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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-31
(45)【発行日】2022-04-08
(54)【発明の名称】RNA分子
(51)【国際特許分類】
   C12N 15/113 20100101AFI20220401BHJP
   C12N 15/09 20060101ALI20220401BHJP
【FI】
C12N15/113 Z ZNA
C12N15/09 Z
【請求項の数】 16
(21)【出願番号】P 2017217757
(22)【出願日】2017-11-10
(65)【公開番号】P2019088196
(43)【公開日】2019-06-13
【審査請求日】2020-10-19
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 平成29年5月12日公開のACS Omega 2017年第2巻第2055~2064頁で発表
(73)【特許権者】
【識別番号】502424469
【氏名又は名称】程 久美子
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】程 久美子
【審査官】太田 雄三
(56)【参考文献】
【文献】特表2006-500014(JP,A)
【文献】Frank Czauderna et al.,Structural variations and stabilising modifications of synthetic siRNAs in mammalian cells,Nucleic Acids Research,2003年,Vol.31、No.11,2705-2716
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12N 15/00
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
CAplus/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
RNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子であって、
ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて少なくとも2番目から6番目の5個のヌクレオチドにおいて、五炭糖の2’位が-OCH3で置換されており、
ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて1番目のヌクレオチドの五炭糖の2’位が-OCH3で置換されていない、RNA分子。
【請求項2】
ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から10番目のヌクレオチドの五炭糖の2’位が-OCH3で置換されている、請求項1に記載のRNA分子。
【請求項3】
前記RNA分子が、5’末端にパッセンジャー鎖と相補しない2ヌクレオチドを有する、請求項1または2に記載のRNA分子。
【請求項4】
前記RNA分子が、8個から28個のヌクレオチドからなる、請求項1~3のいずれか1項に記載のRNA分子。
【請求項5】
前記相補的な配列がターゲット遺伝子と90%以上の相補性を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のRNA分子。
【請求項6】
全てのヌクレオチドが修飾のないRNAである場合の、ターゲット遺伝子に対するIC50が1nM以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のRNA分子。
【請求項7】
RNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子の製造方法であって、
請求項1~6のいずれか1項に記載のRNA分子を化学合成により製造する工程を含む方法。
【請求項8】
ターゲット遺伝子に対するRNA干渉法であって、
請求項1~6のいずれか1項に記載のRNA分子を化学合成により製造する工程と、
生理的条件で前記RNA分子と2重鎖を形成するパッセンジャー鎖と前記RNA分子とで2重鎖を形成する工程と、
前記2重鎖を用いてRNA干渉法を行う工程と、
を含む、RNA干渉法(ヒト生体内で行う場合を除く)
【請求項9】
RNA干渉によってターゲット遺伝子の遺伝子発現を抑制する方法であって、
細胞(ヒト生体内の細胞を除く)に、請求項1~6のいずれか1項に記載のRNA分子を投与する工程を含む、方法。
【請求項10】
オフターゲットに対する遺伝子発現抑制能を調べる方法であって、
ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて少なくとも2番目から6番目の5個のヌクレオチドにおいて、五炭糖の2’位が-OCH3で置換されているRNA分子をガイド鎖として化学合成により製造する工程と、
生理的条件で前記RNA分子と2重鎖を形成するパッセンジャー鎖と前記RNA分子とで2重鎖を形成する工程と、
前記2重鎖を用いてin vitroでRNA干渉法を行うことによって、前記2重鎖の前記ターゲット遺伝子に対する特異的な遺伝子発現抑制能を調べる工程と、
前記2重鎖を用いて、オフターゲットに対する遺伝子発現抑制能を調べる工程と、
を含む、方法。
【請求項11】
前記RNA分子は、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から10番目のヌクレオチドの五炭糖の2’位が-OCH3で置換されている、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記RNA分子は、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて1番目のヌクレオチドの五炭糖の2’位が-OCH3で置換されていない、請求項10または11に記載の方法。
【請求項13】
前記RNA分子が、5’末端にパッセンジャー鎖と相補しない2ヌクレオチドを有する、請求項10~12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
前記RNA分子が、8個から28個のヌクレオチドからなる、請求項10~13のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
前記RNA分子は、前記相補的な配列がターゲット遺伝子と90%以上の相補性を有する、請求項10~14のいずれか1項に記載の方法。
【請求項16】
前記RNA分子が全てのヌクレオチドが修飾のないRNAである場合の、ターゲット遺伝子に対するIC50が1nM以下である、請求項10~15のいずれか1項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、RNA干渉法に用いるRNA分子に関する。
【背景技術】
【0002】
RNA干渉法は、細胞内で、特定のターゲット遺伝子の発現を特異的に抑制するための簡便で効率的な方法である。
【0003】
しかし、当初予測されたよりも、本来のターゲットではない遺伝子(オフターゲット)に対しても、その遺伝子発現を抑制することが知られてきた(例えば、非特許文献1参照)。特に、ターゲット遺伝子に対するsiRNAのアフィニティが強くなれば、オフターゲット効果も大きくなることが明らかになっている(例えば、非特許文献2参照)。
【0004】
このオフターゲット効果によって、本来の表現型ではない表現型も生じうるので、オフターゲット効果を抑制する工夫がなされてきた(例えば、特許文献1~3参照)。中でも、五炭糖の2’位が-OCHで置換されているヌクレオチドがガイド鎖の2番目にあるsiRNAは、遺伝子発現の抑制活性を大きく損なうことなく、オフターゲット効果が減少していることが報告されている(例えば、非特許文献3)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【文献】Jackson, A.L. et al., (2003) Nature Biotechnology vol.21, p.635-7
【文献】Ui-Tei, K. et al., (2008) Nucleic Acids Res. vol.36, p.7100-7109.
【文献】Jackson, A.L. et al., (2006) RNA vol.12, p.1197-1205
【特許文献】
【0006】
【文献】特表2007-531520号公報
【文献】特表2010-538677号公報
【文献】特表2017-502665号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、RNA干渉法に用いるための新規なRNA分子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、オフターゲット効果の低いRNA配列を特定するために、鋭意努力していたところ、2’OMe-siRNAの修飾siRNAは、ターゲット配列に対し強いアフィニティで対合するにもかかわらず、修飾位置を特定の場所にすることにより、2’OMe-siRNAの修飾RNAを増やしてもオフターゲット効果が増強するどころか、むしろ顕著なオフターゲット効果の低下が生じることを見出し、本発明の完成に至った。
【0009】
本発明の一実施態様は、RNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子であって、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて少なくとも2番目から6番目のヌクレオチドが、五炭糖の2’位が、-OCHで置換されているRNA分子である。このRNA分子において、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から10番目のヌクレオチドの五炭糖の2’位が-OCHで置換されていてもよい。また、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて1番目のヌクレオチドの五炭糖の2’位が-OCHで置換されていなくてもよい。
【0010】
前記RNA分子が、5’末端にパッセンジャー鎖と相補しない2ヌクレオチドを有してもよい。前記RNA分子が、8個から28個のヌクレオチドからなってもよい。前記相補的な配列がターゲット遺伝子と90%以上の相補性を有してもよい。全てのヌクレオチドが修飾のないRNAである場合の、ターゲット遺伝子に対するIC50は、1nM以下であってもよい。
【0011】
本発明のさらなる実施態様は、RNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子の製造方法であって、上述したいずれかのRNA分子を製造する工程を含む方法である。
【0012】
本発明のさらなる実施態様は、ターゲット遺伝子に対するRNA干渉法であって、上述したいずれかのRNA分子を製造する工程と、生理的条件で前記RNA分子と2重鎖を形成するパッセンジャー鎖と前記RNA分子とで2重鎖を形成する工程と、前記2重鎖を用いてRNA干渉法を行う工程と、を含む、RNA干渉法である。
【0013】
本発明のさらなる実施態様は、ターゲット遺伝子を抑制するためのRNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子の選択方法であって、上述のRNA干渉法を、複数の前記RNA分子を用いてin vitroで行うことによって、前記複数のRNA分子の前記ターゲット遺伝子に対する特異的な遺伝子発現抑制能を調べる工程と、前記特異的な遺伝子発現抑制能が所定レベル以上であるRNA分子を選択する工程と、を含む、RNA分子の選択方法である。さらに、選択されたRNA分子を用いて、オフターゲットに対する遺伝子発現抑制能を調べる工程と、前記オフターゲットに対する遺伝子発現抑制能が所定レベル以下であるRNA分子を選択する工程と、を行ってもよい。
【0014】
本発明のさらなる実施態様は、RNA干渉によってターゲット遺伝子の遺伝子発現を抑制する方法であって、細胞(ヒト個体の細胞を除く)に、上記いずれかのRNA分子を投与する工程を含む、方法である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によって、RNA干渉法に用いるための新規なRNA分子を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の実施例で用いられたsiRNAの配列を示した図である。下線はシード部分を示す。
図2】本発明の実施例で用いられた、特異的遺伝子発現抑制及びオフターゲット効果を調べるためのレポーターの模式図である。
図3】本発明の実施例で、各siRNA及び修飾siRNAによる特異的遺伝子発現抑制を調べた結果を示す図である。
図4】本発明の実施例で、各siRNA及び修飾siRNAによるオフターゲット効果を調べた結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
【0018】
==RNA分子==
[ガイド鎖]
本発明の一実施態様は、RNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子であって、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて少なくとも2番目から6番目のヌクレオチドにおいて、五炭糖の2’位が、-OCHで置換されている。
【0019】
五炭糖の2’位が、-OCHで置換されているRNA(以下、2’-O-メチルRNAと称する)は、下記一般式の構造を有する。
【0020】
【化1】
五炭糖の2’位が-OCHで置換されているヌクレオチドは、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて少なくとも2番目から6番目のヌクレオチドであればよく、それ以外のヌクレオチドは、連続して、または不連続に置換されていてもよく、また置換されていなくてもよいが、1番目は置換されていないのが好ましく、また2番目から6番目、2番目から8番目、または2番目から10番目が置換されていることが好ましく、そして2番目から6番目だけ、2番目から8番目だけ、または2番目から10番目だけが置換されていることがより好ましい。
【0021】
RNA分子が、3’末端にパッセンジャー鎖に相補しないヌクレオチドを有してもよい。このヌクレオチドの個数は特に限定されないが、2~4個であることが好ましく、2個であることが最も好ましい。このヌクレオチドの配列は特に限定されないが、CGであることが好ましい。
【0022】
RNA分子の長さは特に限定されないが、ターゲット遺伝子に相補的な部分が8個から28個であることが好ましく、13個から24個であることがより好ましく、19個であることが最も好ましい。ターゲット遺伝子に相補的な配列は、ターゲット遺伝子と60%以上の相補性を有することが好ましく、80%以上の相補性を有することがより好ましく、90%以上の相補性を有することがさらに好ましく、95%以上の相補性を有することがさらに好ましく、100%の相補性を有することが最も好ましい。ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から8番目のヌクレオチドにおいては、100%の相補性を有することが好ましいが、1個、2個、または3個程度相補性を有しなくてもよい。
【0023】
RNA分子のターゲット遺伝子に対するIC50は、全てのヌクレオチドが修飾のないRNAである場合に、1nM以下であることが好ましく、500pM以下であることがより好ましく、200pM以下であることがさらに好ましい。
【0024】
ガイド鎖を構成するヌクレオチドは、五炭糖の2’位が、-OCHで置換されているRNA以外のヌクレオチドについては、一部が他の修飾によって修飾されていてもよいが、全てのヌクレオチドが修飾されていないことが好ましい。
【0025】
RNA干渉法自体は、すでに広く使用されている技術であって、RNA分子の具体的な配列は、周知技術に従って容易に決定することができる。また、このRNA分子の製造も、周知技術に従って容易に行うことができる。
【0026】
ここで詳述したRNA分子をガイド鎖として、パッセンジャー鎖とともに用いてRNA干渉法を行うことにより、オフターゲットに対する遺伝子発現抑制を低減することができる。
【0027】
[パッセンジャー鎖]
パッセンジャー鎖も、周知技術に従って容易に設計し、容易に製造することができる。以下に、設計の一例を示す。
【0028】
パッセンジャー鎖の長さは特に限定されないが、ガイド鎖に相補的な部分が8個から28個であることが好ましく、13個から24個であることがより好ましく、19個であることが最も好ましい。
【0029】
パッセンジャー鎖の配列は、ガイド鎖の相補的な塩基をもつように決めることができる。全ての塩基が相補的である必要はないが、ガイド鎖に相補的な配列は、ガイド鎖と60%以上の相補性を有することが好ましく、80%以上の相補性を有することがより好ましく、90%以上の相補性を有することがさらに好ましく、95%以上の相補性を有することがさらに好ましく、100%の相補性を有することが最も好ましい。
【0030】
パッセンジャー鎖が、3’末端にガイド鎖に相補しないヌクレオチドを有してもよい。このヌクレオチドの個数は特に限定されないが、2~4個であることが好ましく、2個であることが最も好ましい。このヌクレオチドの配列は特に限定されないが、CGであることが好ましい。
【0031】
パッセンジャー鎖を構成するヌクレオチドは、DNAでも、RNAでも、DNAとRNAのキメラでもよい。一部のヌクレオチドが修飾されていてもよいが、全てのヌクレオチドが修飾されていないことが好ましい。
【0032】
==RNA干渉法==
本発明の一実施態様は、ターゲット遺伝子に対するRNA干渉法であって、上述したRNA分子を製造する工程と、生理的条件でそのRNA分子と2重鎖を形成するパッセンジャー鎖と、そのRNA分子とで2重鎖を形成する工程と、2重鎖を用いてRNA干渉法を行う工程と、を含む。2重鎖を用いたRNA干渉法は、周知技術に従って容易に行うことができる。例えば、ターゲット遺伝子を発現している培養細胞、またはヒトまたはヒト以外の生物個体に対して、RNA分子とパッセンジャー鎖で構成された2重鎖を導入することで、ターゲット遺伝子の発現を低下させることができる。
【0033】
==RNA分子の選択方法==
本発明の一実施態様は、ターゲット遺伝子を抑制するためのRNA干渉法においてガイド鎖として用いるためのRNA分子の選択方法であって、複数の上述したRNA分子を用いて、in vitroでRNA干渉法を行うことによって、複数のRNA分子のターゲット遺伝子に対する特異的な遺伝子発現抑制能を調べる工程と、特異的な遺伝子発現抑制能が所定レベル以上であるRNA分子を選択する工程と、を含む方法である。このようにしてRNA分子を選択することによって、RNA干渉法において特に効率よくターゲット遺伝子を抑制するガイド鎖を得ることができる。
【0034】
また、この選択方法は、選択されたRNA分子に対してオフターゲットに対する遺伝子発現抑制能を調べる工程と、オフターゲットに対する遺伝子発現抑制能が所定レベル以下であるRNA分子を選択する工程と、を含んでもよい。オフターゲットに対する遺伝子発現抑制能は、周知技術に従って容易に調べることができる。例えば、RNA分子の配列中、ターゲット遺伝子と相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から8番目の塩基配列を有するレポーター遺伝子を発現させた細胞に対し、調べたいRNA分子を用いて、in vitroでRNA干渉法を行うことによって、レポーター遺伝子に対する遺伝子発現抑制能を調べればよい。そして、その遺伝子発現抑制能が所定レベル以下であるRNA分子を選択することによって、RNA干渉法において特に非特異的なオフターゲットの発現抑制能が低いガイド鎖を得ることができる。
【実施例
【0035】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、下記の実施例は本発明の範囲を限定するために記載されるものではない。
【0036】
まず、図1に配列を示した2重鎖RNAを化学合成した。以下に、各2重鎖RNAのガイド鎖に導入した修飾を記載する。
【0037】
RNA:すべてリボヌクレオチドで構成されている。
【0038】
DNA:ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から8番目のリボヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドに置換されている。
【0039】
2’OMe(4-6):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて4番目から6番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0040】
2’OMe(3-7):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて3番目から7番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0041】
2’OMe(2-3):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から3番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0042】
2’OMe(2-4):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から4番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0043】
2’OMe(2-6):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から6番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0044】
2’OMe(2-8):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から8番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0045】
2’OMe(2-10):ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から10番目のリボヌクレオチドの2位の炭素がO-メチル化されている。
【0046】

一方、遺伝子発現抑制効果を調べるためのレポーターとして、上記ガイド鎖と同じ塩基配列を有するDNA
5′-CGCCATCAACACCGAGTTCAAGA-3′(配列番号1)
及びオフターゲット効果を調べるためのレポーターとして、ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から8番目のリボヌクレオチド以外は、上記ガイド鎖とは異なる塩基配列を有するDNA
5′-AATGATGCACCAGGAGAGTTCAA-3′(配列番号2)
を、それぞれ1コピー(図2左)または3コピー(図2右)を発現ベクター(psiCHECK)のルシフェラーゼ遺伝子の3’-UTRに挿入した。なお、上記ガイド鎖の配列番号1に対するIC50は、上記ガイド鎖が修飾のないRNAで構成されている場合、156pMである。
【0047】
10%FBS含有DMEMで培養したHeLa細胞を、1x105個/mLの密度で24ウエルプレートに播種し、100ngの各プラスミド(psiCHECK-gCM、pCM、gSM、pSM)及び100ngの内部標準用プラスミド(pGL3)と、二重鎖RNAとを2μLのlipofectamine2000とともにコトランスフェクトした。二重鎖RNAとして、(実験A)では、siRNA、DNA、2’OMe(4-6)、2’OMe(3-7)、2’OMe(2-8)を最終濃度:0.0005nM、0.005nM.0.05nM、0.5nM、または5nMとして、(実験B)では、siRNA、DNA、2’OMe(2)、2’OMe(2-3)、2’OMe(2-4)、2’OMe(2-6)、2’OMe(2-8)、2’OMe(2-10)を、最終濃度:0.05nM、0.5nM、または5nMとして用いた。なお、コントロールのRNA(図ではsiCONT)としてはsiGY441を導入した。24時間後に細胞を回収し、deal-luciferase reporter assay system(Promega社)を用いて、firefly luciferase及びRenilla luciferaseの活性を測定し、firefly luciferaseの活性を用いて、Renilla luciferaseの活性を標準化した。結果を図3(特異的遺伝子発現抑制)及び図4(オフターゲット抑制)に示す。
【0048】
図3に示すように、この条件では、オリジナルのsiRNAを含むいずれのsiRNAも強い抑制効果を示した。
【0049】
一方、図4に示すように、オリジナルのsiRNAは強いオフターゲット効果を示し、DNA-siRNAも、オリジナルのsiRNAよりは弱いがかなり強いオフターゲット効果を示した。しかし、ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から連続して6番目以上のリボヌクレオチドの2位の炭素をO-メチル化すると、オフターゲット効果がほぼ観察されなくなった。それ以外の修飾siRMAは、強弱はあるものの、オフターゲット効果を示した。
【0050】
このように、ターゲット遺伝子に相補的な配列の5’末端側から数えて2番目から連続して6番目以上のリボヌクレオチドの2位の炭素をO-メチル化した修飾siRNAは、特異的な遺伝子抑制効果を有しながら、オフターゲット効果が弱いという特徴を有する。
図1
図2
図3
図4
【配列表】
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