JP2007528370A - 分枝高分子糖およびそのヌクレオチド - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2004年1月26日に出願の米国仮特許出願第60/539,387号;2004年3月22日に出願の米国仮特許出願第60/555,504号;2004年7月23日に出願の米国仮特許出願第60/590,573号;2004年3月22日に出願の米国仮特許出願第60/555,504号;2004年11月24日に出願の米国特許出願第10/997,405号;2004年2月12日に出願の米国仮特許出願第60/544,411号;2004年2月20日に出願の米国仮特許出願第60/546,631号;2004年5月12日の米国仮特許出願;2005年1月10日に出願の米国特許出願((未付与)、代理人整理番号40853−01−5138US);2004年12月3日に出願のPCT出願番号((未付与)、代理人整理番号40853−01−5146WO);2004年7月23日に出願の米国仮特許出願第60/590,649号;2004年9月20日に出願の米国仮特許出願第60/611,790号;2004年7月29日に出願の米国仮特許出願第60/592,744号;2004年9月29日に出願の米国仮特許出願第60/614,518号;2004年10月29日に出願の米国仮特許出願第60/623,387号;2004年11月9日に出願の米国仮特許出願第60/626,678号;および2005年1月6日に出願の米国仮特許出願番号((未付与)、代理人整理番号040853−01−5150)(これらの開示をそれぞれ、あらゆる目的のために、その内容全体を参照により本明細書に援用する)に基づく優先権を主張する。
発明の分野
本発明は、改変された糖およびそのヌクレオチドの分野に関する。
ペプチドの発現後in vitro修飾は、発現システムを操作することによって、グリコシル化を制御することに依存する方法(グリカン構造の改変と新規の部位でのグリカンの導入の両方を含めて)の欠陥を改善するための魅力的な戦略である。カスタムメイドでデザインされたグリコシル化パターンおよび可能なグリコシル構造をもつ哺乳類の糖コンジュゲートのin vitroの酵素的合成を行う、組換え型真核生物のグリコシルトランスフェラーゼという広範なツールボックスが、利用可能になっている。例えば、米国特許第5,876,980号明細書;同第6,030,815号明細書;同第5,728,554号明細書;同第5,922,577号明細書;および国際公開第/9831826号パンフレット;米国特許出願公開第2003180835号明細書;および国際公開第 03/031464号パンフレットを参照のこと。
本発明は、高分子種、ならびにこれらの高分子種に結合された糖および活性化された糖、ならびにこれらのポリマーを含むヌクレオチド糖を提供する。高分子種には、水溶性および非水溶性の種が含まれる。さらに、これらのポリマーは、分枝−または直鎖状のポリマーである。典型的な糖部分には、直鎖および環状構造およびアルドースおよびケトースが含まれる。
式中、R8は、ヌクレオシドである。
R11は高分子部分であり、Lは結合および連結基から選択される。指数wは、1〜6、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2から選択される整数を表す。典型的な連結基には、置換または非置換アルキル、置換または非置換ヘテロアルキル部分、およびシアル酸が含まれる。リンカーの典型的な成分は、アシル部分である。
この式に従う糖およびヌクレオチド糖は、本質的に純粋な水溶性ポリマーである。X3’はイオン化可能(例えばCOOH、など)または他の反応性の官能基を含む部分である(例えば、以下を参照のこと)。Cは、炭素である。X5は、好ましくは非反応性の基(例えばH、非置換アルキル、非置換ヘテロアルキル)である。R12およびR13は、それぞれ独立に選択された高分子アーム(例えば非ペプチド性の、非反応性高分子アーム)である。X2およびX4は、生理的条件下で好ましくは本質的に非反応性である連結フラグメントであり、これらは、同一であっても異なってもよい。あるいは、これらの連結は、生理的に関連する条件下で分解するように設計されている1つまたは複数の部分、例えば、エステル、ジスルフィド、などを含むことができる。X2およびX4は、高分子アームRl2およびR13をCに連結する。X3’は、リンカー、糖、またはリンカー−糖カセットに対する相補的な反応性をもつ反応性官能基と反応させると、連結フラグメントX3の成分に転換される。
式中、様々な記号により表されるラジカルの同一性は、先に述べたのと同じである。Laは、置換または非置換アルキル、あるいは置換または非置換ヘテロアルキル部分である。典型的な実施形態では、Laは、示された通りの高分子修飾部分を用いて官能性をもたせられるシアル酸の側鎖の部分である。
式中、AAはカルボキシル部分を含まないアミノ酸残基の部分であり、NPは、ヌクレオチドリン酸である。ONPは、活性化された糖を形成するために、活性化部分によって置き換えることもできる。当分野の技術者であれば理解できる通り、高分子修飾部分−リンカーを、C−6、C−7および/またはC−9でシアル酸側鎖に付着させることもできる。
省略形
分枝および分枝でないPEG、ポリ(エチレングリコール)、例えば、m−PEG、メトキシ−ポリ(エチレングリコール);分枝および分枝でないPPG、ポリ(プロピレングリコール)、例えばm−PPG、メトキシ−ポリ(プロピレングリコール);Fuc、フコシル;Gal、ガラクトシル;GalNAc、N−アセチルガラクトサミニル;Glc、グルコシル;GlcNAc、N−アセチルグルコサミニル;Man、マンノシル;ManAc、酢酸マンノサミニル(mannosaminyl acetate);Sia、シアル酸;およびNeuAc、N−アセチルノイラミニル。
用語「シアル酸」は、9−炭素のカルボン酸化された糖のファミリーのいずれのメンバーも指す。シアル酸ファミリーの最も一般的なメンバーは、N−アセチル−ノイラミン酸(2−ケト−5−アセトアミド−3,5−ジデオキシ−D−グリセロ−D−ガラクトノヌロピラノス−1−オン(galactononulopyranos−1−onic)酸(Neu5Ac、NeuAc、またはNANAと略記されることが多い)である。このファミリーの第2のメンバーは、NeuAcのN−アセチル基が水酸化された、N−グリコリル―ノイラミン酸(Neu5GcまたはNeuGc)である。第3のシアル酸ファミリーメンバーは、2−ケト−3−デオキシ−ノヌロソン酸(nonulosonic acid)(KDN)である(ナダノ(Nadano)ら(1986年)「J.Biol.Chem.」261:11550〜11557;カナモリ(Kanamori)ら、「J.Biol.Chem.」265:21811〜21819(1990年))。9−置換型シアル酸、例えば、9−O−ラクチル−Neu5Acまたは9−O−アセチル−Neu5Acのような、9−O−C1〜C6アシル−Neu5Ac、9−デオキシ−9−フルオロ−Neu5Ac、および9−アジド−9−デオキシ−Neu5Acなども含まれる。シアル酸ファミリーの総説のために、例えば、ファルキ(Varki)、「Glycobiology」2:25〜40(1992年);「Sialic Acids:Chemistry、Metabolism and Function」、R.シャウアー(R.Schauer)編(シュプリンガー出版(Springer−Verlag)、ニューヨーク(New York)(1992年))を参照のこと。シアリル化手順におけるシアル酸化合物の合成および使用は、1992年10月1日に公開された国際出願国際公開第92/16640号パンフレットに開示されている。
本発明は、高分子種、およびこれらのポリマーに結合される糖、活性化された糖、およびヌクレオチド糖を提供する。ヌクレオチド糖の高分子コンジュゲートは通常、基質の適切なアクセプター部分上へ糖部分およびその高分子置換基を転移する酵素のための基質である。したがって、本発明はまた、ヌクレオチド糖と適切な酵素との高分子コンジュゲートを使用する糖コンジュゲートによって改変される基質を提供する。本発明の化合物を使用して糖コンジュゲートすることができる基質には、ペプチド(例えばグリコペプチド)、脂質(例えば糖脂質)、およびアグリコン(スフィンゴシン、セラミド)が含まれる。
例えば:
および
式IおよびIIにおいて、R1は、H、CH2OR7、COOR7またはOR7である。ここで、R7は、H、置換または非置換アルキル、あるいは置換または非置換ヘテロアルキルを表す。R2は、H、OH、NH、またはヌクレオチドを含む部分である。この実施形態による典型的なR2種は、次式を有する:
式中、X1はOまたはNHを表し、R8はヌクレオシドである。
式中、R11は高分子部分であり、Lは、結合および連結基から選択され、wは、1〜6、好ましくは1〜3、好ましくは1〜2の整数である。
典型的な実施形態では、本発明は、糖または活性化された糖コンジュゲート、あるいは線状ポリマー(水溶性または非水溶性ポリマーなど)との間に形成されるヌクレオチド糖コンジュゲートを提供する。本発明のコンジュゲートでは、ポリマーは、糖、活性化された糖、または糖ヌクレオチドに付着される。本明細書に述べる通り、ポリマーは、直接的に、あるいはリンカーを介して糖部分に連結される。
典型的な実施形態では、高分子修飾部分は、次式を有する、中心部分に付着される2つ以上の高分子鎖を含む分枝構造である:
式中、R11およびLは、上記の通りであり、w’は、2から6、好ましくは2から4、好ましくは2から3の整数である。
は、アーム(L)である。この実施形態では、典型的なリンカーは、天然または非天然のアミノ酸、アミノ酸類似体、またはアミノ酸ミメティク、あるいは、1つまたは複数のこうした種から生じる低分子ペプチドから得られる。例えば、本発明の化合物に見られるある種の分枝ポリマーは、次式を有する。
式中、Xbは、連結部分であり、Xaに関して説明された基からそれぞれ独立に選択され、L1は、結合、置換または非置換アルキル、あるいは置換または非置換ヘテロアルキルである。
式中、様々な記号により表されるラジカルの同一性は、上で述べたのと同じである。Laは、置換または非置換アルキル、あるいは置換または非置換ヘテロアルキル部分である。典型的な実施形態では、Laは、示された通りの高分子修飾部分を用いて官能性をもたせられたシアル酸の側鎖の部分である。
様々な記号によって表されるラジカルの同一性は、上で述べたのと同じである。当分野の技術者であれば理解するであろう通り、式VIおよびVIII中のリンカーアームは、本明細書に記述した他の改変された糖に等しく適用可能である。
多くの水溶性ポリマーが、当分野の技術者に知られており、また、本発明を実施するのに有用である。用語「水溶性ポリマー」は、糖類(例えばデキストラン、アミロース、ヒアルロン酸、ポリ(シアル酸)、ヘパラン、ヘパリンなど);ポリ(アミノ酸)、例えばポリ(アスパラギン酸)およびポリ(グルタミン酸);核酸;合成ポリマー(例えば、ポリ(アクリル酸)、ポリ(エーテル)、例えば、ポリ(エチレングリコール));ペプチド、タンパク質などの種を包含する。ポリマーは一般的に、少なくとも2つの高分子単位を含む。典型的な実施形態では、ポリマーは、2〜25単位からである。別の典型的な実施形態では、ポリマーは、2〜8高分子単位を含む。本発明は、ポリマーが、コンジュゲートの残部が付着されることができる位置を含まなければならないという唯一の制限を伴うが、任意の水溶性ポリマーを用いて実施できる。
式中、A2は、H、OH、NH2、置換または非置換アルキル、置換または非置換のアリール、置換または非置換のヘテロアリール、置換または非置換のヘテロシクロアルキル、置換または非置換ヘテロアルキル、例えば、アセタール、OHC−、H2N−(CH2)q−、HS−(CH2)q、または−(CH2)qC(Yb)Zbである。指数「e」は、1から2500の整数を表す。指数b、d、およびqは、独立して、0から20の整数を表す。記号ZaおよびZbは、独立して、OH、NH2、脱離基、例えば、イミダゾール、p−ニトロフェニル、HOBT、テトラゾール、ハライド、S−Ra、活性化エステルのアルコール部分;−(CH2)pC(Yb)V、または−(CH2)pU(CH2)SC(Yb)Vを表す。記号Yaは、H(2)、=O、=S、=N−Rbを表す。記号Xa、Ya、Yb、A1、およびUは、独立して、部分O、S、N−RCを表す。記号Vは、OH、NH2、ハロゲン、S−Ra、活性化エステルのアルコール成分、活性化アミドのアミン成分、糖ヌクレオチド、およびタンパク質を表す。指数p、q、s、およびvは、0から20の整数からそれぞれ独立に選択されるメンバーである。記号Ra、Rb、およびRcは、独立して、H、置換または非置換アルキル、置換または非置換ヘテロアルキル、置換または非置換のアリール、置換または非置換のヘテロシクロアルキル、および置換または非置換のヘテロアリールを表す。
以下のものなどのこれらの種の炭酸エステルおよび活性なエステル:
は、線状および分枝高分子種、これらの種のリンカーアームコンジュゲート、ならびにこれらの化合物と糖およびヌクレオチド糖と間のコンジュゲートを形成するために使用できる。指数eおよびfは、1から2500からそれぞれ独立に選択される。
高分子修飾部分に対する前駆体上の選択された部分のための適切な活性化基を選択することは、十分に、当分野の技術者の能力の範囲内である。
指数eおよびfは、1から2500からそれぞれ独立に選択される。
式中、e、fおよびf’は、1から2500のそれぞれ独立に選択される整数であり、q、q’、およびq’’は、0から20のそれぞれ独立に選択された整数である。
式中、Xbは、O、NH、またはSであり、rは1から10の整数である。指数eおよびfは、1から2500の、それぞれ独立に選択される整数である。典型的な分枝PEG種は、10,000、15,000、20,000、30,000、および40,000ダルトンである。
式中、R14は、OHまたは別の反応性の官能基である。典型的な反応性の官能基は、C(O)Q’である。ここで、Q’は、C(O)Q’が、反応性の官能基であるように選択される。Q’のための典型的な種には、ハロゲン、NHS、ペンタフルオロフェニル、HOBT、HOAt、およびp−ニトロフェニルが含まれる。指数「e」および指数「f」は、1から2500からそれぞれ独立に選択される整数である。
本発明のヌクレオチド糖の糖部分は、天然と非天然両方のフラノースおよびヘキサノースから選択できる。非天然の糖類は、任意選択で、アルキル化またはアシル化されたヒドロキシルおよび/またはアミン部分(例えば、エーテル、エステル、および環上のアミド置換基)を含む。他の非天然の糖類は、H、ヒドロキシル、エーテル、エステル、または、こうした置換基が、天然の糖類において、存在しないような環上の位置でのアミド置換基を含む。糖部分は、単糖、オリゴ糖、または多糖類であり得る。
式中、X6は、結合またはOであり、Jは、SまたはOであり、yは、0または1である。指数eおよびfは、1から2500からそれぞれ独立に選択される。
式中、Dは、−OHまたは(R11)W’−L−である。記号Gは、H、(R11)W’−L−、または−C(O)(C1〜C6)アルキルを表す。R11は、上記の通りである。DおよびGのうちの少なくとも1つは、R11−L−である。
式中、L2は、Lに関して上で述べた通り、例えば、結合、置換または非置換アルキル、あるいは置換または非置換ヘテロアルキル基である。指数eは、1から約2500の整数を表す。
式中、AAは、アミノ酸残基であり、PEGは、ポリ(エチレングリコール)または、メトキシ−ポリ(エチレングリコール)であり、NPは、リン酸ジエステル結合(「ヌクレオチドリン酸」)を介してグリコシル部分に連結されるヌクレオチドである。当分野の技術者であれば、ONPを、本明細書に述べる通りの活性化部分によって置き換えることができることを理解するであろう。
式中、X6は、結合またはOであり、JはSまたはOである。指数a、b、およびcは、0から20からそれぞれ独立に選択され、eおよびfは、1から2500からそれぞれ独立に選択される。
式中、X6は、Oまたは結合であり、Jは、SまたはOである。指数eおよびfは、1から2500からそれぞれ独立に選択される。
式中、JおよびX6は、上記の通りである。指数a、b、c、e、およびfは、上記の通りである。
式中、R3〜R6のうちの1つは、修飾部分、例えば高分子修飾部分または高分子修飾部分−リンカー構築物である。
式中、記号は、上記の通りの基を表す。糖中心がマンノースである場合、高分子修飾部分は好ましくはR3、R4、またはR6である。グルコースについては、高分子修飾部分は、任意選択でR5またはR6である。指数「u」は、0、1、または2である。
上で述べたものに類似した別の実施形態では、改変された糖は、水溶性ポリマーではなく、非水溶性ポリマーを含む。非水溶性ポリマーは、水溶性ポリマーと同様に、一般的に少なくとも2つの高分子単位を含む。典型的な一実施形態では、ポリマーは、2から25の高分子単位からなる。別の典型的な実施形態では、ポリマーは、2から8の高分子単位からなる。本発明のコンジュゲートはまた、1種または複数の非水溶性ポリマーを含むこともできる。本発明のこの実施形態は、制御された方式で治療的ペプチドを送達するために用いられる媒体としてのコンジュゲートを使用することによって説明される。高分子薬物送達システムは、当技術分野で知られている。例えば、ダン(Dunn)ら編、「POLYMERIC DRUGS AND DRUG DELIVERY SYSTEMS」、ACS Symposium Series 第469巻、米国化学学会(American Chemical Society)、ワシントン市(Washington,D.C.)1991年を参照のこと。当分野の技術者であれば、実質的に任意の既知の薬物送達システムが、本発明のコンジュゲートに適用可能であることを理解するであろう。
一般に、糖部分と修飾基基は、反応性の基を用いることにより共に連結され、これは、連結プロセスによって、新規の有機官能基または非反応性の種に一般的に変換される。糖反応性の官能基は、糖部分上のいずれの位置にも位置される。本発明を実施するのに有用な反応の反応性の基およびクラスは、通常、生体コンジュゲート(bioconjugate)化学の分野でよく知られているものである。反応性の糖部分と共に利用可能な、現在好都合なクラスの反応は、比較的穏やかな条件下で進行するものである。これには、これに限定されるものではないが、求核置換(例えば、ハロゲン化アシル、活性なエステルを用いるアミンおよびアルコールの反応)、求電子置換(例えばエナミン反応)、および炭素−炭素および炭素−ヘテロ原子多重結合への付加(例えばマイケル反応(Michael reaction)、ディールス−アルダー付加(Diels−Alder addition)が含まれる。これらの反応および他の有用な反応は、例えば、マーチ(March)、「ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY」、第3版、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ(John Wiley&Sons,New York)、ニューヨーク(New York)、1985年;ハーマンソン(Hermanson)、「BIOCONJUGATE TECHNIQUES」、アカデミックプレス(Academic Press)、サンディエゴ(San Diego)、1996年;およびフィーニー(Feeney)ら、「MODIFICATION OF PROTEINS」、Advances in Chemistry Series、第198巻、米国化学学会(American Chemical Society)、ワシントン市(Washington,D.C.)、1982年に述べられている。
(a)これに限定されないが、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、N−ヒドロキシベンズトリアゾールエステル、酸ハライド、アシルイミダゾール、チオエステル、p−ニトロフェニルエステル、アルキル、アルケニル、アルキニル、および芳香族エステルを含めて、カルボキシル基およびその様々な誘導体;
(b)例えば、エステル、エーテル、アルデヒドなどに転換させることが可能な水酸基;
(c)ハロアルキル基。ただし、ハライドは、例えば、アミン、カルボン酸アニオン、チオールアニオン、カルバニオン、またはアルコキシドイオンなどの求核基で後に置き換えることが可能であり、それによって、ハロゲン原子の官能基での新規の基の共有結合という結果になる;
(d)ディールス−アルダー(Diels−Alder)反応に関与する可能性があるジエノフィル基(例えばマレイミド基など);
(e)アルデヒドまたはケトン基。ただし、その後の誘導体化が、例えば、イミン、ヒドラゾン、セミカルバゾン、またはオキシムなどのカルボニル誘導体の形成を介する、あるいはグリニャール(Grignard)付加またはアルキルリチウム付加としてのこうした機構を介することが可能であるようなもの;
(f)例えば、スルフォンアミドを形成するための、アミンを用いるその後の反応のためのスルホニルハライド基;
(g)例えば、ジスルフィドに転換させる、あるいはハロゲン化アシルと反応させることが可能なチオール基;
(h)アシル化、アルキル化、または酸化させることが可能なアミンまたはスルフヒドリル基;
(i)例えば、付加環化、アシル化、マイケル付加(Michael addition)などを受けることが可能なアルケン;および
(j)例えば、アミンおよびヒドロキシル化合物と反応させることが可能なエポキシド。
式中、Xc、Ya、Yb、Yc、およびZのうちの1つまたは複数は、好ましくは−O−、−N(H)−、−S、CH2−、およびN(R)2から選択される連結基である。Xc、Ya、Yb、Yc、およびZが連結基である場合、これは、Rc、Rd、Re、Rf、およびRgによって表される通りに、高分子修飾部分に付着される。あるいは、これらの記号は、分枝−または直鎖−水溶性または非水溶性ポリマー、治療的部分、生体分子、または他の部分に結合されるリンカーを表す。Rc、Rd、Re、Rf、またはRgが、高分子修飾部分でない場合、XcRc、YaRd、YbRe、YcRf、またはZRgの組み合わせは、H、OH、またはNC(O)CH3である。
本発明の方法で使用するための改変された糖の調製には、糖残基への修飾基の付着、および、グリコシルトランスフェラーゼのための基質である安定な付加物の形成が含まれる。糖と修飾基は、ゼロ(zero−)またはより高い程度の(higher−order)架橋剤によって結びつけることができる。炭水化物部分に修飾基を付着するために使用できる典型的な二官能性化合物には、これに限定されないが、二官能性ポリ(エチレングリコール)、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルなどが含まれる。他の分子に炭水化物を連結するための一般的な手法は、文献中で知られている。例えば、リー(Lee)ら、「Biochemistry」28:1856(1989年);バティア(Bhatia)ら、「Anal.Biochem.」178:408(1989年);ヤンダ(Janda)ら、「J.Am.Chem.Soc.」112:8886(1990年);およびベドナルスキー(Bednarski)ら、国際公開第92/18135号パンフレットを参照のこと。後に続く議論では、反応性の基は、新生の改変された糖の糖部分上で害のないもの(benign)として扱われる。議論の焦点は、具体例を明確にするためのものである。当分野の技術者であれば、この議論が、修飾基上の反応性の基にも同様に関連することを理解するであろう。
改変された糖は、結合を仲介するための適切な酵素を使用して、グリコシル化または非グリコシル化ペプチドに結合される。したがって、本発明の化合物、特にヌクレオチド糖は、好ましくは、ヌクレオチド糖からアミノ酸、グリコシル、またはアグリコンアクセプター部分に糖部分を転移する酵素のための基質である。アクセプター、例えばガラクトシルアクセプター(例えば、GalNAc、Galβ1,4GlcNAc、Galβ1,4GalNAc、Galβ1,3GalNAc、ラクト−N−テトラオース、Galβ1,3GlcNAc、Galβ1,3Ara、Galβl,6GlcNAc、Galβ1,4Glc(ラクトース)など)、および当分野の技術者に知られている他のアクセプターのための糖供与体として働くヌクレオチド糖(ポールソン(Paulson)ら、「J.Biol.Chem.」253:5617〜5624(1978年)を参照のこと)。
シアリルトランスフェラーゼは、本発明の化合物が基質である、別のタイプのグリコシルトランスフェラーゼである。その例には、ST3Gal III(例えばラットまたはヒトST3Gal III)、ST3Gal IV、ST3Gal I、ST6Gal I、ST3Gal V、ST6Gal II、ST6GalNAc I、ST6GalNAc II、およびST6GalNAc IIIが含まれる(本明細書で使用されるシアリルトランスフェラーゼの命名法は、ツジ(Tsuji)ら、「Glycobiology」6:v−xiv(1996年)で説明される通りである)。α(2,3)シアリルトランスフェラーゼ(EC 2.4.99.6)と呼ばれる典型的なα(2,3)シアリルトランスフェラーゼは、Galβ1→3Glc二糖類またはグリコシドの非還元末端Galにシアル酸を転移する。ファンデンアイジンデン(Van den Eijnden)ら、「J.Biol.Chem.」256:3159(1981年)、ウェインスタイン(Weinstein)ら、「J.Biol.Chem.」257:13845(1982年)、およびウェン(Wen)ら、「J.Biol.Chem.」267:21011(1992年)を参照のこと。別の典型的なα2,3−シアリルトランスフェラーゼ(EC 2.4.99.4)は、二糖類またはグリコシドの非還元末端Galにシアル酸を転移する。リアリック(Rearick)ら、「J.Biol.Chem.」254:4444(1979年)、およびギレスピー(Gillespie)ら、「J.Biol.Chem.」267:21004(1992年)を参照のこと。さらに典型的な酵素としては、Gal−β−1,4−GlcNAc α−2,6シアリルトランスフェラーゼが含まれる(クロサワ(Kurosawa)ら、「Eur.J.Biochem.」219:375〜381(1994年)を参照のこと)。本発明の化合物が基質である他のシアリルトランスフェラーゼには、ポリシアル酸を形成するものが含まれる。その例には、α−2,8−ポリシアリルトランスフェラーゼ、例えば、ST8SiaI、ST8SiaII、ST8SiaIII、ST8SiaIV、およびST8SiaVが含まれる。例えば、アンガタ(Angata)ら「J.Biol.Chem.」275:18594〜18601(2000年);コウノ(Kono)ら、「J.Biol.Chem.」271:29366〜29371(1996年);グライナー(Greiner)ら、「Infect.Immun.」72:4249〜4260(2004年);およびジョーンズ(Jones)ら、「J.Biol.Chem.」277:14598〜14611 (2002年)を参照のこと。
本発明の選択された化合物は、N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼのための基質である。典型的なN−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼには、これに限定されないが、α(1,3)N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ、β(1,4)N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ(ナガタ(Nagata)ら、「J.Biol.Chem」267:12082〜12089(1992年)、およびスミス(Smith)ら、「J.Biol Chem.」269:15162(1994年)、およびポリペプチドN−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ(ホウマ(Homa)ら、「J.Biol.Chem.」268:12609(1993年)が含まれる。
本発明はまた、野生型および変異型グリコシダーゼ用の基質の使用を包含する。変異型β−ガラクトシダーゼ酵素は、ガラクトシルアクセプター分子へのα−フッ化糖の結合を介して、二糖類の形成を触媒することが実証されている(ウィザーズ(Withers)、米国特許第6,284,494号明細書、2001年9月4日に発行)。本発明に使用される他のグリコシダーゼには、例えば、β−グルコシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β−マンノシダーゼ、β−アセチルグルコサミニダーゼ、β−N−アセチルガラクトサミニダーゼ、β−キシロシダーゼ、β−フコシダーゼ、セルラーゼ、キシラナーゼ、ガラクタナーゼ、マンナナーゼ、ヘミセルラーゼ、アミラーゼ、グルコアミラーゼ、α−グルコシダーゼ、α−ガラクトシダーゼ、α−マンノシダーゼ、α−N−アセチルグルコサミニダーゼ、α−N−アセチルガラクトース−アミニダーゼ、α−キシロシダーゼ、α−フコシダーゼ、およびノイラミニダーゼ/シアリダーゼ、エンドグリコセラミダーゼが含まれる。
UDP−GalNAc−6’−CHOの調製
UDP−GalNAc(200mg、0.30mmole)を、1mM CuS04溶液(20mL)および25mM NaH2PO4溶液(pH 6.0、20mL)に溶解した。その後、ガラクトースオキシダーゼ(240U、240μL)、およびカタラーゼ(13000U、130μL)を加え、風船を備える反応システムを、酸素で充填して、7日間室温で撹拌した。反応混合物を、その後、濾過し(スピンカートリッジ、MWCO 5K)、濾液(約40mL)は、必要とされるまで4℃で保管した。TLC(シリカ、EtOH/水(7/2)、Rf=0.77、アニスアルデヒド染料を用いて視覚化)。
UDP−GalNAc−6’−NH2の調製:
酢酸アンモニウム(15mg、0.194mmole)およびNaBH3CN(1M THF溶液、0.17mL、0.17mmole)溶液を、0℃の上からのUDP−GalNAc−6’−CHO(2mLまたは約20mg)に加え、終夜室温まで暖めた。反応物を、水および収集された産物と共にG−10カラムを介して濾過した。適切な画分を凍結乾燥し、凍結して保管した。TLC(シリカ、エタノール/水(7/2)、Rf=0.72、ニンヒドリン試薬を用いて視覚化)。
UDP−GalNAc−6−NHCO(CH2)2−O−PEG−OMe(1KDa)の調製。
ガラクトサミニル−1−リン酸塩−2−NHCO(CH2)2−O−PEG−OMe(1KDa)(58mg、0.045mmole)を、DMF(6mL)およびピリジン(1.2mL)に溶解した。その後、UMP−モルホリデート(morpholidate)(60mg、0.15mmole)を加え、得られた混合物を48時間70℃で撹拌した。溶媒を、反応混合物を通して窒素を泡立たせることによって、除去し、残留物を、逆相クロマトグラフィーによって、精製した(C−18シリカ、10から80%の間のステップ勾配、メタノール/水)。所望の画分を収集し、減圧で乾燥させて、白色固体を生じた。TLC(シリカ、プロパノール/H2O/NH4OH、(30/20/2)、Rf=0.54)。MS(MALDI):観察された、1485、1529、1618、1706。
水酸化カリウム(84.2mg、1.5mmol、粉末として)を、アルゴン下で、L−システイン(93.7mg、0.75mmol)の無水メタノール(20L)溶液に加えた。この混合物を、30分間室温で撹拌し、その後、分子量20キロダルトンのmPEG−O−トシラート(Ts、1.0g、0.05mmol)を、2時間かけて、数回に分けて加えた。この混合物を、5日間室温で撹拌し、回転蒸発によって濃縮した。残留物を、水(30mL)で希釈し、2時間室温で撹拌し、いくらかの過剰な20キロダルトン mPEG−O−トシラートを破壊した。その後、溶液を酢酸を用いて中和し、pHを、pH 5.0に調整して、逆相クロマトグラフィー(C−18シリカ)カラム上に装填した。カラムを、メタノール/水の勾配を用いて溶出させ(産物は、約70%メタノールで溶出する)、産物溶出を、蒸発光散乱によってモニタリングし、適切な画分を収集し、水(500mL)で希釈した。この溶液を、色層分析し(イオン交換、XK 50 Q、ビッグビーズ(BIG Beads)、300ml、水酸化物形、水から水/酢酸−0.75Nの勾配)、適切な画分のpHを、酢酸を用いて6.0に下げた。この溶液を、その後逆相カラム(C−18シリカ)上に捕獲し、上で述べた通りのメタノール/水の勾配で溶出した。産物分画をプールし、濃縮し、水に再溶解し、凍結乾燥させて、白色の固体(1)を与えた。化合物についての構造的なデータは、以下の通りであった:1H−NMR(500 MHz、D2O)δ2.83(t,2H,O−C−CH2−S),3.05(q,1H,S−CHH−CHN),3.18(q,1H,(q,1H,S−CHH−CHN),3.38(s,3H,CH3O),3.7(t,OCH2CH2O),3.95(q,1H,CHN)。産物の純度を、SDS PAGEによって確認した。
トリエチルアミン(約0.5mL)を、溶液が塩基性になるまで、無水CH2Cl2(30mL)に化合物1(440mg、22μmol)を溶解した溶液に滴下した。20キロダルトンのmPEG−O−p−ニトロフェニルカーボネート(660mg、33μmol)およびN−ヒドロキシスクシンイミド(3.6mg、30.8μmol)の、CH2Cl2(20ml)溶液を、1時間かけて、数回に分けて室温で加えた。この反応混合物を、24時間、室温で撹拌した。その後、溶媒を回転蒸発によって除去し、残留物を水(100mL)に溶解し、pHを1.0N NaOHを用いて9.5に調整した。この塩基性の溶液を、2時間、室温で撹拌し、その後、酢酸を用いてpH7.0に中和した。この溶液を、その後、逆相クロマトグラフィー(C−18シリカ)カラム上に装填した。カラムを、メタノール/水の勾配を用いて溶出させ(産物は、約70%メタノールで溶出する)、産物溶出を、蒸発光散乱によって、モニタリングし、適切な分画を収集し、水(500mL)で希釈した。この溶液を色層分析し(イオン交換、XK 50 Q、ビッグビーズ(BIG Beads)、300mL、水酸化物形、水から水/酢酸−0.75Nの勾配)、適切な画分のpHを、酢酸を用いて6.0に下げた。この溶液を、その後逆相カラム(C−18シリカ)上で捕獲し、上で述べた通りのメタノール/水の勾配を用いて溶出した。産物分画を、プールし、濃縮し、水に再溶解し、凍結乾燥させて、白色の固体(2)を与えた。この化合物についての構造的なデータは、以下の通りであった:1H−NMR(500MHz、D2O)δ2.83(t,2H,O−C−CH2−S),2.95(t,2H,O−C−CH2−S),3.12(q,1H,S−CHH−CHN),3.39(s,3HCH3O),3.71(t,OCH2CH2O)。産物の純度を、SDS PAGEによって確認した。
UDP−GalNAc−6−NHCO(CH2)2−O−PEG−OMe(1KDa)の調製
ガラクトサミニル−1−リン酸−2−NHCO(CH2)2−O−PEG−OMe(1キロダルトン)(58mg、0.045mmole)を、DMF(6mL)およびピリジン(1.2mL)に溶解した。その後、UMP−モルホリデート(60mg、0.15mmole)を加え、得られた混合物を48時間70℃で撹拌した。溶媒を、反応混合物を介して窒素を泡立たせることによって除去し、残留物を、逆相クロマトグラフィーによって精製した(C−18シリカ、10から80%の間のステップ勾配、メタノール/水)。所望の画分を収集し、減圧で乾燥させ、白色固体を与えた。TLC(シリカ、プロパノール/H2O/NH4OH(30/20/2)、Rf=0.54)。MS(MALDI):観察された、1485、1529、1618、1706。
産物(1および2)の純度を、SDS PAGEによって確認した。4〜20%トリス・グリシンSDS PAGEゲル(インビトロジェン(Invitrogen))を使用した。サンプルを、SDSサンプルバッファー(Sample Buffer)と1:1で混合し、1時間50分、定電圧(125V)で、トリス・グリシン・ランニングバッファー(Tris−Glycine Running Buffer)(LC2675−5)中で走らせた。電気泳動後、ゲルを10分間、水(100mL)で洗浄し、それに続いて10分間、5%塩化バリウム水溶液(100mL)で洗浄した。産物1または2を、室温で、0.1Nヨード液(4.0mL)でゲルを染色することによって視覚化し、この染色プロセスを、ゲルを水で洗浄することによって停止させた。視覚化された産物バンドを、HP Scanjet 7400Cを用いてスキャンし、ゲルの画像を、HP Precision Scan Programを用いて最適化した。
Claims (23)
- 以下:
(式中、
R1は、H、CH2OR7、COOR7またはOR7であり、
ここで、
R7は、H、置換もしくは非置換アルキル、または置換もしくは非置換ヘテロアルキルを表し、
R2は、H、OH、活性化基、およびヌクレオチドを含む部分から選択されるメンバーであり、
R3、R4、R5、R6、およびR6’は、H、置換または非置換アルキル、OR9、およびNHC(O)R10からそれぞれ独立に選択され、
ここで、R9およびR10は、H、置換もしくは非置換アルキル、または置換もしくは非置換ヘテロアルキルからそれぞれ独立に選択され、
R3、R4、R5、R6、およびR6’のうちの少なくとも1つは、高分子修飾部分を含む)
から選択されるメンバーである式を有する化合物。 - R8が、シトシン、ウリジン、グアノシン、アデノシン、およびチミジンから選択されるメンバーである請求項2に記載の化合物。
- 前記連結基が、置換または非置換アルキル、および置換または非置換ヘテロアルキル部分から選択されるメンバーである請求項4に記載の化合物。
- XaおよびXbが、S、SC(O)NH、HNC(O)S、SC(O)O、O、NH、NHC(O)、(O)CNHおよびNHC(O)O、ならびにOC(O)NHからそれぞれ独立に選択される連結フラグメントである請求項7に記載の化合物。
- 前記リンカーが、アシル部分を含む請求項5に記載の化合物。
- X2およびX4がS、SC(O)NH、HNC(O)S、SC(O)O、O、NH、NHC(O)、(O)CNHおよびNHC(O)O、OC(O)NH、および(CH2)gY’’
(式中、
gは、1から50の整数であり、
Y’’は、O、S、およびNHから選択されるメンバーである)
からそれぞれ独立に選択される連結フラグメントである請求項11に記載の化合物。 - X4が、ペプチド結合であり、
R13が、アミノ酸残基である
請求項11に記載の化合物。 - −AA−NHが、−CH2NHである請求項18に記載の化合物。
- 前記化合物が、活性化された糖、ヌクレオチド糖、およびそれらの組み合わせから選択されるメンバーから基質のアクセプター部分へ、糖部分を転移させる酵素のための基質である請求項1に記載の化合物。
- 前記アクセプター部分が、グリコシル残基、アミノ酸残基、およびアグリコンから選択されるメンバーである請求項20に記載の化合物。
- シチジン一リン酸シアル酸−ポリ(エチレングリコール)を調製する方法であって、
(a)活性化されたN−保護アミノ酸とマンノサミンを、該マンノサミンとN−保護アミノ酸との間のアミドコンジュゲートを形成するのに適した条件下で接触させる工程と、
(b)前記アミドコンジュゲートをピルビン酸およびシアル酸アルドラーゼと、該アミドコンジュゲートをシアル酸アミドコンジュゲートに転換するのに適した条件下で接触させる工程と、
(c)前記シアル酸アミドコンジュゲートを、シチジン三リン酸およびシンテターゼと、シチジン一リン酸シアル酸アミドコンジュゲートを形成するのに適した条件下で接触させる工程と、
(d)前記シチジン一リン酸シアル酸アミドコンジュゲートからN−保護基を除去し、それによって、遊離アミンを産生させる工程と、
(e)前記遊離アミンを活性化されたPEGと接触させ、それによって、前記シチジン一リン酸シアル酸−ポリ(エチレングリコール)を形成する工程と、を含む方法。
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