KR20030071870A - 디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트의 검출 방법 - Google Patents
디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트의 검출 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트를 검출하는 방법을 기재한다.
Description
대부분의 질환 상태를 비롯하여 다세포 생물에서 대부분의 신체 상태가 단백질의 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있다. 직접적으로 작용하거나 또는 자신의 효소 기능 또는 다른 기능을 통해 작용하는 이런 단백질은 동물 및 인간에서 많은 질환 및 조절 기능에 대한 주요 부분에 기여한다. 질환 상태에 대해, 전통적인 치료법은 일반적으로 이들의 질환-유발 또는 질환-악화 기능을 완화시키기 위한 노력으로 상기 단백질과의 상호작용에 집중하였다. 최근 치료적 접근법에서는, 상기 단백질의 실제 생성을 조절하는 것이 바람직하다. 단백질의 생성을 방해함으로써, 부작용을 최소로 하면서 최대 치료 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 원하지 않는 단백질을 형성시키는 유전자 발현을 방해하거나 또는 다르게 조절하는 것이 치료적 접근법의 일반적인 목적이다.
특정 유전자의 발현을 저해하는 한가지 방법은 올리고뉴클레오티드, 특히 특정 표적 전령 RNA (mRNA) 서열에 상보적인 올리고뉴클레오티드를 사용하는 것이다.몇몇 올리고뉴클레오티드는 상기 용도에 대한 임상 시험을 진행중이다. 올리고뉴클레오티드는 또한 전사를 조절할 때 이중 가닥 DNA와 상호작용하여 이들의 작용을 조절하는 전사 인자의 경쟁적 저해제로 사용될 수 있다. 몇몇 최근의 보고서는 상기 작용을 기재하고 있다 (예를 들어, 문헌 [Bielinska, A., et. al., Science, 250 (1990), 997-1000]; 및 [Wu, H., et. al., Gene, 89, (1990), 203-209] 참조).
단백질의 간접적 조절자 및 직접적 조절자로서의 용도 이외에, 올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체는 진단 시험에서의 용도도 알려져 있다. 이런 진단 시험을 생물 체액, 조직, 무손상 세포 또는 단리된 세포 성분을 사용하여 수행할 수 있다. 유전자 발현 저해와 마찬가지로, 진단 응용은 올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체가 핵산의 상보 가닥과 혼성화할 수 있는 능력을 이용한다.
올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체는 또한 연구 시약으로 광범위하게 사용된다. 이들은 많은 다른 생물 분자 기능의 이해 뿐만 아니라 다른 생물 분자의 제조에 유용하다. 예를 들어, PCR 반응에서의 프라이머(primer)로서 올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체의 사용은 상업적 산업을 확장시켰다. PCR은 상업적 실험실 및 연구 실험실의 기간 기술이 되었고, PCR의 이용은 증가되었다. 예를 들어, 현재 PCR 기술은 법의학, 고생물학, 진화 연구 및 유전 상담의 분야에 사용하게 되었다. 상업화는 PCR을 이용할 때 분자 생물학 훈련을 받지 않은 요원을 돕는 킷트를 개발하게 하였다. 천연 및 합성 올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체는 이런 PCR 기술에서 프라이머로 이용된다.
올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체는 또한 다른 실험 방법에도 사용된다.이들의 몇몇 용도가 일반적인 실험 안내서, 예를 들어, 문헌 [Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Ed., J. Sambrook, et al., Eds., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989]; 및 [Current Protocols In Molecular Biology, F. M. Ausubel, et al., Eds., Current Publications, 1993]에 기재되어 있다. 상기 용도에는 합성 올리고뉴클레오티드 프로브(probe), 항체 및 올리고머 화합물을 사용한 발현 라이브러리의 스크리닝, DNA 서열분석, 중합효소 연쇄 반응에 의한 DNA의 시험관내 증폭, 및 클로닝된 DNA의 부위 특이적 돌연변이가 포함된다. 상기 문헌 [Book 2 of Molecular Cloning, A Laboratory Manual]을 참조한다. 또한 상기 문헌 ["DNA-protein interactions and The Polymerase Chain Reaction"in Vol. 2 of Current Protocols In Molecular Biology]를 참조한다. 올리고뉴클레오티드 및 이들의 유사체는 또한 프로브, 프라이머, 링커(linker), 어댑터(adapter) 및 유전자 단편으로서 다양한 방법의 분자 생물학에서 개발되고 사용되고 있다.
상기 올리고뉴클레오티드의 광범위한 사용은 이들의 변형 및 합성을 위한 신속하고, 저렴하며 효율적인 방법에 대한 수요를 증가시켰다. 올리고뉴클레오티드 합성에 대한 초기 합성 접근법에는 포스포디에스테르 및 포스포트리에스테르 화학이 포함된다. [Khorana et al., J. Molec. Biol. 72 (1972), 209]; [Reese, Tetrahedron Lett. 34 (1978), 3143-3179]. 이들 접근법은 실제로 더 효율적인 최신 방법, 예를 들어 유리 히드록실 기를 갖는 뉴클레오시드 또는 올리고뉴클레오티드를 약산 존재하에 보호된 시아노에틸 포스포라미다이트 단량체와 반응시켜 포스파이트로 연결된 구조를 형성시키는 보급된 포스포라미다이트 기술 (예를 들어, 문헌 [Advances in the Synthesis of Oligonucleotides by the Phosphoramidite Approach, Beaucage, S. L.; Iyer, R. P., Tetrahedron, 48 (1992) 2223-2311] 및 이 문헌에서 인용한 참고문헌을 참조)의 사용에 대한 방법을 제공하였다. 포스파이트 결합을 산화시킨 후 시아노에틸 기를 가수분해하여 원하는 포스포디에스테르 또는 포스포로티오에이트 결합을 수득한다.
고체 상 기술은 올리고뉴클레오티드 합성 접근법에서 큰 역할을 담당하고 있다. 통상적으로, 3'-가장 끝의 뉴클레오시드는 히드록실 또는 아미노 잔기로 관능화된 고상 지지체에 고정된다. 추가의 뉴클레오시드를 단계적 방법으로 후속적으로 첨가하여 첨가된 뉴클레오시드의 3'-관능기와 뉴클레오시드가 결합된 지지체의 5'-히드록실 기 사이에 원하는 결합을 형성시킨다. 이런 단계적 어셈블리(assembly)는 첨가된 뉴클레오시드의 5'-히드록시 기가 반응하지 못하도록 보호기를 사용하는 것이 반드시 포함된다. 커플링 후, 5'-히드록시 기는 탈보호제를 적절히 선택하여 제거한다.
디클로로아세트산 (DCA)은 일반적으로 올리고뉴클레오티드 합성시 뉴클레오티드를 탈차단하기 위한 시약으로 사용된다. 새로운 뉴클레오시드의 첨가는 5'-히드록시 기를 탈보호하기 위한 디클로로아세트산의 반복적인 사용을 수반하기 때문에, 상기 시약에는 불순물을 증가시킬 수 있고 표적 올리고뉴클레오티드의 부적절한 서열을 생성할 수 있는 오염물질이 가능한 존재하지 않는 것이 중요하다. 따라서, 방법은 디클로로아세트산에서 상기 불순물의 검출을 필요로 한다. 본 발명은 상기 목적에 관한 것 뿐만 아니라 다른 중요한 목적에 관한 것이다.
발명의 요약
클로랄 하이드레이트가 상업적으로 제조된 디클로로아세트산의 일반적인 오염물질이라는 것을 밝혀 내었다. 클로랄 하이드레이트가 올리고뉴클레오티드를 합성하는 동안 뉴클레오시드의 5'-히드록시 기와 반응하여, 필요한 경우 제거할 때 큰 어려움이 있는 원하지 않는 부산물을 형성한다는 것을 또한 밝혀 내었다. 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자의 핵 자기 공명 피크의 적분치를 알려진 양의 내부 표준과 비교함으로써 디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트를 검출할 수 있고, 그의 농도를 정확히 측정할 수 있다는 것을 또한 밝혀 내었다.
따라서, 본 발명의 목적은 디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 디클로로아세트산 중의 클로랄 하이드레이트의 농도를 측정하는 방법, 특히 올리고뉴클레오티드 합성의 탈보호제로서 사용되는 디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트를 검출하고 그의 농도를 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 디클로로아세트산에 존재하는 클로랄 하이드레이트에 의해 야기되는 불순물이 존재하지 않는 올리고뉴클레오티드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적 뿐만 아니라 다른 중요한 목적이 하기 상세한 설명에 의해 분명해질 것이다.
본 발명은 일반적으로 디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트를 검출하는 신규 방법에 관한 것이다.
첫번째 실시양태에서는, 본 발명은 디클로로아세트산의 샘플로부터 얻은 핵 자기 공명 스펙트럼이 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크를 포함하는지를 결정하는 것을 포함하는 분석 방법을 제공한다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 본 방법은 상기 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 상기 핵 자기 공명 피크의 적분치를 상기 디클로로아세트산의 1개 이상의 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크의 적분치와 비교하는 것을 또한 포함한다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 본 방법은 핵 자기 공명 피크 적분치의 상기 비교에 기초하여 상기 디클로로아세트산 중의 클로랄 하이드레이트의 농도를 계산하는 것을 또한 포함한다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 15 ppm 미만이다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 10 ppm 미만이다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 1 ppm 미만이다.
다른 실시양태에서는, 본 발명은 디클로로아세트산의 샘플로부터 얻은 핵 자기 공명 스펙트럼이 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크를 포함하는 지를 결정하는 것을 포함하며; 추가로 상기 샘플에 1종 이상의 유기 용매를 첨가하고, 상기 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 상기 핵 자기 공명 피크의 적분치를 상기 1종 이상의 유기 용매의 1개 이상의 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크의 적분치와 비교하는 것을 더 포함하는 분석 방법을 제공한다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 유기 용매가 톨루엔이다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 본 방법은 핵 자기 공명 피크 적분치의 상기 비교에 기초하여 상기 디클로로아세트산 중의 클로랄 하이드레이트의 농도를 계산하는 것을 또한 포함한다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 15 ppm 미만이다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 10 ppm 미만이다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 1 ppm 미만이다. 특정 바람직한 실시양태에서는, 디클로로아세트산이 화학식 d(TpCpCpGpTpCpApTpCpGpCpTpCpCpTpCpApGpGpGp) (여기서, P = P(O)S-Na+)인 올리고뉴클레오티드를 제조하기 위한 올리고뉴클레오티드 합성에서 탈보호제로서 사용된다.
다른 실시양태에서는, 본 발명은 디클로로아세트산의 샘플로부터 얻은 핵 자기 공명 스펙트럼이 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크를 포함하는지를 결정하는 것을 포함하며, 추가로 1종 이상의 보호기를 갖는 올리고뉴클레오티드를 상기 디클로로아세트산과 접촉시키는 것을 더 포함하는 분석 방법을 제공한다. 특정 실시양태에서는, 접촉은 상기 올리고뉴클레오티드로부터 상기 1종 이상의 보호기를 제거하는 것이다. 특정 실시양태에서는, 상기 보호기가 제거된 올리고뉴클레오티드는 화학식 5'-O-CH(OH)(CCl3)인 기를 포함하지 않는다. 특정 실시양태에서는, 상기 보호기가 제거된 상기 올리고뉴클레오티드는 화학식 5'-O-CH(CCl3)-O-인 기를 포함하지 않는다.
상기 목적 뿐만 아니라 다른 목적은 클로랄 하이드레이트가 상업적으로 제조된 디클로로아세트산에서 일반적인 오염물질이라는 본 발명자의 발견의 결과이다. 본원에서 사용된 용어 "클로랄 하이드레이트"는 구조가 Cl3CH(OH)2인 화합물을 의미한다. 본원에서 사용된 용어 "디클로로아세트산"(DCA)은 구조가 Cl2HCC(=O)OH인 화합물을 의미한다.
디클로로아세트산 (DCA)은 일반적으로 올리고뉴클레오티드를 합성할 때 뉴클레오티드를 탈차단하기 위한 시약으로 사용된다는 것이 잘 알려져 있다. 특히, 올리고뉴클레오티드 합성은 5'-히드록시 보호기 (Prot)를 탈차단하기 위한 탈보호제로서 디클로로아세트산의 반복적인 사용을 수반한다 (반응식 1):
따라서, 본원에서 사용된 용어 "히드록실 보호기" (Prot)는 특정 조건하에서는 안정하지만 다른 조건하에서는 제거될 수 있는 화학 기를 의미한다. 일반적으로, 보호기는 특정 반응 조건에서 불활성인 화학 관능기이고, 분자 내의 상기 관능기로부터 실질적으로 분자의 나머지 부분은 손상시키지 않으면서 제거될 수 있다.대표적인 히드록실 보호기는 각각의 전체 개시내용이 본원에 참고로 인용된 문헌 [Beaucage, et al., Tetrahedron (1992), 48, 2223-2311] 및 또한 문헌 [Greene and Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, Chapter 2, 2d ed, John Wiley & Sons, New York, 1991]에 기재되어 있다. 바람직한 보호기에는 디메톡시트리틸 (DMT), 모노메톡시트리틸, 9-페닐크산텐-9-일 (Pixyl) 및 9-(p-메톡시페닐)크산텐-9-일 (Mox)이 포함된다.
올리고뉴클레오티드 보호기를 제거하기 위해 DCA를 반복적으로 사용하기 때문에, DCA에 불순물을 증가시킬 수 있고 표적 올리고뉴클레오티드의 부적절한 서열을 생성할 수 있는 오염물질이 없는 것이 중요하다. 본 발명자는 디클로로아세트산에 존재하는 특정 불순물인 클로랄 하이드레이트가 반응하여, 하기에 나타낸 바와 같이 본원에 트리클로로에탄올 첨가생성물 1 및 2로 나타낸 부산물을 생성한다는 것을 밝혀냈다 (반응식 2).
트리클로로에탄올 첨가생성물은 한번 형성되면 제거하기가 매우 어렵고, 억제되지 않는 경우 각각의 합성 단계를 통해 증가한다. 본 발명자는 디클로로아세트산에 존재하는 클로랄 하이드레이트의 정도가 디클로로아세트산의 제조에 사용된 제조 방법에 따라 달라진다는 것을 밝혀냈다. 따라서, 올리고뉴클레오티드 합성에 사용하기 전에 클로랄 하이드레이트의 존재 및 농도를 측정하는 방법이 요구된다. 이어서 올리고뉴클레오티드 제조 방법에서 허용할 수 있는 클로랄 하이드레이트의 최대 농도에 대한 규격을 정할 수 있다. 특정 실시양태에서는, 허용되는 클로랄 하이드레이트의 농도가 15 ppm 미만, 바람직하게는 10 ppm 미만, 더 바람직하게는 1 ppm 미만이다. 가장 바람직하게는, 클로랄 하이드레이트의 농도는 검출 한계 미만이다.
따라서, 본 발명은 부분적으로 클로랄 하이드레이트의 존재에 대해 디클로로아세트산을 시험하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 바람직하게는 제조 방법에 사용하기 전에 디클로로아세트산 샘플의 핵 자기 공명 (NMR) 스펙트럼을 얻는 것을 포함한다. 바람직하게는, 샘플은 미리 측정된 농도의 내부 표준을 함유한다. 본원에서 사용된 용어 "내부 표준" 또는 "표준"은 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자의 핵 자기 공명 피크와 비교함으로써 존재하는 클로랄 하이드레이트의 농도를 결정할 수 있는 핵 자기 공명 피크를 갖는 양성자를 함유하는 임의의 화합물, 바람직하게는 용매를 의미한다. 따라서 내부 표준의 양성자는 클로랄 하이드레이트와 다른, 바람직하게는 높은 필드 또는 낮은 필드의 위치에서 공명하는 것이 바람직하다. 따라서, 한가지 양태에서 본 발명은 내부 표준으로서 디클로로아세트산의 CH 양성자와 연관된 피크의 적분치를 사용한다는 것을 이해할 것이다. 내부 표준이 디클로로아세트산 이외의 것인 다른 경우, 내부 표준은 적합한 액상 용매로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이런 액상 용매에는 할로겐화된 용매, 탄화수소 용매, 에테르 용매, 양성자성 또는 비양성자성 용매가 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다.
적합한 할로겐화된 용매에는 브로모디클로로메탄, 디브로모클로로메탄, 브로모포름, 클로로포름, 브로모클로로메탄, 디브로모메탄, 부틸 클로라이드, 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1-디클로로에탄, 2-클로로프로판, 1,2,4-트리클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 클로로벤젠, 플루오로벤젠, 디클로로플루오로메탄, 클로로디플루오로메탄 및 트리플루오로메탄이 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다.
적합한 탄화수소 용매에는 아세토니트릴, 벤젠, 시클로헥산, 펜탄, 헥산, 톨루엔, 시클로헵탄, 메틸시클로헥산, 헵탄, 에틸벤젠, m-, o- 또는 p-크실렌, 옥탄, 인단 및 노난이 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다.
적합한 에테르 용매에는 디메톡시메탄, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 푸란, 디에틸 에테르, 에틸렌 글리콜, 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디이소프로필 에테르, 아니솔 또는 t-부틸 메틸 에테르가 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다.
적합한 극성 양성자성 용매에는 메탄올, 에탄올, 2-니트로에탄올, 2-플루오로에탄올, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 에틸렌 글리콜, 1-프로판올, 2-프로판올, 2-메톡시에탄올, 1-부탄올, 2-부탄올, i-부틸 알콜, t-부틸 알콜, 2-에톡시에탄올, 디에틸렌 글리콜, 1-, 2- 또는 3-펜탄올, 네오-펜틸 알콜, t-펜틸 알콜, 시클로헥산올, 벤질 알콜, 페놀 및 글리세롤이 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다.
적합한 극성 비양성자성 용매에는 디메틸포름아미드 (DMF), 디메틸아세트아미드 (DMAC), 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논 (DMPU), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMI), N-메틸피롤리디논 (NMP), 포름아미드, N-메틸아세트아미드, N-메틸포름아미드, 아세토니트릴 (ACN), 디메틸술폭시드, 프로피온니트릴, 에틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 헥사클로로아세톤, 아세톤, 에틸 메틸 케톤, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, t-부틸 아세테이트, 술포란, N,N-디메틸프로피온아미드, 니트로메탄, 니트로벤젠, 헥사메틸포스포라미드가 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직한 실시양태에서는, 내부 표준은 산에 대해 안정해야 한다. 내부 표준은 표준 제조 또는 NMR 포착시 농도 변화 가능성을 최소화하는 비교적 비-휘발성인 용매가 또한 바람직하다. 다른 바람직한 실시양태에서는, 내부 표준이 비양성자성 용매이다. 다른 바람직한 실시양태에서는, 내부 표준이 비교적 단순한 NMR 스펙트럼, 바람직하게는 4개 미만의 신호를 갖는다. 특히 바람직한 실시양태에서는, 용매는 톨루엔이다.
일반적인 예로, 알려진 부피의 디클로로아세트산 (DCA)을 알려진 부피의 중수소화 NMR 용매에 용해시킬 수 있다. 내부 표준으로 추가의 화합물, 즉 표준의 적분치를 클로랄 하이드레이트의 적분치에 대해 비교하기 위한 목적으로 NMR 튜브에 추가된 화합물이 사용되는 경우, 이는 약 40 ppm의 농도로 첨가할 수 있다. 이어서1H NMR은 각각의 성분에 대한 공명 신호를 포착하기 위한 적합한 조건을 제공할 수 있는 임의의 NMR 분광기를 사용하여 수집할 수 있다. 클로랄 하이드레이트 대 디클로로아세트산의 비율은 바람직하게는 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자의 적분치 (면적)를 내부 표준의 적분치와 비교하여 얻는다. 이어서 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 디클로로아세트산 중의 클로랄 하이드레이트의 농도는 적분치를 비교하여 수득된 비율, 디클로로아세트산의 농도 및 임의 첨가한 사용된 내부 표준의 농도를 사용하여 계산할 수 있다. 이어서 디클로로아세트산을 적절히사용할 수 있다.
디클로로아세트산의 불순물을 본원에 기재된 방법으로 측정하고난 후, 후속적으로 임의의 실제 목적을 위해 사용할 수 있다. 특히, 디클로로아세트산을 올리고뉴클레오티드 합성에 사용하여 올리고뉴클레오티드를 생성할 수 있다.
본원에 사용된 "올리고뉴클레오티드"는 인-함유 결합, 예를 들어 포스파이트, 포스포디에스테르, 포스포로티오에이트 및(또는) 포스포로디티오에이트 결합에 의해 연결되는 다수의 단량체 서브유닛(subunit)을 함유하는 화합물을 나타낸다. 단량체 서브유닛은 천연적으로 발생하는 (즉, "천연의") 잔기 및 비-천연적으로 발생하는 합성 잔기, 예를 들어 변형된 당 및(또는) 핵염기 부분을 함유하는 뉴클레오시드 서브유닛을 함유할 수 있다. 따라서, 용어 올리고뉴클레오티드에는 올리고뉴클레오티드, 이들의 유사체 및 합성 올리고뉴클레오티드가 포함된다. 상기 올리고뉴클레오티드 유사체는 일반적으로 구조적으로 구별가능하고, 또한 천연에서 발생하거나 합성한 야생형 올리고뉴클레오티드와 기능적으로 상호교환가능하다. 따라서, 올리고뉴클레오티드 유사체에는, 예를 들어 표적에 혼성화함으로써 원하는 RNA 또는 DNA 가닥의 구조 및 또는 기능을 모방하기에 효과적인 관능기를 갖는 모든 상기 구조가 포함된다. 본 발명의 목적을 위한 용어 합성 뉴클레오시드는 변형된 뉴클레오시드를 나타낸다. 대표적인 변형에는 천연에서 발생하지 않는 핵염기, 뉴클레오시드의 당 부분 또는 동시에 둘다를 제공하기 위한 뉴클레오시드의 헤테로시클릭 염기 부분의 변형이 포함된다.
특정 바람직한 실시양태에서는, 본 발명의 방법에 따라 시험된 탈보호제로서디클로로아세트산을 사용하여 제조된 올리고뉴클레오티드는 화학식 d(TpCpCpGpTpCpApTpCpGpCpTpCpCpTpCpApGpGpGp) (여기서, P = P(O)S-Na+)를 갖는다.
본원에서 사용된 "올리고뉴클레오티드 합성"은 올리고뉴클레오티드가 당업자에게 잘 알려진 합성 방법을 사용하여 제조되는 것으로, 당업계에 알려진 의미를 갖는다. 일반적인 예로써, 3'-가장 끝의 뉴클레오시드는 히드록실 또는 아미노 잔기로 관능화된 고상 지지체에 고정시킬 수 있다. 추가의 뉴클레오시드를 단계적 방법으로 후속적으로 부가하여 부가된 뉴클레오시드의 3'-관능기와 뉴클레오시드가 결합된 지지체의 5'-히드록실 기 사이에 원하는 결합을 형성시킨다. 임의의 경우, 선택된 올리고뉴클레오티드 합성법은 바람직하게는 특정 기, 예를 들어 다음 뉴클레오시드의 5'-히드록시 기를 반응성이 없게 하는 보호기를 사용한다. 커플링 후에, 이어서 5'-히드록시 보호기를 클로랄 하이드레이트 함량을 시험한 디클로로아세트산을 첨가함으로써 제거할 수 있다.
본 발명은 또한 클로랄 하이드레이트로 오염된 디클로로아세트산의 사용으로 인한 부산물을 함유하지 않는 올리고뉴클레오티드의 제조에 관한 것이다. 한가지 상기 부산물은 5'-히드록시 기와 클로랄 하이드레이트의 반응의 결과인 트리클로로에탄올 첨가생성물이다 (반응식 2). 따라서, 본원에서 사용된 용어 "트리클로로에탄올 첨가생성물"은 5'-히드록시가 클로랄 하이드레이트와 반응하여 HOCH(CCl3)-O-CH2-* (여기서, *는 뉴클레오시드의 5' 위치에 부착되는 지점을 나타냄) 잔기를 갖는 불순물을 생성하는 뉴클레오시드를 의미한다. 다음의 뉴클레오시드와 반응하여올리고뉴클레오티드를 형성한 후에, 에탄올 첨가생성물이 올리고뉴클레오티드에 P-O-CH(CCl3)-O-CH2* (여기서, P는 다음 뉴클레오시드의 인 원자임) 구조를 가진다는 것을 이해할 것이다.
특정 실시양태에서는, 본 발명은 트리클로로에탄올 첨가생성물이 없는 올리고뉴클레오티드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 본 방법은 탈보호제로서 사용하기 이전에 디클로로아세트산을 클로랄 하이드레이트가 존재하는지 시험하는 것을 포함한다. 클로랄 하이드레이트가 존재하는 경우, NMR을 수행하고 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자의 핵 자기 공명 피크의 적분치를 내부 표준 양성자의 핵 자기 공명 피크의 적분치와 비교하여 디클로로아세트산에 존재하는 클로랄 하이드레이트의 농도를 결정함으로써 농도를 측정할 수 있고, 클로랄 하이드레이트의 농도가 허용가능한 한계 농도 미만인 경우 디클로로 아세트산을 사용한다. 특정 실시양태에서는, 디클로로아세트산 중의 허용가능한 클로랄 하이드레이트의 농도는 15 ppm 미만, 바람직하게는 10 ppm 미만, 더 바람직하게는 5 ppm 미만, 훨씬 더 바람직하게는 1 ppm 미만이다. 가장 바람직하게는, 클로랄 하이드레이트의 농도는 검출 수준 미만이다.
본 발명의 올리고뉴클레오티드는 고상 지지체를 사용하여 합성할 수 있다. 고상 지지체는 고체 상 합성 방법, 예를 들어 카루터스(Caruthers)의 미국 특허 제4,415,732호, 제4,458,066호, 제4,500,707호, 제4,668,777호, 제4,973,679호 및 제5,132,418호; 및 코스터(Koster)의 미국 특허 제4,725,677호 및 참고문헌 34,069에 기재된 방법에서 고체 상으로 제공될 수 있는 기질이다. 링커는 고체상 합성 기술에서 초기 합성단위 분자의 관능기 (예를 들어, 히드록실 기)에 고상 지지체를 연결시키는 짧은 분자로서 당업자에게 알려져 있다. 적합한 링커는 전체 개시내용이 본원에 참고로 인용된 문헌 [Oligonucleotides And Analogues A Practical Approach, Ekstein, F. Ed., IRL Press, N. Y, 1991, Chapter 1, pages 1-23]에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 고상 지지체는, 예를 들어 조절된 기공 유리 (CPG), 옥살릴-조절된 기공 유리 (예를 들어, 그 전체 개시내용이 본원에 참고로 인용된 문헌 [Alul, et al., Nucleic Acids Research (1991), 19, 1527]을 참조), 텐타겔 서포트 (TentaGel Support) (아미노폴리에틸렌글리콜 유도된 지지체) (예를 들어, 그 전체 개시내용이 본원에 참고로 인용된 문헌 [Wright, et al., Tetrahedron Letters (1993), 34, 3373]을 참고) 및 포로스 (Poros) (폴리스티렌/디비닐벤젠의 공중합체)를 비롯한 일반적으로 고체 상 방법에 사용하기에 적합한 것으로 당업계에 알려진 고상 지지체를 포함한다.
다음의 뉴클레오시드와의 반응 후에, 인 원자를 황화할 수 있다. 포스포로티오에이트 및 포스포로디티오에이트 결합을 형성하기 위해 산화하는 동안 사용되는 황화제에는 보카지(Beaucage) 시약 (예를 들어, 문헌 [Iyer, R. P., et. al., J Chem. Soc. (1990) 112, 1253-1254] 및 [Iyer, R. P., etal, J Org. Chem. (1990) 55, 4693-4699]를 참조); 테트라에틸티우람 디술피드 (예를 들어, 문헌 [Vu, H., Hirschbein, B. L., Tetrahedron Lett. (1991) 32, 3005-3008]을 참조); 디벤조일테트라술피드 (예를 들어, 문헌 [Rao, M. V., et. al., Tetrahedron Lett. (1992), 33, 4839-4842]를 참조); 디(페닐아세틸)디술피드 (예를 들어, 문헌 [Kamer, P. C. J., Tetrahedron Lett., 1989, 30, 6757-6760]을 참조); 비스(O,O-디이소프로폭시 포스피노티오일)디술피드 (문헌 [Stec et al., Tetrahedron Lett., 1993, 34, 5317-5320]을 참조); 3-에톡시-1,2,4-디티아졸린-5-온 (문헌 [Nucleic Acids Research, 1996, 24, 1602-1607] 및 [Nucleic Acids Research (1996) 24, 3643-3644]를 참조); 비스(p-클로로벤젠술포닐)디술피드 (문헌 [Nucleic Acids Research (1995) 23, 4029-4033]을 참조); 황; 트리아릴, 트리알킬, 트리아랄킬 또는 트리알카릴 포스핀과 같은 리간드와 조합한 황이 포함된다. 상기 참고문헌은 그 전체 개시내용이 본원에 참고로 인용된다.
포스포디에스테르 또는 포스포로티오에이트 결합을 형성하기 위해 사용된 다른 유용한 산화제에는 요오드/테트라히드로푸란/물/피리딘 또는 과산화 수소/물 또는 tert-부틸 히드로퍼옥시드 또는 임의의 m-클로로퍼벤조산과 같은 과산이 포함된다. 황화 반응의 경우에, 반응을 공기, 특히 산소를 배제한 무수 조건하에서 수행하지만, 산화 반응의 경우에는 반응을 수성 조건하에서 수행할 수 있다.
본 발명에 따라 시험된 디클로로아세트산을 사용하여 제조된 올리고뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드 유사체는 특정 표적에 대해 혼성화가능하고, 바람직하게는 약 5 내지 약 50개의 단량체 서브유닛을 포함한다. 상기 화합물은 더 바람직하게는 약 10 내지 약 30개의 단량체 서브유닛을 포함하고, 특히 바람직하게는 15 내지 25개 단량체 서브유닛을 포함한다. 더 큰 올리고머 화합물을 어셈블리할때에 빌링 블럭(building block)으로 사용하는 경우, 더 작은 올리고머 화합물이 바람직하다. 본 발명의 방법에서 합성단위로서 사용하기 위해 이량체, 삼량체, 또는 더 큰 화합물의 라이브러리(Library)를 제조할 수 있다. 더 큰 올리고뉴클레오티드의 자동화된 합성에서 용액 상 화학을 통해 합성된 작은 서열의 사용은 최종 올리고뉴클레오티드의 커플링 효율 및 순도를 향상시킨다. 예를 들어, 그들의 전체 개시내용이 본원에 각각 참고로 인용된 문헌 [Miura, K., et al., Chem. Pharm. Bull. (1987), 35, 833-836]; [Kumar, G., and Poonian, M. S., J. Org. Chem. (1984) 49, 4905-4912]; [Bannwarth, W., Helvetica Chimica Acta, (1985) 68, 1907-1913]; [Wolter, A., et al., nucleosides and nucleotides, 1986, 5, 65-77]을 참조한다.
본 발명의 디클로로아세트산을 사용하여 제조한 올리고뉴클레오티드를 진단, 치료법에, 진단 시약 및 킷트로서 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이들은 적합한 제약상 허용가능한 희석제 또는 담체를 포함하는 제약 조성물에 사용될 수 있다. 본 발명은 하기 실시예를 참고로 하여 추가로 설명할 것이다.
실시예 1
디클로로아세트산에서 클로랄 하이드레이트의 검출
디클로로아세트산의 시험 샘플 (DCA, 0.15 mL)을 40 ppm의 톨루엔을 함유하는 중수소화된 아세토니트릴 (0.5 mL)에 용해시켰다.1H NMR 스펙트럼을 30도 펄스, 6997.9 Hz의 스위프(sweep) 크기, 32k 복소점 및 45 초 총 순환 지연 조건하에서 배리안 유틸리티(Varian Unity) 400 NMR 분광기를 사용하여 수집하였다. 약 1000개의 트랜지언트(transient)를 각각의 샘플에 대해 수행하였다. 데이타를 0.3 Hz의 확장된 지수 선으로 0 입력에서 64k 복소점 까지 진행하였다. 첫번째 2개의 점을 선형 예상을 통해 재생성하여 기준선을 평평하게 하고, FFT 후에 스플라인 핏팅(spline fitting)에 의해 추가로 평평하게 하였다.
클로랄 하이드레이트의 농도는 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 피크의 적분치를 톨루엔의 CH3기의 적분치와 비교하여 측정하였다. 이어서 디클로로아세트산을 사용하여 실시예 2에 기재된 방법에 따라 20량체(20-mer)를 제조하였다.
실시예 2
d(TpCpCpGpTpCpApTpCpGpCpTpCpCpTpCpApGpGpGp) (여기서, P = P(O)S
-
Na
+
)의 제조
5'-O-DMT-N2-이소부티릴-2'-데옥시구아노신 유래된 프라이머(Primer) HL 30 지지체를 스틸 반응 용기에 채웠다. 톨루엔 중 디클로로아세트산의 용액 (10％, v/v)을 첨가하여 보호된 히드록시 기를 탈보호하고 생성물을 아세토니트릴로 세척하였다. 5'-O-DMT-N2-이소부티릴-2'-데옥시구아노신-3'-O (2-시아노에틸)-N,N-디이소프로필포스포라미다이트의 용액 (0.2 M) 및 아세토니트릴 중 1-H-테트라졸의 용액 (0.45 M)을 첨가하고 실온에서 5분 동안 반응시켰다. 3-피콜린-아세토니트릴 중 페닐아세틸 디술피드의 용액 (0.2 M, 1 : 1, v/v)을 첨가하고 실온에서 2분 동안 반응시켰다. 생성물을 아세토니트릴 (1 : 4 v/v) 및 N-메틸이미다졸-피리딘-아세토니트릴 (2 : 3 : 5, v/v/v)로 세척하였다. 2분 후에 생성물을 아세토니트릴로 세척하여 캡핑(capping) 혼합물을 제거하였다.
톨루엔 중 디클로로아세트산의 용액 (3％, v/v)을 첨가하여 5'-히드록시 기를 탈보호하고 생성물을 아세토니트릴로 세척하였다. 5'-O-DMT-N2-이소부티릴-2'-데옥시구아노신-3'-0-(2-시아노에틸)-N,N-디이소프로필포스포라미다이트의 용액 (0.2 M) 및 아세토니트릴 중 1-H 테트라졸의 용액 (0.45 M)을 첨가하고 실온에서 5분 동안 반응시켰다. 3-피콜린 아세토니트릴 중 페닐아세틸 디술피드의 용액 (0.2 M, 1 : 1, v/v)을 첨가하고 실온에서 2분 동안 반응시켰다. 생성물을 아세토니트릴로 세척한 후 무수 아세트산 아세토니트릴 (1 : 4, v/v) 및 N-메틸이미다졸-피리딘-아세토니트릴 (2 : 3 : 5, v/v/v)의 캡핑 혼합물 (1 : 1, v/v)로 세척하였다. 2분 후에 생성물을 아세토니트릴로 세척하여 캡핑 혼합물을 제거하였다.
5'-히드록실 기를 탈보호하고, 포스포라미다이트 및 활성제를 첨가하고, 황화하고, 캡핑하고, 중간에 세척 주기를 갖는 방법을 17회 추가 주기를 반복하여 20량체를 제조하였다. 올리고뉴클레오티드가 결합된 생성된 지지체를 60 ℃에서 수성 수산화 암모늄 (30％)으로 12시간 동안 처리하고 생성물을 여과하였다. 여액을 감압하에서 농축하고 물 중 잔류물의 용액을 역상 고성능 액상 크로마토그래피로정제하였다. 적절한 분획을 수집하고, 합하고 진공하에 농축하였다. 물 중 잔류물의 용액을 수성 나트륨 아세테이트 용액 (pH 3.5)으로 45분 동안 처리하였다. 에탄올을 첨가하여 침전시킨 후 표제의 2'-데옥시포스포로티오에이트 20량체 올리고뉴클레오티드를 수집하였다.
당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 의도에서 벗어나지 않는 본 발명의 바람직한 실시양태에서 많은 변화 및 변형이 있을 수 있다. 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위내에 있는 것이다.
Claims (28)
- 디클로로아세트산의 샘플로부터 얻은 핵 자기 공명 스펙트럼이 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크를 포함하는지를 결정하는 것을 포함하는 분석 방법.
- 제1항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 CH 양성자와 연관된 상기 핵 자기 공명 피크의 적분치를 상기 디클로로아세트산의 1개 이상의 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크의 적분치와 비교하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 핵 자기 공명 피크 적분치의 상기 비교에 기초하여 상기 디클로로아세트산 중의 클로랄 하이드레이트의 농도를 계산하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제3항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 15 ppm 미만인 방법.
- 제3항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 10 ppm 미만인 방법.
- 제3항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 1 ppm 미만인 방법.
- 제1항에 있어서,1종 이상의 유기 용매를 상기 샘플에 첨가하는 단계, 및클로랄 하이드레이트의 상기 CH 양성자와 연관된 상기 핵 자기 공명 피크를 상기 1종 이상의 유기 용매의 1개 이상의 양성자와 연관된 핵 자기 공명 피크와 비교하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제7항에 있어서, 유기 용매가 톨루엔인 방법.
- 제7항에 있어서, 핵 자기 공명 피크 적분치의 상기 비교에 기초하여 상기 디클로로아세트산 중의 클로랄 하이드레이트의 농도를 계산하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 15 ppm 미만인 방법.
- 제9항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 10 ppm 미만인 방법.
- 제9항에 있어서, 클로랄 하이드레이트의 계산된 농도가 1 ppm 미만인 방법.
- 제1항에 있어서, 1종 이상의 보호기를 갖는 올리고뉴클레오티드를 상기 디클로로아세트산과 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 접촉이 상기 올리고뉴클레오티드로부터 상기 1종 이상의 보호기를 제거하는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 보호기가 제거된 올리고뉴클레오티드가 화학식 5'-O-CH(OH)(CCl3)인 기를 포함하지 않는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 보호기가 제거된 올리고뉴클레오티드가 화학식 5'-O-CH(CCl3)-O-인 기를 포함하지 않는 것인 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 디클로로아세트산이 올리고뉴클레오티드 합성에서 탈보호제로 사용되는 것인 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오티드가 화학식 d(TpCpCpGpTpCpApTpCpGpCpTpCpCpTpCpApGpGpGp) (여기서, P = P(O)S-Na+)인 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 디클로로아세트산이 올리고뉴클레오티드의 올리고뉴클레오티드 합성에서 히드록실 보호기를 제거하기 위해 사용되는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오티드가 화학식 d(TpCpCpGpTpCpApTpCpGpCpTpCpCpTpCpApGpGpGp) (여기서, P = P(O)S-Na+)인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 디클로로아세트산이 올리고뉴클레오티드 합성에서 히드록실 보호기를 제거하기 위해 사용되는 것인 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오티드가 화학식 d(TpCpCpGpTpCpApTpCpGpCpTpCpCpTpCpApGpGpGp) (여기서, P = P(O)S-Na+)인 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오티드가 화학식 5'-O-CH(CCl3)-O-인 기를 포함하지 않는 것인 방법.
- 디클로로아세트산을 약 50 중량％ 초과의 양으로 포함하고 실질적으로 클로랄 하이드레이트가 존재하지 않는 용매.
- 제24항에 있어서, 15 ppm 미만의 클로랄 하이드레이트를 포함하는 용매.
- 제24항에 있어서, 10 ppm 미만의 클로랄 하이드레이트를 포함하는 용매.
- 제24항에 있어서, 1 ppm 미만의 클로랄 하이드레이트를 포함하는 용매.
- 클로랄 하이드레이트 첨가 생성물이 실질적으로 존재하지 않는 올리고뉴클레오티드.
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