专利名称：抑制多核苷酸序列的功能的方法和组合物的制作方法关于多核苷酸组合物在药物中的用途，主要是在治疗或预防哺乳动物的疾病中的抑制应用以及在这些领域的研究中的应用已经有过论述。具体地说，围绕多核苷酸组合物在治疗病原体细胞外和细胞内感染，如病毒，细菌，真菌感染等等中的用途的问题目前已做过大量的工作。一个例子是，已有叙述，DNA疫苗在体内递送给哺乳动物细胞一种试剂，这种试剂通过控制哺乳动物的免疫系统抑制病原体。所以，这样的疫苗被设计成例如表达病毒蛋白质或多核苷酸，并且在受感染试剂攻击时引发全身的或细胞的免疫应答。在其它方面，基因治疗载体是通常设计成能够递送给哺乳动物细胞一种在哺乳动物中不表达，表达不恰当或表达不足的蛋白质。这样的载体通常必然会产生针对这些多核苷酸序列的种特异性免疫应答，它们被识别为抗原或引发多余的细胞免疫应答。多核苷酸组合物的其它治疗用途是对有疾病的哺乳动物递送消失的或表达不足的蛋白质。另外多核苷酸本身可用作诊断/成象方案中的体内试剂，用作基因治疗，反义方案和疫苗应用方法中的试剂，或用作治疗或预防各种失调症如遗传缺陷，感染疾病，癌症和自身免疫疾病的药物。多核苷酸也可以用作各种实验中的试剂，如生物学研究实验，医药，诊断和筛选实验和污染检测实验。本领域已知的宿主问题已经防止了大量的多核苷酸组合物变成可广泛采用的有用药物。所以，只有少数这样的DNA疫苗或治疗剂仍然在医药领域采用来治疗哺乳动物的疾病。在植物和线虫中已经观察到多核苷酸组合物介导的症状，称为转录后基因沉默和转录沉默。这一现象证明用表达与调节元件如启动子或天然基因或在细胞中已经表达的部分具有一些同源性的多核苷酸序列的病毒，类病毒，质粒或RNA转染或感染植物，线虫或果蝇可以导致永久性地抑制内源调节元件或基因和外源序列的表达。这一沉默效果表现出基因特异性。参见例如，L.Timmons和A.Fire，《自然》，395卷354页(1998年10月29日)；A.Fire等人，《自然》，391卷806-810页(1998年二月19日)；和R.Jorgensen等人，《科学》，279卷1486-1487页(1998年，3月6日)。将编码全长原-αI胶原基因的DNA质粒瞬时地转染进啮齿类动物的成纤维组织细胞系中，即观察到了对天然胶原基因和瞬时表达基因的“沉默”效果[Bahramian和Zarbl，《分子细胞生物学》，19卷(1)274-283(199年1月)]。同样，可参见1998年2月12日公开的国际专利公开号，WO98/05770，该专利涉及利用具有二级结构，和/或结合双链RNA酶的反义RNA抑制基因。1999年10月21日公开的国际专利公开号WO99/53050涉及通过导入编码有义和反义RNA分子的嵌合基因，降低核酸，特别是在植物细胞中的表型表达。本领域存在对哺乳动物中引起疾病的多核苷酸的功能有抑制作用而不会对哺乳动物的必需基因有不利影响的多核苷酸或利用它的方法的需要，这些多核苷酸如对哺乳动物细胞中的病毒和其它细胞内病原体的复制所必需的多核苷酸序列，细胞外哺乳动物病原体的序列，在哺乳动物中介导癌症的扩散的肿瘤抗原的序列。发明概要在一个方面，本发明提供了在哺乳动物细胞中抑制靶多核苷酸序列的功能的组合物。该组合物含有给哺乳动物细胞至少提供部分双链的RNA分子的试剂，该RNA分子含有至少约200个核苷酸长度的多核苷酸序列。该多核苷酸序列与靶多核苷酸序列基本上同源，靶多核苷酸序列可以是例如病毒或其它细胞内病原体的多核苷酸序列，癌症抗原或必需的致瘤调节序列的多核苷酸序列，哺乳动物中存在的细胞外致病原的多核苷酸序列，或在细胞中需要被“关掉”的任何其它多核苷酸序列。这一RNA分子优选地不生成功能性蛋白质。这一RNA分子优选地与天然存在的，必需的哺乳动物多核苷酸序列基本上非同源。在一个实施方案中，本组合物的试剂是酶学合成方法或体外化学合成方法生成的RNA分子。在另一个实施方案中，在重组培养物中，例如细菌细胞可以生成，从中分离和在下面讨论的方法中利用该RNA分子。在另一个实施方案中，本组合物的试剂在递送到哺乳动物细胞中后，在体内生成这样的RNA分子。在另一方面，本发明提供了含有上面刚刚叙述的和下文中特定的叙述的一种或几种组合物的药物组合物，和可选地提供在药理可接受载体中的有助于细胞吸收多核苷酸的第二种试剂。这样的组合物可用于治疗细胞内病原体的感染，如病毒的感染。其它这样的组合物可用于治疗一些癌症。其它这样的组合物还可以治疗一些细胞外病原体。仍然是其它这样的组合物可用于治疗其中对于其治疗或疫苗的利用需要抑制哺乳动物中多核苷酸序列的功能的疾病或紊乱。
仍然是另一个方面，本发明提供了通过对哺乳动物给药一种或几种上面叙述的组合物，其中靶多核苷酸是感染的哺乳动物细胞中的病毒的复制和/或致病所必需的病毒多核苷酸序列，同时给药在药理可接受载体中的有助于细胞吸收多核苷酸的可选的第二种试剂来治疗哺乳动物中的病毒感染的方法。这一组合物是以能够有效地降低或抑制哺乳动物的细胞中的病毒序列的功能的量给药的。
仍然是另一方面，本发明提供了通过对哺乳动物给药在药理可接受载体中的上面所述的一种或几种组合物，其中靶多核苷酸是感染的哺乳动物细胞中的病毒的复制和/或致病必需的病毒多核苷酸序列，和可选的第二种帮助细胞吸收多核苷酸的试剂来防止病毒感染的方法。这一组合物是以在哺乳动物细胞中导入病毒后能够有效地降低或抑制病毒序列的功能的量给药的。
仍然是另一方面，本发明提供了通过对哺乳动物给药一种或几种上面所述的组合物治疗或预防病毒诱导的癌症的方法，其中靶多核苷酸是编码肿瘤抗原或其功能片段或调节序列的序列，该序列的功能是哺乳动物中维持肿瘤所需要的。组合物还可以含有有助于细胞吸收多核苷酸的可选的第二种试剂，和药理可接受的载体。该组合物是以能够有效地降低或抑制哺乳动物中维持肿瘤的序列的功能的量给药的。
在另一方面，本发明提供了治疗或预防哺乳动物中细胞内病原体感染的方法。对哺乳动物给药本文所述的一种或几种本文所述的组合物，其中靶多核苷酸是感染的哺乳动物细胞中的病原体的复制和/或致病所必需的细胞内病原体的多核苷酸序列。组合物是和药理可接受的载体中的可选的第二种促进细胞吸收多核苷酸的试剂一起给药的，给药的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中该序列的功能的量。
还是在另一方面，本发明提供了治疗或预防哺乳动物的细胞外病原体感染的方法，对哺乳动物给药本文所述的一种或几种组合物，其中靶多核苷酸是感染的哺乳动物中的病原体的复制和/或致病必需的细胞外病原体的多核苷酸序列。该组合物是在药理可接受载体中一起给药的，给药的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中的序列的功能的量。它也可以与可选的有助于病原体细胞吸收多核苷酸的第二种试剂一起给药。
仍然是另一方面，本发明提供了治疗或预防哺乳动物中的癌症的方法。对哺乳动物给药一种或几种上面所述的组合物，其中靶多核苷酸是哺乳动物中引起不正常的癌症的基因或非表达调节序列的多核苷酸，哺乳动物同时还具有基因或调节序列的正常拷贝。根据这一方面，不正常序列和正常序列之间的不同是多核苷酸的不同。该组合物是和可选地第二种帮助细胞吸收多核苷酸的试剂，在药理可接受载体中一起给药的，给药的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中不正常序列的功能的量。
仍然是另一个方面，本发明包括治疗哺乳动物中的疾病或紊乱的方法，方法包括对有疾病或紊乱的哺乳动物给药一种或几种上面所述的组合物，疾病或紊乱的特征是表达了健康的哺乳动物中没有发现的多核苷酸产物，其中靶多核苷酸序列是表达该多核苷酸产物或该产物的表达所必需的非表达调节序列的多核苷酸序列。组合物是在有或没有第二种有助于细胞吸收多核苷酸的试剂，并在药理可接受载体中给药的，给药的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物的细胞中靶多核苷酸产物或调节序列的功能的量。
仍然是本发明的另一方面，本发明提供了可在研究方法中利用的这样的组合物，如能够在体外降低或抑制哺乳动物细胞或组织中不需要的基因表达的试剂，用于诊断或其它研究实验，或来自体内又回到哺乳动物中用于治疗或用于其它医药用途。
本发明还有的其它方面进一步在下面的优选的实施方案的详细叙述中叙述。
附图的简要说明

图1A是利用细菌噬菌体T7 RNA聚合酶启动子正向gag引物(T7F)和反向gag(R)引物生成PCR产物的图解。利用T7 RNA聚合酶，从这一PCR模板转录产生了RNA序列的gag的有义链。
图1B是利用正向gag引物(F)和T7启动子反向gag(T7R)引物生成PCR产物的图解。利用T7RNA聚合酶，从这一模板转录生成了RNA序列gag的反义链。利用图1A的模板和图1B的模板产生了双链gag RNA序列。
发明的详细说明本发明提供了治疗，预防，研究和诊断哺乳动物物种患有的疾病和紊乱的新多核苷酸组合物和方法，其中的目的是降低或抑制选定的靶多核苷酸序列的功能。这些组合物和方法在体内和体外都有用途。这些组合物和方法还能够影响细胞的分子机制来达到治疗的目的，而不需要对参与的哺乳动物的免疫系统作任何刺激。
正如本文所用，术语“靶”或“靶多核苷酸序列”指哺乳动物细胞或哺乳动物生物体中存在的任何序列，可以是天然存在的并且可能有缺陷的哺乳动物多核苷酸序列或由于细胞内或细胞外的病原体感染或疾病而存在的异源序列，该多核苷酸序列的功能是需要降低或抑制的。这一靶序列可能是编码序列，即它能翻译表达蛋白质或其功能片段。或者，靶序列也可以是非编码的，但具有调节功能。一个靶多核苷酸序列是感染的哺乳动物细胞中的病毒的复制和/或致病所必需的病毒多核苷酸序列。靶多核苷酸序列的另一个例示是肿瘤抗原或其功能片段或病毒诱导的癌症的非表达调节序列，该序列是哺乳动物维持肿瘤所需要的。仍然是靶多核苷酸的另一例示是感染的哺乳动物中的病原体的复制和/或致病所必需的细胞内或细胞外的病原体的多核苷酸序列。仍然是靶多核苷酸序列的另一例示是同时具有基因或序列的正常拷贝的哺乳动物中的不正常的引起癌症的基因(非表达调节序列)的多核苷酸序列。在异常序列和正常序列之间的差异是多核苷酸序列水平上的差异。这样的不正常序列可以是例如两个正常基因的融合体，靶序列可以是跨越这一融合体的序列，例如以一些白血病为特征的BCR-abl基因序列。术语“基因”包括待“沉默”的任何靶序列，可以是或不是转录和/或翻译的，包括调节序列如启动子。
术语“哺乳动物”或“哺乳动物的”包含的意义是它们通常的意义。尽管本发明能够最令人满意地对人有效力，它同时可以用于家养的哺乳动物如犬，猫和马，以及特定目标的哺乳动物如，动物园的动物，农场养动物等等。
A.本发明的组合物根据本发明，抑制哺乳动物细胞中的靶多核苷酸序列的功能的组合物包括给哺乳动物细胞提供至少部分双链的RNA分子的试剂。通常，除了另有特定的说明，例如核糖的2’-OH基团是特别的键所需要的情况，术语“RNA”也可以包括RNA-DNA杂合体。RNA分子包括至少约200个核苷酸长度的多核苷酸序列。重要的是，这一RNA分子的多核苷酸序列是与靶多核苷酸序列基本同源的。这一多核苷酸序列同时优选地含有外显子序列或其部分序列。令人满意的是，该多核苷酸序列不含有内含子序列。优选地，RNA分子不产生功能性蛋白质，更优选地，它是不能翻译的。RNA分子的多核苷酸序列优选地与任何天然存在的，正常发挥功能的必需哺乳动物多核苷酸序列是非同源的。本文所述的多核苷酸序列可以利用多靶或多表位途径，例如编码单个靶病原体的一个以上基因的序列或针对一个以上靶病原体或其他类需要静默的靶。
“至少部分双链的RNA分子”包括长度在约100到10,000个多核苷酸之间的RNA多核苷酸序列。目前，最需要的是至少200个多核苷酸长度的序列，但在一个实施方案中，它的长度范围可以在200到8000个多核苷酸之间。在另一个实施方案中，RNA分子的长度低于7500个多核苷酸。仍然在另一个实施方案中，RNA分子可以具有少于5000个多核苷酸的长度。还是在另一个实施方案中，RNA分子可以具有约少于2000个多核苷酸的长度的序列。还是在另一个实施方案中，RNA分子可以具有约少于1000个多核苷酸的序列。还是在另一个实施方案中，RNA分子可以具有约少于750个多核苷酸的序列。
根据多核苷酸序列的组合物和ΔG约-9.2千卡/摩尔，最少地，为了维持RNA分子的稳定性，它至少在双链序列中具有11到30个核苷酸的基本长度。正如本领域已知，ΔG的定义是维持分子构型稳定所需要的最少的外部能量的状态[参见，例如，Jaeger等人，《美国国家科学院院刊》，20卷7706-7710页(1989)；和Soler和Jankowski，《数学生物科学》，2卷167-190(1991)]。根据这一最小值，优选地，至少10％的部分双链的RNA分子序列是双链的。或者，这些RNA分子的双链部分可以至少是该序列的30％。在另一个实施方案中，这些分子的双链部分至少是该序列的50％。仍然在另一个实施方案中，这些分子的双链部分至少是该序列的70％。仍然在另一个实施方案中，这些分子的双链部分至少是该序列的90％。仍然在另一个实施方案中，整个序列都是双链。或者，这些分子的双链部分可以存在于一个或两个末端，如果分子是线性的，可以存在于序列的稍微中间的部分。同样，如果分子是环状，双链部分可以在任何位置。在本发明的一些实施方案中，RNA分子的双链部分只有当分子在哺乳动物细胞中时才变成双链。还是在本发明的其它实施方案中，部分双链的分子是RNA/DNA杂合体，例如体外制备的含有RNA和DNA的单链，或两个这样的单链或它们的部分单链组成双链体。还是在另一个实施方案中，体内或体外制备的RNA分子是RNA单链和DNA单链组成的双链体。
为了能够有效地降低或抑制功能，部分双链的RNA分子的多核苷酸序列必须是与靶多核苷酸序列基本同源的。正如本领域已知，“同源性”或“同一性”指如两个长度的序列之间的匹配的同一性确定的两个肽或两个多核苷酸序列之间的序列相关的程度。通过过去本领域的方法可以容易地计算出同一性和同源性[参见，例如，《计算分子生物学》，Lesk，A.M.，编辑，牛津大学出版社，纽约(1988)；BIOCOMPUTINGINFORMATICS AND GENOME PROJECTS，Smith，D.W，编辑，研究院出版社，纽约(1993)；《序列数据的计算机分析》，第I部分，Griffin，A.M.和Griffin，H.G.编辑，Humana出版社，新泽西，(1994)；《分子生物学序列分析》von Heinje，G.，学术出版社(1987)；和《序列分析入门》，Gribskov，M.和Devereux，J.编辑，M Stockton出版社，纽约(1991)]。由于存在大量的检测两个多核苷酸序列之间的同一性和同源性的方法，术语“同一性”，“相似性”和同源性是本领域技术人员已知的[H.Carillo和D.Lipton，《SIAM J.Applied Math.》48卷1073(1988)]。通常用于确定两个序列之间的同一性或同源性的方法包括，但不限于《Guide to Huge Computer》，Martin J.Bishop，编辑，学术出版社，圣迭戈，1994，和H.Carillo和D.Lipton，《SIAM J.Applied Math.》48卷1073页(1988)中公开的那些。优选的确定同一性或同源性的方法是设计给出两个测试序列之间匹配最大的方法。确定同一性和相似性的方法是在计算机程序中编码好的。优选的确定两个序列之间的同一性或同源性的计算机程序包括，但不限于来自GCG程序包的BESTFIT算法[J.Devereux等人，《核酸研究》12卷(1)387页(1984)]，相关的MACVECTOR程序(牛津)，和FASTA(Pearson)程序。例如，对数据库中天然存在的哺乳动物的多核苷酸序列和靶多核苷酸序列之间的的序列相似性的检索就能够设计需要的适当RNA分子用于本发明。根据靶与任何天然存在的哺乳动物序列之间的同一性和/或靶序列与天然存在的哺乳动物的序列之间的同一性的靠近程度，本领域的一个技术人员可以选择任何特定的RNA分子所必需的同源性的算法和程度，而天然存在的哺乳动物的序列是在用了本发明的方法后需要正常发挥功能的。
在一个优选的实施方案中，利用MACVECTOR程序，缺省的退火温度37℃，RNA多核苷酸序列与靶序列之间令人满意的整体同源性至少是10％，并且RNA多核苷酸序列至少含有一个30个连续的核苷酸，与靶序列中的一个相似的30个核苷酸的区域至少具有50％的同源性的一个片段(窗口)。在另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列令人满意地至少具有30％的整体同源性，并且至少含有一个与靶序列的一个相似的30个核苷酸长度的窗中有50％的同源性的具有30个相连的核苷酸的一个窗。还是在另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列之间令人满意地至少具有50％的同源性，并且至少含有一个与靶序列的相似的30个核苷酸区域有50％的同源性的窗的30个相连的核苷酸的一个窗。在另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列之间整体上令人满意地至少具有70％的同源性，并且至少含有一个与靶序列的一个相似的30个核苷酸的窗之间有50％的同源性的有30个相连核苷酸的一个窗。还是另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列之间至少具有90％的整体同源性，并且至少含有一个与靶序列的一个相似的30个核苷酸区中有50％的同源性的窗有30个相连核苷酸的一个窗。
仍然在另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列在整体上与靶序列令人满意地至少具有10％的同源性，并且至少含有一个与靶序列的一个相似的30个核苷酸的窗的同源性至少70％的一个30相连的核苷酸的一个窗，还是在另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列在整体上至少具有10％的同源性，并且至少含有一个与靶序列相似的30个核苷酸的区域，同源性至少90％的一个30相连的核苷酸的片段(窗)。
仍然在另一个实施方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列之间在整体上至少具有10％的同源性，并且至少含有两个与靶序列的一个相似的30个核苷酸的区域具有同源性至少50％的30个相连的核苷酸的窗。本领域技术人员能够开发这一形式的其它实施方案。
在第二个优选的实施方案中，RNA多核苷酸与靶序列之间在整体上至少具有10％的同源性，并且至少含有一个与靶序列的5个核苷酸的区段(窗)的30个相连的核苷酸的窗具有绝对同源性的5个相连的核苷酸的一个片段(窗口)，其中利用的是MACVECTOR程序，缺省的退火温度是37℃。在这一实施方案的另一个变异方案中，RNA多核苷酸序列与靶序列之间在整体上至少具有30％的同源性，并且至少含有一个与靶序列的一个5个核苷酸的区域有绝对同源的5个连续的核苷酸的窗。还是在另一实施方案中，RNA多核苷酸与靶序列之间在整体上至少具有50％的同源性，并且含有上面所述的绝对同源的5个核苷酸的窗。本实施方案的其它病原体也可以由本领域技术人员开发。
上面的方案中提到的窗的存在允许序列的其余部分的整体同源性降低；但是可以预料，低的整体同源性似乎对下面所述的治疗性组合物的给药剂量有不利的影响。在RNA多核苷酸序列中增加这样的窗的数目似乎能够允许序列的其它部分的整体同源性降低，而不影响剂量。
我们应该理解，选择需要的同源性，选择缺省的程序，选择利用的程序计算同源性是本领域技术人员的技术范围，前提是在本说明书的教导和科学文献的知识范围基础上。
RNA分子的多核苷酸序列最好也与任何天然存在的，正常发挥功能的必需的哺乳动物多核苷酸序列基本非同源，从而，当用于本发明的方法中时，该RNA分子多核苷酸序列没有不利地影响任何天然存在的哺乳动物多核苷酸序列的功能。这样的天然存在的功能性哺乳动物多核苷酸序列包括编码需要的蛋白质的哺乳动物序列，以及非编码的但在健康的哺乳动物中提供必需的调节序列的哺乳动物序列。从基本上说，为了其功能在本发明的任何方法实施后不打乱，用于本发明的RNA分子必需和任何哺乳动物多核苷酸序列有足够区别。正如对确定上面的靶序列的同源性所述，本领域的一个技术人员可以使用上面的计算机算法程序确定RNA分子的多核苷酸序列和正常的哺乳动物序列之间基本缺乏同源性。所以，在一个例示的实施方案中，RNA多核苷酸和选择的正常序列之间的同源性低于上面所述的方案中的同源性。更优选地，在RNA多核苷酸和任何正常的哺乳动物序列之间差不多完全没有同源性。应该理解的是，选择需要的同源性是本领域技术人员的知识范围，也是本说明书的教导和科学文献中的现存的知识所给出的。
最后，本发明的组合物的RNA分子的另一个令人满意的特征是不产生功能性蛋白质，或者是不翻译。该RNA分子或递送试剂可以各种已知的方法工程化，因此可选地不表达功能性蛋白质，或可选地与参与翻译的细胞因子不反应。所以，例如，不管是合成的RNA分子的试剂还是在体内变成RNA分子的试剂都缺乏多聚腺苷酸化序列。同样，试剂可能缺乏蛋白质翻译必需的冈崎片段。在另一个实施方案中，RNA分子还可能缺乏天然的起始甲硫氨酸密码子。还是另一个实施方案，RNA分子多核苷酸序列缺乏帽子结构。还是另一个实施方案，RNA分子没有蛋白质合成的信号。另一个实施方案，RNA分子没有编码序列或功能性非操作性编码序列。在另一个实施方案中，RNA序列被内含子序列间断。在另一个实施方案中，发夹序列位于天然起始密码子前，或不存在。在另一个实施方案中，RNA分子可以是如上所述的RNA/DNA杂合体。所有这些实施方案可以通过已知的如下面引证的那些文章的教导进行设计。
下面是可以用于达到本文所述的多核苷酸抑制的各种特定的实施方案。应该认识到，下面所述的各利RNA(和RNA/DNA杂合体)结构可以单独使用，或结合两个或几个，例如套索(有义或反义)和/或互补环状和/或线性分子使用。反义套索或环状结构也可以单独使用。另外，这些结构可以包括本身互补的区域(例如，串联的有义和反义序列)以及与需要的靶相关的其它反义序列。在本文中，术语“反义”用来指与任可mRNA互补并且能够杂交。
在一个实施方案中，“套索”形式的多核苷酸可以使用。套索含有如与通常的3’-5’键相对的2’-5，-磷酸二酯键。这样的结构是在剪接体和自身裂解的核酶催化的剪接反应中形成的。这些结构是剪接反应的中间产物或副产物。它们可以在体内通过在细胞中表达(转录)制备，或在体外制备。当核糖或脱氧核糖中的游离的5’磷酸基团变成与环回方式中的核糖的2’-OH连接时，形成了套索。套索在环中可能含有10个或更多的核苷酸，或者可以是完整的环，在每个2’-5’-键中具有环回键。连接末端核苷酸的套索产生环状结构。环和/或干可以含有以单个分子串联的有义和反义序列，或者每个单独的套索含有有义或反义序列。在各个分子中含有有义和反义的套索可以作为双链形式一起给药，或者可以单独利用反义套索与mRNA在细胞中形成双链。套索可以是RNA或DNA杂合体，通过杂合体的RNA部分的2’-OH实现2’-5’键[Rees C和Song Q.《核酸研究》，27卷2672-2681页(1999年)；Dame E等人，《生物化学》38卷，3157-3167页，1999年；Clement J.Q.等人《RNA》，5卷206-220页，1999年；Block T和Hill J.《神经病毒学》，3卷313-321页，1997年；Schindewolf CA和Domdey H.《核酸研究》23卷，1133-1139页(1995)]。
在另一个实施方案中，通过末端的2’-5’或3’-5’键可以产生环状RNA(或环状RNA-DNA杂合体)。这些可以利用裂片通过RNA连接酶反应在体外，在近端产生末端，或通过利用自身剪接的核酶(在体内和在体外)酶促产生。提供体外生成或体内表达的一个或几个RNA环，包括有或没有自身互补的单个环，以及双链环状RNA(与靶多核苷酸相关的有义和反义链)，或两个相互有互补区域的，一个与靶互补的两个单链RNA环可以达到需要的抑制。
另一个实施方案利用了单个的RNA(或RNA-DNA杂合体)反义环(没有自身互补的环状RNA，与靶mRNA互补)。还有另一个实施方案利用了与靶mRNA分子互补的RNA-DNA环或环状DNA分子。具有与靶信息互补的串联的有义和反义序列(顺序任意)的单环可以用作抑制靶序列的功能的组合物。优选地，我们利用具有这样的可以形成杆状的自身互补序列以及与靶互补的其它反义序列的环状分子[Schindewolf CA和Domdey H《核酸研究》23卷1133-1139(1995)；Rees C和Song Q.《核酸研究》，27卷2672-2681页(1999)；Block T和Hill J.，《神经病毒学杂志》3卷313-321(1997)]。
在另一个实施方案中，抑制靶序列的组合物是带帽的线性RNA。不管dsRNA是在体外或体内形成的，一条或两个链都可以带帽。在细胞质表达一般不使RNA分子带帽的情况中，加帽子可以通过各种方法，包括利用加帽酶如痘苗加帽酶或α病毒加帽酶来完成。加帽的反义分子可以用于实现靶基因的需要的转录后沉默。加帽RNA可以在体外或在体内制备。通过RNApol II，在核中生成的RNA通常是带帽的。细胞质表达的RNA可能或可能不带帽。表达细胞质病毒加帽酶可以进行加帽。两个都加帽或一个不加帽一个加帽或两个都不加帽的RNA或RNA-DNA杂合体序列可以用于这些组合物中。加帽或不加帽的反义分子可以单独使用或与本文所述的多核苷酸结构任意结合使用。
可以将组合物中的本发明的RNA分子递送到哺乳动物的或哺乳动物细胞中的胞外的病原体中，如RNA分子，或部分双链的RNA序列，或RNA/DNA杂合体，可以通过常规酶合成方法，例如，利用噬菌体T7，T3或SP6 RNA聚合酶，根据如Pormega方法和Applications Guide(第3版，1996)，Doyle，ISBN No.1-882274-57-1等文章中所述的常规酶合成方法在体外生成。
或者，这些分子可以在体外通过化学合成方法生成[参见例如，Q.Xu等人，《核酸研究》，24(18)3643-4(1996年9月)；N.Naryshkin等人，《Bioorg.Khim》，22卷(9)691-8(1996年9月)；J.A.Grasby等人《核酸研究》21卷(19)4444-50(1993年9月)；C.Chaix等人，《核酸研究》17卷(18)7381-93(1989)；S.H.Chou等人《生物化学》，28卷(6)2422-35(1989年3月)；O.Odai等人《Nucl.Acids Symp.Ser.》21卷105-6(1989)；N.A.Naryshkin等人《Bioorg.Khim》22卷(9)691-8页(1996年9月)；S.Sun等人《RNA》，3卷(11)1352-1363(1997年11月)；X.Zhang等人《核酶研究》25卷(20)3980-3(1997年10月)；S.M.Grvaznov等人，《核酸研究》，26卷(18)4160-7页(1998年9月)；M.Kadokura等人《Nucl.Acids Symp.Ser.》37卷77-8(1997)；A.Davison等人《Biomed.Pept.Proteins.Nucl.Acids》，2(1)1-6页(1996)；和A.V.Mudrakovskaia等人《Bioorg.Khim.》，17卷(6)819-22(1991年6月)]。
或者，本发明的RNA分子可以在重组微生物，例如细菌和酵母，或在重组宿主细胞，例如哺乳动物细胞中生成，并通过常规技术从它们的培养物中分离，参见例如Sambrook等人，《分子克隆实验室手册》第二版；冷泉港实验室出版社，冷泉港，纽约，1989年，所述的技术，这是详细叙述这样的技术的典型的实验室手册，也可参见美国专利号5,824,538；5,877,159和65,643,771所述的技术，这几个专利号引入本文作为参考。
这样体外制备或合成的RNA分子可以直接递送到哺乳动物细胞或哺乳动物中，因为它们是在体外生成的。结合本文提供的教导，上面所述的参考文献提供给本领域技术人员设计任何下面特定的实施方案所必需的技术。所以，在一个实施方案中，该组合物“试剂”是双链体(即，它是由两条链组成的)，可以是完全双链的或部分双链的RNA。在另一个实施方案中，试剂是单链RNA有义链。在另一个实施方案中，该组合物试剂是单链RNA反义链。优选地，单链RNA有义或反义链在一个或两个末端形成发夹。令人满意的是，单链RNA有义或反义链在两个末端之间的一些中间部分形成发夹结构。这样的单链RNA有义或反义链也可以设计成本身回折，在体外或体内变成部分双链。用于组合物中的作为有效试剂的现存的RNA分子的另一个例示是含有有义多核苷酸序列和反义多核苷酸序列的单链RNA序列，可选地被非碱基配对多核苷酸序列分开。优选地，该单链RNA序列一旦在细胞内，或在体外合成过程中，具有变成双链的能力。本发明的另一个例示是如上所述的RNA/DNA杂合体。合成的RNA分子的另一个例示是可选地可形成杆结构的环状RNA分子[参见例如，K-S.Wang等人，《自然》，323508-514页(1986)]或者是部分双链的，并且可以根据下面文献所述的技术制备。S.Wang等人，《核酸研究》22卷(12)2326-33页(1994年6月)；Y.Matsumoto等人，《美国国家科学院院刊》，87(19)7628-32(1990年10月)；《美国国家科学院院刊》，91(8)3117-21(1994年4月)；M.Tsagris等人《核酸研究》，19(7)1605-12(1991年3月)；S.Braun等人，《核酸研究》，24(21)4152-7(1996年11月)；Z.Pasman等人《RNA》，2(6)603-10(1996年6月)；P.G.Zaphiropoulos，《美国国家科学院院刊》，93(13)6536-41(1996年6月)；D.Beaudry等人《核酸研究》，23(15)3064-6(1995年8月)，上述文献全部引入作为参考。另一种试剂是在分开的链上存在的，或散布在同一链上的RNA和DNA组成的双链分子。
或者，RNA分子可以在体内形成，再通过“递送试剂”递送，这样，在递送试剂到哺乳动物细胞或哺乳动物中后，在体内生成部分双链的RNA分子。因此，在另一个实施方案中，形成本发明的组合物的试剂是“编码”一个上面所述的RNA分子的双链DNA分子。DNA试剂提供在细胞内转录的核苷酸序列，变成双链RNA。在另一个实施方案中，DNA序列提供在细胞内转录形成上面所述的单链RNA的有义或反义链，或者在一个或两个末端形成发夹或本身回折变成部分双链的脱氧核苷酸序列。组合物的递送试剂DNA分子可以提供含有有义多核苷酸序列和反义多核苷酸序列的单链RNA序列，它或者被非碱基配对的多核苷酸序列隔开，其中单链RNA序列具有变成双链的能力。或者，递送试剂DNA分子能够转录成上面所述的环状RNA分子，该RNA分子可选地可以在体内形成杆状结构或部分双链结构。该DNA分子也可以如上所述在体内生成RNA/DNA杂合体，或含有一个RNA链和一个DNA链的双链体。各种DNA分子可以利用常规技术如上面引证的Sambrook的文献，或在引入作为参考的Promega参考文献中所述的技术来设计。
本发明后面的一个递送试剂能够在哺乳动物细胞中形成任何上述RNA分子，可以是单链或双链质粒或载体。设计成在体外或体内生成如上所述的RNA的表达载体可以含有处于任何RNA聚合酶，包括线粒体RNA聚合酶，RNApolI，RNApolII和RNApolIII的控制下的序列。这些载体可以根据本发明用于在细胞中转录成需要的RNA分子。载体可以如人所愿地设计为利用内源线粒体RNA聚合酶(例如，人线粒体RNA聚合酶，其中，这样的载体可以利用相应的人线粒体启动子)。线粒体聚合酶可以在体内生成加帽的(通过加帽的酶的表达)或未带帽的信息。RNApol I，RNA polII，和RNApol III转录物也可以在体内生成。这样的RNA可以是带帽的或不带帽的，并且如果需要，通过各种方法，包括利用加帽酶如痘苗加帽酶或α病毒加帽酶等来完成细胞质的加帽过程。这样的DNA载体设计成含有一个启动子或结合在一起的几个启动子(线粒体的，RNApolI，II或pol III，或病毒的，细菌的或噬菌体启动子，和同源聚合酶一起)。优选地，当启动子是RNA pol II时，编码RNA分子的序列具有约大于300个核苷酸的开放读码框架，避免了在核内降解。这样的质粒或载体包括来自细菌，病毒或噬菌体的质粒序列。这样的载体包括染色体，附加体和病毒起源的载体，例如，从细菌质粒，噬菌体，酵母附加体，酵母染色体元素和病毒起源的载体，从它们结合体起源的载体，如起源于质粒和细菌遗传元件，粘粒和噬菌粒的载体。所以，载体的一个例子是单链或双链的噬菌体载体。另一个载体的例子是单链或双链RNA或DNA病毒载体。通过已知的技术，将DNA和RNA导入细胞，这样的载体可以作为多核苷酸，优选地作为DNA导入细胞。在噬菌体和病毒载体的情况中载体也可以，并且优选地作为包装好的或带壳的病毒，通过已知的感染和转导技术转染进细胞。病毒载体可以是复制感受态或复制缺陷的。在后一种情况中，病毒繁殖通常仅发生在互补的宿主细胞中。
在另一个实施方案中，递送试剂含有不止一种单链DNA或RNA质粒或载体。作为一个例子，第一个DNA质粒可以提供如上所述的单链RNA有义多核苷酸序列，第二个DNA质粒可以提供如上所述的单链RNA反义多核苷酸序列，其中有义和反义RNA序列具有碱基配对和变成双链的能力。这样的质粒可以含有其它常规质粒序列，如细菌序列，如用于构建质粒和载体来重组表达蛋白质的已知序列。但是，可以满意的是能够表达蛋白质的序列如Kozak区等等不包括在这些质粒结构中。
令人满意的是，生产本发明的dsRNA的载体可以设计成生产两个或多个包括大量与靶序列同源和互补的不同dsRNA。这一途径令人满意的是，单个载体可以生产许多独立操作的ds RNA而不是单个转录单位的单个dsRNA分子，并且通过生产多个不同的ds RNA，自身选择最佳的效果也是可能的。为此可以利用各种方法，包括自我催化序列以及用于裂解的序列，以便产生任意的和/或预定的剪接位点。
提供哺乳动物细胞中形成上述的需要的RNA分子必需的信息的其它递送试剂包括，活的，减毒的或杀死的，失活的重组细菌，该细菌是设计成含有本发明需要的RNA分子必需的序列。利用常规技术，如美国专利号5,824,538；5,877,159；和65,643,771中所述的技术可以制备这样的重组细菌细胞，真菌细胞等等，上述专利引入作为参考。用于制备这些递送试剂的微生物包括上面引证参考文献中列出的，包括，不限于，大肠杆菌，枯草芽胞杆菌，鼠伤寒沙门氏菌，和假单胞菌，链霉菌和葡萄球菌的各种种类。
在哺乳动物细胞中，提供形成需要的上述RNA分子的必需信息的其它递送试剂包括，活的，减毒的或杀死的，失活病毒，和携带如上讨论的需要的RNA多核苷酸序列的特定的重组病毒。这样的病毒可以相似地设计成目前用于将基因递送给细胞用于基因治疗等等的重组病毒，但优选地不具有表达蛋白质或蛋白质的功能片段的能力。可以操作，在体内提供哺乳动物细胞需要的RNA分子的有用的病毒或病毒序列是，不限于，α病毒，腺病毒，腺伴随病毒，杆状病毒，δ病毒，痘病毒，肝炎病毒，疱疹病毒，乳多空病毒(如SV40)，脊髓灰质炎病毒，假狂犬病毒，逆病毒，痘苗病毒，正和负链RNA病毒，类病毒，和拟病毒或它们的部分。这样的各种病毒递送试剂可以应用常规技术如M.DiNocola等人《癌症遗传治疗》5(6)350-6(1998)，和其它，在本发明的指导下设计。
提供在哺乳动物细胞中形成需要的上述RNA分子必需的信息的另一个递送试剂包括活的，减毒或杀死的失活供体细胞，这些细胞已经在体外用合成的RNA分子或DNA递送分子或如上所述的递送重组病毒转染或感染过。然后，将这些供体细胞如下所述对哺乳动物给药，刺激哺乳动物中介导抑制作用的机制。这些供体细胞令人满意地是哺乳动物细胞，如C127，3T3，CHO，HeLa，人肾293，BHK细胞系，和COS-7细胞，优选地是与哺乳动物受体相同的哺乳动物种类。这样的供体细胞可以利用和，如Emerich等人，《神经科学杂志》16卷5168-81页(1996)所述的技术相似的技术制成。更优选地，可以从待治疗的特定哺乳动物中收集供体细胞，和通过体内操作，类似于采用的转化技术，如D.B.Kohn等人《自然方法》，4(7)775-80(1998年)所述的技术制成供体细胞。如果需要，供体细胞也可以来自非哺乳动物种类。
最后，本发明的组合物也可以包括一种或几种上面所述的选定试剂。组合物可以含有上面所述的合成RNA分子，上面所述的合成DNA递送分子，和任何上面所述的其它递送试剂，如重组细菌，细胞和病毒的混合物。本领域技术人员可以容易地选择组合物混合物的特性。
B.本发明的药物(治疗性的或预防性的)组合物药物用途的本发明的组合物令人满意地含有如上所述的合成RNA分子，或在体内提供哺乳动物细胞RNA分子的，在药理可接受载体中的试剂，以及其它用于药物递送的可选成分。药物组合物的特定配方是由递送RNA分子的试剂的形式决定的。
适当的药理可接受载体能促进本发明的多核苷酸组合物的给药，但是其本身是生理惰性的和/或无害的。本领域技术人员可以选择载体。这样的载体包括，但不限于无菌盐水，磷酸盐，缓冲盐，葡萄糖，无菌水，甘油，乙醇，乳糖，蔗糖，磷酸钙，明胶，葡聚糖，琼脂，果胶，花生油，橄榄油，芝麻油，和水和它们的结合体。另外，载体或稀释剂可以包括延迟时间的物质，如甘油单硬脂酸或甘油二硬脂酸，单独或与蜡一起。另外，可以利用慢释放的多聚物配方。配方应该不仅适于递送试剂的形式而且适于给药的方式。根据给药的方式选择适当的载体是本领域技术人员常规的方法。
当组合物含有合成的RNA分子，或试剂是另一个多核苷酸，如DNA分子，质粒，病毒载体，或重组病毒，或多个拷贝的多核苷酸不同的多核苷酸等等，如上所述，组合物可以令人满意地只与一个载体配制成“裸露”的多核苷酸。或者，这样的组合物可以令人满意地含有可选的多核苷酸促进试剂，或“辅助试剂”，如局部麻醉剂，肽，脂，包括正离子脂，脂质体或脂颗粒，聚阳离子如聚赖氨酸，分枝的，三维的聚阳离子，如dendrimer，碳水化合物，阳离子亲脂性分子，去垢剂，苄基铵盐表面活性剂，或另一个有助于多核苷酸传递到细胞的的化合物。用于本发明的这样的有助于试剂或辅助试剂的例子在美国专利号，5,593,972；5,703,055；5,739,118；5,837,533和1996年4月4日公开的W096/10038，1994年8月8号公开的国际专利申请号WO94/16737中有叙述，上述各个专利引入作为参考。
当利用的促进试剂是局部麻醉剂时，优选地是布比卡因，量为多核苷酸组合物的总重的约0.1％到约1.0％是优选的。同样参见，国际专利申请号，PCT/US98/22841，在该专利中，掺入苄基铵盐表面活性剂作为辅助试剂，给药的量约为0.001-0.03％的重量，该专利引入作为参考。
当递送试剂组合物不是多核苷酸组合物，例如是如上所述的转染的供体细胞或细菌时，组合物也可以含有其它试剂，如引入作为参考的美国专利号，5,824,538；5,643,771；5,877,159中讨论的那些。
可以存在于任何组合物中的其它成分有助剂，防腐剂，化学稳定剂，或其它抗原蛋白质。通常，对于在靶标人或动物中起作用的最佳配方，稳定剂，佐剂和防腐剂是最佳的。适当的例示防腐剂包括氯丁醇，山梨酸钾，山梨酸，二氧化硫，丙基没食子酸，对羟基苯甲酸，乙基香草醛，甘油，苯酚，对氯苯酚。可以利用的适当稳定剂成分包括例如，酪蛋白氨基酸，蔗糖，明胶，酚红，N-Z胺，二磷酸单钾，乳糖，乳清蛋白水解产物，和干牛奶。常用的助剂是用于吸引白细胞或增强免疫应答的。这样的助剂包括，Ribi，矿质油和水，氢氧化铝，Amphigen，Avridine，L121/角鲨烯，D-丙交酯-聚丙交酯/糖苷，pluronic plyois，胞壁酰二肽，杀死的胞特菌，皂苷，如Quil A。
另外，可以作为转染试剂和/或复制试剂和/或炎症试剂起作用，并且可以与本发明的组合物一起给药的其它试剂包括生长因子，细胞因子和淋巴因子，如α-干扰素，γ-干扰素，血小板源生长因子(PDGF)，集落刺激因子，如G-CSF，GM-CSF，肿瘤坏死因子(TNF)，表皮生长因子(EGF)，和白细胞介素，如IL-1，IL-2，IL-4，IL-6，IL-8，IL-10，IL-12。另外，成纤维细胞生长因子，表面活性试剂，如免疫刺激复合物(ISCOMS)，佛氏不完全佐剂，LPS类似物包括单磷酸脂A(MPL)，胞壁酰肽，醌类似物和胞囊复合物如角鲨烯和角鲨烯和透明质酸也可以用于和本发明的组合物一起给药。
药物组合物也可以含有其它适于本组合物给药方式的添加剂。所以，这些组合物可以含有适于任何常规的给药途径的添加剂，给药途径包括，不限于肠胃外给药，腹膜内给药，静脉内给药，肌肉内给药，皮下给药，皮内给药，口服给药，局部给药，鼻内给药，肺内给药，直肠给药，阴道给药等等。所有这些途径都适于这些组合物的给药，并且可以根据利用的试剂，治疗的患者和症状，和相似的因素，由参与的医护人员选择。
本发明的组合物也可以含有冻干的多核苷酸，可以与其它药理可接受赋形剂一起生产粉末，液体或悬浮液剂量形式，包括用于鼻内或肺的那些形式，参见例如，Remington药物科学或实践，第二卷，第19版(1995)，例如，95章，汽雾剂；和国际专利申请号，PCT/US99/05547，该专利引入本文作为参考。如果需要，这些组合物的给药途径可以相互结合或进行调节。
在一些优选的实施方案中，可以制备用于对哺乳动物受试者给药的本发明的药物组合物，药物的形式例如是液体，粉末，气雾剂，片剂，胶囊，肠包衣片剂或胶囊或栓剂。
当用作药物组合物时，本发明的组合物可以含有约1纳克到约20毫克的多核苷酸分子作为组合物的递送试剂，如合成的RNA分子或可以是DNA分子，质粒，病毒载体，重组病毒或和混合物的递送试剂。在一些优选的实施方案中，组合物含有约10纳克到约10毫克的多核苷酸序列。在其它实施方案中，药物组合物含有约0.1到约500微克的多核苷酸序列。在一些优选的实施方案中，组合物含有约1到约350微克多核苷酸序列。在其它优选的实施方案中，药物组合物含有约25到约250微克的多核苷酸序列。在一些优选的实施方案中，疫苗和治疗剂含有约100微克的多核苷酸序列。
递送试剂是供体细胞或细菌的本发明的组合物可以剂量约1个细胞到约107个细胞/剂来递送。其中递送试剂是活的重组病毒，基于适当载体的组合物含有约1×102pfu到1×1012pfu/剂。
根据本发明的教导，和观察到的待增殖到多于本发明的组合物转染或感染的细胞的细胞的本发明的方法或组合物的抑制效果的能力，在上面提到的剂量以下可以进行适当的剂量调整。所以，上面的剂量范围仅仅是基线。通常，药物组合物是以能够有效抑制或降低靶多核苷酸序列的功能以治疗或预防疾病，紊乱或感染的量给药的，这样的靶的功能是疾病，或疾病的起因试剂进一步增殖所必需的。根据经验，利用的剂量单位的药物组合物的量是根据体外的细胞的应答和实验动物对本发明的组合物的应答确定的。最佳剂量是每种治疗的形式和适应症的标准方法确定的。所以，这些组合物的给药的剂量，时间，给药的途径和再给药可以考虑治疗的症状，它的严重性，症状的复杂性，和如年龄等等因素和哺乳动物受试者的物理条件，其它活性化合物的应用等等，由本领域的技术人员来确定。
C.本发明的治疗和预防方法本发明的方法可以利用上面详细叙述的组合物，也可能利用可以提供哺乳动物细胞部分双链的RNA分子的本领域目前利用的其它多核苷酸序列(例如，编码功能性的或非功能性的蛋白质的多核苷酸分子，或已知的RNA催化序列如核酶)。但是，可以预料，利用不产生蛋白质的RNA分子，这些方法的效力增强了。这些方法降低或抑制了哺乳动物中，或哺乳动物的细胞中靶多核苷酸序列的功能。如上所述的组合物，药物组合物，给药的剂量或方式对于治疗危害哺乳动物的各种紊乱，包括异源病原生物体，细胞外或细胞内的病原体的感染是特别令人满意的。另外，本发明的组合物可用于预防病原体对哺乳动物的感染，或预防潜伏的病原体的再活化引起的紊乱。这些组合物也可以用于治疗病原体诱导的癌症。
本发明的方法的一个实施方案是治疗哺乳动物中的病毒感染的方法。特别适于这样的治疗的有DNA病毒或有一个中间DNA时期的病毒。这些病毒包括，不限于，逆病毒，疱疹病毒，嗜肝DNA病毒，痘病毒，细小病毒，乳头瘤病毒和乳多空病毒。用本方法治疗的更令人满意的一些特定的病毒包括，但不限于HIV，HBV，HSV，CMV，HPV，HTLV和EBV。用于本方法的试剂提供哺乳动物的细胞如上所述的至少部分双链的RNA分子，该RNA分子与靶多核苷酸基本同源，是感染的哺乳动物细胞中病毒的复制和/或致病所必需的病毒多核苷酸序列。这些靶多核苷酸序列是病毒的繁殖所必需的蛋白质的编码序列，例如，HIVgag，env和pol基因，HPV6L1和E2基因，HPV11L1和E2基因，HPV16 E6和E7基因，HPV18 E6和E7基因，HBV表面抗原，HBV核心抗原，HBV逆转录酶，HSV gD基因，HSV vp16基因，HSV gC，gH，gL和gB基因，HSVICP0，ICP4和ICP6基因，水痘带状疱疹gB，gC和GH基因，和BCR-abl染色体序列，和提供将感染从细胞转移到细胞所必需的调节功能的非编码病毒多核苷酸序列，例如，HIV LTR，和其它病毒启动子序列，如HSV vp16启动子，HSV-ICP0启动子，HSV-ICP4，ICP6和gD启动子，HBV表面抗原启动子，HBV前基因组启动子，等等。如上所述，组合物和多核苷酸吸收增强物或促进剂和可选的药理可接受载体一起给药。对哺乳动物给药的量或剂量是能够有效地降低或抑制哺乳动物细胞中病毒序列的功能的。
如果不希望受理论的束缚，当RNA分子递送到病毒感染的细胞或在病毒感染的细胞中产生时，外源的RNA分子降低或抑制(即，关掉)了同源的病毒序列，并且受自身抑制了，所以病毒序列的功能减弱了或抑制了。正如下面的实施例中证明的，功能效果的抑制从接受外源的RNA分子的哺乳动物细胞转移到没有直接提供外源RNA分子的受试者的其它哺乳动物细胞中。目前在理论上说，这一结果发生在RNA降解水平。
所以，本方法可以用于治疗已经被病毒如HIV感染的哺乳动物受试者，以便关掉或抑制病毒复制和/或致病必需的病毒基因如HIVgag的功能。或者，将本方法用于抑制在哺乳动物中作为潜伏病毒如水痘带状疱疹病毒，并且是疾病如带状疱疹的成因试剂的病毒的功能。同样，根据本方法，通过在哺乳动物受试者中作用于病毒复制和/或致病所必需的一些病毒多核苷酸序列可以治疗已经显示至少部分由病毒，细菌或另一个致病原引起的疾病，如动脉粥样硬化，溃疡，慢性疲劳综合症，和自身免疫紊乱，HSV-1和HSV-2再出现，HPV的持久性感染，如生殖器的疣和慢性HBV感染等等。
本发明的另一实施方案中，如上所述的组合物可以用于在哺乳动物中预防病毒感染的一个方法中。在将哺乳动物与病毒接触之前施用如上所述的方法时，即对哺乳动物给药如上所述的组合物，给药的量能够降低或抑制靶病毒多核苷酸序列的功能，我们期望哺乳动物中保留有外源的RNA分子，并且能够抑制后来哺乳动物中存在的任何同源病毒序列。所以，本发明的组合物可以用于抑制或降低病毒多核苷酸序列在疫苗用途中的功能。
本发明的上述“抗病毒”方法的类似实施方案包括在哺乳动物中治疗或预防病毒诱导的癌症的方法。这样的癌症包括HPV E6/E7病毒诱导的宫颈癌，HTLV诱导的癌症，和EBV诱导的癌症，如伯基特淋巴瘤等等。这一方法是通过对哺乳动物给药如上所述的组合物完成的，其中靶多核苷酸是编码肿瘤抗原或其功能片段的序列，或非表达调节序列，其中抗原或序列的功能是在哺乳动物中维持肿瘤所必需的。这些序列包括，但不限于HPV 16E6和E7序列和HPV 18E6和E7序列。其它序列可以由本领域技术人员选择。本组合物的给药的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中抗原的功能的量，并且优选地利用如上所述的组合物成分，剂量和给药途径。本方法下面的分子机制如上所述。
在本发明的另一个实施方案中，本发明的组合物可以用于治疗或预防细胞内或细胞外的非病毒病原体对哺乳动物的感染的方法中。如本文所用，术语“细胞内病原体”指病毒，细菌，原虫或其它病原体生物体，这些病原体至少部分繁殖或生命循环存在于宿主细胞中，并且在其中产生或导致病原体蛋白质的产生。感染包括细胞内病原体的一个生命循环时期的细胞的细胞内病原体包括，但不限于利斯特氏菌，衣原体，利什曼原虫，布鲁氏菌，分枝杆菌，志贺氏菌，以及原虫，例如，疟疾的成因试剂，P.falciparum。细胞外病原体是在哺乳动物细胞外复制和/或繁殖的那些，例如，淋病和疏螺旋体等等。根据这一实施方案，对已经感染或将要与病原体接触的哺乳动物受试者给药在药理可接受载体中的如上所述的组合物和可选的第二种有助于细胞吸收多核苷酸的试剂可以治疗或可能预防这样的病原体感染。在这种情况下，组合物的RNA分子具有多核苷酸序列，该多核苷酸序列基本上与感染的哺乳动物或哺乳动物细胞中病原体的复制和/或致病所必需的病原体的靶多核苷酸序列同源。如上所述，给药的组合物的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中病原体序列的功能的量。给药的剂量，时间，途径等等如上所述。
结合本文内容本领域技术人员能够容易地选择病毒家族和属，或病原体，包括原核和真核原虫病原体以及多细胞寄生虫，对于它们，可以制成本发明的治疗性或预防性组合物。参见例如，常用的免疫学文章中和美国专利号5,593,972中这样的病原体的目录，上述文献引入作为参考。
本发明的组合物和现有技术中可能的编码蛋白质的分子也可以用于本发明的另一个新的方法中。这样的组合物可用于治疗哺乳动物的一些非病原体的疾病或紊乱，如一些癌症或内在的紊乱。对本发明的治疗或预防特别敏感的症状是在存在异常的哺乳动物的多核苷酸序列时的症状，这样的多核苷酸序列的功能是启动紊乱或紊乱发展所必需的，这样的紊乱可以抑制并且不会对哺乳动物的健康造成危害或不利的影响。用另一句话说，适于这一治疗方法的紊乱的特征是哺乳动物可以在该基因不起作用的情况下生存，或如果该基因的功能显著降低了，也可以生存。在这些情况下，异常的或不正常的多核苷酸序列的功能可以被治疗外源性地替代。在另一情况中，在哺乳动物中存在不正常的多核苷酸序列或基因或它们起作用可以导致疾病，其中哺乳动物也具有多核苷酸序列或基因的正常拷贝，并且其中不正常基因和正常基因之间的差别是核苷酸序列上的差异。在这些情况中，通过本发明的方法抑制不正常多核苷酸序列的功能似乎是允许正常多核苷酸序列在没有外源治疗的情况下起作用。
所以，在一个实施方案中，哺乳动物中治疗或预防癌症的方法包括对哺乳动物给药本发明的组合物，其中靶多核苷酸序列是哺乳动物中不正常癌症的成因多核苷酸序列或基因。本发明的组合物的给药量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中不正常序列的功能的量。如上所述，本组合物可以含有在药理可接受载体中的可选的第二种有助于细胞吸收多核苷酸的试剂，并且给药的剂量，方案和途径如上所述。
以存在不正常和正常多核苷酸序列为特征的哺乳动物的癌症包括慢性骨髓性白血病(CML)和急性成淋巴细胞白血病(ALL)，其中不正常序列是两个正常基因的融合体，即bcr-abl，参见例如，1994年6月23日公开的国际专利公开号WO94/13793中关于这些癌症的叙述，该专利中关于这些疾病的叙述引入作为参考。在这样的癌症或疾病，如CML中，患病的哺乳动物也具有多核苷酸序列或基因的正常拷贝，不正常和正常序列之间的差异在于核苷酸序列中的差异。例如，对于CML，不正常序列是bcr-abl融合体，而正常序列是bcr和abl。所以，上面的方法可以用跨越融合体的靶多核苷酸序列来实施。治疗或预防哺乳动物中这样的癌症的方法包括对哺乳动物给药本发明的组合物，其中靶多核苷酸是哺乳动物中不正常的癌症成因基因的多核苷酸序列，该序列也具有基因的正常拷贝，并且不正常基因和正常基因之间的差异是多核苷酸序列中的差异。本组合物如上所述地和可选的第二种有助于细胞吸收多核苷酸的试剂在药理可接受载体中一起给药，给药的量是能够有效地降低或抑制哺乳动物中不正常序列的功能的量。
所以，本发明包括引起治疗哺乳动物中的疾病或紊乱的上述的分子机制的方法，这些疾病或紊乱的特征是表达了健康的哺乳动物中没有发现的不需要的多核苷酸产物或多核苷酸介导的功能，这种治疗利用的是可以递送给哺乳动物的细胞部分双链的RNA分子的组合物，这种RNA分子与表达或介导不需要的产物或功能的靶多核苷酸序列基本同源，组合物的用量是能够降低或抑制哺乳动物细胞中多核苷酸的功能的量。假如该RNA分子和必需的哺乳动物多核苷酸序列是足够的非同源的，因此它不抑制这些必需序列的功能，那么这一方法可以明显地看到具有许多治疗和预防用途。本领域的技术人员可以容易地选择上述紊乱，并且容易地选择本发明的组合物抵抗的靶多核苷酸序列。
D.本发明的其它方法如上所述的本组合物和利用这些组合物抑制或降低靶多核苷酸序列的功能的常见方法可以用于各种研究和体外应用中。例如，本发明的方法可以用于研究确定细胞系或哺乳动物实验动物中选定的多核苷酸序列的功能，方法是对组织培养物中的细胞或对该动物在体内给药本发明的组合物，其中的RNA分子多核苷酸序列与选定的序列基本同源，并且优选地与动物中的其它多核苷酸序列基本上非同源。该靶序列的功能的抑制允许研究对该动物的生物学和生理学影响。
同样，本方法的应用可以用于制造哺乳动物，细菌，酵母，真菌，昆虫和其它起源的细胞系，这些细胞系由于“沉默”了选定的功能序列，如酶序列，蛋白质表达序列或其表达必需的调节序列而在选定的途径中有缺陷。这样的操作细胞可以用于常规测试或药物筛选测试等等实验中。
在类似的方法中，通过改变足以永久关闭选定基因的功能的给药剂量可以制备“敲除”实验动物。用与如上所述的实验动物中待“敲除”的选定序列足够同源的多核苷酸序列递送RNA分子的本发明的方法提供了开发用于药理和遗传学研究的“敲除”小鼠和其它实验动物的更简单的技术。
利用本组合物和本发明的方法的其它研究方法包括制备真核和原核微生物的突变体，用作微生物生产需要的蛋白质的研究试剂或工业生产菌株。可以预期，结合本文教导其它用途对本领域技术人员是显而易见的。
下面的实施例说明了制备本组合物的方法，和利用本发明的组合物降低和抑制靶多核苷酸序列的方法。利用本组合物的试剂，体外合成的双链RNA分子和HIV gag或HSV gD2的靶多核苷酸序列的这些实施例仅仅说明了本发明的实施方案。本领域技术人员应该理解的是，在本说明书指导下，我们可以容易地选择本组合物的各种试剂，靶多核苷酸序列的特征。这些实施例是说明性的，而不用于限制本发明的范围。
实施例1在病毒感染的细胞中降低或抑制HIVp24的功能在HIV感染期间，病毒基因组被逆转录为DNA模板，该模板整合到被感染的分裂中的细胞的宿主染色体。现在以该整合的拷贝为蓝本，制备更多的HIV颗粒。根据本发明。如果降低或抑制HIV复制和/或致病所必要的聚核苷酸序列的功能，就可以治疗病毒感染。本实施例证明了本发明方法的一个优选方案的行为。
将质粒HIVgpt(艾滋病研究和参考试剂计划目录)用于产生稳定整合的横纹肌肉瘤〖RD〗或COS7细胞系，该细胞系含有缺陷HIV基因组的整合拷贝HIVgpt。HIVgpt基因组编码替代包膜蛋白的真菌酚醛酸〖MPA〗抗性基因，从而授予对MPA的抗性。通过以质粒感染细胞，随后在MPA中选择细胞制备细胞系。克隆扩增对MPA有抗性的细胞。然后利用p24ELISA测试盒〖Coulter公司〗在p24〖胞外分泌的HIVgag多肽〗存在下测试培养了克隆扩增的细胞的培养基。所有细胞是p24阳性。
将两个RD细胞系和COS7细胞系用于证实本发明的一个实施方案，即降低或抑制控制这些细胞中p24合成的HIVp24靶多聚核苷酸的功能。
为了制备本发明的试剂，将位置安排到HIV毒株HXB2的gag基因的相同位点并且缺乏一个帽的一个600多核苷酸〖nt〗有义RNA，一个600nt反义RNA，一个600bp双链RNA〖dsRNA〗，一个多聚腺苷化序列，和一个天然的起始密码子用于转染细胞。通过携带噬菌体T7聚合酶启动子的PCR产物在一个末端转录产生RNA分子〖参见附图1A和1B〗。引物的位置来源于HIV〖HXB2〗的整个基因组的遗传图，Genbank登记号K03455〖参见L.Rather等人，人反录病毒艾滋病的研究3〖1〗57-69〖1987〗〗。正向gag引物映射到位点901-924并且在T7正向gag引物中该序列跟随在T7启动子之后。反向gag引物映射到位点1476-1500并且在T7反向gag引物中该序列跟随在T7启动子之后。
为了制备其中试剂为单链有义RNA的本发明的组合物，该单链T7启动子定位于正向PCR引物的5’末端。将PCR引物用于制备编码ss有义RNA的DNA模板，其中从5’到3’链的顶端底下划线的为T7启动子，T7正向引物gag〖SEQ IDNO1〗是5’CTAATACGACTCACTATAGGGCGGCAGGGAGCTAGAACGATTCGCAG3’和反向gag引物〖SEQ ID NO2〗5’GTGCTATGTCACTTCCCCTTGGTTC3’为了制备其中试剂为单链反义RNA分子的组合物，将T7启动子定位于反向PCR引物的5’末端。这些引物是T7反向引物gag〖SEQ ID NO3〗5’GTAATACGACTCACTATAGGGCGCTGCTATGTCACTTCCCCTTGGTTC3’和正向gag引物〖SEQ ID NO4〗5’GCAGGAGCTAGAACGATTCGCAG3’。
在T7转录反应中包括上面描述的两种类型的PCR产物以产生其中试剂是双链RNA分子的组合物。或者，通过在转录之后将有义和反义RNA混合在一起制备本发明的组合物的试剂。
从单纯疱疹病毒的gD基因衍生类似大小的有义RNA，反义RNA，和dsRNA分子作为对照，通过相同的PCR和T7转录技术产生2型基因组。HSVgD的PCR引物的定位来源于Genbank入藏号K01408，HSVgD2基因的遗传图。正向gD引物映射到313-336；该序列跟随T7正向gD引物的T7启动子之后。反向gD引物映射到位置849-872，跟随T7反向gD引物的T7启动子之后。用于产生这些对照分子的引物组是T7正向gD引物〖SEQ ID