JP2011004682A - Oligonucleotide derivative and oligonucleotide structure using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oligonucleotide derivative having a small load on a living body such as toxicity to cells, excellent permeability to cell membrane and improved nuclease resistance, and an oligonucleotide structure using the same.SOLUTION: The oligonucleotide derivative contains a hydroxy group at the 3'-terminal of oligonucleotide, modified with a substituent represented by formula (1) (wherein Ris a 1-10C alkylene group which may be a straight chain or branched chain; and Ris a protective group for preventing reaction between hydrogen or an amino group and an amidite reagent).

Description

本発明は、オリゴヌクレオチド誘導体及びオリゴヌクレオチド誘導体を用いたオリゴヌクレオチド構築物に関する。   The present invention relates to an oligonucleotide derivative and an oligonucleotide construct using the oligonucleotide derivative.

近年、DNAやRNAなど各種のオリゴヌクレオチドが治療、診断等の用途に用いられるようになってきている。例えば、診断用途においては、DNAチップやDNAマイクロアレイが挙げられ、治療用途では、治療関連遺伝子の導入ほか、疾患関連遺伝子のノックダウンによる発現抑制等が挙げられる。また、特定の分子と特異的に結合する核酸分子やペプチドであるアプタマーを治療薬として用いる試みもなされている。   In recent years, various oligonucleotides such as DNA and RNA have been used for therapeutic and diagnostic purposes. For example, in the diagnostic use, a DNA chip and a DNA microarray can be mentioned. In the therapeutic use, in addition to the introduction of a treatment-related gene, expression suppression by knockdown of a disease-related gene can be mentioned. Attempts have also been made to use aptamers that are nucleic acid molecules or peptides that specifically bind to specific molecules as therapeutic agents.

特に注目される核酸技術としては、RNA干渉(RNAi)を利用した、特定遺伝子のノックダウン法が挙げられる。RNAiとは、二本鎖RNA(dsRNA)の働きによって、それと配列の相同な遺伝子の働きが抑制される現象をいう。RNAiによる遺伝子発現の抑制は、dsRNAがRNaseIIIファミリーの一種であるDicerによって認識され、切断されて21〜23量体のsiRNAs(short interfering RNAs)となり、このsiRNAがRISC(RNA−induced silencing complex)に取り込まれ、続いて取り込まれたsiRNAに相同的なmRNAが中央部で切断され、分解されることによる。   Nucleic acid technology that has received particular attention includes a knockdown method for specific genes using RNA interference (RNAi). RNAi refers to a phenomenon in which the action of a gene whose sequence is homologous to it is suppressed by the action of double-stranded RNA (dsRNA). In the suppression of gene expression by RNAi, dsRNA is recognized by Dicer, a member of the RNase III family, and cleaved into 21-23 mer siRNAs (short interfering RNAs). This is because mRNA that is taken up and subsequently homologous to the taken-in siRNA is cleaved at the center and degraded.

しかしながら、生体内において外来性のDNAやRNAは、各種のヌクレアーゼに曝されており、特にRNAはヌクレアーゼにより分解されやすいため、意図したノックダウン効果が充分得られなかったり、ノックダウン効果を安定的に維持させるのが困難であったりするという問題があった。   However, exogenous DNA and RNA in vivo are exposed to various nucleases, and in particular, RNA is easily degraded by nucleases. There was a problem that it was difficult to maintain.

こうした問題を解決するため、RNAを化学修飾してヌクレアーゼ耐性を向上させることが検討されている(非特許文献1〜3)   In order to solve these problems, it has been studied to improve nuclease resistance by chemically modifying RNA (Non-Patent Documents 1 to 3).

例えば、siRNAについても、図5に示すように、様々な化学修飾が試みられている(非特許文献4)。また、本発明者は、siRNAの3´末端ダングリングエンドのリン酸ジエステル結合部分をカルバメート結合やウレア結合に変換し、これによって結合部分の負電荷を中和し、細胞核の膜への透過性を良好にすることにより、siRNAのヌクレアーゼ耐性とサイレンシング活性とを高めることに成功している(非特許文献5)。また、本発明者は、ヌクレオシドに替えてベンゼン骨格を有するユニットをRNA等の核酸オリゴマーに導入することによって、ヌクレアーゼ耐性を高めることにも成功し、さらには、ベンゼン骨格を導入するためのアミダイト試薬をCPG樹脂に修飾し、これを用いたヌクレオチドの修飾にも成功している(特許文献1)。   For example, various chemical modifications have been attempted for siRNA as shown in FIG. 5 (Non-patent Document 4). In addition, the present inventor converted the phosphodiester bond portion of the 3 ′ end dangling end of siRNA into a carbamate bond or a urea bond, thereby neutralizing the negative charge of the bond portion and allowing the permeability of the cell nucleus to the membrane. It has succeeded in enhancing the nuclease resistance and silencing activity of siRNA by improving the above (Non-patent Document 5). The present inventor has also succeeded in enhancing nuclease resistance by introducing a unit having a benzene skeleton in place of a nucleoside into a nucleic acid oligomer such as RNA, and further, an amidite reagent for introducing a benzene skeleton Has been successfully modified into a CPG resin and nucleotide modification using the same (Patent Document 1).

WO2007/094135WO2007 / 094135

L.Beigelman.,J.A McSwiggen.,K.G.Draper et al.,J Biolchem 270,25702−25708(1995)27L. Beigelman., J.A McSwiggen. , K. G. Draper et al., J Biolchem 270, 25702-25708 (1995) 27 S.P.Zinnen K.Domenico., M. Wilson et al., RNA 8,214-228(2002)S.P.Zinnen K. Domenico., M. Wilson et al., RNA 8,214-228 (2002) S.Agrawaland E.R.KandimaIla.,Curr.CanGer Drug Targets.,1,197-209(2001)S.Agrawaland E.R.KandimaIla., Curr.CanGer Drug Targets., 1,197-209 (2001) H.Hoshi, FEBS Letters 521,197-199(2002)H. Hoshi, FEBS Letters 521, 197-199 (2002) Y.Ueno,T.Naito,K.Kawada,A.Shibata,Hye-Sook Kim Y.Wataya,Y.Kidade,Biochem Biophys Res Commun330,1168-1175(2005)Y. Ueno, T. Naito, K. Kawada, A. Shibata, Hye-Sook Kim Y. Wataya, Y. Kidade, Biochem Biophys Res Commun330, 1168-1175 (2005) Z.Paroo, D.R.Corey, Trends Biotechnol., 8, 390-394 (2004)Z.Paroo, D.R.Corey, Trends Biotechnol., 8, 390-394 (2004) H. de Martimprey, C. Vauthier, C. Malvy, P. Couvreur, Eur. J. Pharm. Biopharm., 71, 490-504 (2009)H. de Martimprey, C. Vauthier, C. Malvy, P. Couvreur, Eur. J. Pharm. Biopharm., 71, 490-504 (2009)

上記特許文献1に記載されている、ベンゼン骨格を有するユニットをRNA等の核酸オリゴマーに導入する技術は、siRNAについて3´末端ダングリングエンドを化学修飾することにより、ヌクレアーゼ耐性やサイレンシング活性が高められることが確認されている。しかしながら、化学修飾されたsiRNAは、化学修飾されていないsiRNAと比べて細胞膜通過性が劣るため、化学修飾されたsiRNAを細胞内へ供給することが困難となると考えられる。また、オリゴヌクレオチドへの化学修飾基は人工的なものであり、細胞への毒性等の生体適合性については特に配慮されていなかった。   The technique of introducing a unit having a benzene skeleton into a nucleic acid oligomer such as RNA described in Patent Document 1 described above improves nuclease resistance and silencing activity by chemically modifying the 3 ′ end dangling end of siRNA. It has been confirmed that However, chemically modified siRNA is inferior in cell membrane passage compared to unmodified siRNA, and it is considered difficult to supply chemically modified siRNA into cells. Moreover, the chemical modification group to the oligonucleotide is artificial, and no particular consideration was given to biocompatibility such as toxicity to cells.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、細胞への毒性等の生体に対する負担が小さく、細胞膜への透過性が良好で、優れたヌクレアーゼ耐性を有するオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド誘導体を用いたオリゴヌクレオチド構築物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and has a low burden on a living body such as toxicity to cells, good permeability to a cell membrane, and excellent nuclease resistance and oligonucleotide derivatives and oligonucleotides It is an object to provide an oligonucleotide construct using a derivative.

本発明者は、化学修飾されたオリゴヌクレオチドの細胞膜通過性を優れたものとするため、カチオン性を有する官能基をオリゴヌクレオチドに修飾することを考えた。これは、次の理由による。すなわち、siRNAを静脈から生体に投与すると、細網内皮系による取り込みや腎臓からの排出、血中のヌクレアーゼなどによる分解によって、短時間で血中から消失してしまう。この原因は、siRNAが分子量15,000程度と比較的小さく、マイナス荷電を帯びた水溶性化合物であるため、血中に投与後、速やかに腎糸球体より濾過されるからであると考えられる。事実、I123で放射標識したsiRNAをマウス体内に投与し、調べた結果、siRNAの血中濃度は、投与後5分程度を境に減少し、それに対応して腎臓や膀胱への分布が増加するということが報告されている(非特許文献6)。また、siRNAとカチオン性物質や中性物質との複合体を形成させることにより、血中や細胞内に存在するアニオン性物質との静電的な反発が緩和され、ヌクレアーゼ耐性、血中滞留性、細胞内導入率が大幅に向上することが報告されている(非特許文献7)。 The present inventor considered modifying a functional group having a cationic property into an oligonucleotide in order to improve the ability of the chemically modified oligonucleotide to pass through a cell membrane. This is due to the following reason. That is, when siRNA is administered to a living body from a vein, it disappears from the blood in a short time due to uptake by the reticuloendothelial system, excretion from the kidney, and degradation by nuclease in the blood. This is probably because siRNA is a relatively small water-soluble compound having a molecular weight of about 15,000 and is negatively charged, so that it is quickly filtered from the glomeruli after administration in blood. In fact, administration of siRNA was radiolabeled with I 123 in mouse body, as a result of investigating, blood levels of siRNA decreased the boundary of about 5 minutes after the administration, distribution increased correspondingly to the kidneys and bladder Has been reported (Non-patent Document 6). In addition, by forming a complex of siRNA with a cationic substance or neutral substance, electrostatic repulsion with an anionic substance present in the blood or in the cell is alleviated, nuclease resistance, and blood retention It has been reported that the intracellular introduction rate is greatly improved (Non-patent Document 7).

本発明者は、こうした理由から、カチオン性を有する官能基をオリゴヌクレオチドに修飾することを考えた。そして、さらには細胞への毒性等の生体適合性をも考慮し、天然アミノ糖の一種であるグルコサミンをオリゴヌクレオチドに化学修飾することとした。グルコサミンとは、グルコースの2位の水酸基がアミノ基に置換されたアミノ糖の一つであり、アミノ基のイオン化によりカチオン性を示す(下記化学構造式参照)。 For these reasons, the present inventor considered modifying a functional group having a cationic property into an oligonucleotide. Further, in consideration of biocompatibility such as toxicity to cells, glucosamine, which is a kind of natural amino sugar, was chemically modified to oligonucleotide. Glucosamine is one of amino sugars in which the hydroxyl group at the 2-position of glucose is substituted with an amino group, and exhibits cationic properties by ionization of the amino group (see the following chemical structural formula).

Figure 2011004682
Figure 2011004682

また、グルコサミンは、カニやエビの殻に多量に含まれるキチンを構成するアミノ糖であり、キチンは生分解能を有しており、その分解過程で生産されるN-アセチルグルコサミンは、人体の重要な構成成分である糖タンパクに多く存在する。このため、グルコサミンは他のカチオン性物質と比べて毒性が低く、生体適合性が高いと考えられる。   Glucosamine is an amino sugar that forms chitin contained in crab and shrimp shells in large quantities. Chitin has biodegradability, and N-acetylglucosamine produced in the degradation process is important for the human body. It exists in many glycoproteins that are essential constituents. For this reason, glucosamine is considered to have low toxicity and high biocompatibility compared to other cationic substances.

そして、さらにこのグルコサミンをオリゴヌクレオチドに化学修飾させることについて鋭意研究を行なった結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、オリゴヌクレオチドの3´末端の水酸基が以下の式(1)で示される置換基(ただしRは直鎖又は分枝を有しても良い炭素数1〜10のアルキレン基を示し、Rは水素又はアミノ基がアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基を示す)で修飾されていることを特徴とする。
Further, as a result of intensive studies on chemically modifying this glucosamine to an oligonucleotide, the present invention has been completed.
That is, in the oligonucleotide derivative of the present invention, the hydroxyl group at the 3 ′ end of the oligonucleotide is a substituent represented by the following formula (1) (wherein R 1 may have a linear or branched carbon number of 1 to 10 represents an alkylene group, and R 2 is modified with hydrogen or an amino group which represents a protective group for preventing reaction with an amidite reagent.

Figure 2011004682
Figure 2011004682

本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、オリゴヌクレオチドの3´末端の水酸基に式(1)で示されるグルコサミン誘導体置換基が結合していることにより、NHに基づくカチオン性を有し、細胞膜の透過性が良好となる。また、グルコサミン誘導体置換基は他のカチオン性物質と比べて毒性が低く、生体適合性が高いことから、細胞への毒性等の生体に対する負担が小さくなる。さらには、本発明者の試験結果によれば、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、良好なヌクレアーゼ耐性を有し、細胞内に本発明のオリゴヌクレオチド誘導体を入れた場合においても、その効果をより長い時間持続させることができる。このため、例えば、上記式(1)の置換基をsiRNAの3´ダングリングエンドに結合させることにより、RNAiによる遺伝子発現抑制作用を奏するとともに、その作用をより長時間継続させることができる。   The oligonucleotide derivative of the present invention has NH-based cationicity and cell membrane permeability due to binding of the glucosamine derivative substituent represented by the formula (1) to the hydroxyl group at the 3 ′ end of the oligonucleotide. It becomes good. In addition, since the glucosamine derivative substituent is less toxic than other cationic substances and has high biocompatibility, the burden on the living body such as toxicity to cells is reduced. Furthermore, according to the test results of the present inventor, the oligonucleotide derivative of the present invention has good nuclease resistance, and the effect is longer even when the oligonucleotide derivative of the present invention is placed in a cell. Can last for hours. For this reason, for example, by binding the substituent of the above formula (1) to the 3 ′ dangling end of siRNA, the gene expression can be suppressed by RNAi and the action can be continued for a longer time.

本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、グルコサミン(あるいはグルコサミンのアミノ基にアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基が結合した誘導体)が置換基Rを介してオリゴヌクレオチドの3´末端の水酸基に結合している。このため、グルコサミン(あるいはグルコサミンのアミノ基にアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基が結合した誘導体)がオリゴヌクレオチドの3´末端の水酸基に直接結合している場合に比べ、置換基Rがグルコサミン(あるいはグルコサミンのアミノ基にアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基が結合した誘導体)のヘキソース環部とアミダイト試薬との立体障害を少なくするため合成が容易となる。 The oligonucleotide derivative of the present invention has a glucosamine (or a derivative in which a protective group for preventing the amino group of glucosamine reacting with an amidite reagent) bonded to the hydroxyl group at the 3 ′ end of the oligonucleotide via a substituent R 1. Are connected. For this reason, the substituent R is compared to the case where glucosamine (or a derivative in which a protective group for preventing the amino group of glucosamine from reacting with an amidite reagent) is directly bonded to the hydroxyl group at the 3 ′ end of the oligonucleotide. 1 is easy to synthesize order to reduce the steric hindrance of the hexose ring portion and amidite reagent glucosamine (or derivative in which a protecting group is bound to prevent reacting with the amidite reagent to the amino group of glucosamine).

また、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体におけるRは以下の式(2)で示される官能基とすることができる。 R 2 in the oligonucleotide derivative of the present invention can be a functional group represented by the following formula (2).

Figure 2011004682
Figure 2011004682

本発明者の試験結果によれば、Rが上記の構造を有する置換基の場合には、Rが水素である場合よりも、より高い遺伝子発現抑制作用を奏する。 According to the test results of the present inventors, when R 2 is a substituent having the above structure, a higher gene expression suppression effect is exhibited than when R 2 is hydrogen.

また、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、オリゴヌクレオチド部分が所定の遺伝子mRNAの部分配列又はその相補配列を有するものであってもよい。また、オリゴヌクレオチドの鎖長は、10以上35以下であってもよい。さらに、オリゴヌクレオチドはオリゴリボヌクレオチドであってもよい。   In the oligonucleotide derivative of the present invention, the oligonucleotide portion may have a partial sequence of a predetermined gene mRNA or a complementary sequence thereof. The chain length of the oligonucleotide may be 10 or more and 35 or less. Furthermore, the oligonucleotide may be an oligoribonucleotide.

本発明のオリゴヌクレオチド構築物は、遺伝子発現調節用オリゴヌクレオチド構築物であって、上記いずれかのオリゴヌクレオチド誘導体を有することを特徴とする。このオリゴヌクレオチド構築物は、1本鎖及び2本鎖DNA、1本鎖及び2本鎖RNA、DNA/RNAキメラ並びにDNA/RNAハイブリッドから選択されるオリゴヌクレオチド構築物とすることができ、また、その機能面からは、アンチジーン、アンチセンス、アプタマー、siRNA、miRNA、shRNA及びリポザイムから選択することができる。さらには、ダングリングエンド部分に以下の式(1)で表される置換基(ただしRは直鎖又は分枝を有しても良い炭素数1〜10のアルキレン基を示し、Rは水素又はアミノ基がアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基を示す)を有することができる。

Figure 2011004682
The oligonucleotide construct of the present invention is an oligonucleotide construct for regulating gene expression, characterized by having any of the above oligonucleotide derivatives. This oligonucleotide construct can be an oligonucleotide construct selected from single and double stranded DNA, single and double stranded RNA, DNA / RNA chimeras and DNA / RNA hybrids, and its function. From the aspect, it can be selected from antigene, antisense, aptamer, siRNA, miRNA, shRNA and lipozyme. Furthermore, the substituent represented by the following formula (1) in the dangling end portion (where R 1 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 represents Which represents a protecting group for preventing hydrogen or amino groups from reacting with the amidite reagent.
Figure 2011004682

また、siRNAであって、前記オリゴヌクレオチド誘導体において、3´末端ダングリングエンド部分に上記式(1)で表される置換基を含むことができる。   Moreover, it is siRNA, Comprising: The oligonucleotide derivative can contain the substituent represented by the said Formula (1) in 3 'terminal dangling end part.

また、本発明によれば、上記いずれかのオリゴヌクレオチド誘導体を有する遺伝子診断用オリゴヌクレオチド構築物とすることができる。さらに、本構築物はプローブ又はプライマーとすることができる。   Furthermore, according to the present invention, an oligonucleotide construct for gene diagnosis having any of the above-described oligonucleotide derivatives can be obtained. Furthermore, the construct can be a probe or primer.

(オリゴヌクレオチド誘導体)
本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、上記式(1)で示されるユニットを、オリゴヌクレオチド誘導体の3´末端に有するものである。このユニットの存在により、優れたヌクレアーゼ耐性を得ることができる。このようなユニットは、配列既知又は配列未知のオリゴヌクレオチドに対して、付加によって導入することができ、こうして本発明のオリゴヌクレオチド誘導体とすることができる。なお、ここでいうオリゴヌクレオチドとは、改変されてもよいオリゴヌクレオチドである。
(Oligonucleotide derivatives)
The oligonucleotide derivative of the present invention has a unit represented by the above formula (1) at the 3 ′ end of the oligonucleotide derivative. Due to the presence of this unit, excellent nuclease resistance can be obtained. Such a unit can be introduced by addition to an oligonucleotide having a known sequence or an unknown sequence, and thus can be an oligonucleotide derivative of the present invention. In addition, the oligonucleotide here is an oligonucleotide that may be modified.

また、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体を利用してアンチジーン、アンチセンス、アプタマー、miRNA及びリボザイムを構築するときには式(1)で表されるユニットあるいはユニットを備えるようにすればよい。また、プローブが固相担体に固定化されている場合には、自由端側となる側に式(1)で表されるユニットを備えるようにすることができる。さらに、プライマーにおいては必要に応じて適宜式(1)で表されるユニットを備えていてもよい。   Moreover, when constructing an antigene, an antisense, an aptamer, a miRNA and a ribozyme using the oligonucleotide derivative of the present invention, a unit represented by the formula (1) or a unit may be provided. When the probe is immobilized on a solid phase carrier, the unit represented by the formula (1) can be provided on the free end side. Furthermore, the primer may be appropriately provided with a unit represented by the formula (1) as necessary.

本明細書においてオリゴヌクレオチドとは、一般にオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチドを構成するモノマーであるヌクレオチドをモノマー単位として該モノマー単位を複数有するポリマーを意味するものとする。また、オリゴヌクレオチドとは、モノマー単位として、デオキシリボヌクレオチド及び/又はリボヌクレオチドを意味するものである。一般に、ヌクレオチドとしてデオキシリボヌクレオチドをモノマー単位とするポリマーをDNAと称し、リボヌクレオチドをモノマー単位とするポリマーをRNAと称するが、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、−般に挿されるDNA及びRNAのほか、これらのモノマー単位のオリゴマーを含むものとする。また、オリゴヌクレオチドは、RNA/DNAキメラも包含している。また、改変されていてもよいオリゴヌクレオチドとは、プリン及びピリミジンであるグアニン、シトシン、チミン、アデニン、ウラシルまたはメチルシトシンなどの天然塩基を含むヌクレオチドのみからなるオリゴヌクレオチドのほか、オリゴヌクレオチドの各種部分、すなわち、塩基、糖部分及びリン酸エステル部分において何らかの化学修飾が施された1又は2以上のヌクレオチドを有するオリゴヌクレオチドを包含している。   In the present specification, the term “oligonucleotide” generally means a polymer having a plurality of monomer units, each of which is a monomer that constitutes an oligonucleotide or a polynucleotide. The oligonucleotide means deoxyribonucleotide and / or ribonucleotide as a monomer unit. In general, a polymer having deoxyribonucleotides as monomer units as nucleotides is referred to as DNA, and a polymer having ribonucleotides as monomer units is referred to as RNA, but the oligonucleotide derivative of the present invention is generally used for DNA and RNA, These oligomer unit oligomers are included. Oligonucleotides also include RNA / DNA chimeras. The oligonucleotides that may be modified include not only oligonucleotides comprising only natural bases such as guanine, cytosine, thymine, adenine, uracil or methylcytosine, which are purines and pyrimidines, but also various portions of the oligonucleotide. That is, oligonucleotides having one or more nucleotides with some chemical modification in the base, sugar moiety and phosphate ester moiety.

本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、所定の遺伝子のDNAのセンス鎖、そのアンチセンス鎖又はmRNAの部分配列若しくはその相補配列を有することができる。こうした相補性を有することにより各種の標的核酸にハイブリダイズさせ、それによりオリゴヌクレオチド誘導体に意図した機能を発現させることができる。本発明のオリゴヌクレオチド誘導体において、オリゴヌクレオチドの長さは特に限定しないで、用途に応じた長さとすることができるが、オリゴヌクレオチドの合成の容易性及び期待する効果の発揮を考慮すると、10以上35以下とすることが好ましい。また、アンチセンスの場合には、10以上30以下程度にすることができ、siRNAの場合には、A及びBの合計の鎖長は、好ましくは15以上35以下、より好ましくは30以下である。また、プライマーの場合には、10以上30以下であり、プローブの場合には10以上30以下であることが好ましい。   The oligonucleotide derivative of the present invention can have a sense strand of DNA of a predetermined gene, an antisense strand thereof, a partial sequence of mRNA, or a complementary sequence thereof. By having such complementarity, it is possible to hybridize with various target nucleic acids, thereby expressing the intended function of the oligonucleotide derivative. In the oligonucleotide derivative of the present invention, the length of the oligonucleotide is not particularly limited and can be a length according to the use. However, considering the ease of oligonucleotide synthesis and the expected effect, it is 10 or more. It is preferable to be 35 or less. In the case of antisense, it can be about 10 or more and 30 or less. In the case of siRNA, the total chain length of A and B is preferably 15 or more and 35 or less, more preferably 30 or less. . In the case of a primer, it is preferably 10 or more and 30 or less, and in the case of a probe, it is preferably 10 or more and 30 or less.

本発明のオリゴヌクレオチド誘導体を、例えば、siRNA、shRNA、アンチセンス、リボザイム及びアプタマーに用いる場合には、モノマー単位は改変されていてもよいオリゴリボヌクレオチドとすることができる。   When the oligonucleotide derivative of the present invention is used for, for example, siRNA, shRNA, antisense, ribozyme, and aptamer, the monomer unit can be an oligoribonucleotide that may be modified.

(オリゴヌクレオチド構築物)
本発明のオリゴヌクレオチド構築物は、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体を有している。本オリゴヌクレオチド構築物における本オリゴヌクレオチド誘導体の種類により、本構築物は、1本鎖DNA、2本鎖DNA、1本鎖RNA、2本鎖RNA、DNA/RNAキメラ及びDNA/RNAハイブリッド等の形態をそれぞれあるいは組み合わせた形態とすることができる。なお、既に説明したように、本オリゴヌクレオチド誘導体を構成するオリゴヌクレオチド部分は、改変されたオリゴヌクレオチドを含んでいるため、本オリゴヌクレオチド構築物においても改変形態のオリゴヌクレオチドが含まれることがある。
(Oligonucleotide construct)
The oligonucleotide construct of the present invention has the oligonucleotide derivative of the present invention. Depending on the type of the oligonucleotide derivative in the oligonucleotide construct, the construct can be in the form of single-stranded DNA, double-stranded DNA, single-stranded RNA, double-stranded RNA, DNA / RNA chimera, DNA / RNA hybrid, etc. Each or a combination can be used. As already described, since the oligonucleotide portion constituting the oligonucleotide derivative contains a modified oligonucleotide, the oligonucleotide construct may also contain a modified form of the oligonucleotide.

本発明のオリゴヌクレオチド構築物は、ヌクレアーゼ耐性が向上されているため、遺伝子発現調節用、又は研究用、診断用の各種用途に用いることができる。遺伝子発現調節用途としては、アンチジーン、アンチセンス、アプタマー、siRNA、miRNA、shRNA及びリボザイム等が挙げられる。特に、siRNA及びshRNAにおいて3´末端オーバーハング部位のdTに対し式(1)で表されるユニットを導入することでヌクレアーゼ耐性とサイレンシング活性の双方を向上させることができる。   Since the oligonucleotide construct of the present invention has improved nuclease resistance, it can be used for gene expression regulation or for various uses for research and diagnosis. Examples of gene expression regulation applications include antigene, antisense, aptamer, siRNA, miRNA, shRNA and ribozyme. In particular, by introducing the unit represented by the formula (1) into dT at the 3 ′ end overhang site in siRNA and shRNA, both nuclease resistance and silencing activity can be improved.

診断用途又は研究用途としては、プローブ及びプライマーが挙げられる。プローブは、設計または選択により、ターゲット核酸に特異的に規定された配列を有しており、所定のストリンジェンシーの下で、それらがハイブリダイズするようにするに取得されたオリゴヌクレオチドである。プローブに本オリゴヌクレオチド誘導体を用いることでヌクレアーゼ耐性が向上されるため、ターゲット核酸を含有するサンプル中に混在するヌクレアーゼの影響を抑制又は回避して、ヌクレアーゼの除去程度が低くてもあるいはヌクレアーゼ除去処理を省略したサンプル調製が可能になる。これにより簡易に遺伝子診断や検査をすることができるようになる。なお、こうしたプローブとターゲットとのハイブリタイゼーションは、プローブを適当なガラス基板や、プラスチック製基板や、ビーズ等の固相担体に固定化して行なうことができる。本発明には、本オリゴヌクレオチド誘導体を含むプローブを固定化した固相担体も含まれる。   Diagnostic or research applications include probes and primers. Probes are oligonucleotides that, by design or selection, have a sequence that is specifically defined for a target nucleic acid and that are obtained so that they hybridize under a given stringency. Nuclease resistance is improved by using this oligonucleotide derivative as a probe, so the effect of nuclease mixed in the sample containing the target nucleic acid is suppressed or avoided, and even if the degree of nuclease removal is low or nuclease removal treatment Sample preparation without omission becomes possible. As a result, genetic diagnosis and testing can be performed easily. Such hybridization between the probe and the target can be performed by immobilizing the probe on an appropriate glass substrate, a plastic substrate, or a solid phase carrier such as beads. The present invention also includes a solid phase carrier on which a probe containing the present oligonucleotide derivative is immobilized.

(オリゴヌクレオチド誘導体の製造方法)
本発明のオリゴヌクレオチド誘導体を得るには、グルコサミンの水酸基及びアミノ基を保護基で保護しつつ、連結基を介して固相担体に固定化した固定化グルコサミン誘導体を用い、アミダイト法をはじめとする各種核酸合成法によりオリゴヌクレオチド誘導体とする方法を用いることができる。グルコサミンの水酸基の保護基としては、特に限定しないで従来公知の各種のヒドロキシル保護基を用いることができる。このような保護基としては、具体的にはベンジル基、アセチル基、ベンゾイル基等が挙げられ、特に好ましい保護基はベンジル基である。また、アミノ基の保護基として、具体的にはフタル酸基、ベンゾイル基等が挙げられ、特に好ましいのはフタル酸基である。
(Method for producing oligonucleotide derivative)
In order to obtain the oligonucleotide derivative of the present invention, an amidite method is used, using an immobilized glucosamine derivative immobilized on a solid phase carrier via a linking group while protecting the hydroxyl group and amino group of glucosamine with a protecting group. Methods for preparing oligonucleotide derivatives by various nucleic acid synthesis methods can be used. The hydroxyl protecting group of glucosamine is not particularly limited, and various conventionally known hydroxyl protecting groups can be used. Specific examples of such a protecting group include a benzyl group, an acetyl group, and a benzoyl group, and a particularly preferred protecting group is a benzyl group. Specific examples of the amino-protecting group include a phthalic acid group and a benzoyl group, with a phthalic acid group being particularly preferred.

(オリゴヌクレオチド誘導体の利用)
本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、siRNAやアンチセンス等として機能するように構築することで、遺伝子発現抑制剤として利用できる。また、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、ヒト及び非ヒト動物における疾患の予防・治療用医薬組成物の有効成分として用いることができる。例えば、遺伝子発現に伴う疾患に対して、遺伝子発現抑制剤として構築した本発明のオリゴヌクレオチド誘導体はこうした疾患の予防や治療に有効である。
(Use of oligonucleotide derivatives)
The oligonucleotide derivative of the present invention can be used as a gene expression inhibitor by being constructed so as to function as siRNA or antisense. Further, the oligonucleotide derivative of the present invention can be used as an active ingredient of a pharmaceutical composition for prevention / treatment of diseases in humans and non-human animals. For example, for a disease associated with gene expression, the oligonucleotide derivative of the present invention constructed as a gene expression inhibitor is effective for the prevention and treatment of such diseases.

さらに、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、そのハイブリダイゼーション機能を発揮させるように構築することで、プローブ、プライマー等の検査試薬や診断試薬として用いることができる。さらに、これらオリゴヌクレオチド構築物をチップやビ−ズ等の固体担体等に保持したものは、検査装置や診断装置又はこれらの一部として利用することができる。さらには、こうした検査試薬や診断薬は、他の試薬や診断薬あるいは装置等と組み合わせた検査用又は診断用キットとしても用いることができる。   Furthermore, the oligonucleotide derivative of the present invention can be used as a test reagent or a diagnostic reagent such as a probe or a primer by constructing it so as to exhibit its hybridization function. Furthermore, what hold | maintained these oligonucleotide constructs to solid supports, such as a chip | tip and a bead, can be utilized as a test | inspection apparatus, a diagnostic apparatus, or these one part. Furthermore, such test reagents and diagnostic agents can be used as test or diagnostic kits in combination with other reagents, diagnostic agents or devices.

本発明のオリゴヌクレオチド誘導体は、本発明のオリゴヌクレオチド誘導体を含むオリゴヌクレオチド構築物の遺伝子発現抑制作用を利用した、遺伝子発現抑制方法にも利用できる。さらには、本発明のオリゴヌクレオチド構築物のハイブリダイゼーション機能を利用した遺伝子検出方法にも利用できる。   The oligonucleotide derivative of the present invention can also be used for a gene expression suppression method using the gene expression suppression action of an oligonucleotide construct containing the oligonucleotide derivative of the present invention. Furthermore, it can also be used in a gene detection method using the hybridization function of the oligonucleotide construct of the present invention.

本実施例においては、表1に示す測定機器、クロマトグラフィー担体及び試薬を使用した。

Figure 2011004682
In this example, the measuring instrument, chromatography carrier and reagent shown in Table 1 were used.
Figure 2011004682

また、本明細書では、本実施例において用いた試薬について、以下の略号を用いることがある。
AcOEt: 酢酸エチル
Ac2O: 無水酢酸
APS: ペルオキソ二硫酸アンモニウム
BF3・Et2O: 三フッ化ホウ素・ジエチルエーテル錯体
BF3・Me2O: 三フッ化ホウ素・ジメチルエチルエーテル錯体
BnOEtOH: 2−ベンジロキシエタノール
BzCl: ベンジルクロライド
CPG: Controlled−pore glass
DMAP: N,N-ジメチル-4-アミノピリジン
DMF: N,N-ジメチルホルムアミド
DMTrCl :4,4´-ジメトキシトリチルクロライド, 95%
EDTA: エチレンジアミン四酢酸
HPLC: 高速液体クロマトグラフィー
MALDI-TOF: matrix assisted laser desorption ionization-time of flight
MeONa: ナトリウムメトキシド
mRNA: メッセンジャーRNA
MS: マススペクトロメトリー
NIS: N-Iodosuccimide
NPhth: フタルイミド基
PAGE: ポリアクリルアミドゲル電気泳動
Pd(OH)2/C: 水酸化パラジウム / 炭素 (Pd20%) (約50%水湿潤品).
TBAF: テトラブチルアンモニウムフルオライド1.0M THF溶液
TBE: トリスホウ酸EDTA
TBDMSCl: tert-ブチルジメチルクロロシラン
TEA: トリメチルアミン
TEAA: 酢酸トリエチルアンモニウム
TEMED: N,N,N´,N´-テトラメチル-エチレンジアミン
TfOH: トリフルオロメタンスルホン酸
Tris: トリス(ヒドロキシメチル) アミノメタン
WSC: 1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル) カルボジイミド塩酸塩
In this specification, the following abbreviations may be used for the reagents used in this example.
AcOEt: ethyl acetate
Ac 2 O: Acetic anhydride
APS: ammonium peroxodisulfate
BF 3・ Et 2 O: Boron trifluoride ・ diethyl ether complex
BF 3・ Me 2 O: Boron trifluoride ・ dimethylethyl ether complex
BnOEtOH: 2-Benzyloxyethanol
BzCl: benzyl chloride
CPG: Controlled-pore glass
DMAP: N, N-dimethyl-4-aminopyridine
DMF: N, N-dimethylformamide
DMTrCl: 4,4'-dimethoxytrityl chloride, 95%
EDTA: ethylenediaminetetraacetic acid
HPLC: High performance liquid chromatography
MALDI-TOF: matrix assisted laser desorption ionization-time of flight
MeONa: Sodium methoxide
mRNA: Messenger RNA
MS: Mass Spectrometry
NIS: N-Iodosuccimide
NPhth: phthalimide group
PAGE: Polyacrylamide gel electrophoresis
Pd (OH) 2 / C: Palladium hydroxide / carbon (Pd20%) (approx. 50% water wet product).
TBAF: Tetrabutylammonium fluoride 1.0M in THF
TBE: Trisborate EDTA
TBDMSCl: tert-butyldimethylchlorosilane
TEA: Trimethylamine
TEAA: Triethylammonium acetate
TEMED: N, N, N´, N´-tetramethyl-ethylenediamine
TfOH: trifluoromethanesulfonic acid
Tris: Tris (hydroxymethyl) aminomethane
WSC: 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride

実施例ではsiRNAの3´末端にグルコサミンを導入したオリゴヌクレオチド誘導体を、CPG樹脂を用いた固相合成法によって調製した。以下にその詳細を示す。   In Examples, an oligonucleotide derivative in which glucosamine was introduced at the 3 ′ end of siRNA was prepared by a solid phase synthesis method using CPG resin. The details are shown below.

<グルコサミンの1位の水酸基へのリンカーの導入>
まず、下記化5に示す合成ルートに従い、グルコサミンの1位の水酸基へリンカーを導入した。ここで、2位アミノ基はフタロイル基によって保護し、3,4位はベンゾイル基によって保護した。
<Introduction of a linker to the hydroxyl group at the 1-position of glucosamine>
First, a linker was introduced into the hydroxyl group at the 1-position of glucosamine according to the synthesis route shown in Chemical Formula 5 below. Here, the 2-position amino group was protected by a phthaloyl group, and the 3,4-positions were protected by a benzoyl group.

Figure 2011004682
Figure 2011004682

以下に合成法の詳細を示す。
3,4,6-Tri-O-acetyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranosyl acetate(4)の合成
D-Glucosamine hydrochloride(3)10g(46.4mmol)にメタノール(200ml)を加え、さらにナトリウムメトキシド(10.7g,55.7mmol)を加え、常温で2時間撹拌した。その後、さらに無水フタル酸(13.8g,92.8mmol)を加え、常温で4時間撹拌した。そして溶媒を減圧下で留去した後、無水酢酸(100ml,1.06mol)とピリジン(150ml)とを加え、48時間撹拌した。反応液をメタノール(200ml)で薄め、減圧下で溶媒を留去後、2N塩酸及びクロロホルムで分液し、水層にピリジンを移した。有機層に無水硫酸ナトリウムを加え脱水した。これを水流ポンプを用いて減圧しながら溶媒を留去させた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:へキサン=1:1)で精製した。そして減圧下で溶媒を留去させた後、酢酸エチルとへキサンの混合溶媒で再結晶化し、白色粉末の化合物(4)(14.2g,64%)を得た。
Details of the synthesis method are shown below.
Synthesis of 3,4,6-Tri-O-acetyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranosyl acetate (4)
Methanol (200 ml) was added to 10 g (46.4 mmol) of D-Glucosamine hydrochloride (3), sodium methoxide (10.7 g, 55.7 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, phthalic anhydride (13.8 g, 92.8 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. Then, after the solvent was distilled off under reduced pressure, acetic anhydride (100 ml, 1.06 mol) and pyridine (150 ml) were added and stirred for 48 hours. The reaction mixture was diluted with methanol (200 ml), the solvent was distilled off under reduced pressure, and the mixture was partitioned with 2N hydrochloric acid and chloroform, and pyridine was transferred to the aqueous layer. The organic layer was dehydrated by adding anhydrous sodium sulfate. The solvent was distilled off while reducing the pressure using a water pump, and the residue was purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate: hexane = 1: 1). The solvent was distilled off under reduced pressure, and then recrystallized with a mixed solvent of ethyl acetate and hexane to obtain a white powder of compound (4) (14.2 g, 64%).

2-Benzyloxyethyl 3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (5)の合成
上述のようにして得られた化合物(4)2g(4.19mmol)をアセトニトリル20mlに溶解させ、BnOEtOH(5.95ml,41.9mmol)及びBF3・Me2O(1.17ml,12.6mmol)を加え、撹拌しながら5時間加熱還流した。この反応液をトリエチルアミンで中和し、減圧下で溶媒を留去後して化合物(5)を得た。
Synthesis of 2-Benzyloxyethyl 3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (5) Compound (4) 2 g (4.19) obtained as described above mmol) was dissolved in 20 ml of acetonitrile, BnOEtOH (5.95 ml, 41.9 mmol) and BF 3 .Me 2 O (1.17 ml, 12.6 mmol) were added, and the mixture was heated to reflux with stirring for 5 hours. The reaction solution was neutralized with triethylamine, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain compound (5).

2-Benzyloxyethyl 2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (6)の合成
こうして得られた化合物(5)をメタノール30mlに溶解させ、ナトリウムメトキシド溶液をpH12になるまで加えた後、0 ℃で3時間撹拌した。この反応混合物を酢酸で中和し、減圧下で溶媒を留去した。こうして得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3 →CHCl3:MeOH =15:1 →8:1) で精製し、化合物(6)1.03g,収率55%)が白色の結晶で得られた。このもののH NMRスペクトルを以下に示す。
H NMR (DMSO-d6) : (400 MHz)
δ 7.88-6.93 (m, 9H, Ph, Phth), 5.38 (d, 1H, J3,OH-3 =4.9Hz, OH-3), 5.17 (d, 1H, J4,OH-4 =5.6Hz, OH-4), 5.07 (d, 1H, J1,2 =8.8Hz, H-1)
Synthesis of 2-Benzyloxyethyl 2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (6) After dissolving the compound (5) thus obtained in 30 ml of methanol and adding sodium methoxide solution to pH 12 The mixture was stirred at 0 ° C. for 3 hours. The reaction mixture was neutralized with acetic acid and the solvent was distilled off under reduced pressure. The oily substance thus obtained was purified by silica gel column chromatography (CHCl 3 → CHCl 3 : MeOH = 15: 1 → 8: 1) to obtain compound (6) 1.03 g, yield 55%) as white crystals. It was. The 1 H NMR spectrum of this product is shown below.
1 H NMR (DMSO-d 6 ): (400 MHz)
δ 7.88-6.93 (m, 9H, Ph, Phth), 5.38 (d, 1H, J 3, OH-3 = 4.9Hz, OH-3), 5.17 (d, 1H, J 4, OH-4 = 5.6Hz , OH-4), 5.07 (d, 1H, J 1,2 = 8.8Hz, H-1)

<保護基導入グルコサミン誘導体の合成>
下記化6に示す合成ルートに従い、上記のようにして得られた化合物(6)から出発して、1,3,4位の水酸基及び2位のアミノ基に保護基を導入したグルコサミン誘導体(11)を合成した。
<Synthesis of protecting group-introduced glucosamine derivatives>
According to the synthetic route shown in the following chemical formula 6, starting from the compound (6) obtained as described above, a glucosamine derivative (11) having a protective group introduced at the 1,3,4-position hydroxyl group and the 2-position amino group ) Was synthesized.

Figure 2011004682
Figure 2011004682

以下に合成法の詳細を示す。
2-Benzyloxyethyl6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-lucopyranoside (7)の合成
化合物(6)400mg(0.902mmol)を無水ピリジン9ml、TBDMSCl246mg,(1.63mmol,1.8当量.)を加え、室温で5時間攪拌した。そしてメタノールを適量加えてクエンチした後、トルエンを加えての減圧蒸留を2回行い、ピリジンを除去した。こうして得られた油層をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=18:1→15:1)で精製することにより、化合物(7)492mg(収率97%)が、粘性のある透明な油状物として得られた。
Details of the synthesis method are shown below.
2-Benzyloxyethyl6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-lucopyranoside (7) compound (6) 400 mg (0.902 mmol) in anhydrous pyridine 9 ml, TBDMSCl246 mg, (1.63 mmol, 1.8 equivalents) was added and stirred at room temperature for 5 hours. Then, after quenching by adding an appropriate amount of methanol, vacuum distillation with addition of toluene was performed twice to remove pyridine. The oil layer thus obtained was purified by silica gel column chromatography (CHCl 3 : MeOH = 18: 1 → 15: 1), whereby 492 mg (97% yield) of the compound (7) was obtained as a viscous transparent oily substance. As obtained.

2-Benzyloxyethyl 3,4-di-O-benzoyl-6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (8)の合成
化合物 (7)380mg(0.681mmol)に無水ジクロロメタンを加え、さらに氷冷却下、無水ピリジン0.5ml(6.18mmol)及びベンジルクロライド0.4 ml(3.44mmol)を加えた後、室温とし、6時間撹拌した。そして、メタノールを適量加えてクエンチした後、減圧下で溶媒を留去した。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(AcOEt:Hexane =1:10 →1:3 →1:1) で精製したところ、化合物 (8)495mg(収率95%) が、粘性のある透明な油状物として得られた。化合物(8)のH NMRのデータを以下に示す
H NMR (DMSO-d6) : (400 MHz)
δ 7.88-6.97 (m, 19H, Ph, Phth, PhCO), 6.06 (t, 1H, J3,4 =9.516, H-3), 5.57 (d, 1H, J1,2 =8.54, H-1), 5.52 (t, 1H, H-4), 4.30 (t, 1H, H-2), 4.12-4.09 (m, 1H, H-5)
2-Benzyloxyethyl 3,4-di-O-benzoyl-6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (8) synthetic compound (7) 380 mg (0.681 mmol) Anhydrous dichloromethane was added to the mixture, and 0.5 ml (6.18 mmol) of anhydrous pyridine and 0.4 ml (3.44 mmol) of benzyl chloride were added under ice cooling, followed by stirring at room temperature for 6 hours. Then, after quenching by adding an appropriate amount of methanol, the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained oil was purified by silica gel column chromatography (AcOEt: Hexane = 1: 10 → 1: 3 → 1: 1). As a result, 495 mg (yield 95%) of the compound (8) was found to be viscous and transparent. Obtained as an oil. The 1 H NMR data of the compound (8) is shown below.
1 H NMR (DMSO-d 6 ): (400 MHz)
δ 7.88-6.97 (m, 19H, Ph, Phth, PhCO), 6.06 (t, 1H, J 3,4 = 9.516, H-3), 5.57 (d, 1H, J 1,2 = 8.54, H-1 ), 5.52 (t, 1H, H-4), 4.30 (t, 1H, H-2), 4.12-4.09 (m, 1H, H-5)

2-Hydroxyethyl 3,4-di-O-benzoyl-6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-
β-D-glucopyranoside (9)の合成
フラスコに化合物(8)506mg(0.661mmol)を量り取り、系内をアルゴン雰囲気とした後、Pd(OH)2/C 120 mgを加え、続いてEtOH/THF = 3:1の混合溶媒20 mlを加えて撹拌した。この溶液を、吸引器を用いてアルゴンを抜きつつ、フラスコ内に水素ガスを充填させ、室温で20分間攪拌した。続いて、セライト濾過によりPd(OH)2/Cを取り除いた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH =30:1 →25:1) で精製したところ、化合物 (9) 425 mg (収率95 %) が粘性のある透明な油状物として得られた。
2-Hydroxyethyl 3,4-di-O-benzoyl-6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-
Compound (8) 506 mg (0.661 mmol) was weighed into a synthesis flask of β-D-glucopyranoside (9) , the inside of the system was made an argon atmosphere, Pd (OH) 2 / C 120 mg was added, and then EtOH / 20 ml of a mixed solvent of THF = 3: 1 was added and stirred. The solution was filled with hydrogen gas in a flask while removing argon using a suction device, and stirred at room temperature for 20 minutes. Subsequently, Pd (OH) 2 / C was removed by Celite filtration, and then purified by silica gel column chromatography (CHCl 3 : MeOH = 30: 1 → 25: 1) to obtain 425 mg of compound (9) (yield 95%) was obtained as a viscous clear oil.

2-(4,4´-Dimethoxytrityl)oxyethyl 3,4-di-O-benzoyl-6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (10)の合成
フラスコに、化合物 (9) 251 mg(0.371 mmol) を量り取り、無水ピリジン7mlを加え、さらにDMTrCl161ml(0.475mmol)を加えて、室温にて6時間攪拌した。反応溶液をToluene共沸(2回)した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー (AcOEt:Hexane =1:10 →1:3 →1:1) で精製したところ、化合物 (10)318mg(収率88%)が、粘性のある黄色油状物として得られた。このもののH NMRのデータを以下に示す
H NMR (DMSO-d6) : (400 MHz)
δ 8.01-7.07 (m, 27H), 6.11 (t, 1H, J3,4 =9.6, H-3), 5.66 (d, 1H, J1,2 =8.8, H-1), 5.61 (t, 1H, J4,5 =10, H-4), 4.44 (t, 1H, H-2), 4.15 (m, 1H, H-5), 4.08 (m, 1H, H-6)
Synthesis flask of 2- (4,4´-Dimethoxytrityl) oxyethyl 3,4-di-O-benzoyl-6-O-tert-butyldimethylsilyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (10) Then, 251 mg (0.371 mmol) of the compound (9) was weighed, 7 ml of anhydrous pyridine was added, and 161 ml (0.475 mmol) of DMTrCl was further added, followed by stirring at room temperature for 6 hours. The reaction solution was azeotroped with Toluene (twice) and then purified by silica gel column chromatography (AcOEt: Hexane = 1:10 → 1: 3 → 1: 1). As a result, 318 mg of compound (10) (88% yield) Was obtained as a viscous yellow oil. 1 H NMR data of this product is shown below.
1 H NMR (DMSO-d 6 ): (400 MHz)
δ 8.01-7.07 (m, 27H), 6.11 (t, 1H, J 3,4 = 9.6, H-3), 5.66 (d, 1H, J 1,2 = 8.8, H-1), 5.61 (t, 1H, J 4,5 = 10, H-4), 4.44 (t, 1H, H-2), 4.15 (m, 1H, H-5), 4.08 (m, 1H, H-6)

2-(4,4´-Dimethoxytrityl)oxyethyl-3,4-di-O-benzoyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (11)の合成
フラスコに化合物(10)476mg(0.487mmol) を量り取り、無水THF25mlに溶解させ、TBAF 0.625 ml (0.625 mmol)を加えて、0 ℃にて3時間撹拌した。そして、メタノールでクエンチした後、減圧下で溶媒を留去させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィー (AcOEt:Hexane =1:10 →1:3 →1:1) で精製したところ、化合物 (11) 145mgが、粘性のある透明な黄色油状物として得られた。
Synthesis of 2- (4,4′-Dimethoxytrityl) oxyethyl-3,4-di-O-benzoyl-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (11) 0.487 mmol) was weighed and dissolved in 25 ml of anhydrous THF, 0.625 ml (0.625 mmol) of TBAF was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 3 hours. Then, after quenching with methanol, the solvent was distilled off under reduced pressure, and purification by silica gel column chromatography (AcOEt: Hexane = 1: 10 → 1: 3 → 1: 1) revealed that 145 mg of compound (11) was Obtained as a viscous clear yellow oil.

<CPG担体への修飾>
上記のようにして得られた化合物 (11)に対し、コハク酸をリンカーとしてCPG担体に修飾させた(下記化7の合成ルート参照)。以下に詳細を示す。
<Modification to CPG carrier>
The compound (11) obtained as described above was modified to a CPG carrier using succinic acid as a linker (see the synthesis route of the following chemical formula 7). Details are shown below.

Figure 2011004682
Figure 2011004682

2-(4,4´-Dimethoxytrityl)oxyethyl-3,4-di-O-benzoyl-6-(succinyl-hydroxymethyl)-2-deoxy-
2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (12)の合成
フラスコに、真空下で十分に乾燥させた化合物(11)213mg(0.247mmol)を量り取り、無水ピリジン4mlに溶解した後、DMAP0.8mg(6.55×10-3mmol)と無水コハク酸90mg(0.899mmol)とを加え、室温にて72時間撹拌した。こうして得られた反応液を水、NaHCO3水溶液、NaCl水溶液の順で分液処理し、有機層をジエチルエーテルで抽出した後、無水硫酸ナトリウムで一晩乾燥した。そして、減圧下において溶媒を留去し、さらに残留物をToluene共沸し化合物(12)を得た。
2- (4,4´-Dimethoxytrityl) oxyethyl-3,4-di-O-benzoyl-6- (succinyl-hydroxymethyl) -2-deoxy-
In a synthesis flask of 2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (12), 213 mg (0.247 mmol) of compound (11) sufficiently dried under vacuum was weighed and dissolved in 4 ml of anhydrous pyridine, then DMAP0. 8 mg (6.55 × 10 −3 mmol) and 90 mg (0.899 mmol) of succinic anhydride were added and stirred at room temperature for 72 hours. The reaction solution thus obtained was subjected to liquid separation treatment in the order of water, an aqueous NaHCO 3 solution, and an aqueous NaCl solution, and the organic layer was extracted with diethyl ether and then dried over anhydrous sodium sulfate overnight. Then, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was further azeotroped with Toluene to obtain Compound (12).

2-(4,4´-Dimethoxytrityl)oxyethyl-3,4-di-O-benzoyl-6-(CPG-longchain-alkylamino-succinyl-hydroxymethyl)-2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D-glucopyranoside (13) の合成
フラスコに、真空下で十分に乾燥させた化合物 (12)(0.247mmol,CPG:4e.q.)を量り取り、無水DMF6.2ml(CPGに対して0.01M)に溶解した。CPG522mg(1e.q.)を加え、軽く振とうさせて溶液と馴染ませた後、WSC48mg(0.247mmol,4e.q.)をすばやく加え、室温にて72時間振とうした。こうして処理したCPGをガラスフィルターに移し、ピリジンで3回洗浄した後、十分に乾燥させたてから0.1MDMAP溶液(pyridine:Ac2O=9:1)を15mL加え、Ar雰囲気下、室温でさらに一晩振とうした。そしてCPGをガラスフィルターに移し、ピリジン、エタノール及びアセトニトリルの順で十分に洗浄した後、一晩真空乾燥させ、修飾CPG (13)を得た。このものの修飾基の担持量を以下の方法で測定した。すなわち、乾燥した修飾CPG (13)6mgをガラスフィルターに移し、HClO4:EtOH=3:2の溶液で洗浄し、その洗浄液をUV 498 nm (DMTr基の吸収波長) にて吸光度を測定し、以下の式に代入することにより算出した。その結果、28.4mmol/gであった。
2- (4,4´-Dimethoxytrityl) oxyethyl-3,4-di-O-benzoyl-6- (CPG-longchain-alkylamino-succinyl-hydroxymethyl) -2-deoxy-2-N-phthalimido-β-D- In a synthetic flask of glucopyranoside (13), weighed out compound (12) (0.247 mmol, CPG: 4e.q.) that had been thoroughly dried under vacuum, and dissolved in 6.2 ml of anhydrous DMF (0.01 M for CPG). did. CPG522mg (1e.q.) was added and lightly shaken to adjust to the solution, then WSC 48mg (0.247mmol, 4e.q.) was quickly added and shaken at room temperature for 72 hours. The treated CPG was transferred to a glass filter, washed 3 times with pyridine, and after sufficient drying, 15 mL of 0.1MDMAP solution (pyridine: Ac 2 O = 9: 1) was added, and further at room temperature under Ar atmosphere. Shake overnight. Then, the CPG was transferred to a glass filter and thoroughly washed with pyridine, ethanol and acetonitrile in this order, and then dried in a vacuum overnight to obtain a modified CPG (13). The amount of the modifying group supported was measured by the following method. That is, 6 mg of dried modified CPG (13) was transferred to a glass filter, washed with a solution of HClO 4 : EtOH = 3: 2, and the absorbance of the washed liquid was measured at UV 498 nm (DMTr group absorption wavelength). It was calculated by substituting into the following equation. As a result, it was 28.4 mmol / g.

Figure 2011004682
Figure 2011004682

<グルコサミン結合型オリゴヌクレオチドの合成>
上述のようにして修飾されたCPG (13)を用いて3´末端にグルコサミン誘導体が導入されたオリゴヌクレオチドを合成した。合成したオリゴヌクレオチドの塩基配列は、5´-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt)-3´及びその相補的配列を有する3´-r(ttGAAGAAGCAGCUCUGGUAC)-5´の2種類である。また、比較のため同様の塩基配列を有する2種類のオリゴヌクレオチドも合成した。以下にその詳細を示す。
<Synthesis of glucosamine-linked oligonucleotide>
Using CPG (13) modified as described above, an oligonucleotide having a glucosamine derivative introduced at the 3 ′ end was synthesized. The nucleotide sequences of the synthesized oligonucleotides are two types, 5′-r (CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt) -3 ′ and 3′-r (ttGAAGAAGCAGCUCUGGUAC) -5 ′ having a complementary sequence thereof. For comparison, two kinds of oligonucleotides having the same base sequence were also synthesized. The details are shown below.

ホスホアミダイト法に従い、1μmolスケールでオリゴヌクレオチドの合成を行った。
すなわち、DNA自動合成機 (Applied Biosystem Model 3400) を用い、normalホスホアミダイト0.1M in MeCNを調製し、RNAプロトコルに従って合成した。オリゴヌクレオチドの5´末端は DMTr 基を除去した状態で合成を終了し、アルゴンガスを通じてCPG樹脂を乾燥させた。
Oligonucleotides were synthesized on a 1 μmol scale according to the phosphoramidite method.
That is, normal phosphoramidite 0.1M in MeCN was prepared using an automatic DNA synthesizer (Applied Biosystem Model 3400) and synthesized according to the RNA protocol. The synthesis was completed with the DMTr group removed at the 5 ′ end of the oligonucleotide, and the CPG resin was dried through argon gas.

その後、オリゴヌクレオチドが結合したCPGをエッペンドルフチューブに移し、NH4OH:EtOH =3:1(v/v)水溶液1.2mlを加えて、室温で12時間振とうし、CPGからの切り出し及び脱保護を行った。そして上清液をエッペンドルフチューブに移した後、さらにH2O:EtOH =3:1(v/v)水溶液1.2mlでCPGを洗浄し、洗浄液をエッペンドルフチューブに移し、減圧下にて一晩乾固させた。そして残渣にTBAF(1M in THF) 1mlを加え、室温で15時間振とうさせ、ベンゾイル基及びフタロイル基の脱保護を行なった。その後、反応溶液にTEAA buffer(0.1M)30mlを加えて希釈し、C-18逆相カラムクロマトグラフィー(Sep-Pak)に通し、カラムに吸着させた。なお、0.1 N TEAA bufferは、酢酸114.38 mlにトリエチルアミン277.6 mlを加えたものをH2Oで1 Lにし、酢酸でpH 7.0にすることにより調製し、これを20倍に希釈することにより調製した。 After that, transfer the oligonucleotide-bound CPG to an Eppendorf tube, add 1.2 ml of NH 4 OH: EtOH = 3: 1 (v / v) aqueous solution, shake for 12 hours at room temperature, cut out from CPG and deprotect Went. Then, after transferring the supernatant to an Eppendorf tube, the CPG was further washed with 1.2 ml of H 2 O: EtOH = 3: 1 (v / v) aqueous solution, and the washing solution was transferred to an Eppendorf tube and dried overnight under reduced pressure. Solidified. Then, 1 ml of TBAF (1M in THF) was added to the residue and shaken at room temperature for 15 hours to deprotect the benzoyl group and phthaloyl group. Thereafter, the reaction solution was diluted by adding 30 ml of TEAA buffer (0.1 M), passed through C-18 reverse phase column chromatography (Sep-Pak), and adsorbed on the column. Incidentally, 0.1 N TEAA buffer is a plus triethylamine 277.6 ml acetic 114.38 ml to 1 L with H 2 O, prepared by the pH 7.0 with acetic acid, was prepared by diluting it 20-fold .

そして、カラムを滅菌水で洗浄して塩を取り除き、50 % MeCN in H2O 3 ml で溶出し、減圧下乾固した。残渣にloading solution (90 % formamide in 1×TBE) 200 μlを加え20%PAGE により目的のオリゴヌクレオチドを単離した。なお、20%PAGEは、40 %アクリルアミド(19:1)溶液 45 ml、尿素37.8 g、10× TBE buffer 9 mlを加えて溶かし、H2Oを加え、90 mlとした。最後にAPS 62 mgを加えて溶かした後、TEMED 45 μlを加えて振り混ぜて調製した。また、電気泳動ゲルの調製は1.5 mmスペーサーを挟んで固定した2枚のガラス板の間に20%PAGE流し込み、固化するまで静置することによって調製した。また1×TBE bufferを泳動用緩衝液として用いた。電気泳動終了後、目的のオリゴヌクレオチドのバンドを切り出し、0.1 M TEAA buffer、0.1 M EDTA 水溶液(15 ml) を加え、一晩振とうさせた。この濾液をC-18逆相カラムクロマトグラフィー(Sep-Pak)により精製し、減圧下で蒸発乾固した。こうして得られたオリゴヌクレオチドをH2O(1ml)に溶かし、その希釈液の260nmにおける吸光度を測定し、その収量を求めた。計算の方法は以下の通りである。 The column was washed with sterilized water to remove the salt, eluted with 3 ml of 50% MeCN in H 2 O, and dried under reduced pressure. 200 μl of loading solution (90% formamide in 1 × TBE) was added to the residue, and the target oligonucleotide was isolated by 20% PAGE. 20% PAGE was dissolved by adding 45 ml of 40% acrylamide (19: 1) solution, 37.8 g of urea and 9 ml of 10 × TBE buffer, and H 2 O was added to make 90 ml. Finally, 62 mg of APS was added and dissolved, and then 45 μl of TEMED was added and shaken to prepare. In addition, the electrophoresis gel was prepared by pouring 20% PAGE between two glass plates fixed with a 1.5 mm spacer in between, and allowing to stand until solidified. In addition, 1 × TBE buffer was used as the electrophoresis buffer. After the electrophoresis, the target oligonucleotide band was cut out, 0.1 M TEAA buffer and 0.1 M EDTA aqueous solution (15 ml) were added, and the mixture was shaken overnight. The filtrate was purified by C-18 reverse phase column chromatography (Sep-Pak) and evaporated to dryness under reduced pressure. The oligonucleotide thus obtained was dissolved in H 2 O (1 ml), and the absorbance at 260 nm of the diluted solution was measured to determine the yield. The calculation method is as follows.

すなわち、波長260nmでの吸光度(Abs260)が,吸光度計の有効範囲になるように希釈し、光路長(l) 1 cmの吸光度測定用石英セルを用い、室温にてAbs260を測定した。OD260値の計算には以下の式を用いた。ここでVは溶液の全量を示す。
OD260 (Mε-1・mL-1・cm-1)=Abs260 (Mε-1) ・ V-1 (mL) ・ l-1 (cm)
また、N1pN2pN3p・・・Nn-1pNn で表される一本鎖オリゴヌクレオチドのモル吸光係数 ε260 の算出には、次式を用いた。
ε = 2 {ε (N1pN2) +ε (N2pN3) + ・・・ +ε (Nn-1pNn) } - {ε (N2) +ε (N3) + ・・・ +ε (Nn-1)}
ここで、ε (Nn) はある核酸Nnのε260を示し、ε (Nn-1pNn) はある核酸二量体 Nn-1pNn のε260を示す。
グルコサミン結合型オリゴヌクレオチドのε値については、天然型オリゴヌクレオチドと同じと仮定した。
また、濃度C (mol/l) の算出には、次式を用いた。
C = Abs260 ・ ε260 -1 ・ l-1
That is, the absorbance at a wavelength of 260 nm (Abs 260 ) was diluted so that it was within the effective range of the absorptiometer, and Abs 260 was measured at room temperature using a quartz cell for absorbance measurement with an optical path length (1) of 1 cm. The following formula was used to calculate the OD 260 value. Here, V represents the total amount of the solution.
OD 260 (Mε -1 · mL -1 · cm -1 ) = Abs 260 (Mε -1 ) · V -1 (mL) · l -1 (cm)
Further, the following equation was used to calculate the molar extinction coefficient ε 260 of the single-stranded oligonucleotide represented by N 1 pN 2 pN 3 p... N n-1 pN n .
ε = 2 {ε (N 1 pN 2 ) + ε (N 2 pN 3 ) + ・ ・ ・ + ε (N n-1 pN n )}-{ε (N 2 ) + ε (N 3 ) + ・ ・・ + Ε (N n-1 )}
Here, ε (N n ) represents ε 260 of a certain nucleic acid N n , and ε (N n-1 pN n ) represents ε 260 of a certain nucleic acid dimer N n-1 pN n .
The ε value of the glucosamine-linked oligonucleotide was assumed to be the same as that of the natural oligonucleotide.
Further, the following formula was used to calculate the concentration C (mol / l).
C = Abs 260・ ε 260 −1・ l -1

精製したオリゴヌクレオチド30 pmolを蒸発乾固させ、3 μlの滅菌水に溶解させ、3 μlのマトリックス溶液とよく混和させた後、プレートにサンプルをアプライした。なお、マトリックス溶液は、3-hydroxypicolinic acid (3-HPA) 4.85 mg とdi-Ammonium hydrogen citrate 0.8 mg を50 % MeCN in Milli Q 50 μl に溶解させた。サンプルが乾固した後、MALDI-TOF/MSで構造の確認を行った。その結果、下記表2に示す4種類(SSG、SSGN、ASSG及びASSGN)のオリゴヌクレオチド誘導体が同定された。なお、グルコサミン誘導体置換基であるYは、フタルイミド保護基が脱離されずに残ったものである。   30 pmol of the purified oligonucleotide was evaporated to dryness, dissolved in 3 μl of sterilized water, mixed well with 3 μl of the matrix solution, and then the sample was applied to the plate. The matrix solution was prepared by dissolving 4.85 mg of 3-hydroxypicolinic acid (3-HPA) and 0.8 mg of di-Ammonium hydrogen citrate in 50 μl of 50% MeCN in Milli Q. After the sample was dried, the structure was confirmed by MALDI-TOF / MS. As a result, four types of oligonucleotide derivatives (SSG, SSGN, ASSG and ASSGN) shown in Table 2 below were identified. In addition, Y which is a glucosamine derivative substituent is a phthalimide protecting group remaining without being removed.

Figure 2011004682
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<RNAiの検証>
上記のようにして得られたグルコサミン誘導体結合オリゴヌクレオチド及び未修飾オリゴヌクレオチドについてsiRNAを調製し、そのRNAi発現の検証を行った。
siRNAの調製及びTmの測定
上記のようにして調製した4種類のオリゴヌクレオチドと未修飾のオリゴヌクレオチドを用いて、表3に示す組み合わせでアニーリングを行い、siRNAを調製した。
<Verification of RNAi>
SiRNA was prepared for the glucosamine derivative-binding oligonucleotide and unmodified oligonucleotide obtained as described above, and the RNAi expression was verified.
Preparation of siRNA and measurement of Tm Using the four types of oligonucleotides prepared as described above and an unmodified oligonucleotide, annealing was performed in the combinations shown in Table 3 to prepare siRNA.

Figure 2011004682
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そして、50%解離温度Tm値を測定し、二本鎖RNAの形成の有無を確かめた。すなわち、オリゴヌクレオチドの50 %融解温度(Tm) 測定におけるそれぞれの鎖の濃度は3 μMになるように調整し、測定用緩衝液(10 mM NaH2PO4- Na2HPO4, 100 mM NaCl (pH7.0)) 400 μlに溶解し、95 ℃で5分間過熱し、アニーリングを行なった後、常温になるまで静置した。そのサンプルのうち180 μlを専用セルに入れ、20 ℃から95 ℃へと加熱して吸光度の変化を測定することで50 %融解温度(Tm) を求めた。このとき、中線法を用いてTm値を計測した。 And 50% dissociation temperature Tm value was measured and the presence or absence of formation of double stranded RNA was confirmed. That is, the concentration of each strand in the 50% melting temperature (T m ) measurement of the oligonucleotide was adjusted to 3 μM, and the measurement buffer (10 mM NaH 2 PO 4 -Na 2 HPO 4 , 100 mM NaCl (pH 7.0)) Dissolved in 400 μl, heated at 95 ° C. for 5 minutes, annealed, and allowed to stand until it reached room temperature. 180 μl of the sample was placed in a dedicated cell, heated from 20 ° C. to 95 ° C., and the change in absorbance was measured to determine the 50% melting temperature (T m ). At this time, the Tm value was measured using the midline method.

その結果、図1に示すようにTm値が描くその曲線は全てシグモイド曲線となり、また、Tm値は未修飾の天然型siRNAとほとんど同じ値となった。このことから、合成したsiRNAは、熱的安定性を保持しているとともに、天然型と同様に安定な二重鎖を形成していることが示唆された。 As a result, as shown in FIG. 1, the curves drawn by the T m values were all sigmoid curves, and the T m values were almost the same as the unmodified natural siRNA. This suggests that the synthesized siRNA retains thermal stability and forms a stable duplex as in the natural type.

RNAi活性評価
RNAiの活性評価は、ヒト乳がん細胞であるHeLa細胞を用いて、Dual-luciferase reporter assayにより測定した。この方法は発光タンパクであるFirefly luciferase、及びRenilla luciferaseを発現するベクターを用いて、siRNAによるRenilla luciferaseのタンパク発現抑制を、それぞれの発光の割合から算出して評価する方法である(図2参照)。
RNAi activity evaluation RNAi activity evaluation was performed by dual-luciferase reporter assay using HeLa cells which are human breast cancer cells. This method is a method for evaluating the inhibition of protein expression of Renilla luciferase by siRNA from the ratio of each luminescence using a vector expressing Firefly luciferase and Renilla luciferase (see FIG. 2). .

試料は前述のアニーリングさせた7種類のsiRNAを用いて行った。以下に手順の詳細を示す。
HeLa細胞を4000 cell/mlになるように調整し、96 well plateの各wellに100 μlずつ入れ、24時間培養した。合成したsiRNAのそれぞれの鎖をTE buffer (100 mM NaCl) に溶解し、アニーリングを行なった。このsiRNA各量、培地(OPTI-MEM) 各量、0.1 μg/μL psi-CHECK (Firefly, Renilla各々のsequenceを持つベクター) 1 μl、transfast (transfection試薬) 1.5 μlを総量175 μlになるように混合し、培地を吸い出した96 well plateの各wellに 35 μlずつ入れ、1時間後培地を100 μl加えて24時間培養した。24時間後、培地を吸い出し、冷凍保存した。測定時には、解凍後、Dual glo substrate (Fireflyの基質) 24 μlを加え10分放置後、サンプル23 μlを発光測定用の96 well plateに移し、Firefly luciferaseを測定した。その後、Stop and glo substrate 23 μlを加え10分放置後、Renilla luciferaseを測定した。Renilla luciferaseの値をFirefly luciferaseの値で割り、% of controlを用いて比較した。なお、luciferase測定には、Luminescenser JNRを使用した。
Samples were prepared using the seven types of siRNA annealed as described above. Details of the procedure are shown below.
HeLa cells were adjusted to 4000 cell / ml, and 100 μl was added to each well of a 96 well plate and cultured for 24 hours. Each strand of the synthesized siRNA was dissolved in TE buffer (100 mM NaCl) and annealed. Each siRNA volume, each medium (OPTI-MEM) volume, 0.1 μg / μL psi-CHECK (vector with Firefly and Renilla sequences) 1 μl, transfast (transfection reagent) 1.5 μl to a total volume of 175 μl After mixing, 35 μl was added to each well of a 96-well plate from which the medium had been aspirated. After 1 hour, 100 μl of the medium was added and cultured for 24 hours. After 24 hours, the medium was aspirated and stored frozen. At the time of measurement, after thawing, 24 μl of Dual glo substrate (Firefly substrate) was added and allowed to stand for 10 minutes, and then 23 μl of the sample was transferred to a 96 well plate for luminescence measurement, and Firefly luciferase was measured. Thereafter, 23 μl of Stop and glo substrate was added and allowed to stand for 10 minutes, and then Renilla luciferase was measured. Renilla luciferase values were divided by Firefly luciferase values and compared using% of control. In addition, Luminescenser JNR was used for luciferase measurement.

その結果図3に示すように、若干の減少は見られたものの、全てのsiRNAでタンパク抑制効果を失っていないことがわかった。また、3´末端にグルコサミンを導入したものよりも、2位がフタロイル基で保護されたフタルイミド型グルコサミンを導入したsiRNAの方が、その抑制効果が高いことが分かった。これは、RISC中のPAZドメインに存在する、3´末端を認識するといわれている疎水性ポケットが影響していると考えられる。また、センス鎖、アンチセンス鎖どちらか一方をグルコサミンで修飾した場合、siRNA活性は若干減少したにも関わらず、両3´末端を修飾した場合には、その活性は増加していた。さらに、フタルイミド型グルコサミンを両3´末端に導入したsiRNAは、未修飾の天然型siRNAよりもタンパク抑制効果が高い結果となった。   As a result, as shown in FIG. 3, although a slight decrease was observed, it was found that all siRNAs did not lose the protein inhibitory effect. In addition, it was found that siRNA introduced with phthalimide-type glucosamine protected at the 2-position with a phthaloyl group had a higher inhibitory effect than those introduced with glucosamine at the 3 ′ end. This is thought to be due to the hydrophobic pocket that is said to recognize the 3 ′ end present in the PAZ domain in RISC. In addition, when either the sense strand or the antisense strand was modified with glucosamine, the siRNA activity was slightly decreased, but when both 3 ′ ends were modified, the activity was increased. Furthermore, siRNA in which phthalimide-type glucosamine was introduced at both 3 ′ ends resulted in a higher protein inhibitory effect than unmodified natural siRNA.

<グルコサミン結合型オリゴヌクレオチドの3´エキソヌクレアーゼ耐性>
前述のようにして合成した天然型オリゴヌクレオチド5´-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt)-3´及びグルコサミン結合型オリゴヌクレオチドである5´-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGttX)-3´の5´末端に蛍光性置換基を修飾し、その3´エキソヌクレアーゼ耐性を調べた。蛍光性置換基はフルオレセインであり、フルオロセインのホスホロアミダイト体を、DNA/RNA自動合成機によりホスホロアミダイト法により5´末端に導入した。
<3 'exonuclease resistance of glucosamine-linked oligonucleotide>
Fluorescent substituents are modified at the 5 ′ end of natural oligonucleotide 5′-r (CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt) -3 ′ and glucosamine-linked oligonucleotide 5′-r (CUUCUUCGUCGAGACCAUGttX) -3 ′ synthesized as described above. Then, the 3 ′ exonuclease resistance was examined. The fluorescent substituent was fluorescein, and a phosphoramidite form of fluorescein was introduced into the 5 'end by a phosphoramidite method using a DNA / RNA automatic synthesizer.

こうして合成した5´flu-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt)-3´及び5´-flu-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGttX)-3´のヌクレアーゼ耐性を調べた。
すなわち、SVPD (ヘビ毒ホスホジエステラーゼ) (100 μmol / mL)を25 μl、緩衝液 (250 mM Tris-HCl, 50mM MgCl2 (pH 8.0)) を475 μL加え、全量で500 μLとなるように調製した。合成したオリゴヌクレオチド 300 pmol 分をエッペンドルフチューブに乾固させておき、調製したSVPD (5.0 × 10-3 unit /mL) を100 μL加え37 ℃でインキュベートし、1 min、5 min、10 min、30 min、1 h、3 h、おきにあらかじめ別のエッペンドルフチューブに分注しておいたloading solution (9M urea XC BPB) 15 μL中に、反応液を5 μL加え、各時間の反応溶液とした。なお、0分のサンプルは酵素を加えていないものとした。
これらを20% PAGEにて分離した後、蛍光スキャナにてフルオロセインの蛍光強度を分析することことでヌクレアーゼ耐性を試験した。
The nuclease resistance of 5′flu-r (CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt) -3 ′ and 5′-flu-r (CUUCUUCGUCGAGACCAUGttX) -3 ′ synthesized in this way was examined.
Specifically, 25 μl of SVPD (snake venom phosphodiesterase) (100 μmol / mL) and 475 μL of buffer solution (250 mM Tris-HCl, 50 mM MgCl 2 (pH 8.0)) were added to prepare a total volume of 500 μL. . Add 300 pmol of the synthesized oligonucleotide to an Eppendorf tube to dryness, add 100 μL of the prepared SVPD (5.0 × 10 -3 unit / mL), incubate at 37 ° C, 1 min, 5 min, 10 min, 30 5 μL of the reaction solution was added to 15 μL of a loading solution (9M urea XC BPB) that had been dispensed into separate Eppendorf tubes every min, 1 h, 3 h, and used as a reaction solution for each hour. The 0 minute sample was assumed to have no enzyme added.
After separating them by 20% PAGE, the nuclease resistance was tested by analyzing the fluorescence intensity of fluorescein with a fluorescence scanner.

その結果、図4に示すように、天然型の5´-flu-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt)-3´では、約5分後には元のバンドがほぼ消失したのに対し、5´-flu-r(CUUCUUCGUCGAGACCAUGttX)-3´では、約一時間後も元のバンドが残っており、優れた3´エキソヌクレアーゼ耐性を有していることが示された。
また、前述したように、グルコサミン結合型オリゴヌクレオチドから合成したsiRNAは天然型オリゴヌクレオチドから合成したsiRNAと同程度あるいはそれ以上のタンパク抑制効果を示している(図3)。これらの結果から、グルコサミン結合型オリゴヌクレオチドから合成したsiRNAは、天然型オリゴヌクレオチドから合成したsiRNAよりも、長時間にわたってタンパク質抑制効果奏することができることが明らかとなった。
As a result, as shown in FIG. 4, in the natural 5′-flu-r (CUUCUUCGUCGAGACCAUGtt) -3 ′, the original band almost disappeared after about 5 minutes, whereas the 5′-flu-r ( In CUUCUUCGUCGAGACCAUGttX) -3 ′, the original band remained even after about one hour, indicating that it has excellent 3 ′ exonuclease resistance.
Further, as described above, siRNA synthesized from glucosamine-linked oligonucleotide exhibits a protein inhibitory effect equivalent to or higher than that of siRNA synthesized from natural oligonucleotide (FIG. 3). From these results, it was revealed that siRNA synthesized from glucosamine-linked oligonucleotide can exert a protein suppression effect over a longer period of time than siRNA synthesized from natural oligonucleotide.

また、以上の結果から、グルコサミン結合型オリゴヌクレオチドを1本鎖及び2本鎖DNA、1本鎖及び2本鎖RNA、DNA/RNAキメラ並びにDNA/RNAハイブリッド等に利用した場合にも、同様のヌクレアーゼ耐性を有することが明白となった。   From the above results, the same applies when glucosamine-linked oligonucleotides are used for single-stranded and double-stranded DNA, single-stranded and double-stranded RNA, DNA / RNA chimeras, DNA / RNA hybrids, etc. It became clear to have nuclease resistance.

この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。   The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications are also included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the scope of the claims.

グルコサミン誘導体結合オリゴヌクレオチド及び未修飾オリゴヌクレオチドから合成したsiRNAの温度と吸光度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature and the light absorbency of siRNA synthesize | combined from the glucosamine derivative coupling | bonding oligonucleotide and the unmodified oligonucleotide. RNAi活性の評価方法を表した概念図である。It is a conceptual diagram showing the evaluation method of RNAi activity. グルコサミン誘導体結合オリゴヌクレオチド及び未修飾オリゴヌクレオチドから合成したsiRNAのRNAi活性のグラフである。It is a graph of RNAi activity of siRNA synthesize | combined from the glucosamine derivative coupling | bonding oligonucleotide and unmodified oligonucleotide. ヌクレアーゼ耐性試験における所定時間ごとの電気泳動の結果を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the result of electrophoresis for every predetermined time in a nuclease tolerance test. siRNAの化学修飾の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the chemical modification of siRNA.

本発明は、個別化医療への展開が期待されているRNA創薬等、核酸オリゴマーを用いた医療分野において有用な手段を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a useful means in the medical field using nucleic acid oligomers such as RNA drug discovery that is expected to be developed into personalized medicine.

Claims (13)

オリゴヌクレオチドの3´末端の水酸基が以下の式(1)で示される置換基(ただしRは直鎖又は分枝を有しても良い炭素数1〜10のアルキレン基を示し、Rは水素又はアミノ基がアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基を示す)で修飾されていることを特徴とするオリゴヌクレオチド誘導体。
Figure 2011004682
A substituent whose hydroxyl group at the 3 ′ end of the oligonucleotide is represented by the following formula (1) (wherein R 1 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 represents An oligonucleotide derivative characterized by being modified with a hydrogen or amino group (which represents a protecting group for preventing reaction with an amidite reagent).
Figure 2011004682
前記Rは以下の式(2)で示される官能基であることを特徴とする請求項1記載のオリゴヌクレオチド誘導体。
Figure 2011004682
The oligonucleotide derivative according to claim 1, wherein R 2 is a functional group represented by the following formula (2).
Figure 2011004682
前記Rはエチレン基であることを特徴とする請求項1又は2記載のオリゴヌクレオチド誘導体。 The oligonucleotide derivative according to claim 1 or 2, wherein R 1 is an ethylene group. 前記オリゴヌクレオチドは所定の遺伝子mRNAの部分配列又はその相補配列を有する請求項1乃至3のいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド誘導体。   The oligonucleotide derivative according to any one of claims 1 to 3, wherein the oligonucleotide has a partial sequence of a predetermined gene mRNA or a complementary sequence thereof. 前記オリゴヌクレオチドの鎖長は10以上35以下である請求項1乃至4のいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド誘導体。   The oligonucleotide derivative according to any one of claims 1 to 4, wherein the oligonucleotide has a chain length of 10 or more and 35 or less. 前記オリゴヌクレオチドはオリゴリボヌクレオチドであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のオリゴヌクレオチド誘導体。   The oligonucleotide derivative according to any one of claims 1 to 5, wherein the oligonucleotide is an oligoribonucleotide. 遺伝子発現調節用オリゴヌクレオチド構築物であって、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のオリゴヌクレオチド誘導体を有する構築物。
An oligonucleotide construct for regulating gene expression comprising:
A construct comprising the oligonucleotide derivative according to any one of claims 1 to 6.
1本鎖及び2本鎖DNA、1本鎖及び2本鎖RNA、DNA/RNAキメラ並びにDNA/RNAハイブリッドから選択される遺伝子発現調節用オリゴヌクレオチド構築物であって請求項7に記載の構築物。   The construct according to claim 7, which is an oligonucleotide construct for regulating gene expression selected from single-stranded and double-stranded DNA, single-stranded and double-stranded RNA, DNA / RNA chimera and DNA / RNA hybrid. アンチジーン、アンチセンス、アプタマー、siRNA、miRNA、shRNA及びリポザイムから選択される請求項7又は8に記載の構築物。   9. The construct according to claim 7 or 8, selected from antigene, antisense, aptamer, siRNA, miRNA, shRNA and lipozyme. ダングリングエンド部分に以下の式(1)で表される置換基(ただしRは直鎖又は分枝を有しても良い炭素数1〜10のアルキレン基を示し、Rは水素又はアミノ基がアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基を示す)を有する請求項7乃至9のいずれか1項記載の構築物。
Figure 2011004682
A substituent represented by the following formula (1) in the dangling end portion (where R 1 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 2 represents hydrogen or amino 10. A construct according to any one of claims 7 to 9 having a protecting group for preventing the group from reacting with an amidite reagent.
Figure 2011004682
siRNAであって3´末端ダングリングエンド部分に以下の式(1)で表される置換基(ただしRは直鎖又は分枝を有しても良い炭素数1〜10のアルキレン基を示し、Rは水素又はアミノ基がアミダイト試薬と反応することを防ぐための保護基を示す)を含む請求項10記載の構築物。
Figure 2011004682
siRNA, a substituent represented by the following formula (1) at the dangling end portion at the 3 ′ end (where R 1 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms) , R 2 represents a protecting group for preventing hydrogen or an amino group from reacting with an amidite reagent).
Figure 2011004682
遺伝子診断用オリゴヌクレオチド構築物であって、請求項1乃至7のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド誘導体を有する構築物。   An oligonucleotide construct for gene diagnosis, comprising the oligonucleotide derivative according to any one of claims 1 to 7. プローブ又はプライマーであることを特徴とする請求項12に記載の構築物。   The construct according to claim 12, which is a probe or a primer.
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