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JP2898750B2 - 有機リン化合物をイオウ化するための方法およびそのための試薬 - Google Patents

有機リン化合物をイオウ化するための方法およびそのための試薬

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JP2898750B2
JP2898750B2 JP2504408A JP50440890A JP2898750B2 JP 2898750 B2 JP2898750 B2 JP 2898750B2 JP 2504408 A JP2504408 A JP 2504408A JP 50440890 A JP50440890 A JP 50440890A JP 2898750 B2 JP2898750 B2 JP 2898750B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はホスホン酸エステルおよびホスフィン酸エス
テルのイオウ化(スルフリゼーション)に関する。本発
明は別に、核酸のホスホロチオエート(phosphorothioa
te)同族体に関する。また、本発明はこのような同族体
の合成方法に関する。さらに、本発明は、ホスホン酸お
よびホスフィン酸エステルのイオウ化、例えば核酸のホ
スホロチオエート同族体の合成に有用である試薬に関す
る。
発明の背景 核酸は、リボ核酸(RNA)またはデオキシリボ核酸(D
NA)の骨格を形成するそれぞれリボースおよびデオキシ
リボース糖間のホスホジエステル結合によって個々のヌ
クレオチドが相互に連結されているリボヌクレオチドま
たはデオキシリボヌクレオチドいずれかの鎖として天然
に存在している。天然の事象におけるそれらの役割に加
えて、DNAおよびRNA、即ちDNAおよびRNAオリゴヌクレオ
チドは医学的な診断および治療上適用するうえでの役割
がますます重要になると期待されている。例えば、オリ
ゴヌクレオチドはウイルスおよび細菌性の疾患ならびに
遺伝子異常症の検出のための種々の「プローブ」検定に
有用であることが示されている。これらの検定では、
「プローブ」は、検出すべき生物または遺伝子欠損に独
特のRNAまたはDNA配列と相補的であるように選択された
オリゴヌクレオチドであるのが通常である[Matthewsら
Anal.Biochem.,169巻(1988)]。
メッセンジャーRNAと相補的であるオリゴヌクレオチ
ド(アンチセンスオリゴヌクレオチド)は細胞に導入さ
れてそのmRNAの翻訳を阻止することができることも観察
されている。この阻止は、アンチセンスオリゴヌクレオ
チドとmRNAとのハイブリダイゼーションによるものと考
えられる。例えば、StephensonらのProc.Natl.Acad.Sc
i.,U.S.A.,75,285(1978)およびZamecnickらのProc.Na
tl.Acad.Sci.,U.S.A.75,280(1978)を参照のこと。
アンチセンスオリゴヌクレオチドがmRNAの翻訳を抑制
または妨害することができることは、それを抗ウイルス
療法に適用できることを示している。細胞を感染するウ
イルスは、感染された細胞の生物学的機構を利用して自
身の遺伝子情報を複製する。細胞リボソームによる遺伝
子情報の転写および翻訳はウイルスの複製にとって必須
である。従って、ウイルス遺伝子の発現を妨害できるな
らば、ウイルスは複製できなくなるか、あるいは複製速
度が遅くなって感染と戦うためのより良い機会を宿主の
免疫系に与えることができるようになる。
ウイルスの複数が成功したならば翻訳されるに違いな
いウイルスの発現mRNAの配列と相補的であるヌクレオチ
ド配列を有するオリゴヌクレオチドを設計することによ
り、ウイルス療法にオリゴヌクレオチドを使用すること
が提案されている。細胞にアンチセンスオリゴヌクレオ
チドを導入すれば、ハイブリダイズしてこの必須の翻訳
を妨害でき、あるいは少なくとも抑制することができ
る。
通常のホスホジエステルアンチセンスオリゴヌクレオ
チドは、アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては有意
な欠陥を有することが報告されている。1つの制限は、
それが、核酸を分解してヌクレオチドを再利用させる酵
素であるヌクレアーゼによる分解作用を非常に受け易い
ことである。さらに、ほとんどの細胞が負に帯電してい
る結果、ホスホジエステルオリゴヌクレオチドの骨格の
負電荷密度が高いことにより、そのオリゴヌクレオチド
が細胞膜を通過するのは容易でない。
これらの問題を克服するためにオリゴヌクレオチドを
修飾することが提案されている。このような提案の1つ
は、通常のホスホジエステルオリゴヌクレオチドの非極
性同族体を利用することである。このような同族体は相
補的配列とハイブリダイズできる能力を保持しており、
細胞への侵入が比較的容易であり、またヌクレアーゼ分
解作用に対する感受性が低いと期待されていたようであ
る。有望な結果がメチルホスホン酸同族体を用いて得ら
れた。AgrisらのBiochemistry 25,1228(1986)を参照
のこと。最近になって、ホスホロチオエート同族体、即
ち各ヌクレオチド間連結における非架橋酸素原子の1つ
が硫黄原子と置き換わっている核酸もmRNA翻訳の阻害能
を有していることが示された。少なくともクロラムフェ
ニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子の発現抑制
という1つの場合に、ホスホロチオエート同族体は、非
修飾ホスホジエステルオリゴヌクレオチドよりも有効で
あることが示されているメチルホスホネート(methyl p
hosphonate)同族体よりも優れていることが示されてい
る。チオホスホレート(thiophosphorate)同族体によ
るHIVウイルス複製の抑制も証明されている。Matsukara
らのProc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.84,1(1987)を参照の
こと。
オリゴヌクレオチドプローブのホスホロチオエート同
族体は診断および治療適用のための通常のプローブに替
わるものとしても有用である。しかし、核酸のホスホロ
チオエート同族体の合成についてはごく僅かしか報告さ
れておらず、それらはすべて繁雑であり、現在市販され
ている自動核酸合成装置を使用する用途に良く適合させ
ることができない。
例えば、1つの報告されている合成法は前もって合成
しておくヌクレオチドダイマー(二量体)を使用するも
のである。この操作に必須な全配列である16個のダイマ
ーを合成することは繁雑でありかつ経費が高い[Connol
yらのBiochem.,23,3443(1984)]。
より好ましい操作によれば、核酸合成装置によって普
通に使用される高い反応性を示す市販のヌクレオシド−
ホスホルアミダイトモノマーが使用できるようになるだ
ろう。このようなモノマーはホスホロチオエート同族体
を製造するための方法に実際使用されている。しかし、
ホスホン酸エステル中間体のリンのイオウ化は非常に厄
介である。例えば、第1図に示しているヌクレオチド間
ホスホロチオエートトリエステル(internucleotide ph
osphorothioate triester)12を製造するには、室温に
おけるピリジン中、イオウ元素が16時間までを用する
[P.S.NelsonらのJ.Org.Chem.,49,2316(1984);P.M.S.
BurgersらのTet.Lett.,40,3835(1978)]。イオウ元
素、ピリジンおよび二硫化炭素を使用する同様の操作に
より、室温において2時間以内でイオウ化が行えた[B.
A.ConnollyらのBiochem.,23,3443(1984)]。得られた
トリエステルは塩基触媒による置換分「R」の除去によ
ってホスホロチオエートに変換することができる。
化合物11からホスホチオエートを自動固相合成するに
当たっては、2,6−ルチジン中、60℃においてイオウ化
を行うのに15分を要する[W.J.StecらのJ.Am.Chem.So
c.,106,6077(1984)]。しかし、ほとんどの自動合成
装置は、上昇温度でイオウ化を行うために必要なカラム
の加熱を行うための装置を有しておらず、また60℃で溶
媒を蒸発させることは供給ライン上に気泡を生成させる
と予想され、それは流速を低下させ、かつまた合成不良
さえも招きかねない。さらに、各ヌクレオチドの添加
後、イオウ化のために15分間反応させることは最適な操
作とは程遠い。
このように、通常のDNA合成装置への使用に役立ち、
かつ迅速であるホスホロチオエートオリゴヌクレオチド
同族体の合成方法の要求は、依然満たされていない。
用語 本明細書および請求の範囲では以下の用語を使用して
いる: ヌクレオチド:リン酸基、五炭糖環および窒素含有プリ
ンまたはピリミジン環から構成されるヌクレオチド酸の
サブユニット。RNAでは、五炭糖はリボースである。DNA
では、2−デオキシリボースである。この用語は、この
ようなサブユニットの同族体をも包含している。
ヌクレオチドマルチマー(nucleotide multimer):ホ
スホロジエステルまたはホスホノジエステル結合によっ
て連結されている2つまたはそれ以上のヌクレオチドの
鎖、またはその同族体。
オリゴヌクレオチド:一般に約10から125ヌクレオチド
長のヌクレオチドマルチマーであるが、125ヌクレオチ
ド長よりも大きい場合もある。これらは通常、ヌクレオ
チドモノマーからの合成により得られるが、酵素的な手
段によっても入手することができる。
ヌクレオチドマルチマープローブ:通常はポリヌクレオ
チドである別のヌクレオチドマルチマー内に含有されて
いる標的ヌクレオチド配列と相補的であるヌクレオチド
配列を有するヌクレオチドマルチマー。通常、プローブ
は標的配列の対応塩基と完全に相補的であるように選択
する。しかし、ある場合には、プローブ内の1つまたは
それ以上のヌクレオチドが標的配列の対応塩基と相補的
でないもの、あるいは合成により得られる(合成起源
の)種々の部分をプローブ内のヌクレオチドと置換し、
またはそれをプローブ塩基の間に挿入しているものも適
切であり、またはそれらが望ましい場合さえもあり得
る。プローブを診断目的のために使用する場合は標識す
るのが普通である。
オリゴヌクレオチドプローブ:通常は約125ヌクレオチ
ドよりも少ないが、200を越えたヌクレオチドを含有し
ている場合もある合成または酵素起源のプローブ。
ハイブリダイゼーション:相補的な塩基間のワトソン−
クリック塩基対合によって2つのヌクレオチドマルチマ
ー間に形成されるコンプレックスである雑種(ハイブリ
ド)の生成。
本発明の要約 本発明は別に、有機ホスホン酸エステル(organic ph
osphites(有機亜リン酸の塩またはエステル))(即
ち、3つのオキシ基に結合した3価のリンであって少な
くとも1つのオキシ基は有機オキシ基であるもの)およ
び有機ホスフィン酸エステル(organic phosphonousest
ers)(即ち、2つのオキシ基とのみ結合している3価
のリン)を簡便かつ効率的にイオウ化し、対応するチオ
リンの酸誘導体(具体的には、それぞれホスホロチオエ
ートまたはホスホノノチオエート)を製造するのに適当
である試薬を提供するものである。本発明は、ホスホチ
オエートオリゴヌクレオチドを手作業でまたは自動的に
合成するために、溶液内または固相上のオリゴヌクレオ
チドおよびリボヌクレオチドマルチマーに含有されてい
る、適切に保護されたヌクレオチド間3′−5′または
2′−5′ホスホン酸またはホスフィン酸連結部のいず
れかをイオウ化するのに特に適している。
従って、本発明は1つの態様として、化合物11(幾つ
かの好ましい置換分を例示している第1図を参照のこ
と)などのホスホン酸またはホスフィン酸中間体に「イ
オウ」を付加し、化合物12(第1図参照)のホスホロチ
オエートまたはホスホノチオエートを製造するのに適し
た試薬、およびその試薬を使用するための方法を提供す
るものである。化合物11のヌクレオチド間ホスホン酸ま
たはホスフィン酸結合(および化合物12のヌクレオチド
間ホスホロチオエートまたはオスホノチオエート結合)
は、1つのヌクレオシドの3′−ヒドロキシと他のヌク
レオシドの5′−ヒドロキシ基との間に示されているこ
とに留意すべきである。しかし、これらの結合は、例え
ば2′および5′ヒドロキシ間など、2つのヌクレオシ
ドのあらゆる2つのヒドロキシ基の間であってもよく、
あるいはヌクレオシドのヒドロキシ基と非ヌクレオシド
部分のそれとの間、または2つの非ヌクレオシド部分の
間の結合であることができる。本発明の試薬は、イオウ
元素、イオウのための溶媒、および3級アルキルアミン
の混合物から構成される。本発明の好ましい試薬は以下
のものである: 50%二硫化炭素および50%ジイソプロピルエチルアミ
ンを含有する混合物中、0.2Mイオウ元素。
本発明の他の試薬には以下のものがある: (i)50%二硫化炭素および50%トリエチルアミンを含
有する混合物中、0.2Mイオウ元素、 (ii)二硫化炭素(25%)、ピリジン(25%)およびト
リエチルアミン(50%)を含有する混合物中、0.2Mイオ
ウ元素。
上記の試薬によれば、化合物15のホスホン酸またはホ
スフィン酸中間体を室温において約45秒で迅速にイオウ
化することができるのであり、イオウ化を室温で行った
場合には必要とされる反応時間延長の選択の必要性、ま
たは従来の方法ではより迅速にイオウ化を行うために必
要とされる上昇温度の使用が排除されている。第3図
は、オリゴヌクレオチドのホスホロチオエート同族体の
合成を具体化するための本発明のイオウ化方法を説明す
るものである。
図面の簡単な説明 第1図は、オリゴヌクレオチドのホスホン酸またはホ
スフィン酸エステルをイオウ化して核酸のホスホロチオ
エートトリエステルまたはホスホノチオエートジエステ
ルを製造する方法を説明するものである(幾つかの好ま
しい置換分も挙げている)。
第2図は、本発明に有用であるオリゴヌクレオチドホ
スホン酸トリエステルまたはホスフィン酸ジエステルの
生成反応を説明するものである(幾つかの好ましい置換
分も挙げている)。
第3図は、本発明の試薬を使用するオリゴヌクレオチ
ドホスホン酸のイオウ化および対応するホスホロチオエ
ートへの変換を包含しているオリゴヌクレオチドホスホ
ロチオエートの組み立てを説明するものである。
好ましい態様の説明 上記のように、本発明の試薬はイオウ元素、イオウの
ための有機溶媒、および非−芳香族3級アミンの混合物
からなるものである。「非−芳香族」アミンとは、芳香
環の種類ではないアミンを意味する。しかし、この用語
は、アミノ基の窒素に結合する芳香族基を排除するもの
ではない。イオウのための溶媒は、二硫化炭素、トルエ
ン、ベンゼンまたはエチルアルコールなどの溶媒の中か
ら選択することができる。二硫化炭素はイオウのための
特に有効な溶媒であるので、好ましい。混合物には他の
物質、例えばピリジンなどの芳香族アミンを含有させる
こともできる。有用な3級アミンには例えば、トリエチ
ルアミンおよびジイソプロピルエチルアミンがある。ジ
イソプロピルエチルアミンが好ましい。
本発明の試薬の組成は広範に変動でき、最良の結果を
与える具体的な処方はイオウ化されるホスホン酸または
オスフィン酸エステルに応じて変動され得る。しかし、
特定の反応に対する最も有効な試薬製剤は、混合物の成
分を変えることにより決定することができる。さらに、
特定の製剤は取り扱いが実際上困難であることが見いだ
されたものがある。例えば、1,8−ジアザビシクロ[5,
4,0]ウンデカ−7−エンを3級アミンとして使用して
いる製剤では、二硫化炭素溶液からイオウが析出してし
まうことが見いだされた。
本発明試薬はまた、有機ホスホン酸またはホスフィン
酸エステルをイオウ化して対応するホスホロチオエート
を製造するために有用である。出発物質である有機リン
化合物および本発明の方法に基づくその対応するホスホ
ロチオエート生成物は以下の式で示される: 上記の式、R1、R2およびR3は同じかまたは異なってい
てよく、好ましくは置換されていることあるアルキル、
アルコキシ、フェニル、フェノキシおよび3級アミノな
どの有機部分、またはそれらの同族体の中から選ばれる
ものである。具体的には、R1およびR2はリボヌクレオシ
ドおよびデオキシリボヌクレオシドであることができ
る。
本発明の試薬はR1およびR2がヌクレオシド、特に適切
に保護されたヌクレオシドであるホスホン酸またはホス
フォン酸エステルからオリゴヌクレオチドのホスホロチ
オエート同族体を合成するのに特に有用である。ヌクレ
オチドマルチマーのホスホロチオエート同族体を単に合
成したいならば、R3はイオウ化後に選択的に除去(開
裂)され得る基である。このような基の例としては、メ
トキシおよびβ−シアノエトキシがある。しかし、ヌク
レオチドマルチマーのホスホノチオエート同族体(即
ち、ホスフィン酸連結基のO=がS=で置換されている
同族体)を製造したい場合、R3はイオウ化後に選択的に
除去され得る基である必要はない。例えば、R3はメチル
であることができよう。上記のタイプのホスホン酸およ
びホスフィン酸エステルは、米国特許第4,625,677号お
よび米国特許第4,458,066号に記載の方法を使用して容
易に入手される[これら特許、および本明細書に引用し
ている他のすべての文献の開示事項は引用によって本出
願中に包含される]。
第2図は、13型化合物(ホスホルアミダイトまたはホ
スホンアミダイト)および14型化合物(ヌクレオチド)
からのジヌクレオシドホスホン酸またはホスフィン酸エ
ステル15の組み立てを説明するものである。しかし、既
知の操作に従ってホスホルアミダイトを連続して添加す
ることにより、より大きなオリゴマーを得ることができ
るのは理解されよう。イオウ化は各ヌクレオシドを添加
した後に行うのが好ましいが、後に行ってもよく、組み
立てられたオリゴマーに適用することもできる。ホスホ
ン酸またはホスフィン酸エステルを、特にホスホルアミ
ダイト反応により得られるヌクレオチド間をイオウ化す
るための好ましい試薬は、二硫化炭素およびジイソプロ
ピルエチルアミンの等量混合物に溶解させた0.2Mイオウ
元素である。
以下に記載している実施例1および2では、種々のヌ
クレオチドマルチマーのホスホロチオエートを自動的に
合成するために本発明のイオウ化試薬を使用することを
詳細に説明している。実施例3および4では、ヌクレオ
チドマルチマーを自動合成するために種々の本発明イオ
ウ化試薬を使用することを説明している。実施例5およ
び6は実施例1から4までと類似しているが、別の試薬
の使用を説明するものである。実施例7では種々のホス
ホロチオエートヌクレオチドマルチマーを自動合成する
ために別の本発明イオウ化剤を使用するものであり、実
施例8はこの実施例7と類似しているが、異なる試薬の
使用を説明するものである。実施例9から実施例11も本
発明のイオウ化試薬を種々のヌクレオチドマルチマーの
自動合成に使用することを説明している。実施例12はホ
スホロチオエート同族体と相補的RNA配列とのハイブリ
ダイゼーションによって形成されるハイブリッドのTm
(融解温度)を示すものである。
実施例1 TTTTのホスホロチオエート同族体の自動合成 第3図は、TTTTのホスホロチオエート同族体の合成の
反応図を示すものである。
材料:ゴールドラベルのイオウ元素、二硫化炭素および
ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)は、アルドリッチ
・ファイン・ケミカルズ[Aldrich Fine Chemicals,ウ
ィスコンシン,ミルウォーキー]から購入した。ヌクレ
オシドホスホルアミダイト、15μmol T−カラム、テト
ラゾールおよびCapB[テトラヒドロフラン(THF)中、1
0%ジメチルアミノピリジン(DMAP)]は、バイオサー
チ[Biosearch,Inc.,カリホルニア,サン・ラファエ
ル]から購入した。CapA[THF中、10%無水酢酸(AC
2O)]は希釈した無水酢酸(アルドリッチ)から調製し
た。ジクロロメタン中、2.5%トリクロロ酢酸は、ゴー
ルドラベルのトリクロロ酢酸(アルドリッチ)から調製
した。アセトニトリル、ジクロロメタンおよびテトラヒ
ドロフランはベーカー[J.T.Baker]から購入したが、
これらはすべて水分を0.002%以下でしか含有していな
かった。
第3図に示す反応式は、ホスホン酸中間体19の自動的
イオウ化を包含するヌクレオチドテトラマー(4量体)
の自動合成に関する工程の概略を示すものである。合成
は、標準的な合成サイクルの改変法を利用するバイオサ
ーチ[Biosearch]8750DNA合成装置によって行った。こ
の改変は、酸化工程の前に水洗(2%ピリジン−THF
中、10%水)工程を行うものである。この改変は合成全
体における副反応を最小限に抑えるために包含させた。
イオウ化は、50%二硫化炭素/50%ジイソプロピルエチ
ルアミン(すべての%は特に明記しない限り容量%のそ
れである)中、イオウ元素0.2モル濃度溶液中に15秒間
供給し、それを15μmol T−カラム内に30秒間放置する
ことによって行った。イオウ化反応の後、そのカラムと
供給ラインをアセトニトリルで洗浄し、次いで得られた
配列の次の塩基を添加するための次サイクルを開始し
た。
第3図に示しているように、この合成操作の開始は、
例えば米国特許第4,458,066号に記載のように制御孔カ
ラム(CPG,controlled pore glass)に連結した5′−
O−ジメトキシトリチル−チミジン、試薬16を使用して
行う。この5′−ジメトキシトリチル(DMT)保護基
は、酸触媒を用いて除去し、それにより脱保護された中
間体17を製造し、次いでチミジンホスホルアミダイト18
とカップリングしてダイマー(2量体)19を生成させ
る。未反応の17は、無水酢酸およびジメチルアミノピリ
ジンで処理することによりキャップをする。50%CS2/50
%DIEA中、0.2Mイオウからなる同一のイオウ化試薬によ
って、得られたダイマー19をイオウ化し、ホスホロチオ
エートトリエステル20を製造する。次いで、ダイマー12
を製造する前に5′保護基を除去し、チミジンホスホル
アミダイト18を使用してトリマー(3量体)(図示して
いない)を組み立ててイオウ化し、脱保護し、次いでチ
ミジンホスホルアミダイト18を使用してテトラマーを組
み立てる。上記の方法と同じようにしてそのテトラマー
をイオウ化し、5′保護基を除去してテトラマー22を得
る。
テトラマー22を組み立てた後、カラムの樹脂を回転キ
ャップチューブに移し、濃水酸化アンモニウムと共に55
℃に8−10時間加熱して23を製造した。次いで、水酸化
アンモニウムを留去し、生成物300OD単位を得た。得ら
れた粗製の生成物2OD単位を7M尿素を含有する10%アク
リルアルドゲルのゲル電気泳動にかけ、その純度を分析
した。UVシャドウィングによって調べたところ、その生
成物は大きな1つのバンド(約95%)を示した。
「イオウ」がホスホン酸中間体の「リン」に付加され
ている程度を、D2O中、31P核磁気共鳴(NMR)によって
測定した。T−T−T−Tのホスホロチオエート同族体
のNMRスペクトル(31P、53.866PPM)において2.688PPM
31P共鳴が存在していないことは、イオウ化の程度が
殆ど定量的であることを示している。
実施例2 次に、より長いヌクレオチドマルチマーのホスホロチ
オエート同族体を合成するために本発明のイオウ化試薬
を使用した。この長いマルチマーは、ゲル電気泳動(20
%アクリルアミド−7M尿素)で精製する以外は実施例1
に記載の方法と同じ方法により合成し、脱ブロックし
た。得られた生成物はUVシャドウィングにより視覚化
し、ゆっくりと移動するバンドを切除し、0.1M酢酸アン
モニウム(pH7.2)により抽出し、sep−pakにより脱塩
し、次いでファルマシアNap−25カラムにより再度脱塩
した。このようにして脱塩したマルチマーをδ−ATP32
で標識し、ゲル電気泳動にかけて分析純度を測定した。
以下のホスホロチオエートマルチマーを合成した(この
マルチマー配列の5′末端の前に「PS」を付け、すべて
のヌクレオシド連結基のリンがイオウ化されていること
を表している): マルチマーのホスホロチオエート同族体はゲル電気泳
動では、対応する通常のマルチマーと極めて近接して移
動した。
実施例3 イオウ化試薬として、50%CS2/50%トリエチルアミン
(TEA)中、0.2Mイオウを使用する以外は実施例1に記
載の操作法を繰り返し、PS−TTTTの製造に成功した。
実施例4 イオウ化試薬として、50%CS2/50%TEA中、0.2Mイオ
ウを使用する以外は実施例2に記載の操作法を繰り返し
た。
本実施例および実施例3の両方により、それぞれイオ
ウ化ヌクレオチドマルチマーが得られた。しかし、DIEA
ではなくTEAを3級アミンとして使用した場合、約6時
間後にフラスコ内に褐色の糊状物質が生成し始め、それ
はDIEAを使用した場合には生成しなかったので、本実施
例と実施例3のイオウ化試薬よりも実施例1および2の
イオウ化試薬のほうが好ましい(S/CS2/DIEAは3日後で
さえも不安定性の兆候は認められなかった)。
実施例5 β−シアノエトキシではなくメトキシの式: で示されるヌクレオシドのホスホルアミダイトを使用す
る以外は、実施例1および2の操作法を繰り返し、PS−
TTTTおよび(26−mer)の製造に再び成功を収めた。
実施例6 実施例5に記載するメトキシホスホルアミダイトを使
用する以外は、実施例3および4に記載の操作法を繰り
返し、PS−TTTTおよび(26−mer)の製造に再び成功
を収めた。
実施例7 25%CS2/25%ピリジン/50%TEA中、0.2M Sを含有する
イオウ化試薬を調製した。次いで、そのイオウ化試薬を
使用する以外は実施例1の操作法を繰り返した。同じイ
オウ化試薬を使用して実施例2の操作法も繰り返し、
(26−mer)を製造した。さらに、そのイオウ化試薬を
使用し、実施例2の操作法に従い、以下に記載のヌクレ
オチドマルチマーの製造にも成功した。
実施例8 ヌクレオチドのメトキシホスホルアミダイトを使用す
る以外は実施例7に記載の操作法に従い、イオウ化オリ
ゴマーおよびの製造に成功した。
実施例9 β−シアノエトキシではなくメチルの式: で示されるT−ヌクレオシドのホスホノアミダイト(ph
osphonamidite)を使用する以外は、実施例1の操作法
を繰り返した。さらに、使用したイオウ化試薬は25%CS
2/25%ピリジン/50%TEA中、0.2Mイオウであった。ま
た、樹脂からPS−ヌクレオチドを開裂させるため、樹脂
を室温でエチレンジアミン/エタノールの1:1(容量)
混液1mlで6時間処理した。
得られた生成物は、ヌクレオシドがメチルホスホノジ
エステル基によって連結されているPS−TTTTであった。
実施例10 メチルホスホノアミダイトを使用し、実施例9に記載
の開裂操作を行うこと以外は実施例2の操作法を実質的
に繰り返し、のイオウ化15−merを製造した。得られ
たオリゴマーは、ヌクレオシドがメチルホスホノチオエ
ートジエステル基によって連結されている配列を有し
ている。
実施例11 50%CS2/50%DIEA(これはTEAを使用する、またはピ
リジンをさらに存在させるよりも好ましいと既に述べた
ものである)中、0.2Mイオウをイオウ化試薬として使用
する以外は実施例9を繰り返した。得られた生成物はこ
れもまた、式: で示されるメチルホスホノチオエートジエステル基によ
ってヌクレオシドが連結されているPS−TTTTオリゴマー
であった。
実施例12 以下の表では、2つのホスホロチオエート同族体と通
常のヌクレオチドマルチマーとのTmを比較している。P
32標識ヌクレオチドマルチマーを、0.48Mリン酸緩衝液
中、大腸菌RNAとハイブリダイズし、得られたハイブリ
ッドをヒドロキシアパタイト樹脂に結合させ、0.1Mリン
酸緩衝液中で温度安定性を測定した。
上記の実施例は本発明の特定の適用例を示しているに
すぎない。これら特定の実施例から発展され得る他の有
用な適用例は当業者には明白であろう。従って、本発明
は上記の実施例に限定されるものではない。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07H 21/00 C07H 21/00 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07F 9/655 C07F 9/6561 C07B 47/00 C07H 19/10 C07H 19/207 C07H 21/00 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (46)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオウを溶解させ得る溶媒中に、イオウ、
    第2のヌクレオチドと結合している第1のヌクレオシド
    ホスファイトまたはヌクレオシドホスホナイト、および
    イオウ化を許容し得る非芳香族3級アミンを含有してな
    る、ヌクレオチド間ホスファイトまたはホスホナス基を
    イオウ化するための組成物。
  2. 【請求項2】3級アミンがトリアルキルアミンである請
    求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】溶媒が有機溶媒である請求項2に記載の組
    成物。
  4. 【請求項4】溶媒が二硫化炭素である請求項1または請
    求項2に記載の組成物。
  5. 【請求項5】溶媒が有機溶媒であり、3級アミンがトリ
    エチルアミンまたはジイソプロピルエチルアミンである
    請求項1に記載の組成物。
  6. 【請求項6】イオウ濃度が少なくとも約0.2Mである請求
    項1、請求項2または請求項5に記載の組成物。
  7. 【請求項7】実質的に同重量部のトリアルキルアミン
    と、イオウを溶解させ得る有機溶媒を含む有機溶媒中
    に、イオウ、第2のヌクレオチドと結合している第1の
    ヌクレオシドホスファイトまたはヌクレオシドホスホナ
    イト、およびトリアルキルアミンを含有している溶液を
    含む、ヌクレオチド間ホスファイトまたはホスホナス基
    をイオウ化するための組成物。
  8. 【請求項8】有機溶媒が二硫化炭素であり、トリアルキ
    ルアミンがトリエチルアミンまたはジイソプロピルエチ
    ルアミンである請求項7に記載の組成物。
  9. 【請求項9】有機リン化合物を、イオウおよび非芳香族
    3級アミンをイオウを溶解し得る溶媒中に含む溶液と接
    触させてイオウ化させることを特徴とする、第2のヌク
    レオシドと結合している第1のヌクレオシドホスファイ
    トまたはヌクレオシドホスホナイトを含む、ヌクレオシ
    ド間ホスファイトおよびヌクレオシド間ホスホナイトか
    ら選択される有機リン化合物をイオウ化して対応する有
    機チオホスフェートおよび有機チオホスホネート誘導体
    を得るための方法。
  10. 【請求項10】3級アミンがトリアルキルアミンである
    請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】溶媒が有機溶媒である請求項9または請
    求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】溶媒が二硫化炭素である請求項9または
    請求項10に記載の方法。
  13. 【請求項13】式: [式中、R1およびR2はヌクレオシドであり、R3はアルキ
    ル基およびイオウ化後に選択的に開裂することができる
    脱離基の中から選択される基であり、R1、R2およびR3
    イオウ化を許容し得るものである] で示される化合物の中から選ばれる3価のリンを含有す
    る有機リン化合物をイオウ化する方法であって、該有機
    リン化合物を、イオウおよび非芳香族3級アミンをイオ
    ウを溶解し得る有機溶媒中に含んでなる溶液を含む組成
    物と接触させ、式: で示される対応する有機リンチオエステルを製造するこ
    とからなる方法。
  14. 【請求項14】3級アミンがトリアルキルアミンである
    請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】溶媒が二硫化炭素を含有している請求項
    14に記載の方法。
  16. 【請求項16】3級アミンがトリエチルアミンまたはジ
    イソプロピルエチルアミンである請求項15に記載の方
    法。
  17. 【請求項17】イオウ濃度が少なくとも約0.2Mである請
    求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】イオウおよびトリアルキルアミンの溶液
    が実質的に同重量部のトリアルキルアミンと有機溶媒と
    を含有している請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】R3が、置換されていることあるアルキ
    ル、アルコキシ、フェノキシ、3級アミノまたはそれら
    の同族体である請求項13、請求項14または請求項18に記
    載の方法。
  20. 【請求項20】R3が、メチル、メトキシまたはβ−シア
    ノエトキシである請求項13、請求項14または請求項18に
    記載の方法。
  21. 【請求項21】イオウ化の後に遊離基を開裂させること
    をさらに包含している請求項13、請求項14または請求項
    18に記載の方法。
  22. 【請求項22】ヌクレオシドホスファイトまたはヌクレ
    オシドホスホナイトを第2のヌクレオチドと連結させ、
    次いで得られた連結ヌクレオシドを、イオウ、非芳香族
    3級アミン、およびイオウを溶解し得る溶媒からなる溶
    液と接触させることにより、ヌクレオチド間ホスファイ
    トまたはホスホナスをイオウ化させて対応するヌクレオ
    チド間ホスホロチオエートまたはホスホノチオエート基
    を生成させることを特徴とする、ヌクレオシドホスファ
    イトまたはヌクレオチドホスホナイトから選択される、
    3価のイオウ化され得る有機リン化合物をイオウ化して
    イオウ化ホスホロチオエートまたはホスホノチオエート
    結合によって連結されている少なくとも2つのヌクレオ
    シドを有するヌクレオチドマルチマーを製造するための
    方法。
  23. 【請求項23】最初のヌクレオシドホスファイトまたは
    ヌクレオシドホスホナイトが固形基質に結合している請
    求項7に記載の組成物。
  24. 【請求項24】固形基質が調整多孔質ガラスである請求
    項27記載の組成物。
  25. 【請求項25】ヌクレオチドマルチマーシンセサイザー
    でヌクレオチド間ホスファイトまたはホスホナス基をイ
    オウ化するのに適した組成物であって、イオウ、第2の
    ヌクレオチドと結合した第1のヌクレオシドホスファイ
    トまたはヌクレオシドホスホナイト、ジイソプロピルエ
    チルアミン、およびイオウを溶解し得る有機溶媒からな
    る溶液を含み、第1のヌクレオチドホスファイトまたは
    ヌクレオシドホスホナイトが自動化ヌクレオチドマルチ
    マーシンセサイザーの固形基質に結合しているものであ
    る組成物。
  26. 【請求項26】有機溶媒が二硫化炭素である請求項25記
    載の組成物。
  27. 【請求項27】固形基質が調整多孔質ガラスである請求
    項25または26記載の組成物。
  28. 【請求項28】イオウ化がほとんど定量的である請求項
    9に記載の方法。
  29. 【請求項29】イオウ化が約45秒以内に行われる請求項
    9または28に記載の方法。
  30. 【請求項30】時間が45秒である請求項28記載の方法。
  31. 【請求項31】イオウ化を約45秒以内で行い得る温度で
    実施する請求項9または28記載の方法。
  32. 【請求項32】定量的イオウ化を約45秒以内で行い得る
    温度で実施され、その温度がほぼ室温である請求項9ま
    たは28記載の方法。
  33. 【請求項33】温度が室温である請求項32記載の方法。
  34. 【請求項34】3級アミンがジイソプロピルエチルアミ
    ンである請求項9または28記載の方法。
  35. 【請求項35】イオウ化が約45秒以内に行われる請求項
    13記載の方法。
  36. 【請求項36】ほぼ室温で行われる請求項13または35記
    載の方法。
  37. 【請求項37】3級アミンがジイソプロピルエチルアミ
    ンである請求項20記載の方法。
  38. 【請求項38】リンがほとんど定量的にイオウ化される
    請求項22記載の方法。
  39. 【請求項39】リンが約45秒以内にイオウ化される請求
    項22または38記載の方法。
  40. 【請求項40】ほとんど定量的なイオウ化が約45秒以内
    に行われ得る温度で実施され、その温度がほぼ室温であ
    る請求項22又は38記載の方法。
  41. 【請求項41】有機リン化合物が固形基質に結合してい
    る請求項22または38記載の方法。
  42. 【請求項42】固形基質が調整多孔質ガラスである請求
    項41記載の方法。
  43. 【請求項43】非芳香族3級アミンがジイソプロピルエ
    チルアミンである請求項22または38記載の方法。
  44. 【請求項44】ヌクレオシドホスファイトまたはヌクレ
    オシドホスホナイトから選択される、3価の、イオウ化
    され得る有機化合物をイオウ化して、イオウ化ホスホロ
    チオエートまたはホスホノチオエート結合により連結さ
    れた少なくとも2つのヌクレオシドを有するヌクレオチ
    ドマルチマーを製造する方法であって、固形基質に結合
    している第1のヌクレオシドホスファイトまたはヌクレ
    オシドホスホナイトを第2のヌクレオシドと結合させ、
    得られた結合ヌクレオシドをイオウ、非芳香族3級アミ
    ン、およびイオウを溶解し得る溶媒からなる溶液と接触
    させてヌクレオチド間ホスファイトまたはホスホナス基
    をイオウ化して相当するヌクレオチド間ホスホロチオエ
    ートまたはホスホノチオエート基を製造することからな
    り、イオウ化がヌクレオチドマルチマーシンセサイザー
    で行われ、そしてイオウ化がほぼ室温で、約45秒以内に
    行われることを特徴とする方法。
  45. 【請求項45】非芳香族3級アミンがジイソプロピルエ
    チルアミンである請求項44に記載の方法。
  46. 【請求項46】固形基質が調整多孔質ガラスである請求
    項44または45に記載の方法。
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