用于抑制VEGFA靶基因mRNA表达的寡核酸分子及其成套组合物的制作方法

文档序号:11246297来源:国知局
本申请是申请日为2016-08-18,申请号为201610687850.2,发明名称为“一种用于抑制靶基因mrna表达的寡核酸分子及其成套组合物”的发明专利申请的分案申请。本发明涉及分子生物学领域,尤其涉及一种用于抑制靶基因mrna表达的寡核酸分子及其成套组合物。
背景技术
:自andrewfire和craigmello等人1998年在线虫(caenorhabditiselegans)中首次发现rnai现象,tuschl和philsharp等人2001年证实在哺乳动物中也存在rnai之后,关于rnai的机制原理、基因功能和临床应用等研究取得了一系列的进展。rnai不仅在防御病毒感染,防转座子跳跃等多种机体保护机制中发挥关键作用(huntvagneretal,2001;tuschl,2001;waterhouseetal,2001;zamore2001),其相关产品也是十分有前景的候选药物。elbashir等人在2001年发现sirna抑制哺乳动物细胞中特异基因的沉默,研究表明sirna可特异的同序列互补的靶mrna结合,并使其降解。长片段的双链rna被dicer酶切割成21-23个碱基长度短片段rna,其中两条链中同靶mrna结合的链称为反义链或引导链,另一条链称为正义链或过客链。研究发现体外化学合成的sirna进入细胞后也同样发挥rnai作用,而且有效降低了长链rna引起的免疫反应。但由于sirna的有效性受序列特异性,靶细胞特异性、靶点等多种因素影响,基于现有设计原则获得的sirna并不是每个都能达到有效的沉默效果;一般设计的sirna约有50%以上具有沉默靶mrna的效果,仅25%的sirna具有75%以上的沉默效果,因此后续对设计合成的sirna还需要实验验证、筛选或优化,费时耗力;基于此,一种通用、高效、快速的rnai技术与产品亟待开发。技术实现要素:本发明的一个目的是提供一种抑制或降低vegfa靶基因表达的sirna。本发明提供的sirna,由正义链和与其反向互补(完全反向互补)的反义链组成;所述正义链由19-27个核苷酸组成,且所述正义链从5’末端起5-9个连续核苷酸和从3’末端起5-9个连续核苷酸均进行2'-o-核糖修饰。所述反义链与所述靶基因上的区段反向互补,所述靶基因为vegfa;所述正义链的碱基组成序列选自seqidno.1,seqidno.3,seqidno.5,seqidno.7,seqidno.9,seqidno.11,seqidno.13;所述反义链的碱基组成序列选自seqidno.2,seqidno.4,seqidno.6,seqidno.8,seqidno.10,seqidno.12,seqidno.14。sirna通过其反义链与靶基因上的靶序列反向互补结合;在发明的一些实施例中,sirna分子中至少包括一个非天然的核苷酸,如经化学修饰的核苷酸,优选在正义链或正义区的化学修饰。在一些实施例中,核糖的2'-o-核糖修饰具体为2'-o-甲基修饰,2'-o-氟代修饰,2'-moe修饰。本发明的正义链修饰可起到:(1)增强sirna分子稳定性;(2)减少sirna分子脱靶性;(3)提高sirna分子特异性;(4)减少免疫激活反应等作用。上述sirna中,所述正义链由24、25或26个核苷酸组成;或,所述正义链从5’末端起6或7或8个连续核苷酸和从3’末端起6或7或8个连续核苷酸均进行2'-o-核糖修饰。上述sirna中,所述2'-o-核糖修饰为2'-o-甲基(2'-o-me)修饰、2'-o-氟代修饰、或2'-moe修饰。本发明另一个目的是提供一种抑制或降低靶基因表达的成套sirna。本发明提供的成套sirna,包括至少5个上述的sirna。每个sirna对应同一靶基因的不同靶序列。上述成套sirna中,所述成套sirna由5、6、7、8、9或10个sirna组成。上述成套sirna中,所述成套sirna中单个sirna分子的物质的量可以是随机的,任2个sirna的物质的量比为1:1-1:5;优选单个sirna分子的物质的量相等1:1。本发明另一个目的是提供另一种如下1)或2)物质。本发明提供的1)或2)物质:1)抑制或降低靶基因表达的试剂,其为如下a或b:a包括上述的sirna和转染试剂;b包括上述成套sirna和转染试剂;2)抑制或降低靶基因表达的试剂盒,其包括上述sirna或上述的成套sirna或所述试剂。上述物质中,所述成套sirna中所有sirna分子在所述试剂中的总浓度为2-100nm;每个sirna分子在所述试剂中的浓度均为10-20nm;上述sirna或上述的成套sirna或上述的物质在抑制或降低靶基因表达中的应用也是本发明保护的范围;或上述sirna或上述的成套sirna或上述的物质在抑制或降低细胞中靶基因表达中的应用也是本发明保护的范围;或上述sirna或上述的成套sirna或上述的物质在制备抑制或降低靶基因表达产品中的应用也是本发明保护的范围;或上述sirna或上述的成套sirna或上述的物质在制备抑制或降低细胞中靶基因表达中产品的应用也是本发明保护的范围;或上述sirna或上述的成套sirna或上述的物质在制备预防或缓解或治疗由靶基因表达引起的疾病中的产品中的应用也是本发明保护的范围。本发明提供的方法,包括如下步骤:将抑制或降低靶基因表达的sirna的正义链从5’末端起5-9个连续核苷酸和从3’末端起5-9个连续核苷酸均进行2'-o-核糖修饰;所述sirna由正义链和与其反向互补的反义链组成;所述正义链由19-27个核苷酸组成;所述反义链与所述靶基因上的区段反向互补。或所述2'-o-核糖修饰具体为2'-o-甲基修饰、2'-o-氟代修饰、或2'-moe修饰。本发明第四个目的是提供一种产品。本发明提供的产品,包括上述sirna或上述的成套sirna或上述的物质;和/或,所述产品具有如下1)-3)中至少一种功能:1)抑制或降低靶基因表达;2)抑制或降低细胞中靶基因表达;3)预防或缓解或治疗由靶基因表达引起的疾病。上述中,所述靶基因为肿瘤、癌症、心血管疾病、炎症、传染病或罕见病相关基因;或,所述肿瘤、癌症、心血管疾病、炎症、传染病或罕见病相关基因具体为vegfa;所述细胞具体为脊椎动物细胞、哺乳类动物细胞、灵长类动物细胞、人类细胞;或,靶基因异常表达的(表达水平高于正常受试者)或有基因缺陷的(如染色体异常或基因突变)的癌细胞、肿瘤细胞、炎性细胞、血液细胞、白细胞、脑细胞、肝细胞、肺细胞、肾细胞、乳腺细胞、宫颈细胞、内皮细胞、神经细胞、神经胶质细胞;或,所述细胞具体为hela、293t、a549或huvec细胞;或,所述产品具体为药物。上述靶基因可以是肿瘤或癌症相关基因,优选vegfa基因。上述靶基因对应的sirna如下:靶基因为vegfa,其对应的成套sirna为rb-veg-d1、rb-veg-d2、rb-veg-d3、rb-veg-d4、rb-veg-d5、rb-veg-d6、rb-veg-d7中至少6个。本发明还包括一种降低细胞中靶基因表达的方法,所述方法包括使用上述的混合物,方法包括a)获得sirna分子或其混合物,所述sirna分子混合物至少包括5,6,7,8,9,10个sirna;b)将sirna分子混合物递送进细胞。sirna分子混合物(成套sirna)中本发明是通过向细胞引入sirna分子或其混合物,抑制靶基因的表达;引入可以为直接引入或间接引入,除使用转染试剂外,其他已知的各种将sirna分子递送如细胞的方式都可采用,如注射、载体转染(载体可以是质粒或病毒)、电穿孔,脂质体转染等。“互补”是指核碱基之间配对的能力。本发明中也可用碱基或碱基长度来表示核苷酸或rna分子链的长度。本发明的sirna分子的耐受错配为至少1-5个核苷酸,其优选耐受位置在单链或双链末端,耐受的碱基个数受互补区长度的影响。“错配”是指核碱基不能配对。sirna分子混合物优选固相合成法获得,也可通过转录法或其他方法合成。本发明的试剂盒除sirna分子和/或sirna分子混合物外,还可包括缓冲液、标记物(标记物可以是染料、放射性标记物质或荧光标记物质,标记的位置可以在反义链或正义链末端),转染试剂,容器,试管,退火试剂,对照sirna(包括nc对照,n对照)等;试剂盒中的sirna分子混合物可以按单个分装也可组合后放放置在一个容器中;试剂盒成分可以是冻干粉或溶液。本发明的实验证明,单个的sirna分子稳定性好,一方面提升了体外或体内抑制试验中对核酸酶的抗性;另一方面有利于储存和运输;同时降低了sirna分子的脱靶效应。成套sirna更是一种通用、有效、快速的rnai工具,其优势在于:(1)能确保60%以上的抑制率,75%以上的sirna分子混合物能达到75%以上的抑制率,50%以上的sirna分子混合物能达到85%以上的抑制率,相对于单个sirna分子,整体提高了沉默的机率与沉默的效率;在现有技术中,一般设计的sirna仅有50%的概率能抑制靶基因表达,仅25%的sirna能达到75%以上的抑制率。(2)不需特殊设计,后续不需对sirna进行筛选、优化,或对其效果进行实验验证,省时省力。(3)解决了在不同细胞系中、不同转染试剂处理时,sirna作用不一致的问题,可在多个细胞系中有效沉默靶基因,且不受转染试剂的影响。(4)增强了单个sirna分子的基因沉默效果,起到了协同增效的作用。(5)降低了sirna分子的脱靶效应。本发明中sirna分子混合物可以影响至少50%,55%,60%,65%70%,75%,80%,85%,90%的细胞中靶基因的表达,抑制率至少为45%,55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%,90%,95%。本发明的sirna分子混合物在不同细胞系中、不同转染试剂处理时可以确保至少60%的靶基因抑制效果。本发明的“抑制”或类似表达可指rna或蛋白水平或相关生化指标的表达、活性或指标相对阴性对照的降低。附图说明图1为sirna体外稳定性测定结果。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。实施例1、sirna的制备设计的所有单个sirna均能靶向靶基因的所有转录本,设计方法参照elbashiretal.2002;paddisonetal.2002;reynoldsetal.2004;ui-teietal.2004等人的方法(elbashir,s.m.,harborth,j.,weber,k.,andtuschl,t.2002.analysisofgenefunctioninsomaticmammaliancellsusingsmallinterferingrnas.methods26:199–213;paddison,p.j.,caudy,a.a.,bernstein,e.,hannon,g.j.,andconklin,d.s.2002.shorthairpinrnas(shrnas)inducesequence-specificsilencinginmammaliancells.genes&dev.16:948–958;reynolds,a.,leake,d.,boese,q.,scaringe,s.,marshall,w.s.,andkhvorova,a.2004.rationalsirnadesignforrnainterference.nat.biotechnol.22:326–330;ui-tei,k.,naito,y.,takahashi,f.,haraguchi,t.,ohki-hamazaki,h.,juni,a.,ueda,r.,andsaigo,k.2004.guidelinesfortheselectionofhighlyeffectivesirnasequencesformammalianandchickrnainterference.nucleicacidsres.32:936–948);为保证sirna的特异性,使用blast(basiclocalalignmentsearchtoo,http://www.ncbi.nlm.gov))分析序列同一性(identity),选择与其他序列同一性最小的序列。sirna由25个核苷酸组成的ss正义链和与其反向互补的反义链as组成,且为平末端;每个sirna通过其反义链与所述靶基因上的靶序列反向互补结合;as链和ss链完全反向互补,as链与靶基因上的靶序列完全反向互补,ss的从5’末端起7个连续核苷酸和从3’末端起7个连续核苷酸均经过2'-o-me修饰。靶基因如表1所示,靶基因对应的sirna具体序列如表2所示。表1为靶基因表2为sirna分子序列表上述表中,ma、mu、mc和mg分别为2'-o-me修饰后a、2'-o-me修饰后u、2'-o-me修饰后c和2'-o-me修饰后g。实施例2、sirna细胞水平抑制试验将实施例1制备的表2所示的vegfa靶基因对应的sirna分别单独转染hela细胞(来源于atcc),具体如下:1、lf2k转染100μllf2k转染体系:1μllf2k(invitrogen,11668019),5μlsirna(终浓度为100nm)和94μlopti-mem细胞培养基(thermofisherscientific,31985070)。上述sirna分别为实施例1制备的tp53、birc5、ctnnb1、cops5、stat3、vegfa、kras靶基因对应的sirna。在细胞培养板上培养hela细胞,再向每个孔中加入上述100μl转染体系,转染48h,得到转染不同靶基因对应sirna的细胞。2、rt-pcr检测抑制率转染48h后,收集转染不同靶基因对应sirna的细胞,trizol法提取rna,reversetranscriptionmix反转录试剂盒用于反转录(广州市锐博生物科技有限公司,c10170),得到转染不同靶基因对应sirna的细胞的cdna。以cdna为模板,用表3所示的sirna对应的靶基因的引物对进行rt-pcr扩增,以人的看家基因actin作为内参基因(forward:5-tcaagatcattgctcctcctgag-3seqidno.15;reverse:5-acatctgctggaaggtggaca-3seqidno.16),利用real-timepcr试剂盒sybrpremix(2×)(bio-rad750000131)进行实时荧光定量pcr反应。一个样品的9个重复(每个单独的样品在转染时有3个重复,在qpcr时每个重复做3个复孔)的ct误差在±0.5,然后用cfx2.1进行相对定量分析。spss19.0数据统计软件数据分析,表中数据为其平均值,p值均<0.05。nc阴性对照组:转染的sirna为无关非特异sirna,5'uucuccgaacgugucacgudtdt3'(seqidno.17)5'acgugacacguucggagaadtdt3';(seqidno.18)n空白对照组:正常细胞,无sirna转染。real-timepcr抑制率计算方式:nc阴性对照组mrna的相对表达水平为1。表3为引物序列结果如表4所示,可以看出,针对vegfa靶基因,设计的sirna均起到了抑制靶基因表达的作用。表4为hela细胞中单个sirna的抑制率比较上述表中的d1-d7分别为针对vegfa靶基因的7个sirna。实施例3、成套sirna的制备1、设计原则成套sirna由5-10个sirna分子组成;每个sirna由25个核苷酸组成的ss正义链和与其反向互补的反义链as组成,且为平末端;每个sirna通过其反义链与靶基因上的靶序列互补结合;as链和ss链完全反向互补,as链与靶基因上的靶序列完全反向互补,ss的从5’末端起7个连续核苷酸和从3’末端起7个连续核苷酸均经过2'-o-me修饰。靶基因如表1所示,靶基因对应的sirna如表2所示。靶基因的成套sirna可以包括5、6、7或10个sirna,分组情况如表3所示。表5靶基因的成套sirna组成分别将上述成套sirna组rm-2(7个sirna混合)、rm-3(6个sirna混合)、中的每个sirna按照表5所示的分组要求混合,且各个sirna为等摩尔比混合。实施例4、成套sirna抑制靶基因表达的研究下面的实施例用表5中的成套sirna组rm-2(7个sirna混合)为例进行实验:一、成套sirna组rm-2与单个sirna分子对hela细胞中靶基因抑制率比较将实施例3中表5所示的vegfa靶基因对应的成套sirna组rm-2分别转染hela细胞,方法与实施例2相同,其中,rm-2混合物中所有sirna分子的总浓度为100nm,且每个sirna分子为等的物质的量混合。以转染单个sirna分子为对照,其中,单个sirna分子的浓度为100nm。成套sirna组rm-2抑制率和单个sirna抑制率结果如表6所示,可以看出,针对7个靶基因,成套sirna组rm-2抑制效果均大于90%;且成套sirna组rm-2与其相同浓度的7个单个sirna分子相比,起到了协同增效的作用。表6hela细胞中rm-2与单个sirna的比较基因rm-2d1d2d3d4d5d6d7vegfa9064469270573788上述表中的d1-d7分别为vegfa靶基因对应的7个sirna,rm-2为每个靶基因对应的7个sirna的混合样品。二、不同细胞系中成套sirnarm-2的抑制效果比较将实施例3中表5所示的vegfa靶基因对应的成套sirna组rm-2分别转染4种不同的细胞系(人胚肾细胞293t,宫颈癌细胞hela,非小细胞肺癌细胞a549与人脐静脉内皮细胞huvec(均来源于atcc)接种培养24h后观察细胞,状态良好开始转染。1、转染(1)50μlribofect转染体系,5μlribofecttmcpreagent(广州市锐博生物科技有限公司,c10511-05),5μl实施例3制备的成套sirna组rm-2(所有sirna的总浓度为100nm)和40μlribofecttmcpbuffer(广州市锐博生物科技有限公司,c10511-05)。(2)100μllf2k转染体系:1μllf2k(invitrogen,11668019),5μl实施例3制备的成套sirna组rm-2(所有sirna的总终浓度为100nm)和94μlopti-mem细胞培养基(thermofisherscientific,31985070)。将4种不同的细胞系培养板的每个孔中分别加入上述50μlribofect转染体系或100μllf2k转染体系,转染48h后收集细胞,trizol法提取rna,reversetranscriptionmix反转录试剂盒用于反转录(广州市锐博生物科技有限公司,c10170)得到cdna。2、rt-pcr检测抑制率方法与实施例2相同。结果如表7所示,相对nc对照,针对不同的靶基因,在不同的细胞系中,使用不同的转染试剂,rm-2混合物均能达到60%以上的抑制效果。表7不同细胞系中rm-2的抑制率比较(%)三、hela细胞中rm-2混合物与通常结构的sirna分子的混合物抑制结果比较选取sod1、eif4e两个靶基因,比较其对应的rm-2混合物与通常结构的sirna分子的混合物在hela细胞中抑制效果。上述各基因的通常结构sirna的核苷酸序列与实施例3制备的各基因对应的rm-2不同的是通常结构sirna中每个核苷酸均没有2′-o-me修饰,长度为19bp(分别去掉正义链5’端的6个核苷酸和反义链3’端的6个核苷酸),末端有2个dtdt悬垂,其余均相同。方法与上述一相同,不同的是将实施例3制备的sod1、eif4e对应的成套sirna组rm-2转染hela细胞(m)。以转染sod1、eif4e对应的通常结构的sirna分子的混合物为对照(s)。转染试剂为lf2k。上述转染中,sirna的总浓度为100nm。结果如表8所示,针2个靶基因,rm-2结构的混合物的抑制效果优于通常结构的sirna分子的混合物。表8hela细胞中rm-2修饰结果比较四、不同组的成套sirna转染hela细胞的抑制效果比较选取sod1、myc这2个靶基因,比较不同成套sirna组在hela细胞中抑制效果。方法与上述一相同,不同的是将实施例3制备的sod1、myc对应的成套sirna组rm-2、rm-3和rm-6分别转染hela细胞。转染试剂为lf2k。结果如表9所示,表9不同sirna条数混合而成的sirnas混合物基因rm-1(5条)rm-3(6条)rm-2(7条)rm-6(10条)sod180828591myc63667480结果表明,混合物rm-1,rm-3,rm-2,rm-6均能起到高效抑制多种基因的作用。实施例5、体外稳定性测定将各sirnarb-kra-d1、rb-tp5-d6、rb-eif-d3经无rna酶水稀释至5μm后加入等体积的新鲜大鼠血清(为上海远慕生物科技有限公司产品),然后在37℃孵育6小时后取样进行电泳观察不同sirna的完整性。结果如图1所示,看出所述sirna在血清中稳定,预计其在体内具有更好的效力。其它sirna的稳定性测定实验结果相同,具体图省略。所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。序列表<110>广州市锐博生物科技有限公司<120>用于抑制vegfa靶基因mrna表达的寡核酸分子及其成套组合物<130>1<160>20<170>patentinversion3.5<210>1<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>1ccuccgaaaccaugaacuuucugcu25<210>2<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>2agcagaaaguucaugguuucggagg25<210>3<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>3gaacuuucugcugucuugggugcau25<210>4<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>4augcacccaagacagcagaaaguuc25<210>5<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>5gaguacccugaugagaucgaguaca25<210>6<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>6uguacucgaucucaucaggguacuc25<210>7<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>7gaaguggugaaguucauggaugucu25<210>8<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>8agacauccaugaacuucaccacuuc25<210>9<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>9caaucgagacccugguggacaucuu25<210>10<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>10aagauguccaccagggucucgauug25<210>11<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>11caccaugcagauuaugcggaucaaa25<210>12<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>12uuugauccgcauaaucugcauggug25<210>13<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>13caaaccucaccaaggccagcacaua25<210>14<211>25<212>rna<213>人工序列<220><223><400>14uaugugcuggccuuggugagguuug25<210>15<211>23<212>rna<213>人工序列<220><223><400>15tcaagatcattgctcctcctgag23<210>16<211>21<212>rna<213>人工序列<220><223><400>16acatctgctggaaggtggaca21<210>17<211>21<212>rna<213>人工序列<220><223><400>17uucuccgaacgugucacgutt21<210>18<211>21<212>rna<213>人工序列<220><223><400>18acgugacacguucggagaatt21<210>19<211>21<212>rna<213>人工序列<220><223><400>19gagggcagaatcatcacgaag21<210>20<211>22<212>rna<213>人工序列<220><223><400>20actcgatctcatcagggtactc22当前第1页12
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