【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルキル化薬に対する感受性を上昇させるための方法および薬剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルキル化薬は環境中に多く存在し、また、一般的な癌治療で多く使われている化合物である。アルキル化薬は細胞内のDNAおよびRNAに直接作用し、塩基部分を修飾して、ゲノムの変異や翻訳異常を引き起こす事が知られている。その結果、哺乳動物では癌化、神経変性、老化を引き起こす。また、全く違う作用として、アルキル化薬は癌細胞を急速に死滅させる。このことからアルキル化薬は抗癌剤として広く使われているが、重篤な副作用があり、アルキル化薬耐性癌も知られている。
【0003】
アルキル化薬によってダメージを受けたゲノムDNAは、DNA glycosylaseやalkyltransferaseにより修復される。ヒトでは、DNAグリコシラーゼ(DNA glycosylase)としてMYH、OGG1遺伝子が、アルキルトランスフェラーゼ(alkyltransferase)としてMGMT遺伝子の存在が知られている [Nakabeppu, Y. (2001) Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 68:75-94; Margison, G.P. and Santibanez-Koref, M.F. (2002) Bioessays. 24:255-66; Gerson, S.L. (2002) J Clin Oncol. 20:2388-99]。これらの遺伝子をノックアウトした細胞においては、アルキル化薬に対する感受性が増すことが知られている。特に、MGMT遺伝子は癌細胞での発現が高く、アルキル化薬耐性癌細胞での高い発現が報告されている [Margison, G.P. and Santibanez-Koref, M.F. (2002) Bioessays. 24:255-66; Gerson, S.L. (2002) J Clin Oncol. 20:2388-99]。このことから、アルキル化薬とMGMT阻害剤を併用することにより、より低濃度でアルキル化薬の効果が示され、アルキル化薬耐性癌においてもアルキル化薬の効果が確認できている [Margison, G.P. and Santibanez-Koref, M.F. (2002) Bioessays. 24:255-66; Gerson, S.L. (2002) J Clin Oncol. 20:2388-99]。実際に、MGMTの特異的阻害剤であるO6-benzylguanineは、アルキル化薬であるBCNU(N,N'-bis(2-chloroethyl)-N-nitrosourea)およびtemozolomideとの併用薬として、臨床試験のPhase Iで7件、Phase IIで4件、Phase IIIで1件開発されている [Gerson, S.L. (2002) J Clin Oncol. 20:2388-99]。
【0004】
【非特許文献1】
Nakabeppu Y. (2001) Regulation of intracellular localization of human MTH1, OGG1, and MYH proteins for repair of oxidative DNA damage. Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 68:75-94.
【非特許文献2】
Margison GP, Santibanez-Koref MF. (2002) O6-alkylguanine-DNA alkyltransferase: role in carcinogenesis and chemotherapy. Bioessays. 24:255-66.
【非特許文献3】
Gerson SL. (2002) Clinical relevance of MGMT in the treatment of cancer. J Clin Oncol. 20:2388-99.
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はアルキル化薬に対する感受性を上昇させるための方法および薬剤を提供する。また本発明は、アルキル化薬に対する感受性を上昇させる候補化合物のスクリーニング方法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
ごく最近、大腸菌のalkB遺伝子が新しいタイプのアルキル化DNAの修復酵素であることが報告された [Begley, T.J. and Samson, L.D. (2003) Trends Biochem Sci. 28:2-5; Falnes, P.O. et al. (2002) Nature. 419:178-82; Trewick, S.C. et al. (2002) Nature. 419:174-8]。alkBは2-オキソグルタル酸(2-oxoglutarate)と二価の鉄イオン存在下でDNAおよびRNA中の1-メチルアデニン(1-methyladenine)と3-メチルシトシン(3-methylcytosine)からメチル基を取り除き、正常な塩基へと修復する酵素である。alkBホモローグは哺乳動物から細菌まで多くの生物で広く分布している。ヒトホモローグはABH、ABH2、ABH3遺伝子が存在する事がデータベースにより判明しており、この3つの遺伝子のうち、ABH2、ABH3はalkBと同様の酵素活性を示す事が報告されている [Duncan, T. et al. (2002) Proc Natl Acad Sci U S A. 99:16660-5]。また、ABH2は効率的に二重鎖DNA中のメチル基を取り除き、ABH3はRNAも良く基質にする [Aas, P.A. et al. (2003) Nature.421:859-63]。細胞内局在はABH2が核にのみ存在し、ABH3は核、細胞質のどちらにも拡散して存在する [Duncan, T. et al. (2002) Proc Natl Acad Sci U S A. 99:16660-5]。ABH2、ABH3ともに癌細胞で発現しており、過剰発現はアルキル化薬耐性を示すと考えられている。
【0007】
このような観点から本発明者らは、ABH2およひABH3を含む哺乳動物のalkBホモログは、アルキル化薬併用剤として非常に有望な分子ターゲットであると考えた。そこで、哺乳動物細胞において実際にalkBホモログを阻害する事により、アルキル化薬に対する感受性を示すかについて解析を行った。その結果、alkBホモログの発現を抑制することによって、細胞のアルキル化薬に対する感受性は有意に上昇することが判明した。すなわち哺乳動物のalkBホモログの発現または活性を抑制または阻害する化合物はアルキル化薬に対する感受性を上昇させるために有用であり、該化合物は、例えば癌治療などにおいてアルキル化薬と併用することによって、治療効果を高めるために用いることができる。また、alkBホモログの発現または活性を抑制または阻害する化合物をスクリーニングすることによって、新たなアルキル化薬併用剤を開発することも可能である。
【0008】
すなわち本発明は、アルキル化薬に対する感受性を上昇させるための方法、アルキル化薬に対する感受性を上昇させるアルキル化薬併用剤、およびアルキル化薬に対する感受性を上昇させる候補化合物のスクリーニング方法等に関し、より具体的には、
(1)哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子の発現または該遺伝子がコードする蛋白質の活性を阻害する工程を含む、アルキル化薬に対する哺乳動物細胞の感受性を上昇させる方法、
(2)哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子がABH2またはABH3である、(1)に記載の方法、
(3)哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子の発現をRNAiにより阻害する、(1)に記載の方法、
(4)哺乳動物細胞が癌細胞である、(1)に記載の方法、
(5)哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子の発現または該遺伝子がコードする蛋白質の活性を阻害する化合物を有効成分として含む、アルキル化薬併用剤、
(6)哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子がABH2またはABH3である、(5)に記載のアルキル化薬併用剤、
(7)該化合物が、siRNAまたはsiRNAを発現するベクターである、(5)に記載のアルキル化薬併用剤、
(8)アルキル化薬に対する哺乳動物細胞の感受性を上昇させる候補化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)被験化合物の存在下、哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子の発現または該遺伝子がコードする蛋白質の活性を測定する工程、
(b)対照に比べて該発現または活性を阻害する化合物を選択する工程、を含む方法、
(9)(8)に記載の方法により選択された化合物を薬学的に許容される担体と混合する工程を含む、アルキル化薬併用剤の製造方法、に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明は、哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子の発現または該遺伝子がコードする蛋白質の活性を阻害する工程を含む、アルキル化薬に対する哺乳動物細胞の感受性を上昇させる方法に関する。本発明者らは、哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子を標的として、アルキル化薬に対する感受性を上昇させることに初めて成功した。アルキル化薬は、一般に強い抗腫瘍効果を有しており、DNAおよび/またはRNAをアルキル化して癌細胞を死滅させる。このとき、本発明に従いAlkBホモログの発現または活性を阻害することにより、このアルキル化薬の効果を高めることが可能である。
【0010】
本発明において哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子(以下、単に「AlkBホモログ遺伝子」とも記載する)とは、2-オキソグルタル酸(αケトグルタル酸)および二価の鉄イオン[Fe(II)]依存的オキシゲナーゼであって、DNAおよび/またはRNA中の1-メチルアデニン(1-methyladenine)および/または3-メチルシトシン(3-methylcytosine)からメチル基を取り除く活性を有する蛋白質をコードする核酸を言う。哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子は、好ましくは大腸菌AlkB変異株を相補する。すなわち、大腸菌AlkB変異株に該遺伝子を導入した場合に、アルキル化薬に対する感受性を低下させる。相補は大腸菌AlkB変異株と比べた場合に有意であればよく、完全(野生型と同じまで)に回復させなくても部分的な相補であってもよい。
【0011】
哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子としては、ABH遺伝子ファミリーが同定されている。ABH遺伝子ファミリーにはABH(Wei YF et al., Nucl. Acids Res. 1996. 24:931-37; Genbank accession X91992 (protein: CAA63047), AC008044 (protein: AAF01478, Q13686), BC025787 (protein: AAH25787)、ABH2(Genbank accession XM_058581 (protein: XP_058581))、およびABH3(Genbank accession NM_139178 (protein: NP_631917))が知られている。これら各遺伝子の塩基配列に関する情報は、当業者においては、GenBank等の公共の遺伝子データベースから容易に取得することができる。ABHマウスホモログとしては、Genbank accession XM_127049 (protein: XP_127049)、ABH2のラットホモログとしては、Genbank accession XM_222273 (protein: XP_222273)、マウスホモログとしては、Genbank accession XM_132383 (protein: XP_132383)、およびAK079195 (protein: BAC37576) などが挙げられる。ABH3マウスホモログとしては、Genbank accession XM_130317 (protein: XP_130317) が挙げられる。哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子として、好ましくは、ABH2遺伝子およびABH3遺伝子、およびそれらのカウンターパートが挙げられる。
【0012】
より具体的には、哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子には、ヒトABH(配列番号:1)、ヒトABH2(配列番号:3)、およびヒトABH3(配列番号:5)、並びに他の生物におけるそれらのカウンターパート(多型および変異体を含む)などが含まれる。一般に哺乳動物の遺伝子には、塩基配列中の多型等により、同一の遺伝子であっても複数の種類の配列が存在する場合がある。この多型とは、一塩基の置換、欠失、挿入変異からなる一塩基多型 (SNPs) に限定されず、連続する数塩基の置換、欠失、挿入変異も含まれる。従って、上記に示したABH、ABH2、およびABH3の塩基配列は例示にすぎず、必ずしもこれらの配列に限定されない。哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子には、具体的には以下のような蛋白質であって、2-オキソグルタル酸および二価の鉄イオン存在下でDNAおよび/またはRNA中の1-メチルアデニンおよび/または3-メチルシトシンからメチル基を取り除く活性を有する蛋白質をコードする遺伝子が含まれる。
(a)配列番号:2、4、または6の100残基以上の連続する部分アミノ酸配列と70%以上の同一性を有する蛋白質;
(b)配列番号:2、4、または6の100残基以上の連続する部分アミノ酸配列において、30%以内のアミノ酸を置換、欠失、および/または付加したアミノ酸配列を含む蛋白質;
(c)配列番号:1、3、または5の塩基配列またはその相補鎖とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸がコードする蛋白質。
これらの蛋白質には、天然に存在する各哺乳動物のAlkBホモログ蛋白質(多型、機能を維持したバリアントなどを含む)が含まれ得る。
【0013】
アミノ酸配列の同一性は、比較したい2つの蛋白質のアミノ酸配列全長を、アミノ酸が一致するように適宜ギャップを挿入して整列させ、一致するアミノ酸の割合として算出することができる。アミノ酸の整列(アライメント)は、所望のコンピュータプログラムを利用することができ、例えばCLUSTAL W(Higgins, D. et al. (1994) Nucleic Acids Res. 22:4673-4680)、BLAST(National Center for Biothchnology Information)などを用いることができる。ギャップはミスマッチしたアミノ酸と同様に扱い、アライメントの全範囲のアミノ酸数(ギャップを含む)のうち、両者の配列で一致したアミノ酸数の割合として同一性が決定される。但し、両方の配列の同じ位置に共にギャップを入れた場合には、そのギャップは計算から除外する。アミノ酸配列の同一性は、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。また(a)および(b)における100残基以上の連続する部分アミノ酸配列は、好ましくは120残基以上、より好ましくは150残基以上、より好ましくは200残基以上、より好ましくは250残基以上、より好ましくは配列番号:2、4、または6の全長である。
【0014】
例えばBLASTによりアミノ酸配列の同一性を決定する場合は、文献「Altschul, S. F. et al., 1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410」に記載の方法に従って実施することができる。具体的には、塩基配列の同一性を決定するにはblastnプログラム、アミノ酸配列の同一性を決定するにはblastxプログラムを用い、例えばNCBI(National Center for Biothchnology Information)のBLASTのウェブページにおいて"Low complexity"などのフィルターの設定は全てOFFにして計算を行う(Altschul, S.F. et al. (1993) Nature Genet. 3:266-272; Madden, T.L. et al. (1996) Meth. Enzymol. 266:131-141; Altschul, S.F. et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389-3402; Zhang, J. & Madden, T.L. (1997) Genome Res. 7:649-656)。パラメータの設定は、例えばopen gapのコストはヌクレオチドは5で蛋白質は11、extend gapのコストはヌクレオチドは2で蛋白質は1、nucleotide mismatchのペナルティーは-3、nucleotide matchの報酬は1、expect valueは10、wordsizeはヌクレオチドは11で蛋白質は2、Dropoff (X) for blast extensions in bitsはblastnでは20で他のプログラムでは7、X dropoff value for gapped alignment (in bits)はblastn以外では15、final X dropoff value for gapped alignment (in bits)はblastnでは50で他のプログラムでは25 にする。アミノ酸配列の比較においては、スコアのためのマトリックスとしてBLOSUM62を用いることができる。2つの配列の比較を行うblast2sequencesプログラム(Tatiana A et al. (1999) FEMS Microbiol Lett. 174:247-250)により、2配列のアライメントを作成し、配列の同一性を決定することができる。
【0015】
また、上記(b)の蛋白質においては、連続する部分アミノ酸配列において置換、欠失、および/または付加されるアミノ酸の総数は、好ましくは27%以内、より好ましくは25%以内、より好ましくは20%以内、より好ましくは18%以内、より好ましくは15%以内、より好ましくは12%以内、より好ましくは10%以内である(但しアミノ酸数に換算して1未満の端数は切り捨てる)。置換、欠失、および付加は任意に組み合わせてよい。
【0016】
アミノ酸の置換においては、性質の似たアミノ酸に置換されている蛋白質は、もとの蛋白質の活性が維持されている可能性が高いと考えられる。このような置換を保存的置換という。アミノ酸の保存的置換は、当業者にはよく知られている。保存的置換に相当するアミノ酸のグループとしては、例えば、塩基性アミノ酸(例えばリジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性アミノ酸 (例えばアスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性アミノ酸 (例えばグリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性アミノ酸 (例えばアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分岐アミノ酸 (例えばスレオニン、バリン、イソロイシン)、および芳香族アミノ酸 (例えばチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)などが挙げられる。本発明において標的となる蛋白質は、配列番号:2、4、または6のアミノ酸を保存的置換したアミノ酸配列からなる蛋白質であってもよい。
【0017】
上記の配列番号:1、3、または5の塩基配列とのハイブリダイゼーションにおいては、この塩基配列またはその相補鎖、あるいはその一部をプローブとして、対象とする配列に対してハイブリダイゼーションを行い、ストリンジェントな条件下で洗浄後にプローブが対象とする配列に有意にハイブリダイズしているかを確認する。プローブとしては、配列番号:1、3、または5の連続した15塩基以上、好ましくは18塩基以上、さらに好ましくは20塩基以上、さらに好ましくは30塩基以上、さらに好ましくは50塩基以上、さらに好ましくは100塩基以上を用いる。もしプローブに配列番号:1、3、または5、あるいはそれらの相補鎖以外の配列が含まれる場合には、ネガティブコントロールとしてその配列だけをプローブにして同様にハイブリダイゼーションを行い、同様の条件下で洗浄後にそのプローブが対象とする配列に有意にハイブリダイズしないことを確認すればよい。ハイブリダイゼーションは、ニトロセルロース膜またはナイロン膜などを用いて慣用の方法にて実施することができる。上記のストリンジェントな条件を具体的に例示すれば、例えば6×SSC、0.5%(W/V) SDS、100μg/ml 変性サケ精子DNA、5×デンハルト溶液(1×デンハルト溶液は0.2%ポリビニールピロリドン、0.2%牛血清アルブミン、および0.2%フィコールを含む)を含む溶液中、42℃、好ましくは50℃、より好ましくは60℃、さらに好ましくは65℃で一晩ハイブリダイゼーションを行い、ハイブリダイゼーション後の洗浄を、ハイブリダイゼーションと同じ温度にて、4×SSC、0.5% SDS、20分を3回の洗浄を行う条件である。より好ましくはハイブリダイゼーション後の洗浄を、ハイブリダイゼーションと同じ温度にて 4×SSC、0.5% SDS、20分を2回、2×SSC、0.5% SDS、20分を1回の洗浄を行う条件である。より好ましくはハイブリダイゼーション後の洗浄を、ハイブリダイゼーションと同じ温度にて 4×SSC、0.5% SDS、20分を2回、続いて 1×SSC、0.5% SDS、20分を1回行う条件である。より好ましくはハイブリダイゼーション後の洗浄を、ハイブリダイゼーションと同じ温度にて 2×SSC、0.5% SDS、20分を1回、続いて 1×SSC、0.5% SDS、20分を1回、続いて 0.5×SSC、0.5% SDS、20分を1回行う条件である。
【0018】
ハイブリダイゼーションにより所望の哺乳動物から遺伝子を単離する場合は、例えば本明細書に例示した哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子(例えば配列番号:1、3、または5)の塩基配列またはその相補鎖、あるいはその一部をプローブとして、単離したい生物から作製したcDNAライブラリーをスクリーニングする。本発明においては、このようにして得た天然の遺伝子がコードするAlkBホモログ遺伝子を標的とすることができる。AlkBホモログを同定するための材料は特に制限されない。好ましくは、哺乳動物のゲノムDNAまたはcDNAである。具体的には、特にマウス、ラット、ヤギなどの所望の哺乳動物、サルなどの霊長類、およびヒトなどが挙げられる。
【0019】
本発明において標的となるAlkBホモログ蛋白質は、2-オキソグルタル酸および二価の鉄イオン存在下でDNAおよび/またはRNA中の1-メチルアデニンおよび/または3-メチルシトシンからメチル基を取り除く活性を有している。メチル基の除去活性は、後述の方法によりアッセイすることができる。
【0020】
上記のAlkBホモログ遺伝子を発現する細胞において、この遺伝子の発現を阻害することによって、この細胞のアルキル化薬に対する感受性を上昇させることができる。このとき用いられるアルキル化薬は、細胞内のDNAまたはRNAをアルキル化して1-メチルアデニンおよび/または3-メチルシトシンを生成する化合物である。このようなアルキル化薬としては、例えばメタンスルホン酸メチル(MMS)などのSN2型のアルキル化薬など数多くが知られている。MMS以外にも、シクロフォスファミドおよびカムルシチンを例示することができる。さらに、臨床で用いられているメルファラン、クロラムブシル、イホスファミド、ブスルファン、セムスチン、ダカルバジン、ナイトロミン、ニムスチン、およびラニムスチンなども例示できるが、これらに制限されない。アルキル化薬の投与の工程とAlkBホモログの発現または活性の抑制の工程の順序は特に制限されず、アルキル化薬を細胞に添加する前、同時、または後でAlkBホモログの発現または活性を抑制してよい。アルキル化薬に対する細胞の感受性は、例えば細胞の生存を測定することにより決定することができる。細胞生存率の測定には、例えばMTTアッセイ法、または生細胞数測定試薬SF(ナカライテスク)などを利用することができる。
【0021】
AlkBホモログ遺伝子の発現の抑制は、該遺伝子のmRNAレベルおよび/または蛋白質レベルの抑制であってよい。AlkBホモログ遺伝子の発現を抑制する化合物としては、例えば、該遺伝子に対してRNAi(RNA interferance;RNA干渉)効果を有するRNAを好適に挙げることができる。一般的にRNAiとは、標的遺伝子のmRNA配列の一部と相同な配列からなるセンスRNAおよびこれと相補的な配列からなるアンチセンスRNAを含むRNAを細胞内に導入または発現させることにより、標的遺伝子mRNAの破壊を誘導し、標的遺伝子の発現が阻害される現象を言う(Genes Dev. 2001, 15:188-200; Elbashir, SM et al. (2001) Nature 411:494-498)。RNAi効果を持つ2本鎖RNAが細胞内に導入されると、DICERといわれる酵素(RNase III核酸分解酵素ファミリーの一種)が2本鎖RNAと接触し、2本鎖RNAがsmall interfering RNA(siRNA)と呼ばれる小さな断片に分解される。本発明においてsiRNAは、このような細胞内プロセッシングにより生成したRNAに加え、RNAiにより標的遺伝子の発現を阻害するために人工的に合成または発現させたRNA分子もsiRNAと総称する。本発明におけるRNAi効果を有するRNAには、これらのsiRNAが含まれる。siRNAにより、インビボにおいて標的遺伝子の発現を抑制することができる(Anton P. et al., Nature Vol. 418 38-39 2002; David L. et al., Nature genetics Vol. 32 107-108, 2002)。
【0022】
ある標的遺伝子に対するsiRNAは、通常、この遺伝子の転写配列(mRNA配列)における連続する15塩基以上の配列(より好ましくは16塩基以上、17塩基以上、18塩基以上、または19塩基以上の配列)、およびその相補配列を含み、これらの配列がハイブリダイズして2本鎖を形成するRNAである。好ましくは、連続する19〜30塩基、より好ましくは20〜25塩基の配列、より好ましくは21〜23塩基の配列またはその相補配列を片方の鎖に含み、これと相補対を形成するようなもう一方の鎖を含むRNAである。しかし、より長い配列を含むRNAであっても、細胞において、RNAi効果を有するsiRNAへ分解されることが期待されるため、RNAの長さは特に制限されない。また、標的遺伝子のmRNAの全長もしくはほぼ全長の領域に対応する長鎖二本鎖RNAを、例えば、予めDICERで分解させ、その分解産物を利用することも可能である。この分解産物には、RNAi効果を有するRNA分子 (siRNA) が含まれることが期待される。この方法によれば、RNAi効果を有することが期待されるmRNA上の領域を、特に選択しなくともよい。即ち、標的遺伝子のRNAi効果を有する配列は、必ずしも正確に規定される必要はないであろう。
【0023】
通常、末端に数塩基のオーバーハングを有する2本鎖RNAは、RNAi効果が高いことが知られている。本発明において用いるsiRNAは、必須ではないが、末端(好ましくは3'末端)に数塩基のオーバーハングを有することが望ましい。このオーバーハングを形成する塩基の長さは特に制限されないが、好ましくは、2塩基のオーバーハングである。本発明においては例えば、TT(チミンが2個)、UU(ウラシルが2個)、その他の塩基のオーバーハングを有する2本鎖RNA(最も好ましくは19塩基対の2本鎖RNA部分と2塩基(TT)のオーバーハングを有する分子)を好適に用いることができる。本発明のsiRNAには、このようにオーバーハングを形成する塩基がDNAであるような分子も含まれる。
【0024】
また、siRNAにおいて塩基対を形成する2つの鎖は、スペーサーを介して連結されていてもよい。すなわち、このスペーサーがループを形成して、その前後のRNA配列同士がアニールして2本鎖を形成するRNAも好適に用いることができる。スペーサーの長さに制限はないが、例えば3〜23塩基としてよい。
【0025】
また、上記のsiRNAを発現し得るベクターもまた、本発明において使用することができる。即ち本発明は、RNAi効果を持つRNAを発現し得るベクターの使用に関する。上記RNAを発現し得るベクターは、例えば2本鎖からなるsiRNAの一方の鎖と他方の鎖が別々に発現するように、それぞれ別々のプロモーターと連結した核酸であってよい。あるいは選択的スプライシング等により1つのプロモーターから2種のRNAが転写されるようにしてもよい。あるいは、センス鎖とアンチセンス鎖がスペーサー(ループを形成する)を介して連結された一本鎖RNAを発現するベクターであってもよい。このベクターから発現したRNAは、RNAi効果を持つRNAステムを形成して標的遺伝子の発現を抑制する。ステムの長さは上記のsiRNAと同様であるが、例えば19〜29塩基としてよい。スペーサーの長さに制限はないが、例えば3〜23塩基としてよい。5'および/または3'に数塩基のオーバーハングを有していても、いなくてもよい。これらのベクターは、当業者においては、一般的な遺伝子工学技術により、容易に作製することができる(Brummelkamp TR et al. (2002) Science 296: 550-553; Lee NS et al. (2001) Nature Biotechnology 19: 500-505; Miyagishi M & Taira K (2002) Nature Biotechnology 19: 497-500; Paddison PJ et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99: 1443-1448; Paul CP et al. (2002) Nature Biotechnology 19: 505-508; Sui G et al. (2002) Proc Natl Acad Sci USA 99(8): 5515-5520; Proc Natl Acad Sci USA 99: 14943-14945, 2002; Paddison, PJ et al. (2002) Genes Dev. 16:948-958)。より具体的には、目的のRNA配列をコードするDNAを公知の種々の発現ベクターへ適宜挿入することによって構築することが可能である。プロモーターとしては、RNAポリメラーゼIIIプロモーターなどを好適に用いることができる。具体的には、例えばU6 Pol IIIプロモーター、およびH1 RNAプロモーター(H1 RNAはRNasePを構成する一成分である)などが利用できる。
【0026】
以下に、好ましいsiRNAの一例を例示するが、本発明において用いられるsiRNAはこれらに限定されない。まず、標的遺伝子の開始コドンから、50塩基以上、好ましくは60塩基以上、より好ましくは70塩基以上下流の転写配列領域を選択する。該領域から、好ましくはAA配列を見つけ、該AAに続く17〜20ヌクレオチド(例えばAAに続く19ヌクレオチド)を選択する。AAの次の塩基は特に制限はないが、GまたはCである配列が好適には選択される。ここで、選択する配列のGC含量は、20〜80%であることが好ましく、より好ましくは30〜70%、より好ましくは35〜65%である。また、選択した配列は、siRNAを投与する組織で発現する遺伝子の中で、標的遺伝子に特異的な配列であることが好ましい。例えば、公共の遺伝子配列データベースで選択配列をqueryにして検索し、投与個体の遺伝子の中で標的遺伝子以外に同一の配列を転写配列に持つ遺伝子が存在しないことを確認することが好ましい。また配列は、標的遺伝子の蛋白質コード配列(CDS)内から選択することが好ましい。このようにして選択された配列の初めのAAを除く配列を含む配列(好ましくは、3'にUUまたはTTが付加されている)、およびその相補配列(好ましくは3'にUUまたはTTを有する)は、好適なsiRNAとなる。またAAに続く配列を探す代わりに、CAに続く配列を上記と同様に探してもよい。あるいはAAまたはCA以外の配列であってもよい。複数種作製されたsiRNAから、最適なRNAi効果を有するRNAを適宜選択することも可能である。好適なsiRNAの具体例として、実施例に示されたRNAを例示することができる。即ち、配列番号:7および8の1〜19番目の配列を含むsiRNA、配列番号:9および10の1〜19番目の配列を含むsiRNA、配列番号:11および12の1〜19番目の配列を含むsiRNA(各RNAの3'にTTまたはUUなどの塩基を付加してもよい)は好適に使用される。同様に、配列番号:13および14、15および16、17および18のそれぞれのペアにおいて1〜19番目の配列を含むsiRNA(各RNAの3'にTTまたはUUなどの塩基を付加してもよい)は好適に使用される。
【0027】
RNAi効果を有するRNAは、当業者においては標的遺伝子の塩基配列を基に、適宜作製することができる。標的となるAlkBホモログ遺伝子の塩基配列は、上述のように公共の遺伝子データベースから容易に取得することができるし、ヒトAlkBホモログ遺伝子の塩基配列(配列番号:1、3、または5)をプローブに、哺乳動物のcDNAライブラリーをスクリーニングしたり、あるいはヒトAlkBホモログ遺伝子の塩基配列を基に作製したプライマーを基にRT-PCRにより取得することができる。得られた遺伝子の塩基配列を基に、上記の説明に従ってsiRNAを設計することができる。
【0028】
標的となる遺伝子の配列は、必ずしも遺伝子全長の塩基配列が判明している必要はない。siRNAとして選択可能な任意の連続するRNA領域(例えば、20〜30塩基)が判明していればよい。従って、EST(Expressed Sequence Tag)等のようにmRNAの一部は判明しているが、全長が判明していない遺伝子断片からも、該断片の塩基配列を基に本発明のsiRNAを作製することが可能である。以下に、GenBankデータベースにおいて、ヒトABH2およびABH3と高い相同性を示したEST配列のアクセッションナンバーを記載した。但し、これらは多数存在するEST配列のうちの一例に過ぎず、当業者においては、適切なEST断片に関する情報を公共のデータベースから容易に取得することができる。これらの各ESTに対応するmRNAにおける、連続するRNA領域の一部を一方の鎖とするRNAi効果を有するRNAを用いてAlkBホモログ遺伝子の発現を阻害してもよい。
【0029】
(a) ABH2
BU857344、BM713799、BU621636、CB306784、BU535633、BU858046、CA425782、BU621592、AL528750、BU539036、BF812735、AW245078、AW246209、BI822466、BM790974、BM852409、AI201794、BE222844、AI078333、AI374763、BI488628、AA602382、AW129633、AI865555、BQ920902、AI885651、AW206726、AW005870、AA782579、BG831183、BU542852、BG057635、AW971683、BE253917、AW952528、AI040632、H09745、AI124006、BM701520、AI138654、BQ013942、BE742854、AI253156、W73383、AI198796、AA931459、AI283026、BG116821、BE328465、AW731884、CB115208、BQ227530、AI278638、BF683378、BF591258、AI421482、AI417338、AI073924、BF183208、BM799140、AI675781、BU623121、BQ014087、AW071763、AW001162、AA550952、BE894785、D60111、BF751508、CB115574、BF686043、BI861887、AA256089、T79631、T79716、BM785502、BI666861、BI861994、BM546765、AW952001、BI767047、BF766222、BG751427、AI269764、BG284978、BE255140、CB118993、BI045022、AW005663、AI589576、AI284851、CB115220、AA333965、AI784306、AA911501、N92173、AI183736、AA865002、AW169802、BE857214
【0030】
(b) ABH3
BI860137、BX406644、AL570007、AL570007、BE250119、BE249876、AL571973、AL551946、BG283085、BF724816、BM824362、BM792655、BE293567、BG282971、BE789024、BE293665、BM545966、BF037645、BQ272207、AL543545、BM561898、AL551979、BX390609、AA169457、AL546752、BM981193、BM985113、AL554302、BX406645、BM999346、CB048424、BI918447、BM694348、BU602469、AL577048、BQ939674、BM704858、BE408144、BU179848、BI258292、BQ233246、BG772137、BM548608、BE274419、BU553708、BI823026、BU838356、AA172190、BM917712、BU631845、BE792222、CA445168、BU730492、BQ017150、BM971930、BM681387、BE891036、BE892721、BF062547、BE791860、BQ181579、BM011189、BU788104、BI222582、BF026256、BI908985、BE887345、AI636076、BU784435、BI561482、BG831972、BF933573、BE260229、BI917188、BQ375282、BE296128、BF886167、BX361668、BQ375283、BX089006、BF823012、BE937862、BG823846、BQ375279、BI833740、AI916587、AI656885、BQ576341、BG187465、AW001947、BG191648、BG825625、BG370227、AA932508、AW451472、AI370748、AW247495、BM675933、BF763881、BE269759、AW860831
【0031】
合成したsiRNAを臨床に使用する場合、siRNAは修飾することができる。例えば、ヌクレアーゼ分解に対する感受性を減らし、効果を持続させるためにホスホロチオエート型のRNAを使用することができる。siRNAのリン酸エステルをホスホロチオエートに置換してもRNAi効果は変わらず、安定性が増す事が報告されている。また、siRNAのウリジンおよび、シチジンをそれぞれ2'-fluoro-2'-deoxyuridineおよび、2'-fluoro-2'-deoxycytidinに変換する事によりRNAi効果は変わらず、ヌクレアーゼに耐性になることが知られている [Harborth J. et al. (2003) Nucleic Acid Drug Dev. 13:83-105]。従って、このようなRNA類似体からなるsiRNAは、臨床に適している。本発明のsiRNAには、このようなRNAの類似体も含まれる。
【0032】
また、AlkBホモログ遺伝子の発現を抑制するために、例えば以下の(a)または(b)の核酸を用いることも可能である。
(a)AlkBホモログ遺伝子の転写産物、またはその一部に対するアンチセンス核酸
(b)AlkBホモログ遺伝子の転写産物を特異的に開裂するリボザイム
特定の内在性遺伝子の発現を阻害(抑制)する方法としては、アンチセンス技術を利用する方法が当業者によく知られている。アンチセンス核酸が標的遺伝子の発現を阻害する作用としては、以下のような複数の要因が存在する。すなわち、三重鎖形成による転写開始阻害、RNAポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造が作られた部位とのハイブリッド形成による転写阻害、合成の進みつつあるRNAとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエキソンとの接合点におけるハイブリッド形成によるスプライシング阻害、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング阻害、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行阻害、キャッピング部位やポリ(A)付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング阻害、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始阻害、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳阻害、mRNAの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻害、および核酸と蛋白質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現阻害などである。このようにアンチセンス核酸は、転写、スプライシングまたは翻訳など様々な過程を阻害することで、標的遺伝子の発現を阻害する(平島および井上著、新生化学実験講座2 核酸IV遺伝子の複製と発現、日本生化学会編、東京化学同人、1993年、 p.319-347)。
【0033】
本発明で用いられるアンチセンス核酸は、上記のいずれの作用によりAlkBホモログ遺伝子の発現を阻害してもよい。アンチセンス核酸としては、AlkBホモログ遺伝子の転写される配列の連続した13ヌクレオチド以上、好ましくは14ヌクレオチド以上、さらに好ましくは15ヌクレオチド以上に対するアンチセンス配列を含む核酸であってよい。例えば、初期転写配列中のエクソン−イントロン境界、イントロン−エクソン境界、翻訳開始コドンを含む領域、5'端近傍の非翻訳領域、または成熟mRNA中の蛋白質コード配列(CDS)の連続した13ヌクレオチド以上、好ましくは14ヌクレオチド以上、さらに好ましくは15ヌクレオチド以上に対するアンチセンス配列を含む核酸などが好ましい。また臨床応用を考慮する場合、使用されるアンチセンス核酸は、通常、合成オリゴマーである。アンチセンス核酸はDNAであってよく、さらに修飾されていてもよい。例えば、ヌクレアーゼ分解に対する感受性を減らし、且つアンチセンス核酸としての活性を維持するために、リン酸エステル結合部のO(酸素)をS(硫黄)に置換したSオリゴ(ホスホロチオエート型オリゴヌクレオチド)の利用が一般に知られている。このSオリゴは現在ではアンチセンス薬として、直接患部に注入される臨床試験が行なわれている。本発明においてもこのSオリゴを好適に使用することができる。アンチセンス核酸の配列は、標的遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に抑制できる限り、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは、標的遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス核酸を用いて標的遺伝子の発現を効果的に抑制するには、アンチセンス核酸の長さは、好ましくは17塩基以上であり、より好ましくは20塩基以上、より好ましくは25塩基以上、より好ましくは30塩基以上、より好ましくは40塩基以上、より好ましくは50塩基以上であり、さらに好ましくは100塩基以上である。アンチセンスRNAは細胞内で発現させることもできる。標的細胞で活性を持つプロモーターの下流に目的のRNAをコードする核酸を連結したベクターを作製し、これを細胞に導入すればよい。
【0034】
ベクターとしては、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクターなどのウイルスベクターやリポソームなどの非ウイルスベクターなどが利用できる。リポソーム以外の非ウイルスベクターとしては、高分子キャリアが知られており、生体内で安定に存在し、血流中を安定に循環しうる核酸医薬のデリバリーシステムとして、ポリエチレングリコール-ポリカチオンブロック共重合体と核酸医薬の自己会合により形成される高分子ナノミセルが挙げられる [Harada A. & Kataoka K. Science, 283, 65-67 (1999); Katayose S. & Kataoka K. Bioconjugate Chemistry, 8(5), 702-707 (1997)]。そしてこの改良型である、ポリエチレングリコール-ポリアスパラギン酸(PEG-PAsp)ブロック共重合体とリン酸カルシウムから形成される無機-有機複合ナノ組織体であるリン酸カルシウムミセル [Kakizawa Y. & Kataoka K. Langmuir, 18(2), 4539-4543 (2002)] や、ジスルフィド架橋を内核に導入し、血中安定性を向上させた高分子ナノミセル [Kakizawa Y., Harada A. & Kataoka K. J. Amer. Chem. Soc., 121(48), 11247-11248 (1999)]、さらにこれらのデリバティブはsiRNAや核酸のキャリアとして有効であると考えられる。また、他の高分子キャリアとしてバイオコンジュゲート型キャリアが挙げられる [Asayama S. et al. Bioconjugate Chemistry, 9(4), 476-481 (1998); Park J-U. et al. Prep. Biochem. & Biotechnol., 29(4), 353-370 (1999)]。これらのベクター系または遺伝子導入用の担体を利用して、ex vivo法やin vivo法などにより患者へ投与を行う遺伝子治療が可能となる。
【0035】
また、AlkBホモログ遺伝子の発現の阻害は、リボザイム、またはリボザイムをコードするベクターを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子を指す。リボザイムには種々の活性を有するものが存在し、RNAを部位特異的に切断するリボザイムの設計も可能である。リボザイムには、グループIイントロン型やRNase Pに含まれるM1 RNAのように400ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型(Rossi et al. (1991) Pharmac. Ther. 50: 245-254)やヘアピン型(Hampel et al. (1990) Nucl. Acids Res. 18: 299-304, and U.S. Pat. No. 5,254,678)と呼ばれる40ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある(小泉誠および大塚栄子、蛋白質核酸酵素、1990年、35、2191)。
【0036】
例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、G13U14C15という配列のC15の3'側を切断するが、その活性にはU14とA9との塩基対形成が重要とされ、C15の代わりにA15またはU15でも切断され得ることが示されている(Koizumi, M.ら著、FEBS Lett、 1988年、228、228.)。基質結合部位が標的部位近傍のRNA配列と相補的なリボザイムを設計すれば、標的RNA中のUC、UUまたはUAという配列を認識する制限酵素的なRNA切断リボザイムが作出できる(Koizumi, M.ら著、FEBS Lett, 1988年、239, 285.、小泉誠および大塚栄子、蛋白質核酸酵素、1990年、35, 2191.、Koizumi, M.ら著、Nucl Acids Res、 1989年、17, 7059.)。
【0037】
また、ヘアピン型リボザイムも本発明の目的に有用である。このリボザイムは、例えばタバコリングスポットウイルスのサテライトRNAのマイナス鎖に見出される(Buzayan, JM., Nature, 1986年、323, 349.)。ヘアピン型リボザイムからも、標的特異的なRNA切断リボザイムを作出できることが示されている(Kikuchi, Y. & Sasaki, N., Nucl Acids Res, 1991, 19, 6751.、菊池洋, 化学と生物, 1992, 30, 112.)。このように、リボザイムを用いて標的遺伝子の転写産物を特異的に切断することで、該遺伝子の発現を阻害することができる。
【0038】
さらに本発明においては、AlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質(本明細書では、「AlkBホモログ蛋白質」とも言う)の機能を抑制する化合物を用いることも許される。好ましい態様においては、AlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質の機能を抑制する化合物は、以下の(a)または(b)に記載の化合物である。これらの化合物は、AlkBホモログ蛋白質の機能もしくは活性を阻害する(低下させる)ことにより、細胞のアルキル化薬に対する感受性を上昇させる。
(a)AlkBホモログ蛋白質に結合する抗体
(b)AlkBホモログ蛋白質に結合する低分子化合物
【0039】
AlkBホモログ蛋白質に結合する抗体は、当業者に公知の方法により調製することが可能である。ポリクローナル抗体であれば、例えば、次のようにして得ることができる。天然もしくは組換えAlkBホモログ蛋白質、あるいはGSTとの融合蛋白質として大腸菌等の微生物において発現させたリコンビナントであるAlkBホモログ蛋白質、またはその部分ペプチドをウサギ等の小動物に免疫し血清を得る。これを、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、AlkBホモログ蛋白質や合成ペプチドをカップリングしたアフィニティーカラム等により精製することにより調製する。また、モノクローナル抗体であれば、例えば、AlkBホモログ蛋白質若しくはその部分ペプチドをマウスなどの小動物に免疫を行い、同マウスより脾臓を摘出し、これをすりつぶして細胞を分離し、該細胞とマウスミエローマ細胞とをポリエチレングリコール等の試薬を用いて融合させ、これによりできた融合細胞(ハイブリドーマ)の中から、AlkBホモログ蛋白質に結合する抗体を産生するクローンを選択する。次いで、得られたハイブリドーマをマウス腹腔内に移植し、同マウスより腹水を回収し、得られたモノクローナル抗体を、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、AlkBホモログ蛋白質やその部分ペプチドをカップリングしたアフィニティーカラム等により精製することで、調製することが可能である。抗体取得の感作抗原として使用されるAlkBホモログ蛋白質は、その由来となる動物種に制限されないが、哺乳動物、例えばマウス、ヒト由来の蛋白質が好ましく、特にヒト由来の蛋白質が好ましい。
【0040】
本発明の抗体は、AlkBホモログ蛋白質に結合し得るものであれば特に制限されず、上記ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体のほかに、ヒト抗体、遺伝子組み換えによるヒト型化抗体、さらに抗体可変領域を含む断片(Fab, Fc, F(ab')2, scFv等を含む)、および抗体修飾物等も含まれる。
【0041】
本発明において、感作抗原として使用される蛋白質は、完全な蛋白質の他に該蛋白質の部分ペプチドであってもよい。蛋白質の部分ペプチドとしては、例えば、蛋白質のアミノ基(N)末端断片やカルボキシ(C)末端断片が挙げられる。本明細書における「抗体」とは通常、蛋白質の全長又は断片に反応する抗体を意味する。
【0042】
また、ヒト以外の動物に抗原を免疫して上記ハイブリドーマを得る他に、ヒトリンパ球、例えばEBウィルスに感染したヒトリンパ球をin vitroで蛋白質、蛋白質発現細胞又はその溶解物で感作し、感作リンパ球をヒト由来の永久分裂能を有するミエローマ細胞、例えばU266と融合させ、蛋白質への結合活性を有する所望のヒト抗体を産生するハイブリドーマを得ることもできる。本発明の抗体を人体に投与する目的(抗体治療)で使用する場合には、免疫原性を低下させるため、ヒト抗体やヒト型抗体が好ましい。
【0043】
また、AlkBホモログ遺伝子の発現もしくは該遺伝子によってコードされる蛋白質の機能(活性)を抑制する化合物としては、天然または人工の化合物のいずれであってもよい。例えば、1-メチルアデニンアナログおよび3-メチルシトシンアナログであって、AlkBホモログと相互作用するが分解されない化合物を好適に用いることができる。また、2-オキソグルタル酸類縁体である N-oxalylglycine、N-oxalyl-4S-alanine、N-oxalyl-4R-alanine、2-thiono(N-oxalylglycine)、および 2-mercaptoglutarate はAlkBの阻害剤として知られている(Welford R. W. et al. (2003) J Biol Chem. 278:10157-61)。これらの化合物および他の2-オキソグルタル酸類縁体を用いて、AlkBホモログ蛋白質の活性を阻害することも考えられる。それ以外にも、例えば、有機化合物、無機化合物、核酸、蛋白質、ペプチド、糖などの単一化合物、あるいは、化合物ライブラリー、遺伝子ライブラリーの発現産物、細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物等もしくは該抽出物から単離精製される化合物であってよい。
【0044】
また本発明は、哺乳動物細胞のアルキル化薬に対する感受性を上昇させる候補化合物のスクリーニング方法を提供する。その一つの態様は、AlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドと被検化合物との結合を指標とする方法である。通常、AlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドと結合する化合物は、AlkBホモログ蛋白質の機能を阻害する効果を有することが期待される。
【0045】
この方法においては、まず、AlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質またはその部分ペプチドと被検化合物を接触させる。AlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドは、被検化合物との結合を検出するための指標に応じて、例えば、AlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドの精製された形態、細胞内または細胞外に発現した形態、あるいはアフィニティーカラムまたはその他の担体に結合した形態であり得る。この方法に用いる被検化合物は必要に応じて適宜標識して用いることができる。標識としては、例えば、放射標識、蛍光標識等を挙げることができる。次いで、AlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質またはその部分ペプチドと被検化合物との結合を検出する。AlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドと被検化合物との結合は、例えば、AlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドに結合した被検化合物に付加された標識によって検出することができる。また、細胞内または細胞外に発現しているAlkBホモログ蛋白質またはその部分ペプチドへの被検化合物の結合により生じる該蛋白質の活性の変化を指標として検出することも可能である。次いで、AlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質またはその部分ペプチドと結合する被検化合物を選択する。
【0046】
スクリーニングに用いる被検化合物としては、特に制限はない。例えば、天然化合物、有機化合物、無機化合物、核酸、蛋白質、ペプチド、糖などの単一化合物、並びに、化合物ライブラリー、遺伝子ライブラリーの発現産物、細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物、人工作出化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
【0047】
本発明のスクリーニング方法に別の態様は、AlkBホモログ蛋白質と基質との結合を阻害する化合物をスクリーニングする方法である。AlkBホモログ蛋白質はDNAおよび/またはRNAを基質として、基質中に含まれる1-メチルアデニンおよび/または3-メチルシトシンを除去する。そこで、被検化合物の存在下でAlkBホモログ蛋白質と基質とを接触させ、両者の結合を検出する。被検化合物の非存在下または低用量の存在下(対照)に比べ、AlkBホモログ蛋白質と基質との結合を抑制する化合物を選択する。このような化合物は、AlkBホモログ蛋白質の活性を阻害する化合物となり、アルキル化薬に対する感受性を上昇させる薬剤として使用することができる。
【0048】
本発明のスクリーニング方法の別の態様においては、AlkBホモログ遺伝子の発現を抑制する化合物がスクリーニングされる。この方法では、まずAlkBホモログ遺伝子を発現する細胞もしくは細胞抽出液と、被検化合物を接触させる。このような細胞としては、内因的にAlkBホモログ遺伝子を発現している細胞を好適に利用することができる。スクリーニングに用いられる細胞としては、例えば、MCF7 (乳癌)、A549 (肺癌)、U2OS (骨肉腫)、C33A (子宮頚癌)、HT1080(繊維肉腫)、PA-1(卵巣の奇形癌)、Tera2(胎生期癌)、T24(膀胱癌)、K562(慢性骨髄性白血病)、Molt4(急性リンパ芽球性白血病)、A172(神経膠芽細胞腫)、HeLa(子宮頚癌)等の各種腫瘍細胞、および所望の正常細胞などが挙げられる。
【0049】
AlkBホモログ遺伝子を発現する細胞への被検化合物の接触は、通常、AlkBホモログ遺伝子を発現する細胞の培養液に被検化合物を添加することによって行うが、この方法に限定されない。被検化合物が蛋白質等の場合には、該蛋白質を発現するDNAベクターを該細胞へ導入することにより、細胞に接触させることができる。
【0050】
次いで本方法においては、AlkBホモログ遺伝子の発現を測定する。ここで遺伝子の発現には、転写および翻訳の双方が含まれる。すなわち、mRNAを検出してもよいし、蛋白質を検出してもよい。遺伝子の発現レベルの測定は、当業者に公知の方法によって行うことができる。例えば、AlkBホモログ遺伝子を発現する細胞からmRNAを定法に従って抽出し、ノーザンハイブリダイゼーション法またはRT-PCR法を実施することによって、該遺伝子の転写レベルの測定を行うことができる。また、蛋白質の検出により遺伝子の翻訳レベルの測定を行う場合は、AlkBホモログ遺伝子を発現する細胞から蛋白質画分を回収し、AlkBホモログ蛋白質の発現をSDS-PAGE等の電気泳動法で検出することができる。さらに、AlkBホモログ蛋白質に対する抗体を用いて、ウェスタンブロッティング法を実施することにより、該蛋白質の発現を検出し、遺伝子の翻訳レベルの測定を行うことも可能である。AlkBホモログ蛋白質の検出に用いる抗体としては、検出可能な抗体であれば、特に制限はないが、例えばモノクローナル抗体、またはポリクローナル抗体のいずれでも利用することができる。
【0051】
本方法においては更に、被検化合物の非存在下または低用量の存在下において測定した場合(対照)と比較して、該発現レベルを低下させる化合物を選択する。このようにして選択された化合物は、アルキル化薬に対する感受性を上昇させる作用を有することが期待される。該化合物は、アルキル化薬併用剤として有用であり、例えばアルキル化制癌剤(抗癌剤)の効果を増強する併用剤となることが期待される。
【0052】
本発明の方法の更に別の態様においては、本発明のAlkBホモログ遺伝子の発現量を低下させる化合物は、レポーター遺伝子を利用してスクリーニングすることができる。このようなスクリーニング方法は具体的には、(a)被検化合物の存在下、哺乳動物のAlkBホモログ遺伝子の内因的プロモーターの活性を測定する工程、(b)対照に比べて、該活性を低下させる化合物を選択する工程、を含む方法である。このためには、まずAlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが機能的に結合したDNAを含む細胞または細胞抽出液と、被検化合物を接触させる。ここで「機能的に結合した」とは、AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域に転写因子が結合することにより、レポーター遺伝子の発現が誘導されるように、AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが結合していることをいう。例えば、レポーター遺伝子は、そのコード配列をAlkBホモログ遺伝子の翻訳開始配列の下流にインフレームで結合させればよい。AlkBホモログ遺伝子のcDNA塩基配列に基づいて、当業者においては、ゲノム中に存在するAlkBホモログ遺伝子の転写調節領域を周知の方法により取得することが可能である。また、AlkBホモログ遺伝子のコード領域をレポーター遺伝子のそれと置換したノックイン動物またはノックイン細胞を作製すれば、AlkBホモログ遺伝子のプロモーター活性に応じてレポーター遺伝子を発現させることができるので、これを利用してスクリーニングを行うことも可能である。被検化合物存在下でレポーター遺伝子の発現レベルを測定し、被検化合物の非存在下または低用量の存在下において測定した場合(対照)と比較して発現レベルを低下させる化合物を選択する。このようにして選択された化合物は、アルキル化薬併用剤のための候補化合物となる。
【0053】
本方法に用いるレポーター遺伝子としては、その発現が検出可能であれば特に制限されず、例えば、CAT遺伝子、lacZ遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、およびGFP遺伝子等が挙げられる。AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが機能的に結合した核酸を含む細胞として、例えば、AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが機能的に結合した核酸を含むベクターが導入された細胞等が挙げられる。上記ベクターは、当業者においては一般的な遺伝子工学技術によって作製することができる。ベクターの細胞への導入は、一般的な方法、例えば、リン酸カルシウム沈殿法、電気パルス穿孔法、リポフェタミン法、マイクロインジェクション法等によって実施することができる。AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが機能的に結合した核酸を含む細胞には、染色体に該核酸が組み込まれた細胞も含まれる。染色体へのDNAの組み込みは、当業者に一般的に用いられる方法、例えば、相同組み換えを利用した遺伝子導入法により行うことができる。
【0054】
また、AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが機能的に結合した構造を有する核酸を含む細胞抽出液を用いてスクリーニングを行う場合は、例えば、市販の試験管内転写翻訳キットに含まれる細胞抽出液に、AlkBホモログ遺伝子の転写調節領域とレポーター遺伝子とが機能的に結合した構造を有する核酸を添加したものを用いることができる。
【0055】
スクリーニングにおいて被検化合物は、細胞または細胞抽出液に添加することにより行うことができるが、これらの方法に限定されない。被検化合物が蛋白質の場合には、例えば、該蛋白質を発現するベクターを、該細胞へ導入することにより接触を行うことも可能である。レポーター遺伝子の発現レベルは、該レポーター遺伝子の種類に応じて、当業者に公知の方法により測定することができる。例えば、レポーター遺伝子がCAT遺伝子である場合には、該遺伝子産物によるクロラムフェニコールのアセチル化を検出することによって、レポーター遺伝子の発現量を測定することができる。レポーター遺伝子がlacZ遺伝子である場合には、該遺伝子発現産物の触媒作用による色素化合物の発色を検出することにより、また、ルシフェラーゼ遺伝子である場合には、該遺伝子発現産物の触媒作用による蛍光化合物の蛍光を検出することにより、さらに、GFP遺伝子である場合には、GFP蛋白質による蛍光を検出することにより、レポーター遺伝子の発現量を測定することができる。
【0056】
本発明のスクリーニング方法の別の態様においては、AlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質の活性を指標として化合物をスクリーニングする。まずAlkBホモログ遺伝子によってコードされる蛋白質、または該蛋白質を発現する細胞もしくは細胞抽出液と、被検化合物を接触させる。次いで、該蛋白質の活性を測定する。次いで、被検化合物の非存在下または低用量の存在下において測定した場合と比較して、AlkBホモログ蛋白質の活性を低下させる化合物を選択する。AlkBホモログ蛋白質は、細胞が内因的に発現した蛋白質であってもよく、あるいは外来性のAlkBホモログ遺伝子が導入され、そこから発現した蛋白質であってもよい。外来性のAlkBホモログ遺伝子を発現する細胞は、通常、該遺伝子を含む発現ベクターを宿主細胞へ導入することにより作製することができる。この発現ベクターは、当業者においては一般的な遺伝子工学技術によって作製することができる。このスクリーニングに使用するAlkBホモログ蛋白質は、変異を含まない全長蛋白質であることが好ましいが、該蛋白質と同等の活性を有するものであれば、一部のアミノ酸配列が置換および/または欠失する蛋白質であってもよい。また、他の蛋白質との融合蛋白質であってもよい。
【0057】
AlkBホモログ蛋白質の活性としては、例えばDNAおよび/またはRNA中の1-メチルアデニンおよび/または3-メチルシトシンからメチル基を取り除く活性が挙げられる。この活性を測定するには、例えば N-[3H]methyl-N-nitrosourea等によりDNAおよびRNAを、放射線ラベルしたメチル基で修飾する。この基質にAlkBホモローグタンパク質を反応させ、DNAおよび、RNAをエタノール沈殿し、液体シンチレションカウンターで放射線活性を測定 [Aas P. A. et al. (2003) Nature. 421:859-63.]、または、逆相カラムを用いて高速液体クロマトグラフィーにより分析することにより活性を定量することができる [Falnes P. O. et al. (2002) Nature. 419:178-82.、 Trewick S. C. (2002) Nature. 419:174-8.]。
【0058】
または、メチルスルホン酸メチル等のアルキル化剤で処理したDNAおよび、RNAを基質にAlkBホモローグタンパク質を反応させる。反応したDNAおよびRNAを酸性下、90℃から180℃で熱処理し、1-メチルアデニンおよび、3‐メチルシトシンを遊離させ、逆相カラムまたは、イオン交換カラムを用いて高速液体クロマトグラフィーにより分析することによってアッセイしてもよい。[Falnes P. O. et al. (2002) Nature. 419:178-82.、 Trewick S. C. (2002) Nature. 419:174-8.]
【0059】
あるいは、メチルスルホン酸メチル等のアルキル化剤で処理したDNAおよび、RNAを基質にAlkBホモローグタンパク質を反応させ、消費される酸素を酸素電極により測定する方法 [Trewick S. C. (2002) Nature. 419:174-8.]、メチルスルホン酸メチル等のアルキル化剤で処理したDNAまたはRNAを基質にAlkBホモローグタンパク質を反応させ、生成されるホルムアルデヒドをナッシュ試薬と反応させ、蛍光を測定する方法 [Falnes P. O. et al. (2002) Nature. 419:178-82.]、メチルスルホン酸メチル等のアルキル化剤で処理したDNAまたはRNAを基質に放射線ラベルした2-オキソグルタル酸とともにAlkBホモローグタンパク質を反応させ、生成される放射線ラベルさせた二酸化炭素を液体シンチレションカウンターで測定する方法 [Welford R. W. et al. (2003) J Biol Chem. 278:10157-61.] などを例示することもできる。
【0060】
またAlkBホモログ蛋白質の活性としては、大腸菌AlkB変異株を相補する機能が挙げられる。大腸菌のalkB変異株はアルキル化剤 (メタンスルホン酸メチル) に対して低濃度で感受性を示す。この大腸菌をAlkBホモローグ遺伝子で形質転換する事により、アルキル化剤耐性を回復する。メタンスルホン酸メチルに対する耐性を指標に相補遺伝子をスクリーニングすることができる。 [Wei Y. F et al. (1995) J Bacteriol. 177:5009-15.]
【0061】
また本発明は、AlkBホモログ遺伝子の発現またはAlkBホモログ蛋白質の活性を阻害する化合物、およびアルキル化薬を含むキットに関する。このようなキットは、細胞または生体にアルキル化薬を投与する際に用いられる。AlkBホモログの発現または活性を阻害する化合物をアルキル化薬と併用することによって、アルキル化薬に対する感受性を上昇させることができる。各薬剤は、適宜薬学的に許容される担体と組み合わせることができる。
【0062】
また本発明は、AlkBホモログの発現または活性を阻害する化合物を含むアルキル化薬増感剤およびアルキル化薬併用剤に関する。これらの薬剤は例えば医薬組成物として製剤化することができる。本発明のアルキル化薬併用剤は、アルキル化薬と併用することにより、アルキル化薬の効果を増強するために有用である。特に、癌治療において、アルキル化薬による制癌効果を高めるために用いることができる。医薬組成物として製剤化する場合は、まず本発明の上記スクリーニング方法によって、AlkBホモログの発現または活性を阻害する化合物を選択する。次いで、選択された化合物を薬学上許容される担体と混合する。これら薬学上許容される担体として、例えば界面活性剤、賦形剤、着色料、着香料、保存料、安定剤、緩衝剤、懸濁剤、等張化剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、流動性促進剤、矯味剤等が挙げられるが、これらに制限されず、その他常用の担体を適宜使用することができる。
【0063】
本発明の薬剤の製剤化にあたっては、常法に従い、必要に応じて上記担体を添加することができる。具体的には、軽質無水ケイ酸、乳糖、結晶セルロース、マンニトール、デンプン、カルメロースカルシウム、カルメロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアセタールジエチルアミノアセテート、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、中鎖脂肪酸トリグリセライド、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油60、白糖、カルボキシメチルセルロース、コーンスターチ、無機塩類等を挙げることができる。
【0064】
上記薬剤の剤型の種類としては、例えば経口剤として錠剤、粉末剤、丸剤、散剤、顆粒剤、細粒剤、軟・硬カプセル剤、フィルムコーティング剤、ペレット剤、舌下剤、ペースト剤等、非経口剤として注射剤、坐剤、経皮剤、軟膏剤、硬膏剤、外用液剤等が挙げられ、当業者においては投与経路や投与対象等に応じた最適の剤型を選ぶことができる。また、AlkBホモログの発現または活性を阻害する蛋白質または核酸(siRNAまたはアンチセンスなど)を発現するベクターを生体内に投与する場合は、レトロウイルス、アデノウイルス、センダイウイルスなどのウイルスベクターやリポソームなどの非ウイルスベクターを利用することができる。リポソーム以外の非ウイルスベクターとしては、高分子キャリアが知られており、生体内で安定に存在し、血流中を安定に循環しうる核酸医薬のデリバリーシステムとして、ポリエチレングリコール-ポリカチオンブロック共重合体と核酸医薬の自己会合により形成される高分子ナノミセルが挙げられる [Harada A. & Kataoka K. Science, 283, 65-67 (1999); Katayose S. & Kataoka K. Bioconjugate Chemistry, 8(5), 702-707 (1997)]。そしてこの改良型である、ポリエチレングリコール-ポリアスパラギン酸(PEG-PAsp)ブロック共重合体とリン酸カルシウムから形成される無機-有機複合ナノ組織体であるリン酸カルシウムミセル [Kakizawa Y. & Kataoka K. Langmuir, 18(2), 4539-4543 (2002)] や、ジスルフィド架橋を内核に導入し、血中安定性を向上させた高分子ナノミセル [Kakizawa Y., Harada A. & Kataoka K. J. Amer. Chem. Soc., 121(48), 11247-11248 (1999)]、さらにこれらのデリバティブはsiRNAや核酸のキャリアとして有効であると考えられる。また、他の高分子キャリアとしてバイオコンジュゲート型キャリアが挙げられる [Asayama S. et al. Bioconjugate Chemistry, 9(4), 476-481 (1998); Park J-U. et al. Prep. Biochem. & Biotechnol., 29(4), 353-370 (1999)]。投与方法としては、例えばin vivo法およびex vivo法を挙げることができる。本発明の薬剤または医薬組成物の投与量は、剤型の種類、投与方法、患者の年齢や体重、患者の症状等を考慮して、最終的には医師の判断により適宜決定することができる。
【0065】
【実施例】
本明細書に記載した発明は、当業者であれば様々な改変を容易に思いつくことが可能であろうが、それらの態様は本発明の範囲に含まれる。なお本明細書に引用された文献は、本明細書の一部として組み込まれる。以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
【0066】
[実施例1]
本実施例では、ヒト細胞においてAlkBホモログ遺伝子の発現を抑制することにより、アルキル化薬に対する感受性を上昇させる方法を例示する。
【0067】
[細胞培養、トランスフェクッション]
ヒト細胞として、HeLa (ヒト子宮頸部癌細胞) およびA549 (ヒト肺癌細胞)を使用した。すべてのヒト細胞は10% 牛胎児血清、50 μg/mlゲンタマイシンを含むDulbecco's modified Eagle's mediumで37℃、5% CO2条件下で培養した。AlkBホモログ遺伝子の発現抑制には、siRNAを利用した。siRNAの合成は株式会社ファスマックにおいて行った。siRNAのトランスフェクッションを行う24時間前に、24ウエルプレートに細胞を播種し、20−50%コンフレントの状態でトランスフェクッションを行った。それぞれの細胞へのsiRNA(各20 pmol)のトランスフェクッションは、Oligofectoamine (Invitrogen)および、Lipofectoamine2000 (Invitrogen)を使用し、マニュアルに従い行った。コントロールのsiRNA(NS)としては、uucuccgaacgugucacgudTdT(配列番号:19)およびacgugacacguucggagaadTdT(配列番号:20)からなる2本鎖ポリヌクレオチドを用いた。
【0068】
[mRNAの定量]
siRNAのトランスフェクッション後、48時間の細胞から、RNeasy Mini Kit (Qiagen)を用いて、全RNAを抽出した。定量的PCRは、ABI PRISM 7000 Sequence Detection System (Applied Biosystems)を用いて行った。ABH2遺伝子(配列番号:3)(XM_058581)、ABH3遺伝子(配列番号:5)(NM_139178)および、β-アクチン遺伝子のRT-PCR用プライマーおよび、TaqManプローブは、Applied Biosystemsより購入した。RT-PCR反応はTaqMan One-Step RT-PCR Master Mix Reagents Kit (Applied Biosysytems)を使い、そのマニュアルに従い行った。β-アクチンを標準として用いて、定量比較した。
【0069】
[アルキル化薬感受性試験]
アルキル化薬としてメタンスルホン酸メチル、シクロフォスファミド、カルムシチンを使用した。siRNAトランスフェクッション24時間後にそれぞれの薬剤を添加し、更に24時間後の細胞を生細胞数測定試薬SF (ナカライテスク) によって測定した。
【0070】
実験に用いたsiRNAの配列を以下に示した。
【0071】[結果]
ABH2およびABH3遺伝子発現を抑制したときに、癌細胞がアルキル化薬に感受性を示すかどうか、ABH2およびABH3遺伝子に対するsiRNAを用いて実験を行った。まず、ヒト子宮頚部癌細胞であるHeLa細胞を用いてABH2、ABH3のsiRNAによりABH2とABH3の遺伝子発現抑制効果を調べた。その結果、上記に記載したABH2およびABH3に対する全てのsiRNAで発現が抑制された。以下、ABH2およびABH3において、それぞれ配列番号:7、8、および配列番号:13、14で示したRNAからなるsiRNAを用いて実験を行った。このsiRNAにより、ABH2は4%、ABH3は2%にまで遺伝子発現が抑制された (図1)。ヒト肺癌細胞であるA549細胞においても、同様にsiRNAを処理したところABH2は14%、ABH3は8%にまで遺伝子発現を抑制した (図2)。ABH2、ABH3遺伝子の発現を抑制しても、HeLa細胞およびA549細胞の生育増殖には影響はなかった。
【0072】
ABH2、ABH3の siRNA処理したHeLa細胞およびA549細胞におけるアルキル化薬感受性を調べた。アルキル化薬として、DNAおよびRNAを効率的にメチル化する化合物として知られているメタンスルホン酸メチル (MMS)を用いて、生細胞数を測定する事により感受性を調べた。その結果、図3で示すようにABH2、ABH3の発現をそれぞれ抑制したときに、HeLa細胞およびA549細胞いずれにおいてもNS (コントロールとして用いた2本鎖RNAで発現抑制を示さない) と比較して、MMSに対して感受性が増す事が確認できた。
【0073】
MMS以外に臨床で抗癌剤として使用されているアルキル化薬に対する影響を調べた。抗癌剤としてはシクロフォスファミド、カルムシチンを使用した。IC50値で比較した結果を表1に示した。HeLa細胞において、MMSのIC50値はNSと比較して、1/3程度の値を示し、シクロフォスファミドやカルムシチンにおいてもNSより低いIC50値を示す事が確かめられた。また、A549細胞においても同様の結果を得た。
以上の結果より、ABH2、ABH3はアルキル化薬との併用剤としての全く新しいターゲットであり、ABH2、ABH3のsiRNAはアルキル化薬との有用な併用剤となる事が証明された。
【0074】
【表1】 種々のアルキル化薬に対する感受性
【0075】
【発明の効果】
本発明により、細胞のアルキル化薬に対する感受性を上昇させることが可能になった。アルキル化薬は癌治療等において広く用いられており、本発明の方法により、癌治療におけるアルキル化薬の効果を高めることが可能である。哺乳動物のAlkBホモログの発現または活性を阻害する化合物は、アルキル化薬併用剤として極めて有用である。
【0076】
[参考文献]
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Molecular cloning and functional analysis of a human cDNA encoding an Escherichia coli AlkB homolog, a protein involved in DNA alkylation damage repair.
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The intracellular signal for induction of resistance to alkylating agents in E. coli.
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Molecular cloning and characterization of the alkB gene of Escherichia coli.
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14. Kataoka H, Yamamoto Y, Sekiguchi M.
A new gene (alkB) of Escherichia coli that controls sensitivity to methyl methane sulfonate.
J Bacteriol. 1983. 153(3):1301-7.
【0077】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 HeLa細胞におけるABH2およびABH3のsiRNAによる遺伝子発現抑制を示す図である。siRNAのトランスフェクション後48時間の細胞から全RNAを抽出し、半定量的RT-PCRでABH2およびABH3遺伝子の発現を測定した。NSはコントロールRNAである。ABH2およびABH3遺伝子の発現をNSに対する相対値で示した。
【図2】 A549細胞におけるABH2およびABH3のsiRNAによる遺伝子発現抑制を示す図である。siRNAのトランスフェクション後48時間の細胞から全RNAを抽出し、半定量的RT-PCRでABH2およびABH3遺伝子の発現を測定した。NSはコントロールRNAである。ABH2およびABH3遺伝子の発現をNSに対する相対値で示した。
【図3】 ABH2およびABH3のsiRNA処理によるアルキル化薬に対する感受性への影響を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to methods and agents for increasing sensitivity to alkylating drugs.
[0002]
[Prior art]
Alkylating drugs are abundantly present in the environment and are frequently used in general cancer treatment. Alkylating drugs are known to act directly on intracellular DNA and RNA, modify the base portion, and cause genomic mutations and translational abnormalities. As a result, it causes canceration, neurodegeneration, and aging in mammals. Also, as a completely different action, alkylating drugs kill cancer cells rapidly. For this reason, alkylating drugs are widely used as anticancer agents, but they have serious side effects, and alkylating drug resistant cancers are also known.
[0003]
Genomic DNA damaged by alkylating drugs is repaired by DNA glycosylase or alkyltransferase. In humans, MYH and OGG1 genes are known as DNA glycosylases and MGMT genes are known as alkyltransferases [Nakabeppu, Y. (2001) Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 68: 75- 94; Margison, GP and Santibanez-Koref, MF (2002) Bioessays. 24: 255-66; Gerson, SL (2002) J Clin Oncol. 20: 2388-99]. In cells in which these genes are knocked out, it is known that sensitivity to alkylating drugs is increased. In particular, the MGMT gene is highly expressed in cancer cells, and high expression in alkylating drug resistant cancer cells has been reported [Margison, GP and Santibanez-Koref, MF (2002) Bioessays. 24: 255-66; Gerson , SL (2002) J Clin Oncol. 20: 2388-99]. Thus, the combined use of alkylating drugs and MGMT inhibitors showed the effects of alkylating drugs at lower concentrations, and the effects of alkylating drugs have been confirmed in alkylating drug-resistant cancers [Margison, GP and Santibanez-Koref, MF (2002) Bioessays. 24: 255-66; Gerson, SL (2002) J Clin Oncol. 20: 2388-99]. In fact, O is a specific inhibitor of MGMT 6 -Benzylguanine is a concomitant drug with the alkylating drugs BCNU (N, N'-bis (2-chloroethyl) -N-nitrosourea) and temozolomide, 7 in Phase I clinical trials, 4 in Phase II, One case has been developed in Phase III [Gerson, SL (2002) J Clin Oncol. 20: 2388-99].
[0004]
[Non-Patent Document 1]
Nakabeppu Y. (2001) Regulation of intracellular localization of human MTH1, OGG1, and MYH proteins for repair of oxidative DNA damage.Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 68: 75-94.
[Non-Patent Document 2]
Margison GP, Santibanez-Koref MF. (2002) O6-alkylguanine-DNA alkyltransferase: role in carcinogenesis and chemotherapy. Bioessays. 24: 255-66.
[Non-Patent Document 3]
Gerson SL. (2002) Clinical relevance of MGMT in the treatment of cancer.J Clin Oncol. 20: 2388-99.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides methods and agents for increasing sensitivity to alkylating drugs. The present invention also provides a method for screening candidate compounds that increase sensitivity to alkylating drugs.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Most recently, the alkB gene of E. coli has been reported to be a new type of alkylated DNA repair enzyme [Begley, TJ and Samson, LD (2003) Trends Biochem Sci. 28: 2-5; Falnes, PO et al (2002) Nature. 419: 178-82; Trewick, SC et al. (2002) Nature. 419: 174-8]. AlkB removes methyl groups from 1-methyladenine and 3-methylcytosine in DNA and RNA in the presence of 2-oxoglutarate and divalent iron ions, An enzyme that repairs normal bases. AlkB homologues are widely distributed in many organisms from mammals to bacteria. Human homologues are known to have ABH, ABH2, and ABH3 genes, and among these three genes, ABH2 and ABH3 have been reported to exhibit enzyme activity similar to alkB [Duncan, T et al. (2002) Proc Natl Acad Sci US A. 99: 16660-5]. ABH2 also efficiently removes methyl groups in double-stranded DNA, and ABH3 makes RNA a good substrate [Aas, PA et al. (2003) Nature.421: 859-63]. In the intracellular localization, ABH2 exists only in the nucleus, and ABH3 exists in both the nucleus and cytoplasm. [Duncan, T. et al. (2002) Proc Natl Acad Sci US A. 99: 16660-5 ]. Both ABH2 and ABH3 are expressed in cancer cells, and overexpression is considered to indicate resistance to alkylating drugs.
[0007]
From this point of view, the present inventors considered that mammalian alkB homologues containing ABH2 and ABH3 are very promising molecular targets as alkylating drug combinations. Therefore, we analyzed whether or not the alkB homolog is actually inhibited in mammalian cells to show sensitivity to alkylating drugs. As a result, it was found that by suppressing the expression of alkB homolog, the sensitivity of cells to alkylating drugs was significantly increased. That is, a compound that suppresses or inhibits the expression or activity of a mammalian alkB homolog is useful for increasing the sensitivity to an alkylating agent, and the compound can be treated by combining with an alkylating agent, for example, in the treatment of cancer. It can be used to increase the effect. It is also possible to develop new alkylating drug combinations by screening for compounds that suppress or inhibit the expression or activity of alkB homologues.
[0008]
That is, the present invention relates to a method for increasing sensitivity to an alkylating drug, an alkylating drug concomitant drug that increases sensitivity to an alkylating drug, a screening method for candidate compounds that increase sensitivity to an alkylating drug, and the like. In terms of
(1) A method for increasing the sensitivity of a mammalian cell to an alkylating agent, comprising a step of inhibiting expression of a mammalian AlkB homolog gene or activity of a protein encoded by the gene,
(2) The method according to (1), wherein the mammalian AlkB homolog gene is ABH2 or ABH3,
(3) The method according to (1), wherein RNAi inhibits mammalian AlkB homolog gene expression,
(4) The method according to (1), wherein the mammalian cell is a cancer cell,
(5) an alkylating agent combination agent comprising, as an active ingredient, a compound that inhibits the expression of a mammalian AlkB homolog gene or the activity of a protein encoded by the gene,
(6) the alkylating agent combination agent according to (5), wherein the mammalian AlkB homolog gene is ABH2 or ABH3;
(7) The alkylating drug combination agent according to (5), wherein the compound is siRNA or a vector that expresses siRNA,
(8) A method for screening a candidate compound that increases the sensitivity of a mammalian cell to an alkylating agent,
(A) measuring the expression of a mammalian AlkB homolog gene or the activity of a protein encoded by the gene in the presence of a test compound;
(B) selecting a compound that inhibits the expression or activity relative to a control,
(9) The present invention relates to a method for producing an alkylating drug combination agent, which comprises a step of mixing a compound selected by the method described in (8) with a pharmaceutically acceptable carrier.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for increasing the sensitivity of a mammalian cell to an alkylating drug, which comprises a step of inhibiting the expression of a mammalian AlkB homolog gene or the activity of a protein encoded by the gene. The present inventors have succeeded for the first time in increasing sensitivity to alkylating drugs by targeting the mammalian AlkB homolog gene. Alkylating drugs generally have a strong anti-tumor effect and alkylate DNA and / or RNA to kill cancer cells. At this time, it is possible to enhance the effect of the alkylating agent by inhibiting the expression or activity of the AlkB homolog according to the present invention.
[0010]
In the present invention, the mammalian AlkB homolog gene (hereinafter also simply referred to as “AlkB homolog gene”) is 2-oxoglutarate (α-ketoglutarate) and a divalent iron ion [Fe (II)]-dependent oxygenase. A nucleic acid encoding a protein having an activity of removing a methyl group from 1-methyladenine and / or 3-methylcytosine in DNA and / or RNA. The mammalian AlkB homolog gene preferably complements the E. coli AlkB mutant. That is, when the gene is introduced into an Escherichia coli AlkB mutant, the sensitivity to alkylating drugs is reduced. Complementation is only required to be significant when compared with the E. coli AlkB mutant, and may be partial complementation even if it is not completely recovered (to the same as the wild type).
[0011]
The ABH gene family has been identified as a mammalian AlkB homolog gene. The ABH gene family includes ABH (Wei YF et al., Nucl. Acids Res. 1996. 24: 931-37; Genbank accession X91992 (protein: CAA63047), AC008044 (protein: AAF01478, Q13686), BC025787 (protein: AAH25787) , ABH2 (Genbank accession XM_058581 (protein: XP_058581)), and ABH3 (Genbank accession NM_139178 (protein: NP_631917)) are known to those skilled in the art for public information such as GenBank. Genbank accession XM_127049 (protein: XP_127049) for ABH mouse homologs, Genbank accession XM_222273 (protein: XP_222273) for rat homologues of ABH2, and Genbank accession for mouse homologues XM_132383 (protein: XP_132383) and AK079195 (protein: BAC37576), etc. ABH3 mouse homologs include Genbank accession XM_130317 (protein: XP_130317). As AlkB homolog gene, preferably, it includes ABH2 genes and ABH3 genes, and their counterparts.
[0012]
More specifically, mammalian AlkB homologous genes include human ABH (SEQ ID NO: 1), human ABH2 (SEQ ID NO: 3), and human ABH3 (SEQ ID NO: 5), as well as those in other organisms. Counterparts (including polymorphisms and variants) are included. In general, a mammalian gene may have a plurality of types of sequences even in the same gene due to polymorphisms in the base sequence. This polymorphism is not limited to single nucleotide polymorphisms (SNPs) consisting of single nucleotide substitutions, deletions and insertion mutations, but also includes several consecutive nucleotide substitutions, deletions and insertion mutations. Therefore, the base sequences of ABH, ABH2, and ABH3 shown above are merely examples, and are not necessarily limited to these sequences. The mammalian AlkB homologue gene specifically includes the following proteins, which include 1-methyladenine and / or 3 in DNA and / or RNA in the presence of 2-oxoglutarate and divalent iron ions. -Genes encoding proteins with the activity of removing methyl groups from methylcytosine are included.
(A) a protein having 70% or more identity with a continuous partial amino acid sequence of 100 or more residues of SEQ ID NO: 2, 4, or 6;
(B) a protein comprising an amino acid sequence obtained by substituting, deleting, and / or adding 30% or less of amino acids in a continuous partial amino acid sequence of 100 or more residues of SEQ ID NO: 2, 4, or 6;
(C) a protein encoded by a nucleic acid that hybridizes under stringent conditions with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 3, or 5 or its complementary strand.
These proteins may include naturally occurring AlkB homologous proteins of mammals (including polymorphisms, variants that maintain function, etc.).
[0013]
The amino acid sequence identity can be calculated as the ratio of amino acids that match by aligning the entire amino acid sequences of the two proteins to be compared with appropriate gaps so that the amino acids match. For alignment of amino acids, a desired computer program can be used, for example, CLUSTAL W (Higgins, D. et al. (1994) Nucleic Acids Res. 22: 4673-4680), BLAST (National Center for Biothchnology). Information) can be used. The gap is handled in the same manner as the mismatched amino acid, and the identity is determined as the ratio of the number of amino acids that match in both sequences out of the total number of amino acids (including the gap) in the alignment. However, if a gap is inserted at the same position in both sequences, the gap is excluded from the calculation. The amino acid sequence identity is preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more. Further, the continuous partial amino acid sequence of 100 residues or more in (a) and (b) is preferably 120 residues or more, more preferably 150 residues or more, more preferably 200 residues or more, more preferably 250 residues. As described above, the full length of SEQ ID NO: 2, 4, or 6 is more preferable.
[0014]
For example, when amino acid sequence identity is determined by BLAST, it can be performed according to the method described in the literature “Altschul, SF et al., 1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410”. Specifically, the blastn program is used to determine the identity of the base sequence, and the blastx program is used to determine the identity of the amino acid sequence. For example, in the BLAST web page of NCBI (National Center for Biothchnology Information) Calculation is performed with all filter settings such as “complexity” turned OFF (Altschul, SF et al. (1993) Nature Genet. 3: 266-272; Madden, TL et al. (1996) Meth. Enzymol. 266: 131 Altschul, SF et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402; Zhang, J. & Madden, TL (1997) Genome Res. 7: 649-656). For example, the open gap cost is 5 for nucleotides and 11 for proteins, the cost for extend gaps is 2 for nucleotides and 1 for proteins, the penalty for nucleotide mismatch is -3, the reward for nucleotide match is 1, and the expect value is 10, wordsize is 11 nucleotides, protein is 2, Dropoff (X) for blast extensions in bits is 20 for blastn, 7 for other programs, X dropoff value for gapped alignment (in bits) is 15, other than blastn, final X The dropoff value for gapped alignment (in bits) is 50 for blastn and 25 for other programs. In comparing amino acid sequences, BLOSUM62 can be used as a matrix for scoring. The blast2sequences program (Tatiana A et al. (1999) FEMS Microbiol Lett. 174: 247-250), which compares two sequences, can create alignments of two sequences and determine sequence identity.
[0015]
In the protein (b), the total number of amino acids that are substituted, deleted, and / or added in the continuous partial amino acid sequence is preferably within 27%, more preferably within 25%, more preferably 20%. %, More preferably within 18%, more preferably within 15%, more preferably within 12%, more preferably within 10% (however, fractions of less than 1 are rounded down in terms of amino acids). Substitutions, deletions, and additions may be combined arbitrarily.
[0016]
In the amino acid substitution, it is considered that a protein substituted with an amino acid having similar properties is likely to maintain the activity of the original protein. Such substitution is called conservative substitution. Conservative substitutions of amino acids are well known to those skilled in the art. Examples of amino acid groups corresponding to conservative substitutions include basic amino acids (eg, lysine, arginine, histidine), acidic amino acids (eg, aspartic acid, glutamic acid), uncharged polar amino acids (eg, glycine, asparagine, glutamine, serine, Threonine, tyrosine, cysteine), nonpolar amino acids (eg, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), β-branched amino acids (eg, threonine, valine, isoleucine), and aromatic amino acids (eg, tyrosine, phenylalanine) , Tryptophan, histidine) and the like. The target protein in the present invention may be a protein comprising an amino acid sequence in which the amino acids of SEQ ID NO: 2, 4, or 6 are conservatively substituted.
[0017]
In hybridization with the base sequence of SEQ ID NO: 1, 3, or 5, the target sequence is hybridized using this base sequence or its complementary strand, or a part thereof as a probe, and a string is obtained. It is confirmed whether the probe is significantly hybridized to the target sequence after washing under a gentle condition. As the probe, SEQ ID NO: 1, 3, or 5 consecutive 15 bases or more, preferably 18 bases or more, more preferably 20 bases or more, more preferably 30 bases or more, more preferably 50 bases or more, more preferably Use at least 100 bases. If the probe contains sequences other than SEQ ID NO: 1, 3, or 5, or their complementary strands, hybridization is performed in the same manner using only that sequence as a probe as a negative control. What is necessary is just to confirm that the probe does not hybridize significantly to the target sequence after washing. Hybridization can be performed by a conventional method using a nitrocellulose membrane or a nylon membrane. If the above stringent conditions are specifically illustrated, for example, 6 × SSC, 0.5% (W / V) SDS, 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA, 5 × Denhardt solution (1 × Denhardt solution is 0.2% polyvinyl) In a solution containing pyrrolidone, 0.2% bovine serum albumin, and 0.2% ficoll), hybridization is performed overnight at 42 ° C., preferably 50 ° C., more preferably 60 ° C., more preferably 65 ° C. Is a condition in which 4 × SSC, 0.5% SDS, and 20 minutes are washed three times at the same temperature as the hybridization. More preferably, the post-hybridization washing is performed under the same conditions as washing at 4 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes twice, 2 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes once at the same temperature as the hybridization. is there. More preferably, the conditions are such that washing after hybridization is performed twice at 4 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes, followed by 1 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes at the same temperature as hybridization. . More preferably, post-hybridization washing is performed at the same temperature as the hybridization, 2 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes once, followed by 1 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes once, then 0.5 × SSC, 0.5% SDS, 20 minutes once.
[0018]
When a gene is isolated from a desired mammal by hybridization, for example, the base sequence of the mammalian AlkB homolog gene exemplified in the present specification (for example, SEQ ID NO: 1, 3, or 5) or a complementary strand thereof, or Using a part of the probe as a probe, a cDNA library prepared from an organism to be isolated is screened. In the present invention, the AlkB homolog gene encoded by the natural gene thus obtained can be targeted. The material for identifying the AlkB homolog is not particularly limited. Preferred is mammalian genomic DNA or cDNA. Specific examples include desired mammals such as mice, rats, and goats, primates such as monkeys, and humans.
[0019]
The target AlkB homolog protein in the present invention has an activity of removing a methyl group from 1-methyladenine and / or 3-methylcytosine in DNA and / or RNA in the presence of 2-oxoglutarate and divalent iron ions. is doing. The methyl group removal activity can be assayed by the method described below.
[0020]
In cells expressing the above AlkB homolog gene, inhibition of the expression of this gene can increase the sensitivity of the cells to alkylating drugs. The alkylating agent used at this time is a compound that alkylates intracellular DNA or RNA to produce 1-methyladenine and / or 3-methylcytosine. Examples of such alkylating agents include SN such as methyl methanesulfonate (MMS). 2 Many types of alkylating agents are known. In addition to MMS, cyclophosphamide and camlucitin can be exemplified. Furthermore, melphalan, chlorambucil, ifosfamide, busulfan, semustine, dacarbazine, nitromine, nimustine, ranimustine and the like used in clinical practice can be exemplified, but not limited thereto. The order of the step of administering the alkylating agent and the step of suppressing the expression or activity of the AlkB homolog is not particularly limited, and suppresses the expression or activity of the AlkB homolog before, simultaneously with, or after adding the alkylating agent to the cell. It's okay. The sensitivity of cells to alkylating drugs can be determined, for example, by measuring cell survival. For the measurement of cell viability, for example, MTT assay, or live cell count reagent SF (Nacalai Tesque) can be used.
[0021]
Suppression of the expression of the AlkB homolog gene may be suppression of the mRNA level and / or protein level of the gene. Preferred examples of the compound that suppresses the expression of the AlkB homolog gene include RNA having an RNAi (RNA interferance) effect on the gene. In general, RNAi refers to target RNA by introducing or expressing into the cell RNA that contains a sense RNA that is homologous to a part of the mRNA sequence of the target gene and an antisense RNA that is complementary to the sense RNA. This refers to a phenomenon in which gene mRNA is induced to be destroyed and the expression of a target gene is inhibited (Genes Dev. 2001, 15: 188-200; Elbashir, SM et al. (2001) Nature 411: 494-498). When double-stranded RNA with RNAi effect is introduced into the cell, an enzyme called DICER (a member of the RNase III nuclease family) comes into contact with the double-stranded RNA, and the double-stranded RNA becomes a small interfering RNA (siRNA). ) Is broken down into small pieces called. In the present invention, in addition to the RNA generated by such intracellular processing, siRNA is also collectively referred to as an RNA molecule artificially synthesized or expressed in order to inhibit the expression of a target gene by RNAi. The RNA having an RNAi effect in the present invention includes these siRNAs. siRNA can suppress target gene expression in vivo (Anton P. et al., Nature Vol. 418 38-39 2002; David L. et al., Nature genetics Vol. 32 107-108, 2002) .
[0022]
The siRNA for a certain target gene is usually a sequence of 15 or more bases (more preferably a sequence of 16 or more, 17 or more, 18 or more, or 19 or more bases) in the transcription sequence (mRNA sequence) of this gene, And its complementary sequence, and these sequences hybridize to form a double strand. Preferably, a sequence of 19 to 30 bases, more preferably 20 to 25 bases, more preferably 21 to 23 bases or a complementary sequence thereof in one strand is included in one strand and forms a complementary pair therewith. RNA containing one strand. However, even if the RNA contains a longer sequence, the length of the RNA is not particularly limited because it is expected to be degraded into siRNA having an RNAi effect in the cell. In addition, a long double-stranded RNA corresponding to the full-length region or almost the full-length region of the target gene mRNA can be decomposed in advance with, for example, DICER, and the decomposition product can be used. This degradation product is expected to contain RNA molecules (siRNA) having the RNAi effect. According to this method, a region on mRNA that is expected to have an RNAi effect need not be selected. That is, the sequence having the RNAi effect of the target gene does not necessarily need to be precisely defined.
[0023]
Usually, a double-stranded RNA having an overhang of several bases at the end is known to have a high RNAi effect. The siRNA used in the present invention is not essential, but desirably has an overhang of several bases at the end (preferably the 3 ′ end). The length of the base forming this overhang is not particularly limited, but is preferably a 2-base overhang. In the present invention, for example, TT (two thymines), UU (two uracils), and other double-stranded RNA having an overhang of bases (most preferably, a 19-pair double-stranded RNA portion and two bases) Molecules having (TT) overhangs) can be preferably used. The siRNA of the present invention includes a molecule in which the base that forms an overhang is DNA.
[0024]
Moreover, two strands forming a base pair in siRNA may be linked via a spacer. That is, RNA in which this spacer forms a loop and the RNA sequences before and after it anneal to form a double strand can also be suitably used. The length of the spacer is not limited, but may be 3 to 23 bases, for example.
[0025]
In addition, vectors capable of expressing the above siRNA can also be used in the present invention. That is, the present invention relates to the use of a vector capable of expressing RNA having an RNAi effect. The vector capable of expressing the RNA may be, for example, a nucleic acid linked to a separate promoter so that one strand and the other strand of a double-stranded siRNA are expressed separately. Alternatively, two types of RNA may be transcribed from one promoter by alternative splicing or the like. Alternatively, it may be a vector that expresses a single-stranded RNA in which a sense strand and an antisense strand are linked via a spacer (forming a loop). RNA expressed from this vector forms an RNA stem with an RNAi effect and suppresses the expression of the target gene. The length of the stem is the same as that of the above siRNA, but may be, for example, 19 to 29 bases. The length of the spacer is not limited, but may be 3 to 23 bases, for example. It may or may not have an overhang of several bases at 5 ′ and / or 3 ′. These vectors can be easily produced by those skilled in the art using common genetic engineering techniques (Brummelkamp TR et al. (2002) Science 296: 550-553; Lee NS et al. (2001) Nature Biotechnology 19: 500-505; Miyagishi M & Taira K (2002) Nature Biotechnology 19: 497-500; Paddison PJ et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99: 1443-1448; Paul CP et al (2002) Nature Biotechnology 19: 505-508; Sui G et al. (2002) Proc Natl Acad Sci USA 99 (8): 5515-5520; Proc Natl Acad Sci USA 99: 14943-14945, 2002; Paddison, PJ et al. (2002) Genes Dev. 16: 948-958). More specifically, it can be constructed by appropriately inserting DNA encoding a target RNA sequence into various known expression vectors. As the promoter, an RNA polymerase III promoter can be preferably used. Specifically, for example, U6 Pol III promoter and H1 RNA promoter (H1 RNA is one component constituting RNaseP) can be used.
[0026]
Examples of preferable siRNA are illustrated below, but the siRNA used in the present invention is not limited thereto. First, a transcription sequence region downstream of 50 bases or more, preferably 60 bases or more, more preferably 70 bases or more from the start codon of the target gene is selected. From this region, preferably find the AA sequence and select 17-20 nucleotides following the AA (eg 19 nucleotides following AA). The base next to AA is not particularly limited, but a sequence that is G or C is preferably selected. Here, the GC content of the sequence to be selected is preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70%, and more preferably 35 to 65%. The selected sequence is preferably a sequence specific to the target gene among genes expressed in the tissue to which siRNA is administered. For example, it is preferable to search a public gene sequence database using a selected sequence as a query, and to confirm that there is no gene having the same sequence as a transcription sequence other than the target gene in the gene of the administered individual. The sequence is preferably selected from the protein coding sequence (CDS) of the target gene. A sequence containing a sequence excluding the first AA of the sequence thus selected (preferably having UU or TT added to 3 ′) and its complementary sequence (preferably having UU or TT at 3 ′ ) Is a suitable siRNA. Instead of searching for the sequence following AA, the sequence following CA may be searched in the same manner as described above. Alternatively, it may be a sequence other than AA or CA. It is also possible to appropriately select RNA having an optimal RNAi effect from a plurality of siRNAs prepared. Specific examples of suitable siRNAs include the RNAs shown in the examples. That is, siRNA containing the 1-19th sequence of SEQ ID NO: 7 and 8, siRNA containing the 1-19th sequence of SEQ ID NO: 9 and 10, and the 1-19th sequence of SEQ ID NO: 11 and 12 The siRNA to be contained (a base such as TT or UU may be added 3 ′ of each RNA) is preferably used. Similarly, siRNA containing the 1st to 19th sequences in each pair of SEQ ID NOs: 13 and 14, 15 and 16, 17 and 18 (bases such as TT or UU may be added to 3 ′ of each RNA ) Is preferably used.
[0027]
Those skilled in the art can appropriately prepare RNA having an RNAi effect based on the base sequence of the target gene. The base sequence of the target AlkB homolog gene can be easily obtained from a public gene database as described above, and the base sequence of the human AlkB homolog gene (SEQ ID NO: 1, 3, or 5) is used as a probe. It can be obtained by screening a mammalian cDNA library or by RT-PCR based on a primer prepared based on the base sequence of the human AlkB homolog gene. Based on the base sequence of the obtained gene, siRNA can be designed according to the above description.
[0028]
The target gene sequence need not necessarily have a known full-length nucleotide sequence. Any continuous RNA region that can be selected as siRNA (for example, 20 to 30 bases) may be known. Therefore, the siRNA of the present invention is prepared from a gene fragment whose partial length is known, such as EST (Expressed Sequence Tag), but whose full length is not known, based on the base sequence of the fragment. Is possible. The accession numbers of the EST sequences that showed high homology with human ABH2 and ABH3 in the GenBank database are listed below. However, these are only examples of a large number of EST sequences, and those skilled in the art can easily obtain information on appropriate EST fragments from public databases. In the mRNA corresponding to each EST, the expression of the AlkB homolog gene may be inhibited using RNA having an RNAi effect in which a part of a continuous RNA region is one strand.
[0029]
(a) ABH2
BU857344, BM713799, BU621636, CB306784, BU535633, BU858046, CA425782, BU621592, AL528750, BU539036, BF812735, AW245078, AW246209, BI822466, BM790974, BM852409, AI201794, BE222844, AI078333, AI3747692, BI488628, AA602382A, 488628, AA602382A, 488628, AA602382A AI885651, AW206726, AW005870, AA782579, BG831183, BU542852, BG057635, AW971683, BE253917, AW952528, AI040632, H09745, AI124006, BM701520, AI138654, BQ013942, BE742854, AI253156, W73383, AI198796, BE02631485, AI198796, AA9314359W CB115208, BQ227530, AI278638, BF683378, BF591258, AI421482, AI417338, AI073924, BF183208, BM799140, AI675781, BU623121, BQ014087, AW071763, AW001162, AA550952, BE894785, D60111, BF751508, CB115574, BF6887791BI BM785502, BI666861, BI861994, BM546765, AW952001, BI767047, BF766222, BG751427, AI269764, BG284978, BE255140, CB118993, BI045022, AW005663, AI589576, AI284851, CB115220 AA333965, AI784306, AA911501, N92173, AI183736, AA865002, AW169802, BE857214
[0030]
(b) ABH3
BI860137, BX406644, AL570007, AL570007, BE250119, BE249876, AL571973, AL551946, BG283085, BF724816, BM824362, BM792655, BE293567, BG282971, BE789024, BE293665, BM545966, BF037645, BQ272207, AL543545, BM561898, AL551979, BX3906092 BM981193, BM985113, AL554302, BX406645, BM999346, CB048424, BI918447, BM694348, BU602469, AL577048, BQ939674, BM704858, BE408144, BU179848, BI258292, BQ233246, BG772137, BM548608, BE274419, BU553708, BI823026, BU1908356AA BE792222, CA445168, BU730492, BQ017150, BM971930, BM681387, BE891036, BE892721, BF062547, BE791860, BQ181579, BM011189, BU788104, BI222582, BF026256, BI908985, BE887345, AI636076, BU784435, BI561482, BG831972B, 933482, BG831972B BE296128, BF886167, BX361668, BQ375283, BX089006, BF823012, BE937862, BG823846, BQ375279, BI833740, AI916587, AI656885, BQ576341, BG187465, AW001947, BG191648 BG825625, BG370227, AA932508, AW451472, AI370748, AW247495, BM675933, BF763881, BE269759, AW860831
[0031]
When the synthesized siRNA is used clinically, the siRNA can be modified. For example, phosphorothioate type RNA can be used to reduce susceptibility to nuclease degradation and sustain the effect. It has been reported that substitution of siRNA phosphates with phosphorothioates does not change the RNAi effect and increases stability. It is also known that siRNA uridine and cytidine are converted to 2'-fluoro-2'-deoxyuridine and 2'-fluoro-2'-deoxycytidin, respectively. [Harborth J. et al. (2003) Nucleic Acid Drug Dev. 13: 83-105]. Therefore, siRNAs composed of such RNA analogs are suitable for clinical use. The siRNA of the present invention includes analogs of such RNA.
[0032]
In order to suppress the expression of the AlkB homolog gene, for example, the following nucleic acid (a) or (b) can be used.
(A) An antisense nucleic acid for a transcription product of AlkB homolog gene or a part thereof
(B) A ribozyme that specifically cleaves the transcript of the AlkB homolog gene
As a method for inhibiting (suppressing) the expression of a specific endogenous gene, a method using an antisense technique is well known to those skilled in the art. There are several factors as described below for the action of the antisense nucleic acid to inhibit the expression of the target gene. Inhibition of transcription initiation by triplex formation, inhibition of transcription by hybridization with a site where an open loop structure was locally created by RNA polymerase, inhibition of transcription by hybridization with RNA undergoing synthesis, intron and exon Splicing inhibition by hybridization at splice point, splicing inhibition by hybridization with spliceosome formation site, inhibition of translocation from nucleus to cytoplasm by hybridization with mRNA, hybridization with capping site and poly (A) addition site Inhibition of splicing, translation initiation inhibition by hybridization with the translation initiation factor binding site, translation inhibition by hybridization with the ribosome binding site in the vicinity of the initiation codon, peptation by hybridization with the mRNA translation region and polysome binding site Elongation inhibition of de chain, and gene expression inhibition by hybrid formation with the interaction site between a nucleic acid and protein, and the like. In this way, antisense nucleic acids inhibit the expression of target genes by inhibiting various processes such as transcription, splicing or translation (Hirashima and Inoue, Shinsei Kagaku Kogaku 2 Nucleic acid IV gene replication and expression, Japan Biochemical Society, Tokyo Chemical Doujin, 1993, p.319-347).
[0033]
The antisense nucleic acid used in the present invention may inhibit the expression of the AlkB homolog gene by any of the actions described above. The antisense nucleic acid may be a nucleic acid containing an antisense sequence for a sequence of 13 or more nucleotides, preferably 14 or more nucleotides, and more preferably 15 or more nucleotides of a transcribed sequence of the AlkB homolog gene. For example, exon-intron boundary in initial transcription sequence, intron-exon boundary, region including translation initiation codon, untranslated region near 5 ′ end, or protein coding sequence (CDS) in mature mRNA of 13 or more consecutive nucleotides A nucleic acid containing an antisense sequence for 14 nucleotides or more, more preferably 15 nucleotides or more is preferred. When considering clinical application, the antisense nucleic acid used is usually a synthetic oligomer. The antisense nucleic acid may be DNA and may be further modified. For example, in order to reduce the sensitivity to nuclease degradation and maintain the activity as an antisense nucleic acid, use of S oligo (phosphorothioate-type oligonucleotide) in which O (oxygen) at the phosphate ester binding site is replaced with S (sulfur) Is generally known. This S oligo is currently undergoing clinical trials as an antisense drug that is injected directly into the affected area. In the present invention, this S oligo can be preferably used. The sequence of the antisense nucleic acid is preferably a sequence complementary to the target gene or a part thereof, but may not be completely complementary as long as the expression of the gene can be effectively suppressed. The transcribed RNA preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, to the transcript of the target gene. In order to effectively suppress the expression of a target gene using an antisense nucleic acid, the length of the antisense nucleic acid is preferably 17 bases or more, more preferably 20 bases or more, more preferably 25 bases or more, more Preferably it is 30 bases or more, More preferably, it is 40 bases or more, More preferably, it is 50 bases or more, More preferably, it is 100 bases or more. Antisense RNA can also be expressed intracellularly. What is necessary is just to produce the vector which linked the nucleic acid which codes the target RNA downstream of the promoter active in a target cell, and just introduce | transduces this into a cell.
[0034]
As the vector, a viral vector such as a retrovirus vector, an adenovirus vector, and an adeno-associated virus vector, a non-viral vector such as a liposome, and the like can be used. Polymer carriers are known as non-viral vectors other than liposomes. Polyethylene glycol-polycation block co-polymers are used as delivery systems for nucleic acid drugs that exist stably in vivo and can circulate stably in the bloodstream. Examples include polymer nano micelles formed by self-association of nucleic acids and nucleic acids [Harada A. & Kataoka K. Science, 283, 65-67 (1999); Katayose S. & Kataoka K. Bioconjugate Chemistry, 8 (5) , 702-707 (1997)]. And this improved type, calcium phosphate micelle, an inorganic-organic composite nanostructure formed from polyethylene glycol-polyaspartic acid (PEG-PAsp) block copolymer and calcium phosphate [Kakizawa Y. & Kataoka K. Langmuir, 18 (2), 4539-4543 (2002)] and polymer nano micelles with improved blood stability by introducing disulfide bridges into the inner core [Kakizawa Y., Harada A. & Kataoka KJ Amer. Chem. Soc., 121 (48), 11247-11248 (1999)], and these derivatives are considered to be effective as siRNA and nucleic acid carriers. Other polymer carriers include bioconjugate carriers [Asayama S. et al. Bioconjugate Chemistry, 9 (4), 476-481 (1998); Park JU. Et al. Prep. Biochem. & Biotechnol ., 29 (4), 353-370 (1999)]. Using these vector systems or carriers for gene transfer, gene therapy can be performed by administering to a patient by ex vivo method or in vivo method.
[0035]
Moreover, inhibition of the expression of the AlkB homolog gene can also be carried out using a ribozyme or a vector encoding a ribozyme. A ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. There are ribozymes having various activities, and it is possible to design ribozymes that cleave RNA in a site-specific manner. Some ribozymes have a size of 400 nucleotides or more, such as group I intron type and M1 RNA contained in RNase P, but hammerhead type (Rossi et al. (1991) Pharmac. Ther. 50: 245- 254) and hairpin type (Hampel et al. (1990) Nucl. Acids Res. 18: 299-304, and US Pat. No. 5,254,678) have some active domains of about 40 nucleotides (Makoto Koizumi and Otsuka Eiko, protein nucleic acid enzyme, 1990, 35, 2191).
[0036]
For example, the self-cleaving domain of the hammerhead ribozyme cleaves 3 ′ of C15 in the sequence G13U14C15, but base pairing between U14 and A9 is important for its activity, and instead of C15, A15 or U15 However, it has been shown that it can be cut (Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 228, 228.). By designing a ribozyme whose substrate binding site is complementary to the RNA sequence near the target site, a restriction enzyme-like RNA-cleaving ribozyme that recognizes the sequence UC, UU or UA in the target RNA can be created (Koizumi, M. et al. FEBS Lett, 1988, 239, 285., Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, Protein Nucleic Acid Enzyme, 1990, 35, 2191., Koizumi, M. et al., Nucl Acids Res, 1989, 17, 7059.) .
[0037]
Hairpin ribozymes are also useful for the purposes of the present invention. This ribozyme is found, for example, in the minus strand of tobacco ring spot virus satellite RNA (Buzayan, JM., Nature, 1986, 323, 349.). It has been shown that hairpin ribozymes can also produce target-specific RNA-cleaving ribozymes (Kikuchi, Y. & Sasaki, N., Nucl Acids Res, 1991, 19, 6751., Hiroshi Kikuchi, Chemistry and Biology, 1992, 30, 112.). Thus, the expression of the gene can be inhibited by specifically cleaving the transcript of the target gene using a ribozyme.
[0038]
Furthermore, in the present invention, it is allowed to use a compound that suppresses the function of a protein encoded by an AlkB homolog gene (also referred to as “AlkB homolog protein” in the present specification). In a preferred embodiment, the compound that suppresses the function of the protein encoded by the AlkB homolog gene is a compound described in the following (a) or (b). These compounds increase the sensitivity of cells to alkylating drugs by inhibiting (reducing) the function or activity of the AlkB homolog protein.
(A) Antibody that binds to AlkB homolog protein
(B) Low molecular weight compound that binds to AlkB homolog protein
[0039]
Antibodies that bind to the AlkB homolog protein can be prepared by methods known to those skilled in the art. If it is a polyclonal antibody, it can obtain as follows, for example. A small animal such as a rabbit is immunized with a natural or recombinant AlkB homolog protein, or a recombinant AlkB homolog protein expressed in a microorganism such as Escherichia coli as a fusion protein with GST, or a partial peptide thereof. This is prepared by, for example, purification by ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, an affinity column coupled with AlkB homolog protein or synthetic peptide, or the like. In the case of a monoclonal antibody, for example, an AlkB homolog protein or a partial peptide thereof is immunized to a small animal such as a mouse, the spleen is removed from the mouse, and this is ground to separate the cells, and the cells and mouse myeloma cells. Are fused using a reagent such as polyethylene glycol, and a clone producing an antibody that binds to the AlkB homolog protein is selected from the resulting fused cells (hybridoma). Next, the obtained hybridoma was transplanted into the abdominal cavity of the mouse, and ascites was collected from the mouse, and the obtained monoclonal antibody was obtained by, for example, ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, AlkB homolog protein. Or an affinity column coupled with a partial peptide thereof or the like. The AlkB homolog protein used as a sensitizing antigen for antibody acquisition is not limited to the animal species from which it is derived, but is preferably a protein derived from a mammal such as a mouse or a human, and particularly preferably a protein derived from a human.
[0040]
The antibody of the present invention is not particularly limited as long as it can bind to the AlkB homolog protein. In addition to the polyclonal antibody and the monoclonal antibody, a human antibody, a humanized antibody by genetic recombination, and a fragment containing an antibody variable region (Including Fab, Fc, F (ab ′) 2, scFv, etc.), and antibody modifications.
[0041]
In the present invention, the protein used as the sensitizing antigen may be a partial peptide of the protein in addition to the complete protein. Examples of the protein partial peptide include an amino group (N) terminal fragment and a carboxy (C) terminal fragment of the protein. In the present specification, the “antibody” generally means an antibody that reacts with the full length or fragment of a protein.
[0042]
In addition to immunizing non-human animals with antigens to obtain the above hybridomas, human lymphocytes such as human lymphocytes infected with EB virus are sensitized with proteins, protein-expressing cells or lysates thereof in vitro. Lymphocytes can be fused with human-derived myeloma cells having permanent mitotic activity, such as U266, to obtain hybridomas that produce desired human antibodies having protein-binding activity. When the antibody of the present invention is used for the purpose of administering it to the human body (antibody therapy), a human antibody or a human type antibody is preferable in order to reduce immunogenicity.
[0043]
The compound that suppresses the expression of the AlkB homolog gene or the function (activity) of the protein encoded by the gene may be either a natural or artificial compound. For example, 1-methyladenine analogs and 3-methylcytosine analogs that interact with AlkB homologs but are not degraded can be suitably used. The 2-oxoglutarate analogs N-oxalylglycine, N-oxalyl-4S-alanine, N-oxalyl-4R-alanine, 2-thiono (N-oxalylglycine), and 2-mercaptoglutarate are known as inhibitors of AlkB. (Welford RW et al. (2003) J Biol Chem. 278: 10157-61). It is also conceivable to inhibit the activity of the AlkB homolog protein using these compounds and other 2-oxoglutaric acid analogs. In addition, for example, single compounds such as organic compounds, inorganic compounds, nucleic acids, proteins, peptides, sugars, or compound libraries, gene library expression products, cell extracts, cell culture supernatants, fermentation microorganisms It may be a product, a marine organism extract, a plant extract or the like or a compound isolated and purified from the extract.
[0044]
The present invention also provides a screening method for candidate compounds that increase the sensitivity of mammalian cells to alkylating drugs. One embodiment thereof is a method using the binding between the test compound and an AlkB homolog protein or a partial peptide thereof as an index. Usually, a compound that binds to an AlkB homolog protein or a partial peptide thereof is expected to have an effect of inhibiting the function of the AlkB homolog protein.
[0045]
In this method, first, a test compound is contacted with a protein encoded by an AlkB homolog gene or a partial peptide thereof. The AlkB homolog protein or a partial peptide thereof is, for example, a purified form of the AlkB homolog protein or a partial peptide thereof, a form expressed intracellularly or extracellularly, depending on an indicator for detecting binding to a test compound, Alternatively, it may be in a form bound to an affinity column or other support. The test compound used in this method can be appropriately labeled as necessary. Examples of the label include a radiolabel and a fluorescent label. Next, the binding between the test compound and the protein encoded by the AlkB homolog gene or a partial peptide thereof is detected. The binding between the AlkB homolog protein or its partial peptide and the test compound can be detected, for example, by a label added to the test compound bound to the AlkB homolog protein or its partial peptide. It is also possible to detect the change in the activity of the protein caused by the binding of the test compound to the AlkB homolog protein expressed in or outside the cell or a partial peptide thereof as an indicator. Next, a test compound that binds to the protein encoded by the AlkB homolog gene or a partial peptide thereof is selected.
[0046]
There is no restriction | limiting in particular as a test compound used for a screening. For example, natural compounds, organic compounds, inorganic compounds, single compounds such as nucleic acids, proteins, peptides, sugars, as well as compound libraries, gene library expression products, cell extracts, cell culture supernatants, fermented microorganism products , Marine organism extracts, plant extracts, human engineered compounds and the like, but are not limited thereto.
[0047]
Another embodiment of the screening method of the present invention is a method of screening for a compound that inhibits the binding between an AlkB homolog protein and a substrate. AlkB homolog protein removes 1-methyladenine and / or 3-methylcytosine contained in the substrate using DNA and / or RNA as a substrate. Therefore, the AlkB homolog protein is contacted with the substrate in the presence of the test compound, and the binding between the two is detected. A compound that suppresses the binding between the AlkB homolog protein and the substrate as compared to the absence of the test compound or the presence of a low dose (control) is selected. Such a compound becomes a compound that inhibits the activity of the AlkB homolog protein, and can be used as a drug that increases the sensitivity to an alkylating drug.
[0048]
In another embodiment of the screening method of the present invention, compounds that suppress the expression of the AlkB homolog gene are screened. In this method, first, a test compound is contacted with a cell or cell extract expressing an AlkB homolog gene. As such a cell, a cell endogenously expressing an AlkB homolog gene can be preferably used. Examples of cells used for screening include MCF7 (breast cancer), A549 (lung cancer), U2OS (osteosarcoma), C33A (cervical cancer), HT1080 (fibrosarcoma), PA-1 (ovarian teratocarcinoma), Tera2 (Fetal cancer), T24 (bladder cancer), K562 (chronic myeloid leukemia), Molt4 (acute lymphoblastic leukemia), A172 (glioblastoma), various tumor cells such as HeLa (cervical cancer) , And desired normal cells.
[0049]
The contact of the test compound with the cell expressing the AlkB homolog gene is usually performed by adding the test compound to the culture medium of the cell expressing the AlkB homolog gene, but is not limited to this method. When the test compound is a protein or the like, it can be brought into contact with the cell by introducing a DNA vector expressing the protein into the cell.
[0050]
Next, in this method, the expression of the AlkB homolog gene is measured. Here, the expression of a gene includes both transcription and translation. That is, mRNA may be detected or protein may be detected. The gene expression level can be measured by methods known to those skilled in the art. For example, mRNA can be extracted from cells expressing the AlkB homolog gene according to a standard method, and the transcription level of the gene can be measured by performing Northern hybridization or RT-PCR. When measuring the translation level of a gene by detecting the protein, collect the protein fraction from the cell expressing the AlkB homolog gene and detect the expression of the AlkB homolog protein by electrophoresis such as SDS-PAGE. Can do. Further, by performing Western blotting using an antibody against the AlkB homolog protein, the expression of the protein can be detected and the translation level of the gene can be measured. The antibody used for detecting the AlkB homolog protein is not particularly limited as long as it is a detectable antibody. For example, either a monoclonal antibody or a polyclonal antibody can be used.
[0051]
In this method, a compound that reduces the expression level is further selected as compared with the case where it is measured in the absence of a test compound or in the presence of a low dose (control). Compounds selected in this way are expected to have the effect of increasing sensitivity to alkylating drugs. The compound is useful as a concomitant agent for alkylating drugs, and is expected to be a concomitant agent that enhances the effect of an alkylated anticancer agent (anticancer agent), for example.
[0052]
In yet another embodiment of the method of the present invention, a compound that decreases the expression level of the AlkB homolog gene of the present invention can be screened using a reporter gene. Specifically, such a screening method includes (a) a step of measuring the activity of an endogenous promoter of a mammalian AlkB homolog gene in the presence of a test compound, and (b) a decrease in the activity compared to a control. Selecting a compound to be produced. For this purpose, the test compound is first brought into contact with a cell or cell extract containing DNA in which the transcriptional regulatory region of the AlkB homolog gene and the reporter gene are functionally bound. Here, the term “functionally linked” means that the transcriptional regulatory region of the AlkB homolog gene and the reporter gene are induced so that expression of the reporter gene is induced by binding of a transcription factor to the transcriptional regulatory region of the AlkB homologous gene. Is connected. For example, the reporter gene may be linked in-frame with the coding sequence downstream of the translation initiation sequence of the AlkB homolog gene. Based on the cDNA base sequence of the AlkB homolog gene, those skilled in the art can obtain the transcriptional regulatory region of the AlkB homolog gene present in the genome by a well-known method. In addition, if a knock-in animal or knock-in cell in which the coding region of the AlkB homolog gene is replaced with that of the reporter gene is prepared, the reporter gene can be expressed according to the promoter activity of the AlkB homolog gene, and screening is performed using this. It is also possible to perform. The expression level of the reporter gene is measured in the presence of the test compound, and a compound that reduces the expression level as compared with the case where it is measured in the absence of the test compound or in the presence of a low dose (control) is selected. The compound thus selected becomes a candidate compound for the alkylating agent combination.
[0053]
The reporter gene used in the present method is not particularly limited as long as its expression can be detected, and examples thereof include a CAT gene, a lacZ gene, a luciferase gene, and a GFP gene. As a cell containing a nucleic acid functionally linked to the transcriptional regulatory region of the AlkB homolog gene and the reporter gene, for example, a vector containing a nucleic acid functionally linked to the transcriptional regulatory region of the AlkB homologous gene and the reporter gene was introduced. Examples thereof include cells. Those skilled in the art can produce the above-mentioned vector by a general genetic engineering technique. Introduction of the vector into the cells can be carried out by a general method, for example, calcium phosphate precipitation method, electric pulse perforation method, lipophetamine method, microinjection method and the like. A cell containing a nucleic acid in which a transcriptional regulatory region of an AlkB homolog gene and a reporter gene are operably linked includes a cell in which the nucleic acid is integrated into a chromosome. DNA can be integrated into a chromosome by a method generally used by those skilled in the art, for example, a gene introduction method using homologous recombination.
[0054]
When screening using a cell extract containing a nucleic acid having a structure in which a transcriptional regulatory region of an AlkB homolog gene and a reporter gene are functionally linked, for example, cells contained in a commercially available in vitro transcription translation kit An extract obtained by adding a nucleic acid having a structure in which a transcriptional regulatory region of an AlkB homolog gene and a reporter gene are functionally linked to each other can be used.
[0055]
In screening, a test compound can be added by adding to a cell or cell extract, but is not limited to these methods. When the test compound is a protein, for example, contact can be performed by introducing a vector expressing the protein into the cell. The expression level of the reporter gene can be measured by methods known to those skilled in the art depending on the type of the reporter gene. For example, when the reporter gene is a CAT gene, the expression level of the reporter gene can be measured by detecting acetylation of chloramphenicol by the gene product. When the reporter gene is a lacZ gene, by detecting the color development of the dye compound catalyzed by the gene expression product, and when the reporter gene is a luciferase gene, the fluorescent compound catalyzed by the gene expression product By detecting fluorescence, and in the case of a GFP gene, the expression level of the reporter gene can be measured by detecting fluorescence due to the GFP protein.
[0056]
In another embodiment of the screening method of the present invention, compounds are screened using the activity of the protein encoded by the AlkB homolog gene as an index. First, a test compound is brought into contact with a protein encoded by an AlkB homolog gene, or a cell or a cell extract expressing the protein. Next, the activity of the protein is measured. A compound that reduces the activity of the AlkB homolog protein is then selected as compared to when measured in the absence of the test compound or in the presence of a low dose. The AlkB homolog protein may be a protein endogenously expressed in cells, or may be a protein expressed by introducing an exogenous AlkB homolog gene. A cell expressing an exogenous AlkB homolog gene can usually be prepared by introducing an expression vector containing the gene into a host cell. This expression vector can be prepared by a person skilled in the art by general genetic engineering techniques. The AlkB homolog protein used for this screening is preferably a full-length protein that does not contain mutations, but a protein in which a part of the amino acid sequence is substituted and / or deleted as long as it has an activity equivalent to that protein. It may be. Further, it may be a fusion protein with another protein.
[0057]
Examples of the activity of the AlkB homolog protein include an activity of removing a methyl group from 1-methyladenine and / or 3-methylcytosine in DNA and / or RNA. To measure this activity, for example, N- [ Three DNA and RNA are modified with a radiolabeled methyl group using H] methyl-N-nitrosourea or the like. AlkB homologue protein is reacted with this substrate, DNA and RNA are ethanol precipitated, and radioactivity is measured with a liquid scintillation counter [Aas PA et al. (2003) Nature. 421: 859-63.], Or vice versa Activity can be quantified by analysis by high performance liquid chromatography using a phase column [Falnes PO et al. (2002) Nature. 419: 178-82., Trewick SC (2002) Nature. 419: 174- 8.].
[0058]
Alternatively, AlkB homolog protein is reacted with DNA and RNA treated with an alkylating agent such as methyl sulfonate as a substrate. The reacted DNA and RNA are heat-treated at 90 ° C to 180 ° C under acidic conditions to release 1-methyladenine and 3-methylcytosine and analyze by high performance liquid chromatography using a reverse phase column or ion exchange column May be assayed. [Falnes PO et al. (2002) Nature. 419: 178-82., Trewick SC (2002) Nature. 419: 174-8.]
[0059]
Alternatively, DNA and RNA treated with an alkylating agent such as methyl sulfonate and RNA are reacted with AlkB homolog protein, and the consumed oxygen is measured with an oxygen electrode [Trewick SC (2002) Nature. 419: 174 -8.], A method in which AlkB homologue protein is reacted with DNA or RNA treated with an alkylating agent such as methyl methylsulfonate as a substrate, formaldehyde produced is reacted with a Nash reagent, and fluorescence is measured [Falnes PO et al. (2002) Nature. 419: 178-82.], produced by reacting AlkB homolog protein with 2-oxoglutaric acid radiolabeled with DNA or RNA treated with an alkylating agent such as methyl methylsulfonate. The method of measuring radiolabeled carbon dioxide with a liquid scintillation counter [Welford RW et al. (2003) J Biol Chem. 278: 10157-61.] it can.
[0060]
Further, the activity of the AlkB homolog protein includes a function of complementing an Escherichia coli AlkB mutant. Escherichia coli alkB mutants are sensitive to alkylating agents (methyl methanesulfonate) at low concentrations. By transforming this Escherichia coli with the AlkB homolog gene, resistance to the alkylating agent is restored. Complementary genes can be screened using resistance to methyl methanesulfonate as an indicator. [Wei Y. F et al. (1995) J Bacteriol. 177: 5009-15.]
[0061]
The present invention also relates to a kit comprising a compound that inhibits the expression of an AlkB homolog gene or the activity of an AlkB homolog protein, and an alkylating agent. Such a kit is used when an alkylating agent is administered to a cell or a living body. Sensitivity to an alkylating agent can be increased by using a compound that inhibits the expression or activity of an AlkB homologue in combination with the alkylating agent. Each drug can be appropriately combined with a pharmaceutically acceptable carrier.
[0062]
The present invention also relates to an alkylating agent sensitizer and a concomitant alkylating agent comprising a compound that inhibits the expression or activity of an AlkB homolog. These agents can be formulated as pharmaceutical compositions, for example. The alkylating agent combination agent of the present invention is useful for enhancing the effect of the alkylating agent by using it together with the alkylating agent. In particular, it can be used to enhance the anticancer effect of alkylating drugs in cancer treatment. When formulated as a pharmaceutical composition, first, a compound that inhibits the expression or activity of the AlkB homolog is selected by the screening method of the present invention. The selected compound is then mixed with a pharmaceutically acceptable carrier. Examples of these pharmaceutically acceptable carriers include surfactants, excipients, coloring agents, flavoring agents, preservatives, stabilizers, buffering agents, suspending agents, isotonic agents, binders, disintegrating agents, lubricants. Agents, fluidity promoters, flavoring agents, and the like, but are not limited to these, and other commonly used carriers can be used as appropriate.
[0063]
In formulating the drug of the present invention, the above-mentioned carrier can be added as necessary according to a conventional method. Specifically, light anhydrous silicic acid, lactose, crystalline cellulose, mannitol, starch, carmellose calcium, carmellose sodium, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, polyvinylacetal diethylaminoacetate, polyvinylpyrrolidone, gelatin, medium chain fatty acid triglyceride, Examples thereof include polyoxyethylene hydrogenated castor oil 60, sucrose, carboxymethyl cellulose, corn starch, and inorganic salts.
[0064]
Examples of the dosage form of the drug include tablets, powders, pills, powders, granules, fine granules, soft / hard capsules, film coating agents, pellets, sublingual agents, pastes, etc. Examples of parenteral preparations include injections, suppositories, transdermal preparations, ointments, plasters, and liquids for external use. Those skilled in the art can select the optimal dosage form according to the route of administration and the administration target. . In addition, when a vector that expresses a protein or nucleic acid (such as siRNA or antisense) that inhibits the expression or activity of an AlkB homolog is administered in vivo, a viral vector such as a retrovirus, adenovirus, or Sendai virus, or a liposome Non-viral vectors can be used. Polymer carriers are known as non-viral vectors other than liposomes. Polyethylene glycol-polycation block co-polymers are used as delivery systems for nucleic acid drugs that exist stably in vivo and can circulate stably in the bloodstream. Examples include polymer nano micelles formed by self-association of nucleic acids and nucleic acids [Harada A. & Kataoka K. Science, 283, 65-67 (1999); Katayose S. & Kataoka K. Bioconjugate Chemistry, 8 (5) , 702-707 (1997)]. And this improved type, calcium phosphate micelle, an inorganic-organic composite nanostructure formed from polyethylene glycol-polyaspartic acid (PEG-PAsp) block copolymer and calcium phosphate [Kakizawa Y. & Kataoka K. Langmuir, 18 (2), 4539-4543 (2002)] and polymer nano micelles with improved blood stability by introducing disulfide bridges into the inner core [Kakizawa Y., Harada A. & Kataoka KJ Amer. Chem. Soc., 121 (48), 11247-11248 (1999)], and these derivatives are considered to be effective as siRNA and nucleic acid carriers. Other polymer carriers include bioconjugate carriers [Asayama S. et al. Bioconjugate Chemistry, 9 (4), 476-481 (1998); Park JU. Et al. Prep. Biochem. & Biotechnol ., 29 (4), 353-370 (1999)]. Examples of the administration method include an in vivo method and an ex vivo method. The dosage of the drug or pharmaceutical composition of the present invention can be appropriately determined finally based on the judgment of a doctor in consideration of the type of dosage form, administration method, patient age and weight, patient symptoms, etc. .
[0065]
【Example】
The invention described in the present specification can be easily devised by those skilled in the art, but such embodiments are included in the scope of the present invention. References cited in this specification are incorporated as a part of this specification. EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to these Examples.
[0066]
[Example 1]
In this example, a method for increasing the sensitivity to an alkylating drug by suppressing the expression of the AlkB homolog gene in human cells is exemplified.
[0067]
[Cell culture, transfer cushion]
As human cells, HeLa (human cervical cancer cells) and A549 (human lung cancer cells) were used. All human cells are 10% fetal bovine serum, Dulbecco's modified Eagle's medium containing 50 μg / ml gentamicin, 37 ° C, 5% CO 2 Cultured under conditions. SiRNA was used to suppress the expression of the AlkB homolog gene. The synthesis of siRNA was performed at Fasmac Co., Ltd. Twenty-four hours prior to siRNA transfer cushion, cells were seeded in a 24-well plate and transfer cushioned in a 20-50% confluent state. The transfer cushion of siRNA (20 pmol each) to each cell was performed according to the manual using Oligofectoamine (Invitrogen) and Lipofectoamine2000 (Invitrogen). As a control siRNA (NS), a double-stranded polynucleotide comprising uucuccgaacgugucacgudTdT (SEQ ID NO: 19) and acgugacacguucggagaadTdT (SEQ ID NO: 20) was used.
[0068]
[Quantification of mRNA]
Total RNA was extracted from cells 48 hours after siRNA transfer cushion using RNeasy Mini Kit (Qiagen). Quantitative PCR was performed using ABI PRISM 7000 Sequence Detection System (Applied Biosystems). ABH2 gene (SEQ ID NO: 3) (XM — 058581), ABH3 gene (SEQ ID NO: 5) (NM — 139178), RT-PCR primers for β-actin gene, and TaqMan probe were purchased from Applied Biosystems. RT-PCR reaction was performed using TaqMan One-Step RT-PCR Master Mix Reagents Kit (Applied Biosysytems) according to the manual. Quantitative comparison was performed using β-actin as a standard.
[0069]
[Alkylating agent sensitivity test]
As alkylating agents, methyl methanesulfonate, cyclophosphamide, and carmustine were used. Each drug was added 24 hours after siRNA transfer cushion, and the cells after 24 hours were further measured with a living cell count reagent SF (Nacalai Tesque).
[0070]
The sequence of siRNA used in the experiment is shown below.
[Result]
An experiment was conducted using siRNA against ABH2 and ABH3 genes to determine whether cancer cells are sensitive to alkylating drugs when the expression of ABH2 and ABH3 genes is suppressed. First, ABH2 and ABH3 gene expression suppression effects were examined using ABH2 and ABH3 siRNAs using HeLa cells, which are human cervical cancer cells. As a result, expression was suppressed in all siRNAs against ABH2 and ABH3 described above. Hereinafter, in ABH2 and ABH3, experiments were performed using siRNAs composed of RNAs represented by SEQ ID NOs: 7, 8, and SEQ ID NOs: 13, 14, respectively. This siRNA suppressed gene expression to 4% for ABH2 and 2% for ABH3 (FIG. 1). In A549 cells, which are human lung cancer cells, when siRNA was similarly treated, ABH2 suppressed gene expression to 14% and ABH3 to 8% (FIG. 2). Suppressing the expression of ABH2 and ABH3 genes did not affect the growth and proliferation of HeLa cells and A549 cells.
[0072]
ABH2 and ABH3 siRNA-treated HeLa cells and A549 cells were examined for their sensitivity to alkylating drugs. Sensitivity was examined by measuring the number of viable cells using methyl methanesulfonate (MMS), which is known as a compound that efficiently methylates DNA and RNA as an alkylating agent. As a result, as shown in Fig. 3, when ABH2 and ABH3 expression was suppressed, compared to NS in both HeLa cells and A549 cells (the double-stranded RNA used as a control does not show expression suppression) It was confirmed that the sensitivity to MMS increased.
[0073]
In addition to MMS, the effects on alkylating drugs used clinically as anticancer agents were investigated. Cyclophosphamide and carmuscitin were used as anticancer agents. I c 50 The results of comparison by value are shown in Table 1. MMS IC in HeLa cells 50 The value is about 1/3 of that of NS, and cyclophosphamide and carmuscitin have lower IC than NS. 50 The value was confirmed. Similar results were obtained with A549 cells.
From the above results, it was proved that ABH2 and ABH3 are completely new targets as concomitant drugs with alkylating drugs, and siRNAs of ABH2 and ABH3 are useful concomitant drugs with alkylating drugs.
[0074]
Table 1 Sensitivity to various alkylating drugs
[0075]
【The invention's effect】
The present invention has made it possible to increase the sensitivity of cells to alkylating drugs. Alkylating drugs are widely used in cancer treatment and the like, and the method of the present invention can enhance the effect of alkylating drugs in cancer treatment. Compounds that inhibit the expression or activity of mammalian AlkB homologs are extremely useful as alkylating agent combinations.
[0076]
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[0077]
[Sequence Listing]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows suppression of gene expression by siRNA of ABH2 and ABH3 in HeLa cells. Total RNA was extracted from cells 48 hours after transfection of siRNA, and expression of ABH2 and ABH3 genes was measured by semi-quantitative RT-PCR. NS is a control RNA. The expression of ABH2 and ABH3 genes is shown relative to NS.
FIG. 2 shows suppression of gene expression by siRNA of ABH2 and ABH3 in A549 cells. Total RNA was extracted from cells 48 hours after transfection of siRNA, and expression of ABH2 and ABH3 genes was measured by semi-quantitative RT-PCR. NS is a control RNA. The expression of ABH2 and ABH3 genes is shown relative to NS.
FIG. 3 shows the effect of ABH2 and ABH3 treatment on sensitivity to alkylating drugs by siRNA treatment.