JP4915809B2 - Double-stranded RNA with high gene knockdown ability - Google Patents
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Description
ガンやエイズなどの難病を効率的に治療する医薬の開発は、ライフサイエンス分野における大きな一つの課題である。この課題を克服できる可能性がある有力な方法の一つとして、近年、長い二本鎖RNAを用いるRNAi(RNA interference)法が注目されている。(非特許文献1参照)。しかしながらこのRNAi法は、哺乳細胞においてインターフェロン反応が誘導されることが確認され、哺乳動物細胞系ではRNAi法は適用し難いと考えられた。そこでTuschlらは、3’末端にダングリングエンドをもつ21塩基長の短い二本鎖RNAを化学的に合成し、哺乳導入細胞へ直接導入させることにより、インターフェロン応答を回避し配列特異的に高い遺伝子発現抑制能を示すことを報告した(非特許文献2参照)。また、非特許文献2では、センス鎖及びアンチセンス鎖の双方の3’末端に2塩基のダングリングエンドをもつ21塩基長のsiRNA(small interference RNA)は非常に高いRNA干渉効果が観測されたが、それ以外の短い二本鎖RNAにおいては顕著なRNA干渉効果が観測されなかったことを報告している。この報告により、今日では21塩基長の二本鎖RNAを用いたRNA干渉法が一般的となっている。また、近年では、27塩基対からなる二本鎖RNAが21塩基長からなるsiRNAに比べ100倍程度高いRNA干渉効果を示すことが明らかとなり、注目を浴びている。(非特許文献3参照)。
The development of a medicine that efficiently treats intractable diseases such as cancer and AIDS is a major issue in the life science field. In recent years, an RNAi (RNA interference) method using a long double-stranded RNA has attracted attention as one of the promising methods that can overcome this problem. (Refer nonpatent literature 1). However, this RNAi method was confirmed to induce an interferon reaction in mammalian cells, and it was considered difficult to apply the RNAi method in mammalian cell systems. Therefore, Tuschl et al. Avoided the interferon response by chemically synthesizing a short double-stranded RNA with a base length of 21 bases with a dangling end at the 3 'end, and introduced it directly into mammalian cells. It has been reported that it has the ability to suppress gene expression (see Non-Patent Document 2). In
このsiRNA法は合成RNAを用いるのでサンプル調製も比較的容易であり、取り扱い操作も簡便で、かつ、非常に強力な効果を示す為、ライフサイエンス分野のみならずバイオビジネス分野においても大きな注目を浴びている。 Since this siRNA method uses synthetic RNA, sample preparation is relatively easy, handling is simple, and it has a very powerful effect. Therefore, it attracts much attention not only in the life science field but also in the biobusiness field. ing.
しかしながら、短いRNAを用いるsiRNA法においても高濃度のRNA分子を用いる場合や細胞種においてインターフェロン応答が確認されるという報告がある。また、RNA分子を臨床的に応用していくには、生体内において、そのRNA分子が耐性を備えていること、即ちヌクレアーゼ耐性を有していることが必要とされる。このような従来技術を背景として、低濃度でも高い遺伝子ノックダウン能(RNA干渉効果)と共に、優れたヌクレアーゼ耐性をも備えている新しいタイプのRNA干渉分子の開発が期待されている。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決することを目的とする。具体的には、本発明の目的は、ヌクレアーゼ耐性が高く、優れたRNA干渉効果を奏することができる二本鎖RNAを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the conventional art. Specifically, an object of the present invention is to provide a double-stranded RNA that has high nuclease resistance and can exhibit an excellent RNA interference effect.
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねたところ、標的遺伝子中の標的配列に相補的な塩基配列を含むセンス鎖、及び該センス鎖に相補的な塩基配列を含むアンチセンス鎖を有し、且つ前記標的遺伝子の発現を抑制できる二本鎖RNAにおいて、下記の(i)〜(vi)の構成を充足させることにより、ヌクレアーゼ耐性が高く、格段に優れたRNA干渉効果を奏する二本鎖RNAを獲得できることを見出した。
(i)前記センス鎖の3’末端又は前記アンチセンス鎖の3’末端の一方のみにダングリングエンドを備えさせる。
(ii)前記ダングリングエンドを有しない側では、前記センス鎖と前記アンチセンス鎖が完全相補的に対合させ、平滑末端を形成させる。
(iii)前記センス鎖又は前記アンチセンス鎖において、前記平滑末端側から1〜6番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されていてもよい。
(iv)前記センス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている場合には、前記アンチセンス鎖は23塩基から構成されるものにし、また前記アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている場合には、前記アンチセンス鎖は23〜26塩基から構成されるものにする。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above-mentioned problems. As a result, a sense strand containing a base sequence complementary to a target sequence in a target gene, and an antisense containing a base sequence complementary to the sense strand In a double-stranded RNA having a strand and capable of suppressing the expression of the target gene, by satisfying the following constitutions (i) to (vi), the nuclease resistance is high, and the RNA interference effect is excellent. It was found that double-stranded RNA can be obtained.
(i) A dangling end is provided only at either the 3 ′ end of the sense strand or the 3 ′ end of the antisense strand.
(ii) On the side not having the dangling end, the sense strand and the antisense strand are perfectly complementarily paired to form a blunt end.
(iii) In the sense strand or the antisense strand, the first to sixth nucleotides from the blunt end side may be composed of deoxyribonucleotides.
(iv) When a dangling end is formed at the 3 ′ end of the sense strand, the antisense strand is composed of 23 bases, and a dangling end is formed at the 3 ′ end of the antisense strand. Is formed, the antisense strand is composed of 23 to 26 bases.
本発明は、上記知見に基づいて、更に改良を重ねることにより完成したものである。即ち、本発明は、下記に掲げる二本鎖RNAを提供する。
項1. 標的遺伝子中の標的配列に相補的な塩基配列を含むセンス鎖、及び該センス鎖に相補的な塩基配列を含むアンチセンス鎖を有し、且つ前記標的遺伝子の発現を抑制できる二本鎖RNAであって、
前記二本鎖RNAの両末端の内、一方はダングリングエンドを有し、他方は平滑末端を形成しており、
前記ダングリングエンドは、前記センス鎖の3’末端又は前記アンチセンス鎖の3’末端の一方に形成されており、
前記平滑末端側では、前記センス鎖と前記アンチセンス鎖が完全相補的に対合しており、
前記センス鎖又は前記アンチセンス鎖において、平滑末端側から1〜6番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されていてもよく、且つ
前記センス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている場合には、前記アンチセンス鎖は23塩基から構成されており、また前記アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている場合には、前記アンチセンス鎖は23〜26塩基から構成されている、ことを特徴とする、二本鎖RNA。
項2. 前記ダングリングエンドが、2〜6個のヌクレオチドから構成されている、項1に記載の二本鎖RNA。
項3. 前記アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている、項1又は2に記載の二本鎖RNA。
項4. 前記アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されており、且つ前記センス鎖の3'末端側から1及び2番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されている、項1乃至3のいずれかに記載の二本鎖RNA。
項5. 前記センス鎖が21個のヌクレオチドから構成されてなり、且つ前記アンチセンス鎖が23個ヌクレオチドから構成されてなるものであり、前記アンチセンス鎖の3’末端に2個のヌクレオチドから構成されるダングリングエンドが形成されている、項3又は4に記載の二本鎖RNA。
項6. 前記センス鎖の3’末端のみにダングリングエンドが形成されている、項1又は2に記載の二本鎖RNA。
項7. 前記センス鎖が25個のヌクレオチドから構成されてなり、且つ前記アンチセンス鎖が23個ヌクレオチドから構成されてなるものであり、前記センス鎖の3’末端に2個のヌクレオチドから構成されるダングリングエンドが形成されている、項6に記載の二本鎖RNA。
The present invention has been completed by making further improvements based on the above findings. That is, the present invention provides the following double-stranded RNA.
Of both ends of the double-stranded RNA, one has a dangling end, the other forms a blunt end,
The dangling end is formed at one of the 3 ′ end of the sense strand or the 3 ′ end of the antisense strand,
On the blunt end side, the sense strand and the antisense strand are paired in a completely complementary manner,
In the sense strand or the antisense strand, when the first to sixth nucleotides from the blunt end side may be composed of deoxyribonucleotides, and a dangling end is formed at the 3 ′ end of the sense strand The antisense strand is composed of 23 bases, and when the dangling end is formed at the 3 ′ end of the antisense strand, the antisense strand is composed of 23 to 26 bases. A double-stranded RNA, characterized in that
Item 7. The sense strand is composed of 25 nucleotides, the antisense strand is composed of 23 nucleotides, and dangling composed of 2 nucleotides at the 3 ′ end of the sense strand Item 7. The double-stranded RNA according to
本発明の二本鎖RNAによれば、ヌクレアーゼ耐性も高く、優れたRNA干渉効果を奏し、しかもその効果の持続性も優れている。更に、本発明の二本鎖RNAは、人工的に修飾されたRNAを用いなくても良いので、合成の面においても特別な処理を必要とせず、また、製造コスト面においても従来法と変わる点は無い。また、大量合成も可能であるので、医薬品の開発や学術的利用などその応用範囲は広く、産業上の利用価値が極めて高いと言える。 According to the double-stranded RNA of the present invention, the nuclease resistance is high, an excellent RNA interference effect is exhibited, and the sustainability of the effect is also excellent. Furthermore, since the double-stranded RNA of the present invention does not require the use of artificially modified RNA, no special treatment is required in terms of synthesis, and the manufacturing cost is different from the conventional method. There is no point. In addition, since large-scale synthesis is possible, it can be said that its application range such as drug development and academic use is wide and its industrial utility value is extremely high.
本発明の二本鎖RNAは、標的遺伝子中の標的配列に相補的な塩基配列を含むセンス鎖、及び該センス鎖に相補的な塩基配列を含むアンチセンス鎖を有し、且つ前記標的遺伝子の発現を抑制できる二本鎖RNAであって、下記(1)〜(5)の構成を備えていることを特徴とするものである。
(1)前記二本鎖RNAの両末端の内、一方はダングリングエンドを有し、他方は平滑末端を形成しており、
(2)前記ダングリングエンドは、前記センス鎖の3’末端又は前記アンチセンス鎖の3’末端の一方に形成されており、
(3)前記平滑末端側では、前記センス鎖と前記アンチセンス鎖が完全相補的に対合しており、
(4)前記センス鎖又は前記アンチセンス鎖において、平滑末端側から1〜6番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されていてもよく、且つ
(5)前記センス鎖の3’末端にダングリングエンドが存在する場合には、前記アンチセンス鎖は23塩基から構成されており、また前記アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドが存在する場合には、前記アンチセンス鎖は23〜26塩基から構成されている。
The double-stranded RNA of the present invention has a sense strand containing a base sequence complementary to the target sequence in the target gene, and an antisense strand containing a base sequence complementary to the sense strand, and the target gene A double-stranded RNA capable of suppressing expression, comprising the following constitutions (1) to (5).
(1) Of both ends of the double-stranded RNA, one has a dangling end and the other forms a blunt end,
(2) The dangling end is formed at one of the 3 ′ end of the sense strand or the 3 ′ end of the antisense strand,
(3) On the blunt end side, the sense strand and the antisense strand are paired in a completely complementary manner,
(4) In the sense strand or the antisense strand, the first to sixth nucleotides from the blunt end side may be composed of deoxyribonucleotides, and
(5) When a dangling end is present at the 3 ′ end of the sense strand, the antisense strand is composed of 23 bases, and a dangling end is present at the 3 ′ end of the antisense strand. In some cases, the antisense strand is composed of 23 to 26 bases.
以下、本発明の二本鎖RNAについて詳述する。 Hereinafter, the double-stranded RNA of the present invention will be described in detail.
本発明の二本鎖RNAは、標的遺伝子中の標的配列に相補的な塩基配列を含むセンス鎖を含む。 The double-stranded RNA of the present invention includes a sense strand containing a base sequence complementary to the target sequence in the target gene.
ここで、標的遺伝子とは、RNA干渉効果によって遺伝子発現の抑制対象となる遺伝子である。本発明の二本鎖RNAにおいて、標的対象遺伝子については、特に制限されず、該二本鎖RNAの用途に基づいて適宜選択することができる。 Here, the target gene is a gene whose gene expression is to be suppressed by the RNA interference effect. In the double-stranded RNA of the present invention, the target gene is not particularly limited and can be appropriately selected based on the use of the double-stranded RNA.
標的遺伝子中の標的配列については、RNA干渉効果によって遺伝子発現を抑制可能な配列である限り特に制限されず、公知の方法で、具体的には、NCBIのBLASTサーチ等を用いて適宜決定することができる。例えば、標的遺伝子のコード領域(ORF)の開始コドンから50〜100塩基下流のエキソン部分にある塩基"AA"に続く19〜30塩基からなる領域であって、GC含有量が50%前後の領域を標的配列とすればよい。このような標的配列に対する相補鎖を採用することで、優れたRNA干渉効果を獲得することが、当業界で経験的に明らかにされている。また、例えば、上記標的配列は、IDT社(Integrated DNA Technologies, INC)のマニュアル(Dicer Substrate RNAi Design)に従って設定することが出来る。また最近では、(i)アンチセンス鎖の5’末端がA/Uペアであり、(ii)センス鎖の5’末端がG/Cペアであり、(iii)アンチセンス鎖の5’末端側に5つ程度のA/Uペアがあり、且つ(vi)2本鎖中に9つ以上のG/Cペアが無い2本鎖RNAを設計することで高いRNA干渉効果をもつ2本鎖RNAをデザインできると報告されている(Ui-Tei et. al, Nucleic Acids Res., 32, 936-948 (2004))。
The target sequence in the target gene is not particularly limited as long as it is a sequence capable of suppressing gene expression due to RNA interference effect, and is appropriately determined by a known method, specifically using NCBI BLAST search or the like. Can do. For example, a region consisting of 19 to 30 bases following the base “AA” in the
本発明の二本鎖RNAにおいて、ダングリングエンドがセンス鎖の3'末端に存在している場合、センス鎖は、標的配列に相補的な塩基配列の3'末端に、ダングリングエンドを構成する塩基配列が連結した塩基配列からなるものである。また、ダングリングエンドがアンチセンス鎖の3'末端に結合している場合、センス鎖は、標的配列に相補的な塩基配列からなるものである。 In the double-stranded RNA of the present invention, when the dangling end is present at the 3 ′ end of the sense strand, the sense strand constitutes the dangling end at the 3 ′ end of the base sequence complementary to the target sequence. It consists of a base sequence in which base sequences are linked. When the dangling end is bonded to the 3 ′ end of the antisense strand, the sense strand is composed of a base sequence complementary to the target sequence.
本発明の二本鎖RNAにおいて、センス鎖を構成するヌクレオチドの数については、後述するダングリングエンドがセンス鎖又はアンチセンス鎖のいずれに存在しているかによって異なるが、例えば19〜30個、好ましくは21〜29個、更に好ましくは21〜27個が例示される。より具体的には、ダングリングエンドがセンス鎖の3'末端に存在する場合であれば、センス鎖を構成するヌクレオチドの数は、通常24〜29個、好ましくは24〜27個、更に好ましくは25〜27個が挙げられ;またダングリングエンドがアンチセンス鎖の3'末端に存在する場合であれば、センス鎖を構成するヌクレオチドの数は、通常21〜24個、好ましくは21〜23個、更に好ましくは21〜22個、特に好ましくは21個が挙げられる。なお、ここで、センス鎖の3'末端にダングリングエンドが存在する場合には、センス鎖を構成するヌクレオチドの数とは、当該ダングリングエンドを構成するヌクレオチドの数と、標的配列に相補的な塩基配列を構成するヌクレオチドの数の総和を意味する。また、アンチセンス鎖の3'末端にダングリングエンドが存在する場合には、センス鎖を構成するヌクレオチドの数とは、標的配列に相補的な塩基配列を構成するヌクレオチドの数を意味する。 In the double-stranded RNA of the present invention, the number of nucleotides constituting the sense strand differs depending on whether the dangling end described later is present in the sense strand or the antisense strand, but for example 19 to 30, preferably Is 21 to 29, more preferably 21 to 27. More specifically, if the dangling end is present at the 3 ′ end of the sense strand, the number of nucleotides constituting the sense strand is usually 24-29, preferably 24-27, more preferably In addition, when the dangling end is present at the 3 ′ end of the antisense strand, the number of nucleotides constituting the sense strand is usually 21 to 24, preferably 21 to 23. More preferably, 21 to 22, and particularly preferably 21 are mentioned. Here, when a dangling end is present at the 3 ′ end of the sense strand, the number of nucleotides constituting the sense strand is complementary to the number of nucleotides constituting the dangling end and the target sequence. This means the total number of nucleotides constituting a simple base sequence. When a dangling end is present at the 3 ′ end of the antisense strand, the number of nucleotides constituting the sense strand means the number of nucleotides constituting a base sequence complementary to the target sequence.
また、本発明の二本鎖RNAは、上記センス鎖に相補的な塩基配列を含むアンチセンス鎖を有する。 Moreover, the double-stranded RNA of the present invention has an antisense strand containing a base sequence complementary to the sense strand.
本発明の二本鎖RNAにおいて、ダングリングエンドがセンス鎖の3'末端に存在している場合、当該アンチセンス鎖は、センス鎖の「標的配列に相補的な塩基配列」部分に対して相補的である塩基配列からなるものである。一方、ダングリングエンドがアンチセンス鎖の3'末端に存在している場合、当該アンチセンス鎖は、センス鎖の「標的配列に相補的な塩基配列」部分に対して相補的である塩基配列の3'末端に、ダングリングエンドを構成する塩基配列が連結した塩基配列からなるものである。 In the double-stranded RNA of the present invention, when the dangling end is present at the 3 ′ end of the sense strand, the antisense strand is complementary to the “base sequence complementary to the target sequence” portion of the sense strand. It consists of a target base sequence. On the other hand, when the dangling end is present at the 3 ′ end of the antisense strand, the antisense strand has a nucleotide sequence complementary to the “base sequence complementary to the target sequence” portion of the sense strand. It consists of a base sequence in which the base sequence constituting the dangling end is linked to the 3 ′ end.
なお、ダングリングエンドが前記センス鎖の3’末端に存在する場合には、当該アンチセンス鎖を構成するヌクレオチドの数は、23個である。また、ダングリングエンドがアンチセンス鎖の3’末端に存在する場合には、当該アンチセンス鎖を構成するヌクレオチドの数は、23〜26個、好ましくは23〜25個、更に好ましくは23〜24個、特に好ましくは23個である。 When a dangling end is present at the 3 'end of the sense strand, the number of nucleotides constituting the antisense strand is 23. When the dangling end is present at the 3 ′ end of the antisense strand, the number of nucleotides constituting the antisense strand is 23 to 26, preferably 23 to 25, and more preferably 23 to 24. And particularly preferably 23.
また、本発明において、センス鎖及びアンチセンス鎖はRNA鎖であり、これらを構成するヌクレオチドは、基本的にはリボヌクレオチドであるが、分解酵素耐性の向上を目的として2’−O−メチル修飾型や2’−F修飾型、LNA(Locked Nucleic Acid)等の各種化学修飾型ヌクレオチド、或いはデオキシリボヌクレオチド等をRNA配列中に含んでいてもよい。このような化学修飾型ヌクレオチドとしては、具体的には、ホスホロチオエート型、ボラノフォスフェート型DNA/RNA等のリン酸骨格を修飾したもの;2’−0Me修飾RNA、2’−F修飾RNA等の2’修飾ヌクレオチド;LNA(Locked Nucleic Acid)やENA(2'-O,4'-C-Ethylene-bridged nucleic acids)等のヌクレオチドの糖分子を架橋した修飾ヌクレオチド;PNA(ペプチド核酸)、モリフォリノヌクレオチド等の基本骨格が異なる修飾ヌクレオチド;5−フルオロウリジンや5−プロピルウリジンなどといった塩基修飾型ヌクレオチド等が例示される。 In the present invention, the sense strand and the antisense strand are RNA strands, and the nucleotides constituting them are basically ribonucleotides, but for the purpose of improving the resistance to degrading enzymes, 2′-O-methyl modification is performed. The RNA sequence may contain a type, 2′-F modified type, various chemically modified nucleotides such as LNA (Locked Nucleic Acid), or deoxyribonucleotide. Specific examples of such chemically modified nucleotides include phosphorothioate-type and boranophosphate-type DNA / RNA-modified phosphate skeletons; 2′-0Me-modified RNA, 2′-F-modified RNA, etc. Modified nucleotides such as LNA (Locked Nucleic Acid) and ENA (2'-O, 4'-C-Ethylene-bridged nucleic acids); Examples include modified nucleotides having different basic skeletons such as forinonucleotides; base-modified nucleotides such as 5-fluorouridine and 5-propyluridine.
本発明の二本鎖RNAには、前述するように、センス鎖の3’末端又はアンチセンス鎖の3’末端の一方のみにダングリングエンドが存在している。本明細書において、ダングリングエンドという用語とは、対合する塩基が存在しないために二本鎖を形成できず、一本鎖が単独で存在している塩基配列部分を意味する。 As described above, the double-stranded RNA of the present invention has a dangling end only at one of the 3 'end of the sense strand or the 3' end of the antisense strand. In the present specification, the term “dangling end” means a portion of a base sequence in which a single strand is present alone without being able to form a double strand because there is no pairing base.
本発明の二本鎖RNAにおいて、ダングリングエンドを構成するヌクレオチドの数は、ダングリングエンドの存在位置等に応じて適宜設定すればよいが、通常2〜6個、好ましくは2〜4個、更に好ましくは2個が例示される。 In the double-stranded RNA of the present invention, the number of nucleotides constituting the dangling end may be appropriately set according to the presence position of the dangling end, etc., but usually 2 to 6, preferably 2 to 4, More preferably, two are exemplified.
また、ダングリングエンドを構成するヌクレオチドの配列についても、特に限定されない。例えば、リボヌクレオチド、デオキシヌクレオチド、又はこれらを組み合わせて、配列が適宜設定されていればよい。また、分解酵素耐性の向上を目的として2’−O−メチル修飾型や2’−F修飾型、LNA(Locked Nucleic Acid)等の前述する各種化学修飾型ヌクレオチドをダングリングエンド配列中に含んでいてもよい。 Also, the nucleotide sequence constituting the dangling end is not particularly limited. For example, the sequence may be set as appropriate by combining ribonucleotides, deoxynucleotides, or a combination thereof. In addition, the dangling end sequence contains various chemically modified nucleotides such as 2'-O-methyl modified type, 2'-F modified type, LNA (Locked Nucleic Acid), etc. for the purpose of improving resistance to degradation enzyme. May be.
本発明の二本鎖RNAは、上記センス鎖とアンチセンス鎖がハイブリダイズしたものであり、前記センス鎖の3’末端又は前記アンチセンス鎖の3’末端の一方にダングリングエンドが存在し、ダングリングエンドが存在しない側は、前記センス鎖と前記アンチセンス鎖が完全相補的に対合して平滑末端を形成している。ここで、「完全相補的に対合」とは、ダングリングエンドを存在させることなく、前記センス鎖と前記アンチセンス鎖がハイブリダイズしていることを意味する。 The double-stranded RNA of the present invention is a hybrid of the sense strand and the antisense strand, and has a dangling end at one of the 3 ′ end of the sense strand or the 3 ′ end of the antisense strand, On the side where there is no dangling end, the sense strand and the antisense strand are paired in a completely complementary manner to form a blunt end. Here, “completely complementary pairing” means that the sense strand and the antisense strand are hybridized without the presence of a dangling end.
また、本発明の二本鎖RNAにおいて、RNA干渉効果をより一層有効に奏させるという観点から、前記ダングリングエンドを有していない側(即ち、平滑末端側)では、前記センス鎖又は前記アンチセンス鎖の平滑末端側から1〜6番目、好ましくは1〜4番目、更に好ましくは1及び2番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されていてもよい。特に、前記センス鎖の3’末端側が平滑末端を形成している場合において、前記センス鎖の平滑末端側(即ち3’末端側)から1〜4番目、好ましくは1〜3番目、更に好ましくは1及び2番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されていていることによって、一層有効なRNA干渉効果を奏させることができる。 In addition, in the double-stranded RNA of the present invention, from the viewpoint of more effectively exerting an RNA interference effect, the sense strand or the anti-antigen is provided on the side having no dangling end (that is, the blunt end side). The 1st to 6th, preferably 1st to 4th, and more preferably 1st and 2nd nucleotides from the blunt end side of the sense strand may be composed of deoxyribonucleotides. In particular, when the 3 ′ end side of the sense strand forms a blunt end, it is 1-4th, preferably 1-3, more preferably from the blunt end side (ie, 3 ′ end side) of the sense strand. Since the first and second nucleotides are composed of deoxyribonucleotides, a more effective RNA interference effect can be achieved.
更に、本発明の二本鎖RNAとして、格段に優れたRNA干渉効果を発現させるという観点から、以下の(A)〜(D)の態様の二本鎖RNAが好適に例示される。
(A)センス鎖が21個のヌクレオチドから構成されてなり、且つアンチセンス鎖が23個のヌクレオチドから構成されてなり、アンチセンス鎖の3’末端に2個のヌクレオチドからなるダングリングエンドが存在する二本鎖RNA。
(B)センス鎖が21個のヌクレオチドから構成されてなり、且つアンチセンス鎖が23個のヌクレオチドから構成されてなり、アンチセンス鎖の3’末端に2個のヌクレオチドからなるダングリングエンドが存在し、センス鎖の3’末端側から1及び2番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドにより構成されている、二本鎖RNA。
(C)センス鎖が23個のヌクレオチドから構成されてなり、且つアンチセンス鎖が25個のヌクレオチドから構成されてなり、アンチセンス鎖の3’末端に2個のヌクレオチドからなるダングリングエンドが存在し、センス鎖の3’末端側から1及び2番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドにより構成されている、二本鎖RNA。
(D)センス鎖が25個のヌクレオチドから構成されてなり、且つアンチセンス鎖が23個のヌクレオチドから構成されてなり、センス鎖の3’末端に2個のヌクレオチドからなるダングリングエンドが存在する二本鎖RNA。
Furthermore, as the double-stranded RNA of the present invention, the double-stranded RNAs of the following embodiments (A) to (D) are preferably exemplified from the viewpoint of expressing a particularly excellent RNA interference effect.
(A) The sense strand is composed of 21 nucleotides, the antisense strand is composed of 23 nucleotides, and there is a dangling end composed of 2 nucleotides at the 3 ′ end of the antisense strand. Double-stranded RNA.
(B) The sense strand is composed of 21 nucleotides, the antisense strand is composed of 23 nucleotides, and the dangling end composed of 2 nucleotides is present at the 3 ′ end of the antisense strand. And a double-stranded RNA in which the first and second nucleotides from the 3 ′ end of the sense strand are composed of deoxyribonucleotides.
(C) The sense strand is composed of 23 nucleotides, the antisense strand is composed of 25 nucleotides, and there is a dangling end composed of 2 nucleotides at the 3 ′ end of the antisense strand. And a double-stranded RNA in which the first and second nucleotides from the 3 ′ end of the sense strand are composed of deoxyribonucleotides.
(D) The sense strand is composed of 25 nucleotides, the antisense strand is composed of 23 nucleotides, and there is a dangling end composed of 2 nucleotides at the 3 ′ end of the sense strand. Double-stranded RNA.
本発明の二本鎖RNAは、標的遺伝子の発現を抑制することを目的として、細胞内に導入されることにより使用される。具体的には、本発明の二本鎖RNAについて、従来siRNAとして使用されているRNAと同様の方法で、目的の細胞内に導入され使用される。 The double-stranded RNA of the present invention is used by being introduced into a cell for the purpose of suppressing the expression of a target gene. Specifically, the double-stranded RNA of the present invention is introduced into a target cell and used in the same manner as RNA conventionally used as siRNA.
以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例を挙げる。これらの実施例は、単なる例示であり、本発明を限定するものではない。 Examples are given below to illustrate the present invention in more detail. These examples are illustrative only and do not limit the invention.
実施例
1. 様々なタイプの2本鎖RNAのデザインと合成
ウミシイタケルシフェラーゼ遺伝子のmRNAと相同配列を持ち、ウミシイタケルシフェラーゼの遺伝子発現を抑制できる21塩基長〜27塩基長からなる1本鎖RNA(アンチセンス鎖)と、該1本鎖と相補的な21塩基長〜27塩基長のRNA(センス鎖)の2本鎖RNAをデザイン合成した。該二本鎖RNAはアンチセンス鎖とセンス鎖の組み合わせにより様々な形態の二本鎖を形成できる。該2本鎖RNAにおいてダングリングエンド(一本鎖領域)を持たない完全2本鎖RNAをDS (double strand) RNA、二本鎖RNAの両末端にダングリングエンド(オーバーハング)を持つ2本鎖RNAをSi RNA、センス鎖の5’末端を左側に示したときに右側のみにダングリングエンド(オーバーハング)を持つ2本鎖RNAをRO (Right Overhang) RNA、センス鎖の5’末端を左側に示したときに左側のみにダングリングエンド(オーバーハング)を持つ2本鎖RNAをLO (Left Overhang) RNAと名付けた。また、各種2本鎖RNAの命名はセンス鎖をA(A1又はA2)、アンチセンス鎖をB(B1のみ)とし、センス鎖およびアンチセンス鎖となる1本鎖RNAの塩基の数を記載することにより区別している。また、RNAの3’末端の2塩基にDNAを持つものがあり、1本鎖RNAの塩基の数の次にddと記載する。センス鎖は2種類のものをデザインしたので区別のためにA1及びA2としている。例えば、完全2本鎖の27塩基長からなる2本鎖RNAはDS 27A1/27B1 RNA;右側に2塩基長のダングリングエンドを持ち、27塩基長のセンス鎖と25塩基長のアンチセンス鎖からなる2本鎖RNAをRO 27A1/25B1 RNA;左側に2塩基長のダングリングエンドを持ち、21塩基長のセンス鎖と23塩基長のアンチセンス鎖からなり、且つセンス鎖の3’末端に2塩基のDNAを持つ2本鎖RNAをLO 21ddA2/23B1 RNAと記載する。図1に、デザイン・合成した2本鎖RNAを示す。また、使用したRNAの配列は、以下の通りである。
<センス鎖>
27nt 27A1:5’-CUGGCCUUUCACUACUCCUACGAGCAC-3’
27A2:5’-GGCCUUUCACUACUCCUACGAGCACCA−3’
25nt 25A1:5’-CUGGCCUUUCACUACUCCUACGAGC-3’
25A2:5’-GGCCUUUCACUACUCCUACGAGCAC-3’
23nt 23A1:5’-CUGGCCUUUCACUACUCCUACGA-3’
23A2:5’-GGCCUUUCACUACUCCUACGAGC-3’
23A2:5’-GGCCUUUCACUACUCCUACGAdGdC-3’
21nt 21A1:5’-CUGGCCUUUCACUACUCCUAC -3’
21A2:5’-GGCCUUUCACUACUCCUACGA-3’
21A2:5’-GGCCUUUCACUACUCCUACdGdA-3’
<アンチセンス鎖>
27nt 27B1:5’-GUGCUCGUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG-3’
25nt 27B1:5’-GCUCGUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG -3’
23nt 27B1:5’-UCGUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG-3’
21nt 27B1:5’-GUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG-3’
(アンダーライン部位はデオキシリボヌクレオチド)。
Example
1. Design and synthesis of various types of double-stranded RNA Single-stranded RNA (21-27 bases in length) that has a homologous sequence with the mRNA of the synthetic Renilla luciferase gene and can suppress Renilla luciferase gene expression A sense strand) and a 21-27 base RNA (sense strand) complementary to the single strand were designed and synthesized. The double-stranded RNA can form various forms of double strands by combining the antisense strand and the sense strand. In this double-stranded RNA, DS (double strand) RNA is a complete double-stranded RNA that does not have a dangling end (single-stranded region), and two strands have a dangling end (overhang) at both ends of the double-stranded RNA. Double-stranded RNA with a dangling end (overhang) only on the right side when the 5 'end of the sense strand is shown on the left when the strand RNA is Si RNA, RO (Right Overhang) RNA, and the 5' end of the sense strand When shown on the left side, a double-stranded RNA having a dangling end (overhang) only on the left side was named LO (Left Overhang) RNA. In addition, the nomenclature for each type of double-stranded RNA is A (A1 or A2) for the sense strand and B (for B1 only) for the antisense strand, and describes the number of bases in the single-stranded RNA that becomes the sense strand and antisense strand It is distinguished by. Some RNAs have DNA at the 2 ′ base at the 3 ′ end of RNA, and are described as dd next to the number of bases in single-stranded RNA. Since two types of sense strands are designed, A1 and A2 are used for distinction. For example, a double-stranded double-stranded RNA consisting of 27 bases in length is a DS 27A1 / 27B1 RNA; it has a dangling end of 2 bases on the right side and consists of a 27-base long sense strand and a 25-base long antisense strand. RO 27A1 / 25B1 RNA with a dangling end of 2 bases on the left side, consisting of a 21-base sense strand and a 23-base antisense strand, and 2 at the 3 'end of the sense strand A double-stranded RNA having a base DNA is referred to as LO 21ddA2 / 23B1 RNA. Fig. 1 shows the designed and synthesized double-stranded RNA. The RNA sequences used are as follows.
<Sense strand>
27nt 27A1: 5'-CUGGCCUUUCACUACUCCUACGAGCAC-3 '
27A2: 5'-GGCCUUUCACUACUCCUACGAGCACCA-3 '
25nt 25A1: 5'-CUGGCCUUUCACUACUCCUACGAGC-3 '
25A2: 5'-GGCCUUUCACUACUCCUACGAGCAC-3 '
23nt 23A1: 5'-CUGGCCUUUCACUACUCCUACGA-3 '
23A2: 5'-GGCCUUUCACUACUCCUACGAGCGC-3 '
23A2: 5'-GGCCUUUCACUACUCCUACGA dGdC -3 '
21nt 21A1: 5'-CUGGCCUUUCACUACUCCUAC-3 '
21A2: 5'-GGCCUUUCACUACUCCUACGA-3 '
21A2: 5'-GGCCUUUCACUACUCCUAC dGdA -3 '
<Antisense strand>
27nt 27B1: 5'-GUGCUCGUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG-3 '
25nt 27B1: 5'-GCUCGUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG -3 '
23nt 27B1: 5'-UCGUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG-3 '
21nt 27B1: 5'-GUAGGAGUAGUGAAAGGCCAG-3 '
(Underlined sites are deoxyribonucleotides).
全てのRNAは林化成株式会社より購入し(HPLC精製、MALDI-TOF MS解析済み)、UVスペクトル検出器を用い、260nmの吸光度を測定することにより濃度を算出した。また、universal buffer(林化成株式会社製)中、同モルのセンス鎖およびアンチセンス鎖1本鎖RNAを混合し、92℃で2分間加熱した後、4℃まで徐々に温度を下げることで作成した。合成した各種2本鎖RNAは、20% ポリアクリルアミドゲルを用い、250Vの条件化で60分間電気泳動し、その後、銀染色キット(GEヘルスケア バイオサイエンス)で2本鎖RNAを染色することにより確認した。 All RNAs were purchased from Hayashi Kasei Co., Ltd. (HPLC purification, MALDI-TOF MS analysis completed), and the concentration was calculated by measuring the absorbance at 260 nm using a UV spectrum detector. In addition, in the universal buffer (manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd.), the same-strand sense strand and antisense strand single-stranded RNA are mixed, heated at 92 ° C for 2 minutes, and then gradually lowered to 4 ° C. did. Each synthesized double-stranded RNA is electrophoresed for 60 minutes under a 250V condition using a 20% polyacrylamide gel, and then stained with a silver staining kit (GE Healthcare Bioscience). confirmed.
2.様々な2本鎖RNAの分解酵素耐性
2−1.DS RNAの分解酵素耐性(参考試験)
完全2本鎖RNA であるDS RNA(DS 27A1/27B1 RNA, DS 25A1/25B1 RNA, DS 23A1/23B1 RNA, DS 21A1/21B1 RNA:図1参照)のヌクレアーゼ耐性を検討した。実験は、最終濃度が2 μMになるよう調整した各種DS RNAを10%FBS(三光純薬株式会社)を含むRPMI-1640培地(インビトロジェン社製)中(最終量110μl)、37℃でインキュベートし、0h、0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h、48h後にそれぞれ10μl取り、2μlのローデングダイを含むサンプルチューブに添加した。分解反応を停止させる為、サンプル採取後すぐ液体窒素中にて凍結し、−20℃にて保存した。得られた産物を20% ポリアクリルアミドゲルを用い250Vで70分間サンプルを電気泳動した。その後、銀染色キット(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)で産物を染色し(染色条件は製品マニュアル参照)、ChemiImager 4000(Alpha Innotech corporation製)でゲル解析を行った。比較として、一般にsiRNA法で使用されている21塩基長のRNAからなり、3’末端に2塩基長のダングリングエンドを持つSi 21A2/21B1 RNAも同様の方法で分解酵素耐性を検討した。
2. Degradative enzyme resistance of various double-stranded RNAs
2-1. Degradation enzyme resistance of DS RNA (reference test)
The nuclease resistance of DS RNA (DS 27A1 / 27B1 RNA, DS 25A1 / 25B1 RNA, DS 23A1 / 23B1 RNA, DS 21A1 / 21B1 RNA: see FIG. 1), which is a complete double-stranded RNA, was examined. In the experiment, various DS RNAs adjusted to a final concentration of 2 μM were incubated at 37 ° C. in RPMI-1640 medium (Invitrogen) containing 10% FBS (Sanko Junyaku Co., Ltd.) (final volume 110 μl). 0 h, 0.5 h, 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 12 h, 24 h, and 48 h, 10 μl was taken and added to a sample tube containing 2 μl of loading die. In order to stop the decomposition reaction, the sample was frozen in liquid nitrogen immediately after sampling and stored at -20 ° C. The obtained product was subjected to electrophoresis using a 20% polyacrylamide gel at 250 V for 70 minutes. Thereafter, the product was stained with a silver staining kit (manufactured by GE Healthcare Bioscience) (see the product manual for staining conditions), and gel analysis was performed with ChemiImager 4000 (manufactured by Alpha Innotech corporation). As a comparison, Si 21A2 / 21B1 RNA consisting of 21-base RNA generally used in the siRNA method and having a 2-base-long dangling end at the 3 ′ end was also examined for resistance to degrading enzymes by the same method.
図2にDS RNAの分解酵素耐性結果を示す。この結果より、2本鎖RNAの鎖長が長い方が分解酵素耐性に優れていることが示唆された。 Figure 2 shows the results of DS RNA degradation enzyme resistance. From this result, it was suggested that the longer strand length of double-stranded RNA is superior in resistance to degrading enzyme.
2-2.Si RNAの分解酵素耐性(参考試験)
2本鎖RNAの両末端の3’末端側に2nt のダングリングエンドを持つSi RNA(Si 27A2/27B1 RNA, Si 25A2/25B1 RNA, Si 23A2/23B1 RNA, Si 21A2/21B1 RNA:図1参照)のヌクレアーゼ耐性を検討した。実験は、上記2−1と同様の条件下で行った。
2-2. Degradation enzyme resistance of Si RNA (reference test)
Si RNAs with 2 nt dangling ends on both ends of double-stranded RNA (Si 27A2 / 27B1 RNA, Si 25A2 / 25B1 RNA, Si 23A2 / 23B1 RNA, Si 21A2 / 21B1 RNA: see Fig. 1) ) Nuclease resistance was examined. The experiment was performed under the same conditions as in 2-1.
図3にSi RNAの分解酵素耐性結果を示す。その結果、27塩基長Si RNA(それぞれ、Si 27A2/27B1 RNA)は、10%血清を含む培地中においても比較的安定に存在していた。一方、25塩基長、23塩基長および21塩基長のRNAからなるSi RNA(Si 25A2/25B1 RNA, Si 23A2/23B1 RNA, Si 21A2/21B1 RNA)は、RNA鎖長が短くなるにつれ分解速度が速くなり、特にSi 21A2/21B1 RNAは10時間程度で完全に分解されていた。 FIG. 3 shows the results of resistance to degradation enzymes of Si RNA. As a result, the 27-base-length Si RNA (each Si 27A2 / 27B1 RNA) was relatively stable even in a medium containing 10% serum. On the other hand, Si RNA (Si 25A2 / 25B1 RNA, Si 23A2 / 23B1 RNA, Si 21A2 / 21B1 RNA) consisting of RNAs of 25, 23, and 21 bases has a degradation rate as the RNA chain length decreases. In particular, Si 21A2 / 21B1 RNA was completely degraded in about 10 hours.
2-3.RO RNAの分解酵素耐性
センス鎖の5’末端を左側に示したときに右側にダングリングエンド(オーバーハング)をもつ2本鎖RNAであるRO RNA(RO 27A1/25B1 RNA, RO 27A1/23B1 RNA, RO 27A1/21B1 RNA, RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA), RO 25A1/21B1 RNA, RO 23A1/21B1 RNA, RO 23A1/27B1 RNA, RO 23A1/25B1 RNA, RO 21A1/25B1 RNA, RO 21A1/23B1 RNA:図1参照)のヌクレアーゼ耐性を検討した。実験は、2−1と同様の条件下で行った。
2-3. RO RNA (RO 27A1 / 25B1 RNA, RO 27A1 / 23B1 RNA) is a double-stranded RNA with a dangling end (overhang) on the right when the 5 'end of the degrading enzyme-resistant sense strand is shown on the left. , RO 27A1 / 21B1 RNA, RO 25A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention), RO 25A1 / 21B1 RNA, RO 23A1 / 21B1 RNA, RO 23A1 / 27B1 RNA, RO 23A1 / 25B1 RNA, RO 21A1 / 25B1 RNA , RO 21A1 / 23B1 RNA: see Fig. 1) was examined for nuclease resistance. The experiment was performed under the same conditions as in 2-1.
図4及び5にRO RNAの分解酵素耐性結果を示す。その結果、3’末端にダングリングエンドを持つRO RNAは、DS RNA同様、RNAの鎖長が短くなるにつれ、その分解酵素耐性も減少した。また、ダングリングエンドとなる1本鎖RNA領域の長さも短い方が高い分解酵素耐性を示した。RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)は、最も優れたRO 27A1/25B1 RNAの分解酵素耐性に比べ若干劣るものの、優れた分解酵素耐性を示しており、Si 21A2/21B1 RNAと比較しても格段に高い耐性を示すことが明らかとなった(図4)。 4 and 5 show the results of RO RNA degradation enzyme resistance. As a result, RO RNA having a dangling end at the 3 'end, like DS RNA, decreased its resistance to degradation enzyme as the RNA chain length was shortened. Moreover, the shorter the length of the single-stranded RNA region serving as the dangling end, the higher the resistance to degrading enzymes. RO 25A1 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention) is slightly inferior to that of the most excellent RO 27A1 / 25B1 RNA, but shows superior resistance to degradation enzymes, compared to Si 21A2 / 21B1 RNA Even so, it was revealed that the resistance was extremely high (FIG. 4).
一方、5’末端にダングリングエンドを持つRO RNAは、全ての2本鎖RNAにおいて速やかに分解され、Si 21A2/21B1 RNAよりも分解速度は増していた(図5)。 On the other hand, RO RNA having a dangling end at the 5 ′ end was rapidly degraded in all double-stranded RNAs, and the degradation rate was higher than that of Si 21A2 / 21B1 RNA (FIG. 5).
なお、それぞれの半減期は、RO 27A1/25B1 RNAで約82時間、RO 27A1/23B1 RNAで約32時間、RO 27A1/21B1 RNAで約2.5時間、RO 25A1/23B1 RNAで約26時間、RO 25A1/21B1 RNAで約2時間、RO 23A1/21B1 RNAで約6時間、RO 23A1/27B1で0.5時間以下、RO 23A1/25B1で0.5時間以下、RO 21A1/25B1で0.5時間以下、及びRO 21A1/23B1で0.5時間以下であった。 Each half-life is about 82 hours for RO 27A1 / 25B1 RNA, about 32 hours for RO 27A1 / 23B1 RNA, about 2.5 hours for RO 27A1 / 21B1 RNA, about 26 hours for RO 25A1 / 23B1 RNA, and RO 25A1. / 21B1 RNA about 2 hours, RO 23A1 / 21B1 RNA about 6 hours, RO 23A1 / 27B1 0.5 hours or less, RO 23A1 / 25B1 0.5 hours or less, RO 21A1 / 25B1 0.5 hours or less, and RO 21A1 / 23B1 It was 0.5 hours or less.
2−4.LO RNAの分解酵素耐性
センス鎖の5’末端を左側に示したときに左側にダングリングエンド(オーバーハング)をもつ2本鎖RNA であるLO RNA(LO 25A2/27B1 RNA,LO 23A2/25B1 RNA, LO 21A2/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA):図1参照)のヌクレアーゼ耐性を検討した。実験は、上記2−1と同様の条件下で行った。
2-4. LO RNA-degrading enzyme resistant LO RNA (LO 25A2 / 27B1 RNA, LO 23A2 / 25B1 RNA) that has a dangling end (overhang) on the left when the 5 'end of the sense strand is shown on the left , LO 21A2 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention: see FIG. 1) was examined for nuclease resistance. The experiment was performed under the same conditions as in 2-1.
図6にLO RNAの分解酵素耐性結果を示す。その結果、鎖長が長いLO RNAの方が鎖長が短いLO RNAよりも高い分解酵素耐性を示す傾向が認められたが、LO 21A2/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)は優れた分解酵素耐性を備えていることが確認された。また、見かけの構造が同様なRO RNAとLO RNAを比較したとき(例えば、RO 27A1/25B1 RNAと LO 25A2/27B1 RNA や、RO 23A1/21A1 RNA と LO 21A2/23B1 RNA)、LO RNAの方がRO RNAよりも優れた分解酵素耐性を示しているとこが明らかとなった。 FIG. 6 shows the results of LO RNA degradation enzyme resistance. As a result, LO RNA with a longer chain length tended to show higher degrading enzyme resistance than LO RNA with a shorter chain length, but LO 21A2 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention) showed superior degradation. It was confirmed to have enzyme resistance. Also, when comparing RO RNA and LO RNA that have similar apparent structures (eg, RO 27A1 / 25B1 RNA and LO 25A2 / 27B1 RNA, RO 23A1 / 21A1 RNA and LO 21A2 / 23B1 RNA), LO RNA It has been revealed that is resistant to degradative enzymes better than RO RNA.
なお、LO RNAのそれぞれの半減期は、LO 25A2/27B1 RNAで100時間以上、LO 23A2/25B1 RNAで100時間以上、及びLO 21A2/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)で約53時間であった。 Each LO RNA has a half-life of 100 hours or longer for LO 25A2 / 27B1 RNA, 100 hours or longer for LO 23A2 / 25B1 RNA, and approximately 53 hours for LO 21A2 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention). there were.
3.様々な2本鎖RNAのDicerによるプロセシング
3‐1.DS RNAのDicerによるプロセシング(参考試験)
それぞれのDS RNA(図1参照)のDicerによるプロセシングを検討した。Dicerによる切断実験は、20mM Tris-HCl(pH 8.0), 15 mM NaCl, 2.5mM Mg2Cl溶液中、0.5 UのリコンビナントDicer(Gene Therapy Systems社製)と最終濃度2 μMになるよう調整したDS RNAをサンプルチューブに10 μl準備し、37℃に設定したインキュベーター中、12時間インキュベートした。その後、Dicerによる切断反応を停止させる為に、2μlのDicer Stop Solution (Gene Therapy Systems社製)を反応溶液に加え、更に2μlのローデングダイを加えた。得られた産物を20%ポリアクリルアミドゲルを用い250Vで70分間サンプルを電気泳動した。その後、銀染色キット(GEヘルスケア バイオサイエンス社製)で産物を染色し(染色条件は製品マニュアル参照)、ChemiImager 4000(Alpha Innotech corporation製)でゲル解析を行った。また、コントロールとしてDicer処理していない21塩基長の2本鎖RNAからなるsiRNA (Si 21A2/21B1 RNA)を用いた。
3. Dicer processing of various double-stranded RNAs
3-1. DS RNA processing by Dicer (reference test)
Processing of each DS RNA (see FIG. 1) by Dicer was examined. Dicer cleavage experiment was performed by adjusting the final concentration to 2 μM with 0.5 U recombinant Dicer (Gene Therapy Systems) in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 15 mM NaCl, 2.5 mM Mg 2 Cl solution. 10 μl of RNA was prepared in a sample tube and incubated for 12 hours in an incubator set at 37 ° C. Thereafter, 2 μl of Dicer Stop Solution (Gene Therapy Systems) was added to the reaction solution, and 2 μl of loading dye was added to stop the cleavage reaction by Dicer. The obtained product was subjected to electrophoresis using a 20% polyacrylamide gel at 250 V for 70 minutes. Thereafter, the product was stained with a silver staining kit (manufactured by GE Healthcare Bioscience) (see the product manual for staining conditions), and gel analysis was performed with ChemiImager 4000 (manufactured by Alpha Innotech corporation). Further, as a control, siRNA (Si 21A2 / 21B1 RNA) consisting of double-stranded RNA of 21 base length not treated with Dicer was used.
図7に結果を示す。その結果、DS 27A1/27B1 RNAはリコンビナントDicer存在下においてSi 21A2/21B1 RNAと同様の位置にバンドが確認され、Dicerの切断によって2塩基のダングリングエンドを含む21塩基長のsiRNAが生成していることが強く示唆された。また、DS 25A1/25B1 RNAも同様にリコンビナントDicerによりプロセシングを受けていた。DS 23A1/23B1 RNAは、2本鎖RNAの1部はプロセシングされていたものの、殆どの2本鎖RNAでプロセシングを受けていなかった。DS 21A1/21B1 RNA は、全くDicerによるプロセシングされていなかった。この結果、RNA鎖長の長い2本鎖RNAの方がDicerによるプロセシングを受けやすいことが示唆された(図7)。 The results are shown in FIG. As a result, a band of DS 27A1 / 27B1 RNA was confirmed at the same position as Si 21A2 / 21B1 RNA in the presence of the recombinant Dicer, and a 21-base siRNA containing a 2-base dangling end was generated by Dicer cleavage. It was strongly suggested that DS 25A1 / 25B1 RNA was also processed by the recombinant Dicer. DS 23A1 / 23B1 RNA was partially processed in double stranded RNA, but not in most double stranded RNA. DS 21A1 / 21B1 RNA was not processed at all by Dicer. As a result, it was suggested that double-stranded RNA having a longer RNA chain length is more susceptible to processing by Dicer (FIG. 7).
3‐2.Si RNAのDicerによるプロセシング(参考試験)
Si RNA(図1参照)のDicerによるプロセシングを検討した。Dicerによる切断実験は、3−1と同様の条件で行った。図8に結果を示す。その結果、Si 27A2/27B1 RNAはリコンビナントDicerにより21塩基長の2本鎖RNAまでプロセシングを受けていることが明らかとなった。また、Si 25A2/25B1 RNAも同様にリコンビナントDicerにより21塩基長の2本鎖RNAまでプロセシングを受けていることが明らかとなった。Si 23A2/23B1 RNAは殆どの2本鎖RNAがリコンビナントDicerによるプロセシングを受け21塩基長の2本鎖RNAが生成していたが、1部のRNAで21塩基長のRNA以外の産物が生成していた。これらの結果より、Si RNAにおいてもRNA鎖長の長い方がDicerによるプロセシングを受けやすいことが分かった。また、DS RNAに比べSi RNAの方がDicerによるプロセシングを受けやすいことも明らかとなった(図8)。
3-2. Si RNA processing by Dicer (reference test)
Processing of Si RNA (see FIG. 1) by Dicer was examined. Dicer cutting experiments were performed under the same conditions as in 3-1. The results are shown in FIG. As a result, it was revealed that the Si 27A2 / 27B1 RNA was processed to a double-stranded RNA having a length of 21 bases by a recombinant Dicer. Similarly, it was revealed that Si 25A2 / 25B1 RNA was also processed to a double-stranded RNA having a length of 21 bases by a recombinant Dicer. Si 23A2 / 23B1 RNA was mostly processed by recombinant Dicer to produce 21-base double-stranded RNA, but a portion of the RNA produced products other than 21-base RNA. It was. From these results, it was found that the longer RNA chain in Si RNA is more susceptible to processing by Dicer. It was also revealed that Si RNA is more susceptible to processing by Dicer than DS RNA (FIG. 8).
3‐3.RO RNAのDicerによるプロセシング
RO RNA (RO 27A1/25B1 RNA, RO 27A1/23B1 RNA, RO 27A1/21B1 RNA, RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA), RO 25A1/21B1 RNA, RO 23A1/21B1 RNA, RO 23A1/27B1 RNA, RO 23A1/25B1 RNA, RO 21A1/25B1 RNA, RO 21A1/23B1 RNA:図1参照)のDicerによるプロセシングを検討した。Dicerによる切断実験は、上記3−1と同様の条件で行った。得られた結果を図9に示す。その結果、センス鎖に27塩基長の1本鎖RNAをもつRO RNA (RO 27A1/25B1 RNA, RO 27A1/23B1 RNA, RO 27A1/21B1 RNA)は、全てのタイプでリコンビナントDicerによるプロセシングを受け、21塩基長の2本鎖RNAと同等の位置にバンドが確認された。センス鎖に25塩基長の1本鎖RNAを持ち、3’末端にダングリングエンドをもつRO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)及びRO 25A1/21B1 RNAについては、リコンビナントDicerによる処理後、RO 25A1/21B1 RNAにおいて21塩基長の2本鎖RNAと同様に位置にバンドが確認されたものの、RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)においては21塩基長の2本鎖RNAの位置にバンドが確認されず、異なったDicing産物が存在する可能性が示唆された。また、どちらの2本鎖RNAもDicer処理後のRNAのバンドは大きく広がっていた。また、センス鎖に23塩基長の1本鎖RNAを持ち、3’末端にダングリングエンドをもつRO 23A1/21B1 RNA及び、アンチセンス鎖の5’末端をリン酸化したRO 23A1/21B1p RNAも同様に評価した。RO 23A1/21B1 RNAは1部がDicerによるプロセシング反応にて21塩基長の2本鎖RNAと同様のバンドが確認された。RO 23A1/21B1p RNAは全ての分子がDicerによるプロセシングを受けていることが明らかとなった。この結果より、リン酸化している方がDicerによる認識を受けやすいことが示唆された。一方、5’末端にダングリングエンドを持つRO RNA(RO 23A1/25B1 RNA, RO 21A1/25B1 RNA, RO 21A1/23B1 RNA)は、リコンビナントDicerで処理した後も、処理する前と殆ど同じ位置にバンドが確認され、Dicerによるプロセシングを受けてないことが明らかとなった(図9)。
3-3. Processing of RO RNA with Dicer
RO RNA (RO 27A1 / 25B1 RNA, RO 27A1 / 23B1 RNA, RO 27A1 / 21B1 RNA, RO 25A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention), RO 25A1 / 21B1 RNA, RO 23A1 / 21B1 RNA, RO 23A1 / 27B1 RNA, RO 23A1 / 25B1 RNA, RO 21A1 / 25B1 RNA, RO 21A1 / 23B1 RNA (see Fig. 1) were examined for processing by Dicer. Dicer cutting experiments were performed under the same conditions as in 3-1. The obtained results are shown in FIG. As a result, RO RNA (RO 27A1 / 25B1 RNA, RO 27A1 / 23B1 RNA, RO 27A1 / 21B1 RNA) with a 27-base long single-stranded RNA in the sense strand is processed by recombinant Dicer in all types, A band was confirmed at the same position as the 21-base long double-stranded RNA. For RO 25A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention) and RO 25A1 / 21B1 RNA with a 25-base long single-stranded RNA in the sense strand and a dangling end at the 3 'end, after treatment with recombinant Dicer Although the band was confirmed at the same position as the double-stranded RNA of 21 bases in RO 25A1 / 21B1 RNA, double-stranded RNA of 21 bases in RO 25A1 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention) No band was confirmed at the position of, suggesting the possibility of different Dicing products. In addition, both double-stranded RNAs had a broadened RNA band after Dicer treatment. The same applies to RO 23A1 / 21B1 RNA having a single-stranded RNA of 23 bases in the sense strand and a dangling end at the 3 ′ end, and RO 23A1 / 21B1p RNA phosphorylated at the 5 ′ end of the antisense strand. Evaluated. A part of RO 23A1 / 21B1 RNA was confirmed to have the same band as the 21-base long double-stranded RNA in the processing reaction by Dicer. It was revealed that all molecules of RO 23A1 / 21B1p RNA were processed by Dicer. This result suggests that the phosphorylated one is more easily recognized by Dicer. On the other hand, RO RNAs with dangling ends at the 5 'end (RO 23A1 / 25B1 RNA, RO 21A1 / 25B1 RNA, RO 21A1 / 23B1 RNA) are almost in the same position after treatment with recombinant Dicer. A band was confirmed, revealing that it was not processed by Dicer (FIG. 9).
3‐4.LO RNAのDicerによるプロセシング
センス鎖の5’末端を左側に示したときに左側にダングリングエンド(オーバーハング)をもつ2本鎖RNA であるLO RNA(LO 25A2/27B1 RNA,LO 23A2/25B1 RNA,LO 21A2/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA):図1参照)のDicerによるプロセシングを検討した。また、LO RNAのセンス鎖の3’末端に2塩基のDNAを持つLO RNA (LO 23ddA2/25B1 RNA(本発明二本鎖RNA)、及びLO 21ddA2/23B RNA(本発明二本鎖RNA):図1参照)についても同様にDicerによるプロセシングを検討した。 Dicerによる切断実験は、上記3−1と同様の条件で行った。
3-4. LO RNA processing by Dicer LO RNA (LO 25A2 / 27B1 RNA, LO 23A2 / 25B1 RNA) is a double-stranded RNA with a dangling end (overhang) on the left when the 5 'end of the sense strand is shown on the left. , LO 21A2 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention: see FIG. 1) was examined for processing by Dicer. In addition, LO RNA having a 2-base DNA at the 3 ′ end of the LO RNA sense strand (LO 23ddA2 / 25B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention) and LO 21ddA2 / 23B RNA (double-stranded RNA of the present invention): Similarly, the processing by Dicer was also examined for FIG. Dicer cutting experiments were performed under the same conditions as in 3-1.
結果を図10及び図11に示す。この結果から、LO 25A2/27B1 RNAはリコンビナントDicerで処理することにより、21塩基長の2本鎖RNAとほぼ同位置にバンドが確認され、21 塩基長のsiRNAにプロセシングされていることが強く示唆された。また、LO 23A2/25B1 RNAも同様にDicerによるプロセシングを受け、21塩基長の2本鎖RNAとほぼ同位置にバンドが確認された。また、LO 21A2/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)は、そのRNA鎖長が極端に短いにも関わらず、2本鎖RNA分子の殆どがDicerによるプロセシングを受け21塩基長のRNAが生産されていた。また、プロセシングを受けていないLO 21A2/23B1 RNAは、Dicer処理をしていないRNAと同位置であった(図10)。LO 23ddA2/25B1 RNA(本発明二本鎖RNA)及びLO 21ddA2/23B RNA(本発明二本鎖RNA)については、LO 23ddA2/25B1 RNAはDicerによるプロセシングを受け21塩基長の2本鎖RNAとほぼ同位置にバンドが確認されたが、LO 21ddA2/23B RNAはDicer存在下及び非存在下において同様の位置にバンドが確認され、プロセシングを受けにくいことが分かった(図11)。 The results are shown in FIGS. This result strongly suggests that the LO 25A2 / 27B1 RNA was treated with the recombinant Dicer, and a band was confirmed at almost the same position as the 21-base-length double-stranded RNA, and it was processed into a 21-base-length siRNA. It was done. Similarly, LO 23A2 / 25B1 RNA was also processed by Dicer, and a band was confirmed at almost the same position as the 21-base long double-stranded RNA. In addition, even though LO 21A2 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention) has an extremely short RNA chain length, most of the double-stranded RNA molecules are processed by Dicer to produce a 21-base long RNA. It had been. In addition, LO 21A2 / 23B1 RNA that was not processed was in the same position as RNA that was not treated with Dicer (FIG. 10). For LO 23ddA2 / 25B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention) and LO 21ddA2 / 23B RNA (double-stranded RNA of the present invention), LO 23ddA2 / 25B1 RNA is processed by Dicer and double-stranded RNA of 21 base length. A band was confirmed at almost the same position, but it was found that LO 21ddA2 / 23B RNA had a band at the same position in the presence and absence of Dicer and was not easily processed (FIG. 11).
4.様々なタイプの2本鎖RNAのRNA干渉効果
4−1.DS RNAのRNA干渉効果(参考試験)
それぞれのDS RNA(図1参照)のRNA干渉効果をウミシイタケルシフェラーゼをターゲットとして評価した。実験前に1x105cell/mlに調整したHeLa細胞(ヒト子宮頸ガン細胞、東北大学加齢医学研究所)を96wellプレート上にそれぞれ100μl撒き、37℃で一晩インキュベートした。翌日、ウェル上の古い培地を取り除き、抗生物質を含ない新しい培地をウェルにそれぞれ80 μl加え、ホタルおよびウミシイタケルシフェラーゼを発現するベクター(psiCHECKTM-2 Vector: プロメガ社製)とLipofectamineTM 2000 (商品名、インビトロジェン社製)の複合溶液を10μlずつHeLa細胞が入ったそれぞれのウェルに加えた。ここで発現ベクターは1ウェルあたり0.02μgになるように、またLipofectamineTM 2000は1ウェルあたり0.2μlになるよう設定し、OptiMem(インビトロジェン社製)で必要量を調整した。また、複合体を形成させる為に、発現ベクターとLipofectamineTM 2000をOptiMemを用いて混合した後、室温で30分間インキュベートした。上記複合溶液を加えた後、細胞を5% CO2 存在下、37℃で4時間インキュベートした。その後、ウミシイタケルシフェラーゼの遺伝配列と相同的なアンチセンス配列を含む2本鎖RNA を最終濃度が0nM, 0.2nM, 0.5nM, 1nM, 2nM, 5nM, 10nMになるようLipofectamineTM 2000 (インビトロジェン社製) と複合体を形成させ、10μlの複合体溶液を発現ベクターを導入したHeLa細胞に加えた。ここで、1ウェルあたりの最終量は100 μlとなる。RNAとLipofectamineTM 2000の複合溶液は、1ウェルあたり5 μlのRNA水溶液と5 μlのLipofectamineTM 2000 (0.2μl) OptiMem溶液を混合し、30分間室温でインキュベートすることにより作成した。2本鎖RNAを導入した後、48時間インキュベートし、Dula-GloTMLuciferase Assay System(プロメガ社製)を用いてホタルおよびウミシイタケルシフェラーゼの発現量をルミノメータ(MicroLumat LB96p: BERTHOLD社製)で測定し、ホタルルシフェラーゼの発現量をコントロールとしてウミシイタケルシフェラーゼの発現量(%)を算出した。
4). RNA interference effects of various types of double-stranded RNA
4-1. RNA interference effect of DS RNA (reference test)
The RNA interference effect of each DS RNA (see FIG. 1) was evaluated using Renilla luciferase as a target. Before the experiment, HeLa cells (human cervical cancer cells, Tohoku University Institute for Aging Medicine) adjusted to 1 × 10 5 cells / ml were plated on a 96-well plate, and incubated at 37 ° C. overnight. The next day, remove the old medium on the wells, each 80 [mu] l added to fresh medium without containing an antibiotic to the well, a vector expressing firefly and Renilla luciferase (psiCHECK TM -2 Vector: manufactured by Promega) and Lipofectamine TM 2000 ( 10 μl of a complex solution (trade name, manufactured by Invitrogen) was added to each well containing HeLa cells. Here, the expression vector was set to 0.02 μg per well and Lipofectamine ™ 2000 was set to 0.2 μl per well, and the required amount was adjusted with OptiMem (Invitrogen). In order to form a complex, the expression vector and Lipofectamine ™ 2000 were mixed using OptiMem and then incubated at room temperature for 30 minutes. After adding the complex solution, the cells were incubated for 4 hours at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 . After that, double-stranded RNA containing an antisense sequence homologous to the genetic sequence of Renilla luciferase was added to Lipofectamine TM 2000 (Invitrogen) so that the final concentration would be 0nM, 0.2nM, 0.5nM, 1nM, 2nM, 5nM, 10nM. And 10 μl of the complex solution was added to the HeLa cells into which the expression vector was introduced. Here, the final volume per well is 100 μl. A complex solution of RNA and Lipofectamine ™ 2000 was prepared by mixing 5 µl of RNA aqueous solution and 5 µl of Lipofectamine ™ 2000 (0.2 µl) OptiMem solution per well and incubating at room temperature for 30 minutes. After introducing double-stranded RNA, incubate for 48 hours, and measure the expression level of firefly and Renilla luciferase using Dula-Glo ™ Luciferase Assay System (Promega) with a luminometer (MicroLumat LB96p: manufactured by BERTHOLD) The expression level (%) of Renilla luciferase was calculated using the expression level of firefly luciferase as a control.
図12には0.5 nM濃度のときの各種DS RNAのRNA干渉効果の結果を示す。その結果、0.5nMにおけるそれぞれのルシフェラーゼ発現量は、DS 25A1/25B1 RNAで59.32 (±3.19)%、DS 21A1/21B1 RNAで69.37 (±2.37)%であった。 FIG. 12 shows the results of RNA interference effects of various DS RNAs at a concentration of 0.5 nM. As a result, the expression level of each luciferase at 0.5 nM was 59.32 (± 3.19)% for DS 25A1 / 25B1 RNA and 69.37 (± 2.37)% for DS 21A1 / 21B1 RNA.
4−2.Si RNAのRNA干渉効果
Si RNA(図1参照)のRNA干渉効果をウミシイタケルシフェラーゼをターゲットとして評価した。実験は4−1と同様の条件で行った。
4-2. RNA interference effect of Si RNA
The RNA interference effect of Si RNA (see FIG. 1) was evaluated using Renilla luciferase as a target. The experiment was performed under the same conditions as in 4-1.
図13には0.5 nM濃度のときのSi RNAのRNA干渉効果の結果を示す。その結果、ルシフェラーゼ発現量は、Si 25A2/25B1 RNAで55.21 (±1.60)%であった。 FIG. 13 shows the results of the RNA interference effect of Si RNA at a concentration of 0.5 nM. As a result, the expression level of luciferase was 55.21 (± 1.60)% for Si 25A2 / 25B1 RNA.
4−3.RO RNAのRNA干渉効果
それぞれのRO RNA(図1参照)のRNA干渉効果をウミシイタケルシフェラーゼをターゲットとして評価した。実験は上記4−1と同様の条件で行った。
4-3. RNA interference effect of RO RNA The RNA interference effect of each RO RNA (see FIG. 1) was evaluated using Renilla luciferase as a target. The experiment was performed under the same conditions as in 4-1 above.
図14に0.5 nM濃度のときの各種RO RNAのRNA干渉効果の結果を示す。その結果、RO 27A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)や RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)といった、アンチセンス鎖に23塩基長のRNAを持つものにおいて、高い遺伝子発現抑制能を示し、優れたRNA干渉効果が観測された。特に、 RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)は、非常に優れたRNA干渉効果を示し、DS RNAやSi RNAに比べても、RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)は顕著に高いRNA干渉効果が観測された。なお、RO 27A1/23B1 RNA のRNA干渉効果はDS 27A1/27B1 RNAやSi 21A2/21B1 RNAと同程度であった。一方、その他のRO RNA(RO 27A1/25B1 RNA, RO 27A1/21B1 RNA,RO 27A1/21B1 RNA,RO 23A1/21B1 RNA,RO 23A1/21B1p RNA,RO 23A1/25B1 RNA, RO 23A1/25B1 RNA,RO 21A1/25B1 RNA,RO 21A1/23B1 RNA)は特別に高いRNA干渉効果は観測されなかった。なお、0.5nMにおけるそれぞれのルシフェラーゼ発現量は、RO 27A1/25B1 RNAで58.15(±3.14)%、RO 27A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)で30.09 (±2.17)%、RO 27A1/21B1 RNAで61.74 (±0.71)%、RO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)で13.25 (±0.70)%、RO 25A1/21B1 RNAで73.14 (±7.79)%、RO 23A1/21B1 RNAで80.06 (±1.62)%、RO 23A1/21B1p RNAで57.79 (±1.97)%、RO 23A1/25B1 RNAで38.19 (±1.99)%、RO 21A1/25B1 RNAで65.32 (±4.31)%、及びRO 21A1/23B1 RNAで52.81 (±2.84)%であった。 FIG. 14 shows the results of the RNA interference effect of various RO RNAs at a concentration of 0.5 nM. As a result, high gene expression suppression is achieved in RNAs with a 23-base long RNA in the antisense strand, such as RO 27A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention) and RO 25A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention). And an excellent RNA interference effect was observed. In particular, RO 25A1 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention) shows a very excellent RNA interference effect, and even compared with DS RNA and Si RNA, RO 25A1 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention). Remarkably high RNA interference effect was observed. The RNA interference effect of RO 27A1 / 23B1 RNA was comparable to that of DS 27A1 / 27B1 RNA and Si 21A2 / 21B1 RNA. On the other hand, other RO RNA (RO 27A1 / 25B1 RNA, RO 27A1 / 21B1 RNA, RO 27A1 / 21B1 RNA, RO 23A1 / 21B1 RNA, RO 23A1 / 21B1p RNA, RO 23A1 / 25B1 RNA, RO 23A1 / 25B1 RNA, RO 21A1 / 25B1 RNA and RO 21A1 / 23B1 RNA) were not observed to have a particularly high RNA interference effect. The luciferase expression levels at 0.5 nM were 58.15 (± 3.14)% for RO 27A1 / 25B1 RNA, 30.09 (± 2.17)% for RO 27A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention), and RO 27A1 / 21B1. 61.74 (± 0.71)% for RNA, 13.25 (± 0.70)% for RO 25A1 / 23B1 RNA (double-stranded RNA of the present invention), 73.14 (± 7.79)% for RO 25A1 / 21B1 RNA, 80.06 for RO 23A1 / 21B1 RNA (± 1.62)%, RO 23A1 / 21B1p RNA 57.79 (± 1.97)%, RO 23A1 / 25B1 RNA 38.19 (± 1.99)%, RO 21A1 / 25B1 RNA 65.32 (± 4.31)%, and RO 21A1 / 23B1 The RNA was 52.81 (± 2.84)%.
これらの結果より、RO RNAを用いる場合は、センス鎖の3’末端にダングリングエンドを持ち、かつ、アンチセンスが23塩基長のものが適しており、特にRO 25A/23B RNAは非常に優れた遺伝子発現抑制能を保有するという知見が得られた。 From these results, when RO RNA is used, those with a dangling end at the 3 ′ end of the sense strand and an antisense length of 23 bases are suitable, and RO 25A / 23B RNA is particularly excellent. The knowledge that possessed the ability to suppress gene expression was obtained.
4−4.LO RNAのRNA干渉効果
それぞれのLO RNA(図1参照)のRNA干渉効果をウミシイタケルシフェラーゼをターゲットとして評価した。 実験は上記4−1と同様の条件で行った。
4-4. RNA interference effect of LO RNA The RNA interference effect of each LO RNA (see FIG. 1) was evaluated using Renilla luciferase as a target. The experiment was performed under the same conditions as in 4-1 above.
図15に、0.5 nM濃度のときの各種LO RNA(LO 23A2/25B1 RNA,LO 21A2/23B1 RNA)のRNA干渉効果の結果を示し、図16にセンス鎖3'末端の2塩基にDNAを持つLO RNA (LO 23ddA2/25B1 RNA,LO 21ddA2/23B1 RNA)のRNA干渉効果の結果を示す。 FIG. 15 shows the results of RNA interference effects of various LO RNAs (LO 23A2 / 25B1 RNA, LO 21A2 / 23B1 RNA) at a concentration of 0.5 nM, and FIG. 16 has DNA at two bases at the 3 ′ end of the sense strand. The result of the RNA interference effect of LO RNA (LO 23ddA2 / 25B1 RNA, LO 21ddA2 / 23B1 RNA) is shown.
その結果、今回使用したLO RNA (LO 23A2/25B1 RNA,LO 21A2/23B1 RNA, LO 23ddA2/25B1 RNA,LO 21ddA2/23B1 RNA;全て本発明二本鎖RNA)において高い遺伝子発現抑制能が観測された。特に、 LO 21A2/23B1 RNA、LO 23ddA2/25B1 RNA、及びLO 21ddA2/23B1 RNAは、特段に優れたRNA干渉効果を示し、DS RNAやRO RNAと比べると、少なくとも数十倍〜数倍高いものであった。0.5nMにおけるそれぞれのルシフェラーゼ発現量は、LO 23A2/25B1 RNAで25.18(±1.97)%、LO 21A2/23B1 RNAで9.57 (±0.39)%、LO 23ddA2/25B1 RNAで8.57 (±0.79)%、LO 21ddA2/23B1 RNAで8.65(±2.19)%であった。 As a result, high gene expression suppression ability was observed in the LO RNA used this time (LO 23A2 / 25B1 RNA, LO 21A2 / 23B1 RNA, LO 23ddA2 / 25B1 RNA, LO 21ddA2 / 23B1 RNA; all of the double-stranded RNA of the present invention). It was. In particular, LO 21A2 / 23B1 RNA, LO 23ddA2 / 25B1 RNA, and LO 21ddA2 / 23B1 RNA exhibit particularly excellent RNA interference effects, and are at least several tens to several times higher than DS RNA or RO RNA. Met. The expression level of each luciferase at 0.5 nM was 25.18 (± 1.97)% for LO 23A2 / 25B1 RNA, 9.57 (± 0.39)% for LO 21A2 / 23B1 RNA, 8.57 (± 0.79)% for LO 23ddA2 / 25B1 RNA, LO The 21ddA2 / 23B1 RNA was 8.65 (± 2.19)%.
これらの結果より、アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドを持つLO RNAは非常に高いRNA干渉効果を示すことが明らかとなった。この理由として、LO RNA構造をもつRNAは、細胞内におけるDicerやRISCなどのRNA干渉反応に必要なタンパク質群に認識される可能性が高いのではないかと考察する。また、LO RNAの中でも、LO 21A/23B RNAやセンス鎖の3’末端に2塩基のDNAを持つLO 23ddA2/25B1 RNA及びLO 21ddA2/23B1 RNAは特に優れたRNA干渉効果を示し、また、今回用いた様々な2本鎖RNAの中で格段に優れたRNA干渉効果を示した。 From these results, it was revealed that LO RNA having a dangling end at the 3 'end of the antisense strand exhibits a very high RNA interference effect. The reason for this is that RNA with the LO RNA structure is likely to be recognized by a group of proteins required for RNA interference reactions such as Dicer and RISC in the cell. Among LO RNAs, LO 21A / 23B RNA and LO 23ddA2 / 25B1 RNA and LO 21ddA2 / 23B1 RNA having 2 base DNA at the 3 ′ end of the sense strand showed particularly excellent RNA interference effects. Among the various double-stranded RNAs used, the RNA interference effect was remarkably excellent.
5.様々な2本鎖RNAのRNA干渉効果の持続性
次に、様々な2本鎖RNAのRNA干渉効果の持続性を検討した。RNA干渉効果の持続性を評価するために、50nMに調整した2本鎖RNAをそれぞれ7日間、HeLa細胞(ヒト子宮頸ガン細胞、東北大学加齢医学研究所)とインキュベートし、その後のRNA干渉効果を追跡した。遺伝子発現抑制実験で用いたターゲットはウミシイタケルシフェラーゼで、測定の48時間前にホタル及びウミシイタケルシフェラーゼの遺伝子をもつベクター(psiCHECKTM-2 Vector: プロメガ社製)をLipofectamineTM 2000(インビトロジェン社製)を用い細胞へ導入させた。遺伝子発現抑制解析は、Dula-GloTMLuciferase Assay System(プロメガ社製)を用いてホタルおよびウミシイタケルシフェラーゼの発現量をルミノメータで測定し、ホタルルシフェラーゼの発現量をコントロールとしウミシイタケルシフェラーゼの発現量(%)を算出した。ここで使用した発現ベクターやRNAの導入方法は前述と同様の方法でLipofectamineTM 2000と複合体を形成させ、それぞれ10 μlのサンプルを細胞に添加した。また、細胞溶液の最終容量は100 μlになるよう調整した。
5. Persistence of RNA interference effects of various double-stranded RNAs Next, the persistence of RNA interference effects of various double-stranded RNAs was examined. In order to evaluate the persistence of the RNA interference effect, double-stranded RNA adjusted to 50 nM was incubated with HeLa cells (human cervical cancer cells, Institute of Aging Medicine, Tohoku University) for 7 days, followed by RNA interference The effect was tracked. The target used in the gene expression suppression experiment was Renilla luciferase, and a vector (psiCHECK TM -2 Vector: Promega) with firefly and Renilla luciferase
得られた結果を図17、図18、及び図19に示す。その結果、RO RNAにおいてRNA干渉効果が高かったRO 27A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)やRO 25A1/23B1 RNA(本発明二本鎖RNA)において7日目で高い遺伝子発現抑制が観測され、RNA干渉効果の持続性にも優れていることが明らかとなった。また、LO 23A2/25B1 RNAやLO 21A2/25B1 RNAにおいても7日目で高い遺伝子発現抑制が観測され、特にLO 21A2/23B1 RNA (本発明二本鎖RNA)において優れたRNA干渉効果の持続性が観測された。 The obtained results are shown in FIG. 17, FIG. 18, and FIG. As a result, RO 27A1 / 23B1 RNA (invented double-stranded RNA) and RO 25A1 / 23B1 RNA (invented double-stranded RNA), which had high RNA interference effects in RO RNA, were observed to show high gene expression suppression on day 7. It was revealed that the RNA interference effect is excellent in sustainability. In addition, high gene expression suppression was observed in LO 23A2 / 25B1 RNA and LO 21A2 / 25B1 RNA on the 7th day, and especially the long-lasting RNA interference effect in LO 21A2 / 23B1 RNA (the double-stranded RNA of the present invention). Was observed.
6.各種二本鎖RNAのHeLa細胞に対する細胞毒性
二本鎖RNA(DS RNA, Si RNA, RO RNA, LO RNA)のHeLa細胞に対する細胞毒性を評価した。実験前に1x105cell/mlに調整したHeLa細胞(ヒト子宮頸ガン細胞、東北大学加齢医学研究所)を96wellプレート上にそれぞれ100μl撒き、37℃で一晩インキュベートした。翌日、ウェル上の古い培地を取り除き、抗生物質を含ない新しい培地をウェルにそれぞれ90 μl加えた。各種RNAの細胞毒性は、細胞内におけるRNAの毒性を評価する為に、LipofectamineTM 2000(インビトロジェン社製)で2本鎖RNAを積極的に細胞中へ導入させることにより評価した。2本鎖RNA の最終濃度が0nM, 0.2nM, 0.5nM, 1nM, 2nM, 5nM, 10nMになるようLipofectamineTM 2000 (インビトロジェン社製) と複合体を形成させ、10μlの複合体を上記の90 μlの培地を含むHeLa細胞へ加え、1ウェルあたりの最終量を100 μlとした。RNAとLipofectamineTM 2000の複合溶液は、1ウェルあたり5 μlのRNA水溶液と5 μlのLipofectamineTM 2000 (0.2μl) OptiMem溶液を混合し、30分間室温でインキュベートすることにより作成した。2本鎖RNAを導入したHeLa細胞は5% CO2 存在下、37℃で48時間インキュベートした。その後、CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay(プロメガ社製)中のCellTiter-Glo Reagent を各ウェルに50μl加え、約60min攪拌後、ルミノメータ(MicroLumat LB96p: BERTHOLD社製)で各ウェル中のLuminescence量を測定した。測定したLuminescence量は生細胞中のATPに依存するので、コントロール細胞のLuminescence量(RNAが0nM、LipofectamineTM 2000が0μlのとき。これを生存率100%とする。)と各種2本鎖を導入した細胞のLuminescence量の相対値を算出することにより、各ウェル中の生存率を算出した。(プロメガ社CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assayマニュアル参照。)
今回使用した2本鎖RNAの最大濃度である10nMのときの細胞生存率の結果を図20に示す。図20において、「A」はDS RNA、「B」はSi RNA、「C」はRO RNA、「D」はLO RNAを用いたときの細胞生存率の結果である。その結果、全て二本鎖RNAにおいて顕著な細胞毒性は観測されなかった。また、今回得られた結果の中で生存率が比較的低いもの(生存率約80%)においても、LipofectamineTM 2000を単独で同量(0.2μl)加えたときと比べると高い生存率を示した(生存率 約60%)。即ち、生存率が比較的低いものについてもRNAによる毒性ではなく、LipofectamineTM 2000による毒性の影響が可能性として十分に高いと考えられる。
6). Cytotoxicity of various double-stranded RNAs to HeLa cells Cytotoxicity of double-stranded RNAs (DS RNA, Si RNA, RO RNA, LO RNA) to HeLa cells was evaluated. Before the experiment, HeLa cells (human cervical cancer cells, Tohoku University Institute for Aging Medicine) adjusted to 1 × 10 5 cells / ml were plated on a 96-well plate, and incubated at 37 ° C. overnight. The next day, the old medium on the wells was removed and 90 μl of fresh medium without antibiotics was added to each well. Cytotoxicity of various RNAs was evaluated by positively introducing double-stranded RNA into cells with Lipofectamine ™ 2000 (Invitrogen) in order to evaluate the intracellular toxicity of RNA. Complexes were formed with Lipofectamine TM 2000 (Invitrogen) so that the final concentration of double-stranded RNA was 0 nM, 0.2 nM, 0.5 nM, 1 nM, 2 nM, 5 nM, 10 nM, and 10 μl of the above complex was mixed with 90 μl of the above. The final volume per well was 100 μl. A complex solution of RNA and Lipofectamine ™ 2000 was prepared by mixing 5 µl of RNA aqueous solution and 5 µl of Lipofectamine ™ 2000 (0.2 µl) OptiMem solution per well and incubating at room temperature for 30 minutes. HeLa cells into which double-stranded RNA had been introduced were incubated at 37 ° C. for 48 hours in the presence of 5% CO 2 . Then, add 50μl of CellTiter-Glo Reagent in CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay (Promega) to each well, and after stirring for about 60 min, measure the amount of Luminescence in each well with a luminometer (MicroLumat LB96p: manufactured by BERTHOLD) did. Since the measured amount of Luminescence depends on ATP in living cells, the amount of Luminescence of control cells (when RNA is 0 nM, Lipofectamine TM 2000 is 0 μl. This is defined as 100% survival rate) and various double strands are introduced. The survival rate in each well was calculated by calculating the relative value of the Luminescence amount of the obtained cells. (See Promega CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay manual.)
FIG. 20 shows the results of cell viability when the maximum concentration of double-stranded RNA used this time is 10 nM. In FIG. 20, “A” is the result of cell viability when using DS RNA, “B” is Si RNA, “C” is RO RNA, and “D” is LO RNA. As a result, no significant cytotoxicity was observed in all double-stranded RNAs. Among the results obtained this time, those with a relatively low survival rate (survival rate of about 80%) showed a higher survival rate than when Lipofectamine ™ 2000 alone was added in the same amount (0.2 μl). (Survival rate about 60%). That is, it is considered that even those with a relatively low survival rate are not sufficiently toxic by RNA, but are sufficiently high in the effect of toxicity by Lipofectamine ™ 2000.
Claims (7)
前記二本鎖RNAの両末端の内、一方はダングリングエンドを有し、他方は平滑末端を形成しており、
前記ダングリングエンドは、前記センス鎖の3’末端又は前記アンチセンス鎖の3’末端の一方に形成されており、
前記平滑末端側では、前記センス鎖と前記アンチセンス鎖が完全相補的に対合しており、
前記センス鎖又は前記アンチセンス鎖において、平滑末端側から1〜6番目のヌクレオチドがデオキシリボヌクレオチドで構成されていてもよく、且つ
前記センス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている場合には、前記アンチセンス鎖は23塩基から構成されており、また前記アンチセンス鎖の3’末端にダングリングエンドが形成されている場合には、前記アンチセンス鎖は23〜24塩基から構成されている、ことを特徴とする二本鎖RNA。 A double-stranded RNA having a sense strand containing a base sequence complementary to a target sequence in a target gene, and an antisense strand containing a base sequence complementary to the sense strand, and capable of suppressing the expression of the target gene There,
Of both ends of the double-stranded RNA, one has a dangling end, the other forms a blunt end,
The dangling end is formed at one of the 3 ′ end of the sense strand or the 3 ′ end of the antisense strand,
On the blunt end side, the sense strand and the antisense strand are paired in a completely complementary manner,
In the sense strand or the antisense strand, when the first to sixth nucleotides from the blunt end side may be composed of deoxyribonucleotides, and a dangling end is formed at the 3 ′ end of the sense strand The antisense strand is composed of 23 bases, and when the dangling end is formed at the 3 ′ end of the antisense strand, the antisense strand is composed of 23 to 24 bases. A double-stranded RNA characterized by
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