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JP2003535317A - Method for immobilizing oligonucleotide using cycloaddition bioconjugation method - Google Patents

Method for immobilizing oligonucleotide using cycloaddition bioconjugation method

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Publication number
JP2003535317A
JP2003535317A JP2001580595A JP2001580595A JP2003535317A JP 2003535317 A JP2003535317 A JP 2003535317A JP 2001580595 A JP2001580595 A JP 2001580595A JP 2001580595 A JP2001580595 A JP 2001580595A JP 2003535317 A JP2003535317 A JP 2003535317A
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JP
Japan
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group
diene
reaction
oligonucleotide
maleimide
Prior art date
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Application number
JP2001580595A
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Japanese (ja)
Inventor
ピーケン,ウルフガング
ヴォルター,アンドレアス
セべスタ,デーヴィッド・ピー
ルーク,マイケル
レイサム−ティモンズ,ハリー・エイ
ピロン,ジョン
フサー,グレゴリー・エム
Original Assignee
プロリゴ・エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by プロリゴ・エルエルシー filed Critical プロリゴ・エルエルシー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、分子を支持体へ固定化する新規な方法を開示する。特に、本発明は、ディールス−アルダー反応のような付加環化反応を使用して、オリゴヌクレオチドのような誘導化バイオ分子を固定化する方法を開示する。本発明に含まれるのは、本発明の方法に従って製造され得る新規な固定化バイオ分子である。   (57) [Summary] The present invention discloses a novel method for immobilizing a molecule on a support. In particular, the present invention discloses a method of immobilizing a derivatized biomolecule, such as an oligonucleotide, using a cycloaddition reaction, such as a Diels-Alder reaction. Included in the present invention are novel immobilized biomolecules that can be produced according to the methods of the present invention.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 発明の分野 本発明は、分子を支持体に固定化する新規な方法を記載する。特に、本発明は、
ディールス−アルダー反応のような付加環化反応を使用してバイオ分子を支持体
に固定化する方法を記載する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention describes a novel method of immobilizing molecules on a support. In particular, the invention is
A method of immobilizing a biomolecule on a support using a cycloaddition reaction such as the Diels-Alder reaction is described.

【0002】 背景技術 表面固定化バイオ分子の応用は広汎で、核酸配列決定、遺伝子発現プロファイリ
ング、一塩基変異多型(SNP)の分析、ハプテン−抗体若しくはリガンド−標
的の相互作用の評価が含まれる。これらの技術の重要なサブセットは、ゲノムD
NA、RNA、又はサンプルDNAのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅によ
り製造されるcDNAのような標的核酸との相互作用においてワトソン−クリッ
クハイブリダイゼーションを利用する、オリゴヌクレオチドプローブの固定化を
伴う。最近の技術は、スライドガラス(glass slides)、シリコンチップ若しく
はウェハ、マイクロタイタープレート、又はポリアクリルアミドゲルマトリック
スを含む他の支持体上のマイクロアレイ中へそのような分析用のオリゴヌクレオ
チドプローブを配列することをしばしば伴う。
BACKGROUND OF THE INVENTION The applications of surface-immobilized biomolecules are widespread and include nucleic acid sequencing, gene expression profiling, analysis of single nucleotide polymorphisms (SNPs), evaluation of hapten-antibody or ligand-target interactions. . An important subset of these technologies is Genome D
It involves immobilization of oligonucleotide probes, which utilize Watson-Crick hybridization in interaction with target nucleic acids such as NA, RNA, or cDNA produced by polymerase chain reaction (PCR) amplification of sample DNA. Recent techniques have arrayed oligonucleotide probes for such analysis into microarrays on glass slides, silicon chips or wafers, microtiter plates, or other supports containing polyacrylamide gel matrices. Often accompany.

【0003】 バイオ分子を固定化するには、非共有性(疎水性若しくはイオン性の相互作用
)並びに共有性の方法を含む、多様な方法が存在する。これら数多くの方法を表
1に要約する。共有付加を伴う方法が概して好ましいと考えられているのは、(
バックグラウンドシグナルを高める)非特異的なイオン性若しくは疎水性の結合
を減らすために、表面からのプローブの損失について懸念することなく、よりス
トリンジェントな条件を固定化系へ適用し得るからである。通常利用されている
共有法には、活性化カルボン酸エステル、カルボネート、又はイソシアネート若
しくはイソチオシアネートのような、活性化カルボニル基とアミンの表面での縮
合が含まれる。加えて、アミン基は、還元アミノ化の条件下でアルデヒドと縮合
し得て、表面とバイオ分子との間に副次的なアミン連結を提供する。さらに、ア
ミンは、求核芳香族置換並びにエポキシド開環を介して電子欠損へテロ環と縮合
し得る。
There are a variety of methods for immobilizing biomolecules, including non-covalent (hydrophobic or ionic interactions) as well as covalent methods. Table 1 summarizes many of these methods. Methods involving covalent additions are generally considered preferable to (
In order to reduce non-specific ionic or hydrophobic binding (which enhances background signal) more stringent conditions can be applied to the immobilization system without concern for probe loss from the surface. . Commonly utilized covalent methods include surface condensation of amines with activated carbonyl groups, such as activated carboxylic acid esters, carbonates, or isocyanates or isothiocyanates. In addition, amine groups can condense with aldehydes under conditions of reductive amination, providing a secondary amine linkage between the surface and biomolecules. Additionally, amines can be fused with electron-deficient heterocycles via nucleophilic aromatic substitution as well as epoxide ring opening.

【0004】 付加環化反応は、ある生成物を導く反応座標に沿って(典型的には、種々の中
間体が関与し得るが、協奏的な形式で)反応が進行するにつれて、反応する原子
の軌道が環状アレイを形成する、2つ(又はそれより多く)の部分の(分子内か
分子間のいずれかの)反応として定義され得る。このクラスの反応に関わる軌道
は、典型的にはπ系であるが、ある種のσ軌道も関わり得る。このタイプの反応
に関連する電子の数は2つのタイプ:4n+2と4n(ここで、n=0、1、2
、3、4、等)である。付加環化反応の典型例には、ディールス−アルダー付加
環化反応、1,3−双極子付加環化、及び[2+2]付加環化が含まれる。
A cycloaddition reaction involves reacting atoms as the reaction proceeds along a reaction coordinate leading to a product (typically in a concerted manner, although various intermediates may be involved). Can be defined as the reaction (either intramolecular or intermolecular) of two (or more) moieties that form a circular array. The orbitals involved in this class of reactions are typically in the π system, but some σ orbitals may also be involved. The number of electrons involved in this type of reaction is of two types: 4n + 2 and 4n (where n = 0, 1, 2
3, 4, etc.). Typical examples of cycloaddition reactions include Diels-Alder cycloaddition reactions, 1,3-dipolar cycloadditions, and [2 + 2] cycloadditions.

【0005】 これまでに最もよく研究された付加環化であるディールス−アルダー反応は、
共役(conjugated)ジエンと不飽和分子との付加環化反応であって、新たなσ結
合を形成するために使用されるπ電子を有する環式化合物を形成する。ディール
ス−アルダー反応が[4+2]付加環化反応の例であるのは、それが4π電子の
系(ジエン)と2πの系(ジエノフィル(dienophile))を伴うからである。こ
の反応は、穏和な条件下で、そして多種多様な反応体について、きわめて速く起
こすことができる。ディールス−アルダー反応は範囲が広く、当業者によく知ら
れている。ディールス−アルダー反応の概説は、参照により本明細書に組込まれ
ている、『最新有機化学(Advanced Organic Chemistry)』(March, J., 編)8
39-852(1992) ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(NY)に見出し得る。
The Diels-Alder reaction, the most studied cycloaddition to date, is
Cycloaddition reaction of a conjugated diene with an unsaturated molecule to form a cyclic compound with π electrons used to form new σ bonds. The Diels-Alder reaction is an example of a [4 + 2] cycloaddition reaction because it involves a system of 4π electrons (dienes) and a system of 2π (dienophile). This reaction can occur very quickly under mild conditions and for a wide variety of reactants. The Diels-Alder reaction has a wide range and is well known to those skilled in the art. A review of the Diels-Alder reaction is incorporated herein by reference, "Advanced Organic Chemistry" (March, J., ed.) 8
39-852 (1992) may be found in John Willie and Sons (NY).

【0006】 ディールス−アルダー付加環化反応の速度が水性溶媒で亢進されることが発見
された(Rideout と Brestow (1980) J. Am. Chem. Soc. 102: 7816)。同様の
効果はまた1,3−双極性付加環化反応でも見られている(Engberts (1995) Te
trahedron Lett. 36: 5389)。この亢進は、おそらくは、ジエン及びジエノフィ
ル反応体の疎水性によるものである(Breslow (1991) Acc. Chem. Res. 24: 159
)。この効果は分子内ディールス−アルダー反応にも及ぶ(Blokzijl et al. (1
991) J. Am. Chem. Soc. 113: 4241)。反応速度が水中で加速化されるだけでな
く、エンド(endo)/エクソ(exo)生成物比が増加することもいくつかの例で
報告されている(Breslow と Maitra (1984) Tetrahedron Lett. 25: 1239; Lub
ineau et al. (1990) J. Chem. Soc. Perkin Trans. I, 3011; Grieco et al. (
1983) Tetrahedron Lett. 24: 1897)。塩化リチウム(Breslow et al. (1983)
Tetrahedron Lett. 24: 1901)、さらに一価リン酸塩(Pai と Smith (1995) J.
Org. Chem. 60: 3731)のような、水中で疎水性効果を高める塩が[4+2]付
加環化をさらに加速させることが観察されている。
It has been discovered that the rate of Diels-Alder cycloaddition reactions is enhanced by aqueous solvents (Rideout and Brestow (1980) J. Am. Chem. Soc. 102: 7816). Similar effects have also been observed in 1,3-dipolar cycloaddition reactions (Engberts (1995) Te
trahedron Lett. 36: 5389). This enhancement is probably due to the hydrophobicity of the diene and dienophile reactants (Breslow (1991) Acc. Chem. Res. 24: 159.
). This effect extends to the intramolecular Diels-Alder reaction (Blokzijl et al. (1
991) J. Am. Chem. Soc. 113: 4241). Not only the reaction rate is accelerated in water, but the endo / exo product ratio is also increased in some cases (Breslow and Maitra (1984) Tetrahedron Lett. 25). : 1239; Lub
ineau et al. (1990) J. Chem. Soc. Perkin Trans. I, 3011; Grieco et al.
1983) Tetrahedron Lett. 24: 1897). Lithium chloride (Breslow et al. (1983)
Tetrahedron Lett. 24: 1901), as well as monovalent phosphates (Pai and Smith (1995) J.
It has been observed that salts that enhance the hydrophobic effect in water, such as Org. Chem. 60: 3731), further accelerate the [4 + 2] cycloaddition.

【0007】 いずれも「オリゴヌクレオチドの液相合成法(Method for Solution Phase Sy
nthesis of Oligonucleotides)」と題された、米国特許出願第09/051,
449号(1998年4月6日出願);第08/843,820号(1997年
4月21日出願)、及び第09/402,430号(1997年10月7日出願
)では、ディールス−アルダー付加環化反応が、オリゴヌクレオチドを樹脂上に
固定化するのに理想的な方法であることが示された。ジエン若しくはジエノフィ
ルで誘導化した樹脂を、ジエノフィル若しくはジエンで誘導化したオリゴヌクレ
オチドとそれぞれ反応させると、ディールス−アルダー付加環化生成物を生じる
。特に、ジエンで誘導化したオリゴヌクレオチドと、マレイミド基及びフェニル
−トリアゾリン−ジオン(PTAD)で誘導化したポリマー樹脂とのディールス
−アルダー反応が記載されている。生じた樹脂はアフィニティークロマトグラフ
ィーの樹脂として使用され得る。
In both cases, “Method for Solution Phase Sy
US patent application Ser. No. 09/051, entitled "Nthesis of Oligonucleotides)"
No. 449 (filed April 6, 1998); No. 08 / 843,820 (filed April 21, 1997) and No. 09 / 402,430 (filed October 7, 1997) deal- The alder cycloaddition reaction has been shown to be an ideal method for immobilizing oligonucleotides on a resin. The diene- or dienophile-derivatized resin is reacted with a dienophile- or diene-derivatized oligonucleotide, respectively, to yield a Diels-Alder cycloaddition product. In particular, the Diels-Alder reaction of a diene-derivatized oligonucleotide with a polymer resin derivatized with a maleimide group and phenyl-triazoline-dione (PTAD) is described. The resulting resin can be used as an affinity chromatography resin.

【0008】 「高分子のバイオコンジュゲーション(Bioconjugation of Macromolecules)
」と題された米国特許出願第09/341,337号(1999年7月7日出願
)は、ディールス−アルダー反応や1,3−双極性付加環化反応のような付加環
化反応が、一般に、高分子を他の分子部分と共役させる既存の方法への理想的な
代替法であることを示す。特に、ディールス−アルダー反応が大きな水溶性高分
子を他の化合物と共有結合させるのに理想的な方法であるのは、反応速度が水中
で加速化されて、中性のpHで実行し得るからである(Rideout と Brestow (19
80) J. Am. Chem. Soc. 102: 7816)。加えて、この反応の特質により、過剰な
試薬や試薬の加水分解を伴わずに親水性高分子の合成後修飾が可能になる。オリ
ゴヌクレオチドへのコンジュゲーションに関して言えば、この技術は効率的に2
’−O−ジエン−ヌクレオチドを合成する能力により促進され、コンジュゲーシ
ョン部位がオリゴヌクレオチド全体に多様化されることや多数のコンジュゲーシ
ョン部位を有する選択肢を可能にする。
[Bioconjugation of Macromolecules]
US patent application Ser. No. 09 / 341,337 (filed Jul. 7, 1999) describes that cycloaddition reactions such as Diels-Alder reactions and 1,3-dipolar cycloaddition reactions are In general, it is shown to be an ideal alternative to existing methods of conjugating macromolecules to other molecular moieties. In particular, the Diels-Alder reaction is an ideal method for covalently bonding large water-soluble macromolecules to other compounds because the reaction rate can be accelerated in water and carried out at neutral pH. (Rideout and Brestow (19
80) J. Am. Chem. Soc. 102: 7816). In addition, the nature of this reaction allows post-synthesis modification of hydrophilic macromolecules without excess reagents or hydrolysis of reagents. When it comes to conjugation to oligonucleotides, this technique efficiently
Facilitated by the ability to synthesize'-O-diene-nucleotides, allowing conjugation sites to be diversified throughout the oligonucleotide and the option of having multiple conjugation sites.

【0009】 本発明は、付加環化バイオコンジュゲーション法を使用して、分子、特にバイ
オ分子を支持体へ固定化する方法を記載する。付加環化、特にディールス−アル
ダー反応を介したバイオ分子の固定化は、従来法に優る以下の主要な利点を提供
する(表1参照):付加環化反応が連結される化合物の間に共有かつ安定な連結
を確立させること;この反応が高度の化学選択性を伴って進行すること;バイオ
分子の官能基が付加環化反応に干渉しないこと;この付加環化反応が他の固定化
/標識化プロトコールに対して補完的(orthogonal)であり、従って1つの反応
混合物において2倍の反応が可能であること;上記に論じたように有機合成の一
般技術とは対照的に、ディールス−アルダー反応が水相で実行し得ること、ディ
ールス−アルダー反応が水中で非常に加速化されて、室温又はそれよりやや低い
温度で大変速いこと;この付加環化反応が中性条件下、1工程法で進行すること
;この反応の間に副生成物が形成されないこと;この反応を実行するのに活性化
剤や添加剤が必要でなく、この反応に関わる部分(ジエン及びジエノフィル)が
バイオ分子のコンジュゲーション若しくは固定化に利用される様々な反応条件の
下で安定であること。
The present invention describes a method of immobilizing molecules, particularly biomolecules, to a support using a cycloaddition bioconjugation method. Immobilization of biomolecules via cycloadditions, especially the Diels-Alder reaction, provides the following major advantages over the conventional methods (see Table 1): Shared between compounds to which the cycloaddition reaction is linked. And the establishment of a stable linkage; the reaction proceeds with a high degree of chemoselectivity; the functional groups of the biomolecule do not interfere with the cycloaddition reaction; It is orthogonal to the labeling protocol and is therefore capable of doubling the reaction in one reaction mixture; in contrast to the general techniques of organic synthesis as discussed above, Diels-Alder That the reaction can be carried out in the aqueous phase, that the Diels-Alder reaction is very accelerated in water and is very fast at room temperature or a little lower temperature; Progress in No by-products are formed during this reaction; no activators or additives are required to carry out this reaction, and the moieties involved in this reaction (dienes and dienophiles) are conjugated to biomolecules. Or it should be stable under the various reaction conditions used for immobilization.

【0010】 本出願を通して様々な引用文献が提供されることを銘記されたい。それぞれの
引用文献は、そのまま参照により本明細書に特別に組込まれる。 発明の要約 本発明は、付加環化反応を使用して分子を固定化するための新規で化学選択的、
かつきわめて効率的な方法を記載する。本発明の方法は、交差反応性、低い選択
性、機序のあいまいさ、及び反応基の競合的加水分解を蒙る可能性がある既存の
固定化法に優る利点を提供する。
It should be noted that various references are provided throughout this application. Each reference is specifically incorporated herein by reference in its entirety. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a novel, chemoselective for immobilizing molecules using cycloaddition reactions,
And describe a very efficient method. The method of the present invention offers advantages over existing immobilization methods that may suffer from cross-reactivity, low selectivity, mechanism ambiguity, and competitive hydrolysis of reactive groups.

【0011】 要約すると、本発明の方法は、誘導化分子を前記誘導化分子と反応することが
可能な誘導化支持体と付加環化反応を介して反応させる工程を含む。好ましい態
様では、誘導化分子は、バイオ分子、好ましくはオリゴヌクレオチドであるが、
ハプテン、炭水化物、オリゴ糖、ペプチド、及び(抗体を含む)タンパク質でも
あり得る。支持体は、好ましくはガラス若しくは制御孔ガラス(CPG)である
が、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、又はシリコンでもあ
り得る。好ましい態様では、付加環化反応は、支持体とバイオ分子間のディール
ス−アルダー付加環化反応である。故に、バイオ分子は、好ましくは、ディール
ス−アルダー反応の1つの成分、即ち、ジエン若しくはジエノフィルで誘導化さ
れ、支持体は、適正な対の反応体、即ち、それぞれジエノフィル若しくはジエン
で誘導化される。
In summary, the method of the invention comprises reacting a derivatized molecule with a derivatized support capable of reacting with said derivatized molecule via a cycloaddition reaction. In a preferred embodiment, the derivatized molecule is a biomolecule, preferably an oligonucleotide,
It can also be haptens, carbohydrates, oligosaccharides, peptides, and proteins (including antibodies). The support is preferably glass or controlled pore glass (CPG), but can also be polypropylene, polystyrene, polyacrylamide, or silicon. In a preferred embodiment, the cycloaddition reaction is a Diels-Alder cycloaddition reaction between the support and the biomolecule. Therefore, the biomolecule is preferably derivatized with one component of the Diels-Alder reaction, ie, a diene or dienophile, and the support is derivatized with the appropriate pair of reactants, ie, dienophile or diene, respectively. .

【0012】 本発明には、ディールス−アルダー付加環化反応により代表されるような付加
環化反応を使用して多種多様な固定化バイオ分子を産生するための反応スキーム
が含まれる。本発明の方法は、適正に誘導化され得る任意の支持体に任意の分子
、特にバイオ分子を固定化することへ拡張され得る。
The present invention includes reaction schemes for producing a wide variety of immobilized biomolecules using cycloaddition reactions as represented by the Diels-Alder cycloaddition reaction. The method of the invention can be extended to immobilize any molecule, especially biomolecules, on any support that can be properly derivatized.

【0013】 本発明の方法は、すべての4n及び4n+2(ここで、n=0、1、2、3、
4、等)付加環化へ拡張され得る。これには、限定しないが、ディールス−アル
ダー付加環化、1,3−双極性付加環化、エン(ene)付加環化反応、及び、ケト
ン付加や光化学[2+2]付加のような[2+2](4n型)付加環化が含まれ
る。
The method of the present invention applies to all 4n and 4n + 2 (where n = 0, 1, 2, 3,
4, etc.) can be extended to cycloaddition. This includes, but is not limited to, Diels-Alder cycloadditions, 1,3-dipolar cycloadditions, ene cycloaddition reactions, and [2 + 2] additions such as ketone addition and photochemical [2 + 2] addition. Includes (4n-type) cycloaddition.

【0014】 本明細書にまた記載されるのは、表面、好ましくは顕微鏡スライドガラス又は
CPGが、付加環化反応の反応要素で適正に官能化されたシラン単層の蒸着によ
り、本発明の付加環化固定化法の反応要素へ変換され得る方法である。
Also described herein is the addition of the present invention to a surface, preferably a microscope glass slide or CPG, by vapor deposition of a silane monolayer properly functionalized with the reaction elements of the cycloaddition reaction. It is a method that can be converted into a reaction element of the cyclization immobilization method.

【0015】 本発明にまた含まれるのは、新規な固定化及び誘導化分子と本発明の方法によ
り産生される誘導化支持体である。 本発明の方法は、核酸配列決定、遺伝子発現プロファイリング、一塩基変異多
型(SNP)の分析、ハプテン−抗体若しくはリガンド−標的の相互作用の評価
に関する研究、開発、及び臨床診断応用のためにバイオ分子アレイを製作する分
野へ適用可能である。
Also included in the present invention are novel immobilization and derivatization molecules and derivatized supports produced by the methods of the invention. The method of the present invention is used for nucleic acid sequencing, gene expression profiling, single nucleotide polymorphism (SNP) analysis, hapten-antibody or ligand-target interaction evaluation, research, development and clinical diagnostic applications. It is applicable to the field of producing a molecular array.

【0016】 発明の詳細な説明 本発明には、分子を支持体に固定化する方法が含まれる。特に、本発明は、分子
を支持体に化学選択的に固定化するための、付加環化反応、とりわけディールス
−アルダー付加環化反応の使用を記載する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention includes a method of immobilizing a molecule to a support. In particular, the invention describes the use of cycloaddition reactions, in particular Diels-Alder cycloaddition reactions, to chemoselectively immobilize molecules on a support.

【0017】 本発明の方法は、誘導化分子を該誘導化分子と反応することが可能な誘導化支
持体と付加環化反応を介して反応させる工程を含む。好ましい態様では、誘導化
分子は、バイオ分子、最も好ましくはオリゴヌクレオチドであり、支持体は、好
ましくはガラス若しくは制御孔ガラス(CPG)である。好ましい態様では、付
加環化反応は、ディールス−アルダー付加環化反応である。故に、バイオ分子は
、ディールス−アルダー反応の1つの成分、即ち、ジエン若しくはジエノフィル
で誘導化され、支持体は、適正な対の反応体、即ち、それぞれジエノフィル若し
くはジエンで誘導化される。
The method of the invention comprises reacting a derivatized molecule with a derivatized support capable of reacting with the derivatized molecule via a cycloaddition reaction. In a preferred embodiment, the derivatized molecule is a biomolecule, most preferably an oligonucleotide, and the support is preferably glass or controlled pore glass (CPG). In a preferred embodiment, the cycloaddition reaction is a Diels-Alder cycloaddition reaction. Thus, the biomolecule is derivatized with one component of the Diels-Alder reaction, a diene or dienophile, and the support is derivatized with the appropriate pair of reactants, a dienophile or diene, respectively.

【0018】 本発明には、ディールス−アルダー付加環化反応により代表されるような付加
環化反応を使用して多種多様な固定化バイオ分子を生成するための反応スキーム
が含まれる。本発明の方法は、適正に誘導化され得る任意の支持体に任意の分子
、特にバイオ分子を固定化するために使用され得る。
The present invention includes reaction schemes for producing a wide variety of immobilized biomolecules using cycloaddition reactions as represented by the Diels-Alder cycloaddition reaction. The methods of the invention can be used to immobilize any molecule, especially biomolecules, on any support that can be properly derivatized.

【0019】 本発明を記載するために使用される特定の用語を以下のように本明細書に記載
する: 「オリゴヌクレオチド」は、複数の連結したヌクレオチド単位から形成される
ポリヌクレオチドを意味する。ヌクレオチド単位にはそれぞれリン酸連結基を介
してともに連結したヌクレオシド単位が含まれる。オリゴヌクレオチドという用
語はまた、ホスホロチオエート連結のような、リン酸連結以外の連結を介して連
結している複数のヌクレオチドも意味する。オリゴヌクレオチドは、天然に存在
しているか又は非天然に存在し得る。好ましい態様では、本発明のオリゴヌクレ
オチドは、1〜1000のヌクレオチドを有する。
Certain terms used to describe the invention are described herein as follows: “Oligonucleotide” means a polynucleotide formed from a plurality of linked nucleotide units. Nucleotide units each include nucleoside units linked together through a phosphate linking group. The term oligonucleotide also means a plurality of nucleotides linked via a linkage other than a phosphate linkage, such as a phosphorothioate linkage. Oligonucleotides can be naturally occurring or non-naturally occurring. In a preferred embodiment, the oligonucleotide of the invention has 1 to 1000 nucleotides.

【0020】 本発明の目的では、「ヌクレオ塩基」は以下の定義を有する。ヌクレオ塩基は
、プリン若しくはピリミジンの塩基である。ヌクレオ塩基には、当業者に今日知
られているすべてのプリン及びピリミジン、又はその化学修飾物が含まれる。プ
リンはプリン環の9位の窒素を介してリボース環へ付き、ピリミジンはピリミジ
ン環の1位の窒素を介してリボース環へ付く。ピリミジンはピリミジン環の5−
若しくは6位で修飾され得て、プリンはプリン環の2−、6−又は8位で修飾さ
れ得る。ある種の修飾が、参照により本明細書に組込まれる、「既知及び新規2
’修飾ピリミジン分子内求核置換の新規製造法(Novel Method of Preparation
of Known and Novel 2' Modified Pyrimidines Intramolecular Nucleophilic D
isplacement)」と題した米国特許出願第08/264,029号(1994年
6月22日出願)と「パラジウム触媒の炭素−炭素カップリングの方法と生成物
(Method for Palladium Catalyzed Carbon-Carbon Coupling and Products)」
と題した米国特許第5,428,149号に記載されている。より特定すると、
ヌクレオ塩基には、限定しないが、ウラシル、シトシン、N4―保護化シトシン
、4−チオウラシル、イソシトシン、5−メチルウラシル(チミン)、5−置換
ウラシル、アデニン、N6−保護化アデニン、グアニン、N2−保護化グアニン
、2,6−ジアミノプリン、ハロゲン化プリン、並びに、イミダゾールのような
、プリン若しくはピリミジン環を模倣するためのヘテロ環が含まれる。
For purposes of the present invention, “nucleobase” has the following definition. Nucleo bases are purine or pyrimidine bases. Nucleobases include all purines and pyrimidines known to those skilled in the art today, or chemical modifications thereof. Purine is attached to the ribose ring via the 9-position nitrogen of the purine ring, and pyrimidine is attached to the ribose ring via the 1-position nitrogen of the pyrimidine ring. Pyrimidine is the 5- of the pyrimidine ring.
Alternatively, it can be modified at the 6-position and the purines can be modified at the 2-, 6- or 8-positions of the purine ring. Certain modifications are incorporated herein by reference, "known and novel 2".
'Novel Method of Preparation for Modified Nucleophilic Substitution of Modified Pyrimidine
of Known and Novel 2 'Modified Pyrimidines Intramolecular Nucleophilic D
US patent application Ser. No. 08 / 264,029 (filed Jun. 22, 1994) entitled “Isplacement” and “Method for Palladium Catalyzed Carbon-Carbon Coupling and Products) "
U.S. Pat. No. 5,428,149. More specifically,
Nucleo bases include, but are not limited to, uracil, cytosine, N4-protected cytosine, 4-thiouracil, isocytosine, 5-methyluracil (thymine), 5-substituted uracil, adenine, N6-protected adenine, guanine, N2-. Included are protected guanine, 2,6-diaminopurine, halogenated purines, and heterocycles to mimic purine or pyrimidine rings, such as imidazole.

【0021】 「ジエン」は、2つの共役二重結合を担う分子として定義される。ジエンは、
分子のジオメトリーが付加環化反応を促進するように束縛されているならば、非
共役でさえあり得る(Cookson (1964) J. Chem. Soc. 5416)。これらの二重結
合を形成する原子は、炭素若しくはヘテロ原子、又はそれらの任意の組み合わせ
であり得る。
A “diene” is defined as a molecule that carries two conjugated double bonds. The diene
It can even be unconjugated if the geometry of the molecule is constrained to facilitate the cycloaddition reaction (Cookson (1964) J. Chem. Soc. 5416). The atoms forming these double bonds can be carbon or heteroatoms, or any combination thereof.

【0022】 「ジエノフィル」は、アルケン基、又は炭素とヘテロ原子間の二重結合、又は
2つのヘテロ原子間の二重結合を担う分子として定義される。 ジエノフィルは、限定しないが、置換若しくは未置換アルケン、又は置換若し
くは未置換アルキンを含む、任意の基であり得る。典型的には、ジエノフィルは
、式C=C−Z又はZ’−C=C−Zの置換アルケンであり、ここでZ及びZ’
は、CHO、COR、COOH、COCl、COアリール、CN、NO2、アリ
ール、CH2OH、CH2Cl、CH2NH2、CH2CN、CH2COOH、ハロゲ
ン、又はC=Cからなる群から独立して選択される電子吸引基である。ある場合
、アルケン単位へ付く基は、限定しないが、フェニル環、共役二重結合、アルキ
ル基、OMe基、又は他のX−アルキル部分(ここでXは電子供与基である)を
含む、電子供与基であり得る(これらのタイプのジエノフィルは、逆電子要求付
加環化として一般に知られている付加環化を受ける)。他のジエノフィルの例に
は、式R2C=X(ここで、Xは、酸素、窒素、リン、及びイオウからなる群か
ら選択されるヘテロ原子である)を有する化合物が含まれる。例えば、アミノ酸
やリジン含有ペプチドのような、一級アミノ基を担う分子は、ホルムアルデヒド
との反応により効率的なジエノフィルへ変換され得て、以下に図示されるような
その対応するイミニウム塩を生じる。後者は、水性溶媒中の穏和な条件下で、ジ
エン担持高分子とのディールス−アルダー付加環化を受ける。
“Dienophile” is defined as a molecule bearing an alkene group, or a double bond between a carbon and a heteroatom, or a double bond between two heteroatoms. The dienophile can be any group including, but not limited to, a substituted or unsubstituted alkene, or a substituted or unsubstituted alkyne. Typically, the dienophile is a substituted alkene of the formula C = C-Z or Z'-C = C-Z, where Z and Z '.
Is, CHO, COR, COOH, COCl, CO aryl, CN, NO 2, aryl, CH 2 OH, CH 2 Cl , CH 2 NH 2, CH 2 CN, CH 2 COOH, the group consisting of halogen, or C = C Are electron withdrawing groups independently selected from In some cases, the group attached to the alkene unit includes, but is not limited to, a phenyl ring, a conjugated double bond, an alkyl group, an OMe group, or another X-alkyl moiety, where X is an electron donating group, It can be a donor group (these types of dienophiles undergo cycloaddition, commonly known as reverse electron demand cycloaddition). Examples of other dienophiles include compounds having the formula R 2 C = X, where X is a heteroatom selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, phosphorus, and sulfur. For example, a molecule bearing a primary amino group, such as an amino acid or a lysine-containing peptide, can be converted to an efficient dienophile by reaction with formaldehyde to yield its corresponding iminium salt as illustrated below. The latter undergoes Diels-Alder cycloaddition with diene-supported macromolecules under mild conditions in aqueous solvents.

【0023】[0023]

【化11】 「1,3−双極子」は、連続系列の3原子、a−b−cを含有する化合物とし
て定義され、ここで、原子aは、その外殻に六重項の電子を含有し、原子cは、
その外殻に少なくとも1つの非共有電子対がある八重項を含有する。原子の外殻
に6つの電子を有する分子は典型的に不安定であるので、a−b−cの原子の例
は、実際には、少なくとも1つの構造が図示され得る、1つの共鳴ハイブリッド
の模範構造である。1,3−双極子は、2つの主要群へ分割され得る: 1)模範形式の1つが六重項原子(原子a)上で二重結合を有し、他の模範形
式がその原子上に三重結合を有する系:
[Chemical 11] A "1,3-dipole" is defined as a compound containing a continuous series of three atoms, abc, where atom a contains a sextet electron in its outer shell, and c is
It contains an octet with at least one unshared electron pair in its shell. Molecules with six electrons in the outer shell of an atom are typically unstable, so the example of an abc atom is, in fact, one resonant hybrid of which at least one structure may be depicted. It is an exemplary structure. The 1,3-dipole can be divided into two main groups: 1) one of the exemplary forms has a double bond on the sextet atom (atom a) and the other exemplary form is on that atom. Systems with triple bonds:

【0024】[0024]

【化12】 2)双極子の模範形式が六重項原子(原子a)上で単結合を有し、他の模範形
式がその原子上で二重結合を有する系:
[Chemical 12] 2) Systems in which the dipole dilemma has a single bond on the hexat atom (atom a) and the other dimorphism has a double bond on the atom:

【0025】[0025]

【化13】 この反応タイプの概説には、『最新有機化学(Advanced Organic Chemistry)
』(March, J., 編)839-852(1992) ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(NY
)と『フロンティア軌道と有機化学反応(Frontier Orbitals and Organic Chem
ical Reactions)』(I. Fleming)148-161 (1976) ジョン・ウィリー・アンド
・サンズ社、を参照のこと。1,3−双極子の典型的な例には、限定しないが、
ニトリルイリド、ニトリルイミン、酸化ニトリル、ジアゾアルカン、アジド、ア
ゾメチンイリド、アゾメチンイミン、ニトロン、カルボニルイリド、カルボニル
イミン、及び酸化カルボニルが含まれる。
[Chemical 13] See "Advanced Organic Chemistry" for an overview of this reaction type.
(March, J., ed.) 839-852 (1992) John Willie and Sons (NY)
) And “Frontier Orbitals and Organic Chem
ical Reactions) (I. Fleming) 148-161 (1976) John Willie & Sons, Inc. Typical examples of 1,3-dipoles include, but are not limited to
Nitrile ylide, nitrile imine, nitrile oxide, diazoalkane, azide, azomethine ylide, azomethine imine, nitrone, carbonyl ylide, carbonyl imine, and carbonyl oxide are included.

【0026】 「1,3−ジポラロフィル(dipolarophile;求双極子体)」は、(上記のよ
うな)ジエノフィル又はジエンと同じやり方で定義される。高分子は、1,3−
双極子又は1,3−ジポラロフィルのいずれか一方(又は両方)へ付き得る。
“1,3-Dipolarophile” is defined in the same manner as a dienophile (as described above) or a diene. Polymer is 1,3-
It may be attached to either (or both) the dipole or the 1,3-dipolarophile.

【0027】 「1,3−双極子付加環化反応」は、一般に以下のように表示され得る:[0027]   A "1,3-dipolar cycloaddition reaction" can generally be represented as follows:

【0028】[0028]

【化14】 「エン(ene)反応」は、一般に以下のように表示され得る:[Chemical 14] An “ene reaction” can generally be represented as:

【0029】[0029]

【化15】 エン反応における反応パートナーは、「エン」及び「エノフィル(enophile)
」と言われる。「エノフィル」は「ジエノフィル」と同じやり方で定義される(
ジエノフィルについての上記の記載を参照のこと)。「エン」は、限定しないが
、置換若しくは未置換アルケン、又は置換若しくは未置換アルキンを含む、任意
の不飽和基であり得る。典型的には、「エン」は式X−C=CH−CH2−又は
X’−C=C−X−CXH−の置換アルケンであり、ここでX及びX’は電子供
与基である。高分子は、エン成分又はエノフィル成分のいずれか一方(又は両方
)へ付き得る。
[Chemical 15] The reaction partners in the ene reaction are "ene" and "enophile".
Is said. "Enofil" is defined in the same way as "Genofil" (
See above for dienophile). An “ene” can be any unsaturated group including, but not limited to, a substituted or unsubstituted alkene, or a substituted or unsubstituted alkyne. Typically, "ene" the formula X-C = CH-CH 2 - is or X'-C = C-X- CXH- substituted alkenes, wherein X and X 'is an electron donating group. The macromolecule may be attached to either (or both) the ene component or the enophile component.

【0030】 「バイオコンジュゲート」は、本明細書で定義されるように、もう1つの分子
実体(molecular entity)で誘導化された任意の高分子を意味する。「バイオコ
ンジュゲーション」又は「コンジュゲーション」は、もう1つの分子実体を用い
た高分子の誘導化を意味する。
“Bioconjugate” means any macromolecule derivatized with another molecular entity, as defined herein. "Bioconjugation" or "conjugation" means derivatization of macromolecules with another molecular entity.

【0031】 本明細書で使用されるように、「支持体」は、制御孔ガラス(CPG)、スラ
イドガラス、ガラス繊維、ガラスディスク、ガラス被覆材料を限定せずに含むガ
ラス、ガラス含有金属及び複合材料を限定せずに含むシリコンチップ及びウェフ
ァ;ポリスチレン(PS)、ポリエチレングリコール(PEG)、PS及びPE
Gの共重合体、ポリアクリルアミド及びPEGの共重合体、マレイミド及び無水
マレイン酸を含有する共重合体、ポリビニルアルコール、及び非免疫原性の高分
子量化合物を限定せずに含むポリマー/樹脂;及び、セルロースのような多糖、
タンパク質、及び核酸を限定せずに含む大きなバイオ分子を意味する。支持体は
、必ずしもそうではないが、固形支持体であり得る。
As used herein, “support” means controlled pore glass (CPG), glass slides, glass fibers, glass discs, glasses including without limitation glass, glass-containing metals and Silicon chips and wafers including without limitation composite materials; polystyrene (PS), polyethylene glycol (PEG), PS and PE
Polymers / resins including without limitation copolymers of G, copolymers of polyacrylamide and PEG, copolymers containing maleimide and maleic anhydride, polyvinyl alcohol, and non-immunogenic high molecular weight compounds; and , Polysaccharides such as cellulose,
By large biomolecules, including without limitation proteins, and nucleic acids. The support can, but need not be, a solid support.

【0032】 本明細書で使用されるように、「固定化」は、共有結合を介した、支持体への
付着を意味する。固定化には、支持体上の官能基又は誘導化支持体が含まれる。 「官能基(functionality)」は、本明細書で使用されるように、官能基(fun
ctional group)を意味し、限定しないが、付加環化系の1つの成分(例、ジエ
ン又はジエノフィル)の付着を可能にする、アルコール、カルボキシレート、ア
ミン、スルホン酸、及びハロゲン化物が含まれる。
As used herein, “immobilization” means attachment to a support via covalent bonds. Immobilization includes functional groups on the support or derivatized support. "Functionality", as used herein, refers to a func
cc.

【0033】 本明細書で使用されるように、「誘導化」は、付加環化反応を受けることが可
能な部分で官能化された分子及び/又は支持体を意味する。官能化なしに付加環
化反応を受けることが可能な部分を担う分子若しくは支持体もこの定義に該当す
る。付加環化反応を受けることが可能な部分の例には、限定しないが、ジエン、
ジエノフィル、1,3−双極子、1,3−ジポラロフィル、エン、エノフィル、
又は、付加環化反応を受けることが可能な他の部分が含まれる。
As used herein, “derivatized” means a molecule and / or support functionalized with moieties capable of undergoing a cycloaddition reaction. Molecules or supports that bear moieties capable of undergoing cycloaddition reactions without functionalization also fall within this definition. Examples of moieties that can undergo a cycloaddition reaction include, but are not limited to, dienes,
Dienophile, 1,3-dipole, 1,3-dipolarophile, en, enophyll,
Alternatively, other moieties capable of undergoing a cycloaddition reaction are included.

【0034】 「分子」という用語には、限定しないが、バイオ分子、高分子、診断検出分子
(DDM)、及び他の低分子、特にコンビナトリアルケミストリーで使用される
低分子が含まれる。
The term “molecule” includes, but is not limited to, biomolecules, macromolecules, diagnostic detection molecules (DDM), and other small molecules, especially those used in combinatorial chemistry.

【0035】 本明細書で使用されるように、「バイオ分子」には、限定しないが、核酸、オ
リゴヌクレオチド、タンパク質、ペプチド及びアミノ酸、多糖及びサッカライド
、糖タンパク質及び糖ペプチド(一般に、糖コンジュゲート)アルカロイド、脂
質、ホルモン、薬物、プロドラッグ、抗体、及び代謝物が含まれる。
As used herein, “biomolecule” includes, but is not limited to, nucleic acids, oligonucleotides, proteins, peptides and amino acids, polysaccharides and saccharides, glycoproteins and glycopeptides (generally sugar conjugates. ) Alkaloids, lipids, hormones, drugs, prodrugs, antibodies, and metabolites.

【0036】 「高分子」という用語は、本明細書で使用されるように、2つの高分子の付加
環化を介したカップリングの生成物を意味する。 「診断検出分子(DDM)」には、限定しないが、蛍光剤、化学発光剤、放射
性同位体及び生物発光マーカー化合物;抗体、ビオチン、及び金属キレートが含
まれる。
The term “polymer,” as used herein, means the product of coupling of two macromolecules via cycloaddition. "Diagnostic detection molecules (DDM)" include, but are not limited to, fluorescent agents, chemiluminescent agents, radioisotopes and bioluminescent marker compounds; antibodies, biotin, and metal chelates.

【0037】 本明細書で使用されるように、「付加環化反応」は、通常環状の遷移状態であ
る活性化複合体を介した価電子の再編成によって2つの反応体の間で起こる、任
意の反応を意味する。このクラスの反応に関わる軌道は、典型的にはπ系である
が、ある種のσ軌道も関わり得る。このタイプの反応に関連する電子の数は2つ
のタイプ:4n+2と4n(ここで、n=0、1、2、3、4、等)である。付
加環化反応の典型例には、限定しないが、カルベンとオレフィン間の反応のよう
な[1+2]付加環化、オレフィン間の反応、又はケトン及びオレフィン間の反
応のような[2+2]付加環化、1,3−双極子付加環化のような[3+2]付
加環化、ディールス−アルダー反応及びエン反応のような[2+4]付加環化、
[4+6]付加環化、及びケレオトロピック(cheleotropic)反応が含まれる。
付加環化反応に関わる反応体のタイプには、限定しないが、アルケンを限定せず
に含むオレフィン、ヘテロ原子を有するか又は有さないジエン類、ヘテロ原子を
有するか又は有さないアルキン、アントラセンのような芳香族化合物、1,3−
双極子、カルベン、及びカルベン前駆体が含まれる。
As used herein, a “cycloaddition reaction” occurs between two reactants by the rearrangement of valence electrons through an activated complex, which is normally a cyclic transition state. Means any reaction. The orbitals involved in this class of reactions are typically in the π system, but some σ orbitals may also be involved. The number of electrons associated with this type of reaction is of two types: 4n + 2 and 4n (where n = 0, 1, 2, 3, 4, etc.). Typical examples of cycloaddition reactions include, but are not limited to, [1 + 2] cycloaddition, such as reaction between carbene and olefin, reaction between olefins, or [2 + 2] cycloaddition such as reaction between ketone and olefin. , [3 + 2] cycloaddition such as 1,3-dipolar cycloaddition, [2 + 4] cycloaddition such as Diels-Alder reaction and ene reaction,
Includes [4 + 6] cycloadditions, and cheleotropic reactions.
The types of reactants involved in the cycloaddition reaction include, but are not limited to, olefins including but not limited to alkenes, dienes with or without heteroatoms, alkynes with or without heteroatoms, anthracenes. Aromatic compounds such as 1,3-
Dipoles, carbene, and carbene precursors are included.

【0038】 本発明の「誘導化オリゴヌクレオチド」は、一般に、以下の式により表示され
る:
The “derivatized oligonucleotide” of the present invention is generally represented by the formula:

【0039】[0039]

【化16】 [式中: Bは、ヌクレオ塩基であり; A及びA’は、2’−糖置換基であり; Wは、1〜1000のヌクレオ塩基を有するオリゴヌクレオチド、X、又はH
からなる群から独立して選択され;そして Xは、ジエン、ジエノフィル、1,3−双極子、1,3−ジポラロフィル、エ
ン、エノフィル、アルケン、アルキン、又は、付加環化反応を受けることが可能
な他の部分であって、さらに、Xがヌクレオ塩基のBへ付く場合、それは炭素原
子、環外窒素、又は環外酸素へも付き得る]。
[Chemical 16] [Wherein B is a nucleobase; A and A ′ are 2′-sugar substituents; W is an oligonucleotide having 1 to 1000 nucleobases, X, or H].
Independently selected from the group consisting of; and X is capable of undergoing a diene, dienophile, 1,3-dipole, 1,3-dipolarophile, ene, enophile, alkene, alkyne, or cycloaddition reaction , And when X is attached to B of the nucleobase, it can also be attached to a carbon atom, an exocyclic nitrogen, or an exocyclic oxygen].

【0040】 本発明の好ましい態様では: A及びA’が、H、2H、3H、Cl、F、OH、NHOR1、NHOR3、NH
NHR3、NHR3、=NH、CHCN、CHCl2、SH、SR3、CFH2、C
2H、CR2 2Br、−(OCH2CH2nOCH3、OR4、及びイミダゾールか
らなる群から独立して選択され(参照により本明細書に組込まれる、「2’修飾
ピリミジン分子内求核置換の新規製造法(Novel Method of Preparation of 2'
Modified Pyrimidines Intramolecular Nucleophilic Displacement)」と題し
た米国特許出願第08/264,029号(1994年6月22日出願)を参照
のこと); R1が、Hとアルコール保護基からなる群から選択され; R2が、=O、=S、H、OH、CCl3、CF3、ハロゲン化物、場合により
置換されるC1〜C20アルキル(環式、直鎖、及び分岐鎖を含む)、C2〜C20
ルケニル、C6〜C20アリール、C1〜C20アシル、C1〜C20ベンゾイル、O
4、及びエステルからなる群から選択され; R3が、R2、R4、CN、C(O)NH2、C(S)NH2、C(O)CF3、S
24、アミノ酸、ペプチド、及びこれらの混合物からなる群から選択され; R4が、場合により置換される炭化水素(C1〜C20アルキル、C2〜C20アル
ケニル、C2〜C20アルキニル)、場合により置換されるヘテロ環、t−ブチル
ジメチルシリルエーテル、トリイソプロピルシリルエーテル、ヌクレオシド、炭
水化物、蛍光ラベル、及びリン酸(phosphate)からなる群から選択され; 最も好ましくは、Aが、H、OH、NH2、Cl、F、NHOR3、OR4、O
SiR4 3からなる群から選択され(「2’修飾ピリミジン分子内求核置換の新規
製造法(Novel Method of Preparation of 2' Modified Pyrimidines Intramole
cular Nucleophilic Displacement)」と題した米国特許出願第08/264,
029号(1994年6月22日出願)を参照のこと);そして Xには、限定しないが、共役ジエン単位を担うアルキル若しくは置換アルキル
基、共役ジエン単位を担うアルコキシ若しくは置換アルコキシ基、CH2CH2
H=CHCH2CH2O、マレイミド置換アルコキシ基、ジエノフィル置換アルコ
キシ基、共役ジエン単位を担うアルキルアミノ基若しくは置換アルキルアミノ基
、マレイミド置換アルキルアミノ基又は置換アルキルアミノ基、ジエノフィル部
分を担うアルキルアミノ基若しくは置換アルキルアミノ基、ニトリルイリド、ニ
トリルイミン、酸化ニトリル、ジアゾアルカン、アジド、アゾメチンイリド、ア
ゾメチンイミン、ニトロン、カルボニルイリド、カルボニルイミン、及び酸化カ
ルボニルが含まれる。
In a preferred embodiment of the invention: A and A ′ are H, 2 H, 3 H, Cl, F, OH, NHOR 1 , NHOR 3 , NH
NHR 3 , NHR 3 , = NH, CHCN, CHCl 2 , SH, SR 3 , CFH 2 , C
Independently selected from the group consisting of F 2 H, CR 2 2 Br, — (OCH 2 CH 2 ) n OCH 3 , OR 4 , and imidazole (“2′-modified pyrimidine molecule, incorporated herein by reference. Novel Method of Preparation of 2 '
Modified Pyrimidines Intramolecular Nucleophilic Displacement) ", U.S. patent application Ser. No. 08 / 264,029 (filed Jun. 22, 1994); R 1 is selected from the group consisting of H and an alcohol protecting group. R 2 is ═O, ═S, H, OH, CCl 3 , CF 3 , halide, optionally substituted C 1 -C 20 alkyl (including cyclic, straight chain, and branched chain), C 2 -C 20 alkenyl, C 6 -C 20 aryl, C1 to C20 acyl, C 1 -C 20 benzoyl, O
R 4 and an ester; R 3 is R 2 , R 4 , CN, C (O) NH 2 , C (S) NH 2 , C (O) CF 3 , S
Selected from the group consisting of O 2 R 4 , amino acids, peptides, and mixtures thereof; R 4 is an optionally substituted hydrocarbon (C 1 -C 20 alkyl, C 2 -C 20 alkenyl, C 2 -C) 20 alkynyl), optionally substituted heterocycle, t-butyldimethylsilyl ether, triisopropylsilyl ether, nucleoside, carbohydrate, fluorescent label, and phosphate; most preferably A is , H, OH, NH 2 , Cl, F, NHOR 3 , OR 4 , O
SiR 4 3 is selected from the group consisting of ( "2'-modified pyrimidines intramolecular nucleophilic substitution of a new production process (Novel Method of Preparation of 2 ' Modified Pyrimidines Intramole
US patent application Ser. No. 08/264, entitled "cular Nucleophilic Displacement)"
No. 029 (filed Jun. 22, 1994); and X includes, but is not limited to, alkyl or substituted alkyl groups bearing conjugated diene units, alkoxy or substituted alkoxy groups bearing conjugated diene units, CH 2 CH 2 C
H = CHCH 2 CH 2 O, maleimide-substituted alkoxy group, dienophile-substituted alkoxy group, alkylamino group or substituted alkylamino group bearing conjugated diene unit, maleimide-substituted alkylamino group or substituted alkylamino group, alkylamino group bearing dienophile moiety Alternatively, it includes a substituted alkylamino group, nitrile ylide, nitrile imine, nitrile oxide, diazoalkane, azide, azomethine ylide, azomethine imine, nitrone, carbonyl ylide, carbonyl imine, and carbonyl oxide.

【0041】 上記に列挙されたすべての部分のアルキル基は、1〜50の炭素、好ましくは
1〜30の炭素を有し得る。 本明細書で使用されるように、「連結分子」は、共有相互作用を介して2つ又
はそれ以上の分子実体を連結する分子実体である。より特定すると、連結分子は
、ジエン、ジエノフィル、又は付加環化反応を受けることが可能な他の部分で分
子若しくは支持体を誘導化するために使用され得る多官能分子である。本発明の
連結分子は、一般に、以下の式により表示される:
All moieties of the alkyl groups listed above may have 1 to 50 carbons, preferably 1 to 30 carbons. As used herein, a "linking molecule" is a molecular entity that links two or more molecular entities through covalent interactions. More particularly, the linking molecule is a polyfunctional molecule that can be used to derivatize the molecule or support with dienes, dienophiles, or other moieties capable of undergoing cycloaddition reactions. The linking molecules of the invention are generally represented by the formula:

【0042】[0042]

【化17】 [式中: Xは上記の定義通りであり; nは、1〜20の整数であり;そして Lは、以下の一般式:[Chemical 17] [Wherein X is as defined above; n is an integer from 1 to 20; and L is the following general formula:

【0043】[0043]

【化18】 (式中: m、n、oは、0、1、2に等しく、そして、 Yは、NH、O、NH(CO)O、NH(CS)O、NH(CO)NH、NH
(CO)、S−S−S−、Si(OR)3、及びSiR2から選択され、ここで、 Rは、それぞれ1〜50の炭素原子を有する、アルキル、アリール、置換アル
キル又は置換アリールから選択される)の化合物を限定せずに包含するリンカー
である]。
[Chemical 18] Where: m, n, o are equal to 0, 1, 2, and Y is NH, O, NH (CO) O, NH (CS) O, NH (CO) NH, NH
(CO), S—S—S—, Si (OR) 3 , and SiR 2 where R is alkyl, aryl, substituted alkyl or substituted aryl, each having 1 to 50 carbon atoms. A linker that includes, but is not limited to, a compound of choice).

【0044】 上記に記載の置換基についての他の自明な置換も本発明の範囲内に含まれ、そ
れは特定のものに限定されない一般化された反応形式である。 付加環化反応、特にディールス−アルダー反応は、分子、特にバイオ分子を支
持体へ固定化するための一般法として独特に適している。ジエン及びジエノフィ
ルの付加環化はきわめて化学選択的であり、適切に電子配向したジエン及びジエ
ノフィルの対だけが反応するものである。この反応は、妥当な時間フレームにお
いて穏和な条件の下で進行する。核酸、オリゴヌクレオチド、タンパク質、ペプ
チド、炭水化物、多糖、糖タンパク質、抗体、及び脂質のようなバイオ分子は、
一般には、そのような付加環化反応を受け得る部分を含有しない。従って、特定
のジエン及びジエノフィルの反応パートナーの導入により、バイオ分子の支持体
への固定化が先例のない特異性で可能になる。
Other obvious substitutions for the above-listed substituents are also included within the scope of the invention, which is a generalized reaction format not limited to a particular one. Cycloaddition reactions, especially the Diels-Alder reaction, are uniquely suitable as general methods for immobilizing molecules, especially biomolecules, to a support. Cycloadditions of dienes and dienophiles are very chemoselective and only properly electron-oriented diene and dienophile pairs react. This reaction proceeds under mild conditions in a reasonable time frame. Biomolecules such as nucleic acids, oligonucleotides, proteins, peptides, carbohydrates, polysaccharides, glycoproteins, antibodies, and lipids,
Generally, it does not contain a moiety that can undergo such a cycloaddition reaction. Thus, the introduction of specific diene and dienophile reaction partners allows the immobilization of biomolecules to a support with unprecedented specificity.

【0045】 ジエン若しくはジエノフィルの、それぞれ対応するジエノフィル若しくはジエ
ンとの反応の高度な選択性は、オリゴヌクレオチド又はペプチドのようなバイオ
分子の合成の間に官能基を保護することの必要性を一掃する。このことは、保護
化ケミストリーの限定された選択性により固定化の収率がしばしば決定される、
バイオ分子合成の固定化に使用される他の官能基に優るきわめて実用的な利点と
なる。さらに、ジエン及びジエノフィルは、既知の固定化法で典型的に遭遇する
副反応に影響されない。それらは加水分解や加溶媒分解を受けないので、これら
の反応は水性媒体においてほぼ化学量論的な濃度で進行され、従って貴重な試薬
を節約し得る。そのような副反応が少ないことは、先例のない収率及び純度でバ
イオ分子を固定化することを可能にする。ディールス−アルダー付加環化反応は
水性溶媒により加速されるので、従って、親水性バイオ分子の誘導化若しくは固
定化にとって独特に適している。最後に、この方法は、典型的にはほとんどの既
知代替法よりpH感受性がずっと低い。
The high selectivity of the reaction of the diene or dienophile with the corresponding dienophile or diene, respectively, eliminates the need to protect functional groups during the synthesis of biomolecules such as oligonucleotides or peptides. . This is because the limited selectivity of the protected chemistry often determines the yield of immobilization,
This is a very practical advantage over other functional groups used for immobilization in biomolecule synthesis. Furthermore, dienes and dienophiles are immune to side reactions typically encountered in known immobilization methods. Since they do not undergo hydrolysis or solvolysis, these reactions can proceed in aqueous media at near stoichiometric concentrations, thus saving valuable reagents. The low number of such side reactions makes it possible to immobilize biomolecules with unprecedented yield and purity. The Diels-Alder cycloaddition reaction is accelerated by aqueous solvents and is therefore uniquely suitable for derivatization or immobilization of hydrophilic biomolecules. Finally, this method is typically much less pH sensitive than most known alternatives.

【0046】 本発明の1つの態様では、バイオ分子がオリゴヌクレオチドである。オリゴヌ
クレオチドの誘導化に選択される溶媒は、これら分子の高度なアニオン性のため
に、水である。従って、そのような基の固定化の最適な反応は水中で容易に進行
し、反応体の加水分解のような、水との副反応を示さない。オリゴヌクレオチド
の最適かつ特異的な固定化のためのこれらの条件に基づいて、本開示では、オリ
ゴヌクレオチドの支持体への化学選択的かつ効率的な固定化のためにディールス
−アルダー付加環化反応の使用を記載する。このように、ジエン修飾ヌクレオシ
ド若しくは非ヌクレオシドリン酸ジエステル基,又はジエノフィル修飾ヌクレオ
シド若しくは非ヌクレオシドリン酸ジエステル基のいずれかを担うオリゴヌクレ
オチドは、それぞれ、ジエノフィル又はジエン部分のいずれかを担う支持体と反
応され得る。
In one aspect of the invention, the biomolecule is an oligonucleotide. The solvent of choice for the derivatization of oligonucleotides is water, due to the highly anionic nature of these molecules. Therefore, the optimal reaction for immobilization of such groups proceeds readily in water and does not show side reactions with water, such as hydrolysis of the reactants. Based on these conditions for optimal and specific immobilization of oligonucleotides, the present disclosure provides Diels-Alder cycloaddition reactions for chemoselective and efficient immobilization of oligonucleotides to a support. Describe the use of. Thus, an oligonucleotide bearing either a diene-modified nucleoside or non-nucleoside phosphate diester group or a dienophile-modified nucleoside or non-nucleoside phosphate diester group would react with a support bearing either the dienophile or diene moiety, respectively. Can be done.

【0047】 ジエン若しくはジエノフィル部分は、例えば、5−(3,5−ヘキサジエン)
−2’−デオキシウリジンヌクレオシドの導入により、この鎖の任意の位置でオ
リゴヌクレオチドへ取込み得る(そのまま参照により本明細書に組込まれる、「
既知及び新規2’修飾ヌクレオシドの分子内求核置換による新規製造法(Novel
Method of Preparation of Known and Novel 2' Modified Nucleosides Intramo
lecular Nucleophilic Displacement)」と題した米国特許出願第08/264
,029号(1994年6月22日出願)を参照のこと)。他のやり方では、ジ
エン若しくはジエノフィル部分を2’−O−(3,5−ヘキサジエン)−ウリジ
ンヌクレオシドとして導入し得る。ジエン部分はまた、3,5−ヘキサジエン−
N,N−ジイソプロピル−2−シアノエチルホスホロアミダイトのような、ジエ
ン担持非ヌクレオシドホスホロアミダイトとしてオリゴヌクレオチドへ導入され
得る。5’−末端3,5−ヘキサジエンリン酸オリゴヌクレオチドのようなジエ
ン修飾オリゴヌクレオチドの、マレイミド誘導化ガラスのようなジエノフィル修
飾支持体との反応は、オリゴヌクレオチドの効率的な固定化をもたらす。
The diene or dienophile moiety is, for example, 5- (3,5-hexadiene)
The introduction of the 2'-deoxyuridine nucleoside can be incorporated into the oligonucleotide at any position on this chain (as is incorporated herein by reference, "
Novel production method of known and novel 2'-modified nucleosides by intramolecular nucleophilic substitution (Novel
Method of Preparation of Known and Novel 2 'Modified Nucleosides Intramo
US patent application Ser. No. 08/264 entitled "Lecular Nucleophilic Displacement)"
, 029 (filed June 22, 1994)). Alternatively, the diene or dienophile moiety can be introduced as a 2'-O- (3,5-hexadiene) -uridine nucleoside. The diene moiety is also 3,5-hexadiene-
It can be introduced into the oligonucleotide as a diene-supported non-nucleoside phosphoramidite, such as N, N-diisopropyl-2-cyanoethyl phosphoramidite. Reaction of a diene-modified oligonucleotide, such as the 5'-terminal 3,5-hexadiene phosphate oligonucleotide, with a dienophile-modified support, such as maleimide-derivatized glass, results in efficient immobilization of the oligonucleotide.

【0048】 本発明の方法は、ジエン、ジエノフィル、又は付加環化反応を受けることが可
能な他の反応基で誘導化され得る任意の分子の固定化へ制限なく拡張され得る。
例えば、本方法は、ペプチド及びタンパク質の、誘導化されることが可能な任意
の支持体との固定化へ拡張され得る。O−3,5−ヘキサジエン−チロシン若し
くはセリン、又はN−マレイミドリジンのような、ジエン若しくはジエノフィル
で誘導化されたアミノ酸の組立てブロックを含有するペプチド若しくはタンパク
質は、本明細書に記載の方法を使用して、任意の支持体に制限なく固定化し得る
。タンパク質のような天然の分子は、3−(4−マレイミドフェニル)−プロピ
オン酸のNHSエステル(ピアス)のような、ヘテロ二官能性架橋試薬を担うジ
エン若しくはジエノフィルで誘導化されることができ、それにより対応するジエ
ン若しくはジエノフィル基を担う支持体への後続のコンジュゲーションが可能に
なる。
The method of the present invention can be extended without limitation to the immobilization of any molecule that can be derivatized with a diene, dienophile, or other reactive group capable of undergoing a cycloaddition reaction.
For example, the method can be extended to the immobilization of peptides and proteins with any support that can be derivatized. Peptides or proteins containing building blocks of amino acids derivatized with dienes or dienophiles, such as O-3,5-hexadiene-tyrosine or serine, or N-maleimidolysine, use the methods described herein. Then, it can be immobilized on any support without limitation. Natural molecules such as proteins can be derivatized with dienes or dienophiles bearing heterobifunctional cross-linking reagents, such as NHS ester of 3- (4-maleimidophenyl) -propionic acid (Pierce), This allows subsequent conjugation to the support bearing the corresponding diene or dienophile group.

【0049】 ポリエチレングリコールは、しばしばバイオ分子へコンジュゲートして、in v
itro でその免疫原性を減らし、その滞留時間を増加させる。本発明の方法は、
ジエン、ジエノフィル、又は、付加環化反応を受けることが可能な他の反応基を
担う、オリゴヌクレオチド若しくはペプチドのようなバイオ分子が、1つ又はい
くつかの対応するジエン、ジエノフィル、又は付加環化反応を受けることが可能
な他の基を担う、ポリエチレングリコール若しくはポリスチレンのような他のポ
リマー若しくは樹脂によって固定化することを可能にする。
Polyethylene glycol is often conjugated to biomolecules to give in v
Itro reduces its immunogenicity and increases its residence time. The method of the present invention is
A biomolecule, such as an oligonucleotide or a peptide, bearing a diene, dienophile, or other reactive group capable of undergoing a cycloaddition reaction, has one or several corresponding dienes, dienophiles, or cycloadditions. Allows immobilization with other polymers or resins, such as polyethylene glycol or polystyrene, bearing other groups capable of undergoing reaction.

【0050】 実施例1(スキーム1)は、5−ヒドロキシメチルシクロヘキサ−1,3−ジ
エン(5)の合成を記載する。 実施例2(スキーム2)は、シクロヘキサジエンアルコール(5)からのNH
S試薬(10)の製法を記載する。
Example 1 (Scheme 1) describes the synthesis of 5-hydroxymethylcyclohexa-1,3-diene (5). Example 2 (Scheme 2) shows NH from cyclohexadiene alcohol (5)
A method for producing the S reagent (10) will be described.

【0051】 実施例3(スキーム3)は、アミノリンカー(12)からのジエンアミダイト
リンカー(16)の合成を記載する。アミノリンカー(12)は、一級(5’−
OH)及び二級ヒドロキシル基(3’−OH)含有ヌクレオシドを模倣して開発
された。これにより、任意のオリゴヌクレオチドの3’−又は5’−末端のいず
れかでのリンカーのコンジュゲーションが可能になる。このオリゴヌクレオチド
に対する様々な部分(例、ジエン又は色素)の付着は、このリンカーのアミノ官
能性を介して達成される。故に、化合物(12)は、オリゴヌクレオチドのコン
ジュゲーションのためのユニバーサルリンカーと認められる。
Example 3 (Scheme 3) describes the synthesis of a diene amidite linker (16) from an amino linker (12). The amino linker (12) is a primary (5'-
OH) and secondary hydroxyl groups (3'-OH) containing nucleosides were developed. This allows conjugation of the linker at either the 3'- or 5'-end of any oligonucleotide. Attachment of various moieties (eg, dienes or dyes) to the oligonucleotide is accomplished via the amino functionality of the linker. Therefore, compound (12) is considered a universal linker for conjugation of oligonucleotides.

【0052】 実施例4(スキーム4)は、ガラス表面を官能化するために使用される、マレ
イミド−トリアルコキシシラン(19)の合成を記載する。 実施例5は、ガラス表面を官能化するためのジエン−トリアルコキシシラン(
20)の合成を記載する。
Example 4 (Scheme 4) describes the synthesis of maleimide-trialkoxysilane (19) used to functionalize the glass surface. Example 5 is a diene-trialkoxysilane (for functionalizing the glass surface (
20) is described.

【0053】 実施例6は、3つの5’官能化オリゴヌクレオチド、化合物(23)、(24
)及び(26)の合成を記載する。化合物(23)及び(24)(スキーム6)
は、ジエン−リンカーアミダイト(16)との反応により、5’末端においてジ
エンで官能化される。化合物(26)(スキーム7)は、マレイミドプロピオン
酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(化合物18、スキーム4)との反応
により、5’末端においてマレイミドで官能化される。
Example 6 includes three 5'functionalized oligonucleotides, compounds (23), (24
) And (26) are described. Compounds (23) and (24) (Scheme 6)
Is functionalized with a diene at the 5'end by reaction with a diene-linker amidite (16). Compound (26) (Scheme 7) is functionalized with maleimide at the 5'end by reaction with maleimidopropionic acid N-hydroxysuccinimide ester (Compound 18, Scheme 4).

【0054】 実施例7及び8は、2つのガラス表面、特にスライドガラスとCPGの、ジエ
ンとジエノフィルの両方を用いた官能化の方法を記載する。ガラス表面は、付加
環化反応のために適正に官能化されたシラン単層の蒸着により、付加環化反応を
受けることが可能な反応部分で誘導化される。特に、実施例7は、マレイミドジ
エノフィル(19)を用いた2つのガラス表面の官能化を記載する(スキーム8
)。実施例7はまた、マレイミド官能化表面の検出法を記載する。マレイミドで
誘導化された表面は、スキーム9に図示されるようなミハエル付加によりマレイ
ミドと反応する、チオール−フルオレセイン試薬で染色することによって検出さ
れる。次いで、表面へ結合したフルオレセインの存在は、表面に結合したフルオ
レセインを励起するグリーンレーザーを使用するモレキュラー・ダイナミクスの
タイフーン蛍光スキャナー(Tyhpoon Fluorescence Scanner)に次いで、526
nmフィルターを使用する放射光の検出によって、検出される。
Examples 7 and 8 describe a method of functionalizing two glass surfaces, especially glass slides and CPG, with both dienes and dienophiles. The glass surface is derivatized with a reactive moiety capable of undergoing a cycloaddition reaction by vapor deposition of a properly functionalized silane monolayer for the cycloaddition reaction. In particular, Example 7 describes the functionalization of two glass surfaces with maleimide dienophile (19) (Scheme 8
). Example 7 also describes a method for detecting maleimide functionalized surfaces. Maleimide-derivatized surfaces are detected by staining with a thiol-fluorescein reagent, which reacts with maleimide by Michael addition as illustrated in Scheme 9. The presence of surface-bound fluorescein was then detected by a molecular dynamics Typhoon Fluorescence Scanner using a green laser that excites surface-bound fluorescein, followed by 526
Detected by detection of emitted light using a nm filter.

【0055】 実施例8は、ジエン(20)を用いた2つのガラス表面の官能化を記載する(
スキーム10)。実施例8はまた、官能化した表面の検出法を記載する。ジエン
で誘導化された表面は、スキーム11に図示されるようなフルオレセイン−マレ
イミドとのディールス−アルダー反応により検出される。
Example 8 describes the functionalization of two glass surfaces with a diene (20) (
Scheme 10). Example 8 also describes a method for detecting functionalized surfaces. The diene derivatized surface is detected by the Diels-Alder reaction with fluorescein-maleimide as illustrated in Scheme 11.

【0056】 実施例9(スキーム12)は、5’ジエン官能化オリゴヌクレオチド(23)
とマレイミド官能化スライドガラス及びマイクロタイタープレートとのディール
ス−アルダー反応を記載する。この反応は、オリゴヌクレオチドのディールス−
アルダー表面固定化を証明する(スキーム12)。表面に結合したオリゴヌクレ
オチドの検出は、フルオレセイン標識化相補配列(27)へのそのハイブリダイ
ゼーションとフルオレセインの検出により達成された。この実施例の結果を図8
に示す。
Example 9 (Scheme 12) describes a 5'diene functionalized oligonucleotide (23).
And the Diels-Alder reaction with maleimide functionalized glass slides and microtiter plates. This reaction is based on the Diels-
Demonstrate Alder surface immobilization (Scheme 12). Detection of the surface-bound oligonucleotide was achieved by its hybridization to a fluorescein-labeled complementary sequence (27) and detection of fluorescein. The results of this example are shown in FIG.
Shown in.

【0057】 実施例10は、マレイミド−CPGとジエン誘導化オリゴヌクレオチド(24
)とのディールス−アルダー反応を記載する。実施例9では、ジエンオリゴヌク
レオチドのマレイミド誘導化支持体へのコンジュゲーションが、ハイブリダイゼ
ーション後の標識化相補配列の蛍光により検出された。しかしながら、この検出
法は定性的な結果を与えるが、表面ローディングの定量的な決定を可能にしない
。実施例10では、固定化されたオリゴヌクレオチドの決定のために異なる検出
法を選択し、表面ローディングの定量的な決定を得た。例示のために、ジエン(
DMT)―オリゴヌクレオチド(24)を使用した。ジエン(24)とマレイミ
ドのディールス−アルダー反応の後で、表面に結合したオリゴヌクレオチドの量
(ローディング)を、スキーム12に図示するように、DMT基の開裂後、DM
T−カチオンの測光検出により算出する。
Example 10 describes maleimide-CPG and diene derivatized oligonucleotides (24
) With the Diels-Alder reaction. In Example 9, conjugation of a diene oligonucleotide to a maleimide-derivatized support was detected by fluorescence of the labeled complementary sequence after hybridization. However, while this detection method gives qualitative results, it does not allow a quantitative determination of surface loading. In Example 10, different detection methods were selected for the determination of immobilized oligonucleotides, resulting in a quantitative determination of surface loading. For example, the diene (
DMT) -oligonucleotide (24) was used. After the Diels-Alder reaction of the diene (24) with the maleimide, the amount of surface-bound oligonucleotide (loading) was measured after cleavage of the DMT group, as shown in Scheme 12, after DMT group cleavage.
Calculated by photometric detection of T-cation.

【0058】 マレイミド誘導化CPGをオリゴヌクレオチド(24)の量を増加させつつイ
ンキュベートして、オリゴヌクレオチド固定化(CPGローディングとして)と
溶液中のジエン−オリゴヌクレオチド量の関係を示した。この方法を使用すると
、オリゴヌクレオチドローディングの典型的な範囲は、0.8〜1.7マイクロ
モル/gであると算出された(表2、図9)。この実験から得られた結果はまた
、必ずしもすべてのマレイミド部位がジエン−オリゴヌクレオチドと反応しない
こと、そして、線形曲線フィットの代わりに指数的依存性を達成することによっ
て、より多量の(24)での処理によりさらにローディングを増加し得ることを
示した。
Maleimide-derivatized CPG was incubated with increasing amounts of oligonucleotide (24) to show the relationship between oligonucleotide immobilization (as CPG loading) and the amount of diene-oligonucleotide in solution. Using this method, a typical range of oligonucleotide loading was calculated to be 0.8-1.7 micromol / g (Table 2, Figure 9). The results obtained from this experiment also show that not all maleimide moieties react with diene-oligonucleotides, and by achieving an exponential dependence instead of a linear curve fit, a higher amount of (24) was obtained. It was shown that the treatment can further increase the loading.

【0059】 ローディングとインキュベーション時間との動力学的な関連性も示した。予測
されるように指数曲線が得られたが、この実験で適用した時間枠では、この曲線
のプラトーに達しなかった(表3、図10)。約100分後、(溶液中の全オリ
ゴヌクレオチド(24)の消費による)飽和が達成された。最も興味深い結果は
、5分間のインキュベーション時間の後でも、0.4マイクロモル/gのローデ
ィングが得られたことである。最初の例からのデータと比較すれば、この実験で
適用した(17)の濃度は、CPG支持体のマレイミド部位をすべて飽和させる
にはあまりに低いものである。
A kinetic relationship between loading and incubation time was also shown. An exponential curve was obtained as expected, but the plateau of this curve was not reached in the time frame applied in this experiment (Table 3, Figure 10). After about 100 minutes, saturation was achieved (due to consumption of all oligonucleotide (24) in solution). The most interesting result is that a loading of 0.4 micromol / g was obtained even after an incubation time of 5 minutes. Compared to the data from the first example, the concentration of (17) applied in this experiment is too low to saturate all the maleimide sites of the CPG support.

【0060】 実施例11(スキーム14)は、ジエン被覆ガラス表面への5’−マレイミド
誘導化オリゴヌクレオチド(26)のコンジュゲーションを記載する。コンジュ
ゲーションの証明は、上記のように、標識化相補配列(27)とのハイブリダイ
ゼーションと蛍光の検出により達成された。
Example 11 (Scheme 14) describes the conjugation of 5′-maleimide derivatized oligonucleotides (26) to diene coated glass surfaces. Proof of conjugation was achieved by hybridization with labeled complementary sequence (27) and detection of fluorescence, as described above.

【0061】 実施例12(スキーム15)は、NHS試薬(10)(実施例2にその合成を
記載する)からのジエン修飾オリゴヌクレオチド(29)の合成を記載する。 実施例13(スキーム16)は、シクロヘキサジエン誘導化オリゴヌクレオチ
ドを利用するディールス−アルダー反応のHPLCモニタリングを記載する。ジ
エンコンジュゲート(29)のディールス−アルダー反応性を確かめるために、
市販のマレイミドジエノフィル(30)及び(31)を用いて標識化を行なった
。この反応の進行を、5分ごとにサンプルを取り、分析用アニオン交換クロマト
グラフィーによりモニターした。(29)をN−エチルマレイミド(30)で処
理すると、5分以内に付加物(32)への完全な変換をもたらしたが、ビオチン
マレイミド(31)では20分を必要とした。
Example 12 (Scheme 15) describes the synthesis of diene-modified oligonucleotides (29) from NHS reagent (10), the synthesis of which is described in Example 2. Example 13 (Scheme 16) describes HPLC monitoring of Diels-Alder reactions utilizing cyclohexadiene derivatized oligonucleotides. To confirm the Diels-Alder reactivity of the diene conjugate (29),
Labeling was performed using commercially available maleimido dienophiles (30) and (31). The progress of this reaction was monitored by analytical anion exchange chromatography, with samples taken every 5 minutes. Treatment of (29) with N-ethylmaleimide (30) resulted in complete conversion to the adduct (32) within 5 minutes, whereas biotin maleimide (31) required 20 minutes.

【0062】 実施例14(スキーム17)は、ジエン修飾ポリエチレングリコール基質(3
4)の合成を記載する。実施例14(スキーム18)はまた、アントラセン誘導
体(36)の合成を記載する。
Example 14 (Scheme 17) describes a diene-modified polyethylene glycol substrate (3
The synthesis of 4) is described. Example 14 (Scheme 18) also describes the synthesis of the anthracene derivative (36).

【0063】 実施例15(スキーム19)は、ジエノフィルであるCM5 BIAcore
フローセル表面の製法を記載する。 実施例16(スキーム20)は、表面誘導化に関するPEG−SH(ミハエル
付加)対PEG−ジエン(ディールス−アルダー反応表面固定化)の比較を記載
する。
Example 15 (Scheme 19) is a dienophile CM5 BIAcore.
The method for producing the surface of the flow cell will be described. Example 16 (Scheme 20) describes a comparison of PEG-SH (Michael addition) versus PEG-diene (Diels-Alder reaction surface immobilization) for surface derivatization.

【0064】 実施例17(スキーム21)は、化合物(38)を提供するための実施例16
に記載の方法を使用する、ジエノフィル誘導化CM5 BIAcoreフローセ
ル表面(37)のアントラセン誘導体(36)(製法は実施例14に記載)との
ディールス−アルダー反応を記載する。
Example 17 (Scheme 21) provides Example 16 to provide compound (38).
3 describes the Diels-Alder reaction of a dienophile-derivatized CM5 BIAcore flow cell surface (37) with an anthracene derivative (36) (preparation described in Example 14) using the method described in.

【0065】 実施例18(スキーム22)は、シクロヘキサジエン修飾オリゴヌクレオチド
(29)のジエノフィル誘導化CM5 BIAcoreフローセル表面(37)
への固定化と、後続する相補オリゴヌクレオチド配列とのハイブリダイゼーショ
ンを記載する。
Example 18 (Scheme 22) describes a dienophile-derivatized CM5 BIAcore flow cell surface (37) of cyclohexadiene modified oligonucleotides (29).
Immobilization to and subsequent hybridization with complementary oligonucleotide sequences is described.

【0066】 実施例19(スキーム23)は、アントラセン−シラン試薬(42)の合成を
記載する。 実施例20(スキーム24)は、アントラセン−シラン試薬(42)を用いた
スライドガラスの官能化を図示する。
Example 19 (Scheme 23) describes the synthesis of anthracene-silane reagent (42). Example 20 (Scheme 24) illustrates functionalization of glass slides with anthracene-silane reagent (42).

【0067】 以下の実施例は本発明を説明して例示するために提供するのであって、本発明
を限定するものとして受け取ってはならない。
The following examples are provided to illustrate and illustrate the present invention and should not be taken as limiting the present invention.

【0068】[0068]

【実施例】【Example】

実施例1環式ジエンアルコール(5)の製造 スキーム1は、シクロヘキサジエン(5)の製法を示す。簡潔に言えば、ジエン
−アルコール(5)の合成物を、スキーム1に略記されるような規模拡大可能で
非常に簡便な方法により、アルコール(1)から4工程で得た。このジエンは、
Roth et al. ((1993) Chem. Ber. 126: 2701-2715) により、異なる経路で合成
されている。
Example 1 . Preparation of Cyclic Diene Alcohol (5) Scheme 1 shows the preparation of cyclohexadiene (5). Briefly, the diene-alcohol (5) synthesis was obtained from alcohol (1) in 4 steps by a scalable and very convenient method as outlined in Scheme 1. This diene
Roth et al. ((1993) Chem. Ber. 126: 2701-2715) have been synthesized by different routes.

【0069】[0069]

【化19】 4−(tert−ブチルジメチルシリルオキシメチル)−シクロヘキス−1− エン(2)の合成 。DMF(10mL)中の1,2,3,6−テトラヒドロベン
ジルアルコール(1)(1.12g,10ミリモル)及びイミダゾール(1.3
6g,20ミリモル)の撹拌された溶液へTBDMSCl(1.81g,12ミ
リモル)を加えた。20時間後、この混合物を塩水(100mL)で処理し、生
成物をヘキサン(3x80mL)で抽出した。合わせた有機層を塩水(100m
L)で洗浄し、MgSO4で乾燥させ、真空で蒸発させて化合物(2)(2.2
6g,100%)を無色の液体として得た。Rf0.29(へキサン)。
[Chemical 19] Synthesis of 4- (tert-butyldimethylsilyloxymethyl) -cyclohex-1- ene (2) . 1,2,3,6-Tetrahydrobenzyl alcohol (1) (1.12 g, 10 mmol) and imidazole (1.3) in DMF (10 mL).
To the stirred solution of 6 g, 20 mmol) was added TBDMSCl (1.81 g, 12 mmol). After 20 hours, the mixture was treated with brine (100 mL) and the product extracted with hexane (3 x 80 mL). Combine the organic layers with brine (100 m
L), dried over MgSO 4 and evaporated in vacuo to give compound (2) (2.2
6 g, 100%) was obtained as a colorless liquid. Rf 0.29 (hexane).

【0070】[0070]

【化20】 trans−1,2−ジブロモ−3−(tert−ブチルジメチルシリルオキ シメチル)−シクロヘキサン(3)の合成 。CCl4(15mL)中のアルケン
(2)(1.81g,8ミリモル)の撹拌された溶液へ、CCl4(1mL)中
の臭素(0.4mL,8ミリモル)を1滴づつ加えた。生じた赤い混合物をCH2 Cl2(50mL)で希釈し、10% Na223溶液(50mL)及び水(
50mL)で洗浄した。有機相をNa2SO4で乾燥させ、真空で蒸発させて2.
98g(96%)の化合物(3)を黄色のオイルとして得た。Rf0.20(1
00:1 へキサン/EtOAc)。
[Chemical 20] trans-1,2-dibromo-3-(tert-butyldimethylsilyl Oki Shimechiru) - cyclohexanecarboxylic (3). Bromine (0.4 mL, 8 mmol) in CCl 4 (1 mL) was added dropwise to a stirred solution of alkene (2) (1.81 g, 8 mmol) in CCl 4 (15 mL). The resulting red mixture was diluted with CH 2 Cl 2 (50 mL), 10% Na 2 S 2 O 3 solution (50 mL) and water (
It was washed with 50 mL). The organic phase was dried over Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo to 1.
98 g (96%) of compound (3) was obtained as a yellow oil. R f 0.20 (1
00: 1 hexane / EtOAc).

【0071】[0071]

【化21】 5−ヒドロキシメチルシクロヘキサ−1,3−ジエン(5)の合成。THF(
500mL)中のジブロミド(3)(69.52,0.18モル)及びAliq
uat 336(1.46g,3.6ミリモル、0.02当量)の撹拌された0
℃の溶液へKOtBu(44.89g,0.4モル、2.2当量)を加えた。黄
色い沈殿物の即座の形成が起こり、5分後、冷却浴を除去した。30分後、この
混合物のアリコートを取り、アルゴン流の下で乾燥させた。1H−NMR分析(
66)は、微量のジブロミド(3)がわずかに残っていることを示した。さら
に40分後、この混合物を真空で蒸発させ、ヘキサン(300mL)で希釈し、
飽和NH4Cl溶液(300mL)で洗浄した。分離後、水層をヘキサン(20
0mL)で抽出し、合わせた有機層を水(300mL)で洗浄し、MgSO4
乾燥させ、真空で蒸発させて65gの粗製ジエン(4)を得た。この材料をMe
OH(600mL)に溶かし、Dowex 50WX4−50(65g)で処理
した。このスラリーを200rpmで140分振り混ぜた後で、TLCは残存物
がないことを示した。この樹脂を濾過し、MeOHで洗浄した。濾液を真空で蒸
発させ、残った残渣を減圧下でバルブ相互に(bulb to bulb)蒸留し、ジエン(
5)(16.71g,84%)を無色の液体として得た。Bp 47℃(2.2
ミリバール)〜50℃(1.7ミリバール);Rf0.49(1:1 へキサン
/EtOAc)。
[Chemical 21] Synthesis of 5-hydroxymethylcyclohexa-1,3-diene (5). THF (
Dibromide (3) (69.52, 0.18 mol) and Aliq in 500 mL)
uat 336 (1.46 g, 3.6 mmol, 0.02 eq) stirred 0
KOtBu (44.89 g, 0.4 mol, 2.2 eq) was added to the solution at 0 ° C. Immediate formation of a yellow precipitate occurred and after 5 minutes the cooling bath was removed. After 30 minutes, an aliquot of this mixture was taken and dried under a stream of argon. 1 H-NMR analysis (
C 6 D 6 ) showed a trace of dibromide (3) remaining. After an additional 40 minutes, the mixture was evaporated in vacuo, diluted with hexane (300 mL),
Wash with saturated NH 4 Cl solution (300 mL). After separation, the aqueous layer was mixed with hexane (20
0 mL) and the combined organic layers were washed with water (300 mL), dried over MgSO 4 and evaporated in vacuo to give 65 g of crude diene (4). This material is Me
Dissolved in OH (600 mL) and treated with Dowex 50WX4-50 (65 g). After shaking the slurry at 200 rpm for 140 minutes, TLC showed no residue. The resin was filtered and washed with MeOH. The filtrate was evaporated in vacuo and the remaining residue was bulb to bulb distilled under reduced pressure to give diene (
5) (16.71 g, 84%) was obtained as a colorless liquid. Bp 47 ° C (2.2
Mbar) -50 <0> C (1.7 mbar); Rf 0.49 (1: 1 hexane / EtOAc).

【0072】[0072]

【化22】 実施例2NHS試薬(10)の製造 スキーム2は、NHS試薬(10)のジエン(5)からの製法を示す。[Chemical formula 22] Example 2 . Preparation of NHS Reagent (10) Scheme 2 shows the preparation of NHS Reagent (10) from diene (5).

【0073】[0073]

【化23】 13−N−(5−シクロヘキサ−1,3−ジエンメトキシカルボニル)−4, 7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン(8)の合成 。THF(
20mL)中のジエン(5)(1.10g,10ミリモル)の撹拌された溶液へ
、1,1’−カルボニルジイミダゾール(CDI)(1.63g,10.05ミ
リモル)を加えた。40分後、THF(5mL)中の4,7,10−トリオキサ
−1,13−トリデカンジアミン(7)(4.4mL,20ミリモル)の溶液を
加えた。50分後、この反応混合物をEtOAc(50mL)で希釈し、塩水(
50mL)及び水(2x50mL)で洗浄した。有機相を合わせ、MgSO4
乾燥させ、真空で蒸発させた。CH2Cl2/MeOH/Et3N(15:1:0
.1)で溶出させるBiotage Flash 40系でのクロマトグラフィ
ーを介した精製により、2.62g(74%)のカルバメート(8)を無色のオ
イルとして得た。
[Chemical formula 23] Synthesis of 13-N- (5-cyclohexa-1,3- dienemethoxycarbonyl ) -4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine (8) . THF (
To a stirred solution of diene (5) (1.10 g, 10 mmol) in 20 mL) was added 1,1'-carbonyldiimidazole (CDI) (1.63 g, 10.05 mmol). After 40 minutes, a solution of 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine (7) (4.4 mL, 20 mmol) in THF (5 mL) was added. After 50 minutes, the reaction mixture was diluted with EtOAc (50 mL) and washed with brine (
50 mL) and water (2 x 50 mL). The organic phases were combined, dried over MgSO 4, and evaporated in vacuo. CH 2 Cl 2 / MeOH / Et 3 N (15: 1: 0
. Purification via chromatography on the Biotage Flash 40 system eluting in 1) gave 2.62 g (74%) of the carbamate (8) as a colorless oil.

【0074】[0074]

【化24】 18−N−(5−シクロヘキサ−1,3−ジエンメトキシカルボニル)−18 −アミノ−5−アザ−4−ケト−9,12,15−トリオキサ−18−オクタデ カン酸(9)の合成 。ピリジン(20mL)中のアミン(8)(1.43g,4
ミリモル)及びN−メチルイミダゾール(NMI)(0.64mL,8ミリモル
)の溶液へ無水コハク酸(0.44g,4.4ミリモル)を加えた。この混合物
を2時間撹拌し、真空で蒸発させ、CH2Cl2/MeOH/Et3N(10:1
:0.1)で溶出させるBiotage Flash 40系でのシリカゲルク
ロマトグラフィーにより残渣を精製した。Et3Nを除去し、生成物をMeOH
(20mL)に溶かし、Dowex MWC−1(2g)で1時間処理した。固
形物を濾過し、濾液を真空で蒸発させて、1.50g(82%)の酸(9)をや
や黄色のオイルとして得た。
[Chemical formula 24] 18-N-(5-cyclohex-1,3-diene-methoxycarbonyl) -18 - Synthesis of Amino-5-aza-4-keto-9,12,15-trioxa-18-Okutade Kang acid (9). Amine (8) in pyridine (20 mL) (1.43 g, 4
Succinic anhydride (0.44 g, 4.4 mmol) was added to a solution of (mmol) and N-methylimidazole (NMI) (0.64 mL, 8 mmol). The mixture was stirred for 2 hours, evaporated in vacuo and CH 2 Cl 2 / MeOH / Et 3 N (10: 1).
: 0.1) and the residue was purified by silica gel chromatography on a Biotage Flash 40 system. Et 3 N was removed and the product was washed with MeOH
It was dissolved in (20 mL) and treated with Dowex MWC-1 (2 g) for 1 hour. The solid was filtered and the filtrate evaporated in vacuo to give 1.50 g (82%) of acid (9) as a slightly yellow oil.

【0075】[0075]

【化25】 18−N−(5−シクロヘキサ−1,3−ジエンメトキシカルボニル)−18 −アミノ−5−アザ−4−ケト−9,12,15−トリオキサ−18−オクタデ カン酸・N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(10)の合成 。CH2Cl2
10mL)中の酸(9)(913mg,2ミリモル)、N−ヒドロキシスクシン
イミド(230mg,2ミリモル)及びDMAP(12mg,0.1ミリモル)
の撹拌された0℃の溶液へ、ジシクロヘキシルカルボジイミド(433mg,2
.1ミリモル)を加えた。5分後、冷却浴を除去した。2時間後、TLCが不完
全な変換を示したので、追加のN−ヒドロキシスクシンイミド(46mg,0.
4ミリモル)及びジシクロヘキシルカルボジイミド(83mg,0.4ミリモル
)を加えた。22時間後、TLC分析が依然として不完全な変換を示したので、
さらにN−ヒドロキシスクシンイミド(46mg,0.4ミリモル)及びジシク
ロヘキシルカルボジイミド(83mg,0.4ミリモル)を加えた。3時間後、
この混合物をCeliteに通して濾過し、沈殿物をCH2Cl2(10mL)で
洗浄した。濾液を真空で蒸発させ、残渣をEtOAc(5mL)に溶かし、再び
濾過し、真空で蒸発させた。ヘキサン/アセトンの勾配液(1:1→1:0.8
→1:0.6)で溶出させるBiotage Flash 40系を利用したフ
ラッシュクロマトグラフィー精製により、370mg(33%)のNHS−エス
テル(10)を無色のオイルとして得た。Rf0.45(10:1:0.2 C
HCl3/MeOH/AcOH),0.32(1:2 ヘキサン/アセトン)。
[Chemical 25] 18-N-(5-cyclohex-1,3-diene-methoxycarbonyl) -18 - amino-5-aza-4-keto-9,12,15-trioxa-18-Okutade Kang acid · N-hydroxysuccinimide ester ( Synthesis of 10) . CH 2 Cl 2 (
Acid (9) (913 mg, 2 mmol), N-hydroxysuccinimide (230 mg, 2 mmol) and DMAP (12 mg, 0.1 mmol) in 10 mL).
To a stirred solution of dicyclohexylcarbodiimide (433 mg, 2
. 1 mmol) was added. After 5 minutes, the cooling bath was removed. After 2 hours, TLC showed incomplete conversion, so additional N-hydroxysuccinimide (46 mg, 0.
4 mmol) and dicyclohexylcarbodiimide (83 mg, 0.4 mmol) were added. After 22 hours, TLC analysis still showed incomplete conversion, so
Further N-hydroxysuccinimide (46 mg, 0.4 mmol) and dicyclohexylcarbodiimide (83 mg, 0.4 mmol) were added. After 3 hours
The mixture was filtered through Celite and the precipitate washed with CH 2 Cl 2 (10 mL). The filtrate was evaporated in vacuo, the residue was dissolved in EtOAc (5 mL), filtered again and evaporated in vacuo. Hexane / acetone gradient (1: 1 → 1: 0.8
Flash chromatographic purification using a Biotage Flash 40 system eluting at 1: 0.6) yielded 370 mg (33%) of NHS-ester (10) as a colorless oil. R f 0.45 (10: 1: 0.2 C
HCl 3 /MeOH/AcOH),0.32(1:2 hexane / acetone).

【0076】[0076]

【化26】 実施例3ジエンホスホロアミダイト(16)の合成 オリゴヌクレオチドの5’末端への付着に適しているジエン−ホスホロアミダイ
ト(16)の合成をスキーム3に略記する。簡潔に言うと、市販の鏡像異性的に
純粋なアルコール(11)から出発し、LiAlH4還元により一般的なリンカ
ー(12)を得た。この粗製アミンを、実施例1に記載のように、カルボニルジ
イミダゾール(CDI)とのジエン(5)の反応により in situ で生成したジ
エン−カルバメート(6)でアシル化した。次いで、この粗生成物のジオール(
13)をアセチル化し、フラッシュ−クロマトグラフィーにより精製を可能にし
た。精製後、このアセテートを開裂させ、粗製ジオールを4,4’−ジメトキシ
トリチルクロリド(DMT)で選択的にトリチル化してアルコール(15)を得
た。次いで、アルコール(15)を2−シアノエチル−ビス−(N,N−ジイソ
プロピルアミノ)−ホスホロアミダイト及び4,5−ジシアノイミダゾール(D
CI)と反応させてアミダイト(16)を生成し、次いでこれをフラッシュ−ク
ロマトグラフィーにより精製した。
[Chemical formula 26] Example 3 . Synthesis of Diene Phosphoramidite (16) The synthesis of diene-phosphoramidite (16) suitable for attachment to the 5'end of an oligonucleotide is outlined in Scheme 3. Briefly, starting from a commercially available enantiomerically pure alcohol (11), LiAlH 4 reduction gave the generic linker (12). The crude amine was acylated with the diene-carbamate (6) generated in situ by reaction of the diene (5) with carbonyldiimidazole (CDI) as described in Example 1. Then, the crude product diol (
Acetylation of 13) allowed purification by flash-chromatography. After purification, the acetate was cleaved and the crude diol was selectively tritylated with 4,4'-dimethoxytrityl chloride (DMT) to give alcohol (15). The alcohol (15) is then added to 2-cyanoethyl-bis- (N, N-diisopropylamino) -phosphoramidite and 4,5-dicyanoimidazole (D
CI) to produce the amidite (16), which was then purified by flash-chromatography.

【0077】[0077]

【化27】 (S)−5−アミノ−ペンタン−1,3−ジオール(12)の合成。LiAl
4(26.5g,0.70モル)を無水THF(250mL)に懸濁させ、0
℃へ冷やした。無水THF(100mL)に溶かしたアルコール(11)(20
.0g,0.13モル)を1滴づつ加えた。この混合物を室温まで温め、一晩撹
拌した。0℃へ冷やした後で、この混合物をH2O(12.6mL,0.70モ
ル)、10N NaOH(34.9mL,0.35モル)、及びH2O(37.
8mL,2.10モル)で順に処理した。生じた固形物を濾過により除去し、濾
液を真空で濃縮した。回収した材料(12.7g,84%)は、所望のアミン−
ジオール(12)に一致していた。
[Chemical 27] Synthesis of (S) -5-amino-pentane-1,3-diol (12) . LiAl
H 4 (26.5 g, 0.70 mol) was suspended in anhydrous THF (250 mL) and
Cooled to ° C. Alcohol (11) (20) dissolved in anhydrous THF (100 mL)
. 0 g, 0.13 mol) was added drop by drop. The mixture was warmed to room temperature and stirred overnight. After cooling to 0 ° C., the mixture was H 2 O (12.6 mL, 0.70 mol), 10N NaOH (34.9 mL, 0.35 mol), and H 2 O (37.
8 mL, 2.10 mol). The resulting solid was removed by filtration and the filtrate was concentrated in vacuo. The recovered material (12.7 g, 84%) was the desired amine-
It was consistent with the diol (12).

【0078】 (S)−O−シクロヘキサ−2,4−ジエニルメチル−N−(3,5−ジアセ トキシペンチル)−カルバメート(14)の合成 。DMF(17mL)中のジエ
ン−アルコール(5)(2.0g,18.2ミリモル)の溶液へのCDI(3.
5g,21.6ミリモル)の追加により、ジエン−カルバメート(6)を in si
tu で生成した。2時間の撹拌後、粗製アミン(12)(2.0g,16.8ミ
リモル)を加え、撹拌を一晩続けた。この混合物を真空で濃縮し、残渣をCH2
Cl2(55mL)に溶かした。Et3N(23.4mL,168ミリモル)の追
加の後で、この混合物を0℃へ冷やし、Ac2O(15.9mL,168ミリモ
ル)で処理した。この溶液を室温まで温め、撹拌を一晩続けた。この反応混合物
を飽和NaHCO3溶液(50mL)及び塩水(50mL)で洗浄し、MgSO4 で乾燥させ、真空で濃縮した。次いでこの粗生成物を、EtOAc/CH2Cl2 (1:4 v/v)で溶出させる、シリカゲルのフラッシュクロマトグラフィー
(Biotage Flash 40系)により精製し、1.9g(33%)の
カルバメート(14)を無色のオイルとして得た:
[0078] (S) -O- cyclohex-2,4 Jienirumechiru-N-(3,5-Jiase Tokishipenchiru) - Synthesis of carbamate (14). CDI to a solution of diene-alcohol (5) (2.0 g, 18.2 mmol) in DMF (17 mL) (3.
5 g, 21.6 mmol) was added to diene-carbamate (6) in si
generated with tu. After stirring for 2 hours, crude amine (12) (2.0 g, 16.8 mmol) was added and stirring was continued overnight. The mixture was concentrated in vacuo and the residue was CH 2
Dissolved in Cl 2 (55 mL). After addition of Et 3 N (23.4 mL, 168 mmol), the mixture was cooled to 0 ° C. and treated with Ac 2 O (15.9 mL, 168 mmol). The solution was warmed to room temperature and stirring was continued overnight. The reaction mixture was washed with saturated NaHCO 3 solution (50 mL) and brine (50 mL), dried over MgSO 4 and concentrated in vacuo. The crude product was then purified by flash chromatography on silica gel (Biotage Flash 40 system), eluting with EtOAc / CH 2 Cl 2 (1: 4 v / v) to give 1.9 g (33%) of carbamate ( 14) was obtained as a colorless oil:

【0079】[0079]

【化28】 (S)−O−シクロヘキサ−2,4−ジエニルメチル−N−[5−(4,4’ −ジメトキシトリチル)−3−ヒドロキシペンチル]−カルバメート(15)の 合成 。ジアセテート(14)(1.9g,5.6ミリモル)をMeOH(30m
L)に溶かし、K2CO3(39mg,0.3ミリモル)を加えた。2時間後、こ
の混合物を真空で濃縮し、ピリジン(2x20mL)との共沸蒸留により残渣を
乾燥させた。この粗製ジオールをピリジン(37mL)に溶かし、4,4’−ジ
メトキシトリチルクロリド(3.77g,11.1ミリモル)で処理した。この
反応物を一晩撹拌し、次いで濃縮して残渣にした。この赤茶けたオイルをEtO
Ac(50mL)に溶かし、飽和NaHCO3溶液(50mL)及び塩水(50
mL)で順に洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮し
た。この粗製の残渣を、EtOAc/CH2Cl2(1:9 v/v)で溶出させ
る、シリカゲルのフラッシュクロマトグラフィー(Biotage Flash 40系)により精製し、1.0g(32%)のアルコール(15)をやや黄色
のオイルとして得た:
[Chemical 28] (S) -O- cyclohex-2,4 Jienirumechiru -N- [5- (4,4 '- dimethoxytrityl) -3-hydroxypentyl] - Synthesis of carbamate (15). Diacetate (14) (1.9 g, 5.6 mmol) was added to MeOH (30 m).
It was dissolved in L) and K 2 CO 3 (39 mg, 0.3 mmol) was added. After 2 hours, the mixture was concentrated in vacuo and the residue dried by azeotropic distillation with pyridine (2 x 20 mL). This crude diol was dissolved in pyridine (37 mL) and treated with 4,4'-dimethoxytrityl chloride (3.77 g, 11.1 mmol). The reaction was stirred overnight then concentrated to a residue. This reddish brown oil is EtO
Dissolve in Ac (50 mL), sat. NaHCO 3 solution (50 mL) and brine (50
(mL). The organic layer was dried over MgSO 4, filtered, and concentrated in vacuo. The crude residue was purified by flash chromatography on silica gel (Biotage Flash 40 system), eluting with EtOAc / CH 2 Cl 2 (1: 9 v / v) to give 1.0 g (32%) of alcohol (15%). ) Was obtained as a slightly yellow oil:

【0080】[0080]

【化29】 (S)−O−シクロヘキサ−2,4−ジエニルメチル−N−{3−[(2−シ アノエトキシ)−ジイソプロピルアミノホスファノ]−5−(4,4’−ジメト キシトリチル)}−3−ヒドロキシペンチル]−カルバメート(16)の合成
無水CH2Cl2(18mL)中のアルコール(15)(1.00g,1.8ミリ
モル)の溶液を、2−シアノエチル−ビス−(N,N−ジイソプロピルアミノ)
−ホスホロアミダイト(0.60g,2.0ミリモル)に次いで、4,5−ジシ
アノイミダゾール(0.11g,0.9ミリモル)で処理した。1時間の撹拌後
、TLC分析は、(15)の完全な変換を示した。この混合物をCH2Cl2(3
0mL)で希釈し、飽和NaHCO3溶液(30mL)及び塩水(30mL)で
洗浄し、MgSO4で乾燥させ、真空で濃縮した。この粗製の残渣を、EtOA
c/CH2Cl2(1:9 v/v)で溶出させる、シリカゲルのフラッシュクロ
マトグラフィー(Biotage Flash 40系)により精製し、933
mg(68%)のアミダイト(16)を無色の泡状物として得た:
[Chemical 29] (S) -O- cyclohex-2,4 Jienirumechiru -N- {3 - [(2- sheet Anoetokishi) - diisopropylamino phosphite Fano] -5- (4,4'-dimethoxyethane Kishitorichiru)} - 3-hydroxypentyl ] -Synthesis of carbamate (16) .
A solution of alcohol (15) (1.00 g, 1.8 mmol) in anhydrous CH 2 Cl 2 (18 mL) was added to 2-cyanoethyl-bis- (N, N-diisopropylamino).
Treatment with phosphoramidite (0.60 g, 2.0 mmol) followed by 4,5-dicyanoimidazole (0.11 g, 0.9 mmol). After stirring for 1 hour, TLC analysis showed complete conversion of (15). This mixture was added to CH 2 Cl 2 (3
0 mL), washed with saturated NaHCO 3 solution (30 mL) and brine (30 mL), dried over MgSO 4 and concentrated in vacuo. This crude residue was treated with EtOA.
Purified by flash chromatography on silica gel (Biotage Flash 40 system), eluting with c / CH 2 Cl 2 (1: 9 v / v), 933
Obtained mg (68%) of the amidite (16) as a colorless foam:

【0081】[0081]

【化30】 実施例4マレイミド−シラン試薬の合成 スキーム4は、ガラス表面を官能化するためのマレイミド−シラン試薬の合成を
図示する。スキーム4に関連して簡潔に言えば、プロピルアミノシラン(17)
を官能化マレイミドN−ヒドロキシスクシンイミド−エステル(18)と反応さ
せて、水性の後処理の後でマレイミド−シラン(19)を得て、これをガラス表
面の誘導化の粗生成物として使用した。
[Chemical 30] Example 4 . Synthesis of Maleimide-Silane Reagents Scheme 4 illustrates the synthesis of maleimido-silane reagents for functionalizing glass surfaces. Briefly in connection with Scheme 4, propylaminosilane (17)
Was reacted with a functionalized maleimide N-hydroxysuccinimide-ester (18) to give maleimide-silane (19) after aqueous work-up, which was used as the crude product of the derivatization of glass surfaces.

【0082】[0082]

【化31】 3−マレイミド−N−(3−トリエトキシシラニルプロピル)−プロピオンア ミド(19)の合成 。3−マレイミドプロピオン酸N−ヒドロキシスクシンイミ
ドエステル(18)(4.0g,15.03ミリモル、1.0当量)をN,N−
ジメチルホルムアミド(75mL)に溶かし、3−アミノプロピルトリエトキシ
シラン(17)(5.06mL,15.03ミリモル、1当量)を加え、この反
応混合物を22時間撹拌させた。アリコート(0.15mL)をシリンジに取り
、真空で濃縮し、生じたオイルを1H−NMR分光法により分析した。このオイ
ルは、所望の生成物に一致していた。次いでこの反応混合物を50〜55℃で真
空濃縮し、得られた残渣をCH2Cl2(75mL)に溶かし、水(3x50mL
)と塩水(50mL)で洗浄し、顆粒のNa2SO4に通して濾過し、真空の減圧
下で濃縮し、6.65g(残余のN,N−ジメチルホルムアミドによれば>10
0%)の粗製マレイミド−シラン(19)を明黄色のオイルとして得た。この粗
生成物(19)を精製せずに使用した。
[Chemical 31] 3- maleimido-N-(3-triethoxysilylpropyl -lH-propyl) - Puropion'a Synthesis of bromide (19). 3-Maleimidopropionic acid N-hydroxysuccinimide ester (18) (4.0 g, 15.03 mmol, 1.0 eq) was added to N, N-.
Dissolved in dimethylformamide (75 mL), added 3-aminopropyltriethoxysilane (17) (5.06 mL, 15.03 mmol, 1 eq) and allowed the reaction mixture to stir for 22 hours. An aliquot (0.15 mL) was taken in a syringe, concentrated in vacuo and the resulting oil was analyzed by 1 H-NMR spectroscopy. This oil was consistent with the desired product. The reaction mixture was then concentrated in vacuo at 50-55 ° C. and the resulting residue was dissolved in CH 2 Cl 2 (75 mL), water (3 × 50 mL).
) And brine (50 mL), filtered through granular Na 2 SO 4 and concentrated under reduced pressure in vacuo to give 6.65 g (> 10 according to residual N, N-dimethylformamide).
0%) of crude maleimido-silane (19) was obtained as a light yellow oil. This crude product (19) was used without purification.

【0083】[0083]

【化32】 実施例5ジエン−シラン試薬の合成 スキーム5は、ガラス表面を官能化するためのジエン−シラン試薬の合成を図示
する。スキーム5に関連して簡潔に言えば、リンカー(13)の合成と同じよう
に、ジエン(5)をカルボニルジイミダゾールで処理した。in situ で形成され
たイミダゾレート(imidazolate)に対し、アミン(17)を加えた。この反応
混合物の生成物を一晩撹拌した後で、ジエン−シラン(20)を分離し、ガラス
表面官能化のための粗生成物として使用した。
[Chemical 32] Example 5 . Synthesis of Diene-Silane Reagents Scheme 5 illustrates the synthesis of diene-silane reagents for functionalizing glass surfaces. Briefly in relation to Scheme 5, the diene (5) was treated with carbonyldiimidazole as in the synthesis of the linker (13). The amine (17) was added to the imidazolate formed in situ. After stirring the product of this reaction mixture overnight, the diene-silane (20) was isolated and used as a crude product for glass surface functionalization.

【0084】[0084]

【化33】 O−シクロヘキサ−2,4−ジエニルメチル−N−(3−トリエトキシシラニ ルプロピル)−カルバメート(20)の合成 。ジエンアルコール(5)(0.5
0g,4.54ミリモル、1.0当量)をN,N−ジメチルホルムアミド(15
mL)に溶かし、カルボニルジイミダゾール(0.77g,4.77ミリモル、
1.05当量)を加え、この混合物を4時間撹拌させた。イミダゾレート中間体
(6)の形成(スキーム2)を、真空でオイルになるまで濃縮した、反応混合物
のアリコート(0.3mL)の1H−NMR分光分析により確かめた。このオイ
ルは、3.6ppm〜4.3ppmにあるメチルプロトンの共鳴の化学シフトに
より証明されるように、1H−NMR分光法によれば所望の中間体に一致してい
た。次いで、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(17)(1.51mL,
4.50ミリモル、1.0当量)を加え、この反応混合物を12時間撹拌した。
所望の生成物(20)の形成を、真空でオイルになるまで濃縮した、反応混合物
のアリコート(0.3mL)の1H−NMR分光分析により確かめた。このオイ
ルは、4.3ppm〜4.0ppmにあるメチレンプロトンの共鳴の化学シフト
により証明されるように、所望の生成物に一致していた。この反応混合物を真空
の減圧で一晩濃縮し、生じた褐色のオイルからイミダゾールを結晶化させた。得
られたオイルをピペットにより結晶から分離させ、清潔な丸底フラスコへ移し、
1.5g(93%)の所望されるジエン−シラン(20)を褐色のオイルとして
得た。この粗生成物(20)を精製せずに使用した。
[Chemical 33] O- cyclohex-2,4 Jienirumechiru-N-(3- triethoxysilylpropyl silanylene Rupuropiru) - Synthesis of carbamate (20). Diene alcohol (5) (0.5
0 g, 4.54 mmol, 1.0 equivalent) was added to N, N-dimethylformamide (15
mL) and carbonyldiimidazole (0.77 g, 4.77 mmol,
1.05 eq) was added and the mixture was allowed to stir for 4 hours. The formation of the imidazolate intermediate (6) (Scheme 2) was confirmed by 1 H-NMR spectroscopy of an aliquot (0.3 mL) of the reaction mixture concentrated in vacuo to an oil. This oil was consistent with the desired intermediate by 1 H-NMR spectroscopy as evidenced by the chemical shift of the resonance of the methyl proton at 3.6 ppm to 4.3 ppm. Then, 3-aminopropyltriethoxysilane (17) (1.51 mL,
4.50 mmol, 1.0 eq) was added and the reaction mixture was stirred for 12 hours.
The formation of the desired product (20) was confirmed by 1 H-NMR spectroscopy of an aliquot (0.3 mL) of the reaction mixture concentrated in vacuo to an oil. This oil was consistent with the desired product as evidenced by the chemical shift in resonance of the methylene protons at 4.3 ppm to 4.0 ppm. The reaction mixture was concentrated under vacuum vacuum overnight and the imidazole crystallized from the resulting brown oil. The resulting oil is separated from the crystals by pipette and transferred to a clean round bottom flask,
Obtained 1.5 g (93%) of the desired diene-silane (20) as a brown oil. This crude product (20) was used without purification.

【0085】[0085]

【化34】 実施例6標識化オリゴヌクレオチドの合成 様々な標識化及び非標識化(対照実験用)オリゴヌクレオチドの合成を以下のス
キーム6及び7に図示する。すべての合成は、ホスホロアミダイト組立てブロッ
クとCPG固形支持体を使用する固相オリゴヌクレオチド合成の標準法を利用し
て行なった。例示の目的のために20マー(22)(配列番号1)を選んだ。ス
キーム6に関して言えば、標準プロトコールを実施してCPG上でDNAオリゴ
ヌクレオチド(22)を合成し、CPG結合オリゴヌクレオチド(21)を得た
。(21)のアリコートを脱保護化し、CPG支持体から切り離し、粗製の対照
オリゴヌクレオチド(22)を得た。(21)の5’−末端のジエン−リンカー
アミダイト(16)を用いた延長により、ジエン標識化オリゴヌクレオチド(2
3)を合成した。さらなる処理と脱トリチル化/切り離しの後で、粗製オリゴヌ
クレオチドをAX−HPLCにかけ、純粋な(23)の86%を得た。
[Chemical 34] Example 6 . Synthesis of Labeled Oligonucleotides The synthesis of various labeled and unlabeled (control experiments) oligonucleotides is illustrated in Schemes 6 and 7 below. All syntheses were performed utilizing standard methods of solid phase oligonucleotide synthesis using a phosphoramidite building block and a CPG solid support. The 20-mer (22) (SEQ ID NO: 1) was chosen for illustration purposes. Referring to Scheme 6, a standard protocol was performed to synthesize a DNA oligonucleotide (22) on CPG, resulting in a CPG-bound oligonucleotide (21). An aliquot of (21) was deprotected and cleaved from the CPG support to give the crude control oligonucleotide (22). Extension of the 5'-end of (21) with a diene-linker amidite (16) resulted in diene-labeled oligonucleotide (2
3) was synthesized. After further treatment and detritylation / cleavage, the crude oligonucleotide was subjected to AX-HPLC to give 86% of pure (23).

【0086】 第二の実験では、工程cから得られたジエン官能化CPG結合オリゴヌクレオ
チドを2つの分量へ分けた。第一の分量は、切り離して脱トリチル化せずに脱保
護化して粗製のジエン(DMT)−オリゴヌクレオチド(24)を得て(スキー
ム6)、第二の分量は上記のように処理したが、精製せずに粗製のジエン−オリ
ゴヌクレオチド(23)を得た。
In a second experiment, the diene-functionalized CPG linked oligonucleotide from step c was divided into two aliquots. The first aliquot was deprotected without detritylation to give the crude diene (DMT) -oligonucleotide (24) (Scheme 6) and the second aliquot was treated as above. The crude diene-oligonucleotide (23) was obtained without purification.

【0087】[0087]

【化35】 註:a:カップリング;b:酸化;c:キャッピング;d:脱トリチル化;e:
脱保護化とCPGからの切り離し;f:精製 ディールス−アルダー付加環化を逆方向で実施するために、スキーム7に図示
されるように、マレイミド官能化オリゴヌクレオチドを合成した。スキーム7に
関して言えば、CPG支持体上で標準配列を合成し、保護化アミノ−リンカーで
延長した。脱保護化とCPG支持体からの切り離しの後で、5’−アミノへキシ
ルオリゴヌクレオチド生成物(25)をマレイミドNHS−エステル(18)で
アシル化した。Sephadexに通した濾過の後で、粗製のマレイミド−オリ
ゴヌクレオチド(26)を得た。
[Chemical 35] Note: a: coupling; b: oxidation; c: capping; d: detritylation; e:
Deprotection and cleavage from CPG; f: Purification A maleimide functionalized oligonucleotide was synthesized as illustrated in Scheme 7 to perform the Diels-Alder cycloaddition in the opposite direction. Regarding Scheme 7, a canonical sequence was synthesized on a CPG support and extended with a protected amino-linker. After deprotection and cleavage from the CPG support, the 5'-aminohexyl oligonucleotide product (25) was acylated with maleimide NHS-ester (18). The crude maleimide-oligonucleotide (26) was obtained after filtration through Sephadex.

【0088】 色素標識化相補配列とのハイブリダイゼーションによる固定化オリゴヌクレオ
チドの蛍光検出を可能にするために、20マーの5’−フルオレセイン−CAC
ACACACACACACACACA−3’(27)(配列番号2)を、標準プ
ロトコールを利用して、CPG支持体上で合成した。
To allow fluorescent detection of immobilized oligonucleotides by hybridization with dye-labeled complementary sequences, a 20-mer 5′-fluorescein-CAC
ACACACACACACACACACA-3 '(27) (SEQ ID NO: 2) was synthesized on a CPG support utilizing standard protocols.

【0089】[0089]

【化36】 5’−TGTGTGTGTGTGTGTGTGTG−3’(22)(配列番号 1)の合成 。オリゴヌクレオチド(22)の合成は、標準ホスホロアミダイト法
により、160マイクロモルスケールで8800 DNA/RNA合成機(ミリ
ポア)において実施した。最終の脱トリチル化と後続の洗浄の後で、CPG結合
オリゴヌクレオチド(21)のアリコートを取り出し、乾燥させ、27% NH4 OH水溶液により55℃で15時間脱保護化した。アニオン交換HPLC分析
は、純度78%(260nmで)の粗製オリゴヌクレオチド(22)を示した。
[Chemical 36] Synthesis of 5'-TGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTG-3 '(22) (SEQ ID NO: 1) . Oligonucleotide (22) was synthesized by standard phosphoramidite method on a 160 micromolar scale on an 8800 DNA / RNA synthesizer (Millipore). After the final detritylation and subsequent washing, an aliquot of CPG-conjugated oligonucleotide (21) was removed, dried and deprotected with 27% aqueous NH 4 OH at 55 ° C. for 15 hours. Anion exchange HPLC analysis showed the crude oligonucleotide (22) to be 78% pure (at 260 nm).

【0090】 5’−ジエン−オリゴヌクレオチド(23)の合成。化合物(23)の合成は
、ミリポア8800合成機において流動床のコンホメーションで実施した。上記
に記載のようなCPG結合性オリゴヌクレオチド(21)(160マイクロモル
)をアミダイト(16)(0.2M/CH3CN,2.5当量)及び4,5−ジ
シアノイミダゾール(1.0M/CH3CN,16当量)で10分処理した後、
第二のアミダイト(16)(0.2M/CH3CN,1.5当量)を4,5−ジ
シアノイミダゾール(1.0M/CH3CN,16当量)とともに加えて10分
処理した。支持体へ結合したオリゴヌクレオチドを、標準条件下、ピリジンの存
在下にI2で酸化させ、CH2Cl2中の10%ジクロロ酢酸での処理により脱ト
リチル化した。支持体からの切り離しと塩基の脱保護化を、27% NH4OH
水溶液を用いて70℃で2時間実施した。次いで、この脱保護化溶液を4℃へ冷
やしてから、CPGを濾過し、DI水で洗浄し、粗製オリゴヌクレオチド生成物
である、化合物(23)を回収した。
Synthesis of 5'-diene-oligonucleotide (23) . The synthesis of compound (23) was carried out in a fluid bed conformation on a Millipore 8800 synthesizer. The CPG bound oligonucleotide (21) as described in (160 .mu.mol) of the amidite (16) (0.2M / CH 3 CN, 2.5 eq) and 4,5-dicyano-imidazole (1.0 M / CH 3 CN, 16 eq) for 10 minutes,
Second amidite (16) (0.2M / CH 3 CN, 1.5 eq) was treated 10 min by adding together the 4,5-dicyano imidazole (1.0M / CH 3 CN, 16 equiv). The support-bound oligonucleotides were oxidized with I 2 in the presence of pyridine under standard conditions and detritylated by treatment with 10% dichloroacetic acid in CH 2 Cl 2 . Cleavage from the support and deprotection of the base was carried out with 27% NH 4 OH.
It was carried out at 70 ° C. for 2 hours using an aqueous solution. The deprotected solution was then cooled to 4 ° C., then the CPG was filtered and washed with DI water to recover the crude oligonucleotide product, compound (23).

【0091】 この粗製オリゴヌクレオチド生成物のアリコート(800μL)を、10.6
mg/mLの濃度でDNAPac PA−100 4x250mmアニオン交換
カラム上にロードした。2−緩衝液系(ここで、緩衝液Aは10% CH3CN
を含む25mM Trizma/1mM EDTA(Trizma−EDTA)
であり、緩衝液Bは10% CH3CNと1M NaClを含むTrizma−
EDTAである)を利用する線形溶出勾配液で生成物を溶出させた。この精製の
間中、80℃の温度を維持した。適正な精製分画を一緒にし、Nap25カラム
で脱塩した。脱塩後、オリゴヌクレオチド(23)(「23,純粋」と明記)を
脱イオン水で1.1OD/mLの濃度(アニオン交換HPLCでは純度86%)
にした。MALDI−MS:M+6585.47(計算値:6585.1)。
An aliquot (800 μL) of this crude oligonucleotide product was added to 10.6
Loaded on a DNAPac PA-100 4x250 mm anion exchange column at a concentration of mg / mL. 2-buffer system (where Buffer A is 10% CH 3 CN
Containing 25 mM Trizma / 1 mM EDTA (Trizma-EDTA)
And buffer B is Trizma-containing 10% CH 3 CN and 1M NaCl.
The product was eluted with a linear elution gradient utilizing EDTA). A temperature of 80 ° C. was maintained throughout the purification. The appropriate purified fractions were combined and desalted on a Nap25 column. After desalting, oligonucleotide (23) (designated as "23, pure") in deionized water at a concentration of 1.1 OD / mL (86% purity by anion exchange HPLC).
I chose MALDI-MS: M + 658.47 (calculated: 6585.1).

【0092】 オリゴヌクレオチド(23)の第二の合成では、CPG結合オリゴヌクレオチ
ド(21)(25マイクロモル)をアミダイト(16)(0.2M/CH3CN
,15当量)及び4,5−ジシアノイミダゾール(1.0M/CH3CN,16
当量)で20分処理した。酸化とキャッピングの後で、CPG結合オリゴヌクレ
オチドを2つのアリコートへ分画した。第一のアリコート(0.25g,6マイ
クロモル)を支持体からの切り離しと塩基の脱保護化にかけ、17mg(450 OD)の粗製(アニオン交換HPLCでは純度60%)ジエン(DMT)−オ
リゴヌクレオチド(24)を乾燥後に得た。第二のアリコート(0.80g,1
9マイクロモル)は、支持体からの切り離しと塩基の脱保護化に先立って脱トリ
チル化し、89mg(2400 OD)の粗製(アニオン交換HPLCでは純度
61%)オリゴヌクレオチド(23)(「23,粗製」と明記)を得た。
In the second synthesis of oligonucleotide (23), CPG-conjugated oligonucleotide (21) (25 μmol) was added to amidite (16) (0.2 M / CH 3 CN).
, 15 equivalents) and 4,5-dicyanoimidazole (1.0 M / CH 3 CN, 16
Equivalent) for 20 minutes. After oxidation and capping, the CPG binding oligonucleotide was fractionated into two aliquots. A first aliquot (0.25 g, 6 μmol) was subjected to cleavage from the support and deprotection of the base to give 17 mg (450 OD) of crude (60% pure by anion exchange HPLC) diene (DMT) -oligonucleotide. (24) was obtained after drying. Second aliquot (0.80g, 1
9 micromol) was detritylated prior to cleavage from the support and deprotection of the base to yield 89 mg (2400 OD) of crude oligonucleotide (23% crude by anion exchange HPLC) (23) (“23, crude ").

【0093】 5’−[N−(3−マレイミドプロピオニル)−6−アミノへキシル]−TG TGTGTGTGTGTGTGTGTG−3’DNAオリゴヌクレオチド(26 )の合成 。2−シアノエチル−N,N’−ジイソプロピル−6−(4−メトキシ
トリチル−アミノ)−ヘキシルホスホロアミダイト*(0.2M/CH3CN,各
10当量。Proligo Biochemie GmbH、ハンブルグ、ドイ
ツ。製品番号M010282)を、4,5−ジシアノイミダゾールアクチベータ
(1.0M/CH3CN,16当量)の存在下で20分、CPG結合オリゴヌク
レオチド(21)(32マイクロモル)へカップルさせた。標準的な酸化及びキ
ャッピングの後で、CH2Cl2中の10%ジクロロ酢酸を用いた最終のモノメト
キシトリチル除去をした。27% NH4OH水溶液中でのオリゴヌクレオチド
の支持体からの切り離しと脱保護化に次ぐ乾燥により、155mg(4200
OD)の粗製アミノ−オリゴヌクレオチド(25)(アニオン交換HPLCでは
純度55%)を得た。
Synthesis of 5 ′-[N- (3-maleimidopropionyl) -6-aminohexyl] -TG TGTGTGTGTGTGTGTGTGG- 3 ′ DNA oligonucleotide (26 ) . 2-cyanoethyl -N, N'-diisopropyl-6- (4-methoxytrityl - amino) -. Hexyl phosphoramidite * (0.2M / CH 3 CN, each 10 eq .Proligo Biochemie GmbH, Hamburg, Germany Product Number the M010282), 4,5-dicyano imidazole activator (1.0M / CH 3 CN, 16 20 min in the presence of eq) was coupled to the CPG bound oligonucleotide (21) (32 micromolar). After standard oxidation and capping, a final monomethoxytrityl removal with 10% dichloroacetic acid in CH 2 Cl 2 was done. Cleavage of the oligonucleotide from the support in 27% aqueous NH 4 OH and deprotection followed by drying gave 155 mg (4200
OD) of crude amino-oligonucleotide (25) (purity 55% by anion exchange HPLC) was obtained.

【0094】 アミノ−オリゴヌクレオチド(25)(2.6マイクロモル)をDMF(2m
L)に懸濁させた。この溶液へマレイミドNHS−エステル(18)(35mg
,130マイクロモル、50当量)を加え、この反応物を室温で一晩撹拌してか
ら高速真空中に置き、溶媒を除去した。次いで、乾燥したペレットをH2O(1
.5mL)に再懸濁させ、4つの1mL G−25スピンカラム上にロードして
、反応マレイミド−オリゴヌクレオチドの生成物(26)から未反応物(18)
と副生成物を除去した。
Amino-oligonucleotide (25) (2.6 μmol) was added to DMF (2 m
L). To this solution maleimide NHS-ester (18) (35 mg
, 130 μmol, 50 eq) was added and the reaction was stirred overnight at room temperature then placed in a high speed vacuum to remove the solvent. The dried pellet was then washed with H 2 O (1
. 5 mL) and loaded onto four 1 mL G-25 spin columns to react the reaction maleimide-oligonucleotide product (26) to unreacted (18).
And by-products were removed.

【0095】 蛍光によるマレイミドの検出。 マレイミド−オリゴヌクレオチド(26)(15ナノモル、約500 OD)を
脱保護化5−((2−及び−3)−S−(アセチルメルカプト)スクシノイル)
アミノ)フルオレセイン)(SAMSAフルオレセイン試薬)と反応させた。S
AMSAフルオレセイン試薬は、保護化SAMSAフルオレセイン試薬(500
μg)への0.1M NaOH(50μL)の追加と後続の室温で15分の反応
、それに次いで、0.5M Na2HPO4緩衝液(10μL,pH=7.0)で
緩衝化した6N HCl(0.7μL)を用いた中和により、脱保護化した。こ
の完全に脱保護化されたSAMSA−フルオレセインを化合物(26)(20μ
L,15ナノモル)へ加え、室温で30分インキュベートした。この反応混合物
を、リン酸緩衝化生理食塩水で予め平衡化した1mL G−25スピンカラムに
ロードすることによって、未反応のSAMSA−フルオレセインを除去した。生
成物のフルオレセイン染色した(26)(1、2、及び3μL)を15%ポリア
クリルアミド−Trisホウ酸EDTA(TBE)ゲルにロードして、検出のた
めにタイフーン・モレキュラー・ダイナミクスのスキャナーで走査した。表面に
結合したフルオレセインをグリーンレーザーで励起した後で、526nmフィル
ター(SPフルオレセインフィルター)で放射光を検出した。光電子増倍管のセ
ッティングを600Vとし、感度を通常にセットし、焦点面を表面にセットした
。この結果を図1に示す。蛍光シグナルの存在は、(25)が試薬(18)と首
尾よく反応し、マレイミド−オリゴヌクレオチド(26)を創製したことを示す
Detection of maleimide by fluorescence . Deprotected 5-((2- and -3) -S- (acetylmercapto) succinoyl) maleimide-oligonucleotide (26) (15 nmol, about 500 OD)
Amino) fluorescein) (SAMSA fluorescein reagent). S
AMSA Fluorescein Reagent is a protected SAMSA Fluorescein Reagent (500
μM) with 0.1 M NaOH (50 μL), followed by a reaction at room temperature for 15 minutes, followed by 6N HCl buffered with 0.5 M Na 2 HPO 4 buffer (10 μL, pH = 7.0). Deprotection was achieved by neutralization with (0.7 μL). This completely deprotected SAMSA-fluorescein was converted to compound (26) (20 μm).
L, 15 nmol) and incubated at room temperature for 30 minutes. Unreacted SAMSA-fluorescein was removed by loading the reaction mixture onto a 1 mL G-25 spin column pre-equilibrated with phosphate buffered saline. The product fluorescein stained (26) (1, 2, and 3 μL) was loaded on a 15% polyacrylamide-Tris borate EDTA (TBE) gel and scanned on a Typhoon Molecular Dynamics scanner for detection. . After exciting the surface-bound fluorescein with a green laser, the emitted light was detected with a 526 nm filter (SP fluorescein filter). The photomultiplier tube was set to 600 V, the sensitivity was set to normal, and the focal plane was set to the surface. The result is shown in FIG. The presence of fluorescent signal indicates that (25) successfully reacted with reagent (18), creating the maleimide-oligonucleotide (26).

【0096】 5’−フルオレセイン−CACACACACACACACACACA−3’D NAオリゴヌクレオチド(27)(配列番号2)の合成 。2つの別個の1マイク
ロモル合成を、標準的なホスホロアミダイトプロトコールを使用して、Expe
dite DNA/RNA合成機で実施した。5’−フルオレセイン−ホスホロ
アミダイト(0.1M/CH3CN,11.2当量、グレン・リサーチ、VA、
アメリカから入手、製品番号10 5901)を、テトラゾール(0.25M/
CH3CN,102当量)の存在下で5分間、CPG−結合20マーへカップル
させた。27% NH4OH水溶液での脱保護化により、アニオン交換HPLC
精製のための、約300 ODの粗生成物を生じた。20mM NaOAc及び
10容量%のCH3CNを含む20mM NaClO4(緩衝液A)と20mM
NaOAc及び10容量%のCH3CNを含む600mM NaClO4(緩衝液
B)の緩衝系を利用する精製により、合成番号1からは75.7ODのオリゴヌ
クレオチド生成物(27)(アニオン交換HPLCでは純度96.6%)、合成
番号2からは79.3ODのオリゴヌクレオチド生成物(27)(アニオン交換
HPLCでは純度80%)を生じた。いずれのオリゴヌクレオチドもNap10
カラムで脱塩し、最終的に、高速真空濃縮機で蒸発させた。
Synthesis of 5'-fluorescein-CACACACACACACACACACA-3'DNA oligonucleotide (27) (SEQ ID NO: 2) . Two separate 1 micromolar syntheses were prepared using the standard phosphoramidite protocol, Expe
It was performed on a site DNA / RNA synthesizer. 5'-fluorescein - phosphoramidite (0.1M / CH 3 CN, 11.2 eq, Glen Research, VA,
Obtained from the USA, product number 105901, tetrazole (0.25M /
CH 3 CN, 102 5 min in the presence of eq) was coupled to CPG- binding 20-mer. Anion exchange HPLC by deprotection with 27% aqueous NH 4 OH.
This gave approximately 300 OD of crude product for purification. 20 mM NaClO 4 (buffer A) containing 20 mM NaOAc and 10% by volume CH 3 CN and 20 mM
Purification using a buffer system of 600 mM NaClO 4 (buffer B) containing NaOAc and 10% by volume of CH 3 CN yielded 75.7 ODs of oligonucleotide product (27) from Synthesis No. 1 (purity by anion exchange HPLC). 96.6%), and synthesis number 2 yielded an oligonucleotide product (27) of 79.3 OD (80% pure by anion exchange HPLC). Both oligonucleotides are Nap10
It was desalted on a column and finally evaporated on a high speed vacuum concentrator.

【0097】 実施例7マレイミドを用いたガラス表面の官能化 スキーム8は、スライドガラス又はCPGのいずれかのマレイミド−シラン(1
9)との反応を図示する。マレイミドの官能性は、マレイミド−シラン(19)
のガラス表面との縮合により、スライドガラス及びCPG上に導入される。
Example 7 Functionalization of the glass surface with maleimide Scheme 8 shows the maleimide-silane (1 of either glass slide or CPG).
9 illustrates the reaction with 9). The functionality of maleimide is described in maleimide-silane (19).
Is introduced onto the glass slide and CPG by condensation with the glass surface.

【0098】[0098]

【化37】 ガラス表面のマレイミド官能化を検出するために使用される方法は、スキーム
9に図示されるように、ミハエル付加反応を介して表面結合マレイミドと反応す
る、チオール含有フルオレセイン試薬でガラス表面を染色することを伴う。従っ
て、表面へ結合したフルオレセインの存在は、表面に結合したフルオレセインを
励起するグリーンレーザーを使用するモレキュラー・ダイナミクスのタイフーン
蛍光スキャナー(Tyhpoon Fluorescence Scanner)に次いで、526nmフィル
ターを使用する放射光の検出によって、検出され得る。
[Chemical 37] The method used to detect the maleimide functionalization of the glass surface is to stain the glass surface with a thiol-containing fluorescein reagent, which reacts with a surface-bound maleimide via a Michael addition reaction, as illustrated in Scheme 9. Accompanied by. Thus, the presence of surface-bound fluorescein is detected by molecular dynamics typhoon Fluorescence Scanner using a green laser that excites surface-bound fluorescein, followed by detection of emitted light using a 526 nm filter. Can be detected.

【0099】[0099]

【化38】 マイクロスライドガラスの前処理。方法番号1:マイクロスライドガラス(コ
ーニング、2947番、記載:平板、洗浄済み、3インチx1インチx1ミリメ
ートル)を周囲温度で2時間2N NaOH中に浸漬し、水で洗浄し、沸騰した
2N HCl中に1時間浸漬し、水とメタノールで洗浄し、次いで高真空オーヴ
ンにおいて、減圧下、100℃で2時間乾燥させた。次いで、このスライドを、
使用するまで真空デシケーターで冷やした。方法番号2:マイクロスライドを2
N HCl中に周囲温度で2時間、次いで沸騰した2N HCl中に1時間浸漬
し、水とメタノールで洗浄し、次いで高真空オーヴンにおいて、減圧下、100
℃で2時間乾燥させた。次いで、このスライドを、使用するまで真空デシケータ
ーで冷やした。
[Chemical 38] Pretreatment of micro slide glass . Method No. 1: Micro slide glass (Corning, No. 2947, description: flat plate, washed, 3 inch x 1 inch x 1 millimeter) was immersed in 2N NaOH for 2 hours at ambient temperature, washed with water and in boiling 2N HCl. It was soaked in water for 1 hour, washed with water and methanol, and then dried in a high vacuum oven at 100 ° C. for 2 hours under reduced pressure. Then this slide
Cooled in a vacuum dessicator until use. Method number 2: 2 micro slides
Immerse in N HCl at ambient temperature for 2 hours, then in boiling 2N HCl for 1 hour, wash with water and methanol, then in a high vacuum oven at 100 ° C. under reduced pressure.
It was dried at ° C for 2 hours. The slide was then cooled in a vacuum dessicator until use.

【0100】 スライドガラスのマレイミド官能化。マイクロスライド(方法番号1に従って
前処理された2つと方法番号2に従って前処理された2つ)を、トルエン(25
mL)中のマレイミド−シラン試薬(19)の1%(v/v)溶液を含有するス
ライドチャンバの中へ直立させて置いた。使用する溶液の量は各スライドの下半
分(約1.5インチ)だけが漬かるのに十分であった。16時間後、(方法番号
1に従って前処理された)スライドの1つをチャンバから取り出し、トルエン、
メタノール、メタノール/水(1:1,v/v)、水、メタノール/水(1:1
,v/v)、メタノール、及び酢酸エチルで順に洗浄した(スライドの両面をピ
ペットによりそれぞれの溶媒の3x2mLで洗浄した)。次いで、このスライド
を風乾させた。
Maleimide functionalization of glass slides . Microslides (two pretreated according to method number 1 and two pretreated according to method number 2) were added to toluene (25
It was placed upright into a slide chamber containing a 1% (v / v) solution of the maleimido-silane reagent (19) in (mL). The amount of solution used was sufficient to soak only the bottom half of each slide (about 1.5 inches). After 16 hours, remove one of the slides (pretreated according to Method No. 1) from the chamber and wash with toluene,
Methanol, methanol / water (1: 1, v / v), water, methanol / water (1: 1)
, V / v), methanol, and ethyl acetate sequentially (both sides of the slide were pipetted with 3 × 2 mL of each solvent). The slide was then air dried.

【0101】 蛍光による表面−マレイミドの検出。チオール含有フルオレセイン試薬である
、5−((2−及び−3)−S−(アセチルメルカプト)スクシノイル)アミノ
)フルオレセイン)(SAMSAフルオレセイン、モレキュラー・プローブズ)
を使用して、スライドのマレイミド官能化をアッセイした。スライドの片面をS
AMSAフルオレセインの活性化溶液(1mLの0.1M NaOH、14μL
の6M HCl、0.2mLの0.5M リン酸ナトリウム緩衝液(pH=7)
中の10mgから調製)で完全に被覆し、周囲温度で30分インキュベートした
。次いで、このスライドを0.5M リン酸ナトリウム緩衝液、pH7に振り混
ぜながら30分浸し、きめ細かいティッシュペーパーで吸い取って乾かした。次
いで、このスライドをモレキュラー・ダイナミクスのタイフーン蛍光スキャナー
の表面に置いた。表面に結合したフルオレセインをグリーンレーザーで励起した
後で、526nmフィルター(SPフルオレセインフィルター)で放射光を検出
した。光電子増倍管のセッティングを600Vとし、感度を通常にセットし、焦
点面を表面にセットした。
Detection of surface-maleimide by fluorescence . A thiol-containing fluorescein reagent, 5-((2- and -3) -S- (acetylmercapto) succinoyl) amino) fluorescein) (SAMSA fluorescein, Molecular Probes)
Was used to assay maleimide functionalization of slides. S on one side of slide
AMSA Fluorescein Activation Solution (1 mL 0.1 M NaOH, 14 μL
6M HCl, 0.2mL 0.5M sodium phosphate buffer (pH = 7)
(Prepared from 10 mg in) and incubated for 30 minutes at ambient temperature. Then, the slide was immersed in 0.5 M sodium phosphate buffer, pH 7 for 30 minutes while shaking, blotted with a fine tissue paper and dried. The slide was then placed on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner. After exciting the surface-bound fluorescein with a green laser, the emitted light was detected with a 526 nm filter (SP fluorescein filter). The photomultiplier tube was set to 600 V, the sensitivity was set to normal, and the focal plane was set to the surface.

【0102】 このスライドは、主にスライドの下半分で、マレイミドの官能性に一致した強
い反応を示した(図2)。スライドの中間マークとその下にある明瞭な線と強い
反応は、スライドガラスのマレイミド官能化が成功したことを示す。このスライ
ドはまた、おそらくはチャンバの面との接触により、スライドのエッジ上に、そ
して、スライドをチャンバから出し入れする間にスライドが溶液と接触した可能
性がある、中間マークのやや上に、マレイミドの官能性に一致した弱い反応も示
した。19時間後、マレイミド−シラン試薬(19)を含有するトルエンの溶液
中で残りのスライドを上記のように洗浄し、次いで、ピリジン/THF(1:9
,v/v)中のクロロトリメチルシランの5容量%溶液で5分間処理し、フリー
のシラノール基をキャップした。次いで、スライドをTHF、メタノール、及び
酢酸エチルで洗浄し(スライドの両面をピペットによりそれぞれの溶媒の3x2
mLで洗浄した)、風乾させ、使用するまで真空デシケーターで保存した。
This slide showed a strong reaction, mainly in the lower half of the slide, consistent with the functionality of maleimide (FIG. 2). A strong reaction with the midline of the slide and the clear line below it indicates successful maleimide functionalization of the slide. This slide also shows the maleimide on the edge of the slide, probably due to contact with the surface of the chamber, and slightly above the intermediate mark, where the slide may have come into contact with the solution while moving the slide in and out of the chamber. There was also a weak reaction consistent with functionality. After 19 hours, the remaining slides were washed as above in a solution of toluene containing the maleimido-silane reagent (19), then pyridine / THF (1: 9).
, V / v) for 5 minutes to cap free silanol groups. The slides were then washed with THF, methanol, and ethyl acetate (both sides of the slides were pipetted 3x2 of each solvent).
washed with mL), air dried and stored in a vacuum dessicator until use.

【0103】 ネーティブCPG−500の前処理。ネーティブCPG−500を沸騰してい
る2N HCl中で2時間撹拌し、次いでガラスフリット漏斗に採取し、水とメ
タノールで洗浄し、高真空オーヴンにおいて、減圧下、100℃で2時間乾燥さ
せた。次いで、このCPGを使用するまで真空デシケーターで冷やした。
Pretreatment of native CPG-500 . Native CPG-500 was stirred in boiling 2N HCl for 2 hours, then collected in a glass frit funnel, washed with water and methanol and dried in a high vacuum oven under vacuum at 100 ° C. for 2 hours. The CPG was then cooled in a vacuum dessicator until used.

【0104】 CPGのマレイミド官能化。CPG(0.75g,上記の方法に従って前処理
された)をトルエン(25mL)中のマレイミド−シラン試薬(19)の1容量
%溶液において51時間撹拌した。次いで、このCPGをガラスフリット漏斗に
採取し、トルエン、メタノール、メタノール/水(1:1,v/v)、水、メタ
ノール/水(1:1,v/v)、メタノール、及び酢酸エチル(各溶媒の3x1
0mL)で順に洗浄した。次いで、この粉末をピリジン/THF(1:9,v/
v)中のクロロトリメチルシランの5容量%溶液で2分間処理し、フリーのシラ
ノール基をキャップした。次いで、このCPGをTHF、メタノール、及び酢酸
エチル(各溶媒の3x10mL)で洗浄した。この粉末を吸引下の漏斗中で5分
間風乾させ、ビーカーへ移し、真空デシケーターに44時間入れた。次いで、こ
の明褐色の粉末(0.6g)を使用するまで−20℃の冷凍庫で保存した。
Maleimide functionalization of CPG . CPG (0.75 g, pretreated according to the method described above) was stirred for 51 h in a 1% by volume solution of the maleimido-silane reagent (19) in toluene (25 mL). The CPG was then collected in a glass frit funnel, toluene, methanol, methanol / water (1: 1, v / v), water, methanol / water (1: 1, v / v), methanol, and ethyl acetate ( 3x1 for each solvent
It wash | cleaned in order with 0 mL). Then, this powder was mixed with pyridine / THF (1: 9, v /
Treatment with a 5% by volume solution of chlorotrimethylsilane in v) for 2 minutes capped the free silanol groups. The CPG was then washed with THF, methanol, and ethyl acetate (3 x 10 mL of each solvent). The powder was air dried in a funnel under suction for 5 minutes, transferred to a beaker and placed in a vacuum dessicator for 44 hours. This light brown powder (0.6g) was then stored in a -20 ° C freezer until used.

【0105】 蛍光による表面マレイミドの検出。チオール含有フルオレセイン試薬である、
5−((2−及び−3)−S−(アセチルメルカプト)スクシノイル)アミノ)
フルオレセイン)(SAMSAフルオレセイン)を使用して、誘導化CPGのマ
レイミド官能化をアッセイした。CPG(5mg)を遠心管へ入れ、SAMSA
フルオレセインの活性化溶液(0.5mL)を加え、バイアルを振って内容物を
混ぜ、周囲温度で30分静置させた。ネーティブCPG−500(5mg)も遠
心管へ入れ、SAMSAフルオレセインの活性化溶液(0.5mLの0.1M
NaOH、7μLの6M HCl、0.1mLの0.5M リン酸ナトリウム緩
衝液(pH=7)中の5mgから調製した)で処理し、同じ方法に従って、対照
として役立てた。30分後、この混合物を遠心分離し、上澄液をピペットにより
除去し、CPGサンプルを水中に懸濁させた。生じた混合物を遠心分離し、上澄
液を再びピペットにより除去し、CPGサンプルを水中に再懸濁させた。この方
法を、上澄液が澄明で無色になるまで繰り返した(各サンプルにつき全5回の洗
浄)。それぞれの粉末を澄明なプラスチックラップ紙の上に撒き、これを折り畳
んで粉末を入れた。次いで、両方のサンプルをモレキュラー・ダイナミクスのタ
イフーン蛍光スキャナーの表面に並べて置いた。表面に結合したフルオレセイン
をグリーンレーザーで励起した後で、526nmフィルター(SPフルオレセイ
ンフィルター)で放射光を検出した。光電子増倍管のセッティングを600Vと
し、感度を通常にセットし、焦点面を表面にセットした。マレイミド−シランで
処理したCPGがマレイミドの官能性に一致した強い反応を示したのに対し、ネ
ーティブCPG−500対照は反応を示さなかった(図3)。ネーティブCPG
−500対照に対する、マレイミド−シランで処理したCPG上の強い反応は、
CPGのマレイミド官能化が成功したことを示す。
Detection of surface maleimide by fluorescence . A thiol-containing fluorescein reagent,
5-((2- and -3) -S- (acetylmercapto) succinoyl) amino)
Fluorescein) (SAMSA Fluorescein) was used to assay the maleimide functionalization of derivatized CPGs. Place CPG (5 mg) in a centrifuge tube and use SAMSA.
An activating solution of fluorescein (0.5 mL) was added, the vial was shaken to mix the contents and allowed to stand for 30 minutes at ambient temperature. Native CPG-500 (5 mg) was also placed in the centrifuge tube and the activation solution of SAMSA fluorescein (0.5 mL of 0.1 M) was added.
Treated with NaOH, 7 μL of 6 M HCl, 0.1 mL of 5 M in 0.5 M sodium phosphate buffer (pH = 7)) and served as a control according to the same method. After 30 minutes, the mixture was centrifuged, the supernatant was pipetted off, and the CPG sample was suspended in water. The resulting mixture was centrifuged, the supernatant was again pipetted off and the CPG sample was resuspended in water. This procedure was repeated until the supernatant was clear and colorless (a total of 5 washes for each sample). Each powder was sprinkled on clear plastic wrap paper, which was folded to contain the powder. Both samples were then placed side by side on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner. After exciting the surface-bound fluorescein with a green laser, the emitted light was detected with a 526 nm filter (SP fluorescein filter). The photomultiplier tube was set to 600 V, the sensitivity was set to normal, and the focal plane was set to the surface. CPG treated with maleimido-silane showed a strong response consistent with the functionality of maleimide, whereas the native CPG-500 control did not (Fig. 3). Native CPG
The strong reaction on CPG treated with maleimido-silane relative to the -500 control was:
It shows successful maleimide functionalization of CPG.

【0106】 実施例8ジエンを用いたガラス表面の官能化 スキーム10は、ジエノフィルのディールス−アルダー表面固定化を受けること
が可能な支持体−結合ジエンを提供するための、ジエン−シラン(20)を用い
たスライドガラス及びCPGの官能化を図示する。スキーム10に図示されるよ
うに、ジエン−シラン(20)のガラス表面との縮合によりジエンの官能性がス
ライドガラス及びCPG上に導入される。
Example 8 Functionalization of a glass surface with a diene Scheme 10 shows a glass slide with a diene-silane (20) to provide a support-bound diene capable of undergoing Diels-Alder surface immobilization of dienophile and 6 illustrates the functionalization of CPG. As illustrated in Scheme 10, condensation of the diene-silane (20) with the glass surface introduces the functionality of the diene onto the glass slide and CPG.

【0107】[0107]

【化39】 ジエン官能化ガラス表面を検出するために使用される方法は、スキーム11に
図示されるように、ディールス−アルダー付加反応を介して表面結合ジエンと反
応する、マレイミド含有フルオレセイン試薬でガラス表面を染色することを伴う
。従って、表面へ結合したフルオレセインの存在は、表面に結合したフルオレセ
インを励起するグリーンレーザーを使用するモレキュラー・ダイナミクスのタイ
フーン蛍光スキャナーに次いで、526nmフィルターを使用する放射光の検出
によって、検出され得る。
[Chemical Formula 39] The method used to detect the diene-functionalized glass surface is to stain the glass surface with a maleimide-containing fluorescein reagent that reacts with a surface-bound diene via a Diels-Alder addition reaction, as illustrated in Scheme 11. With that. Therefore, the presence of surface-bound fluorescein can be detected by molecular dynamics Typhoon fluorescence scanner using a green laser that excites surface-bound fluorescein, followed by detection of emitted light using a 526 nm filter.

【0108】[0108]

【化40】 ジエン−シラン試薬(20)を用いたスライドガラスの官能化。マイクロスラ
イドガラス(実施例7に記載の方法番号1に従って前処理された)を、トルエン
(25mL)中のジエン−シラン試薬(20)の1容量%溶液を含有するスライ
ドチャンバの中へ直立させて置いた。使用する溶液の量は各スライドの下半分(
約1.5インチ)だけが漬かるのに十分であった。15時間後、各スライドをチ
ャンバから取り出すときに、その天辺の右隅に「T」を刻んだ。このスライドを
、トルエン、メタノール、メタノール/水(1:1,v/v)、水、メタノール
/水(1:1,v/v)、メタノール、及び酢酸エチルで順に洗浄した(各スラ
イドの両面をピペットによりトルエン(3x2mL)で洗浄し、残りの洗浄は、
溶媒の10mLを含有するペトリ皿にスライドを漬けることによって行なった)
。次いで、このスライドを風乾させ、ピリジン/THF(1:9,v/v)中の
クロロトリメチルシランの5容量%溶液で2分間処理し、フリーのシラノール基
をキャップした。次いで、スライドをTHF、メタノール、及び酢酸エチルで洗
浄し(スライドの両面をピペットによりそれぞれの溶媒の3x2mLで洗浄した
)、風乾させ、使用するまで真空デシケーターで保存した。
[Chemical 40] Functionalization of glass slides with diene-silane reagent (20) . A microslide glass (pretreated according to Method No. 1 described in Example 7) was placed upright into a slide chamber containing a 1% by volume solution of diene-silane reagent (20) in toluene (25 mL). placed. Use the amount of solution used in the bottom half of each slide (
Only about 1.5 inches) was enough to pickle. After 15 hours, as each slide was removed from the chamber, a "T" was carved in the right corner of its top. The slide was washed sequentially with toluene, methanol, methanol / water (1: 1, v / v), water, methanol / water (1: 1, v / v), methanol, and ethyl acetate (both sides of each slide). Was washed with toluene (3 x 2 mL) with a pipette and the remaining washes were
This was done by soaking the slide in a Petri dish containing 10 mL of solvent).
. The slides were then air dried and treated with a 5% by volume solution of chlorotrimethylsilane in pyridine / THF (1: 9, v / v) for 2 minutes to cap free silanol groups. The slides were then washed with THF, methanol, and ethyl acetate (both sides of the slide were pipetted with 3 × 2 mL of each solvent), air dried, and stored in a vacuum dessicator until use.

【0109】 蛍光による表面ジエンの検出。フルオレセイン−5−マレイミド(モレキュラ
ー・プローブズ)を使用して、スライドの1つについてジエン官能化をアッセイ
した。簡潔に言えば、スライドの片面をN,N−ジメチルホルムアミド中のフル
オレセイン−5−マレイミドの10mM溶液で完全に被覆し、6℃で一晩インキ
ュベートした。次いで、このスライドを水(4x10mL)で洗浄し、きめ細か
いティッシュペーパーで吸い取って乾かした。次いで、このスライドをモレキュ
ラー・ダイナミクスのタイフーン蛍光スキャナーの表面に置いた。表面に結合し
たフルオレセインをグリーンレーザーで励起した後で、526nmフィルター(
SPフルオレセインフィルター)で放射光を検出した。光電子増倍管のセッティ
ングを600Vとし、感度を通常にセットし、焦点面を表面にセットした。この
スライドは、スライドの下半分で、ジエンの官能性に一致した強い反応を示した
(図4)。スライドの中間マークとその下にある明瞭な線と強い反応は、スライ
ドガラスのジエン官能化が成功したことを示す。
Detection of surface dienes by fluorescence . Fluorescein-5-maleimide (Molecular Probes) was used to assay diene functionalization on one of the slides. Briefly, one side of the slide was completely coated with a 10 mM solution of fluorescein-5-maleimide in N, N-dimethylformamide and incubated at 6 ° C overnight. The slide was then washed with water (4 x 10 mL), blotted with fine tissue and dried. The slide was then placed on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner. After exciting the surface-bound fluorescein with a green laser, a 526 nm filter (
The emitted light was detected with a SP fluorescein filter). The photomultiplier tube was set to 600 V, the sensitivity was set to normal, and the focal plane was set to the surface. This slide showed a strong reaction in the lower half of the slide, consistent with the functionality of the diene (Figure 4). A strong reaction with the mid-mark of the slide and the underlying clear line indicate successful diene functionalization of the glass slide.

【0110】 CPGのジエン官能化。CPG(0.75g,実施例7に記載の方法に従って
前処理した)をトルエン(25mL)中のジエン−シラン試薬(20)の1容量
%溶液において52時間撹拌した。次いで、このCPGをガラスフリット漏斗に
採取し、トルエン、メタノール、メタノール/水(1:1,v/v)、水、メタ
ノール/水(1:1,v/v)、メタノール、及び酢酸エチル(各溶媒の3x1
0mL)で順に洗浄した。次いで、この粉末をピリジン/THF(1:9,v/
v)中のクロロトリメチルシランの5容量%溶液で2分間処理し、フリーのシラ
ノール基をキャップした。次いで、このCPGをTHF、メタノール、及び酢酸
エチル(各溶媒の3x10mL)で洗浄した。この粉末を吸引下の漏斗中で5分
間風乾させ、ビーカーへ移し、真空デシケーターに44時間入れた。次いで、こ
の白色の粉末(0.6g)を、使用するまで−20℃の冷凍庫で保存した。
Diene functionalization of CPG . CPG (0.75 g, pretreated according to the method described in Example 7) was stirred for 52 hours in a 1% by volume solution of diene-silane reagent (20) in toluene (25 mL). The CPG was then collected in a glass frit funnel, toluene, methanol, methanol / water (1: 1, v / v), water, methanol / water (1: 1, v / v), methanol, and ethyl acetate ( 3x1 for each solvent
It wash | cleaned in order with 0 mL). Then, this powder was mixed with pyridine / THF (1: 9, v /
Treatment with a 5% by volume solution of chlorotrimethylsilane in v) for 2 minutes capped the free silanol groups. The CPG was then washed with THF, methanol, and ethyl acetate (3 x 10 mL of each solvent). The powder was air dried in a funnel under suction for 5 minutes, transferred to a beaker and placed in a vacuum dessicator for 44 hours. This white powder (0.6g) was then stored in a -20 ° C freezer until use.

【0111】 蛍光による表面ジエンの検出。フルオレセイン−5−マレイミド(モレキュラ
ー・プローブズ)を使用して、誘導化CPGのジエン官能化をアッセイした。C
PG(5mg)を遠心管へ入れ、DMF中のフルオレセイン−5−マレイミドの
10mM溶液(0.5mL)を加え、バイアルを振って内容物を混ぜ、6℃で一
晩インキュベートした。次いで、この混合物を遠心分離し、上澄液をピペットに
より除去し、CPGサンプルを水中に懸濁させた。生じた混合物を遠心分離し、
上澄液を再びピペットにより除去し、CPGサンプルを水中に再懸濁させた。こ
の方法を、上澄液が澄明で無色になるまで繰り返した(全5回の洗浄)。この粉
末を澄明なプラスチックラップ紙の上に撒き、これを折り畳んで粉末を入れた。
ネーティブCPG−500(5mg)もフルオレセイン−5−マレイミドで処理
し、対照として役立てた。DMF(0.5mL)中のフルオレセイン−5−マレ
イミドの10mM溶液においてそれを周囲温度で2時間インキュベートし、次い
で、ジエン−シランでCPGを処理した上記の方法に従って処理した。次いで、
両方のサンプルをモレキュラー・ダイナミクスのタイフーン蛍光スキャナーの表
面に並べて置いた。表面に結合したフルオレセインをグリーンレーザーで励起し
た後で、526nmフィルター(SPフルオレセインフィルター)で放射光を検
出した。光電子増倍管のセッティングを600Vとし、感度を通常にセットし、
焦点面を表面にセットした。ジエン−シランで処理したCPGがジエンの官能性
に一致した強い反応を示した(図5A)のに対し、ネーティブCPG−500対
照は反応を示さなかった(図5B)。ネーティブCPG−500対照に対する、
ジエン−シランで処理したCPG上の強い反応は、CPGのジエン官能化が成功
したことを示す。
Detection of surface dienes by fluorescence . Fluorescein-5-maleimide (Molecular Probes) was used to assay the diene functionalization of derivatized CPGs. C
PG (5 mg) was placed in a centrifuge tube, a 10 mM solution of fluorescein-5-maleimide in DMF (0.5 mL) was added, the vial was shaken to mix the contents and incubated overnight at 6 ° C. The mixture was then centrifuged, the supernatant removed with a pipette and the CPG sample suspended in water. Centrifuge the resulting mixture,
The supernatant was pipetted off again and the CPG sample was resuspended in water. This method was repeated until the supernatant was clear and colorless (5 washes in total). This powder was sprinkled on clear plastic wrap paper, which was folded to contain the powder.
Native CPG-500 (5 mg) was also treated with fluorescein-5-maleimide to serve as a control. It was incubated in a 10 mM solution of fluorescein-5-maleimide in DMF (0.5 mL) for 2 hours at ambient temperature and then treated according to the above method of treating CPG with diene-silane. Then
Both samples were placed side by side on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner. After exciting the surface-bound fluorescein with a green laser, the emitted light was detected with a 526 nm filter (SP fluorescein filter). Set the photomultiplier tube to 600V and set the sensitivity to normal,
The focal plane was set on the surface. CPGs treated with diene-silane showed a strong response consistent with the functionality of the diene (Figure 5A), whereas the native CPG-500 control showed no response (Figure 5B). Versus native CPG-500 control,
The strong reaction on CPG treated with diene-silane indicates that the diene functionalization of CPG was successful.

【0112】 実施例9ディールス−アルダー付加環化を介したオリゴヌクレオチドの固定 スキーム12は、マレイミド官能化スライドガラスとマレイミド被覆マイクロタ
イタープレートへのジエンオリゴヌクレオチド(23)のコンジュゲーションを
図示する。コンジュゲーションの証明は、標識化相補配列とのハイブリダイゼー
ションと蛍光の検出により達成された。
Example 9 Immobilization of Oligonucleotides via Diels-Alder Cycloaddition Scheme 12 illustrates the conjugation of diene oligonucleotides (23) to maleimide-functionalized glass slides and maleimide-coated microtiter plates. Proof of conjugation was achieved by hybridization with a labeled complementary sequence and detection of fluorescence.

【0113】[0113]

【化41】 マレイミド官能化スライドガラスへのジエン−オリゴヌクレオチド(23)の コンジュゲーション 。2つのマレイミド被覆スライド(実施例7に記載のように
、方法番号1に従って前処理された1つと方法番号2に従って前処理された1つ
)に、スライド上を直行する3つのシリコンゴムの隔壁(septa)(標準テーパ
14/20)を取り付けた。プラスチック結合剤(ties)を使用して隔壁をスラ
イドへしっかりと固定した。2つの隔壁は各スライドのマレイミド官能化の下半
分へ固定し、1つの隔壁は各スライドの非官能化の上半分へ固定した。方法番号
2に従って前処理したスライドへは隔壁の輪郭を刻んだ。100mM Na2
PO4緩衝液(pH=6.5)中の5’−ジエン−オリゴヌクレオチド(23)
、純粋の4ピコモル/μL溶液(125μL)を、各スライドの底部に配置した
隔壁へ加え、マイクロスライド上でのオリゴヌクレオチドの表面固定化を実証し
た(図6)。100mM Na2HPO4緩衝液(pH=6.5)中の対照オリゴ
ヌクレオチド(22)(配列番号1)の4ピコモル/μL溶液(125μL)を
、対照として各スライドの中央部に配置した隔壁へ加え、スライドの官能化部分
へのオリゴヌクレオチドの潜在的な非特異結合をチェックした。100mM N
2HPO4緩衝液(pH=6.5)中の5’−ジエン−オリゴヌクレオチド(2
3)、純粋の4ピコモル/μL溶液(125μL)を、対照として各スライドの
上部に配置した隔壁へ加え、スライドの非官能化部分への(23)の潜在的な非
特異結合をチェックした。スライドを37℃で1時間インキュベートし、次いで
隔壁を除去し、このスライドを、Tween(登録商標)20(TBST)含有
TRIS−緩衝化生理食塩水(10mM TRIS−Cl,pH8,150mM NaCl,0.1% Tween(登録商標)20)を含有するペトリ皿にそ
れぞれ3回浸した。
[Chemical 41] Conjugation of diene-oligonucleotide (23) to maleimide functionalized glass slides . Two maleimide coated slides (one pretreated according to Method No. 1 and one according to Method No. 2 as described in Example 7) were provided with three silicon rubber septa (one septa) (standard taper 14/20) was attached. The septum was secured to the slide using plastic ties. Two septa were fixed to the maleimide-functionalized lower half of each slide and one septum was fixed to the non-functionalized upper half of each slide. Septa were contoured into slides pretreated according to method number 2. 100 mM Na 2 H
PO 4 buffer (pH = 6.5) in the 5'-diene - oligonucleotides (23)
, Pure 4 pmol / μL solution (125 μL) was added to the septum located at the bottom of each slide to demonstrate surface immobilization of oligonucleotides on microslides (FIG. 6). A 4 picomole / μL solution (125 μL) of control oligonucleotide (22) (SEQ ID NO: 1) in 100 mM Na 2 HPO 4 buffer (pH = 6.5) was applied to the septum located in the center of each slide as a control. In addition, potential non-specific binding of the oligonucleotide to the functionalized portion of the slide was checked. 100 mM N
a 5 HPO 4 buffer (pH = 6.5) 5′-diene-oligonucleotide (2
3) Pure 4 pmol / μL solution (125 μL) was added to the septum placed on top of each slide as a control to check for potential non-specific binding of (23) to the non-functionalized portion of the slide. The slides were incubated at 37 ° C. for 1 hour, then the septum was removed and the slides were placed in Tween® 20 (TBST) containing TRIS-buffered saline (10 mM TRIS-Cl, pH 8, 150 mM NaCl, 0. Each was soaked 3 times in Petri dishes containing 1% Tween® 20).

【0114】 スライドガラス上でのオリゴヌクレオチド固定化の検出。このスライドを緩衝
溶液から引出し、ペトリ皿に入った、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS
)含有5X標準クエン酸生理食塩水(SSC)(750mM NaCl、75m
M クエン酸ナトリウム、pH=7、0.1% SDS)中の相補5’−フルオ
レセイン−オリゴヌクレオチド(27)の4ピコモル/μL溶液(約10mL)
に(スライドを乾燥から防ぐために)すぐに浸した。このスライドを55℃で3
0分インキュベートし、次いで、TBSTを含有するペトリ皿においてそれぞれ
3回浸漬した。次いで、このスライドをモレキュラー・ダイナミクスのタイフー
ン蛍光スキャナーの表面に置いた。フルオレセインをグリーンレーザーで励起し
た後で、526nmフィルター(SPフルオレセインフィルター)で放射光を検
出した。光電子増倍管のセッティングを800Vとし、感度は通常で、焦点面は
表面にセットした。各スライドは、ジエン−オリゴヌクレオチド(23)がスラ
イドガラスのマレイミド官能化部分(27)と接触したところで強い反応を示し
た(図7)。各スライドの2つの対照は反応を示さず、スライドのマレイミド官
能化部分への(22)の非特異結合がないことと,スライドの非官能化部分への
(23)の非特異結合ないことを明示した。方法番号2に従って前処理したスラ
イド(スライド「2」)上に刻んだ隔壁の輪郭はスキャンで微かに見える。
Detection of oligonucleotide immobilization on glass slides . The slide was pulled from the buffer solution and placed in a Petri dish containing 0.1% sodium dodecyl sulfate (SDS).
) Containing 5X standard citrate saline (SSC) (750 mM NaCl, 75 m
M sodium citrate, pH = 7, 0.1% SDS) 4 pmol / μL solution of complementary 5′-fluorescein-oligonucleotide (27) (about 10 mL).
Immediately soak (to prevent slides from drying). This slide at 55 ℃ 3
Incubate for 0 minutes and then soak 3 times each in Petri dishes containing TBST. The slide was then placed on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner. After exciting fluorescein with a green laser, emitted light was detected with a 526 nm filter (SP fluorescein filter). The photomultiplier tube was set to 800 V, the sensitivity was normal, and the focal plane was set on the surface. Each slide showed a strong reaction when the diene-oligonucleotide (23) was contacted with the maleimide functionalized portion of the glass slide (27) (Figure 7). The two controls on each slide showed no reaction, indicating no (22) nonspecific binding to the maleimide functionalized portion of the slide and no (23) nonspecific binding to the nonfunctionalized portion of the slide. Clarified The contour of the incised partition on the slide pre-treated according to method number 2 (slide "2") is visible in the scan.

【0115】 マレイミド被覆マイクロタイタープレートへのジエン−オリゴヌクレオチド( 23)のコンジュゲーション 。5’−ジエン−オリゴヌクレオチド(23)、粗
製と純粋、又は対照オリゴヌクレオチド(22)のいずれかの200μLを、明
示されるように、100mM Na2HPO4緩衝液(pH=5.5、6.5、又
は7.7)中の2.5ピコモル/μLの濃度で、マレイミドマイクロタイタープ
レート(ピアス、カタログ番号15150ZZ)へ加えた。100mM Na2
HPO4(pH=6.5)だけを含有するウェルも標識化相補オリゴヌクレオチ
ド(27)の非特異結合の対照として含めた。ディールス−アルダー反応を介し
たコンジュゲーションのために、プレートを37℃で2時間インキュベートした
。固定化オリゴヌクレオチドを含有するウェルを吸引し、TBST(10mM
Tris−Cl,pH=8.0,150mM NaCl,0.1% Tween
20)で3回洗浄した。
Conjugation of diene-oligonucleotide ( 23) to maleimide coated microtiter plates . 200 μL of either 5′-diene-oligonucleotide (23), crude and pure, or control oligonucleotide (22) was added to 100 mM Na 2 HPO 4 buffer (pH = 5.5, 6 as indicated). .5, or 7.7) to a maleimide microtiter plate (Pierce, Cat # 15150ZZ). 100 mM Na 2
Wells containing only HPO 4 (pH = 6.5) were also included as a control for non-specific binding of labeled complementary oligonucleotide (27). Plates were incubated for 2 hours at 37 ° C. for conjugation via the Diels-Alder reaction. The well containing the immobilized oligonucleotide was aspirated, and TBST (10 mM
Tris-Cl, pH = 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% Tween
20) and washed 3 times.

【0116】 マレイミド被覆マイクロタイタープレート上でのオリゴヌクレオチド固定化の 検出 。等モル量の標識化相補オリゴヌクレオチド(27)を5xSSC+0.1
% SDS(750mM NaCl、75mM クエン酸Na、pH=7.0)
の入ったウェルへ加え、55℃で30分ハイブリダイズさせた。ハイブリダイゼ
ーションの後で、すべてのサンプルをTBST(3x200mL)で洗浄した。
プレートとスライドをモレキュラー・ダイナミクスのタイフーン蛍光スキャナー
の表面に置き、フルオレセインをグリーンレーザーで励起した後で、526nm
フィルター(SPフルオレセインフィルター)で放射光を検出した。光電子増倍
管のセッティングを800Vとし、感度を通常にセットし、焦点面を表面にセッ
トした。図8に示されるように、オリゴヌクレオチドの固定化は、pH=6.5
で最も効率的であった。対照オリゴヌクレオチド(22)の反応のセットは、す
べての緩衝液対照と同じように、非特異的な結合を示さなかった。マレイミド官
能化スライドはまた、シラン−マレイミド試薬(19)と反応したスライドの領
域からのみ産生されるシグナルから明らかなように、オリゴヌクレオチドの固定
化を証明する。
Detection of oligonucleotide immobilization on maleimide coated microtiter plates . An equimolar amount of labeled complementary oligonucleotide (27) was added to 5xSSC + 0.1.
% SDS (750 mM NaCl, 75 mM Na citrate, pH = 7.0)
Was added to the wells containing cells and hybridized at 55 ° C. for 30 minutes. After hybridization, all samples were washed with TBST (3 x 200 mL).
Place the plate and slide on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner and excite the fluorescein with a green laser to 526 nm.
The emitted light was detected with a filter (SP fluorescein filter). The photomultiplier tube was set to 800 V, the sensitivity was set to normal, and the focal plane was set to the surface. As shown in FIG. 8, the immobilization of the oligonucleotide has a pH of 6.5.
Was the most efficient in. The control oligonucleotide (22) reaction set, like all buffer controls, showed no non-specific binding. Maleimide functionalized slides also demonstrate oligonucleotide immobilization as evidenced by the signal produced only from the area of the slide that reacted with the silane-maleimide reagent (19).

【0117】 実施例10マレイミド官能化CPGへの5’−ジエン−オリゴヌクレオチド (24)のコンジュゲーション マレイミド−CPGをオリゴヌクレオチド(24)とインキュベートすると、ス
キーム13に図示されるように、ディールス−アルダー付加物を形成する。酸を
用いた切り離し後のDMTの測光定量によって固定化を証明した。
Example 10 Conjugation of 5'-diene-oligonucleotide (24) to maleimide-functionalized CPG Incubation of maleimide-CPG with oligonucleotide (24) forms a Diels-Alder adduct, as illustrated in Scheme 13. Immobilization was verified by photometric determination of DMT after cleavage with acid.

【0118】[0118]

【化42】 5’−ジエン−オリゴヌクレオチド(24)を用いたマレイミド官能化CPG の滴定 。増加量のジエン(DMT)−オリゴヌクレオチド(24)の系列(表2
を参照のこと)をNa2HPO4緩衝液(100mM,pH=6.5,350μL
)においてマレイミド誘導化CPG(それぞれ10mg)へ加え、遠心管でそれ
ぞれ秤量した。この混合物を(CPGの最適な混合を保つために)振り混ぜなが
ら37℃で1時間インキュベートした。混合物のそれぞれを遠心分離し、上澄液
をピペットにより除去した。このCPGサンプルを水(1mL)に懸濁させ、生
じた混合物を遠心分離し、上澄液を再びピペットにより除去した。この洗浄操作
を各サンプルについて3回繰り返してから、高速真空濃縮機で乾燥させた。この
滴定の結果を図9のグラフにより図示する。
[Chemical 42] Titration of maleimide-functionalized CPG with 5'-diene-oligonucleotide (24) . A series of increasing amounts of diene (DMT) -oligonucleotide (24) (Table 2
(See above) is added to Na 2 HPO 4 buffer (100 mM, pH = 6.5, 350 μL).
) Was added to maleimide-derivatized CPG (10 mg each) and weighed in a centrifuge tube. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour with shaking (to keep optimal mixing of CPG). Each of the mixtures was centrifuged and the supernatant was pipetted off. The CPG sample was suspended in water (1 mL), the resulting mixture was centrifuged, and the supernatant was again pipetted off. This washing operation was repeated 3 times for each sample and then dried in a high speed vacuum concentrator. The result of this titration is illustrated by the graph in FIG.

【0119】 マレイミド−CPGとジエン(DMT)−オリゴヌクレオチド(24)との反 応の時間依存性 。予め37℃で平衡化した、Na2HPO4緩衝液(100mM,
pH=6.5,100μL)中のマレイミド誘導化CPG(それぞれ10mg)
の溶液を含有する6つの試験管のそれぞれへのジエン(DMT)−オリゴヌクレ
オチド(24)(37ナノモル)の追加により6つのサンプルを調製した。様々
な時間間隔(表3を参照のこと)の後で、上記のような(24)の上澄液溶液の
除去とCPGの洗浄により、このコンジュゲーション反応を止めた。この結果を
図10のグラフにより図示する。
[0119] maleimide -CPG and diene (DMT) - the time dependence of the reaction of an oligonucleotide (24). Na 2 HPO 4 buffer (100 mM, previously equilibrated at 37 ° C.)
Maleimide-derivatized CPG (10 mg each) in pH = 6.5,100 μL)
Six samples were prepared by adding diene (DMT) -oligonucleotide (24) (37 nmol) to each of the six tubes containing the solution of. After various time intervals (see Table 3), the conjugation reaction was stopped by removal of the supernatant solution of (24) and washing of CPG as described above. The results are shown graphically in the graph of FIG.

【0120】 ローディングの決定。それぞれのCPG含有試験管へCH3CN(0.75m
L)中のp−トルエンスルホン酸の3%溶液を加え、生じた混合物を1分間振り
混ぜた。ローディングの決定のために、上澄液の497nmでの吸光度を、以下
の式を使用して測光法により決定した:
Determination of loading . CH 3 CN (0.75m
A 3% solution of p-toluenesulfonic acid in L) was added and the resulting mixture was shaken for 1 minute. For loading determination, the absorbance of the supernatant at 497 nm was determined photometrically using the following formula:

【0121】[0121]

【化43】 実施例11ジエン被覆ガラス表面への5’−マレイミド−オリゴヌクレオチ ド(26)のコンジュゲーション スキーム14は、マレイミド−オリゴヌクレオチド(26)のジエン官能化ガラ
ス表面とのコンジュゲーションを示す。コンジュゲーションの証明は、上記のよ
うに、標識化相補配列(27)とのハイブリダイゼーションと蛍光の検出により
達成された。
[Chemical 43] Example 11 To diene coated glass surface 5'-maleimide - conjugation scheme 14 of oligonucleotide de (26), maleimide - shows the conjugation of the oligonucleotide (26) diene-functionalized glass surface. Proof of conjugation was achieved by hybridization with labeled complementary sequence (27) and detection of fluorescence, as described above.

【0122】[0122]

【化44】 ジエン官能化スライドガラスへのマレイミド−オリゴヌクレオチド(26)の コンジュゲーション 。1つのジエン被覆スライドに、スライド上を直行する3つ
のシリコンゴムの隔壁(標準テーパ14/20)を取り付けた。この隔壁を、親
指締めを使用してスライドの両面にしっかり留めた2つの3x5x1/4インチ
のアクリル紙片の間でスライド上に圧縮した。上部のアクリル紙は隔壁の中央の
真上に3/16インチの穴を含有し、隔壁への針のアクセスを可能にする。2つ
の隔壁をスライドのジエン官能化の下半分へ固定し、1つの隔壁をスライドの非
官能化の上半分へ固定した。100mM Na2HPO4緩衝液(pH=6.5)
中のマレイミド−オリゴヌクレオチド(26)の4ピコモル/μL溶液(125
μL)を、スライドの底部に配置した隔壁へ加え、マイクロスライド上でのオリ
ゴヌクレオチドの表面固定化を実証した。100mM Na2HPO4緩衝液(p
H=6.5)中の対照オリゴヌクレオチド(22)の4ピコモル/μL溶液(1
25μL)を、対照としてスライドの中央部に配置した隔壁へ加え、スライドの
官能化部分へのオリゴヌクレオチドの潜在的な非特異結合をチェックした。10
0mM Na2HPO4緩衝液(pH=6.5)中のマレイミド−オリゴヌクレオ
チド(26)の4ピコモル/μL溶液(125μL)を、対照として各スライド
の上部に配置した隔壁へ加え、スライドの非官能化部分へのマレイミド−オリゴ
ヌクレオチド(26)の潜在的な非特異結合をチェックした。スライドを37℃
で1時間インキュベートし、次いで隔壁を除去し、このスライドを、Tween
(登録商標)20(TBST)含有TRIS−緩衝化生理食塩水(10mM T
RIS−Cl,pH=8.0,150mM NaCl,0.1% Tween(
登録商標)20)を含有するペトリ皿にそれぞれ3回浸した。
[Chemical 44] Conjugation of maleimide-oligonucleotide (26) to diene functionalized glass slides . One diene-coated slide was fitted with three silicon rubber septa (standard taper 14/20) orthogonal to the slide. The septum was compressed onto the slide between two pieces of 3x5x1 / 4 inch acrylic paper secured to both sides of the slide using thumb clamps. The top acrylic paper contains a 3/16 inch hole just above the center of the septum to allow needle access to the septum. Two septa were fixed to the diene functionalized lower half of the slide and one septum was fixed to the non-functionalized upper half of the slide. 100 mM Na 2 HPO 4 buffer (pH = 6.5)
Maleimide-oligonucleotide (26) in 4 pmol / μL solution (125
μL) was added to the septum located at the bottom of the slide to demonstrate surface immobilization of the oligonucleotide on the microslide. 100 mM Na 2 HPO 4 buffer (p
4 pmol / μL solution of control oligonucleotide (22) in H = 6.5) (1
25 μL) was added as a control to a septum located in the middle of the slide to check for potential non-specific binding of the oligonucleotide to the functionalized portion of the slide. 10
A 4 pmol / μL solution (125 μL) of the maleimide-oligonucleotide (26) in 0 mM Na 2 HPO 4 buffer (pH = 6.5) was added to the septum placed on top of each slide as a control, and The potential non-specific binding of the maleimide-oligonucleotide (26) to the functionalizing moiety was checked. Slide at 37 ℃
Incubate for 1 hour, then remove septum and place the slide on Tween.
(Registered trademark) 20 (TBST) -containing TRIS-buffered saline (10 mM T
RIS-Cl, pH = 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% Tween (
Each was soaked 3 times in Petri dishes containing ™) 20).

【0123】 スライドガラス上でのオリゴヌクレオチド固定化の検出。このスライドを緩衝
溶液から引出し、ペトリ皿に入った、0.1% SDS含有5X SSC中の相
補5’−フルオレセイン−オリゴヌクレオチド(27)の4ピコモル/μL溶液
(10mL)に(スライドを乾燥から防ぐために)すぐに浸した。このスライド
を55〜60℃で30分インキュベートした。次いで、TBSTを含有するペト
リ皿において、このスライドをそれぞれ3回浸漬した。モレキュラー・ダイナミ
クスのタイフーン蛍光スキャナーを使用してこのスライドを分析したが、結果は
、非特異的に結合したオリゴヌクレオチドをこのプレートから除去するのに洗浄
条件が不十分であることを示した(図11、スライド「1」)。次いで、このス
ライドを、0.1% SDSとともに1XPBS(リン酸緩衝化生理食塩水溶液
)を含有するペトリ皿において3回洗浄した。モレキュラー・ダイナミクスのタ
イフーン蛍光スキャナーを使用してこのスライドを再び分析すると、マレイミド
−オリゴヌクレオチド(26)がスライドガラスのジエン官能化部分(27)と
接触し、次いで(27)とハイブリダイズしたところでのみ強い反応を示した(
図11、スライド「2」)。スライドの2つの対照は反応を示さず、非共有結合
したオリゴヌクレオチド(22)をスライドのジエン官能化部分から除去し、非
共有結合したマレイミド−オリゴヌクレオチド(26)をスライドの非官能化部
分から除去するのに、先の洗浄条件が十分ストリンジェントであることを明示し
た。スライドのジエン官能化部分(下半分)は、(26)と反応した領域の外に
いくらかの蛍光を示し、スライドのジエン官能化部分への(27)の非特異結合
がいくらか残存していることを明示した。
Detection of oligonucleotide immobilization on glass slides . The slide was drawn from the buffer solution and placed in a Petri dish into a 4 pmol / μL solution (10 mL) of complementary 5'-fluorescein-oligonucleotide (27) in 5X SSC containing 0.1% SDS (from the slide to dryness. Immersed immediately (to prevent). The slide was incubated for 30 minutes at 55-60 ° C. The slides were then each dipped 3 times in a Petri dish containing TBST. The slides were analyzed using a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner and the results showed that the wash conditions were insufficient to remove non-specifically bound oligonucleotides from the plate (Figure 11, slide "1"). The slides were then washed 3 times in Petri dishes containing 1X PBS (phosphate buffered saline solution) with 0.1% SDS. Analysis of this slide again using a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner revealed that the maleimide-oligonucleotide (26) was only in contact with the diene functionalized portion of the glass slide (27) and then hybridized with (27). Showed a strong reaction (
FIG. 11, slide “2”). The two controls on the slide showed no reaction, the non-covalently bound oligonucleotide (22) was removed from the diene-functionalized part of the slide and the non-covalently bound maleimide-oligonucleotide (26) from the non-functionalized part of the slide. It was demonstrated that the previous wash conditions were sufficiently stringent to remove. The diene functionalized portion of the slide (bottom half) shows some fluorescence outside of the area that reacted with (26), leaving some non-specific binding of (27) to the diene functionalized portion of the slide. Was clearly stated.

【0124】 ジエン官能化CPGへのマレイミド−オリゴヌクレオチド(26)のコンジュ ゲーション 。ジエン被覆CPG(15mg)を遠心管へ入れた。100mM N
2HPO4緩衝液(pH=6.5)(125μL)中のマレイミド−オリゴヌク
レオチド(26)の4ピコモル/μL溶液を加え、このバイアルを振り混ぜて内
容物を混合し、次いで37℃で1時間インキュベートした。次いで、この混合物
を遠心分離し、上澄液をピペットにより除去し、このCPGサンプルを、Twe
en(登録商標)20含有TRIS−緩衝化生理食塩水(TBST)(10mM TRIS−Cl,pH=8.0,150mM NaCl,0.1% Twee
n(登録商標)20)に懸濁させた。生じた混合物を遠心分離し、上澄液をピペ
ットにより再び除去し、CPGサンプルを再懸濁させた。この操作を全3回の洗
浄で繰り返した。さらに、2つの対照実験を上記の方法に従って行なった。対照
実験の1つは、化合物(26)の代わりに対照オリゴヌクレオチド(22)を使
用して、このオリゴヌクレオチドのジエン官能化CPGへの潜在的な非特異結合
をチェックすることであった。他の対照実験は、対照としてクロロトリメチルシ
ランでキャップした非官能化CPGを使用して、マレイミド−オリゴヌクレオチ
ド(26)の非官能化CPGへの潜在的な非特異結合をチェックすることであっ
た。
Gongju Geshon of oligonucleotide (26) - [0124] maleimide to the diene-functionalized CPG. Diene-coated CPG (15 mg) was placed in a centrifuge tube. 100 mM N
a 4 pmol / μL solution of maleimide-oligonucleotide (26) in a 2 HPO 4 buffer (pH = 6.5) (125 μL) was added, the vial was shaken to mix the contents, then at 37 ° C. Incubated for 1 hour. The mixture was then centrifuged, the supernatant was removed by pipette and the CPG sample was washed with Twe.
en (registered trademark) 20-containing TRIS-buffered saline (TBST) (10 mM TRIS-Cl, pH = 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% Tween).
n (registered trademark) 20). The resulting mixture was centrifuged, the supernatant removed again with a pipette and the CPG sample resuspended. This operation was repeated for all three washes. In addition, two control experiments were performed according to the method described above. One of the control experiments was to use a control oligonucleotide (22) instead of compound (26) to check for potential non-specific binding of this oligonucleotide to the diene-functionalized CPG. Another control experiment was to check for potential non-specific binding of maleimide-oligonucleotide (26) to non-functionalized CPG using non-functionalized CPG capped with chlorotrimethylsilane as a control. .

【0125】 CPG上でのオリゴヌクレオチド固定化の検出。0.1% SDS含有5XS
SC中の相補5’−フルオレセイン−オリゴヌクレオチド(27)の4ピコモル
/μL溶液(125μL)を、マレイミド−オリゴヌクレオチド(26)との反
応と洗浄の後で得られたCPGサンプルのそれぞれへすぐに加えた。このサンプ
ルを55〜60℃で30分インキュベートした。次いで、このサンプルを、上記
のように、0.1% SDSを含む1XPBS(リン酸緩衝化生理食塩水溶液)
で3回洗浄した。最後の洗液をピペットにより除去した後で、それぞれのサンプ
ルを澄明なプラスチックラップ紙の上に撒き、このプラスチックラップを折り畳
んで粉末を入れた。次いで、それぞれラップしたこの3つのサンプルをモレキュ
ラー・ダイナミクスのタイフーン蛍光スキャナーの表面に並べて置いた。タイフ
ーン蛍光スキャナを使用してこのサンプルを分析したが、この結果は、非特異的
に結合した(26)をジエン官能化CPGから除去するのに洗浄条件が不十分で
あることを示した(図12A)。そこでサンプルを元の遠心管へ戻し、0.5X
SSC+0.1% SDSで3回洗浄した(この移動の間に各サンプルの有意な
損失が起きた)。次いで、このサンプルを再びプラスチックラップ紙の上に撒き
、タイフーン蛍光スキャナを使用して分析した。マレイミド−オリゴヌクレオチ
ド(26)で処理されたジエン官能化CPGサンプルは、(27)とのハイブリ
ダイゼーションの後で強い反応を示した(図12B、スライド「2A」)。2つ
の対照はほとんど反応を示さず、マレイミド−オリゴヌクレオチドのディールス
−アルダー表面固定化が、ジエン官能化CPG上で達成され得ることを明示した
Detection of oligonucleotide immobilization on CPG . 5XS with 0.1% SDS
A 4 pmol / μL solution (125 μL) of complementary 5′-fluorescein-oligonucleotide (27) in SC was immediately added to each of the CPG samples obtained after reaction with maleimide-oligonucleotide (26) and washing. added. The sample was incubated at 55-60 ° C for 30 minutes. This sample was then treated with 1 × PBS (phosphate buffered saline solution) containing 0.1% SDS, as described above.
It was washed 3 times. After removing the last wash with a pipette, each sample was sprinkled onto clear plastic wrap and the plastic wrap folded to contain the powder. The three samples, each wrapped, were then placed side by side on the surface of a Molecular Dynamics Typhoon fluorescence scanner. The sample was analyzed using a Typhoon fluorescence scanner and the results showed that the wash conditions were insufficient to remove non-specifically bound (26) from the diene-functionalized CPG (Figure 12A). Then return the sample to the original centrifuge tube, 0.5X
Washed 3 times with SSC + 0.1% SDS (significant loss of each sample occurred during this transfer). The sample was then respread onto plastic wrap and analyzed using a Typhoon fluorescence scanner. The diene-functionalized CPG sample treated with maleimide-oligonucleotide (26) showed a strong reaction after hybridization with (27) (Fig. 12B, slide "2A"). The two controls showed little reaction, demonstrating that Diels-Alder surface immobilization of maleimide-oligonucleotides can be achieved on diene-functionalized CPGs.

【0126】 実施例12ジエン修飾オリゴヌクレオチドの製造 スキーム15は、実施例2においてその合成が記載されているN−ヒドロキシス
クシンイミドエステル(10)からのジエン修飾オリゴヌクレオチド(29)の
製法を図示する。
Example 12 Preparation of Diene Modified Oligonucleotides Scheme 15 illustrates the preparation of diene modified oligonucleotides (29) from N-hydroxysuccinimide ester (10) whose synthesis is described in Example 2.

【0127】[0127]

【化45】 5’−アミン修飾オリゴヌクレオチド(28)(ODN99225)を、ホス
ホロアミダイト法による制御孔ガラス(CPG)上での標準固相自動合成を利用
して製造した。脱保護化とCPG支持体からの切り離しの後で、表4に説明され
る勾配液で溶出させる、200mLのSource 15Qカラム(4級アンモ
ニウムで官能化した単分散ポリスチレンビーズ)の調製用アニオン交換クロマト
グラフィーにより、粗製のアミン修飾オリゴヌクレオチドを精製した。
[Chemical formula 45] A 5'-amine modified oligonucleotide (28) (ODN99225) was prepared utilizing standard solid phase automated synthesis on controlled pore glass (CPG) by the phosphoramidite method. After deprotection and cleavage from the CPG support, preparative anion exchange chromatography of a 200 mL Source 15Q column (quaternary ammonium functionalized monodisperse polystyrene beads) eluted with a gradient as described in Table 4. The crude amine-modified oligonucleotide was purified by chromatography.

【0128】 生成物を含有する分画を合わせ、真空で濃縮した。この材料を、水中でC18
カラムに粗製材料を吸着させること、1M NaCl溶液に次いで水で洗浄する
こと、次いでこの材料をEtOHで溶出させることを含むHPLC法により脱塩
した。25mMホウ酸ナトリウム緩衝液とアセトニトリル(40%)の混合液に
おいて、約4当量のN−ヒドロキシスクシンイミドエステル(10)を利用して
、このアミンオリゴヌクレオチドをこの化合物(10)へカップルさせた。分析
用逆相クロマトグラフィーは、純度95.9%の最終生成物を示した。エレクト
ロスプレイ質量分析により、このオリゴヌクレオチドコンジュゲート(29)の
同一性(実測MW=6639.0;計算MW=6639)を確認した。
Fractions containing product were combined and concentrated in vacuo. This material is C18 in water
The crude material was desalted by an HPLC method that included adsorbing the crude material to the column, washing with a 1M NaCl solution followed by water, and then eluting the material with EtOH. The amine oligonucleotide was coupled to the compound (10) utilizing about 4 equivalents of N-hydroxysuccinimide ester (10) in a mixture of 25 mM sodium borate buffer and acetonitrile (40%). Analytical reverse phase chromatography showed the final product to be 95.9% pure. The identity of this oligonucleotide conjugate (29) (observed MW = 6639.0; calculated MW = 6639) was confirmed by electrospray mass spectrometry.

【0129】 実施例13シクロヘキサジエンオリゴヌクレオチドを利用する、ディールス −アルダー反応のHPLCモニタリング ジエンコンジュゲート(29)のディールス−アルダー反応性を確かめるため
に、スキーム16に図示されるように、市販のマレイミドジエノフィル(30)
(アルドリッチ)及び(31)(モレキュラー・バイオサイエンス)を用いた標
識化を行なった。簡潔に言えば、リン酸緩衝液(pH=6.8)中の(29)の
1.5mM溶液へ、100当量の化合物(30)若しくは(31)を加えた。こ
の反応の進行を、(以下に記載のように)5分ごとにサンプルを取って、分析用
アニオン交換クロマトグラフィーによりモニターした。N−エチルマレイミド(
30)を用いた(29)の処理では、5分以内に付加物(32)への完全な変換
が生じたが、ビオチンマレイミド(31)では20分を必要とした。
Example 13 HPLC Monitoring of Diels -Alder Reaction Utilizing Cyclohexadiene Oligonucleotide To confirm the Diels-Alder reactivity of the diene conjugate (29), a commercially available maleimido dienophile (30) was prepared as illustrated in Scheme 16.
Labeling was performed using (Aldrich) and (31) (Molecular Bioscience). Briefly, 100 equivalents of compound (30) or (31) were added to a 1.5 mM solution of (29) in phosphate buffer (pH = 6.8). The progress of this reaction was monitored by analytical anion exchange chromatography, with samples taken every 5 minutes (as described below). N-ethylmaleimide (
Treatment of (29) with 30) resulted in complete conversion to the adduct (32) within 5 minutes, whereas biotin maleimide (31) required 20 minutes.

【0130】[0130]

【化46】 ディールス−アルダー反応の進行を以下のようにモニターした:2μLの反応
溶液を取り出し、(マレイミドを失活させるために)8μLの0.1M NaO
Hで処理し、30秒間激しく振盪し、50μLのH2Oで希釈した。この50μ
Lの溶液のうち50μL(約16.7μgのオリゴヌクレオチド)を5ミクロン
のC18 Jupitarカラム上に注入した。このサンプルを、表5に略記さ
れるように、TEAA(pH7.0;溶出液A)及びアセトニトリル(溶出液B
)の緩衝液系を使用して処理した。
[Chemical formula 46] The progress of the Diels-Alder reaction was monitored as follows: 2 μL of reaction solution was removed and 8 μL of 0.1 M NaO (to quench maleimide).
Treated with H, shaken vigorously for 30 seconds and diluted with 50 μL H 2 O. This 50μ
50 μL of the L solution (about 16.7 μg of oligonucleotide) was injected onto a 5 micron C18 Jupiter column. This sample was treated with TEAA (pH 7.0; eluent A) and acetonitrile (eluent B) as outlined in Table 5.
) Buffer system.

【0131】 実施例14ジエン修飾ポリエチレングリコール基質の製造 スキーム17は、シクロヘキサジエン−PEG(34)の合成を図示する。 Example 14 Preparation of Diene Modified Polyethylene Glycol Substrate Scheme 17 illustrates the synthesis of cyclohexadiene-PEG (34).

【0132】[0132]

【化47】 ジエン(10)を、カルボニルジイミダゾールとメトキシポリエチレングリコ
ールアミン(MW=5000)で順に処理した。生じたカルバメート生成物を、
冷エーテルへ慎重に1滴づつ加えて沈殿物を濾過により採取することによって精
製した。得られた材料は、さらに精製せずに、表面固定化試験に使用した。同様
に、スキーム18に図示されるのと同じ方法を使用して、ヒドロキシメチルアン
トラセン(35)を類似のPEG誘導体(36)へ変換した。
[Chemical 47] The diene (10) was treated sequentially with carbonyldiimidazole and methoxypolyethylene glycol amine (MW = 5000). The resulting carbamate product was
It was purified by careful drop wise addition to cold ether and the precipitate collected by filtration. The resulting material was used for surface immobilization tests without further purification. Similarly, hydroxymethylanthracene (35) was converted to a similar PEG derivative (36) using the same method illustrated in Scheme 18.

【0133】[0133]

【化48】 実施例15マレイミド被覆BIAcoreフローセルの製造 スキーム19は、ジエノフィル誘導化CM5 BIAcoreフローセル表面の
製法を図示する。
[Chemical 48] Example 15 Preparation of Maleimide Coated BIAcore Flow Cell Scheme 19 illustrates the preparation of a dienophile-derivatized CM5 BIAcore flow cell surface.

【0134】[0134]

【化49】 スキーム19に図示されるように、市販の(カルボキシメチルデキストランの
マトリックスで被覆された)チップを3工程の誘導化法にかけることによって、
ジエノフィルCM5 BIAcoreフローセル表面を製造した。簡潔に言うと
、カルボキシ基をN−ヒドロキシスクシンイミドエステルとして(EDC/NH
Sでの処理を介して)活性化した後で、ジアミンリンカー(反応性の一級アミン
表面を提供する、エチレンジアミン)を付加し、これを市販の二官能架橋試薬で
処理した。生じるジエノフィルのセル表面(37)は、各実験についてのBIA
coreセンサーグラムの測定により証明されるように、このやり方で再現性よ
く製造されていた。
[Chemical 49] By subjecting commercially available chips (coated with a matrix of carboxymethyl dextran) to a three-step derivatization method, as illustrated in Scheme 19,
A dienophile CM5 BIAcore flow cell surface was prepared. Briefly, the carboxy group as an N-hydroxysuccinimide ester (EDC / NH
After activation (via treatment with S), a diamine linker (ethylenediamine, which provides a reactive primary amine surface) was added and this was treated with a commercially available bifunctional crosslinking reagent. The cell surface of the resulting dienophile (37) was determined by the BIA for each experiment.
It was reproducibly manufactured in this manner, as evidenced by the measurement of the core sensorgram.

【0135】 タンパク質若しくは核酸のような2つ又はそれ以上の分子とシグナル伝達物質
及び医薬品のような低分子との相互作用のリアルタイム・モニタリングが可能に
なる(ファルマシアバイオセンサーAB、http://www.biacore.com を参照のこ
と)、「リアルタイムのバイオ分子相互作用分析」(BIA)と呼ばれるバイオ
センサー技術を利用するBIAcore2000機器(ファルマシア・バイオセ
ンサーAB、ウプサラ、スウェーデン。Lofas et al. (1991) Sens. Actuators
B 5: 79-84; Malmqvist (1993) Nature 361: 186-187)を使用して、センサーグ
ラムを得た。この検出原理は、センサーチップの表面に接近した溶液の屈折率に
おける変化を検出する、「表面プラスモン共鳴」(SPR)の光学現象に基づく
(Brockman et al. (1999) J. Am. Chem. Soc. 121: 8044-8051 と本明細書に引
用された参考文献)。これが、次には、表層にある溶質の濃度に直接関連づけら
れる。BIA分析を実施するには、1つのマイクロフローセルの壁を形成するセ
ンサーチップ上に、1つの相互作用体(interactant)を固定化する。次いで、
他の相互作用体を含有するサンプルを制御フローにおいて表面全体に注入する。
相互作用から生じる表面濃度の変化をSPRシグナルとして検出し、これが共鳴
単位(RU)で表現される。このように、BIAcoreセンサーグラムと言わ
れる、時間を関数とするRUの連続ディスプレイは、会合及び解離の進行に関す
る全体記録を提供する。
Allows real-time monitoring of the interaction of two or more molecules such as proteins or nucleic acids with small molecules such as signaling substances and pharmaceuticals (Pharmacia Biosensor AB, http: // www. Biacore 2000 instrument (Pharmacia Biosensor AB, Uppsala, Sweden. Lofas et al. (1991). Sens. Actuators
B 5: 79-84; Malmqvist (1993) Nature 361: 186-187) was used to obtain sensorgrams. This detection principle is based on the optical phenomenon of "surface plasmon resonance" (SPR), which detects changes in the refractive index of a solution that is close to the surface of the sensor chip (Brockman et al. (1999) J. Am. Chem. Soc. 121: 8044-8051 and references cited herein). This, in turn, is directly related to the concentration of surface solute. To perform a BIA analysis, one interactant is immobilized on the sensor chip forming the wall of one microflow cell. Then
A sample containing other interactants is injected over the surface in a controlled flow.
The change in surface concentration resulting from the interaction is detected as an SPR signal, which is expressed in resonance units (RU). Thus, a continuous display of RUs as a function of time, called the BIAcore sensorgram, provides an overall record of the progression of association and dissociation.

【0136】 マレイミド誘導化のプロトコール(Khilko (1993) J. Bio. Chem. 268: 15425
-15434): 流速=10μL/分、PBS流動緩衝液(pH6.8)。 注入順序: 1.40μLのEDC−NHS混合液(ストック溶液から:NHS 11.5m
g/mL、及びEDC 75mg/mL)。 2.100μLの1.0Mエチレンジアミン・2HCl(pH6.0)。 3.100μLの25mM スルホEMCS(NHS/マレイミドの二官能試薬
/流動緩衝液(pH6.8)。図13に示す重複したBiacoreセンサーグ
ラムは、本方法の一貫性のある結果を示す。
Protocol for Maleimide Derivatization (Khilko (1993) J. Bio. Chem. 268: 15425
-15434): Flow rate = 10 μL / min, PBS running buffer (pH 6.8). Injection sequence: 1.40 μL EDC-NHS mixture (from stock solution: NHS 11.5 m
g / mL, and EDC 75 mg / mL). 2. 100 μL of 1.0 M ethylenediamine.2HCl (pH 6.0). 3. 100 μL of 25 mM Sulfo EMCS (NHS / maleimide bifunctional reagent / running buffer, pH 6.8). The overlapping Biacore sensorgrams shown in Figure 13 show the consistent results of the method.

【0137】 実施例16PEG−SH(ミハエル付加)対PEG−ジエン(ディールス− アルダー表面固定化)による表面誘導化の比較 Example 16 Comparison of surface derivatization with PEG-SH (Michael addition) vs. PEG-diene (Diels- Alder surface immobilization)

【0138】[0138]

【化50】 実施例15に記載のジエノフィルフローセル表面をMeO−PEG−SH(M
W=5000;pH=6.8、リン酸緩衝液、流速:10μL/分)へかけるこ
とによって、この表面の機能活性を、図14に示されるBiacoreセンサー
グラムにより証明されるように、確認した。
[Chemical 50] The surface of the dienophile flow cell described in Example 15 was treated with MeO-PEG-SH (M
W = 5000; pH = 6.8, phosphate buffer, flow rate: 10 μL / min) to confirm the functional activity of this surface, as evidenced by the Biacore sensorgram shown in FIG. .

【0139】 同様に、実施例14で製造されたPEG−ジエン基質(34)の付加は、図1
5に示されるBiacoreセンサーグラムを提供したが、これによりフローセ
ル表面のジエノフィル活性が確認され、ディールス−アルダー表面固定化の相対
速度がPEG−チオールを利用するミハエル付加より実質的に遅いことが示唆さ
れた(12時間対10分)。
Similarly, the addition of the PEG-diene substrate (34) prepared in Example 14 is shown in FIG.
The Biacore sensorgram shown in Figure 5 was provided, which confirmed the dienophile activity on the flow cell surface, suggesting that the relative rate of Diels-Alder surface immobilization was substantially slower than Michael addition utilizing PEG-thiol. (12 hours vs. 10 minutes).

【0140】 実施例17アントラセン−PEG(36)とのBIAcoreディールス− アルダー反応 Example 17 BIAcore Diels- Alder reaction with anthracene-PEG (36)

【0141】[0141]

【化51】 実施例16に記載の方法を使用する、ジエノフィル誘導化CM5 BIAco
reフローセル表面(37)のアントラセン誘導体(36)(実施例14に記載
のように製造)との反応は、向上した水性ディールス−アルダー反応動態を有す
ると文献に記載されている、化合物(38)をもたらした。化合物(36)を使
用すると、化合物(34)と比較して、亢進した表面固定化が観察された。図1
6に見られるように,ほぼ半分の時間で匹敵する反応が観察された。
[Chemical 51] Using the method described in Example 16, dienophile derivatized CM5 BIAco
Reaction of re flow cell surface (37) with anthracene derivative (36) (prepared as described in Example 14) is described in the literature as having improved aqueous Diels-Alder kinetics, compound (38). Brought. Using compound (36), enhanced surface immobilization was observed compared to compound (34). Figure 1
As seen in 6, comparable reactions were observed in almost half the time.

【0142】 実施例18ディールス−アルダーコンジュゲーションを介したジエン修飾オ リゴヌクレオチド(29)のBIAcore表面固定化と相補配列とのハイブリ ダイゼーション シクロヘキサンジエン修飾オリゴヌクレオチド(29)の表面固定化に次ぐ、相
補オリゴヌクレオチド配列とのハイブリダイゼーションをスキーム22に図示す
る。簡潔に言うと、ジエノフィル(37)とジエン(29)のディールス−アル
ダー反応を実施例16に記載の方法を使用して行ない、固定化オリゴヌクレオチ
ドである、化合物(39)を得た。このセンサーグラムの結果を図17に示す。
次いで、固定化オリゴヌクレオチド(39)を、標準手段を使用して、その相補
配列とハイブリダイズさせた。図18に示すBiacoreセンサーグラムは、
相補オリゴヌクレオチド配列が固定化オリゴヌクレオチドへ会合したときの反応
増加を明らかにし、これにより上記の固定化技術を裏付けた。
Example 18 Diels - second only to surface immobilization of hybridization cyclohexane diene modified oligonucleotides (29) of the BIAcore surface immobilized complementary sequence of Alder conjugation via diene modified oligonucleotide (29), with a complementary oligonucleotide sequence Hybridization is illustrated in Scheme 22. Briefly, the Diels-Alder reaction of dienophile (37) with diene (29) was performed using the method described in Example 16 to give the immobilized oligonucleotide, compound (39). The results of this sensorgram are shown in FIG.
The immobilized oligonucleotide (39) was then hybridized with its complementary sequence using standard means. The Biacore sensorgram shown in FIG.
The enhanced reaction was demonstrated when complementary oligonucleotide sequences were associated with immobilized oligonucleotides, thus supporting the above immobilization technique.

【0143】[0143]

【化52】 実施例19アントラセン−シラン試薬(42)の合成 スキーム23は、ガラス表面を官能化するためのアントラセンシラン試薬の合成
を図示する。スキーム23に関して簡潔に言うと、ヒドロキシメチルアントラセ
ン(35)をCDIと反応させてイミダゾレート(41)を形成させた。次いで
、イミダゾレート(41)をプロピルアミノシラン(17)と反応させてアント
ラセン−シラン試薬(42)を得て、次いで、以下のスキーム24に図示される
ように、これをガラス誘導化に使用した。
[Chemical 52] Example 19 Synthesis of Anthracene-Silane Reagent (42) Scheme 23 illustrates the synthesis of anthracene silane reagent for functionalizing the glass surface. Briefly with respect to Scheme 23, hydroxymethylanthracene (35) was reacted with CDI to form the imidazolate (41). The imidazolate (41) was then reacted with propylaminosilane (17) to give the anthracene-silane reagent (42), which was then used for glass derivatization, as illustrated in Scheme 24 below.

【0144】[0144]

【化53】 アントラセン−シラン試薬(42)の合成。DMF(16mL,0.3M)中
の(35)(4.8ミリモル、1.0g)の撹拌された溶液へ、CDI(5.2
8ミリモル、0.856g)を加えた。3時間後、CDI(1.06ミリモル、
0.171g)の追加により、この反応を完了まで推進した。イミダゾール(4
1)の完全な形成を1H−NMRにより確かめたが、これはアルコールのメチレ
ンが5.65ppmから6.45ppmへシフトしたことを示した。これは予測
されるシフトに特徴的である。この撹拌溶液へ、アミノプロピルトリエトキシシ
ラン(17)(4.8ミリモル、1.06g)を加えた。この反応物をアルゴン
環境下に置き、一晩撹拌した。この反応は、1H−NMRによれば完了していて
、それは、イミダゾレートのメチレンが6.45ppmから6.15ppmへシ
フトしたことを示し、これは予測されるカルバメート生成物(42)への変換に
特徴的である。
[Chemical 53] Synthesis of anthracene-silane reagent (42) . To a stirred solution of (35) (4.8 mmol, 1.0 g) in DMF (16 mL, 0.3 M), CDI (5.2
8 mmol, 0.856 g) was added. After 3 hours, CDI (1.06 mmol,
The reaction was driven to completion with the addition of 0.171 g). Imidazole (4
The complete formation of 1) was confirmed by 1 H-NMR, which indicated that the alcohol methylene had shifted from 5.65 ppm to 6.45 ppm. This is characteristic of the expected shift. To this stirred solution was added aminopropyltriethoxysilane (17) (4.8 mmol, 1.06 g). The reaction was placed under an argon environment and stirred overnight. The reaction was complete by 1 H-NMR, which showed that the imidazole methylene had shifted from 6.45 ppm to 6.15 ppm, which led to the expected carbamate product (42). Characteristic for conversion.

【0145】 このCDCl3中のNMRサンプルへD2O(200μL)を加えた。この試験
管を1分間激しく振盪し、次いで二回目の1H−NMR分析を実施し、化合物(
42)が依然としてそのままであることを明らかにした。そこで、この反応溶液
を40℃の減圧下で濃縮し、暗橙色のオイルとした。このオイルをCH2CH2
250mL)に溶かし、H2O(150mL)で洗浄した。この有機相を40℃
の減圧下で濃縮し、暗橙色のオイルを得た。静置すると、このオイルは橙色の結
晶性固形物へ変化した。
D 2 O (200 μL) was added to the NMR sample in this CDCl 3 . The tube was shaken vigorously for 1 minute, then a second 1 H-NMR analysis was performed, and the compound (
42) remained untouched. Therefore, the reaction solution was concentrated under reduced pressure at 40 ° C. to give a dark orange oil. Add this oil to CH 2 CH 2 (
250 mL) and washed with H 2 O (150 mL). This organic phase at 40 ° C
Concentrated under reduced pressure to give a dark orange oil. Upon standing, the oil turned into an orange crystalline solid.

【0146】[0146]

【化54】 この粗製材料を、実施例20に図示されるスライドガラス誘導化の実験に使用し
た。
[Chemical 54] This crude material was used in the glass slide derivatization experiment illustrated in Example 20.

【0147】 実施例20アントラセン−シラン試薬(42)を用いたスライドガラスの官 能化 スキーム24(図19)は、アントラセン−シラン試薬(42)を用いた顕微鏡
スライドガラスの官能化を図示する。
Example 20 . Anthracene - government functionalised scheme of the slide glass using a silane reagent (42) 24 (FIG. 19) is anthracene - illustrates the functionalization of a glass microscope slide using a silane reagent (42).

【0148】[0148]

【化55】 きれいなマイクロスライド(前処理せず、VWR)の半分を、トルエン(50
mL)及びCH2CH2(10mL)中の試薬(42)(1.04g)の懸濁液へ
1時間漬けた。次いで、このスライドを懸濁液から取り出し、一片のフィルター
紙で拭き取って乾かした。このスライドを、トルエン、トルエン/エタノール(
1:1,v/v)及びエタノール(それぞれ100mL)中で順に音波処理した
。乾燥させるには、スライドを80℃のオーヴンに一晩置いた。
[Chemical 55] Half of a clean microslide (without pretreatment, VWR) was washed with toluene (50
(mL) and CH 2 CH 2 (10 mL) in a suspension of reagent (42) (1.04 g) in 1 mL for 1 hour. The slide was then removed from the suspension and wiped dry with a piece of filter paper. Slide this slide into toluene, toluene / ethanol (
1: 1 v / v) and ethanol (100 mL each) in turn. To dry, slides were placed in an oven at 80 ° C overnight.

【0149】[0149]

【表1】 [Table 1]

【0150】[0150]

【表2】 [Table 2]

【0151】[0151]

【表3】 [Table 3]

【0152】[0152]

【表4】 [Table 4]

【0153】[0153]

【表5】 [Table 5]

【0154】[0154]

【表6】 [Table 6]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 フルオレセイン標識化合物(26)(この合成については実施例6
に記載される)の1、2、及び3μLをロードしたポリアクリルアミドゲルの蛍
光スキャンである。
FIG. 1 Fluorescein labeled compound (26) (see Example 6 for this synthesis).
As described in 1.) and a fluorescence scan of a polyacrylamide gel loaded with 1, 2, and 3 μL.

【図2】 実施例7に記載のように、マレイミド−シラン(19)で処理した
後で、チオール含有フルオレセイン試薬(SAMSA試薬)と反応させた、スラ
イドの下半分でのマレイミド官能化を示す、スライドガラスの蛍光スキャンであ
る。
FIG. 2 shows maleimide functionalization in the lower half of the slide after treatment with maleimide-silane (19) and reaction with a thiol-containing fluorescein reagent (SAMSA reagent) as described in Example 7, It is a fluorescence scan of a slide glass.

【図3】 マレイミド誘導化CPGの蛍光スキャンである。図3Aでは、ネー
ティブCPGをマレイミドシラン(19)ではじめに処理した後で、SAMSA
試薬で染色した。図3Bでは、ネーティブCPGをSAMSA−フルオレセイン
で処理し、対照として役立てた。
FIG. 3 is a fluorescence scan of maleimide-derivatized CPG. In FIG. 3A, native CPG was first treated with maleimidosilane (19) before SAMSA.
Stained with reagent. In FIG. 3B, native CPG was treated with SAMSA-fluorescein and served as a control.

【図4】 実施例8に記載のように、ジエン−シラン試薬(20)で処理した
後で、このジエン官能化スライドをフルオレセイン−5−マレイミドと反応させ
た、スライドの下半分でのジエン官能化を示す、スライドガラスの蛍光スキャン
である。
FIG. 4 This diene functionalized slide was treated with fluorescein-5-maleimide after treatment with a diene-silane reagent (20) as described in Example 8, diene functionalization in the lower half of the slide. It is a fluorescence scan of a slide glass showing the conversion.

【図5】 ジエン官能化CPGの蛍光スキャンである。図5Aでは、CPGを
ジエン−シラン(20)で処理した後で、フルオレセイン−5−マレイミドで染
色した。図5Bでは、ネーティブCPGをフルオレセイン−5−マレイミドで処
理し、対照として役立てた。
FIG. 5 is a fluorescence scan of diene-functionalized CPG. In FIG. 5A, CPG was treated with diene-silane (20) and then stained with fluorescein-5-maleimide. In FIG. 5B, native CPG was treated with fluorescein-5-maleimide and served as a control.

【図6】 実施例9に記載のように、マレイミドで官能化したマイクロスライ
ドガラス上にオリゴヌクレオチドをディールス−アルダー表面固定化したことを
示す、隔壁(septa)の配置と隔壁の内容物を示すスライドの図面である。
FIG. 6 shows the placement of septa and the contents of the septa showing the Diels-Alder surface immobilization of oligonucleotides on maleimide-functionalized microslides as described in Example 9. It is a drawing of a slide.

【図7】 マレイミド官能化マイクロスライドガラス上での5’−ジエン−オ
リゴヌクレオチド(23)の成功したディールス−アルダー表面固定化を示す、
スライドガラスの蛍光スキャンを図示する。スライド「1」は、マレイミド官能
化に先立って2N NaOHに次いで温2N HClで前処理した。スライド「
2」は、2N HClだけで前処理した。各スライド上に見えるスポットは、相
補的な5’−フルオレセイン−オリゴヌクレオチド(27)とのハイブリダイゼ
ーションに先立って、化合物(23)がスライドのマレイミド官能化部分と接触
したところであり;対照と接触したスライドの領域は反応を示さなかった。
FIG. 7 shows successful Diels-Alder surface immobilization of 5′-diene-oligonucleotides (23) on maleimide-functionalized microslide glasses,
6 illustrates a fluorescence scan of a glass slide. Slide "1" was pretreated with 2N NaOH followed by warm 2N HCl prior to maleimide functionalization. slide"
2 "was pretreated with 2N HCl only. The spot visible on each slide was where compound (23) was contacted with the maleimide functionalized portion of the slide prior to hybridization with the complementary 5'-fluorescein-oligonucleotide (27); contacted with control. The area of the slide showed no reaction.

【図8】 相補的なフルオレセイン標識配列、5’−フルオレセイン−(CA
10(27)(配列番号2)とのハイブリダイゼーション後の、マレイミド被覆
マイクロタイタープレートへのジエン−オリゴヌクレオチド(23)のコンジュ
ゲーションを図示する。ウェル1〜3は、純粋なジエン−オリゴヌクレオチド(
23)で処理し、ウェル4〜6は、粗製のジエン−オリゴヌクレオチド(23)
で処理した。ウェル1A〜6Aは、対応するオリゴヌクレオチド(22)の対照
である。ウェル7及び7Aは、緩衝液の対照である。ウェル1、1A、4、4A
はpH=5.5で、ウェル2、2A、5、5AはpH=6.5で、そしてウェル
3、3A、6、6AはpH=7.7でインキュベートした。
FIG. 8: Complementary fluorescein labeling sequence, 5′-fluorescein- (CA
) 10 (27) (SEQ ID NO: 2) after conjugation of diene-oligonucleotide (23) to maleimide-coated microtiter plates. Wells 1-3 are pure diene-oligonucleotides (
23) treated wells 4-6 with crude diene-oligonucleotide (23)
Processed in. Wells 1A-6A are controls for the corresponding oligonucleotides (22). Wells 7 and 7A are buffer controls. Wells 1, 1A, 4, 4A
Were incubated at pH = 5.5, wells 2, 2A, 5, 5A at pH = 6.5 and wells 3, 3A, 6, 6A at pH = 7.7.

【図9】 オリゴヌクレオチドの付いたCPG(10mg)のローディングと
溶液中のオリゴヌクレオチド(24)濃度の関係をグラフで図示する。
FIG. 9 graphically illustrates the relationship between the loading of oligonucleotide-loaded CPG (10 mg) and the concentration of oligonucleotide (24) in solution.

【図10】 オリゴヌクレオチドの付いたCPG(10mg)のローディング
とオリゴヌクレオチド(24)のインキュベーション時間の関係をグラフで図示
する。
FIG. 10 graphically depicts the relationship between loading of oligonucleotide-loaded CPG (10 mg) and incubation time of oligonucleotide (24).

【図11】 ジエン官能化マイクロスライドガラス上でのマレイミド−オリゴ
ヌクレオチド(26)の成功したディールス−アルダー表面固定化を示す、スラ
イドガラスの蛍光スキャンを図示する。スライド「1」は、リン酸緩衝化生理食
塩水(PBS)での洗浄に先立つものであり、非共有結合したオリゴヌクレオチ
ドをガラス表面から除去するのにこの洗浄が必要であることを示す。スライド「
2」は、PBS洗浄後のものである。このスライド上に見える単一の蛍光反応は
は、相補的な5’−フルオレセイン−オリゴヌクレオチド(27)とのハイブリ
ダイゼーションに先立って、化合物(26)がスライドのジエン官能化部分と接
触したところである。PBS洗浄の後では、対照と接触したスライドの領域は反
応を示さなかった。
FIG. 11 illustrates a fluorescence scan of a glass slide showing successful Diels-Alder surface immobilization of maleimide-oligonucleotide (26) on a diene-functionalized microslide glass. Slide "1" precedes the phosphate buffered saline (PBS) wash and demonstrates that this wash is required to remove non-covalently bound oligonucleotides from the glass surface. slide"
2 ”is after PBS washing. The single fluorescent reaction visible on this slide is where compound (26) was contacted with the diene functionalized portion of the slide prior to hybridization with the complementary 5'-fluorescein-oligonucleotide (27). . After the PBS wash, the areas of the slide that were in contact with the control showed no reaction.

【図12】 ジエン官能化CPG上でのオリゴヌクレオチド(マレイミド−オ
リゴヌクレオチド(26))のディールス−アルダー表面固定化を示す、CPG
サンプルのの蛍光スキャンを図示する。図12Aは、5x0.3Mクエン酸ナト
リウム及び3M塩化ナトリウムの混合物(SSC)での洗浄に先立つものであり
、図12Bは、SSC洗浄後のものである。「2A」と標識したサンプルに見え
る蛍光反応は、相補的な5’−フルオレセイン−オリゴヌクレオチド(27)と
のハイブリダイゼーションに先立って、化合物(26)がジエン官能化CPGと
接触したところである。SSC洗浄の後では、「2B」及び「2C」と標識した
対照サンプルは相対的にほとんど反応を示さなかった。
FIG. 12: CPG showing Diels-Alder surface immobilization of an oligonucleotide (maleimide-oligonucleotide (26)) on a diene-functionalized CPG.
6 illustrates a fluorescence scan of a sample. FIG. 12A is prior to washing with a mixture of 5 × 0.3M sodium citrate and 3M sodium chloride (SSC), and FIG. 12B is after SSC washing. The fluorescent reaction visible in the sample labeled "2A" is where compound (26) was contacted with the diene-functionalized CPG prior to hybridization with the complementary 5'-fluorescein-oligonucleotide (27). After SSC washing, the control samples labeled "2B" and "2C" showed relatively little reaction.

【図13】 実施例15に記載される、マレイミド被覆BIAcoreフロー
セル表面(37)形成の再現性を図示する、重複したBiacoreセンサーグ
ラムである。
FIG. 13 is an overlapping Biacore sensorgram illustrating the reproducibility of maleimide-coated BIAcore flow cell surface (37) formation described in Example 15.

【図14】 実施例16に記載される、マレイミド被覆BIAcoreフロー
セル表面(37)とMeO−PEG−SHとのミハエル付加生成物のBiaco
reセンサーグラムである。
FIG. 14: Biaco, a Michael addition product of a maleimide-coated BIAcore flow cell surface (37) and MeO-PEG-SH, as described in Example 16.
It is a re-sensorgram.

【図15】 実施例16に記載される、マレイミド被覆BIAcoreフロー
セル表面(37)とPEG−ジエン基質(34)とのディールス−アルダー反応
生成物のBiacoreセンサーグラムである。
FIG. 15 is a Biacore sensorgram of the Diels-Alder reaction product of the maleimide-coated BIAcore flow cell surface (37) and PEG-diene substrate (34) described in Example 16.

【図16】 実施例17に記載される、マレイミド被覆BIAcoreフロー
セル表面(37)とPEG−アントラセン基質(36)とのディールス−アルダ
ー反応生成物のBiacoreセンサーグラムである。
FIG. 16 is a Biacore sensorgram of the Diels-Alder reaction product of the maleimide-coated BIAcore flow cell surface (37) and PEG-anthracene substrate (36) described in Example 17.

【図17】 実施例18に記載される、マレイミド被覆BIAcoreフロー
セル表面(37)とシクロヘキサジエン修飾オリゴヌクレオチド(29)とのデ
ィールス−アルダー反応生成物のBiacoreセンサーグラムである。
FIG. 17 is a Biacore sensorgram of the Diels-Alder reaction product of the maleimide-coated BIAcore flow cell surface (37) and cyclohexadiene-modified oligonucleotide (29) described in Example 18.

【図18】 固定化された配列がその相補オリゴヌクレオチド配列とハイブリ
ダイズしたときの、マレイミド被覆BIAcoreフローセル表面(37)とシ
クロヘキサジエン修飾オリゴヌクレオチド(29)とのディールス−アルダー反
応生成物のBiacoreセンサーグラムである。
FIG. 18: Biacore sensor of Diels-Alder reaction product of maleimide-coated BIAcore flow cell surface (37) with cyclohexadiene modified oligonucleotide (29) when the immobilized sequence hybridizes with its complementary oligonucleotide sequence. It is gram.

【図19】 アントラセン−シラン試薬(42)を用いた、顕微鏡スライドガ
ラスの官能化を図示する。
FIG. 19 illustrates functionalization of microscope slides with anthracene-silane reagent (42).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12M 1/00 C12M 1/00 A C12N 15/09 ZNA C12N 15/00 ZNAF (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG, MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL ,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 セべスタ,デーヴィッド・ピー アメリカ合衆国コロラド州80501,ロング モント,ケイティ・レイン 1056 (72)発明者 ルーク,マイケル アメリカ合衆国コロラド州80305,ボール ダー,ベレア・ドライブ 1235 (72)発明者 レイサム−ティモンズ,ハリー・エイ アメリカ合衆国コロラド州80305,ボール ダー,ホイットニー・プレイス 4375 (72)発明者 ピロン,ジョン アメリカ合衆国コロラド州80524,フォー ト・コリンズ,イースト・エリザベス 526 (72)発明者 フサー,グレゴリー・エム アメリカ合衆国コロラド州80503,ロング モント,グースベリー・ドライブ 640, ナンバー 903 Fターム(参考) 4B024 AA11 AA19 CA01 CA11 HA19 4B029 AA07 AA23 BB15 BB17 CC03 CC08 FA15 4C057 LL10 LL17 LL18 LL23 LL29 LL40 LL41 LL46 4C069 AC30 AD08 BB02 BB52 BC12 4C204 AB01 BB10 CB15 DB30 EB03 FB17 GB13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C12M 1/00 C12M 1/00 A C12N 15/09 ZNA C12N 15/00 ZNAF (81) Designated country EP (AT , BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI) , CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, B , BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO , NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Sevesta, David Peas, USA 80501, Longmont, Katie Lane 1056 (72) Inventor Luke, Michael United States Colorado 80305, Boulder, Bellaire Drive 1235 (72) Inventor Latham-Timons, needle A. United States Colorado 80305, Boulder, Whitney Place 4375 (72) Inventor Pilon, John United States Colorado 80524, Fort Collins, East Elizabeth 526 (72) Inventor Husser, Gregory Em United States Colorado 80503 , Longmont, Gooseberry Drive 640, Number 903 F Term (reference) 4B024 AA11 AA19 CA01 CA11 HA19 4B029 AA07 AA23 BB15 BB17 CC03 CC08 FA15 4C057 LL10 LL17 LL18 LL23 BB29 AB20 BB46 AB12CBBAB 4C069 AC30 AD02 DB30 EB03 FB17 GB13

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘導化分子を該誘導化分子と反応することが可能な誘導化支
持体と付加環化反応を介して反応させる工程を含んでなる、分子を支持体に固定
化する方法。
1. A method of immobilizing a molecule on a support, comprising the step of reacting a derivatized molecule with a derivatized support capable of reacting with the derivatized molecule via a cycloaddition reaction.
【請求項2】 前記付加環化反応が、[1+2]−付加環化、[2+2]−
付加環化、[3+2]−付加環化、[2+4]−付加環化、[4+6]−付加環
化、及びケレオトロピック反応からなる群から選択される、請求項1に記載の方
法。
2. The cycloaddition reaction is [1 + 2] -cycloaddition, [2 + 2]-
The method according to claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of cycloaddition, [3 + 2] -cycloaddition, [2 + 4] -cycloaddition, [4 + 6] -cycloaddition, and chereotropic reaction.
【請求項3】 前記付加環化反応が、1,3−双極性付加環化、ディールス
−アルダー反応、エン反応、及び[2+2]光化学付加環化反応からなる群から
選択される、請求項2に記載の方法。
3. The cycloaddition reaction is selected from the group consisting of 1,3-dipolar cycloaddition reaction, Diels-Alder reaction, ene reaction, and [2 + 2] photochemical cycloaddition reaction. The method described in.
【請求項4】 前記分子が、バイオ分子、高分子、及び診断検出分子(DD
M)からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
4. The molecule is a biomolecule, a macromolecule, and a diagnostic detection molecule (DD).
The method of claim 1 selected from the group consisting of M).
【請求項5】 前記バイオ分子が、核酸、オリゴヌクレオチド、タンパク質
、ペプチド及びアミノ酸、多糖及びサッカライド、糖タンパク質及び糖ペプチド
、アルカロイド、脂質、ホルモン、薬物、プロドラッグ、抗体、及び代謝物から
なる群から選択される、請求項4に記載の方法。
5. The group of biomolecules consisting of nucleic acids, oligonucleotides, proteins, peptides and amino acids, polysaccharides and saccharides, glycoproteins and glycopeptides, alkaloids, lipids, hormones, drugs, prodrugs, antibodies and metabolites. The method of claim 4, selected from:
【請求項6】 前記DDMが、蛍光剤、化学発光剤、放射性同位体、及び生
物発光マーカー化合物;抗体、ビオチン、及び金属キレートからなる群から選択
される、請求項4に記載の方法。
6. The method of claim 4, wherein the DDM is selected from the group consisting of fluorescent agents, chemiluminescent agents, radioisotopes, and bioluminescent marker compounds; antibodies, biotin, and metal chelates.
【請求項7】 前記DDMがフルオレセインである、請求項6に記載の方法
7. The method of claim 6, wherein the DDM is fluorescein.
【請求項8】 前記分子が、ヘテロ原子を有するか又は有さないジエン若し
くはジエノフィル、ヘテロ原子を有するか又は有さない1,3−双極子若しくは
1,3−ジポラロフィル、ヘテロ原子を有するか又は有さないエン若しくはエノ
フィル、ヘテロ原子を有するか又は有さないC2〜C50アルケン、ヘテロ原子
を有するか又は有さないC2〜C50アルキン、芳香族化合物、カルベン及びカ
ルベン前駆体からなる群から選択される部分で誘導化される、請求項1に記載の
方法。
8. The molecule has a diene or dienophile with or without heteroatoms, a 1,3-dipole or 1,3-dipolarophyl with or without heteroatoms, a heteroatom, or Selected from the group consisting of enes or enophiles with or without, C2-C50 alkenes with or without heteroatoms, C2-C50 alkynes with or without heteroatoms, aromatic compounds, carbene and carbene precursors. The method of claim 1, wherein the method is derivatized with a moiety.
【請求項9】 前記ジエンが、 【化1】 [式中: Zは、 【化2】 (式中: m、n、oは、0、1、2に等しく、そして、 Yは、NH、O、NH(CO)O、NH(CS)O、NH(CO)NH、NH
(CO)、S−S−S−、Si(OR)3、及びSiR2から選択され、ここで、 Rは、アルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールから選択される)
からなる群から選択されるリンカーである] からなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
9. The diene is: [In the formula: Z is Where: m, n, o are equal to 0, 1, 2, and Y is NH, O, NH (CO) O, NH (CS) O, NH (CO) NH, NH
(CO), S-S- S-, Si (OR) 3, and is selected from SiR 2, wherein, R represents an alkyl, aryl, substituted alkyl or substituted aryl)
Is a linker selected from the group consisting of] and the method according to claim 8.
【請求項10】 前記ジエノフィルが、 【化3】 [式中: Zは、 【化4】 (式中: m、n、oは、0、1、2に等しく、そして、 Yは、NH、O、NH(CO)O、NH(CS)O、NH(CO)NH、NH
(CO)、S−S−S−、Si(OR)3、及びSiR2から選択され、ここで、 Rは、アルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールから選択される)
からなる群から選択されるリンカーである] からなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
10. The dienophile is represented by: [In the formula: Z is Where: m, n, o are equal to 0, 1, 2, and Y is NH, O, NH (CO) O, NH (CS) O, NH (CO) NH, NH
(CO), S-S- S-, Si (OR) 3, and is selected from SiR 2, wherein, R represents an alkyl, aryl, substituted alkyl or substituted aryl)
Is a linker selected from the group consisting of] and the method according to claim 8.
【請求項11】 前記誘導化分子が、以下の式: 【化5】 [式中: Bは、ヌクレオ塩基であり; A及びA’は、2’−糖置換基であり; Wは、1〜1000のヌクレオ塩基を有するオリゴヌクレオチド、X、又はH
からなる群から独立して選択され;そして Xは、ジエン、ジエノフィル、1,3−双極子、1,3−ジポラロフィル、エ
ン、エノフィル、アルケン、アルキン、又は付加環化反応を受けることが可能な
他の部分であって、さらに、Xがヌクレオ塩基のBへ付く場合、それは炭素原子
、環外窒素、又は環外酸素へも付き得る] を有する化合物の群から選択されるオリゴヌクレオチドである、請求項1に記載
の方法。
11. The derivatized molecule has the following formula: [Wherein B is a nucleobase; A and A ′ are 2′-sugar substituents; W is an oligonucleotide having 1 to 1000 nucleobases, X, or H].
Independently selected from the group consisting of; and X is capable of undergoing a diene, dienophile, 1,3-dipole, 1,3-dipolarophile, ene, enophile, alkene, alkyne, or cycloaddition reaction Another moiety, which in addition is attached to B of the nucleobase, it can also be attached to a carbon atom, an exocyclic nitrogen, or an exocyclic oxygen] is an oligonucleotide selected from the group of compounds The method of claim 1.
【請求項12】 A及びA’が、H、2H、3H、Cl、F、OH、NHOR1 、NHOR3、NHNHR3、NHR3、=NH、CHCN、CHCl2、SH、
SR3、CFH2、CF2H、CR2 2Br、−(OCH2CH2nOCH3、OR4
及びイミダゾールからなる群から独立して選択され; R1が、Hとアルコール保護基からなる群から選択され; R2が、=O、=S、H、OH、CCl3、CF3、ハロゲン化物、場合により
置換されるC1〜C20アルキル(環式、直鎖、及び分岐鎖を含む)、C2〜C20
ルケニル、C6〜C20アリール、C1〜C20アシル、C1〜C20ベンゾイル、O
4、及びエステルからなる群から選択され; R3が、R2、R4、CN、C(O)NH2、C(S)NH2、C(O)CF3、S
24、アミノ酸、ペプチド、及びこれらの混合物からなる群から選択され; R4が、場合により置換される炭化水素(C1〜C20アルキル、C2〜C20アル
ケニル、C2〜C20アルキニル)、場合により置換されるヘテロ環、t−ブチル
ジメチルシリルエーテル、トリイソプロピルシリルエーテル、ヌクレオシド、炭
水化物、蛍光ラベル、及びリン酸からなる群から選択され;そして Xが、共役ジエン単位を担うアルキル若しくは置換アルキル基、共役ジエン単
位を担うアルコキシ若しくは置換アルコキシ基、CH2CHCH=CHCH2CH2 O、マレイミド置換アルコキシ基、ジエノフィル置換アルコキシ基、共役ジエ
ン単位を担うアルキルアミノ基若しくは置換アルキルアミノ基、マレイミド置換
アルキルアミノ基又は置換アルキルアミノ基、ジエノフィル部分を担うアルキル
アミノ基若しくは置換アルキルアミノ基、ニトリルイリド、ニトリルイミン、酸
化ニトリル、ジアゾアルカン、アジド、アゾメチンイリド、アゾメチンイミン、
ニトロン、カルボニルイリド、カルボニルイミン、及び酸化カルボニルからなる
群から選択される、請求項11に記載の方法。
12. A and A ', H, 2 H, 3 H , Cl, F, OH, NHOR 1, NHOR 3, NHNHR 3, NHR 3, = NH, CHCN, CHCl 2, SH,
SR 3, CFH 2, CF 2 H, CR 2 2 Br, - (OCH 2 CH 2) n OCH 3, OR 4,
Independently selected from the group consisting of and imidazole; R 1 is selected from the group consisting of H and an alcohol protecting group; R 2 is ═O, ═S, H, OH, CCl 3 , CF 3 , a halide , C 1 -C 20 optionally substituted alkyl (cyclic, linear, and branched), C 2 -C 20 alkenyl, C 6 -C 20 aryl, C1 to C20 acyl, C 1 -C 20 Benzoyl, O
R 4 and an ester; R 3 is R 2 , R 4 , CN, C (O) NH 2 , C (S) NH 2 , C (O) CF 3 , S
Selected from the group consisting of O 2 R 4 , amino acids, peptides, and mixtures thereof; R 4 is an optionally substituted hydrocarbon (C 1 -C 20 alkyl, C 2 -C 20 alkenyl, C 2 -C) 20 alkynyl), optionally substituted heterocycle, t-butyldimethylsilyl ether, triisopropylsilyl ether, nucleoside, carbohydrate, fluorescent label, and phosphoric acid; and X is a conjugated diene unit. Alkyl or substituted alkyl group, alkoxy or substituted alkoxy group bearing a conjugated diene unit, CH 2 CHCH = CHCH 2 CH 2 O, maleimide substituted alkoxy group, dienophile substituted alkoxy group, alkylamino group bearing a conjugated diene unit or substituted alkylamino group , Maleimide-substituted alkylamino groups or substituted alkyl groups Ruamino group, an alkylamino group or a substituted alkylamino group that carries a dienophile moiety, nitrile ylide, nitrile imine, nitrile oxide, diazoalkane, azide, azomethine ylide, azomethine imine,
12. The method of claim 11, selected from the group consisting of nitrone, carbonyl ylide, carbonyl imine, and carbonyl oxide.
【請求項13】 前記支持体が、ガラス、ポリマー及び樹脂、及び大型バイ
オ分子からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
13. The method of claim 1, wherein the support is selected from the group consisting of glass, polymers and resins, and large biomolecules.
【請求項14】 前記ガラスが、制御孔ガラス(CPG)、スライドガラス
、ガラス繊維、ガラスディスク、及びガラス被覆材料からなる群から選択される
、請求項13に記載の方法。
14. The method of claim 13, wherein the glass is selected from the group consisting of controlled pore glass (CPG), glass slides, glass fibers, glass disks, and glass coating materials.
【請求項15】 前記ポリマー及び樹脂が、ポリスチレン(PS)、ポリエ
チレングリコール(PEG)、PS及びPEGの共重合体、ポリアクリルアミド
及びPEGの共重合体とマレイミド及び無水マレイン酸を含有する共重合体、ポ
リビニルアルコール、及び、免疫原性の高分子量化合物からなる群から選択され
る、請求項13に記載の方法。
15. A copolymer containing polystyrene (PS), polyethylene glycol (PEG), a copolymer of PS and PEG, a copolymer of polyacrylamide and PEG, and a maleimide and maleic anhydride as the polymer and resin. 14. The method of claim 13, wherein the method is selected from the group consisting of :, polyvinyl alcohol, and an immunogenic high molecular weight compound.
【請求項16】 前記大型バイオ分子が、多糖、タンパク質、及び核酸から
なる群から選択される、請求項13に記載の方法。
16. The method of claim 13, wherein the large biomolecule is selected from the group consisting of polysaccharides, proteins and nucleic acids.
【請求項17】 前記支持体が固形支持体である、請求項1に記載の方法。17. The method of claim 1, wherein the support is a solid support. 【請求項18】 前記支持体が、ヘテロ原子を有するか又は有さないジエン
若しくはジエノフィル、ヘテロ原子を有するか又は有さない1,3−双極子若し
くは1,3−ジポラロフィル、ヘテロ原子を有するか又は有さないエン若しくは
エノフィル、ヘテロ原子を有するか又は有さないC2〜C50アルケン、ヘテロ
原子を有するか又は有さないC2〜C50アルキン、芳香族化合物、カルベン及
びカルベン前駆体からなる群から選択される部分で誘導化される、請求項1に記
載の方法。
18. The support comprises diene or dienophile with or without heteroatoms, 1,3-dipole with or without heteroatoms, or 1,3-dipolarophyl, heteroatoms. Or selected from the group consisting of enes or enophiles with or without, C2-C50 alkenes with or without heteroatoms, C2-C50 alkynes with or without heteroatoms, aromatic compounds, carbene and carbene precursors. 2. The method of claim 1, wherein the method is derivatized with a moiety that is
【請求項19】 前記ジエンが、 【化6】 [式中: Zは、 【化7】 (式中: m、n、oは、0、1、2に等しく、そして、 Yは、NH、O、NH(CO)O、NH(CS)O、NH(CO)NH、NH
(CO)、S−S−S−、Si(OR)3、及びSiR2から選択され、ここで、 Rは、アルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールから選択される)
からなる群から選択されるリンカーである] からなる群から選択される、請求項18に記載の方法。
19. The diene is: [In the formula: Z is Where: m, n, o are equal to 0, 1, 2, and Y is NH, O, NH (CO) O, NH (CS) O, NH (CO) NH, NH
(CO), S-S- S-, Si (OR) 3, and is selected from SiR 2, wherein, R represents an alkyl, aryl, substituted alkyl or substituted aryl)
It is a linker selected from the group consisting of] The method according to claim 18, selected from the group consisting of:
【請求項20】 前記ジエノフィルが、 【化8】 [式中: Zは、 【化9】 (式中: m、n、oは、0、1、2に等しく、そして、 Yは、NH、O、NH(CO)O、NH(CS)O、NH(CO)NH、NH
(CO)、S−S−S−、Si(OR)3、及びSiR2から選択され、ここで、 Rは、アルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールから選択される)
からなる群から選択されるリンカーである] からなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
20. The dienophile is: [In the formula: Z is Where: m, n, o are equal to 0, 1, 2, and Y is NH, O, NH (CO) O, NH (CS) O, NH (CO) NH, NH
(CO), S-S- S-, Si (OR) 3, and is selected from SiR 2, wherein, R represents an alkyl, aryl, substituted alkyl or substituted aryl)
It is a linker selected from the group consisting of] The method according to claim 19, selected from the group consisting of:
【請求項21】 請求項1に記載の方法により形成される固定化生成物。21. An immobilized product formed by the method of claim 1. 【請求項22】 【化10】 からなる群から選択される化合物。22. A compound selected from the group consisting of:
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