JP2015504877A - 改良された励起特性を有する新規発光ランタニドキレート - Google Patents

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Abstract

本出願は、式(I)または式(III)(式中、R1、R2、およびR2*は、それぞれ独立して、隣接酸素原子とC−O結合を形成する炭素含有置換基から選ばれ;R3とR4はそれぞれ、発色団部分とキレートの他の部分との間の結合を表わしており;Ln3+はランタニドイオンである)で示される、1つ以上の発色団部分を含む発光ランタニドキレート、および対応する発光ランタニドキレート配位子を開示している。本出願はさらに、発光ランタニドキレートと共役した生体特異的結合反応体(例えば抗体)を含む検出可能分子;生体特異的結合アッセイの実施方法;固有ルミネセンスの時間分解蛍光光度測定を利用する、特異的生体親和性をベースとする結合アッセイにおいて、このような検出可能分子を使用すること;および発光ランタニドキレートと結合した固体担体物質;を開示している。【選択図】 なし

Description

本発明は、発光ランタニドイオンの周りに置換フェニルエチニルピリジン発色団を有する新規ランタニドキレート設計物に関する。フェニルエチニル発色団中の置換パターンにより、励起スペクトルがより長い波長へとシフトし、これにより340nmより長い波長でのランタニドイオンの効率的な励起が可能となる。本発明はさらに、生体特異的反応体に結合しようとするキレート、および種々のアッセイにおけるそれらの使用に関する。
標的検体を極めて低い濃度にて測定するために、長寿命の発光ランタニドキレートを使用する時間分解蛍光光度法(TRF)が、多くの特異的結合アッセイ〔例えば、イムノアッセイ、DNAハイブリダイゼーションアッセイ、受容体結合アッセイ、酵素アッセイ、バイオイメージングアッセイ(例えば、免疫細胞化学的アッセイや免疫組織化学的アッセイ)、または細胞ベースアッセイ〕において使用されている。ランタニドキレートはさらに、磁気共鳴イメージング(MRI)や陽電子エミッショントモグラフィー(PET)においても使用されている。
TRFでの利用に際し、最適な標識は幾つかの要件を満たさなければならない。第一に、基底状態と励起状態のどちらにおいても光化学的に安定で、且つ速度論的・化学的に安定でなければならない。励起波長はできるだけ高くなければならない(好ましくは300nm超)。最適標識は、効率的なカチオン発光〔すなわち高いルミネセンス効率(励振係数×量子収率、εΦ)〕を示すものでなければならない。観察される蛍光減衰時間が長くなければならず、またキレートが良好な水溶性を有していなければならない。最適標識は、標識化が適切に果たされるよう、生体特異的結合反応体への共有結合を可能にする反応性基を有していなければならず、そして標識化生体分子の親和性と非特異的結合特性が保持されなければならない。
科学文献においては励起波長のシフトがうまく利用されているけれども、従来技術の問題点は、発色団からランタニドイオンへのエネルギー移動が比較的弱いということである。言い換えると、励起波長のより長い波長へのシフトには、一般に発光強度の低下が伴っている。さらに、公開されている構造体の大部分は、水性環境において使用するのに不適切である(すなわち、生体親和性アッセイにおける標識試剤として使用するのに適切ではない)。Knapton et al.,“Fluorescent Organometallic Sensors for the Detection of Chemical−Warfare−Agent Mimics”,Angew.Chem.Int.Ed.2006,45,5825−5829は、水溶性の2,4−ジメトキシフェニルエチニレンピリジンを開示している。
国際特許出願第2008/020113A1号は、発光ランタニド標識試剤〔例えば、2,2’,2”,2”’−{[2−(4−イソチオシアナートフェニル)エチルイミノ]ビス(メチレン)ビス{4−[2−メトキシ−4−(カルボキシメトキシ)フェニル]ピリジン−6,2−ジイル}ビス(メチレンニトリロ)}−テトラキス(アセタート)}テルビウム(III)〕とそれらの使用を開示している。
本発明の構造体は、キレート性能(とりわけルミネセンス効率に関して)を低下させることなく励起波長を340nm超にシフトさせる一般的な方法を提供する。これにより本発明は、安価な紫外線LEDを励起源として使用することが可能となる。現在、充分な励起エネルギーを有する365nmの紫外線LEDが利用可能であり、本発明のキレートの励起スペクトルは、これらのキレートをこうした紫外線LEDと組み合わせて適用できることを強く示している。装置設計においてLEDを適用すると、コスト低減と装置のコンパクト化が可能となる。
本発明の構造体はさらに、高い励起波長を有する、高度に発光性の水溶性キレート構造体を提供するが、発色団が、メソメリー効果のオルト位とパラ位に置換アルコキシ置換基を有する。発色団部分の吸収特性が、長い芳香族π電子含有構造に近い追加の親水性基によって減少する。このことは、同等の3つの独立した発色団が配位子構造中に存在するけれども、これらの標識がバックグラウンドの増大をこうむってはならない、ということを意味している。
国際特許出願第2008/020113A1号
本発明の第1の態様は、式(I)または式(III)で示される、1つの以上の発色団部分を含む発光ランタニドキレートに関する。
Figure 2015504877
本発明の第2の態様は、上記式(I)の1つの以上の発色団部分を含む発光ランタニドキレートと共役した生体特異的結合反応体を含む検出可能分子に関する。
本発明の第3の態様は、式(II)または式(III)の1つの以上の発色団部分を含む発光ランタニドキレート配位子に関する。
Figure 2015504877
本発明の第4の態様は、a)上記の発光ランタニドキレートで標識化された生体特異的結合反応体と検体とのバイオ複合体を形成させる工程;b)励起波長を有する放射線で該バイオ複合体を励起させ、これにより励起バイオ複合体を形成させる工程;およびc)該励起バイオ複合体から放出される発光放射線を検出する工程;を含む、生体特異的結合アッセイの実施方法に関する。
本発明の第5の態様は、固有ルミネセンスの時間分解蛍光光度測定を利用する、特異的生体親和性をベースとする結合アッセイにおいて、上記検出可能分子を使用することに関する。
本発明の第6の態様は、上記の発光ランタニドキレートと結合した固体担体物質に関する。
本発明による構造的改良(structural modification)が、幾つかの異なるキレート構造体において使用されている(14、20、及び30;実施例を参照)。改良が導入されたこれらのキレートの場合、従来の置換パターンを有するキレートと比較して、励起スペクトルの20nm超のシフトが観察された。
図1は、キレートの励起スペクトルを示す。 図2は、標識化抗体の励起スペクトルを示す。 図3は、スキーム1および2を示す。 図4は、スキーム3を示す。 図5は、スキーム4および5を示す。 図6は、スキーム6を示す。 図7は、スキーム7を示す。 図8は、スキーム8を示す。 図9は、スキーム9を示す。 図10は、スキーム10を示す。 図11は、スキーム11を示す。 図12は、スキーム12を示す。 図13は、スキーム13を示す。 図14は、スキーム14を示す。 図15は、スキーム15を示す。 図16は、スキーム16を示す。 図17は、スキーム17を示す。 図18は、スキーム18を示す。 図19は、スキーム19を示す。 図20は、スキーム20を示す。
本発明の目的は、特異的生体親和性をベースとする結合アッセイ〔例えば、イムノアッセイ(均一と不均一の両方)、核酸ハイブリダイゼーションアッセイ、受容体結合アッセイ、酵素アッセイ、免疫細胞化学的アッセイ、免疫組織化学的アッセイ、および特異的ルミネセンスの蛍光光度測定や時間分解蛍光光度測定を使用するまたは細胞ベースアッセイ〕において使用される改良されたランタニドキレート標識を得るための手段を提供することである。本発明のキレートは、
340nm超の波長においても、例えばアッセイ感度、反応速度論、およびバックグラウンドに関して改良された生体親和性をベースとする結合アッセイを得るための手段を提供する。
発光ランタニドキレート
本発明の1つの態様は、式(I)または式(III)
Figure 2015504877
〔(式中、R、R、およびR2*(存在する場合)は、互いに独立していて、隣接する酸素原子とC−O結合を形成する炭素含有置換基から選ばれ;RとRはそれぞれ、発色団部分と、キレートの他の部分との間の結合を表わし;Ln3+はランタニドイオンである〕で示される1つ以上の発色団部分を含む発光ランタニドキレートに関する。
2,4−(R−O)−置換基配置〔すなわち式(I)〕と2,4,6−(R−O)−置換基配置〔すなわち式(III)〕は、ほかの点では類似のタイプの基準キレートと比較して、励起スペクトルのより長い波長への相当のシフトをもたらすが、このとき発光強度の低下が全くないか又は殆どない、ということが見出されている。
置換基R、R、およびR2*は、互いに独立していて、隣接の酸素原子とC−O結合を形成する特定の炭素含有置換基から選ばれる。観察された結果は、特定の置換基配置と置換基のタイプ(R−O)とが組み合わさったことによるものと考えられる。他方、置換基R、R、およびR2*は、ランタニドキレートを同等程度により水溶性にすると考えられ、また非特異的結合特性を弱めて、これによりバックグラウンド信号を弱めると考えられる。
したがって、R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、−(CHCHO)1−4OCHCHOH、−(CHCHO)1−4OCHCHOCH、−(CH1−6NHC(=O)R、−(CH1−6NCHC(=O)R、−(CH1−6C(=O)NHR、−(CH1−6C(=O)NCH、−(CH1−6NHC(=O)NHR、−(CH1−6NHC(=S)NHR、−(CH1−6C(=O)R、および−(CH1−6−C−Rから選ばれ、ここでRは、水素、C1−12アルキル(特にC1−6アルキル)、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、親水性基(必要に応じてスペーサーを含む)、反応性基(必要に応じてスペーサーを含む)、ポリペプチド、およびポリヌクレオチドから選ばれる。1つの実施態様では、R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、−(CHCHO)1−4OCHCHOH、−(CHCHO)1−4OCHCHOCH、−(CH1−6NHC(=O)R、−(CH1−6NCHC(=O)R、−(CH1−6C(=O)NHR、−(CH1−6C(=O)NCH、−(CH1−6NHC(=O)NHR、−(CH1−6NHC(=S)NHR、および−(CH1−6C(=O)Rから選ばれ、ここでRは、水素、C1−12アルキル(特にC1−6アルキル)、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、および−(CH1−6SO から選ばれる。
他の実施態様では、R、R、およびR2*(存在する場合)の1つが、−(CH1−6NHC(=O)R、−(CH1−6NCHC(=O)R、−(CH1−6C(=O)NHR、−(CH1−6C(=O)NCH、−(CH1−6NHC(=O)NHR、−(CH1−6NHC(=S)NHR、−(CH1−6C(=O)R、または−(CH1−6−C−Rであり、このときRが反応性基(必要に応じてスペーサーを含む)であって、特に−NCSであり、そしてR、R、およびR2*(存在する場合)の残りが、全てのRが反応性基ではないということ以外は、上記にて定義したとおりである。この実施態様の1つの変形では、R、R、およびR2*(存在する場合)の1つが−(CH1−6−NCS、特に−CH−C−NCSである。
現在、幾つかのタイプの置換基(すなわち、カルボン酸タイプやスルホン酸タイプ)が特に興味あるものと考えられている。したがって、好ましい実施態様では、R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、および−(CH1−6SO から、特に−CH−COOHと−CH−COO−から選ばれる。
1つの実施態様では、R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−CH−COOHと−CH−COO−から選ばれる。
1つの実施態様では、1つ以上の発色団部分は式(I)(すなわち2,4−置換パターンを有する)である。このような置換パターンは、非特異的結合特性の低下(バックグラウンド信号の低下)をもたらすと考えられる。
他の実施態様では、1つ以上の発色団部分は式(III)(すなわち2,4,6−置換パターンを有する)である。このような置換パターンは、非特異的結合特性の低下(バックグラウンド信号の低下)をもたらすと考えられる。
理解しておかねばならないことは、置換基がカルボキシレートやスルホネート等であるとき、キレートは、対イオンとしてのカチオン(例えば、Na、K、およびCa等)を含んでよい、という点である。
存在する場合は、例えばキレートの水溶性を高めるために、任意の親水性基が存在する。
親水性基の例は、単糖およびオリゴ糖類(例えば、単糖類や二糖類)ならびに、例えば1〜20の反復構造単位を有するオリゴアルキレングリコール(例えば、オリゴエチレングリコールやオリゴプロピレングリコール等)である。
1つの実施態様では、親水性基は、単糖類、二糖類、−C(CHOH)−(CH1−3−O−(CHCHO)0−5−H、−(CH1−3−O−(CHCHO)0−5−C1−4アルキル、−O−(CHCHO)1−6−H、および−O−(CHCHO)1−6−C1−4アルキルから、特に単糖類から選ばれる。
本発明の文脈では、“単糖類”とは、非環式形または環式形でのC−C炭水化物を意味するように意図されている。単糖類の例としてC炭水化物があり、例えば、
Figure 2015504877
Figure 2015504877
から選ばれるものがある。
本発明の文脈では、“二糖類”という用語は、2つの単糖類(上記参照)が、好ましくはグリコシド結合を介して結びついて得られる化合物を意味するように意図されている。
他の可能な実施態様では、親水性基(上記)が、キレート構造中に存在するが、式(I)の発色団部分には存在しない。
他の幾つかの実施態様では、置換基R及び/又はR及び/又はR2*が反応性基Zを含み、好ましくは反応性基Zがスペーサーを含む(詳細は後述)。このような場合には、反応性基Zが、生体特異的反応体の標識化を容易にしているか、あるいは固体担体物質に対する共有結合の形成を容易にしている。キレートが重合基を反応性基として有する場合、キレートを固体担体(例えば粒子)中に、粒子の作製と同時に導入することができる。
反応性基Zが存在する場合、反応性基Zは一般に、アジド(−N)、アルキニル(−C≡CH)、アルキレン(−CH=CH)、アミノ(−NH)、アミノオキシ(−O−NH)、カルボキシル(−COOH)、アルデヒド(−CHO)、メルカプト(−SH)、マレイミド、マレイミドの活性化誘導体、イソシアナート(−NCO)、イソチオシアナート(−NCS)、ジアゾニウム(−NN)、ブロモアセトアミド、ヨードアセトアミド、反応性エステル、ピリジル−2−ジチオ、および6−置換4−クロロ−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノから選ばれ、特に、反応性基はイソチオシアナート(−NCS)基を含む。6−置換4−クロロ−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ中の置換基は、水素、ハロゲン、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、置換アミノ、および置換チオエーテルからなる群から選ぶことができ、クロロ、フルオロ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、2−シアノエトキシ、2,2,2−トリフルオロエトキシ、チオフェノキシ、およびエトキシカルボニルチオメトキシからなる群から選ぶのが好ましい。置換アミノや置換チオエーテルは、モノ置換またはジ置換であるのが好ましく、それぞれの置換基は、1〜6個の炭素原子を有するアルキルもしくはアルコキシ、フェニル、カルボニル、およびカルボキシルからなる群から独立して選ぶのが好ましい。
反応性基Zが生体特異的結合反応体(詳細については後述を参照)と反応すると、反応性基Zは、該生体特異的結合反応体に対して、例えば下記タイプのうちの1つの結合を確立する:チオウレア〔−NH−C(=S)−NH−〕、アミノアセトアミド(−NH−CO−CH−NH−)、アミド(−NH−CO−、−CO−NH−、−NCH−CO−、および−CO−NCH−)、脂肪族チオエーテル(−S−)、ジスルフィド(−S−S−)、6−置換−1,3,5−トリアジン−2,4−ジアミン、
Figure 2015504877
(式中、n=1〜6である)、およびトリアゾール(例えば、いわゆる“クリック”ケスミトリーによって形成される)。
他の実行可能な実施態様では、反応性基Z(上記参照)は、キレート構造中に存在するが、式(I)の発色団部分には存在しない。
理解しておかねばならないことは、反応性基Zが存在する場合、反応性基Zが生体特異的結合反応体との反応を起こし易い位置に配置されるよう(必要な場合、あるいは望ましい場合)、反応性基Zがスペーサー(すなわち距離生成ビラジカル)を含んでよい、という点である。同様に、R、R、およびR2*のいずれかが親水性基を含む場合、該親水性基がスペーサーを含んでよい。どちらの場合も、スペーサーは、配位子やキレートの合成の過程で容易に導入することができる。
“スペーサー”という用語は、例えば、共役基またはコア構造のピリジン部分と、例えば、反応性基または親水性基との間の距離生成基を意味するように意図されている。スペーサーは一般に、連結箇所と反応性基(または親水性基)との間に1〜20結合(例えば、3〜15結合または5〜12結合)の長さを有する。該スペーサーは1〜5部分で構成され、各部分は、フェニレン、1〜10炭素原子を有するアルキレン、エチンジイル(−C≡C−)、エーテル(−O−)、チオエーテル(−S−)、ジスルフィド(−S−S−)、アミド〔−C(=O)−NH−、−NH−C(=O)−、−C(=O)−NCH−、および−NH−C(=O)−〕、チオウレア〔−NH−C(=S)−NH−〕、およびトリアゾールからなる群から選ばれる。
幾つかの実施態様では、基R及び/又はR及び/又はR2*の少なくとも1つが、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを含む。
とRはそれぞれ、発色団部分とキレートの他の部分との間の(例えば、発色団部分とキレート化部分との間の)結合を表わす。キレート化部分(chelating moiety)は、少なくとも2つのカルボン酸基もしくはリン酸基、エステル、アミド、または該酸の塩を、直接あるいは環式もしくは非環式のN−及び/又はO−含有炭化水素鎖を介して、発色団部分の芳香族単位に結合した状態で含む。理解しておかねばならないことは、式(I)または(II)の発色団部分が、従来のキレートにおける任意のフェニルエチニルピリジン部分に置き換わってよい、という点である。したがって、言うまでもないことであるが、式(I)または(II)の発色団部分を、式(I)または(II)の発色団部分と類似または異なる他の発色団部分を有する従来のキレート中に簡単に組み込むことができる。実施例セクションに実例が記載されている。
とRはそれぞれ、キレートの他の部分に対する結合〔例えば、別の発色団部分に対する結合(一般にはリンカーを介して)〕、あるいは錯体形成基(例えば−COOH/−COO)に対する結合、あるいは単に末端基や水素原子に対する結合を表わす。
幾つかの興味ある実施態様では、キレートは、例えば式(A)と(B)に示すように、合計で2つ又は3つの発色団を有する。
“ランタニドイオン”や“Ln3+”という用語は、元素周期表のランタニド系列〔例えば、ユーロピウム(III)、テルビウム(III)、サマリウム(III)、およびジスプロシウム(III)〕の三価イオン(すなわち、Eu3+、Tb3+、Sm3+、またはDy3+)を意味するように意図されている。
本発明はさらに、マルチ標識の可能性をもたらす、全てのランタニドに対する高度に発光性の標識を提供する。
特定の実施態様
幾つかの特定の実施態様では、キレートは、下記の構造式(A−I)、(A−II)、(B−I)、および(B−II)の1つを有する。
Figure 2015504877
Figure 2015504877
式(A−I)、(A−II)、(B−I)、および(B−II)のそれぞれにおいて、置換基R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、−(CHCHO)1−4OCHCHOH、−(CHCHO)1−4OCHCHOCH、−(CH1−6NHC(=O)R、−(CH1−6NCHC(=O)R、−(CH1−6C(=O)NHR、−(CH1−6C(=O)NCH、(CH1−6NHC(=O)NHR、−(CH1−6NHC(=S)NHR、および−(CH1−6C(=O)Rから選ぶことができ、ここでRは、水素、C1−12アルキル、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、親水性基(必要に応じてスペーサーを含む)、反応性基(必要に応じてスペーサーを含む)、ポリペプチド、およびポリヌクレオチドから選ばれる。
1つの好ましい実施態様では、キレートは式(A−I)または(B−I)を有し、RとRは、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、および−(CH1−6SO から選ばれ、特に、−CH−COOHと−CH−COOから選ばれる。
他の好ましい実施態様では、キレートは式(A−II)または(B−II)を有し、R、R、およびR2*は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、および−(CH1−6SO から選ばれ、特に、−CH−COOHと−CH−COOから選ばれる。
さらに、式(A)と(B)においてはEu3+が好ましいけれども、Eu3+をTb3+、Sm3+、またはDy3+から選ばれる他の任意のランタニドで置き換えることができる、と考えられる。
特に興味あるのは、式13、14、43、19、20、44、29、30、および31のいずれか1つのランタニドキレートである。
ランタニドキレート配位子
したがって、本発明の他の態様は、式(II)または式(IV)
Figure 2015504877
(式中、R、R、R2*、およびRのそれぞれは、式(I)に関してそれぞれ定義した基R、R、R2*、およびRを表わす)で示される1つ以上の発色団部分を含むランタニドキレート配位子に関する。
幾つかの興味ある実施態様では、ランタニドキレート配位子は、上記の式(A−I)、(A−II)、(B−I)、または(B−II)の1つ(Eu3+を除いて)を有する。特に好ましいのは、式13、14、43、19、20、44、29、30、および31のいずれか1つ(Eu3+を除いて)のランタニドキレート配位子である。
検出可能分子
本発明のさらに他の態様は、上記の発光ランタニドキレートと共役した生体特異的結合体を含む検出可能分子に関する。共役は通常、当該キレートの反応性基によって得られる。
生体特異的結合反応体は、あるサンプル中の検体を定量もしくは定性分析するために、当該検体と特異的に結合できなければならない。
生体特異的結合反応体の例としては、抗体、抗原、受容体配位子、特異的結合タンパク質、DNAプローブ、RNAプローブ、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、修飾オリゴヌクレオチド(例えばLNA修飾オリゴヌクレオチド)、修飾ポリヌクレオチド(例えばLNA修飾ポリヌクレオチド)、タンパク質、オリゴ糖類、多糖類、リン脂質、PNA、ステロイド、ハプテン、ドラッグ、受容体結合配位子、およびレクチンから選ばれる反応体が挙げられる。
好ましい実施態様では、生体特異的結合反応体は抗体〔例えばトロポニンI抗体(抗Tn1)〕から選ばれる。
生体特異的結合アッセイの実施方法
本発明のさらなる態様は、a)上記のランタニドキレートで標識化された生体特異的結合反応体と検体との間のバイオ複合体を形成させる工程;b)励起波長を有する放射線で該バイオ複合体を励起させ、これにより励起バイオ複合体を形成させる工程;およびc)該励起バイオ複合体から放出される発光放射線を検出する工程;を含む、生体特異的結合アッセイの実施方法に関する。
工程b)において、励起波長は300nm以上(例えば320〜360nm)であるのが好ましい。
本発明の方法は、当業者にとっては周知の従来のアッセイ手順に従って行われる。
そうだとすると、本発明のさらなる態様は、上記の検出可能分子を、固有ルミネセンスの時間分解蛍光光度測定を使用する、特異的生体親和性に基づく結合アッセイにおいて使用することに関する。1つの実施態様では、特異的生体親和性に基づく結合アッセイは、不均一系イムノアッセイ、均一系イムノアッセイ、DNAハイブリダイゼーションアッセイ、受容体結合アッセイ、免疫細胞化学的アッセイ、または免疫組織化学的アッセイである。
固体担体
本発明のさらに他の態様は、上記の発光ランタニドキレートと結合した固体担体物質に関する。発光ランタニドキレートは通常、固体担体物質に共有結合的または非共有結合的に固定化される。
幾つかの興味ある実施態様では、固体担体物質は、ナノ粒子、マイクロ粒子、スライド、プレート、および固相合成樹脂から選ばれる。
新規のランタニドキレート配位子、対応する発光ランタニドキレート、および標識化生体特異的結合反応体は、開鎖の(すなわち非環式の)配位子構造に基づいており、こうした配位子構造により、キレート化ランタニドイオンの驚くほど効率的な励起がもたらされる。同時に、さらなる凝集体形成や精製上の問題を起こすことなく、発光ランタニドキレートおよび標識化生体特異的結合反応体の重要な特徴を全て保持することができる。
本発明のキレートは、(a)より長い波長へのシフト(実施例を参照)により、紫外線LEDを励起源として使用することが可能となり、したがって機器製造上のコストが低減し、機器の小型化がもたらされる;(b)本発明のキレートは種々のランタニドに適用可能である;
(c)信号を低下させることなく標識化度を下げることができる;(d)標識化度がより低いと、生体分子の親和性を向上させることができ、アッセイ時の非特異的結合を減らすことができる;および(e)改良された水溶解性を有する発色団部分の望ましくない吸収特性の低下(特に、幾つかの芳香族発色団部分を有するキレートに関して);等の、幾つかの重要な特徴を単一の標識にて組み合わせることを目指している。
下記の実施例は、本発明をさらに詳細に説明することを目的としており、これによって実施例が限定されることはない。
H−NMRスペクトルは、Bruker AVANCE DRX500MHzを使用して記録した。テトラメチルシランを内部標準として使用した。質量スペクトルは、Applied Biosystems社のQSTAR XL ESI−TOF機器を使用して記録した。UV−VisスペクトルはPharmacia Ultrospec 3300proを使用して記録した。蛍光収率は、Perkin−Elmer Wallac Victor(商標) Plate蛍光光度計を使用して測定した。カラムクロマトグラフィーは、シリカゲル60(Merck社)を充填したカラムを使用して行った。
化合物の製造
実施例1
2,2’−((4−ブロモ−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))二酢酸ジエチル(2)の合成
4−ブロモレゾルシノール(1.00g,5.29ミリモル)をDMF(20ml,乾燥)中に溶解した。無水KCO(4.39g,31.74ミリモル)とブロモ酢酸エチル(2.30ml,15.87ミリモル)を加えた。混合物を、アルゴン雰囲気下にて40℃で一晩撹拌した。水(30ml)を加え、混合物を酢酸エチル(1×20ml,2×10ml)で抽出した。有機抽出物を合わせて水(2×10ml)で洗浄し、NaSOで乾燥し、濃縮した。シリカゲルを固定相として、そしてジクロロメタンを溶離液として使用して、粗生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製した。生成物は白色固体であった。収量:1.70g(89%)。
Figure 2015504877
実施例2
2,2’−((4−((トリメチルシリル)エチニル)−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))二酢酸ジエチル(3)の合成
化合物2(1.56g,4.33ミリモル)をDMF(3ml,乾燥)中に溶解し、溶液をマイクロ波反応バイアル中に入れた。ジエチルアミン(9ml,乾燥)、Pd(PPhCl(152.0mg,0.217ミリモル)、CuI(41.2mg,0.217ミリモル)、およびPPh(113.6mg,0.433ミリモル)を加え、バイアルをアルゴン雰囲気中にシールした。トリメチルシリルアセチレン(925μl,6.50ミリモル)をセプタムを介して加え、マイクロ波加熱を使用して混合物を100℃で30分撹拌した。反応混合物を、ジクロロメタンを溶離液として使用してシリカゲルを通して濾過し、濾液から溶媒を蒸発除去した。粗生成物をジクロロメタン中に溶解し、シリカゲルを固定相として、そして10%酢酸エチル:石油エーテルを溶離液として使用して、カラムクロマトグラフィーにより精製した。収量:0.99g(61%)。
Figure 2015504877
実施例3
2,2’−((4−エチニル)−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))二酢酸ジエチル(4)の合成
化合物3(398.9mg,1.054ミリモル)をジクロロメタン(10ml,乾燥)中に溶解した。フッ化テトラブチルアンモニウム(330.7mg,1.265ミリモル)を加え、混合物をアルゴン雰囲気下にて室温で1.5時間撹拌した。混合物を10%クエン酸水溶液(5ml)と水(4×10ml)で洗浄した。有機相をNaSOで乾燥し、溶媒を蒸発除去した。シリカゲルを固定相として、そして15%酢酸エチル:石油エーテルを溶離液として使用して、粗生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製した。収量:259.2mgg(80%)。
Figure 2015504877
実施例4
2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−4−ヨードピリジン(6)の合成
4−ヨード−2,6−ピリジンジカルボン酸ジエチル(5)(5.57g,17.3ミリモル)をエタノール(130ml)中に懸濁した。撹拌状態の液にホウ水素化ナトリウム(2.95g,78ミリモル)を、少量ずつ15分で加えた。混合物を1.5時間還流し、室温に自然冷却した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、残留物を炭酸水素ナトリウム飽和水溶液(35ml)中に懸濁した。懸濁液を速やかに沸騰させ、自然冷却し、溶媒を蒸発除去した。残留物をDMFとジクロロメタンとの混合物(1:1,65ml)中に懸濁し、セライトを通して濾過し、濾液から溶媒を除発除去した。生成物を水から結晶化させ、真空デシケーター中にてシリカゲルにより乾燥した。収量3.37g(60%)。
Figure 2015504877
化合物5は、「Takalo H.and Kankare J.,Acta Chemica Scandinavica B41,1987,219−221」に記載のように製造した。
実施例5
2,6−ビス(ブロモメチル)−4−ヨードピリジン(7)の合成
三臭化リン(2.45ml,26ミリモル)を無水DMF(19.5ml)に0℃にて滴下して、半固体の混合物を得た。本混合物に、2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−4−ヨードピリジン(6)(3.36g,12.7ミリモル)を少量ずつ加えた。添加中に固体混合物が可溶化した。本混合物を室温に自然加温し、室温にて4時間撹拌した。反応混合物を、100mlの5%炭酸水素ナトリウム水溶液に注いだ。沈殿生成物を濾過によって捕集し、水で洗浄し、真空デシケーター中にてシリカゲルにより乾燥した。収量4.51g(91%)。
Figure 2015504877
実施例6
2−((4−ブロモ−6−(カルボキシエチル)−ピリジン−2−イル)メチレンニトリロ)酢酸エチル(9)の合成
4−ブロモ−6−ブロモメチル−2−カルボキシエチルピリジン(8)(2.99g,9.3ミリモル)とグリシンエチルエステル塩酸塩(6.52g,46.7ミリモル)を、無水アセトニトリル(125ml)とジ−イソプロピルエチルアミン(16.5ml)との混合物中に溶解した。混合物を室温にて一晩撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、シリカを固定相として、そしてジクロロメタン:メタノール(3%97:3)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製した。収量2.78g(86%)。
Figure 2015504877
化合物8は、「Takalo et al.,Helv.Chim.Acta,1996,79,789−802」に記載のように製造した。
実施例7
ジエチル6,6’−((((4−ヨードピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((2−エトキシ−2−オキソエチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(4−ブロモピコリネート)(10)の合成
化合物7(0.94g,2.4ミリモル)と化合物9(1.66g,4.8ミリモル)を無水アセトニトリル(80ml)中に溶解した。無水炭酸カリウム(1.67g,12ミリモル)を加え、混合物を55〜60℃で4時間撹拌した。反応混合物を室温に自然冷却し、セライトパッドを通して濾過した。濾液から溶媒を蒸発除去し、シリカを固定相として、そしてジクロロメタン:メタノール(5%95:5)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製した。収量1.57g(71%)。
Figure 2015504877
実施例8
ジエチル6,6’−((((4−((4−アミノフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((2−エトキシ−2−オキソエチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(4−ブロモピコリネート)(11)の合成
化合物10(412mg,0.45ミリモル)を無水ジクロロメタン(6ml)中に溶解した。トリエチルアミン(2ml)、ヨウ化銅(I)(3.2mg,0.017ミリモル)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(9.5mg,0.014ミリモル)、および4−エチニルアニリン(52.5mg,0.45ミリモル)を加えた。反応混合物をアルゴンで脱気し、混合物を室温で3時間撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、シリカを固定相として、そしてジクロロメタン:メタノール(10%90:10)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量193mg(47%)。
Figure 2015504877
実施例9
2,2’,2”,2”’−((((6,6’−((((4−((4−アミノフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((2−エトキシ−2−オキソエチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(2−(エトキシカルボニル)ピリジン−6,4−ジイル))ビス(エチン−2,1−ジイル))ビス(ベンゼン−4,2,1−トリイル))テトラキス(オキシ))四酢酸テトラエチル(12)の合成
化合物4(0.162g,0.529ミリモル)と11(0.200g,0.221ミリモル)を、無水テトラヒドロフラン(2.5ml)とトリエルアミン(2.5ml)との混合物に溶解した。二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(6.2mg,0.009ミリモル)とヨウ化銅(I)(3.4mg,0.018ミリモル)を加え、混合物をアルゴン雰囲気下にて55℃で一晩撹拌した。混合物を濾過し、濃縮した。シリカゲルを固定相として、そして10%エタノール:ジクロロメタンを溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量86.4mg(29%)。
Figure 2015504877
実施例10
6,6’−((((4−((4−アミノフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((カルボキシラートメチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(4−((2,4−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピコリン酸ユーロピウム(III)(13)の合成
化合物12(84.1mg,0.0619ミリモル)を、水(2.5ml)と水酸化カリウムの0.5Mエタノール溶液(4.2ml)との混合物中に溶解した。本混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、残留物を水(2ml)中に溶解し、塩酸(6M)を加えることによってpHを6.7に調整した。塩化ユーロピウム(22.7mg,0.0619ミリモル)を水(0.5ml)中に溶解して得た溶液を反応混合物に滴下した。反応混合物を室温で1時間15分撹拌し、炭酸水素ナトリウムを加えることによってpHを6.3〜6.5に保持した。水酸化ナトリウムを加えてpHを8.5〜9.0に調整することによって、混合物から過剰のユーロピウムを沈殿させ、沈殿物を遠心分離によって取り除いた。アセトンを使用して上澄み液から生成物を沈殿させ、遠心分離によって単離した。沈殿物をアセトン(3×10ml)で洗浄し、生成物を真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。収量:199.4mg。
Figure 2015504877
実施例11
6,6’−((((4−((4−イソチオシアナートフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((カルボキシラートメチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(4−((2,4−ビス(カルボキシルメトキシ)フェニル)エチニル)ピコリン酸)ユーロピウム(III)(14)の合成
化合物13(90.5mg,0.0708ミリモル)の水溶液を、クロロホルム(1.5ml)、チオホスゲン(35.8μl,0.469ミリモル)、および炭酸水素ナトリウム(44.4mg,0.591ミリモル)の混合物中に15分で滴下した。二相を分離し、水相をクロロホルム(3×6ml)で洗浄した。アセトン(60ml)を使用して生成物を水相から沈殿させ、遠心分離によって単離した。沈殿物をアセトン(3×10ml)で洗浄し、真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。収量:85.0mg。
Figure 2015504877
実施例12
2,2’−((((4−ブロモ−6−(ブロモメチル)ピリジン−2−イル)メチル)アザンジイル)二酢酸ジエチル(16)の合成
化合物15(9.79g,28.5ミリモル,Acta Chem.Scand B42,1988,373)をアセトニトリル(196ml,乾燥)中に溶解した。イミノ二酢酸ジエチル(2.55ml,14.2ミリモル)を加え、混合物を60〜65℃で2.5時間撹拌した。混合物から溶媒を蒸発除去し、シリカゲルを固定相として、そして20%酢酸エチル:石油エーテルを溶離液として使用して、残留物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量3.36g(52%)。
Figure 2015504877
実施例13
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−アミノフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−ブロモピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル)四酢酸テトラエチル(17)の合成
化合物16(3.30g,7.29ミリモル)をアセトニトリル(66ml,乾燥)中に溶解した。炭酸カリウム(5.04g,36.5ミリモル,乾燥)と2−(4−アミノフェニル)エチルアミン(0.50g,3.68ミリモル)を加え、混合物を50〜55℃で4時間撹拌した。混合物をセライトを通して濾過し、沈殿物をアセトニトリルで洗浄した。濾液から溶媒を蒸発除去し、シリカゲルを固定相として、そしてトリエチルアミン:酢酸エチル:石油エーテル(1:2:7)を溶離液として使用して、残留物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量2.02g(63%)。
Figure 2015504877
実施例14
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−アミノフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−((2,4−ビス(2−エトキシ−2−オキソエトキシ)フェニル)エチニル)ピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸テトラエチル(18)の合成
化合物4(0.174g,0.568ミリモル)と17(0.315g,0.358ミリモル)を、無水テトラヒドロフラン(4.0ml)とトリエチルアミン(4.0ml)との混合物中に溶解した。二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(6.6mg,0.009ミリモル)とヨウ化銅(I)(3.6mg,0.019ミリモル)を加え、混合物をアルゴン雰囲気下にて55℃で一晩撹拌した。混合物を濾過して濃縮した。シリカゲルを固定相として、そしてトリエチルアミン:酢酸エチル:石油エーテル(2:3:5)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量:104.7mg(22%)。
Figure 2015504877
実施例15
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−アミノフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−((2,4−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸ユーロピウム(III)(19)の合成
化合物18(101.2mg,0.076ミリモル)を、水(3.3ml)と水酸化カリウムの0.5Mエタノール溶液(5.1ml)との混合物中に溶解した。混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、残留物を水(1.7ml)中に溶解した。本溶液を30分撹拌し、塩酸(6M)を加えることによってpHを6.7に調整した。塩化ユーロピウム(27.9mg,0.076ミリモル)を水(0.6ml)中に溶解して得た溶液を反応混合物に滴下した。反応混合物を室温で45分撹拌し、炭酸水素ナトリウムを加えることによってpHを6.3〜6.7に保持した。水酸化ナトリウムを加えてpHを8.5〜9.0に調整することによって、混合物から過剰のユーロピウムを沈殿させ、沈殿物を遠心分離によって取り除いた。アセトンを使用して上澄み液から生成物を沈殿させ、遠心分離によって単離した。沈殿物をアセトン(3×10ml)で洗浄し、生成物を真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。収量:279.4mg。
Figure 2015504877
実施例16
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−イソチオシアナートフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−((2,4−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸ユーロピウム(III)(20)の合成
化合物19(99.8mg,0.0797ミリモル)の水溶液を、クロロホルム(1.6ml)、チオホスゲン(40.4μl,0.530ミリモル)、および炭酸水素ナトリウム(50.2mg,0.597ミリモル)の混合物に10分で滴下した。混合物を室温で20分撹拌した。相を分離し、水相をクロロホルム(4×2ml)で洗浄した。アセトン(60ml)を使用して水相から生成物を沈殿させ、遠心分離によって単離した。沈殿物をアセトン(3×30ml)で洗浄し、真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。収量:116.2mg。
Figure 2015504877
実施例17
2,2’,2”−((4−ヨード−1,3,5−フェニレン)トリス(オキシ))三酢酸トリエチル(21)の合成
4−ヨード−1,3,5−トリヒドロキシベンゼン(3.41g,13.5ミリモル;Acta Chem.Scand.1991,45,539)、乾燥KCO(6.17g,44.7ミリモル)、ブロモ酢酸エチル(4.96ml,44.7ミリモル)、および乾燥MeCN(100ml)の混合物を55℃で一晩撹拌した。混合物を濾過し、固体物質をMeCNで洗浄し、濾液から溶媒を蒸発除去した。シリカゲルを固定相として、そしてMeOH:CHCl(最初は0:100、次いで20:80)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量:0.64g(9%)。
Figure 2015504877
実施例18
2,2,’,2”−((4−(トリメチルシリル)エチニル−1,3,5−フェニレン)トリス(オキシ))−三酢酸トリエチル(22)の合成
本化合物22は、化合物21から、実施例2に記載の合成と類似の方法を使用して合成した。マイクロ波加熱を使用することによって、混合物を100℃で30分、次いで120℃で20分撹拌した。混合物をEtO(50ml)で抽出し、HO(2×20ml)で洗浄し、NaSOで乾燥した。シリカゲルを固定相として、そして酢酸エチル:石油エーテル(最初は20:80、次いで30:70)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収率:70%。
Figure 2015504877
実施例19
2,2,’,2”−((4−エチニル−1,3,5−フェニレン)トリス(オキシ))−三酢酸トリエチル(23)の合成
本化合物23は、化合物22から、実施例3に記載の合成と類似の方法を使用して合成した。10%クエン酸とHOで洗浄した後、生成物(100%)を、さらに精製することなく次の工程に使用した。
Figure 2015504877
実施例20
N−(4−エチニルフェニル)−2,2,2−トリフルオロアセトアミド(24)の合成
4−エチニルアニリン(1.38g,11.8ミリモル)を、氷冷(CFCO)O(6.6ml)中に少量ずつ加えた。氷浴中で10分撹拌した後、混合物を室温で2.5時間撹拌した。混合物を氷水(100ml)中に注ぎ込み、生成物を濾過し、HOで洗浄した。生成物(2.29g,91%)を、さらに精製することなく次の工程に使用した。
Figure 2015504877
実施例21
N−(4−((2,6−ビス(ヒドロキシメチル)ピリジン−4−イル)エチニル)フェニル)−2,2,2−トリフルオロアセトアミド(25)の合成
化合物24(0.55g,2.58ミリモル)と6−ブロモ−2,6−ジヒドロキシメチルピリジン(0.47g,2.15ミリモル;Acta Chem.Scand.1988,Ser B,42,614)を乾燥トリエチルアミン(5ml)とテトラヒドロフラン(10ml)中に混合して得た混合物をアルゴンで脱気した。塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(30mg,43μモル)とCuI(16mg,86μモル)を加えた後、混合物を55℃で19時間撹拌した。溶媒を蒸発除去した後、残留物を、CHCl(40ml)とHO(20ml)との低温混合物で処理し、濾過し、生成物(0.56g,75%)を低温のHO(10ml)とCHCl(10ml)で洗浄した。収量:0.56g(75%)。
Figure 2015504877
実施例22
N−(4−((2,6−ビス(ブロモメチル)ピリジン−4−イル)エチニル)フェニル)−2,2,2−トリフルオロアセトアミド(26)の合成
化合物24(0.56g,1.6ミリモル)のCHCl(65ml)中懸濁液にPBr3(225μl)を加えた。60℃で20時間撹拌した後、混合物を5%NaHCO(35ml)で中和した。水相をCHCl(40ml)で抽出し、有機相を合わせてNaSO4で乾燥し、濾過し、溶媒を蒸発除去した。生成物25(1.09g,93%)を、さらに精製することなく次の工程に使用した。
Figure 2015504877
実施例23
6,6’−((((4−((4−トリフルオロアセトアミドフェニル)エチニル)−ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((2−エトキシ−2−オキソエチル)アザンジイル))ビス(メチレン))−ビス(4−ブロモピコリン酸)ジエチル(27)の合成
本化合物27は、化合物26と9から、実施例7に記載の合成と類似の方法を使用して合成した。70℃での反応時間は27時間であった。シリカゲルを固定相として、そしてトリエチルアミン:酢酸エチル:石油エーテル(1:69:30)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収率:66%。
Figure 2015504877
実施例24
化合物28の合成
化合物27(120g,0.148ミリモル)と23(145mg,0.355ミリモル)を乾燥トリエチルアミン(1ml)と乾燥テトラヒドロフラン(2ml)中に混合して得た混合物をアルゴンで脱気した。塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(10mg,14μモル)とCuI(6mg,28μモル)を加えた後、混合物を55℃で22時間撹拌した。溶媒を蒸発除去した後、残留物をCHCl(40ml)中に溶解し、HO(3×10ml)で洗浄し、NaSOで乾燥した。シリカゲルを固定相として、そしてトリエチルアミン:酢酸エチル:石油エーテル(1:69:30)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量:115mg(47%)。
Figure 2015504877
実施例25
ユーロピウム(III)キレート29の合成
化合物28(105mg,63μモル)とKOHの0.5Mエタノール溶液(9ml)との混合物を室温で30分撹拌し、水(2ml)を加えた。室温で3時間撹拌した後、EtOHを蒸発除去し、残留物を室温で30分撹拌し、6MのHClを使用してpHを約6.5に調整した。塩化ユーロピウム(III)(23mg,63μモル)をHO(0.17ml)中に溶解して得た溶液を10分以内に加え、固体NaHCOでpHを5〜7に保持した。室温で一晩撹拌した後、1MのNaOHでpHを8.5に上げ、沈殿物を遠心分離して除き、上澄み液をフェノール(0.75gで1回および0.5gで3回)で抽出した。フェノール相を合わせてHO(1ml)とEtO(20ml)で処理し、水相をEtO(2×20ml)で洗浄し、アセトンを使用してすりつぶした。沈殿物を遠心分離し、アセトンで洗浄した。生成物を、さらに精製することなく次の工程に使用した。HPLC実験に対する条件:逆相HPLC(RP−18カラム)。溶媒は、A:酢酸トリエチルアンモニウム緩衝剤(20mM,pH7)およびB: 酢酸トリエチルアンモニウム緩衝剤中50%アセトニトリル(20mM,pH7)であった。5%の溶媒Bから勾配をスタートし、溶媒Bの量を25分で100%に直線的に増やした。R(HPLC)=14.5分。UV/VIS=359nm。
実施例26
ユーロピウム(III)標識キレート30の合成
本化合物30は、キレート29から、実施例11に記載の合成と類似の方法を使用して合成した。HPLC実験に対する条件:実施例35を参照。R(HPLC)=20.9分。UV/VIS=325(sh)nm、340nm、および362(sh)nm。
実施例27
ユーロピウム(III)キレート31の合成
本化合物31は、キレート30から、実施例38に記載の合成と類似の方法を使用して合成した。R(HPLC)=14.3分。UV/VIS=349nm。
実施例28
1−ブロモ−3,5−ジヒドロキシベンゼン(33)の合成
1−ブロモ−3,5−ジメトキシベンゼン(32)(1.00g,4.60ミリモル)を乾燥ジクロロメタン(40ml)中に溶解し、氷浴中にて冷却した。三臭化ホウ素(1.33ml,13.82ミリモル)を加え、混合物を2時間撹拌した。混合物を室温に自然加温し、一晩撹拌した。メタノール(1.4ml)を滴下して反応を終了させ、混合物を水(50ml)中に注ぎ込み、室温で2時間撹拌した。反応混合物をNaHCOで中和し、混合物を酢酸エチル(30ml)で2回抽出した。有機層を合わせてNaSOで乾燥し、溶媒を蒸発除去した。シリカゲルを固定相として、そしてメタノール:ジクロロメタン(5:95)を溶離液として使用して、生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。生成物は白色固体であった。収量:0.71g(81%)。
Figure 2015504877
実施例29
2,2’−((5−ブロモ−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))二酢酸ジ−tert−ブチル(34)の合成
化合物33(0.49g,2.59ミリモル)をDMF(10ml,乾燥)中に溶解した。無水KCO(2.15g,15.56ミリモル)とブロモ酢酸tert−ブチル(1.15ml,7.78ミリモル)を加え、混合物をアルゴン雰囲気下にて50℃で一晩撹拌した。水(17ml)を加え、混合物を酢酸エチル(3×40ml)で抽出した。有機抽出物を合わせてNaHCOで乾燥し、溶媒を蒸発除去した。シリカゲルを固定相として、そしてジクロロメタンを溶離液として使用して、粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。生成物は白色固体であった。収量:0.95g(87%)。
Figure 2015504877
実施例30
2,2’−((5−((トリメチルシリル)エチニル)−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))二酢酸ジ−tert−ブチル(35)の合成
化合物34(2.00g,4.79ミリモル)をDMF(4ml,乾燥)中に溶解し、溶液をマイクロ波反応バイアル中に入れた。ジエチルアミン(12ml,乾燥)、Pd(PPhCl(168mg,0.24ミリモル)、CuI(46mg,0.24ミリモル)、およびPPh(251mg,0.96ミリモル)を加え、バイアルをアルゴン雰囲気にて密閉した。トリメチルシリルアセチレン(996μl,7.19ミリモル)をセプタムを介して加え、マイクロ波加熱を使用して混合物を120℃で30分撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、残留物をジクロロメタン中に溶解し、シリカゲルを固定相として、そして酢酸エチル:石油エーテル(10:90)を溶離液として使用して、カラムクロマトグラフィーによって精製した。収量:1.36g(65%)。
Figure 2015504877
実施例31
2,2’−((5−エチニル−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))二酢酸ジ−tert−ブチル(36)の合成
化合物35(1.29g,2.98ミリモル)をジクロロメタン(40ml,乾燥)中に溶解した。フッ化テトラブチルアンモニウム(0.934g,3.57ミリモル)を加え、混合物をアルゴン雰囲気下にて室温で45分撹拌した。混合物を10%クエン酸溶液(20ml)で1回、そして水(4×40ml)で4回洗浄した。有機相をNaSOで乾燥し、溶媒を蒸発除去した。シリカゲルを固定相として、そして酢酸エチル:石油エーテル(10:90)を溶離液として使用して、粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。生成物は黄色固体であった。収量:895mg(83%)。
Figure 2015504877
実施例32
2,2’,2”,2”’−((((6,6’−((((4−((4−アミノフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((2−エトキシ−2−オキソエチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(2−(エトキシカルボニル)ピリジン−6,4−ジイル))ビス(エチン−2,1−ジイル))ビス(ベンゼン−5,3,1−トリイル))テトラキス(オキシ))四酢酸テトラ−tert−ブチル(37)の合成
化合物36(0.167g,0.459ミリモル)と化合物11(0.167g,0.184ミリモル)を無水テトラヒドロフラン(4ml)とトリエチルアミン(2.5ml)との混合物中に溶解した。二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(3.8mg,0.0054ミリモル)とヨウ化銅(I)(2.3mg,0.012ミリモル)を加え、混合物をアルゴン雰囲気下にて55〜60℃で一晩撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、シリカゲルを固定相として、そしてメタノール:ジクロロメタン(10:90)を溶離液として使用して、粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製した。収量:71mg(27%)。
Figure 2015504877
実施例33
6,6’−((((4−((4−アミノフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((カルボキシラートメチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(4−((3,5−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピコリン酸ユーロピウム(III)(38)の合成
化合物37(68mg,0.048ミリモル)をトリフルオロ酢酸(1ml,13.5ミリモル)中に溶解し、混合物を室温で1.5時間撹拌した。反応混合物から、加熱せずに溶媒を蒸発除去した。残留物にジエチルエーテル(2.5ml)を加え、混合物を15分撹拌した。混合物から沈殿した生成物を遠心分離によって単離した。沈殿物をジエチルエーテルで2回洗浄した後、真空デシケーター中にてシリカゲルで乾燥した。乾燥沈殿物(64mg,0.051ミリモル)を、水酸化カリウムの0.5Mエタノール溶液(4ml)と水(1.8ml)との混合物中に溶解した。混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物から溶媒を蒸発除去し、残留物を水(1.7ml)中に溶解した。塩酸(6M)を加えることによってpHを6.5に調整した。塩化ユーロピウム(20mg,0.055ミリモル)を水(485μl)中に溶解して得た溶液を反応混合物に滴下した。反応混合物を室温で2時間撹拌し、反応混合物に炭酸水素ナトリウムを加えることによってpHを6.3〜6.5に保持した。水酸化ナトリウムを加えてpHを8.5〜9.0に調整することによって、過剰のユーロピウムを反応混合物から沈殿させ、沈殿物を遠心分離によって取り除いた。アセトン(25ml)を使用して生成物を沈殿させ、遠心分離によって単離した。沈殿物をアセトン(3×10ml)で洗浄し、真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。収量:180mg。
Figure 2015504877
実施例34
6,6’−((((4−((4−イソチオシアナートフェニル)エチニル)ピリジン−2,6−ジイル)ビス(メチレン))ビス((カルボキシラートメチル)アザンジイル))ビス(メチレン))ビス(4−((3,5−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピコリン酸)ユーロピウム(III)(39)の合成
化合物18(175mg,0.143ミリモル)の水溶液を、クロロホルム(2.85ml)、チオホスゲン(74μl,0.97ミリモル)、および炭酸水素ナトリウム(91mg,1.09ミリモル)の混合物に滴下した。反応混合物を室温で45分撹拌した。2つの相を分離し、水相をクロロホルム(3×6ml)で洗浄した。1M酢酸でpHを7に調整し、生成物をアセトン(57ml)で沈殿させ、遠心分離によって単離した。沈殿物をアセトン(3×15ml)で洗浄し、真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。収量:216mg。
Figure 2015504877
実施例35
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−アミノフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−((3,5−ビス(2−エトキシ−2−オキソエチル)フェニル)エチニル)ピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸テトラtert−ブチル(40)の合成
化合物40は、化合物36(0.88g,2.44ミリモル)と2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−アミノフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−ブロモピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸テトラ(tert−ブチル)(1.01g,1.02ミリモル)(“von Lode P. et al.,Anal.Chem.,2003,75,3193−3201”に従って製造)から、実施例14に記載の合成と類似の方法を使用して製造した。
Figure 2015504877
実施例36
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−アミノフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−((3,5−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸ユーロピウム(III)(41)の合成
化合物40(0.87g,0.56ミリモル)をトリフルオロ酢酸(20ml,250ミリモル)中に溶解し、混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物から、加熱せずに溶媒を蒸発除去した。残留物にジエチルエーテル(30ml)を加え、混合物を15分撹拌した。沈殿生成物を遠心分離によって単離した。沈殿物をジエチルエーテルで洗浄してから、真空デシケーター中にてシリカゲルで乾燥した。乾燥沈殿物(0.30g)を水(6ml)中に溶解した。水酸化ナトリウムと塩酸を加えることによってpHを6.5に調整した。塩化ユーロピウム(0.10mg,0.27ミリモル)を水(2ml)中に溶解して得た溶液を反応混合物に滴下した。混合物に固体の炭酸水素ナトリウムを加えることによってpHを6.3〜6.5に保持した。反応混合物を室温で30分撹拌した。水酸化ナトリウムを加えることによってpHを8.5〜9.0に調整した。アセトン(25ml)を使用して生成物を沈殿させ、遠心分離によって単離した。生成物を、真空デシケーター中にてシリカゲルで一晩乾燥した。
Figure 2015504877
HPLC保持時間15.38分(緩衝剤と条件は実施例35と同じ)。UV最大304nm。
実施例37
2,2’,2”,2”’−(((6,6’−(((4−イソチオシアナートフェネチル)アザンジイル)ビス(メチレン))ビス(4−((3,5−ビス(カルボキシメトキシ)フェニル)エチニル)ピリジン−6,2−ジイル))ビス(メチレン))ビス(アザントリイル))四酢酸ユーロピウム(III)(42)の合成
化合物42は、化合物41から、実施例16に記載の合成と類似の方法を使用して製造した。
Figure 2015504877
HPLC保持時間17.42分(緩衝剤と条件は実施例38の場合と同じ)。UV最大302nm。
実施例38
タウリン誘導体43、44、および46の製造
化合物14(10.0mg)、化合物20(10.0mg)、および従来の九座α−ガラクトースEuキレート(45)(“von Lode P. et al.,Anal.Chem.,2003,75,3193−3201”に従って製造)(5.5mg)のそれぞれと、タウリン(それぞれの反応に対して5mg)とを、炭酸水素ナトリウム水溶液(2ml,50mM,pH9.8)中に溶解することによって結合させた。これらの混合物を室温にて一晩インキュベートした。生成物(43,44,および46)を、逆相HPLC(RP−18カラム)を使用することによって精製した。溶媒は、A:酢酸トリエチルアンモニウム緩衝液(20mM,pH7)とB:酢酸トリエチルアンモニウム緩衝液中50%アセトニトリルであった。勾配を5%の溶媒Bからスタートし、46を除いて溶媒Bの量を30分で直線的に100%に上げた(46に対しては、溶媒Bの量を25分で直線的に100%に上げた)。生成物がカラムから、16.9分(43)、15.1分(44)、および15.1分(46)の時点で溶出した。生成物を含有するフラクションを採集し、プールし、溶媒を蒸発除去した。
他の2つのタウリン誘導体47と48は、それぞれ対応するキレート39と42から、上記と同じ方法を使用して製造した。生成物がカラムから、16.6分(47)および14.5分(48)の時点で溶出した。
実施例39
化合物20の励起スペクトル
作製したキレート20の励起スペクトルを、液相および乾燥状態の場合に対して測定した。比較のため、参照化合物(45)の励起スペクトルも図1に示す(液相での測定、破線)。励起スペクトルは、励起極大が参照化合物と比較してレッドシフトを示しており、したがってより長い波長での効率的な励起(例えば、365nmLEDでの励起)が可能となる。
実施例40
本発明によるEu−キレートのタウリン誘導体〔43(化合物14のタウリン)および44(化合物20のタウリン)〕と従来の九座α−ガラクトースEuキレートのタウリン誘導体〔46(化合物45のタウリン)〕のルミネセンスの比較
精製したタウリン誘導体を水中に溶解し、UVスペクトル、Eu標準物質と対照したときのDELFIA(登録商標)によるEu含量、ならびに43と44に関してTSA緩衝液中での、および46に関して水中でのルミネセンス信号〔Victor(商標)Plate蛍光光度計を使用〕に関して分析した。ルミネセンス効率は、ルミネセンス測定データと“von Lode P. et al.,Anal.Chem.,2003,75,3193−3201”によって報告されているルミネセンス効率を使用して算出した。
Figure 2015504877
実施例41
本発明によるEu−キレート(43と44)と従来のキレート(47と48)に対するそれぞれのルミネセンス特性の比較
実測の光物理的特性である励起波長(λexc)、蛍光減衰時間(τ)、モル吸光係数(ε)、および50mMのTRIS緩衝液(pH7.75)中での、従来のキレート47と48と比較したときの、それぞれ新規キレート43と44の推定ルミネセンス効率(εΦ)を表2と3に示す。
Figure 2015504877
Figure 2015504877
実施例42
化合物14と39による抗体の標識化
TnI抗体の標識化を、90倍過剰の化合物14と39を使用することによって“von Lode P. et al.,Anal.Chem.,2003,75,3193−3201”に記載のように行った。反応は、室温で一晩行った。Tris−生理的食塩水−アジド(Tris50mM,NaCl0.9%,pH7.75)を溶離液として使用することによって、Superdex200HR10/30ゲル濾過カラム(GEヘルスケア)により、標識化した抗体を過剰のキレートから分離した。抗体を含有するフラクションをプールし、ユーロピウムの濃度を、Victor(商標)プレート蛍光光度計によりEu標準物質に対照して測定した。約2.6標識/抗体の標識化度が得られた。
実測の光物理的特性である励起波長(λexc)、蛍光減衰時間(τ)、モル吸光係数(ε)、および50mMのTRIS緩衝液(pH7.75)中での、キレート39と比較したときの、キレート14による標識化cTnIsのルミネセンス効率(εΦ)を表4に示す。
乾燥測定値〔14(乾燥)および39(乾燥)〕は、文献(von Lode P. et al.,Anal.Chem.,2003,75,3193−3201)に記載のように行った乾燥イムノアッセイ後の信号測定に基づく推定ルミネセンス効率を示す。
Figure 2015504877
実施例43
標識化抗体の励起スペクトル
化合物14で標識化した精製トレーサー抗体の励起スペクトルを、液体状態と乾燥状態において測定した。比較のため、参照化合物45の励起スペクトルも図2に示す(液相での測定、破線)。
化合物14で標識化した抗体の励起スペクトルは、励起極大が参照化合物と比較して明確なレッドシフトを示している。
実施例44
トロポニンイムノアッセイ
新規キレート(14)の性能を、さらに、心筋トロポニンIに対するサンドイッチイムノアッセイにて評価した。参照化合物としては、化合物45で標識化したTnI抗体(標識化度10Eu/IgG)を使用した。10μlの希釈トレーサー抗体(5ng/μl)と20μlのTnI標準溶液を、プレコートされたアッセイウェル(96ウェルプレートフォーマット中の単一ウェル、TnIに対してストレプタビジンとビオチン化捕捉抗体でコーティングされたウェル、Innotrac Diagnostics社)にピペットで移した。反応混合物を、振とうしながら36℃にて20分インキュベートした。ウェルを6回洗浄し、乾燥した後に、Victor(商標)Plate蛍光光度計により340nmの励起波長を使用して測定を行った。得られた結果を表5に示す。A標準とB標準は12回の繰り返しにて測定し、他の標準であるC〜Fは6回の繰り返しにて測定した。得られた結果を表5に示す。
Figure 2015504877
これらの結果から、キレート(14)は、参照化合物と比較すると、1/10量のキレート/IgGで同等の信号レベルをもたらす、ということがわかる。言い換えると、本発明の化合物は、最新の参照化合物と比べて、1キレート当たり10倍強いルミネセンス信号をもたらす。注目すべきは、励起波長が、プレート蛍光光度計における標準設定である340nmであったという点である。もし励起が365nmにて起こるのであれば、2つのキレート間の差は、さらに大きい(新規キレートにとって有利)と考えることができる。注目すべきはさらに、得られたCV%とバックグラウンド信号が、新規キレートに関して優れていたという点である。
実施例45
タウリンと共役した新規キレート(キレート31)の光物理的特性
作製したイソチオシアネート活性化キレート(30)を、実施例38に記載のようにタウリンと共役させた。生成物は、セミ分取逆相HPLC(RP−18カラム)により精製した。R(HPLC)=14.3分。UV/VIS=349nm。生成物フラクションから溶媒を蒸発除去した後、残留物を50mMのTRIS緩衝液中に溶解した。
実測の光物理的特性である励起波長(λexc)、蛍光減衰時間(τ)、モル吸光係数(ε)、および50mMのTRIS緩衝液(pH7.75)中での、新規キレート(31)の推定ルミネセンス効率(εΦ)を表6に示す。
Figure 2015504877
実施例46
キレート30による抗体の標識化
TnI標識化抗体を実施例42に記載のように作製した。
実測の光物理的特性である励起波長(λexc)、蛍光減衰時間(τ)、モル吸光係数(ε)、および50mMのTRIS緩衝液(pH7.75)中での、キレート30で標識化されたcTnIのルミネセンス効率(εΦ)を表7に示す。
乾燥測定値(30(乾燥))は、実施例44に記載のようになされた乾燥イムノアッセイ後の信号測定値に基づいた推定ルミネセンス効率を示す。
Figure 2015504877
乾燥状態での標識化IgG(30)のミネセンス効率は驚くほど高く、さらに得られた励起極大も高い。
全体として、得られた結果は期待がもてるものであり、このタイプのキレートが極めて有望であることを明確に示している。

Claims (14)

  1. 式(I)または式(III)
    Figure 2015504877
    〔式中、R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、−(CHCHO)1−4OCHCHOH、−(CHCHO)1−4OCHCHOCH、−(CH1−6NHC(=O)R、−(CH1−6NCHC(=O)R、−(CH1−6C(=O)NHR、−(CH1−6C(=O)NCH、−(CH1−6NHC(=O)NHR、−(CH1−6NHC(=S)NHR、−(CH1−6C(=O)R、および−(CH1−6−C−Rから選ばれ、ここでRは、水素、C1−12アルキル、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、親水性基(必要に応じてスペーサーを含む)、反応性基(必要に応じてスペーサーを含む)、ポリペプチド、およびヌクレオチドから選ばれ、RとRはそれぞれ、発色団部分とキレートの他の部分との間の結合を表わしており、Ln3+はランタニドイオンである〕で示される、1つ以上の発色団部分を含む発光ランタニドキレート。
  2. 、R、および存在する場合のR2*が、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、および−(CH1−6SO から選ばれる、請求項1に記載の発光ランタニドキレート。
  3. 、R、および存在する場合のR2*が、それぞれ独立して、−CH−COOHと−CH−COOから選ばれる、請求項2に記載の発光ランタニドキレート。
  4. 1つ以上の発色団が式(I)に示す発色団である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光ランタニドキレート。
  5. 1つ以上の発色団が式(III)に示す発色団である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光ランタニドキレート。
  6. ランタニドイオンLn3+が、ユーロピウム(III)、テルビウム(III)、ジスプロシウム(III)、およびサマリウム(III)である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光ランタニドキレート。
  7. 構造式(A−I)、(A−II)、(B−I)、または(B−II)
    Figure 2015504877
    Figure 2015504877
    〔式中、置換基R、R、およびR2*(存在する場合)は、それぞれ独立して、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、−(CHCHO)1−4OCHCHOH、−(CHCHO)1−4OCHCHOCH、−(CH1−6NHC(=O)R、−(CH1−6NCHC(=O)R、−(CH1−6C(=O)NHR、−(CH1−6C(=O)NCH、−(CH1−6NHC(=O)NHR、−(CH1−6NHC(=S)NHR、および−(CH1−6C(=O)Rから選ぶことができ、ここでRは、水素、C1−12アルキル、−(CH1−6COOH、−(CH1−6COO、−(CH1−6SOH、−(CH1−6SO 、親水性基(必要に応じてスペーサーを含む)、反応性基(必要に応じてスペーサーを含む)、ポリペプチド、およびヌクレオチドから選ばれる〕のうちの1つを有する、請求項1に記載の発光ランタニドキレート。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の式(I)の発光ランタニドキレートと共役した生体特異的結合反応体を含む検出可能分子。
  9. 生体特異的結合反応体が、抗体、抗原、受容体配位子、特異的結合タンパク質、DNAプローブ、RNAプローブ、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、修飾オリゴヌクレオチド、修飾ポリヌクレオチド、タンパク質、オリゴ糖類、多糖類、リン脂質、PNA、ステロイド、ハプテン、ドラッグ、受容体結合配位子、およびレクチンから選ばれる、請求項8に記載の検出可能分子。
  10. 生体特異的結合反応体が抗体である、請求項8と9のいずれかに記載の検出可能分子。
  11. 式(II)または式(IV)
    Figure 2015504877
    (式中、R、R、R2*、R、およびRのそれぞれは、請求項1〜7のいずれか一項に記載の、それぞれ基R、R、R2*、R、およびRを表わす)で示される、1つの以上の発色団部分を含むランタニドキレート配位子。
  12. a)請求項1〜7のいずれか一項に記載の発光ランタニドキレートで標識化された生体特異的結合反応体と検体とのバイオ複合体を形成させる工程;b)励起波長を有する放射線で該バイオ複合体を励起させ、これにより励起バイオ複合体を形成させる工程;およびc)該励起バイオ複合体から放出される発光放射線を検出する工程;を含む、生体特異的結合アッセイの実施方法。
  13. 固有ルミネセンスの時間分解蛍光光度測定を利用する、特異的生体親和性をベースとする結合アッセイにおける、請求項8〜10のいずれか一項に記載の検出可能分子の使用。
  14. 請求項1〜7のいずれかに記載の発光ランタニドキレートまたは請求項11に記載のランタニドキレート配位子と結合した固体担体物質。
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