DD225696A1 - METHOD FOR PRODUCING NUCLEOSIDE 5'-DI AND TRIPHOSPHATES OF HIGH SPECIFIC ACTIVITY - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING NUCLEOSIDE 5'-DI AND TRIPHOSPHATES OF HIGH SPECIFIC ACTIVITY Download PDF

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DD225696A1
DD225696A1 DD26420384A DD26420384A DD225696A1 DD 225696 A1 DD225696 A1 DD 225696A1 DD 26420384 A DD26420384 A DD 26420384A DD 26420384 A DD26420384 A DD 26420384A DD 225696 A1 DD225696 A1 DD 225696A1
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Eberhard Bauschke
Astrid Muenzenberg
Christine Junghans
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Adw Ddr
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Nucleosid-5-(a-32P-di- oder triphosphaten mit hoher spezifischer Aktivitaet. Die Erfindung hat das Ziel, ein technisch einfaches, schnelles Verfahren zu entwickeln, das bei guten Ausbeuten Produkte mit maximaler spezifischer Aktivitaet in einem hohen Aktivitaetsniveau liefert. Das durch Umsetzung von traegerfreier H332PO4 mit Nucleosiden entstandene P-32-markierte Nucleosid-5- monophosphat wird erfindungsgemaess an Anionenaustauschern gereinigt und direkt im Elutionspuffer mit Substraten und Kinase zum Nucleosid-5-di- bzw. Triphosphat phosphoryliert. Abschliessend erfolgt eine Feinreinigung durch Saeulenchromatographie an einem Anionentauscher, dessen Kapazitaetsparameter sich von dem der Zwischenreinigung unterscheiden.A process for the preparation of nucleoside 5- (α-32P di- or triphosphates with high specific activity. The aim of the invention is to develop a technically simple, rapid process which, in good yields, gives products with maximum specific activity at a high activity level The P-32-labeled nucleoside-5-monophosphate produced by reacting carrier-free H332PO4 with nucleosides is purified according to the invention on anion exchangers and phosphorylated directly in the elution buffer with substrates and kinase to give nucleoside 5-di- or triphosphate by column chromatography on an anion exchanger whose capacity parameters differ from that of the intermediate purification.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nucleosid-5'[a-32P]-di- und triphosphaten der Formel I.The invention relates to a process for the preparation of nucleoside 5 '[a- 32 P] di- and triphosphates of the formula I.

x= Phosphat oder Diphosphat-x = phosphate or diphosphate

rest B = Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin, Uracil und deren Derivaterest B = adenine, thymine, guanine, cytosine, uracil and their derivatives

R1 = OH1R2 = OH oder H R1 = H1R2 = OH oder HR 1 = OH 1 R 2 = OH or HR 1 = H 1 R 2 = OH or H

Anwendungsgebiet ist die Radiochemische Synthese, NucleotidchemieApplication is the radiochemical synthesis, nucleotide chemistry

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Von Symons wurde 1978 ein einfaches chemisch-enzymatisches Verfahren beschrieben, bei dem die chemischen und enzymatischen Synthesestufen in einem Reaktionsgefäß nacheinander durchgeführt wurden. Bei dieser Synthese wurde markierte und unmarkierte H3 32PO4 mit Nucleosiden umgesetzt. Verunreinigungen und Radiolyseprodukte führen dabei zu Ausbeuteverlusten und vor allem zu niedriger spezifischer Produktaktivität. Aus WP C 07 H/2468398 ist ein Eintopfverfahren zur Herstellung von [a-32P]Nucleosid-5'-phosphaten hoher spezifischer Aktivität bekannt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die als Ausgangsverbindung eingesetzte H3 32PO4 für enzymatische Syntheseschritte von großer Reinheit sein muß, was einen hohen technischen Aufwand an Reinigungsverfahren erfordert und ökonomisch ungünstig ist.Symons described a simple chemical-enzymatic process in 1978, in which the chemical and enzymatic steps of the synthesis were carried out in succession in a reaction vessel. In this synthesis, labeled and unlabeled H 3 32 PO 4 were reacted with nucleosides. Impurities and radiolysis products lead to losses of yield and, above all, to low specific product activity. From WP C 07 H / 2468398 a one-pot process for the production of [a- 32 P] nucleoside 5'-phosphates of high specific activity is known. However, this method has the disadvantage that the H 3 32 PO 4 used as the starting compound for enzymatic synthesis steps must be of high purity, which requires a high technical complexity of purification processes and is economically unfavorable.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, ein technisch einfaches Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung von nmol-Mengen an spezifisch höchstmarkierten Nucleosid-5'[a-32P]di- bzw. triphosphaten in kurzen Reaktionszeiten und guten Ausbeuten ermöglicht.The aim of the invention is to develop a technically simple process which enables the preparation of nmol amounts of specifically highly labeled nucleoside 5 '[α- 32 P] di- or triphosphates in short reaction times and good yields.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Verbindungen der Formel I werden hergestellt, indem man trägerfreie H3 32PO4 mit einem Nucleosid zum P-32-markierten Nucleosid-5'-monophosphat umsetzt. Erfindungsgemäß wird das [a-32P]-markierte Nucleosid-B'-monophosphat von Verunreinigungen und Radiolyseprodukten an einem Anionenaustauschergel, z. B. DEAE-Cellulose, durch Eiuticn mit einer Salzlösung, z. B. Triethylammoniumbicarbonat, gereinigt.The compounds of formula I are prepared by reacting carrier-free H 3 32 PO 4 with a nucleoside to the P-32-labeled nucleoside 5'-monophosphate. According to the invention, the [a- 32 P] -labeled nucleoside B'-monophosphate of impurities and Radiolyseprodukten on a Anionenaustauschergel, z. B. DEAE-cellulose, by Eiuticn with a salt solution, eg. As triethylammonium bicarbonate, purified.

Anschließend wird im Elutionspuffer die enzymatische Phosphorylierung zum Di- bzw. Triphosphat durchgeführt. Innerhalb von 4-2Oh erhält man Ausbeuten, die je nach Enzymart 3O0Zo-80% sind. Das Nucleosid-5'-[a-32P]-di- bzw. triphosphat wird aus dem Reaktionsgemisch säulenchromatographisch an einem Anionenaustauscher, dessen Kapazitätsparametersich von dem zur Reinigung des Monophosphats unterscheiden, z. B. DEAE-Sephadex A25, abgetrennt. Die Elution erfolgt nach einem Gradientenprogramm.Subsequently, the enzymatic phosphorylation is carried out in the elution buffer to di- or triphosphate. Within 4-2Oh yields are obtained which, depending on the type of enzyme 3O 0 Zo-80%. The nucleoside 5 '- [a- 32 P] di- or triphosphate is from the reaction mixture by column chromatography on an anion exchanger whose capacity parametersichich different from that for purifying the monophosphate, z. B. DEAE-Sephadex A25, separated. Elution takes place according to a gradient program.

Das erfindungsgemäßa Verfahren hat den Vorteil, daß damit ein technisch einfaches Verfahren zur Herstellung der Di- und Triphosphate mit hoher spezifischer Radioaktivität gegeben ist. Es hat sich als wesentlich ökonomischer erwiesen, die entstandenen Monophosphate zu reinigen, als die als Ausgangsverbindung eingesetzte H3 32PO4.The process according to the invention has the advantage that it gives a technically simple process for preparing the di- and triphosphates with high specific radioactivity. It has proved to be much more economical to purify the resulting monophosphates than the H 3 32 PO 4 used as the starting compound.

Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung näher.The following embodiments illustrate the invention in more detail.

Ausführungsbeispielembodiment

1. Beispiel1st example

27mCi trägerfreie H3 32PO4 in 25μί 0.1 NHCI werden mit 0.5,umol Chelaplex Il in einem Plaströhrchen iyophilisiert.27mCi carrier-free H 3 32 PO 4 in 25μί 0.1 NHCI are iyophilized with 0.5 μmol Chelaplex II in a small tube.

Das Lyophilisat wird in 50μΐ Dimethylsuifoxid, das 5mg 2'-Desoxyadenosin, 2μΙ Triethylamin, 2μί Trichloracetonitril enthält, aufgenommen.The lyophilizate is taken up in 50μΐ dimethylsulfoxide containing 5mg 2'-deoxyadenosine, 2μΙ triethylamine, 2μί trichloroacetonitrile.

Nach 60 Minuten wird die Reaktion mit 0.5ml Wasser gestoppt. Das Gemisch wird nun auf eine Säule mit DEAE-Ceüulose-Gei in Bicarbonatform (0.3ml Bettvolumen) gegeben. Die Säule wird dann mit 5ml Wasser, 0.5ml 0.02M Triethylammoniumbicarbonat (TAC) gewaschen und das Produkt mit 4ml 0.15M TAC eluiert. Zu dem Eluat von 4ml werden 4nmol ATP, 9.8μ.ΓηοΙ Phosphoenolpyruvat, Ο.δμ,ΓηοΙ KCI, 32.5μΐηοΙ Mg(ac)2,100/xg Myokinase und 200μ9 Pyruvatkinase gegeben.After 60 minutes the reaction is stopped with 0.5 ml of water. The mixture is then placed on a column of DEAE-Ceüulose-Gei in bicarbonate form (0.3 ml bed volume). The column is then washed with 5 ml of water, 0.5 ml of 0.02M triethylammonium bicarbonate (TAC) and the product eluted with 4 ml of 0.15M TAC. To the eluate of 4 ml are added 4nmol ATP, 9.8μ.ΓηοΙ phosphoenolpyruvate, Ο.δμ, ΓηοΙ KCl, 32.5μΐηοΙ Mg (ac) 2 , 100 / xg myokinase and 200μ9 pyruvate kinase.

Nach Erreichen einer Ausbeute von 60% an 2'-Desoxyadenosin-5'-[a-32P]-triphosphat wird das Gemisch auf eine Säule mit DEAE-Sephadex A25 in Bicarbonatform gegeben und mit 20ml Wasser und 20ml 0.3 Μ TAC gewaschen. Anschließend wird im kontinuierlichen Gradienten, 25ml 0.3M TAC gegen 25ml 0.7M TAC, mit einer Elutionsgeschwindigkeit von 1 ml/min das gewünschte Triphosphat nach ca. 10ml als 8ml Fraktion isoliert.After reaching a yield of 60% of 2'-deoxyadenosine-5 '- [a- 32 P] -triphosphate, the mixture is placed on a column of DEAE-Sephadex A25 in bicarbonate form and washed with 20 ml of water and 20 ml of 0.3% TAC. Subsequently, in a continuous gradient, 25 ml of 0.3 M TAC against 25 ml of 0.7 M TAC, with an elution rate of 1 ml / min, the desired triphosphate after about 10ml as 8ml fraction isolated.

Die radiochemische Reinheit der Fraktion beträgt >99% [a-32P]dATP. Nach Lyophilisation und Aufnehmen des Produktes in 5mM Mercaptoethanol/Wasser ergibt sich eine Ausbeute an Produktaktivität von 25-30%.The radiochemical purity of the fraction is> 99% [a- 32 P] dATP. After lyophilization and taking up the product in 5 mM mercaptoethanol / water, a yield of product activity of 25-30% results.

Die Produktcharakterisierung erfolgt dünnschichtchromatographisch mit inaktivem dATP-Vergleich:The product characterization is carried out by thin-layer chromatography with inactive dATP comparison:

RF = 0.31 auf PEI-Ceüulose der Fa. MerckR F = 0.31 on PEI cellulose from Merck

Laufmittel 0.5 M KH2PO4-Puffer, pH = 3.5.Eluent 0.5 M KH 2 PO 4 buffer, pH = 3.5.

2. Beispiel2nd example

27mCi trägerfreier H3 32PO4 in 20μ.Ι 0.1 N HCI werden mit 0,5μ.ιηοΙ Chelaplex Il in einem Plaströhrchen lyophilisiert. Das Lyophilisat wird in 50/xl Dimethylsulfoxid, das 5 mg 2'-Desoxycytidin, 2μ\ Trichloracetonitril und 2μΙ Triethylamin enthält, aufgenommen. Nach 60 Minuten wird die Reaktion durch Zugabe von 0.5ml H2O gestoppt. Das Gemisch wird auf eine Säule, die mit 0.3ml DEAE-Cellulose-Gel gefüllt ist, gegeben. Das Anionenaustauschergel wird mit 5 ml Wasser, 0.02 M TAC gewaschen und mit 1.5 ml 0.12 m TAC das [a-32P]dCMP vom Ge! eluiert. Direkt im Elutionspuffer wird die enzymatische Phosphorylierung zum Triphosphat durch Zugabe von 10.7/xmol Phosphoenolpyruvat, 8.1 /xmol MgSO4, 0.4μΓηοΙ KCI, 5μΙ Mercaptoethanoi, 2.2/*mol ATP, 200/Xg Pyruvatkinase und 740/ng Nucleotidkinase aus Escherichia coli gestartet.27mCi of carrier-free H 3 32 PO 4 in 20μ.Ι 0.1 N HCI are lyophilized with 0.5μ.ιηοΙ Chelaplex II in a slide tube. The lyophilisate is taken up in 50% dimethylsulfoxide containing 5 mg of 2'-deoxycytidine, 2 μl of trichloroacetonitrile and 2 μl of triethylamine. After 60 minutes, stop the reaction by adding 0.5 ml H 2 O. The mixture is placed on a column filled with 0.3 ml of DEAE cellulose gel. The anion exchange gel is washed with 5 ml of water, 0.02 M TAC and with 1.5 ml 0.12 m TAC the [a- 32 P] dCMP Ge! eluted. Directly in the elution buffer, the enzymatic phosphorylation to triphosphate by addition of 10.7 / xmol Phosphoenolpyruvat, 8.1 / xmol MgSO 4 , 0.4μΓηοΙ KCI, 5μΙ Mercaptoethanoi, 2.2 / * mol ATP, 200 / Xg pyruvate kinase and 740 / ng nucleotide kinase from Escherichia coli started.

Nach 18h wird eine Ausbeute an [a-32P]dCTP von 30% erreicht. Das Gemisch wird auf eine Säule mit DEAE-Sephadex A25 (3ml Bettvolumen) gegeben und mit 20ml Wasser, 20ml 0.3M TAC gewaschen und im kontinuierlichen Gradienten, 20ml 0.3 M TAC, bei einer Elutionsgeschwindigkeit von 1 ml/min, das gewünschte 2'-Desoxycytidin-5'[a-32P]-triphosphat als 9 ml-Fraktion isoliert. Die radiochemische Reinheit des Produktes ist >95%, die Aktivitätsausbeute der Synthese liegt bei 10%.After 18 hours, a yield of [a- 32 P] dCTP of 30% is achieved. The mixture is applied to a column of DEAE-Sephadex A25 (3 ml bed volume) and washed with 20 ml of water, 20 ml of 0.3M TAC and in a continuous gradient, 20 ml 0.3 M TAC, at an elution rate of 1 ml / min, the desired 2'- Deoxycytidine-5 '[a- 32 P] triphosphate isolated as a 9 ml fraction. The radiochemical purity of the product is> 95%, the activity yield of the synthesis is 10%.

Die Produktcharakterisierung erfolgt dünnschichtchromatographisch mit inaktivem dCTP-Vergleich RF = 0.5 auf PEI-Cellulose der Fa. MerckThe product characterization is carried out by thin-layer chromatography with inactive dCTP comparison R F = 0.5 on PEI-cellulose from Merck

Laufmittel 0.5M KH2PO4-Puffer, pH = 3.5.Eluent 0.5M KH 2 PO 4 buffer, pH = 3.5.

Claims (2)

Erfindungsansprüche:Invention claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Nucleosid-5'-[a32P]di- und triphosphaten hoher spezifischer Aktivität der Formel I,1. A process for the preparation of nucleoside 5 '- [a 32 P] di- and triphosphates of high specific activity of the formula I, \ <~> in der χ = Phosphat oder\ <~> in the χ = phosphate or Diphosphat
B = Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin, Uracil und deren Derivate
diphosphate
B = adenine, thymine, guanine, cytosine, uracil and their derivatives
R1 = OH, R2 = OH oder H R1 = H, R2 = OH oder HR 1 = OH, R 2 = OH or HR 1 = H, R 2 = OH or H bedeuten, durch Umsetzung von trägerfreier H3 32PO4 mit einem Nucleosid zum [a-32P]-markierten Nucleosid-5'-monophosphat, dadurch gekennzeichnet, daß man [a-32P]-markiertes Nucleosid-5'-monophosphat an einem Anionenaustauscher von Verunreinigungen und Radiolyseprodukten reinigt, anschließend im Elutionspuffer direkt nach Zugabe entsprechender Kinasen und Substrate zum Di- bzw. Triphosphat phosphoryliert und diese säulenchromatographisch gewinnt.mean, by reacting carrier-free H 3 32 PO 4 with a nucleoside to [a- 32 P] -labeled nucleoside 5'-monophosphate, characterized in that [a- 32 P] -labeled nucleoside 5'-monophosphate at an anion exchanger of impurities and Radiolyseprodukten, then phosphorylated in the elution buffer directly after addition of appropriate kinases and substrates for di- or triphosphate and this column chromatography.
2. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung des [a-32P]-markierten Nucleosid-ö'-monophosphats an einem DEAE-Cellulosegel in Bicarbonatform mit Triethylammoniumbicarbonat abgetrennt werden.2. The method according to item 1, characterized in that the contamination of the [a- 32 P] -labeled nucleoside ö'-monophosphate are separated on a DEAE-cellulose gel in bicarbonate form with triethylammonium bicarbonate.
DD26420384A 1984-06-15 1984-06-15 METHOD FOR PRODUCING NUCLEOSIDE 5'-DI AND TRIPHOSPHATES OF HIGH SPECIFIC ACTIVITY DD225696A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4804748A (en) * 1985-08-16 1989-02-14 Boehringer Mannheim Gmbh 7-deaza-2'-deoxyguanosine nucleotides

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