专利名称:特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA及其应用的制作方法癌症是人类健康的第二大杀手,目前临床上使用化疗药物过程中经常出现抗药性,癌细胞往往杀不死,肿瘤经常复发转移而导致死亡。其中很重要的原因之一是这部分癌细胞中的凋亡抑制基因(Bcl2基因)高表达,使肿瘤细胞抗凋亡而不死亡,从而常出现肿瘤复发转移。因此抑制肿瘤Bcl2基因表达的作用是提高化疗药物疗效、彻底杀死癌细胞和防止肿瘤复发转移的重要途径之一。国外已经有采用反义寡核苷酸技术抑制肿瘤Bcl2基因 的创新药物(G3139)进入三期临床研究,但是对慢性淋巴细胞白血病和黑色素瘤的三期临床研究结果不理想而没有得到美国FDA的批准,对食道癌、多发性骨髓瘤、前列腺癌、小细胞肺癌、乳腺癌、肠癌的三期临床研究还在进行中,这可以证明对Bcl2基因的作用靶点没有问题,只是反义寡核苷酸技术敏感性可能低于小核酸干扰技术药物,疗效仍需要提高。而一般文献报道认为小核酸干扰技术药物比反义寡核苷酸技术敏感性要高10-1000倍,毒副作用却明显减小,因此国际上已经出现用小核酸干扰技术药物取代反义寡核苷酸技术药物的趋势。目前小核酸干扰技术(RNAi)是生物科技和创新药物研究中最热门的领域之一,它已经吸引了许多大型制药公司的投资。2006年赢得诺贝尔医学奖的科学成果就是以小核酸干扰技术为基础的。科学界普遍认为,通过利用小核酸干扰技术,有可能产生出前景不错的治疗药物,用于治疗癌症这类采用通常技术难以提高疗效的疾病。目前国际上已有12个对称性小核酸干扰siRNA药物进入一到三期临床试验,但是绝大部分是外用和局部给药,只有二项是全身静脉给药,其中靶向肿瘤相关基因核糖核苷酸还原酶M2亚基的CALAA-Ol对称小核酸干扰药物和抑制肝癌相关基因的ALN-VSP,已被FDA批准进入肿瘤静脉给药的I期临床试验。总体来说,对称小核酸干扰siRNA药物在稳定性和静脉给药技术的递药系统上也还存在部分技术瓶颈性问题。而不对称小核酸干扰研究起步更晚,2008年12月,Sunet al在NATUREBI0TECHN0L0GY上最早提出了新一代不对称RNA干扰技术。而采用化学合成修饰的不对称小核酸干扰药物asiRNA,设计简便、作用迅速、效果明显,稳定性好,活性更稳定,毒副作用更小,更容易进入肿瘤细胞达到靶向抑制作用,因此应用前景更好。经CCK8法、qRT-PCR法、流式细胞仪检测、细胞毒性检测、生长曲线测定、荷瘤小鼠药效学和生存率实验、靶向肿瘤分布实验等,这种asiRNA抑制Bcl2表达的作用更明显,并明显抑制肿瘤生长,延长荷瘤小鼠生存期。与以往药物和siRNA比较,asiRNA是一种作用机理新颖、高效快速、特异稳定、靶向性好、副作用小新的抗肿瘤药物分子
本发明的目的是针对现有技术的上述不足,提供特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA。本发明的另一目的是提供该asiRNA的应用。特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA,所述的asiRNA是通过如下方法设计,并经化学合成得到的从Bcl2基因对称性小核酸干扰分子siRNA出发,通过将siRNA正义链或反义链5’或3’端裁减l_5nt碱基,并于每条链3’端用两个脱氧核糖核酸dTdT突出的核苷酸,形成两条链碱基长度不一致,每条链3’端有两个脱氧核糖核酸dTdT呈单链悬挂,具有14-21nt的能诱发RNA干扰的双链不对称小核酸干扰分子 asiRNA。 所述的asiRNA优选自下列七种asiRNA的其中一种或几种A :5,GG AGG CUG GGA UGC CUU U dTdT 3,3’ dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5,;B :5’ CUG GGA UGC CUU U dTdT 3’3’ dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5’ ;C :5’ G CUG GGA UGC CUU U dTdT 3’3, dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5,;D :5’ GG CUG GGA UGC CUU U dTdT 3’3, dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5,;E :5,AGG CUG GGAUGC CUU U dTdT 3’3’ dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5,;F :5’ G AGG CUG GGA UGC CUU U dTdT 3’3’ dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5,;G :5’ CGGAGG CUG GGAUGC CUU U dTdT 3’3, dTdT C UCC GAC CCU ACG GAA A 5,;进一步优选F :5’ G AGG CUG GGA UGC CUU U dTdT 3’3, dTdT GCC UCC GAC CCU ACG GAA A 5,。或者,所述的特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA优选通过如下方法设计,并经化学合成得到的从Bcl2基因对称性小核酸干扰分子siRNA出发,通过将siRNA正义链或反义链5’或3’端裁减l_5nt碱基,于每条链3’端用两个脱氧核糖核酸dTdT替代3’端突出的核苷酸,并采用胆固醇、硫代、甲基化、磷酸化、氟代对正义链或/和反义链进行化学修饰,形成两条链的碱基长度不一致,每条链3’端有两个脱氧核糖核酸dTdT呈单链悬挂,具有14-21nt的能诱发RNA干扰的双链不对称小核酸干扰分子 asiRNA。所述的特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA进一步优选下列九种asiRNA的其中一种或几种H :5’ choI-GAGGCUGGGAUGCCUUUdTdT 3’3’ dTdTGCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;I :5,chol-G-s-A-s-G-s-GCUGGGAUGC-s-C-s-(FU)-s-(FU)-S-(FU)dTdT 3,3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;J :5,chol-(mG)(mA)(mG)GCUGGGAUGCC(FU)(FU)(FU)dT-s-dT 3,3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;K : 5 ’ choI-GAGGC (FU)GGGA (FU)GCC (FU) (FU) (FU)dT-s-dT 3, 3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;L :5,chol-G-s-A-s-GGCUGGGAUGCC(FU)(FU)(FU)dT-s-dT 3,3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;M :5’ choI-G-s-A-s-GGC(FU)GGGA(FU)GCC(FU)(FU)(FU)dT-s-dT 3’3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;N :5’ chol-(mG)(mA)(mG)GCUGGGAUGCC(mU)(mU)(mU)dT-s-dT 3’3’ dT-s-dT G-s-C-s-C-s-(mU)-s-C-s-CGACCCUACGGAAA-P 5’ ;0 :5’ chol-(mG) (mA)(mG)GCUGGGAUGCC(mU)(mU)(mU)dT-s-dT 3’3, dT-s-dTGCC(mU)CCGACCC(mU)ACGGA(mA)A 5’;P :5’ chol-(mG)(mA)(mG)GCUGGGAUGCC(mU)(mU)(mU)dT-s-dT 3’3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;更进一步优选J :5,chol-(mG)(mA)(mG)GCUGGGAUGCC(FU)(FU)(FU)dT-s-dT 3,3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;或P :5’ chol-(mG)(mA)(mG)GCUGGGAUGCC(mU)(mU)(mU)dT-s-dT 3’3’ dTdT GCCUCCGACCCUACGGAAA 5’ ;其中,chol为胆固醇修饰、s为硫代修饰、m为甲基化修饰、P为磷酸化修饰、F为氟代修饰。所述的特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA在制备抗肿瘤药物中的应用。有益效果本发明提供的从siRNA设计裁减碱基和用化学合成法合成正义链与反义链长度不一致的能诱发RNA干扰的不对称小核酸干扰asiRNA,并采用胆固醇、或/和硫代、或/和甲基化、或/和磷酸化、或/和氟代碱基化学修饰正义链或/和反义链的碱基,使不同结构的asiRNA较之对称的siRNA更加稳定,抑制Bcl2表达的活性更强,毒副作用更小,更容易进入肿瘤细胞达到靶向抑制作用。本发明asiRNA可以用于全身静脉给药,制备成稳定、有效、低毒的抑制肿瘤Bcl2基因表达的不对称小核酸干扰基因治疗药物。图I :转染不同siRNA和asiRNA后,qRT-PCR检测HeLaB2细胞中Bcl_2mRNA的相对表达量。其中control为转染不相关siRNA的阴性对照,15/21-19/21,为正义链缩短的不对称siRNA,分别对应表I中的B-F ;21/21为常规对称siRNA。图2 :流式细胞仪检测不同Bcl2_asiRNA对HelaB2细胞中的Bcl2蛋白的抑制效率。其中15/21-19/21对应的样品同图I。21/19为反义链缩短的不对称asiRNA,对应表I中G。图3 CCK8检测不同Bcl2_asiRNA对HelaB2细胞增殖抑制效率。各组代表的样品同图I。图4 CCK8 检测 Bcl2_asiRNA(19/21)和常规 siRNA(21/21)对 HelaB2 细胞毒性影响,其中Bcl2-asiRNA(19/21)对应表I中的F,siRNA及asiRNA的浓度分别为0. 33nM,
3.3mM, 33nM和330nM,以药物浓度对细胞活性作图。图5 :Bcl2_asiRNA (表 I 中 F)及 siRNA (21/21)与顺钼联合使用对 HelaB2 细胞体外抑制作用。其中各组如下1 =Lipo 2000转染19/21asiRNA组;2 :Lipo 2000转染21/21siRNA 组;3 Lipo2000 转染 19/21 asiRNA+ 低剂量顺钼(I 微克)组;4 =Lipo 2000 转染21/21siRNA+低剂量顺钼组;5 :低剂量顺钼(I微克)单独组;6 :增倍剂量顺钼(2微克)组。图6 :Bcl2_asiRNA和siRNA对化疗药物顺钼耐药的HelaB2细胞生长的影响,HelaB2组未不进行任何转染的对照,Control组为转染不相关siRNA的阴性对照,19/21为正义链19bp的asiRNA(表I中的F),21/21为常规对称siRNA。纵坐标为顺钼耐药HelaB2 细胞的个数。图7 :流式细胞仪检测不同修饰的Bcl2_asiRNA对HelaB2细胞中的Bcl2蛋白的抑制效率。其中Control为转染不相关siRNA的阴性对照;19M0/21-19M6/21M2分别代表对正义链19bp的asiRNA进行不同方式的修饰,具体修饰方式对应表I中的H-P。图8 :静脉注射修饰的Bcl2-asiRNA(19M2/21,表I中的J)对荷H22肝癌小鼠肿瘤体积的抑制曲线。其中NS为尾静脉注射生理盐水的空白对照组;CTX为腹腔注射30mg/kg CTX的阳性对照组;脂质体空白为尾静脉注射单独脂质体递送系统的阴性对照;脂质体-Bcl2-asiRNA-M2为将经过修饰的Bcl2_asiRNA经脂质体递送系统包裹后,尾静脉注射后的小鼠肿瘤体积的抑制效果。图9 :静脉注射修饰的Bcl2_asiRNA(19M2/21,表I中的J)对荷H22肝癌小鼠生存率的影响。各组注射情况和样品同图8。图10 :静脉注射修饰的Bcl2_asiRNA(表I中的P)在荷人肝癌裸鼠各器官的分布及靶向肿瘤作用,采用表I中P样品用荧光Cy5标记,在样品注射Ih进行活体成像定量观察各器官asiRNA残留量(图IOa)并在Ih处死动物取出内脏进行活体成像观察(图IOb),图IOb中从左向右依次为心、肝、脾、肺、肾、肿瘤。
表l、Bcl2_asiRNA的编号、序列、名称、修饰类型
本发明属于生物医药领域,公开了特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA及其应用。所述的asiRNA是通过如下方法设计,并经化学合成得到的从Bcl2基因对称性小核酸干扰分子siRNA出发,通过将siRNA正义链或反义链5’或3’端裁减1-5nt碱基,并于每条链3’端用两个脱氧核糖核酸dTdT突出的核苷酸,形成两条链碱基长度不一致,每条链3’端有两个脱氧核糖核酸dTdT呈单链悬挂,能诱发RNA干扰的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA。本发明asiRNA较之常规的siRNA更加稳定,抑制Bcl2表达的活性更强,可在制备抗肿瘤药物中应用。
特异性抑制肿瘤凋亡抑制基因Bcl2的双链不对称小核酸干扰分子asiRNA及其应用制作方法
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