JP2019511562A - Rna媒介疾患を処置する化合物および方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、化合物、その組成物、およびそれを使用する方法を提供する。式Iの化合物:

または薬学的に許容されるその塩(式中、リガンドは小分子RNA結合剤であり、Tは二価のテザー基であり、RmodはRNA修飾部分である)。標的RNAおよび本発明の化合物を含み、Rmodが該標的RNAへの共有結合を形成している、RNAコンジュゲート。標的RNAに結合しその機能をモジュレートする小分子を同定する方法であって、該標的RNAへの結合について本発明の1つまたは複数の化合物をスクリーニングするステップ、およびRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法。

Description

関連出願の引用
本出願は、2016年2月1日に出願した米国仮出願第62/289,671号の利益を主張する。この出願の全体が、これにより参考として援用される。
発明の技術分野
本発明は、RNA転写物の生物学をモジュレートして様々な疾患および状態を治療するために有用な化合物および方法に関する。本発明はまた、化合物に結合し、したがってドラッガブルなRNA転写物を同定し、薬物候補をスクリーニングする方法、ならびに標的RNA上の薬物結合部位および/または反応性部位を決定する方法を提供する。
発明の背景
リボ核酸(RNA)は、デオキシリボ核酸(DNA)のタンパク質コードセクションがRNAに転写された後にそれがタンパク質に翻訳される際の、遺伝子とタンパク質との間の一過性の中間物に過ぎないと従来考えられてきた。RNAには確固とした三次構造がないと考えられ、たとえ三次構造が存在した場合でも、それは一過性のメッセンジャーとしてのRNAの機能にはほとんど関連しないと考えられていた。この理解は、非コーディングRNA(ncRNA)を含めてRNAは細胞内で数多くの決定的に重要な調節的役割を果たしており、またRNAは複雑かつ確固とした三次構造を有することができるという認識によって疑問を投げかけられている。
全ての哺乳動物の疾患は、究極的にはトランスクリプトームによって媒介される。メッセンジャーmRNA(mRNA)はトランスクリプトームの一部分であり、また全てのタンパク質の発現はmRNAに由来するという限りにおいて、関連タンパク質の発現をモジュレートすることによって、そして対応する上流のmRNAの翻訳をモジュレートすることによって、タンパク質媒介性の疾患に介入できる可能性がある。しかしmRNAはトランスクリプトームの小さな部分に過ぎない。miRNA、lncRNA、lincRNA、snoRNA、snRNA、scaRNA、piRNA、ceRNA、および偽遺伝子を含めて(しかしこれらに限定されない)その他の転写されたRNAもまた、RNA構造物(例えば、リボ核タンパク質)の構造および機能によって直接的に、ならびにタンパク質の発現および作用を介して、細胞の生物学を調節する。このレベルで介入する薬物は、任意のおよび全ての細胞プロセスをモジュレートできる可能性がある。アンチセンスRNAまたはsiRNAなどの既存の治療モダリティーは、大抵の場合、薬物送達、吸収、標的臓器への分配、薬物動態、および細胞透過などの重大な課題を未だ克服していない。対照的に、小分子はこれらの障壁およびこれらの質を乗り越えるのに成功し、薬物として好適なものとされてきた長い歴史があり、またそのような課題を克服するために一連の類似体を通じて最適化が容易である。著しく対照的に、一般にRNA標的への結合について小分子をスクリーニングする立証された一般的方法はなく、細胞内においてはなおさらである。治療的利益をもたらすRNA用のリガンドとして小分子を適用することは創薬コミュニティからほとんどまたは全く注目されていない。
小分子モジュレーターを用いてRNAトランスクリプトームを標的化することは、様々なRNA媒介性の疾患を治療するための未開発の治療アプローチを表す。したがって、治療剤として有用な小分子RNAモジュレーターを開発する必要性が残されたままである。
図1は、フックアンドクリック(PEARL−seq;RNAライゲーションの近接推進型活性化(Proximity-Enhanced Activation of RNA Ligation))法の基本ステップを示す。小分子リガンドが標的RNA構造(ここではステムループ機構)に結合し、小分子に結合した修飾部分(Rmod)が標的RNAの近接した2’−OHとの共有結合を形成し、そしてその後の変性およびシークエンシングにより修飾の位置を明らかにする。
図2は、本明細書中に記載の3つの広範な類型、すなわちI型、II型、およびIII型化合物の一般構造を示す。これらの類型は、任意選択のクリック実行可能基(click-ready group)の存在または位置において異なる。(RNAリガンド=フォールディングしたRNAへの小分子結合剤;X=連結;テザー=RNAリガンドをRNA弾頭(RNA warhead)に接続する;RNA弾頭=リボースの2’−OH基をアシル化またはスルホニル化する広範な求電子剤;クリック基=プルダウンおよび集中的なアッセイ(シークエンシングが挙げられる)を可能とするクリック実行可能基)
図3は、本明細書中に記載の3つの広範な類型、すなわちI型、II型、およびIII型のRNAコンジュゲートの一般構造を示す。これらの類型は、任意選択のクリック実行可能基の存在または位置において異なる。標的RNAは、標的RNAのリボースの2’−OH基の1つとの共有結合を介してRNA弾頭、すなわち修飾部分に共有結合的にコンジュゲートしている。
図4は、例示的なフックアンドクリック化合物(ここでは、カルボニル(イミダゾリル)アシル化基およびアジドメチルクリック実行可能基を有するピリジンを含む修飾部分にテザー連結したテオフィリン)が標的RNAに結合し、それをアシル化(「フック連結」)し、次いで、アビジンまたはその他のビオチン結合タンパク質を用いるさらなるプルダウン手順に使用するためにビオチンに結合した4−ジベンゾシクロオクチノール(DIBO)基とのクリック反応を受けるスキームを示す。
図5は、アミド結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図6は、アミド結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図7は、アミド結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図8は、アミド結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す(図5とは反対方向)。
図9は、アミド結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す(図6とは反対方向)。
図10は、アミド結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す(図7とは反対方向)。
図11は、RNAリガンドとテザーとの間のアミド結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図12は、RNAリガンドとテザーとの間のアミド結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図13は、RNAリガンドとテザーとの間のアミド結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図14は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミド結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図15は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミド結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図16は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミド結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図17は、RNAリガンドとテザーとの間のアミド結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図18は、RNAリガンドとテザーとの間のアミド結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図19は、RNAリガンドとテザーとの間のアミド結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図20は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミド結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図21は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミド結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図22は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミド結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図23は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図24は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図25は、RNAリガンドとテザーとの間のエーテル結合およびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のエーテル結合によって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。
図26は、RNAリガンドとテザーとの間のアミドおよびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミドによって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。このアプローチは二酸テザー、すなわち各末端にカルボン酸を有するテザーを用いる。
図27は、RNAリガンドとテザーとの間のアミドおよびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミドによって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。このアプローチは二酸テザー、すなわち各末端にカルボン酸を有するテザーを用いる。
図26は、RNAリガンドとテザーとの間のアミドおよびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミドによって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。このアプローチは二酸テザー、すなわち各末端にカルボン酸を有するテザーを用いる。
図29は、RNAリガンドとテザーとの間のアミドおよびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミドによって連結されるI型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。このアプローチはジアミンテザー、すなわち各末端にアミノ基を有するテザーを用いる。
図30は、RNAリガンドとテザーとの間のアミドおよびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミドによって連結されるII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。このアプローチはジアミンテザー、すなわち各末端にアミノ基を有するテザーを用いる。
図31は、RNAリガンドとテザーとの間のアミドおよびテザーとRNA弾頭(修飾因子部分)との間のアミドによって連結されるIII型化合物のコンポーネントを集合させるための一般化されたスキームを示す。このアプローチはジアミンテザー、すなわち各末端にアミノ基を有するテザーを用いる。
図32は、テトラサイクリンの構造上のテザー基(tethering group)のための結合点を示す。
図33は、テオフィリン、トリプチセン、リネゾリド、およびアントラセン−マレイミドディールス・アルダー付加体である小分子リガンドの構造上のテザー基のための結合点を示す。
図34は、SMN2リガンドの構造上のテザー基のための結合点を示す。
図35は、アミノグリコシドカナマイシンAの構造上のテザー基のための結合点を示す。
図36は、リボシルの構造上のテザー基のための結合点を示す。
図37は、テザー基のための結合点を有するテオフィリンリガンドの構造を示す。
図38は、テザー基のための結合点を有するテトラサイクリンリガンドの構造を示す。
図39は、テザー基のための結合点を有するトリプチセンリガンドの構造を示す。
図40は、テザー基のための結合点を有するトリプチセンリガンドの構造を示す。
図41は、テザー基のための結合点を有するアントラセン−マレイミドディールス・アルダー付加体リガンドの構造を示す。
図42は、テザー基のための結合点を有するリボシルリガンドの構造を示す。
図43は、テザー基のための結合点を有するSMN2リガンドの構造を示す。
図44は、テザー基のための結合点を有するリネゾリドおよびテジゾリドリガンドの構造を示す。
図45は、例示的なクリック実行可能基の構造を示す。
図46は、RNAリガンドと修飾部分とを連結するための例示的なテザー基を示す。
図47は、テザー基のさらなる例を示す。
図48は、テザー基のさらなる例を示す。
図49は、テザー基のさらなる例を示す。
図50は、テザー基のさらなる例を示す。
図51は、テザー基のさらなる例を示す。
図52は、テザー基のさらなる例を示す。
図53は、テザー基のさらなる例を示す。
図54は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得る修飾基の例示的な広範なクラスを示す。
図55は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るラクトンおよびラクタム修飾基の例示的なクラスを示す。
図56は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るアレーンカルボニルイミダゾール(arenecarbonyl imidazole)修飾基の例示的なクラスを示す。
図57は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るアレーンカルボニルフェニルエステル修飾基の例示的なクラスを示す。
図58は、スルホニルベースの修飾基の構造を示す。上の3つの構造は、セリンプロテアーゼ中の触媒部位のセリンをスルホニル化することが知られている特定の剤である。残りの構造は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るフッ化スルホニル修飾基の例示的なクラスである。
図59は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るフランカルボニルフェニルエステル修飾基の例示的なクラスを示す。
図60は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るフランカルボニルフェニルエステル修飾基の例示的なクラスを示す。
図61は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るアレーンカルボニルフェニルエステル修飾基の例示的なクラスを示す。
図62は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るアレーンカルボニルフェニルエステル修飾基の例示的なクラスを示す。
図63は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るイサト酸無水物修飾基の例示的なクラスを示す。
図64は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るベータラクトン修飾基の例示的なクラスを示す。
図65は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るベータラクタム修飾基の例示的なクラスを示す。
図66は、例示的なトリプチセンベースのフック化合物(小分子リガンド+テザー基+修飾基)を示す。
図67は、例示的なテオフィリンベースのフック化合物(小分子リガンド+テザー基+修飾基)を示す。
図68は、例示的なテオフィリンベースのフックアンドクリック化合物(小分子リガンド+テザー基+修飾基+クリック実行可能基)を示す。
図69は、ビオチンおよびクリック実行可能基と反応できる基を含む、例示的なプルダウン部分を示す。
図70は、様々な例示的なテザー基および修飾部分と共に小分子リガンドとしてのテトラサイクリンを含む、例示的な化合物を示す。
図71は、様々な例示的なテザー基および修飾部分と共に小分子リガンドとしての置換されたトリプチセンを含む、例示的な化合物を示す。一部はクリック実行可能基も含んでいる。
図72は、様々な例示的なテザー基、修飾部分、およびクリック実行可能基と共に小分子リガンドとしての置換されたトリプチセンを含む、例示的な化合物を示す。
図73は、様々な例示的なテザー基、修飾部分、およびクリック実行可能基と共に小分子リガンドとしてのSMN2転写物結合化合物を含む、例示的な化合物を示す。
図74は、様々な例示的なテザー基、修飾部分、およびクリック実行可能基と共に小分子リガンドとしてのリボシルを含む、例示的な化合物を示す。
図75は、様々な例示的なテザー基および修飾部分と共に小分子リガンドとしての置換されたトリプチセンを含む、例示的な化合物を示す。一部はクリック実行可能基も含んでいる。
図76は、SHAPE法(SHAPE=プライマー伸長によって分析される選択的2’−ヒドロキシルアシル化(Selective 2’-hydroxyl acylation analyzed by primer extension);MaP=突然変異プロファイリング(Mutational profiling))の基本ステップを示す。最初に、比較的接近可能なヌクレオチドの2’−OH基において反応するSHAPE試薬にRNAを曝露し、共有結合付加体を形成させる。修飾RNAを単離し、逆転写する。逆転写酵素は、RNA中の化学的付加体を「読み飛ばし」、元々の配列に相補的でないヌクレオチド(赤色)をcDNA中に組み込む。任意の超並列アプローチによるシークエンシングにより突然変異のプロファイルを集める。シークエンシング読み取りを参照配列と比較し、各ヌクレオチドでの突然変異率を決定し、バックグラウンド訂正し、正規化して、SHAPE反応性プロファイルを作成する。SHAPE反応性は二次構造と相関し、競合的および代替的な構造を明らかにすることができ、または局所ヌクレオチドへの接近可能性に対する効果を定量化することができる。
図77は、テザー基のための結合点を含む数個のテオフィリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図78は、テザー基のための結合点を含む数個のテオフィリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図79は、テザー基のための結合点を含む数個のテオフィリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図80は、テザー基のための結合点を含む数個のテオフィリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図81は、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図82は、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図83は、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図84は、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図85は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図86は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図87は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図88は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図89は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図90は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図91は、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図92は、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図93は、テザー基および修飾部分を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図94は、テザー基および修飾部分を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図95は、記載した方法において生じる可能性がある曖昧性、および2’−OH RNAリボースの近接誘発性の修飾からの配列データにおいて曖昧性を除去する方法を示す。1つのリガンド結合事象は、RNAの一次配列の点では遠位であるがフォールディングした構造においては近位であるリボースの修飾を生じ得るので、2つまたはそれより多くの潜在的なリガンド結合部位が存在する。SHAPE−MaPおよび/またはテザー基のSARからのデータはこの曖昧性を解消することができる。SHAPE−MaPおよびRING−MaPは、RNAの実際のリガンド非結合構造を決定できる。テザー基の異なる長さおよびその他の特徴によりSHAPE修飾パターンは異なる反応をして、曖昧性を解消する。
図96は、フック化合物ライブラリーの並列合成スキームを示す。
図97は、化合物ARK−132の合成経路を示す。
図98は、化合物ARK−134の合成経路を示す。
図99は、化合物ARK−135およびARK−136の合成経路を示す。
図100は、化合物ARK−188の合成経路を示す。
図101は、化合物ARK−190の合成経路を示す。
図102は、化合物ARK−191の合成経路を示す。
図103は、化合物ARK−195の合成経路を示す。
図104は、化合物ARK−197の合成経路を示す。
図105は、リボシル足場に基づく化合物の合成経路を示す。
図106は、3WJ RNA構築物の濃度に対する蛍光の依存性を決定するための較正実験を示す。
図107は、様々な濃度において2つのRNA 3WJ構築物を用いる化合物Ark000007およびArk000008の蛍光消光実験の結果を示す。
図108は、三角形で示す小分子リガンドのための推定上の結合部位を有する以下の3つのRNA 3WJ構築物についての考えられる構造を示す。A)RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAM(シス3WJ、1つの対形成していないヌクレオチドを有する)、B)分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)、およびC)分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)。
図109は、以下のRNA構築物との化合物Ark0000013およびArk0000014の相互作用を測定する蛍光消光データを示す。A)RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAM(シス3WJ、1つの対形成していないヌクレオチドを有する)、B)分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)、およびC)分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)。
図110は、3WJ_0.0.0_5IB_3FAM RNA構築物を用いて試験した化合物Ark000007およびArk000008についてのサーマルシフトデータを示す。データ解析は、約5℃の融解温度シフト(すなわち、61.2℃から65.6℃)を伴ってArk000007についての有意な効果を示している。対照的に、Ark000008についてはわずかな効果しか観察されなかった。これらのデータは、Ark000007の存在が3WJの安定性を増大させることを示唆する。
図111は、RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAM(シス3WJ、1つの対形成していないヌクレオチドを有する)の存在下でのArk0000013およびArk0000014についてのサーマルシフトデータを示す。
図112は、分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAMの存在下でのArk0000013およびArk0000014についてのサーマルシフトデータを示す。
図113は、分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAMの存在下でのArk0000013およびArk0000014についてのサーマルシフトデータを示す。
図114は、CPNQの構造を示しており、プロトン共鳴、NMRスペクトル、およびエピトープマッピングの結果を与えている。
図115は、HP−AC008002−E01の構造を示しており、プロトン共鳴、NMRスペクトル、およびエピトープマッピングの結果を与えている。スケール化したSTD効果を事前の割り当てにしたがって分子上にプロットした。データは、両方のRNA構築物について、ピリジン環のプロトンがベンゼン環よりもRNAにより近接することを示唆する。脂肪族CH基は、その領域における緩衝液シグナルの重複に起因して観察できなかった。
図116は、HP−AC008001−E02の構造を示しており、プロトン共鳴、NMRスペクトル、およびエピトープマッピングの結果を与えている。スケール化したSTD効果を事前の割り当てにしたがって分子上にプロットした。データは、両方のRNA構築物について、複素環に最も近い芳香族プロトンがRNAプロトンにより近接することを示唆する。脂肪族プロトン共鳴は、直接飽和のアーティファクト/その領域における緩衝液シグナルの重複に起因してSTDによって評価できなかった(WaterLOGSYによるエピトープマッピング)。
図117は、HP−AT005003−C03の構造を示しており、プロトン共鳴、NMRスペクトル、およびエピトープマッピングの結果を与えている。スケール化したSTD効果を事前の割り当てにしたがって分子上にプロットした。シグナルの重複に起因して、CH基の個々の割り当てはできなかった。データは、両方のRNA構築物について、フラン部分のプロトンがフェニルよりもRNAプロトンにより近接することを示唆する。
図118は、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダプターを使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。
図119は、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダプターを使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。
図120は、DEL実験において使用するためのRNA標的配列のPAGE分析を示す。ゲルのレーンは以下を示す。1:NMR緩衝液中のHTT17CAG、2:ニュートラアビジン樹脂とのインキュベーション前、3:ニュートラアビジン樹脂とのインキュベーション後の上清、4:室温での1時間のDEL化合物とのインキュベーション後のRNA。RNAは樹脂からの放熱後に回収した。
図121は、本発明において使用するための表面プラズモン共鳴(SPR)法の例示的ステップを示す。
図122は、本発明において使用するための表面プラズモン共鳴(SPR)法の例示的ステップを示す。
ある実施形態の詳細な説明
1.本発明のある特定の実施形態の概説;定義
RNA標的ならびに疾患および障害との関連
治療のために取り組まれてきた分子標的の大部分はタンパク質である。しかしながら、様々なRNA分子が健常細胞および疾患細胞の両方において重要な調節的役割を果たすことが今や理解されている。タンパク質をコードするのはヒトゲノムのわずか1〜2%であるが、ゲノムの大部分が転写されることが現在では知られている(Carninciら、Science 309巻:1559〜1563頁、2005年)。よって、非コーディング転写物(非コーディングトランスクリプトーム)は新たな治療標的の大きな群を表す。microRNA(miRNA)および長鎖非コーディングRNA(lncRNA)などの非コーディングRNAは、転写、スプライシング、mRNAの安定性/分解、および翻訳を調節する。加えて、5’非翻訳領域(5’UTR)、3’UTR、およびイントロンなどのmRNAの非コーディング領域は、mRNAの発現レベル、選択的スプライシング、翻訳効率、ならびにmRNAおよびタンパク質の細胞内局在への影響において調節的役割を果たすことができる。RNAの二次構造および三次構造は、これらの調節的な活動にとって決定的に重要である。
顕著なことに、非コーディングトランスクリプトームにはコーディング転写物と比べてヒト疾患に関連するはるかに多くの単一ヌクレオチド多型(SNP)が存在することをGWAS研究は示した(Mauranoら、Science 337巻:1190〜1195頁、2012年)。したがって、非コーディングRNAおよびmRNAの非コーディング領域を治療のために標的化することで、以前は難治性であったヒト疾患を治療するための新規の剤をもたらすことができる。
mRNAを遮断する現行の治療アプローチは、遺伝子療法(Naldini、Nature 2015年、526巻、351〜360頁)、ゲノム編集(Coxら、Nature Medicine 2015年、21巻、121〜131頁)、または広範なオリゴヌクレオチド技術(アンチセンス、RNAiなど)(BennettおよびSwayze、Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2010年、50巻、259〜293頁)などの方法を必要とする。オリゴヌクレオチドは、標準的な塩基/塩基ハイブリダイゼーションを介してRNAの作用をモジュレートする。このアプローチの魅力は、遮断にさらされる配列から直接的に、オリゴヌクレオチドの基本的なファーマコフォアを定義できることである。これらの治療モダリティーのそれぞれは、重大な技術的、臨床的、および調節的な課題を抱えている。治療薬としてのオリゴヌクレオチド(例えば、アンチセンス、RNAi)のいくつかの限界としては、好ましくない薬物動態、経口バイオアベイラビリティの欠如、および血液脳関門通過の欠如が挙げられ、後者は神経学的疾患の治療用の非経口の薬物投与後に脳または脊髄に送達することを不可能にする。加えて、オリゴヌクレオチドは、脂質ナノ粒子などの複雑な送達系なしでは固形腫瘍内に効果的に取り込まれない。最後に、細胞および組織内に取り込まれたオリゴヌクレオチドの大部分はエンドソームなどの非機能性の区画に留まり、そこを逃れて標的が位置するサイトゾルおよび/または核に入る物質はごくわずかである。
「伝統的な」小分子は、腸からの優れた吸収、標的臓器への優れた分配、および優れた細胞透過を示すように最適化することができる。本発明は、標的RNAに結合してその活性をモジュレートする有益な薬物特性を有する「伝統的な」(すなわち、「リピンスキーに適合した」(Lipinskiら、Adv. Drug Deliv. Rev. 2001年、46巻、3〜26頁)小分子の使用を企図する。したがって、一態様では、本発明は、標的RNAに結合しその機能をモジュレートする小分子を同定する方法であって、標的RNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。一部の実施形態では、スクリーニング方法は、スクリーニングライブラリーを使用して新たなRNA標的を同定する。一部の実施形態では、標的RNAは、mRNAまたは非コーディングRNAから選択される。一部の実施形態では、RNA結合アッセイは、標的RNA上の結合部位(複数可)の一次配列中の位置を同定する。一部の実施形態では、小分子は、リピンスキーに適合している。
mRNAの標的化
mRNA内の非コーディング領域は、mRNAおよびタンパク質の発現レベルに影響することができる。簡潔に述べれば、これらは、翻訳効率に影響するIRESおよび上流オープンリーディングフレーム(uORF)、スプライシング効率および選択的スプライシングパターンに影響するイントロン配列、mRNAおよびタンパク質の局在性に影響する3’UTR配列、ならびにmRNAの分解および半減期を制御するエレメントを含む。これらのRNAエレメントの治療的モジュレーションは有益な効果を持つことができる。また、mRNAは、トリヌクレオチドリピートなどの単純反復配列の伸長を含み得る。RNAを含むこれらのリピート伸長は毒性であり得、特にある特定の神経学的および筋骨格疾患において、疾患病理を推進することが観察されている(GatchelおよびZoghbi、Nature Rev. Gen. 2005年、6巻、743〜755頁を参照)。加えて、翻訳の間の未熟な終止を軽減するために、スプライシングをモジュレートして終止コドンを導入する突然変異を有するエクソンをスキップすることができる。
小分子を使用して、様々な状況下での治療的利益のためにpre−mRNAのスプライシングをモジュレートすることができる。その一例は脊髄性筋萎縮症(SMA)である。SMAは運動ニューロン(SMN)のタンパク質の不十分な生存量の結果である。ヒトは、SMN1およびSMN2という2つのバージョンのSMN遺伝子を持つ。SMA患者は変異したSMN1遺伝子を持つため、この患者らのSMNタンパク質はSMN2のみに依存する。SMN2遺伝子は非効率的なスプライシングを引き起こすサイレント変異をエクソン7に有するため、SMN2転写物の大部分においてエクソン7がスキップされ、細胞内で急速に分解される欠陥タンパク質の生成に繋がる。その結果、この遺伝子座から産生されるSMNタンパク質の量が制限される。SMN2転写物のスプライシングの間にエクソン7が効率的に含まれるのを促進する小分子は、SMAの効果的な治療となるであろう(Palacinoら、Nature Chem. Biol.、2015年、11巻、511〜517頁)。したがって、一態様では、本発明は、標的pre−mRNAのスプライシングをモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を同定する方法であって、標的pre−mRNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。一部の実施形態では、pre−mRNAはSMN2転写物である。一部の実施形態では、疾患または障害は脊髄性筋萎縮症(SMA)である。
欠陥のあるスプライシングが疾患を引き起こさない場合であっても、スプライシングパターンの変化は疾患を正すために使用することができる。未熟な翻訳終結に繋がるナンセンス変異は、エクソン配列がインフレームであれば、エクソンスキッピングによって取り除くことができる。これにより、少なくとも部分的に機能的なタンパク質を創出することができる。エクソンスキッピングの使用の一例は、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)におけるジストロフィン遺伝子である。DMD患者における未熟な終結コドンに繋がる様々な異なる変異は、オリゴヌクレオチドによって促進されるエクソンスキッピングによって取り除くことができる(Faircloughら、Nature Rev. Gen.、2013年、14巻、373〜378頁で総説されている)。RNA構造に結合し、スプライシングに影響する小分子は、類似の効果を有することが予測される。したがって、一態様では、本発明は、標的pre−mRNAのスプライシングパターンをモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を同定する方法であって、標的pre−mRNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。一部の実施形態では、pre−mRNAはジストロフィン遺伝子転写物である。一部の実施形態では、小分子は、エクソンスキッピングを促進して未熟な翻訳終結を取り除く。一部の実施形態では、疾患または障害はデュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)である。
最後に、mRNAおよびその翻訳産物の発現は、非コーディング配列ならびに5’UTRおよび3’UTR内の構造を標的化することによって影響され得る。例えば、5’UTR内のRNA構造は翻訳効率に影響することができる。5’UTR内のヘアピンなどのRNA構造は翻訳に影響することが示されている。一般に、RNA構造は、mRNAの翻訳において決定的に重要な役割を果たすと考えられている。これらの2つの例としては、メインオープンリーディングフレームの翻訳レベルに影響することができる内部リボソーム進入部位(IRES)および上流オープンリーディングフレーム(uORF)である(KomarおよびHatzoglou、Frontiers Oncol. 5巻:233頁、2015年;Weingarten-Gabbayら、Science 351巻:pii:aad4939、2016年;Calvoら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106巻:7507〜7512頁;Le Quesneら、J. Pathol. 220巻:140〜151頁、2010年;Barbosaら、PLOS Genetics 9巻:e10035529頁、2013年)。例えば、全てのヒトmRNAのうちの半分近くがuORFを有しており、これらの多くはメインORFの翻訳を低下させる。これらのRNAを標的化する小分子は、治療的利益のために特定のタンパク質レベルをモジュレートするために使用され得る。したがって、一態様では、本発明は、標的pre−mRNAまたは標的mRNAの発現または翻訳効率をモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を産生する方法であって、標的pre−mRNAまたは標的mRNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。一部の実施形態では、小分子の結合部位は、5’UTR、内部リボソーム進入部位、または上流オープンリーディングフレームである。
本発明は、その同族mRNAを標的化することに基づく特定のタンパク質の発現を上方調節または下方調節するための小分子の使用を企図する。したがって、本発明は、小分子を用いて標的mRNAに関連する下流タンパク質の発現をモジュレートする方法であって、この小分子は、本明細書中に開示したスクリーニング方法にしたがって同定されている、方法を提供する。別の態様では、本発明は、標的mRNAに関連する下流タンパク質の発現をモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を産生する方法であって、標的mRNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。
一部の実施形態では、本発明は、mRNAによって媒介される疾患または障害を治療する方法であって、それを必要とする患者に本発明の化合物を投与するステップを含む、方法を提供する。そのような化合物は本明細書中に詳細に説明されている。
調節RNAの標的化
RNA標的の最大のセットは、転写されるがタンパク質に翻訳されない、「非コーディングRNA」と呼ばれるRNAである。非コーディングRNAは高度に保存されており、多くの種類の非コーディングRNAが広範な調節機能を果たしている。本明細書中で使用する場合、「非コーディングRNA」という用語は、micro−RNA(miRNA)、長鎖非コーディングRNA(lncRNA)、長鎖遺伝子間非コーディングRNA(lincRNA)、Piwi相互作用性RNA(piRNA)、競合内因性RNA(ceRNA)、および偽遺伝子を包含するが、これらに限定されない。非コーディングRNAのこれらの下位カテゴリーのそれぞれは、有意な治療的可能性を有する多数のRNA標的を与える。したがって、一部の実施形態では、本発明は、非コーディングRNAによって媒介される疾患を治療する方法を提供する。一部の実施形態では、疾患は、miRNA、lncRNA、lincRNA、piRNA、ceRNA、または偽遺伝子によって引き起こされる。別の態様では、本発明は、標的非コーディングRNAの活性をモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を産生する方法であって、標的非コーディングRNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。一部の実施形態では、標的非コーディングRNAは、miRNA、lncRNA、lincRNA、piRNA、ceRNA、または偽遺伝子である。
miRNAは、遺伝子発現を調節する短い二本鎖RNAである(ElliottおよびLadomery、Molecular Biology of RNA、第2版を参照)。各miRNAは多くのヒト遺伝子の発現に影響することができる。ヒトには2,000近くのmiRNAが存在する。これらのRNAは、細胞分化、細胞運命、運動性、生存、および機能を含めて多くの生物学的プロセスを調節する。miRNA発現レベルは、組織、細胞種、および疾患状況ごとに異なる。それらは、正常組織に対して腫瘍中で頻繁に異常発現し、それらの活性はがんにおいて重大な役割を果たし得る(総説については、Croce、Nature Rev. Genet. 10巻:704〜714頁、2009年;Dykxhoorn、Cancer Res. 70巻:6401〜6406頁、2010年を参照)。miRNAはがん遺伝子および腫瘍抑制因子を調節することが示されており、またそれら自体ががん遺伝子または腫瘍抑制因子として作用できる。一部は、上皮間葉移行(EMT)ならびにがん細胞の侵襲性および転移を促進することが示されている。発がん性miRNAの場合、それらの阻害は効果的な抗がん治療となり得る。したがって、一態様では、本発明は、標的miRNAの活性をモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を産生する方法であって、標的miRNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法を提供する。一部の実施形態では、miRNAはがん遺伝子または腫瘍抑制因子を調節し、あるいはがん遺伝子または腫瘍抑制因子として作用する。一部の実施形態では、疾患はがんである。一部の実施形態では、がんは固形腫瘍である。
miR−155、miR−17〜92、miR−19、miR−21、およびmiR−10bを含めて、治療的に標的化され得る多数の発がん性miRNAが存在する(StahlhutおよびSlack、Genome Med. 2013年、5巻、111頁を参照)。miR−155は、炎症、高血圧、心不全、およびがんにおいて病理学的役割を果たす。がんにおいて、miR−155は発がんカスケードおよびアポトーシス抵抗性、ならびにがん細胞侵襲性の増大を誘起する。miR−155の発現の変化が、病期、進行、および治療転帰を反映して多数のがんで報告されている。miR−155の過剰発現が報告されているがんとしては、乳がん、甲状腺癌、結腸がん、子宮頸がん、および肺がんである。miR−155は、乳がんの薬物耐性における役割を果たすことが報告されている。miR−17〜92(Oncomir−1とも呼ばれる)は、miR−17、20a、18a、19a、92−1、および19b−1を含む多シストロン性の1kbの一次転写物である。これはMYCによって活性化される。miR−19は多数の造血細胞において遺伝子発現およびシグナル伝達経路を変化させ、また白血病誘発およびリンパ腫発生を誘起する。これは多様なヒト固形腫瘍および血液がんに関与する。miR−21は発がん性miRNAであり、多数の腫瘍抑制因子の発現を低下させる。これはがん細胞の侵襲を刺激し、また胸部、卵巣、頸部、結腸、肺、肝臓、脳、食道、前立腺、膵臓、および甲状腺のがんを含めてヒトの多様ながんに関連する。したがって、上記の方法の一部の実施形態では、標的miRNAは、miR−155、miR−17〜92、miR−19、miR−21、またはmiR−10bから選択される。一部の実施形態では、疾患または障害は、乳がん、卵巣がん、子宮頸がん、甲状腺癌、結腸がん、肝臓がん、脳のがん、食道がん、前立腺がん、肺がん、白血病、またはリンパ節がんから選択されるがんである。一部の実施形態では、がんは固形腫瘍である。
腫瘍学を超えて、miRNAは、心臓血管疾患および代謝性疾患を含めて多くのその他の疾患において役割を果たす(QuiantおよびOlson、J. Clin. Invest. 123巻:11〜18頁、2013年;Olson、Science Trans. Med. 6巻: 239ps3、2014年;Baffy、J. Clin. Med. 4巻:1977〜1988頁、2015年)。
多くの成熟miRNAは長さが比較的短いため、小分子によって標的化されるために十分なフォールディングした三次元構造(thrtee-dimensional structure)を欠くことがある。しかしながら、そのようなmiRNAのレベルは、一次転写物またはpre−miRNAに結合して成熟miRNAの生合成を妨げる小分子によって低下され得ると考えられる。したがって、上記の方法の一部の実施形態では、標的miRNAは一次転写物またはpre−miRNAである。
lncRNAは200ヌクレオチド(nt)を上回るRNAであり、タンパク質をコードしない(RinnおよびChang、Ann. Rev. Biochem. 2012年、81巻、145〜166頁を参照;(総説については、MorrisおよびMattick、Nature Reviews Genetics 15巻:423〜437頁、2014年;MattickおよびRinn、Nature Structural & Mol. Biol. 22巻:5〜7頁、2015年;Iyerら、Nature Genetics 47巻(:199〜208頁、2015年)を参照)。lncRNAは、転写、スプライシング、およびmRNAの分解のレベルでタンパク質をコードするmRNAの発現に影響することができる。lncRNAはクロマチン構造を変化させることによって転写を増加または低下させるエピジェネティック調節因子を動員することによって転写を調節できることを相当数の研究が示している(例えば、HolochおよびMoazed、Nature Reviews Genetics 16巻:71〜84頁、2015年)。lncRNAは、がん、炎症性疾患、神経学的疾患、および心臓血管疾患を含めてヒト疾患に関連する(例えば、PresnerおよびChinnaiyan、Cancer Discovery 1巻:391〜407頁、2011年;Johnson、Neurobiology of Disease 46巻:245〜254頁、2012年;GutscherおよびDiederichs、RNA Biology 9巻:703〜719頁、2012年;Kumarら、PLOS Genetics 9巻:e1003201、2013年;van de Vondervoortら、Frontiers in Molecular Neuroscience、2013年;Liら、Int. J. Mol. Sci. 14巻:18790〜18808頁、2013年)。lncRNAを標的化することで、治療的利益のために特定の遺伝子およびタンパク質の発現を上方調節または下方調節し得る(例えば、Wahlestedt、Nature Reviews Drug Discovery 12巻:433〜446頁、2013年;GuilおよびEsteller、Nature Structural & Mol. Biol. 19巻:1068〜1075頁、2012年)。一般に、lncRNAは、mRNAと比べて低いレベルで発現される。多くのlncRNAは、クロマチンと物理的に会合しており(Wernerら、Cell Reports 12巻、1〜10頁、2015年)、タンパク質をコードする遺伝子に近接して転写される。lncRNAはしばしば、転写の部位において物理的に会合したままであり、シスで局所的に作用して隣接mRNAの発現を調節する。lncRNAの突然変異および調節異常はヒト疾患に関連するため、治療標的となり得る数多くのlncRNAが存在する。したがって、上記の方法の一部の実施形態では、標的非コーディングRNAはlncRNAである。一部の実施形態では、lncRNAは、がん、炎症性疾患、神経学的疾患、または心臓血管疾患に関連する。
lncRNAは、タンパク質をコードする遺伝子の発現を調節し、多くの異なるレベルで作用して転写、選択的スプライシング、およびmRNAの分解に影響する。例えば、lncRNAは、エピジェネティック調節因子であるPRC2に結合して遺伝子へのその動員を促進し、次いでこの遺伝子の転写はクロマチン修飾を介して抑止されることが示されている。lncRNAは、様々な調節タンパク質とのその会合を媒介する複雑な構造を形成し得る。これらのlncRNA構造に結合する小分子は、個々のlncRNAによって通常調節される遺伝子の発現をモジュレートするために使用され得る。
1つの例示的な(examplary)標的lncRNAはHOTAIRであり、これはヒト第12染色体上のHoxC遺伝子座から発現されるlncRNAである。その(is)発現レベルは低い(細胞あたり約100RNAコピー)。多くのlncRNAと異なり、HOTAIRは、トランスで作用して遠位の遺伝子の発現に影響することができる。HOTAIRは、エピジェネティックリプレッサーPRC2、および別の抑止的エピジェネティック調節因子であるLSD1/CoREST/REST複合体に結合する(Tsaiら、Science 329巻、689〜693頁、2010年)。HOTAIRは、高度に構造化されたRNAであり、そのヌクレオチドの50%より多くが塩基対形成に関与している。HOTAIRは、様々な種類のがんにおいて頻繁に異常調節されている(しばしば上方調節されている)(Yaoら、Int. J. Mol. Sci. 15巻:18985〜18999頁、2014年;Dengら、PLOS One 9巻:e110059頁、2014年)。HOTAIRの発現レベルが高いがん患者は、発現レベルが低い患者と比べて、予後が著しく不良である。HOTAIRは、アポトーシスの制御、増殖、転移、血管新生、DNA修復、化学療法抵抗性、および腫瘍細胞代謝に関与することが報告されている。HOTAIRは転移性乳がんにおいて高発現する。原発性胸部腫瘍における高レベルの発現はその後の転移および死の有意な予測因子である。HOTAIRは、食道扁平上皮癌に関連することも報告されており、また結腸直腸がん、子宮頸がん、胃がん、および子宮内膜癌における予後診断因子である。したがって、HOTAIR結合性小分子は新規の抗がん薬物候補である。したがって、上記の方法の一部の実施形態では、標的非コーディングRNAはHOTAIRである。一部の実施形態では、疾患または障害は、乳がん、食道扁平上皮癌、結腸直腸がん、子宮頸がん、胃がん、または子宮内膜癌である。
lncRNAの中で別の潜在的ながん標的はMALAT−1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1)であり、これはNEAT2(nuclear-enriched abundant transcript 2)としても知られている(Gutschnerら、Cancer Res. 73巻:1180〜1189頁、2013年;Brownら、Nat. Structural & Mol. Biol. 21巻:633〜640頁、2014年)。MALAT−1は高度に保存された7kbの核内lncRNAであり、核スペックル内に局在化する。MALAT−1は正常組織内で遍在的に発現されるが、多くのがんにおいて上方調節されている。MALAT−1は、肺がんを含めた多数のがんにおいて転移進行の予測マーカーである。MALAT−1は遺伝子発現の調節因子として機能して転写および/またはスプライシングに影響する可能性があるようである。MALAT−1ノックアウトマウスは表現型を有さず、このことはMALAT−1の正常機能が限られていることを示している。しかしながら、MALAT−1欠損がん細胞は遊走に障害があり、マウス異種移植腫瘍モデルにおいて形成する腫瘍がより少ない。MALAT−1を阻害するアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)は、マウスにおいて腫瘍生着後の転移形成を防止する。いくつかのマウス異種移植腫瘍モデルのデータは、ASOによるMALAT−1のノックダウンは原発性腫瘍の成長および転移の両方を阻害し得ることを示している。よって、MALAT−1を標的化する小分子は、腫瘍成長および転移の阻害に効果的であることが予測される(exptected)。したがって、上記の方法の一部の実施形態では、標的非コーディングRNAはMALAT−1である。一部の実施形態では、疾患または障害は、肺がんなどのMALAT−1が上方調節されるがんである。
一部の実施形態では、本発明は、非コーディングRNA(HOTAIRまたはMALAT−1など)によって媒介される疾患または障害を治療する方法であって、それを必要とする患者に本発明の化合物を投与するステップを含む、方法を提供する。そのような化合物は本明細書中に詳細に説明されている。
毒性RNA(リピートRNA)の標的化
mRNA中の単純反復はしばしばヒト疾患に関連する。これらはしばしば、排他的ではないが、CAGなどの3ヌクレオチドの反復(「トリプレットリピート」)である(総説については、GatchelおよびZoghbi、Nature Reviews Genetics 6巻:743〜755頁、2005年;Krzyzosiakら、Nucleic Acids Res. 40巻:11〜26頁、2012年;BudworthおよびMcMurray、Methods Mol. Biol. 1010巻:3〜17頁、2013年を参照)。トリプレットリピートはヒトゲノム中に豊富に存在し、世代を経るにつれて伸長する傾向がある。おおよそ40のヒト疾患が反復配列の伸長に関連している。トリプレットの伸長によって引き起こされる疾患は、トリプレットリピート伸長疾患(TRED)として知られる。健常個体は様々な数のトリプレットリピートを持つが、それより多い反復数になると疾患を引き起こす閾値が存在する。閾値は障害ごとに様々である。トリプレットリピートは不安定であり得る。遺伝子が引き継がれるにつれて反復数が増加することがあり、世代が進むにつれて状態がより重篤となり得るか、またはより早期に発症し得る。個体が正常範囲内でいくつかの反復を持つ場合、次の世代に引き継がれる時に反復は伸長されないことが予期される。反復数が前突然変異の範囲内(正常であるが、不安定な反復数)にある場合、次の世代への遺伝の際に反復が伸長することもあるし、しないこともある。前突然変異を持つ正常個体は該状態を有しないが、完全な突然変異の範囲内にあるトリプレットリピートを受け継ぎ罹患することになる子供を持つリスクがある。TREDは、常染色体顕性、常染色体劣性、またはX連鎖性であり得る。より頻繁に見られるトリプレットリピート障害は常染色体顕性である。
反復はmRNAのコーディング部分または非コーディング部分にあることができる。非コーディング領域内の反復の場合、反復は5’UTR配列、イントロン、または3’UTR配列内に存在し得る。コーディング領域内の反復配列によって引き起こされる疾患のいくつかの例を表1に示す。
mRNAの非コーディング領域内にある反復配列によって引き起こされる疾患のいくつかの例を表2に示す。
反復配列に起因する毒性は、毒性RNAそれ自体の作用の直接の結果であり得るか、あるいは、リピート伸長がコード配列内にある場合、RNAおよび/または異常タンパク質の毒性に起因し得る。リピート伸長RNAは、決定的に重要なRNA結合タンパク質(RBP)をフォーカス内に隔離することによって作用することができる。隔離されるRBPの一例は、Muscleblindファミリーのタンパク質MBNL1である。RBPの隔離は、スプライシングの欠陥ならびにRNAおよびタンパク質の核細胞質輸送の欠陥に繋がる。RBPの隔離はmiRNA生合成にも影響することができる。RNA生物学におけるこれらの擾乱は、ニューロンの機能および生存に大きく影響して様々な神経学的疾患に繋がり得る。
RNA中の反復配列は、RBPに結合し、正常なRNA生物学に影響する二次構造および三次構造を形成する。疾患の一具体例は、筋強直性ジストロフィー(DM1;筋強直性ジストロフィー(dystrophia myotonica))であり、これは筋肉衰弱および収縮後の筋肉の緩慢な弛緩によって特徴付けられるよく見られる遺伝性の筋肉疾患である(Machuca-Tziliら、Muscle Nerve 32巻:1〜18頁、2005年)。これは筋強直性ジストロフィー(dystrophia myotonica)プロテインキナーゼ(DMPK)遺伝子の3’UTRのCUG伸長によって引き起こされる。この反復を含むRNAは、スプライシング調節因子MBNL1およびCUGリピート結合タンパク質(CELF1)への影響を通じていくつもの発生的に調節される転写物の選択的スプライシングの誤調節を引き起こす(Wheelerら、Science 325巻:336〜339頁、2009年)。DMPKの転写物内のCUGリピートに結合する小分子は、RNA構造を変化させ、病巣形成を防止し、これらのスプライシング(spicing)調節因子への影響を軽減するであろう。最もよく見られる遺伝性の精神遅滞である脆弱性X症候群(FXS)は、FMR1遺伝子の5’UTR内のCGGリピート伸長の結果である(Lozanoら、Intractable Rare Dis. Res. 3巻:134〜146頁、2014年)。FMRPは、多くのmRNAの翻訳の調節、およびタンパク質輸送にとって決定的に重要であり、またシナプス発生および神経可塑性のために必須のタンパク質である。よって、その欠損は神経病理に繋がる。このCGGリピートRNAを標的化する小分子は、FMR1 mRNAおよびFMRPタンパク質の発現の抑制を軽減し得る。満たされていない非常に大きな医学上の必要性を持つ別のTREDはハンチントン病(HD)である。HDは、運動、認知、および精神医学的な変化を伴う進行性の神経学的障害である(Zuccatoら、Physiol Rev. 90巻:905〜981頁、2010年)。HTT遺伝子のコード配列内のCAGリピートは、転写、小胞輸送、ミトコンドリア機能、およびプロテアーゼ活性への有害な影響を持つらしいポリグルタミンリピートを有するタンパク質に繋がるので、HDはポリグルタミンまたはポリQ障害として特徴付けられる。しかしながら、HTTのCAGリピートRNAそれ自体もまた、核内封入体内へのMBNL1タンパク質の隔離を含めて毒性を示す。その他の一具体例は、C9orf72(chromosome 9 open reading frame 72)遺伝子内のGGGGCCリピート伸長であり、これは家族性前頭側頭型認知症(FTD)および筋萎縮性側索硬化症(ALS)の両方においてよく見られる(Lingら、Neuron 79巻:416〜438頁、2013年;Haeuslerら、Nature 507巻:195〜200頁、2014年)。リピートRNA構造は、決定的に重要なRNA結合タンパク質を隔離する核内フォーカスを形成する。GGGGCCリピートRNAはまた、RanGAP1に結合してそれを隔離して、RNAおよびタンパク質の核細胞質間輸送を害する(Zhangら、Nature 525巻:56〜61頁、2015年)。これらのリピート伸長RNAのいずれかを選択的に標的化することは、これらの神経学的疾患における治療的利益を与え得る。
本発明は、タンパク質の発現の仲介またはタンパク質の発現の調節を通じて作用するのではなく、異常なRNAそれ自体が病原性効果を引き起こす疾患または障害を治療する方法を企図する。一部の実施形態では、疾患または障害は、上記したものまたは表1および2に記載のものなどの、リピートRNAによって媒介される。一部の実施形態では、疾患または障害は、反復がmRNAのコーディング領域内にあるリピート伸長疾患である。一部の実施形態では、疾患または障害は、反復がmRNAの非コーディング領域内にあるリピート伸長疾患である。一部の実施形態では、疾患または障害は、ハンチントン病(HD)、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症(DRPLA)、球脊髄性筋萎縮症(SBMA)、または、SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、SCA7、もしくはSCA17から選択される脊髄小脳失調症(SCA)から選択される。一部の実施形態では、疾患または障害は、脆弱性X症候群、筋強直性ジストロフィー(DM1または筋強直性ジストロフィー(dystrophia myotonica))、フリードライヒ運動失調症(FRDA)、SCA8、SCA10、もしくはSCA12から選択される脊髄小脳失調症(SCA)、またはC9FTD(筋萎縮性側索硬化症またはALS)から選択される。
一部の実施形態では、疾患は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、ハンチントン病(HD)、前頭側頭型認知症(FTD)、筋強直性ジストロフィー(DM1または筋強直性ジストロフィー(dystrophia myotonica))、または脆弱性X症候群である。
一部の実施形態では、本発明は、リピートRNAによって媒介される疾患または障害を治療する方法であって、それを必要とする患者に本発明の化合物を投与するステップを含む、方法を提供する。そのような化合物は本明細書中に詳細に説明されている。
標的リピート伸長RNAの活性をモジュレートして疾患または障害を治療する小分子を産生する方法であって、標的リピート伸長RNAへの結合について1つまたは複数の開示した化合物をスクリーニングするステップ、および本明細書中に開示したRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法も提供される。一部の実施形態では、リピート伸長RNAは、HD、DRPLA、SBMA、SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、SCA7、またはSCA17から選択される疾患または障害を引き起こす。一部の実施形態では、疾患または障害は、脆弱性X症候群、DM1、FRDA、SCA8、SCA10、SCA12、またはC9FTDから選択される。
その他の標的RNAおよび疾患/状態
多数のさらなるRNAと疾患または状態との間に関連が存在することが知られており、そのいくつかを下記の表3に示す。したがって、上記の方法の一部の実施形態では、標的RNAは表3に示すものから選択される。一部の実施形態では、疾患または障害は表3に示すものから選択される。



2.化合物およびその実施形態
本発明の化合物、および薬学的に許容されるその組成物は、創薬において使用するための剤として、標的RNAに関連する疾患または状態を治療し、予防し、または改善するためのRNAモジュレーターとして、ならびに活性部位またはアロステリック部位の位置および/または構造、および/または標的RNAの三次構造を決定する方法において使用するために効果的であることが今や分かっている。
一態様では、本発明の化合物、およびその医薬組成物は、標的RNA上の1つまたは複数の結合部位(活性部位またはアロステリック部位など)に選択的に結合して標的RNAに関連する疾患または状態を治療し、予防し、または改善する小分子リガンドを同定するのに有用である。
別の態様では、本発明の化合物、およびその医薬組成物は、例えば、標的RNAをモジュレートして、標的RNAに関連する疾患または状態を治療し、予防し、または改善するための治療剤として有用である。例えば、理論に縛られることを望まないが、開示した化合物は、小分子リガンドの結合部位の近位にある標的RNAの2’−OHへの修飾部分の共有結合による標的RNAの非可逆的な阻害剤として作用し得る。
別の態様では、本発明の化合物、およびその医薬組成物は、活性部位またはアロステリック部位の位置および/または構造、ならびに/あるいは標的RNAの三次構造を決定するのに有用である。
一部の実施形態では、本発明は、
(a)標的RNA上の1つまたは複数の結合部位に選択的に結合する小分子リガンド、
(b)標的RNAの1つまたは複数の2’−OHへの共有結合を形成する修飾部分(または「弾頭」)、
(c)任意選択で、クリック実行可能基、
(d)任意選択で、プルダウン基、および
(e)小分子リガンドと修飾部分、および任意選択でクリック実行可能基とを共有結合的に連結するテザー基
を含む化合物を提供する。
いずれの特定の理論にも縛られることを望まないが、本発明の化合物は、標的RNA上の1つまたは複数の活性部位またはアロステリック部位、あるいは小分子リガンドと標的RNAの構造との間の結合相互作用によって決定されるその他の部位に選択的に結合すること、標的RNAの1つまたは複数の2’−OH基を共有結合的に修飾すること、および2’−OHの修飾パターンはRNAリガンドをRNA弾頭に接続するテザーの長さおよびコンフォメーションによって拘束されるので2’−OH修飾ヌクレオチドの分布のシークエンシング解析によって活性部位またはその他の結合部位を同定するためにその後に使用され得ると考えられる。標的RNAは、該化合物との接触前に細胞内、細胞溶解物中、または単離された形態で存在し得る。開示した化合物のライブラリーのスクリーニングにより、標的RNAの活性の非常に強力な小分子モジュレーターが同定される。そのようなスクリーニングによって同定されるそのような小分子は、それを必要とする患者において疾患または状態を治療し、予防し、または改善するための標的RNAのモジュレーターとして使用され得ることが理解される。
ある特定の実施形態では、提供される化合物は、図2および図5〜31に示すような、I型、II型、およびIII型という3つの群に分類される。
I型の化合物は、一般式I:

または薬学的に許容されるその塩を有する(式中、
リガンドは小分子RNA結合剤であり、
は二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、各記号は下記に定義される通りである)。
II型の化合物は、一般式II:

または薬学的に許容されるその塩を有する(式中、
リガンドは小分子RNA結合剤であり、
およびTのそれぞれは独立して二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
CGはクリック実行可能基であり、各記号は下記に定義される通りである)。
III型の化合物は、一般式III:

または薬学的に許容されるその塩を有する(式中、
リガンドは小分子RNA結合剤であり、
は三価のテザー基であり、
は二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
CGはクリック実行可能基であり、各記号は下記に定義される通りである)。
別の態様では、本発明は、標的RNAおよび式I、II、またはIIIのいずれかの化合物を含むRNAコンジュゲート(式中、Rmodは標的RNAへの共有結合を形成している)を提供する。
一部の実施形態では、本発明は、式IVのRNAコンジュゲート:

(式中、リガンドは標的RNAに結合する小分子であり、
RNAは標的RNAを表し、
は二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
modとRNAとの間の−O−は標的RNAの2’ヒドロキシルからRmodへの共有結合を表し、各記号は下記に定義される通りである)を提供する。
一部の実施形態では、本発明は、式VのRNAコンジュゲート:

(式中、リガンドは標的RNAに結合する小分子であり、
RNAは標的RNAを表し、
は三価のテザー基であり、
は二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
CGはクリック実行可能基であり、
modとRNAとの間の−O−は標的RNAの2’ヒドロキシルからRmodへの共有結合を表し、各記号は下記に定義される通りである)を提供する。
一部の実施形態では、本発明は、式VIのRNAコンジュゲート:

(式中、リガンドは標的RNAに結合する小分子であり、
RNAは標的RNAを表し、
およびTは各々独立して二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
CGはクリック実行可能基であり、
modとRNAとの間の−O−は標的RNAの2’ヒドロキシルからRmodへの共有結合を表し、各記号は下記に定義される通りである)を提供する。
別の態様では、本発明は、標的RNA式IIまたはIIIの化合物、およびプルダウン基を含むコンジュゲート(式中、Rmodは標的RNAへの共有結合を形成している)を提供する。
一部の実施形態では、本発明は、式VIIのRNAコンジュゲート:

(式中、リガンドは標的RNAに結合する小分子であり、
RNAは標的RNAを表し、
は三価のテザー基であり、
は二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
CGはクリック実行可能基であり、
PDはプルダウン基であり、
modとRNAとの間の−O−は標的RNAの2’ヒドロキシルからRmodへの共有結合を表し、各記号は下記に定義される通りである)を提供する。一部の実施形態では、RCGは、

である。
一部の実施形態では、本発明は、式VIIIのRNAコンジュゲート:

(式中、リガンドは標的RNAに結合する小分子であり、
RNAは標的RNAを表し、
およびTは二価のテザー基であり、
modはRNA修飾部分であり、
PDはプルダウン基であり、
modとRNAとの間の−O−は標的RNAの2’ヒドロキシルからRmodへの共有結合を表し、各記号は下記に定義される通りである)を提供する。一部の実施形態では、RCGは、

である。
一部の実施形態では、化合物またはコンジュゲートは、図5〜31に示す式、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、もしくは互変異性体から選択される。
一部の実施形態では、化合物は、図66〜68、70〜75、もしくは77〜94に示す化合物、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、もしくは互変異性体から選択される。
小分子RNAリガンド
RNAに結合できる新規の小分子リガンドの設計および合成は、大部分が未開発の治療的可能性を表す。マクロライド(例えば、エリスロマイシン、アジスロマイシン)、アルカロイド(例えば、ベルベリン、パルマチン)、アミノグリコシド(例えば、パロモマイシン、ネオマイシンB、カナマイシンA)、テトラサイクリン(例えば、ドキシサイクリン、オキシテトラサイクリン)、テオフィリン、リボシル、トリプチセン、およびオキサゾリジノン(例えば、リネゾリド、テジゾリド)を含めて、ある特定の小分子リガンドはRNAに結合することが知られており、RNA標的化薬物としての小分子の探索の道を開く。さらには、キノリン核を含むある特定の化合物(その1つはCPNQである)はRNAに結合できることが今や分かっている。CPNQは下記の構造:

を有する。
したがって、一部の実施形態では、小分子リガンドはCPNQまたは薬学的に許容されるその塩から選択される。他の実施形態では、リガンドは、CPNQに関連するキノリン化合物から選択され、該化合物は例えば、下記の表6もしくは表7のいずれか1つ、または図97〜105のいずれか1つにおいて提供される化合物、あるいは薬学的に許容されるその塩などである。
一部の実施形態では、CPNQまたはCPNQに関連するキノリンは、本明細書中に記載するようなそれぞれの実施形態にしたがって、1つまたは複数の利用可能な位置において修飾されて水素がテザー(−T−および/または−T−)、クリック実行可能基(−RCG)、または弾頭(−Rmod)によって置き換えられている。例えば、CPNQまたはCPNQに関連するキノリンは、以下の式:

(式中、Rmodは、任意選択で−RCGまたは−T−RCGにより置換されており、さらに任意選択でプルダウン基により置換されている)の1つ、または薬学的に許容されるその塩を有し得る。式IXまたは式Xの化合物は、さらに任意選択で、下記に定義されるような1つまたは複数の任意選択の置換基(例えば、1つまたは2つの任意選択の置換基)により置換されていてもよい。
有機色素、アミノ酸、生物学的補因子、金属錯体、およびペプチドもまたRNA結合能力を示す。リボスイッチ、伸長されたヌクレオチドリピートを有するRNA分子、およびウイルスRNAエレメントなどのRNAをモジュレートすることが可能である。
本明細書中で使用する場合、「標的RNAに結合する小分子」、「小分子RNA結合剤」、「親和性部分」、または「リガンド部分」という用語は、開示した方法での使用、または標的RNAに関連する疾患を治療し、予防し、もしくは改善するための使用のために十分な親和性および特異性を以って標的RNAに結合できる小分子と一般に分類される全ての化合物を包含する。本発明において使用するためのRNAに結合する小分子は、標的RNAの1つまたは複数の二次構造または三次構造のエレメントに結合し得る。これらの部位としては、RNAトリプレックス、ヘアピン、バルジループ、シュードノット、内部ループ、および本明細書において記載または参照するその他のより高次のRNA構造モチーフが挙げられる。
したがって、一部の実施形態では、標的RNA(例えば、上記式I〜VIIIのリガンド)に結合する小分子は、マクロライド、アルカロイド、アミノグリコシド、テトラサイクリンファミリーのメンバー、オキサゾリジノン、SMN2リガンド(例えば、図34に示すもの)、リボシルもしくはその類似体、アントラセン、トリプチセン、テオフィリンもしくはその類似体、またはCPNQもしくはその類似体から選択される。一部の実施形態では、標的RNAに結合する小分子は、パロモマイシン、ネオマイシン(ネオマイシンBなど)、カナマイシン(カナマイシンAなど)、リネゾリド、テジゾリド、プレウロムチリン、リボシル、NVS−SM1、アントラセン、トリプチセン、またはCPNQもしくはその類似体から選択され、ここで各小分子は、任意選択で、以下で定義するような1つまたは複数の「任意選択の置換基」(例えば、1つ、2つ、3つ、または4つ(例えば、1つまたは2つ)の任意選択の置換基)により置換されていてもよい。一部の実施形態では、小分子は、図32〜36に示すもの、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、もしくは互変異性体から選択される。一部の実施形態では、小分子は、図37〜44に示すもの、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、もしくは互変異性体から選択される。一部の実施形態では、小分子は、図97〜105に示すもの、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、もしくは互変異性体から選択される。一部の実施形態では、小分子は、表6もしくは表7に示すもの、または薬学的に許容されるその塩、立体異性体、もしくは互変異性体から選択される。
一部の実施形態では、リガンドは、標的RNA中のジャンクション、ステムループ、またはバルジに結合する。一部の実施形態では、リガンドは、核酸の三方向ジャンクション(three-way junction)(3WJ)に結合する。一部の実施形態では、3WJは、2つのRNA分子の間のトランス3WJである。一部の実施形態では、3WJは、miRNAとmRNAとの間のトランス3WJである。
本発明の化合物は、本明細書中に一般的に記載した化合物を包含し、さらに本明細書中に開示したクラス、サブクラス、および種によって示されている。本明細書中で使用する場合、別段の記載がなければ以下の定義が適用される。本発明の目的のために、化学元素は、Handbook of Chemistry and Physics、第75版中のCAS方式の元素周期表にしたがって特定される。さらに、有機化学の一般原則は、「Organic Chemistry」、Thomas Sorrell、University Science Books、Sausalito:1999年、および「March's Advanced Organic Chemistry」、第5版、Smith, M.B.およびMarch, J.編、John Wiley & Sons、New York:2001年(これらの内容の全体は参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。
本明細書中で使用する場合、「脂肪族」または「脂肪族基」という用語は、直鎖(すなわち、非分岐鎖)または分岐鎖の、置換または非置換の、完全飽和であるかまたは1つもしくは複数の不飽和単位を含む炭化水素鎖、あるいは、完全飽和であるかまたは1つもしくは複数の不飽和単位を含むが、芳香族ではない単環式炭化水素または二環式炭化水素(本明細書中で「炭素環」、「脂環式」、または「シクロアルキル」とも称する)であって、分子の残部への単一の結合点を有するものを意味する。別段の規定がなければ、脂肪族基は1〜6個の脂肪族炭素原子を含む。一部の実施形態では、脂肪族基は1〜5個の脂肪族炭素原子を含む。他の実施形態では、脂肪族基は1〜4個の脂肪族炭素原子を含む。また他の実施形態では、脂肪族基は1〜3個の脂肪族炭素原子を含み、さらに他の実施形態では、脂肪族基は1〜2個の脂肪族炭素原子を含む。一部の実施形態では、「脂環式」(または「炭素環」もしくは「シクロアルキル」)とは、完全飽和であるかまたは1つもしくは複数の不飽和単位を含むが、芳香族ではなく、分子の残部への単一の結合点を有する単環式C〜C炭化水素を指す。好適な脂肪族基としては、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびこれらのハイブリッド((シクロアルキル)アルキル、(シクロアルケニル)アルキル、または(シクロアルキル)アルケニルなど)が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用する場合、「架橋二環式」という用語は、任意の二環式環系、すなわち、炭素環または複素環の、飽和または部分不飽和の、少なくとも1つの橋を有する、二環式環系を指す。IUPACによって定義される通り、「橋」とは、2つの橋頭を接続する複数原子の非分岐鎖、または1つの原子もしくは原子価結合であり、ここで「橋頭」とは、3つまたはそれより多くの骨格原子(水素を除く)に結合しているその環系の任意の骨格原子である。一部の実施形態では、架橋二環式基は、7〜12個の環員、および独立して窒素、酸素、または硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する。そのような架橋二環式基は当該技術分野において周知であり、そして各基が任意の置換可能な炭素原子または窒素原子において分子の残部に結合している、以下に記載する基を包含する。別段の規定がなければ、架橋二環式基は、任意選択で、脂肪族基について記載したような1つまたは複数の置換基で置換されている。追加的または代替的に、架橋二環式基の任意の置換可能な窒素は、任意選択で置換されている。例示的な架橋二環式としては、


が挙げられる。
「低級アルキル」という用語は、C1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル基を指す。例示的な低級アルキル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、およびtert−ブチルである。
「低級ハロアルキル」という用語は、1つまたは複数のハロゲン原子で置換されている、C1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル基を指す。
「ヘテロ原子」という用語は、酸素、硫黄、窒素、リン、またはケイ素(窒素、硫黄、リン、またはケイ素の任意の酸化形態、任意の塩基性窒素の四級化形態、あるいは複素環式環の置換可能な窒素(例えば、(3,4−ジヒドロ−2H−ピロリルにおけるような)N、(ピロリジニルにおけるような)NH、または(N−置換ピロリジニルにおけるような)NRを包含する)のうちの1つまたは複数を意味する。
本明細書中で使用する場合、「不飽和」という用語は、ある部分が1つまたは複数の不飽和単位を有することを意味する。
本明細書中で使用する場合、「二価のC1〜8(もしくはC1〜6)の飽和または不飽和の、直鎖または分岐鎖の炭化水素鎖」という用語は、本明細書において定義するような、直鎖または分岐鎖の、二価のアルキレン鎖、アルケニレン鎖、およびアルキニレン鎖を指す。
「アルキレン」という用語は、二価のアルキル基を指す。「アルキレン鎖」は、ポリメチレン基、すなわち−(CH−であり、ここでnは正の整数、好ましくは1〜6、1〜4、1〜3、1〜2、または2〜3である。置換アルキレン鎖は1つまたは複数のメチレン水素原子が置換基で置き換えられているポリメチレン基である。好適な置換基としては、置換脂肪族基について下記するものが挙げられる。
「アルケニレン」という用語は、二価のアルケニル基を指す。置換アルケニレン鎖は、少なくとも1つの二重結合を含み、1つまたは複数の水素原子が置換基で置き換えられているポリメチレン基である。好適な置換基としては置換脂肪族基について下記するものが挙げられる。
本明細書中で使用する場合、「シクロプロピレニル」という用語は、以下の構造:

の二価のシクロプロピル基を指す。
「ハロゲン」という用語は、F、Cl、Br、またはIを意味する。
単独で、または「アラルキル」、「アラルコキシ」、もしくは「アリールオキシアルキル」におけるようにより大きい部分の一部として使用される「アリール」という用語は、合計5〜14個の環員を有し、その系内の少なくとも1つの環が芳香族であり、かつその系内の各環が3〜7個の環員を含む、単環式または二環式環系を指す。「アリール」という用語は、「アリール環」という用語と互換的に使用され得る。本発明のある特定の実施形態では、「アリール」とは芳香環系を指し、これにはフェニル、ビフェニル、ナフチル、アントラシルなどが含まれるがこれらに限定されず、またこれらは1つまたは複数の置換基を有していてもよい。本明細書中で使用する場合、「アリール」という用語の範囲には、芳香環が1つまたは複数の非芳香環に縮合している基(例えば、インダニル、フタルイミジル、ナフタイミジル、フェナントリジニル、またはテトラヒドロナフチルなど)も含まれる。
単独で、またはより大きい部分(例えば、「ヘテロアラルキル」または「ヘテロアラルコキシ」)の一部として使用される「ヘテロアリール」および「ヘテロアラ−」という用語は、5〜10個の環原子、好ましくは5個、6個、または9個の環原子を有し、環状配置で共有された6個、10個、または14個のπ電子を有し、かつ炭素原子に加えて1〜5個のヘテロ原子を有する基を指す。「ヘテロ原子」という用語は、窒素、酸素、または硫黄を指し、窒素または硫黄の任意の酸化形態、および塩基性窒素の任意の四級化形態を包含する。ヘテロアリール基としては、限定するものではないが、チエニル、フラニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、オキサジアゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、チアジアゾリル、ピリジル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、インドリジニル、プリニル、ナフチリジニル、およびプテリジニルが挙げられる。本明細書中で使用する場合、「ヘテロアリール」および「ヘテロアラ−」という用語はまた、複素芳香環が1つまたは複数のアリール環、脂環式環、またはヘテロシクリル環に縮合しており、そのラジカルまたは結合点がその複素芳香環上にある基を包含する。非限定的な例としては、インドリル、イソインドリル、ベンゾチエニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、インダゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、フタラジニル、キナゾリニル、キノキサリニル、4H−キノリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、テトラヒドロキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、およびピリド[2,3−b]−1,4−オキサジン−3(4H)−オンが挙げられる。ヘテロアリール基は、単環式であっても二環式であってもよい。「ヘテロアリール」という用語は、「ヘテロアリール環」、「ヘテロアリール基」、または「ヘテロ芳香族」という用語と互換的に使用されてよく、これらの用語のいずれも、任意選択で置換されている環を包含する。「ヘテロアラルキル」という用語は、ヘテロアリールにより置換されたアルキル基を指し、ここでアルキル部分およびヘテロアリール部分は独立して、任意選択で置換されている。
本明細書中で使用する場合、「複素環」、「ヘテロシクリル」、「複素環式ラジカル」、および「複素環式環」という用語は、互換的に使用され、安定な5〜7員の単環式または7〜10員の二環式の複素環式部分であって、飽和または部分不飽和のいずれかであり、かつ炭素原子に加えて1つまたは複数の、好ましくは1〜4個の、上で定義したようなヘテロ原子を有するものを指す。複素環の環原子に関して使用する場合、「窒素」という用語は、置換された窒素を包含する。一例としては、酸素、硫黄または窒素から選択される0〜3個のヘテロ原子を有する飽和または部分不飽和の環において、窒素は、(3,4−ジヒドロ−2H−ピロリルにおけるような)N、(ピロリジニルにおけるような)NH、または(N−置換ピロリジニルにおけるような)NRであり得る。
複素環式環は、そのペンダント基に、安定な構造をもたらす任意のヘテロ原子または炭素原子において結合することができ、環原子のいずれかは任意選択で置換されていてもよい。そのような飽和または部分不飽和の複素環式ラジカルとしては、限定するものではないが、例えば、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ピロリジニル、ピペリジニル、ピロリニル、テトラヒドロキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、デカヒドロキノリニル、オキサゾリジニル、ピペラジニル、ジオキサニル、ジオキソラニル、ジアゼピニル、オキサゼピニル、チアゼピニル、モルホリニル、およびキヌクリジニルが挙げられる。「複素環」、「ヘテロシクリル」、「ヘテロシクリル環」、「複素環式基」、「複素環式部分」、および「複素環式ラジカル」という用語は、本明細書中で互換的に使用され、そしてまた、ヘテロシクリル環が1つまたは複数のアリール環、ヘテロアリール環、または脂環式環に縮合している基(例えば、インドリニル、3H−インドリル、クロマニル、フェナントリジニル、またはテトラヒドロキノリニルなど)を包含する。ヘテロシクリル基は、単環式であっても二環式であってもよい。「ヘテロシクリルアルキル」という用語は、ヘテロシクリルにより置換されたアルキル基を指し、ここでアルキル部分およびヘテロシクリル部分は独立して、任意選択で置換されている。
本明細書中で使用する場合、「部分不飽和」という用語は、少なくとも1つの二重結合または三重結合を含む環部分を指す。「部分不飽和」という用語は、複数の不飽和部位を有する環を包含することを意図するが、本明細書中で定義するようなアリール部分またはヘテロアリール部分を包含することは意図しない。
本明細書中に記載する場合、本発明の化合物は、「任意選択で置換されている」部分を含み得る。一般に、「置換されている」という用語は、「任意選択で」という用語が先行しようと先行しまいと、指定される部分の1つまたは複数の水素が好適な置換基で置き換えられていることを意味する。別段に示さない限り、「任意選択で置換されている」基は、その基の各置換可能な位置において好適な置換基(「任意選択の置換基」)を有してもよく、任意の所与の構造中の1つより多くの位置が特定の基から選択される1つより多くの置換基で置換され得る場合、その置換基はあらゆる位置で同じであってもよいし、異なっていてもよい。本発明によって想定される置換基の組合せは、好ましくは、安定なまたは化学的に実現可能な化合物の形成をもたらす組合せである。本明細書中で使用する場合、「安定な」という用語は、それらの産生、検出、およびある特定の実施形態では、それらの回収、精製、および本明細書中に開示した1つまたは複数の目的のための使用を可能にする条件に供された時に、実質的に変化しない化合物を指す。
「任意選択で置換されている」基の置換可能な炭素原子上の好適な一価の置換基は、独立して、ハロゲン;−(CH0〜4;−(CH0〜4OR;−O(CH0〜4、−O−(CH0〜4C(O)OR°;−(CH0〜4CH(OR;−(CH0〜4SR;−(CH0〜4Ph(これはRで置換されていてもよい);−(CH0〜4O(CH0〜1Ph(これはRで置換されていてもよい);−CH=CHPh(これはRで置換されていてもよい);−(CH0〜4O(CH0〜1−ピリジル(これはRで置換されていてもよい);−NO;−CN;−N;−(CH0〜4N(R;−(CH0〜4N(R)C(O)R;−N(R)C(S)R;−(CH0〜4N(R)C(O)NR ;−N(R)C(S)NR ;−(CH0〜4N(R)C(O)OR;−N(R)N(R)C(O)R;−N(R)N(R)C(O)NR ;−N(R)N(R)C(O)OR;−(CH0〜4C(O)R;−C(S)R;−(CH0〜4C(O)OR;−(CH0〜4C(O)SR;−(CH0〜4C(O)OSiR ;−(CH0〜4OC(O)R;−OC(O)(CH0〜4SR−、SC(S)SR°;−(CH0〜4SC(O)R;−(CH0〜4C(O)NR ;−C(S)NR ;−C(S)SR°;−SC(S)SR°、−(CH0〜4OC(O)NR ;−C(O)N(OR)R;−C(O)C(O)R;−C(O)CHC(O)R;−C(NOR)R;−(CH0〜4SSR;−(CH0〜4S(O);−(CH0〜4S(O)OR;−(CH0〜4OS(O);−S(O)NR ;−(CH0〜4S(O)R;−N(R)S(O)NR ;−N(R)S(O);−N(OR)R;−C(NH)NR ;−P(O);−P(O)R ;−OP(O)R ;−OP(O)(OR;SiR ;−(C1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキレン)O−N(R;または−(C1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキレン)C(O)O−N(Rであり、ここで各Rは、以下で定義するように置換されていてもよく、かつ独立して、水素、C1〜6脂肪族、−CHPh、−O(CH0〜1Ph、−CH−(5〜6員のヘテロアリール環)、または、独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環であるか、あるいは上記定義にかかわらず、Rの2個の独立した存在は、それらの間にある原子(複数可)と一緒になって、独立して窒素、酸素、または硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する、3〜12員の飽和、部分不飽和、またはアリールの単環式環または二環式環を形成し、これは以下で定義するように置換されていてもよい。
(またはRの2個の独立した存在がこれらの間の原子と一緒になって形成された環)上の好適な一価の置換基は、独立して、ハロゲン、−(CH0〜2、−(ハロR)、−(CH0〜2OH、−(CH0〜2OR、−(CH0〜2CH(OR;−O(ハロR)、−CN、−N、−(CH0〜2C(O)R、−(CH0〜2C(O)OH、−(CH0〜2C(O)OR、−(CH0〜2SR、−(CH0〜2SH、−(CH0〜2NH、−(CH0〜2NHR、−(CH0〜2NR 、−NO、−SiR 、−OSiR 、−C(O)SR −(C1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキレン)C(O)OR、または−SSRであり、ここで各Rは置換されていないか、または「ハロ」が先行する場合、1つまたは複数のハロゲンのみで置換されており、そして独立して、C1〜4脂肪族、−CHPh、−O(CH0〜1Ph、または独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環から選択される。Rの飽和炭素原子上の好適な二価の置換基としては、=Oおよび=Sが挙げられる。
「任意選択で置換されている」基の飽和炭素原子上の好適な二価の置換基としては、以下のもの:=O、=S、=NNR 、=NNHC(O)R、=NNHC(O)OR、=NNHS(O)、=NR、=NOR、−O(C(R ))2〜3O−、または−S(C(R ))2〜3S−が挙げられ、ここでRの各独立した存在は、水素、以下で定義するように置換されていてもよいC1〜6脂肪族、または独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する非置換の5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環から選択される。「任意選択で置換されている」基の近隣の置換可能な炭素に結合した好適な二価の置換基としては−O(CR 2〜3O−が挙げられ、ここでRの各独立した存在は、水素、以下で定義するように置換されていてもよいC1〜6脂肪族、または独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する非置換の5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環から選択される。
の脂肪族基上の好適な置換基としては、ハロゲン、−R、−(ハロR)、−OH、−OR、−O(ハロR)、−CN、−C(O)OH、−C(O)OR、−NH、−NHR、−NR 、または−NOが挙げられ、ここで各Rは置換されていないか、または「ハロ」が先行する場合、1つまたは複数のハロゲンのみで置換されており、そして独立して、C1〜4脂肪族、−CHPh、−O(CH0〜1Ph、または独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環である。
「任意選択で置換されている」基の置換可能な窒素上の好適な置換基としては、−R、−NR 、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)C(O)R、−C(O)CHC(O)R、−S(O)、−S(O)NR 、−C(S)NR 、−C(NH)NR 、または−N(R)S(O)が挙げられ、ここで各Rは独立して水素、以下で定義するように置換されていてもよいC1〜6脂肪族、非置換の−OPh、または独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する非置換の5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環であるか、あるいは上記定義にかかわらず、Rの2つの独立した存在は、これらの間にある原子(複数可)と一緒になって、独立して窒素、酸素、または硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する非置換の3〜12員の飽和、部分不飽和、またはアリールの単環式環または二環式環を形成する。
の脂肪族基上の好適な置換基は、独立してハロゲン、−R、−(ハロR)、−OH、−OR、−O(ハロR)、−CN、−C(O)OH、−C(O)OR、−NH、−NHR、−NR 、または−NOであり、ここで各Rは置換されていないか、または「ハロ」が先行する場合、1つまたは複数のハロゲンのみで置換されており、そして独立してC1〜4脂肪族、−CHPh、−O(CH0〜1Ph、または独立して窒素、酸素、もしくは硫黄から選択される0〜4個のヘテロ原子を有する5〜6員の飽和環、部分不飽和環、もしくはアリール環である。
本明細書中で使用する場合、「薬学的に許容される塩」という用語は、妥当な医学的判断の範囲内で、過度の毒性、刺激、アレルギー応答などなしで、ヒトおよび下等動物の組織と接触させて使用するために好適であり、そして合理的な利益/リスク比に見合う、塩を指す。薬学的に許容される塩は当該技術分野において周知である。例えば、S. M. Bergeらは、J. Pharmaceutical Sciences、1977年、66巻、1〜19頁において薬学的に許容される塩を詳細に説明しており、これは参照により本明細書に組み込まれる。本発明の化合物の薬学的に許容される塩としては、好適な無機および有機の酸および塩基に由来する塩が挙げられる。薬学的に許容される非毒性の酸付加塩の例としては、無機酸(例えば、塩酸、臭化水素酸、リン酸、硫酸、および過塩素酸など)または有機酸(例えば、酢酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸、またはマロン酸)と形成されたか、あるいはイオン交換などの当該技術分野において使用されるその他の方法を使用することによって形成された、アミノ基の塩である。その他の薬学的に許容される塩としては、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスコルビン酸塩、アスパラギン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸塩、重硫酸塩、ホウ酸塩、ブチル酸塩、樟脳酸塩、カンファースルホン酸塩、クエン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、ドデシル硫酸塩、エタンスルホン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、グルコヘプトン酸塩、グリセロリン酸塩、グルコン酸塩、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、ヨウ化水素酸塩、2−ヒドロキシ−エタンスルホン酸塩、ラクトビオン酸塩、乳酸塩、ラウリン酸塩、ラウリル硫酸塩、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マロン酸塩、メタンスルホン酸塩、2−ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、硝酸塩、オレイン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、パモ酸塩、ペクチン酸塩、過硫酸塩、3−フェニルプロピオン酸塩、リン酸塩、ピバル酸塩、プロピオン酸塩、ステアリン酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、ウンデカン酸塩、吉草酸塩などが挙げられる。
適切な塩基に由来する塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、およびN(C1〜4アルキル)塩が挙げられる。代表的なアルカリ塩またはアルカリ土類金属塩としては、ナトリウム、リチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが挙げられる。さらなる薬学的に許容される塩としては、適切である場合、例えばハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、カルボン酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、硝酸イオン、低級アルキルスルホン酸イオン、アリールスルホン酸イオンなどの対イオンを使用して形成された、非毒性のアンモニウム、第4級アンモニウム、およびアミンカチオンが挙げられる。
別段の言及がなければ、本明細書中に示す構造は、その構造の全ての異性体(例えば、エナンチオマー、ジアステレオマー、および幾何(または配座))形態(例えば、各不斉中心についてR配置およびS配置、Z体およびE体の二重結合異性体、ならびにZ体およびE体の配座異性体)をも包含することを意図する。したがって、本発明の化合物の単一の立体化学的異性体、ならびにエナンチオマー、ジアステレオマー、および幾何(または配座)混合物は本発明の範囲内である。別段の言及がなければ、本発明の化合物の全ての互変異性形態は本発明の範囲内である。さらに、別段の言及がなければ、本明細書中に示す構造はまた、1つまたは複数の同位体が濃縮された原子の存在においてのみ異なる化合物を包含することも意図する。例えば、水素がジュウテリウムもしくはトリチウムで置き換えられたもの、または炭素が13Cもしくは14C濃縮炭素で置き換えられたものを含めて本発明の構造を有する化合物は、本発明の範囲内である。そのような化合物は例えば、分析ツールとして、生物学的アッセイにおけるプローブとして、または本発明による治療剤として有用である。ある特定の実施形態では、提供される化合物の弾頭部分Rは、1つまたは複数のジュウテリウム原子を含む。
本明細書中で使用する場合、「阻害剤」という用語は、測定可能な親和性で標的RNAに結合しかつ/または標的RNAをモジュレートしもしくは阻害する化合物と定義される。ある特定の実施形態では、阻害剤は、約100μM未満、約50μM未満、約1μM未満、約500nM未満、約100nM未満、約10nM未満、または約1nM未満のIC50および/または結合定数を有する。
本明細書中で使用する場合、「測定可能な親和性」および「測定可能に阻害する」という用語は、本発明の化合物もしくはその組成物、および標的RNAを含む試料と、前記化合物もしくはその組成物なしで該標的RNAを含む同等の試料との間での下流の生物学的影響における測定可能な変化を意味する。
本明細書中で使用する場合、「RNA」(リボ核酸)という用語は、供給源(例えば、RNAは、ヒト、動物、植物、ウイルス、または細菌によって産生され得るか、あるいは合成起源であり得る)、生物学的背景(例えば、RNAは、核内、血液循環中、in vitro、または細胞溶解物中にあり得るか、あるいは単離されているまたは純粋形態であり得る)、または物理形態(例えば、RNAは、一本鎖、二本鎖、または三本鎖形態(RNA−DNAハイブリッドを包含する)であり得るか、エピジェネティックな修飾、天然の転写後修飾、人工修飾(例えば、化学的なまたはin vitroの修飾によって得られるもの)、またはその他の修飾を含んでいてもよいか、例えば、金属イオン、小分子、タンパク質シャペロン、または補因子に結合していてもよいか、あるいは、例えば、ジャンクション(例えば、シスまたはトランスの三方向ジャンクション(3WJ))、四重鎖、ヘアピン、トリプレックス、ヘアピン、バルジループ、シュードノット、および内部ループなど、およびRNAがとる任意の一時的な形態または構造などの、任意の天然または非天然の二次構造または三次構造を含めて、変性、部分変性、またはフォールディングの状態にあってもよい)とは独立して、天然に存在するまたは合成のオリゴリボヌクレオチドを意味する。一部の実施形態では、RNAは100個またはそれより多くのヌクレオチドの長さである。一部の実施形態では、RNAは250個またはそれより多くのヌクレオチドの長さである。一部の実施形態では、RNAは、350個、450個、500個、600個、750個、または1,000個、2,000個、3,000個、4,000個、5,000個、7500個、10,000個、15,000個、25,000個、50,000個、あるいはこれらより多いヌクレオチドの長さである。一部の実施形態では、RNAは250個と1,000個との間のヌクレオチドの長さである。一部の実施形態では、RNAは、pre−RNA、pre−miRNA、またはプレ転写物である。一部の実施形態では、RNAは、非コーディングRNA(ncRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、micro−RNA(miRNA)、リボザイム、リボスイッチ、lncRNA、lincRNA、snoRNA、snRNA、scaRNA、piRNA、ceRNA、偽遺伝子、ウイルスRNA、または細菌RNAである。本明細書中で使用する場合、「標的RNA」という用語は、本明細書中に記載の小分子リガンドに結合できる二次構造または三次構造を有する任意の種類のRNAを意味する。標的RNAは、細胞内、細胞溶解物中、または該化合物との接触前には単離された形態にあり得る。
共有結合修飾因子部分
様々な共有結合修飾因子部分(すなわち、例えば上記式I〜Xに示すRmod)が本発明において使用され得る。一部の実施形態では、共有結合修飾因子は、アリール−C(O)−X、ヘテロアリール−C(O)−X、アリール−SO−X、またはヘテロアリール−SO−Xであり、ここでXは例えばハロゲン化物またはN−ヘテロアリール(例えば、イミダゾリル)などの適切な脱離基である。一部の実施形態では、共有結合修飾因子部分は、図54〜65に示すもののうちの1つである。
本明細書中で使用する場合、「共有結合修飾因子部分」または「弾頭」という用語は、RNAの拘束されていないヌクレオチドと選択的に共有結合を形成して2’修飾RNAを産生することができる反応性官能基を含む任意の小分子基を意味する。一部の実施形態では、共有結合修飾因子部分は、反応性官能基に結合した芳香族またはヘテロ芳香族の基である。一部の実施形態では、反応性官能基は、ハロゲン化スルホニル、アレーンカルボニルイミダゾール、活性エステル、エポキシド、オキシラン、酸化剤、アルデヒド、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、イソシアネート、またはHermanson、Bioconjugate Techniques、第2版、Academic Press、2008年に記載されるものなどのその他の基から選択される。一部の実施形態では、反応性官能基は活性エステルである。活性エステルは、RNAの拘束されていない2’−ヒドロキシル基(または隣接する2’−ヒドロキシル基よりも反応性の高いその他の基)と反応して2’−共有結合修飾RNAを産生し得る。一部の実施形態では、活性エステルはアシルイミダゾールである。一部の実施形態では、反応性官能基は、アリールエステル、ヘテロアリールエステル、ハロゲン化スルホニル、ラクトン、ラクタム、α,β−不飽和ケトン、アルデヒド、ハロゲン化アルキル、またはハロゲン化ベンジルから選択される。一部の実施形態では、反応性官能基は、アリールエステル、ヘテロアリールエステル、フッ化スルホニル、またはラクタムから選択される。
一部の実施形態では、共有結合修飾因子部分は、1−メチル−7−ニトロイサト酸無水物(1M7)、ベンゾイルシアニド(BzCN)、2−メチルニコチン酸イミダゾリド(NAI)、または2−メチル−3−フロン酸イミダゾリド(FAI)である。
本発明において使用するために好適な共有結合修飾因子部分のさらなる例は、WO2015/054247、米国特許出願公開第2014/0154673号、および米国特許第8,313,424号に記載されており、これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる。
テザー基
本発明は、多様な二価または三価のテザー基(テザー、例えば、例えば上記式I〜Xに示すような記号TおよびT)を使用して標的RNAの結合部位の近位にある2’−OH基に対する最適な結合および反応性を提供することを企図する。一部の実施形態では、TおよびTは、図46〜53に示すものから選択される。例えば、一部の実施形態では、Tおよび/またはTは、例えば、1〜10個のエチレングリコールサブユニットのポリエチレングリコール(PEG)基である。一部の実施形態では、Tおよび/またはTは、任意選択で置換されているC1〜12脂肪族基、または1〜8個のアミノ酸を含むペプチドである。
一部の実施形態では、テザーの長さ、剛性、疎水性、および/またはその他の特性などの物理的特性は、標的RNAの2’−OHと修飾部分(弾頭)との間の近接誘発性共有結合形成のパターンを最適化するように選択される。一部の実施形態では、テザーの物理的特性(例えば、上記したもの)は、標的RNAの活性部位またはアロステリック部位に化合物が結合すると、修飾部分が、活性部位またはアロステリック部位の近位にある標的RNAの1つまたは複数の2’−OH基と選択的に反応するように選択される。
クリック実行可能基
様々な生体直交型反応パートナー(例えば、上記式I〜XにおけるRCG)は、本明細書中に記載の化合物をプルダウン部分とカップリングさせるために本発明において使用され得る。本明細書中で使用する場合、「生体直交型化学」または「生体直交型反応」という用語は、天然の生化学プロセスを妨害することなく生体系内で起こることができる任意の化学反応を指す。したがって、「生体直交型反応パートナー」は、適切な反応パートナーと生体直交型反応を起こして本明細書中に記載の化合物をプルダウン部分にカップリングさせることができる化学的部分である。一部の実施形態では、生体直交型反応パートナーは、化学修飾部分またはテザー基と共有結合的に結合する。一部の実施形態では、生体直交型反応パートナーは、クリック実行可能基、またはニトロン/シクロオクチン反応、オキシム/ヒドラゾン形成、テトラジンライゲーション、イソシアニドベースのクリック反応、もしくはクアドリシクランライゲーションを起こすことができる基から選択される。
一部の実施形態では、生体直交型反応パートナーはクリック実行可能基である。「クリック実行可能基」という用語は、アジドまたはアルキンなどのクリック反応を起こすことができる化学的部分を指す。
クリック反応は、広範囲の選択的結合形成事象を生じる十分に定義された反応座標を有する高エネルギーの(「ばね式の」)試薬を伴う傾向がある。例としては、歪んだ環の求電子剤(エポキシド、アジリジン、アジリジニウムイオン、エピスルホニウムイオン)の求核的捕捉、ある特定のカルボニル反応性(例えば、アルデヒドとヒドラジンまたはヒドロキシルアミンとの反応)、およびいくつかの環化付加反応が挙げられる。アジド−アルキン1,3−双極子環化付加およびディールス・アルダー環化付加は2つのそのような反応である。
このようなクリック反応(すなわち、双極子環化付加)は、高い活性化エネルギーを伴い、したがって熱または触媒を必要とする。実際、銅触媒の使用がクリック反応において日常的に用いられている。しかしながら、クリック化学が特に有用なある特定の例では(例えば、バイオコンジュゲーション反応において)、銅の存在は有害であり得る(Wolbers, F.ら;Electrophoresis 2006年、27巻、5073頁を参照)。したがって、金属触媒を使用せずに双極子環化付加反応を行う方法が開発された。このような「金属フリー」のクリック反応は、環化付加を促進するために、活性化部分を利用する。したがって、本発明は、金属フリーのクリック化学のために好適なクリック実行可能基を提供する。
ある特定の金属フリーのクリック部分が文献で公知である。例としては、4−ジベンゾシクロオクチノール(DIBO)(Ningら;Angew Chem Int Ed、2008年、47巻、2253頁より)、gem−二フッ素化シクロオクチン(DIFOまたはDFO)(Codelliら;J. Am. Chem. Soc. 2008年、130巻、11486〜11493頁より)、ビアリールアザシクロオクチノン(BARAC)(Jewettら;J. Am. Chem. Soc. 2010年、132巻、3688頁より)、またはビシクロノニン(BCN)(Dommerholtら;Angew Chem Int Ed、2010年、49巻、9422〜9425頁より)が挙げられる。
本明細書中で使用する場合、「金属フリーのクリック化学のために好適な部分」という表現は、金属触媒を使用することなく双極子環化付加ができる官能基を指す。そのような部分としては、アジドにカップリングして環化付加生成物(例えば、トリアゾールまたはイソオキサゾール)を形成するための、活性化アルキン(例えば、歪んだシクロオクチン)、オキシム(例えば、ニトリルオキシド前駆体など)、またはオキサノルボルナジエンが挙げられる。
一部の実施形態では、クリック実行可能基は、図45または69に示すものから選択される。
プルダウン基
いくつかのプルダウン基(例えば上記式I〜XにおけるRPD)が本発明において使用され得る。一部の実施形態では、プルダウン基は、クリック実行可能基と反応してプルダウン基を化合物の残部に結合させる生体直交型反応パートナー、ならびにプルダウンされた化合物の選択的な単離または検出を可能にする適切な基を含む。例えば、プルダウン基においてアビジンまたはストレプトアビジンを使用することで、以下にさらに詳細に説明するように、「フック連結された」RNAのみの単離が可能となる。一部の実施形態では、プルダウン基は、図69に示すものから選択される。
集中的なプルダウンのための別の方法は、目的のRNAの配列に相補的な配列を提示するDNAマイクロアレイを使用して目的のRNAをプルダウンする標準的な方法を用いる。これは、目的のRNAの選択的な単離を可能とし、このRNAをシークエンシングを介してアッセイして、任意のフック構築物が結合しているかどうかを決定することができる。
3.本発明の化合物を提供する一般的方法
本発明の化合物は、一般に、類似化合物について当業者に公知の合成および/または半合成の方法によって、ならびに本明細書中の実施例および図面に詳細に記載する方法によって、調製または単離され得る。例えば、様々な本発明の化合物は、図5〜31または図77〜94または図96を参照して合成され得る。
特定の保護基(「PG」)、脱離基(「LG」)、または変換条件を示す詳細な説明、実施例、および図面に示すスキームおよび化学反応において、その他の保護基、脱離基、および変換条件も好適であり、企図されることを当業者は理解するであろう。そのような基および変換は、March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure、M. B. SmithおよびJ. March、第5版、John Wiley & Sons、2001年;「Comprehensive Organic Transformations」、R. C. Larock、第2版、John Wiley & Sons、1999年;ならびにProtecting Groups in Organic Synthesis、T. W. GreeneおよびP. G. M. Wuts、第3版、John Wiley & Sons、1999年において詳細に説明されており、これらのそれぞれの全体は、本明細書で参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書中で使用する場合、「脱離基」(LG)という表現は、ハロゲン(例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物)、スルホネート(例えば、メシレート、トシレート、ベンゼンスルホネート、ブロシレート、ノシレート、トリフレート)、ジアゾニウムなどを包含するが、これらに限定されない。
本明細書中で使用する場合、「酸素保護基」という表現は、例えば、カルボニル保護基、ヒドロキシル保護基などを包含する。ヒドロキシル保護基は当該技術分野において周知であり、Protecting Groups in Organic Synthesis、T. W. GreeneおよびP. G. M. Wuts、第3版、John Wiley & Sons、1999年において詳細に説明されるものが挙げられ、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。好適なヒドロキシル保護基としては、例えば、エステル、アリルエーテル、エーテル、シリルエーテル、アルキルエーテル、アリールアルキルエーテル、およびアルコキシアルキルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。そのようなエステルとしては、例えば、ホルメート、アセテート、カルボネート、およびスルホネートが挙げられる。具体例としては、ホルメート、ベンゾイルホルメート、クロロアセテート、トリフルオロアセテート、メトキシアセテート、トリフェニルメトキシアセテート、p−クロロフェノキシアセテート、3−フェニルプロピオネート、4−オキソペンタノエート、4,4−(エチレンジチオ)ペンタノエート、ピバロエート(トリメチルアセチル)、クロトネート、4−メトキシ−クロトネート、ベンゾエート、p−ベンジルベンゾエート、2,4,6−トリメチルベンゾエート、カルボネート(例えば、メチル、9−フルオレニルメチル、エチル、2,2,2−トリクロロエチル、2−(トリメチルシリル)エチル、2−(フェニルスルホニル)エチル、ビニル、アリル、およびp−ニトロベンジルなど)が挙げられる。そのようなシリルエーテルとしては、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−ブチルジフェニルシリル、トリイソプロピルシリル、およびその他のトリアルキルシリルエーテルが挙げられる。アルキルエーテルとしては、メチル、ベンジル、p−メトキシベンジル、3,4−ジメトキシベンジル、トリチル、t−ブチル、アリル、およびアリルオキシカルボニルエーテルまたは誘導体が挙げられる。アルコキシアルキルエーテルとしては、例えば、メトキシメチル、メチルチオメチル、(2−メトキシエトキシ)メチル、ベンジルオキシメチル、ベータ−(トリメチルシリル)エトキシメチル、およびテトラヒドロピラニルエーテルなどのアセタールが挙げられる。アリールアルキルエーテルとしては、例えば、ベンジル、p−メトキシベンジル(MPM)、3,4−ジメトキシベンジル、O−ニトロベンジル、p−ニトロベンジル、p−ハロベンジル、2,6−ジクロロベンジル、p−シアノベンジル、ならびに2−および4−ピコリルが挙げられる。
アミノ保護基は当該技術分野において周知であり、Protecting Groups in Organic Synthesis、T. W. GreeneおよびP. G. M. Wuts、第3版、John Wiley & Sons、1999年において詳細に説明されるものが挙げられ、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。好適なアミノ保護基としては、アラルキルアミン、カルバメート、環状イミド、アリルアミン、アミドなどが挙げられるが、これらに限定されない。そのような基としては、例えば、t−ブチルオキシカルボニル(BOC)、エチルオキシカルボニル、メチルオキシカルボニル、トリクロロエチルオキシカルボニル、アリルオキシカルボニル(Alloc)、ベンジルオキソカルボニル(CBZ)、アリル、フタルイミド、ベンジル(Bn)、フルオレニルメチルカルボニル(Fmoc)、ホルミル、アセチル、クロロアセチル、ジクロロアセチル、トリクロロアセチル、フェニルアセチル、トリフルオロアセチル、ベンゾイルなどが挙げられる。
当業者は、例えば、脂肪族基、アルコール、カルボン酸、エステル、アミド、アルデヒド、ハロゲン、およびニトリルなどの本発明の化合物中に存在する様々な官能基は当該技術分野において周知の技術(還元、酸化、エステル化、加水分解、部分酸化、部分還元、ハロゲン化、脱水、部分水和、および水和が挙げられるが、これらに限定されない)によって相互変換できることを理解するであろう。「March's Advanced Organic Chemistry」、第5版、Smith, M. B.およびMarch, J.編、John Wiley & Sons、New York:2001年(その全体は参照により本明細書に組み込まれる)。そのような相互変換は、上述の技術のうちの1つまたは複数を必要とし得、本発明の化合物を合成するためのある特定の方法を実施例および図面において以下に記載する。
4.使用、製剤化、および投与
薬学的に許容される組成物
別の実施形態によれば、本発明は、本発明の化合物または薬学的に許容されるその誘導体および薬学的に許容される担体、アジュバント、またはビヒクルを含む組成物を提供する。本発明の組成物中の化合物の量は、生体試料中または患者中の標的RNAまたはその変異体を測定可能に阻害またはモジュレートするのに効果的である。ある特定の実施形態では、本発明の組成物中の化合物の量は、生体試料中または患者中の標的RNAを測定可能に阻害またはモジュレートするのに効果的である。ある特定の実施形態では、本発明の組成物は、そのような組成物を必要とする患者に投与するために製剤化されている。一部の実施形態では、本発明の組成物は、患者に経口投与するために製剤化されている。
本明細書中で使用する場合、「患者」という用語は、動物、好ましくは哺乳動物、最も好ましくはヒトを意味する。
「薬学的に許容される担体、アジュバント、またはビヒクル」という用語は、共に製剤化した化合物の薬理活性を壊さない非毒性の担体、アジュバント、またはビヒクルを指す。本発明の組成物において使用され得る薬学的に許容される担体、アジュバント、またはビヒクルとしては、イオン交換体、アルミナ、ステアリン酸アルミニウム、レシチン、血清タンパク質(例えば、ヒト血清アルブミンなど)、緩衝物質(例えば、ホスフェートなど)、グリシン、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、飽和植物脂肪酸の部分的グリセリド混合物、水、塩または電解質(例えば、硫酸プロタミン、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素カリウム、塩化ナトリウム、亜鉛塩など)、コロイダルシリカ、三ケイ酸マグネシウム、ポリビニルピロリドン、セルロース系物質、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリレート、ワックス、ポリエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロックポリマー、ポリエチレングリコール、および羊毛脂が挙げられるが、これらに限定されない。
「薬学的に許容される誘導体」は、本発明の化合物の非毒性の塩、エステル、エステルの塩、またはその他の誘導体のいずれかであって、レシピエントに投与されると、直接的または間接的に、本発明の化合物またはその阻害活性代謝産物もしくは残留物を与えることができるものを意味する。
本発明の組成物は、経口的に、非経口的に、吸入噴霧によって、局所的に、直腸内に、経鼻的に、口腔内に、経膣的に、または埋め込み式リザーバーを介して、投与され得る。本明細書中で使用する場合、「非経口」という用語には、皮下の、静脈内の、筋肉内の、関節内の、滑膜内の、胸骨内の、髄腔内の、肝内の、病巣内の、および頭蓋内の注射または注入技術が包含される。好ましくは、組成物は、経口的に、腹腔内に、または静脈内に投与される。本発明の組成物の滅菌注射形態は、水性または油性懸濁液であり得る。これらの懸濁液は、好適な分散剤または湿潤剤および懸濁化剤を使用して、当該技術分野で公知の技術にしたがって製剤化され得る。滅菌注射調製物はまた、非毒性の非経口的に許容される希釈剤または溶媒中の滅菌注射溶液または懸濁液(例えば、1,3−ブタンジオール中の溶液など)であり得る。用いられ得る許容されるビヒクルおよび溶媒の中には、水、リンガー溶液、および等張性塩化ナトリウム溶液がある。加えて、滅菌固定油は、溶媒または懸濁媒として従来通りに用いられる。
この目的のために、合成モノまたはジグリセリドを含めて任意のブランド固定油を用い得る。例えばオレイン酸およびそのグリセリド誘導体などの脂肪酸は、天然の薬学的に許容される油(例えば、オリーブ油またはヒマシ油、特にこれらのポリオキシエチレン化されたバージョンなど)と同様に、注射物質の調製において有用である。これらの油性溶液または油性懸濁物はまた、長鎖アルコールの希釈剤または分散剤(例えば、カルボキシメチルセルロース、または薬学的に許容される製剤剤形(エマルションおよび懸濁液が挙げられる)の製剤化においてよく使用される類似の分散剤など)を含有し得る。その他のよく使用される界面活性剤(例えば、Tween、Span、および薬学的に許容される固体、液体、またはその他の剤形の製造においてよく使用されるその他の乳化剤またはバイオアベイラビリティ増強剤など)もまた、製剤化の目的のために使用され得る。
本発明の薬学的に許容される組成物は、任意の経口的に許容される剤形(カプセル剤、錠剤、水性懸濁液、または液剤が挙げられるが、これらに限定されない)として経口投与され得る。経口使用のための錠剤の場合、よく使用される担体としては、ラクトースおよびコーンスターチが挙げられる。例えばステアリン酸マグネシウムなどの滑沢剤も通常加えられる。カプセル剤形態での経口投与のために有用な希釈剤としては、ラクトースおよび乾燥コーンスターチが挙げられる。経口使用のために水性懸濁液が必要な場合、活性成分は乳化剤および懸濁化剤と組み合わせられる。所望の場合、ある特定の甘味剤、香味剤、または着色剤を加えてもよい。
代替的には、本発明の薬学的に許容される組成物は、直腸投与用の坐薬の形態で投与され得る。これらは、室温で固体であるが直腸の温度で液体であるため直腸内で溶けて薬物を放出する好適な非刺激性の賦形剤と該剤を混合することによって調製することができる。そのような物質としては、ココアバター、ビーズワックス、およびポリエチレングリコールが挙げられる。
本発明の薬学的に許容される組成物はまた、局所投与され得る。これは、眼、皮膚、または下部腸管の疾患を含めて局所適用によって容易に接近可能な領域または臓器を治療標的が含む場合に特に当てはまる。これらの領域または臓器のそれぞれのために好適な局所製剤は容易に調製される。
下部腸管用の局所適用は、直腸坐薬製剤(上記を参照)または好適な浣腸製剤において行うことができる。局所経皮パッチを使用してもよい。
局所適用のために、提供される薬学的に許容される組成物は、1つまたは複数の担体中に懸濁または溶解された活性成分を含有する好適な軟膏剤として製剤化され得る。本発明の化合物の局所投与用の担体としては、鉱油、液体ワセリン、白色ワセリン、プロピレングリコール、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン化合物、乳化ワックス、および水が挙げられるが、これらに限定されない。代替的には、提供される薬学的に許容される組成物は、1つまたは複数の薬学的に許容される担体中に懸濁または溶解された活性成分を含有する好適なローション剤またはクリーム剤として製剤化することができる。好適な担体としては、鉱油、ソルビタンモノステアレート、ポリソルベート60、セチルエステルワックス、セテアリルアルコール、2−オクチルドデカノール、ベンジルアルコール、および水が挙げられるが、これらに限定されない。
眼用途のために、提供される薬学的に許容される組成物は、等張の、pH調整した滅菌食塩水中の微細化懸濁液として、または好ましくは、塩化ベンジルアルコニウムなどの防腐剤を含むもしくは含まない等張の、pH調整した滅菌食塩水中の液剤として、製剤化され得る。代替的には、眼用途のために、薬学的に許容される組成物は、ワセリンなどの軟膏剤中に製剤化され得る。
本発明の薬学的に許容される組成物はまた、鼻エアロゾルまたは吸入によって投与され得る。そのような組成物は、医薬製剤化の技術分野において周知の技術にしたがって調製され、ベンジルアルコールまたはその他の好適な防腐剤、バイオアベイラビリティを増進するための吸収促進剤、フルオロカーボン、および/またはその他の従来用いられる可溶化剤または分散剤を用いて、食塩水中の液剤として調製され得る。
最も好ましくは、本発明の薬学的に許容される組成物は、経口投与のために製剤化される。そのような製剤は、食品と共にまたは食品を伴わずに投与され得る。一部の実施形態では、本発明の薬学的に許容される組成物は、食品を伴わずに投与される。他の実施形態では、本発明の薬学的に許容される組成物は、食品と共に投与される。
単一剤形中の組成物を産生するために担体物質と組み合わせられ得る本発明の化合物の量は、治療される宿主、具体的な投与方式に応じて様々である。好ましくは、提供される組成物は、0.01〜100mg/kg体重/日の投与量の阻害剤をこれらの組成物を与えられる患者に投与できるように製剤化されるべきである。
任意の特定の患者のための具体的な投与量および治療レジメンは、用いられる特定の化合物の活性、年齢、体重、全身の健康、性別、食事、投与時間、排泄速度、薬物の組合せ、治療医の判断、および処置される具体的な疾患の重篤度を含めて様々な要因に依存することが理解されるべきである。組成物中の本発明の化合物の量は、組成物中の具体的な化合物にも依存する。
化合物および薬学的に許容される組成物の使用
本明細書中に記載の化合物および組成物は、一般に、標的RNAをモジュレートしてRNA媒介性の疾患または状態を再処置するために有用である。
標的RNAをモジュレートするために本発明において利用される化合物の活性は、in vitro、in vivo、または細胞株においてアッセイされ得る。in vitroアッセイとしては、標的RNAのモジュレーションを決定するアッセイが挙げられる。代替的なin vitroアッセイは、標的RNAに結合する化合物の能力を定量化する。標的RNAをモジュレートするために本発明において利用される化合物をアッセイするための詳細な条件は、下記の実施例中に記載されている。
本明細書中で使用する場合、「治療」、「治療する(treat)」、および「治療する(treating)」という用語は、本明細書中に記載するような疾患もしくは障害またはその1つまたは複数の症状を反転させ、軽減し、その発症を遅延させ、またはその進行を阻害することを指す。一部の実施形態では、治療は、1つまたは複数の症状が発症した後に施され得る。他の実施形態では、治療は、症状の非存在下で施され得る。例えば、治療は、(例えば、症状の履歴、および/または遺伝因子もしくはその他の感受性因子を考慮して)症状の発症前に感受性個体に施され得る。治療はまた、例えば再発を防止しまたは遅延させるために、症状の解消後にも継続され得る。
提供される化合物は標的RNAのモジュレーターであり、したがって標的RNA(例えばその下流)に関連するまたはそれが影響する1つまたは複数の障害を治療するために有用である。よって、ある特定の実施形態では、本発明は、本発明の化合物または薬学的に許容されるその組成物をそれを必要とする患者に投与するステップを含む、RNA媒介性の障害を治療するための方法を提供する。
本明細書中で使用する場合、本明細書中で使用する「RNA媒介性の」障害、疾患、および/または状態という用語は、例えば過剰発現の、過少発現の、変異体の、ミスフォールディングした、病原性の、または発がん性(ongogenic)のRNAなどのRNAが役割を果たすことが公知である任意の疾患またはその他の有害な状態を意味する。したがって、本発明の別の実施形態は、例えば過剰発現の、過少発現の、変異体の、ミスフォールディングした、病原性の、または発がん性のRNAなどのRNAが役割を果たすことが公知である1つまたは複数の疾患を治療し、またはその重篤度を小さくすることに関する。
一部の実施形態では、本発明は、細胞増殖性障害が挙がられるがこれに限定されない1つまたは複数の障害、疾患、および/または状態を治療するための方法を提供する。
細胞増殖性障害
本発明は、標的RNAをモジュレートすることによる、細胞増殖性障害(例えば、がん)の診断および予後診断用、ならびにこれらの障害の治療用の方法および組成物を特徴とする。本明細書中に記載の細胞増殖性障害としては、例えば、がん、肥満症、および増殖依存性の疾患が挙げられる。そのような障害は、当該技術分野で公知の方法を使用して診断され得る。
がん
一実施形態では、限定するものではないが、がんとしては、白血病(例えば、急性白血病、急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、急性骨髄芽球性白血病、急性前骨髄球性白血病、急性骨髄単球性白血病、急性単球性白血病、急性赤白血病、慢性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病)、真性多血症、リンパ腫(例えば、ホジキン病または非ホジキン病)、ワルデンストレームマクログロブリン血症、多発性骨髄腫、重鎖病、および固形腫瘍が挙げられ、固形腫瘍としては、例えば肉腫および癌腫(例えば、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨肉腫、脊索腫、血管肉腫、内皮肉腫、リンパ管肉腫、リンパ内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、結腸癌、膵臓がん、乳がん、卵巣がん、前立腺がん、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳頭癌、乳頭腺癌、嚢胞腺癌、髄様癌、気管支原性癌、腎細胞癌、ヘパトーマ、胆管癌、絨毛癌、精上皮腫、胎児性癌、ウィルムス腫瘍、子宮頸がん、子宮がん、精巣がん、肺癌、小細胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽腫、聴神経腫、乏突起膠腫、神経鞘腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽腫、および網膜芽腫)などである。一部の実施形態では、がんは黒色腫または乳がんである。
別の実施形態では、限定するものではないが、がんとしては、中皮腫、肝胆道(hepatobilliary)(肝臓および胆管(billiary duct))、骨がん、膵臓がん、皮膚がん、頭頸部のがん、皮膚または眼内の黒色腫、卵巣がん、結腸がん、直腸がん、肛門領域のがん、胃がん、胃腸のがん(胃がん、結腸直腸がん、および十二指腸がん)、子宮がん、卵管の癌、子宮内膜の癌、頸部の癌、膣の癌、外陰部の癌、ホジキン病、食道のがん、小腸のがん、内分泌のがん、甲状腺のがん、副甲状腺のがん、副腎のがん、軟組織の肉腫、尿道のがん、陰茎のがん、前立腺がん、精巣がん、慢性または急性白血病、慢性骨髄性白血病、リンパ球性リンパ腫、膀胱のがん、腎臓のまたは尿管のがん、腎細胞癌、腎盂の癌、非ホジキン(non hodgkins's)リンパ腫、脊髄軸の腫瘍、脳幹部神経膠腫、下垂体腺腫、副腎皮質がん、胆嚢がん、多発性骨髄腫、胆管癌、線維肉腫、神経芽腫、網膜芽腫、または以上のがんの1つまたは複数の組合せが挙げられる。
一部の実施形態では、本発明は、それを必要とする患者に本明細書中に記載の化合物、塩、または医薬組成物のいずれかを投与することを含む、該患者において腫瘍を治療するための方法を提供する。一部の実施形態では、腫瘍は、本明細書中に記載のがんのいずれかを含む。一部の実施形態では、腫瘍は黒色腫がんを含む。一部の実施形態では、腫瘍は乳がんを含む。一部の実施形態では、腫瘍は肺がんを含む。一部の実施形態では、腫瘍は小細胞肺がん(SCLC)を含む。一部の実施形態では、腫瘍は非小細胞肺がん(NSCLC)を含む。
一部の実施形態では、腫瘍は、腫瘍のさらなる成長を阻むことによって治療される。一部の実施形態では、腫瘍は、腫瘍の大きさ(例えば、体積または質量)を治療前の腫瘍の大きさと比べて少なくとも5%、10%、25%、50%、75%、90%、または99%減少させることによって治療される。一部の実施形態では、腫瘍は、患者における腫瘍の量を治療前の腫瘍の量と比べて少なくとも5%、10%、25%、50%、75%、90%、または99%減少させることによって治療される。
その他の増殖性疾患
その他の増殖性疾患としては、例えば、肥満症、良性前立腺過形成、乾癬、異常角質化、リンパ増殖性障害(例えば、リンパ系の細胞が異常増殖する障害)、慢性関節リウマチ、動脈硬化症、再狭窄、および糖尿病性網膜症が挙げられる。参照により本明細書に組み込まれる増殖性疾患としては、米国特許第5,639,600号および同7,087,648号に記載されたものが挙げられる。
炎症性障害および疾患
本発明の化合物は、皮膚の炎症性またはアレルギー性の状態の治療においても有用であり、該状態としては、例えば、乾癬、接触性皮膚炎、アトピー性皮膚炎、円形脱毛症、多形紅斑(erythema multiforma)、疱疹状皮膚炎、強皮症、白斑、過敏性血管炎、蕁麻疹、水疱性類天疱瘡、紅斑性狼瘡、全身性エリテマトーデス、尋常性天疱瘡、落葉性天疱瘡、腫瘍随伴性天疱瘡、後天性表皮水疱症、尋常性ざ瘡、および皮膚のその他の炎症性またはアレルギー性の状態である。
本発明の化合物は、炎症性要素を有する疾患または状態などのその他の疾患または状態の治療のためにも使用され得、これは例えば、眼の疾患および状態(例えば、眼のアレルギー、結膜炎、乾性角結膜炎、および春季結膜炎など)、鼻に影響する疾患(アレルギー性鼻炎が挙げられる)、および自己免疫反応が関与するまたは自己免疫の要素もしくは病因を有する炎症性疾患(自己免疫性血液障害(例えば、溶血性貧血、再生不良性貧血、赤芽球癆、および特発性血小板減少症)、全身性エリテマトーデス、関節リウマチ、多発軟骨炎、強皮症、ウェゲナー肉芽腫症(Wegener granulamatosis)、皮膚筋炎、慢性活動性肝炎、重症筋無力症、スティーヴンス・ジョンソン症候群、突発性スプルー、自己免疫性炎症性腸疾患(例えば、潰瘍性大腸炎およびクローン病)、過敏性腸症候群、セリアック病、歯周炎、肺硝子膜症、腎臓病、糸球体疾患、アルコール性肝臓病、多発性硬化症、内分泌性眼症(endocrine opthalmopathy)、グレーブス病、サルコイドーシス、肺胞炎、慢性過敏性肺炎、多発性硬化症、原発性胆汁性胆管炎、ぶどう膜炎(前部および後部)、シェーグレン症候群、乾性角結膜炎および春季角結膜炎、間質性肺線維症、乾癬性関節炎、全身型若年性特発性関節炎、クリオピリン関連周期性症候群、腎炎、血管炎、憩室炎、間質性膀胱炎、糸球体腎炎(ネフローゼ症候群を伴うものおよび伴わないもの、例えば、突発性ネフローゼ症候群または微小変化型腎症(minal change nephropathy)が挙げられる)、慢性肉芽腫性疾患、子宮内膜症、レプトスピラ腎疾患(leptospiriosis renal disease)、緑内障、網膜疾患、加齢、頭痛、痛み、複合性局所疼痛症候群、心臓肥大、筋肉消耗、異化障害、肥満症、胎児発育遅延、高コレステロール血症、心臓病、慢性心不全、中皮腫、無汗型外胚葉異形成症(anhidrotic ecodermal dysplasia)、ベーチェット病、色素失調症、パジェット病、膵炎、遺伝性周期熱症候群、喘息(アレルギー性および非アレルギー性、軽度、中等度、重篤、気管支炎(bronchitic)、および運動誘発性)、急性肺傷害、急性呼吸窮迫症候群、好酸球増加症、過敏症、アナフィラキシー、副鼻腔炎、眼のアレルギー、シリカ誘発性疾患、COPD(損傷の減少、気道炎症、気管支過敏症、再構築、または疾患進行)、肺疾患、嚢胞性繊維症、酸誘発性肺傷害、肺高血圧症、多発性神経障害、白内障、全身性硬化症を伴う筋肉の炎症、封入体筋炎、重症筋無力症、甲状腺炎、アジソン病、扁平苔癬、1型糖尿病または2型糖尿病、虫垂炎、アトピー性皮膚炎、喘息、アレルギー、眼瞼炎、細気管支炎、気管支炎、滑液包炎、子宮頚管炎、胆管炎、胆嚢炎、慢性移植片拒絶、大腸炎、結膜炎、クローン病、膀胱炎、涙腺炎、皮膚炎、皮膚筋炎、脳炎、心内膜炎、子宮内膜炎、腸炎、全腸炎、上顆炎、精巣上体炎、筋膜炎、結合組織炎、胃炎、胃腸炎、ヘノッホ・シェーンライン紫斑病、肝炎、化膿性汗腺炎、免疫グロブリンA腎症、間質性肺疾患、喉頭炎、乳腺炎、髄膜炎、脊髄炎、心筋炎、筋炎、腎炎、卵巣炎、睾丸炎、骨炎、中耳炎、膵炎、耳下腺炎、心膜炎、腹膜炎、咽頭炎、胸膜炎、静脈炎、肺臓炎、肺炎、多発性筋炎、直腸炎、前立腺炎、腎盂腎炎、鼻炎、卵管炎、副鼻腔炎、口内炎、滑膜炎、腱炎、扁桃炎、潰瘍性大腸炎、ぶどう膜炎、膣炎、血管炎、または外陰炎が挙げられる)の治療である。
一部の実施形態では、本発明の方法にしたがって治療され得る炎症性疾患は皮膚疾患である。一部の実施形態では、炎症性皮膚疾患は、接触性皮膚炎(contact dermatitits)、アトピー性(atompic)皮膚炎、円形脱毛症、多形紅斑、疱疹状皮膚炎、強皮症、白斑、過敏性血管炎、蕁麻疹、水疱性類天疱瘡、尋常性天疱瘡、落葉性天疱瘡、腫瘍随伴性天疱瘡、後天性表皮水疱症、および皮膚のその他の炎症性またはアレルギー性の状態から選択される。
一部の実施形態では、本発明の方法にしたがって治療され得る炎症性疾患は、急性および慢性痛風、慢性痛風性関節炎、乾癬、乾癬性関節炎、関節リウマチ、若年性関節リウマチ、全身型若年性特発性関節炎(SJIA)、クリオピリン関連周期性症候群(CAPS)、および変形性関節症から選択される。
一部の実施形態では、本発明の方法にしたがって治療され得る炎症性疾患は、TH17媒介性の疾患である。一部の実施形態では、TH17媒介性の疾患は、全身性エリテマトーデス、多発性硬化症、および炎症性腸疾患(クローン病または潰瘍性大腸炎が挙げられる)から選択される。
一部の実施形態では、本発明の方法にしたがって治療され得る炎症性疾患は、シェーグレン症候群、アレルギー性疾患、変形性関節症、眼の状態(例えば、眼のアレルギー、結膜炎、乾性角結膜炎および春季結膜炎など)、および鼻に影響する疾患(例えば、アレルギー性鼻炎など)から選択される。
代謝性疾患
一部の実施形態では、本発明は、代謝性疾患を治療する方法を提供する。一部の実施形態では、代謝性疾患は、1型糖尿病、2型糖尿病、メタボリックシンドローム、または肥満症から選択される。
本発明の方法によれば、該化合物および組成物は、がん、自己免疫疾患、増殖性障害、炎症性障害、神経変性または神経学的障害、統合失調症、骨関連の障害、肝臓病、または心臓障害を治療するまたはその重篤度を小さくするのに効果的な任意の量および任意の投与経路を使用して投与され得る。必要とされる正確な量は、対象の種、年齢、および全身の状態、感染の重篤度、具体的な剤、その投与方式などに応じて、対象ごとに様々である。本発明の化合物は、好ましくは、投与を容易にしかつ投薬量を均一にするために単位剤形に製剤化される。本明細書中で使用する場合、「単位剤形」という表現は、治療がなされる患者に適した剤の物理的に切り離された単位を指す。しかしながら、本発明の化合物および組成物の1日あたりの総使用量は、妥当な医学的判断の範囲内で主治医によって決定されることが理解されるであろう。任意の特定の患者または生物に特異的な有効用量レベルは様々な要因に依存し、該要因としては、治療されている障害および障害の重篤度;用いられる特定の化合物の活性;用いられる特定の組成物;患者の年齢、体重、全身の健康、性別、および食事;用いられる特定の化合物の投与時間、投与経路、および排出速度;治療の継続期間;用いられる特定の化合物と組み合わせてまたは同時に使用される薬物、および医療分野で周知の同様の要因が挙げられる。本明細書中で使用する場合、「患者」という用語は、動物、好ましくは哺乳動物、最も好ましくはヒトを意味する。
本発明の薬学的に許容される組成物は、治療がなされる感染の重症度に応じて、経口的に、直腸内に、非経口的に、嚢内に、膣内に、腹腔内に、局所的に(散剤、軟膏剤、またはドロップ剤による)、口腔内に、経口または経鼻噴霧剤などとして、ヒトおよびその他の動物に投与することができる。ある特定の実施形態では、本発明の化合物は、所望の治療効果を得るために、1日に1回または複数回、1日あたり、対象の体重の約0.01mg/kgから約50mg/kg、好ましくは約1mg/kgから約25mg/kgの投与量レベルで経口的または非経口的に投与され得る。
経口投与用の液体剤形としては、薬学的に許容される乳剤、マイクロエマルション剤、液剤、懸濁液、シロップ剤、およびエリキシル剤が挙げられるが、これらに限定されない。液体剤形は、活性化合物に加えて、当該技術分野において通常使用される不活性希釈剤(例えば、水またはその他の溶媒)、可溶化剤および乳化剤(例えば、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、油(具体的には、綿実油、落花生油、トウモロコシ油、胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油、およびゴマ油)、グリセロール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ポリエチレングリコール、およびソルビタンの脂肪酸エステル、ならびにこれらの混合物など)を含有し得る。経口組成物は、不活性希釈剤の他に、アジュバント(例えば、湿潤剤、乳化剤、および懸濁化剤など)、甘味剤、香味剤、および芳香剤も含み得る。
注射調製物、例えば滅菌注射用の水性または油性懸濁液は、好適な分散剤または湿潤剤、および懸濁化剤を使用して公知の技術にしたがって製剤化され得る。滅菌注射調製物は、非毒性の非経口的に許容される希釈剤または溶媒中の滅菌注射溶液、懸濁液、または乳濁液、例えば1,3−ブタンジオール中の溶液であってもよい。用いられ得る許容されるビヒクルおよび溶媒の中には、水、リンガー溶液、U.S.P.、および等張性塩化ナトリウム溶液がある。加えて、滅菌固定油は、溶媒または懸濁媒として従来通りに用いられる。この目的のために、任意のブランド固定油(合成モノまたはジグリセリドが挙げられる)を用いることができる。加えて、オレイン酸などの脂肪酸が注射物質の調製において使用される。
注射製剤は、使用前に、例えば、細菌保持フィルターを通した濾過によって、あるいは滅菌水その他の滅菌注射媒体に溶解または分散させることができる滅菌固体組成物の形態の滅菌剤を組み込むことによって滅菌することができる。
本発明の化合物の効果を延長させるために、皮下または筋肉内注射からの化合物の吸収を遅くすることがしばしば望ましい。これは、水溶性に乏しい結晶質または非晶質材料の液体懸濁液を使用することによって達成され得る。化合物の吸収速度はその溶解速度に依存し、そして溶解速度は結晶サイズおよび結晶形態に依存し得る。代替的には、非経口的に投与される化合物形態の遅延吸収は、油性ビヒクルへの化合物の溶解または懸濁によって達成される。注射デポ形態は、ポリラクチド−ポリグリコリドなどの生分解性ポリマー中に化合物のマイクロカプセル封入マトリックスを形成することによって作製される。化合物のポリマーに対する比および用いられる特定のポリマーの性質に応じて、化合物の放出速度を制御できる。その他の生分解性ポリマーとしては、例えば、ポリ(オルトエステル)およびポリ(無水物)が挙げられる。デポ注射製剤はまた、体組織に適合するリポソームまたはマイクロエマルション内に化合物を捕捉することによっても調製される。
直腸または膣投与用の組成物は好ましくは坐薬であり、坐薬は、好適な非刺激性の賦形剤または担体(例えば、周囲温度で固体であるが体温で液体であるため、直腸または膣腔内で溶けて活性化合物を放出する、ココアバター、ポリエチレングリコール、または坐剤ワックスなど)と本発明の化合物を混合することによって調製できる。
経口投与用の固体剤形としては、カプセル剤、錠剤、丸剤、散剤、および顆粒剤が挙げられる。そのような固体剤形では、活性化合物は、少なくとも1つの不活性の、薬学的に許容される賦形剤または担体(例えば、クエン酸ナトリウムまたはリン酸二カルシウムなど)、および/または、a)充填剤または増量剤(例えば、デンプン、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトール、およびケイ酸など)、b)結合剤(例えば、カルボキシメチルセルロース、アルギネート、ゼラチン、ポリビニルピロリドン(polyvinylpyrrolidinone)、スクロース、およびアカシアなど)、c)保湿剤(例えば、グリセロールなど)、d)崩壊剤(例えば、寒天−−寒天(agar--agar)、炭酸カルシウム、ジャガイモまたはタピオカデンプン、アルギン酸、ある特定のシリケート、および炭酸ナトリウムなど)、e)溶解遅延剤(例えば、パラフィンなど)、f)吸収促進剤(例えば、第4級アンモニウム化合物など)、g)湿潤剤(例えば、セチルアルコールおよびモノステアリン酸グリセロールなど)、h)吸収剤(例えば、カオリンおよびベントナイトクレイなど)、およびi)滑沢剤(例えば、タルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固体ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム、およびこれらの混合物など)と混合されている。カプセル剤、錠剤、および丸剤の場合、剤形は緩衝剤も含み得る。
同様の種類の固体組成物は、ラクトースや乳糖などの賦形剤ならびに高分子量ポリエチレングリコールなどを使用した軟質および硬質充填ゼラチンカプセル内の充填剤としても用いられ得る。錠剤、糖衣錠、カプセル剤、丸剤、および顆粒剤の固体剤形は、腸溶性コーティングおよび医薬品製剤化の技術分野で周知のその他のコーティングなどの、コーティングおよびシェルを用いて調製することができる。これらは、任意選択で乳白剤を含有してもよく、また、腸管のある特定の部分のみにおいてまたは該部分において優先的に、任意選択で、遅延的様式で活性成分(複数化)を放出する組成物であり得る。使用できる埋め込み組成物としては、例えば、ポリマー物質およびワックスが挙げられる。同様の種類の固体組成物は、ラクトースや乳糖などの賦形剤ならびに高分子量ポリエチレングリコール(polethylene glycols)などを使用する、軟質および硬質充填ゼラチンカプセルの充填剤としても用いられ得る。
活性化合物はまた、上述の1つまたは複数の賦形剤を有するマイクロカプセル形態であり得る。錠剤、糖衣錠、カプセル剤、丸剤、および顆粒剤の固体剤形は、腸溶性コーティング、放出制御コーティング、および医薬品製剤化の分野で周知のその他のコーティングなどの、コーティングおよびシェルを用いて調製することができる。そのような固体剤形では、活性化合物は、スクロース、ラクトース、またはデンプンなどの少なくとも1つの不活性希釈剤と混合されていてもよい。そのような剤形はまた、通常の実施と同様に、不活性希釈剤以外の追加的な物質、例えば、錠剤成形滑沢剤およびその他の錠剤成形助剤(ステアリン酸マグネシウムおよび微結晶性セルロースなど)も含み得る。カプセル剤、錠剤、および丸剤の場合、剤形は緩衝剤も含み得る。これらは、任意選択で乳白剤を含有してもよく、また、腸管のある特定の部分のみにおいてまたは該部分において優先的に、任意選択で、遅延的様式で活性成分(複数化)を放出する組成物であり得る。使用できる埋め込み組成物としては、例えば、ポリマー物質およびワックスが挙げられる。
本発明の化合物の局所または経皮投与用剤形としては、軟膏剤、ペースト剤、クリーム剤、ローション剤、ゲル剤、散剤、液剤、噴霧剤、吸入剤、またはパッチ剤が挙げられる。活性成分は、滅菌条件下で、薬学的に許容される担体および任意の必要とされる防腐剤または緩衝液と、必要に応じて混合される。眼科用製剤、点耳薬、および点眼薬もまた本発明の範囲内にあると企図される。さらに、本発明は、経皮パッチの使用を企図し、これは身体への化合物の制御された送達を提供するという追加の利点を有する。そのような剤形は、適切な媒体中に化合物を溶解しまたは分散させることによって作製することができる。皮膚を通過する化合物の流れを増大させるために、吸収促進剤も使用することができる。速度は、速度制御膜を設けることによって、またはポリマーマトリックスまたはゲル中に化合物を分散させることによって、制御することができる。
一実施形態によれば、本発明は、生体試料中の標的RNAの活性をモジュレートする方法であって、前記生体試料を本発明の化合物、または前記化合物を含む組成物と接触させるステップを含む、方法に関する。
別の実施形態によれば、本発明は、生体試料中の標的RNAの活性をモジュレートする方法であって、前記生体試料を本発明の化合物、または前記化合物を含む組成物と接触させるステップを含む、方法に関する。ある特定の実施形態では、本発明は、生体試料中の標的RNAの活性を非可逆的に阻害する方法であって、前記生体試料を本発明の化合物、または前記化合物を含む組成物と接触させるステップを含む、方法に関する。
本明細書中で使用する場合、「生体試料」という用語は、限定するものではないが、細胞培養物またはその抽出物、哺乳動物から得られた生検材料またはその抽出物、および血液、唾液、尿、糞便、精液、涙液、もしくはその他の体液、またはその抽出物を包含する。
本発明の別の実施形態は、患者における標的RNAの活性をモジュレートする方法であって、本発明の化合物、または前記化合物を含む組成物を前記患者に投与するステップを含む、方法に関する。
別の実施形態によれば、本発明は、患者における標的RNAの活性を阻害する方法であって、本発明の化合物、または前記化合物を含む組成物を前記患者に投与するステップを含む、方法に関する。ある特定の実施形態によれば、本発明は、患者における標的RNAの活性を非可逆的に阻害する方法であって、本発明の化合物、または前記化合物を含む組成物を前記患者に投与するステップを含む、方法に関する。他の実施形態では、本発明は、それを必要とする患者において標的RNAによって媒介される障害を治療するための方法であって、本発明による化合物または薬学的に許容されるその組成物を前記患者に投与するステップを含む、方法を提供する。そのような障害は本明細書中に詳細に説明されている。
例証
以下の実施例に示すように、ある特定の例示的な実施形態では、化合物は以下の一般的手順にしたがって調製され、本明細書中に一般的に記載される生物学的アッセイおよびその他の手順において使用される。一般的方法はある特定の本発明の化合物の合成を示しているが、以下の一般的方法および当業者に公知のその他の方法は、本明細書中に記載するような全ての化合物ならびにこれらの化合物のそれぞれのサブクラスおよび種に適用できることが理解されるであろう。同様に、アッセイおよびその他の分析は当業者の知識にしたがって適応させることができる。
(実施例1)
RNA中の修飾の部位を突き止め、定量化するためのSHAPE−MaPの手順
上記で論じたように、様々なRNA分子が細胞内で重要な調節的役割を果たす。RNAの二次構造および三次構造はこれらの調節的活性にとって決定的に重要である。RNA構造を決定するために様々なツールが利用可能である。最も効果的な方法の1つがSHAPE(選択的な2’−ヒドロキシルアシル化およびプライマー伸長)である。この方法論は、全てのRNA中のリボース基は2’−ヒドロキシルを有し、この2’−ヒドロキシルの反応性は局所的なヌクレオチドの柔軟性および溶媒への接近可能性によって影響されるという特徴を利用する。この2’−ヒドロキシルは、一本鎖かつ柔軟なRNAの領域内で反応性であるが、塩基対を形成したヌクレオチドにおいては非反応性である。すなわち、SHAPE反応性は、ヌクレオチドがRNA二次構造内で塩基対を形成している確率に反比例する。この2’−ヒドロキシルにおいてRNAを化学修飾する試薬は、RNA構造を識別するプローブとして使用することができる。SHAPE試薬は、柔軟なヌクレオチドの2’−ヒドロキシル基と反応して2’−O−付加体を形成する、例えば1−メチル−7−ニトロイサト酸無水物(1M7)およびベンゾイルシアニド(BzCN)などの小分子である。1M7の他には、例えば2−メチルニコチン酸イミダゾリド(NAI)および2−メチル−3−フロン酸イミダゾリド(FAI)などのその他のアシル化求電子剤を利用できるであろう。この化学修飾が起こる部位は、プライマー伸長またはエキソリボヌクレアーゼ消化からの保護のいずれかによって検出できる。SHAPE−MaP(SHAPE突然変異プロファイリング)は、RNA化学修飾を読み飛ばし、元々の鋳型RNAに相補的でないヌクレオチドを組み込む逆転写酵素の能力を利用する。この誤った組込みを通じて、SHAPE試薬による2’−OH修飾の部位を記録し、cDNAのディープシークエンシングによって検出する。変性RNAなどの対照と比べた各RNAヌクレオチドの位置におけるSHAPE反応性の値を決定することによって、RNAの二次構造を解明することができる。
特定のRNA分子は健常および疾患ヒト細胞において決定的に重要な調節的役割を果たすので、確固としたRNA構造に選択的に結合する小分子は、これらの生物学的および病態生理学的プロセスをモジュレートできる可能性があり、また見込みのある新規の治療的候補であり得る。RNA構造を決定するためのSHAPE−MaPの使用に加えて、修正版のSHAPE−MaPを用いて、(a)RNAに結合する小分子化合物を同定すること、および(b)標的RNA上のこれらの化合物の相互作用部位を決定することができる可能性がある。本発明の主要な特徴は、SHAPE試薬への小分子または小分子ライブラリーのテザー連結である。アシル化性のSHAPE試薬の場合、テザーは、アシル化事象をリガンド結合事象と結び付ける。アシル化剤の活性はRNA上のリガンド結合性ポケットの近位にあるリボースに拘束されるので、RNA上のアシル化パターンは決定的に変化する。よって、シークエンシングデータに現れるようなSHAPE−MaPアシル化パターンの変化から、リガンド結合性ポケットの存在および位置を推測することができる。
SHAPE−MaP分析は、フォールディングしたRNAの三次元構造への信頼できる道を提供する。SHAPE−MaPの本質は、(1)RNAの骨格全体に沿って見出される溶媒に露出した2’−OH基の低レベルのベンゾイル化である。この反応の成功は、その他のより反応性が低いアルコールと比べた、リボース(pKa13)の2’−OHの相対的酸性度に依拠する。

(2)これらの共有結合修飾RNAの変性に続く、対応するcDNAまたはcDNAライブラリーの酵素媒介性の形成。(3)鍵となる発見は、cDNAまたはcDNAライブラリーが形成される時に、標的RNA中のベンゾイル化されたRNAリボースが相補的cDNA鎖において塩基のランダムな組込みを誘発することである。換言すれば、「読み飛ばし」があるが、2’−O−ベンゾイルリボースはcDNA中に「突然変異」を誘発する。(4)生じたcDNAのシークエンシング時に、ランダム突然変異を有する部位は、溶媒に露出した元々のフォールディングしたRNAにおける部位を反映する。次いで、フォールディングしたRNAのうちのどの部分が溶媒に露出しているかに関するこれらの暗示を、RNA構造を予測するための計算モデルへの拘束として課した時に、RNAの3D構造の高い正確性のモデルを開発することができる。
代替的な試薬、条件、およびデータ解析を含めてSHAPE法のさらなる詳細は、WO2015/054247、米国特許出願公開第2014/0154673号、米国特許第7,745,614号、および米国特許第8,313,424号に記載されており、これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる。
(実施例2)
小分子RNAリガンドを同定するためのSHAPE−MaPの修正(フックザワーム・アンド・フックアンドクリック(Hook the Worm and Hook and Click)(PEARL−seq)法)
RNAに結合する小分子リガンドを同定する歴史的な努力は、塩基対形成、または二本鎖RNAにおける標準的な構造モチーフ(すなわち、塩基間のインターカレーションおよび/または溝結合)に集中してきた。しかし、これらのモチーフは特定のRNAへの小分子の選択的結合を支持しない。しかしながら、RNAは極めて多様な複雑な三次構造にフォールディングし、その三次構造が小分子(ポケットが与える形状および静電力に相補的な小分子)の結合に資するポケットを与える。形状および静電力の詳細がRNAの基礎的配列を反映する限りにおいて、小分子はタンパク質ポケットに結合する時と同じだけの選択性を達成できる。
実際、多くがFDA承認済である、RNAに結合する薬物様小分子が現在ではいくつか報告されている(下記表4を参照)。
クラスによる小分子リガンド
フォールディングしたRNAへの結合が広範な小分子化学種について実証されているが(GuanおよびDisney、ACS Chem. Biol. 2012年 7巻、73〜86頁;参照により本明細書に組み込まれる)、RNA結合性リガンドを同定するための大きなライブラリー(>10の化合物)のハイスループットスクリーニングの報告は限られている。したがって、RNA結合性のために合成により最適化された小分子の報告もほとんどない。本発明は、これらの欠陥に対する救済の道を開く。下記は広範な化学種を要約する表であり、これらの化学種は実証可能なRNA結合性を有し、我々のスクリーニング方法を最適化しかつ立証する出発点としてはたらくであろう。そして、このスクリーニング方法により、治療的目的のRNA構造に対する本質的に全ての公知の化学種の体系的なスクリーニングが可能となるであろう。
これらの発見は、予期されていなかった作用の分子メカニズムを明らかにした。技術的課題の大きさから、フォールディングしたRNAに結合する小分子の意図的設計はほとんど追及されておらず、1つの注目すべき例はRNA三方向ジャンクションに選択的に結合できるトリプチセンベースのリガンドの設計である(Barrosら、Angew. Chem. Int. Ed. 2014年、53巻、13746〜13750頁。そのため、トリプチセンベースのリガンドは、記載するスクリーニング方法における別の出発点としてはたらくための、RNA結合能力を有する別の化学種を提供する。RNAに結合する小分子の研究における技術的課題としては、多くのRNAが溶液中で不安定であること、溶液中のありのままのRNAに対して細胞内での天然の構造はかなり異なること、および変性後に元々の(生物学的に妥当であると推定される)フォールディングを回収することは度々困難であることが挙げられる。加えて、タンパク質標的とは対照的に、細胞内での標的RNAの特定の分子「パートナー」およびRNA上のサブサイトはしばしば未知である。最後に、X線結晶構造解析法、NMR、およびクライオEMなどのその他の生体分子(例えば、DNA、タンパク質)の構造決定にしばしば用いられる方法は、商業的に妥当な時間枠内でRNAを正確に構造決定するための信頼できる道ではない。これらの課題の全てが重なって、RNAは小分子ライブラリーに対してスクリーニングするのに困難な標的とされている。
小分子RNAモジュレーターを発見するための本発明の方法の一要素は、SHAPE−MaPとは異なる目的のために標的RNA上の2’−OH求核剤の遍在性を活用する(図1を参照)。例えばアシル化剤またはスルホニル化剤(「弾頭」としても知られる)をRNA結合性リガンドにテザー連結することによって、これは2’−OH共有結合修飾の部位に新規のバイアスを課すことになる。具体的には、テザー連結は、リガンド結合部位の近位にあるヌクレオチドのリボースのアシル化を強く好む。RNAはフォールディングされるので、近接性は配列内で近くにあるリボースに限定されない。弾頭およびテザーの最適化は、フォールディングしたRNA上の結合性ポケットとのリガンド媒介性の前会合によって加速されない「バックグラウンド」のアシル化を最小化することによって、アシル化プロセスを高度に選択的なものにする。細胞内でのアシル化事象を実行できる限りにおいて、細胞内でのRNA構造と比べた自由溶液中でのRNA構造の不良な忠実度に関するあらゆる残りの懸念が回避される。これらのデータから、創薬および最適化に決定的に重要な広範な情報を推論することができる。
・小分子に相補的なRNA上のポケットの存在
・同定された小分子に結合する標的RNA上のサブサイト
・結合性ポケットの近位にあるフォールディングしたRNAの3D構造の情報を与える拘束
・所与の小分子が同様に結合するその他のRNAの素性
上記方法に加えて、シークエンシングの幅を制限する様々なプルダウン法を可能とする官能基を組み込むこともできる。弾頭またはテザー上にいわゆる「クリック」基を組み込むことができる。これらのクリック基は、RNAリガンド媒介性のアシル化後に、ビオチンの簡易な組込みを可能とし、そしてこのビオチンの組込みによって、フック構築物によって標的化されたRNAのみのストレプトアビジンまたはアビジン媒介性の単離が可能となる。これは、発見プロセス全体を加速させ、必要とされるシークエンシングの量を制限する。
細胞内の単一のRNAまたはRNAのクラスを集中的にスクリーニングするための別の方法は、目的のRNAの配列に相補的な配列を提示するDNAマイクロアレイを使用して目的のRNAをプルダウンする標準的な方法を用いる。これは、目的のRNAの選択的な単離を可能とし、この選択的に単離したRNAをシークエンシングを介してアッセイして、任意のフック構築物が結合しているかどうかを判定することができる。細胞内の単一のRNAに対する集中的なスクリーニングはまた、特定のプライマー伸長技術を介して標的をシークエンシングすることによっても達成でき、これにより目的のRNAを単離する必要性が回避される。
細胞内のRNA標的に対して小分子リードを同定することの追加の利点は、三次元のフォールディングの正確な形状、および小分子結合性ポケットのくぼんだ表面に影響する多くの転写後修飾が存在することである。これらの転写後修飾は、完全に同定することが難しく、病的細胞内で評価することが難しく、そして細胞外で化学的または酵素的に復元することがよりいっそう難しいという限りにおいて、天然環境にあるRNA標的に取り組むことができることは大きな利点である。下記は、スクリーニングの標的としてのRNAの複雑性に寄与する一部の主要な転写後修飾の表である。
共有結合親和性トランスクリプトミクス
方法:
1.溶液中または細胞内のいずれかにおいてRNAに結合する可能性を評価する目的のスクリーニングのために、小分子リガンドを選択する。分子の数は、少なくてもよいし(1〜10)、多くてもよい(>1,000,000)。ロボット式液体処理プラットフォーム上でこの技術を実行することにより、単一のスクリーニング行為により10,000を上回る分子のスクリーニングが可能となる。
2.RNA上のリボースの2’−OHとの選択的な(つまり、近接誘発性の)共有結合の形成が可能な弾頭に、選択した全てのリガンドをテザー連結させる。この作業の焦点となる反応はアシル化およびスルホニル化である。

3.構築物は、任意選択で、追加的な試薬(最も重要なものとしてはビオチン)との生体直交型かつ生体適合性の共有結合を可能とする「クリック反応」に関与できる官能基を含むことができる。
4.リガンド−テザー−弾頭構築物またはリガンド−テザー−弾頭−クリック構築物(それぞれ、「フック」または「クリック実行可能性フック」)を必要に応じて1分から1時間、単離したRNA、合成RNA、または細胞内のRNAに曝露して、共有結合修飾を完了まで進めさせる。
5.単離したRNAまたは合成RNAを洗浄して過剰の「フック」を除去する。細胞内のRNAについては、細胞を溶解し、RNA含有画分を単離する。
6.いずれの構築物を用いるかに応じて、プロセス全体はここで少なくとも3つの可能な経路に分かれる。
7.全てのRNAをシークエンシングできる。RNAからcDNAを生じる条件は、アシル化またはスルホニル化されているがその部位の反対にランダムな塩基組込みを有するヌクレオチドを「読み飛ばす」逆転写酵素を使用する。ランダムな組込み(または「突然変異」)を示す配列内の塩基は、元々のRNAのどこでアシル化またはスルホニル化が起きたかを明らかにする。「フック」を使用する場合、それらのアシル化またはスルホニル化は、「フック」のリガンド部分に結合するポケットに三次元的に近位にあるヌクレオチドにおいて起こる。換言すれば、配列内の突然変異は、標的RNA上のどこで所与のリガンドが結合したのかを示す「シグナル」である。
8.代替的には、周知技術を使用して、目的のRNAのみを単離してそれらのみをシークエンシングすることができる。この経路は、二次標的とのリガンドの会合を検出しないという欠点を持つが、生成および分析が必要なシークエンシングデータの量を削減するという利点を持つ。細胞内の単一RNAに対する集中的なスクリーニングは、特定のプライマー伸長技術を介して標的をシークエンシングすることによっても達成することができ、これにより目的のRNAを単離する必要性が回避される。
9.第3の経路は、「フック」がクリック可能な官能基も有する場合に利用可能である。この経路では、「フック連結」後に単離されたRNAを周知技術を使用するクリック反応に供して、クリック生成物を創出する。典型的なクリック反応はアジド/アルキン環化付加(Cu触媒ありもしくはCu触媒なしのいずれか)またはディールス・アルダー環化付加であるが、その他の化学も「フック」の説明に見合う。ほとんどの適用では、クリック反応を使用して、ビオチンを「フック連結」した全てのRNAに結合させる。アビジンまたはストレプトアビジンを用いるその後のプルダウンにより、「フック連結」したRNAのみを生じさせる。この経路は、所与のリガンドによって「フック連結」した全てのRNAがシークエンシングに供され、またトランスクリプトーム全体をシークエンシングする必要がないという両方の利点を享受する。多数のリガンドをスクリーニングするために、クリックステップが与える効率はかなりのものである。
(実施例3)
フックアンドクリック化合物を用いて使用するためのSHAPE−MaP手順(代替的には本明細書中でPEARL−seqと称する)
SHAPE実験では、反応して柔軟なRNAヌクレオチドにおいて共有結合性2’−O−付加体を形成する2’−ヒドロキシル選択的試薬を使用する。SHAPEは、精製したRNAまたはインタクトな細胞を使用して行うことができる。SHAPE−MaPアプローチは、逆転写酵素がSHAPE修飾されたヌクレオチドを読み間違えて、元々の配列に相補的でないヌクレオチドを新たに合成されるcDNA中に組み込む条件を活用する。SHAPE付加体の位置および相対頻度をcDNAの一次配列中の突然変異として記録する。SHAPE−MaP実験では、RNAをSHAPE試薬で処理するかまたは溶媒のみで処理して、RNAを修飾する。各実験条件のRNAを逆転写した後、生じたcDNAをシークエンシングする。未処理の試料について得られたデータから処理した試料についてのデータを減算し、かつ変性した(フォールディングしていない)対照RNAのデータに対して正規化することによって、反応性の位置を特定する。
この過程を図76(Weeksら、PNAS 2014年、111巻、13858〜63頁からの図;Siegfriedら、Nature Methods 2014年;11巻:959〜965頁も参照。これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる)に示す。
SHAPE−MaPは、詳細な公表された方法(Martinら、RNA 2012年;18巻:77〜87頁;McGuinnessら、J. Am. Chem. Soc. 2012年;134巻:6617〜6624頁;Siegfriedら、Nature Methods 2014年;11巻:959〜965頁;Lavenderら、PLoS Comput. Biol. 2015年;11巻(5号)e1004230頁;McGuinnessら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015年;112巻:2425〜2430頁)にしたがって実施し、かつ分析することができる。SHAPE−MaP配列データは、ShapeFinder(Vasaら、RNA 2008年;14巻:1979〜1990頁)またはShapeMapper(Siegfriedら、Nature Methods 2014年;11巻:959〜965頁)あるいはその他のソフトウェアを使用して分析することができる。以上の刊行物のそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる。
SHAPE−MaPは、合成RNAまたは任意の原核細胞もしくは真核細胞から単離されたRNAに対して行うことができる。加えて、SHAPE−MaPはヒト細胞を含めてインタクトな細胞に対して行うことができる。
純粋なRNAでのSHAPE−MaP
純粋なRNAを用いて行うSHAPE−MaP実験の場合、分析されるRNAは様々な異なる方法で生成できる。RNAはオリゴヌクレオチドとして化学合成できる。通常、合成オリゴヌクレオチドは短く、おおよそ20〜100ヌクレオチド(nt)の長さである。しかしながら、約200ntもの長さのオリゴヌクレオチドを化学合成できる。非常に長い転写物を含めて200ntを上回るRNAについて、当該分野で周知かつ様々な供給元(例えば、Epicentre;Madison、WI;New England Biolabs、Beverly、MA)からキットが市販されているT7 in vitro転写系を使用してRNAを産生することができ、また様々なキット(例えば、MegaClearキット;Ambion/ThermoFisher Scientific)を使用してRNAをクリーンアップすることができる。
RNAを変性させた後に再生させてRNAをフォールディングさせる。代替的には、天然のRNA構造を維持する条件下で細胞からRNAを穏やかに抽出した後(Chillonら、Methods Enzymol. 2015年;558巻:3〜37頁)、このRNAに対してex vivoでSHAPE−MaPを行うことができる。変性および再生させたRNAを使用する場合、RNAを95℃で2分間変性させ、氷上で2分間スナップ冷却した後、100mM HEPES(pH8.0)、100mM NaCl、および10mM MgCl中で30分間37℃で再フォールディングさせる。
様々なSHAPE試薬が利用できる。この例では、SHAPE試薬は1−メチル−7−ニトロイサト酸無水物(1M7)である。100〜1000ngのRNAをSHAPE反応において使用する。RNAを10mMの1M7と共に37℃で3分間インキュベートする。SHAPE試薬を欠きかつ1M7ではなくDMSOを含む対照反応を並行して行う。付加体検出における配列特異的バイアスを明らかにするために、95℃の50mM HEPES(pH8.0)、4mM EDTA、および50%ホルムアミドの強変性条件下で1M7を使用してRNAを修飾する。修飾後、RNA親和性カラム(RNeasy Mini Kit;Qiagen)またはG−50スピンカラム(GE Healthcare)のいずれかを使用してRNAを精製することができる。
次いで、伝統的な方法によってcDNAライブラリーを構築するために、標的RNAに特異的なプライマーを使用して、処理したRNAを逆転写(RT)する。具体的には、付加体誘発性の逆転写の停止が最小となり、かつ全長cDNA生成物の産生が最大となるような酵素条件を選択する。試験する二価金属イオンのうち、マンガンはかさばった2’−O−付加体の部位での酵素読み飛ばしを最も効果的に促進する。6mM Mn2+をRT反応(0.7mMの予め混合したdNTP、50mM Tris−HCl(pH8.0)、75mM KCl、6mM MnCl、および14mM DTT)において使用する。好ましい逆転写酵素としては、モロニーマウス白血病ウイルス逆転写酵素(Superscript II、Invitrogen)である。RT反応は3時間、またはそれより長く続ける。G−50スピンカラムを使用して反応生成物をクリーンアップする。超並列シークエンシング用の二本鎖DNAライブラリーは、Illuminaシークエンシング用のNEBNext試料調製モジュールを使用して生成する。cDNAライブラリーの第2鎖の合成(NEB E6111)は、100ngのインプットDNAを使用して行い、ライブラリーはPureLink Micro PCRクリーンアップキット(Invitrogen K310250)を使用して精製する。二本鎖DNAライブラリーの末端修復は、NEBNext End Repair Module(NEB E6050)を使用して行う。反応容量を100μlに調整し、クリーンアップステップ(Agencourt AMPure XP beads A63880、1.6:1のビーズ対試料比)に供し、d(A)を末端に付加し(NEB E6053)、quick ligation module(NEB M2200)を用いてIllumina適合性の分岐アダプター(TruSeq)にライゲートする。Q5 hot−start,high−fidelity polymerase(NEB M0493)を使用するエマルションPCR44(30サイクル)を行って、ライブラリー試料の多様性を維持する。生じたライブラリーを定量化し(Qubit蛍光高度計;Life Technologies)、Bioanalyzer(Agilent)を使用して検証し、プールし、そしてIllumina MiSeqまたはHiSeqシークエンシングプラットフォームを使用するシークエンシングに供する。SHAPE−MaP配列データは、Siegfriedら、Nature Methods 2014年;11巻:959〜965頁に記載されるようなShapeMapperデータ解析パイプラインを使用して解析することができる。
細胞内でのSHAPE−MaP
1M7などのSHAPE−MaP試薬を細胞に直接加えることができる。標的RNAに特異的なプライマーを使用するRT−PCRにしたがって個々のRNAをシークエンシングすることができる。あるいは、SHAPE−MaPトランスクリプトーム全体のディープシークエンシング(RNA−seq)によって、数多くのRNAを分析することができる。抽出したRNAはプルダウンなしで分析することができるか、あるいはストレプトアビジンビーズまたはストレプトアビジンカラムを使用することによるビオチン修飾RNAのプルダウンによって修飾RNAを単離することができる。
1M7の他に、2−メチルニコチン酸イミダゾリド(NAI)および2−メチル−3−フロン酸イミダゾリド(FAI)などのその他のアシル化求電子剤を利用してもよい。この細胞の例では、NAIが使用される。
様々な細菌細胞、酵母細胞、または哺乳動物細胞を使用してもよい。好ましくは、細胞はヒトである。HeLaまたは293などの確立されたヒト細胞株を用いてもよい。代替的には、分析されるRNAが疾患の遺伝子型の状況にあることが望まれる場合には、線維芽細胞などの患者由来細胞を使用してもよい。遺伝性の神経学的または筋骨格疾患(TREDはそのような例である)の場合、ニューロンまたは筋肉細胞に分化する患者由来iPS細胞を用いてもよい。細胞を化合物と接触させる直前に細胞を溶解しまたは他の何らかの方法で破砕することも可能である。
哺乳動物細胞を推奨される培養培地(通常、10%ウシ胎児血清、0.1mM MEM非必須アミノ酸(NEAA)、2mM L−グルタミン、および1%ペニシリン−ストレプトマイシンを補充したD−MEM培養培地)中で生育させる。リン酸緩衝食塩水(PBS)を用いて細胞を3回洗浄した後に剥がし取り、25℃で5分間、700rpmで遠心沈降させる。細胞(約3〜6×10)をPBSおよびDMSO(陰性対照;10%最終濃度)またはDMSO中に所望の最終濃度(通常、200mM)まで加えたNAI中に再懸濁する。細胞懸濁液を37℃に置き、様々な期間反応させる。次いで、反応物を遠心沈降し、デカンテーションする。ペレット細胞に1mLのTrizol LS(Ambion)、続いて200ulのクロロホルムを加える。Trizol LSの製造業者の指示書にしたがってRNAを沈殿させる。70%エタノールを用いてペレットを2回洗浄し、10ulのRNaseフリーの水中に再懸濁する。逆転写、cRNAライブラリー構築、シークエンシング、およびデータ解析を上記の通りに行う。
場合によっては、小分子と反応したRNAは、ストレプトアビジン−ビオチン系などのツールを使用してRNAをプルダウンすることによって濃縮することができる。強いストレプトアビジン−ビオチン結合は、様々な生体分子を互いにまたは固体支持体上に結合させるために使用することができる。ストレプトアビジンは、ビオチンへのコンジュゲートによってタグ化された高分子を精製するために使用することができる。ビオチンは、クリック化学を介してRNA結合性小分子−テザー−反応性弾頭中に組み込むことができる。細胞ベースのSHAPE−MaP実験では、細胞を上記化合物(複数可)で処理し、RNAを細胞から抽出し、RNA全体をストレプトアビジンカラム(Sigma−AldrichまたはThermoFisher Scientificより入手可)に通すことによって、または製造業者の指示書にしたがってストレプトアビジン磁気ビーズ(GenScript、EMD Millipore、またはThermoFisher Scientificより入手可)を使用することによって、反応したRNAを単離する。
(実施例4)
共有結合親和性トランスクリプトミクス
基本概念の概要
本発明の重要な特徴はテザーである。テザーはアシル化事象をリガンド結合事象と結び付けるので、アシル化パターンを決定的に変化させる。これは、リガンド結合性ポケットの近位にあるリボースのみがアシル化されるためであり、そしてこの変化したアシル化パターンがシークエンシングにおいて「突然変異」として観察される。このことから、標的化されたRNA上の小分子結合部位の存在、およびトランスクリプトームにわたってのこれらのリガンド結合部位の位置を推定する。クリック官能基も有するRNAリガンド/テザー/弾頭構築物(「フック」)は、クリック可能なビオチンにクリックした後、ビーズ上のストレプトアビジンと複合体化させることによってプルダウンできる。このクリック/プルダウンプロトコールにより、「フック」によって共有結合的に修飾されたRNAのみをシークエンシングすることが可能となる。標的化されたRNA上で別々に実行されるSHAPE−MaPおよびRING−MaPのプロトコールにより、「共有結合親和性トランスクリプトミクス」の配列データの解釈を促進する枠組みとして、標的化されたRNAの構造モデルの構築が可能となる。
成功は細胞内での遊離リガンドの生物活性によって測定する。
プラットフォームを開発するための実験(化合物およびRNA標的)
ライブラリーの構築
共有結合親和性トランスクリプトミクスを可能とするライブラリーは、標的RNA中のリボースの2’−ヒドロキシルと非可逆的に共有結合を選択的に形成する求電子性弾頭にテザー連結した小分子(「RNAリガンド」)を含む。ライブラリーの多様性には、RNAリガンド構造、テザー構造、および弾頭構造のバリエーションが包含される。
RNA親和性の構造決定因子に関する仮説に基づいてRNAリガンドを設計し、合成し、そしてテザーおよび弾頭に結合させる。一例としては、トリプチセン系のリガンドは、RNA中の三方向ジャンクション(3WJ)に結合するように設計する。代替的には、RNAリガンドは、既知のRNAリガンドへの類似性またはRNA結合性ポケットへの相補性に基づいて市販の供給元から選択し、購入し、そしてさらなる合成に供してテザーおよび弾頭に結合させる。例としては、テトラサイクリン抗生物質、アミノグリコシド抗生物質、テオフィリンおよび類似の構造(例えば、キサンチン)、ならびにリボシルおよび類似の構造、リネゾリドおよび類似の構造が挙げられるが、これらに限定されない。第3の相補的なアプローチでは、コンビナトリアル化学技術を使用してRNAリガンドのライブラリーを調製する。具体的には、選択したテザーを一連の合成化学ステップを通じて有機合成を支持するポリマーに取り付け、化合物を1ビーズ1化合物の形式にさせる。これらのステップは、最終のRNAリガンドにおける、広範な官能基によって接続された広範な断片および反応物の組込みに繋がる。これらの化合物を放出し、最後のオフビーズステップはRNA弾頭の結合である。
ライブラリーの機能的帰結の鍵となる要素として、各RNAリガンドおよびRNA弾頭について、テザーの長さ、テザーの柔軟性、および追加的な機能性(特に、クリック官能基)を許容する能力を最適化するために、いくつかの構造的に多様なテザーを組み込む。研究されている具体的なテザーとしては、1〜6個のエチレン単位を含むオリゴエチレングリコール、柔軟性の高い(例えば、1〜6個のアミノ酸を含むオリゴグリシンもしくはオリゴ−N−メチルグリシン)またはより剛性の(例えば、1〜6個のアミノ酸を含むオリゴプロリンまたはオリゴ−4−ヒドロキシプロリン)オリゴペプチドが挙げられる。オリゴエチレングリコールテザー中へのクリック官能基の組込みは、RNAリガンドまたはテザーのRNA弾頭末端のいずれかにおいて、クリック可能な官能基を有するアミノ酸を挿入することを必要とする。オリゴペプチドテザー中へのクリック官能基の組込みは、アミノ酸残基のいずれか1つを、クリック可能な官能基を有するアミノ酸と置き換えることを単純に必要とする。
RNA弾頭は、最初に、リボースの2’−OH基においてRNAをアシル化することが既に実証されている特定の弾頭および関連する官能基に基づいて選択する。そのような弾頭としては、イサト酸無水物、アシルイミダゾール、アリールエステル(例えば、アスピリン)、およびフッ化スルホニルが挙げられる。追加的な弾頭は、(1)上述の弾頭への合成修飾によりRNA弾頭についての構造/活性相関を確立すること、および(2)リボースの2’−OH基をアシル化する能力について市販の求電子剤をスクリーニングすることによって特定する。後者の例としては、ベータラクタム抗生物質および関連する構造、ベータラクトン、ならびにセリンヒドロラーゼ中の触媒性のセリンを共有結合的に修飾することが公知の電子不足性カルバメートが挙げられる。
クリック官能基は、公表されたクリック試薬および反応物の標準的な「ツールキット」から選択される。本研究は、アジド、アルキン(末端および歪んだものの両方)、ジエン、テトラジン、およびジエノフィルに集中する。テザーセグメント(上記)中に組み込まれる場合は、通常、組み込まれたアミノ酸の側鎖上である。RNA弾頭中に組み込まれる場合は、その強化されたRNA弾頭の同時的なオーダーメイド合成と共に、より慎重かつコンパクトな設計が必要とされる。
プラットフォームの構築 − I型フック
「フック」を用意したら、最初のステップは、RNAリガンドにテザー連結したRNA弾頭が、結合部位へのテザーに拘束された近接性を反映したリボース修飾をもたらすことを実証することである。この一連の結果は、既知のRNA/リガンド対における近接誘発性および親和性誘発性のリボース2’−OH共有結合修飾のさらなる最適化の基礎となる。30SリボソームRNA[Brodersenら、Cell 2000年、103巻、1143〜1154頁]および進化型アプタマー[Ferre-D'Amareら、Chem & Bio、2008年]の両方へのテトラサイクリンの結合部位および結合様式は、X線結晶構造解析法によって決定されている。RNA弾頭にテザー連結したテトラサイクリンはこれら2つのRNAに対して最初に研究されて、これらのRNAにおける近接誘発性のリボース修飾を実証する。トリプチセンリガンドは、RNA三方向ジャンクション中の形状相補的な空洞に結合することが実証されている[BarrosおよびChenoweth、Angew. Chem. 2014年]。RNA弾頭にテザー連結したトリプチセンは、三方向ジャンクション中の近接した修飾にプローブすることを可能とする。両方の系(テトラサイクリンおよびトリプチセン)は前例および構造に基づいてよく制御され、テザーの長さおよびテザーの剛性の同様によく制御された最適化ならびにRNA弾頭のSARを可能とする。これらの2つの系(テトラサイクリンおよびトリプチセン)は、新たなRNA弾頭の文脈におけるシークエンシング方法の最適化も可能とする。
単離されたモデルRNAにおいて近接誘発性のリボース修飾パターンが実証されたら、同じRNAを細胞中で発現させ、最適な「フック」をそれらの細胞に曝露させ、「フック」が細胞内に入り、標的RNAに結合し、そして非細胞条件と実質的に同じパターンでそれを共有結合的に修飾できることを実証する。最初に、PCR用の標的特異的なプライマー配列を使用することによって、シークエンシングは目的のRNA標的のみに集中する。しかしながら、同じ実験における広範なPCRおよびディープシークエンシングにより、テトラサイクリンフックまたはトリプチセンフックによって同様に結合された細胞中の全てのRNAの調査がもたらされる。これらのデータは、選択したRNAリガンドの固有の選択性、およびこのシークエンシング方法を使用してトランスクリプトームにわたっての選択性を評価する能力の両方を反映する。
究極的な目標は、「フック」から解放されて目的の細胞生物学を示すことができるRNAリガンドを同定することであるので、最初のステップは一連の競合実験である。(1)最初の無細胞のフック実験では、遊離の(テザー連結していない)RNAリガンドを溶液に加えた時に、それは小分子結合性ポケットの占有について同族の「フック」と競合し、近接誘発性のリボース修飾を抑制するはずである。(2)同様に細胞実験では、遊離の(テザー連結していない)RNAリガンドを加えると、(リガンドおよび同族の「フック」によって標的化された全てのRNAにわたってであるが)同じ競合を生じることになる。
プラットフォームの構築 − II型およびIII型フック
リボース2’−OHの近接誘発性の共有結合修飾が実証されたら、生化学的および細胞内の両方で、それぞれテザー中またはRNA弾頭中にクリック可能な官能基を組み込んだ「II型」または「III型」を用いて同じ実験を実行する。これらの「フック」を調査して、それらが上記の結果を繰り返すこと、および加えたクリック可能な官能基(複数可)がRNA「フック」としてのそれらの機能を損なわせないことを実証する。RNAへのII型およびIII型「フック」の曝露後に、生化学的または細胞内のいずれかで、生じたフック/RNA付加体をビオチンを有する相補的な市販のクリック剤に曝露する。最初の実施例では、「フック」上のクリック可能な官能基はアジドであり、クリック可能なビオチンは、銅フリーの環化付加を可能とする歪んだシクロオクチンである。クリック反応の程度をモニタリングして、クリック反応が完了に到達することを確実にすることが重要である。実験を細胞内で行う場合、クリック反応の前または後のいずれかにおいて、細胞を溶解することができる。
次いで、生じたクリックを受けた付加体をビーズ上のストレプトアビジンに曝露し、ビーズをプルダウンする。細胞デブリおよび付加しなかったRNAを洗浄により除去し、プルダウンしたRNAを変性およびシークエンシングすることができる。
目的の標的を追求するための化合物および条件
家族性筋萎縮性側索硬化症(ALS)および前頭側頭型認知症(FTD)の両方の分子病態は、一連の世代にわたっての、c9orf72中の(GGGGCC)ヘキサヌクレオチドリピートの蓄積に帰着させることができる。脳内のこの異常RNAを選択的に遮断することは、有力な治療的可能性を有する。このRNAは、「フック」ライブラリー技術によく見合った最初の、そして臨床的に高い価値を持つ標的である。
上記のライブラリーを、(1)溶液中の様々な長さの合成RNA、および(2)このRNAを発現する患者からの疾患細胞中という、2つの状況下でc9orf72ヘキサヌクレオチドリピートのRNA構造に曝露する。これらの曝露はウェルあたり1「フック」とする。シークエンシングは標的特異的なプライマーを使用して実行するので、初期研究ではクリック可能な「フック」は必要とされない。クリック可能な「フック」は、ヘキサヌクレオチドリピートに結合すると判定された剤についてトランスクリプトームワイドな選択性を評価するために、二次的スクリーニングとして使用する。
c9orf72ヘキサヌクレオチドリピートに結合する分子について前例がほとんどまたは全くないという限りにおいて、このRNA標的に取り組むには、「フック」ライブラリーのリガンドの広い多様性が必要である。さらには、標的のコンフォメーションは細胞の微小環境(例えば、RNA結合タンパク質)によって強く影響され得るという限りにおいて、このRNA標的に取り組むには、細胞内で小分子をスクリーニングする能力も必要である。特に興味深いのは、標的上の独特の部位に結合する分子が同定されるかどうか、または標的の周期性がフォールディングした形態中で保持され、周期的な一連の結合性ポケットをもたらすかどうかであろう。
最後に、c9orf72 RNA標的の近接誘発性の修飾をもたらす「フック」について、「フック」構築物へのテザー連結なしでRNAリガンドセグメントを再合成または再単離し、内因性のc9orf72 RNA標的への結合と合致する生物学的活性について試験する。
同じプロトコールをいくつかの価値の高い初期標的に適用する:MYCおよびその他のpre−mRNAの5’−UTR中のUORF、pre−mRNA中のイントロン、miR−155に繋がる一次転写物(pri−pre−miR−155)、ならびにlncRNAであるMALAT−1およびHOTAIR。
オムニプレックス実験
広範かつ多様な「フック」ライブラリーを用いて完全にバイアスのない様式で細胞ベースのスクリーニングを実行できることを指摘することは興味深い。そのような場合、十分なシークエンシング資源を用いて可能となるのは、包括的なトランスクリプトームワイドの標的同定である。よって、本発明の一部の実施形態では、(1)クリック可能な「フック」のライブラリーが細胞に対してスクリーニングされ、(2)RNA弾頭によって「フック連結」した各ウェル中の全てのRNAがプルダウンおよびシークエンシングされ、かつ(3)生じた配列データを分析して、使用した「フック」ライブラリー中の全てのリガンドによって取り組まれた全ての標的を見出すことができる。
(実施例5)
弾頭タイプ1Aの合成
2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボン酸、弾頭タイプ1A。
1,4−ジオキサン(160mL)中の2−アミノテレフタル酸(2.0g、11.05mmol)の溶液に、トリホスゲン(3.28g、11.05mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で6時間撹拌した。反応混合物をDM水(400mL)に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×150mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、弾頭_タイプ_1A(2.2g、96.2%)をオフホワイトの固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 13.67 ppm (1H, broad), 11.89 ppm (1H, broad), 8.03-8.01 ppm (1H, d), 7.73-7.68 ppm (2H, m).MS(ESI−MS):m/z CNO[MH]の計算値 206.02、実測値 206.17。
(実施例6)
弾頭タイプ1Bの合成

1,4−ジメチル2−(メチルアミノ)ベンゼン−1,4−ジカルボキシレート(1)。
アセトン(150mL)中のジメチル2−アミノベンゼン−1,4−ジカルボキシレート(10.0g、0.05mol)の溶液に、炭酸カリウム(19.8g、0.143mol)および硫酸ジメチル(18.1g、0.143mol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を60℃で24時間撹拌した。反応混合物をゆっくりと室温に冷却し、水(200mL)で希釈した。次いで、得られた混合物を酢酸エチル(4×750mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の1を褐色固体として得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(7%EtOAc/ヘキサン)により精製して、1(4.5g、42%)を淡黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C1113NO[MH]の計算値 224.08、実測値 224.2。
2−(メチルアミノ)ベンゼン−1,4−ジカルボン酸(2)。
THF(100mL)および水(50mL)中のジメチル2−(メチルアミノ)ベンゼン−1,4−ジカルボキシレート(1)(4.5g、0.02mol)の溶液に、水酸化カリウム(3.4g、0.06mol)を室温で添加した。得られた反応混合物を70℃で4時間撹拌した。反応混合物を室温に冷却し、水(200mL)で希釈し、重硫酸カリウムを使用して酸性化した。次いで、得られた混合物を酢酸エチル(4×75mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の2(3.0g、76.33%)を淡黄褐白色固体として得た。粗混合物をさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 13.14 ppm (1H, s), 7.87-7.85 ppm (1H, d, J=8.0 Hz), 7.21-7.21 ppm (1H, d, J=1.6 Hz), 7.10-7.07 (1H, dd, J=8.0), 2.87 (1H, s).MS(ESI−MS):m/z CNO[MH]の計算値 196.05、実測値 196.21。
1−メチル−2,4−ジオキソ−2,4−ジヒドロ−1H−3,1−ベンゾオキサジン−7−カルボン酸、弾頭タイプ1B。
テトラヒドロフラン(90mL)中の2−(メチルアミノ)ベンゼン−1,4−ジカルボン酸(2)(3.0g、0.015mol)の懸濁液に、トリホスゲン(2.28g、0.076mol)を室温で添加した。得られた反応混合物を30℃で30分間撹拌した。反応混合物を室温に冷却し、水(50mL)で希釈し、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の弾頭タイプ1Bを黄色固体として得た。粗混合物を、ジエチルエーテルを使用する摩砕により精製して、弾頭タイプ1B(3.1g、91.17%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 13.78 ppm (1H, s), 8.12-8.09 (1H, d, J=8.4), 7.82-7.80 (2H, m), 3.51 (3H, S).MS(ESI−MS):m/z C10NO[MH]の計算値 220.03、実測値 220.07。
このタイプと同様のさらなる弾頭としては、N−メチルイサト酸無水物、1−メチル−6−ニトロイサト酸無水物および1−メチル−7−ニトロイサト酸無水物が挙げられる。これらは、市販されている。
(実施例7)
弾頭タイプ2の合成
7−メトキシ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−2,4(1H)−ジオン(1)。
1,4−ジオキサン(400mL)中の2−アミノ−4−メトキシ安息香酸(20g、119.73mmol)の溶液に、トリホスゲン(17.8g、59.86mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で6時間撹拌した。反応混合物をDM水(1L)に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×350mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、1(20.5g、88%)をオフホワイトの固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 11.66 ppm (1H, broad), 7.85-7.83 ppm (1H, d, J=8.8 Hz), 6.85-6.83 ppm (1H, dd, J=2.4, 6.4 Hz), 6.59-6.58 ppm (1H, d, J=2.4 Hz), 3.86 ppm (3H, s).MS(ESI−MS):m/z CNO[MH]の計算値 192.04、実測値 192.16。
7−メトキシ−1−メチル−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−2,4(1H)−ジオン(2)。
N,N−ジメチルホルムアミド(200mL)中の7−メトキシ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−2,4(1H)−ジオン(1)(20.5g、106.2mmol)の溶液に、KCO(14.65g、106.2mmol)を室温で添加し、得られた反応混合物を10分間撹拌した。これに、ヨウ化メチル(18.08g、127.44mmol)を室温で滴下添加した。反応混合物をDM水(1L)に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×350mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の2を得た。粗製物を、ヘキサンで摩砕することにより精製して、2(17.9g、93.23%)をオフホワイトの固体として得た。生成物をさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 7.95-7.93 ppm (1H, d, J=8.4 Hz), 6.94-6.91 ppm (1H, dd, J=2.4, 6.4 Hz), 6.86-6.85 ppm (1H, d, J=2 Hz), 3.94 ppm (3H, s), 3.46 ppm (3H, s).MS(ESI−MS):m/z C10NO[MH]の計算値 208.05、実測値 208.2。
7−ヒドロキシ−1−メチル−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−2,4(1H)−ジオン(3)。
0℃のジクロロメタン(500mL)中の7−メトキシ−1−メチル−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−2,4(1H)−ジオン(2)(10g、48.30mmol)の溶液に、BBr(ジクロロメタン中1M溶液)(72.44mL、72.44mmol)を滴下添加した。得られた反応混合物を0℃で1時間撹拌し、ゆっくりと室温にし、24時間さらに撹拌した。反応混合物をn−ヘキサン(500mL)で希釈し、得られた残留物を濾過した。収集した固体をn−ヘキサン(3×50mL)で洗浄し、減圧下で乾燥させた。固体を水(1L)中にさらに懸濁させ、ジクロロメタン(5×350mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、3(7.9g、84.74%)を褐色固体として得た。1H NMR (400 MHz, MeOD) δ 7.96-7.94 ppm (1H, d, J=8.8 Hz), 6.78-6.75 ppm (1H, dd, J=2, 6.4 Hz), 6.69-6.69 ppm (1H, d, J=2.4 Hz), 3.52 ppm (3H, s).MS(ESI−MS):m/z CNO[MH]の計算値 192.04、実測値 191.96。
ベンジル2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセテート(4)。
アセトン(800mL)中の7−ヒドロキシ−1−メチル−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−2,4(1H)−ジオン(3)(7.9g、40.93mmol)の溶液に、KCO(14.12g、102.315mmol)を添加し、反応混合物を室温で20分間撹拌した。これに、ベンジル−2−ブロモアセテート(11.251g、49.111mmol)を室温で滴下添加し、得られた反応混合物を5時間さらに撹拌した。反応混合物を濾過し、収集した残留物をアセトン(3×20mL)で洗浄した。濾液を減圧下で濃縮して、固体塊を得た。固体塊を酢酸エチル(1L)に溶解し、水(3×300mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の4を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(20%EtOAc/n−ヘキサン)により精製して、純粋な4(0.39g、62.9%)を黄色油状物として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 7.94-7.92 ppm (1H, d, J=8.4 Hz), 7.38-7.35 ppm (5H, m), 6.95-6.92 ppm (1H, dd, J=2, 6.8 Hz), 6.87-6.87 ppm (1H, d, J=2 Hz), 5.23 ppm (2H, s), 5.14 ppm (2H, s), 3.40 ppm (3H, s).MS(ESI−MS):m/z C1815NO[MH]の計算値 342.09、実測値 342.28。
2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)酢酸、弾頭_タイプ_2。
THF:EtOAcの1:1混合物(400mL)中の10%Pd/C(乾燥基準)(1.25g、5%w/v)の懸濁液に、ベンジル2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセテート(4)(6.5g、19.057mmol)の溶液を室温で添加した。Hガスを反応混合物中に室温で3時間パージした。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の弾頭_タイプ_2を得た。粗混合物を、n−ヘキサン(3×20mL)で摩砕することにより精製して、弾頭_タイプ_2(0.39g、62.9%)をオフホワイトの固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 13.25 ppm (1H, br s), 7.95-7.92 ppm (1H, d, J=8.4 Hz), 6.92-6.88 ppm (2H, m), 4.94 ppm (2H, s), 3.44 ppm (3H, s).MS(ESI−MS):m/z C11NO[MH]の計算値 252.04、実測値 252.47。
(実施例8)
ARK−1(Ark000007)の合成
カナマイシンA遊離塩基、1。
250mLのビーカー内で、カナマイシンA一硫酸塩(5.0g、8.582mmol)を水(100mL)に溶解し、得られた水溶液をAmberlite(登録商標)IRA−400 −OH形イオン交換樹脂に通過させた。遊離塩基を、DM水を使用して溶出し、収集した画分を凍結乾燥して、遊離塩基1(3.8g、91%)を白色固体として得、これをさらに精製することなく使用した。MS(ESI−MS):m/z C183611[MH]の計算値 485.23、実測値 485.26。
1,3,6’,3’’−テトラ−N−(tert−ブトキシカルボニル)カナマイシンA、2。
DMSO(140mL)および水(40L)(180mL)中のカナマイシンA遊離塩基(1)(3.7g、7.641mmol)の撹拌溶液に、Boc無水物(20g、91.692mmol)を室温で添加し、得られた反応混合物を70℃で20時間加熱した。室温に冷却した後、NHOHの水溶液(30mL)を、得られた反応混合物に添加した結果、沈殿物を得た。沈殿物を濾過によって収集し、水(2×350mL)で洗浄し、減圧下で乾燥させて、純粋な2(5.7g、84%)を白色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 6.92 ppm (1H, s), 6.62 ppm (1H, s), 6.53-6.51 ppm (1H, d, J=6.8 Hz), 6.38 ppm (1H, s), 5.40 ppm (1H, broad s), 5.27 ppm (1H, broad s), 4.71 ppm (1H, broad s), 4.22 ppm (1H, broad s), 3.80-3.25ppm (15H, broad m), 3.07 ppm (1H, broad s), 1.82-1.75 ppm (1H, broad s), 1.37 ppm (36H, broad s);MS(ESI−MS):m/z C386819[MH]の計算値 885.44、実測値 907.7(M+Na付加体)。
6’’−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−1,3,6’,3’’−テトラ−N−(tert−ブトキシカルボニル)カナマイシンA、3。
ピリジン(35mL)中の1,3,6’,3’’−テトラ−N−(tert−ブトキシカルボニル)カナマイシンA(2)(2g、2.261mmol)の撹拌溶液に、ピリジン(4mL)中の2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニルクロリド(4.11g、13.567mmol)の溶液を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で20時間撹拌した。この後、反応混合物をメタノール(30mL)に添加し、30分間さらに撹拌した。次いで、反応混合物を、冷却した10%HCl溶液(400mL)に注ぎ入れ、酢酸エチル(4×200mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、粗製の3を黄色固体として得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(2%MeOH/クロロホルム)により精製して、純粋な3(0.5g、73%)を薄黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C539021S[MH]の計算値 1151.58、実測値 908.6(M−TIPBSフラグメント +Na付加体)。
6’’−アジド−1,3,6’,3’’−テトラ−N−(tert−ブトキシカルボニル)カナマイシンA、4。
35mLの圧力バイアルに、6’’−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−1,3,6’,3’’−テトラ−N−(tert−ブトキシカルボニル)カナマイシンA(3)(0.5g、0.434mmol)、NaN(0.565g、8.691mmol)、DMF(15mL)を室温で入れた。得られた反応混合物にマイクロ波下、120℃で3時間照射を行った。室温に冷却した後、反応混合物を冷水(150mL)でクエンチし、酢酸エチル(3×50mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、粗製の4を褐色油状物として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な4(0.11g、27%)を薄黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ 5.11-5.02 ppm (2H, t, J=9.6 Hz), 4.37-4.35 ppm (1H, d), 3.73-3.36 ppm (15H, m), 3.23-3.18 ppm (1H, t, J=9.2 Hz), 2.07-2.04 ppm (1H, d, J=13.2 Hz ), 1.47-1.45 ppm (36H, br s).MS(ESI−MS):m/z C386718[MH]の計算値 910.45、実測値 932.67(M+Na付加体)。
分取HPLCの方法:
(A)HO中10mM重炭酸アンモニウム(HPLCグレード)および(B)MeCN:IPA(90:10)(HPLCグレード)で、19.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX−BRIDGE C18、250×19mm、5Unを使用:
6’’−アジド−カナマイシンAトリフルオロ酢酸塩(triflouroacetate salt)、ARK−1−TFA塩。
6’’−アジド−1,3,6’,3’’−テトラ−N−(tert−ブトキシカルボニル)カナマイシンA、(4)(0.11g、0.121mmol)を、DCM:TFAの1:1混合物(3.2mL)に溶解し、得られた溶液を室温で30分間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮し、ジエチルエーテルを使用して摩砕して、純粋なARK−1−TFA塩(0.12g、102%)を薄黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 5.39-5.38 ppm (1H, d, J=3.6 Hz), 4.95-4.94 ppm (1H, d, J=3.2 Hz), 3.796-3.71 ppm (5H, m), 3.64-3.31 ppm (11H, m), 3.07-3.01 ppm (1H, q, J=14.4,9.2 Hz), 2.40-2.37 ppm (1H, m), 1.77-1.74 ppm (1H, q, J = 12.8 Hz), 1.09-1.02 ppm (1H, m).MS(ESI−MS):m/z C183510+3TFA[MH]の計算値 509.24、実測値 510.4。HPLC保持時間:7.103分。
6’’−アジド−カナマイシンA塩酸塩、ARK−1−HCl塩(Ark000007)。
6’’−アジド−カナマイシンAトリフルオロ酢酸塩、ARK−1−TFA塩(0.12g、0.124mmol)を水(40mL)に溶解し、得られた水溶液をAmberlite(登録商標)IRA−400 −OH形イオン交換樹脂に通過させた。遊離塩基を、DM水を使用して溶出し、収集した画分を凍結乾燥して、ARK−1を遊離塩基として得た。遊離塩基を0.01N HCl(4mL)に溶解し、得られた溶液を凍結乾燥して、純粋なARK−1−HCl−塩(0.06g、77%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 5.41-5.40 ppm (1H, d, J=2.4 Hz), 4.96 ppm (1H, br s), 3.90-3.76 ppm (5H, m), 3.62-3.60 ppm (2H, d, J=8.8 Hz), 3.55-3.19 ppm (10H, m, ), 3.07-3.01 ppm (1H, m), 2.41-2.38 ppm (1H, d, J = 12), 1.82-1.73 ppm (1H, q, J = 12.8 Hz).MS(ESI−MS):m/z C183510.3 HCl[MH]の計算値 510.24、実測値 510.2。HPLC保持時間:14.897分。
(実施例9)
ARK−7(Ark0000013)の合成
2,7,15−トリニトロ−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン、1a。
濃HNO(400mL)をトリプチセン(10g、39.3mmol)に室温で滴下添加し、得られた反応混合物を80℃で16時間加熱した。得られた褐色溶液を室温に冷却し、氷冷水(3000mL)に注ぎ入れ、30分間撹拌した。得られた沈殿物を収集し、冷水で洗浄し、次いで空気中で乾燥させて、1aと1bとの粗混合物を得た。粗混合物をシリカゲル上でのフラッシュカラムクロマトグラフィー(20%EtOAc/ヘキサン)により精製して、純粋な生成物1a(2.23g、14.10%)を白色固体として得た。1a mp:>300℃1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.37-8.36 ppm (3H, d, J=2 Hz), 8.08-8.06 ppm (3H, dd, J=8 Hz, J=2 Hz), 7.66-7.64 ppm (3H, d, J=8.4 Hz), 5.87 ppm (1H, S), 5.84 ppm (1H, s), 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) 150.24, 145.91, 145.76, 126.10, 122.60, 119.93, 52.18, 51.48; MS (ESI-MS): m/z calcd for C20H21N3O6 [MH]+ 390.06,質量の応答は認められない。
1b mp:178〜180℃1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.36-8.35 ppm (3H, m), 8.09-8.06 ppm (3H, m), 7.69-7.65 ppm (3H, m), 5.86 ppm (1H, s), 5.85 ppm (1H, s) 13C NMR 150.93, 150.57, 145.72, 145.33, 144.92, 125.97, 122.54, 119.93, 55.33, 51.98, 51.74.
9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリアミン、2。
THF(100mL)中の2,7,15−トリニトロ−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン(1a)(2.23g、5.73mmol)の溶液に、ラネーニッケル(1.0g)を添加し、得られた反応混合物を0℃に冷却した。ヒドラジン水和物(4mL)を、得られた混合物に0℃で添加した。反応混合物を60℃で1時間撹拌した。得られた反応混合物を室温に冷却し、THFで溶出しながらセライトに通して濾過した。濾液を減圧下で濃縮して、粗製の2(1.5g、88.23%)を褐色固体として得、これをさらに精製することなく使用した。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.09-7.07 ppm (3H, d, J=7.6 Hz), 6.75-6.75 ppm (3H, d, J=2 Hz), 6.29-6.27 ppm (3H, dd, J=7.6 Hz, J=2 Hz), 5.10ppm (1H, S), 5.02 ppm (1H, s), 3.51-3.35 ppm ( 6H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C2017[MH]の計算値 300.14、実測値 300.4。
2,7,15−トリヨード−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン、3。
100mLの丸底フラスコ内で、9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリアミン(2)(0.9g、3.01mmol)を濃塩酸(7.5mL)および水(15mL)に溶解し、得られた溶液を0℃に冷却した。これに、水(7.5mL)中の亜硝酸ナトリウム(0.72g、10.5mmol)の溶液を10分間かけて滴下添加し、得られた反応混合物を0℃で20分間撹拌した。この後、水(10mL)中のヨウ化カリウム(3.74g、22.58mmol)の溶液を反応混合物に0℃で滴下添加し、5分間さらに撹拌した。次いで、反応混合物をゆっくりと室温に加温し、80℃で2時間加熱した。室温に冷却した後、反応混合物を水(50mL)で希釈し、ジクロロメタン(3×25mL)で抽出した。有機層を合わせ、飽和重硫酸ナトリウム(3×30mL)で洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、粗製の3を褐色半固体として得た。粗混合物をシリカゲル上でのフラッシュカラムクロマトグラフィー(5%EtOAc/ヘキサン)により精製して、純粋な生成物3(0.57g、30.0%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.74-7.73 ppm (3H, d, J=1.6 Hz), 7.39-7.36ppm (3H, dd, J=7.6 Hz, J=1.6 Hz), 7.66-7.64 ppm (3H, d, J=7.6 Hz), 5.31ppm (1H, S), 5.26 (1H, s).
9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボニトリル、4。
DMF(5mL)中の2,7,15−トリヨード−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン(3)(0.55g、0.87mmol)の溶液に、シアン化亜鉛(0.33g、2.79mmol)を添加し、得られた反応混合物を窒素ガスで20分間脱気した。これに、テトラキス(0.10g、0.1mmol)を添加し、得られた反応混合物を140℃で16時間撹拌した。室温に冷却した後、反応混合物をセライトに通して濾過し、冷水(20mL)でクエンチし、ジクロロメタン(3×30mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、粗製の4を褐色半固体として得た。粗混合物をシリカゲル上でのフラッシュカラムクロマトグラフィー(25%EtOAc/ヘキサン)により精製して、純粋な生成物4(0.2g、70.0%)を薄黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.74-7.74 ppm (3H, d, J=1.2 Hz), 7.39-7.36 ppm (3H, dd, J=7.6 Hz, J=1.6 Hz), 7.66-7.64 ppm (3H, d, J=7.6 Hz), 5.31 ppm (1H, S), 5.26 (1H, s).
9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボン酸、5。
MeOH(5mL)中の9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボニトリル(4)(0.40g、1.22mmol)の溶液に、15%NaOH水溶液(5mL、18.24mmol)を室温で添加し、得られた反応混合物を60℃で16時間撹拌した。室温に冷却した後、過剰のMeOHを減圧下で除去し、得られた混合物を氷冷水(50mL)に注ぎ入れた。この水溶液のpHを、1N HClを使用して約2に調整し、得られた残留物を濾過によって収集して、粗製の5(0.30g、65.3%)を白色固体として得、これをさらに精製することなく使用した。1H NMR (400 MHz, MeOD) δ 8.12 ppm (3H, d, J=1.2 Hz), 7.79-7.77 ppm (3H, dd, J=7.6 Hz, J=1.6 Hz), 7.58-7.56 ppm (3H, d, J=4 Hz), 5.832ppm (2H, S);MS(ESI−MS):m/z C1226[MH]の計算値 385.07、実測値 385.1。
tert−ブチル(3−((3−アミノプロピル)(メチル)アミノ)プロピル)カルバメート、2a。
0℃のTHF(10mL)中のN−(3−アミノプロピル)−N−メチルプロパン−1,3−ジアミン(5g、38.48mmol)の溶液に、Boc無水物(1.50g、6.89mmol)を20分間かけて滴下添加し、得られた反応混合物を室温で16時間撹拌した。THFを減圧下で除去し、得られた混合物を水(50mL)に注ぎ入れた。水性混合物を酢酸エチル(3×30mL)で抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、純粋な2a(1.3g、15.4%)を無色油状物として得た。1H NMR (400 MHz, d6-DMSO) δ 6.80-6.79 ppm (1H, d, J=4 Hz), 3.17 (3H, broad s) 2.94-2.89ppm (2H, dd, J=12.4, 6 Hz), 2.51 ppm (2H, broad s), 2.28-2.21ppm (4H, m), 2.08-2.07 (2H, d, J=4 Hz), 1.50-1.44 ppm (4H, m), 1.37 (9H, s);MS(ESI−MS):m/z C1226[MH]の計算値 246.21、質量の応答は認められない。
,N,N15−トリス(3−((3−tert−ブチルカルボニルアミノプロピル)(メチル)アミノ)プロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボキサミド、6。
DMF(3mL)中のtert−ブチル(3−((3−アミノプロピル)(メチル)アミノ)プロピル)カルバメート(2a)(0.71g、2.91mmol)の溶液に、9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボン酸(0.35g、0.91mmol)、HATU(1.1g、2.91mmol)、DIPEA(1.0mL、5.82mmol)を添加し、得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物を水(50mL)に注ぎ入れ、ジクロロメタン(3×25mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、粗製の6を褐色油状物として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な生成物6(0.2g、20.7%)を薄黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, d6-DMSO) δ 8.40-8.37 (3H, t, J=5.2 Hz), 7.93 (3H, s) 7.55-7.49ppm (6H, dd, J=16, 7.6 Hz ), 6.78 ppm (3H, broad s), 5.87 ppm (2H, broad s), 3.23-3.21 ppm (6H, m), 2.93-2.90 (6H, m), 2.30-2.22 (12H, m), 1.61-1.58 (6H, m), 1.50-1.46 (6H, m), 1.31 (27H, s).MS(ESI−MS):m/z C5989[MH]の計算値 1068.68、実測値 1068.9。
分取HPLCの方法:
(A)水中10mM NHHCO(B)MeCN:MeOH:IPA(65:25:10)で、15.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるWATERS X−BRIDGE C18 250mm×19mm、5.0μMを使用:
,N,N15−トリス(3−((3−アミノプロピル)(メチル)アミノ)プロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボキサミド、ARK−7。
1,4−ジオキサン(5mL)中のN,N,N15−トリス(3−((3−tert−ブチルカルボニルアミノプロピル)(メチル)アミノ)プロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボキサミド(6)(0.2g)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(1mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を2時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、ARK−7の純粋な塩酸塩(0.072g、50.3%)を薄黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 7.70 ppm (3H, s), 7.42-7.40 ppm (3H, d, J=7.6 Hz), 7.34-7.32 ppm (3H, d, J= 8 Hz), 5.73 ppm (1H, s), 5.71 (1H, s), 3.34-3.30 ppm (6H, t), 3.23-3.03 ppm (12H, m), 2.97-2.93 ppm (6H, t), 2.76 ppm (9H, s), 2.06-1.92 ppm (12H, m),MS(ESI−MS):m/z C4465[MH]の計算値 768.52、実測値 768.7。HPLC保持時間:4.277分。
(実施例10)
ARK−8(Ark0000014)の合成

ARK−8を、上記のARK−7のための方法に従って合成して、中間体5を得た。次いで、これを以下の中間体2aとカップリングさせ、下記の通りにARK−8に変換した。
tert−ブチル(7−アミノヘプチル)カルバメート、2a。
0℃のTHF(10mL)中のヘプタン−1,7−ジアミン(5g、38.46mmol)の溶液に、Boc無水物(1.68g、7.69mmol)を20分間かけて滴下添加し、得られた反応混合物を室温で16時間撹拌した。THFを減圧下で除去し、得られた混合物を水(50mL)に注ぎ入れた。水性混合物を酢酸エチル(3×25mL)で抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、純粋な2a(1g、11.3%)を無色油状物として得た。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.80-6.77 (1H, t, J=5.2 Hz), 2.91-2.85 (2H, dd, J=13.2, 6.8 Hz) 2.55-2.44ppm (2H, m), 1.36 ppm (11H, s), 1.31ppm (4H, s), 1.23 (6H, s),MS(ESI−MS):m/z C1226[MH]の計算値 231.20、実測値 231.5。
,N,N15−トリス(7−tert−ブチルカルボニルアミノヘプチル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボキサミド、6。
DMF(3mL)中のtert−ブチル(7−アミノヘプチル)カルバメート(2a)(0.51g、2.24mmol)の溶液に、9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボン酸(0.27g、0.70mmol)、HATU(0.85、2.24mmol)、DIPEA(0.77mL、4.47mmol)を添加し、得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物を水(50mL)に注ぎ入れ、ジクロロメタン(3×25mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、無水NaSOを使用して乾燥させ、減圧下で濃縮して、粗製の6を褐色半固体として得た。粗混合物をシリカゲル上でのフラッシュカラムクロマトグラフィー(0.5%MeOH/クロロホルム)により精製して、純粋な生成物6(0.65g、91.5%)を薄黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 8.34-8.32 (3H, d, J=8.8 Hz), 7.93 (3H, s) 7.53 ppm (6H, s), 6.75 ppm (3H,broad s), 5.87 ppm (1H, s), 5.76 ppm (1H, s), 3.20-3.14 (6H, d, J= 24 Hz), 2.29 (6H, s), 1.37 (27H, s), 1.25-1.24 (30H, m),MS(ESI−MS):m/z C5986[MH]の計算値 1023.65、実測値 1045.5(M+23)。
,N,N15−トリス(7−アミノヘプチル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボキサミド、ARK−8。
1,4−ジオキサン(5mL)中のN,N,N15−トリス(7−tert−ブチルカルボニルアミノヘプチル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリカルボキサミド(6)(0.7g)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(3mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を2時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、ARK−8の粗塩酸塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−8_HCl塩(0.2g、40.5%)を白色固体として得た。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 7.62 ppm (3H, broad s), 7.13ppm (3H,broad s), 7.01 ppm (3H, broad s), 5.53ppm (1H, S), 5.2 (1H, s), 2.92ppm (6H, broad s), 2.60ppm (6H, broad s), 1.22ppm (6H, broad s), 1.07ppm (6H, broad s), 0.76ppm (6H, broad s),MS(ESI−MS):m/z C4462[MH]の計算値 724.0、実測値 723.6。HPLC保持時間:4.947分。
分取HPLCの方法:
(A)水中0.05%HCl(B)MeCN:MeOH:IPA(65:25:10)(HPLC GR)で、22.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX SELECTフルオロフェニルカラム 250×19mm、5.0μMを使用:
(実施例11)
ARK−9(Ark000015)、ARK−10(Ark000016)、ARK−11(Ark000017)およびARK−12(Ark000018)の合成


ARK−9は、化合物2を介して上記のARK−7と同様に調製した。したがって、化合物2を下記の通りにBoc−L−Lys(Boc)−OHとカップリングさせ、次いで脱保護して、ARK−9を得た(Boc−D−Lys(Boc)−OHに置き換えることにより、ARK−10(Ark000016)を同様に得た)。同様のやり方で、保護されたLまたはD−Hisアミノ酸とカップリングさせることによりARK−11(Ark000017)およびARK−12(Ark000018)を得た。
ヘキサ−tert−ブチル((5S,5’S,5’’S)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(6−オキソヘキサン−6,1,5−トリイル))ヘキサカルバメート、3。
DMF(1mL)中の9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリアミン(2)(0.1g、0.3344mmol)の溶液に、Boc−L−Lys(Boc)−OH(0.37g、1.07mmol)、HATU(0.406、1.07mmol)およびDIPEA(0.258g、2.006mmol)を室温で添加した。反応混合物を室温で60分間撹拌した。得られた反応混合物を氷冷水に注ぎ入れた。得られた固体沈殿物を濾過により収集し、減圧下で乾燥させて、粗製の3(0.38g、88.57%)を白色固体として得、これをさらに精製することなく使用した。MS(ESI−MS):m/z C6810115[MH]の計算値 1283.74、実測値 1185.0(M−100)。
(2S,2’S,2’’S)−N,N’,N’’−(9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(2,6−ジアミノヘキサンアミド)、ARK−9。
前ステップから得た粗生成物、ヘキサ−tert−ブチル((5S,5’S,5’’S)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(6−オキソヘキサン−6,1,5−トリイル))ヘキサカルバメート(3)(0.3g、0.234mmol)を、ジオキサン中4M HCl中に懸濁させ、室温で2時間撹拌した。得られた反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−9塩酸塩を白色固体として得た。粗生成物を、以下に示す方法を使用する分取HPLCにより精製して、ARK−9の純粋な塩(0.19g、46.91%)を白色固体として得た。ARK−9の純粋な塩をDM水(4mL)に溶解し、Amberlite(登録商標)IRA−400 −OH形イオン交換樹脂に通過させた。遊離塩基を、DM水を使用して溶出し、収集した画分を凍結乾燥して、遊離塩基(0.15g)を白色固体として得た。遊離塩基(0.05g)を1N HCl水溶液(3mL)で処理し、物質を凍結乾燥して、ARK−9の塩酸塩(0.05g、83.33%)を白色固体として生成した。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 7.56-7.55 ppm (3H, d, J=1.6 Hz), 7.41-7.39 ppm (3H, d, J=8.0 Hz), 7.01-6.99 ppm (H, dd, J=8 Hz, J=1.6 Hz), 5.62 ppm (1H, S), 5.59 ppm (1H, s), 4.01-3.98 ppm (3H, t), 2.88-2.84 ppm (6H, t), 1.90-1.86 ppm (6H, m), 1.61-1.57 ppm (6H, 3), 1.40-1.36 ppm (6H, m),MS(ESI−MS):m/z C2227[MH]の計算値 684.4、実測値 684.7。HPLC保持時間:5.092分。
分取HPLCの方法:
(A)水中0.1%TFAおよび(B)MeCN:MeOH:IPA(65:25:10)(HPLCグレード)で、12.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX SELECTフルオロフェニルカラム 250×19mm、5.0μmを使用:
ARK−10(Ark000016)の合成:
ヘキサ−tert−ブチル((5R,5’R,5’’R)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(6−オキソヘキサン−6,1,5−トリイル))ヘキサカルバメート、3。
DMF(5mL)中の9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリアミン(2)(0.3g、1.00mmol)の溶液に、Boc−D−Lys(Boc)−OH(1.1g、3.210mmol)、HATU(1.2g、3.210mmol)およびDIPEA(0.774g、6.00mmol)を室温で添加した。反応混合物を室温で60分間撹拌した。得られた反応混合物を氷冷水に注ぎ入れた。得られた固体沈殿物を濾過により収集し、減圧下で乾燥させて、粗製の3を得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な3(0.25g、19.53%)を白色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C6810115[MH]の計算値 1283.74、実測値 1185.0(M−100;Boc基1個の脱保護)。
分取HPLCの方法:
(A)水中10mM重炭酸アンモニウム(HPLCグレード)および(B)ACN:MeOH:IPA(65:25:10)(HPLC GR)で、28.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX BRIDGE 250mm×30mm×5μmを使用:
(2R,2’R,2’’R)−N,N’,N’’−(9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(2,6−ジアミノヘキサンアミド)、ARK−10。
前ステップから得た粗生成物、ヘキサ−tert−ブチル((5R,5’R,5’’R)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(6−オキソヘキサン−6,1,5−トリイル))ヘキサカルバメート(3)(0.25g、0.1947mmol)を、ジオキサン中4M HCl中に懸濁させ、室温で2時間撹拌した。得られた反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−10塩酸塩を白色固体として得た。粗生成物を、以下に示す方法を使用する分取HPLCにより精製して、ARK−10の純粋な塩(0.14g、26.41%)を白色固体として得た。ARK−10の純粋な塩をDM水(4mL)に溶解し、Amberlite(登録商標)IRA−400 −OH形イオン交換樹脂に通過させた。遊離塩基を、DM水を使用して溶出し、収集した画分を凍結乾燥して、遊離塩基(0.07g)を白色固体として得た。遊離塩基(0.07g)を1N HCl水溶液(3mL)で処理し、凍結乾燥して、ARK−10の塩酸塩(0.085g、92.39%)を薄褐色固体として生成した。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 7.54-7.53 ppm (3H, d, J=2 Hz), 7.38-7.36 ppm (3H, d, J=8.0 Hz), 6.99-6.97 ppm (3H, dd, J=8 Hz, J=2 Hz), 5.60 ppm (1H, S), 5.56 (1H, s), 3.99-3.96 ppm (3H, t), 2.86-2.82 ppm (6H, t), 1.89-1.82 ppm (6H, m), 1.61-1.53 ppm (6H, m), 1.40-1.34 ppm (6H, m).MS(ESI−MS):m/z C2227[MH]の計算値 684.4、実測値 684.6。HPLC保持時間:6.393分。
分取HPLCの方法:
(A)水中0.1%TFA(HPLCグレード)および(B)MeCN:MeOH:IPA(65:25:10)(HPLC GR)で、15.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX SELECT PFP C18、250×19mm、5umを使用:
ARK−11およびARK−12の合成。
トリ−tert−ブチル((2S,2’S,2’’S)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(3−(1H−イミダゾール−4−イル)−1−オキソプロパン−1,2−ジイル))トリカルバメート。
DMF(6mL)中の9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリアミン(2)(0.3g、1.0mmol)の撹拌溶液に、Boc−L−ヒスチジン(0.82g、3.2mmol)、HATU(1.22g、3.2mmol)およびDIPEA(0.8g、6.2mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で終夜撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、得られた残留物を濾過によって収集し、減圧下で乾燥させて、粗製の3(0.65g、65%)を薄褐色固体として得、これを精製することなく次のステップにおいて直接使用した。MS(ESI−MS):m/z C536212[MH]の計算値 1011.15、実測値 1011.9。
(2S,2’S,2’’S)−N,N’,N’’−(9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(2−アミノ−3−(1H−イミダゾール−4−イル)プロパンアミド)塩酸塩、ARK−11_HCl塩。
ジクロロメタン(8mL)中のトリ−tert−ブチル((2S,2’S,2’’S)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(3−(1H−イミダゾール−4−イル)−1−オキソプロパン−1,2−ジイル))トリカルバメート(3)(0.65g、0.643mmol)の撹拌溶液に、ジオキサン中4N HCl(5mL)を0℃で添加した。得られた反応混合物を室温で3時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−11を得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な生成物、ARK−11_TFA塩(0.32g、64.42%)を無色粘性油状物として得た。ARK−11_TFA塩をメタノール(10mL)に溶解した。これに、ポリマー結合テトラアルキルアンモニウムカーボネートおよび得られた混合物を室温で30分間撹拌した。混合物をセライトに通して濾過し、得られた濾液を減圧下で濃縮して、ARK−11_遊離塩基を得た。遊離塩基を0.01N HCl(10mL)に溶解し、得られた溶液を凍結乾燥して、純粋なARK−11_HCl塩(0.16g、61.06%)を白色固体として得た。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 8.56 ppm (3H, s), 7.51 ppm (3H, s), 7.39-7.31 ppm (6H, m), 6.93-6.91 ppm (3H, s), 5.61-5.58 ppm (2H, s), 4.26 ppm (3H, s), 3.36-3.34 ppm (6H, m), 3.21 ppm (2H, s);MS(ESI−MS):m/z C383812[MH]の計算値 710.8、実測値 712.2。HPLC保持時間:5.770分。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.1%TFA(HPLCグレード)および(B)アセトニトリル中10%IPA(HPLCグレード)で、35.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるWATERS X−BRIDGE C18、250mm×30mm×5μmを使用:
トリ−tert−ブチル((2R,2’R,2’’R)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(3−(1H−イミダゾール−4−イル)−1−オキソプロパン−1,2−ジイル))トリカルバメート。
DMF(6mL)中の9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリアミン(2)(0.25g、0.84mmol)の撹拌溶液に、Boc−D−ヒスチジン(0.68g、2.67mmol)、HATU(1.01g、2.67mmol)、DIPEA(0.69g、5.35mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で終夜撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、得られた残留物を濾過によって収集し、減圧下で乾燥させて、粗製の3(0.75g、88.9%)を白色固体として得、これを精製することなく次のステップにおいて直接使用した。MS(ESI−MS):m/z C536212[MH]の計算値 1011.48、実測値 1011.6。
(2R,2’R,2’’R)−N,N’,N’’−(9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(2−アミノ−3−(1H−イミダゾール−4−イル)プロパンアミド)塩酸塩、ARK−12_HCl塩。
ジクロロメタン(8mL)中のトリ−tert−ブチル((2S,2’S,2’’S)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(3−(1H−イミダゾール−4−イル)−1−オキソプロパン−1,2−ジイル))トリカルバメート(3)(0.75g、0.742mmol)の撹拌溶液に、ジオキサン中4N HCl(5mL)を0℃で添加した。得られた反応混合物を室温で3時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−12を得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な生成物、ARK−12_TFA塩(0.70g、72.53%)を白色固体として得た。ARK−12の純粋な塩をDM水(4mL)に溶解し、Amberlite(登録商標)IRA−400 −OH形イオン交換樹脂に通過させた。遊離塩基を、DM水を使用して溶出し、収集した画分を凍結乾燥して、遊離塩基(0.06g)を白色固体として得た。遊離塩基(0.06g)を1N HCl水溶液(3mL)に溶解し、物質を凍結乾燥して、ARK−12の塩酸塩(0.07g、10.16%)を白色固体として生成した。1H NMR (400 MHz, D2O) δ 8.54 ppm (3H, s), 7.50 ppm (3H, s), 7.37-7.35 ppm (3H, d, J=8 Hz), 7.28 ppm (3H, S), 6.90-6.88 ppm (3H, dd, J=7.6 Hz), 5.59 ppm (1H, s), 5.56 ppm (1H, s), 4.25-4.22 ppm (3H, t, J=7.2 Hz ), 3.33-3.31 ppm (6H, d, J=7.2 Hz).MS(ESI−MS):m/z C383812[MH]の計算値 711.32、実測値 684.6。HPLC保持時間:6.347分。
分取HPLCのための方法:
水中0.1%TFA(HPLCグレード)および(B)アセトニトリル中10%IPA(HPLCグレード)で、35.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるWATERS X−BRIDGE C18、250mm×30mm×5μmを使用:
(実施例12)
ARK−77およびARK−77A(Ark000033およびArk000034)の合成

tert−ブチル(2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)カルバメート、10。
N,N−ジメチルホルムアミド(40mL)中のARK−20(2.0g、8.614mmol)の溶液に、(2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボン酸(2.34g、6.89mmol)、HATU(2.62g、6.89mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(3.33g、25.84mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の10(3.5g、91.6%)を褐色半固体として得た。粗混合物をさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C2233S[MH]の計算値 556.21、実測値 573.43(M+18、水付加体)。
(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エチル)−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩、11。
ジクロロメタン(30mL)中のtert−ブチル(2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)カルバメート(10)(3.5g、6.30mmol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(3.15mL、31.52mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、こうして収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の11(4.3g、定量的収率)を褐色油状物として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C1725S.TFA[MH]の計算値 456.16、実測値 456.32。
トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、12。
N,N−ジメチルホルムアミド(30mL)中の(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エチル)−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩(11)(1.25g、2.19mmol)の溶液に、3−(2,7,15−トリス(8−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)プロパン酸(ARK−18)(2.0g、1.83mmol)、HATU(0.833g、2.192mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.942g、7.31mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の12を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(3.2%メタノール/クロロホルム)により精製して、12(2.3g、82.17%)を暗黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C791131316S[MH]の計算値 1532.81、実測値 1433.19(M−100、Boc基1個が脱落した)。
トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、13。
アセトニトリル(30mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(12)(2.2g、1.44mmol)の溶液に、炭酸カリウム(0.99g、7.18mmol)およびチオフェノール(0.44mL、4.31mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を80℃で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の13を黄色油状物として得た。粗混合物を逆相クロマトグラフィーに供して、13(1.1g、56.88%)を薄黄色固体として得た。黄色固体を分取HPLC(下記の方法)精製、続いて凍結乾燥にさらに供して、純粋な13(0.41g、52.17%)を白色アモルファス粉末として得た。MS(ESI−MS):m/z C731101212[MH]の計算値 1347.84、実測値 1349.28。
分取HPLCのための方法:
(A)水中10mM NHHCO(HPLCグレード)および(B)水(HPLCグレード)中100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、以下の流速および勾配を用いるX−BRIDGE C18、250mm×30mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(8mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.2g、0.148mmol)の溶液に、1−メチル−2,4−ジオキソ−2,4−ジヒドロ−1H−3,1−ベンゾオキサジン−7−カルボン酸(弾頭_タイプ_1B)(0.039g、0.178mmol)およびHATU(0.068g、0.178mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.038g、0.297mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で30分間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14を得た。粗混合物を分取HPLC(下記の方法)により精製し、続いて凍結乾燥して、14(0.12g、52.17%)を白色アモルファス粉末として得た。MS(ESI−MS):m/z C831151316[MH]の計算値 1550.86、実測値 1452.42(M−100、Boc基1個が脱落した)。
分取HPLCのための方法:
(A)100%アセトニトリル(HPLCグレード)および(B)100%テトラヒドロフラン(HPLCグレード)で、19.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるSUNFIREシリカ、150mm×19mm×5μmを使用:
N,N’,N’’−(9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−77_HCl塩。
1,4−ジオキサン(3.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.079g、0.051mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl溶液(1.5mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で30分間撹拌した。この間に、固体残留物が析出し始めた。懸濁液を30分間さらに撹拌し、最後に室温で静置した。固体残留物がフラスコの底に堆積し始めた。溶媒をデカントし、残った残留物をアセトニトリル(3×3mL)で摩砕した。最後に、固体を減圧下、25℃で乾燥させて、純粋なARK−77_HCl_塩(0.054g、69.28%)を白色アモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.91 ppm (3H, broad), 8.09-8.03 ppm (1H, m), 7.90 ppm (8H, broad), 7.67 ppm (3H, broad), 7.37-7.33 ppm (2H, m), 7.29-7.27 ppm (3H, m), 7.23 ppm (3H, m), 5.38 ppm (1H, s), 5.01 ppm (1H, m), 4.86-4.79 ppm (1H, m), 4.31-4.23 ppm (1H, m), 4.09 ppm (1H, m), 3.79-3.64 ppm (4H, m), 3.48 ppm (14H, m), 3.44-3.40 ppm (4H, m), 3.18 ppm (1H, s), 3.08-3.01 ppm (6H, m), 2.77-2.66 ppm (7H, m), 2.25 ppm (6H, broad s), 1.53 ppm (12H, broad s), 1.27 ppm (18H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C68911310[MH]の計算値 1250.70、実測値 1251.48。
トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(6mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.156g、0.116mmol)の溶液に、2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボン酸(弾頭_タイプ_1A)(0.029g、0.139mmol)およびHATU(0.053g、0.139mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.03g、0.232mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で30分間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14を得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な14(0.093g、52.17%)を白色アモルファス粉末として得た。分取画分を窒素雰囲気下、25℃で減圧により濃縮した。MS(ESI−MS):m/z C821131316[MH]の計算値 1536.84、実測値 1437.41(M−100、Boc基1個が脱落した)。
分取HPLCのための方法:
(A)100%アセトニトリル(HPLCグレード)および(B)100%テトラヒドロフラン(HPLCグレード)で、以下の流速および以下の勾配を用いるSUNFIREシリカ、150mm×19mm×5μmを使用:
N,N’,N’’−(9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−77A_HCl塩。
1,4−ジオキサン(乾燥)(3ml)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.06g、0.039mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(1.2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で30分間撹拌した。固体物質はフラスコの底で安定しており、溶媒を不活性雰囲気下でデカントし、次いで固体物質をアセトニトリル(HPLCグレード)(3×3mL)で摩砕した。残った固体を窒素雰囲気下、25℃で減圧により濃縮して、純粋なARK−77A_HCl_塩(0.054g、69.28%)を白色アモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 12.04-11.95 ppm (1H, d), 9.91 ppm (3H, broad), 7.98-7.96 ppm (1H, m), 7.89 ppm (7H, broad), 7.71-7.67 ppm (3H, broad), 7.29-7.27 ppm (4H, d), 7.23 ppm (3H, broad), 5.38 ppm (1H, s), 5.03-5.01 ppm (1H, m), 4.86-4.79 ppm (1H, m), 4.30-4.23 ppm (1H, m), 4.07 ppm (1H, m), 3.76 ppm (1H, m), 3.35-3.44 ppm (2H, m), 3.17 ppm (1H, s), 3.08-3.04 ppm (5H, m), 2.99-2.84 ppm (1H, m), 2.79-2.68 ppm (7H, m), 2.25-2.23 ppm (6H, t), 1.53 ppm (12H, broad), 1.27 ppm (18H, broad).MS(ESI−MS):m/z C67891310[MH]の計算値 1236.69、実測値 1238.46。
(実施例13)
ARK−78およびARK−78A(Ark000035およびArk000037)の合成
tert−ブチル(2−(2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エトキシ)エチル)(メチル)カルバメート、10。
N,N−ジメチルホルムアミド(30mL)中のARK−21(2.4g、8.68mmol)の溶液に、(2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボン酸(2.96g、8.68mmol)、HATU(3.96g、10.42mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(3.36g、26.05mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の10(4.0g、76.9%)を黄色粘性液体として得た。粗混合物をさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C2437S[MH]の計算値 600.18、実測値 617.5(M+18)。
(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エトキシ)エチル)−1−((2ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩、11。
ジクロロメタン(20mL)中のトリ−tert−ブチル((2R,2’R,2’’R)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(3−(1H−イミダゾール−4−イル)−1−オキソプロパン−1,2−ジイル))トリカルバメート(10)(4.0g、6.67mmol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(2.58mL、33.38mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、こうして収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の11(7.5g、定量的収率)を褐色油状物として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C1929S[MH]の計算値 500.18、実測値 500.31。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、12。
N,N−ジメチルホルムアミド(40mL)中の(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エトキシ)エチル)−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩(11)(2.69g、4.38mmol)の溶液に、3−(2,7,15−トリス(8−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)プロパン酸(ARK−18)(4.0g、3.65mmol)、HATU(1.67g、4.38mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(1.41g、10.96mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の12を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(4.3%メタノール/クロロホルム)により精製して、12(4.7g、81.6%)を暗黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C811171317S[MH]の計算値 1576.84、実測値 1578.4。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、13。
アセトニトリル(50mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(12)(4.7g、2.98mmol)の溶液に、炭酸カリウム(2.06g、14.91mmol)およびチオフェノール(0.92mL、8.95mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を80℃で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の13を黄色油状物として得た。粗混合物を逆相クロマトグラフィーに供して、13(1.9g、45.8%)を薄黄色固体として得た。黄色固体を分取HPLC(下記の方法)精製、続いて凍結乾燥にさらに供して、純粋な13(0.34g、8.2%)を白色アモルファス粉末として得た。MS(ESI−MS):m/z C536212[MH]の計算値 1391.86、実測値 1392.3。
分取HPLCのための方法:
(A)水中10mM NHHCO(HPLCグレード)および(B)水(HPLCグレード)中100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、30.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX−BRIDGE C18、250mm×30mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(5mL)中のトリ−tert−ブチルトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.14g、0.1mmol)の溶液に、1−メチル−2,4−ジオキソ−2,4−ジヒドロ−1H−3,1−ベンゾオキサジン−7−カルボン酸(弾頭_タイプ_1B)(0.027g、0.12mmol)およびHATU(0.046g、0.12mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.026g、0.201mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で30分間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.1g、62.5%)を薄黄色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C851191317[MH]の計算値 1594.88、実測値 1496.61(M−100)。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−78_HCl塩。
1,4−ジオキサン(3.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.067g、0.042mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl溶液(1.5mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で30分間撹拌した。この間に、固体残留物が析出し始めた。懸濁液を30分間さらに撹拌し、最後に室温で静置した。固体残留物がフラスコの底に堆積し始めた。溶媒をデカントし、残った残留物をアセトニトリル(3×3mL)で摩砕した。最後に、固体を減圧下、25℃で乾燥させて、純粋なARK−78_HCl_塩(0.045g、76.3%)を白色アモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.91 ppm (3H, broad s), 8.11-7.97 ppm (1H, m), 7.89 ppm (8H, broad s), 7.66 ppm (3H, broad s), 7.37-7.34 ppm (2H, broad s), 7.29-7.22 ppm (6H, m), 5.39 ppm (1H, s), 4.97 ppm (1H, m), 4.82 ppm (1H, m), 4.28 ppm (2H, m), 4.03 ppm (1H, m), 3.74 ppm (1H, m), 3.64 ppm (3H, broad s), 3.57 ppm (12H, broad s), 3.50-3.47 ppm (5H, m), 3.15-3.03 ppm (7H, m), 2.90-2.85 ppm (2H, d), 2.75-2.72 ppm (7H, m), 2.25-2.23 ppm (6H, broad s), 1.54 ppm (12H, broad s), 1.27 ppm (17H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C70951311[MH]の計算値 1294.73、実測値 1295.41。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(4mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.075g、0.05mmol)の溶液に、2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボン酸(弾頭_タイプ_1A)(0.013g、0.065mmol)およびHATU(0.024g、0.065mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.014g、0.108mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で30分間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14を得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な14(0.04g、52%)を白色アモルファス粉末として得た。分取画分を窒素雰囲気下、25℃で減圧により濃縮した。MS(ESI−MS):m/z C841171317[MH]の計算値 1580.88、実測値 1481.75(M−100)。
分取HPLCのための方法:
(A)100%アセトニトリル(HPLCグレード)および(B)100%テトラヒドロフラン(HPLCグレード)で、16.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるSUNFIREシリカ、150mm×19mm×5μmを使用:
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−78A_HCl塩。
1,4−ジオキサン(ARグレード)(2mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.04g、0.025mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(1mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で30分間撹拌した。固体物質はフラスコの底で安定しており、溶媒を不活性雰囲気下でデカントし、固体物質をアセトニトリル(HPLCグレード)(3×3mL)で摩砕した。残った固体を窒素雰囲気下、25℃で減圧により濃縮して、純粋なARK−78A_HCl_塩(0.032g、91.43%)を白色アモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 11.99-11.95 ppm (1H, t), 9.91-9.90 ppm (3H, d), 8.01-7.94 ppm (1H, m), 7.87 ppm (8H, broad s), 7.66 ppm (3H, broad s), 7.32-7.22 ppm (7H, m), 7.16-7.11 ppm (1H, m), 5.39 ppm (1H, s), 4.99-4.95 ppm (1H, t), 4.83-4.82 ppm (1H, m), 4.29-4.22 ppm (1H, m), 4.15-3.98 ppm (1H, m), 3.76-3.71 ppm (1H, m), 3.64-3.61 ppm (4H, m), 3.52 ppm (2H, broad s), 3.34-3.32 ppm (2H, m), 3.15 ppm (2H, m), 3.10-3.03 ppm (7H, m), 2.89-2.86 ppm (1H, d), 2.76-2.72 ppm (7H, m), 2.26-2.23 ppm (6H, t), 1.53 ppm (12H, broad s), 1.27 ppm (17H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C69931311[MH]の計算値 1280.71、実測値 1281.50。
(実施例14)
ARK−79およびARK−79A(Ark000036およびArk000038)の合成
tert−ブチル(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2−メチル−1−オキソ−5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)(メチル)カルバメート、10。
N,N−ジメチルホルムアミド(40mL)中のARK−22(3.1g、9.68mmol)の溶液に、(2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボン酸(3.96g、11.62mmol)、HATU(4.414g、11.62mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(2.5g、19.36mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の10(4g、64.2%)を黄色固体として得た。粗混合物をさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C264110S[MH]の計算値 644.26、実測値 544.36(M+18)。
(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)−N−(5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩、11。
ジクロロメタン(20mL)中のtert−ブチル(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2−メチル−1−オキソ−5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)(メチル)カルバメート(10)(3g、4.66mmol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(1.8mL、23.32mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、こうして収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の11(3.1g、定量的収率)を暗黄色油状物として得、これをさらに精製することなく使用した。MS(ESI−MS):m/z C2133S.TFA[MH]の計算値 544.21、実測値 544.47。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、12。
N,N−ジメチルホルムアミド(40mL)中の(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)−N−(5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩(11)(2.88g、4.38mmol)の溶液に、3−(2,7,15−トリス(8−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)プロパン酸(ARK−18)(4.0g、3.65mmol)、HATU(1.67g、4.38mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(2.36g、18.27mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の12を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(5.4%メタノール/クロロホルム)により精製して、12(5.9g、99.7%)を暗黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C831211318S[MH]の計算値 1620.87、実測値 1522.31(M−100;Boc基1個が脱落した)。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、13。
アセトニトリル(60mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(12)(5.9g、3.64mmol)の溶液に、炭酸カリウム(2.51g、18.21mmol)およびチオフェノール(1.11mL、10.93mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を80℃で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の13を黄色油状物として得た。粗混合物を逆相クロマトグラフィーに供して、13(1.9g、36.3%)を薄黄色固体として得た。黄色固体を分取HPLC(下記の方法)精製、続いて凍結乾燥にさらに供して、純粋な13(0.51g、9.8%)を白色アモルファス粉末として得た。MS(ESI−MS):m/z C771181214[MH]の計算値 1435.89、実測値 1437.41。
分取HPLCのための方法:
(A)水(HPLCグレード)中100%アセトニトリル(HPLCグレード)および(B)水中10mM NHHCO(HPLCグレード)で、22.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるGRACE DENIL C18、250mm×25mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(4mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.1g、0.07mmol)の溶液に、1−メチル−2,4−ジオキソ−2,4−ジヒドロ−1H−3,1−ベンゾオキサジン−7−カルボン酸(弾頭_タイプ_1B)(0.039g、0.18mmol)およびHATU(0.018g、0.084mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.018g、0.14mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で30分間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14を得た。粗混合物を分取HPLC(下記の方法)により精製し、続いて凍結乾燥して、14(0.053g、46.5%)を白色アモルファス粉末として得た。MS(ESI−MS):m/z C871231318[MH]の計算値 1638.91、実測値 1540.40(M−100)。
分取HPLCのための方法:
(A)100%アセトニトリル(HPLCグレード)および(B)100%テトラヒドロフラン(HPLCグレード)で、15.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるSUNFIREシリカ、250mm×19mm×5μmを使用:
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−79_HCl塩。
1,4−ジオキサン(3.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.035g、0.021mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl溶液(1mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で30分間撹拌した。この間に、固体残留物が析出し始めた。懸濁液を30分間さらに撹拌し、最後に室温で静置した。固体残留物がフラスコの底に堆積し始めた。溶媒をデカントし、残った残留物をアセトニトリル(3×3mL)で摩砕した。最後に、固体を減圧下、25℃で乾燥させて、純粋なARK−79_HCl_塩(0.025g、80.6%)を白色アモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.89 ppm (3H, broad s), 8.10-8.08 ppm (1H, m), 7.89 ppm (9H, broad s), 7.66 ppm (3H, broad s), 7.38-7.37 ppm (1H, d), 7.33-7.22 ppm (6H, m), 5.38 ppm (1H, s), 4.95-4.90 ppm (1H, m), 4.25 ppm (1H, m), 4.06 ppm (1H, m), 3.75 ppm (1H, m), 3.63-3.57 ppm (10H, d), 3.38-3.33 ppm (5H, m), 3.10-3.04 ppm (7H, m), 2.88-2.84 ppm (1H, d), 2.74-2.72 ppm (7H, broad s), 2.25-2.23 ppm (6H, t), 1.60-1.53 ppm (12H, d), 1.27 ppm (18H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C72991312[MH]の計算値 1338.75、実測値 1339.55。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(8mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.2g、0.139mmol)の溶液に、2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボン酸(弾頭_タイプ_1A)(0.035g、0.167mmol)およびHATU(0.064g、0.167mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.036g、0.279mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で30分間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14を得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋な14(0.04g、17.7%)をオフホワイトのアモルファス粉末として得た。分取画分を窒素雰囲気下、25℃で減圧により濃縮した。MS(ESI−MS):m/z C861211318[MH]の計算値 1624.89、実測値 1525.76(M−100;Boc基1個が脱落した)。
分取HPLCのための方法:
(A)100%アセトニトリル(HPLCグレード)および(B)100%テトラヒドロフラン(HPLCグレード)で、18.0mL/分の流速で以下の勾配、すなわち、20分間の98%Aおよび2%を用いるSUNFIREシリカ、150mm×19mm×5μmを使用。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−79A_HCl塩。
1,4−ジオキサン(乾燥)(3ml)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−カルボニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.04g、0.024mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(1.2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で30分間撹拌した。固体物質はRBFの底で安定しており、溶媒を不活性雰囲気下でデカントし、固体物質をアセトニトリル(HPLCグレード)(3×3mL)で摩砕した。残った固体を窒素雰囲気下、25℃で減圧により濃縮して、純粋なARK−79A_HCl_塩(0.033g、94.28%)をオフホワイトのアモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 11.97-11.95 ppm (1H, d), 9.90 ppm (3H, broad s), 8.02-7.98 ppm (1H, m), 7.88 ppm (8H, broad s), 7.66 ppm (3H, broad s), 7.32-7.22 ppm (7H, m), 7.16-7.08 ppm (1H, m), 5.39 ppm (1H, s), 4.96-4.91 ppm (1H, m), 4.80 ppm (1H, m), 4.28-4.20 ppm (1H, m), 4.05 ppm (1H, m), 3.75-3.73 ppm (1H, m), 3.64 ppm (3H, broad s), 3.57 ppm (11H, broad s), 3.54 ppm (2H, m), 3.39-3.38 ppm (2H, m), 3.34-3.32 ppm (3H, d), 3.16 ppm (2H, broad s), 3.08-3.02 ppm (8H, m), 2.87-2.83 ppm (1H, d), 2.76-2.68 ppm (7H, m), 2.27-2.23 ppm (6H, t), 1.60-1.53 ppm (12H, broad s), 1.27 ppm (18H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C71971312[MH]の計算値 1324.74、実測値 1325.50。
(実施例15)
ARK−80、ARK−89、ARK−125(Ark000024、Ark000027およびArk000030)の合成
tert−ブチル(2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)カルバメート、10。
N,N−ジメチルホルムアミド(20mL)中のARK−20(1.0g、4.307mmol)の溶液に、(2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボン酸(1.17g、3.44mmol)、HATU(1.96g、5.17mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(1.67g、12.92mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の10(2.52g、定量的収率)を褐色半固体として得た。粗混合物をさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C2233S[MH]の計算値 556.21、実測値 573.43(M+18)。
(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エチル)−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩、11。
ジクロロメタン(15mL)中のトリtert−ブチル(2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)カルバメート(10)(2.5g、4.50mmol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(1.72mL、22.51mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、こうして収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の11(4.12g、定量的収率)を褐色油状物として得、これをさらに精製することなく使用した。MS(ESI−MS):m/z C1725S.TFA[MH]の計算値 456.16、実測値 456.32。
トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、12。
N,N−ジメチルホルムアミド(30mL)中の(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エチル)−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩(11)(1.75g、3.07mmol)の溶液に、3−(2,7,15−トリス(8−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)プロパン酸(ARK−18)(2.8g、2.56mmol)、HATU(1.17g、3.07mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.66g、5.12mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の12を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(1.5%メタノール/クロロホルム)により精製して、12(1.48g、37.8%)を暗黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C791131316S[MH]の計算値 1532.81、実測値 1433.19(M−100;Boc基1個が脱落した)。
トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、13。
アセトニトリル(15mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(12)(1.48g、0.97mmol)の溶液に、炭酸カリウム(0.67g、4.83mmol)およびチオフェノール(0.3mL、2.89mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を80℃で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の13を黄色油状物として得た。粗混合物を逆相クロマトグラフィーに供して、13(0.76g、58.4%)を薄黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C731101212[MH]の計算値 1347.84、実測値 1349.28。
ペルフルオロフェニル2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセテート、中間体−A。
テトラヒドロフラン(1mL)中の弾頭−2(0.04g、0.17mmol)の溶液に、N−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド塩酸塩(0.035g、0.17mmol)を窒素雰囲気下、0℃で添加した。反応混合物を0℃で10分間撹拌した。これに、テトラヒドロフラン(0.5mL)中のペンタフルオロフェノール(0.03g、0.17mmol)の溶液を、窒素雰囲気下、0℃で滴下添加した。得られた反応混合物を0℃で1時間さらに撹拌した。反応混合物を、後処理および単離をすることなく次のステップにおいて直接使用した。MS(ESI−MS):m/z C17NO[MH]の計算値 418.03、この化合物は質量の応答を示さなかった。注記:中間体−Aを単離せず− 反応塊をそのまま次のステップの反応塊に移した。
トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
テトラヒドロフラン(4mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.27g、0.17mmol)の溶液に、ペンタフルオロフェニル[(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−3,1−ベンゾオキサジン−7−イル)オキシ]アセテート(弾頭_タイプ_2)(0.071g、0.17mmol)を添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製の14(0.38g、定量的収率)を黄色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C841171317[MH]の計算値 1580.87、実測値 1482.29(M−100;Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−80_HCl塩。
テトラヒドロフラン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.38g、0.025mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl溶液(2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で4時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−80_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−80_HCl塩(0.012g、3.6%)を白色アモルファス粉末として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.93-9.91 ppm (3H, broad s), 7.92-7.85 ppm (10H, broad s), 7.65 ppm (4H, broad s), 7.40 ppm (2H, broad s), 7.27-7.15 ppm (8H, m), 6.87-6.71 ppm (3H, m), 6.54 ppm (1H, s), 5.36 ppm (1H, s), 5.10-5.02 ppm (3H, m), 4.83 ppm (2H, m), 4.66-4.56 ppm (2H, m), 4.39-4.28 ppm (2H, m), 4.06-4.01 ppm (2H, m), 3.58-3.55 ppm (4H, m), 3.47-3.41 ppm (7H, m), 3.13-2.94 ppm (9H, m), 2.71-2.66 ppm (8H, m), 2.22 ppm (7H, broad s), 1.52-1.50 ppm (12H, d), 1.26 ppm (18H, s).MS(ESI−MS):m/z C69931311[MH]の計算値 1280.71、実測値 1281.43。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、19.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX−BRIDGE、250mm×19mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(6mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.31g、0.23mmol)の溶液に、3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパン酸(0.043g、0.18mmol)およびHATU(0.070g、0.18mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.036g、0.276mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.45g、定量的収率)を暗黄色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C82117FN1215S[MH]の計算値 1561.85、実測値 1463.45(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’N’’−(9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−89_HCl塩。
1,4−ジオキサン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.45g、0.028mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(2mL)を室温で添加した。得られた反応混合物を4時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−89_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−89_HCl塩(0.053g、12.8%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.95 ppm (3H, broad s), 8.03-7.95 ppm (10H, m), 7.67-7.62 ppm (5H, m), 7.28-7.21 ppm (6H, m), 5.38 ppm (1H, s), 4.77 ppm (0.5H, m), 4.59-4.49 ppm (1H, m), 4.31-4.21 ppm (1H, m), 4.02-3.96 ppm (2H, m), 3.62-3.44 ppm (6H, m), 3.22-3.03 ppm (8H, m), 2.98-2.88 ppm (4H, m), 2.74-2.60 ppm (10H, m), 2.24-2.23 ppm (7H, t), 1.53-1.52 ppm (12H, d), 1.26 ppm (18H, s).MS(ESI−MS):m/z C6793FN12S[MH]の計算値 1261.70、実測値 1262.31。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、以下の勾配を用いるX−SELECT FP、250mm×19mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(10mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.30g、0.22mmol)の溶液に、4−フルオロスルホニル安息香酸(0.054g、0.27mmol)およびHATU(0.101g、0.27mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.079g、0.45mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.388g、定量的収率)を黄色半固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C80113FN1215S[MH]の計算値 1532.81、実測値 1434.35(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−125_HCl塩。
1,4−ジオキサン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−1−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.38g、0.0025mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を4時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−125_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−125_HCl_塩(0.110g、33.0%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.96-9.93 ppm (3H, broad s), 8.24-8.21 ppm (2H, m), 7.97 ppm (8H, broad s), 7.87-7.82 ppm (2H, m), 7.71-7.68 ppm (3H, m), 7.32-7.19 ppm (6H, m), 5.38 ppm (1H, s), 5.05-5.01 ppm (1H, m), 4.87-4.80 ppm (1H, m), 4.30-4.20 ppm (1H, m), 3.89 ppm (18H, broad s), 3.70-3.55 ppm (5H, m), 3.48-3.38 ppm (3H, m), 3.18 ppm (1H, s), 3.08-3.04 ppm (6H, m), 2.79-2.68 ppm (7H, m), 2.25 ppm (6H, broad s), 1.54-1.52 ppm (12H, d), 1.26 ppm (18H, s).MS(ESI−MS):m/z C6589FN12S[MH]の計算値 1233.65、実測値 1234.34。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、19.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX−SELECT FP、250mm×19mm×5μmを使用:
(実施例16)
ARK−81、ARK−90およびARK−126(Ark000025、Ark000028およびArk000031)の合成
tert−ブチル(2−(2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エトキシ)エチル)(メチル)カルバメート、10。
N,N−ジメチルホルムアミド(6mL)中のARK−21(0.9g、3.04mmol)の溶液に、(2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボン酸(1.33g、3.91mmol)、HATU(1.4g、3.91mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.85g、6.52mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の10(1.5g、78.9%)を褐色半固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C2437S[MH]の計算値 600.18、実測値 617.5(M+18)。
(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エトキシ)エチル)−1−((2ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩、11。
ジクロロメタン(10mL)中のトリ−tert−ブチル((2R,2’R,2’’R)−((9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(3−(1H−イミダゾール−4−イル)−1−オキソプロパン−1,2−ジイル))トリカルバメート(10)(1.5g、2.5mmol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(0.96mL、12.52mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、こうして収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の11(1.4g、91.50%)を褐色油状物として得、これをさらに精製することなく使用した。MS(ESI−MS):m/z C1929S[MH]の計算値 500.18、実測値 500.31。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、12。
N,N−ジメチルホルムアミド(4mL)中の(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−N−(2−(2−(2−(メチルアミノ)エトキシ)エトキシ)エチル)−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩(11)(0.56g、0.91mmol)の溶液に、3−(2,7,15−トリス(8−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)プロパン酸(ARK−18)(0.5g、0.46mmol)、HATU(1.44g、0.55mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.12g、0.91mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の12を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(1.5%メタノール/クロロホルム)により精製して、12(0.6g、84.5%)を褐色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C811171317S[MH]の計算値 1576.84、実測値 1578.4。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、13。
アセトニトリル(10mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(12)(0.6g、0.38mmol)の溶液に、炭酸カリウム(0.26g、1.90mmol)およびチオフェノール(0.12mL、1.14mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を80℃で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の13を黄色油状物として得た。粗混合物を逆相クロマトグラフィーに供して、13(0.4g、84.9%)を薄黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C536212[MH]の計算値 1391.86、実測値 1392.3。
ペルフルオロフェニル2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセテート、中間体−A。
テトラヒドロフラン(1mL)中の弾頭−2(0.048g、0.19mmol)の溶液に、N−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド塩酸塩(0.037g、0.19mmol)を窒素雰囲気下、0℃で添加した。反応混合物を0℃で10分間撹拌した。これに、テトラヒドロフラン(0.5mL)中のペンタフルオロフェノール(0.036g、0.19mmol)の溶液を、窒素雰囲気下、0℃で滴下添加した。得られた反応混合物を0℃で1時間さらに撹拌した。反応混合物を、後処理および単離をすることなく次のステップにおいて直接使用した。MS(ESI−MS):m/z C17NO[MH]の計算値 418.03、この化合物は質量の応答を示さなかった。注記:中間体−Aを単離せず− 反応塊をそのまま次のステップの反応塊に移した。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
テトラヒドロフラン(4mL)中の(((9−(3−((2−(2−((2S,4S)−4−アジド−N−メチルピロリジン−2−カルボキサミド)エトキシ)エチル)(メチル)アミノ)−3−オキソプロピル)−9,10−ジヒドロ−9,10[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.27g、0.19mmol)の溶液に、ペンタフルオロフェニル[(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−3,1−ベンゾオキサジン−7−イル)オキシ]アセテート(弾頭_タイプ_2_中間体_A)(0.081g、0.19mmol)の溶液を添加し、得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製の14(0.3g、80.21%)を褐色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C861211318[MH]の計算値 1623.89、実測値 1525.46(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−81_HCl塩。
テトラヒドロフラン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.3g、0.0018mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl溶液(2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で4時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−81_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−81_HCl塩(0.034g、12.8%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.94 ppm (3H, br S), 7.79-7.86 ppm (8H, m), 7.66 ppm (2H, S), 7.43 ppm (1H, S), 7.31-7.18 ppm (7H, m), 6.88-6.82 ppm (1H, m), 6.78-6.76 ppm (1H, m), 5.38 ppm (1H, S), 5.11-5.02 ppm (1H, m), 4.80 ppm (1H, br S), 4.36-4.31 ppm (1H, m), 4.03-4.01 ppm (1H, m), 3.62-3.42 ppm (15H, m), 3.37-3.26 ppm (4H, m), 3.16 ppm (1H, s), 3.05-2.99 ppm (5H, m), 2.89 ppm (1H, s), 2.81-2.71 ppm (7H, m), 2.24 ppm (6H, S), 1.53-1.52 ppm (12H, d), 1.26 ppm (18H, S).MS(ESI−MS):m/z C71971312[MH]の計算値 1323.74、実測値 1325.4。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、19.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX−SELECT C18、250mm×19mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(4mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.4g、0.29mmol)の溶液に、3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパン酸(0.07g、0.29mmol)およびHATU(0.13g、0.35mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.08g、0.56mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.4g、87%)を褐色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C84121FN1216S[MH]の計算値 1605.88、実測値 1506.5(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−90_HCl塩。
1,4−ジオキサン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.4g、0.0025mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(2mL)を室温で添加した。得られた反応混合物を4時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−90_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−90_HCl塩(0.035g、7.11%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 9.89 ppm (3H, broad s), 8.03-8.00 ppm (2H, t), 7.66-7.56 ppm (5H, m), 7.29-7.20 ppm (6H, m), 5.33 (1H, s), 3.62-3.52ppm (6H, m) 3.49-3.44 ppm (3H, m), 3.44-3.02 ppm (6H, m), 3.05-2.99 ppm (8H, m), 2.93 ppm (3H, broad s),2.76-2.70 ppm (10H, m), 2.23(6H, s), 1.519 (14H, s), 1.52 (21H, s).MS(ESI−MS):m/z C6895FN1210S[MH]の計算値 1304.72、実測値 1306.3。HPLC保持時間:10.894分。
分取HPLCのための方法:
水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、35.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるWATERS X−BRIDGE C18、250mm×30mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(4mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.1g、0.072mmol)の溶液に、4−フルオロスルホニル安息香酸(0.018g、0.09mmol)およびHATU(0.033g、0.09mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.018g、0.14mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.12g、定量的収率)を黄色半固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C82117FN1216S[MH]の計算値 1577.84、実測値 1478.46(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−126_HCl塩。
1,4−ジオキサン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)ピロリジン−2−イル)−2,11−ジメチル−1,12−ジオキソ−5,8−ジオキサ−2,11−ジアザテトラデカン−14−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.12g、0.0007mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を4時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−126_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−126_HCl_塩(0.03g、28.57%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 9.93-9.91 ppm (3H, broad s), 8.26-8.13 ppm (2H, m), 7.87 ppm (9H, broad s), 7.78-7.76 ppm (1H, d), 7.67 ppm (3H, broad s), 7.29-7.22 ppm (6H, m), 5.39 ppm (1H, s), 5.010-4.969 ppm (0.5H, t), 4.86-4.82 ppm (0.5H, m), 4.72-4.60 ppm (1H, m), 4.44-4.36 ppm (1H, m), 4.30-4.21 ppm (1H, m), 4.14-4.00 ppm (1H, m), 3.64-3.61 ppm (20H, m) 3.48-3.37 ppm (6H, m), 3.19-3.11 ppm (3H, m), 3.07-3.03 ppm (5H, m), 2.89-2.84 ppm (2H, broad s), 2.76 -2.68 ppm (7H, m), 2.26-2.23 ppm (6H, t), 1.53 ppm (12H, s), 1.27 ppm (18H, s).MS(ESI−MS):m/z C6793FN1210S[MH]の計算値 1277.68、実測値 1278.35。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、19.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるSUFIRE C18、150mm×19mm×5μmを使用:
(実施例17)
ARK−82、ARK−91およびARK−127(Ark000026、Ark000029およびArk000032)の合成
tert−ブチル(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2−メチル−1−オキソ−5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)(メチル)カルバメート、10。
N,N−ジメチルホルムアミド(10mL)中のARK−22(0.41g、1.281mmol)の溶液に、(2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−カルボン酸(0.52g、1.54mmol)、HATU(0.584g、1.54mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.33g、2.56mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の10(0.8g、97.2%)を褐色半固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C264110S[MH]の計算値 644.26、実測値 544.36(M−100)。
(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)−N−(5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩、11。
ジクロロメタン(10mL)中のトリ−tert−ブチル(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2−メチル−1−オキソ−5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)(メチル)カルバメート(10)(0.8g、1.24mmol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(0.48mL、6.21mmol)を室温で添加した。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、こうして収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の11(1.05g、定量的収率)を褐色油状物として得、これをさらに精製することなく使用した。MS(ESI−MS):m/z C2133S.TFA[MH]の計算値 544.21、実測値 544.47。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、12。
N,N−ジメチルホルムアミド(4mL)中の(2S,4S)−4−アジド−N−メチル−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)−N−(5,8,11−トリオキサ−2−アザトリデカン−13−イル)ピロリジン−2−カルボキサミド_TFA塩(11)(0.65g、0.98mmol)の溶液に、3−(2,7,15−トリス(8−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)プロパン酸(ARK−18)(0.9g、0.822mmol)、HATU(0.375g、0.98mmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.21g、1.64mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を氷冷水に注ぎ入れ、酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下で濃縮して、粗製の12を得た。粗混合物をシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー(1.5%メタノール/クロロホルム)により精製して、12(1.72g、定量的収率)を褐色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C831211318S[MH]の計算値 1620.87、実測値 1522.31(M−100)。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、13。
アセトニトリル(60mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−((2−ニトロフェニル)スルホニル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(12)(0.7g、0.43mmol)の溶液に、炭酸カリウム(0.29g、2.16mmol)およびチオフェノール(0.13mL、1.296mmol)を室温で順次添加した。得られた反応混合物を80℃で2時間撹拌した。反応混合物をセライトベッドに通して濾過し、収集した濾液を減圧下で濃縮して、粗製の13を黄色油状物として得た。粗混合物を逆相クロマトグラフィーに供して、13(0.39g、62.9%)を薄黄色固体として得た。粗製物をn−ペンタンによる摩砕により精製して(未反応のチオフェノールを除去した)、13(0.39g、62.9%)を黄色固体として得た。MS(ESI−MS):m/z C771181214[MH]の計算値 1435.89、実測値 1437.41。
ペルフルオロフェニル2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセテート、中間体−A。
テトラヒドロフラン(1mL)中の弾頭−2(0.055g、0.21mmol)の溶液に、N−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド塩酸塩(0.047g、0.21mmol)を窒素雰囲気下、0℃で添加した。反応混合物を0℃で10分間撹拌した。これに、テトラヒドロフラン(0.5mL)中のペンタフルオロフェノール(0.04g、0.21mmol)の溶液を、窒素雰囲気下、0℃で滴下添加した。得られた反応混合物を0℃で1時間さらに撹拌した。反応混合物を、後処理および単離をすることなく次のステップにおいて直接使用した。MS(ESI−MS):m/z C17NO[MH]の計算値 418.03、この化合物は質量の応答を示さなかった。注記:中間体−Aを単離せず− 反応塊をそのまま次のステップの反応塊に移した。
トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
テトラヒドロフラン(4mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.3g、0.21mmol)の溶液に、ペンタフルオロフェニル[(1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−3,1−ベンゾオキサジン−7−イル)オキシ]アセテート(弾頭_タイプ_2)(0.087g、0.21mmol)の溶液を添加し、得られた反応混合物を室温で1時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製の14(0.54g、定量的収率)を褐色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C881251319[MH]の計算値 1668.92、実測値 1570.41(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−82_HCl塩。
テトラヒドロフラン(5.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(2−((1−メチル−2,4−ジオキソ−1,4−ジヒドロ−2H−ベンゾ[d][1,3]オキサジン−7−イル)オキシ)アセチル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.54g、0.0032mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl溶液(2mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で4時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−82_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−81_HCl塩(0.049g、10.2%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.95 ppm (3H, br S), 7.99 ppm (8H, broad s), 7.90-7.88 ppm (2H, d), 7.66 ppm (3H, broad s), 7.46 ppm (2H, broad s), 7.33 ppm (2H, broad s), 7.28-7.25 ppm (5H, m), 7.23-7.21 ppm (2H, d), 6.89-6.85 ppm (1H, m), 6.78-6.76 ppm (1H, m), 6.55 ppm (2H, broad s), 5.38 ppm (1H, s), 5.12-5.00 ppm (2H, m), 4.77 ppm (1H, m), 4.37-4.34 ppm (3H, m), 4.06-4.05 ppm (1H, m), 3.82 ppm (1H, m), 3.63-3.43 ppm (15H, m), 3.09-3.01 ppm (7H, m), 2.96-2.94 ppm (1H, d), 2.82-2.80 ppm (1H, d), 2.76-2.64 ppm (7H, m), 2.24 ppm (7H, broad s), 1.54-1.52 ppm (12H, d), 1.26 ppm (18H, s).MS(ESI−MS):m/z C731011313[MH]の計算値 1368.76、実測値 1370.25。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、20.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるKINETEXビフェニル、250mm×21.2mm×5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(6mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.30g、0.21mmol)の溶液に、3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパン酸(00.058g、0.25mmol)およびHATU(0.095g、0.25mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.054g、0.42mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.55g、定量的収率)を褐色固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C86125FN1217S[MH]の計算値 1649.89、実測値 1551.29(M−100、Boc基1個が脱落した)。
N,N’,N’’−(9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−アミノオクタンアミド)、ARK−91_HCl塩。
1,4−ジオキサン(9.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(3−(4−(フルオロスルホニル)フェニル)プロパノイル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.55g、0.0033mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(4mL)を室温で添加した。得られた反応混合物を4時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−91_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−91_HCl塩(0.09g、18.5%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.94 ppm (3H, broad s), 8.04-8.00 ppm (2H, m), 7.96 ppm (6H, broad s), 7.66 ppm (4H, broad s), 7.62-7.52 ppm (1H, m), 7.31-7.18 ppm (6H, broad s), 5.38 ppm (1H, s), 4.71-4.66 ppm (1H, m), 4.25 ppm (9H, m), 3.40-3.99 ppm (1H, m), 3.63-3.49 ppm (9H, m), 3.44-3.35 ppm (5H, m), 3.31-3.24 ppm (2H, m), 3.16-3.15 ppm (2H, m), 3.09-3.00 ppm (6H, m), 2.95-2.91 ppm (3H, m), 2.77-2.69 ppm (7H, m), 2.26-2.23 ppm (6H, t), 1.54-1.52 ppm (12H, d), 1.26 ppm (18H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C71101FN1211S[MH]の計算値 1349.74、実測値 1350.38。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、23.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるX−SELECT C18、250mm×30mm、5μmを使用:

トリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート、14。
N,N−ジメチルホルムアミド(2mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジドピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(13)(0.05g、0.03mmol)の溶液に、4−フルオロスルホニル安息香酸(0.09g、0.04mmol)およびHATU(0.016g、0.04mmol)を室温で順次添加した。反応混合物を5分間撹拌した。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(0.09g、0.14mmol)を滴下添加し、得られた反応混合物を室温で1時間さらに撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、氷冷水(3×30mL)で洗浄した。有機層を合わせ、ブラインで洗浄し、減圧下、25℃で濃縮して、粗製の14(0.075g、定量的収率)を黄色半固体として得、これをさらに精製することなく次のステップにおいて使用した。MS(ESI−MS):m/z C84121FN1217S[MH]の計算値 1621.87、実測値 1523.47(M−100、Boc基1個が脱落した)。
4−((2S,4S)−4−アジド−2−(メチル(12−メチル−13−オキソ−15−(2,7,15−トリス(8−アミノオクタンアミド)−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−9(10H)−イル)−3,6,9−トリオキサ−12−アザペンタデシル)カルバモイル)ピロリジン−1−カルボニル)ベンゼンスルホニルフルオリド、ARK−127_HCl塩。
1,4−ジオキサン(3.0mL)中のトリ−tert−ブチル(((9−(1−((2S,4S)−4−アジド−1−(4−(フルオロスルホニル)ベンゾイル)ピロリジン−2−イル)−2,14−ジメチル−1,15−ジオキソ−5,8,11−トリオキサ−2,14−ジアザヘプタデカン−17−イル)−9,10−ジヒドロ−9,10−[1,2]ベンゼノアントラセン−2,7,15−トリイル)トリス(アザンジイル))トリス(8−オキソオクタン−8,1−ジイル))トリカルバメート(14)(0.075g、0.0005mmol)の溶液に、ジオキサン中4M HCl(1mL)を室温で添加し、得られた反応混合物を4時間撹拌した。混合物を減圧下で濃縮して、粗製のARK−127_HCl_塩を黄色固体として得た。粗混合物を、以下の方法を使用する分取HPLCにより精製して、純粋なARK−127_HCl_塩(0.014g、21.2%)を黄色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.89 ppm (3H, broad s), 8.26-8.22 ppm (1H, m), 8.16 ppm (1H, m), 7.89-7.85 ppm (9H, m), 7.75 ppm (1H, m), 7.69-7.66 ppm (3H, m), 7.29-7.22 ppm (5H, m), 5.38 ppm (1H, s), 4.99-4.87 ppm (2H, m), 4.39-4.38 ppm (1H, m), 4.28-4.16 ppm (1H, m), 4.05-4.02 ppm (1H, m), 3.81-3.74 ppm (1H, m), 3.64-3.52 ppm (9H, m), 3.38-3.28 ppm (7H, m), 3.17-2.99 ppm (8H, m), 2.76-2.65 ppm (8H, m), 2.34-2.23 ppm (5H, t), 1.54 ppm (11H, broad s), 1.27 ppm (18H, broad s).MS(ESI−MS):m/z C6997FN1211S[MH]の計算値 1321.71、実測値 1322.42。
分取HPLCのための方法:
(A)水中0.05%HCl(HPLCグレード)および(B)100%アセトニトリル(HPLCグレード)で、20.0mL/分の流速で以下の勾配を用いるSUNFIRE C18、250mm×19mm×5μmを使用:
(実施例18)
CPNQ類似体および他のキノリンベースのリガンドの調製
CPNQおよび他のキノリン骨格に基づく例示的な小分子リガンドを、図97〜105に示す合成スキームに基づいて調製した。調製した化合物に関する分析データを以下の表6に示す。



(実施例19)
例示的な化合物データ
調製を上記した化合物に関する追加データ、ならびにさらなる例示的な化合物の構造を、以下の表7に示す。










































































(実施例20)
調製したRNA配列
化合物結合の試験(予測される結合様式の検証、またはそれが公知でない場合は結合様式の同定を含む)および本発明の方法の立証において使用するために以下のRNA配列を設計し、調製した。




(実施例21)
蛍光消光による結合アッセイ
このアッセイは、RNA三方向ジャンクション(38nt構築物など)について化合物の結合を試験するために使用する。これは、蛍光タグとしてFAMを、消光剤としてアイオワブラックを利用する蛍光消光アッセイである。タグはそれぞれ3’末端および5’末端に結合させる。化合物結合時の3WJの安定な形成は、アイオワブラックタグとの近接性に起因してFAM蛍光の消光に繋がる。アッセイの読み取り:FAM(485〜520nm)蛍光強度。
核酸ジャンクションは遍在的な構造モチーフであり、DNAおよびRNAの両方で起こる。それらは、複製および組換えなどの生物学的プロセスにおいて重要な、そして時には一過性の構造を表すが、いくつかの神経変性疾患に関連するトリプレットリピート伸長においても起こる。核酸ジャンクションはウイルスゲノム中に遍在しており、リボスイッチにおける重要な構造モチーフである。三方向ジャンクションは、多くのナノ構造、ソフトマテリアル、多重発色団集合体、およびアプタマーベースのセンサー中に存在する鍵となる構成要素である。アプタマーベースのセンサーの場合、DNA三方向ジャンクションは重要な構造モチーフとしてはたらく。
このアッセイは、容易に観察可能な読み取りを用いる制御された系の文脈で3WJへの結合を試験することによってRNA結合性小分子を発見するためのツールキットの一部分としてはたらくことができる。次いで、本明細書中に開示したPEARL−seqまたはその他の方法を使用して、化合物をさらにスクリーニングし得る。
使用したアッセイ試料緩衝液:10mM CacoK pH7.2、30mM NaCl。Dnase/Rnaseフリーの蒸留水中の緩衝液調製物(Gibco Life Technologies)。
化合物の調製
乾燥粉末として提供されるツール化合物を100% d−DMSO中の50mMストック溶液として調製する。d−DMSO中の50mM濃度のストック溶液を室温で貯蔵する。
ハードウェア
サンプルプレート:Greiner、カタログ番号784076、黒、384(希釈プレート:Greiner、製品番号781101、PS−Microplate、384ウェル、透明)。蛍光強度デバイス:Envision 1040285
アッセイプロトコール
アッセイ緩衝液の調製
毎日交換(10ml):1ml 100mM CacoK pH7.2および0.3ml 1M NaCl、Dnase/Rnaseフリーの蒸留水で10mlまで満たす。
RNAの調製(RNA試料の均質化)
アッセイ緩衝液中、RNAを1:10(最終10μM)に希釈する。
希釈したRNAを5分間、90℃まで加熱する(密封したエッペンドルフチューブ)。
RNAプローブをゆっくりと室温まで冷却する。
化合物の調製
化合物をDMSO中で800μMとなるまで希釈する(アッセイ:8μM)。
試料の調製
71.2〜78.4μLのアッセイ緩衝液をGreiner、製品番号781101、PS−Microplate、384中にピペットで入れる(各ウェルが必要)。
0.8〜8μLのRNA溶液(100mM)を加える。
0.8μLの化合物溶液(800mM)を加える。
マルチチャネルピペットを用いて穏やかに混合する。
試料中の最終濃度:1〜10μM RNA、8μM化合物、1%DMSO
サーマルシフト測定(LightCycler480)
25μLの試料溶液をGreiner、カタログ番号784076、黒、384中にピペットで入れる。
試料の移送が完了したら上部の蓋を取る。
LightCycler480(チャネル:485/520nm)を用いて96プレートを測定する。
読み取り
ソフトウェアはPerkinElmerのEnvision Managerを使用した。
結果
CacoK緩衝液中またはNaPO緩衝液中のいずれかにおいて様々なRNA濃度での予想される蛍光シグナルの較正を最初に行った。塩を含む緩衝液中の実験は明確な蛍光消光挙動を示す。CacoK緩衝液用の較正実験を図106に示す。NaPO緩衝液について類似の結果が得られた(結果は示さず)。
最初に2つの化合物(すなわち、Ark000007およびArk000008)を蛍光消光アッセイで試験して、蛍光シグナルに対する濃度依存的な影響を評価した。Ark000007のみが、5μMより高い濃度において3WJ_0.0.0_5IB_3FAM構築物に対して消光効果の増大を示した(図107)。残りの緩衝液および試料条件は、蛍光シグナルに対する化合物の有意な影響を示さなかった。
化合物Ark0000013およびArk0000014に対して蛍光消光実験を繰り返して、以下のものとの結合を測定した。
A)RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAM(シス3WJ、1つの対形成していないヌクレオチドを有する)
B)分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)
C)分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)
これらの配列についての考えられる構造を図108に示し、実験結果を図109に示す。蛍光消光アッセイでは、両方の化合物を2つの濃度点で試験して、研究に利用するRNA構築物への効果を評価した。Ark000013(図中の化合物13に関連する曲線)は、使用した3つ全てのRNA構築物への有意な濃度依存的な効果を示す(シス3WJについては最小の効果、トランス3WJについては等しい効果)。データは、3WJ構築物とのArk000013の特異的相互作用を示唆する。Ark000014(化合物14)はRNA構築物に対するより小さい効果を示す(分岐3WJ_2はより大きい効果を示す)。この化合物はRNA標的の種と相互作用しているようである。
(実施例22)
サーマルシフト結合アッセイ
目的:RNA三方向ジャンクション(例えば、38ntの構築物)について化合物の結合を試験する。サーマルシフトアッセイは、蛍光タグとしてFAMを、消光剤としてアイオワブラックを利用する確立された蛍光消光アッセイに基づく。タグはそれぞれ3’末端および5’末端に結合させた。化合物結合時の3WJの安定な形成は、アイオワブラックタグとの近接性に起因してFAM蛍光の消光に繋がる。サーマルアンフォールディングは蛍光発光の増大に繋がる。アッセイの読み取り:FAM(465〜510nm)サーマルシフト。
このアッセイは、容易に観察可能な読み取りを用いる制御された系の文脈で3WJへの結合を試験することによってRNA結合性小分子を発見するためのツールキットの一部分としてはたらくことができる。次いで、本明細書中に開示したPEARL−seqまたはその他の方法を使用して、化合物をさらにスクリーニングし得る。
使用したアッセイ試料緩衝液:10mM CacoK pH7.2、30mM NaCl。Dnase/Rnaseフリーの蒸留水中の緩衝液調製物(Gibco Life Technologies)。
化合物の調製
乾燥粉末として提供されるツール化合物を100% d−DMSO中の50mMストック溶液として調製する。d−DMSO中の50mM濃度のストック溶液を室温で貯蔵する。
ハードウェア
サンプルプレート:Roche、Light Cycler480 Multiwell Plate96、白、製品番号04729692001。(希釈プレート:Greiner、製品番号781101、PS−Microplate、384ウェル、透明)。サーマルシフトデバイス:Roche、Light Cycler480。
アッセイプロトコール
アッセイ緩衝液の調製
毎日交換(10ml):1ml 100mM CacoK pH7.2および0.3ml 1M NaCl、Dnase/Rnaseフリーの蒸留水で10mlまで満たす。
RNAの調製(RNA試料の均質化)
アッセイ緩衝液中、RNAを1:10(最終10μM)に希釈する。
希釈したRNAを5分間、90℃まで加熱する(密封したエッペンドルフチューブ)。
RNAプローブをゆっくりと室温まで冷却する。
化合物の調製
化合物をDMSO中で800μMとなるまで希釈する(アッセイ:8μM)。
試料の調製
78.4μLのアッセイ緩衝液をGreiner、製品番号781101、PS−Microplate、384中にピペットで入れる(各ウェルが必要)。
0.8μLのRNA溶液(100mM)を加える。
0.8μLの化合物溶液(800mM)を加える。
マルチチャネルピペットを用いて穏やかに混合する。
試料中の最終濃度:1μM RNA、8μM化合物、1%DMSO
サーマルシフト測定(LightCycler480)
20μLの試料溶液をRoche、Light Cycler480 Multiwell Plate96、白、製品番号04729692001中にピペットで入れる。
試料の移送が完了したら、透明なトップシール(製品番号04729692001の一部分)を用いてプレートを密封する。
卓上デバイスを用いてプレートを遠心分離して、試料を遠心沈降させる。
LightCycler480(チャネル:480/510nm;温度:41〜91℃)を用いて96プレートを測定する。
MeltingCurveGenotypingモードで測定データを解析する。
ソフトウェア
LightCycler480 LCS480 1.5.1.62 LightCycler ThermalShift Analysis
設定:取得モード:連続;ランプ速度:0.1C°/秒;取得:6/C°
全ての試料についての融解曲線ジェノタイピング
チャネル 480/510nm
プログラム名(Progam Name) Program
標準設定 Auto−Group
感度 標準
温度範囲 41〜91℃
スコア 0.7
解像度(Res.) 0.1
曲線は生データおよび正規化データを用いてフィッティングする。
結果
融解曲線解析は、約51℃の融解温度(T)を示す。RNAの濃度範囲を試験し、アッセイウィンドウを決定した(0.5〜1μMの濃度範囲が最良の結果を与える)。緩衝液の選択もまたTに影響した。サーマルシフトアッセイにおいて、RNA構築物を異なる緩衝液条件下(特に塩の存在下)で試験した。塩濃度の増加は融解温度を上昇させる傾向を示す。しかしながら、蛍光消光アッセイについて既に見たように、この観察は緩衝液条件に強く依存する。1μMのRNA濃度において30mMの塩のCacoKを使用して3WJの安定性に対する化合物の効果を試験した。サーマルシフトアッセイにおいて、RNA構築物を異なる緩衝液条件下(特に塩の存在下)で試験した。予想したように、塩濃度の増加は融解温度を上昇させる傾向を示す。しかしながら、蛍光消光アッセイについて既に見たように、この観察は緩衝液条件に強く依存する。RNA構築物はより高い塩濃度の存在下でフォールディングし、より低い塩濃度での51℃に対して61℃の融解温度を有していた。これらの条件を試験化合物のスクリーニングに使用した。
化合物Ark000007およびArk000008を3WJ_0.0.0_5IB_3FAM RNA構築物を用いたサーマルシフトアッセイにおいて試験した(図110)。データ解析は、約5℃の融解温度シフト(すなわち、61.2℃から65.6℃)を伴ってArk000007についての有意な効果を示している。対照的に、Ark000008については非常に小さい効果しか観察されなかった。これらのデータは、Ark000007の存在が3WJの安定性を増大させることを示唆する。
また、以下の3つのRNA 3WJ構築物に対するサーマルシフトアッセイにおいて化合物Ark0000013およびArk0000014を試験した。A)RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAM(シス3WJ、1つの対形成していないヌクレオチドを有する)、B)分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)、およびC)分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)。
RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAMを用いて化合物を試験した時のデータ解析は、化合物の存在下で有意により低い蛍光シグナルを伴って、融解曲線におけるArk000013の有意な効果を示した(図111)。
正規化データは、Ark000013の存在下で適切な融解曲線を示さず、データ解析ソフトウェアのアルゴリズムでは、意味のある融解点を決定できなかった。Ark000014については、約3℃の融解温度シフト(すなわち、65.6℃から68.4℃)を伴って、より弱い効果が観察された。データは、Ark000013の存在は結合時に3WJのフォールディングの安定性を増大させるが、Ark000014ははるかに目立たない効果を示すことを示唆する。これらの結果は蛍光消光アッセイに合致している。
上記B)のRNA(分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAM)の存在下のデータ解析は、約21℃の融解温度シフト(すなわち、37.5℃から58.2℃)を伴ってArk000013について有意な効果を示した(図112)。わずか約1℃の融解温度シフト(すなわち、37.5℃から38.8℃)を伴ってArk000014については小さな効果のみが観察された。データは、Ark000013の存在は結合時に3WJのフォールディングの安定性を増大させるが、Ark000014ははるかに目立たない効果を示したことを示唆する。2つのRNA分子からトランスで形成された3WJは、シスでフォールディングした3WJよりも有意に低い安定性を示す(化合物の非存在下および存在下)。特に化合物の非存在下では、より大きいバルジを有するステムループ構造は最も多いコンフォメーションであるかもしれない。
上記C)のRNA(分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAM)の存在下のデータ解析は、約13℃の融解温度シフト(すなわち、44.0℃から56.9℃)を伴ってArk000013について有意な効果を示した(図113)。わずか約1℃の融解温度シフト(すなわち、44.0℃から44.7℃)を伴ってArk000014については小さな効果のみが観察された。データは、Ark000013の存在は結合時に3WJのフォールディングの安定性を増大させるが、Ark000014ははるかに目立たない効果を示すことを示唆する。トランス3WJの研究はシス3WJよりも低い安定性を示しているようであるが、分岐_2の3WJは分岐_1よりも安定なコンフォメーションを取る(化合物の非存在下)。化合物の存在下では、トランス3WJの分岐_1および分岐_2の両方について融解温度は類似しており、化合物の存在下での3WJのフォールディングの形成を示唆する。
いくつかのRNA構築物を用いてArk0000013およびArk0000014を試験した。結果を下記の表9および表10に示す。異なるRNA:リガンド比(すなわち、1:1、1:3)でのシスでフォールディングしたRNA 3WJに対するサーマルシフトアッセイにおいても化合物Ark000039を試験した。構築物3WJ_0.0.0_5IB_3FAMについての生データはArk000039について融解曲線における有意な効果を示さない(等モル濃度においても3倍モル過剰においても)。また、正規化データは、化合物Ark000039について有意な効果を示さない。Ark000039は3WJのフォールディングの安定性に有意に影響しないらしく、したがってArk000039について結合を示すものは観察されなかった。配列RNA3WJ_3.0.0_5IB_3FAMおよびRNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAMを用いた試験においてもこれと同じく影響は見られなかった。




興味深いことに、リガンド、テザー、弾頭、およびクリック実行可能基を有するフックアンドクリック化合物(PEARL−seq化合物)(ARK000031およびARK000032など)は、+24.1℃および+15.0℃という大きいサーマルシフト値を示し、これはRNA標的配列への強い結合を示している。
(実施例23)
リガンド観察NMR結合アッセイ
目的:RNA三方向ジャンクション(3WJ)に対する化合物の直接結合を試験する。このリガンド観察NMRアッセイを使用して、RNA標的(例えば、38ntの合成RNAの3WJ、および以下に記載するようなその他のもの)に対する化合物の直接結合を試験する。リガンド観察アッセイを単一化合物のヒット検証研究のために使用した。確立された実験を最終的に使用して、以下に記載する集団エピトープマッピングを行う。
アッセイの試薬およびハードウェア
試料緩衝液:10mM カコジレート、pH7.1;0.68g[MW:137.99g/mol];ミリポアHOで500mlまで満たす。
化合物の調製
化合物ストック:乾燥粉末として提供されるツール化合物を100% d−DMSO中の50mMストック溶液として調製した。乾燥粉末として提供される試験化合物を100% d−DMSO中の50mMストック溶液として調製した。d−DMSO中の50mM濃度のストック溶液を4℃で貯蔵した。
ハードウェア
試料チューブ:NMRチューブ;Norell、品目番号ST500−7、NMR試料測定用
NMR分光計:Bruker AVANCE600分光計、Hについて600.0MHzで作動。5mmのz軸勾配のTXIクライオプローブ。
アッセイの手順
RNAの調製(RNA試料の均質化)
乾燥したRNAペレットを試料緩衝液(10mMカコジレート、pH7.1)中に可溶化する。
200μM(ストック濃度)のRNAアリコートを3分間95℃で変性させ、氷上で3分間スナップ冷却する。
試料の調製
23μLのd−DMSOを1.5mLのエッペンドルフチューブ中にピペットで入れ、試料中にロッキング剤として5% d−DMSOが存在することを確実にする。
2μLの各断片(50mMストック溶液)を加える。
450μLのアッセイ緩衝液を加える。
RNAの3WJの均質化したRNAストック溶液(200μMストック溶液)25μLを加える。
試料をボルテックスして適切な混合を確実にし、そしてNMR分光計中に置いて試料の測定を開始する。
試料中の最終濃度:200μMの各化合物および10μMのRNA標的分子
NMR測定
試料を磁石中に置き、温度を288Kに調整する。分光計の周波数を600MHzに合わせ、チューニングする。磁場をシミングし、試料の周りの磁場を均一化する。
プロトンの90°パルスを決定し、水共鳴周波数を最大の水抑制を確実にするように調整する。決定した値を、各々の試料について記録するNMR実験に移す。
実験手順は、水抑制用のウォーターゲート配列、WaterLOGSY(WLOGSY)を用いるプロトン1D実験、およびRNAへの化合物の直接結合を試験するための1D飽和移動差(STD)実験を含む。
1Dウォーターゲート実験の詳細:各1Dウォーターゲートスペクトルについて128回のスキャンでf1(H)の計8192の複素点を取得した(実験時間4分)。スペクトル幅は16.66ppmに設定した。
WLOGSY実験の詳細:WLOGSYスペクトルについて256回のスキャンでf1(H)の計1024の複素点を取得した(実験時間25分)。Hのキャリア周波数は水共鳴(約4.7ppm)に設定した。スペクトル幅は直接次元(H)において16.66ppmに設定した。
STD実験の詳細:STDスペクトルについて1024回のスキャンでf1(H)の計1024の複素点を取得した(実験時間65分)。Hのキャリア周波数は水共鳴(約4.7ppm)に設定した。スペクトル幅は直接次元(H)において16.66ppmに設定した。オン共鳴実験について、飽和は−2500Hzの飽和周波数において2.0秒に設定する。オフ共鳴実験について、飽和周波数は10200Hzに設定する。
読み取り
ソフトウェア:Topspin(商標)バージョン:2.1(2007年10月24日)
測定モード:1D
Pythonスクリプトを使用して、アッセイのセットアップ、スクリーニング、およびデコンボリューション処理において全ての記録したスペクトルを処理する。
化合物の直接結合シグナルについてスペクトルを解析した。同定された単一化合物のヒットを報告した。
CAGリピートRNAのリガンド観察NMR結合アッセイ
上記手順にしたがって、様々なツール化合物および試験化合物を結合についてアッセイした。最初の一連の実験では、17CAGまたは41CAG(試料は3μMのRNA)への結合について化合物を試験した。化合物HP−AC008001−A08、HP−AC008002−A06、HP−AC008002−D10、および41の小分子断片の初期スクリーニングのほとんどは、RNA標的種17CAGおよび41CAGの両方について結合シグナルにおける有意差を示さなかった。しかしながら、いくつかの化合物は、2つのRNA標的種の存在下でシグナルの有意な変化を示した。
NMR結合アッセイにおいてARK0000013も試験した。試験試料:10μM RNA3WJ_0.0.0_5IB_3FAM +/− 200 Ark000013。記録したArk000013のH 1DウォーターゲートスペクトルおよびWaterLOGSYスペクトルを基準として使用した(注記:芳香族シグナルは7.4〜7.9ppmの間で観察され、中心のトリプチセン足場の対照性に起因して9プロトン全ては磁気的に同等である)。RNAの存在下で負のサインのシグナルの明らかな減少がArk000013共鳴について起こった。データは、標的種としての3WJ RNAへのArk000013の結合を示唆した。STD実験は、結合を定数的に確認するのに十分な小さいシグナルを示した。
エピトープマッピング
いくつかの化合物に関してエピトープマッピングを行った。最初の実施例として、化合物CPNQを50μMの濃度で分析した。スペクトルの芳香族領域への拡大を用いてH 1Dウォーターゲートスペクトルを得た。この実施例および以下の実施例のためのH共鳴の事前の割り当ては、化学シフトの分布、カップリングパターン、およびNMRスペクトルのシミュレーション(www.nmrdb.org)に基づいて行った。プロトン共鳴、NMRスペクトル、およびエピトープマッピングの結果を割り当てたCPNQの構造を図114に示す。シグナルの重複に起因して、ピペラジン環系の個々の割り当ては出来なかった。条件:10mM Tris pH8.0、5mM DTT、5% DMSO−d;T=288.1K。エピトープマッピング実験は、上記のSTD実験の条件を使用して41CAGおよび17CAGの配列の存在下で行った。CPNQの場合、データは、両方のRNA構築物についてクロロフェニル部分のプロトンがニトロキノリンよりもRNAに近接する傾向を示唆する。
類似の条件下で化合物HP−AC008002−E01について同じ実験を行った(図115を参照)。スケール化したSTD効果を事前の割り当てにしたがって分子上にプロットした。データは、両方のRNA構築物について、ピリジン環のプロトンがベンゼン環よりもRNAにより近接することを示唆する。脂肪族CH基は、その領域における緩衝液シグナルの重複に起因して観察できなかった。
類似の条件下で化合物HP−AC008001−E02について同じ実験を行った(図116を参照)。スケール化したSTD効果を事前の割り当てにしたがって分子上にプロットした。データは、両方のRNA構築物について、複素環に最も近い芳香族プロトンがRNAプロトンにより近接することを示唆する。脂肪族プロトン共鳴は、直接飽和のアーティファクト/その領域における緩衝液シグナルの重複に起因してSTDによって評価できなかった(WaterLOGSYによるエピトープマッピング)。
類似の条件下で化合物HP−AT005003−C03について同じ実験を行った(図117を参照)。スケール化したSTD効果を事前の割り当てにしたがって分子上にプロットした。シグナルの重複に起因して、CH基の個々の割り当てはできなかった。データは、両方のRNA構築物について、フラン部分のプロトンがフェニルよりもRNAプロトンにより近接することを示唆する。
NMR競合実験
競合実験も行った。試験試料:2.5μM 41CAG RNA(476nt)を以下のものと組み合わせた:100μM HP−AC008002−E01(A);+/− 200〜400μM HP−AC008001−E02(B);および+/− 200〜400μM HP−AT005003−C03(C)。記録したHP−AC008002−E01のH 1DウォーターゲートスペクトルおよびWaterLOGSYスペクトルを基準として使用する。競合物(すなわち、HP−AT005003−C03またはHP−AC008001−E02のいずれか)の存在下、HP−AC008002−E01のWaterLOGSYシグナルは1:4の化合物対競合物の比においても観察された。実験は、利用した化合物混合物においていかなる競合的挙動の兆候も明らかにしなかった。データは、化合物は同じ単一の結合部位について競合しないことを示唆する。
さらなる実験では、100μM HP−AC008001−E02(B)または100μM HP−AT005003−C03(C);+/− 200〜400μM HP−AC008002−E01(A)の存在下で試験試料として2.5μM 41CAG RNA(476nt)を使用した。記録した単一化合物のH 1DウォーターゲートスペクトルおよびWaterLOGSYスペクトルを基準として使用した。競合物(すなわち、HP−AC008002−E01(A))の存在下、HP−AC008001−E02(B)またはHP−AT005003−C03(C)のWaterLOGSYシグナルは1:4の化合物対競合物の比においても観察された。実験は、利用した化合物混合物においていかなる競合的挙動の兆候も明らかにしなかった。データは、化合物は同じ単一の結合部位について競合しないことを示唆する。
さらなる実験では、100μM HP−AC008001−E02(B) +/− 200〜400μM HP−AT005003−C03(C)の存在下で試験試料として2.5μM 41CAG RNA(476nt)を使用した。記録した単一化合物HP−AC008001−E02のH 1DウォーターゲートスペクトルおよびWaterLOGSYスペクトルを基準として使用した。競合物(すなわち、HP−AT005003−C03(C))の存在下、HP−AC008001−E02(B)のWaterLOGSYシグナルは1:4の化合物対競合物の比においても観察された。実験は、利用した化合物混合物においていかなる競合的挙動の兆候も明らかにしなかった。データは、化合物は同じ単一の結合部位について競合しないことを示唆する。
(実施例24)
CAGリピートRNAのリガンド観察NMR結合アッセイ
目的:httmRNA(41個のCAGリピートを有する474ntの構築物)および以下に記載するようなその他のものに対する化合物の直接結合を試験する。リガンド観察NMRアッセイでRNA標的(例えば、41個のCAGリピートを有する474ntの構築物)への断片の直接結合を試験する。直交型アッセイ(例えば、表面プラズモン共鳴、SPR)によるさらなる特徴付けのために単一化合物のヒットを特定した。一次スクリーニングおよび単一断片ヒットへのデコンボリューションのためにリガンド観察アッセイを使用した。確立された実験を最終的に集団エピトープマッピングのために使用した。
特定遺伝子のタンパク質コーディング部分におけるCAGリピート伸長は、カテゴリーIのリピート伸長疾患として分類される。現在、9種の神経学的障害が、CAGリピート(通常、さもなければ無関係のタンパク質のコーディング領域内)の数の増加によって引き起こされることが公知である。タンパク質合成の間に、伸長したCAGリピートは一連の解釈されないグルタミン残基に翻訳され、ポリグルタミン鎖(「ポリQ」)として公知であるものを形成する。
このアッセイは、httmRNAへの化合物の直接結合を試験し、またその他のリピートRNAのために適応され得る。プールされた化合物を試験する(すなわち、一次スクリーニングにおいては各試料中12断片のプールサイズ、デコンボリューションの間はより小さいプールサイズ、そして最終的には単一化合物の測定)。
アッセイの試薬およびハードウェア
試料緩衝液:10mM Tris−HCl、pH8.0、0.78g[MW:157.56g/mol];75mM KCl、2.79g[MW:74.55g/mol];3mM MgCl、0.14g[MW:95.21g/mol];ミリポアHOで500mLまで満たす。
化合物の調製
化合物ストック:断片ライブラリーのストック溶液を100% d−DMSO中100mM濃度で提供する。乾燥粉末として提供されるツール化合物を100% d−DMSO中の100mMストック溶液として調製した。d−DMSO中の100mM濃度のストック溶液を4℃で貯蔵した。
ハードウェア
試料チューブ:NMRチューブ;Norell、品目番号ST500−7、NMR試料測定用
NMR分光計:Bruker AVANCE600分光計、Hについて600.0MHzで作動。5mmのz軸勾配のTXIクライオプローブ。
アッセイの手順
RNAの調製(RNA試料の均質化)
乾燥したRNAペレットを試料緩衝液(10mM Tris−HCl pH8.0、75mM KCl、3mM MgCl)中に可溶化する。13.9μM(ストック濃度)のRNAアリコートを3分間95℃で変性させ、氷上で3分間スナップ冷却し、30分間37℃でリフォールディングさせる。
試料の調製
13〜24μLのd−DMSOを1.5mLのエッペンドルフチューブ中にピペットで入れ、試料中にロッキング剤として5% d−DMSOが存在することを確実にする(調製した試料のプールサイズに依存する)。1μLの各断片(100mMストック溶液)を加える。
367μLのアッセイ緩衝液を加える。
httmRNAの均質化したRNAストック溶液(13.9μMストック溶液)108μLを加える。
試料をボルテックスして適切な混合を確実にし、そしてNMR分光計中に置いて試料の測定を開始する。
試料中の最終濃度:200μMの各断片および3μMのRNA標的分子
NMR測定
試料を磁石中に置き、温度を288Kに調整する。分光計の周波数を600MHzに合わせ、チューニングする。磁場をシミングし、試料の周りの磁場を均一化する。
プロトンの90°パルスを決定し、水共鳴周波数を最大の水抑制を確実にするように調整する。決定した値を、各々の試料について記録するNMR実験に移す。
実験手順は、水抑制用のウォーターゲート配列、WaterLOGSY(WLOGSY)を用いるプロトン1D実験、およびRNAへの化合物の直接結合を試験するための1D飽和移動差(STD)実験を含む。
1Dウォーターゲート実験の詳細:各1Dウォーターゲートスペクトルについて128回のスキャンでf1(H)の計8192の複素点を取得した(実験時間4分)。スペクトル幅は16.66ppmに設定した。
WLOGSY実験の詳細:WLOGSYスペクトルについて256回のスキャンでf1(H)の計1024の複素点を取得した(実験時間25分)。Hのキャリア周波数は水共鳴(約4.7ppm)に設定した。スペクトル幅は直接次元(H)において16.66ppmに設定した。
STD実験の詳細:STDスペクトルについて1024回のスキャンでf1(H)の計1024の複素点を取得した(実験時間65分)。Hのキャリア周波数は水共鳴(約4.7ppm)に設定した。スペクトル幅は直接次元(H)において16.66ppmに設定した。オン共鳴実験について、飽和は−2500Hzの飽和周波数において2.0秒に設定する。オフ共鳴実験について、飽和周波数は10200Hzに設定する。
読み取り
ソフトウェア:Topspin(商標)バージョン:2.1(2007年10月24日)
測定モード:1D
Pythonスクリプトを使用して、アッセイのセットアップ、スクリーニング、およびデコンボリューション処理において全ての記録したスペクトルを処理した。化合物の直接結合シグナルについてスペクトルを解析した。同定された単一化合物のヒットを報告した。
(実施例25)
T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダプターを使用するIllumina Small RNA−Seqライブラリーの調製
目的:SHAPE試薬またはPEARL−seq化合物で処理した後の短い合成RNAのディープシークエンシングを可能とすること。本明細書中に記載のライブラリー調製プロトコールは、両末端にアダプターをライゲートすることによって小さい合成RNAから次世代シークエンシングライブラリーを生成する方法を記載する。ライゲーションは、ライゲートしたアダプターからのcDNAの合成、したがって標的RNA全体のシークエンシングを可能とするために必要とされる。この技術は、SHAPEシークエンシングのプロセス中の一ステップを表す。SHAPEシークエンシングは、コンフォメーション選択的なSHAPE試薬で処理した後の突然変異頻度を決定することによってRNA二次構造を解析することを目的とする。
この実施例用の標的の名称:標的RNAオリゴヌクレオチド「RNA3WJ_0.0.0_noLab”、配列rGrGrCrArCrArArArUrGrCrArArCrArCrUrGrCrArUrUrArCrCrArUrGrCrGrGrUrU rGrUrGrCrC。生理学的役割:三方向ジャンクションの二次構造を形成できる合成RNAオリゴヌクレオチド。アッセイの原理:1)標的RNAへの3’−アダプターのライゲーション、2)標的RNAの5’末端のリン酸化、3)ライゲートしたアダプターからの第1鎖および第2鎖のcDNAの合成、4)PCRによるバーコード化されたIlluminaプライマーの組込みおよび増幅。アッセイの読み取り:アガロースゲル電気泳動、サンガーシークエンシング。
アッセイの試薬およびハードウェア
− T4 RNAリガーゼ2、切断型KQ(NEB#M0373S)
− 50% PEG8000(NEB#M0373Sに同梱)
− RNaseOUT(Invitrogen)
− T4 RNAリガーゼ1(ssRNAリガーゼ)(NEB#M0204S)
− 10mM ATP(NEB#M0204Sに同梱)
− SuperScriptIII Reverse Transcriptase(Invitrogen)
− Phusion(登録商標) Hot Start Flex DNAポリメラーゼ(NEB M0535)
− MinElute Gel Extractionキット(Qiagen)
− Quant−iT HS DNAアッセイキット(Inivtrogen)
− 0.2M カコジル酸
オリゴヌクレオチド
標的RNAオリゴヌクレオチド「RNA3WJ_0.0.0_noLab」(IDT特注合成(synthese))
5’ rGrGrCrArCrArArArUrGrCrArArCrArCrUrGrCrArUrUrArCrCrArUrGrCrGrGrUrUrGrU rGrCrC 3’
3’アダプターDNAオリゴ「Universal miRNA Cloning Linker」(NEB S1315S)
5’ rAppCTGTAGGCACCATCAAT−NH 3’
5’アダプターRNAオリゴ
5’ rGrUrUrCrArGrArGrUrUrCrUrArCrArGrUrCrCrGrArCrGrArUrC 3’
逆転写用プライマー:(NNNNNNは8塩基の「固有分子識別子」タグを示す)
第1鎖合成用プライマー(P7 RT−Anti UCL)
5’ GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTNNNNNNNNATTGATGGTGC CTACAG 3’
第2鎖合成用プライマー(P5 2nd strand)
5’ TCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCTNNNNNNNNGTTCAGAGTTCTACAGTCC GACGATC 3’
ライブラリーのPCR増幅用プライマー:全てのプライマーは、ライブラリーのデコンボリューション用に必要な特定の8ntインデックス配列タグ(インデックス)を含む。
いくつかのフォワードPCR用プライマー
5’ AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACAC(INDEX)TCTTTCCCTACACGACGCTC TTCCGATCT 3’
いくつかのリバースPCR用プライマー
5’CAAGCAGAAGACGGCATACGAGAT(INDEX)GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCT 3’
qPCR/シークエンシング用プライマー:
Quanti qPCR 1_fw 5’ GATACGGCGACCACCGAG 3’
Quanti qPCR 1_rv 5’ GCAGAAGACGGCATACGAGAT 3’
アッセイの手順
調製
RNaseフリーの水を用いて標的RNAを100μMまで溶解する。
180μlを3アリコートおよび追加的な小容量のアリコート(5μl)をピペットで入れる。貯蔵:−80℃。
ライゲーション用に、凍結乾燥したUniversal miRNA Cloning Linker(UCL)を100μMのストック濃度までRNAseフリーの水中に再懸濁する。1μlのUCLの濃度は100pmol(100μM)である。
RNaseフリーの水を用いてアダプター濃度を10pmol/μl(10μM)に調整する(1:10の希釈)。
RNAのフォールディング
溶解した標的RNAを緩衝液1で1:10を用いて希釈して10μMのライゲーション溶液を得る。
90℃で5分間インキュベートし、ゆっくりと室温に冷却し、氷上で貯蔵する。
3’アダプターのライゲーション
3’アダプター(UCL)を30秒間65℃で変性させ、直ちに氷上で急冷する。
ATPの非存在下、T4 RNAリガーゼ2を用いてライゲーションを実行する。
以下のものを用いてライゲーション反応物を準備する。

反応物を25℃で4時間または18℃で終夜インキュベートする。注記:ライゲーション反応はATPの非存在下で行わなければならない。熱による不活化:65℃で20分。
5’アダプターのライゲーション
5’アダプターRNAオリゴ(10μM、RNaseフリーの水中)を30秒間65℃で変性させ、直ちに氷上で急冷する。
20μlの3’アダプター−RNA−混合物を以下のものに加える。
反応物を25℃で4時間または18℃で終夜インキュベートする。熱による不活化:65℃で15分。注記:小さいRNAの3’末端は、3’末端にアミン基を有する3’アダプターに既にライゲートされており、もはやライゲーション反応に関与できないため、その5’末端をATPの存在下でRNAオリゴにライゲートし得る。
逆転写(第1鎖のcDNAの合成)
使用前に各成分を混合し、軽く遠心分離する。
0.2mlのPCRチューブ中に以下のものを合わせる。
65℃で5分間インキュベートした後、少なくとも1分間氷上に置く。
各成分を示した順序で加えて以下のcDNA合成混合物を調製する。
20μlのcDNA合成混合物を各RNA/プライマー混合物に加え、穏やかに混合し、軽く遠心分離することによって収集する。50℃で50分間インキュベートする。5分間85℃において反応を終了させる。氷上で急冷する。軽く遠心分離することによって反応物を収集する。cDNA合成反応物を−20℃で貯蔵するか、または直ちにPCRに使用することができる。
第2鎖のcDNAの合成
以下のPCR混合物を調製する。
PCR分析装置中に試料を入れ、以下のサイクリングプログラムを実行する。
変性:95℃で3分
アニーリング:65℃で10秒、0.1℃/秒で65℃〜55℃に低下させる
伸長:72℃で3分
4℃に冷却する∞
PCR濃縮まで−20℃で貯蔵する。
PCR濃縮
以下のPCR混合物を調製する。
PCR分析装置中に試料を入れ、以下のサイクリングプログラムを実行する。
開始:変性 98℃で30秒
15サイクル:
1.変性 98℃で10秒
2.アニーリング 72℃で20秒
3.伸長 72℃で15秒
最終の伸長 72℃で3分
4〜10℃で保持する
所与のプライマーセットのための最適なアニーリング温度を決定するために、NEBのTm Calculatorを使用することが強く推奨される。
残りのRT生成物を−20℃で貯蔵することができる。
読み取り
適切な分子量マーカーを使用して2%アガロースゲル上でPCR生成物を分離する。注記:正確にライゲートおよび増幅したライブラリーのサイズは233塩基である。バンドを切り出し、QiagenのMinEluteキットを用いて生成物をゲル精製する。
「Quanti qPCR 1_fw」プライマーまたは「Quanti qPCR 1_rv」プライマーのいずれかを使用して、精製した断片を直接的サンガーシークエンシング(選択した提供業者にて)に供する。関与するステップおよび配列を図118に示す。
(実施例26)
Illumina Small RNA−Seqライブラリーを産生するための代替的な手順
5’アダプターを標的RNAにライゲートするさらなるステップを含む、所望のRNAライブラリーを産生するための代替的な手順を開発した。この代替法の主要なステップは、1)標的RNAへの3’−アダプターのライゲーション、2)標的RNAの5’末端のリン酸化、3)標的RNAへの5’−アダプターのライゲーション、4)ライゲートしたアダプターからの第1鎖および第2鎖のcDNAの合成、5)PCRによるバーコード化されたIlluminaプライマーの組込みおよび増幅である。
この追加のステップを行うために、T4 Polynucleotide Kinase(NEB)を試薬に含めた。追加のリン酸化ステップを以下の通りに行った。
T4 Polynucleotide Kinaseを用いたリン酸化
非放射性のリン酸化のために、最大300pmolの5’末端を使用する。
37℃で30分間インキュベートする。最適な活性のためには新鮮な緩衝液が必要である(酸化によるDTTの損失は活性を低下させる)。
また、その後の5’アダプターライゲーションステップの間に、20μlの代わりに40μlのリン酸化3’アダプター−RNA−混合物を使用した。
2つのライブラリー産生方法に関与するステップおよび配列を図118および119に示す。
(実施例27)
DEL(DNAコードライブラリー)の調製および固定化
配列HTT41CAGおよびHTT17CAGを合成し、以下に記載する選択緩衝液中で2時間インキュベーションした後にリフォールディングさせることに成功した。これはネイティブPAGEによって確認した(結果は示さず)。ネイティブPAGE:3分間95℃で変性させ、氷上で3分間スナップ冷却し、30分間37℃でリフォールディングさせた(10mM Tris−HCl、pH8.0、75mM KCl、および3mM MgCl)。約50%のRNA標的をニュートラアビジン樹脂上に固定化した。RNA標的は、ゲル電気泳動後に染色剤を適用する改良後に選択条件下で安定であった。固定化の間のssDNAおよびRnase阻害剤の濃度を減少させることもまた役に立つ。
選択条件
DELの詳細:DELセット1=610のDELライブラリー、計55億2千百万の化合物;DELセット2=205のDELライブラリー、計7千万の化合物(これらのセットは別々にスクリーニングする)
選択のラウンド:3〜4
選択の様式:固定化した標的
捕捉樹脂:ニュートラアビジン樹脂
標的の量:100pmol
固定化緩衝液の組成:NMR緩衝液、0.1% Tween−20、0.03mg/ml ssDNA、2mM バナジルリボヌクレオシド複合体
選択緩衝液の組成:50mM Tris−HCl(pH8)、75mM KCl、3mMまたは10mM MgCl、0.1% Tween−20、0.3mg/ml ssDNA、20mM バナジルリボヌクレオシド複合体
容量、温度、および時間:100uL、室温、1時間
洗浄条件
緩衝液の組成:50mM Tris−HCl(pH8)、75mM KCl、3mMまたは10mM MgCl
回数および容量:2×200uL
温度および時間:室温、高速
溶出条件:
溶出の様式:熱溶出
緩衝液の組成:50mM Tris−HCl(pH8)、75mM KCl、3mMまたは10mM MgCl
容量、温度、および時間:80uL;80℃;15分
室温で2時間選択緩衝液中でインキュベーションすることによってRNA複合体の安定性を確認した。リフォールディングしたRNAを樹脂上に固定化することに成功した。
結論:
固定化の間のssDNAおよびRnase阻害剤の濃度を減少させた後、50%のリフォールディングしたHTT17CAGをニュートラアビジン樹脂上に吸着させ、DEL化合物とのインキュベーション後、リフォールディングしたHTT17CAGをニュートラアビジン樹脂から回収すれば、標的は親和性選択のために用いることができる。
(実施例28)
表面プラズモン共鳴実験
図121および122は、目的の標的RNAへの結合についてリガンドおよびフックアンドクリック構築物をスクリーニングするために表面プラズモン共鳴(SPR)を用いる考えられる方法を示す。SPRは生体分子の相互作用をリアルタイムでモニタリングするために特に有用である。通常、標的種および無関係の対照をセンサーチップに固定化した後、分析物(化合物/断片)を表面上に流す。標的種への化合物の結合により、SPRシグナルの増大がもたらされる(会合相)。緩衝液を用いて結合した化合物を洗浄除去することにより、SPRシグナルの減少がもたらされる(解離相)。異なる化合物濃度で記録したセンサーグラムを適切な相互作用モデルに対してフィッティングする。この方法は、速度論的パラメーター(k、k→K)の抽出を可能とする。必要条件/制限としては、k/k値が合理的な範囲内にあること、および標的サイズが大きすぎてはならないこと(<100kDa)が挙げられる。これは、断片をスクリーニングし、ヒットをプロファイルまたは検証するために優れた方法である。BC4000を一次スクリーニング(最大4000データポイント/週)のために使用してもよい。Biacore T200は、ヒットのプロファイリングおよび検証のために好適である。
PEARL−seqの文脈では、SPRは、DNA/RNAアプタマーへの「フック」の結合のモニタリングを可能とする。標的種をセンサーチップに固定化し、分析物(すなわち、フック)を表面上に流し(会合相)、DNA/RNAアプタマーを表面上に流し(プラトー相)、競合化合物を表面上に洗い流し(解離相)、結合データを得る。必要条件/制限としては再び、k/k値が合理的な範囲内にあり、各々の目的のために適合するものでなければならないことである。さらには、標的サイズは100kDa未満でなければならない。加えて、準備を可能とするために、ステップ1およびステップ2を実施する(最初の試験)必要がある。適合する親和性を有する競合物もまた必要とされる。
結合してRNA(3WJ)を捕捉する相互作用パートナー(RNA/DNA)を同定する目的で、以下のステップが企図される。
ビオチン化捕捉RNA(bio3WJ)を使用して二次構造にフォールディングさせ、
弾頭トリプチセンリガンドの結合を可能とし、
弾頭への共有結合によって、相互作用するRNA/DNAを釣り上げ、
ストレプトアビジンビーズへのbio3WJの結合を介して複合体を沈殿させ、
洗浄および溶出し、かつ
溶出液からライブラリーを生成し、シークエンシングする。
細胞溶解物またはRNA調製物の円滑な生成のためのプロトコールが必要である。1つの例示的なプロトコールは以下のステップを伴う。
RT−qPCRに使用できる細胞溶解物の調製
24ウェルプレート中のMDCKロンドン細胞をPBS(1mL/ウェル)を用いて1回洗浄した。200mL/ウェルの細胞溶解(CL)緩衝液に細胞単層を曝露することによって細胞溶解物を調製する。CL緩衝液の最終配合物は、10mM Tris−HCl pH7.4、0.25% Igepal CA−630、および150mM NaClからなる。CL緩衝液は適切なストック溶液から新たに調製する。全ての試薬は分子生物学グレードであり、希釈はDEPC処理水(351−068−721;Quality Biological,Inc.)を用いて行う。ある特定の実験のためには、CL緩衝液は、MgCl(M1028;Sigma)またはRNasin Plus RNase Inhibitor(N2615;Promega)も含む。細胞を適切な期間(通常、CL緩衝液について5分)曝露する。生じた溶解物を、細胞単層残存物を壊すことなく注意深く収集し、直ちに分析するか、または冷凍保存する。例えば、Shatzkesら、「A simple, inexpensive method for preparing cell lysates suitable for downstream reverse transcription quantitative PCR」、Scientific Reports 4巻、論文番号:4659(2014年)を参照。
Igepal CA−630および150mM NaClを使用する単純溶解緩衝液により、まだ全て(ポリA濃縮やタンパク質除去がない)を含んでいる粗細胞溶解物を生成する。
可能な異なるプロトコール:小RNAのワークフロー:アダプターライゲーション、cDNA合成、ライブラリー(小クラスター);またはRNA全体のワークフロー:RiboZeroを用いるまたは用いないランダムプライミング、標準的ライブラリー調製物(通常クラスター)。
本発明のいくつかの実施形態を記載したが、我々の基本的な実施例を改変して、本発明の化合物および方法を利用する他の実施形態を提供し得ることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、実施例によって提示した特定の実施形態によってではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されるべきことが理解されるであろう。
図40は、テザー基のための結合点を有するトリプチセンリガンドの構造を示す。X=CH、NまたはC−OH;Y=CHまたはN;R1、R2、R3=それぞれが独立してハロ、−OH、−OMe、−NH 、−NH−(任意選択で置換されているC 1〜10 脂肪族)、任意選択で置換されているC 1〜10 脂肪族、またはその他の記載したテザー基から選択される。修飾因子部分は、R1、R2、もしくはR3上の任意の位置、または上記構造上のその他の官能基において結合されてよい。
図41は、テザー基のための結合点を有するアントラセン−マレイミドディールス・アルダー付加体リガンドの構造を示す。注記:反対の立体化学的配向でスクシンイミド基を有する対応する構造もまた調製され得る。各Rは独立してハロ、−OH、−OMe、−NH 、−NH−(任意選択で置換されているC 1〜10 脂肪族)、任意選択で置換されているC 1〜10 脂肪族、またはその他の記載したテザー基から選択される。修飾因子部分は、R上の任意の位置、または上記構造上のその他の官能基において結合されてよい。
図58は、スルホニルベースの修飾基の構造を示す。上の3つの構造は、セリンプロテアーゼ中の触媒部位のセリンをスルホニル化することが知られている特定の剤である。残りの構造は、RNAの2’−OHとの共有結合付加体を形成するために使用され得るフッ化スルホニル修飾基の例示的なクラスである。注記:セリンプロテアーゼ中の触媒性のセリンをスルホニル化できる特定の剤。加水分解の半減期は、JBC 1982年、257巻、5077頁;JACS 1974年、96巻、233頁;Anal. Biochem. 1978年、86巻、574頁;JOC 1970年、35巻、1825頁;BBA 1979年、568巻、11頁に見付けることができる。JACS 1968年、90巻、1860頁;JACS 1975年、97巻、4121頁;Bioorg. Chem. 1981年、10巻、118頁;Bioorg. Chem. 1981年、10巻、133頁も参照。
図66A〜図66Bは、例示的なトリプチセンベースのフック化合物(小分子リガンド+テザー基+修飾基)を示す。 図66A〜図66Bは、例示的なトリプチセンベースのフック化合物( 小分子リガンド+テザー基+修飾基)を示す。 図66A〜図66Bは、例示的なトリプチセンベースのフック化合物( 小分子リガンド+テザー基+修飾基)を示す。
図74A〜図74Bは、様々な例示的なテザー基、修飾部分、およびクリック実行可能基と共に小分子リガンドとしてのリボシルを含む、例示的な化合物を示す。 図74A〜図74Bは、様々な例示的なテザー基、修飾部分、およびク リック実行可能基と共に小分子リガンドとしてのリボシルを含む、例示的な化合物を示す。 図74A〜図74Bは、様々な例示的なテザー基、修飾部分、およびク リック実行可能基と共に小分子リガンドとしてのリボシルを含む、例示的な化合物を示す。
図83A〜図83Bは、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図83A〜図83Bは、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイ クリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図83A〜図83Bは、テザー基のための結合点を含む数個のテトラサイ クリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図85A〜図85Bは、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図85A〜図85Bは、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチ セン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図85A〜図85Bは、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチ セン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図87A〜図87Bは、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図87A〜図87Bは、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチ セン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図87A〜図87Bは、テザー基のための結合点を含む数個のトリプチ セン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図93A〜図93Bは、テザー基および修飾部分を含む数個のテトラサイクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図93A〜図93Bは、テザー基および修飾部分を含む数個のテトラサ イクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図93A〜図93Bは、テザー基および修飾部分を含む数個のテトラサ イクリン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図94A〜図94Bは、テザー基および修飾部分を含む数個のトリプチセン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図94A〜図94Bは、テザー基および修飾部分を含む数個のトリプチ セン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。 図94A〜図94Bは、テザー基および修飾部分を含む数個のトリプチ セン小分子リガンドに接近するための反応スキームを示す。
図97A〜図97Bは、化合物ARK−132の合成経路を示す。 図97A〜図97Bは、化合物ARK−132の合成経路を示す。 図97A〜図97Bは、化合物ARK−132の合成経路を示す。
図98A〜図98Dは、化合物ARK−134の合成経路を示す。 図98A〜図98Dは、化合物ARK−134の合成経路を示す。 図98A〜図98Dは、化合物ARK−134の合成経路を示す。
図99A〜図99Cは、化合物ARK−135およびARK−136の合成経路を示す。 図99A〜図99Cは、化合物ARK−135およびARK−136の 合成経路を示す。 図99A〜図99Cは、化合物ARK−135およびARK−136の 合成経路を示す。
図105A〜図105Bは、リボシル足場に基づく化合物の合成経路を示す。 図105A〜図105Bは、リボシル足場に基づく化合物の合成経路 を示す。 図105A〜図105Bは、リボシル足場に基づく化合物の合成経路 を示す。
図108は、三角形で示す小分子リガンドのための推定上の結合部位を有する以下の3つのRNA 3WJ構築物についての考えられる構造を示す。A)RNA3WJ_1.0.0_5IB_3FAM(シス3WJ、1つの対形成していないヌクレオチドを有する)(配列番号31)、B)分岐3WJ.1_上_5IB+分岐3WJ.1_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)(それぞれ、出現する順に、配列番号52〜53)、およびC)分岐3WJ.2_上_5IB+分岐3WJ.2_下_3FAM(トランス3WJ、1:1の混合)(それぞれ、出現する順に、配列番号54〜55)
図118A〜図118Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダプター(それぞれ、出現する順に、配列番号31、42、56、43、57、44、57、58、45、59、58、46、60、49、48、46、61、62、46、61および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図118A〜図118Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号31、42、56、43、57、44、57、58、45、59、58、46、60、49、48、46、61、62、46、61および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図118A〜図118Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号31、42、56、43、57、44、57、58、45、59、58、46、60、49、48、46、61、62、46、61および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図118A〜図118Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号31、42、56、43、57、44、57、58、45、59、58、46、60、49、48、46、61、62、46、61および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図118A〜図118Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号31、42、56、43、57、44、57、58、45、59、58、46、60、49、48、46、61、62、46、61および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図118A〜図118Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号31、42、56、43、57、44、57、58、45、59、58、46、60、49、48、46、61、62、46、61および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。
図119A〜図119Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダプター(それぞれ、出現する順に、配列番号63、42、64、64、43、65、44、65、58、45、59、58、46、47、49、48、46、59、62、46、59および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図119A〜図119Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号63、42、64、64、43、65、44、65、58、45、59、58、46、47、49、48、46、59、62、46、59および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図119A〜図119Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号63、42、64、64、43、65、44、65、58、45、59、58、46、47、49、48、46、59、62、46、59および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図119A〜図119Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号63、42、64、64、43、65、44、65、58、45、59、58、46、47、49、48、46、59、62、46、59および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図119A〜図119Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号63、42、64、64、43、65、44、65、58、45、59、58、46、47、49、48、46、59、62、46、59および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。 図119A〜図119Eは、T4 RNAリガーゼ1アデニル化アダ プター(それぞれ、出現する順に、配列番号63、42、64、64、43、65、44、65、58、45、59、58、46、47、49、48、46、59、62、46、59および62)を使用する、Illumina Small RNA−Seqライブラリー調製物の産生ステップを示す。
図122A〜図122Bは、本発明において使用するための表面プラズモン共鳴(SPR)法の例示的ステップを示す。
反復はmRNAのコーディング部分または非コーディング部分にあることができる。非コーディング領域内の反復の場合、反復は5’UTR配列、イントロン、または3’UTR配列内に存在し得る。コーディング領域内の反復配列によって引き起こされる疾患のいくつかの例を表1に示す。
mRNAの非コーディング領域内にある反復配列によって引き起こされる疾患のいくつかの例を表2に示す。
(実施例20)
調製したRNA配列
化合物結合の試験(予測される結合様式の検証、またはそれが公知でない場合は結合様式の同定を含む)および本発明の方法の立証において使用するために以下のRNA配列を設計し、調製した。




この実施例用の標的の名称:標的RNAオリゴヌクレオチド「RNA3WJ_0.0.0_noLab”、配列rGrGrCrArCrArArArUrGrCrArArCrArCrUrGrCrArUrUrArCrCrArUrGrCrGrGrUrU rGrUrGrCrC(配列番号31)。生理学的役割:三方向ジャンクションの二次構造を形成できる合成RNAオリゴヌクレオチド。アッセイの原理:1)標的RNAへの3’−アダプターのライゲーション、2)標的RNAの5’末端のリン酸化、3)ライゲートしたアダプターからの第1鎖および第2鎖のcDNAの合成、4)PCRによるバーコード化されたIlluminaプライマーの組込みおよび増幅。アッセイの読み取り:アガロースゲル電気泳動、サンガーシークエンシング。
オリゴヌクレオチド
標的RNAオリゴヌクレオチド「RNA3WJ_0.0.0_noLab」(IDT特注合成(synthese))
5’ rGrGrCrArCrArArArUrGrCrArArCrArCrUrGrCrArUrUrArCrCrArUrGrCrGrGrUrUrGrU rGrCrC 3’(配列番号31)
3’アダプターDNAオリゴ「Universal miRNA Cloning Linker」(NEB S1315S)
5’ rAppCTGTAGGCACCATCAAT−NH 3’(配列番号42)
5’アダプターRNAオリゴ5’ rGrUrUrCrArGrArGrUrUrCrUrArCrArGrUrCrCrGrArCrGrArUrC 3’(配列番号43)
逆転写用プライマー:(NNNNNNは8塩基の「固有分子識別子」タグを示す)
第1鎖合成用プライマー(P7 RT−Anti UCL)
5’ GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTNNNNNNNNATTGATGGTGC CTACAG 3’(配列番号44)
第2鎖合成用プライマー(P5 2nd strand)
5’ TCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCTNNNNNNNNGTTCAGAGTTCTACAGTCC GACGATC 3’(配列番号45)
ライブラリーのPCR増幅用プライマー:全てのプライマーは、ライブラリーのデコンボリューション用に必要な特定の8ntインデックス配列タグ(インデックス)を含む。
いくつかのフォワードPCR用プライマー
5’ AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACAC(INDEX)TCTTTCCCTACACGACGCTC TTCCGATCT 3’(それぞれ、配列番号46〜47)
いくつかのリバースPCR用プライマー
5’CAAGCAGAAGACGGCATACGAGAT(INDEX)GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCT 3’(それぞれ、配列番号48〜49)
qPCR/シークエンシング用プライマー:
Quanti qPCR 1_fw 5’ GATACGGCGACCACCGAG 3’(配列番号50)
Quanti qPCR 1_rv 5’ GCAGAAGACGGCATACGAGAT 3’(配列番号51)
本発明のいくつかの実施形態を記載したが、我々の基本的な実施例を改変して、本発明の化合物および方法を利用する他の実施形態を提供し得ることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、実施例によって提示した特定の実施形態によってではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されるべきことが理解されるであろう。
特定の実施形態では、例えば、以下が提供される:
(項目1)
式Iの化合物:


または薬学的に許容されるその塩(式中、
リガンドは小分子RNA結合剤であり、
は二価のテザー基であり、
mod はRNA修飾部分である)。
(項目2)
式IIの化合物:


または薬学的に許容されるその塩(式中、
リガンドは小分子RNA結合剤であり、
およびT のそれぞれは独立して二価のテザー基であり、
mod はRNA修飾部分であり、
CG はクリック実行可能基である)。
(項目3)
式IIIの化合物:


または薬学的に許容されるその塩(式中、
リガンドは小分子RNA結合剤であり、
は三価のテザー基であり、
は二価のテザー基であり、
mod はRNA修飾部分であり、
CG はクリック実行可能基である)。
(項目4)
リガンドが、マクロライド、アルカロイド、アミノグリコシド、テトラサイクリン、図34に示すものから選択されるSMN2リガンド、プレウロムチリン、テオフィリンまたはその類似体、リボシルまたはその類似体、置換されたアントラセン、置換されたトリプチセン、オキサゾリジノン、およびCPNQまたはその類似体からなる群から選択され、リガンドは1つまたは複数の置換基により任意選択で置換されていてもよい、項目1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
(項目5)
リガンドが、エリスロマイシン、アジスロマイシン、ベルベリン、パルマチン、パロモマイシン、ネオマイシン、カナマイシン、ドキシサイクリン、オキシテトラサイクリン、プレウロムチリン、テオフィリンまたはその類似体、リボシルまたはその類似体、NVS−SM1、置換されたアントラセン、置換されたトリプチセン、リネゾリド、テジゾリド、およびCPNQまたはその類似体からなる群から選択され、リガンドは1つ、2つ、3つ、または4つの置換基により任意選択で置換されていてもよい、項目1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
(項目6)
が、図46〜53に示すものから選択される、項目1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
(項目7)
が、ポリエチレングリコール(PEG)基、任意選択で置換されているC 1〜12 の脂肪族基、または1〜8個のアミノ酸を含むペプチドから選択される、項目1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
(項目8)
が、図46〜53に示すものから選択される、項目2または3のいずれか一項に記載の化合物。
(項目9)
mod が、ハロゲン化スルホニル、アレーンカルボニルイミダゾール、活性エステル、エポキシド、オキシラン、酸化剤、アルデヒド、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、またはイソシアネートから選択され、R mod は、リガンドが結合する標的RNAの拘束されていない2’−ヒドロキシル基と反応して、2’−共有結合修飾RNAを産生する、項目1〜8のいずれか一項に記載の化合物。
(項目10)
CG が、クリック実行可能基、またはニトロン/シクロオクチン反応、オキシム/ヒドラゾン形成、テトラジンライゲーション、イソシアニドベースのクリック反応、もしくはクアドリシクランライゲーションを起こすことができる基から選択される、項目1〜9のいずれか一項に記載の化合物。
(項目11)
CG がクリック実行可能基である、項目11に記載の化合物。
(項目12)
リガンドが、標的RNA中のジャンクション、ステムループ、またはバルジに結合する、項目1〜11のいずれか一項に記載の化合物。
(項目13)
リガンドが、核酸の三方向ジャンクション(3WJ)に結合する、項目1〜12のいずれか一項に記載の化合物。
(項目14)
前記3WJが、2つのRNA分子の間のトランス3WJである、項目13に記載の化合物。
(項目15)
前記3WJが、miRNAとmRNAとの間のトランス3WJである、項目14に記載の化合物。
(項目16)
標的RNAおよび項目1〜15のいずれか一項に記載の化合物を含み、R mod が該標的RNAへの共有結合を形成している、RNAコンジュゲート。
(項目17)
標的RNAに結合しその機能をモジュレートする小分子を同定する方法であって、該標的RNAへの結合について項目1〜15のいずれか一項に記載の1つまたは複数の化合物をスクリーニングするステップ、およびRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法。

Claims (17)

  1. 式Iの化合物:

    または薬学的に許容されるその塩(式中、
    リガンドは小分子RNA結合剤であり、
    は二価のテザー基であり、
    modはRNA修飾部分である)。
  2. 式IIの化合物:

    または薬学的に許容されるその塩(式中、
    リガンドは小分子RNA結合剤であり、
    およびTのそれぞれは独立して二価のテザー基であり、
    modはRNA修飾部分であり、
    CGはクリック実行可能基である)。
  3. 式IIIの化合物:

    または薬学的に許容されるその塩(式中、
    リガンドは小分子RNA結合剤であり、
    は三価のテザー基であり、
    は二価のテザー基であり、
    modはRNA修飾部分であり、
    CGはクリック実行可能基である)。
  4. リガンドが、マクロライド、アルカロイド、アミノグリコシド、テトラサイクリン、図34に示すものから選択されるSMN2リガンド、プレウロムチリン、テオフィリンまたはその類似体、リボシルまたはその類似体、置換されたアントラセン、置換されたトリプチセン、オキサゾリジノン、およびCPNQまたはその類似体からなる群から選択され、リガンドは1つまたは複数の置換基により任意選択で置換されていてもよい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. リガンドが、エリスロマイシン、アジスロマイシン、ベルベリン、パルマチン、パロモマイシン、ネオマイシン、カナマイシン、ドキシサイクリン、オキシテトラサイクリン、プレウロムチリン、テオフィリンまたはその類似体、リボシルまたはその類似体、NVS−SM1、置換されたアントラセン、置換されたトリプチセン、リネゾリド、テジゾリド、およびCPNQまたはその類似体からなる群から選択され、リガンドは1つ、2つ、3つ、または4つの置換基により任意選択で置換されていてもよい、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. が、図46〜53に示すものから選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. が、ポリエチレングリコール(PEG)基、任意選択で置換されているC1〜12の脂肪族基、または1〜8個のアミノ酸を含むペプチドから選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
  8. が、図46〜53に示すものから選択される、請求項2または3のいずれか一項に記載の化合物。
  9. modが、ハロゲン化スルホニル、アレーンカルボニルイミダゾール、活性エステル、エポキシド、オキシラン、酸化剤、アルデヒド、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、またはイソシアネートから選択され、Rmodは、リガンドが結合する標的RNAの拘束されていない2’−ヒドロキシル基と反応して、2’−共有結合修飾RNAを産生する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の化合物。
  10. CGが、クリック実行可能基、またはニトロン/シクロオクチン反応、オキシム/ヒドラゾン形成、テトラジンライゲーション、イソシアニドベースのクリック反応、もしくはクアドリシクランライゲーションを起こすことができる基から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物。
  11. CGがクリック実行可能基である、請求項11に記載の化合物。
  12. リガンドが、標的RNA中のジャンクション、ステムループ、またはバルジに結合する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の化合物。
  13. リガンドが、核酸の三方向ジャンクション(3WJ)に結合する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の化合物。
  14. 前記3WJが、2つのRNA分子の間のトランス3WJである、請求項13に記載の化合物。
  15. 前記3WJが、miRNAとmRNAとの間のトランス3WJである、請求項14に記載の化合物。
  16. 標的RNAおよび請求項1〜15のいずれか一項に記載の化合物を含み、Rmodが該標的RNAへの共有結合を形成している、RNAコンジュゲート。
  17. 標的RNAに結合しその機能をモジュレートする小分子を同定する方法であって、該標的RNAへの結合について請求項1〜15のいずれか一項に記載の1つまたは複数の化合物をスクリーニングするステップ、およびRNA結合アッセイによって結果を分析するステップを含む、方法。
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