JP2023518420A - コロナウイルス遺伝子を標的とするための遺伝子サイレンシング剤およびその使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、コロナウイルス遺伝子(複数可)、例えばSARS-CoV-2の発現をインビトロおよびインビボの両方でサイレンシングすることができる遺伝子サイレンシング剤を提供する。本発明はさらに、例えばCOVID-19などのコロナウイルス感染症に関連する症状を管理または処置するための、研究または治療目的のため、対象、例えばヒトなどの哺乳動物における特定のSARS-CoV-2タンパク質レベルまたはSARS-CoV-2力価を低下させるために使用することができる、一般的および特定の組成物ならびにそのような組成物を使用する方法を提供する。
Description
関連出願への相互参照
本出願は、2020年3月18日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第62/991,580号および2020年10月16日に出願された米国仮特許出願第63/092,801号に基づく優先権および利益を主張し、これらの出願は、その全体が参照により本明細書に援用される。
本出願は、2020年3月18日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第62/991,580号および2020年10月16日に出願された米国仮特許出願第63/092,801号に基づく優先権および利益を主張し、これらの出願は、その全体が参照により本明細書に援用される。
技術分野
本発明は一般には、コロナウイルス(CoV)遺伝子(例えば、SARS-CoV-2)を標的とする際に使用するための遺伝子サイレンシング剤、ならびにそのような遺伝子サイレンシング剤を使用して、インビトロおよびインビボの両方でコロナウイルスタンパク質レベルまたはウイルス力価を低下させる方法、ならびにコロナウイルス感染症(例えば、COVID-19)を有する対象を処置する方法、またはコロナウイルス感染症を予防する方法の分野に関する。
本発明は一般には、コロナウイルス(CoV)遺伝子(例えば、SARS-CoV-2)を標的とする際に使用するための遺伝子サイレンシング剤、ならびにそのような遺伝子サイレンシング剤を使用して、インビトロおよびインビボの両方でコロナウイルスタンパク質レベルまたはウイルス力価を低下させる方法、ならびにコロナウイルス感染症(例えば、COVID-19)を有する対象を処置する方法、またはコロナウイルス感染症を予防する方法の分野に関する。
発明の背景
近年世界を支配しているCOVID-19は、2012年に中東呼吸器症候群(MERS)を引き起こし、2003年に重症急性呼吸器症候群(SARS)を引き起こした無数の一本鎖RNAに属しており、これらはいずれも動物起源からヒトに伝染したものであるが、この重症呼吸器感染症(Zhu,N.,2019)には緊急の医療的解決が必要である。
近年世界を支配しているCOVID-19は、2012年に中東呼吸器症候群(MERS)を引き起こし、2003年に重症急性呼吸器症候群(SARS)を引き起こした無数の一本鎖RNAに属しており、これらはいずれも動物起源からヒトに伝染したものであるが、この重症呼吸器感染症(Zhu,N.,2019)には緊急の医療的解決が必要である。
COVID-19は患者の81%にとって軽度であり、症例全体の致死率は2~3%である。疾患の重症度は年齢と関連しているようであり、高齢者は主にリスクがある。80歳以上の者の致死率(CFR)は15%である。CFRはまた、心血管、糖尿病、慢性呼吸器疾患、高血圧および癌を含む併存症を有する者においても増加する。死因は、呼吸不全、ショックまたは多臓器不全宿主(FisherおよびHeymann、2020)である。
現時点で大部分の患者においてCoV複製を阻害できる特異的治療法は証明されていない。遺伝子サイレンシング技術は、ASO(一本鎖アンチセンスオリゴヌクレオチド)およびRNAi(二本鎖干渉RNA)を含む、最も有望な薬物開発技術の1つであると考えられている。遺伝子を標的とする合理的に設計されたaiRNA、siRNA、ASOまたは他の遺伝子サイレンシング剤は、CoV感染症の処置に有用であり得る。
非対称干渉RNA(aiRNA)は、二本鎖RNA分子の一種であり、RNA干渉(RNAi)経路内で作動する。それは、転写後にmRNAを分解し、翻訳を阻むことによって、相補的なヌクレオチド配列を有する特定の遺伝子の発現を妨げる(Sun,Xら2008)。ここで強調されるのは、RNAiが現在のCOVID-19のアウトブレイクの管理における有望なアプローチであり得るということである。現在のところ、進行型COVID-19に利用可能な特定の処置選択肢はない。新興ワクチンは、SARS-CoV-2ウイルスの伝播を制限し、最終的にはCOVID-19疾患の集団伝播を制御すべきであるが、死亡を予防し、罹患率を緩和するために、既にCOVID-19疾患を発症した人のための治療薬に対する緊急の満たされていない医学的必要性がある。ウイルス標的小分子の設計には、標的部位に到達する能力を有する許容され得るレベルの生物学的機能を有するリード分子を最適化するのに数年かかるという欠点がある(Kunisaki,K.M.,2009およびHodgson,J.,2020)。また、プロテアーゼ阻害剤/ヌクレオシド類似体およびワクチンなどの有効な小分子治療薬を開発するために、研究者はウイルスの構造的および機能的側面を知る必要がある(Lu,H.,2020)。上記の選択肢によってもたらされる制約は、薬になり得ない標的(Levanova,A.,2018およびLam,J.K.,2015)を標的とすることができるaiRNAを使用することによって克服することができ、高度な生物情報学ツールを使用してaiRNAベースの治療薬を迅速かつ正確に設計する本発明者らの能力の点でさらなる利点がある。したがって、CoV感染症、特にSARS-CoV-2感染症に対するaiRNAなどの有効な遺伝子サイレンシング剤が緊急に必要とされている。
要旨
本発明は、CoV遺伝子をインビトロおよびインビボでサイレンシングすることが示されている遺伝子サイレンシング剤を提供する。
本発明は、CoV遺伝子をインビトロおよびインビボでサイレンシングすることが示されている遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は、具体的には、CoVの遺伝子の1つ、特にSARS-CoV-2のPL1、3CL、RdRp(以下、POLまたはPとも呼ばれる)およびヌクレオカプシド(N)遺伝子に実質的に相補的な少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む遺伝子サイレンシング剤、より具体的には、図1~図3に提供される標的配列(配列番号1~210)のうちの1つに実質的に相補的な15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含む薬剤を提供する。遺伝子サイレンシング剤は、好ましくは、アンチセンス鎖およびセンス鎖を含み、鎖あたり30ヌクレオチド未満、例えば9~23ヌクレオチドを有する。
別の態様では、本発明は、図1~図3に提供されるアンチセンス鎖配列(配列番号211~420)の1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む遺伝子サイレンシング剤を具体的に提供する。
いくつかの実施形態では、遺伝子サイレンシング剤は好ましくは、アンチセンス鎖およびセンス鎖を含む二本鎖RNAi剤であり、一本鎖あたり30ヌクレオチド未満、例えば、9~23ヌクレオチド、例えば、図1~図3に提供されるもの(GHI_N1~GHI_N96、GHI_P97~GHI_P162、aiRNA 3CL_1~28およびaiRNA PLPRO_1~20)を有する。二本鎖RNAi剤は、その薬剤のアンチセンス鎖の3’および/または5’末端に平滑末端を有するか、または1~5ヌクレオチドのオーバーハングを有することができる。
一態様では、本発明は二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖遺伝子サイレンシング剤を提供し、上記アンチセンス鎖は5’-AACGAUUGCAGCAUUGUUAGC-3’(配列番号253)を含み、上記センス鎖は5’-AACAAUGCUGCAAUC-3’(配列番号463)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AACUUUAUCAUUGUAGAUGUC-3’(配列番号365)を含み、上記センス鎖は5’-AUCUACAAUGAUAAA-3’(配列番号575)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AAGCAUUGUUAGCAGGAUUGC-3’(配列番号224)を含み、上記センス鎖は5’-AUCCUGCUAACAAUG-3’(配列番号434)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AACAAUUUGCGGCCAAUGUUU-3’(配列番号240)を含み、上記センス鎖は5’-CAUUGGCCGCAAAUU-3’(配列番号450)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AAUUGUUUGGAGAAAUCAUCC-3’(配列番号245)を含み、上記センス鎖は5’-UGAUUUCUCCAAACA-3’(配列番号455)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AAACCAGCUACUUUAUCAUUG-3’(配列番号366)を含み、上記センス鎖は5’-UGAUAAAGUAGCUGG-3’(配列番号576)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AAAUGUGUCACAAUUACCUUC-3’(配列番号354)を含み、上記センス鎖は5’-GGUAAUUGUGACACA-3’(配列番号564)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
一態様では、本発明は遺伝子サイレンシング剤を提供し、遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含む二本鎖RNAi剤であり、上記アンチセンス鎖は5’-AACAGCUGGACAAUCCUUAAG-3’(配列番号357)を含み、上記センス鎖は5’-AAGGAUUGUCCAGCU-3’(配列番号567)を含む。本発明はまた、前述のセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一であるセンスヌクレオチド配列およびアンチセンスヌクレオチド配列を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。
上記の任意の態様で提供される遺伝子サイレンシング剤は、SARS-CoV-2感染症を処置もしくは予防する、細胞内のSARS-CoV-2タンパク質の発現を阻害する、細胞内のSARS-CoV-2遺伝子をサイレンシングする、細胞内のSARS-CoV-2の複製を阻害する、またはインビトロもしくはインビボでSARS-CoV-2力価を低下させるために使用することができる。
別の態様では、本発明は、本発明によって提供される任意の態様の遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含む、CoV感染症に関連する症状、例えばCOVID-19を処置するための医薬組成物を提供する。いくつかの実施形態では、遺伝子サイレンシング剤は、アンチセンス鎖およびセンス鎖を含む二本鎖RNAi剤であり、アンチセンス鎖は、図1、図2および図3のヌクレオチド配列(配列番号211-420)のいずれか1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個の連続するヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態では、遺伝子サイレンシング剤は、図1~3に提供される二本鎖RNAi剤(GHI_N1~GHI_N96、GHI_P97~GHI_P162、aiRNA 3CL_1~28およびaiRNA PLPRO_1~20)である。特定の実施形態では、遺伝子サイレンシング剤は、GHI_N43、GHI_P155、GHI_N14、GHI_N30、GHI_N35、GHI_P156、GHI_P144、GHI_P147、GHI_N31、GHI_N12、GHI_N3、GHI_N93、GHI_N13、GHI_N32、GHI_N29、GHI_N78、GHI_N33、GHI_N36、GHI_N91、GHI_N34、GHI_N20、GHI_N75、GHI_N95、GHI_N46、GHI_N15、GHI_N44、GHI_N96、GHI_N81、GHI_N58、GHI_N84、GHI_N86、GHI_N62、GHI_P157、GHI_P158、GHI_P151、GHI_P148、GHI_P145、GHI_P153、GHI_P150、GHI_P159、GHI_P146、GHI_P149、GHI_P154、GHI_P152、GHI_P160、GHI_P161、およびGHI_P162から選択される二本鎖RNAi剤である。
別の態様では、本発明は、CoV感染症に関連する症状、例えばCOVID-19を処置するための医薬組成物を提供し、医薬組成物は、本発明によって提供される任意の態様の2またはそれを超える遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含み、各遺伝子サイレンシング剤は、CoV遺伝子の異なるセグメントまたは異なるCoV遺伝子を対象とする。
いくつかの実施形態では、医薬組成物は、2つの遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含み、第1の遺伝子サイレンシング剤はSARS-CoV-2のヌクレオカプシド遺伝子を標的とし、第2の遺伝子サイレンシング剤はSARS-CoV-2のRdRp遺伝子を標的とする。いくつかの実施形態では、第1の遺伝子サイレンシング剤は、図1に提供されるアンチセンス鎖配列(配列番号211~306)のうちの1つから3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む。いくつかの実施形態では、第2の遺伝子サイレンシング剤は、図2に提供されるアンチセンス鎖配列(配列番号307~372)のうちの1つから3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む。いくつかの実施形態では、第1の遺伝子サイレンシング剤は、GHI_N1~GHI_N96のいずれか1つから選択される二本鎖RNAi剤である。いくつかの実施形態では、第2の遺伝子サイレンシング剤は、GHI_P97~GHI_P162のいずれか1つから選択される二本鎖RNAi剤である。
いくつかの実施形態では、医薬組成物は、2つの遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含み、第1の遺伝子サイレンシング剤は、配列番号253、224、240および245からなる群より選択されるアンチセンス鎖配列の1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含むSARS-CoV-2のヌクレオカプシド遺伝子を標的とし、第2の遺伝子サイレンシング剤は、配列番号365、366、354および357からなる群より選択されるアンチセンス鎖配列の1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含むSARS-CoV-2のRdRp遺伝子を標的とする。いくつかの実施形態では、第1の遺伝子サイレンシング剤は、配列番号253のアンチセンス鎖配列から3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含み、第2の遺伝子サイレンシング剤は、配列番号365のアンチセンス鎖配列から3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む。
いくつかの実施形態では、第1の遺伝子サイレンシング剤は、GHI_N43、GHI_N14、GHI_N30、GHI_N35、GHI_N31、GHI_N12、GHI_N3、GHI_N93、GHI_N13、GHI_N32、GHI_N29、GHI_N78、GHI_N33、GHI_N36、GHI_N91、GHI_N34、GHI_N20、GHI_N75、GHI_N95、GHI_N46、GHI_N15、GHI_N44、GHI_N96、GHI_N81、GHI_N58、GHI_N84、GHI_N86およびGHI_N62からなる群のいずれか1つから選択される二本鎖RNAi剤である。いくつかの実施形態では、第2の遺伝子サイレンシング剤は、GHI_P155、GHI_P156、GHI_P144、GHI_P147、GHI_P157、GHI_P158、GHI_P151、GHI_P148、GHI_P145、GHI_P153、GHI_P150、GHI_P159、GHI_P146、GHI_P149、GHI_P154、GHI_P152、GHI_P160、GHI_P161およびGHI_P162からなる群のいずれか1つから選択される二本鎖RNAi剤である。
一実施形態では、医薬組成物は、2つの遺伝子サイレンシング剤を含み、第1の遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含むaiRNA分子であり、上記アンチセンス鎖は、配列番号253のアンチセンス鎖配列と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含み、上記センス鎖は、配列番号463のセンス鎖配列と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも12個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含み、第2の遺伝子サイレンシング剤は、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖と、センス鎖と、を含むaiRNA分子であり、上記アンチセンス鎖は、配列番号365のアンチセンス鎖配列と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含み、上記センス鎖は、配列番号575のセンス鎖と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも12個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含む。
さらに、本発明によって提供される任意の態様の遺伝子サイレンシング剤は、天然に存在するリボヌクレオチドサブユニットのみを含有することができるか、または薬剤に含まれるリボヌクレオチドサブユニットの1またはそれを超える糖もしくは塩基に対する1またはそれを超える修飾を含有するように合成することができる。一実施形態では、上記の任意の態様で提供される遺伝子サイレンシング剤のアンチセンス鎖および/またはセンス鎖のうちの少なくとも1つのヌクレオチドは、修飾ヌクレオチドである。一実施形態では、上記の任意の態様で提供される遺伝子サイレンシング剤のアンチセンス鎖および/またはセンス鎖のヌクレオチドの実質的にすべてが、修飾ヌクレオチドである。遺伝子サイレンシング剤は、薬剤の安定性、分布または細胞取り込みを改善するように選択される1またはそれを超えるリガンド、部分またはコンジュゲートに結合するようにさらに修飾され得る。遺伝子サイレンシング剤はさらに、単離された形態であってもよく、または本明細書中に記載される方法のために使用される医薬組成物の一部であってもよく、特に、肺もしくは鼻腔への送達のために製剤化されるか、または非経口投与のために製剤化される医薬組成物としてであってもよい。医薬組成物は、1またはそれを超える遺伝子サイレンシング剤を含有することができ、いくつかの実施形態では、それぞれがCoV遺伝子の異なるセグメントまたは2つの異なるCoV遺伝子を対象とする2またはそれを超える遺伝子サイレンシング剤を含有する。
本発明はさらに、細胞内のCoVタンパク質、特にSARS-CoV-2タンパク質のレベルを低下させる方法を提供する。本発明はさらに、対象のCoV感染症、特にSARS-CoV-2感染症を処置または予防する方法を提供する。そのような方法は、本発明の少なくとも1つの(例えば、1つ、2つ、またはそれを超える)遺伝子サイレンシング剤を対象に投与する工程を含む。本方法は、RNA干渉に関与する細胞機構を利用して細胞内のCoVタンパク質レベルを選択的に低下させ、細胞を本発明の少なくとも1つの(例えば、1つ、2つ、またはそれを超える)抗ウイルス遺伝子サイレンシング剤と接触させる工程からなる。そのような方法は、細胞上で直接行われ得るか、または本発明の少なくとも1つの(例えば、1つ、2つ、またはそれを超える)遺伝子サイレンシング剤/医薬組成物を対象に投与することによって哺乳動物対象に対して行われ得る。
本発明の1またはそれを超える実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、この説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。本出願は、あらゆる目的のために、引用されたすべての参考文献、特許、および特許出願を参照によりその全体が組み込まれる。
発明の詳細な説明
定義
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の言及を含む。例えば、「細胞(a cell)」という用語は、それらの混合物を含む複数の細胞を含む。
定義
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の言及を含む。例えば、「細胞(a cell)」という用語は、それらの混合物を含む複数の細胞を含む。
「約(about)」という用語は、数値範囲と共に使用される場合、それらの数値の上下の境界を拡張することによってその範囲を修飾する。一般に、「約」という用語は、本明細書では、記載された値の上下の数値を20%、10%、5%、または1%の分散で修飾するために使用される。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、記載された値の上および下の数値を10%の分散で修飾するために使用される。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、記載された値の上および下の数値を5%の分散で修飾するために使用される。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、記載された値の上および下の数値を1%の分散で修飾するために使用される。
本明細書で使用される場合、「ヌクレオシド」という用語は、核酸塩基部分および糖部分を含む化合物を意味する。ヌクレオシドには、天然に存在するヌクレオシド(例えば、DNAおよびRNAに見られるデオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド)および修飾ヌクレオシドが含まれるが、これらに限定されない。ヌクレオシドは、例えばヌクレオチドになるようにリン酸部分に連結され得る。
本明細書で使用される場合、「ヌクレオチド」という用語は、リン酸連結基をさらに含むヌクレオシドを意味する。
本明細書で使用される場合、RNAi剤またはASO剤を含む「遺伝子サイレンシング剤」という用語は、非修飾RNA、修飾RNA、またはヌクレオシド代用物であり、これらはすべて本明細書に記載されているか、またはRNA合成技術分野で周知である。多数の修飾RNAおよびヌクレオシド代用物が記載されているが、好ましい例としては、非修飾RNAよりもヌクレアーゼ分解に対する耐性が高いものが挙げられる。好ましい例としては、2’糖修飾、1またはそれを超えるリン酸基またはリン酸基の1またはそれを超える類似体を含む5’修飾を有するものが挙げられる。
本明細書で使用される場合、「RNAi剤」という用語は、標的遺伝子、例えばCoVの発現を下方制御することができるRNA剤である。理論に拘束されることを望むものではないが、RNAi剤は、当技術分野でRNAiと呼ばれることもある標的mRNAの転写後切断、または転写前もしくは翻訳前機構を含む、1またはそれを超えるいくつかの機構によって作用し得る。いくつかの実施形態では、RNAi剤は、二本鎖(ds)RNAi剤である。いくつかの実施形態では、RNAi剤は、アンチセンスオリゴヌクレオチドである。
本明細書で使用される場合、本明細書で使用される「二本鎖RNAi剤」という用語は、鎖間ハイブリダイゼーションが二重鎖構造の領域を形成することができる2本以上、好ましくは2本の鎖を含む、RNAi剤である。本明細書における「鎖」は、ヌクレオチドの連続した配列(天然に生じないヌクレオチドまたは修飾されたヌクレオチドを含む)を指す。2またはそれを超える鎖は、別々の分子であってもよく、もしくはその一部をそれぞれ形成してもよく、またはそれらは、例えばリンカー、例えばポリエチレングリコールリンカーによって共有結合的に相互接続されて、ただ1つの分子を形成してもよい。少なくとも1つの鎖は、標的RNAに十分に相補的な領域を含むことができる。このような鎖は、「アンチセンス鎖」と呼ばれる。アンチセンス鎖に相補的な領域を含むds RNAi剤に含まれる第2の鎖は、「センス鎖」と呼ばれる。しかしながら、二本鎖(ds)RNAi剤はまた、少なくとも部分的に、自己相補的な、例えば、二重鎖領域を含むヘアピンまたはパンハンドル構造などを、形成する。そのような場合、「鎖」という用語は、同じRNA分子の別の領域に相補的なRNA分子の領域の1つを指す。本明細書で使用される「aiRNA剤」または「aiRNA」および「siRNA剤」または「siRNA」は、ヒト細胞において有害なインターフェロン応答を誘導しない、例えば30ヌクレオチド対未満の二重鎖領域を有するほど十分に短いiRNA剤、例えばds RNAi剤を指す。「aiRNA剤」または「aiRNA」は、非対称である2本の鎖を有し、すなわち、薬剤のアンチセンス鎖の3’および/または5’末端の両方に1~5ヌクレオチドのオーバーハングを有するか、またはアンチセンス鎖の5’末端に1つの平滑末端およびアンチセンス鎖の3’末端に1~10ヌクレオチドの1つのオーバーハングを有する。「siRNA剤」または「siRNA」は、実質的に対称である2本の鎖を有し、すなわち、薬剤の両3’末端に1~5ヌクレオチドの2つのオーバーハングを有する。好ましい実施形態では、ds RNAi剤は、aiRNA(非対称干渉RNA)分子である。
本明細書で使用される場合、「オリゴヌクレオチド」という用語は、複数の連結されたヌクレオシドを含む化合物を指す。特定の実施形態では、1またはそれを超える複数のヌクレオシドが修飾される。特定の実施形態では、オリゴヌクレオチドは、1またはそれを超えるリボヌクレオシド(RNAの場合)および/またはデオキシリボヌクレオシド(DNAの場合)を含む。いくつかの実施形態では、オリゴヌクレオチドは、一本鎖オリゴヌクレオチドである。いくつかの他の実施形態では、オリゴヌクレオチドは、siRNA、aiRNA、shRNAなどの二本鎖干渉RNAである。
本明細書で使用される場合、「修飾ヌクレオチド」という用語は、少なくとも1つの修飾された糖部分、修飾されたヌクレオシド間結合、および/または修飾された核酸塩基を有するヌクレオチドを意味する。
本明細書で使用される場合、「修飾ヌクレオシド」という用語は、少なくとも1つの修飾糖部分および/または修飾核酸塩基を有するヌクレオシドを意味する。
本明細書で使用される場合、「修飾オリゴヌクレオチド」という用語は、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドを意味する。
本明細書で使用される場合、「天然に存在するヌクレオシド間結合」という用語は、3’から5’ホスホジエステル結合を意味する。
本明細書で使用される場合、「修飾されたヌクレオシド間結合」という用語は、天然に存在するヌクレオシド間結合からの置換または任意の変化を指す。例えば、ホスホロチオエート結合は、修飾されたヌクレオシド間結合である。
本明細書で使用される場合、「天然糖部分」という用語は、DNA(2-H)またはRNA(2-OH)に見られる糖を意味する。
本明細書で使用される場合、「修飾糖」という用語は、天然糖からの置換または変化を指す。例えば、2’-O-メトキシエチル修飾糖は修飾糖である。
本明細書で使用される場合、「二環式糖」という用語は、2つの非ジェミナル環原子の架橋によって修飾フロシル環を意味する。二環式糖は、修飾糖である。
本明細書で使用される場合、「修飾核酸塩基」という用語は、アデニン、シトシン、グアニン、チミジン、またはウラシル以外の任意の核酸塩基を指す。例えば、5-メチルシトシンは、修飾核酸塩基である。「非修飾核酸塩基」とは、プリン塩基であるアデニン(A)およびグアニン(G)、ピリミジン塩基であるチミン(T)、シトシン(C)およびウラシル(U)を意味する。
本明細書で使用される場合、「調節する(modulating)」、「制御する(regulating)」およびその文法上の均等物は、(例えば、サイレンシング)増加または減少のいずれか、換言すれば、上方制御または下方制御のいずれかを指す。本明細書で使用される場合、「遺伝子サイレンシング」は、遺伝子発現の減少を指し、標的遺伝子の約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または95%の遺伝子発現の減少を指し得る。
本明細書で使用される場合、「対象」という用語は、特定の処置のレシピエントとなるヒト、非ヒト霊長類、げっ歯類などを含むがこれらに限定されない任意の動物(例えば、哺乳動物)を指す。典型的には、「対象」および「患者」という用語は、ヒト対象に関して本明細書では交換可能に使用される。
本明細書で使用される「処置する」または「処置」または「処置すること」または「緩和する」または「緩和すること」などの用語は、(1)診断された病的症状または障害を治癒する、減速する、その徴候を軽減する、および/またはその進行を停止させる治療的手段と、(2)標的とする病的症状または障害の発症を予防または遅延させる予防的または予防的手段の両方を指す。したがって、処置を必要とする者には、既に障害を有する者、障害を有する傾向がある者、および障害が予防されるべき者が含まれる。患者が以下のうちの1またはそれを超えるものを示す場合、対象は、本発明の方法に従って首尾よく「処置」される。癌細胞の数の減少または癌細胞の完全な非存在;腫瘍サイズの縮小;軟部組織や骨への癌の進展を含む末梢臓器への癌細胞浸潤の阻害または非存在;腫瘍転移の阻害または非存在;腫瘍成長の阻害または非存在;特定の癌に関連する1またはそれを超える徴候の軽減;罹患率および死亡率の低下;および生活の質の改善。
本明細書で使用される場合、「阻害する」、「阻害すること」という用語およびそれらの文法上の均等物は、生物活性の文脈で使用される場合、ウイルスタンパク質またはウイルスmRNAの産生などの標的機能を低減または排除し得る生物活性の下方制御を指す。特定の実施形態では、阻害は、標的発現の約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または95%の減少を指し得る。
本明細書で使用される場合、「実質的に相補的」または「相補的」という用語は、2つの核酸間の塩基対の二本鎖領域における相補性を指し、末端オーバーハングまたは2つの二本鎖領域間のギャップ領域などのいかなる一本鎖領域でもない。相補性は、完全である必要はなく、例えば、2つの核酸間に任意の数の塩基対ミスマッチが存在し得る。しかしながら、ミスマッチの数が非常に多く、最もストリンジェントでないハイブリダイゼーション条件下でさえもハイブリダイゼーションが起こり得ない場合、その配列は実質的に相補的な配列ではない。2つの配列が、本明細書において「実質的に相補的」と称される場合、それは、選択された反応条件下でハイブリダイズするために配列が互いに十分に相補的であることを意味する。特異性を達成するのに十分なハイブリダイゼーションの核酸相補性およびストリンジェンシーの関係は、当技術分野で周知である。2つの実質的に相補的な鎖は、ハイブリダイゼーション条件が、例えば、対合配列と非対合配列との区別を可能にするのに十分である限り、例えば、完全に相補的であり得るか、または1~多くのミスマッチを含み得る。したがって、実質的に相補的な配列は、二本鎖領域において、少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%、またはその間の任意の数の塩基対相補性を有する配列を指すことができる。
本明細書で使用される場合、「完全に相補的」または「100%相補的」は、第1の核酸の核酸塩基配列の各核酸塩基が、第2の核酸の第2の核酸塩基配列に相補的核酸塩基を有することを意味する。ある特定の実施形態では、第1の核酸はアンチセンス鎖であり、第2の核酸は標的核酸である。ある特定の実施形態では、第1の核酸はセンス鎖であり、第2の核酸はアンチセンス鎖である。
本明細書で使用される場合、第2のヌクレオチド配列と比較して第1のヌクレオチド配列を指す場合の「本質的に同一」は、最大1、2または3個のヌクレオチド置換(例えば、ウラシルで置き換えられたアデノシン)を除いて、第1のヌクレオチド配列が第2のヌクレオチド配列と同一であることを意味する。
本明細書で使用される場合、「ハイブリダイゼーション」は、相補的核酸分子のアニーリングを意味する。特定の実施形態では、相補的核酸分子は、センス鎖およびアンチセンス鎖を含む。特定の実施形態では、相補的核酸分子は、アンチセンス鎖および標的核酸を含む。
本明細書で使用される場合、「N遺伝子」は、標的遺伝子としてのCoVゲノムのヌクレオカプシド領域を意味し、好ましい例は、SARS CoV-2ゲノムのヌクレオカプシド領域、すなわちGenBank受入番号MN908947.3の領域28374-29530である。ヌクレオカプシドは、CoV集合において重要な役割を果たす。
本明細書で使用される場合、「RdRp遺伝子」、「POL遺伝子」または「P遺伝子」は、標的遺伝子としてのCoVゲノムのRdRp(RNA依存性RNAポリメラーゼ)領域を意味し、好ましい例は、SARS CoV-2ゲノムの非構造タンパク質12(Nsp12)、すなわちGenBank受入番号MN908947.3の領域13468~16237として知られているSARS CoV-2ゲノムのRdRp領域である。RdRpは、CoV複製において重要な役割を果たす。
本明細書中で使用される場合、「3CL遺伝子」は、標的遺伝子としてのCoVゲノムの3C様プロテアーゼ領域を意味し、好ましい例は、SARS CoV-2ゲノムの3CL領域、すなわち、GenBank受入番号MN908947.3の領域10052~10988である。
本明細書中で使用される場合、「PL1遺伝子」は、標的遺伝子としてのCoVゲノムのパパイン様1プロテアーゼ領域を意味し、好ましい例は、SARS CoV-2ゲノムのPL1領域、すなわち、GenBank受入番号MN908947.3の領域5123~5929である。
「投与する(administer)」、「投与する(administering)」または「投与」という用語は、本明細書では最も広い意味で使用される。これらの用語は、本明細書に記載の化合物または医薬組成物を、対象に導入する任意の方法を指し、例えば、化合物を対象に全身的、局所的またはインサイツで導入することを含み得る。したがって、組成物(化合物を含むか否かにかかわらず)から対象において産生される本開示の化合物は、これらの用語に包含される。これらの用語が「全身」または「全身的に」という用語に関連して使用される場合、それらは一般に、血流中の化合物または組成物のインビボでの全身吸収または蓄積、続いて全身への分布を指す。
「有効量」および「治療有効量」という用語は、以下に示すように、疾患処置を含むがこれに限定されない意図された結果に影響を及ぼすのに十分な、本明細書に記載の化合物または医薬組成物の量を指す。いくつかの実施形態では、「治療有効量」は、癌細胞の成長もしくは広がり、腫瘍のサイズもしくは数、ならびに/または癌のレベル、ステージ、進行および/もしくは重症度の他の尺度の検出可能な死滅または阻害に有効な量である。いくつかの実施形態では、「治療有効量」は、全身的、局所的、またはインサイツ(例えば、対象においてインサイツで生成される化合物の量)で投与される量を指す。治療有効量は、意図される用途(インビトロまたはインビボ)、または処置される対象および疾患症状、例えば、対象の体重および年齢、疾患症状の重症度、投与様式などに応じて、異なってよく、これらは、当業者によって容易に決定することができる。この用語はまた、標的細胞における特定の応答、例えば、細胞遊走の低下を誘導する用量にも適用される。具体的な用量は、例えば、特定の医薬組成物、対象およびそれらの年齢ならびに既存の健康状態または健康状態に対するリスク、従うべき投薬レジメン、疾患の重症度、他の薬剤と組み合わせて投与されるかどうか、投与のタイミング、投与される組織、およびそれが担持される物理的送達システムに応じて異なり得る。
「医薬組成物」という用語は、対象への投与に適した形態の開示された遺伝子サイレンシング剤を含有する製剤である。一実施形態では、医薬組成物は、バルクまたは単位剤形である。単位剤形は、例えば、カプセル、IVバッグ、錠剤、エアロゾル吸入器上の単一ポンプ、またはバイアルを含む様々な形態のいずれかである。組成物の単位用量中の活性成分の量は、量の効果であり、関与する特定の処置に従って変化する。当業者は、患者の年齢および症状に応じて投与量を日常的に変更させることが必要な場合があることを理解するであろう。投与量はまた、投与経路に依存する。経口、肺、直腸、非経口、経皮、皮下、静脈内、筋肉内、腹腔内、鼻腔内などを含む、様々な経路が企図される。本発明のサイレンシング剤の局所投与または経皮投与のための剤形には、粉末、スプレー、軟膏、ペースト、クリーム、ローション、ゲル、溶液、パッチおよび吸入剤が含まれる。
SARS-CoV-2およびそのゲノム
SARS-CoV-2は、SARS様コロナウイルスである。これまでに同定されたSARS-CoV-2に最も近いウイルスは、96%を超える配列相同性を示す、Rhinolophus batに由来するウイルスである(FisherおよびHeymann、2020)。SARS-CoV-2は、元のSARS-CoVとわずか79%相同である(Zhouら、2020)。
SARS-CoV-2は、SARS様コロナウイルスである。これまでに同定されたSARS-CoV-2に最も近いウイルスは、96%を超える配列相同性を示す、Rhinolophus batに由来するウイルスである(FisherおよびHeymann、2020)。SARS-CoV-2は、元のSARS-CoVとわずか79%相同である(Zhouら、2020)。
SARSコロナウイルスのゲノムは、長さ約30kbの一本鎖ポジティブセンスRNA分子からなる(Marraら、2003)。大きなSARS-CoV RNAゲノムは、構造タンパク質およびアクセサリータンパク質の効率的な翻訳のための8つの3’共末端ネステッドサブゲノムmRNA(sg-mRNA)を産生する(Masters、2006)。SARS-CoVゲノムの5’2/3は、オープンリーディングフレーム(ORF)1aおよび1bによって発現される2つの大きなレプリカーゼポリタンパク質をコードする。他のコロナウイルスの場合と同様に、ORF 1aとORF 1bはわずかに重複しており、ORF 1bはそれ自体の翻訳開始部位を欠いているため、ORF 1bによってコードされるタンパク質は、プログラムされた-1リボソームフレームシフト(-1 PRF;Baranovら、2005)によってORF 1aと共に融合タンパク質としてのみ翻訳される。ORF 1aおよびORF 1a/1b融合タンパク質は、ウイルスゲノム複製中に複数の重要な役割を果たす16個の成熟非構造タンパク質(nsp)にタンパク質分解的に切断される(Masters,2006)。コロナウイルスRNA依存性RNAポリメラーゼ(RdRp)は、ウイルスゲノム複製に必要なレプリカーゼの重要な構成要素であり(Xuら、2003)、フレームシフト後に合成されるORF 1a/1bタンパク質の最初の部分であるので、-1 PRFは、CoVゲノム複製に必須であると考えられている。
CoVは、エンドソーム経路および/または細胞表面非エンドソーム経路を使用して宿主細胞に入る。CoVは、宿主細胞内でばらばらになり、ヌクレオカプシドおよびウイルスRNAを細胞質に放出し、その後、ORF1a/bがポリタンパク質1a(pp1a)および1ab(pp1ab)に翻訳され、ゲノムRNAが複製される(Chanら、2015)。次いで、サブゲノムmRNAを合成し、翻訳して、構造タンパク質およびアクセサリータンパク質を産生する(van Boheemen、2012)。ヌクレオカプシドタンパク質(N)とゲノムRNAの集合によって形成されたらせん状ヌクレオカプシドは、次いで表面タンパク質(S)、エンベロープタンパク質(E)、および膜タンパク質(M)と相互作用して、集合したビリオンを形成する(Chanら、2015)。ビリオンは、エキソサイトーシスによって最終的に細胞外区画に放出され、ウイルス複製サイクルが繰り返される(Chanら、2015)。
遺伝子サイレンシング剤の設計および選択
本発明は、インビトロでのSARS-CoV-2遺伝子の標的遺伝子サイレンシングの実証に基づいている。これらの結果に基づいて、本発明は、ウイルス感染症、特にCoVおよび特にSARS-CoV-2感染症の処置に使用することができる遺伝子サイレンシング剤を単離された形態で医薬組成物として具体的に提供する。
本発明は、インビトロでのSARS-CoV-2遺伝子の標的遺伝子サイレンシングの実証に基づいている。これらの結果に基づいて、本発明は、ウイルス感染症、特にCoVおよび特にSARS-CoV-2感染症の処置に使用することができる遺伝子サイレンシング剤を単離された形態で医薬組成物として具体的に提供する。
本発明の遺伝子サイレンシング剤は、CoVゲノム、特にSARS-CoV-2ゲノム中の最も保存されたドメインである領域を標的とし、標的部位で起こる可能性のある変異を可能な限り回避するように設計されている。さらに、本発明の遺伝子サイレンシング剤は、CoVの生活環の重要な工程、例えばアセンブルおよび複製を阻害するように設計されている。最近のCovid19ウイルス調査は、ヌクレオカプシド(N)領域およびRdRp(P)領域がSタンパク質などの他よりも変異率が低いことを示している。いくつかの実施形態では、本発明の遺伝子サイレンシング剤は、SARS-CoV-2のヌクレオカプシド(N)領域およびRdRp領域を標的とするように設計されている。
そのような薬剤は、一本鎖オリゴヌクレオチド、またはSARS-CoV-2遺伝子配列、特にSARS-CoV-2のPL1、3CL、RdRpおよびN遺伝子配列、より具体的には図1~図3に提供される標的配列(配列番号1~210)に実質的に相補的な少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む二本鎖(ds)RNAi剤であり得る。
本発明は、上記で定義したように、CoV由来の遺伝子、特にSARS-CoV-2のPL1、3CL、RdRpおよびN遺伝子の少なくとも一部に実質的に相補的な、少なくとも9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29または30ヌクレオチドの配列を含むアンチセンス鎖を含む遺伝子サイレンシング剤を提供する。ASO、siRNAおよびaiRNAを含む遺伝子サイレンシング剤の例示的なアンチセンス鎖は、図1~図3に提供される設計アンチセンス鎖(配列番号211-420)のうちの1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含む。
遺伝子サイレンシング剤は、SARS-CoV-2遺伝子配列に実質的に相補的な少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖と、アンチセンス鎖配列に実質的に相補的な少なくとも12個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するセンス鎖とを含むds RNAi剤である。特に有用な薬剤は、SARS-CoV-2のPL1、3CL、RdRpおよびN遺伝子由来の配列、より具体的には、図1~3に提供される標的配列からなるか、本質的になるか、またはそれらに実質的に相補的なヌクレオチド配列を含むアンチセンス鎖を含むds RNAi剤である。
本発明のds RNAi剤のアンチセンス鎖は、図1~図3で活性であることが示されているds RNAi剤のうちの1つに由来する少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドに基づいており、それらを含む。そのような薬剤では、薬剤のアンチセンス鎖は、図1~3に提供されるアンチセンス鎖配列全体からなるか、本質的になるか、もしくはそれらを含むことができるか、または標的遺伝子の連続領域と相補的な追加のヌクレオチドと共に図1~3に提供される15個またはそれを超える連続残基を含むことができる。ds RNAi剤は、配列情報および所望の特性ならびに図1~図3において提供される情報に基づいて合理的に設計することができる。例えば、ds RNAi剤は、図1~図3に提供される薬剤の配列に従って、ならびに標的遺伝子のコード配列全体を考慮して、設計することができる。
したがって、本発明は、CoV由来の遺伝子、特にSARS-CoV-2のPL1、3CL、RdRpおよびN遺伝子を標的とする少なくとも9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20または21ヌクレオチドの配列をそれぞれ含むセンス鎖およびアンチセンス鎖を含むds RNAi剤を提供する。例示的なds RNAi剤には、図1~図3に提供される薬剤のうちの1つから15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを含むものが含まれる。
特定の実施形態では、遺伝子サイレンシング剤のアンチセンス鎖は、10~30ヌクレオチド長である。換言すれば、アンチセンス鎖は、10個~30個の連結された核酸塩基である。他の実施形態では、アンチセンス鎖は、8個~100個、10個~80個、10個~50個、10個~30個、12個~50個、12個~30個、14個~30個、14個~27個、15個~23個、16個~23個、19個~23個または21個の連結された核酸塩基からなる修飾オリゴヌクレオチドを含む。特定のこのような実施形態では、アンチセンス鎖は、長さが8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29もしくは30個、または上記の値のいずれか2つによって定義される範囲の連結された核酸塩基からなる修飾オリゴヌクレオチドを含む。
ある特定の実施形態では、遺伝子サイレンシング剤のセンス鎖は、9ヌクレオチド~30ヌクレオチド長である。言い換えれば、センス鎖は、9から30個の連結された核酸塩基である。他の実施形態では、センス鎖は、8~100個、10~80個、10~50個、10~30個、12~50個、12~30個、12~20個、12~17個、14~30個、14~20個、14~17個、15~23個、15~16個または15個の連結された核酸塩基からなる修飾オリゴヌクレオチドを含む。特定のこのような実施形態では、センス鎖は、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29もしくは30個の連結された核酸塩基長からなる修飾オリゴヌクレオチド、または上記の値のいずれか2つによって定義される範囲を含む。
一定の実施形態では、ds RNAi剤がaiRNA分子である。典型的には、aiRNA剤は、より短いセンス鎖およびより長いアンチセンス鎖を有する短いRNA二重鎖を含み、二重鎖はアンチセンス鎖の3’および/または5’末端にオーバーハングを含む。特定の実施形態では、アンチセンス鎖は、1、2、3、4、5、6、7または8ヌクレオチドからの3’オーバーハングおよび1、2、3、4、5、6、7または8ヌクレオチドからの5’オーバーハングを有する。別の実施形態では、アンチセンス鎖は、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10ヌクレオチドからの3’オーバーハングおよび5’平滑末端を有する。さらに別の実施形態では、アンチセンス鎖は、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10ヌクレオチドからの5’オーバーハングおよび3’平滑末端を有する。
特定の構成では、aiRNAは修飾ヌクレオチドを含む。修飾されたaiRNAは、標的遺伝子に対するRNAi活性を保持しながら、対応する非修飾aiRNA配列と比較して、分解に対してより耐性であり、免疫応答を誘発する可能性が低い。さらに、そのような修飾は、非修飾aiRNAの使用に関連する非常に低いサイトカイン誘導、毒性、およびオフターゲット効果を伴う治療的に実行可能なaiRNA用量での遺伝子サイレンシングを可能にする。いくつかの構成では、修飾aiRNAは、2’OMe-ウリジン、2’OMe-アデノシン、2’OMe-グアノシンおよび/または2’OMe-シトシンヌクレオチドなどの少なくとも1つの2’-O-メチル(2’OMe)プリンまたはピリミジンヌクレオチドを含有する。いくつかの構成では、修飾aiRNAは、少なくとも1つの2’-デオキシ-2’-フルオロヌクレオチドを含有する。修飾ヌクレオチドは、aiRNAの一方の鎖(すなわち、センスまたはアンチセンス)または両方の鎖に存在し得る。
特定の構成では、アンチセンス鎖の3’および/または5’末端にオーバーハングを有する様々な長さ(例えば、9~23、14~21、15~19、15~21、14~19または14~20塩基対、より典型的には、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22または23塩基対)のaiRNA二重鎖が設計され得る。ある特定の場合において、aiRNA分子のセンス鎖は、約9~23、14~21、15~19、15~21、14~19または14~20ヌクレオチド長であり、より典型的には、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20または21ヌクレオチド長である。特定の他の例では、aiRNA分子のアンチセンス鎖は、約15~50、15~40、または15~30ヌクレオチド長、より典型的には約15、16、17、18、19、20、21、22、23、24または25、または19、20、21、22または23ヌクレオチド長、好ましくは約19~23ヌクレオチド長である。
特定の構成では、本発明は、ヌクレオカプシド領域(28374-29530)、RdRp(P)領域(13468-16237)、3CL領域(10052-10988)およびPL1領域(5123-5929)を含むSARS-CoV-2ゲノムの4つの領域を標的とし、特にヌクレオカプシド(N)領域およびRdRp領域を標的とする、15merのセンス鎖(ss)および21merのアンチセンス鎖(as)を含む設計されたaiRNA二重鎖を提供する。
いくつかの構成では、5’アンチセンスオーバーハングは、1個、2個、3個またはそれを超える非標的ヌクレオチド(例えば、AA、UU、dTdTなど)を含む。他の構成では、3’アンチセンスオーバーハングは、1個、2個、3個またはそれを超える非標的ヌクレオチド(例えば、AA、dTdTなど)を含む。特定の構成では、アンチセンス鎖の5’末端ヌクレオチドおよび5’末端ヌクレオチドに隣接する第1のヌクレオチドは、「AA」モチーフ、「UU」モチーフ、「CC」モチーフ、「AU」モチーフ、「AC」モチーフ、「UA」モチーフ、「UC」モチーフ、または「CA」モチーフ、または「dTdT」モチーフである。好ましい構成では、5’末端ヌクレオチドおよびアンチセンス鎖の5’末端ヌクレオチドに隣接する第1のヌクレオチドは、「AA」モチーフを含む。いくつかの構成では、3’末端のアンチセンス鎖の最後のヌクレオチドは、A、U、GまたはCリボヌクレオチドからなる。
いくつかの構成では、遺伝子サイレンシング剤分子は、例えば二本鎖領域および/または一本鎖領域に1またはそれを超える修飾ヌクレオチドを含み得る。典型的には、これらの修飾には、デオキシリボヌクレオシド、2’OMeヌクレオチド(例えば、2’OMe-ウリジンヌクレオチド、2’OMe-アデノシンヌクレオチド、2’OMe-シトシンヌクレオチドまたは2’OMe-グアノシンヌクレオチドなど)、2’-フッ素ヌクレオチド(2’-デオキシ-2’-フルオロヌクレオチド)、2;-MOEヌクレオチド、LNA、cEtモルホリンおよび/またはホスホロチオエート(P=S)、ホスホジエステル(P=O)またはチオホスホルアミダートヌクレオシド間結合、および/または5’-MeCヌクレオチドが含まれる。
いくつかの構成において、遺伝子サイレンシング剤は、薬剤の安定性、分布または細胞取り込みを改善するように選択される1またはそれを超えるリガンド、部分またはコンジュゲートに結合するようにさらに修飾され得る。そのような部分には、脂質部分、例えば、コレステロール部分、コール酸、チオエーテル、例えば、ベリル-S-トリチルチオール、チオコレステロール、脂肪族鎖、例えば、ドデカンジオールまたはウンデシル残基、リン脂質、例えば、ジ-ヘキサデシル-rac-グリセロールまたはトリエチル-アンモニウム1,2-ジ-O-ヘキサデシル-rac-グリセロ-3-ホスホネート、ポリアミンまたはポリエチレングリコール鎖、またはアダマンタン酢酸、パルミチル部分、またはオクタデシルアミンまたはヘキシルアミノ-カルボニルオキシコレステロール部分が含まれるが、これらに限定されない。一実施形態では、リガンドは、それが組み込まれる遺伝子サイレンシング剤の分布、標的化または寿命を変化させる。好ましい実施形態では、リガンドは、例えばそのようなリガンドを欠く種と比較して、選択された標的、例えば分子、細胞または細胞型、区画、例えば細胞または器官区画、組織、器官または身体の領域に対する増強された親和性を提供する。好ましいリガンドは、二重鎖化核酸における二重鎖対形成に関与しないであろう。リガンドは、天然に存在する物質、例えばタンパク質(例えば、ヒト血清アルブミン(HSA)、低密度リポタンパク質(LDL)、またはグロブリン)、糖質(例えば、デキストラン、プルラン、キチン、キトサン、イヌリン、シクロデキストリン、N-アセチルガラクトサミンまたはヒアルロン酸)、または脂質を含み得る。リガンドはまた、合成ポリマー、例えば合成ポリアミノ酸などの組換えまたは合成分子であり得る。ポリアミノ酸の例としては、ポリアミノ酸が、ポリリジン(PLL)、ポリL-アスパラギン酸、ポリL-グルタミン酸、スチレン-無水マレイン酸コポリマー、ポリ(L-ラクチド-コ-グリコリド)コポリマー、ジビニルエーテル-無水マレイン酸コポリマー、N-(2-ヒドロキシプロピル)メタクリルアミドコポリマー(HMPA)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリウレタン、ポリ(2-エチルアクリル酸)、N-イソプロピルアクリルアミドポリマーまたはポリホスファジンが挙げられる。ポリアミンの例としては、ポリエチレンイミン、ポリリジン(PLL)、スペルミン、スペルミジン、ポリアミン、疑ペプチド-ポリアミン、ペプチド模倣ポリアミン、デンドリマーポリアミン、アルギニン、アミジン、プロタミン、カチオン性脂質、カチオン性ポルフィリン、ポリアミンの四級塩、またはアルファヘリカルペプチドが挙げられる。いくつかの構成では、リガンド、部分またはコンジュゲートは、当業者に公知の任意のリンカーを介してセンス鎖の3’末端にコンジュゲートすることができる。いくつかの構成では、リガンド、部分またはコンジュゲートは、当業者に公知の任意のリンカーを介してセンス鎖の5’末端にコンジュゲートすることができる。いくつかの構成では、リガンド、部分またはコンジュゲートは、任意のそのようなリンカーを介してアンチセンス鎖の3’末端にコンジュゲートすることができる。いくつかの構成では、リガンド、部分またはコンジュゲートは、任意のそのようなリンカーを介してアンチセンス鎖の5’末端にコンジュゲートすることができる。
いくつかの構成では、アンチセンス鎖および/またはセンス鎖は、20~70%の全GC含有量を含む。さらなる実施形態では、GC含有量は50%未満、または好ましくは30~50%である。
適切なaiRNA/siRNA/ASO配列は、当技術分野で公知の任意の手段を使用して設計、選択、合成、および修飾することができる。
a)aiRNA配列の設計および選択
リードaiRNA配列を生成し、カスタム生物情報ベースの手法によってランク付けした。すべての可能なaiRNA標的配列のリストは、NCBIに見出されるSARS-CoV-2 mRNA転写物配列をすべての可能な19塩基対の標的配列に分割することによって生成した。次いで、多型配列の標的化を回避するために、配列の相違の領域を除去した。配列中のGC含有量が過度に高いと、熱力学的安定性が高いために巻き戻しが困難になる可能性があり、一方、GC含有量が過度に低いと、標的配列への結合が減少する可能性がある。そのようなものとして、それぞれ70%超または25%未満によって定義されるような、過度に高いまたは低いGC含有量を有する配列を除去した。(GC含有量は、標的配列中のグアニン塩基およびシトシン塩基のパーセンテージとして計算される)。4またはそれを超える連続する同一の塩基(例えば、AAAA、TTTT、CCCC、GGGG)を有する配列も、これらが適切にアニールする可能性が低いため、除去した。残りの配列を、目的の遺伝子(GOI)の発現をサイレンシングする能力についてスクリーニングし、以前に見出された高い有効性配列に関連するパターンの存在によって決定される有効性の可能性が最も高い配列から始めた。
リードaiRNA配列を生成し、カスタム生物情報ベースの手法によってランク付けした。すべての可能なaiRNA標的配列のリストは、NCBIに見出されるSARS-CoV-2 mRNA転写物配列をすべての可能な19塩基対の標的配列に分割することによって生成した。次いで、多型配列の標的化を回避するために、配列の相違の領域を除去した。配列中のGC含有量が過度に高いと、熱力学的安定性が高いために巻き戻しが困難になる可能性があり、一方、GC含有量が過度に低いと、標的配列への結合が減少する可能性がある。そのようなものとして、それぞれ70%超または25%未満によって定義されるような、過度に高いまたは低いGC含有量を有する配列を除去した。(GC含有量は、標的配列中のグアニン塩基およびシトシン塩基のパーセンテージとして計算される)。4またはそれを超える連続する同一の塩基(例えば、AAAA、TTTT、CCCC、GGGG)を有する配列も、これらが適切にアニールする可能性が低いため、除去した。残りの配列を、目的の遺伝子(GOI)の発現をサイレンシングする能力についてスクリーニングし、以前に見出された高い有効性配列に関連するパターンの存在によって決定される有効性の可能性が最も高い配列から始めた。
特定の実施形態では、遺伝子サイレンシング剤は、配列番号211~420の配列のうちの1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個の連続するヌクレオチドを有する配列からなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む。特定の実施形態では、アンチセンス鎖は、配列番号211~420の配列のうちの1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも19個の連続するヌクレオチドを有する配列からなる、それらから本質的になる、またはそれらを含む。特定の実施形態では、アンチセンス鎖は、配列番号211~420から選択される配列からなる、それらから本質的になる、またはそれらを含む。
b)aiRNA分子の生成
aiRNAは、典型的には、ホスホラミダイト法(Beaucageら、1981)を用いた固相化学合成によって生成される。しかし、aiRNA分子を構成する個々のオリゴヌクレオチドは、液相または固相ホスホジエステル、ホスホトリエステル、ホスファイトトリエステル、またはH-ホスホネート化学(Reeseら、2005)を含む、オリゴヌクレオチド合成のための文献に記載される任意の様々な技術によって合成することができる。標準的なオリゴヌクレオチド合成は、5’末端のジメトキシトリチルおよび複素環塩基上のベンゾイル、イソブチリルまたはアセチルなどの一般的な核酸保護基を利用する。さらに、インビボでの適用のためのaiRNA合成は、血清安定性を改善し、オフターゲット効果を減少させる化学修飾、例えば糖骨格への2’-O-メチルおよび2’-フルオロ修飾を組み込むことが多い(Behlke 2009)。Bioautomation(Irving、TX)のMermadeシリーズなどのコンピュータ制御自動オリゴヌクレオチド合成機は、aiRNA分子(Raynerら、1998)のハイスループット生産に使用することができる。aiRNAは、0.2μmolまたは1.0μmolスケールでこれらおよび類似の装置で合成することができるが、より大規模および小規模の合成も可能である。RNA合成、脱保護および精製に適した試薬は、様々な製造業者から市販されている。これらのプロセスの標準的なプロトコルは、文献で容易に入手可能であり、および/または製造業者から直接入手可能である。
aiRNAは、典型的には、ホスホラミダイト法(Beaucageら、1981)を用いた固相化学合成によって生成される。しかし、aiRNA分子を構成する個々のオリゴヌクレオチドは、液相または固相ホスホジエステル、ホスホトリエステル、ホスファイトトリエステル、またはH-ホスホネート化学(Reeseら、2005)を含む、オリゴヌクレオチド合成のための文献に記載される任意の様々な技術によって合成することができる。標準的なオリゴヌクレオチド合成は、5’末端のジメトキシトリチルおよび複素環塩基上のベンゾイル、イソブチリルまたはアセチルなどの一般的な核酸保護基を利用する。さらに、インビボでの適用のためのaiRNA合成は、血清安定性を改善し、オフターゲット効果を減少させる化学修飾、例えば糖骨格への2’-O-メチルおよび2’-フルオロ修飾を組み込むことが多い(Behlke 2009)。Bioautomation(Irving、TX)のMermadeシリーズなどのコンピュータ制御自動オリゴヌクレオチド合成機は、aiRNA分子(Raynerら、1998)のハイスループット生産に使用することができる。aiRNAは、0.2μmolまたは1.0μmolスケールでこれらおよび類似の装置で合成することができるが、より大規模および小規模の合成も可能である。RNA合成、脱保護および精製に適した試薬は、様々な製造業者から市販されている。これらのプロセスの標準的なプロトコルは、文献で容易に入手可能であり、および/または製造業者から直接入手可能である。
候補RNAi剤の評価
SARS-CoV-2 aiRNAのスクリーニング
特定のメッセンジャーRNA内のすべての配列が、RNA干渉の適切な標的であるとは限らない。例えば、メッセンジャーRNA分子の二次構造が、RNA干渉の必須の工程であるアンチセンス鎖のハイブリダイゼーションを妨げることができることは周知である。aiRNAの選択をガイドするために独自のアルゴリズムが採用された(「aiRNA配列の設計および選択」の章を参照)。その後、aiRNAの有効性をインビトロアッセイで検証した。
SARS-CoV-2 aiRNAのスクリーニング
特定のメッセンジャーRNA内のすべての配列が、RNA干渉の適切な標的であるとは限らない。例えば、メッセンジャーRNA分子の二次構造が、RNA干渉の必須の工程であるアンチセンス鎖のハイブリダイゼーションを妨げることができることは周知である。aiRNAの選択をガイドするために独自のアルゴリズムが採用された(「aiRNA配列の設計および選択」の章を参照)。その後、aiRNAの有効性をインビトロアッセイで検証した。
インビトロでaiRNAの有効性を試験するために、aiRNAを、GOIを発現する細胞に送達することができる。次いで細胞によって取り込まれるリポソームへのaiRNAの封入などの当技術分野で周知の方法を使用して、aiRNAを送達することができる。続いて、空のリポソームまたは非特異的なaiRNA(例えば、GOIを標的としないaiRNA)を受けた細胞におけるGOIの発現レベルを、特異的なaiRNAを受けた細胞におけるGOIの発現と比較することによって、特異的なaiRNAがGOIを抑制する有効性を評価することができる。GOIの発現は、RNAの定量的PCR、およびタンパク質の免疫ブロットまたはELISAなどの当技術分野で周知の技術を使用して、RNAおよびタンパク質レベルで研究することができる。
二重鎖aiRNAの合成
SARS-CoV-2の予測mRNA配列からのaiRNAの選択をガイドする独自のアルゴリズムを採用する。選択された候補aiRNAを示す(図1~図3参照)。候補aiRNA(15mer SSおよび21mer AS)は、ノーウッドの1 Globe Health Instituteのバイオオートメーション合成機によってホスホラミダイト化学を使用して合成した。標準的なアニールプロトコルに従って、aiRNA二重鎖を調製した。aiRNAアニーリングをポリアクリルアミドゲル電気泳動によって確認した。
SARS CoV-2遺伝子の発現を効率的に抑制するaiRNAを同定するために、本発明者らは、ホタルルシフェラーゼ遺伝子を発現する標準的なレポーターベクターに関連ウイルス配列(公知のSARS CoV-2ゲノムに基づく、図4および図5)をサブクローニングした。次いで、本発明者らは、関連する組換えベクターおよび各aiRNAの両方を哺乳動物細胞に送達し、次いで、特異的なaiRNAを受けた細胞におけるレポーター(ルシフェラーゼ)の発現を対照細胞(模擬トランスフェクト細胞)におけるレポーター発現と比較することによって、数百のaiRNAをスクリーニングした。様々な濃度でaiRNAをスクリーニングし、IC50濃度を決定するために最も有効なものを選択した。スクリーニングされたaiRNAおよびスクリーニング結果のリストを図1~図3および図7~図11に示す。
実施例1:哺乳動物細胞におけるSARS-CoV-2遺伝子発現をサイレンシングするすべての候補aiRNAのインビトロスクリーニング
ウミシイタケルシフェラーゼ(hRluc)遺伝子の合成バージョンおよび合成ホタルルシフェラーゼ(hluc)を含むDual-ルシフェラーゼCOVID-19レポーター(DLR)プラスミドpsiCHECK2/PL1、psiCHECK2/3CL、psiCHECK2/RdRp(P)およびpsiCHECK2/ヌクレオカプシド(N)を構築して、COVID-19 aiRNAの活性を試験した。GenBank受入番号MN908947.3のSARS-CoV-2配列領域PL1(5123-5929)3CL(10052-10988)、RdRp(13468-16237)およびN(28374-29530)(図4参照)を連結し、両端に制限部位を付加した後、この配列を化学合成し、psiCHECK2 Dual-ルシフェラーゼベクターにサブクローニングした。
ウミシイタケルシフェラーゼ(hRluc)遺伝子の合成バージョンおよび合成ホタルルシフェラーゼ(hluc)を含むDual-ルシフェラーゼCOVID-19レポーター(DLR)プラスミドpsiCHECK2/PL1、psiCHECK2/3CL、psiCHECK2/RdRp(P)およびpsiCHECK2/ヌクレオカプシド(N)を構築して、COVID-19 aiRNAの活性を試験した。GenBank受入番号MN908947.3のSARS-CoV-2配列領域PL1(5123-5929)3CL(10052-10988)、RdRp(13468-16237)およびN(28374-29530)(図4参照)を連結し、両端に制限部位を付加した後、この配列を化学合成し、psiCHECK2 Dual-ルシフェラーゼベクターにサブクローニングした。
HeLa細胞を、ウシ胎児血清、ペニシリンおよびストレプトマイシンを補充したDMEM培地中で増殖させた。センスおよびアンチセンスaiRNA鎖をMermade 192オリゴヌクレオチド合成機で化学合成した。HeLa細胞を10000細胞/ウェルで96ウェル培養プレートにプレーティングした。24時間後、これらの細胞にレポータープラスミドDNAおよび様々な濃度のCOVID-19 aiRNA(10pM、100pM、1nM)、非特異的siRNA(陰性対照)を同時トランスフェクトするか、またはリポフェクタミン2000試薬を使用して模擬トランスフェクトした。トランスフェクションの24時間後、Dual-Glo Luciferase Assay Systemによって、COVID-19遺伝子発現に対する各aiRNAの効果を決定した。スクリーニング結果を図1~図3に示す。
実施例2:哺乳動物細胞におけるaiRNAを標的とするN(GHI_N1~GHI_N96)およびaiRNAを標的とするRdRp(GHI_P97~GHI_P162)のインビトロスクリーニング
Dual-ルシフェラーゼレポーター(DLR)システムの構築
Dual-ルシフェラーゼレポーター(DLR)システムの構築
psiCheck-2/ヌクレオカプシド(N)およびpsiCheck-2/RdRp(P)を含む2つのDLRレポータープラスミドを構築した。簡単に記載すると、Genbank受託番号MN908947.3(SARS-CoV-2単離体Wuhan-Hu-1)から、標的領域RdRp(13468-16237)およびN(28374-29530)をIntegrated DNA Technologies(IDT)によって化学合成し、PCRによって増幅した。XhoIおよびNotIの制限部位をそれぞれフォワードプライマーおよびリバースプライマーに加えた。PCR増幅したPおよびN断片を、別個のプロモーターによって駆動される2つのルシフェラーゼ遺伝子(ホタルおよびウミシイタケ)が存在するpsiCheck-2ベクター(Promega)にクローニングした。標的断片インサートを、レポーターとして働くウミシイタケルシフェラーゼ遺伝子の直後の領域にクローニングしたが、ホタルルシフェラーゼ遺伝子は内部対照である。
細胞培養およびトランスフェクション
ヒト子宮頸癌細胞株HeLaにおいて、aiRNAの抗SARS-CoV-2活性を試験した。細胞を、10%熱不活化ウシ胎児血清(FBS)、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを補充したダルベッコ改変イーグル培地-1X(DMEM、Gibco)中、37℃、5%CO2の加湿雰囲気下で培養した。
96ウェルについて、HeLa細胞を、トランスフェクション時に70%~80%コンフルエンスに達するように、抗生物質を含まない100uLのDMEM培地に播種した。レポータープラスミドpsiCheck-2/NまたはpsiCheck-2/PおよびaiRNA-コレステロールコンジュゲートを、OptiMEM-I還元血清培地(Invitrogen)中でLipofectamine 2000(Invitrogen)を使用して同時トランスフェクトした。トランスフェクションの24時間後、標準的なDual-ルシフェラーゼレポーター・キット・プロトコル(Promega標準的DLR(登録商標)アッセイシステム)を用いて、各ウェル中のホタル-ルシフェラーゼおよびウミシイタケ-ルシフェラーゼの発光活性を検出した。未処理aiRNAの対照に対して、ウミシイタケルシフェラーゼ/ホタルシフェラーゼの発光比を計算した。
トランスフェクション混合物の調製
トランスフェクション混合物AおよびBを別々に調製した。25uLの二成分混合物-Aは、0.2uLのリポフェクタミン-2000試薬を含有し、残りの体積のOptiMEM培地を含有した。25uLの三成分混合物-Bは、200ngのレポータープラスミドDNA(NまたはP)、2.5uLのPBS緩衝液中の対応するaiRNA-コレステロールコンジュゲートの単回用量試験濃度プラス残りの体積のOptiMEM培地を含有した。A溶液とB溶液の両方を1:1の比で混合した後、室温で5分間インキュベートした各ウェルに50uLの得られたトランスフェクション混合物を添加する。
スクリーニング結果
1nMの濃度のaiRNAを標的とするすべての設計候補N(GHI_N1~GHI_N96)の結果を図7および図8に示す。模擬トランスフェクト対照に対してLuc/Rlucの比を計算した。スクリーニングされたaiRNAを標的とするスーパーNを100pMの濃度でさらにスクリーニングする。結果を図9に示す。さらに、IC50濃度の決定のために最も有効なものを選択し、結果を以下の表1に示す。
1nMの濃度のaiRNA(GHI_P97~GHI_P144)を標的とする設計候補RdRpの結果を図10に示し、100pMおよび10pMの濃度のaiRNA(GHI_P144~GHI_P162)を標的とする設計候補RdRpのさらなるスクリーニング結果を図11に示す。模擬トランスフェクト対照に対してLuc/Rlucの比を計算した。さらに、IC50濃度の決定のために最も有効なものを選択し、結果を以下の表2に示す。
実施例3:Vero E6細胞におけるaiRNAを標的とするN(GHI_N35、GHI_N43およびGHI_N81)およびaiRNAを標的とするRdRp(GHI_P144、GHI_P147、GHI_P155およびGHI_P156)のアッセイでのインビトロSARS-Cov-2ウイルス感染症
材料
材料
Vero E6細胞を、37℃で5%CO2を含有する加湿雰囲気下、10%ウシ胎児血清(FBS;Gibco Invitrogen)を補充したイーグル最小必須培地(EMEM;Gibco Invitrogen)中で維持した。
臨床分離株2019-nCoV(SARS-CoV-2)をVero E6細胞で増殖させ、免疫蛍光アッセイを使用して50%組織培養感染症用量(TCID50)を測定することによってウイルス力価を決定した。すべての感染症実験は、Biosafety Level 3(BLS-3)実験室で行った。
試験する各aiRNA化合物または1:1比のaiRNA N43およびaiRNA P155の組み合わせを、ストック溶液として1mMの濃度で生理食塩水に溶解した。ストック溶液から、100μM、33μM、10μM、3.3μM、1μMの濃度を有する5つの段階希釈液を調製した。
評価方法
EMEM(10%FBS)中で培養したVero E6(10,000細胞/ウェル)細胞を、96ウェルプレートに接種し、5%CO2を含む加湿雰囲気下、37℃で24時間インキュベートした。10μLの上記1~100μM希釈物のサンプルを各濃度点で採取し、100μLウェルプレートに添加して細胞を少なくとも48時間前処理した。1X緩衝液を陰性対照として設定した。添加後の試験化合物の濃度は、以下の通りであった:10μM、3.3μM、1μM、333nM、100nMおよび0。
アリコートのSARS-CoV-2ウイルス(MOI 0.05)を添加して、処理細胞集団を2時間感染させた。次いで、ウイルス-aiRNA化合物混合物を除去し、細胞を、aiRNA化合物を含有する新鮮な培地(前処理と同じ濃度)でさらに培養した。48時間のインキュベーション後、細胞上清を回収し、定量分析のために溶解緩衝液(Takara、9766に溶解した。
各細胞集団から100μLの細胞培養上清のサンプルを採取した後、MiniBEST Universal RNA Extraction Kit(TaKaRa、9766)を用いてウイルスRNAを単離した。ウイルスRNAを30μLのリボヌクレアーゼ非含有水に溶出した。gDNA Eraser(Takara RR047A)を含むPrimeScript RT Reagent Kitを用いて逆転写を行った。qRT-PCRを、TB Green Premix Ex Taq II(Takara RR820A)を備えたStepOnePlus(商標)リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystem)で行った。GraphPad Prism(登録商標)を使用して、ウイルスRNAコピー対薬物濃度から用量応答曲線をプロットした。結果を図12に示す。
実施例4:SARS-COV-2ウイルス感染症の阻害およびaiRNAによるインビトロでの複製
設計された試験組み合わせ(GH543)は、1:1の比率のaiRNA N43化合物とaiRNA P155化合物との組み合わせであった。試験は、化合物がVer E6細胞培養物中のウイルス産生を阻害する能力を評価した。このアッセイは二段階プロセスであり、ウイルスは最初に様々な希釈で抗ウイルス物質を含有する培養物中で産生され、その後、96ウェルマイクロプレート中のエンドポイント希釈によってウイルス力価についてサンプルを滴定した。試験化合物の8つの希釈物をアッセイし、有効抗ウイルス濃度を回帰分析によって決定した。試験化合物の毒性を並行して決定した。
設計された試験組み合わせ(GH543)は、1:1の比率のaiRNA N43化合物とaiRNA P155化合物との組み合わせであった。試験は、化合物がVer E6細胞培養物中のウイルス産生を阻害する能力を評価した。このアッセイは二段階プロセスであり、ウイルスは最初に様々な希釈で抗ウイルス物質を含有する培養物中で産生され、その後、96ウェルマイクロプレート中のエンドポイント希釈によってウイルス力価についてサンプルを滴定した。試験化合物の8つの希釈物をアッセイし、有効抗ウイルス濃度を回帰分析によって決定した。試験化合物の毒性を並行して決定した。
材料および方法
2%熱不活化ウシ胎児血清(FBS)および50g/mLゲンタマイシンを補充した改変イーグル培地(MEM)の試験培地を使用して、アフリカミドリザル腎臓上皮細胞株(Vero 76)中でウイルスを継代することによって、SARS-CoV-2、USA-WA1/2020ストックを調製した。aiRNA-1(100μM)およびaiRNA-2(100μM)の両方を1:1の比で混合して、50μMのGH543を調製した。次いで、29.1μM溶液を1×RNAi緩衝液中で調製した。1×RNAi緩衝液中で8回の連続半対数希釈を実施し、次いで、10μLの調製した各濃度を40μLの還元血清MEM(OptiMEM)に添加した。この溶液を、調製したGH543溶液と1:1の比(50μL+50μL)で混合した。化合物を室温で20分間インキュベートした。次いで、調製した各希釈液を、80~100%コンフルエントなVero E6細胞を含む186.25μLの試験培地を含有する96ウェルプレートの5ウェルに対して13.75μLで添加した。プレート上の最終的な最高濃度は200nMであった。
試験組み合わせ(GH543)を上記のように調製した。化合物希釈液を細胞と共に24時間インキュベートした後、SARS-CoV-2で感染させた。SARS-CoV-2を、5日以内に80%超の細胞変性効果(CPE)をもたらし得る最小の可能な感染多重度(MOI 0.001)を達成するように調製した。プロテアーゼ阻害剤(M128533)を、陽性対照として並行して、試験化合物前処理アッセイと同様の方法で、すなわち、開始用量から8の半対数連続希釈を100ug/mLとして試験した。プレートを37℃および5%CO2でインキュベートした。
感染後3日目に、各化合物濃度から上清液を回収し、標準エンドポイント希釈CCID50アッセイを用いてウイルス力価について試験し、Reed-Muench(1948)式(Reed、L.J.、1938)を用いて力価を計算した。
GH543および陽性対照M128533によるインビトロSARS-CoV-2ウイルス力価の低下を表3に要約した。ウイルス収量を1log10減少させるのに必要な化合物の濃度(EC90)を回帰分析によって計算し、ウイルスの非存在下で50%の細胞死を引き起こす試験化合物の濃度(CC50)を表4に計算した。SI90の選択指数は、CC50をEC90で割って計算した。
a0.1mLあたりのCCID50としてのGH543 VYRについてのウイルス力価、平均ウイルス対照力価は、処置前アッセイについては6.3であり、処置後アッセイについては4.7であった。
b0.1mLあたりのCCID50としてのM128533 VYRについてのウイルス力価、平均ウイルス対照力価は6.0であった。
b0.1mLあたりのCCID50としてのM128533 VYRについてのウイルス力価、平均ウイルス対照力価は6.0であった。
試験化合物GH543は、非毒性(CC50、>200nM)であり、SARS-CoV-2に対して活性であり、有意なウイルス力価の低下を示した(EC90、0.22nM)が、用量反応は典型的ではなく、より低濃度ではCPEを完全に阻害しなかった(表4、EC90計算のために無視)。選択指数比は高く(SI90>920)、所与のウイルス感染症に対するインビボ処置中のより有効でより安全な薬物の良好な指標である。陽性対照化合物M128533は、予想通りに機能した。
GH543は、陽性対照(EC90=0.22nM)と比較してウイルス感染症および複製を有意に減少させ(EC90=14nM)、試験化合物は細胞に対して非毒性である。研究は、SARS-CoV-2の阻害のためのツールであり得る証拠を提供した。
引用文献
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Claims (35)
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、配列番号1~210からなる群より選択される少なくとも1つの標的遺伝子に実質的に相補的な少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、配列番号211~420からなる群より選択されるヌクレオチド配列と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、低分子干渉RNA二重鎖であり、配列番号211~420からなる群より選択される少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖と、前記アンチセンス鎖に実質的に相補的なセンス鎖と、を含み、前記センス鎖が、前記アンチセンス鎖と二本鎖領域を形成する、遺伝子サイレンシング剤。
- 前記アンチセンス鎖が15~30ヌクレオチドの長さを有し、前記センス鎖が9~29ヌクレオチドの長さを有し、両端が含まれる、請求項3に記載の剤。
- 前記アンチセンス鎖が23ヌクレオチドの長さを有し、前記センス鎖が12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22または23ヌクレオチドの長さを有する、請求項3に記載の剤。
- 前記アンチセンス鎖が21ヌクレオチドの長さを有し、前記センス鎖が10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20または21ヌクレオチドの長さを有する、請求項3に記載の剤。
- 前記アンチセンス鎖が19ヌクレオチドの長さを有し、前記センス鎖が10、11、12、13、14、15、16、17、18または19ヌクレオチドの長さを有する、請求項3に記載の剤。
- 前記アンチセンス鎖が、3’末端および/または5’末端にオーバーハングを有し、前記3’末端および/または5’末端の前記オーバーハングが、1、2、3、4、5または6ヌクレオチドの長さを有する、請求項3~7に記載の剤。
- 前記アンチセンス鎖が、3’末端にオーバーハングを有し、かつ5’平滑末端を有し、3’末端の前記オーバーハングが、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12または13ヌクレオチドの長さを有する、請求項3~7のいずれか一項に記載の剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、低分子干渉RNA二重鎖であり、配列番号211~420からなる群より選択される配列と本質的に同一のヌクレオチドを有するアンチセンス鎖と、配列番号421~630からなる群に列挙される対応する配列と本質的に同一のヌクレオチドを有するセンス鎖と、を含み、前記センス鎖が、前記アンチセンス鎖と二本鎖領域を形成する、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AACGAUUGCAGCAUUGUUAGC-3’(配列番号253)を含み、前記センス鎖が、5’-AACAAUGCUGCAAUC-3’(配列番号463)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AACUUUAUCAUUGUAGAUGUC-3’(配列番号365)を含み、前記センス鎖が、5’-AUCUACAAUGAUAAA-3’(配列番号575)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AAGCAUUGUUAGCAGGAUUGC-3’(配列番号224)を含み、前記センス鎖が、5’-AUCCUGCUAACAAUG-3’(配列番号434)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AACAAUUUGCGGCCAAUGUUU-3’(配列番号240)を含み、前記センス鎖が、5’-CAUUGGCCGCAAAUU-3’(配列番号450)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AAUUGUUUGGAGAAAUCAUCC-3’(配列番号245)を含み、前記センス鎖が、5’-UGAUUUCUCCAAACA-3’(配列番号455)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AAACCAGCUACUUUAUCAUUG-3’(配列番号366)を含み、前記センス鎖が、5’-UGAUAAAGUAGCUGG-3’(配列番号576)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AAAUGUGUCACAAUUACCUUC-3’(配列番号354)を含み、前記センス鎖が、5’-GGUAAUUGUGACACA-3’(配列番号564)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- COVID-19を処置するための遺伝子サイレンシング剤であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、二本鎖領域を形成するアンチセンス鎖とセンス鎖とを含み、前記アンチセンス鎖が、5’-AACAGCUGGACAAUCCUUAAG-3’(配列番号357)を含み、前記センス鎖が、5’-AAGGAUUGUCCAGCU-3’(配列番号567)を含む、遺伝子サイレンシング剤。
- 前記アンチセンス鎖および/またはセンス鎖のうちの少なくとも1つのヌクレオチドが、修飾ヌクレオチドである、請求項1~18のいずれか一項に記載の剤。
- 前記アンチセンス鎖およびセンス鎖のうちの少なくとも1つが、コレステロール部分などの脂質部分を含むリガンドにコンジュゲートされている、請求項1~18のいずれか一項に記載の剤。
- 前記剤が、対象の細胞におけるSARS-CoV-2タンパク質、SARS-CoV-2 mRNAまたはSARS-CoV-2力価のレベルを低下させることができる、請求項1~20のいずれか一項に記載の剤。
- 請求項1~21のいずれか一項に記載の遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体とを含む、COVID-19に関連する症状を処置するための医薬組成物。
- 請求項1~21のいずれか一項に記載の2またはそれを超える遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体とを含む、COVID-19に関連する症状を処置するための医薬組成物であって、前記遺伝子サイレンシング剤が、CoV遺伝子の複数の異なるセグメントまたは複数の異なるCoV遺伝子に向けられる、医薬組成物。
- 2つの遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含むCOVID-19に関連する症状を処置するための医薬組成物であって、第1の遺伝子サイレンシング剤が、SARS-CoV-2のヌクレオカプシド遺伝子を標的とし、図1に提供されるアンチセンス鎖配列(配列番号211~306)の1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含む、アンチセンス鎖を含み、
第2の遺伝子サイレンシング剤が、SARS-CoV-2のRdRp遺伝子を標的とし、図2に提供されるアンチセンス鎖配列(配列番号307~372)の1つと3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドからなる、それらから本質的になる、またはそれらを含むアンチセンス鎖を含む、医薬組成物。 - 2つの遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含む、COVID-19に関連する症状を処置するための医薬組成物であって、第1の遺伝子サイレンシング剤が、GHI_N1~GHI_N96のうちのいずれか1つから選択されるSARS-CoV-2のヌクレオカプシド遺伝子を標的とし、第2の遺伝子サイレンシング剤が、GHI_P97~GHI_P162のいずれか1つから選択されるSARS-CoV-2のRdRp遺伝子を標的とする、医薬組成物。
- 前記第1のサイレンシング剤が、GHI_N43、GHI_N14、GHI_N30およびGHI_N35からなる群より選択される、請求項25に記載の医薬組成物。
- 前記第2のサイレンシング剤が、GHI_P155、GHI_P156、GHI_P144およびGHI_P147からなる群より選択される、請求項25に記載の医薬組成物。
- 二つの遺伝子サイレンシング剤と、少なくとも1つの薬学的に許容され得る賦形剤または担体と、を含む、COVID-19に関連する症状を処置するための医薬組成物であって、第1の遺伝子サイレンシング剤が請求項11に記載の剤であり、第2の遺伝子サイレンシング剤が請求項12に記載の剤である、医薬組成物。
- 対象の細胞内のSARS-CoV-2タンパク質のレベルを低下させる方法であって、遺伝子サイレンシング剤を前記対象に投与することを含み、前記遺伝子サイレンシング剤が、配列番号1~210からなる群より選択される標的遺伝子に実質的に相補的な少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む、方法。
- 対象の細胞内のSARS-CoV-2タンパク質のレベルを低下させる方法であって、遺伝子サイレンシング剤を前記対象に投与することを含み、前記遺伝子サイレンシング剤が、配列番号211~420からなる群より選択されるヌクレオチド配列と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む、方法。
- 対象におけるSARS-CoV-2感染症を処置または予防する方法であって、遺伝子サイレンシング剤を前記対象に投与することを含み、前記遺伝子サイレンシング剤が、配列番号1~210からなる群より選択される標的遺伝子に実質的に相補的な少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む、方法。
- 対象におけるSARS-CoV-2感染症を処置または予防する方法であって、遺伝子サイレンシング剤を前記対象に投与することを含み、前記遺伝子サイレンシング剤が、配列番号211~420からなる群より選択されるヌクレオチド配列と3ヌクレオチド以下だけ異なる少なくとも15個またはそれを超える連続するヌクレオチドを有するアンチセンス鎖を含む、方法。
- 対象におけるSARS-CoV-2感染症を処置または予防する方法であって、請求項1~21のいずれか一項に記載の遺伝子サイレンシング剤および請求項23~28のいずれか一項に記載の医薬組成物を前記対象に投与することを含む、方法。
- 前記剤を対象の鼻腔内に投与する、請求項29~33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記剤を、吸入または噴霧によって対象に投与する、請求項29~33のいずれか一項に記載の方法。
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