JP5078086B2 - オリゴヌクレオチド類似体またはその塩 - Google Patents
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Eugen Uhlmann and Anusch Peyman, "Antisense oligonucleotides: a new therapeutic principle", Chemical Reviews, 1990年、第90巻、p.543.
R3は、前記式(1)の基、前記式(1)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(2)の基、前記式(2)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(3)の基、前記式(3)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(4)の基、前記式(4)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(5)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(6)の基、前記式(6)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(7)の基、前記式(7)の基において、その官能基が保護基で保護された基、前記式(8)の基、および前記式(8)の基において、その官能基が保護基で保護された基からなる群から選択されるいずれかの基であり、
R2は脂溶性残基であり、
Aは、式−(CH2)n−で表わされる基であり、前記式においてnは1〜6の整数であり、
Mは、固相担体であり、
前記式(III)中、R14は、保護基である。
R13およびR14は保護基であり、
前記R16およびR17は、互いに独立して、水素原子、低級アルキル基および低級アルコキシル基からなる群から選択されるいずれかであり、
R15は、式−SO2−R18で表される基であり、前記R18は、低級アルキルで置換されていてもよいアリール基であり、
Xは、ハロゲン原子であり、
Aは、式−(CH2)n−で表わされる基であり、前記式においてnは1〜6の整数であり、
Mは、固相担体である。
前記R16およびR17は、互いに独立して、水素原子、低級アルキル基および低級アルコキシル基からなる群から選択されるいずれかであり、
R13およびR14は保護基であり、
Aは、式−(CH2)n−で表わされる基であり、前記式においてnは1〜6の整数であり、
R24は、アリール、置換されたアリール、アルキル、または置換されたアルキルであり、
Mは、固相担体である。
Ar:アルゴン(Argon)
CPG:コントロール細孔ガラス (controlled pore glass)
DMAP:4-ジメチルアミノピリジン(4-dimethylaminopyridine )
DMF:ジメチルホルムアミド(dimethylformamide)
DMSO:ジメチルスルホキシド(dimethylsulfoxide)
EDTA: エチレンジアミン-N,N,N’,N’−テトラ酢酸・ジナトリウム塩・de
hydrate (ethylenediamine-N,N,N',N'-tetraacetic acid, disodium salt, dehydrate )
HRMS: 高分解能質量分析(high-resolution mass spectrometry )
TBAF: トリブチルアンモニウムフルオライド(tributylammoniumfluoride)
TBDPS−Cl: tert−ブチルジフェニルシリルクロライド(tert-butyldiphenylsilylchloride)
TBE:トリスホウ酸-EDTA(Tris-boric acid-EDTA)
TEAA:トリエチルアミン-酢酸(triethylamine-acetic acid)
THF:テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)
TEMED: N,N,N’,N’−テトラメチル−エチレンジアミン(N,N,N',N'-tetramethyl-ethylenediamine)
WSC: 1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド・塩酸塩(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide, hydrochloride)
乾燥させたCPG6mgをガラスフィルターにのせ、そこへHClO4およびエタノールの混合物(HClO4:EtOH=3:2)を流し込んだ。得られたろ液の吸光度(波長498nm(DMTr基の吸収波長))を測定し、その値を以下の式に代入して算出した。
NMRスペクトルは日本電子株式会社製JMR−α400を用いて測定した。質量分析(EI)は株式会社島津製作所製QP1000Aを、質量分析(FAB、HRMS)は日本電子株式会社製JMS−D300を用いて測定した。MALDI−TOF/MSは株式会社島津製作所製AXIMA−CFR plusを用いて測定した。吸光度は日立ハイテクノロジーズ製分光光度計U2001 スペクトロフォトメーターを用い測定した。オリゴヌクレオチド類似体の融解温度は株式会社島津製作所製 UV2450 UV ビジブル・スペクトロフォトメーターを用いて測定した。核酸自動合成機はアプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)ジャパン株式会社製Nucleic Acid Synthesis System Expedite 8909 systemを使用した。放射活性の測定には富士フィルム株式会社製FUJIX BASS 2500TRを使用した。測定の際使用するイメージングプレートは富士フィルム株式会社製BAS−IPMS 2040を使用した。Luc Assayにはアトー株式会社製マイクロプレート用ルミノメータ ルミネッセンサーJNRIIを使用した。
反応溶媒として使用したDMFは購入後、モレキュラーシーブス3Åまたは4Å存在下、保存したものを使用した。ピリジンは水酸化カルシウムにより脱水し蒸留、モレキュラーシーブス3Åまたは4Å存在下、保存したものを使用した。その他の試薬、及び溶媒については市販のものをそのまま用いた。TLCプレートはメルク株式会社製シリカゲル60F254を用いた。順相シリカゲルカラムクロマトグラフィーの充填剤には和光純薬株式会社製ワコーゲルC−300、関東化学株式会社製シリカゲル60N (spherical, neutral)63〜210μmを用いた。オリゴヌクレオチドの精製には日本ウォーターズ株式会社製セップパック(Sep−Pak)(登録商標)C18を使用した。
ペンタエリスリトール(6.00g、44.04mmol)とイミダゾール(6.60g、88.08mmol)を乾燥させ、アルゴン雰囲気下においてDMF(400ml)に溶解させた。その溶液に、TBDPS−Cl(12,L、45.9mmol)をゆっくり滴下して加え、その混合物を室温にて5時間撹拌した。混合物から溶媒を留去後、得られた残渣を、酢酸エチルと水から抽出した。抽出した酢酸エチル溶液を、飽和NaClaqで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。その酢酸エチル溶液から溶媒を留去し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=1:0〜20:1)で精製して、無色透明オイル状の表題化合物を得た。(収量8.28g、22.1mmol、収率50%)
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:99.16,97.16,93.59,91.47,28.90,28.33,9.16,−9.55,−17.23。
1−t−ブチル−ジフェニルシリルオキシ−2,2−ジヒドロキシメチル−3−プロパノール(7.96g、21.3mmol)およびp−トルエン安息香酸・一水和物(3.00g、15.44mmol)とを、アセトン(250ml)中で溶解した。その溶液に、o−ギ酸エチル(25ml)を加え、その混合物を室温で6時間攪拌した。その混合物を希アンモニア水で中和して反応を停止した後、溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−Hex:EtOAc=20:1〜5:1)で精製して、表題化合物を得た。(収量7.57g、8.98mmol、収率86%)
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:135.58,132.32,129.85,127.77,65.01,64.45,62.48,60.36,39.50,26.80,24.20,23.10,19.19。
2,2−ジメチル−5−t−ブチル−ジフェニルシリルオキシルメチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン(6.33g、15.27mmol)のCH2Cl2(250ml)中溶液に、DMAP(5.62g、45.81mmol)を加え、さらに氷冷下にて5−トルエンスルホニルメチルクロライド(5.82g、30.54mmol)を加えて、その混合物を約5時間攪拌した。その混合物を、CH3Clおよび飽和NaHCO3水溶液で抽出および洗浄した。得られた有機層を、硫酸ナトリウムで乾燥し、有機溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=100:1〜20:1)で精製して、表題化合物を得た。(収量7.86g、13.81mmol、収率90%)
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:99.13,96.26,95.97,93.42,91.61,91.33,61.90,32.57,25.83,25.42,2.91,−9.72,−12.03,−13.81,−14.81,−17.21。
2,2−ジメチル−5−t−ブチル−ジフェニルシリルオキシルメチル−5−トルエンスルホニルメチル−1,3−ジオキサン(9.90g、17.40mmol)に、チミン(4.39g、34.80mmol)、炭酸カリウム(3.61g、26.10mmol)、18−クラウン−6−エーテル(4.20g、1.56mmol)を加え、一晩乾燥させた。その混合物にDMF(150ml)およびDMSO(50mL)を加え、得られた混合物を70℃オイルバスで48時間加熱した。その混合物から溶媒を減圧留去し、得られた残渣に、n−ヘキサンおよび酢酸エチルの混合物(n−Hex:EtoAc=1:1)および水を加えて、抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=100:1〜20:1)で精製して白色結晶の混合物を得た(6.88g)。この混合物(6.88g)にAr置換下にTHF(120mL)を加えて溶解させ、その溶液にTBAF(28mL)を加えて得られた混合物を一晩混合した。その混合物から溶媒を減圧留去し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=100:1〜20:1)で精製して標題化合物を得た(1.633g、5.74ool、収率33%)。
Mass(EI)m/z:284.1372(M+)269,233,208,195,180.
元素分析。C13H20N2O5・1/5H2Oについて計算。計算値:C,54.23;H,7.14;N,9.73.測定値:C,54.30;H,6.90;N,9.65。
予め真空乾燥させておいた2,2−ジメチル−5−(チミン−9−イルメチル)−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン(580mg、2.04 mmol)のピリジン(18ml)溶液に、ベンジルクロライド(1ml、8.67mmol)のピリジン(9ml)溶液を滴下した。Ar雰囲気下で8時間攪拌した後、反応混合物に炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を止めた。その混合物を酢酸エチルおよび飽和NaHCO3水溶液で抽出した。得られた有機層を飽和NaCl水溶液で洗浄後、無水Na2SO4で乾燥した。その酢酸エチル溶液から溶媒を減圧留去し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=100:1〜15:1)で精製して標題化合物(562mg、1.45mmol、収率71%)を得た。
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:165.91,151.47,141.49,133.40,129.48,129.45,128.60,110.58,98.93,64.67,63.07,48.67,38.90,26.53,21.03,12.35.
Mass(EI)m/z:388(M+),373,208,195,180,137,105,77,66.
HRMS(EI):C20H24N2O6 について計算した値388.16344、測定値388.16442。
2,2−ジメチル−5−(チミン−1−イルメチル)−5−ベンジルオキシメチル−1,3−ジオキサン(564mg、1.45 mmol)の水およびTHF混合溶媒(水:THF=1:1)中溶液(15mL)に、酢酸(7ml)を加えて24時間攪拌した。前記混合物から溶媒を減圧留去した後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=100:1〜10:1)で精製し、標題化合物(470mg、1.35mmol、収率93%)を得た。
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:153.01,141.75,133.69,129.72,129.09,128.60,111.69,92.68,62.35,59.85,47.03,46.34,12.28.
Mass(EI)m/z:348(M+),299,226,195,180,155,139,126,105,77,66.
HRMS(EI):C17H20N2O6について計算した値348.13214、測定値r348.13134。
予め真空下に乾燥させておいた3−チミン−1−イルメチル)−2−O−ベンゾイル−2−ヒドロキシメチルプロパン−1−オール(470mg、1.35mmol)のピリジン(17ml)溶液に、4,4’−ジメトキシトリチルクロライド(548mg、1.61mmol)のピリジン溶液(10mL)を加え、得られた混合物をAr雰囲気下で48時間攪拌した。前記混合物を酢酸エチルおよび飽和NaHCO3水溶液で抽出した。得られた有機層を飽和NaCl水溶液で洗浄し、その後無水Na2SO4で乾燥した。得られた有機層から溶媒を減圧留去後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=100:1〜15:1)で精製し、標題化合物(280mg、0.43mmol、収率32%)を得た。
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:166.03,158.57,158.51,152.54,141.33,135.10,135.01,133.24,130.10,129.95,129.61,129.57,128.41,127.95,127.94,127.01,113.20,113.17,111.34,86.61,63.48,61.31,60.45,55.11,55.10,47.81,45.97,12.31.
Mass(FAB)m/z:651([M++H]),303,277,185,105,93,75,57.
HRMS(EI):C38H39N2O8について計算した値 651.27063、測定値651.26917。
予め真空下に乾燥させておいた3−(チミン−1−イルメチル)−2−O−ベンゾイル−2−(4,4−ジメトキシトリチル)プロパン−1−オール(318mg、0.49mmol)およびDMAP(119mg、0.98mmol)にピリジン(5ml)を加えた。その溶液に、無水コハク酸(147mg、1.47mmol)を加え、得られた混合物をAr雰囲気下で24時間攪拌した。その混合物を酢酸エチルおよび飽和NaHCO3水溶液で抽出した。得られた有機層を飽和NaCl水溶液で洗浄し、その後無水Na2SO4で乾燥した。得られた有機層から溶媒を減圧留去後、残渣にDMF(12ml)を加えた。そのDMF混合物に、CPG(628mg、0.12mmol)とWSC(93mg、0.49mmol)を加え、Ar雰囲気下で72時間振とうさせた。前記混合物をピリジンで洗浄した後、0.1M DMAPのピリジンおよび無水酢酸混合溶液(ピリジン:無水酢酸=9:1、10mL)を加え、さらに12時間振とうさせた。得られた混合物のCPGをフィルター上でメタノール、次いでアセトンで洗浄し、乾燥させた(得られたCPG樹脂と結合した3−(チミン−1−イルメチル)−2−O−ベンゾイル−2−(4,4’−ジメトキシトリチル)−プロパノン−1−オールの活性は22.4μmol/g)。
MALDI−TOF/MS 計算値:6612、実測値:6613。
0.1MのTEAA緩衝液は、以下のようにして調製した。酢酸(114.38mL)およびトリエチルアミン(277.6mL)の混合物に、水を加えて1Lにした。その溶液に酢酸を加えてpHを7.0に調整し、次いでその溶液を20倍に希釈することにより調製した。
前記オリゴヌクレオチド類似体を水に溶解させて、水溶液を調製し、その水溶液を、波長260nmでの吸光度(Abs260)が、吸光度計の有効範囲になるように希釈した。光路長(l)1cmの吸光度測定用石英セルを用い、室温にてAbs260を測定した。OD260値の計算には以下の式(1)を用いて算出した。
OD260(ε・M・mL-1)=Abs260(ε・cm・M)×V-1(mL)×l-1(cm) (1)
前記式(1)中、Abs260は、前記オリゴヌクレオチド類似体溶液の波長260nmにおける吸光度を示し、Vは溶液の全量を示し、lは光路長を示し、Mはモル濃度を示す。
前記式(1)中、前記オリゴヌクレオチド類似体のモル吸光係数ε260は、以下の式(2)を用いて算出した。
ε=2{ε(N1pN2)+ε(N2pN3)+・・・+ε(Nn-1pNn)}−{ε(N2)+ε(N3)+・・・+ε(Nn-1)} (2)
前記式(2)中、ε(Nn)はある核酸Nnのε260を示し、ε(Nn-1pNn)はある核酸二量体Nn-1pNnのε260を示す。
C=Abs260×ε260 -1×l-1 (3)
前記式(3)中、Abs260、ε260、およびlは、前記のとおりである。
実施例6で製造した二本鎖オリゴヌクレオチド類似体および天然型の二本鎖オリゴヌクレオチドについて、測定したそれぞれのTm値を、以下の表3および図1に示す。それぞれの二本鎖の濃度は3μMになるように調整し,測定用緩衝液(10mMのNaH2PO4−Na2HPO4,100mMのNaCl(pH7.0)、(200μL)に溶解させ、95℃で3分間加熱した。その後,1時間放置し混合物を常温に戻した。その混合物のうち150μLを専用セルに入れ測定した。なお、天然型の二本鎖オリゴヌクレオチドの配列は、以下の式に示すとおりである(配列番号5および6)。この二本鎖オリゴヌクレオチドは、Renilla(ルシフェラーゼ)の19塩基配列の3’末端にTTを付加したものであり、siRNAである。
HeLa細胞(4000セル/mL)を96ウェルプレートの各ウェルに100μLずつ入れ、24時間培養した。実施例5で製造した二本鎖オリゴヌクレオチド類似体を、培地(OPTI−MEM)各量、0.2μg/μL psi−CHECK(ホタル、Renilla各々の配列を持つベクター)1μL、transfast(トランスフェクション試薬)3μLを総量350μLになるように混合した。培地を吸い出した96ウェルプレートの各ウェルに前記二本鎖オリゴヌクレオチドの混合液(35μL)を入れ、1時間後培地を100μL加えて24時間培養した。前記ウェル中にデュアル−グロ(Dual glo)基質(ホタルルシフェラーゼの基質)24μLを加え、発光測定用の96ウェルプレートにサンプルを移した。プレートを10分放置後、ホタル・ルシフェラーゼを測定した。その後、ウェルにストップ・アンド・グロ(Stop and glo)基質(24μL)を加え、10分放置た。その後、ウェルのRenillaルシフェラーゼを測定した。Renillaルシフェラーゼの値は、ホタル・ルシフェラーゼの値で割り、コントロールに対する%を用いて比較した。なお、ルシフェラーゼの測定には、Luminescenser JNRIIを使用した。実施例5で製造した二本鎖オリゴヌクレオチド
類似体の代わりに、天然型の二本鎖オリゴヌクレオチド類似体をコントロールとして用いて同様にアッセイした。その結果を図2(a)に示す。図2(a)中、2本のバーのうち左が天然型の二本鎖オリゴヌクレオチド類似体を用いた場合、右が実施例5で製造した二本鎖オリゴヌクレオチド類似体を用いた場合の結果である。なお、天然型の二本鎖オリゴヌクレオチド類似体の配列は、以下の式に示すとおりである(配列番号7および8)。この二本鎖オリゴヌクレオチドは、Renilla(ルシフェラーゼ)の19塩基配列の3’末端にTを付加したものであり、siRNAである。
一本鎖オリゴヌクレオチド類似体のエキソヌクレアーゼ耐性の評価
実施例7で得られた配列番号2からなる一本鎖オリゴヌクレオチド類似体、その天然型の一本鎖オリゴヌクレオチドの、エキソヌクレアーゼ耐性を評価した。エキソヌクレアーゼとしては、ヘビ毒ホスホロジエステラーゼ(SVP)を使用した。SVPは、リン酸ジエステル結合を選択的に切断しオリゴヌクレオチドを5’−モノリン酸ヌクレオチドに分解する。
一本鎖オリゴヌクレオチド類似体 4μL
(最終濃度10μM)
緩衝液(250mM Tris-HCl、50mM MgCl2(pH7.0)) 6μL
1units/mL SVP水溶液 4μL
滅菌水 26μL
計 40μL
一本鎖オリゴヌクレオチド 4μL
(最終濃度10μM)
緩衝液(250mM Tris-HCl、50mM MgCl2(pH7.0)) 6μL
1units/mL SVP水溶液 4μL
滅菌水 26μL
計 40μL
配列番号2 オリゴヌクレオチド類似体
配列番号3 オリゴヌクレオチド類似体
配列番号4 オリゴヌクレオチド類似体
配列番号5 オリゴヌクレオチド類似体
配列番号6 オリゴヌクレオチド類似体
配列番号7 オリゴヌクレオチド類似体
配列番号8 オリゴヌクレオチド類似体
Claims (8)
- 前記式(I)中、前記脂溶性残基が、式−O−C(=O)−R21、−O−(CH2)X−R22、−O−R23および−NH−R24からなる群から選択される請求項1に記載のオリゴヌクレオチド類似体またはその塩。
前記式中、R21は、アリール、置換されたアリール、アルキル、または置換されたアルキルであり、
R22は、アリールまたは置換されたアリールであり、
R23は、アルキルまたは置換されたアルキルであり、
R24は、アリール、置換されたアリール、アルキル、または置換されたアルキルであり、
xは1〜3の整数である。 - 前記オリゴヌクレオチド類似体が、二本鎖形成能を有する請求項1または2に記載のオリゴヌクレオチド類似体またはその塩。
- 前記オリゴヌクレオチド類似体が、ヌクレアーゼ耐性である請求項1〜3のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド類似体またはその塩。
- オリゴヌクレオチドを含む遺伝子発現抑制剤であって、前記オリゴヌクレオチドが、請求項1〜4のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド類似体またはその塩である遺伝子発現抑制剤。
- 遺伝子発現に伴う疾患を治療するための医薬組成物であって、
前記医薬組成物が、請求項5に記載の遺伝子発現抑制剤を含む医薬組成物。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド類似体を含む検査キットであって、
前記オリゴヌクレオチド類似体が、検体中の遺伝子とハイブリッド形成することにより、前記遺伝子が検査される検査キット。 - 請求項7に記載の検査キットであり、前記検査キットが、DNAチップであるキット。
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