본 발명의 양태에 따르면, 본 발명은 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 이용하며 다음의 단계를 포함하는 올리고뉴클레오타이드의 제조방법을 제공한다:
(a) (i) 출발물질로서 고상 지지체에 결합된 뉴클레오사이드에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시키거나, (ⅱ) 출발물질로서의 유니버셜 고상 지지체(universal solid support)에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머를 커플링시키거나, 또는 (ⅱ) 출발물질로서의 유니버셜 고상 지지체에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시키는 단계; 그리고,
(b) 상기 단계 (a)의 결과물에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머, 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시켜 올리고뉴클레오타이드를 제조하는 단계.
본 발명자들은 올리고뉴클레오타이드, 특히 올리고리보뉴클레오타이드 또는 siRNA(small interfering) RNA와 같은 올리고 분자를 보다 높은 순도로 보다 편리하게 제조할 수 있는 방법을 개발하고자 노력한 결과, 올리고 분자를 화학적으로 제조하는 경우, 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 이용하면 크게 개선된 순도로 올리고뉴클레오타이드 분자를 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명은 고체 지지상을 이용하는 올리고뉴클레오타이드 합성법에서 고체상에 축합시키는 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 모노머가 아닌 다이머 혹은 트라이머를 이용함으로써 최종적으로 얻어지는 올리고뉴클레오타이드의 순도를 확연히 개선시킨다. 올리고뉴클레오타이드 합성에서 발생하는 불순물은 주로 완전한 서열(Nmer)에서 축합이 덜 된 짧은 서열로 구성되어 있으며, 이들은 보통 (N-1)mer, (N-2)mer, (N-x)mer 등으로 표현된다. 이는 고체상에 뉴클레오타이드를 축합시킬시 축합반응 후 캡핑단계에서 완전히 캡핑이 되지 않아 Nmer보다 짧은 서열의 불순물이 발생한다. 이러한 불완전한 캡핑반응은 고체지지상에 첫 번째 축합반응에서 많이 발생한다.
또한, 올리고뉴클레오타이드의 정제과정에서 가장 분리가 어려운 불순물은 크로마토그램에서 비슷한 위치에서 용출되는 (N-1)mer이다.
본 발명에 따르면, 첫 번째 축합반응에서 모노머가 아닌 다이머 혹은 트라이머를 이용함으로써 정제과정에서 제거가 힘든 (N-1)mer의 발생을 차단하고 정제가 쉬운 (N-2)mer 및 (N-3)mer를 발생시켜 보다 순수한 올리고뉴클레오타이드를 얻는 다.
하기의 실시예에서 입증된 바와 같이, 본 발명은 주로 첫 번째 반응에서 많이 발생하는 (N-1)mer의 감소는 물론 전체적인 (N-x)mer의 발생감소를 초래하였다. 이는 고체상의 첫 번째 축합반응에서 모노머 대신 긴 구조의 다이머 혹은 트라이머가 축합된 후 다음 모노머 축합반응시 캡핑이 안된 곳보다 축합된 다이머 혹은 트라이머에 결합하는 것이 보다 공간적으로 유리하여 전반적인 짧은 서열의 발생을 감소시켜 순도가 높은 올리고뉴클레오타이드 합성결과를 초래하기 때문이다.
본 발명은 다양한 올리고뉴클레오타이드, 즉 디옥시리보뉴클레오타이드 올리고머, 리보뉴클레오타이드 올리고머 및 이들의 유도체에 적용될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명은 자연(naturally occurring)의 올리고뉴클레오타이드뿐만 아니라 변형 올리고뉴클레오타이드에도 적용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 의해 제조되는 올리고뉴클레오타이드는 골격 변형된 뉴클레오타이드 예컨대, 포스포로티오에이트 DNA 또는 RNA, 포스포로디티오에이트 DNA 또는 RNA, 포스포로아미데이트 DNA 또는 RNA; 당 변형된 올리고뉴클레오타이드 예컨대, 2'-O-메틸 RNA, 2'-O-에틸 RNA, 2'-플루오로 RNA, 2‘-할로겐 RNA, 2'-아미노 RNA, 2'-O-알킬 RNA, 2'-O-알킬 DNA, 2'-O-알릴 DNA, 2'-O-알카이닐 DNA, 헥소스 DNA, 피라노실 RNA 및 안히드로헥시톨 DNA; 및 염기 변형을 갖는 뉴클레오타이드 예컨대, C-5 치환된 피리미딘(치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 에티틸-, 프로피닐-, 알카이닐-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜- 포함), C-7 치환기를 갖는 7-데아자퓨린 (치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸 -, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 알카이닐-, 알켄일-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜-), 이노신 및 디아미노퓨린을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명은 리보뉴클레오타이드 올리고머에 적용된다.
본 명세서에서, 용어 “리보뉴클레오타이드”는 2’-H를 가지지 않는 뉴클레오타이드를 의미하며, 자연(naturally occurring)의 리보뉴클레오타이드뿐만 아니라 그의 유사체를 포함한다. 예를 들어, 당의 2번 탄소에 있는 -OH기에 알킬기(예컨대, 메틸 또는 에틸)가 결합되거나, 2번 탄소에 -OH기 대신에 할로겐족 원소(예컨대, 플루오로) 또는 아미노기가 결합된 리보뉴클레오타이드의 유사체도 본 명세서의 용어 “리보뉴클레오타이드”에 포함된다.
2’-H를 갖는 뉴클레오타이드는 디옥시리보뉴클레오타이드로 명명된다.
본 명세서, 용어 “뉴클레오타이드”는 특별한 언급이 없는 한, 리보뉴클레오타이드, 디옥시리보뉴클레오타이드 및 이들의 유도체들을 포괄한다.
본 발명의 가장 큰 특징 중 하나는 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 첫 번째 커플링 반응에 이용하는 것이다.
본 발명의 방법은 뉴클레오타이드 다이머또는 뉴클레오타이드 트라이머를 이용한다는 측면에서 공통점을 갖지만, 3’-말단에 있는 뉴클레오타이드, 즉 고체 지지상에 결합된 뉴클레오타이드의 종류에 따라 다음과 같이 크게 3가지 공정으로 나눌 수 있다:
3가지 공정 중 하나는, 3’-말단에 뉴클레오사이드가 위치하는 것이다. 즉, 합성 과정의 출발물질로서 뉴클레오사이드 모노머가 프리로딩(preloading)된 고상 지지체가, 여기에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머가 커플링 되고, 이어 결과물에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머, 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머가 커플링되어 원하는 서열의 올리고뉴클레오타이드를 제조한다.
3가지 공정 중 다른 하나는, 3’-말단에 뉴클레오타이드 다이머가 위치하는 것이다. 이 경우에는 유니버셜 고상 지지체가 출발물질로서 이용된다.
본 명세서에서 용어 “유니버셜 고상 지지체”는 공유결합되어 있는 뉴클레오사이드 또는 올리고뉴클레오타이드가 없는 고상 지지체를 의미한다. 프리로딩된 지지체와 다르게, 유니버셜 고상 지지체는 올리고뉴클레오타이드의 말단에 있는 서열에 제한되지 않고 어떠한 올리고뉴클레오타이드도 합성할 수 있다. 유니버셜 지지체를 이용하면, 올리고뉴클레오타이드의 첫 번째 커플링 반응에 적용되는 뉴클레오타이드 씬톤(nucleotide synthon)에 의해 최종적으로 합성된 올리고뉴클레오타이드의 말단 서열이 결정된다.
합성 과정의 첫 단계에서 출발물질로서 유니버셜 고상 지지체가 이용되며, 여기에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머가 이용된다. 이어 결과물에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머, 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머가 커플링되어 원하는 서열의 올리고뉴클레오타이드를 제조한다. 예를 들어, 3’-말단에 있는 뉴클레오타이드 다이머에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머를 결합시켜 원하는 올리고뉴클레오타이드를 제조할 수 있다. 또한, 3’-말단에 있는 뉴클레오타이드 다이머에 적절하게 뉴클레오타이드 다이머 및 뉴클레 오타이드 모노머를 커플링시켜 원하는 올리고뉴클레오타이드를 제조할 수 있다.
3가지 공정 중 마지막 하나는, 3’-말단에 뉴클레오타이드 트라이머가 위치하는 것이다. 이 경우에는 유니버셜 고상 지지체가 출발물질로서 이용된다. 합성 과정의 첫 단계에서 출발물질로서 유니버셜 고상 지지체가 이용되며, 여기에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 트라이머가 이용된다. 이어 결과물에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머, 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머가 커플링되어 원하는 서열의 올리고뉴클레오타이드를 제조한다. 예를 들어, 3’-말단에 있는 뉴클레오타이드 트라이머에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머를 결합시켜 원하는 올리고뉴클레오타이드를 제조할 수 있다. 또한, 3’-말단에 있는 뉴클레오타이드 트라이머에 적절하게 뉴클레오타이드 다이머, 뉴클레오타이드 모노머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시켜 원하는 올리고뉴클레오타이드를 제조할 수 있다.
3가지 공정 중 가장 바람직한 것은, 출발물질로서 고상 지지체에 하나의 뉴클레오사이드가 결합된 것을 이용하고, 여기에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시키는 반응이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 (a) 출발물질로서 고상 지지체에 결합된 뉴클레오사이드에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시키는 단계; 및 (b) 상기 단계 (a) 결과물에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머를 커플링시켜 올리고뉴클레오타이드를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 (a) 출발물질로서의 유니버셜 고상 지지체에 첫 번째 커플링 반응물로서 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링시키는 단계; 및 (b) 상기 단계 (a) 결과물에 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머를 커플링시켜 올리고뉴클레오타이드를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
본 발명의 방법은 고상(solid phase) 합성법에 따라 실시된다.
본 발명의 방법이 고상 합성법에 따라 실시되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예는 다음의 단계를 포함한다:
(a) 고상 지치체-뉴클레오사이드[(NS)1]에 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]를 커플링시켜 SS-(NS)1-(NMP)2 또는 SS-(NS)1-(NMP)3를 제조하는 단계;
(b) 상기 단계 (a) 결과물에 연속적으로 뉴클로레오타이드 모노머를 커플링시켜 SS-(NS)1-(NMP)2-(NMP)n-3 또는 SS-(NS)1-(NMP)3-(NMP)n-4를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 SS-(NS)1-(NMP)2-(NMP)n-3 또는 SS-(NS)1-(NMP)3-(NMP)n-4로부터 고상 지지체(SS)를 제거하여 (NMP)n를 얻는 단계.
첫 번째 단계에서 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]를 뉴클레오사이드 모노머가 결합된 고상 지치체에 커플링시킨 다음, 연속적으로 뉴클레오타이드 모노머를 커플링시키면, 크게 개선된 순도로 올리고뉴 클레오타이드 분자를 제조할 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 고상 지치체-뉴클레오사이드[SS-(NS)1]에 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]를 커플링시켜 SS-(NS)1-(NMP)2 또는 SS-(NS)1-(NMP)3를 제조한다.
지지체-뉴클레오사이드[SS-(NS)1]는 고상 지지체에 하나의 리보뉴클레오사이드 혹은 디옥시리보뉴클레오사이드 분자가 결합된 것이다. 상기 고상 지지체로는 뉴클레오타이드 분자의 고상 합성(solid phase synthesis)에 이용되는 어떠한 것도 이용할 수 있다. 리보뉴클레오사이드 혹은 디옥시리보뉴클레오사이드가 부착되지 않은 유니버셜 고상지지체도 사용할 수 있다. 이러한 고상 지지체는 다음과 같은 특성을 갖는 것이 바람직하다: (i) 올리고뉴클레오타이드 합성에 이용되는 시약에 대하여 실질적으로 용해되지 않고, (ⅱ) 올리고뉴클레오타이드 합성에 이용되는 시약에 대하여 화학적으로 안정되어야 하며, (ⅲ) 화학적 변형이 가능하여야 하고, (iv) 원하는 올리고뉴클레오타이드 로딩을 제공하여야 하며, (ⅴ) 적합한 압축 세기(compression strength)를 가지고 있어 합성 과정 동안의 증가되는 압력을 견뎌내야 하고, (ⅵ) 원하는 입자 크기 및 분포를 가져야 한다.
본 발명에서 고상 지지체로 이용 가능한 것은, 바람직하게는 무기 중합체로서, 예를 들어, 실리카, 다공성 유리, 알루미늄실리케이트, 폴리스타이렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 보로실리케이트, 금속 산화물(예컨대, 알루미나 및 니켈 산화물) 및 클레이를 포함한다. 가장 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 고상 지지체는 CPG(controlled pore glass) 및 폴리스타이렌 이다.
고상 지치체의 표면에 뉴클레오사이드가 결합된 [SS-(NS)1]가 이용되며, 바람직하게는 고상 지치체의 표면에 리보뉴클레오사이드가 결합된 [SS-(rNS)1]가 이용된다. 뉴클레오사이드는 통상적으로 당의 3‘위치의 -OH 기를 통하여 고상 지지체에 결합한다.
본 발명의 가장 큰 특징은, [SS-(NS)1]에 뉴클레오타이드 모노머 대신에, 뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 커플링 시킨다는 것이다. 이러한 초기 반응의 변형은 최종적으로 합성되는 올리고뉴클레오타이드의 순도를 크게 향상시키는 결과를 초래한다.
뉴클레오타이드 다이머 또는 뉴클레오타이드 트라이머를 [SS-(NS)1]에 커플링시키는 것은, 당업계에 공지된 다양한 방법을 통하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,458,066호, 미국 특허 제4,415,732호, Caruthers et al., Genetic Engineering, 4:1-17 (1982); 및 Users Manual Model 392 and 394 Polynucleotide Synthesizers, pages 6-1 through 6-22, Applied Biosystems, Part No. 901237 (1991)에 상세하게 커플링 방법이 기재되어 있다.
바람직하게는, 상기 커플링은 포스포라미다이트 방법(phosphoramidite method)에 따라 실시된다. 예를 들어, 다음과 같이 실시할 수 있다. [SS-(NS)1]에 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]의 포스포 라미다이트 유도체를 첨가하되, 활성제(activator), 예를 들어 약산(예컨대, 테트라졸, 5-에틸티오테트라졸, 벤질티오테트라졸 등)과 동시에 첨가한다. 가장 바람직하게는, 이용되는 활성제는 5-에틸티오테트라졸이다. 상기 약산은 포스포라미다이트의 질소를 프로토네이션하여 반응성의 중간체를 형성시킨다. 이어, 캡핑을 실시한다. 캡핑은 바라직하게는, 아세트산 무수물 및 1-메틸이미다졸로 실시한다. 이어, 요오딘과 같은 산화제를 이용하여 산화를 시켜 뉴클레오타이드간 결합을 포스파이트(phosphite)로부터 보다 안정한 포스포다이에스테르로 전환시킨다. 캡핑과 산화단계는 순서를 바꿀 수도 있다. 산화 단계 이후, 양성자성 산, 예컨대, 트리클로로아세트산 또는 다이클로로아세트산을 이용하여 하이드록실 보호기를 제거한다.
고상 지치체-뉴클레오사이드(SS-NS)1에 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]가 커플링되어, SS-(NS)1-(NMP)2 또는 SS-(NS)1-(NMP)3가 제조된다.
상기 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]는 다양한 결합(linkage)을 가질 수 있으며, 바람직하게는 포스포다이에스테르, 포스포라미데이트, 알킬포스포라미데이트, 알킬포스포네이트, 포스포로티오에이트, 알킬포스포트리에스테르, 또는 알킬포스포노티오에이트 결합을 가지며, 가장 바람직하게는 포스포다이에스테르 또는 포스포라미데이트 결합을 갖는다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 및 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]는 각각 뉴클레오타이드 다이머 포스포라미다이트 및 뉴클레오타이드 트라이머 포스포라미다이트이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 리보뉴클레오타이드 다이머[(rNMP)2]는 하기 화학식 1의 화합물을 화학식 2의 화합물과 커플링시키는 단계를 포함하는 반응에 의해 제조된다:
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1 및 2에서, R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 보호기이 고, B1 및 B2는 각각 독립적으로 뉴클레오사이드 염기(nucleosidic base)이다.
바람직하게는, 보호기 R1 및 R4는 서로 독립적으로 디메톡시트리틸, 모노메톡시트리틸, 트리틸, 픽실(9-phenyl xanthen-9-yl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R2 및 R5는 서로 독립적으로 티-부틸-디메틸실릴, TOM (tri-isopropyl silyloxymethyl), CEE (1-(2-chloro ethoxy)ethyl), CEM (2-cyanoethoxymethyl), ACE (bis(2-acetoxy)methyl), Fpmp (1-(2-fluorophenyl)-4-methoxypiperidin -4-yl), Cpep (1-(4-chloro phenyl)-4- ethoxypiperidin-4-yl), Ctmp (1-[2-chloro-4-methyl)phenyl]- 4-methoxy piperidin-4-yl), NPES (4-nitrophenylethylsulfonyl), CPES (4-chloro phenylethylsolfonyl), CNEE (1-(2-cyanoethoxy)ethyl), SEM (trimethyl silylethoxymethyl), MEM (methoxyethoxymethyl), 루불리닉 (levulinyl), NPE (4-nitropheylethyl), NPEOC (4-nitrophenylethyloxycarbonyl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R3는 할로페닐 또는 카르보벤족실기이나, 이에 한정되는 것은 아니다. B1 및 B2는 각각 독립적으로 아데닌, 사이토신, 구아닌, 우라실 또는 그의 유도체이다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 1 및 2에서 R1 및 R4는 디메톡시트리틸, 이고, R2 및 R5는 티-부틸-디메틸실릴이며, R3는 할로페닐(가장 바람직하게는, 2-클로로페닐)이다.
B1 및 B2는 보호기가 결합되어 있거나 또는 결합되어 있지 않은 염기(base) 이다. B1 및 B2에 위치할 수 있는 염기는, 일반적인 염기, 즉 아데닌, 사이토신, 구아닌 및 우라실뿐만 아니라, 그의 유도체도 포함한다. 염기의 유도체는, 바람직하게는, 잔틴(xanthine), 하이포잔틴, 2-아미노아데닌, 아데닌과 구아닌의 6-메틸 및 다른 알킬 유도체, 아데닌과 구아닌의 2-프로필 및 다른 알킬 유도체, 5-할로 우라실과 사이토신, 6-아조 우라실과 사이토신, 5-우라실(슈도 우라실), 4-티오우라실, 8-할로, 옥사, 아미노, 티올, 티오알킬 및 하이드록실 아데닌과 구아닌, 5-트리플루오로-메틸 우라실과 사이토신, 7-메틸구아닌 또는 이노신이다.
B1 및 B2는 보호기가 결합될 수 있으며, 예를 들어, 벤조일 또는 이소부티릴, 아세틸, 디메틸포름아미딘 (DMF), 페녹시아세틸 (PAC) 및 이의 유도체, 4-티-부틸페녹시아세틸 (TAC) 등의 보호기가 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 1의 화합물을 화학식 2의 화합물과 커플링시키는 과정에서 활성제의 선택이 중요하다. 가장 바람직하게는, 상기 활성제는 1-메틸이미다졸이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 리보뉴클레오타이드 다이머[(rNMP)2]는 하기 화학식 3의 화합물을 화학식 2의 화합물과 커플링시키는 단계를 포함하는 반응에 의해 제조된다:
화학식 3
화학식 2
상기 화학식 2 및 3에서, R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 보호기이고, B1 및 B2는 각각 독립적으로 뉴클레오사이드 염기(nucleosidic base)이다.
바람직하게는, 보호기 R1 및 R4는 서로 독립적으로 디메톡시트리틸, 모노메톡시트리틸, 트리틸, 픽실 (9-phenyl xanthen-9-yl) 등을 포함한, 이에 한정되는 것은 아니다. R2 및 R5는 티-부틸-디메틸실릴, TOM (tri-isopropyl silyloxymethyl), CEE (1-(2-chloro ethoxy)ethyl), CEM (2-cyanoethoxymethyl), ACE (bis(2-acetoxy)methyl), Fpmp (1-(2-fluorophenyl)-4-methoxypiperidin -4-yl), Cpep (1-(4-chloro phenyl)-4- ethoxypiperidin-4-yl), Ctmp (1-[2-chloro-4- methyl)phenyl]- 4-methoxy piperidin-4-yl), NPES (4-nitrophenylethylsulfonyl), CPES (4-chloro phenylethylsolfonyl), CNEE (1-(2-cyanoethoxy)ethyl), SEM (trimethyl silylethoxymethyl), MEM (methoxyethoxymethyl), 루불리닉 (levulinyl), NPE (4-nitropheylethyl), NPEOC (4-nitrophenylethyloxycarbonyl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R31는 사이아노에틸, 사이아노알킬기 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R32는 다이알킬아미노 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. B1 및 B2는 각각 독립적으로 아데닌, 사이토신, 구아닌, 우라실 또는 그의 유도체이다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 3에서 R1은 디메톡시트리틸이고, R2는 tert-부틸-디메틸실릴이며, R31은 2-사이아노에틸이고, 그리고 R32는 디알킬아미노(가장 바람직하게는, 디이소프로필아미노)이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 화학식 4의 화합물과 화학식 3의 화합물을 커플링시키는 경우, 활성제로서 5-에틸티오테트라졸이 이용된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 리보뉴클레오타이드 트라이머[(rNMP)3]는 다음의 단계를 포함하는 반응에 의해 제조된다:
(i) 다음 화학식 4의 리보뉴클레오타이드 다이머에서 R1기를 제거하는 단계; 및
화학식 4
상기 화학식 4에서 R1, R2, R3 및 R5는 각각 독립적으로 보호기이고, B1 및 B2는 각각 독립적으로 뉴클레오사이드 염기(nucleosidic base)이다;
(ⅱ) 단계 (i)의 결과물과 리보뉴클레오사이드 3‘-포스포라미다이트를 커플링시켜 리보뉴클레오타이드 트라이머를 제조하는 단계.
바람직하게는, 보호기 R1은 디메톡시트리틸, 모노메톡시트리틸, 트리틸, 픽실 (9-phenyl xanthen-9-yl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R2, R5는 티-부틸-디메틸실릴, TOM (tri-isopropyl silyloxymethyl), CEE (1-(2-chloro ethoxy)ethyl), CEM (2-cyanoethoxymethyl), ACE (bis(2-acetoxy)methyl), Fpmp (1-(2-fluorophenyl)-4-methoxypiperidin -4-yl), Cpep (1-(4-chloro phenyl)-4- ethoxypiperidin-4-yl), Ctmp (1-[2-chloro-4-methyl)phenyl]- 4-methoxy piperidin-4-yl), NPES (4-nitrophenylethylsulfonyl), CPES (4-chloro phenylethylsolfonyl), CNEE (1-(2-cyanoethoxy)ethyl), SEM (trimethyl silylethoxymethyl), MEM (methoxyethoxymethyl), 루불리닉 (levulinyl), NPE (4-nitropheylethyl), NPEOC (4-nitrophenylethyloxycarbonyl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이다. R3는 수소, 할로페닐 또는 카르보벤족실기 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. B1 및 B2는 각각 독립적으로 아데닌, 사이토신, 구아닌, 우라실 또는 그의 유도체이다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 4에서 R1은 디메톡시트리틸이고, R2는 tert-부틸-디메틸실릴이며, R3는 수소 혹은 할로페닐(가장 바람직하게는, 클로로페닐)이고, R5는 tert-부틸-디메틸실릴이다.
화학식 4의 리보뉴클레오타이드 다이머에서 R1기를 제거하는 과정은 당업계에 공지된 통상의 탈보호기(deprotecting) 방법을 이용하여 실시할 수 있으며, 강산, 예컨대, 벤젠술폰산을 이용하여 실시할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고상 지치체-뉴클레오사이드 [SS-(NS)1]에 결합된 뉴클레오타이드 다이머[(NMP)2] 또는 뉴클레오타이드 트라이머[(NMP)3]에 연속적으로 리보뉴클로레오타이드 모노머를 커플링시켜 원하는 서열을 갖는 SS-(NS)1-(NMP)2-(NMP)n-3 또는 SS-(NS)1-(NMP)3-(NMP)n-4를 최종적으로 제조한다.
이 때 이용되는 뉴클로레오타이드 모노머는 바람직하게는, 뉴클레오사이드 포스포라미다이트이다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 연속적으로 뉴클로레오타이드 모노머를 커플링시키는 경우, 활성제로서 5-에틸티오테트라졸이 이용된다.
최종적으로, SS-(NS)1-(NMP)2-(NMP)n-3 또는 SS-(NS)1-(NMP)3-(NMP)n-4로부터 고상 지지체(SS)를 제거하여 (NMP)n를 얻는다. 리보뉴클레오사이드 혹은 뉴클레오사이드가 부착되지 않은 유니버셜 고상지지체를 사용할 경우는 SS-(NMP)2-(NMP)n-2 또는 SS-(NMP)3-(NMP)n-3로부터 고상 지지체(SS)를 제거하여 (NMP)n를 얻는다.
고상 지지체를 제거하는 과정은 당업계에 공지된 통상의 방법에 의해 실시될 수 있으며, 예를 들어, 암모늄 하이드록사이드를 이용하여 고상 지지체를 제거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 단계 (c)를 실시하기 전 또는 후에 올리고뉴클레오타이드[(NMP)n]에 결합되어 있는 보호기를 제거하는 단계를 추가적으로 포함한다. 보호기의 제거는 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들어, 포스페이트 보호기는 티오페놀 혹은 암모늄 하이드록사이드 용액 처리로 제거할 수 있고, 염기에 결합된 벤조일 및 이소부티릴은 암모늄 하이드록사이드 용액에서 올리고뉴클레오타이드를 가열함으로서 제거할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 올리고뉴클레오타이드[(NMP)n]의 길이는 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 10-50 뉴클레오타이드이다.
본 발명의 방법에 따르면, 고순도의 올리고뉴클레오타이드, 특히 올리고리보뉴클레오타이드를 보다 단축된 시간으로 효율적으로 합성할 수 있다. 본 발명의 방법은 종래 기술과 비교하여 15-20% 정도 높은 순도의 올리고뉴클레오타이드를 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 화학식 5로 표시되는 리보뉴클레오타이드 다이머를 제공한다:
화학식 5
상기 화학식 5에서 R
1, R
2, R
3 및 R
5는 각각 독립적으로 보호기이고, B
1 및 B
2는 각각 독립적으로 뉴클레오사이드 염기(nucleosidic base)이며, R
6는 수소 또는
(2-사이아노에틸)-(N,N-다이아이소프로필)-포스포아미다이트기 이고, 상기 iPr은 이소프로필이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 화학식 6으로 표시되는 리보뉴클레오타이드 트라이머를 제공한다:
화학식 6
상기 화학식 6에서 R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 및 R
6은 각각 독립적으로 보호기이고, B
1, B
2 및 B
3는 각각 독립적으로 뉴클레오사이드 염기(nucleosidic base)이며, R
7은 수소 또는
이고, 상기 iPr은 이소프로필이다.
본 발명자가 알고 있는 범위 하에서, 상술한 RNA 다이머 및 트라이머는 본 발명자들에 의해 최초로 개발된 것이다.
바람직하게는, 상기 화학식 5에서, 보호기 R1은 디메톡시트리틸, 모노메톡시트리틸, 트리틸, 픽실 (9-phenyl xanthen-9-yl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R2, R4 , R5는 티-부틸-디메틸실릴, TOM (tri-isopropyl silyloxymethyl), CEE (1-(2-chloro ethoxy)ethyl), CEM (2-cyanoethoxymethyl), ACE (bis(2-acetoxy)methyl), Fpmp (1-(2-fluorophenyl)-4-methoxypiperidin -4-yl), Cpep (1-(4-chloro phenyl)-4- ethoxypiperidin-4-yl), Ctmp (1-[2-chloro-4-methyl)phenyl]- 4-methoxy piperidin-4-yl), NPES (4-nitrophenylethylsulfonyl), CPES (4-chloro phenylethylsolfonyl), CNEE (1-(2-cyanoethoxy)ethyl), SEM (trimethyl silylethoxymethyl), MEM (methoxyethoxymethyl), 루불리닉 (levulinyl), NPE (4-nitropheylethyl), NPEOC (4-nitrophenylethyloxycarbonyl) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. R3 , R5는 수소, 할로페닐 또는 카르보 벤족실기 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. B1, B2 및 B3는 각각 독립적으로 아데닌, 사이토신, 구아닌, 우라실 또는 그의 유도체이다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 5에서 R1은 디메톡시트리틸이고, R2는 tert-부틸-디메틸실릴이며, R3는 할로페닐(가장 바람직하게는, 클로로페닐)이고, R5는 tert-부틸-디메틸실릴이다.
바람직하게는, 상기 화학식 6에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 디메톡시트리틸, 벤질, tert-부틸, 메틸, 토실, tert-부틸-디메틸실릴, 할로페닐 또는 카르보벤족시기이고, B1, B2 및 B3는 각각 독립적으로 아데닌, 사이토신, 구아닌, 우라실 또는 그의 유도체이다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 6에서 R1은 디메톡시트리틸이고, R2, R4 및 R5는 tert-부틸-디메틸실릴이며, R3 및 R5는 수소 혹은 할로페닐(가장 바람직하게는, 클로로페닐)이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 활성제(activator)로서 1-메틸이미다졸의 존재 하에서 하기 화학식 1의 화합물을 화학식 2의 화합물과 커플링시키는 단계를 포함하는 리보뉴클레오타이드 다이머의 제조방법을 제공한다:
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1 및 2에서, R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 보호기이고, B1 및 B2는 각각 독립적으로 뉴클레오사이드 염기(nucleosidic base)이다.