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特表2022-536157改変された酸化プロトコルを使用してオリゴヌクレオチドを調製するための方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-12
(54)【発明の名称】改変された酸化プロトコルを使用してオリゴヌクレオチドを調製するための方法
(51)【国際特許分類】
   C07H 21/04 20060101AFI20220804BHJP
   C07H 21/02 20060101ALI20220804BHJP
   C12N 15/11 20060101ALN20220804BHJP
【FI】
C07H21/04 A
C07H21/02
C12N15/11 Z ZNA
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021573324
(86)(22)【出願日】2020-06-09
(85)【翻訳文提出日】2021-12-10
(86)【国際出願番号】 EP2020065992
(87)【国際公開番号】W WO2020249571
(87)【国際公開日】2020-12-17
(31)【優先権主張番号】19179310.8
(32)【優先日】2019-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591003013
【氏名又は名称】エフ.ホフマン-ラ ロシュ アーゲー
【氏名又は名称原語表記】F. HOFFMANN-LA ROCHE AKTIENGESELLSCHAFT
(74)【代理人】
【識別番号】100102978
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 初志
(74)【代理人】
【識別番号】100102118
【弁理士】
【氏名又は名称】春名 雅夫
(74)【代理人】
【識別番号】100160923
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 裕孝
(74)【代理人】
【識別番号】100119507
【弁理士】
【氏名又は名称】刑部 俊
(74)【代理人】
【識別番号】100142929
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 隆一
(74)【代理人】
【識別番号】100148699
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 利光
(74)【代理人】
【識別番号】100128048
【弁理士】
【氏名又は名称】新見 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100129506
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 智彦
(74)【代理人】
【識別番号】100205707
【弁理士】
【氏名又は名称】小寺 秀紀
(74)【代理人】
【識別番号】100114340
【弁理士】
【氏名又は名称】大関 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100121072
【弁理士】
【氏名又は名称】川本 和弥
(72)【発明者】
【氏名】フェティス アレク
(72)【発明者】
【氏名】ガイザー アーヒム
(72)【発明者】
【氏名】ジャイツ レオナード
(72)【発明者】
【氏名】チョウイ ホンリム
(72)【発明者】
【氏名】ジュン キョン ユン
(72)【発明者】
【氏名】キム スン ウォン
【テーマコード(参考)】
4C057
【Fターム(参考)】
4C057AA30
4C057MM02
4C057MM04
(57)【要約】
本発明は、混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドを製造するための方法であって、ヨウ素、有機溶媒および水を混合することによって得られる酸化溶液を用いたスキーム:
に従って、式Iの中間ホスファイトトリエステル化合物の、式IIのホスホジエステル化合物への選択的酸化を含み、酸化溶液が、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく、式Iのホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に選択的に酸化するのに十分な時間エイジングされていることを特徴とする、方法に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドを製造するための方法であって、
ヨウ素、有機溶媒および水を混合することによって得られる酸化溶液を用いたスキーム:
に従って、式Iの中間ホスファイトトリエステル化合物の、式IIのホスホジエステル化合物への酸化を含み、
前記酸化溶液が、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく、式Iのホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に選択的に酸化するのに十分な時間エイジングされていることを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記有機溶媒がピリジンまたはC1-6アルキル置換ピリジンである、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
ピリジンまたはC1-6アルキル置換ピリジンの水に対する体積比が1:1~20:1、好ましくは5:1~15:1、より好ましくは9:1である、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記酸化溶液中の前記ヨウ素の濃度が10mM~100mM、より好ましくは20mM~50mMである、請求項2または3に記載の方法。
【請求項5】
前記酸化溶液の前記エイジングが、20℃~100℃の温度、好ましくは30℃~60℃の温度で行われる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記酸化溶液が、少なくとも1日間、3日間、5日間、10日間、15日間または少なくとも20日間エイジングされている、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく式Iのホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に選択的に酸化するのに十分な時間を決定するためにpHおよび導電率をモニターすることを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記酸化反応に使用される酸化剤の量が、1.1当量~15当量、より好ましくは1.5当量~4.5当量、最も好ましくは2当量~4当量の間で選択される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記酸化反応のための反応温度が、15℃~27℃、より好ましくは18℃~24℃の間で選択される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記オリゴヌクレオチドが、任意選択的に改変されたDNAもしくはRNAヌクレオシドモノマーまたはその組合せからなり、10~40、好ましくは10~25ヌクレオチド長である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドを製造するための新規な方法であって、スキーム:
にしたがって式Iの中間ホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に酸化することを含み、
前記酸化が特定の酸化プロトコルに従う、方法に関する。
【背景技術】
【0002】
オリゴヌクレオチド合成は、原則として、所望の配列が組み立てられるまで、伸長中の鎖の5’末端にヌクレオチド残基を段階的に付加することである。
【0003】
一般的に、各添加は合成サイクルと呼ばれ、原則として以下の化学反応、
)固体支持体上の保護されたヒドロキシル基を脱ブロックすること、
)第1のヌクレオシドを活性化ホスホラミダイトとして前記固体支持体上の遊離ヒドロキシル基とカップリングさせること、
)それぞれのP結合ヌクレオシド(ホスファイトトリエステル)を酸化または硫化して、それぞれのホスホジエステル(P=O)またはそれぞれのホスホロチオエート(P=S)を形成すること、
)任意に、固体支持体上の任意の未反応ヒドロキシル基をキャッピングすること、
)固体支持体に結合した第1のヌクレオシドの5’ヒドロキシル基を脱ブロックすること、
)第2のヌクレオシドを活性化ホスホラミダイトとしてカップリングして、それぞれのP結合二量体を形成すること、
)前記それぞれのP結合ジヌクレオチド(ホスファイトトリエステル)を酸化または硫化して、それぞれのホスホジエステル(P=O)またはそれぞれのホスホロチオエート(P=S)を形成すること、
)任意に、任意の未反応の5’ヒドロキシル基をキャッピングすること、
)所望の配列が組み立てられるまで、前述のステップa~aを繰り返すことからなる。
【0004】
オリゴヌクレオチド合成の原理は、当技術分野で周知である(例えば、無料の百科事典であるWikipediaのOligonucleotide synthesis、https://en.wikipedia.org/wiki/Oligonucleotide synthesis、2016年3月15日(非特許文献1)を参照のこと)。
【0005】
酸化ステップは、典型的には、ヨウ素、一般的にピリジンおよび水である有機溶媒を含む酸化溶液を用いて行われる。
【0006】
しかし、新たに調製した酸化溶液を適用すると、式Iの中間ホスファイトトリエステル化合物の、式IIのホスホジエステル化合物への所望の酸化が起こるだけでなく、副反応として、分子中に存在するホスホロチオエートヌクレオチド間結合が、ヌクレオチド間結合でのP=SからP=Oへの変換によって影響を受け、式IIの化合物内のホスホジエステル結合の含有量が予想よりも高くなり得ることが観察された。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Oligonucleotide synthesis、https://en.wikipedia.org/wiki/Oligonucleotide synthesis、2016年3月15日
【発明の概要】
【0008】
したがって、本発明の目的は、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合に影響を及ぼすことなく、式Iのホスファイトトリエステル化合物の、式IIのホスホジエステル化合物への選択的酸化を可能にする酸化プロトコルを見出すことであった。
【0009】
本発明の目的が、混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドの製造方法であって、式Iの中間ホスファイトトリエステル化合物の、式IIのホスホジエステル化合物への酸化を、
ヨウ素、有機溶媒および水を混合することによって得られる酸化溶液を用いるスキーム:
に従って行うことを含む、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく式Iのホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に選択的に酸化するのに十分な時間にわたって酸化溶液がエイジングされていることを特徴とする方法によって達成し得ることが見出された。
【0010】
以下の定義は、本発明を説明するために使用される種々の用語の意味および範囲を説明および定義するために示されている。
【0011】
「C1-6-アルキル」という用語は、1~6個の炭素原子、より特定の実施形態では1~4個の炭素原子を有する一価の直鎖または分岐鎖の飽和炭化水素基を示す。典型的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、i-ブチル、sec-ブチルまたはt-ブチル、好ましくはメチルまたはエチルが挙げられる。
【0012】
本明細書で用いられる「オリゴヌクレオチド」という用語は、2つ以上の共有結合したヌクレオチドを含む分子として当業者に一般に理解されるように定義される。治療的に価値のあるオリゴヌクレオチドとして使用するために、オリゴヌクレオチドは、典型的には、10~40ヌクレオチド、好ましくは10~25ヌクレオチド長として合成される。
【0013】
オリゴヌクレオチドは、任意に改変されていてもよいDNAもしくはRNAヌクレオシドモノマーまたはそれらの組合せからなり得る。
【0014】
本明細書で使用される場合、任意に改変されていてもよいとは、糖部分または核酸塩基部分の1つ以上の改変の導入によって、等価なDNAまたはRNAヌクレオシドと比較して改変されたヌクレオシドを指す。
【0015】
典型的な改変は、糖部分の2’-O-(2-メトキシエチル)-置換(2’-MOE)置換またはロック核酸(LNA)であってもよく、これはリボース部分が2’酸素と4’炭素とを結合する過剰な架橋で改変されている改変RNAヌクレオチドである。
【0016】
改変されたヌクレオシドという用語は、「ヌクレオシド類似体」または改変「ユニット」または改変「モノマー」という用語と交換的に使用されてもよい。
【0017】
DNAまたはRNAヌクレオチドは、一般的に、2つのヌクレオチドを互いに共有結合するホスホジエステル(P=O)またはホスホロチオエート(P=S)ヌクレオチド間結合によって連結される。
【0018】
本発明によれば、少なくとも1つのヌクレオチド間結合は、ホスホロチオエート(P=S)からなっていなければならない。したがって、いくつかのオリゴヌクレオチドでは、他の全てのヌクレオチド間結合がホスホジエステル(P=O)からなっていてもよく、または他のオリゴヌクレオチドでは、ヌクレオチド間結合の配列が異なっており、ホスホジエステル(P=O)とホスホロチオエート(P=S)の両方のヌクレオチド間結合を含む。
【0019】
したがって、混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドという用語は、少なくとも1つのヌクレオチド間結合がホスホロチオエート(P=S)からならなければならないオリゴヌクレオチドを指す。
【0020】
核酸塩基部分は、対応する各核酸塩基についての文字コード、例えば、A、T、G、CまたはUにより示されてもよく、ここで、各文字は、任意に等価機能の改変された核酸塩基を含んでもよい。例えば、例示されるオリゴヌクレオチドにおいて、核酸塩基部分は、LNAヌクレオシドについては大文字のA、T、GおよびMeC(5-メチルシトシン)で、DNAヌクレオシドについては小文字のa、t、g、cおよびeCで記載される。改変された核酸塩基としては、保護基を有する核酸塩基、例えば、tert-ブチルフェノキシアセチル、フェノキシアセチル、ベンゾイル、アセチル、イソブチリルまたはジメチルホルムアミジノ(WikipediaのPhosphoramidit-Synthese、https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphoramidit-Synthese、2016年3月24日を参照のこと)が挙げられるが、これらに限定されない。
【0021】
好ましくは、オリゴヌクレオチドは、任意に改変されていてもよいDNAまたはRNAヌクレオシドモノマーまたはそれらの組合せからなり、10~40、好ましくは10~25ヌクレオチド長である。
【0022】
オリゴヌクレオチド合成の原理は、当技術分野で周知である(例えば、無料百科事典であるWikipediaのOligonucleotide synthesis、https://en.wikipedia.org/wiki/Oligonucleotide synthesis、2016年3月15日を参照のこと)。
【0023】
今日、大規模なオリゴヌクレオチド合成は、コンピュータ制御合成装置を使用して自動化された方法で行われている。
【0024】
一般的に、オリゴヌクレオチド合成は固相合成であり、ここで、組み立てられるオリゴヌクレオチドは、その3’末端ヒドロキシ基を介して固体支持体材料に共有結合し、鎖組み立ての全過程にわたってそこに結合したままである。適切な支持体は、GE HealthcareのPrimer支持体5GまたはKinovateのNittoPhase(登録商標)HL支持体のような市販のマクロ多孔質ポリスチレン支持体である。
【0025】
その後の樹脂からの切断は、濃アンモニア水を用いて行うことができる。リン酸塩基およびヌクレオチド塩基上の保護基もこの切断手順内で除去される。
【0026】
上に概説したように、混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドの製造方法は、式Iの中間ホスファイトトリエステル化合物、の式IIのホスホジエステル化合物への酸化を、
ヨウ素、有機溶媒、および水を混合することによって得られる酸化溶液を使用するスキーム:
に従って行うことを含み、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく式Iのホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に選択的に酸化するのに十分な時間にわたって酸化溶液がエイジングされていることを特徴とする。
【0027】
混合P=O/P=S骨格オリゴヌクレオチドは、少なくとも1つのホスホロチオエートヌクレオチド間結合を含む。
【0028】
酸化溶液は、典型的には、ヨウ素と有機溶媒と水とを混合して得られる溶液である。
【0029】
有機溶媒は、ピリジン、またはC1-6アルキル置換ピリジン、例えばルチジンから選択することができるが、好ましくはピリジンから選択することができる。テトラヒドロフラン等のさらなる有機溶媒が存在し得る。
【0030】
酸化溶液は、例えば、Sigma Aldrich(Merck)から酸化剤溶液として市販されている。あるいは、市販のヨウ素およびピリジンを使用して新鮮な溶液を調製することができる。
【0031】
ピリジンまたはC1-6アルキル置換ピリジンの水に対する体積比は、1:1~20:1、好ましくは5:1~15:の範囲で変化し得るが、より好ましくは9:1である。
【0032】
酸化溶液中のヨウ素濃度は、10mM~100mMの範囲、より好ましくは20mM~50mMの範囲とすることができる。
【0033】
エイジングの最適期間は、酸化溶液がエイジングされる温度によって大きく決定される。低いエイジング温度はより長いエイジング期間をもたらすが、より高いエイジング温度はエイジング時間を著しく短縮する。
【0034】
酸化溶液のエイジングは、20℃~100℃の温度で行うことができるが、好ましくは30℃~60℃の温度で行うことができることが見出された。
【0035】
酸化溶液のエイジングに必要な時間は、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく、式Iのホスファイトトリエステル化合物の、式IIのホスホジエステル化合物への選択的酸化をもたらすのに十分でなければならない。
【0036】
一般的に、酸化溶液は、少なくとも1日間、3日間、5日間、10日間、15日間または少なくとも20日間エイジングすることができる。
【0037】
期間は、上述のように、エイジング温度に応じて大きく変化し得、30℃~35℃のエイジング温度では、10日~150日、より典型的には20日~60日の間で変化し得るが、60℃~65℃のエイジング温度では、1日~30日の間、より典型的には2日~15日の間で変化し得る。
【0038】
エイジングは、一般的に、導電率(μS/cm)の増加およびpHの低下を伴う。本発明のさらなる実施形態において、本発明の方法は、ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を酸化することなく、式Iのホスファイトトリエステル化合物を式IIのホスホジエステル化合物に選択的に酸化するのに十分な時間を決定するためのパラメータpHおよび導電率のモニターすることを含む。
【0039】
酸化反応に使用される酸化剤の量は、1.1当量~15当量、より好ましくは1.5当量~4.5当量、最も好ましくは2当量~4当量の間で選択することができる。
【0040】
一般的に、酸化反応温度は、15℃~27℃、より好ましくは18℃~24℃の間で行われる。
【0041】
例示として、オリゴヌクレオチドは、以下から選択することができる。
5’-Me Me Me Me Me Me Me Me -3’
下線が引かれた残基は、2’-MOEヌクレオシドである。ホスホロチオエートおよびホスフェートジエステル結合の位置は、それぞれSおよびOによって示される。2’-O-(2-メトキシエチル)-5-メチルウリジン(2’-MOE MeU)ヌクレオシドは、2’-O-(2-メトキシエチル)リボチミジン(2’-MOE T)と呼ばれることがあることに留意されたい。
【0042】
本明細書に開示される化合物は、以下の核酸塩基配列を有する。
配列番号1:cucagtaacattgacaccac
【実施例
【0043】
実施例1
5’-Me Me Me Me Me Me Me Me -3’の合成
オリゴヌクレオチドを、AKTA Oligopilot 100およびPrimer Support Unylinker(NittoPhase LH Unylinker 330)を使用して、固相上で標準的なホスホラミダイト化学によって2.20mmolのスケールで製造した。一般的に、1.4当量のDNA/2’-MOE-ホスホラミダイトを使用した。市販の供給源から受け取った他の試薬(ジクロロ酢酸、1-メチルイミダゾール、4,5-ジシアノイミダゾール、無水酢酸、フェニルアセチルジスルフィド、ピリジン、トリエチルアミン)を使用し、適切な濃度の試薬溶液を調製し(以下の表1を参照)、水酸化アンモニウムを使用して切断および脱保護を達成して、粗製オリゴヌクレオチドを得た。
【0044】
(表1)標準試薬溶液
【0045】
実施例2
酸化剤エイジング実験
実施例2.1
購入した酸化剤溶液を用いる
【0046】
(表2)
は、市販の溶液からのアリコートを使用試験のために採取し、溶液の残りの部分の熱処理を開始した時点を指す。これは、溶液の調製時間と同じではない。
溶液は、30~35℃でエイジングさせず、t=0から開始して1~15℃で保存した。
は、質量分析で決定された所望の化合物の分子質量に対する16Daの質量差を有する分子のパーセント比率、すなわち1つのP=S結合がP=O結合に変換されている分子のパーセント比率を指す。
【0047】
実施例2.2
新たに調製した酸化剤溶液を使用する、
a)ヨウ素溶液の調製
1.00kgの水を8.00kgのピリジンに室温で添加した。127gのヨウ素を添加した。0.827kgのピリジンをすすぎのために添加し、混合物を乾燥窒素の正圧下で1時間撹拌した。
b)ヨウ素溶液のエイジング
・ 30~35°Cでのエイジング、
・ 800mLのアリコートを、使用するまで琥珀色のガラス瓶に30~35°Cで保存した。
・ 60~65℃でのエイジング:
この材料を、使用するまで乾燥窒素の正圧下で、ジャケット付きガラス反応器内に60~65°Cで保持した。
【0048】
(表3)30℃~35℃でのエイジング
【0049】
(表4)60℃~65℃でのエイジング
は、溶液が溶液の調製が完了した時点を指す。
は、質量分析で決定された所望の化合物の分子質量に対する16Daの質量差を有する分子のパーセント比率、すなわち1つのP=S結合がP=O結合に変換されている分子のパーセント比率を指す。
【配列表】
2022536157000001.app
【国際調査報告】