(57)【要約】【課題】ホスホルアミダイトオリゴヌクレオチド合成を容易化する。【解決手段】ヨウ素に対する反応性の高い５’シリル保護基を用いることにより、ホスホルアミダイトオリゴヌクレオチド合成を容易化する。ＲＮＡ合成は、２’オルトエステル保護基を用いることにより改善される。反応は固相支持体で行われ、各結合反応の間の亜リン酸結合を酸化する必要はあるが、酸性の脱保護条件が避けられる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の分子式を有する段階的オリゴヌクレオチド合成に用いるための保護されたモノマー。
【化１】
2008138005.tif 000008
上記式中、Ｒ’は、２’オルトエステル保護基、Ｈ、エーテル、アルキルエーテル、エステル、ハロゲン、保護されたアミン及び保護されたヒドロキシル部からなる第１のグループから選択されたものであり；Ｒ”は、任意のリガンドを含むものであってよく；Ｒ１ ，Ｒ２及びＲ３は、少なくとも一つのアルコキシもしくはシロキシ置換基であり；かつＢＡＳＥは核酸塩基である。
【請求項２】
前記Ｒ’がホスホルアミダイト部である、請求項１に記載のモノマー。
【請求項３】
前記ホスホルアミダイト部が、下記の式を有する、請求項２に記載のモノマー。
【化２】
2008138005.tif 000009
式中、Ｒ４は、任意の有機リガンドである。
【請求項４】
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３が、
【化３】
2008138005.tif 000010
からなる第２のグループから選択されたものである、請求項１に記載のモノマー。
【請求項５】
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３が、
【化４】
2008138005.tif 000011
からなる第２のグループから選択されたものである、請求項１に記載のモノマー。
【請求項６】
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３のそれぞれが、アルコキシもしくはシロキシ部分からなる第２のグループから選択されたものである、請求項１に記載のモノマー。
【請求項７】
前記Ｒ１が、前記オルトエステル保護基である、請求項１に記載のモノマー。
【請求項８】
前記オルトエステル保護基が、非環式オルトエステルである、請求項７に記載のモノマー。
【請求項９】
前記Ｒ’が、下記の式の置換基を有するものである、請求項８に記載のモノマー。
【化５】
2008138005.tif 000012
式中、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はオルトエステル保護基置換基である。
【請求項１０】
前記Ｒが、
【化６】
2008138005.tif 000013
からなる第３のグループから選択されたものである、請求項９に記載のモノマー。
【請求項１１】
前記ＢＡＳＥが、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル、Ｎ−保護されたアデニン、Ｎ−保護されたグアニン及びＮ−保護されたシトシン、並びにこれらの機能的に同属な物質からなる群から選択されている、請求項１に記載のモノマー。
【請求項１２】
段階的ポリマー化反応において用いられる形式の保護されたモノマーにおいて、前記モノマーが、前記反応を容易とする複数の保護基を有し、前記保護基のうちの１つが、シリル基であり、前記保護基の他の１つのがオルトエステルであることを特徴とする保護されたモノマー。
【請求項１３】
第１のシリル保護基を有する少なくとも１つの置換されたモノマーを含む第１のモノマー鎖を調製するステップと、
前記第１のシリル保護基を除去することにより前記１つの置換されたモノマーを脱保護して脱保護された鎖を得る脱保護ステップと、
特定の部位に第２のシリル保護基を有する第２の置換されたモノマーを与える供給ステップと、
前記第２の置換されたモノマーを、前記脱保護された鎖と反応させて長いモノマー鎖を得る反応ステップとを備える、部位特異的段階的ポリマー化方法。
【請求項１４】
前記脱保護ステップが、ヨウ素イオンを添加して前記第１のシリル保護基を除去するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のモノマー鎖が第１のホスホルアミダイト置換基を含み、前記反応ステップが、前記第１の鎖を長くするために、前記脱保護されたモノマーと前記第１のホスホルアミダイト置換基との反応により、前記第１のホスホルアミダイト置換基を亜リン酸トリエステル結合に変換する変換ステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の置換されたモノマー及び前記第２の置換されたモノマーが、それぞれ、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル及びこれらと機能的に同属な物質からなるグループから独立に選択された相当の塩基にそれぞれ結合されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の置換された糖が、第２のホスホルアミダイト置換基であり、それによって、前記第１のモノマー鎖の延長後に第１のモノマー鎖において前記第１の置換されたモノマーをもたらし、かつ前記供給ステップ、脱保護ステップ、反応ステップ及び変換ステップを繰り返すことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記繰り返しステップが、前記亜リン酸トリエステル結合を最初に酸化することなく行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
第１の核酸塩基を有する少なくとも１つのホスホルアミダイトヌクレオシドを含み、かつ第１のシリル保護基部を有する第１の糖を含む第１の鎖を調製するステップと、
前記第１のシリル保護基部の除去により前記１つのホスホルアミダイトヌクレオシドを脱保護して脱保護された鎖を得る脱保護ステップと、
第２の核酸塩基部分を有する構造と、第２のシリル保護基部分を有する第２の糖とを含む保護されたホスホルアミダイトヌクレオシドを供給する供給ステップと、
前記保護された鎖を、前記１つの保護されたホスホルアミダイトヌクレオシドと反応させて、前記第２の核酸塩基部分を有する第２の鎖を形成する反応ステップとを備える、オリゴヌクレオチド配列の合成方法。
【請求項２０】
前記供給ステップが、下記の式を有する前記脱保護されたヌクレオシドを含む、請求項１９に記載の方法。
【化７】
2008138005.tif 000014
式中、Ｒ’は、２’オルトエステル保護基、Ｈ、エーテル、アルキルエーテル、エステル、ハロゲン、保護されたアミン及び保護されたヒドロキシル部からなる第１のグループから選択されており、Ｒ”は任意のリガンドであってよく、Ｒ１，Ｒ２及びＲ３が、少なくとも１つのアルコキシ置換基もしくはシロキシ置換基であり、ＢＡＳＥが核酸塩基である。
【請求項２１】
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも１つが、
【化８】
2008138005.tif 000015
からなる群から選択されたものである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも１つが、
【化９】
2008138005.tif 000016
からなる群から選択されたものである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記Ｒ’が、前記２”保護基であり、かつオルトエステルを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記Ｒ’が、
【化１０】
2008138005.tif 000017
で示される構造を含み、式中、Ｒは、約２０個までの炭素原子を有する２’保護基置換基である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記Ｒが、
【化１１】
2008138005.tif 000018
からなる保護基グループから選択したものである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記鎖におけるリン（III)結合を安定化するために、酸化を行うことなく、前記脱保護、供給及び反応ステップを複数サイクル繰り返す方法。
【請求項２７】
前記複数のサイクルが５回を超える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記反応ステップが、シリルエーテルを分裂させてかつ前記保護基を除去するために、ヨウ素を添加することにより前記保護されたヌクレオシドを脱保護するステップを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
前記調製ステップが、前記１つのヌクレオチドを不溶性非ガラス支持体に結合するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
前記非ガラス支持体が、ポリスチレンビーズである、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、有機合成における保護基の分野に関するものであり、より特定的にはヌクレオシド保護基としてのこれらの化合物の使用に関する。さらに詳細には、上記保護基は、オリゴヌクレオチドの部位特異的段階的合成において用いられる。
配列リスト
本願は、印刷された形態の配列リストと、印刷された形態の内容を正しく複製する、コンピュータで読み取り可能な形態の配列リストとを伴っている。
【背景技術】
【０００２】
デオキシリボ核酸（「ＤＮＡ」）及びリボ核酸（「ＲＮＡ」）は、生体細胞における情報処理において中心的な役割を果している。ＤＮＡは、永久情報記憶ユニットであり、コンピュータにおけるハード・ドライブに類似している。ＲＮＡは、必要な時にＤＮＡから上記情報を伝達し、かつ表現する生体細胞の手段であり、コンピュータにおけるＲＡＭに類似している。双方の核酸の構造は、モノマー・サブユニットからなる長鎖の分子であり、その配列及び順序は、特別の意味を有する文章における文字の配列のように、（図１４に示す）コーディングの手段である。４つのモノマー・ビルディングブロックＤＮＡ及びＲＮＡ（図１５に示されているデオキシ−アデノシン及びリボアデノシン）が存在する。比較すると、一つの意味を構成するために、英語は２６個の文字、すなわちビルディングブロックを用いている。ＤＮＡは、その情報を永久に記憶し得るものでなければならず、従って、比較的安定である。ＲＮＡは、情報を一時的に伝達するためのものであるため、酵素及び極端なｐＨもしくは他の過酷な化学条件により、どちらかといえば容易に劣化する。ヒトの細胞は、デオキシリボ核酸（（「ＤＮＡ」）の〜６０億（６ビリオン）個の塩基対を含んでいるが、オリゴヌクレオチドまたは２０〜３０塩基長の短い長さのＤＮＡを合成し、かつ研究することは非常に有効である。１９８２年までは、オリゴヌクレオチドの合成は、どちらかといえば時間を消費する方法であり、この方法では、熟練した化学者を通常必要としていた。オリゴヌクレオチド鎖を構築する方法は、一度に鎖を１分子引き伸ばす一連の反応を必要とする。この一連の反応は、成長しているオリゴヌクレオチド鎖に加えねばならない各配列モノマーのために繰り返される。
【０００３】
モノマー・ビルディングブロックに官能基を導入するためにそのように名付けられている、従来のホスホルアミダイト化学は、下記の特許文献１に開示されているように１９８０年代初期に先ず発展した。この官能基は、成長している鎖にビルディングブロック・モノマーを結合するための比較的効率的な手段を提供した。下記の特許文献２において、カルーサーズ達（Caruthers et al.）により開示されている固相合成は、オリゴヌクレオチド合成における他の改良であった。この技術では、成長しているＤＮＡ鎖が、長い有機リンカーにより不溶性支持体に結合され、上記長い有機リンカーは、支持体が配置されている溶媒内で成長しているＤＮＡを可溶とする。溶解されているが、いまだ固定されていたＤＮＡ鎖は、それによって、周囲の溶媒中の試剤と反応することができ、かつオリゴヌクレオチドが結合されている固体の支持体から試剤を容易に洗浄除去することを可能とする。ホスホルアミダイト化学及び固相合成におけるこれらの重要な進歩が、平均的な生物学研究所において必要なＤＮＡ合成を行う道を切り開いた。Sanger配列のような技術は、合成ＤＮＡに依存しており、ヒト・ゲノム配列プロジェクトに必須のものである。他の新規な技術、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（「ＰＣＲ」）が、合成ＤＮＡの入手が容易となったことにより発明された。また、ＰＣＲは、法的評価（forensic testing）及びＤＮＡフィンガープリント法における主要な技術の一つである。
【０００４】
図１５に示され得るように、同様の化学的性質を有するヌクレオシドにいくつかの部位、例えばＯＨ基もしくはヒドロキシル基が存在する。しかしながら、図１４に示され得るように、ＤＮＡ及びＲＮＡオリゴヌクレオチドにおけるモノマー・サブユニットは、部位特異的な手法で、結合されねばならない。このことは、成長している鎖に挿入されるモノマー・ビルディングブロックを結合するために、成長している鎖または挿入する塩基の何れかの上のある部位を機能化（functionalize ）することを必要とする。挿入するモノマーが誤った部位に結合することを防止するには、正しい部位が反応に対して開かれている間、この誤った部位がブロックされていなければならない。このことは、保護基と名付けられているものを用いることを必要とする。保護基は、潜在的に反応性を有する部位が反応することを防止するために、該潜在的に反応性を有する部位に対して一時的に結合される化合物である。保護基は、上記反応の間、安定でなければならず、かつ、さらに、最終的に除去されて本来の部位を与えるものでなければならない。オリゴヌクレオチドの合成は保護されるべき複数の部位を必要とするものであり、かつ他の部位が保護されている間、特定の部位が保護されていない状態になっていなければならない。これらの保護基は、一連のものとしてグループ化されて、オルトゴナル（orthogonal）保護基と名付けられている。
【０００５】
ホスホルアミダイト化学及び固相オリゴヌクレオチド合成の手順は、ヌクレオシドの５’ヒドロキシル基に対してジメトキシトリチル保護基を用いる（図１５において、１’、２’、３’、４’及び５’の番号付を参照されたい）。ホスホルアミダイトの機能が、３’のヒドロキシル基の部位で利用される。ホスホルアミダイト合成は、このホスホルアミダイトヌクレオシドのリボースもしくはデオキシリボース糖の３’〜５’の部位から進行する（この技術を模式的に表すための図１６を参照されたい）。成長している鎖の５’端は、亜リン酸トリエステル中間体を形成するために、導入される塩基の３’ホスホルアミダイトに結合される。（添加された塩基の５’ヒドロキシル基が、ジメトキシトリチル基により保護され、そのため、一度には、ただ一つの新たな塩基のみが成長している鎖に加えられることになる。）。未反応の５’ヒドロキシル基は、この鎖の合成を停止するために“キャップ”オフされ、それによって合成の終了時には、一つの塩基分短くなる。このトリエステル中間体は、より安定なリン酸トリエステル中間体を得るために、各結合反応の後にヨウ素で酸化される。酸化を行わない場合には、安定ではない亜リン酸トリエステル結合が次の合成工程の酸性条件のもとで切断される。新たに添加した塩基の５’ジメトキシトリチル保護基の除去すなわち脱保護は、典型的には、酸性溶液との反応によって達成され、次に保護され得るヌクレオシドのホスホルアミダイトに結合され得るフリーの５’ヒドロキシル基を与える。このプロセスは、所望とする配列が合成されるまで、添加される各モノマーに対して繰り返される。
【０００６】
ホスホルアミダイト技術は、当該技術分野において大きく進歩している。それでもなお、ホスホルアミダイト技術の手順には、いくつかの問題があった。これらの問題は以下の通りである。オリゴヌクレオチド合成において用いられている全ての化学種は、ジメトキシトリチル保護基に適合性を有するものでなければならず、この事実は、不適合性試剤だけでなく、ＲＮＡ合成の間２’の部位を保護するための不適合性保護基を用いることを排除する。ジメトキシトリチル基の除去は可逆であり、従って、最大収率を得るには、切断されたジメトキシトリチル基は反応系から徹底的に除去されねばならず、あるいは消滅されねばならない。他の問題は、塩基添加の各サイクルの間の５’ヒドロキシル基の酸による脱保護を伴う多数の副反応による様々な生成不純物である。この脱保護の酸性条件は合成中の脱プリンを引き起こし、特に、Ｎ−保護アデノシンの脱プリンを引き起こす。
【０００７】
他の保護基及び試剤を利用する試みは、上記脱プリンの問題を克服するものではなかった。脱プリンを引き起こさない非プロトン酸条件は、約１２ユニット長より小さいオリゴヌクレオチド配列については十分によく機能する。脱プリン速度は、アデノシンのＮ−６に対する保護基の選択に対して特に敏感である。フェノキシアセチルアミド保護基は、約１つのファクターにより、標準的なベンゾイル基に対して脱プリン速度が遅いが、脱プリンは、長い合成及び大規模な反応においては以前として問題である。アミジン（amidine ）保護基は、２０の重要なファクターにより脱プリンを遅らせるが、１０年以上前から検討されているにもかかわらず、オリゴヌクレオチドの合成におけるアミジンの商業的な広範な使用は、広まっていない。
【０００８】
オリゴヌクレオチドの合成に、５’ジメトキシトリチル基を用いることの大きな欠点は、このような使用が、酸性の反応し易いバックボーンもしくは機能を有するオリゴヌクレオチドの合成を排除することである。変形された、あるいは自然のものでないバックボーンは、しばしばオリゴヌクレオチドに安定性を与えるために用いられ、このオリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチドを劣化させる酵素にさらされ得る。例えば、ジアミデイト、ボラノフォスフェイト、または酸に不安定な塩基を含むアンチセンス−オリゴヌクレオチドは薬学的用途で有望であるが、ジメトキシトリチル保護基を用いた現在のジメトキシトリチル合成技術は、オリゴヌクレオチド合成の間の酸性脱保護条件を用いることを必要とするので、これらの材料の製造を排除するものである。
【０００９】
さらに、ジメトキシトリチル基を用いることは、他の酸に不安定な保護基を用いることを妨げる。このことは、２’部位（図１５参照）における他のヒドロキシル基が保護されなければならないため、ＲＮＡ合成においては重要である。従って、５’部位においてジメトキシトリチル基を用いることは、ＲＮＡ合成の間２’部位の保護のための酸に不安定な基を成功裏に用いることを妨げる。
【００１０】
ＲＮＡは、ＤＮＡに比べて合成がより困難である。これは、他の全ての保護基に適合性を有しなければならない付加的なオルトゴナル保護基を必要とするという理由だけでなく、先に述べたように、ＲＮＡが不安定だからである。ＲＮＡオリゴヌクレオチド合成に関するこのことの重要性は、２’ヒドロキシル保護基が、好ましくは、除去される最後の保護基でなければならないこと、かつ温和な、非劣化性条件のもとで処理されねばならないことにある。
【００１１】
適当な２’保護基を見いだすのが困難であるため、従来の５’ジメトキシトリチル保護基を用いてＲＮＡを合成することは特に困難である。ｔ−ブチルジメチルシリルエーテル保護基が、５’ジメトキシトリチル基と共に２’部位において現在用いられているが、この方法は信頼性を欠くものである。結合収率は少なく、かつＲＮＡ生成物の高圧液体クロマトグラフィー（「ＨＰＬＣ」）分析は、重大な説明できない不純物を示している。これらの不純物は、目的とするオリゴヌクレオチドの分離の困難性を非常に高めている。オリゴヌクレオチドからのｔ−ブチルジメチルシリル基の完全な脱保護は、長い配列を有するため疑問である。脱保護は、有機溶媒中で行われるが、これは、水溶性ＲＮＡを脱保護反応系から分離することを煩雑にしている。オリゴヌクレオチド合成において用いられている保護されているリボヌクレオシドの合成もまたコストが高くつき、かつ天然ＲＮＡの合成を煩雑とする不純物を与えがちである。これらの全ての煩雑化の結果、２’ｔ−ブチルジメチルシリル保護基と共に、５’ジメトキシトリチル基を用いることは信頼性を有するものでなく、かつ効率的なものでない。
【００１２】
２’保護の他の選択は、アセタール類の保護基である。これらは、温和な水性酸性条件のもとで除去され得る。このことは、最終的なＲＮＡの脱保護工程において好ましい。なぜならば、ＲＮＡは水に可溶であり、水から容易に分離され、かつより反応性の高いアセタールの脱保護のための条件の下では若干不安定なだけだからである。２’ヒドロキシル基の部位においてアセタールを用いることが、５’ジメトキシトリチル基と組み合わせて試みられてきたが、非常に安定なアセタールが酸ヘの反応性の高いジメトキシトリチル基と共に用いられなければならなかった。ジメトキシトリチル脱保護条件において安定である上記アセタールの除去は強酸性条件を必要とし、ＲＮＡを劣化させる。そこで、非酸性条件で脱保護される代わりの５’保護基、例えばロイビニル（leuvinyl）と共にアセタールを用いることが試みられているが、大きな成功は収めていない。
【００１３】
Ｈ−リン酸塩によるオリゴヌクレオチド合成の手順は、合成サイクルの終了時に単一の酸化工程を許容するものであるだろう。しかしながら、結合の収率は、ホスホルアミダイト化学の結合収率よりも低く、酸化に長時間を必要とし、さらにアミダイト化学よりも過酷な試剤を必要とすることになる。
【００１４】
工程の繰り返し回数の増加を招くことなく、酸への反応性の高いリンケージ、試剤及びジメトキシトリチルと適合性を有しない保護基の使用を許容し、方法による収率の増大をもたらし、かつ不純物の生成の低減を果たす、代わりの５’保護基を見い出すことが依然として求められている。代わりの５’保護基は、さらに、より適切な２’保護基の使用を可能とすることにより、ＲＮＡ合成において有効であるだろう。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第４，４１５，７３２号
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第４，４５８，０６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
よって、本発明の目的は、有用な保護基、並びにＲＮＡの改良された合成方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、ＤＮＡ合成の改良された方法において有効な保護基を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的、効果及び新規な特徴は、本明細書及び以下の実施例において記載されており、かつ以下の明細書の試験を行うことにより当業者にとって明らかとなるものであり、あるいは発明の実施により習得され得るものである。本発明の目的及び効果は、添付の請求の範囲に特に指摘されている装置、組み合わせ、組成及び方法により実現され得るものであり、かつ得られるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願発明は、新規な保護基により上記及び他の目的を達成するものである。また、本願発明は、ＲＮＡ及びＤＮＡ合成に対してこれらの新規な保護基を適用する方法も述べる。さらに、これらの保護基は、ヌクレオチドポリマーを含むポリマーの部位特異的段階的合成においてより一般的に用いられるものである。さらに一般的には、これらの保護基は、任意の有機合成において用いられ得るものである。
【００１９】
最も広い意味において、本願発明は、ポリマー鎖を得る部位特異的段階的合成において、例えば、オリゴヌクレオチド及びオリゴ糖の生成において用いられる材料及び方法に関する。合成手順は、少なくとも１つの置換されたモノマーを含む第１の鎖の調製により始まる。この調製工程は、好ましくは、上記置換されたモノマーを、不溶性ポリスチレン支持体に結合することを含む。この置換されたモノマーは、必要ならば、反応性部位を晒すために脱保護される。シリル保護基及び／またはオルトエステル（orthoester）保護基を特定の部位に有する第２の保護されたモノマーが与えられる。この第２の保護されたモノマーは、上記鎖の脱保護されている部位と反応して、延長されたモノマー鎖を与える。この鎖の延長された部位における保護基は、脱保護されて、シリル及び／またはオルトエステル保護基を有する第３の置換されたモノマーに接続されるように反応性部位を露出する。上記のように開示されているこの合成方法は、所望の鎖長が達成されるまで繰り返される。
【００２０】
特に好ましい実施例は、ホスホルアミダイト化学によるリボ−オリゴヌクレオチドの固体支持体合成における５’シリル保護基及び２’オルトエステル保護基を用いることを含む。この実施例では、第１のヌクレオチド鎖は、第１のモノマーユニットを含む。この鎖における各配列モノマーの添加は、ある反応サイクルを必要とする。各サイクルの間、第２の保護されたホスホルアミダイトモノマーが、第１の鎖の露出されている反応性部位に結合されて、鎖の５’端と、添加されたモノマーの３’端との間の亜リン酸トリエステル結合を与える。この工程の繰り返しは、第２の保護されたモノマーを鎖に与え、かつ結合し、鎖に現に結合されている第２のモノマーを脱保護し、鎖上の保護されていない部位に第３のモノマーを結合するという工程のサイクルが、繰り返されて、添加される各モノマーが鎖に添加される。この合成は、ＤＮＡ及びこれらの機能的同属体の特定の配列を作り上げるのに用い得る。
【００２１】
用語「機能的同属体（functional homologues ）」は、教科書の定義により自然に発生する物質からある方法で外れているものであり、かつ、ある関連した方法で機能するように当業者に理解されているポリマーを意味するものと定義する。これらの非天然性オリゴヌクレオチドは、放射線ラベルされたヌクレオチド、発色団が結合されたヌクレオチド、リボースもしくはデオキシリボース以外の糖、例えばリン酸メチル塩、チオリン酸塩、硼素化リン酸塩（boranophosphates）、フッ化リボース（もしくは他のハロゲン）、アルキルエーテル、置換された糖、並びに例えば、５−ブロモ−ウリジンのように炭素系及び非炭素系複素環族を有する置換された糖及び塩基状材料であり得る。さらに、通常の塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、チミン及びウラシルを含むものと理解される。
【００２２】
オリゴヌクレオチド合成の好ましい方法的工程は、シリル保護基を除去するためにヨウ素イオンを添加することを含む。繰り返し５’脱保護条件の代わりのこの方法は、より高い方法的収率をもたらし、かつ副生成物をより少なくする。その結果、全長生成物に非常に近い副生成物が実質的に存在しないため、全長生成物の精製が非常に単純化される。成長しているオリゴヌクレオチド鎖の脱保護された端部に保護されたホスホルアミダイトモノマーを結合することは、例えば、テトラゾールのような適当な触媒を用いることにより容易となり、ヨウ素脱保護条件下において安定である亜リン酸トリエステルブリッジを与える。これに対して、従来のホスホルアミダイトオリゴヌクレオチド合成反応は、亜リン酸トリエステル結合を劣化させる酸性脱保護条件を必要とする。従来法の状況は、不安定な亜リン酸トリエステルをより安定なリン酸トリエステルに変換するために、各サイクルにおいて付加的な酸化工程を必要とする。本件では、酸への不安定性の高いジメトキシトリチル保護基が存在しないので、該酸化工程を避けることができ、かつオリゴヌクレオチド配列の全鎖の酸化は、合成の終了時に一つの工程で行われる。
【００２３】
５’シリル基は、４個の置換基が結合された中央のシリコン原子を有する。これらの置換基は、相互に独立していてもよく、あるいは例えば環を形成するように接続されていてもよい。これらの置換基の一つは、保護された５’ヌクレオシドヒドロキシルである。他の３つの置換基のうち少なくとも一つは、シロキシ（siloxy）もしくはアルコキシ基でなければならない。好ましくは、他の３つの全ての置換基が、シロキシもしくはアルコキシ基である（シロキシ基及びアルコキシ基の任意の組み合わせが許容される）。
【００２４】
ＲＮＡの合成は、５’保護基に加えて、リボース環の２’部位に位置されている第２の保護基を必要とする。これらのオルトゴナル保護基は、５’保護基がヨウ素イオンもしくは他の非酸性試薬により除去され、かつ２’保護基が酸性条件下で除去されるように構成されている。より詳細には、ＲＮＡ合成についての本願発明は、２’部位におけるオルトエステル保護基と、５’部位にあるシリル基とを利用する。このシリル基は、先の段落で述べられているものである。好ましくは、オルトエステルは、非環式オルトエステルである。オルエステル基は、３個のエーテル結合からなり、該エーテル結合の１つは、保護されたヌクレオシドの２’ヒドロキシル基である。オルトエステルの他の２つの置換基は、任意の有機官能基とすることができる。好ましくは、これらの２つの置換基は、同一である。さらに、３個の置換基は、いくらかの電子吸引能を有する。２’保護基としてのオルトエステルの使用は、最終的なリボ−オリゴヌクレオチド脱保護条件を温和なものとし、かつＲＮＡ生成物に対して本質的に非劣化性とすることを許容する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
５’−Ｏ−シリルエーテルで保護されたヌクレオシドを合成するが、これは、オリゴヌクレオチドの固体支持体合成に適切なものである。この５’シリル保護基は、ホスホルアミダイト化学によりリボ−オリゴヌクレオチドを合成するためのリボヌクレオシドの２’部位において酸に不安定なオルトエステルと共に用いられる。ビス−（２−ブチン）オルトエステルが、ウリジン及びＮ−ベンゾイル−シチジンのために用いられる。ビス−フェノキシエチルオルトエステルが、Ｎ−ベンゾイル−アデノシン及びＮ−イソブチリル−グアノジンについて用いられる。これらの保護基及び関連の合成方法は、リボ−オリゴヌクレオチドを合成するための現在の方法よりも時間を必要としない。この合成における最終的な脱保護条件は、５〜９５℃で十分な時間の間の低いｐＨの水性緩衝液である。これらの条件は、ＲＮＡ生成物をさほど劣化させない。この最終生成物は、現在の５’−Ｏ−ジメトキシトリチルヌクレオシドを基本とするＲＮＡ合成方法に比べて、良好な収率で、並びに良好な品質で、すなわち副生成物をさほど発生させずに生成される。ＤＮＡオリゴヌクレオチドの合成に用いられる場合、５’−シリル保護基は、従来の５’−Ｏ−ジメトキシトリチクヌクレオシドを基本とした合成において関連していた脱プリン副生成物をもたらすことなく、オリゴヌクレオチドの合成を成功させ得る。全ての合成は、その最終的な酸化工程に至るまで、亜リン酸トリエステル中間体を酸化させることなく達成される。
【００２６】
５’−ＯＨヌクレオチド保護基は、好ましくは、オリゴヌクレオチド合成において様々な機能を発揮する。この基は、５’−ＯＨと選択的に反応し、それによって、保護されたヌクレオシドモノマーの合成の収率を高めることを可能とする。この基は、好ましくは、アミダイト合成条件下、貯蔵条件下、及びオリゴヌクレオチド合成条件下において安定である。支持体に結合されたオリゴヌクレオチドからこの基を、迅速に除去すること、すなわち１分未満に除去することは、合成時間を短縮し、かつ成長しているオリゴヌクレオチドを試薬に長くさらすことを抑えるため、非常に好ましい。５’保護基が、例えば、発色性シリル置換基の添加により脱保護の間可視であるならば、オリゴヌクレオチドの合成を改善される。さらに、コストがひどく高くならないに違いない。重要な特徴は、合成及び貯蔵条件下の全てにおいて安定なこと、並びに迅速な除去である。
【００２７】
保護基の選択は、安定性と容易な除去という重要な特徴の要請と、これらの競合的な目標のバランスをとる必要性とにより複雑である。安定性を高める大半の置換基は、基全体を除去する時間を増加させるものでもあるが、安定性／または５’選択性の増加は、基の除去における困難性のレベルをそれに応じて増大させる。
【００２８】
５’シリルエーテル保護基にアルコキシ及びシロキシ置換基を添加することにより、シリルエーテル接合のヨウ素切断に対する上記保護基の感受性を増大させる。置換基の立体的な大きさの増大は、安定性を確保するが、同じ分だけヨウ素に対する反応性を減少させる。シリル基における置換基の適切なバランスは、シリルエーテルを活性のある（viable）５’−ＯＨヌクレオチド保護基とする。ホスホルアミダイトオリゴヌクレオチド合成の文脈においては、しかしながら、５’−Ｏ−ジメトキシトリチル基を、５’−Ｏ−シリル基で置き換えること並びに脱保護条件の変更は、活性のあるオリゴヌクレオチド合成を与えない。この方法のいくつかの自明でない新規な変形が、求められている。５’−Ｏ−シリル基は、ヨウ素イオンにより一層効果的に除去される。ヨウ素イオン源は、ヨウ素イオンを含む任意の源であってよく、例えば、ヨウ化カルシウム、ヨウ化カリウムのような無機ヨウ素塩から、ヨウ化テトラブチルアンモニウムのような有機塩のような任意の源であってよい。クラウンエーテル触媒が、好ましくは、結果を最良とするために、無機ヨウ素塩と組み合わせて用いられる。ヨウ化テトラブチルアンモニウムは、通常、好ましいヨウ素源である。しかしながら、オリゴヌクレオチド合成の間、５’−Ｏ−シリル基のヨウ化テトラブチルアンモニウムによる脱保護は、矛盾した結果を与え、比較的低い全長収率と、不純物によって汚染された生成物を与える。本発明において最も好ましいヨウ素イオン源は、アミンヒドロフロライドであることが発見された。亜リン酸トリエステル及びリン酸トリエステルにおいて用いるための保護基の選択は、ヨウ素に対するトリエステルの安定性に影響する。リン酸トリエステルもしくは亜リン酸トリエステルのメチル保護は、ヨウ素イオンに対して結合を安定化し、かつ収率を改善することが解った。また、メチル基による保護は、各サイクルを酸化することなく、オリゴヌクレオチド配列の合成を可能とする。ホスホルアミダイト化学における亜リン酸トリエステル生成物の酸化は、Ｈ−リン酸塩化学における一工程の酸化よりも早く、かつ所望でない副生成物の生成をより低減する。従って、亜リン酸トリエステル結合を有し、ヨウ素に対する反応性が高い保護基を用いることは、Ｈ−リン酸塩化学の場合よりも、より温和な酸化条件の利用及びより高い収率を可能とする。
【００２９】
さらに他の変形を行うことが求められた。標準的なコントロール多孔ガラス固体フェーズ合成支持体は、ヨウ素に対する反応性の高い５’シリル保護基と組み合わせて用いることはできない。なぜならば、このガラスは、ヨウ素により劣化し、生成物の全長を大きく減少させるからである。ヨウ素に安定なポリスチレンをベースとする支持体が好ましい。
【００３０】
リボヌクレオシドは、反応性の２’ヒドロキシル置換基を有する。これに対して、デオキシリボヌクレオシドは、反応性の２’置換基を有しない。従って、ＲＮＡでは反応性の２’部位を、例えばヨウ素に対して安定であるものとして、５’−Ｏ−シリル保護基に適合性を有する保護基で保護することが望ましい。オルトエステルについては、全ての合成条件及び反応を作り上げる場合の安定性を検討したが、さらに、これらのオルトエステルはＲＮＡの劣化を最小とする最終的な酸による脱保護工程において容易に除去された。
【００３１】
ＲＮＡ合成においては、さらなる変形を行うことが必要であった。標準的なホスホルアミダイト結合触媒テトラゾールは、比較的低い収率を与えることが測定されたので、本発明においては不適切であることが判った。例えば、Ｓ−エチル−テトラゾール、ｐ−ニトロフェニルテトラゾールのようなより強い試薬が、収率を高める上で好ましく用いられる。
【００３２】
図１は、式（Ｉ）のヌクレオシドモノマー、並びに式（Ｉ）に付け加えられ得る様々な置換基を表す。式（Ｉ）において、Ｒ’は、好ましくは、（２’リボースヒドロキシ部分を保護する）ＲＮＡ合成の場合には、２’オルトエステル保護基であり、ＤＮＡ合成の場合には、Ｈであり、あるいは、例えばエーテル、アルキルエーテル、エステル、ハロゲン、保護されたアミン及び保護されたヒドロキシル部分のような適合性を有する部分であり；Ｒ”は、最終モノマーに対する前駆体としての任意の部分を含むことができるが、Ｒ”は、好ましくは、ホスホルアミダイト結合、さらに好ましくは、Ｒ”は、式（ＩＡ）で示されているホスホルアミダイト結合であり、ここで、Ｒ４は任意の適合性を有する有機リガンドでよく、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、少なくとも１個のアルコキシ置換基もしくはシロキシ置換基でありかつ置換基（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）及び（Ｋ）のいずれか一つまたは同様の分子量及び立体的寸法を有する化合物であることができ、ＢＡＳＥは、核酸塩基であり、これはアデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル、Ｎで保護されたアデニン、グアニン及びシトシンまたはこれらと機能的に同族のものであってよい。式（Ｉ）の部分は、それぞれ、Ｉ’リボース部位に接続された核酸塩基を有する中央のリボースをベースとする糖、３’リボース部位に接続されたヒドロキシ部分、並びに５’リボース部位に接続されたシリルエーテルを含む。置換基（Ａ）〜（Ｋ）に付けられた破線は、５’珪素部に取り付けるための遺伝子座である。
【００３３】
上で示したように、式（Ｉ）は、Ｒ’が、ホスホルアミダイト部でない場合のオリゴヌクレオチド合成において用いるためのホスホルアミダイトヌクレオシドに対する前駆体を表す。ホスホルアミダイト部分は、好ましくは、Ｒ”がヒドロキシ部分である場合、該前駆体に固定される。Ｒ１，Ｒ２及びＲ３を含む５’−Ｏ−シリル保護基の合成に続いて、３’ＯＨ基が当業者によって理解されるように、ビスジイソプロピルアミンメトキシホスフィンを用いて従来の手順によりホスホルアミダイト結合に変換される。本合成技術もまた、本明細書において完全に開示されているが、本明細書においてその内容が同じ程度に採用される特許文献１に開示されているような他の形式のホスホルアミダイト結合と完全に適合性を有する。Ｒ１，Ｒ２及びＲ３並びに置換基Ａ〜Ｋの任意の組み合わせを含む式（Ｉ）は、市販の前駆体から合成することができ、あるいは以下に述べるようにして、または文献に記載されているようにして合成され得る。
【００３４】
図２は、式（Ｉ）前駆体（Ｒ”は−ＯＨの場合）の合成、及びそれに続く式（Ｉ）前駆体のホスホルアミダイト変換を説明する模式的フロー図を示す。ステップＰ２０はシリル基に相当するＲＸ化合物に、所望の置換基Ｒ１，Ｒ２及びＲ３の内の１以上を与える工程を含む。この化合物は、好ましくは、販売源により供給され、そこでは、例えば、Ｒ１は、置換基Ａ及びＤを備えたアルキル基であり（図１参照）、あるいは上記化合物は、好ましくは、ＳｉＣｌ４を置換基Ｂ及びＫを有するアルコールと反応させることにより、またはＳｉＣｌ４をシラノールのナトリウム塩もしくは置換基Ｅを備えたアルコールと反応させることにより提供される。
【００３５】
ステップＰ２２は、ＲＸを、適当なアルコールまたはシラノールと反応させる工程を含む。この生成物は、精製されてもよく、あるいはそのまま用いられてもよく、さらに、若干精製されて用いられてもよい。
【００３６】
ステップＰ２４は、上記中間反応生成物のトリプル置換のために、１回以上ステップＰ２０及びＰ２２を繰り返す工程を含む。ステップＰ２０の各繰り返しサイクルは、図１の置換基Ａ〜Ｋの一つに相当する新たなＲＸを与えることができ、あるいはＲＸは、同じままでもよい。置換基Ａ〜Ｋから選択された少なくとも一つのアルコキシもしくはシロキシ置換基を含むことが好ましい。なぜならば、これらの置換基は、５’シリルエーテルのヨウ素に対する反応性を高めるからである。
【００３７】
ステップＰ２６は、式（Ｉ）のヌクレオシドの５’酸素に接続された水素を、ステップＰ２４から得られたシリル基に置換する工程を含む。この置換反応は、好ましくは、イミダゾール触媒の添加により容易に行うことができ、かつ５’ヒドロキシルに対して部位特異的である。特異的ＢＡＳＥを含むヌクレオシド部分は、好ましくは、イミダゾール触媒の存在下でシリル基と組み合わされ、かつ１時間またはそれ以上の間、室温で反応される。
【００３８】
ステップＰ２８は、ステップＰ２６から得られたシリル基で保護された生成物の３’ヒドロキシルに対し、ホスホルアミダイト機能基を結合する工程を含む。例えば無水ジクロロメタンのような適切な溶媒が、上記シリル基生成物と、触媒量のテトラゾール存在下において過剰量のビス−シイソプロピルメトキシホスフィンと組み合わされる。このリン酸化反応は、式（Ｉ）の３’酸素に結合された水素の部位特異的なホスホルアミダイト置換を行う。
【００３９】
実施例１
５’−Ｏ−シリル基で保護された
３’−Ｏ−ジイソプロピルメトキシホスフィン−チミンの合成
図３は、図２のステップＰ２０〜Ｐ２６を具体化したものでもある、ステップＰ３０〜Ｐ３６を含む詳細な反応方法を示す。この方法において、ビス−トリメチルシロキシ−ジクロロシラン及びビス−トリチルグリセロールを、別々に合成し、組み合わせ、さらに２’−ジオキシチミジンヌクレオシドの５’−ＯＨを保護するために用いた。本実施例で利用した試剤は、例えば、WI、Milwaukee のアルドリッヒケミカル（Aldrich Chemical）社のような様々な販売源から入手可能である。
【００４０】
ステップＰ３０は、ビス−トリメトキシ−ジクロロシランの合成を含む。
【００４１】
０℃で４００ｍｌの蒸留水に０．４モルの氷酢酸（２２．８ｍｌ）を含む攪拌溶液に、１０．４モルのヘキサメチルシラザン（８４ｍｌ）を加えることにより、トリメチルシラノール（「ＴＭＳＯ−ＯＨ」）を生成した。水相を除去し、１００ｍｌのエーテルで２度洗浄した。このエーテル洗浄物を、シラノール相と組み合わせ、かつ−２０℃で貯蔵して過剰の水を凍結除去した。この液体溶液をデカンテーションし、７５分間炭酸カリウムで乾燥し、エーテルで７５０ｍｌに希釈し、０．４５μｍのフィルタを通過させ、かつ次の合成に用いた。核磁気共鳴分析は、生成物に対し、約３〜４モルパーセントの範囲に渡りジシロキサンが生成していることを示した。
【００４２】
５００ｍｌの無水テトラヒドロフラン溶媒に懸濁された０．８８モル（２１．１ｇ）の水素化ナトリウムを、０℃において激しい攪拌条件下で、エーテル溶液中のトリメチルシラノールと反応させることにより、ナトリウムトリメチルシラネート（「ＴＭＳＯ−Ｎａ＋」）を調製した。トリメチルシラノール溶液をカニューラにより添加した後室温で１時間攪拌を続けた。反応した溶液を、後の使用のために、セリットを用いて濾過した。この溶液中のジシロキサン濃度を核磁気共鳴分析により測定したところ１７％であった。
【００４３】
０．６６３モルのナトリウムトリメチルシラネートを含有しているナトリウムトリメチルシラネート溶液を、０．５９７モル（６８．５ｍｌ）のテトラクロロシランと反応させることにより、トリクロロ−トリメチルシロキシ−シランを調製した。このトリメチルシラネート溶液は、５００ｍｌのエーテルに上記テトラクロロシランを含む機械的に攪拌された溶液にカニューラを用いて０℃で添加した。塩を遠心分離（８０００ｒｐｍ×１０〜１５分）により除去し、かつ溶液をデカンテーションにより除去した。このエーテルを、ｉｎ  ｖａｃｕｏで除去し、生成物を周囲圧で蒸留した。蒸留は、オイル温度１２２℃で開始し、かつオイル温度１８５℃まで続き、ジクロロ−ビス−トリメチルシロキシ−シランを回収した。この生成物は、８７．９１モル％のトリクロロトリメチルシロキシシランと、５．８６％ジクロロ−ビス−トリメチルシロキシシランと、６．２２％のジシロキサンとを含有していた。粗生成物を、さらに精製工程には供しなかった。
【００４４】
上記粗反応生成物中の０．３６８１モルのトリクロロトリメチルシランと、先に調製した１．１モル当量のトリメチルシラノールとを反応させることにより、ビス−トリメチルシロキシ−ジクロロシランを合成した。このトリメチルシラノールは、０℃において、１０００ｇのエーテル中に上記粗トリクロロトリメチルシラン反応生成物及び１．４７モル（２０５ｍｌ）のトリエチルアミンを含む機械的に攪拌されている溶液にカニューラを用いて添加した。上記溶液をアルゴン雰囲気下で濾過し、かつ溶媒をｉｎ  ｖａｃｕｏで除去した。生成物を６０℃及び４ｍｍＨｇの圧力で、水素化カルシウム上で分別蒸留し、ビス−トリメチルシロキシ−ジクロロシラン反応生成物を得、ステップＰ３０を完了した。
【００４５】
ステップＰ３２は、１，３−Ｏ−ビストリチルエーテルグリゲロールの合成工程を含む。
【００４６】
４００ｍｌのピリジン溶媒中に０．６０８モル（１６９．５２ｇ）のトリフェニルメチルクロライドに対し、０．３０４モル（２８ｇ）の乾燥グリセロールを添加することにより、１，３−Ｏ−ビストリチルエーテルグリゲロールを調製した。この反応を続け、室温にて一夜反応を続けて完了した。水を除去した後、生成物をシリカゲルで精製し、さらに、結晶化することによりステップＰ３２を完了した。
【００４７】
ステップＰ３４は、ステップＰ３０及びＰ３２からの生成物を組み合わせる工程を含む。
【００４８】
１，３−Ｏ−ビストリチルエーテルグリゲロール反応生成物の１２ｍモル（６．９１９ｇ）アリコートと、４０ｍモル（２．７２３ｇ）のイミダゾールとを、ピリジン溶媒と混合し、コエバポレートした。４０ｍｌ量のピリジンを添加し、この溶液をアイスバス内において０℃まで冷却した。得られた溶液を、迅速に攪拌し、他方、１０ｍモル（２．７７２ｇ）のビス（トリメチルシロキシ）ジクロロシランを１分間の時間間隔の間、滴下により添加した。この溶液をアイスバスから取り出し、室温で１５分間攪拌し、ステップＰ３４を完了した。
【００４９】
ステップＰ３６は、ステップＰ３４から得られた生成物をチミジンヌクレオシドに添加する工程を含む。１２ｍモル（２．９０４ｇ）量の２’−デオキシチミジンをピリジンと共にコエバポレートし、次に、２４ｍｌのピリジンに再度懸濁させた。ステップＰ３４から得られた上記シリル溶液を、素早く攪拌されている上記チミジン溶液に０℃の温度で３０分にわたり滴下により添加した。この反応を室温で１時間続けた。ヘキサンと酢酸エチルの４０：６０の混合物を含む溶媒を用いた薄層クロマトグラフィーは、この反応が完了したことを示した。次に、蒸留水（１ｍｌ）を添加し、かつｉｎ  ｖａｃｕｏで溶媒を除去した。水の除去に続き、ヘキサンと酢酸エチルとの５０：５０の混合物からなる溶離溶媒を用いて６００ｍｌのシリカでカラム精製を行い、１０２３．０５ｇ／モル分子量の生成物４．８８ｇ、すなわち４７％の収率で４．７７ｍモルの生成物を得た。この生成物を酢酸エチル及びペンタンの混合物から結晶化して、トレース３’−Ｏ−シリルヌクレオシド汚染物質を除去し、ステップＰ３６を完了した。
【００５０】
ステップＰ３６から得られた生成物を、５’−Ｏ−シリルで保護された３’−Ｏ−ジイソプロピルメトキシホスフィンチミジンを形成するために反応させた。ステップＰ３６からの１．７８３ｍモル（１．８２４ｇ）アリコートの５’−Ｏ−シリルチミジン反応生成物を、２０ｍｌの無水ジクロロメタン中に６５４μｌのビス−ジイソプロピルメトキシホスフィンを含む溶液に溶解して反応混合物を生成した。０．５Ｍ量のテトラゾールを、１．７ｍｌのアセトニトニルと混合し、上記反応混合物に添加し、室温で８時間攪拌した。ヘキサンと、酢酸エチルと、トリエチルアミンとを６５：３５：１で含む混合溶媒を用いた薄層クロマトグラフィーは、上記反応が完了したことを示した。水を除去した後、シリカゲル精製法により、５’シリル保護されたリン酸化されたヌクレオシドを６７％の収率で得た。
【００５１】
表１は、図１の様々な置換基からの実施例１によって作製された様々な化合物において得られたヨウ素に対する不安定性の結果を示す。なお、図１において、ＰＡＰはフェニルアゾフェノールである。表１は、表１についての参照を容易とするために、図１と関連して示されている。例えば、表１に挙げられた第１の式は、Ｒ１，Ｒ２及びＲ３として置換基Ａ，Ａ及びＢの組み合わせから与えられる。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
図１及び表１は、実験室で機能することが実際に見出された置換基を含むものであるが、機能するであろう全ての置換基の包括的なリストを意味するものではない。さらに、図１及び表１の置換基に近い分子量及び／または立体的寸法を有する任意の適合性を有するアルコキシもしくはシロキシ置換基を用い得る。有効な置換基の数は、非常に多く、かつ例えばダンシル部分のような発色団を、式１のＲＸ部位の１つに対応するシリル基に導入してもよい。第２欄は、ヨウ素に不安定なシリル基を除去する終了反応までの時間の比較を含む。終了反応までの時間は、１モルフラクションの式（Ｉ）前駆体及び５モルフラクションのテトラブチルアンモニウムフロライドと混合されたテトラヒドロフラン溶媒中に上記各前駆体を含む溶液から薄層クロマトグラフィーにより決定した。短い反応時間を有する前駆体がより好ましく、Ｉ−Ｉ’，ＥＥ前駆体が最も好ましい。
【００５４】
図４は、ポリマーを合成するためにシリル保護基を用いるための一般的な模式的のブロック工程図である。この方法は、一般的に、任意のポリマーの合成に役立つものであるが、好ましい実施例は、オリゴ糖、オリゴヌクレオチドなどのような糖鎖の合成を含む。
【００５５】
ステップＰ３８は、シリル保護基を有する少なくとも１つのモノマーを含む第１の鎖の調製工程を含む。この鎖は、好ましくは、ヌクレオチド鎖またはこれと機能的に同属のものである。調製工程は、好ましくは、第１の鎖に、ポリスチレン支持体のような不溶性支持体を結合する工程を含む。ポリスチレンをベースとした支持体を用いることが、ヨウ素がガラスへの攻撃性及びガラスを劣化させる傾向があるため、最も好ましい。また、この反応は、固相支持体を用いずに、溶液中においても行い得るが、この態様は、最終生成物の精製における困難性を高める。オリゴヌクレオチド合成においては、上記支持体は、好ましくは、第１のヌクレオチドの３’端に結合される。シリルエーテル結合は、従って、３’ないし５’方向の特異的合成については、５’リボース部位に位置されるであろう。逆方向（５’から３’）の合成は可能であるが、逆方向の合成は、市販の試剤のコストが高くつくという理由により好ましくはないことを、当業者は理解するであろう。
【００５６】
ステップＰ４０は、シリル保護基を除去することにより第１の鎖を保護する工程を含む。この工程は、好ましくは、シリルエーテル（Ｓｉ−Ｏ）結合のヨウ素により補助された切断を含む。
【００５７】
ステップＰ４２は、シリル保護基を有するモノマーを供給する工程を含む。
【００５８】
オリゴヌクレオチド合成においては、好ましくは、上記モノマーは、５’シリル保護基を有するホスホルアミダイトヌクレオシドである。ＲＮＡ合成においては、このヌクレオシドは、好ましくは、２’リボース部位にオルトエステルを有する第２の保護基を有する。これらのモノマーは、ステップＰ３８の第１の鎖を調製するために用いられたモノマーと同様に、図２の一般的な方法に従って合成することができる。
【００５９】
ステップＰ４４は、ステップＰ４２のモノマーを、ステップＰ４０の保護されていない鎖と結合すなわち反応させる工程を含む。この結合反応は、置換されたテトラゾール触媒がある種のＲＮＡ合成においては、高い収率を与えることができること、並びに従来のテトラゾール触媒の代わりに有効に用いられ得ることを除けば、ホスホルアミダイト結合反応についての確立されている通常の手順に従うものである。いくつかの保護されていない鎖は、ステップＰ４２のホスホルアミダイトヌクレオシドと反応しないので、上記結合反応は各サイクルにおいて完了しないであろう。従って、上記結合工程は、好ましくは、反応していない鎖をキャップして、真の全長配列を有するいくつかのヌクレオチドを欠如している準全長の鎖の生成を防止する。この短くされた鎖は、カラム生成により後で容易に除去される。好ましくは、上記キャッピングは、無水酢酸（「Ａｃ2 Ｏ」）及びＮ−メチルイミダゾールもしくはジメチルアミノピリジン（「ＤＭＡＰ」）を含む市販の標準的な混合物を添加することにより行われる。
【００６０】
ステップＰ４６は、所望のヌクレオチド配列を含む全長鎖を与えるのに十分なサイクルの数になるまで、ステップＰ３８，Ｐ４０，Ｐ４２及びＰ４４を繰り返す工程を含む。オリゴヌクレオチド合成においては、ステップＰ４２は、所望の配列に相当する塩基を有するヌクレオシドを与えることにより、各サイクルについて変形し得る。
【００６１】
ステップＰ４８は、リン酸トリエステル結合を形成するために亜リン酸トリエステル鎖結合を酸化する工程を含む。この酸化は、好ましくは、トルエンにｔ−ブチルパーオキシドを混合した溶液を添加することにより行われる。しかしながら、ステップＰ４８は、全長配列が築き上げられた後に行われるので、上記酸化は必ずしも必要ではない。ステップＰ５０において存在し得る保護されていない条件は亜リン酸トリエステル結合を劣化させるので、場合によっては、ステップＰ５０に先立ちステップＰ４８を実施することが望ましい。
【００６２】
ステップＰ５０は、残存している保護基を除去する工程を含む。ＲＮＡ合成の場合、ステップＰ５０は、好ましくは、所望のオルトエステルを除去するために最終的な酸による脱保護工程を含む。
【００６３】
実施例２
オリゴヌクレオチド合成手順
ウィスコンシン州のパーマシア・オブ・ミルウォーキー社（Pharmacia of Milwaukee社製）Gene Assemble Plus合成装置においてオリゴヌクレオチド合成を行った。この手順は、任意の市販の合成装置に対して当業者によって適合させ得るものである。固体の支持体を全ての合成に対して用い、かつこの固体の支持体は、マサチューセッツ州ミルフォードの Miligen社製から購入した０．２または１．０μモルカラムに Pharmacia社のコハク酸系リンカーを備えたチミジンポリスチレン支持体を充てんしたものである。シリル脱保護試薬は、以下の通りである： Mallinkrodt社から購入した０．５Ｍ水溶性ＨＦ溶液と、Ｎ−メチルピロリドン（「ＮＭＰ」）に３．５Ｍトリエチルアミン（「ＴＥＡ」）を含む溶液。洗浄用溶媒は、アセトニトリル（「ＭｅＣＮ」）及びＴＥＡとＮＭＰの１：１の混合物であった。アミダイトは、アセトニトリルに０．１Ｍ溶解した。結合触媒は、ＤＮＡ合成については０．４５Ｍのテトラゾールであり、ＲＮＡ合成については０．１５ＭのＳ−エチル−テトラゾールである。ＤＮＡ合成についての結合時間は、１分であり、ＲＮＡ合成についての結合時間は４分とした。キャッピング溶液は、商業的に入手可能な基準の無水酢酸と、Ｎ−メチルイミダゾールもしくはジメチルアミノピリジンを含む。全長配列の最終的な酸化は、トルエンに３Ｍのｔ−ブチルパーオキシドを用いて行った。表２は、図４に示した一般的な方法に続く、オリゴヌクレオチド合成のサイクルの条件の概要を含む。
【００６４】
【表２】
2008138005.tif 000003
【００６５】
表２に従って実施された鎖延長サイクルの完了時に、合成装置から支持体カラムを除去する。８００ｍｌのジメチルホルムアミド（「ＤＭＦ」）に、２００ｍｇのジソディウム−２−コバモイル−２−シアノエチレン−１，１−ジチオレイトトリハイドレート（「ジチオナトリウム塩」）を含む保護されていない混合物を調製する。この保護されていない混合物を、シリンジを用いて１５分間でカラムに注入し、リン酸ポリエステル上のメチル保護基を除去する。次に、カラムを蒸留水で洗浄し、さらにアセトンで洗浄し、空気で乾燥する。上記支持体を除去し、７５０μｌのＮＨ４ＯＨ及び２５０μｌのエタノールからなる混合物を含む密封されたガラス瓶内に配置し、６０分間６５℃でインキュベーションし（Ｎ−ベイゾイル−アデノシン及びＮ−イソブチリル−グアノジンの場合には１６時間）、塩基保護基を除去しかつ支持体からオリゴヌクレオチドを切断させる。この液体をガラス瓶から取り出し、乾燥し、水に再懸濁し、定量し、かつ逆相もしくはイオン交換高圧液体クロマトグラフィー（「ＨＰＬＣ」）を用いて分析する。
【００６６】
ＲＮＡ合成は、表２のＤＮＡ合成手順に対して若干の変更を必要とする。オルトエステルは、ＲＮＡ合成についての２’−ＯＨ保護基として用いられ、かつステップＰ５８は、表２のテトラゾール触媒の代わりに０．１５ＭのＳ−エチル−テトラゾールを利用する。ＮＨ４ＯＨ脱保護に続き、上記生成物を乾燥し、０．０５Ｍのリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ＝３．０）に再度溶解し、６５℃で１時間インキュベートする。ｒＡ及びｒＣのホモポリマーの酸による脱保護は、室温では失敗するが、Ｕのホモポリマーについては室温で酸による脱保護を行うことができる。上記失敗は、二次的な構造により生じるものと考えられるが、サンプルを加熱することにより脱保護に成功するであろう。出願人は、上記溶液に高い塩（例えばＮａＣｌ）を添加すれば、親水性のオルトエステルの二次構造を破壊し、室温で脱保護をもたらすことを、理論付けた。酸による脱保護の次に、好ましくは、６５℃で３０分間、０．１５Ｍのトリス（ｐＨ８．５）を添加し、２’−Ｏ−ホルミル基を除去した。このホルミル基は、酸による脱保護の副生成物である。２’−Ｏ−ホルミル基は、ｐＨ７より高いｐＨで容易に除去される。ＲＮＡ生成物は、好ましくは、他の作業を必要とすることなく、ＨＰＬＣにより好ましくは分析される。
【００６７】
図５は、サイクルの繰り返し数を示しているステップＰ５２及びＰ５８に関連した表２の手順に従ってオリゴヌクレオチドの合成工程を含む反応を示す。図５において、Ｒ’は、好ましくは、２’保護基、Ｈまたは他の任意の非反応性基であり、残りの変更可能な基は、式（Ｉ）に関連して記載した通りである。
【００６８】
図６は、式（II）を示し、これは、ＲＮＡ合成に用いるための２’保護されたヌクレオシド前駆体を表している。図２において、Ｒ’は、式（Ｉ）のＲ’（図１参照）に対応する２’オルトエステル基であり；ＢＡＳＥ’は、好ましくは、アデニン、グアニン、シトシン、ウラシルまたはこれらの機能的な同属からなる群から選択した１種を含み、Ｒ６は、任意の置換基でよく、もっとも、好ましくは、シリルエーテル基、水素、ヒドロキシル基または有機リガンドである。式（IIa)は、式（Ｉ）及び式（II）におけるＲ’として用いるための特に好ましい非環式オルトエステルである。式（IIa)において、Ｒは、好ましくは、図６Ａに示されているように、置換基（ＡＡ）、（ＢＢ）、（ＣＣ）、（ＤＤ）及び（ＥＥ）の１つであり、ここでは、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４及びＸ５は、任意の適合性を有するリガンドでよく、好ましくは水素、ハロゲン、アルキル基またはシアノ置換基であり、Ｒ５は、適合性を有する任意の有機リガンドでよい。Ｒ’は、より好ましくは、置換基（Ｌ）、（Ｍ）、（Ｎ）、（Ｏ）、（Ｐ）、（Ｑ）、（Ｓ）、（Ｔ）、（Ｕ）、（Ｖ）及び（Ｘ）の１種をＲとして有する式（IIa)の前駆体を含む。各置換基（Ｌ）〜（Ｘ）に付けられた破線は、２’オルトエステルの酸素に結合されるＲ基についての遺伝子座を示す。
【００６９】
これらの全ての置換基を合成し、かつＲ置換基としての有効性を評価した。オルトエステル選択の主要な基準は、根本的なオルトエステルの安定性であり、すなわち、ｐＨ２の環境における２’−Ｏ−オルトエステルウリジンの半減期である。いくつかのオルトエステルについての試行は、好ましいオルトエステルは、２５℃においてｐＨ２の環境で、５分を超える最小半減期を要求することがわかった。ｐＨ調整は、塩酸を水に添加することにより行った。
【００７０】
表３は、図６を参照することを容易とするために、図６と関連して示されている。
【００７１】
【表３】
2008138005.tif 000004
【００７２】
表３の第１の欄は、合成された化合物の記載を含み、例えば、最終の部分は、全てのＲ置換基が（Ｌ）部分である化合物を述べている。表３の第２の欄は、ＨＰＬＣで決定されたｐＨ２環境における上記化合物の半減期を記載している。表３の化合物及び図６の置換基は、好ましいオルトエステル保護基を形成する化合物の例示的なリストを与えている。当業者は、オルトエステルの酸素の性質に同様の影響を与える様々な他の好ましい化合物が存在することを理解するであろう。各オルトエステルで保護されたヌクレオシドは、異なる酸不安定性を有する。４−Ｎ−ベンゾイルシチジン及びウリジンは、比肩され得るものであり、他方、６−Ｎ−ベンゾイル−アデノシン及び２−Ｎ−イソブチリル−グアノジンは何れも約３倍安定である。従って、オリゴヌクレオチド合成に用いるのに最も好ましいオルトエステルは、Ｃ及びＵヌクレオシドについてはトリ−２−ブチンオルトエステルであり、Ａ及びＧヌクレオシドに対してはトリフェノキシエチルオルトエステルであった。
【００７３】
図７は、式（II）に従ったオルトエステルで保護された前駆体の合成に、並びに図２の方法を適用するための式（Ｉ）の前駆体を得るための式（II）の前駆体の配列の利用についての方法の模式的なフロー図を示す。
【００７４】
ステップＰ６８は、オルトエステル試剤の合成工程を含む。このステップは、トリメチルオルトギ酸エステル（trimethylorthoformate ）と、アルコールのヒドロキシ部分が図６の置換基（Ｌ）〜（Ｘ）に対応していないアルコールとの反応を含む。これらの試剤は、好ましくは、触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下の反応のために組み合わされる。メタノールは、常圧及び反応を進行させる１００℃より高い温度で蒸留することにより上記反応の間に除去される。
【００７５】
ステップＰ７０は、５’及び３’リボース酸素において保護されているリボヌクレオシドを与える工程を含む。この好ましい保護されているヌクレオシドは、５’，３’−Ｏ−テトライソプロピルシロキシル−ヌクレオシドであり、これは、アラバマ州、Huntsvill のMonomer Sciences社から購入することができる。このテトライソプロピルシロキシル部分は、本明細書においては、この後においてＴＩＰＳ保護基と参照することとする。
【００７６】
ステップＰ７２は、ステップＰ６８のオルトエステル試剤とＰ７２の保護されたヌクレオシドとを反応させる工程を含む。ウリジンヌクレオシドを除けば、好ましいＴＩＰＳヌクレオシドとの反応は、好ましくは、ジブチルフタレート溶媒内で行われ、アルコール副生成物の高真空蒸留により収率が改善され、収率は代表的には、２０％〜６０％に渡る。ウリジンヌクレオシドとの反応は、溶媒を用いることなく最も良好に行われ得る。
【００７７】
ステップＰ７４は、ステップＰ７２の反応生成物からの５’，３’−ＴＩＰＳ保護基を除去する工程を含む。好ましいＴＩＰＳ基の除去は、好ましくは、アセトニトリル中のトリエチルアミン−ヒドロフロライドとの反応により行われる。
【００７８】
図４に示されている方法のステップＰ４２における２’−オルトエステルで保護されたホスホルアミダイトヌクレオシドを提供するために、ステップＰ７６は、図２のステップＰ２６におけるステップＰ７４からの反応生成物を用いることを含む。
【００７９】
実施例３
２’−オルトエステルで保護されたヌクレオシドモノマー、
２’−Ｏ−ブチンオルトエステルウリジン、
２’−Ｏ−ブチンオルトエステル−Ｎ−ベンゾイルシチジン：
２’−Ｏ−フェノキシエチルオルトエステル−Ｎ−ベンゾイルアデノシン及び
２’−Ｏ−フェノキシエチルオルトエステル−Ｎ−イソブチリルグアノシンの合成
オルトエステル試剤は、２−ブチン−１−オールから合成した。２．９０モル量（２０３．３ｇ）の再蒸留された２−ブチン−１−オール、０．９３５モル量（１０２．３ｍｌ）のトリメチルオルトギ酸エステル（trimethylorthoformate ）（０．９３５モル、１０２．３ｍｌ）、並びに触媒量（０．０１８モル、４．６９ｇ）のｐ−トルエンスルホン酸を含む反応混合物を調製した。すなわち、これらを、１００ｍｌのジオキサンに溶解した。このジオキサン溶媒を減圧下で蒸留し、除去した。４回繰り返しサイクルを実施し、ここでは、追加の１５０ｍｌ量のジオキサン溶媒を反応混合物に添加し、蒸留により除去した。反応を終了させるために、５ｍｌ量のトリエチルアミンを上記混合物に添加した。粗反応生成物を、９５℃及び１０μｍＨｇの減圧下で反応混合物から蒸留し、収率５４％でトリ（２−ブチン）−オルトエステルを含む精製反応生成物を得た。
【００８０】
結果として得られたオルトエステル生成物を２’−Ｏ−ブチンオルトエステルウリジンの合成に用いた。５．１１ｍモル量（２．９７３ｇ）の５’，３’−Ｏ−ＴＩＰＳ−ウリジン、０．６１１ｍモル量の（１５３ｍｇ）ｐ−トルエンスルホン酸、及び３０．５５ｍモル量の（６．７３ｇ）トリ（２−ブチン）−オルトエステルを含むように反応混合物を混合した。この反応混合物を高真空下で、６５℃の温度で３時間加熱した。反応を消失させるために、１ｍｌ量のトリエチルアミンを添加した。アセトニトリル中に５ｍｌ  １．０ＭのＨＦ及び２．０Ｍのトリエチルアミンを付する溶液添加することにより、５’，３’ＴＩＰＳ基を切断した。この切断反応は、１時間後に完了した。ｉｎ  ｖａｃｕｏにより溶媒を除去し、かつ残渣を、シリカゲル上で精製し、６０．３％の収率を得た。
【００８１】
上記オルトエステル生成物は、また、２’−Ｏ−ブチンオルトエステル−４−Ｎ−ベンゾイルシチジンの合成にも利用される。方法は、５’，３’−Ｏ−ＴＩＰＳ−（Ｎ−ベンゾイル）シチジンを５’，３’−Ｏ−ＴＩＰＳ−ウリジンに置き換えることを除いては、前述の段落に記載されているのと同一である。
【００８２】
フェノキシエチルオルトエステルを、２’−Ｏ−フェノキシエタノールオルトエステル−Ｎ−ベンゾイルアデノシンの合成に利用した。１５ｍモル量の（９．２ｇ）５’，３，−Ｏ−ＴＩＰＳ−（Ｎ−ベンゾイル）アデノシンが５０ｍｌのジオキサンに溶解されたものと、０．７５ｍモル量（１８８ｍｇ）のｐ−トルエンスルホン酸及び４５ｍモル量（１９．１ｇ）のトリフェノキシエタノールオルトエステルとを含むように反応混合物を調製した。この反応混合物を、６５℃に加熱し、その温度で一夜インキュベートした。反応を消滅させるために、トリエチルアミンを添加し、かつ溶液をシリカゲル上を通過させ、過剰量のオルトエステル試剤を除去した。所望の反応生成物を含む回収されたフラクションを、組み合わせ、かつ溶媒をｉｎ  ｖａｃｕｏにおいて除去した。５’及び３’ＴＩＰＳ保護基をアセトニトリル中に１．０ＭのＨＦ及び２．０Ｍのトリエチルアミンを含む溶液３０ｍｌを添加することにより除去した。所望の反応生成物の収率は１９％であった。２’−Ｏ−フェノキシエチルオルトエステル−Ｎ−イソブチリルグアノシンを、同様の方法で調製した。
【００８３】
実施例４
ｄＴ−ｄＴ−ｄＴ−ｄＴ−ｄＴ（配列  ＩＤ  Ｎｏ．１）の
ＤＮＡホモポリマーの合成
３’−Ｏ−ジイソプロピルメトキシホスフィン−チミジンモノマーの合成を、実施例１に記載されているようにして行い、かつ実施例２に記載したＤＮＡ合成基準に従ってチミジンホモポリマーの合成に用いた。
【００８４】
図８は、反応生成物の高圧液体クロマトグラフィー（「ＨＰＬＣ」）を示す。Ｘ軸は、分の１０倍で時間を表す。Ｙ軸は２６０ｎｍにおける相対的なスペクトル吸収を表す。各ピークは、ピークの下にあるコンピュータで形成した領域によってラベリングされている。「領域パーセント」欄は、各ピークに関連した反応生成物の相対的な存在量を示す。Fig.８に示されている結果から二つの重要なことが判る。第１に全長反応生成物の９８％という収率は、５個より多くの接続されたモノマーを有するＤＮＡ合成についての従来の収率に比べて同程度に良好であることである。第２に約０．１５分よりも長い時間において、より長く保持された生成物の相対的な存在量が減少していることである。この大きな生成物が本質的に存在しないことは、精製工程を単純化する。
【００８５】
実施例４
ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−ｄＡ−Ｔ
（配列  ＩＤ  Ｎｏ．２）のＤＮＡホモポリマーの合成
配列ＩＤ  Ｎｏ．２に相当するポリアデニル化されたホモポリマー配列を、実施例２に記載したＤＮＡ手順により合成した。カリフォルニア州のFoster City のＡＢＩ社により述べられている従来のジメトキシトリチル方法から比較結果を得た。
【００８６】
シリル基で保護されたホスホルアミダイトアデノシンヌクレオシドモノマーを、Ｎ−ベンゾイル−デオキシアデノシンヌクレオシドをチミジンヌクレオシドに置き換えたことを除いては、実施例１と同一の方法で調製した。
【００８７】
このポリマーの合成及び脱保護に際しては、実施例２に記載したのと同じ条件を用いた。支持体からの切断のための水酸化アンモニウム処理は、６５℃で５時間の反応時間を必要とした。粗オリゴヌクレオチド生成物を、イオン交換ＨＰＬＣにより分析した。
【００８８】
図９は、全長生成物の９２％の相対的な存在量と、より長く保持された不純物の合計の相対的な存在量０．６８％とを示す、シリル基で保護されたモノマーから得られたオリゴヌクレオチド生成物のＨＰＬＣトレースを示す。図１０は、全長生成物の８７％という相対的な存在量と、より長く保持された不純物の１．９９％という相対的な存在量を示す、従来のジメトキシトリチル法から得られたオリゴヌクレオチド生成物の比較ＨＰＬＣトレースを示す。
【００８９】
実施例５
（ｒＵ）９Ｔ、（ｒＣ）９Ｔ、（ｒＡ）９Ｔのホモポリマーの合成
複数の２’オルトエステルで保護されたＲＮＡヌクレオシドモノマー前駆体を実施例３に記載のようにして合成した。これらの前駆体は、２’−Ｏ−ブチンオルトエステルウリジン、２‘−Ｏ−ブチンオルトエステル−４−Ｎ−ベンゾイルシチジン及び２’−Ｏ−フェノキシエチルオルトエステル−Ｎ    ベンゾイルアデノシンを含んでいた。５’−Ｏ−シリル保護基及び３’−Ｏ−ジイソプロピルメトキシホスフィン部分を実施例１におけるように各前駆体に添加して、実施例２に記載した方法に従って合成を行うためのモノマーを提供した。
【００９０】
（ｒＡ）９Ｔ（配列  ＩＤ  Ｎｏ．３）、（ｒＣ）９Ｔ（配列  ＩＤ  Ｎｏ．４）、並びに（ｒＵ）９Ｔ（配列  ＩＤ  Ｎｏ．５）を含むオリゴヌクレオチドを、アセトニトリル中に０．１５ＭのＳ−エチルテトラゾールを結合触媒として用いたことを除いては、実施例２に記載したのと同様にして合成した。結合反応ステップＰ５８に割り当てた時間は、従って、４分に延長された。脱保護は、チオ塩脱保護時間を３０分に増大させたこと、並びに、ＮＨ４ＯＨ接触時間を一夜に延長したことを除いては、デオキシヌクレオチドポリマーの場合と同様である。サンプルを乾燥し粉末とし、リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ＝３．０）に再懸濁し、６５℃で１時間インキュベートした。当量の０．１５Ｍトリス（ｐＨ＝８．５）を添加し、結果として得られた混合物を６５℃で３０分間加熱した。オリゴヌクレオチド生成物を、イオン交換ＨＰＬＣにより分析した。図１１は、（ｒＵ）９ＴについてのＨＰＬＣトレースを示す。図１２は、（ｒＣ）９ＴについてのＨＰＬＣトレースを示す。図１３は、（ｒＡ）９ＴについてのＨＰＬＣトレースを示す。（ｒＣ）９Ｔを除いて、これらのトレースは優れたホモポリマーの収率を示している。
【００９１】
実施例６
比較のためのＨＰＬＣ分析及び
リボザイム切断分析を伴ったヘテロポリマーの合成
ヘテロポリマーの合成及び脱保護を、実施例２に記載したＲＮＡ合成手順と同一の方法で行った。表４は、合成された様々なヘテロポリマー配列を同定するのに役立つ。配列ＩＤ  Ｎｏ．６は、リボザイム切断についての基質鋳型である。配列ＩＤ  Ｎｏ．９は、相当するリボザイム配列である。配列ＩＤ  Ｎｏ．７は、混合ポリマーであり、配列ＩＤ  Ｎｏ．８は、シチジンがウリジンにより置き換えられた配列ＩＤ  Ｎｏ．７と同一である。
【００９２】
【表４】
2008138005.tif 000005
【００９３】
＃６配列及び相当するリボザイム配列＃９は、カリフォルニア州、Forster CityのＡＢＩ社により記載されている標準的な方法を用いたジメトキシトリチル化学により合成した。配列＃９は、配列＃７と同じ長さ及び塩基組成を含むが、異なる配列順序となるように調整されている。粗オリゴヌクレオチドのイオン交換ＨＰＬＣ分析は表５における次の結果を与えた。粗生成物全体の収率は、本発明により合成されたオリゴヌクレオチドについて一層多かった。表５は、シリル保護基化学から得られる全長生成物の収率と、従来のジメトキシトリチル保護基化学からの同様の収率との比較分析を容易とする。
【００９４】
【表５】
2008138005.tif 000006
【００９５】
配列Ｎｏ．６に相当するオリゴヌクレオチドを、双方の方法で合成した。各オリゴヌクレオチド生成物を、ＨＰＬＣにより精製した。双方の＃６配列を、従来法に従ってキナーゼ反応によりＰ３２をもちいてラベリングし、Ｎｏ．９配列と共にインキュベートした。Ｎｏ．６配列が切断に至った速度及び範囲を分析するために、時間点を、トリアクリルアミドゲル電気泳動（「ＰＡＤ」）上にて発生させた。表６は、ＰＡＧＥの結果を含む。
【００９６】
【表６】
2008138005.tif 000007
【００９７】
当業者は、上述した議論が、本願発明で用いる好ましい方法及び材料を確定するのに役立つことを理解するであろう。上述したように、好ましい実施例は、本発明の真実の範囲及び精神から逸脱することなく明瞭に変形され得る。従って、本願発明についての全ての権利を保護するために、本願発明者は、自らの意図が均等論に依存することを宣言する。
【００９８】
添付図面は、明細書に合体されるものであり、かつ明細書の一部を構成するものであり、本願発明の好ましい実施例を示し、さらに明細書とともに発明の本質を表現する役割を担うものである。
【００９９】
配列リスト
（１）一般情報：
（ｉ）出願人：  スカーリンジ、  ステフェン  エイ．
カルーサーズ、  マービン  エイチ．
（ii）発明の名称：  新規な保護基及びオリゴヌクレオチド合成のための改良                      方法における該新規な保護基の使用
（iii）配列数：  ９
（iv）住所：
（Ａ）氏名：  スチーブン  シー．  ピーターソン
（Ｂ）通り：  １９００  フィフティーンス  ストリート
（Ｃ）都市：  ボウルダー
（Ｄ）州：  コロラド州
（Ｅ）国：  アメリカ合衆国
（Ｆ）郵便番号：  ８０３０２
（ｖ）コンピュータ読込形態：
（Ａ）媒体：  磁気  ディスク
（Ｂ）コンピュータ：  ＩＢＭ  ＰＣ  互換機
（Ｃ）オペレーティング  システム：  ＰＣ−ＤＯＳ／ＭＳ−ＤＯＳ
（Ｄ）ソフトウェア：  ＰａｔｅｎｔＩｎ  Ｒｅｌｅａｓｅ＃１．０．
Ｖｅｒｓｉｏｎ  ＃１．３０
（vi）本願の情報：
（Ａ）出願番号：  ＰＣＴ
（Ｂ）出願日：  １９９６年６月７日
（Ｃ）分類：
（vii）基礎出願情報：
（Ａ）出願番号：  ＵＳ  ０８／４８８，８７８号
（Ｂ）出願日：  １９９５年６月９日
（viii）代理人情報：
（Ａ）氏名：  ピーターソン、  スチーブン  シー．
（Ｂ）登録番号：  ３６，２３８
（Ｃ）参照番号：  ファイル番号  １６８４０−０１
（ix）通信情報：
（Ａ）電話番号：  ３０３−５４６−１３００
（Ｂ）ＦＡＸ番号：  ３０３−４４９−５４２６
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：１に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  ５塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＤＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：１：
ＴＴＴＴＴ                                                ５
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：２に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １０塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＤＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：２：
ＡＡＡＡＡＡＡＡＡＴ                                      １０
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：３に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １０塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：３：
ＡＡＡＡＡＡＡＡＡＴ                                      １０
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：４に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １０塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：４：
ＣＣＣＣＣＣＣＣＣＴ                                      １０
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：５に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １０塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：５：
ＵＵＵＵＵＵＵＵＵＴ                                      １０
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：６に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  ２８塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：６：
ＧＡＡＵＣＧＡＡＡＣ  ＧＣＧＡＡＡＧＣＧＵ  ＡＣＵＡＧＣＧＴ      ２８
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：７に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １８塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：７：
ＣＵＵＡＧＡＧＵＡＧ  ＵＣＡＵＣＧＣＴ                    １８
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：８に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １８塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：８：
ＵＵＵＡＧＡＧＵＡＧ  ＵＵＡＵＵＧＵＴ                  １８
（２）配列  ＩＤ  ＮＯ：９に関する情報：
（ｉ）配列特徴：
（Ａ）長さ：  １８塩基対
（Ｂ）型：  核酸
（Ｃ）ストランドネス：  シングル
（Ｄ）トポロジー：  直線
（ii）分子型：  他の核酸
（Ａ）記述：  ／ｄｅｓｃ  ＝  「ＲＮＡ（合成）」
（xi）配列記述：  配列  ＩＤ  ＮＯ：９：
ＣＧＣＵＡＣＵＧＡＵ  ＧＡＧＡＵＵＣＴ                    １８
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に従って、５’炭素に結合されたシリルエーテル保護基並びに該シリルエーテル保護基を形成するために結合され得る多重置換基を有するヌクレオチドを示し；
【図２】図１に示されている前駆体の合成及び続いて行われる該前駆体のホスホルアミダイト変換を説明するフロー図を示し；
【図３】図２に示した方法の一部を具体化する詳細な反応プロセスを示し；
【図４】ポリマーを合成するためにシリル保護基を用いるための一般化されたフロー図を示し；
【図５】本願発明によりオリゴヌクレオチドを合成するに際し含まれている化学反応を示し；
【図６】本願発明によりＲＮＡを合成するのに用いるための２’保護ヌクレオチド前駆体を示す図であり；
【図６Ａ】図６に示した前駆体と組み合わされて用いられる様々な置換基を示し；
【図７】本願発明によりオルトエステル保護前駆体の合成を示す模式的なプロセスフロー図であり；
【図８】本願発明に従って調製されたポリチミジン反応生成物の高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）トレースを示し；
【図９】図８のＨＰＬＣトレースに類似したＨＰＬＣトレースを示すが、ポリアデニル化された配列からの結果を表し；
【図１０】図８のトレースと同様なトレースを示すが、ジメトキシトリチル保護基化学に従って調製されたポリアデニル化された配列からの結果を示し；
【図１１】図８のＨＰＬＣトレースに類似したＨＰＬＣトレースを示すが、（ｒＵ）９Ｔから得られた結果を示し；
【図１２】図８のＨＰＬＣトレースに似たＨＰＬＣトレースを示すが、（ｒＣ）９Ｔから得られた結果を表し；かつ
【図１３】図８のＨＰＬＣトレースに似たＨＰＬＣトレースを示すが、（ｒＡ）９Ｔから得られた結果を表す。
【図１４】ＤＮＡ鎖及びＲＮＡ鎖を示し、それぞれが、５個のモノマーサブユニット長を有し、かつ４個の自然に存在するデオキシリボヌクレオシドのそれぞれと、４個の自然に存在するリボヌクレオシドとを含み、５’及び３’端がラベリングされている；
【図１５】２’−デオキシアデノシン及びリボアデノシンの構造を示し、かつ糖リングの番号付けを表している；
【図１６】標準的なオリゴヌクレオチド合成工程において用いられる反応サイクルを模式的に表している図である；
【図１】
2008138005.tif 000019
【図２】
2008138005.tif 000020
【図３】
2008138005.tif 000021
【図４】
2008138005.tif 000022
【図５】
2008138005.tif 000023
【図６】
2008138005.tif 000024
【図６Ａ】
2008138005.tif 000025
【図７】
2008138005.tif 000026
【図８】
2008138005.tif 000027
【図９】
2008138005.tif 000028
【図１０】
2008138005.tif 000029
【図１１】
2008138005.tif 000030
【図１２】
2008138005.tif 000031
【図１３】
2008138005.tif 000032
【図１４】
2008138005.tif 000033
【図１５】
2008138005.tif 000034
【図１６】
2008138005.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の分子式を有する段階的オリゴヌクレオチド合成に用いるための保護されたモノマー。
【化１】
2008138005.tif 000036
上記式中、Ｒ’は、２’オルトエステル保護基、Ｈ、エーテル、アルキルエーテル、エステル、ハロゲン、保護されたアミン及び保護されたヒドロキシル部から選択されたものであり；Ｒ”は、リン含有成分であり；Ｒ１，Ｒ２またはＲ３の少なくとも１つが少なくとも１つのアルコキシシロキシ置換基であり；かつＢＡＳＥは核酸塩基である。
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３は、
【化２】
2008138005.tif 000037
から独立に選択されたものである。
【請求項２】
前記Ｒ’がリン含有成分である、請求項１に記載のモノマー。
【請求項３】
前記リン含有成分が、下記の式を有する、請求項２に記載のモノマー。
【化３】
2008138005.tif 000038
式中、Ｒ４は、任意の有機リガンドである。
【請求項４】
前記オルトエステル保護基が、非環式オルトエステルである、請求項１に記載のモノマー。
【請求項５】
前記オルトエステル保護基が、下記の式の置換基を有するものである、請求項４に記載のモノマー。
【化４】
2008138005.tif 000039
但し、式（IIａ）において前記Ｒが、
【化５】
2008138005.tif 000040
からなるグループから選択されたものである、請求項４に記載のモノマー。（但し、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４及びＸ５は、適合性リガンド、水素、ハロゲン、アルキル基またはシアノ置換基であり、Ｒ５は、適合性リガンドである。）
【請求項６】
前記ＢＡＳＥが、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル、Ｎ−保護されたアデニン、Ｎ−保護されたグアニン及びＮ−保護されたシトシン、並びにこれらの機能的に同属な物質からなる群から選択されている、請求項１に記載のモノマー。
【請求項７】
５’端に、第１のシリル保護基を有し、かつ３’端に第１のリン含有成分を有する少なくとも１つの置換されたヌクレオチドモノマーを含む第１のヌクレオチドモノマー鎖を調製するステップと、
フッ素イオン源を添加して前記第１のシリル保護基を除去することにより前記１つの置換されたヌクレオチドモノマーを脱保護して脱保護された鎖を得る脱保護ステップと、
特定の部位に第２のシリル保護基及び第２のリン含有成分を有する第２の置換されたヌクレオチドモノマーを与える供給ステップと、
前記第２の置換されたヌクレオチドモノマーを、前記脱保護された鎖と反応させて長いモノマー鎖を得る反応ステップとを備え、前記第１のヌクレオチドモノマー鎖が、相互にリンクされた第２の置換ヌクレオチドモノマーと、下記の式を有する第２の置換ヌクレオチドモノマーとからなる、部位特異的段階的オリゴヌクレオチド合成方法。
【化６】
2008138005.tif 000041
式中、Ｒ’は、２’オルトエステル保護基、Ｈ、エーテル、アルキルエーテル、エステル、ハロゲン、保護されたアミン及び保護されたヒドロキシル部から選択されたものであり；Ｒ”は、リン含有成分であり、；かつＢＡＳＥは核酸塩基であり、
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３は、
【化７】
2008138005.tif 000042
から独立に選択されたものである。
【請求項８】
前記脱保護ステップが、ヨウ素イオンを添加して前記第１のシリル保護基を除去するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のモノマー鎖が第１のリン含有成分を含み、前記反応ステップが、前記第１の鎖を長くするために、前記脱保護されたモノマーと前記第１のリン含有成分との反応により、前記第１のリン含有成分を亜リン酸トリエステル結合に変換する変換ステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の置換されたヌクレオチドモノマー及び前記第２の置換されたヌクレオチドモノマーが、それぞれ、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル及びこれらと機能的に同属な物質からなるグループから独立に選択された相当の塩基にそれぞれ結合されている、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の置換されたヌクレオチドモノマーが、第２のリン含有成分を有し、それによって、前記第１のヌクレオチドモノマー鎖の延長後に第１のヌクレオチドモノマー鎖に前記１つの置換されたヌクレオチドモノマーをもたらし、かつ前記供給ステップ、脱保護ステップ、反応ステップ及び変換ステップを繰り返す工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
第１のヌクレオチドを、不溶性の非ガラス支持体に結合する工程を備え、該工程において、中性ないし塩基性の不安定性シリル基が前記第１のヌクレオチドの５’位置に位置決めされており、
前記結合されたヌクレオチドを、ヨウ素イオン源にさらし、それによって、脱保護された鎖を得る暴露工程と、
中性ないし塩基性の不安定性シリル基で保護された第２のヌクレオチドを供給する供給ステップと、
前記脱保護された鎖を、前記第２の保護されたヌクレオチドと反応させて、１つのリン結合を有する２つのヌクレオチド長さの鎖を形成する反応ステップとを備え、前記第２の保護されたヌクレオチドが下記の式で表わされるオリゴヌクレオチド配列の合成方法。
【化８】
2008138005.tif 000043
上記式中、Ｒ’は、２’オルトエステル保護基、Ｈ、エーテル、アルキルエーテル、エステル、ハロゲン、保護されたアミン及び保護されたヒドロキシル部から選択されたものであり；Ｒ”は、リン含有成分であり、；かつＢＡＳＥは核酸塩基である。
前記Ｒ１，Ｒ２及びＲ３が、
【化９】
2008138005.tif 000044
から独立に選択されたものである。
【請求項１３】
前記Ｒ’が、オルトエステルである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記オルトエステルが、
【化１０】
2008138005.tif 000045
で示される構造を含み、式中、前記Ｒが、
【化１１】
2008138005.tif 000046
からなる保護基グループから選択したものである、請求項１３に記載の方法。
（但し、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４及びＸ５は、適合性リガンド、水素、ハロゲン、アルキル基またはシアノ置換基であり、Ｒ５は、適合性リガンドである。）
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、前記鎖におけるリン（III）結合を安定化するために、酸化を行うことなく、前記暴露、及び反応ステップを複数サイクル繰り返す方法。
【請求項１６】
前記複数のサイクルが５回を超える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記非ガラス支持体が、ポリスチレンビーズである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
階段的なオリゴヌクレオチド重合反応において用いるための保護されたヌクレオシドモノマーであって、
前記保護されたヌクレオシドモノマーが、前記反応を容易とするための複数の保護基を有し、かつ少なくとも１つの前記保護基が、下記の式で示されるシリル基のいずれかであることを特徴とする、保護されたヌクレオシドモノマー。
【化１２】
2008138005.tif 000047
式中、Ｒ１，Ｒ２及びＲ３は、
【化１３】
2008138005.tif 000048
から独立に選択されたものである。