JPH04500679A - オリゴデオキシヌクレオチド化合物およびその製造方法 - Google Patents

オリゴデオキシヌクレオチド化合物およびその製造方法

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JPH04500679A
JPH04500679A JP50641790A JP50641790A JPH04500679A JP H04500679 A JPH04500679 A JP H04500679A JP 50641790 A JP50641790 A JP 50641790A JP 50641790 A JP50641790 A JP 50641790A JP H04500679 A JPH04500679 A JP H04500679A
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モリ,ケンヤ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 5′結合化学基を有する新規なオリゴデオキシヌクレオチド類、それらの生成お よび使用法 技術分野 本発明は中間体結合ホスホルアミダイト(pbospbot*+udite)を 介して、共有結合化学基を5′位でリンクした新規なオリゴデオキシヌクレオチ ド類、並びにこれらの生成および使用法に関する。より具体的にG戴本発明の対 象は、自動合成器の外でホスホルアミダイト成分へのアントラキノン(または他 の)結合基の合成と、続いて自動合成器中で燐酸修飾したオリゴデオキシヌクレ オチドの5′末端の停止剤としての同化合物の利用を含む、この化合物はは乳類 遺伝子の発現またはウィルス活性の減員または破壊に使用される。
背景技術 分子遺伝学における最近の進歩、例えばオリゴデオキシヌクレオチドの自動合成  相補的塩基結合に対する有望なターゲットとして利用しやすいmRNAの領域 を計算するためのコンピュータープログラムを使用することは、遺伝子の発現の 制御および「遺伝子擦洗」に対する可能性に新しくアプローチするための基盤を 提供する。
一つのアプローチは、相補DNAまたはmRNA配列のための配列を持つ合成オ リゴヌクレオチドに化学療法剤が共有結合している結合生成物を調製することで あった。これら結合生成物を調製する標準的な方法(戴 自動合成器中で正燐酸 オリゴヌクレオチド(norm*1−phosph*te olilonucl eotide)を合成し、続イテオリゴヌクレオチドの精製、並びに自動合成器 外で化学療法剤および/またはリンカ−基を共有結合させることである。 He 1ene等はこの標準方法を使用して誘導された3′位に結合した挿入基(in tere亀1*tiB group)(アクリジン)を持つオリゴデオキシヌク レオチドを構成した。 [He1ene、 C,、Monten*7−Gtra stier、?、、 S*igon、T、at tl、、 0li(odeox ynucleotides eovtle++LI71inked to 1l eretlNiB Bents: t new class of(e+e r Bul亀tor75ubsttnces、 (挿入剤に共有結合したオリゴデオ キシヌクレオチド類:新しいクラスの遺伝子調節物質) Biocbemie、  6フ:77?−783,19115]これらの結合生成物の望ましい性質は、 遺伝子発現の選択的抑制、ヌクレアーゼに対する安定恒 および水溶性と膜輸送 性との間の平衡などである。
オリゴデオキシヌクレオチドに対する活性基の共有結合のいくつかの例が完成さ れている0例えIL 特定の一本t!1IDNAに相補的な正燐酸オリゴデオキ シヌクレオチドへの鉄EDTAキレート基の合成法が開発されている、これらは DNAに近接して、反応性酸素含有ラジカルを生成することができる。これらの 化合物置 −重鎖DNAを開裂させる機能を有する。リンクしたEDTAキレー ト基を有する正燐酸オリゴデオキシヌクレオチドのもつ問題は、 1)完全な特 異性を達成しなイコと、 2)EDT’AのFe (I I)が−個のヌクレオ チド部位につなぎ留められないという非特異法 3)有効性の高い開裂剤自身に よってそれら自身の背骨が破壊されるような自己減成(sotodeBtdxt i。
n)、および4)○Hラジカルが多くの方向に拡散することであろう。
また正燐酸オリゴヌクレオチドの3′末端および5′末端の双方にアルキル化基 を結合する合成方法が開発されている。に++oze等は、アミンリンカ−によ りオリゴデオキシヌクレオチドの3″末端に挿入フェナジン誘導体を、また5′ 末端にはアルキル化基を結合させた。 [Kno++t el 11.l Re tc+ive oi1gonucleoLidederivI日yes tad  5equence −5pecific modilicstionof n ucleic &cids、(反応性のオリゴヌクレオチド誘導体および核酸の 配列特異的修飾I Biocbimie、 67:785−789. 1985 ] 例えば、各ヌクレオチドにおける非架橋酸素原子の一個が硫黄原子によって置換 されているホスホロチオエートオリゴデオキシヌクレオチド(phoxpho+ olhioxte oli(odeox7nocleotide)といった燐酸 修飾オリゴデオキシヌクレオチド(phoxpblte−modified o li(odeoxy++ucleotide)は、良好な水溶帳 ホスホルアミ ダイトを介した自動的な合成という有利な特性を有し、またこれらの抗ウイルス 効果が注目されている。中間体結合ホスホルアミダイト(+nLermed+m te !1nked pboxPbort+udNe)を介して5′位で共有結 合した化学基を有する燐酸修飾オリゴデオキシヌクレオチド類は従前は得られて いない。
発明の要約 中間体結合ホスホルアミダイトを介して共有結合した化学基を5′位でリンクし た新規なオリゴデオキシヌクレオチド類の合成方法が提供される。ホスホルアミ ダイト成分に共有結合した化学基の合成(L 自動合成器外で行われ、続いて自 動合成器で燐酸修飾オリゴデオキシヌクレオチドの5′末端の停止剤としてこの 複合体を利用する。このような化合物は、は乳類遺伝子の発現またはウィルスの 活性を減衰または破壊するために使用される0本発明の実質的または潜在的利点 は、生体外のHIV活也 蛋白質によるよりも寧ろターゲットとされる細胞の遺 伝子の塩基配列による特−異性、従来の医薬療法および耐性の減少についての改 善された選択性、並びにヌクレアーゼに対する安定性なとがある。
発明の詳細な説明 本発明は中間体結合ホスホルアミダイトを介して5′位で結合した化学基を有す る新規オリゴデオキシヌクレオチド類、およびこれらの合成、および使用を目的 とする。これらの新規化合物は、自動合成器外で共有結合した化学基に対するホ スホルアミダイト成分の合成によって誘導され、続いて精製せられ、そしてこの ホスホルアミダイト共有結合複合体は、自動合成器内で通常のまたは燐酸修飾さ れたオリゴデオキシヌクレオチドの5′末端の停止剤として利用される。
本合成方法により、実現可能で広範囲にわたる一般式R−L−○DNの化合物( 但しODNはオリゴデオキシヌクレオチド、Lはリンカ−アーム、Rは共有結合 した基である)が提供される0本方法によって合成された化合物の望ましい例は 、実施例1に見られるように、ヒロドロキシエチルービベラジル・リンカ−アー ム(h7d+oxyelb7!−piper!xiB! 1inker tri )を介してホスホロチオエートオリゴデオキシヌクレオチド(phoxphor othiotle oli(odaox7nacleolide)に5′位結合 したアントラキノンである。
本方法によって合成された化合物のもう一つの有利な例は、実施例2に見られる ように、マレイミド中間体を介したリンケージのための9−アミノ位を除いては 未置換の5′位結合アクリジンを有する燐酸修飾オリゴデオキシヌクレオチドで ある。
5′位結合した化学基を有するこれらの新規なオリゴデオキシヌクレオチド化合 物の成分iL 以下のようにして調製出来る。
リンカ−アームは、中間体結合ホスホルアミダイト成分である。望ましいリンカ −アーム+L ピペラジニール誘導体(piperstiBI darivtt ive)、例えば1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジンであるが、合成器で 使用される化学的条件に対して便利で適切なリンカ−アームならばどれを使用し てもよい0例えば。
第2アミンの方が第3アミンよりも安定であるにもかかわらず、He1ene等 によって調製されたように9−アミノ基を介してオリゴ類に結合したアクリジン リングは自動合成器中でアルカリ(アンモニア)加水分解を受ける。この場合、 望ましいリンカ−アーム(戴 オリゴデオキシヌクレオチドへの5′位結合9− アミノ−6−クロロアクリジンへのマレイミド中間体である。
マレイミド結合アクリジン・オリゴデオキシヌクレオチドの合成は、実施例2に ある。これは自動合成器中でアンモニアにより遮断されないあらゆる塩基を有す るオリゴデオキシヌクレオチド類の合成を可能にする。
さもなければアンモニアを使用することなく、唯一の遮断されない塩基である、 正(normtl)のホスホロチオエートオリゴ−dT″ Sによってのみ6− チオフェノール置換アクリジンが高収率で得られるであろう。
共有結合した化学基41 望ましくはアントラキノンまたはアクリジンである。
その他の共有結合した基は。
挿入基(ilerexli口HHoop)、既知の薬剤、例えばアドリアマイシ ン、プレオマイシンおよびイミダゾールのような加水分解性基(b7droly tie Hroup)などである、もう一つの例(L ポリメチレンリンカ−を 介して結合したアントラキノンであろう。
5′位結合9−アミノ−6−クロロアクリジンの共有結合基(戴 ホスホトリエ ステル生成物を脱メチラートするために自動合成器中で使用されたチオフェノー ルにより、6位で置換されることが見出された。この問題を克服するために、リ ンケージのための9位を除いて未置換のアクリジンを使用した。マレイミド中間 体もまた、オリゴヌクレオチドにアクリジンを結合した。以前の論考および実施 例2を参照のこと。
5〜30成分(S−30ne+)、望ましくは12mg8成分(12−28ma r)のオリゴデオキシヌクレオチド類i1本発明において使用されるハイブリッ ド形成のために適当かつ必要な長さを有する。オリゴデオキシヌクレオチドがよ り長ければ、それだけ高価である。また、オリゴデオキシヌクレオチドは、チオ ール含有オリゴデオキシヌクレオチドであってもよい。
オリゴデオキシヌクレオチド類は1種々の異なる塩基配列をもつものであってよ い、特定のオリゴデオキシヌクレオチド塩基配列は、ウィルスD N A、ウィ ルスRNA、は乳類DNA、またはは乳類mRNAのある領域を補足(相補)す るために合成することができる。オリゴデオキシヌクレオチドは、特定のDNA またはm RN A配列を標的とする生物学的部位に対して共有結合化学基を付 着させる手段として考えられる。
オリゴデオキシヌクレオチドは、正オリゴ(aormxl 。
11!O )またはホスホロチオエートといった燐酸修飾オリゴのいずれか、または両方の 組み合わせによるコポリマーであってよい、燐酸修飾オリゴデオキシヌレオチド が有利である。従前+i、共有結合基を燐酸修飾オリゴヌクレオチドの5′末端 に結合した例はない。
一連のオリゴヌクレオチド(d T、、dT、、dT、、a’r、2、dTls 、dctsのオリゴ塩基配列、アンチセンスC−myc15成分体(Is−ma r)、および7ンチセンス抗rev HIV配列の)を構成し、かつヒドロキシ エチル−ピペラジニル誘導体を介して5°位でアクリジンまたはアントラキノン に結合させた。ホスホロチオエートオリゴデオキシヌクレオチドを通常のオリゴ デオキシヌクレオチドの代わりに置換すると。
結果として一層効果的なHTV発現の抑制の効果が。
生体外のT細胞アッセイにおいて得られた。
以下の非限定的な例において本発明を詳述する。
実」L倒」。
″ −゛ −ン ・ 1 ゴ ′ ぐ し ・の」L成− 1−クロロアントラキノン(1,g)および1−(2−ヒドロキシエチル)ピペ ラジン(5g)の混合物を150℃で30分加熱する。室温迄冷却後、水を加え る。混合物を濾過する。 1−(1−(2−ヒドロキシエチル)ビペラジニルコ アントラキノン、融点168℃(CHCI gから再結晶後)を得る。
1−[1−(2−ヒドロキシエチル)ビペラジニルコアントラキノン(336m g、1mmol)をCH2Cl2 (2m l)に溶解し、かつN−エチル−ジ イソプロピルアミン(760mg、 4mmol)を添加する。
続いて、N−N−シイソロビル−メチル−ホスホルアミシッククロリド(pho spborxmidie chloride) (194mg、4mmol)を 該溶液に添加する。30分後、この溶液をエチルアセテ−)−(5ml、前ちっ て5%NaHC○、で洗浄)に注入し、かつ5mlの5%NaHCO3で2回、  5mlの飽和NaClで2回抽出する。
エチルアセテート相をNa25O,上で乾燥し、油になる迄蒸発させた。ジイソ プロピルホスファミダイト(ジーイソロビルアミノホスフエート)o−メチルエ ステル(d++5oprop71 phosph龜m+d+te (d++so prop711mino phosphxte) O−metb71 este r)が得られる。 シリーカゲル上のTLC(エチルアセセテートコトリエチル アミン−9:l)は、反応の完了を示した。スタート原料のRf−0,3、生成 物のRf=0. 7. 31P NMR分光ピークは148.更に精製すること なく、この油を適当量のアセトニトリルに溶解して、オリゴヌレオチドの調製に 直接使用した。収率は約65%であった。
ホスホロチオエートの合成 アンチセンス抗rev HIV塩基配列のd (5°−TCG丁CG CTG丁 CT CCG CTT C・TT CCT GCCA)を有するホスホロチオエ ートオリゴデオキシヌクレオチド(pbospboroLbio!te oli (odeox7nucleoロde)の合成を標準のホスホルアミダイト技術を 使用して実施した。自動合成器中で(ABI 380B)、ジイソプロピルホス ファミダイト(ジイソプロピルアミノホスフェート)〇−メチルエステルを標準 のヌクレオチドサイクルの方法によりホスホロチオエートオリゴデオキシヌクレ オチドの5′末端に結合させる。かくしてオリゴデオキシヌクレオチドめ5′ア ントラキノンが得られ、続いてブロックが外され、HPLCによって精製される 。
1工旦」 マレ 々φ ム 1cン 1ゴ′ 0 し! mxleinide 1inke d tcridi e oli odeox ++ucleoti紅り鋸釣虹 s−トリチル−3−メルカプトプロパツール(1)オール(s−trit71− 3−merc*ptoprop*nol(Ilol) (334mg、 1mm ol)をメチレンクロリド(2ml)に溶解した。N−エチルジイソプロピルア ミン(760,4mmol)を添加し、またメトキシジイソプロピルクロリオホ スファイト(me(hox7diixop+opylchoriopbospb Ne) (180m g、 1. 2mmol)を徐々に0℃で添加した。この 混合物を更に15分間、 0℃に放置した。これらの溶液をエチルアセテート( 5ml)(トリエチルアミン0.5ml含有)中に注入し。
5mlの5%N a HCOsで2回、また5mlの飽和NacIで2回洗浄し た。有機相をN a 2 S O4上で乾燥し、油になる迄蒸発させた。”P  NMRスペクトルは146の単一のピークを示し、またシリカゲル上のTLC( 石油エーテル9、 トリエチルアミンl;スタート原料のRfは083、生成物 のRfは0.45)。
更に精製することなしに、透明な油を乾燥アセトニトリルに溶解し、 100m M溶液とした。典型的な収率は約40%であった。
オリゴデオキシヌクレオチドの合成は、標準固相ホスホルアミダイト技術を使用 して実施されたが、その際 炭素鎖を介して5″位の燐酸基に結合したS−トリ フェニルメチル基(S−t+1pheoylne+hyl (roup)を含む オリゴデオキシヌクレオチドが得られた。s−トリフェニルメチル基は、Con nol17. B、、lコNucleic Ac1ds Re!exrcb 4 485 (1985) の記載に従って銀を使用して分離される。チオール含有 オリゴデオキシヌクレオチド類が得られる。
チオール含有オリゴデオキシヌクレオチド(1m。
lスケールの合成)を1%N a HCOs (2m l )に溶解して、N− (9−アクリジニル)マレイミド(N−+9−*c+1dill) nalei mide)を添加した。N−(9−yクリジニル)マレイミドは、N1rx、Y 、とTaximu+t、 K、による42 AHric、 Biol、 Chi n、7N、 1978の記載に従って合成された。この混合物を4℃に16時間 維持してから2 m lのエチルアセテートで3回抽出した。かくしてマレイミ ド結合アクリジンオリゴデオキシヌクレオチドが得られる。二の混合物(水相) をフラッシュN2ガスにより濃縮した。生成物をHPLCで精製した。
1mo 1スケールの合成で35〜40%の収量が得られた。
望ましい発明の実施態様がここに記載されているが、種々の塩基配列のオリゴデ オキシヌクレオチド類が使用可能であることは、 5″位結合アントラキノンま たは他の化学基を使用して合成された特定のオリゴデオキシヌクレオチドの塩基 配列に関する上記記載から当業者にとって明らかであろう0種々の変化および修 正が、特に共有結合した化学基に関して、本発明の意図から離れることなく、な されうる。
補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成3年lθ月18日 璽

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.オリゴデオキシヌクレオチドの5′末端でリンカーアームによって共有結合 基にリンクしたヌクレオチドからなる化合物において、a)該オリゴデオキシヌ クレオチドが燐酸修節アナログであり、b)該リンカーアームが中間体結合ホス ホルアミダイト成分の一部であり、かつc)該共有結合基が該化合物に生物学的 活性を付与することを特徴とする化合物。
  2. 2.オリゴデオキシヌクレオチドがホスホロチオエートである請求の範囲第1項 に記載の化合物。
  3. 3.オリゴデオキシヌクレオチドが正オリゴデオキシヌクレオチドおよび燐酸修 飾オリゴデオギシヌクレオチドのコポリマー結合からなる請求の範囲第1項に記 載の化合物。
  4. 4.リンカーアームがピペラジニル誘導体である請求の範囲第1項に記載の化合 物。
  5. 5.共有結合基が挿入基である請求の範囲第1項に記載の化合物。
  6. 6.共有結合基がアントラキノンである請求の範囲第1項に記載の化合物。
  7. 7.共有結合基がアドリアマイシン、ブレオマイシン、イミダゾール、および加 水分解性化合物からなる基から選択される請求の範囲第1項に記載の化合物。
  8. 8.オリゴデオキシヌクレオチドがチオール含有オリゴデオキシヌクレオチドで あり、共有結合基がリンケージのための9−アミノ部位を除いて未置換のアクリ ジンであり、またリンカーアームがマレイミド中間体である請求の範囲第1項に 記載の化合物。
  9. 9.該共有結合基を自動合成器外で該リンカーアームに結合させて合成しリンカ ーアーム結合基複合体を生成させ、続いて該リンカーアーム結合基複合体を自動 合成器中で該オリゴデオキシヌクレオチドの5′末端に結合せしめ、該リンカー アームは該自動合成器において使用された化学的条件に対して適切である請求の 範囲第1項記載の化合物の生成法。
  10. 10.該オリゴデオキシヌクレオチドを自動合成器内で合成し、続いて自動合成 器外でリンカーアームおよび/または共有結合基を共有結合させる請求の範囲第 1項に記載の化合物を生成する方法。
  11. 11.該チオール含有オリゴデオキシヌクレオチドを自動合成器で合成し、続い て自動合成器外でアクジンおよびマレイミド中間体を共有結合させる請求の範囲 第8項に記載の化合物を生成する方法。
  12. 12.オリゴデオキシヌクレオチドが3′末端でリンカーアームにより共有結合 基に結合している請求の範囲第1項に記載の化合物。
  13. 13.オリゴデオキシヌクレオチドがそれの内部の中間体部位でリンカーアーム によって共有結合基に結合している請求の範囲第1項に記載の化合物。
  14. 14.ウイルス活性を破壊しまたは減衰させる方法において、請求の範囲第1項 に記載した化合物の有効量を該ウイルスに感染したほ乳類に投与することからな り、該オリゴデオキシヌクレオチドの塩基配列がウイルスDNAまたはウイルス RNAのある領域を補足し、共有結合基を標的となる生物学的部位に渡すことを 特徴とする方法。
  15. 15.ほ乳類の遺伝子発現を破壊し減衰する方法において、請求の範囲第1項に 記載した化合物の有効量を該遺伝子を有する乳類に投与することからなり、該オ リゴデオキシヌクレオチドの塩基配列が該ほ乳類遺伝子のDNAまたはほ乳類m RNAのある領域を補足し、共有結合基を標的となる生物学的部位に渡すことを 特徴とする該方法。
  16. 16.生体外T細胞におけるHIV発現を抑制する方法において、請求の範囲第 1項に記載された化合物の有効量を投与することからなり、該オリゴデオキシヌ クレオチドがウイルスDNAまたは該HIVのウィルスRNAのある領域を補足 し、かつ該共有結合基がアントラキノンまたはアクリジンであることを特徴とす る方法。
  17. 17.生体外T細胞におけるHIV発現を抑制する方法において、請求の範囲第 1項に記載の化合物の有効量を投与することからなり、該オリゴデオキシヌクレ オチドの塩基配列がrevに対するアンチセンスのオリゴマーであり、かつ該共 有結合基がアントラキノンまたはアクリジンであることを特徴とする方法。
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