(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒトAkt-1をコードする核酸分子を標的とする、配列番号：２、配列番号：４、配列番号：１６または配列番号：１７から選択される配列からなる化合物であって、該オリゴヌクレオチド化合物がヒトAkt-1の発現を抑制する、化合物。
【請求項２】
アンチセンスオリゴヌクレオチドである、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
少なくとも１つの被修飾ヌクレオシド間結合であるホスホロチオエート結合を有する、請求項２記載のアンチセンスオリゴヌクレオチド。
【請求項４】
請求項１に記載の化合物および製薬的に許容される希釈剤または担体を含む、癌細胞阻害用医薬組成物。
【請求項５】
Akt-1の発現が阻害される、請求項４に記載の医薬組成物。
【請求項６】
細胞傷害性が惹起される、請求項４に記載の医薬組成物。
【請求項７】
Akt-1の発現の阻害用薬剤を製造するための、請求項１に記載の化合物の使用。
【請求項８】
動物またはヒトにおける癌の処置方法に使用するための組成物を製造するための、請求項１に記載の化合物の使用。
【請求項９】
処置方法が、Akt-1の発現阻害である、請求項８に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、ヒトタンパク質Akt-1の発現を抑制し、且ついくつかの癌細胞株において細胞傷害性（cytotoxicity）を誘導する新規なアンチセンスオリゴヌクレオチド化合物、RX-0194、RX-0201、RX-0616、RX-0627、RX-0628、RX-0632およびRX-0638に関する。
【発明の背景】
【０００２】
タンパク質、Akt-1は数種のヒト癌細胞によって増加した量が生産されるシグナル伝達タンパク質である。何よりこのタンパク質は、ストレス下にある細胞に生存シグナルを伝達する複雑なプロセスに関与し、このことがアポトーシスまたは細胞死への正常な進行を腫瘍細胞が回避することを助け、それによって腫瘍細胞の優先的な生存が可能になるかもしれないと考えられている。このタンパク質はまた、血小板、皮膚細胞および繊維芽細胞の成長を含む様々な側面の細胞成長や分化はもちろんのこと、インスリン代謝およびタンパク質合成などの重要な生理学的機能に関連する制御シグナルの伝達にも関係している。Akt-1タンパク質の変質は多面的な作用を及ぼし得る。つまり、該タンパク質の突然変異によって動物細胞内において見かけ上無関係な複数の作用が発揮され得る。これらの作用は、疾患の処置において適切な使用精度が得られるならばAkt-1は重要であり、潜在的有用性があることを暗示している。このように、本発明の目的は、正しい意味で、つまり癌細胞に望ましくない生存シグナルを送る場合にAkt-1の生成を抑制することである。
【０００３】
Akt-1は一般に細胞シグナリングとして知られるプロセスを通じてその効果を発揮する。細胞シグナリングは、細胞の成長や生存を制御するメカニズムまたは生物学的経路である。体内で生成される成長因子やサイトカインなどの様々な化学物質は、細胞膜と相互作用する細胞外シグナルとして機能する。細胞膜は細胞内にシグナルを伝え、そこで様々な生物学的作用が現れる。外部シグナリング分子またはリガンドが細胞膜に結合し、タンパク質リン酸化酵素または脱リン酸酵素が分子上の特定位置の標的タンパク質を修飾する際に、シグナル経路は活性化する。タンパク質リン酸化酵素は（脱リン酸酵素などの他の物質と同様に）細胞外シグナルの細胞内への伝達を制御する酵素である。タンパク質リン酸化酵素は、特定位置、すなわちセリン、スレオニンおよびチロシン残基でタンパク質をリン酸化する働きをする。結果として、リン酸化酵素はそれら特有のリン酸化部位で分類される。Akt-1（また、「PKBアルファおよびRAC-PKアルファ」）はセリン／スレオニンリン酸化酵素のAKT/PKBファミリーのメンバーである。多くのシグナリング経路には、異なるリン酸化酵素を用いるいくつかの段階が含まれ得る。「上流」リン酸化酵素は「下流標的」タンパク質をリン酸化または活性化することができる、言い換えると、いくつかの標的を持つリン酸化酵素であり得る。癌や他の疾患状態において細胞シグナル伝達経路が変質しているのがしばしば見られる。そのような変化は、細胞がその正常なシグナリング機構を失う時にこのシグナリング経路が影響を受けるということを示唆しているかもしれない。
【０００４】
例えば、チロシンリン酸化酵素活性またはシグナリングは、癌の成長または腫瘍形成の初期段階に過活性になる。この増強された活性の結果のひとつに別のリン酸化酵素、PI 3リン酸化酵素による活性の増強がある。PI 3リン酸化酵素はAKT/PKBファミリーの多くのメンバーを活性化することが知られており、AKT/PKBレベルの上昇が乳癌および他の癌において観察されている。ショウジョウバエでの最近の研究によると、Aktの機能は、変質した腫瘍サプレッサー遺伝子、PTENによって影響を受けることが分かった唯一の要素であった。(Stocker, et al., Science, 2002, 295: 2088)。
【０００５】
細胞内の多くの代謝経路に対するAkt-1の多面的な作用すなわちAkt-1の重要性のために、Akt-1は癌および糖尿病対象薬物として広範に研究されてきた。Akt-1の機能を変化させ得る薬物を開発するにあたっての主な焦点は、Akt-1の上流リン酸化酵素に対する阻害物質であった。しかし、その阻害物質は通常、細胞に対して障害性があるために、このアプローチは未だ特に十分には解明されていない。
【０００６】
Akt-1機能の抑制を目的とする他の方法には、Akt-1のリン酸化に直接的に関与する上流リン酸化酵素に対する様々な阻害物質の使用が含まれた。しかし、これらの方法はAkt-1に特異的ではなく、他の重要なタンパク質も同様に変質された。
【０００７】
Akt-1の発現または生成を制御する遺伝子のごく一部ずつを修飾するために、別のアプローチ、すなわちアンチセンスオリゴヌクレオチドの使用が提案された。
【０００８】
1999年9月28日発効の米国特許第5,958,773号(Monia, et al.)は、Akt-1をコードする核酸の発現を調節するための様々なアンチセンスオリゴヌクレオチドの使用に関する。Akt-1生成の抑制に関する結果が報告されている。本発明で開示され、請求される特定のオリゴヌクレオチドは、その特許には開示されていなかった。
【発明の概要】
【０００９】
本発明はAkt-1をコードする核酸を標的とし、Akt-1の発現を調節するアンチセンスオリゴヌクレオチドを対象とする。また、細胞におけるAkt-1の発現を抑制する方法であって、細胞を本発明のオリゴヌクレオチド化合物および組成物と接触させる方法を提供する。前記のオリゴヌクレオチドの利点は、Akt-1の発現を抑制することに加え、いくつかの異なる癌細胞株に対して細胞傷害効果を持つことである。本発明の効果は、Akt-1遺伝子(Genebank番号BC000479)の1,271位の以下の配列：5' agtggactggtgggggctgg 3'(配列番号：1)を有する部位に特異的にハイブリダイズ可能なアンチセンス化合物を、様々な癌細胞株の細胞と接触させることによって得られる。特に好ましいのは、5' ccagcccccaccagtccact 3'(配列番号：2)を含むRX-0194である。Akt-1遺伝子(Genebank番号BC000479)の1,478位の配列5' cgccaaggagatcatgcagc 3'(配列番号：3)に対してアンチセンスである化合物でも、同様の効果を得ることが出来る。特に好ましいのは、5' gctgcatgatctccttggcg 3'(配列番号：4)を含むRX-0201である。この接触は、該オリゴヌクレオチドとAkt-1をコードする遺伝子とのハイブリダイズが可能な状況下で起こる。ハイブリダイゼーション後、細胞のAkt-1生成能が抑制され、癌細胞の生存度は減少する。上記2つのオリゴヌクレオチドに加え、同様にAkt-1 mRNA発現を下方制御し、癌細胞株に対して細胞傷害効果を引き起こす5つのさらなるアンチセンスオリゴヌクレオチド化合物を本発明に開示する。その5つのさらなる配列は次の通りである。
RX-0616：Akt-1遺伝子の2101位から始まる以下の配列：5' ctgtctgtcaccagctatct 3'(配列番号：18、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' agatagctggtgacagacag 3'(配列番号：13)を含む。
RX-0627：Akt-1遺伝子の2473位から始まる以下の配列：5' cctcagatgatctctccacg 3'(配列番号：19、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' cgtggagagatcatctgagg 3'(配列番号：14)を含む。
RX-0628：Akt-1遺伝子の2493位から始まる以下の配列：5' gtagcacttgaccttttcga 3'(配列番号：20、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' tcgaaaaggtcaagtgctac 3'(配列番号：15)を含む。
RX-0632：Akt-1遺伝子の2603位から始まる以下の配列：5' ctgccgctgccgctgcacca 3'(配列番号：21、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' tggtgcagcggcagcggcag 3'(配列番号：16)を含む。および、
RX-0638：Akt-1遺伝子の170位から始まる以下の配列：5' gctaggcccgcgctcgcgcc 3'(配列番号：22、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' ggcgcgagcgcgggcctagc 3'(配列番号：17)を含む。
【００１０】
セリン／スレオニンリン酸化酵素のAKT(時にPKBと称される)ファミリー、細胞によるその産生を促進または抑制する物質、つまりその「上流制御因子」、およびそれが働きかける物質、つまりその「基質」または「下流標的」の最近の性質決定によって、細胞の成長、生存および代謝におけるこのファミリーの不可欠な役割が明らかになった。PKB(タンパク質リン酸化酵素B)は当初はレトロウイルスの発癌遺伝子として発見された。これまでに、AKTファミリーの３つの変異体、Akt-1、Akt-2およびAkt-3が性質決定されている。多くの癌では、Akt遺伝子が増幅しているか、またはそのタンパク質が過剰発現しており、細胞が悪性化する際に果たすその役割の重要性を示している。AKT/PKBは、PH(プレクストリン相同)ドメインを含む、成長因子制御性セリン／スレオニンリン酸化酵素である。このPHドメインは、細胞のサイトゾルから原形質膜へのAkt-1の転位を惹起する、PI 3K(ホスファチジルイノシトール 3-リン酸化酵素)の脂質産物、ホスファチジルイノシトール-3,4-バイホスフェートおよびホスファチジルイノシトール-3,4,5-トリホスフェートと相互作用する。この転位は、AKT/PKBが上流活性化リン酸化酵素、PDK1(ホスホイノシチド依存性リン酸化酵素1)へ到達するために必要である。PDGF、EGF、インスリン、トロンビンおよびNGFなどの様々な成長因子が、AKT/PKBの転位を活性化することが知られている。Akt-1は細胞の生存を誘導し、且つ、成長因子の撤退、細胞サイクルの崩壊および細胞接着の欠如などの様々な刺激によって引き起こされる多種の細胞のアポトーシス死を抑制することが示されている。AKT/PKBタンパク質の活性化型は、GSK-3(グリコーゲン合成酵素リン酸化酵素3)、eNOS(内皮一酸化窒素合成酵素)、FKHR 1(フォークヘッド転写因子ファミリーメンバー1)、Bad(Bcl-2 アポトーシス促進性ファミリーメンバー)およびp21 CIP(細胞サイクル進行阻害物質)などの膨大な数の基質をリン酸化する。これらの作用によって、アポトーシスの抑制、糖代謝の制御、細胞増殖、転写、翻訳、細胞遊走および血管新生のような多種多様な生物学的効果をもたらすことができる。細胞が癌化する際に、Akt-1はその活性化と相関する抗アポトーシス活性を与えることができる。Akt-1のリン酸化により、細胞サイクルおよびアポトーシスに関する基質の核原形質局在化が誘発されると考えられている。これは、後天性増殖シグナル自律性、アポトーシスシグナルへの非感受性、無限複製、持続性の血管新生、組織浸潤および転移など、最後に悪性腫瘍となる多くの事象を引き起こす。
【００１１】
癌の進行においてセリン／スレオニンリン酸化酵素のAKT/PKBファミリーが中心的な役割を果たすことを考慮に入れると、腫瘍が形成される間はその作動を抑制することが望ましいと考えられる。しかし、細胞代謝の他の側面における該ファミリーの役割が中断されるのをできる限り避けることもまた望ましいと考えられる。発癌遺伝子のリン酸化酵素と思われるものをコードする遺伝子を同定すること、およびその遺伝子活性を正しい意味で抑制するのに用いることができるアンチセンスオリゴヌクレオチドを考案することが、ひとつのアプローチかもしれない。USPN 5,958,773に、癌細胞でのAkt-1産生の抑制に用いることができる幅広い種類のアンチセンスオリゴヌクレオチドが報告されている。その発明者らは、いくつかのアンチセンスオリゴヌクレオチドはいずれも、Akt-1遺伝子からのタンパク質産生抑制能が強く、さらに様々な癌細胞株において細胞傷害性を引き起こすことを発見した。
【００１２】
アンチセンス化合物は生細胞にある核酸へ修飾を導入するのに用いることができる道具である。「アンチセンス」なる用語は核酸がタンパク質を「コードする」という概念を意味する。つまり、ある核酸に見られるヌクレオチド配列は、何より、どのタンパク質が産生されるかを決定する。完全長遺伝子に対する「センス」配列は、ある刺激に応じて、正常なタンパク質を通常の量で産出するであろう。「センス」オリゴヌクレオチドは正常な遺伝子配列とハイブリダイズし、タンパク質の量や性質に影響を及ぼさないであろう。「ナンセンス」配列は産物を産出しないか、あるいは、非機能性の産物を産出するかもしれない。例えば、「ナンセンス」コドンまたはオリゴマーがある遺伝子に挿入された場合、切断された、非機能性のタンパク質が生じるかもしれない。「アンチセンス」オリゴヌクレオチドは正常遺伝子とハイブリダイズするが、構造または量が変化したタンパク質を産出するであろう。比較的短いアンチセンスオリゴマー、つまりアンチセンス化合物は簡単に細胞内に挿入することができ、そこで遺伝子の機能を変化させることが分かっている。
【００１３】
アンチセンス化合物は絶妙な特異性でもって遺伝子発現を変化させることができるので、アンチセンス化合物は遺伝子機能の探索のための研究試薬として一般に用いられ、特定遺伝子の機能の解明に用いることができる。アンチセンス化合物は、例えば、ある生物学的経路の様々なメンバーの機能を区別するのに用いることができる。
【００１４】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは疾患を引き起こす遺伝子を選択的にブロックするのに用いることができ、それにより疾患関連タンパク質の産生を抑制することができる。いくつかのアンチセンスオリゴヌクレオチドがすでに安全且つ効果的にヒトに投与されており、数々の臨床試験が目下進行中である。このようにオリゴヌクレオチドを細胞、組織および動物、特にヒトを処置するために用いることも可能である。本発明を説明するにあたり、「オリゴヌクレオチド」なる用語はリボ核酸(RNA)またはデオキシリボ核酸(DNA)のオリゴマーまたはポリマーまたはそれらの擬態物を意味する。この用語は、天然に存在する核酸塩基、糖および共有結合性ヌクレオシド間(バックボーン)結合から構成されるオリゴヌクレオチド、並びに同様に機能する天然に存在しない部分を有するオリゴヌクレオチドを含む。このような修飾または置換されたオリゴヌクレオチドは、例えば細胞内取り込みの増強、標的核酸への親和性の向上および核酸塩基存在下での安定性の増大などの望ましい性質を持つため、天然型よりもしばしば好ましい。
【００１５】
本発明は、Akt-1をコードする核酸の一部を標的とし、Akt-1の発現を調節するオリゴマーヌクレオチド化合物、特にアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いる。そのオリゴヌクレオチド化合物は、Akt-1をコードする１つまたはそれ以上の核酸と特異的にハイブリダイズするように設計されている。あるオリゴヌクレオチド、RX-0194は、Akt-1遺伝子(Genebank番号BC000479)の1,271位の以下の配列：5' agtggactggtgggggctgg 3'(配列番号：1)を有する部位を標的とする。RX-0194のバックボーンにあたる配列は、この部位に相補的である。発明者らは、RX-0194の20-merが由来する配列の上流および下流に5または10のヌクレオチドを含むオリゴマーは、Akt-1 mRNA発現の測定可能な抑制を示すことを見いだした。他のオリゴヌクレオチド、RX-0201は、Akt-1遺伝子の1,478位の以下の配列：5' cgccaaggagatcatgcagc 3'(Genebank番号BC000479)(配列番号：3)を有するコード領域中の部位を標的とする。RX-0201のバックボーンにあたる配列はこの部位に相補的である。発明者らは、このオリゴヌクレオチドは変異に対してより敏感であり、RX-0201の18-merはいくらかのAkt-1 mRNA発現抑制を示すが、いずれかの末端からさらに切断すると、Akt-1 mRNA発現抑制がかなり失われることを見いだした。RX-0194の20-merが由来する配列の上流および下流に5または10ヌクレオチドを含むオリゴマーは、癌細胞増殖抑制を示した。RX-0194およびRX-0201の切断型もまた癌細胞増殖抑制を示した。上記2つのオリゴヌクレオチドに加え、Akt-1 mRNA発現を下方制御し、癌細胞株に細胞傷害効果を引き起こしたさらに5つのアンチセンスオリゴヌクレオチド化合物を本発明において記載する。そのさらなる5つの配列は次の通りである。
RX-0616：Akt-1遺伝子の2101位から始まる以下の配列：5' ctgtctgtcaccagctatct 3'(配列番号：18、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' agatagctggtgacagacag 3'(配列番号：13)を含む。
RX-0627：Akt-1遺伝子の2473位から始まる以下の配列：5' cctcagatgatctctccacg 3'(配列番号：19、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' cgtggagagatcatctgagg 3'(配列番号：14)を含む。
RX-0628：Akt-1遺伝子の2493位から始まる以下の配列：5' gtagcacttgaccttttcga 3'(配列番号：20、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' tcgaaaaggtcaagtgctac 3'(配列番号：15)を含む。
RX-0632：Akt-1遺伝子の2603位から始まる以下の配列：5' ctgccgctgccgctgcacca 3'(配列番号：21、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' tggtgcagcggcagcggcag 3'(配列番号：16)を含む。
RX-0638：Akt-1遺伝子の170位から始まる以下の配列：5' gctaggcccgcgctcgcgcc 3'(配列番号：22、Genebank番号BC000479)を有する部位にハイブリダイズ可能な5' ggcgcgagcgcgggcctagc 3'(配列番号：17)を含む。
【００１６】
アンチセンス化合物を特定の遺伝子に標的化することは、目的の核酸配列を同定すること、そして核酸配列中の修飾する１つまたはそれ以上の部位を選択することを意味する。ひとたび標的部位が同定されると、その部位に特異的にハイブリダイズする、つまり、十分強く且つ十分な特異性を持ってハイブリダイズして所望の効果を得られるような、標的部位に十分相補的なオリゴヌクレオチドが選択される。
【００１７】
本明細書に記載の「Akt-1をコードする核酸」なる語句は、Akt-1をコードするDNA、そのようなDNAから転写されるRNA(pre-mRNAを含む)およびそのようなRNAに由来するcDNAも包含する。アンチセンス オリゴマー化合物のその標的核酸への特異的なハイブリダイゼーションによって、その核酸の正常な機能が妨害される。妨害されるDNAの機能には複製および転写が含まれる。妨害されるRNAの機能には、例えば、タンパク質翻訳部位へのRNAの転位、RNAからのタンパク質の翻訳、１つまたはそれ以上のmRNA種を産生するためのRNAのスプライシング、およびそのRNAが関与する、または促進する触媒活性などの、あらゆる生体機能が含まれる。標的核酸の機能をそのように妨害することによる総合的効果は、タンパク質の発現または産生が調節されることである。本発明の文中において、「調節」は遺伝子発現の増加(刺激)または減少(抑制)を意味する。本発明の目的のために、Akt-1をコードする遺伝子はAkt-1の発現が抑制されるように調節される。
【００１８】
本発明の文中において、「ハイブリダイズ」は水素結合を意味し、それはワトソン−クリックの相補的ヌクレオシドまたは相補的ヌクレオチド塩基間のフーグスティーン(Hoogsteen)または逆フーグスティーン(Hoogsteen)水素結合であってもよい。例えば、アデニンとチミンは水素結合の形成で対になる相補的核酸塩基である。本明細書で用いられる「相補的」は、2つのヌクレオチド間に正確な対を形成する能力を意味する。例えば、オリゴヌクレオチドのある位置のヌクレオチドがDNAまたはRNA分子の同じ位置のヌクレオチドと水素結合することができる場合、そのオリゴヌクレオチドとDNAまたはRNAはその位置において互いに相補的であるとみなされる。それぞれの分子における十分数の対応位置が互いに水素結合可能なヌクレオチドによって占められている時、該オリゴヌクレオチドと該DNAまたはRNAは、互いに相補的である。このように、「特異的にハイブリダイズ可能な」および「相補的」は、オリゴヌクレオチドとDNAまたはRNA標的の間の、安定で特異的な結合が起こるような十分な程度の相補性または正確な対形成を示すための用語である。当分野では、アンチセンス化合物の配列は、その標的核酸の配列に特異的にハイブリダイズするために100％相補的である必要はないという共通認識がある。アンチセンス化合物と標的DNAまたはRNA分子との結合が、標的DNAまたはRNAの通常の機能を妨害して有用性の欠如を引き起こし、且つ、特異的な結合が望まれる条件、つまり、インビボ分析または治療上の処置の場合の生理的条件、およびインビトロ分析の場合のその分析が遂行される条件下で、アンチセンス化合物と非標的配列との非特異的な結合を避けるのに十分な程度の相補性が存在するならば、アンチセンス化合物は特異的にハイブリダイズ可能である。
【００１９】
アンチセンスオリゴヌクレオチドはアンチセンス化合物の好ましい形態であるが、本発明は他のオリゴマー アンチセンス化合物も包含し、それは下記のようなオリゴヌクレオチド擬態物を含むがそれらに限定されない。本発明によるアンチセンス化合物は、約10から約30個までの核酸塩基を含むのが好ましい。約20個の核酸塩基(つまり約20個の結合ヌクレオシド)を含むアンチセンスオリゴヌクレオチドが特に好ましい。当分野で周知の通り、ヌクレオシドは塩基-糖結合体である。ヌクレオシドの塩基部分は通常複素環塩基である。そのような複素環塩基の2つのもっとも一般的な種類は、プリンおよびピリミジンである。ヌクレオチドは、ヌクレオシドの糖部分と共有結合したリン酸基をさらに含むヌクレオシドである。ペントフラノシル糖を含むそれらのヌクレオシドに対して、リン酸基は糖の2'、3'または5'のいずれかのヒドロキシル部分に結合できる。オリゴヌクレオチドを形成する際、リン酸基は互いに近接するヌクレオシドと共有結合し、直鎖状のポリマー化合物を形成する。この直鎖状のポリマー構造の各末端は、さらに次々に連結して環状構造を形成することも可能であるが、開直鎖状構造が一般的に好ましい。オリゴヌクレオチド構造内で、リン酸基は一般に、オリゴヌクレオチドのヌクレオシド間のバックボーンを形成していると見なされる。RNAおよびDNAの正常な結合またはバックボーンは、3'から5'へのリン酸ジエステル結合である。
【００２０】
本発明において有用な好ましいアンチセンス化合物の具体例には、修飾されたバックボーンまたは非天然ヌクレオシド間結合を含有するオリゴヌクレオチドが含まれる。本明細書に定義された通り、修飾されたバックボーンを有するオリゴヌクレオチドは、バックボーンにリン原子を保持するもの、およびバックボーンにリン原子を持たないものを含む。本明細書の目的のために、および当分野で時折参照されるように、ヌクレオシド間のバックボーン中にリン原子を持たない被修飾オリゴヌクレオチドもまたオリゴヌクレオシドであると考えることができる。
【００２１】
好ましい被修飾オリゴヌクレオチドのバックボーンには、例えば、ホスホロチオエート、キラルなホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、3'-アルキレンホスホン酸およびキラルなホスホン酸などのメチルおよび他のアルキルリン酸、ホスフィン酸、3'-アミノホスホラミデートおよびアミノアルキルホスホラミデートなどのホスホラミデート、チオノホスホラミデート、チオノアルキルホスホン酸、チオノアルキルホスホトリエステル、および正常な3'-5'結合、これらの2'-5'結合アナログおよびヌクレオシド単位の隣接する対が3'-5'から5'-3'へ、または2'-5'から5'-2'へ結合している逆方向性の結合を有するボラノホスフェートが含まれる。様々な塩、混合塩および遊離酸型もまた含まれる。
【００２２】
リン原子を含まない好ましい被修飾オリゴヌクレオチドのバックボーンは、短鎖アルキルまたはシクロアルキルヌクレオシド間結合、混合ヘテロ原子およびアルキルまたはシクロアルキルヌクレオシド間結合、または１つまたはそれ以上の短鎖ヘテロ原子または複素環式ヌクレオシド間結合によって形成されるバックボーンを持つ。これらは、モルホリン結合(ヌクレオシドの糖部分から部分的に形成される)を持つバックボーン、シロキサンバックボーン、硫化物、スルホキシドおよびスルホンバックボーン、ホルムアセチルおよびチオホルムアセチルバックボーン、メチレンホルムアセチルおよびチオホルムアセチルバックボーン、バックボーンを含有するアルケン、スルファミン酸バックボーン、メチレンイミノおよびメチレンヒドラジノバックボーン、スルホン酸塩およびスルホンアミドバックボーン、アミドバックボーン、およびN、O、SおよびCH2混合構成成分を有する他のバックボーンを含む。
【００２３】
他の好ましいオリゴヌクレオチド擬態物において、ヌクレオチド単位の糖およびヌクレオシド間結合つまりバックボーンは新規な基によって置換されている。塩基単位は、適切な核酸標的化合物とハイブリダイゼーションするために保持されている。そのようなオリゴマー化合物の１つである、優れたハイブリダイゼーション特性を持つことが示されているオリゴヌクレオチド擬態物はペプチド核酸(PNA)と呼ばれている。PNA化合物において、オリゴヌクレオチドの糖-バックボーンは、バックボーン、特にアミノエチルグリシンバックボーンを含有するアミドによって置換されている。核酸塩基は保持され、バックボーンのアミド部分の炭素の代わりの窒素原子に直接または間接的に結合している。
【００２４】
もっとも好ましい本発明の態様は、ホスホロチオエートバックボーンを持つオリゴヌクレオチドおよびヘテロ原子バックボーン、特に-CH2-NH-O-CH2-、-CH2-N(CH3)-O-CH2-(メチレン(メチルイミノ)またはMMIバックボーンとして知られている)、-CH2-O-N(CH3)-CH2-、-CH2-N(CH3)-N(CH3)-CH2-および-O-N(CH3)-CH2-CH2-（ちなみに天然リン酸ジエステルバックボーンは-O-P-O-CH2-と表される)を持つオリゴヌクレオシドである。モルホリノバックボーン構造を持つオリゴヌクレオチドもまた好ましい。
【００２５】
被修飾オリゴヌクレオチドはまた、１つまたはそれ以上の糖部分が置換されていてもよい。好ましいオリゴヌクレオチドは2'位に以下のうち１つを含む：OH、F、O-アルキル、S-アルキルまたはN-アルキル、O-アルケニル、S-アルケニルまたはN-アルケニル、O-アルキニル、S-アルキニルまたはN-アルキニル、またはO-アルキル-O-アルキル、(ここで、該アルキル、アルケニルおよびアルキニルは置換または非置換C1-C10アルキルまたはC2-C10アルケニルおよびアルキニルであり得る)。特に好ましいのは、O[(CH2)nO]mCH3、O(CH2)nOCH3、O(CH2)nNH2、O(CH2)nCH3、O(CH2)nONH2およびO(CH2)nON[(CH2)nCH3)]2(ここでnおよびmは1から約10)である。他の好ましいオリゴヌクレオチドは2'位に以下のうち１つを含む：C1-C10低級アルキル、置換低級アルキル、アルカリル、アラルキル、O-アルカリルまたはO-アラルキル、SH、SCH3、OCN、Cl、Br、CN、CF3、OCF3、SOCH3、SO2CH3、ONO2、NO2、N3、NH2、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、RNA切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的特性を改善するための基またはオリゴヌクレオチドの薬力学的特性を改善するための基、および同様の特性を持つ他の置換基。好ましい修飾には、2'-メトキシエトキシ(2'-O-CH2CH2OCH3、また2'-O-(2-メトキシエチル)または2'-MOEとしても知られる)(Martin et al., Helv. Chim. Acta, 1995, 78, 486-504)つまり、アルコキシアルコキシ基が含まれる。さらに好ましい修飾には、2'-ジメチルアミノオキシエトキシ、つまり、後文の実施例に記載する通り2'-DMAOEとしても知られるO(CH2)2ON(CH3)2基が含まれる。
【００２６】
他の好ましい修飾には、2'-メトキシ(2'-O-CH3)、2'-アミノプロポキシ(2'-OCH2CH2CH2NH2)および2'-フルオロ(2'-F)が含まれる。同様の修飾はまた、オリゴヌクレオチド上の他の位置、特に3'末端ヌクレオチド上または2'-5'結合オリゴヌクレオチド内の糖の3'位、および5'末端ヌクレオチドの5'位になされてもよい。オリゴヌクレオチドはまた、ペントフラノシル糖の代わりのシクロブチル部分のような糖擬態物を含んでいてもよい。オリゴヌクレオチドにはまた、核酸塩基(当分野ではしばしば単に「塩基」と呼ばれる)の修飾または置換も含まれる。本明細書で用いられる「非修飾」または「天然」核酸塩基には、プリン塩基であるアデニン(A)およびグアニン(G)、およびピリミジン塩基であるチミン(T)、シトシン(C)およびウラシル(U)が含まれる。被修飾核酸塩基には、5-メチルシトシン(5-Me-C)、5-ヒドロキシメチルシトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、2-アミノアデニン、アデニンおよびグアニンの6-メチルおよび他のアルキル誘導体、アデニンおよびグアニンの2-プロピルおよび他のアルキル誘導体、2-チオウラシル、2-チオチミンおよび2-チオシトシン、5-ハロウラシルおよびシトシン、5-プロピニルウラシルおよびシトシン、6-アゾウラシル、シトシンおよびチミン、5-ウラシル(偽ウラシル)、4-チオウラシル、8-ハロ、8-アミノ、8-チオール、8-チオアルキル、8-ヒドロキシルおよび他の8-置換アデニンおよびグアニン、5-ハロ特に5-ブロモ、5-トリフルオロメチルおよび他の5-置換ウラシルおよびシトシン、7-メチルグアニンおよび7-メチルアデニン、8-アザグアニンおよび8-アザアデニン、7-デアザグアニンおよび7-デアザアデニンおよび3-デアザグアニンおよび3-デアザアデニンなどの、他の合成および天然核酸塩基が含まれる。ある核酸塩基は本発明のオリゴマー化合物の結合親和性を増加させるのに特に有用である。これらには、2-アミノプロピルアデニン、5-プロピニルウラシルおよび5-プロピニルシトシンなどの、5-置換ピリミジン、6-アザピリミジン、およびN-2、N-6およびO-6置換プリンが含まれる。5-メチルシトシン置換は0.6-1.2℃において核酸二本鎖の安定性を増加させることが示されており、特に2'-O-メトキシエチル糖修飾と組み合わされる場合にはなお一層、目下好ましい塩基置換である。
【００２７】
本発明のオリゴヌクレオチドの別の修飾には、オリゴヌクレオチドへの1またはそれ以上の部分の化学的結合、またはその活性、細胞分化または細胞によるオリゴヌクレオチド取得を促進するコンジュゲートが含まれる。そのような部分には、コレステロール部分、コール酸、例えばヘキシル-S-トリチルチオール、チオコレステロールなどのチオエーテル、例えばドデカンジオールまたはウンデシル残基などの脂肪族鎖、例えばジ-ヘキサデシル-rac-グリセロールまたはトリエチル-アンモニウム 1,2-ジ-O-ヘキサデシル-rac-グリセロ-3-H-ホスホン酸などのリン脂質、ポリアミンまたはポリエチレングリコール鎖、またはアダマンタン酢酸、パルミチル部分、またはオクタデシルアミンまたはヘキシルアミノ-カルボニル-オキシコレステロール部分のような脂質部分が含まれるがこれらに限定されない。
【００２８】
ある化合物内の全ての位置が一様に修飾されている必要はなく、実際には、一化合物内に、または極端にはオリゴヌクレオチド内の一ヌクレオシドに上記修飾のうち１つより多くが包含されていればよい。本発明はまたキメラな化合物であるアンチセンス化合物も含む。本発明の文中における「キメラ(chimeric)」アンチセンス化合物または「キメラ(chimeras)」は、それぞれが少なくとも１つのモノマー単位、つまり、オリゴヌクレオチド化合物の場合のヌクレオチドから構成される、２つまたはそれ以上の化学的に異なる領域を含有するアンチセンス化合物、特にオリゴヌクレオチドである。これらのオリゴヌクレオチドは通常、そのオリゴヌクレオチドの核酸分解酵素による分解に対する耐性が向上し、細胞による取得が増加し、および/または標的核酸に対する結合親和性が向上するように該オリゴヌクレオチドが修飾されている領域を少なくとも１つ含む。オリゴヌクレオチドのさらなる領域は、RNA:DNAまたはRNA:RNAハイブリッドを切断する酵素の基質となり得る。一例として、RNase HはRNA:DNA二本鎖のRNA鎖を切断する細胞性エンドヌクレアーゼである。従って、RNase Hが活性であると標的RNAが切断され、それによりオリゴヌクレオチドの遺伝子発現抑制効果が大いに促進される。結果的に、同じ標的領域にハイブリダイズするホスホロチオエート化デオキシオリゴヌクレオチドと比較して、キメラオリゴヌクレオチドを用いる場合の方が、より短いオリゴヌクレオチドが生じるという比較結果がしばしば得られる。標的RNAが切断されているかは、ゲル電気泳動および要すれば当分野で既知の関連核酸ハイブリダイゼーション技術によって、日常的に確認することができる。
【００２９】
本発明のキメラアンチセンス化合物は2つまたはそれ以上の上記オリゴヌクレオチド、被修飾オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオシドおよび/またはオリゴヌクレオチド擬態物の複合構造をとるように形成してもよい。そのような化合物は当分野でハイブリッドまたはギャップマー(gapmers)と呼ばれている。
【００３０】
本発明に従って用いられるアンチセンス化合物は、周知の固相合成技術によって便利よく且つ日常的に生成することができる。そのような合成をするための装置は、例えばApplied Biosystems(フォスターシティー、CA)などのいくつかのベンダで販売されている。当分野で既知のそのような合成をするための他のどんな方法も付加的にまたは代わりに用いてもよい。同様の技術を用いてホスホロチオエート化およびアルキル化誘導体などのオリゴヌクレオチドを調製できることは周知である。
【００３１】
本発明のアンチセンス化合物はインビトロで合成されるものであり、生物学的起源のアンチセンス組成物、またはアンチセンス分子のインビボ合成を導くように設計された遺伝的ベクターコンストラクトは含まない。本発明の化合物は、混合され、カプセルに封入され、コンジュゲートさせられるか、または他の態様にて、他の分子、分子構造、例えばリポソーム、レセプターを標的にする分子または化合物の混合物、経口、直腸、局所的製剤形態または摂取、分配および/または吸収を補助する他の製剤形態と関連付けられる。
【００３２】
本発明のアンチセンス化合物は、あらゆる製薬的に許容される塩、エステル、またはそのようなエステルの塩、またはヒトを含めた動物に投与される上で、生物学的に活性な代謝産物またはそれらの残留物を(直接または間接的に)提供することができるあらゆる他の化合物を包含する。従って、例えば、本発明は本発明の化合物のプロドラッグおよび製薬的に許容される塩、該プロドラッグの製薬的に許容される塩、および他の生物学的に同等なものにも及ぶ。
【００３３】
「プロドラッグ」なる用語は、非活性型に調製され、体内またはその細胞内で内在性の酵素または他の化学物質および/または状態の作用によって活性型(つまり薬物)に変換される治療薬を示す。特に、本発明のオリゴヌクレオチドのプロドラッグ型は、SATE[(S-アセチル-2-チオエチル)リン酸]誘導体として調製される。
【００３４】
「製薬的に許容される塩」なる用語は、本発明の化合物の生理学的且つ製薬的に許容される塩、つまり、親化合物の所望の生物学的活性を保持し、親化合物に対して好ましくない毒物学的影響を与えない塩を意味する。
【００３５】
オリゴヌクレオチドの製薬的に許容される塩の好ましい例には、以下の塩が含まれるがそれらに限定されない：(a)ナトリウム、カリウム、アンモニウム、マグネシウム、カルシウム、スペルミンおよびスペルミジンのようなポリアミンなどのカチオンで形成される塩、(b)例えば塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸などの非有機酸から形成される酸付加塩、(c)例えば、酢酸、シュウ酸、酒石酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、安息香酸、タンニン酸、パルミチン酸、アルギン酸、ポリグルタミン酸、ナフタレンスルホン酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ポリガラクツロン酸、などの有機酸で形成される塩、および(d)塩素、臭素およびヨウ素などの基本的なアニオンから形成される塩。
【００３６】
本発明の化合物は、アンチセンス化合物の有効量を製薬的に許容される適切な希釈液または担体に加えることにより、医薬組成物として利用可能になる。本発明のアンチセンス化合物の使用および方法は、例えば、感染、炎症または腫瘍形成などを予防するまたは遅延させるのに、予防的に有用でもあるかもしれない。
【００３７】
本発明のアンチセンス化合物はAkt-1をコードする核酸にハイブリダイズすることから、このことを利用してサンドイッチや他の分析を簡単に構築することが可能であるので、研究および診断に有用である。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドとAkt-1をコードする核酸とのハイブリダイゼーションは、当分野で既知の方法で検出できる。そのような方法には、酵素のオリゴヌクレオチドへの結合、オリゴヌクレオチドの放射性同位体によるラベル付け、またはあらゆる他の適切な検出方法が含まれるかもしれない。サンプル中のAkt-1濃度を検出するためのそのような検出方法を用いるキットもまた入手できる。
【００３８】
本発明は本発明のアンチセンス化合物を含む医薬組成物および製剤もまた含む。本発明の医薬組成物は、局所的か全身的処置のどちらが望ましいかや、処置するべき部位に依拠する多くの方法で投与できる。投与は局所的(眼内投与および膣や直腸輸送などの粘膜への投与、噴霧器を使用するなど粉末またはエアロゾルの吸入またはガス注入による、経気管、経鼻腔、表皮および経皮を含む肺への投与)であっても、経口または非経口であってもよい。非経口投与には、静脈、動脈、皮下、腹腔内または筋肉内注射または注入、または頭蓋内、例えばくも膜下腔内または脳室内投与が含まれる。少なくとも1つの2'-O-メトキシエチル修飾があるオリゴヌクレオチドは経口投与に特に有用であるとされている。
【００３９】
局所的投与のための医薬組成物および製剤には、経皮貼付、軟膏、ローション、クリーム、ゲル、ドロップ、坐薬、スプレー、液体および粉末などがあり得る。従来の医薬担体、水溶性、粉末性または油性基剤、増粘剤などが必要または望ましい場合がある。
【００４０】
経口投与のための組成物および製剤には、粉末または顆粒、水懸濁液または水溶液あるいは非水性媒質、カプセル、サシエ（小袋）または錠剤が含まれる。増粘剤、着香料、希釈液、乳化剤、分散補助剤または結合剤が望ましいかもしれない。
【００４１】
非経口、くも膜下腔内または脳室内投与のための組成物および製剤には、緩衝液、希釈液、および、浸透促進剤、担体化合物および他の製薬的に許容される担体または賦形剤などがあるがこれらに限定されない他の適切な添加剤を含有し得る滅菌水溶液が含まれていてもよい。
【００４２】
本発明の医薬組成物は、溶液、乳濁液およびリポソーム含有製剤を含むが、これらに限定されない。これらの組成物は、予製液、自己乳化固体および自己乳化半固体などであるがこれらに限定されない様々な成分から調製できる。
【００４３】
［実施例］
下記の実施例は、本発明の様々な面の実施の説明である。これらは本発明または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００４４】
癌細胞株の培養
オリゴヌクレオチド化合物の効果を決定するのに用いる癌細胞は以下の株から得た：American Type Culture Collection(ATCC)(マナッサス、VA)のヒトOVCAR-3(卵巣)、MCF-7(胸、ホルモン依存性)、HeLa(頚部)、PC3(前立腺)、HepG2(肝臓)、A549(肺)、Caki-1(腎臓)、HT-29(大腸)およびPANC-1(膵臓)、Riken(日本)のU251(脳)、DSMZ(ドイツ)のMKN-45(胃)、United States National Cancer Institute(ベテスダ、MD)のUMRC2(肝臓)およびLoxI MVI(黒色腫)。UMRC2、Caki-1およびPANC-1を除く全ての細胞株は、10％ウシ胎児血清(「FBS」)、1mMピルビン酸ナトリウム、10mM HEPESおよび100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(「P/S」)を補ったRPMI1640培地(Invitrogen、カールズバッド、CA)で培養した。UMRC2、Caki-1およびPANC-1細胞は、10％FBS、P/S、10mM HEPESおよび2mM L-グルタミンを補ったダルベッコ変法イーグル培地(「DMEM」、Invitrogen)で維持した。全ての細胞は、加湿した5％CO2下37℃で培養した。
【実施例２】
【００４５】
オリゴヌクレオチド合成
ヒトAkt-1遺伝子の、オープンリーディングフレーム(「ORF」)として知られるコード領域および3'非翻訳領域(「3' UTR」)に見られる種々のヌクレオチド配列を標的として選択し、対応する相補的オリゴヌクレオチドを合成した。それぞれのオリゴヌクレオチドのバックボーンは、アンチセンスオリゴヌクレオチドを生じさせるための、3'および5'末端を除くヌクレオチド間にホスホロチオエート結合を導入する合成過程で修飾された。
【００４６】
Akt-1コード領域に位置するオリゴヌクレオチドは、Applied Biosystems、フォスターシティー、CA(「ABI」)の8909 Expedite DNA synthesizerを用いて合成した。ホスホロチオエートの合成は、亜リン酸結合を段階的にチエーション(thiation)するために、標準酸化瓶(standard oxidation bottle)を0.2M 3H-1,2-ベンゾジチオール-3-オン1,1-ジオキシドのアセトニトリル溶液で置換する以外は対応するリン酸ジエステルオリゴヌクレオチドの合成と同じ方法で行った。オリゴヌクレオチド化合物を多孔質ガラスビーズ(controlled pore glass)カラムから切断し、濃縮水酸化アンモニウム中で非ブロック化した後、水酸化アンモニウム存在下55℃で一晩加熱した。新しいチューブに上清を移し、Speedvac plusおよびUVS400 Universal Vacuum System(Thermo Savant、ホールブルック、NY)で水酸化アンモニウムを蒸発させた。pH7.2の75mM NaOAcおよび2.5体積のエチルアルコールでオリゴヌクレオチドを沈殿させ、エチルアルコールで１回洗浄した。オリゴヌクレオチドを水に溶解し、UV分光光度計でオリゴヌクレオチド濃度を測定した。
【実施例３】
【００４７】
移入
RNAおよびタンパク質分析のための移入工程に、リポフェクトアミンPLUS試薬を用いた。移入の前日、細胞をトリプシン処理し、カウントし、プレートに蒔いた。移入当日に密集度が50-90％に達するように、6穴プレートの各穴にUMRC2細胞を2.5x105個蒔いた。移入実験に用いる全ての試薬および培養液は、Invitrogen(カールズバッド、CA)から入手した。以下の溶液を滅菌チューブに調製した。溶液A：各移入において、2μl(0.5μg)DNA、100μlの無血清培養液(「Opti-MEM」)および3μlのPLUS試薬の混合物を室温で15分間インキュベートした。溶液B：各移入において、2.5μlのリポフェクトアミン試薬および100μlの無血清培養液(Opti-MEM)の混合物。溶液AおよびBを混合し、室温で15分間インキュベートした。移入において、2mlの無血清培養液(Opti-MEM)またはPBSで細胞を1回洗浄し、800μlの無血清培養液(Opti-MEM)を各穴に加えた。混合した溶液AおよびBを各穴に加え、穏やかに混ぜ合わせた。引き続いて、細胞を37℃で3から4時間インキュベートし、培養液を標準培養液に置き換え、指示時間インキュベートした。2つの異なる移入用試薬を用いて細胞成長抑制のIC50測定を行った。上記のリポフェクトアミンPLUS試薬に加え、リポフェクトアミン2000も使用した。リポフェクトアミン2000を用いる工程は、PBSまたは無血清培養液を用いる洗浄処置を除くこと以外は、上述と同じである。リポフェクトアミンPLUSおよびリポフェクトアミン2000を用いた場合のIC50値をそれぞれ表2および3に示す。
【実施例４】
【００４８】
アンチセンスオリゴヌクレオチドによるAkt-1 mRNA発現の抑制
得られたアンチセンスオリゴヌクレオチドの、Akt-1をコードするmRNAの発現を下方制御する、または抑制する能力を試験した。アンチセンスオリゴヌクレオチドを移入した細胞におけるAkt-1 mRNA発現レベルをRT-PCR解析で測定した。移入の6時間後にサンプルを採取し、RNAを単離してRT-PCR解析にかけた。
【００４９】
6穴プレート上のUMRC2細胞(穴あたり細胞2.5x105個)に被験オリゴヌクレオチドを移入し、得られた移入細胞からトータルRNAを単離した。RNA-STAT kit(TEL-TEST, Inc.、フレンズウッド、TX)を用いて供給者のマニュアルに沿ってトータルRNAを単離した(Chomczynski, P. and Sacchi, N in Anal. Biochem. 162: 156-159 (1987)もまた参照のこと)。簡潔に述べると、2つの6穴プレートから培養液を除去し、総量0.5mlのRNA-STAT溶液を加え、数回ピペッティングして混ぜ合わせ、エッペンドルフチューブへ移した。0.1mlのクロロホルムをチューブに加え、チューブを15秒間激しく振盪し、その後室温で3分間インキュベートしてから14,000rpm、4℃で15分間遠心分離した。最上層を新しいチューブに移し、0.3mlのイソプロパノールを加え、10分間室温でインキュベートした。引き続いて、RNAの沈殿を14,000rpmで10分間遠心分離した。生じたペレットを70％エタノールで洗浄し、短時間乾燥させ、20μlの水に戻した。RNA濃度を分光光度計で測定した。M-MLV enzyme kit(Invitrogen)を用いてRT反応を行った。5μgのトータルRNAを用いて20μlのRT反応液中でcDNAを合成した。トータルRNA、oligo dT(0.5mg)およびdNTP(0.5mM)の混合物を65℃で5分間インキュベートし、氷上で急冷して第一鎖cDNAを合成した。第一鎖緩衝液、7.4mM DTTおよび1μL M-MLV逆転写酵素(200単位)を上記の反応混合物に加え、37℃で50分間インキュベートし、次いで70℃で15分間インキュベートして酵素を失活させた。RT反応で合成したAkt-1 cDNAを、Sapphire RCR mix(SuperBio Inc.、ソウル、韓国)と適切なプライマーを用いてPCRで測定した。Akt-1 mRNA測定のためのプライマーは、5' CTGGACAAGGACGGGCACA 3'(配列番号：5)および5' GGTGGGCTGAGCTTCTTCTCGTA 3'(配列番号：6)であった。PCR内部標準としてベータ-アクチンを用いた。ベータ-アクチン用のプライマーは、5' CCCATGCCATCCTGCGTCTG 3'(配列番号：7)および5' ACGGAGTACTTGCGCTCAG 3'(配列番号：8)であった。PCR産物を1.5％アガロースゲルの電気泳動で解析した。
【００５０】
最初にスクリーニングした合計86のオリゴヌクレオチドのうち、11のオリゴヌクレオチドから得た結果を以下の表1に、また図1に示す。それぞれのオリゴヌクレオチドはmRNA発現の下方制御レベルを確認するために再解析した。それぞれの反応は2回行った。
【表１】
0004429906.tif 000002
RX-0203およびRX-0204は、それぞれ標的部位番号1116および1671(Genebank番号M613167)として米国特許第5,958,773号に記載されている配列である。これらは、引例にある2つの領域であるAkt-1遺伝子のORFおよび3'UTR領域から代表として選択されたもので、引例中で用いられた試験によれば、両者とも最も高い抑制率(％)を示していた。他の全てのオリゴヌクレオチドは本発明者によって設計された新規な配列を持つ。新規な配列は全て、本明細書記載の試験において引例の配列よりも高いかそれに匹敵する抑制率(％)を示した。しかし、下記の実施例6に記載のように、抑制率(％)は細胞傷害性とは相関していないことが分かった。続いて、UMRC2細胞において高いAkt-1 mRNA発現抑制率(％)を示した2オリゴヌクレオチドの細胞傷害性を他の癌細胞株で試験するために選択した。さらに5つの配列の癌細胞株における細胞傷害性を試験した。
【００５１】
図2は、0.1μMのRX-0194を移入した後の10癌細胞株(UMRC2、OVCAR-3、MKN-45、A549、PC3、U251、Lox IMVI、HeLa、HepG2およびMCF-7)におけるAkt-1 mRNAレベルの下方制御を示す。Lox IMVI、U251、PC-3、OVCAR-3、MKN-45、HeLaおよびA549細胞株において高レベルのAkt-1下方制御が観察され、MCF-7およびUMRC2において中程度の下方制御が見られ、HepG2において低レベルの下方制御が観察された。
【００５２】
図3は、0.3μMのRX-0201を移入した後の10癌細胞株(UMRC2、OVCAR-3、MKN-45、A549、PC3、U251、Lox IMVI、HeLa、HepG2およびMCF-7)におけるAkt-1 mRNAレベルの下方制御を示す。低レベルの下方制御を示したMCF-7細胞を除く全ての細胞株において中程度のAkt-1下方制御が観察されたことに注目されたい。
【実施例５】
【００５３】
Akt-1タンパク質濃度のウエスタンブロット解析
上記の実施例3に記載した通りに、0.1または0.3μMの濃度の、好ましいRX-0194およびRX-0201オリゴヌクレオチドを様々な癌細胞株に移入した。移入の約24時間後、細胞をPBSで1回洗浄し、pH7.5の25mM Tris-HCl、300mM NaCl、1％Triton X-100およびタンパク質分解酵素抑制剤(Roche Diagnostics Corp.、インディアナポリス、IN)を含む溶解緩衝液に再懸濁した。細胞はBranson sonifier 450を用いて10秒パルスで3回超音波処理し、14,000rpmで15分遠心分離した後、上清を新しいチューブに移した。BCAタンパク質定量試薬(Pierce Biotechnology、ロックフォード、IL)を用いてタンパク質濃度を測定した。粗製の細胞抽出物のAkt-1タンパク質発現をSDS-PAGEに続いて抗-Akt1抗体(Santa Cruz Biotechnology、サンタクルーズ、CA)を用いたウエスタン解析によって測定した。内部標準として抗-ベータ-アクチン抗体(Santa Cruz Biotechnology)を用いた。結果を図4に示す。RX-0194とRX-0201の両方は程度の差はあれ全ての細胞株においてAkt-1タンパク質発現抑制を示した。
【実施例６】
【００５４】
細胞傷害活性試験
ヒト癌細胞株を用いて被験オリゴヌクレオチドの細胞傷害活性を試験した。スルホローダミンB(「SRB」)法(Skehan et al., J. National Cancer Institute, 82: 1107-1112 (1990))を用いてRX-オリゴヌクレオチド移入後の細胞生存を評価した。
【００５５】
細胞を96穴プレート上に蒔き、翌日にオリゴヌクレオチドを移入した。72時間のインキュベーションの後、生存細胞をスルホローダミンBで染色し、マイクロプレートリーダーで計測した。簡潔に述べると、96穴プレートの各穴に1,000から10,000の細胞を蒔き、リポフェクトアミンPLUS試薬(Invitrogen)を用いて被験オリゴマーを移入した。3から4時間のインキュベーションの後、移入用試薬を除去し、新たに調製した培養液を各穴に加えた。72時間のインキュベーションの後、培養液を除去した。細胞を10％トリクロロ酢酸(「TCA」)で固定し、4℃で1時間インキュベートし、水道水で4回洗浄した。引き続いて、細胞を0.4％スルホローダミンB／1％酢酸で30分間染色し、1％酢酸で4回洗浄し、さらに空気乾燥した。10mM Tris溶液中に5分間攪拌した後、Benchmark Plusマイクロプレートリーダー(Bio-Rad Laboratories、ハーキュリーズ、CA)を用いて530nmでサンプルの光学密度を測定した。
【００５６】
Akt-1 mRNAの下方制御を示した被験化合物の、UMRC2細胞生存度に対する効果を試験した。図5にRX-0020、RX-0024、RX-0194およびRX-0201についての結果を示す。RX-0194およびRX-0201は試験した他のオリゴヌクレオチドと比較して最も強力な細胞傷害活性効果を示した。興味深いことに、それぞれ92および81のmRNA抑制率(％)を示した新規なオリゴヌクレオチドであるRX-0020およびRX-0024は、RX-0194およびRX-0201ほどの細胞傷害性を示さなかった。
【００５７】
最有力候補の2つRX-0194およびRX-0201を様々な癌細胞株に対する細胞傷害性でスクリーニングした。図6に示したように、RX-0194によって以下のヒト癌細胞株の細胞生存度が減少した：PC3(前立腺)、U251(脳)、HeLa(頚部)、OVCAR-3(卵巣)、Lox IMVI(黒色腫)、HepG2(肝臓)、MCF-7(胸)、UMRC2(腎臓)、MKN-45(胃)およびA549(肺)。試験した異なる細胞株において、RX-0194の細胞傷害活性は、RX-0194濃度とともに増大した。0.1μMのRX-0194では、PC3、U251、HeLa、OVCAR-3およびUMRC2において50％より多くに細胞死が起こった。しかしLox IMVI、HepG2、MCF-7、MKN-45およびA549においては、0.1μMで50％より多くの細胞が生き残った。図7はRX-0201でも同様の結果が得られたことを示している。やはり、RX-0201の細胞傷害性も10細胞株において示され、異なる細胞株において濃度とともに様々な程度で増大した。0.1μMのRX-0201では、PC3、U251、HeLa、OVCAR-3、HepG2、MKN-45およびUMRC2において50％より多くに細胞死が起こったが、Lox IMVI、MCF-7およびA549においては50％より多くが生き残った。
【実施例７】
【００５８】
RX-0194およびRX-0201オリゴヌクレオチドの細胞傷害活性を表すIC50の測定 
被験オリゴヌクレオチドを相対有効量でスクリーニングした。リポフェクトアミンPLUS試薬を用いて10の異なる癌細胞株に0.01μMから1μMの範囲の濃度のRX-0194またはRX-0201を移入し、移入から72時間後、細胞をスルホローダミンBで染色し、Bio-Radマイクロプレートリーダー(Bio-Rad Laboratories)で生存細胞数をカウントした。IC50値または細胞の半数を殺すのに必要な薬物の濃度をKaleidaGraphソフトウェア(Synergy Software、レディング、PA)プログラムで計算した。結果を下の表2に示す。
【表２】
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比較のために、UMRC2におけるIC50はRX-0194で0.1μM、RX-0201で0.1μMであることを特記しておく。化合物RX-0203およびRX-0204を同様に試験したところ、UMRC2におけるIC50値はそれぞれ0.35μMおよび0.44μMであった。つまり、新規な化合物と同等の結果を得るためには、RX-0203およびRX-0204は3から4倍多く必要であった。
【００５９】
0.1から0.001uMのリポフェクトアミン2000試薬を用いて、RX-0194、RX-0201、RX-0203およびRX-0204とともにさらなる5オリゴヌクレオチド、RX-0616、RX-0627、RX-0628、RX-0632およびRX-0638を様々な癌細胞に移入した。72時間後、細胞をスルホローダミンBで染色し、Bio-Radマイクロプレートリーダー(Bio-Rad Laboratories)で生存細胞数をカウントした。IC50値または細胞の半数を殺すのに必要な薬物の濃度をKaleidaGraphソフトウェア(Synergy Software、レディング、PA)プログラムで計算した。結果を下の表3に示す。
【表３】
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【００６０】
リポフェクトアミンPLUS試薬で得られた細胞傷害性結果と同様に、いくつかの癌細胞株において移入にリポフェクトアミン2000試薬を用いた場合も、RX-0203およびRX-0204のIC50値はRX-0201のそれより3から6倍高かった。これらの結果は、既知の発明の化合物よりもRX-0201の方が細胞障害性の誘導により効果的であったということを示している。さらに、RX-0201で得られた結果に匹敵する結果がRX-0616、RX-0632、RX-0626およびRX-0638でも得られた。表3に示されるように、測定にリポフェクトアミン2000試薬を用いた場合、IC50値は有意に低かった。
【実施例８】
【００６１】
配列の可変性
Akt-1 mRNA発現を下方制御するのにRX-0194およびRX-0201の完全な20-merのバックボーンが必要かどうかを決定するために、18-、16-、14-および10-merのオリゴヌクレオチドを合成し、mRNA発現および細胞傷害性への効果を分析した。RT-PCR解析データは、18-、16-および14-mer型のRX-0194は20-mer型のRX-0194よりも強いAkt-1 mRNA発現抑制を示したことを表している。このことは、RX-0194の配列を14-merに切断しても目的のAkt-1 mRNA発現抑制に不利に影響しなかったことを示唆している。しかし、10-merのRX-0194は、抑制をあまり示さなかった。RX-0201に関しては、18-mer型のRX-0201はAkt-1 mRNA発現抑制をいくらか示した。しかし、16-、14-および10-mer型RX-0201になるまで配列を切断した場合、抑制はわずかなものとなった。このことは、RX-0201に関しては最大のAkt-1 mRNA発現抑制を達成するのに20-merの完全長配列が必要であることを示している。
【００６２】
上記のデータと併せて、20-merのRX-0194が由来する配列の上流および下流の両方に5または10のヌクレオチドを含むオリゴマーは、測定可能なAkt-1 mRNA発現抑制を示すことを確認した。 
【００６３】
20-mer RX-0194が由来する配列の上流および下流に5または10のヌクレオチドを含む同じオリゴマーを用いて、UMRC2、MKN-45、U251およびOVCAR-3細胞株における細胞傷害性を試験した。RT-PCRデータと一貫して、全部で4つの被修飾オリゴマーが、20-mer RX-0194に匹敵する細胞傷害効果を示した。上記のRX-0194およびRX-0201の切断型もまた癌細胞増殖に強い抑制を示した。
【実施例９】
【００６４】
エキソビボ異種移植研究
RX化合物のひとつ、RX-0201による様々な腫瘍成長の抑制を動物モデルにおいて観察するために、ヌードマウスのエキソビボ異種移植研究を行った。インビボ継代されているU251、PC-3、Caki-1およびPANC-1などから、30から40mgのヒト腫瘍断片を12口径外套針を用いてマウスの右腋下部位付近に皮下(sc)移植した。腫瘍を移植した日を0日目とした。腫瘍はRX-0201での処置開始前に大きさが75-250mm3(推定重量75-250mg)に達するようにした。処置開始日にできるだけ重量範囲の狭い腫瘍を実験のために選択できるように、十分数のマウスに断片を移植した。腫瘍の大きさが適切範囲内の動物を選出し、様々な処置群に割り当てた。腫瘍断片を移植した日から腫瘍が75-250mgの範囲になった日までの時間はそれぞれの腫瘍で異なっており、従って、処置の第1日はそれぞれの腫瘍モデルで異なるであろう。特に断りのない限り、触診可能な腫瘍質量(50-100mm3)を検出した後に、生理食塩水中のアンチセンスオリゴヌクレオチドRX-0201を尾静脈注射で1日おきに3週間投与した。オリゴヌクレオチドは注射あたり30mg/kgまたは60mg/kgの用量を投与した。対照動物にはオリゴヌクレオチド抜きの生理食塩水のみを投与した。処置後、起こりうる腫瘍再生を検出するために、さらに30日間にわたってマウスを観察した。
【００６５】
処置の第1日をはじめとして、週に2回腫瘍を測定し、動物の体重を量った。腫瘍体積は、ノギスによる測定で楕円球の公式：L x W2/2=mm3(ここでLおよびWは各測定で得た長軸の長さおよび短軸の長さを表す)を用いて決定した。この公式は、単位密度(1mm3=1mg)と仮定して腫瘍重量の計算にも用いた。
【００６６】
適切なヒト癌細胞株とは、Akt-1の抑制についてすでに試験済の癌細胞株で、特に好ましい癌細胞株は、脳グリア芽細胞腫のU251、前立腺腺癌のPC-3、腎癌のCaki-1および膵癌のPANC-1であった。X-0201の抗腫瘍効果は、ヌードマウスに皮下(sc)移植した腫瘍異種移植片に対する影響で評価するので、RX-0201処置後に腫瘍重量および生存率を測定した。それぞれの動物群の腫瘍重量(平均値±標準誤差)を図8Aおよび8Bに示し、生存率の測定を図9A、9Bおよび9Cに示した。
【００６７】
U251ヒトグリア芽細胞腫異種移植片を皮下(sc)移植した胸腺欠損のメスNcr-nuヌードマウスに対するRX-0201の有効性の指標となる腫瘍重量測定結果を図8Aに示す。個々の腫瘍の大きさが75から221mgの範囲になった移植後9日目に、あらゆる処置を開始した。RX-0201処置への耐容性は死亡も起こらず良好であり、観察された体重変動は1gに過ぎなかった。27日目より後、30mg/kgのRX-0201で処置したマウスの腫瘍重量は、対照と比較して有意に減少した。
【００６８】
図8Bは、PC-3ヒト前立腺腫瘍異種移植片を皮下(sc)移植したオスNcr-nuマウスに対するRX-0201処置の有効性を示す。個々の腫瘍の大きさが144から221mgの範囲になった移植後11日目に、あらゆる処置を開始した。25日目より後、60mg/kgのRX-0201で処置したマウスの腫瘍重量は、対照動物と比較して有意に減少した。 
【００６９】
RX-0201化合物についての生存率を評価するために、Caki-1ヒト腎腫瘍およびPANC-1ヒト膵腫瘍異種移植片を皮下(sc)移植したメスNCr-nuマウスを腫瘍モデル研究に用いた。腫瘍重量測定と同様、オスNCr-nuマウスをPC-3腫瘍異種移植研究における生存率の測定に用いた。PC-3およびCaki-1ではそれぞれ移植後11および12日目に、PANC-1では移植後20日目にあらゆる処置を開始した。Kaplan-Meyerプロットに示す通り、移植後の日数に対する生存動物のパーセンテージをプロットした。図9A、9Bおよび9Cに、RX-0201服用レベル30mg/kgのCaki-1移植動物、またRX-0201服用レベル60mg/kgのPC-3およびPANC-1移植動物の生存率が有意に増加したことが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図1  様々なオリゴヌクレオチドによるAkt-1抑制についてのRT-PCR解析
【図２】図2  RX-0194は様々な癌細胞においてAkt-1 mRNA発現を抑制する。
【図３】図3  RX-0201は様々な癌細胞においてAkt-1 mRNA発現を抑制する。
【図４】図4  RX-0194およびRX-0201によるAkt-1タンパク質発現抑制についてのウエスタンブロット解析
【図５】図5  UMRC2細胞における様々なオリゴヌクレオチドの細胞傷害性試験
【図６】図6  RX-0194は様々な癌細胞において細胞傷害活性を引き起こす。
【図７】図7  RX-0201は様々な癌細胞において細胞傷害活性を引き起こす。
【図８】図8A  RX-0201によって、U251ヒト脳グリア芽細胞腫細胞を移植したヌードマウスの腫瘍重量は減少する。
【図９】図8B  RX-0201によって、PC-3ヒト前立腺腺癌細胞を移植したヌードマウスの腫瘍重量は減少する。
【図１０】図9A  RX-0201はCaki-1ヒト腎癌細胞を移植したヌードマウスの腫瘍生存率を高める。
【図１１】図9B  RX-0201はPC-3ヒト前立腺腺癌細胞を移植したヌードマウスの腫瘍生存率を高める。
【図１２】図9C  RX-0201はPANC-1ヒト膵癌細胞を移植したヌードマウスの腫瘍生存率を高める。
【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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【配列表】
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