JP2015506696A - TGF−β2発現を抑制するshRNA - Google Patents
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Abstract
本発明は、TGF−β2発現を抑制するshRNAに関する。本発明によれば、TGF−β2発現を抑制するshRNAを用いた抗腫瘍組成物を提供することができる。
Description
本発明は、TGF−β2発現を抑制するshRNA及びこれを含む抗腫瘍組成物に関する。
TGF−β2は、TGF−β1と同様に、細胞毒性T細胞、ナチュラルキラー細胞、そしてマクロファージなどの増殖と分化を抑制してますます大きくなる腫瘍に対する免疫応答を阻害するだけでなく、多機能の分泌タンパク質で細胞の形態(type)と時期によって増殖抑制、複製、浸潤、転移、細胞死滅、免疫応答、そして血管生成など多様な役割を行うだけでなく、TGF−β1のように、TGF−β2も信号経路を非活性化させるか、あるいは細胞周期の非正常的な調節などに起因して、TGF−β2による増殖抑制作用に抵抗性を生じる腫瘍が進行(progression)する後期に至ると、TGF−β2は腫瘍をさらに発展させる役割をすることになる。よって、人体の免疫体系を克服して増殖した腫瘍細胞はTGF−β2を分泌することで、免疫監視から自由であり同時に増殖と浸潤転移及び血管生成にプラス要因として作用することになる。TGF−β2がTGF−β1とは明白に異なった作用をする点は以下である。TGF−β2がFoxp3を誘導して免疫抑制誘導を著しく進行させるとのことと、腫瘍の転移、新生血管形成、そして増殖などにも影響を及ぼして悪性としての腫瘍進行を誘導することである。
TGF−β2に係る先行研究である、非特許文献1には、人間TGF−β2のコーディング配列に対する合成18−merホスホチオエートアンチセンスオリゴヌクレオチド(phosphothioate antisense oligonucleotide)を用い、腫瘍の免疫抑制除去、腫瘍の大きさ減少、リンパ節への転移及び血管形成減少などが観察されたが、その効果は不十分であった。
非特許文献2には、murineのTGF−β2に対するshRNAを、TGCTGTTGACAGTGAGCGCGGTGTATAAATCGAGACCAAATTAGTGTGAAGCCACAGATGTATTTGGTCTCGATTTATACACCTTGCCCCTACTGCCTCGGA(target)で製作し、さらにTGF−β2 shRNAを生成するレンチウイルス(lentivirus)を製作したが、レンチウイルスが染色体にインテグレーション(integration)して癌がなくなった後にも正常細胞には引き続き伝達される副作用が大きな問題となった。
Schlingensiepen et al、 Transforming growth factor-beta2 gene silencing with trabedersen(AP 12009) in pancreatic cancer、 Cancer Sci 102: 1193-1200、2011.
Chenyu Zhanget al、 Transforming growth factor-β2 is a molecular determinant for site-specific melanoma metastasis in the brain、 Cancer Res.2009 February 1;69(3):828-35.
そこで、本発明者は、上記のような問題点を解決するために研究努力した結果、人間TGF−β2またはマウスTGF−β2の沈黙(silencing)を効果的に誘導するターゲットを選定してshRNAを製作し、これをアデノウイルスに搭載させて既存の非ウイルス性製剤によるshRNAの伝達能力を画期的に改善させることで、本発明が完成された。
したがって、本発明は、配列番号1または2と表される塩基配列を標的配列とし、TGF−β2発現を抑制するshRNAを提供することにその目的がある。
本発明は、また、前記shRNAを有効成分として含む抗腫瘍組成物を提供することに他の目的がある。
本発明は、また、前記shRNA発現する組換え発現ベクターを提供することにさらに他の目的がある。
本発明は、また、前記組換え発現ベクターを有効成分とする抗腫瘍組成物を提供することにさらに他の目的がある。
本発明は、また、前記組換え発現ベクターが導入されたアデノウイルスを提供することにさらに他の目的がある。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、配列番号1または2に表される塩基配列を標的配列とし、TGF−β2発現を抑制するshRNAを提供する。
本発明は、前記課題を解決するための他の手段として、前記shRNAを有効成分で含む抗腫瘍組成物を提供する。
本発明は、前記課題を解決するためのさらに他の手段として、前記shRNA発現用の組換え発現ベクターを提供する。
本発明は、前記課題を解決するためのさらに他の手段として、前記組換え発現ベクターを有効成分として含む抗腫瘍組成物を提供する。
本発明は、前記課題を解決するためのさらに他の手段として、前記組換え発現ベクターが導入されたアデノウイルスを提供する。
本発明は、TGF−β2発現を抑制する新たなshRNAを製作し、遺伝子伝達体としてアデノウイルスを使用して感染率を増加させることで、従来技術と比較して特異性、伝達能及び発現抑制能を大きく向上させた。
すなわち、本発明により、TGF−β2発現を抑制するshRNAを含む抗腫瘍組成物が提供される。特に、大部分の癌細胞において伝達効率性が優れたアデノウイルスに標的性を付与することで、すべての癌に適用可能である。
RNA干渉(RNA interference、RNAi)は、標的遺伝子の発現を選択的に抑制する天然のメカニズムである。配列特異的なmRNA分解の媒介者は、より長いdsRNAからリボヌクレアーゼIIIの切断により生産された19〜23ヌクレオチドの小さな干渉RNAである。細胞質のRISC(RNA−induced silencing complex)はsiRNAに結合し、そのsiRNAのうち、1本鎖に相補的な配列を含むmRNAの分解を指示する。哺乳動物においてRNA干渉の適用は、治療遺伝子沈黙(silencing)の効能を有する。siRNAの長所を有しながらも、siRNAは試験管内で製造しなければならなく、ノックダウン遺伝子を、通常的に6〜10日間一時的形質感染によって伝達されるべきであるとのことから臨床適用に制限を有する。本発明に係るshRNA(small−hairpin RNA)発現システムが上記のような短所を解決することができる。
shRNAは、1本鎖のRNAにおいて部分的に回文状の塩基配列を含むことで、分子内で2本鎖の構造を有し、ヘアピンのような構造となる約20塩基以上の分子である。
本発明は、TGF−β2発現を抑制するshRNAに関し、下記配列を標的配列とすることを特徴とする。
マウス標的配列:5’−GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA−3’[配列番号1]
人間標的配列:5’−GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA−3’[配列番号2]
本発明において、TGF−β2発現を抑制するshRNAは、TGF−β2遺伝子の一部に相補的な配列を有し、TGF−β2遺伝子のmRNAを分解したり、翻訳を抑制したりすることができる。相補性が80〜90%の場合には、mRNAの翻訳を抑制することができ、100%の場合には、mRNAを分解させることができる。
したがって、本発明においてTGF−β2発現を抑制するshRNAは、マウスmRNAの494〜518番目のヌクレオチドに、人間mRNAの578〜602番目のヌクレオチドに対する相補的な配列に対して80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは100%相同性を有する塩基配列を含むことができる。
一態様として、マウスのshRNAは、配列番号1(標的配列)に示された塩基配列とその相補的な塩基配列からなっていて、人間のshRNAは配列番号2(標的配列)に示された塩基配列とその相補的な塩基配列からなることができる。前記のそれぞれの塩基配列とその相補的な塩基配列は、4〜10bpのループ領域により回文的に(palindrom)連結されてヘアピン構造を形成することができる。
本発明のshRNAの具体的な例としては、下記配列を含むことができる:
配列番号1のマウス標的配列とするshRNA:5’−GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA tctc TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC−3’[配列番号3]
配列番号2の人間標的配列のためのshRNA:5’−GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA tctc TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC−3’[配列番号4]。
RNAiによりTGF−β2の発現を抑制する物質としては、3’末端に突出部を有する短いヘアピン構造で構成されたshRNA(short hairpin RNA)を使用することができる。
RNAiによりTGF−β2の発現を抑制する物質は、人工的に化学合成してもよく、センス鎖及びアンチセンス鎖のDNA配列を逆方向に連結したヘアピン構造のDNAをT7RNAポリメラーゼにより実験室条件(in vitro)でRNAを合成して製作してもよい。実験室条件で合成する場合、T7RNAポリメラーゼ及びT7プロモーターを用いて、鋳型DNAからアンチセンス及びセンスRNAを合成することができる。これらを実験室条件でアニーリングした後に、細胞に導入するとRNAiが誘発され、TGF−β2 mRNAの分解を誘導する。細胞への導入は、例えば、リン酸カルシウム法、または各種トランスフェクション試薬(例えば、oligofectamine、 lipofectamine及びlipofectionなど)を用いた方法によって行われる。
RNAiによりTGF−β2の発現を抑制する物質としては、shRNAまたは前記DNAを含む発現ベクターを用いてもよく、前記発現ベクターを含む細胞を用いてもよい。前記発現ベクターや細胞の種類は特に限定しないが、既に医薬として使用されている発現ベクターや細胞が好ましい。
本発明では、配列番号1または2に表される塩基配列を標的配列とするshRNAが用いられる。
したがって、本発明は、前記shRNA発現用の組換え発現ベクターを含む。
本発明の組換えベクターは、当該分野に公知された組換えDNA方法によって構成される。
本発明においてshRNAを伝達するのに有用なウイルス(またはウイルスベクター)としては、アデノウイルス、レトロウイルス、レンチウイルス、アデノ随伴ウイルスなどがあり、腫瘍のように制限的な発現誘導が必要な理由として、アデノウイルスが好ましい。
アデノウイルスに前記shRNAを導入するために、shRNA配列に基づいて下記のDNAを製作することができる。
<マウス標的配列に対するDNA>
トップストランド:5’−gatcc GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA tctc TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC tttt a−3’[配列番号5]
トップストランド:5’−gatcc GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA tctc TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC tttt a−3’[配列番号5]
ボトムストランド:5’−agctt aaaa GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA gaga TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC g−3’[配列番号6]
<人間標的配列に対するDNA>
トップストランド:5’−gatcc GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA tctc TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC tttt a−3’[配列番号7]
トップストランド:5’−gatcc GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA tctc TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC tttt a−3’[配列番号7]
ボトムストランド:5’−agctt aaaa GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA gaga TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC g−3’[配列番号8]
また、本発明においてshRNAを伝達するのに有用な非ウイルスベクターとしては、上述のウイルスベクターを除いた通常に遺伝子療法に用いるすべてのベクターを意味し、そのような例としては、真核細胞で発現可能な多様なプラスミド及びリボソームなどがある。
一方、本発明においてTGF−β2発現を抑制するshRNAは、伝達された細胞に適切に転写されるために、少なくともプロモーターに作動可能に連結されることが好ましい。前記プロモーターは真核細胞で機能するプロモーターであればどれでもよいが、U6プロモーターがRNA重合酵素IIIとしてsmall size RNAを生成するのに有利な理由として特に好ましい。TGF−β2発現を抑制するshRNAの効率的な転写のために必要に応じてリーダー配列、ポリアデニル化配列、プロモーター、エンハンサー(enhancer)、アップストリーム(upstream)活性化配列、シグナルペプチド配列及び転写終結因子を含む調節配列をさらに含むことができる。
ここで、用いられる用語「作動可能に連結された」とは、核酸配列との間の結合が機能的に連関されていることを意味する。任意の核酸配列が作動可能に連結された場合は、任意の核酸配列が他の核酸配列と機能的に関連性を有するように位置している場合である。本発明において、任意の転写調節配列がshRNAの転写に影響を及ぼす場合、前記転写調節配列が前記shRNAと作動可能に連結されているという。
また、本発明は、前記配列番号3または4のTGF−β2発現を抑制するshRNA、配列番号5に表されるトップストランド(top strand)と、配列番号6に表されるボトムストランド(bottom strand)を含むDNAまたは配列番号7に表されるトップストランド(top strand)と、配列番号8に表されるボトムストランド(bottom strand)を含むDNAまたはこれを発現する組換え発現ベクターを有効成分として含む抗腫瘍組成物に関する。
本発明の抗腫瘍組成物の投与経路は、特に限定されず、経口投与または非経口投与(例えば、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、粘膜投与、直腸内投与、膣内投与、患者への局所投与、皮膚投与など)のいずれか1つの投与経路に投与してもよい。経口投与の適当な製剤形態としては、固形または液体の形態が可能であって、非経口投与の適当な製剤形態としては、注射剤、点滴剤、坐剤、外用剤、点眼剤、点鼻剤などの形態が可能である。本発明の抗腫瘍組成物は、その製剤形態によって、必要に応じて薬学的に許容可能な添加剤を含んでもよい。薬学的に許容可能な添加剤の具体的な例としては、例えば、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑択剤、抗酸化剤、保存剤、安定化剤、等張化剤、着色剤、矯味剤、希釈剤、乳化剤、懸濁化剤、溶媒、充填剤、増量剤、緩衝剤、送達担体、キャリア、賦形剤及び/または薬学的アジュバントなどがあげられる。
経口用の固形製剤形態の本発明の抗腫瘍組成物としては、例えば、有効成分に賦形剤を加え、それと共に、必要に応じて、結合剤、崩壊剤、滑択剤、着色剤または矯味剤などの製剤用添加物を加えた後、通常方法で、錠剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤として調製することができる。経口用液体製剤形態の本発明の抗腫瘍組成物としては、有効成分として、矯味剤、安定化剤、または保存剤などの製剤用添加物1種または2種以上を加え、通常方法により、内服液剤、シロップ剤、エリキシル剤などとして調製することができる。
本発明の抗腫瘍組成物を液体製剤として処方するために用いる溶媒としては、水性または非水性のいずれでもよい。液体製剤は当該分野に周知の方法により調製することができる。例えば、注射剤は、生理食塩水、PBSのような緩衝液、滅菌水などの溶剤に溶解した後、濾過紙などに濾過滅菌し、続いて滅菌容器(例えば、アンプルなど)に充填して調製することができる。この注射剤には、必要に応じて、慣用の薬学的キャリアを含んでもよい。
また、非侵襲的なカテーテルを用いる投与方法を使用してもよい。本発明で使用することができるキャリアとしては、中性、緩衝化生理食塩水、または血清アルブミンを含む生理食塩水などがあげられる。
TGF−β2発現を抑制するshRNA発現ベクターなど遺伝子送逹については、適用される細胞内においてTGF−β2発現を抑制するshRNAまたはshRNA発現ベクターを発現させている限り、特に方法は限定しないが、例えば、ウイルスベクター、リポソームを用いた遺伝子導入を利用することが可能である。ウイルスベクターとしては、例えば、レトロウイルス、ワクシニアウイルス、アデノウイルス、 レンチウイルス などの動物ウイルスがあげられる。
RNAiによりTGF−β2発現を抑制する物質は、細胞に直接注入してもよい。
本発明の抗腫瘍組成物の有効成分は治療学的有効量として用い、前記組成物の投与量は、使用目的、疾患の中毒度、患者の年齢、体重、性別、既往歴、または有効成分として用いる物質の種類などを考慮して当業者が決定することができる。例えば、有効成分として、大人1kg当たり約1×1010〜1×1012particlesである。本発明の抗腫瘍組成物の投与頻度は、例えば、1日1回〜数ヶ月に1回であればよい。
本発明のshRNAは、TGF−β2発現を抑制するので、本発明の薬剤学的組成物は、腫瘍と係る多様な疾病または疾患、例えば癌、具体的には、脳癌、胃癌、肺癌、乳房癌、卵巣癌、肝臓癌、気管支癌、鼻咽頭癌、喉頭癌、食道癌、膵臓癌、膀胱癌、前立腺癌、大腸癌、結腸癌及び子宮頸部癌などの予防及び治療に利用される。本明細書において用語「治療」は(i)腫瘍細胞形成の予防;(ii)腫瘍細胞の除去による腫瘍と係る疾病または疾患の抑制;及び(iii)腫瘍細胞の除去による腫瘍と係る疾病または疾患の軽減を意味する。よって、本明細書において用語「治療学的有効量」は上記の薬理学的効果を達成するのに十分な量を意味する。
以下、本発明に係る実施例で本発明をより詳しく説明されるが、本発明の範囲が下記実施例によって制限されない。
実施例1:shRNA製造−TGF−β2の沈黙(silencing)を効果的に誘導するターゲット選定
実施例1:shRNA製造−TGF−β2の沈黙(silencing)を効果的に誘導するターゲット選定
本発明は、TGF−β2の沈黙(silencing)を誘導するために、センス25mer/アンチセンス25mer(4個塩基を有するループを中に含む)に基づいたshRNAを製作し、アデノウイルスで発現させるためにシャトルベクターに導入し、相同組換え(homologous recombination)ウイルスを製作した。
shRNA TGF−β2の特異性検証のために、スクランブルド(scrambled)shRNAを有するシャトルベクターも同時に製作した。従来方法と比較して特異性と発現抑制能が大きく向上した。
このために、TGF−β2のshRNA最小10nMでマウスのTGF−β2 mRNAを75%以上抑制する効果があるshRNAを、リアルタイムPCR方法を介して確保した。
このために、マウス用shRNAは、皮膚癌細胞であるB16F10にトランスフェクションさせ、24時間が過ぎた後に減少される程度を調査した。
次は、実験方法である。
リアルタイムRT−PCRで多様な種類の候補shRNA 10nMを30% B16F10にトランスフェクションし、24時間培養後、確認(validation)を介してマウスTGF−β2に対して5個のshRNAスクリーニングの結果、ターゲットに該当されるshRNAにおいて73.75%の沈黙(silencing)効果を確認した。
リアルタイムRT−PCRで多様な種類の候補shRNA 10nMを30% B16F10にトランスフェクションし、24時間培養後、確認(validation)を介してマウスTGF−β2に対して5個のshRNAスクリーニングの結果、ターゲットに該当されるshRNAにおいて73.75%の沈黙(silencing)効果を確認した。
リアルタイムRT−PCRのために、正方向プライマーとしては、5’−GTGAATGGCTCTCCTTCGAC−3’[配列番号9]と逆方向プライマーとしては、5’−CCTCGAGCTCTTCGCTTTTA−3’[配列番号10]であって、反応条件は、次のように行った。
1段階:逆転写(42℃ 5min、95℃ 10sec)、
2段階:PCR反応(95℃ 5sec、60℃ 20sec)50cycles、
3段階:分離(60℃−>95℃)で行った。
2段階:PCR反応(95℃ 5sec、60℃ 20sec)50cycles、
3段階:分離(60℃−>95℃)で行った。
確認(validation)実験結果、10個の標的配列候補のうち、下記表1に基づいて下記ターゲットを選定した。
マウス標的配列:5’−GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA−3’[配列番号1]
注)ct:cycle threshold, saturationに到達するのに所要されたサイクル数、小さいほど元のmRNA量は多くなる。
△ct:TGF−β2用ctからaction用ctを引いた値。
△△ct:TGF−β2 shRNA処理サンプルの△ctから対照群のTGF−β2の△ctを引いた値。
2−△△ct:2のマイナス指数の△△ct値
発現抑制率:2−△△ctを百分率で表したものである。
△△ct:TGF−β2 shRNA処理サンプルの△ctから対照群のTGF−β2の△ctを引いた値。
2−△△ct:2のマイナス指数の△△ct値
発現抑制率:2−△△ctを百分率で表したものである。
前記標的配列に対して25/25+4ループを有するshRNAを合成し、これらの標的配列に対する抑制効果をリアルタイムPCRで確認した。
マウス標的配列(配列番号1)とするshRNA:5’−GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA tctc TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC−3’[配列番号3]
上述のリアルタイムPCRによって選定された配列番号3の塩基配列をアデノウイルスで発現させるために、両端にBamHIとHindIII塩基サイトを挿入し、中間にtctcの4個の塩基を有するループ(loop)を有するように製作した。すなわち、マウスshRNAの基本的な構造は5’−25mer−ループ(4mer)−25mer−3’で構成されている。
これに基づいて、アデノウイルスに導入するための下記の2本鎖のDNAストランド(strand)を製作してshRNA生成を誘導した。
トップストランド:5’−gatcc GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA tctc TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC tttt a−3’[配列番号5]
ボトムストランド:5’−agctt aaaa GGATTGAACTGTATCAGATCCTTAA gaga TTAAGGATCTGATACAGTTCAATCC g−3’[配列番号6]
人間TGF−β2抑制のためのリアルタイムPCR用プライマーは次のようである。
正方向プライマー:5’−GCTGCCTACGTCCACTTTACAT−3’[配列番号11]
逆方向プライマー:5’−ATATAAGCTCAGGACCCTGCTG−3’[配列番号12]
反応条件は、1段階:逆転写(42℃ 5min、95℃ 10sec)、2段階:PCR反応(95℃ 5sec、60℃ 20sec)50cycles、3段階:分離(60℃−>95℃)で行った。
確認(validation)実験結果、3個の標的配列候補のうち、下記表2に基づいて下記ターゲットを選定した。
人間標的配列:5’−GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA−3’[配列番号2]
前記標的配列に対して25/25+4ループを有するshRNAを合成し、これらの標的配列に対する抑制効果をリアルタイムPCRで確認した。
人間標的配列(配列番号2)のためのshRNA:5’−GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA tctc TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC−3’[配列番号4]
上述のリアルタイムPCRにより選定された配列番号4の塩基配列をアデノウイルスで発現させるために、両端にBamHIとHindIII塩基サイトを挿入し、中間にtctcの4個の塩基を有するループを有するように製作した。すなわち、人間shRNAの基本構造は、5’−25mer−ループ(4mer)−25mer−3’で構成されている。
これに基づいて、アデノウイルスに導入させるための下記2本鎖のDNAを製作した。
トップストランド:5’−gatcc GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA tctc TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC tttt a−3’[配列番号7]
ボトムストランド:5’−agctt aaaa GGATTGAGCTATATCAGATTCTCAA gaga TTGAGAATCTGATATAGCTCAATCC g−3’[配列番号8]
実施例2:ターゲット配列に対するshRNA発現する複製不能アデノウイルスベクター製作
実施例2:ターゲット配列に対するshRNA発現する複製不能アデノウイルスベクター製作
リアルタイムRT−PCRを介して確認された最も効果的に発現を抑制するshRNA塩基配列をセンスとアンチセンス配列がtctcあるいはtctctcを間に置いて位置するようにし、両端にBamHIとHindIII制限酵素塩基配列を有した塩基で構成された、オリゴヌクレオチドと相補的なオリゴヌクレオチドをそれぞれ合成して合体(annealing)させた後、E3シャトルベクターであるpSP72ΔE3/si−negativeベクター[図1、pSP72cloningベクター(Promega)にアデノウイルスE3L(26591−28588)とE3R(30504−31057)を挿入し、Ambion社のpsilencer 2.1−U6 hygroで−EcoRI−U6 promoter+−BamHI−nonsense shRNA用塩基配列であるactaccgttgttataggtgttcaagagacacctataacaacggtagttttttggaa−HindIIIが入った形態のpSP72ΔE3/si−negative(scrambled)]を製作した。
人間またはマウスのshRNA TGF−β2導入のために、まず、上記のpSP72ΔE3/si−negativeプラスミドをBamHIとHindIIIで処理した後、人間またはマウスのshRNA TGF−β2を挿入させてpSP72ΔE3−sh−human TGF−β2またはpSP72ΔE3−sh−mouse TGF−β2を製作した[図2]。陰性対照群アデノウイルスとしては、両端にBamHIとHindIIIを有するようにし、スクランブルド(scrambled)塩基配列(actaccgttgttataggtg)とloop(ttcaagaga)を製作した。
アデノウイルスのE3部位PCRで養成クローン(#1、2、5、6、7、8、9)だけを選択した後、[図3の(a):dl324/IXアデノウイルスバックボーン(backbone)ゲノム(genomic)DNAとpSP72−sh−hTGF−β2シャトルベクターとの相同組換え後、sh−hTGF−β2が含まれたクローンを選択するPCR結果、図3の(b):dl324/IXアデノウイルスバックボーンゲノムDNAとpSP72−sh−hTGF−β2シャトルベクターとの相同組換え後、IX遺伝子有無を介して図3の(a)で確認されたsh−hTGF−β2が含まれたクローンのうちからゲノムDNAも含まれたクローンを再び選択するPCR結果]、図3の(c)で示すように、HindIII切断パターン(digestionpattern)で最終の相同組換え体を選択した[図4]。
次に、図3及び図4を詳細に説明する。
図3の(a)において、dl324/IXレーンはdl324バックボーンであり;シャトルレーンはpSP72−sh−hTGF−β2である。レーン1〜10は、dl324バックボーンとpSP72−sh−hTGF−β2との間の相同組換え後、バクテリアクローン(bacterial clone)から得たプラスミドをE3部位に増幅させた結果を示すもので、約2kbに相当するバンドが示されればpositiveである。E3部分をPCRしたとき、E3部分のないdl324バックボーンでは2kbに相当するバンドが示されないが、E3部分に、U6プロモーターとsh−hTGF−β2とのshコンストラクト(construct)が挿入されたシャトルベクターの場合、PCRすると2kbのプロダクト(product)の大きさ(size)が示されることにより相同組換えされたか否かを確認することができる。
図3の(b)において、dl324/IXレーンはdl324バックボーンであり;シャトルベクターはpSP72−hTGF−β2である。図3の(a)で確認されたsh−hTGF−β2が含まれたクローン(#1、2、5、6、7、8、9)のうちからゲノムDNAも含まれたクローンを再び選択するPCR結果で相同組換えされたことを確認する、図3の(a)に続いて連続的な選択実験により両方でpositiveしたクローンが相同組換えされたことを意味する。IX遺伝子部分をPCRしたとき、IX遺伝子を有するdl324バックボーンとIX遺伝子を有しないシャトルベクターとの差を用いて相同組換えされたか否かを確認した。その結果、#1、2、6、7だけが再び選択された。
図3の(c)は、バックボーンとサンプルとをHindIIIでカットティング(cutting)したときに変化するパターンとの差により相同組換えされたか否かを最終的に確認したものである。レーン1〜3は前記#1クローン由来DNAであり、レーン4〜6は#2クローン、レーン7〜9は#6クローンで得たDNAをDH5aというコンピテントセル(competent cell)に再びトランスフォーメーション(transformation)して得た子孫(progeny)クローンで各母体(parental)クローンから来由されたそれぞれの3個のDNAのうち#1クローンだけが既存のdl324−IX(もっぱら左側一番目lane)とは異なったHindIIIパターンを示した。これは、バックボーンアデノウイルスDNAがシャトルベクターと相同組換えをなしたことを意味し、よって、本発明は#1クローンに基づいている。
図4は、pPoly2というプラスミドにPacI部位に挿入されているAd−dl324−IX−sh−hTGF−β2をPacIで切断してpPoly2がまともに切断されたか否かを確認することで、ウイルス生産に要求される最終コンストラクト(construct)を決定する実験である。図3の(c)から確認した#1クローンに属する3個のDNAは、PacIで切断時すべて約2kbに相当するpPoly2バックボーンDNAが全部出てしまった。これらが、それぞれのshRNA hTGF−β2塩基配列を有しているか否かを配列分析して確認した結果、すべてのクローンで同一のshRNA hTGF−β2塩基配列を有することを確認した(図5)。その後、これらをPacI切断後に一緒に293A細胞にトランスフェクション(transfection)してアデノウイルスを生産した。
すなわち、前記方法で製作されたE3シャトルベクターをそれぞれのXmnI制限酵素で処理して単一鎖に作った後、SpeI制限酵素を処理して単一鎖となった複製不能アデノウイルスであるdl324とともに、大膓菌BJ5183で同時に形質転換させて遺伝子相同組換えを誘導した。相同組換えされたプラスミドDNAを収得してHindIII制限酵素で処理してDNAパターンの変化を確認し、最終的に配列分析して相同組換え有無を確認した後、確認されたプラスミドをPacIで切断した後、293細胞株に形質転換してshRNA TGF−β2を発現する複製不能アデノウイルスを製作した(複製可能アデノウイルスにshRNAを製作する場合には、shRNAによる抑制効果と細胞リシース(lysis)効果とが混在されていて、抑制効果だけを明確に確認することができなかったので、複製不能アデノウイルスを製作した)。このアデノウイルスは、293細胞株で増殖させてCsCl変化度(gradient)で濃縮して限界希釈培養法(limiting dilution)または溶菌斑検査(plaque assay)でウイルス力価を決定した。
最終ウイルス力価(virus titer)は、限界希釈適正法(limiting dilution titration)により2.5×109pfu/mlであった。
実施例3:癌細胞での効果確認−shRNA発現するアデノウイルスによるTGF−β2発現抑制確認
実施例3:癌細胞での効果確認−shRNA発現するアデノウイルスによるTGF−β2発現抑制確認
1)リアルタイムRT−PCRで確認
TGF−β2発現抑制確認は、人間の場合、人間前立腺癌細胞であるDU−145に実施例2のアデノウイルス1〜100moiで感染させて2日後、トリゾール(Trizol)で細胞をリーシス(lysis)させ、クロロホルム、イソプロパノール、エタノールなどを連続的に処理してRNAを収穫した後、TGF−β2 mRNA発現抑制の程度をリアルタイムPCRで確認した。
TGF−β2発現抑制確認は、人間の場合、人間前立腺癌細胞であるDU−145に実施例2のアデノウイルス1〜100moiで感染させて2日後、トリゾール(Trizol)で細胞をリーシス(lysis)させ、クロロホルム、イソプロパノール、エタノールなどを連続的に処理してRNAを収穫した後、TGF−β2 mRNA発現抑制の程度をリアルタイムPCRで確認した。
マウスの場合、マウス黒色腫細胞であるB16F10に、実施例2のアデノウイルス100、500、1000moiで感染させ、その後の過程は人間の場合と同様に実施した。
人間TGF−β2抑制のためのリアルタイムPCR用プライマーは、正方向プライマー:5’−GCTGCCTACGTCCACTTTACAT−3’[配列番号11]と逆方向プライマー:5’−ATATAAGCTCAGGACCCTGCTG−3’[配列番号12]を用い、AB powerSYBR Green RNA−to−Ct 1step kitを用いてRT enzyme mix(125X)0.2μl、RT−PCR Mix(2x)12.5μl、Forward Primer(100pM)0.5μl、 reverse Primer(100pM)0.5μl、 RNA(10ng/μl)5μl、 Nuclease−free water 6.3μlで総体積は25μlとなるようにし、反応条件は、次の表3のようである。
マウスTGF−β2抑制のためのリアルタイムPCR用プライマーは、正方向プライマー:5’−GTGAATGGCTCTCCTTCGAC−3’[配列番号9]と逆方向プライマー:5’−CCTCGAGCTCTTCGCTTTTA−3’[配列番号10]を用い、AB powerSYBR Green RNA−to−Ct 1step kitを用いてRT enzyme mix(125X)0.2μl、RT−PCR Mix(2x)12.5μl、Forward Primer(100pM)0.5μl、reverse Primer(100pM)0.5μl、RNA(10ng/μl)5μl、Nuclease−free water 6.3μlで総体積は25μlとなるようにし、反応条件は、次の表3のようである。
人間TGF−β2のshRNA確認結果、1moiのアデノウイルスで73%の沈黙(silencing)効果を示すなど、50moiのアデノウイルスで90%以上のTGF−β2発現抑制が観察された[表4、図6]。
マウスTGF−β2のshRNA確認結果、1000moiのアデノウイルスで50%の沈黙(silencing)効果を示した[図7]。人間と比較して相対的に低い抑制率は、マウス細胞に対するアデノウイルスの低い感染率に起因したものと見られる。これに対する確認は、マウスshTGF−β2が発現するプラスミドをトランスフェクション(transfection)することで,発現されたshRNAが効果的にTGF−β2 mRNAを抑制するものと確認した[図8]。
2)ELISAで確認
上述のアデノウイルス1、5、10、50moi感染後、2日間人間の実施例2の前立腺癌細胞に培養しながら最後の24時間は無血清バッジに分泌されたTGF−β2量を測定した。
上述のアデノウイルス1、5、10、50moi感染後、2日間人間の実施例2の前立腺癌細胞に培養しながら最後の24時間は無血清バッジに分泌されたTGF−β2量を測定した。
TGF−β2のshRNAを発現するアデノウイルスを1moiだけ感染しても一日間に分泌されるTGF−β2はほとんど検出されなかった[表5、図9]。これは、TGF−β2のshRNAが非常に効果的にTGF−β2のmRNAを分解していることを意味する。
複製不能なアデノウイルスでTGF−β2に対するshRNAの効果を確認した後、このshRNAを発現しながら腫瘍選択的に細胞を殺傷するアデノウイルスを製作した。腫瘍選択的殺傷複製可能なアデノウイルスを作る前にアデノウイルスのE1A部分に多様な遺伝子を入れることができるシャトルベクターを製作しようと、pBSKIIプラスミド[Stratagene、 USA]にE1AとE1B55kDa遺伝子を含み、多様な酵素部位(Enzyme site)を含むpBSKII−3484合成遺伝子を製作した[図10の(a)]。合成された遺伝子を相同組換え確認を容易にするためのpCA14シャトルベクターに導入するための形態に変えるためにpBSKII−3484をPCRしてFspIで制限酵素を処理した後に、ブランティング(blunting)酵素でブラントエンド(blunt end)を作って再びBamHIで処理した。pCA14[Microbix BiosystemsInc、 Canada]は、SspIで制限酵素を用いて切った後、ブランティング酵素を用いてブラントエンドを作った後に、BglIIを処理して同一伝達制限酵素(Isoschizomer)であるBamHIとBglII、そして両端のブラントエンドを介して合成した遺伝子を挿入してシャトルベクターpCA14−3484を製作した[図10の(b)]。その後に、CMVプロモーター遺伝子をKpnIとXhoIでpCA14−3484に挿入してpCA14−CMV−3484を製作した[図10の(c)]。そして、pCA14−CMV−3484でEcoRIとSalI制限酵素によりE1B55kDa部分を切断し、ブランティング(blunting)した後、再び連結(ligation)されたpCA14−CMV−3484−ΔE1B55を得た[図10の(d)]。製作されたシャトルベクターpCA14−CMV−3484−ΔE1B55をXmnIで切断してlinearizationさせた後、IX遺伝子のないdl324−BstBI−human shTGF−β2(または、mouse shTGF−β2)をBstBIで切断した後、大膓菌BJ5183で同時に形質転換させて相同組換えを誘導した。
相同組換えされたプラスミドDNAを収得してHindIII制限酵素で処理してDNAパターンの変化を確認し、最終的に配列分析して相同組換え有無を確認した後、確認されたプラスミドをPacIで切断した後、293細胞株に形質転換して腫瘍を選択的に殺傷しながら人間(またはマウス)TGF−β2の発現を抑制するdl324−CMV−3484−shTGF−β2アデノウイルスを製作した[図11]。
図12は、実際マウスshTGF−β2が含まれた腫瘍選択的複製可能アデノウイルス製作のための相同組換え過程を示すものであって、E3スクリーニング結果、1、2、4、5、6クローンがpositive cloneで1次選択され(a)、HindIII切断パターン(digestion pattern)で相同組換えされたコロニーを選択し、1、2、4番コロニーのすべてを対照区とパターン比較した結果、組換えされたものと確認され(b)、PacI切断後、1、2、4コロニーのうちの1番だけPacIで切断して2kb程度のバンドを確認することで、1番コロニーのDNAが相同組換えされたdl324−CMV−3484−△E1B55−△E3−sh−mTGF−β2のDNAであることを確認することができた(c)。
図13は、人間shTGF−β2が含まれた腫瘍選択的複製可能アデノウイルス製作のための相同組換え過程を示すものであって、HindIII切断パターンによる相同組換えされたクローン(1、2、3)が選択され(a)、前記クローン1、2、3のDNAをPacIで切断した場合、クローンDNA1、2、3すべてが切断されて2kb程度のバンドが確認されており、これは、1、2、3コロニーのDNAが相同組換えされたdl324−CMV−3484−ΔE1B55−ΔE3−sh−hTGF−β2のDNAを確認することができた(b)。
実施例5:細胞溶血確認
実施例5:細胞溶血確認
複製可能なアデノウイルスの細胞殺傷能を確認するために、24ウェルプレート(well plate)に各種類の細胞を4×104から1×105まで細胞の大きさに応じて細胞数を定めた後、分株して培養した後、翌日survivin promoterとCMVプロモーターを有した複製可能なアデノウイルスをMOIごとに感染させて養成対照群である293A細胞株から最も低いMOIで細胞がウイルスによってすべて死んだときに実験を終了して、各プレートに死なないで生きていた細胞をクリスタルバイオレットで染色した。3.7%パラホルムアルデヒド(Paraform aldehyde)で細胞を5分間常温で固定した後、0.05%のクリスタルバイオレットにより常温で30分間染色した後、水で洗浄して染色された細胞を観察した。2つの種類の腫瘍殺傷ウイルスでウイルスの腫瘍殺傷効果を比較した結果、プロモーターによる殺傷効果との差は大きくないものと示され、2つとも腫瘍選択性が優れるものとして確認された。
図14は、腫瘍選択的複製可能アデノウイルス(CMV promoterとE1B 55KDaが発現されないdl324−CMV−3484とsurviving promoterにより選択性を付与し、55KDaが発現されるdl324−hSurvivin−3484)が正常細胞(BJ細胞)では、複製が起きないのに対し、多様な種類の人間癌細胞では複製が起きて細胞の溶血が起きることを示したものである。
実施例6:癌細胞での効果確認
実施例6:癌細胞での効果確認
A375メルラノ−マ細胞株で人間sh−TGF−β1またはsh−TGF−β2を発現する実施例2の複製不能アデノウイルスを1、5、10、50、100moiで感染させてから細胞内に存在するTGF−β1、TGF−β2、TGF−β3mRNAの水準をリアルタイムPCR方法で行った。
その結果、TGF−β1のshRNAを発現する場合、細胞内TGF−β1 mRNAを減少させるものの、TGF−β2 mRNAやTGF−β3 mRNAが増加する傾向を示した。一方、TGF−β2のshRNAを発現する場合、細胞内TGF−β2 mRNAを効果的に減少させると共に、TGF−β2 mRNAやTGF−β3 mRNAが減少する傾向を示した[図15]。これは、細胞内の補償効果側面による効能低下の心配が、少なくともTGF−β2のshRNAを発現する場合には、その現象がなかっただけでなく、他のTGF−βのisotypeも抑制させる付随効果も有することができる長所となる。これと同様な結果がELISAを用いてTGF−βタンパク質の発現減少効果パターンにもリアルタイムPCRで同様に現れた[図16]。
これは、TGF−β2に対するshRNA発現するアデノウイルスが、TGF−β1に対するshRNA発現するアデノウイルスよりも発現抑制効果が相対的に優れることを確認させたことである。
Claims (10)
- 配列番号1または2に表される塩基配列を標的配列とし、TGF−β2発現を抑制するshRNA。
- 配列番号3または4に表される請求項1に記載のshRNA。
- 請求項1に記載のshRNAを有効成分として含む抗腫瘍組成物。
- 請求項1に記載のshRNAを発現する組換え発現ベクター。
- 配列番号5に表されるトップストランド(top strand)と、配列番号6に表されるボトムストランド(bottom strand)と、を有するDNAを含む請求項4に記載の組換え発現ベクター。
- 配列番号7に表されるトップストランド(top strand)と、配列番号8に表されるボトムストランド(bottom strand)と、を有するDNAを含む請求項4に記載の組換え発現ベクター。
- U6プロモーターを含むベクターにDNAを組換えさせて収得する請求項4に記載の組換え発現ベクター。
- pSP72△E3−sh−human TGF−β2またはpSP72△E3−sh−mouse TGF−β2である請求項4に記載の組換え発現ベクター。
- 請求項4に記載の組換え発現ベクターを有効成分とする抗腫瘍組成物。
- 請求項4に記載の組換え発現ベクターを導入したアデノウイルス。
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