專利名稱::抑制腫瘤和白血病細胞VEGF表達和增殖的siRNA及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明屬于分子生物學(xué)與生物醫(yī)藥
技術(shù)領(lǐng)域:
,具體為抑制VEGF蛋白表達和增殖的siRNA序列及應(yīng)用。
背景技術(shù):
:RNAi是雙鏈RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默(Post-transcriptionalgenesilencing,PTGS),在此情況下啟動子是活躍的,靶基因能被轉(zhuǎn)錄,但不能正常積累mRNA。各種體內(nèi)外實驗證實21-23個nt的短雙鏈RNA,g卩siRNA(shortinterferenceRNA,siRNA),可在哺乳動物細胞組織內(nèi)引起基因封閉作用,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,無須象反義核苷酸那樣進行廣泛的化學(xué)修飾以提高其半衰期,并能在低于反義核苷酸幾個數(shù)量級的濃度下,使靶基因降至極低水平甚至完全"敲除",從而產(chǎn)生缺失突變表型。siRNA的干預(yù)效應(yīng)關(guān)鍵取決于其耙基因序列的選擇,任一nt的錯誤均會導(dǎo)致RNAi效應(yīng)的喪失,這種高度序列特異性使其對點突變、序列插入和缺失的選擇性基因靜寂有很重要的藥理作用。已證明,siRNA技術(shù)可單獨或與其它現(xiàn)有的治療手段一同用于突變所致的疾病,如病毒感染、脊髓延髓肌肉萎縮癥(SBMA),還可用于治療腫瘤。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)通過促進內(nèi)皮細胞的增殖、生存和遷移而刺激血管的生成,在胚胎生成、骨骼的生長以及生殖活動中是一種生理性血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,在腫瘤的血管生成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在各種腫瘤和白血病細胞中,都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)VEGF表達上調(diào),而且它與腫瘤和白血病的進展和預(yù)后差密切相關(guān)。肝癌作為實體瘤,其發(fā)生、發(fā)展與腫瘤血管生成有著密切的聯(lián)系。VEGF在肝癌中高表達,與肝癌的分期、分級以及預(yù)后密切相關(guān)。將VEGF作為RNA干擾的耙標,利用VEGFsiRNA阻斷VEGF及其受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,從而阻斷VEGF促血管形成,達到抑制肝癌細胞增殖的目的。因此,通過干擾VEGFmRNA,阻斷血管形成,抑制腫瘤的生長、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移已經(jīng)成為腫瘤治療的一種新策略。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供能在細胞和蛋白水平上抑制肝癌和白血病細胞株VEGF表達的siRNA以及提供該siRNA在制藥中的應(yīng)用。為達上述目的,發(fā)明人采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA序列,通過實驗篩選以下9條高效VEGFsiRNA序列(見表l):表l9條高效VEGFsiRNA序列靶標位置正義鏈序列反義鏈序列名稱(Target)Sense(5,-3')Antisense(3'-5')VEGFsiRNAl106-126UCAUCACGAAGUGGUGAAGUUUUAGUAGUGCUUCACCACUUCVEGFsiRNA2386-406UGCAGACCAAAGAAAGAUAUUUUACGUCUGGUUUCUUUCUAUVEGFsiRNA3539-559GAUCCGCAGACGUGUAAAUUUUUCUAGGCGUCUGCACAUUUAVEGFsiRNA4337-357GGCCAGCACAUAGGAGAGAUUUUCCGGUCGUGUAUCCUCUCUVEGFsiRNA5588-608GGCGAGGCAGCUUGAGUUAUUUUCCGCUCCGUCGAACUCAAUVEGFsiRNA6615-635CGUACUUGCAGAUGUGACAUUUUGCAUGAACGUCUACACUGUVEGFsiRNA7401-421GAUAGAGCAAGACAAGAAAUUUUCUAUCUCGUUCUGUUCUUUVEGFsiRNA8610-630CGAACGUACUUGCAGAUGUUUUUGCUUGCAUGAACGUCUACAVEGFsiRNA9423443UCAGUUCGAGGAAAGGGAAUUUUAGUCAAGCUCCUUUCCCUU上述任一條VEGFsiRNA可用于制備抗腫瘤、抗肝癌或抗白血病的藥物。RNA干擾技術(shù)是將一段雙鏈的siRNA導(dǎo)入細胞,使具有同源序列的基因表達受到抑制,是腫瘤基因治療的新領(lǐng)域。本發(fā)明的siRNA序列的長度均為19bp,這些siRNAs既足夠長誘導(dǎo)基因特異性抑制,又足夠短,逃避宿主干擾素反應(yīng)。本發(fā)明將上述針對VEGFmRNA編碼區(qū)不同位置的9條VEGFsiRNA序列分另導(dǎo)入肝癌7721細胞和白血病細胞HL60,結(jié)果顯示肝癌細胞和白血病細胞的增殖受到抑制,同時VEGF蛋白的表達量降低。雖然針對同一靶基因,但位置不同,效果不同。本發(fā)明從細胞的增殖和靶基因蛋白的表達得到的結(jié)果是一致的。9條VEGFsiRNA序列均能抑制肝癌細胞和白血病細胞的生長和增殖,以VEGFsiRNA2、VEGFsiRNA7、VEGFsiRNA8、VEGFsiRNA4、VEGFsiRNA6和VEGFsiRNA9的效果好,且均優(yōu)于反義寡核苷酸對照組。ELISA法檢測,與空白對照組相比,VEGFsiRNAlVEGFsiRNA9組細胞VEGF蛋白的表達水平明顯地降低,VEGFsiRNA2和VEGFsiRNA7抑制耙基因表達的效果最好??梢姡琑NA干擾在腫瘤和白血病的基因治療方面的效果優(yōu)于與反義技術(shù)。VEGFsiRNA因其序列的特異性,可以特異地降解VEGFmRNA,從而降低VEGF蛋白的表達水平;VEGFsiRNA具有雙鏈結(jié)構(gòu),比反義寡核苷酸更易抵御細胞內(nèi)核酶的降解;VEGFsiRNA不需要化學(xué)修飾,可以避免反義寡核苷酸全硫代修飾引起的細胞毒性。因此,VEGFsiRNA可成為腫瘤和白血病基因治療的重要工具。圖l是各實驗組分別作用于SMMC7721細胞后MTT法測得各組細胞的存活率比較圖。*表示有統(tǒng)計學(xué)意義。圖2是各實驗組分別作用于SMMC7721細胞后CCK8法測得各組細胞的存活率比較圖。*表示有統(tǒng)計學(xué)意義。圖3是各實驗組分別作用于SMMC7721細胞后ELISA法測得各組細胞VEGF蛋白表達水平比較圖。*表示有統(tǒng)計學(xué)意義。圖4是各實驗組分別作用于HL60細胞后MTT法測得各組細胞的存活率比較圖。具體實施方式實施例一VEGFsiRNA的設(shè)計與合成。從Genbank獲得VEGFmRNA全序列,采用以下原則設(shè)計siRNA序列①在mRNA的起始密碼子AUG的下游50100nt處開始設(shè)計;②以AA(N19)為模式;③G/C的百分比為30%~70%;④一行中不要有4個以上的A或T;⑤一行中不要有4個及以上的G;⑥一行中不要有7個連續(xù)的GC鏈延伸;⑦完成序列比對(BLAST),以保證特異性;⑧結(jié)合RNAstructure3.7軟件,計算總自由能overallAG37。表2顯示,設(shè)計VEGFsiRNA序列9條,同時設(shè)計反義寡核苷酸對照(中國專利申請?zhí)?3139788.3),陽性對照(針對GAPDH基因)。siRNA模板和反義藥物(全硫代修飾)由上海生工生物工程有限公司合成,使用Ambion公司的siRNA構(gòu)建試劑盒合成VEGFsiRNA。表2設(shè)計的VEGFsiRNA及反義對照、陽性對照名稱耙標位置正義鏈序列反義鏈序列總自能TargetSense(5'-3')Antisense(3'-5')Overall△G37VEGFsiRNAl106-126UCAUCACGAAGUGGUGAAGUUUUAGUAGUGCUUCACCACUUC-12.7VEGFsiRNA2386-406UGCAGACCAAAGAAAGAUAUUUUACGUCUGGUUUCUUUCUAU-15.9VEGFsiRNA3539-559GAUCCGCAGACGUGUAAAUUUUUCUAGGCGUCUGCACAUUUA-9.9VEGFsiRNA4337-357GGCCAGCACAUAGGAGAGAUUUUCCGGUCGUGUAUCCUCUCU-5.3VEGFsiRNA5588-608GGCGAGGCAGCUUGAGUUAUUUUCCGCUCCGUCGAACUCAAU-0.8VEGFsiRNA6615-635CGUACUUGCAGAUGUGACAUUUUGCAUGAACGUCUACACUGU-17.2VEGFsiRNA7401-421GAUAGAGCAAGACAAGAAAUUUUCUAUCUCGUUCUGUUCUUU-14.3VEGFsiRNA8610-630CGAACGUACUUGCAGAUGUUUUUGCUUGCAUGAACGUCUACA-17.8VEGFsiRNA9423-443UCAGUUCGAGGAAAGGGAAUUUUAGUCAAGCUCCUUUCCCUU-12.8VEGF反義81掘GGGTGCAGCCTGGGACCACT陽性對照GAPDH模板由ambion公司試劑盒提供實施例二MTT法分析各實驗組對SMMC7721細胞增殖的抑制效果。人的肝癌SMMC7721細胞培養(yǎng)于RPMI1640培養(yǎng)液中(含10%小牛血清、青霉素和鏈霉素的終濃度為100U/毫升),置于37'C、含5%(:02溫箱孵育,用0.25%的胰蛋白酶消化。取對數(shù)生長期的SMMC7721細胞,配制2.0xl(yVmL起始濃度細胞,每孔加100nL到96孔培養(yǎng)板內(nèi)(Coming,美國),設(shè)空白對照組、脂質(zhì)體對照組(Invitrogen公司)、陽性對照組(針對GAPDH基因)、反義組(25nmol/L)及siRNAl-9組(25nmol/L)。每組5孔,接種24h后棄去上清,轉(zhuǎn)染siRNA1-9和對照組,置37'C,飽和濕度,5%C02培養(yǎng)箱中無血清繼續(xù)培養(yǎng)4h,再各補加無雙抗含10%胎牛血清的164010(HiL,72h后加入MTT20pL/L,孵箱內(nèi)孵育4h后棄上清,加入DMSO150^L/L在570nm的波長的酶標儀下檢測各組的吸光度。MTT實驗中通過方差分析發(fā)現(xiàn)各個組別之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=20.21,P<0.01)。VEGFsiRNAlVEGFsiRNA9組與空白對照組之間均有顯著差異,其中VEGFsiRNA2、VEGFsiRNA4、VEGFsiRNA6、VEGFsiRNA7、VEGFsiRNA8、VEGFsiRNA9對細胞增殖的抑制效果均好于反義藥物組。結(jié)果見圖1和表3。表3MTT法分析各實驗組對SMMC7721細胞增殖的抑制效果組別Xs(OD值)細胞存活率%VEGFsiRNAl0.1030.024**△△26.12VEGFsiRNA20.0740.011**△△18.83VEGFsiRNA30.1570.020**39.95VEGFsiRNA40細0.011**AA20.36VEGFsiRNA50.1110.006**AA28.24VEGFsiRNA60.0870細**△△22.22VEGFsiRNA70.1290.011**△32.82VEGFsiRNA80.0970.012**△△24.60VEGFs簡A90.0930.007**23.66陽性對照組0.1520.01238.85脂質(zhì)體對照組0.2090細53.35反義藥物組0.2020.03851.40空白對照組0,3930.005100.00與空白對照組相比,a表示P0.05,"表示PO.Ol與反義藥物組相比,A表示P0.05,AA表示PO.Ol實施例三CCk8法檢測各實驗組siRNA抑制肝癌SMMC7721細胞增殖的效果。人的肝癌SMMC7721細胞培養(yǎng)于RPMI1640培養(yǎng)液中(含10%小牛血清、青霉素和鏈霉素的終濃度為100U/毫升),置于37。C、含5%(302溫箱孵育,用0.25%的胰蛋白酶消化。取對數(shù)生長期的7721細胞,配制1.0xl0VmL起始濃度細胞,接種96孔板,每孔100ul,置37。C,飽和濕度,5%C02培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。于72h每孔加入10ul的CCK8試劑,然后把培養(yǎng)板放在C02培養(yǎng)箱內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)2小時,在450nm波長處測定吸光度,參考波長為655nm。細胞存活率=實驗組吸光度/對照組吸光度xlOOQ/。。使用CCK8試劑盒測定各個藥物組別。經(jīng)過方差分析,各個實驗組之間有統(tǒng)計學(xué)差異(F-17.46,PO.Ol),VEGFsiRNAlVEGFsiRNA9組與空白對照組之間均有顯著差異(PO.01);兩兩比較分析發(fā)現(xiàn)VEGFsiRNA2、VEGFsiRNA4、VEGFsiRNA6、VEGFsi認A7、VEGFsiRNA8、VEGFsiRNA9的效果均好于反義藥物組,而VEGFsiRNAl、VEGFsiRNA3、VEGFsiRNA5與反義藥物組沒有差異。結(jié)果見圖2和表4。表4CCK8法分析各實驗組對SMMC7721細胞增殖的抑制效果組別xs(OD值)細胞存活率%VEGFsiRNAl0.9390.129**46.30VEGFsiRNA20.7260.052**AA35.76VEGFsiRNA3l遍0.084**49.59VEGFsiRNA40.7630.070**AA37.60VEGFsiRNA51.0490.245**51.67VEGFsiRNA60.7890.094**AA38.91VEGFsiRNA70.7320.163**AA36.08VEGFsiRNA80.7810.184**AA38.50VEGFsiRNA90.7360.174**AA36.26陽性對照組1.2960.30263.84脂質(zhì)體對照組1.4240.32170.19反義藥物組1.1750.19857.89空白對照組2.0290.132100.00與空白對照組相比,承表示P〈0.05,^表示P〈0.01與反義藥物組相比,A表示P0.05,AA表示P〈0.01實施例四VEGFsiRNA抑制肝癌SMMC7721細胞VEGF蛋白表達的測定。人的肝癌SMMC7721細胞培養(yǎng)于RPMI1640培養(yǎng)液中(含10%小牛血清、青霉素和鏈霉素的終濃度為100U/毫升),置于37t:、含5%(302溫箱孵育,用0.25%的胰蛋白酶消化。將對數(shù)生長期的SMMC7721細胞接種96孔板,每孔100ul,置37"C,飽和濕度,5%C02培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。SiRNAl-9組和反義寡核苷酸藥物組按25nm分別轉(zhuǎn)染細胞,72h后離心收取上清夜,VEGF蛋白測定按人VEGFELISA試劑盒說明書操作(晶美生物工程有限公司),加入終止液混勻后即刻用酶標儀(BIO-RID公司)測定OD45o值,標準品和樣品孔的OD值減去空白孔的OD值。以標準品的OD值為縱坐標,標準品的濃度(pg/ml)為橫坐標,繪制標準曲線并求出標準曲線方程。通過樣品的OD值在標準曲線方程內(nèi)求出樣品VEGF濃度。結(jié)果見圖3和表5。表5ELISA法分析各實驗組的細胞VEGF蛋白的表達水平組別細胞培養(yǎng)液中VEGF濃度pg/ml(xs)VEGF蛋白抑制率。/。VEGFsiRNAl2510.5330.8734.74VEGFsiRNA21906.84160.15**AA50.43VEGFsiRNA32568.95267.10**33.22VEGFsiRNA42086.3245.83AA45.77VEGFsiRNA52171,58170,52**A43.55VEGFsiRNA62620.53307.01**31.88VEGFsiRNA71821.58158.82**AA52.65VEGFsiRNA82085.2660.57**AA45.79VEGFsiRNA92585.7952.71"32.78陽性對照組2963.68136.7022.96脂質(zhì)體對照組2918,95167.9524.12反義藥物組2735.26102.1528.90空白對照組3846.84906.150與空白對照組相比,*表示?<0.05,"表示PO.Ol與反義藥物組相比,A表示P0.05,AA表示P〈0.01實施例五CCK8法檢測各實驗組siRNA抑制白血病HL60細胞增殖的效果。分別用25nM,50nM,100nM的VEGFsiRNA2、VEGFsiRNA7和反義藥物組作用HL60細胞,結(jié)果轉(zhuǎn)染24小時,采用嵌套設(shè)計資料的方差分析發(fā)現(xiàn),同一藥物的不同濃度之間無統(tǒng)計學(xué)差異,而不同組別之間差異顯著(F=4.231,P=0.016),其中VEGFsiRNA2、VEGFsiRNA7與空白對照組有差異,而反義藥物組與空白對照組無統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)果見圖4和表6。表6轉(zhuǎn)染藥物24小時后的細胞生長狀況<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實施例六VEGFsiRNA在制備抗肝癌和白血病藥物中的應(yīng)用。取實施例一合成的VEGFsiRNAl9中任一條序列,配制成濃度為25nmo1/1的抗肝癌或抗白血病藥品,臨床上可以通過靜脈注射或者直接將siRNA藥物直接注射到瘤體內(nèi)進行治療。實施例七VEGFsiRNA在制備抗肝癌和白血病藥物中的應(yīng)用。取實施例一合成的VEGFsiRNA2和VEGFsiRNA7,混合配制成濃度為25nmol/l的抗肝癌或抗白血病藥品,臨床上可以通過靜脈注射或者直接將siRNA藥物直接注射到瘤體內(nèi)進行治療。SEQUENCELISTING<110>暨南大學(xué)<120>抑制腫瘤和白血病細胞VEGF表達和增殖的siRNA及應(yīng)用<130>1<160>18<170>Patentlnversion3.2<210>1<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNAl序列正義鏈<400>1ucaucacgaaguggugaaguu21<210>2<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>釆用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNAl序列反義鏈<400>2uuaguagugcuucaccacuuc21<210>3<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA2序列正義鏈<400>3ugcagaccaaagaaagauauu21<210>4<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAs加cture3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA2序列反義鏈<400>4uuacgucugguuucuuucuau21<210>5<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA3序列正義鏈<400>5gauccgcagacguguaaauuu21<210>6<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA3序列反義鏈<400>6uucuaggcgucugcacauuua21<210>7<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA4序列正義鏈<400>7ggccagcacauaggagagauu21<210>8<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA4序列反義鏈<400>8uuccggucguguauccucucu21<210>9<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA5序列正義鏈<400>9ggcgaggcagcuugaguuauu21<210>10<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA5序列反義鏈<400>10uuccgcuccgucgaacucaau21<210>11<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA6序列正義鏈<400>11cguacuugcagaugugacauu21<210>12<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstracture3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA6序列反義鏈<400>12uugcaugaacgucuacacugu21<210>13<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA7序列正義鏈<400>13gauagagcaagacaagaaauu21<210>14<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAs1ructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA7序列反義鏈<400>14uucuaucucguucuguucuuu21<210>15<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA8序列正義鏈<400>15cgaacguacuugcagauguuu21<210>16<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>釆用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA8序列反義鏈<400>16uugcuugcaugaacgucuaca21<210>17<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA9序列正義鏈<400>17ucaguucgaggaaagggaauu21<210>18<211>21<212>RNA<213>Artificialsequence<220><223>采用siRNA設(shè)計法則并結(jié)合RNAstructure3.7軟件輔助設(shè)計VEGFsiRNA9序列反義鏈<400>18uuagucaagcuccuuucccuu2權(quán)利要求1、一種抑制腫瘤和白血病細胞VEGF表達和增殖的siRNA,其特征在于所述siRNA序列如下VEGFsiRNA3正義鏈GAUCCGCAGACGUGUAAAUUU,反義鏈UUCUAGGCGUCUGCACAUUUA。2、權(quán)利要求l所述的siRNA序列用于制備抗腫瘤的藥物。3、權(quán)利要求l所述的siRNA序列用于制備抗肝癌的藥物。4、權(quán)利要求l所述的siRNA序列用于制備抗白血病的藥物。全文摘要本發(fā)明屬于分子生物學(xué)與生物醫(yī)藥
技術(shù)領(lǐng)域:
,具體為9條抑制VEGF蛋白表達的增殖的siRNA序列。經(jīng)過MTT和CCK8法檢測,9條VEGFsiRNA改變SMMC7721細胞的生物學(xué)特性,抑制腫瘤和白血病細胞的生長和增殖,ELISA檢測9條VEGFsiRNA序列均可下調(diào)VEGF蛋白的表達。形態(tài)學(xué)觀察,VEGFsiRNA能引起腫瘤和白血病細胞發(fā)生形態(tài)變化。因此,VEGFsiRNA可用于制備抗腫瘤和白血病的藥物。文檔編號C07H21/00GK101113440SQ20071013724公開日2008年1月30日申請日期2005年6月3日優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日發(fā)明者洹張,荊春霞申請人:暨南大學(xué)