAポリメラーゼII（Pol-2）により細胞核において合成され、その後、加工されて細胞質に出力され、たんぱく質の合成に用いられるが、原核RNAの転写及びたんぱく質の翻訳は、同じ部分のDNA外の同じ箇所で同時に行われることもまた常識である。これは、原核生物、例えば細菌及び古細菌がいずれの細胞核様構造も有していないからである。したがって、これらの自然の差異によって、原核細胞が真核プロモーターを利用して真核RNAを生成することは難しく、もしくは不可能であるとも言える。
【００１３】
従来の技術において、例えばBuechlerの米国特許第7,959,926号及びMehtaの米国特許第7,968,311号のように、細菌又はファージプロモーターを利用することにより細菌細胞において哺乳動物のペプチド及び/又はたんぱく質を生成することが試みられた。発現を開始させるために、所望な遺伝子を細菌又はファージプロモーターにより駆動されるプラスミドベクターにクローニングする。細菌がイントロンを加工するための如何なるRNAスプライシングメカニズムも有していないため、遺伝子は、如何なるノンコーディングイントロンも含有してはならない。そして、こうして得られるベクターを大腸菌（Escherichia coli；E. coli）のような細菌細胞のコンピテント菌株に導入することで、遺伝子の転写物（mRNAs）を発現してから、mRNAsをたんぱく質に翻訳する。しかし、McDowell氏ら（Science 1994）が報告したように、細菌及びファージプロモーター、例えばTac、Lac、Tc、T1、T3、T7及びSP6 RNAプロモーターは、Pol-2プロモーターではなく、その転写活動は、間違いを生じやすい過程となる傾向があり、よって、突然変異が発生し、いずれのヘアピン型RNA構造も発現できないといったことが起き得る。また、Mehtaは、グリセリン（glycerol/glycerin）が細菌の形質転換の効率を向上させるために使用可能であることをさらに教示しているが、RNA転写、特にPol-2プロモーターにより駆動される原核RNA転写の強化に関する教示はない。真核と原核の転写システムの間には、適合性がないので、これらの従来技術は、依然として原核RNAプロモーターを原核生物に用いる遺伝子発現に制限され、原核RNAプロモーターのいずれも、ヘアピン型RNA、例えばpre-miRNAs及びshRNAsの発現に適用しない。
【００１４】
システムの不適合性に起因して、発明者のpro-miRNAs発明以前には、原核生物においてpre-miRNA/shRNA類の薬物を生成する方法がない。また、pre-miRNA/shRNAは、約70〜85個のヌクレオチドの長さであり、あまりにも大きく、かつコストが高すぎるので、RNA合成機器では製造できない。これらの問題を克服するために、本発明は、pro-miRNAsを採用する。真核転写補因子を擬態した幾つかの明確な化学誘導剤を添加することにより、発明者は、原核細胞のために新規な適応環境を構築し、真核Pol-2及び/又はPol-2類のウイルスプロモーターをヘアピン型pre-miRNAs及びshRNAsの転写に用いることができる。この方法の利点は、第一に、細菌の成長が速いので経済的で大量製造ができる。第二に、専用のhESCs又はiPSCsを培養して成長させる必要がないので処置しやすい。第三に、Pol-2プロモーターにより駆動されるRNA転写に対して、高忠実度な生産性を有する。第四に、原核生物に真のmiRNAがないので、得られるpre-miRNAs及びsiRNAsの純度が高い。最後に、内毒素がないので、幾つかの化学品の処理によりさらに一層除去が可能である。したがって、ヒト肺癌を治療する薬物として高品質で大量のpro-miRNAsを生成する方法は、非常に理想的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第9,394,538号明細書
【特許文献２】米国特許第9,399,773号明細書
【特許文献３】米国特許第9,422,559号明細書
【特許文献４】欧州特許第2198025号明細書
【特許文献５】米国特許第7,959,926号明細書
【特許文献６】米国特許第7,968,311号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Lin SL, Chang D, Chang-Lin S, Lin CH, Wu DTS, Chen DT, and Ying SY. (2008) Mir-302 reprograms human skin cancer cells into a pluripotent ES-cell-like state. RNA 14, 2115-2124
【非特許文献２】Lin SL and Ying SY. (2008) Role of mir-302 microRNA family in stem cell pluripotency and renewal. Ying SY. (Ed.) Current Perspectives in MicroRNAs. Springer Publishers press, New York, 167-185
【非特許文献３】Lin SL, Chang D, Ying SY, Leu D, and Wu DTS. (2010) MicroRNA miR-302 inhibits the tumorigenecity of human pluripotent stem cells by coordinate suppression of CDK2 and CDK4/6 cell cycle pathways. Cancer Res. 70, 9473-9482
【非特許文献４】Lin SL, Chang D, Lin CH, Ying SY, Leu D, and Wu DTS (2011) Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065
【非特許文献５】Takahashi et al. (2006) Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676
【非特許文献６】Yu et al. (2007) Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920
【非特許文献７】Wernig et al. (2007) In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 448, 318-324
【非特許文献８】Wang et al. (2008) Embryonic stem cell-specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nat. Genet. 40, 1478-1483
【非特許文献９】McDowell et al. (1994) Determination of intrinsic transcription termination efficiency by RNA polymerase elongation rate.  Science 266, 822-825
【発明の概要】
【００１７】
概要
本発明は、ヘアピン型RNAs、例えばpre-miR-302s（SEQ.ID.NO.6〜SEQ.ID.NO.9）及びそのsiRNAミミック（siR-302）をヒト肺癌の治療に用いる用途に関する。pre-miR-302及びsiR-302は、何れかの化学誘導剤を利用して原核細胞における真核プロモーターにより駆動されるヘアピン型RNAの転写を刺激及び強化する新規なpro-miRNA生成方法によって製造される。これらの化学誘導剤は、3-モルフォリノプロパン-1-スルホン酸[或いは、3-（N-モルフォリノ）プロパンスルホン酸；MOPSと称する]、グリセリン（或いは、プロパントリオールと称する）及びエタノール、並びにその機能類似体、例えば2-（N-モルフォリノ）エタンスルホン酸（MES）、4-（2-ヒドロキシエチル）-1-ピペラジンエタンスルホン酸（HEPES）及びマンニトールを含む。また、これらの誘導剤に類似する構造を有する化学品は同じ機能を有することを想定できる。しかし、MOPSは、通常、細菌細胞の溶解における緩衝剤として使われ、エタノールは、周知の消毒剤であり、また、グリセリンは、細菌の細胞壁を脱安定化することにより細菌の形質転換（transformation）における抗菌剤として頻繁に使われる。MOPS、エタノール及びグリセリンの上記の既知の機能に鑑みて、0.001%〜4%（体積/体積）濃度のこれらの化学品を用いて原核生物において真核プロモーターにより駆動される遺伝子発現を誘導することを予期する人はいないであろう。
【００１８】
以上の説明に基づいて、本発明は、原核細胞により癌の療法に用いる治療薬物及び/又はワクチンとしてのヒトmicroRNA前駆体（pre-miRNAs）及び/又はshRNAsを生成する設計及び方法も含む。より具体的には、本発明は、原核細胞により特殊な種類のpre-miRNA類薬剤を生成する設計及び方法であり、これらの薬剤は、原核生物により生成されるmiRNA前駆体（pro-miRNA）と称され、高度悪性/転移性ヒト癌細胞を低度良性腫瘍、ましてや正常のような状態にまで再プログラムできる。これらのpro-miRNAsは、腫瘍抑制因子microRNAs（TS-miRNA）であり、miR-302a、b、c、d、e、及び/又はfの前駆体（pre-miR-302s）及びその天然ファミリークラスター並びにその再設計された人工小ヘアピン型RNAs（shRNAs）及び/又はその組合せに類似することが好ましい。pre-miR-302様shRNAsの構造は、pre-miR-302のステム・アーム配列の不完全及び完全マッチングの二重らせん構造形態を含み、単一の単位又は複数の単位クラスターに形成することができる。また、pre-miR-302様shRNAのミスマッチ部分は、ステムアーム又はループ領域に位置し、予期のpre-miR-302配列と約30%〜100%の相同性を有することができる。これらの設計は、標的特異性を向上させ、及び/又は有効な送達及び癌の療法に必要なpro-miR-302のコピー数を減少させることが可能である。このような薬物治療に適するヒトの細胞は、生体外、インビトロ及び/又は生体内の正常細胞、腫瘍細胞及び癌細胞を含む。
【００１９】
本発明に用いる原核細胞は、細菌コンピテントセルであり、具体的には、大腸菌（Escherichia coli；E. coli）であり、化学誘導剤は、MOPS、エタノールやグリセリン又はその混合物であることが好ましい。また、使用される真核RNAプロモーターは、真核Pol-2プロモーター（即ち、EF1αプロモーター）又はPol-2適合（Pol-2類）ウイルスプロモーター（即ち、サイトメガロウイルスCMVプロモーター）であることが好ましい。真核RNAプロモーター媒介遺伝子は、microRNA（miRNA）、小ヘアピンRNA（shRNA）、低分子干渉RNA（siRNA）、伝令RNA（mRNA）、その前駆体及び同体、並びにその組合せからなる群から選択されるノンコーディングやたんぱく質コードRNA又はその両者（例えば、イントロンを含有する遺伝子転写物）をコードできる。遺伝子発現を誘導するために、原核細胞に対して真核RNAプロモーター媒介遺伝子によりトランスフェクションを行い、そして、化学誘導剤の添加下に、ルリア-ベルターニ（Luria-Bertani；LB）培養液の細菌培地に類似する培地で37℃、24時間以上成長させる。
【００２０】
これらの化学誘導剤が原核生物におけるヒトmicroRNAの生成を誘導できることを示すために、発明者は、発明者の優先権出願である米国特許出願第12/149,725号及び第12/318,806号からのレンチウイルスベクターpSpRNAi-RGFP-miR302を新しいプラスミドベクターpLenti-EF1a-RGFP-miR302に修飾し、そのうち、SpRNAi-RGFP遺伝子発現は、真核Pol-2又はPol-2類プロモーター、例えばEF1α及び/又はCMVプロモーター、又はその両者を組み換えた組合せにより駆動される（図1A）。そして、図1Bに示すように、発明者は、それを用いて大腸菌コンピテントセルを形質転換し、その後、赤色蛍光たんぱく質（RGFP）の発現をpre-miR-302s（pro-miR-302s）の転写及び生成レートを計測するための視認マークとして用いる。また、図5及び図6に示すように、miR-302ファミリークラスター（SEQ.ID.NO.5）もさらに修飾されることでRGFP遺伝子の5'-イントロン領域[例えば、5'-非翻訳領域（5'-UTR）又は第1イントロン]にコードされるので、各RGFP mRNAの転写によって、1つの4-ヘアピンmiR-302前駆体クラスター（pri-miR-302）及び/又は4つの1-ヘアピンmiR-302前駆体（pre-miR-302s）を生成する。原核生物にRNase III Dicerがないので、pri-miR-302転写物は、最終的に（大腸菌における幾つかの一本鎖RNA酵素により）1-ヘアピンpre-miR-302sに分解され、いずれも抽出され、さらに本発明の治療薬物として用いることができる。広義には、5'-UTR及び3'-UTRは、本発明のイントロンの一部と見なされる。
【００２１】
全てのmiR-302メンバーは、前の5'-17個（17）のヌクレオチドにおいて完全に同じ配列である5'-UAAGUGCUUC CAUGUUU-3'（SEQ.ID.NO.3）を共用し、その成熟microRNAの全長23ヌクレオチドにおいて82%を超える相同性を有する。オンライン計算プログラムTARGETSCAN及びPICTAR-VERTにより予測された結果に基づき、これらのmiR-302sは、ほとんど同じ遺伝子を同時にターゲティングし、それらは600種類を超えるヒト遺伝子を包括する。また、miR-302は、mir-92、mir-93、mir-200c、mir-367、mir-371、mir-372、mir-373、mir-374及びmir-520のファミリーメンバーと多くの重複する標的遺伝子を持ち、これらのファミリーメンバーは、いずれも類似する機能を有すことができる。これらの標的遺伝子の大部分は、初期胚の発生期間における幾つかの系譜特異的細胞分化の開始及び/又は確立に関与する発育シグナル及び転写因子である（Lin氏ら、2008）。多くのこれらの標的遺伝子は、周知の発癌性遺伝子でもあるため、miR-302sは、腫瘍抑制因子として正常なhESCの成長が腫瘍/癌細胞に偏ることを予防する可能性がある。
【００２２】
幾つかの実施例において、癌細胞の増殖の抑制方法が開示されている。この方法は、当該癌細胞を一定量のSEQ.ID.NO.3含有ヘアピン型pre-miRNAと接触させることを含み、当該量は、癌細胞の増殖を抑制するのに十分である。幾つかの実施例において、当該量は、正常細胞の増殖を抑制するのに不十分である。幾つかの実施例において、当該量は、10〜200μg/mLの範囲内にある。幾つかの実施例において、当該量は、10μg/mL、15μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、75μg/mL、100μg/mL、125μg/mL、150μg/mL、200μg/mL又はその間の値である。幾つかの実施例において、pre-miRNAは、グリシルグリセリン（glycylglycerin）によりカプセル封入されたpro-miR-302である。幾つかの実施例において、癌細胞は、動物内にあり、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpro-miR-302を動物の血流に注射して癌細胞を処理する。幾つかの実施例において、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpro-miR-302は、動物血液1mlあたり10〜200μgの濃度で動物に注射される。幾つかの実施例において、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpro-miR-302は、10μg/mL、15μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、75μg/mL、100μg/mL、125μg/mL、150μg/mL、200μg/mL又はその間の値の濃度で動物に注射される。幾つかの実施例において、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpro-miR-302は、1日に2回、1日に1回、1週間に2回、1週間に1回、2週間に1回、4週間に1回又はその中間の頻度で動物に注射される。幾つかの実施例において、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpro-miR-302は、1週間2回の頻度で動物に注射される。幾つかの実施例において、癌細胞は、膀胱癌、肺癌、脳癌、肝癌、乳癌、黒色腫、非ホジキンリンパ腫（non-Hodgkin lymphoma）、子宮頸癌、卵巣癌及び骨癌からなる群から任意に選択される癌に由来する。幾つかの実施例において、癌細胞は、肺癌細胞である。
【００２３】
原核生物における真核プロモーターにより駆動される遺伝子発現の誘導
大腸菌（E. coli）コンピテントセルは、pLenti-EF1α-RGFP-miR302プラスミドにより、z-コンピテント大腸菌形質転換キット（Zymo Research, Irvine, CA）を用いて形質転換され（図1A）、37℃で170rpmでの頻繁撹拌下で0.1%（v/v）MOPS及び0.05%（v/v）グリセリン（誘導剤）の混合物が補充されたルリア-ベルターニ（LB）培養液でインキュベートされる。図2に示すように、一夜インキュベートした後、形質転換された大腸菌コンピテントセルは、LB培養液の色から明らかに見られるような、高度に豊富な赤色RGFPたんぱく質を発現するのに対して、対照となるブランク大腸菌では、RGFPが発現されない。機能性RGFPの存在は、そのコードするRNA及びたんぱく質が、いずれもコンピテントセルにおいてうまく生成及び処理されたことを示す。
【００２４】
化学誘導剤により誘導される遺伝子発現の特異性をさらに確認するために、形質転換された2つの大腸菌菌株を調製し、一つは、CMVプロモーターにより駆動される緑色蛍光たんぱく質（GFP）遺伝子を含有するpLVX-Grn-miR302+367プラスミドベクターを担持し、もう一つは、上記pLenti-EF1α-RGFP-miR302ベクターを担持する。図3に示すように、0.1%（v/v）MOPSのみと共に一夜インキュベートした後、pLVX-Grn-miR302+367により形質転換された大腸菌は、緑色に変色するが、pLenti-EF1α-RGFP-miR302により形質転換されたもう一つは依然として赤色を示す。この結果は、MOPSのような化学誘導剤が、真核pol-2又はPol-2類のウイルスプロモーターを介して特定のRNA転写及びその関連たんぱく質の製造を刺激できることを示す。特にRGFP及びGFPの生産量がここまで豊富であるということは、大腸菌細胞でも、対応する赤色及び緑色により視認されるように染色されたことに注意する。
【００２５】
図4に示すように、本発明でテストされる全ての化学品のうち、最も強力な誘導剤の3つは、MOPS、グリセリン及びエタノールである。図5及び実施例3に示すように、誘導性RGFPの製造の定量的結果は、ウェスタンブロット解析（Western blot analysis）によりさらに確認される。細菌RuvBたんぱく質は、RGFP発現を標準化するハウスキーピング基準の役割を果たす。確認されるこれらの誘導剤の誘導性は、その濃度に比例した用量依存性を有することも見出された。如何なる処理も行っていない場合に、陰性対照の大腸菌細胞は、何の蛍光染色もない場合は元々の色のみを示す。したがって、これらの全ての結果によれば、本発明は、明確に新規な化学誘導性組成物及びその原核細胞における真核pol-2又はPol-2類ウイルスプロモーターにより駆動されるRNAの製造を調節するための応用方法を提供することができる。以上の論証に基づいて、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって、RGFP遺伝子の代わりにその他の遺伝子又は関連cDNAsを用いて原核生物において機能性RNAs及び関連たんぱく質を生成できることは、自明のことである。
【００２６】
原核生物における真核プロモーターにより駆動されるpre-miRNA発現の誘導
以上に示すRGFP誘導の実験に従って、発明者は、化学誘導のある又はないpLenti-EF1α-RGFP-miR302形質転換細胞におけるpri-/pre-miR-302s及びその成熟miR-302sの発現をさらに計測する。図6及び実施例4に示すように、ノーザンブロット解析（Northern blot analysis）により、誘導されたpri-/pre-miR-302の製造の定量結果が既に確認された。図4及び5におけるRGFP誘導の結果に類似し、MOPS、グリセリン又はエタノールの処理を経た形質転換細胞において、pri-/pre-miR-302の発現が強く検知されたが、対照となるブランクにおいては強く検知されておらず、これらの化学誘導剤は実際、真核pol-2プロモーターを介して原核細胞におけるコードpri-/pre-miRNAsの発現を刺激することを示す（図6）。pre-miRNAsとshRNAsの構造の類似性故に、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって、本発明を用いてその他のタイプのpri-/pre-miRNAの種類を生成できることは明らかであり、例えば、miR-34、miR-125、miR-146、miR-200、miR-371〜373及びmiR-520が挙げられるが、それらに限定されない。より明確に区別するために、これらの人工原核生物により生成されるpri-/pre-miRNAsをpro-miRNAsと称する。
【００２７】
pLenti-EF1α-RGFP-miR302は、RGFP遺伝子の5'-UTRに位置するmiR-302ファミリークラスターを含有する（図1A及び図1B）ので、図1Bに示すように、誘導されるRGFP遺伝子発現もmiR-302クラスター（pri-miR-302）及びその誘導体pre-miR-302a、b、c及びd（pre-miR-302s）を生成する。原核生物にRNase III Dicerがないので、こうして得られるpri-miR-302及びpre-miR-302sは、ヘアピン型microRNA前駆体として保持され、これらの前駆体は、治療薬物の開発に適用することが見出された。ヒト細胞において、これらpre-miR-302s及びpri-miR-302は処理を通じて成熟miR-302となることで、その腫瘍抑制機能を発揮することができる。同様に、本発明は、その他のタイプのTS-miRNA種類及びその前駆体、例えばmiR-34a、miR-146a、miR-373及びmiR-520ファミリーの生成に用いることもできる。
【００２８】
得られるpro-miRNAsは、コンピテント大腸菌細胞から容易に抽出され（実施例5及び6）、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）によりさらに精製する（図10A及び10B）ことが可能である。精製されたpro-miR-302sにおいて、発明者は、microRNAマイクロアレイ解析（図11B及び12）及びRNAシーケンシング[図13A（pri-miR-302）及び13B（pre-miR-302s）]を用いて全てのmiR-302ファミリーメンバー（miR-302a、a*、b、b*、c、c*、d及びd*）を認識して鑑定した。特にシーケンシングの結果が示すように、これらのpro-miR-302sは、いずれもその天然pre-miR-302の対応物と完全に同じ配列を共有する（図13B）。また、生体内におけるヒト肝癌に対する治療効果を測定するために、発明者は、これらのpro-miR-302sを静脈内（IV）/生体内注射用の溶解性薬物として配合した（実施例11）。図14に示すように、3回の注射治療後に、pro-miR-302薬物は、生体内に移植されたヒト肝癌の90%超の体積を見事に減少し、癌の平均サイズを未治療の癌に対して10%未満まで縮小させた。また、ヘマトキシリン・エオジン（H&E）染色による組織学検査により、この顕著な治療効果が、報告されたmiR-302の腫瘍抑制機能（Lin氏ら, 2010）だけでなく、これまでまだ発見されていないもう1つの新規な再プログラム機能にもよることがさらに示された。例えば、図15に明らかに示すように、pro-miR-302薬物は、生体内において高度なヒト肝癌の悪性特性を正常な肝組織にほぼ近似した相当良性な段階に再プログラムできる。治療を経たこれらの癌は、正常な肝様構造、例えば古典的肝小葉、中央静脈（CV）及び門脈三管（portal triads；PT）をも形成できる。したがって、これらの証拠は、pro-miR-302が腫瘍/癌細胞の成長を抑制できるだけでなく、生体内においてヒト癌の悪性を比較的に良性又は正常な状態まで回復させ、癌に対する薬物の設計として完全に新規な治療効果をもたらすことができることを強く示す。
【００２９】
本発明において、プラスミドベクター及びそのコードするノンコーディングRNAs（即ち、pre-miRNA/shRNA及びpri-miRNA）は、いずれも原核細胞、好ましくは大腸菌DH5αコンピテントセルにおいて同時に増幅することができる（実施例1、5及び6）。増幅されたpLenti-EF1α-RGFP-miR302 プラスミドDNAと転写されたpri-/pre-miR-302sを分離させるための方法は、実施例5及び6に記載されている。プラスミドベクター（即ち、pLenti-EF1α-RGFP-miR302）を原核細胞に送達するための技術は、細胞形質転換と称され、増幅されたncRNAs（即ち、pro-/pri-/pre-miR-302s）を真核細胞に送達するための方法は、エンドサイトーシス、化学/グリセロール注入（glycerol infusion）、ペプチド/リポソーム/化学物質媒介のトランスフェクション、電気穿孔法、遺伝子銃による貫入、マイクロインジェクション、トランスポゾン/レトロトランスポゾン挿入、及び/又はアデノウイルス/レトロウイルス/レンチウイルス感染からなる群から任意に選択できる。
【００３０】
pro-miR-302に誘導される多能性幹細胞の分化作用
発明者の優先権出願である米国特許出願第12/149,725号及び第12/318,806号に示すように、miR-302は、哺乳動物の体細胞をヒト胚性幹細胞（hESC）様誘導多能性幹細胞（iPSC）に再プログラムすることが既に報告された。これらのiPSCsを使用して多くの幹細胞の応用及び療法を設計して開発した。しかし、これらのiPSCs及びhESCsのインキュベートはコストが極めて高くて手間がかかるので、これらの多能性幹細胞からmiR-302及びその前駆体を集めることは困難であり、効率が良くない。一方で、合成shRNAミミックの製造は、pre-miR-302の製造のもう一つの可能な代替案であるが、コストが依然として極めて高い。また、合成shRNAと天然pre-miR-302の間の類似性が疑われる。これらの問題を解決するために、本発明は、原核生物においてpre-miR-302を大量に生成するための簡易で、低コスト、効率の良い方法を提供する。また、本発明の図6及び実施例6に示すように、これらの原核生物により生成されるpre-miR-302s（pro-miR-302s）の抽出及び精製は、比較的に容易で経済的である。
【００３１】
実施例5及び6に示すように、発明者は、pLenti-EF1α-RGFP-miR302により形質転換された大腸菌細胞を用いて大量で高品質のpLenti-EF1α-RGFP-miR302ベクター及びpro-miR-302sを生成して分離した。pLenti-EF1α-RGFP-miR302及びpro-miR-302sは、いずれもiPSCsの生成に適用する。実施例2に従って、本発明で生成されるpro-miR-302sによりヒト皮膚初代角化細胞に形質導入（transduced）する際に、トランスフェクションされた角化細胞は、強いhESCのマーカーであるOct4を発現するhESC様iPSCsに再プログラムされる（図7）。図8及び実施例8において、発明者は、ハイドロサルファイトDNAシーケンシング検定をさらに行うことにより、全DNAデスメチル化が確かにOct4及びSox2遺伝子の両者のプロモーター中で発生したことを示す。これらの遺伝子は、肝心な再プログラム因子及びhESCマーカーの両者である。全DNAデスメチル化及びOct4発現は、体細胞を再プログラムしてhESC様iPSCsを形成する第1ステップである（Simonsson及びGurdon, Nat Cell Biol. 6: 984-990, 2004）ことが知られているので、MOPSに誘導される大腸菌細胞の抽出物から分離されたpro-miR-302sは、iPSC分化に適用する天然pre-miR-302sとして有効であると実証された。したがって、pro-miR-302及びpre-miR-302は、幹細胞誘導において同じ機能を有する。
【００３２】
pre-miR-302に誘導されるCD34陽性成体幹細胞の増幅及び/又は再生
microRNA miR-302は、哺乳動物の体細胞をhESC様iPSCsに再プログラムすることが見出された（Lin, 2008, 2010, 2011；Linの米国特許出願第12/149,725号及び第12/318,806号）。これらのiPSCsを使用して、現代再生医学を推進する多くの幹細胞関連生物医学応用及び療法を開発した。しかし、miR-302は、hESCsのみに大量に発見され、分化した組織細胞には発見されない。また、hESCsからmiR-302を分離することは、非常に論争的であり、コストが高くて煩わしい。これらの問題を解決するために、発明者の米国特許出願第15/167,226号の優先権は、原核生物においてpre-miRNAs（あるいは、pro-miRNAsと称する）及びそのsiRNAミミックを大量に生成するための、簡易で低コストで、迅速な誘導性のある組成物及び方法を提供した。本発明の図6及び実施例6に示すように、この方法を用いて原核細胞からpre-miR-302（pro-miR-302s）を生成及び分離することは、比較的容易で経済的である。
【００３３】
正常組織又は癌組織においてCD34陽性成体幹細胞の増幅を誘導することは、分離されたpre-miR-302sの好ましい応用である。図17A及び17Bに示すように、発明者が新規なグリシルグリセリンを用いて配合したpre-miR-302に基づく薬物の傷口治癒及び癌療法に関する最近の研究に示すように、比較的低い濃度（50〜500μg/mL）でpre-miR-302を選択対象薬物として配合する治療は、傷跡のない傷口の治癒に大きく寄与するだけでなく、マウス及び豚の皮膚における損傷した組織領域の周囲の生体内においてCD34陽性成体幹細胞の増幅も誘導する。図17Aの対照（抗生物質軟膏のみ）結果と図17BのmiR-302治療（pre-miR-302s＋抗生物質軟膏）の結果の比較に基づいて、pre-miR-302治療の後に、生体内のCD34陽性成体幹細胞群（緑色蛍光抗CD34抗体でマーキングされた）は、40倍以上増加したことを明らかに示している。現在、既知のCD34陽性幹細胞のタイプは、皮膚、毛髪、筋肉、血液（造血）、間葉及び神経幹細胞を含むが、それらに限定されない。この発見に鑑みて、miR-302は、生体内においてCD34陽性成体幹細胞の増幅及び/又は再生を誘導するために用いることができるので、この治療効果は、機能性成体幹細胞を再成長及び/又は再生させることでヒトの退行性疾患を治療することに寄与することもでき、例えば、アルツハイマー病（Alzheimer's disease）、パーキンソン病（Parkinson's disease）、骨粗鬆症、糖尿病及び癌が挙げられるが、それらに限定されない。
【００３４】
生体内における肝癌療法へのpro-miR-302の応用
発明者の従来研究は、この方法が生体外でヒト肝細胞癌HepG2細胞を治療し得る可能性を示した（Lin氏ら、2010）。図9に示すように、治療された腫瘍/癌細胞は、iPSCs（mirPS-HepG2とマーキングされる）に再プログラムされ、胚様体様細胞コロニー（embryoid body-like cell colonies）を形成した。また、miR-302は、治療された癌細胞群において95%を超えるアポトーシスを誘導することも見出された。図9の一番上の図は、さらにDNA含有量のフローサイトメトリー分析を示し、細胞周期段階に応じてmiR-302治療の後に有糸分裂細胞群が顕著に減少した（45.6%から17.2%まで減少）ことを示す。これらの結果は、miR-302が、ヒト肝癌細胞の速やかな細胞周期速度を効率的に低減させ、それによりこれらの癌細胞の顕著なアポトーシスを引き起こすことができることを示している。
【００３５】
遺伝子突然変異の累積によって、癌進行の過程は、不可逆と考えられている、本発明には、生体内において高度悪性の癌を低度良性腫瘍ましてや正常様段階まで再プログラムできる新規なpre-miRNA（pro-miR-302）機能が開示され、当該メカニズムは、癌の自然退縮（spontaneous cancer regression）と称されて極めて稀な自然治癒過程に関連している。癌の自然退縮は、癌患者100,000名のうち1人に満たない極稀な割合で現れる。発明者は、pro-miR-302による治療によってヒト肝癌においてこの稀な治癒割合を90%超まで増加させることができることを見出した。図14に示すように、pro-miR-302sをSCID-ベージュヌードマウス（n＝6）のヒト肝癌異種移植物を治療する薬物として用いる治療結果は、このpro-miR-302薬物が癌のサイズを728±328mm3（対照となる未処理のブランク、C）から75±15mm3（pro-miR-302により治療されたもの、T）まで見事に減小させたことを示し、癌の平均サイズが約90%減小し、その他の合成siRNAミミック（siRNA-302）による治療では、類似する治療効果を一切提供できないことを示している。
【００３６】
さらなる組織学検査（図14の一番右の図）に示すように、pro-miR-302により治療された癌移植物のみに正常な肝小葉様構造（丸付けされ、黒い矢印で示す）が観察され、その他の治療又は対照サンプルでは観察されていない。これは、再プログラムメカニズムが既に現れて悪性の癌細胞の特性を比較的に正常のような状態まで回復させた（癌の逆転）ことを示す。この新規な再プログラムメカニズムは、ヒト発癌性遺伝子、特に癌進行に関与するそれらの突然変異発癌性遺伝子に対するmiR-302の遺伝子サイレンシング効果に起因する可能性がある。それらの突然変異発癌性遺伝子をサイレンシングさせることにより、pro-miR-302は、癌遺伝子の発現パターンを正常のような状態まで回復させ、これにより、癌の逆転といった治療結果を生じさせることができる。しかし、pro-miR-302治療後に生体内にOct4陽性多能性幹細胞が認識されていないため、この生体内の再プログラムメカニズムは、以前に報告された生体外の体細胞の再プログラムと異なるものである（Lin氏ら、2008及び2011）。
【００３７】
より詳細な組織学検査（図15）により、pro-miR-302薬物が確かに高度（IV度）なヒト肝癌移植物をより良性で低度（II度より低い）な状態まで再プログラムしたことがさらに確認された。図15に示すように、治療された癌移植物は、中央静脈（CV）様及び門脈三管（PT）様構造（黒い矢印で示す）を含む古典的肝小葉を形成し、正常な肝組織の構造（一番上の図）に極めて類似している。未治療のヒト肝癌移植物、siRNAにより治療されたヒト肝癌移植物、pro-miR-302により治療されたヒト肝癌移植物と正常な肝組織の間の生体内組織学比較（図16）は、未治療の移植されたヒト肝癌（一番上の図）が侵襲的に周囲の正常な組織、例えば筋肉及び血管に侵入し、塊状の細胞-細胞及び癌-組織の融合構造を形成したことも示し、その高度な悪性及び転移を示している。siRNAミミック（siRNA-302）による治療は、移植された肝癌の悪性を顕著に低減させず（中央上の図）、これは、生体内におけるsiRNAの短い半減期に起因する可能性がある。それに対して、pro-miR-302による治療は、移植された癌細胞を正常な肝細胞様形態に再プログラムした（未融合）だけでなく、癌の周囲組織への何れの侵入も見事に抑制した（中央下の図）。正常な肝組織（一番下の図）と比べると、pro-miR-302により治療された癌は、小葉に類似する構造、正常な腺細胞様構成及び細胞-細胞と癌-組織の結合部位の間の極めて明らかな境界（黒い矢印）を明確に示し、これは、治療されたこれらの癌の悪性レベルが極めて良性の状態まで大幅に後退したことを示す。pro-miR-302薬物による6〜10回のさらなる連続的治療によって、6つのサンプル（n＝6）の全てにおいて癌異種移植物を完全に除去することができる。
【００３８】
生体内における肺癌療法へのpro-miR-302の応用
本発明において、発明者は、miR-302治療の肺癌療法への応用を拡大することを目的とする。この目的を達成するために、発明者は、まず、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpro-miR-302（又は、処方#6；F6と称する）の患者から分離された肺癌細胞の異なるタイプの成長に対する用量依存性腫瘍抑制効果をテストし、生体外において25〜50μg/mLのF6溶液を用いると、正常細胞の成長ではなく、テストされた全ての肺癌細胞の増殖に対して最適な抑制結果を示す（図18）ことを見い出した。肺癌細胞の悪性タイプの成長に対するF6薬物の効果をさらに測定するために、軟寒天コロニー（soft agar colony）形成アッセイを実施した。図19A及び19Bに示すように、発明者は、この軟寒天系において典型的なヒト悪性肺癌細胞株-A549のコロニー形成能力がF6治療後に特に大型コロニー（直径200μm以上）の群において顕著に低下することを見い出した。この結果は、配合されたpre-miR-302sの悪性/転移性肺癌細胞の増殖に対する治療効果を明らかに示す。また、図20には、ヒト肺癌細胞の多種の異なるタイプが示され、EGFR、p53及びK-Ras発癌性遺伝子の突然変異タイプにおける若干の駆動遺伝子の突然変異状態を含む。図20における中欄に示す図は、何の治療を受けていない4種類の異なるヒト肺癌細胞株（タイプ）に由来するオリジナルな癌細胞で形成されるコロニーであり、図20における中欄の右上の図は、これらの肺癌タイプのコロニー形成に対する1回のF6治療での抑制効果を示し、得られた薬物の効果は、敏感群（コロニーの平均サイズが50%超減少した）、一部敏感群（25〜50%減少した）、一部薬剤耐性群（25%未満減少した）及び薬剤耐性群（無効0%）という4つの群に分けられる。以上をまとめると、これらの結果により、設計されたpro-miR-302治療は、多くの悪性/転移性肺癌タイプの成長及びコロニー形成能力を顕著に抑制できることが確認された。特にPC9/IR細胞の激しい薬物敏感反応は、チロシンキナーゼ抑制剤（TKI）媒介の耐薬経路とmiR-302媒介の腫瘍抑制経路との間の可能な相殺関係（counteractive relationship）も示唆し、高度悪性/転移性肺癌の薬剤耐性問題を克服するための改良方法を導き出す。
【００３９】
生体内の上皮内肺癌検定を用いたさらなる動物試験（図22A〜22C）において、発明者は、肺癌細胞を各被検マウスの左胸腔に注射して肺間の癌転移を観察した。その結果、右葉で発見された癌結節は、肺癌が左葉における原発癌のインプラント側から転移したことを示した。図22Aは、異なる実験及び対照組における肺癌結節の数を示し、図22Bは、代表的な写真を示す。図22Aにおいて、グラフの黒い部分は、左葉で発見された結節を示し、グラフの白い部分は、右葉で発見された結節を示す。図22A及び22Bに示す結果として、2つの治療組（50及び100μ g/ml）における結節数は、肺左葉及び右葉においていずれも顕著に減少した。対照組の結節数は、それぞれ左葉及び右葉における8.7±6.0及び23.8±12.0である。治療後、配合pre-miR-302（F6）薬物は、結節数をそれぞれ50μg/mL組において1.6±1.9及び8.3±5.3並びに100μg/mL組において22.5±1.4及び4.75±3.9にまで見事に減少させた。また、組織生検体の組織学検査（図22C）は、全ての3組において典型的な肺腺癌構造（丸付けされ、黒い矢印で示す）が依然として観察され、腫瘍の数及びサイズは、2つの治療組の肺組織においていずれも顕著に縮小されたことを示す。これらのテータにより、この配合pre-miR-302（F6）薬物は、生体内において、特に転移性肺腺癌領域において非小細胞肺癌（NSCLC）の成長及び転移を抑制する治療効果が極めて強力であることが確認された。
【００４０】
転移性肺腺癌に対するF6薬物の強力な治療効果をさらに評価するために、発明者は、生体内の上皮内肺癌モデル（2つの治療組について、n＝11であり、対照組について、n＝5である）におけるF6溶液による治療頻度を低減させた。図23A及び23Bに示すように、この反復した動物試験的実験において、マウスは、以下のようにF6を用いて治療される。3週目及び4週目の間、毎週尾静脈を介して2回注射し、続けて、5週目の後、殺すまで毎週1回注射する。体重と総血液量の比に基づいてF6の投与量を計算し、全ての被検マウスにおいて同じF6治療濃度を保持する。毎週にルシフェラーゼシグナル（Luciferase signals）を1回観察して計測することにより、転移癌の成長の状態を追跡する。最後に、治療後の42日目にマウスを殺す。pre-miR-302薬物の急性毒性効果をさらに評価するために、一つの被検組のマウスを、3週目及び4週目の期間のみにF6を用いて4回治療し、続いて、50（4）組とマーキングする（図23B）。また、発明者は、この生体内マウスモデルにおけるグリシルグリセリンのみの処方の毒性もテストすることで、薬物送達配合方案における何れの起こり得る毒性干渉を排除する。
【００４１】
治療頻度を低減させた第2動物試験の治療結果（図24A〜24C）は、上記の生体内の上皮内肺癌実験（図22A〜22C）に観察された結果と大きく一致した抗癌効果及び結節抑制状態を示した。対照組の結節数（図24A）は、それぞれ左葉及び右葉における9.4±2.2及び34.8±7.7であり、それに対して、F6（pre-miR-302）による治療は、結節数を50（4）μg/mL組において6.75±4.6及び29.3±3.9、50μg/mL組において5.9±2.7及び16.3±4.4、並びに100μg/mL組において4.3±2.9及び10.5±4.4と見事に減少させた。図24Bは、図24Aにおける全ての対照組及び治療された肺癌組織の代表的な写真をさらに示す。興味深いことに、治療組から分離された肺組織の写真は、左葉及び右葉の両者において結節数が顕著に減少したことを示すだけでなく、肺表面下の癒合した傷跡の組織も示し、これは、肺癌の損傷組織領域においてもF6治療により強化型正常組織修復効果を刺激することを示す（図24C）。また、F6治療組から分離された生検組織のさらなる組織学検査は、腫瘍におけるリンパ球の浸潤を示し（丸付けされ、黒い矢印で示す）、これは、またF6治療により、特に高用量のF6治療組（100μg/mL組；図24Cの一番右の欄）の組織において、強力な免疫反応を刺激することを示す。
【００４２】
以上をまとめると、これらの全ての発現は、F6（配合されたpre-miR-302薬物）の高度悪性及び転移性肺癌、例えばNSCLCの成長に対する生体内治療効果を明確に総括する。観察された本発明のこれらの治療効果は、肺癌細胞の成長の抑制、癌結節の形成の抑制、癌転移の抑制、薬剤耐性の予防、免疫系反応の増加及び癌の損傷組織領域における正常な組織の修復の強化を含むが、それらに限定されるものではない。本発明のpre-/pro-miR-302薬物のこれらの全ての治療効果は、多種の医薬及び治療応用に用いる新規な薬物及び療法の設計及び開発に極めて適している。
【００４３】
A.定義
本発明を理解しやすくするために、以下で幾つかの用語を定義する。
ヌクレオチド：糖部分（ペントース）、フォスフェート及び窒素含有複素環塩基から構成されるDNA又はRNAの単量体単位である。塩基は、グリコシド炭素（ペントースの1'炭素）を介して糖部分に結合され、塩基と糖の当該組合せは、ヌクレオシドである。ペントースの3'又は5'位置に結合するフォスフェート基を少なくとも1つ含有するヌクレオシドは、ヌクレオチドになる。DNA及びRNAは、それぞれ、デオキシリボヌクレオチド及びリボヌクレオチドと称される異なるタイプのヌクレオチド単位から構成される。
【００４４】
オリゴヌクレオチド：2個以上、好ましくは3個より多く、一般的に10個より多いDNA及び/又はRNA単量体単位から構成される分子である。13個のヌクレオチド単量体より長いオリゴヌクレオチドは、ポリヌクレオチドとも称される。精確なサイズは、多くの要素に依存するが、オリゴヌクレオチドの最終的な機能又は用途により決められる。オリゴヌクレオチドは、化学合成、DNA複製、RNA転写、逆転写又はその組合せを含む何れかの方法により産生させることができる。
【００４５】
ヌクレオチド類似体：構造がアデニン（A）、チミン（T）、グアニン（G）、シトシン（C）又はウラシル（U）と異なるが、核酸分子における正常なヌクレオチドの代替物に十分に類似するプリン又はピリミジンヌクレオチドである。
【００４６】
核酸組成物：核酸組成物は、一本鎖又は二本鎖分子構造におけるオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチドを指し、例えば、DNA又はRNA配列、又はDNA/RNA混合配列が挙げられる。
【００４７】
遺伝子：オリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチド配列がRNA及び/又はポリペプチド（たんぱく質）をコードする核酸組成物である。遺伝子は、RNA又はDNAであってもよい。遺伝子は、ノンコーディングRNA、例えば小ヘアピンRNA（shRNA）、microRNA（miRNA）、rRNA、tRNA、snoRNA、snRNA、及びそのRNA前駆体と誘導体をコードできる。或いは、遺伝子は、たんぱく質/ペプチドの合成に必要なたんぱく質コードRNA、例えば伝令RNA（mRNA）及びそのRNA前駆体と誘導体をコードできる。場合によっては、遺伝子は、少なくともmicroRNA又はshRNA配列も含むたんぱく質コードRNAをコードできる。
【００４８】
一次RNA転写物：何のRNA処理又は修飾も受けずに遺伝子から直接転写されるRNA配列であり、mRNA、hnRNA、rRNA、tRNA、snoRNA、snRNA、pre-microRNA、ウイルスRNA及びそのRNA前駆体と誘導体からなる群から任意に選択できる。
【００４９】
前駆体伝令RNA（pre-mRNA）：たんぱく質コーディング遺伝子の一次RNA転写物であり、転写と称される細胞内メカニズムを介して真核生物における真核RNAポリメラーゼII（Pol-II）メカニズムにより生成される。pre-mRNA配列は、5'-非翻訳領域（UTR）、3'-UTR、エキソン及びイントロンを含む。
【００５０】
イントロン：非たんぱく質リーディングフレームをコードする遺伝子転写物配列の一つ又は複数からなる部分であり、例えば、インフレームイントロン、5'-UTR及び3'-UTRが挙げられる。
【００５１】
エキソン：たんぱく質リーディングフレームをコードする遺伝子転写物配列（cDNA）の一つ又は複数からなる部分であり、例えば、細胞遺伝子、成長因子、インスリン、抗体及びその類似体/同体並びに誘導体に用いるcDNAが挙げられる。
【００５２】
伝令RNA（mRNA）：pre-mRNAエキソンの集まりであり、細胞内RNAスプライシングメカニズム（スプライソソーム）によりイントロンを除去した後に形成され、ペプチド/たんぱく質の合成のたんぱく質コードRNAとなる。mRNAsによってコードされるペプチド/たんぱく質は、酵素、成長因子、インスリン、抗体及びその類似体/同体並びに誘導体を含むが、それらに限定されない。
【００５３】
相補的DNA（cDNA）：mRNA配列と相補的な配列を含み、何れのイントロン配列を含まない一本鎖又は二本鎖DNAである。
センス鎖：相同mRNAと同じ配列順序及び組成を呈する核酸分子である。センス構造形態は、「+」、「s」又は「センス」という符号で示す。
【００５４】
アンチセンス鎖：対応するmRNA分子と相補的な核酸分子である。アンチセンス構造形態は、「-」又は「*」という符号、或いは、DNA又はRNAの前の「a」又は「アンチセンス」でマーキングされ、例として、「aDNA」又は「aRNA」が挙げられる。
【００５５】
塩基対（bp）：二本鎖DNA分子におけるアデニン（A）とチミン（T）、又はシトシン（C）とグアニン（G）の対関係である。RNAにおいて、ウラシル（U）がチミンを置換する。一般的には、対関係は、水素結合により実現される。例えば、センスヌクレオチド配列「5'-A-T-C-G-U-3'」は、そのアンチセンス配列「5'-A-C-G-A-T-3'」と完全な塩基対関係を形成できる。また、G及びUは、ノンワトソン・クリック塩基対（non-Watson-and-Crick pairing）、例えば「5'-T-G-C-3」と「5'-G-U-A-3'」の対関係を形成できる。
【００５６】
5'-端：連続ヌクレオチドの5'の位置に存在するヌクレオチドを有していない末端であり、そのうちの1つのヌクレオチドの5'-ヒドロキシが、リン酸ジエステルにより次のヌクレオチドの3'-ヒドロキシに結合される。他の基、例えば1つ又は複数のリン酸基は、末端に存在してもよい。
【００５７】
3'-端：連続ヌクレオチドの3'の位置に存在するヌクレオチドを有していない末端であり、そのうちの1つのヌクレオチドの5'-ヒドロキシが、リン酸ジエステルにより次のヌクレオチドの3'-ヒドロキシに結合される。他の基に関しては、ヒドロキシ基が、最も一般的に末端に存在し得る。
【００５８】
テンプレート：核酸ポリメラーゼにより複製された核酸分子である。テンプレートは、ポリメラーゼに応じて、一本鎖、二本鎖又は部分二本鎖にもなり得る。合成されたコピーは、テンプレート、又は二本鎖や部分二本鎖テンプレートの少なくとも一本の鎖と相補関係にある。RNA及びDNAは、いずれも5'から3'の方向に沿って合成される。核酸二重らせんの二本の鎖は、この二本の鎖の5'端が二重らせんの反対端にある（また必然的に、3'端も同様である）ように常に整列されている。
【００５９】
核酸テンプレート：二本鎖DNA分子、二本鎖RNA分子、ハイブリッド分子であり、例えば、DNA-RNA又はRNA-DNAハイブリッド、或いは一本鎖DNA又はRNA分子が挙げられる。
保存：ヌクレオチド配列が、予備選択される配列の正確な相補的部分（exact complement）に作為的にハイブリダイズする場合、ヌクレオチド配列は、予備選択される（基準（referenced））配列に対して保存されている。
【００６０】
相同又は相同性：ポリヌクレオチドと遺伝子又はmRNA配列との間の類似性を示す用語である。例えば、核酸配列は、特定の遺伝子又はmRNA配列と部分的に、又は完全に相同的であってもよい。相同性は、測定された、ヌクレオチドの総数に対する類似するヌクレオチドの数の割合で表すことができる。また、チミン（T）とウラシル（U）は、互いに相同的である。
【００６１】
相補的又は相補性又は相補：上記「塩基対（bp）」の規則に準じて関連付けられる2つのポリヌクレオチド（即ち、mRNA及びcDNAの配列）の間のマッチング塩基対関係に基づいて使用される用語である。例えば、配列「5'-A-G-T-3'」は、配列「5'-A-C-T-3」及び「5'-A-C-U-3'」と相補的である。また、G及びUは、RNA二重らせん又はRNA-DNA対関係配列において互いに相補的であってもよい。例えば、配列「5'-U-G-C-3'」は、配列「5'-G-U-A-3'」、「5'-G-U-G-3'」、「5'-G-C-G-3'」及び「5'-G-C-A-3'」と相補的である。相補は、2本のDNA鎖、DNAとRNA鎖の間又は2本のRNA鎖の間に存在してもよい。相補性は、「一部」、「完全」又は「全体」のいずれもあり得る。部分的相補性又は相補は、塩基対関係の規則に準じて核酸塩基のうちの一部のみがマッチングされるときにのみ現れる。完全又は全体的な相補性又は相補は、塩基が核酸鎖の間に完全又は完璧にマッチングされるときに現れる。核酸鎖の間の相補の度合いは、核酸鎖の間のハイブリダイゼーションの効率及び強度に顕著に影響する。これは、増幅反応、及び核酸の間の結合に依存する検知方法において、特に重要である。%相補性又は相補は、核酸の一本の鎖のうち全塩基数に対するミスマッチ塩基数を指す。そのため、50%相補は、半分の塩基がミスマッチで半分がマッチングであることを意味する。核酸の2本の鎖の塩基数が異なっても、2本の鎖の核酸は、相補することができる。この場合に、相補は、長い鎖における幾つかの塩基に対応する長い鎖の一部の間に現れ、その中で長い鎖におけるこれらの塩基と短い鎖における塩基は対合される。
【００６２】
相補的塩基：通常、DNA又はRNAには、二本鎖構成、例えばDNA-DNA、DNA-RNA及びRNA-RNA二重らせん、並びに部分DNA及び部分RNAハイブリッド配列の間の対合で形成するいずれかの二重らせんを採用する際に対合するヌクレオチドである。
【００６３】
相補的ヌクレオチド配列：もう1つの一本鎖におけるヌクレオチド配列と十分に相補的であることにより発生する水素結合で2本の鎖の間に特異的にハイブリダイズするDNA又はRNAの一本鎖分子におけるヌクレオチド配列である。
【００６４】
ハイブリダイズ（Hybridize/Hybridization）：十分に相補的で塩基対関係を介して複合体を形成するヌクレオチド配列の間に二重らせんを形成する。プライマー（又はスプライシングテンプレート）とターゲット（テンプレート）とが「ハイブリダイズ」する時、このような複合体（又はハイブリッド）が十分に安定してDNAポリメラーゼによるDNA合成開始に必要なプライミング機能（priming function）を提供する。競争的に阻害できる2つの相補的ポリヌクレオチドの間には、特異性、即ち、作為的な相互作用を有する。
【００６５】
転写後遺伝子サイレンシング：mRNA分解又は翻訳抑制レベルでの標的遺伝子ノックアウト（knockout）又は遺伝子ノックダウン（knockdown）効果であり、通常、外来/ウイルスDNA又はRNAの遺伝子導入（transgenes）又は低分子抑制性RNAsにより引き起こされる。
【００６６】
RNA干渉（RNAi）：真核生物における転写後の遺伝子サイレンシングメカニズムであり、低分子抑制性RNA分子、例えばmicroRNA（miRNA）、小ヘアピンRNA（shRNA）及び低分子干渉RNA（siRNA）により引き起こされ得る。これらの低分子RNA分子は、通常、遺伝子サイレンサーとして、低分子RNAsと完全又は部分的に相補的な細胞内遺伝子の発現に干渉する。
【００６７】
遺伝子サイレンシング効果：遺伝子機能が抑制された後の細胞反応であり、細胞周期減衰、G0/G1-チェックポイント停止、腫瘍抑制、抗腫瘍形成性、癌細胞のアポトーシス及びその組合せを含むが、それらに限定されない。
【００６８】
ノンコーディングRNA（ncRNA）：細胞内翻訳メカニズムを介してペプチド又はたんぱく質を合成できないRNA転写物である。ノンコーディングRNAは、長い及び短い調節性RNA分子、例えばmicroRNA（miRNA）、小ヘアピンRNA（shRNA）、低分子干渉RNA（siRNA）及び二本鎖RNA（dsRNA）を含む。これらの調節性RNA分子は、通常、遺伝子サイレンサーとして、ノンコーディングRNAsと完全又は部分的に相補的な細胞内遺伝子の発現に干渉する。
【００６９】
microRNA（miRNA）：microRNAの配列と部分的に相補的な標的遺伝子転写物（mRNAs）に結合することが可能な一本鎖RNAである。成熟したmicroRNAの通常の設定サイズは、約17〜27個のオリゴヌクレオチドの長さであり、microRNAとそのターゲットmRNA（s）の間の相補性に応じてその細胞内mRNAターゲットを直接分解し、又はその標的mRNA（s）のたんぱく質への翻訳を抑制することができる。天然microRNAsは、殆ど全ての真核生物に発見され、ウイルス感染に対する防御の役割を果たし、植物及び動物の発育期間に特定の遺伝子発現を調節することができる。原則的として、一つのmicroRNAは、通常、複数のターゲットmRNAsを標的としてその完全な機能を果たす一方で、複数のmiRNAsは、同じ遺伝子転写物を標的として遺伝子サイレンシング効果を強化することができる。
【００７０】
microRNA前駆体（pre-miRNA）：ステム・アーム及びステム・ループ領域を含むヘアピン型一本鎖RNAであり、細胞内RNase III Dicerリボ核酸エンドヌクレアーゼと相互作用することで、成熟したmicroRNAの配列と完全又は部分的に相補的な標的遺伝子又は特定の標的遺伝子の群をサイレンシングさせることができる一つ又は複数の成熟microRNAs（miRNAs）を生じるためのものである。pre-miRNAのステム・アームは、完全（100%）又は部分（ミスマッチ）的にハイブリダイズする二重らせんを形成でき、ステム・ループは、ステム・アーム二重らせんの一端に連結され、幾つかのアルゴノートたんぱく質（AGO）を有するRNA誘導サイレンシング複合体（RISC）の組成に必要な円状又はヘアピン-ループ構造形態を形成する。
【００７１】
原核生物により生じるmicroRNA前駆体（pro-miRNA）：天然microRNA前駆体（pre-miRNA）に類似するが、原核コンピテントセルにおける真核プロモーターにより駆動される人工的組換えmicroRNAの発現プラスミドから転写されるヘアピン型RNAsである。例えば、pro-miR-302は、構造的にpre-miR-302と同じであるが（図13A及び図13B）、大腸菌DH5αコンピテントセルにおけるpLVX-Grn-miR302＋367又はpLenti-EF1α-RGFP-miR302ベクターから転写される（実施例1）。原核細胞は、一般的に、構造が原核生物における転写終止コードに類似する短いヘアピン型RNAs、例えば真核pre-miRNAsを発現しないので、原核生物におけるpro-miRNAsの生成には、通常、真核プロモーターにより駆動されるヘアピン型RNA転写を刺激するために、幾つかの限定される化学誘導剤を添加する必要がある（図2〜4）。
【００７２】
低分子干渉RNA（siRNA）：サイズが完全に塩基対合する約18〜27個のリボヌクレオチド二重らせんで、殆ど完璧な相補性を有する標的遺伝子転写物を分解できる短い二本鎖RNAである。
【００７３】
小又は短ヘアピンRNA（shRNA）：マッチングされていないサイクリックオリゴヌクレオチドで区切られてヘアピン型構造を形成する一対の部分的又は完全にマッチングするステム・アームヌクレオチド配列を含む一本鎖RNAである。多くの天然miRNAは、shRNAの形で細胞に保留され、例えば、前駆体microRNA（pre-miRNA）が挙げられる。
【００７４】
ベクター：異なる遺伝子環境で移動及び滞在できる組換え核酸組成物であり、例えば、組換えDNA（rDNA）が挙げられる。一般的には、別の核酸は、操作することでそれに連結することができる。ベクターは、細胞において自己複製することが可能であり、この場合には、ベクター及び付接されるセグメントが複製される。ベクターの好ましいタイプは、エピソーム（episome）、即ち、染色体外で複製され得る核酸分子である。好ましいベクターは、自己複製、核酸の発現が可能なものである。1種又は多種のポリペプチド及び/又はノンコーディングRNAをコードする遺伝子の発現を誘導できるベクターは、本文において「発現ベクター」又は「発現コンピテントベクター」と称す。特に重要なベクターは、逆転写酵素を用いて生成されたmRNAからcDNAをクローニングすることができる。ベクターは、ウイルスやRNAポリメラーゼII（Pol-II又はpol-2）プロモーター又はその両者、Kozakコンセンサス配列（翻訳開始点）、ポリアデニル化シグナル、複数の制限/クローニングサイト、pUC複製開始点、複製コンピテント原核細胞における少なくとも1つの抗生物質耐性遺伝子を発現するためのSV40初期プロモーター、場合によって存在する哺乳動物細胞において複製するためのSV40ソース及び/又はテトラサイクリン応答因子からなる成分を含んでもよい。ベクターの構造は、プラスミド、ウイルスベクター、トランスポゾン、レトロトランスポゾン、DNAトランスジーン、ジャンピング遺伝子及びその組合せからなる群から選択される一本鎖又は二本鎖DNAの線性又は環状形式であってもよい。
【００７５】
プロモーター：ポリメラーゼ分子により認識され、又はそれに結合して、RNA転写を引き起こす核酸である。本発明の目的に応じて、プロモーターは、既知のポリメラーゼ又はその補因子結合サイト、エンハンサー及びその類似体、必要なポリメラーゼによりRNA転写物の合成を開始させることが可能な何れかの配列であってもよい。
【００７６】
真核プロモーター：RNA及び/又は遺伝子の転写に必要なものであって、真核RNAポリメラーゼII（Pol-2）、Pol-2の等価物及び/又はPol-2適合性（Pol-2類）ウイルスポリメラーゼにより認識され、RNA/遺伝子転写を引き起こすのに用いられる核酸モチーフ配列である。
【００７７】
RNAポリメラーゼII（Pol-II又はPol-2）プロモーター：真核RNAポリメラーゼII（Pol-II又はPol-2）により認識され、これにより真核伝令RNA（mRNA）及び/又はmicroRNA（miRNA）の転写を開始させることができるRNAプロモーターである。例えば、Pol-2プロモーターは、EF1αプロモーターのような哺乳動物RNAプロモーター、又はサイトメガロウイルス（CMV）プロモーターのようなウイルス/レトロウイルスプロモーター、又はその組合せであってもよいが、それに限定されない。
【００７８】
RNAポリメラーゼII（Pol-II又はPol-2）等価物：哺乳動物RNAポリメラーゼII（Pol-II又はpol-2）及びPol-II適合性（Pol-2類）ウイルスRNAポリメラーゼからなる群から選択される真核転写メカニズムである。
【００７９】
Pol-II適合性（Pol-2類）ウイルスプロモーター：真核Pol-2又はPol-2等価転写メカニズムにより遺伝子及び/又はRNA発現を引き起こすことができるウイルスRNAプロモーターである。例えば、Pol-2類ウイルスプロモーターは、サイトメガロウイルス（CMV）プロモーター又はレトロウイルス長末端反復配列（LTR）プロモーターであってもよいが、それに限定されない。
【００８０】
シストロン：アミノ酸の残基配列をコードし、上流及び下流DNA発現制御因子を含むDNA分子におけるヌクレオチド配列である。
イントロン切除：RNAの加工、成熟及び分解を引き起こし、RNAスプライシング、エクソソーム消化、ナンセンス変異依存mRNA分解（NMD）加工、及びその組合せを含む細胞メカニズムである。
【００８１】
RNA処理加工：RNAの成熟、修飾及び分解を引き起こし、RNAスプライシング、イントロン切除、エクソソーム消化、ナンセンス変異依存分解（NMD）、RNAエディティング、RNA加工、及びその組合せを含む細胞メカニズムである。
【００８２】
標的細胞：体細胞、組織、幹細胞、生殖系細胞、奇形腫細胞、腫瘍細胞、癌細胞及びその組合せからなる群から選択される単一又は複数のヒト細胞である。
癌組織：皮膚癌、前立腺癌、乳癌、肝癌、肺癌、脳腫瘍/脳癌、リンパ腫、白血病及びその組合せからなる群に由来する新生物性組織である。
【００８３】
発現コンピテントベクター：プラスミド、ウイルスベクター、トランスポゾン、レトロトランスポゾン、DNAトランスジーン、ジャンピング遺伝子及びその組合せからなる群から選択される一本鎖又は二本鎖DNAの線性又は環状形式である。
【００８４】
抗生物質耐性遺伝子：ペニシリンG、ストレプトマイシン、アンピシリン（ampicillin；Amp）、ネオマイシン、G418、カナマイシン（kanamycin）、エリスロマイシン、パロマイシン（paromycin）、フォフォマイシン（phophomycin）、スペクチノマイシン（spectromycin）、テトラサイクリン（Tet）、ドキシサイクリン（Dox）、リファンピシン（rifapicin）、アムホテリシンB、ゲンタマイシン、クロラムフェニコール、セファロチン、タイロシン及びその組合せからなる群から選択される抗生物質を分解できる遺伝子である。
【００８５】
制限/クローニングサイト：酵素分解を制限するためのDNAモチーフであり、AatII、AccI、AflII/III、AgeI、ApaI/LI、AseI、Asp718I、BamHI、BbeI、BclI/II、BglII、BsmI、Bsp120I、BspHI/LU11I/120I、BsrI/BI/GI、BssHII/SI、BstBI/U1/XI、ClaI、Csp6I、DpnI、DraI/II、EagI、Ecl136II、EcoRI/RII/47III/RV、EheI、FspI、HaeIII、HhaI、HinPI、HindIII、HinfI、HpaI/II、KasI、KpnI、MaeII/III、MfeI、MluI、MscI、MseI、NaeI、NarI、NcoI、NdeI、NgoMI、NotI、NruI、NsiI、PmlI、Ppu10I、PstI、PvuI/II、RsaI、SacI/II、SalI、Sau3AI、SmaI、SnaBI、SphI、SspI、StuI、TaiI、TaqI、XbaI、XhoI、XmaIの分解サイトを含むが、それらに限定されない。
【００８６】
遺伝子送達：ポリソーム(polysome)トランスフェクション、リポソーム(liposome)トランスフェクション、化学トランスフェクション、電気穿孔法、ウイルス感染、DNA組換え、トランスポゾン挿入、ジャンピング遺伝子挿入、マイクロインジェクション、遺伝子銃による貫入及びその組合せからなる群から選択される遺伝子工学方法である。
【００８７】
遺伝子工学：DNAの制限及び接合、相同組換え、トランスジーンの組み込み、トランスポゾン挿入、ジャンピング遺伝子の組み込み、レトロウイルス感染及びその組合せからなる群から選択されるDNA組換え方法である。
【００８８】
細胞周期調節因子：細胞分裂及び増殖速度の制御に関与する細胞遺伝子であり、CDK2、CDK4、CDK6、サイクリン、BMI-1、p14/p19Arf、p15Ink4b、p16Ink4a、p18Ink4c、p21Cip1/Waf1及びp27Kip1及びその組合せから構成されるが、それらに限定されない。
【００８９】
腫瘍抑制効果：細胞の抗腫瘍及び/又は抗癌メカニズム及び反応であり、細胞周期減衰、細胞周期停止、腫瘍細胞成長の抑制、細胞の腫瘍形成性の抑制、腫瘍/癌細胞形質転換の抑制、腫瘍/癌細胞のアポトーシスの誘導、正常細胞への回復の誘導、高度悪性な癌細胞からより良性で低度な腫瘍状態への再プログラム（腫瘍の消退）及びその組合せから構成されるが、それらに限定されない。
【００９０】
癌治療効果：薬物治療に起因する細胞反応及び/又は細胞メカニズムであり、癌遺伝子発現の抑制、癌細胞増殖の抑制、癌細胞の侵入及び/又は遷移の抑制、癌転移の抑制、癌細胞死の誘導、腫瘍/癌形成の予防、癌再発の予防、癌進行の抑制、損傷組織の細胞修復、高度悪性な癌からより良性で低度な腫瘍状態への再プログラム（癌の消退/緩和）及びその組合せを含むが、それらに限定されない。
【００９１】
遺伝子サイレンシング効果：遺伝子機能が抑制された後の細胞反応であり、癌遺伝子発現の抑制、細胞増殖の抑制、細胞周期停止、腫瘍の抑制、癌の消退、癌の予防、細胞のアポトーシス、細胞の修復及び/又は復元、細胞の再プログラム、疾患細胞から比較的に正常な状態への再プログラム（自発的な治癒）及びその組合せから構成されるが、それらに限定されない。
【００９２】
癌の逆転：生体外、インビトロ又は生体内において高度な癌の悪性特性を比較的に正常に近い低度な腫瘍の状態へ回復させる再プログラムメカニズムである。
標的細胞：体細胞、組織、幹細胞、生殖系細胞、奇形腫細胞、腫瘍細胞、癌細胞及びその組合せからなる群から選択される単一又は複数のヒト細胞である。
【００９３】
癌組織：皮膚癌、前立腺癌、乳癌、肝癌、肺癌、脳腫瘍/脳癌、リンパ腫、白血病及びその組合せからなる群に由来する新生物性組織である。
転写誘導剤：原核細胞におけるpol-2又はPol-2類プロモーターからの真核RNA及び/又は遺伝子転写を誘導及び/又は強化できる化学剤である。例えば、転写誘導剤は、MOPS、エタノール、グリセリン及びその機能類似体、例えば2-（N-モルフォリノ）エタンスルホン酸（MES）、4-（2-ヒドロキシエチル）-1-ピペラジンエタンスルホン酸（HEPES）及びマンニトール、又はその混合物に類似する化学構造を含むが、それらに限定されない。
【００９４】
抗体：予備選択されるリガンドに結合可能な受容体をコードする予備選択される保存ドメイン構造を有するペプチド又はたんぱく質分子である。
医薬及び/又は治療応用：診断、幹細胞の生成、幹細胞の研究及び/又は療法の開発、組織/器官の修復及び/又は回復、傷口治癒治療、腫瘍の抑制、癌の療法及び/又は予防、疾患の治療、薬物の製造及びその組合せに適用する生物医学的利用、装置及び/又は設備である。
【００９５】
B.組成物及び応用
（a）SEQ.ID.NO.3を含む少なくとも1つのヘアピン型RNAを提供することと、（b）（a）のヘアピン型RNAと少なくとも1つの肺癌細胞を含む癌個体とを接触させることにより、肺癌細胞においてヘアピン型RNAの腫瘍抑制機能を活性化して、これにより癌に抗癌療法効果をもたらすことと、を含む、ヘアピン型RNAを用いてヒト肺癌を治療する組成物及び方法である。ヘアピン型RNAの構造は、pre-miRNA、shRNA及びsiRNA、又はその組合せの形を呈することができる。好ましくは、SEQ.ID.NO.3を含むヘアピン型RNAは、原核生物における真核プロモーター媒介の転写系により製造され、この真核プロモーター媒介の転写系の活性化は、3-（N-モルフォリノ）プロパン-1-スルホン酸（MOPS）、エタノール又はグリセリン、又はその混合物に類似する化学構造を含む幾つかの化学誘導剤により原核細胞において誘導される。好ましくは、真核プロモーター媒介の転写系は、プラスミドベクターに位置するPol-2及び/又はPol-2類プロモーターにより駆動される遺伝子発現カセットであり、原核生物は、真核プロモーター媒介の転写系を含むプラスミドベクターにより形質転換された大腸菌（E. coli）細胞のコンピテント菌株である。好ましくは、これらのヘアピン型RNAの真核プロモーター媒介の転写を誘導するための条件は、細菌インキュベート条件であり、例えば、化学誘導剤の添加下での37℃でのルリア-ベルターニ（LB）培養液が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
あくまでも本発明の説明のために特別に用意した参考図であり、本発明を限定するものではない。以下のように説明する。
【図１】図1A及び図1Bは、真核プロモーターにより駆動される発現ベクター組成物（1A）及び原核生物におけるRNA転写物及び/又はたんぱく質の生成に関する発現メカニズム（1B）を示す。本発明を明示するために、新しいpLenti-EF1α-RGFP-miR302ベクター（図1A）は、MOPS、グリセリン及び/又はエタノールの刺激で大腸菌DH5αコンピテントセルを形質転換させてRGFPたんぱく質及びmiR-302及びその前駆体（pre-miR-302）を生成する実施例組成物とされる。pLenti-EF1α-RGFP-miR302は、修飾された赤色蛍光たんぱく質（RGFP）遺伝子の5'-UTR領域におけるmiR-302ファミリークラスター配列（SEQ.ID.NO.5）をコードする遺伝子発現カセットを含むように本発明者により設計されたレンチウイルスプラスミドベクターである。pLenti-EF1α-RGFP-miR302の設計は、原核生物及び真核生物における様々なmicroRNA、shRNA及びsiRNAの前駆体の発現に適用する。開示されたメカニズム（1B）によって、通常、この技術に精通した者は、miR-302の代わりに何れかのmicroRNA/shRNA/siRNAを用いて本発明に述べた真核プロモーター媒介の遺伝子発現を誘導することが容易である。黒い矢印は、原核及び真核細胞に存在する経路を示し、ブランク矢印は、真核細胞のみに存在するステップを示す。
【図２】図2は、0.1%（v/v）MOPS及び0.05%（v/v）グリセリンの混合物により処理された（左）、又は処理されていない（右）細菌培養液の結果を示す。大腸菌コンピテントセルは、化学誘導剤による処理の前にpLenti-EF1α-RGFP-miR302により形質転換された。
【図３】図3は、0.1%（v/v）MOPSにより処理された後の異なる細菌凝集塊の結果を示す。大腸菌コンピテントセルは、MOPSによる処理の前にpLVX-Grn-miR302＋367（緑色）又はpLenti-EF1α-RGFP-miR302（赤色）により形質転換された。
【図４】図4は、大腸菌コンピテントセルにおいてPol-2プロモーターにより駆動される遺伝子発現を誘導する各種の化学誘導剤の誘導性を示す。被検化学品の全てにおいて、最も強力な誘導剤の3つは、MOPS、グリセリン及びエタノールである。使用される化学品の濃度は、約0.001%〜4%にあってもよく、最も好ましくは0.01%〜1%の範囲内にある。
【図５】図5は、それぞれMOPS、グリセリン及びエタノールにより誘導される赤色RGFPたんぱく質発現のウェスタンブロット法による結果を示す。細菌RuvBたんぱく質は、ハウスキーピング標準として用いられ、検知されるRGFP発現を標準化する。ブランク大腸菌細胞から抽出される（即ち、ベクターにより形質転換されていない）たんぱく質は、陰性対照として用いられる。
【図６】図6は、それぞれMOPS、グリセリン及びエタノールにより誘導されるmiR-302ファミリークラスター（約700nt）及びその誘導前駆体（1〜4個のヘアピンを有するpre-miR-302）の発現のノーザンブロット法による結果を示す。ブランク大腸菌細胞から抽出されるRNAは、陰性対照として用いられる。
【図７】図7は、細菌コンピテントセル抽出物（BE）から分離されるmiR-302及び/又はpre-miR-302を用いたiPSCの生成を示す。これは、図6に示すようなノーザンブロット解析により実証された。報告されるように、miR-302再プログラムiPSC（或いは、mirPSCと称される）は、球様細胞コロニーを形成し、強いOct4を標準hESCマークとして発現する。
【図８】図8は、細菌コンピテントセル抽出物（BE）から分離されるmiR-302及び/又はpre-miR-302により誘導されるOct4及びSox2遺伝子プロモーターの全DNAデスメチル化を示す。それは、図6に示すようなノーザンブロット解析により検証された。Simonsson及びGurdon（Nat Cell Biol. 6, 984-990, 2004）が論証したように、全DNAデスメチル化及びOct4の発現という2つの現象は、いずれも体細胞を再プログラムしてiPSCを形成するのに必要である。
【図９】図9は、ヒト肝癌細胞株HepG2がmiR-302によるトランスフェクションに応じた生体外腫瘍形成性検定を示す。miR-302によるトランスフェクションの後に得られる細胞は、mirPS-HepG2とマーキングされ、その癌細胞特性が誘導多能性幹細胞（iPSC）様状態に変化したことを示す。miR-302によるトランスフェクション前後の形態及び細胞周期速度の変化を比較する。細胞形態に対するフローサイトメトリー分析のピークグラフ（n＝3、p＜0.01）により細胞周期段階に対応する各細胞DNAの含有量を示す。
【図１０】図10A及び10Bは、合成標準uDNA（Sigma-Genosysに由来する）及びpLenti-EF1α-RGFP-miR302形質転換大腸菌細胞から分離され新たに抽出されたpro-miR-302を用いたHPLC精製及び分析の結果を示す。標準uDNAは、5'-CCACCACUUA AACGUGGAUG UACUUGCUUU GAAACUAAAG AAGUAAGUGC UUCCAUGUUU UGGUGAUGG-3'（SEQ.ID.NO.4）の形を呈する天然pre-miR-302aに相当するように設計される。
【図１１】図11A及び11Bは、ブランク大腸菌コンピテントセル又はpLenti-EF1α-RGFP-miR302（RGFP-miR302）トランスフェクション細胞から抽出される低分子RNAを用いたmicroRNA（miRNA）マイクロアレイ解析の結果を示す。抽出される低分子RNAは、図10Bの緑色マークの領域に示すように、HPLCによりさらに精製される。図11Aは、ブランク大腸菌細胞に由来するRNAがmicroRNAを殆ど呈しないことを示す（緑色のスポットは、統計的に顕著ではないことを意味し、赤色のスポットは、陽性の結果を示す）。これは、原核生物がmicroRNA発現及び加工に必要な若干の必須酵素、例えばPol-2、Drosha及びRNase III Dicerを有していないからである。また、原核RNAポリメラーゼは、高二次構造を有する低分子RNA、例えばヘアピン型pre-miRNA及びshRNAを効率よく転写することができない。そのため、発明者は、本発明に限り、原核細胞における特定のmicroRNA（例えば、図11Bに示すように、miR-302a、a*、b、b*、c、c*、d及びd*）の発現を刺激できる。原核細胞がDicerを有していないので、全てのmicroRNAは、その前駆体構造形態、例えばpri-miRNA（4ヘアピンのクラスター）及び/又はpre-miRNA（1ヘアピンの前駆体）を呈するように保持される。結論として、図10B及び11Bの結果から、（1）RGFP-miR302トランスフェクション細胞から抽出される低分子RNAは、主に純粋なmiR-302前駆体を含有することと、（2）大腸菌コンピテントセルには、その他の種類のmicroRNA汚染が殆どないこと、という2つの事実が既に確定された。
【図１２】図12は、ブランク大腸菌コンピテントセル（第1組、図11Aに示す通り）又はpLenti-EF1α-RGFP-miR302トランスフェクション細胞（第2組、図11Bに示す通り）から抽出される発現microRNAのリストを示す。500より小さいシグナルは統計的に顕著ではなく（図11A及び11Bにおける緑色に示す通り）、それは、低コピー数の発現又はハイバックグラウンドによって引き起こされる可能性がある。
【図１３】図13A及び図13Bは、miR-302ファミリークラスター（ファミリー）（図13A、SEQ.ID.NO.13、そのうちのpro-miR-302a、pro-miR-302b、pro-miR-302c及びpro-miR-302dの配列に下線が引いた）及び個別のpro-miR-302a（SEQ.ID.NO.6）、pro-miR-302b（SEQ.ID.NO.7）、pro-miR-302c（SEQ.ID.NO.8）及びpro-miR-302d（SEQ.ID.NO.9）配列（図13B）のシーケンシング結果を示す。転写後、miR-302ファミリークラスター（＝pri-miR-302）の配列は、5'-AAUUUUUUUC UUCUAAAGUU AUGCCAUUUU GUUUUCUUUC UCCUCAGCUC UAAAUACUCU GAAGUCCAAA GAAGUUGUAU GUUGGGUGGG CUCCCUUCAA CUUUAACAUG GAAGUGCUUU CUGUGACUUU AAAAGUAAGU GCUUCCAUGU UUUAGUAGGA GUGAAUCCAA UUUACUUCUC CAAAAUAGAA CACGCUAACC UCAUUUGAAG GGAUCCCCUU UGCUUUAACA UGGGGGUACC UGCUGUGUGA AACAAAAGUA AGUGCUUCCA UGUUUCAGUG GAGGUGUCUC CAAGCCAGCA CACCUUUUGU UACAAAAUUU UUUUGUUAUU GUGUUUUAAG GUUACUAAGC UUGUUACAGG UUAAAGGAUU CUAACUUUUU CCAAGACUGG GCUCCCCACC ACUUAAACGU GGAUGUACUU GCUUUGAAAC UAAAGAAGUA AGUGCUUCCA UGUUUUGGUG AUGGUAAGUC UUCUUUUUAC AUUUUUAUUA UUUUUUUAGA AAAUAACUUU AUUGUAUUGA CCGCAGCUCA UAUAUUUAAG CUUUAUUUUG UAUUUUUACA UCUGUUAAGG GGCCCCCUCU ACUUUAACAU GGAGGCACUU GCUGUGACAU GACAAAAAUA AGUGCUUCCA UGUUUGAGUG UGGUGGUUCC UACCUAAUCA GCAAUUGAGU UAACGCCCAC ACUGUGUGCA GUUCUUGGCU ACAGGCCAUU ACUGUUGCUA-3'（SEQ.ID.NO.5）であり、pro-miR-302a、pro-miR-302b、pro-miR-302c及びpro-miR-302dの個別の配列は、それぞれ、5'-CCACCACUUA AACGUGGAUG UACUUGCUUU GAAACUAAAG AAGUAAGUGC UUCCAUGUUU UGGUGAUGG-3'（SEQ.ID.NO.6）、5'-GCUCCCUUCA ACUUUAACAU GGAAGUGCUU UCUGUGACUU UAAAAGUAAG UGCUUCCAUG UUUUAGUAGG AGU-3'（SEQ.ID.NO.7）、5'-CCUUUGCUUU AACAUGGGGG UACCUGCUGU GUGAAACAAA AGUAAGUGCU UCCAUGUUUC AGUGGAGG-3'（SEQ.ID.NO.8）及び5'-CCUCUACUUU AACAUGGAGG CACUUGCUGU GACAUGACAA AAAUAAGUGC UUCCAUGUUU GAGUGUGG-3'（SEQ.ID.NO.9）である。
【図１４】図14は、pro-miR-302を注射薬物として用いてSCID-ベージュヌードマウスにおけるヒト肝癌異種移植物を処理する予備試験新薬（pre-IND）試験の生体内治療の結果を示す。3回の処理（週に1回）の後に、pro-miR-302薬物（＝pre-miR-302）は、癌のサイズを728±328 mm3（処理されていない対照ブランク、C）から75±15 mm3（pro-miR-302により処理されたもの、T）まで見事に減少させた。これは、癌の平均サイズが約90%減小したことを示す。合成siRNAミミック（siRNA-302）による処理において、顕著な治療効果が認められていない。さらなる組織学検査（一番右の図）により、正常な肝小葉様構造（黒い矢印で示す丸）がpro-miR-302により処理された癌のみに形成され、その他の処理又は対照に形成されていないことが分かり、再プログラムメカニズムが発生して悪性癌細胞の特性を比較的正常に近い状態に回復させることができる（「癌の逆転」と称する）ことを示す。
【図１５】図15は、生体内における正常な肝組織とpro-miR-302により処理されたヒト肝癌異種移植物との間の組織学的類似性を示す。3回の処理（週に1回）の後、pro-miR-302薬物は、高度（IV度）なヒト肝癌移植物をより良性で低度（II度より低い）な状態に見事に再プログラムした。処理された癌移植物は、正常な肝組織（一番上の図）に類似し、中央静脈（CV）様及び門脈三管（PT）様構造（黒い矢印で示す）を含む古典的肝小葉を形成することができる。癌細胞は、通常、正常な肝細胞と比べると、酸性がより大きいので、ヘマトキシリン・エオジン（H&E）染色の結果は、癌細胞において多くの紫色を示したが、正常な肝細胞において多くの赤色を示した。
【図１６】図16は、SCID-ベージュヌードマウスにおける処理されていないヒト肝癌移植物、siRNAにより処理されたヒト肝癌移植物、pro-miR-302により処理されたヒト肝癌移植物及び正常な肝組織の病理組織学による比較を示す。処理されていない場合（一番上の図）には、移植されたヒト肝癌は、侵襲的に正常な組織（例えば、筋肉及び血管）に侵入し、大規模な細胞-細胞及び癌-組織の融合構造を形成し、これは、その悪性及び高転移性を示す。siRNAミミック（siRNA-302）による処理は、移植された癌の悪性を顕著に低減させず（中央上の図）、これは、siRNAの短い半減期に起因する可能性がある。それに対して、pro-miR-302による処理は、移植された癌を比較的正常に近い形態に再プログラムした（融合がない）だけでなく、癌の周囲の組織への侵入も大幅に抑制した（中下の図）。正常な肝組織（一番下の図）と比べると、pro-miR-302により処理された癌は、正常に近い小葉構造、腺様細胞構成並びに細胞-細胞及び癌-組織の結合部位の間の明らかな境界（黒い矢印）を形成し、これは、処理されたこれらの癌の悪性レベルが極めて良性な状態まで低下したことを示す。
【図１７】図17A及び17Bは、生体内において処理されていない（図17A）とmiR-302により処理された（図17B）傷口の間の治癒結果の比較を示す。分離されたmiR-302分子（20-400μg/mL）をジ-/トリ-グリシルグリセリン（di-/tri-glycylglycerin）、送達試薬及び抗生物質軟膏とともに配合して選択対象である薬物を形成し、豚の背中の皮膚における2cm×2cmの大きい開放性傷口の生体内処理のテスト（各組においてn＝6）に用いた。十（10）回の処理の後、治癒された傷口を剥離して、顕微鏡下で組織学検査を行うために、さらに組織切片を製作する。データによると、miR-302により処理された傷口には、見て取れるような傷跡がないか、又は極めて小さい傷跡が視認され（傷跡無し）（図17Bの一番上の図、n＝6/6）、それに対し、処理されていない（抗生物質軟膏のみにより処理された）殆ど全ての傷口には、大きい傷跡が含まれる（図17A）。また、大量のCD34陽性成体幹細胞増幅クラスター（緑色蛍光抗体によりマーキング）は、miR-302により処理された傷口に顕著に認められた（図17Bの一番下の図、n＝6/6）が、処理されていない対照となる傷口には認められていなかった（図17Aの一番下の図、n＝0/6）。これらの結果から明らかなように、pre-miR-302は、CD34陽性成体幹細胞の増殖及び/又は再生を誘導し、組織の修復及び再生を強化し、ヒト退行性疾患（例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病、骨粗鬆症、糖尿病及び癌）による病変に対して極めて有益な治療効果をもたらすことができる。このような治療効果は、高度で悪性の癌を低度で良性な腫瘍、ひいては正常に近い組織に再プログラムすることにも寄与し、これは、「癌の逆転」又は「癌消退」と称される新規なメカニズムである。
【図１８】図18は、pro-miR-302を抗癌薬として用いて正常な肺上皮細胞株BEAS2B（左上の図）を治療すること、肺癌患者CL1-0から分離される癌性肺腺癌組織細胞（中央上の図）及び別の癌患者A549から分離される肺腺癌組織細胞（右上の図）の用量依存性癌療法の結果、並びに50（左下の図）及び100（右下の図）マイクログラム（μg）/mLといった濃度の異なる2種類のpro-miR-302治療に応じた、これらの肺癌の用量依存性治療結果をそれぞれ示す。
【図１９】図19A及び19Bは、軟寒天コロニー形成アッセイを利用し、pre-miR-302（F6）薬物を配合して生体外の悪性肺癌細胞の成長に対して治療する効果を示す。図19Aは、ヒト悪性肺癌A 549細胞株のコロニー数及びサイズに対するF6の抑制効果の棒グラフ結果を示す。図19Bは、異なるF6処理の前後の癌コロニーの平均サイズの写真を示し、左から右へ、それぞれ、対照（PBSにより処理されたオリジナルな癌）、F5（グリシルグリセリンに基づく配合物溶液のみにより処理された）、F6-25（25μg/mLのF6により処理された）及びF6-50（50μg/mLのF6により処理された）である。
【図２０】図20は、多種の異なるヒト肺癌細胞株及びタイプを示し、EGFR、p53及びK-Ras発癌性遺伝子の突然変異タイプにおける若干の駆動遺伝子の突然変異状態を含む（異なる癌細胞コロニーの図における中欄の左図に示す）。図20における中欄は、何の治療も受けていない4種類の異なるヒト肺癌細胞株（タイプ）に由来するオリジナルな癌細胞により形成されたコロニーを示し、図における中欄の右図は、これらの異なるタイプの肺癌のコロニー形成に対する一回のF6治療（50μg/mL）の抑制効果を示し、得られた薬物の効果は、敏感群（コロニーの平均サイズが50%超減少した）、一部敏感群（25〜50%減少した）、一部薬剤耐性群（25%未満減少した）及び薬剤耐性群（無効0%）という4つの群に分類される。
【図２１】図21A及び21Bは、F6と称される配合pro-miR-302（＝pre-miR-302）薬物を用いてマウスの高度悪性及び転移性ヒト肺癌インプラントを治療する第1動物試験的実験の治療頻度（21A）及び画像撮影頻度（21B）のタイムフローチャートを示す。
【図２２】図22A、22B及び22Cは、F6と称される配合pro-miR-302（＝pre-miR-302）薬物を用いてマウスの高度悪性及び転移性ヒト肺癌インプラントを治療する第1動物試験的実験の治療結果を示す。図22Aは、マウスの異なる治療組及び対照組に認められた肺癌結節の数を、図22Bは、治療組及び対照組に認められた全ての肺癌組織の代表的な写真を、それぞれ示す。図22Cは、典型的な肺腺癌構造（丸付けされ、黒い矢印で示す）の組織学検査結果を示す。
【図２３】図23A及び23Bは、配合pre-miR-302（F6）薬物を用いてマウスの高度悪性及び転移性ヒトNSCLCインプラントを治療する第2動物試験的実験の治療頻度（図23A）及び画像撮影頻度（図23B）のタイムフローチャートを示す。
【図２４】図24A、24B及び24Cは、配合pre-miR-302（F6）薬物を用いてマウスの高度悪性及び転移性ヒトNSCLCを治療する薬物治療頻度が第1動物試験に対して低下した第2動物試験的実験の治療結果を示す。図24Aは、マウスの異なる治療組及び対照組に認められた肺癌結節の数を、図24Bは、治療組及び対照組に認められた全ての肺癌組織の代表的な写真を、それぞれ示す。図24Cは、リンパ球が浸潤し、F6治療後のインプラントされた腫瘍/癌（丸付けされ、黒い矢印で示す）に発生する典型的な抗癌免疫反応を示す。
【発明を実施するための形態】
【００９７】
詳細な説明
以下の実験の公開内容において、M（モル）；mM（ミリモル）；μm（マイクロモル）；mol（モル）；pmol（ピコモル）；gm（グラム）；mg（ミリグラム）；μg（マイクログラム）；ng（ナノグラム）；L（リットル）；ml（ミリリットル）；μl（マイクロリットル）；℃（セルシウス度）；RNA（リボ核酸）；DNA（デオキシリボ核酸）；dNTP（デオキシリボヌクレオチド三リン酸）；PBS（リン酸塩緩衝食塩水）；NaCl（塩化ナトリウム）；HEPES（N-2-ヒドロキシエチルピペラジン-N-2-エタンスルホン酸）；HBS（HEPES緩衝生理食塩水）；SDS（ドデジル硫酸ナトリウム）；Tris-HCl（トリ-ヒドロキシメチルアミノメタン-塩酸塩）；ATCC（アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション（American Type Culture Collection）、Rockville, MD）；hESC（ヒト胚性幹細胞）；及びiPSC（誘導多能性幹細胞）という略語が適用している。
【００９８】
実施例
1.細菌細胞のインキュベート及び化学処理
大腸菌DH5αコンピテントセルは、z-コンピテント大腸菌転化キット（Zymo Research, Irvine, CA）からその一部として獲得され、その後、予め製造された5μgのプラスミドベクター、例えばpLenti-EF1α-RGFP-miR302又はpLVX-Grn-miR302＋367と混合して形質転換された。形質転換されていない細胞は、通常、37℃、170rpmでの頻繁撹拌下で、10mMのMgSO4及び0.2mMのグルコースが補充されたルリア-ベルターニ（LB）培養液において成長し、形質転換された細胞は、追加の100μg/mlのアンピシリンがさらに補充された上記のLB培養液においてインキュベートされた。化学誘導を行うために、100μg/mlのアンピシリンが存在して10mMのMgSO4及び0.2mMのグルコースを補充した1LのLB培養液に、0.5〜2mlのMOPS、グリセリン及び/又はエタノールをそれぞれ、或いは、組み合わせて添加した。陰性対照について、形質転換された細胞は、上記のアンピシリンを補充したLB培養液においてインキュベートされたが、何の化学誘導剤も添加していない。その結果を図2〜4に示す。
【００９９】
2.ヒト細胞のインキュベート及びmicroRNAによるトランスフェクション
ヒト肝癌細胞株HepG2は、ATCCから獲得され、メーカーの提案に従ってインキュベートされた。トランスフェクションを行うために、15μgのpre-miR-302を1mlの新鮮なRPMI培地に溶解させ、50μlのX-tremeGENE HP DNAトランスフェクション剤（Roche, Indianapolis, IN）と混合させた。10分間インキュベートした後、混合物を50%〜60%の密集度のHepG2を含む100mmの細胞シャーレに添加した。12〜18時間後に培地を更新した。トランスフェクションを経たこれらの細胞が球様iPSCコロニーを形成した後、培地を、20%遺伝子ノックアウト血清、1%のMEM非必須アミノ酸、100μMのβ-メルカプトエタノール、1mMのGlutaMax、1mMのピルビン酸ナトリウム、10ng/mlのbFGF、10ng/mlのFGF-4、5ng/mlのLIF、100IU/mlのペニシリン/100μg/mlのストレプトマイシン、0.1μMのA83-01及び0.1μMのバルプロ酸（Stemgent, San Diego, CA）が補充された遺伝子ノックアウトDMEM/F-12培地（Invitrogen）に変更し、37℃、5%のCO2下で細胞をインキュベートした。その結果を図9に示す。
【０１００】
3.たんぱく質の抽出及びウェスタンブロット解析
メーカーの提案に従って、細胞（106）を、プロテアーゼ阻害剤、ロイペプチン（Leupeptin）、TLCK、TAME及びPMSFを補充したCelLytic-M溶解/抽出試薬（Sigma）により溶解させた。溶解物を4℃、12,000rpm下で20分間遠心させて上澄み液を回収した。E-maxマイクロプレートリーダー（Molecular Devices, CA）における改良されたSOFTmaxたんぱく質検定セットを使用してたんぱく質の濃度を計測した。還元（＋50mMのDTT）及び非還元（DTTがない）の条件下で30μgの細胞溶解物のそれぞれをSDS-PAGEサンプル緩衝液に添加し、3分間沸騰させて、その後、6〜8%のポリアクリルアミドゲルに載せた。たんぱく質をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（PAGE）により分解し、ニトロセルロースフィルムにエレクトロブロッティングし、室温下でOdysseyブロッキング試薬（Li-Cor Biosciences, Lincoln, NB）において2時間インキュベートした。その後、一次抗体を試薬に添加し、混合物を4℃でインキュベートした。一次抗体は、Oct3/4（Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA）、RuvB（Santa Cruz）及びRGFP（Clontech）を含む。一晩経た後に、フィルムをTBS-Tで3回リンスし、その後、室温下でヤギ抗マウスIgG結合二次抗体をAlexa Fluor 680反応性染料（1:2,000；Invitrogen-Molecular Probes）に1時間暴露した。TBS-リンスを3回追加した後に、Li-Cor Odyssey Infrared Imager及びOdysseyソフトウェアv.10（Li-Cor）により免疫ブロットの蛍光走査及び画像分析を行った。その結果は、図5に示す。
【０１０１】
4.RNAの抽出及びノーザンブロット解析
全RNA（10μg）をmirVanaTMmiRNA分離キット（Ambion, Austin, TX）により分離し、15%のTBE-尿素ポリアクリルアミドゲル又は3.5%の低融点アガロースゲル電気泳動により分別し、ナイロンフィルムにエレクトロブロッティングした。[LNA]-DNAプローブ（5'-[TCACTGAAAC]ATGGAAGCAC TTA-3'）（SEQ.ID.NO.10）によりmiR-302及び関連pre-miR-302の検知を行った。プローブは、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）により精製され、[32P]-dATP（＞3000 Ci/mM、Amersham International, Arlington Heights, IL）の存在下で末端転移酵素（20単位）で20分間テール標識された。その結果を図6に示す。
【０１０２】
5.プラスミドの増幅及びプラスミドDNA/全RNAの抽出
形質転換後の大腸菌DH5αコンピテントセル（実施例1から得られた）を、10mMのMgSO4及び0.2mMのグルコースを補充したLB培養液において37℃、170rpmでの頻繁撹拌下でインキュベートした。真核プロモーターにより駆動されるRNA転写を誘導するために、0.5〜2mlのMOPS、グリセリン及び/又はエタノールをLB培養液1リットルごとに添加することにより形質転換された細胞を一夜伝播させた。HiSpeedプラスミド精製キット（Qiagen, Valencia, CA）を用いて、RNA酵素AをP1緩衝液に添加しなかったと少し変更した以外、メーカーの方案に従って、形質転換された細胞における増幅されたプラスミドDNA及び発現されたmRNA/microRNAを分離させた。その後、プラスミド及びmRNA/microRNAを含有する最終的な抽出産物をDEPCにより処理されたddH2Oに溶解させ、使用する前に-80℃で貯蔵した。増幅されたプラスミドベクターのみを精製するために、RNA酵素AをP1緩衝液に添加し、メーカーの方案に従って抽出プロセスを行った。
【０１０３】
6.microRNA及びpre-miRNAの分離/精製
microRNA及びpre-miRNAを精製するために、mirVanaTM miRNA分離キット（Ambion, Austin, TX）を使用し、メーカーの方案に従って、実施例5から分離された全RNAをさらに抽出した。こうして得られる最終産物をDEPCにより処理されたddH2Oに溶解させ、使用する前に-80℃で貯蔵した。細菌RNAは極めて急速に（数時間以内に）自然分解するが、真核ヘアピン型microRNA前駆体（pre-miRNA及びpri-miRNA）は4℃で相当な安定性を保つ（半減期が多くとも3〜4日である）ので、発明者は、この半減期の差異を利用して比較的純粋なpri-/pre-miRNAを獲得して別の応用に用いることができた。例えば、図9に示すように、こうして得られるpre-miR-302は、体細胞をhESC類iPSCに再プログラムするために用いることができる。
【０１０４】
7.免疫染色検定
従来に報告されるように組織サンプルに対して、包埋、切片化及び免疫染色を行った（Lin氏ら, 2008）。一次抗体は、Oct4（Santa Cruz）及びRGFP（Clontech, Palo Alto, CA）を含む。蛍光染料によりマーキングされたヤギ抗ウサギ又はウマ抗マウス抗体を二次抗体（Invitrogen-Molecular Probes, Carlsbad, CA）として用いた。Metamorph imagingプログラム（Nikon）を有する蛍光80i顕微定量システムで100×又は200×の倍率で陽性結果の検査及び分析を行った。その結果を図7に示す。
【０１０５】
8.ハイドロサルファイトによるDNAシーケンシング
DNA分離キット（Roche）を用いて約2,000,000個の細胞からゲノムDNAを分離させ、販売業者の提案に従って、さらに、ハイドロサルファイト（CpGenome DNA修飾キット、Chemicon, Temecula, CA）を用いて分離された1μgのDNAを処理した。ハイドロサルファイト処理は、全ての非メチル化シトシンをウラシルに転化させ、メチル化シトシンを依然としてシトシンのまま保持した。ハイドロサルファイトによるDNAシーケンシングについて、発明者は、5'-GAGGCTGGAG CAGAAGGATT GCTTTGG-3'（SEQ.ID.NO.11）及び5'-CCCTCCTGAC CCATCACCTC CACCACC-3'（SEQ.ID.NO.12）というPCRプライマーによりOct4遺伝子のプロモーター領域を増幅した。PCRについて、ハイドロサルファイトにより修飾されたDNA（50ng）とプライマー（計100pmol）を1×PCR緩衝液に混合し、94℃まで加熱してから2分間維持し、その直後に氷上で冷却させた。その後、Expand High Fidelity PCRキット（Roche）を用いて、94℃で1分間維持し、また、70℃で3分間維持するように25個のPCRサイクルを行った。適当なサイズを有するPCR産物を3%アガロースゲル電気泳動によりさらに分別し、ゲル抽出フィルタ（Qiagen）により精製し、次に、DNAシーケンシングに用いた。その後、形質転換されたDNA配列と形質転換されていないDNA配列における変化のないシトシンを比較することにより、図8に示すように、DNAメチル化サイトの詳細の概要が得られる。
【０１０６】
9.DNA-密度のフローサイトメトリー
細胞をトリプシン化、凝集化させ、-20℃で予備冷却された70%メタノールを含有する1mlのPBSに1時間再懸濁させることにより固定した。細胞を凝集化させ、1mlのPBSで1回洗浄し、そして、再び凝集化させて、37℃で1mg/mlのプロピジウムイオダイン、0.5μg/mlのRNA酵素を含有する1mlのPBSに30分間再懸濁させた。その後、BD FACSCalibur（San Jose, CA）で約15,000個の細胞を分析した。パルス幅対パルス面積の図をプロットして単一細胞をゲーティングすることによって細胞ダブレットを排除した。ソフトウェアパッケージFlowjoを使用し、「ワトソンプラグマティック（Watson Pragmatic）」アルゴリズムにより収集したデータを解析した。その結果を図9の一番上の図に示す。
【０１０７】
10.microRNA（miRNA）のマイクロアレイ解析
約70%の密集度で、mirVanaTM miRNA分離キット（Ambion）を用いて各細胞培養物に由来する低分子RNAを分離させた。1%のホルムアルデヒド-アガロースゲル電気泳動及び分光光度計（Bio-Rad）により、分離された低分子RNAの純度及び数量を計測して評価し、その直後にそれをドライアイスで冷凍してLC Sciences（San Diego, CA）に送付してmiRNAマイクロアレイ解析に用いた。各マイクロアレイチップをハイブリダイズさせると、Cy3又はCy5によりマーキングされた単一サンプル又はそれぞれCy3及びCy5によりマーキングされた一対のサンプルとなる。メーカーの提案に従って、バックグラウンド控除及び標準化を行った。2つのサンプル検定に対して、p値の計算を行い、3倍よりも大きい差で発現した転写物のリスト（黄色-赤色のシグナル）を作成した。最終的なマイクロアレイの結果は、図11A及び11Bに示され、差異発現microRNAのリストは、図12に示され、ブランク大腸菌細胞溶解物（第1組）から抽出された低分子RNAとpLenti-EF1α-RGFP-miR302により形質転換された細胞溶解物（第2組）から抽出されたそれらの低分子RNAとを比較した。
【０１０８】
11.生体内肝癌療法試験
ヒト肝癌を免疫機能不全のSCID-ベージュマウスに異種移植することは、肝癌の転移及び療法を研究するための有効な動物モデルである。このモデルを構築するために、発明者は、5百万個のヒト肝癌（HepG2）細胞と100μLのマトリックスゲルとを混合させ、混合物をマウスの後肢の各側腹にそれぞれ皮下移植した。そのため、マウスの後肢の両側には、おおよそ同量の癌細胞が移植された。移植してから約2週間の間、癌を観察し、その平均サイズは約15.6±8mm3（治療する前の癌の初期サイズ）であった。各マウスに対して、発明者は、サイズが大きい癌を有する一方側を治療組とし、小さい癌を有する他方側を対照組とした。同じマウスが一方側でブランク配合物試薬（陰性対照）により治療され、他方側で配合薬物（pro-miR-302）により治療されたので、こうして得られた結果は、個体差により生じるいかなる変化をも最小化できる。
【０１０９】
pro-miR-302を生体内において標的となる癌の領域に送りこむために、発明者は、プロの配合物会社Latitude（San Diego, CA）に注文し、pro-miR-302をリポソームにより直径160〜200nmのナノ粒子にカプセル封入した。テストの結果、pro-miR-302を含むこれらのナノ粒子は、室温下で2週間超持、又は4℃で1ヶ月超の間ほぼ100%の安定を保ち続けたのに対して、その他の合成siRNAミミック（siRNA-302）は、いずれも同じ条件で3〜5日間内に急速に50%超が分解し、これは、siRNAではなくpro-miRNAが十分に安定的で療法薬物として用いることができることを示す。毒性検定について、発明者は、さらに、300μLの配合pro-miR-302（1mg/mL）をそれぞれマウスの尾静脈（n＝8）に最大限に注射し、六ヶ月内に、全ての被検マウスでは、検知可能な副作用が観察されていなかった。一般的には、修飾されていないリボ核酸は、比較的に免疫原性を持たず、組織細胞により代謝されることが容易であり、生体内療法の安全な工具となる。
【０１１０】
薬物の効果をテストするために、発明者は、200μLの配合pro-miR-302をマウスの一方側に、200μLのブランク配合物試薬を他方側にそれぞれ皮下注射し、同じ注射方式をで3回続けた（週に1回注射する）。薬物及び試薬を、癌部位の周囲領域に施し、癌及びその周囲組織により18時間内に吸収された。3回目の注射から一週間後に、サンプルを収集した。さらなる組織学検査に用いるために、心臓、肝臓、腎臓及び移植された腫瘍を摘出した。触診により腫瘍形成をモニタリングし、式（長さ×幅2）/2により腫瘍の体積を計算した。腫瘍の病変をカウントし、解剖して秤量し、H&E及び免疫染色検定により組織学検査を行った。組織学検査により、心臓、肝臓、腎臓には、検知可能な組織の病変がないことを示した。その結果を図14、15及び16に示す。
【０１１１】
12.生体内の傷口治癒試験
この状況では、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpre-miR-302は、クリームに基づく抗生物質軟膏により配合され、生体内の治療に用いた。miR-302は、ヒトESC及びiPSCのうち最も豊富なESC特異的miRNA種であるため、発明者は、miR-302の体細胞再プログラム機能が、成体幹細胞の再生を誘導及び/又は維持し、生体内組織の修復及び再生プロセスを促進する可能性を指摘した。この理論をテストするために、解剖刀で解剖してサイズがおおよそ2平方センチメートル（2cm2）の外傷を豚の皮膚に生じさせた。pre-miR-302（5mg/mL）を有する、又は有していない予め製造された軟膏（0.5mL）を、外傷のある領域全体を覆うようにそれぞれ傷口に均一に塗り、続いて、さらに液体包帯により封止した。0、1、2、3、4、5、7、9、11、14及び17日目に、治療を施した。0、1、2、3、4、5、7、9、11、14、17及び20日目に、Sony DSC-H9カメラにより各傷口の写真を撮影した。Image Pro Plus 7.0イメージングソフトウェアを用いて各時点での各傷口の面積を測定した。（0日目の傷口面積−N日目の傷口面積）/0日目の傷口面積×100という式に従って、各治療時点での傷口癒合又は閉鎖の百分率を計算した。最終的には、各傷口から組織サンプルを収集して10%（v/v）ホルマリン溶液に浸し、その後、H&E染色組織学切片の製造に用いた。この動物試験の結果は、その他のmiR-434による治療及びブランクに対して、miR-302による治療が両倍以上速く、傷口の癒合速度を顕著に高めたことを示す。また、治療後の十七（17）日目に、miR-302により治療された外傷領域には、傷跡が少し残った、又は傷跡が殆どなかった（n＝6/6）が、その他の治療及び対照では、比較的大きい傷跡が残す結果となった。皮膚におけるmiRNAの透過率をさらに測定するために、発明者は、新しく癒合した組織の生検体から全RNAを分離し、続いて一組のmiR-302a特異的プライマーにより定量逆転写-ポリメラーゼ連鎖反応（qRT-PCR）検定を行うことによって、グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpre-miR-302が治療された組織においてうまく生体内に送り込まれ成熟miR-302に加工されたことを確認した。
【０１１２】
13.生体外における肺癌の薬物に対する感受性テスト
グリシルグリセリンによりカプセル封入されたpre-miR-302/pro-miRNA薬物（或いは、処方#6；F6と称される）の異なるタイプの肺癌細胞の成長に対する用量依存性腫瘍抑制効果は、0〜200μg/mLの範囲、好ましくは25〜100μg/mLの範囲内にある異なる濃度のpre-miR-302によりテストされた（図18）。悪性肺癌細胞の成長に対するF6薬物の効果をさらにテストするために、図19A及び19Bに示すように、軟寒天コロニー形成アッセイを行った。典型的なヒト悪性肺癌細胞株A549の成長及びコロニー形成能力がいずれも1回のF6治療（25又は50μg/mL）の後に、特に大型コロニー（直径200μm以上）の群において顕著に抑制されたことが認められた。また、図20は、ヒト肺癌細胞の多種の異なるタイプにおける若干の駆動発癌性遺伝子の突然変異状態をさらに示し、突然変異EGFR、p53及びK-Ras発癌性遺伝子の状態を含む。図20における中欄は、何の治療を受けていない4種類の異なるヒト悪性/転移性肺癌細胞株（タイプ）のオリジナルな癌細胞で形成された癌コロニーの図を示し、中欄の右図は、これらの肺癌タイプのコロニー形成に対する1回のF6治療（50μg/mL）の抑制効果を示し、これらの癌細胞タイプにおける得られた薬物の効果は、敏感群（コロニーの平均サイズが50%超減少した）、一部敏感群（25〜50%減少した）、一部薬剤耐性群（25%未満減少した）及び薬剤耐性群（0%）という4つの群に分けられる。
【０１１３】
14.生体内の肺癌療法試験
発明者の配合pre-miR-302薬物（F6）のヒト肺癌細胞の異なるタイプに対する効果を理解したうえで、発明者は、さらに、上皮内肺癌マウスモデルを用いてその生体内治療効果を分析した。図21A及び21Bは、生体内の生物イメージングシステム（IVIS）に用いるF6治療頻度及び画像撮影頻度のタイムフローチャートを示す。上皮内腫瘍インプラント検定について、A549-Luci肺癌細胞（10ngのマトリックスゲルを含む20μlのPBSにおける1×105個の細胞）を6週齢のNOD SCIDマウス（治療組において、n＝9であり、対照組において、n＝3である）の胸腔に注射した。ルシフェラーゼ画像により観察された生物イメージング研究は、これらのインプラントマウスは、インプラントしてから四（4）週間に多くの肺癌転移結節が生じたことを示す。その後、マウスに対して、尾静脈注射で、殺すまで（図21A）F6によって毎週2回治療を行った。インプラントしてから14日目に、IVISのイメージング結果（図21B）に示すように、マウスを、標準生理食塩水（NS）、及び50又は100μg/mLのF6治療組という3つの組に分けた。体重と総血液量の比に基づいて、使用されるF6溶液の体積を計算し、同じ被検マウス組において同じF6治療濃度を保持した。毎週1回ルシフェラーゼシグナルを観察及び計測した。最後に、1回目のF6治療の後の42日目にマウスを殺した。肺、肝、脾及び腎といった主な器官を収集し、10%ホルマリンにより固定し、続いて、肉眼及び顕微鏡の検査により、得られた肺結節をカウントした。実験に用いるマウスの数は、P＜0.05の箇所において、結節数の2倍の組間差異を98%検知できることを目標とした。
【０１１４】
生体内の上皮内肺癌検定を用いる動物試験（図22A〜22C）において、発明者は、肺癌細胞を各被検マウスの左胸腔に注射して肺間の癌転移を観察した。その結果、右葉に癌結節が見つかり、肺癌が左葉の原発癌のインプラント側から転移したことを示した。図22Aは、異なる実験及び対照組における肺癌結節の数を示し、図22Bは、代表的な写真を示す。図22Aにおいて、黒い柱は、左葉に発見された結節を示し、白い柱は、右葉に発見された結節を示す。図22A及び22Bに示す結果として、2つの治療組（50及び100μg/ml）における結節数は、肺左葉及び右葉においていずれも顕著に減少した。さらなる組織学検査（図22C）も行うことで、全ての組における典型的な肺腺癌構造（丸付けされ、黒い矢印で示す）をも観察した。
【０１１５】
転移性肺腺癌に対するF6薬物の強い治療効果をさらに評価するために、発明者は、生体内の上皮内肺癌モデル（2つの治療組について、n＝11であり、対照組について、n＝5である）におけるF6溶液の治療頻度を低減させた。図23A及び23Bに示すように、この繰り返し動物試験において、マウスは、以下のようにF6を用いて治療された。すなわち、3週目及び4週目の期間に、毎週に尾静脈を介して2回注射して、続いて、5週目の後、殺すまで毎週1回注射を行った。体重と総血液量の比に基づいてF6の投与量を計算し、全ての被検マウスにおいて同じF6治療濃度を保持した。毎週にルシフェラーゼシグナルを1回観察及び計測した。最後に、治療後の42日目にマウスを殺した。pre-miR-302薬物の急性毒性効果を評価するために、一つの測定組のマウスを、3週目及び4週目の期間のみにF6を用いて4回治療し、それを50（4）組とマーキングした（図23B）。また、発明者は、この生体内マウスモデルにおけるグリシルグリセリンのみの処方の毒性もテストし、送達配合物薬剤（F5）によってもたらされる如何なる毒性干渉の可能性をも排除した。当該送達配合物薬剤は、実際、癌細胞に対して毒性も何れかの顕著な効果も呈しない。
【０１１６】
15.統計分析
免疫染色、ウェスタンブロット法及びノーザンブロット法の分析において、75%より大きいシグナル強度の変化は、いずれも陽性結果と見なされ、それを分析して平均値±SEで示した。一元配置分散分析（one-way ANOVA）によりテータの統計分析を行った。主な効果が顕著である場合に、ダネットのポストホックテスト（Dunnett's post-hoc test）により、対照と著しく異なる組を識別した。2つの治療組の間を一対ごとに比較するために、両側スチューデントt検定（two-tailed student t test）を使用した。2つ以上の治療組に関する実験に対して、分散分析(ANOVA)を行い、続いて、ポストホック多重範囲検定を行った。確率値p＜0.05である場合に、顕著と見なされる。全てのp値は、両側検定により測定された。
【０１１７】
参考文献
1.  Lin SL, Chang D, Chang-Lin S, Lin CH, Wu DTS, Chen DT及びYing SY. （2008） Mir-302 reprograms human skin cancer cells into a pluripotent ES-cell-like state. RNA 14, 2115-2124。
2.  Lin SL及びYing SY. （2008） Role of mir-302 microRNA family in stem cell pluripotency and renewal. Ying SY. （編） Current Perspectives in MicroRNAs. Springer Publishers press, New York, 第167-185ページ。
3.  Lin SL, Chang D, Ying SY, Leu D及びWu DTS. （2010）MicroRNA miR-302 inhibits the tumorigenecity of human pluripotent stem cells by coordinate suppression of CDK2 and CDK4/6 cell cycle pathways. Cancer Res. 70, 9473-9482。
4.  Lin SL, Chang D, Lin CH, Ying SY, Leu D及びWu DTS. （2011） Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065。
5.  Simonsson S及びGurdon J. （2004） DNA demethylation is necessary for the epigenetic reprogramming of somatic cell nuclei. Nat Cell Biol. 6, 984-990。
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7.  Wang氏ら （2008）. Embryonic stem cell-specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nat. Genet. 40, 1478-1483。
8.  Wernig氏ら （2007）. In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 448, 318-324。
9.  Yu氏ら （2007）. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920。
10.  McDowell氏ら, （1994） Determination of intrinsic transcription termination efficiency by RNA polymerase elongation rate.  Science 266, 822-825。
11.  Lin氏ら, 米国特許第9 394,538号、第9,399,773号及び第9,422,559号。
12.  Buechlerの米国特許第7,959,926号。
13.  Mehtaの米国特許第7,968,311号。
14.  Linのヨーロッパ特許第EP 2198025号。
15.  Linの米国特許出願第12/149,725号。
16.  Linの米国特許出願第12/318,806号。
17.  Linの米国特許出願第13/572,263号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【配列表】
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【国際調査報告】
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