JPH09124693A - オリゴヌクレオチド−ポリアミド コンジュゲート - Google Patents
オリゴヌクレオチド−ポリアミド コンジュゲートInfo
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Abstract
し、放射活性ラベルに頼ることなく検出することができ
るオリゴヌクレオチドを提供する。 【解決手段】 式: X−L−Y [式中、Xはポリアミドであり、Yはオリゴヌクレオチ
ドであり、そしてLはポリアミドXのアミノ末端および
オリゴヌクレオチドYの3'ホスフェート基と共有結合
を形成するリンカーである]で示されるオリゴヌクレオ
チド-ポリアミド コンジュゲート。
Description
ド-ポリアミド コンジュゲート、その製造方法、および
該コンジュゲートの使用、特に診断および治療薬として
の使用に関する。
の分野において、特にDNAまたはRNA配列の検出の
ためのハイブリダイゼーション プローブとして広く応
用されることが見い出された。通常、オリゴヌクレオチ
ドはその5'末端に放射ラベルを有しており、ハイブリ
ダイゼーションの検出が可能である。細胞毒性や突然変
異誘発性などの放射ラベルされた物質に通常伴われる問
題は別にすると、放射ラベルされたプローブの検出には
オートラジオグラフィー暴露が必要であり、数日を要す
ることも多い。さらに、放射ラベルが短い半減期を有し
ていることもあり、これにより、その保存性および後の
使用が制限される。
の非-放射活性プローブまたはリポーターグループでオ
リゴヌクレオチドをラベルすると、高い安全性、定めの
ない貯蔵寿命および検出の容易性を含む、放射ラベルさ
れたプローブを凌ぐかなりの利点が得られる。
いて(米国特許 No.4,669,876 および豪州特許出願公開
No.16484/85)、または直接リポーターグループをオリ
ゴヌクレオチドの3'もしくは5'末端に結合させること
によって(欧州特許出願公開No.84101392.3および85102
130.3)、オリゴヌクレオチドを非-放射活性リポーター
グループでラベルすることが提案されていた。このよう
な以前の提案は複雑な合成反応を包含することが多く、
オリゴヌクレオチドの相補性標的配列へのハイブリダイ
ゼーションを遮断することもある。
配列に効率的にハイブリダイズし、放射活性ラベルに頼
ることなく好都合に検出することができ、そしてさら
に、比較的簡単かつ都合良く製造することができるオリ
ゴヌクレオチドが求められている。
−L−Y[式中、Xはポリアミドであり、Yはオリゴヌ
クレオチドであり、そしてLはポリアミドXのアミノ末
端およびオリゴヌクレオチドYの3'ホスフェート基と
共有結合を形成するリンカーである]で示されるオリゴ
ヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートが提供され
る。
チド結合によって結合したリジン、バリン、グリシン、
セリン、トレオニン、チロシン、メチオニン、プロリン
などの天然のアミノ酸[Biochemistry、第2版、Albelt
L.Lehninger、72-77頁]から得ることができる。別法に
よれば、ポリアミドは合成アミノ酸(即ち、天然にはタ
ンパク質中に見い出されないアミノ酸)から、または天
然および合成アミノ酸の組合せによって得ることができ
る。本明細書中で用いる「合成アミノ酸」なる用語は、
一般式:H2NCHRCOOH[式中、Rはアルキルま
たはシクロアルキルなどのあらゆる有機部分であり、こ
れらは、不飽和もしくは部分的に飽和していてもよく、
そして/または1もしくはそれ以上の異項原子またはそ
のような異項原子を含む基(アミド基など)で遮断されて
いてもよく、そして/またはハロゲン、シアノ、アミノ
もしくは置換もしくは非置換フェニルもしくはベンジル
で置換されていてもよい]で示されるα,ω-アミノカル
ボン酸を指す。
を含んでいてよいが、それがオリゴヌクレオチドとその
標的配列のハイブリダイゼーションを妨害しないもので
あるという条件のもとにあるのは勿論のことである。例
示のために挙げると、ポリアミドは1〜100のアミノ
酸単位を含んでいよう。
有するペプチドを形成することもある。このペプチドの
配列は、オリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲー
トのあらゆる望ましい適用に好都合なように設計するこ
とができる。このペプチドは、後記で説明するようにリ
ポーターグループで誘導体化することができる1または
それ以上のリジン残基を含有していてもよい。さらに、
このポリアミドは抗原性であって、従って抗体の結合に
よって検出可能であってもよく、これは例えば抗体結合
の検出を可能にするための適当なリポーターグループを
含んでいてもよい。
ープを有するリジンなどのアミノ酸の間のスペーサーと
して用いて、リポーターグループの立体障害もしくは失
活を回避するか、またはオリゴヌクレオチドから大きな
リポーターグループを遠ざけてもよい。有用なアミノ酸
スペーサーの例は6−アミノヘキサン酸(Aha)である。
には次式で示される化合物が含まれる:
ロフェニルオキシおよびN'-ヒドロキシスクシンイミジ
ルなどの脱離基であるか、またはRが水素であり;R2
はフルオレニルメトキシカルボニル(Fmoc)またはtert-
ブトキシカルボニル(Boc)などのアミノ保護基であり;
nおよびn1は0〜30であってよく;Wは
い)]。
る合成アミノ酸が、いかなる意味においても上に具体的
に例示した化合物に限定されるものではないことを理解
すべきである。
ーターグループ(検出マーカーとも呼ばれる)、例えばビ
オチン、蛍光団、化学ルミネッセンス部分、酵素または
フェリチンなどのコロイド化合物またはコロイド状の銀
もしくは金でラベルすることができる。
ものから選択してよい:フルオレセイン−5−イソチオ
シアネート、ジアシル(イソブチリル、アセチルまたは
ピバロイルなど)フルオレセイン−5および/または6
−カルボン酸ペンタフルオロフェニル エステル、6−
(ジアシル−5および/または6−カルボキサミド−フ
ルオレセイン)アミノヘキサン酸ペンタフルオロフェニ
ル エステル、テキサス・レッド(Texas Red;Molecular
Probes,Inc.の商標)、テトラメチルローダミン−5(お
よび6)イソチオシアネート、エオシン−イソチオシア
ネート、エリトロシン−5−イソチオシアネート、4−
クロロ−7−ニトロベンズ−2−オキサ−1,3−ジア
ゾール、4−フルオロ−7−ニトロベンズ−2−オキサ
−1,3−ジアゾール、3−(7−ニトロベンズ−2−オ
キサ−1,3−ジアゾール−4−イル)メチルアミノプロ
ピオニトリル、6−(7−ニトロベンズ−2−オキサ−
1,3−ジアゾール−4−イル)アミノヘキサン酸、スク
シンイミジル 12−(N−メチル−N−(7−ニトロベ
ンズ−2−オキサ−1,3−ジアゾール−4−イル)アミ
ノドデカノエート、7−ジエチルアミノ−3−(4'−イ
ソチオシアナトフェニル)−4−メチルクマリン(C
P)、7−ヒドロキシクマリン−4−酢酸、7−ジメチ
ルアミノクマリン−4−酢酸、スクシンイミジル 7−
ジメチルアミノクマリン−4−アセテート、7−メトキ
シクマリン−4−酢酸、4-アセトアミド−4'−イソチ
オシアナトスチルベン−2,2'−ジスルホン酸(SIT
S)、9−クロロアクリジン、スクシンイミジル 3−
(9−カルバゾール)プロピオネート、スクシンイミジル
1−ピレンブチレート、スクシンイミジル 1−ピレン
ノナノエート、p-ニトロフェニル 1−ピレンブチレー
ト、9−アントラセンプロピオン酸、スクシンイミジル
アントラセン−9−プロピオネート、2−アントラセ
ンスルホニルクロリド、または特定の方法で処理したと
きに蛍光を発する蛍光団前駆体。
クトシダーゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、ウレアー
ゼ、アルカリホスファターゼ、デヒドロゲナーゼ、ルシ
フェラーゼおよび炭酸脱水酵素から選択してよい。通
常、酵素は1またはそれ以上の基質と反応して、色の変
化、ルミネッセンスまたは沈澱の生成などの検出可能な
シグナルを与えるであろう。
の常法に従ってポリアミドに結合させることができる。
例えば、1級アミン基などのポリアミド上の求核基を蛍
光または酵素リポーターグループと反応させて、それら
の間に共有結合を形成させることができる。別の方法に
よれば、当分野で自体既知の2官能性のカップリング試
薬[例えば、Pierce Cemical Companyのカタログ(1987)
に記載されている試薬]を用いてリポーターグループを
ポリアミドに結合させることができる。
常法によって製造することができる。例えば、誘導体化
されていないビオチンをBOP結合法[Castro,B. et a
l.,Synthesis,(1976), pp.751-752]を用いてオリゴヌク
レオチドに導入することができる。別法では、ビオチン
をN−ヒドロキシスクシンイミジル活性エステルとして
導入することができる。ビオチンはリポーターグループ
に結合させたアビジンを用いて検出することができる。
例えば、ストレプトアビジン-アルカリホスファターゼ
コンジュゲートを用いてビオチンに結合させてよい。ア
ルカリホスファターゼは適当な基質と反応して、視覚的
に検出することが可能な不溶性の染料沈澱を生成するこ
とができる。
するのが望ましいときには、当分野で周知の方法[例え
ば、Goding,J.W.,(1986),Monoclonal Antibodies:Prin
ciples and Practice,第2版,Academic Press]に従い、
オリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲート、ポリ
アミド単独、または担体分子、例えばKLH[キーホー
ル・ササガイ・ヘモシナニン(key hole limpet haemocy
nanin)]に結合したポリアミドを用いる免疫化によっ
て、適当な宿主動物中にポリアミドに対する抗体を生成
させてよい。
A標的中の相補ヌクレオチド配列へのハイブリダイゼー
ションが可能なあらゆる所望の配列のものであってよ
い。一般に、オリゴヌクレオチドを構成するヌクレオチ
ドの数は、標的配列へのハイブリダイゼーションを可能
にする十分なヌクレオチドが存在している限り重要では
ない。通常、オリゴヌクレオチドは6を越えるヌクレオ
チドを含有しているであろう。このオリゴヌクレオチド
は、ハイブリダイゼーションに影響を及ぼすことなくイ
ンビボでの半減期を長くするために適切に修飾されてい
てもよい。例えば、Argawal et al.[Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA 85, pp.7079-7083(1988)]またはSteinおよびCohe
n[Cancer.Res. 48, pp.2659-2688(1988)]の方法に従
い、リン骨格上の1または2個の非-架橋酸素をイオウ
またはアミンに代えることによって、オリゴヌクレオチ
ドを修飾することができる。このような修飾されたオリ
ゴヌクレオチドはオリゴヌクレオチドなる用語の範囲内
である。また、「オリゴヌクレオチド」なる用語には1
個のヌクレオチドが含まれていてよい。
R''[式中、R'およびR''は同一であるか、または異な
っており、−NH2、−CO2H、−OH、OR(ここ
で、Rはヒドロキシ保護基である)、−CO2R(ここ
で、Rは2−ヒドロキシピリジン、N−ヒドロキシスク
シンイミド、p-ニトロフェニル、ペンタフルオロフェニ
ル(Pfp)、Meである)または他の活性エステル、アシル
イミダゾール、マレイミド、トリフルオロアセテート、
ジケトン、イミドエステル、スルホネートエステル、イ
ミン、−CHO、1,2−シクロヘキサンジオン、グリ
オキサール、スルホニルハライド、α-ハロゲン化ケト
ン、アジドなどの官能基を表し、そしてLはアルキルま
たは置換アルキル基である]から導かれる部分を意味す
る。アルキル鎖Lは、ハロゲン(I、Br、Cl、F)、
ヒドロキシ、シアノ、フェニル、アミノ、カルボキシ、
アルキル、アルコキシなどの通常の置換基で置換するこ
とができる。さらに、リンカーLのアルキレン鎖は、1
またはそれ以上の2価の基、例えば−O−、−S−、−
NH−、−CH=CH−、−C=C−、フェニル、−S
O2−などで遮断することができる。しかし、官能基R'
は適当な条件のもとでポリアミドのアミノ末端と共有結
合を形成しうるものでなければならず、また、官能基
R''は適当な条件のもとでヌクレオチドと共有結合を形
成しうるものでなければならない。連結基R'−L−
R''および特定のコンジュゲーションの化学の選択は、
得られるプローブ分子の完全性に必須である他の巨大分
子結合、即ちペプチド、グリコシドおよびホスホジエス
テル結合を保存するという要求を満たすものでなければ
ならないのは明らかである。このリンカーをα,ωヒド
ロキシカルボン酸誘導体から導いてもよい。また、リン
カーLは結合であってもよいし、また、ブチロラクトン
などのラクトンであってもよい。
3'-末端をポリアミドのアミノ末端に連結することから
なるオリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートの
製造方法を提供するものである。
しておいたオリゴヌクレオチド部分または予め調製して
おいたポリアミド部分のどちらかに連結基を結合させ、
次いで残りの部分を連結基に結合させることによって、
コンジュゲートを製造することができる。
を、予め調製しておいたオリゴヌクレオチド部分および
予め調製しておいたポリアミド部分に結合させてもよ
い。次いで、2つの前駆体を反応させると、連結基が得
られる。
ておいたポリアミドに連結基を結合させ、次にこの連結
基にヌクレオチド塩基を結合させ、次いで1またはそれ
以上の別のヌクレオチド塩基を順次付加してオリゴヌク
レオチドを得ることからなる。
しておいたオリゴヌクレオチドに連結基を結合させ、次
にこの連結基にアミノ酸を結合させ、次いで1またはそ
れ以上のアミノ酸を順次付加してポリアミドを得ること
からなる。ポリアミド部分は、固体の支持マトリック
ス、例えば調節された(コントロールされた)多孔ガラス
(CPG)などに結合させることもできる。
に挙げる工程からなるオリゴヌクレオチド-ポリアミド
コンジュゲートの製造方法が提供される: (a)第1のアミノ酸またはアミノ酸ユニット(アミド結合
によって互いに結合している)のC-末端を、支持マトリ
ックスと反応させてそれらを結合させ; (b)次に、この支持マトリックスを、周知の固相ペプチ
ド合成法に従い、1またはそれ以上のアミノ酸と順次反
応させてポリアミドを得; (c)この支持マトリックス-ポリアミドを、リンカーの第
1の反応性基と反応させてポリアミドのアミノ末端とリ
ンカーを結合させ; (d)工程(c)の生成物を、第1のヌ
クレオチドと反応させてリンカーの第2の反応性基とヌ
クレオチドの3'ホスフェートを結合させ; (e)次い
で、この支持マトリックスを、周知の固相オリゴヌクレ
オチド合成法に従い、1またはそれ以上のヌクレオチド
と順次反応させてオリゴヌクレオチドを得;そして (f)所望により、オリゴヌクレオチド-ポリアミド コン
ジュゲートを支持マトリックスから切断し、ポリアミド
またはオリゴヌクレオチドの反応性基に結合したあらゆ
る保護基を除去し、そして得られたコンジュゲートを精
製する。リンカーLが結合であるときには、工程(c)を
省略する。
rton,R. and Shepard,R.C.,(1985),J.Chem.Soc.Commun,
pp.165-166]または固相Boc法[Barany,G. and Merrifie
ld,R.B.,(1980),"Solid-Phase Peptide Synthesis";"T
he Peptides", 第2巻, E.Gross & J.Meienhofer編, Ac
ademic Press,New York,pp.1-284 中]を用いて合成する
ことができる。これらの方法においては、アミノ酸を当
分野で自体既知の通常の保護基[例えば、Green,(198
1),"Protective Groups in Organic Synthesis",John W
iley & Sons,Inc.;Atherton and Sheppard,(1985),J.C
hem.Soc.Commun,pp.165-166;Barany and Merrifield,
上記]で保護して反応性部分を保護する。
ステル法[Sproat and Gait,(1984),"Oligonucleotide S
ynthesis,A Practical Approach",pp.83-116,IRL Pres
s,Oxford]、固相H-ホスホネート法[Froehler et al.,
(1986),Nucleic Acids Research,14,pp.5399-5407]、ま
たは固相ホスホルアミダイト法[Beaucage and Caruther
s,(1981),Tetrahedron Lett.,22,pp.1859-1862]によっ
て合成することができる。これらの方法のそれぞれにお
いて、ヒドロキシまたはアミノ基などの反応性基は、文
献記載[Green,(1981),"Protective Groups in Organic
Synthesis", JohnWiley & Sons,Inc.;Beaucage,S.L. a
nd Caruthers,M.H.,(1981),TetrahedronLett.,22,pp.18
59-1862;Sproat,S. and Gait,M.J.,(1984),"Oligonucl
eotide Synthesis, A Practical Approach",pp.83-116,
IRL Press,Oxford]のようにして、通常のヒドロキシお
よびアミノ保護基によって保護することができる。オリ
ゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートの合成が終
わったら、当分野で自体既知の方法に従って脱保護を行
ってよい。
コンジュゲートは、完全に保護され、支持マトリックス
に結合しているか、支持マトリックスから除去され保護
された形態であるか、または完全に脱保護された形態で
あってよい。これらの状態のそれぞれが「オリゴヌクレ
オチド-ポリアミド コンジュゲート」なる用語の範囲内
にある。
多孔ガラス[アミノプロピル調節多孔ガラス(AP−CP
G)など]またはポリスチレン樹脂などから選択してよ
い。ポリアミドと結合した支持マトリックスは固体の支
持体を構成し、その上でオリゴヌクレオチド合成が行わ
れる。
コンジュゲートの好ましい合成法は、大きなバッチのポ
リアミド(そのC-末端で支持マトリックスに結合してい
る)を前もって製造することができ、そして必要なとき
にその一部を所望のオリゴヌクレオチドを組立てるため
に用いることができ、好都合である。さらに、段階的な
合成によって、予め調製しておいたオリゴヌクレオチド
を予め調製しておいたポリアミドに結合させることによ
って得られる収率よりも高い、優れたオリゴヌクレオチ
ド-ポリアミド コンジュゲートの収率が得られることに
なる。
[例えば、Applied Biosystems Inc.から入手可能]で合
成してよく、次いでオリゴヌクレオチドの合成のための
通常の市販のオリゴヌクレオチド合成機[例えば、Appli
ed Biosystems Inc.から供給されている合成機]に移し
てよい。
を、多くの異なる段階でポリアミドに導入することがで
きる。このリポーターグループはポリアミドの合成前
(段階I)にアミノ酸中に存在することができ;ポリアミ
ドの合成後(段階Ia)に;リンカーの付加後(段階II)に;
支持マトリックス上でのオリゴヌクレオチドの合成後
(段階III)に;または、脱保護および支持マトリックス
からのオリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲート
の精製後(段階IV)に導入することができる。選択される
方法は選択されるリポーターグループおよび合成方法に
依存するであろう。
ゴヌクレオチド合成の両方の条件に安定であるときに
は、これを誘導体化されたアミノ酸としてポリアミド合
成の始めから導入することができる(段階Ia)。DNA合
成の条件には安定であるがペプチド合成の条件には安定
ではないときには、これをポリアミドの合成後に導入す
ることができる(段階IまたはII)。リポーターグループ
がペプチドまたはオリゴヌクレオチド鎖の組立のどちら
にも安定ではないが脱保護方法に安定であるときには、
完全に保護されたポリアミド-オリゴヌクレオチド コン
ジュゲートのオリゴヌクレオチド鎖の組立の後に導入す
ることができる(段階III)。これらの方法は、ポリアミ
ド-オリゴヌクレオチド コンジュゲートが固体の支持体
上にあるままでラベルが導入され、従って過剰のリポー
ターグループを用いることができ、反応後に過剰量を簡
単に洗い落とすことができるので好都合である。ラベル
がコンジュゲートの合成に用いるどの条件にも安定では
ないときには、精製され完全に脱保護されたポリアミド
-オリゴヌクレオチド コンジュゲートとの液相反応にお
いて導入することができる(段階IV)。
ゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートに導入する
ことができる。これはビオチンの場合も同様である。酵
素、およびコロイド状化合物(コロイド状金、コロイド
銀あるいはフェリチンなど)は段階IVで導入することが
できる。オリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲー
トのポリアミド部分は、得られる検出シグナルを増大さ
せ、従って検出を容易にする複数のリポーターグループ
を含んでいてもよい。
ターグループを結合するための媒体として機能するだけ
でなく、ポリアミドを特定の細胞型、細胞位置に向けさ
せるためのアドレス・マーカーとしても作用するか、ま
たはオリゴヌクレオチドの細胞膜の通過を増強すること
もある。ペプチド配列のアドレス・ラベル活性はよく調
べられている[Verner and Schatz,(1988), Science 24
1, pp.1307-1313;およびGoldfarb et al.,(1986), Nat
ure 322, pp.641-644]。例えば、細胞表面受容体によっ
て認識されるペプチド配列を選択することによって、該
ペプチド配列にコンジュゲートしたオリゴヌクレオチド
を特定の細胞型中に運搬することができ、ここでこれら
は生物学的作用を発揮することができる(例えば、アン
チセンス オリゴヌクレオチドの場合にはウイルス性ま
たは細胞性RNAの転写をブロックする)。
性、細菌性、またはその他の疾病の治療方法であって、
そのような治療を必要としている患者に本発明のオリゴ
ヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートの治療学的有
効量を投与することを特徴とし、さらに、このコンジュ
ゲートのオリゴヌクレオチド部分が特定のウイルス性、
細菌性または他のポリヌクレオチドに相補性であるアン
チセンス オリゴヌクレオチドであって特定のポリヌク
レオチドの転写または翻訳をブロックするものであるこ
とを特徴とする方法が提供される。
の標的ポリヌクレオチドへのハイブリダイゼーションに
よって、ウイルスまたは細菌の完全性または増殖に関係
しているウイルス性または細菌性タンパク質の合成およ
び/または毒素の合成を阻害することができる。
て内生の遺伝子の発現による疾病状態に関係している。
例えば、mycタンパク質などの細胞転換を引き起こす
か、またはそれに関与しているタンパク質をコードして
いるmRNAを、適切なアンチセンス オリゴヌクレオチ
ドを有する本発明のポリアミド-オリゴヌクレオチドコ
ンジュゲートで不活化することができる。
は、目的のポリヌクレオチドの転写または翻訳をブロッ
クする量である。この量は、目的のポリヌクレオチドの
量および/またはその合成速度、コンジュゲートの細胞
取込み速度および/またはその安定性、および治療しよ
うとする対象の体重および年齢に応じて変化するであろ
う。それぞれの場合において、治療学的有効量は診断を
行う医師または獣医の決定に基づくであろう。
ンジュゲートのポリアミド部分は、オリゴヌクレオチド
部分を細胞性の分解から安定化するように作用すること
もある[Le Maitre et al.,(1987),Biochemistry 84,pp.
648-652]。さらに、オリゴヌクレオチド部分はポリアミ
ドの性質を高めることもある(例えば、その溶解性を改
善するなど)。
−X−L[式中、Zは固相マトリックスを表し、Xはそ
のC-末端で固相マトリックスに結合したポリアミドを
表し、そしてLはポリアミドのN-末端に結合される第
1の反応性基、およびヌクレオチドの3'ホスフェート
と結合することができる第2の反応性基を有する2官能
性のリンカーを表す]で示されるポリアミドが提供され
る。このポリアミドは本発明のコンジュゲートの合成に
おける中間体である。オリゴヌクレオチドを、2官能性
リンカーLの第2の反応性基上で直接合成することもで
きる。
特異的なDNAまたはRNA配列の検出のためのハイブ
リダイゼーションプローブとして重要な用途を有してい
る。オリゴヌクレオチドの標的配列への結合を、ポリア
ミドに結合させたリポーターグループによって、または
ポリアミドに結合している抗体によって検出する。従っ
て、本発明のコンジュゲートは、ウイルス(例えば、A
IDSウイルスまたは肝炎ウイルスなど)の核酸、細菌
の核酸、または遺伝的障害(例えば、筋ジストロフィー
または嚢性線維症など)に関係しているDNAの検出に
用いることができる。本発明のコンジュゲートを、ニト
ロセルロース、誘導体化した紙またはナイロンメンブラ
ンなどのマトリックスに結合させた標的配列へのハイブ
リダイゼーションに用いることができる。別法では、本
コンジュゲートを組織片へのその場でのハイブリダイゼ
ーションに用いて(「ハイブリダイゼーション組織化
学」としても知られる)、組織片中の標的ポリヌクレオ
チドを検出することができる。
料中の特定のウイルス性、細菌性またはその他のポリヌ
クレオチドの存在または非存在を検出するための方法で
あって、核酸試料を本発明のオリゴヌクレオチド-ポリ
アミド コンジュゲート(ここで、コンジュゲートのオリ
ゴヌクレオチド部分は標的ポリヌクレオチドの一部に相
補性である)と接触させ、次いでコンジュゲートのハイ
ブリダイゼーションが起こるかどうかを検出することを
特徴とする方法が提供される。
は血漿など)、細胞(リンパ球など)、または組織バイオ
プシーからなっていてよい。試料からの核酸、即ちDN
AまたはRNAは、当分野で自体既知の方法に従って抽
出し、そしてコンジュゲートで検出してよい。コンジュ
ゲートはそれ自体がハイブリダイゼーションの検出用の
リポーターグループでラベルされていてもよく、またそ
れとは異なり、標的ポリヌクレオチドに結合したコンジ
ュゲートを、例えば抗体試薬を用いて適切に検出するこ
ともできる。
マトリックスに固定化されたか、または他の方法でそれ
に結合している特定のポリヌクレオチドを検出するため
の方法であって、支持マトリックスを本発明のオリゴヌ
クレオチド-ポリアミド コンジュゲート(ここで、コン
ジュゲートのオリゴヌクレオチド部分は標的ポリヌクレ
オチドの一部に相補性である)と接触させ、次いでコン
ジュゲートの支持マトリックスへのハイブリダイゼーシ
ョンを検出することを特徴とする方法が提供される。
または植物組織中の特定のポリヌクレオチド群の存在お
よび位置を測定するための方法であって、 (a)被験組織片を調製し; (b)この組織片を本発明のオリゴヌクレオチド-ポリアミ
ド コンジュゲート(ここで、コンジュゲートのオリゴヌ
クレオチド部分は標的ポリヌクレオチドの一部に相補性
である)とハイブリダイズさせ; (c)組織片からハイブリダイズしていないプローブ物質
を除去し;そして (d)コンジュゲートのハイブリダイゼーションによって
ラベル化された組織片中の位置を検出するか、または同
定すること;を特徴とする方法が提供される。
のポリヌクレオチドを検出するための診断用キットであ
って、本発明のオリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジ
ュゲート(ここで、コンジュゲートのオリゴヌクレオチ
ド部分は目的のポリヌクレオチドの一部に相補性であ
る);およびコンジュゲートのハイブリダイゼーション
を検出するための試薬からなるキットが提供される。そ
のような診断用キットは組織片調製のための試薬をさら
に含有していてもよい。そのような試薬の例はホルムア
ルデヒド、グルタルアルデヒドおよび酢酸である。
さらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。図1は、固相ペプチド合成の反応工程を
示すものである。図2は、オリゴヌクレオチド-ポリア
ミド コンジュゲート製造の反応工程を示すものであ
る。図3は、変性20%ポリアクリルアミドゲルでの、
32Pで末端ラベルした粗製のKPIB−(AlaLys)5−
Ala(レーン1)および正常なKPIB(レーン2)の電気
泳動分析を示すものである。図4は、ビオチンラベルし
たポリアミド-オリゴヌクレオチド コンジュゲートを用
いるドットブロット ハイブリダイゼーションを示すも
のである。NCはネガティブ対照を示す。図5は、雄性
マウス顎下腺の6μm凍結切片にハイブリダイズするビ
オチンラベルしたポリアミド-カリクレイン オリゴヌク
レオチドを示すものである。暗い領域はコンジュゲート
のハイブリダイゼーションを示す。
トロフェニル (1a) 4−ヒドロキシ酪酸ナトリウム(1.26g;10mモ
ル)および4,4'−ジメトキシトリチルクロリド(DMT
rCl)(3.39g;10mモル)をピリジン(30ml)
中で16時間撹拌した。4−ニトロフェノール(1.30
g;10mモル)およびジシクロヘキシルカルボジイミ
ド(DCC)(2.06g;10mモル)を加え、さらに2
日間撹拌した。この反応混合物を濾過し、次いで溶液を
濃縮し、25%EtOAc/石油エーテルを用いてシリカ
ゲル(70g)のフラッシュ・クロマトグラフィーにかけ
淡黄色の油状物を得た(5.0g;95%)。1 H NMR(CDCl3):δ2.04(m,2H,H3)、2.
7(t,J=7.2Hz,2H,H2)、3.2(t,J=5.9H
z,2H,H4)、3.77(s,6H,OCH3)、6.8−7.
5(m,15H,ArH)、8.2(d,J=9.2Hz,2H,P
hNO2 m-H)。13 C NMR(CDCl3):δ25.2(C3)、31.6
(C2)、55.2(OCH3)、62.0(C4)、86.0
(CAr3)、113.1、126.8、127.1、127.
8、127.9、128.1、129.1、130.0、1
36.2、145.0、158.4(DMTr)、122.
4、125.1、145.2、155.4(PhNO2)、1
71.1(CO2)。 この生成物は若干のEtOAc溶媒を含んでいた。
キシ]酪酸 4−ニトロフェニル (1b) この化合物は、ピキシルクロリド(PxCl)をジメトキ
シトリチルクロリドの代わりに用いたことを除き、1a
の合成に用いた方法と同じ方法を用いて合成し、80%
の収率で1bを得た。 融点:130−130.5℃(EtOAc)。1 H NMR(CDCl3):δ1.98(m,2H,H3)、
2.7(t,J=7.3Hz,2H,H2)、3.0(t,J=5.
8Hz,2H,H4)、7.0−7.5(m,15H,ArH)、
8.2(d,J=7.1Hz,2H,PhNO2 m-H)。13 C NMR(CDCl3):δ25.0(C3)、31.5
(C2)、61.8(C4)、75.4(CPh3)、116.
3、123.2、123.5、126.4、126.6、1
27.9、129.1、129.4、148.9、151.
3(Px C)、122.4、125.1、145.2、15
5.4(PhNO2 C)、171.0(CO2)。
キシ)ヘキシルカルバモイル]プロパン酸 4−ニトロフ
ェニル (2) ピリジン(10ml)中の無水コハク酸(1.0g;10m
モル)および6−アミノヘキサノール(1.17g;10
mモル)を4d撹拌した。次いで、DMTrCl(3.39
g;10mモル)を加えてさらに4時間撹拌し、続いてp
-ニトロフェノール(1.39g;10mモル)およびDC
C(2.06g;10mモル)を加え、この混合物をさら
に2d撹拌した。反応混合物を濾過し、溶液を濃縮し、
50%EtOAc/石油エーテルを用いてシリカゲル(1
00g)のフラッシュ・クロマトグラフィーにかけ淡黄
色の油状物を得た(4.09g;64%)。1 H NMR(CDCl3):δ1.2−1.7(m,8H,CH
2)、2.5(t,J=6.5Hz,2H,CH2)、2.93(t,
J=6.5Hz,2H,CH2)、3.01(t,J=6.4Hz,
2H,CH2)、3.2(t,J=6.4Hz,2H,CH2)、
3.76(s,6H,OCH3)、6.8−7.5(m,15H,
ArH)、8.2(d,J=9.2Hz,2H,PHNO2 m-
H)。13 C NMR(CDCl3):δ25.83、26.69、2
9.53、29.87、30.55(CH2)、39.68(C
H2NHCO)、55.14(OCH3)、63.16(DMT
rOCH2)、85.60(CAr3)、112.91、126.
53、127.64、127.70、127.79、12
8.10、129.07、129.95、136.60、1
45.32、158.26(DMTr C)、122.4、1
25.1、145.31、155.8(PhNO2 C)、17
0.49、170.75(C=O)。 この化合物は容易に除去することができないEtOAc溶
媒を若干含んでいた。
−アミノヘキサン酸 ペンタフルオロフェニル (FmocA
haOPfp;3) 6−アミノヘキサン酸(2.62g;20mモル)および
Na2CO3(5.30g;50mモル)をH2O(60ml)
に溶解し、次いでジオキサン(25ml)を加え、続いて
N−(フルオレニルメトキシカルボニルオキシ)スクシン
イミド(Fmoc-NHS)(6.75g;20mモル)を加え
た。この混合物を16時間激しく撹拌した。次いで、こ
の濁った反応混合物をH2O(1.2l)に注ぎ、透明な溶
液を得た。この溶液をEtOAc(2x300ml)で抽出
し、水層を濃HCl(約10ml)でpH3まで酸性化し
て多量の沈澱を得た。これを16時間、4℃に保ち、次
いで濾過して6.05g(86%)のFmocAhaOHを得
た。
7g;5mモル)およびペンタフルオロフェノール(Pf
p;1.01g;5.5mモル)の溶液に、DMF(2ml)
中のDCC(1.03g;5mモル)の溶液を加えた。こ
の溶液を16時間撹拌し、濾過し、濾液を真空下で蒸発
乾固させて粗製のエステルを得、これを95%EtOH
/1%AcOH(約10ml)から再結晶して2.41g
(93%)の白色針状結晶を得た。 融点:128−129℃ 。1 H NMR(CDCl3):δ1.4−1.8(m,6H,CH
2)、2.7(t,J=7.2Hz,2H,CH2CO2)、3.2
(m,2H,NHCH 2)、4.2(5,J=6.7Hz,1H,F
moc CH)、4.4(d,J=6.8Hz,2H,Fmoc C
H2)、7.3−7.8(m,8H,Fmoc ArH)。13 C NMR(CDCl3):δ24.36(C4)、25.9
3(C3)、29.62(C5)、33.18(C2)、40.
73(C6)、47.31(Fmoc C)、66.54(Fmoc
CH2)、119.98、125.00、127.02、1
27.67(Fmoc芳香族CH)、141.34、143.9
9(Fmoc 芳香族C)、156.46(FmocC=O)、16
9.36(エステル CO2)。
ル−6−アミノヘキサノイル)−6−アミノヘキサン酸
(FmocAha2OH;6) DMF(8ml)中のFmocAhaOH(上記のようにして調
製;1.77g;5mモル)およびN−ヒドロキシスクシ
ンイミド(0.575g;5mモル)の溶液に、DMF(2
ml)中のDCC(1.03g;5mモル)の溶液を加え
た。これを16時間撹拌し、濾過し、そして濾液を真空
下で蒸発させてシロップを得た。これをイソプロパノー
ル(〜10ml)から再結晶して1.94g(86%)の5
を得た。
g;2mモル)の溶液に、H2O(10ml)中の6−アミ
ノヘキサン酸(0.524g;4mモル)およびNa2CO3
(0.424g;4mモル)を滴下した。得られた懸濁液
を48時間激しく撹拌し、次いでH2O(100ml)中
に注ぎ、透明な溶液を得た。この激しく撹拌している溶
液のpHを1M KHSO4(10ml)の滴下によって3
まで下げた。多量の沈澱が生成し、これを24時間、4
℃に保ち、次いで濾過して定量的収率の酸を得た。この
粗製の生成物をEtOAcから再結晶して0.679g(7
3%)の白色粉末を得た。 融点:106.5−107℃ 。1 H NMR(CD3OD):δ1.3−1.7(m,12H,内
部CH2)、2.1(t,J=7.4Hz,2H,CH2CON
H)、2.3(t,J=7.3Hz,2H,CH2CO2H)、3.
0-3.2(m,4H,FmocNHCH2およびCH2CONH
CH2)、4.2(t,J=6.8Hz,1H,Fmoc CH)、
4.3(d,J=6.8Hz,2H,Fmoc CH2)、7.2−
7.8(m,8H,Fmoc ArH)。
ル-6-アミノヘキサノイル)アミノヘキサン酸 ペンタフ
ルオロフェニル (FmocAha2OPfp;4) DMF(1ml)中の6(233mg;0.5mモル)およ
びペンタフルオロフェノール(101mg;0.55mモ
ル)の溶液に、DCC(103mg;0.5mモル)を加え
た。これを2d撹拌し、次いで濾過した。濾液を真空下
で蒸発させてクリーム状の固体とし、これを95%ET
OH/1%AcOH(1ml)から再結晶して180mg
(57%)の純粋な4を得た。 融点:126−127℃。
ノヘキサン酸 ペンタフルオロフェニル(8) EtOAc(50ml)中のN−Boc−6−アミノヘキサン
酸(4.78g;20.8mモル)およびペンタフルオロフ
ェノール(3.68g;20mモル)の溶液にDCC(4.
12g;20mモル)を加えた。これを16時間撹拌
し、次いで濾過し、濾液を真空下で蒸発させてシロップ
にした。これを放置しておくと結晶化して7.46g(9
4%)のエステルが得られた。イソプロパノール/1%
酢酸から再結晶して6.26gの白色針状結晶を得た。 融点:81−83℃。1 H NMR(CDCl3):δ1.4−1.6(m,15H,B
oc CH3および内部CH2)、1.8(m,2H,CH 2CH2
CO2)、2.67(5,J=7.3Hz,2H,CH2CO2)、
3.1(m,2H,NHCH 2)、4.5(b,1H,NH)。13 C NMR(CDCl3):δ24.38(C4)、26.0
0(C3)、28.39(Boc CH3)、29.70(C5)、
33.20(C2)、40.28(C6)、79(Boc C)、
156(Boc C=O)、169(C1)。
−アミノヘキサノイル)−6−アミノヘキサン酸 ペンタ
フルオロフェニル (BocAha2OPfp;9) 1M NaOH(5ml;5mモル)およびH2O(5ml)
中の6−アミノヘキサン酸(1.31g;10mモル)の
溶液に、ジオキサン(10ml)中の8(1.99g;5m
モル)の溶液を加えた。得られた微細な懸濁液を激しく
3d撹拌すると透明になった。この溶液をH2O(200
ml)に加え、1MのKHSO4(約10ml)の滴下によ
ってそのpHを3.5まで下げ、得られた溶液をEtOAc
(3x100ml)で抽出し、乾燥し(Na2CO4)、そし
て真空下で3mlになるまで濃縮した。次いで、さらに
EtOAc(10ml)を加え、続いてDCC(1.03g;
5mモル)を加えた。これを16時間撹拌し、濾過し、
濾液を真空下で蒸発乾固し、生成物を1%AcOH含有
のEtOH/H2O(約10ml)から再結晶して1.75
g(67%)の白色針状結晶を得た。 融点:88−89℃。1 H NMR(CDCl3):δ1.3−1.9(m,2H,C
H2およびBoc CH3)、2.2(t,J=7.5Hz,2H,
CH 2CONH)、2.7(t,J=7.3Hz,2H,CH2C
O2)、3.1(m,2H,Boc NHCH 2)、3.3(m,2
H,CONHCH 2)、4.6(bs,1H,Boc NH)、5.6
(bs,1H,CONH)。13 C NMR(CDCl3):δ24.35、25.31、2
6.10、26.41、29.31、29.83、33.1
7、36.62、39.14、40.35(CH2)、28.
44(Boc CH3)、79.12 (Boc 中心C)、156.05(Boc C=O)、169.3
9(エステル C=O)、172.84(アミド C=O)。
シフルオレセイン,ペンタフルオロフェニル エステル
(7) 無水トリメリト酸(9.6g;0.05モル)およびレゾル
シノール(11g;0.11モル)を十分に混合し、19
0℃の油浴に1時間入れた。次いで、温度を210℃ま
で上げ、その温度に5時間保つと、溶融物が暗赤色の固
体に固化した。次に、これを冷却し、DMF(50ml)
に溶解した。この溶液にピリジン(100ml)および塩
化イソブチリル(15.4ml;0.15モル)を加え、こ
れを24時間撹拌した。濾過した後、得られた濃厚なシ
ロップをEtOAc(40ml)に再溶解し、1M H2SO
4(2x300ml)およびH2O(1x300ml)で洗浄
し、乾燥し(Na2SO4)、そしてもう一度濃縮してシロ
ップにした。これをCH2Cl2に再溶解し、シリカゲル
カラム(170g)のフラッシュ・クロマトグラフィーに
かけ、最初はCH2Cl2(800ml)で、次いで2%M
eOH/CH2Cl2で溶離した。生成物を含む分画を集
め、溶媒を真空下で除去すると12.45g(48%)の
粗製のジイソブチリル−5(および6)−カルボキシフル
オレセインが得られた。
ペンタフルオロフェノール(2.32g;21.1mモル)
を1/1のEtOAc/CH2Cl2(125ml)に溶解し
た。この溶液を4℃まで冷却し、DCC(2.5g;1
2.1mモル)を滴下した。これを2時間撹拌し、次いで
濾過し、溶媒を真空下で除去して油状物を得、これを一
晩、−20℃にして固化させた。これをCH2Cl2(5
0ml)に再溶解し、シリカゲル(150g)のフラッシ
ュ・クロマトグラフィーにかけ、CH2Cl2で溶離し
た。生成物を含む分画を集め、溶媒を真空下で除去し、
生成物を95%EtOH/2%酢酸から再結晶すると3.
68g(59%)の白色針状結晶が得られた。 融点:184−188℃。 tlc(CH2Cl2)にかけると、この物質は、2つの異性
体に対応するRf 0.58および0.63の2つの近接し
て移動するスポットを与えた。1 H NMR(CDCl3):δ1.31(d,J=6.9Hz,
12H,CH3)、2.8(septet,J=7.0Hz,2H,CH
(CH3)2 )、6.83(s,4H,H1'およびH2')、7.1
1(s,2H,H4')、7.38(d,J=8.0Hz,0.5H,
5−異性体のH 7)、7.96(s,0.5H,6−異性体の
H7)、8.20(d,J=8.0Hz,0.5H,5−異性体の
H6)、8.5(m,1H,6−異性体のH4およびH5)、8.
87(s,0.5H,5−異性体のH4)。13 C NMR(CDCl3):δ18.82、34.18、8
2.11、82.24、110.61、115.07、11
5.11、118.00、125.01、125.89、1
26.36、127.05、128.08、128.7
1、129.28、130.92、132.23、133.
30、136.32、137.05、138.2、139.
62、141.8、142.84、151.46、151.
51、152.66、153.41、158.21、16
1.06、167.50、174.94。
セインラベル化実験で用いる物質なので、これを用いて
カルボキシフルオレセイン(CF)のスペクトル特性を測
定した。0.1M NH4OAc(pH9.0)中の7の1μM
溶液を3dの間放置して7をCF核に分解し、スペクト
ルの測定を行った。495および496nmでのこの溶液
の消衰係数75000M-1であり、260nmでは230
00M-1であった。260nmでの同じ溶液中の放出ペン
タフルオロフェノキシドの消衰係数は極めて低く(17
0M-1)、上記の吸収係数の誤差範囲内であったので、
考慮に入れなかった。また、この溶液をフルオレセイン
含有のポリアミド-オリゴヌクレオチド ハイブリッドの
蛍光収率のための標準対照として用いた。
対照としてテトラメチルシランを用い、それぞれ300
および75MHzのBruker AM300で記録した。ジ
メチルホルムアミド(DMF)を減圧下で蒸留し、1〜2
日以内に用いた。ピリジンは水酸化カリウムから蒸留
し、5Aのモレキュラー・シーブ上で保存した。融点
は、Electrothermal Melting Point Apparatusを用
い、一方が開いたキャピラリー中で測定した。フラッシ
ュ・クロマトグラフィーはMerck Kieselgel #938
5を用いて行った。
法を用いて、複数のリジン残基(後に、非-放射活性ラベ
ルの結合部位として用いることができる)およびアラニ
ン残基(リジン残基の間のスペーサーとして働く)を含有
するペプチドを合成した。このペプチドは配列(AlaLy
s)5Alaを有している。調整された多孔ガラス(CPG)
をペプチド合成のための固体支持マトリックスとして用
いた(この支持体はペプチド合成には普通ではないが、
オリゴヌクレオチド合成に選択した支持体であるの
で)。
G(AP−CPG)を誘導体化して、この固体支持マトリ
ックスに結合した遊離のヒドロキシ基を得た。AP−C
PG(Fluka、孔の大きさ500A、0.5g、20μモ
ルのアミノ基)に、ジメチルホルムアミド(DMF)(2m
l)中のジメチルアミノピリジン(DMAP)(30.5m
g;250μモル)およびα,ω−ヒドロキシカルボン酸
誘導体1a、1bまたは2(250μモル)を加えた。これ
を3時間振盪するか、または16時間放置した。次い
で、このCPGを洗浄し、そして乾燥した。官能基化の
程度を、少量のCPGの酸処理によって放出されるジメ
トキシトリチル(λ=507nm、ε=66500M-1)ま
たはピキシル(λ=445nm、ε=4770M-1)の分光
光度検定により定量する。次いで、残存のアミノ基(約
10〜20%)を、ピリジン(2ml)中で15分間、C
PGを無水酢酸(Ac2O)(0.5ml;2.5mモル)およ
びDMAP(50mg;0.4mモル)で処理することに
よってアセチル化する。残存する有意なアミノ基は検出
されなかった。次いで、CPGをCH2Cl2中の3%ジ
クロロ酢酸(2x5分)で処理し、CH2Cl2で洗浄し
た。
PGを誘導体化した。この場合、CPG(0.5g)およ
びγ-ブチロラクトン(3ml)を7日間、60℃のオー
ブン中に置いた。
合成に用いた。最初のアミノ酸を結合させるために(エ
ステル結合の生成)、高濃度の活性アミノ酸を用いた。
即ち、誘導体化したCPG(100mg;2.7μモルの
ヒドロキシ官能基を含む)を、DMF(2ml)中のN−
BOC−アラニン対称無水物およびDMAP(それぞれ
0.2M)の溶液と20時間反応させた。上述のようにA
c2O/DMAPを用いて残存のヒドロキシ基をアセチル
化し、アラニンを脱保護して遊離のアミノ基を得た(2
5μモル/g)。90% トリフルオロ酢酸(TFA)/H
2Oで処理し(30分)、続いて洗浄し(CH2Cl2)、中
和し(20%トリエチルアミン/CH2Cl2)、洗浄し
(CH2Cl2)、そして乾燥することによって最初のアミ
ノ酸からBoc基を除去した。次いで、DMF中、4倍モ
ル過剰のFmoc-アミノ酸ペンタフルオロフェニルエステ
ルおよび1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)
を用い、通常のFmocの化学を用いて、手動のCRBペ
プチド合成機でさらにペプチド合成を行った。簡単に言
うと、CPG基質を、HOBtの存在下で30分間、D
MF(2ml)中でN−α−FMOC−N−ε−BOC−
Lys ペンタフルオロフェニルエステルと反応させた。
この反応はニンヒドリン検定によると定量的であった。
次いで、FMOC基をDMF中の20%ピペリジン(1
x3分、1x7分)で除去した。リジン残基とアラニン
(FMOC−Ala ペンタフルオロフェニルエステルを用
いる)を交互に変え、同じ方法で次の結合を行って(Ala
Lys)5Alaを合成した。
コンジュゲートの合成 実施例2に従って合成したペプ
チドをオリゴヌクレオチド合成の出発原料として用い
た。ペプチドの末端アミノ基を20%ピペリジン/DM
Fで脱保護し、CPGをDMF(0.5ml)中で16時
間、α,ω-ヒドロキシカルボン酸リンカー1a、1bまた
は2(0.2mモル)および1−ヒドロキシベンゾトリア
ゾール(0.2mモル)と反応させた(第2図参照)。残存
するアミノ基をアセチル化し、このCPGを、Applied
Biosystems 380A 自動DNA合成機によるDNA
合成に用いた。別法では、γ-ブチロラクトンを1a、1
bまたは2の代わりにリンカーとして用いた。この場合
には、CPG(100mg)を60℃で7日間、γ-ブチ
ロラクトン(2ml)と反応させた。
除去し、メチル N,N−ジイソプロピルヌクレオシド
ホスホルアミダイト(BeaucageおよびCaruthers;上記)
を用いてオリゴヌクレオチド合成を始めた。簡単に説明
すると、ホスホルアミダイトを乾燥アセトニトリル中の
0.1M溶液とし、0.5Mテトラゾールの存在下で結合
させる。これに続いて、未反応のヒドロキシ基のアセチ
ル化(Ac2O/DMAP)、ホスファイトトリエステルの
ホスフェートへの酸化(I2/H2O)、次のヌクレオシド
ホスホルアミダイトの結合の前の脱トリチル化(DCl
/CH2Cl2)を行う。最初のホスホルアミダイトを末
端の脂肪族ヒドロキシ基に結合させた。オリゴヌクレオ
チドの合成を続け、マウスのカリクレインをコードして
いるmRNAの一部に相補性である30merのオリゴデオ
キシリボヌクレオチドd(GGGCTTCACAACATCTGTGATGTCAGCA
GG)(KPIB)をこの固体支持体上で合成した。トリチ
ル検定による平均の結合収率は99%を越えていた。
持体を自動合成機から取り、PhSH/Et3N/CH3C
N 1:1:2で2時間処理してホスホトリエステル上の
メチル保護基を除去した。リジン残基上のBOC保護基
(および5'-DMTr基も)は、90%トリフルオロ酢酸
/10%エタンジチオールによる5分間の処理、それに
続く20%Et3N/CH2Cl2による中和によって除去
した。次いで、C-末端アミノ酸を固体支持体に結合さ
せているエステル基を濃NH3水溶液で切断し(4時
間)、この溶液を55℃でさらに16時間加熱してヌク
レオシドのアミノ保護基を除去した。
いる[γ-32P]-ATPによる粗製の生成物の5'-32P末
端ラベル化、および7M尿素を含む20%ポリアクリル
アミドゲルでの電気泳動の後に得られるパターンを示す
ものである。オリゴヌクレオチド-ペプチド ハイブリッ
ドは通常のKPIBよりも遅く移動し、生成混合物の主
成分である。未ラベルの反応液を移動させ、UVで陰を
つけることによってDNAをゲル上で可視化したときに
同様のパターンが観察される。純粋なハイブリッド生成
物は、10%ゲルでのプレパラティブゲル電気泳動によ
って、またはHPLCによって得た。
予想比を与え、1モルのKPIBあたりに1モルの(Al
aLys)5Alaポリアミドを有していた。この生成物はヘ
ビ毒ホスホジエステラーゼに対して耐性であり(3'-末
端をブロック)、脾ホスホジエステラーゼによって一部
だけが消化された(5'-末端から10ヌクレオチド)(消
化物のHPLC分析によって評価)。3'-末端の正に荷
電したポリアミドの存在は分子のこの領域のホスホジエ
ステラーゼ消化を阻害するようである。P1ヌクレアー
ゼはこのコンジュゲートをその成分であるヌクレオシド
およびヌクレオチドに消化した。
ers,(1981),Tetrahedron Lett.,22,pp.1859-1862]に従
い、メチルおよびシアノエチルの両保護ヌクレオシドホ
スホルアミダイトを用いて行った。これらの合成法にお
いては、それぞれのヌクレオシドホスホルアミダイトを
支持マトリックスに付加した後に、DMAP/Ac2Oに
よる60〜120秒のキャッピング(capping)工程を用
いた。
ミノ酸分析機で行った。蛍光分光光度計による測定はP
erkin-Elmer LS-5 ルミネセンス光度計で行った。
HPLCはVydac C18 5μ 25cmx4.6mmカラ
ムを用い、Altexシステムで行った。用いた緩衝液は、
A:0.1M 酢酸トリエチルアンモニウム(pH7.0)、
およびB:45%CH3CN含有の0.1M酢酸トリエチ
ルアンモニウム(pH7.0)であった。
の合成 非-ペプチドアミノ酸の使用は、ポリアミドの分子構造
の設計に尚一層の柔軟性を導入する。あらゆるα,ω-ア
ミノカルボン酸を天然アミノ酸の間のスペーサーとして
働かせることができる。容易に入手することができる6
−アミノヘキサン酸(HAhaOH)を標準的な単位として
選択するが、その他のあらゆる類似のアミノカルボン酸
を用いることもできる。始めに、N−Fmoc ペンタフル
オロフェニル活性エステル誘導体3および4を合成し、
通常のFmocペプチド合成法において用いた。ダイマー
4は、モノマー5および6−アミノヘキサン酸から好収
率で調製することができる。また、酸6は、BOP[ベ
ンゾトリアゾール−1−イルオキシ−トリス−(ジメチ
ルアミノ)−ホスホニウム ヘキサフルオロボレート]法
(Castro;上記)を用いて固相合成において直接用いた。
この合成においては、4倍モル過剰の6、BOP試薬、
N−メチルモルホリンおよびHOBtをDMF中で用い
た。この方法は、活性エステルを調製することなくこの
スペーサーを導入する極めて効率的な方法であることが
わかった。
1個の1級脂肪族アミノ基を含むオリゴヌクレオチドの
合成を説明するために、4当量のN−Fmocアミノ酸活
性エステル4を用いたこと以外は実施例2に記載の方法
を用い、そしてオリゴヌクレオチドからの隔離のために
活性エステル4の2つのカップリングを用いて、ポリア
ミドAha4Lys(Boc)Alaを合成した。次いで、実施例
3の方法に従ってリンカー2を付加した後、マウスカリ
クレインmRNA(KPIB)の一部に相補性である30m
erのオリゴヌクレオチドを合成した。このコンジュゲー
トを上記のようにして脱保護した。別の方法において
は、Boc化学をポリアミドの合成に用いた。我々はリジ
ン誘導体としてα−Boc−ε−FmocLysOPfp(また
は、BOP法による対応するカルボン酸)を、そしてス
ペーサーとしてBocAha2OPfpを用いた。4倍モル過
剰の活性アミノ酸およびHOBtをDMF中で0.5時間
用いた。保護されたポリアミド-オリゴヌクレオチド ハ
イブリッドを通常のオリゴヌクレオチドと全く同じ方法
で脱保護し、上記と同一の産物を得た。この場合、リジ
ン残基上のFmoc保護基はアンモニア脱保護工程の間に
切断される。
ン残基を含むもっと長いポリアミドを合成した。これは
Ala(LysAha4)9LysAlaであり、手動のペプチド合成
機を用い、Aha4LysAlaと同じ方法(Fmoc法)で合成し
た。この基質上でのKPIBの合成に続く通常の脱保護
プロトコール(実施例3を参照)により、PAGE分析で
KPIBよりもゆっくり移動する主バンドを与える産物
が得られた。このバンドのPAGE精製によって良好な
アミノ酸分析結果を有する産物が得られた。
製造 4種類の別の段階でリポーターグループを導入した:即
ち、(I)ポリアミド合成の後;(II)連結シンソンの付加
の後;(III)オリゴヌクレオチド合成の後;および(IV)
ハイブリッドの脱保護および精製の後である。 (I)リジン側鎖上のBoc保護基の除去の後、この段階で
ビオチンおよびフルオレセイン シンソンを結合させ
た。ビオチンは、DMF中のビオチン、BOP試薬、H
OBtおよびN−メチルモルホリンのそれぞれ0.2M溶
液を用いて30分間結合させた。また、この結合は、そ
れぞれのLys(Boc)残基を付加した後のポリアミド合成
の間に行うこともできる。別法では、ビオチンを例えば
スクシンイミドエステルなどの活性エステルとして付加
することができる。フルオレセインは、この段階で、D
MF中の7およびHOBtの0.3M溶液との3dの反応
によって結合させた。残存するアミノ基はアセチル化し
た。後に行うピペリジン処理はフルオレセイン上のイソ
ブチリル保護基を除去するので、ピリジン中のDMAP
/無水イソ酪酸で16時間再アシル化した。 (II)リジン側鎖の保護基がFmocであり、ポリアミド合
成にBoc法を用いたときには、この段階でラベルの結合
を行うことができる。ε-Fmoc基の除去の後に、ビオチ
ンまたはフルオレセインを段階(I)での方法と同じ方法
で付加する。 (III)リジン側鎖のBoc保護基を上記のように除去し(ハ
イブリッドの脱保護)、ラベルを結合させた。DMF
(0.5ml)中のビオチン N−ヒドロキシスクシンイミ
ジル活性エステル(20当量)およびHOBt(20当量)
との16時間の反応によってビオチンを付加する。フル
オレセインは段階(I)でのようにして付加するが、フル
オレセインの再アシル化は必要ではない。 (IV)常法によって1個のリジンを含有しているハイブリ
ッドにビオチンを付加した。フルオレセインはフルオレ
セインイソチオシアネート(FITC)を用いて付加する
こともできる。
ド コンジュゲートへの蛍光団のコンジュゲート 下式で示される完全に保護されたオリゴヌクレオチド-
ポリアミド コンジュゲート: CPG-SL-Ala]Lys(Boc)Aha]9Lys(Boc)Ala-S
L-KPIB [式中、Ahaは6−アミノヘキサン酸残基
結合であり、そしてKPIBはその配列を上に示したオ
リゴヌクレオチドである]を実施例4に従い、30mg
のCPGで合成した。始めに、Lys側鎖のBoc保護基を
除去するため、コンジュゲートを90%トリフルオロ酢
酸/10%エタンジチオールで5分間処理し、次いで2
0%トリエチルアミン/CH2Cl2で処理して生成した
1級アミノ基を中和した。次いで、このコンジュゲート
を、DMF(0.5ml)中で3日間、40倍過剰のジイ
ソブチリルカルボキシ フルオレセイン ペンタフルオロ
フェニル エステル(107mg)および1−ヒドロキシ
ベンゾトリアゾール(26mg)と反応させた。次に、こ
のラベルされた化合物を脱保護した。ポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動にかけると、このラベルされた化合物は
キシレンシアノール染料と同じ位置に移動する強い蛍光
バンドを与えた。このバンドを切り出し、精製してフル
オレセインラベルされたオリゴヌクレオチド-ポリアミ
ド コンジュゲートを得た。
ys(Boc)Aha4-SL-KPIBを実施例4の方法に従っ
て合成し、実施例5の段階3に従ってフルオレセインで
ラベルした。次いで、このラベルしたコンジュゲートを
当分野で自体既知の方法に従いゲル電気泳動によって精
製した。
とんどの精製は、10%ゲルを用いるポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動(PAGE)によって行った。Bocの化学
によって調製した1個のリジンを含有するハイブリッド
の精製はVydacC18 カラムによる逆相HPLCで行う
のが好都合であるが、これは、このハイブリッドの5'-
DMTr基が無傷であるためである。このDMTr含有の
ハイブリッドを始めに次の条件を用いて精製した:3
3.3%のBでイソクラティックに20分間、次いで6
6.6%のBまでの勾配で30分間。DMTr−KPIB
−SL−Aha4LysAlaは44.0分で溶出する。溶出物
の脱トリチル化(等容量の酢酸、15分)および0〜6
6.6%のBの勾配で30分間の再クロマトグラフィー
により、26.0分で溶出する純粋な生成物が得られ
た。フルオレセイン含有のハイブリッドを、H2O中で
Sephadex G-25 Fine(2g)のカラムに通すことに
よって部分的に精製し、すべての遊離のフルオレセイン
およびその他の低分子量の物質を主に除去することもで
きる。ボイドボリュームで溶出する高分子量の分画(0.
5ml)を集め、H2Oに対して徹底的に透析した。
ハイブリダイゼーション 以下のビオチン化したコンジュゲートを実施例6の方法
に従って調製した: A.KPIB-LL-Aha4Lys(ビオチン)Ala (段階IV
でラベル) B.KPIB-SL-[Aha2Lys(ビオチン)]
Ala (段階II) C.KPIB-SL-[AhaLys(ビオチン)]10Ala (段階
III) D.KPIB-SL-[Aha2Lys(ビオチン)]10Ala (段
階III) [ここで、LLおよびSLはそれぞれリンカー2および
1から導かれる連結を表す]。
A〜Dに対応)を用いて、マウスのカリクレインcDNA
挿入体を含むpUCプラスミドを含有するドットブロッ
トにハイブリダイズさせたときに得られる結果を示すも
のである。このドットブロットは、1kbのマウス腎カリ
クレインcDNA挿入体を含有し、pUCから導かれる
3.7kbプラスミドを含有していた。ネガティブ対照(N
C)は、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラ
ーゼ(CAT)構造遺伝子を継ぎ合わせたメタロチオネイ
ンIIA遺伝子プロモーターを含有する類似のpUCプラス
ミドであった。このニトロセルロースフィルターを、4
2℃で6.5時間、ハイブリダイゼーション緩衝液[0.
75M NaCl、0.075M クエン酸ナトリウム、2
5mM NaH2PO4、25mM Na2HPO4、10mM ピ
ロリン酸四ナトリウム、0.1mM アデノシン三リン酸
二ナトリウム、25mg/l サケ精子DNA、0.01
% w/v Ficoll、0.01% ポリビニルピロリドン、
0.01%ウシ血清アルブミン、20% ホルムアミド]
(10ml)中でプレハイブリダイズさせ、次いでプロー
ブ(100ng)を加え、これを42℃で一晩ハイブリダ
イズさせた。次いで、このフィルターを、0.2xSS
C[0.03M NaCl、0.003M クエン酸ナトリウ
ム]中、42℃で4回(それぞれ10分間)洗浄した。B
RL(Bethesda Research Labs)BluGENEキット(ビ
オチンに結合するストレプトアビジン-アルカリホスフ
ァターゼ コンジュゲートを使用)、およびそれに続く現
像反応[酵素が基質ニトロ・ブルー・テトラゾリウム(N
BT)および5−ブロモ−4−クロロ−3−インドイル
ホスフェート(BCIP)に作用して不溶性の染料沈澱を
生成する]によってシグナルを検出した。
ンB)のどちらかでビオチンを結合させたハイブリッド
の間には、シグナルの有意の差が存在しないことが明ら
かである。これは、オリゴヌクレオチド合成の条件が、
ストレプトアビジン コンジュゲートに結合することが
できなくなるようにはビオチン残基に悪影響を及ぼさな
いことを示すものである。さらに、段階(III)で導入し
た10個のビオチン残基を含有するハイブリッド(レー
ンCおよびD)は、1個のラベルのハイブリッドのシグ
ナルよりも約10倍強いシグナルを与える。ラベル間に
1個のAhaスペーサー(レーンC)または2個のAhaスペ
ーサー(レーンD)を有する複数ラベルのハイブリッドの
ストレプトアビジン結合親和性には有意差は存在しない
ようである。従って、ビオチン残基の相対的な近接度
は、ストレプトアビジン-アルカリホスファターゼ コン
プレックスが有意な程度にビオチン残基に結合する能力
に影響を及ぼさないようである。ネガティブ対照(NC)
(無関係の挿入体を有するpUC)を考慮に入れると、こ
のドットブロット法による1個のラベルのプローブの感
受性は0.5ng(220aモル)であり、複数ラベルのプ
ローブは0.05ng(22aモル)である。また、これら
のビオチン化したプローブを用いて組織片にハイブリダ
イズさせた。
Coghlan,J.P.等[Anal.Biochem.,149,pp.1-28 (1985)]
の方法に従って行った。簡単に説明すると、6μmの凍
結切片を0.1Mリン酸塩(pH7.2)中で5分間、4%
ホルムアルデヒドで固定し、10分間プレハイブリダイ
ズさせた[50mM リン酸ナトリウム(pH7.0)、5.0
mM EDTA、0.02% ficoll、0.02% ウシ血清
アルブミン、0.02% ポリビニルピロリドン、および
0.01% ニシン精子DNA中で]。次いで、ラベルさ
れたコンジュゲートを0.8ng/μlの濃度で加えた。
ハイブリダイゼイションを40℃で3日間行った。次
に、この切片(顕微鏡スライドガラスに付着させた)を、
4xSSC[保存溶液x20は、蒸留水中の3M 塩化ナ
トリウム、0.3M クエン酸ナトリウム]中ですすい
だ。次いで、コンジュゲートのハイブリダイゼイション
を光学顕微鏡下で発色させて可視化した。
用いて、マウス顎下腺の6μm切片中のカリクレインm
RNAを検出した。第5図に示すように、プローブD
は、顎下腺の複雑な細管に一致する、マウスカリクレイ
ン遺伝子の大部分の発現部位である腺の別個の領域を強
くラベルした(光学顕微鏡で検出)。
するポリアミド-オリゴヌクレオチドコンジュゲートの
合成 式:
れるウリジン誘導体を、本出願人の同時係属豪州出願N
o.PI2666/87の方法に従って合成することがで
きる。次いで、このような化合物を、
もよい)とDCCの存在下で反応させて、
アーム上で合成することができ、これに続いてオリゴヌ
クレオチドをヌクレオシドの5'-ヒドロキシ基上で合成
することができる。これらのウリジン誘導体類は、3'
OHへの延長が必要とされる状況下で、例えばDNAの
配列決定において有用である。そのような状況下におい
て、ヌクレオシドをCPGに結合させているエステル基
を都合よく切断することができる。
ート製造の反応工程を示す。
Pで末端ラベルした粗製のKPIB−(AlaLys)5−Al
a(レーン1)および正常なKPIB(レーン2)の電気泳
動分析を示す。
レオチド コンジュゲートを用いるドットブロット ハイ
ブリダイゼーションを示すクロマトグラフィーである。
リダイズするビオチンラベルしたポリアミド-カリクレ
イン オリゴヌクレオチドを示す顕微鏡写真である。
Claims (18)
- 【請求項1】 式: X−L−Y [式中、Xはポリアミドであり、Yはオリゴヌクレオチ
ドであり、そしてLはポリアミドXのアミノ末端および
オリゴヌクレオチドYの3'ホスフェート基と共有結合
を形成するリンカーである]で示されるオリゴヌクレオ
チド-ポリアミド コンジュゲート。 - 【請求項2】 リンカーLが、ポリアミドのアミノ末端
と結合を形成する第1の反応性基、およびオリゴヌクレ
オチドの3'ホスフェートと結合を形成する第2の反応
性基を有する2官能性のリンカーである請求項1記載の
コンジュゲート。 - 【請求項3】 ポリアミドXが天然アミノ酸で構成され
ているペプチドである請求項1または請求項2記載のコ
ンジュゲート。 - 【請求項4】 ポリアミドが合成α,ωアミノカルボン
酸、または天然アミノ酸と合成α,ωアミノカルボン酸
の組合せで構成されている請求項1〜3のいずれかに記
載のコンジュゲート。 - 【請求項5】 ポリアミドが1またはそれ以上のリポー
ターグループを含んでいる請求項1〜4のいずれかに記
載のコンジュゲート。 - 【請求項6】 リポーターグループが蛍光団、ビオチ
ン、酵素、またはコロイド状化合物から選ばれる請求項
5記載のコンジュゲート。 - 【請求項7】 リポーターグループがフルオレセイン、
テトラメチルローダミン、テキサス・レッド、クマリ
ン、炭酸脱水酵素、ウレアーゼ、西洋ワサビペルオキシ
ダーゼ、デヒドロゲナーゼ、および/またはコロイド状
の金または銀から選ばれる請求項6記載のコンジュゲー
ト。 - 【請求項8】 ポリアミドが抗原性であり、それに結合
する抗体によって検出することができる請求項1〜4の
いずれかに記載のコンジュゲート。 - 【請求項9】 式: Z−X−L [式中、Zは固相マトリックスを表し、Xは該固相マト
リックスにそのC-末端で結合しているポリアミドを表
し、そしてLはポリアミドのN-末端に結合している第
1の反応性基、およびヌクレオチドの3'ホスフェート
と結合を形成することができる第2の反応性基を有する
2官能性のリンカーを表す]で示されるポリアミド。 - 【請求項10】 請求項6または7記載のリポーターグ
ループを1またはそれ以上含んでいる請求項9記載のポ
リアミド。 - 【請求項11】 予め調製したオリゴヌクレオチドまた
はヌクレオチドの3'末端ホスフェートを、予め調製し
たポリアミドのアミノ末端に結合させる工程を包含する
オリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートの製造
方法。 - 【請求項12】 請求項1〜8のいずれかに記載のオリ
ゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートの合成方法
であって、 (a)第1のアミノ酸またはアミノ酸ユニット(アミド結合
によって互いに結合している)のC-末端を支持マトリッ
クスと反応させて、それらの間に結合を形成させ; (b)次いで、この支持マトリックスを、周知の固相ペプ
チド合成法に従い、1またはそれ以上のアミノ酸と順次
反応させてポリアミドを得; (c)この支持マトリックス-ポリアミドをリンカーの第1
の反応性基と反応させて、ポリアミドのアミノ末端とリ
ンカーを結合させ; (d)工程(c)の生成物を第1のヌク
レオチドと反応させて、リンカーの第2の反応性基とヌ
クレオチドの3'ホスフェートを結合させ; (e)次い
で、この支持マトリックスを、周知の固相オリゴヌクレ
オチド合成法に従い、1またはそれ以上のヌクレオチド
と順次反応させてオリゴヌクレオチドを得;そして (f)所望により、支持マトリックスからオリゴヌクレオ
チド-ポリアミド コンジュゲートを切断し、ポリアミド
またはオリゴヌクレオチドの反応性基に結合しているす
べての保護基を除去し、そして得られたコンジュゲート
を精製すること;を特徴とする方法。 - 【請求項13】 動物または植物組織における特定のポ
リヌクレオチド群の存在およびその位置の測定方法であ
って、 (a)被験組織片を調製し; (b)この組織片を請求項1〜8のいずれかに記載のオリ
ゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲート(ここで、
このコンジュゲートのオリゴヌクレオチド部分は標的ポ
リヌクレオチドの一部に相補性である)とハイブリダイ
ズさせ; (c)組織片からハイブリダイズしていないプローブ物質
を除去し;そして (d)コンジュゲートのハイブリダイゼーションによって
ラベル化された組織片中の位置を検出するか、または同
定すること;を特徴とする方法。 - 【請求項14】 支持マトリックスに固定化されたか、
またはその他の方法でそれに結合している特定のポリヌ
クレオチドの検出方法であって、支持マトリックスを請
求項1〜8のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド-ポ
リアミド コンジュゲート(ここで、このコンジュゲート
のオリゴヌクレオチド部分は標的ポリヌクレオチドの一
部に相補性である)と接触させ、次いでコンジュゲート
の支持マトリックスへのハイブリダイゼーションを検出
することを特徴とする方法。 - 【請求項15】 生物学的試料中の特定のウイルス性、
細菌性またはその他のポリヌクレオチドの存在または非
存在の検出方法であって、試料の核酸を請求項1〜8の
いずれかに記載のオリゴヌクレオチド-ポリアミド コン
ジュゲート(ここで、このコンジュゲートのオリゴヌク
レオチド部分は標的ポリヌクレオチドの一部に相補性で
ある)と接触させ、次いでコンジュゲートのハイブリダ
イゼーションが起こるか否かを検出することを特徴とす
る方法。 - 【請求項16】 ウイルス性、細菌性またはその他の疾
病の治療方法であって、そのような治療を必要としてい
る患者に治療学的有効量の請求項1〜8のいずれかに記
載のオリゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲートを
投与することを特徴とし、さらに、このコンジュゲート
のオリゴヌクレオチド部分がアンチセンス オリゴヌク
レオチドであって特定のウイルス性、細菌性またはその
他のポリヌクレオチドに相補性であり、従って特定のポ
リヌクレオチドの転写または翻訳をブロックするもので
あることを特徴とする方法。 - 【請求項17】 請求項1〜8のいずれかに記載のオリ
ゴヌクレオチド-ポリアミド コンジュゲート(ここで、
このコンジュゲートのオリゴヌクレオチド部分は所望の
ポリヌクレオチドの一部に相補性である);およびコン
ジュゲートのハイブリダイゼーションを検出するための
試薬;からなる所望のポリヌクレオチドを検出するため
の診断キット。 - 【請求項18】 組織片調製のための試薬をさらに含有
し、動物または植物組織中の特定のポリヌクレオチド群
の存在およびその位置の測定に用いる請求項17記載の
診断キット。
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