CN116768950B - 一种起始加帽寡核苷酸引物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种起始加帽寡核苷酸引物及其应用,具体的说,涉及式(Ⅰ)所述化合物、立体异构体、或药学上可接受的盐的起始加帽寡核苷酸引物及其药物组合物。所述加帽类似物可明显提升细胞水平以及小鼠体内水平的mRNA翻译效率。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域,具体涉及一种起始加帽寡核苷酸引物及其应用。
背景技术
mRNA的结构主要有五个部分,从5'到3'包括:5'帽子结构(5'Cap)、5'非翻译区(5'UTR)、编码蛋白的开放阅读框、3'非翻译区(3'UTR)和一个PolyA尾。mRNA帽子结构m7G[5′]ppp[5′]N,其中7-甲基鸟苷残基通过5′−5′三膦酸键连接到转录RNA的5′端。5'帽子结构(5'Cap)作为翻译起始的结构,为核糖体对mRNA的识别提供了信号。
虽然加帽类似物(起始加帽寡核苷酸引物)已经经过了三代的发展,分别是第一代的mCap、第二代的ARCA和第三代的Cap 1帽子类似物CleanCap。然而,目前的加帽类似物依然存在加帽效率低,以及mRNA翻译效率低等相关问题。
本申请通过对加帽类似物进行结构的修饰,提高了mRNA体外转录产量、加帽效率,以及细胞水平mRNA翻译效率,同时提高了mRNA小鼠体内翻译效率。
发明内容
为解决现有加帽类似物翻译效率低的问题,本申请提供一种起始加帽寡核苷酸引物,可明显提升细胞水平以及小鼠体内水平的mRNA翻译效率。
本发明所述起始加帽寡核苷酸引物,为下述式(Ⅰ)所示化合物、立体异构体、或药学上可接受的盐:
式(Ⅰ),
其中,表示单键或双键;
表示单键或无;
R1和R2分别独立地选自H、OH、卤素、C1-6烷基、C1-6烷氧基;其中C1-6烷基、C1-6烷氧基未被取代,或被一个或多个R5取代,R5为烷基、烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种;
R3选自H、OH、卤素、C1-6烷基、C1-6烷氧基、氧且所述氧与4’上的碳形成桥环;其中C1-6烷基、C1-6烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为烷基、烷氧基;
R4选自H、OH、C1-6烷基、C1-6烷氧基;其中C1-6烷基、C1-6烷氧基未被取代,或被一个或多个R7取代,R7为烷基、烷氧基;
X1、X2、X3、X4和X5分别独立地为O、S、CH2、CH或NH;
Y1a、Y2a、Y3a和Y4a分别独立地为OH、SH或BH3;
Y1b、Y2b、Y3b和Y4b分别独立地为O或S;
m为0、1、2或3;
B1和B2独立地为天然的、或修饰的核苷碱基。
另外还可以,R1和R2独立地选自H、OH、氟或氯、取代或未取代的C1-4烷基、取代或未取代的C1-4烷氧基;X4或X5中的一个与C为双键连接。
另外还可以,R3连接的2’位与3’位断开。
另外还可以,R1和R2独立地选自H、OH、氟或氯、取代或未取代的C1-4烷基、取代或未取代的C1-4烷氧基;X1、X2、X3、X4和X5均为O;Y1b、Y2b、Y3b和Y4b任一项为S,其余为O。
作为优选的起始加帽寡核苷酸引物,R1和R2分别独立地选自H、OH、卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基;其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代;或被一个或多个R5取代,R5为烷基、烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种。
作为优选的起始加帽寡核苷酸引物,R1和R2分别独立地选自H、OH、卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基;其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代;或被一个或多个R5取代,R5为C1-4烷基、C1-4烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种。
作为优选的起始加帽寡核苷酸引物,R3选自H、OH、卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基、氧且所述氧与4’上的碳形成桥环,其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为烷基、烷氧基。
作为优选的起始加帽寡核苷酸引物,R3选自H、OH、卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基、氧且所述氧与4’上的碳形成桥环,其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为C1-4烷基、C1-4烷氧基。
作为优选,m为1。
作为优选的起始加帽寡核苷酸引物,其为式(II)所述的化合物、立体异构体、或药学上可接受的盐,
式(II),
其中:
R1和R2分别独立地选自H、OH、F、Cl、C1-4烷基、C1-4烷氧基;其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代;或被一个或多个R5取代,R5为烷基、烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种;
R3选自H、OH、F、Cl、C1-4烷基、C1-4烷氧基,其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为烷基、烷氧基;
B1和B2为独立地为天然的、或修饰的核苷碱基。
在可选的实施方案中,R1和R2分别独立地选自H、OH、F、Cl、C1-4烷基、C1-4烷氧基;其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代;或被一个或多个R5取代,R5为C1-4烷基、C1-4烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种。
在可选的实施方案中,R3选自H、OH、F、Cl、C1-4烷基、C1-4烷氧基,其中C1-4烷基、C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为C1-4烷基、C1-4烷氧基。
在可选的实施方案中,R1和R2分别独立地选自H、OH、F、Cl、-亚甲基-乙酸胺基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、-O-甲基、-O-乙基、-O-丙基、-O-异丙基、-亚甲基-O-甲基、-亚乙基-O-甲基、-亚甲基-O-乙基、-亚乙基-O-乙基、-O-亚甲基-O-甲基、-O-亚乙基-O-甲基、-O-亚甲基-O-乙基、-O-亚乙基-O-乙基。
在可选的实施方案中,R3为C1-4烷氧基,C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为烷基、烷氧基。
在可选的实施方案中,R3选自H、OH、-O-甲基、-O-乙基、-O-丙基、-O-异丙基、-O-亚甲基-O-甲基、-O-亚乙基-O-甲基、-O-亚甲基-O-乙基、-O-亚乙基-O-乙基、LNA。
作为以上起始加帽寡核苷酸引物的进一步的优选,R4为羟基。
所述起始加帽寡核苷酸引物的结构式中,B1和B2分别独立地为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)或胸腺嘧啶(T)。
本发明所述起始加帽寡核苷酸引物,具体可选自以下化合化合物中的任一项所示化合物、立体异构体、或药学上可接受的盐:
化合物1,
化合物2,
化合物3,
化合物4,
化合物5,
化合物6,
化合物7,
化合物8,
化合物9,
化合物10,
化合物11,
化合物12,
化合物13,
化合物14,
化合物15,
化合物16,
化合物17,
化合物18,
化合物19,
化合物20,
化合物21,/>
化合物22,
化合物23,
化合物24,/>
化合物25。
在可选得实施方案中,起始加帽寡核苷酸引物的碳碳双键为E型或Z型中的至少一种。
在上述技术方案中,由于碳碳双键的存在,因此起始加帽寡核苷酸引物必然会存在顺式构型(即Z型)和反式构型(即E型),发明人发现,无论碳碳双键是Z型还是E型,都可以明显提升mRNA片段的翻译效率。
本申请的起始加帽寡核苷酸引物,由于第一个核糖上有双键,因此可以提高mRNA的加帽类似物与真核起始因子(elF4E)的结合能力,可以提高mRNA的翻译效果。
所述的起始加帽寡核苷酸引物在制备体外共转录RNA加帽试剂中的应用,所述起始加帽寡核苷酸引物作为帽结构或帽结构片段存在于mRNA中发挥作用,并用于制备药物组合物。
本发明还包括一种复合体,其包含本发明所述起始加帽寡核苷酸引物的化合物和DNA模板,其中所述DNA模板包括含有转录起始位点的启动子区,所述转录起始位点具有在核苷酸位置+1处的第一核苷酸和在核苷酸位置+2处的第二核苷酸;以及B1与所述DNA模板位置+1处的核苷碱基互补,并且B2与所述DNA模板上转录模板位置+2处的核苷碱基互补。
本发明还包括RNA分子,具有本发明所述的起始加帽寡核苷酸引物作为帽结构或帽结构片段。
本发明还包括药物组合物,包含前述的RNA分子,以及药学上可接受的载体。
附图说明
图1:化合物1的mRNA小鼠体内翻译效率图。
图2:对比例1的mRNA小鼠体内翻译效率图。
具体实施方式
具体官能团和化学术语的定义见下:
术语“烷基”指饱和脂肪族烃基团,其为包含1至20个碳原子的直链或支链基团,优选含有1至6个(例如1、2、3、4、5和6个)碳原子的烷基,更优选为含有1至4个碳原子的烷基。
术语“C1-6烷基”是指具有1至6个碳原子的直链或支链饱和烃基团。C1-6烷基的例子包括:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、仲丁基、异丁基、正戊基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、正己基、1-乙基-2-甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、2,3-二甲基丁基等。
术语“C1-4烷基”是指具有1至4个碳原子的直链或支链饱和烃基团。C1-4烷基的例子包括:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、仲丁基、异丁基等。
术语“C1-6烷氧基”是指-O-R基团,其中R如上文的“C1-6烷基”所定义。
术语“C1-4烷氧基”是指-O-R基团,其中R如上文的“C1-4烷基”所定义。
“卤代”或“卤素”是指氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。
“LNA”、“locked nucleic acid unit”、“锁核苷”或“锁核酸”可以互换使用,包括但不限于核苷酸单体的2'O和4'C之间的亚甲基桥,或是指糖类似物、核苷、核苷酸单体或核酸,其各自含有所述桥,例如、/>等。
本申请中的“碱基”和“核苷碱基”可以互换使用,既可以是天然核苷碱基,也可以是修饰核苷碱基。天然核苷碱基包括但不限于腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T)以及它们的衍生物中的任意一种。
“修饰的碱基”和“修饰的核苷碱基”可以互换使用,是指天然核苷碱基的一个或两个以上氢被取代而得到的物质,例如包括但不限于N6-甲基腺嘌呤等,在本实施例中,修饰基团选自N6-甲基腺嘌呤、N1-甲基腺嘌呤、N6-2'-O-二甲基腺苷、假尿苷、N1-甲基假尿苷、5-碘尿苷、4-硫代尿苷、2-硫代尿苷、5-甲基尿苷、假异胞嘧啶、5-甲氧基胞嘧啶、2-硫代胞嘧啶、5-羟基胞嘧啶,N1-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、次黄嘌呤、N1-甲基鸟嘌呤、N1-甲基鸟嘌呤、异鸟嘌呤。
“立体异构体”是指具有相同化学构造,但原子或基团在空间上排列方式不同的化合物。立体异构体包括对映异构体、非对映异构体、构象异构体(旋转异构体)、几何异构体(顺/反)异构体、阻转异构体等。
实施例1
以中间体A和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
将中间体A(15.0mmol)和中间体B (12.0mmol)悬浮在DMF(90.0mL)中,冰浴下将ZnCl2(120.0mmol)加入到反应液中。在室温下搅拌反应24小时后,用0.25M EDTA-2Na(144.0mmol)溶液终止反应。将混合物装载到DEAE Sephadex柱上。将产物使用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱。收集纯度大于98%的组分浓缩得目标产物,反应路线如下:
其中,化合物A通过以下步骤得到:
称取脱氧鸟苷(0.4mol)溶解在无水吡啶(1.0L)中,-10摄氏度下将甲基磺酰氯(1.2mol)滴加到溶液中,滴加结束后升温至0摄氏度继续搅拌3小时。剧烈搅拌下,将反应液倒入冰水混合物中。析出固体后抽滤,干燥滤饼得到中间体A1。
取中间体A1(0.36mol)悬浮在1N的氢氧化钠水溶液(1.6L)中,回流搅拌2小时。反应液降温至室温后用醋酸调节pH至中性。减压浓缩除去溶剂后用柱层析纯化得到中间体A2。
取中间体A2(0.24mol)溶解在DMSO(0.6L)中,将叔丁醇钾(0.3mol)加入到溶液中。室温搅拌2小时。反应液用水(3.0L)稀释后用稀醋酸调节pH至中性,DCM萃取三次,每次300.0mL。合并的有机相减压浓缩后经过柱层析纯化得到中间体A3。
取中间体A3(0.15mol)溶解在磷酸三甲酯(370.0ml)中,降温至-0摄氏度后将三氯氧磷(0.3mol)滴加到反应液中。-0摄氏度下搅拌3小时后,将TEAB溶液滴加到反应液中进行淬灭。经反相制备色谱纯化得到中间体A4。
将中间体A4(0.1mol),三苯基膦(0.2mol),2,2’二硫二吡啶(0.2mol),咪唑(0.8mol)和三乙胺(0.1mol)溶解在DMF (300.0mL) 中,氮气氛围下搅拌10小时,反应结束后加入4M的高氯酸钠(0.4mol)丙酮溶液中析出固体,抽滤,滤饼用丙酮充分洗涤得中间体A5。
取中间体A5(80.0mmol)溶解DMF(300.0mL)中,加入磷酸三丁胺(0.24mol)和氯化锌(0.64mol)后室温搅拌5小时。反应结束后用水稀释,装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体A6。
取中间体A6(60.0mmol)溶解在纯化水(480.0mL)中。反应液冷却至4摄氏度,缓慢滴加硫酸二甲酯(0.3mol),过程中用2M的氢氧化钠调节pH不超过5,HPLC监测反应,反应结束后装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体A7。
取中间体A7(40.0mmol),三苯基膦(80.0mmol),2,2’二硫二吡啶(80.0mmol),咪唑(3.2mol)和三乙胺(40.0mmol)溶解在DMF(300.0mL)中,氮气氛围下搅拌10小时,反应结束后加入4M的高氯酸钠(0.16mol)丙酮溶液中析出固体,抽滤,滤饼用丙酮充分洗涤得中间体A。其反应路线如下:
/>
其中,化合物B通过以下步骤得到:
称取2’OMe-rA亚磷酰胺单体(0.23mol)和N2-异丁酰基-2’,3’乙酰基鸟苷(0.23mol)溶解在DCM(2.0L)中。氮气氛围下加入四氮唑(0.5mol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将叔丁基过氧化氢水溶液(0.69mol,70%)滴加到反应液中,室温继续反应1小时。向反应液滴加三氯乙酸(0.69mol)的DCM(0.4L)溶液,室温反应2小时。将反应液分别用10%亚硫酸钠水溶液,10%碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤后,有机相减压浓缩后用柱层析纯化得到中间体B1。
取中间体B1(0.18mol)和双(2-氰乙基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺(0.25mol)溶解在DCM(1.7L)。氮气氛围下加入四氮唑(0.39mol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将叔丁基过氧化氢水溶液(0.51mol,70%)滴加到反应液中,室温继续反应1小时。将反应液分别用10%亚硫酸钠水溶液,10%碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤后,有机相减压浓缩后溶解在甲醇(0.5L)和氨水(1.0L)中,室温搅拌过夜。浓缩除去溶剂后用水稀释,装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体B。其反应路线如下:
实施例2
以中间体C和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体C和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例2的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物C通过以下步骤得到:
称取化合物C1(0.6mol)和化合物C2(0.5mol)溶解在DCE(1.2L)中,将BSA(1.25mol)加入到反应液中。反应升温至70摄氏度搅拌1小时后,降温至0摄氏度,将TMSOTf(0.75mol)滴加到反应液中。滴加完毕后升温至70摄氏度搅拌3小时。降温至室温后,反应液用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤,有机相减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体C3。
取中间体C3(0.1mol)和2-巯基乙醇(0.4mol)溶解在甲醇钠(0.4mol)的甲醇溶液中(400.0mL)中,反应液氮气氛围下回流10小时。降至室温后用醋酸调节pH至中性。反应液减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体C4。
取中间体C4(80mmol)溶解在TBAF(0.24mol)的THF溶液(240.0mL)中,室温搅拌3小时。反应液减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体C5。
参考实施例1中中间体A4的合成方法得到中间体C6。
参考实施例1中中间体A5的合成方法得到中间体C7。
参考实施例1中中间体A6的合成方法得到中间体C8。
参考实施例1中中间体A7的合成方法得到中间体C9。
参考实施例1中中间体A的合成方法得到中间体C。反应路线如下:
实施例3
以中间体D和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体D和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例3的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物D通过以下步骤得到:
称取化合物D1(0.31mol)和咪唑(1.55mol)溶解在DMF中(2.0L),冰浴下将叔丁基二甲基氯硅烷(0.78mol)加到反应液中。室温搅拌2小时。将反应液倒入到水中(6.0L),用乙酸乙酯萃取,每次用500.0ml,萃取3次。合并有机相后分别用饱和碳酸氢钠,水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体D2和D3。
冰盐浴下将醋酸酐(0.3mol)和吡啶(0.6mol)缓慢加到CrO3(0.3mol)的二氯甲烷(770.0mL)悬浮液中。室温搅拌15分钟后将中间体D2(0.1mol)加入到反应液中。室温搅拌1小时后将反应液倒入到冰的乙酸乙酯中,抽滤,滤液减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体D4。
将甲基三苯基溴化膦(0.11mol)冰浴下滴加到NaH(60%,90.0mmol)的THF(400.0mL)悬浊液中,0摄氏度搅拌0.5小时。将中间体D4(90.0mmol)的THF溶液(290.0mL)缓慢滴加到反应液中。室温搅拌过夜。冰浴下将饱和氯化铵水溶液滴加到反应液中淬灭反应,乙酸乙酯萃取后浓缩,柱层析纯化得到中间体D5。
取中间体D5(80.0mmol)溶解在TBAF(0.24mol)的THF(600.0mL)溶液中,室温搅拌2小时。减压浓缩,柱层析纯化得到中间体D6。
取中间体D6(80.0mmol)和DMAP(0.16mol)溶解在吡啶(520.0mL)中,室温下将硫代氯甲酸苯酯(0.24mol)加入到反应液后室温搅拌过夜。减压浓缩除去溶剂后经柱层析纯化得到中间体D7。
取中间体D7(75.0mmol)和AIBN (15.0mol)溶解在甲苯(590.0mL)中。反应液加热至回流后将三丁基氢化锡(0.23mol)加入。继续搅拌2小时。减压浓缩除去溶剂后,柱层析纯化得到中间体D8。
取中间体D8(42.0mmol)溶解在DCM(270.0mL)中。室温下将三氯乙酸(0.13mol)加入到反应液中,室温搅拌2小时。反应液分别用水,饱和碳酸氢钠洗涤。有机相减压浓缩后溶解在甲醇(50.0mL)中。加入氨水(120.0mL)后室温搅拌过夜。减压浓缩后柱层析纯化得到中间体D9。
参考实施例1中中间体A4的合成方法得到中间体D10。
参考实施例1中中间体A5的合成方法得到中间体D11。
参考实施例1中中间体A6的合成方法得到中间体D12。
参考实施例1中中间体A7的合成方法得到中间体D13。
参考实施例1中中间体A的合成方法得到中间体D。反应路线如下:
实施例4
以中间体E和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体E和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例4的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物E通过以下步骤得到:
取化合物E1(0.2mol)溶解在吡啶(140.0mL)中,冰浴下将三氟甲磺酸酐(0.3mol)滴加到反应液中。冰浴下搅拌2小时。反应液减压浓缩除去吡啶后溶解在乙酸乙酯中。用水洗涤溶液,有机相干燥后浓缩得到中间体E2,无需进一步纯化直接用于下一步反应。
取中间体E2(0.2mol)溶解在无水THF(1.6L)中,将TBAF的THF溶液(1M,0.4mol)加入后室温搅拌20小时。反应液用水洗涤,水相再用乙酸乙酯萃取一次。合并有机相,干燥后浓缩。柱层析纯化后得到中间体E3。
参考实施例3中中间体D9的合成方法得到中间体E4。
参考实施例3中中间体D10的合成方法得到中间体E5。
参考实施例3中中间体D11的合成方法得到中间体E6。
参考实施例3中中间体D12的合成方法得到中间体E7。
参考实施例3中中间体D13的合成方法得到中间体E8。
参考实施例3中中间体D的合成方法得到中间体E。反应路线如下:
实施例5
以中间体F和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体F和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例5的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物F通过以下步骤得到:
取化合物F1(0.18mol)和咪唑(0.36mol)溶解在DMF(3.5L)。冰浴下将叔丁基二苯基氯硅烷(0.2mol)加入到反应液中。室温搅拌5小时。将反应液倒入冰水中,每次用500.0mL乙酸乙酯萃取,萃取2次。有机相用饱和氯化钠洗涤后用无水硫酸钠干燥,减压浓缩得到中间体F2,无需纯化直接用于下一步反应。
冰盐浴下将醋酸酐(0.45mol)和吡啶(0.8mol)缓慢加到CrO3(0.45mol)的二氯甲烷(900.0mL)悬浮液中。室温搅拌15分钟后将中间体F2(0.15mol)加入到反应液中。室温搅拌1小时后将反应液倒入到冰的乙酸乙酯中,抽滤,滤液减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体F3。
将甲基三苯基溴化膦(0.15mol)冰浴下滴加到NaH(60%,0.12mol)的THF(500.0mL)悬浊液中,0摄氏度搅拌0.5小时。将中间体F3(0.12mol)的THF溶液(300.0mL)缓慢滴加到反应液中。室温搅拌过夜。冰浴下将饱和氯化铵水溶液滴加到反应液中淬灭反应,乙酸乙酯萃取后浓缩,柱层析纯化得到中间体F4。
取中间体F4(0.1mol)溶解在无水THF(420.0mL)中,控温-5~0摄氏度,氮气氛围下滴加到硼烷二甲硫醚溶液(0.2mol,10M)中,滴加完毕后保温搅拌6小时。随后将氢氧化钠水溶液(0.7mol,350.0mL)和过氧化氢(80.0mL,30%水溶液)依次滴加到反应液中。恢复室温搅拌2小时。加入乙酸乙酯萃取,每次用200.0mL乙酸乙酯,萃取2次。有机相依次用水、饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩有机相,柱层析纯化得中间体F5。
将中间体F5(85.0mmol)的THF(200.0mL)溶液冰浴下滴加到NaH(60%,95.0mmol)的THF(170.0mL)悬浊液中,0摄氏度搅拌0.5小时。将碘甲烷(100.0mmol)滴加到反应液中。室温搅拌3小时。冰浴下将饱和氯化铵水溶液滴加到反应液中淬灭反应,乙酸乙酯萃取后浓缩,柱层析纯化得到中间体F6。
取中间体F6(70.0mmol)溶解在无水THF(300.0mL)中,将TBAF的THF溶液(1 M,0.3mol)加入后室温搅拌6小时。反应液用水洗涤,水相再用乙酸乙酯萃取一次。合并有机相,干燥后浓缩。柱层析纯化后得到中间体F7。
取中间体F7(68.0mmol)溶解在DCM(160.0mL)中,加入TEA(136.0mmol)后,冰浴下将苯甲酰氯(72.0mmol)滴加到反应液中。恢复室温后搅拌2小时。反应液依次用水、饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩有机相,柱层析纯化得中间体F8。
取中间体F8(66.0mmol)溶解在醋酸(60.0mL)中,室温下加入醋酸酐(198.0mmol)后降温至10摄氏度以下,将浓硫酸(9.9mmol)滴加到反应液中。室温搅拌过夜。反应液用DCM(300.0mL)稀释后,依次用水、饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩有机相得中间体F9,无需纯化直接用于下一步反应。
称取化合物F9(60.0mmol)和化合物F10(60.0mmol)悬浮在DCE(400.0mL)中,将BSA(0.12mol)加入到反应液中。反应升温至70摄氏度搅拌1小时后,降温至0摄氏度,将TMSOTf(0.16mol)滴加到反应液中。滴加完毕后升温至70摄氏度搅拌3小时。降温至室温后,反应液用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤,有机相减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体F11。
取中间体F11(48.0mmol)溶解在甲醇(100.0mL)中,加入浓氨水(100.0mL)后室温搅拌过夜。减压浓缩除去溶剂后用乙醇/水结晶得到中间体F12。
取中间体F12(45.0mmol)溶解在吡啶(200.0mL),冰浴下将DMTrCl (112.5mmol)加入到反应液中。室温搅拌4小时。反应液用乙酸乙酯稀释后,依次用水、饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩有机相,柱层析纯化得中间体F13。
参考实施例4中中间体E2的合成方法得到中间体F14。
参考实施例4中中间体E3的合成方法得到中间体F15。
参考实施例4中中间体E4的合成方法得到中间体F16。
参考实施例4中中间体E5的合成方法得到中间体F17。
参考实施例4中中间体E6的合成方法得到中间体F18。
参考实施例4中中间体E7的合成方法得到中间体F19。
参考实施例4中中间体E8的合成方法得到中间体F20。
参考实施例4中中间体E的合成方法得到中间体F。反应路线如下:
实施例6
以中间体G和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体G和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例6的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物G通过以下步骤得到:
取中间体F5(0.33mol),三苯基膦(0.66mol)和DIAD(0.66mol)溶解在THF(1.5L)中。将DPPA(0.66mol)滴加到反应液中。室温搅拌过夜。减压浓缩除去溶剂。经柱层析纯化得到中间体G1。
参考实施例5中中间体F7的合成方法得到中间体G2。
参考实施例5中中间体F8的合成方法得到中间体G3。
参考实施例5中中间体F9的合成方法得到中间体G4。
参考实施例5中中间体F11的合成方法得到中间体G5。
参考实施例5中中间体F12的合成方法得到中间体G6。
参考实施例5中中间体F13的合成方法得到中间体G7。
参考实施5中中间体F14的合成方法得到中间体G8。
参考实施5中中间体F15的合成方法得到中间体G9。
取中间体G9(55.0mmol)溶解在THF(500.0mL)中。将水(50.0mL)和三苯基膦(82.5mmol)加入后升温至50摄氏度搅拌过夜。浓缩除去溶剂。粗品经柱层析纯化后得到中间体G10。
取中间体G10(38.0mmol)溶解在DCM(335.0mL)中,加入TEA(106.0mmol)后,冰浴下将苯甲酰氯(57.0mmol)滴加到反应液中。恢复室温后搅拌2小时。反应液依次用水、饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩有机相,柱层析纯化得中间体G11。
参考实施5中中间体F16的合成方法得到中间体G12。
参考实施5中中间体F17的合成方法得到中间体G13。
参考实施5中中间体F18的合成方法得到中间体G14。
参考实施5中中间体F19的合成方法得到中间体G15。
参考实施5中中间体F20的合成方法得到中间体G16。
参考实施例5中中间体F的合成方法得到中间体G。反应路线如下:
实施例7
以中间体H和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体H和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例7的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物H通过以下步骤得到:参考实施例7中G12~G的合成方法得到中间体H1~H。
实施例8
以中间体A和I为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和I为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例8的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物I通过以下步骤得到:
称取2’OMe-rA亚磷酰胺单体(0.2mol)和N2-异丁酰基-2’,3’乙酰基鸟苷(0.2mol)溶解在DCM(2.0L)中。氮气氛围下加入四氮唑(0.35mol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将DDTT(0.6mol)加到反应液中,室温继续反应3小时。向反应液滴加三氯乙酸(0.6mol)的DCM(0.4L)溶液,室温反应2小时。将反应液分别用10%碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤后,有机相减压浓缩后用柱层析纯化得到中间体I1。
取中间体I1(0.15mol)和双(2-氰乙基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺(0.18mol)溶解在DCM(1.5L)。氮气氛围下加入四氮唑(0.3mol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将叔丁基过氧化氢水溶液(0.45mol,70%)滴加到反应液中,室温继续反应1小时。将反应液分别用10%亚硫酸钠水溶液,10%碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤后,有机相减压浓缩后溶解在甲醇(0.5L)和氨水(1.0L)中,室温搅拌过夜。浓缩除去溶剂后用水稀释,装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体I。反应路线如下:
实施例9
以中间体A和J为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和J为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例9的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物J通过以下步骤得到:
取中间体B1(0.3mol)溶解在DMF(1.2L)中,DMSO(1.8mol)和EDCI(0.9mol)加入到反应液后再将吡啶(0.3mol)和三氟乙酸(0.3mol)滴加到反应液中。室温反应5小时后用乙酸乙酯稀释反应液,有机相分别用饱和碳酸氢钠水溶液和水洗涤后浓缩,柱层析得到中间体J1。
将四乙基亚甲基二磷酸脂(0.24mol)冰浴下滴加到NaH(60%,0.16mol)的THF(500.0mL)悬浊液中,随后0摄氏度搅拌0.5小时。将中间体J1(0.16mol)的THF溶液(400.0mL)缓慢滴加到反应液中。室温搅拌过夜。冰浴下将饱和氯化铵水溶液滴加到反应液中淬灭反应,乙酸乙酯萃取后浓缩,柱层析得到中间体J2。
取中间体J2(0.11mol)溶解在乙腈(400.0mL)中,将三乙基溴硅烷(1.1mol)加入到反应液中,氮气氛围下搅拌过夜。反应液减压浓缩,粗品用反相制备得到中间体J3。
取中间体J3(80.0mmol)溶解在甲醇(150.0mL)和氨水(150.0mL)中,室温搅拌过夜。浓缩除去溶剂后用水稀释,装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体J。反应路线如下:
/>
以中间体A和K为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和K为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例10的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物K通过以下步骤得到:参考实施例1中中间体B的合成方法得到中间体K。反应路线如下:
实施例11
以中间体A和L为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和L为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例11的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物L通过以下步骤得到:
室温下向化合物L1(119mmol)的1,4-二氧六环(1.2L)溶液中加入NaIO4(130mmol)的水溶液(400.0mL)。然后在室温下搅拌1小时。将反应液过滤,向滤液中分批添加硼氢化钠(130mmol)。室温继续搅拌1小时。将反应液加入AcOH/Py(1/1,50.0mL),然后减压浓缩。加入乙酸乙酯(1.0L)和水(600mL)。分液后水相用乙酸乙酯(1.0L)萃取一次。有机相依次用水(600mL),饱和碳酸氢钠水溶液(600mL)和盐水(600mL),无水硫酸钠干燥,过滤并减压浓缩。残余物通过柱层析纯化得到中间体L2。
将中间体L2(85.0mmol)的DMF(300.0mL)溶液冰浴下滴加到NaH(60%,95.0mmol)的DMF(200.0mL)悬浊液中,0摄氏度搅拌0.5小时。将碘甲烷(100.0mmol)滴加到反应液中。室温搅拌3小时。冰浴下将饱和氯化铵水溶液滴加到反应液中淬灭反应,乙酸乙酯萃取后浓缩,柱层析纯化得到中间体L3。
取中间体L3(30.0mmol)溶解在DCM(200.0mL),将双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦(33.0mmol)和四氮唑(33.0mmol)加入到反应液中。室温搅拌2小时。反应液依次用水,饱和碳酸氢钠洗涤。有机相减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体L4。
参考实施例1中中间体B1的合成方法得到中间体L5。
参考实施例1中中间体B的合成方法得到中间体L。
反应路线如下:
实施例12
以中间体A和M为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和M为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例12的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物M通过以下步骤得到:参考实施例10中中间体K的合成方法得到中间体M。反应路线如下:
实施例13
以中间体A和N为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和N为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例13的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物N通过以下步骤得到:参考实施例10中中间体K的合成方法得到中间体N。反应路线如下:
实施例14
以中间体A和O为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和O为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例14的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物O通过以下步骤得到:
取中间体D1(0.4mol)溶解在DMF(2.0L)中,叔丁基二甲基氯硅烷(1.6mol)加入到反应液中后室温搅拌过夜。加入饱和碳酸钠水溶液后用乙酸乙酯萃取,减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体O1。
取中间体O1(0.36mol)溶解在80%的乙酸溶液(2.0L)中,室温搅拌5小时后加入400mL的乙酸乙酯,随后用饱和碳酸钠调节pH至中性。分离有机相浓缩后柱层析纯化得到中间体O2。
取中间体O2(0.3mol)溶解在DMF(1.2L)中,DMSO(1.8mol)和EDCI(0.9mol)加入到反应液后再将吡啶(0.3mol)和三氟乙酸(0.3mol)滴加到反应液中。室温反应5小时后用乙酸乙酯稀释反应液,有机相分别用饱和碳酸氢钠水溶液和水洗涤后浓缩,柱层析得到中间体O3。
将四乙基亚甲基二磷酸脂(0.24mol)冰浴下滴加到NaH(60%,0.16mol)的THF(500.0mL)悬浊液中,随后0摄氏度搅拌0.5小时。将中间体O3(0.16mol)的THF溶液(400.0mL)缓慢滴加到反应液中。室温搅拌过夜。冰浴下将饱和氯化铵水溶液滴加到反应液中淬灭反应,乙酸乙酯萃取后浓缩,柱层析得到中间体O4。
取中间体O4(0.11mol)溶解在乙腈(400.0mL)中,将三乙基溴硅烷(1.1mol)加入到反应液中,氮气氛围下搅拌过夜。反应液减压浓缩,粗品用反相制备得到中间体O5。
取中间体O5(0.08mol)和O6(0.1mol)溶解在DMF(400.0mL)中,将DCC(0.2mol)加到反应液中室温过夜。反应液减压浓缩后柱层析纯化得到中间体O7。
取中间体O7(40.0mmol)溶解在80%的醋酸水溶液(530.0mL)中,室温搅拌过夜。反应液用水稀释后,再用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至中性,DCM(400.0mL)萃取三次。有机相浓缩后纯化得到中间体O8。
取中间体O8(36.0mmol)和双(2-氰乙基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺(50.0mmol)溶解在DCM(600.0mL)。氮气氛围下加入四氮唑(78.0mmol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将叔丁基过氧化氢水溶液(102.0mmol,70%)滴加到反应液中,室温继续反应1小时。将反应液分别用10%亚硫酸钠水溶液,10%碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤后,有机相减压浓缩后经柱层析纯化得到O9。
参考实施8中中间体I的合成方法得到中间体O。
反应路线过程,如下方程式:
以中间体A和P为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和P为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例15的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物P通过以下步骤得到: 参考实施例13中中间体N的合成方法得到中间体P。反应路线如下:
实施例16
以中间体B和Q为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体B和Q为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例16的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物Q通过以下步骤得到:参考实施例1中中间体D4~D的合成方法得到中间体Q1~Q。反应路线如下:
实施例17
以中间体R和B为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体R和B为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例17的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物R通过以下步骤得到:
取中间体Q4(0.21mol)溶解在甲醇(1.2L)中,氮气氛围下加入Pd/C(10%mol)。反应体系用氢气置换三次后在氢气氛围下搅拌过夜。抽滤除去Pd/C后将滤液浓缩得到中间体R1,无需纯化直接用于下一步反应。
中间体R1(0.2mol)溶解在THF(1.2L),将TBAF(0.8mol)加入到反应液中室温搅拌5小时。减压浓缩除去溶剂,经柱层析纯化得到R2。
取中间体R2(0.18mol)溶解在DMF(1.0L),室温下将N,N'-硫羰基二咪唑(0.36mol)加入到反应液中搅拌过夜。将反应液倒入水(3.0L)中,每次200.0ml乙酸乙酯萃取,萃取三次。合并有机相后分别用水和饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体R3。
取中间体R3(55.0mmol)和AIBN (20.0mol)溶解在甲苯(590.0mL)中。反应液加热至回流后将三丁基氢化锡(0.2mol)加入。继续搅拌2小时。减压浓缩除去溶剂后,柱层析纯化得到中间体R4。
取中间体R4(35.0mmol)溶解在乙腈(150.0mL)中,将三乙基溴硅烷(0.35mol)加入到反应液中,氮气氛围下搅拌过夜。反应液减压浓缩得到中间体R5,无需纯化直接用于下一步反应。
中间体R5(35.0mmol)溶解在甲醇(50.0mL)和氨水(100.0mL)中,室温搅拌过夜。减压浓缩除去溶剂后用水稀释,装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体R6。
参考实施例16中中间体Q8,Q9,Q10和Q的合成方法得到中间体R7,R8,R9和R。反应路线如下:
实施例18
以中间体A和S为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体A和S为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例18的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物S通过以下步骤得到:
称取2’OTBS-rA亚磷酰胺单体(0.23mol)和N2-异丁酰基-2’,3’乙酰基鸟苷(0.23mol)溶解在DCM(2.0L)中。氮气氛围下加入四氮唑(0.5mol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将叔丁基过氧化氢水溶液(0.69mol,70%)滴加到反应液中,室温继续反应1小时。将反应液用10%亚硫酸钠水溶液洗涤,有机相减压浓缩后溶解在80%醋酸溶液中,室温搅拌3小时。反应液用10%碳酸氢钠水溶液调节pH至中性,每次300.0ml乙酸乙酯萃取,萃取三次。合并有机相后分别用水和饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩后经柱层析纯化得到中间体S1。
取中间体S1(0.18mol)和双(2-氰乙基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺(0.25mol)溶解在DCM(1.7L)。氮气氛围下加入四氮唑(0.39mol)。室温搅拌2小时。反应结束后,将叔丁基过氧化氢水溶液(0.51mol,70%)滴加到反应液中,室温继续反应1小时。反应结束后,将HF-TEA(0.65mol)加入到反应液中继续搅拌3小时。将反应液分别用10%亚硫酸钠水溶液,10%碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤后,有机相减压浓缩后溶解在甲醇(0.5L)和氨水(1.0L)中,室温搅拌过夜。浓缩除去溶剂后用水稀释,装载到DEAE Sephadex上,用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱,浓缩得到中间体S。其反应路线如下:
对比例1
以中间体B和T为原料的含烯基结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体B和T为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到对比例1的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线如下:
其中,化合物T通过以下步骤得到:
取中间体A3(0.1mol)溶解在甲醇(600.0mL)中,氮气氛围下加入Pd/C(10%mol)。反应体系用氢气置换三次后在氢气氛围下搅拌过夜。抽滤除去Pd/C后将滤液浓缩得到中间体R1,无需纯化直接用于下一步反应。
参考实施例7中中间体H2、H3、H4、H5和H的合成方法得到中间体T1、T2、T3、T4、T5和T。其反应路线如下:
生物活性检测
测试例1:mRNA体外转录产量及加帽效率的测定
利用实施例的起始加帽寡核苷酸引物进行mRNA的IVT反应。首先计算好体系所需物料体积,然后进行加样(IVT反应体系如表1)。在体系中加入无菌无酶水,随后依次加入10×buffer、NTPs、帽类似物,混匀后轻轻离心,随后加入核酸酶抑制剂、无机焦磷酸酶、T7RNA聚合酶、线性化DNA模板,充分混匀后轻轻离心,于37摄氏度下孵育。2小时后加入DNaseI 1U,37摄氏度继续孵育30分钟以去除DNA模板,然后进行RNA纯化,通常使用磁珠纯化方法。纯化的mRNA用无菌无酶水进行溶解,随后利用Nanodrop One进行定量检测。
表1 IVT反应体系
体系 | 用量 |
T7 RNA聚合酶 | 50U |
10× buffer | 2μl |
100mM ATP | 1μl |
100mM GTP | 1μl |
100mM CTP | 1μl |
100mM N1-Me-pUTP | 1μl |
100mM 帽类似物 | 1μl |
无机焦磷酸酶 | 0.05U |
核酸酶抑制剂 | 20U |
无菌无酶水 | 补足至20μl |
DNA模板 | 1μg |
液相色谱质谱法(LC-MS)被用来检测不同起始加帽寡核苷酸引物的mRNA的IVT加帽率;
首先需要设计一段与转录产物mRNA起始碱基匹配的具有标记的DNA探针,通常的标记为biotin标记,将链霉亲和素标记的磁珠清洗后与合成的DNA探针、mRNA及10×RNaseH reaction buffer室温孵育30分钟,边孵育边缓慢混匀,随后加入20ulRNaseH(5U/μL)孵育37度3h,每半个小时混匀一次。
孵育结束后对磁珠进行清洗,清洗完成后的磁珠加入100 μL加热到80摄氏度的75%甲醇,混合物在加热板上加热到80摄氏度,保持3分钟,然后放置磁力架上吸取上清,使用蒸发离心机在室温下干燥45分钟至10μl。然后将样品重新悬浮在50μl的100μM EDTA/1%MeOH中,即可用于LC-MS分析,确定转录反应中RNA的加帽情况。
由于加帽与非加帽的碱基在分子量上有明显区别,利用分子质量差别即可判定不同帽类似物起始的mRNA转录的加帽率。
具体结果见表2。
表2 mRNA产量以及加帽效率
对应实施例 | 编号 | 20ul体系产量(μg) | 加帽率(%) |
实施例1 | 化合物1 | 117 | 99.4 |
实施例4 | 化合物4 | 115 | 98.3 |
实施例6 | 化合物6 | 112 | 97.3 |
实施例8 | 化合物8 | 97 | 93.5 |
实施例10 | 化合物10 | 102 | 98.2 |
实施例11 | 化合物11 | 96 | 97.3 |
实施例12 | 化合物12 | 115 | 96.6 |
实施例18 | 化合物25 | 112 | 97.0 |
对比例1 | 对比例1 | 109 | 95.6 |
由实验结果可知,跟对比例1相比,使用本申请的第一个核糖上为双键的起始加帽寡核苷酸引物进行mRNA的IVT反应,其mRNA体外转录产量和加帽效率都有了显著的提高。
测试例2:mRNA翻译效率
测试方法:采用eGFP编码序列为DNA模板,利用实施例及对比例1的起始加帽寡核苷酸引物为起始进行体外转录。随后将获得的不同的mRNA产物进行293T细胞的转染。293T细胞以(0.5-1)×105个细胞进行铺板(24孔板)。转染时细胞密度一般60-80%为佳,每孔转染2μgmRNA,转染试剂选用Lipofectamine MessengerMAX Transfection Reagent(Invitrogen)并参考其使用方法进行操作。转染后的细胞放置在37摄氏度,CO2孵育箱中,转染4-6小时后,更换为新鲜的完全培养基。在37摄氏度的CO2培养箱中孵育24h、48h、72h以后,荧光显微镜观察其中GFP的荧光强度,并且根据荧光强度计算实施例相对于对比例1的荧光强度比例。
表3 mRNA翻译效率
对应实施例 | 编号 | 24h荧光相对强度(相对于对比例1) | 48h荧光相对强度(相对于对比例1) | 72h荧光相对强度(相对于对比例1) |
实施例1 | 化合物1 | 2.66 | 2.13 | 0.94 |
实施例4 | 化合物4 | 2.43 | 2.03 | 0.74 |
实施例6 | 化合物6 | 2.36 | 1.88 | 0.59 |
实施例8 | 化合物8 | 0.94 | 0.43 | 0.14 |
实施例10 | 化合物10 | 0.91 | 0.51 | 0.29 |
实施例11 | 化合物11 | 0.84 | 0.64 | 0.30 |
实施例12 | 化合物12 | 1.94 | 1.69 | 0.64 |
实施例18 | 化合物25 | 2.07 | 1.89 | 0.67 |
对比例1 | 对比例1 | 1.0 | 0.64 | 0.25 |
由实验结果可知,以本申请的起始加帽寡核苷酸引物为起始进行体外转录,在分别孵育24h、48h、72h以后,其mRNA的翻译效率均高于对比例1。以上结果表明申请的起始加帽寡核苷酸引物在细胞水平翻译效率更高。
测试例3:mRNA小鼠体内翻译效率
试剂准备:
1.D-荧光素钾盐:货号2109GR001,品牌biofroxx;称取30mg的D-荧光素钾盐粉末,使用2mlPBS缓冲液溶解并振荡混匀,配制使用浓度为15mg/mL的发光底物待用。
2.LNP-mRNA药物:mRNA产物使用SM102脂质配方进行LNP包封,形成相对稳定的LNP-mRNA药物。同时使用ELISA法检测LNP-mRNA的破乳浓度、游离浓度和包封率,根据包封率(95%)计算出LNP-RNA药物的浓度为100μg;根据浓度分别注射1μgLNP-mRNA药物。
3.10%水合氯醛:10g水合氯醛加到100ml生理盐水里混匀,即得10%水合氯醛溶液,4摄氏度保存。
实验步骤:
1.小鼠尾部使用酒精棉球轻轻擦拭,确定小鼠尾部的静脉,使用胰岛素注射器尾静脉进针,注射1ug的LNP-mRNA药物,待尾静脉部位回血并注射顺畅说明尾静脉注射成功;注射后立即使用干燥的棉球按压尾部数秒;
2.尾静脉注射成功后立即记录每一只小鼠的具体给药时间;
3.小鼠尾静脉给药后2h、4h、6h、24h分别进行活体成像拍摄;
4.以小鼠尾静脉给药2h为例,将小鼠抓取固定,使用10%水合氯醛腹腔注射(根据小鼠体重麻醉,50-60μl/20g),待小鼠麻醉后,接着腹腔注射配制好的发光底物150μl(发光底物浓度15mg/ml);
5.小鼠发光底物注射后5min,将小鼠置于小动物活体成像仪中,选择对应的luciferase通道进行小鼠活体成像的拍摄;保存图片即可。其它时间点均按照此步骤进行重复即可,曝光参数需保持一致进行对比。
mRNA小鼠体内翻译效率效果参见图1所示。
由图1可知,尾静脉给药后,化合物1与对比例1均集中在肝脏部位。并且可知:
(1)与对比例1相比较,相同时间点化合物1的表达量更高,6h左右的荧光信号最强;
(2)与对比例1相比较,相同时间点化合物1的表达更快,其4h荧光信号显著增强;
(3)与对比例1相比较,化合物1的半衰期更长,mRNA表达更持久。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,其为下述式(I)所示化合物或药学上可接受的盐:
(I)
其中,表示单键或双键;
表示单键或无;
R1选自H、卤素、C1-6烷基;
R2选自H、C1-4烷基、C1-4烷氧基;其中C1-4烷基未被取代;或被一个或多个R5取代,R5为C1-4烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种;
R3选自OH、C1-4烷氧基、氧且所述氧与4’上的碳形成桥环;其中C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为C1-4烷基、C1-4烷氧基;
R4选自OH;
X1为O、CH2或CH;
X2、X3分别独立地为O、CH2;
X4和X5分别独立地为O或CH;
Y1a、Y2a、Y3a和Y4a分别独立地为OH;
Y1b、Y2b、Y3b和Y4b分别独立地为O;
m为1;
B1和B2分别独立地为天然的、或修饰的核苷碱基。
2.根据权利要求1所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,R1选自H、卤素、C1-4烷基。
3.根据权利要求1所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,其为式(II)所述的化合物、或药学上可接受的盐,
(II),
其中:
R1选自H、F、Cl、C1-4烷基;
R2选自H、C1-4烷基、C1-4烷氧基;其中C1-4烷基未被取代;或被一个或多个R5取代,R5为C1-4烷氧基、叠氮基、乙酸胺基中的任意一种;
R3选自OH、C1-4烷氧基,其中C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为C1-4烷基、C1-4烷氧基;
B1和B2分别独立地为天然的、或修饰的核苷碱基。
4.根据权利要求3所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,R1选自H、F、Cl、甲基、乙基、正丙基、异丙基;
R2选自H、-亚甲基-乙酸胺基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、-O-甲基、-O-乙基、-O-丙基、-O-异丙基、-亚甲基-O-甲基、-亚乙基-O-甲基、-亚甲基-O-乙基、-亚乙基-O-乙基。
5.根据权利要求3所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,R3为C1-4烷氧基,C1-4烷氧基未被取代,或被一个或多个R6取代,R6为C1-4烷基、C1-4烷氧基。
6.根据权利要求5所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,R3选自-O-甲基、-O-乙基、-O-丙基、-O-异丙基、-O-亚甲基-O-甲基、-O-亚乙基-O-甲基、-O-亚甲基-O-乙基、-O-亚乙基-O-乙基。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,B1和B2分别独立地为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶或胸腺嘧啶。
8.根据权利要求1-6中的任一项所述的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,选自如下化合物或药学上可接受的盐:
化合物1,
化合物2,
化合物3,
化合物4,
化合物5,
化合物6,
化合物7,
化合物9,
化合物10,
化合物11,
化合物12,
化合物13,
化合物14,
化合物15,
化合物16,
化合物17,
化合物18,
化合物19,
化合物20,
化合物21,
化合物22,
化合物23,
化合物24,
化合物25。
9.权利要求1-8任一项所述的起始加帽寡核苷酸引物在制备体外共转录RNA加帽试剂中的应用。
10.一种复合体,其包含权利要求1-8中的任一项所述起始加帽寡核苷酸引物和DNA模板,其中所述DNA模板包括含有转录起始位点的启动子区,所述转录起始位点具有在核苷酸位置+1处的第一核苷酸和在核苷酸位置+2处的第二核苷酸;以及B1与所述DNA模板位置+1处的核苷碱基互补,并且B2与所述DNA模板上转录模板位置+2处的核苷碱基互补。
11.一种RNA分子,其特征在于,包含权利要求1-8任一项所述的起始加帽寡核苷酸引物作为帽结构或帽结构片段。
12.一种药物组合物,其特征在于,包含权利要求11所述的RNA分子,以及药学上可接受的载体。
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