JP2004203878A - マンニトールおよびグルシトール誘導体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、マンニトール部分またはグルシトール部分を含む化合物に関し、特に、オリゴマー化合物を形成するために用いることができるマンニトール部分またはグルシトール部分を含有している特定の化合物に関する。本発明は、さらに、ハイブリダイゼーションのため、およびプローブとしての、これらオリゴマー化合物の使用に関する。加えて、これらのオリゴマー化合物を使用する、サンプル中の核酸の検出方法が開示される。
【選択図】なし
Description
(2)改変オリゴヌクレオチドとその相補的標的配列との対合を妨げない。
(3)一種以上の標識の付着のための官能基を提供する。
(b)充分な剛性の骨格構造を提供することができない。
(c)低い水溶性につながる主として疎水性の構造を提供する。
(d)化学的改変に対して限られた影響しか与えない。
(e)エナンチオマーの混合物を含む。
(1)式I:
式中、Xは連結部分であり、nは0または1であり;
式中、R1はR2、R3およびR4から独立し、R1は
(a)保護基
(b)標識、および
(c)固相
からなる群より選択され;
式中、R2およびR3は互いに独立し、R1またはR4から独立し、R2およびR3は
(a)H
(b)保護基
(c)固相および連結部分X
(d)ホスホルアミダイト
(e)H−ホスホン酸塩、および
(f)三リン酸塩
からなる群より選択され、但し、R2ではなくR3が三リン酸塩であり得、R3が三リン酸塩である場合、R1は固相ではなく、
但し、R2およびR3は共に固相ではなく、共にホスホルアミダイトではなく、共にH−ホスホン酸塩ではなく、Hではなく、または共に保護基ではなく、またはホスホルアミドおよびH−ホスホン酸塩ではなく、または固相およびホスホルアミダイトではなく、または固相およびH−ホスホン酸塩ではなく、
但し、R1、R2およびR3からなる群より選択される1つの残基は固相であり、R1、R2およびR3からなる群より選択される他の2つの残基は固相ではない、
の化合物、
(a)−CO−(CH2)m−Z−、および
(b)−CO−(CH2CH2O)m−CH2CH2−Z−
からなる群より選択され、mが0〜10の整数であり、ZがNH、CO、OおよびSからなる群より選択されることに特徴を有する(1)〜(3)いずれか記載の化合物、
(a)フルオレニルメトキシカルボニル−、
(b)ジメトキシトリチル−、
(c)モノメトキシトリチル−、
(d)トリフルオロアセチル−、
(e)レブリニル−、および
(f)シリル−
からなる群より選択されることに特徴を有する(1)〜(5)いずれか記載の化合物、
(a)フルオレセイン色素、
(b)ローダミン色素、
(c)シアニン色素、および
(d)クマリン色素
からなる群より選択されることに特徴を有する(1)〜(6)いずれか記載の化合物、
式中、Xは連結部分であり、nは0または1であり;
式中、R7はR4、R5およびR6から独立し、R7は
(a)H
(b)保護基
(c)標識
(d)オリゴヌクレオチド、および
(e)固相
からなる群より選択され;
式中、R5およびR6は互いに独立し、R4またはR7から独立し、
R5およびR6は
(a)H
(b)固相および連結部分X
(c)リン酸塩、および
(d)ヌクレオチド、修飾ヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたは修飾オリゴヌクレオチドを有するホスホジエステル
からなる群より選択され、但し、R5およびR6は共にHではなく、共に固相および連結部分Xではなく、共にリン酸塩ではなく、またはHおよびリン酸塩ではなく、
但し、R5、R6およびR7からなる群より選択される1つの残基が固相である場合、R5、R6およびR7からなる群より選択される他の残基は固相ではない、
のモノマー単位を含むオリゴマー化合物、
(a)−CO−(CH2)m−Z−、および
(b)−CO−(CH2CH2O)m−CH2CH2−Z−
からなる群より選択され、mが0〜10の整数であり、ZがNH、CO、OおよびSからなる群より選択されることに特徴を有する(9)〜(11)いずれか記載のオリゴマー化合物、
(a)フルオレニルメトキシカルボニル−、
(b)ジメトキシトリチル−、
(c)モノメトキシトリチル−、
(d)トリフルオロアセチル−、
(e)レブリニル−、および
(f)シリル−
からなる群より選択されることに特徴を有する(9)〜(13)いずれか記載のオリゴマー化合物、
(a)ヌクレオチドに結合された第二の標識を有する連結部分、または
(b)修飾ヌクレオチドまたは非ヌクレオチド化合物に結合された第二の標識を有する連結部分、
であるモノマー単位を含むことに特徴を有する(9)〜(15)いずれか記載のオリゴマー化合物、
(a)フルオレセイン色素、
(b)ローダミン色素、
(c)シアニン色素、および
(e)クマリン色素
からなる群より選択されることに特徴を有する(15)〜(17)いずれか記載のオリゴマー化合物、
−2',3'-ジデオキシ−ヌクレオチドまたは
−3'-リン酸化ヌクレオチド
であることに特徴を有する(19)記載のオリゴマー化合物、
(b)3'-OH基により固相に結合されたヌクレオシドまたは修飾ヌクレオシドの5'-OH基を提供する工程、または
オリゴヌクレオチドまたは修飾オリゴヌクレオチドの3'末端のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドの3'-OH基により固相に結合されたヌクレオシドまたは修飾ヌクレオシドの5'-OH基を提供する工程、
(c)ホスホルアミダイトのリン原子を5'-OH基と反応させて、亜リン酸エステルを形成し、亜リン酸エステルをホスホトリエステルに酸化する工程、
(d)次工程における工程(c)の未反応5'-OH基の任意のさらなる反応を防止するために工程(c)の任意の未反応5'-OH基を別の化合物と任意に反応させる工程、
(e)(1)〜(8)いずれか記載の化合物の保護基の除去後、ヌクレオシドまたは修飾ヌクレオシドのホスホルアミダイト誘導体を用いて工程(a)〜(d)を任意に繰り返す工程、ならびに
(f)固相からオリゴマー化合物を切断し、保護基を除去し、それによりホスホトリエステルをホスホジエステルに変換する工程、ならびに
(g)オリゴマー化合物を単離する工程
を含む、(9)〜(20)いずれか記載のオリゴマー化合物の化学合成方法、
(b)ポリマーまたはオリゴマー化合物を単離する工程
を含む、ポリマー化合物または(9)〜(20)いずれか記載のオリゴマー化合物の酵素合成方法、
(b)オリゴマー化合物の脱保護部分を標識と反応させる工程
を含む、(9)〜(20)いずれか記載のオリゴマー化合物(該化合物のR7が保護基である)に標識を結合する方法、
(b)標的核酸の一部または全てに本質的に相補的な(9)〜(20)いずれか記載のオリゴマー化合物を提供する工程、
(c)標的核酸を鋳型依存性DNAポリメラーゼおよびプライマーを用いて任意に増幅する工程、
(d)オリゴマー化合物を標的核酸に結合する条件下で試料をオリゴマー化合物と反応させる工程、
(e)標的核酸の存在、非存在または量の基準として標的核酸およびオリゴマー化合物のハイブリダイゼーションの結合生成物または程度を測定する工程
を含む、試料における標的核酸の検出方法、
ならびに、該第一のプローブのドナー蛍光標識と該第二のプローブのアクセプター蛍光標識との間の蛍光共鳴エネルギー転移の存在または非存在を検出する工程、ここで、蛍光共鳴エネルギー転移の存在が試料における標的核酸の存在を示し、蛍光共鳴エネルギー転移の非存在が試料における標的核酸の非存在を示す
を含む、試料における標的核酸の存在または非存在を検出する方法、ならびに
に関する。
YはO、SおよびNR4からなる群より選択され、R4は、アルキル−、アルケニル、アルキニル、アリール、アシル、保護基またはHであり、
Xは結合性部分であり、nは0または1であり、
R1はR2、R3およびR4から独立して、R1は
(1)保護基、
(2)標識、および
(3)固相
からなる群より選択され、
R2およびR3は互いに独立し、R1またはR4から独立し、R2およびR3は
(1)-H、
(2)保護基、
(3)固相および結合性部分X、
(4)ホルホルアミダイト、
(5)H-ホスホン酸、および
(6)三リン酸
からなる群より選択され、
但し、R2およびR3は、両方が固相であることはなく、両方がホルホルアミダイトであることはなく、両方がH-ホスホン酸であることはなく、両方がHであることはなく、または両方が保護基であることはない、あるいは、ホスホルアミダイトおよびH-ホスホン酸ではなく、固相およびホルホルアミダイトではなく、または固相およびH-ホスホン酸ではなく、
但し、R1、R2およびR3からなる群より選択される一つの残基が固相の場合、R1、R2およびR3からなる群より選択される他の二つの残基は固相でない
の化合物が提供される。
(1)-CO-(CH2)m-Z-、および
(2)-CO-(CH2CH2O)m-CH2CH2-Z-
からなる群より選択され、mは0〜10、好ましくは1〜10の整数であり、ZはNH、CO、OおよびSからなる群より選択される。本発明の非常に好ましい態様においては、ZはNHまたはCOである。一つの態様においては、リンカーはオキサリル誘導体、すなわち、Xは-CO-CO-であり、これは-CO-(CH2)m-Z-においてZ=COおよびm=0であることを意味している。しかしながら、より好ましくは、mは2または3である。従って、最も好ましくは、リンカーはコハク酸誘導体、すなわち、Xは-CO-(CH2)2-CO-であり、これは-CO-(CH2)m-Z-においてZ=COおよびm=2であることを意味している。別の好ましい態様においては、リンカーはグルタル酸誘導体、すなわちXは-CO-(CH2)3-CO-であり、これは-CO-(CH2)m-Z-においてZ=COおよびm=3であることを意味している。
フルオレニルメトキシカルボニル−、
ジメトキシトリチル−、
モノメトキシトリチル−、
トリフルオロアセチル−、
レブリニル−、および
シリル−
からなる群より選択される。
フルオレセイン色素、
ローダミン色素、
シアニン色素、および
クマリン色素
からなる群より選択される蛍光色素のような蛍光標識である。
Xは結合性部分であり、nは0または1であり;
R7はR4、R5およびR6から独立し、R7は
(1)-H、
(2)保護基、
(3)標識、
(4)オリゴヌクレオチド、および
(5)固相
からなる群より選択され、
R5およびR6は互いに独立し、R4またはR7から独立し、R5およびR6は
(1)-H、
(2)固相および結合性部分X、
(3)リン酸、ならびに
(4)ヌクレオチド、改変ヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたは改変オリゴヌクレオチドを有するホスホジエステル
からなる群より選択され、
但し、R5、R6およびR7からなる群より選択される一つの残基が固相の場合、R5、R6およびR7からなる群より選択される他の残基は固相でない
を有するモノマー単位を含むオリゴマー化合物が提供される。
(1)-CO-(CH2)m-Z-
(2)-CO-(CH2CH2O)m-CH2CH2-Z-
式中、mは0〜10、好ましくは1〜10の整数であり、ZはNH、CO、OおよびSからなる群より選択される。本発明の非常に好ましい態様においては、ZはNHまたはCOである。一つの態様において、リンカーはオキサリル誘導体、すなわち、Xは-CO-CO-であり、これは-CO-(CH2)m-Z-においてZ=COおよびm=0であることを意味している。しかしながら、より好ましくは、mは2または3である。従って、最も好ましくは、リンカーはコハク酸誘導体、すなわち、Xは-CO-(CH2)2-CO-であり、これは-CO-(CH2)m-Z-においてZ=COおよびm=2であることを意味している。別の好ましい態様においては、リンカーはグルタル酸誘導体、すなわちXは-CO-(CH2)3-CO-であり、これは-CO-(CH2)m-Z-においてZ=COおよびm=3であることを意味している。
(1)フルオレニルメトキシカルボニル−、
(2)ジメトキシトリチル−、
(3)モノメトキシトリチル−、
(4)トリフルオロアセチル−、
(5)レブリニル−、および
(6)シリル−
からなる群より選択される。
(1)フルオレセイン色素、
(2)ローダミン色素、
(3)シアニン色素、および
(4)クマリン色素
からなる群より選択される。
(1)第2の標識、好ましくは第2の蛍光標識、より好ましくは、ヌクレオチドの塩基、糖またはリン酸部分に付着させられた第2の蛍光標識を有する結合性部分、あるいは
(2)第2の標識、好ましくは第2の蛍光標識、より好ましくは、改変ヌクレオチドまたは非ヌクレオチド化合物に付着させられた第2の蛍光標識を有する結合性部分、
であるモノマー単位を含む。
(1)ヌクレオチドの塩基、糖またはリン酸部分に付着させられた保護された結合性部分、
(2)改変ヌクレオチドまたは非ヌクレオチド化合物に付着させられた保護基を有する結合性部分、
であるモノマー単位を含む。
(1)シクロヘキサン-1,1-ジメタノール(米国特許第6,130,323号に記載されている)
(2)1,3-プロパンジオール(米国特許第5,451,463号に記載されている)
(3)2,2-ジ-(3-アミノプロピル)-1,3-ジヒドロキシプロパン(EP0 313 219号に記載されている)および
(4)1,5-アンヒドロ-2-アミノ-2,3-ジデオキシ-ヘキシトール
からなる群より選択される部分を含むモノマー単位を含む。
(a)R2がホスホルアミダイトであり、R3が保護基である本発明の化合物を提供する工程、
(b)3’-OH基により固相に結合させられたヌクレオシドまたは改変ヌクレオシドの5’-OH基を提供する工程、または、オリゴヌクレオチドまたは改変オリゴヌクレオチドの3’末端においてヌクレオチドまたは改変ヌクレオチドの3’-OH基により固相に結合させられたオリゴヌクレオチドまたは改変オリゴヌクレオチドの5’-OH基を提供する工程、
(c)ホスホルアミダイトの燐原子を5’-OH基と反応させて亜リン酸エステルを形成させ、亜リン酸エステルをホスホトリエステルに酸化する工程、
(d)任意に、工程(c)の任意の未反応5’-OH基を別の化合物と反応させて、工程(c)の未反応5’-OH基がその後の工程においてさらに反応することを防止する工程(「キャッピング」反応)、
(e)任意に、本発明の化合物の保護基の除去後に、ヌクレオシドまたは改変ヌクレオシドのホスホルアミダイト誘導体を用いて工程(a)〜(d)を繰り返す工程、および
(f)固相からオリゴマー化合物を切断し、保護基を除去し、それによりホスホトリエステルをホスホジエステルに転換させる工程、および
(g)オリゴマー化合物を単離する工程、
を含む、本発明のオリゴマー化合物の化学合成方法が提供される。
(a)式III
の化合物を提供する工程、
(b)式IIIの前記化合物を、p-トルエンスルホニルクロライドのような離脱基と反応させて式IV
の誘導体を得る工程;
(c)式IVの化合物をアジドと反応させて、式V
(d)式Vの化合物中の4-および6-酸素原子を脱保護して式VI
(e)6-OH部分を4,4’-ジメトキシトリチル残基で保護して式VII
の化合物を得る工程;
(f)アジド官能基を、トリフェニルホスファンのような還元剤で還元して式VIII
(g)残基R1または、任意に、結合性部分Xを有する残基R1を、2アミノ官能基にカップリングさせて、式IX
の化合物を得る工程、
(h)ホスホルアミダイト官能基を4-酸素に導入して、式X
の化合物を得る工程、
(i)ならびに、その化合物を単離する工程
を含む、本発明の化合物を合成する方法に関する。
(a)式III
(b)式中、R8およびR9は第1および第2のO-保護基であるか、または一緒になってベンジリデン残基を形成するかのいずれかであり、そのメチレン基が式IIIの2つの酸素原子に結合する;
(c)式IIIの前記化合物を、p-トルエンスルホニルクロライドのような離脱基と反応させて式IV
の誘導体を得る工程;
(d)式IVの化合物を臭化物のような別の脱離基と反応させて、式XI
(e)式XIの化合物中をアジドと反応させて、式XII
(f)式XIIの化合物中の4-および6-酸素原子を脱保護して式XIII
(g)6-OH部分を4,4’-ジメトキシトリチル残基で保護して式XIV
の化合物を得る工程;
(h)アジド官能基を、トリフェニルホスファンのような還元剤で還元して式XV
(i)残基R1または、任意に、結合性部分Xを有する残基R1を、2アミノ官能基にカップリングさせて、式XVI
の化合物を得る工程、
(j)ホスホルアミダイト官能基を4’-酸素に導入して、式XVII
の化合物を得る工程、
(k)ならびに、その化合物を単離する工程
を含む、本発明の化合物を合成する方法に関する。
(a)R3が三リン酸塩である本発明の化合物をインキュベートする工程、
(b)ターミナルトランスフェラーゼの存在下で、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたは改変オリゴヌクレオチドの3’-末端のヌクレオチドまたは改変ヌクレオチドの3’-OH基を用いて、化合物が3’-OH基に付着され、それによりピロリン酸が放出される工程、および
(c)ポリマー化合物またはオリゴマー化合物を単離する工程、
を含む、本発明のポリマー化合物またはオリゴマー化合物の酵素的な合成方法が提供される。
−保護基R7を除去する工程、および
−オリゴマー化合物の脱保護部分を標識と反応させる工程
を含む、オリゴマー化合物のR7が保護基である本発明のオリゴマー化合物に標識を付着させる方法が提供される。
(a)標的核酸を含むと思われるサンプルを提供する工程、
(b)標的核酸の一部または全体に本質的に相補的である本発明のオリゴマー化合物を提供する工程、
(c)任意に、鋳型依存性DNAポリメラーゼおよびプライマーを用いて標的核酸を増幅する工程、
(c)標的核酸にオリゴマー化合物が結合する条件下で、サンプルをオリゴマー化合物と接触させる工程、および
(d)標的核酸の存在、不存在または量の尺度として、結合生成物または標的核酸とオリゴマー化合物との間でのハイブリダイゼーションの程度を決定する工程を含む、サンプル中の標的核酸の検出方法が提供される。
(a)一本鎖核酸を含むサンプルを、標的核酸の領域に相補的な配列を含むオリゴヌクレオチドおよび本発明のオリゴマー化合物(R7が蛍光標識であり、オリゴマー化合物は第2の蛍光標識を含み、オリゴマー化合物は、同じ標的核酸配列鎖の第2の領域に相補的な配列を含むが、オリゴヌクレオチドにより定められる核酸配列は含まない)と接触させて、ハイブリダイゼーション条件の間に二本鎖の混合物を生成する工程であって、二本鎖が、第1のオリゴヌクレオチドの3’末端がオリゴマー化合物の5’末端の上流になるように、オリゴヌクレオチドおよびオリゴマー化合物にアニーリングした標的核酸を含む、工程、
(b)5’〜3’ヌクレアーゼ活性を有する工程(a)の混合物を、ポリメラーゼの5’〜3’ヌクレアーゼ活性を許容するのに充分な条件下で維持して、アニーリングしたオリゴマー化合物を切断し、標識されたフラグメントを放出する工程;ならびに
(c)標識されたフラグメントの放出を検出および/または測定する工程
を含む、サンプル中の標的核酸の検出方法が提供される。
を含む。
1.1 調製例−合成の一般的記載
1.2.1 1,5-アンヒドロ-2-O-トシル-4,6-O-ベンジリデン-3-デオキシ-D-グルシトール(2)
1,5-アンヒドロ-4,6-O-ベンジリデン-3-デオキシ-D-グルシトール(CMS Chemicals Ltd.)15g(63.8mmole)およびp-トルエンスルホニルクロライド16.6g(86.2mmole)を、ピリジン80ml中に溶解し、室温で一晩攪拌した。その後、水300mlを添加して、生成物を結晶化させた。反応混合物を+4℃で5時間攪拌して結晶化を完了させた。固体を濾過により取り出し、冷水で洗浄し、青色を示すシリカゲル上で高減圧下で乾燥して無色固体22.0g(88%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-O-トシル-4,6-O-ベンジリデン-3-デオキシ-D-グルシトール(2)10g(25.0mmole)およびアジ化ナトリウム6.5g(100mmole)をDMF 250mlに溶解し、130℃で4.5時間攪拌した。その後、DMFを蒸発させた。残渣を酢酸エチル400mlに溶解し、0.1Mリン酸緩衝液(pH7.5)200mlで2回洗浄した。有機層を分離し、Na2SO4上で乾燥し、濾過し、そして蒸発させた。残渣を酢酸エチル25ml中に溶解し、シリカゲル(n-ヘキサン/酢酸エチル 2:3)上でのフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。生成物の画分を併せ、蒸発させ、高減圧下で乾燥して無色固体6.5g(97%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-アジド-4,6-O-ベンジリデン-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(3)13g(49.9mmole)を80%酢酸700mlに溶解し、80℃で1時間攪拌した。その後、反応混合物を室温まで冷却し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル50mlに溶解し、次にn-ヘキサン250mlを添加した。反応フラスコを4℃で一晩保管した。上清をデカントし、油状の残渣を高減圧下で乾燥して黄色油8.0g(93%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-アジド-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(4)7.6g (44mmole)をピリジン3×40mlと共蒸発し、次にピリジン120mlに溶解した。その後、ピリジン120ml中の4,4’-ジメトキシトリチルクロライド19.6g(53.3mmole)を、攪拌しながら室温で1時間以内に添加した。反応混合物を室温でさらに2時間攪拌した。次に、ピリジンを蒸発し、残渣を酢酸エチル800mlに溶解し、5%炭酸水素ナトリウム溶液400mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル30ml中に溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル/1%トリエチルアミン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して黄色泡沫15.8g(77%)を得た。
6-O-DMT-1,5-アンヒドロ-2-アジド-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(5)6.5g(13.7mmole)をピリジン70mlおよび32%アンモニア水溶液50mlに溶解し、次に、トリフェニルホスファン6.1g(23.3mmole)を添加した。反応混合物を室温で18時間攪拌した。その後、反応混合物を蒸発させた。残渣を酢酸エチル400mlに溶解し、5%炭酸水素ナトリウム溶液200mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル10mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(酢酸エチル/メタノール/1%トリエチルアミン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色泡沫5.7g(93%)を得た。
6-カルボキシフルオロセイン−ジピバロエート0.76g(1.27mmole)およびN-メチルモルホリン155μl(1.4mmole)をアルゴン雰囲気下でDMF 15mlに溶解した。その後、反応混合物を-25℃に冷却し、クロロ蟻酸i-ブチル170μl(1.3mmole)を添加した。反応混合物を-25℃で30分間攪拌した後、6-O-DMT-1,5-アンヒドロ-2-アミノ-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(6)0.56g(1.27mmole)およびN-メチルモルホリン140μl(1.3mmole)含有DMF 10mlを15分以内で添加した。その後、反応混合物を-25℃で1時間攪拌した。次に、DMFを蒸発した。残渣を、酢酸エチル200mlに溶解し、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)100mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル5mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル/1%トリエチルアミン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色固体0.92g(75%)を得た。
6-O-(4,4’-ジメトキシトリチル)-2-(O,O’-ジピバリオール-フルオレセイニル-6-カルボキサミド)-1,5-アンヒドロ-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(7)0.92g(0.94mmole)をアルゴン雰囲気下でジクロロメタン30mlに溶解した。その後、N-エチルジイソプロピルアミン285μl(1.67mmole)を、そして15分以内に、クロロ-2-シアノエトキシ-ジイソピロピルアミノ-ホスファン296mg(1.26mmole)含有ジクロロメタン15mlを添加した。反応混合物を室温で1時間攪拌した。次に、ジクロロメタン150mlを添加した。反応混合物を、1.0Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)100mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣をn-ヘキサン/アセトン(1:1)5ml中に溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/アセトン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色泡沫0.9g(81%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-O-トシル-4,6-O-ベンジリデン-3-デオキシ-D-グルシトール(2)3.0g(7.8mmole)および臭化リチウム2.2g(25mmole)をピリジン60mlに溶解し、60℃で7日間攪拌した。その後、ピリジンを蒸発した。残渣を酢酸エチル5mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル勾配)で精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色固体1.5g(64%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-ブロモ-4,6-O-ベンジリデン-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(9)1.45g(4.85mmole)およびアジ化ナトリウム1.26g(19.4mmole)をDMF30mlに溶解し、90℃で7時間攪拌した。その後、反応混合物を蒸発し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル 6:1)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色固体0.83g(66%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-アジド-4,6-O-ベンジリデン-2,3-ジデオキシ-D-グルシトール(10)0.8g(3.1mmole)を80%酢酸80mlに溶解し、80℃で1時間攪拌した。その後、反応混合物を室温まで冷却し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル4mlに溶解し、次にn-ヘキサン40mlを添加した。上清をデカントし、油状残渣を高減圧下で乾燥して無色油0.52g(98%)を得た。
1,5-アンヒドロ-2-アジド-2,3-ジデオキシ-D-グルシトール(11)0.52g(3.0mmole)をピリジン9mlに溶解した。その後、4,4’-ジメトキシトリチルクロライド1.1g(3.2mmole)含有ピリジン9mlを、攪拌しながら室温で30分以内で添加した。反応混合物を室温でさらに3時間攪拌した。次に、ピリジンを蒸発し、残渣を酢酸エチル100mlに溶解し、5%炭酸水素ナトリウム溶液60mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル5mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル/1%トリエチルアミン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色泡沫1.1g(77%)を得た。
6-O-DMT-1,5-アンヒドロ-2-アジド-2,3-ジデオキシ-D-グルシトール(12)1.1g(2.3mmole)をピリジン11mlおよび32%アンモニア水溶液9mlに溶解し、次に、トリフェニルホスファン1.0g(3.9mmole)を添加した。反応混合物を室温で18時間攪拌した。その後、反応混合物を蒸発した。残渣を酢酸エチル180mlに溶解し、5%炭酸水素ナトリウム溶液100mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル5mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(酢酸エチル/メタノール/1%トリエチルアミン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色泡沫0.94g(91%)を得た。
6-カルボキシフルオロセイン-ジピバロエート1.22g(2.0mmole)およびN-メチルモルホリン255μl(2.25mmole)をアルゴン雰囲気下でDMF 25mlに溶解した。その後、反応混合物を-25℃まで冷却し、クロロ蟻酸i-ブチル280μl(2.1mmole)を添加した。反応混合物を-25℃で30分間攪拌後、6-O-DMT-1,5-アンヒドロ-2-アミノ-2,3-ジデオキシ-D-グルシトール(13)0.90g(2.0mmole)およびN-メチルモルホリン225μl(2.0mmole)を含有するDMF 20mlを30分以内で添加した。その後、反応混合物を-25℃で1時間攪拌した。次に、DMFを蒸発した。残渣を酢酸エチル150mlに溶解し、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)100mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣を酢酸エチル10mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル/1%トリエチルアミン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色固体1.44g(75%)を得た。
6-O-(4,4’-ジメトキシトリチル)-2-(O,O’-ジピバリオール-フルオレセイニル-6-カルボキサミド)-1,5-アンヒドロ-2,3-ジデオキシ-D-グルシトール(14)0.48g(0.49mmole)をアルゴン雰囲気下でジクロロメタン15mlに溶解した。その後、N-エチルジイソプロピルアミン160μl(0.89mmole)を、そして15分以内に、クロロ-2-シアノエトキシ-ジイソプロピルアミノ-ホスファン170mg(0.67mmole)含有ジクロロメタン7mlを添加した。反応混合物を室温で1時間攪拌した。次に、ジクロロメタン100mlを添加した。反応混合物を、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)50mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣をn-ヘキサン/アセトン(1:1)5mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/アセトン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色固体0.51g(88%)を得た。
N-Fmoc-6-アミノヘキサン酸0.87g(2.8mmole)およびN-メチルモルホリン300μl(3.0mmole)をアルゴン雰囲気下でDMF 25mlに溶解した。その後、反応混合物を-25℃に冷却し、クロロ蟻酸i-ブチル350μl(2.8mmole)を添加した。反応混合物を-25℃で30分間攪拌した後、6-O-DMT-1,5-アンヒドロ-2-アミノ-2,3-ジデオキシ-D−マンニトール(6)1.12g(2.5mmole)およびN-メチルモルホリン270μl(2.5mmole)を含有するDMF 15mlを15分以内で添加した。その後、反応混合物を-25℃で1時間攪拌した。次に、DMFを蒸発した。残渣を酢酸エチル200mlに溶解し、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)100mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣をn-ヘキサン/酢酸エチル(1:4)10mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/酢酸エチル勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色泡沫1.35g(70%)を得た。
6-O-(4,4’-ジメトキシトリチル)-2-[N-(9-フルオレニルメトキシカルボニル)-6-アミノヘキサノイルアミド]-1,5-アンヒドロ-2,3-ジデオキシ-D-マンニトール(16)1.3g(1.69mmole)をアルゴン雰囲気下でジクロロメタン45mlに溶解した。その後、N-エチルジイソプロピルアミン550μl(3.07mmole)を、そして15分以内に、クロロ-2-シアノエトキシ-ジイソプロピルアミノ-ホスファン590mg(2.31mmole)含有ジクロロメタン20mlを添加した。反応混合物を室温で1時間攪拌した。次に、ジクロロメタン100mlを添加した。反応混合物を、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)100mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、蒸発乾燥した。残渣をn-ヘキサン/アセトン(1:1)10mlに溶解し、シリカゲル上でのフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘキサン/アセトン勾配)により精製した。生成物画分を併せ、蒸発し、高減圧下で乾燥して無色泡沫1.5g(90%)を得た。
自動化オリゴヌクレオチド合成を応用し、ホスホルアミダイトアプローチを用いて、FAM-マンニトール-(8)またはFAM-グルシトール(15)-ホスホルアミダイトをオリゴヌクレオチド中に組み込むことができ、例えば、FAM-cx-Biogenex-リンカー(図2)と比較した。異なるプローブを、標準的方法を応用して異なる形態で試験することができ、例えばTaqMan(登録商標)形態における、バックグランドシグナル、シグナルの増大およびCT値の点から同様に比較できる。
標識を合成後に組み込む機会を得るために、Fmocにより保護された6-アミノカプロイル結合性部分を、マンニトールビルディングブロック6にカップリングし、続いて、中間体16を、前述(1.2.15および1.2.16)と類似の反応条件を適用して、優れた収率で、対応する6-O-DMT-1,5-アンヒドロ−2,3-ジデオキシ-2-(N-Fmoc-6-アミノカプロイルアミド)-D-マンニトール-4-ホスホルアミダイト(17)へと転換した(図3)。化合物17を、1H-NMR、31P-NMRおよびHPLCで特徴付けた。モノマー17を、高いカップリング収率で、オリゴヌクレオチドに組み込むことができた。合成支持体からの切断および脱保護の後、幾つかの標識(クマリン、ローダミン、シアニンなど)を首尾良く組み込ませた。
図4に開示したオリゴヌクレオチドおよび改変オリゴヌクレオチドを、前述(1.3)のように合成し、標準的方法を用いて融点を決めることにより、PCR-緩衝液(50mM Tris、3mM塩化マグネシウム)中でのそれらのハイブリダイゼーション作用について試験した。融点の決定は、Kontron Instruments製のUvikon 931光度計で260nmにて行った。Tm緩衝液中の各オリゴヌクレオチド鎖の最終濃度は1μMであった。温度プロフィール:160分以内に15℃〜95℃(加熱および冷却);傾斜時間:0.5℃/分。
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配列番号2の配列は、オリゴヌクレオチドである。
配列番号3の配列は、オリゴヌクレオチドである。21位におけるnは、本発明のFAM-マンニトール化合物を示し、FAMは、結合性部分を介してマンニトール部分へ付着したフルオレセインである。
配列番号4の配列は、オリゴヌクレオチドである。
配列番号5の配列は、オリゴヌクレオチドである。11位におけるnは、本発明のFAM-マンニトール化合物を示し、FAMは、結合性部分を介してマンニトール部分へ付着したフルオレセインである。
配列番号6の配列は、オリゴヌクレオチドである。
Claims (31)
- 式I
式中、Xは連結部分であり、nは0または1であり;
式中、R1はR2、R3およびR4から独立し、R1は
(1)保護基
(2)標識、および
(3)固相
からなる群より選択され;
式中、R2およびR3は互いに独立し、R1またはR4から独立し、R2およびR3は
(1)H
(2)保護基
(3)固相および連結部分X
(4)ホスホルアミダイト
(5)H−ホスホン酸塩、および
(6)三リン酸塩
からなる群より選択され、但し、R2ではなくR3が三リン酸塩であり得、R3が三リン酸塩である場合、R1は固相ではなく、
但し、R2およびR3は共に固相ではなく、共にホスホルアミダイトではなく、共にH−ホスホン酸塩ではなく、Hではなく、または共に保護基ではなく、またはホスホルアミドおよびH−ホスホン酸塩ではなく、または固相およびホスホルアミダイトではなく、または固相およびH−ホスホン酸塩ではなく、
但し、R1、R2およびR3からなる群より選択される1つの残基は固相であり、R1、R2およびR3からなる群より選択される他の2つの残基は固相ではない、
の化合物。 - 連結部分Xが炭素原子および酸素原子を含むことに特徴を有する請求項1記載の化合物。
- 連結部分Xが−(CH2)mまたは−(CH2CH2O)m部分を含み、mが1〜10の整数であることに特徴を有する請求項1または2記載の化合物。
- 連結部分Xが
(1)−CO−(CH2)m−Z−、および
(2)−CO−(CH2CH2O)m−CH2CH2−Z−
からなる群より選択され、mが0〜10の整数であり、ZがNH、CO、OおよびSからなる群より選択されることに特徴を有する請求項1〜3いずれか記載の化合物。 - YがOであることに特徴を有する請求項4記載の化合物。
- 保護基が
(1)フルオレニルメトキシカルボニル−、
(2)ジメトキシトリチル−、
(3)モノメトキシトリチル−、
(4)トリフルオロアセチル−、
(5)レブリニル−、および
(6)シリル−
からなる群より選択されることに特徴を有する請求項1〜5いずれか記載の化合物。 - 標識が
(1)フルオレセイン色素、
(2)ローダミン色素、
(3)シアニン色素、および
(4)クマリン色素
からなる群より選択されることに特徴を有する請求項1〜6いずれか記載の化合物。 - 化合物が
1,5-アンヒドロ-2-アミノ-2,3-ジデオキシ-D-マンニトールまたは
1,5-アンヒドロ-2-アミノ-2,3-ジデオキシ-D-グルシトール
の誘導体であることに特徴を有する請求項1〜7いずれか記載の化合物。 - 式II:
式中、Xは連結部分であり、nは0または1であり;
式中、R7はR4、R5およびR6から独立し、R7は
(1)H
(2)保護基
(3)標識
(4)オリゴヌクレオチド、および
(5)固相
からなる群より選択され;
式中、R5およびR6は互いに独立し、R4またはR7から独立し、
R5およびR6は
(1)H
(2)固相および連結部分X
(3)リン酸塩、ならびに
(4)ヌクレオチド、修飾ヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたは修飾オリゴヌクレオチドを有するホスホジエステル
からなる群より選択され、但し、R5およびR6は共にHではなく、共に固相および連結部分Xではなく、共にリン酸塩ではなく、またはHおよびリン酸塩ではなく、
但し、R5、R6およびR7からなる群より選択される1つの残基が固相である場合、R5、R6およびR7からなる群より選択される他の残基は固相ではない、
のモノマー単位を含むオリゴマー化合物。 - 連結部分Xが炭素原子および酸素原子を含むことに特徴を有する請求項9記載のオリゴマー化合物。
- 連結部分Xが−(CH2)mまたは−(CH2CH2O)m部分を含み、mが1〜10の整数であることに特徴を有する請求項9または10記載のオリゴマー化合物。
- 連結部分Xが
(1)−CO−(CH2)m−Z−、および
(2)−CO−(CH2CH2O)m−CH2CH2−Z−
からなる群より選択され、mが0〜10の整数であり、ZがNH、CO、OおよびSからなる群より選択されることに特徴を有する請求項9〜11いずれか記載のオリゴマー化合物。 - ZがNHであり、かつYがOであることに特徴を有する請求項12記載のオリゴマー化合物。
- 保護基が
(1)フルオレニルメトキシカルボニル−、
(2)ジメトキシトリチル−、
(3)モノメトキシトリチル−、
(4)トリフルオロアセチル−、
(5)レブリニル−、および
(6)シリル−
からなる群より選択されることに特徴を有する請求項9〜13いずれか記載のオリゴマー化合物。 - 標識が蛍光標識であることに特徴を有する請求項9〜14いずれか記載のオリゴマー化合物。
- 修飾オリゴヌクレオチドが
(1)ヌクレオチドに結合された第二の標識を有する連結部分、または
(2)修飾ヌクレオチドまたは非ヌクレオチド化合物に結合された第二の標識を有する連結部分、
であるモノマー単位を含むことに特徴を有する請求項9〜15いずれか記載のオリゴマー化合物。 - 第二の標識が第二の蛍光標識であることに特徴を有する請求項16記載のオリゴマー化合物。
- 蛍光標識または第二の蛍光標識が
(1)フルオレセイン色素、
(2)ローダミン色素、
(3)シアニン色素、および
(4)クマリン色素
からなる群より選択されることに特徴を有する請求項15〜17いずれか記載のオリゴマー化合物。 - オリゴマー化合物が酵素的に伸長され得ないことに特徴を有する請求項9〜18いずれか記載のオリゴマー化合物。
- オリゴマー化合物の3'-末端のモノマー単位が
−2',3'-ジデオキシ−ヌクレオチドまたは
−3'-リン酸化ヌクレオチド
であることに特徴を有する請求項19記載のオリゴマー化合物。 - R2がホスホルアミダイトまたは連結部分Xを有する固相であり、R3が保護基である、請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物の化学合成のための請求項1〜8いずれか記載の化合物の使用。
- 核酸とのハイブリダイゼーション反応における請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物の使用。
- プライマー、プローブまたは捕捉プローブとしての請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物の使用。
- (a)R2がホスホルアミダイトであり、R3が保護基である請求項1〜8いずれか記載の化合物を提供する工程、
(b)3'-OH基により固相に結合されたヌクレオシドまたは修飾ヌクレオシドの5'-OH基を提供する工程、または
オリゴヌクレオチドまたは修飾オリゴヌクレオチドの3'末端のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドの3'-OH基により固相に結合されたヌクレオシドまたは修飾ヌクレオシドの5'-OH基を提供する工程、
(c)ホスホルアミダイトのリン原子を5'-OH基と反応させて、亜リン酸エステルを形成し、亜リン酸エステルをホスホトリエステルに酸化する工程、
(d)次工程における工程(c)の未反応5'-OH基の任意のさらなる反応を防止するために工程(c)の任意の未反応5'-OH基を別の化合物と任意に反応させる工程、
(e)請求項1〜8いずれか記載の化合物の保護基の除去後、ヌクレオシドまたは修飾ヌクレオシドのホスホルアミダイト誘導体を用いて工程(a)〜(d)を任意に繰り返す工程、ならびに
(f)固相からオリゴマー化合物を切断し、保護基を除去し、それによりホスホトリエステルをホスホジエステルに変換する工程、ならびに
(g)オリゴマー化合物を単離する工程
を含む、請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物の化学合成方法。 - (a)ターミナルトランスフェラーゼの存在下で、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたは修飾オリゴヌクレオチドの3'-末端のヌクレオチドまたは修飾ヌクレオチドの3'-OH基と請求項1〜8いずれか記載の化合物(式中、該化合物のR3は三リン酸塩である)をインキュベートし、それにより化合物が3'-OHに結合され、それによりピロリン酸が放出される工程、ならびに
(b)ポリマーまたはオリゴマー化合物を単離する工程
を含む、ポリマー化合物または請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物の酵素合成方法。 - (a)保護基R7を除去する工程、および
(b)オリゴマー化合物の脱保護部分を標識と反応させる工程
を含む、請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物(該化合物のR7が保護基である)に標識を結合する方法。 - (a)標的核酸を含むと疑われる試料を提供する工程、
(b)標的核酸の一部または全てに本質的に相補的な請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物を提供する工程、
(c)標的核酸を鋳型依存性DNAポリメラーゼおよびプライマーを用いて任意に増幅する工程、
(d)オリゴマー化合物を標的核酸に結合する条件下で試料をオリゴマー化合物と反応させる工程、
(e)標的核酸の存在、非存在または量の基準として標的核酸およびオリゴマー化合物のハイブリダイゼーションの結合生成物または程度を測定する工程
を含む、試料における標的核酸の検出方法。 - オリゴマー化合物が請求項15〜20いずれか記載のオリゴマー化合物である請求項27記載の方法。
- 工程(d)においてハイブリダイゼーションの程度が、鋳型依存性DNAポリメラーゼによるエキソヌクレアーゼ加水分解によって標的核酸にハイブリダイズされたオリゴマー化合物から放出される第一または第二の蛍光標識の量により測定される、請求項27〜28いずれか記載の方法。
- 少なくとも1つのサイクル工程を実施する工程、ここで、該サイクル工程は増幅工程およびハイブリダイズ工程を含み、ここで、該増幅工程は試料とプライマーを接触させて、標的核酸が試料に存在する場合に増幅産物を生成する工程を含み、ここで、該ハイブリダイズ工程は該試料と一対のプローブを接触させる工程を含み、ここで少なくとも1つのプローブは請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物(式中R7は標識である)であり、ここで、該一対のプローブのメンバーが互いにわずか5個のヌクレオチドの中で該増幅産物にハイブリダイズし、ここで、該一対のプローブの第一のプローブはドナー蛍光標識で標識され、該一対のプローブの第二のプローブは対応するアクセプター蛍光標識で標識される;
ならびに、該第一のプローブのドナー蛍光標識と該第二のプローブのアクセプター蛍光標識との間の蛍光共鳴エネルギー転移の存在または非存在を検出する工程、ここで、蛍光共鳴エネルギー転移の存在が試料における標的核酸の存在を示し、蛍光共鳴エネルギー転移の非存在が試料における標的核酸の非存在を示す
を含む、試料における標的核酸の存在または非存在を検出する方法。 - 3'から5'へのエキソヌクレオチド鎖分解性活性を有する鋳型依存性ポリメラーゼ、
一組のプライマー、
ヌクレオチド、および
請求項9〜20いずれか記載のオリゴマー化合物(式中R7は標識である)
を含んでなる部品キット。
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