JPH10195098A - 新規ヌクレオチド類縁体 - Google Patents
新規ヌクレオチド類縁体Info
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- JPH10195098A JPH10195098A JP9315567A JP31556797A JPH10195098A JP H10195098 A JPH10195098 A JP H10195098A JP 9315567 A JP9315567 A JP 9315567A JP 31556797 A JP31556797 A JP 31556797A JP H10195098 A JPH10195098 A JP H10195098A
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Abstract
ス鎖との結合能が高く、しかも合成が容易であるオリゴ
ヌクレオチド類縁体・アンチセンス分子を提供する。 【構成】 一般式: 【化1】 [式中、Bは同一または異なってもよく、ピリミジンも
しくはプリン核酸塩基またはそれらの誘導体である]で
表されるヌクレオチド類縁体であるモノマー単位を1ま
たは2以上含有するオリゴまたはポリヌクレオチド類縁
体。
Description
体に関し、更に詳細にはアンチセンス分子に適したヌク
レオチド類縁体に関するものである。
エンザウィルスの感染を阻害したとの報告が初めてなさ
れた。以後、ガン遺伝子発現やAIDS感染を阻害した
との報告もなされている。アンチセンスオリゴヌクレオ
チドが望ましくない遺伝子の発現を特異的に制御するこ
とから、医薬品として近年、最も期待されている分野の
うちの一つである。
ンパク質という、いわゆるセントラルドグマの一連の流
れをアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて制御しよ
うという概念に基づいている。
をアンチセンス分子としてこの方法に適用した場合、生
体内の酵素により加水分解を受けたり、細胞膜透過性が
高くないなどの問題が生じた。そしてこれらを解消する
ために核酸誘導体が数多く合成され、研究が重ねられて
きた。例えば、リン原子上の酸素原子をイオウ原子に置
換したホスホロチオエート、メチル基に置換したメチル
ホスホネート、また最近になっては、リン原子も炭素原
子で置換したものやリボースを非環式骨格にした分子も
合成されている(F. Eckstein et al., Biochem., 18,
592(1979), P.S.Miller et al., Nucleic Acids Res.,
11, 5189 (1983), P.Herdewijn et al.,J. Chem. Soc.
Perkin Trans. 1, 1567 (1993), P.E. Nielsen et al.,
Science, 254, 1497 (1991))。
性またはオリゴヌクレオチドの合成の容易さ等の点で満
足のいく誘導体が得られていない。
が高く、酵素の加水分解を受けにくく、しかも合成が容
易であるアンチセンス分子用のヌクレオチド類縁体が提
供されることが望まれている。
ンチセンス法において有用であろう、核酸の糖部分を修
飾した核酸誘導体を設計し、それを合成してその有用性
を確認した。以下に本発明を説明する。
式:
しくはプリン核酸塩基またはそれらの誘導体である]で
表されるヌクレオチド類縁体であるモノマー単位を1ま
たは2以上含有するオリゴまたはポリヌクレオチド類縁
体である。
れらの類縁体であり、Y1及びY2は同一もしくは異な
り、水素または水酸基の保護基である。保護基としては
公知のどのような基も使用できるが、好ましくはアルキ
ル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル
基、アリール基、アシル基、アラルキル基又はシリル基
である]で表わされるヌクレオシド類縁体もしくはそれ
らのアミダイト誘導体である。
は分枝鎖状のアルキル基を示し、例えば、メチル基、エ
チル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル
基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル
基、オクチル基、ノニル基、デシル基等があげられる。
または分枝鎖状のアルケニル基を示し、例えば、ビニル
基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ゲラニル
基、ファルネシル基等があげられる。
または分枝鎖状のアルキニル基を示し、例えば、エチニ
ル基、プロピニル基、ブチニル基等があげられる。
クロアルキル基を示し、例えば、シクロプロピル基、シ
クロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、
シクロヘプチル基、シクロオクチル基等があげられる。
シクロアルキル基の環上の1つ以上の任意のメチレンが
酸素原子や硫黄原子あるいはアルキル基で置換された窒
素原子に置換された複素環基も含まれ、例えばテトラヒ
ドロピラニル基などがあげられる。
素原子1個を除いた1価の置換基を意味し、例えば、フ
ェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフ
チル基、アントリル基、フェナントリル基等である。ま
た、アリール基の環上の炭素原子はハロゲン原子、低級
アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ
基、トリフルオロメチル基等の1種以上の基によって置
換されていてもよい。置換基としてはハロゲン原子、水
酸基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基等が
あげられる。
基、プロピオニル基、ベンゾイル基、ベンジルオキシカ
ルボニル基等があげられる。シリル基の例としては、ト
リアルキルシリル基があげられるが、好ましくは、トリ
メチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピ
ルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチル
ジフェニルシリル基等があげられ、更に好ましくはトリ
メチルシリル基である。
されたアルキル基を意味し、好ましくはベンジル基、ト
リチル基である。各々の芳香環は置換されていてもよ
い。更に好ましいアラルキル基としては、4,4’−ジ
メトキシトリチル(DMTr)基である。
酸塩基とは、チミン、ウラシル、シトシン、アデニン、
グアニン及びそれらの誘導体である。
合成できる。説明を簡明にするため、まず、上記の式中
Bがウラシルである化合物を例にとって説明する。
デンーウリジン(1)をp−トルエンスルホニルクロリ
ドと反応させて、化合物2を得る。次いで、この化合物
をTFA−H2O中で撹拌することにより、4'−(p−
トルエンスルホニルオキシメチル)ウリジンである化合
物3を得る。
ロリドを反応させて、5’位の水酸基を保護した化合物
4を得る。さらに、NaHMDSと反応させることによ
り、5'−O−(4,4'−ジメトキシトリチル)−3'−
O,4'−メタノウリジン、化合物5を得る。
ライソプロピルホスホロジアミダイトを作用させ、アミ
ダイト体(化合物6)を得、DNAシンセサイザーを用
いて種々のアンチセンスオリゴマー類縁体を合成する。
次いで、得られるアンチセンスオリゴマー類縁体を逆相
カラムを用いて精製し、精製物の純度を逆相HLPCで
分析することにより、精製オリゴヌクレオチド類縁体の
生成を確認できる。
クレオチド類縁体の中に1つ以上存在させることができ
る。また、オリゴヌクレオチド類縁体中の2カ所以上の
位置に、1又は2以上の天然ヌクレオチドを介して隔離
された状態で存在させても良い。本発明によれば、本発
明のヌクレオチド類縁体を必要な位置に必要な数(長
さ)で導入したアンチセンス分子を合成することができ
る。ヌクレオチド類縁体全体の長さとしてヌクレオシド
単位が2〜50、好ましくは10〜30個である。
クレアーゼに対してばかりでなく、エンドヌクレアーゼ
に対しても分解されにくく、生体への投与後、長く生体
内に存在することができる。そして、例えば、センス鎖
RNAと二重鎖を形成して病因となる生体内成分(タン
パク質)の形成(翻訳)を阻害したり、二重鎖DNAと
の間で三重鎖を形成してmRNAへの転写を阻害する。
また、感染したウィルスの増殖を阻害すると考えられ
る。
類縁体を用いたアンチセンス分子は、抗腫瘍剤、抗ウィ
ルス剤をはじめとした遺伝子の働きを阻害して疾病を治
療する医薬品としての有用性が期待されている。
チセンス分子は、例えば緩衝剤および/または安定剤等
の慣用の助剤を配合して非経口投与用製剤とすることが
できる。また、局所用の製剤としては、慣用の医薬用担
体を配合して軟膏、クリーム、液剤、または膏薬等に調
剤できる。
及び製造例により、さらに詳しく説明する。
−トルエンスルホニルオキシメチル)ウリジン(化合物
2)の合成 窒素気流下、文献(G.H.Jones et al, J.Org.Chem., 4
4, 1309(1979))既知の化合物1(956mg、2.7
0mmol)の無水ピリジン(13.5ml)溶液に室
温でp-トルエンスルホニルクロライド(771mg,
4.05mmol)を加え、60℃で5時間撹拌した。
反応液に飽和重曹水を加えた後、ベンゼンで3回抽出し
た。有機層を飽和食塩水で1回洗浄後、無水MgSO4
にて乾燥した。溶媒を減圧留去し、ベンゼンで3回共沸
し、得られた粗生成体をシリカゲルカラムクロマトグラ
フィー(CHCl3:MeOH=15:1)により精製
後、ベンゼン/ヘキサンにて再沈殿し、白色粉末(化合
物2)(808mg,1.59mmol,59%)を得
た。
11,1244cm-1.1 H-NMR(acetone-d6):δ1.45-1.67(10H,m,cyclohexyl-),
2.45(3H,s,φ-CH3 ),3.71(2H,ABq,J=11.5Hz,C5'-H2),4.2
0(2H,ABq,J=10.5Hz,C4'-CH2 OTs),4.92(1H,d,J2'3'=6.4H
z,C3'-H),5.05,5.06(1H,dd,J1'2'=3.7Hz,J2'3'=6.4Hz,C
2'-H),5.60(1H,d,J4'5'=7.3Hz,C4-H),5.75(1H,d,J1'2'=
3.7Hz,C1'-H),7.48(2H,d,J=8.2Hz,φ),7.77(1H,d,J4'5'
=7.8Hz,C5-H),7.81(2H,d,J=8.2Hz,φ),10.10(1H,s,NH).13 C-NMR(acetone-d6):δ21.5,24.1,24.5,25.5,34.8,36.
9,63.5,69.7,82.5,84.7,87.8,92.9,102.9,115.4,128.8,
130.8,133.9,142.7,145.9,151.3,163.5. Mass(EI):m/z 481(M+-H2O). Anal Calcd for C23H28N2O9S・1/3 H2O:C,53.69;H,5.61;
N,5.44;S,6.22.Found:C,53.99;H,5.48;N,5.42;S,6.10.
キシメチル)ウリジン(化合物3)の合成 上記の化合物2(107mg,0.21mmol)をT
FA−H2O(98:2,1ml)中室温で10分間撹
拌した。反応液を減圧留去し、エタノールを加えて3回
共沸した。得られた粗生成体をシリカゲルカラムクロマ
トグラフィー(CHCl3:MeOH=10:1)によ
り精製し、白色粉末(化合物3)(85.0mg,0.
20mmol,94%)を得た。
52,978,835,763,556cm-1.1H-NMR(acetone-d6):δ 2.31
(3H,s,φ-CH3 ),2.84(3H,s,OH),3.71(2H,s,C5'-H2),4.1
3,4.20(2H,ABq,J=10.9Hz,C4'-CH2 OTs),4.28,4.31(1H,d
d,J1'2'=8.6Hz,J2'3'=5.6Hz,C2'-H),4.36(1H,d,J2'3'=
5.6Hz,C3'-H),5.54(1H,d,J4'5'=7.9Hz,C4-H),5.75(1H,
d,J1'2'=6.6Hz,C1'-H),7.32(2H,d,J=7.9Hz),7.67(2H,d,
J=8.2Hz),7.70(1H,d,J4'5'=8.3Hz,C5-H),10.14(1H,s,N
H).13 C-NMR(acetone-d6):δ21.5,63.7,70.8,72.7,74.6,86.
8,88.8,103.1,128.8,130.7,133.9,141.7,145.8,151.8,1
63.9. Mass(EI):m/z 256(M+-OTs).
シトリチル)−4’−(p−トルエンスルホニルオキシ
メチル)ウリジン(化合物4)の合成 上記化合物3(1.13g,2.64mmol)に無水
ピリジンを加えて3回共沸した後、無水ピリジン(1
4.5ml)溶液とし、窒素気流下、室温で4,4−ジ
メトキシトリチルクロライド(1.07g,3.17m
mol)を加え室温で16時間撹拌した。
Cl2で3回抽出した。有機層を飽和食塩水で1回洗浄
後、無水MgSO4にて乾燥した。溶媒を減圧留去し、
ベンゼンで2回共沸した後、得られた粗生成体をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:Et3N:
MeOH=60:2:0→60:2:4)により精製
後、エタノール/ヘキサンにて再沈殿し、白色粉末(化
合物4)(868mg,1.06mmol,41%)を
得た。
97,1173,1035cm-1.1 H-NMR(acetone-d6):δ2.41(3H,s,φ-CH3 ),3.22,3.33(2
H,ABq,J=9.9Hz,C5'-H2),3.79(6H,s,p-OCH3 -φ),4.29(1
H,dd,J1'2'=6.3Hz,J2'3'=5.6Hz,C2'-H),4.34,4.41(2H,A
Bq,J=11.2Hz,C4'-CH3 OTs),4.40(1H,d,J2'3'=5.6Hz,C3'-
H),5.35(1H,d,J4'5'=8.3Hz,C4-H),5.82(1H,d,J1'2'=6.3
Hz,C1'-H),6.89(4H,d,J=8.9Hz,p-CH3O-φ),7.26-7.41(7
H,m),7.43(1H,d,J4'5'=8.3Hz,C5-H),7.70(2H,d,J=8.3H
z).13 C-NMR(acetone-d6):δ21.6,55.5,64.6,70.7,72.7,74.
3,85.8,87.8,88.9,102.8,114.0,127.7,128.7,128.8,13
0.7,130.9,131.0,133.9,141.1,145.5,151.4,159.7,163.
3. Anal Calcd for C38H38N2O11S・1/3 H2O:C,61.95;H,5.2
9;N,3.80;S,4.34.Found:C,62.37;H,5.26;N,3.60;S,4.1
5.
リチル)−3'−O,4'−メタノウリジン(化合物5)
の合成 窒素気流下、化合物4(735mg,0.90mmo
l)の無水THF(11.1ml)中に室温でNaHM
DS(8.96mmol)の無水ベンゼン溶液(4m
l)を加え、室温で48時間撹拌した。反応溶液に飽和
重曹水を加え、CH2Cl2にて3回抽出した。有機層を
飽和食塩水で1回洗浄した後、無水MgSO4にて乾燥
した。
リカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3:Et3
N:MeOH=60:2:0→60:2:4)により精
製後、エタノール/ヘキサンにて再沈殿し、白色粉末
(化合物5)(261mg,0.47mmol,52
%)を得た。
85,1298,1252,1177,1034cm-1.1 H-NMR(acetone-d6):δ2.92(1H,br s,OH),3.47,3.51(2
H,ABq,J=10.3Hz,C5'-H2),3.85(6H,s,p-OCH3 -φ),4.36(1
H,dd,J1'2'=4.3Hz,J2'3'=4.3Hz,C2'-H),4.52,4.83(2H,A
Bq,J=7.7Hz,C4'-CH2 O-),5.11(1H,d,J2'3'=4.3Hz,C3'-
H),5.57(1H,d,J4'5'=7.7Hz,C4-H),6.51(1H,d,J1'2'=7.7
Hz,C1'-H),6.96(4H,d,J=8.6Hz,p-CH3O-φ),7.39-7.41(7
H,m,φ),7.52(2H,d,J=5.1Hz,φ),7.71(1H,d,J4'5'=8.6H
z,C5-H).13 C-NMR(acetone-d6):δ55.4,64.1,75.5,79.0,85.5,86.
2,87.1,88.8,103.3,113.7,113.9,127.6,128.4,128.6,12
8.8,129.9,130.9,131.1,136.3,136.4,141.2,145.7,151.
6,159.6,163.4. Mass(EI):m/z 558(M+),303(DmTr+),256(M+-DmTr),227(M
+-DmTrOCH2).
(ジイソプロピルアミノ)ホスフィノ]−5'−O−
(4,4'−ジメトキシトリチル)−3'−O,4'−メタ
ノウリジン(化合物6)の合成 化合物5(261mg,0.47mmol)、ジイソプ
ロピルアンモニウムテトラゾリド(39.9mg,0.
23mmol)を無水CH3CNで3回共沸した後、無
水CH3CN−無水THF(5:1、10ml)溶媒と
し、窒素気流下、2−シアノエチルN,N,N',N'−
テトライソプロピルホスホロジアミダイト(0.18m
l,0.56mmol)を加え、室温で30分撹拌し
た。
リカゲルカラムクロマトグラフィー(無水AcOEt:
Et3N=100:4)により精製後、無水ジエチルエ
ーテル/ヘキサンにて再沈殿し、白色粉末(化合物6)
(340mg,0.47mmol,100%)を得た。
98,1253,1038.31 P-NMR(acetone-d6):δ150.8,151.2.
成
5)の合成 3’−水酸基が支持体に結合した5’−O−ジメトキシ
トリチルチミジン(0.2μmol)のジメトキシトリ
チル基(DMTr基)をトリクロロ酢酸によって脱保護
し、その5’−水酸基に5’−O−ジメトキシトリチル
デオキシシチジン2−シアノエチルホスホアミダイト誘
導体をテトラゾールにより縮合し、未反応の5’−水酸
基を無水酢酸と4−ジメチルアミノピリジン、2,4,
6−コリジンでアセチル化した後、ヨウ素と2,4,6
−コリジン、水によりリンを酸化した。
繰り返した。(4員環アミダイト誘導体も他のアミダイ
ト誘導体と同様に用いることができた。)最後の5’−
O−ジメトキシトリチルデオキシグアノシン2−シアノ
エチルホスホアミダイト誘導体を縮合し、酸化して得ら
れた12−merのオリゴマー(ここまでの工程はPhar
macia社製DNA合成装置Gene Assembler Plusにより行
なった。)を濃アンモニア水1mlによって支持体から
切り出すとともに、リンからシアノエチル基をはずし、
さらにアデニン、グアニン、シトシンの保護基をはずし
た。
リゴヌクレオチドは、逆相カラム(Millipore,Oligo-Pa
kTMSP)上でトリフルオロ酢酸5mlによりDMTr基を
はずし、引き続き精製を行ない、目的の5’−GCGX
TTTTTGCT−3’(XT5)(0.02mmo
l,10%)を得た。得られたオリゴヌクレオチド類縁
体の純度は逆相HPLCにより確認した。
3’(T2XT3)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGTTXTTT
GCT−3’(T2XT3)(0.04mmol,20
%)を得た。
3’(T3XT2)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGTTTXTT
GCT−3’(T3XT2)(0.03mmol,15
%)を得た。
3’(T5X)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGTTTTTX
GCT−3’(T5X)(0.02mmol,10%)
を得た。
3’(X2T4)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGXXTTTT
GCT−3’(X2T4)(0.03mmol,15
%)を得た。
3’(T2X2T2)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGTTXXTT
GCT−3’(T2X2T2)(0.03mmol,1
5%)を得た。
3’(T4X2)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGTTTTXX
GCT−3’(T4X2)(0.03mmol,15
%)を得た。
3’(X6)の合成 (1)と同様にして、目的の5’−GCGXXXXXX
GCT−3’(X6)(0.03mmol,15%)を
得た。
ゴマー鎖(アンチセンス鎖)とセンス鎖とをアニーリン
グ処理したもののTmを測定することにより、アンチセ
ンスのハイブリッド形成能を調べた。
M、リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.2)10mM、
アンチセンス鎖4μM、センス鎖4μMとしたサンプル
溶液(500μL)を沸騰水中に浴し、10時間かけて
室温まで冷却した。分光光度計(Shimadzu,UV−21
00PC)のセル室内に結露防止のために窒素気流を通
し、サンプル溶液を5℃まで徐々に冷却し、さらに20
分間5℃に保った後、測定を開始した。温度は90℃ま
で毎分0.2℃ずつ上昇させ、0.1℃間隔で260n
mにおける紫外部吸収を測定した。なお温度上昇により
濃度が変化するのを防ぐため、セルは蓋付きのものを用
い、サンプル溶液表面に鉱油を1滴添加し測定を行っ
た。
配列を次に示す。
ドをT,C,A,Gのように大文字で表記し、本発明に
おける類縁体をそれぞれt,c,a,gのように小文字
で表記する。
て、オリゴヌクレオチドを3’側から分解するエキソヌ
クレアーゼに対する耐性を調べた。
ドのバッファー溶液(10μM,400μl)に、蛇毒
ホスホジエステラーゼのバッファー溶液(0.003U
/ml,400μl)を混合した。オリゴマーの分解に
よる紫外部吸収(260nm)の増加をSHIMADZ
U UV−2100PCを用い、37℃で経時的に測定
した。用いたバッファーの組成はTris HCl(p
H8.6)0.1M,NaCl 0.1M,MgCl2
14mMであり、測定前に十分に脱気した。
以下に示す。 天然鎖 5’−GTTTTTTTTTTTC−3’ X2 5’−GTTTTTTTTTXXC−3’
増加が認められなくなった時点での紫外部吸収値の平均
値を示す時間を半減期(t1/2)とした。結果は次の通
りである。オリゴヌクレオチド t1/2(秒) 天然鎖 350 X2 1390
トを図1(天然鎖)及び図2(X2)に示した。天然鎖
は酵素反応開始後、約30分で紫外部吸収値が一定とな
り、X2では約90分で一定となった。
アーゼで分解した時の紫外部吸収(260nm)の経時
変化を示すチャートである。
ソヌクレアーゼで分解した時の紫外部吸収(260n
m)の経時的変化を示すチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】 一般式: 【化1】 [式中、Bは同一または異なってもよく、ピリミジンも
しくはプリン核酸塩基またはそれらの誘導体である]で
表されるモノマー単位を1または2以上含有するオリゴ
またはポリヌクレオチド類縁体。 - 【請求項2】 上記オリゴヌレオチドもしくはポリヌク
レオチドが合計2〜50個のヌクレオチド単位からなる
ことを特徴とする請求項1記載のオリゴまたはポリヌク
レオチド類縁体。 - 【請求項3】 一般式: 【化2】 [式中、Bはピリミジンもしくはプリン核酸塩基又はそ
れらの類縁体であり、Y1及びY2は同一もしくは異な
り、水素または水酸基の保護基である]で表わされるヌ
クレオシド類縁体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31556797A JP3781879B2 (ja) | 1996-11-18 | 1997-11-17 | 新規ヌクレオチド類縁体 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8-306585 | 1996-11-18 | ||
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