JP2002525288A - 2重末端選択を用いるオリゴマーの精製 - Google Patents

2重末端選択を用いるオリゴマーの精製

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Abstract

(57)【要約】 オリゴマーは、第1の選択的に切断可能な結合、第1の捕捉部分および第2の選択的に切断可能な結合を通じて支持体に結合された成長する鎖に、モノマーを連続的に付加することによって、エラー配列が実質的にないように調製される。モノマー付加の完了時に、完成したオリゴマーは、支持体から第1の捕捉部分を示すために切断され、そして第2の捕捉部分(例えば、末端保護基)および第1の捕捉部分の存在によって精製される。構造式(I)S−[X1]n1−SC1−CP2−[X2]n2−SC3−T1−X−T2−SC2−CP1を有する、支持体結合オリゴマーもまた、提供される。ここで、T1、T2、X1、X2、n1、n2、SC1、SC2、SC3、CP1、およびCP2は、本明細書中で定義されるとおりである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、一般に生体高分子の分野に関し、そしてより具体的には、オリゴヌ
クレオチド、オリゴペプチド、オリゴサッカリドなどのようなオリゴマーの精製
に関する。
【0002】 (背景技術) ポリメラーゼ連鎖反応(「PCR」)プライマーとして、またはSanger
(すなわちジデオキシ)配列決定における配列決定プライマーとして、核酸ハイ
ブリダイゼーションアッセイにおける使用のためのポリヌクレオチドに対する増
加した要求が存在する。調査目的の大量のオリゴヌクレオチドの合成および精製
は、慣用的に、95%より高い純度を有する生成物を生じるが、この高い純度は
、長期にわたる、時間のかかる、そして労働集約な精製プロトコルを必要とする
。代表的に、0.2マイクロモルスケールの調製は、7工程の精製手順を必要と
する:1)精製ゲルを調製する工程;2)ゲルを精製されるべき反応混合物でロ
ードする工程、iii)このゲルを一晩作動させる工程;4)このゲルから適切
なバンドを可視化し、そして切り出す工程;5)このバンドを2日間溶出緩衝液
に浸漬して、ゲルマトリクスから所望の生成物を抽出する工程;6)抽出した生
成物を逆相(「RP」)カラム上で手動で脱塩し、そして溶媒を乾燥する工程;
および7)この生成物をこの溶媒から手動で沈澱させる工程。得られる生成物の
量は、UV分光計を使用して定量される。
【0003】 これらの長期にわたる、時間のかかる、そして労働集約な精製プロトコルのい
ずれかの単純化は、非常に価値がある。さらに、オリゴヌクレオチド以外のオリ
ゴマーに対して自動化および適用される精製スキームも同様に望ましい。
【0004】 (DNAオリゴマーの精製を単純化するための初期のアプローチ) オリゴヌクレオチド合成のプロセスの間、脱プリン化部位は、酸に対する長期
の曝露によって生じるランダム部位で導入される;最終の水酸化アンモニウム脱
保護工程は、脱プリン化部位でオリゴヌクレオチド鎖を切断する。McHugh
ら(1995)Nucleic Acids Research 23:166
4〜1670。DNAの精製を単純化するために考案された方法(例えば、Ef
cavitchら(1985)Nucleosides & Nucleoti
des 4:267およびMcBrideら(1988)BioTechniq
ues 6:362〜367による)は、より短いDNAオリゴマーを精製し得
るのみであった。なぜなら、彼らは、水酸化アンモニウム切断生成物の複雑な性
質を十分に考慮しなかったからである。
【0005】 酵素的な精製スキームは、オリゴマーがまず固体支持体上で合成されることを
報告してきた。Urdeaら(1986)Tetrahedron Lett.
27:2933〜2936。固体支持体に結合した所望の長さのオリゴヌクレオ
チドの調製に続き、オリゴマー中の環外のアミンおよびホスフェート基は、この
支持体への結合を切断することなく脱保護される。精製は、全長オリゴマー生成
物の末端5’ベンゾイル基を含まない欠損配列を消化するために脾臓ホスホジエ
ステラーゼを使用した。このプロセスによって改善された純度のオリゴマーを生
じるが、生成物オリゴマー中の無塩基部位は、残存した。
【0006】 迅速なカートリッジ方法はまた、Hornら(1988)Nucleic A
cids Res.16:11559〜11571によって記載されている。こ
の手順の重要な工程は、固体支持体からの粗生成物の除去の前に、水性リジンの
溶液を用いてオリゴマー中の全てのアプリン部位を切断することである。結果と
して、本質的に全ての短縮型5’−O−ジメトキシトリチル(「DMI」)−含
有オリゴマーは、切断されたオリゴマーの混合物から除去される。著者らは、1
18塩基長までのDNAオリゴマーがこの手順を使用してほぼ均質に精製された
ことを報告する。
【0007】 Hornら(1988)に記載されるアプローチに関連するアプローチは、ジ
シリルオキシ結合を有する固体支持体を使用する。非常に緩和な条件下でのオリ
ゴマー中の無塩基部位の切断は、このオリゴマーがなおこの支持体に付着される
とき、全ての5’−O−DMT含有分子を確保し、この支持体から切断される場
合に、3’−末端および5’−末端を補正した。Kwiatkowskiら(1
996)Nucleic Acids Res.24:4632〜4638。
【0008】 Nattら(1997)Tetrahedron 53:9629〜9636
は、合成の間に欠損配列をキャップ化するために脂肪親和性キャップ化試薬を使
用するオリゴマー精製に対するアプローチを記載する。欠損配列の脂肪親和性の
性質は、この配列を、クロマトグラフィー的に脱トリチル化全長オリゴマーから
キャップ化欠損配列を分離することを可能にする。しかし、この方法は、2つの
ファミリーの種(すなわち、脱トリチル化5’セグメントおよび脱トリチル化3
’セグメント)が脂肪親和性キャップ基を含まないので、脱プリン化した/切断
した配列に関して非効率的である。5’−O−保護基としての脂肪親和性特性を
増強されたトリチル基の使用は、RP−高速液体クロマトグラフィー(「HPL
C」)精製を容易にするために提唱される。Ramage(1993)Tetr
ahedron Lett.34:7133〜7136。上記のアプローチを用
いて、このプロセスはまた、切断された無塩基部位に関して限定される。
【0009】 「捕捉」工程を包含する精製アプローチが提案されている。各々の場合におい
て、精製されるべきオリゴマーの5’末端は、捕捉が影響を与え得る部分を保有
する。例えば、Bannwarthら(1990)、Helv.Chim.Ac
ta 73:1139〜114は、捕捉工程を含む、オリゴデオキシヌクレオチ
ドのための組合せの精製/リン酸化手順を記載した。特定のリボヌクレオチドで
あるN’−(MMT−S−(CH210)−2’,3’−Bz2−rU−5’−β
−シアノエチル(ここで、「MMT」は、モノメトキシトリチルを表し、そして
「Bz」は、ベンジルを表す)(保護されたチオールおよびジオール系を含む)
を、最終のDNA合成サイクルの間にオリゴヌクレオチドへ組み込んだ。脱保護
を完了し、そしてMMT保護基を除去した後、5’−SH基を有するオリゴマー
を、表面結合−S−S−ピリジン基を有する制御された細孔ガラス(「CPG」
)支持体上で捕捉し得る;夾雑したオリゴマーを、洗浄によって除去した。精製
オリゴマーを、リボ−ジオール系の酸化的切断および塩基性条件下でのβ脱離の
後に、捕捉支持体から放出させた。
【0010】 感光性5’−ビオチン試薬を使用してアビジン捕捉支持体上でオリゴマーを捕
捉するための精製手順もまた、記載されている。Olejnikら(1996)
Nucleic Acids Research 24:361〜366。連結
基は、5’−ホスフェート形態において生成物オリゴマーを放出するための光分
解によって切断され得る。
【0011】 5’−メルカプトアルキル化オリゴヌクレオチド合成および精製は、チオール
化オリゴマーが活性化スルフヒドリル支持体を使用する単一工程の共有的クロマ
トグラフィー手順によって精製されたことを記載している。Kumerら(19
96)Bioorg.Med.Chem.Lett.6:683〜688。
【0012】 さらに、6つの保存的ヒスチジン残基からなるアフィニティータグを用いる、
ニッケル−ニトリロトリ酢酸(「Ni−NTA」)固体支持体の固有の選択性の
利点によるタンパク質の精製は、何年もの間公知である。この型の固定化金属ア
フィニティークロマトグラフィー(IMAC」)は、オリゴヒスチジン−PNA
キメラ(PNAおよびペプチドアセンブリの化学は、本質的に同一である)を使
用するペプチド核酸(「PNA」)制御化ハイブリッド選択による核酸の配列特
異的な単離のために使用されてきた。Orumら(1995)BioTechn
iques 19:472〜480。この系は、6つの保存的6−ヒスタミニル
プリン(「His」)ヌクレオチドを含む合成DNAオリゴマーに拡張され、変
換可能なヌクレオチドホスホロアミダイトを使用して導入され、そしてHisヌ
クレオチドを形成するためにさらに誘導体化されてきた。Minら(1996)
Nucleic Acids Research 24:3806〜3810。
His6−タグ化鎖は、Ni−NTA−アガロースクロマトグラフィーマトリク
スおよび捕捉されたDNAによって選択的に保持され、その後樹脂から溶出され
た。
【0013】 (技術の概要) 一般にオリゴヌクレオチドを合成するための方法に関するバックグラウンドの
参考文献には、β−シアノエチルホスフェート保護基の使用に基づく5’〜3’
合成に関連する参考文献(例えば、de Napoliら(1984)Gazz
.Chem.Ital.114:65、Rosenthalら(1983)Te
trahedron Lett.24:1691、Belagajeら(197
7)Nucl.Acids Res.10:6295)、ならびに液相5’〜3
’合成を記載する参考文献(例えば、Hayatsuら(1957)J.Am.
Chem.Soc.89:3880、Gaitら(1977)Nucl.Aci
ds Res.4:1135、Cramerら(1968)Angew.Che
m.Int.Ed.Engl.7:473、およびBlackburnら(19
67)J.Chem.Soc.Part C、2438)が挙げられる。
【0014】 上記に列挙した技術に加えて、Matteucciら(1981)J.Am.
Chem.Soc.103:3185〜3191は、オリゴヌクレオチドの調製
の際のホスホコロリダイト(phosphochloridite)の使用を記
載する。Beaucageら(1981)Tetrahedron Lett.
22:1859〜1862および米国特許第4,415,732号は、オリゴヌ
クレオチドの調製の際のホスホロアミダイトの使用を記載する。Smithら(
1983)ABL 15〜24、そこに引用される参考文献およびWarner
ら(1984)DNA 3:401〜411は、自動化固相オリゴデオキシリボ
ヌクレオチド合成を記載する。
【0015】 Urdeaらの米国特許第4,483,964号および同第4,517,33
8号は、管状反応領域において固相基材に試薬を選択的に導入することによって
ポリヌクレオチドを合成する方法を記載する。Hornらの米国特許第4,91
0,300号はまた、ヌクレオチドモノマーを成長する鎖に連続的に付加するこ
とによってオリゴヌクレオチドを合成する方法を記載するが、予め決定された空
間の離れた位置で、標識されたN4−改変シトシン残基の組込みを含む。Hor
nらの米国特許第5,256,549号は、組合せ技術、すなわち所望のオリゴ
ヌクレオチドが本質的に合成され、そして同時に「精製され」、その結果、最終
生成物が実質的に純粋な形態で生成される技術を包含する、オリゴヌクレオチド
を調製する方法を記載する。
【0016】 Hornら(1986)DNA 5(5):421〜425は、ビス(シアノ
エトキシ)−N,N−ジイソプロピル−アミノホスフィンを使用する、固体に支
持されたDNAフラグメントのリン酸化を記載する。また、Hornら(198
6)Tetrahedron Lett.27:4705〜4708を参照のこ
と。
【0017】 Horneら(1990)J.Am.Chem.Soc.112:2435〜
2437およびFroehler(1992)Biochemistry 31
:1603〜1609は、オリゴヌクレオチド指向型三重らせん形成に関する。
【0018】 Urdeaらの米国特許第5,594,117号および同第5,430,13
6号は、無塩基部位、選択的には切断可能部位を含むオリゴヌクレオチドを合成
するための方法および試薬(例えば、改変モノマー試薬)を開示する。このよう
な部位を有するように調製されたオリゴヌクレオチドは、光分解によってか、ま
たは化学的もしくは酵素的試薬(例えば、還元剤)によって選択的に切断可能で
ある。
【0019】 オリゴサッカリドの生成方法は、同様に公知である。例えば、Kanieら(
1992)Curr.Opin.Struct.Biol.2:674〜681
およびDingら(1995)Adv.Exp.Med.Biol.376:2
61〜269は、オリゴサッカリドの化学的合成を記載する。規定された構造の
サッカリドオリゴマーを合成するために、直交性の保護基が、成長するオリゴサ
ッカリド鎖に連続的に付加されるモノサッカリドのヒドロキシル部分に提供され
る。アセチルおよびベンジル保護基は、一般に使用される。サッカリド部分はア
クセプターになり得、従って、ヒドロキシル水素の代わりに、例えばp−s−φ
−CH3(p−メチルフェニルチオ)、−(CH2nCOOCH3、または−(C
2n−O−φ−OCH3を用いることによって別のサッカリドと組み合わせら
れ得る。Graaflandの米国特許第4,701,494号はまた、水溶性
ビニルサッカリドポリマーの調製のためのプロセスを開示するとして興味深い。
【0020】 従って、多くの手順がヌクレオチド、アミノ酸、サッカリド、および他のモノ
マーのオリゴマーを生成するために開発されてきたことは明らかである。これら
の手順の大部分は、最初のモノマーを付着することに依存する。次いで、各々の
引き続くモノマー単位が連続的に付加され、各付加は、多くの化学反応を包含す
る。
【0021】 オリゴマーの合成の間の各段階において、多くの鎖が伸張され得ない、小さい
が有限の可能性が存在する。従って、全オリゴマー化プロセスの間、大量のエラ
ーが導入され得る。これらの誤った配列(すなわち「欠損配列」)は、多くの方
法においてそれら自体を明らかにし得る。欠損配列を除去するための適切な精製
プロセスを用いなければ、このエラーは、所望されない生成物、最適以下の性能
などを誘導し得る。
【0022】 従って、近似しているが所望の配列と異なる配列を有するオリゴマーを含有す
る夾雑物を実質的に含まないことを保証する配列を有するオリゴマーを調製し得
ることが、重要性を増してきている。始めに誤った配列を除去することによって
続く精製工程(例えば、電気泳動)(これは、材料の損失を生じ得る)の必要性
を回避し得る;非常に少量の材料で作業する際に、材料の損失は、当然のことな
がら、深刻な問題であり得る。
【0023】 (発明の開示) 従って、本発明の主な目的は、オリゴマーを精製するための、単純化され、効
率的な、そして汎用性のある方法を提供することによって当該分野における前述
の必要性に取り組むことである。
【0024】 本発明の別の目的は、オリゴマーがオリゴヌクレオチド、オリゴペプチド、オ
リゴサッカリドなどであるような方法を提供することである。
【0025】 本発明のさらなる目的は、支持体結合オリゴマーが変更された切断および捕捉
工程を使用して精製されるような方法を提供することである。
【0026】 本発明のさらに別の目的は、5’−選択工程および3’−選択工程の両方を実
施することによって合成オリゴヌクレオチドを精製する方法を提供することであ
る。
【0027】 次いで、本発明の1つの局面において、精製された形態で目的のオリゴマーセ
グメントを調製するための方法を提供する。最初に、この方法は、所望の支持体
結合オリゴマーが得られるまで、成長する支持体結合オリゴマー鎖の末端にモノ
マーを連続的に結合する工程を包含する。支持体結合オリゴマーは、第1の選択
的に切断可能な結合、第2の選択的に切断可能な結合、および第3に選択的に切
断可能な結合を含み、ここで目的のオリゴマーセグメントは、第2および第3の
選択的に切断可能な結合に隣接するフラグメントであり、そしてここで、第1の
捕捉部分は、支持体結合オリゴマーの遊離の末端で存在し、そして第2の捕捉部
分は、第1の選択的に切断可能な結合と第3の選択的に切断可能な結合との間に
存在する。選択的に切断可能な結合および捕捉部分は、本明細書に記載される技
術および/または当業者に公知の技術を使用して合成の間に導入される。支持体
結合オリゴマーの合成の後に、以下の工程が、精製された形態において目的のオ
リゴマーセグメントを提供するために実施される:(a)第1の選択的に切断可
能な結合は、固体支持体からオリゴマー生成物を放出するように切断される;(
b)放出されたオリゴマー生成物は、第1の捕捉部分に結合する第1の捕捉媒体
とともにインキュベートされ、次いで、「捕捉された」オリゴマー生成物は、単
離され、そして必要に応じて精製される;(c)第2の選択的に切断可能な結合
は、第2の捕捉部分において終結する目的のオリゴマーセグメントを生成するた
めに切断される;(d)工程(c)で提供されたオリゴマーセグメントは、第2
の捕捉部分に結合する第2の捕捉媒体と共にインキュベートされ、次いで、捕捉
されたオリゴマーセグメントは、単離され、そして必要に応じて精製される;そ
して(e)第3の選択的に切断可能な結合は、精製された形態において目的のオ
リゴマーセグメントを与えるように切断される。
【0028】 本発明の別の局面は、ちょうど記載されるように合成され、そして精製された
目的のオリゴマーセグメントを提供する際の出発物質として有用な、支持体に結
合したオリゴマー生成物に関する。支持体結合オリゴマー生成物は以下の構造式
(I)を有する: (I)S−[X1]n1−SC1−CP2−[X2]n2−SC3−T1−X−T2
SC2−CP1 。ここでSは、固体支持体を示し、X1およびX2はモノマーまたはオリゴマー
セグメントであり、n1およびn2は、独立してゼロまたは1であり、SC1、
SC2およびSC3は、第1選択切断部位、第2選択切断部位および第3選択切
断部位を示し、CP1およびCP2は、第1捕捉部分および第2捕捉部分を示し
、T1は、目的のオリゴマーセグメントXの第1の末端であり、そしてT2は、オ
リゴマーセグメントXの第2の末端である。式(I)の支持体結合オリゴマー生
成物は、上記のプロセスで用いられ、目的のオリゴマーセグメントX(これは、
精製された形態でT1およびT2において終止する)を提供し得る。
【0029】 本発明のさらなる目的、利点および新規の特徴は、以下の記載において部分的
に記載され、そして以下の実験に基づいて当業者にある程度は明白であるか、ま
たは本発明の実施により学習され得る。
【0030】 明確化の目的のためであって、本発明をいかなる特定の実施態様に限定するこ
とを意図しないが、本発明の以下の考察は、オリゴヌクレオチドであるオリゴマ
ーの精製に関する。オリゴマーがオリゴヌクレオチドである場合、T2およびT1 は、それぞれ5’末端および3’末端を示す。SC2は、5’−切断可能結合を
示し、そしてSC3は、3’−切断可能結合を示す。当業者は、本明細書におい
て記載および請求される方法が、わずかな改変を伴い、他のオリゴマー、および
例えば、オリゴペプチド、オリゴサッカリドなどの精製に適用され得ることを認
識する。
【0031】 式(I)の構造を有するオリゴヌクレオチドが提供される。ここでXは、目的
のオリゴヌクレオチドセグメントであり、そしてX1およびX2は、個々のヌク
レオチドまたはオリゴヌクレオチドセグメントである。目的のオリゴヌクレオチ
ドの精製は、目的のT1−X−T2の精製したオリゴヌクレオチドセグメントを得
るための、pSC1での開裂、逆相クロマトグラフィー媒体または疎水性相互作
用クロマトグラフィー媒体からなる第1捕捉媒体CM1を用いての遊離産物CP
2−[X2]n2−SC3−T1−X−T2−SC2−CP1のインキュベーション
、SC2での切断、逆相クロマトグラフィー溶剤または疎水性相互作用クロマト
グラフィー溶剤からなる第2捕捉媒体CM2を用いての得られた産物CP2−[
X2]n2−SC3−T1−X−T2のインキュベーション、およびSC3での切断
により影響される。
【0032】 (発明の実施の様態) (定義および命名法:) 本発明を開示し、そして詳細に記載する前に、本発明が特定の反応条件、材料
または試薬(当然ながら、それ自体は変化し得る)に限定されないことが理解さ
れるべきである。本明細書において用いられる専門用語は、単に特定の実施態様
を記載する目的のためであり、そして限定することを意図しないこともまた理解
されるべきである。
【0033】 さらに、本明細書および添付の特許請求の範囲で用いる場合、単数形「1つの
(a)」、「1つの(an)」および「この、その(the)」は、その文脈が
他に明白に示さない限り複数形を含む。
【0034】 以下の本明細書および特許請求の範囲において、参考文献は、以下の意味を有
すると規定された多数の用語に構成される。
【0035】 本明細書において用いる場合、用語「モノマー」は、1つ以上の他の物質に共
有結合してオリゴマーを形成し得る化学物質をいう。「モノマー」の例としては
、アミノ酸、ヌクレオチド、糖類、ペプトイドなどが挙げられる。一般に、本発
明と組み合わせて用いられるモノマーは、標準的化学反応(例えば、脱離基の求
核置換反応、縮合など)によって、他のモノマーに結合するのに適切な第1部位
および第2部位(例えば、5’末端および3’末端、C末端およびN末端など)
、ならびに同じ型の異なるモノマーから特定のモノマーを識別する多様な成分(
例えば、ヌクレオチド塩基、アミノ酸側鎖など)を有する。最初の支持体結合「
モノマー」は、一般に、多段階合成手順において構築ブロックとして用いられ、
完全なオリゴマーを形成する(例えば、オリゴヌクレオチド、オリゴペプチド、
オリゴ糖などの合成において)。
【0036】 用語「オリゴマー」は、本明細書において、多数のモノマーを含む化学物質を
示すために用いられる。本明細書において用いる場合、用語「オリゴマー」およ
び「ポリマー」は、互換可能に用いられ、それは、通常(必然ではないが)本発
明の方法を用いて調製される、より小さい「ポリマー」である。オリゴマーおよ
びポリマーの例としては、ポリデオキシリボヌクレオチド、ポリリボヌクレオチ
ド、他のポリヌクレオチド(プリンまたはピリミジン塩基のNグリコシドまたは
Cグリコシドである)、ポリペプチド、多糖類、および化学構造のような反復単
位を含む他の化学物質が挙げられる。本発明の実施において、オリゴマーは、通
常、約2〜50モノマー、好ましくは2〜20モノマー、そして最も好ましくは
約3〜10モノマーを含む。
【0037】 本明細書において用いる場合、用語「ポリヌクレオチド」および「オリゴヌク
レオチド」は、以下のポリマーがDNAおよびRNAにおいて見出されるような
塩基対および塩基スタッキングを可能にする構成で核酸塩基を含むという条件下
で、ポリデオキシリボヌクレオチド(2’−デオキシ−D−リボースを含む)、
ポリリボヌクレオチド(D−リボースを含む)、プリンまたはピリミジン塩基の
N−グリコシドまたはC−グリコシドである任意の他の型のポリヌクレオチド、
および非ヌクレオチド結合を含む他のポリマー、例えば、ポリアミド(例えば、
ペプチド核酸(「PNA」)、ポリモルフォリノ(polymorpholin
o)(AVI Biopharm,Corvallis,OregonからNe
ugeneTMポリマーとして市販)、ならびに他の合成配列特異的核酸ポリマー
の総称である。用語「ポリヌクレオチド」と「オリゴヌクレオチド」との間の長
さの違いは意図されず、そしてこれらの用語は互換可能に用いられる。これらの
用語は分子の一次構造のみをいう。従って、これらの用語は、二本鎖DNAおよ
び一本鎖DNA、ならびに二本鎖RNAおよび一本鎖RNA、DNA:RNAハ
イブリッド、およびPNAとDNAまたはRNAとの間のハイブリッドを含み、
そしてまた公知の型の改変、例えば当該分野で公知の標識、メチル化、「キャッ
プ」、1つ以上の天然に存在するヌクレオチドのアナログでの置換、例えば、非
荷電結合を有する改変(例えば、メチルホスホネート、リン酸トリエステル、ホ
スホラミダイト、カルバメートなど)、正に荷電した結合を有する改変(例えば
、Letsingerら(1988)J.Am.Chem.Soc.110:4
470〜4471に開示されるような、カチオン性に置換されたホスホラミダイ
ト結合、またはFathiら(1994)Nucleic Acid Res.
22:5416〜5424およびFathiら(1994)Bioconjug
ate Chem.5:47〜57に開示されるような、カチオン性に置換され
たホスホネート誘導体)、および負に荷電した結合を有する改変(例えば、ホス
ホロチオエート、ホスホロジチオエートなど)、3’−オキシまたは3’−デオ
キシリボース部分の2’−O−ヌクレオチド間結合を含有する改変、ペンダント
部分(例えば、タンパク質(核、毒素、抗体、シグナルペプチド、ポリ−L−リ
ジンなどを含む)のような)を含む改変、インターカレーター(例えば、アクリ
ジン、ソラレンなど)を有する改変、キレート剤(例えば、金属、放射性金属、
ホウ素、酸化金属など)を含む改変、アルキル化剤を含む改変、改変結合(例え
ば、αアノマー性核酸など)を有する改変、のようなヌクレオチド間改変、なら
びにポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドの未改変形態を含む。
【0038】 本明細書において用いる場合、用語「ヌクレオシド」および「ヌクレオチド」
は、公知のプリン塩基およびピリミジン塩基を含むだけでなく、改変されたプリ
ン塩基およびピリミジン塩基ならびに改変された他の複素環式塩基を含む部分を
含む。このような改変は、メチル化プリンもしくはピリミジン、アシル化プリン
もしくはピリミジン、または他の複素環を含む。さらに、用語「ヌクレオシド」
および「ヌクレオチド」は、従来のリボース糖およびデオキシリボース糖だけで
なく他の糖も同様に含む部分を含む。改変したヌクレオシドまたはヌクレオチド
はまた、糖部分に改変を含む。ここでは、例えば、1つ以上のヒドロキシル基が
ハロゲン、脂肪族基(2’−O−アルキル、例えば2’−O−メチルを含む)で
置換されるか、またはエステル、アミンなどとして官能基化されている。通常の
ヌクレオチドアナログとしては以下が挙げられるがこれらに限定されない:1−
メチルアデニン、2−メチルアデニン、N6−メチルアデニン、N6−イソペンチ
ルアデニン、2−メチルチオ−N6−イソペンチルアデニン、N,N−ジメチル
アデニン、8−ブロモアデニン、2−チオシトシン、3−メチルシトシン、5−
メチルシトシン、5−エチルシトシン、4−アセチルシトシン、1−メチルグア
ニン、2−メチルグアニン、7−メチルグアニン、2,2−ジメチルグアニン、
8−ブロモグアニン、8−クロログアニン、8−アミノグアニン、8−メチルグ
アニン、8−チオグアニン、5−フルオロウラシル、5−ブロモウラシル、5−
クロロウラシル、5−ヨードウラシル、5−エチルウラシル、5−プロピルウラ
シル、5−メトキシウラシル、5−ヒドロキシメチルウラシル、5−(カルボキ
シヒドロキシメチル)ウラシル、5−(メチルアミノメチル)ウラシル、5−(
カルボキシメチルアミノメチル)−ウラシル、2−チオウラシル、5−メチル−
2−チオウラシル、5−(2−ブロモビニル)ウラシル、ウラシル−5−オキシ
酢酸、ウラシル−5−オキシ酢酸メチルエステル、シュード(偽)ウラシル、1
−メチルシュードウラシル、クエオシン、イノシン、1−メチルイノシン、ヒポ
キサンチン、キサンチン、2−アミノプリン、6−ヒドロキシアミノプリン、6
−チオプリンおよび2,6−ジアミノプリン。他の適切なアナログは当業者に公
知であり、そして適切なテキストおよび文献に記載されている。
【0039】 さらに、ヌクレオチドの単位に対する改変としては、それぞれの相補的ピリミ
ジンまたはプリンに対して水素結合を形成する、プリンまたはピリミジン塩基上
の官能基の再配列、付加、置換、さもなければ変化が挙げられる。得られた改変
ヌクレオチドの単位は、他のこのように改変されたヌクレオチド単位を有するが
、A、T、C、GまたはUは有さない塩基対を形成し得る。標準的なA−Tおよ
びG−C塩基対は、チミジンのN3−HおよびC4−オキシとアデノシンのN1
よびC6−NH2それぞれとの間、ならびにシチジンのC2−オキシ、N3およびC 4 −NH2とグアノシンのC2−NH2、N1−H、およびC6−オキシそれぞれとの
間の水素結合の形成を可能にする条件下で形成する。従って、例えば、グアノシ
ン(2−アミノ−6−オキシ−9−β−D−リボフラノシル−プリン)は、改変
され、イソグアンシン(2−オキシ−6−アミノ−9−β−D−リボフラノシル
−プリン)を形成し得る。このような改変は、シトシンを有する標準的塩基対を
もはや効果的に形成しないヌクレオシド塩基を生じる。しかし、イソシトシン(
1−β−D−リボフラノシル−2−アミノ−4−オキシ−ピリミジン)の形成の
ためのシトシン(1−β−D−リボフラノシル−2−オキシ−4−アミノ−ピリ
ミジン)の改変は、グアノシンと効率的に塩基対合しないがイソグアノシンと塩
基対を形成する、改変したヌクレオチドを生じる。イソシトシンは、Sigma
Chemical Co.(St.Louis,MO)から入手可能である;
イソシチジンは、Switzerら(1993)Biochemistry 3
2:10489〜10496およびその文献に引用された参考文献に記載された
方法で調製され得る;2’−デオキシ−5−メチル−イソシチジンは、Torら
(1993)J.Am.Chem.Soc.115:4461〜4467および
そこに引用される参考文献の方法により調製され得る;そしてイソグアニンヌク
レオチドは、Switzerら(1993)(前出)およびMantschら(
1993)Biochem.14:5593〜5601に記載の方法を用いて調
製され得る。κおよびπと呼ばれる非天然の塩基対は、2,6−ジアミノ−ピリ
ミジンおよびその相補体(1−メチルピラゾロ[4,3]ピリミジン−5,7−
(4H,6H)−ジオン)の合成についてのPiccirilliら(1990
)Nature 343:33〜37に記載の方法により合成され得る。特有の
塩基対を形成する他のこのような改変ヌクレオチド単位は、Leachら(19
92)J.Am.Chem.Soc.114:3675〜3683およびSwi
tzerら(1993)(前出)に記載されているか、または当業者に明白であ
る。
【0040】 ヌクレオシド間結合の構造的提示において用いる場合、表記「3’」は、結合
の5’側に位置するヌクレオシドのリボース部分の3’炭素への結合をいう。同
様に、ヌクレオシド間結合の構造的提示において用いる場合、表記「5’」は、
結合の3’側に位置するヌクレオシドのリボース部分の5’炭素への結合をいう
。しかし、上記のように、本発明は、リボース部分のみを含むオリゴヌクレオチ
ドに限定されない。当業者は、本明細書におけるオリゴヌクレオチドが伝統的な
3’および5’ヌクレオシド間結合に限定される必要はないことを認識する。例
えば、2’,5’−ホスホジエステル結合を通じて結合した3’−デオキシヌク
レオシドを含むDNAの2’構造異性体は、記載されており(Prakashら
(1996)Chem.Commun.1996:1793〜1794)、そし
てこのような異性体は、本明細書における「オリゴヌクレオチド」の定義に含ま
れる。
【0041】 「選択的に切断可能な」結合、例えば「無塩基部位(abasic site
)」は、米国特許第4,775,619号、同第5,118,605号、同第5
,258,506号、同第5,367,066号、同第5,380,833号、
同第5,580,731号、および同第5,591,584号に記載のように、
酵素的に、化学的に、または光分解的に切断可能であり得るオリゴヌクレオチド
骨格中の部位である。無塩基部位は、例えば、米国特許第5,430,136号
に記載のように非ヌクレオチド性の部位である。「無塩基部位」とは、オリゴヌ
クレオチド鎖内に含まれるがプリン塩基またはピリミジン塩基を含まないモノマ
ー性単位を意味する。無塩基部位を提供するために本発明の方法と組み合わせて
用いるモノマー性単位は、リボースまたはデオキシリボース環を含むが、1’位
置に存在するプリンまたはピリミジン塩基を有さない。前述の特許において説明
されたように、多数の試薬および方法が、無塩基部位および/または化学的試薬
、制限酵素または光分解を用いて切断可能な部位を作製するために用いられ得る
。例えば、「Photolabile Reagents for Incor
poration into Oligonucleotide Chains
」と題された、Urdeaらの米国特許第5,258,506号;「Oligo
nucleotides with Selectably Cleavabl
e and/or Abasic Sites」と題された、Urdeaらの米
国特許第5,367,066号;「Polynucleotide Reage
nts Containing Selectable Cleavage S
ites」と題されたUrdeaの米国特許第5,380,833号;「Oli
gonucleotides Having Selectably Clea
vable And/or Arbasic Sites」と題された、Urd
eaらの米国特許第5,430,136号;「Oligonucleotide
s with Cleavable Sites」と題された、Urdeaらの
米国特許第5,552,538号;および「Nucleotides for
Introducing Selectable Cleavable and
/or Abasic Sites into Oligonucleotid
es」と題された、Urdeaらの米国特許第5,578,717号を参照のこ
と。
【0042】 本明細書において用いる場合、用語「アミノ酸」は、天然に存在するアミノ酸
(アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタ
ミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン
、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトフ
ァン、チロシン、バリン)のL型、D型および非鏡像異性型だけでなく、改変ア
ミノ酸、アミノ酸アナログおよび従来のオリゴペプチド合成に取り込まれ得る他
の化合物、例えば、Dアミノ酸および他の非天然アミノ酸または従来と異なるア
ミノ酸(例えば、4−ニトロフェニルアラニン、イソグルタミン酸、イソグルタ
ミン、ε−ニコチノイル−リジン、イソニペコ酸、テトラヒドロイソキノレイン
酸、α−アミノイソ酪酸、サルコシン、シトルリン、システイン酸、t−ブチル
グリシン、t−ブチルアラニン、フェニルグリシン、シクロヘキシルアラニン、
β−アラニン、4−アミノ酪酸など)も含むことを意図する。
【0043】 本明細書のオリゴペプチドに適用する場合、用語、「従来の」および「天然に
存在する」は、天然に存在するアミノ酸、すなわち、Ala、Cys、Asp、
Glu、Phe、Gly、His、Ile、Lys、Leu、Met、Asn、
Pro、Gln、Arg、Ser、Thr、Val、TrpおよびTyrから構
築されたオリゴペプチドをいう。「オリゴペプチド」は、モノマーがアミド結合
を通して一緒に結合されるαアミノ酸であるオリゴマーをいう。
【0044】 用語「糖類(サッカライド)」は、天然に存在する単糖類および二糖類だけで
なく改変サッカライドも含むことを意図する。単糖類の例としては、トリオース
(三炭糖)(例えば、グリセルアルデヒドおよびジヒドロキシアセトン)、テト
ロース(四炭糖)(例えば、エリトロースおよび、エリトルロース、トレオース
)、ペントース(五炭糖)(例えば、リボース、リブロース、アラビノース、キ
シロース、キシルロースおよびリキソース)、ヘキソース(六炭糖)(例えば、
アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラ
クトース、タロース、プシコース、フルクトース、ソルボース、およびタガトー
ス)、ヘプトース(七炭糖)(例えば、セデュヘプタロース(seduhept
ulose))などが挙げられる。二糖類としては、α−1,2、α−1,3、
α−1,4、α−1,6、β−1,2、β−1,3、β−1,4、β−1,6結
合などの手段で付着する上記の任意の単糖類のダイマーが挙げられる。このよう
な二糖類の例としては、マルトース、ラクトース、スクロースなどが挙げられる
。改変糖類としては、1つ以上のヒドロキシル基がハロゲン、脂肪族基で置換さ
れているか、またはエステル、アミン、リン酸などで官能基化されている糖類が
挙げられる。「オリゴ糖(オリゴサッカライド)」は単糖類のオリゴマーである
。糖間の結合は、α−1,2、α−1,3、α−1,4、α−1,6、β−1,
2、β−1,3、β−1,4、β−1,6結合などであり得る。
【0045】 「分子模倣物」としては、以下挙げられるがこれらに限定されない:小さい有
機化合物;核酸および核酸誘導体;糖類およびオリゴ糖類;ペプチド、タンパク
質およびその誘導体を含むペプチド模倣物(例えば、非ペプチド有機部分を含有
するペプチド、アミノ酸またはペプチド結合を含んでも含まなくともよいが、ペ
プチドリガンドの構造的特徴および機能的特徴を保持する合成ペプチド);なら
びにSimonら(1992);Proc.Natl.Acad.Sci.US
A 89:9367に記載のようなペプトイドおよびオリゴペプトイド;ならび
に抗イディオタイプ抗体を含む抗体。
【0046】 「ペプトイド」は、少なくとも一部は、アミノ酸以外の任意の分子から構成さ
れるアミノ酸「置換」のモノマー単位から構成されるオリゴマーであるが、これ
はペプトイドポリマー中でアミノ酸を模倣するように働く。特に好ましいモノマ
ー単位はグリシンのN−アルキル化誘導体である。ペプトイドは、アミノ酸を有
する直鎖もしくは環状構造へのアミノ酸「置換」および/または他のアミノ酸置
換の結合により生成される。この結合は、限定なく、ペプチド結合、エステル結
合、エーテル結合、アミン結合、リン酸結合、硫酸結合、亜硫酸結合、チオエー
テル結合、チオエステル結合、脂肪族結合およびカルバミン酸結合を含み得る。
アミノ酸置換の例としては、制限なく、N−置換グリシン、N−アルキル化グリ
シン、N−置換アラニン、N−置換D−アラニン、ウレタンおよび置換ヒドロキ
シ酸(例えば、ヒドロキシ酢酸、2−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロキシプ
ロパン酸、3−フェニル−2−ヒドロキシプロパン酸などが挙げられる。反応模
式図に関する化学が、一般に本明細書において記載される反応に適合しかつ包含
される場合、ペプトイドは1つ以上の型の結合を用いるアミノ酸置換を含み得る
。アミノ酸置換およびペプトイドの他の例は、例えば、Bartlettら、P
CT WO91/19735およびZuckermannら、PCT WO94
/06451に記載される。
【0047】 本明細書で用いられる場合、「保護基」または「PG」は、分子の断片化を防
ぐ種、またはこの部位に対して、特定の化学反応を受けることに対して保護基が
付着するが、反応の完了後の分子から除去され得る部位を意味する。これは「キ
ャッピング基」と対照的である。キャッピング基はまた、分子のセグメントとの
共有結合を形成するが、そのセグメントのどのようなさらなる化学変換も妨げる
【0048】 本明細書において用いる場合、用語「保護」および「脱保護」は、それぞれ、
当該分野のおよび/または適切な文献に記載されている従来の材料および技術を
用いる化学的保護基の付加および除去に関する;例えば、Greeneら、Pr
otective Groups in Organic Synthesis
,第2版(New York:John Wiley&Sons,1991)を
参照のこと。ヒドロキシル保護基を除去するために適切な方法としては、特に、
保護基を除去するのに十分な強さの酸での処理(ただし、これは、固体支持体ま
たはそれに結合する任意の成分の特性を変化しない)が挙げられるがこれに限定
されない。
【0049】 本明細書において用いる場合、用語「アルキル」は、他に特定しない限り、1
〜24、代表的には1〜12の炭素原子の飽和直鎖、分枝または環状の炭化水素
基(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソ
ブチル、t−ブチル、ペンチル、シクロペンチル、イソペンチル、ネオペンチル
、ヘキシル、イソヘキシル、シクロヘキシル、3−メチルペンチル、2,2−ジ
メチルブチル、および2,3−ジメチルブチル)をいう。用語、「低級アルキル
」は、1〜6の炭素原子のアルキル基を意図し、そして例えば、メチル、エチル
、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチ
ル、シクロペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、イソヘキシル、
シクロヘキシル、3−メチルペンチル、2,2−ジメチルブチル、および2,3
−ジメチルブチルを含む。用語、「シクロアルキル」は、環状アルキル基(例え
ば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロ
ヘプチルおよびシクロオクチル)をいう。
【0050】 本明細書において用いる場合、用語「アルケニル」は、他に特定しない限り、
2〜24、代表的には2〜12の炭素原子の分枝、非分枝または環状(C5およ
びC6の場合)の炭化水素基をいい、この炭化水素基子はエテニル、ビニル、ア
リル、オクテニル、デセニルなどのような少なくとも1つの二重結合を含む。用
語「低級アルケニル」は、2〜6の炭素原子のアルケニル基を意図し、そして例
えば、ビニルおよびアリルが挙げられる。用語「シクロアルケニル」は環状アル
ケニル基をいう。
【0051】 本明細書において用いる場合、用語「アリール」は、1〜5の芳香族環を含む
芳香族種をいう。これは、融合するか結合するかのいずれか、そして代表的には
、アミノ、ハロゲンおよび低級アルキルからなる群より選択される1つ以上の置
換基で置換されてないか置換されたかのいずれかである。好ましいアリール置換
は、1〜3の融合した芳香族環を含み、そして特に好ましくはアリール置換は、
1つの芳香族環または2つの融合芳香族環を含む。本明細書において芳香族基は
複素環式であってもなくてもよい。
【0052】 用語「アリーレン」は、アリールが上記のように規定される二官能性基をいう
【0053】 用語「アラルキル」および「アルカリル」はアルキル種およびアリール種の両
方を含む部分をいう。これは、代表的には、約24未満の炭素原子、そしてより
代表的にはこの部分のアルキルセグメントに約12未満の炭素原子を含み、そし
て代表的には1〜5の芳香族環を含む。用語「アラルキル」は、アリール置換ア
ルキル基をいい、一方、用語「アルカリル」は、アルキル置換アリール基をいう
。用語「アラルキレン」および「アルカリレン」は、類似の様式で用いられ、ア
ルキレン種およびアリール種の両方を含む部分をいう。これは、代表的にアルキ
レン部分に約24未満の炭素原子を、アリール部分に1〜5の芳香族環を含む;
「アラルキレン」は、アリール置換アルキレン結合をいい、一方、「アルカリレ
ン」は、アルキル置換アリーレン結合をいう。
【0054】 用語「複素環式(heterocyclic)」は、5員もしくは6員の単環
式構造、または8員〜11員の二環式構造(飽和しているかまたは不飽和かのい
ずれかである)をいう。本明細書における複素環式基は、脂肪族または芳香族で
あり得る。それぞれの複素環は、炭素原子、ならびに窒素、酸素、およびイオウ
からなる群より選択される1〜4のヘテロ原子からなる。本明細書において用い
る場合、用語「窒素ヘテロ原子」および「イオウヘテロ原子」は、窒素およびイ
オウの任意の酸化形態、ならびに任意の塩基性窒素の4級化形態を含む。複素環
の例としては、ピロール、ピロリジン、ピリジン、ピペリジン、モルフォリン、
キノリン、インドール、ピリミジン、ピペラジン、ピペコリン、イミダゾール、
ベンジイミダゾール、プリンなどが挙げられるがこれらに限定されない。これら
の基はまた、上記に概説されるように置換され得る。
【0055】 オリゴマー配列について言及する場合、「精製した」または「均一な」は、オ
リゴマー配列が同じタイプまたは立体異性の配置の他の生物学的高分子が実質的
に存在しない状態で存在することを示す。「目的の精製したオリゴマーセグメン
ト」の用語「精製した」は、目的のオリゴマーセグメントが組成物の少なくとも
約90重量%、好ましくは少なくとも約95重量%、および最も好ましくは少な
くとも約95重量%を表す組成物をいう。
【0056】 用語「ハロ」または「ハロゲン」は、塩素、臭素、フッ素またはヨウ素の置換
基を言及するそれらの従来の意味で使用される。用語「ハロアルキル」、「ハロ
アルケニル」または「ハロアルキニル」(または「ハロゲン化アルキル」、「ハ
ロゲン化アルケニル」または「ハロゲン化アルキニル」)は、それぞれ、アルキ
ル、アルケニル、またはアルキニル基を言及し、ここで、これらの基のハロゲン
原子の少なくとも1個はハロゲン原子と置換されている。
【0057】 本明細書中で使用される、用語「置換基」は、本明細書中の分子部分の原子に
結合した官能基または非水素置換基をいう。当業者は、本明細書中で描かれそし
て規定される化合物および分子セグメントが具体的に示されるように置換されて
も置換されなくてもよく、または他の置換基で置換されてもよいことを理解する
。本発明の化合物に存在し得る置換基の例としては、ハロ、特にクロロ;ヒドロ
キシ;アルコキシ(特に、メトキシ、n−プロポキシおよびt−ブトキシのよう
な低級アルコキシ);1級アミノ(NH2);2級アミノ(代表的には、低級ア
ルキル置換アミノ);第3アミノ(代表的には、低級アルキル二置換アミノ);
ニトロ;アシルオキシ(R’COO−として表され得る);アシルアミド(R’
CONH−として表され得る)およびそれらのチオールアナログ(それぞれR’
CSO−およびR’CSNH−)が挙げられるがこれらに限定されず、ここでR
’はアルキル、代表的には、低級アルキル;カルボキシ(−C(O)OH);ア
ルコキシホスホニル(−C(O)OR’);カルバミル(−C(O)NH2);
アルキルカルバミル(C(O)NHR’);アルキルスルホニル(R’SO2−
)およびアルキルホスホニル(R’P(OR’)O−)である。本明細書中で使
用される、用語「アルキル」「アルケニル」「ヒドロカルビル」などは、非置換
基だけでなく、まさに規定されるような1個以上の「置換基」を含む置換基を包
含することが意図される。
【0058】 「任意の」または「必要に応じて」は、後に記載される事象または状況が起こ
っても起こらなくてもよく、そしてこの記載が上記事象または状況が起こる事例
およびそれが起こらない事例を含むことを意味する。例えば、句「必要に応じて
存在する」選択可能な切断部位は、切断可能な部位は存在しても存在しなくても
よく、この記載は、選択可能な切断部位が存在する事例および選択可能な切断部
位が存在しない事例を含む。
【0059】 目的のオリゴマーセグメントを精製した形態で調整するための新規の戦略が本
明細書中に、開示されそして請求される。初めに、本方法は、精製した形態で提
供されるべき目的のオリゴマーセグメントを含む支持体結合オリゴマーを調製す
る工程を包含する。この支持体結合オリゴマーは、所望の支持体結合オリゴマー
が得られるまで、成長する支持体結合オリゴマー鎖の末端にモノマーを実質的に
結合することによって合成される。支持体結合オリゴマーは、第1の選択的に切
断可能な結合、第2の選択的に切断可能な結合、および第3の選択的に切断可能
な結合を含み、ここで、目的のオリゴマーセグメントは、第2および第3の選択
的に切断可能な結合に隣接するセグメントであり、ここで、第1の捕捉部分は、
支持体結合オリゴマーの遊離末端に存在し、そして第2の捕捉部分は第1および
第3の選択的に切断可能な結合の間に存在する。選択的に切断可能な結合および
捕捉部分は、本明細書中に記載され、そして/または当該分野で公知の技術を使
用する合成の間に導入される。選択的に切断可能な結合および捕捉部分は、本明
細書中に記載され、そして/または当該分野で公知の技術を使用する合成の間、
導入される。精製プロセスの出発物質として使用される支持体−結合オリゴマー
分子は、図1Aの上に概略的に示され、そして一般に以下の式(I)によって表
され得、 (I) S−[X1]n1−SC1−CP2−[X2]n2−SC3−T1−X−T2 −SC2−CP1 ここで、Sは、固体支持体を表し、X1およびX2は、モノマーまたはオリゴマ
ーセグメントであり、n1およびn2は、独立して0または1であり、SC1、
SC2およびSC3は第1、第2および第3の選択的に切断可能な部分を表し、
CP1およびCP2は、第1および第2の捕捉部分を表し、T1は目的のオリゴ
マーセグメント「X」の第1の末端であり、そしてT2はオリゴマーセグメント
Xの第2の末端である。
【0060】 合成(I)が完了した後、段階的プロセスが、目的のオリゴマーセグメント(
1−X−T2)を精製した形態で提供するために実施される。このプロセスの工
程は、図1Aおよび図1Bに概略的に例示される。始めに、第1の選択的に切断
可能な結合SC1は、固体支持体からオリゴマー生成物を放出するために切断さ
れる(図1A、工程1)。次いで、放出したオリゴマー生成物は、第1の捕捉部
分CP1に結合する第1の捕捉媒体CM1と共にインキュベートされ、そして次
いで「捕捉した」オリゴマー生成物は、単離され、そして必要に応じて精製され
る(図1A、工程2)。次に、第2の選択的に切断可能な結合SC2は、第2の
捕捉部分CP2で終結する目的のオリゴマーセグメントを生成するために切断さ
れる(図1A、工程3)。このように提供されるオリゴマーセグメントは、第2
の捕捉部分CP2に結合する第2の捕捉媒体CM2と共にインキュベートされ、
次いで捕捉されたオリゴマーセグメントが単離され、そして必要に応じて精製さ
れる(図1B、工程4)。最終的には、第3の選択的に切断可能な結合(SC3
)は、目的のオリゴマーセグメントを精製した形態で与えるために切断される。
【0061】 簡潔にするため、以下の記載は、オリゴヌクレオチドから構成されるオリゴマ
ーをいう。しかし、従来の技術および試薬を使用して、他のタイプの精製したオ
リゴマーを調製するためにこの方法論が容易に適応され得ることは当業者に理解
される。
【0062】 次いで、1つの実施態様において、開始物質として式(I)の構造を有する支
持体結合オリゴヌクレオチドを使用して目的のオリゴヌクレオチドセグメントを
精製した形態で調製するための方法が提供される。この実施態様において、T1
−X−T2は、目的の所望のオリゴマーセグメントを表し、T1およびT2は、
それぞれ、オリゴヌクレオチド「X」の5’および3’末端を表す。従って、オ
リゴヌクレオチドの場合、本発明の方法を使用する精製は、3’−および5’−
の両方の選択技術を採用する。5’−選択は、DMT/RPクロマトグラフィー
の証明された技術に基づく。Hornら(1988)Nucleic Acid
s Res.16:11559−71.しかし、5’−選択のみは、生成物オリ
ゴマーを単離するために適切ではない。新しい戦略の重要な工程は、選択的にオ
リゴヌクレオチドをインタクトな3’末端と結合する3’捕捉であり、その結果
、捕捉は、所望の末端部分が存在する場合にのみ起こる。従って、脱保護の間に
発生するランダムに切断したオリゴヌクレオチドは捕捉されない。なぜなら、そ
れらは、3’捕捉部分にかけるためである。捕捉は、オリゴマーと捕捉支持体と
の間、すなわちCP1とCM1との間、そしてCP2とCM2との間の共有結合
の形成を生じる。共有結合によって結合されないオリゴマーを除去するために洗
浄した後、捕捉されたオリゴマーが特に放出される。
【0063】 このスキームは、合成DNAオリゴマーの精製に使用され得るが、他のタイプ
のオリゴマー(RNA、PNA、ペプトイド、ペプチド、オリゴサッカリドおよ
び他)に潜在的に拡張され得る。本精製スキームの任意の2つの捕捉技術(例え
ば、5’−チオールおよび3’−アルデヒド捕捉、3’−アルデヒドおよび5’
−チオール捕捉など)を使用することがさらに可能である。当業者は、オリゴヌ
クレオチドが5’→3’または3’→5’のいずれかを合成し得、そして本明細
書中に記載される方法(3’→5’オリゴヌクレオチド合成を使用することを例
示するが)がいずれかの合成スキームを使用して実施され得ることを理解する。
【0064】 本発明は、オリゴマーの精製を可能にし、その結果、エラーを含み不完全なオ
リゴマーが除去される。これは、完全な、すなわち保護基含有および捕捉部分含
有のオリゴマーおよびポリマーを分離するための方法を提供する5’末端保護基
および捕捉部分を採用することによって達成される。分離は、調整されるような
保護基含有オリゴマーおよび捕捉部分含有オリゴマーを使用して実施され得るか
、または必要に応じて、5’−保護基、3’−捕捉部分または両方がオリゴマー
を精製するための代替の手段を提供するために改変され得る。
【0065】 (5’捕捉および5’捕捉部分) 好ましくは、必要ではないが、始めの精製スキームの「捕捉」工程は、5’−
選択工程である。代表的には、5’捕捉部分は、ジメトキシトリチル(「DMT
」)、モノメトキシトリチル(「MMT」)、トリチル、ピクシルなどであり、
DMTが好ましい。他のヒドロキシ保護基としては、Urdeaら、米国特許第
5,703,218号によって開示されるように、2−メチレン−9,10−ア
ントラキノンカルボネートエステルおよびp−ニトロベンジルカルボネートエス
テルのような、カルボネートエステルが挙げられる。9−フルオレニル−メチル
カルボネート(「Fmoc」)基はまた、固相オリゴヌクレオチド合成における
5’−保護のために使用される(Fukudaら(1988)Nucleic
Acids Res.Symposium Ser.19、13およびC.Le
hmannら(1989)Nucleic Acids Res.17:238
9)。同様に、R.L.Letsingerら(1967)、J.Am.Che
m.Soc.32:296は、5’−ヒドロキシル保護のためのp−ニトロフェ
ニルオキシカルボニル基を使用することを記載する。ヒドラジン−不安定5’保
護基として、ベンゾイル−プロピオニル基(Letsingerら(1967)
J.Am.Chem.Soc.89:7147)、およびレブニリルエステル基
(deRooijら、(1979)Real.Track.Chain.Pay
s−Bas.98:537、Iwaiら.(1988)Tetrahedron
Lett.29:5383;およびIwaiら.(1988)Nucleic
Acids Res.16:9443)が挙げられる。5’選択工程は、逆相
クロマトグラフィー媒体、疎水性相互作用クロマトグラフィー媒体などのような
捕捉媒体とのインキュベーションによって実施される。いいかえれば、逆相カー
トリッジまたはバルク相精製工程は、DMT部分を含むオリゴマーについて選択
するために使用され得る。Hornら.(1988)、前出。
【0066】 例えば、逆相分離、疎水性相互作用分離などを使用して5’捕捉を実施するた
めに使用され得る5’捕捉部分としては、式2−(トリチルチオ)−R1−O−
p−5’−O−Nu1を有する2−(トリチルチオ)アルキルリンカーが挙げら
れ、ここで、R1は、低級アルキルであり、pはP(O)2であり、そしてNu1
は5’−ヌクレオチドである。この場合、5’−末端捕捉部分はトリチル基であ
り、そして5’−切断可能なリンカーはS−R1−O−pである。このような誘
導体(例えば、2−(トリチルチオ)−CH2CH2−O−p−5’−O)はCo
nnollyら(1985)Nucleic Acids Res.13:44
85−4502に記載される。AgNO3を有するトリチル基の脱保護は、自発
的にエチレンスルフィドを除去して5’−リン酸化オリゴヌクレオチドを得るH
S−アルキル−O−p−O−オリゴマーの発生を生じる。従って、このようなリ
ンカーは、ジシリルオキシリンカーと適合し(すなわち、ジシリルオキシに対し
て直交的に除去可能である)、これはフッ素試薬で選択的に切断され得る。
【0067】 RP分離、疎水性相互作用分離などによって5’捕捉を実施するために使用さ
れ得、そして同様に切断可能リンカーとして作用する追加の5’捕捉部分は、(
ψ)3Si−R2−O−p−5’−O−Nu1であり、ここで、ψはフェニルであ
り、R2は低級アルキルであり、Nu1は上記の通りである。テトラブチルアンモ
ニウムフロリド(「TBAF」)およびトリエチルアミントリヒドロフロリド(
「TEA(HF)3」)のようなフッ素試薬による処理は、(ψ)3Si−R2
O−p−5’−O−オリゴマーの(ψ)3Si−F、エチレンオキシド、および
5’−p−O−オリゴマーへのフラグメンテーションを生じる。このようなリン
カー部分は、ジシリルオキシリンカーと適合せず、これはまた、フッ素試薬を使
用して切断される。(ψ)3Si−CH2CH2−O−p−5’−O−Nuのよう
なリンカーの例は、Celebuskiら(1992)J.Org.Chem.
57:5535−5538、および1995年1月10日に発行されたCele
buskiらの米国特許5,380,835号に記載される。
【0068】 このようなオリゴマーの5’−選択は、5’捕捉部分に対して特異的な捕捉ス
キームを使用して行われ、これによって、第1の捕捉媒体または補足支持体との
共有結合を形成する。この場合、5’切断リンカーは、オリゴマーの5’捕捉部
分と5’末端との間に組み込まれることが必要である。
【0069】 従って、例えば、5’−チオール捕捉は、5’捕捉部分がDMT−O−R3
S−S−R4−O−pである場合5’−末端リン酸を有するオリゴマーを得るよ
うに実施され得、ここでR3およびR4は、独立して低級アルキレン、アリーレン
、アラルキレン、またはアルカリレンであり、そして5’リンカーは「逆相L1
」であり(すなわち、L1リンカーに対して直交性である)、これは最後の縮合
モノマーN4−(DMT−O−R5)−2’,3’−O−ベンゾイル−リボシチジ
ン5’−(β−シアノエチル)ホスホルアミダイトを使用して組み込まれ得、こ
こでR5は低級アルキレン、アリーレン、アラルキレン、またはアルカリレンで
ある。あるいは、N4−(DMT−O−R5)−2’,3’−O−ベンゾイル−シ
チジン5’−(β−シアノエチル)ホスホルアミダイトまたはN4−(DMT−
O−R5)−5−メチル−2’3’−O−ベンゾイル−シチジン5’−(β−シ
アノエチル)ホスホルアミダイトは、最後の縮合モノマーとして組み込まれ得る
。当業者は、同様に誘導体化したグアノシン、アデノシンまたはウリジン誘導体
(例えばN4−(DMT−O−R5)−2’3’−O−ベンゾイル−グアノシン、
4−(DMT−O−R5)−2’3’−O−ベンゾイル−アデノシン、およびN 4 −(DMT−O−R5)−2’3’−O−ベンゾイル−ウリジン)、または1−
O−(DMT−O−R5)−2,3−O−ジベンゾイル−リボース5’−(β−
シアノエチル)ホスホルアミダイトまたは5−O−DMT−2,3−ジベンゾイ
ル−リボース1−O−(β−シアノエチル−O−R5)のような無塩基部位でさ
え最後の縮合モノマーとして組み込まれ得ることを理解する。
【0070】 1つの好ましい実施態様において、5’リンカーは「逆相L1」であり、そし
てR3、R4およびR5は−C612−である。ジチオスレイトール(「DTT」)
のような還元剤を使用する−S−S−結合の還元は、以下に記載されるように捕
捉が実施され得る活性チオール基を得る。5’−チオール捕捉が実施され得、5
’−ヒドロキシ部分を得、ここで、5’リンカーは、−O−R6−O−Si(R7 )(R8)−O−Si(R9)(R10)−5’−Oであり、ここで、R6、R7、R 8 、R9、R10は、独立して、低級アルキル、アリール、アラルキル、またはアル
カリルである。好ましくは、5’リンカーは、−O−(CH23−O−Si(C
H(CH322−O−Si(CH(CH322−5’−Oである。同様に、5
’−ジアルデヒド捕捉が実施され得、ここで5’捕捉部位は2’3’−O−(ベ
ンゾイル)2−リボNu−5’−pであり、ここで、リボNuは、リボヌクレオ
チドであり、好ましくはリボUであり、そして5’リンカーは、 −O−R6−O−Si(R7)(R8)−O−Si(R9)(R10)−5’−Oであ
り、好ましくは、−O−(CH23−O−Si(CH(CH322−O−Si
(CH(CH322−5’−Oである。
【0071】 あるいは、5’結合は、米国特許第5,430,136号に開示される三択的
に切断可能な無塩基部位であり得る。例えば、オリゴヌクレオチド鎖は、以下の
構造を含み得;
【0072】
【化5】 ここで、CP2は、上記のような5’捕捉部分であり、「オリゴマー」は、オリ
ゴヌクレオチドのセグメントであり、そしてRは2−ニトロベンジル、4−ペン
テン−1−イル、−CH2CH2Sψ、−CH2CH2Si(CH33、−P(O)
- 2、−CH2CH2−C64−NO2、および以下の2−メチレン−9、10−
アントラキノン(「MAQ」)部分からなる群から選択され、
【0073】
【化6】 ここで、R’は、水素、アリール、またはアラルキルであり、アリールまたはア
ラルキルの場合、好ましくはC1〜C8アリールまたはアラルキルの場合、Ri
、同じかまたは異なり得、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシ、低級
アルキルおよび低級アルコキシからなる群から選択され、Rjは同じかまたは異
なり得、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシ、低級アルキルおよび低
級アルコキシからなる群から選択され、iは0、1、2、または3であり、そし
てjは0、1、2、3または4である。このような無塩基部位を含有するオリゴ
ヌクレオチドの切断は、’136特許に記載のように実施され得る。すなわち、
Rが2−ニトロベンジルである場合、少なくとも350nmの波長を有するUV
光を使用する光分解を介して続いて、例えば水酸化アンモニウムなどを用いた塩
基性加水分解によって、切断が実施され得る。Rが−CH2CH2Sψ(ここで、
ψはフェニルを表す)である場合、例えば過ヨウ素酸ナトリウムによる−SO−
または−SO2−への硫黄原子の酸化、続いて塩基による処理によって、切断が
実施され得る。Rが−CH2CH2Si(CH33である場合、オリゴヌクレオチ
ドは、例えばフッ素イオンによる処理、再び続いて塩基による処理によって切断
され得る。RがMAQである場合、切断はNa224での酸化次いで塩基での
処理により実行され得る。Rが−CH2CH2−C64−NO2である場合、切断
は1,8−ジアザビシクロ[5.4.0ウンデカ−7−エン]を使用して実施さ
れ得る。Rがホスフェートである場合、アルカリホスファターゼによって、続い
て塩基による処理によって、除去が実施され得、その間、Rが4−ペンテン−1
−イルである場合、典型的にN−ブロモスクシンイミドを使用して、続いて塩基
による処理によって、切断が実施され得る。
【0074】 本発明と組み合わせられる有用な他の選択的に切断可能な結合としては、例え
ば、酵素−切断可能部位(例えば、Urdeaらの米国特許4,775,619
号に記載の制限エンドヌクレアーゼにより切断可能な結合、およびピロホスファ
ターゼにより切断可能なピロホスファターゼジエステル結合)が挙げられる。さ
らなる選択的に切断可能な結合は、化学的に切断可能な部位であり、以下が挙げ
られるがこれらに限定されない:Ellman試薬などによる還元により切断可
能なジスルフィド結合;過ヨウ素酸によって切断可能な1,2−ジオール;およ
び−(CO)−CH(OH)−、−CH(NHR)−CH(OH)−、−(CO
)−(CO)−および−CH(NHR)−CH(NHR)−のような他の過ヨウ
素酸で切断可能な結合(ここで、RはHまたは低級アルキルである)。
【0075】 好ましくは、5’捕捉部分は、3’捕捉部分と異なり、例えば、5’チオール
捕捉部分または5’ジアルデヒド捕捉部分は、それぞれ3’ジアルデヒド捕捉部
分または3’チオール捕捉部分を有するオリゴマーと共に使用される。さらに、
上記のように、存在する場合、5’切断可能リンカーは3’切断可能リンカーと
適合し、すなわち3’切断可能リンカーのような同じ処理によって切断されず、
または両方がオリゴマーに存在する場合、この合成は部分を放出することが好ま
しい。
【0076】 (固体支持体) 広範な種々の支持体は、オリゴヌクレオチドの固相合成のために使用され得る
。適切な支持材料の例として、Urdeaらの米国特許第5,256,549号
、およびそこに提供される引用文献に記載される、アガロース(例えば、Pha
maciaからSepharose(登録商標)として市販されるもの)および
デキストラン(例えば、Phamaciaからまた、商品名Sephadex(
登録商標)、SephadexLH−20およびSephacyl(登録商標)
として市販されるもの)、ポリアクリルアミド、ポリ(ジメチルアクリルアミド
)、ポリ(アクリルモルホリド)、ポリスチレン、ポリ(テトラフルオロエチレ
ン)上にグラフト化したポリスチレン、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチ
ルメタクリレートとメチルメタクリレートとのコポリマー、シリカ、テフロン( 登録商標)、ガラス、Porasil C、制御した細孔ガラス(「CPG」) 、キースラガー、セルロース、Fractosil500などが挙げられるが、 これらに限定されない。
【0077】 (3’−捕捉部分へオリゴマーを接続する切断可能リンカー) 合成および精製の間にオリゴマーを3’捕捉部分へ接続するために使用される
切断可能リンカーは、合成、固体支持体からの選択的切断、脱保護、逆相/脱塩
/疎水性相互作用クロマトグラフィー、および共有結合捕捉の条件に対して安定
でなければならない。この切断可能リンカーの切断は、使用されるリンカーに依
存して3’ホスフェートまたは遊離3’ヒドロキシル基のいずれかを有する最終
の精製オリゴマーを生成する。
【0078】 捕捉部分へオリゴマーを接続させかつ3’ホスフェートを有するオリゴマーを
産生するために使用される、選択的に切断可能なリンカーには、N4−(ホスホ
リル−6−オキシヘキシル)シチジン(「L1」)および2’,3’−イソプロ
ピリジン−N4−(ホスホリル−6−オキシヘキシル)シチジン(「L2」)が
挙げられる。L1は、例えば、Keithら(1974)Biochemist
ry 13:3601−3606に記載されるように、2’,3’−ジオール系
の過ヨウ素酸塩酸化後のβ脱離を使用して切断され得る。L2は、イソプロピリ
ジン基を切断するための酸、2’,3’−ジオール系の過ヨウ素酸塩酸化、およ
び2’3’−ジオール系の過ヨウ素酸塩酸化後の塩基性条件下でのβ脱離を使用
して、切断され得る。Keithら、前出。オリゴマーを3’捕捉部分と接続さ
せるために使用され得る他の切断可能なリンカー、または3’捕捉からオリゴマ
ーを切断して3’ホスフェートを生成する手段には、−P−O−アルキレン1
S−アルキレン2−O−p−および当該分野で周知である他のリンカーおよび切
断手段が挙げられ、ここで、アルキレン1およびアルキレン2のうちの少なくとも
1つは、エチレンであり、そしてここで、脱離が、−S−から−SO−への酸化
(過酸化ヨウ素酸塩またはN−クロロスクシンイミド(「NCS」)を用いて、
続いて塩基での処理)(Kamaikeら(1993)Nucleosides
&Nucleotides 12:1015−1032)、ホスホルアミデート
結合であるR11−O−p−NH−R12の酸切断(Gryaznovら(1993
)Tetrahedron Lett.34:1261−1264)の後に実施
され、ここで、R11は、ヌクレオシドであり、そしてR12は、パラジウム触媒で
切断され得るアルキル、アリール、アラルキルもしくはアルカリール、アリルホ
スフェートリンカーである(Zhangら(1997)Nucleic Aci
ds Research 25:3980−3983)。
【0079】 捕捉部分へオリゴマーを接続させかつ3’ヒドロキシル基を有するオリゴマー
を産生するために使用される、選択的に切断可能であるリンカーには、構造式−
Nu2−3’−O−Si(R13)(R14)−O−Si(R15)(R16)−O−R1 7 を有するリンカーが挙げられ、ここで、Nu2は、オリゴマーの末端3’ヌクレ
オチドであり、R13、R14、R15およびR16は、独立して、低級アルキル、アリ
ール、アラルキル、またはアルカリールであり、そしてR17は、本明細書中で記
載されるような捕捉部分(例えば、Kwiatkowskiら(1996)Nu
cleic Acids Research 24 :4632−4638に記
載されるような、1,1,3,3、−テトラアルキル−ジシリルオキシ)である
。ジシリルオキシリンカーは、フッ化物試薬(例えば、Westmanら(19
94)Nucleic Acid Research 22:2430−243
1において記載されるようなTBAFおよびTEA(HF)3)を使用して切断
され得る。オリゴマーを3’捕捉部分と接触させるために使用され得る他の切断
可能リンカー(これは、切断されると、3’ホスフェートを産生する)には、−
Nu2−O−Si(R18)(R19)−2−O−R20(Walshら(1997)
Tetrahedron Letters 38:651−1654)(ここで
、Nu2は上述の通りであり、R18およびR19は、独立して、低級アルキル、ア
リール、アラルキル、またはアルカリールであり、そしてR20は、本明細書中で
開示されるような捕捉部分である)およびNu2−O−Si(R21)(R22)−
23−Si(R24)(R25)−O−R26(ここで、Nu2は上述の通りであり、
21、R22、R23、R24およびR25は、独立して、低級アルキル、アリール、ア
ラルキル、またはアルカリールであり、R26は、本明細書中で開示されるような
捕捉部分であり、例えば、Nu2−O−Si(CH32(CH22−Si(CH32−O−R26)が挙げられ、これら各々は、フッ化物試薬を用いて切断可能で
あり;ならびに2’−O−PG−リボヌクレオチド(ここで、除去のための保護
基および処理が、t−ブチル−ジメチル−シリル(フッ化物次いで塩基で処理)
、ホスフェート(アルカリホスフェート、塩基)、1−メトキシシクロヘキシル
エーテル(0.01M HCl、塩基;Reeseら(1967)J.Am.C
hem.Soc.89:3366)、メチルチオメチルエーテル(AgNO3
塩基;Coreyら(1975)Tetrahedron Letters 1
975:3269−3270)およびシロキシメチルエーテル(フッ化物、塩基
;Gundersenら(1989)Acta Chem.Scand.43:
706)からなる群から選択される)。2’−O−PG基の除去後、このオリゴ
マーを、強塩基での処理によってリボシドから切断する(環状ホスフェートを残
す)(Creaら(1980)Nucleic Acids Res.8:23
31−48;Schwartzら(1995)Tetrahedron Let
ters 36:27−30);例えば式Nu2−O−R27S−R28を有するリ
ンカー(ここで、Nuは上記に定義の通りであり、R27は、低級アルキル、アリ
ール、アラルキル、またはアルカリールであり、そしてR28は、捕捉部分である
)(例えば、Nu2−O−CH2S−R28のようなチオホルムアセタール誘導体、
この誘導体は、Keckら(1978)J.Org.Chem.31:1031
に記載されるように硝酸銀を用いて切断可能である);式Nu2−O−R29−O
−R30(NO2)を有するリンカー(ここで、Nuは上記の定義の通りであり、
そしてR29は、低級アルキルであり、そしてR30はアリール、アラルキル、また
はアルカリールである)、例えば、Nu2−O−CH2−OCH2−O−C63
NO2)のような4−ニトロベンジルオキシメチル誘導体(この誘導体は、Go
ughら(1996)Tetrahedron Letters 37:981
−982に記載されるように、フッ化物を用いて切断可能である)、ならびにN
2−O−CH2−O−C63(NO2)のような2−ニトロベンジルオキシメチ
ル誘導体(この誘導体は、Pillai(1980)Synthesis198
0:1−26に記載されるように光分解によって切断可能である);アルキルジ
オールアミン(例えば、2,3−プロパンジオールアミン(HO−CH2−CH
OH−CH2−NH2))から誘導されるリンカー、ここで、この誘導体は、式N
2−O−p−O−R31−NH(アリルオキシカルボニル)−O−を有し、ここ
で、Nuは上記に定義の通りであり、そしてR31は低級アルキルであり、例えば
、Lyttleら(1996)Nucleic Acids Research
24:2793−2798に記載されるようなNu2−O−p−O−CH2−C
H−CH2−NH(アリルオキシカルボニル)−O−)。
【0080】 あるいは、3’−切断可能リンカーは、以下の式を有する選択的に切断可能な
無塩基部位であり得、
【0081】
【化7】 ここで、PGは、DMTなどであり得、そしてRは上記に定義の通りである。3
’リンカーとして適切なさらに他の結合は、5’部位で有用であるとして上記に
記載されるものである;しかし、本明細書中で強調されるように、3’リンカー
および5’リンカーは、互いに対して直交的に(orthogonally)切
断可能であるべきである。
【0082】 (3’捕捉スキーム) 種々の3’捕捉スキームが、5’捕捉スキームと組み合わせて、オリゴマーを
精製するために使用される。このような3’捕捉スキームの例には、以下が挙げ
られるが、これらに限定されない:固体支持体−S−S−ピリジン、ブロモアセ
チル−固体支持体、固体支持体−NH−CO−NH−フェニル−NCSおよび固
体支持体−エポキシからなる群から選択される捕捉媒体を使用する、チオール捕
捉スキーム(ここで、オリゴマーが、固体支持体から放出されて、チオール基を
有する);「逆」チオール捕捉スキーム(ここで、放出されたオリゴマーは、3
’−ブロモアセチル−またはマレイミド(malimido)部分を含み、そし
てこのオリゴマーはチオール部分を有する支持体上に捕捉される);オリゴマー
の捕捉(これは、固体支持体からの放出で、アルデヒド部分を有し、そして捕捉
は、固体支持体−CO−NHNH2を使用して実施される(Timofeevら
(1996)Nucleic Acids Research 24:3142
−3148;Hansskeら(1974)Bioorganic Chemi
stry 3:367−376));「逆」アルデヒド捕捉スキーム(ここで、
オリゴマーは、固体支持体から放出され、そしてヒドラジド基を有し、そしてこ
こで、捕捉が、アルデヒド支持体上で実施される);(6−ヒスタミニルプリン
6(His6)捕捉(これは、固定化した金属アフィニティークロマトグラフィ
ーによるニッケル−ニトリロトリ酢酸(「Ni−NTA」)を使用し、すなわち
、Orumら(1995)Bio Techniques19:472−480
に記載されるようなCPG−Ni−NTA);CPG−DITC(CPG−フェ
ニル−NCS)(Urdeaら(1988)Nucleic Acids Re
s.16:4937−56)またはCPG−エポキシにおける、アミン捕捉;ホ
ウ酸支持体における、ジオール捕捉(Mazzeo(1989)Bio Tec
hniques 4:124−130;Paceら(1980)Analiti
cal Biochemistry 107:128−135);アビジン支持
体におけるビオチン捕捉、またはビオチン支持体におけるアビジン捕捉;抗DN
P支持体におけるジニトロフェニル捕捉(Grybowskiら(1993)N
ucleic Acids Research 21:1705−1712);
ならびにDiels−Alder捕捉(Wangら(1997)Chem.Co
mmun.1997:1495−1496において記載される)。上記に列挙し
た3’捕捉スキームの中で、チオール捕捉およびアルデヒド捕捉が好ましい。
【0083】 (チオール捕捉)−この捕捉スキームにおいて、オリゴマーは、ジスルフィド
結合5’−DMT−オリゴ−3’−p−O−アルキレン−S−S−アルキレン−
O−スクシニル−CPG(例えば、5’−DMT−オリゴ−3’−p−O−(C
23−S−S−(CH23−O−スクシニル−CPG)を含む支持体上で合成
される。標準的な水酸化アンモニウム脱保護後、オリゴマーは、5’−DMT−
オリゴ−3’−p−O−(CH23−S−S−(CH23−OHとして存在する
。還元剤(例えば、tris(2−カルボキシエチル)ホスフィンヒドロクロリ
ド(「TCEP」)またはジチオトレイオール(「DTT」))での引き続く処
理によって、ジスルフィド橋(bridge)が切断され、5’−DMT−オリ
ゴ−3’−p−O− (CH23−SHを得る。5’−チオール化(thiol
ated)したオリゴデオキシヌクレオチドの調製が、記載された(Kumar
ら(1996)Bioorg.Med.Chem.Lett.6:683−68
8;Bischoffら(1987)Analytical Biochemi
stry 164:336−344;Kuijpersら(1993)Tetr
ahedron 49:10931−44)。3’−スルフヒドリル支持体を使
用する3’−チオールオリゴマーの固相合成は、当該分野において周知の技法に
よって達成され得る;例えば、Guptaら(1991)Nucleic Ac
ids Research 19:3019−3025を参照のこと。
【0084】 このスキームに従うオリゴマーの精製は、3工程プロセスを包含する。固体支
持体から放出されたオリゴマーを、5’捕捉およびBekerPhenylカラ
ム(BP)または過剰の還元剤およびいくらかの非−DMT種を除去する他の手
段を使用する精製に供す。全てのDMT含有種は、例えば75%メタノール含有
50mM TEAAの溶液を用いて、溶出され得る。
【0085】 あるいは、DMT含有種は、脱塩カラム、疎水性相互作用カラム、またはサイ
ズ(例えば、脱塩のために)または疎水性(例えばDMT欠乏種からDMT含有
種を分離するために)に基づいて選択する他の分離手段を使用して、過剰の還元
剤から分離され得る。
【0086】 DMT含有種を含有する溶離液は、次いで、活性化チオール捕捉支持体(例え
ば、CPG−S−S−ピリジン)における捕捉に供される。これは、この溶離液
を、活性化チオール捕捉支持体(CPG−S−S−ピリジン)のショートカラム
へ適用することによって達成され得る。あるいは、この分離は、バッチ分離プロ
トコルを使用してなされ得る。結合されていない物質は、高塩緩衝液(例えば、
10mM Tris中0.5M NaCl、pH8)を用いて洗い流される。
【0087】 この捕捉されたオリゴマーを、次いで、以下のいずれかによって回収する:(
1)このオリゴマーを、還元剤(例えば、DTT)を使用して捕捉支持体配列か
ら溶液中へ放出し、次いで溶液中で3’切断可能リンカーを切断するか(例えば
、ジシリルオキシリンカーについて)、あるいは(2)捕捉されたオリゴマー内
のリンカー分子を、過ヨウ素酸ナトリウムで酸化する、例えば、L1リンカーに
ついて、続いて高塩緩衝液中でマイルド塩基での処理。
【0088】 オリゴマーのさらなる精製は、Hornら(1988)前出に記載のように、
上記の3’捕捉工程の産物を、逆相または疎水性相互作用カラムへ適用し、5’
−O−DMTの存在を利用することによって実施され得る。
【0089】 L1 3’結合可能リンカーを使用する、組み合わせたチオール捕捉/DMT
選択による、オリゴヌクレオチド精製の例は、スキーム1に示される。スキーム
1Aは、固体支持体から放出され、かつ5’−O−DMT基および3’−CM1
−p−(CH23−S−S−(CH23−OH部分を含むオリゴヌクレオチド産
物(T3dAT3)を示す。所望のオリゴヌクレオチド種(1)に加えて、この産
物は、無塩基部位(2)を含むオリゴヌクレオチドと混入される。この無塩基部
位は、固体支持体からの放出の前の、オリゴマー内の環外アミン基およびホスフ
ェート基の脱保護から生じ得る。全長オリゴマーの水酸化アンモニウム脱保護処
理によって、以下のスキーム1Bにおいて示される少なくとも3種が生じる:(
a)5’−O−DMT部分および3’−CM1−p−(CH23−S−S−(C
23−OH部分を有する、完全に脱保護されたインタクトな全長オリゴマー(
1);(2)5’−O−DMT部分および無プリン部分を有する3’末端を有す
る種(3);ならびに(3)5’ホスフェートおよび3’−CM1−p−(CH 23−S−S−(CH23−OH部分を有する種(4)。脱保護種の還元剤(例
えば、DTT)での処理によって、種(1)および(4)における3’−CM1
−p−(CH23−S−S−(CH23−OHの3’−CM1−p−(CH23 −SHへの変換が生じる(スキーム1C)。
【0090】 種(1)、(3)および(4)を含む溶液のBP逆相カラムへの通過によって
、種(1)および(3)(これは、5’−O−DMT部分を有する)のその上で
の保持が生じる。種(4)は、保持されない(スキーム1D)。スキーム1D〜
1Eにおいて示されるように、種(1)および(3)の活性化チオール捕捉支持
体(例えば、CPG−S−S−ピリジン)への曝露によって、種(1)のみの共
有捕捉が生じて種(5)が生じ、それによって、5’および3’選択による全長
オリゴマーの精製が実施される。スキーム1Eは、種(6)が形成されるリボ−
ジオール系の過ヨウ素酸切断による、捕捉支持体からの精製オリゴマーの放出、
ならびに全長精製T3dAT3−3’−p(7)を生じる塩基性条件下でのβ脱離
を示す。スキーム1Eにおいて、種(6)および(7)の3’部分のみが示され
る。さらなる逆相カラム精製工程が、オリゴマーの脱トリチル化の前に、実施さ
れ得る。
【0091】 スキーム2は、スキーム1において示されるプロセスと同様の3’チオール捕
捉プロセスの例を提供し、ここで、3’部分が、−Nu−3’−O−Si(アル
キル)2−O−Si(アルキル)2−p−(アルキル)−S−S−(アルキル)−
OH、例えば−Nu−3’−O−Si(CH(CH3)CH22−O−Si(C
H(CH3)CH22−p−(CH23−S−S−Pr−OHである。精製を、
スキーム1に関して記載されるのと同様である。しかし、捕捉されたオリゴヌク
レオチドは、DTTを用いて支持体から放出され、続いてフッ化物試薬(例えば
、TBAFおよびTEA(HF)3)を使用してジシリルオキシリンカーが切断
される。
【0092】
【化8】
【0093】
【化9】
【0094】
【化10】
【0095】
【化11】
【0096】
【化12】
【0097】
【化13】
【0098】
【化14】
【0099】
【化15】
【0100】
【化16】
【0101】
【化17】
【0102】
【化18】 (アルデヒド捕捉)−オリゴマーは、標準的なリボヌクレオシド固体支持体上
で合成され、そして放出される。オリゴマーの3’末端での過ヨウ素酸ナトリウ
ムによる末端リボヌクレオシドの処理は、2つの隣接するアルデヒド基を有する
反応性ヌクレオシド中間体を生成し;これらは、支持体上でヒドラジド基と協奏
して反応し、安定なモルホリノ中間体を形成し得る。アルデヒド捕捉を用いる精
製は、以下の工程を用いてもたらされる。
【0103】 5’−DMT−オリゴマー−3’−p−リボヌクレオチドは、過ヨウ素酸ナト
リウムにより酸化されて、2つのアルデヒド基を有する5’−DMT−オリゴマ
ー−3’−p−リボヌクレオチド(OX)を生じる。例えば、Hansskeら、(
1974)、前出、を参照のこと。酸化された構築物は、ペンダントヒドラジド
基を有する固体支持体(例えば、固体支持体−CO−NHNH2)上で捕捉され
、それによって安定なモルホリノ中間体を形成する。非結合物質は、Hanss
keら、(1974)、前出、に記載されるように高塩緩衝液で洗い流される。
3’−捕捉配列は、リンカー部分の切断によって放出されるが、オリゴマーは直
交リンカー(例えば、ジシリルオキシリンカーおよびL2リンカー)に対する支
持体に付着される。しかし、L1リンカーは、この状況において直交リンカーと
みなされない。なぜならば、リボヌクレオチド捕捉部分の酸化は、これらに含ま
れるL1リボ−ジオール系の酸化もまた生じるからである。必要に応じて、放出
される物質を有する溶液は、Hornら、(1988)、前出、に記載されるよ
うにBakerフェニルカートリッジに直接適用される。
【0104】 無塩基部位の3’切断可能なリンカーを用いて組み合わされたアルデヒド捕捉
/DMT選択によるオリゴヌクレオチドの精製の例を、スキーム3に示す。スキ
ーム3Aは、固体支持体から放出されており、そして5’−O−DMT基および
3’−無塩基部位−p−リボシチジン部分を含むオリゴヌクレオチド産物の調製
を示す。さらに、このオリゴヌクレオチドは、第2の無塩基部位を含む。これは
、上述のように、固体支持体からの放出の前の、オリゴマー中の環外アミンおよ
びリン酸基の脱保護の結果を示す。完全長オリゴマーの水酸化アンモニウム脱保
護処理は、スキーム3Bに示される少なくとも3つの種を生じる:(1)5’−
O−DMT部分および3’−無塩基部位−p−リボシチジン部分(1)を有する
完全に脱保護されたインタクトな完全長オリゴマー;(2)5’−O−DMT部
分および3’−OH (3)を有する種;および(3)5’リン酸および3’−
無塩基部位−p−リボシチジン部分(4)を有する種。
【0105】 種(1)、(3)および(4)を含む溶液のBPカラムの通過は、種(1)お
よび(3)(これらは、5’−O−DMT部分を有する)のカラムでの保持を生
じる。第3の種は保持されない。種(1)および(3)のリボシチジン部分のリ
ボ−ジオール系の過ヨウ素酸酸化は、種(1’)におけるジアルデヒド部分の生
成を生じる。スキーム3Cに示されるように、種(1’)および(3)の支持体
結合ヒドラジド(例えば、CPG−ヒドラジド)への曝露は、種(1’)のみの
捕捉を生じ、それによって、5’選択および3’選択による完全長オリゴマーの
精製をもたらす。スキーム3Dは、無塩基部位の切断による捕捉支持体からの精
製オリゴマーの放出を示す。さらなる逆相カラム精製工程は、オリゴマーの脱ト
リチル化の前に行われ得る。
【0106】
【化19】
【0107】
【化20】
【0108】
【化21】
【0109】
【化22】
【0110】
【化23】 (オリゴヌクレオチドを精製するためのさらなるスキーム)−さらなる3’捕
捉スキームは、固定化金属アフィニティークロマトグラフィー(すなわち、CP
G−Ni−NTA(スキーム4を参照のこと)によるNi−NTAを用いるHi
6捕捉、一級アミン(例えば、DITCまたはフェニル−NCS)と反応する
固定化部分を用いるアミン捕捉、固定化ホウ酸を用いるリボヌクレオチド捕捉、
ホウ酸カラムでの捕捉、アビジン誘導体化固体支持体での3’ビオチニル化オリ
ゴマー捕捉、抗ジニトロフェノール抗体保有固体支持体での3’−ジニトロフェ
ニル化オリゴマー捕捉などを含む。
【0111】 (ペプチド、ペプトイドおよびPNA:) (N末端)−Canneら、(1997)Tetrahedron Lett
ers 38:3361−3364に記載されるような、適切な精製部分と共に
用いられ得るペプチド、ペプトイドおよびPNAのN末端についての特殊なリン
カー。特殊な誘導体化アミノエチルスルホニルエチルオキシカルボニルハンドル
は、塩基で切断される。これはHFを含む強酸に安定である。
【0112】 好ましい実施態様では、アミノエチルチオエチルオキシカルボニル(「AET
EOC」;NH−(CH22−S−(CH22−CO−、)は、上記のように、
生体高分子を適切な捕捉部分に連結するために用いられる。AETEOCは、そ
のスルホニル対応物よりも塩基性条件により安定である。過ヨウ素酸による処理
の際に、AETEOCは、アミノエチルスルホエチルオキシカルボニル(−NH
−(CH22−SO−(CH22−O−CO−へと酸化される。これはHFを含
む強酸に安定であり、そして塩基で切断され得る。
【0113】 (C−末端)−ペプチド、ペプトイドおよびPNAは、C末端が捕捉部分(例
えば、カルボキシヒドラジド部分、−S−S−結合、システイン残基など)を有
するように、当該分野で周知の方法によって調製され得る。このようなC末端捕
捉部分は、本明細書中に開示され、そして以下に例示されるような方法により、
生体高分子を精製するために用いられ得る。
【0114】 本発明は、オリゴマー(特に、オリゴヌクレオチド)の日常的な精製に関する
手作業の時間を劇的に減少させる簡便な2−カートリッジ精製法の概要を説明し
、そしてゲルおよびHPLCの使用を伴わずに、1マイクロスケールで合成30
マーオリゴヌクレオチドについて、95%を超える純度を有するオリゴマーを与
える。この単純化されたアプローチは自動化にもまた適する。
【0115】 本発明は、それらの好ましい特定の実施態様に関連して記載されるが、上の記
載および以下の実施例は、例示を目的とし、そして本発明の範囲を限定しないこ
とが理解される。本発明の範囲内の他の局面、利点および改変は、発明が属する
当業者に明らかである。
【0116】 (実験) 本発明の実施は、他に言及しない限り、当外聞やの技術範囲内にある合成有機
化学、生化学、分子生物学などの従来の技術を用いる。そのような技術は、文献
において充分に説明されている。例えば、Sambrookら(1989)Mo
lecular Cloning: A Laboratory Manual
、第2版(1989); Oligonucleotide Synthesi
s(M.J.Gait編、1984);Nucleic Acid Hybri
dization(Hamesら、編、1984)および一連のMethods
in Enzymology(Acadmic Press Inc.)を参
照のこと。
【0117】 以下の実施例において、使用した数字(例えば、量、温度など)に関して正確
さを確実にするための努力を行ったが、いくらかの実験誤差および偏差を考慮す
べきである。温度は、常に、摂氏度で与えられ、そして他に言及しない限り、圧
力は大気圧またはその付近である。
【0118】 (固相合成) ポリヌクレオチドを、米国特許第5,710,264号(Urdeaら)にお
いて詳細に説明されているように、固相での直接オリゴヌクレオチド合成、酵素
連結方法および溶液相化学合成の組合せを用いてアセンブルし得る。
【0119】 オリゴヌクレオチドの全ての化学合成は、自動DNA合成機(Perkin
Elmer/Applied Biosystems Division mo
del 380B)において実施され得る。βシアノエチル型のホスホルアミダ
イト化学を、用いた。これには、5’−リン酸化(ここで、PHOSTELTM
薬(DMT−O−CH2CH2−(SO2)−CH2CH2−O−P(N(CH(C
3)CH22)(−O−CH2CH2CN)が含まれ、DMTはジメトキシトリ
チルであり、イソプロピルである)が含まれる。標準的な製造業者プロトコルを
、特に言及しない限り用いた。
【0120】 (捕捉支持体の調製) CPG−Pr−NH−CO−(CH22−S−S−ピリジンの調製:CPG−
(CH23−NH2をHorn(1997)Nucleic Acids Re
search 25:4835−4841に記載されるように調製した。2gの
CPG−(CH23−NH2を、200mgの3,3’−ジチオジプロピ オン酸および1,3−ジイソプロピルカルボジイミド(1ml)を含むDMF中
に懸濁し、そしてその容器を、18時間機械的振盪器上で振盪した。このCPG
を、中程度のフリット付き濾紙を備える100mlの漏斗に移し、そして5×7
5mlのDMF、5×75mlのメタノールで洗浄し、そして風乾した。支持体
CPG−(CH23−NH−CO−(CH22−S−S−(CH22−COOH
は、アミンについて陰性であると試験された(ニンヒドリン)。
【0121】 CPG−(CH23−NH−CO−(CH22−S−S−(CH22−COO
Hを、Maxim−Gilbert緩衝液中の0.1M DTT20mlで処理
し、そしてその容器を、2時間機械的振盪器上で振盪してすべてのジスルフィド
架橋を還元した。このCPGを5×75mlのMaxim−Gilbert緩衝
液、5×75mlの水、5×75mlのメタノールで徹底的に洗浄し、そして風
乾した。CPG−(CH23−NH−CO−(CH22−SHは、Ellman
試薬を用いてチオールについて強度に陽性であると試験された。
【0122】 CPG−(CH23−NH−CO−(CH22−SHを、DMF中の0.2M
ピリジン−S−S−ピリジン20mlを用いて処理し、そしてその容器を2時間
機械的振盪器上で振盪した。このCPGを、5×75mlのMaxim−Gil
bert緩衝液、5×75mlのメタノールで徹底的に洗浄し、そして風乾して
、CPG−(CH23−NH−CO−(CH22−S−S−ピリジン(「CPG
−SSPy」)を得た。
【0123】 あるいは、この捕捉支持体を、Hermansonら(1992)Immob
ilized Affinity Ligand Techniques(Ac
ademic Press,San Diego、CA)274〜279頁の方
法に従って調製した。手短には、CPG−(CH23NH2(CPG Inc.
:5g)を、5gのN−アセチルホモシステインS−チオラクトンを含有する、
50mlの1M NaHCO3中で懸濁し、そしてこのCPGを室温で24時間
振盪した。得られた支持体を50mMの酢酸トリエチルアンモニウム、水、メタ
ノール、アセトニトリルで徹底的に洗浄し、そして風乾した。このCPG−SH
支持体は、25μモル/gの遊離アミノ基および60μモル/gのスルフヒドリ
ル基を含有していた。
【0124】 CPG−SHの活性化を、3.5gのCPG−SH支持体を、N,N−ジメチ
ルホルムアミド(DMF)中の0.2Mの2,2’−ジピリジルジスルフィド3
0mlで処理することによって行い、そしてその混合物を室温で24時間振盪さ
せて放置した。活性化された支持体を、DMF、メタノール、アセトニトリルで
徹底的に洗浄し、そして風乾した。
【0125】 (実施例1:遊離の3’−OHを有するオリゴマーの調製および精製) (オリゴマー合成) このオリゴマーを、特定の支持体DMT−T−Si2−p−(CH23−SS
−(CH23−O−Succ−NH−(CH23−CPG上で合成した。合成の
結果、最終のDMTが残存した。その支持体からのそのオリゴマーの除去の前に
、固相に支持されたオリゴマーを、アクリロニトリル中の15%t−ブチルアミ
ンで処理して、すべてのβシアノエチル(BCE)ホスフェート保護基を除去し
:これを行って、Michael付加(アクリロニトリルにおける二重結合を含
む)を通じたスルフヒドリル基およびアミノ基と遊離したアセトニトリルの潜在
的な副反応を回避した。次いで、このオリゴマーを、その支持体から切断し、そ
して20℃および55℃で18時間水酸化アンモニウムで完全に脱保護した。
【0126】 (精製) 完全に脱保護されたオリゴマーをMaxim−Gilbert緩衝液中の大過
剰のDTTで、1時間処理した。このDTTおよびMaxim−Gilbert
緩衝液を、500mgのフェニル誘導体化されたシリカを含む逆相カートリッジ
Baker Phenyl SPEカラムを用いて除去した。50mMの酢酸ト
リエチルアンモニウム中の30%メタノール(30%MeOH/TEAA)での
溶出によって、非DMTオリゴマーの不完全な溶出を生じ;75%MeOH/T
EAAは、すべての非DMTオリゴマー種およびDMTオリゴマー種を溶出した
。この75%のMeOH/TEAA溶出液を直接捕捉支持体CPG−SSPyに
適用した。その溶液(10ml)を捕捉支持体全体に浸透させた(30分かけて
);この捕捉に続いてUVを照射し、これはすべてのUV物質が、捕捉支持体上
に保持され、350nmでのPy−S−吸収の同時放出を伴ったことを示した。
この捕捉支持体を75%のMeOH/TEAA(10ml)で洗浄し、そしてM
axim−Gilbert緩衝液(10ml)で洗浄し、これを、捕捉支持体全
体に浸透させた(30分かけて)。このMaxim−Gilbert緩衝液によ
る洗浄物を、新鮮なBPに適用し、そしてオリゴマー物質を再単離した。このM
axim−Gilbert緩衝液洗浄物は、3’−スルフヒドリル捕捉官能基を
欠くすべてのオリゴマーを完全に除去した。捕捉されたオリゴマー物質をDTT
/Maxim−Gilbert緩衝液(1ml)で遊離させ、これを捕捉支持体
全体に浸透させた(30分かけて)。遊離したオリゴマー物質を含むこのDTT
/Maxim−Gilbert緩衝溶液を、水(4ml)で希釈し、そして1m
lの濃TEA(HF)3を添加し、そしてその反応を2時間進ませた。その混合
物を、Origonuclerotide Purification Car
tridge(「OPC」(ABI)に直接適用し、そしてTEAAで洗浄した
。30%MeOH/TEAAでの溶出は、非DMTオリゴマーを完全に除去し、
そして75%MeOH/TEAAは、その産物であるオリゴマーを純粋な形態で
溶出した。エバポレーションおよび脱トリチル化によって、精製されたオリゴマ
ーが得られた。捕捉効率は、約65%であると決定された。
【0127】 (実施例2:3’−ホスフェートを有するオリゴマーの調製および精製) (オリゴヌクレオチド合成) このオリゴマーを、特定の支持体DMT−L1−p−(CH22−SS−(C
22−O−Succ−NH−(CH22−CPG上で合成した。合成の結果、
最終のDMTが残存した。その支持体からのそのオリゴマーの除去の前に、固相
に支持されたオリゴマーを、アセトニトリル中の15%t−ブチルアミンで処理
して、すべてのBCEホスフェート保護基を除去し:これを行って、Micha
el付加(アクリロニトリルにおける二重結合を含む)を通じたスルフヒドリル
基およびアミノ基と遊離したアクリロニトリルの潜在的な副反応を回避した。次
いで、このオリゴマーを、その支持体から切断し、そして20℃および55℃で
18時間水酸化アンモニウムで完全に脱保護した。
【0128】 (精製) 完全に脱保護されたオリゴマーをMaxim−Gilbert緩衝液中の大過
剰のDTTで、1時間処理した。このDTTおよびMaxim−Gilbert
緩衝液を、BP逆相カートリッジを用いて除去した。50mMの酢酸トリエチル
アンモニウム中の30%メタノール(30%MeOH/TEAA)での溶出によ
って、非DMTオリゴマーの不完全な溶出を生じ;75%MeOH/TEAAは
、すべての非DMTオリゴマー種およびDMTオリゴマー種を溶出した。この7
5%のMeOH/TEAA溶出液を直接捕捉支持体CPG−SSPyに適用した
。その溶液(10ml)を捕捉支持体全体に浸透させた(30分かけて);この
捕捉に続いてUVを照射し、これはすべてのUV物質が、捕捉支持体上に保持さ
れ、350nmでのPy−S−吸収の同時放出を伴ったことを示した。この捕捉
支持体を75%のMeOH/TEAA(10ml)で洗浄し、そしてMaxim
−Gilbert緩衝液(10ml)で洗浄し、これを、捕捉支持体全体に浸透
させた(30分かけて)。このMaxim−Gilbert緩衝液による洗浄物
を、新鮮なBPに適用し、そしてオリゴマー物質を再単離した。このMaxim
−Gilbert緩衝液洗浄物は、3’−スルフヒドリル捕捉官能基を欠くすべ
てのオリゴマーを完全に除去した。(捕捉されたオリゴマー物質をDTT/Ma
xim−Gilbert緩衝液(1ml)で遊離させ得、これを捕捉支持体全体
に浸透させた(10分かけて)。遊離したオリゴマー物質は、BPカラムを用い
て回収され得る。)。この捕捉したオリゴマー物質を、2段階手順によって3’
−ホスフェート形態においてその捕捉支持体から遊離させた。1)過ヨウ酸ナト
リウム溶液での処理は、固体に支持されたオリゴマー物質のCM1でのシスジオ
ール系の酸化を生じた。2)20mM NaOH/Maxim−Gilbert
緩衝液での処理によって、その捕捉支持体からの遊離を生じた。この混合物を、
BPカートリッジに直接適用し、そしてTEAAで洗浄した。30%MeOH/
TEAAでの溶出は、非DMTオリゴマーを完全に除去し、そして75%MeO
H/TEAAは、純粋な形態においてその産物であるオリゴマーを溶出した。エ
バポレーションおよび脱トリチル化によって、精製されたオリゴマーが得られた
。捕捉効率は、約65%であると決定された。
【0129】 代替の手順において、脱保護した粗オリゴマーを、DTT/MGで処理して、
−S−S−結合を切断し、そして過剰の試薬をBPカラムを用いて除去した。遊
離の3’−X−SHを含む溶液をエバポレートして乾燥させ、そしてMaxim
−Gilbert緩衝液(1ml)中に溶解し、そしてCPG−Pr−SSPy
(CPG Inc.)のカラムに直接適用した。3’スルフヒドリル基を欠くオ
リゴマーフラグメントを、メタノールを含有するTEAAを用いて洗浄すること
によって除去した。この産物であるオリゴマーを上記のように遊離させそして単
離した。捕捉効率は、約33%であった。
【0130】 (実施例3:C末端カルボキシヒドラジドおよびN末端Fmocを有するポリ
ペプチドの調製および精製) (ポリペプチド合成) このオリゴマーを、Wang型支持体(H2N−NH−CO−O−C(CH3 2 −(CH22−φ−ポリマー上で合成する。そのポリペプチドの伸長を、構造
Fmoc−NH−aa(ベンジル)−COOHを有するモノマー単位を用いて達
成する。ここで、「aa(ベンジル)」とは、ベンジル側鎖保護基を有するアミ
ノ酸である。最終の固定化されたオリゴペプチドは、構造Fmoc−NH−[a
a(ベンジル)−CO]n−NH−aa1(ベンジル)−CO−NH−NH−CO
−O−C(CH32−(CH22−φ−ポリマーを有する。標準的な酸脱保護は
、ベンジル側鎖基の除去を生じ、そして、部分的に保護された形態:Fmoc−
NH−ペプチド−CO−NH−NH2でのそのオリゴペプチドの遊離を生じる。
【0131】 (精製) 部分的に保護されたオリゴペプチドを、上記のようにアルデヒド部分を有する
捕捉支持体上で捕捉してFmoc−NH−ペプチド−CO−NH−N=CH−支
持体を得た。接着されるのと同じ形態における、結合したオリゴペプチドの捕捉
支持体からの遊離を、ホルムアルデヒドとの交換を介してCO−NH−N=を切
断することによって達成する(Teitelbaum(1958)J.Org.
Chem.23:646−647)。あるいは、結合したオリゴペプチドの遊離
酸形態を、直接の酸化および加水分解によって遊離する(Bartonら(19
72)J.Chem.Soc.,Perkins Trans.I 1972:
929)。
【0132】 捕捉支持体から遊離した部分的に保護されたオリゴペプチドを疎水性クロマト
グラフィーカラムに通過させることで、Fmoc保有種の保持が生じる。次いで
、このFmoc基を、塩基での処理によって除去し、そしてそのCO−NH−N
2を、まだカルボキシレート形態ではない場合、酸化および加水分解によって
除去する(Teitelbaum、前出)。
【0133】 (実施例4:C末端カルボキシヒドラジドおよびN末端捕捉部分を有するポリ
ペプチドの調製および精製) (ポリペプチド合成) このオリゴマーを、Wang型支持体(H2N−NH−CO−O−C(CH3 2 −(CH22−φ−ポリマー上で合成する。そのポリペプチドの伸長を、上記
実施例3に記載のように、構造Fmoc−NH−aa(ベンジル)−COOHを
有するモノマー単位を用いて達成する。最終の固定化されたオリゴペプチドは、
構造Fmoc−NH−[aa(ベンジル)−CO]n−NH−aa1(ベンジル)
−CO−NH−NH−CO−O−C(CH32−(CH22−φ−ポリマーを有
する。当業者に周知のさらなる合成手順を使用して、必要に応じて特異的リンカ
ーおよび捕捉部分(「CM」)を付加して、CM−NH−(CH22−S−(C
22−O−ペプチド−CO−NH−NH−CO−O−C(CH32−(CH2
2−S−(CH22−φ−ポリマーを得る。標準的な酸脱保護は、ベンジル側
鎖基の除去を生じ、そして、部分的に保護された形態:CM−NH−(CH22 −S−(CH22−ペプチド−CO−NH−NH2でのそのオリゴペプチドの遊
離を生じる。
【0134】 (精製) 部分的に保護されたオリゴペプチドを、上記のようにアルデヒド部分を有する
捕捉支持体上で捕捉してCM−NH−(CH22−S−(CH22−ペプチド−
CO−NH−NH2支持体を得る。接着されるのと同じ形態における、結合した
オリゴペプチドの捕捉支持体からの遊離を、ホルムアルデヒドとの交換を介して
CO−NH−N=を切断することによって達成する(Teitelbaum,前
出)。あるいは、結合したオリゴペプチドの遊離酸形態を、直接の酸化および加
水分解によって遊離する(Bartonら,前出)。
【0135】 その捕捉支持体から遊離した捕捉部分を有する部分的に保護されたオリゴペプ
チドをその捕捉支持体が特異的に相互作用し得る部分を保有する支持体媒体を用
いて捕捉する(例えば、その捕捉部分がビオチンである場合、その固体支持体は
、アビジン部分を有し、その捕捉部分がHis6である場合、その固体支持体は
、Ni−NTA部分を有するなど)。その捕捉支持体から遊離して精製されたオ
リゴペプチドを得ることは、酸化に続く塩基での処理によって達成される。
【0136】 (実施例5:C末端のスルフヒドリルおよびN末端Fmocを有するポリペプ
チドの調製および精製) (ポリペプチド合成) このオリゴマーを、Wang型支持体(Fmoc−HN−CH(COOR)−
CH2−S−S−R−NH−CO−O−C(CH32−(CH22−φ−ポリマ
ー上で合成した。そのポリペプチドの伸長を、上記実施例3に記載のように、構
造Fmoc−NH−aa(ベンジル)−COOHを有するモノマー単位を用いて
達成して、Fmoc−NH−ペプチド−CO−NH−CH(COOR)−CH2
−S−S−R−NH−CO−O−C(CH32−(CH22−φ−ポリマーを得
る。結合したポリペプチドの脱保護によって、Fmoc−NH−ペプチド−CO
−NH−CH(COOR)−CH2−S−S−R−NH2を得る。ジチオスレイト
ールのような還元剤での処理によって、Fmoc−NH−ペプチドーCO−NH
−CH(COOR)−CH2−SHを得る。
【0137】 (精製) 部分的に保護されたオリゴペプチドを、上記のように捕捉支持体−S−S−ピ
リジン上で捕捉してFmoc−NH−ペプチド−CO−NH−CH(COOR)
−CH2−S−S−捕捉支持体を得る。捕捉支持体からの結合したオリゴペプチ
ドの遊離を、DTTでの処理によって達成して、Fmoc−NH−ペプチド−C
O−NH−CH(COOR)−CH2−SHを得る。
【0138】 その捕捉支持体から遊離した部分的に保護されたオリゴペプチドを疎水性クロ
マトグラフィーカラムに通過させることによって、Fmoc保有種の保持が生じ
る。次いで、このFmoc基を塩基での処理によって除去する。
【0139】 あるいは、構造Fmoc−NH−CH(CH2−S−CH2−φ)−COOHを
、最初の残基として有するモノマーを固体支持体に結合させる。ペプチドアセン
ブリおよび脱保護の後に、得られたFmoc−NH−ペプチド−CO−NH−C
H(COOR)−CH2−SHを上記のように捕捉および遊離し得る。
【0140】 (実施例6:C末端カルボキシヒドラジドおよびN末端捕捉部分を有するペプ
トイドの調製および精製) (サブモノマーペプトイド合成) このオリゴペプトイドを、Wang型支持体(H2N−NH−CO−O−C(
CH32−(CH22−φ−ポリマー上で合成する。そのオリゴペプトイドの伸
長を、Zuckermannら(1992)J.Am.Chem.Soc.11
4:10646−10647に記載されるように、モノマー単位Br−CH2
COOHおよびR1−NH2を用いて行う。ここで、Rは、側鎖の置換基を表す。
最終の固定化されたオリゴペプトイドは、構造R(n+1)−NH−CH−CO−[
N(Rn)−CO]n−NH−NH−CO−O−C(CH32−(CH22−φ−
ポリマーを有する。当業者に周知のさらなる合成手順を使用して、必要に応じて
特異的リンカーおよび捕捉部分(「CM」)を付加して、CM−NH−(CH2
2−S−(CH22−O−CO−N(R(n+1))−CO[N(Rn)−CO]n
NH−NH−CO−O−C(CH32−(CH22−φ−ポリマーを得る。CM
−NH−(CH22−S−(CH22−O−CO−ペプトイド−CO−NH−N
2の形態における粗混合物の切断は、実施例4に記載されるように行う。
【0141】 (精製) CM−NH−(CH22−S−(CH22−O−CO−ペプトイド−CO−N
H−NH2を、アルデヒド部分を有する捕捉支持体上で捕捉してCM−NH−(
CH22−S−(CH22−O−CO−ペプトイド−CO−NH−N=CH−捕
捉支持体を得る。接着されるのと同じ形態における、結合したオリゴペプチドの
捕捉支持体からの遊離を、ホルムアルデヒドとの交換を介してCO−NH−N=
を切断することによって達成する(Teitelbaum,前出)。あるいは、
結合したオリゴペプトイドの遊離酸形態を、本明細書中の実施例3に記載される
ように、直接の酸化および加水分解によって遊離する(Bartonら,前出)
【0142】 その捕捉支持体から遊離した捕捉部分を有する部分的に保護されたオリゴペプ
トイドを、例えばCMがFmocか、または捕捉が特異的に相互作用し得る部分
を有する支持体媒体(例えば、CMがビオチンである場合、その固体支持体はア
ビジン部分を有し、CMがHis6である場合、その固体支持体はNi−NTA
部分を有する等々)である場合に、疎水性クロマトグラフィーを用いて捕捉する
。その捕捉支持体から遊離して精製されたオリゴペプチドを得ることは、酸化に
続く塩基での処理によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 図1Aは、本発明の方法を使用する、目的のオリゴマーセグメントの精製の概
略図である。
【図1B】 図1Bは、本発明の方法を使用する、目的のオリゴマーセグメントの精製の概
略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07K 5/04 C07K 5/04 7/00 7/00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CR, CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI,G B,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL ,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,V N,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 4C057 AA10 DD01 MM04 4H045 AA20 FA33 FA40 FA61 GA25

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の工程を包含する、目的の精製オリゴマーセグメントを
    調製するための方法: (a)第1の選択的に切断可能な結合、第2の選択的に切断可能な結合、および
    第3の選択的に切断可能な結合を有する、支持体結合オリゴマーを提供する工程
    であって、該目的のオリゴマーセグメントは、該第2の選択的に切断可能な結合
    および第3の選択的に切断可能な結合に隣接され、さらに第1の捕捉部分は、該
    オリゴマーの遊離末端に存在し、そして第2の捕捉部分は、該第1の選択的に切
    断可能な結合と第3の選択的に切断可能な結合との間に存在する、工程; (b)該第1の選択的に切断可能な結合を切断して、該支持体から該オリゴマー
    を放出する工程; (c)該放出されたオリゴマーを、該第1の捕捉部分に結合することによって該
    放出されたオリゴマーを選択的に保持する第1の捕捉媒体とインキュベートして
    、第1の捕捉媒体−オリゴマー複合体を形成する工程; (d)該第2の選択的に切断可能な結合を切断する工程; (e)工程(d)の該オリゴマー産物を、該第2の捕捉部分に選択的に結合する
    第2の補足媒体とインキュベートして、第2の捕捉媒体−オリゴマー複合体を形
    成する工程;および (f)該第3の選択的に切断可能な結合を切断して、精製形態の該目的のオリゴ
    マーセグメントを提供する工程。
  2. 【請求項2】 前記オリゴマーが、オリゴヌクレオチドである、請求項1に
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記オリゴマーが、オリゴペプチドである、請求項1に記載
    の方法。
  4. 【請求項4】 前記オリゴマーが、オリゴサッカリドである、請求項1に記
    載の方法。
  5. 【請求項5】 前記第1の捕捉媒体および前記第2の捕捉媒体が、逆相クロ
    マトグラフィー媒体、疎水性相互作用クロマトグラフィー媒体、およびそれらの
    組み合せからなる群から独立して選択される、請求項2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記第1の捕捉部分が、5’−チオールまたは5’−ジアル
    デヒドを含む、請求項2に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記第2の捕捉部分が5’−チオールまたは5’−ジアルデ
    ヒドを含む、請求項2に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記第3の選択的に切断可能な結合が、以下からなる群から
    選択される、請求項2に記載の方法:(a)N4−(DMT−O−R5)−2’,
    3’−O−ベンゾイル−リボNu1(ここで、R5は、低級のアルキレン、アリー
    レン、アラルキレン、またはアルカリーレン、およびリボNu1は、5’−リボ
    アデニン、5’−リボチミジン、5’−リボグアニン、5’−リボシチジンもし
    くは5’−リボウリジンである)、(b)−O−R6−O−Si(R7)(R8
    −O−Si(R9)(R10)−5’−O(ここで、R6、R7、R8、R9、R10
    、独立して、低級のアルキル、アリール、アラルキル、またはアルカリールであ
    る)、ならびに(c)以下の構造式を有する無塩基部位 【化1】 (ここで: CP2は、5’−末端捕捉部位であり;および Rは、以下からなる群から選択され、 【化2】 ここで、R’は、水素、アリール、またはアラルキルであり、Riは、同じであ
    り得るかまたは異なり得、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲン、ヒドロキシル、低
    級アルキルおよび低級アルコキシからなる群から選択され、Rjは、同じであり
    得るかまたは異なり得、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲン、ヒドロキシル、低級
    アルキルおよび低級アルコキシからなる群から選択され、iは、0、1、2もし
    くは3、およびjは、0、1、2、3もしくは4である)。
  9. 【請求項9】 前記第3の選択的に切断可能な結合が、−O−R6−O−S
    i(R7)(R8)−O−Si(R9)(R10)−5’−Oである、請求項8に記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 前記第3の選択的に切断可能な結合が、−O−(CH22 −O−Si(CH(CH322−O−(CH(CH322−5’−Oである、
    請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記第2の選択的に切断可能な結合が、以下からなる群か
    ら選択される請求項2に記載の方法: N4−(ホスホリル−6−オキシヘキシル)シチジン、2’,3’−イソプロピ
    リジン−N4−(ホスホリル−6−オキシヘキシル)シチジン、−P−O−アル
    キレン−O−S−アルキレン−O−p−、Nu2−R11−O−p−NH−R12
    アリルリン酸リンカー、−Nu2−3’−O−Si(R13)(R14)−O−Si
    (R15)(R16)−O−、−Nu2−O−Si(R18)(R19)−2−O−、N
    2−3’−O−Si(R21)(R22)−R23−Si(R24)(R25)−O−、
    2’−O−PG−リボヌクレオチド、Nu2−O−R27S−、Nu2−O−R29
    O−R30(NO2)、およびNu2−O−p−O−R31−NH(アリルオキシカル
    ボニル)−O−、 ここで、 Nu2は、前記オリゴマーの3’末端ヌクレオチドであり、 R11は、ヌクレオシドであり、 R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R21、R22、R23、R24
    25、R27は、独立して、低級のアルキル、アリール、アラルキル、もしくはア
    ルカリールであり、 R29およびR31は、は低級アルキルであり、ならびに R30は、アリール、アラルキル、もしくはアルカリールである。
  12. 【請求項12】 前記第2の選択的に切断可能な結合が、以下からなる群か
    ら選択される、請求項2に記載の方法: N4−(ホスホリル−6−オキシヘキシル)シチジン、2’,3’−イソプロピ
    リジン−N4−(ホスホリル−6−オキシヘキシル)シチジン、−P−O−アル
    キレン1−S−アルキレン2−O−p−(ここで、少なくとも1つのアルキレン1
    およびアルキレン2は、エチレンである)、R11−O−p−NH−R12(ここで
    、R11はヌクレオシドであり、およびR12はアルキル、アリール、アラルキルも
    しくはアルカリールである)、アリルリン酸リンカー、 −Nu2−3’ −O−Si(R13)(R14)−O−Si(R15)(R16)−O
    −R17(ここで、Nu2は、前記オリゴマーの3’末端ヌクレオチドであり、R1 3 、R14、R15、およびR16は、独立して、低級のアルキル、アリール、アラル
    キル、もしくはアルカリールであり、ならびにR17は捕捉部分である)、Nu2
    −O−Si(R18)(R19)−2−O−R20(ここで、Nu2は、上記に定義れ
    るものであり、R18およびR19は、独立して、低級のアルキル、アリール、アラ
    ルキル、もしくはアルカリールであり、ならびにR20は捕捉部分である)、Nu 2 −O−Si(R21)(R22)−R23−Si(R24)(R25)−O−R26(ここ
    で、Nu2は、前記オリゴマーの3’末端ヌクレオチドであり、R21、R22、R2 3 、R24、およびR25は、独立して、低級のアルキル、アリール、アラルキル、
    もしくはアルカリールであり、ならびにR26は捕捉部分である)、2’−O−P
    G−リボヌクレオチド(ここで、PGは、t−ブチル−ジメチル−シリルである
    )、リン酸、1−メトキシシクロヘキシルエーテル、メチルチオメチルエーテル
    、シロキシメチルエーテル、Nu2−O−R27S−R28(ここで、Nu2は、前記
    オリゴマーの3’末端ヌクレオチドであり、R27は低級のアルキル、アリール、
    アラルキル、もしくはアルカリールであり、ならびにR28は捕捉部分である)、
    Nu2−O−R29−O−R30(NO2)(ここで、Nu2は、前記オリゴマーの3
    ’末端ヌクレオチドであり、R29は、低級アルキルであり、ならびにR30は、ア
    リール、アラルキル、もしくはアルカリールである)、アルキルジオールアミン
    から誘導されたリンカー(ここで、該誘導体は、式Nu2−O−p−O−R31
    NH(アリルオキシカルボニル)−O−を有し、ここで、Nu2は、該オリゴマ
    ーの3’末端ヌクレオチドであり、およびR31は、低級アルキルである)、なら
    びに以下の式を有する選択的に切断可能な無塩基部位 【化3】 (ここで: Rは、以下からなる群から選択され、 【化4】 ここで、R’は、水素、アリール、またはアラルキルであり、Riは、同じであ
    り得るかまたは異なり得、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲン、ヒドロキシル、低
    級アルキルおよび低級アルコキシからなる群から選択され、Rjは、同じであり
    得るかまたは異なり得、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲン、ヒドロキシル、低級
    アルキルおよび低級アルコキシからなる群から選択され、iは、0、1、2もし
    くは3、およびjは、0、1、2、3もしくは4である)。
  13. 【請求項13】 前記第1の捕捉部分が、3’−チオール部分、3’−ブロ
    モアセチル部分、3’−マリミド部分、3’−ジアルデヒド部分、ヒドラジド部
    分、(6−ヒスタミニルプリン)6部分、ジオール部分、ジニトロフェニル部分
    、およびディールス−アルダー部分からなる群から選択される、請求項2に記載
    の方法。
  14. 【請求項14】 前記第2の捕捉部分が、3’−チオール部分、3’−ブロ
    モアセチル部分、3’−マリミド部分、3’−ジアルデヒド部分、ヒドラジド部
    分、(6−ヒスタミニルプリン)6部分、ジオール部分、ジニトロフェニル部分
    、およびディールス−アルダー部分からなる群から選択される、請求項2に記載
    の方法。
  15. 【請求項15】 以下の構造式(I)を有する支持体結合オリゴマー: (I) S−[X1]n1−SC1−CP2−[X2]n2−SC3−T1−X−T2 −SC2−CP1 ここで: T1およびT2は、各々、第1および第2のオリゴマー末端を表し; Sは、固体支持体を表し; Xは、目的のオリゴマーセグメントを表し; X1およびX2は、モノマーまたはF1−オリゴマーセグメントを表し; n1およびn2は、独立して0または1を表し; SC1は、第1の選択的に切断可能な結合を表し; SC2は、第2の選択的に切断可能な結合を表し; SC3は、第3の選択的に切断可能な結合を表し; CP1は、第1の捕捉部分を表し;ならびに CP2は、第2の捕捉部分を表する。
  16. 【請求項16】 前記オリゴマーがオリゴヌクレオチドである、請求項15
    に記載の固体支持体結合オリゴマーであって、そしてここで: T1およびT2は、各々、前記3’末端および5’末端であり; CP1は、5’末端捕捉部分を表し; SC2は、5’切断可能なリンカーを表し; SC3は、3’切断可能なリンカーを表し; CP2は、3’末端捕捉部分を表し; SC1は、合成放出部分を表す;ならびに Sは、固体合成支持体を表する、 オリゴマー。
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