[0002] 本申请要求2010年12月6日提交的标题为“siRNA compounds comprisingpositional modifications”的美国临时申请系列号61/419910和2010年12月6日提交的标题为“Methods for synthesis of TNA phosphoramidite monomers and uses thereof”的美国临时申请系列号61/419918的权益,为了所有目的将所述临时申请系列通过引用整体并入本文。
[0004] 本申请含有2011年12月5日创建并且大小为12kb标题为231-PCT1_ST25.txt并且在此通过引用整体并入的序列表。
发明领域
[0005] 本文中公开了位置修饰的双链核酸分子,包括双链RNA(dsRNA)、siRNA和siNA、包含所述双链核酸分子的药物组合物和使用其抑制基因表达的方法。分子包含有义链、反义链或有义链及反义链上的位置修饰,从而赋予分子有益的性质,包括增强的靶基因表达的敲低活性、增强的对内切核酸酶和/或外切核酸酶的
稳定性、降低的脱靶效应和/或缺乏免疫调节作用中的一种或多种,并且用于
治疗受试者,所述受试者患有
疾病或病况和/或与此类疾病或病况相关的症状,或处于
接触其中靶基因表达具有有害后果的疾病或病况的
风险中。还提供了用于合成苏糖核酸(TNA)亚磷酰胺和包含TNA部分的核酸分子的方法。
[0006] 发明背景
[0007] 属于本发明的受让人并且在此通过引用整体并入的PCT
专利公布号WO2008/104978、WO2009/044392、WO2011/066475和WO2011/084193公开了在产生dsRNA分子中是有用的核酸序列和修饰。
[0008] (L)-α-苏式呋喃(TNA)亚磷酰胺的合成描述于 等,Helv.Chim.Acta85:4111-4153(2002)中。本
发明人重复本文中描述的用于制备含有胞嘧啶和腺嘌呤的TNA的合成的尝试是成功的。
[0009] 存在对显示对靶活性的敲低作用和/或降低的脱靶效应的具有活性且有效的dsRNA治疗剂的需要。
[0010] 发明概述
[0011] 本文公开的双链RNA(dsRNA)化合物当与未修饰的dsRNA分子相比时,具有可以例如增强活性、增强稳定性、降低免疫原性、降低脱靶效应、增强至RISC复合物的加载和/或使毒性降至最低的结构和修饰;将新型修饰有益地应用于对下调、
预防、抑制或减弱靶基因表达有用的双链RNA。
[0012] 本文提供了用于下调基因表达的双链(双链体)核酸分子。在各个的实施方案中,提供了包含至少一个苏糖核酸(TNA)部分的核酸分子。在一些实施方案中,核酸分子是单链核酸分子,包括反义核酸分子、miRNA或antagomir。在一些实施方案中,核酸分子是双链核酸分子,包括dsRNA、siRNA和siNA。TNA部分存在于有义链中、反义链中或有义链与反义链中。
[0013] 还提供了在有义链、反义链或有义链与反义链中的不同位置上包含TNA部分、2’5’核苷酸(包括2’5’脱
氧核糖核苷酸和2’5’核糖核苷酸)、假尿苷部分的双链核酸分子,从而当与未修饰分子相比时赋予分子有益的性质。
[0014] 根据一个方面,提供了具有下列所示的结构A1的双链核酸分子:
[0015] (Al) 5' (N)x-Z 3’ (反义链)
[0016] 3' Z’-(N’)y-z” 5’(有义链)
[0017] 其中N和N’的每一个是可以是未修饰的或修饰的核糖核苷酸或非常规的部分;
[0018] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至下一个N或N’的寡核苷酸;
[0019] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地在其所存在的链的3’末端上包含共价连接的1-5个连续的核苷酸或非核苷酸部分或其组合;
[0020] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;
[0021] 其中x和y的每一个独立地为18与25之间的整数;
[0022] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性,并且(N)x包含与靶RNA中的连续序列互补的反义序列;以及
[0023] 其中双链核酸包含下列修饰的一种或多种
[0024] a.反义链中在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸;
[0025] b.有义链中在来自5’末端的位置9或10的至少一个中的苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或假尿苷;
[0026] c.有义链中在3’末端或倒数第二的位置上的1-10个苏糖核酸部分或2’5’核苷酸。
[0027] 在一些实施方案中,连接每一个连续的N或N’的共价键是
磷酸二酯键。
[0028] 在一些实施方案中,x=y并且x和y的每一个是19、20、21、22或23。在各个实施方案中,x=y=19。
[0029] 在一些实施方案中,(N’)y的序列与(N)x的序列完全互补。在一些实施方案中,(N)x的序列与靶RNA完全互补。
[0030] 在优选的实施方案中,x=19。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置5中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置6中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置7中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置8中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置9中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置5-6、6-7、7-8或8-9中包含两个苏糖核酸部分。
[0031] 在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置5中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置6中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置7中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置8中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置9中包含2’5’核苷酸。
[0032] 在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置5中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置6中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置7中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置8中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,(N)x在来自5’末端的位置9中包含镜像核苷酸。
[0033] 在优选的实施方案中,y=19。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置9中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置10中包含苏糖核酸部分。
[0034] 在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置9中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置10中包含2’5’核苷酸。
[0035] 在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置9中包含假尿苷。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置10中包含假尿苷。
[0036] 在优选的实施方案中,y=19。在一些实施方案中,(N’)y在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上包含2、3、4、5、6、7、8、9或10个苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N’)y在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上包含2、3、4、5、6、7或8个连续苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置18-19、17-18、16-17或15-16中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置15-17、15-18或15-19中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置11-19、12-19、13-19、14-19、15-19、16-19、17-19中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置11-18、12-18、13-18、14-18、15-18、16-18中包含苏糖核酸部分。
[0037] 在优选的实施方案中y=19。在一些实施方案中,(N’)y在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上包含4、5或6个2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N’)y在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上包含4或5个连续2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置18-19、17-18、16-17或15-16中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置15-17、15-18或15-19中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,(N’)y在来自5’末端的位置16-19或17-19中包含2’5’核苷酸。
[0038] 在各个实施方案中,双链分子在引导链的5’末端核苷酸上包含与靶mRNA的错配。因此,在各个实施方案中,提供了具有下列结构的双链核酸分子:
[0039] (A2) 5’ N1-(N)x-Z 3’(反义链)
[0040] 3’ Z’-N2-(N’)y-z” 5’(有义链)
[0041] 其中N2、N和N’的每一个是未修饰的或修饰的核糖核苷酸或非常规的部分;
[0042] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至相邻的N或N’的寡核苷酸;
[0043] 其中x和y的每一个独立地为17与24之间的整数;
[0044] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性并且(N)x包含与靶RNA中的连续序列互补的反义序列;
[0045] 其中N1共价地结合至(N)x,并且与靶RNA错配或为与靶RNA互补的DNA部分;
[0046] 其中N1为选自天然或修饰的尿苷、脱氧核糖尿苷、核糖胸苷、脱氧核糖胸苷、腺苷或脱氧腺苷的部分;
[0047] 其中z”可存在或不存在,但如果存在,则为在N2-(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;
[0048] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地为在其所存在的链的3’末端上共价连接的1-5个连续的核苷酸、连续的非核苷酸部分或其组合;以及[0049] 其中双链核酸包含下列修饰的一种或多种
[0050] a.在来自反义链(N)x的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸;
[0051] b.在来自(N’)y的5’末端的位置9或10的至少一个中的苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或假尿苷;
[0052] c.在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个苏糖核酸部分或2’5’核苷酸。
[0053] 在一些实施方案中,(N’)y的序列与(N)x的序列完全互补。在各个实施方案中,2 1
N-(N’)y的序列与N-(N)x的序列互补。在一些实施方案中,(N)x包含与靶RNA中的约17至约24个连续核苷酸完全互补的反义序列。在其它实施方案中,(N)x包含与靶RNA中的约17或至约39个连续核苷酸大体上互补的反义序列。
[0054] 在一些实施方案中,N1与N2形成沃尔森-克里克(Watson-Crick)
碱基对。在一1 2
些实施方案中,N 与N 形成非沃尔森-克里克碱基对。在一些实施方案中,在核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸之间形成碱基对。
[0055] 在一些实施方案中,x=y=18、x=y=19或x=y=20。在优选实施方案中,x=y=18。
[0056] 在一些实施方案中,N1共价地结合至(N)x,并且与靶RNA错配。在各个实施方案1
中,N 共价地结合至(N)x并且为与靶RNA互补的DNA部分。
[0057] 在一些实施方案中,N1共价地结合至(N)x并且为与靶RNA互补的DNA部分。
[0058] 在一些实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且1
其中靶RNA中
配对核苷酸中的核苷酸为腺苷。在优选的实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷或脱氧尿苷。
[0059] 在一些实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸1
苷,并且其中靶RNA中配对核苷酸中的核苷酸为胞苷。在优选实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷或脱氧尿苷。
[0060] 在一些实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中靶RNA中配对核苷酸中的核苷酸为
鸟苷。
[0061] 在优选的实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷或脱氧尿苷。
[0062] 在一些实施方案中,N1选自脱氧腺苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中1
靶RNA中配对核苷酸中的核苷酸为尿苷。在优选的实施方案中,N 选自脱氧腺苷或脱氧尿苷。
[0063] 在一些实施方案中,N1和N2在尿苷或脱氧尿苷与腺苷或脱氧腺苷之间形成碱基1 2
对。在其它实施方案中,N 和N 在脱氧尿苷与腺苷之间形成碱基对。
[0064] 在结构A1和A2的双链核酸分子的一些实施方案中,来自反义链[(N)x或N1-(N)x]的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的N选自苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸、镜像核苷酸或其组合。不希望束缚于理论,在上述位置的任一个或多个上具有苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸、镜像核苷酸的双链核酸分子赋予增强的中靶活性(on-target activity)和/或降低的脱靶活性和/或增强的对核酸酶的稳定性。
[0065] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含TNA部分。
[0066] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在来自5’末端的位置5中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2
1
的N-(N)x]在来自5’末端的位置6中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,反义链[结
1
构A1的(N)x或结构A2的N-(N)x]在来自5’末端的位置7中包含苏糖核酸部分。在一些
1
实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N-(N)x]在来自5’末端的位置8中包
1
含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N-(N)x]在来
自5’末端的位置9中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或
1
结构A2的N-(N)x]在来自5’末端的位置5-6、6-7、7-8或8-9中包含2个苏糖核酸部分。
[0067] 在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置5中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置6中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置7中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置8中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置9中包含2’5’核苷酸。
[0068] 在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置5中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置6中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置7中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置8中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置9中包含镜像核苷酸。
[0069] 在一些实施方案中,有义链[结构A1的(N’)y或结构A2的N2-(N’)y]在来自5’末端的位置9中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置10中包含苏糖核酸部分。
[0070] 在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置9中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置10中包含2’5’核苷酸。
[0071] 在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置9中包含假尿苷。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置10中包含假尿苷。
[0072] 在一些实施方案中,有义链在有义链的3’末端或倒数第二的位置上包含2、3、4、5、6、7、8、9或10个苏糖核酸部分。在一些实施方案中,有义链在有义链的3’末端或倒数第二的位置上包含2、3、4、5、6、7或8个连续的苏糖核酸部分。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置18-19、17-18、16-17或15-16位置中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置15-17、15-18或15-19中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置11-19、12-19、13-19、14-19、15-19、16-19、17-19中包含苏糖核酸部分。在一些实施方案中,有义链在来自5’末端的位置11-18、12-18、13-18、
14-18、15-18、16-18中包含苏糖核酸部分。
[0073] 在一些实施方案中,双链分子包含下列修饰的组合
[0074] a)反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含2’5’核苷酸、TNA部分或镜像核苷酸;和
[0075] b)有义链在来自5’末端的位置9或10中包含2’5’核苷酸、TNA部分和假尿苷中的至少一个。
[0076] 在一些实施方案中,有义链还包含共价地连接至5’末端的加帽部分(z”)。在一些实施方案中,Z和/或Z’存在并且包含共价连接至其所存在的链的3’末端的核苷酸或非核苷酸突出(overhang)。在一些实施方案中,Z包含dTdT二核苷酸突出或C3Pi-C3Pi非核苷酸突出。在一些实施方案中,Z’包含dTdT二核苷酸突出或C3Pi或C3OH非核苷酸突出。
[0077] 在一些实施方案中,双链分子包含下列修饰的组合
[0078] a)反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含2’5’核苷酸、TNA部分或镜像核苷酸;和
[0079] c)有义链在3’倒数第二或3’末端的位置上包含1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个TNA。
[0080] 在一些实施方案中,有义链还包含共价地连接至5’末端的加帽部分(z”)。在一些实施方案中,Z和/或Z’存在并且包含共价地连接至其所存在的链的3’末端的核苷酸或非核苷酸突出。在一些实施方案中,Z包含dTdT二核苷酸突出或C3Pi-C3Pi非核苷酸突出。在一些实施方案中,Z’包含dTdT二核苷酸突出或C3Pi或C3OH非核苷酸突出。
[0081] 在一些实施方案中,双链分子包含下列修饰的组合
[0082] a)反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含2’5’核苷酸、TNA部分或镜像核苷酸;和
[0083] c)有义链在3’倒数第二或3’末端的位置上包含4、5、6个2’5核苷酸。
[0084] 在一些实施方案中,有义链还包含共价地连接至5’末端的加帽部分(z”)。在一些实施方案中,Z和/或Z’存在并包含共价地连接至其所存在的链的3’末端的核苷酸或非核苷酸突出。在一些实施方案中,Z包含dTdT二核苷酸突出或C3Pi-C3Pi非核苷酸突出。在一些实施方案中,Z’包含dTdT二核苷酸突出或C3Pi或C3OH非核苷酸突出。
[0085] 在一些实施方案中,有义链[结构A1的(N’)y或结构A2的N2-(N’)y]在位置12、位置13、位置14、位置15、位置16、位置17、位置18、位置19、位置12-13、位置13-14、位置14-15、位置15-16、位置16-17、位置17-18、位置18-19、位置12-14、位置13-15、位置14-16、位置15-17、位置16-18、位置17-19、位置12-15、位置13-16、位置14-17、位置15-18、位置16-19、位置12-16、位置13-17、位置14-18、位置15-19、位置12-17、位置
13-18、位置14-19、位置12-18、位置13-19或位置12-19中包含TNA部分。在一些实施方案中,位置12-19之任一独立地为TNA或未被修饰。例如,在一些实施方案中,TNA存在于位置14和16-19、位置13-14和16-19或位置12-14和16-19中。在具体的实施方案中,有
2
义链[结构A1的(N’)y或结构A2的N-(N’)y]在位置19、位置18-19、位置17-19、位置
16-19、位置15-19、位置14-19、位置13-19或位置12-19中包含TNA部分。在一些实施方
2
案中,有义链[结构A1的(N’)y或结构A2的N-(N’)y]还在位置(5’>3’)2、3、4、5、6、7、
8、9或10的一个或多个上包含TNA核酸部分。
[0086] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含2’-5’核苷酸。
[0087] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含镜像核苷酸。
[0088] 在双链核酸分子的一些实施方案中,来自有义链[结构A1中的(N’)y或结构A22
中的N-(N’)y]的5’末端的位置9或10的至少一个中的N’选自苏糖核酸(TNA)部分、
2’5’核苷酸、假尿苷或其组合。不希望受理论束缚,在有义(过客)链的位置9或10的任一个或多个上具有苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸或假尿苷的双链核酸分子赋予增强的中靶活性和/或增强的核酸酶稳定性。
[0089] 在一些实施方案中,结构A1中的(N’)y或结构A2中的N2-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含苏糖核酸(TNA)部分。
[0090] 在一些实施方案中,结构A1中的(N’)y或结构A2中的N2-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含2’5’核苷酸。
[0091] 在一些实施方案中,结构A1中的(N’)y或结构A2中的N2-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含假尿苷。
[0092] 在双链核酸分子的一些实施方案中,N’在有义链[结构A1中的(N’)y或结构A22
中的N-(N’)y]的3’末端(来自末端或倒数第二的位置)上包含2、3、4、5、6、7、8、9或10个连续的2’5’核苷酸或TNA。不希望受理论束缚,这样的双链核酸分子赋予双链体增强的核酸酶稳定性和/或有义(过客)链的降低的脱靶效应。在一些实施方案中,有义链还包含Z’。在一些实施方案中,Z包含C3部分(例如C3Pi、C3-OH)或3’末端磷酸(Pi)。
[0093] 在结构A1和A2的一些实施方案中,有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含4个连续的2’5’核苷酸。在结构A1的一些实施方案中,x=y=19并且(N’)y在位置15、16、17和18或在位置16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。在结构A2的一些实施方案中,x=y=182
并且N-(N’)y在位置15、16、17和18或在位置16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0094] 在结构A1和A2的一些实施方案中,有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含5个连续的2’5’核苷酸。在结构A1的一些实施方案中,x=y=19并且(N’)y在位置14、15、16、17和18或在位置15、16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。在结构A2的一些实施方案
2
中,x=y=18并且N-(N’)y在位置14、15、16、17和18或在位置15、16、17、18和19中包含
2’5’核苷酸。
[0095] 在结构A1和A2的一些实施方案中,有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含6个连续的2’5’核苷酸。在结构A1的一些实施方案中,x=y=19并且(N’)y在位置13、14、15、16、17和18中或在位置14、15、16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。在结构A2的一些
2
实施方案中,x=y=18并且N-(N’)y在位置13、14、15、16、17和18中或在位置14、15、16、
17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0096] 在优选的实施方案中,双链核酸分子包含根据a)和b)或a)和c)的修饰。例如,在一个实施方案中,双链分子在来自反义链的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含
[0097] 苏糖核酸部分或2’5’核苷酸,并且在来自有义链的5’末端的位置9或10的至少一个中包含苏糖核酸部分或2’5’核苷酸。在另外的实施方案中,有义链和/或反义链还包含2’OMe糖修饰的嘧啶核糖核苷酸。双链分子还可包含共价连接至有义链的5’末端的加帽部分。
[0098] 在另一个实施方案中,双链分子在来自反义链的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含苏糖核酸部分或2’5’核苷酸或镜像核苷酸以及
[0099] 在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上包含1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个苏糖核酸部分。在另外的实施方案中,有义链和/或反义链还包含2’OMe糖修饰的嘧啶核糖核苷酸。双链分子还可包含共价地连接至有义链的5’末端的加帽部分。
[0100] 在另一个实施方案中,双链分子在来自反义链的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含苏糖核酸部分或2’5’核苷酸或镜像核苷酸以及
[0101] 在(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上包含4、5或6个2’5’核苷酸。
[0102] 在一个优选的实施方案中,双链分子在有义链的位置9或10中还包含2’5’核苷酸。在另外的实施方案中,有义链和/或反义链还包含2’OMe修饰的嘧啶核糖核苷酸。
[0103] 在另一个实施方案中,双链分子包含
[0104] 在来自反义链的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的N选自苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸;以及
[0105] 在有义链的3’末端或或倒数第二的位置上的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个位置中的N’包含2’5’核苷酸。
[0106] 在另一个实施方案中,双链分子包含
[0107] 在来自反义链的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的N选自苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸;以及
[0108] 在有义链的3’末端或倒数第二位置上的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个位置中的N’包含TNA部分。在一些实施方案中,双链核酸分子为siRNA、siNA或miRNA。
[0109] 在另一个方面,提供了药物组合物,其包含有效抑制
哺乳动物或非
哺乳动物基因表达的量的根据结构(A1)或(A2)的分子;和药学上可接受的载体。在一些实施方案中,哺乳动物基因是人基因。在一些实施方案中,非哺乳动物基因是细菌基因或病毒基因。在一些实施方案中,非人哺乳动物基因牵涉哺乳动物疾病,优选人疾病。
[0110] 还提供了用于在有此需要的受试者中治疗或预防疾病或病况的发生或严重程度和/或降低疾病或病况的风险或严重程度的方法,其中所述疾病或病况和/或与其相关的症状和/或风险与哺乳动物或非哺乳动物基因的表达相关。在优选的实施方案中,受试者是人受试者。
[0111] 在一些实施方案中,疾病或病况选自听
力损失、急性肾功能衰竭(ARF)、肾移植后移植肾功能延迟恢复(DGF)、
青光眼、眼
局部缺血性病况(包括前部缺血性视神经病变、老年黄斑变性(AMD)、缺血性视神经病变(ION)、干眼综合征)、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和其他急性
肺和
呼吸道损伤、慢性阻塞性肺病(COPD)、原发性移
植物功能衰竭(primary graft failure)、缺血-
再灌注损伤、再灌注损伤、再灌注
水肿、异体移植物功能障碍(allograft dysfunction)、器官移植后肺再植反应(pulmonary reimplantation response)和/或原发性移植物功能障碍(PGD)(特别是在肺移植中,器官移植包括肺、肝脏、心脏、胰腺和肾移植)、肾毒性和神经毒性、脊髓损伤、脑损伤、神经变性疾病或病况、压疮、
口腔粘膜炎、
纤维变性病况(包括肝纤维化、肺纤维化);眼神经病变、高眼内压(IOP)、斯耶格伦综合征 、糖尿病
视网膜病变(DR)、糖尿病黄斑水肿(DME)、视
神经炎、视网膜中央静脉闭塞、视网膜分支静脉阻塞(brunch retinal vein occlusion)、视神经损伤、早产儿视网膜病(ROP)、色素性视网膜炎(RP)、视网膜神经节变性、黄斑变性、遗传性视神经病、Leber遗传性视神经萎缩、因毒性剂引起的神经病变和由有害药物反应或维生素缺乏引起的神经病变;美尼尔症(Meniere’s disease)和癌症。此类方法包括对需要这样的治疗的哺乳动物施用预防或
治疗有效量的一种或多种此类化合物,所述化合物抑制或减少至少一种这样的基因的表达或活性。
[0112] 在另一个方面,本文中提供了用于合成TNA亚磷酰胺和它们用于产生寡核苷酸(包括单链和双链核酸分子)的用途的方法。
[0113] 根据本发明的实施方案,提供了用于合成含有胞嘧啶和腺嘌呤的TNA以及另外某些中间产物的方法。
[0114] 在一个方面,提供了用于合成(L)-α-苏式呋喃寡核苷酸(TNA)亚磷酰胺的方法。
[0115] 在一个实施方案中,提供了用于制备式的化合物的方法,其中DMT是二甲氧三苯甲基并且B选自
其中Bz代表苯甲酰基,包
括将式 的化合物与式B-H的化合物反应以形成式
的化合物;将式 的所述化合物转
化成式 的化合物;以
及在
硝酸银和三氟甲烷磺酸银的存在下将式 的所述化合物与1-(氯
(4-甲氧基苯基)(苯基)甲基)-4-甲氧基苯反应以形成式 的化合物。
在一些实施方案中,将式 的化合物与式 的化合物分
离。在一些实施方案中,通过柱层析实现分离。在一些实施方案中,碱与硝酸银和三氟甲烷磺酸银一起使用。在一些实施方案中,碱为卢剔啶(lutidine)。在一些实施方案中,B为。在一些实施方案中,B为 。
[0116] 根据本发明的实施方案,还提供了用于制备式的化合物的方法,其中B’选自 、
和 ,包括制备如上所述式 的化合物;
任选地当B为 时,用乙酰基部分替代苯甲酰基部分;和
在的碱存在下将化合物与氯(2-氰基乙氧基)-(二异丙基
氨基)膦接触以形成式
的化合物。
[0117] 在另一个方面,提供了在一个或多个位置中包含TNA部分的核酸分子。在一些实施方案中,核酸分子选自反义分子、siNA分子、dsRNA分子、siRNA分子和miRNA分子。
[0118] TNA亚磷酰胺合成寡核苷酸的用途
[0119] 使用由本申请者开发的新型方法合成TNA亚磷酰胺。使用已建立的固相合成法(进行了一些改进以最优化耦合收率)进行dsRNA(包括含有RNA和TNA亚磷酰胺的嵌合寡核苷酸)的合成(Schoning等,2002. Helvetica Chimica ACTA 85:4111-4153)。
[0120] 将本文中公开的TNA亚磷酰胺并入寡核苷酸,特别地并入用于产生双链核酸分子(包括siRNA、siNA、miRNA)的反义链和有义链。申请者已表明在有义链中包含至少一个TNA部分,并且优选2、3、4、5、6、7、8、9或10个TNA部分的dsRNA与未修饰的dsRNA分子相比,显示降低的脱靶活性、增强的中靶活性和/或稳定性。
[0121] 在一个实施方案中,提供了具有结构(A3)的双链核酸分子:
[0122] (A3) 5’ (N)x-Z 3’ (反义链)
[0123] 3’ Z’-(N’)y-z” 5’(有义链)
[0124] 其中N和N’的每一个为可为未修饰的或修饰的核糖核苷酸或非常规的部分,并且其中N或N’的至少一个是TNA部分;
[0125] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至下一个N或N’的寡核苷酸;
[0126] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地包含在其所存在的链的3’末端上共价连接的1-5个连续的核苷酸或非核苷酸部分或其组合;
[0127] 其中z”可存在或不存在,但如果存在,则为在(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;
[0128] 其中x和y的每一个独立地为18与40之间的整数;其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性;并且其中(N)x包含针对靶基因的反义序列。
[0129] 在一些实施方案中,连接每一个连续的N或N’的共价键是磷酸二酯键。
[0130] 在一些实施方案中,x=y并且x和y的每一个是19、20、21、22或23。在各个实施方案中,x=y=19。
[0131] 在一些实施方案中,双链核酸分子为siRNA、siNA或miRNA。
[0132] 在一些实施方案中,有义链在链的10个最3’末端位置中的一个或多个上包含TNA部分。在一些实施方案中,有义链在链的3’末端包含2、3、4、5、6、7、8、9或10个TNA部分。在一些实施方案中,有义链和反义链的每一个包含至少一个TNA部分。
[0133] 在各个实施方案中,双链分子在引导链的5’末端核苷酸上包含与靶mRNA的错配。因此,在各个实施方案中,提供了具有下列结构的双链核酸分子:
[0134] (A4) 5' N1-(N)x-Z 3' (反义链)
[0135] 3' Z'-N2-(N')y-z” 5’ (有义链)
[0136] 其中N2、N和N’的每一个是未修饰的或修饰的核糖核苷酸,或非常规的部分,并且其中N或N’的至少一个是TNA部分;
[0137] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至相邻N或N’的寡核苷酸;
[0138] 其中x和y的每一个独立地为17与39之间的整数;
[0139] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性并且(N)x与靶RNA中的连续序列具有互补性;
[0140] 其中N1共价地结合至(N)x并且与靶RNA错配或为与靶RNA互补的DNA部分;
[0141] 其中N1为选自天然的或修饰的尿苷、脱氧核糖尿苷、核糖胸苷、脱氧核糖胸苷、腺苷或脱氧腺苷的部分;
[0142] 其中z”可存在或不存在,但如果存在,则为在N2-(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;以及
[0143] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地为在其所存在的链的3’末端上共价连接的1-5个连续的核苷酸、连续的非核苷酸部分或其组合。
[0144] 在一些实施方案中,(N’)y的序列与(N)x的序列完全互补。在各个实施方案中,2 1
N-(N’)y的序列与N-(N)x的序列互补。在一些实施方案中,(N)x包含与靶RNA中的约17至约24个连续的核苷酸完全互补的反义序列。在其它实施方案中,(N)x包含与靶RNA中的约17至约39个连续的核苷酸大体上互补的反义序列。
[0145] 在一些实施方案中,N1与N2形成沃尔森-克里克碱基对。在一些实施方案中,N12
与N 形成非沃尔森-克里克碱基对。在一些实施方案中,在核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸之间形成碱基对。
[0146] 在一些实施方案中,x=y=18,x=y=19或x=y=20。在优选的实施方案中,x=y=18。
[0147] 在一些实施方案中,N1共价地结合至(N)x并且与靶RNA错配。在各个实施方案1
中,N 共价地结合至(N)x并且为与靶RNA互补的DNA部分。
[0148] 在一些实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且1
其中靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸为腺苷。在优选的实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷或脱氧尿苷。
[0149] 在一些实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸为胞苷。在优选的实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷或脱氧尿苷。
[0150] 在一些实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸为鸟苷。
[0151] 在优选的实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷或脱氧尿苷。
[0152] 在一些实施方案中,N1选自脱氧腺苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中1
靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸为尿苷。在优选的实施方案中,N 选自脱氧腺苷或脱氧尿苷。
[0153] 在一些实施方案中,N1和N2在尿苷或脱氧尿苷与腺苷或脱氧腺苷之间形成碱基1 2
对。在其它实施方案中,N 与N 在脱氧尿苷与腺苷之间形成碱基对。
[0154] 在一些实施方案中,有义链和反义链的每一个长度为19个核苷酸。在一些实施方2
案中,来自有义链[结构A1中的(N’)y或结构A2中的N-(N’)y]的5’末端的位置11、12、
13、14、15、16、17、18或19的至少一个中的N’包含TNA部分。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的3’末端位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的3’末端位置和3’倒数第二的位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的3个3’末端位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的4个3’末端位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的5个3’末端位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的6个3’末端位置。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的7个3’末端位置。
在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的8个3’末端位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的9个3’末端位置中。在一些实施方案中,TNA部分存在于有义链的10个3’末端位置中。
[0155] 在一些实施方案中,有义链包含2、3、4、5、6、7、8、9或10个TNA部分。在一些实施方案中,有义链包含2、3、4、5、6、7、8、9或10个连续的TNA部分。
[0156] 在一些实施方案中,TNA部分在有义链中的存在增强了有义链对核酸酶活性的抗性。在其它实施方案中,TNA部分在dsRNA化合物的有义链中的存在增强了dsRNA化合物对核酸酶活性的抗性。在其它实施方案中,TNA部分在dsRNA化合物的有义链中的存在增强了dsRNA化合物的活性。
[0157] 在双链核酸分子的一些实施方案中,来自反义链[(N)x或N1-(N)x]的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的N包含苏糖核酸(TNA)部分。在双链核酸分子的一些实1
施方案中,来自反义链[(N)x或N-(N)x]的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的N包含2’5’核苷酸或镜像核苷酸或其组合。不希望受理论束缚,在前述位置的任一个或多个位置上具有苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸、镜像核苷酸的双链核酸分子赋予增强的中靶活性和/或降低的脱靶活性和/或降低的免疫原性和/或增强的对核酸的稳定性。
[0158] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含TNA部分。
[0159] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含2’-5’核苷酸。
[0160] 在一些实施方案中,反义链[结构A1的(N)x或结构A2的N1-(N)x]在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含镜像核苷酸。
[0161] 在双链核酸分子的一些实施方案中,来自有义链[结构A1中的(N’)y或结构A22
中的N-(N’)y]的5’末端的位置9或10的至少一个中的N’选自苏糖核酸(TNA)部分、
2’5’核苷酸、假尿苷或其组合。不希望受理论束缚,在有义(过客)链中的位置9或10的任一个或多个上具有苏糖核酸(TNA)部分的双链核酸分子赋予增强的中靶活性和/或增强的对化合物的核酸稳定性。不希望受理论束缚,在有义链或反义链中具有苏糖核酸(TNA)部分并且还在有义(过客)链的位置9或10的任一个或多个上包含TNA、2’5’核苷酸或假尿苷的双链核酸分子赋予增强的中靶活性和/或增强的核酸酶稳定性。
[0162] 在一些实施方案中,结构A1中的(N’)y或结构A2中的N2-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含苏糖核酸(TNA)部分。
[0163] 在一些实施方案中,结构A1中的(N’)y或结构A2中的N2-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含2’5’核苷酸。
[0164] 在一些实施方案中,结构A1中的(N’)y或结构A2中的N2-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含假尿苷。
[0165] 在一些实施方案中,有义链包含Z’。在一些实施方案中,Z’包含C3部分(例如C3Pi、C3-OH、C3Pi-C3Pi、C3Pi-C3OH)或3’末端磷酸(Pi)。在一些实施方案中,反义链包含Z。在一些实施方案中,Z包含C3部分(例如C3Pi、C3-OH、C3Pi-C3Pi、C3Pi-C3OH)或3’末端磷酸(Pi)。
[0166] 在另一个方面,提供了药物组合物,其包含有效抑制哺乳动物或非哺乳动物基因表达的量的根据结构(A1)或(A2)的分子;和药学上可接受的载体。在一些实施方案中,哺乳动物基因是人基因。在一些实施方案中,非哺乳动物基因牵涉哺乳动物疾病,优选人疾病。
[0167] 还提供了用于在有此需要的受试者中治疗或预防疾病或病况的发生或严重程度和/或降低疾病或病况的风险或严重程度的方法,其中所述疾病或病况和/或与其相关的症状和/或风险与哺乳动物或非哺乳动物基因的表达相关。在优选的实施方案中,受试者是人受试者。
[0169] 图1示出与RNA二聚体相比的TNA二聚体的化学结构。将TNA通过苏式呋喃环的2’和3’位置(与DNA和RNA中的糖环的3’和5’位置相对)与另一个TNA偶联。
[0170] 图2示出3种在有义链上包含RNA和TNA部分的嵌合dsRNA化合物与具有未修饰的核糖核苷酸有义链的类似dsRNA化合物相比的活性。MYD88_11_S1291、MYD88_11_S1292、MYD88_11_S1293和MYD88_11_S782是具有与不同有义链碱基配对的相同反义链的19mer双链化合物。共有反义链在位置2、4、6、8、11、13、15、17和19(5’>3’)中包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸,并且MYD88_11_S1291在位置14、16-19中包含TNA部分;MYD88_11_S1292在位置13、14、16-19中包含TNA部分;MYD88_11_S1293在位置12-14、16-19中包含TNA部分。
[0171] 图3A和3B示出包含TNA部分的dsRNA化合物的人血清稳定性(以小时计)。P53_17_S981(981)、P53_17_S982(982)和P53_17_S998(998)共有相同的反义链。共有的反义链在位置1、3、5、7、9、11、13、15、17和19(5’>3’)中包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸,并且P53_17_S981在位置15-19中包含TNA部分;P53_17_S982在位置13、15-19中包含TNA
部分;P53_17_S98包含未修饰的核糖核苷酸有义链。溴化乙锭
染色(图4A)示出包含TNA部分的dsRNA在100%人血清中稳定至少16小时,然而包含未修饰的有义链的dsRNA稳定
少于30分钟(0.5小时)。还将dsRNA加载在变性凝胶上,并通过标记的探针检测有义链和反义链(4B)。结果表明用TNA修饰的有义链在人血清中被保护免于切割。
[0172] 图4A和4B示出TNA修饰的dsRNA在细胞提取物HSC-T16(永生化大鼠肝星形细胞)、LX2(来源于正常人星形细胞的人肝星形细胞系)和hHSC(人肝星形细胞系)中的稳
定性。MYD88_11_S1297和MYD88_11_S889共有在位置3、5、7、9、11、13、15、17和19以及3’末端dTdT突出(5’>3’)上包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸的反义链。MYD88_11_S1297有义链在位置13-14和16-19中包含TNA部分;MYD88_11_S889有义链包含未修饰的核糖
核苷酸。MYD88_11_S1297有义链,当与MYD88_11_S889相比时,显示增强的细胞提取物稳定性。
[0173] 图5A-5E分别示出靶向MYD88并且包含TNA的dsRNA分子的稳定性、中靶活性、脱靶活性和免疫反应数据。图5A和5B示出如通过凝胶
电泳分析,有义链和反义链在HCT116细胞溶质提取物和人
血浆中的稳定性。图5C示出中靶活性(MYDD88mRNA的敲低)。图5D示出如在psiCHECK系统中分析的脱靶活性。图5E提供了与聚肌胞苷酸(Poly I:C)和CL075相比的几种分子的免疫刺激数据。
[0174] 图6A-6F示出在溴化乙锭染色的凝胶上TNA修饰的dsRNA化合物在人血清中的稳定性。图6B-6F示出TNA修饰的dsRNA稳定至少24小时,然而在两条链上都包含2’OMe修饰的核糖核苷酸的化合物稳定少于30分钟。(图6A)。STRUC2_S1322有义链在位置2、4、6、8、10、12、14、16、18和3’末端dTdT中包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸;反义链在位置
2、4、6、7、9、11、16-19和3’末端dTdT中包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。STRUC2_S1315、STRUC2_S1316、STRUC2_S1317、STRUC2_S1318和STRUC2_S1319具有与STRUC2_S1322相同的反义链。STRUC2_S1315有义链在位置15-19中包含TNA;STRUC2_S1316有义链在位置
14-19中包含TNA,STRUC2_S1317有义链在位置13-19中包含TNA,STRUC2_S1318有义链在位置12-19中包含TNA,并且STRUC2_S1319有义链在位置11-19中包含TNA。
[0175] 现将描述的化合物、方法、材料和实例仅是说明性的并且无意是限定性的;与本文中描述的材料和方法类似或等同的材料和方法可用于本发明的实施或测试。本发明的其它特征和优势将从以下详细描述并且从
权利要求变得显而易见。
[0176] 发明详述
[0177] 本发明总体上涉及下调各种基因的表达的寡核苷酸化合物,特别地涉及小干扰RNA(siRNA),具体地涉及修饰的dsRNA分子,以及涉及这些修饰的dsRNA分子在制备药物组合物中和治疗患有各种医学病况的受试者方面的用途。本文中公开的双链核酸分子当与未修饰双链核酸化合物相比时显示增强的中靶活性、降低的脱靶活性、增强的核酸酶稳定性(外切核酸酶和/或内切核酸酶)以及降低的免疫原性中的一种或多种。
[0178] 化合物和组合物能够敲低、减弱、减低或抑制靶基因表达并且用于治疗患有疾病或病况和/或与此类疾病或病况相关的症状或处于感染的疾病或病况的风险中的受试者,在所述疾病或病况中基因表达具有不利后果。
[0179] 因此,在某些方面,提供了用于下调基因表达的修饰的dsRNA分子和包含所述分子的药物组合物。靶基因是哺乳动物或非哺乳动物靶基因。
[0180] 定义
[0181] 应指出,如本文中所用,除非内容另外明确地指明,否则单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”包括复数形式。当依据Markush组或供选方案的其它分组描述本发明的方面或实施方案时,本领域技术人员将承认本发明从而也依据任意单个成员或组的成员的亚组的进行描述。
[0182] “
抑制剂”是化合物,其能够使基因的表达或该基因的产物的活性降低(部分或完全)至足以实现期望的
生物或生理效应的程度。如本文中所用,术语“抑制剂”是指siRNA抑制剂。“siRNA抑制剂”是能够使基因的表达或该基因的产物的活性降低至足以实现期望的生物或生理效应的程度的化合物。如本文中所用,术语“siRNA抑制剂”是指siRNA、shRNA、siNA、合成shRNA、miRNA的一种或多种。抑制还可称为下调,或对于RNAi而言称为沉默。
[0183] “化合物”和“分子”当指dsRNA时,在本文中可互换使用。
[0184] 如本文中所用,术语“抑制”是指使基因的表达或该基因产物的活性降低至足以实现期望的生物或生理效应的程度。抑制是完全的或部分的。
[0185] “siNA抑制剂”、“dsRNA抑制剂”、“dsRNA分子”是能够使基因的表达或该基因产物的活性降低至足以实现期望的生物或生理效应的程度的化合物。如本文中所用,术语“siNA抑制剂”是指siRNA、shRNA、合成shRNA、miRNA的一种或多种。抑制还称为下调,或对于RNAi而言称为沉默。dsRNA分子包含有义链,也称为过客链,其与靶RNA共有同源性;和反义链,也称为引导链,其与有义链完全或部分互补。
[0186] 如本文中所用,术语靶基因的“抑制”意指基因表达(转录或翻译)或多肽活性的抑制。靶RNA序列的多核苷酸序列是指mRNA靶标、RNA靶标或优选与靶mRNA或RNA具有至少70%的同一性、更优选至少80%的同一性,甚至更优选90%或95%的同一性的其任何同源序列。因此,已经历本文中描述的突变、改变或修饰的多核苷酸序列涵盖在本发明中。术语“mRNA多核苷酸序列”和“mRNA”可互换使用。
[0187] 如本文中所用,“基因产物”是指基因的产物例如RNA转录物或多肽。术语“RNA转录物”、“mRNA多核苷酸序列”、“mRNA序列”和“mRNA”可互换使用。
[0188] 如本文中所用,术语“多核苷酸”和“核酸”可互换使用并且是指包含脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的核苷酸序列。该术语应理解为包括从核苷酸类似物产生的RNA或DNA的类似物(作为等同物)。在本公开内容的通篇中,mRNA序列示代表相应的基因示出。
[0189] “寡核苷酸”或“寡聚物”是指约2至约50个核苷酸的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸序列。每一个DNA或RNA核苷酸可独立地是天然的或合成的和/或修饰的或未修饰的。修饰包括对寡核苷酸中的糖部分、碱基部分和/或核苷酸之间的键之间的改变。本发明的化合物涵盖包含脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸、修饰的脱氧核糖核苷酸、修饰的核糖核苷酸、核苷酸类似物、修饰的核苷酸类似物、非常规和无碱基部分或其组合的分子。
[0190] 大体上互补是指与另一个序列具有大于约84%的互补性。例如在由19个碱基对组成的双链体中,一个错配导致94.7%的互补性,两个错配导致约89.5%的互补性,并且3个错配导致约84.2%的互补性,这使得双链体区域大体上互补。因此大体上同一的是指与另一个序列具有大于约84%的同一性。
[0191] “核苷酸”意指涵盖脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸,其可以是天然的或合成的以及修饰的或未修饰的。核苷酸包括已知的核苷酸类似物,其是合成的、天然存在的和非天然存在的。此类类似物的实例包括但不限于硫代磷酸酯、亚磷酰胺、甲基膦酸酯、
手性-甲基膦酸酯、2'-O-甲基核糖核苷酸和肽-核酸(PNA)。修饰包括对寡核糖核苷酸中的糖部分、碱基部分和/或核糖核苷酸之间的键的改变。如本文中所用,术语“核糖核苷酸”涵盖天然的和合成的、未修饰的和修饰的核糖核苷酸以及为合成的、天然存在的和非天然存在的核糖核苷酸类似物。修饰包括对寡核苷酸中的糖部分、碱基部分和/或核糖核苷酸之间的键的改变。
[0192] 核苷酸选自天然存在的或合成修饰的碱基。天然存在的碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。核苷酸的修饰碱基包括肌苷、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤、6-甲基、2-丙基和其它烷基腺嘌呤、5-卤代尿嘧啶、5-卤代胞嘧啶、6-氮杂胞嘧啶和6-氮杂胸腺嘧啶(6-az thymine)、假尿嘧啶、脱氧假尿嘧啶、4-硫脲嘧啶、核糖-2-硫代尿苷、核糖-4-硫代尿苷、8-卤代腺嘌呤、8-氨基腺嘌呤、8-硫代腺嘌呤、8-硫代烷基腺嘌呤、8-羟基腺嘌呤和其它8-取代的腺嘌呤、8-卤代鸟嘌呤、8-氨基鸟嘌呤、8-硫代鸟嘌呤、
8-硫代烷基鸟嘌呤、8-羟基鸟嘌呤和其它取代的鸟嘌呤、其它含氮腺嘌呤和脱氮腺嘌呤、其它含氮和脱氮鸟嘌呤、5-甲基核糖尿苷、5-三氟甲基尿嘧啶、5-甲基核糖胞嘧啶和5-三氟胞嘧啶。在一些实施方案中,寡聚物中的一个或多个核苷酸被肌苷取代。
[0193] 在一些实施方案中,siRNA化合物还包含至少一个选自具有糖修饰、碱基修饰或核苷酸间键修饰的核糖核苷酸的修饰的核糖核苷酸,并且可含有DNA,和修饰的核苷酸例如LNA(
锁核酸)、ENA(乙烯桥接的核酸)、L-DNA或L-RNA、PNA(肽核酸)、阿拉伯糖苷、膦酰基
羧酸酯(phosphonocarboxylate)或膦基羧酸核苷酸(PACE核苷酸)或具有6
碳糖的核苷酸。
[0194] 修饰的脱氧核糖核苷酸包括例如5’OMe DNA(5-甲基-脱氧核糖鸟苷-3'-磷酸),其可用作5’末端位置(位置编号1)中的核苷酸;PACE(脱氧核糖腺苷3'膦酰乙酸、脱氧核糖胞苷3'膦酰乙酸、脱氧核糖鸟苷3'膦酰乙酸、脱氧核糖胸苷3'膦酰乙酸)。
[0195] 桥接的核酸包括LNA(2'-O,4'-C-亚甲基桥接的核酸腺苷3'单磷酸、2'-O,4'-C-亚甲基桥接的核酸5-甲基-胞苷3'单磷酸、2'-O,4'-C-亚甲基桥接的核酸鸟苷3'单磷酸、5-甲基-尿苷(或胸苷)3'单磷酸);和ENA(2'-O,4'-C-乙烯桥接的核酸腺
苷3'单磷酸、2'-O,4'-C-乙烯桥接的核酸5-甲基-胞苷3'单磷酸、2'-O,4'-C-乙烯桥接的核酸鸟苷3'单磷酸、5-甲基-尿苷(或胸苷)3'单磷酸)。
[0196] 将核苷酸/寡核苷酸的所有类似物或对其的修饰用于本发明,只要所述类似物或修饰不显著不利地影响核苷酸/寡核苷酸的性质例如功能。可接受的修饰包括糖部分的修饰、碱基部分的修饰、核苷酸间键的修饰及其组合。
[0197] 糖修饰包括糖残基的2’部分上的修饰,并且涵盖氮基、氟、烷氧基(例如甲氧基)、烷基、氨基、氟、氯、溴、CN、CF、咪唑、羧酸酯、硫酯(thioate)、C1至C10低级烷基、取代的低级烷基、烷芳基或芳烷基、OCF3、OCN、O-、S-或N-烷基;O-、S-或N-烯基;SOCH3;SO2CH3;ONO2;NO2、N3;杂环烷基;杂环烷芳基;氨基烷基氨基;聚烷氨基或取代的甲
硅烷基等,如欧洲专利EP0586520B1或EP0618925B1中所描述的。
[0198] 在一个实施方案中,修饰的siRNA化合物包含至少一个在糖部分上包含2’修饰(“2’糖修饰”)的核糖核苷酸。在某些实施方案中,siRNA化合物包含2’O-烷基或2’-氟或2’O-烯丙基或任何其它2’修饰(任选地在交替的位置上)。其它稳定化修饰也是可能的(例如末端修饰)。在一些实施方案中,优选的2’O-烷基是2’O-甲基(甲氧基)糖修饰。
[0199] 在一些实施方案中,寡核苷酸的主链被修饰,并且可含有磷酸-D-核糖实体但也可含有硫代磷酸-D-核糖实体、三酯、硫酯、2’-5’桥接的主链(也可称为2’5’核苷酸或5’-2’)、PACE等。
[0200] 如本文中所用,术语“非配对核苷酸类似物”意指包含非碱基配对部分(包括但不限于6脱氨基腺苷(水粉蕈素(Nebularine))、4-Me-吲哚、3-硝基吡咯、5-硝基吲哚、Ds、Pa、N3-Me核糖U(N3-Me riboU)、N3-Me核糖T(N3-Me riboT)、N3-Me dC、N3-Me-dT、N1-Me-dG、N1-Me-dA、N3-乙基-dC、N3-Me dC)的核苷酸类似物。在一些实施方案中,非碱基配对核苷酸类似物为核糖核苷酸。在其它实施方案中,非碱基配对核苷酸类似物为脱氧核糖核苷酸。此外,可制备多核苷酸的类似物,其中一个或多个核苷酸的结构被根本改变并且更好地适合作为治疗性或实验性
试剂。核苷酸类似物的实例为肽核酸(PNA),其中DNA(或RNA)中的脱氧核糖(或核糖)磷酸主链被与在肽中发现的主链相似的聚酰胺主链替代。已显示PNA类似物抗酶促降解并且具有增强的体内和体外稳定性。其它修饰包括
聚合物主链、环状主链、非环状主链、硫代磷酸-D-核糖主链、三酯主链、硫酯主链、2’-5’桥接的主链、人工核酸、吗啉代核酸、乙二醇核酸(GNA)、苏糖核酸(TNA)、阿拉伯糖苷和镜像核苷(例如,β-L-脱氧核糖核苷而非β-D-脱氧核糖核苷)。包含LNA核苷酸的siRNA化合物的实例公开于Elmen等,(NAR2005,33(1):439-447)中。
[0201] “TNA”是指(L)-α-苏式呋喃核苷酸。TNA亚磷酰胺通过(3'-->2')磷酸二酯键联接至相邻的TNA、脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。TNA包含四碳糖(Schoning,等
Science2000.290:1347-51)。在一些实施方案中,除了TNA外,siRNA化合物还包含至少一个选自具有糖修饰、碱基修饰或核苷酸间键修饰的核糖核苷酸的修饰的核糖核苷酸,并且可含有DNA、镜像核苷酸(L-DNA、L-RNA)和修饰的核苷酸例如LNA(锁核酸)、ENA(乙烯桥接的核酸)、PNA(肽核酸)、阿拉伯糖苷、膦酰基羧酸酯或膦基羧酸核苷酸(PACE核苷酸)或具有6碳糖的核苷酸。
[0202] 在一些实施方案中,本发明的化合物用一种或多种反向核苷酸例如反向胸苷或反向腺苷来合成(参见,例如,Takei,等,2002,JBC277(26):23800-06)。
[0203] 其它修饰包括也称为加帽部分的3’末端修饰。此类末端修饰选自核苷酸、修饰的核苷酸、脂质、肽、糖及反向无碱基部分。在例如有义和/或反义链的3’末端并入此类修饰。
[0204] 有时在本发明中称为“无碱基核苷酸”或“无碱基核苷酸类似物”的更适当地称为假核苷酸或非常规的部分。核苷酸是核酸的
单体单元,由核糖或脱氧核糖糖、磷酸和碱基(DNA中腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶;RNA中腺嘌呤、鸟嘌呤、尿嘧啶或胞嘧啶)组成。修饰的核苷酸在糖、磷酸和/或碱基的一种或多种中包含修饰。无碱基假核苷酸缺乏碱基,并且从而严格地来说不是核苷酸。
[0205] 如本文中所用,术语“加帽部分”包括无碱基核糖部分、无碱基脱氧核糖部分、修饰的无碱基核糖和无碱基脱氧核糖部分,包括2’O烷基修饰;反向无碱基核糖和无碱基脱氧核糖部分及其修饰;C6-亚胺基-Pi;镜像核苷酸,包括L-DNA和L-RNA;5’O-Me核苷酸;和核苷酸类似物,包括4',5'-亚甲基核苷酸;1-(β-D-赤呋喃基)核苷酸;4'-硫代核苷酸,碳环核苷酸;5'-氨基-烷基磷酸酯;1,3-二氨基-2-丙基磷酸酯、3-氨基丙基磷酸酯;
6-氨基己烷基磷酸酯;12-氨基十二烷基磷酸酯;羟丙基磷酸酯;1,5-脱水己糖醇核苷酸;
α-核苷酸;苏式-呋喃基核苷酸;无环3',4'-开环核苷酸;3,4-二羟丁基核苷酸;3,5-二羟戊基核苷酸、5'-5'-反向无碱基部分;1,4-丁二醇磷酸酯;5'-氨基;以及桥接或非桥接甲基磷酸酯5'-巯基部分。
[0206] 某些优选的加帽部分是无碱基核糖或无碱基脱氧核糖部分;反向无碱基核糖或无碱基脱氧核糖部分;C6-氨基-Pi;镜像核苷酸,包括L-DNA和L-RNA。
[0207] “
烃部分或其衍生物”是指直链或支链烷基部分以及本身部分或还包含官能团,包括醇、磷酸二酯、硫代磷酸酯、膦酰乙酸酯,以及还包括胺、羧酸、酯、酰胺、
醛。“烃部分”和“烷基部分”可互换使用。
[0208] “末端官能团”包括卤素、醇、胺、羧酸、酯、酰胺、醛、
酮、醚基团。
[0209] 如本文中所用,术语“非常规的部分”是指无碱基核糖部分、无碱基脱氧核糖部分、脱氧核糖核苷酸、修饰的脱氧核糖核苷酸、镜像核苷酸、无碱基配对核苷酸类似物和通过2’-5’核苷酸间磷酯键连接至相邻核苷酸的核苷酸;苏糖核酸(TNA)部分;桥接的核酸,包括锁核酸(LNA)和乙烯桥接的核酸(ENA)。
[0210] 无碱基脱氧核糖部分包括例如无碱基脱氧核糖-3’-磷酸;1,2-二脱氧-D-呋喃核糖-3-磷酸;1,4-脱水-2-脱氧-D-核糖醇-3-磷酸。反向无碱基脱氧核糖部分包括反向脱氧核糖无碱基;3’,5’反向脱氧无碱基5’-磷酸。
[0211] “镜像”核苷酸是具有与天然存在的或通常使用核苷酸相反的手性的核苷酸,即,天然存在的(D-核苷酸)的镜像(L-核苷酸),在镜像核糖核苷酸的情况下也称为L-RNA,和“spiegelmer”。核苷酸可以是核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸,并且还可包含至少一个糖、碱基和/或主链修饰。参见美国专利号6,586,238。同样地,美国专利号6,602,858公开了包含至少一个L-核苷酸置换的核酸催化剂。镜像核苷酸包括例如L-DNA(L-脱氧核糖腺苷-3’-磷酸(镜像dA);L-脱氧核糖胞苷-3’-磷酸(镜像dC);L-脱氧核糖鸟苷-3’-磷酸(镜像dG);L-脱氧核糖胸苷-3’-磷酸(镜像dT)和L-RNA(L-核糖腺苷-3’-磷酸(镜像rA);L-核糖胞苷-3’-磷酸(镜像rC);L-核糖鸟苷-3’-磷酸(镜像rG);L-核糖尿
苷-3’-磷酸(镜像dU)。
[0212] 根据一个方面,本发明提供了包含未修饰的核糖核苷酸、修饰的核糖核苷酸和/或非常规的部分的抑制性修饰的dsRNA分子。在一些实施方案中,修饰的siRNA化合物包含至少一个选自糖修饰、碱基修饰和核苷酸间键的修饰的修饰核苷酸,并且可含有修饰的核苷酸例如LNA(锁核酸),包括ENA(乙烯桥接的核酸;PNA(肽核酸);阿拉伯糖苷;PACE(膦酰乙酸酯及其衍生物),或具有6碳糖的核苷酸或非常规的部分(其选自无碱基核糖部分、无碱基脱氧核糖部分、修饰的或未修饰的脱氧核糖核苷酸、镜像核苷酸以及通过2’-5’核苷酸间磷酸键连接至相邻核苷酸的核苷酸)。在一些实施方案中,修饰的核糖核苷酸是2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。在一些实施方案中,反义链中的一些或全部嘧啶包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。在一些实施方案中,反义链中的一些或全部嘌呤包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。在优选实施方案中,反义链在核酸酶敏感位置中包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。在一些实施方案中,有义链在核酸酶敏感位置中包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。在一些
2
实施方案中,有义链[结构A1中的(N’)y或N-(N’)y]包含一个或多个2’OMe糖修饰的
2
核糖核苷酸。在一些实施方案中,有义链[结构A1中的(N’)y或N-(N’)y]包含一个或多个脱氧核糖核苷酸。在一些实施方案中,siRNA在化合物的3’末端是平末端,即dsRNA或siRNA在由有义或过客链的3'末端和反义链或引导链的5'末端限定的末端上是平末端。
[0213] 在其它实施方案中,两条链的至少一条在3'-末端上具有至少一个核苷酸的3’突出;突出包含至少一个脱氧脱氧核糖核苷酸。链的至少一条任选地在3’-末端包含至少一个核苷酸的突出。突出由约1至约5个核苷酸组成。
[0214] 在各个实施方案中,突出独立地选自核苷酸、非核苷酸及其组合。在某些实施方案中,每一个突出,如果存在,独立地选自核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸、无碱基脱氧核糖部分、无碱基脱氧核糖部分、C3-氨基-Pi、C4-氨基-Pi、C5-氨基-Pi、C6-氨基-Pi、镜像核苷酸。
[0215] 在一些实施方案中,Z和/或Z'的每一个独立地包括C2、C3、C4、C5或C6烷基部分,任选地C3[丙烷,-(CH2)3-]部分或其衍生物,包括丙醇(C3-OH)、丙二醇和丙二醇的磷酸二酯衍生物("C3Pi")。在优选的实施方案中,Z和/或Z'的每一个包含两个烃部分,并且在一些实例中为C3Pi-C3OH或C3Pi-C3Pi。每一个C3通过共价键,优选基于磷酸的键共价缀合至相邻C3。在一些实施方案中,基于磷酸的键是硫代磷酸酯、膦酰乙酸酯或磷酸二酯键。
[0216] 在具体实施方案中,x=y=19并且Z包含C3-C3。在一些实施方案中,C3-C3突出通过共价键例如磷酸二酯键共价连接至(N)x或(N’)y的3’末端。在一些实施方案中,第一C3与第二C3之间的键是磷酸二酯键。在一些实施方案中,3’非核苷酸突出是C3Pi-C3Pi。在一些实施方案中,3’非核苷酸突出是C3Pi-C3Ps。在一些实施方案中,3’非核苷酸突出是C3Pi-C3OH(OH是羟基)。在一些实施方案中,3’非核苷酸突出是C3Pi-C3OH。
[0217] 在各个实施方案中,烷基部分包括烷基衍生物,包括包含末端羟基、末端氨基或末端磷酸基团的C3烷基、C4烷基、C5烷基或C6烷基部分。在一些实施方案中,烷基部分为C3烷基或C3烷基衍生物部分。在一些实施方案中,C3烷基部分包含丙醇、磷酸丙酯、丙基硫代磷酸酯或其组合。
[0218] C3烷基部分通过磷酸二酯键共价地联接至(N’)y的3’末端和/或(N)x的3’末端。在一些实施方案中,烷基部分包含丙醇、磷酸丙酯或丙基硫代磷酸酯。
[0219] 示例性3’末端C3非核苷酸部分的结构如下:
[0220]
[0221] 在一些实施方案中,Z和Z’的每一个独立地选自丙醇、磷酸丙酯、丙基硫代磷酸酯、其组合或其多联体(multiple)(特别地2或3个共价联接的丙醇、磷酸丙酯、丙基硫代磷酸酯或其组合)。在一些实施方案中,当3’末端核苷酸包含2’5’核苷酸时,C3部分可通过磷酸二酯键或其它键联接至糖的2’位置。
[0222] 在一些实施方案中,Z和Z’的每一个独立地选自磷酸丙酯、丙基硫代磷酸酯、丙基磷酸-丙醇;丙基磷酸-丙基硫代磷酸酯;丙基磷酸-磷酸丙酯;(磷酸丙酯)3、(磷酸丙酯)2-丙醇、(磷酸丙酯)2-丙基硫代磷酸酯。任何丙烷或丙醇缀合的部分可包括在Z或Z’中。
[0223] 在另外的实施方案中,Z和/或Z'的每一个包含无碱基部分与未修饰的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸的组合,或烃部分与未修饰的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸的组合,或无碱基部分(脱氧核糖或核糖)与烃部分的组合。在此类实施方案中,Z和/或Z’的每一个包含C3Pi-rAb或C3Pi-dAb。
[0224] RNA双链体的长度为约18至约40个核糖核苷酸,或约18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40个,优选19至23个核糖核苷酸。
在一些实施方案中,每一条链(寡聚物)的长度独立地选自约18至约40个碱基,优选18
至25个碱基或19-21以及更优选19个核糖核苷酸。
[0225] 在一些实施方案中,修饰的siRNA化合物的反义链与靶核酸之间的互补性是完全的。在其它实施方案中,修饰的siRNA化合物的反义链与靶核酸大体上互补,即在所述反义链与靶核酸之间具有1、2或多达3个错配。在一些实施方案中,反义链在5’末端核苷酸上与靶mRNA错配。
[0226] 在某些实施方案中,本发明的修饰的siRNA化合物的反义链与有义链之间的互补性是完全的。在一些实施方案中,链大体上互补,即在所述反义链与所述有义链之间具有1、2或多达3个错配。在一些实施方案中,反义链与有义链完全互补。
[0227] 在一些实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA分子,当与其中包含5'-末端核苷酸的反义链与靶mRNA中的连续序列完全互补的siRNA化合物相比时,显示增强的活性。
[0228] 本发明的siRNA结构有益地应用于对抑制或减弱哺乳动物和非哺乳动物基因表达有用的双链RNA。
[0229] dsRNA寡核苷酸
[0230] 在一个方面提供了具有下列所示的结构(A1)的双链核酸分子:
[0231] (A1) 5' (N)x-Z 3' (反义链)
[0232] 3' Z'-(N')y-z” 5' (有义链)
[0233] 其中N和N’的每一个是可以为未修饰的或修饰的或非常规的部分的核糖核苷酸;
[0234] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至下一个N或N’的寡核苷酸;
[0235] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地在其所存在的链的3’末端上包含共价连接的1-5个连续核苷酸或非核苷酸部分或其组合;
[0236] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在(N’)y的5’末端共价连接的加帽部分;
[0237] 其中x和y的每一个独立地是18与25之间的整数;
[0238] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性并且(N)x包含针对靶RNA的反义序列;以及
[0239] 其中双链核酸包含下列修饰的一种或多种
[0240] a.来自反义链(N)x的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸;
[0241] b.来自(N’)y的5’末端的位置9或10的至少一个中的苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或假尿苷;
[0242] c.(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个苏糖核酸部分或2’5’核苷酸。
[0243] 在一些实施方案中,提供了根据下列所示的结构(A1)的双链核酸分子:
[0244] 5' (N)x-Z 3' (反义链)
[0245] 3' Z'-(N')y-z” 5' (有义链)
[0246] 其中N和N’的每一个是可以为未修饰的或修饰的或非常规的部分的核糖核苷酸;
[0247] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至下一个N或N’的寡核苷酸;
[0248] 其中Z和Z’的每一个独特地存在或不存在,但如果存在,则独立地在其所存在的链的3’末端上包含共价连接的1-5个连续核苷酸或非核苷酸部分或其组合;
[0249] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;
[0250] 其中x和y的每一个独立地是18与25之间的整数;
[0251] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性,并且(N)x包含针对靶RNA的反义序列;以及
[0252] 其中苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸存在于来自(N)x的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中。
[0253] 在一些实施方案中,提供了根据下列所示的结构(A1)的双链核酸分子:
[0254] 5' (N)x-Z 3' (反义链)
[0255] 3' Z'-(N')y-z” 5' (有义链)
[0256] 其中N和N’的每一个是可以为未修饰的或修饰的或非常规的部分的核糖核苷酸;
[0257] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至下一个N或N’的寡核苷酸;
[0258] 其中Z和Z’的每一个独特地存在或不存在,但如果存在,则独立地在其所存在的链的3’末端上包含共价连接的1-5个连续核苷酸或非核苷酸部分或其组合;
[0259] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;
[0260] 其中x和y的每一个独立地是18与25之间的整数;
[0261] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性,并且(N)x包含针对靶RNA的反义序列;以及
[0262] 其中苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或假尿苷存在于来自(N’)y的5’末端的位置9或10的至少一个中。
[0263] 还提供了根据下列所示的结构(A1)的双链核酸分子:
[0264] 5' (N)x-Z 3' (反义链)
[0265] 3' Z'-(N')y-z” 5' (有义链)
[0266] 其中N和N’的每一个是可以为未修饰的或修饰的或非常规的部分的核糖核苷酸;
[0267] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至下一个N或N’的寡核苷酸;
[0268] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地在其所存在的链的3’末端上包含共价连接的1-5个连续核苷酸或非核苷酸部分或其组合;
[0269] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;
[0270] 其中x和y的每一个独立地是18与25之间的整数;
[0271] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性并且(N)x包含针对靶RNA的反义序列;以及
[0272] 其中1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个TNA部分存在于(N’)y的3’末端或倒数第二的位置中。
[0273] 在一些实施方案中,双链分子包含与根据结构A2的靶mRNA的错配:
[0274] 5' N1-(N)x-Z 3' (反义链)
[0275] 3' Z'-N2-(N')y-z” 5' (有义链)
[0276] 其中N2、N和N’的每一个是未修饰或修饰核糖核苷酸或非常规的部分;
[0277] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至相邻N或N’的寡核苷酸;
[0278] 其中x和y的每一个独立地是17与24之间的整数;
[0279] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性,并且(N)x与靶RNA中的连续序列具有互补性;
[0280] 其中N1共价地结合至(N)x并且与靶RNA错配或为与靶RNA互补的DNA部分;
[0281] 其中N1是选自天然或修饰尿苷、脱氧核糖尿苷、核糖胸苷、脱氧核糖胸苷、腺苷或脱氧腺苷的部分;
[0282] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在N2-(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;以及
[0283] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地为在其所存在的链的3’末端上共价连接的1-5个连续核苷酸、连续非核苷酸部分或其组合;以及
[0284] 其中苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸存在于来自(N)x的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中。
[0285] 在一些实施方案中,双链分子包含与根据结构A2的靶mRNA的错配:
[0286] 5' N1-(N)x-Z 3' (反义链)
[0287] 3' Z'-N2-(N')y-z” 5' (有义链)
[0288] 其中N2、N和N’的每一个是未修饰或修饰核糖核苷酸或非常规的部分;
[0289] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至相邻N或N’的寡核苷酸;
[0290] 其中x和y的每一个独立地是17与24之间的整数;
[0291] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性并且(N)x与靶RNA中的连续序列具有互补性;
[0292] 其中N1共价地结合至(N)x并且与靶RNA错配或为与靶RNA互补的DNA部分;
[0293] 其中N1是选自天然或修饰尿苷、脱氧核糖尿苷、核糖胸苷、脱氧核糖胸苷、腺苷或脱氧腺苷的部分;
[0294] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在N2-(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;以及
[0295] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地为在其所存在的链的3’末端上共价连接的1-5个连续核苷酸、连续非核苷酸部分或其组合;以及
[0296] 其中苏糖核酸部分、2’5’核苷酸和假尿苷存在于来自(N’)y的5’末端的位置9或10的至少一个中。
[0297] 在一些实施方案中,双链分子包含与根据结构A2的靶mRNA的错配:
[0298] 5' N1-(N)x-Z 3'(反义链)
[0299] 3' Z'-N2-(N')y-z” 5'(有义链)
[0300] 其中N2、N和N’的每一个是未修饰或修饰核糖核苷酸或非常规的部分;
[0301] 其中(N)x和(N’)y的每一个是其中每一个连续的N或N’通过共价键连接至相邻N或N’的寡核苷酸;
[0302] 其中x和y的每一个独立地是17与24之间的整数;
[0303] 其中(N’)y的序列与(N)x的序列具有互补性并且(N)x与靶RNA中的连续序列具有互补性;
[0304] 其中N1共价地结合至(N)x并且与靶RNA错配或为与靶RNA互补的DNA部分;
[0305] 其中N1是选自天然或修饰尿苷、脱氧核糖尿苷、核糖胸苷、脱氧核糖胸苷、腺苷或脱氧腺苷的部分;
[0306] 其中z”可以存在或不存在,但如果存在,则为在N2-(N’)y的5’末端上共价连接的加帽部分;以及
[0307] 其中Z和Z’的每一个独立地存在或不存在,但如果存在,则独立地为在其所存在的链的3’末端上共价连接的1-5个连续核苷酸、连续非核苷酸部分或其组合;以及
[0308] 其中2’5’核苷酸存在于(N’)y的3’末端或倒数第二的位置上的4、5或6个连续位置中。
[0309] 在结构A1或A2的一些实施方案中,(N’)y的序列与(N)x的序列完全互补。在结2 1
构A1和A2的各个实施方案中,N-(N’)y的序列与N-(N)x的序列互补。在一些实施方案
中,(N)x包含与靶RNA中的约17至约24个连续核苷酸完全互补的反义序列。
[0310] 对于结构A2,在一些实施方案中,N1与N2形成沃尔森-克里克碱基对。在一些实1 2
施方案中,N 与N 形成非-沃尔森-克里克碱基对。在一些实施方案中,在核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸之间形成碱基对。在一些实施方案中,x=y=18,x=y=19或x=y=20。在优选
1
的实施方案中,x=y=18。在一些实施方案中,N 共价地结合至(N)x并且与靶RNA错配。在
1
各个实施方案中,N 共价地结合至(N)x并且为与靶RNA互补的DNA部分。
[0311] 在一些实施方案中,N1共价地结合至(N)x并且为与靶RNA互补的DNA部分。在一1
些实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中靶RNA中
1
的配对核苷酸中的核苷酸为腺苷。在优选的实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷或脱氧尿
1
苷。在一些实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且
1
其中靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸是胞苷。在优选的实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺
1
苷、尿苷或脱氧尿苷。在一些实施方案中,N 选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸是鸟嘌呤。在优选的实施方案中,N1选自腺苷、脱氧腺苷、尿苷或脱氧尿苷。
[0312] 在一些实施方案中,N1选自脱氧腺苷、脱氧尿苷、核糖胸苷或脱氧胸苷,并且其中1
靶RNA中的配对核苷酸中的核苷酸为尿苷。在优选的实施方案中,N 选自脱氧腺苷或脱氧
1 2
尿苷。在一些实施方案中,N 与N 在尿苷或脱氧尿苷与腺苷或脱氧腺苷之间形成碱基对。
1 2
在其它实施方案中,N 与N 在脱氧尿苷与腺苷之间形成碱基对。
[0313] 在一些实施方案中,双链核酸分子是siRNA、siNA或miRNA。
[0314] 下列表,表1提供了N1和相应的N2的实例。
[0315] 表1
[0316]1 2
[0317] 在结构A2的一些实施方案中,N 包含尿苷或腺苷。在某些实施方案中,N 包含1 2
2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。在一些实施方案中,N 包含2’OMe糖修饰的核糖尿苷并且N
1 2
包含腺苷或修饰的腺苷。在一些实施方案中,N 包含腺苷并且N 包含核糖尿苷或修饰的核糖尿苷。在一些实施方案中,Z和Z’不存在。在其它实施方案中,Z或Z’之一存在。
[0318] 在一些实施方案中,N和N’的每一个是未修饰的核糖核苷酸。在一些实施方案中,N或N’的至少一个包含化学修饰的核糖核苷酸或非常规的部分。在一些实施方案中,非常规的部分选自镜像核苷酸、无碱基核糖部分和无碱基脱氧核糖部分。在一些实施方案中,非常规的部分是镜像核苷酸,优选L-DNA部分。在一些实施方案中,N或N’的至少一个包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。
[0319] 在一些实施方案中,(N’)y的序列与(N)x的序列完全互补。在其它实施方案中,(N’)y的序列与(N)x的序列大体上互补。
[0320] 将结构A1和A2与任何寡核苷酸对(有义和反义链)一起用于哺乳动物或非哺乳动物基因。在一些实施方案中,哺乳动物基因是人基因。
[0321] 在一些实施方案中,具有结构A2的修饰siRNA化合物显示有益的性质,包括当与对照化合物,即其中反义寡核苷酸与靶mRNA中的核苷酸序列完全互补(包括配对的5’末端核苷酸碱基例如A-U、U-A、C-G、G-C)的siRNA化合物相比时增强的活性(例如,减小的IC50、增加的敲低、减少的残留mRNA)。在一些实施方案中,当与对照化合物相比时,活性增强至少5%、至少10%、至少20%、至少25%或更多。
[0322] 在另一个方面,本发明提供了产生由有义链和反义链组成的双链RNA分子的方法,包括下列步骤:
[0323] a)选择靶RNA中的连续17至25个核苷酸的序列,并合成包含与靶mRNA的连续17至25个核苷酸的序列互补的反义链,其中反义链的5’末端核苷酸被尿苷、修饰的尿苷、核糖胸苷、脱氧核糖胸苷、腺苷、修饰的腺苷、脱氧腺苷或修饰的脱氧腺苷置换,前提是在反义链的5’末端核苷酸与靶mRNA的3’末端核苷酸之间不产生rG:rU摇摆(wobble);
[0324] b)合成与反义链具有互补性的17至25个核苷酸的有义链,其中有义链的3’末端核苷酸与引导链的5’末端核苷酸形成沃尔森-克里克碱基对;和
[0325] c)使反义链与有义链
退火;从而产生双链RNA分子。
[0326] 根据一个实施方案,提供了产生由有义链和反义链组成的双链RNA分子的方法,所述双链RNA分子当与未修饰双链RNA分子相比时,显示增强的RNAi活性,所述方法包括下列步骤:
[0327] a)选择靶mRNA中的连续17至25个核苷酸的序列,并合成包含靶mRNA的连续17至25个核苷酸的序列的有义链,其中3’末端核苷酸被腺苷、修饰的腺苷、脱氧腺苷或修饰的脱氧腺苷置换;
[0328] b)合成与有义链具有互补性的17至25个核苷酸的反义链,其中5’末端核苷酸包含核糖尿苷、修饰的核糖尿苷、脱氧核糖尿苷或修饰的脱氧核糖尿苷以及与过客链的3’末端核苷酸的碱基对;
[0329] c)使有义链与反义链退火;从而产生具有增强的RNAi活性的双链RNA分子。
[0330] 在一些实施方案中,修饰的双链RNA分子当与未修饰的siRNA双链体(即与靶mRNA完全匹配的双链体)相比时,显示增强的RNAi活性。
[0331] 根据另一个方面,本发明提供了产生由有义链和反义链组成的修饰的双链RNA分子的方法,所述双链RNA分子当与未修饰的双链RNA分子相比时,显示增强的RNAi活性,所述方法包括下列步骤:
[0332] a)选择靶mRNA中的连续17至25个核苷酸的序列,并合成包含靶mRNA的连续17至25个核苷酸的序列的有义链,其中3’末端核苷酸被腺苷、修饰的腺苷、脱氧腺苷或修饰的脱氧腺苷置换;
[0333] b)合成与有义链具有互补性的17至25个核苷酸的反义链,其中5’末端核苷酸包括核糖尿苷、修饰的核糖尿苷、脱氧核糖尿苷或修饰的脱氧核糖尿苷以及与有义链的3’末端核苷酸的碱基对;
[0334] c)使有义链与反义链退火;从而产生具有增强的RNAi活性的双链RNA分子。
[0335] 在一些实施方案中,步骤a)包括选择靶细胞中靶RNA的连续17至25个核苷酸,或17、18、19、20、21、22、23、24或25个核苷酸的序列,其中3’末端核苷酸是除腺苷外的核苷酸。
[0336] 在一些实施方案中,Z和Z’不存在。在其它实施方案中,Z或Z’之一存在。在各个实施方案中,Z和Z’独立地选自核苷酸、非核苷酸及其组合。在某些实施方案中,Z和Z’的每一个,如果存在,独立地选自核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸、无碱基脱氧核糖部分、无碱基脱氧核糖部分、C3-氨基-Pi、C4-氨基-Pi、C5-氨基-Pi、C6-氨基-Pi、镜像核苷酸。在一些实施方案中,Z存在。在其它实施方案中,Z'存在。在另外的实施方案中,Z和Z'存在。在一些实施方案中,Z和Z’存在并且是相同的。在其它实施方案中,Z和Z’存在并且是不同的。在一些实施方案中,Z和Z’独立地为1、2、3、4或5个非核苷酸部分或2、3、4或5个非核苷酸部分与核苷酸的组合。在一些实施方案中,Z和/或Z’的每一个包含通过磷酸二酯键共价地联接至siRNA链的3’末端的2个非核苷酸部分。在一些实施方案中,Z和Z’存在并且每一个独立地包含一个或多个烷基部分和/或其衍生物。在一些实施方案中,
2 1
N 包含核糖腺苷并且N 包含尿苷(核糖尿苷)。
[0337] 非核苷酸部分选无碱基部分、反向无碱基部分、烷基部分或其衍生物以及无机磷酸。在一些实施方案中,非核苷酸部分是烷基部分或其衍生物。在一些实施方案中,烷基部分包含末端官能团,包括醇、末端胺、末端磷酸或末端硫代磷酸酯部分。
[0338] 在一些实施方案中,Z存在并且包含一个或多个选自无碱基部分、反向无碱基部分、烃部分或其衍生物以及无机磷酸的非核苷酸部分。在一些实施方案中,Z存在并且包含一个或多个烷基部分和/或其衍生物。
[0339] 在另外的实施方案中,Z'存在并且包含一个或多个选自无碱基部分、反向无碱基部分、烃部分和无机磷酸的非核苷酸部分。在一些实施方案中,Z’存在并且包含一个或多个烷基部分和/或其衍生物。
[0340] 在另外的实施方案中,x=y=18并且Z或Z'存在,并且其独立地包含两个非核苷酸部分,例如C3Pi–C3Pi或C3Pi-C3OH。
[0341] 在另外的实施方案中,x=y=18并且Z和Z'存在,并且其各自独立地包含两个非核苷酸部分例如C3Pi–C3Pi或C3Pi-C3OH。
[0342] 在一些实施方案中,Z和Z’的每一个包含无碱基部分例如脱氧核糖无碱基部分(在本文中称为"dAb")或核糖无碱基部分(在本文中称为"rAb")。在一些实施方案中,Z和/或Z'的每一个包含两个共价联接的无碱基部分并且是例如dAb-dAb或rAb-rAb或
dAb-rAb或rAb-dAb。每一个部分通过共价键,优选基于磷酸的键共价缀合相邻部分。在一些实施方案中,基于磷酸的键是硫代磷酸酯、膦酰乙酸酯或磷酸二酯键。
[0343] 在结构A1的具体实施方案中,x=y=19并且Z包含C3Pi-C3OH或C3Pi-C3Pi。在具体实施方案中,x=y=19并且Z’包含C3Pi-C3OH或C3Pi-C3Pi。在一些实施方案中,C3-C3突出通过共价键例如磷酸二酯键共价连接至(N)x或(N’)y的3’末端。在一些实施方案中,第一C3与第二C3之间的键是磷酸二酯键。
[0344] 在结构A2的具体实施方案中,x=y=18并且Z包含C3Pi-C3OH或C3Pi-C3Pi。在具体实施方案中,x=y=18并且Z’包含C3Pi-C3OH或C3Pi-C3Pi。在一些实施方案中,C3-C31 2
突出通过共价键例如磷酸二酯键共价地连接至N-(N)x或N-(N’)y的3’末端。在一些实施方案中,第一C3与第二C3之间的键是磷酸二酯键。
[0345] 在各个实施方案中,烷基部分是包含末端羟基、末端氨基、末端磷酸基团的C3烷基至C6烷基部分。在一些实施方案中,烷基部分是C3烷基部分。在一些实施方案中,C3烷基部分包含丙醇、磷酸丙酯、丙基硫代磷酸酯或其组合。
[0346] C3烷基部分通过磷酸二酯键共价地联接至(N’)y的3’末端和/或(N)x的3’末端。在一些实施方案中,烷基部分包含丙醇、磷酸丙酯或丙基硫代磷酸酯。
[0347] 在另外的实施方案中,Z和/或Z'的每一个包含无碱基部分与未修饰的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸的组合,或烃部分与未修饰的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸的组合,或无碱基部分(脱氧核糖或核糖)与烃部分的组合。在此类实施方案中,Z和/或Z’的每一个包含C3-rAb或C3-dAb。
[0348] 在结构A2的优选的实施方案中,x=y=18,Z’不存在,Z存在并且包含通过磷酸二2 1
酯键彼此共价联接的两个烷基部分,N 包含核糖腺苷并且N 包含尿苷。
[0349] 在一些实施方案中,N和N’包含未修饰的核苷酸。在一些实施方案中,N或N’的至少一个包含化学修饰的核糖核苷酸或非常规的部分。在一些实施方案中,非常规的部分选自镜像核苷酸、无碱基核糖部分、无碱基脱氧核糖部分、脱氧核糖核苷酸、修饰的脱氧核糖核苷酸、镜像核苷酸、无碱基配对核苷酸类似物、桥接的核酸以及通过2’-5’核苷酸间磷酸酯键连接至相邻核苷酸的核苷酸。在一些实施方案中,非常规的部分为镜像核苷酸,优选L-DNA部分。在一些实施方案中,N或N’的至少一个在糖、碱或接头的一个或多个上被修饰。在某些实施方案中,N或N’的至少一个包含2’OMe糖修饰的核糖核苷酸。
[0350] 在优选的实施方案中,使化学修饰的核糖核苷酸沿有义链和/或反义链修饰放置,并且所述化学修饰的核糖核苷酸对双链化合物产生的期望的性质,包括增强的中靶活性和/或降低的脱靶活性和/或增强的对核酸酶的稳定性。
[0351] 在结构A1和A2的双链核酸分子的一些实施方案中,来自(N)x或N1-(N)x的5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中的N选自苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸、镜像核苷酸或其组合。
[0352] 在结构A1的一些实施方案中,x=19并且(N)x在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置1
6-9或位置5-9中包含TNA部分。在结构A2的一些实施方案中,x=18并且结构A2的N-(N)
x在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、
1
位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含TNA部分。将N 计数为反义(引导)链(5’>3’)的位置1。
[0353] 在结构A1的一些实施方案中,x=19并且(N)x在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含2’-5’核苷酸。在优选实施方案中,(N)x在位置5、位置7、位置8、位置9、位置6-7、位置7-8或位置8-9中包含2’-5’核苷酸。在结构A2的一些实施方案
1
中,x=18和N-(N)x在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含2’-5’核苷
1-
酸。在优选实施方案中,N (N)x在位置5、位置7、位置8、位置9、位置6-7、位置7-8或位置
8-9中包含2’-5’核苷酸。
[0354] 在结构A1的一些实施方案中,x=19并且(N)x在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9
1
或位置5-9中包含镜像核苷酸。在一些实施方案中,结构A1的(N)x或结构A2的N-(N)x
在位置5、位置6、位置7、位置8、位置9、位置5-6、位置6-7、位置7-8、位置8-9、位置5-7、位置6-8、位置7-9、位置5-8、位置6-9或位置5-9中包含镜像核苷酸。
[0355] 在双链核酸分子的一些实施方案中,来自结构A1中的(N’)y或结构A2中的2
N-(N’)y的5’末端的位置9或10的至少一个中的N’选自苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸、镜像核苷酸或其组合。不希望受理论束缚,在有义(过客)链中的位置9或10的一个或两个具有苏糖核酸(TNA)部分、2’5’核苷酸或假尿苷的双链核酸分子赋予增强的中靶活性和/或增强的核酸酶稳定性。
[0356] 在结构A1的一些实施方案中,(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含苏糖2
核酸(TNA)部分。在结构A2的一些实施方案中,N-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10
中包含苏糖核酸(TNA)部分。
[0357] 在结构A1的一些实施方案中,(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含2’5’2
核苷酸。在结构A2的一些实施方案中,N-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含
2’5’核苷酸。
[0358] 在结构A1的一些实施方案中,(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含镜像2
核苷酸。在结构A2的一些实施方案中,N-(N’)y在位置9或位置10或位置9-10中包含
假尿苷。
[0359] 在双链核酸分子的一些实施方案中,N’在结构A1中的(N’)y或结构A2中的2
N-(N’)y的4个最3’末端位置、5个最3’末端位置或6个最3’末端位置上包含2’5’核苷酸。不希望受理论束缚,在有义(过客)链的3’末端上具有多个2’5’核苷酸的双链核酸分子赋予双链体增强的核酸酶稳定性和/或降低的有义(过客)链的脱靶效应。
[0360] 在结构A1的一些实施方案中,(N’)y在4个3’-最末端位置中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,x=y=19并且(N’)y在位置16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0361] 在结构(A2)的一些实施方案中,N2-(N’)y在4个3’-最末端位置中包含2’5’核2
苷酸。在一些实施方案中,x=y=18并且N-(N’)y在位置16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0362] 在结构A1的一些实施方案中,(N’)y在5个3’-最末端位置中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,x=y=19并且(N’)y在位置15、16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0363] 在结构A2的一些实施方案中,N2-(N’)y在5个3’-最末端位置中包含2’5’核2
苷酸。在一些实施方案中,x=y=18并且N-(N’)y在位置15、16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0364] 在结构A1的一些实施方案中,(N’)y在6个3’-最末端位置中包含2’5’核苷酸。在一些实施方案中,x=y=19并且(N’)y在位置14、15、16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0365] 在结构A2的一些实施方案中,N2-(N’)y在6个3’-最末端位置中包含2’5’核苷2
酸。在一些实施方案中,x=y=19并且N-(N’)y在位置14、15、16、17、18和19中包含2’5’核苷酸。
[0366] 在一些实施方案中,双链核酸分子是siRNA、siNA或miRNA。
[0367] 双链化合物还可在有义链和/或反义链中包含前述修饰与2’OMe糖修饰的核糖核苷酸(包括2’OMe糖修饰的嘧啶和/或嘌呤)的组合。在某些实施方案中,(N)x和(N’)y完全互补。在其它实施方案中,(N)x和(N’)y大体上互补。在某些实施中中,(N)x与靶序列完全互补。在其它实施方案中,(N)x与靶序列大体上互补。根据某些优选的实施方案,本发明提供了包含一个或多个修饰的核苷酸的修饰的siRNA化合物,其中修饰的核苷酸在糖部分、在碱基部分或在核苷酸间建部分中具有修饰。
[0368] 在根据结构A1和A2的化合物的某些实施方案中,(N)x和(N’)y的每一个中的交替核糖核苷酸是2’-OMe糖修饰的核糖核苷酸。在一些实施方案中,在(N)x中,核苷酸为未修饰的或(N)x包含交替2’OMe糖修饰的核糖核苷酸和未修饰的核糖核苷酸;并且位于1
N-(N)x的中间位置的核糖核苷酸被修饰或未被修饰,优选未被修饰;其中(N’)y包含未修饰的核糖核苷酸,其还在末端或倒数第二的位置上包含一个修饰的核苷酸。
[0369] 在结构A1的具体实施方案中,x=y=19,N1包含未修饰的核糖核苷酸,(N)x包含1
2’OMe糖修饰的核糖核苷酸并且位于N-(N)x的中间的核糖核苷酸未被修饰。在某些实施方案中,x=y=19;在(N)x中,修饰的核糖核苷酸与未修饰的核糖核苷酸交替存在,每一个修
1
饰的核糖核苷酸为2’OMe糖修饰的核糖核苷酸并且位于N-(N)x的中间位置的核糖核苷酸
2
未被修饰;N 通过2’-5’磷酸二酯键连接至(N’)y的3’末端,并且(N’)y的3’末端上的至少3个核苷酸为2’-5’核苷酸(通过2’5’磷酸二酯键共价联接的)。在其它优选的实施方案中,x=y=19;在(N)x中,修饰的核糖核苷酸与未修饰的核糖核苷酸交替存在,每一个修
1
饰的核糖核苷酸是2’-OMe糖修饰的核糖核苷酸,并且位于N-(N)x的中间的核糖核苷酸未被修饰;并且(N’)y的3’末端上的5个连续核苷酸是2’5’核糖核苷酸(通过4个2’-5’磷酸二酯键联接的)。在一些实施方案中,2’5’核糖核苷酸的一个或多个包含3’-OMe糖修饰。
[0370] 在某些优选的实施方案中,x=y=19并且在(N’)y中,至少一个位置中的核苷酸包括镜像核苷酸、脱氧核糖核苷酸以及通过2’-5’核苷酸间键连接至相邻核苷酸的核苷酸。
[0371] 在某些实施方案中,x=y=19并且(N’)y包含镜像核苷酸。在各个实施方案中,镜像核苷酸是L-DNA核苷酸。在某些实施方案中,L-DNA是L-脱氧核糖胞苷。在一些实施方案中,(N’)y在位置18中包含L-DNA。在一些实施方案中,(N’)y在位置15、16、17、18和19(5’>3’)中包含2’5’核糖核苷酸。在各个实施方案中,(N)x还在位置5、6、7、8或
9(5’>3’)的一个或多个上包含TNA、L-DNA或2’5’核糖核苷酸。在其它实施方案中,其中x=y=20,上述(N’)y的修饰不是存在于位置14、15、16、17上而是存在于位置17、18、19、
20上。例如,位置16和17的一个或两个上的修饰在20-mer的位置18或19的一个或两个
上。对于20-和22-mer,类似地调整18-mer中的所有修饰。
[0372] 在某些实施方案中,(N’)y在位置2中包含L-DNA以及在位置15-19中包含2’-5’核苷酸间键。
[0373] 在一些实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA的两条链在3’和5’末端都未被磷酸化。在其它实施方案中,有义链和反义链在3’末端被磷酸化。在另一个实施方案中,使用可切割或非可切割的磷酸基团使反义链在末端的5’末端位置上磷酸化。在另一个实施方案中,使用可切割或非可切割的磷酸基团使反义链和有义链的任一条链和两条链在3’末端位置上磷酸化。
[0374] 将结构A1与任何寡核苷酸对(有义链和反义链)一起用于哺乳动物或非哺乳动物,即
微生物或病毒基因。在一些实施方案中,哺乳动物基因为人基因。寡核苷序列对的实例提供于
指定给本发明的受让人并且通过引用整体并入本文的PCT专利公布
号 WO2006/023544、WO2007/084684、WO2008/050329、WO2007/141796、WO2009/044392、WO2008/106102、WO2008/152636、WO2009/001359、WO/2009/090639。
[0375] 除非另外指明,否则在本文中讨论的结构的优选实施方案中,每一个连续N与N’之间的共价键是磷酸二酯键。除非另外指明,否则在本文中讨论的结构的优选实施方案中,1 2
N 与(N)x之间以及N 与(N’)y之间的共价键是磷酸二酯键。在一些实施方案中,共价键的至少一个是硫代磷酸酯键。
[0376] 对于所有上述结构,在一些实施方案中,(N)x的寡核苷酸序列与(N’)y的寡核苷酸序列完全互补。在其它实施方案中,反义链和有义链大体上互补。在某些实施方案中,(N)x与哺乳动物mRNA或微生物RNA或病毒RNA完全互补。在其它实施方案中,(N)x与哺乳动物mRNA或微生物RNA或病毒RNA大体上互补。
[0377] 在一些实施方案中,具有结构(A)的修饰的siRNA化合物显示有益的性质,包括当1
与其中N 与靶mRNA中的核苷酸互补的siRNA化合物相比时,至少增强的活性。
[0378] 本发明还提供了包含有效抑制哺乳动物或非哺乳动物基因表达的量的本文中公开的化合物和药学上可接受的载体的药物组合物,以及其用于治疗本文中公开的疾病和病况的任一种的用途。在一些实施方案中,哺乳动物基因是人基因。在一些实施方案中,非哺乳动物基因牵涉哺乳动物疾病,优选人疾病。
[0379] 本发明还涉及用于治疗或预防本文中公开的疾病或病况的任一种的发生或严重程度或用于减少有此需要的受试者中的本文中公开的疾病或病况的风险或严重程度的方法,其中疾病或病况和/或与其相关的症状或风险与哺乳动物或非哺乳动物基因的表达相关,所述方法包括对有此需要的受试者施用治疗有效量的本文中公开的化合物。在优选的实施方案中,受试者是人受试者。本文提供了用于疗法的双链核酸分子。
[0380] siRNA合成
[0381] 使用公开的和专有
算法,产生潜在双链RNA分子的有义序列和反义序列。
[0382] 基本上如本文中所述制备根据上述
说明书的dsRNA分子。通过本领域熟知的用于合成核糖核酸(或脱氧核糖核酸)寡核苷酸的任何方法合成修饰的dsRNA化合物。通常在商购可得的合成仪(除其它以外,可从Applied Biosystems获得)中进行合成。寡
核苷酸合成描述于例如Beaucage和Iyer,Tetrahedron1992;48:2223-2311;Beaucage
和Iyer,Tetrahedron1993;49:6123-6194以及Caruthers,等,Methods Enzymol.1987;
154:287-313中;硫酯的合成,除其它以外,描述于Eckstein,Ann.Rev.Biochem.1985;54:
367-402中,RNA分子的合成描述于由Herdewijn P.编著的Sproat,在Humana Press2005;
Kap.2:17-31中,并且各自的下游过程,除其它以外,描述于由Oliver R.W.A.编著的Pingoud等,在IRL Press1989;Kap.7:183-208中。
[0383] 其 它合 成 程 序 在 本领 域 是 已 知 的,例 如Usman 等,1987,J.Am.Chem.Soc.,109,7845;Scaringe 等,1990,NAR.,18,5433;Wincott 等,1995,NAR.23,2677-2684;以及Wincott等,1997,Methods Mol.Bio.,74,59中描述的程序,可利用常用的核酸保护和偶联基团例如5′端上的二甲氧三苯甲基和3′端上的亚磷酰胺。需要时,并入修饰的(例如2′-O-甲基化的)核苷酸和未修饰的核苷酸。
[0384] 在一些实施方案中,单独地合成本发明的寡核苷酸,并且合成后例如通过连接(Moore等,1992,Science256,9923;Draper等,国际专利公布号WO93/23569;Shabarova等,1991,NAR19,4247;Bellon 等,1997,Nucleosides&Nucleotides,16,951;Bellon 等,1997,Bioconjugate Chem.8,204)或通过合成和/或去保护后杂交来将其连接在一起。
[0385] 可使用本领域熟知的方法(例如,参见美国专利号6,121,426)连接化学合成的
片段的重叠对。单独地合成链,随后在试剂中使其彼此退火。然后,通过HPLC将双链siRNA与未退火(例如,由于它们之一的过量)的单链寡核苷酸分离。与本发明的修饰的siRNA化合物相关,可合成两个或更多个此类序列,并将其联接在一起以用于本发明。
[0386] 在各个实施方案中,一些dsRNA分子具有在反义链的5'末端上共价结合的末端部分,所述末端部分与靶mRNA中的核苷酸错配。在结构A2的一些实施方案中,反义链中的1 2
N(5’末端核苷酸)和/或有义链中的N(3’末端核苷酸)被置换以产生修饰的双链RNA化
合物。在各个实施方案中,反义链的5'末端上的部分选自核糖尿苷、脱氧核糖尿苷、修饰的核糖尿苷、修饰的脱氧核糖尿苷、假尿嘧碇、脱氧假尿嘧啶、脱氧核糖胸苷、修饰的脱氧核糖胸苷、核糖胞嘧啶、修饰的核糖胞嘧啶、脱氧核糖胞嘧啶、修饰的脱氧核糖胞嘧啶、5-甲基核糖胞嘧啶、修饰的5-甲基核糖胞嘧啶、5-甲基核糖尿苷、核糖-2-硫代尿苷、核糖-4-硫代尿苷、无碱基核糖部分和无碱基脱氧核糖部分,并且有义链的3’-末端上的部分选自核糖核苷酸或修饰的核糖核苷酸或非常规的部分。公开的结构有益地应用于对抑制或减弱哺乳动物和非哺乳动物基因表达有用的双链RNA。
[0387] TNA的合成
[0388] 下列缩写和术语通篇具有指定的含义:
[0389] Ac=乙酰基
[0390] Bz=苯甲酰基
[0391] 氯磷=氯代(2-氰基乙氧基)-(二异丙基氨基)膦
[0392] DCM=二氯甲基
[0393] DMT即=4,4’-二甲氧三苯甲基。
[0394]
[0395] DMT-Cl=二甲氧基三苯甲基氯(chlorodimethoxytrityl)即=1-(氯(4-甲氧基苯基)(苯基)甲基)-4-甲氧基苯。
[0396]
[0398] DIPEA=N,N-二异丙基乙基胺
[0399] Tf=三氟甲磺酸盐=三氟甲磺酸酯
[0400] 涉及“保护”、“脱保护”和“保护的”功能性的术语在本申请通篇中出现。这样的术语为本领域技术人员充分理解并且用于涉及用一系列试剂的连续处理的方法的情形中。在该情形中,保护基团是指用于在方法步骤过程中遮蔽功能性的基团,在所述步骤中所述功能性将以其他方式发生反应,但所述反应是不期望的。保护基团在该步骤中阻止反应,但随后可被除去以暴露原始功能性。该去除或“脱保护”在其中功能性可干扰的反应完成后发生。因此,当指定试剂的序列时,如其在本发明的方法中一样,普通技术人员可容易地预见适合用作“保护性基团”那些基团。
[0401] 以下示出所使用的一般合成方案。
[0402] 方案I
[0403]
[0404] 方案2
[0405]
[0406] 方案3
[0407]
[0408] 在一个实施方案中,提供了双链核酸(例如dsRNA、siRNA、siNA),其下调哺乳动物或非哺乳动物靶基因的表达。双链分子在有义链和/或反义链上包含至少一个TNA。在一些实施方案中,有义链包含来源于靶RNA序列的核苷酸序列,并且反义链与有义链互补。一般地,与靶mRNA序列的一些偏差可被耐受而不削弱siRNA活性(参见例如,Czauderna等,2003,NAR31(11),2705-2716)。本发明的dsRNA在转录后水平上抑制基因表达(破坏或不破坏mRNA)。不希望受理论束缚,dsRNA可将mRNA靶向特异性切割和降解和/或可抑制从靶向信使的翻译。
[0409] 在一个方面,提供了核酸分子(例如,siNA分子),其中a)核酸分子包括有义链和反义链;b)其每一条链的长度独立地为15至49个核苷酸;(c)反义链的15至49个核苷酸序列与靶RNA的序列互补;d)有义链或反义链的至少一条包含TNA部分;并且e)有义链的15至49个核苷酸的序列与反义链的序列互补,并且包含靶RNA的15至49个核苷酸的
序列。
[0410] 在一些实施方案中,反义链与反义链长度相同。在一些实施方案中,反义链和有义链的长度为18-25或18-23或18-21或19-21或19个核苷酸。
[0411] 在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含苏糖核酸部分;和/或有义链在来自5’末端的位置9或10的至少一个中包含苏糖核酸部分;和/或有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含1至10个苏糖核酸部分。
[0412] 在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含苏糖核酸部分;且有义链在来自5’末端的位置9或10的至少一个中包含苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或假尿苷;且有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含1至10个苏糖核酸部分。
[0413] 在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含苏糖核酸部分;且有义链在来自5’末端的位置9或10的至少一个中包含苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或假尿苷;且有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含4至6个2’5’核苷酸。
[0414] 在一些实施方案中,反义链在来自5’末端的位置5、6、7、8或9的至少一个中包含苏糖核酸部分、2’5’核苷酸或镜像核苷酸;且有义链在来自5’末端的位置9或10的至少一个中包含苏糖核酸部分;和/或有义链在3’末端或倒数第二的位置上包含1至10个苏糖核酸部分或4-6个2’5’核苷酸。
[0415] 药物组合物
[0416] 虽然本发明的化合物可能作为粗制化学药品施用,但优选将其提供为药物组合物。因此,本发明提供了包含一种或多种本文中公开的修饰dsRNA分子以及药学上可接受的载体的药物组合物。在一些实施方案中,药物组合物包含两种或更多种本文中公开的修饰的dsRNA分子。
[0417] 还提供了药物组合物,其包含有效抑制靶基因表达的量的至少一种共价或非共价地结合至一种或多种本文中描述的分子的核酸分子;和药学上可接受的载体。化合物可被内源性细胞复合物细胞内加工,以产生一种或多种本文中描述的核酸分子。
[0418] 还提供了药物组合物,其包含药学可接受的载体和一种或多种有效抑制哺乳动物靶基因在细胞内表达的量的本文中描述的化合物,所述化合物包含与(N)x的序列大体上互补的序列。
[0419] 在一些实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA分子是药物组合物中的主要活性组分。在其它实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA分子是包含两种或更多种治疗剂的药物组合物的活性组分之一,所述药物组合物进一步由一种或多种靶向一个或多个靶基因的dsRNA分子组成。
[0420] 还提供了制备药物组合物的方法,其包括:提供一种或多种本文中公开的双链修饰的dsRNA分子;和将所述化合物与药学上可接受的载体混合。
[0421] 在优选的实施方案中,将用于制备药物组合物的本文中公开的修饰的dsRNA分子与药学上有效的剂量的载体混合。在一些实施方案中,可将本文中公开的修饰的dsRNA分子缀合至类固醇或缀合至脂质或缀合至另一种适当的分子例如缀合至胆固醇。
[0422] 还提供了用于对患者施用或分配核酸分子的
试剂盒、容器和制剂,所述制剂包含本文中提供的用于减少靶基因的表达的核酸分子。试剂盒可包括至少一个容器和至少一个标签。适当的容器包括例如瓶子、小瓶、
注射器和试管。容器可由多种材料例如玻璃、金属或塑料形成。在一个实施方案中,容器装有本文中公开的核酸分子。试剂盒还可包括相关的指示和/或说明书;还可包括用于此目的的试剂和其它组合物或工具。
[0423] 容器可备选地装有包含对于治疗、诊断、
预后或预防病况有效的活性剂的组合物并且可具有无菌入口(例如容器可以是静脉内溶液袋或具有可被皮下注射针刺穿的塞子的小瓶)。组合物中的活性剂可以是如本文中公开的单链或双链核酸分子。
[0424] 试剂盒还可包括含有药学上可接受的缓冲剂的第二容器以及还可包括从商业和用户的立场来看是期望的其它材料,包括其它缓冲剂、稀释剂、
过滤器、搅拌器、针、注射器和/或具有使用指示和/或使用说明书的
包装说明书。
[0425] 装有核酸分子的容器可包括经标记的包装,并且标签可具有以政府机构例如食品和药品管理局规定的形式的通告(notice),所述通告反映了政府机构根据联邦法律对其中用于人施用的多核苷酸材料的制造、使用或销售的批准。
[0426] 可从两条分开的多核苷酸链装配dsRNA分子,其中一条链是有义链,而另一条链是反义链,其中反义链与有义链自身互补(即每一条链包含与另一条链中的核苷酸序列互补的核苷酸序列);例如其中反义链与有义链形成具有任何长度和如本文中对于提供的核酸分子所描述的结构的双链体或双链结构,例如其中双链区域(双链体区域)为约17至约40个碱基对(例如,约17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、
36、37、38、39或40个碱基对);反义链包含与靶核酸分子的核苷酸序列互补的核苷酸序列或其部分,并且有义链包含对应于靶核酸序列的核苷酸序列或其部分(例如,本文的核酸分子的约17至约40个或更多个核苷酸与靶核酸或其部分互补)。
[0427] 在某些方面和实施方案中,本文中提供的双链核酸分子(例如,siNA分子)可以是“RISC长度的”分子或可以是在下文中更详细描述的Dicer底物。
[0428] 对应于已知基因的siRNA的选择和合成已被广泛报道;(参见例如Ui-Tei 等 ,J Biomed Biotech.2006;2006:65052;Chalk 等,BBRC.2004,319(1):
264-74;Sioud&Leirdal,Met.Mol Biol.;2004,252:457-69;Levenkova 等,
Bioinform.2004,20(3):430-2;Ui-Tei 等,NAR.2004,32(3):936-48;De Paula 等,RNA2007,13:431-56)。
[0429] 关 于修 饰 的siRNA的 用 途 和 产 生的 实 例,参 见,例 如,Braasch 等,Biochem.2003,42(26):7967-75;Chiu 等,RNA,2003,9(9):1034-48;PCT 公 布WO2004/015107(atugen AG)和WO02/44321(Tuschl等 )。美 国 专 利号 5,898,031 和
6,107,094描述了化学修饰的寡聚物。US专利公布号2005/0080246和2005/0042647分别涉及具有交替的基序的寡聚化合物和具有化学修饰的核苷间键的dsRNA化合物。
[0430] 已公开了其它修饰。显示包含5'-磷酸部分在果蝇胚胎中增强siRNA的活性(Boutla,等,Curr.Biol.2001,11:1776-1780)并且是人HeLa细胞中siRNA功能所需要的(Schwarz 等,Mol.Cell,2002,10:537-48)。Amarzguioui 等,(NAR,2003,31(2):589-95)显示siRNA活性依赖于2’-O-甲基修饰的
定位。Holen等(NAR.2003,31(9):2401-07)
报道具有少量2’-O-甲基修饰的核苷的siRNA与野生型相比提供良好的活性,但活性
随着2’-O-甲基修饰的核苷的数目增加而降低。Chiu和Rana(RNA.2003,9:1034-48)
描述了2’-O-甲基修饰的核苷在有义链或反义链(完全修饰链)的并入相对于未修饰
siRNA严重降低了siRNA活性。在反义链上的5'末端放置2’-O-甲基据报道严重限制
活性,而在反义链的3’-末端和在有义链的两个末端上的放置可被耐受(Czauderna等,NAR.2003,31(11):2705-16;WO2004/015107)。本文中公开的分子提供了有利方面在于它们是稳定的和具有活性的,并且用于制备用于治疗各种疾病的药物组合物。
[0431] 属于本发明的受让人并且在此通过引用整体并入的PCT专利公布号WO2008/104978、WO2009/044392、WO2011/066475和WO2011/084193公开了dsRNA结构。
[0432] 属于本发明的受让人的PCT公布号WO2008/050329和美国系列号11/978,089涉及促细胞凋亡基因的抑制剂,并且通过引用整体并入。
[0433] PCT专利公布号WO2004/111191和WO2005/001043涉及用于增强RNAi的方法。
[0434] 本文中提供了与对照相比下调靶基因的表达至少20%、30%、40%或50%的方法,包括将靶基因的mRNA转录物与一种或多种本发明的化合物接触。
[0435] 此外,本文中还提供了与对照相比在哺乳动物中下调靶基因的表达至少20%、30%、40%或50%的方法,包括对哺乳动物施用一种或多种本文中公开的dsRNA分子。在优选实施方案中,哺乳动物是人。
[0436] 在各个实施方案中,结构(A)的双链核酸分子下调靶基因的表达,由此靶基因表达的下调选自基因功能的下调(这例如,除其它以外,通过酶促测定或利用天然基因/多肽的已知相互作用子(interactor)的结合测定来检查)、基因的多肽产物的下调(这例如,除其它以外,通过Western印迹、ELISA或免疫沉淀来检查)和基因的mRNA表达的下调(这例如,除其它以外,通过Northern印迹、定量RT-PCR、原位杂交或微阵列杂交来检查)。
[0437] 剂量
[0438] 待施用的有用剂量和具体的施用模式将取决于此类因素如细胞类型或体内用途、年龄、体重和具体受试者及其待治疗的区域、使用的具体核酸和递送方法、预期的治疗性或诊断性用途,以及制剂的形式(例如,裸露的、悬浮物、乳剂、胶束或脂质体)而变化,这对于本领域技术人员来说将是很显然的。通常,以更低的水平施用剂量,随后增加剂量直致实现期望的效应。
[0439] 当将脂质用于递送核酸时,施用的脂质化合物的量可变化并且通常取决于所施用核酸的量。例如,脂质化合物与核酸的重量比优选为约1:1至约30:1,其中约5:1至约10:1的重量比是更优选的。
[0440] 用于本文中的目的的“治疗有效剂量"通过如本领域已知的考虑因素来进行测定。剂量对于实现改善必须是有效的,所述改善包括但不限于如被本领域技术人员选择作为适当的度量的改善的存活率或更快速的恢复,或症状和其它
指征的改善或减轻或消除。可以单次剂量或多次剂量施用本文中公开的dsRNA。
[0441] 核酸分子的适当剂量单位可在每天每千克受体体重0.001至0.25毫克的范围内,或在每天每千克体重0.01至20微克的范围内,或在每天每千克体重0.01至10微克的范围内,或在每天每千克体重0.10至5微克的范围内,或在每天每千克体重0.1至2.5微克的范围内。
[0442] 可导入适当量的核酸分子,并且可使用标准方法根据经验确定这些量。单个核酸分子种类在细胞环境中的有效浓度可以为约1飞摩尔、约50飞摩尔、100飞摩尔、1皮摩尔、1.5皮摩尔、2.5皮摩尔、5皮摩尔、10皮摩尔、25皮摩尔、50皮摩尔、100皮摩尔、500皮摩尔、
1纳摩尔、2.5纳摩尔、5纳摩尔、10纳摩尔、25纳摩尔、50纳摩尔、100纳摩尔、500纳摩尔、1微摩尔、2.5微摩尔、5微摩尔、10微摩尔、100微摩尔或更多。
[0443] 用于哺乳动物的适当剂量为每kg体重0.01ug至1g(例如,0.1ug、0.25ug、0.5ug、0.75ug、1ug、2.5ug、5ug、10ug、25ug、50ug、100ug、250ug、500ug、1mg、2.5mg、5mg、10mg、
25mg、50mg、100mg、250mg或500mg/kg)。
[0444] 每天每千克体重约0.1mg至约140mg级别的剂量水平在治疗上文中指定的病况中是有用的(每天每个受试者约0.5mg至约7g)。可与载体材料组合以产生单次剂量形式的活性成分的量取决于所治疗的宿主和具体的施用模式而变化。剂量单位形式通常含有约0.1mg至约500mg的活性成分。可调整剂量单位以用于局部递送,例如用于玻璃体内递送或用于经鼓膜(transtympanic)递送。
[0445] 应理解用于任何特定受试者的具体剂量水平取决于多个因素,包括所使用的具体化合物的活性、年龄、体重、一般
健康状态、性别、饮食、施用时间、施用途径以及排泄率、药物组合以及正在治疗的特定疾病的严重程度。
[0446] 可每日一次、每日四次、每日三次、每日两次、每日一次(QD)或以任意间隔施用包含本文中公开的核酸分子的药物组合物持续医学上适当的任意持续时间。然而,还可以以包含2、3、4、5、6或更多个在一整天中以适当的间隔施用的亚剂量的剂量对治疗剂进行
给药。在该情况下,每一个亚剂量中包含的核酸分子可以相应地更小以实现总的日剂量单位。还可以例如使用常规持续释放制剂将剂量单位混合以形成进行数天的单次剂量,所述持续释放制剂在数天的时期中提供持续且恒定的dsRNA释放。持续释放制剂在本领域是熟知的。剂量单位可包含相应的多个日剂量。可以以使多个单位的核酸一起的总量含有足够的剂量的方式混合组合物。
[0447] 递送
[0448] 可将本文中公开的修饰的dsRNA化合物作为化合物本身(即作为裸露的siRNA)或作为药学上可接受的盐施用,并可将其单独施用或作为与一种或多种药学上可接受的载体、
溶剂、稀释剂、赋形剂、佐剂和媒介物组合的活性成分施用。在一些实施方案中,通过直接施用用载体或稀释剂制备的裸露分子来将dsRNA分子递送至靶组织。
[0449] 术语"裸露的siRNA"是指不含用于帮助、促进或有利于进入细胞的任何递送媒介物(包括病毒序列、病毒颗粒、脂质体制剂、lipofectin或沉淀剂等)的siRNA分子。例如,PBS中的siRNA是"裸露的siRNA"。
[0450] 药学上可接受的载体、溶剂、稀释剂、赋形剂、佐剂和媒介物以及埋植载体通常是指不与本文中公开的活性修饰的dsRNA化合物反应的惰性无毒固体或液体填充剂、稀释剂或封装材料,并且它们包括脂质体和微球体。例如,可用聚乙烯亚胺(PEI)、用PEI衍生物例如支链PEI的油酸和
硬脂酸修饰的衍生物、用壳聚糖或用聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)配制本文中公开的dsRNA化合物。在例如脂质体、微球体或纳米球体和纳米颗粒中配制组合物可增强稳定性并有益于吸收。
[0451] 此外,组合物可包含人工氧载体例如全氟化碳(PFC)例如全氟溴辛烷(全氟溴烷)。
[0452] 与本文中公开的dsRNA分子连同使用的递送系统的实例包括美国专利号5,225,182;5,169,383;5,167,616;4,959,217;4,925,678;4,487,603;4,486,194;
4,447,233;4,447,224;4,439,196和4,475,196。许多此类埋植剂、递送系统和模
块对于本领域技术人员来说是熟知的。在一个具体的实施方案中,选择局部和经
皮肤制剂。
[0453] 因此,在一些实施方案中,以脂质体制剂和lipofectin制剂等递送本文中公开的dsRNA分子,并且可通过本领域技术人员熟知的方法来制备所述dsRNA分子。此类方法描述于例如美国专利号5,593,972、5,589,466和5,580,859,将所述专利通过引用并入本文。
[0454] 已开发了目的明确地在于增强和改善siRNA至哺乳动物细胞内的递送的递送系 统(参 见,例 如,Shen 等FEBS Let.539:111-114(2003),Xia 等,Nat.Biotech.20:
1006-1010(2002),Reich等,Mol.版本9:210-216(2003),Sorensen等,J.Mol.Biol.327:
761-766(2003),Lewis 等,Nat.Gen.32:107-108(2002) 和 Simeoni 等,NAR31,11:
2717-2724(2003))。siRNA最近已被成功地用于抑制灵长类动物的基因表达;(关于详细内容,参见例如,Tolentino等,Retina2004.24(1):132-138)。
[0455] 用于本文中公开的化合物的改善的递送的其它制剂可包括非配制的化合物、共价结合至胆固醇的化合物和结合至靶向
抗体的化合物(Song等,Antibody mediated
in vivo delivery of small interfering RNAs via cell-surface receptors,Nat
Biotechnol.2005.23(6):709-17)。可将缀合有胆固醇的siRNA(和其它缀合有类固醇和脂质的siRNA)用于递送(参见例如,Soutschek等Nature.2004.432:173-177;和Lorenz等Bioorg.Med.Chem.Lett.2004.14:4975-4977)。
[0456] 通过考虑个体患者的临床状况、待治疗的疾病、施用的位置和方法、施用的时间安排、患者年龄、性别、体重和医师已知的其它因素,按照医疗管理规范(good medical practice)对裸露的siRNA或包含本文中公开的化学修饰的dsRNA的药物组合物进行施用和给药。
[0457] 可通过任何常规的施用途径施用本文中公开的修饰的dsRNA化合物。通过口服、皮下或胃肠外途径(包括静脉内、动脉内、肌内、腹膜内、眼内、经眼、经
耳、经鼓膜和鼻内施用、气管内滴入和气管内吸入以及输注技术)施用修饰的dsRNA化合物。化合物的埋植剂也是有用的。
[0458] 制备用于侵入施
用例如注射或用于局部或局域或非侵入施用的液体形式。术语注射包括皮下、经皮肤、静脉内、肌内、鞘内、眼内、经鼓膜和其它胃肠外(parental)施用途径。液体组合物包括水溶液(具有和不具有有机共溶剂)、水性或油性悬浮物、具有可食用油的乳剂以及类似的药物媒介物。在具体的实施方案中,施用包括静脉内施用。
[0459] 在一些实施方案中,配制用于非侵入施用的本文中公开的化合物。在一些实施方案中,将本文中公开的化合物配制为滴耳剂以用于给耳局部施用。在一些实施方案中,将本文中公开的dsRNA分子配制为滴眼剂以用于给眼表面局部施用。关于本文中公开的dsRNA分子的施用其它信息可见于Tolentino等,Retina2004.24:132-138;和Reich等,Molecular Vision,2003.9:210-216。此外,在某些实施方案中,将用于本发明的治疗的组合物形成为气雾剂,例如以用于鼻内施用。在某些实施方案中,将用于本发明的治疗的组合物形成为滴鼻剂,例如以用于鼻内滴注。在一些实施方案中,将组合物配制为滴耳剂。
[0460] 优选通过吸入含有这些组合物/化合物,或通过鼻内或气管内滴注所述组合物来优选地将本文中公开的治疗性组合物施用至肺内。有关药物组合物的肺递送
的其它信息,参见Weiss等,Human Gene Therapy1999.10:2287-2293;Densmore等,
Molecular therapy1999.1:180-188;Gautam等,Molecular Therapy2001.3:551-556;和Shahiwala&Misra,AAPS PharmSciTech2004.24;6(3):E482-6。此外,siRNA的吸入制剂(Respiratory formulation)描述于美国专利申请公布号2004/0063654中。siRNA的吸入制剂描述于美国专利申请公布号2004/0063654中。
[0461] 在某些实施方案中,口服组合物(例如片剂、悬浮剂、溶液)对于至口腔的局部递送可以是有效的,例如适用于用于治疗口腔粘膜炎的漱口水的口服组合物。
[0462] 在具体的实施方案中,将本文中公开的修饰的dsRNA化合物配制为用于静脉内施用以递送至肾以治疗肾脏病症,例如急性肾功能衰竭(ARF)、移植肾功能延迟恢复(DGF)和糖尿病视网膜病变。应指出,修饰的dsRNA分子至肾近曲小管中的靶细胞的递送在ARF和DGF的治疗中是特别有效的。
[0463] 化合物至脑内的递送通过几种方法来实现,所述方法是例如,除其它以外,神经外科埋植剂、血脑屏障破坏、脂质介导的转运、载体介导的流入或流出、血浆蛋白介导的转运、受体介导的胞吞转运作用、吸收介导的胞吞转运作用、血脑屏障处的神经肽转运和用于药物靶向的基因工程"特洛伊木
马(Trojan horses)"。例如,如"Brain Drug Targeting:the future of brain drug development",W.M.Pardridge,Cambridge University
Press,Cambridge,UK(2001)中所述进行上述方法。
[0464] 此外,在某些实施方案中,将用于本文中公开的治疗的组合物形成为气雾剂例如以用于鼻内施用。
[0465] 用于治疗CNS疾病的鼻内递送已用乙酰胆碱酯酶抑制剂例如加兰他敏以及加兰他敏的各种盐和衍生物实现,例如如美国专利申请公布号2006003989和PCT申请公布号WO2004/002402和WO2005/102275中描述的。通过例如滴鼻剂的鼻内滴注鼻内递送核酸以治疗CNS疾病已描述于例如PCT申请公布号WO2007/107789中。
[0466] 治疗方法
[0467] 在一个方面,本文中提供了治疗患有与靶基因表达相关的病症的受试者的方法,包括对受试者施用治疗有效量的本文中公开的修饰的dsRNA化合物。在优选的实施方案中,所治疗的受试者是温血动物,并且特别地是哺乳动物,包括人。
[0468] "治疗受试者"是指对受试者施用有效改善与疾病相关的症状、减轻严重程度或治愈疾病、减缓疾病的进展、阻止疾病发生或延迟疾病的发作的治疗性物质。"治疗"是指治疗性治疗和预防性或防治性措施,其中目的是预防病症,延迟病症的发作或减少病症的症状。需要治疗的受试者包括已经历疾病或病况的受试者、易于患有疾病或病况的受试者以及其中待预防疾病或病况的受试者。在疾病或病况发生之前、发生过程中或之后施用本文中公开的化合物。
[0469] “治疗有效剂量”是指有效实现受试者或他的生理系统的改善的药物化合物或组合物的量,所述改善包括但不限于改善的存活率、更快速的恢复、症状的改善或消除、延迟的病症发作、较慢的疾病进展和其它指征,如被本领域技术人员选择作为适当的测定量度的指征。
[0470] “呼吸障碍”是指呼吸系统的病况、疾病或综合征,包括但不限于,除其它以外,所有类型的肺部病症,包括慢性阻塞性肺病(COPD)、肺气肿、慢性支气管炎、哮喘和肺癌。肺气肿和慢性支气管炎可作为COPD的部分发生或独立地发生。在各个实施方案中,提供了用于预防或治疗有此需要的受试者中的初次移植失败、缺血-再灌注损伤、再灌注损伤、再灌注水肿、器官移植(特别地在肺移植中)后异体移植物功能障碍、肺再植反应和/或原发性移植物功能障碍(PGD)的方法和组合物。
[0471] “微血管病症”是指影响微观毛细血管和淋巴管的任何病况,特别是血管痉挛性疾病、血管炎疾病和淋巴闭塞性疾病。微血管病症的实例,除其它以外,包括:眼病例如一时性黑矇(栓塞SLE或继发于SLE)、apla综合征、Prot CS和ATIII缺乏、因IV药物使用引起的微血管病、蛋白异常血症、颞动脉炎、缺血性视神经病变(ION)、前部缺血性视神经病变(AION)、视神经炎(原发性或继发性自身免疫疾病)、青光眼、希-林二氏综合征(von Hippel Lindau syndrome)、
角膜疾病、角膜移植排斥反应
白内障、伊耳斯氏病(Eales’disease)、霜样树枝状视网膜血管炎、环状
捆扎术(encircling buckling operation)、葡萄膜炎(包括睫状体平坦部炎、脉络膜黑色素瘤、脉络膜血管瘤、视神经发育不全);视网膜病况例如视网膜动脉阻塞、视网膜静脉阻塞、早产儿视网膜病变、HIV视网膜病变、远达性视网膜病变(Purtscher retinopathy)、系统性血管炎和自身免疫疾病的视网膜病变、糖尿病视网膜病变、
高血压性视网膜病变、
放射性视网膜病变、视网膜分支动脉或静脉阻塞、特发性视网膜血管炎、
动脉瘤、视神经视网膜炎、视网膜栓塞、急性视网膜
坏死、散射状视网膜脉络膜病变(Birdshot retinochoroidopathy)、陈旧性视网膜脱离(long-standing retinal detachment);系统性病况,例如糖尿病、糖尿病视网膜病变(DR)、糖尿病相关的微血管病(如本文中描述的)、高黏滞综合征、主动脉弓综合征和眼部缺血综合征、颈动脉-海绵窦瘘、多发性硬化、系统性红斑狼疮、因SS-A自身抗体引起的小动脉炎(arteriolitis with SS-A autoantibody)、急性多病灶出血性血管炎、感染引起的血管炎、白塞病 引起的血管炎、结节病、凝血病、神经病、肾病、肾的微血
管疾病和缺血性微血管病况。
[0472] 微血管病症可包括新生血管成分。术语“新生血管病症”是指其中血管的形成(新血管形成)对于患有是有害的那些病况。眼新血管形成的实例包括:视网膜疾病(糖尿病视网膜病变、糖尿病黄斑水肿、慢性青光眼、视网膜脱离和镰状红细胞性视网膜病变);虹膜发红虹膜炎(rubeosis iritis);增生性玻璃体视网膜病变;
炎症性疾病;慢性葡萄膜炎;
肿瘤(视网膜母细胞瘤、假神经胶质瘤和黑色素瘤);福斯氏异色虹膜睫状体炎(Fuchs'heterochromic iridocyclitis);新生血管性青光眼;角膜新血管形成(虹膜的炎症、移植和发育不全);联合玻璃体晶状体
切除后新血管形成;
血管疾病(视网膜缺血、脉络膜血管功能不全、脉络膜血栓形成及颈动脉缺血);视神经的新血管形成;和因眼的穿透或挫伤性眼损伤导致的新血管形成。在各个实施方案中,使用本文中公开的化合物和药物组合物治疗所有这些新生血管病况。
[0473] “眼疾病”是指眼的病况、疾病或综合征,包括但不限于牵涉脉络膜新生血管(CNV)、湿和干AMD、眼组织胞浆菌病综合征、血管样条纹、玻璃膜的破裂(ruptures in Bruch’s membrane)、近视变性、眼部肿瘤、视网膜退行性疾病和视网膜静脉阻塞(RVO)的任何病况。在各个实施方案中,根据本文中公开的方法治疗本文中公开的病况(例如DR),所述病况在本文中提供的定义下被认为是微血管病症或眼疾病或两者。
[0474] 纤维化病症包括肝脏、肺、心脏、肾脏、骨髓、眼和子宫的纤维化;全身性纤维化和因损伤或手术而造成的纤维化。纤维化病症包括肝脏纤维化、肝损伤和肝硬化;肺部纤维化包括肺纤维化(包括IPF特发性肺部纤维化)、引起肾脏纤维化的任何病况(例如,CKD,包括ESRD)、腹膜纤维化、原纤维生成、其它器官中的纤维化疾病、与所有可能类型的皮肤损伤意外和医源性(jatrogenic)(手术)相关的异常结瘢(瘢痕疙瘩);硬皮病;心肌纤维化(cardiofibrosis)、青光眼滤过术失败和肠粘连。
[0475] 更具体地,本文中提供了用于治疗患有如下疾病或对所述疾病易感的受试者的方法和组合物:成人呼吸窘迫综合征(ARDS);慢性阻塞性肺病(COPD);急性肺损伤(ALI);肺气肿;糖尿病性神经病变、肾病和视网膜病变;糖尿病性黄斑水肿(DME)和其它糖尿病性病况;青光眼;老年黄斑变性(AMD);骨髓移植(BMT)视网膜病;缺血性病况;眼部缺血综合征(OIS);肾病症:急性肾功能衰竭(ARF)、移植肾功能延迟恢复(DGF)、移植物排斥反应;听力病症(包括听力损失);脊髓损伤;口腔粘膜炎;干眼综合征和压疮;因缺血或低氧条件引发的神经性障碍例如高血压、高血压脑血管疾病、血管的缢缩或阻塞-如在血栓或栓塞物、血管瘤、血液恶病质(blood dyscrasias)情况下发生的、任何形式的受损心脏功能,包括心脏停搏或衰竭、全身性低血压;中风、CNS的疾病、病症和损伤,包括但不限于
癫痫、脊髓损伤、脑损伤和神经退行性疾病,包括但不限于
帕金森病、
肌萎缩性侧索硬化(ALS、路格瑞氏症(Lou Gehrig's Disease))、阿尔茨海默病、亨廷顿舞蹈病以及任何疾病诱发的痴呆(例如HIV相关痴呆);因对毒性剂的暴露而引发的神经障碍。
[0476] 本文中提供了用于治疗癌症的化合物、组合物和方法。术语"癌症"和"癌性的"是指或描述了哺乳动物中特征通常在于不受调控的细胞生长的生理病况。癌症的实例包括但不限于癌、淋巴瘤、母细胞瘤、肉瘤以及白血病或淋巴样
恶性肿瘤。此类癌症的其它实例包括肾癌(kidney cancer)或肾癌(renal cancer)、
乳腺癌、结肠癌、直肠癌、
结直肠癌、肺癌(包括小细胞肺癌、非小细胞肺癌、肺腺癌和肺鳞状细胞癌)、鳞状细胞癌(例如上皮鳞状细胞癌)、
宫颈癌、卵巢癌、
前列腺癌、肝癌、膀胱癌、腹膜癌、
肝细胞癌、胃癌(gastric cancer)或胃癌(stomach cancer)(包括胃肠癌、胃肠道间质瘤(GIST))、胰腺癌、头颈癌、胶质母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、星形细胞瘤、卵泡膜细胞瘤(thecomas)、男性细胞瘤、肝细胞瘤、恶性血液病(包括非霍奇金淋巴瘤(NHL))、多发性骨髓瘤和急性恶性血液病、子宫内膜或子宫癌、子宫内膜异位症、纤维肉瘤、绒毛膜癌、涎腺癌、外阴癌、甲状腺癌、食管癌、肝癌、肛
门癌、阴茎癌、鼻咽癌、喉癌、卡波西肉瘤(Kaposi’s sarcoma)、黑色素瘤、皮肤癌、神经鞘瘤(Schwannoma)、少突胶质细胞瘤、成神经细胞瘤、横纹肌肉瘤、骨肉瘤、平滑肌肉瘤、泌尿道癌、甲状腺癌、肾母细胞瘤(Wilm's tumor)以及B细胞淋巴瘤(包括低级/卵泡非霍奇金淋巴瘤(low grade/follicular non-Hodgkin's lymphoma)(NHL);小淋巴细胞性(SL)NHL;中间级/卵泡NHL;中间级扩散NHL;高级免疫母细胞NHL;高级淋巴母细胞NHL;高级小非裂细胞NHL;巨瘤症NHL(bulky disease NHL);套细胞淋巴瘤;AIDS相关淋巴瘤;
和瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症(Waldenstrom's Macroglobulinemia));慢性淋巴细胞白血病(CLL);急性淋巴细胞白血病(ALL);毛细胞白血病;慢性成髓细胞白血病(chronic myeloblastic leukemia);和移植后淋巴增生性病症(PTLD)以及与瘢痣病相关的异常血管增生、水肿(例如与脑肿瘤相关的水肿)和梅格斯综合征(Meigs’syndrome)。"肿瘤",如本文中所用,是指所有赘生性细胞生长和增殖,无论是恶性的还是良性的,以及所有癌变前和癌性细胞及组织。
[0477] 此外,提供了与对照相比下调靶基因的表达至少20%、30%、40%或50%的方法,包括将靶mRNA与一种或多种本文中公开的修饰的dsRNA分子接触。在各个实施方案中,修饰的dsRNA分子下调靶基因,从而下调选自基因功能的下调、多肽的下调和mRNA表达的下调。
[0478] 本文中提供了与对照相比抑制靶基因的表达至少20%、30%或40%,优选50%、60%或70%,更优选75%、80%或90%的方法,包括将靶基因的mRNA转录物与一种或多种本文中公开的dsRNA化合物接触。
[0479] 在一个实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA分子抑制靶基因多肽,从而抑制选自功能的抑制(这例如,除其它以外,通过酶促测定或利用天然基因/多肽的已知相互作用子的结合测定来检查)、靶
蛋白质的抑制(这例如,除其它以外,通过Western印迹、ELISA或免疫沉淀来检查)和靶mRNA表达的抑制(这例如,除其它以外,通过Northern印迹、定量RT-PCR、原位杂交或微阵列杂交来检查)。
[0480] 在另外的实施方案中,提供了治疗患有伴随有升高水平的哺乳动物或非哺乳动物靶基因的任何疾病或病症或对所述疾病或病症易感的受试者的方法,所述方法包括对受试者施用治疗有效剂量的本文中公开的修饰的dsRNA分子,从而治疗受试者。
[0481] 本文中提供了用于疗法,特别地用于在哺乳动物或非哺乳动物靶基因的表达的下调是有益的情况下的双链核酸分子。
[0482] "暴露于毒性剂"意指使得毒性剂可为哺乳动物获得或与哺乳动物接触。毒性剂可以是对神经系统有毒的。暴露于毒性剂可通过直接施用(例如,通过摄入或施用)食物、药物或治疗剂例如
化学治疗剂,通过意外污染或通过环境暴露例如空气或水暴露发生。
[0483] 在其它实施方案中,本文中公开的化学修饰的dsRNA化合物和方法用于治疗或预防受试者的其它疾病和病况的发生或严重程度。这些疾病或病况包括但不限于中风和中风样状况(例如脑衰竭、肾衰竭、心力衰竭)、神经元细胞死亡、脑损伤(进行或不进行再灌注)、脊髓损伤、慢性退行性疾病例如神经变性疾病(包括阿尔茨海默病、帕金森氏病、亨廷顿舞蹈病、多发性硬化、脊髓延髓萎缩、
朊病毒病和因外伤性脑损伤(TBI)引起的细胞凋亡。在其它实施方案中,本文中公开的化合物和方法涉及提供神经保护和/或脑保护。
[0484] 无限制地,靶基因选自p53(TP53)、TP53BP2、LRDD、CYBA、ATF3、CASP2(半胱天冬酶2)、NOX3、HRK;C1QBP、BNIP3、MAPK8;Rac1、GSK3B、CD38、STEAP4、BMP2a;GJA1、TYROBP、CTGF、SPP1、RTN4R、ANXA2、RHOA、DUOX1、SLC5A1、SLC2A2、AKR1B1、SORD、SLC2A1、MME、NRF2、SRM、REDD2(RTP801L)、REDD1(RTP801)、NOX4、MYC、PLK1、ESPL1、HTRA2、KEAP1、p66、ZNHIT1、LGALS3、CYBB(NOX2)、NOX1、NOXO1、ADRB1、HI95、ARF1、ASPP1、SOX9、FAS、FASLG、人MLL、AF9、CTSD、CAPNS1、CD80、CD86、HES1、HES5、HEY1、HEY2、CDKN1B(p27)、ID1、ID2、ID3、CDKN2A、半胱天冬酶1、半胱天冬酶3、半胱天冬酶4、半胱天冬酶5、半胱天冬酶6、半胱天冬酶7、半胱天冬酶8、半胱天冬酶9、半胱天冬酶10、半胱天冬酶12、半胱天冬酶14、Apaf-1、Nod1、Nod2、Ipaf、DEFCAP、RAIDD、RICK、Bcl10、ASC、TUCAN、ARC、CLARP、FADD、DEDD、DEDD2、隐热蛋白(Cryopirin)、PYC1、热蛋白(Pyrin)、TRADD、UNC5a、UNC5b、UNC5c、ZUD、p84N5、LRDD、CDK1、CDK2、CDK4、CDK5、CDK9、PITSLREA、CHK2、LATS1、Prk、MAP4K1、MAP4K2、STK4、SLK、GSK3α、GSK3β、MEKK1、MAP3K5(Ask1)、MAP3K7、MAP3K8、MAP3K9、MAP3K10、MAP3K11、MAP3K12、DRP-1、MKK6、p38、JNK3、DAPK1、DRAK1、DRAK2、IRAK、RIP、RIP3、RIP5、PKR、IRE1、MSK1、PKCα、PKCβ、PKCδ、PKCε、PKCη、PKCμ、PKCθ、PKCζ、CAMK2A、HIPK2、LKB1、BTK、c-Src、FYN、Lck、ABL2、ZAP70、TrkA、TrkC、MYLK、FGFR2、EphA2、AATYK、c-Met、RET、PRKAA2、PLA2G2A、SMPD1、SMPD2、SPP1、FAN、PLCG2、IP6K2、PTEN、SHIP、AIF、AMID、细胞色素c、Smac、HtrA2、TSAP6、DAP-1、FEM-、DAP-3、颗粒酶B、DIO-1、DAXX、CAD、CIDE-A、CIDE-B、Fsp27、Ape1、ERCC2、ERCC3、BAP31、Bit1、AES、亨廷顿蛋白(Huntingtin)、HIP1、hSir2、PHAP1、GADD45b、GADD34、RAD21、MSH6、ADAR、MBD4、WW45、ATM、mTOR、TIP49、双泛素/FAT10、FAF1、p193、Scythe/BAT3、Amida、IGFBP-3、TDAG51、MCG10、PACT、p52/RAP、ALG2、ALG3、早老素(presenelin)-1、PSAP、AIP1/Alix、ES18、mda-7、p14ARF、ANT1、p33ING1、p33ING2、p53AIP1、p53DINP1、MGC35083、NRAGE、GRIM19、脂质运载蛋白2、胎盘蛋白A(glycodelin A)、NADE、Porimin、STAG1、DAB2、半乳凝素-7、半乳凝素-9、SPRC、FLJ21908、WWOX、XK、DKK-1、Fzd1、Fzd2、SARP2、洋虫胶1(axin1)、RGS3、DVL1、NFkB2、IkBα、NF-ATC1、NF-ATC2、NF-ATC4、zf3/ZNF319、Egr1、Egr2、Egr3、Sp1、TIEG、WT1、Zac1、Icaros、ZNF148、ZK1/ZNF443、ZNF274、WIG1、HIVEP1、HIVEP3、Fliz1、ZPR9、GATA3、TR3、PPARG、CSMF、RXRa、RARa、RARb、RARg、T3Ra、Erβ、VDR、GR/GCCR、p53、p73α、p63(人[taα、taβ、taγ、daα、aβ、daγ]、53BP2、ASPP1、E2F1、E2F2、E2F3、HIF1α、TCF4、c-Myc、Max、Mad、MITF、Id2、Id3、Id4、c-Jun、c-Fos、ATF3、NF-IL6、CHOP、NRF1、c-Maf、Bach2、Msx2、Csx、Hoxa5、Ets-1、PU1/Spi1、Ets-2、ELK1、TEL1、c-Myb、TBX5、IRF1、IRF3、IRF4、IRF9、AP-2lpha、FKHR、FOXO1A、FKHRL1、FOXO3a、AFX1、MLLT7、Tip60、BTG1、AUF1、HNRPD、TIA1、NDG1、PCBP4、MCG10、FXR2、TNFR2、LTbR、CD40、CD27、CD30、4-1BB、TNFRSF19、XEDAR、Fn14、OPG、DcR3、FAS、TNFR1、WSL-1、p75NTR、DR4、DR5、DR6、EDAR、TNF lpha、FAS配体、TRAIL、淋巴毒素α、淋巴毒素β、4-1BBL、RANKL、TL1、TWEAK、LIGHT、APRIL、IL-1-α、IL-1-β、IL-18、FGF8、IL-2、IL-21、IL-5、IL-4、IL-6、LIF、IL-12、IL-7、IL-10、IL-19、IL-24、IFNα、IFNβ、IFNγ、M-CSF、催乳素(Prolactinm)、TLR2、TLR3、TLR4、MyD88、TRIF、RIG-1、CD14、TCRα、CD3γ、CD8、CD4、CD7、CD19、CD28、CTLA4、SEMA3A、SEMA3B、HLA-A、HLA-B、HLA-L、HLA-Dmα、CD22、CD33、CALL、DCC、ICAM1、ICAM3、CD66a、PVR、CD47、CD2、Thy-1、SIRPa1、CD5、E-
钙粘蛋白、ITGAM、ITGAV、CD18、ITGB3、CD9、IgE Fc Rβ、CD82、CD81、PERP、CD24、CD69、KLRD1、半乳凝素1、B4GALT1、C1qα、C5R1、MIP1α、MIP1β、RANTES、SDF1、XCL1、CCCKR5、OIAS/OAS1、INDO、MxA、IFI16、AIM2、iNOS、HB-EGF、HGF、MIF、TRAF3、TRAF4、TRAF6、PAR-4、IKKγ、FIP2、TXBP151、FLASH、TRF1、IEX-1S、Dok1、BLNK、CIN85、Bif-1、HEF1、Vav1、RasGRP1、POSH、Rac1、RhoA、RhoB、RhoC、ALG4、SPP1、TRIP、SIVA、TRABID、TSC-22、BRCA1、BARD1、53BP1、MDC1、Mdm4、Siah-1、Siah-2、RoRet、TRIM35、PML、RFWD1、DIP1、Socs1、PARC、USP7、CYLD、TTR、SERPINH1(HSP47)。其它有用的靶基因是微生物来源的基因,包括病毒、细菌和支原体基因。
[0486] 治疗本文中公开的疾病的方法包括施用与其它抑制剂、改善修饰的siRNA化合物的药理性质的物质或已知有效治疗患有本文中上述疾病或病症的任一种或对所述疾病易感的受试者的其它化合物结合或组合的本文中公开的修饰双链核酸分子。
[0487] 在另一个实施方案中,提供了包含本文中公开的治疗性修饰的dsRNA化合物连同至少一种其它治疗活性剂的药物组合物。所谓“与……结合”或“与……组合”意指先于、同时或随后。因此,与相同或分开的药物制剂相继地或同时地施用这样的组合的单个组分。
[0488] 包括与本文中描述的修饰的dsRNA化合物和疗法结合的用于治疗微血管病症、眼疾病和病况(例如黄斑变性)、听力损害(包括听力损失)、呼吸障碍、肾脏病症、器官移植、神经变性病症(例如脊髓损伤)、血管生成-和细胞调亡-相关病况的已知治疗的联合治疗被认为是本发明的部分。
[0489] 因此,在另一个实施方案中,将其它药学上有效的化合物与本文中公开的药物组合物结合施用。此外,将本文中公开的修饰的dsRNA化合物与第二治疗活性化合物一起用于制备用作治疗此类病况的辅助疗法的药剂。本领域技术人员可容易地理解适当剂量的用于与本文中公开的化学修饰的dsRNA化合物组合使用的已知第二治疗剂。
[0490] 在一些实施方案中,已提出以单一药物制剂的形式使用上文中提及的组合。
[0491] 通过许多已知的施用途径的任何一种进行包含本文中公开的药物活性dsRNA的任一种的药物组合物的施用,所述施用途径包括静脉内、动脉内、皮下、腹膜内或大脑内途径,如由熟练的医生来决定。通过使用专门的制剂,可能口服或通过吸入或通过鼻内滴注来施用组合物。在一些实施方案中,将本发明的化合物配制用于局部施用,包括配制为滴耳剂、滴眼剂、皮肤制剂、经皮肤制剂等。
[0492] “与……结合”意指在施用本发明的化合物或药物组合物之前、与之同时或之后施用其它药学上有效的化合物。因此,可与相同或分开的药物制剂相继地或同时地施用上文中提及的这样的组合的单个组分。对于本发明的修饰的siRNA化合物情况就是如此,可通过任何适当的途径,例如通过口服、含服、吸入、舌下、经直肠、经
阴道、经尿道、经鼻、经耳、经眼、局部、经皮(即,经皮肤)或胃肠外(包括静脉内、肌内、皮下和
冠状动脉内)施用来施用第二治疗剂。
[0493] 在一些实施方案中,通过相同途径施用以单种组合物提供的或作为两种或更多种药物组合物提供的本文中公开的修饰的dsRNA化合物和第二治疗剂(dsRNA或其它物质)。然而,在其它实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA化合物与第二治疗剂的不同的施用途径是可能的或优选的。本领域技术人员知道每一种治疗剂(单独地或组合地)的最佳施用模式。
[0494] 在各个实施方案中,本文中公开的修饰的dsRNA化合物是药物组合物中的主要活性组分。
[0495] 在另一个方面,提供了用于治疗疾病和用于本文中提及的疾病和病况的任一种的包含两种或更多种dsRNA分子的药物组合物。在一些实施方案中,以产生等同或另外地有益的活性的量将两种或更多种dsRNA分子或包含所述分子的制剂混合在药物组合物中。在某些实施方案中,两种或更多种siRNA分子共价地或非共价地结合,或通过长度在2-100,优选2-50或2-30个核苷酸的范围内的核酸接头连接在一起。
[0496] 在一些实施方案中,本发明的药物组合物还包含一种或多种其它dsRNA分子,其靶向一个或多个其它基因。在一些实施方案中,所述其它基因的同时抑制为本文中公开的疾病的治疗提供了累加或协同效应。
[0497] 根据施用模式、施用时间安排和剂量来进行根据本发明的
治疗方案,以便患者从本文中公开的病况的不利后果的功能恢复得到改善或以便延迟病症的发作。根据施用模式、施用时间安排和剂量来进行根据本发明的治疗方案,以便患者从本文中公开的病况的不利后果的功能恢复得到改善或以便延迟病症的发作。可与载体组合以产生单个剂量形式的活性成分的量取决于被治疗的宿主和具体施用模式而变化。剂量单位形式通常含有约0.1mg至约500mg的活性成分。可调整剂量单位以用于局部递送,例如用于玻璃体内递送或用于经鼓膜递送。
[0498] RNA干扰和siNA分子
[0499] RNA干扰是指动物中由短干扰RNA(siRNA)介导的序列特异性转录后基因沉默的过 程 (Zamore 等,2000,Cell,101,25-33;Fire 等,1998,Nature,391,806;Hamilton 等,1999,Science,286,950-951;Lin 等,1999,Nature,402,128-129;Sharp,1999,Genes&Dev.,13:139-141;和Strauss,1999,Science,286,886)。植物中相应的过程(Heifetz等,国际PCT公布号WO99/61631)通常称为转录后基因沉默(PTGS)或RNA沉默。转录后基因沉默的过程被认为是用于阻止外来基因的表达的进化保守的细胞防御机制(Fire等,1999,Trends Genet.,15,358)。这样的防止外来基因表达的保护作用可能已响应于来自
病毒感染或来自转座子元件至宿主基因组中的随机整合的双链RNA(dsRNA)的产生而进化,方式是通过特异性破坏同源单链RNA或病毒基因组RNA的细胞反应。dsRNA在细胞中的存在通过仍
待完全表征的机制触发RNAi反应。该机制似乎与其它已知的牵涉双链RNA特异性核糖
核酸酶的机制(例如干扰素反应)不同,所述干扰素反应由dsRNA介导的蛋白激酶PKR
和2',5'-寡腺苷酸合成酶的激活(从而导致mRNA被核糖核酸酶L非特异性切割)引起
(参见例如美国专利号6,107,094;5,898,031;Clemens等,1997,J.Interferon&Cytokine Res.,17,503-524;Adah等,2001,Curr.Med.Chem.,8,1189)。
[0500] 长dsRNA在细胞中的存在刺激称为“dicer”的核糖核酸酶III的活性 (Bass,2000,Cell,101,235;Zamore 等,2000,Cell,101,25-33;Hammond 等,
2000,Nature,404,293)。Dicer参 与dsRNA 至 称 为 siNA或 siRNA的 短dsRNA 片 段的 加 工 (Zamore 等,2000,Cell,101,25-33;Bass,2000,Cell,101,235;Berstein 等,
2001,Nature,409,363)。来源于dicer活性的短干扰RNA的长度通常为约21至约
23个核苷酸,并且包括约19个碱基对的双链体(Zamore等,2000,Cell,101,25-33;
Elbashir等,2001,Genes Dev.,15,188)。Dicer还已牵涉从保守结构的前体RNA切割
21和22个核苷酸的小时序RNA(stRNA),所述小时序RNA牵涉翻译控制(Hutvagner等,
2001,Science,293,834)。RNAi反应还表征了通常称为RNA诱导的沉默复合物(RISC)的内切核酸酶复合物,其介导具有与siRNA双链体的反义链互补的序列的单链RNA的切割。靶RNA的切割在与siRNA双链体的反义链互补的区域的中间发生(Elbashir等,2001,Genes Dev.,15,188)。
[0501] 已在多种系统中研究了RNAi。Fire等,1998,Nature,391,806第一次在秀丽隐杆
线虫(C.elegans)中观察到RNAi。Bahramian和Zarbl,1999,Molecular and CellularBiology,19,274-283以及Wianny和Goetz,1999,Nature Cell Biol.,2,70描述了哺乳动物系统中由dsRNA介导的RNAi。Hammond等,2000,Nature,404,293描述了利用dsRNA转
染的果蝇细胞中的RNAi。Elbashir等,2001,Nature,411,494和Tuschl等,国际PCT公布号WO01/75164描述了通过将合成的21个核苷酸的RNA双链体引入培养的哺乳动物细胞
(包括人胚胎肾细胞和HeLa细胞)而诱导的RNAi。最近在果蝇胚胎裂解物中进行的工作
(Elbashir等,2001,EMBO J.,20,6877和Tuschl等,国际PCT公布号WO01/75164)已揭示了对介导高效RNAi活性所必需的siRNA长度、结构、化学组成和序列的某些要求。
[0502] 核酸分子(例如具有如本文中公开的结构特征)可通过以序列特异性方式介导RNA干扰“RNAi”或基因沉默来抑制或下调基因表达或病毒复制;参见例如,
Zamore 等,2000,Cell,101,25-33;Bass,2001,Nature,411,428-429;Elbashir 等,
2001,Nature,411,494-498;和Kreutzer等,国际PCT公布号WO00/44895;Zernicka-Goetz等,国际PCT公布号WO01/36646;Fire,国际PCT公布号WO99/32619;Plaetinck等,国际PCT公布号WO00/01846;Mello和Fire,国际PCT公布号WO01/29058;Deschamps-Depaillette,国际PCT公布号WO99/07409;和Li等,国际PCT公布号WO00/44914;Allshire,2002
,Science,297,1818-1819;Volpe 等,2002,Science,297,1833-1837;Jenuwein,2002,Science,297,2215-2218;和 Hall 等,2002,Science,297,2232-2237;Hutvagner 和Zamore,2002,Science,297,2056-60;McManus 等,2002,RNA,8,842-850;Reinhart 等,
2002,Gene&Dev.,16,1616-1626;和Reinhart&Bartel,2002,Science,297,1831)。
[0503] 本发明已以举例说明的方式进行了描述,并且应理解所使用的术语意欲具有描述而非限制的单词的性质。
[0504] 根据上述教义,本发明的
修改和变化是可能的。因此,应理解在所附权利要求的范围内,本发明可被实施,而不仅仅是具体描述的。
[0505] 在下文中参考
实施例详细地举例说明本发明,但不被解释为是对限定于其。
[0506] 本文中任何文献的引用无意作为这样的文献是相关
现有技术的承认或被认为是本申请的任何权利要求的专利性的材料。关于任何文献的内容或日期的任何
声明基于在提交时
申请人可获得的信息并且不构成关于这样的声明的正确性的承认。实施例
[0507] 无需进一步详细说明,据信本领域技术人员可使用先前的描述,最大程度地利用本发明。因此下列优选的具体实施方案被解释为仅是举例说明性的,并且不是以任何方式对要求保护的本发明的限制。
[0508] 在本文中未明确描述的本领域内已知的标准分子生物学技术通常基本按照下列参考资料中所示的方法来进行:Sambrook等,Molecular cloning:A laboratory manual,Cold Springs Harbor Laboratory,New-York(1989,1992),和Ausubel等,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley 和 Sons,Baltimore,Maryland(1988),以 及 Ausubel 等,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley 和
Sons,Baltimore,Maryland(1989) 和 Perbal,A Practical Guide to Molecular
Cloning,John Wiley&Sons,New York(1988), 以 及 Watson 等,Recombinant
DNA,Scientific American Books,New York 和Birren 等 ( 编 著 )Genome Analysis:
A Laboratory Manual Series,第1-4卷Cold Spring Harbor Laboratory Press,New
York(1998),以及美国专利号4,666,828;4,683,202;4,801,531;5,192,659和5,272,057并通过引用并入本文。聚合酶链式反应(PCR)通常按照PCR Protocols:A Guide To
Methods And Applications,Academic Press,San Diego,CA(1990)中所述的方法来进
行。与流式细胞术组合的原位(细胞中)PCR用于检测含有特定DNA和mRNA序列的细胞
(Testoni等,Blood1996,87:3822.)。进行RT-PCR的方法在本领域也是熟知的。
[0509] 实施例1.针对靶基因的dsRNA的有义链和反义链序列的产生和修饰的dsRNA化合物的产生
[0510] 使用专有算法和已知的靶基因序列,产生用于潜在dsRNA的18和19-mer序列。使用该方法产生的反义链序列与靶mRNA序列的部分完全或大体上互补。在一些实施方案中,反义序列与相应的mRNA序列的部分完全互补。为了产生一些本文中公开的修饰的dsRNA1
化合物,置换反义链(N)x的5’末端位置(位置1;N)上的核苷酸以产生结构A2的实施方案的双链核酸分子。在其它实施例中,置换反义链(N)x的5’末端位置上的核苷酸和有义链(N’)y的3’末端位置上的核苷酸以产生结构A2的实施方案的双链核酸分子。
[0511] 一般而言,具有被选择用于体外测试的特定序列的双链核酸分子对于人和第二物种例如大鼠、小鼠、非人灵长类动物或兔的基因是特异性的。
[0512] 示例性的化合物靶向Rac1(智人ras相关C3肉毒菌毒素底物1(rho家族,小GTP结合蛋白Rac1)(RAC1)、转录物变体Rac1,mRNA)gi|156071503|ref|NM_006908.4|SEQ ID NO:1;或MYD88变体1(智人髓细胞分化初级应答基因(88)(MYD88),mRNA)gi|289546502|ref|NM_001172567.1|SEQ ID NO:2;或大鼠肿瘤蛋白p53gi|189083685|ref|NM_030989.3|SEQ ID NO:3。哺乳动物和非哺乳动物靶基因的靶RNA序列的多核苷酸序列可在例如NCBI
网站[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/]上获得。
[0513] 实施例2:修饰的dsRNA分子的体外测试
[0514] Rac1_2有义链和反义链的序列(5’>3’):
[0515] GAGUCCUGCAUCAUUUGAA有义链(SEQ ID NO:4)
[0516] UUCAAAUGAUGCAGGACUC反义链(SEQ ID NO:5)
[0517] Myd88_11有义链和反义链的序列(5’>3’):
[0518] GAAUGUGACUUCCAGACCA有义链(SEQ ID NO:6)
[0519] UGGUCUGGAAGUCACAUUC反义链(SEQ ID NO:7)
[0520] p53_17有义链和反义链的序列(5’>3’):
[0521] GAAGAAAAUUUCCGCAAAA有义链(SEQ ID NO:8)
[0522] UUUUGCGGAAAUUUUCUUC反义链(SEQ ID NO:9)
[0523] STRUC_2有义链和反义链的序列(5’>3’):
[0524] AGGGCGUCAUCCAACACAA有义链(SEQ ID NO:10)
[0525] UUGUGUUGGAUGACGCCCU反义链(SEQ ID NO:11)
[0526] 测试的双链化合物在本文中示于根据靶基因的表A、B、C和D中。有义链和反义链的转录提供了修饰的核苷酸的位置信息。
[0527] 包含2’5’核糖核苷酸、RNA和TNA部分的嵌合寡核苷酸的合成
[0528] 使用本文中公开的方法合成TNA亚磷酰胺。使用已建立的固相合成法(进行了一些改进以最优化耦合收率)进行包含RNA和TNA亚磷酰胺的dsRNA的合成(Schoning等,2002.Helvetica Chimica ACTA85:4111-4153)。
[0529] 表A-D提供了用于产生dsRNA分子的有义链和反义链。表E提供了有义链和反义链的图例说明。在下面的表中,2’5’是指为相邻核苷酸提供2’5’键的核糖核苷酸;TNA是指为相邻核苷酸提供3’2’键的苏糖核酸部分;L-DNA是指镜像核苷酸。
[0530] 表A:用于产生靶向RAC1的dsRNA分子的合成有义链和反义链:
[0531]
[0532]
[0533]
[0534]
[0535]
[0536] 表B1:用于产生靶向MYD88的测试的dsRNA分子的合成有义链和反义链
[0537]
[0538]
[0539]
[0540]
[0541] 表C1:用于产生靶向p53并且在有义链(19-mer链)中包含TNA的dsRNA分子的合成有义链和反义链
[0542]
[0543] 表C2:用于产生靶向p53并且在有义链(19-mer链)的位置9和10中包含假尿苷(psiU)的dsRNA分子的合成有义链和反义链
[0544]
[0545] 表D:用于产生靶向在有义链的3’末端上具有多个rA和rC的人工多核苷酸序列(STRUC)的dsRNA分子的合成有义链和反义链
[0546]
[0547]
[0548] 表E:本文中表中使用的未修饰和修饰的核苷酸/非常规的部分的图例
[0549]
[0550]
[0551] dsRNA分子对于靶基因的体外测试
[0552] 例如在内源地表达靶基因的细胞系或用包含靶基因或其部分的表达载体
转染的细胞中测试本文中公开的dsRNA的敲低活性。
[0553] 用于测试双链RNA化合物的中靶活性的低通量筛选(LTS)。
[0554] 将约2X105个内源地表达靶基因的人或大鼠细胞接种在1.5mL生长培养基中以在24小时后达到30-50%的汇合。用 试剂(达到每转染细胞0.01-5nM
的终浓度)转染细胞。将细胞在37±1℃,5%CO2下孵育48小时。
收获siRNA转染的细胞,
并使用EZ-RNA试剂盒[Biological Industries(#20-410-100)]分离RNA。
[0555] 如下进行逆转录:进行cDNA的合成,并通过实时qPCR测定靶基因mRNA水平,并将其针对每一个样本的亲环素A(CYNA,PPIA)mRNA的水平进行标准化。基于siRNA处理的样本对非转染对照样本的靶基因mRNA的量的比率测定siRNA活性。
[0556] 如下测定IC50值:
[0557] 将约1-2X105个内源地表达靶基因的人或大鼠细胞接种在1.5mL生长培养基中以达到30-50%的汇合。使用Lipofectamine2000试剂(达到范围在0.0029-100nM内变
化的终浓度),利用双链RNA分子转染细胞。作为阴性对照,利用终浓度为20-100nM的
TM
Lipofectamine 2000试剂或合成随机化序列、非靶向siRNA处理细胞。将Cy3标记的siRNA转染的细胞用作转染效率的阳性对照。
[0558] 将细胞在37±1℃,5%CO2下孵育48小时。收获siRNA转染的细胞,并使用EZ-RNA试剂盒[Biological Industries(#20-410-100)]分离RNA。逆转录:进行cDNA的合成,并通过实时qPCR测定靶基因mRNA水平,将其针对每一个样本的亲环素A(CYNA,PPIA)mRNA的水平进行标准化。
[0559] 通过使用利用不同终siRNA浓度获得的活性结果构建剂量-反应曲线来测定测试的RNAi活性的IC50值。通过将残留靶mRNA的相对量对转染的siRNA浓度的对照作图来构建剂量反应曲线。通过将最佳S形曲线(sigmoid curve)与测量的数据拟合来计算曲线。
[0560] 通过使用表达内源基因的细胞中的靶基因的qPCR分析来测定使用特异性siRNA对基因表达的抑制的百分比。
[0561] 血清稳定性测定
[0562] 如下测试本文中公开的修饰的化合物在人血清或人组织提取物中的双链体稳定性:
[0563] 将终浓度为7uM的siRNA分子在37OC于100%人血清(Sigma目录号H4522)中进行孵育。(在人血清中以1:14.29稀释的或在来自各种组织类型的人组织提取物中稀释的siRNA原液100uM)。在不同的时间点(例如0、30分钟、1小时、3小时、6小时、8小时、10小时、16小时和24小时)将五ul(5ul)添加至15ul1.5xTBE上样缓冲液中。立即在液氮中冷冻样本,并将其于在-20℃下保存。
[0564] 将每一个样本加载至根据本领域已知的方法制备的非变性20%的丙烯酰胺凝胶上。在紫外光下通过溴化乙锭显现寡聚物。
[0565] 外切核酸酶稳定性测定
[0566] 为了研究3’非核苷酸部分对核酸分子有义链的稳定化作用,将反义链和退火的siRNA双链体在由不同细胞类型制备的胞质提取物中进行孵育。
[0567] 提取物:HCT116胞质提取物(12mg/ml)
[0568] 提取缓冲液:37oC下25mM Hepes pH-7.3;8mM MgCl;在即将使用时开始添加具有1mM DTT的150mM NaCl。
[0569] 方法:将3.5ml的测试siRNA(100mM)与46.5ml含有120mg的HCT116胞质提取物的物质混合。46.5ml由12ml的HCT116提取物和34.5ml的补充有DTT和蛋白酶抑制剂
混合物/100(Calbiochem,setIII-539134)的提取缓冲液组成。siRNA在孵育试管中的终浓度为7mM。将样本在37oC下进行孵育,在指定的时间点将5ml转移至新试管,与15ml的
1XTBE-50%甘油上样缓冲液混合,随后于液态N2中快速冷冻。siRNA在上样缓冲液中的终浓度为1.75mM(21ng siRNA/ml)。为了利用非变性PAGE和EtBr染色进行分析,每泳道上样
50ng。为了进行Northern分析,每泳道上样1ng的测试siRNA。
[0570] 对dsRNA分子的固有免疫反应:
[0571] 将新鲜人血(在室温下)以1:1的比率与无菌0.9%NaCl在室温下混合,并轻轻地上样至(1:2的比率)在Ficoll(Lymphoprep,Axis-Shield目录号1114547)上。在摇
摆式离心机(swinging centrifuge)中在室温(22OC,800g)下离心样本,进行30分钟,
用RPMI1640培养基洗涤,并离心(室温,250g)10分钟。计数细胞,并将其以1.5X106个细胞/ml的终浓度接种在生长培养基(RPMI1640+10%FBS+2mM L-谷氨酰胺+1%Pen-Strep)
中,并在37°C下孵育1小时,随后进行dsRNA处理。随后根据制造商的说明书使用
TM
Lipofectamine 2000试剂(Invitrogen)以不同的浓度用测试dsRNA处理细胞,并将细胞在37℃于5%CO2
培养箱中孵育24小时。
[0572] 作为IFN反应的阳性对照,以0.25-5.0μg/mL的终浓度用poly(I:C)(一种作为TLR3配体的双链RNA(dsRNA)的合成类似物)(InvivoGen目录号tlrl-pic)或以
0.075-2μg/mL的终浓度用Thiazolaquinolone(CLO75)(一种TLR7/8配体)(InvivoGen目TM
录号tlrl-c75)处理细胞。将用Lipofectamine 2000试剂处理的细胞用作IFN反应的阴
性(参照)对照。
[0573] 在孵育后约24小时,收集细胞,并将上清液转移至新管。将样本立即在液氮中进行冷冻,并按照制造商的说明书,使用IL-6,DuoSet ELISA试剂盒(R&D System DY2060)和TNF-α,DuoSet ELISA试剂盒(R&D System DY210)测试IL-6和TNF-α细胞因子的分泌。从细胞沉淀提取RNA,并通过qPCR测量人基因IFIT1(干扰素诱导的具有三十四肽重复1的蛋白质)和MX1(粘液病毒(流感病毒)抗性1,干扰素可诱导的蛋白质p78)的mRNA水平。
将测量的mRNA的量针对参照基因肽基脯氨酰异构酶A(亲环素A;CycloA)的mRNA的量进
行标准化。通过将来自处理的细胞的IFIT1和MX1基因的mRNA的量与它们在非处理的细
胞中的量相比较来评估IFN
信号转导的诱导。qPCR结果是通过QC标准的结果,即标准曲线斜率的值在区间[-4,-3]中,R2>0.99,无引物二聚体。未通过QC要求的结果丧失分析的资格。
[0574] 双链RNA分子的中靶和脱靶测试
[0575] 本研究的目的是评估对照(未修饰)和测试(化学修饰)的双链核酸分子的中靶活性和潜在脱靶活性(Bramsen2010NAR.38(17):5761-73)。
[0576] siRNA分子的两条链具有相对于靶基因mRNA是有义的和反义构象的序列。在细胞内,将称为引导链(GS)的siRNA的反义链加载至RNA诱导的沉默复合物(RISC)内并且用于将RNAi机制导向靶mRNA中的互补序列。破坏称为过客链(PS)的有义链。当在GS与靶
mRNA之间存在精确互补性时,后者被RISC的RNA酶H样沉默子(slicer)活性切割。
[0577] 在一些情况下,siRNA分子可下调其转录物与3’-UTR中的GS
种子区域(位置2–8中的核苷酸[5’>3’])具有互补性的非预期基因(unintended gene)。不希望受理论束缚,该脱靶效应可通过与通过微RNA(miRNA)进行的靶沉默的机制类似的机制介导。另一种类型的siRNA的脱靶活性可因有义链(PS)加载至RISC内而发生。可通过化学修饰siRNA双链体中的初始siRNA序列来减少或消除合成siRNA的非预期脱靶效应。相应地设计测试分子。
[0578] 使用psiCHECKTM(Promega)质粒构建体,在“基于引导种子序列和过客链的活性测定”中评估测试分子的中靶活性(针对靶mRNA的活性)和脱靶活性(针对除靶mRNA外的mRNA的活性)。测试测试分子和对照分子针对完全靶序列(与测试分子的GS或PS的完整
的19个碱基的序列完全互补的核苷酸序列)或种子靶序列(与测试分子的GS或PS的核
苷酸1-8[5’>3’]互补的序列)的活性。
[0579] 测试分子与非修饰的对照siRNA对于GS完全靶位点至少是同样有活性的。测试分子对于PS完全靶位点无活性,然而对照非修饰的siRNA显示针对相同位点的活性。两种siRNA对于GS种子靶序列和PS种子靶序列位点都是无活性的。
[0580] 引导链(GS)是指双链RNA的能够进入RISC复合物并且指导靶RNA的沉默的反义链。
[0581] 过客链(PS)是指双链RNA的有义链。
[0582] 种子序列是指GS的与脱靶识别相关的核苷酸2-8(5’>3’)。
[0583] CM(完全匹配)是指具有与双链RNA分子的引导链完全互补的核苷酸序列的合成DNA片段。将该DNA片段克隆入报告基因的3’UTR中,并且用作RNA沉默的靶。
(Castanotto&Rossi(2009).Nature,22:426-33)
[0584] SM(种子匹配)是指具有与测试分子siRNA的引导链的核苷酸1-8(5’>3’)(第1个核苷酸+种子)完全互补的核苷酸序列的合成DNA片段。将该DNA片段克隆进入报告基因的3’UTR,并且用作基于种子的“脱靶”沉默的靶。
[0585] psiCHECKTM系统使得能够通过监测它们的靶序列的表达水平的变化来评估GS(反TM义链)和PS(有义链)引发靶向效应和脱靶效应。制备4种基于psiCHECK -2(Promega)
的构建体以用于评估每一种测试分子的GS和PS链的靶向活性和潜在脱靶活性。在每一种构建体中,将1个拷贝或3个拷贝的测试分子的PS和GS的完全靶序列或种子靶序列克隆
进入位于3'-UTR区域中的海肾萤光素酶翻译终止密码子的下游的多克隆位点。所得的载体称为:
[0586] 1-GS-CM(引导链,完全匹配)载体,其含有1个拷贝或3个拷贝的完全靶序列(与测试分子的GS的全部19个碱基的序列完全互补的核苷酸序列);
[0587] 2-PS-CM(过客链,完全匹配)载体,其含有1个拷贝或3个拷贝的完全靶序列(与测试分子的PS的完全19个碱基的序列完全互补的核苷酸序列);
[0588] 3-GS-SM(引导链,种子匹配)载体,其含有1个拷贝或3个拷贝的种子区域靶序列(与测试分子的GS的核苷酸1-8互补的序列);
[0589] 4-PS-SM(过客链,种子匹配)载体,其含有1个拷贝或3个拷贝的种子区域靶序列(与测试分子的PS的核苷酸1-8互补的序列)。
[0590] 将在位置19(AS的位置1)中具有或不具有核苷酸置换的靶序列克隆在海肾萤光素酶报告基因的编码区的下游。测试分子针对这些序列的任何序列的RNAi或种子介导的活性导致融合mRNA(GS)的切割和随后降解或导致翻译抑制(PS)。在这两种情况下,蛋白质表达被减弱。
[0591] 测试分子的GS和PS种子和完全靶位点的克隆
[0592] 将单拷贝的相关靶克隆在psiCHECKTM-2(Promega)载体中的报告mRNA(海肾萤光素酶)的3’UTR中。载体中存在多个克隆位点。使用的常用克隆位点是XhoI和NotI。使用标准分子生物学技术制备用于克隆的载体。化学合成CM和SM的每一条链,并通过加热至100℃,随后冷却至室温来使其退火。使用标准分子生物学技术进行连接,进行3小时。将连接的质粒转化进入大肠杆菌(E.coli)DH5a细胞。
[0593] 使用相关引物,通过菌落-PCR筛选所得菌落的质粒构建体的存在。从一个阳性菌落纯化每一种质粒(载体),并验证其序列。
[0594] 载体至人HeLa细胞中的转染
[0595] 每10cm培养皿接种约1.3-2x106个人HeLa细胞(ATCC,目录号CCL-2)。随后将细胞在37±1℃,5%CO2中孵育24小时。在接种后一天,利用8mL制备的新鲜生长培养基替TM
换生长培养基。如下使用Lipofectamine 2000试剂(Invitrogen),用载体之一转染每一个含细胞的平板:
[0596] 在Eppendorf管中,将15μL LipofectamineTM2000试剂稀释于1000μL DMEM培养基中,并在室温(RT)下孵育5分钟。在第二Eppendorf管中,将载体稀释至达到1000μL TMDMEM培养基中15μg的终浓度。将稀释的Lipofectamine 2000试剂轻轻地与稀释的DNA
TM
载体样本混合,并在室温下孵育20-40分钟。孵育后,将DNA/Lipofectamine 2000添加(至
2000μL的终体积)至细胞。使板轻轻地摆动。将板在37±1℃和5%CO2下孵育5小时。在
3
5小时的孵育后,将细胞以5x10 个细胞/孔的终浓度于80μL生长培养基中再涂铺在96
TM
孔板中。16小时后,使用Lipofectamine 2000用测试或对照分子转染细胞。如下所述,每一个siRNA浓度进行一式二份转染:
[0597] 过量制备LipofectamineTM2000以满足170个孔:将85μL的LipofectamineTM2000与3400□μL(3.4mL)的DMEM培养基混合,并在室温下孵育5分钟。
[0598] 测试和对照分子的工作溶液的制备:通过稀释10μM的原液溶液来制备不同浓度的工作溶液。制备该稀释物系列来产生范围在0.0095nM与100nM(于100μL DMEM转染培养基中)之间的终转染浓度(0.0095、0.019、0.039、0.07、0.15、0.31、0.625、1.25、2.5、
5.0、20.0、100.0)。
[0599] 将100μL等分的稀释的Lipofectamine2000与100μL的每一种稀释的测试分子或对照分子工作溶液(上述的)轻轻混合,并将混合物在室温下孵育20-40分钟。孵育后,TM将20μL的siRNA/Lipofectamine 2000混合物添加在细胞的顶部(与80μL的上述细胞
培养基预孵育)。使板轻轻地摆动。将细胞在37±1℃和5%CO2下孵育48小时。
[0600] 转染的细胞中海肾萤光素酶活性的测定
[0601] psiCHECKTM-2载体使得能够监测融合至海肾萤光素酶报告基因的靶序列的表达的变化。将测试/对照分子靶序列克隆进入海肾萤光素酶的3'非转录区(3'-UTR)。测量海TM肾萤光素酶活性的降低从而提供了监测活性的方便方法。此外,psiCHECK -2载体含有在不同启动子下转录的第二报告基因萤火虫萤光素酶,其使得能够进行海肾萤光素酶表达的标准化。
[0602] 测试或对照分子后48小时,根据制造商的方法,使用 测定试剂盒(Promega)测量每一个siRNA转染的样本中的转染海肾和萤火虫萤光素酶活性:
[0603] 从细胞完全除去培养基,并随后通过添加40μL/孔的1X萤光素酶裂解缓冲液来裂解细胞。随后将板冷冻(-80℃),并在室温下解冻。通过用移液器吸打数次来悬浮细胞裂解物,并将12.5μL的等分的每一个样本转移至分开的96孔板中。将50μL的萤
光素酶底物(LARII)添加至每一个提取物中,并通过吸光度、
荧光和发光读数器(Perkin TM
Elmer,Victor 1240)测量萤火虫萤光素酶活性。将50μL的Stop&Glo试剂添加至每一个样本中,并立即测量海肾萤光素酶活性。对于每一个样本,将海肾萤光素酶活性值除以萤火虫萤光素酶活性(标准化)。海肾萤光素酶活性最终表达为测试样本的标准化活性值相对TM
于在用不存在测试或对照分子的相应psiCHECK -2质粒转染的细胞中获得的标准化值的百分比。
[0604] IC50计算
[0605] 通过使用利用不同终siRNA浓度获得的活性结果构建剂量-反应曲线来测定测试和对照分子针对GS_CM位点的活性的IC50值。通过将海肾萤光素酶活性的相对标准化值对转染的siRNA浓度的对数进行作图来构建剂量反应曲线。通过将最佳S形曲线与测量的数据拟合来计算曲线。用于sigmoid拟合的方法称为3点曲线拟合。
[0606]
[0607] 其中:
[0608] Y为残留半胱天冬酶2的mRNA反应,
[0609] X为转染的siRNA浓度的对数,
[0610] Bot为在底部平台(bottom plateau)上的Y值,
[0611] 当Y在底部与顶部平台之间的中途时LogIC50为X值,并且HillSlope是曲线的陡度。
[0612] 结果
[0613] 为了评估双链RNA分子链的每一条链的潜在脱靶活性,使用psiCHECK(Promega)质粒构建体,应用“基于引导种子序列和过客链的活性测定”。海肾活性的测量提供了监测双链RNA活性的方便方法。
[0614] 靶海肾萤光素酶蛋白质活性的测量
[0615] 通过测量利用不同浓度的分子转染的细胞中海肾萤光素酶报告蛋白质的相对活性来在蛋白质水平上评估测试和对照分子针对4种靶序列(GS-CM,引导链完全匹配;
GS-SM,,引导链种子匹配;PS-CM,过客链完全匹配;和PS-SM,过客链种子匹配)的活性。每一个测定重复3次。通过构建浓度-反应曲线来测定测试分子针对GS-CM靶位点的活性的IC50值。
[0616] 测试和对照分子以剂量反应的方式针对靶GS-CM位点具有活血。结果表示为来自Ctrl(对照)的萤光素酶活性的百分比,即值越低,双链化合物实现靶序列的敲低的活性越高。
[0617] 下列表F-L提供了一些测试的分子的中靶和脱靶活性。结果显示为当以所列浓度的dsRNA处理细胞时保留的残留靶标的百分比。
[0618] 表F:在反义链的位置5、6、7和/或8中包含2’5’的dsRNA分子(Rac1_2dsRNA)的中靶活性和脱靶活性
[0619] 反义链的中靶活性(靶质粒含有RAC1_2完全有义序列)
[0620]
[0621] 反义miRNA的脱靶活性(靶质粒在位置2-8+中含有RAC1_2有义序列)
[0622]
[0623] 表G1:在反义链的位置5、6、7和/或8中包含2’5’的dsRNA分子的中靶活性和脱靶活性
[0624] 反义链的中靶活性(靶质粒含有RAC1_2完全有义序列)
[0625]
[0626] 反义miRNA的脱靶活性(靶质粒在位置2-8上含有RAC1_2有义序列)
[0627]
[0628] 表G2:在反义链的位置5、6、7和/或8中包含L-DNA、TNA或位置2中包含2’OMe的dsRNA分子(Rac1_2dsRNA)的中靶活性和脱靶活性
[0629]
[0630] 反义miRNA的脱靶活性(靶质粒在位置2-8+中含有RAC1_2有义序列)
[0631]
[0632]
[0633] 表H1和H2:在位置5、6、7和/或8中包含L-DNA的dsRNA分子(Rac1_2dsRNA)的中靶和脱靶活性
[0634] H1.反义链的中靶活性(靶质粒含有RAC1_2完全有义序列)
[0635]
[0636] H2.反义miRNA的脱靶活性(靶质粒在位置2-8中含有RAC1_2有义种子序列)
[0637]
[0638] 表J1和J2:在有义链的位置9中包含TNA的dsRNA分子(Rac1_2dsRNA)的中靶活性和脱靶活性
[0639] 表J1
[0640] 反义链的中靶活性(靶质粒含有RAC1_2完全有义序列)
[0641]
[0642]
[0643] 表J2
[0644] 反义miRNA的脱靶活性(靶向质粒在位置2-8+中含有RAC1_2有义序列)
[0645]siRNA结构 S73 S985(9,TNA)
siRNA浓度
500nM 78
400nM 76
200nM 72 39
100nM 65 37
[0646] 表K1和K2:在有义链的3’末端或倒数第二的位置上包含2’5’核糖核苷酸的dsRNA分子(MYD88_11dsRNA)的活性和/或血浆稳定性数据
[0647] 表K1
[0648]
[0649]
[0650] 表K2
[0651]
[0652]
[0653] 3'末端上的连续2'-5'核苷酸不阻碍活性并且当3’Pi存在(即_S1264)时甚至可提高活性。通过3’末端或3’倒数第二的位置上放置4个或5个或6个连续2’5’核糖核苷酸可改善血浆稳定性。
[0654] 表L1和L2提供了在有义链或反义链中包含TNA残基的双链分子的敲低活性(残留mRNA的百分比)数据。
[0655] 表L1
[0656]
[0657]
[0658]
[0659] 表L2
[0660]
[0661] 实施例3:具有下式的化合物的合成
[0662]
[0663] 尝试按照 等,Helv.Chim.Acta85:4111-4153(2002)第4114-5页中所述的方法来制备标题化合物。
[0664] 实施例4:具有下式的化合物的合成
[0665]
[0666] ———————————————————————————————
[0667] 第一步:式 的化合物的合成
[0668] 第二步:式 的化合物的合成
[0669] 第三步:式 的化合物的合成
[0670] 通过柱层析将其中DMT醚位于3-位置而非4-位置的不想要的区域异构体(regioisomer)与期望的区域异构体分离。
[0671] 第四步:式 的化合物的合成
[0672] 第五步:式 的化合物的合成
[0673] 第六步:式 的化合物的合成
[0674] 实施例5:具有下式的化合物的合成
[0675]
[0676] 第一步:式 的化合物的合成
[0677] 第二步:式 的化合物的合成
[0678] 第三步:式 的化合物的合成
[0679] 第四步:式 的化合物的合成
[0680] 实施例6:使用RNA和TNA亚磷酰胺合成dsRNA分子
[0681] 如本文中所述合成TNA亚磷酰胺。使用已建立的固相合成法(进行了一些改进以最优化耦合收率)进行包含RNA和TNA亚磷酰胺的嵌合寡核苷酸的合成(Schoning等,
2002.Helvetica Chimica ACTA85:4111-4153)。
[0682] 本文中未明确描述的本领域已知的标准分子生物学方案通常基本上按照如下参考资料中所示的方法来进行:Sambrook等,Molecular cloning:A laboratory
manual,Cold Springs Harbor Laboratory,New-York(1989,1992),和Ausubel等,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley 和 Sons,Baltimore,Maryland(1988),以 及 Ausubel 等 ,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley 和
Sons,Baltimore,Maryland(1989), 以 及 Perbal,A Practical Guide to Molecular Cloning,John Wiley&Sons,New York(1988), 以 及 Watson 等,Recombinant
DNA,Scientific American Books,New York 和 Birren 等 ( 编 著 )Genome Analysis:
A Laboratory Manual Series,第1-4卷Cold Spring Harbor Laboratory Press,New York(1998)以及美国专利号4,666,828;4,683,202;4,801,531;5,192,659和5,272,057中提出的方法,并通过引用将所述参考资料并入本文。通常如PCR Protocols:A Guide To Methods And Applications,Academic Press,San Diego,CA(1990)中一样进行聚合酶链式反应(PCR)。与流式细胞术组合的原位(在细胞中)PCR用于检测含有特定DNA和mRNA序
列的细胞(Testoni等,Blood1996,87:3822.)。进行RT-PCR方法在本领域中也是熟知的。
[0683] 通过使用专有算法和已知的靶基因序列,产生许多潜在siRNA的18和19-mer序列。使用该方法产生的反义链序列与靶mRNA序列的部分完全或大体上互补。在一些实施方案中,反义序列与相应的mRNA序列的部分完全或大体上互补。在一些实施方案中,反义序列与相应mRNA序列的部分完全互补。为了产生一些发明的修饰的dsRNA分子,置换反义1
链(N)x的5’末端位置(位置1;N)上的核苷酸以产生结构A2的实施方案的双链核酸分
子。在其它实施例中,置换反义链(N)x的5’末端位置上的核苷酸和有义链(N’)y的3’末端位置上的核苷酸以产生结构A2的实施方案的双链核酸分子。
[0684] 一般而言,具有被选择用于体外测试的特定序列的双链分子对于人和第二物种例如大鼠、小鼠或兔的基因是特异的。
[0685] 本文中公开的示例性化合物靶向实施例1中公开的(同上)大鼠TP53人Rac1或人MYD88(智人髓细胞分化初级应答基因(88)(MYD88),mRNA)gi|289546502|ref|NM_00117
2567.1|(SEQ ID NO:2)。使用靶向包含多个A和C核苷酸的人工序列的dsRNA化合物,并且所述dsRNA化合物称为STRUC2。
[0686] 实施例7:急性肾功能衰竭(ARF)的模型系统
[0687] ARF是特征在于数天内发生的肾功能的快速衰退的临床综合征。不希望受理论束缚,急性肾损伤可以是肾缺血-再灌注损伤例如经历大手术例如大
心脏手术的患者的肾缺血-再灌注损伤的结果。ARF的主要特征是肾小球滤过率(GFR)的急剧下降,从而导致氮废物(尿素、肌酸酐)的滞留。最近的研究支持肾组织中的细胞调亡在大多数人ARF病例中是显著的。凋亡细胞死亡的主要位置是远侧肾单位。在缺血性损伤的初发期,肌动蛋白细胞骨架的完整性的丢失导致上皮细胞变扁,刷状缘(brush border)丢失,局域性细胞粘着(focal cell contacts)丢失以及随后细胞从下面基底脱离。
[0688] 测试本文中公开的化合物治疗缺血-再灌注诱导的ARF的动物模型的缺血性再灌注损伤的功效。
[0689] 实施例8:压疮或压力溃疡的模型系统
[0690] 压疮或压迫溃疡(包括糖尿病性溃疡)是当持续压力(通常来自床或
轮椅)截断至身体的易损部分(特别地臀部、髋和足跟上的皮肤)的循环时产生的受损皮肤和组织的区域。缺乏足够的血流导致受影响组织的缺血性坏死和溃疡。压疮最常在知觉减弱或不存在的患者中或操劳过度、衰弱、瘫痪或长期卧床不起的患者中发生。骶骨、坐骨、大
转子、外踝(external malleol)和足跟上方的组织特别易受影响;取决于患者的状况,可牵涉其它位置。
[0691] 在,除 其 它 以 外,如Reid等 ,J Surg.Res.116:172-180,2004中 描 述 的小 鼠 模 型 中 或 在 由 Mustoe 等,JCI,1991.87(2):694-703;Ahn和 Mustoe,Ann Pl Surg,1991.24(1):17-23描述的兔模型中测试本文中公开的分子治疗压疮、溃疡和类似伤口的功效。
[0692] 实施例9:慢性阻塞性肺疾病(COPD)的模型系统
[0693] 慢性阻塞性肺疾病(COPD)的特征主要在于肺气肿,其为外周空气间层(peripheral air space),终末细支气管远端的永久性破坏。肺气肿的特征也在于炎症细胞例如巨噬细胞和嗜中性粒细胞在细支气管和肺泡结构中的积累。肺气肿和慢性支气管炎可作为COPD的部分发生或单独发生。
[0694] 在,除其它以外,动物模型例如如下公开的动物模型中测试本文中公开的分子治疗COPD/肺气肿/慢性支气管炎的功效:Starcher和Williams,1989.Lab.
Animals,23:234-240;Peng,等,2004.;Am J Respir Crit Care Med,169:1245–1251;
Jeyaseelan等,2004.Infect.Immunol,72:7247-56。其它模型描述于指定给本申请的受让人的PCT专利公布WO2006/023544中,将所述专利公布在此通过引用并入本文。
[0695] 实施例10:脊髓损伤的模型系统
[0696] 脊髓损伤或脊髓病是导致知觉和/或可动性丧失的脊髓的紊乱。两个最常见类型的脊髓损伤因创伤和疾病而引起。创伤性损伤可归因于,除其它以外,交通事故、跌倒、射击、潜水事故,以及可影响脊髓的疾病,包括脊髓灰质炎、脊柱裂、肿瘤和
弗里德赖希共济失调(Friedreich’s ataxia)。
[0697] 在脊髓震荡(spinal cord contusion)后将dsRNA注射进入脊髓和注射至未受伤的大鼠中。产生矢状
冰冻切片,并使用4组不同的抗体进行免疫染色来确定摄取是否已在神经元、星形神经胶质、少突神经胶质(oligdendroglia)和/或巨噬细胞/小神经胶质细胞中发生。神经元的标志物包括NeuN或GAP43;星形神经胶质和潜在的神经干细胞的标志物包括GFAP、巢蛋白或
波形蛋白;少突神经胶质的标志物包括NG2或APC;巨噬细胞/小神经胶质细胞的标志物包括ED1或Iba-1(Hasegawa等,2005.Exp Neurol193:394-410)。
[0698] 用两个不同剂量的dsRNA(1μg/μl、10μg/μl)注射大鼠,并使其生活1天和3天,然后处死。结果表明针对脊髓损伤基基因的dsRNA增强运动神经元的恢复。
[0699] 实施例11:青光眼和缺血性视神经病变(ION)的模型系统
[0700] 在动物模型例如由Pease等,J.Glaucoma,2006,15(6):512-9中描述的动物模型(患有实验性青光眼的大鼠中和正常小鼠中的压力计校准(Manometric calibration)以及TonoLab与TonoPen眼压计的比较)中测试本文中公开的化合物治疗或预防青光眼的功效。
[0701] 使用视神经夹伤的方案在成年Wistar大鼠中建立缺血性视神经病变的动物模型。在视神经夹伤(ONC)之前7天,通过给上丘施用逆行示踪剂(retrograde tracer)FluoroGold(2%,Fluorochrome,Englewood,CO)来选择性标记视网膜神经节细胞(RGC)。示踪剂被逆行转运沿着RGC轴突运输,从而导致在荧光示踪剂注射后1周内所有RGC被完全和特异性标记。在逆行示踪后7天使动物经历ONC损伤。通过眶上入路(supraorbital
approach)暴露眼眶视神经,并且通过用摄子夹伤10秒,从离筛板2mm的地方横断视神经中的所有轴突。在视神经夹伤时使用玻璃微量移液器,将单次剂量20μg/5μl的测试修饰的dsRNA的PBS溶液显微注射进入视神经
乳头前面2mm的玻璃体。
[0702] 在视神经夹伤后7天,通过在平铺视网膜上计数FluoroGold标记的RGC来测定RGC的存活率。在视神经夹伤后1周,用4%的多聚甲醛经心脏灌注实验动物。切取两个视网膜,将其再固定30分钟,然后平铺在
载玻片上以进行神经节细胞层定量。在每一个视网膜的16个不同区域中计算荧光RGC的数目,并测定RGC的存活百分比,将其与从根本未经历视神经夹伤的大鼠获得的样本或从注射PBS、对照siRNA或GFP siRNA并且进行了视神经夹伤的大鼠获得的样本相比较。可在濒死RGC被吞噬后已并入FluoroGold的小胶质细胞可通过它们的特征形态学来进行辨别,并将其从定量分析排除。
[0703] 利用视神经轴突切断术的另一个模型,其中通过横断靠近眼的视神经来对RGC的整个群体进行轴突切断(Cheng L,等J.Neurosci.2002;22:3977-3986)。
[0704] 实施例12:肺移植后缺血/再灌注损伤的大鼠模型系统
[0705] 在 一 个 或 多 个 实 验 动 物 模 型,例 如 由Mizobuchi 等,2004.J.Heart Lung Transplant,23:889-93;Huang, 等,1995.J.Heart Lung Transplant.14:S49;Matsumura, 等,1995.Transplantation59:1509-1517;Wilkes, 等,1999.
Transplantation67:890-896;Naka,等,1996.Circulation Research,79:773-783描述的实验动物模型中,测试本文中公开的化合物治疗肺移植后缺血/再灌注损伤或缺氧性损伤的功效。
[0706] 实施例13:急性呼吸窘迫综合征的模型系统
[0707] 在,除其它以外,由Chen等(J Biomed Sci.2003;10(6Pt1):588-92描述的动物模型中测试本文中公开的化合物治疗急性呼吸窘迫综合征的功效。
[0708] 实施例14:听力损失病况的模型系统
[0709] 听力损失的代表性模型包括卡铂诱导的或
顺铂诱导的耳蜗毛细胞死亡的毛丝鼠模型
和声诱导的耳蜗毛细胞死亡的毛丝鼠模型。
[0710] 在Phex起源的小鼠模型(Megerian等(“A mouse model with postnatalendolymphatic hydrops and hearing loss”,Hearing Res2008;237(1-2):90-105)中测试治疗美尼尔氏病(Ménière’s disease)的方法。
[0711] 实施例15.骨关节炎(OA)的动物模型
[0712] 胶原诱导的关节炎(CIA):小鼠的CIA描述于Trentham等(1977.J.Exp.Med.146:857-868)中。佐剂诱导的关节炎(AA):AA描述于Kong等,(1999.Nature,402:304-308)
中。半月板切除术模型(menisectomy model)描述于Han等,(1999.Nagoya J Med Sci
62(3-4):115-26)中。
[0713] 除了本领域已知的体外模型外,还使用上述模型的一个或多个评价不同dsRNA对与OA相关的不同参数例如软骨
细胞增殖、终末分化和关节炎的发展的影响。
[0714] 实施例16:移植相关性急性肾损伤的大鼠模型系统
[0715] 冷缺血–对供体动物进行左
肾切除术,随后冷冻保存(在冰上)收获的肾持续5小时的时期。在该时期结束时,受体大鼠将经历双侧肾切除术,随后移植冷冻保存的肾移植物。总的热缺血时间(包括手术过程)为约30分钟。在肾收获之前(“pre”)对供体动物或在移植术后15分钟(“后15分钟”)或4小时(后4小时)对受体动物经由股静脉静脉内施用化学修饰的siRNA。
[0716] 热缺血–在测试大鼠中,进行左肾切除术,随后进行自体移植,这导致45分钟的温肾移
植物保护期(warm kidney graft preservation period)。在自体移植后,对相同动物进行右肾切除术。在收获肾移植物(模拟供体治疗)之前(“pre”)或在肾自体移植后(模拟受体治疗)或在收获之前和移植之后(组合的供体和受体治疗)(“pre-post”)经由股静脉静脉内施用针对靶标的化学修饰siRNA。
[0717] 尽管上述实施例已举例说明了进行本发明的实施方案的特定方法,但在实践中,本领域技术人员将理解进行本发明的实施方案的替代性方法,所述方法未在本文中明确地显示。应理解,本公开内容被认为是本发明的原理的范例,并且无意将本发明限定于举例说明的实施方案。
[0718] 本领域技术人员将承认,或能够确定仅使用常规实验、本文中描述的本发明的具体实施方案的等同物。此类等同物意欲由下列权利要求所涵盖。