【発明の詳細な説明】
チオノトリエステル修飾アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドホスホロチオ
エート
発明の背景
発明の分野
この発明は修飾オリゴヌクレオチド、それらの合成の方法、及び遺伝子発現を
阻害するためのそれらの使用の方法に関する。
関連技術の要約
アンチセンスオリゴヌタレオチド及びそれらの修飾同族列が遺伝子の発現を制
御すること(ZAMECNIK in Prospects for Anti
sense Nucleic Acid Therapy for Cance
r and AIDS,pp.1‐6(Wikstrom,E,Ed.,Wil
ey Liss,N.Y.,1991);Agrawal, Trends i
nBiotechnology10,152‐158(1992);Wicks
tom,Trends in Biotechnology10,281‐28
6(1992);Rapaport等,Proc.Natl.Acad.Sci
.USA89,8577‐8580(1992);Agrawal,S.(19
91)
Prospects for Antisense Nucleic Acid
Therapy for Cancer and AIDS,pp.145‐
158,supra))及びHIV(Agrawal等,Proc.Natl.
Acad.Sci.USA85,7079‐7083(1988);Agraw
al等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA86,7790‐77
94(1989);Agrawal及びSar in Advanced Dr
ug Delivery Reviews,pp.251‐270(Julia
no,R.J.,Ed.,Elsevier,Amsterdam 1991)
;Agrawal及びTang,Antisense Res.Dev.4,2
61‐266(1992);Liziewize等,Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA89,11209‐11213(1992);及びLiz
iewize等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA90,386
0‐3864(1992)),インフルエンザウイルス(Leiter等,Pr
oc.Natl.Acad.Sci.USA87,3430‐334(1990
)),ヒト乳頭腫ウイルス(Vickers等,Nucleic Acids
Res.19、3359‐3368(1991))、並びに単純疱疹ウイルス(
Gao等、Antimicrob.Agents Chem.34、808‐8
12(1990))の有効な阻害剤であるこ
とが組織培養研究で示された。薬剤としてアンチセンスオリゴヌクレオチドを使
用するためには、生物的及び生理的条件下で安定であること、相補的核酸標的に
効果的に結合する能力があること、及び細胞が容易に摂取できることが化合物を
開発するために必要である。
この基準に合うために、多大な努力が最近、ホスホチオエート、メチルホスホ
ネート、ホスホアミデート、ホスホトリエステル(Koziolkiewicz
and Wilk,in Protocols for Oligonucl
eotides and Analogs Vol.20:Protocols
for Oligonucleotides and Analogs,pp
.207‐224,supra,and references cited
therein)、及び多くの他の非燐酸ヌクレオシド間結合を含む、オリゴヌ
クレオチドの構造修飾(Uhlmann and Peyman,Chem.R
ev.90,543‐584(1990)及びそ引用文献;Methods i
n Molecular Biology Vol.20:Protocols
for Oligonucleotides及びAnalogs(Agraw
al,S.,Humana Press,New Jersey,1993)及
び、その引用文献;Antisense Research and Appl
ications(Crooke,S.T.及びLebleu,B.,E
ds.,CRC Press,Ann Arbor1993)及びその引用文献
)において行われた。
Miller等、Biochem.21、5468(1982)は内部エチル
ホスホトリエステル結合を有する10量体の両方の異性体を開示した。10量体
の3‘末端にポリアデニル酸末端を付加後、エチルトリエステル基がE.col
i DNAポリメラーゼIにより重合を阻害したことが分かった。
Stec等、Tetrahedron Lett.26、2191(1985
)はイソプロピルホスホロエチオエートトリエステル基で結合した二量体を開示
した。これらの二量体は3’‐O‐イソプロピルホスホモルホリダイト中間体を
経て合成された。
Hau等,Tetrahedron Lett.32、2497(1991)
は対応するネオペンチルホスホロチオエートトリエステル二量体を生じるために
ピリジン中で元素硫黄(S8)を用いるO‐ネオペンチル亜燐酸エステルのチオ
ール化を開示する。これら二量体の4種はついでホスホジエステル結合を経て、
交代するホスホジエステル及びネオペンチルホスホロチオエートトリエステル結
合を有する3’‐アタリジンキャップ形成8量体を生じるために結合された。
Letsinger等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA86
,6553(1989)は、一個の3’‐末端コレステリルホスホロチオエート
トリエ
ステルヌクレオシド間結合を有するオリゴヌクレオシドを開示した。彼らは細胞
融合生成及びウイルス蛋白質p17、p24、並びにMOLT‐3細胞中のHI
V Iの逆転写の発現の阻害を観察した。最良の結果が20量体で発見されたが
、10量体及びヘプタヌクレオチドも活性であった。これらの結果は、10量体
の活性が特定の配列に関連しないという観察と結びついて、アンチセンス以外の
機構が働いていることを暗示した。
Letsinger等,Nucleic Acids Res.14,348
7(1986)は、C2〜C4トリクロロアルキル部分をもつO‐ホスホトリエ
ステル及びホスホルアミデートヌクレオチド間結合とのヌクレオチド二量体及び
三量体を合成した。彼らはこれらの二量体及び三量体が比較的安定に標的ポリヌ
クレオチドに結合することを発見した。
オリゴヌクレオチドホスホロチオエートの酵素分解は主として3’末端からで
ある。この問題を巡る努力では、オリゴヌクレオチドホスホロチオエート3’末
端での種々の修飾が行われた。Koziolkiewicz 等,supra;
Temsamani 等,Antisense Res.Dev.3,277(
1993);Mackelar,等,Nucleic Acids Res.2
0,3411(1992);and Tang 等,Nucleic Acid
s Res.21。2729(1993)。
先人は標的核酸への混成化に対する有効性を増加するオリゴヌクレオチドを開
発することに継続的関心を示した。このようなオリゴヌクレオチドは強い細胞摂
取、標的に結合したときの高い安定性、及びヌクレアーゼ攻撃への高い耐性を示
す。
発明の要約
本発明は細胞摂取の増加、標的核酸に結合したときの高い安定性、及びヌクレ
アーゼ攻撃への高い耐性を有する修飾アンチセンスオリゴヌクレオチドの新規な
種類からなる。これらの新規なアンチセンスオリゴヌクレオチドは一個から十個
のチオノトリエステルホスホロチオエートヌクレオチド間結合を有することで特
徴づけられる。これらのヌクレオチド間結合は次の構造を有し:
ここでRは、直鎖又は分岐鎖アルキル基、コレステリル誘導体、又はアダマンチ
ル誘導体のような大きい親油性部分である。一個又はそれ以上のこれらの種類の
結合を有するオリゴヌクレオチドはT4ポリメラーゼ及びDNAポリメラーゼI
による分解への耐性の増加を示す。それらはまたオリゴヌクレオチドホスホロチ
オエートと比較して、標的核酸に対合すると融点の増加を示す。
本発明のオリゴヌクレオチドはin vitro及びin vivoの両方で
核酸発現の抑制に有用である。本オリゴヌクレオチドのin vitro用途の
中には、研究下の蛋白質を符号化する遺伝子の発現を調節することにより、特定
の蛋白質が生物的過程で演じる役割の決定gがある。現在知られた最も生物化学
的な経路の解明はin vitroの欠失突然変異体の分離及び研究により達成
された。しかし、欠失突然変異体の研究は困難である。本請求のオリゴヌクレオ
チドは、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて遺伝子発現を調節することは
、欠失突然変異接近を用いるよりもはるかに労力が少ないので、魅力的な代替案
を提供する。このようにして、本発明のオリゴヌクレオチドは研究道具として有
用である。
本発明のオリゴヌクレオチドはin vivo用途に対しても同様に適してい
る。オリゴヌクレオチド‐標的対合複合体の安定性の増加、ヌクレアーゼ攻撃へ
の耐性の増加、及び細胞摂取への感受性の増加は本発明のオリゴヌクレオチドを
、ウイルス性及び細菌性物質を含む、病原体によって生じた広い種類の疾病によ
る感染を治療するために理想的である。in vivo用途に設計されると、本
開示ヌクレオチドは、その配列が病原体の核酸(標的核酸)の領域に十分に相補
的で、共に細胞内条件下で標的核酸への対合及びその発現の抑制を生じる少なく
とも一つの領域を有する。
その遺伝子調節の有効性のために、本請求のオリゴヌクレオチドは遺伝子の発
現不足又は発現過剰を生じる遺伝的異常性から起こる疾病を治療するためにも有
用である。異常遺伝子が発現過剰である疾病に対しては、例えば、本請求のオリ
ゴヌクレオチドは異常遺伝子を直接標的とする、又は代替として、異常遺伝子の
発現を促進する蛋白質を符号化する遺伝子を標的とするように設計される。逆に
、異常遺伝子が発現不足であると、異常遺伝子の発現を抑制する蛋白質を符号化
する遺伝子の発現を抑制するオリゴヌクレオチドを設計する。
要約すると、本請求のオリゴヌクレオチドは遺伝子発現を調節することを必要
とするいかなる場合にも本質的にin vitro及びin vivoの両方で
有用である。
本発明はまた発明のオリゴヌクレオチド及び病原体疾病並びに異常な遺伝子発
現から起こる他の異常状態を治療するためにオリゴヌクレオチドを使用するため
の方法からなる新規な合成物を提供する。
先行技術は本発明のある態様を要約するだけで、解釈されるべきではなく、何
らかの方法で発明を制限する意図ではない。この明細書で引用した全ての特許及
び他の出版物はこれによってそれら全部の引用で含まれる。
図の簡単な説明
図1はS‐トリエステルヌクレオチド間結合をもつオリゴヌクレオチドの製造
に有用なホスホラミダイト中間体を製造するための合成略図を示す。
図2はT4ポリメラーゼによる修飾S‐トリエステルホスホロチオエートオリ
ゴヌクレオチドの消化のオートラジオグラムを示す。
図3はDNAポリメラーゼIによるO‐エチルトリエステルホスホロチオエー
トの消化のオートラジオグラムを示す。
図4はT4ポリメラーゼによる通常のホスホロチオエート及びO‐エチルトリ
エステルホスホロチオエートオリゴヌクレオチドの消化のオートラジオグラムを
示す。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、とりわけ、先行技術アンチセンスオリゴヌクレオチドに比較して改
良された特性を有するアンチセンスオリゴヌクレオチドの新しい種類からなる。
本オリゴヌクレオチドは大きな親油性基を有すると、細胞摂取への感受性の増加
、エクソヌクレアーゼ分解への耐性の増加、及びオリゴヌクレオチドとその標的
の間に生成した対合錯体の安定性の増加を示す。これらの特性によりこれらのオ
リゴヌクレオチドを、in vitro及びin vivoの両方で遺伝子発現
を調節するために理想的にする。
発明によるオリゴヌクレオチドは長さで2個から100個
までのヌクレオチドのいずれでもよい。好ましい実施態様では、オリゴヌクレオ
チドは長さで13個から50個までのヌクレオチドであろう。さらに好ましい実
施態様では、オリゴヌクレオチドは長さで20個から35個までのヌクレオチド
であろう。
一つの実施態様では、本発明は次の構造を有するオリゴデオキシヌクレオチド
ホスホロチオエート(S‐トリエステルホスホロチオエート)ヌクレオチド間結
合を含む一個から10個までのチオノトリエステルを有するアンチセンスオリゴ
ヌクレオチドからなり:
ここでRは、遺伝子発現の調節においてオリゴヌクレオチドの有効性を減少する
ようにヌクレオチド間結合の寸法を実質的に変えない大きい親油性基である。好
ましい実施態様では、RはC2〜C22線状又は分岐鎖アルキル基、次の構造を有
するコレステリル誘導体:
ここでn=2〜12、次の構造を有するアダマンチル誘導体:
ここでn=2〜12、次の構造を有する1、2‐ジ‐O‐アルキル‐rac‐3
‐グリセリル誘導体:
ここでR1はCnH2n+1及びn=2〜12、又は次の構造を有するDL α -ト
コフェロール(ビタミンE)誘導体:
ここでn=0〜10である。
2個又はそれ以上のS‐トリエステルヌクレオチド間結合を有する発明によるオ
リゴヌクレオチドにおいて、異なる結合のR基は同じでも異なってもよい。
別の好ましい実施態様では、Rは1‐アダマンチル‐2‐エチル、1‐ヘキサ
デシル、及びコレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシルからなる基か
ら選ば
れる。
発明によるオリゴヌクレオチドは次の構造を有する前駆体を経て合成される:
ここでRは上記の通りであり、Bは適当に保護された(必要ならば)塩基、及び
XはH、F、ベンジロキシ、‐OCH2CH=CH2、又は線状若しくは分岐して
いるn=1〜5のCnH2n+1を有するアルコキシである。図1はこれらの中間体
を合成するための略図を示し、代表的プロトコルは以下の実施例に提供される。
この実施態様の一つの態様では、オリゴヌクレオチドは1個から10個までの
S‐トリエステルホスホロチオエートヌクレオチド間結合を有する。好ましい実
施態様では、オリゴヌクレオチドは3’若しくは5’末端結合で、又は3’及び
5’末端結合の両方でS‐トリエステルホスホロチオエートヌクレオチド間結合
を有する。発明のオリゴヌクレオチドが一個以上のS‐トリエステルを有すると
き、S‐トリエステル結合の全てが同じR置換基を有してもよく、それらが全て
異なってもよい。
オリゴヌクレオチドに含まれるべきS‐トリエステル結合の数及びR置換基の
同一性の決定では、技術者は親油性の増加が水溶液への溶解性の減少を生じるだ
ろうこと及び立体相互作用が立体配座を変え、対合に影響するかもしれないこと
を考える。
ここで開示された新しいヌクレオチド間結合によって、本発明のオリゴヌクレ
オチドはヌクレアーゼ耐性を示し、かさばった親油性基を有すると、対応するホ
スホロチオエートヌクレオチド間同族列と比較して実質的に細胞摂取の増加を示
すが、正常な厳密条件下で相補的標的核酸へ特異的に対合能力をまだ維持してい
る。5℃及びそれ以上の融点(Tm)の上昇はホスホロチオエート同族列の2.
5から3倍の細胞摂取の対応する増加と共に観察された。以下に示したように、
これらの大きい置換基が対合に干渉するという期待に反して、融点の上昇が大き
いR部分が存在するときでさえも融点の上昇が観察されることが分かった。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは有効性の増加を示す多くの追加の
特徴を含むように設計されてもよい。例えば、それらは「自己安定化」、すなわ
ち分子内対合を可能にするために第二の領域に十分に相補的な第一の領域を有し
、それによって核酸分解攻撃に敏感でないオリゴヌクレオチドを提供するように
設計されてもよい。このようなオリゴヌクレオチドはPCT Internat
ional Application Pu
blication No.WO94/01550に記載される。
択一的に、本開示オリゴヌクレオチドは、PCT International
Application Publication No.WO94/170
91に記載のように、「折返し三重螺旋形成」、すなわち、標的核酸に相補的な
第一領域及び第一領域及び標的核酸によって形成された二重螺旋とそれとの間の
Hoogsteen塩基対による三重螺旋形成を可能にする配列を有する第二領
域を有するように設計されてもよい。
発明によるオリゴヌクレオチドはin vitro及びin vivoの両方
の応用に有用である。in vitro応用では、遺伝子機能決定研究道具とし
て有用である。それらは特定の配列に相補的であるように合成できるので、本オ
リゴヌクレオチドは標的遺伝子の発現を選択的に阻害するために使用できる。本
オリゴヌクレオチドは魅力的で容易に使用される突然変異(例えば、欠失突然変
異)による遺伝子阻害の労力を要する方法への代替を提供する。これの重要性は
現在既知の全ての生物的経路の解明が欠失突然変異で決定されたことを実現する
と、評価される。
本発明のオリゴヌクレオチドはまた疾病又は特定の遺伝子の発現を含む生理的
状態に対する治療剤として有用である。疾病又は状態の治療に有用なオリゴヌク
レオチドは生理的条件下で結合すべき標的核酸に十分に相補的
なヌクレオチド配列を有する。ここで使用したように、用語「相補的」及び「十
分に相補的」は交換的に使用され、アンチセンスオリゴヌクレオチドの配列を記
述するために使用されると、オリゴヌクレオチド配列が、オリゴヌクレオチドが
関心のある条件(例えば、in vitro条件及び生理的条件)下で標的核酸
の発現を阻害するようなものであることを意味する。一般に、発明によるオリゴ
ヌクレオチドは生物的過程に本質的である核酸(例えば、遺伝子又はmRNA)
に相補的な配列を有する。以下に詳細に述べるように、このような過程は病原体
及び他の病因性感染物質の再生産及び代謝過程を含む。さもなければ、生物的過
程は、例えば、受胎調節を必要とする男性の精子形成及び女性の排卵のような、
その阻害を必要とする自然に生じるものでありうる。発明のオリゴヌクレオチド
はまた、その発現が生物の病的又は他の異常な状態を生じ、又は含まれる遺伝子
又は他の核酸に対して相補的でありうる。
遺伝子調節におけるそれらの有効性のために、本請求のオリゴヌクレオチドは
また遺伝子の発現不足又は過剰を生じる遺伝的異常から起こる疾病の治療に有用
である。異常遺伝子が過剰発現である疾病に対しては、例えば、本請求のオリゴ
ヌクレオチドは、直接異常遺伝子を標的とするために、又は択一的に、異常遺伝
子の発現を促進する蛋白質を符号化する遺伝子を標的とするために設計されても
よい。逆に、異常遺伝子が発現不足であると、
異常遺伝子の発現を抑制する蛋白質を符号化する遺伝子の発現を抑制するオリゴ
ヌクレオチドを設計してもよい。
多くの場合、標的核酸配列はウイルス核酸配列であろう。種々のウイルスを阻
害するアンチセンスオリゴヌクレアーゼの使用は良く知られ、Agrawal、
Tibtech10、152(1992)に概説された。有効なアンチセンスオ
リゴヌクレオチドに対合するウイルス核酸配列は、ヒト免疫不全ウイルス1型(
U.S.Patent No.4,806,463),単純疱疹ウイルス(U.
S.Patent No.4,689,320),インフルエンザウイルス(U
.S.Patent No.5,194,428),及びヒト乳頭腫ウイルス(
Storey 等,Nucleic Acids Res.19:4109‐4
114(1991))を含む、多くのウイルスに対して記述された。これらの核
酸配列のいずれかに対する配列対合はいかなる他のウイルスからの核酸配列に対
しても相補的なヌクレオチド配列が可能なように、使用できる。それに対して発
明によるアンチセンスオリゴヌクレオチドが合成できる、核酸配列の分かった追
加のウイルスは、限定されないが、口蹄疫ウイルス(Robertson 等,
J.Virology54,651(1985);Harris 等,J.Vi
rology36,659(1980)参照),黄熱病ウイルス(Rice 等
, Science229,726(1985)参照),VZウイルス(Dav
is
on and Scott,J.Gen.Virology67,2279(1
986)参照),キュウリウイルス(Richards 等,Virology
89,395(1978)参照),B型肝炎ウイルス(Raney and M
cLachlen,in Molecular Biology of Hep
atitis B Yirus(CRC Press,1991)参照),C型
肝炎ウイルス(Miller and Purcell,Proc.Natl.
Acad.Sci.USA87,2057(1990);Proc.Natl.
Acad.Sci.USA89,4942(1992);J.General
Virology74,661(1993)参照),及び呼吸シンチアルウイル
ス(Collins,in The Paramyxo Viruses,Ch
apter4,pp.103‐162(David W.Kingsbury、
Ed.、1991)参照)を含む。
択一的に、発明のオリゴヌクレオチドは病原体生物の核酸配列に相補的な核酸
配列を有する。多くの病原体生物の核酸配列は、マラリア生物、Plasmod
ium falciparum、及び多くの病原性細菌を含んで、記述された。
それに対する本オリゴヌクレオチドが合成できる既知の核酸配列を有する病原性
真核生物の例は、限定されないが、Trypanosoma brucei g
ambiense及びLeishmania
(Campell 等, Nature311, 350(1984)参照),
及びカンテツ(Zurita 等,Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA84、2340(1987)参照)を含む。抗真菌オリゴヌクレオチドは、
例えば、キチン合成酵素遺伝子からの核酸配列に相補的であるヌクレオチド配列
を有して合成でき、発明による抗細菌性オリゴヌクレオチドは、例えば、アラニ
ンラセマーゼを用いて合成できる。
さらに別の実施態様では、オリゴヌクレオチドは細胞遺伝子又は遺伝子転写、
異常発現又は疾病状態を生じる生成物に対して相補的なヌクレオチド配列を有す
る。若干のこのような細胞遺伝子の核酸配列は、プリオン蛋白質(Stahl
and Prusiner、FASEB J.5、2799(1991))、A
lzheimer病に関連するアミロイド様蛋白質(U.S.Patent N
o.5、015、570)、及びc‐myb、c‐myc、c‐abl並びにn
‐rasのような種々のよく知られた癌遺伝子及び癌原遺伝子を含んで記述され
た。
さらに、精子形成、精子運動性、卵への精子の結合又は精子生存能力に影響す
る他の段階において主として又は排他的に含まれる構造蛋白質又は酵素の合成を
阻害するオリゴヌクレオチドは男性の受胎調節として使用される。同様に、女性
の受胎調節は排卵、受精、着床において又はそれらの過程に含まれるホルモンの
生合成におい
て含まれる蛋白質又は酵素の生産を阻害するオリゴヌクレオチドであろう。高血
圧は酵素又はレニン/アンギオテンシン形に関連した酵素を変換するアンギオテ
ンシンの合成を抑制するオリゴヌクレオチドによって制御できる;血小板凝集は
心血管及び脳循環不全、梗塞、動脈硬化症、塞栓症及び血栓症における使用のた
めのトロンボキサンA2の合成に必要な酵素の合成の抑制により制御できる;動
脈壁へのコレステロールの沈着は脂肪アシル補酵素Aの合成の抑制により制御で
きる;動脈硬化症におけるコレステロールアシルトランスフェラーゼ;コリンホ
スホトランスフェラーゼの合成の阻害は低脂血症に有用であろう。本発明のオリ
ゴヌクレオチドが障害の悪性効果を減少又は除去するために使用できる多くの神
経障害がある。例えば、モノアミンオキシダーゼの合成の抑制はParkins
on病に使用できる;カテコールO‐メチルトランスフェラーゼの抑制は鬱病の
治療に使用できる;及びインドールN‐メチルトランスフェラーゼの抑制は精神
分裂病の治療に使用できる。アラキドン酸カスケード(プロスタグランジン及び
ロイコトリエンに導く)における選択した酵素の抑制は血小板凝集、アレルギー
、炎症、疼痛、及び喘息の制御に有用であろう。種々の抗癌剤への耐性の進展に
対応し、化学療法における主要な障害である、多剤耐性(mdr)遺伝子により
発現した蛋白質の抑制は癌の治療において有益であることを証明するだろう。こ
れらの遺伝子のいずれかからの
核酸配列に相補的なヌクレオチド配列は、何らかのたの細胞遺伝子又は遺伝子転
写、疾病状態を生じる異常発現又は生産に相補的なオリゴヌクレオチド配列が可
能なように、発明によるオリゴヌクレオチドに対して使用できる。
植物細胞における遺伝子発現のアンチセンス制御はU.S.Patent N
o.5、107、065に記述された。
オリゴヌクレオチドのヌクレオチド配列は本質的にいかなる遺伝子ともWat
oson‐Crick塩基対を形成して適応できるので、発明のオリゴヌクレオ
チドの治療スペクトルは非常に幅広いはずである。ある種の疾病は特に関心があ
る。例えば、種々のウイルス病は、AIDS、ARC、口腔又は生殖器ヘルペス
、乳頭腫疣、インフルエンザ、口蹄疫、黄熱病、水痘、帯状疱疹、HTLV白血
病及び肝炎を含んで、一個又はそれ以上のS‐トリエステルホスホロチオエート
ヌクレオチド間結合を有するオリゴヌクレオチドで治療される。発明によるオリ
ゴヌクレオチドで治療可能な真菌病の中では、カンジダ症、ヒストプラスマ症、
クリプトコッカス症、分芽菌症、アスペルギルス症、スポロトリウム症、Chr
omomycosis、Dematophytosis、及びCoccidio
idomycosisがある。方法はリケッチャ病(例えば、発疹チフス、Ro
cky Mountain Spotted Fever)、及
びトラコーマ病原体又はリンパ肉芽腫によって生じる性行為感染症を治療するた
めにも使用される。種々の寄生虫症はアメーバ症、Chegas病、トキソプラ
ズマ症、Pneumocystosis、Gyardiasis、Crypto
sporidiosis、トリコモナス症、及びカリニ肺炎を含んで、本発明の
オリゴヌクレオチドで治療できる。また回虫症、糸状虫症、旋毛虫症、住血吸虫
症及び線虫及び条虫感染症のような虫(寄生虫病)も含む。マラリアは、P.f
alciparum、P.vivax、P.orale、又はP.malari
aeで生じるか否かに関わらず、本発明のオリゴヌクレオチドで治療できる。上
記で確認した感染症は、これらの疾病に対する感染物質が既知なので、全て一個
又はそれ以上のS‐トリエステルホスホロチオエート結合を有するオリゴヌクレ
オチドで治療でき、このようにして、本発明によるオリゴヌクレオチドは、本質
的遺伝子のような、感染物質の伝播に対する本質的核酸配列である核酸配列に対
合するヌクレオチド配列を有して合成できる。ここで用いたように、本質的遺伝
子又は核酸は生物的過程に必要であり、それなしでは生物的過程は生じないもの
である。
次の実施例は、図解的目的だけで提供され、いかなる方法でも発明を制限する
ように、意図されず、それらは解釈されるべきではない。
実施例
別に示さない場合、次は以下に示した実施例のそれぞれに適用できる。無水ア
セトニトリル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、エチルアルコール、2‐
プロパノール、ペンタン、トリエチルアミン、1‐ヘキサデカノール、テトラゾ
ール、クロロ蟻酸コレステリル、6‐アミノ‐1‐ヘキサノール、ビス(ジイソ
プロピルアミノ)クロロホスフィン及び1‐アダマンタンエタノールはAldr
ich(Milwaukee、WI)から購入した。ヘキサン、酢酸エチル、及
びメタノールはJ.T.Baker Inc.(Phillipsburg、N
.J.)から購入した。5’‐DMT‐デオキシアデノシン(tBA)シアノエ
チルホスホルアミダイト、5’‐DMT‐デオキシシチジン(tBA)シアノエ
チルホスホルアミダイト、5’‐DMT‐デオキシグアノシン(tBA)シアノ
エチルホスホルアミダイト、5’DMT‐チミジンシアノエチルホスホルアミダ
イト、Cap A、Cap B、活性化剤及びC‐18SEP‐PAKカートリ
ッジはMillipore(Bedford、MA)から購入した。Beauc
age試薬(3H‐1、2‐ベンゾジチオール‐3‐オン‐1、1‐ジオキシド
)はR.I.Chemical(Orange、CA)から購入した。フルオレ
セイン‐ONホスホルアミダイトはCLONTECH Laboratorie
s、Inc.(Palo Alto、CA)から購入した。PACEに使用した
試薬(Sequagel配列シ
ステム;濃縮物、希釈物及び緩衝液)はNational Diagnosti
cs(Atlanta、GA)から購入した。31P NMRスペクトル(121
.65Mhz)はVarian(Palo Alto、CA)UNITY300
(化学シフトは85%H3PO4に対して補正された)で記録された。熱的融解デ
ータはGBC920UV‐Vis分光光度計(Dandenong、Victo
ria3175、Australia)から収集した。オリゴヌクレオチド合成
は8909ExpediteDNA合成器(Millipore)で行われた。
PAGEはS2型配列ゲル電気泳動装置(LIFE TECHNOLOGY、G
aithersburg、MD)及びEC600‐90電源(E‐CAPPAR
ATUSCORPORATION、St.Petersburg、FL)を用い
て行われた。蛍光は分光蛍光計(PTI Technology、South
Brunswick、N.J.)で測定された。UV吸収はUV‐160AUV
分光光度計(SHIMADZU、Clumbia、MD)で測定された。フロー
サイトメトリーデータはEpicsXL(Coulter、Hialeah、F
L)で得られた。分取HPLCはDYNAMX Model UV‐C吸収検出
器(Dynamax Instrument Co.、Woburn、MA)付
きWaters(Milford、MA)650E HPLCシステムで行われ
た。フラッシュカラムクロマトグラフィー
はシリカゲル60 F254(Merck、Gibbstown、N.J.)及びシ
リカゲル60 F254のt.l.c.を用いて行われた。生成物は264nmにお
ける紫外吸収又は5%硫酸中の5%(NH4)6Mo7O24及び0.2%Ce(S
O4)2(酸化性化合物では暗青色)のいずれかを用いるt.l.c.上で可視化
された。
実施例1
コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキサノールの合成
クロロ蟻酸コレステリルのCH2Cl2(60ml)溶液は、撹拌した6‐アミ
ノ‐1‐ヘキサノール(2.40g、20.5mmol)及びトリエチルアミン
(3.6ml、2.6g、25.6mmol)のCH2Cl2(60ml)溶液に
、0℃で滴下された。混合物は室温で一夜撹拌された。反応混合物は生じた塩を
取り除くためにろ過された。ついで100mlのCH2Cl2が混合物に加えられ
た。溶液はNaHCO3及びNaClの飽和溶液で洗浄され、無水Na2SO4上
で乾燥され、ろ過された。溶媒は減圧下で除去され、淡黄色固体粗生成物を得た
。この粗生成物はフラッシュシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:CH2C
l2/CH3OH98:2)で精製され、白色固体として、コレステリル‐3‐カ
ルボキシアミノ‐6‐ヘキサノールを得た;TLC Rf 0.23(CH2Cl2
/CH3OH 95:5)。
実施例2
N、N、N’、N’‐テトライソプロピル‐O‐エチル‐ホスホロジアミダイト
の合成
無水エタノール(1.1ml、0.86g、18.7mmol)THF(4m
l)溶液が、ビス(ジイソプロピルアミノ)クロロホスフィン(5.0g、18
.7mmol)及びトリエチルアミン(3.92ml、2.84g、28.1m
mol)の撹拌したTHF(19ml)溶液に0℃で滴下された。室温で1時間
撹拌後、反応混合物はろ過され、ろ液は濃縮されて油を得た。油は無水ペンタン
の15mlに溶解され、ろ過された。溶媒は減圧下で除去された。混合物は再び
15mlの無水ペンタンに溶解され、残存する沈澱を除去するためにろ過された
。溶媒は減圧下で蒸発され、無色の油(4.83g、93.3%収率)としてO
‐エチル‐ホスホルジアミダイトを得た;31P NMR(CDCl3)δ137.
79。
実施例3
N、N、N’、N’‐テトライソプロピル‐O‐イソプロピル‐ホスホルジアミ
ダイトの合成
実施例2で示したと同様に、O‐イソプロピル‐ホスホルジアミダイトは、ビ
ス(ジイソプロピルアミノ)クロロホスフィン(5.0g、18.7mmol)
、トリエチルアミン(3.92ml、2.84g、28.1m
mol)、無水2‐プロパノール(1.43ml、1.13g、18.74mm
ol)及びTHF(23ml)を用いて、無色油(4.00g、73.4%収率
)として得た;31P NMR(CDCl3)δ126.95。
実施例4
N、N、N’、N’‐テトライソプロピル‐O‐(1‐アダマンチル‐2‐エチ
ル)‐ホスホルジアミダイトの合成
実施例2で示したのと同様に、O‐(1‐アダマンチル‐2‐エチル)‐ホス
ホルジアミダイトが、ビス(ジイソプロピルアミノ)クロロホスフィン(5.0
g、18.7mmol)、トリエチルアミン(3.92ml、2.84g、28
.1mmol)、1‐アダマンタンエタノール(3.38g、18.74mmo
l)及びTHF(31ml)を用いて白色固体(6.60g、86.3%収率)
として得られた;31P NMR(CDCl3)δ136.68。
実施例5
N、N、N’、N’‐テトライソプロピル‐O‐(コレステリル‐3‐カルボキ
シアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホスホルジアミダイトの合成
実施例2で示したのと同様に、O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐
6‐ヘキシル)‐ホスホルジア
ミダイトが、ビス(ジイソプロピルアミノ)クロロホスフィン(1.56g、5
.84mmol)、トリエチルアミン(1.22ml、0.89g、8.76m
mol)、コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキサノール(3.10
g、5.84mmol)及びTHF(3.6ml)を用いて無色粘凋な油(4.
38g、98.4%収率)として得られた;31P NMR(CDCl3)δ136
、17。
実施例6
N、N、N’、N’‐テトライソプロピル‐O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホスホ
ルジアミダイトの合成
実施例2で示したと同様に、O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホスホルジアミダイ
トが、ビス(ジイソプロピルアミノ)クロロホスフィン(5.0g、18.74
mmol)、トリエチルアミン(3.92ml、2.84g、28.1mmol
)、1‐ヘキサデカノール(3.38g、18.74mmol)及びTHF(2
9ml)を用いて無色油(7.82g、88.1%収率)として得られた;31P
NMR(CDCl3)δ136.28。
実施例7
5’‐ジメトキシトリチル‐2’‐デオキシチミジン‐N、N‐O‐エチルホス
ホルアミダイト(5’‐DMT‐dT‐O‐エチル‐ホスホルアミダイト)の合
成
O‐エチル‐ホスホルジアミダイト(1.02g、3.67mmol)がCH2
Cl2(5.0ml)中の5’‐DMT‐T(1.0g、1.84mmol)の
撹拌したけん濁液に窒素下で一回量で加えられた。アセトニトリル(4.7ml
)中のテトラゾール(0.129g、1.84mmol)の溶液に滴下して、混
合物を生成した。混合物は室温で5時間撹拌された後、溶媒は減圧下で除去され
、泡状固体を得た。粗生成物はフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶離液:
CH2Cl2/EtOAc/Et3N70:20:10)で精製され、−78℃で
ヘキサンから沈澱し、白色泡(0.62g、47.0%収率)として5’‐DM
T‐dT‐O‐エチル‐ホスホルアミダイトを得た;TLC Rf0.66(CH2
Cl2/EtOAc/NEt3 45:45:10);31P NMR(CDCl3
)δ157.73、158.52。
実施例8
(5’‐ジメトキシトリチル‐N’‐(4‐tert‐ブチルフェノキシ)アセ
チル‐2’‐デオキシシチジン‐N、N‐ジイソプロピル‐O‐エチル‐ホスホ
ルアミダイト(5’‐DMT‐dCtBA‐O‐エチル‐ホスホルアミダイト)の
合成
CH2Cl2(9.7ml)中のO‐エチル‐ホスホルジアミダイト(1.71
g、4.64mmol)が、CH2Cl2(11.3ml)中の5’‐DMT‐d
CtBA
(2.25g、3.08mmol)の撹拌した淡黄色けん濁液に窒素下で加えら
れた。アセトニトリル(9.7ml)中のテトラゾール(0.216g、3.0
8mmol)の溶液が生じる混合物に滴下された。混合物は室温で5時間撹拌さ
れた後、溶媒は減圧下で除去され、泡状固体を得た。粗生成物はフラッシュカラ
ムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/EtOAc/Et3N70:20:
10)で精製され、−78℃でヘキサンから沈澱されて白色泡(1.63g、5
8.5%収率)として5’‐DMT‐dCtBA‐O‐エチル‐ホスホルアミダイ
トを得た;TLC Rf 0.80(CH2Cl2/EtOAc/NEt3=45:
45:10);31P NMR(CDCl3)δ158.20、159.08。
実施例9
5’‐ジメトキシトリチル‐2’‐デオキシチミジン‐N、N‐ジイソプロピ
ル‐O‐イソプロピル‐ホスホルアミダイト(5’‐DMT‐dT‐O‐イソプ
ロピルホスホルアミダイト)の合成
CH2Cl2(2.0ml)中のO‐イソプロピル‐ホスホルジアミダイト(0
.80g、2.8mmol)が、CH2Cl2(5.0ml)中の5’‐DMT‐
T(1.0g、1.9mmol)の撹拌したけん濁液に窒素下で加えられた。ア
セトニトリル(5.7ml)中のテトラゾール(0.129g、1.84mmo
l)の溶液が生
じた混合物に加えられた。混合物は室温で5時間撹拌された後、溶媒は減圧下で
除去され、泡状固体を得た。粗生成物はフラッシュカラムクロマトグラフィー(
溶離液:CH2Cl2/EtOAc/Et3N 70:20:10)で精製され、−7
8℃でヘキサンから沈澱して白色泡(0.66g、48.7%収率)として5’
‐DMT‐dT‐O‐イソプロピル‐ホスホルアミダイトを得た;31P NMR
(CDCl3)δ156.63、157.14。
実施例10
5’‐ジメトキシトリイル‐N’‐(4‐tert‐ブチルフェノキシ)アセチ
ル‐2’‐デオキシシチジン‐N、N‐ジイソプロピル‐O‐イソプロピル‐ホ
スホルアミダイト(5’‐DMT‐dCtBA‐O‐イソプロピルホスホルアミダ
イト)の合成
O‐イソプロピル‐ホスホルジアミダイト(0.60g、2.06mmol)
のCH2Cl2(2.0ml)溶液が、窒素下で5’‐DMT‐dCtBA(1.0
g、1.37mmol)のCH2Cl2(5.0ml)溶液の撹拌した淡黄色けん
濁液に、加えられた。生じた混合物に、テトラゾール(0.096g、1.37
mmol)のアセトニトリル(4.3ml)溶液が滴下された。混合物は室温で
5時間撹拌された後、溶媒は減圧下で除去され、泡状の固体を得た。粗生成物は
フラッシュカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/EtOAc/Et3
N70:20:10)で精製され、−78℃でヘキサンから沈澱し、白色泡(
0.84g、67.1%収率)として5’‐DMT‐dCtBA‐O‐イソプロピ
ル‐ホスホルアミダイトを得た;TLCRf0.75(CH2Cl2/EtOAc
/Et3N45:45:10);31P NMR(CDCl3)δ157.24、1
57.56。
実施例11
5’‐ジメトキシトリイル‐2’‐デオキシチミジン‐N、N‐ジイソプロピル
‐O‐(1‐アダマンチル‐2‐エチル)‐ホスホルアミダイト(5’‐DMT
‐dT‐O‐1‐アダマンチル‐2‐エチル‐ホスホルアミダイト)の合成
O‐(1‐アダマンチル‐2‐エチル)‐ホスホルジアミダイト(1.14g
、2.76mmol)のCH2Cl2(5.7ml)溶液が、5’‐DMT‐dT
(1.0g、1.8mmol)のCH2Cl2(5.0ml)溶液の撹拌したけん
濁液に窒素下で加えられた。テトラゾール(0.129g、1.84mmol)
のアセトニトリル(5.7ml)溶液が、生じた混合物に滴下された。混合物は
室温で5時間撹拌された後、溶媒は減圧下で除去され、泡状の固体を得た。粗生
成物はフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/EtOAc
/Et3N 70:20:10)で精製され、−78℃でヘキサンから沈澱され、
白色の泡(0.86g、54.
7%収率)として5’‐DMT‐dT‐O‐(1‐アダマンチル‐2‐エチル)
‐ホスホルアミダイトを得た;TLC Rf 0.65(CH2Cl2/EtOAc
/NEt345:45:10);31P NMR(CDCl3)δ157.93、1
58.31。
実施例12
5’‐ジメトキシトリチル‐N’‐(4‐tert‐ブチルフェノキシ)アセチ
ル‐2’‐デオキシシチジン‐N、N‐ジイソプロピル‐O‐(1‐アダマンチ
ル‐2‐エチル)‐ホスホルアミダイト(5’‐DMT‐dCtBA‐O‐(1‐
アダマンチル‐2‐エチル)‐ホスホルアミダイトの合成
O‐(1‐アダマンチル‐2‐エチル)‐ホスホルジアミダイト(0.85g
、2.96mmol)のCH2Cl2(4.3ml)溶液が、5’‐DMT‐dCtBA
(1.0g、1.4mmol)のCH2Cl2(5.0ml)の溶液の撹拌さ
れた淡黄色けん濁液に窒素下で加えられた。テトラゾール(0.096g、1.
37mmol)のアセトニトリル(4.3ml)溶液が、生じた混合物に滴下さ
れた。混合物は室温で5時間撹拌された後、溶媒は減圧下で除去され、泡状の固
体を得た。粗生成物はフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2C
l2/EtOAc/Et3N70:20:10)で精製され、78℃でヘキサンか
ら沈澱し、白色泡(0.83g、5
8.6%収率)として5’‐DMT‐dCtBA‐O‐(1‐アダマンチル‐2‐
エチル)‐ホスホルアミダイトを得た;TLC Rf 0.63(CH2Cl2/E
tOAc/NEt345:45:10);31P NMR(CDCl3)δ158.
35、158.67。
実施例13
5’‐ジメトキシトリチル‐2’‐デオキシチミジン‐N、N‐ジイソプロピル
‐O‐(コレステリル‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホスホルアミダイ
ト(5‘‐DMT‐dT‐O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘ
キシル)‐ホスホルアミダイト)の合成
O−(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホスホルジア
ミダイト(2/1g、2.76mmol)のCH2Cl2(11.9ml)溶液が
、5’‐DMT‐T(1.0g、1.84mmol)のCH2Cl2(5.0ml
)溶液の撹拌されたけん濁液に窒素下で加えられた。テトラゾール(0.129
g、1.84mmol)のアセトニトリル(7.5ml)溶液が、生じた混合物
に滴下された。混合物は室温で5時間撹拌された後、溶媒は減圧下で除去され、
白色泡状固体を得た。粗生成物はフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶離液
:CH2Cl2/EtOAc/Et3N70:20:10)で精製され、白色泡(
2.11g、95.2%収率)と
して5’‐DMT‐dT‐O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘ
キシル)‐ホスホルアミダイトを得た;TLC Rf 0.60(CH2Cl2/E
tOAc/NEt345:45:10);31P NMR(CDCl3)δ158.
60、158.82。
実施例14
5’‐ジメトキシトリチル‐N’‐(4‐tert‐ブチルフェノキシ)‐アセ
チル‐2’‐デオキシシチジン‐N、N‐ジイソプロピル‐O‐(コレステリル
‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホスホルアミダイト(5’‐DMT
‐dCtBA‐O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホ
スホルアミダイトの合成
O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホスホルジア
ミダイト(2.35g、3.09mmol)のCH2Cl2(13.1ml)溶液
が、5’‐DMT‐dCtBA(1.5g、2.06mmol)のCH2Cl2(7
.5ml)溶液の撹拌した淡黄色けん濁液に、窒素下で加えられた。アセトニト
リル(8.4ml)中のテトラゾール(0.144g、2.06mmol)の溶
液が、生じた混合物に滴下された。混合物は室温で5時間撹拌された後、溶媒は
減圧下で除去され、泡状の固体を得た。粗生成物はフラッシュカラムクロマトグ
ラフィー(溶離液:CH2Cl2/EtOAc/Et3N
70:20:10)で精製され、白色泡(2.58g、90.4%収率)として
5’‐DMT‐dCtBA‐O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘ
キシル)‐ホスホルアミダイトを得た;TLCRf0.63(CH2Cl2/Et
OAc/NEt345:45:10);31P NMR(CDCl3)δ158.9
3、159.25。
実施例15
5’‐ジメトキシトリチル‐2’‐デオキシチミジン‐N、N‐ジイソプロピル
‐O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホスホルアミダイト(5‘‐DMT‐dT‐O‐
(1‐ヘキサデシル)‐ホスホルアミダイト)の合成
O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホスホロジアミダイト(1.31g、2.76m
mol)のCH2Cl2(5.7ml)溶液が、5’DMT‐T(1.0g、1.
84mmol)のCH2Cl2(5.0ml)溶液を撹拌したけん濁液に、窒素下
で加えられた。テトラゾール(0.129g、1.84mmol)のアセトニト
リル(5.7ml)溶液が、生じた混合物に滴下された。混合物は室温で5時間
撹拌された後、溶媒は減圧下で除去され、泡状の固体を得た。粗生成物はフラッ
シュカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/EtOAc/Et3N 7
0:20:10)で精製され、無色の粘凋な油(1.65g、98.0%収率)
として5’‐DMT‐dT‐O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホスホルアミダイト
を得た;TLC Rf 0.63(CH2Cl2/EtOAc/NEt345:45:
10);31P NMR(CDCl3)δ159.00、158.32。
実施例16
5’‐ジメトキシトリチル‐N’‐(4‐tert‐ブチルフェノキシ)‐アセ
チル‐2’‐デオキシシチジン‐N、N‐ジイソプロピル‐O‐(1‐ヘキサデ
シル)‐ホスホルアミダイト(5’‐DMT‐dCtBA‐O‐(1‐ヘキサデシ
ル)‐ホスホルアミダイトの合成
O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホスホルジアミダイト(0.97g、2.06m
mol)のCH2Cl2(4.3ml)溶液が、5’‐DMT‐dCtBA(1.0
g、1.37mmol)のCH2Cl2(5.0ml)溶液を撹拌した淡黄色けん
濁液に、窒素下で加えられた。テトラゾール(0.096g、1、37mmol
)のアセトニトリル(4.3ml)溶液が、生じた混合物に滴下された。混合物
は室温で5時間撹拌された後、溶媒は減圧で除去され、泡状の固体を得た。粗生
成物はフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/EtOAc
/Et3N 70:20:10)で精製され、淡黄色粘凋な油(1.41g、93
、5%収率)として5’‐DMT‐dCtBA‐O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホス
ホルアミダイトを得た;TLC Rf 0.62(CH2Cl2/EtOAc/NE
t3 45:45:10);31P NMR(C
DCl3)δ158.71、159.47。
実施例17
O‐アルキル‐ホスホルアミダイトの合成
メチル、エチル、トリフルオロエチル、イソプロピル、及びネオペンチル誘導
体を含む、多くのO‐アルキル‐ホスホルアミダイトの合成が報告された;Ko
ziolkiewicz and Wilk in Protocols fo
r Oligonucleotides and Analogs,supra
,pp.207‐224及びその引用例。同様な方法で、O‐アルキル‐ホスホ
ルジアミダイトがビス(ジイソプロピルアミノ)クロロホスフィンとアルコール
の反応で合成された。O‐アルキルホスホルアミダイトの精製では、生成物の可
能性のある分解を避けるために、かなり高温での真空蒸留のかわりに、対応する
ペンタン溶液の繰返しろ過を行った。生じたO‐アルキル‐ホスホルジアミダイ
トによるヌクレオシドのホスファイト化により良い優れた収率でO‐アルキル‐
ホスホルアミダイトを得た。O‐アルキル‐ホスホルアミダイトの合成は図1に
示す。
実施例18
S‐トリエステル‐ホスホロチオエート及びO‐トリエステル‐ホスホトリエス
テルオリゴヌクレオチドの合成
S‐トリエステル‐ホスホロチオエート及びO‐トリ
エステル‐ホスホジエステルオリゴヌクレオチドは、環外のアミン(dA、dC
、及びdG)の不安定なtert‐ブチルフェノキシアセチル(tBA)基で塩
基を保護した実施例17のホスホルアミダイトを用いて合成される。標準のベン
ゾイル及びイソブチリル保護を超えるtBA基の不安定性の増加は塩基の脱保護
の緩やかな条件の使用及び水酸化アンモニウム(室温、2時間)による固体支持
対からの放出を可能にするが、それはオリゴヌタレオチドを含むO‐エチルの合
成で決定的に重要である。オリゴヌクレオチドは逆相HPLC及び/又はPAG
Eで精製される。S‐トリエステル‐ホスホロチオエート化合物no.1.1の31
P NMRスペクトルはS‐トリエステル‐ホスホロチオエート及びS‐ホス
ホロチオエートヌクレオチド間結合の対応するピークがそれぞれ62及び53p
pmに現れることを示した。S‐トリエステルとホスホロチオエートの間の比率
は19.8:100.0(計算値は20:100)であった。O‐ホスホジエス
テル結合の含量は2.5%以下であることを示した。
実施例19
オリゴヌクレオチドの合成及び精製
非修飾又はトリエステル含有ホスホロチオエート及びホスホジエステルオリゴ
ヌクレオチドの全ては自動化合成器(Millipore 8909Exped
ite、
Bedford、MA)を使用して標準プロトコルに従って1μmol規模で合
成された。修飾ホスホルアミダイト、5‘‐DMT‐dT‐O‐エチル‐ホスホ
ルアミダイト、5’‐DMT‐dCtBA‐O‐エチル‐ホスホルアミダイト、5
‘‐DMT‐dT‐O‐イソプロピル‐ホスホルアミダイト、及び5’DMT‐
dCtBA‐O‐イソプロピル‐ホスホルアミダイトは50mg/mlの濃度で乾
燥アセトニトリルに溶解し、他のもの、5’‐DMT‐dT‐O‐(1‐アダマ
ンチル‐2‐エチル)ホスホルアミダイト、5’‐DMT‐dCtAB‐アダマン
チル‐2‐エチル)‐ホスホルアミダイト、5’‐DMT‐dT‐O‐(コレス
テリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル)‐ホスホルアミダイト、5’‐
DMT‐dCtBA‐O‐(コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル
)‐ホスホルアミダイト、5’‐DMT‐dT‐O‐(1‐ヘキサデシル)‐ホ
スホルアミダイト、及び5’‐DMT‐dCtBA‐O‐(1‐ヘキサデシル)‐
ホスホルアミダイトはジクロロメタンに溶解され、最終濃度が50mg/mlに
なるまでアセトニトリル‐ジクロロメタンをアセトニトリルで希釈する(1:1
)。ホスホロチオエートオリゴヌクレオチドでは、ヨード酸か段階が3H‐1、
2−ベンゾジチオール‐3‐オン‐1、1‐ジオキシド(Beaucage試薬
)による硫化で置き換えられる。Iyer 等、J.Org.Chem.55。
4693(1990)。室温で塩化アンモ
ニウムによる2時間の処理はオリゴマを支持対体から切断し、ヌクレオチド塩基
を脱保護するために行われた。オリゴヌクレオチドは逆相HPLC及び/又はP
AGEで精製され、C‐18SEP‐PAKカートリッジを用いて脱塩された。
オリゴヌクレオチドのフルオレセイン標識化
フルオレセインはFLUORESCEIN‐ONTMホスホルアミダイトを用い
る自動化DNA合成器又は手動法のいずれかでオリゴヌクレオチドの5’末端に
複合された。フルオレセイン標識化の有効性は分光蛍光計(励起488nm、発
光520nm)を用いて決定された。
実施例20
トリエステル含有オリゴヌクレオチドのエキソヌクレアーゼ抵抗性
3’エクソヌクレアーゼ分解への感受性はT4 DNAポリメラーゼ及び/又
はDNAポリメラーゼIによる消化で測定された。試験したオリゴヌクレオチド
は表1に記載される。
T4 DNAポリメラーゼの抵抗性を研究するために、5’‐32P標識オリゴ
ヌクレオチド(45pmole)は30μlの緩衝液(50mM Tris、p
H8.0、MgCl2、5mM DTT、0.05%BSA)に溶解され、37℃
でT4DNAポリメラーゼ(7.5単位)と共に培養した。停止溶液(95%フ
ォルムアミド、10mMEDTA、0.05%ブロモフェノールブルー、0.0
5%キシレンシアノール)の6μlで阻害された、分割量(5μl)は0及び6
0分で取り出され、PAGE(8.3M尿素を含む20%ポリアクリルアミド)
で分析され、オートラジオグラフィーで追跡された。結果は図2に示す。
DNAポリメラーゼIの耐性を研究するために、5’‐32P標識オリゴヌクレ
オチド(30pmole)は20μlの緩衝液(50mM Tris、pH8.
0、MgCl2、5mM DTT、0.05%BSA)に溶解され、37℃でDN
AポリメラーゼI(5.0単位)と共に培養された。6μlの停止溶液(95%
ホルムアミド、10mM EDTA、0.05%ブロモフェノールブルー、0.
05%キシレンシアノール)で阻害された、分割量(5μl)が0、60、12
0、180及び240分で取り出され、PAGE(8.3M尿素を含む20%ポ
リアクリルアミド)で分析され、オートラジオグラフィーで追跡された。典型的
結果は図3に示される。
結果は修飾S‐トリエステル‐ホスホロチオエートが非修飾S‐ホスホロチオ
エートよりはるかに安定であることが明白に示された。図4他の修飾S‐トリエ
ステル‐ホスホロチオエート及びO‐トリエステル‐ホスホジエステルオリゴヌ
クレオチドのエキソヌクレアーゼ耐性もT4ポリメラーゼ(図2)を用いて研究
された。修飾S‐トリエステル‐ホスホロチオエートだけでなくO‐トリエステ
ル‐ホスホジエステルオリゴヌクレオチドもエキソヌクレアーゼ耐性を増加する
ことが分かる。S‐トリエステル‐ホスホロチオエートは細胞内でO‐トリエス
テル‐ホスホジエステルに変換するかもしれない(Wyrzykiewicz
and Cole、Nucleic Acids Res.22、2667(1
994)ので、これは重要で、O‐トリエステル‐ホスホジエステルの耐性増加
はin vivo作用の長期持続を提供する。
実施例21
融解温度(Tm)
融解温度は非修飾及び修飾オリゴヌクレオチドと相補的DNAの二重螺旋で決
定された。各オリゴヌクレオチド(0.2A260単位)及びその相補的DNAは
1ml緩衝液(10mM Na2HPO4、pH7.4、0.1M NaCl)中で
80℃に加熱して徐冷再対合され、ついで2℃/分の速度で40℃まで冷やされ
た。混合物はつ
いで1℃/分の速度で80℃まで再加熱され、A260は連続的に記録された。オ
リゴヌクレオチドに対して融解断面が得られた。
結果は表2に示される。親和性の変化は直接修飾に帰することができる。S‐
ホスホロチオエートの3‘末端及び/又は5’末端におけるトリエステル結合の
修飾はオリゴヌクレオチドの全負電荷を減少し、それは対合の強化が窺知される
。表2が示すように、修飾S‐トリエステル‐ホスホロチオエートのほとんど全
ては非修飾ホスホロチオエート(化合物no.1.0)と比較して高いTmを有
する。唯一の例外は4個のエチルトリエステル結合で3’及び5’の両方の末端
を修飾したキメラオリゴマ(化合物no.1.2)である。高いTmは修飾がヌ
クレオチド間結合の形状の変化を生じたことを示す。O‐トリエステル‐ホスホ
ジエステルの融解温度は対応するS‐トリエステル‐ホスホロチオエートのそれ
より約10度高く、それは非修飾オリゴヌクレオチドから得られた結果と一致す
る。Uhlmann and Peyman,supra;and Metho
ds in Molecular Biology20:Protocols
for Oligonucleotides and Analogs,sup
ra。
実施例22
細胞摂取
細胞培養:ヒトT細胞及び白血病細胞ラインH9が研究に使用された。それら
は10%胎児ウシ血清(ヌクレアーゼを不活性化するために30分間56℃まで
熱不活性化した)、2mMグルタミン、100μlストレプトマイシン、100
U/mlペニシリン及び6×10-5Mの2‐メルカプトエタノールで補強したR
PMI媒体中で空気培養器(37℃、5%CO2‐95%O2で加湿された)内で
培養された。
細胞摂取:試料中のフルオレセイン標識化及び非標識化オリゴヌクレオチドの
濃度は分光蛍光計及びUV分光測定で測定され、対応する非標識化オリゴヌクレ
オチドを加えて同じに調整された。オリゴヌクレオチド複合体(0.2OD/1
00μl)が細胞(5×106細胞/ml、0.5ml)に加えられ、培養にセ
ットされた。4時間の培養後、細胞倍結おう混合物の分割量は取り出され、洗浄
され、0.1%BSA及び0.1%アジ化ナトリウムで補強したHankの平衡
塩類溶液(HBSS)中にけん濁された。沃化プロピジウム(最終濃度10μ
l/ml)が死亡細胞から生存細胞を識別するために用いられた。5、000個
の生存細胞についてのフローサイトメトリーデータはEpicsXL(Coul
ter、Hialeah、FL)に関するリストモードで得られ、データは、前
方散乱対側方散乱及び沃化プロピジウム染色により生存細胞に関してゲート後に
EpicsXL(versionl.5ソフトウエア)で解析された。
結果は表3に示される。大きい親油性基(例えば、1‐アダマンチル‐2‐エ
チル、コレステリル‐3‐カルボキシアミノ‐6‐ヘキシル及び1‐ヘキサデシ
ル)で修飾されたS‐トリエステル‐ホスホロチオエートは強化された細胞摂取
を有する。
実施例23
さお棒培養におけるCMV遺伝子発現の阻害
一連の修飾CMVオリゴヌクレオチドが発明により合成された。これらのオリ
ゴヌクレオチドは表4に示される。
表4に示された配列、5’‐TGGGGCTTACCTTGCGAACA‐3
’(UL36ANTI)、はUL36/37のイントロン‐エキソン境界及び制
御方向オリゴヌクレオチド5’‐TGTTCGCAAGGTAAGCCCCA‐
3’に相補的で、それはUL36mRNAに相同である。これらのオリゴヌクレ
オチドはHCMVゲノム座標49、565から49、584に対応する。Smi
th and Pari、J.Virology69、1925(1995)。
さらに、2種の他の化合物が下記実験の制御に使用された:5’‐TCTGGG
TAATTACACGCAAGC‐3’、無関係、非特異的制御オリゴヌクレオ
チド、及び5’‐ACAAGCGTTCCATTCGGGGT‐3’、無意味制
御オリゴヌクレオチドで、逆順を除き、UL36ANTIと同じヌクレオチド配
列である。
ヒト包皮線維芽細胞(HFF)が処理に先立って24時間96ウエルミクロタ
イター板(Falcon、Franklin Lakes、N.J.)でウエル
当たり5、000細胞の密度で塗布された。細胞はCCM5媒体(Hyclon
e、Logan、Utah)中種々の指定濃度でアンチセンスオリゴヌクレオチ
ドと共に15
時間まで前処理された。成長媒体が対で取り除かれ、細胞はいかなる残存オリゴ
ヌクレオチドも取り除くためにDulbecco燐酸緩衝食塩水で三回洗浄され
た。細胞は37℃で1時間0.1の感染の多重性でHCMV株AD169(AT
CC VR‐538)と共に培養された。細胞は再び洗浄され、前培養で用いた
と同じ濃度でアンチセンスオリゴヌクレオチドの連続希釈を含む新鮮な成長媒体
に戻された。感染後(p.i.)5から6日で、細胞は固定され(100%エタ
ノール)、HCMV UL44遺伝子生成物(Advanced Biotec
hnology、Rivers Park、IL)に対し特異な一次抗体と反応
した。細胞はついでホースラディッシュペルオキシダーゼ標識(kerkgaa
rd and Perry、Gaithersburg、MD)二次抗体と共役
な抗マウス免疫グロブリンGと反応し、TMB基質と展開し、450nmの光学
密度がプレートリーダー(Ceres900、Biotek、Winooski
、VT)を用いて決定された。
これらのELISA実験はこれらの修飾オリゴヌクレオチドのあるものを、0
.08μMの低い濃度で使用すると、ほとんど完全にHCMV DNAの複製を
阻害することを示した。結果は表5に示される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Thionotriester-modified antisense oligodeoxynucleotide phosphorothio
Eat
Background of the Invention
Field of the invention
The present invention relates to modified oligonucleotides, methods for their synthesis, and gene expression.
To methods of their use for inhibiting.
Summary of related technologies
Antisense oligonucleotides and their modified cognates control gene expression.
To control (ZAMECNIK in Projects for Anti)
Sense Nucleic Acid Therapy for Cance
r and AIDS, pp. 1-6 (Wikstrom, E, Ed., Wil
eye Lis, N.M. Y. Agrawal, Trends i, 1991);
nBiotechnology 10, 152-158 (1992); Wicks
tom, Trends in Biotechnology 10, 281-28
6 (1992); Rapport et al., Proc. Natl. Acad. Sci
. USA 89, 8577-8580 (1992); (19
91)
Projects for Antisense Nucleic Acid
Therapy for Cancer and AIDS, pp. 145-
158, supra)) and HIV (Agrawal et al., Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 85, 7079-7083 (1988);
al et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 7790-77
94 (1989); Agrawal and Sar in Advanced Dr.
ug Delivery Reviews, pp. 251-270 (Julia
no, R .; J. , Ed. , Elsevier, Amsterdam 1991).
Agrawal and Tang, Antisense Res. Dev. 4,2
61-266 (1992); Liziewize et al., Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA 89, 11209-11213 (1992); and Liz.
iewidth, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90,386
0-3864 (1992)), influenza virus (Leiter et al., Pr.
oc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 3430-334 (1990)
)), Human papillomavirus (Vickers et al., Nucleic Acids).
Res. 19, 3359-3368 (1991)), and herpes simplex virus (
Gao et al., Antimicrob. Agents Chem. 34, 808-8
12 (1990)).
Was shown in tissue culture studies. Use antisense oligonucleotides as drugs
To be stable under biological and physiological conditions,
The ability to bind effectively and to be easily taken up by cells
Necessary for development.
Significant efforts have recently been made to meet this criterion,
Nates, phosphoamidates, phosphotriesters (Koziolkiewicz)
and Wilk, in Protocols for Oligonucl
eotides and Analogs Vol. 20: Protocols
for Oligonucleotides and Analogs, pp
. 207-224, supra, and references
the oligonucleotides, including those that are non-phosphate internucleoside linkages,
Structural modifications of nucleotides (Uhlmann and Peyman, Chem. R
ev. 90, 543-584 (1990) and references therein; Methods i.
n Molecular Biology Vol. 20: Protocols
for Oligonucleotides and Analogs (Agraw
al, S.M. , Humana Press, New Jersey, 1993) and
And references cited therein; Antisense Research and Appl
ications (Crooke, ST and Lebleu, B., E
ds. , CRC Press, Ann Arbor 1993) and references cited therein.
).
Miller et al., Biochem. 21, 5468 (1982) is internal ethyl
Both isomers of the decamer with phosphotriester linkages have been disclosed. 10 mer
After addition of a polyadenylic acid terminal to the 3'-terminal of E. col
It was found that polymerization was inhibited by iDNA polymerase I.
Stec et al., Tetrahedron Lett. 26, 2191 (1985)
) Discloses dimers linked by isopropyl phosphorothioate triester groups
did. These dimers form the 3'-O-isopropyl phosphomorpholidite intermediate
It was synthesized through.
Hau et al., Tetrahedron Lett. 32, 2497 (1991)
To form the corresponding neopentyl phosphorothioate triester dimer
Elemental sulfur in pyridine (S8) With O-neopentyl phosphite thiol
Disclosure. The four of these dimers then go through a phosphodiester bond,
Alternating phosphodiester and neopentyl phosphorothioate triester linkages.
Conjugated to yield a 3'-atalysine-capped octamer with union.
Letsinger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86
, 6553 (1989) discloses a single 3'-terminal cholesteryl phosphorothioate.
Trie
Oligonucleosides having interstereonucleoside linkages have been disclosed. They are cells
Fusion formation and viral proteins p17, p24 and HI in MOLT-3 cells
Inhibition of reverse transcription expression of VI was observed. The best results were found with the 20 mer
, 10-mers and heptanucleotides were also active. These results show that the 10-mer
Coupled with the observation that the activity of
It implied that the mechanism was working.
Letsinger et al., Nucleic Acids Res. 14,348
7 (1986) disclose an O-phosphotrie with a C2-C4 trichloroalkyl moiety.
Nucleotide dimers with ster and phosphoramidate internucleotide linkages and
The trimer was synthesized. They found that these dimers and trimers were relatively stable
Was found to bind to nucleotides.
Enzymatic degradation of oligonucleotide phosphorothioates is mainly from the 3 'end
is there. Efforts around this problem involved oligonucleotide phosphorothioate 3 '
Various modifications at the ends were made. Koziolkiewicz et al., Supra;
Temsamani et al., Antisense Res. Dev. 3,277 (
1993); Mackelar, et al., Nucleic Acids Res. 2
0, 3411 (1992); and Tang et al., Nucleic Acid.
s Res. 21. 2729 (1993).
Antecedents have developed oligonucleotides that increase their effectiveness for hybridization to target nucleic acids.
He showed continued interest in emitting. Such oligonucleotides have strong cellular uptake
High stability when bound to target, and high resistance to nuclease attack
You.
Summary of the Invention
The present invention provides increased cell uptake, higher stability when bound to target nucleic acids, and increased
A novel class of modified antisense oligonucleotides with high resistance to ase attack
Consist of types. One to ten of these novel antisense oligonucleotides
Has a thionotriester phosphorothioate internucleotide linkage.
Be signed. These internucleotide linkages have the following structure:
Here, R represents a linear or branched alkyl group, a cholesteryl derivative, or an adamanti.
Large lipophilic moieties such as thiol derivatives. One or more of these types
Oligonucleotides with linkages are T4 polymerase and DNA polymerase I
2 shows an increase in resistance to degradation by. They are also oligonucleotide phosphorothio
It shows an increase in melting point when paired with the target nucleic acid compared to oate.
The oligonucleotides of the present invention can be used both in vitro and in vivo.
Useful for suppressing nucleic acid expression. Use of this oligonucleotide in vitro
Some are identified by regulating the expression of the gene encoding the protein under study.
Of proteins play a role in biological processes. Most biochemistry known today
Elucidation of critical pathways achieved by isolating and studying deletion mutants in vitro
Was done. However, studying deletion mutants is difficult. The claimed oligonucleotide
Tide does not regulate gene expression using antisense oligonucleotides.
An attractive alternative, as it is much less labor than using the deletion mutation approach
I will provide a. Thus, the oligonucleotide of the present invention is useful as a research tool.
It is for.
The oligonucleotides of the invention are equally suitable for in vivo applications.
You. Increased stability of oligonucleotide-target pairing complex toward nuclease attack
Increased resistance to and uptake of cells of the present invention
A wide variety of diseases caused by pathogens, including viral and bacterial
Ideal for treating infected infections. Designed for in vivo applications,
The disclosed nucleotides are sufficiently complementary in sequence to the pathogen nucleic acid (target nucleic acid) region.
, Both causing pairing to the target nucleic acid and suppression of its expression under intracellular conditions
Both have one region.
Due to its gene regulation effectiveness, the oligonucleotides of the present invention are
It is also useful for treating diseases arising from genetic abnormalities that result in insufficiency or overexpression.
It is for. For diseases in which the abnormal gene is overexpressed, for example,
Gonucleotides directly target the abnormal gene, or alternatively,
It is designed to target genes that encode proteins that promote expression. vice versa
Encodes a protein that suppresses abnormal gene expression when the abnormal gene is under-expressed
Design an oligonucleotide that suppresses the expression of the gene to be expressed.
In summary, the claimed oligonucleotides need to regulate gene expression
In any case essentially both in vitro and in vivo
Useful.
The invention also relates to the oligonucleotides and pathogen diseases of the invention and to abnormal gene expression.
To use oligonucleotides to treat other abnormal conditions arising from the present
And a novel compound comprising the method of
The prior art merely summarizes certain aspects of the present invention and should not be construed as
It is not intended to limit the invention in any way. All patents and patents cited in this specification
And other publications are hereby incorporated by reference in their entirety.
Brief description of figures
Figure 1. Production of oligonucleotides with S-triester internucleotide linkage
1 shows a synthetic scheme for preparing a phosphoramidite intermediate useful in the present invention.
FIG. 2 shows a modified S-triester phosphorothioate oligonucleotide modified by T4 polymerase.
1 shows an autoradiogram of the digestion of a gonucleotide.
FIG. 3 shows O-ethyl triester phosphorothioate by DNA polymerase I.
3 shows an autoradiogram of the digestion of the stomach.
FIG. 4 shows normal phosphorothioate and O-ethyltrithioate by T4 polymerase.
Autoradiogram of digestion of the ester phosphorothioate oligonucleotide
Show.
Detailed Description of the Preferred Embodiment
The present invention provides, inter alia, modifications as compared to prior art antisense oligonucleotides.
It consists of a new class of antisense oligonucleotides with good properties.
Oligonucleotides with large lipophilic groups increase sensitivity to cell uptake
, Increased resistance to exonuclease degradation, and oligonucleotides and their targets
2 shows an increase in the stability of the paired complex formed during the process. These properties allow these
Ligonucleotides are used for gene expression both in vitro and in vivo.
Ideal to adjust.
2 to 100 oligonucleotides according to the invention in length
And any of the following nucleotides: In a preferred embodiment, the oligonucleotide is
Tides may be from 13 to 50 nucleotides in length. More favorable fruit
In embodiments, the oligonucleotide is 20 to 35 nucleotides in length.
Will.
In one embodiment, the present invention provides an oligodeoxynucleotide having the structure
Phosphorothioate (S-triester phosphorothioate) internucleotide linkage
Antisense oligos having 1 to 10 thionotriesters
Consists of nucleotides:
Where R reduces the effectiveness of the oligonucleotide in regulating gene expression
A large lipophilic group that does not substantially alter the size of the internucleotide linkages. Good
In a preferred embodiment, R is CTwo~ Ctwenty twoLinear or branched alkyl group, having the following structure
Cholesteryl derivatives:
Where n = 2 to 12, an adamantyl derivative having the following structure:
Where n = 2-12, 1,2-di-O-alkyl-rac-3 having the following structure
-Glyceryl derivative:
Where R1Is CnH2n + 1And DL α-g having the following structure:
Coferol (vitamin E) derivatives:
Here, n = 0 to 10.
An invention according to the invention having two or more S-triester internucleotide linkages.
In a lignonucleotide, the R groups of the different bonds may be the same or different.
In another preferred embodiment, R is 1-adamantyl-2-ethyl, 1-hexa
Groups consisting of decyl and cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexyl
Choose
It is.
An oligonucleotide according to the invention is synthesized via a precursor having the following structure:
Where R is as described above, B is a suitably protected base (if necessary), and
X is H, F, benzyloxy, -OCHTwoCH = CHTwo, Or linear or branched
Where n = 1-5 CnH2n + 1Is an alkoxy having Figure 1 shows these intermediates
1 shows a schematic diagram for synthesizing, and a representative protocol is provided in the Examples below.
In one aspect of this embodiment, the oligonucleotide comprises 1 to 10 oligonucleotides.
It has an S-triester phosphorothioate internucleotide linkage. Favorable fruit
In embodiments, the oligonucleotide is at the 3 'or 5' end linkage, or 3 'and
S-triester phosphorothioate internucleotide linkage at both 5 'end linkages
Having. When the oligonucleotide of the invention has one or more S-triesters
All of the S-triester linkages may have the same R substituent,
May be different.
The number of S-triester bonds to be included in the oligonucleotide and the number of R substituents
In the determination of identity, technicians found that increased lipophilicity resulted in reduced solubility in aqueous solutions.
That waxing and steric interactions change conformations and may affect pairing
think of.
The novel internucleotide linkages disclosed herein allow the oligonucleotides of the invention to
Otides are resistant to nucleases and have bulky lipophilic groups, which
Substantial increase in cellular uptake compared to inter-holothioate homologues
However, it still has the ability to specifically pair to a complementary target nucleic acid under normal stringent conditions.
You. 5 ° C and above melting point (Tm) Increases in the phosphorothioate homologue series 2.
A 5- to 3-fold increase in cell uptake was observed with a corresponding increase. As shown below,
Contrary to the expectation that these large substituents will interfere with pairing, the rise in melting point will be significant.
It was found that an increase in melting point was observed even when a strong R moiety was present.
The antisense oligonucleotides of the present invention have many additional
It may be designed to include features. For example, they are “self-stabilizing,”
Has a first region that is sufficiently complementary to the second region to allow intramolecular pairing
, Thereby providing oligonucleotides that are not susceptible to nucleolytic attack
May be designed. Such oligonucleotides are available from PCT Internet
ionical Application Pu
replication No. WO94 / 01550.
Alternatively, the oligonucleotides of the present disclosure may be PCT International
Application Publication No. WO94 / 170
91, “folded triple helix formation”, ie, complementary to the target nucleic acid,
Between the first region and the double helix formed by the first region and the target nucleic acid
Second region having a sequence that allows triple helix formation by Hoogsteen base pairs
It may be designed to have an area.
The oligonucleotides according to the invention can be used both in vitro and in vivo.
Useful for applications. In vitro application, it is used as a research tool for gene function determination.
And useful. Because they can be synthesized to be complementary to specific sequences,
Ligonucleotides can be used to selectively inhibit target gene expression. Book
Oligonucleotides are attractive and easily used mutations (eg, deletion mutations)
It provides an alternative to the labor intensive method of gene inhibition due to variability. The importance of this
Realize that elucidation of all currently known biological pathways has been determined by deletion mutations
Is evaluated.
Oligonucleotides of the invention may also be used for physiologically involved diseases or expression of specific genes.
Useful as a therapeutic for conditions. Oligonucles useful for treating diseases or conditions
Reotide is sufficiently complementary to the target nucleic acid to bind under physiological conditions
Have a unique nucleotide sequence. As used herein, the terms "complementary" and "ten
`` Complementary to minute '' is used interchangeably and describes the sequence of the antisense oligonucleotide.
When used to describe an oligonucleotide sequence
Under the conditions of interest (eg, in vitro and physiological conditions), the target nucleic acid
Means to inhibit the expression of Generally, oligos according to the invention
Nucleotides are nucleic acids that are essential to biological processes (eg, genes or mRNA)
Has a sequence complementary to As described in detail below, such a process is
And the reproductive and metabolic processes of other pathogenic infectious agents. Otherwise, biological
The process may be, for example, spermatogenesis in men requiring fertility control and ovulation in women,
It can be naturally occurring requiring its inhibition. Oligonucleotides of the invention
May also be genes whose expression causes or is involved in a pathological or other abnormal condition in an organism.
Or it may be complementary to other nucleic acids.
Due to their effectiveness in gene regulation, the claimed oligonucleotides
Also useful for treating diseases caused by genetic abnormalities that cause under-expression or over-expression of genes
It is. For diseases in which the abnormal gene is overexpressed, for example,
Nucleotides may be used to target the abnormal gene directly, or alternatively,
Designed to target genes that encode proteins that promote offspring expression
Good. Conversely, if the abnormal gene is under-expressed,
Oligos that suppress the expression of genes encoding proteins that suppress the expression of abnormal genes
Nucleotides may be designed.
In many cases, the target nucleic acid sequence will be a viral nucleic acid sequence. Blocks various viruses
The use of harmful antisense oligonucleases is well known and is described by Agrawal,
Tibtech 10, 152 (1992). Effective antisense
The viral nucleic acid sequence paired with the lignonucleotide is human immunodeficiency virus type 1 (
U. S. Patent No. 4,806,463), herpes simplex virus (U.
S. Patent No. 4,689,320), influenza virus (U
. S. Patent No. 5,194,428), and human papillomavirus (
Story et al., Nucleic Acids Res. 19: 4109-4
114 (1991)). These nuclei
A sequence pair for any of the acid sequences will match a nucleic acid sequence from any other virus.
Can be used so that complementary nucleotide sequences are possible. Depart from it
The addition of a nucleic acid sequence that allows the synthesis of antisense oligonucleotides
Additional viruses include, but are not limited to, foot-and-mouth disease virus (Robertson et al.,
J. Virology 54, 651 (1985); Harris et al. Vi
rotry 36, 659 (1980)), yellow fever virus (Rice et al.)
, Science 229, 726 (1985)), VZ virus (Dav
is
on and Scott, J.M. Gen. Virology 67, 2279 (1
986)), cucumber virus (Richards et al., Virology).
89, 395 (1978)), hepatitis B virus (Raney and M).
cLachlen, in Molecular Biology of Hep
atitis B Yirus (see CRC Press, 1991)), type C
Hepatitis virus (Miller and Purcell, Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 87, 2057 (1990); Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 89, 4942 (1992); General
Virology 74, 661 (1993)), and respiratory scintillation virus
(Collins, in The Paramyxo Viruses, Ch)
after4, pp. 103-162 (David W. Kingsbury,
Ed. , 1991)).
Alternatively, the oligonucleotide of the invention is a nucleic acid complementary to the nucleic acid sequence of the pathogenic organism.
Has an array. The nucleic acid sequences of many pathogen organisms are found in malaria organisms, Plasmod.
ium falciparum, and many pathogenic bacteria have been described.
Pathogenicity with a known nucleic acid sequence against which this oligonucleotide can be synthesized
Examples of eukaryotes include, but are not limited to, Trypanosoma bruceig
ambiance and Leishmania
(See Campell et al., Nature 311, 350 (1984)),
And Kantetsu (Zurita et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.
SA84, 2340 (1987)). Antifungal oligonucleotides
For example, a nucleotide sequence that is complementary to a nucleic acid sequence from a chitin synthase gene
The antibacterial oligonucleotide according to the invention is, for example,
It can be synthesized using a racemase.
In yet another embodiment, the oligonucleotide is a cellular gene or gene transcription,
Has a nucleotide sequence complementary to the product that results in abnormal expression or disease state
You. The nucleic acid sequence of some of these cellular genes is the prion protein (Stahl)
and Prusiner, FASEB J. et al. 5, 2799 (1991)), A
Amyloid-like protein associated with lzheimer's disease (U.S. Patent N
o. 5,015,570) and c-myb, c-myc, c-abl and n
-Including various well-known oncogenes and proto-oncogenes such as ras
Was.
In addition, it may affect spermatogenesis, sperm motility, sperm binding to eggs or sperm viability.
In other stages, the synthesis of structural proteins or enzymes that are mainly or exclusively included
Inhibiting oligonucleotides are used as male fertility controls. Similarly, women
Of fertility is regulated by the hormones involved in ovulation, fertilization, implantation, or in those processes.
Biosynthetic smell
Oligonucleotides that inhibit the production of proteins or enzymes contained therein. High blood
Pressure is an angiotease that converts enzymes or enzymes related to the renin / angiotensin form
Can be controlled by oligonucleotides that inhibit synthin synthesis;
Use in cardiovascular and cerebral circulatory insufficiency, infarction, arteriosclerosis, embolism and thrombosis
Can be controlled by inhibiting the synthesis of enzymes required for the synthesis of thromboxane A2;
Deposition of cholesterol on the vascular wall can be controlled by inhibiting the synthesis of fatty acyl coenzyme A
Cholesterol acyltransferase in arteriosclerosis;
Inhibition of the synthesis of sufotransferase may be useful for hypolipidemia. Orient of the present invention
Many gods that gonucleotides can use to reduce or eliminate the malignant effects of a disorder
I have a transitory disorder. For example, inhibition of monoamine oxidase synthesis is described by Parkins
can be used for on-disease; inhibition of catechol O-methyltransferase is
Can be used for treatment; and inhibition of indole N-methyltransferase is
Can be used to treat schizophrenia. Arachidonic acid cascade (prostaglandin and
Inhibition of selected enzymes in leukotrienes) can lead to platelet aggregation, allergy
, Inflammation, pain, and control of asthma. For development of resistance to various anticancer drugs
And the major obstacle in chemotherapy, the multidrug resistance (mdr) gene
Suppression of the expressed protein would prove beneficial in treating cancer. This
From any of these genes
A nucleotide sequence complementary to a nucleic acid sequence can be any cellular gene or gene transfer.
Oligonucleotide sequences complementary to transcription, aberrant expression or production resulting in disease state
As can be used for oligonucleotides according to the invention.
Antisense regulation of gene expression in plant cells is described in U.S. Pat. S. Patent N
o. 5, 107, 065.
The nucleotide sequence of the oligonucleotide is essentially the Wat
The oligonucleotides of the invention can be adapted to form oson-Crick base pairs.
The therapeutic spectrum of tides should be very broad. Certain diseases are of particular interest.
You. For example, various viral diseases include AIDS, ARC, oral or genital herpes.
, Papilloma warts, influenza, foot and mouth disease, yellow fever, chickenpox, shingles, HTLV leukemia
One or more S-triester phosphorothioates, including disease and hepatitis
Treated with an oligonucleotide having an internucleotide linkage. Ori according to the invention
Among the fungal diseases that can be treated with gonucleotides, candidiasis, histoplasmosis,
Cryptococcosis, Bacillus subtilis, Aspergillosis, Sporotorrosis, Chr
omomycosis, Dematophytosis, and Coccidio
Idomycosis. Methods include Rickett's disease (eg, typhus, Ro)
cky Mountain Spotted Fever)
To treat sexually transmitted diseases caused by trachoma and lymphogranulomas
Also used for Various parasitosis include amoebiasis, Chegas disease, toxopra
Zuma disease, Pneumocytosis, Gyardiassis, Crypto
sporodiosis, trichomoniasis, and carinii pneumonia;
Can be treated with oligonucleotides. Ascariasis, filariasis, trichinosis, schistosomiasis
Also includes worms and parasites such as nematodes and tapeworm infections (parasitic diseases). Malaria is described in f
alciparum, p. vivax, P.E. orale, or P.O. malari
It can be treated with the oligonucleotides of the invention, whether or not they occur in ae. Up
The infectious diseases identified in the above are all known as infectious agents for these diseases,
Oligonucleotides having or more S-triester phosphorothioate linkages
Can be treated with otide, and thus the oligonucleotides according to the invention are essentially
Nucleic acid sequences that are essential nucleic acid sequences for transmission of infectious agents, such as genetic genes.
It can be synthesized with nucleotide sequences that match. As used here,
A child or nucleic acid is required for a biological process, without which no biological process occurs
It is.
The following examples are provided for illustrative purposes only and limit the invention in any way
As such, they are not intended and should not be construed.
Example
Unless otherwise indicated, the following applies to each of the embodiments shown below. Anhydrous
Cetonitrile, tetrahydrofuran, dichloromethane, ethyl alcohol, 2-
Propanol, pentane, triethylamine, 1-hexadecanol, tetrazo
Cholesteryl chloroformate, 6-amino-1-hexanol, bis (diiso
Propylamino) chlorophosphine and 1-adamantaneethanol are Aldr
ich (Milwaukee, WI). Hexane, ethyl acetate, and
And methanol are described in J. Am. T. Baker Inc. (Phillipsburg, N
. J. ) Purchased from. 5'-DMT-deoxyadenosine (tBA) cyanoa
Tyl phosphoramidite, 5'-DMT-deoxycytidine (tBA) cyanoe
Tyl phosphoramidite, 5'-DMT-deoxyguanosine (tBA) cyano
Ethyl phosphoramidite, 5 'DMT-thymidine cyanoethyl phosphoramida
, Cap A, Cap B, activator and C-18 SEP-PAK cartridge
Ledges were purchased from Millipore (Bedford, Mass.). BEAUC
age reagent (3H-1,2-benzodithiol-3-one-1,1-dioxide
) Is R. I. Chemical (Orange, CA). Fluore
CEJN-ON phosphoramidite is CLONTECH Laboratorie
s, Inc. (Palo Alto, CA). Used for PACE
Reagent (Sequegel sequence
Stem; concentrates, diluents and buffers) are from National Diagnostics
cs (Atlanta, GA).31P NMR spectrum (121
. 65Mhz) is Varian (Palo Alto, CA) UNITY300
(Chemical shift is 85% HThreePOFourCorrected for). Thermal melting
The data was obtained from a GBC920 UV-Vis spectrophotometer (Dandenong, Victor)
ria3175, Australia). Oligonucleotide synthesis
Was performed on an 8909 Expedite DNA synthesizer (Millipore).
PAGE is an S2 type array gel electrophoresis apparatus (LIFE TECHNOLOGY, G
Aethersburg, MD) and EC600-90 power supply (E-CAPPAR)
ATUS CORPORATION, St. Petersburg, FL)
Was done. Fluorescence was measured using a spectrofluorometer (PTI Technology, South)
Brunswick, N .; J. ). UV absorption is UV-160AUV
Measured on a spectrophotometer (SHIMADZU, Clumbia, MD). flow
Cytometry data is available from EpicsXL (Coulter, Hialeah, F
L). Preparative HPLC detects DYNAMX Model UV-C absorption
(Dynamax Instrument Co., Woburn, MA)
Waters (Milford, Mass.) 650E HPLC system
Was. Flash column chromatography
Is silica gel 60 F254(Merck, Gibbstown, NJ) and
Ricagel 60 F254T. l. c. Was performed using Product at 264 nm
Absorption or 5% in 5% sulfuric acid (NHFour)6Mo7Otwenty fourAnd 0.2% Ce (S
OFour)Two(Dark blue in the case of an oxidizing compound) t. l. c. Visualize on
Was done.
Example 1
Synthesis of cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexanol
CH of cholesteryl chloroformateTwoClTwo(60 ml) solution was stirred with 6-amido
No-1-hexanol (2.40 g, 20.5 mmol) and triethylamine
(3.6 ml, 2.6 g, 25.6 mmol) CHTwoClTwo(60ml) solution
At 0 ° C. The mixture was stirred overnight at room temperature. The reaction mixture removes the resulting salt
Filtered to get rid. Then 100ml CHTwoClTwoIs added to the mixture
Was. The solution is NaHCOThreeAnd saturated NaCl solution, anhydrous NaTwoSOFourUp
And filtered. The solvent was removed under reduced pressure to obtain a pale yellow solid crude product
. The crude product was purified by flash silica gel chromatography (eluent: CHTwoC
lTwo/ CHThreeOH98: 2) and purified as a white solid as cholesteryl-3-ca.
Obtained ruboxamino-6-hexanol; TLC Rf 0.23 (CHTwoClTwo
/ CHThreeOH 95: 5).
Example 2
N, N, N ', N'-tetraisopropyl-O-ethyl-phosphorodiamidite
Synthesis of
Absolute ethanol (1.1 ml, 0.86 g, 18.7 mmol) in THF (4 m
l) The solution was bis (diisopropylamino) chlorophosphine (5.0 g, 18
. 7 mmol) and triethylamine (3.92 ml, 2.84 g, 28.1 m)
mol) in a stirred THF (19 ml) solution at 0 ° C. 1 hour at room temperature
After stirring, the reaction mixture was filtered and the filtrate was concentrated to give an oil. Oil is anhydrous pentane
And filtered. Solvent was removed under reduced pressure. The mixture is again
Dissolved in 15 ml of anhydrous pentane and filtered to remove residual precipitate
. The solvent was evaporated under reduced pressure to afford O 2 O as a colorless oil (4.83 g, 93.3% yield).
-Ethyl-phosphordiamidite was obtained;31P NMR (CDClThree) 137.
79.
Example 3
N, N, N ', N'-tetraisopropyl-O-isopropyl-phosphordiami
Synthesis of Dite
As shown in Example 2, O-isopropyl-phosphordiamidite was
(Diisopropylamino) chlorophosphine (5.0 g, 18.7 mmol)
, Triethylamine (3.92 ml, 2.84 g, 28.1 m)
mol), anhydrous 2-propanol (1.43 ml, 1.13 g, 18.74 mm)
ol) and THF (23 ml) using a colorless oil (4.00 g, 73.4% yield).
);31P NMR (CDClThree) Δ 126.95.
Example 4
N, N, N ', N'-tetraisopropyl-O- (1-adamantyl-2-ethyl
) -Synthesis of phosphordiamidite
As described in Example 2, O- (1-adamantyl-2-ethyl) -phos
Hordiamidite is bis (diisopropylamino) chlorophosphine (5.0
g, 18.7 mmol), triethylamine (3.92 ml, 2.84 g, 28
. 1 mmol) 1-adamantane ethanol (3.38 g, 18.74 mmol)
l) and a white solid (6.60 g, 86.3% yield) using THF (31 ml).
Obtained as31P NMR (CDClThree) Δ136.68.
Example 5
N, N, N ', N'-tetraisopropyl-O- (cholesteryl-3-carboxy
Synthesis of (Cyamino-6-hexyl) -phosphordiamidite
As described in Example 2, O- (cholesteryl-3-carboxyamino-
6-hexyl) -phosphordia
Mididite was bis (diisopropylamino) chlorophosphine (1.56 g, 5
. 84 mmol), triethylamine (1.22 ml, 0.89 g, 8.76 m)
mol), cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexanol (3.10
g, 5.84 mmol) and THF (3.6 ml) using a colorless viscous oil (4.
38 g, 98.4% yield).31P NMR (CDClThree) 136
, 17.
Example 6
N, N, N ', N'-tetraisopropyl-O- (1-hexadecyl) -phospho
Synthesis of ludiamidite
As described in Example 2, O- (1-hexadecyl) -phosphorodiamidi
Is bis (diisopropylamino) chlorophosphine (5.0 g, 18.74).
mmol), triethylamine (3.92 ml, 2.84 g, 28.1 mmol)
), 1-hexadecanol (3.38 g, 18.74 mmol) and THF (2
9 ml) as a colorless oil (7.82 g, 88.1% yield);31P
NMR (CDClThree) Δ136.28.
Example 7
5'-dimethoxytrityl-2'-deoxythymidine-N, NO-ethylphos
Synthesis of foramidite (5'-DMT-dT-O-ethyl-phosphoramidite)
Success
O-ethyl-phosphordiamidite (1.02 g, 3.67 mmol) is CHTwo
ClTwoOf 5'-DMT-T (1.0 g, 1.84 mmol) in (5.0 ml)
The stirred suspension was added in one portion under nitrogen. Acetonitrile (4.7 ml
)) Was added dropwise to a solution of tetrazole (0.129 g, 1.84 mmol) in
A compound was produced. After the mixture was stirred at room temperature for 5 hours, the solvent was removed under reduced pressure
To give a foamy solid. The crude product was purified by flash column chromatography (eluent:
CHTwoClTwo/ EtOAc / EtThreeN70: 20: 10) and purified at -78 ° C.
Precipitated from hexane, 5'-DM as a white foam (0.62 g, 47.0% yield)
T-dTO-ethyl-phosphoramidite was obtained; TLC Rf0.66 (CHTwo
ClTwo/ EtOAc / NEtThree 45:45:10);31P NMR (CDClThree
) Δ157.73, 158.52.
Example 8
(5'-Dimethoxytrityl-N '-(4-tert-butylphenoxy) ace
Tyl-2'-deoxycytidine-N, N-diisopropyl-O-ethyl-phospho
Luamidite (5'-DMT-dCtBA-O-ethyl-phosphoramidite)
Synthesis
CHTwoClTwoO-ethyl-phosphordiamidite (1.71) in (9.7 ml).
g, 4.64 mmol) in CHTwoClTwo5'-DMT-d in (11.3 ml)
CtBA
(2.25 g, 3.08 mmol) to a stirred pale yellow suspension under nitrogen.
Was. Tetrazole (0.216 g, 3.0) in acetonitrile (9.7 ml).
(8 mmol) was added dropwise to the resulting mixture. The mixture is stirred at room temperature for 5 hours.
After evaporation, the solvent was removed under reduced pressure to give a foamy solid. Crude product is flash color
Chromatography (eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc / EtThreeN70:20:
Purified in 10) and precipitated from hexane at -78 ° C to give a white foam (1.63 g, 5
5'-DMT-dC as 8.5% yield)tBA-O-Ethyl-phosphoramidite
TLC Rf 0.80 (CHTwoClTwo/ EtOAc / NEtThree= 45:
45:10);31P NMR (CDClThree) 158.20, 159.08.
Example 9
5'-dimethoxytrityl-2'-deoxythymidine-N, N-diisopropyl
Le-O-isopropyl-phosphoramidite (5'-DMT-dT-O-isoprop
Synthesis of ropyl phosphoramidite)
CHTwoClTwoO-isopropyl-phosphordiamidite (0.
. 80 g, 2.8 mmol) in CHTwoClTwo5'-DMT- in (5.0 ml)
To a stirred suspension of T (1.0 g, 1.9 mmol) was added under nitrogen. A
Tetrazole (0.129 g, 1.84 mmol) in setonitrile (5.7 ml)
l) solution is raw
Was added to the mixture. After the mixture was stirred at room temperature for 5 hours, the solvent was removed under reduced pressure.
Removed to give a foamy solid. The crude product is purified by flash column chromatography (
Eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc/ EtThreeN 70:20:10).
Precipitated from hexane at 8 ° C. as a white foam (0.66 g, 48.7% yield) 5 ′
-DMT-dT-O-isopropyl-phosphoramidite was obtained;31P NMR
(CDClThree) Δ156.63, 157.14.
Example 10
5'-Dimethoxytriyl-N '-(4-tert-butylphenoxy) acetyl
2'-deoxycytidine-N, N-diisopropyl-O-isopropyl-e
Suphoramidite (5'-DMT-dCtBA-O-isopropyl phosphoramida
Synthesis
O-isopropyl-phosphordiamidite (0.60 g, 2.06 mmol)
CHTwoClTwo(2.0 ml) solution under nitrogen with 5'-DMT-dCtBA(1.0
g, 1.37 mmol) CHTwoClTwo(5.0ml) Stirred pale yellow tendon of solution
The suspension was added. To the resulting mixture was added tetrazole (0.096 g, 1.37).
mmol) in acetonitrile (4.3 ml) was added dropwise. The mixture is at room temperature
After stirring for 5 hours, the solvent was removed under reduced pressure to give a foamy solid. The crude product is
Flash column chromatography (eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc / EtThree
N70: 20: 10) and precipitated from hexane at -78 ° C to give a white foam (
0.84 g, 67.1% yield) as 5'-DMT-dCtBA-O-Isopropyl
Le-phosphoramidite was obtained; TLCRf0.75 (CHTwoClTwo/ EtOAc
/ EtThreeN45: 45: 10);31P NMR (CDClThree) 157.24, 1
57.56.
Example 11
5'-dimethoxytriyl-2'-deoxythymidine-N, N-diisopropyl
-O- (1-adamantyl-2-ethyl) -phosphoramidite (5'-DMT
Synthesis of (-dT-O-1-adamantyl-2-ethyl-phosphoramidite)
O- (1-adamantyl-2-ethyl) -phosphordiamidite (1.14 g
, 2.76 mmol) CHTwoClTwo(5.7 ml) solution is 5'-DMT-dT
(1.0 g, 1.8 mmol) CHTwoClTwo(5.0 ml) stirred solution
The suspension was added under nitrogen. Tetrazole (0.129 g, 1.84 mmol)
A solution of in acetonitrile (5.7 ml) was added dropwise to the resulting mixture. The mixture is
After stirring at room temperature for 5 hours, the solvent was removed under reduced pressure to give a foamy solid. Crude
The product was purified by flash column chromatography (eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc
/ EtThreeN 70:20:10) and precipitated from hexane at -78 ° C.
White foam (0.86 g, 54.
5'-DMT-dT-O- (1-adamantyl-2-ethyl) as 7% yield)
-Phosphoramidite obtained; TLC Rf 0.65 (CHTwoClTwo/ EtOAc
/ NEtThree45:45:10);31P NMR (CDClThree) 157.93, 1
58.31.
Example 12
5'-dimethoxytrityl-N '-(4-tert-butylphenoxy) acetyl
Ru-2'-deoxycytidine-N, N-diisopropyl-O- (1-adamanti
Ru-2-ethyl) -phosphoramidite (5'-DMT-dCtBA-O- (1-
Synthesis of adamantyl-2-ethyl) -phosphoramidite
O- (1-adamantyl-2-ethyl) -phosphordiamidite (0.85 g
, 2.96 mmol) CHTwoClTwo(4.3 ml) solution is 5'-DMT-dCtBA
(1.0 g, 1.4 mmol) CHTwoClTwo(5.0 ml) of the solution
The light yellow suspension was added under nitrogen. Tetrazole (0.096 g, 1.
37 mmol) in acetonitrile (4.3 ml) was added dropwise to the resulting mixture.
Was. After the mixture has been stirred at room temperature for 5 hours, the solvent is removed under reduced pressure and the solid foam is removed.
I got a body. The crude product was purified by flash column chromatography (eluent: CHTwoC
lTwo/ EtOAc / EtThreeN70: 20: 10) and purified at 78 ° C in hexane
From white foam (0.83 g, 5
5'-DMT-dC as 8.6% yield)tBA-O- (1-adamantyl-2-
Ethyl) -phosphoramidite was obtained; TLC Rf 0.63 (CHTwoClTwo/ E
tOAc / NEtThree45:45:10);31P NMR (CDClThree) 158.
35, 158.67.
Example 13
5'-dimethoxytrityl-2'-deoxythymidine-N, N-diisopropyl
-O- (Cholesteryl-carboxyamino-6-hexyl) -phosphoramidi
To (5'-DMT-dT-O- (cholesteryl-3-carboxyamino-6-
Synthesis of xyl) -phosphoramidite)
O- (cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexyl) -phosphordia
CH2 of midite (2/1 g, 2.76 mmol)TwoClTwo(11.9 ml) solution
, 5'-DMT-T (1.0 g, 1.84 mmol) CHTwoClTwo(5.0ml
) The solution was added to the stirred suspension under nitrogen. Tetrazole (0.129
g, 1.84 mmol) in acetonitrile (7.5 ml).
Was dropped. After the mixture was stirred at room temperature for 5 hours, the solvent was removed under reduced pressure,
A white foamy solid was obtained. The crude product was purified by flash column chromatography (eluent
: CHTwoClTwo/ EtOAc / EtThreeN70: 20: 10) and a white foam (
2.11 g, 95.2% yield)
To 5'-DMT-dT-O- (cholesteryl-3-carboxyamino-6-
Xyl) -phosphoramidite was obtained; TLC Rf 0.60 (CHTwoClTwo/ E
tOAc / NEtThree45:45:10);31P NMR (CDClThree) 158.
60, 158.82.
Example 14
5'-dimethoxytrityl-N '-(4-tert-butylphenoxy) -ace
Tyl-2'-deoxycytidine-N, N-diisopropyl-O- (cholesteryl
-3-carboxyamino-6-hexyl) -phosphoramidite (5'-DMT
-DCtBA-O- (Cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexyl) -e
Synthesis of suformamidite
O- (cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexyl) -phosphordia
CH3 of midite (2.35 g, 3.09 mmol)TwoClTwo(13.1 ml) solution
Is 5'-DMT-dCtBA(1.5 g, 2.06 mmol) CHTwoClTwo(7
. 5 ml) To the stirred pale yellow suspension of the solution was added under nitrogen. Acetonit
Dissolution of tetrazole (0.144 g, 2.06 mmol) in ril (8.4 ml)
Liquid was added dropwise to the resulting mixture. After the mixture is stirred at room temperature for 5 hours, the solvent is
Removed under reduced pressure to give a foamy solid. Crude product is flash column chromatography
Raffy (eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc / EtThreeN
70:20:10) as a white foam (2.58 g, 90.4% yield).
5'-DMT-dCtBA-O- (Cholesteryl-3-carboxyamino-6-he
Xyl) -phosphoramidite was obtained; TLCRf0.63 (CHTwoClTwo/ Et
OAc / NEtThree45:45:10);31P NMR (CDClThree) 158.9
3, 159.25.
Example 15
5'-dimethoxytrityl-2'-deoxythymidine-N, N-diisopropyl
-O- (1-hexadecyl) -phosphoramidite (5'-DMT-dT-O-
Synthesis of (1-hexadecyl) -phosphoramidite
O- (1-hexadecyl) -phosphorodiamidite (1.31 g, 2.76 m
mol) CHTwoClTwo(5.7 ml) solution was added to 5 'DMT-T (1.0 g, 1.
84 mmol) CHTwoClTwo(5.0 ml) The solution was added to the stirred suspension under nitrogen.
Was added. Acetonitrile of tetrazole (0.129 g, 1.84 mmol)
A ril (5.7 ml) solution was added dropwise to the resulting mixture. Mixture for 5 hours at room temperature
After stirring, the solvent was removed under reduced pressure to give a foamy solid. Crude product
Column chromatography (eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc / EtThreeN 7
0:20:10) and a colorless viscous oil (1.65 g, 98.0% yield).
As 5'-DMT-dTO- (1-hexadecyl) -phosphoramidite
Obtained; TLC Rf 0.63 (CHTwoClTwo/ EtOAc / NEtThree45:45:
10);31P NMR (CDClThree) Δ159.00, 158.32.
Example 16
5'-dimethoxytrityl-N '-(4-tert-butylphenoxy) -ace
Tyl-2'-deoxycytidine-N, N-diisopropyl-O- (1-hexade
Sil) -phosphoramidite (5'-DMT-dCtBA-O- (1-hexadeci
Synthesis of le) -phosphoramidite
O- (1-hexadecyl) -phosphordiamidite (0.97 g, 2.06 m
mol) CHTwoClTwo(4.3 ml) solution is 5'-DMT-dCtBA(1.0
g, 1.37 mmol) CHTwoClTwo(5.0 ml) Light yellow ken with stirring solution
The suspension was added under nitrogen. Tetrazole (0.096 g, 1, 37 mmol
)) In acetonitrile (4.3 ml) was added dropwise to the resulting mixture. blend
After stirring at room temperature for 5 hours, the solvent was removed under reduced pressure to give a foamy solid. Crude
The product was purified by flash column chromatography (eluent: CHTwoClTwo/ EtOAc
/ EtThreeN 70:20:10) and a pale yellow viscous oil (1.41 g, 93)
5'-DMT-dCtBA-O- (1-hexadecyl) -phos
Foramidite obtained; TLC Rf 0.62 (CHTwoClTwo/ EtOAc / NE
tThree 45:45:10);31P NMR (C
DCIThree) 158.71, 159.47.
Example 17
Synthesis of O-alkyl-phosphoramidites
Methyl, ethyl, trifluoroethyl, isopropyl, and neopentyl derivatives
The synthesis of a number of O-alkyl-phosphoramidites, including isomers, has been reported; Ko
ziolkiewicz and Wilk in Protocols fo
r Oligonucleotides and Analogs, supra
Pp. 207-224 and cited examples. In a similar manner, the O-alkyl-phospho
Ludiamidite is bis (diisopropylamino) chlorophosphine and alcohol
It was synthesized by the following reaction. The purification of O-alkyl phosphoramidites requires
Instead of vacuum distillation at fairly high temperatures, a corresponding
The pentane solution was repeatedly filtered. The resulting O-alkyl-phosphordiamidi
O-alkyl- with good and excellent yield by phosphidation of nucleosides
A phosphoramidite was obtained. Figure 1 shows the synthesis of O-alkyl-phosphoramidite
Show.
Example 18
S-triester-phosphorothioate and O-triester-phosphotries
Synthesis of telloligonucleotides
S-triester-phosphorothioate and O-tri
Ester-phosphodiester oligonucleotides are conjugated with exocyclic amines (dA, dC
, And dG) at the labile tert-butylphenoxyacetyl (tBA) group.
Synthesized using the phosphoramidite of Example 17 in which the group was protected. Standard ben
Increased instability of the tBA group over zoyl and isobutyryl protection increases base deprotection
Use of mild conditions and solid support with ammonium hydroxide (room temperature, 2 hours)
Allows release from the pair, which is the combination of O-ethyl, including oligonucleotides.
It is of decisive importance. Oligonucleotides can be reverse phase HPLC and / or PAG
Purified by E. S-triester-phosphorothioate compound no. 1.1 of31
P NMR spectra were obtained for S-triester-phosphorothioate and S-phos.
The corresponding peaks for the holothioate internucleotide linkage are 62 and 53 p, respectively.
pm. Ratio between S-triester and phosphorothioate
Was 19.8: 100.0 (calculated value is 20: 100). O-phosphodies
The content of tellurium bonds was less than 2.5%.
Example 19
Oligonucleotide synthesis and purification
Unmodified or triester containing phosphorothioate and phosphodiester oligos
All of the nucleotides were supplied by an automated synthesizer (Millipore 8909 Exped
item,
Bedford, MA) according to standard protocols on a 1 μmol scale.
Was made. Modified phosphoramidite, 5'-DMT-dT-O-ethyl-phospho
Luamidite, 5'-DMT-dCtBA-O-ethyl-phosphoramidite, 5
‘-DMT-dT-O-isopropyl-phosphoramidite, and 5 'DMT-
dCtBA-O-isopropyl-phosphoramidite is dried at a concentration of 50 mg / ml
Dissolve in dry acetonitrile and add 5'-DMT-dT-O- (1-adam
-Nethyl-2-ethyl) phosphoramidite, 5'-DMT-dCtAB-Adaman
Tyl-2-ethyl) -phosphoramidite, 5'-DMT-dTO- (choles
Teryl-3-carboxyamino-6-hexyl) -phosphoramidite, 5'-
DMT-dCtBA-O- (Cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexyl
) -Phosphoramidite, 5'-DMT-dT-O- (1-hexadecyl) -e
Suformamidite and 5'-DMT-dCtBA-O- (1-hexadecyl)-
The phosphoramidite is dissolved in dichloromethane to a final concentration of 50 mg / ml.
Dilute acetonitrile-dichloromethane with acetonitrile until complete (1: 1
). For phosphorothioate oligonucleotides, iodo acid or step 3H-1,
2-benzodithiol-3-one-1,1-dioxide (Beaucage reagent
). J. Iyer et al. Org. Chem. 55.
4693 (1990). Ammonium chloride at room temperature
Treatment for 2 hours with ammonium cleaves the oligomers from the support counterparts and removes the nucleotide bases.
Made to deprotect. Oligonucleotides can be reverse phase HPLC and / or P
Purified by AGE and desalted using a C-18 SEP-PAK cartridge.
Fluorescein labeling of oligonucleotides
Fluorescein is FLUORESCEIN-ONTMUsing phosphoramidites
At the 5 'end of the oligonucleotide, either by an automated DNA synthesizer or by a manual method
Composited. The effectiveness of fluorescein labeling was determined by spectrofluorometer (excitation 488 nm, emission
(520 nm light).
Example 20
Exonuclease resistance of triester-containing oligonucleotides
Sensitivity to 3 'exonuclease degradation was due to T4 DNA polymerase and / or
Was determined by digestion with DNA polymerase I. Oligonucleotides tested
Are listed in Table 1.
To study the resistance of T4 DNA polymerase, 5'-32P-labeled oligo
Nucleotides (45 pmole) were mixed with 30 μl of buffer (50 mM Tris, p
H8.0, MgClTwoDissolved in 5 mM DTT, 0.05% BSA) at 37 ° C.
With T4 DNA polymerase (7.5 units). Stop solution (95%
Formamide, 10 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.0
Inhibition with 6 μl of 5% xylene cyanol), aliquots (5 μl) were 0 and 6
Removed in 0 minutes, PAGE (20% polyacrylamide containing 8.3 M urea)
And were followed by autoradiography. The results are shown in FIG.
To study the resistance of DNA polymerase I, 5'-32P-labeled oligonucleotide
Otide (30 pmole) was added to 20 μl of buffer (50 mM Tris, pH 8.0).
0, MgClTwo, 5 mM DTT, 0.05% BSA) and DN at 37 ° C.
Incubated with A polymerase I (5.0 units). 6 μl of stop solution (95%
Formamide, 10 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.
Aliquots (5 μl) inhibited by 0, 60, 12
Removed at 0, 180 and 240 minutes, PAGE (20% po containing 8.3M urea)
Acrylamide) and were followed by autoradiography. Typical
The results are shown in FIG.
The result is that the modified S-triester-phosphorothioate is unmodified S-phosphorothioate
It was clearly shown to be much more stable than Eat. Figure 4 Other modified S-trier
Stele-phosphorothioate and O-triester-phosphodiester oligonucleotides
Exonuclease resistance of nucleotides was also studied using T4 polymerase (Figure 2)
Was done. O-triestes as well as modified S-triester-phosphorothioates
Le-phosphodiester oligonucleotides also increase exonuclease resistance
You can see that. S-triester-phosphorothioate is O-tries in cells
May convert to ter-phosphodiesters (Wyrzykiewicz
and Cole, Nucleic Acids Res. 22, 2667 (1
994) so this is important and increases the resistance of the O-triester-phosphodiester
Provides a long-lasting in vivo effect.
Example 21
Melting temperature (Tm)
Melting temperature is determined by the double helix of unmodified and modified oligonucleotides and complementary DNA
Was decided. Each oligonucleotide (0.2A260Unit) and its complementary DNA
1 ml buffer (10 mM NaTwoHPOFour, PH 7.4, 0.1 M NaCl)
Heated to 80 ° C, slowly cooled and re-paired, then cooled to 40 ° C at a rate of 2 ° C / min
Was. Mixture
At a rate of 1 ° C./min to 80 ° C.260Was recorded continuously. Oh
Melting cross sections were obtained for the lignonucleotides.
The results are shown in Table 2. Changes in affinity can be directly attributed to modifications. S-
Of a triester bond at the 3 'and / or 5' end of the phosphorothioate
Modification reduces the total negative charge of the oligonucleotide, which may indicate enhanced pairing
. As Table 2 shows, almost all of the modified S-triester-phosphorothioate
Higher T compared to unmodified phosphorothioate (compound no. 1.0)mWith
I do. The only exception is four ethyl triester linkages at both the 3 'and 5' ends.
Are chimeric oligomers (compound no. 1.2). High TmIs nu
This indicates that a change in the shape of the internucleotide bond has occurred. O-triester-phospho
The melting temperature of the diester is that of the corresponding S-triester-phosphorothioate
About 10 degrees higher, which is consistent with the results obtained from the unmodified oligonucleotide
You. Uhlmann and Peyman, supra; and Metho
ds in Molecular Biology 20: Protocols
for Oligonucleotides and Analogs, sup
ra.
Example 22
Cell uptake
Cell culture: Human T cells and leukemia cell line H9 were used for the study. Those
Is 10% fetal bovine serum (up to 56 ° C for 30 minutes to inactivate nucleases)
Heat-inactivated), 2 mM glutamine, 100 μl streptomycin, 100
U / ml penicillin and 6 × 10-FiveR reinforced with M 2-mercaptoethanol
Air incubator (37 ° C, 5% CO2) in PMI mediumTwo-95% OTwoHumidified in)
Cultured.
Cell uptake: Of fluorescein-labeled and unlabeled oligonucleotides in the sample
Concentrations are measured by spectrofluorometer and UV spectroscopy, and the corresponding unlabeled oligonucleotide
The same was adjusted by adding otide. Oligonucleotide complex (0.2 OD / 1
00 μl) of cells (5 × 106Cells / ml, 0.5 ml), and
Was set. After 4 hours of culture, aliquots of the cell doubling mixture are removed and washed.
Hank equilibrium, supplemented with 0.1% BSA and 0.1% sodium azide
Suspended in saline solution (HBSS). Propidium iodide (final concentration 10μ
1 / ml) was used to distinguish live cells from dead cells. 5,000 pieces
Flow cytometry data for surviving cells from EpicsXL (Coul
ter, Hialeah, FL) in list mode and the data is
After gating for viable cells by side scatter versus side scatter and propidium iodide staining
Analyzed with EpicsXL (version 1.5 software).
The results are shown in Table 3. Large lipophilic groups (eg, 1-adamantyl-2-e
Chill, cholesteryl-3-carboxyamino-6-hexyl and 1-hexadecyl
) Modified S-triester-phosphorothioate enhances cell uptake
Having.
Example 23
Inhibition of CMV gene expression in rod culture
A series of modified CMV oligonucleotides have been synthesized according to the invention. These ori
The gonucleotides are shown in Table 4.
Sequence shown in Table 4; 5'-TGGGGGCTTACCTTGCGAACA-3
'(UL36ANTI) is the UL36 / 37 intron-exon boundary and control.
Direction oligonucleotide 5'-TGTTCGCAAGGGTAAGCCCCA-
Complementary to 3 ', it is homologous to UL36 mRNA. These oligonucleotides
Otides correspond to HCMV genome coordinates 49,565 to 49,584. Smi
th and Pari, J.M. Virology 69, 1925 (1995).
In addition, two other compounds were used to control the following experiment: 5'-TCTGGG
TAATTACACGCAAGC-3 ', irrelevant, non-specific control oligonucleotide
Tide and 5'-ACAAGCGTTCCATTCGGGGGT-3 ', meaningless system
Control oligonucleotide, identical to UL36ANTI except in reverse order
Column.
Human foreskin fibroblasts (HFF) were incubated for 24 hours in a 96-well microtiter plate prior to treatment.
Wells on ital boards (Falcon, Franklin Lakes, NJ)
Plated at a density of 5,000 cells per. Cells were prepared in CCM5 medium (Hyclon).
e, Logan, Utah) at various specified concentrations.
15 with C
Pre-processed until time. The growth medium is removed in pairs and cells are removed from any remaining oligos.
Wash three times with Dulbecco's phosphate buffered saline to also remove nucleotides
Was. Cells were infected with HCMV strain AD169 (AT) at a multiplicity of infection of 0.1 for 1 hour at 37 ° C.
CC VR-538). Cells were washed again and used in preculture
Fresh growth medium containing serial dilutions of antisense oligonucleotide at the same concentration as
Was returned to Five to six days after infection (pi), cells were fixed (100% ethanol).
Noll), HCMV UL44 gene product (Advanced Biotec)
(Hnology, Rivers Park, IL)
did. The cells were then labeled with horseradish peroxidase (kerkgaa).
rd and Perry, Gaithersburg, MD) conjugated to a secondary antibody
Reacts with various anti-mouse immunoglobulin G, develops with TMB substrate,
Density plate reader (Ceres900, Biotek, Winooski)
, VT).
These ELISA experiments showed that some of these modified oligonucleotides
. When used at a low concentration of 08 μM, almost completely replicates HCMV DNA.
Inhibitory. The results are shown in Table 5.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),AL,AM,AT,AU,AZ,BB,B
G,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,DE,DK
,EE,ES,FI,GB,GE,HU,IS,JP,
KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR,LT,L
U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO
,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,
SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U
S,UZ,VN
(72)発明者 タン、ジン ヤン
アメリカ合衆国 01545 マサチューセッ
ツ州 シュルーズベリー シェリダン ド
ライブ 19────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF)
, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE,
SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, S
Z, UG), AL, AM, AT, AU, AZ, BB, B
G, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK
, EE, ES, FI, GB, GE, HU, IS, JP,
KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LT, L
U, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO
, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG,
SI, SK, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, U
S, UZ, VN
(72) Inventor Tan, Jin Yang
United States 01545 Massachusetts
County Shrewsbury Sheridan
Live 19