JP6868541B2 - Modified nucleosides or modified nucleotides - Google Patents

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Description

背景
発明の分野
本明細書に記載するいくつかの実施形態は、3’−ヒドロキシ保護基を含む修飾されたヌクレオチドまたはヌクレオシド、およびポリヌクレオチド配列決定方法における該ヌクレオチドまたはヌクレオシドの使用に関する。本明細書に記載するいくつかの実施形態は、3’−ヒドロキシ保護したヌクレオチドまたはヌクレオシドを調製する方法に関する。
Background Some embodiments described herein relate to modified nucleotides or nucleosides containing 3'-hydroxy protecting groups, and the use of the nucleotides or nucleosides in polynucleotide sequencing methods. Some embodiments described herein relate to methods of preparing 3'-hydroxyprotected nucleotides or nucleosides.

関連技術の記載
分子の研究の進歩は、一部は、分子または分子の生物学的反応を特徴づけるのに使用される技術の改良によってもたらされてきた。特に、核酸であるDNAおよびRNAの研究は、配列分析におよびハイブリッド形成事象の研究に使用される技術を開発することによって利益を受けてきた。
Description of Related Techniques Advances in molecular research have been, in part, brought about by improvements in the techniques used to characterize molecules or their biological reactions. In particular, the study of nucleic acids DNA and RNA has benefited by developing techniques used in sequence analysis and in the study of hybrid formation events.

核酸研究を改良してきた技術の一例は、作製された固定した核酸のアレイの開発である。これらのアレイは典型的には、固体支持材料上に固定したポリヌクレオチドの高密度マトリックスからなる。例えば、Fodorら、Trends Biotech.12:19〜26、1994を参照のこと。この文献は、マスクによって保護されているが、適切に修飾されたヌクレオチドホスホルアミダイトの結合を許容するよう規定された領域で曝露されている、化学的に増感されたガラス表面を用いて核酸をアセンブリする方法を記載している。作製されたアレイはまた、事前に決めておいた位置で固体支持体上に既知のポリヌクレオチドを「点形成する」技術によって製造することができる(例えば、Stimpsonら、Proc.Natl.Acad.Sci.92:6379〜6383、1995)。 One example of a technique that has improved nucleic acid research is the development of an array of immobilized nucleic acids produced. These arrays typically consist of a dense matrix of polynucleotides immobilized on a solid support material. For example, Fodor et al., Trends Biotech. See 12: 19-26, 1994. This document is a nucleic acid using a chemically sensitized glass surface that is protected by a mask but exposed in a region defined to allow binding of properly modified nucleotide phosphoramidite. Describes how to assemble. The prepared array can also be produced by a technique of "pointing" known polynucleotides on a solid support at predetermined positions (eg, Simpson et al., Proc. Natl. Acad. Sci). .92: 6379-6383, 1995).

アレイに結合した核酸のヌクレオチド配列を決定する1つの方法は、「合成による配列決定」または「SBS」と呼ばれる。DNAの配列を決定するためのこの技術は、理想的には、配列決定中の核酸とは反対側の正しい相補的ヌクレオチドの制御された(すなわち、一度に1つの)取り込みを必要とする。このことによって、各ヌクレオチド残基が一度に1つ配列決定されるため、複数サイクルにおいてヌクレオチドを付加することによる正確な配列決定が可能となり、したがって、制御されていない一連の取り込みが生じることを防止する。取り込まれたヌクレオチドは、標識部分の除去およびその後の次のラウンドの配列決定の前に、該ヌクレオチドに結合する適切な標識を用いて読み取られる。 One method of determining the nucleotide sequence of nucleic acids bound to an array is called "synthetic sequencing" or "SBS". This technique for sequencing DNA ideally requires controlled (ie, one at a time) uptake of the correct complementary nucleotides opposite the nucleic acid being sequenced. This allows each nucleotide residue to be sequenced one at a time, allowing accurate sequencing by adding nucleotides in multiple cycles, thus preventing an uncontrolled sequence of uptake. To do. The incorporated nucleotide is read with a suitable label that binds to the nucleotide prior to removal of the labeled moiety and subsequent sequencing of the next round.

単一の取り込みのみが生じることを確実にするために、構造修飾(「保護基」)が、成長している鎖に付加される各標識されたヌクレオチドに付加され、ヌクレオチドが1つだけ取り込まれることを確実にする。保護基を有するヌクレオチドが付加された後、次に保護基は、配列決定中のDNAの完全性を妨げない反応条件下で除去される。次に、配列決定サイクルは、次の保護され標識されたヌクレオチドの取り込みを続行することができる。 To ensure that only a single uptake occurs, structural modifications (“protecting groups”) are added to each labeled nucleotide added to the growing strand, and only one nucleotide is taken up. Make sure that. After the nucleotide with the protecting group is added, the protecting group is then removed under reaction conditions that do not interfere with the integrity of the DNA during sequencing. The sequencing cycle can then continue uptake of the next protected and labeled nucleotide.

DNA配列決定において有用であるために、ヌクレオチド、より一般的にはヌクレオチドトリホスフェートは、概して、ヌクレオチド上の塩基が一度付加されたとき、ヌクレオチドをポリヌクレオチド鎖に取り込むのに使用されるポリメラーゼが複製し続けることを防止するような3’−ヒドロキシ保護基を必要とする。ヌクレオチドに付加することができ、かつ依然として適切であり得る基の種類には、多くの制限がある。保護基は、ポリヌクレオチド鎖への損傷を生じることなく糖部分から容易に除去できるとともに、同時に追加的なヌクレオチド分子がポリヌクレオチド鎖に付加されることを防止すべきである。さらに、修飾されたヌクレオチドは、該ヌクレオチドをポリヌクレオチド鎖に取り込むのに使用されるポリメラーゼまたは他の適切な酵素によって許容される必要がある。理想的な保護基はそれゆえ、長期間の安定性を呈し、ポリメラーゼ酵素によって効率的に取り込まれ、二次的なもしくはさらなるヌクレオチドの取り込みの遮断を生じ、ポリヌクレオチド構造に対する損傷を生じない温和な条件下(好ましくは水性条件下)で除去される能力を有する。
可逆的保護基は、以前に記載されている。例えばMetzkerら(Nucleic Acids Research、22(20):4259〜4267、1994)は、8個の3’修飾した2−デオキシリボヌクレオシド5’−トリホスフェート(3’修飾したdNTP)の合成および使用、ならびに取り込み活性についての2つのDNAテンプレートアッセイにおける検査を開示している。WO2002/029003は、ポリメラーゼ反応において成長中のDNA鎖上で3’−OH基をキャッピングするためのアリル保護基の使用を含み得る配列決定方法を記載している。
加えて、本発明者らは、その全体が参照により本明細書により組み込まれる国際出願公開WO2004/018497号において、いくつかの可逆的保護基の開発、およびDNA適合条件下でそれらを脱保護する方法を既に報告した。
To be useful in DNA sequencing, nucleotides, more generally nucleotide triphosphates, are generally replicated by the polymerase used to incorporate the nucleotide into the polynucleotide chain once the base on the nucleotide has been added. It requires a 3'-hydroxy protecting group that prevents it from continuing. There are many restrictions on the types of groups that can be added to nucleotides and may still be suitable. The protecting group should be easily removed from the sugar moiety without causing damage to the polynucleotide chain and at the same time prevent additional nucleotide molecules from being added to the polynucleotide chain. In addition, the modified nucleotide needs to be tolerated by the polymerase or other suitable enzyme used to incorporate the nucleotide into the polynucleotide chain. The ideal protecting group therefore exhibits long-term stability, is efficiently taken up by the polymerase enzyme, results in blockage of secondary or additional nucleotide uptake, and is mild without damage to the polynucleotide structure. It has the ability to be removed under conditions (preferably under aqueous conditions).
Reversible protecting groups have been previously described. For example, Metsker et al. (Nucleic Acids Research, 22 (20): 4259-4267, 1994) have synthesized and used eight 3'modified 2-deoxyribonucleoside 5'-triphosphates (3'modified dNTPs), as well as We disclose tests in two DNA template assays for uptake activity. WO2002/029003 describes a sequencing method that may include the use of an allyl protecting group to cap the 3'-OH group on the growing DNA strand in the polymerase reaction.
In addition, we develop some reversible protecting groups and deprotect them under DNA compatible conditions in WO 2004/018497, which is incorporated herein by reference in its entirety. I have already reported the method.

国際公開第2002/029003号International Publication No. 2002/029003 国際公開第2004/018497号International Publication No. 2004/018497

Fodorら、Trends Biotech.12:19〜26、1994Fodor et al., Trends Biotechnology. 12: 19-26, 1994 Stimpsonら、Proc.Natl.Acad.Sci.92:6379〜6383、1995Simpson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 6379-6383, 1995 Metzkerら(Nucleic Acids Research、22(20):4259〜4267、1994)Metsker et al. (Nucleic Acids Research, 22 (20): 4259-4267, 1994)

要旨
本明細書に記載するいくつかの実施形態は、プリン塩基またはピリミジン塩基と、3’−炭素原子に共有結合した構造−O−C(R)を形成する除去可能な3’−ヒドロキシ保護基を有するリボースまたはデオキシリボースの糖部分とを含む、修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子に関し、ここで、
Rは、水素、−C(R(R、−C(=O)OR、−C(=O)NR、−C(RO(CHNRおよび−C(RO−Ph−C(=O)NR1011からなる群から選択され、
各RおよびRは、水素、任意に置換されたアルキル、またはハロゲンから独立して選択され、
は、水素または必要に応じて置換されたアルキルから選択され、
各RおよびRは、水素、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、または必要に応じて置換されたアラルキルから独立して選択され、
各RおよびRは、水素、必要に応じて置換されたアルキル、またはハロゲンから選択され、
各R、R、R10およびR11は、水素、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、または必要に応じて置換されたアラルキルから独立して選択され、
mは、0〜3の整数であり、かつ
nは、0〜3の整数であり、但し、m+nの合計は3に等しく、かつ
pは、0〜6の整数であり、但し、
およびRは両方ともハロゲンであることはできず、かつ
少なくとも1つのRは水素ではない。
Abstract Some embodiments described herein are removable 3'-forming a structure-OC (R) 2 N 3 covalently attached to a 3'-carbon atom with a purine or pyrimidine base. Here, with respect to a modified nucleotide molecule or a modified nucleoside molecule, including a sugar moiety of ribose or deoxyribose having a hydroxy protecting group.
R is hydrogen, -C (R 1 ) m (R 2 ) n , -C (= O) OR 3 , -C (= O) NR 4 R 5 , -C (R 6 ) 2 O (CH 2 ) Selected from the group consisting of p NR 7 R 8 and -C (R 9 ) 2 O-Ph-C (= O) NR 10 R 11.
Each R 1 and R 2 is selected independently of hydrogen, optionally substituted alkyl, or halogen.
R 3 is selected from hydrogen or optionally substituted alkyl,
Each R 4 and R 5 is independent of hydrogen, optionally substituted alkyl, optionally substituted aryl, optionally substituted heteroaryl, or optionally substituted aralkyl. Selected
Each R 6 and R 9 is selected from hydrogen, optionally substituted alkyl, or halogen.
Each R 7 , R 8 , R 10 and R 11 can be hydrogen, optionally substituted alkyl, optionally substituted aryl, optionally substituted heteroaryl, or optionally substituted. Selected independently of the Aryl Kills
m is an integer from 0 to 3 and n is an integer from 0 to 3, where the sum of m + n is equal to 3 and p is an integer from 0 to 6.
Neither R 1 nor R 2 can be halogen, and at least one R is not hydrogen.

本明細書に記載するいくつかの実施形態は、本明細書に記載する修飾されたヌクレオチド分子を成長中の相補的なポリヌクレオチドに取り込む工程を含む、配列決定反応における標的一本鎖ポリヌクレオチドと相補的な成長中のポリヌクレオチドを調製する方法に関し、ここで、修飾されたヌクレオチドの取り込みは、成長中の相補的なポリヌクレオチドへのいかなるその後のヌクレオチドの導入も防止する。 Some embodiments described herein include a step of incorporating the modified nucleotide molecules described herein into a growing complementary polynucleotide with a target single-stranded polynucleotide in a sequencing reaction. With respect to methods of preparing complementary growing polynucleotides, the incorporation of modified nucleotides here prevents the introduction of any subsequent nucleotides into the growing complementary polynucleotide.

本明細書に記載するいくつかの実施形態は、相補的なヌクレオチドの連続的な取り込みをモニターする工程であって、ここで、取り込まれる少なくとも1つの相補的なヌクレオチドは、本明細書に記載する修飾されたヌクレオチド分子である工程、および修飾されたヌクレオチド分子のアイデンティティーを検出する工程を含む、標的一本鎖ポリヌクレオチドの配列を決定するための方法に関する。いくつかの実施形態において、修飾されたヌクレオチド分子の取り込みは、末端トランスフェラーゼ、末端ポリメラーゼまたは逆転写酵素によって達成される。 Some embodiments described herein are steps of monitoring the continuous uptake of complementary nucleotides, wherein at least one complementary nucleotide incorporated herein is described herein. It relates to a method for sequencing a target single-stranded polynucleotide, comprising the steps of being a modified nucleotide molecule and detecting the identity of the modified nucleotide molecule. In some embodiments, uptake of the modified nucleotide molecule is achieved by terminal transferase, terminal polymerase or reverse transcriptase.

本明細書に記載するいくつかの実施形態は、本明細書に記載する複数の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子、およびそのための包装材料を含むキットに関する。いくつかの実施形態において、修飾されたヌクレオチドのアイデンティティーは、塩基に結合した検出可能な標識を検出することによって決定される。いくつかのこのような実施形態において、3’−ヒドロキシ保護基および検出可能な標識は、次の相補的なヌクレオチドを導入する前に除去される。いくつかのこのような実施形態において、3’−ヒドロキシ保護基および検出可能な標識は、単一工程の化学反応において除去される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
プリン塩基またはピリミジン塩基と、3’−炭素原子に共有結合した構造−O−C(R)を形成する除去可能な3’−ヒドロキシ保護基を有するリボースまたはデオキシリボースの糖部分とを含む修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子であって、ここで
Rは、水素、−C(R(R、−C(=O)OR、−C(=O)NR、−C(RO(CHNRおよび−C(RO−Ph−C(=O)NR1011からなる群から選択され、
各RおよびRは、水素、必要に応じて置換されたアルキル、またはハロゲンから独立して選択され、
は、水素または必要に応じて置換されたアルキルから選択され、
各RおよびRは、水素、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、または必要に応じて置換されたアラルキルから独立して選択され、
各RおよびRは、水素、必要に応じて置換されたアルキル、またはハロゲンから選択され、
各R、R、R10およびR11は、水素、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、または必要に応じて置換されたアラルキルから独立して選択され、
mは、0〜3の整数であり、
nは、0〜3の整数であり、但し、m+nの合計は3に等しく、かつ
pは、0〜6の整数であり、但し、
およびRは両方ともハロゲンであることはできず、かつ
少なくとも1つのRは水素ではない、修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目2)
Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(R(Rである、項目1に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目3)
−C(R(Rが、−CHF、−CHF、−CHClまたは−CHClから選択される、項目1または2に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目4)
−C(R(Rが−CHFである、項目1〜3のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目5)
−C(R(Rが−CHFである、項目1〜3のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目6)
Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(=O)ORである、項目1に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目7)
が水素である、項目6に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目8)
Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(=O)NRである、項目1に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目9)
およびRが両方とも水素である、項目1または8に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目10)
が水素であり、RがC1−6アルキルである、項目1または8に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目11)
およびRが両方ともC1−6アルキルである、項目1または8に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目12)
Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(RO(CHNRである、項目1に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。(項目13)
が両方とも水素である、項目1または12に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目14)
およびRが両方とも水素である、項目1、12および13のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目15)
pが0である、項目1および12〜14のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目16)
pが6である、項目1および12〜14のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目17)
Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(RO−Ph−C(=O)NR1011である、項目1に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目18)
が両方とも水素である、項目1または17に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目19)
10およびR11が両方とも水素である、項目1、17および18のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目20)
10が水素であり、R11がアミノ置換アルキルである、項目1、17および18のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目21)
前記3’−ヒドロキシ保護基が、ホスフィンを用いた脱保護反応において除去される、項目1〜14のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目22)
前記ホスフィンが、トリス(ヒドロキシメチル)ホスフィン(THP)である、項目21に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目23)
前記塩基が、切断可能なリンカーまたは切断不可能なリンカーを介して検出可能な標識に結合している、項目1〜22のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目24)
前記3’−ヒドロキシ保護基が、切断可能なリンカーまたは切断不可能なリンカーを介して検出可能な標識に結合している、項目1〜22のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目25)
前記リンカーが切断可能である、項目23または24に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目26)
前記検出可能な標識がフルオロフォアである、項目23〜25のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目27)
前記リンカーは、酸に不安定であるか、光に不安定であるか、またはジスルフィド結合を含有する、項目23〜26のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子。
(項目28)
配列決定反応における標的一本鎖ポリヌクレオチドと相補的な成長中のポリヌクレオチドを調製する方法であって、項目1〜27のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子を該成長中の相補的なポリヌクレオチドに取り込む工程を含み、ここで、該修飾されたヌクレオチドの取り込みは、該成長中の相補的なポリヌクレオチドへのいかなるその後のヌクレオチドの導入も防止する、方法。
(項目29)
前記修飾されたヌクレオチド分子の組み込みが、末端トランスフェラーゼ、末端ポリメラーゼまたは逆転写酵素によって達成される、項目28に記載の方法。
(項目30)
標的一本鎖ポリヌクレオチドの配列を決定するための方法であって、
相補的なヌクレオチドの連続的な取り込みをモニターする工程であって、ここで、取り込まれる少なくとも1つの相補的なヌクレオチドが、項目23〜27のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子である工程、および
該修飾されたヌクレオチド分子のアイデンティティーを検出する工程
を含む、方法。
(項目31)
前記修飾されたヌクレオチドのアイデンティティーが、前記塩基に結合した前記検出可能な標識を検出することによって判定される、項目30に記載の方法。
(項目32)
前記3’−ヒドロキシ保護基および前記検出可能な標識が、次の相補的なヌクレオチドを導入する前に除去される、項目30または31に記載の方法。
(項目33)
前記3’−ヒドロキシ保護基および前記検出可能な標識が、単一工程の化学反応において除去される、項目32に記載の方法。
(項目34)
項目1〜27のいずれか一項に記載の複数の修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子と、そのための包装材料とを含む、キット。
(項目35)
酵素と、該酵素の作用に適した緩衝液とをさらに含む、項目34に記載のキット。
Some embodiments described herein relate to kits comprising the plurality of modified nucleotide molecules or modified nucleoside molecules described herein, and packaging materials for them. In some embodiments, the identity of the modified nucleotide is determined by detecting a detectable label attached to a base. In some such embodiments, the 3'-hydroxy protecting group and the detectable label are removed prior to the introduction of the next complementary nucleotide. In some such embodiments, the 3'-hydroxy protecting group and the detectable label are removed in a single step chemical reaction.
The present invention provides, for example,:
(Item 1)
A purine base or a pyrimidine base and a sugar moiety of ribose or deoxyribose having a removable 3'-hydroxy protective group that forms a structure-OC (R) 2 N 3 covalently bonded to a 3'-carbon atom. A modified nucleotide molecule or a modified nucleoside molecule containing, where R is hydrogen, -C (R 1 ) m (R 2 ) n , -C (= O) OR 3 , -C (= O). ) NR 4 R 5 , -C (R 6 ) 2 O (CH 2 ) p NR 7 R 8 and -C (R 9 ) 2 O-Ph-C (= O) NR 10 R 11 selected from the group ,
Each R 1 and R 2 is selected independently of hydrogen, optionally substituted alkyl, or halogen.
R 3 is selected from hydrogen or optionally substituted alkyl,
Each R 4 and R 5 is independent of hydrogen, optionally substituted alkyl, optionally substituted aryl, optionally substituted heteroaryl, or optionally substituted aralkyl. Selected
Each R 6 and R 9 is selected from hydrogen, optionally substituted alkyl, or halogen.
Each R 7 , R 8 , R 10 and R 11 can be hydrogen, optionally substituted alkyl, optionally substituted aryl, optionally substituted heteroaryl, or optionally substituted. Selected independently of the Aryl Kills
m is an integer from 0 to 3 and
n is an integer from 0 to 3, where the sum of m + n is equal to 3 and p is an integer from 0 to 6.
Both R 1 and R 2 cannot be halogen, and at least one R is a modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule that is not hydrogen.
(Item 2)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1, wherein one of R is hydrogen and the other R is -C (R 1 ) m (R 2 ) n.
(Item 3)
The modified nucleotide molecule or modification according to item 1 or 2, wherein -C (R 1 ) m (R 2 ) n is selected from -CHF 2 , -CH 2 F, -CHCl 2 or -CH 2 Cl. Nucleoside molecule.
(Item 4)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1-3, wherein −C (R 1 ) m (R 2 ) n is −CHF 2.
(Item 5)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1-3, wherein -C (R 1 ) m (R 2 ) n is -CH 2 F.
(Item 6)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1, wherein one of R is hydrogen and the other R is -C (= O) OR 3.
(Item 7)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 6, wherein R 3 is hydrogen.
(Item 8)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1, wherein one of R is hydrogen and the other R is -C (= O) NR 4 R 5.
(Item 9)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1 or 8, wherein both R 4 and R 5 are hydrogen.
(Item 10)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1 or 8, wherein R 4 is hydrogen and R 5 is C 1-6 alkyl.
(Item 11)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1 or 8, wherein both R 4 and R 5 are C 1-6 alkyl.
(Item 12)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside according to item 1, wherein one of R is hydrogen and the other R is -C (R 6 ) 2 O (CH 2 ) p NR 7 R 8. molecule. (Item 13)
R 6 are both hydrogen, modified nucleotide molecule or modified nucleosides molecule of claim 1 or 12.
(Item 14)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1, 12 and 13, wherein both R 7 and R 8 are hydrogen.
(Item 15)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1 and 12-14, wherein p is 0.
(Item 16)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1 and 12-14, wherein p is 6.
(Item 17)
The modified nucleotide molecule or modification according to item 1, wherein one of R is hydrogen and the other R is -C (R 9 ) 2 O-Ph-C (= O) NR 10 R 11. Nucleoside molecule.
(Item 18)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 1 or 17, wherein R 9 is both hydrogen.
(Item 19)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1, 17 and 18, wherein both R 10 and R 11 are hydrogen.
(Item 20)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of any one of items 1, 17 and 18, wherein R 10 is hydrogen and R 11 is an amino-substituted alkyl.
(Item 21)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule according to any one of items 1 to 14, wherein the 3'-hydroxy protecting group is removed in a deprotection reaction using phosphine.
(Item 22)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 21, wherein the phosphine is tris (hydroxymethyl) phosphine (THP).
(Item 23)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of any one of items 1-22, wherein the base is attached to a detectable label via a cleavable or non-cleavable linker. ..
(Item 24)
The modified nucleotide molecule of any one of items 1-22, wherein the 3'-hydroxy protecting group is attached to a detectable label via a cleavable or non-cleavable linker. A modified nucleoside molecule.
(Item 25)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of item 23 or 24, wherein the linker is cleavable.
(Item 26)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of any one of items 23-25, wherein the detectable label is a fluorophore.
(Item 27)
The modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule of any one of items 23-26, wherein the linker is acid-labile, light-labile, or contains a disulfide bond. ..
(Item 28)
A method for preparing a growing polynucleotide complementary to a target single-stranded polynucleotide in a sequencing reaction, wherein the modified nucleotide molecule according to any one of items 1 to 27 is complemented during the growth. A method comprising the step of incorporating into a specific polynucleotide, wherein the incorporation of the modified nucleotide prevents the subsequent introduction of any subsequent nucleotide into the growing complementary polynucleotide.
(Item 29)
28. The method of item 28, wherein integration of the modified nucleotide molecule is achieved by terminal transferase, terminal polymerase or reverse transcriptase.
(Item 30)
A method for sequencing a target single-stranded polynucleotide,
A step of monitoring the continuous uptake of complementary nucleotides, wherein at least one complementary nucleotide incorporated is the modified nucleotide molecule of any one of items 23-27. A method comprising a step and a step of detecting the identity of the modified nucleotide molecule.
(Item 31)
30. The method of item 30, wherein the identity of the modified nucleotide is determined by detecting the detectable label attached to the base.
(Item 32)
30 or 31. The method of item 30 or 31, wherein the 3'-hydroxy protecting group and the detectable label are removed prior to introducing the next complementary nucleotide.
(Item 33)
32. The method of item 32, wherein the 3'-hydroxy protecting group and the detectable label are removed in a single step chemical reaction.
(Item 34)
A kit comprising a plurality of modified nucleotide molecules or modified nucleoside molecules according to any one of items 1-27, and a packaging material for the same.
(Item 35)
34. The kit of item 34, further comprising an enzyme and a buffer suitable for the action of the enzyme.

図1Aは、種々の3’−OH保護基を図示する。FIG. 1A illustrates various 3'-OH protecting groups.

図1Bは、種々の3’−OH保護基の熱安定性を図示した。FIG. 1B illustrates the thermal stability of various 3'-OH protecting groups.

図2Aは、3つの異なる3’−OH保護基の脱保護速度曲線を図示する。FIG. 2A illustrates the deprotection rate curves of three different 3'-OH protecting groups.

図2Bは、3つの異なる3’−OH保護基の脱保護半減期のチャートを示す。FIG. 2B shows a chart of the deprotection half-lives of three different 3'-OH protecting groups.

図3は、比較における熱安定性の3’−OH保護基および標準的な保護基を有する種々の修飾されたヌクレオチドの位相化(phasing)値および前位相化(prephasing)値を示す。FIG. 3 shows the phased and prephased values of various modified nucleotides with 3'-OH protecting groups and standard protecting groups for thermal stability in comparison.

図4Aは、取り込み混合物(IMX)におけるmono−F ffNs−A異性体の2×400bp配列決定データを示す。FIG. 4A shows 2 × 400 bp sequencing data for the mono-F ffNs-A isomer in the uptake mixture (IMX).

図4Bは、取り込み混合物(IMX)におけるmono−F ffNs−B異性体の2×400bp配列決定データを示す。FIG. 4B shows 2 × 400 bp sequencing data for the mono-F ffNs-B isomer in the uptake mixture (IMX).

詳細な説明
一実施形態は、3’−OH保護基を含む修飾されたヌクレオチドまたはヌクレオシドである。一実施形態において、3’−OH保護基は、モノフルオロメチル置換したアジドメチル保護基である。別の実施形態において、3’−OH保護基は、C−アミド置換したアジドメチル保護基である。さらに別の実施形態は、ジフルオロメチル置換したアジドメチル3’−OH保護基を有する修飾されたヌクレオチドに関する。
定義
Detailed Description One embodiment is a modified nucleotide or nucleoside containing a 3'-OH protecting group. In one embodiment, the 3'-OH protecting group is a monofluoromethyl-substituted azidomethyl protecting group. In another embodiment, the 3'-OH protecting group is a C-amide substituted azidomethyl protecting group. Yet another embodiment relates to a modified nucleotide having a difluoromethyl-substituted azidomethyl 3'-OH protecting group.
Definition

別段の定義がない限り、本明細書で使用する技術用語および科学用語はすべて、当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。用語「を含んでいる(including)」ならびに「を含む(include)」、「を含む(includes)」および「を含んだ(included)」などの他の形態の使用は、限定的でない。用語「を有している(having)」、ならびに「を有する(have)」、「を有する(has)」、および「を有した(had)」などの他の形態の使用は、限定的でない。本明細書で使用する場合、移行句(transitional phrase)においても特許請求の範囲の本文においても、用語「を含む(comprise(s))」および「を含んでいる(comprising)」は、解放端の意味を有するものとして解釈されるべきである。すなわち、上記の用語は、句「少なくとも有している(having at least)」または句「少なくとも含んでいる(including at least)」と同義に解釈されるべきである。例えば、プロセスとの関連で使用する場合、用語「を含んでいる(comprising)」は、該プロセスが少なくとも列挙された工程を含むが、追加的な工程を含むかもしれないことを意味する。化合物、組成物、またはデバイスとの関連で使用する場合、用語「を含んでいる(comprising)」は、該化合物、組成物、またはデバイスが少なくとも列挙された特徴または構成要素を含むが、追加的な特徴または構成要素も含むかもしれないことを意味する。 Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. The use of other forms such as the terms "include" and "include", "includes" and "included" is not limiting. The use of the terms "having" and other forms such as "having", "has", and "had" is not limiting. .. As used herein, in both the transitional phase and the body of the claims, the terms "comprise (s)" and "comprising" are open ends. Should be interpreted as having the meaning of. That is, the above term should be construed as synonymous with the phrase "at least having at last" or the phrase "at least including at last". For example, when used in the context of a process, the term "comprising" means that the process includes at least the listed steps, but may include additional steps. When used in the context of a compound, composition, or device, the term "comprising" includes, but additionally, the compound, composition, or device includes at least the listed features or components. Means that it may also contain various features or components.

本明細書で使用する場合、一般的な有機物の略語を次のとおり定義する。
Ac アセチル
AcO 無水酢酸
aq. 水性(aqueous)
Bn ベンジル
Bz ベンゾイル
BOCまたはBoc tert−ブトキシカルボニル
Bu n−ブチル
cat. 触媒的
Cbz カルボベンジルオキシ
℃ 摂氏温度
dATP デオキシアデノシントリホスフェート
dCTP デオキシシチジントリホスフェート
dGTP デオキシグアノシントリホスフェート
dTTP デオキシチミジントリホスフェート
ddNTP(s) ジデオキシヌクレオチド(類)
DBU 1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン
DCA ジクロロ酢酸
DCE 1,2−ジクロロエタン
DCM 塩化メチレン
DIEA ジイソプロピルエチルアミン
DMA ジメチルアセトアミド
DME ジメトキシエタン
DMF N,N’−ジメチルホルムアミド
DMSO ジメチルスルホキシド
DPPA ジフェニルホスホリルアジド
Et エチル
EtOAc 酢酸エチル
ffN 完全機能性ヌクレオチド
g グラム
GPC ゲル浸透クロマトグラフィー
hまたはhr 時間
iPr イソプロピル
KPi pH7.0の10mMリン酸カリウム緩衝液
KPS 過硫酸カリウム
IPA イソプロピルアルコール
IMX 取り込み混合物
LCMS 液体クロマトグラフィー−質量分析
LDA ジイソプロピルアミドリチウム
mまたはmin 分
mCPBA メタ−クロロペルオキシ安息香酸
MeOH メタノール
MeCN アセトニトリル
Mono−F −CH
Mono−F ffN アジドメチル3’−OH保護基のメチレン位において置換した−CHFを有する修飾されたヌクレオチド
mL ミリリットル
MTBE メチルtert−ブチルエーテル
NaN アジ化ナトリウム
NHS N−ヒドロキシスクシンイミド
PG 保護基
Ph フェニル
ppt 沈殿物
rt 室温
SBS 合成による配列決定
TEA トリエチルアミン
TEMPO (2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−イル)オキシル
TCDI 1,1’−チオカルボニルジイミダゾール
Tert、t 三級
TFA トリフルオロ酢酸
THF テトラヒドロフラン
TEMED テトラメチルエチレンジアミン
μL マイクロリットル
As used herein, common organic abbreviations are defined as follows:
Ac Acetyl Ac 2 O Acetic anhydride aq. Aqueous
Bn benzyl Bz benzoyl BOC or Boc tert-butoxycarbonyl Bun-butyl cat. Catalytic Cbz Carbobenzyloxy ° C. ° C. dATP Deoxyadenosine triphosphate dCTP Deoxycytidine triphosphate dGTP Deoxyguanosine triphosphate dTTP Deoxythymidine triphosphate ddNTP (s) Dideoxynucleotides (s)
DBU 1,8-diazabicyclo [5.4.0] Undec-7-ene DCA Dichloroacetate DCE 1,2-dichloroethane DCM Methylene chloride DIEA Diisopropylethylamine DMA dimethylacetonitrile DME dimethoxyethane DMF N, N'-dimethylformamide DMSO dimethylsulfoxide DPPA diphenylphosphoryl azide Et ethyl EtOAc Ethyl acetate ffN Fully functional nucleotide g ggram GPC gel permeation chromatography h or hr time iPr isopropyl KPi pH 7.0 10 mM potassium phosphate buffer KPS potassium persulfate IPA isopropyl alcohol IMX uptake mixture LCMS liquid Chromatography-mass spectrometry LDA diisopropylamide lithium m or min mCPBA meta-chloroperoxybenzoate MeOH methanol MeCN acetonitrile Mono-F-CH 2 F
Mono-F ffN Modified nucleotide with -CH 2 F substituted at the methylene position of the azidomethyl 3'-OH protecting group mL milliliter MTBE methyl tert-butyl ether NaN 3 sodium azide NHS N-hydroxysuccinimide PG protecting group Ph phenyl pt Precipitate rt Room temperature SBS synthesis sequencing TEA Triethylamine TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl) Oxyl TCDI 1,1'-thiocarbonyldiimidazole tert, t Tertiary TFA trifluoroacetic acid THF Tetrahydrofuran TEMPO tetramethylethylenediamine μL microliter

本明細書で使用する場合、用語「アレイ」とは、1つもしくはそれより多くの基質に結合している異なるプローブ分子の集団であって、この異なるプローブ分子が、相対的な位置に従って互いに区別することができるような、プルーブ分子の集団を指す。アレイには、基質上の異なるアドレス指定可能な位置に各々位置付けられる異なるプローブ分子が含まれ得る。あるいは、またはさらに、アレイは、異なるプローブ分子を各々担持する個別の基質を含むことができ、ここで、この異なるプローブ分子は、基質が結合している表面上の基質の位置、もしくは液体中の基質の位置によって識別することができる。個別の基質が表面上に位置付けられている例示的なアレイとして、例えば、米国特許第6,355,431B1号、US2002/0102578およびPCT公開WO00/63437号に記載されるような、ウェル中にビーズを含むものが挙げられるが、これに限定されない。液体アレイ(例えば、蛍光活性化細胞選別装置(FACS)などのマイクロ流体デバイスを用いたもの)中のビーズを区別するために本発明で使用することができる例示的なフォーマットは、例えば、米国特許第6,524,793号に記載されている。本発明において使用することができるアレイのさらなる例としては、米国特許第5,429,807号、第5,436,327号、第5,561,071号、第5,583,211号、第5,658,734号、第5,837,858号、第5,874,219号、第5,919,523号、第6,136,269号、第6,287,768号、第6,287,776号、第6,288,220号、第6,297,006号、第6,291,193号、第6,346,413号、第6,416,949号、第6,482,591号、第6,514,751号および第6,610,482号、ならびにWO93/17126、WO95/11995、WO95/35505、欧州特許第742 287号および欧州特許第799 897号に記載されるものが挙げられるが、これらに限定されない。 As used herein, the term "array" is a population of different probe molecules that are bound to one or more substrates, and the different probe molecules distinguish each other according to their relative position. Refers to a population of probe molecules that can be used. The array may contain different probe molecules, each located at a different addressable position on the substrate. Alternatively, or in addition, the array can include a separate substrate each carrying a different probe molecule, where the different probe molecule is the position of the substrate on the surface to which the substrate is attached, or in a liquid. It can be identified by the position of the substrate. Beads in wells, such as those described in US Pat. No. 6,355,431B1, US 2002/0102578 and PCT Publication WO 00/6437, as exemplary arrays in which the individual substrates are located on the surface. Includes, but is not limited to. An exemplary format that can be used in the present invention to distinguish beads in a liquid array (eg, using a microfluidic device such as a fluorescence activated cell sorter (FACS)) is, for example, a US patent. No. 6,524,793. Further examples of arrays that can be used in the present invention are US Pat. Nos. 5,429,807, 5,436,327, 5,561,071 and 5,583,211. 5,658,734, 5,837,858, 5,874,219, 5,919,523, 6,136,269, 6,287,768, 6,6 287,776, 6,288,220, 6,297,006, 6,291,193, 6,346,413, 6,416,949, 6,482 591, 6,514,751 and 6,610,482, and those described in WO93 / 17126, WO95 / 11995, WO95 / 35505, European Patent 742 287 and European Patent 799 897. However, the present invention is not limited to these.

本明細書で使用する場合、用語「共有結合した(covalently attached)」または「共有結合した(covalently bonded)」とは、原子間における電子対の共有を特徴とする化学結合の形成を指す。例えば、共有結合したポリマー被膜とは、他の手段、例えば付着または静電相互作用による表面への結合と比較して、基質の官能化した表面との化学結合を形成するポリマー被膜を指す。表面に共有結合したポリマーは、共有結合に加えた手段によって結合することもできることが認識される。 As used herein, the term "covalently attached" or "covalently bounded" refers to the formation of a chemical bond characterized by the sharing of electron pairs between atoms. For example, a covalently bonded polymer coating refers to a polymer coating that forms a chemical bond with a functionalized surface of a substrate as compared to other means, such as bonding to a surface by adhesion or electrostatic interaction. It is recognized that the polymer covalently attached to the surface can also be attached by means in addition to the covalent bond.

本明細書で使用する場合、あらゆる「R」基(例えば、R、R、R、R、R、R、およびRであるが、これらに限定されない)は、示される原子に結合することができる置換基を表す。R基は、置換されていても、非置換であってもよい。2つの「R」基が「一体となって」いると記載される場合、該R基および該R基が結合する原子は、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、または複素環を形成することができる。例えば、限定されないが、RおよびR、またはR、R、もしくはRと、これらが結合する原子とが「一体となって」いるまたは「互いに結合して」いると示される場合、それらは環を形成するように互いに共有結合していることを意味し、その一例を以下に示す。

Figure 0006868541
As used herein, all "R" groups (e.g., R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, and is a R 8, but not limited to) are shown Represents a substituent that can be attached to an atom. The R group may be substituted or unsubstituted. When two "R" groups are described as "integral", the R group and the atom to which the R group is attached can form a cycloalkyl, aryl, heteroaryl, or heterocycle. .. For example, if, but not limited to, R 2 and R 3 , or R 2 , R 3 , or R 4 and the atoms to which they bond are indicated to be "integral" or "bonded to each other." , They are covalently bonded to each other to form a ring, an example of which is shown below.
Figure 0006868541

基が「必要に応じて置換されて」いると記載される場合は常に、該基は、非置換であってもよく、または示される置換基のうちの1つもしくはそれより多くで置換されていてもよい。同様に、基が「非置換または置換」と記載される場合、置換されているとき、置換基は、1つもしくはそれより多くの示される置換基から選択されてよい。置換基が示されていない場合、示された「必要に応じて置換された」または「置換された」基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、ヘテロアラルキル、(ヘテロアリシクリル)アルキル、ヒドロキシ、保護されたヒドロキシル、アルコキシ、アリールオキシ、アシル、メルカプト、アルキルチオ、アリールチオ、シアノ、ハロゲン、チオカルボニル、O−カルバミル、N−カルバミル、O−チオカルバミル、N−チオカルバミル、C−アミド、N−アミド、S−スルホンアミド、N−スルホンアミド、C−カルボキシ、保護されたC−カルボキシ、O−カルボキシ、イソシアナト、チオシアナト、イソチオシアナト、ニトロ、シリル、スルフェニル、スルフィニル、スルホニル、ハロアルキル、ハロアルコキシ、トリハロメタンスルホニル、トリハロメタンスルホンアミド、アミノ、一置換アミノ基、二置換アミノ基、およびこれらの保護された誘導体を含むがそれらに限定されない官能基の群から個々にかつ独立して選択される1つもしくはそれより多くの基で、個々にかつ独立して置換されていてもよいことが意味される。 Whenever a group is described as being "substituted as needed", the group may be unsubstituted or substituted with one or more of the substituents shown. You may. Similarly, when a group is described as "unsubstituted or substituted", the substituent may be selected from one or more of the indicated substituents when substituted. If no substituent is indicated, the indicated "optionally substituted" or "substituted" groups are alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl, Heteroaricyclyl, aralkyl, heteroaralkyl, (heteroaricyclyl) alkyl, hydroxy, protected hydroxyl, alkoxy, aryloxy, acyl, mercapto, alkylthio, arylthio, cyano, halogen, thiocarbonyl, O-carbamyl, N-carbamyl , O-thiocarbamyl, N-thiocarbamyl, C-amide, N-amide, S-sulfonamide, N-sulfonamide, C-carboxy, protected C-carboxy, O-carboxy, isocyanato, thiocyanato, isothiocyanato, nitro, Functional groups including, but not limited to, silyl, sulfenyl, sulfinyl, sulfonyl, haloalkyl, haloalkoxy, trihalomethanesulfonyl, trihalomethanesulfonamide, amino, monosubstituted amino groups, disubstituted amino groups, and protected derivatives thereof. It is meant that one or more groups selected individually and independently from the group may be substituted individually and independently.

本明細書で使用する場合、「アルキル」とは、完全に飽和した(二重結合も三重結合もない)炭化水素基を含む直鎖または分岐鎖炭化水素鎖を指す。いくつかの実施形態において、アルキル基は、1〜20個の炭素原子を有してもよい(これが本明細書で現れる場合は常に、「1〜20」などの数値範囲は、終点(endpopint)を含む与えられた範囲における各整数を指し、例えば、「1〜20個の炭素原子」とは、該アルキル基は1個の炭素原子、2個の炭素原子、3個の炭素原子など、最多20個の(かつ20を含む)炭素原子からなっていてもよいことを意味するが、本定義はまた、数値範囲が指定されていない用語「アルキル」の出現時にもあてはまる)。アルキル基はまた、約7〜約10個の炭素原子を有する中程度のサイズのアルキルであってよい。アルキル基はまた、1〜6個の炭素原子を有する低級アルキルであってよい。化合物のアルキル基は、「C−Cアルキル」または類似の呼称で指定されてもよい。例に過ぎないが、「C−Cアルキル」は、アルキル鎖中に1〜4個の炭素原子がある、すなわち、該アルキル鎖がメチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、sec−ブチル、およびt−ブチルから選択されることを示す。典型的なアルキル基として、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert−ブチル、ペンチル、およびヘキシルが挙げられるが、決してこれらに限定されない。該アルキル基は、置換または非置換であってよい。 As used herein, "alkyl" refers to a straight or branched chain hydrocarbon chain containing fully saturated (no double or triple bonds) hydrocarbon groups. In some embodiments, the alkyl group may have 1 to 20 carbon atoms (whenever this appears herein, a numerical range such as "1 to 20" is the end point. Refers to each integer in a given range including, for example, "1 to 20 carbon atoms" means that the alkyl group has the largest number of carbon atoms, such as 1 carbon atom, 2 carbon atoms, and 3 carbon atoms. It means that it may consist of 20 (and including 20) carbon atoms, but this definition also applies with the advent of the term "alkyl" for which no numerical range is specified). The alkyl group may also be a medium sized alkyl having about 7 to about 10 carbon atoms. The alkyl group may also be a lower alkyl having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group of the compounds may be specified in the "C 1 -C 4 alkyl" or similar designations. By way of example only, "C 1 -C 4 alkyl" is from 1 to 4 carbon atoms in the alkyl chain, i.e., the alkyl chain is a methyl, ethyl, propyl, iso - propyl, n- butyl, Indicates that it is selected from iso-butyl, sec-butyl, and t-butyl. Typical alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, and hexyl. The alkyl group may be substituted or unsubstituted.

本明細書で使用する場合、「アルケニル」とは、直鎖または分岐鎖の炭化水素鎖において1つもしくはそれより多くの二重結合を含有するアルキル基を指す。アルケニル基は、非置換または置換されていてよい。 As used herein, "alkenyl" refers to an alkyl group containing one or more double bonds in a straight or branched hydrocarbon chain. The alkenyl group may be unsubstituted or substituted.

本明細書で使用する場合、「アルキニル」とは、直鎖または分岐鎖の炭化水素鎖において1つもしくはそれより多くの三重結合を含有するアルキル基を指す。アルキニル基は、非置換または置換されていてよい。 As used herein, "alkynyl" refers to an alkyl group containing one or more triple bonds in a straight or branched hydrocarbon chain. The alkynyl group may be unsubstituted or substituted.

本明細書で使用する場合、「シクロアルキル」とは、完全に飽和した(二重結合も三重結合もない)単環式または多環式の炭化水素環系を指す。2つもしくはそれより多くの環から構成される場合、該環は縮合した様式で互いに結合していてもよい。シクロアルキル基は、環の中に3〜10個の原子を含有することができる。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、環の中に3〜8個の原子を含有することができる。シクロアルキル基は非置換または置換されていてよい。典型的なシクロアルキル基として、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルが挙げられるが、決してこれらに限定されない。 As used herein, "cycloalkyl" refers to a fully saturated (no double or triple bond) monocyclic or polycyclic hydrocarbon ring system. When composed of two or more rings, the rings may be attached to each other in a condensed fashion. The cycloalkyl group can contain 3 to 10 atoms in the ring. In some embodiments, the cycloalkyl group can contain 3-8 atoms in the ring. The cycloalkyl group may be unsubstituted or substituted. Typical cycloalkyl groups include, but are by no means limited to, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, and cyclooctyl.

本明細書で使用する場合、「アリール」とは、その環のうちの少なくとも1つの全体にわたって完全に非局在化したπ電子系を有する炭素環式(すべて炭素)、単環式、または多環式の芳香環系(例えば、2つの炭素環式環が化学結合を共有する、縮合環系、架橋環系またはスピロ環系(例えば、1つもしくはそれより多くのアリール環とともに、1つもしくはそれより多くのアリール環もしくは非アリール環)が挙げられる)を指す。アリール基における炭素原子の数は、変化し得る。例えば、いくつかの実施形態において、アリール基は、C−C14アリール基、C−C10アリール基、またはCアリール基であることができる。アリール基の例としては、ベンゼン、ナフタレン、およびアズレンが挙げられるが、これらに限定されない。アリール基は、置換または非置換であってよい。 As used herein, "aryl" is a carbocyclic (all carbon), monocyclic, or polycyclic having a fully delocalized π-electron system throughout at least one of its rings. A cyclic aromatic ring system (eg, a fused ring system, a bridged ring system or a spiro ring system (eg, with one or more aryl rings, one or more) in which two carbocyclic rings share a chemical bond. More aryl or non-aryl rings) can be mentioned). The number of carbon atoms in an aryl group can vary. For example, in some embodiments, the aryl group may be a C 6 -C 14 aryl group, C 6 -C 10 aryl group or a C 6 aryl group. Examples of aryl groups include, but are not limited to, benzene, naphthalene, and azulene. The aryl group may be substituted or unsubstituted.

本明細書で使用する場合、「ヘテロシクリル」とは、少なくとも1つのヘテロ原子(例えば、O、N、S)を含む環系を指す。このような系は、不飽和であることができ、何らかの不飽和を含むことができ、または何らかの芳香族ポーションを含有することができ、もしくは全部芳香族であることができる。ヘテロシクリル基は、非置換または置換されていてよい。 As used herein, "heterocyclyl" refers to a ring system containing at least one heteroatom (eg, O, N, S). Such systems can be unsaturated, can contain some unsaturated, or can contain some aromatic potions, or can be all aromatic. The heterocyclyl group may be unsubstituted or substituted.

本明細書で使用する場合、「ヘテロアリール」とは、1つもしくはそれより多くのヘテロ原子、すなわち、窒素、酸素、および硫黄を含むがこれらに限定されない炭素以外の元素と、少なくとも1つの芳香環とを含有する単環式もしくは多環式の芳香環系(完全に非局在化したπ電子系を有する少なくとも1つの環を有する環系)を指す。ヘテロアリール基の環における原子の数は、変化し得る。例えば、いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、その環に4〜14個の原子を、その環に5〜10個の原子を、またはその環に5〜6個の原子を含有することができる。さらに、用語「ヘテロアリール」は、少2つの環(例えば、なくとも1つのアリール環および少なくとも1つのヘテロアリール環、または少なくとも2つのヘテロアリール環)が少なくとも1つの化学結合を共有する縮合環系を含む。ヘテロアリール環の例としては、フラン、フラザン、チオフェン、ベンゾチオフェン、フタラジン、ピロール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、チアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、ベンゾチアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、インドール、インダゾール、ピラゾール、ベンゾピラゾール、イソキサゾール、ベンゾイソキサゾール、イソチアゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、チアジアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、プリン、プテリジン、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、シンノリン、およびトリアジンが挙げられるが、これらに限定されない。ヘテロアリール基は、置換または非置換であってよい。 As used herein, "heteroaryl" refers to one or more heteroatoms, ie, non-carbon elements including, but not limited to, nitrogen, oxygen, and sulfur, and at least one aromatic. Refers to a monocyclic or polycyclic aromatic ring system containing a ring (a ring system having at least one ring having a completely delocalized π-electron system). The number of atoms in the ring of heteroaryl groups can vary. For example, in some embodiments, the heteroaryl group contains 4 to 14 atoms in its ring, 5 to 10 atoms in its ring, or 5 to 6 atoms in its ring. Can be done. Further, the term "heteroaryl" is a fused ring system in which at least two rings (eg, at least one aryl ring and at least one heteroaryl ring, or at least two heteroaryl rings) share at least one chemical bond. including. Examples of heteroaryl rings include furan, flazan, thiophene, benzothiophene, phthalazine, pyrazole, oxazole, benzoxazole, 1,2,3-oxadiazol, 1,2,4-oxadiazole, thiazole, 1, 2,3-Thiazazole, 1,2,4-Thiazazole, benzothiazole, imidazole, benzimidazole, indol, indazole, pyrazole, benzopyrazole, isoxazole, benzoisoxazole, isothiazole, triazole, benzotriazole, thiazazole, tetrazole, Examples include, but are not limited to, pyridine, pyridazine, pyrimidin, pyrazine, purine, pteridine, quinoline, isoquinoline, quinazoline, quinoxalin, cinnoline, and triazine. The heteroaryl group may be substituted or unsubstituted.

本明細書で使用する場合、「複素脂環式」または「ヘテロアリシクリル」とは、3員、4員、5員、6員、7員、8員、9員、10員、最大18員の単環式、二環式、および三環式の環系を指し、ここで、炭素原子は1〜5個のヘテロ原子とともに、該環系を構成する。しかしながら、複素環は、完全に非局在化したπ電子系が全ての環全体にわたっては生じないような方法で置かれた1つもしくはそれより多くの不飽和結合を必要に応じて含有してもよい。ヘテロ原子は、酸素、硫黄、および窒素から独立して選択される。複素環はさらに、オキソ系およびチオ系(例えば、ラクタム、ラクトン、環状イミド、環状チオイミド、および環状カルバマート)を定義に含めるように、1つもしくはそれより多くのカルボニル官能基またはチオカルボニル官能基を含有してもよい。2つもしくはそれより多くの環から構成される場合、該環は、縮合した様式で互いに結合していてもよい。追加的に、複素脂環式中のいずれの窒素も四級化されていてよい。ヘテロアリシクリル基または複素脂環式基は、非置換または置換されていてよい。このような「複素脂環式」基または「ヘテロアリシクリル」基の例としては、1,3−ジオキシン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,2−ジオキソラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソラン、1,3−オキサチアン、1,4−オキサチイン、1,3−オキサチオラン、1,3−ジチオール、1,3−ジチオラン、1,4−オキサチアン、テトラヒドロ−1,4−チアジン、2H−1,2−オキサジン、マレイミド、スクシンイミド、バルビツール酸、チオバルビツール酸、ジオキソピペラジン、ヒダントイン、ジヒドロウラシル、トリオキサン、ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、イミダゾリン、イミダゾリジン、イソキサゾリン、イソキサゾリジン、オキサゾリン、オキサゾリジン、オキサゾリジノン、チアゾリン、チアゾリジン、モルフォリン、オキシラン、ピペリジンN−オキシド、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ピロリドン、ピロリジオン、4−ピペリドン、ピラゾリン、ピラゾリジン、2−オキソピロリジン、テトラヒドロピラン、4H−ピラン、テトラヒドロチオピラン、チアモルフォリン、チアモルフォリンスルホキシド、チアモルフォリンスルホン、およびこれらのベンゾ縮合類似体(例えば、ベンズイミダゾリジノン、テトラヒドロキノリン、3,4−メチレンジオキシフェニル)が挙げられるが、それらに限定されない。 As used herein, "heteroalicyclic" or "heteroaricyclyl" means 3 members, 4 members, 5 members, 6 members, 7 members, 8 members, 9 members, 10 members, up to 18 members. Refers to monocyclic, bicyclic, and tricyclic ring systems, where carbon atoms, together with 1 to 5 heteroatoms, constitute the ring system. However, the heterocycle optionally contains one or more unsaturated bonds placed in such a way that a completely delocalized π-electron system does not occur throughout the entire ring. May be good. Heteroatoms are selected independently of oxygen, sulfur, and nitrogen. Heterocycles further include one or more carbonyl or thiocarbonyl functional groups to include oxo and thio systems (eg, lactam, lactone, cyclic imide, cyclic thioimide, and cyclic carbamate) in the definition. It may be contained. When composed of two or more rings, the rings may be attached to each other in a condensed fashion. In addition, any nitrogen in the complex alicyclic may be quaternized. The heteroalicyclyl group or the complex alicyclic group may be unsubstituted or substituted. Examples of such "complex alicyclic" or "heteroaricyclyl" groups include 1,3-dioxin, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,2-dioxolane, 1,3-. Dioxolane, 1,4-dioxolane, 1,3-oxatian, 1,4-oxathione, 1,3-oxathiolane, 1,3-dithiol, 1,3-dithiolane, 1,4-oxatian, tetrahydro-1,4- Thiadine, 2H-1,2-oxazine, maleimide, succinimide, barbituric acid, thiobarbituric acid, dioxopiperazin, hydantin, dihydrouracil, trioxane, hexahydro-1,3,5-triazine, imidazoline, imidazolidine, isoxazoline , Isoxazolidine, oxazoline, oxazolidine, oxazolidinone, thiazoline, thiazolidine, morpholine, oxylane, piperazine N-oxide, piperazine, piperazine, pyrrolidine, pyrrolidone, pyrrolidione, 4-piperidone, pyrazoline, pyrazolidine, 2-oxopyrrolidine, tetrahydropyran, 4H -Pyran, tetrahydropyran, thiamorpholine, thiamorpholine sulfoxide, thiamorpholine sulfone, and benzo-condensation analogs thereof (eg, benzimidazolidinone, tetrahydroquinoline, 3,4-methylenedioxyphenyl). However, it is not limited to them.

本明細書で使用する場合、「アラルキル」および「アリール(アルキル)」とは、低級アルキレン基を介して置換基として結合したアリール基を指す。アラルキルの低級アルキレン基およびアリール基は、置換または非置換であってよい。例としては、ベンジル、2−フェニルアルキル、3−フェニルアルキル、およびナフチルアルキルが挙げられるが、これらに限定されない。 As used herein, "aralkyl" and "aryl (alkyl)" refer to an aryl group attached as a substituent via a lower alkylene group. The lower alkylene and aryl groups of aralkyl may be substituted or unsubstituted. Examples include, but are not limited to, benzyl, 2-phenylalkyl, 3-phenylalkyl, and naphthylalkyl.

本明細書で使用する場合、「ヘテロアラルキル」および「ヘテロアリール(アルキル)」とは、低級アルキレン基を介して置換基として結合したヘテロアリール基を指す。ヘテロアラルキルの低級アルキレン基およびヘテロアリール基は、置換または非置換であってよい。例としては、2−チエニルアルキル、3−チエニルアルキル、フリルアルキル、チエニルアルキル、ピロリルアルキル、ピリジルアルキル、イソキサゾリルアルキル、およびイミダゾリルアルキル、ならびにこれらのベンゾ縮合類似体が挙げられるが、それらに限定されない。 As used herein, "heteroaralkyl" and "heteroaryl (alkyl)" refer to heteroaryl groups attached as substituents via lower alkylene groups. The lower alkylene and heteroaryl groups of heteroaralkyl may be substituted or unsubstituted. Examples include 2-thienylalkyl, 3-thienylalkyl, frillalkyl, thienylalkyl, Helicobacter alkyl, pyridylalkyl, isoxazolylalkyl, and imidazolylalkyl, as well as benzo condensation analogs thereof. Not limited to.

本明細書で使用する場合、「アルコキシ」とは、式−ORを指し、式中Rはアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、またはシクロアルキニルであり、上記のとおり定義される。アルコキシの非限定的なリストは、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、1−メチルエトキシ(イソプロポキシ)、n−ブトキシ、イソ−ブトキシ、sec−ブトキシ、およびtert−ブトキシである。アルコキシは、置換または非置換であってよい。 As used herein, "alkoxy" refers to formula-OR, where R is alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, or cycloalkynyl, as defined above. A non-limiting list of alkoxys are methoxy, ethoxy, n-propoxy, 1-methylethoxy (isopropoxy), n-butoxy, iso-butoxy, sec-butoxy, and tert-butoxy. Alkoxy may be substituted or unsubstituted.

本明細書で使用する場合、「C−アミド」基とは、「−C(=O)N(R)」基を指し、式中、RおよびRは、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、または(ヘテロアリシクリル)アルキルであることができる。C−アミドは、置換または非置換であってよい。 As used herein, the "C-amide" group refers to the "-C (= O) N ( Ra R b )" group, in which Ra and R b are independent of each other. It can be hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl, heteroaricyclyl, aralkyl, or (heteroaricyclyl) alkyl. The C-amide may be substituted or unsubstituted.

本明細書で使用する場合、「N−アミド」基とは、「RC(=O)N(R)−」基を指し、式中、RおよびRは、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、または(ヘテロアリシクリル)アルキルであることができる。N−アミドは、置換または非置換であってよい。 As used herein, the "N-amide" group refers to the "RC (= O) N ( Ra )-" group, in which R and Ra are independently hydrogen, alkyl. , Alkyne, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl, heteroaricyclyl, aralkyl, or (heteroaricyclyl) alkyl. The N-amide may be substituted or unsubstituted.

用語「ハロゲン原子」、「ハロゲン」または「ハロ」は、本明細書で使用する場合、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素などの、元素周期表の7列目の放射線安定性原子のうちのいずれか1つを意味する。 The term "halogen atom", "halogen" or "halo" as used herein is any of the radiation stable atoms in the 7th column of the Periodic Table of the Elements, such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Means one or one.

用語「アミン」とは、本明細書で使用する場合、−NH基を指し、式中、1つもしくはそれより多くの水素はR基によって必要に応じて置換することができる。Rは、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、または(ヘテロアリシクリル)アルキルであることができる。 The term "amine" as used herein refers to two -NH groups, in which one or more hydrogens can be optionally substituted with R groups. R can independently be hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl, heteroaricyclyl, aralkyl, or (heteroaricyclyl) alkyl.

用語「アルデヒド」とは、本明細書で使用する場合、−R−C(O)H基を指し、式中Rは、存在しなくてもよく、またはアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレン、シクロアルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、ヘテロアリシクリレン、アラルキレン、もしくは(ヘテロアリシクリル)アルキレンから独立して選択されてもよい。 The term "aldehyde" as used herein refers to the -R c- C (O) H group, where R c may not be present or may be alkylene, alkenylene, alkynylene, cycloalkylene. , Cycloalkenylene, cycloalkynylene, arylene, heteroarylene, heteroaricyclylene, aralkylene, or (heteroaricyclyl) alkylene may be selected independently.

用語「アミノ」とは、本明細書で使用する場合、−NH基を指す。 The term "amino" as used herein refers to two -NH groups.

用語「ヒドロキシ」とは、本明細書で使用する場合、−OH基を指す。 The term "hydroxy" as used herein refers to a -OH group.

用語「シアノ」基とは、本明細書で使用する場合、「−CN」基を指す。 The term "cyano" group, as used herein, refers to a "-CN" group.

用語「アジド」とは、本明細書で使用する場合、−N基を指す。 The term "azide" as used herein refers to three -N groups.

用語「チオール」とは、本明細書で使用する場合、−SH基を指す。 The term "thiol" as used herein refers to a -SH group.

用語「カルボン酸」とは、本明細書で使用する場合、−C(O)OHを指す。 The term "carboxylic acid" as used herein refers to -C (O) OH.

用語「チオシアネート」とは、本明細書で使用する場合、−S−C≡N基を指す。 The term "thiocyanate" as used herein refers to the -SC≡N group.

用語「オキソアミン」とは、本明細書で使用する場合、−O−NH基を指し、式中−NHのうちの1つもしくはそれより多くの水素は、R基によって必要に応じて置換することができる。Rは、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、または(ヘテロアリシクリル)アルキルであることができる。 The term "oxoamine" as used herein refers to two -O-NH groups, where one or more hydrogens of -NH 2 in the formula are optionally substituted with R groups. can do. R can independently be hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl, heteroaricyclyl, aralkyl, or (heteroaricyclyl) alkyl.

本明細書で使用する場合、「ヌクレオチド」は、窒素含有複素環式塩基、糖、および1つもしくはそれより多くのリン酸基を含む。これらは、核酸配列の単量体単位である。RNAにおいて、この糖はリボースであり、DNAにおいて、デオキシリボース、すなわちリボース中に存在するヒドロキシル基を欠いている糖である。この窒素含有複素環式塩基は、プリン塩基またはピリミジン塩基であることができる。プリン塩基として、アデニン(A)およびグアニン(G)、ならびにこれらの修飾された誘導体もしくは類似体が挙げられる。ピリミジン塩基として、シトシン(C)、チミン(T)、およびウラシル(U)、ならびにこれらの修飾された誘導体もしくは類似体が挙げられる。デオキシリボースのC−1原子は、ピリミジンのN−1またはプリンのN−9に結合している。 As used herein, a "nucleotide" includes nitrogen-containing heterocyclic bases, sugars, and one or more phosphate groups. These are the monomeric units of the nucleic acid sequence. In RNA, this sugar is ribose, and in DNA, it is deoxyribose, a sugar that lacks the hydroxyl group present in ribose. The nitrogen-containing heterocyclic base can be a purine base or a pyrimidine base. Purine bases include adenine (A) and guanine (G), as well as modified derivatives or analogs thereof. Pyrimidine bases include cytosine (C), thymine (T), and uracil (U), as well as modified derivatives or analogs thereof. The C-1 atom of deoxyribose is attached to N-1 of pyrimidine or N-9 of purine.

本明細書で使用する場合、「ヌクレオシド」は、ヌクレオチドと構造上類似しているが、リン酸部分を失っている。ヌクレオシド類似体の一例は、標識がその塩基に結合していて、その糖分子に結合したリン酸基がないものである。用語「ヌクレオシド」は、本明細書において、当業者によって理解されるとおりの通常の意味で使用される。例としては、リボース部分を含むリボヌクレオシドおよびデオキシリボース部分を含むデオキシリボヌクレオシドが挙げられるが、これらに限定されない。修飾されたペントース部分は、酸素原子が炭素と置換されており、そして/または炭素が硫黄または酸素原子と置換されている、ペントース部分である。「ヌクレオシド」は、置換された塩基および/または糖部分を有することができる単量体である。追加的に、ヌクレオシドは、より大きなDNAおよび/またはRNAのポリマーおよびオリゴマーへと取り込まれていてよい。 As used herein, a "nucleoside" is structurally similar to a nucleotide but has lost the phosphate moiety. An example of a nucleoside analog is one in which the label is attached to the base and the phosphate group attached to the sugar molecule is absent. The term "nucleoside" is used herein in the usual sense as understood by those skilled in the art. Examples include, but are not limited to, ribonucleosides containing ribose moieties and deoxyribonucleosides containing deoxyribose moieties. A modified pentose moiety is a pentose moiety in which the oxygen atom is replaced by a carbon and / or the carbon is replaced by a sulfur or oxygen atom. A "nucleoside" is a monomer that can have substituted base and / or sugar moieties. In addition, the nucleoside may be incorporated into larger DNA and / or RNA polymers and oligomers.

用語「プリン塩基」は、本明細書において、当業者によって理解されるとおりの通常の意味で使用され、その互変異性体を含む。同様に、用語「ピリミジン塩基」は、本明細書において、当業者によって理解されるとおりの通常の意味で使用され、その互変異性体を含む。必要に応じて置換されたプリン塩基の非限定的なリストとして、プリン、アデニン、グアニン、ヒポキサンチン、キサンチン、アロキサンチン、7−アルキルグアニン(例えば、7−メチルグアニン)、テオブロミン、カフェイン、尿酸およびイソグアニンが挙げられる。ピリミジン塩基の例としては、シトシン、チミン、ウラシル、5,6−ジヒドロウラシルおよび5−アルキルシトシン(例えば、5−メチルシトシン)が挙げられるが、これらに限定されない。 The term "purine base" is used herein in the usual sense as understood by those skilled in the art and includes tautomers thereof. Similarly, the term "pyrimidine base" is used herein in the usual sense as understood by those skilled in the art and includes tautomers thereof. A non-limiting list of optionally substituted purine bases includes purines, adenines, guanines, hypoxanthines, xanthines, alosanthins, 7-alkylguanines (eg, 7-methylguanines), theobromine, caffeine, uric acid. And isoguanine. Examples of pyrimidine bases include, but are not limited to, cytosine, thymine, uracil, 5,6-dihydrouracil and 5-alkylcytosine (eg, 5-methylcytosine).

本明細書で使用する場合、「誘導体」または「類似体」は、修飾された塩基部分および/または修飾された糖部分を有する合成ヌクレオチド誘導体または合成ヌクレオシド誘導体を意味する。このような誘導体および類似体は、例えば、Scheit、Nucleotide Analogs(John Wiley & Son,1980)およびUhlmanら、Chemical Reviews 90:543〜584、1990において論議されている。ヌクレオチド類似体はまた、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホネート、ホスホルアニリデートおよびホスホルアミデート結合を含む修飾されたホスホジエステル結合を含むことができる。「誘導体」、「類似体」および「修飾された」は、本明細書で使用する場合、交換可能に使用してもよく、本明細書に定義される用語「ヌクレオチド」および「ヌクレオシド」によって包含される。 As used herein, "derivative" or "analog" means a synthetic nucleotide derivative or synthetic nucleoside derivative having a modified base moiety and / or a modified sugar moiety. Such derivatives and analogs are discussed, for example, in Sheet, Nucleoside Analogs (John Wiley & Son, 1980) and Uhlman et al., Chemical Reviews 90: 543-584, 1990. Nucleotide analogs can also include modified phosphodiester bonds, including phosphorothioates, phosphorodithioates, alkylphosphonates, phosphoranilides and phosphoramidate bonds. "Derivatives", "analogs" and "modified" may be used interchangeably as used herein and are encompassed by the terms "nucleotide" and "nucleoside" as defined herein. Will be done.

本明細書で使用する場合、用語「ホスフェート」は、当業者によって理解されるとおりの通常の意味で使用され、そのプロトン化形態(例えば、

Figure 0006868541
)を含む。本明細書で使用する場合、用語「モノホスフェート」、「ジホスフェート」、および「トリホスフェート」は、当業者によって理解されるとおりの通常の意味で使用され、プロトン化形態を含む。 As used herein, the term "phosphate" is used in the usual sense as understood by those skilled in the art and its protonated form (eg, eg).
Figure 0006868541
)including. As used herein, the terms "monophosphate,""diphosphate," and "triphosphate" are used in the usual sense as understood by those skilled in the art and include protonated forms.

用語「保護基(protecting group)」および「保護基(protecting groups)」とは、本明細書で使用する場合、分子中に存在する基が望まない化学反応を起こすことを防止するために、分子に付加される任意の原子または原子の群を指す。「保護基」および「ブロッキング基」は、交換可能に使用することができる場合がある。 The terms "protecting group" and "protecting group" as used herein are molecules to prevent groups present in the molecule from undergoing unwanted chemical reactions. Refers to any molecule or group of atoms added to. The "protecting group" and the "blocking group" may be interchangeable.

本明細書で使用する場合、接頭辞「光(photo)」または「光(photo−)」は、光または電磁放射に関することを意味する。この用語は、スペクトルの放射線部分、マイクロ波部分、赤外線部分、可視光線部分、紫外線部分、X線もしくはγ線部分として一般に公知の範囲のうちの1つもしくはそれより多くを含むがこれらに限定されない電磁スペクトルの全部または一部を包含することができる。スペクトルの部分は、本明細書に示す金属などの、表面の金属領域によって遮断されるものであることができる。あるいは、またはさらに、スペクトルの部分は、表面の介在性領域(例えば、ガラス、プラスチック、シリカ、または本明細書に示す他の材料でできた領域)を通過するものであることができる。特定の実施形態において、金属を通過できる放射線を使用することができる。あるいは、またはさらに、ガラス、プラスチック、シリカ、または本明細書に示す他の材料によって遮蔽される放射線を使用することができる。 As used herein, the prefix "photo" or "photo-" means light or electromagnetic radiation. The term includes, but is not limited to, one or more of the generally known ranges of radiation, microwave, infrared, visible, ultraviolet, X-ray or γ-ray parts of the spectrum. It can include all or part of the electromagnetic spectrum. Part of the spectrum can be blocked by metal regions on the surface, such as the metals shown herein. Alternatively, or in addition, a portion of the spectrum can pass through intervening regions of the surface (eg, regions made of glass, plastic, silica, or other materials shown herein). In certain embodiments, radiation that can pass through metal can be used. Alternatively, or in addition, radiation shielded by glass, plastic, silica, or other materials described herein can be used.

本明細書で使用する場合、用語「位相化」とは、3’終結因子およびフルオロフォアの不完全な除去、ならびに与えられた配列決定サイクルにおいてポリメラーゼによるクラスター内へのDNA鎖のポーションの取り込みを完了し損ねることによって生じる、SBSにおける現象を指す。前位相化は、有効な3’終結因子なしでのヌクレオチドの取り組みによって生じ、そしてこの取り込み事象は1サイクルだけ進める。位相化および前位相化が原因となり、特定のサイクルについて抽出した強度は、現行サイクルのシグナルならびにその前後のサイクルからのノイズからなるようになる。サイクル数が増すにつれ、位相化によって影響を受けるクラスター当たりの配列の割合が増え、正しい塩基の識別を妨害する。前位相化は、合成による配列決定(SBS)の間に保護されていないもしくはブロックされていない微量の3’−OHヌクレオチドの存在によって生じ得る。保護されていない3’−OHヌクレオチドは、製造プロセス中に、またはおそらくは保管プロセスおよび試薬取り扱いプロセスの間に生じ得る。したがって、前位相化の発生を減少させるヌクレオチド類似体の発見は、驚くべきことであり、既存のヌクレオチド類似体を上回る、SBS適用における優れた利点を提供する。例えば、提供されるヌクレオチド類似体は結果的に、SBSサイクル時間をより短くさせることができ、位相化値および前位相化値を低下させることができ、配列決定読み取り長を長くすることができる。
3’−OH保護基−C(R)
As used herein, the term "phased" refers to the incomplete removal of 3'terminating factors and fluorophores, as well as the incorporation of DNA strands into the cluster by polymerases in a given sequencing cycle. Refers to a phenomenon in SBS caused by failure to complete. Prephase is caused by the efforts of nucleotides without a valid 3'terminating factor, and this uptake event proceeds by one cycle. Due to phasing and prephase, the intensity extracted for a particular cycle will consist of the signal of the current cycle and the noise from the cycles before and after it. As the number of cycles increases, the proportion of sequences per cluster affected by phasing increases, interfering with the correct base identification. Prephase formation can occur due to the presence of trace amounts of unprotected or unblocked 3'-OH nucleotides during synthetic sequencing (SBS). Unprotected 3'-OH nucleotides can occur during the manufacturing process, or perhaps during the storage and reagent handling processes. Therefore, the discovery of nucleotide analogs that reduce the occurrence of prephase is surprising and offers superior advantages in SBS applications over existing nucleotide analogs. For example, the nucleotide analogs provided can result in shorter SBS cycle times, lower phased and prephased values, and longer sequencing read lengths.
3'-OH protecting group-C (R) 2 N 3

本明細書に記載するいくつかの実施形態は、除去可能な3’−ヒドロキシ保護基−C(R)を有する修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子に関し、式中Rは、水素、−C(R(R、−C(=O)OR、−C(=O)NR、−C(RO(CHNRおよび−C(RO−Ph−C(=O)NR1011からなる群から選択され、ここで、R、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、m、nおよびpは上記に定義されている。 Some embodiments described herein relate to a modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule having a removable 3'-hydroxy protecting group-C (R) 2 N 3, where R is in the formula. Hydrogen, -C (R 1 ) m (R 2 ) n , -C (= O) OR 3 , -C (= O) NR 4 R 5 , -C (R 6 ) 2 O (CH 2 ) p NR 7 Selected from the group consisting of R 8 and -C (R 9 ) 2 O-Ph-C (= O) NR 10 R 11 , where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , m, n and p are defined above.

いくつかの実施形態において、Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(R(Rである。いくつかのこのような実施形態において、−C(R(Rは、−CHF、−CHF、−CHClまたは−CHClから選択される。一実施形態において、−C(R(Rは、−CHFである。別の実施形態において、−C(R(Rは、−CHFである。 In some embodiments, one of R is hydrogen and the other R is -C (R 1 ) m (R 2 ) n . In some such embodiments, -C (R 1 ) m (R 2 ) n is selected from -CHF 2 , -CH 2 F, -C HCl 2 or -CH 2 Cl. In one embodiment, -C (R 1 ) m (R 2 ) n is -CHF 2 . In another embodiment, -C (R 1 ) m (R 2 ) n is -CH 2 F.

いくつかの実施形態において、Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(=O)ORである。いくつかのこのような実施形態において、Rは水素である。 In some embodiments, one of R is hydrogen and the other R is -C (= O) OR 3 . In some such embodiments, R 3 is hydrogen.

いくつかの実施形態において、Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(=O)NRである。いくつかのこのような実施形態において、RおよびRは両方とも水素である。いくつかの他のこのような実施形態において、Rは水素でありかつRはC1−6アルキルである。さらにいくつかの他の実施形態において、RおよびRは両方ともC1−6アルキルである。一実施形態において、Rはn−ブチルである。別の実施形態において、RおよびRは両方ともメチルである。 In some embodiments, one of R is hydrogen and the other R is -C (= O) NR 4 R 5 . In some such embodiments, R 4 and R 5 are both hydrogen. In some other such embodiments, R 4 is hydrogen and R 5 is C 1-6 alkyl. In yet some other embodiments, R 4 and R 5 are both C 1-6 alkyl. In one embodiment, R 5 is n- butyl. In another embodiment, R 4 and R 5 are both methyl.

いくつかの実施形態において、Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(RO(CHNRである。いくつかのこのような実施形態において、Rは両方とも水素である。いくつかのこのような実施形態において、RおよびRは両方とも水素である。いくつかのこのような実施形態において、pは0である。いくつかの他のこのような実施形態において、pは6である。 In some embodiments, one of R is hydrogen and the other R is -C (R 6 ) 2 O (CH 2 ) p NR 7 R 8 . In some such embodiments, R 6 are both hydrogen. In some such embodiments, R 7 and R 8 are both hydrogen. In some such embodiments, p is zero. In some other such embodiments, p is 6.

いくつかの実施形態において、Rのうちの1つは水素であり、他方のRは−C(RO−Ph−C(=O)NR1011である。いくつかのこのような実施形態において、Rは両方とも水素である。いくつかのこのような実施形態において、R10およびR11は両方とも水素である。いくつかの他のこのような実施形態において、R10は水素でありかつR11は置換アルキルである。一実施形態において、R11はアミノ置換アルキルである。
3’−OH保護基の脱保護
In some embodiments, one of R is hydrogen and the other R is -C (R 9 ) 2 O-Ph-C (= O) NR 10 R 11 . In some such embodiments, R 9 are both hydrogen. In some such embodiments, R 10 and R 11 are both hydrogen. In some other such embodiments, R 10 is hydrogen and R 11 is a substituted alkyl. In one embodiment, R 11 is an amino-substituted alkyl.
Deprotection of 3'-OH protecting group

いくつかの実施形態において、3’−OH保護基は、ホスフィンを用いた脱保護反応において除去される。−C(R)におけるアジド基は、修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子をホスフィンと接触させることによって、アミノ基へと転換することができる。あるいは、−C(R)におけるアジド基は、このような分子をチオール、特にジチオトレイトール(DTT)などの水溶性チオールと接触させることによって、アミノ基へと転換され得る。一実施形態において、ホスフィンは、トリス(ヒドロキシメチル)ホスフィン(THP)である。別段の指示がない限り、ヌクレオチドに対する言及はまた、ヌクレオシドにも適用可能であることが意図される。
検出可能な標識
In some embodiments, the 3'-OH protecting group is removed in a deprotection reaction with phosphine. The azide group at -C (R) 2 N 3 can be converted to an amino group by contacting a modified nucleotide molecule or a modified nucleoside molecule with phosphine. Alternatively, the azide group at -C (R) 2 N 3 can be converted to an amino group by contacting such a molecule with a thiol, particularly a water-soluble thiol such as dithiothreitol (DTT). In one embodiment, the phosphine is tris (hydroxymethyl) phosphine (THP). Unless otherwise indicated, references to nucleotides are also intended to be applicable to nucleosides.
Detectable sign

本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、従来の検出可能な標識の使用に関する。検出は、蛍光分光法または他の光学手段を含む任意の適切な方法によって実施することができる。好ましい標識は、フルオロフォアであり、これはエネルギー吸収後に規定の波長の放射線を放射する。多くの適切な蛍光標識が公知である。例えば、Welchら(Chem.Eur.J.5(3):951〜960、1999)は、本発明において使用することができるダンシル官能化蛍光部分を開示している。Zhuら(Cytometry 28:206〜211、1997)は、また本発明において使用することができる蛍光標識Cy3およびCy5の使用を記載している。使用に適した標識はまた、Proberら(Science 238:336〜341、1987)、Connellら(BioTechniques 5(4):342〜384、1987)、Ansorgeら(Nucl.Acids Res.15(11):4593〜4602、1987)およびSmithら(Nature 321:674、1986)において開示されている。他の市販の蛍光標識として、フルオレセイン、ローダミン(TMR、テキサスレッドおよびRoxを含む)、アレクサ、ボディパイ、アクリジン、クマリン、ピレン、ベンズアントラセンおよびシアニンが挙げられるがこれらに限定されない。 Some embodiments described herein relate to the use of conventional detectable labels. Detection can be performed by any suitable method, including fluorescence spectroscopy or other optical means. A preferred label is a fluorophore, which emits a defined wavelength of radiation after energy absorption. Many suitable fluorescent labels are known. For example, Welch et al. (Chem. Eur. J. 5 (3): 951-960, 1999) disclose Dansyl-functionalized fluorescent moieties that can be used in the present invention. Zhu et al. (Cytometry 28: 206-211, 1997) also describe the use of fluorescent labels Cy3 and Cy5 that can be used in the present invention. Suitable labels for use are also Prober et al. (Science 238: 336-341, 1987), Connel et al. (BioTechniques 5 (4): 342-384, 1987), Ansorge et al. (Nucl. Acids Res. 15 (11): 4593-4602, 1987) and Smith et al. (Nature 321: 674, 1986). Other commercially available fluorescent labels include, but are not limited to, fluorescein, rhodamine (including TMR, Texas Red and Rox), Alexa, body pie, acridine, coumarin, pyrene, benzanthracene and cyanine.

複数の標識、例えば、二重フルオロフォアFRETカセット(Tet.let.46:8867〜8871、2000)もまた、本出願において使用することができる。多重蛍光デンドリマー系(J.Am.Chem.Soc.123:8101〜8108、2001)も使用することができる。蛍光標識が好ましいが、他の形態の検出可能な標識は、当業者に有用であるものとして明らかであろう。例えば、量子ドット(Empodoclesら、Nature 399:126〜130、1999)、金ナノ粒子(Reichertら、Anal.Chem.72:6025〜6029、2000)、およびマイクロビーズ(Lacosteら、Proc.Natl.Acad.Sci USA 97(17):9461〜9466、2000)を含む微小粒子はすべて使用することができる。 Multiple labels, such as dual fluorofore FRET cassettes (Tet. Let. 46: 8867-8871, 2000), can also be used in this application. A multiple fluorescence dendrimer system (J. Am. Chem. Soc. 123: 8101-8108, 2001) can also be used. Fluorescent labels are preferred, but other forms of detectable labels will be apparent to those skilled in the art. For example, quantum dots (Empodocles et al., Nature 399: 126-130, 1999), gold nanoparticles (Reichert et al., Anal. Chem. 72: 6025-6029, 2000), and microbeads (Lacoste et al., Proc. Natl. Acad). All microparticles containing Sci USA 97 (17): 9461-9466, 2000) can be used.

多成分標識も本出願において使用することができる。多成分標識は、検出のためのさらなる化合物との相互反応に依存しているものである。生物学において使用される最も一般的な多成分標識は、ビオチン−ストレプトアビジン系である。ビオチンは、ヌクレオチド塩基に結合する標識として使用される。次いでストレプトアビジンが個別に添加されて、検出が生じることを可能にする。他の多成分系が利用可能である。例えば、ジニトロフェノールは、検出に使用することができる市販の蛍光抗体を有する。 Multi-component labels can also be used in this application. Multi-component labeling relies on interaction with additional compounds for detection. The most common multi-component label used in biology is the biotin-streptavidin system. Biotin is used as a label that binds to nucleotide bases. Streptavidin is then added individually to allow detection to occur. Other multi-component systems are available. For example, dinitrophenol has a commercially available fluorescent antibody that can be used for detection.

別段の指示がない限り、ヌクレオチドに対する言及はまた、ヌクレオシドにも適用可能であることが意図される。本出願はまた、DNAに対する言及を用いてさらに記載されるが、該記載は、別段の指示がない限り、RNA、PNAおよび他の核酸にも適用可能である。
リンカー
Unless otherwise indicated, references to nucleotides are also intended to be applicable to nucleosides. The application is also described further with reference to DNA, which is also applicable to RNA, PNA and other nucleic acids unless otherwise indicated.
Linker

本明細書に記載するいくつかの実施形態において、修飾されたヌクレオチド分子または修飾されたヌクレオシド分子のプリン塩基またはピリミジン塩基は、上記のような検出可能な標識に結合することができる。いくつかのこのような実施形態において、使用されるリンカーは切断可能である。切断可能なリンカーの使用は、標識を必要であれば検出後に除去することができることを確実にし、その後に取り込まれるあらゆる標識されたヌクレオチドもしくはヌクレオシドに対するあらゆる干渉シグナルを回避する。 In some embodiments described herein, the purine or pyrimidine base of a modified nucleotide molecule or modified nucleoside molecule can bind to a detectable label as described above. In some such embodiments, the linker used is cleaveable. The use of a cleavable linker ensures that the label can be removed after detection if desired and avoids any interference signal to any subsequently incorporated labeled nucleotide or nucleoside.

いくつかの他の実施形態において、使用されるリンカーは、切断不可能である。本発明の標識されたヌクレオチドが取り込まれるそれぞれの場合において、ヌクレオチドはその後に取り込まれることを必要としないので、標識は、ヌクレオチドから除去する必要がない。 In some other embodiments, the linker used is non-cleavable. In each case where the labeled nucleotides of the invention are incorporated, the nucleotides do not need to be subsequently incorporated, so the labels do not need to be removed from the nucleotides.

当業者は、特定の型のヌクレオチドにおける無作為な鎖終結に依存するいわゆるサンガー配列決定法および関連プロトコル(サンガー型)におけるジデオキシヌクレオシドトリホスフェートの有用性に気付いている。サンガー型配列決定プロトコルの一例は、Metzkerによって記載されたBASS法である。 Those of skill in the art are aware of the usefulness of dideoxynucleoside triphosphates in so-called Sanger sequencing methods and related protocols (Sanger type) that rely on random strand termination for specific types of nucleotides. An example of a Sanger-type sequencing protocol is the BASS method described by Metsker.

サンガー法およびサンガー型の方法は概して、8種類のヌクレオチドが提供される実験の実施によって動作し、該ヌクレオチドのうちの4つは、3’−OH基を含有しており、かつ該ヌクレオチドのうちの4つは、OH基がなく、互いに異なって標識されている。3’−OH基のない、使用されるヌクレオチドは、ジデオキシヌクレオチド(ddNTP)である。当業者によって公知のように、ddNTPは異なって標識されているので、取り込まれた末端のヌクレオチドの位置を決定し、この情報を合わせることによって標的オリゴヌクレオチドの配列が決定され得る。 The Sanger method and the Sanger-type method generally work by performing experiments in which eight nucleotides are provided, four of which contain 3'-OH groups and of which the nucleotides. The four have no OH groups and are labeled differently from each other. The nucleotide used, without the 3'-OH group, is a dideoxynucleotide (ddNTP). As is known to those of skill in the art, ddNTPs are labeled differently, so the location of the incorporated terminal nucleotides can be determined and the information can be combined to determine the sequence of the target oligonucleotide.

本出願のヌクレオチドは、サンガー法及び関連プロトコルにおいて有用であり得ると認識され、その理由は、ddNTPを用いることによって達成される同じ効果が、本明細書で記載される3’−OH保護基を用いることによって達成され得るからであり、両方ともその後のヌクレオチドの取り込みを防止する。 The nucleotides of this application have been recognized to be useful in Sanger methods and related protocols, because the same effects achieved by using ddNTPs are the 3'-OH protecting groups described herein. Both can be achieved by use, preventing subsequent uptake of nucleotides.

その上、3’−OH保護されたヌクレオチドの取り込みのモニタリングが、結合したリン酸基における放射性32Pの使用によって決定され得ることが認識される。これらは、ddNTP自体、または伸長に使用されるプライマーのいずれかに存在し得る。 Moreover, it is recognized that monitoring of the uptake of 3'-OH protected nucleotides can be determined by the use of radioactive 32 P in the bound phosphate group. These can be present either in the ddNTP itself or in the primers used for extension.

切断可能なリンカーは、当該技術分野で公知であり、慣用的な化学反応を適用して、リンカーをヌクレオチド塩基および標識に結合させることができる。リンカーは、酸、塩基、求核試薬、求電子試薬、ラジカル、金属、還元剤または酸化剤、光、温度、酵素などへの曝露を含む任意の適切な方法によって切断することができる。本明細書で論議されるリンカーはまた、3’−O−保護基結合を切断するのに使用されるものと同じ触媒を用いて切断してもよい。適切なリンカーは、GreeneおよびWuts、Protective Groups in Organic Synthesis、John Wiley&Sonsにおいて開示されているように、標準的な化学保護基から適応させることができる。固相合成において使用されるさらに適切な切断可能なリンカーは、Guillierら(Chem.Rev.100:2092〜2157、2000)において開示されている。 Cleaveable linkers are known in the art and conventional chemical reactions can be applied to attach the linker to nucleotide bases and labels. The linker can be cleaved by any suitable method including exposure to acids, bases, nucleophiles, electrophiles, radicals, metals, reducing or oxidizing agents, light, temperature, enzymes and the like. The linkers discussed herein may also be cleaved with the same catalyst used to cleave the 3'-O-protecting group bond. Suitable linkers can be adapted from standard chemical protecting groups as disclosed in Greene and Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, John Willey & Sons. More suitable cleavable linkers used in solid phase synthesis are disclosed in Guillier et al. (Chem. Rev. 100: 2092-2157, 2000).

用語「切断可能なリンカー」の使用は、リンカー全体が例えばヌクレオチド塩基から除去される必要があることを暗示することを意図するものではない。検出可能な標識が塩基に結合している場合、ヌクレオシド切断部位が、リンカーの一部が切断後にヌクレオチド塩基に結合したままであることを保証するリンカー上の位置にあることができる。 The use of the term "cleavable linker" is not intended to imply that the entire linker needs to be removed, eg, from nucleotide bases. If the detectable label is attached to a base, the nucleoside cleavage site can be in a position on the linker that ensures that part of the linker remains attached to the nucleotide base after cleavage.

検出可能な標識が塩基に結合している場合、リンカーは、ヌクレオチド塩基上のいかなる位置に結合していてもよく、但し、ワトソン・クリック塩基対形成を依然として実施することができることを条件とする。プリン塩基との関連において、プリンまたは好ましいデアザプリン類似体の7位を介して、8修飾したプリンを介して、N−6修飾したアデノシンもしくはN−2修飾したグアニンを介してリンカーが結合している場合が好ましい。ピリミジンについては、結合は好ましくは、シトシン、チミジンまたはウラシル上の5位およびシトシン上のN−4位を介したものである。
A.求電子的に切断されるリンカー
If the detectable label is attached to a base, the linker may be attached at any position on the nucleotide base, provided that Watson-Crick base pairing can still be performed. In the context of purine bases, the linker is attached via the 7-position of the purine or preferred deazapurine analog, via the 8-modified purine, and via the N-6-modified adenosine or N-2-modified guanine. The case is preferable. For pyrimidines, the binding is preferably via the 5-position on cytosine, thymidine or uracil and the N-4 position on cytosine.
A. Electrophileally cleaved linker

求電子的に切断されるリンカーは、典型的には、プロトンによって切断され、酸に対して感受性のある切断を含む。適切なリンカーとして、トリチル、p−アルコキシベンジルエステルおよびp−アルコキシベンジルアミドなどの修飾されたベンジル系が挙げられる。他の適切なリンカーとして、tert−ブチルオキシカルボニル(Boc)基およびアセタール系が挙げられる。 Electrophilically cleaved linkers typically contain proton-cleaving and acid-sensitive cleavage. Suitable linkers include modified benzyl systems such as trityl, p-alkoxybenzyl ester and p-alkoxybenzylamide. Other suitable linkers include tert-butyloxycarbonyl (Boc) groups and acetal systems.

チオアセタールもしくは他の含硫保護基の切断におけるチオ親和性(thiophilic)金属(ニッケル、銀または水銀など)の使用も、適切なリンカー分子の調製のために考慮することができる。
B.求核的に切断されるリンカー
The use of thiophysic metals (such as nickel, silver or mercury) in the cleavage of thioacetals or other sulfur-containing protecting groups can also be considered for the preparation of suitable linker molecules.
B. Linker to be nucleophilically cleaved

求核的切断も、リンカー分子の調製において十分に認識された方法である。水中で不安定な(すなわち、塩基性pHにおいて単純に切断することができる)エステルなどの基、および非水性求核試薬に対して不安定な基を使用することができる。フッ化物イオンは、トリイソプロピルシラン(TIPS)またはt−ブチルジメチルシラン(TBDMS)などの基におけるケイ素−酸素結合を切断するために使用することができる。
C.光切断可能なリンカー
Nucleophilic cleavage is also a well-recognized method in the preparation of linker molecules. Groups such as esters that are unstable in water (ie, can be simply cleaved at basic pH) and groups that are unstable to non-aqueous nucleophiles can be used. Fluoride ions can be used to cleave silicon-oxygen bonds in groups such as triisopropylsilane (TIPS) or t-butyldimethylsilane (TBDMS).
C. Light-cutting linker

光切断可能なリンカーは、炭化水素化学において広く使用される。切断を活性化させるのに必要とされる光は、修飾されたヌクレオチドの他の成分に影響しないことが好ましい。例えば、フルオロフォアを標識として使用する場合、これが、リンカー分子を切断するのに必要とされるものとは異なる波長の光を吸収することが好ましい。適切なリンカーとして、O−ニトロベンジル化合物およびニトロベラトリル化合物に基づくものが挙げられる。ベンゾイン化学に基づくリンカーも使用することができる(Leeら、J.Org.Chem.64:3454〜3460、1999)。
D.還元条件下での切断
Photocleavable linkers are widely used in hydrocarbon chemistry. It is preferred that the light required to activate cleavage does not affect other components of the modified nucleotide. For example, when a fluorophore is used as a label, it preferably absorbs light of a wavelength different from that required to cleave the linker molecule. Suitable linkers include those based on O-nitrobenzyl compounds and nitroveratril compounds. Linkers based on benzoin chemistry can also be used (Lee et al., J. Org. Chem. 64: 3454-3460, 1999).
D. Cutting under reducing conditions

還元的切断を受けやすいことが公知の多くのリンカーがある。パラジウムベースの触媒を用いた触媒的水素化は、ベンジル基およびベンジルオキシカルボニル基を切断するために使用される。ジスルフィド結合の還元も当該技術分野で公知である。
E.酸化条件下での切断
There are many linkers known to be susceptible to reductive cleavage. Catalytic hydrogenation with a palladium-based catalyst is used to cleave the benzyl and benzyloxycarbonyl groups. Reduction of disulfide bonds is also known in the art.
E. Cutting under oxidative conditions

酸化に基づくアプローチは、当該技術分野で周知である。これらには、p−アルコキシベンジル基の酸化ならびに硫黄およびセレンのリンカーの酸化が含まれる。ジスルフィドおよび他の硫黄ベースもしくはセレンベースのリンカーを切断するためのヨウ素水溶液の使用も本発明の範囲内である。
F.セーフティーキャッチリンカー
Oxidation-based approaches are well known in the art. These include oxidation of the p-alkoxybenzyl group as well as oxidation of the sulfur and selenium linkers. The use of aqueous iodine solutions to cleave disulfides and other sulfur-based or selenium-based linkers is also within the scope of the invention.
F. Safety catch linker

セーフティーキャッチリンカーは、2工程で切断するものである。好ましい系において、第一の工程は、反応性求核中心の生成であり、それに続く第二の工程は、切断をもたらす分子内環化に関する。例えば、レブリン酸エステル結合は、活性のあるアミンを放出させるためにヒドラジンまたは光化学反応を用いて処理することができ、これは次に、環化してエステルを該分子中の他の箇所にあるエステルを切断することができる(Burgessら、J.Org.Chem.62:5165〜5168、1997)。
G.脱離機構による切断
The safety catch linker cuts in two steps. In a preferred system, the first step is the formation of reactive nucleophilic centers and the second step that follows involves intramolecular cyclization resulting in cleavage. For example, a levulinic acid ester bond can be treated with hydrazine or a photochemical reaction to release the active amine, which in turn cyclizes the ester elsewhere in the molecule. Can be cleaved (Burges et al., J. Org. Chem. 62: 5165-5168, 1997).
G. Cutting by detachment mechanism

脱離反応も使用することができる。例えば、Fmocおよびシアノエチルなどの基の塩基触媒による脱離、ならびにパラジウム触媒によるアリル系の還元的脱離を使用することができる。 Elimination reactions can also be used. For example, base-catalyzed elimination of groups such as Fmoc and cyanoethyl, and palladium-catalyzed reductive elimination of allyls can be used.

いくつかの実施形態において、リンカーは、スペーサー単位を含むことができる。リンカーの長さは重要ではなく、但し、ヌクレオチドと酵素との間のいかなる相互作用をも妨げることがないよう、標識がヌクレオチドから十分な距離で保持されていることを条件とする。 In some embodiments, the linker can include spacer units. The length of the linker is not important, provided that the label is retained at a sufficient distance from the nucleotide so as not to interfere with any interaction between the nucleotide and the enzyme.

いくつかの実施形態において、リンカーは、3’−OH保護基と類似の官能基からなってもよい。このことは、単一の処理のみが標識および保護基の両方を除去するのに必要とされるので、脱保護および脱保護プロセスをより効率的にする。特に好ましいリンカーは、ホスフィン切断可能なアジド含有リンカーである。
配列決定方法
In some embodiments, the linker may consist of a functional group similar to the 3'-OH protecting group. This makes the deprotection and deprotection process more efficient, as only a single treatment is required to remove both the label and the protecting group. A particularly preferred linker is an azide-containing linker that can cleave phosphine.
Sequencing method

本明細書に記載する修飾されたヌクレオシドまたはヌクレオチドは、種々の配列決定技術とともに使用することができる。いくつかの実施形態において、標的核酸のヌクレオチド配列を決定するためのプロセスは、自動化されたプロセスであることができる。 The modified nucleosides or nucleotides described herein can be used with a variety of sequencing techniques. In some embodiments, the process for determining the nucleotide sequence of a target nucleic acid can be an automated process.

本明細書において提供されるヌクレオチド類似体は、合成による配列決定(SBS)技術などの配列決定手順において使用することができる。簡潔には、SBSは、標的核酸を1つもしくはそれより多くの標識されたヌクレオチド、DNAポリメラーゼなどと接触させることによって開始することができる。プライマーが標的核酸をテンプレートとして用いて伸長するという特徴によって、検出することができる標識されたヌクレオチドが取り込まれる。必要に応じて、標識されたヌクレオチドは、一度ヌクレオチドがプライマーに付加されたときにさらなるプライマー伸長を終結させる可逆的終結特性をさらに含むことができる。例えば、脱ブロッキング剤が可逆的終結因子部分を除去するために送達されるまで、その後の伸長が生じ得ないように、該部分を有するヌクレオチド類似体をプライマーに付加することができる。したがって、可逆的終結を使用する実施形態については、脱ブロッキング試薬をフローセルへと(検出が生じる前または後に)送達することができる。洗浄は、種々の送達工程の間に実施することができる。次に、サイクルは、プライマーをn個のヌクレオチドだけ伸長させるようにn回反復することができ、それにより、長さnの配列を検出する。本開示の方法によって生じるアレイを伴う使用に容易に適応させることができる例示的なSBS手順、流体系および検出プラットフォームは、例えば、各々が参照により本明細書に組み込まれるBentleyら、Nature 456:53〜59(2008)、WO04/018497、WO91/06678、WO07/123744、米国特許第7,057,026号、第7,329,492号、第7,211,414号、第7,315,019号または第7,405,281号、および米国特許出願公開第2008/0108082 A1号に記載されている。 The nucleotide analogs provided herein can be used in sequencing procedures such as synthetic sequencing (SBS) techniques. Briefly, SBS can be initiated by contacting the target nucleic acid with one or more labeled nucleotides, DNA polymerase, etc. Detectable labeled nucleotides are incorporated by the feature that the primer extends using the target nucleic acid as a template. If desired, the labeled nucleotide can further include a reversible termination property that terminates further primer extension once the nucleotide has been added to the primer. For example, a nucleotide analog with the moiety can be added to the primer so that subsequent elongation cannot occur until the deblocking agent has been delivered to remove the reversible termination factor moiety. Thus, for embodiments that use reversible termination, the deblocking reagent can be delivered to the flow cell (before or after detection occurs). Washing can be performed during various delivery steps. The cycle can then be repeated n times to extend the primer by n nucleotides, thereby detecting a sequence of length n. Illustrative SBS procedures, fluid systems and detection platforms that can be readily adapted for use with arrays produced by the methods of the present disclosure are described, for example, in Bentry et al., Nature 456: 53, each of which is incorporated herein by reference. ~ 59 (2008), WO04 / 018497, WO91 / 06678, WO07 / 123744, US Pat. Nos. 7,057,026, 7,329,492, 7,21,414, 7,315,019 No. 7,405,281, and US Patent Application Publication No. 2008/0108082 A1.

ピロ配列決定などの、サイクル的な反応を使用する他の配列決定手順を使用することができる。ピロ配列決定は、特定のヌクレオチドが新生核酸鎖へと取り込まれるときの無機ピロリン酸(PPi)の放出を検出する(各々が参照により本明細書に組み込まれるRonaghiら、Analytical Biochemistry 242(1)、84〜9(1996)、Ronaghi、Genome Res.11(1)、3〜11(2001)、Ronaghiら Science 281(5375)、363(1998)、米国特許第6,210,891号、第6,258,568号および第6,274,320号)。ピロ配列決定において、放出されるPPiは、ATPスルフリラーゼによってアデノシントリホスフェート(ATP)へと転換することによって検出することができ、結果として生じるATPは、ルシフェラーゼ産生光子を介して検出することができる。したがって、配列決定反応は、ルミネセンス検出系を介してモニターすることができる。蛍光に基づく検出系に使用される励起放射線源は、ピロ配列決定手順に必要ではない。本開示のアレイへのピロ配列決定の適用に使用することができる有用な流体系、検出器および手順は、例えば、各々が参照により本明細書に組み込まれるWIPO特許出願番号第PCT/US11/57111号、米国特許出願公開第2005/0191698 A1号、米国特許第7,595,883号、および米国特許第7,244,559号に記載されている。 Other sequencing procedures that use cyclic reactions, such as pyrosequencing, can be used. Pyro sequencing detects the release of inorganic pyrophosphate (PPi) as a particular nucleotide is incorporated into a nascent nucleic acid chain (Ronaghi et al., Analytical Biochemistry 242 (1), each of which is incorporated herein by reference), 84-9 (1996), Ronagi, Genome Res. 11 (1), 3-11 (2001), Ronagi et al. Science 281 (5375), 363 (1998), US Pat. Nos. 6,210,891, No. 6, 258,568 and 6,274,320). In pyrosequencing, the released PPi can be detected by conversion to adenosine triphosphate (ATP) by ATP sulfylase, and the resulting ATP can be detected via luciferase-producing photons. Therefore, the sequencing reaction can be monitored via a luminescence detection system. The excitation radiation source used in the fluorescence-based detection system is not required for the pyrosequencing procedure. Useful fluid systems, detectors and procedures that can be used to apply pillow sequencing to the arrays of the present disclosure are described, for example, in WIPO Patent Application No. PCT / US11 / 57111, each of which is incorporated herein by reference. No., US Patent Application Publication No. 2005/0191698 A1, US Pat. No. 7,595,883, and US Pat. No. 7,244,559.

例えば、各々が参照により本明細書に組み込まれるShendureら Science 309:1728〜1732(2005)、米国特許第5,599,675号、および米国特許第5,750,341号に記載されるものを含むライゲーション反応による配列決定も有用である。いくつかの実施形態として、例えば、各々が参照により本明細書に組み込まれるBainsら、Journal of Theoretical Biology 135(3)、303〜7(1988)、Drmanacら、Nature Biotechnology 16、54〜58(1998)、Fodorら、Science 251(4995)、767〜773(1995)、およびWO1989/10977に記載されるようなハイブリッド形成による配列決定手順が挙げられ得る。ライゲーションによる配列決定およびハイブリッド形成による配列決定の両手順において、ゲル含有ウェル(または他の凹状特徴物)の中に存在する核酸は、オリゴヌクレオチド送達および検出の反復サイクルに供される。本明細書または本明細書に引用される参考文献において示すようなSBS法のための流体系は、ライゲーションによる配列決定またはハイブリッド形成による配列決定の手順のための試薬の送達に容易に適合させることができる。典型的には、オリゴヌクレオチドは、蛍光標識されており、本明細書または本明細書に引用される参考文献におけるSBS手順に関して記載したものと類似の蛍光検出器を用いて検出することができる。 For example, those described in Science 309: 1728-1732 (2005), US Pat. No. 5,599,675, and US Pat. No. 5,750,341, each of which is incorporated herein by reference. Sequencing by including ligation reactions is also useful. As some embodiments, for example, Bains et al., Journal of Theoretical Biotechnology 135 (3), 303-7 (1988), Drmanac et al., Nature Biotechnology 16, 54-58 (1998), each of which is incorporated herein by reference. ), Fodor et al., Science 251 (4995), 767-773 (1995), and WO1989 / 10977 for sequencing procedures by hybrid formation. In both ligation-sequencing and hybridization-sequencing procedures, nucleic acids present in gel-containing wells (or other concave features) are subjected to repeated cycles of oligonucleotide delivery and detection. Fluid systems for SBS methods, such as those shown herein or in references cited herein, are readily adapted for delivery of reagents for sequencing procedures by ligation or hybridization. Can be done. Typically, oligonucleotides are fluorescently labeled and can be detected using a fluorescent detector similar to that described for the SBS procedure herein or in references cited herein.

いくつかの実施形態には、DNAポリメラーゼ活性のリアルタイムでのモニタリングに関する方法を利用することができる。例えば、ヌクレオチドの取り込みは、フルオロフォア担持ポリメラーゼとγリン酸標識されたヌクレオチドとの間の蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)相互作用を通じて、またはゼロモードの導波管を用いて検出することができる。FRETに基づく配列決定のための技術および試薬は、例えば、それらの開示が参照により本明細書に組み込まれるLeveneら Science 299、682〜686(2003)、Lundquistら Opt.Lett.33、1026〜1028(2008)、Korlachら Proc.Natl.Acad.Sci.USA 105、1176〜1181(2008)に記載されている。 For some embodiments, methods relating to real-time monitoring of DNA polymerase activity are available. For example, nucleotide uptake can be detected through a fluorescence resonance energy transfer (FRET) interaction between a fluorophore-supported polymerase and a γ-phosphate labeled nucleotide, or using a zero-mode waveguide. Techniques and reagents for FRET-based sequencing are described, for example, in Levene et al. Science 299, 682-686 (2003), Lundquist et al. Opt. Lett. 33, 1026-1028 (2008), Koralach et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 1176 to 1181 (2008).

いくつかのSGS実施形態には、伸長生成物へのヌクレオチドの取り込みの際に放出されるプロトンの検出が含まれる。例えば、放出されたプロトンの検出に基づく配列決定には、Ion Torrent(Guilford、CT、Life Technologiesの子会社)から市販されている電気的な検出器および関連技術、または各々が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2009/0026082 A1号、第2009/0127589 A1号、第2010/0137143 A1号、または第2010/0282617 A1号に記載される配列決定方法および配列決定系を使用することができる。 Some SGS embodiments include detection of protons released upon incorporation of nucleotides into extension products. For example, for sequencing based on the detection of released protons, electrical detectors and related technologies commercially available from Ion Patent (a subsidiary of Guilford, CT, Life Technologies), or each referred to herein. Sequencing methods and systems described in Incorporated US Patent Application Publication Nos. 2009/0026082 A1, 2009/0127589 A1, 2010/0137143 A1, or 2010/0282617 A1 may be used. it can.

追加的な実施形態は、以下の実施例においてさらに詳細に開示され、これは、決して特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。保護された3’−ヒドロキシ基を有する種々の修飾されたヌクレオチドの合成を実施例1〜3において実証する。 Additional embodiments are disclosed in more detail in the examples below, which are by no means intended to limit the scope of the claims. The synthesis of various modified nucleotides with a protected 3'-hydroxy group is demonstrated in Examples 1-3.

Figure 0006868541
スキーム1は、3’−OH保護基としてモノフルオロメチル置換アジドメチルを有する修飾されたヌクレオチドの調製のための合成経路を示す。化合物1a〜1fは、修飾されたチミン(T−PA)を塩基として使用する。使用することができる塩基の他の非限定的な例としては、Cbz−PA、ADMF−PA、およびGPac−PAが挙げられ、それらの構造は、スキーム1において上記に示す。
実験手順
Figure 0006868541
Scheme 1 shows a synthetic pathway for the preparation of modified nucleotides with a monofluoromethyl-substituted azidomethyl as a 3'-OH protecting group. Compounds 1a to 1f use modified thymine (T-PA) as a base. Other non-limiting examples of bases that can be used include Cbz-PA, ADMF-PA, and GPac-PA, the structures of which are shown above in Scheme 1.
Experimental procedure

無水CHCN(25ml)中の出発ヌクレオシド1a(1.54g、2.5mmol)の溶液に、2,6−ルチジン(0.87mL、7.5mmol)、(2−フルオロエチル)(4−メトキシフェニル)スルファン(MPSF)(3.26g、17.5mmol)および次にBz(純度50%、8.47g、17.5mmol)を4℃で添加した。反応混合物を室温へと徐々に加温した。この混合物をさらに6時間撹拌した。TLCで、出発ヌクレオシドの完全な消費を確認するためにモニターした(EtOAc:DCM=2:8v/v)。次に、反応物を減圧下で油状の残渣へと濃縮した。この混合物に、石油エーテル(500ml)を添加し、10分間激しく撹拌した。石油エーテル層をデカントし、残渣を繰り返し石油エーテルで処理した(2回)。油状残渣をDCMとNaHCO(1:1)(300mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をさらにDCM(2×150mL)の中へと抽出した。合わせた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、揮発性物質を減圧下で蒸発させた。粗生成物1cを、石油エーテルから石油エーテル:EtOAc=1:1(v/v)へと至る勾配を用いてBiotagシリカゲルカラム(50g)によって精製し、1.63gのヌクレオシド1bを淡黄色の泡状物(ジアステレオマー、82%収率)として得た。
1H NMR (d6 DMSO, 400 MHz): δ, 0.95 (s, 9H, tBu), 2.16 − 2.28 (m, 2H, H-2’), 3.67 (s, OMe), 3.65 -3.85 (m, 2H, HH-5’), 3.77 (dd, J = 11.1, 4.5 Hz, 1H, HH-5’), 3.95-3.98 (m, 1H, H-4’), 4.04 (m, 2H, CH2F), 4.63-4.64 (m, 1H, H-3’), 5.01-5.32 (s, 1H, CH), 6.00 (m, 1H, H-1’), 6.72-6.87 (m, 3H, Ar), 7.35-7.44 (m, 7H, Ar), 7.55-7.60 (m, 4H, Ar), 7.88 (s, 1H, H-6), 9.95 (brt, 1H, NH), 11.70 (s, 1H, NH)
2,6-Lutidine (0.87 mL, 7.5 mmol), (2-fluoroethyl) (4-methoxy) in a solution of starting nucleoside 1a (1.54 g, 2.5 mmol) in anhydrous CH 3 CN (25 ml). Phenyl) sulfan (MPSF) (3.26 g, 17.5 mmol) and then Bz 2 O 2 (purity 50%, 8.47 g, 17.5 mmol) were added at 4 ° C. The reaction mixture was gradually warmed to room temperature. The mixture was stirred for an additional 6 hours. Monitored by TLC to confirm complete consumption of the starting nucleoside (EtOAc: DCM = 2: 8v / v). The reaction was then concentrated under reduced pressure into an oily residue. Petroleum ether (500 ml) was added to this mixture and stirred vigorously for 10 minutes. The petroleum ether layer was decanted and the residue was repeatedly treated with petroleum ether (twice). The oily residue was fractionated between DCM and NaHCO 3 (1: 1) (300 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into DCM (2 x 150 mL). The combined organic layers were dried on CVD 4 and filtered to evaporate the volatiles under reduced pressure. The crude product 1c is purified by a Biotag silica gel column (50 g) using a gradient from petroleum ether to petroleum ether: EtOAc = 1: 1 (v / v), and 1.63 g of nucleoside 1b is pale yellow foam. It was obtained as a product (diasteromer, 82% yield).
1 1 H NMR (d 6 DMSO, 400 MHz): δ, 0.95 (s, 9H, tBu), 2.16 − 2.28 (m, 2H, H-2'), 3.67 (s, OMe), 3.65 -3.85 (m, 2H, HH-5'), 3.77 (dd, J = 11.1, 4.5 Hz, 1H, HH-5'), 3.95-3.98 (m, 1H, H-4'), 4.04 (m, 2H, CH 2 F ), 4.63-4.64 (m, 1H, H-3'), 5.01-5.32 (s, 1H, CH), 6.00 (m, 1H, H-1'), 6.72-6.87 (m, 3H, Ar), 7.35-7.44 (m, 7H, Ar), 7.55-7.60 (m, 4H, Ar), 7.88 (s, 1H, H-6), 9.95 (brt, 1H, NH), 11.70 (s, 1H, NH)

下で分子ふるい(4Å)含有の無水CHCl(14mL)中の出発ヌクレオシド1b(1.14g、1.4mmol)の溶液に、シクロヘキセン(1.44mL、14mmol)を添加した。混合物をドライアイス/アセトン浴で−78℃まで冷却した。DCM(14ml)中の塩化スルフリルの溶液(580μL、7.2mmol)を90分にわたってN下で緩徐に添加した。その温度で20分後、TLC(EtOAc:石油エーテル=1:1v/v)で、出発ヌクレオシドの完全な消費を示した。揮発性物質を減圧下(および25℃の室温)で蒸発させ、油状残渣を発泡するまでさらに10分間高真空へ迅速に供した。粗生成物をNでパージした後、無水DMF(5mL)中に溶解し、NaN(470mg、7mmol)を一度に添加した。結果として生じた懸濁液を、2時間またはTLCが反応の完了および2つの異性体(aおよびb)としての1cの形成を示すまで、室温で撹拌した。反応混合物をEtOAcとNaHCO(1:1)(200mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をさらにEtOAc(2×100mL)の中へと抽出した。合わせた有機抽出物をMgSOで乾燥させ、濾過し、揮発性物質を減圧下で蒸発させた。石油エーテルから石油エーテル:EtOAc=1:1(v/v)に至る勾配を用いて1cの2つのジアステレオ異性体(AおよびB)をBiotagシリカゲルカラム(25g)によって淡黄色の泡状物として分離した。 Cyclohexene (1.44 mL, 14 mmol) was added to a solution of starting nucleoside 1b (1.14 g, 1.4 mmol) in anhydrous CH 2 Cl 2 (14 mL) containing molecular sieves (4 Å) under N 2. The mixture was cooled to −78 ° C. in a dry ice / acetone bath. DCM (14 ml) in a solution of sulfuryl chloride (580μL, 7.2mmol) was added slowly under N 2 for 90 minutes. After 20 minutes at that temperature, TLC (EtOAc: petroleum ether = 1: 1 v / v) showed complete consumption of the starting nucleoside. The volatiles were evaporated under reduced pressure (and at room temperature of 25 ° C.) and rapidly subjected to high vacuum for an additional 10 minutes until the oily residue foamed. The crude product was purged with N 2 and then dissolved in anhydrous DMF (5 mL) and NaN 3 (470 mg, 7 mmol) was added all at once. The resulting suspension was stirred at room temperature for 2 hours or until TLC showed completion of the reaction and formation of 1c as the two isomers (a and b). The reaction mixture was fractionated between EtOAc and NaHCO 3 (1: 1) (200 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into EtOAc (2 x 100 mL). The combined organic extracts were dried on volatiles 4 , filtered and the volatiles evaporated under reduced pressure. Two diastereoisomers (A and B) of 1c as pale yellow foam by Biotag silica gel column (25 g) using a gradient from petroleum ether to petroleum ether: EtOAc = 1: 1 (v / v). separated.

異性体A(370mg、収率:38%)。
1H NMR (d6 DMSO, 400 MHz): δ 1.02 (s, 9H, tBu), 2.35 − 2.43 (m, 2H, H-2’), 3.76-3.80 (m, 1H, H-5’), 3.88 - 3.92 (m, 1H, H-5’), 4.10 - 4.12 (m, 1H, H-4’), 4.14 (d, J = 4.1 Hz 2H, NHCH2), 4.46-4.60 (m, 3H, H-3’, CH2F), 5.05-5.09 (m, 1H, CHN3), 6.11 (t, J = 6.1 Hz, 1H, H-1’), 7.47 - 7.51 (m, 6H, Ar), 7.64 - 7.68 (m, 4H, Ar), 7.97 (s, 1H, H-6), 10.03 (bt, 1H, J = 10.0 Hz, NH), 11.76 (s, 1H, NH). 19F NMR: -74.3 (CF3), -230.2 (CH2F)
Isomer A (370 mg, yield: 38%).
1 1 H NMR (d 6 DMSO, 400 MHz): δ 1.02 (s, 9H, tBu), 2.35 − 2.43 (m, 2H, H-2'), 3.76-3.80 (m, 1H, H-5'), 3.88 --3.92 (m, 1H, H-5'), 4.10 --4.12 (m, 1H, H-4'), 4.14 (d, J = 4.1 Hz 2H, NHCH 2 ), 4.46-4.60 (m, 3H, H-3', CH2F), 5.05-5.09 (m, 1H, CHN 3 ), 6.11 (t, J = 6.1 Hz, 1H, H-1'), 7.47 --7.51 (m, 6H, Ar), 7.64- 7.68 (m, 4H, Ar), 7.97 (s, 1H, H-6), 10.03 (bt, 1H, J = 10.0 Hz, NH), 11.76 (s, 1H, NH). 19 F NMR: -74.3 ( CF 3 ), -230.2 (CH 2 F)

異性体B(253mg、収率:26%)。
1H NMR (d6 DMSO, 400 MHz): δ 1.01 (s, 9H, tBu), 2.38 − 2.42 (m, 2H, H-2’), 3.74-3.78 (m, 1H, H-5’), 3.86-3.90 (m, 1H, H-5’), 4.00-4.05 (m, 1H, H-4’), 4.12 (d, J = 4.1 Hz 2H, NHCH2), 4.45-4.60 (m, 3H, H-3’, CH2F), 5.00-5.14 (m, 1H, CHN3), 6.09 (t, J = 6.1 Hz, 1H, H-1’), 7.41 - 7.50 (m, 6H, Ar), 7.63-7.66 (m, 4H, Ar), 7.95 (s, 1H, H-6), 10.01 (bs, 1H, NH), 11.74 (s, 1H, NH). 19F NMR: -74.5 (CF3), -230.4 (CH2F)
Isomer B (253 mg, yield: 26%).
1 1 H NMR (d 6 DMSO, 400 MHz): δ 1.01 (s, 9H, tBu), 2.38 − 2.42 (m, 2H, H-2'), 3.74-3.78 (m, 1H, H-5'), 3.86-3.90 (m, 1H, H-5'), 4.00-4.05 (m, 1H, H-4'), 4.12 (d, J = 4.1 Hz 2H, NHCH 2 ), 4.45-4.60 (m, 3H, H-3', CH2F), 5.00-5.14 (m, 1H, CHN 3 ), 6.09 (t, J = 6.1 Hz, 1H, H-1'), 7.41 --7.50 (m, 6H, Ar), 7.63- 7.66 (m, 4H, Ar), 7.95 (s, 1H, H-6), 10.01 (bs, 1H, NH), 11.74 (s, 1H, NH). 19 F NMR: -74.5 (CF3), -230.4 (CH2F)

出発材料1c(異性体A)(500mg、0.71mmol)をTHF(3mL)中に溶解し、氷浴中で4℃へと冷却した。次に、TBAF(THF中で1.0M、5重量%水、1.07mL、1.07mmol)を5分間の時間をかけて緩徐に添加した。反応混合物を室温へと緩徐に加温した。反応の進行は、TLC(石油エーテル:EtOAc=3:7(v/v))によってモニターした。反応を、出発材料がもはやTLCによって可視ではない1時間後に停止させた。反応溶液をEtOAc(50mL)中に溶解し、NaHCO(60mL)に添加した。2つの層を分離し、水層を追加的なDCM(50mL×2)で抽出した。有機抽出物を合わせ、乾燥させ(MgSO)、濾過し、蒸発させて、黄色の油を得た。粗生成物1d(異性体A)をBiotagシリカゲルカラム(10g)によって、石油エーテル:EtOAc=8:2(v/v)からEtOAcへと至る勾配を用いて、白色の固体(183mg、収率:56%)として精製した。 Starting material 1c (isomer A) (500 mg, 0.71 mmol) was dissolved in THF (3 mL) and cooled to 4 ° C. in an ice bath. TBAF (1.0 M in THF, 5 wt% water, 1.07 mL, 1.07 mmol) was then added slowly over a period of 5 minutes. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature. The progress of the reaction was monitored by TLC (petroleum ether: EtOAc = 3: 7 (v / v)). The reaction was stopped after 1 hour when the starting material was no longer visible by TLC. The reaction solution was dissolved in EtOAc (50 mL) and added to NaHCO 3 (60 mL). The two layers were separated and the aqueous layer was extracted with additional DCM (50 mL x 2). The organic extracts were combined, dried (0054 4 ), filtered and evaporated to give a yellow oil. Crude product 1d (isomer A) on a Biotag silica gel column (10 g) using a gradient from petroleum ether: EtOAc = 8: 2 (v / v) to EtOAc, a white solid (183 mg, yield: It was purified as 56%).

異性体A:
1H NMR (400 MHz, d6-DMSO): δ 2.24-2.35 (m, 2H, H-2’), 3.56-3.66 (m, 2H, H-5’), 3.96-4.00 (m, 1H, H-4’), 4.23 (s, 2H, CH2NH), 4.33-4.37 (m, 1H, H-3’), 4.43-4.51 (m, CH2F), 5.12 (br.s, 1H, CHN3), 5.23 (br.s, 1H, 5’-OH), 6.07 (t, J=6.7 Hz, 1H, H-1’), 8.26 (s, 1H, H-6), 10.11 (br s, 1H, NH), 11.72 (br s, 1H, NH). 19F NMR: -74.3 (CF3), -230.5 (CH2F)
Isomer A:
1 1 H NMR (400 MHz, d 6 -DMSO): δ 2.24-2.35 (m, 2H, H-2'), 3.56-3.66 (m, 2H, H-5'), 3.96-4.00 (m, 1H, H-4'), 4.23 (s, 2H, CH 2 NH), 4.33-4.37 (m, 1H, H-3'), 4.43-4.51 (m, CH2F), 5.12 (br.s, 1H, CHN 3 ), 5.23 (br.s, 1H, 5'-OH), 6.07 (t, J = 6.7 Hz, 1H, H-1'), 8.26 (s, 1H, H-6), 10.11 (br s, 1H) , NH), 11.72 (br s, 1H, NH). 19 F NMR: -74.3 (CF3), -230.5 (CH2F)

同じ反応を1c(異性体B)について360mg規模で実施し、対応する生成物1d(異性体B、150mg、63%)を得た。
1H NMR (400 MHz, d6-DMSO): δ 2.24-2.37 (m, 2H, H-2’), 3.57-3.70 (m, 2H, H-5’), 3.97-4.01 (m, 1H, H-4’), 4.23 (br.s, 2H, CH2NH), 4.33-4.37 (m, 1H, H-3’), 4.44-4.53 (m, CH2F), 5.11-5.21 (br.s, 1H, CHN3), 5.23 (br.s, 1H, 5’-OH), 6.07 (t, J=6.6 Hz, 1H, H-1’), 8.23 (s, 1H, H-6), 10.09 (br s, 1H, NH), 11.70 (br s, 1H, NH). 19F NMR: -74.1 (CF3), -230.1 (CH2F)
The same reaction was carried out for 1c (isomer B) on a 360 mg scale to give the corresponding product 1d (isomer B, 150 mg, 63%).
1 1 H NMR (400 MHz, d 6 -DMSO): δ 2.24-2.37 (m, 2H, H-2'), 3.57-3.70 (m, 2H, H-5'), 3.97-4.01 (m, 1H, H-4'), 4.23 (br.s, 2H, CH 2 NH), 4.33-4.37 (m, 1H, H-3'), 4.44-4.53 (m, CH2F), 5.11-5.21 (br.s, 1H, CHN 3 ), 5.23 (br.s, 1H, 5'-OH), 6.07 (t, J = 6.6 Hz, 1H, H-1'), 8.23 (s, 1H, H-6), 10.09 ( br s, 1H, NH), 11.70 (br s, 1H, NH). 19 F NMR: -74.1 (CF3), -230.1 (CH2F)

対応するトリホスフェート1eの調製、および完全に機能性のヌクレオシドトリホスフェート(ffN)1fを生じるための核酸塩基への色素のさらなる結合は、WO2004/018497において報告されており、概して当業者に公知である。 Preparation of the corresponding triphosphate 1e and further binding of the dye to the nucleobase to give rise to the fully functional nucleoside triphosphate (ffN) 1f have been reported in WO2004 / 0184997 and are generally known to those of skill in the art. is there.

Figure 0006868541
スキーム2は、3’−OH保護基としてC−アミド置換アジドメチルを有する修飾されたヌクレオチドの調製のための合成経路を示す。化合物2a〜2iは、修飾されたチミン(T−PA)を塩基として使用する。使用することができる塩基の他の非限定的な例としては、Cbz−PA、ADMF−PA、およびGPac−PAが挙げられ、これらの構造は、上記スキーム1に示されている。実験手順において、N,N−ジメチル−C(=O)−置換アジドメチル保護基(R=NMe)を有する化合物2fおよびその後の反応を報告した。N−エチル−C(=O)−(R=NHEt)などの、他のC−アミド基を有する化合物も調製した。
実験手順
Figure 0006868541
Scheme 2 shows a synthetic route for the preparation of modified nucleotides with a C-amide-substituted azidomethyl as a 3'-OH protecting group. Compounds 2a-2i use modified thymine (T-PA) as a base. Other non-limiting examples of bases that can be used include Cbz-PA, ADMF-PA, and GPac-PA, the structures of which are shown in Scheme 1 above. In the experimental procedure, compound 2f having an N, N-dimethyl-C (= O) -substituted azidomethyl protecting group (R = NMe 2 ) and subsequent reactions were reported. Compounds with other C-amide groups, such as N-ethyl-C (= O)-(R = NHEt), were also prepared.
Experimental procedure

無水CHCN(50ml)中の出発ヌクレオシド2a(4.27g、6.9mmol)の溶液に、2,6−ルチジン(2.4mL、20.7mmol)、S(CHCHOAc)(12.2g、69mmol)および次いでBz(純度50%、33.4g、69mmol)を4℃で添加した。反応混合物を室温まで緩徐に加温した。この混合物をさらに12時間撹拌した。TLCで、出発ヌクレオシドの完全な消費を確認するためにモニターした(EtOAc:DCM=4:6v/v)。反応物を次に減圧下で油状残渣へと濃縮した。この混合物に、石油エーテル(800ml)を添加し、10分間激しく撹拌した。石油エーテル層をデカントし、残渣を繰り返し石油エーテルで処理した(2回)。油状残渣を次に、DCMとNaHCO(1:1)(1000mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をDCMの中へとさらに抽出した(2×500mL)。合わせた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、揮発性物質を減圧下で蒸発させた。粗生成物2bをBiotagシリカゲルカラム(100g)によって、石油エーテルから石油エーテル:EtOAc2:8(v/v)に至る勾配を用いて、淡黄色の泡状物(4.17g、収率:74%、ジアステレオ異性体)として精製した。 In a solution of starting nucleoside 2a (4.27 g, 6.9 mmol) in anhydrous CH 3 CN (50 ml), 2,6-lutidine (2.4 mL, 20.7 mmol), S (CH 2 CH 2 OAc) 2 ( 12.2 g, 69 mmol) and then Bz 2 O 2 (purity 50%, 33.4 g, 69 mmol) were added at 4 ° C. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature. The mixture was stirred for an additional 12 hours. Monitored by TLC to confirm complete consumption of the starting nucleoside (EtOAc: DCM = 4: 6 v / v). The reaction was then concentrated under reduced pressure into an oily residue. Petroleum ether (800 ml) was added to this mixture and stirred vigorously for 10 minutes. The petroleum ether layer was decanted and the residue was repeatedly treated with petroleum ether (twice). The oily residue was then fractionated between DCM and NaHCO 3 (1: 1) (1000 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into the DCM (2 x 500 mL). The combined organic layers were dried on CVD 4 and filtered to evaporate the volatiles under reduced pressure. Crude product 2b on a Biotag silica gel column (100 g) using a gradient from petroleum ether to petroleum ether: EtOAc 2: 8 (v / v), pale yellow foam (4.17 g, yield: 74%). , Diastereoisomer).

下の分子ふるい(4Å)含有無水CHCl(56mL)中の出発ヌクレオシド2b(4.54g、5.56mmol)の溶液に、シクロヘキセン(5.62mL、56mmol)を添加した。この混合物を氷浴で4℃まで冷却した。DCM(25ml)中の塩化スルフリル(1.13mL、13.9mmol)の溶液を90分かけてN下で緩徐に添加した。その温度で30分後、TLC(EtOAc:DCM=4:6v/v)は、出発ヌクレオシド2bの10%が残っていることを示した。追加的な塩化スルフリル(0.1mL)を反応混合物中に添加した。TLCで、2bの完全な転換を示した。揮発性物質を減圧下(および25℃の室温)で蒸発させ、油状残渣を発泡するまでさらに10分間高真空へ迅速に供した。粗生成物をNでパージした後、無水DMF(5mL)中に溶解し、NaN(1.8g、27.8mmol)を一度に添加した。結果として生じた懸濁液を、室温で2時間、またはTLCで反応の完了および2つの異性体(AおよびB)としての2cの形成を示すまで、撹拌した。反応混合物をEtOAcとNaHCO(1:1)(1000mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をさらにEtOAc(2×300mL)中へと抽出した。合わせた有機抽出物を次に、MgSOで乾燥させ、濾過し、揮発性物質を減圧下で蒸発させた。2つのジアステレオ異性体2c(異性体AおよびB)をBiotagシリカゲルカラム(100g)によって、石油エーテルから石油エーテル:EtOAc1:1(v/v)に至る勾配を用いて、淡黄色の泡状物として分離した。異性体A:1.68g、収率:40.7%。異性体B:1.79g、収率:43.2%。 Cyclohexene (5.62 mL, 56 mmol) was added to a solution of starting nucleoside 2b (4.54 g, 5.56 mmol) in anhydrous CH 2 Cl 2 (56 mL) containing molecular sieves (4 Å) under N 2. The mixture was cooled to 4 ° C. in an ice bath. DCM (25 ml) solution of sulfuryl chloride (1.13 mL, 13.9 mmol) was added slowly under N 2 solution over 90 minutes a. After 30 minutes at that temperature, TLC (EtOAc: DCM = 4: 6v / v) showed that 10% of the starting nucleoside 2b remained. Additional sulfuryl chloride (0.1 mL) was added to the reaction mixture. TLC showed a complete conversion of 2b. The volatiles were evaporated under reduced pressure (and at room temperature of 25 ° C.) and rapidly subjected to high vacuum for an additional 10 minutes until the oily residue foamed. The crude product was purged with N 2 and then dissolved in anhydrous DMF (5 mL) and NaN 3 (1.8 g, 27.8 mmol) was added all at once. The resulting suspension was stirred at room temperature for 2 hours, or at TLC until the reaction was completed and 2c was formed as the two isomers (A and B). The reaction mixture was fractionated between EtOAc and NaHCO 3 (1: 1) (1000 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into EtOAc (2 x 300 mL). The combined organic extracts were then dried on Viyl 4 and filtered to evaporate the volatiles under reduced pressure. Two diastereoisomers 2c (isomers A and B) in a pale yellow foam with a Biotag silica gel column (100 g) using a gradient from petroleum ether to petroleum ether: EtOAc 1: 1 (v / v). Separated as. Isomer A: 1.68 g, yield: 40.7%. Isomer B: 1.79 g, yield: 43.2%.

MeOH/THF(1:1)(20mL)中の出発ヌクレオシド2c(異性体A)(1.63g、2.2mmol)の溶液に、NaOH(1M水溶液)(2.2mL、2.2mmol)を緩徐に添加し、4℃で撹拌した。反応の進行はTLC(EtOAc:DCM=4:6v/v)によってモニターした。反応は、出発材料がもはやTLCによって可視ではない1時間後に停止させた。反応混合物をDCMとNaHCO(1:1)(150mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をさらにDCM(2×70mL)の中へと抽出した。合わせた有機抽出物をMgSOで乾燥させ、濾過し、揮発性物質を減圧下で蒸発させた。粗生成物2dを、Biotagシリカゲルカラム(10g)によって、石油エーテル:EtOAc(8:2)(v/v)からEtOAcに至る勾配を用いて淡黄色の泡状物(1.1g、収率:71%)として精製した。 Slowly add NaOH (1M aqueous solution) (2.2 mL, 2.2 mmol) to a solution of starting nucleoside 2c (isomer A) (1.63 g, 2.2 mmol) in MeOH / THF (1: 1) (20 mL). Was added to and stirred at 4 ° C. The progress of the reaction was monitored by TLC (EtOAc: DCM = 4: 6v / v). The reaction was stopped after 1 hour when the starting material was no longer visible by TLC. The reaction mixture was fractionated between DCM and NaHCO 3 (1: 1) (150 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into DCM (2 x 70 mL). The combined organic extracts were dried on volatiles 4 , filtered and the volatiles evaporated under reduced pressure. The crude product 2d was added to a pale yellow foam (1.1 g, yield:) on a Biotag silica gel column (10 g) using a gradient from petroleum ether: EtOAc (8: 2) (v / v) to EtOAc. It was purified as 71%).

同じ反応を2c(異性体B、1.57g)について繰り返し、対応する生成物2d(異性体B、1.01g、69%収率)を得た。 The same reaction was repeated for 2c (isomer B, 1.57 g) to give the corresponding product 2d (isomer B, 1.01 g, 69% yield).

CHCN(10mL)中の出発ヌクレオシド2d(異性体A)(700mg、1mmol)の溶液を、TEMPO(63mg、0.4mmol)およびBAIB(644mg、2mmol)で室温で処理した。反応の進行はTLC(EtOAc:DCM=7:3v/v)によってモニターした。反応は、出発材料がもはやTLCによって可視ではない2時間後に停止させた。反応混合物をDCMとNa(1:1)(100mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をさらにDCM(2×70mL)中へ抽出した。合わせた有機抽出物を次に、NaCl(飽和液)で洗浄した。生成物が沈殿することを防止するために、MgSOでの乾燥無しで、有機層を減圧下で蒸発させた。粗生成物2eを、Biotagシリカゲルカラム(10g)によって、石油エーテル:EtOAc(1:1)(v/v)からEtOAcさらにはMeOH:EtOAc(1:9)へと至る勾配を用いて、淡黄色の泡状物(異性体A、482mg、68%収率)として精製した。 A solution of the starting nucleoside 2d (isomer A) (700 mg, 1 mmol) in CH 3 CN (10 mL) was treated with TEMPO (63 mg, 0.4 mmol) and BAIB (644 mg, 2 mmol) at room temperature. The progress of the reaction was monitored by TLC (EtOAc: DCM = 7: 3v / v). The reaction was stopped after 2 hours when the starting material was no longer visible by TLC. The reaction mixture was fractionated between DCM and Na 2 S 2 O 3 (1: 1) (100 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into DCM (2 x 70 mL). The combined organic extracts were then washed with NaCl (saturated solution). For product is prevented from precipitating, in the dry without the over MgSO 4, the organic layer was evaporated under reduced pressure. The crude product 2e is pale yellow with a Biotag silica gel column (10 g) using a gradient from petroleum ether: EtOAc (1: 1) (v / v) to EtOAc and even MeOH: EtOAc (1: 9). Purified as a foam (isomer A, 482 mg, 68% yield).

同じ反応を2d(異性体B、700mg)について実施し、対応する生成物2e(異性体B、488mg、69%収率)を得た。 The same reaction was carried out on 2d (isomer B, 700 mg) to give the corresponding product 2e (isomer B, 488 mg, 69% yield).

CHCN(10mL)中の出発ヌクレオシド2e(異性体A)(233mg、0.33mmol)の溶液に、ヒューニッヒ塩基(173μL、1mmol)およびBOP(165mg、0.39mmol)を室温で添加した。5分間撹拌した後、溶液をMe2NH(2MのTHF溶液)(0.41ml、0.82mmol)で処理した。反応の進行は、TLC(MeOH:DCM=1:9v/v)によってモニターした。反応は、出発材料がもはやTLCによって可視ではない2時間後に停止させた。反応混合物をDCMとNaHCO(1:1)(50mL)との間で分画した。有機層を分離し、水層をさらにDCM(2×30mL)中へ抽出した。合わせた有機抽出物をMgSOで乾燥させ、濾過し、揮発性物質を減圧下で蒸発させた。粗生成物2f(R=NMe)をBiotagシリカゲルカラム(10g)によって、DCM:EtOAc(8:2)(v/v)からEtOAcへと至る勾配を用いて、淡黄色の泡状物(異性体A、220mg、90%収率)として精製した。 To a solution of the starting nucleoside 2e (isomer A) (233 mg, 0.33 mmol) in CH 3 CN (10 mL) was added Hunig base (173 μL, 1 mmol) and BOP (165 mg, 0.39 mmol) at room temperature. After stirring for 5 minutes, the solution was treated with Me2NH (2M THF solution) (0.41 ml, 0.82 mmol). The progress of the reaction was monitored by TLC (MeOH: DCM = 1: 9v / v). The reaction was stopped after 2 hours when the starting material was no longer visible by TLC. The reaction mixture was fractionated between DCM and NaHCO 3 (1: 1) (50 mL). The organic layer was separated and the aqueous layer was further extracted into DCM (2 x 30 mL). The combined organic extracts were dried on volatiles 4 , filtered and the volatiles evaporated under reduced pressure. Crude product 2f (R = NMe 2 ) on a Biotag silica gel column (10 g) with a gradient from DCM: EtOAc (8: 2) (v / v) to EtOAc, a pale yellow foam (isomer). Purified as body A, 220 mg, 90% yield).

同じ反応を2e(異性体B、249mg)について実施し、対応する生成物2f(異性体B、240mg、92%収率)を得た。 The same reaction was carried out on 2e (isomer B, 249 mg) to give the corresponding product 2f (isomer B, 240 mg, 92% yield).

出発材料2f(異性体AおよびBの混合物)(455mg、0.61mmol)をTHF(2mL)中に溶解し、氷浴で4℃へと冷却した。次に、TBAF(1.0MのTHF溶液、5重量%水、1.0mL、1.0mmol)を5分間の時間をかけて緩徐に添加した。反応混合物を室温へと緩徐に加温した。反応の進行は、TLC(EtOAc)によってモニターした。反応は、出発材料がもはやTLCによって可視ではない1時間後に停止させた。反応溶液をDCM(30mL)中に溶解し、NaHCO(30mL)に添加した。2つの層を分離し、水層を追加的なDCM(30mL×2)で抽出した。有機抽出物を合わせ、乾燥させ(MgSO)、濾過し、蒸発させて、黄色のオイルを得た。粗生成物2gをBiotagシリカゲルカラム(10g)によって、DCM:EtOAc8:2(v/v)からEtOAcさらにはMeOH:EtOAc(2:8)へと至る勾配を用いて、白色の固体(52%収率、160mg)として精製した。 Starting material 2f (mixture of isomers A and B) (455 mg, 0.61 mmol) was dissolved in THF (2 mL) and cooled to 4 ° C. in an ice bath. Next, TBAF (1.0 M THF solution, 5 wt% water, 1.0 mL, 1.0 mmol) was added slowly over a period of 5 minutes. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature. The progress of the reaction was monitored by TLC (EtOAc). The reaction was stopped after 1 hour when the starting material was no longer visible by TLC. The reaction solution was dissolved in DCM (30 mL) and added to NaHCO 3 (30 mL). The two layers were separated and the aqueous layer was extracted with additional DCM (30 mL x 2). The organic extracts were combined, dried (0054 4 ), filtered and evaporated to give a yellow oil. 2 g of crude product in a white solid (52% yield) with a Biotag silica gel column (10 g) using a gradient from DCM: EtOAc 8: 2 (v / v) to EtOAc and even MeOH: EtOAc (2: 8). Purified as a rate (160 mg).

完全に機能性のヌクレオシドトリホスフェート(ffN)2iを得るための、対応するトリホスフェート2hの調製、および核酸塩基への色素のさらなる結合は、WO2004/018497に報告されており、概して、当業者に公知である。 Preparation of the corresponding triphosphate 2h to obtain a fully functional nucleoside triphosphate (ffN) 2i, and further binding of the dye to the nucleobase have been reported in WO2004 / 018497 and are generally available to those of skill in the art. It is known.

Figure 0006868541
スキーム3は、ジフルオロメチル置換アジドメチル3’−OH保護基を有する修飾されたヌクレオチドの調製のための合成経路を示す。化合物3a〜3iは、修飾されたチミン(T−PA)を塩基として使用する。使用することができる塩基の他の非限定的な例としては、Cbz−PA、ADMF−PA、およびGPac−PAが挙げられ、これらの構造は、前記スキーム1において示されている。3b、3cおよび3dの合成のための手順は実施例2に記載した。
実験手順
Figure 0006868541
Scheme 3 shows a synthetic pathway for the preparation of modified nucleotides with a difluoromethyl-substituted azidomethyl 3'-OH protecting group. Compounds 3a to 3i use modified thymine (T-PA) as a base. Other non-limiting examples of bases that can be used include Cbz-PA, ADMF-PA, and GPac-PA, the structures of which are shown in Scheme 1 above. Procedures for the synthesis of 3b, 3c and 3d are described in Example 2.
Experimental procedure

無水DCM(5mL)中の出発ヌクレオシド3d(異性体A)(490mg、0.7mmol)およびDBU(209μL、1.4mmol)の溶液に、無水DCM(2ml)中の塩化N−tert−ブチルベンゼンスルフィンイミドイル(181mg、0.84mmol)の溶液を−78℃で緩徐に添加した。この反応混合物を−78℃で2時間撹拌した。反応の進行はTLC(EtOAc:DCM=4:6v/v)によってモニターした。反応は、10%の出発材料が依然としてTLCによって残っている2時間後に停止させて、過剰反応を防止した。この反応混合物をDCMとNaHCO(1:1)(50mL)との間で分画した。水層をさらにDCM中へと抽出した(2×30mL)。有機抽出物を合わせ、乾燥させ(MgSO)、濾過し、蒸発させて、黄色のオイルを得た。粗生成物3eをBiotagシリカゲルカラム(10g)によって、石油エーテル:EtOAc(8:2)(v/v)から石油エーテル:EtOAc(2:8)(v/v)への勾配を用いて、淡黄色の泡状物(異性体A、250mg、51%収率)として精製した。 N-tert-Butylbenzenesulfine chloride in anhydrous DCM (2 ml) in a solution of starting nucleoside 3d (isomer A) (490 mg, 0.7 mmol) and DBU (209 μL, 1.4 mmol) in anhydrous DCM (5 mL). A solution of imidoyl (181 mg, 0.84 mmol) was added slowly at −78 ° C. The reaction mixture was stirred at −78 ° C. for 2 hours. The progress of the reaction was monitored by TLC (EtOAc: DCM = 4: 6v / v). The reaction was stopped after 2 hours with 10% starting material still remaining by TLC to prevent overreaction. The reaction mixture was fractionated between DCM and NaHCO 3 (1: 1) (50 mL). The aqueous layer was further extracted into DCM (2 x 30 mL). The organic extracts were combined, dried (0054 4 ), filtered and evaporated to give a yellow oil. Crude product 3e lightened by Biotag silica gel column (10 g) with a gradient from petroleum ether: EtOAc (8: 2) (v / v) to petroleum ether: EtOAc (2: 8) (v / v). Purified as a yellow foam (isomer A, 250 mg, 51% yield).

同じ反応を3d(異性体B、480mg)について実施し、対応する生成物3e(異性体B、240mg、50%収率)を得た。 The same reaction was carried out on 3d (isomer B, 480 mg) to give the corresponding product 3e (isomer B, 240 mg, 50% yield).

DCM(2.5mL)中の出発ヌクレオシド3e(異性体A)(342mg、0.49mmol)、EtOH(15μL、0.25mmol)の溶液を、DCM(2.5mL)中のDAST(181mg、0.84mmol)の溶液に4℃(氷浴)で緩徐に添加した。反応混合物を4℃で1時間撹拌した。反応の進行はTLC(EtOAc:石油エーテル=3:7v/v)によってモニターした。反応は、1時間後に停止させた。反応混合物をDCMとNaHCO(1:1)(50mL)との間で分画した。水層をさらにDCM(2×30mL)中へ抽出した。有機抽出物を合わせ、乾燥させ(MgSO)、濾過し、蒸発させて、黄色のオイルを得た。粗生成物3fをBiotagシリカゲルカラム(10g)によって、石油エーテル:EtOAc(9:1)(v/v)から石油エーテル:EtOAc(2:8)(v/v)へと至る勾配を用いて、淡黄色の泡状物(異性体A、100mg、28%)として精製した。 A solution of the starting nucleoside 3e (isomer A) (342 mg, 0.49 mmol) in DCM (2.5 mL), EtOH (15 μL, 0.25 mmol) was added to DAST (181 mg, 0. It was added slowly to a solution of 84 mmol) at 4 ° C. (ice bath). The reaction mixture was stirred at 4 ° C. for 1 hour. The progress of the reaction was monitored by TLC (EtOAc: petroleum ether = 3: 7v / v). The reaction was stopped after 1 hour. The reaction mixture was fractionated between DCM and NaHCO 3 (1: 1) (50 mL). The aqueous layer was further extracted into DCM (2 x 30 mL). The organic extracts were combined, dried (0054 4 ), filtered and evaporated to give a yellow oil. The crude product 3f was subjected to a Biotag silica gel column (10 g) using a gradient from petroleum ether: EtOAc (9: 1) (v / v) to petroleum ether: EtOAc (2: 8) (v / v). Purified as a pale yellow foam (isomer A, 100 mg, 28%).

同じ反応を3e(異性体B、480mg)について実施し、対応する生成物3f(異性体B、240mg、50%収率)を得た。 The same reaction was carried out on 3e (isomer B, 480 mg) to give the corresponding product 3f (isomer B, 240 mg, 50% yield).

出発材料3f(異性体A)(124mg、0.17mmol)をTHF(2mL)中に溶解し、氷浴で4℃まで冷却した。次に、TBAF(1.0MのTHF溶液、5重量%の水、255μL、10.255mmol)を5分間の時間にわたって緩徐に添加した。反応混合物を室温へと緩徐に加温した。反応の進行は、TLC(EtOAc)によってモニターした。反応は、出発材料がもはやTLCによって可視ではない1時間後に停止させた。反応溶液をDCM(30mL)中に溶解し、NaHCO(30mL)に添加した。2つの層を分離し、水層を追加的なDCM(30mL×2)で抽出した。有機抽出物を合わせ、乾燥させ(MgSO)、濾過し、蒸発させて、黄色のオイルを得た。粗生成物3gをBiotagシリカゲルカラム(4g)によって、DCM:EtOAc=8:2(v/v)からEtOAcさらにはMeOH:EtOAc(2:8)へと至る勾配を用いて、淡黄色の泡状物(異性体A、54%収率、44mg)として精製した。 Starting material 3f (isomer A) (124 mg, 0.17 mmol) was dissolved in THF (2 mL) and cooled to 4 ° C. in an ice bath. TBAF (1.0 M THF solution, 5 wt% water, 255 μL, 10.255 mmol) was then added slowly over a period of 5 minutes. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature. The progress of the reaction was monitored by TLC (EtOAc). The reaction was stopped after 1 hour when the starting material was no longer visible by TLC. The reaction solution was dissolved in DCM (30 mL) and added to NaHCO 3 (30 mL). The two layers were separated and the aqueous layer was extracted with additional DCM (30 mL x 2). The organic extracts were combined, dried (0054 4 ), filtered and evaporated to give a yellow oil. 3 g of crude product in pale yellow foam on a Biotag silica gel column (4 g) with a gradient from DCM: EtOAc = 8: 2 (v / v) to EtOAc and even MeOH: EtOAc (2: 8). Purified as a product (isomer A, 54% yield, 44 mg).

異性体A:
1H NMR (400 MHz, d6-DMSO): δ 2.24-2.35 (m, 2H, H-2’), 3.56-3.66 (m, 2H, H-5’), 3.96-4.00 (m, 1H, H-4’), 4.23 (s, 2H, CH2NH), 4.33-4.37 (m, 1H, H-3’), 4.85 (s, 2H, OCH2N3), 5.23 (t, J=5.1 Hz, 1H, 5’-OH), 6.07 (t, J=6.7 Hz, 1H, H-1’), 8.19 (s, 1H, H-6), 10.09 (br s, 1H, NH), 11.70 (br s, 1H, NH). 19F NMR: -74.4 (CF3), -131.6 (CH2F).
Isomer A:
1 1 H NMR (400 MHz, d 6 -DMSO): δ 2.24-2.35 (m, 2H, H-2'), 3.56-3.66 (m, 2H, H-5'), 3.96-4.00 (m, 1H, H-4'), 4.23 (s, 2H, CH 2 NH), 4.33-4.37 (m, 1H, H-3'), 4.85 (s, 2H, OCH 2 N 3 ), 5.23 (t, J = 5.1) Hz, 1H, 5'-OH), 6.07 (t, J = 6.7 Hz, 1H, H-1'), 8.19 (s, 1H, H-6), 10.09 (br s, 1H, NH), 11.70 ( br s, 1H, NH). 19 F NMR: -74.4 (CF3), -131.6 (CH2F).

同じ反応を3f(異性体B、133mg)について実施し、対応する生成物3g(異性体B、48mg、54%収率)を得た。
1H NMR (400 MHz, d6-DMSO): δ 2.27-2.44 (m, 2H, H-2’), 3.58-3.67 (m, 2H, H-5’), 4.00-4.02 (m, 1H, H-4’), 4.24 (d, J=4.1 Hz, 2H, CH2NH), 4.57-4.58 (m, 1H, H-3’), 5.24-5.29 (m, 2H, 5’-OH, OCHN3), 6.07-6.34 (m, 2H, H-1’, CHF2), 8.19 (s, 1H, H-6), 10.09 (br s, 1H, NH), 11.70 (br s, 1H, NH). 19F NMR: -74.2 (CF3), -131.4 (CH2F).
The same reaction was carried out on 3f (isomer B, 133 mg) to give the corresponding product 3 g (isomer B, 48 mg, 54% yield).
1 1 H NMR (400 MHz, d 6 -DMSO): δ 2.27-2.44 (m, 2H, H-2'), 3.58-3.67 (m, 2H, H-5'), 4.00-4.02 (m, 1H, H-4'), 4.24 (d, J = 4.1 Hz, 2H, CH 2 NH), 4.57-4.58 (m, 1H, H-3'), 5.24-5.29 (m, 2H, 5'-OH, OCHN 3 ), 6.07-6.34 (m, 2H, H-1', CHF 2 ), 8.19 (s, 1H, H-6), 10.09 (br s, 1H, NH), 11.70 (br s, 1H, NH) . 19 F NMR: -74.2 (CF3), -131.4 (CH2F).

完全に機能性のヌクレオチド(ffN)3iを得るための、対応するトリホスフェート3hの調製、および核酸塩基への色素のさらなる結合は、WO2004/018497に報告されており、概して、当業者に公知である。
実施例4
3’−OH保護基の熱安定性試験
Preparation of the corresponding triphosphate 3h to obtain a fully functional nucleotide (ffN) 3i, and further binding of the dye to the nucleobase, have been reported in WO2004 / 018497 and are generally known to those of skill in the art. is there.
Example 4
Thermal stability test of 3'-OH protecting group

種々の3’−OH保護基をそれらの熱安定性に関して調査した(図1A)。熱安定性は、pH=9の緩衝液(トリス−HCl50mM、NaCl50mM、tween0.05%、MgSO6mM)中のそれぞれの3’−OH保護されたヌクレオチド0.1mMを60℃で加熱することによって評価した。種々の時点を取り、HPLCを用いて、ブロックされていない材料の形成を分析した。−CHFおよび−C(O)NHBuの安定性は、標準的なアジドメチル(−CH)保護基よりも約2倍大きいことが判った。−CFH基の安定性は、標準物質よりも約10倍大きいことが判った(図1B)。
実施例5
3’−OH保護基の脱保護
Various 3'-OH protecting groups were investigated for their thermal stability (Fig. 1A). Thermal stability, pH = 9 buffer and heated at (Tris -HCl50mM, NaCl50mM, tween0.05%, Mg 2 SO 4 6mM) 60 ℃ respective 3'-OH protected nucleotides 0.1mM in Evaluated by. At various time points, HPLC was used to analyze the formation of unblocked material. Stability of -CH 2 F and -C (O) NHBu a standard azidomethyl (-CH 2 N 3) was found to be about 2 times greater than the protective group. Stability of -CF 2 H groups, was found to be about 10 times larger than the standard (Figure 1B).
Example 5
Deprotection of 3'-OH protecting group

いくつかの3’−OH保護基の脱保護反応速度も試験した。標準的なアジドメチル保護基の脱保護速度を−CHF置換アジドメチルおよび−C(O)NHBu置換アジドメチルと比較した。より熱安定性の高い3’−OHブロッキング基は両方とも、脱保護剤としてのホスフィン(1mM THP)を用いて、標準的なアジドメチル保護基よりも迅速に除去されることが観察された。図2Aを参照されたい。例えば、−CHFおよび−C(O)NHBuの半減期は、20.4分というアジドメチルの半減期と比較して、それぞれ8.9分および2.9分であった(図2B)。
実施例6
配列決定試験
The deprotection kinetics of some 3'-OH protecting groups were also tested. Deprotection speed standard azidomethyl protecting groups were compared with -CH 2 F substituted azidomethyl and -C (O) NHBu-substituted azidomethyl. Both more thermostable 3'-OH blocking groups were observed to be removed more rapidly than standard azidomethyl protecting groups using phosphine (1 mM THP) as a deprotecting agent. See FIG. 2A. For example, -CH 2 F and -C (O) half-life of NHBu, compared to the half-life of the azidomethyl of 20.4 minutes, 8.9 minutes, respectively, and 2.9 minutes (Figure 2B).
Example 6
Sequencing test

−CHF(mono−F)置換アジドメチル3’−OH保護基を有する修飾されたヌクレオチドを調製し、該ヌクレオチドの配列決定性能をMiseqプラットフォーム上で評価した。3’−OH保護基の熱安定性の増大は、配列決定化学反応についてより高品質なヌクレオチドをもたらし、夾雑する3’ブロックされていないヌクレオチドはより少ないと予想された。SBS配列決定キットにおける3’ブロックされていないヌクレオチドの存在はそれゆえ、前位相化値として数値化される前位相化事象をもたらしたことであろう。 Modified nucleotides prepared having -CH 2 F (mono-F) substituted azidomethyl 3'-OH protecting group was evaluated sequencing performance of the nucleotides on Miseq platform. Increased thermal stability of the 3'-OH protecting group was expected to result in higher quality nucleotides for sequencing chemistries, with fewer contaminating 3'unblocked nucleotides. The presence of 3'unblocked nucleotides in the SBS sequencing kit would therefore have resulted in a pre-phased event that is quantified as a pre-phased value.

短い12サイクルの配列決定実験を、位相化値および前位相化値を生成するために最初に使用した。mono−F置換アジドメチルで保護したffNを、以下の濃度、すなわち、ffA−色素1(2uM)、ffT−色素2(10uM)、ffC−色素3(2uM)およびffG−色素4(5uM)に従って用いた。mono−F置換アジドメチル基は、異性体AおよびBを両方含んでいる。2つの色素、すなわち、標準的なMiseqキットにあるような色素2、および色素5を使用して、ffTを標識した。表1は、位相化および前位相化への影響に関して評価した、mono−F置換アジドメチルのA異性体およびB異性体と種々のヌクレオチドとの組み合わせを示す。すべての場合において、前位相化値は、標準的なV2 Miseqキットのヌクレオチドを使用した対照よりも実質的に低かった(図3)。

Figure 0006868541
A short 12-cycle sequencing experiment was first used to generate the phased and prephased values. Use ffN protected with mono-F substituted azidomethyl according to the following concentrations: ffA-dye 1 (2uM), ffT-dye 2 (10uM), ffC-dye 3 (2uM) and ffG-dye 4 (5uM). There was. The mono-F substituted azidomethyl group contains both isomers A and B. Two dyes, dye 2 and dye 5, as found in standard Miseq kits, were used to label the ffT. Table 1 shows the combinations of the A and B isomers of mono-F substituted azidomethyl with various nucleotides evaluated for their effects on phasing and prephase. In all cases, the pre-phased value was substantially lower than the control using the nucleotides of the standard V2 Miseq kit (Fig. 3).
Figure 0006868541

(配列決定品質検査)
2×400bpの配列決定をMiseq上で実施して、配列決定の品質改善についてのこれらのヌクレオチドの能力を評価した。配列決定ランを製造元(Illumina社、カリフォルニア州サンディエゴ市)の説明書に従って実施した。標準的な取り込み緩衝液をすべてのmono−FブロックしたFFN(各々は、個別の色素標識、すなわちffA−色素1(2uM)、ffT−色素2(1uM)、ffC−色素3(2uM)およびffG−色素4(5uM)を有する)を含有する取り込み緩衝液で置換した。使用したDNAライブラリは、B cereusゲノムDNAから標準的なTruSeqHTプロトコルに従って作製した。
(Sequencing quality inspection)
Sequencing of 2 x 400 bp was performed on Miseq to assess the ability of these nucleotides to improve the quality of sequencing. Sequencing runs were performed according to the manufacturer's instructions (Illumina, San Diego, CA). All mono-F blocked FFNs with standard uptake buffer (each individual dye label, ie ffA-dye 1 (2uM), ffT-dye 2 (1uM), ffC-dye 3 (2uM) and ffG -Replaced with uptake buffer containing dye 4 (5 uM)). The DNA library used was made from Bacillus genomic DNA according to the standard TruSeqHT protocol.

両配列決定実験(mono−FブロックAおよびB異性体を用いた)において、非常に低い前位相化値を観察した。低い位相化値と結びつけて考えると、これらの新たなヌクレオチドの適用は、優れた2×400bp配列決定データを生じ、両方の場合において80%超の塩基がQ30を上回った(異性体AのQスコアについては図4Aを、異性体BのQスコアチャートについては図4Bを参照されたい)。これらの結果は、Miseqバージョン2キット(2×250bp、典型的なR&D配列決定実験においては80%塩基>Q30、または記載したスペックのように70%塩基>Q30)と比較して大きな改善を実証している。以下に示すように、表2は、IMXにおける全てのmono−F ffN−A−異性体を用いた場合の配列決定データを要約している。表3は、IMXにおける全てのmono−F ffN−B−異性体を用いた配列決定データを要約している。

Figure 0006868541
Figure 0006868541
Very low prephased values were observed in both sequencing experiments (using mono-F blocks A and B isomers). In combination with low phased values, the application of these new nucleotides yielded excellent 2x400 bp sequencing data, with more than 80% bases above Q30 in both cases (Q of isomer A). See FIG. 4A for scores and FIG. 4B for isomer B Q score charts). These results demonstrate significant improvements compared to the Miseq version 2 kit (2 x 250 bp, 80% base> Q30 in typical R & D sequencing experiments, or 70% base> Q30 as specified). doing. As shown below, Table 2 summarizes the sequencing data for all mono-F ffN-A-isomers in IMX. Table 3 summarizes the sequencing data for all mono-F ffN-B-isomers in IMX.
Figure 0006868541
Figure 0006868541

Claims (22)

核酸塩基と、3’−炭素原子に共有結合した構造−O−CH(R)Nを形成する除去可能な3’−ヒドロキシ保護基を有する2’−デオキシリボースの糖部分とを含む修飾されたヌクレオチド分子であって、ここで
Rは、−C(R(Rおよび−C(=O)NRからなる群から選択され、
は、水素であり、
は、ハロゲンであり、
は、水素であり、
は、C1〜6アルキルであり、
mは、1または2の整数であり、
nは、1または2の整数であり、但し、m+nの合計は3に等しく、かつ
前記核酸塩基は、プリン、デアザプリン、シトシン、チミン、またはウラシルを含み、ここで、検出可能な標識は、プリンまたはデアザプリンの7位においてリンカーを介して前記プリンまたはデアザプリンに結合するか、あるいは、シトシン、チミンまたはウラシルの5位においてリンカーを介して前記シトシン、チミンまたはウラシルに結合する、修飾されたヌクレオチド分子。
Modified to include a nucleobase and a sugar moiety of 2'-deoxyribose with a removable 3'-hydroxy protecting group that forms a structure-O-CH (R) N 3 covalently attached to a 3'-carbon atom. Nucleotide molecule, where R is selected from the group consisting of -C (R 1 ) m (R 2 ) n and -C (= O) NR 4 R 5.
R 1 is hydrogen,
R 2 is a halogen,
R 4 is hydrogen,
R 5 is C 1-6 alkyl and is
m is an integer of 1 or 2
n is an integer of 1 or 2, provided that the sum of m + n is equal to 3, and the nucleobase flop phosphorus, deazapurine, cytosine, thymine, or saw including a U Rashiru, wherein the detectable The label is modified to bind to the purine or derazapurin via a linker at the 7-position of purine or derazapurin, or to the cytosine, thymine or uracil via a linker at the 5-position of cytosine, thymine or uracil. Nucleotide molecule.
前記核酸塩基がデアザプリンである、請求項1に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 It is the nucleobase is de azapurines, modified nucleotide molecule of claim 1. Rが、−CHFまたは−CHFである、請求項1または2に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of claim 1 or 2, wherein R is -CHF 2 or -CH 2 F. Rが、−C(=O)NRであり、Rは水素であり、RはC1〜6アルキルである、請求項1または2に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of claim 1 or 2, wherein R is -C (= O) NR 4 R 5 , R 4 is hydrogen, and R 5 is C 1-6 alkyl. 前記核酸塩基が、切断可能なリンカーを介して検出可能な標識に結合している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule according to any one of claims 1 to 4, wherein the nucleobase is attached to a detectable label via a cleavable linker. 前記切断可能なリンカーは、酸に不安定であるか、光に不安定であるか、またはジスルフィド部分を含有する、請求項5に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of claim 5, wherein the cleaveable linker is acid-labile, light-labile, or contains a disulfide moiety. 前記切断可能なリンカーがジスルフィド部分を含有する、請求項6に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of claim 6, wherein the cleaveable linker contains a disulfide moiety. 前記切断可能なリンカーが、前記3’−ヒドロキシ保護基に類似する部分を含む、請求項5に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of claim 5, wherein the cleaveable linker comprises a moiety similar to the 3'-hydroxy protecting group. 前記切断可能なリンカーが、前記3’−ヒドロキシ保護基と同じ条件下で切断される、請求項5〜8のいずれか1項に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of any one of claims 5-8, wherein the cleaving linker is cleaved under the same conditions as the 3'-hydroxy protecting group. 前記検出可能な標識がフルオロフォアである、請求項5〜9のいずれか1項に記載の修飾されたヌクレオチド分子。 The modified nucleotide molecule of any one of claims 5-9, wherein the detectable label is a fluorophore. ヌクレオチド残基を含むオリゴヌクレオチドであって、該ヌクレオチド残基が、請求項1〜10のいずれか1項に記載の修飾されたヌクレオチドを含む、オリゴヌクレオチド。 An oligonucleotide comprising a nucleotide residue, wherein the nucleotide residue comprises the modified nucleotide according to any one of claims 1-10. 前記オリゴヌクレオチドが固体支持体に結合している、請求項11に記載のオリゴヌクレオチド。 The oligonucleotide according to claim 11, wherein the oligonucleotide is bound to a solid support. 配列決定反応における標的一本鎖ポリヌクレオチドと相補的な成長中のポリヌクレオチドを調製する方法であって、請求項1〜10のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子を該成長中の相補的なポリヌクレオチドに取り込む工程を含み、ここで、該修飾されたヌクレオチド分子の取り込みは、該成長中の相補的なポリヌクレオチドへのいかなるその後のヌクレオチドの導入も防止する、方法。 A method for preparing a growing polynucleotide complementary to a target single-stranded polynucleotide in a sequencing reaction, wherein the modified nucleotide molecule according to any one of claims 1 to 10 is being grown. A method comprising incorporating into a complementary polynucleotide, wherein the incorporation of the modified nucleotide molecule prevents the subsequent introduction of any subsequent nucleotide into the growing complementary polynucleotide. 前記修飾されたヌクレオチド分子の取り込みが、末端トランスフェラーゼ、末端ポリメラーゼまたは逆転写酵素によって達成される、請求項13に記載の方法。 While incorporation of the modified nucleotide molecule, terminal transferase, is achieved by the end polymerase or reverse transcriptase, The method of claim 13. 前記修飾されたヌクレオチド分子の取り込みが、末端ポリメラーゼによって達成される、請求項13または14に記載の方法。 While incorporation of the modified nucleotide molecule is achieved by the end polymerase The method according to claim 13 or 14. 標的一本鎖ポリヌクレオチドの配列を決定するための方法であって、
相補的なヌクレオチド分子の連続的な取り込みをモニターする工程であって、ここで、取り込まれる少なくとも1つの相補的なヌクレオチド分子が、請求項5〜10のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子である工程、および
該修飾されたヌクレオチド分子のアイデンティティーを検出する工程
を含む、方法。
A method for sequencing a target single-stranded polynucleotide,
A step of monitoring the continuous uptake of complementary nucleotide molecules , wherein at least one complementary nucleotide molecule incorporated is the modified nucleotide according to any one of claims 5-10. A method comprising the steps of being a molecule and detecting the identity of the modified nucleotide molecule.
前記修飾されたヌクレオチドのアイデンティティーが、前記検出可能な標識を検出することによって判定される、請求項16に記載の方法。 16. The method of claim 16, wherein the identity of the modified nucleotide is determined by detecting the detectable label. 前記3’−ヒドロキシ保護基および前記検出可能な標識が、次の相補的なヌクレオチド分子を導入する前に除去される、請求項16または17に記載の方法。 The method of claim 16 or 17, wherein the 3'-hydroxy protecting group and the detectable label are removed prior to introducing the next complementary nucleotide molecule. 前記3’−ヒドロキシ保護基および前記検出可能な標識が、単一工程の化学反応において除去される、請求項18に記載の方法。 18. The method of claim 18, wherein the 3'-hydroxy protecting group and the detectable label are removed in a single step chemical reaction. 複数の請求項1〜10のいずれか一項に記載の修飾されたヌクレオチド分子を含み、該修飾されたヌクレオチド分子のそれぞれは異なる検出可能な標識を含む、キット。 A kit comprising a plurality of modified nucleotide molecules according to any one of claims 1 to 10, wherein each of the modified nucleotide molecules comprises a different detectable label. 4つの修飾されたヌクレオチド分子を含む、請求項20に記載のキット。 The kit of claim 20, comprising four modified nucleotide molecules. 酵素と、該酵素の作用に適した緩衝液とをさらに含む、請求項20または21に記載のキット。 The kit according to claim 20 or 21, further comprising an enzyme and a buffer suitable for the action of the enzyme.
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